JP2013118742A - 密閉型電動機及び密閉型電動機の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】密閉型電動機であっても、発熱箇所から効率良く、熱を奪いとることが可能な電動機及び密閉型電動機及びその冷却装置を提供すること。
【解決手段】密閉型電動機の密閉容器の前後方エンドブラケットに取り付けられ、該密閉容器の内部に配置された固定子と回転子を冷却する空気を循環する空気循環用配管と、前記空気循環用配管の途中に設置され、該空気循環用配管内の空気及び該密閉容器内の空気を循環させ、該空気循環用配管の循環空気を該密閉容器の内部に循環させ、該密閉容器内の循環空気を該空気循環用配管に戻すように循環する空気循環器からなることを特徴とする密閉型電動機及びその冷却装置。
【選択図】図１

Description

本発明は密閉型電動機及び密閉型電動機の冷却装置に関する。

電動機は、例えば産業用設備に利用される場合、電動機から発する熱を冷却するための冷却装置を備えている。その冷却装置として、従来、以下のようなシステムが提案されている。

すなわち、水中モータにより作動する移動機構を装備された水中ロボット用水中モータ冷却システムにおいて、気密室のシール用空気を空気供給ラインから水中モータのモータフレーム内に供給し、該供給した冷却用空気を水中モータ内のロータとステータとの間の隙間を通し、かつ空気戻りラインを通して気密室に還流し、水中モータの冷却を、外水の温度に依存することなく、効率良く行えるようにしたものである（特許文献１）。

また、従来に空冷方式として、図７に示すように、密閉型モータのモータ本体１の外部にファン取り付け板９を介して冷却用ファン８を取り付け、該ファン８によって外気（風）Ｆ１をモータ本体（密閉容器）１に与えて、モータ本体自身を冷却する方法がある（特許文献２）。

特開平９−１６３６７９号公報 特開２０１０−２３９７４４号公報

しかし、上述のように気密室のシール用空気を空気供給ラインから水中モータのモータフレーム内に供給し、該供給した冷却用空気を水中モータ内のロータとステータとの間の隙間を通し、かつ空気戻りラインを通して気密室に還流する冷却システムでは、密閉型モータの外表面は水に覆われ冷却可能であるが、これを通常の大気中に設置するモータに適用することは可能であるかも知れないが、大掛かりな装置となるのみならず、単に適用しただけでは、その冷却には限界があって、現実問題としては難しい。

従って、現実的には、図７に示す如く、放熱用のファンを新たに設置し、空冷する方法が一般的であった。

しかし、密閉型電動機の冷却においては、外表面からの放熱能力を大きくしても、電動機の発熱箇所から外表面への伝熱能力がネックとなり、一定以上の放熱をしようとすると、電動機のモータ本体に比べ非常に大きいファンや風量が必要であった。

また、放熱用のファンを設ける構造に改良する場合には、ファンの羽根が回転するため、外部からの異物が侵入することを防止する専用の保護装置も必要であった。

本発明は係る課題に鑑みてなされ、その目的は、密閉型電動機であっても、発熱箇所から効率良く、熱を奪いとることが可能な密閉型電動機及び密閉型電動機の冷却装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、空気循環用配管と空気循環器を含み、密閉型電動機の内部を効率良く、空冷冷却する手段を設けたものである。

本発明は、例えば回転子及び固定子が密閉容器内に配置され、前記回転子に設けられる回転軸が前記密閉容器から突出してなり、前記密閉容器内で前記固定子を挟んで前記回転軸の長手方向の両側に空間が形成される密閉型電動機において、前記密閉容器内の前記回転軸の長手方向の一側に形成される第一の空間と、前記回転軸の長手方向の他側に形成される第二の空間と、を前記密閉容器の外部を経由して連通する空気循環用配管と、前記空気循環用配管に空気を流し、前記第一の空間と前記第二の空間との間の空気を循環させる空気循環器と、を有し、前記空気循環用配管には配管経路の途中において前記空気循環器用配管の延伸方向が蛇行する曲管部が設けられ、前記曲管部に前記空気循環用配管を流れる空気を冷却する冷却ファンを前記密閉容器の外側に備えた密閉型電動機である。

また、本発明は、例えば回転子及び固定子が密閉容器内に配置され、前記回転子に設けられる回転軸が前記密閉容器から突出してなり、前記密閉容器内で前記固定子を挟んで前記回転軸の長手方向の両側に空間が形成される密閉型電動機において、
密閉型電動機の密閉容器と、該密閉容器の前後方エンドブラケットに取り付けられ、該密閉容器の内部に配置された固定子と回転子を冷却する空気を循環する空気循環用配管と、前記空気循環用配管の途中に設置され、該空気循環用配管内の空気及び該密閉容器内の空気を循環させ空気循環器を含む冷却手段を備えた密閉型電動機である。

また、本発明は、例えば前記密閉型電動機の密閉容器内部の空気を前記前方エンドブラケットに設けた空気穴から前記空気循環用配管内を通して後方エンドブラケットに設けた空気穴に向かって循環するように構成し、前記密閉容器内部を冷却する密閉型電動機である。

また、本発明は、例えば密閉型電動機の外側にファン取り付け部材を介して外部ファンを取り付け、該ファンの内側で該ファンからの風の流路上に前記空気循環用配管を配設した密閉型電動機密閉型電動機である。

また、本発明は、例えば前記密閉容器の外側にファン取り付け部材を介して外部ファンを取り付け、該ファンの外側に前記空気循環用配管を配設した密閉型電動機である。

また、本発明は、例えば回転子及び固定子が密閉容器内に配置され、前記回転子に設けられる回転軸が前記密閉容器から突出してなり、前記密閉容器内で前記固定子を挟んで前記回転軸の長手方向の両側に空間が形成される密閉型電動機において、密閉型電動機の密閉容器の前後方エンドブラケットに取り付けされ、該密閉容器の外側に位置し、該密閉容器内に設置された固定子と回転子を冷却する空気循環用配管と、前記空気循環用配管の途中に設置され、該空気循環用配管の空気を循環させ、前記密閉容器内を通して該空気循環用配管に戻るように循環させる空気循環器を含む冷却手段を備えた密閉型電動機である。

また、本発明は、例えば前記空気循環用配管の外側に位置する管が蛇行形状に構成されている密閉型電動機である。

また、本発明は、例えば前記モータ本体の前後方ブラケットに取り付けられたファン取り付け板及び該ファン取り付け板に取り付けされたファンを設け、該ファンにより前記空気循環用配管内の空気を冷却可能に構成した密閉型電動機である。

本発明は、例えば前記空気循環用配管が、前記ファン取り付け板の内側または外側に位置するように配置された密閉型電動機である。

また、本発明は、例えば回転子及び固定子が密閉容器内に配置され、前記回転子に設けられる回転軸が前記密閉容器から突出してなり、前記密閉容器内で前記固定子を挟んで前記回転軸の長手方向の両側に空間が形成される密閉型電動機の冷却装置において、密閉型電動機の密閉容器の前後方エンドブラケットに取り付けられ、該密閉容器の内部に配置された固定子と回転子を冷却する空気を循環する空気循環用配管と、前記空気循環用配管の途中に設置され、該空気循環用配管内の空気及び該密閉容器内の空気を循環させ、該空気循環用配管の循環空気を該密閉容器の内部に循環させ、該密閉容器内の循環空気を該空気循環用配管に戻すように循環する空気循環器からなる密閉型電動機の冷却装置である。

本発明によれば、密閉型電動機の冷却を効率よく行うことができ、過負荷耐量を上げることができる。

図１は本発明の一実施例を示す密閉型電動機の外観を示す斜視図である。 図２は本発明の密閉型電動機の内部構成の概略を示す要部断面図である。 図３は本発明の空気循環用配管の一例を示す上面図である。 図４は本発明の空気循環器を備えた電動機にファンを取り付けた一例を概略的に示す要部断面図である。 図５は本発明の空気循環器を備えた電動機にファンを取り付けた他の例を概略的に示す要部断面図である。 図６は図２の密閉型電動機の破線部分におけるステータとロータの一部を拡大して示す図である。 図７は密閉型電動機の空冷装置の概略図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の密閉型電動機の外観を示す斜視図、図２は本発明の密閉型電動機の内部構成の概略を示す縦断面図、図３は本発明の空気循環用配管形状の一例を示す上面図である。

同図において、１は密閉型電動機のモータ本体（以下、密閉容器と称する）、２は空気循環用配管、３は空気循環器、４はブラケット、５は気密室、６は密閉型電動機のステータ（以下、固定子と称する）、７は密閉型電動機のロータ（以下、回転子と称する）、１０は回転子７のシャフト（以下、回転軸と称する）である。

密閉型電動機は、回転子７及び固定子６が収納された密閉容器１を備えている。そして、密閉容器１内に配置され、回転子７に設けられる回転軸１０が密閉容器から突出してなり、密閉容器内で固定子６を挟んで回転軸１０の長手方向の両側に空間が形成されている。

空気循環器３は、密閉型電動機の密閉容器１内に冷却された空気を送り込み、かつ密閉容器１内の暖かい空気を吸い込み、密閉容器１内の空気を循環して、固定子６や回転子７などを冷却するものである。

従って、空気を吸入し、かつ空気圧送する機能を有するものであることが必要であるが、この空気循環器３としては、例えば市販されている株式会社テクノ高槻製の小型エアーポンプＭＬ−６Ａ（吐出型）（電源ＤＣ１２Ｖ，質量０．５ｋｇ、常用は吐出圧力１９．７ｋＰａ、吐出風量３．０Ｌ／ｍｉｎ）／６ＡＳ（吸入型）（電源ＤＣ１２Ｖ，質量０．５ｋｇ、常用吐出圧力−２０．０ｋＰａ、吐出風量−３．０Ｌ／ｍｉｎ）を利用すれば良い。

この動力源は、例えば電動機の電源回路から生成して利用することができる。この場合には、電動機の電源電圧（商用電源電圧）の交流電圧をＡＣ−ＤＣコンバータにより直流電圧に変換し、該直流電圧を降圧回路（ＰＷＭ、スイッチを含む低電圧出力回路）により所望の低電圧１２Ｖを生成し、該低電圧を小型エアーポンプの動力源とする。また、この場合には、電動機と連動して動作させることができる。勿論、必要なとき、オンオフできるスイッチを電源回路から小型エアーポンプ間の電気系統に設けても良い。

密閉容器１内の空気を空気循環器３に戻すための空気循環用配管２は、密閉容器１内の回転軸１０の長手方向の一側に形成される気密室（以下第一の空間５ｂと称する）と、回転軸１０の長手方向の他側に形成される気密室（以下、第二の空間５ａと称する）と、を密閉容器１の外部を経由して連通するものである。

空気循環用配管２には、図３に示すように配管経路の途中において空気循環器用配管２の延伸方向が蛇行する曲管部２ａが設けられている。

この曲管部は、本実施例では、図示の如く、蛇行する形状としているが、その他の形状、例えば渦巻き状に形成しても良く、さらには複数の配管で連結する形状であっても良い。要は、循環空気を冷却するのに適した形状であれば足りる。従って、本発明の曲管部とは、蛇行形状、渦巻き形状などの形状を含めて曲管部と称する。

空気循環器３は、空気循環用配管２に空気を流し、密閉容器１の第一の空間５ｂと前記第二の空間５ａとの間の空気を循環させるものである。

以下、各構成について更に詳述する。

密閉容器（モータ本体）１の空洞内部には、固定子（ステータ）６と回転子（ロータ）７が対向して配置されている。回転子７は軸受（図示せず）を介して回転軸１０に取り付けられている。

密閉容器１の外側には、前方エンドブラケット４ａと後方エンドブラケット４ｂからなるブラケットが取り付けされている。

これらのエンドブラケット４ａ、４ｂには、回転軸１０と並行する面４１ａ、４１ｂの端部に空気循環用配管２の一端が取り付けられる空気孔４２ａが設けられており、また空気循環用配管２の他端が空気循環器３を介して取り付けされる空気穴４２ｂが設けられている。

空気穴４２ａ、４２ｂは第一の空間５ｂ、第二の空間５ａに通じるように形成されている。この空気穴はネジ穴であっても良い。また、空気循環器３をエンドブラケット４ｂに直接取り付ける場合には、前記空気穴とは別に、その周囲に空気循環器固定用ネジ穴等が設けられる。

空気循環用配管２は密閉容器１の外部において、冷却効果が向上するような形状に構成されたものであれば良く、上述したように蛇行形状に特定する必要はない。また空気循環用配管２は、密閉容器１の固定子６を跨ぎ、後方エンドブラケット４ｂに繋がる。

空気循環器３は密閉容器１の外部位置であって、空気循環用配管２の途中に配置され、空気が良好に循環するように設けられるものである。

本実施例では、後方エンドブラケット４ｂの面４１ｂに空気穴４２ｂに対向するように取り付けられている。また、空気循環器３を後方エンドブラケット４ｂ（空気が冷却された側）に設けたものであるが、この場合、前方エンドブラケット４ａに設けた場合に比べ、冷却効果の面では有利である。しかし、後方エンドブラケットに設けなければならない特別な理由がなければ、前方エンドブラケット側や密閉容器１の側面等に取り付けても良い。

係る構成によれば、空気循環器３の吐き出し口３１から吐き出される空気は、密閉容器１の第一の空間５ｂに供給される。この供給された空気は、第一の空間５ｂから固定子６と回転子７との間の隙間（約１ｍｍ程度）を通して第二の空間５ａに流れる。第二の空間５ａの空気は空気循環器３の吸入力により、空気循環用配管２を通して空気循環器３の吸入口３２側に戻る。

すなわち、空気循環器３の吐き出し口３１からの空気は、密閉型電動機の密閉容器１の第一の空間５ｂから固定子６と回転子７の隙間を通過して第二の空間に矢印Ｆで示すような循環経路をもって循環し、かつ第二の空間５ａから空気循環用配管２を通して空気循環器３の吸入口３２に戻るように循環される。図６に、モータ本体内のモータのロータ７とステータ６の間を空気が流れる様子を示している。

この空気循環により、空気循環用配管２の外部に露出した配管部分２ａにおいて、循環空気が外部の空気により冷却（空冷）され、該冷却された空気循環用配管２の循環空気により密閉容器１内の固定子などを直接冷却することができる。

以上の説明から明らかのように、密閉型電動機の密閉容器１の前後方ブラケット４ａ、４ｂに取り付けられ、該密閉容器１の外側に位置し、該密閉容器１内に設置された固定子６と回転子７を冷却する空気循環用配管２と、前記空気循環用配管２の途中に設置され、該空気循環用配管２の空気を循環させ、前記密閉容器内を通して該空気循環用配管に戻るように循環させる空気循環器３は、密閉電動機の冷却手段を構成している。

図４は上述した実施例１の密閉型電動機にファンを取り付けた場合の一実施例を示す密閉型電動機の縦断面図である。本実施例では、ファン取り付け板９の内側に空気循環用配管２を配置し、ファン取り付け板９の外側にファン８を配置したものである。

同図において、８は外部ファン、９はファン取り付け板である。ファン８はファン取り付け板９の外側に取り付けられ、ファン取り付け板９は密閉容器１に取り付けされている。このように空気循環用配管２に対向するようにファンを設けることにより、配管内の空気をより冷却することが可能となる。

外部ファン８による空気流Ｆｆは、密閉容器１に当たったあと、その密閉容器１の面に沿って軸１０（図面上左右）方向に抜けるように流れる。

また、外部ファン８は、既存のものが使用される。その動力源は、特に規定する必要がないが、例えば商用電源が用いられる。また、エンドブラケット４ｂの空気循環器固定箇所は突起して、外部ファン８を取り付ける場合には、該ファン８のファンカバー付近若しくはファンカバーより外側に飛び出すようにしても良い。このとき、空気循環器固定箇所突起部分の内部は、空間５ｂ、５ａへ繋がる空洞となる。

外部ファン８及び空気循環器３の電気回路部については図示していないが、これらは電動機の稼動時に連動して自動的に通電するように構成しても良く、或いは手動スイッチを持ってオンオフ制御するように構成しても良い。
その他は、上述した実施例と同一であるので、同一部分には同一番号を付して、その説明は省略する。

ファン８によって取り込まれた外気Ｆｆはモータ本体１とともに空気循環用配管２を冷却するように作用する。

ファン８により冷却された空気循環用配管２内の空気は、上述した実施例と同様に、第一の空間５ｂに供給された空気は、密閉容器１の固定子６と回転子７の隙間を通過して、第二の空間５ａに流れる。

本実施例によれば、ファン取り付け板９で覆われるように空気循環用配管２を配置しているので、空気循環用配管２の保護が可能である。またファン８により空気循環用配管２を冷却し得る構成としているので、循環空気をより効果的に冷却することができ、その結果として密閉型電動機の冷却効果を向上させることができる。

図５は上述した実施例１の密閉型電動機にファンを取り付けた場合の他の実施例を示す密閉型電動機の縦断面図である。本実施例では、ファン取り付け板９の外側に空気循環用配管２を配置し、これらの間にファン８を配置したものである。

本実施例では、空気循環用配管２をファン８の外側に位置するように配置していることから、該空気循環用配管２をファン８の保護用として利用することができる。つまりファンモータ用のフィンガーガード用として兼用させることができる。フィンガーガードとしては、外部から異物等が侵入しにくいように構成されていれば良く、特にその形状や長さ、大きさ等は規定する必要ないが、強いて言えば、空気循環用配管同士の間は、ファンが空気を吸い込むための隙間を確保しておくと良い。また、ファン８の風Ｆｆの流路上に空気循環用配管２の曲管部２ａが配設されているので、フィンガーガードの働きを得つつ、空気循環用配管２内を循環する空気Ｆを効果的に冷却することができる。

以上述べた本発明の各実施例によれば、密閉型電動機において、冷却機能を有する空気循環用配管２を設けているので、循環空気を効率よく冷却できるので、密閉型電動機の冷却効果を向上させることができ、過負荷耐量を上げることができる。

また、外部ファン８を取り付けた場合には、該ファンが同一風量でも効率よく冷却できるので、ファンの消費するパワーが小さくても済む。

また、さらに空気循環用配管２が、外部ファン８のフィンガーガードの代わりとなり、フィンガーガードを別途用意する必要がない。

冷却機能を必要とする電動機には適用可能である。

１ 密閉型電動機のモータ本体（密閉容器）
２ 空気循環用配管
３ 空気循環器
４ ブラケット
５ 気密室（第一の空間５ｂ、第二の空間５ａ）
６ ステータ（固定子）
７ ロータ（回転子）
８ 外部ファン
９ ファン取り付け板
１０ ロータのシャフト

Claims (10)

1. 回転子及び固定子が密閉容器内に配置され、前記回転子に設けられる回転軸が前記密閉容器から突出してなり、前記密閉容器内で前記固定子を挟んで前記回転軸の長手方向の両側に空間が形成される密閉型電動機において、
   前記密閉容器内の前記回転軸の長手方向の一側に形成される第一の空間と、前記回転軸の長手方向の他側に形成される第二の空間と、を前記密閉容器の外部を経由して連通する空気循環用配管と、
   前記空気循環用配管に空気を流し、前記第一の空間と前記第二の空間との間の空気を循環させる空気循環器と、を有し、
   前記空気循環用配管には配管経路の途中において前記空気循環器用配管の延伸方向が蛇行する曲管部が設けられ、前記曲管部に前記空気循環用配管を流れる空気を冷却する冷却ファンを前記密閉容器の外側に備えたことを特徴とする密閉型電動機。
2. 回転子及び固定子が密閉容器内に配置され、前記回転子に設けられる回転軸が前記密閉容器から突出してなり、前記密閉容器内で前記固定子を挟んで前記回転軸の長手方向の両側に空間が形成される密閉型電動機において、
   密閉型電動機の密閉容器と、該密閉容器の前後方エンドブラケットに取り付けられ、該密閉容器の内部に配置された固定子と回転子を冷却する空気を循環する空気循環用配管と、前記空気循環用配管の途中に設置され、該空気循環用配管内の空気及び該密閉容器内の空気を循環させる空気循環器を含む冷却手段を備えたことを特徴とする密閉型電動機。
3. 請求項２記載の密閉型電動機において、前記密閉型電動機の密閉容器内部の空気を前記前方エンドブラケットに設けた空気穴から前記空気循環用配管内を通して後方エンドブラケットに設けた空気穴に向かって循環するように構成し、前記密閉容器内部を冷却することを特徴とする密閉型電動機。
4. 請求項１乃至請求項３の密閉型電動機において、密閉型電動機の外側にファン取り付け部材を介して外部ファンを取り付け、該ファンの内側で該ファンからの風の流路上に前記空気循環用配管を配設したことを特徴とする密閉型電動機。
5. 請求項１乃至請求項４の密閉型電動機において、前記密閉容器の外側にファン取り付け部材を介して外部ファンを取り付け、該ファンの外側に前記空気循環用配管を配設したことを特徴とする密閉型電動機。
6. 回転子及び固定子が密閉容器内に配置され、前記回転子に設けられる回転軸が前記密閉容器から突出してなり、前記密閉容器内で前記固定子を挟んで前記回転軸の長手方向の両側に空間が形成される密閉型電動機において、
   密閉型電動機の密閉容器の前後方エンドブラケットに取り付けされ、該密閉容器の外側に位置し、該密閉容器内に設置された固定子と回転子を冷却する空気循環用配管と、前記空気循環用配管の途中に設置され、該空気循環用配管の空気を循環させ、前記密閉容器内を通して該空気循環用配管に戻るように循環させる空気循環器を含む冷却手段を備えたことを特徴とする密閉型電動機。
7. 請求項６記載の密閉型電動機において、前記空気循環用配管の外側に位置する管が蛇行形状に構成されていることを特徴とする密閉型電動機。
8. 請求項６記載の密閉型電動機において、さらに、前記モータ本体の前後方ブラケットに取り付けられたファン取り付け板及び該ファン取り付け板に取り付けされたファンを設け、該ファンにより前記空気循環用配管内の空気を冷却可能に構成したことを特徴とする密閉型電動機。
9. 請求項６または請求項７に記載された密閉型電動機において、前記空気循環用配管が、前記ファン取り付け板の内側または外側に位置するように配置されたことを特徴とする密閉型電動機。
10. 回転子及び固定子が密閉容器内に配置され、前記回転子に設けられる回転軸が前記密閉容器から突出してなり、前記密閉容器内で前記固定子を挟んで前記回転軸の長手方向の両側に空間が形成される密閉型電動機の冷却装置において、
    密閉型電動機の密閉容器の前後方エンドブラケットに取り付けられ、該密閉容器の内部に配置された固定子と回転子を冷却する空気を循環する空気循環用配管と、前記空気循環用配管の途中に設置され、該空気循環用配管内の空気及び該密閉容器内の空気を循環させ、該空気循環用配管の循環空気を該密閉容器の内部に循環させ、該密閉容器内の循環空気を該空気循環用配管に戻すように循環する空気循環器からなることを特徴とする密閉型電動機の冷却装置。

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