JP2014100024A

JP2014100024A - 回転電機

Info

Publication number: JP2014100024A
Application number: JP2012251397A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Hoshaku; 宣至宝積
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2014-05-29
Anticipated expiration: 2032-11-15
Also published as: JP5723855B2

Abstract

【課題】冷却ファンにより固定子を効率よく冷却できる回転電機を提供する。
【解決手段】ケース４０の内周壁４０Ａに固定される固定子２０と、回転軸１０に固定されて固定子２０の内側で回転する回転子３０と、を備える回転電機１であって、回転軸１０によって回転駆動される冷却ファン５０をさらに備え、冷却ファン５０はケース４０の外周壁４０Ｂに対向する複数のブレード５５を有し、冷却ファン５０が回転することでブレード５５が冷却風を外周壁４０Ｂに向けて送る構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却ファンが設けられる回転電機に関するものである。

特許文献１には、回転軸に冷却ファンが設けられた回転電機が開示されている。冷却ファンは、回転軸の軸方向に冷却風を送るものであり、冷却風がケース内を通って回転子及び固定子に生じる熱を持ち去るようになっている。

特開平９−３２２４７９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された回転電機にあっては、冷却風が回転軸の軸方向の一端側から他端側に向けて送られるため、ケースの内周壁に固定された固定子の全体を十分に冷却できないという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、冷却ファンにより固定子を効率よく冷却できる回転電機を提供することを目的とする。

本発明は、ケースの内周壁に固定される固定子と、回転軸に固定されて固定子の内側で回転する回転子と、を備える回転電機であって、回転軸によって回転駆動される冷却ファンをさらに備え、冷却ファンはケースの外周壁に対向する複数のブレードを有し、冷却ファンが回転することでブレードが冷却風を外周壁に向けて送ることを特徴とする。

本発明では、回転電機の作動時に、冷却ファンが回転軸によって回転駆動され、ブレードによって送られる冷却風が固定子が配設されたケースの外周壁に直接当てられることにより、固定子を効率よく冷却できる。

本発明の実施形態に係る回転電機の断面図である。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１に示す回転電機１は、被駆動物を駆動する誘導モータまたは同期モータである。また、回転電機１は、駆動物によって駆動されるジェネレータとして用いてもよい。

回転電機１は、ケース４０のケース内周壁４０Ａに固定される固定子（ステータ）２０と、回転軸１０に支持される回転子（ロータ）３０と、を備える。回転子３０は、固定子２０に生じる電磁力によって駆動力を発生する。回転軸１０及び回転子３０は、中心線Ｏを中心として回転する。

なお、「径方向」、「周方向」、及び「軸方向」は、それぞれ、回転子３０の中心線Ｏを中心とする放射方向、中心線Ｏ回りの方向、及び中心線Ｏが延在する方向を意味する。

ケース４０は、円筒状の固定子枠４１と、固定子枠４１の両端部に結合される円盤状の第１ブラケット４５及び第２ブラケット４６と、を備える。第１ブラケット４５及び第２ブラケット４６は、ケース４０と別体で形成される。なお、これに限らず、第１ブラケット４５及び第２ブラケット４６の一方が、ケース４０と一体で形成される構成としてもよい。

ケース４０は、固定子枠４１と第１ブラケット４５及び第２ブラケット４６によって固定子２０及び回転子３０を収容する収容室２９を画成する。収容室２９の両端を画成するブラケット４５、４６には、それぞれ換気口４７、４８が形成される。

固定子枠４１の内周部がケース内周壁４０Ａを構成する。固定子２０はケース内周壁４０Ａに固定される鉄心２１と、鉄心２１に巻線される複数のコイル２２と、を備える。

固定子枠４１の外周部がケース外周壁４０Ｂを構成する。ケース外周壁４０Ｂには、複数の放熱フィン４２が設けられる。放熱フィン４２は、ケース外周壁４０Ｂの外周面から径方向に起立するリブとして形成される。放熱フィン４２は、軸方向に沿って延設されている。図２に示すように、放熱フィン４２は、周方向に均等な間隔をもって並設されている。

回転軸１０は、第１ブラケット４５の中心部に設けられた軸受１５を介して回転自在に支持されるとともに、第２ブラケット４６の中心部に設けられた軸受１６を介して回転自在に支持される。

回転軸１０の第１ブラケット４５から突出する一端は、被駆動物に連結される第１出力部１１を構成する。

回転軸１０の第２ブラケット４６から突出する他端は、冷却ファン５０が連結される第２出力部１２を構成する。

冷却ファン５０は、回転軸１０に連結される有底筒状のファン本体５１を備える。ファン本体５１は、幅流送風機として用いられるシロッコファンの羽根車と同様に、回転軸１０に連結されて径方向に延設される円盤部５２と、円盤部５２から軸方向に延設されて複数のブレード（羽根）５５を有する円筒部５３と、を備える。

円盤部５２は、回転軸１０の第２出力部１２に結合される。これにより、冷却ファン５０は、回転軸１０によって回転駆動される。

円盤部５２は、円筒部５３と一体的に形成される。なお、これに限らず、円盤部５２と円筒部５３が別体で形成される構成としてもよい。

円盤部５２は、第２ブラケット４６によって構成されるケース端壁４０Ｃに円盤状の間隙（空間）を持って配置され、ケース端壁４０Ｃとの間に円盤状流路６２を画成する。

円筒部５３は、固定子枠４１のケース外周壁４０Ｂに円筒状の間隙（空間）を持って配置され、ケース外周壁４０Ｂとの間に円筒状流路６１を画成する。

円筒部５３の中程にはファン開口部５９が形成される。円筒部５３は、ファン開口部５９の両側に延びるファン円筒先端部５３Ａ及びファン円筒基端部５３Ｂを有する。

円筒部５３のファン開口部５９には、軸方向に延びる複数のブレード５５が中心線Ｏを中心とする円周上に互いに等間隔を持って並ぶように形成される。ブレード５５は、固定子２０に対応して設けられ、固定子２０が配設されたケース４０のケース外周壁４０Ｂに対向するように配置されている。後述するように、ブレード５５は、中心線Ｏを中心として回転することにより、外気を冷却風として円筒部５３の内側に送るようになっている。

ブレード５５は、ファン本体５１と一体形成される。ブレード５５の一端は、ファン円筒先端部５３Ａに連接して形成される。ブレード５５の他端は、ファン円筒基端部５３Ｂに連接して形成される。なお、これに限らず、ブレード５５は、ファン本体５１と別体で形成される構成としてもよい。

冷却ファン５０のファン本体５１とケース４０の間には、冷却流路６０が画成される。冷却流路６０は、前記の円筒状流路６１及び円盤状流路６２によって構成される。

円筒状流路６１は、軸方向に延びる円筒状の空間として画成される。円筒状流路６１は、ファン円筒先端部５３Ａに沿って画成される第１円筒状流路６１Ａと、ブレード５５に沿って画成されるブレード内側円筒状流路６１Ｃと、ファン円筒基端部５３Ｂに沿って画成される第２円筒状流路６１Ｂと、からなる。

冷却流路６０では、第１円筒状流路６１Ａの一端（図１において左端）が外部に開口する第１出口６３となる。第１出口６３は、円筒部５３の開口端５３Ｃと固定子枠４１の一端４１Ａの間で環状に画成される。

円盤状流路６２は、円筒状流路６１の一端から径方向に延びる円盤状の空間として画成される。円盤部５２には複数の孔が冷却流路６０の第２出口５６として形成される。円盤状流路６２は、第２出口５６を通じて外部に連通している。複数の第２出口５６は、中心線Ｏを中心とする円周上に互いに等間隔を持って並ぶように形成される。第２出口５６は、円形状に形成されるが、これに限らず、例えば円弧状や他の形状であってもよい。

図２において、ブレード５５は、中心線Ｏと交差して径方向に延びる直線Ｈに対して傾斜するように形成される。これにより、ブレード５５は、図２に矢印Ｂで示す方向に回転することによって、冷却風（外気）を図１、２に矢印Ｃで示すようにブレード５５（冷却ファン５０）の外側から内側へと径方向に送るようになっている。

ブレード５５によってブレード内側円筒状流路６１Ｃに送り込まれる冷却風は、図１に矢印Ｄ、Ｅにて示すように、第１円筒状流路６１Ａと第２円筒状流路６１Ｂへと軸方向について固定子２０の両端方向に分流する。図１に矢印Ｄにて示すように第１円筒状流路６１Ａへと分流した冷却風は、矢印Ｆで示すように第１出口６３から外部へと流出する。一方、図１にて矢印Ｅで示すように第２円筒状流路６１Ｂへて分流した冷却風は、円盤状流路６２を通って矢印Ｇで示すように第２出口５６から外部へと流出する。

なお、上述した構成に限らず、第１出口６３を通過した冷却風を換気口４７を通って収容室２９に流入するように導くダクトを設けてもよい。また、第２ブラケット４６に開口した第２出口５６を廃止して、第２円筒状流路６１Ｂへて分流した冷却風が換気口４８、収容室２９、換気口４７を通って外部に排出される構成としてもよい。

軸方向についてブレード５５の長さＬ１は、固定子２０の長さＬ２以上に設定される。これにより、ブレード５５によってブレード内側円筒状流路６１Ｃに送り込まれる冷却風が軸方向についてケース外周壁４０Ｂの全域に当たり、ケース外周壁４０Ｂが軸方向について均一に冷却されるようになっている。また、固定子２０全体を効率よく冷却できる。

回転電機１の作動時に、コイル２２に流れる電流によって固定子２０に発生する熱は、冷却ファン５０のブレード５５によって送り込まれる冷却風がブレード内側円筒状流路６１Ｃを流れる際に、空気との間でケース外周壁４０Ｂを介して熱交換されることにより放熱される。冷却ファン５０はブレード５５の回転によって冷却風をブレード内側円筒状流路６１Ｃに送り込むため、風圧を高めて、安定した風量を確保できる。

以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

〔１〕ケース４０の内周壁４０Ａに固定される固定子２０と、回転軸１０に固定されて固定子２０の内側で回転する回転子３０と、を備える回転電機１であって、、回転軸１０によって回転駆動される冷却ファン５０をさらに備え、冷却ファン５０はケース４０の外周壁４０Ｂに対向する複数のブレード５５を有し、冷却ファン５０が回転することでブレード５５が冷却風を外周壁４０Ｂに向けて送る構成とした。

上記構成に基づき、回転電機１の作動時に、冷却ファン５０が回転軸１０によって回転駆動され、ブレード５５によって冷却風が固定子２０が配設されたケース４０の外周壁４０Ｂに直接当てられることにより、冷却ファン５０により固定子２０を効率よく冷却できる。

〔２〕冷却ファン５０は、回転軸１０に連結される円盤部５２と、円盤部５２から回転軸１０の軸方向に延設されるとともにブレード５５を有する円筒部５３からなり、円盤部５２に開口部（第２出口５６）を設け、円盤部５２はケース４０の端壁４０Ｃとの間に間隙（円盤状流路６２）を持って配置され、円筒部５３はケース４０の外周壁４０Ｂとの間に間隙（円筒状流路６１）を持って配置される構成とした。

上記構成に基づき、ブレード５５によって円筒部５３の内側に送り込まれる冷却風が固定子２０のまわりに配置される外周壁４０Ｂに当たった後に固定子２０の両端方向に分流することにより、固定子２０の中央部が十分に冷却され、固定子２０を均一に冷却することができる。

〔３〕ブレード５５の長さＬ１は回転軸１０の軸方向において固定子２０の長さＬ２以上に設定される構成とした。

上記構成に基づき、ブレード５５によって円筒部５３の内側に送り込まれる冷却風が軸方向について固定子２０のまわりに配置される外周壁４０Ｂの全域に当たることにより、固定子２０が十分に冷却される。

本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

１回転電機
１０回転軸
２０固定子
３０回転子
４０ケース
４０Ａケース内周壁（内周壁）
４０Ｂケース外周壁（外周壁）
４０Ｃケース端壁（端壁）
５０冷却ファン
５２円盤部
５３円筒部
５３Ｃ開口端
５５ブレード
５６第２出口（開口部）
６１円筒状流路（間隙）
６２円盤状流路（間隙）

Claims

ケースの内周壁に固定される固定子と、
回転軸に固定されて前記固定子の内側で回転する回転子と、を備える回転電機であって、
前記回転軸によって回転駆動される冷却ファンをさらに備え、
前記冷却ファンは前記ケースの外周壁に対向する複数のブレードを有し、
前記冷却ファンが回転することで前記ブレードが冷却風を前記外周壁に向けて送ることを特徴とする回転電機。
前記冷却ファンは、
前記回転軸に連結される円盤部と、
前記円盤部から前記回転軸の軸方向に延設されるとともに前記ブレードを有する円筒部からなり、
前記円盤部に開口部を設け、前記円盤部は前記ケースの端壁との間に間隙を持って配置され、前記円筒部は前記ケースの外周壁との間に間隙を持って配置されることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記ブレードの長さは前記回転軸の軸方向において前記固定子の長さ以上に設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機。