JP2014103762A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機の冷却性能を向上させる。
【解決手段】実施形態の電動機は、ステータ鉄心と回転軸と回転子と第一の覆部と第二の覆部と第一のファンと第二のファンとを備えた。前記ステータ鉄心は、第一の端部と前記第一の端部の反対側の第二の端部とを有した。前記ステータ鉄心には、第一の通気路が設けられた。前記第一の覆部は、前記第一の端部を覆う位置に設けられ、第一の通気口と、前記第一の通気路に通じた第二の通気路とが設けられ、前記回転軸を支持した。前記第二の覆部は、前記第二の端部を覆う位置に設けられ、第二の通気口と、前記第一の通気路に通じた第三の通気路とが設けられ、前記回転軸を支持した。前記第一のファンは、前記第二の通気路内に位置された第一の羽根を有し、前記回転軸に設けられた。前記第二のファンは、前記第三の通気路内に位置された第二の羽根を有し、前記回転軸に設けられた。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電動機に関する。

従来、ステータ鉄心に設けられた通風路にファンによって外気を導入することで、機内を冷却する密閉型の電動機が知られている。

特開２００３−１４３８００号公報

この種の電動機では、機内をより冷却することができることが望まれている。

実施形態の電動機は、ステータ鉄心と、回転軸と、回転子と、第一の覆部と、第二の覆部と、第一のファンと、第二のファンと、を備えた。前記ステータ鉄心は、筒状である。前記ステータ鉄心は、第一の端部と前記第一の端部の反対側の第二の端部とを有した。前記ステータ鉄心には、第一の通気路と、前記第一の端部と前記第二の端部とに亘った挿入孔と、が設けられた。前記回転軸は、前記挿入孔に挿通された。前記回転子は、少なくとも一部が前記挿入孔内に位置され、前記回転軸に設けられた。前記第一の覆部は、前記第一の端部を覆う位置に設けられ、第一の通気口と、前記第一の通気路に通じた第二の通気路とが設けられ、前記回転軸を第一の軸受を介して支持した。前記第二の覆部は、前記第二の端部を覆う位置に設けられ、第二の通気口と、前記第一の通気路に通じた第三の通気路とが設けられ、前記回転軸を第二の軸受を介して支持した。前記第一のファンは、前記第二の通気路内に位置された第一の羽根を有し、前記回転軸に設けられた。前記第二のファンは、前記第三の通気路内に位置された第二の羽根を有し、前記回転軸に設けられた。

図１は、第１の実施形態にかかる電動機の一例を示す縦断面図である。 図２は、第１の実施形態にかかる電動機の一部の一例を示す断面図である。 図３は、第１の実施形態にかかる電動機の一部の一例を示す断面図である。 図４は、第２の実施形態にかかる電動機の一例を示す縦断面図である。 図５は、第３の実施形態にかかる電動機の一例を示す縦断面図である。 図６は、第４の実施形態にかかる電動機の一部の一例を示す断面図である。 図７は、第５の実施形態にかかる電動機の一例を示す縦断面図である。 図８は、第５の実施形態にかかる電動機の一部の一例を軸方向から見て示す図である。 図９は、第６の実施形態にかかる電動機の一例を示す縦断面図である。 図１０は、第７の実施形態にかかる電動機の一例を示す縦断面図である。 図１１は、第８の実施形態にかかる電動機の一例を示す縦断面図である。

以下、図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。なお、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。

［第１の実施形態］
図１に示されるように、電動機１は、一例として、筒状のステータ鉄心２と、ステータ鉄心２に挿入された回転軸３と、ステータ鉄心２の内周側で回転軸３に設けられた回転子４と、ステータ鉄心２の端部２ａ，２ｂを覆った二つの覆部５，６と、回転軸３に設けられた二つのファン７，８（外扇ファン）と、を備えている。また、回転軸３は、二つの軸受９，１０を介して覆部５，６に回転可能に支持されている。電動機１は、一例として、二つの覆部５，６間が略密閉され、密閉部分の表面に通風を行うことで冷却を行う密閉型電動機である。また、電動機１は、一例として、鉄道車両や自動車等の車両の動力源として用いられる。

ステータ鉄心２は、一例として、円筒状である。ステータ鉄心２は、一例として、複数の鋼板（積層鉄心）が積層されて構成されている。ステータ鉄心２は、端部２ａ（第一の端部）とこの端部２ａの反対側の端部２ｂ（第二の端部）とを有している。端部２ａ，２ｂは、当該電動機１（ステータ鉄心２、回転軸３）の軸方向での端部である。また、ステータ鉄心２の中心部には、挿入孔２ｃが設けられている。挿入孔２ｃは、端部２ａと端部２ｂとに亘って設けられている。この挿入孔２ｃに、回転軸３が挿入されている。また、ステータ鉄心２は、外周面２ｄを有している。外周面２ｄは、端部２ａと端部２ｂとに亘って設けられている。また、挿入孔２ｃの孔面がステータ鉄心２の内周面を構成している。

また、ステータ鉄心２の内周部には、軸方向に延びた複数の溝が形成されている。これらの溝には、コイル１１が埋め込まれている。コイル１１のコイルエンドは、ステータ鉄心２の端部２ａ，２ｂから軸方向に張り出している。

また、ステータ鉄心２には、通気口２ｆ（第三の通気口）が設けられている。通気口２ｆは、外周面２ｄに設けられている。通気口２ｆは、外部に通じている。通気口２ｆは、一例として、軸方向での外周面２ｄの略中央部に設けられている。通気口２ｆは、ステータ鉄心２の周方向に相互に間隔をあけて複数設けられている。通気口２ｆは、ステータ鉄心２に設けられた仕切部２ｇ（分割部）によって、二つの通気口２ｆ１，２ｆ２に仕切られている（分割されている）。仕切部２ｇは、ステータ鉄心２の軸方向の略中央部に設けられている。

また、ステータ鉄心２には、通気路２ｈ（第一の通気路）が設けられている。通気路２ｈは、端部２ａ，２ｂ間に設けられている。通気路２ｈは、ステータ鉄心２の外周部２ｅに設けられている。通気路２ｈは、ステータ鉄心２の周方向に相互に間隔をあけて複数設けられている。通気路２ｈは、各通気口２ｆ毎に設けられている。各通気路２ｈは、仕切部２ｇによって、通気路２ｈ１（第一の部分）と、通気路２ｈ２（第二の部分）と、に仕切られている（分割されている）。通気路２ｈ１は、端部２ａと仕切部２ｇとの間で軸方向に沿って設けられ、端部２ａで開口している。通気路２ｈ１は、通気口２ｆ（通気口２ｆ１）と後述する覆部５の通気路２０ｉとに通じている。通気路２ｈ２は、端部２ｂと仕切部２ｇとの間で軸方向に沿って設けられ、端部２ｂで開口している。通気路２ｈ２は、通気口２ｆ（通気口２ｆ２）と後述する覆部６の通気路２０ｉとに通じている。なお、通気口２ｆの形状は、円形、楕円形、四角形、多角形など各種の形状であってよい。通気口２ｆの径は、ファン７，８の風量圧力特性から決定し、所望の冷却性能が得られるよう構成するのがよい。また、仕切部２ｇの軸方向厚さについては、特に制限はなく、通気路２ｈを仕切り、強度を確保できる厚さとするのがよい。

また、ステータ鉄心２の端部２ａ，２ｂには、鉄心押さえ１２，１３が重ねられて固定されている。鉄心押さえ１２，１３は、一例として、環状（円環状）の板状部材である。鉄心押さえ１２（第一の鉄心押さえ）には、通気路２ｈ１と通じた通気路１２ａが設けられている。通気路１２ａは、各通気路２ｈ１毎に設けられている。また、鉄心押さえ１３（第二の鉄心押さえ）には、通気路２ｈ２と通じた通気路１３ａが設けられている。通気路１３ａは、各通気路２ｈ２毎に設けられている。

回転軸３は、挿入孔２ｃから突出した第一および第二の部分３ａ，３ｂを有する。第一の部分３ａは、ステータ鉄心２の端部２ａに対して突出しており、回転軸３の軸方向の一方の端部を含む。一方、第二の部分３ｂは、ステータ鉄心２の端部２ｂに対して突出しており、回転軸３の軸方向の他端部を含む。第一の部分３ａは、軸受９（第一の軸受）を介して覆部５に回転可能に支持され、第二の部分３ｂは、軸受１０（第二の軸受）を介して覆部６に回転可能に支持されている。一例として、電動機１が車両に搭載された場合、回転軸３の第一の部分３ａに含まれる一方の端部が、カップリングやギヤボックス等を介して車輪に駆動力を出力する出力端を構成する。

回転子４は、少なくとも一部が挿入孔２ｃ内に位置され、回転軸３に設けられている。回転子４は、全部が挿入孔２ｃ内に位置されてもよいし、一部が挿入孔２ｃの外側に位置していてもよい。回転子４は、一例として、円筒状（環状）である。回転子４は、一例として、相互に積層された複数の鋼板（積層鉄心）から構成されたロータ鉄心と、永久磁石部と、を含む。回転子４は、一例として、回転軸３の軸方向での中央部に固定されている。回転子４（ロータ鉄心）には、軸方向に貫通した通気路４ａが回転子４の周方向に相互に間隔をあけて複数設けられている。回転子４の外周とステータ鉄心２の内周との間には、隙間が設けられている。回転子４の軸方向の両端部には、回転子押さえ１４，１５が重ねられて固定されている。

覆部５，６は、一例として、軸方向と直交する平面に関して相互に対称形状となっている。覆部５（第一の覆部）は、ステータ鉄心２の端部２ａを覆う位置に設けられている。一方、覆部６（第二の覆部）は、ステータ鉄心２の端部２ｂを覆う位置に設けられている。

覆部５，６は、内フレーム２０ａと、内フレーム２０ａの外側に内フレーム２０ａと間隔をあけて位置された外フレーム２０ｂとを、それぞれ有している。内フレーム２０ａと外フレーム２０ｂは、一例として、略相似形状となっている。覆部５，６は、一例として、鋳造によって製造されうる。

内フレーム２０ａは、基壁部２０ｃと、基壁部２０ｃの周縁部からステータ鉄心２に向けて延出した筒状（一例として円筒状）の周壁部２０ｄと、を有している。周壁部２０ｄにおける基壁部２０ｃとは反対側の端部は開口されている。また、外フレーム２０ｂは、基壁部２０ｅと、基壁部２０ｅの周縁部からステータ鉄心２に向けて延出した筒状（一例として円筒状）の周壁部２０ｆと、を有している。周壁部２０ｆにおける基壁部２０ｅとは反対側の端部は開口されている。内フレーム２０ａと外フレーム２０ｂとは、図２および図３に示すように、接続部２０ｇによって接続されている。接続部２０ｇは、一例として、周壁部２０ｄ，２０ｆの周方向に相互に間隔をあけて複数設けられている。接続部２０ｇは、一例として、周壁部２０ｄ，２０ｆ間で板状に設けられて、軸方向に沿って延在している。この接続部２０ｇは、冷却風の整流板として機能する。

各外フレーム２０ｂの基壁部２０ｅには、通気口２０ｈが設けられている。通気口２０ｈは、外部に通じている。本実施形態では、覆部５の通気口２０ｈが第一の通気口に相当し、覆部６の通気口２０ｈが第二の通気口に相当する。一例として、通気口２０ｈには、安全対策としてフィルターやパンチングメタル（いずれも図示せず）が設置されうる。

また、覆部５，６には、通気路２０ｉが設けられている。通気路２０ｉは、一例として、内フレーム２０ａと外フレーム２０ｂとの間に設けられている。本実施形態では、覆部５の通気路２０ｉが第二の通気路に相当し、覆部６の通気路２０ｉが第三の通気路に相当する。覆部５の通気路２０ｉは、覆部５の通気口２０ｈと各通気路２ｆとに通じている。一例として、覆部５の通気路２０ｉは、鉄心押さえ１２の通気路１２ａを介して各通気路２ｆに通じている。一方、覆部６の通気路２０ｉは、覆部６の通気口２０ｈと各通気路２ｆとに通じている。一例として、覆部６の通気路２０ｉは、鉄心押さえ１３の通気路１３ａを介して各通気路２ｆに通じている。

また、覆部５における内フレーム２０ａの基壁部２０ｃには、軸受９が設けられ、覆部６における内フレーム２０ａの基壁部２０ｃには、軸受１０が設けられている。回転軸３の両端部は、それぞれ内フレーム２０ａから外方に突出している。また、回転軸３の他端部は、覆部５の通気口２０ｈに挿入されて、覆部５の外フレーム２０ｂから外方に突出している。

ファン７，８は、回転軸３に固定された支持部２１ａと、支持部２１ａの外周部に設けられた複数の羽根２１ｂとを、有している。支持部２１ａは、一例として、板状に形成されている。ファン７，８は、一例として、ラジアルファン（外扇）として構成されている。ファン７は、覆部５内で回転軸３の第一の部分３ａに固定されている。ファン７の羽根２１ｂ（第一の羽根）は、覆部５の通気路２０ｉ内に位置されている。本実施形態では、ファン７全体が覆部５の通気路２０ｉ内に位置されている。一方、ファン８は、覆部６内で回転軸３の第二の部分３ｂに固定されている。ファン８の羽根２１ｂ（第二の羽根）は、覆部６の通気路２０ｉ内に位置されている。本実施形態では、ファン８全体が覆部６の通気路２０ｉ内に位置されている。ファン７，８は、回転軸３と一体となって回転する。ファン７，８は、回転軸３の両回転方向で同様の効果（送風）が得られるように構成されている。なお、図１では、ファン７，８の回転により半径方向に風が吹き出すタイプを記載しているが、この限りではなく、斜めに吹き出すもの、ファンシュラウドのないタイプなどでもよい。ファン７，８の羽根２１ｂの位置は、所望の冷却性能が得られる半径位置に設置すればよく、騒音との兼ね合いも加味し決定される。ファン７，８の支持部２１ａの根元部分は、図１では軸受９，１０よりも外側で回転軸３と接続されているが、軸受９，１０よりも内側で回転軸３と接続される構成としてもよい。

次に、電動機１の動作について説明する。電動機１が駆動されて回転軸３が回転すると、回転軸３と一体に二つのファン７，８が回転する。回転したファン７，８は、冷却風（送風）を半径方向（外側）に羽根２１ｂから吹き出すため、ファン７，８の内周側が負圧となり、吸引作用により通気口２０ｈから外部の空気が電動機１内に流入する。ファン７，８から吹き出した冷却風は、それぞれ外フレーム２０ｂ（通気路２０ｉ）によって軸方向に流れの向きが変えられ、電動機１の軸方向中央部に向かって流れ、通気路２ｈを通り、仕切部２ｇで半径方向に流れの向きを変えられて、通気口２ｆから外部に排気される。詳しくは、覆部５の通気口２０ｈから流入した空気は、覆部５の通気路２０ｉ、鉄心押さえ１２の通気路１２ａ、ステータ鉄心２の通気路２ｈ１を通って、通気口２ｆ１から排気される。一方、覆部６の通気口２０ｈから流入した空気は、覆部６の通気路２０ｉ、鉄心押さえ１３の通気路１３ａ、ステータ鉄心２の通気路２ｈ２を通って、通気口２ｆ２から排気される。なお、ファン７，８、内フレーム２０ａ、外フレーム２０ｂ、通気路２ｈ等の形状は、適宜変更してよい。

上記のように、冷却風が電動機１の外部から吸引され、内フレーム２０ａと外フレーム２０ｂとの間即ち通気路２０ｉを通過することで、内フレーム２０ａ内の空気から内フレーム２０ａへ伝導した熱が通気路２０ｉ内の空気へ伝達されて、一対の内フレーム２０ａ間の空気の温度を低減することができる。また、ステータ鉄心２においては、コイル１１からステータ鉄心２へ伝導した熱とステータ鉄心２で発生した熱とが通気路２ｈを通過する冷却風に伝達されるので、ステータ鉄心２の温度を低減することができる。本実施形態では、回転軸３の第一の部分３ａ（駆動側）と、第二の部分３ｂ（反駆動側）の両方に、ファン７，８が設けられているが、仕切部２ｇによってそれらの冷却風が相互に干渉することがなく、仕切部が無くファンが一つだけの従来構成に比べて、高い冷却性能を得ることができる。また、風下側に向かっての温度上昇が、上記従来構成に比べて、半分の距離となり、上記従来構成に対して、ステータ鉄心２の温度バランスが改善される。これらの冷却性能の向上および温度バランスの改善により、同効率で従来よりも小型の電動機１、あるいは、従来よりも容量を増した電動機１を得ることができる。

また、ステータ鉄心２の通気路２ｈは、積層鉄心を製作する際の打ち抜き工程で作成可能である。本実施形態では、積層鉄心として、通気路２ｈが設けられた積層鉄心、通気路２ｈおよび通気口２ｆが設けられた積層鉄心、通気路２ｈおよび通気口２ｆが設けられていない積層鉄心の３種類を用意すればよい。

以上、説明したとおり、本実施形態では、二つのファン７，８が設けられているので、ファンが一つの構成に比べて、電動機１内をより冷却することができる。

［第２の実施形態］
本実施形態は、図４に示すように、ステータ鉄心２に、第１の実施形態で説明した仕切部２ｇ（図１参照）が設けられていない。本実施形態では、通気路２ｈは、ステータ鉄心２の端部２ａと端部２ｂとに亘って設けられており、仕切部２ｇによって仕切られていない。即ち、通気路２ｈは、ステータ鉄心２を軸方向に貫通している。また、ステータ鉄心２の外周面２ｄ（外周部２ｅ）に設けられて通気路２ｈに通じた通気口２ｆも、仕切部２ｇ（図１参照）によって仕切られていない。通気口２ｆの位置は、ステータ鉄心２の軸方向の中央部付近がよいが、ファン７，８の性能が相互に異なる場合は、それらの性能に合わせて軸方向にシフトした位置に設けるとよい。また、通気口２ｆの開口面積（断面積）は、圧力損失や流れから適切に設定するとよい。

以上の構成の電動機１では、第１の実施形態と同様に、二つのファン７，８の回転によって、冷却風が、通気路２０ｉで電動機１の軸方向中央部に向かって流れて、通気路２ｈを通って通気口２ｆから外部に排気される。したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、二つのファン７，８が設けられているので、電動機１内をより冷却することができる。

また、本実施形態では、ステータ鉄心２に仕切部２ｇが設けられていないので、積層鉄心の種類を、通気路２ｈが設けられた積層鉄心、通気路２ｈおよび通気口２ｆが設けられた積層鉄心の２種類とすることができる。よって、第１の実施形態に比べて、電動機１の製作コストを低減することができる。なお、本実施形態では、ファン７，８からの冷却風同士が直接衝突するが、通気口２ｆの位置や面積を適切に設定することで、それらの冷却風を通気口２ｆから良好に排気させることができる。

［第３の実施形態］
本実施形態は、図５に示すように、第１の実施形態と同様に、通気口２ｆおよび仕切部２ｇが、それぞれステータ鉄心２の周方向に相互に間隔をあけて複数設けられているが、
ステータ鉄心２の通気口２ｆおよび仕切部２ｇの位置が第１の実施形態に対して異なる。

本実施形態では、仕切部２ｇとして、ステータ鉄心２の端部２ａと端部２ｂとのうちの一方（一例として、端部２ａ）に寄って設けられた第一の仕切部２ｇＡと、端部２ａと端部２ｂとの他方（一例として、端部２ｂ）に寄って設けられた第二の仕切部２ｇＢとが、ステータ鉄心２の周方向で交互に設けられている。したがって、本実施形態では、軸方向での仕切部２ｇの位置が、ステータ鉄心２の周方向で隣り合う通気路２ｈで異なっている。なお、本実施形態では、第一の仕切部２ｇＡと第二の仕切部２ｇＢとが、ステータ鉄心２の周方向で交互に設けられているが、これに限るものではない。例えば、複数の第一の仕切部２ｇＡや複数の第二の仕切部２ｇＢが、ステータ鉄心２の周方向で隣り合って設けられていてもよい。各仕切部２ｇの軸方向位置は、自由に選択してよい。各仕切部２ｇの軸方向位置は、一例として、図５では、二つの位置が示されているが、所望の温度バランスを満たすために、３つ以上の位置を設定してもよい。また、本実施形態では、各通気口２ｆは、第一の仕切部２ａＡおよび第二の仕切部２ｇＢに仕切られる位置（対応した位置）に設けられている。

以上の構成の電動機１では、第１の実施形態と同様に、二つのファン７，８の回転によって、冷却風が、通気路２０ｉで電動機１の軸方向中央部に向かって流れて、通気路２ｈを通り、仕切部２ｇで半径方向に流れの向きを変えられて、通気口２ｆから外部に排気される。したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、二つのファン７，８が設けられているので、電動機１内をより冷却することができる。

また、本実施形態では、ステータ鉄心２の周方向で隣り合う通気路２ｈで仕切部２ｇの位置が異なるので、それらの隣り合う通気路２ｈでは、通気路２ｈ１の長さおよび通気路２ｈ２の長さが異なる。したがって、ステータ鉄心２の軸方向の中央部付近では、高温部が分散し、温度バランスを改善することができる。また、本実施形態でも、ステータ鉄心２の積層鉄心の種類は、第１の実施形態と同様に３種類で構成され、製作コストは第１の実施形態と同様とすることができる。

［第４の実施形態］
本実施形態では、図６に示すように、第２の実施形態に対して、鉄心押さえ１２，１３が異なる。また、本実施形態では、ステータ鉄心２の通気路２ｈが、端部２ａと端部２ｂとに亘って設けられているが、第２の実施形態の通気口２ｆ（図４参照）は設けられていない。本実施形態では、積層鉄心の種類は１種類となっている。

本実施形態の鉄心押さえ１２には、その外周面１２ｂに、通気口１２ｃ（第三の通気口）が、周方向に相互に間隔をあけて複数設けられている。一例として、本実施形態では、通気口１２ｃと通気路１２ａとが周方向で交互に設けられている。また、鉄心押さえ１３には、その外周面１３ｂに、通気口１３ｃ（第四の通気口）が、周方向に相互に間隔をあけて複数設けられている。一例として、本実施形態では、通気口１３ｃと通気路１３ａとが周方向で交互に設けられている。また、本実施形態では、通気口１２ｃと通気口１３ｃとは、周方向で交互に設けられ、通気路１２ａと通気路１３ａも周方向で交互に設けられている。

また、本実施形態では、ステータ鉄心２の通気路２ｈとして、覆部５の通気路２０ｉと鉄心押さえ１３の通気口１３ｃとに通じた通気路２ｈＡと、覆部６の通気路２０ｉと鉄心押さえ１２の通気路１２ｃとに通じた通気路２ｈＢとが設けられている。本実施形態では、通気路２ｈＡと通気路２ｈＢとは、周方向で相互に間隔をあけて交互に設けられている。なお、複数の通気路２ｈＡや複数の通気路２ｈＢが、周方向で隣り合うように、通気路１２ａ，１３ａおよび通気口１２ｃ，１３ｃを設けてよい。なお、各通気路１２ａ，１３ａ等の断面形状は自由に選択できるが、ステータ鉄心２の通気路２ｈと同一の断面形状とすることで、圧力損失の増加を抑制することができる。

以上の構成の電動機１では、ファン７からの冷却風は、鉄心押さえ１２の通気路１２ａを通過し、ステータ鉄心２の通気路２ｈＡを通過し、鉄心押さえ１３の通気口１３ｃから外部に排気される。一方、ファン８からの冷却風は、鉄心押さえ１３の通気路１３ａを通過し、ステータ鉄心２の通気路２ｈＢを通過し、鉄心押さえ１２の通気口１２ｃから外部に排気される。よって、本実施形態によれば、二つのファン７，８によって、電動機１内をより冷却することができる。

また、本実施形態によれば、周方向に交互に設けられたステータ鉄心２の通気路２ｈＡと通気路２ｈＢとで、冷却風が軸方向で逆方向に流れることにより、隣り合う通気路２ｈＡ，２ｈＢで温度が平準化され、局部的な高温が発生することが抑制される。また、鉄心押さえ１２，１３に通気口１２ｃ，１３ｃが設けられていることにより、ステータ鉄心２を１種類の積層鉄心で構成することができ、製造コストを低減できる。

［第５の実施形態］
本実施形態は、図７および図８に示すように、覆部５，６が第２の実施形態に対して異なる。

本実施形態では、覆部５，６の通気路２０ｉは、基部２０ｊと複数の分岐路２０ｋとを有している。基部２０ｊは、通気口２０ｈに通じている。基部２０ｊには、羽根２１ｂが位置されている。分岐路２０ｋは、基部２０ｊから分岐（延出）して、ステータ鉄心２の通気路２ｈに通じている。覆部５の分岐路２０ｋと覆部６の分岐路２０ｋとは、異なる通気路２ｈに通じている。本実施形態では、覆部５の分岐路２０ｋと覆部６の分岐路２０ｋとは、周方向に交互に設けられ、周方向に交互に通気路２ｈと通じている。

また、覆部５，６には、外部に通じた通気口２０ｎ（排気口）が設けられている。また、覆部５，６には、通気路２０ｉとは別の通気路２０ｍが設けられている。通気路２ｈと通気路２０ｍとは相互に通じていない。覆部５の通気路２０ｍ（第四の通気路）は、覆部６の通気路２０ｉに通じたステータ鉄心２の通気路２ｈと、当該覆部５の通気口２０ｎ（第三の通気口）とに通じている。一方、覆部６の通気路２０ｍ（第五の通気路）は、覆部５の通気路２０ｉに通じたステータ鉄心２の通気路２ｈと、当該覆部６の通気口２０ｎ（第四の通気口）とに通じている。ここで、図８には覆部５の一例が示されているが、覆部６は、図８の構成に対して、通気口２０ｎ（通気路２０ｍ）と分岐路２０ｋとの周方向での位置が逆になった構成となっている。

以上の構成の電動機１では、ファン７からの冷却風は、ステータ鉄心２の通気路２ｈを通過して、覆部６の通気路２０ｍを通過し覆部６の通気口２０ｎから外部に排気される。一方、ファン８からの冷却風は、ステータ鉄心２の通気路２ｈを通過して、覆部５の通気路２０ｍを通過して覆部５の通気口２０ｎから外部に排気される。これらの冷却風は相互に交わることなく流れる。よって、本実施形態によれば、二つのファン７，８によって、電動機１内をより冷却することができる。

また、本実施形態では、冷却風の排気口としての通気口２０ｎを覆部５，６に設けたことにより、ファン７，８からの冷却風が互いに壁面を介して隣り合う部分が第４の実施形態よりも長くなる。したがって、機内の温度がより平準化され、局部的な高温が発生することが抑制される。また、上述した第４の実施形態では、通気口１２ｃ，１３ｃ付近で空気の流れの方向が略９０度曲げられているが、本実施形態では、通気口２０ｎ付近で流れを曲げる部分はなく空気が直進するので、第４の実施形態に比べて、圧力損失の増大を抑制でき、風量を多くすることができる。

［第６の実施形態］
本実施形態では、図９に示すように、第１の実施形態に対して、ファン７，８が異なる。ファン７，８には、羽根２１ｂに加えて、羽根２１ｃが設けられている。ファン７の羽根２１ｃ（第三の羽根）は、覆部５の内フレーム２０ａの内側に位置されている。一方、ファン８の羽根２１ｃ（第四の羽根）は、覆部６の内フレーム２０ａの内側に位置されている。ファン７，８では、両方の羽根２１ｂ，２１ｃがラジアルファンの羽根として構成されている。

また、本実施形態では、軸受９，１０は、支持アーム２０ｐ（支持部）を介して外フレーム２０ｂに支持されている。また、本実施形態では、ファン７，８は、軸受９，１０よりも機内側で回転軸３に固定されている。なお、ファン７，８は、軸受９，１０よりも外側で回転軸３に固定されている構成としてもよい。また、本実施形態では、ファン７，８の支持部２１ａと外フレーム２０ｂとの間に通気路２０ｈの一部が位置されている。即ち、本実施形態では、通気路２０ｈは、内フレーム２０ａと外フレーム２０ｂとの間に設けられるとともに、支持部２１ａと外フレーム２０ｂとの間に設けられている。

以上の構成の電動機１では、二つのファン７，８の羽根２１ｂによって、第１の実施形態と同様に、電動機１内をより冷却することができる。

更に、本実施形態では、羽根２１ｃによる送風によって、内フレーム２０ａ内で空気が攪拌され、各覆部５，６内において、コイル１１のコイルエンド周りで周方向に回転する気流が発生する。これにより、コイル１１のコイルエンドでの熱伝達率が向上し、コイルエンドの熱が機内の空気へ放熱される。また、機内の空気が周方向に流れることで、機内の空気から内フレーム２０ａへの熱伝達率が向上し、機内の空気の熱が効率よく内フレーム２０ａから外部の空気へ放熱される。これにより、電動機１の冷却性能が向上し、大容量化、あるいは電動機１の小型につなげることができる。

［第７の実施形態］
本実施形態では、図１０に示すように、ファン７，８が第２の実施形態と異なるとともに、通気口２ｆ（図４参照）が設けられていない。

本実施形態では、ファン７，８は、プロペラファンである。プロペラファンは、軸方向に冷却風を送るものであり、回転方向によって、冷却風の流れが１８０度変わる。ファン７，８は、相互に同一の方向に風が流れるように設けられている。また、本実施形態では、外フレーム２０ｂにおいて軸方向で羽根２１ｂと重なる部分に通気口２０ｑ（第一の通気口）が設けられている。

以上の構成の電動機１では、ファン７の回転によって、覆部５の通気口２０ｑから冷却風が外部から吸引される。ファン７から吹き出した冷却風は、覆部５の通気路２０ｉ、ステータ鉄心２の通気路２ｈ、覆部６の通気路２０ｉを順に通って、ファン８に吸引される。ファン８から吹き出した空気は、覆部６の通気口２０ｑから外部へ排気される。回転軸３が逆回転の場合は、上記の流れの方向が軸方向で逆となる。

本実施形態によれば、二つのファン７，８の吸排気作用により、冷却風が効率よく流れる。したがって、覆部５，６の通気路２０ｉやステータ鉄心２の通気路２ｈで壁面との熱伝達率が向上し、ファンが一つの場合よりも効率よく冷却することができる。また、回転軸３の回転方向が逆転しても軸方向流れが１８０度逆になるだけで、同様の効果が得られ、両回転に対応できる。以上のとおり、本実施形態によれば、二つのファン７，８によって、電動機１内をより冷却することができる。

［第８の実施形態］
本実施形態では、図１１に示すように、覆部５，６の通気口２０ｈが第１の実施形態に対して異なる。本実施形態のファン７，８は、第１の実施形態と同様に、ラジアルファンである。

本実施形態では、覆部５の通気口２０ｈ（ラジアル排気口）は、ファン７の羽根２１ｂの側方に位置されている。当該通気口２０ｈは、周方向に相互に間隔をあけて複数設けられている。当該通気口２０ｈは、軸方向と直交する方向に開口している。ファン７の羽根２１ｂから送風された空気（気体）は、覆部５の通気口２０ｈから排気される。また、覆部６の通気口２０ｈ（ラジアル排気口）は、ファン８の羽根２１ｂの側方に位置されている。当該通気口２０ｈは、周方向に相互に間隔をあけて複数設けられている。当該通気口２０ｈは、軸方向と直交する方向に開口している。ファン８の羽根２１ｂから送風された空気は、覆部６の通気口２０ｈから排気される。また、本実施形態では、羽根２１ｂは、支持部２１ａに対して軸方向で電動機１の内側（内フレーム２０ａ側）に設けられている。ファン７，８は、吸引ファンとして機能する。

上記の構成の電動機１では、ファン７，８の回転による吸引作用によって、冷却風が、ステータ鉄心２の通気口２ｆから機内に吸引される。その後、吸引された空気は、ステータ鉄心２の通気路２ｈ、覆部５，６の通気路２０ｉを通過し、ファン７，８に到達する。ファン７，８から吹き出した空気は、覆部５，６の通気口２０ｈからから外部へ排気される。詳しくは、ファン７の回転では、通気口２ｆ１から空気が吸引され、当該空気は、通気路２ｈ１から覆部５の通気路２０ｉへ流れる。一方、ファン８の回転では、通気口２ｆ２から空気が吸引され、当該空気は、通気路２ｈ２から覆部６の通気路２０ｉへ流れる。
したがって、本実施形態によれば、二つのファン７，８によって、電動機１内をより冷却することができる。

また、上述のように冷却風が機内を通過する際、第１の実施形態の押し込み型のファン７，８とは異なり、空気の流れに旋回が略無いため冷却風が通気路２ｈ，２０ｉ内を略均一に流れる。したがって、電動機１をバランスよく冷却でき、冷却性能も向上することができる。また、ステータ鉄心２において最も温度が高くなる軸方向の中央部に最初に外部から温度の低い冷却風が流入するため、冷却効率を向上することができる。

以上説明したとおり、第１から第８の実施形態によれば、二つのファン７，８によって、電動機１内をより冷却することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、電動機１としては、密閉型に限るものではなく、開放型であってもよい。また、電動機１は、車両用に限るもではない。例えば、電動機１は、家電用電動機、産業用電動機、発電機などの回転電動機にも適用可能である。

１…電動機、２…ステータ鉄心、２ａ…端部、２ｂ…端部、２ｃ…挿入孔、２ｄ…外周面、２ｆ…通気口、２ｇ…仕切部、２ｇＡ…第一の仕切部、２ｇＢ…第二の仕切部、２ｈ…通気路、２ｈ１…通気路、２ｈ２…通気路、３…回転軸、４…回転子、５…覆部、６…覆部、７…ファン、８…ファン、９…軸受、１０…軸受、１２…鉄心押さえ、１２ｂ…外周面、１２ｃ…通気口、１３…鉄心押さえ、１３ｂ…外周面、１３ｃ…通気口、２０ａ…内フレーム、２０ｂ…外フレーム、２０ｈ…通気口、２０ｉ…通気路、２０ｍ…通気路、２０ｎ…通気口、２１ｂ…羽根、２１ｃ…羽根。

Claims (9)

1. 第一の端部と前記第一の端部の反対側の第二の端部とを有し、第一の通気路と、前記第一の端部と前記第二の端部とに亘った挿入孔と、が設けられた筒状のステータ鉄心と、
   前記挿入孔に挿通された回転軸と、
   少なくとも一部が前記挿入孔内に位置され、前記回転軸に設けられた回転子と、
   前記第一の端部を覆う位置に設けられ、第一の通気口と、前記第一の通気路に通じた第二の通気路とが設けられ、前記回転軸を第一の軸受を介して支持した第一の覆部と、
   前記第二の端部を覆う位置に設けられ、第二の通気口と、前記第一の通気路に通じた第三の通気路とが設けられ、前記回転軸を第二の軸受を介して支持した第二の覆部と、
   前記第二の通気路内に位置された第一の羽根を有し、前記回転軸に設けられた第一のファンと、
   前記第三の通気路内に位置された第二の羽根を有し、前記回転軸に設けられた第二のファンと、
   を備えた電動機。
2. 前記ステータ鉄心の外周面には、第三の通気口が設けられ、
   前記ステータ鉄心は、前記第三の通気口および前記第二の通気路に通じた第一の部分と、前記第三の通気口および前記第三の通気路に通じた第二の部分と、に前記第一の通気路を仕切った仕切部を有した、請求項１に記載の電動機。
3. 前記第一の通気路は、前記第一の端部と前記第二の端部とに亘って設けられ、
   前記ステータ鉄心の外周面には、前記第一の通気路に通じた第三の通気口が設けられた、請求項１に記載の電動機。
4. 前記第一の通気口および前記仕切部は、それぞれ前記ステータ鉄心の周方向に相互に間隔をあけて複数設けられ、
   前記第一の端部と前記第二の端部とのうちの一方に寄って設けられた第一の前記仕切部と、前記第一の端部と前記第二の端部とのうちの他方に寄って設けられた第二の前記仕切部とが設けられた請求項２に記載の電動機。
5. 外周面に第三の通気口が設けられ、前記第一の端部に重ねられた環状の第一の鉄心押さえと、
   外周面に第四の通気口が設けられ、前記第二の端部に重ねられた環状の第二の鉄心押さえと、
   を有し、
   前記第一の通気路は、前記第一の端部と前記第二の端部とに亘って設けられ、
   前記第一の通気路は、前記ステータ鉄心の周方向に沿って相互に間隔をあけて複数設けられ、
   複数の前記第一の通気路には、前記第二の通気路と前記第四の通気口とに通じた第一の通気路と、前記第三の通気路と前記第三の通気口とに通じた第一の通気路とがある、請求項１に記載の電動機。
6. 前記第一の通気路は、前記第一の端部と前記第二の端部とに亘って設けられ、
   前記第一の通気路は、前記ステータ鉄心の周方向に沿って相互に間隔をあけて複数設けられ、
   前記第一の覆部には、第三の通気口が設けられ、
   前記第二の覆部には、第四の通気口が設けられ、
   前記第一の覆部には、前記第三の通気路に通じた前記第一の通気路と前記第三の通気口とに通じた第四の通気路が設けられ、
   前記第二の覆部には、前記第二の通気路に通じた前記第一の通気路と前記第四の通気口とに通じた第五の通気路が設けられた、請求項１に記載の電動機。
7. 前記第一の覆部と第二の覆部とは、内フレームと前記内フレームの外側に前記内フレートと間隔をあけて位置された外フレームとをそれぞれ有し、
   前記第二の通気路は、前記第一の覆部の前記内フレームと前記第一の覆部の前記外フレームとの間に設けられ、
   前記第三の通気路は、前記第二の覆部の前記内フレームと前記第二の覆部の前記外フレームとの間に設けられ、
   前記第一のファンは、前記第一の覆部の前記内フレームの内側に位置された第三の羽根を有し、
   前記第二のファンは、前記第二の覆部の前記内フレームの内側に位置された第四の羽根を有した、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の電動機。
8. 前記第一の通気路は、前記第一の端部と前記第二の端部とに亘って設けられ、
   前記第一のファンおよび前記第二のファンが、プロペラファンである請求項１に記載の電動機。
9. 前記第一のファンおよび前記第二のファンが、ラジアルファンであり、
   前記第一の通気口は、前記第一のファンの第一の羽根の側方に位置され、当該第一の羽根から送風された気体は、前記第一の通気口から排気され、
   前記第二の通気口は、前記第二のファンの第一の羽根の側方に位置され、当該第一の羽根から送風された気体は、前記第二の通気口から排気される、請求項２または４に記載の電動機。

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