JP2014107888A

JP2014107888A - モータフレームの水路構造

Info

Publication number: JP2014107888A
Application number: JP2012257237A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Naito; 好晴内藤; Haruo Taniguchi; 陽郎谷口
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-06-09
Anticipated expiration: 2032-11-26
Also published as: JP6106873B2

Abstract

【課題】モータフレームの水路構造において、冷却効率を上げる形状に関する。
【解決手段】回転可能に保持された回転子４に対して所定のギャップを介して配置された固定子３の外周に位置し、周方向に帯状に形成された冷却液通路１５を有するモータフレームの水路構造において、冷却液通路１５には、冷却液導入口１１１及び冷却液排出口１１２が接続され、冷却液導入口１１１と冷却液排出口１１２を間に挟んで境界壁１３１ａが形成され、境界壁１３１ａの冷却液導入口１１１に向かい合う面には、冷却液導入口１１１から離れるに従って湾曲する凹凸面が形成されるので、冷却液導入口周辺において冷却液が淀むことなく凹凸面に沿って、圧力損失を生じることなく、スムーズに流れる利点がある。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータフレームの水路構造に関する。詳しくは、モータフレームの水路構造において、冷却効率を上げる形状に関する。

水冷式の回転電機としては、固定子の外周において、例えば、図３に示すように、冷却液導入口１１１と冷却液排出口１１２とを近接して設けた帯状の冷却液通路１５が知られており、図中矢印で示すように、冷却液導入口１１１から導入された冷却液は直接冷却液排出口１１２へ流れやすいのに対し、逆に図中破線で示す方向には流れにくい。また、図４に示すように、帯状の冷却液通路１５を、冷却液導入口１１１と冷却液排出口１１２の間で境界壁１３１によって分断すると、図中矢印で示すように、冷却液導入口１１１から導入された冷却液が境界壁１３１で反転して冷却液排出口１１２へ流れるが、冷却液排出口１１２付近では液体の流れによどみが発生し、よどんだ部分の冷却効率が下がることが知られている。

そのため、特許文献１では、冷却液通路１５の冷却液排出口１１２付近のよどみを抑制するために、境界壁１３１と冷却液排出口１１２との距離Ｄを規定している。
即ち、特許文献１に開示される回転電機１００は、図５及び図６に示すように、固定子３と、固定子３の内部に所定のギャップを介して回転可能に保持された回転子４とを有するものであり、固定子３の外周に冷却液通路１５が位置し、ブラケットによって周方向に帯状に形成されている。

ここで、ブラケットは、軸方向の一端が開口した器型のリアブラケット１１と、その開口部を塞ぐフロントブラケット１２と、リアブラケット１１の軸方向後部にＯ−リング等の漏水防止部品を介して内接しているセンターブラケット１３とからなる。センターブラケット１３は軸方向前部にてリアブラケット１１とフロントブラケット１２に挟まれており、複数本のボルトによって一括固定されている。

固定子３は、電磁鋼板を積層してなる固定子鉄心３１に設けられた複数のスロット３３に絶縁紙を隔てて固定子コイル３２を巻装してなる。回転子４は、電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心４１に設けられた複数のスロット４５に挿入された複数本の導体バー４２とそれらを接続する短絡環４３を軸方向の前後に有する。回転子鉄心４１は回転軸４４と焼き嵌め或いは圧入によって締結され、回転軸４４はリアブラケット１１とフロントブラケット１２に設けられた軸受を介して回転可能に保持され、フロントブラケット１２より突出した部分から動力を伝える。

冷却液通路１５は、固定子３の外周に位置し、センターブラケット１３とリアブラケット１１に挟まれて、回転電機１００の周方向に帯状に形成されている。リアブラケット１１と回転軸４４にはレゾルバ等の回転検出用のセンサー５１が取付けられている。
冷却通路１５は、境界壁１３１と、境界壁１３１を挟んで一方に設けられた冷却液導入口１１１と、その他方に設けられた冷却液排出口１１２とを有する。境界壁１３１と冷却液導入口１１１との距離（Ｌ−Ｄ）よりも、境界壁１３１と冷却液排出口１１２との距離Ｄの方が小さくなるように、境界壁１３１を形成する。或いは、境界壁１３１は冷却液排出口１１２からの距離Ｄが０ｍｍ＜Ｄ＜（Ｌ／２）となるように設けられる。

特開２００９−２４７０８５

特許文献１は、境界壁１３１と冷却液排出口１１２との距離Ｄを規定して冷却液排出口１１２のよどみを減少させることで圧力損失を低減している。
しかし、冷却液導入口１１１部分の流れは改善されておらず、冷却液導入口１１１より入った冷却液が渦を巻きながら冷却液排出口１１２へ向かうために排出口１１２まで大きな圧力が必要となり、冷却効率の向上も冷却液排出口１１２のよどみ低減による程度に限定的なものであるという問題があった。

また、境界壁１３１の位置を規定する構造であるため、フレーム設計時の自由度が少ないという問題もあった。
更に、冷却液導入口１１１より入った冷却液が境界壁１３１の中央に衝突して、圧力損失が起こり、渦を巻いて、周方向の流れが均一ではなかった。

上記課題を解決する本発明の請求項１に係るモータフレームの水路構造は、回転可能に保持された回転子に対して所定のギャップを介して配置された固定子の外周に位置し、周方向に帯状に形成された冷却液通路を有するモータフレームの水路構造において、前記冷却液通路には、冷却液導入口及び冷却液排出口が接続され、前記冷却液導入口と前記冷却液排出口を間に挟んで境界壁が形成され、前記境界壁の前記冷却液導入口に向かい合う面には、前記冷却液導入口から離れるに従って湾曲する凹凸面が形成されることを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項２に係るモータフレームの水路構造は、請求項１において、前記境界壁は、前記冷却液通路の端部を閉塞していないことを特徴とする。

冷却液導入口と冷却液排出口の間に境界壁を設けたことにより、冷却液導入口と冷却液排出口がレイアウトの関係で近傍に設置されても、冷却液導入口から導入された冷却液を確実に水路全体に充填させて冷却液排出口から排出させることが可能となり、効率良くモータを冷却することが可能となるだけではなく、境界壁の冷却液導入口に向かい合う面に、冷却液導入口から離れるに従って湾曲する凹凸面が形成されているので、冷却液導入口周辺において冷却液が淀むことなく凹凸面に沿って、圧力損失を生じることなく、スムーズに流れる利点がある。

本発明の第１の実施例に係るモータフレームの水路構造に関し、図１（ａ）は冷却液通路の斜視図、図１（ｂ）は冷却液通路の正面図、図１（ｃ）は冷却液通路の側面図である。本発明の第２の実施例に係るモータフレームの水路構造に関し、図１（ａ）は冷却液通路の斜視図、図１（ｂ）は冷却液通路の正面図、図１（ｃ）は冷却液通路の側面図である。冷却液導入口と冷却液排出口とを近接して設けた従来の水路構造に関し、図３（ａ）は冷却液通路の斜視図、図３（ｂ）は冷却液通路の正面図、図３（ｃ）は冷却液通路の側面図である。冷却液導入口と冷却液排出口との間に境界壁を設けた従来の水路構造に関し、図４（ａ）は冷却液通路の斜視図、図４（ｂ）は冷却液通路の正面図、図４（ｃ）は冷却液通路の側面図である。特許文献１に記載された回転電機の縦断面図である。特許文献１に記載された回転電機の横断面図である。

以下、本発明について、図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。

本発明の第１の実施例に係るモータフレームの水路構造を図１に示す。図１は、冷却液通路１５以外の構成については捨象して描いたものであり、実際には、図５，６に示すように、一般的な回転子４及び固定子３を備えた回転電機に適用される。

即ち、図１に示すように、固定子の外周に位置し、周方向に帯状に形成された冷却液通路１５には冷却液導入口１１１と冷却液排水口１１２とが結合されると共に冷却液導入口１１１と冷却液排水口１１２とを間に挟んで境界壁１３１ａが形成されている。
境界壁１３１ａは、冷却液通路１５の両端まで延びており、冷却液導入口１１１と冷却液排水口１１２の間を閉塞している。

境界壁１３１ａの冷却液導入口１１１に向かい合う面には、冷却液導入口１１１から離れるに従って湾曲する凹凸面が形成され、つまり、冷却液導入口１１１を中心に左右に窪んだ凹凸面形状が形成されている。
従って、図中矢印で示すように、冷却液導入口１１１から導入された冷却水は境界壁１３１ａに当たり反転して、冷却液通路１５を１周して冷却液排水口１１２から出ることができるのに加え、境界壁１３１ａに形成された凹凸面形状に沿ってスムーズに流れるため、言い換えると、凹凸面形状に沿ってベクトルが斜めに傾くため、圧力が左右に分散してより効率よく冷却水を冷却液通路１５全体にまわすことが可能になる。

そのため、境界壁１３１ａに当たる冷却水の勢いが少なくなって渦を巻くことがなく、圧力損失が小さいため、周方向の流れが安定化する利点がある。
更に、圧力損失が小さいと、冷却水を送出するポンプを小容量化できるメリットがある。
このように本実施例は、境界壁１３１ａから冷却液導入口１１１付近の冷却水が淀むことなく流れるため、冷却効率を高めることが可能となる。

特に、境界壁１３１は冷却液導入口１１１を中心に左右に窪んだ凹凸形状となっているため、この凹凸面形状に沿って冷却液がスムーズに流れ、圧力が分散して効率よく冷却水を冷却液通路１５全体に流すことが可能になる。また、このことにより冷却液導入口１１１の圧力損失を低下させることも可能である。

本発明の第２の実施例に係るモータフレームの水路構造を図２に示す。図２は、冷却液通路１５以外の構成については捨象して描いたものであり、実際には、図５，６に示すように、一般的な回転子４及び固定子３を備えた回転電機に適用される。

即ち、図２に示すように、固定子の外周に位置し、周方向に帯状に形成された冷却液通路１５には冷却液導入口１１１と冷却液排水口１１２とが結合されると共に冷却液導入口１１１と冷却液排水口１１２とを間に挟んで境界壁１３１ｂが形成されている。
境界壁１３１ｂは、冷却液通路１５の両端まで延びてはいないため、冷却液導入口１１１と冷却液排水口１１２の間を閉塞してはいない。

境界壁１３１ｂの冷却液導入口１１１に向かい合う面には、冷却液導入口１１１から離れるに従って湾曲する凹凸面が形成され、つまり、冷却液導入口１１１を中心に左右に窪んだ凹凸面形状が形成されている。
従って、図中矢印で示すように、冷却液導入口１１１から導入された冷却水は境界壁１３１ｂに当たり反転して、冷却液通路１５を1周して冷却液排水口１１２から出ることができるのに加え、境界壁１３１ｂに形成された凹凸面形状に沿ってスムーズに流れるため、言い換えると、凹凸面形状に沿ってベクトルが斜めに傾くため、圧力が左右に分散してより効率よく冷却水を冷却液通路１５全体にまわすことが可能になる。

そのため、境界壁１３１ｂに当たる冷却水の勢いが少なくなって渦を巻くことがなく、圧力損失が小さいため、周方向の流れが安定化する利点がある。
更に、圧力損失が小さいと、冷却水を送出するポンプを小容量化できるメリットがある。
なお、境界壁１３１ｂは、冷却液導入口１１１と冷却液排水口１１２の間を閉塞していないため、図２中に破線で示すように、冷却液通路１５の両端で、冷却液導入口１１１から冷却液排水口１１２へと直接向かうルートが存在するが、実際には、中央と両端での差圧があるため、そのルートに沿って流れる流量はほとんど存在しないものである。

このように本実施例は、境界壁１３１ａから冷却液導入口１１１付近の冷却水が淀むことなく流れるので、冷却効率を高めることが可能となる。
特に、境界壁１３１は冷却液導入口１１１を中心に左右に窪んだ凹凸形状となっているため、この凹凸面形状に沿って冷却液がスムーズに流れ、圧力が分散して効率よく冷却水を冷却液通路１５全体に流すことが可能になる。また、このことにより冷却液導入口１１１の圧力損失を低下させることも可能である。

更には、境界壁１３１ｂは、冷却液通路１５の両端まで延びず、冷却液導入口１１１と冷却液排水口１１２の間を閉塞しない形状であるため、鋳造時の中子強度を増すことができ、歩留まり向上や設計値に近い流れにできるメリットもある。

本発明のモータフレームの水路構造は、冷却効率を上げる形状として、広く産業上利用可能なものである。

１５冷却液通路
１１１冷却液導入口
１１２冷却液排水口
１３１ａ，１３１ｂ境界壁

Claims

回転可能に保持された回転子に対して所定のギャップを介して配置された固定子の外周に位置し、周方向に帯状に形成された冷却液通路を有するモータフレームの水路構造において、
前記冷却液通路には、冷却液導入口及び冷却液排出口が接続され、前記冷却液導入口と前記冷却液排出口を間に挟んで境界壁が形成され、
前記境界壁の前記冷却液導入口に向かい合う面には、前記冷却液導入口から離れるに従って湾曲する凹凸面が形成されることを特徴とするモータフレームの水路構造。
前記境界壁は、前記冷却液通路の端部を閉塞していないことを特徴とする請求項１記載のモータフレームの水路構造。