JP2015104214A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
開示の実施形態は、回転電機に関する。 The disclosed embodiment relates to a rotating electrical machine.
特許文献1には、固定子鉄心と、固定子鉄心の外側に設けたフレームと、固定子鉄心とフレームの間に冷媒を通すフレーム冷却ジャケットを備えるモータの冷却装置が記載されている。 Patent Document 1 describes a motor cooling device including a stator core, a frame provided outside the stator core, and a frame cooling jacket through which a refrigerant passes between the stator core and the frame.
前記モータの冷却装置は、回転子側に冷却構造を有していないので、更なる冷却能力の向上を図る余地があった。 Since the motor cooling device does not have a cooling structure on the rotor side, there is room for further improvement in cooling capacity.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、冷却能力を高めることが可能な回転電機を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a problem, and it aims at providing the rotary electric machine which can raise cooling capacity.
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、回転子が固定され、軸受により回転自在に支持された中空状の回転シャフトと、前記回転シャフトの内側に挿入される固定シャフトと、前記回転シャフトと前記固定シャフトとの間に形成された第1冷媒流路と、を有する回転電機が適用される。 In order to solve the above-described problem, according to one aspect of the present invention, a rotor is fixed and a hollow rotating shaft rotatably supported by a bearing, and a fixed shaft inserted inside the rotating shaft, A rotating electrical machine having a first coolant channel formed between the rotating shaft and the fixed shaft is applied.
本発明によれば、回転電機の冷却能力を高めることができる。 According to the present invention, the cooling capacity of the rotating electrical machine can be increased.
以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下では、回転電機等の構成の説明の便宜上、上下左右等の方向を適宜使用するが、回転電機等の各構成の位置関係を限定するものではない。 Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings. In the following, for convenience of description of the configuration of the rotating electrical machine and the like, directions such as up and down, left and right are used as appropriate, but the positional relationship of the components of the rotating electrical machine and the like is not limited.
<回転電機の構成>
図1を用いて、本実施形態に係る回転電機の全体構成を説明する。図1に示すように、回転電機1は、フレーム2と、固定子3と、固定子ジャケット5と、回転子6と、中空状の回転シャフト7と、中空状の固定シャフト8と、第1冷媒流路9と、を有する。回転シャフト7の軸方向他方端(図1中上端)には、図示しないワークを載置する回転テーブル20が取り付けられている。この例では、回転電機1は、回転シャフト7により負荷対象物である回転テーブル20を直接回転駆動するダイレクトドライブ型のモータとして構成されている。
<Configuration of rotating electrical machine>
The overall configuration of the rotating electrical machine according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the rotating electrical machine 1 includes a
フレーム2は筒状に形成される。このフレーム2の軸方向一方側(図1中下側)及び軸方向他方側には、それぞれの開口を塞ぐ反負荷側ブラケット11及び負荷側ブラケット12が取り付けられている。固定子3は、フレーム2の内側に固定され、固定子ジャケット5は、フレーム2と固定子3との間に配置されている。
The
回転子6は、複数の永久磁石6aを有する。複数の永久磁石6aは、回転シャフト7の外周面に、その長手方向が軸方向に沿うように固定されている。回転子6は、固定子3と半径方向に空隙を介して対向配置されている。回転シャフト7は、その外周面の軸方向他方側に設けられた軸受13を介して負荷側ブラケット12に回転自在に支持されている。軸受13としては、例えばクロスローラ軸受等が使用される。上述のように、回転シャフト7は中空状であり、その内側には固定シャフト8が挿入される。回転シャフト7と固定シャフト8とは、回転方向に摺動可能に構成される。固定シャフト8の軸方向一方端(図1中下端)は、反負荷側ブラケット11に固定されている。
The
回転シャフト7と固定シャフト8との間には、回転接触シール14が軸方向両側に設けられる。この回転接触シール14により、第1冷媒流路9を流れる冷媒を密封することができる。本実施形態では、軸方向一方側(図1中下側)の回転接触シール14は回転シャフト7側に、軸方向他方側(図1中上側)の回転接触シール14は固定シャフト8側に設けられる。なお、回転接触シール14の設置位置はこれに限定されるものではなく、両方共に回転シャフト7側あるいは固定シャフト8側に設けられてもよいし、上記と反対に軸方向一方側(図1中下側)の回転接触シール14を固定シャフト8側に、軸方向他方側(図1中上側)の回転接触シール14を回転シャフト7側に設けてもよい。
Between the
固定子ジャケット5には、第2冷媒流路4が形成される。第2冷媒流路4は、固定子ジャケット5のフレーム2と接触する外周面に開口する凹状の溝部4aとして形成される。なお、第2冷媒流路4の形態は溝状に限定されるものではなく、例えば固定子ジャケット5の内部に形成された流通孔としてもよい。第2冷媒流路4は、固定子ジャケット5の外周面に螺旋状に設けられている。溝部4aは、この例では矩形断面を有しているが、円形状や楕円形状等、その他の断面形状としてもよい。フレーム2の外周面の軸方向他方側(図1中上側)には、第2冷媒流路4に連通された第2冷媒出入口18が設けられている。
A
第1冷媒流路9は、回転シャフト7と固定シャフト8との間に形成されている。本実施形態では、第1冷媒流路9は、回転シャフト7の内周面に開口する凹状の溝部9aとして形成される。なお、第1冷媒流路9は、固定シャフト8の外周面に開口する凹状の溝部として形成してもよいし、回転シャフト7の内部に形成された流通孔としてもよい。第1冷媒流路9は、回転シャフト7の内周面に螺旋状に設けられている。溝部9aは、この例では矩形断面を有しているが、円形状や楕円形状等、その他の断面形状としてもよい。固定シャフト8の内周面8aの軸方向他方側(図1中上側)には、第1冷媒流路9に連通された第1冷媒出入口16が設けられている。
The
反負荷側ブラケット11は、連通流路17を内部に備えている。連通流路17は、反負荷側ブラケット11から固定シャフト8内に延設されるとともにフレーム2内に延設され、第1冷媒流路9と第2冷媒流路4とを連通している。
The
固定シャフト8の第1冷媒出入口16には、図示しない冷媒供給源に接続された図示しないチューブ等の冷媒供給路が固定シャフト8の内部を通って連結されており、冷媒供給源からの冷媒が第1冷媒出入口16から第1冷媒流路9に供給される。第1冷媒流路9に供給された冷媒は、第1冷媒流路9に沿って軸方向他方側から軸方向一方側に向けて螺旋状に流れて、回転シャフト7に固定された回転子6を冷却する。回転子6を冷却した冷媒は、第1冷媒流路9の軸方向一方側から反負荷側ブラケット11内の連通流路17に流入し、連通流路17から第2冷媒流路4に流入する。第2冷媒流路4に流入した冷媒は、第2冷媒流路4に沿って軸方向一方側から軸方向他方側に向けて螺旋状に流れて、固定子3を冷却する。固定子3を冷却した冷媒は、第2冷媒流路4の軸方向他方側からフレーム2内の第2冷媒出入口18に流入し、第2冷媒出入口18から回転電機1の外部に排出される。
A refrigerant supply path such as a tube (not shown) connected to a refrigerant supply source (not shown) is connected to the first refrigerant inlet /
なお、冷媒は、上記と反対に、第2冷媒出入口18から供給されて第2冷媒流路4から第1冷媒流路9に流通され、第1冷媒出入口16から排出されてもよい。また、本実施形態で用いられる冷媒は、例えば冷却水や冷却油等の液体でもよいし、空気等の気体でもよい。
In contrast to the above, the refrigerant may be supplied from the second refrigerant inlet /
<実施形態の効果>
以上説明したように、本実施形態の回転電機1は、回転シャフト7と固定シャフト8との間に形成された第1冷媒流路9を有する。この第1冷媒流路9に冷媒を流通させることにより、回転シャフト7に固定された回転子6を冷却することができる。このように、本実施形態の回転電機1は回転子6について冷却構造を有するので、冷却能力を高めることができる。
<Effect of embodiment>
As described above, the rotating electrical machine 1 of the present embodiment has the first
また、本実施形態では特に、回転電機1は、フレーム2と固定子3との間に配置され、第2冷媒流路4が形成された固定子ジャケット5を有する。この第2冷媒流路4に冷媒を流通させることにより、固定子3を冷却することができる。このように、本実施形態の回転電機1は固定子3と回転子6の両方について冷却構造を有するので、冷却能力をさらに高めることができる。
In the present embodiment, in particular, the rotating electrical machine 1 includes a
また、本実施形態では特に、回転電機1は、フレーム2の軸方向一方側に配置された反負荷側ブラケット11を有する。この反負荷側ブラケット11は、第1冷媒流路9と第2冷媒流路4とを連通する連通流路17を内部に備える。これにより、第1冷媒流路9と第2冷媒流路4のそれぞれに個別に冷媒の出入口を設ける必要がなくなるので、構成を簡易化できる。また、反負荷側ブラケット11の連通流路17に冷媒を流通させることで、反負荷側ブラケット11についても冷却可能となるので、回転電機1の冷却能力をさらに高めることができる。
Further, particularly in the present embodiment, the rotating electrical machine 1 includes a
また、本実施形態では特に、固定シャフト8が中空構造である。これにより、固定シャフト8内に第1冷媒流路9に冷媒を供給又は排出するためのチューブや、その他の電気配線等を配設することが可能となるので、回転電機1をコンパクト化することができる。
In the present embodiment, in particular, the fixed
また、本実施形態では特に、フレーム2は、外周面の軸方向他方側に第2冷媒流路4に連通された第2冷媒出入口18を有し、固定シャフト8は、内周面の軸方向他方側に第1冷媒流路9に連通された第1冷媒出入口16を有する。第1冷媒出入口16及び第2冷媒出入口18の両方が固定シャフト8及びフレーム2の軸方向他方側に配置されるので、冷媒を回転シャフト7及びフレーム2のほぼ全域に流通させることが可能となる。したがって、冷却性能を十分に発揮することができる。
In the present embodiment, in particular, the
本実施形態の回転電機1は、前述のようにいわゆるダイレクトドライブ型のモータとして構成される。この回転電機1では、回転シャフト7が回転テーブル20に直接固定されるので、固定子3及び回転子6の熱が回転テーブル20に伝導し易い。このため、回転電機の冷却能力が低いと回転テーブル20に熱による影響(例えば回転テーブル20に載置されたワークの加工精度の低下等)を及ぼすおそれがある。したがって、本実施形態のようにダイレクトドライブ型の回転電機に上記実施形態に係る構成を適用することで、負荷対象物への熱による影響を低減することができる。つまり、ダイレクトドライブ型の回転電機1は、上記実施形態に係る構成の適用対象として特に好適である。
As described above, the rotating electrical machine 1 of the present embodiment is configured as a so-called direct drive type motor. In the rotary electric machine 1, the
また、本実施形態では特に、回転子6は、回転シャフト7の外周面に複数の永久磁石が設置された、いわゆるSPM(Surface Permanent Magnet)型の回転子である。これにより、永久磁石の空冷効果を高め、回転子6の発熱を抑制できる。
In this embodiment, in particular, the
<変形例>
なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。
<Modification>
The disclosed embodiments are not limited to the above, and various modifications can be made without departing from the spirit and technical idea thereof. Hereinafter, such modifications will be described.
(1)回転テーブルに冷媒流路を形成した場合
上記実施形態では、回転テーブル20に冷媒流路を形成していないが、回転テーブル20内にも冷媒流路を形成してもよい。本変形例の一例を図2に示す。図2において、図1と同様の構成については同一の符号を付して、その説明を省略又は簡略化する。
(1) When the refrigerant flow path is formed on the turntable In the above embodiment, the refrigerant flow path is not formed on the
図2に示すように、本変形例では、回転テーブル20が第3冷媒流路21を内部に備える。この第3冷媒流路21は、回転テーブル20の周方向に沿って環状に設けられている。なお、第3冷媒流路21の形態は環状に限定されるものではなく、例えば放射状や螺旋状等でもよい。また、第3冷媒流路21の穴部21aは、この例では矩形断面を有しているが、円形状や楕円形状等、その他の断面形状としてもよい。回転シャフト8の一方側(図2中左側)には、第3冷媒流路21と第1冷媒出入口16とを連通する入口側連通流路22が軸方向に設けられている。また、回転シャフト8の他方側(図2中右側)には、第3冷媒流路21と第1冷媒流路9とを連通する出口側連通流路23が設けられている。なお、本変形例では、第1冷媒出入口16は、第3冷媒流路21を介して第1冷媒流路9と連通しており、第1冷媒流路9と直接は連通していない。
As shown in FIG. 2, in this modification, the
本変形例においては、冷媒供給源からの冷媒が第1冷媒出入口16から回転シャフト7の入口側連通流路22を経て第3冷媒流路21に供給される。第3冷媒流路21に供給された冷媒は、第3冷媒流路21にしたがって回転テーブル20内を周方向に流れ、回転テーブル20を冷却する。回転テーブル20を冷却した冷媒は、回転シャフト7の出口側連通流路23を経て第1冷媒流路9に流入し、第1冷媒流路9に供給される。その後は、上記実施形態と同様、冷媒が第1冷媒流路9を流れて回転子6を冷却し、その後反負荷側ブラケット11の連通流路17を経て第2冷媒流路4に供給され、第2冷媒流路4を流れて固定子3を冷却する。
In this modification, the refrigerant from the refrigerant supply source is supplied from the first refrigerant inlet /
以上のように、本変形例では、負荷対象物である回転テーブル20が第1冷媒流路9と連通した第3冷媒流路21を内部に備える。これにより、第3冷媒流路21に冷媒を流通させることで、回転テーブル20についても冷却することが可能となり、回転テーブル20への熱による影響をさらに低減することができる。
As described above, in the present modification, the rotary table 20 that is the load object includes the third
(2)冷媒流路を軸方向に沿って設ける場合
上記実施形態では、回転シャフト7と固定シャフト8との間に、第1冷媒流路9を螺旋状に形成する場合を一例として説明したが、例えば第1冷媒流路を軸方向に沿って形成してもよい。本変形例の一例を図3に示す。図3において、図1と同様の構成については同一の符号を付して、その説明を省略又は簡略化する。
(2) When the refrigerant flow path is provided along the axial direction In the above embodiment, the case where the first
図3に示すように、本変形例では、回転シャフト7と固定シャフト8との間に、軸方向に沿った第1冷媒流路25が周方向複数箇所(この例では8箇所)に設けられている。第1冷媒流路25は、回転シャフト7の内周面に開口する凹状の溝部として形成される。なお、第1冷媒流路25は、固定シャフト8の外周面に開口する凹状の溝部として形成してもよいし、回転シャフト7の内部に形成された流通孔としてもよい。固定シャフト8の軸方向他方側(図3中上側)には、複数の第1冷媒流路25の各々と連通する複数の第1冷媒出入口26が設けられ、固定シャフト8の軸方向一方側(図3中下側)には、複数の第1冷媒流路25と連通する環状の1つの出口側連通流路27が設けられている。出口側連通流路27は、反負荷側ブラケット11内の連通流路17と連通している。
As shown in FIG. 3, in the present modification, the first
本変形例においては、冷媒供給源からの冷媒が、各第1冷媒出入口26から各第1冷媒流路25に供給される。各第1冷媒流路25に供給された冷媒は、各第1冷媒流路25にしたがって軸方向他方側から軸方向一方側に向けて流れ、回転子6を冷却する。回転子6を冷却した冷媒は、各第1冷媒流路25の軸方向一方側で出口側連通流路27に流入し、当該出口側連通流路27で合流して反負荷側ブラケット11内の連通流路17に流入する。その後は、上記実施形態と同様、冷媒が連通流路17を経て第2冷媒流路4に供給され、第2冷媒流路4を流れて固定子3を冷却する。
In this modification, the refrigerant from the refrigerant supply source is supplied to each first
本変形例でも上記実施形態と同様の効果を得る。なお、上記では第2冷媒流路4については螺旋状としたが、これに限定されるものではなく、第2冷媒流路4についても第1冷媒流路25と同様に軸方向に沿って設けてもよい。
Even in this modification, the same effects as those of the above embodiment are obtained. In the above description, the second
(3)その他
以上では、固定シャフト8を中空構造としたが、これに限定されるものではなく、中実構造としてもよい。
(3) Others Although the fixed
また以上では、回転電機1がモータである場合を一例として説明したが、本実施形態は、回転電機1が発電機である場合にも適用することができる。 Moreover, although the case where the rotary electric machine 1 was a motor was demonstrated as an example above, this embodiment is applicable also when the rotary electric machine 1 is a generator.
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。 In addition to those already described above, the methods according to the above-described embodiments and modifications may be used in appropriate combination.
その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。 In addition, although not illustrated one by one, the above-mentioned embodiment and each modification are implemented with various modifications within a range not departing from the gist thereof.
1 回転電機
2 フレーム
3 固定子
4 第2冷媒流路
5 固定子ジャケット
6 回転子
6a 永久磁石
7 回転シャフト
8 固定シャフト
9 第1冷媒流路
11 反負荷側ブラケット(ブラケット)
13 軸受
16 第1冷媒出入口
17 連通流路
18 第2冷媒出入口
20 回転テーブル(負荷対象物)
21 第3冷媒流路
25 第1冷媒流路
26 第1冷媒出入口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating
13
21 Third
Claims (8)
前記回転シャフトの内側に挿入される固定シャフトと、
前記回転シャフトと前記固定シャフトとの間に形成された第1冷媒流路と、を有する
ことを特徴とする回転電機。 A hollow rotating shaft having a rotor fixed and rotatably supported by a bearing;
A fixed shaft inserted inside the rotating shaft;
A rotating electrical machine comprising: a first coolant channel formed between the rotating shaft and the fixed shaft.
前記フレームの内側に固定され、前記回転子と半径方向に空隙を介して対向配置された固定子と、
前記フレームと前記固定子との間に配置され、第2冷媒流路が形成された固定子ジャケットと、をさらに有する
ことを特徴とする請求項1に記載の回転電機。 Frame,
A stator fixed to the inside of the frame and opposed to the rotor via a gap in the radial direction;
2. The rotating electrical machine according to claim 1, further comprising a stator jacket disposed between the frame and the stator and having a second refrigerant flow path formed therein.
ことを特徴とする請求項2に記載の回転電機。 3. The bracket according to claim 2, further comprising a bracket that is disposed on one side in the axial direction of the frame and includes a communication channel that communicates the first refrigerant channel with the second refrigerant channel. 4. Rotating electric machine.
中空構造である
ことを特徴とする請求項3に記載の回転電機。 The fixed shaft is
The rotating electrical machine according to claim 3, wherein the rotating electrical machine has a hollow structure.
内周面の前記軸方向他方側に前記第1冷媒流路に連通された第1冷媒出入口を有し、
前記フレームは、
外周面の前記軸方向他方側に前記第2冷媒流路に連通された第2冷媒出入口を有する
ことを特徴とする請求項4に記載の回転電機。 The fixed shaft is
A first refrigerant inlet / outlet communicated with the first refrigerant flow path on the other axial side of the inner peripheral surface;
The frame is
5. The rotating electrical machine according to claim 4, further comprising a second refrigerant inlet / outlet communicating with the second refrigerant channel on the other axial side of the outer peripheral surface.
負荷対象物に直接固定される
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の回転電機。 The rotating shaft is
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 5, wherein the rotating electrical machine is directly fixed to a load object.
前記第1冷媒流路と連通した第3冷媒流路を内部に備える
ことを特徴とする請求項6に記載の回転電機。 The load object is
The rotating electrical machine according to claim 6, further comprising a third coolant channel communicating with the first coolant channel.
前記回転シャフトの外周面に設置された複数の永久磁石を有する
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の回転電機。 The rotor is
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 7, further comprising a plurality of permanent magnets installed on an outer peripheral surface of the rotating shaft.
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