JP2015122878A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジング外周部の構造変更に柔軟に対応しつつ冷却風を出力軸側へ誘導させることが出来る回転電機を提供する。【解決手段】ハウジングと、該ハウジングに取付けられた固定子と、回転磁界によって回転する回転子と、該回転子の回転に伴って回転する一端がハウジングから突出して出力軸となる回転軸と、ハウジング内に設けられ回転軸を支持する軸受と、反出力軸側のハウジング外部に設けられた冷却ファンと、ハウジングの外周面に設けられ端子箱を設置するための端子箱台座とを有する回転電機であって、回転軸方向に端子箱台座が配置されていないハウジング外周面の円周上であって回転軸方向に延伸する部分を覆う第１の面と出力軸側外周端部であって回転子の半径方向に延伸する部分を覆う第２の面とが一体に構成されたカバーをハウジング外周部に設けた。【選択図】図４

Description

本発明は回転電機に関する。

本技術分野の背景技術として、特開２０１１−２０５７４５号公報（特許文献１）がある。この公報には、「冷却ファンによる冷却性能が高い電動機用冷却ファン及び電動機を得ること。」と記載されている。また、特開２０１３−２７１８１号公報（特許文献２）がある。この公報には、「直射日光等の厳しい環境下でも運転可能で、かつ、低騒音を実現した回転電機を提供する。」と記載されている。

特開２０１１−２０５７４５号公報 特開２０１３−２７１８１号公報

前記特許文献１には、冷却ファンを活用した冷却を行なう回転電機が記載されている。この回転電機には端子箱台座や吊り手ボルト台座が取付けられている。このような回転電機において、上記台座は回転電機の構成上必要であるが、反出力軸側に設置された冷却ファンによる出力軸側への冷却風の流通を阻害する要素となっている。

また、特許文献２の回転電機はハウジング外周を覆うカバーを設置することで、冷却ファンによる冷却風を出力軸側へと誘導している。このような回転電機において、端子箱取付位置を変更する場合などのハウジング外周部での構造変更が生じた際、カバー形状の変更が必須となる。

そこで、本発明は、ハウジング外周部の構造変更に柔軟に対応しつつ冷却風を出力軸側へ誘導させることが出来る回転電機を提供する。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、ハウジングと、該ハウジングに取付けられた固定子と、該固定子によって生じる回転磁界によって回転する回転子と、該回転子の回転に伴って回転する一端が前記ハウジングから突出して出力軸となる回転軸と、前記ハウジング内に設けられ前記回転軸を支持する軸受と、反出力軸側の前記ハウジング外部に設けられた冷却ファンと、前記ハウジングの外周面に設けられ端子箱を設置するための端子箱台座とを有する回転電機であって、前記回転軸方向に前記端子箱台座が配置されていない前記ハウジング外周面の円周上であって回転軸方向に延伸する部分を覆う第１の面と前記出力軸側外周端部であって前記回転子の半径方向に延伸する部分を覆う第２の面とが一体に構成されたカバーを前記ハウジング外周部に設けた回転電機とした。

本発明によれば、ハウジング外周部での構造変更に対して柔軟に対応できる、汎用性の高い、冷却性能の向上が可能となる回転電機を提供することができる。

実施例１の回転電機の構成を示す断面図である。 従来の回転電機の構成図の例である。 実施例１のカバー形状を示す図である。 実施例１のカバー取付状態を示す図である。 実施例２のカバー取付状態を示す図である。 実施例２のカバー形状を示す図である。 実施例３のカバー取付状態を示す図である。 実施例３のカバー形状を示す図である。 実施例４のカバー取付状態を示す図である。 実施例４のカバー形状を示す図である。

以下、実施例を図面を用いて説明する。

本実施例では、端子箱台座が配置されていないハウジング外周面の円周上であって回転軸方向に延伸する部分を覆う第１の面と出力軸側外周端部であって回転子の半径方向に延伸する部分を覆う第２の面とが一体に構成されたカバーを設けることで、冷却ファンから外周を通って軸方向に流通する風を部分的に出力軸側軸受側に誘導し出力軸側軸受の冷却効率を向上させると同時に、ハウジング外周部での構造変更に対して柔軟に対応できる、汎用性の高い回転電機の例を説明する。

図１は本実施例の回転電機の構成を示す断面図である。図１において、ハウジング１は筒状に形成された鋳鉄、アルミ、薄鋼板などにより、回転電機の外被を構成している。本実施例の回転電機はハウジング１と出力軸側エンドブラケット２ａ、反出力軸側エンドブラケット２ｂによって内部がほぼ密閉状態となり、外気と内気が分離された全閉型、外被冷却構造の回転電機である。

密閉空間内には発熱体となる固定子３と回転子４が配置されている。固定子３は、ハウジング１内周部に固定されており、固定子鉄心３ａと固定子コイル３ｂから構成されている。固定子鉄心３ａは薄板の電磁鋼板を複数枚積層することで構成されている。また、固定子コイル３ｂは固定子鉄心３ａに形成された複数のスロット部に巻回されている。

回転子４は、回転軸５外周部に固定されており、回転子鉄心４ａと回転子導体バー４ｂとともに一体成型されたエンドリング４ｃと羽根４ｄから構成されている。回転子鉄心４ａは薄板の電磁鋼板を複数枚積層することで構成されている。また、回転子４は固定子３によって発生する回転磁界によって回転する。

回転軸５の両端は出力軸側エンドブラケット２ａ、反出力軸側エンドブラケット２ｂに対してそれぞれ出力軸側軸受６ａ、反出力軸側軸受６ｂを介して回転自在に保持されている。また、回転軸５の一端部は出力軸側エンドブラケット２ａを挿通して外部に突き出し、出力軸になっている。回転軸５の他端部は反出力軸側エンドブラケット２ｂを挿通して冷却ファン７が装着される。

冷却ファン７は回転軸５に固定されているため、回転軸５と同調して回転する。冷却ファン７は鋳鉄、アルミ合金、樹脂などによって製造される。冷却ファン７はハウジング１と反出力軸側エンドブラケット２ｂによって形成される密閉空間外領域８に取付けられてエンドカバー９によって覆われている。

以下に、各空間における冷却構成と作用を説明する。

密閉空間外領域８はハウジング１と反出力軸側エンドブラケット２ｂで覆われた空間外部であり、その空間には冷却ファン７がおかれている。この冷却ファン７を覆うようにエンドカバー９が設けられ、エンドカバー開口部１０と吐出し口１１を介して外気と連通した空間となっている。

密閉空間外領域８では、回転軸５に固定された冷却ファン７が回転することで、外気がエンドカバー開口部１０から取り込まれる。取り込まれた外気はエンドカバー９の吐出し口１１からハウジング１の外周及び出力軸側に向けて送風され、回転電機内部で発生した熱の冷却を行なう。このとき、ハウジング１に放熱フィン１２が設けられることで機器の放熱の促進を図っている。

一般に、固定子３と回転子４から発生する熱が回転電機における熱の発生源となるため、回転軸５を通じて近接している出力軸側軸受６ａ、反出力軸側軸受６ｂは熱の影響を受けやすい。また、出力軸側軸受６ａは回転電機の構造上、冷却ファン７による冷却風の影響が少なく高温となる傾向にある。そのため、出力軸側軸受６ａの冷却が重要である。

そこで、出力軸側軸受６ａの冷却性能向上を目的として、ハウジング１の出力軸側端部に冷却風を誘導するカバーを配置することが考えられる。

図２はハウジング外周を覆うカバーを設置した従来の回転電機の構成図の例である。図２に示すように、ハウジング外周を覆うカバー１４と出力軸側エンドブラケットの外周を覆うカバー１５により、冷却ファンによる冷却風を出力軸側へと誘導している。このような回転電機においては、端子箱１６の取付位置を変更する場合や、吊り手ボルト１７の取付位置を変更する場合などのハウジング外周部での構造変更が生じた際、カバー１４の形状変更が必須となり、回転電機製作上の汎用性が悪化するという問題があった。

そこで、本実施例では、ハウジング外周を覆うカバー１４と出力軸側エンドブラケットの外周を覆うカバー１５を廃止し、ハウジングの端子箱台座が配置されていないハウジングの外周面の回転軸方向と出力軸側端部に、簡易的なカバーを配置する。

図３は、本実施例におけるカバー形状を示す図である。図３に示すように、本実施例における冷却風を出力軸側へと導くカバー１３は、第１の面１３−１、第２の面１３−２、第３の面１３−３を有しており、一体に構成されている。そして、例えば、樹脂系材料によって成型された平板や薄鋼板を折り曲げた形状であり、部品、加工コストを抑えることが出来る。なお、カバー１３を構成するそれぞれの面は、加工コストを低減するために、平面が望ましいが、曲面とすることや、折り曲げ部分にR形状を持たせることで、より冷却風の誘導効果を高めるようにしても良い。

図４は、本実施例における回転電機の構成図であり、カバー取付状態を示す図である。図４に示すように、ハウジング１の端子箱台座２０が配置されていないハウジングの外周面の回転軸方向と出力軸側端部にカバー１３を配置することで出力軸側軸受６ａ方向に冷却風を誘導するガイドとしての機能を有し、出力軸側軸受６ａの冷却を実現する。

すなわち、本実施例においては、図４に示すように、端子箱台座２０が配置されていないハウジングの外周面の回転軸方向に延伸する部分を覆うようにカバー１３の第１の面１３−１が配置され、出力軸側外周端部で前記回転子の半径方向に延伸する部分を覆うようにカバー１３の第２の面１３−２が配置され、使用していない端子箱台座２０にカバー１３の第３の面１３−３を介して固定されている。

これにより、端子箱１６の取付位置を変更する場合や、吊り手ボルト１７の取付位置を変更する場合でも、カバー１３の形状は変更することなく、カバー１３を固定する位置を変更するだけで良いので、ハウジング外周部での構造変更に左右されず、出力軸側軸受６ａの冷却性能を向上させることが出来る。

なお、図４において、カバー１３は、使用していない端子箱台座２０に、第３の面１３−３を介して、ねじ止めまたは接着することで固定されている。また、エンドブラケット取付け用台座に接着しても良い。なお、端子箱台座が複数なく未使用の端子箱台座がない場合には、カバー１３端部を放熱フィン１２のリブに沿ってＬ字形状に折り曲げてリブに接着することで固定しても良い。その際には、カバー１３の端子箱台座へ固定するための第３の面１３−３は不要となる。

以上説明したように、本実施例は、ハウジングと、該ハウジングに取付けられた固定子と、該固定子によって生じる回転磁界によって回転する回転子と、該回転子の回転に伴って回転する一端が前記ハウジングから突出して出力軸となる回転軸と、前記ハウジング内に設けられ前記回転軸を支持する軸受と、反出力軸側の前記ハウジング外部に設けられた冷却ファンと、前記ハウジングの外周面に設けられ端子箱を設置するための端子箱台座とを有する回転電機であって、前記端子箱台座が配置されていない前記ハウジング外周面の円周上であって回転軸方向に延伸する部分を覆う第１の面と前記出力軸側外周端部であって前記回転子の半径方向に延伸する部分を覆う第２の面とが一体に構成されたカバーを前記ハウジング外周部に設けた回転電機とする。また、前記カバーは、さらに前記端子箱台座に固定するための第３の面を有し、該第３の面は前記第１の面と前記第２の面と一体に構成されており、前記カバーは、前記第３の面を介して前記複数の端子箱台座のうち端子箱を設置しない端子箱台座に固定されている回転電機とする。

これにより、端子箱１６の取付位置を変更する場合や、吊り手ボルト１７の取付位置を変更する場合でも、カバー１３の形状は変更することなく、カバー１３を固定する位置を変更するだけで良いので、ハウジング外周部の構造に依存しづらく、ハウジング外周部の構造変更に対してカバーの形状変更を不要とし、柔軟に対応できる、汎用性の高い出力軸側軸受の冷却を行なうカバーを有した回転電機を提供することができる。

すなわち、本実施例によれば、ハウジング外周部での構造変更に対して柔軟に対応できる、汎用性の高い、冷却性能の向上が可能となる回転電機を提供することができる。

本実施例では、実施例１に対し、カバーの形状を反出力軸側に延伸した回転電機の例を説明する。

図５は、本実施例の回転電機の構成図を示す図であり、カバー取付状態を示す図である。また、図６は、本実施例のカバー形状の一例を示す図である。以下、本実施例に関し、実施例１と異なる点を主に説明し、他については説明を省略する。

図５に示すように、本実施例では、ハウジング１の端子箱台座２０が配置されていないハウジングの外周面の回転軸方向と出力軸側端部に取付けた実施例１のカバー１３を反出力軸側方向に延伸したカバー１８の形状とする。すなわち、図６に示すように、回転軸方向に延伸する第１の面１８−１を、図５に示す反出力軸側方向に伸した形状とする。

これにより、カバー１８に、冷却ファン７からの冷却風を機外方向へと放出することを防ぐためのガイドとしての機能を持たせることで、出力軸側軸受６ａの冷却性能の向上が実現できる。

なお、カバー１８の固定は、実施例１と同様に、使用していない端子箱台座２０に、第３の面１８−３を介して、ねじ止めまたは接着するか、さらにエンドブラケット取付け用台座に接着しても良い。また、端子箱台座が複数なく未使用の端子箱台座がない場合には、カバー１８端部を放熱フィン１２のリブに沿ってＬ字形状に折り曲げてリブに接着することで固定しても良い。その際には、カバー１８は、端子箱台座へ固定するための第３の面１８−３は不要となる。

本実施例では、実施例１に対し、カバーの形状を円周方向に延伸した回転電機の例を説明する。

図７は、本実施例の回転電機の構成図を示す図であり、カバー取付状態を示す図である。また、図８は、本実施例のカバー形状の一例を示す図である。以下、本実施例に関し、実施例１、２と異なる点を主に説明し、他については説明を省略する。

本実施例では、ハウジング１の端子箱台座２０が配置されていないハウジングの外周面の回転軸方向と出力軸側端部に取付けた実施例１のカバー１３を円周方向に延伸したカバー１９の形状とする。すなわち、カバー１９は、図８に示すように、回転軸方向に延伸する第１の面１９−１と回転子の半径方向に延伸する第２の面１９−２とを複数有し、さらに、端子箱台座２０に固定するための第３の面１９−３とが一体に構成され、図７に示すように、円周方向に延伸した形状とする。

これにより、冷却ファン７から流通する冷却風がカバー１９により誘導される風量が増加するため、出力軸側軸受６ａの冷却性能の向上が実現できる。

なお、カバー１９の固定は、実施例１と同様に、使用していない端子箱台座２０に、第３の面１９−３を介して、ねじ止めまたは接着するか、さらにエンドブラケット取付け用台座に接着しても良い。

また、本実施例は、実施例２と組み合わせて構成しても良い。

本実施例では、実施例１に対し、カバーに放熱用のフィンを設置した回転電機の例を説明する。

図９は、本実施例の回転電機の構成図を示す図であり、カバー取付状態を示す図である。また、図１０は、本実施例のカバー形状の一例を示す図である。以下、本実施例に関し、実施例１から３と異なる点を主に説明し、他については説明を省略する。

本実施例では、ハウジング１の端子箱台座２０が配置されていないハウジングの外周面の回転軸方向と出力軸側端部に取付けた実施例１のカバー１３を放熱用のフィンを設置したカバー２１の形状とする。これにより、ハウジング表面積を増加することが出来、ハウジング１と出力軸側軸受６ａの両方の冷却性能の向上が実現できる。

なお、本構成は、端子箱台座を複数有する回転電機において、さらに有効である。すなわち、回転電機において端子箱台座を複数有する場合、ハウジング１に設けることの出来る放熱フィン１２の数が減少し、ハウジング１の表面積の減少により冷却性能が悪化する。そのため、端子箱台座に配置するカバー２１にフィンを設けることにより、ハウジング表面積を増加し、ハウジング１と出力軸側軸受６ａの両方の冷却性能の向上が実現できる。

なお、本実施例は、実施例２または３と組み合わせて構成しても良い。

本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１・・・ハウジング、２ａ・・・出力軸側エンドブラケット、
２ｂ・・・反出力軸側エンドブラケット、３・・・固定子、４・・・回転子、
５・・・回転軸、６ａ・・・出力軸側軸受、６ｂ・・・反出力軸側軸受、
７・・・冷却ファン、８・・・密閉空間外領域、９・・・エンドカバー、
１０・・・エンドカバー開口部、１１・・・吐出し口、１２・・・放熱フィン、
１３、１８、１９、２１・・・カバー、１６・・・端子箱、１７・・・吊り手ボルト、
２０・・・端子箱台座、

Claims (6)

1. ハウジングと、該ハウジングに取付けられた固定子と、該固定子によって生じる回転磁界によって回転する回転子と、該回転子の回転に伴って回転する一端が前記ハウジングから突出して出力軸となる回転軸と、前記ハウジング内に設けられ前記回転軸を支持する軸受と、反出力軸側の前記ハウジング外部に設けられた冷却ファンと、前記ハウジングの外周面に設けられ端子箱を設置するための端子箱台座とを有する回転電機であって、
   前記端子箱台座が配置されていない前記ハウジング外周面の円周上であって回転軸方向に延伸する部分を覆う第１の面と前記出力軸側外周端部であって前記回転子の半径方向に延伸する部分を覆う第２の面とが一体に構成されたカバーを前記ハウジング外周部に設けたことを特徴とする回転電機。
2. 請求項１に記載の回転電機であって、
   前記端子箱台座を複数有し、
   前記カバーは、さらに前記端子箱台座に固定するための第３の面を有し、該第３の面は前記第１の面と前記第２の面と一体に構成されており、
   前記カバーは、前記第３の面を介して前記複数の端子箱台座のうち端子箱を設置しない端子箱台座に固定されていることを特徴とする回転電機。
3. 請求項１または２の何れか１項に記載の回転電機であって、
   前記カバーの第１の面は、前記反出力軸方向に延伸した面であることを特徴とする回転電機。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載の回転電機であって、
   前記カバーは前記第１の面と前記第２の面を複数有し、それらの面が一体に構成されていることを特徴とする回転電機。
5. 請求項１から４の何れか１項に記載の回転電機であって、
   前記カバーは前記第１の面または前記第３の面にフィンを備えていることを特徴とする回転電機。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載の回転電機であって、
   前記第１の面と第２の面または前記第３の面は平面であることを特徴とする回転電機。

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