JP2020202692A

JP2020202692A - 回転電機

Info

Publication number: JP2020202692A
Application number: JP2019109554A
Authority: JP
Inventors: 健郎北村; Tateo Kitamura; 洋次山田; Hirotsugu Yamada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-06-12
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2020-12-17

Abstract

【課題】小型化及び軽量化を図りながら冷却効果を高めることができる回転電機を提供すること。【解決手段】回転電機１１は、ハウジング１２の外周面から径方向外側に突出する放熱フィン１９を備える。放熱フィン１９の先端における軸中心Ｌ１からの距離は、軸方向一方側よりも軸方向他方側で大きくされる。【選択図】図２

Description

本発明は、回転電機に関するものである。

従来、回転電機としては、例えば、回転軸にプロペラファンが固定される換気扇やラジエータ用の送風機等、軸方向一方側から軸方向他方側に向かう風を受けるものがあり、その風にて自身を冷却すべく、ハウジングの外周面から径方向外側に突出する放熱フィンを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１９−２２２５０号公報

しかしながら、上記のような回転電機では、軸方向一方側から軸方向他方側に向かう風を受けた際、軸方向他方側での冷却効果が低く、例えば、回転電機全体として必要な冷却効果を得るためにハウジングを含む回転電機の軸方向長さを長くするといったことが考えられるが、回転電機が大型化及び大重量化してしまうことになる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、小型化及び軽量化を図りながら冷却効果を高めることができる回転電機を提供することにある。

上記課題を解決する回転電機（１１）は、ハウジング（１２，２１）の外周面から径方向外側に突出する放熱フィン（１９，２２，２３）を備えた回転電機であって、前記放熱フィンの先端における軸中心（Ｌ１）からの距離が軸方向一方側よりも軸方向他方側で大きくされる。

同構成によれば、放熱フィンの先端における軸中心からの距離が軸方向一方側よりも軸方向他方側で大きくされるため、回転電機の小型化及び軽量化を図りながら、軸方向一方側から軸方向他方側に向かう風を受けた際の冷却効果を高めることができる。すなわち、例えば、放熱フィンの先端における軸中心からの距離を単に軸方向一方側から軸方向他方側まで一様に大きくすると、冷却効果が高くなり易い軸方向一方側で放熱フィンの大きさが過剰となるが、これを抑えつつ高い冷却効果を得ることができる。また、必要な冷却効果を得るためにハウジングを含む回転電機の軸方向長さを長くする必要がなくなるため、軸方向の小型化及び軽量化を図ることができる。

一実施形態における回転電機の斜視図。一実施形態における回転電機の断面図。別例における回転電機の斜視図。別例における回転電機の斜視図。

以下、回転電機の一実施形態を図１及び図２に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の回転電機１１は、ハウジング１２から外部に突出した回転軸１３にプロペラファン１４が固定されるものであって、例えば、換気扇や車両のラジエータ用の送風機として用いられるものである。そして、回転電機１１は、プロペラファン１４によって発生される風や車両の走行風を軸方向一方側から軸方向他方側に向かって受けるものである。

図２に示すように、回転電機１１は、略円筒状のハウジング１２と、該ハウジング１２の軸方向両端に固定されたエンドハウジング１５とを備える。また、回転電機１１は、ハウジング１２の内周面に固定された略円筒状の固定子１６を備える。本実施形態の固定子１６は、固定子鉄心に巻線が巻回されたものである。

また、回転電機１１は、固定子１６の内側で回転可能に支持された回転子１７を備える。回転子１７は、回転軸１３に固定された固定子鉄心に永久磁石が固定されたものである。そして、回転軸１３は、各エンドハウジング１５に固定された軸受１８によって回転可能に支持されている。回転軸１３は、軸方向一方側が外部に突出した状態で設けられ、その軸方向一方側にプロペラファン１４が固定されている。

また、ハウジング１２には、外周面から径方向外側に突出する放熱フィン１９が設けられている。本実施形態の放熱フィン１９は、ハウジング１２と一体成形されている。また、放熱フィン１９は、周方向に多数、すなわち放射状に設けられている。また、放熱フィン１９は、ハウジング１２の軸方向一端から軸方向他端まで形成されている。

そして、放熱フィン１９の先端であって径方向外側端における軸中心Ｌ１からの距離は、軸方向一方側よりも軸方向他方側で大きく設定されている。
詳しくは、本実施形態では、まずハウジング１２は、外径が軸方向に一定に形成されている。そして、放熱フィン１９は、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって徐々に突出量が大きく形成されている。なお、図２に示すように、本実施形態の軸方向他方側における放熱フィン１９の突出量Ｈ１は、想定される風Ｋを軸方向一方側から軸方向他方側に向かって受けた際にハウジング１２の外表面に生じる境界層Ｆよりも外側まで放熱フィン１９が配置されるように設定されている。

次に、上記のように構成された回転電機１１の作用について説明する。
固定子１６の巻線に駆動電流が供給されると、固定子１６にて回転磁界が発生されて回転子１７が回転駆動され、回転子１７の回転軸１３と共にプロペラファン１４が回転する。すると、プロペラファン１４によって発生される風Ｋが回転電機１１の軸方向一方側から軸方向他方側に向かって流れ、風Ｋがハウジング１２の外表面及び放熱フィン１９の近傍を通過することで回転電機１１が冷却される。

次に、上記実施形態の効果を以下に記載する。
（１）放熱フィン１９の先端における軸中心Ｌ１からの距離が軸方向一方側よりも軸方向他方側で大きくされるため、回転電機１１の小型化及び軽量化を図りながら、軸方向一方側から軸方向他方側に向かう風Ｋを受けた際の冷却効果を高めることができる。すなわち、例えば、放熱フィンの先端における軸中心からの距離を単に軸方向一方側から軸方向他方側まで一様に大きくすると、冷却効果が高くなり易い軸方向一方側で放熱フィンの大きさが過剰となるが、これを抑えつつ高い冷却効果を得ることができる。また、必要な冷却効果を得るためにハウジングを含む回転電機の軸方向長さを長くする必要がなくなるため、軸方向の小型化及び軽量化を図ることができる。

（２）ハウジング１２は、外径が軸方向に一定に形成され、放熱フィン１９は、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって徐々に突出量が大きく形成されるため、軸方向一方側から軸方向他方側に向かう風Ｋを受けた際の境界層剥離による冷却効果の低下の影響を抑えて、軸方向他方側においても高い冷却効果を得ることができる。すなわち、ハウジング１２が軸方向一方側から軸方向他方側に向かう風Ｋを受けた際、ハウジング１２の外表面における境界層Ｆは軸方向一方側から軸方向他方側に向かってハウジング１２の外表面から徐々に大きく剥離し、軸方向一方側から軸方向他方側に向かうほどハウジング１２の近傍の風速が低下して冷却効果が低下することがある。これに対して、放熱フィン１９は、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって徐々に突出量が大きく形成されるため、軸方向他方側においても高い冷却効果を得ることができる。

上記実施形態は以下のように変更して実施することができる。また、本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、ハウジング１２は、外径が軸方向に一定に形成されるとしたが、これに限定されず、例えば、ハウジングは、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって徐々に外形が大きく形成されたものとしてもよい。

具体的には、例えば、図３に示すように変更してもよい。この例では、ハウジング２１は、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって徐々に外形が大きく形成されている。そして、放熱フィン２２は、ハウジング２１から径方向外側に突出する突出量が軸方向に一定に形成されている。このようにすると、軸方向一方側から軸方向他方側に向かう風を受けた際、風の向きに対してハウジング２１の外表面が傾斜することで軸方向他方側においても高い冷却効果を得ることができる。また、放熱フィン２２は、突出量が軸方向に一定に形成されるため、例えば、その設計及び製造が容易となる。

また、具体的には、例えば、図４に示すように変更してもよい。この例では、ハウジング２１は、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって徐々に外形が大きく形成されている。そして、放熱フィン２３は、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって徐々に突出量が大きく形成されている。このようにすると、軸方向一方側から軸方向他方側に向かう風を受けた際の境界層剥離による冷却効果の低下の影響を抑えて、軸方向他方側においても高い冷却効果を得ることができる。

・上記実施形態では、放熱フィン１９は、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって徐々に突出量が大きく形成されているとしたが、これに限定されず、例えば、軸方向中央よりも軸方向一方側が一定の小さい突出量で軸方向中央よりも軸方向他方側が一定の大きい突出量の放熱フィンとする等、突出量が段階的に変わる形状としてもよい。

・上記実施形態では、放熱フィン１９は、ハウジング１２の軸方向一端から軸方向他端まで形成されるとしたが、これに限定されず、軸方向の端部から離間した位置から形成されたものとしてもよい。

・上記実施形態では、放熱フィン１９は、周方向に一定の位置で軸方向に沿って延びる形状に図示したが、これに限定されず、周方向の位置がずれながら軸方向に沿って延びる形状、すなわちスパイラル形状としてもよい。

・上記実施形態では、回転電機１１は、換気扇や車両のラジエータ用の送風機として用いられるものであるとしたが、風を軸方向一方側から軸方向他方側に向かって受ける他の用途の回転電機１１に具体化してもよい。

１１…回転電機、１２，２１…ハウジング、１９，２２，２３…放熱フィン、Ｌ１…軸中心。

Claims

ハウジング（１２，２１）の外周面から径方向外側に突出する放熱フィン（１９，２２，２３）を備えた回転電機（１１）であって、
前記放熱フィンの先端における軸中心（Ｌ１）からの距離が軸方向一方側よりも軸方向他方側で大きくされた回転電機。
前記ハウジング（１２）は、外径が軸方向に一定に形成され、
前記放熱フィン（１９）は、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって徐々に突出量が大きく形成された請求項１に記載の回転電機。
前記ハウジング（２１）は、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって徐々に外形が大きく形成された請求項１に記載の回転電機。
前記放熱フィン（２２）は、突出量が軸方向に一定に形成された請求項３に記載の回転電機。
前記放熱フィン（２３）は、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって徐々に突出量が大きく形成された請求項３に記載の回転電機。