JP2571289Y2 - Cooling structure of outer rotor type high speed rotating electric machine - Google Patents

Cooling structure of outer rotor type high speed rotating electric machine

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JP2571289Y2
JP2571289Y2 JP2651692U JP2651692U JP2571289Y2 JP 2571289 Y2 JP2571289 Y2 JP 2571289Y2 JP 2651692 U JP2651692 U JP 2651692U JP 2651692 U JP2651692 U JP 2651692U JP 2571289 Y2 JP2571289 Y2 JP 2571289Y2
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JP
Japan
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rotor
fixed shaft
cooling
stator
spindle
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JP2651692U
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量久 羽田野
昌司 太田
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神鋼電機株式会社
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  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
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Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本考案はアウターロータ形スピン
ドルモータ等のアウターロータ形高速回転電機における
冷却構造の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a cooling structure in an outer rotor type high speed rotating electric machine such as an outer rotor type spindle motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は、回転子がスピンドルモータの外
側に配置されて回転するアウターロータ形スピンドルモ
ータの従来例の断面側面図であり、図2を参照してその
概略を説明する。固定軸1の自由端部の外周に固定され
た鉄心2と、この鉄心2の溝に挿入された複数個のコイ
ル3を有する固定子4があり、この固定子4の外周を囲
む形で複数個のマグネット5を有する回転子6の自由端
部が軸方向にコイル3を越えて外方に延長され、固定軸
1とは軸心が同一で固定軸1の軸方向外側延長線上で回
転軸となる自由端部スピンドル6′を形成している。こ
の回転子6は、その外側に配置されて自由端部スピンド
ル6′側に端部フランジ7を、反対側の基端部スピンド
ル6′a側に軸受フランジ8を有するケーシング9内に
収納され、軸受フランジ8の軸方向外側に隣接して固定
軸1を固定している支持フランジ10が備えられてい
る。回転子6は、例えば数万RPMで高速回転をするの
で、この従来例では、図2に示すように、回転子6とケ
ーシング9の間の隙間内に複数個の空気軸受11が配設
され、高圧空気が噴出され回転子6を円滑に支承するよ
うになっている。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is a sectional side view of a conventional example of an outer rotor type spindle motor in which a rotor is arranged outside a spindle motor and rotates, and its outline will be described with reference to FIG. There is an iron core 2 fixed to the outer periphery of the free end of the fixed shaft 1 and a stator 4 having a plurality of coils 3 inserted into grooves of the iron core 2. A plurality of coils 4 surround the outer periphery of the stator 4. A free end of a rotor 6 having a plurality of magnets 5 extends outward beyond the coil 3 in the axial direction, and has the same axis as the fixed shaft 1, and is rotated on an axially outward extension of the fixed shaft 1. A free end spindle 6 '. The rotor 6 is housed in a casing 9 which is arranged outside and has an end flange 7 on the free end spindle 6 'side and a bearing flange 8 on the opposite proximal end spindle 6'a side, A support flange 10 for fixing the fixed shaft 1 is provided adjacent to the bearing flange 8 outside in the axial direction. Since the rotor 6 rotates at a high speed of, for example, tens of thousands of RPMs, in this conventional example, a plurality of air bearings 11 are arranged in a gap between the rotor 6 and the casing 9 as shown in FIG. , High-pressure air is jetted out to smoothly support the rotor 6.

【0003】一方、このアウターロータ形スピンドルモ
ータにおける冷却構造は、固定軸1に、図1に示すよう
に、軸線方向に2本の長孔1a、1bが固定軸1の自由
端部の近くに設けられた連絡室1cにより連通されるよ
うに設置されて、軸受側の支持フランジ10に設けられ
た冷却水入口10aから流入する冷却水は、長孔1a、
この長孔1aの終端の連絡室1c、長孔1bを通り支持
フランジ10に設けられた流出口10bから外部配管
(図示せず)を介して熱交換器、ポンプ等へと循環す
る。
On the other hand, the cooling structure of this outer rotor type spindle motor is such that two long holes 1a and 1b are formed in the fixed shaft 1 near the free end of the fixed shaft 1 in the axial direction as shown in FIG. The cooling water which is installed so as to be communicated with the provided communication chamber 1c and flows in from the cooling water inlet 10a provided in the support flange 10 on the bearing side has a long hole 1a,
The fluid circulates from an outlet 10b provided in the support flange 10 to a heat exchanger, a pump and the like via an external pipe (not shown) through the communication chamber 1c and the elongated hole 1b at the end of the elongated hole 1a.

【0004】[0004]

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、このア
ウターロータスピンドルモータは高速回転されるため、
前記の空気軸受としての空気の流れは軸受としての機能
には十分であっても、冷却作用としては不十分で、また
前述した冷却水が循環する流路はは固定軸1の内部に限
られるので、固定子4には熱がこもり、運転中に鉄心、
コイルの温度上昇が激しく焼損することが多く、そのた
め冷却構造の冷却効率の向上が強く要望されていた。
However, since the outer rotor spindle motor is rotated at a high speed,
Although the air flow as the air bearing is sufficient for the function as the bearing, it is not sufficient for the cooling effect, and the above-mentioned flow path through which the cooling water circulates is limited to the inside of the fixed shaft 1. Therefore, the stator 4 has heat,
In many cases, the temperature of the coil rises sharply and burns out. Therefore, improvement of the cooling efficiency of the cooling structure has been strongly desired.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本考案は、上述の問題を
解決するために、固定軸と前記固定軸の自由端部の外周
に固定された鉄心と前記鉄心の溝に挿入された複数個の
コイルとを有する固定子と、前記固定子の外周を囲む二
次側電機部材を有しその一方の端部が軸方向に前記二次
側電機部材の端部を越えて延長され前記固定軸と同軸の
回転軸となる回転子と、前記回転子の自由端部スピンド
ル側の端部に端部フランジを、その反対の基端部スピン
ドル側に軸受フランジを有し前記固定子と前記回転子と
を内部に収納するケーシングと、前記軸受フランジの軸
方向外側に隣接して前記固定軸を支持固定する支持フラ
ンジと、前記回転子と前記ケーシングとの間に配置され
前記回転子を軸支する空気軸受とを有するアウターロー
タ形高速回転電機において、前記スピンドルモータを冷
却するための冷却構造は、前記支持フランジに設けられ
た冷却エア入口を経て前記固定軸の内部に開けられ冷却
エアを前記固定軸の基端から自由端まで導入する軸方向
の流入路と、前記冷却エアを前記固定軸と前記回転子の
基端部スピンドルとの間を通り前記支持フランジに設け
られたエア出口に導入する流出路とを有し、コンプレッ
サにより圧縮された冷却エアが前記冷却エア入口から導
入され前記流入路を通って前記固定子の鉄心の表面及び
前記コイルの端部を通り前記流出路を通って前記エア出
口から流出するようになっているアウターロータ形高速
回転電機における冷却構造を提供しようとするものであ
る。なお、前記固定軸と前記回転子の基端部スピンドル
との間の前記流出路は、前記エア出口にエアが流入し易
いようなテーパー孔になっていることが望ましい。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a fixed shaft, an iron core fixed to the outer periphery of a free end of the fixed shaft, and a plurality of cores inserted into grooves of the iron core. And a secondary electric member surrounding the outer periphery of the stator, one end of which is extended beyond the end of the secondary electric member in the axial direction. A rotor serving as a rotating shaft coaxial with the rotor, a free end of the rotor having an end flange at an end on the spindle side, and a bearing flange at a base end spindle side opposite thereto having the stator and the rotor. , A supporting flange for supporting and fixing the fixed shaft adjacent to the bearing flange in the axial direction, and disposed between the rotor and the casing to support the rotor. Outer rotor type high speed rotating electric machine with air bearing The cooling structure for cooling the spindle motor is opened inside the fixed shaft through a cooling air inlet provided in the support flange, and introduces cooling air from a base end to a free end of the fixed shaft. An axial inflow path, and an outflow path for introducing the cooling air to an air outlet provided in the support flange through the space between the fixed shaft and the proximal end spindle of the rotor, and compressed by a compressor. The cooled cooling air is introduced from the cooling air inlet, passes through the inflow passage, passes through the surface of the stator core and the end of the coil, and flows out of the air outlet through the outflow passage. An object of the present invention is to provide a cooling structure in an outer rotor type high-speed rotating electric machine. Preferably, the outflow path between the fixed shaft and the spindle at the base end of the rotor has a tapered hole so that air can easily flow into the air outlet.

【0006】[0006]

【作用】本考案によれば、中空とした固定軸内部に導入
される圧縮された冷却エアを固定子と回転子間の間隙に
沿って還流する冷却エア通路を設けたので、固定子はそ
の内部から外周に亙って冷却され、また回転子の内周も
冷却され、全体の冷却効率を向上させることができる。
According to the present invention, a cooling air passage is provided for returning the compressed cooling air introduced into the hollow fixed shaft along the gap between the stator and the rotor. Cooling is performed from the inside to the outer periphery, and the inner periphery of the rotor is also cooled, so that the overall cooling efficiency can be improved.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本考案をアウターロータ形スピンドル
モータの冷却構造に適用した場合の一実施例を、図1を
参照して説明する。空気軸受を使用したアウターロータ
形スピンドルモータを図1に示すが、冷却構造以外は図
2に示した従来のアウターロータ形スピンドルモータと
同様で、図2に示した部品と同じ部品には同じ符号を付
し、以下の説明では重複を避けて異なる点のみを述べ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to a cooling structure of an outer rotor type spindle motor will be described below with reference to FIG. An outer rotor type spindle motor using an air bearing is shown in FIG. 1. Except for the cooling structure, the outer rotor type spindle motor is the same as the conventional outer rotor type spindle motor shown in FIG. 2, and the same components as those shown in FIG. In the following description, only different points will be described to avoid duplication.

【0008】本考案により新たに設けられた冷却構造に
ついて説明する。本考案におけるアウターロータ形スピ
ンドルモータを冷却するための冷却構造は、前記支持フ
ランジ10に設けられた冷却エア入口10cを経て固定
軸1の内部に開けられ冷却エアを固定軸1の基端から自
由端まで導入する軸方向の流入路12と、冷却エアを固
定軸1と回転子6との間隙を経て基端部スピンドル6′
aと固定軸1との間を通り支持フランジ10に設けられ
たエア出口10dに導入する流出路13とを有し、コン
プレッサにより圧縮された冷却エアが冷却エア入口10
cから導入され流入路12を通って固定子4の鉄心2の
外周表面及びコイル3の端部を通り流出路13を通って
エア出口10dから流出するようになっている。この
間、回転子6の内周も冷却される。なお、固定軸1と回
転子6の基端部スピンドル6′aとの間の流出路13
は、エア出口10dにエアが流入し易いようなテーパー
孔13′(図1に点線で記入)にすることが望ましい。
なお、上記実施例においては回転子に永久磁石を備えた
同期機についての例を示したが、この永久磁石に替えて
鉄心、バー及びエンドリングからなる誘導機の二次側電
機構成部材とすることもできる。
The cooling structure newly provided according to the present invention will be described. The cooling structure for cooling the outer rotor type spindle motor in the present invention is opened inside the fixed shaft 1 through the cooling air inlet 10c provided in the support flange 10, and the cooling air is free from the base end of the fixed shaft 1. An axial inflow passage 12 for introducing the cooling air to the end;
a between the fixed shaft 1 and the fixed shaft 1, and an outflow passage 13 introduced into an air outlet 10 d provided in the support flange 10, and the cooling air compressed by the compressor is supplied to the cooling air inlet 10.
c, passes through the inflow path 12, passes through the outer peripheral surface of the iron core 2 of the stator 4 and the end of the coil 3, and flows out of the air outlet 10 d through the outflow path 13. During this time, the inner circumference of the rotor 6 is also cooled. The outflow passage 13 between the fixed shaft 1 and the spindle 6′a of the base end of the rotor 6 is provided.
Is desirably a tapered hole 13 '(shown by a dotted line in FIG. 1) so that air can easily flow into the air outlet 10d.
In the above-described embodiment, an example of a synchronous machine having a permanent magnet in the rotor has been described. However, instead of the permanent magnet, a secondary-side electric component of an induction machine including an iron core, a bar, and an end ring is used. You can also.

【0009】[0009]

【考案の効果】本考案によるアウターロータ形高速回転
電機における冷却構造は、上述のように構成されている
ので、下記の効果がある。 冷却エアを固定軸内部及び固定子外周に亙って供給
するようにしたので、固定子は、固定軸の内部、鉄心及
びコイルの各部に亙って冷却を十分行うことができ、回
転子の内周も冷却されるので、本考案の回転電機の冷却
効率は大幅に向上される。 冷却媒体として空気軸受に用いる圧縮エアを用いる
ので、冷却構造を簡単にすることができる。 流出路をテーパー孔とした場合は冷却エアが円滑に
循環される。
The cooling structure in the outer rotor type high-speed rotating electric machine according to the present invention has the following effects because it is configured as described above. Since the cooling air is supplied to the inside of the fixed shaft and the outer periphery of the stator, the stator can sufficiently cool the inside of the fixed shaft, each part of the core and the coil, and Since the inner circumference is also cooled, the cooling efficiency of the rotating electric machine of the present invention is greatly improved. Since the compressed air used for the air bearing is used as the cooling medium, the cooling structure can be simplified. When the outflow path is a tapered hole, the cooling air is smoothly circulated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本考案によるアウターロータ形スピンドルモー
タの冷却構造の一実施例を示す部分切断側面図である。
FIG. 1 is a partially cut-away side view showing an embodiment of a cooling structure of an outer rotor type spindle motor according to the present invention.

【図2】従来のアウターロータ形スピンドルモータの部
分切断側面図である。
FIG. 2 is a partial cutaway side view of a conventional outer rotor type spindle motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 固定軸 2 鉄心 3 コイル 4 固定子 5 マグネット 6 回転子 6′ 自由端部スピンドル 6′a 基端部スピンドル 7 端部フランジ 8 軸受フランジ 9 ケーシング 10 支持フランジ 10c 冷却エア入口 10d エア出口 11 空気軸受 12 流入路 13 流出路 13′ テーパー孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fixed shaft 2 Iron core 3 Coil 4 Stator 5 Magnet 6 Rotor 6 'Free end spindle 6'a Base end spindle 7 End flange 8 Bearing flange 9 Casing 10 Support flange 10c Cooling air inlet 10d Air outlet 11 Air bearing 12 Inflow path 13 Outflow path 13 'Taper hole

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】 固定軸と前記固定軸の自由端部の外周に
固定された鉄心と前記鉄心の溝に挿入された複数個のコ
イルとを有する固定子と、前記固定子の外周を囲む二次
側電機部材を有しその一方の端部が軸方向に前記二次側
電機部材の端部を越えて延長され前記固定軸と同軸の回
転軸となる回転子と、前記回転子の自由端部スピンドル
側の端部に端部フランジを、その反対の基端部スピンド
ル側に軸受フランジを有し前記固定子と前記回転子とを
内部に収納するケーシングと、前記軸受フランジの軸方
向外側に隣接して前記固定軸を支持固定する支持フラン
ジと、前記回転子と前記ケーシングとの間に配置され前
記回転子を軸支する空気軸受とを有するアウターロータ
形高速回転電機において、前記スピンドルモータを冷却
するための冷却構造は、前記支持フランジに設けられた
冷却エア入口を経て前記固定軸の内部に開けられ冷却エ
アを前記固定軸の基端から自由端まで導入する軸方向の
流入路と、前記冷却エアを前記固定軸と前記回転子の基
端部スピンドルとの間を通り前記支持フランジに設けら
れたエア出口に導入する流出路とを有し、コンプレッサ
により圧縮された冷却エアが前記冷却エア入口から導入
され前記流入路を通って前記固定子の鉄心の表面及び前
記コイルの端部を通り前記流出路を通って前記エア出口
から流出するようになっていることを特徴とするアウタ
ーロータ形高速回転電機における冷却構造。
1. A stator having a fixed shaft, an iron core fixed to an outer periphery of a free end of the fixed shaft, and a plurality of coils inserted into grooves of the iron core, and a stator surrounding the outer periphery of the stator. A rotor having a secondary-side electric member, one end of which extends axially beyond the end of the secondary-side electric member and serves as a rotating shaft coaxial with the fixed shaft; and a free end of the rotor. An end flange at the end on the side of the spindle, a casing having a bearing flange on the opposite end of the spindle, and accommodating the stator and the rotor inside, and an axially outer side of the bearing flange. In an outer rotor type high-speed rotating electric machine having a support flange for supporting and fixing the fixed shaft adjacent to the rotor and an air bearing disposed between the rotor and the casing to support the rotor, the spindle motor is Cooling structure for cooling An axial inflow path which is opened inside the fixed shaft through a cooling air inlet provided in the support flange and introduces cooling air from a base end to a free end of the fixed shaft; and An outlet which passes between a shaft and a base end spindle of the rotor and is introduced into an air outlet provided in the support flange, wherein cooling air compressed by a compressor is introduced from the cooling air inlet, and Cooling in the outer rotor type high speed rotating electric machine, wherein the cooling air flows out of the air outlet through the inflow passage, through the surface of the iron core of the stator and the end of the coil, through the outflow passage. Construction.
【請求項2】 前記固定軸と前記回転子の基端部スピン
ドルとの間の前記流出路は、前記エア出口にエアが流入
し易いようなテーパー孔になっている請求項1記載のア
ウターロータ形高速回転電機における冷却構造。
2. The outer rotor according to claim 1, wherein the outflow path between the fixed shaft and a base end spindle of the rotor has a tapered hole so that air can easily flow into the air outlet. Cooling structure in a high-speed rotary electric machine.
JP2651692U 1992-03-31 1992-03-31 Cooling structure of outer rotor type high speed rotating electric machine Expired - Lifetime JP2571289Y2 (en)

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