JP3435802B2 - 液冷式回転電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は液冷式回転電機に関し、
冷却性能を向上させ且つ簡単な構成として製造を容易に
したものである。 【０００２】 【従来の技術】回転電機の冷却方式の一つとして水冷式
がある。ここで、水冷式を採用した従来の水冷式モータ
を、図７を基に説明する。図７に示すように、ロータコ
ア１を備えた回転軸２は、軸受３，３により回転自在に
支承されている。ブラケット４，４は、軸受３，３を備
えるとともにフレーム５の両端を固定している。フレー
ム５の内周面には、周方向に伸びた環状の水路５ａが形
成されており、薄いパイプ状のステータコアカバー６に
より水路５ａが被われている。また水密性を確保するた
め、フレーム５とステータコアカバー６との間にＯリン
グ７，７を介装している。ステータコアカバー６の内周
側にはステータコア８が備えられており、回り止めピン
９の係合によりステータコア８の周方向に沿う位置ズレ
を防止している。 【０００３】水路５ａ内には水が流通され、これにより
冷却が行なわれる。この場合、積層構造となっているス
テータコア８は、ステータコアカバー６により冷却水か
ら隔絶され、水に触れることはない。換言すると、ステ
ータコア８を水に接触させないようにするためステータ
コアカバー６を組み込んでいるのである。このステータ
コアカバー６は放熱性を良くするため薄肉となってい
る。 【０００４】ところで図７に示すような従来の水冷式モ
ータでは、次のような問題があった。 （１）ステータコアカバー６は薄肉のパイプ状であり、
精度良く加工することが困難である。 （２）回り止めピン９を備えなければならないため、水
路５ａの軸方向の長さが制限されてしまう。つまり図７
中にＬで示す部分には回り止めピン９があるため、この
部分Ｌに水路を形成することができない。即ち、ステー
タコア８の全周面に沿い水路を形成することができず、
冷却効果が十分でない。更に水路５ａ内に仕切がないた
め、冷却水の一部は水路５ａの中で最短経路を通って流
れる一方、冷却水の残部は水路５ａの隈等でよどんで流
れにくくなり、全体として冷却効率が悪い。 （３）水路５ａ内を清掃して水垢等を除こうと思って
も、水路５ａの部分の分解は容易でなく、使用現場では
実際上困難であり、水路内の清掃はできない。 【０００５】そこで本願出願人は上記（１）〜（３）の
欠点を解消した水冷式回転電機を先に提案した（実開平
５−８８１８５号）。ここで先に提案した水冷式回転電
機を、図８及び図９を参照して説明する。 【０００６】図８は先に提案（実開平５−８８１８５
号）した水冷式モータを示している。同図に示すよう
に、ロータコア１を備えた回転軸２は、ブラケット４，
４に備えた軸受３，３で支承されている。また８はステ
ータコアである。 【０００７】この水冷式モータでは、特にフレーム１０
に工夫を施しており、図８及び図９を参照してフレーム
１０について詳説する。このフレーム１０は鋳造により
一体成形したものであり、内筒１１と外筒１２と第１群
の仕切壁１３と第２群の仕切壁１４を有し、更に内筒１
１の内周面には回り止めピン１１ａが一体鋳造形成され
ている。外筒１２は間隔をとって内筒１１の外周側に同
心配置されている。仕切壁１３，１４は棒状をなし軸方
向に伸びた形状となっている。そして第１群の各仕切壁
１３は、周方向に沿う一定ピッチ隔れた位置に形成され
ており、フレーム１０の一端（図では左端）から他端
（図では右端）の手前位置にまで延在している。一方、
第２群の各仕切壁１４は、周方向に沿い一定ピッチ隔
れ、しかも第１群の仕切壁１３のピッチに対し周方向ピ
ッチがずれた位置に形成されており、フレーム１０の他
端から一端の手前位置にまで延在している。かくて、軸
方向に長い仕切壁１３と仕切壁１４が周方向に沿い交互
に形成されて、図９に矢印で示すように、軸方向に進み
且つ軸端で反転する水路１５が、内筒１３と外筒１４と
の間に形成されることとなる。 【０００８】上述した構成となっているフレーム１０の
両端面は、リング状のゴムパッキン１６により塞がれて
いる。つまり、ゴムパッキン１６はボルト１７によりブ
ラケット４に設置されており、ブラケット４はゴムパッ
キン１６を介してフレーム１０に圧接するようにしてフ
レーム１０の端部の水密性を確保している。また回り止
めピン１１ａがステータコア８に係合し、ステータコア
８の位置ズレを防いでいる。 【０００９】上述した構成となっている水冷式モータで
は水路１５に水を流通させて冷却を行う。この場合、水
路１５は、ステータコア８の外周面のすべての面に対応
する領域に巡らしているため、良好な冷却ができる。ま
たブラケット４は簡単に取り外せるので、水路１５内の
清掃が容易になる。更にステータコアカバーは不要とな
り、それだけ構成が簡単になる。 【００１０】なお、上記例ではフレームを鋳造により単
体で形成し、鋳造したフレームにステータコアを組み付
ける構成としているが、アルミダイキャスト法によりフ
レームを形成するようにしてもよい。つまり、アルミダ
イキャスト用枠内にステータコアを入れ且つ型を組んだ
状態で溶湯を流し込み、フレームを鋳造すると同時にフ
レームをステータコアに鋳込むようにして形成してもよ
い。 【００１１】以上が先に提案した水冷式回転電機であ
る。 【００１２】また前述したフレーム１０の代わりに、図
１０に示すようなフレーム２０も考えられた。このフレ
ーム２０は肉厚が厚く機械加工にてストレートの穴をあ
け、この穴を水路２１としている。 【００１３】図９に示すような二重構図のフレームを加
工する手段としては、次の〜があり、図１０に示す
フレーム２０を加工するにはの手段がある。 前述したような鋳造により二重構造とする。 機械加工によりフレーム外周に溝を掘り、その後、
フレーム外周に円筒板を当てて水密溶接する。 フレーム外周に螺旋状の冷却チューブを巻装して水
路とする。 前述したようにフレームの肉厚を厚くして機械加工
にてストレートの穴をあける。 【００１４】 【発明が解決しようとする課題】ところで上述した〜
のフレーム加工手段では、それぞれ次に示す（ｉ）〜
（iv) の問題点があった。 （ｉ） 上記の加工では、鋳造が難しく、鋳型費等が
高く、小スロット加工に向かない。 （ii） 上記の加工では、溶接可能な材質に制限され
る。また組立用のボルト穴等をこわさないように溝加工
をするため、溝加工経路に制約が多く、機械加工も難し
い。 （iii) 上記の加工では、フレームと冷却チューブ間
の温度差が大きく効率が悪い。 （iv) 上記の加工では、フレーム重量が重く、冷却
効率が悪い。 【００１５】本発明は、上記従来技術に鑑み、鋳造や溶
接の必要がなく構造がシンプルで且つ冷却性能の高い液
冷式回転電機を提供するものである。 【００１６】 【００１７】【課題を解決するための手段】 上記 課題を解決する本発
明の構成は、フレームの両端にそれぞれブラケットを配
し、冷媒液により冷却を行う回転電機において、前記フ
レームには、その両端面に周方向に伸びる環状の冷媒溝
をそれぞれ形成すると共に、軸方向に伸びて貫通し、両
端が前記冷媒溝に連通する複数本の貫通冷媒路を形成
し、直径が前記冷媒溝の溝幅と等しいボルトを冷媒溝に
螺合していってブラケットをフレームに締着し、しかも
一方のブラケットを締着するボルトと他方のブラケット
を締着するボルトは、周方向に関し位置がずれており、
更に周方向に関し隣接するボルト間には複数本の貫通冷
媒路が位置する状態でボルトを取り付けたことを特徴と
する。 【００１８】 【作用】本発明ではボルト締着によりフレームとブラケ
ットとが結合され、更に冷媒路が機械加工により形成で
きるため構成が簡単になる。そしてフレーム全面に形成
された冷媒路に冷媒液が流れて冷却が行なわれる。 【００１９】 【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。 【００２０】図１は本発明の第１実施例に係る水冷式モ
ータを示す。同図に示すようにこの水冷式モータでは、
ロータコア１０１を備えた回転軸１０２は、軸受１０３
ａ，１０３ｂにより回転自在に支承されている。ブラケ
ット１０４ａ，１０４ｂは、軸受１０３ａ，１０３ｂを
備えると共にフレーム１０５の両端面に位置しており、
ボルト１０６によりブラケット１０４ａ，１０４ｂ相互
を締めつけることによりブラケット１０４ａ，１０４ｂ
とフレーム１０５とが密着している。そしてフレーム１
０５の内周面にはステータコア１０７が備えられてい
る。またブラケット１０４ａ，１０４ｂとフレーム１０
５との間にには、Ｏリング１０８ａ，１０８ｂ，１０９
ａ，１０９ｂを介装している。 【００２１】図１及びフレーム１０５の側面図である図
２に示すように、フレーム１０５には、周方向に一定ピ
ッチ離れた位置に、軸方向に伸びて貫通した水路１２０
が形成されている。これら複数本（本例では６本）の水
路１１０は、フレーム１０５にドリル加工等をすること
により形成できる。 【００２２】また左側のブラケット１０４ａとフレーム
１０５の左端面との間に両部材を組み合わせてなる環状
の隙間を形成してこれを水路１２１としている。同様に
ブラケット１０４ｂとフレーム１０５の右端面との間に
両部材を組み合わせてなる環状の隙間を形成してこれを
水路１２２としている。よってフレーム１０５に形成し
た水路１２０と水路１２１，１２２が連続して「かご形
の水路」が形成されている。更にブラケット１０４ａに
は水路１２１につながる注水口１２３が形成され、ブラ
ケット１０４ｂには水路１２２につながる排水口１２４
が形成されている。 【００２３】上記構成となっている本実施例では、冷却
水を注水口１２３から注入すると、冷却水は水路１２１
→水路１２０→水路１２２という経路に沿い流れ排水口
１２４から排出される。水路１２０はフレーム１０５の
全体にわたり均等に配置されているため、フレーム１０
５に温度むらが生じることなく均一且つ効果的に冷却を
行うことができる。 【００２４】本実施例では水路１２０をドリル加工し、
フレーム１０５を間に挟んでブラケット１０４ａ，１０
４ｂをボルト１０６にて締着した構成となっているた
め、鋳造，溶接等の必要がなく機械加工が簡単であり、
構造がシンプルで軽量化を図ることもできる。また、Ｏ
リング１０８ａ，１０８ｂ，１０９ａ，１０９ｂにて確
実に水路をシールする構造であるため、信頼性が高い。 【００２５】次に本発明の第２実施例に係る水冷式モー
タを、図３を参照して説明する。同図に示すように、ロ
ータコア２０１を備えた回転軸２０２は、ブラケット２
０４ａ，２０４ｂに備えた軸受２０３ａ，２０３ｂによ
り回転自在に支持されている。フレーム２０５はブラケ
ット２０４ａ，２０４ｂに挟まれ、ボルト２０６ａ，２
０６ｂによりフレーム２０５の端面とブラケット２０４
ａ，２０４ｂとが締着されている（ボルトによる締着構
造は後で更に詳述する）。そしてフレーム２０５の内周
面にはステータコア２０７が備えられている。またブラ
ケット２０４ａ，２０４ｂとフレーム２０５の端面との
間にはＯリング２０８ａ，２０８ｂ，２０９ａ，２０９
ｂを介装している。 【００２６】図４に斜視図で示すようにフレーム２０５
の左端面には周方向に伸びる環状の冷媒溝２２１が形成
され、同様にフレーム２０５の右端面には周方向に伸び
る環状の冷媒溝２２２が形成されている。更にフレーム
２０５には、周方向に一定ピッチ離れた位置に、軸方向
に伸びて貫通した水路２２３が形成されている。これら
複数本（本例では８本）の水路２２３の両端は冷媒溝２
２１，２２２に連通している。更にフレーム２０５の端
面（冷媒溝２２１の底面）にはボルト穴２２４が形成さ
れている。 【００２７】フレーム２０５の左端面には、ボルト２０
６ａによりブラケット２０４ａが締着され（ボルト取付
位置については更に後で詳述する）、冷媒溝２２１はＯ
リング２０８ａ，２０９ａでシールされた環状の水路と
なる。また同様にフレーム２０５の右端面には、ボルト
２０６ｂによりブラケット２０４ｂが締着され、冷媒溝
２２２はＯリング２０８ｂ，２０９ｂでシールされた環
状の水路となっている。 【００２８】図５（ａ）（ｂ）（ｃ）は図４におけるＡ
−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面を示している。これ
らの図に示すようにボルト２０６ａ（２０６ｂ）の直径
と、冷媒溝２２１（２２２）の溝幅と、水路２２３の直
径とを等しくしている。 【００２９】次に図６を参照してボルト２０６ａ，２０
６ｂの取付位置を説明する。図６はフレーム２０５を冷
媒溝２２１，２２２の中心で展開した状態で示してい
る。同図に示すように、４本のボルト２０６ａは、その
相互間に２本の水路２２３を挟む状態で取り付けられて
おり、同様に４本のボルト２０６ｂは、その相互間に２
本の水路２２３を挟む状態で取り付けられている。但
し、ボルト２０６ａとボルト２０６ｂの取付位置ピッチ
はずれており、ちょうど周方向に沿い１本の水路２２３
をすぎるごとに千鳥状（交互）にボルト２０６ａ，２０
６ｂが取り付けられている。なお図６において２１０は
注水口、２１１は排水口であり、注水口２１０及び排水
口２１１はフレーム２０５に形成されて水路２２３に連
通している。 【００３０】上述した構成となっている第２実施例の水
冷式モータでは、排水口２１０から冷却水を注入する
と、図６に矢印で示すように、冷却水は水路２２３及び
冷媒溝２２１，２２２を通り、つまりフレーム２０５の
全面を通って流れ、排水口２１１から排出される。した
がってフレーム２０５の全面を均一且つ効果的に冷却す
ることができる。 【００３１】また第２実施例においても、鋳造や溶接の
必要がなく機械加工が容易であり、またＯリングでシー
ルしているため信頼性が高い。 【００３２】なお上述実施例では冷媒として水を用いた
が油を用いることもできる。また本発明はモータのみな
らず発電機にも適用することができる。 【００３３】 【発明の効果】以上実施例と共に具体的に説明したよう
に本発明によればフレームの全面に均等に配した冷媒路
を形成したため、効果的に冷却することができ冷却性能
が向上する。 【００３４】また冷媒路は機械加工により簡単に形成で
き、またボルト締着によりフレームとブラケットとを結
合したため、構成が簡単になり容易に製造ができる。 【００３５】更に機械加工だけで製造できるため、軽量
部材を採用することができ、軽量化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第１実施例に係る水冷式モータを示す
構成図。 【図２】第１実施例に用いるフレームを示す側面図。 【図３】本発明の第２実施例に係る水冷式モータを示す
構成図。 【図４】第２実施例に用いるフレームを示す斜視図。 【図５】図４におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線に
おける断面状態を示す断面図。 【図６】第２実施例のフレームを展開して示す展開図。 【図７】従来の水冷式モータを示す構成図。 【図８】従来の水冷式モータを示す構成図。 【図９】従来のフレームを示す斜視図。 【図１０】従来のフレームを示す斜視図。 【符号の説明】 １ ロータコア ２ 回転軸 ３ 軸受 ４ ブラケット ５ フレーム ５ａ 水路 ６ ステータコアカバー ７ Ｏリング ８ ステータコア ９ 回り止めピン １０ フレーム １１ 内筒 １１ａ 回り止めピン １２ 外管 １３，１４ 仕切壁 １５ 水路 １６ ゴムパッキン １７ ボルト ２０ フレーム ２１ 水路 １０１ ロータコア １０２ 回転軸 １０３ａ，１０３ｂ 軸受 １０４ａ，１０４ｂ ブラケット １０５ フレーム １０６ ボルト １０７ ステータコア １０８ａ，１０８ｂ Ｏリング １０９ａ，１０９ｂ Ｏリング １２０ 水路 １２１，１２２ 水路 １２３ 注水口 １２４ 排水口 ２０１ ロータコア ２０２ 回転軸 ２０３ａ，２０３ｂ 軸受 ２０４ａ，２０４ｂ ブラケット ２０５ フレーム ２０６ａ，２０６ｂ ボルト ２０７ ステータコア ２０８ａ，２０８ｂ Ｏリング ２０９ａ，２０９ｂ Ｏリング ２１０ 注水口 ２１１ 排水口 ２２１，２２２ 冷媒溝 ２２３ 水路 ２２４ ボルト穴

フロントページの続き (72)発明者 田原 洋介 東京都品川区大崎二丁目１番17号 株式 会社 明電舎内 (56)参考文献 実開 平５−88185（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−36355（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 9/00 - 9/28 H02K 5/00 - 5/26

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 フレームの両端にそれぞれブラケットを
   配し、冷媒液により冷却を行う回転電機において、 前記フレームには、その両端面に周方向に伸びる環状の
   冷媒溝をそれぞれ形成すると共に、軸方向に伸びて貫通
   し、両端が前記冷媒溝に連通する複数本の貫通冷媒路を
   形成し、 直径が前記冷媒溝の溝幅と等しいボルトを冷媒溝に螺合
   していってブラケットをフレームに締着し、 しかも一方のブラケットを締着するボルトと他方のブラ
   ケットを締着するボルトは、周方向に関し位置がずれて
   おり、更に周方向に関し隣接するボルト間には複数本の
   貫通冷媒路が位置する状態でボルトを取り付けたことを
   特徴とする液冷式回転電機。