JP3615993B2

JP3615993B2 - 全閉モータ

Info

Publication number: JP3615993B2
Application number: JP2000186359A
Authority: JP
Inventors: 貞男小河
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-06-21
Filing date: 2000-06-21
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2020-06-21
Also published as: JP2002010575A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は全閉モータに関するものであり、特に全閉モータの冷却構造に関するものである
【０００２】
【従来の技術】
図５は、例えば特開平６−１６９５５４および特開平１０−３２７５５７の組み合わせによる全閉モータの一例を示す縦断面図であり、図６は図５のＢ−Ｂ断面図である。図において、１はフレーム、２はこのフレーム１内に固定された固定子鉄心、３は固定子鉄心２に巻装された固定子巻線、４は固定子鉄心２と空隙を介して配置される回転子鉄心、５は回転子鉄心４に装着された固定子導体、６は回転子鉄心４を支持する軸である。７および８は前記フレーム１を両端部で固持するブラケット、９は前記フレーム１と軸６とを回転自在に支持するためのブラケット７および８と軸６との間に装着した軸受であり、フレーム１とブラケット７および８とでハウジング１７が構成されている。１０はハウジング１７外で軸６の端部に装着された外扇ファン、１１は外扇ファン１０によって発生された外気流の風を導くためのファンカバー、１２はフレーム１の外周表面に取付けられたフィンである。１３はハウジング１７内で回転子鉄心４に隣接して軸６に装着された内扇ファン、１４は回転子鉄心２に開けられた風穴、１５はフレーム１と固定子鉄心２との間に装着されたリング、１６はこのリング１５に開けられた風穴である。
【０００３】
全閉モータは、機内がフレーム１およびブラケット７、８で構成されるハウジング１７によって覆われ密閉構造となっているため、固定子鉄心２及び固定子巻線３で発生した熱はフレーム１を介して外部に放熱している。放熱をよくするために外扇ファン１０で風を発生させ、その風をファンカバー１１でフレーム１に沿って流れるようにしている。さらにフレーム１の外周表面にはフィン１２を装着されて放熱面積を大きくすることにより固定子鉄心２の熱を取ることで固定子巻線３の温度上昇を抑制している。
【０００４】
また、回転子鉄心４及び回転子導体５で発生する熱は、内扇ファン１３により回転子鉄心４に開けた風穴１４に風を流して冷却している。回転子鉄心４の風穴１４を通り温度が高くなった風は、フレーム１と固定子２との間に装着されたリング１５の風穴１６を通ることでフレーム１を介して機外に熱を放散し、冷却されて再び回転子鉄心４の風穴１４に循環する。この結果、回転子鉄心４の温度が下がり、回転子導体５の温度上昇が抑制される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の全閉モータは以上のように構成されているので、固定子鉄心２からフレーム１へリング１５を介在して熱を伝えているため、固定子鉄心２からリング１５、リング１５からフレーム１への熱抵抗及びリング１５自体の熱抵抗による伝熱ロスがある。その伝熱ロス分を補うために大きな外扇ファン１０にして風量を確保したり、フレーム１外周部のフィン１２の面積を大きくしたりしているため、モータの寸法が大きくなっていた。また、外扇ファン１０を大きいものにすると寸法や騒音が大きくなったり、フィン１２の面積を大きくすると重量が増えるといった問題も発生する。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、固定子鉄心放熱特性が向上し、小形、軽量かつ低騒音の全閉モータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、上述の課題を解決するための手段は次の通りである。
（１）外表面が平坦で、固定子の外周面を内側に覆いながら固定子を密閉するハウジングと、機外に設けられて外気流を発生させ、上記ハウジング内の固定子を冷却するための外扇ファンと、機内に設けられて機内空気を循環させ、回転子を冷却するための内扇ファンとを備えた全閉モータに於いて、上記外気流を機外から機内に導入するために上記ハウジングを貫通し、上記固定子の固定子鉄心を貫流させるために上記固定子鉄心を貫通し、再び機外に排出させるために上記ハウジングを貫通する通風路を備えた。
【０００８】
（２）上記ハウジングがほぼ円筒形内周面を持ち、上記固定子の鉄心外周部の凹形溝との間に、内扇ファンの循環風を流す導風路を備えた。
【０００９】
（３）上記固定子鉄心を通る通風路が上記固定子鉄心を貫通する風穴である。
【００１０】
（４）上記固定子鉄心に設けられて上記外気流を流す上記風穴と、上記循環風を流す上記風穴との数の比が、ｎ：１である。
【００１１】
（５）上記固定子鉄心に設けた上記風穴の断面形状が円形あるいは多面形である。
【００１２】
このように、この発明における全閉鎖モータは、フレームと固定子鉄心間のリングを排除し、固定子鉄心に直接風を流す構造として、外扇ファンの風を固定子鉄心に設けた風穴に直接流すようにしたので、固定子鉄心からの放熱特性が向上するので外扇ファンからの風量を少なくでき、さらにフレーム外周面のフィンが不要となる。また、機内循環風をフレームと固定子鉄心の隙間あるいは固定子鉄心の風穴に流すようにしたのでフレームと固定子鉄心との間に循環風を流すための部材が不要となる。この結果、小さな外扇ファンでよく、フレーム外周にフィンがないので小形、軽量かつ低騒音となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図１は本発明による全閉モータの縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図１及び図２において、２１はフレーム、２２はフレーム２１内に固定された固定子鉄心、２３は外扇ファン１０の風を導くためのファンカバー、２４は固定子鉄心２２に設けた風穴、２５はフレーム２１の内周面と固定子鉄心２２の外周部凹形状でできた軸方向に貫通した隙間である。フレーム２１とブラケット７および８により内部を密閉するハウジング２７が構成されている。
【００１４】
即ち、本発明の全閉モータは、機外（ハウジング２７の外部）に設けられて外気流を発生させ、密閉されたハウジング２７内の固定子（固定子鉄心２２およびそこに巻かれた巻線３）を冷却するため外扇ファン１０と、機内（ハウジング２７内）に設けられて機内空気を循環させ、回転子（回転子鉄心４およびそこに巻かれた巻線５）を冷却するための内扇ファン１３とを備えている。また、外気流をハウジング２７を通して機内に導入し、固定子鉄心２２を貫流させて再びハウジング２７を通して機外に排出する通風路２８を備えている。
【００１５】
外扇ファン１０による外気流をハウジング２７を通してハウジング２７内に導入するために、外扇ファン１０を覆い、外扇ファン１０による気流をハウジング２７に沿って流れるように案内するためにファンカバー２３が設けられている。ファンカバー２３は、入口端で外扇ファン１０を覆い、ハウジング２７に沿って延びて、終端でハウジング２７のフレーム２１に全周に亘って接続され支持された環状の部材である。
【００１６】
フレーム２１のファンカバー２３の終端が連結された部分には数個（図示の例では９個）の開口２９が設けられていて、ファンカバー２３によって案内されてきた外気を機内即ちハウジング２７内に導入できるようにしてある。開口２９からハウジング２７内に導入された外気は、開口２９と風穴２４との間を接続する導管３０により、そこから固定子鉄心２２の風穴２４に案内されるようにしてある。この例では、導管３０は、長さ方向に流路断面積が一定の管状のものでも良いが、図示のものの如く入口端が比較的広く広がり、他端が風穴２４の大きさとほぼ同じような大きさとなるように、変化する流路断面積をもつ漏斗状構造のものとすると良い。
【００１７】
固定子鉄心２２に設けられて導管３０に連結された風穴２４は、図１および図２に示すように円形断面を持つものであり、固定子鉄心２２の軸方向に延びて、周方向に分散して互いに平行に配置されている。風穴２４の出口は、入口側の導管３０と同様の導管３１によりハウジング２７の外部に連通されていて、固定子鉄心２２を冷却した外気が滑らかに外部に排出されるようになっている。このように、外扇ファン１０による外気流をハウジング２７を通して機内に導入し、固定子鉄心２２を貫流させて再びハウジング２７を通して機外に排出する通風路２８は、ファンカバー２３、フレーム２１の開口２９、導管３０、固定子鉄心２２および導管３１により構成されている。
【００１８】
内扇ファン１３はハウジング２７内で回転子と共に回転してハウジング２７内に循環風を発生させる。循環風は内扇ファン１３から径方向外向きに吐出され、ハウジング２７内で固定子エンドコイル３に沿ってハウジング２７のフレーム２１に沿うように軸方向に方向を変える。循環風はやがて固定子鉄心２２の外周面に形成された軸方向の溝３２と円筒形のフレーム２１の内周面との間に形成された通風路３３を通って、鉄心２２を冷却して鉄心２２の反対側からハウジング２７内に出る。循環風は更に固定子コイルエンド部３を冷却しながら回転子４の通風路１４内に戻り、再び内扇ファン１３により排出されて同じ経路を循環する。
【００１９】
図２にはこの発明による風穴２４と通風路３３との関係を断面で示してある。この図に良く示されているように、固定子鉄心２２内に形成された風穴２４は、固定子コイル３の中心線上にその中心を持っていて、互いに周方向に等しい距離だけ離れている。また、３つ置きの風穴２４の位置には、風穴２４の代わりに溝３２による通風路３３が設けられている。図示の例では、通風路３３は等間隔に９個あり、それらの間に風穴２４が３個ずつ設けられていて、通風路３３および風穴２４のピッチは等しい。
【００２０】
次に動作について説明する。図１及び図２において、固定子鉄心２２及び固定子巻線３で発生した熱は、外扇ファン１０で発生した風をファンカバー２３により固定子鉄心２２の風穴２４に流すことで放熱され、固定子鉄心２２及び固定子巻線３の温度を低い状態に抑えられる。
【００２１】
また、機内の循環風は、回転子鉄心４で熱を取って温度が高くなって内扇ファン１３より出た後、フレーム２１内周面と固定子鉄心２２との隙間である通風路３３を流れる。固定子鉄心２２は上述のように外扇ファン１０の風で冷却されているので機内循環風もこのフレーム２１と固定子鉄心２２との通風路３３を流れることで熱を取られ、温度が下がって再び回転子鉄心４に流れる。このことにより回転子導体５の温度上昇を抑制することができる。
【００２２】
実施の形態２．
尚、図１および２に示す実施形態では、フレーム２１と固定子鉄心２２との隙間である通風路３３に機内循環風を流したが、図３に示すように固定子鉄心３５に外扇ファン１０の風を流す風穴２４と同様の風穴３６を設けて、この風穴３６には外気を導入する導管３０を接続せずに、機内循環風を流す構造にしてもよい。この構造によれば固定子鉄心３５の構造が簡単になり、製造が容易である。
【００２３】
実施の形態３．
実施の形態２で示した固定子鉄心３５に設ける外扇ファン１０の風穴２４と機内循環風の風穴３６の数の割合を、例えば図に示すように３：１のようにすることで冷却効率を最適化することができる。なお、風穴の数の割合は３：１だけではなく、そのモータに適した割合ｎ：１を選択することで上記と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
実施の形態４．
図４に示す全閉モータに於いては、図１乃至図３に示したものと異なり、固定子鉄心３７の風穴３８および機内循環風の風穴３９の断面形状が丸形でなく四角形である。矩形断面形は円形断面形に比べて通風路の表面積を大きくできるので伝熱面積が大きくなり、固定子鉄心３７での放熱効果が向上する。なお、図示の風穴断面は四角であるが、凹凸形状にしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上の如く本発明による効果は次の通りである。
（１）外表面が平坦で、固定子の外周面を内側に覆いながら固定子を密閉するハウジングと、機外に設けられて外気流を発生させ、上記ハウジング内の固定子を冷却するための外扇ファンと、機内に設けられて機内空気を循環させ、回転子を冷却するための内扇ファンとを備えた全閉モータに於いて、上記外気流を機外から機内に導入するために上記ハウジングを貫通し、上記固定子の固定子鉄心を貫流させるために上記固定子鉄心を貫通し、再び機外に排出させるために上記ハウジングを貫通する通風路を備えたものであるので、固定子鉄心放熱特性が向上し、小形、軽量かつ低騒音の全閉モータを提供できる。
【００２６】
（２）上記ハウジングがほぼ円筒形内周面を持ち、上記固定子の鉄心外周部の凹形溝との間に、内扇ファンの循環風を流す導風路を備えているので、固定子鉄心放熱特性が向上し、小形、軽量かつ低騒音の全閉モータを提供する。
【００２７】
（３）上記固定子鉄心を通る通風路が、上記固定子鉄心を貫通する風穴であるので、固定子鉄心放熱特性が向上し、小形、軽量かつ低騒音の全閉モータを提供するので、固定子鉄心の構造が簡単になり、製造が容易である。
【００２８】
（４）上記固定子鉄心に設けられて上記外気流を流す上記風穴と、上記循環風を流す上記風穴との数の比が、ｎ：１であるので、冷却効率が最適化される。
【００２９】
（５）上記固定子鉄心に設けた上記風穴の断面形状が円形あるいは多面形であるので、熱伝導に寄与する表面積が大きくなり放熱効率が向上する。
【００３０】
以上のようにこの発明は、固定子鉄心に設けた風穴に外扇ファンからの風を流す構造としたので、固定子鉄心からの放熱特性が向上する。このことから外扇ファンの風量が少なくてすみ、外扇ファンを小さくできる。また、フレーム外周面にフィン付けなくてもよいことから小形、軽量にできる効果がある。さらに、外扇ファンの風量が少なくなることで騒音も下がるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の全閉モータの一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】この発明の全閉モータの図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】この発明の全閉モータの他の実施形態を示す図２と同様の断面図である。
【図４】この発明の別の実施形態による構造を示す図２と同様の断面図である。
【図５】従来の全閉モータの構造を示す縦断面図である。
【図６】従来の全閉モータの図５のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
２１フレーム、２２固定子鉄心、２３ファンカバー、２４風穴、２７ハウジング、２８通風路（２３、２４、３０、３１）、３２溝、３５導風路。

Claims

外表面が平坦で、固定子の外周面を内側に覆いながら固定子を密閉するハウジングと、機外に設けられて外気流を発生させ、上記ハウジング内の固定子を冷却するための外扇ファンと、機内に設けられて機内空気を循環させ、回転子を冷却するための内扇ファンとを備えた全閉モータに於いて、
上記外気流を機外から機内に導入するために上記ハウジングを貫通し、上記固定子の固定子鉄心を貫流させるために上記固定子鉄心を貫通し、再び機外に排出させるために上記ハウジングを貫通する通風路を備えたことを特徴とする全閉モータ。
上記ハウジングがほぼ円筒形内周面を持ち、上記固定子の鉄心外周部の凹形溝との間に、内扇ファンの循環風を流す導風路を備えたことを特徴とする請求項１に記載の全閉モータ。
上記固定子鉄心を貫通する通風路が、上記固定子鉄心を貫通する風穴であることを特徴とする請求項１または２に記載の全閉モータ。
上記固定子鉄心に設けられ、上記外気流を流す風穴と、上記循環風を流す上記風穴との数の比がｎ：１であり、適用するモータの冷却効率を最適としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の全閉モータ。
上記固定子鉄心に設けた上記風穴の断面形状が円形あるいは多面形であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の全閉モータ。