JP4187606B2 - Electric motor - Google Patents
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Description
本発明は、低速大トルクで用いる電動機に関するものである。 The present invention relates to an electric motor used at low speed and large torque.
一般に、電動機は、回避することのできない銅損、鉄損、機械損などに起因する発熱により温度上昇する。そのため、電動機の内部は冷却されている。 In general, the temperature of an electric motor rises due to heat generated due to copper loss, iron loss, mechanical loss, etc. that cannot be avoided. Therefore, the inside of the electric motor is cooled.
このようなものとして、例えば、回転子と、その外側に配置された固定子とをケーシング内に収容した電動機において、回転軸の回転子を挟む両端部分に2つのファンをそれぞれ取り付けるとともに、回転子に内側空気循環路を設け、ケーシングに外側空気循環路を設けた電動機が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 As such, for example, in an electric motor in which a rotor and a stator arranged outside the rotor are accommodated in a casing, two fans are respectively attached to both end portions sandwiching the rotor of the rotary shaft, and the rotor An electric motor has been proposed in which an inner air circulation path is provided in the casing and an outer air circulation path is provided in the casing (see, for example, Patent Document 1).
この電動機では、回転軸が所定の回転速度で回転すると、2つのファンも同じ回転速度で回転する。このとき、一方のファンが電動機の内部の空気を吸い込み昇圧したのち内側空気循環路内に流入させる。この流入した空気は、内側空気循環路内を流れて回転子から吸熱する。この空気は他方のファンに吸い込まれる。そのあと、他方のファンがこの空気を昇圧して排出する。そのあと、この排出された空気は、外側空気循環路内に流入され、ケーシングの外側の空気との間で熱交換されて冷却される。そして、この空気は、一方のファンに再び吸い込まれる。以上のようにして、固定子および回転子の発熱が抑制されている。 In this electric motor, when the rotation shaft rotates at a predetermined rotation speed, the two fans also rotate at the same rotation speed. At this time, one of the fans sucks the air inside the electric motor and pressurizes it to flow into the inner air circulation path. The inflowing air flows in the inner air circulation path and absorbs heat from the rotor. This air is sucked into the other fan. Thereafter, the other fan pressurizes and discharges this air. Thereafter, the discharged air flows into the outer air circulation path, and is cooled by exchanging heat with the air outside the casing. This air is then sucked into one of the fans again. As described above, heat generation of the stator and the rotor is suppressed.
しかしながら、低速で回転する電動機の場合、回転軸が低速で回転されるため、上記のように回転軸にファンを取り付けても、ファンが回転子および固定子を効果的に冷却するのに必要な空気を流すことができない。そのため、回転子および固定子の温度が上昇し、絶縁物の温度制限などにより、電動機の定格容量が低下する場合がある。 However, in the case of an electric motor that rotates at a low speed, the rotating shaft rotates at a low speed. Therefore, even if a fan is attached to the rotating shaft as described above, it is necessary for the fan to effectively cool the rotor and the stator. I cannot flow air. For this reason, the temperature of the rotor and the stator increases, and the rated capacity of the motor may decrease due to the temperature limit of the insulator.
これに対処するため、電動機と独立して駆動されるファンを設けて電動機内部を冷却する電動機が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。 In order to cope with this, an electric motor that cools the inside of the electric motor by providing a fan driven independently of the electric motor has been proposed (for example, see Patent Document 2).
この電動機は、固定子の内側にシャフトを中心として回転自在に取り付けられた主回転子と、この主回転子のシャフトに回転自在に取り付けられた冷却ファン付き副回転子と、各回転子に接触して各回転子の巻線にそれぞれ通電するブラシとを備える。 This motor is in contact with each rotor, a main rotor that is rotatably mounted around the shaft inside the stator, a sub-rotor with a cooling fan that is rotatably mounted on the shaft of the main rotor, and the rotor. And a brush for energizing the windings of each rotor.
しかしながら、この電動機では固定子の内側に副回転子が配設されているため、ファンを取り付ける場合、固定子と干渉しないようにファンを回転子の軸方向の端部に取り付ける必要がある。そのため、電動機が回転軸の軸方向に長くなり大型化するという問題がある。また、この電動機では、ブラシを有するので整備性が悪くなり、さらにブラシが接触する整流子を各回転子の軸方向の一端に延設する必要があるので電動機が大型化するという問題もある。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、定格容量を低下させることなく、コンパクトにすることができる電動機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an electric motor that can be made compact without reducing the rated capacity.
本発明装置は、ケーシングと、該ケーシングに回転自在にその両端が支持された出力軸と、該出力軸に対して同軸に設けられた第1回転子、および、該第1回転子の外側に配置されてケーシングの内面に固設された第1固定子を備える主電動機と、出力軸の両端にそれぞれ設けられ、ケーシングの内面に取り付けられた第2固定子および該第2固定子を同心的に取り囲むように配設された第2回転子を有する2つの副電動機と、各第2回転子の外周部に配設された冷却ファンと、上記第1固定子の外周部と上記ケーシングの内周部との間に、上記第1回転子と第1固定子との間に形成される隙間から排出される流体を循環させるための第1冷却通路と、上記第1固定子の外周部に、第1固定子を冷却するための冷媒を流す第2冷却通路を有する冷却部材とを備えており、2つの副電動機が出力軸の外周を取り囲むように配置されており、一側の冷却ファンが第1回転子と第1固定子との間に形成される隙間に流体を流すように形成されており、他側の上記冷却ファンが上記隙間から流れ出た流体を吸い込んで上記第1冷却路に向けて排出すべく構成され、副電動機の極数が主電動機の極数に比べて少なく設定されているものである。 The apparatus of the present invention includes a casing, an output shaft supported at both ends of the casing so as to be rotatable, a first rotor provided coaxially with the output shaft, and an outer side of the first rotor. a main motor having a first stator which is arranged fixed to the inner surface of the casing, respectively provided at both ends of the output shaft concentric with the second stator and second stator attached to the inner surface of the casing Two sub-motors having a second rotor disposed so as to surround each other, a cooling fan disposed on the outer periphery of each second rotor, the outer periphery of the first stator, and the casing A first cooling passage for circulating fluid discharged from a gap formed between the first rotor and the first stator between the inner periphery and an outer periphery of the first stator A second cooling passage through which a coolant for cooling the first stator flows. And a cooling member, the two sub-motors are arranged so as to surround the outer periphery of the output shaft, the gap the cooling fan on one side is formed between the first rotor and the first stator The cooling fan on the other side is configured to suck the fluid flowing out from the gap and discharges it toward the first cooling path, and the number of poles of the sub motor is the number of poles of the main motor. are those set smaller than the number.
この構成によれば、出力を得るための主電動機とこの主電動機を冷却するための副電動機とを別体としたので、出力軸の回転速度を低速にしたまま、冷却ファンを取り付けた副電動機の回転速度を高速にすることができる。その結果、冷却ファンは、第1回転子および第1固定子を効果的に冷却するのに必要な空気を排出することができる。これにより、第1回転子および第1固定子の銅損、鉄損などによる温度上昇を抑制することができ、電動機の定格容量の低下を防ぐことができる。 According to this configuration, since the main motor for obtaining the output and the sub motor for cooling the main motor are separated, the sub motor with the cooling fan attached while keeping the rotation speed of the output shaft low. Can be rotated at a high speed. As a result, the cooling fan can exhaust air necessary for effectively cooling the first rotor and the first stator. Thereby, the temperature rise by the copper loss, iron loss, etc. of a 1st rotor and a 1st stator can be suppressed, and the fall of the rated capacity of an electric motor can be prevented.
また、第2回転子が第2固定子を取り囲むように配置され第2回転子の外周部に冷却ファンを取り付けるので、従来のように副電動機が軸方向に長くならない。これにより、副電動機をコンパクトにすることができる。 Further, since the second rotor is disposed so as to surround the second stator and the cooling fan is attached to the outer peripheral portion of the second rotor, the auxiliary motor does not become longer in the axial direction as in the prior art. Thereby, a submotor can be made compact.
さらに、本発明では、電源の周波数を変えるのではなく、主電動機および副電動機の各極数を変えることにより、副電動機を主電動機より高速回転させるので、インバータ、コンバータなどの特殊な電源が不要となる。その結果、装置全体を簡素化することができ、なおかつコンパクトにすることができる。
また本発明によれば、流体が第1冷却通路内を流れるときに第1回転子および第1固定子から受け取った熱を、ケーシングを介して外部に放熱することができる。すなわち、第1冷却通路は、第1回転子などを冷却した後の流体を冷却するためのものである。これにより、電動機内部の温度を所定の温度に保つことが可能となる。その結果、電動機の温度上昇を防ぐことができる。
更に本発明によれば、第1冷却通路において冷却された流体を効率よく隙間内に流すことができるので、第1回転子および第1固定子の冷却効果が向上する。これにより、第1回転子および第1固定子の銅損、鉄損などによる温度上昇を抑制することができ、電動機の定格容量の低下を防ぐことができる。
更に本発明によれば、第1固定子が効率よく冷却される。また、上記のように第1固定子の外側に、第1冷却通路を設ける場合には、第1冷却通路内を流れる流体を、第2冷却通路内を流れる冷媒により冷却することもできる。その結果、電動機内部の温度を所定の温度に保つことができ、電動機の定格容量の低下を防ぐことができる。なお、冷媒としては、水および海水などが使用される。
Furthermore, in the present invention, the sub motor is rotated at a higher speed than the main motor by changing the number of poles of the main motor and the sub motor instead of changing the frequency of the power source, so that a special power source such as an inverter or a converter is not required. It becomes. As a result, the entire apparatus can be simplified and can be made compact.
Further, according to the present invention, heat received from the first rotor and the first stator when the fluid flows in the first cooling passage can be radiated to the outside through the casing. That is, the first cooling passage is for cooling the fluid after cooling the first rotor and the like. Thereby, it becomes possible to keep the temperature inside the electric motor at a predetermined temperature. As a result, the temperature rise of the electric motor can be prevented.
Furthermore, according to the present invention, since the fluid cooled in the first cooling passage can be efficiently flowed into the gap, the cooling effect of the first rotor and the first stator is improved. Thereby, the temperature rise by the copper loss, iron loss, etc. of a 1st rotor and a 1st stator can be suppressed, and the fall of the rated capacity of an electric motor can be prevented.
Furthermore, according to the present invention, the first stator is efficiently cooled. Further, when the first cooling passage is provided outside the first stator as described above, the fluid flowing through the first cooling passage can be cooled by the refrigerant flowing through the second cooling passage. As a result, the temperature inside the motor can be maintained at a predetermined temperature, and a reduction in the rated capacity of the motor can be prevented. In addition, water, seawater, etc. are used as a refrigerant | coolant.
上記副電動機が、第1回転子の軸方向の端部とこの端部に対向するケーシングの内面との間に形成される空間に収容されており、その少なくとも一部が第1固定子の内側に位置するように構成されることが望ましい。 The sub-motor is accommodated in a space formed between the axial end of the first rotor and the inner surface of the casing facing the end, at least a part of which is inside the first stator. It is desirable to be configured to be located in
低速大トルク電動機の場合、主電動機の第1回転子の直径が大きく、しかもケーシングの両端部にそれぞれ対向する第1固定子のコイルの両端部が、第1回転子の軸方向の両端部から外側にそれぞれ張り出している。その結果、第1固定子の張り出し部分と、第1回転子の軸方向の端面と、これに対向するケーシング内面とに取り囲まれる空間がそれぞれ不可避的に形成される。本発明では、この空間に副電動機を収容したので、装置全体をコンパクトにすることができる。 In the case of a low-speed, large-torque motor, the first rotor of the main motor has a large diameter, and both ends of the first stator coil facing the both ends of the casing are separated from both ends of the first rotor in the axial direction. Each projectes outward. As a result, spaces surrounded by the projecting portion of the first stator, the axial end surface of the first rotor, and the casing inner surface facing this are inevitably formed. In the present invention, since the auxiliary motor is accommodated in this space, the entire apparatus can be made compact.
上記第1回転子の外周部に永久磁石が配設されてもよいし、また、上記第2回転子の内周部に永久磁石が配設されてもよい。 Permanent magnets may be disposed on the outer periphery of the first rotor, or permanent magnets may be disposed on the inner periphery of the second rotor.
以上のように、永久磁石を用いることにより、電磁石を用いる場合に比べて発熱を低減させることができる。同時に、主電動機または副電動機を小さくすることが可能となる。これにより、装置全体をコンパクトにすることができる。 As described above, by using a permanent magnet, heat generation can be reduced compared to the case of using an electromagnet. At the same time, the main motor or the sub motor can be made smaller. Thereby, the whole apparatus can be made compact.
上記副電動機が上記主電動機と同一の電源に接続されてもよい。これにより、主電動機および副電動機の配線および制御の複雑化を最小限に抑えることが可能となる。その結果、装置全体が簡素化され、かつコンパクトになる。 The sub motor may be connected to the same power source as the main motor. This makes it possible to minimize the complexity of wiring and control of the main motor and the sub motor. As a result, the entire apparatus is simplified and compact.
本発明によれば、電動機の定格容量を低下させることなく、装置全体をコンパクトにすることができる。 According to the present invention, the entire apparatus can be made compact without reducing the rated capacity of the electric motor.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施形態に係る電動機の縦断面図である。図2(a)は第1冷却ファンの部分斜視図である。図2(b)は、第2冷却ファンの部分斜視図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electric motor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2A is a partial perspective view of the first cooling fan. FIG. 2B is a partial perspective view of the second cooling fan.
図1に示すように、電動機1は、ケーシング2と、このケーシング2に回転自在に取り付けられた出力軸3と、この出力軸3を駆動させる主電動機4と、この主電動機4を冷却するための冷却ファン5と、この冷却ファン5を駆動させる副電動機6とを備える。
As shown in FIG. 1, the electric motor 1 includes a
ケーシング2は、略円筒形状に形成されている。ケーシング2の軸方向の両端部の中央部には、軸方向に貫通する孔2aがそれぞれ設けられており、この各孔2aに軸受7a、7bがそれぞれ内嵌されている。この各軸受7a、7bに、出力軸3がそれぞれ内嵌されている。これにより、出力軸3は各軸受7a、7bに回転自在に支持される。
The
出力軸3の出力端は、ケーシング2の軸方向の一側(図1では左側)の軸受7aを貫通してケーシング2の外側に突出している。この出力軸3の出力端に、舶用などの低速大トルク推進機の被駆動軸(図示せず)が連結されるようになっている。
The output end of the
出力軸3の軸方向の中央部には、出力軸3の軸受7a、7bに内嵌される部分より大きな直径の第1大径部3aが設けられている。この第1大径部3aに、後述の主電動機4の第1回転子8が同軸的に取り付けられる。
A first large-
第1大径部3aの出力端側と反対側(図1の右側)には、後述の主電動機4の第1回転子8の軸方向の位置決めをするための、第1大径部3aより大きな直径の第2大径部3bが設けられている。
On the side opposite to the output end side of the first
主電動機4は、上記第1大径部3aに対して同軸に取り付けられた第1回転子8、および、第1回転子8の外側に配置された第1固定子9を備える。
The main motor 4 includes a
第1回転子8は、中央部に第1大径部3aを内挿するための貫通孔を有する複数の円板状のロータディスク8aを備える。第1回転子8は、これらのロータディスク8aを第1大径部3aの軸方向に重ね合わせるように形成されている。これにより、第1回転子8は、全体が円筒状に形成される。
The
各ロータディスク8aの外周面には、この外周面に沿って湾曲した複数の板状の第1永久磁石8bが取り付けられている。このように永久磁石を用いることにより、電磁石を用いる場合に比べて発熱を低減させることができる。同時に、第1回転子8を小さくすることが可能となる。この第1永久磁石8bは、第1回転子8の周方向に主電動機4の極数に対応した個数配置されている。
A plurality of plate-shaped first
第1固定子9は、環状の第1固定子鉄心9aと、この第1固定子鉄心9aのティースに捲回された複数相の第1電機子コイル9bとを備えており、全体がほぼ円筒状に形成されている。この第1固定子9は、ケーシング2の内面に固設されている。
The
図1に示すように、この第1電機子コイル9bの端部(コイルエンド)は、第1固定子鉄心9aの軸方向の両側からケーシング2の軸方向の両端部に向かって張り出している。この張り出し部分9cは、第1電機子コイル9bの折り返し部分に相当する。その結果、張り出し部分9cの内側には、構造上不可避な空間Sが形成される。この空間Sは、第1回転子8の軸方向の端面、および、この端面に対向するケーシングの内面の間に形成されており、この空間Sに後述の副電動機6が収容されている。これにより、電動機1を出力軸3の軸方向に極端に長くなることを防止することができる。
As shown in FIG. 1, the end portion (coil end) of the
また、この第1固定子9の外周面には、第1固定子9などを冷却するための円筒状の冷却部材10が第1固定子9を取り囲むように取り付けられている。この冷却部材10の内部には、水または海水などの冷媒を流す断面矩形状の冷媒通路10aが軸方向に複数並設されている。この冷媒通路10aは、冷却部材10の周方向に沿って形成されている。この冷媒通路10aが第2冷却通路を構成する。
A
なお、冷却部材10および冷媒通路10aの形状、流路数などは、第1固定子9などとの熱交換量に応じて適宜設定される。ここでは、冷媒通路10aが複数の流路からなるが、1つの流路であっても構わない。その場合には、冷媒通路10aは、冷却部材10の内部に軸方向に螺旋状に配設されるのが好ましい。
The shape of the cooling
副電動機6は、第2回転子11とこの第2回転子11に対応する第2固定子12とを備える。この副電動機6は2個配設されており、そのうちの一方は出力軸3の軸受7aと第1大径部3aとの間に配設され、他方は軸受7bと第2大径部3bとの間に配置されている。各副電動機6は、ケーシング2の両端部の内面から出力軸3を同軸的に取り囲むようにそれぞれ突設された円筒状の支持部2bにそれぞれ支持されている。以下、さらに具体的に説明する。
The auxiliary
第2回転子11は、外筒部11aと、この外筒11aの内側に同心的に配置された内筒部11bと、外筒部11aおよび内筒部11bの同じ側の周縁間を覆うように形成された底部11cとを備える。すなわち、第2回転子11は、図示の如く、軸線を通る縦断面視でコ字状に形成されている。第2回転子11は、底部11cの外面が第1回転子8の軸方向の端部に向き、開放部(底部11cの反対側)がケーシング2の軸方向の端部の内面に向くように配置されている。
The
上記内筒部11bの内周面には、第2回転子11を上記支持部2bに回転自在に支持するための軸受14が内嵌されている。この軸受14は、支持部2bの主電動機4側の端面に円筒状に形成された凹部2cの内周部に外嵌されている。これにより、第2回転子11を上記支持部2bに回転自在に支持することが可能となる。
A bearing 14 for rotatably supporting the
上記外筒部11aの内周面には、この内周面に沿って湾曲する複数の板状の第2永久磁石13が取り付けられている。第2永久磁石13は、第2回転子11の周方向に副電動機6の極数に対応した個数配置されている。これにより、第1回転子8について前述したと同様に、第2回転子11の発熱を低減することができるとともに、第2回転子11を小さくすることができる。
A plurality of plate-like second
ここで、副電動機6の極数は、主電動機4の極数より少なく設定されている。例えば、主電動機4の極数を48(60Hzにおける回転速度:150rpmに相当する)に設定し、副電動機6の極数を2または4(60Hzにおける回転速度:3600rpmまたは1800rpmに相当する)に設定することができる。これにより、副電動機6を、主電動機4より高速回転させることができる。その結果、後述する冷却ファン5を高速に回転させることができ、主電動機4を十分に冷却することが可能となる。詳細は、後述する。
Here, the number of poles of the
第2固定子12は、環状の第2固定子鉄心12aと、この第2固定子鉄心12aのティースに捲回された複数相の第2電機子コイル12bとを備えており、全体がほぼ円筒状に形成されている。第2固定子12は上記支持部2bの外周面に固設されている。
The
上記両第2回転子11のうち出力軸3の出力端側(図1の左側)の第2回転子11の外周部には、ケーシング2内の空気を吸い込んで第1回転子8と第1固定子9との間に形成された隙間15内に流入させるための第1冷却ファン16が取り付けられている。また、出力軸3の出力端側と反対側(図1の右側)の第2回転子11の外周部には、この隙間15内に流れ込んだ空気を吸い込むための第2冷却ファン17が取り付けられている。
The air in the
なお、ここでは、第1冷却ファン16および第2冷却ファン17を設けているが、上記隙間15内に第1回転子8と第1固定子9とを冷却するのに必要な空気を流すことができれば、いずれか一方を設けるだけでもよい。すなわち、隙間15内に空気を流入させる第1冷却ファン16だけを設けてもよく、隙間15内から空気を吸い込ませる第2冷却ファン17だけを設けても構わない。
Here, the
第1冷却ファン16は、第1電機子コイル9bの出力端側(図1の左側)の張り出し部9cの内側に位置する。第1冷却ファン16は、第1冷却ファン16から排出される空気が第1回転子8と第1固定子9との隙間15に向かうように構成されている。
The
具体的には、第1冷却ファン16は、板状の第1羽根18と、この第1羽根18を支持する第1ロータディスク19とを備える。この第1ロータディスク19は、図1および図2(a)に示すように、環状をなしており、その内周部19aが一側に略直角に屈曲しており、また外周部19bも同じ側に径方向外方に傾斜して屈曲している。すなわち、第1支持部材19は、周方向視で断面がコ字状に形成されている。第1ロータディスク19は、外周部19bの端部が上記隙間15に向くように配置されている。第1ロータディスク19の内周部19aが第2回転子11の外周部の外周面に外嵌されている。これにより、第1ロータディスク19が第2回転子11とともに回転する。
Specifically, the
また、第1ロータディスク19の外周部19bには、第1羽根18が周方向に等配され、放射状に立設されている。各第1羽根18の径方向外方の端部には、各第1羽根18の間を覆うように環状の第1シュラウド18aが取り付けられている。この第1シュラウド18aが上記外周部19bに略平行に配置されるようになっている。これにより、各第1羽根18間に第1流路16aが形成される。この第1流路16aは上記外周部19bと第1シュラウド18aとに挟まれるように形成されているので、外周部19bおよび第1シュラウド18aと同じ方向(隙間15に向かって径方向外方)に傾斜している。その結果、第1流路16aから排出する空気は、図1および図2(a)の矢符R1で示すように、隙間15に向かって流れる。
Further, the
第2冷却ファン17は、その外周部が第1電機子コイル9bの出力端側と反対側の張り出し部9cとこれに対向するケーシング2の内面との間まで延びるように形成されている。これにより、第2冷却ファン17が隙間15から吸い込んだ空気を後述の循環通路22へ容易に送給することができる。
The
第2冷却ファン17は、板状の第2羽根20と、この第2羽根20を支持する第2ロータディスク21とを備える。図1および図2(b)に示すように、第2ロータディスク21は、出力軸3の出力端側と反対側の第2回転子11を同心的に取り囲むように形成される円筒部21aと、この円筒部21aの軸方向中程の外周面に環状に立設された板状体21bとを備える。
The
この板状体21bの外周部の主電動機4側の面には、第2羽根20が立設され、周方向に放射状に等配されている。各第2羽根20は、空気を吸い込むときの抵抗を減らすために、板状体21bに対して径方向外方に傾斜している。各第2羽根20の主電動機4側の端部には、各第2羽根20間を覆うように環状の第2シュラウド20aが取り付けられている。これにより、各第2羽根20間に第2流路17aが形成される。従って、この第2流路17aは、板状体21bの周方向に放射状に形成されている。その結果、第2冷却ファン17に吸い込まれる空気は、図1および図2(b)の矢符R3で示すように、第2流路17a内を径方向外方に向かって流れる。
The
また、上述した冷却部材10の外周面とケーシング2の内周面との間には、第2冷却ファン17から排出される空気を第1冷却ファン16側に戻すための循環通路22が形成されている。これにより、循環通路22内を流れる空気は、ケーシング2の外周部および冷却部材10を通じて、ケーシング2の外周部の外側の空気および冷媒通路10a内の冷媒とそれぞれ熱交換して冷却される。なお、この循環通路22が第1冷却通路を構成する。
A
なお、図示されていないが、上記の熱交換を促進するために、冷却部材10の外周面およびケーシング2の内周面または外周面にフィンなどを突設したり、冷却部材10の外周面に邪魔板などを突設して循環通路22を蛇行させることが望ましい。また、第1回転子8および第1固定子9の発熱量が小さい場合には、上記冷却部材10を設けることなくこの循環通路22のみを設けるだけでも構わない。これにより、装置構造を簡素化することができる。
Although not shown, in order to promote the heat exchange, fins or the like are provided on the outer peripheral surface of the cooling
以上のように構成される電動機1では、まず、第1冷却ファン16が、ケーシング2内の空気を吸い込む(図1の矢符R1参照)。第1冷却ファン16は、この空気を昇圧して第1回転子8と第1固定子9との間に形成される隙間15に流入させる。流入した空気は、隙間15内を第2冷却ファン17側に流れる(図1の矢符R2参照)。このとき、この空気が第1永久磁石8bおよび第1固定子9から吸熱する。そのあと、この空気は第2冷却ファン17に吸い込まれ(図1の矢符R3参照)、第2冷却ファン17がこの空気を昇圧して第2冷却ファン17の吐出側の空間に排出する。そのあと、この空気は、図1の矢符R4で示すように、ケーシング2の内周面に向かって流れ、循環通路22内に流入する。そして、この空気は、循環通路22内を第1冷却ファン16側(図1の矢符R5参照)に向かって流れる。このとき、この空気は、ケーシング2の外側の空気および冷媒通路10a内の冷媒と熱交換して、循環通路22から排出されるときには、ほぼもとの温度まで冷却される。そして、この排出された空気は、図1の矢符R6に示すように、ケーシング2の端部に沿って径方向内方に向かって流れて再び第1冷却ファン16に吸い込まれる。
In the electric motor 1 configured as described above, first, the
以上のように、ケーシング2内の空気は循環される。その結果、第1回転子8および第1固定子9は冷却され、銅損、鉄損などによる発熱を直接吸熱することができる。これにより、電動機1の温度制限による容量の低下を防ぐことができる。さらに、ケーシング2内の空気を循環使用することから、ケーシング2の外部から内部に塵埃などが持ち込まれることを防止することが可能となる。これにより、第1永久磁石8bに塵埃などが付着することによる電動機1の性能低下を防止することができる。
As described above, the air in the
また、本実施形態では、上述したように、主電動機4の極数より副電動機6の極数を少なくしているので、電源の周波数を変えることなく副電動機6を主電動機4により高速に回転させることができる。従って、主電動機4および副電動機6の電源を同一にすることができる。これにより、主電動機4および副電動機6の配線および制御の簡素化を図ることができる。もちろん、主電動機4および副電動機6の電源をそれぞれ別電源としても構わない。これにより、副電動機6のみを駆動させることが可能となり、例えば、エレベータのような主電動機4が停止している時に大きな冷却能力を必要とするような用途にも対応することができる。
In the present embodiment, as described above, the number of poles of the
なお、上述した実施形態は一例であり、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。 The above-described embodiment is an example, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment.
例えば、船舶などの低速大トルク型推進機に適用される。 For example, the present invention is applied to a low speed large torque propulsion device such as a ship.
1…電動機
2…ケーシング
3…出力軸
4…主電動機
5…冷却ファン
6…副電動機
8…第1回転子
8a…ロータディスク
8b…第1永久磁石
9…第1固定子
10a…冷媒通路(第2冷却通路)
11…第2回転子
12…第2固定子
15…隙間
22…循環通路(第1冷却通路)
1 ... Electric motor
2 ... Casing
3 ... Output shaft
4 ... Main motor
5 ... Cooling fan
6 ... Sub-motor
8 ... 1st rotor
8a ... Rotor disc
8b ... 1st permanent magnet
9 ... 1st stator
10a: Refrigerant passage (second cooling passage)
11 ... second rotor
12 ... Second stator
15 ... Gap
22 ... Circulation passage (first cooling passage)
Claims (5)
該ケーシングに回転自在にその両端が支持された出力軸と、
該出力軸に対して同軸に設けられた第1回転子、および、該第1回転子の外側に配置されてケーシングの内面に固設された第1固定子を備える主電動機と、
上記出力軸の両端にそれぞれ設けられ、ケーシングの内面に取り付けられた第2固定子および該第2固定子を同心的に取り囲むように配設された第2回転子を有する2つの副電動機と、
上記各第2回転子の外周部に配設された冷却ファンと、
上記第1固定子の外周部と上記ケーシングの内周部との間に、上記第1回転子と第1固定子との間に形成される隙間から排出される流体を循環させるための第1冷却通路と、
上記第1固定子の外周部に、第1固定子を冷却するための冷媒を流す第2冷却通路を有する冷却部材とを備えており、
上記2つの副電動機が出力軸の外周を取り囲むように配置されており、
一側の上記冷却ファンが上記第1回転子と第1固定子との間に形成される隙間に流体を流すように形成されており、
他側の上記冷却ファンが上記隙間から流れ出た流体を吸い込んで上記第1冷却路に向けて排出すべく構成され、
上記副電動機の極数が主電動機の極数に比べて少なく設定され
てなる、電動機。 A casing,
An output shaft that is rotatably supported by the casing at both ends;
A main motor including a first rotor provided coaxially with respect to the output shaft, and a first stator disposed outside the first rotor and fixed to the inner surface of the casing;
Respectively provided at both ends of the output shaft, and two sub motor having a second rotor a second stator and a second stator which is attached to the inner surface of the casing disposed so as to surround concentrically ,
A cooling fan disposed on the outer periphery of each of the second rotors ;
A first for circulating fluid discharged from a gap formed between the first rotor and the first stator between the outer peripheral portion of the first stator and the inner peripheral portion of the casing. A cooling passage,
A cooling member having a second cooling passage for flowing a refrigerant for cooling the first stator on the outer periphery of the first stator ;
The two auxiliary motors are arranged so as to surround the outer periphery of the output shaft,
The cooling fan on one side is formed so as to flow a fluid through a gap formed between the first rotor and the first stator,
The cooling fan on the other side is configured to suck in the fluid flowing out of the gap and discharge it toward the first cooling path,
An electric motor in which the number of poles of the auxiliary motor is set to be smaller than the number of poles of the main motor.
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