JP4895118B2 - motor - Google Patents
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Description
本発明は、産業機械や鉄道車両等に用いられるモータに関する。 The present invention relates to a motor used for an industrial machine, a railway vehicle, or the like.
鉄道車両や産業機械においては、高出力のモータが用いられている。ところで、モータの高出力化を図るために、大電流をモータに供給すると、回転子に発生する渦電流損、固定子に発生する銅損、および前記各々に発生する鉄損等による発熱が過大になり、モータの温度上昇を招くこととなる。 High-power motors are used in railway vehicles and industrial machines. By the way, if a large current is supplied to the motor in order to increase the output of the motor, excessive heat is generated due to eddy current loss generated in the rotor, copper loss generated in the stator, iron loss generated in each of the above, and the like. As a result, the temperature of the motor increases.
これに対し、以下の特許文献1には、モータのフレームとシャフトに冷却水の通路を形成して冷却水を循環させ、モータの冷却効果を高める技術が開示されている。
しかるに、特許文献1の技術においては、冷却水の通路を形成したモータのフレームとシャフトを効果的に冷却できるが、高温となる回転子の表面および固定子の回転子側表面等からシャフト又はフレームへ伝導する熱の量は比較的低いという問題がある。従って、モータ内において高温の部分(例えば固定子)と、低温の部分(例えばフレームとシャフト)とが生じ、温度分布のバラツキを招いているために、効率的にモータの冷却を行うという観点からは改善の余地がある。 However, in the technique of Patent Document 1, the motor frame and the shaft in which the cooling water passage is formed can be effectively cooled. There is a problem that the amount of heat conducted to is relatively low. Therefore, a high-temperature part (for example, a stator) and a low-temperature part (for example, a frame and a shaft) are generated in the motor, resulting in variations in temperature distribution. From the viewpoint of efficiently cooling the motor. There is room for improvement.
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、内部の温度分布のバラツキを抑え、より効果的に冷却を行えるモータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a motor that can suppress the variation in internal temperature distribution and perform cooling more effectively.
本発明のモータは、
冷却構造を有する密閉されたフレームと、
前記フレームに取り付けられた固定子と、
前記フレームに対して回転自在に支持されたシャフトと、
前記シャフトに取り付けられ、前記固定子に対向する回転子と、
前記フレーム内に貯留された流体状の冷却媒体と、
前記回転子とは別に前記シャフトの外周に取り付けられ、半径方向に突出した複数の爪部材を備えてなり、前記シャフトと共に回転し、前記爪部材により前記貯留された冷却媒体を跳ね上げる跳ね上げ手段とを有することを特徴とする。
The motor of the present invention
A sealed frame having a cooling structure;
A stator attached to the frame;
A shaft rotatably supported with respect to the frame;
A rotor attached to the shaft and facing the stator;
A fluid cooling medium stored in the frame ;
Separately from the rotor, it is provided with a plurality of claw members that are attached to the outer periphery of the shaft and project in the radial direction, and rotates together with the shaft, so that the stored cooling medium is bounced up by the claw member. characterized in that it has and.
本発明のモータによれば、前記フレーム内に流体状の冷却媒体を貯留しているので、前記跳ね上げ手段の爪部材により跳ね上げられた冷却媒体が、前記固定子や前記回転子に付着して加熱され、一方で前記フレームの内壁に付着することで冷却されることとなる。即ち、前記冷却媒体を介して、比較的高温になる前記固定子や前記回転子から前記フレームへと熱伝導を行うことで、前記モータ内の温度分布を均一化させ、前記モータの冷却を効率的に行えるようにしている。尚、「流体状の冷却媒体」としては例えば絶縁油が考えられるが、それに限られない。 According to the motor of the present invention, since the fluid cooling medium is stored in the frame, the cooling medium jumped up by the claw member of the flip-up means adheres to the stator or the rotor. On the other hand, it is cooled by adhering to the inner wall of the frame. That is, by conducting heat from the stator or the rotor, which becomes relatively high temperature, to the frame through the cooling medium, the temperature distribution in the motor is made uniform, and the cooling of the motor is efficiently performed. I can do it. The “fluid cooling medium” may be, for example, insulating oil, but is not limited thereto.
前記シャフトは冷却構造を有すると、更に効果的に冷却を行える。 If the shaft has a cooling structure, cooling can be performed more effectively.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかるモータの断面図である。図1において、中空のケース1の両端は、それぞれ開口2a、2aを有する円盤2,2によってパッキン(不図示)を介して閉止されている。ケース1の周壁内には、冷却構造としてのウォータジャケット1aが形成されており、これはケース1の外壁に形成された冷却水の供給孔1bと排出孔1cとに連通している。このような形状のケース1は、径の異なる円管の端部を溶接するなどして形成できる。ここでは、ケース1と円盤2,2とでフレームを構成する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of the motor according to the first embodiment. In FIG. 1, both ends of a hollow case 1 are closed via packing (not shown) by
円盤2,2の開口2a、2aには、シャフト3が挿通され、軸受4,4により回転自在に支持されている。各軸受4の内側は内側シール5が配置され、その外側には外側シール6が配置され、これらはボルトBにより円盤2に固定されている。内側シール5と外側シール6は,ラビリンスシールでも良いが、リップの付いた接触式シールが好ましい。
The
ケース1の内周には固定子7が固定配置され、シャフト3の外周には回転子8が固定配置されている。又、ケース1内には、図1で一点鎖線で示す位置まで、冷却媒体としての絶縁油OLが貯留されている。かかる状態では、回転子8の一部が、貯留された絶縁油OLに浸っている。
A stator 7 is fixedly disposed on the inner periphery of the case 1, and a rotor 8 is fixedly disposed on the outer periphery of the
図2は、図1の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。図2において、固定子7は、ケース1の内周に周方向に等間隔に固定配置された、図2の方向に見てI形の珪素鋼板7aと、各珪素鋼板7aの周囲に巻回されたコイル7bとからなる。一方、回転子8は、シャフト3の外周に固定された珪素鋼板8aと、コイル7bに対応するようにして周方向に等間隔に保持された磁石8bとからなる。本実施の形態では、珪素鋼板8aの外周において、磁石8bを保持した部位8cの間が凹部8dとなっており、固定子7と回転子8との間のエアギャップ容積を増大させている。これを言い換えれば、磁石8bを保持した部位8cは、凸部として半径方向外方に突出していることとなる。
FIG. 2 is a view of the configuration of FIG. 1 taken along the line II-II and viewed in the direction of the arrow. In FIG. 2, the stator 7 is fixedly arranged on the inner periphery of the case 1 at equal intervals in the circumferential direction, and is wound around the I-shaped
図1,2を参照して、本実施の形態の動作を説明する。ケース1の供給孔1bと排出孔1cとには、不図示の配管が接続され、外部から供給孔1bを介してウォータジャケット1a内に冷却水を導入し、更に排出孔1cを介して再び外部へと冷却水を排出するようになっている。
The operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. A pipe (not shown) is connected to the
ここで、モータを動作させると、固定子7と回転子8との間に磁力が発生し、それによりシャフト3を回転させるようになっている。モータの動作に伴い固定子7と回転子8とが発熱し、高温となったものとする。本実施の形態によれば、跳ね上げ手段としての回転子8がシャフト3と共に回転し、磁石8bを保持した部位8cにより、貯留された絶縁油OLを跳ね上げるよになっている。跳ね上げられた絶縁油OLの一部は、油滴となって固定子7の外部に付着し、固定子7より熱を奪った後に摘下し或いは伝い落ちる。一方、跳ね上げられた絶縁油OLの別の一部は、油滴となってケース1の内壁に付着し、ケース1に熱を与えた後に摘下或いは伝い落ちる。尚、貯留された絶縁油OLは、回転子8により跳ね上げられる際に、回転子8より熱を奪う。これらが繰り返されることで、固定子7と回転子8の温度は低下する一方、ケース1の温度は上昇するが、ケース1はウォータジャケット1a内を通過する冷却水との間で熱交換が行われるため、高温になることが抑制される。以上により、モータ内部の温度分布の均一化を図り、冷却を効率的に行うことができる。
Here, when the motor is operated, a magnetic force is generated between the stator 7 and the rotor 8, thereby rotating the
図3は、第2の実施の形態にかかるモータの断面図である。図3に示す実施の形態においては、上述した実施の形態に対して、シャフトの冷却構造と、跳ね上げ手段としての爪部材を設けている点が異なる。 FIG. 3 is a cross-sectional view of a motor according to the second embodiment. The embodiment shown in FIG. 3 differs from the above-described embodiment in that a shaft cooling structure and a claw member as a flip-up means are provided.
図4は、シャフトの冷却構造を示す拡大断面図である。本実施の形態のシャフト3’は、図で左方が開口した袋孔3aを有しており、更にシャフト3’の左端には、中空の延伸部材11を同軸に固定している。延伸部材11の端部には、回転リング12を保持する保持具13が、延伸部材11に螺合するナット14により取り付けられている。
FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a cooling structure of the shaft. The
一方、左方の円盤2の外方には、延伸部材11の周囲を覆うようにして、円筒状の筐体15が取り付けられている。筐体15は、延伸部材11に対してシール効果を発揮するフランジ状のシール部15aを有しており、また環状の中間部材16を介して、延伸部材11の端部を覆うカバー部材17を取り付けている。カバー部材17の外周には、内部と連通する排出孔17aが形成されている。中間部材16の内周には、延伸部材11を包囲する摺動部材18が取り付けられており、摺動部材18の端部に保持された摺動リング19は、回転リング12に全周で当接している。尚、中間部材16は、筐体15,カバー部材17,摺動部材18に対してO−リングによりシールされている。
On the other hand, a
カバー部材17の中央を貫通したパイプ20は、延伸部材11の端部からシャフト3’の袋孔3a内へと延在している。尚、パイプ20の外方端部は、不図示の配管に接続されている。
The
図5は、爪部材の一部を軸線方向に見た図である。爪部材30は、シャフト3’の外周に嵌合する基部30aと、基部30aから半径方向に等角度で突出した複数の爪部30bとを有する。
FIG. 5 is a view of a part of the claw member as viewed in the axial direction. The
本実施の形態の動作を説明すると、不図示の配管を介して、パイプ20に冷却水が供給されると、供給された冷却水は、パイプ20を通過してシャフト3’の袋孔3aの底部近傍で折り返し、袋孔3aとパイプ20の間を通過する際に、シャフト3’より熱を奪い、延伸部材11の端部から、カバー部材17の内部に侵入し、排出孔17aを介して外部へと排出されるようになっている。これによりシャフト3’を介して、回転子8を冷却することができる。延伸部材11は回転しているのに対して、中間部材16は静止しているが、中間部材16に取り付けられた摺動リング19に対して、延伸部材11に取り付けられた回転リング12が全周で当接しながら回転するため、冷却水の漏れはごくわずかとなっている。ここを通過して漏れた冷却水は、筐体15の外周に形成されたドレーン孔15bを介して排出される。
The operation of the present embodiment will be described. When cooling water is supplied to the
図4,5を参照して、跳ね上げ手段としての爪部材30がシャフト3と共に回転し、爪部30bにより、ケース1内に貯留された絶縁油OLを跳ね上げることができ、上述と同様の効果により、更に冷却効率を高めることができる。
4 and 5, the
以上、実施の形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、その趣旨を損ねない範囲で適宜変更、改良可能であることはもちろんである。 As described above, the present invention has been described in detail with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed and improved without departing from the spirit thereof. Of course there is.
1 ケース
1a ウォータジャケット
1b 供給孔
1c 排出孔
2 円盤
2a 開口
3、3’ シャフト
3a 袋孔
4 軸受
5 内側シール
6 外側シール
7 固定子
7a 珪素鋼板
7b コイル
8 回転子
8a 珪素鋼板
8b 磁石
8c 部位
8d 凹部
11 延伸部材
12 回転リング
13 保持具
14 ナット
15 筐体
15a シール部
15b ドレーン孔
16 中間部材
17 カバー部材
17a 排出孔
18 摺動部材
19 摺動リング
20 パイプ
30 爪部材
30a 基部
30b 爪部
OL 絶縁油
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記フレームに取り付けられた固定子と、
前記フレームに対して回転自在に支持されたシャフトと、
前記シャフトに取り付けられ、前記固定子に対向する回転子と、
前記フレーム内に貯留された流体状の冷却媒体と、
前記回転子とは別に前記シャフトの外周に取り付けられ、半径方向に突出した複数の爪部材を備えてなり、前記シャフトと共に回転し、前記爪部材により前記貯留された冷却媒体を跳ね上げる跳ね上げ手段とを有することを特徴とするモータ。 A sealed frame having a cooling structure;
A stator attached to the frame;
A shaft rotatably supported with respect to the frame;
A rotor attached to the shaft and facing the stator;
A fluid cooling medium stored in the frame ;
Separately from the rotor, it is provided with a plurality of claw members that are attached to the outer periphery of the shaft and project in the radial direction, and rotates together with the shaft, so that the stored cooling medium is bounced up by the claw member. The motor characterized by having.
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