JP5013751B2 - Electric motor - Google Patents
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Description
この発明は、工作機械の主軸モータ等として用いられる電動機に関し、特に、電動機の冷却に関するものである。 The present invention relates to an electric motor used as a spindle motor of a machine tool, and more particularly to cooling of the electric motor.
工作機械の主軸の高速回転化に伴い、中、小型の工作機械では、別置き電動機による主軸駆動のものから主軸ユニットに電動機が組み込まれて主軸を直接回転駆動するビルトインモータ方式のものが、多く見受けられるようになっている。 As machine tool spindles rotate at high speed, many small and medium-sized machine tools have built-in motors that drive the spindle directly from the main spindle drive to a spindle unit driven by a separate motor. It can be seen.
ビルトインモータは、同期式電動機によるものと、誘導式電動機によるものの2通りがある。同期式電動機は、回転子(ロータ)の発熱が理論上ないが、コスト高であることに加え、遠心力によるロータ側の永久磁石の剥離が問題になる。このため、現在、殆どのものが誘導式電動機によるものになっている。 There are two types of built-in motors, one using a synchronous motor and the other using an induction motor. In the synchronous motor, the rotor (rotor) does not generate heat theoretically, but in addition to high cost, peeling of the permanent magnet on the rotor side by centrifugal force becomes a problem. For this reason, most of them are now based on induction motors.
誘導式電動機の場合、回転子に電流が流れ、発熱するため、固定子に加えて回転子を冷却する必要がある。 In the case of an induction motor, since current flows through the rotor and heat is generated, it is necessary to cool the rotor in addition to the stator.
ビルトインモータの冷却は、いくつかに分類することができる。誘導式電動機では、鉄損、銅損が大きい一次側(固定子側)と、二次損失(回転子損失)を各々個別に冷却するのが通常である。一次側の鉄心部を外側から冷却水(あるいは油)によって冷却することは、ほぼ確立しており、技術的に困難でない。このことに対して、二次側は高速回転しており、二次側冷却については、多様な方策が提案されている。この二次側冷却を大きく分類すると、ロータ(回転主軸)を液冷する方法と、ロータを空冷する方法とがある。 Built-in motor cooling can be classified into several categories. In an induction motor, the primary side (stator side) and the secondary loss (rotor loss) with large iron loss and copper loss are usually cooled separately. Cooling the primary side iron core part with cooling water (or oil) from the outside is almost established and not technically difficult. On the other hand, the secondary side rotates at high speed, and various measures have been proposed for secondary side cooling. The secondary side cooling is roughly classified into a method for liquid cooling the rotor (rotary main shaft) and a method for air cooling the rotor.
たとえば、ビルトインモータのロータを主軸に固定するスリーブの軸方向貫通溝に圧縮空気を一端より噴射し、前記スリーブ両端のフィンによる前記貫通溝内のエアの流れに乗せてロータを冷却するものや(例えば、特許文献1)、ステータ、ロータ、スピンドルの少なくとも1つ以上に冷却用液体を噴射するものがある(例えば、特許文献2)。
ロータ(回転主軸)を液冷する方法は、熱容量が大きい熱媒体を使用するから、大きい冷却効果を期待できる。しかし、高速回転する軸に液相の熱媒体を受渡しする装置、たとえば、ロータリジョイントが必要である。ロータリジョイントは、回転速度の上限に限界があり、寿命も短い。 Since the method of liquid cooling the rotor (rotating main shaft) uses a heat medium having a large heat capacity, a large cooling effect can be expected. However, a device that delivers a liquid phase heat medium to a shaft that rotates at high speed, for example, a rotary joint, is required. The rotary joint has a limit on the upper limit of the rotational speed and has a short life.
これに対し、回転子を空冷する方法は、熱媒体を非接触で受渡しすることができるから、液冷の場合のような回転数の制限や寿命の問題を生じることとがない。しかし、空気の通路をどのように形成するかによって、回転子の冷却効果が著しく異なったものになる。 On the other hand, the method of air-cooling the rotor can deliver the heat medium in a non-contact manner, and thus does not cause the limitation of the number of rotations and the problem of life as in the case of liquid cooling. However, depending on how to form a passage for air, become those cooling effect of the rotating element is significantly different.
通常、空気通路として使用される回転子外周と固定子内周との間に形成される環状空隙は、狭く、環状空隙内において回転している回転子に連れ回る空気が固定子のヨーク間の溝に高速度で衝突し、高い圧力を発生した状態になるため、環状空隙を空気が流れ難く、十分な冷却効果を期待できない。 Normally, the annular gap formed between the outer periphery of the rotor and the inner circumference of the stator that is used as an air passage is narrow, and the air that follows the rotor rotating in the annular gap is between the yokes of the stator. Since it collides with the groove at a high speed and generates a high pressure, it is difficult for air to flow through the annular gap and a sufficient cooling effect cannot be expected.
この発明が解決しようとする課題は、空冷によって回転子を十分に冷却できるようにすることである。 The problem to be solved by the present invention is to allow the rotor to be sufficiently cooled by air cooling.
この発明による電動機は、回転軸に取り付けられ、軸方向の両端に短絡環体が設けられた回転子と、モータハウジングに取り付けられた固定子とを有する電動機において、前記回転軸と前記回転子とが嵌合する前記回転軸の外周に、軸線方向に横切って延在する螺旋溝を設け、前記回転子の端部に隣接する前記回転軸の部分に固定装着され、前記螺旋溝に連通する溝を有し、前記溝の一方の端が外周面に開口する吸気リング部材を設け、前記モータハウジングの一端に固定装着された回転軸ブラケットに取り付けられ、前記回転軸の外周に配置される環状の内側部材と、前記回転軸ブラケットに取り付けられ、前記内側部材の外周に配置される環状の外側部材とにより構成され、前記回転軸のラジアル方向に開口する環状噴孔を、前記吸気リング部材の溝の一方の端に間隔をおいて対向させて設け、前記環状噴孔から前記吸気リング部材の溝の一方の端に空気を吹き込むことを特徴とする。 An electric motor according to the present invention includes a rotor attached to a rotating shaft and provided with short-circuiting rings at both ends in the axial direction, and a stator attached to a motor housing, wherein the rotating shaft and the rotor outside circumference of the rotating shaft but to be fitted, provided a helical groove extending across the axial direction, fixed mounted to a portion of the rotary shaft adjacent to an end of the rotor, communicating with the spiral groove An annular ring having a groove, provided with an intake ring member having one end of the groove open to the outer peripheral surface, attached to a rotary shaft bracket fixedly attached to one end of the motor housing, and disposed on the outer periphery of the rotary shaft an inner member attached to the rotary shaft bracket is constituted by an outer annular member is disposed on the outer periphery of said inner member, an annular nozzle hole you open in the radial direction of the rotary shaft, the intake Li It provided to face at intervals at one end of the groove of the grayed member, characterized in that blowing air into one end of the groove of the intake ring member from the annular nozzle hole.
この発明による電動機は、回転軸に取り付けられ、軸方向の両端に短絡環体が設けられた回転子と、モータハウジングに取り付けられた固定子とを有する電動機において、前記回転子に、当該回転子を軸線方向に貫通する複数個の通気孔を設け、前記複数個の通気孔の一端は前記一方の短絡環体の外周面に開口する複数個の入口孔に連通し、前記複数個の通気孔の他端は前記他方の短絡環体の外周面に開口する複数個の出口孔に連通し、前記モータハウジングの一端に固定装着された回転軸ブラケットに取り付けられ、前記回転軸の外周に配置される環状の内側部材と、前記回転軸ブラケットに取り付けられ、前記内側部材の外周に配置される環状の外側部材とにより構成され、前記回転軸のラジアル方向に開口する環状噴孔を、前記複数個の入口孔に間隔をおいて対向させて設け、前記環状噴孔から前記複数個の入口孔に空気を吹き込むことを特徴とする。 An electric motor according to the present invention includes a rotor attached to a rotating shaft and provided with short-circuiting rings at both ends in the axial direction, and a stator attached to a motor housing. A plurality of vent holes penetrating in the axial direction, one end of the plurality of vent holes communicating with a plurality of inlet holes opened on the outer peripheral surface of the one short-circuited ring, The other end of the motor is connected to a plurality of outlet holes opened on the outer peripheral surface of the other short-circuiting ring, and is attached to a rotary shaft bracket fixedly attached to one end of the motor housing, and is disposed on the outer periphery of the rotary shaft. and an annular inner member that is attached to the rotating shaft bracket is constituted by an outer annular member is disposed on the outer periphery of said inner member, an annular nozzle hole you open in a radial direction of said rotary shaft, said plurality Pieces It provided to face at a distance to the inlet hole, characterized in that blowing air into said plurality of inlet holes from the annular nozzle hole.
この発明による電動機は、回転軸ブラケットに取り付けられ、回転軸の外周に配置される環状の内側部材と、回転軸ブラケットに取り付けられ、内側部材の外周に配置される環状の外側部材とにより構成され、回転軸のラジアル方向に開口する環状噴孔から、吸気リング部材の溝の一方の端に、または、短絡環体の複数個の入口孔に空気を吹き込むから、その空気が螺旋溝または通気孔を良好に流れ、回転子の冷却が効果的に行われるようになる。 The electric motor according to the present invention includes an annular inner member that is attached to the rotating shaft bracket and is disposed on the outer periphery of the rotating shaft, and an annular outer member that is attached to the rotating shaft bracket and is disposed on the outer periphery of the inner member. , from the annular nozzle hole which opens in the radial direction of the rotary shaft, at one end of the groove of a suction ring member, or, from which blows air into a plurality of inlet holes of the short-circuit ring body, the air spiral groove or As a result , the rotor flows well and the rotor is cooled effectively.
この発明による電動機の実施形態1を、図1を参照して説明する。 Embodiment 1 of an electric motor according to the present invention will be described with reference to FIG.
電動機10は、例えば、工作機械の主軸モータ(ビルトインモータ)であり、円筒形状のモータハウジング11と、モータハウジング11の一端に固定装着された回転軸ブラケット12と、モータハウジング11の他端に固定装着されたリアカバー13とを有し、これらによって円筒空間状のモータ室14を構成している。
The
モータ室14の中心部には回転軸(ロータ軸)15が自身の中心軸線周りに回転可能に配置されている。回転軸15の外周には回転子16が固定装着されている。モータハウジング11の内周には円筒形状の固定子21が固定装着されている。回転子16と固定子21は、ともに、モータ室14内にあり、固定子21の内側に回転子16が同心配置されている。
A rotation shaft (rotor shaft) 15 is disposed at the center of the
回転子16は、積層板(珪素鋼板)によるロータ本体17と、ロータ本体17を軸線方向に貫通する複数個の二次導体棒18と、ロータ本体17の左右両端に各々設けられて複数個の二次導体棒18を互いに導通接続する短絡環体(エンドリング)19、20とにより構成され、焼き嵌め等によって回転軸15に固定装着されている。なお、二次導体棒18は、回転子16の中心軸線周りに等間隔に配置され、トルクコギング抑制のために所定のスキュ角を付けられている。
The
固定子21は、積層板によるステータ本体22と、ステータ本体22に巻装されたステータコイル23とにより構成されている。ステータコイル23の巻線24は、ステータ本体22に形成されている複数個のヨーク25に巻き付けられている(図2参照)。ヨーク25は各々軸線方向に延在していてステータ本体22の周方向に等間隔に設けられており、互いに隣接するヨーク25間にヨーク溝26がある。
The
複数個のヨーク溝26は、ステータ本体22の内周に存在し、各々所定のスキュ角をもって固定子外周の母線方向に対して傾斜していてもよい。
The plurality of
ロータ本体17の外周とヨーク溝26を有するステータ本体22の内周との間には、環状空隙(エアギャップ)27が形成されている。環状空隙27は、電動機10の磁気損失を最小限にすべく、小さいことが望ましい。
An annular gap (air gap) 27 is formed between the outer periphery of the
モータハウジング11の外周にはステータ冷却スリーブ31が装着されている。ステータ冷却スリーブ31の内周には螺旋溝が形成されていてモータハウジング11の外周と共働して螺旋状の冷却水通路32を確定している。ステータ冷却スリーブ31には、冷却水通路32の一端に連通する冷却水入口33と、冷却水通路32の他端に連通する冷却水出口34が各々形成されている。
A
これにより、冷却水入口33より冷却水通路32に冷却水が入り、冷却水は、冷却水通路32を流れ、その間に、モータハウジング11を介してステータ本体22を外側より冷却する。冷却水通路32を流れた冷却水は、ステータ本体22の冷却を終えて冷却水出口34より外部へ排出される。
Thereby, cooling water enters the
モータ室14内の回転軸ブラケット12の側には空気ノズル41が設けられている。空気ノズル41は、環状の外側部材42と内側部材43とにより構成され、外側部材42と内側部材43とで環状噴孔44を構成している。環状噴孔44は、外側部材42と内側部材43の嘴形状部の先端にあってアキシャル方向に開口し、環状空隙27と同心で、環状空隙27の軸線方向の一方の開口端27Aに同じ径方向位置にて小さい隙間をおいて開口端27Aに対向している。
An
環状噴孔44は、外側部材42、内側部材43に形成された空気通路45、46と、回転軸ブラケット12に形成された空気通路47によって回転軸ブラケット12に形成されている空気入口48に連通している。
The
空気ノズル41は、空気入口48より圧縮空気(加圧空気)を供給され、環状噴孔44より環状空隙27へ向けて空気を噴出する。環状噴孔44より環状空隙27へ向けて噴出した空気は、環状空隙27の一方の開口端27Aより環状空隙27内に入り、環状空隙27内を軸流空気流として流れ、その間に、回転子16および固定子21を冷却する。環状空隙27を流れた空気は、環状空隙27の軸線方向の他方の開口端27Bより環状空隙27外へ流出し、リアカバー13に形成された排気孔29よりモータ室14外に排出される。
The
このように、環状空隙27の開口端27Aに向けて開口した空気ノズル41の環状噴孔44より圧縮空気が吹き出すことにより、圧縮空気は、比較的低圧であっても、噴射流速エネルギによって環状空隙27内に直接に流入し、環状空隙27内を軸流空気流として良好に流れる。
As described above, the compressed air blows out from the
固定子21のヨーク溝26が所定のスキュ角をもって固定子外周の母線方向に対して傾斜していれば、回転子16の回転に伴って環状空隙27内にねじポンプ作用が生じ、環状空隙27内における軸流空気流が、より強い良好なものになる。
If the
これらのことにより、環状噴孔44より吹き出す圧縮空気が低圧であっても、環状空隙27内を良好に流れる軸流空気流によって、回転子16、固定子21の空冷が効率よく行われる。しかも、高い空気圧を必要としないから、環状噴孔44より環状空隙27へ向けて噴出する圧縮空気が、回転子16の前後に設けられる回転軸15の軸受の潤滑性能(エアオイル潤滑、オイルミスト潤滑、グリス潤滑)に悪影響を与えることもない。
For these reasons, even if the compressed air blown out from the
なお、環状噴孔44より吹き出す圧縮空気は、低温に温調されたものであってもよく、環状空隙27内を流れる軸流空気流の空気温度が低温であることにより、回転子16、固定子21の空冷が、より良く行われる。
Note that the compressed air blown out from the
環状噴孔44を有する空気ノズル41の嘴先端面と、当該嘴先端面と平行に面対向するロータ本体17およびステータ本体22の端面との間のアキシャル隙間aは、必要最小限の小さい値に設定され、空気ノズル41の嘴先端面とロータ本体17およびステータ本体22の端面との間に、アキシャル型の非接触式シールをなしている。これにより、空気ノズル41と環状空隙27との間の空気受渡部における空気損失が最小限に止められ、無駄な空気消費量が少なくなる。
The axial gap a between the flange tip surface of the
また、この実施形態では、空気ノズル41の外側部材42に拡張冷却水通路49が形成されている。拡張冷却水通路49は、一方においてステータ冷却スリーブ31に形成された連通孔50によって冷却水通路(上流側)32に連通し、他方においてステータ冷却スリーブ31に形成された連通孔51によって冷却水通路(下流側)32に連通し、冷却水入口33よりの冷却水が分流するようになっている。
In this embodiment, an extended
これにより、拡張冷却水通路49を冷却水が流れ、外側部材42が冷却される。外側部材42の固定子21の側の外表面42Aは、ステータコイル23の端部に接近した位置にあり、輻射によってステータコイル23を冷却する。この拡張冷却水通路49を流れる冷却水によるステータコイル23の冷却効果は、外側部材42が良伝熱性・良輻射熱吸収性であることが好ましい。したがって、外側部材42は銅合金等により構成され、外表面42Aは黒色つや消しの表面処理を施されている。さらに、外側部材42の固定子21側の外表面42Aは、溝切り加工等によって表面積を拡張され、ステータコイル23の冷却効果の向上を図られている。
Thereby, the cooling water flows through the extended
図3は、実施形態1による電動機の変形例1を示している。なお、図3において、図1に対応する部分は、図1に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。 FIG. 3 shows a first modification of the electric motor according to the first embodiment. 3, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and description thereof is omitted.
この実施形態では、ロータ本体17の一方の端部外周とステータ本体22の一方の端部内周に各々周溝(円環溝)52、53が形成されている。
In this embodiment, circumferential grooves (annular grooves) 52 and 53 are formed on the outer periphery of one end of the
空気ノズル41の外側部材42、内側部材43の嘴形状部の先端側は、周溝52、53内に進入しており、環状噴孔44は、周溝52、53内において環状空隙27と同心で、環状空隙27の軸線方向の一方の開口端27Aに同じ径方向位置にて小さいアキシャル隙間bをおいて開口端27Aに対向している。
The distal end side of the flange-shaped portion of the
外側部材42、内側部材43の嘴形状部と周溝52、53との間には径方向に小さいラジアル隙間cがある。ラジアル隙間cは、必要最小限の小さい値に設定され、空気ノズル41の嘴形状部とロータ本体17およびステータ本体22との間に、ラジアル型の非接触式シールをなしている。これにより、この実施形態でも、空気ノズル41と環状空隙27との間の空気受渡部における空気損失が最小限に止められ、無駄な空気消費量が少なくなる。
There is a small radial gap c in the radial direction between the
図3に示されている変形例1が、図1に示されている実施形態1と異なるところは、上述した空気受渡部における非接触式シールの型式だけであり、他の構成は、実施形態1と同じである。したがって、この変形例でも、図1に示されている実施形態1と同様の作用効果が得られる。 The modification 1 shown in FIG. 3 differs from the first embodiment shown in FIG. 1 only in the type of the non-contact type seal in the air delivery section described above. Same as 1. Therefore, also in this modification, the same effect as that of the first embodiment shown in FIG. 1 can be obtained.
図4は、実施形態1による電動機の変形例2を示している。なお、図4において、図1に対応する部分は、図1に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。 FIG. 4 shows a second modification of the electric motor according to the first embodiment. 4 , parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and description thereof is omitted.
図4に示されている変形例2では、実施形態1の構成に加えて、ロータ本体17の外周面に、各々、所定のスキュ角をもってロータ本体17を軸線方向に横切って延在する複数個の通気溝35が形成されている。
In the second modification shown in FIG. 4, in addition to the configuration of the first embodiment, a plurality of
スキュ角を有する通気溝35により、回転子16の回転に伴って環状空隙27内にねじポンプ作用が生じ、環状空隙27内における軸流空気流が、より強い良好なものになり、回転子16、固定子21の空冷が、より一層、効率よく行われる。
The
なお、通気溝35によるねじポンプ作用によって、環状空隙27内に十分な軸流空気流が生じるならば、空気ノズル41を省略することもできる。
Note that the
この発明による電動機の実施形態2を、図5を参照して説明する。なお、図5においても、図1に対応する部分は、図1に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。 A second embodiment of the electric motor according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 5 as well, portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and description thereof is omitted.
実施形態2では、環状空隙27に空気を吹き込む空気ノズル61は、ステータ本体22の軸線方向中間部を径方向に貫通して設置されたノズル管62を有する。ノズル管62は、ステータ本体22の周方向の複数位置、たとえば、90度の回転角位置に4個あり、各々環状空隙27に開口する丸孔状の噴孔63を有する。
In the second embodiment, the
各ノズル管62は、モータハウジング11に形成された連通孔64、ステータ冷却スリーブ31に形成された周溝(円環溝)65によってステータ冷却スリーブ31に形成されている空気入口66に連通している。
Each
各ノズル管62は、空気入口65より圧縮空気(加圧空気)を供給され、噴孔63より環状空隙27の軸線方向中間部に空気を噴出する。噴孔63より環状空隙27の軸線方向中間部に噴出した空気のうち、そのほぼ半分は環状空隙27内を軸流空気流として開口端27Aへ流れ、その間に、回転子16および固定子21を冷却し、残りは環状空隙27内を軸流空気流として開口端27Aとは反対側の開口端27Bへ流れ、それぞれ、その間に、回転子16および固定子21を冷却する。
Each
環状空隙27を流れた空気は、環状空隙27の開口端27A、27Bの各々より環状空隙27外へ流出し、モータハウジング11に形成された排気孔28、リアカバー13に形成された排気孔29の各々よりモータ室14外に排出される。
The air flowing through the
このように、環状空隙27の軸線方向中間部に開口した空気ノズル61の噴孔63より圧縮空気が環状空隙27の軸線方向中間部に直接吹き出すことにより、圧縮空気は、比較的低圧であっても、環状空隙27内に直接に流入し、環状空隙27内を軸流空気流として良好に流れる。
As described above, the compressed air is relatively low in pressure because the compressed air is blown directly from the
これにより、噴孔63より吹き出す圧縮空気が低圧であっても、環状空隙27内を良好に流れる軸流空気流によって、回転子16、固定子21の空冷が効率よく行われる。しかも、高い空気圧を必要としないから、噴孔63より環状空隙27へ向けて噴出する圧縮空気が、回転子16の前後に設けられる回転軸15の軸受の潤滑性能(エアオイル潤滑、オイルミスト潤滑、グリス潤滑)に悪影響を与えることもない。
Thereby, even if the compressed air which blows off from the
この発明による電動機の実施形態3を、図6を参照して説明する。なお、図6においても、図1に対応する部分は、図1に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。 Embodiment 3 of the electric motor according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 6 as well, portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and description thereof is omitted.
実施形態3では、回転軸15が回転子16と嵌合する部分の外周に、当該嵌合部を軸線方向に横切って延在する溝として、螺旋溝71が形成されている。螺旋溝71は、本実施形態では、互いに180度の回転方向位相差をもって2条設けられている。
In the third embodiment, a
回転軸15が回転子16の一方の端部(回転軸ブラケット12側の端部)に隣接する部分には給気リング部材72が同心に固定装着されている。回転軸15の一部をなす給気リング部材72には、周溝(円環溝)73と、各螺旋溝71毎に設けられて周溝73の一方の端部71Aと螺旋溝71とを連通する軸線方向凹溝74とが形成されている。
An air
螺旋溝71、周溝73、軸線方向凹溝74の各々の溝表面は、銅めっき、良伝熱性金属の溶射等によって良伝熱性に表面加工されている。良伝熱性金属の溶射の場合、表面積の拡大のために、溶射粒子が大きいものを用いることが好ましい。
The surface of each of the
モータ室14内の回転軸ブラケット12の側には空気ノズル81が設けられている。空気ノズル81は、環状の外側部材82と内側部材83とにより構成され、外側部材82と内側部材83とでの環状噴孔84を構成している。環状噴孔84は、外側部材82と内側部材83の嘴形状部の先端にあってラジアル方向に開口し、給気リング部材72と同心で、給気リング部材72の周溝73と同じ軸線方向位置にて周溝73に小さい隙間をおいて対向している。
An
環状噴孔84は、外側部材82、内側部材83に形成された空気通路85、86と、回転軸ブラケット12に形成された空気通路47によって回転軸ブラケット12の空気入口48に連通している。
The
空気ノズル81は、空気入口48より圧縮空気(加圧空気)を供給され、環状噴孔84より給気リング部材72の周溝73へ向けて空気を噴出する。環状噴孔84より給気リング部材72の周溝73へ向けて噴出した空気は、周溝73より軸線方向凹溝74を通って螺旋溝71の一方の端部71Aより螺旋溝71内に入り、螺旋溝71内を流れ、その間に、回転子16を冷却する。螺旋溝71を流れた空気は、螺旋溝71の軸線方向の他方の端部71Bより螺旋溝71外へ流出し、リアカバー13に形成された排気孔29よりモータ室14外に排出される。
The
このように、螺旋溝71に直接的に連通している給気リング部材72の周溝73に向けて開口した空気ノズル81の環状噴孔84より圧縮空気が吹き出すことにより、圧縮空気は、比較的低圧であっても、噴射流速エネルギによって周溝73に流入し、これより軸線方向凹溝74を通って螺旋溝71内に良好に入り、螺旋溝71内を空気流として良好に流れる。
As described above, the compressed air blows out from the
これにより、環状噴孔84より吹き出す圧縮空気が低圧であっても、螺旋溝71内を良好に流れる空気流によって、回転子16の空冷が効率よく行われる。しかも、高い空気圧を必要としないから、環状噴孔84より噴出する圧縮空気が、回転子16の前後に設けられる回転軸15の軸受の潤滑性能(エアオイル潤滑、オイルミスト潤滑、グリス潤滑)に悪影響を与えることもない。
Thereby, even if the compressed air which blows off from the
なお、環状噴孔84より吹き出す圧縮空気は、低温に温調されたものであってもよく、螺旋溝71内を流れる軸流空気流の空気温度が低温であることにより、回転子16の空冷が、より良く行われる。
Note that the compressed air blown out from the
環状噴孔84を有する空気ノズル81の嘴先端面と、当該嘴先端面と対向する給気リング部材72の外周面との間のラジアル隙間dは、必要最小限の小さい値に設定され、空気ノズル81の嘴先端面と給気リング部材72の外周面との間に、ラジアル型の非接触式シールをなしている。これにより、空気ノズル81と給気リング部材72との間の空気受渡部における空気損失が最小限に止められ、無駄な空気消費量が少なくなる。
The radial gap d between the heel tip surface of the
なお、空気ノズル81と給気リング部材72との間の空気受渡部において、空気損失の少ない非接触式シールを構成するために、空気ノズル81の嘴部と短絡環体19との間のアキシャル隙間e、給気リング部材72短絡環体19との間のラジアル間隙fも必要最小限の小さい値に設定されている。
In addition, in the air delivery part between the
また、この実施形態では、空気ノズル81の外側部材82に拡張冷却水通路87が形成されている。拡張冷却水通路87は、一方においてステータ冷却スリーブ31に形成された連通孔50によって冷却水通路(上流側)32に連通し、他方においてステータ冷却スリーブ31に形成された連通孔51によって冷却水通路(下流側)32に連通し、冷却水入口33よりの冷却水が分流するようになっている。
In this embodiment, an extended
これにより、拡張冷却水通路87を冷却水が流れ、外側部材82が冷却される。外側部材82の固定子21の側の外表面82Aは、ステータコイル23の端部に接近した位置にあり、輻射によってステータコイル23を冷却する。この拡張冷却水通路87を流れる冷却水によるステータコイル23の冷却効果は、外側部材82が良伝熱性・良輻射熱吸収性であることが好ましい。したがって、外側部材82は銅合金等により構成され、外表面82Aは黒色つや消しの表面処理を施されている。さらに、外側部材82の固定子21側の外表面82Aは、実施形態1と同様に、溝切り加工等によって表面積を拡張されることにより、ステータコイル23の冷却効果の向上を図ることができる。
Thereby, the cooling water flows through the extended
この発明による電動機の実施形態4を、図7、図8を参照して説明する。なお、図7においても、図1に対応する部分は、図1に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。 Embodiment 4 of the electric motor according to the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 7 as well, portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and description thereof is omitted.
実施形態4では、回転子16に、ロータ本体17を軸線方向に貫通する複数個の通気孔91が形成されている。通気孔91は、回転子16の中心軸線周りに等間隔に配置され、二次導体棒18との干渉を避けるために、二次導体棒18と同じスキュ角を付けられている。通気孔91は、各々、一端において短絡環体19に形成されて短絡環体19の外周面に開口する入口孔92に連通し、他端において短絡環体20に形成されて短絡環体20の外周面に開口する出口孔93に連通している。
In the fourth embodiment, the
モータ室14内の回転軸ブラケット12の側には空気ノズル101が設けられている。空気ノズル101は、環状の外側部材102と内側部材103とにより構成され、外側部材102と内側部材103とで環状噴孔104を構成している。環状噴孔104は、外側部材102と内側部材103の嘴形状部の先端にあってラジアル方向に開口し、短絡環体19と同心で、入口孔92と同じ軸線方向位置にて入口孔92に小さい隙間をおいて対向している。
An
環状噴孔104は、外側部材102、内側部材103に形成された空気通路105、106と、回転軸ブラケット12に形成された空気通路47によって回転軸ブラケット12の空気入口48に連通している。
The
空気ノズル101は、空気入口48より圧縮空気(加圧空気)を供給され、環状噴孔104より短絡環体19の外周面へ向けて空気を噴出する。環状噴孔104より短絡環体19の外周面へ向けて噴出した空気は、短絡環体19の外周面に開口している入口孔92より通気孔91内に入り、通気孔91内を流れ、その間に、回転子16を冷却する。通気孔91を流れた空気は、短絡環体19とは反対側の短絡環体20の出口孔93より通気孔91外へ流出し、リアカバー13に形成された排気孔29よりモータ室14外に排出される。
The
このように、通気孔91に直接連通している短絡環体19の入口孔92に向けて開口した空気ノズル101の環状噴孔104より圧縮空気が吹き出すことにより、圧縮空気は、比較的低圧であっても、噴射流速エネルギによって入口孔92に流入し、これより通気孔91内に良好に入り、通気孔91内を空気流として良好に流れる。
As described above, the compressed air is blown out from the
これにより、環状噴孔104より吹き出す圧縮空気が低圧であっても、通気孔91内を良好に流れる空気流によって、回転子16の空冷が回転子16の内部(発熱高温部)より効率よく行われる。しかも、高い空気圧を必要としないから、環状噴孔104より噴出する圧縮空気が、回転子16の前後に設けられる回転軸15の軸受の潤滑性能(エアオイル潤滑、オイルミスト潤滑、グリス潤滑)に悪影響を与えることもない。
Thereby, even if the compressed air blown out from the
なお、環状噴孔104より吹き出す圧縮空気は、低温に温調されたものであってもよく、通気孔91内を流れる軸流空気流の空気温度が低温であることにより、回転子16の空冷が、より良く行われる。
The compressed air blown out from the
環状噴孔104を有する空気ノズル101の嘴先端面と、当該嘴先端面と対向する短絡環体19の外周面との間のラジアル隙間gは必要最小限の小さい値に設定され、空気ノズル101の嘴先端面と短絡環体19の外周面との間に、ラジアル型の非接触式シールをなしている。これにより、空気ノズル101と入口孔92との間の空気受渡部における空気損失が最小限に止められ、無駄な空気消費量が少なくなる。
A beak tip surface of the
なお、短絡環体19の入口孔92、短絡環体20の出口孔93は、図9に示されているように、各々、短絡環体19、20の端面に開口していてもよい。この場合には、空気ノズル101の環状噴孔104は、アキシャル方向に開口し、入口孔92と同じ径方向位置にて入口孔92に小さい隙間をおいて対向している。
The
この場合も、通気孔91に直接連通している短絡環体19の入口孔92に向けて開口した空気ノズル101の環状噴孔104より圧縮空気が吹き出すことにより、圧縮空気は、比較的低圧であっても、噴射流速エネルギによって入口孔92に流入し、これより通気孔91内に良好に入り、通気孔91内を空気流として良好に流れ、環状噴孔104より吹き出す圧縮空気が低圧であっても、通気孔91内を良好に流れる空気流によって、回転子16の空冷が効率よく行われる。
Also in this case, the compressed air blows out from the
また、環状噴孔104を有する空気ノズル101の嘴先端面と、当該嘴先端面と対向する短絡環体19の端面との間のアキシャル隙間hは必要最小限の小さい値に設定され、空気ノズル101の嘴先端面と短絡環体19の端面との間に、アキシャル型の非接触式シールをなしている。これにより、空気ノズル101と入口孔92との間の空気受渡部における空気損失が最小限に止められ、無駄な空気消費量が少なくなる。
In addition, the axial gap h between the heel tip surface of the
10 電動機
11 モータハウジング
12 回転軸ブラケット
13 リアカバー
14 モータ室
15 回転軸
16 回転子
17 ロータ本体
18 二次導体棒
19、20 短絡環体
21 固定子
22 ステータ本体
23 ステータコイル
24 巻線
25 ヨーク
26 ヨーク溝
27 環状空隙
27A、27B 開口端
29 排気孔
31 ステータ冷却スリーブ
32 冷却水通路
33 冷却水入口
34 冷却水出口
35 通気溝
41 空気ノズル
42 外側部材
42A 外表面
43 内側部材
44 環状噴孔
45、46、47 空気通路
48 空気入口
49 拡張冷却水通路
50、51 連通孔
52、53 周溝
61 空気ノズル
62 ノズル管
63 噴孔
64 連通孔
65 周溝
66 空気入口
71 螺旋溝
71A、71B 端部
72 給気リング部材
73 周溝
74 軸線方向凹溝
81 空気ノズル
82 外側部材
82A 外表面
83 内側部材
84 環状噴孔
85、86 空気通路
87 拡張冷却水通路
91 通気孔
92 入口孔
93 出口孔
101 空気ノズル
102 外側部材
103 内側部材
104 環状噴孔
105、106 空気通路
a、b、e、h アキシャル隙間
c、d、f、g ラジアル間隙
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記回転軸と前記回転子とが嵌合する前記回転軸の外周に、軸線方向に横切って延在する螺旋溝を設け、
前記回転子の端部に隣接する前記回転軸の部分に固定装着され、前記螺旋溝に連通する溝を有し、前記溝の一方の端が外周面に開口する吸気リング部材を設け、
前記モータハウジングの一端に固定装着された回転軸ブラケットに取り付けられ、前記回転軸の外周に配置される環状の内側部材と、前記回転軸ブラケットに取り付けられ、前記内側部材の外周に配置される環状の外側部材とにより構成され、前記回転軸のラジアル方向に開口する環状噴孔を、前記吸気リング部材の溝の一方の端に間隙をおいて対向させて設け、
前記環状噴孔から前記吸気リング部材の溝の一方の端に空気を吹き込む、
ことを特徴とする電動機。 In an electric motor having a rotor attached to a rotating shaft and provided with a short-circuit ring at both ends in the axial direction, and a stator attached to a motor housing,
Provided on the outer periphery of the rotating shaft with which the rotating shaft and the rotor are fitted, a spiral groove extending across the axial direction;
An inlet ring member is provided that is fixedly attached to a portion of the rotating shaft adjacent to the end of the rotor, has a groove communicating with the spiral groove, and one end of the groove opens to the outer peripheral surface;
An annular inner member that is attached to a rotating shaft bracket fixedly attached to one end of the motor housing and disposed on the outer periphery of the rotating shaft, and an annular member that is attached to the rotating shaft bracket and disposed on the outer periphery of the inner member. of which is constituted by an outer member, an annular nozzle hole you open in the radial direction of the rotary shaft, provided at a gap is opposed to one end of the groove of the intake ring member,
Air is blown into one end of the groove of the intake ring member from the annular injection hole,
An electric motor characterized by that.
前記回転子に、当該回転子を軸線方向に貫通する複数個の通気孔を設け、
前記複数個の通気孔の一端は前記一方の短絡環体の外周面に開口する複数個の入口孔に連通し、
前記複数個の通気孔の他端は前記他方の短絡環体の外周面に開口する複数個の出口孔に連通し、
前記モータハウジングの一端に固定装着された回転軸ブラケットに取り付けられ、前記回転軸の外周に配置される環状の内側部材と、前記回転軸ブラケットに取り付けられ、前記内側部材の外周に配置される環状の外側部材とにより構成され、前記回転軸のラジアル方向に開口する環状噴孔を、前記複数個の入口孔に間隙をおいて対向させて設け、
前記環状噴孔から前記複数個の入口孔に空気を吹き込む、
ことを特徴とする電動機。 In an electric motor having a rotor attached to a rotating shaft and provided with a short-circuit ring at both ends in the axial direction, and a stator attached to a motor housing,
Before SL rotor, it provided a plurality of vent holes through the rotor in the axial direction,
One end of the plurality of vent holes communicates with a plurality of inlet holes opened on the outer peripheral surface of the one short-circuited ring,
The other end of the plurality of vent holes communicates with a plurality of outlet holes opened on the outer peripheral surface of the other short-circuit ring body,
An annular inner member that is attached to a rotating shaft bracket fixedly attached to one end of the motor housing and disposed on the outer periphery of the rotating shaft, and an annular member that is attached to the rotating shaft bracket and disposed on the outer periphery of the inner member. of which is constituted by an outer member, an annular nozzle hole you open in the radial direction of the rotary shaft, provided to face at a gap to the plurality of inlet holes,
Air is blown into the plurality of inlet holes from the annular nozzle hole ,
An electric motor characterized by that .
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