JP5723855B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、冷却ファンが設けられる回転電機に関するものである。 The present invention relates to a rotating electrical machine provided with a cooling fan.
特許文献1には、回転軸に冷却ファンが設けられた回転電機が開示されている。冷却ファンは、回転軸の軸方向に冷却風を送るものであり、冷却風がケース内を通って回転子及び固定子に生じる熱を持ち去るようになっている。
しかしながら、特許文献1に開示された回転電機にあっては、冷却風が回転軸の軸方向の一端側から他端側に向けて送られるため、ケースの内周壁に固定された固定子の全体を十分に冷却できないという問題点があった。
However, in the rotating electrical machine disclosed in
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、冷却ファンにより固定子を効率よく冷却できる回転電機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine that can cool a stator efficiently by a cooling fan.
本発明は、ケースの内周壁に固定される固定子と、回転軸に固定されて固定子の内側で回転する回転子と、を備える回転電機であって、回転軸によって回転駆動される冷却ファンをさらに備え、冷却ファンは、回転軸に連結されるファン本体と、ファン本体に開口するファン開口部と、ファン開口部に延びてケースの外周壁に対向する複数のブレードと、を有し、冷却ファンが回転することでブレードが冷却風をブレードの外側から内側へとファン開口部を通して外周壁に向けて送ることを特徴とする。 The present invention is a rotating electrical machine including a stator fixed to an inner peripheral wall of a case and a rotor fixed to a rotating shaft and rotating inside the stator, and a cooling fan that is rotationally driven by the rotating shaft further comprising a cooling fan includes a fan body which is coupled to a rotation shaft, a fan opening which opens into the fan body, a plurality of blades facing the outer peripheral wall of the case extending to the fan opening portion, When the cooling fan rotates, the blade sends cooling air from the outside of the blade to the inside through the fan opening toward the outer peripheral wall.
本発明では、回転電機の作動時に、冷却ファンが回転軸によって回転駆動され、ブレードによって送られる冷却風が固定子が配設されたケースの外周壁に直接当てられることにより、固定子を効率よく冷却できる。 In the present invention, during operation of the rotating electrical machine, the cooling fan is driven to rotate by the rotating shaft, and the cooling air sent by the blade is directly applied to the outer peripheral wall of the case where the stator is disposed, so that the stator is efficiently Can be cooled.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に示す回転電機1は、被駆動物を駆動する誘導モータまたは同期モータである。また、回転電機1は、駆動物によって駆動されるジェネレータとして用いてもよい。
A rotating
回転電機1は、ケース40のケース内周壁40Aに固定される固定子(ステータ)20と、回転軸10に支持される回転子(ロータ)30と、を備える。回転子30は、固定子20に生じる電磁力によって駆動力を発生する。回転軸10及び回転子30は、中心線Oを中心として回転する。
The rotating
なお、「径方向」、「周方向」、及び「軸方向」は、それぞれ、回転子30の中心線Oを中心とする放射方向、中心線O回りの方向、及び中心線Oが延在する方向を意味する。
In the “radial direction”, “circumferential direction”, and “axial direction”, the radial direction around the center line O of the
ケース40は、円筒状の固定子枠41と、固定子枠41の両端部に結合される円盤状の第1ブラケット45及び第2ブラケット46と、を備える。第1ブラケット45及び第2ブラケット46は、ケース40と別体で形成される。なお、これに限らず、第1ブラケット45及び第2ブラケット46の一方が、ケース40と一体で形成される構成としてもよい。
The
ケース40は、固定子枠41と第1ブラケット45及び第2ブラケット46によって固定子20及び回転子30を収容する収容室29を画成する。収容室29の両端を画成するブラケット45、46には、それぞれ換気口47、48が形成される。
The
固定子枠41の内周部がケース内周壁40Aを構成する。固定子20はケース内周壁40Aに固定される鉄心21と、鉄心21に巻線される複数のコイル22と、を備える。
The inner peripheral portion of the
固定子枠41の外周部がケース外周壁40Bを構成する。ケース外周壁40Bには、複数の放熱フィン42が設けられる。放熱フィン42は、ケース外周壁40Bの外周面から径方向に起立するリブとして形成される。放熱フィン42は、軸方向に沿って延設されている。図2に示すように、放熱フィン42は、周方向に均等な間隔をもって並設されている。
The outer periphery of the
回転軸10は、第1ブラケット45の中心部に設けられた軸受15を介して回転自在に支持されるとともに、第2ブラケット46の中心部に設けられた軸受16を介して回転自在に支持される。
The rotating
回転軸10の第1ブラケット45から突出する一端は、被駆動物に連結される第1出力部11を構成する。
One end of the rotating
回転軸10の第2ブラケット46から突出する他端は、冷却ファン50が連結される第2出力部12を構成する。
The other end of the rotating
冷却ファン50は、回転軸10に連結される有底筒状のファン本体51を備える。ファン本体51は、幅流送風機として用いられるシロッコファンの羽根車と同様に、回転軸10に連結されて径方向に延設される円盤部52と、円盤部52から軸方向に延設されて複数のブレード(羽根)55を有する円筒部53と、を備える。
The
円盤部52は、回転軸10の第2出力部12に結合される。これにより、冷却ファン50は、回転軸10によって回転駆動される。
The
円盤部52は、円筒部53と一体的に形成される。なお、これに限らず、円盤部52と円筒部53が別体で形成される構成としてもよい。
The
円盤部52は、第2ブラケット46によって構成されるケース端壁40Cに円盤状の間隙(空間)を持って配置され、ケース端壁40Cとの間に円盤状流路62を画成する。
The
円筒部53は、固定子枠41のケース外周壁40Bに円筒状の間隙(空間)を持って配置され、ケース外周壁40Bとの間に円筒状流路61を画成する。
The
円筒部53の中程にはファン開口部59が形成される。円筒部53は、ファン開口部59の両側に延びるファン円筒先端部53A及びファン円筒基端部53Bを有する。
A
円筒部53のファン開口部59には、軸方向に延びる複数のブレード55が中心線Oを中心とする円周上に互いに等間隔を持って並ぶように形成される。ブレード55は、固定子20に対応して設けられ、固定子20が配設されたケース40のケース外周壁40Bに対向するように配置されている。後述するように、ブレード55は、中心線Oを中心として回転することにより、外気を冷却風として円筒部53の内側に送るようになっている。
A plurality of
ブレード55は、ファン本体51と一体形成される。ブレード55の一端は、ファン円筒先端部53Aに連接して形成される。ブレード55の他端は、ファン円筒基端部53Bに連接して形成される。なお、これに限らず、ブレード55は、ファン本体51と別体で形成される構成としてもよい。
The
冷却ファン50のファン本体51とケース40の間には、冷却流路60が画成される。冷却流路60は、前記の円筒状流路61及び円盤状流路62によって構成される。
A
円筒状流路61は、軸方向に延びる円筒状の空間として画成される。円筒状流路61は、ファン円筒先端部53Aに沿って画成される第1円筒状流路61Aと、ブレード55に沿って画成されるブレード内側円筒状流路61Cと、ファン円筒基端部53Bに沿って画成される第2円筒状流路61Bと、からなる。
The
冷却流路60では、第1円筒状流路61Aの一端(図1において左端)が外部に開口する第1出口63となる。第1出口63は、円筒部53の開口端53Cと固定子枠41の一端41Aの間で環状に画成される。
In the
円盤状流路62は、円筒状流路61の一端から径方向に延びる円盤状の空間として画成される。円盤部52には複数の孔が冷却流路60の第2出口56として形成される。円盤状流路62は、第2出口56を通じて外部に連通している。複数の第2出口56は、中心線Oを中心とする円周上に互いに等間隔を持って並ぶように形成される。第2出口56は、円形状に形成されるが、これに限らず、例えば円弧状や他の形状であってもよい。
The disk-
図2において、ブレード55は、中心線Oと交差して径方向に延びる直線Hに対して傾斜するように形成される。これにより、ブレード55は、図2に矢印Bで示す方向に回転することによって、冷却風(外気)を図1、2に矢印Cで示すようにブレード55(冷却ファン50)の外側から内側へと径方向に送るようになっている。
In FIG. 2, the
ブレード55によってブレード内側円筒状流路61Cに送り込まれる冷却風は、図1に矢印D、Eにて示すように、第1円筒状流路61Aと第2円筒状流路61Bへと軸方向について固定子20の両端方向に分流する。図1に矢印Dにて示すように第1円筒状流路61Aへと分流した冷却風は、矢印Fで示すように第1出口63から外部へと流出する。一方、図1にて矢印Eで示すように第2円筒状流路61Bへて分流した冷却風は、円盤状流路62を通って矢印Gで示すように第2出口56から外部へと流出する。
As shown by arrows D and E in FIG. 1, the cooling air sent into the blade inner
なお、上述した構成に限らず、第1出口63を通過した冷却風を換気口47を通って収容室29に流入するように導くダクトを設けてもよい。また、第2ブラケット46に開口した第2出口56を廃止して、第2円筒状流路61Bへて分流した冷却風が換気口48、収容室29、換気口47を通って外部に排出される構成としてもよい。
Note that the duct is not limited to the above-described configuration, and a duct that guides the cooling air that has passed through the
軸方向についてブレード55の長さL1は、固定子20の長さL2以上に設定される。これにより、ブレード55によってブレード内側円筒状流路61Cに送り込まれる冷却風が軸方向についてケース外周壁40Bの全域に当たり、ケース外周壁40Bが軸方向について均一に冷却されるようになっている。また、固定子20全体を効率よく冷却できる。
The length L1 of the
回転電機1の作動時に、コイル22に流れる電流によって固定子20に発生する熱は、冷却ファン50のブレード55によって送り込まれる冷却風がブレード内側円筒状流路61Cを流れる際に、空気との間でケース外周壁40Bを介して熱交換されることにより放熱される。冷却ファン50はブレード55の回転によって冷却風をブレード内側円筒状流路61Cに送り込むため、風圧を高めて、安定した風量を確保できる。
The heat generated in the
以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。 According to the above embodiment, there exists an effect shown below.
〔1〕ケース40の内周壁40Aに固定される固定子20と、回転軸10に固定されて固定子20の内側で回転する回転子30と、を備える回転電機1であって、回転軸10によって回転駆動される冷却ファン50をさらに備え、冷却ファン50はケース40の外周壁40Bに対向する複数のブレード55を有し、冷却ファン50が回転することでブレード55が冷却風を外周壁40Bに向けて送る構成とした。
[1] A rotating
上記構成に基づき、回転電機1の作動時に、冷却ファン50が回転軸10によって回転駆動され、ブレード55によって冷却風が固定子20が配設されたケース40の外周壁40Bに直接当てられることにより、冷却ファン50により固定子20を効率よく冷却できる。
Based on the above configuration, when the rotating
〔2〕冷却ファン50は、回転軸10に連結される円盤部52と、円盤部52から回転軸10の軸方向に延設されるとともにブレード55を有する円筒部53からなり、円盤部52に開口部(第2出口56)を設け、円盤部52はケース40の端壁40Cとの間に間隙(円盤状流路62)を持って配置され、円筒部53はケース40の外周壁40Bとの間に間隙(円筒状流路61)を持って配置される構成とした。
[2] The cooling
上記構成に基づき、ブレード55によって円筒部53の内側に送り込まれる冷却風が固定子20のまわりに配置される外周壁40Bに当たった後に固定子20の両端方向に分流することにより、固定子20の中央部が十分に冷却され、固定子20を均一に冷却することができる。
Based on the above configuration, the cooling air sent to the inside of the
〔3〕ブレード55の長さL1は回転軸10の軸方向において固定子20の長さL2以上に設定される構成とした。
[3] The length L1 of the
上記構成に基づき、ブレード55によって円筒部53の内側に送り込まれる冷却風が軸方向について固定子20のまわりに配置される外周壁40Bの全域に当たることにより、固定子20が十分に冷却される。
Based on the above configuration, the cooling air sent to the inside of the
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
1 回転電機
10 回転軸
20 固定子
30 回転子
40 ケース
40A ケース内周壁(内周壁)
40B ケース外周壁(外周壁)
40C ケース端壁(端壁)
50 冷却ファン
52 円盤部
53 円筒部
53C 開口端
55 ブレード
56 第2出口(開口部)
61 円筒状流路(間隙)
62 円盤状流路(間隙)
DESCRIPTION OF
40B Case outer wall (outer wall)
40C Case end wall (end wall)
50 Cooling
61 Cylindrical channel (gap)
62 Disc-shaped channel (gap)
Claims (3)
回転軸に固定されて前記固定子の内側で回転する回転子と、を備える回転電機であって、
前記回転軸によって回転駆動される冷却ファンをさらに備え、
前記冷却ファンは、前記回転軸に連結されるファン本体と、前記ファン本体に開口するファン開口部と、前記ファン開口部に延びて前記ケースの外周壁に対向する複数のブレードと、を有し、
前記冷却ファンが回転することで前記ブレードが冷却風を前記ブレードの外側から内側へと前記ファン開口部を通して前記外周壁に向けて送ることを特徴とする回転電機。 A stator fixed to the inner peripheral wall of the case;
A rotating electric machine comprising a rotor fixed to a rotating shaft and rotating inside the stator,
A cooling fan that is rotationally driven by the rotary shaft;
The cooling fan includes a fan body that is connected to the rotating shaft, a fan opening portion that is opened in the fan body, a plurality of blades facing the outer peripheral wall of the case extending to the fan opening, the ,
The rotating electric machine according to claim 1, wherein the blade sends cooling air from the outside to the inside of the blade toward the outer peripheral wall through the fan opening as the cooling fan rotates.
前記回転軸に連結される円盤部と、
前記円盤部から前記回転軸の軸方向に延設されるとともに前記ブレードを有する円筒部からなり、
前記円盤部に開口部を設け、前記円盤部は前記ケースの端壁との間に間隙を持って配置され、前記円筒部は前記ケースの外周壁との間に間隙を持って配置されることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。 The cooling fan is
A disk portion coupled to the rotating shaft;
The cylindrical portion extends from the disk portion in the axial direction of the rotating shaft and has the blade,
An opening is provided in the disk part, the disk part is arranged with a gap between the end wall of the case, and the cylindrical part is arranged with a gap between the outer peripheral wall of the case. The rotating electrical machine according to claim 1.
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