JP6000474B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

この発明は、回転電機の冷却構造に関する。

従来技術の電動機や発電機等の回転電機は背面に冷却ファンを有し、固定子と嵌合したフレームには冷却風を通すための溝が設けられており、この溝を風路として、冷却ファンを駆動することにより発生した冷却風を溝に循環させることで、回転電機を強制冷却している（例えば、特許文献１参照）。

特許第５２０２７２４号公報（第７頁、第１図）

従来の電動機や発電機等の回転電機は、以上のように構成されているので、フレームの製造条件の制約、フレームの強度確保、及び周方向に固定子の回転防止のためにピンを貫通させる場所を確保する等の理由から、冷却風を通すための溝を設ける空間が制限され、風路の表面積が減少し、冷却性能が悪化するといった問題点がある。

この発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、その目的は、冷却性能を向上させた回転電機を提供するものである。

この発明に係る回転電機においては、回転子の回転軸負荷側及び反負荷側を夫々支持する負荷側ブラケット及び反負荷側ブラケットと、固定子を内部に嵌合保持し負荷側ブラケットと反負荷側ブラケットを接続する筒状のフレームと、反負荷側ブラケットの後側に取付けられた冷却ファンとを有し、フレーム及び反負荷側ブラケットの外周部には軸方向に沿った風路が形成され、フレームと固定子の嵌合面に一以上のピンを軸方向に挿入し、ピンは反負荷側ブラケットを貫通すると共に、貫通したピンの端面は部材と連結し、ピンの貫通部と部材は冷却ファンの駆動によって誘起される冷却風の風路内に位置する。

この発明は、固定子から発せられた熱により熱せられたピンの端部を冷却路に露出させることで、ピンに冷却風があたり、冷却能力が向上するため、回転電機の高効率化が実現できる。

この発明の実施例１を示す回転電機の断面図である。 この発明の実施例１を示す回転電機のＡ−Ａ断面図である。 この発明の実施例１を示す回転電機の反負荷側ブラケット周辺の拡大図である。 この発明の実施例１を示す冷却ファンユニットを取り外した状態の回転電機の背面図である。

実施例１．
図１は、この発明の実施例１を示す回転電機の断面図、図２は、この発明の実施例１を示す図１に記載されたＡ−Ａ断面図、図３は、この発明の実施例１を示す回転電機の反負荷側ブラケット周辺の拡大図である。図４は、この発明の実施例１を示す冷却ファンユニットを取り外した状態の回転電機の背面図であり、この発明の構成部品である環状部材の形状を示している。図１から図４において、１は回転電機のフレーム、２は固定子、３はフレーム１と固定子２の嵌合面に設置されたピン、４はピン３と連結した環状部材である。５はフレーム１と嵌合した反負荷側ブラケット、６はフレーム１と嵌合した負荷側ブラケット、７は回転電機から発生する熱を冷却する反負荷側ブラケット側に設けられた冷却ファンユニットである。８は風路、９は冷却ファンユニット７によって吸引される冷却風流入口、１０は冷却ファンユニット７によって排出される冷却風排出口、１１はフレーム１１の外周部に設けられ、軸方向に沿って空洞部を成す複数の風路である。１２は回転子であり、負荷側ブラケット６側には負荷が接続される。

図１から図４において、フレーム１と固定子２の嵌合面に、軸方向に対して垂直の断面が矩形状で熱伝導性の高いピン３を４か所圧入し、ピン３の軸方向の両端面のうち、一方の端面は反負荷側ブラケット５を貫通することで風路８まで露出させると共に、反負荷側ブラケット５を貫通したピン３の露出部分を熱伝導性の高い環状部材４と連結させた構造としている。ピン３の軸方向のもう一方の端面は、固定子２の負荷側ブラケット６とは接触しておらず、ピン３の挿入を固定子２の端面までで止めた構造としている。

冷却ファンユニット７を駆動させると冷却風が発生するが、この冷却風は、冷却ファンユニット７が反負荷側ブラケット５側に設けられているため、負荷側ブラケット６側に設けられた冷却風流入口９から冷却風が流入し、その後、冷却風はフレーム１の外周部に設けられた複数の風路１１を通って、負荷側ブラケット６から反負荷側ブラケット５の方に向かってフレーム１を冷却し、冷却風排出口１０から排出される。

図２に示すように、フレーム１と固定子２の嵌合面は、４か所のピン３を圧入ために軸方向に沿って同数の凹部を有しており、固定子２をフレーム１に焼嵌めする際には、フレーム１の凹部と固定子２の凹部が形成する空隙が矩形状となるように、それぞれの凹部の位置を合わせる。ピン３の寸法は、この空隙に圧入する寸法とし、ピン３の面粗度を低くすることで、フレーム１と固定子２との接触面積が向上し、熱抵抗が減少する。

このように、ピン３はフレーム１と固定子２の嵌合面に圧入された状態で存在し、かつ熱伝導性の高い材質であるため、冷却風はフレーム１を冷却すると同時にピン３も軸方向に沿って冷却することになる。さらに、環状部材４は反負荷側ブラケット５側のピン３の端面と連結し、かつ熱伝導性の高い材質であるため、冷却風は環状部材４も冷却すると同時に、環状部材４は風路８の内部に設けられているため、冷却風が風路８を通る際に環状部材４の表面も冷却する。そして、冷却風は風路８を通って冷却風排出口１０から排出される。

回転子１２が回転することに伴い固定子２で発生する熱は、フレーム１や反負荷側ブラケット５、負荷側ブラケット６に伝導し、やがてピン３と反負荷側ブラケット５側のピン３の端面と連結した環状部材４に伝導するが、この発明の実施例１に示す構造を採用することで、ピン３と環状部材４を冷却ファンユニット７によって発生した冷却風で冷却可能になり、その結果、固定子２の発熱を冷却することができる。

この発明の実施例１によれば、従来では固定子２からフレーム１へ伝導した熱はフレーム１に設けられた風路１１に冷却風が流入することによって強制冷却していたが、さらに固定子２から発せられた熱により熱せられたピン３の端部を、反負荷側ブラケット５を貫通することで風路８まで露出させることで、ピン３に冷却風があたり、さらに冷却能力が向上し、回転電機の高効率化が実現できる。

加えて、この発明の実施例１によれば、反負荷側ブラケット５を貫通することで風路８まで露出したピン３の端面が環状部材４と連結されているため、冷却風にあたる表面積が増大し、冷却能力が向上し、回転電機の高効率化が実現できる。

また、この発明の実施例１によれば、面粗度が低いピン３を圧入することにより、固定子２とピン３との接触面積が大きくなり、熱抵抗が減少し、さらなる冷却能力の向上が見込める。

また、この発明の実施例１によれば、ピン３の構造として、フレーム１と固定子２の嵌合面にピン３を挿入し、反負荷側ブラケット５を貫通することで、従来ではフレーム１の外周方向から挿入していたピンを使用せずに、固定子２の回転止めが可能となる。

また、この発明の実施例１によれば、ピン３の形状を、反負荷側ブラケット５を貫通することで風路８まで露出した形状とすることで、固定子２とフレーム１の嵌合物とベアリングを支持する反負荷側ブラケット５を組立てる際には、ピン３が取付時のガイドとなり、組立精度向上の効果も見込める。

さらに、この発明の実施例１によれば、固定子２の負荷側ブラケット６にピン３を接触させず、ピン３の挿入を固定子２の端面までで止めることにより、工作機械に接触させる負荷側ブラケット６の温度上昇を抑制し、工作機械の加工精度悪化を抑制することができる。

なお、この発明の実施例１では、ピン３の挿入部は図２に示すように、フレーム１に風路１１が形成されてない場所を選定すると共に、固定子２の外周部において、フレーム１に固定子２を焼嵌めした際に方形状の空隙が軸中心に対して９０度ずれるように４か所設けた場合について説明したが、これに限らず、少なくとも固定子２の外形の円周上に１か所以上存在すれば良い。また、この発明の実施例１では、ピン３の軸方向に対して垂直の断面が矩形状でる場合について説明したが、これに限らず、円形状や楕円形状等であっても良い。

１ フレーム、２ 固定子、３ ピン、４ 環状部材、５ 反負荷側ブラケット、 ６ 負荷側ブラケット、７ 冷却ファンユニット、 ８、１１ 風路、９ 冷却風流入口、１０ 冷却風排出口、１２ 回転子。

Claims (4)

1. 回転子の回転軸負荷側及び反負荷側を夫々支持する負荷側ブラケット及び反負荷側ブラケットと、固定子を内部に嵌合保持し前記負荷側ブラケットと前記反負荷側ブラケットを接続する筒状のフレームと、前記反負荷側ブラケットの後側に取付けられた冷却ファンとを有し、前記フレーム及び反負荷側ブラケットの外周部には軸方向に沿った風路が形成された回転電機において、
   前記フレームと前記固定子の嵌合面に一以上のピンを軸方向に挿入し、該ピンは前記反負荷側ブラケットを貫通すると共に、貫通した前記ピンの端面は部材と連結し、前記ピンの貫通部と前記部材は前記冷却ファンの駆動によって誘起される冷却風の風路内に位置することを特徴とする回転電機。
2. 前記部材は環状であることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記ピンと前記部材は熱伝導性を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機。
4. 前記ピンは前記負荷側ブラケットと接触しないことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回転電機。

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