JP6352701B2 - 全閉型電動機 - Google Patents
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Description
一方、省メンテナンス性の高い電動機のニーズが高まっており、内部に塵埃等が入り難いように内部が密閉されたケース(以下「ケース」という。)を備えた全閉型の電動機(以下「全閉型電動機」という。)が知られている。全閉型電動機においては、ケース内のロータ軸に取り付けられた通風ファンにより、ケース内の通風路に外気(冷却風)が流通されることで、ケース内の固定子及び回転子が冷却される。
図1は、第1の実施形態に係る全閉型電動機1を示す縦断面図である。図2は、図1のII−II線における断面図である。以下、全閉型電動機の回転軸線CL(固定子の軸)を単に「軸」ということがある。又、全閉型電動機の回転軸方向を軸方向といい、全閉型電動機の回転軸回りを周方向といい、全閉型電動機の回転軸方向に直交する方向を径方向ということがある。尚、図1では便宜上、全閉型電動機1のうち、ケース30の主な構成要素を断面ハッチで示し、固定子10や回転子20、回転検出器60等の構成要素を断面ハッチで示していない。又、図2では、全閉型電動機1を回転軸線CLを中心として左回りに回転させたときの冷却風5の流れを矢印で示す。
固定子鉄心12の軸方向両端面には、一対の環状の鉄心押さえ32が固定される。固定子鉄心12の径方向外側の外周には、鉄心押さえ32と一体に繋ぎ板34が形成される(図2参照)。繋ぎ板34は、固定子鉄心12の軸方向に延び、二つの鉄心押さえ32を繋いで固定する。固定子鉄心12の径方向外側面と繋ぎ板34との間には、冷却通風路94が固定子鉄心12の周方向に間隔を空けて形成される。
尚、第一軸受をころ軸受40bとし、第二軸受を玉軸受44bとすることに限らない。例えば、第一軸受を玉軸受とし、第二軸受をころ軸受としてもよいが、駆動の荷重を多く受ける第一軸受はころ軸受とすることが好ましい。又、軸受の組合せはこれに限らず、「鍔付きころ軸受」と「ころ軸受」との組合せ等の種々の組合せを採用してもよい。
尚、回転子20は、かご形ロータに限らず、永久磁石を回転子鉄心に挿入して構成される永久磁石形ロータとされてもよい。これにより、かご形ロータと比較して、回転子の発熱を抑えると共に、よりコンパクトな全閉型電動機を実現できる。
尚、冷却ファン50が駆動側に配置されることに限らず、第二ブラケット42側(反駆動側)に配置されてもよい。
全閉型電動機1が作動し回転子20が回転すると、シャフト24と一体に冷却ファン50が回転する。すると、冷却ファン50の羽根54の部分に風が発生する。すると、ベアリングブラケット38の吸気口90から外気が冷却風5として吸い込まれる。冷却風5は、案内流路91と吐出口92とを通じて、シャフト24の近傍の主板52の径方向内側部に導かれる。その後、冷却風5は、主板52の径方向内側部から主板52の外面52fに沿うように通風路93内を径方向外側に流れる。これにより、ロータバー21で発生する熱が、回転子鉄心22や鉄心押さえ板26、主板52等を経由して、主板52及び羽根54から冷却風5に放熱されるため、ロータバー21を冷却することが可能となる。
回転検出器60は、ケース30の内部に配置される。例えば、回転検出器60は、回転子20の回転制御用として用いられ、回転子20の回転数を検出する。回転検出器60は、磁気センサであるPG(Pulse Generating)センサ62を備える。
図2の断面視で、第二中間位置Pm2は、第二入口94bと第三入口94cとの間の中間位置である。第二中間位置Pm2には第一ダミー部70aが配置される。
図2の断面視で、第三中間位置Pm3は、第三入口94cと第四入口94dとの間の中間位置である。第三中間位置Pm3には第二ダミー部70bが配置される。
図2の断面視で、第四中間位置Pm4は、第四入口94dと第一入口94aとの間の中間位置である。第四中間位置Pm4には第三ダミー部70cが配置される。
図3に示すように、比較例に係る全閉型電動機1Xは、固定子(図示略)と、回転子20と、ケース30と、冷却ファン50と、回転検出器60(PGセンサ62)とを備える。比較例に係る全閉型電動機1Xは、本実施形態に係るダミー部70を備えていない。
又、固定子10の冷却をバランス良く行うことにより、コイル14の昇温バランスを良くすることができるため、コイル14の絶縁寿命の短縮を抑制できる。よって、全閉型電動機1の性能低下を抑制できる。
次に、第2の実施形態を、図4に基づいて説明する。尚、第1の実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する(以下の実施形態についても同様)。
図4は、第2の実施形態に係る全閉型電動機201を示す断面図である。尚、図4は図2に相当する断面図である(以下の実施形態についても同様)。
ケース30の内部におけるPGセンサ262と第一ダミー部271とで形成される凸部282は、第一中間位置Pm1に配置される。第二ダミー部272aは第二中間位置Pm2に、第二ダミー部272bは第三中間位置Pm3に、第二ダミー部272cは第四中間位置Pm4にそれぞれ配置される。
次に、第3の実施形態を、図5に基づいて説明する。
図5は、第3の実施形態に係る全閉型電動機301を示す断面図である。
図5に示すように、軸方向から見てダミー部70は、シャフト24を挟んでPGセンサ62と対向する位置にのみ配置される。この点で、第3の実施形態は前述の第1の実施形態と相違する。
次に、第4の実施形態を、図6に基づいて説明する。
図6は、第4の実施形態に係る全閉型電動機401を示す断面図である。
図6に示すように、全閉型電動機401には、第一入口94a及び第三入口94cが形成されていない。この点で、第4の実施形態は前述の第3の実施形態と相違する。
次に、第5の実施形態を、図7に基づいて説明する。
図7は、第5の実施形態に係る全閉型電動機501を示す断面図である。
図7に示すように、軸方向から見て第二ダミー部272は、シャフト24を挟んで、PGセンサ262と第一ダミー部271とを含む凸部282と対向する位置にのみ配置される。この点で、第5の実施形態は前述の第2の実施形態と相違する。
次に、第6の実施形態を、図8に基づいて説明する。
図8は、第6の実施形態に係る全閉型電動機601を示す断面図である。
図8に示すように、第二ダミー部672は、通風路93の周方向で分割される。この点で、第6の実施形態は前述の第5の実施形態と相違する。
次に、第7の実施形態を、図9及び図10に基づいて説明する。
図9は、第7の実施形態に係る全閉型電動機701を示す断面図である。図10は、図9のX−X線における断面図である。
図9に示すように、PGセンサ762及びダミー部770を含む通風路内凸部780の配置構成は、第1の実施形態に係る通風路内凸部80の配置構成と同様である。しかし、図10に示すように、PGセンサ762の冷却風5を受ける部分には、流線形状を有する整流部762rが配置される。この点で、第7の実施形態は前述の第1の実施形態と相違する。
又、各ダミー部770の周方向両側にも、PGセンサ762の整流部762rと同様の形状の整流部が形成される。
図11に示すように、第1の実施形態に係るPGセンサ62は、図11の断面視で長方形の外形形状を有する。第1の実施形態に係るPGセンサ62は、本実施形態に係る整流部762rを備えていない。
次に、第8の実施形態を、図12に基づいて説明する。
図12は、第8の実施形態に係るPGセンサ862を示す断面図である。尚、図12は図10に相当する断面図である。
図12に示すように、PGセンサ862の周方向両側には、図12の断面視で周方向両側ほど細くなる先細り形状を有する整流部862rが配置される。この点で、第8の実施形態は前述の第7の実施形態と相違する。
又、各ダミー部(不図示)の周方向両側にも、PGセンサ862の整流部862rと同様の形状の整流部が形成される。
次に、第9の実施形態を、図13及び図14に基づいて説明する。
図13は、第9の実施形態に係る全閉型電動機901を示す断面図である。尚、図13は図2に相当する断面図である。図14は、図13のXIV−XIV線における断面図である。
図13に示すように、全閉型電動機901は、PGセンサ962を備え、ダミー部を備えていない。又、図14に示すように、PGセンサ962の冷却風5を受ける部分には、流線形状を有する整流部962rが形成される。この点で、第9の実施形態は前述の第1の実施形態と相違する。
又、整流部962rは、周方向両側ほど細くなる先細り形状を有することに限らず、周方向両側に凸の円弧状を有する等、周方向両側に突出する湾曲形状を有してもよい。
図11に示すように、PGセンサ62が整流部962rを備えていないと、冷却風がPGセンサ62を通る前後で通風路の断面積が大きく変化するため、PGセンサ62の近傍では冷却風の流れが乱される。特に、通風路93の大部分がPGセンサ62により塞がれる場合には、PGセンサ62の近傍においては冷却風の流れの乱れが顕著となる。
次に、第10の実施形態を、図15に基づいて説明する。
図15は、第10の実施形態に係る通路内凸部1080を示す断面図である。尚、図15は図10に相当する断面を含む断面図である。
図15に示すように、通路内凸部1080のダミー部1070は、第一ブラケット36と一体に形成される点で第1の実施形態に係る通風路内凸部80のダミー部70と同様である。しかし、ダミー部1070は、第一ブラケット36の内面36fから軸方向内側に向けて突出する(図示はしないが、図1の紙面で左方に突出する)。この点で、第10の実施形態は、ダミー部70が第一ブラケット36の内面36fから径方向内側に突出する(図1の紙面で上方に突出する)前述の第1の実施形態と相違する。
図15の断面視で、PGセンサ62の一面と第一内面36f1との間の距離を第一距離J1とし、PGセンサ62の他面と第二内面36f2との間の距離を第二距離J2とし、ダミー部1070の突出面と第二内面36f2との間の距離を第三距離J3とする。
図15の断面視で、PGセンサ62の第一内面36f1から第二内面36f2への突出量を第一突出量K1とし、ダミー部1070の第一内面36f1から第二内面36f2への突出量を第二突出量K2とする。
以下、図16及び図17においても同様とする。
PGセンサ62は、第一内面36f1と第二内面36f2との間の中間位置よりも第一内面36f1側に片寄って配置される。即ち、第一距離J1は第二距離J2よりも小さい(J1<J2)。第二距離J2は第三距離J3と略同一とされる(J2≒J3)。即ち、第一突出量K1は第二突出量K2と略同一とされる(K1≒K2)。
次に、第11の実施形態を、図16に基づいて説明する。
図16は、第11の実施形態に係る通路内凸部1180を示す断面図である。尚、図16は図15に相当する断面図である。
図16に示すように、通風路内凸部1180は、第9の実施形態に係るPGセンサ962と、図16の断面視で台形の外形形状を有するダミー部1170とを備える。この点で、第11の実施形態は前述の第10の実施形態と相違する。尚、第11の実施形態に係る通風路内凸部1180の配置構成は、第10の実施形態に係る通風路内凸部1080の配置構成と同様である。
又、ダミー部1170が図16の断面視で第一内面36f1の側ほど幅が大きい台形とされるため、第10実施形態と比較して、ダミー部1170の加工性を向上できる。
次に、第12の実施形態を、図17に基づいて説明する。
図17は、第12の実施形態に係る通路内凸部1280を示す断面図である。尚、図17は図15に相当する断面図である。
図17に示すように、通風路内凸部1280は、図17の断面視で台形の外形形状を有するPGセンサ1262と、第11の実施形態に係るダミー部1170とを備える。この点で、第12の実施形態は前述の第11の実施形態と相違する。尚、第12の実施形態に係る通風路内凸部1280の配置構成は、第11の実施形態に係る通風路内凸部1180の配置構成と同様である。
又、機能部は回転検出器を備えることに限らず、温度センサを備えてもよいし、通風路を通る冷却風5を受けるようにケース30の内部に突出する凸部を備えてもよい。
又、電動機は、フレームを持たない構造に限らず、フレーム構造の電動機であってもよい。この場合、フレームの一部を冷却通風路としてもよい。
又、回転子は、インナーロータに限らず、アウターロータであってもよい。
Claims (14)
- 互いに同軸に配置される固定子及び回転子と、
前記固定子及び前記回転子を収容するケースと、
前記ケースの内部に配置されると共に、前記回転子の回転に従って冷却風を発生する冷却ファンとを備え、
前記ケースのうち前記固定子の軸方向の外側部に臨む部分には、前記軸方向から見て円環状の通風路が形成され、
前記冷却ファンは、前記固定子の周方向に分散して前記冷却風が流れるように前記通風路に前記冷却風を送り、
前記ケースの内部には、前記通風路内に凸をなすように機能部が配置され、
前記機能部とは異なる位置で前記ケースの内部には、前記通風路内に凸をなすようにダミー部が配置され、
前記機能部及び前記ダミー部の少なくとも一方を含む通風路内凸部は、前記通風路を通る前記冷却風を受けるように前記ケースの内部に複数配置され、
複数の前記通風路内凸部は、前記軸方向から見て前記固定子の軸を中心に回転対称となるように配置される全閉型電動機。 - 前記ケースのうち前記固定子の径方向の外側部には、複数の冷却通風路が形成され、
前記複数の冷却通風路の入口は、前記通風路に連通し、且つ、前記軸方向から見て前記軸を中心に回転対称となるように配置される請求項1に記載の全閉型電動機。 - 前記通風路内凸部は、隣り合う二つの前記冷却通風路の入口の間の中間位置に配置される請求項2に記載の全閉型電動機。
- 前記軸方向から見て、前記通風路内凸部と前記冷却通風路の入口とが交互に配置される請求項2又は3に記載の全閉型電動機。
- 前記ダミー部は、前記ケースの内部における前記機能部と同じ外形形状を有する請求項1から4までの何れか一項に記載の全閉型電動機。
- 前記ダミー部は、前記全閉型電動機を構成する他の部材と一体に形成される請求項1から5までの何れか一項に記載の全閉型電動機。
- 前記通風路内凸部は、
隣り合う二つの前記冷却通風路の入口の間の中間位置よりも前記隣り合う二つの入口のうち一方に片寄って配置される前記機能部と、
前記通風路の周方向で前記機能部と並ぶと共に、前記中間位置よりも前記隣り合う二つの入口のうち他方に片寄って配置される前記ダミー部の一つとしての第一ダミー部と、
前記機能部及び前記第一ダミー部とは異なる位置に配置されると共に、前記機能部及び前記第一ダミー部を含む大きさを有する前記ダミー部の一つとしての第二ダミー部とを備える請求項2に記載の全閉型電動機。 - 前記機能部と前記第一ダミー部とで形成される凸部と、前記第二ダミー部とのそれぞれは、隣り合う二つの前記冷却通風路の入口の間の中間位置に配置される請求項7に記載の全閉型電動機。
- 前記通風路内凸部の前記冷却風を受ける部分には、流線形状を有する整流部が配置される請求項1から8までの何れか一項に記載の全閉型電動機。
- 前記整流部は、前記通風路の周方向両側に突出する湾曲形状を有する請求項9に記載の全閉型電動機。
- 前記整流部は、前記通風路の周方向両側ほど細くなる先細り形状を有する請求項9又は10に記載の全閉型電動機。
- 前記軸方向から見て、前記ダミー部は前記軸を挟んで前記機能部と対向する位置にのみ配置される請求項1に記載の全閉型電動機。
- 前記通風路内凸部は、前記通風路の周方向で分割される請求項1に記載の全閉型電動機。
- 前記機能部は、前記回転子の回転数を検出する回転検出器を備える請求項1から13までの何れか一項に記載の全閉型電動機。
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