JP7018298B2 - 電動機 - Google Patents

電動機 Download PDF

Info

Publication number
JP7018298B2
JP7018298B2 JP2017222544A JP2017222544A JP7018298B2 JP 7018298 B2 JP7018298 B2 JP 7018298B2 JP 2017222544 A JP2017222544 A JP 2017222544A JP 2017222544 A JP2017222544 A JP 2017222544A JP 7018298 B2 JP7018298 B2 JP 7018298B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor casing
inverter case
fan
motor
inverter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017222544A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019097238A (ja
Inventor
康貴 小西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
Priority to JP2017222544A priority Critical patent/JP7018298B2/ja
Publication of JP2019097238A publication Critical patent/JP2019097238A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7018298B2 publication Critical patent/JP7018298B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Description

本発明は、電動機に関するものである。
電動機の冷却方法の有効な手段として、外扇ファンを用いて、電動機フレームを冷却することが知られている。ところが近年、永久磁石型電動機(以下、これをPMモータと呼ぶことがある)の登場により電動機は小型化し、電動機フレームの表面積が小さくなり、電動機の冷却に対する課題が目立ってきている。一方、PMモータは専用駆動用インバータ(以下、これを単にインバータと呼ぶことがある)を必要とし、インバータも独自の冷却構造を有している。
特開2016-63680号公報 特開平10-271763号公報 特開平8-289505号公報
このような状況の中、近年は更なる製品のコンパクト化を目指し、電動機部分とインバータ部分を一体に構成したインバータ一体型PMモータが登場している。上述したように、電動機とインバータにはそれぞれ冷却が必須となっており、安価でコンパクトで効率的な冷却構造を提案することが求められている。
従来の誘導型電動機は、外扇ファンを電動機の反負荷側に取り付け、周辺大気を対流させて電動機フレームを冷却する。PMモータの登場によりコンパクト化した電動機フレームに対しても、従来の誘導機と同様の冷却方法で対応している。このような状況の中で、インバータをPMモータに取り付けて、電動機を構成する場合の冷却構造の改善が課題となる。
そこで、本発明は、冷却効果の高い構造を有する電動機を提供することを目的とする。
一態様は、モータを収容する閉じられた空間が内部に形成されたモータケーシングと、前記モータケーシングを貫通して延びる駆動軸と、インバータを収容する閉じられた空間が内部に形成されたインバータケースと、前記モータケーシングに隣接して配置され、かつ前記駆動軸に取り付けられた第1冷却ファンと、前記インバータケースに隣接して配置され、かつ前記駆動軸に取り付けられた第2冷却ファンと、前記モータケーシングと前記インバータケースとの間に配置され、前記第1冷却ファンおよび前記第2冷却ファンを収容するファンハウジングと、前記ファンハウジングの内部に配置され、前記第1冷却ファンおよび前記第2冷却ファンを隔離する隔壁とを備え、前記ファンハウジングは、前記第1冷却ファンの回転によって前記モータケーシングを冷却する空気流れを形成する第1空気流れ形成部と、前記第2冷却ファンの回転によって前記インバータケースを冷却する空気流れを形成する第2空気流れ形成部とを備えていることを特徴とする電動機である。
好ましい態様は、前記第1空気流れ形成部は、前記モータケーシングに隣接し、空気が通過可能な第1モータケーシング側空気通過部と、前記隔壁に隣接し、空気が通過可能な第2モータケーシング側空気通過部とを備えており、前記第2空気流れ形成部は、前記インバータケースに隣接し、空気が通過可能な第1インバータケース側空気通過部と、前記隔壁に隣接し、空気が通過可能な第2インバータケース側空気通過部とを備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記第1モータケーシング側空気通過部および前記第2モータケーシング側空気通過部のそれぞれは、前記ファンハウジングのモータケーシング側部位に形成されており、前記第1インバータケース側空気通過部および前記第2インバータケース側空気通過部のそれぞれは、前記ファンハウジングのインバータケース側部位に形成されていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記ファンハウジングは、前記モータケーシングの外側まで延びる第1ファンカバーと、前記インバータケースの外側まで延びる第2ファンカバーとを備えており、前記第1モータケーシング側空気通過部は、前記第1ファンカバーと前記モータケーシングとの間に形成されており、前記第1インバータケース側空気通過部は、前記第2ファンカバーと前記インバータケースとの間に形成されていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記隔壁のモータケーシング側の面には、前記モータケーシングを冷却する空気流れを第1方向に変える複数の案内羽根が形成されており、前記隔壁のインバータケース側の面には、前記インバータケースを冷却する空気流れを前記第1方向に変える複数の案内羽根が形成されていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記モータケーシングは、その外面に形成されたモータケーシング側冷却フィンを備えており、前記モータケーシング側冷却フィンは、前記駆動軸の軸線方向に延びていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記インバータケースは、前記第2冷却ファンに向かって延びるインバータケース側冷却フィンを備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記第1冷却ファンおよび前記第2冷却ファンの翼形状および/または翼枚数は、異なることを特徴とする。
他の態様は、モータを収容する閉じられた空間が形成されたモータケーシングと、前記モータケーシングを貫通して延びる駆動軸と、インバータを収容する閉じられた空間が形成されたインバータケースと、前記モータケーシングおよび前記インバータケースの両方に隣接して配置され、かつ前記駆動軸に取り付けられた両面ファンと、前記モータケーシングと前記インバータケースとの間に配置され、前記両面ファンを収容するファンハウジングとを備え、前記ファンハウジングは、前記両面ファンの回転によって前記モータケーシングおよび前記インバータケースを冷却する空気流れを形成する空気流れ形成部を備えていることを特徴とする電動機である。
好ましい態様は、前記空気流れ形成部は、前記モータケーシングに隣接するモータケーシング側開口と、前記インバータケースに隣接するインバータケース側開口とを備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記両面ファンは、前記モータケーシングに隣接するモータケーシング側の翼と、前記インバータケースに隣接するインバータケース側の翼とを備えており、前記モータケーシング側の翼および前記インバータケース側の翼の形状および/または枚数は、異なることを特徴とする。
ファンハウジングは、モータケーシングを冷却する空気流れを形成する第1空気流れ形成部と、インバータケースを冷却する空気流れを形成する第2空気流れ形成部とを有している。したがって、空気は、モータケーシングおよびインバータケースのそれぞれの発熱の影響を受けずにモータケーシングおよびインバータケースのそれぞれを冷却することができる。結果として、電動機の発熱体であるモータおよびインバータを効果的に冷却することができる。
電動機の一実施形態を示す断面図である。 モータケーシングを冷却する空気の流れと、インバータケースを冷却する空気の流れとを説明するための図である。 隔壁に形成された複数の案内羽根を示す図である。 図3に示す隔壁の正面図である。 複数の案内羽根の他の実施形態を示す図である。 ファンハウジングの断面の一部を示す斜視図である。 隔壁をファンハウジングに接続する様子を示す図である。 隔壁のファンハウジングへの接続構造の他の実施形態を示す図である。 図8のA線方向から見た図である。 図8のB線方向から見た図である。 電動機の他の実施形態を示す図である。 隔壁のファンハウジングへの接続構造のさらに他の実施形態を示す図である。 案内羽根とファンハウジングとを互いに接続する様子を示す図である。 電動機のさらに他の実施形態を模式的に示す断面図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下で説明する図面において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図1は、電動機の一実施形態を示す断面図である。本実施形態に係る電動機は、インバータが搭載されたインバータ一体型電動機であり、永久磁石型電動機である。このような永久磁石型電動機はPMモータとも呼ばれる。
図1に示すように、電動機は、モータ1を収容する閉じられた空間2が内部に形成されたモータケーシング3と、モータケーシング3を貫通して延びる駆動軸4と、インバータ10を収容する閉じられた空間11が内部に形成されたインバータケース12と、モータケーシング3に隣接して配置され、かつ駆動軸4に取り付けられた第1冷却ファン13と、インバータケース12に隣接して配置され、かつ駆動軸4に取り付けられた第2冷却ファン14と、モータケーシング3とインバータケース12との間に配置され、第1冷却ファン13および第2冷却ファン14を収容するファンハウジング15と、ファンハウジング15の内部に配置され、第1冷却ファン13および第2冷却ファン14を隔離する隔壁20とを備えている。
モータケーシング3は、筒状のモータフレーム3aと、モータフレーム3aの開口端を閉じるエンドカバー3bおよびブラケット3cとを備えている。モータフレーム3aの外面には、駆動軸4の軸線CL方向に延びるモータケーシング側冷却フィン6が形成されている。本実施形態では、2つの冷却フィン6が描かれているが、冷却フィン6の数は本実施形態には限定されない。複数の冷却フィン6が設けられる場合、これら複数の冷却フィン6はモータフレーム3aの周方向に沿って等間隔に配置されてもよい。
発熱体であるモータ1はモータケーシング3の内部に配置されている。モータ1は、駆動軸4に固定された回転子(ロータ)30と、回転子30を囲んで回転磁界を形成する固定子(ステータ)31とを備えている。固定子31は、モータフレーム3aの内面に固定されている。回転子30は、回転子30と固定子31との間に形成される回転磁界によって回転し、回転子30が固定された駆動軸4は回転子30とともに回転する。
駆動軸4は、エンドカバー3bおよびブラケット3cを貫通している。駆動軸4とエンドカバー3bとの間には、軸受35が配置されており、駆動軸4とブラケット3cとの間には、軸受36が配置されている。これら軸受35,36は駆動軸4を回転自在に支持している。本実施形態では、軸受35,36は転がり軸受である。
第1冷却ファン13は、空気の流れをモータケーシング3の表面に形成して、モータケーシング3の表面を冷却することができる。モータ1はモータケーシング3を介して冷却される。したがって、第1冷却ファン13はモータ用冷却ファンとも呼ぶことができる。第2冷却ファン14は、空気の流れをインバータケース12の表面に形成して、インバータケース12の表面を冷却することができる。インバータ10はインバータケース12を介して冷却される。したがって、第2冷却ファン14はインバータ用冷却ファンとも呼ぶことができる。
冷却ファン13,14は、モータケーシング3の外側の位置およびインバータケース12の外側の位置において、駆動軸4と同心状に配置されている。本実施形態では、冷却ファン13,14は、隔壁20を中心として対称的に、より具体的には、隔壁20と平行に延びる線分(駆動軸4の軸線CLと垂直な線分)を中心として線対称になるように、駆動軸4(より具体的には、電動機の反負荷側)に取り付けられている。
冷却ファン13は、駆動軸4をモータ1側から見たときに駆動軸4が時計回り方向に回転する場合(言い換えれば、駆動軸4をインバータ10側から見たときに駆動軸4が反時計回り方向に回転する場合)、空気が隔壁20、モータケーシング3、およびファンハウジング15によって形成されたモータケーシング側空間50の内部(外部)から外部(内部)に流れるような形状を有している。
同様に、冷却ファン14は、駆動軸4をモータ1側から見たときに駆動軸4が時計回り方向に回転する場合、空気が隔壁20、インバータケース12、およびファンハウジング15によって形成されたインバータケース側空間51の内部(外部)から外部(内部)に流れるような形状を有している。
モータ1およびインバータ10は、駆動軸4の軸線CL方向に沿って直列的に配置されている。モータ1の発熱量とインバータ10の発熱量は異なることがあるため、モータ1を間接的に冷却する空気の風量およびインバータ10を間接的に冷却する空気の風量が、それぞれ、最適になるように、冷却ファン13,14の翼形状および/または翼枚数は異なることが好ましい。
ファンハウジング15の一端はモータケーシング3(より具体的には、ブラケット3c)に接続されており、他端はインバータケース12に接続されている。ファンハウジング15は、モータケーシング3(より具体的には、ブラケット3c)に隣接するモータケーシング側部位15aと、インバータケース12に隣接するインバータケース側部位15bとを備えている。一実施形態では、これら部位15a,15bは一体的に形成されてもよい。他の実施形態では、これら部位15a,15bは別部材から構成されてもよい。この場合、モータケーシング側部位15aはモータケーシング側部材15aと呼んでもよく、インバータケース側部位15bはインバータケース側部材15bと呼んでもよい。
モータケーシング側部位15aは、第1冷却ファン13の回転によってモータケーシング3を冷却する空気流れを形成する第1空気流れ形成部(モータケーシング側空気流れ形成部)40を有しており、インバータケース側部位15bは、第2冷却ファン14の回転によってインバータケース12を冷却する空気流れを形成する第2空気流れ形成部(インバータケース側空気流れ形成部)41を有している。
第1空気流れ形成部40は、モータケーシング3に隣接し、空気が通過可能な複数の第1モータケーシング側空気通過部40aと、隔壁20に隣接し、空気が通過可能な複数の第2モータケーシング側空気通過部40bとを有している。第2空気流れ形成部41は、インバータケース12に隣接し、空気が通過可能な複数の第1インバータケース側空気通過部41aと、隔壁20に隣接し、空気が通過可能な複数の第2インバータケース側空気通過部41bとを有している。
モータケーシング側空気通過部40a,40bのそれぞれは、モータケーシング側部位15aに形成されており、インバータケース側空気通過部41a,41bのそれぞれは、インバータケース側部位15bに形成されている。本実施形態では、各空気通過部40aは、ファンハウジング15のモータケーシング側部位15aに形成された独立のスリット(孔)であり、各空気通過部41aは、ファンハウジング15のインバータケース側部位15bに形成された独立のスリット(孔)である。空気通過部40a,41aは、ファンハウジング15の周方向に沿って等間隔に配置されている。空気通過部40b,41bは、共通のスリット(孔)であり、ファンハウジング15の周方向に沿って等間隔に配置されている。空気通過部40b,41bを構成するスリットは、空気通過部40a,41aを構成するスリットの間に配置されている。
隔壁20は、駆動軸4と同心状に配置されており、駆動軸4の軸線CL方向と垂直な方向に延びている。隔壁20はファンハウジング15に固定されている。より具体的には、隔壁20は、空気通過部40b,41bを構成するスリットの両端部の間に配置されるようにファンハウジング15に固定されており、空気通過部40b,41bを区画している。隔壁20の中心には、駆動軸4が貫通する貫通孔20aが形成されており、この貫通孔20aの直径は、駆動軸4の直径よりも大きい。したがって、貫通孔20aと駆動軸4との間には僅かな隙間が形成されており、隔壁20は、駆動軸4とともに回転しない。貫通孔20aは隔壁20の内面によって形成されている。
インバータケース12は、発熱体であるインバータ10が取り付けられたベース16と、インバータ10を覆い、かつベース16が接続されたインバータカバー17とを備えている。インバータカバー17はファンハウジング15のインバータケース側部位15bに接続されている。一実施形態では、インバータカバー17とファンハウジング15とは別部材であってもよく、他の実施形態では、インバータカバー17とファンハウジング15とは一体成形部材であってもよい。
インバータ10が湿度の高い外気に接触すると、インバータ10は漏電などの原因によって破損するおそれがある。本実施形態では、インバータ10は、インバータケース12によって閉じられた空間11に配置されているため、湿度の高い外気のインバータ10への接触が防止される。したがって、インバータケース12はインバータ10の故障を防止することができる。
インバータケース12は、ベース16から第2冷却ファン14に向かって延びるインバータケース側冷却フィン18を備えている。この冷却フィン18はベース16に接続されており、これらベース16および冷却フィン18の組み合わせはヒートシンクである。冷却フィン18の数は複数であってもよい。
空気通過部40a,40b,41a,41bのそれぞれは、冷却ファン13,14の半径方向外側に向かって延びている。より具体的には、空気通過部40a,40b,41a,41bのそれぞれは、隔壁20と平行な方向、すなわち、駆動軸4の軸線CL方向と垂直な方向に延びており、ファンハウジング15の内面および外面で開口している。
第1冷却ファン13は、隔壁20、モータケーシング側部位15a、およびモータケーシング3(より具体的には、ブラケット3c)によって形成されたモータケーシング側空間50に配置されている。第2冷却ファン14は、隔壁20、インバータケース側部位15b、およびインバータケース12(より具体的には、ベース16)によって形成されたインバータケース側空間51に配置されている。
空間50は、互いに離間する空気通過部40a,40bによって電動機の外部空間と連通する空間である。第1冷却ファン13は、その回転によって、モータケーシング3を冷却する空気の流れを形成することができる。空間51は、互いに離間する空気通過部41a,41bによって電動機の外部空間と連通する空間である。第2冷却ファン14は、その回転によって、インバータケース12を冷却する空気の流れを形成することができる。
図2は、モータケーシング3を冷却する空気の流れと、インバータケース12を冷却する空気の流れとを説明するための図である。まず、モータケーシング3を冷却する空気の流れについて説明する。第1冷却ファン13が駆動軸4の回転によって一方向に回転すると、モータ1の発熱によって熱せられたモータケーシング3の周囲の空気は、モータケーシング3に隣接する空気通過部40aを通過して、空間50に流入する。空気通過部40aはモータケーシング3に隣接しているため、第1冷却ファン13は、モータケーシング3の周囲の空気を直接的に、かつ積極的に空間50に取り込むことができる。
モータケーシング3の熱を奪いつつ空間50に流入した空気は、その流れによって徐々に冷却され、隔壁20に隣接する空気通過部40bを通過して、電動機の外部に流出する。このように、第1冷却ファン13は、その回転によって、空気通過部40aから流入し、空気通過部40bから流出する空気の流れを形成することができ、モータケーシング3の熱を効率的に奪うことができる。結果として、第1冷却ファン13は、モータケーシング3を介してモータ1を間接的に冷却することができる。
モータ1はモータケーシング3によって閉じられた空間2に配置されているため、モータケーシング3を冷却する空気流れが形成されても、微細な金属などの異物はモータ1には接触しない。本実施形態では、モータ1は、その構成要素としての永久磁石を有している。したがって、仮にモータケーシング3が開放された構造を有しており、モータ1が外部空間に露出していると、第1冷却ファン13の回転によってモータケーシング3の内部を流れる空気が形成されてしまい、空気とともに流れる異物がモータ1に接触してしまうおそれがある。最悪の場合、モータ1は、異物との接触によって破損するおそれがある。本実施形態によれば、第1冷却ファン13は、モータケーシング3を介してモータ1を間接的に冷却することができるため、モータ1の破損が防止される。
次に、インバータケース12を冷却する空気の流れについて説明する。第2冷却ファン14が駆動軸4の回転によって一方向に回転すると、インバータ10の発熱によって熱せられたインバータケース12の周囲の空気は、インバータケース12に隣接する空気通過部41aを通過して、空間51に流入する。空気通過部41aはインバータケース12に隣接しているため、第2冷却ファン14は、インバータケース12の周囲の空気を直接的に、かつ積極的に空間51に取り込むことができる。
空気通過部41aは、冷却フィン18の外側に配置されており、冷却フィン18に隣接している。したがって、空気は、冷却フィン18に接触しながら空間51に流入することができ、インバータ10から冷却フィン18に伝達した熱を奪うことができる。
インバータケース12の熱を奪いつつ空間51に流入した空気は、その流れによって徐々に冷却され、隔壁20に隣接する空気通過部41bを通過して、電動機の外部に流出する。このように、第2冷却ファン14は、その回転によって、空気通過部41aから流入し、空気通過部41bから流出する空気の流れを形成することができ、インバータケース12の熱を効率的に奪うことができる。結果として、第2冷却ファン14は、インバータケース12を介してインバータ10を間接的に冷却することができる。
さらに、冷却ファン13,14の間に配置された隔壁20も空間50,51で形成される空気の流れによって冷却されるため、モータ1とインバータ10との間で熱の授受が行われにくく、モータ1およびインバータ10の双方の熱影響を懸念する必要はない。
インバータ10はインバータケース12によって閉じられた空間11に配置されているため、インバータケース12を冷却する空気流れが形成されても、微細な金属などの異物はインバータ10には接触しない。したがって、インバータ10の破損が防止される。
駆動軸4が反対方向に回転すると、この駆動軸4の反対方向の回転によって、冷却ファン13,14も反対方向に回転し、モータケーシング3およびインバータケース12を冷却する空気は図2の矢印に示す方向と反対方向に流れる。より具体的には、第1冷却ファン13が反対方向に回転すると、電動機の外部の空気は、空気通過部40bを通過して空間50に流入する。この空気は、空気通過部40aを通過してモータケーシング3に接触する。空気は、モータケーシング3に接触することによって、モータ1からモータケーシング3および冷却フィン6に伝達した熱を奪い、結果として、モータケーシング3を介してモータ1を間接的に冷却することができる。
第2冷却ファン14が反対方向に回転すると、電動機の外部の空気は、空気通過部41bを通過して、空間51に流入する。この空気は、空気通過部41aを通過してインバータケース12に接触する。このとき、空気は、冷却フィン18に接触するため、インバータケース12は効果的に冷却される。このようにして、空気は、インバータ10からインバータケース12および冷却フィン18に伝達した熱を奪い、結果として、インバータケース12を介してインバータ10を間接的に冷却することができる。
本実施形態に係る電動機と比較例に係る電動機との違いについて説明する。従来の誘導型電動機と同様の冷却構造のまま、インバータを駆動軸の延長線上に配置し、インバータとモータとの間にファンを取り付けた場合、ファンはインバータ側を通過して温められた空気をモータ側に対流させる。または、ファンはモータ側を通過して温められた空気をインバータ側に対流させる。この場合、一度温められた空気を使用した対流によって熱交換が行われるため、十分な冷却効果を得ることができない。
本実施形態によれば、モータ1を冷却するための第1冷却ファン13と、インバータ10を冷却するための第2冷却ファン14との間には、隔壁20が配置されている。ファンハウジング15は、隔壁20を基準としてインバータケース12側に配置された第1空気流れ形成部40と、隔壁20を基準としてモータケーシング3側に配置された第2空気流れ形成部41とを備えている。このような構成により、空気は、モータケーシング3およびインバータケース12のそれぞれの発熱の影響を受けずにモータケーシング3およびインバータケース12のそれぞれを冷却することができるため、発熱体であるモータ1およびインバータ10を効果的に冷却することができる。
図3は、隔壁20に形成された複数の案内羽根21,22を示す図である。図4は、図3に示す隔壁20の正面図である。図5は、複数の案内羽根21,22の他の実施形態を示す図である。隔壁20は、貫通孔20aを有する環状形状を有している。
図3乃至図5に示すように、隔壁20には、冷却ファン13,14のそれぞれの回転による空気の旋回流れの方向を変更する案内羽根21,22が形成されていてもよい。図4および図5では、それぞれ、隔壁20のモータケーシング側の面20bをモータ1側から見たときの案内羽根21と、隔壁20のインバータケース側の面20cをインバータ10側から見たときの案内羽根22とが描かれている。本実施形態では、案内羽根21,22は、隔壁20を中心として対称的に、より具体的には、隔壁20と平行に延びる線分(駆動軸4の軸線CLと垂直な線分)を中心として線対称になるように、配置されている。
隔壁20のモータケーシング側の面20bには、モータケーシング3を冷却する空気流れを第1方向に変える複数の案内羽根21が形成されている。隔壁20のインバータケース側の面20cには、インバータケース12を冷却する空気流れを第1方向に変える複数の案内羽根22が形成されている。複数(本実施形態では、6つ)の案内羽根21,22は、隔壁20の周方向に沿って等間隔に配置されている。案内羽根21,22の数は本実施形態には限定されない。
図4に示すように、各案内羽根21,22は、隔壁20の中心側から外側に向かって円弧状に湾曲する形状を有している。言い換えれば、複数の案内羽根21,22は隔壁20の中心側から外側に向かって放射状に延びている。各案内羽根21,22は、円弧状に盛り上がった曲面(膨らみ面)と、円弧状に窪んだ曲面(窪み面)とを備えている。
本実施形態では、隔壁20には、その両面20b,20cに形成された互いに対称的な複数の案内羽根21,22が形成されている。案内羽根21は第1冷却ファン13の回転によって空気の流れを第1方向に変えることができ、案内羽根22は第2冷却ファン14の回転によって空気の流れを第1方向に変えることができる。
第1冷却ファン13の回転によって流れる空気は駆動軸4の回転方向と同一方向に旋回しながら空間50から流出し、ファンハウジング15の外面に沿うように旋回しながら流れる。第2冷却ファン14の回転によって流れる空気は駆動軸4の回転方向と同一方向に旋回しながら空間51から流出し、ファンハウジング15の外面に沿うように旋回しながら流れる。結果として、モータ1側の熱およびインバータ10側の熱はファンハウジング15の外面に沿って電動機の外部に放出される。
図5に示すように、案内羽根21は、図4に示す各案内羽根21,22の膨らみ面および窪み面の位置が逆さまになったような湾曲形状を有してもよい。図5に示す実施形態では、案内羽根21は第1冷却ファン13の回転によって形成された空気の流れを第1方向とは異なる第2方向に変えることができ、案内羽根22は第2冷却ファン14の回転によって形成された空気の流れを第2方向に変えることができる。
図3に示す電動機における隔壁20のファンハウジング15への接続構造について、図6および図7を参照しつつ説明する。図6は、ファンハウジング15の断面の一部を示す斜視図である。図7は、隔壁20をファンハウジング15に接続する様子を示す図である。本実施形態では、ファンハウジング15は筒状の一体構造を有している。
ファンハウジング15の内面には、ファンハウジング15の半径方向内側、すなわち、駆動軸4に向かって延びるストッパー90が形成されている。ストッパー90は、ファンハウジング15の内面に沿って延びる環状形状を有しており、隔壁20のインバータケース12側への移動を制限している。隔壁20の外径はファンハウジング15の内径よりも小さく、案内羽根21,22が形成された隔壁20はファンハウジング15内に挿入可能である。図7に示すように、隔壁20は、モータケーシング3側からファンハウジング15内に挿入され、案内羽根22がストッパー90に接触するまで、インバータケース12側に移動される。このようにして、隔壁20はファンハウジング15に接続される。
図6および図7に示す実施形態では、ストッパー90は、インバータケース側部位15bに設けられており、空気通過部41bを構成するスリットに接続されている。一実施形態では、ストッパー90はモータケーシング側部位15aに設けられてもよい。この場合、隔壁20はインバータケース12側からモータケーシング3側に向かって移動される。
図8は、隔壁20のファンハウジング15への接続構造の他の実施形態を示す図である。図9は、図8のA線方向から見た図である。図10は、図8のB線方向から見た図である。図10では、隔壁20は点線で示されており、案内羽根22は断面で示されており、案内羽根21の図示は省略されている。ファンハウジング15の内面には、凹部91aを有する回り止め部91が形成されている。案内羽根22の外側端部には、凹部91aに挿入可能な凸部22aが形成されており、凸部22aを凹部91aに挿入することにより、隔壁20の回転方向への移動が制限される。案内羽根22の外側端部は隔壁20の外面に接続された案内羽根22の部位である。図8乃至図10に示す実施形態では、回り止め部91は、インバータケース側部位15bに設けられているが、モータケーシング側部位15aに設けられてもよい。この場合、案内羽根21の外側端部に凸部22aに相当する凸部が設けられる。
図11は、電動機の他の実施形態を示す図である。図11では、隔壁20には案内羽根21,22が形成されている。図11に示すように、ファンハウジング15は、モータケーシング側部位15aに接続され、モータケーシング3の外側まで延びる第1ファンカバー60を備えている。ファンハウジング15は、インバータケース側部位15bに接続され、インバータケース12の外側まで延びる第2ファンカバー61を備えている。本実施形態では、隔壁20の外径はファンハウジング15の外径よりも大きく、隔壁20はファンハウジング15からはみ出している。
第1ファンカバー60とモータケーシング3(より具体的には、モータフレーム3a)との間には、第1モータケーシング側空気通過部62が形成されている。本実施形態では、第1ファンカバー60の内径はモータケーシング3の外径よりも大きい。空気通過部62は第1ファンカバー60とモータケーシング3との間に形成された環状の隙間(開口)であり、モータケーシング3に隣接している。第2モータケーシング側空気通過部40bは、隔壁20に隣接するように、モータケーシング側部位15aに形成されている。
第2ファンカバー61とインバータケース12(より具体的には、インバータカバー17)との間には、第1インバータケース側空気通過部63が形成されている。本実施形態では、第2ファンカバー61の内径はインバータケース12の外径よりも大きい。空気通過部63は第2ファンカバー61とインバータケース12との間に形成された環状の隙間(開口)であり、インバータケース12に隣接している。第2インバータケース側空気通過部41bは、隔壁20に隣接するように、インバータケース側部位15bに形成されている。
第1ファンカバー60は、モータケーシング3の一部を取り囲むように配置されており、冷却フィン6の全体は第1ファンカバー60に覆われている。一実施形態では、第1ファンカバー60はモータケーシング3の全体を取り囲むように配置されてもよい。第2ファンカバー61はインバータケース12の全体を取り囲むように配置されている。
第1ファンカバー60は、モータケーシング3を積極的に冷却する空気流れを形成するためのカバー部材であり、モータケーシング3を冷却する空気流れは第1ファンカバー60とモータケーシング3との間に形成される。第2ファンカバー61は、インバータケース12を積極的に冷却する空気流れを形成するためのカバー部材であり、インバータケース12を冷却する空気流れは第2ファンカバー61とインバータケース12との間に形成される。
第1冷却ファン13の一方向の回転によって、モータケーシング3に接触する空気は、第1ファンカバー60の内面とモータケーシング3の外面との間の隙間(空気通過部62)を流れる。第1ファンカバー60は冷却フィン6を覆っているため、空気は、積極的に冷却フィン6に接触しつつ、すなわち、モータケーシング3の熱を積極的に奪いつつ、モータケーシング3の外面に沿うように流れることができる。結果として、モータケーシング3はより効果的に冷却される。空間50に流入した空気は、空気通過部40bを通過して電動機の外部に流出する。
第1冷却ファン13の反対方向の回転によって、空気は、空気通過部40bを通過して空間50に流入する。さらに、空気は、モータケーシング3および冷却フィン6に伝達した熱を奪いつつ、第1ファンカバー60の内面とモータケーシング3の外面との間の隙間(空気通過部62)を流れ、電動機の外部に流出する。
第2冷却ファン14によって形成される空気の流れは、第1冷却ファン13によって形成される空気の流れと同様であるため、その詳細な説明は省略する。第2冷却ファン14は、その両方向の回転によって第2ファンカバー61の内面とインバータケース12の外面との間の隙間(空気通過部63)に空気流れを形成することができるため、インバータケース12を積極的に冷却することができる。この空気流れはインバータケース12の外面に沿うような流れである。
図11に示す電動機における隔壁20のファンハウジング15への接続構造について、図12および図13を参照しつつ説明する。図12は、隔壁20のファンハウジング15への接続構造のさらに他の実施形態を示す図である。図13は、案内羽根21,22とファンハウジング15とを互いに接続する様子を示す図である。
本実施形態では、ファンハウジング15は筒状の分割構造(2つ割り構造)を有している。したがって、以下、モータケーシング側部位15aをモータケーシング側部材15aと呼び、インバータケース側部位15bをインバータケース側部材15bと呼ぶ。
図12および図13に示すように、モータケーシング側部材15aの端面には、案内羽根21の厚さよりも大きな幅を有する切り欠き95が形成されており、案内羽根21の外側端部と内側端部との間の面には、モータケーシング側部材15aの厚さよりも大きな幅を有する切り欠き96が形成されている。案内羽根21の内側端部は隔壁20の貫通孔20aに隣接する案内羽根21の部位である。
図13に示すように、インバータケース側部材15bの端面には、案内羽根22の厚さよりも大きな幅を有する切り欠き97が形成されており、案内羽根22の外側端部と内側端部との間の面には、インバータケース側部材15bの厚さよりも大きな幅を有する切り欠き98が形成されている。モータケーシング側部材15aの切り欠き95と案内羽根21の切り欠き96とが互いに向き合った状態で、モータケーシング側部材15aが案内羽根21に押し込まれると、案内羽根21およびモータケーシング側部材15aは、切り欠き95,96を介して互いに連結される。
同様に、インバータケース側部材15bの切り欠き97と案内羽根22の切り欠き98とが互いに向き合った状態で、インバータケース側部材15bが案内羽根22に押し込まれると、案内羽根22およびインバータケース側部材15bは、切り欠き97,98を介して互いに連結される。このような構成により、隔壁20の回転方向への移動は制限される。
図14は、電動機のさらに他の実施形態を模式的に示す断面図である。図14に示すように、電動機は、隔壁20を備えておらず、冷却ファン13,14を一体とした両面ファン70を備えている。両面ファン70は模式的に描かれている。両面ファン70は、モータケーシング3およびインバータケース12の両方に隣接して配置され、かつ駆動軸4に取り付けられている。両面ファン70は、モータケーシング3に隣接するモータケーシング側の翼70aと、インバータケース12に隣接するインバータケース側の翼70bとを備えている。
両面ファン70は、ファンハウジング15に収容されており、ファンハウジング15の空間80に配置されている。この空間80は、上述した実施形態で示した空間50,51を一体とした空間である。
両面ファン70は軽量で断熱性に優れている材質から構成されていることが好ましい。両面ファン70は、生産数による製造コストおよび/または生産体制に合わせて選定される(例えば、樹脂、プレス板、ダイキャスト、鋳物、加工等)。
ファンハウジング15は、両面ファン70の回転によってモータケーシング3およびインバータケース12を冷却する空気流れを形成する空気流れ形成部71を備えている。空気流れ形成部71は、モータケーシング3に隣接する複数のモータケーシング側開口72と、インバータケース12に隣接する複数のインバータケース側開口73を備えている。各モータケーシング側開口72はモータケーシング側部位15aに形成されており、各インバータケース側開口73はインバータケース側部位15bに形成されている。これら開口72,73は、それぞれ、両面ファン70の半径方向外側、言い換えれば、両面ファン70と平行に延びており、ファンハウジング15の内面および外面で開口している。
モータケーシング側開口72の数は本実施形態には限定されない。複数のモータケーシング側開口72はファンハウジング15の周方向に沿って等間隔に配置されている。同様に、インバータケース側開口73の数は本実施形態には限定されない。複数のインバータケース側開口73はファンハウジング15の周方向に沿って等間隔に配置されている。
両面ファン70は、両側吸い込み(または両側吐き出し)の両面羽根構造を有している。したがって、2つのファンを設ける必要はなく、かつ隔壁20を省略することができるため、電動機の全体のサイズをコンパクトにすることができ、かつ電動機のコストを低減することができる。
両面ファン70は、その一方向の回転により、モータケーシング3と、インバータケース12、より具体的には、冷却フィン18(図1参照)に相当する冷却フィン(図示しない)とを通過させる空気流れを形成することができる。モータケーシング3およびインバータケース12への接触によって温度が上昇した空間80の空気は、両面ファン70の回転によって開口72,73を通過して電動機の外部に流出される。両面ファン70は、その反対方向の回転により、電動機の外部の空気を空間80に取り込み、この空気をモータケーシング3およびインバータケース12に接触させてもよい。
モータ1の発熱量とインバータ10の発熱量は異なることがあるため、モータ1を間接的に冷却する空気の風量およびインバータ10を間接的に冷却する空気の風量が、それぞれ、最適になるように、両面ファン70の翼形状および/または翼枚数を変化させることが好ましい。より具体的には、翼70a,70bの形状および/または枚数は異なることが好ましい。
さらに、翼70a,70bの形状によっては、インバータケース側の翼70bを吸い込みファン構造とし、モータケーシング側の翼70aを吐き出しファン構造としてもよい。逆に、インバータケース側の翼70bを吐き出しファン構造とし、モータケーシング側の翼70aを吸い込みファン構造としてもよい。電動機の周辺の空気流れを形成する構成は、電動機の周辺機器の状況(電動機から放出される熱、すなわち排熱に対する耐性が乏しい機器がある場合)および電動機の設置環境(もともと自然な空気の流れ方向がある場合)を含む要素によって決定される。
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
1 モータ
2 空間
3 モータケーシング
3a モータフレーム
3b エンドカバー
3c ブラケット
4 駆動軸
6 モータケーシング側冷却フィン
10 インバータ
11 空間
12 インバータケース
13 第1冷却ファン
14 第2冷却ファン
15 ファンハウジング
15a モータケーシング側部位
15b インバータケース側部位
16 ベース
17 インバータカバー
18 インバータケース側冷却フィン
20 隔壁
20a 貫通孔
20b モータケーシング側の面
20c インバータケース側の面
21,22 案内羽根
22a 凸部
30 回転子
31 固定子
35,36 軸受
40 第1空気流れ形成部
40a 第1モータケーシング側空気通過部
40b 第2モータケーシング側空気通過部
41 第2空気流れ形成部
41a 第1インバータケース側空気通過部
41b 第2インバータケース側空気通過部
50 モータケーシング側空間
51 インバータケース側空間
60 第1ファンカバー
61 第2ファンカバー
62 第1モータケーシング側空気通過部
63 第1インバータケース側空気通過部
70 両面ファン
70a モータケーシング側の翼
70b インバータケース側の翼
71 空気流れ形成部
72 モータケーシング側開口
73 インバータケース側開口
80 空間
90 ストッパー
91 回り止め部
91a 凹部
95,96,97,98 切り欠き

Claims (11)

  1. モータを収容する閉じられた空間が内部に形成されたモータケーシングと、
    前記モータケーシングを貫通して延びる駆動軸と、
    インバータを収容する閉じられた空間が内部に形成されたインバータケースと、
    前記モータケーシングに隣接して配置され、かつ前記駆動軸に取り付けられた第1冷却ファンと、
    前記インバータケースに隣接して配置され、かつ前記駆動軸に取り付けられた第2冷却ファンと、
    前記モータケーシングと前記インバータケースとの間に配置され、前記第1冷却ファンおよび前記第2冷却ファンを収容するファンハウジングと、
    前記ファンハウジングの内部に配置され、前記第1冷却ファンおよび前記第2冷却ファンを隔離する隔壁とを備え、
    前記ファンハウジングは、前記第1冷却ファンの回転によって前記モータケーシングを冷却する空気流れを形成する第1空気流れ形成部と、前記第2冷却ファンの回転によって前記インバータケースを冷却する空気流れを形成する第2空気流れ形成部とを備えていることを特徴とする電動機。
  2. 前記第1空気流れ形成部は、前記モータケーシングに隣接し、空気が通過可能な第1モータケーシング側空気通過部と、前記隔壁に隣接し、空気が通過可能な第2モータケーシング側空気通過部とを備えており、
    前記第2空気流れ形成部は、前記インバータケースに隣接し、空気が通過可能な第1インバータケース側空気通過部と、前記隔壁に隣接し、空気が通過可能な第2インバータケース側空気通過部とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の電動機。
  3. 前記第1モータケーシング側空気通過部および前記第2モータケーシング側空気通過部のそれぞれは、前記ファンハウジングのモータケーシング側部位に形成されており、
    前記第1インバータケース側空気通過部および前記第2インバータケース側空気通過部のそれぞれは、前記ファンハウジングのインバータケース側部位に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の電動機。
  4. 前記ファンハウジングは、前記モータケーシングの外側まで延びる第1ファンカバーと、前記インバータケースの外側まで延びる第2ファンカバーとを備えており、
    前記第1モータケーシング側空気通過部は、前記第1ファンカバーと前記モータケーシングとの間に形成されており、
    前記第1インバータケース側空気通過部は、前記第2ファンカバーと前記インバータケースとの間に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の電動機。
  5. 前記隔壁のモータケーシング側の面には、前記モータケーシングを冷却する空気流れを第1方向に変える複数の案内羽根が形成されており、
    前記隔壁のインバータケース側の面には、前記インバータケースを冷却する空気流れを前記第1方向に変える複数の案内羽根が形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電動機。
  6. 前記モータケーシングは、その外面に形成されたモータケーシング側冷却フィンを備えており、
    前記モータケーシング側冷却フィンは、前記駆動軸の軸線方向に延びていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電動機。
  7. 前記インバータケースは、前記第2冷却ファンに向かって延びるインバータケース側冷却フィンを備えていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電動機。
  8. 前記第1冷却ファンおよび前記第2冷却ファンの翼形状および/または翼枚数は、異なることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の電動機。
  9. モータを収容する閉じられた空間が形成されたモータケーシングと、
    前記モータケーシングを貫通して延びる駆動軸と、
    インバータを収容する閉じられた空間が形成されたインバータケースと、
    前記モータケーシングおよび前記インバータケースの両方に隣接して配置され、かつ前記駆動軸に取り付けられた両面ファンと、
    前記モータケーシングと前記インバータケースとの間に配置され、前記両面ファンを収容するファンハウジングとを備え、
    前記ファンハウジングは、前記両面ファンの回転によって前記モータケーシングおよび前記インバータケースを冷却する空気流れを形成する空気流れ形成部を備えており、
    前記空気流れ形成部は、前記モータケーシングに隣接するモータケーシング側開口と、前記インバータケースに隣接するインバータケース側開口とを備えており、
    前記モータケーシング側開口および前記インバータケース側開口は、それぞれ、前記両面ファンの半径方向外側で開口していることを特徴とする電動機。
  10. 前記両面ファンは、前記モータケーシングに隣接するモータケーシング側の翼と、前記インバータケースに隣接するインバータケース側の翼とを備えており、
    前記モータケーシング側の翼および前記インバータケース側の翼の形状および/または枚数は、異なることを特徴とする請求項9に記載の電動機。
  11. 前記モータケーシング側の翼は、吸い込みファン構造または吐き出しファン構造を有しており、
    前記インバータケース側の翼は、前記モータケーシング側の翼とは異なるファン構造を有していることを特徴とする請求項10に記載の電動機。
JP2017222544A 2017-11-20 2017-11-20 電動機 Active JP7018298B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017222544A JP7018298B2 (ja) 2017-11-20 2017-11-20 電動機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017222544A JP7018298B2 (ja) 2017-11-20 2017-11-20 電動機

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019097238A JP2019097238A (ja) 2019-06-20
JP7018298B2 true JP7018298B2 (ja) 2022-02-10

Family

ID=66972156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017222544A Active JP7018298B2 (ja) 2017-11-20 2017-11-20 電動機

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7018298B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7525446B2 (ja) * 2021-06-16 2024-07-30 株式会社日立産機システム 回転電機および回転電機の回転軸保護構造
JP7309302B1 (ja) 2022-05-13 2023-07-18 西芝電機株式会社 回転電機

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006528477A (ja) 2003-06-17 2006-12-14 ブラック アンド デッカー インコーポレーテッド 二重経路空気流冷却構造を有する発電機およびそのための方法
JP2009278810A (ja) 2008-05-16 2009-11-26 Ebara Corp モータ組立体およびポンプ装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2882594B2 (ja) * 1991-10-07 1999-04-12 本田技研工業株式会社 電動機の冷却装置
JPH0984294A (ja) * 1995-09-19 1997-03-28 Mitsubishi Electric Corp 可変速電動機

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006528477A (ja) 2003-06-17 2006-12-14 ブラック アンド デッカー インコーポレーテッド 二重経路空気流冷却構造を有する発電機およびそのための方法
JP2009278810A (ja) 2008-05-16 2009-11-26 Ebara Corp モータ組立体およびポンプ装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019097238A (ja) 2019-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6340798B2 (ja) 送風ファン
US7775767B2 (en) Fan assembly
JP7018298B2 (ja) 電動機
JP6085792B2 (ja) 軸方向磁束電気機器
JP6575056B2 (ja) 送風ファン
JP7038074B2 (ja) 回転電機およびロータシャフト
JP6705510B2 (ja) 電動コンプレッサ
JP2016135026A (ja) 回転装置
WO2019142777A1 (ja) 放熱部材および電動機組立体
WO2019049397A1 (ja) 回転電機のロータ冷却構造
JP2016220373A (ja) アキシャルギャップ型電動発電機
JP5977298B2 (ja) 全閉式回転電機
US9263925B2 (en) Blower
JP2009011059A (ja) 回転電機
JP2014158342A (ja) 回転電機
WO2008059687A1 (fr) Moteur rotatif
JP6988108B2 (ja) 回転電機
US4020373A (en) Rotary electric machine
JP7416271B2 (ja) 電動過給機
JPH0823661A (ja) 全閉外扇形電動機の冷却構造
CN113994574B (zh) 旋转电机
WO2020208730A1 (ja) 電動機
JP5950642B2 (ja) 回転電機
JP2016226210A (ja) 電動発電機
JP3894114B2 (ja) 全閉形電動機

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201008

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210720

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210716

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210908

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220118

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220131

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7018298

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150