JPH07241059A

JPH07241059A - 回転電機

Info

Publication number: JPH07241059A
Application number: JP2826194A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yasuhara; 隆安原; Hiroshi Asabuki; 弘朝吹; Akio Imai; 翠男今井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-02-25
Filing date: 1994-02-25
Publication date: 1995-09-12

Abstract

(57)【要約】【目的】必要な冷却性能の向上が確実に得られ、充分に
小形化が図れるようにした内部冷却扇による開放通風形
の回転電機を提供すること。【構成】固定子３の周辺部に空気流通路３ｂを設け、上
半分の部分と下半分の部分とで形状が異なるファンガイ
ド９ｃ、９ｄにより、固定子エンドコイル４ａ、４ｂを
冷却した空気を、空気流通路３ｂを介してから外部に排
出させるようにしたもの。【効果】温度上昇が大きい固定子鉄心が空気により直接
冷却されるので、高い冷却能力が得られ、この結果、以
下の効果が得られる。１．回転電機の温度上昇の低減が図れる。２．小形軽量の回転電機を提供できる。３．回転電機の寿命が伸び信頼性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内部冷却扇による開放
通風型の回転電機に係り、特に比較的小容量の汎用誘導
電動機に好適な回転電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】汎用の誘導電動機などの回転電機には、
その冷却方式により種々の形式のものが知られている
が、その一種に内部冷却扇による開放通風形の電動機が
ある。そこで、従来から知られている、このようなモー
トル(電動機)の一般的な例について、図８により説明す
る。この図８において、まず、１はハウジング(筐体)
で、鋳鉄やアルミニウム合金などの材料により両端が開
放された円筒形に作られ、その内部のほぼ中央付近の内
周壁に固定子(鉄心)３が配置されている。そして、この
ハウジング１の円周面には、円周方向に沿って空気排気
用の開孔である空気排出口１ａ、１ｂが設けられてい
る。

【０００３】また、固定子３には固定子コイル４が巻装
されており、その一部が固定子３の端面からそれぞれ軸
方向に突出して、円筒形になった固定子コイルエンド４
ａ、４ｂを形成している。

【０００４】次に、２ａ、２ｂはエンドブラケット(端
蓋)で、それぞれハウジング１の両端の開口部を塞ぐ形
で、このハウジング１に取り付けられており、それぞれ
軸受を備えていて、これらによりシャフト(回転軸)５を
支承するようになっている。そして、このシャフト５の
一方の端部、図では右側の端部は、エンドブラケット２
ｂを挿通して出力軸を形成している。

【０００５】さらに、これらのハウジング１の両端の開
口部を塞いでいるエンドブラケット２ａ、２ｂには、外
気をハウジング１内に取り込むための開孔である空気取
入口１０ａ、１０ｂが設けられている。

【０００６】一方、シャフト５のハウジング１内の途中
位置には、固定子３と対向するように回転子６が設けら
れているが、この回転子６には、図には表れていない二
次導体バーと、エンドリング７が設けられている。そし
て、このエンドリング７の両端面には、軸方向に沿って
突設された複数の羽根(ファンブレード)からなる冷却扇
８が設けられている。

【０００７】また、ハウジング１の内部には、空気案内
部材となるファンガイド９ａ、９ｂが取り付けられてい
るが、これらのファンガイド９ａ、９ｂは、シャフト５
が挿通される中央部に開孔を有する、ほぼドーナツ円環
状の薄板成形品からなり、ハウジング１とエンドブラケ
ット２ａ、２ｂとで挟着して保持され、冷却扇８による
冷却用空気の通風路を形成している。

【０００８】ここで、固定子コイル４に電力が供給され
ると、固定子３と回転子６の間の磁気作用により回転子
６にトルクが発生し、この回転子６がシャフト５と共に
回転するので、回転動力源として利用できることにな
る。

【０００９】そして、このとき、回転子６の回転により
冷却扇８による通風力が発生し、矢印イで示すように、
外気がエンドブラケット２ａ、２ｂの空気取入口１０
ａ、１０ｂからハウジング１内に吸い込まれる。そし
て、この吸い込まれた外気は、双方のファンガイド９
ａ、９ｂによって導かれ、冷却扇８を経て回転子６、エ
ンドリング７、固定子コイルエンド４ａ、及び固定子３
の両端面を冷却しながら通過し、その後、ハウジング１
の空気排出口１ａ、１ｂから外部に排出されるようにな
り、この結果、必要な冷却が得られるようになってい
る。

【００１０】なお、この種の回転電機に関する公知例と
しては、特公昭５６−４２２２３号公報を挙げることが
できる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、冷却
性能の向上についての配慮が充分にされているとはいえ
ず、これが回転電機の小形化を図る上での障害になると
いう問題があった。すなわち、冷却能力の増加は小形化
が要求された場合での対応に必要な処置の一種である
が、従来技術では、回転電機の発熱部分の一部に過ぎな
い固定子コイルエンドの冷却に重点がおかれているだけ
なので、回転電機の温度上昇を十分低減するには至ら
ず、従って、小形化が困難になっているのである。

【００１２】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点に充分に対処でき、必要な冷却性能の向上が確実に得
られ、充分に小形化が図れるようにした回転電機を提供
することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的は、固定子鉄心
の外周近傍に軸方向に貫通する空間からなる空気流通路
を設けた上で、空気取入口から取入れた空気を固定子コ
イルエンドの内側から外側を通り、固定子鉄心の外周近
傍に設けた空気流通路に導き、固定子鉄心外周を軸方向
に案内する部分と、空気取入口から取り入れた空気を固
定子コイルエンドの内側に当てるだけで固定子鉄心の外
周に設けた空間へは行かないように阻止する部分とを併
せ持つ空気案内部材を設けることにより達成される。

【００１４】

【作用】空気案内部材は、空気取入口より取入れた空気
を固定子コイルエンドの内側から外側に導くと共に、固
定子鉄心の外周を軸方向に貫通する空気流通路にも導入
させ、該空気流通路を通過させることにより、固定子コ
イルだけでなく回転電機で最も温度の高い固定子鉄心を
冷却するように働く。この結果、温度の高い固定子が直
接冷却されることになり、冷却性能が向上するので、温
度上昇が抑えられ、その分、小形化を図ることができ
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明による回転電機について、図示
の実施例により詳細に説明する。図１、図２、それに図
３は、本発明による回転電機を、比較的小容量の汎用誘
導電動機に適用した場合の一実施例で、図１は側断面図
で、図２は側面の一部断面図、そして図３は軸方向の反
負荷側から見た正断面図であり、これらの図において、
１はハウジングで、鋳鉄やアルミニウム合金などの材料
により軸方向の両端が開放された円筒形に作られ、ハウ
ジング１の反負荷側にある固定子コイルエンド４ａの近
くで、円周部の軸中心より上側の半周面に複数個の上側
空気排出口１ｃを設けると共に、負荷側にある固定子コ
イルエンド４ｂの近くで、軸中心より下側の半周面に複
数個の下側空気排出口１ｄが設けられている。

【００１６】ハウジング１には固定子３が取り付けられ
ているが、この固定子３には、その鉄心の外周面に、特
に図３により明瞭に示されているように、底部が固定子
外径より少し小さい外径を有し、円周方向に向かって所
定の幅を持って軸方向に貫通した溝３ａが円周方向に沿
って複数本設けられており、これにより、この固定子３
の外周部とハウジング１の内周面の間に、軸方向に貫通
した複数本の空間からなる空気流通路３ｂが形成される
ようになっている。

【００１７】ハウジング１内部にはファンガイド９ｃ、
９ｄが取り付けられいるが、これらは、中央部にシャフ
ト５が通る大きな円形の開孔を有する、ほぼドーナツ状
の薄板成形部材で作られ、ハウジング１の端部とエンド
ブラケット２ａ、２ｂとで挟着されることにより保持さ
れており、冷却扇８によって作り出される冷却風の案内
路を形成する空気案内部材を構成している。

【００１８】このため、まず、反負荷側にあるファンガ
イド９ｃは、軸中心の上半分の部分は、その開孔部分の
近傍で小さな半径の曲げ部分を有し、全体が固定子コイ
ルエンド４ａと充分に接近した形状に作られ、下半分の
部分は、全体が緩やかに曲げられた部分を有する形状を
有し、且つ、全体は固定子コイルエンド４ａから適当に
離して位置するように作られている。

【００１９】次に、これに対して、負荷側にあるファン
ガイド９ｄは、ファンガイド９ｃとは反対に、軸中心の
下半分の部分では、その開孔部分の近傍で小さな半径の
曲げ部分を有し、全体が固定子コイルエンド４ｂと充分
に接近した状態になるように作られ、そして、上半分の
部分では、全体が緩やかに曲げられた部分を有し、それ
が全体的に固定子コイルエンド４ｂから適当に離れて位
置するように作られている。

【００２０】なお、その他の構成は、図８で説明した従
来の回転電機と同じであり、この結果、固定子コイル４
に電力が供給されると、固定子３と回転子６の間の磁気
作用により回転子６にトルクが発生し、回転子６がシャ
フト５と共に回転するので、回転動力源として利用でき
ることになる点も同じであり、さらに、このとき、回転
子６の回転により冷却扇８による通風力が発生し、必要
な冷却が得られるようになっている点も、また、同じで
ある。

【００２１】次に、この実施例における冷却動作につい
て説明する。まず、図１、図２において、反負荷側にあ
るファンガイド９ｃの軸中心より上側の部分は、固定子
コイルエンド４ａと接近して装着され、且つ、図示の形
状に作られているため、エンドブラケット２ａの上側の
空気取入口１０ａから導入された空気を、矢印イで示す
ように、ほぼ円筒形をなしている固定子コイルエンド４
ａの内側の面に当てた上で、この空気が内側の面に当っ
た結果、固定子コイルエンド４ａの内側の面で円周方向
に進んで、そのまま上側空気排出口１ｃから外部に排出
され、固定子３の外周に設けた空気流通路３ｂへは行か
ないように導く働きをする。

【００２２】次に、このファンガイド９ｃの軸中心より
下側の部分は、固定子コイルエンド４ａから離して装着
され、且つ、図示の形状に作られているため、エンドブ
ラケット２ａの下部空気取入口１０ｃから導入された空
気を、矢印ロで示すように、固定子コイルエンド４ａの
内側の面から外側の面を通った後、固定子３の外周に軸
方向に貫通して設けられている空気流通路３ｂに導き、
この空気流通路３ｂ内を反負荷側から負荷側に、つまり
図１、図２で、左側から右に向かって通過し、その後、
負荷側にある下側空気排出口１ｄから外部に排出されて
ゆくように導く働きをする。

【００２３】一方、負荷側ファンガイド９ｄは、反負荷
側のファンガイド９ｃとは上下関係が逆になっているの
で、その軸中心より上の部分は、負荷側のエンドブラケ
ット２ｂの上部空気取入口１０ｂから導入された空気
を、矢印ハで示すように、固定子コイルエンド４ｂの内
側の面から外側の面を通った後、固定子３の外周に軸方
向に貫通して設けられている空気流通路３ｂに導き、こ
の空気流通路３ｂ内を負荷側から反負荷側に、つまり図
１、図２で、右側から左に向かって通過し、その後、反
負荷側にある上側空気排出口１ｃから外部に排出されて
ゆくように導く働きをし、同様に、ファンガイド９ｄの
軸中心より下側の部分は、エンドブラケット２ａの下側
の空気取入口１０ｄから導入された空気を、矢印ニで示
すように、固定子コイルエンド４ｂの内側の面から円周
方向に進んで、そのまま下側空気排出口１ｄから外部に
排出され、固定子３の外周に設けた空気流通路３ｂへは
行かないように導く働きをするのである。

【００２４】従って、この実施例によれば、固定子コイ
ル４と固定子コイルエンド４ａ、４ｂだけでなく、最も
温度が高くなる固定子３の鉄心も空気により直接冷却さ
れるので、充分な冷却作用が得られるようになり、この
結果、冷却性能が大きく向上するので、温度上昇が充分
に抑えられ、小形化を図ることができる。

【００２５】ところで、以上の実施例では、ファンガイ
ドや空気排出口を上下対称になるように構成し、これに
より２系統の冷却空気流通経路が形成されるようになっ
ているが、左右対象にしても良く、さらには上下左右で
９０度対称に構成し、４系統の冷却空気流通経路が形成
されるようにしてもよい。勿論、さらに多系統の冷却空
気流通経路が形成されるようにしてもよいことは言うま
でもない。

【００２６】次に、図４は、本発明における固定子３に
形成されている空気流通路の他の実施例で、この実施例
は、固定子鉄心３０として、その歯(ティース)部３０ａ
により形成されている固定子コイル４挿入用のスロット
部３０ｂが、固定子鉄心３０の内周面では閉じていて、
外周面で開放されているものを用い、スロット部３０ｂ
の外周側に固定子コイル４が存在しない部分を残し、こ
の部分により空気流通路３ｂが形成されるようにしたも
のである。

【００２７】なお、この図４の実施例では、固定子磁路
の一部がハウジング１の内周部分で形成されるので、ハ
ウジング１としては、少なくとも、その内周部分は所定
の磁気特性を備えた材料で構成する必要があるのは、言
うまでもない。

【００２８】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。図５と図６は本発明の他の一実施例で、図５は側断
面図で、図６は側面の一部断面図である。この図５と図
６の実施例は、基本的は図１、図２で説明した実施例と
同じであるが、９ｅ、９ｆで示すファンガイドの形状
が、図１、図２の実施例におけるファンガイド９ｃ、９
ｄとは異なっている点と、ハウジング１の反負荷側下半
分の部分に下側空気排出口１ｅと、負荷側上半分の部分
に上側空気排出口１ｆが、それぞれ追加されている点と
が異なっている。そして、これら追加された排出口１
ｅ、１ｆは、元からある排出口１ａ及び１ｂよりも、そ
の開口面積が小さくなるように作られている。

【００２９】図７は、この実施例におけるファンガイド
９ｅ(９ｆ)の詳細を示したもので、下半分の部分９ｅ−
１では、大きな膨らみをもってハウジング１の内周面に
達する直径寸法を有しているが、上半分の部分９ｅ−２
では、やや小さな膨らみで、固定子３の鉄心に形成して
ある空気流通路３ｂの底部に達するまでの直径寸法を有
している。そして、さらに、この部分から、ほぼ半円筒
状をした部分９ｅ−３が延び、両側に仕切部９０が設け
られている。なお、負荷側のファンガイド９ｆも同様
で、ただ、図７で、向きを入れ替え、上下を反対にした
形になっているだけである。

【００３０】次に、この実施例における冷却動作につい
て説明する。回転子３が回転すると、冷却扇８の働きに
より、まず、反負荷側(左側)の下部では、矢印ロで示す
ように、エンドブラケット２ａの下部空気取入口１０ｃ
から空気が取入れられる。そして、この空気は、ファン
ガイド９ｅの下半分の部分９ｅ−１にガイドされて、反
負荷側の固定子コイルエンド４ａの回りに導かれる。そ
して、これにより固定子コイルエンド４ａを冷却した空
気は、矢印ヘで示すように、一部は下側空気排出口１ｅ
からそのまま排出されるが、残りは、そのまま固定子３
の外周にある空気流通路３ｂに流れ込み、これにより最
も高温になる固定子３を冷却する。

【００３１】そして負荷側に達した冷却風は、ここで、
ファンガイド９ｆにより、負荷側のコイルエンド４ｂに
達するのが阻止され、そのまま下部排出口１ｄから外部
に排出されるのである。

【００３２】次に、反負荷側(左側)の上部でも、冷却扇
８により、矢印イで示すように、エンドブラケット２ａ
の上部空気取入口１０ａから空気が取入れられるが、こ
の空気は、ファンガイド９ｅの上半分の部分９ｅ−２に
ガイドされ、反負荷側の固定子コイルエンド４ａの回り
に導かれる。そして、これにより固定子コイルエンド４
ａを冷却する。

【００３３】しかして、このとき、固定子コイルエンド
４ａを冷却した空気は、同じくファンガイド９ｅの上半
分の部分９ｅ−２から延びている半円筒状をした部分９
ｅ−３と仕切部９０の働きにより、上側の空気流通路３
ｂに流れ込むのが阻止されるので、そのまま下側に導か
れ、矢印ヘで示すように、下側空気排出口１ｅから外部
に排出されることになる。

【００３４】次に、負荷側のファンガイド９ｆについて
も同様であるが、ここでは、上半分の部分で、矢印ホで
示すように、負荷側の固定子コイルエンド４ｂを冷却し
た空気が、一部はそのまま上側空気排出口１ｆから排出
され、残りは、そのまま固定子３の外周にある空気流通
路３ｂに流れ込み、これにより最も高温になる固定子３
を冷却するようになっており、そして反負荷側に達した
冷却風は、ここで、ファンガイド９ｅにより、反負荷側
のコイルエンド４ａに達するのが阻止され、そのまま下
部排出口１ｅから外部に排出されるようになっている。

【００３５】また、下半分の部分では、矢印ニで示すよ
うに、負荷側の固定子コイルエンド４ｂを冷却した空気
は、そのまま下側空気排出口１ｄから外部に排出される
のである。

【００３６】従って、この実施例によっても、固定子コ
イル４と固定子コイルエンド４ａ、４ｂだけでなく、最
も温度が高くなる固定子３の鉄心も空気により直接冷却
されるので、充分な冷却作用が得られるようになり、こ
の結果、冷却性能が大きく向上するので、温度上昇が充
分に抑えられ、小形化を図ることができる。

【００３７】なお、この実施例では、ファンガイド９
ｅ、９ｆの形状や寸法のほか、空気排出口１ｃ、１ｆ
と、空気排出口１ｅ、１ｄの開口面積の比によっても、
得られる冷却能力が決められるので、実験などにより最
適な状態に選定すれば良い。

【００３８】ところで、以上の実施例では、何れも本発
明を誘導電動機に適用した場合について説明したが、本
発明は、内部冷却扇を備えた開放通風型の電動機なら、
誘導電動機に限らず、同期電動機、直流電動機など、ど
のような電動機にも適用可能なことは言うまでもなく、
勿論、発電機にも適用可能である。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、温度上昇が激しい固定
子鉄心についても、空気による冷却が直接得られるよう
にしたので、以下に列挙する効果を奏する。１．回転電機の温度上昇の低減が図れる。２．小形軽量の回転電機を提供できる。３．回転電機の寿命が伸び信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回転電機の一実施例を示す側断面
図である。

【図２】本発明による回転電機の一実施例を示す一部断
面による側面図である。

【図３】本発明による回転電機の一実施例を示すの正断
面図である。

【図４】本発明における固定子の他の一実施例を示す一
部正断面図である。

【図５】本発明による回転電機の他の一実施例を示す側
断面図である。

【図６】本発明による回転電機の他の一実施例を示す一
部断面による側面図である。

【図７】本発明の一実施例におけるファンガイドの外観
図である。

【図８】回転電機の従来例を示す側断面図である。

【符号の説明】

１ハウジング１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ空気排出口２ａ、２ｂエンドブラケット３固定子３ａ溝３ｂ空気流通路４固定子コイル４ａ、４ｂ固定子コイルエンド５シャフト６回転子７エンドリング８冷却扇９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆファンガイド１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ空気取入口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に冷却扇を備えた開放通風型の回転
電機において、固定子鉄心の外周近傍を軸方向に貫通す
る複数の空気流通路と、上記冷却扇による冷却用の空気
の流れを上記空気流通路に導入する空気案内部材とを設
け、固定子鉄心が直接、空気によって冷却されるように
構成したことを特徴とする回転電機。
【請求項２】請求項１の発明において、上記空気流通
路が、固定子鉄心の外周方向に沿って少なくとも２系統
の群を形成し、各群毎に上記空気の流通方向が反対にな
るように、上記空気案内部材が構成されていることを特
徴とする回転電機。