JPH08149757A - 回転機の冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製作が容易でコンパクトな回転機の冷却構造
を提供する。 【構成】 モータの円筒状をなすフレーム１の外周面と
内周面との間にフレーム１の一端と他端とを連通する流
通孔１ａを複数形成し、フレーム１の両端面に上記流通
孔１ａをつなげる溝１ｂをそれぞれ形成し、これら溝１
ｂの開口部分を環状の蓋板１１でそれぞれ塞ぎ、当該溝
１ｂの開口部分と蓋板１１との隙間をゴム製の環状のパ
ッキン１２でシールし、当該パッキン１２を環状の押さ
え板１３で押さえ付け、当該押さえ板１３をスナップリ
ング３４で固定してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転機の冷却構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電動機や発電機などの回転機は、作動に
伴って熱を発生してしまう。特に、大型の回転機では、
発熱量が大きいため、強制冷却する必要がある。このよ
うな回転機の冷却構造としては、例えば、実開平５−８
８１８５号公報に開示された大容量モータの水冷構造が
ある。この構造を図７，８に示す。

【０００３】図７に示すように、内周面にステータコア
６０を設けた円筒状のフレーム５１の内部には、周面に
ロータコア５９を設けた回転軸５２が配置され、この回
転軸５２は、その両端側が軸受５３を介してブラケット
５４にそれぞれ支持されている。上記フレーム５１は、
図８に示すように、内筒部５１ａと外筒部５１ｂとの間
に蛇行する水路部５１ｃを形成する仕切壁部５１ｄを複
数形成したものであり、鋳造により一体成形されてい
る。このフレーム５１の両端側の仕切壁部５１ｄの端面
には、ねじ穴部５１ｅが各々形成されている。

【０００４】前記フレーム５１の両端面の内筒部５１ａ
と外筒部５１ｂとの間には、ゴム製の環状のパッキン６
２が図７に示すように嵌合されている。図７に示すよう
に、前記ブラケット５４の外周部には、ボルト５６がそ
れぞれ貫通しており、当該ボルト５６は、前記パッキン
６２を貫通して上記フレーム５１の前記ねじ穴部５１ｅ
にそれぞれ螺合している。つまり、ブラケット５４は、
ボルト５６によりフレーム５１に取り付けられると共
に、パッキン６２を介してフレーム５１の水路部５１ｃ
の端部を塞いでいるのである。

【０００５】このような構造のモータでは、フレーム５
１の水路部５１ｃに冷却水を流通させることにより、モ
ータの作動に伴って発生する熱を冷却することができる
ようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たようなモータでは、次のような不具合が生じていた。 前述したような形状のフレーム５１は、その鋳型の製
作に手間がかかるだけでなく、鋳造にも手間がかかって
しまうので、コストが高くなってしまい、小ロット生産
には不向きであった。 フレーム５１の内筒部５１ａと外筒部５１ｂとの間の
水路部５１ｃを鋳型を用いて鋳造により形成するため、
内筒部５１ａと外筒部５１ｂとの間隔が比較的大きくな
ってしまい、フレーム５１が必要以上に大きなものであ
った。

【０００７】ブラケット５４は、軸受５３を介して回
転軸５２を支持すると共に、パッキン６２を介してフレ
ーム５１の水路部５１ｃの端部を塞いでいるため、軸受
５３の保守・点検などでブラケット５４を取り外す場合
には、フレーム５１の水路部５１ｃ内の冷却水をわざわ
ざ抜き取らなければならず、非常に手間がかかってしま
う。

【０００８】このような不具合は、前述したモータに限
らず、前述したモータと同様な構造を有する他の電動機
や発電機などの回転機でも生じるものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための本発明における構成は、円筒状のフレームの内部
に回転部材を設けた回転機の冷却構造において、冷媒を
前記フレームの一端と他端との間に流通させる流通孔を
当該フレームに複数形成し、前記流通孔同士をつなげる
溝を前記フレームの両端面にそれぞれ形成し、前記溝の
開口部分をシール手段で塞ぎ、前記シール手段をシール
固定手段で固定してなることを特徴とする。

【００１０】本発明に係る回転機の冷却構造は、前記シ
ール手段が前記フレームの前記溝の開口部分を塞ぐ環状
の蓋板と、前記蓋板と前記溝の開口部分との隙間と前記
フレームの外側との間をシールする弾性変形可能な環状
のシール具とを備えてなることを特徴とする。

【００１１】本発明に係る回転機の冷却構造は、前記シ
ール固定手段が前記シール手段を貫通して前記フレーム
に螺合するボルトまたは前記フレームの前記溝部の開口
部分近傍に嵌合して前記シール手段を当該フレームの外
側から押すスナップリングであることを特徴とする。

【００１２】

【作用】前述したように構成された本発明による回転機
の冷却構造では、フレームの溝の冷媒を供給することに
より、冷媒が各流通孔を流れ、フレームを冷却する。こ
のような流通孔及び溝は、鋳造によらず切削加工により
形成できる。

【００１３】シール手段が前述したような蓋板とシール
具とを備えてなるものであれば、蓋板が溝の開口部分を
塞ぎ、シール具が蓋板と溝の開口部分との隙間をシール
するので、シール具は、シール固定手段による固定力で
弾性変形しても溝内に入ってしまうことがない。

【００１４】シール固定手段が前述したようなボルトで
あれば、ボルトの締め付け具合を調整することにより、
シール手段を冷媒の圧力に応じた固定力で固定すること
ができる。また、シール固定手段が前述したようなスナ
ップリングであれば、シール手段の取り付け、取り外し
が容易になる。このようなシール固定手段によれば、シ
ール手段の固定のみにシール固定手段を用いることがで
きる。

【００１５】

【実施例】本発明によると回転機の冷却構造を水冷方式
のモータに適用した場合の一実施例を図１〜３を用いて
説明する。なお、図１は、その側断面図、図２は、その
フレームの正面図、図３は、そのフレーム内の冷媒の流
通方向を表す概念図である。

【００１６】図１に示すように、円筒状のフレーム１の
内部には、回転部材である回転軸２がフレーム１と同軸
をなして配置される。この回転軸２の両端側には、軸受
３がそれぞれ嵌合され、これら軸受３は、軸受保持具５
を介してブラケット４にそれぞれ保持されている。これ
らブラケット４の周縁部には、ボルト６が差し込まれ、
当該ボルト６は、フレーム１の端面の外周縁部にそれぞ
れ螺合している。つまり、回転軸２は、フレーム１の内
部でフレーム１と同軸をなして回転可能に保持されてい
るのである。

【００１７】フレーム１の内部の回転軸２の一端側に
は、環状をなす固定板７が差し込まれている。この固定
板７には、ボルト８がブラケット４を貫通して螺合され
ており、固定板７は、ボルト８の締め付けにより、その
端面が軸受３、ブラケット４、軸受保持具５の端面を押
さえ付けるようになっている。つまり、固定板７は、回
転軸２の軸心方向への移動を防止しているのである。

【００１８】回転軸２の周面には、ロータコア９が設け
られ、フレーム１の内周面には、ロータコア９と対向す
るステータコア１０が設けられている。よって、ステー
タコア１０に電気を流すことにより磁界が発生し、回転
軸２が回転するのである。

【００１９】図１に示すように、フレーム１の内周面と
外周面との間には、フレーム１の一端と他端とを連通す
る流通孔１ａがフレーム１の軸心に沿って形成されてお
り、図２に示すように、流通孔１ａは、フレーム２の周
方向に等間隔で八本形成されている。フレーム１の両端
面には、八本の流通孔１ａを一本の蛇行状につなげる溝
１ｂがそれぞれ四本形成されている。即ち、フレーム１
の一端側の溝１ｂは、図２に示すように、隣接する二本
の流通孔１ａが対をなすように隣接する流通孔１ａ間に
一つおきにそれぞれ形成され、フレーム１の他端側の溝
１ｂは、隣接する上記対を連結するように隣接する当該
対の間にそれぞれ形成されているのである。

【００２０】図１に示すように、フレーム１の両端面に
は、前記溝１ｂの幅よりも大きい幅を有する環状の取付
溝１ｃがそれぞれ形成されている。つまり、これら取付
溝１ｃは、前記溝１ｂの開口部分に形成されているので
ある。図２に示すように、フレーム１のこれら取付溝１
ｃの前記溝１ｂのない部分の底部には、ねじ穴１ｄが複
数形成されている。

【００２１】図１に示すように、フレーム１のこれら取
付溝１ｃには、前記溝１ｂの開口部分を塞ぐ環状の蓋板
１１がそれぞれ嵌合されている。上記取付溝１ｃの蓋板
１１の外側には、弾性変形可能な環状のシール具である
ゴム製のパッキン１２がそれぞれ嵌合されている。上記
取付溝１ｃのパッキン１２の外側には、環状の押さえ板
１３がそれぞれ嵌合されている。

【００２２】前記蓋板１１、パッキン１２、押さえ板１
３には、前記取付溝１ｃのねじ穴１ｄに螺合するボルト
１４がそれぞれ貫通している。つまり、ボルト１４の締
め付けにより、蓋板１１、パッキン１２、押さえ板１３
がフレーム１の取付溝１ｃに固定され、フレーム１の溝
１ｂの開口部分をシールするのである。なお、本実施例
では、蓋板１１、パッキン１２、押さえ板１３などによ
り、シール手段を構成し、シール固定手段としてボルト
１４を用いている。

【００２３】図２に示すように、フレーム１の一端側の
下部には、前記溝部１ｂの一つと外部とを連通させる供
給口１ｅが設けられている。フレーム１の一端側の上部
には、上記溝１ｂとは別の溝１ｂの一つと外部とを連通
させる排出口１ｆが設けられている。よって、上記供給
口１ｅに冷媒である冷却水を供給すると、図３に示すよ
うに、冷却水４０は、フレーム１の溝１ｂ及び流通孔１
ａを流れて排出口１ｆから排出される。即ち、冷却水４
０は、フレーム１の内周面と外周面との間を蛇行しなが
ら流れるのである。これにより、モータの作動に伴って
発生する熱は、冷却水４０に吸収される。

【００２４】また、図１に示すように、フレーム１の隣
接する流通孔１ａ間の外周面には、放熱フィン１ｇが複
数形成されている。この放熱フィン１ｇは、冷却水４０
が吸収した熱を外部へ放熱すると共に、モータの作動に
より発生した熱を直接放熱するようになっている。

【００２５】一方、図１に示すように、回転軸２のロー
タコア９の両端側には、送風羽根１５がそれぞ設けら
れ、ブラケット４には、内部と外部とを連通する通気孔
４ａが形成されている。つまり、回転軸２の回転に伴っ
て送風羽根１５が回転して風を発生させることにより、
モータの作動で発生する熱を通気孔４ａから外部へ排出
するのである。

【００２６】このようなモータでは、フレーム１は、そ
の外形を形成する鋳型を用いて鋳造した後、ガンドリル
等で前記流通孔１ａを形成し、エンドミル等で前記溝１
ｂ及び取付溝１ｃを形成し、ドリル等で前記供給口１ｅ
及び排出口１ｆを溝１ｂに連通させることにより、容易
に製造することができる。このため、鋳型は、フレーム
１の外形を形成する形状だけでよいので、鋳型の製作が
非常に容易となるだけでなく、鋳造も非常に容易とな
り、小ロットのフレーム製作の場合でもコストの上昇を
抑えることができる。

【００２７】また、フレーム１の内周面と外周面との間
を流れる冷却水４０の流通路である流通孔１ａと溝１ｂ
とを切削加工により形成することができるので、フレー
ム１の内周面と外周面との間隔を比較的小さくすること
ができ、フレーム５１をコンパクトにすることができ
る。

【００２８】一方、軸受３の保守・点検などを行う場合
には、ボルト６，８を外した後、ブラケット４を回転軸
２の軸端から取り外すだけでよい。即ち、フレーム１の
溝１ｂをシールする蓋板１１、パッキン１２、押さえ板
１３は、これら部材のみを固定するボルト１４で固定さ
れているため、ブラケット４の取り外しに伴って、上記
部材を外す必要がないのである。このため、軸受３の保
守・点検などを行う際に、フレーム１の流通孔１ａ及び
溝１ｂ内の冷却水４０を抜き取る必要がなくなり、上記
保守・点検などを容易に実施することができ、作業時間
を大幅に短縮することができる。

【００２９】また、前記溝１ｂの開口部分を蓋板１１で
塞ぎ、蓋板１１の外側からパッキン１２で隙間をシール
しているので、ボルト１４の締め付けにより、パッキン
１２が押さえ板１３で強力に押さえ付けられても、パッ
キン１２は溝１ｂの内部に入り込んでしまうことがな
い。このため、冷却水４０の流通圧力に応じてボルト１
４を強固に締め付けることができる。

【００３０】本発明による回転機の冷却構造を水冷方式
のモータに適用した場合の他の実施例を図４，５を用い
て説明する。なお、図４は、その側断面図、図５は、冷
媒の流通方向を表す概念図である。但し、前述した実施
例と同様な部材については、前述した実施例と同様な符
号を用いて、その説明を省略する。

【００３１】図４に示すように、フレーム２１の両端面
には、流通孔２１ａを連結する溝２１ｂがそれぞれ形成
されており、これら溝２１ｂは、フレーム２１の周面に
沿う環状をなしている。即ち、溝２１ｂは全ての流通孔
２１ａの端部を一体的に連結しているのである。

【００３２】図４に示すように、フレーム２１の両端側
の取付溝２１ｃには、蓋板１１、パッキン１２、押さえ
板１３がそれぞれ嵌合されている。上記取付溝２１ｃの
外周側の開口縁部分には、環状の嵌合溝２１ｄがそれぞ
れ形成されている。これら嵌合溝２１ｄには、径方向へ
弾性変形可能なスナップリング３４がそれぞれ嵌合され
ており、これらスナップリング３４は、押さえ板１３を
フレーム２１の内側方向へそれぞれ押さえ付けている。
つまり、本実施例では、前述した実施例のボルト１４に
代えて、スナップリング３４を用いているのである。

【００３３】前記フレーム２１の一端側の下部には、図
示しない供給口が設けられ、フレーム２１の他端側の上
部には、図示しない排出口が設けられている。よって、
上記供給口に冷却水を供給すると、図５に示すように、
冷却水４０は、フレーム２１の一端側の溝２１ｂから各
流通孔２１ａを通って、フレーム２１の他端側の溝２１
ｂへ流れ込んだ後、上記排出口から排出されるのであ
る。なお、図４中、２１ｇは放熱フィンである。

【００３４】従って、本実施例では、前述した実施例と
同様な効果を得られるのはもちろんのこと、蓋板１１、
パッキン１２、押さえ板１３の固定を複数のボルト１４
に代えて二つのスナップリング３４の嵌合のみで行える
ので、上記各部材の取り付け、取り外しが容易となり、
冷却水４０の流通路である流通孔２１ａ及び溝２１ｂの
清掃に要する時間を大幅に短縮することができる。ま
た、フレーム２１の溝２１ｂは、フレーム２１の周面に
沿った環状をなしているので、切削加工を容易に行うこ
とができる。このため、フレーム２１は、製作がさらに
容易なものとなる。

【００３５】なお、前述した実施例では、蓋板１１、パ
ッキン１２、押さえ板１３などにより、シール手段を構
成したが、例えば、図６に示すように、内周面と外周面
とに介装溝３１ａを周方向にそれぞれ形成した蓋板３１
を用い、この蓋板３１の上記介装溝３１ａにシール具で
あるＯリング３２をそれぞれ嵌合し、当該蓋板３１をフ
レーム１の取付溝１ｃに嵌合してボルト１４でフレーム
１に固定するようにしてもよい。この場合には、蓋板３
１とボルト１４との間から冷却水の漏れる可能性がある
ため、図６に示すように、蓋板３１の内側の端面にボル
ト１４の貫通穴と同軸をなす窪３１ｂを形成し、当該窪
３１ｂにＯリング３６を嵌合し、ボルト１４の周囲をシ
ールするようにするとよい。なお、本例では、蓋板３
１、Ｏリング３２，３６などにより、シール手段を構成
している。

【００３６】また、上述した例では、シール固定手段と
してボルト１４を用いたが、ボルト１４に代えてスナッ
プリングを用いることもできる。このスナップリングを
シール固定手段として用いる場合には、上述した例にお
ける前記窪３１ｂ及びＯリング３６などが不要になる。
また、上述したようなシール手段は、環状をなす溝２１
ｂを形成したフレーム２１にも適用することができる。

【００３７】前述した実施例や上述した例では、本発明
による回転機の冷却構造を水冷方式のモータに適用した
が、これに限らず、例えば、水冷方式の発電機など、前
述したモータと同様な構造を有する回転機であれば、適
用することができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明による回転機の冷却構造では、フ
レームの内周面と外周面との間に冷媒を流通させる流通
路である流通孔と溝とを切削加工により形成することが
できるので、フレームの製作が非常に容易になり、低コ
ストで回転機を製作することができる。また、フレーム
の内周面と外周面との間隔を比較的小さくすることがで
き、回転機の大きさを小さくすることができる。

【００３９】また、フレームの溝の開口部分を蓋板で塞
ぎ、蓋板と溝の開口部分との隙間をシール具でシールす
るので、シール具は、シール固定手段による固定力で弾
性変形しても溝内に入ってしまうことがない。

【００４０】また、シール手段をボルトで固定すれば、
ボルトの締め付け具合を調整することにより、シール手
段を冷媒の圧力に応じた固定力で固定することができ
る。一方、シール手段をスナップリングで固定すれば、
シール手段の取り付け、取り外しが容易になるので、フ
レームの流通孔や溝の清掃に要する手間が減少し、作業
時間を短縮するこができる。

【００４１】このようなシール固定手段は、シール手段
の固定のみに用いることができるので、回転機の回転部
材の保守・点検などの際に、シール固定手段を取り外す
必要がない。このため、上述のような保守・点検などの
際に、フレームの流通孔及び溝から冷媒を除去する必要
がないので、上記作業の実施が容易となり、作業時間を
大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回転機の冷却構造を水冷方式のモ
ータに適用した場合の一実施例の側断面図である。

【図２】そのフレームの正面図である。

【図３】そのフレーム内の冷媒の流通方向を表す概念図
である。

【図４】本発明による回転機の冷却構造を水冷方式のモ
ータに適用した場合の他の実施例の側断面図である。

【図５】そのフレーム内の冷媒の流通方向を表す概念図
である。

【図６】上述した実施例の主要部の他の例を表す要部抽
出断面図である。

【図７】従来の水冷方式のモータの構造を表す側断面図
である。

【図８】そのフレームの一部破断外観図である。

【符号の説明】

１，２１ フレーム １ａ，２１ａ 流通孔 １ｂ，２１ｂ 溝 ２ 回転軸 ３ 軸受 ４ ブラケット ６ ボルト １１ 蓋板 １２ パッキン １３ 押さえ板 １４ ボルト ３１ 蓋板 ３１ａ 介装溝 ３１ｂ 窪 ３２，３６ Ｏリング ３４ スナップリング ４０ 冷却水

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状のフレームの内部に回転部材を設
   けた回転機の冷却構造において、 冷媒を前記フレームの一端と他端との間に流通させる流
   通孔を当該フレームに複数形成し、 前記流通孔同士をつなげる溝を前記フレームの両端面に
   それぞれ形成し、 前記溝の開口部分をシール手段で塞ぎ、 前記シール手段をシール固定手段で固定してなることを
   特徴とする回転機の冷却構造。
2. 【請求項２】 前記シール手段が前記フレームの前記溝
   の開口部分を塞ぐ環状の蓋板と、 前記蓋板と前記溝の開口部分との隙間と前記フレームの
   外側との間をシールする弾性変形可能な環状のシール具
   とを備えてなることを特徴とする請求項１に記載の回転
   機の冷却構造。
3. 【請求項３】 前記シール固定手段が前記シール手段を
   貫通して前記フレームに螺合するボルトまたは前記フレ
   ームの前記溝部の開口部分近傍に嵌合して前記シール手
   段を当該フレームの外側から押すスナップリングである
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の回転機の冷
   却構造。