JPH09121501A

JPH09121501A - 回転電機

Info

Publication number: JPH09121501A
Application number: JP28083095A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Takeda; 高広竹田; Masaharu Senoo; 正治妹尾; Takeshi Komata; 剛小俣; Takao Komura; 孝夫小村; Akihiro Sekine; 昭裕関根; Hisafumi Kotani; 尚史小谷; Takuya Abe; 拓也阿部; Toshifumi Suzuki; 利文鈴木; Hironobu Tanaka; 宏延田中; Kenji Takahashi; 研二高橋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-10-27
Filing date: 1995-10-27
Publication date: 1997-05-06
Anticipated expiration: 2015-10-27
Also published as: JP3288206B2

Abstract

(57)【要約】【課題】軸受の温度上昇を充分に抑えることができ、
容易に長寿命化が得られるようにした回転電機を提供す
ること。【解決手段】ハウジング４とエンドブラケット６ａ間
の接触面Ｄに充填材を塗布したもの。また、分割足締結
ナット押さえ座４ｅの上部を除去し、冷却フィン４ａと
の間に隙間が形成されるようにしたもの。【効果】エンドブラケット６ａからハウジング４への
熱の伝導が改善されるので、エンドブラケット６ａの放
熱性が良好となり、軸受３の温度上昇を抑え、回転電機
の小形化ができる。また、ナット押さえ座４ｅによる冷
却風の通流妨害が少なくなるので、同じくエンドブラケ
ット６ａの放熱性が良好となり、軸受３の温度上昇を抑
え、回転電機の小形化ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機の軸受部
分とハウジングの冷却構造に係り、特に外扇ファン自冷
式の汎用誘導電動機に好適な冷却構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば汎用誘導電動機などの回転電機
は、図５に示すように、固定子鉄心と固定子巻線とで構
成されているステータ(固定子)１を、ほぼ円筒形をした
ハウジング４の内側に保持し、このハウジング４の両端
にエンドブラケット６ａ、６ｂをインロー(嵌め込み)結
合させ、通常片側３個所ないし４個所でボルト１０によ
り締結し、その内部に、回転子鉄心とかご型巻線とで構
成されているロータ(回転子)２をほぼ中央部に有するシ
ャフト(回転軸)５を挿入し、このシャフト５の両端近傍
で、エンドブラケット６ａにボールベアリングからなる
軸受３を介して支持させるようにした構造のものが、従
来から一般的である。

【０００３】この図５に示した回転電機は、外扇ファン
自冷式の誘導電動機で、そのためシャフト５の一方の端
部には、冷却用の外扇ファン８が取付けてあり、更に、
この外扇ファン８を覆うようにしてエンドカバー９が設
けてあり、これにより、実線Ａで示すように冷却風の流
れを作り出し、ハウジング４の外周面に設けてある冷却
フィン(放熱フィン)４ａに沿って冷却風が流され、さら
にエンドブラケット６ｂを覆うようにして設けてある強
制ガイド７により、このエンドブラケット６ｂの表面に
も到達されるようになっている。

【０００４】ところで、このような回転電機では、運転
時、ステータ１及びロータ２で損失が発生し、ステータ
１及びロータ２から熱が発生するが、このとき発生した
熱の放熱経路は主に二種類あり、一方は、図示の破線イ
で示すように、ステータ１からハウジング４に伝わり、
さらに冷却フィン４ａに流れ込んだ後、外扇ファン８に
より発生した冷却風により放熱され、他方は、図示の破
線ロで示すように、ロータ２からシャフト５に伝わり、
軸受３を経てエンドブラケット６ａに流れ、外扇ファン
８からハウジング４の外周面にある冷却フィン４ａの間
を通って、強制ガイド７により導かれてエンドブラケッ
ト６ａの外表面に達した冷却風により、矢印Ｂで示すよ
うにして放熱されるようになっている。

【０００５】また、この図５に示す誘導電動機では、電
動機据付用の足(脚部材)をハウジング４とは別部材とし
て作り、図示のように、この別に成形した足４ｃをハウ
ジング４にボルトとナットで取付るようになっている。
そして、このとき、この足４ｃのハウジング４への取り
付け方法としては、例えば、ドイツ連邦共和国出願公告
第２３２７５２５号明細書に示されている方法が用いら
れている。

【０００６】具体的には、図３に示してあるように、ハ
ウジング４に、互いにほぼ直角をなす２枚の足取り付け
用のリブ４ｂを設け、これらのリブ４ｂの間に足４ｃを
係合させ、足４ｃに設けてある取付孔と、これに適合す
るようにしてリブ４ｂに設けてある取付孔にボルトを挿
入し、これにナット４ｄを嵌合させ締め付けることによ
り、足４ｃをハウジング４に取り付けるのである。

【０００７】そして、このとき、この従来技術では、図
６に拡大して示してあるように、リブ４ｂには、ナット
４ｄの両側面に当接するようにして、ナット押さえ座４
ｅを設けておき、ボルト締め付け時でのナット４ｄの空
転が防止され、取付作業が容易に行なえるようになって
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、冷却
効率の向上についての配慮が充分になされているとは言
えず、回転電機の軸受の長寿命化の点で問題があった。
すなわち、回転電機の軸受は、潤滑と防錆のためグリー
スを用いており、このため、軸受の温度が上昇すると、
軸受内部のグリースの劣化が早まり、寿命が短くなる。
しかるに、従来技術では、軸受の冷却が充分に得られ
ず、軸受が高温になり易いので、軸受の長寿命化の点で
問題が生じてしまうのである。

【０００９】本発明の目的は、軸受の温度上昇を充分に
抑えることができ、容易に長寿命化が得られるようにし
た回転電機を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、回転電機の
ハウジングとエンドブラケット間での熱伝導が充分に得
られるようにすることにより達成される。具体的には、
回転電機のハウジングとエンドブラケットが当接し接触
する部分に、半流動性材料を介在させることにより達成
される。

【００１１】上記目的は、また、回転電機の足の取付に
よる冷却風の通風阻害要因を取り除くことにより達成さ
れる。具体的には、冷却風の通路に存在する足取付用ナ
ットの押え部材を、その上部の放熱フィンとの間に隙間
が与えられるように形成することにより達成される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明による回転電機につ
いて、実施例により詳細に説明する。図１は、本発明の
一実施例による回転電機のハウジング４とエンドブラケ
ット６ａの結合部を拡大して示したもので、この図にお
いて、Ｄは、ハウジング４とエンドブラケット６ａの結
合部における接触面を示したものである。なお、ここで
は、そこに存在する凹凸が誇張して描かれている。

【００１３】ここで、この実施例による回転電機は、図
５で説明した回転電機と同じく、外扇ファン自冷式の誘
導電動機であり、従って、軸受３、ハウジング４、シャ
フト５、エンドブラケット６ａ、ボルト１０などは、図
５に示した回転電機と特に変りは無く、全体の構造もほ
とんど同じであるが、しかして、この図１の実施例で
は、ハウジング４とエンドブラケット６ａの組立前、こ
れらハウジング４とブラケット６ａの双方の接触面Ｄ
に、予め熱伝導性の良好な材質の半流動性材料からなる
充填材が塗布してある。

【００１４】そして、この実施例でも、ハウジング４と
エンドブラケット６ａを結合させ、ボルト１０により締
結して組立るようになっているが、このとき、上記した
ように、接触面Ｄには充填材が塗布してあるので、ハウ
ジング４とエンドブラケット６ａを組立てた後は、この
結合部の接触面Ｄ間には充填材が介在されることにな
り、この結果、図示のように、接触面Ｄに凹凸があった
としても、この凹凸による隙間には充填材が埋め込まれ
て空隙が残らない状態になっている。

【００１５】一方、この実施例による回転電機、すなわ
ち、外扇ファンによる自冷式の回転電機では、図５から
明らかなように、外扇ファン８による冷却風が冷却フィ
ン４ａに導かれて放熱が促進されるようになっているの
で、ハウジング４から発散される熱量の方が、エンドブ
ラケット６ａから発散される熱量よりもかなり多くな
り、この結果、ハウジング４が充分に冷却され、エンド
ブラケット６ａよりも低温に保たれるようになる。

【００１６】そして、このように、ハウジング４の温度
が、エンドブラケット６ａの温度よりも低い場合には、
エンドブラケット６ａの熱がハウジング４に流れ出して
行くようになるので、エンドブラケット６ａの温度上昇
を抑えることができ、この結果、軸受３の温度上昇も抑
えられることになり、軸受３の劣化が少なくなって、寿
命を延ばすことができる。

【００１７】しかしながら、このとき、ハウジング４、
エンドブラケット６ａ間の接触面Ｄには、図１に誇張し
て描かれているいるように、凹凸の存在が不可避であ
り、この結果、接触面Ｄ間には僅かではあるが隙間が存
在し、この隙間は空気の層であるため、たとえ僅かな空
隙であっても熱抵抗はかなり大きく、従って、このまま
では、エンドブラケット６ａからハウジング４への熱伝
達が充分に得られない。そして、これが上記した従来技
術で、軸受３の温度が抑えられず、寿命が短くなってい
た理由である。

【００１８】ここで、このような隙間を有する接触面Ｄ
間での熱抵抗は、接触面圧力及びそれらの間に介在する
物質の熱伝導率が増加するほど低下し、更に接触面の表
面粗さ(凹凸の大きさ)が細かいほど低下し、接触面Ｄ間
で良好な熱伝導状態が得られる。そして、この接触面間
での熱抵抗は、一般的に、次式によって表わすことがで
きる。

【００１９】１／Ｒ＝Ａ・Ｐ＋ａ・λｆ／（δ１＋δ２）Ｒ：接触面間の熱抵抗Ａ，ａ：物性値によって決定される定数Ｐ：接触面圧力 λｆ：接触面介在物質の熱伝導率 (δ１＋δ２) ：各表面粗さの最大高さの和そこで、この接触面介在物質の熱伝導率λｆを高くして
やれば、同じ条件のもとでもハウジング４とエンドブラ
ケット６ａの間での熱抵抗を減少させることができ、こ
れらの間での熱伝導状態を大きく改善できることが判
る。

【００２０】そして、このとき、この接触面介在物質と
しては、粘度の高いグリース状の物質、いわゆる半流動
性材料からなる充填材を用いてやれば、その熱伝導率
は、空気よりもはるかに大である上、半流動性で粘性が
高いので、狭くて細かな隙間にも空隙を残さずに確実に
充填させることができる。

【００２１】従って、図１により説明した実施例によれ
ば、ハウジング４とエンドブラケット６ａの間の接触面
Ｄに充填材が介在しているので、ここでの熱抵抗が充分
に小さくなり、この結果、エンドブラケット６ａの熱が
ハウジング４に流れ出して行くようになるので、エンド
ブラケット６ａの温度上昇、ひいては軸受３の温度上昇
も抑えられることになり、軸受３の劣化が少なくなっ
て、寿命を延ばすことができる。

【００２２】ところで、このような回転電機では、軸受
３の温度が回転電機の熱設計上のネックとなっている場
合が多い。しかるに、この実施例によれば、軸受３の温
度上昇を充分に抑えることができるので、熱設計が容易
になり、合理的設計に基づく回転電機の小形化を充分に
図ることができる。

【００２３】次に、この実施例において、ハウジング４
とエンドブラケット６ａの組立前、これらハウジング４
とエンドブラケット６ａの双方の接触面Ｄに、予め塗布
しておくべき熱伝導性の良好な材質の半流動性材料から
なる充填材について、以下に説明する。

【００２４】まず、この充填材としては、各種のコンパ
ウンドが用いられ、いずれの場合でも空気よりは高い熱
伝導率を持っているから、充分に冷却効果をえることが
できる。しかして、各種のコンパウンドのうち、例えば
シリコンコンパウンドを用いてやれば良い。シリコンコ
ンパウンドを用いれば常に粘性が保たれるので、接触面
Ｄから剥離する虞れがなく、長期間に渡って安定した高
い熱伝達性を得ることができる。

【００２５】次に、充填材として、更にフィラーを混入
したものを用いても良い。このフィラーとは、例えばコ
ンパウンドなどの充填材に混合させて、その熱伝導性を
高くするために使用するもので、微細な短繊維状体から
なる粗い粉末状を呈しており、その材質としては一般に
金属が用いられ、例えば金、銀、銅、アルミニウムなど
が用いられる。なお、熱伝導性の点からすれば、ダイヤ
モンドのフィラーを用いることも可能である。

【００２６】このフィラーを混入した充填材を用いるこ
とにより、シリコンコンパウンドよりも良好な熱伝達性
を得ることができるので、軸受３の温度上昇をさらに低
く抑えることができる。なお、このとき、充填材として
接着剤を用い、これにフィラーを混入させても良い。

【００２７】ところで、上記の式から明らかなように、
接触面での熱抵抗は、接触面粗さが細かくなるほど低下
するため、接触面の粗さを細かくしてやれば、軸受３の
温度上昇を更に低減させることができる。

【００２８】すなわち、ハウジング４とエンドブラケッ
ト６ａの接合部を研磨加工などにより精密に仕上げ、図
３に示すように、これらの間の接触面Ｄの表面粗さを充
分に低減してやれば、ハウジング４とエンドブラケット
６ａの接触面Ｄ間に存在する隙間が更に小さくなり、こ
の間での熱抵抗を充分に低減させることができ、この結
果、軸受３の温度上昇をさらに抑えることができる。

【００２９】また、同じく上記の式から明らかなよう
に、接触面での熱抵抗は、接触面圧力が増加するほど低
下低下するため、接触面圧力を増加させてやれば、軸受
３の温度上昇を更に低減させることができる。すなわ
ち、ハウジング４とエンドブラケット６ａの接合に使用
するボルト１０の本数を、通常の３本乃至４ではなく
て、例えば図３に示すように、８本用い、これによりエ
ンドブラケット６ａとハウジング４間の締結箇所を８個
所に増加させ、エンドブラケット６ａとハウジング４間
の接触面圧力を増加させてれば、エンドブラケット６
ａ、ハウジング４間の熱抵抗が低減され、エンドブラケ
ット６ａの放熱性が高まり、その結果、軸受３の温度の
低下を得ることができる。

【００３０】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。図５に示した誘導電動機では、電動機据付用の足
(脚部材)をハウジング４とは別部材として作り、図示の
ように、この別に成形した足４ｃをハウジング４にボル
トとナットで取付るようになっており、この点は本発明
の実施例でも同じである。

【００３１】そして、上記したように、ハウジング４
に、互いにほぼ直角をなす２枚の足取り付け用のリブ４
ｂを設け、これらのリブ４ｂの間に足４ｃを係合させ、
足４ｃに設けてある取付孔と、これに適合するようにし
てリブ４ｂに設けてある取付孔にボルトを挿入し、これ
にナット４ｄを嵌合させ締め付けることにより、足４ｃ
をハウジング４に取り付けるようになっており、このと
き、リブ４ｂには、ナット４ｄの両側面に当接するよう
にして、ナット押さえ座４ｅを設けておき、ボルト締め
付け時でのナット４ｄの空転が防止され、取付作業が容
易に行なえるようになっており、この点も、本発明の実
施例では同じである。

【００３２】しかして、このとき、従来の回転電機で
は、図５及び図６に拡大して示してあるように、このナ
ット押さえ座４ｅの高さがナット４ｄの厚さよりも大に
なっていて、上側にある冷却フィン４ａにまで達してい
る。

【００３３】すなわち、この場合、足４ｃの被取付側と
なるリブ４ｂは、強度を保つため、図示のように太く
(厚く)する必要があり、このため、ナット押さえ座４ｅ
はリブ４ｂと冷却フィン４ａの間に跨ってしまうのであ
る。

【００３４】そして、このような足分割構造を持つハウ
ジング４は、図示してないが、端子箱位置を負荷軸に対
して９０°回転させ、足４ｃを取り付ける構造を備える
ことが多い。このためナット押さえ座４ｅは数カ所に位
置し、図６に矢印Ａで示してあるように、外扇ファン８
からの冷却風の通風を妨げてしまい、従って、従来の回
転電機では、外扇ファン８の反対側にあるエンドブラケ
ット(反外扇側エンドブラケット)６ａの冷却が不十分に
なってしまっていた。

【００３５】そこで、本発明の実施例では、エンドブラ
ケット６ａの表面の冷却風を増加させるため、図４に示
すように、冷却フィン４ａと分割足取り付け用のリブ４
ｂの間に設けられているナット押さえ座４ｅの上部を除
去し、上部の冷却フィン４ａとの間に大きな隙間が形成
されるようにするため、例えばナット４ｄの厚さ以下と
なるように構成してある。

【００３６】この結果、この図３の実施例によれば、矢
印Ａで示すように、外扇ファン８からの冷却風の内、一
部はナット押さえ座４ｅにより反らされてしまうもの
の、残りは同じく矢印Ａで示すように、ナット押さえ座
４ｅの上部を通って流通されるようになるので、冷却風
に対する通風妨害を一部抑えることができ、この結果、
ブラケット６ａの冷却が促進され、軸受３の温度上昇を
抑え、長寿命化を得ることができる。

【００３７】なお、以上の本発明の実施例についての説
明では、反外扇側エンドブラケット６ａの冷却について
だけ説明したが、外扇側のエンドブラケット６ｂについ
ても同様で、ハウジング４と、この外扇側エンドブラケ
ット６ｂの結合部について、同じ構成を施すことによ
り、反外扇側エンドブラケット６ａ側の軸受３と同様
に、この外扇側エンドブラケット６ｂに設けてある軸受
３の温度上昇を抑え、長寿命化を得ることができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、回転電機のハウジング
とエンドブラケットが当接し接触する部分に、半流動性
材料を介在させるという簡単な構成で、エンドブラケッ
トの冷却が改善され、軸受の温度上昇が抑えられるの
で、コストの上昇をほとんど伴うこと無く、小型で長寿
命の回転電機を容易に提供することができる。

【００３９】また、同じく本発明によれば、冷却風の通
路に存在する足取付用ナットの押え部材を、その上部の
放熱フィンとの間に隙間が与えられるように形成すると
いう簡単な構成で、エンドブラケットの冷却が改善で
き、軸受の温度上昇が抑えられるので、同じくコストの
上昇をほとんど伴うこと無く、小型で長寿命の回転電機
を容易に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回転電機の一実施例を説明するた
めの部分断面図である。

【図２】同じく本発明による回転電機の一実施例を説明
するための部分断面図である。

【図３】本発明による回転電機の他の一実施例を説明す
るための正面図である。

【図４】本発明による回転電機の他の一実施例を説明す
るための部分拡大図である。

【図５】回転電機の一例を示す部分断面による側面図で
ある。

【図６】回転電機の従来例を説明するための部分拡大図
である。

【符号の説明】

１ステータ(固定子) ２ロータ(回転子) ３軸受(ボールベアリング) ４ハウジング４ａ冷却フィン４ｂ足取り付け用のリブ４ｃ分割可能な足(据付脚部材) ４ｄ足取り付け用のナット４ｅナット押さえ座５シャフト(回転軸) ６ａ反外扇側のエンドブラケット６ｂ外扇側のエンドブラケット７軸受冷却風強制ガイド８外扇ファン９エンドカバー１０エンドブラケットとハウジング締結用のボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小村孝夫千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者関根昭裕千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者小谷尚史千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者阿部拓也千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者鈴木利文千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者田中宏延千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者高橋研二茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定子を内周部に保持したほぼ円筒形の
ハウジングと、このハウジングの両端にそれぞれ取付け
られ、回転子の回転軸を支承する軸受が取付けられてい
る２個のエンドブラケットとを備えた回転電機におい
て、上記ハウジングに対する上記エンドブラケットの取付結
合部の接触面に、半流動性材料からなる充填材が塗布さ
れている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、上記充填材が、シリコンコンパウンドであることを特徴
とする回転電機。
【請求項３】請求項１の発明にいて、上記充填材にフィラー材が混入されていることを特徴と
する回転電機。
【請求項４】固定子を内周部に保持したほぼ円筒形の
ハウジングと、このハウジングの両端にそれぞれ取付け
られ、回転子の回転軸を支承する軸受が取付けられてい
る２個のエンドブラケットと、上記ハウジングの外周面
にほぼ放射状をなして取付けられている複数枚の放熱フ
ィンと、上記放熱フィンに冷却風を通流させるために上
記回転軸の一方の端部に取付られた外扇ファンとを備
え、脱着可能な据付用脚部材の上記ハウジングに対する
取付けをボルトとナットで行なうにした回転電機におい
て、上記脚部材取付用のリブと上記放熱フィンの中の１枚と
の間に位置するナット押さえ座を、上記放熱フィンとの
間に隙間が形成されるように構成したことを特徴とする
回転電機。