WO2005091470A1 - モータの冷却装置 - Google Patents

Abstract

　モータの冷却装置はモータ１の回転軸１ａに枢支された羽根車２とファンカバー４とを有する。ファンカバー４は、羽根車２の前方部位および外周部位を被包し、前面に空気吸込口５を有し、後方に空気吹出口６を有する。ファンカバー４には、空気吸込口５よりも外側の位置から羽根車２に向かって延びる仕切部材７が設けられている。仕切部材７の外周とファンカバー４の内面との間に、空洞部８が形成されている。その空洞部８にて生ずる渦のキャビティ効果による負圧により、羽根車２を通る空気主流が羽根車２における羽根３の先端側に引き寄せられるため、羽根車２の空力性能及び運転音特性が向上する。

Description

モータの冷却装置

技術分野

[0001] 本発明は、モータの冷却装置に関し、さらに詳しくは、モータの固定子外周を効率 よく冷却し得るように構成されたモータの冷却装置に関するものである。

背景技術

[0002] 図 7に従来のモータの冷却装置を示す。その冷却装置は、モータ 1の回転軸 laに 枢支されたラジアルプレートタイプの羽根車 2と、該羽根車 2を被包する板金製のファ ンカバー 4とからなっている。羽根車 2は複数の羽根 3を備え、ファンカバー 4には空 気吸込口 5及び空気吹出口 6が形成されている。羽根車 2は外周面 A、前面 Bおよび 後面 Cを有する。この冷却装置の場合、空気吸込口 5から吸い込まれる空気流 Wは、 ファンカバー 4内においては点線 f で示すようになり、羽根車 2の後面 Cからはほと んど吹き出されていない。従って、従来の冷却装置を、小型高出力モータに適用した ときには、ファンの性能に起因する冷却不足が問題となり、高速回転化モータに適用 したときには、ファンの運転音が大きくなるという問題が生ずる。

[0003] 上記のような不具合を解消するために、従来から種々の解決策が講じられてきて ヽ る。

例えば、特許文献 1には、電動機用冷却ファンのエアの流路を回転軸に対して斜め 方向とし、し力も、羽根の外径を電動機のハウジングの外径よりも大きく構成したもの が提案されている。

特許文献 1：特開平 11—289716号公報

発明の開示

[0004] 上記特許文献 1に開示されて 、る技術では、送風性能は高くなるものの、運転音が 大きくなつてしまうという問題は依然として解消されていない。つまり、冷却性能の向 上と運転音の低減とを両立した簡単な構造の冷却装置は未だ実現されて 、な 、。

[0005] 本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、冷却性能の向上と運転音の低減 とを両立できる簡単な構造の冷却装置を提案することを目的として!/、る。 上記の課題を解決するため、本発明の第一の態様によれば、モータの回転軸に枢 支された羽根車と、該羽根車の前方部位および外周部位を被包し且つ前面に空気 吸込口を有し、後方に空気吹出口を有するファンカバーとを備えたモータの冷却装 置において、前記ファンカバーに、前記空気吸込口よりも外側の位置から前記羽根 車に向カゝつて延びる仕切部材を設けるとともに、該仕切部材の外周と前記ファンカバ 一の内面との間に、空洞部を形成している。

[0006] 上記のように構成したことにより、仕切部材の外周とファンカバーの内面との間の空 洞部において生ずる渦のキヤビティ効果による負圧で、羽根車を通る空気主流が羽 根車における羽根の先端側に引き寄せられる。その結果、羽根車における羽根面が 有効に作用し、羽根車の空力性能 (換言すれば、冷却性能)及び運転音特性が向上 する。

[0007] 上記のモータの冷却装置にぉ 、て、前記仕切部材の先端部を、前記羽根車にお ける羽根の前面先端部と対向させることが望ましい。その場合、仕切部材の外周とフ アンカバーの内面との間の空洞部によるキヤビティ効果がより顕著となる。

[0008] 前記仕切部材の内周径 φ を、前記羽根 3の前面先端部 3aの内径 φより大きくす

1 2

ることが望ましい。その場合、空気流の羽根からの剥離域が減少し、羽根車の冷却性 能及び運転音特性がより一層向上する。

前記仕切部材 7の外周径 φ を、前記羽根車 2の外径 φより小さくすることが望ましい

3 4

。その場合、空洞部におけるキヤビティ効果に加えて循環流形成効果が得られること となり、羽根面がより有効に作用し、羽根車の冷却性能及び運転音特性がより一層 向上する。

[0009] 該羽根車における羽根の背面近傍に入口を有し、半径方向斜め後外方に拡大す る周面をもつモータ端面と、前記ファンカバーの内面に形成される空間区画部材とで 構成される縮流空間を、前記羽根車の出口に設けることが望ましい。その場合、羽根 車の出口における回転方向流れが縮流空間において軸方向流れに移行して整流化 されることとなり、運転音特性がより向上する。

[0010] 前記縮流空間の下流に、前記空気吹出口に向力つて拡大する拡大流路を設けて もよい。その場合、拡大流路におけるディフューザ効果により、吹出流れのもつ動圧 が静圧に有効に変換されることとなり、冷却性能がより向上する。

前記拡大流路の下流端に、前記モータの冷却フィンの端部を配設し、あるいは、前 記拡大流路の下流端を冷却フィンの端部に対向させることも可能である。その場合、 冷却フィンに向力う集束流れを形成することができ、冷却性能が向上する。

[0011] 前記羽根車としてラジアルプレート羽根車を採用することも可能である。その場合、 ラジアルプレート羽根車は回転方向が変わっても性能に変化がないところから、可逆 回転が可能となり、羽根出口角が 90° となっているため、羽根車で得られる静圧が 前向き羽根や後ろ向羽根に比べて大きくなり、高性能化が可能となる。

[0012] 前記羽根車における羽根の前縁部に、セレーシヨンを付設することも可能である。

その場合、羽根の前縁における空気流の乱れと羽根の後縁との干渉によって生ずる 干渉音が減少することとなり、運転音特性がより向上する。

[0013] 前記仕切部材を、前記ファンカバーに対して着脱自在とすることも可能である。そ の場合、数種類の仕切部材を用意しておけば、羽根の外径や幅の異なる羽根車に 対して、ファンカバーの形状を変更することなぐ仕切部材の変更のみで対応できる こととなり、仕様変更が容易となる。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]本発明の第 1の実施の形態に力かるモータの冷却装置を示す半断面図である

[図 2]第 1の実施の形態の冷却装置の変形例を示す半断面図である。

[図 3]第 2の実施の形態に力かるモータの冷却装置を示す半断面図である。

[図 4]第 3の実施の形態に力かるモータの冷却装置における羽根車の要部を示す半 断面図である。

[図 5]第 4の実施の形態に力かるモータの冷却装置を示す半断面図である。

[図 6]第 5の実施の形態に力かるモータの冷却装置を示す半断面図である。

[図 7]従来のモータの冷却装置を示す半断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0015] 以下、添付の図面を参照して、本発明の幾つかの好適な実施の形態について説 明する。なお、本発明は、以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。 第 1の実施の形態

図 1には、本発明の第 1の実施の形態に力かるモータの冷却装置が示されている。 このモータの冷却装置は、モータ 1の回転軸 laに枢支された羽根車 2と、該羽根車 2 の前方部位および外周部位を被包するファンカバー 4とを備えて 、る。ファンカバー 4は前面に複数の空気吸込口 5を有し、後方に空気吹出口 6を有する。本実施の形 態においては、羽根車 2として、羽根 3の出口角が 90° となっているラジアルプレート 羽根車が採用されている。ラジアルプレート羽根車では、回転方向が変わっても性能 に変化がないところから、可逆回転が可能となる。羽根の出口角が 90° であるため、 羽根車 2で得られる静圧が前向き羽根や後ろ向羽根に比べて大きくなり、高性能化 が可能となる。

[0016] 前記ファンカバー 4には、前記空気吸込口 5の外側（即ち、ファンカバー 4の前面 4a の外周部位)から前記羽根車 2における羽根 3の前面 3aに向力つて延びる環状の仕 切部材 7が設けられている。該仕切部材 7の外周と前記ファンカバー 4の内面との間 には、環状の空洞部 8が形成されている。

[0017] 前記ファンカバー 4は、前記空気吸込口 5を備えた前面 4aと、該前面 4aの外周部 位から下流側に向かって傾斜する円錐部 4aと、該円錐部 4aの下流端力も空気吹出 口 6に向かって延びる略円筒部 4cと力もなつている。空気吹出口 6は、モータ 1の冷 却フィン 11と対向されて!、る。

[0018] 上記のように構成したことにより、仕切部材 7とファンカバー 4との間の空洞部 8にお V、て生ずる渦 Eのキヤビティ効果による負圧で、羽根車 2を通る空気主流 fが従来の 空気主流 に比べて羽根車 2における羽根 3の先端側に引き寄せられることとなる。 その結果、羽根車 2における羽根面が有効に作用することとなり、羽根車 2の空力性 能 (換言すれば、冷却性能)及び運転音特性が向上する。

[0019] 前記仕切部材 7は、円筒形状とされており、その先端部には、前記羽根車 2におけ る羽根 3の前面 3aと平行な斜面を有する断面台形形状の内向き鍔部 12がー体に形 成されている。このようにすると、仕切部材 7における内向き鍔部 12を羽根前面 3aに 近接させることができ、空洞部 8によるキヤビティ効果がより顕著となる。

[0020] また、前記仕切部材 7の内周径 φ は、前記羽根 3の前面先端部 3aにおける内径 φ より大きくされている。この場合、剥離域が減少し、羽根車 2の冷却性能及び運転音

2

特性がより一層向上する。

[0021] 前記仕切部材 7の外周径 φ は、前記羽根車 2の外径 φより小さくされている。その

3 4

場合、空洞部 8におけるキヤビティ効果に加えて、循環流 E' の形成効果が得られる こととなり、羽根面がより有効に作用し、羽根車 2の冷却性能及び運転音特性がより 一層向上する。

[0022] 本実施の形態においては、前記ファンカバー 4および仕切部材 7は、合成樹脂によ る一体成形品とされているが、仕切部材 7をファンカバー 4に対して着脱自在とするこ ともできる。仕切部材 7をファンカバー 4に対して着脱自在とした場合、例えば、図 2に 示すモータの冷却装置におけるように、羽根 3の外径や幅を小さくした羽根車 2を用 いる際には、ファンカバー 4の前面 4aに取り付けられる大径円筒部 7aと小径円筒部 7 bとからなる仕切部材 7を採用すればよい。つまり、図 1及び図 2に例示したように、数 種類の仕切部材 7を用意しておけば、ファンカバー 4の形状を変更することなぐ仕切 部材 7の変更のみで羽根車 2の変更に対応できることとなり、仕様変更が容易となる のである。

第 2の実施の形態

図 3には、本発明の第 2の実施の形態に力かるモータの冷却装置が示されている。 この場合、ファンカバー 4における円錐部 4bが、中間円筒部 4bを挟んで前部円錐

2

部 4bと後部円錐部 4bとに分かれている。そして、ファンカバー円錐部 4bにおける

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中間円筒部 4bは、仕切部材 7の先端部外方を覆うように形成されている。このように

2

すると、仕切部材 7とファンカバー 4との間に形成される空洞部 8の外径が縮小される こととなるため、空洞部 8におけるキヤビティ効果を強調できる。その他の構成および 作用効果は、第 1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

第 3の実施の形態

図 4には、本発明の第 3の実施の形態に力かるモータの冷却装置に用いられる羽 根車の要部が示されている。

この場合、羽根車 2における羽根 3の前縁部 3bに、セレーシヨン 9が付設されている。 このようにすると、羽根 3の前縁における空気流の乱れが羽根 2の後縁と干渉して生 ずる干渉音が減少し、運転音特性がより向上する。その他の構成および作用効果は

、第 1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

第 4の実施の形態

図 5には、本発明の第 4の実施の形態に力かるモータの冷却装置が示されている。 この場合、羽根車 2の出口には縮流空間 Sが設けられている。その縮流空間 Sは、

1 1 羽根車 2における羽根 3の背面近傍に入口を有し、半径方向斜め後外方に拡大する 周面を備えたモータ端面 lbと、前記ファンカバー 4の内面に配設される空間区画部 材 10とから構成されている。本実施の形態において、前記空間区画部材 10は、ファ ンカバー 4における円錐部 4bの内面によって形成されている力 それに代えて、ファ ンカバー円錐部 4bの内面に空間区画部材 10を構成する別個の部材を取り付けるよ うにしてもよい。

[0023] 前記縮流空間 Sを構成するモータ端面 lbの拡大角 Θ より前記空間区画部材 10

1 1

の拡大角 Θ

2力 、さくなるように設定されている。また、前記縮流空間 sの

1 下流には、 空気吹出口 6に向力つて拡大する拡大流路 Sが設けられている。該拡大流路 Sは、

2 2 図 5に実線で示すように、ファンカバー 4における円筒部 4cの下流端部を屈曲拡大し て形成してもよぐ図 5に点線で示すように、滑らかに拡大して形成してもよい。

[0024] さらに、前記拡大流路 Sの下流端は、前記モータ 1の冷却フィン 11の端部を包囲し

2

ている。このようにすると、羽根車 2の出口側における空気の回転方向流れが縮流空 間 Sにおいて軸方向流れに移行及び整流化されることとなり、よって、運転音特性が

1

より向上する。また、拡大流路 Sにおけるディフューザ効果により、吹出流れのもつ動

2

圧が静圧に有効に変換されることとなり、冷却フィン 11に向かう集束流れを形成する ことができ、冷却性能が向上する。なお、この拡大流路 Sの下流端の軸方向位置は

2

周方向に変化させてもよい。その他の構成および作用効果は、第 1の実施の形態と 同様であるので、説明を省略する。

第 5の実施の形態

図 6には、本発明の第 5の実施の形態に力かるモータの冷却装置が示されている。 本実施の形態においても、前記第 4の実施の形態と同様の、縮流空間 S及び拡大 流路 Sが設けられている。但し、前記拡大流路 Sの下流端は、前記モータ 1の冷却 フィン 11の端部に対向して 、る点にぉ 、て、前記第 4の実施の形態と異なって 、る。 このようしても、前記第 4の実施の形態と同様の作用効果が得られる。

Claims

請求の範囲

[1] モータ（1)の回転軸（la)に枢支された羽根車 (2)と、該羽根車 (2)の前方部位およ び外周部位を被包し且つ前面に空気吸込口（5)を有し、後方に空気吹出口（6)を有 するファンカバー (4)とを備えたモータの冷却装置であって、

前記ファンカバー (4)には、前記空気吸込口（5)よりも外側の位置から前記羽根車 (2)に向カゝつて延びる仕切部材 (7)を設けるとともに、該仕切部材 (7)の外周と前記 ファンカバー (4)の内面との間には、空洞部（8)を形成したことを特徴とするモータの 冷却装置。

[2] 前記仕切部材 (7)の先端部を、前記羽根車 (2)における羽根 (3)の前面先端部（3a

)と対向させたことを特徴とする請求項 1に記載のモータの冷却装置。

[3] 前記仕切部材 (7)の内周径（ φ 1)を、前記羽根 (3)の前面先端部（3a)の内径（ φ 2

)より大きくしたことを特徴とする請求項 2に記載のモータの冷却装置。

[4] 前記仕切部材 (7)の外周径（ φ 3)を、前記羽根車 (2)の外径（ φ 4)より小さくしたこと を特徴とする請求項 2および 3のいずれか一項に記載のモータの冷却装置。

[5] 前記羽根車 (2)の出口には、該羽根車 (2)における羽根（3)の背面近傍に入口を有 する縮流空間（S1)を設け、その縮流空間（S1)を、半径方向斜め後外方に拡大する 周面を備えたモータ端面（lb)と、前記ファンカバー (4)の内面に形成される空間区 画部材（10)とによって構成したことを特徴とする請求項 1、 2、および 3のいずれか一 項に記載のモータの冷却装置。

[6] 前記縮流空間（S1)の下流には、前記空気吹出口（6)に向かって拡大する拡大流路

(S2)を設けたことを特徴とする請求項 5記載のモータの冷却装置。

[7] 前記拡大流路（S2)の下流端に、前記モータ（1)の冷却フィン（11)の端部を配置し たことを特徴とする請求項 6記載のモータの冷却装置。

[8] 前記拡大流路 (S2)の下流端を、冷却フィン（11)の端部に対向させたことを特徴と する請求項 6記載のモータの冷却装置。

[9] 前記羽根車 (2)としてラジアルプレート羽根車を採用したことを特徴とする請求項 1、

2、および 3の!、ずれか一項に記載のモータの冷却装置。

[10] 前記羽根車 (2)における羽根（3)の前縁部（3b)には、セレーシヨン（9)を付設したこ とを特徴とする請求項 9記載のモータの冷却装置。

前記仕切部材 (7)を、前記ファンカバー (4)に対して着脱自在としたことを特徴とする 請求項 1、 2、および 3のいずれか一項記載のモータの冷却装置。