WO2005124972A1 - 全閉外扇形電動機 - Google Patents

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Nobuhiro Kanei
Kiyoshi Horiuchi
Kenji Sonoyama
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/08—Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium circulating wholly within the machine casing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/14—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/227—Heat sinks

Definitions

  • the present invention relates to a fully-closed external fan-type electric motor in which a hermetically sealed stator inside the machine is cooled by an external fan arranged outside the machine, and the rotor is cooled by an internal fan arranged inside the machine. It is related to
  • a stator In a conventional fully-closed external fan-type electric motor, a stator is cooled by passing cooling air through a first ventilation path formed in the stator by an external fan arranged on the opposite side of the drive, and the stator is sealed. Air is circulated by an internal fan in a second ventilation passage formed in the rotor core and a third ventilation passage formed in the stator core in the machine. Thereby, the air inside the machine is cooled by exchanging heat with the air passing through the first ventilation passage in the process of passing through the third ventilation passage (for example, see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-143809 (Page 3, FIG. 1, FIG. 4)
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fully-closed external fan-shaped electric motor capable of improving a cooling effect of a bearing arranged on a driving side. It was done.
  • a fully-closed external fan-type electric motor includes a stator disposed in a closed machine, a rotor disposed opposite to the stator and mounted on a rotating shaft, a driving side of the rotating shaft, and a rotor.
  • a fully-closed outer fan motor equipped with an outer fan mounted and blown to the stator, and an inner fan arranged inside the machine and circulating air inside the machine to blow the rotor and the stator.
  • the present invention provides a stator disposed in a sealed machine, a rotor disposed opposite to the stator and attached to a rotating shaft, and a pair of supporting the driving side and the non-driving side of the rotating shaft.
  • Bearings an external fan mounted outside the machine and mounted on the opposite side of the rotating shaft to blow the stator, and the rotor arranged inside the machine and circulating the air inside the machine to fix the rotor and the fixed
  • a fully-closed outer fan motor having an inner fan for blowing air to a fan, and a radiator attached to the rotating shaft near the bearing on the outside of the bearing supporting the driving side of the rotating shaft. Therefore, there is an effect that the cooling effect of the bearing supporting the drive side can be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a fully-enclosed fan-shaped electric motor according to Embodiment 1 for carrying out the present invention
  • FIG. 2 (a) is a front view showing a main part of FIG. 1
  • FIG. 2 (b) is FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG.
  • the drive side la of the rotating shaft 1 is connected to an axle (not shown) via a reduction gear (not shown) for a vehicle, for example, and is attached to the axle.
  • the vehicle is driven by driving wheels (not shown).
  • a plurality of air passages 2a penetrating in the axial direction of the rotating shaft 1 are formed in the rotor core 2 integrated with the axle 1 in the circumferential direction.
  • a rotor conductor 3 is arranged on the outer periphery of the rotor core 2.
  • the rotor 4 is composed of the rotor core 2 and the rotor conductor 3.
  • the internal fan 5 is arranged on the non-drive side lb of the rotating shaft 1 so as to absorb the air in the ventilation passages 2a and is integrated with the rotating shaft 1.
  • the driving side la of the rotating shaft 1 is rotatably supported by bearings 7 arranged on the driving side bracket 6. It is.
  • the opposite side lb of the rotating shaft 1 is rotatably supported by a bearing 9 arranged on the opposite side bracket 8.
  • the two brackets 6, 8 are connected by a frame 10 so that the rotor 4 is hermetically sealed so as to block the flow of air between inside and outside of the machine.
  • a stator core 11 is arranged inside the frame 10 so as to face the rotor core 2.
  • a stator winding 12 is arranged on a stator core 11. Further, a plurality of ventilation passages 1 la and 1 lb are alternately arranged on the outer circumference of the stator core 11 in the axial direction of the rotating shaft 1.
  • the stator 13 is constituted by the stator core 11 and the stator winding 12.
  • the air passage 11a communicates with outside air holes 10a and 10b provided in the frame 10 via conduits 14a and 14b.
  • An external fan 15 disposed outside the rotating shaft 1 on the non-driving side l ib is integrally formed with the rotating shaft 1.
  • a fan cover 16 is provided so that the flow of the wind generated by the rotation of the external fan 15 is guided to the ventilation path 11 a via the conduit 14.
  • a radiator 17 integrated with the rotating shaft 1 is provided outside the bearing 7 supporting the driving side la of the rotating shaft 1 and near the bearing 7.
  • the radiator 17 is composed of a disk portion 17a disposed on the bearing 7 side and formed concentrically with the rotating shaft 1, and a cooling piece 17b protruding on the opposite side to the bearing 7 and formed concentrically with the rotating shaft 7. It is configured.
  • the radiator 17 integrated with the rotating shaft 1 near the bearing 7 outside the bearing 7 supporting the driving side la of the rotating shaft 1 the driving side la is provided.
  • the cooling effect of the bearing 7 supporting the bearing can be improved.
  • the cooling effect can be improved by forming the cooling piece 17b formed concentrically with the rotating shaft 1 on the heat radiator 17.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a fully enclosed fan-shaped electric motor according to Embodiment 2 for carrying out the present invention
  • FIG. 4 (a) is a front view showing a main part of FIG. 3
  • FIG. a) is a cross-sectional view taken along line IV-IV in the direction of the arrow
  • FIG. 4 (c) is a rear view.
  • the radiator 18 is integrated with the rotary shaft 1 near the bearing 7 outside the bearing 7 supporting the drive side la of the rotary shaft 1.
  • the heat radiator 18 is disposed on the bearing 7 supporting the driving side la of the rotating shaft 1 and is provided with a disk portion 18a formed concentrically with the rotating shaft 1, and is rotated from the disk portion 18a on the opposite side to the bearing 7.
  • the cooling piece 18b is formed concentrically with the rotating shaft 1 so as to project in the direction of the shaft 1. Further, the disc portion 18a is provided with a plurality of flow passages 18c through which air can flow on the side of the cooling piece 18b with respect to the force on the bearing 7 side.
  • the cooling effect of the bearing 7 can be further improved by providing the flow passage 18c in the disk portion 18a of the radiator 18 arranged outside the bearing 7 on the outside of the bearing.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a fully-closed external fan motor according to Embodiment 3 for carrying out the present invention.
  • a wind direction guide 19 is arranged on the driving side la opposite to the external fan 15 arranged on the opposite side lb.
  • the wind direction guide 19 is formed so as to receive the wind of the external fan 15 sent out from the outside air hole 10b and change the direction of the wind in the direction of the radiator 17.
  • the wind blown out from the vent hole 10b is turned by the wind direction guide 19 along the drive-side bracket 6 toward the center of the rotating shaft 1 so that the radiator 17 Passes while contacting.
  • the output is 180 kw
  • the outer diameter of the frame 10 is 670 mm
  • the length of the rotating shaft 1 in the direction is 580 mm.
  • the air volume of the external fan 15 is l lm 3 Zmin and the outer diameter of the radiator 17 is 210 mm
  • the amount of heat radiation from the radiator 17 and the rotating shaft 1 is 1 of the amount of heat radiation only from the rotating shaft 1. .5 times.
  • the wind direction guide 19 that changes the direction of the wind in the direction of the radiator 17 in response to the wind sent from the external fan 15 is provided, the heat dissipation from the radiator 17 is promoted.
  • the amount of heat transfer due to heat conduction from the rotating shaft 1 to the radiator 7 increases, the temperature rise of the bearing 7 can be further suppressed.
  • the air volume of the outer fan 15 is l lm 3 Zmin
  • the outer diameter of the radiator 18 is 210 mm
  • the cross-sectional area of the path 18c is 8, 100 mm 2
  • the amount of heat radiation from the heat radiator 18 and the rotating shaft 1 is 1.8 times the amount of heat radiation from only the rotating shaft 1. This means that the temperature rise of the bearing 7 can be suppressed by about 15%.
  • FIG. 1 is a view showing Embodiment 1 of the present invention, and is a cross-sectional view of a fully-closed external fan-type electric motor.
  • FIG. 2 is a view showing Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 (a) is a front view showing a main part of FIG. 1
  • FIG. 2 (b) is a cross section taken along line II-II of FIG. 2 (a).
  • FIG. 3 is a sectional view as viewed in the direction of the arrow.
  • FIG. 3 is a view showing Embodiment 2 of the present invention, and is a cross-sectional view of a fully-closed external fan-shaped electric motor.
  • FIG. 4 is a view showing Embodiment 2 of the present invention, in which FIG. 4 (a) is a front view showing a main part of FIG. 3, and FIG. 4 (b) is a cross section taken along line IV-IV of FIG. 4 (a). Is a cross-sectional view in the direction of the arrow, and FIG. 4 (c) is a rear view.
  • FIG. 5 is a view showing Embodiment 3 of the present invention, and is a cross-sectional view of a fully-closed external fan-shaped electric motor. Explanation of symbols

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Abstract

　回転子４が一体化された回転軸１の駆動側から駆動力が伝達されるように回転軸１の駆動側及び反駆動側を軸受７，９で支持し、密閉された機内の固定子１３を反駆動側に配置された外扇ファン１５により回転軸１の軸方向で機外側に送風して冷却し、機内に配置された内扇ファン５で機内の空気を循環させて回転子１を冷却するようにした全閉外扇形電動機において、回転軸１の駆動側を支持した軸受７の機外側で軸受１の近傍に回転軸１と一体化された放熱体１７を設け、駆動側に配置された軸受の冷却効果を向上させるものである。

Description

明 細 書
全閉外扇形電動機
技術分野
[0001] この発明は、密閉された機内の固定子を機外に配置された外扇ファンで冷却し、機 内に配置された内扇ファンで回転子を冷却するようにした全閉外扇形電動機に関す るものである。
背景技術
[0002] 従来の全閉外扇形電動機においては、反駆動側に配置された外扇ファンにより固 定子に形成した第 1の通風路に冷却風を通流させて固定子を冷却し、密閉された機 内で回転子鉄心に形成した第 2の通風路及び固定子鉄心に形成した第 3の通風路 に内扇ファンにより空気を循環させる。これにより機内の空気は第 3の通風路を通過 する過程で第 1の通風路を通過する空気と熱交換して冷却される（例えば、特許文献 1参照)。
[0003] 特許文献 1 :特開 2003— 143809号公報（第 3頁、図 1,図 4)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 従来の全閉外扇形電動機では、外扇ファン側に配置された軸受の熱は外扇ファン が冷却体として機能することにより冷却されるが、外扇ファンと反対側の駆動側に配 置された軸受は冷却されにくいので、軸受グリースの劣化を起こす恐れがあるという 問題点があった。
[0005] この発明は、上述のような問題点を解消するためになされたもので、駆動側に配置 された軸受の冷却効果を向上させることができる全閉外扇形電動機を提供することを 目的としたものである。
課題を解決するための手段
[0006] この発明に係わる全閉外扇形電動機は、密閉された機内に配置された固定子と、 この固定子に対向配置され回転軸に取り付けられた回転子と、上記回転軸の駆動側 及び反駆動側を支持する一対の軸受と、機外に配置され上記回転軸の反駆動側に 装架されて上記固定子に送風する外扇ファンと、機内に配置され機内の空気を循環 させて上記回転子及び上記固定子に送風する内扇ファンとを備えた全閉外扇形電 動機にお 1、て、上記回転軸の駆動側を支持する上記軸受の機外側で上記軸受の近 傍の上記回転軸に取り付けられた放熱体を備え、駆動側を支持した軸受の冷却効 果を向上させることができるものである。
発明の効果
[0007] この発明は、密閉された機内に配置された固定子と、この固定子に対向配置され 回転軸に取り付けられた回転子と、上記回転軸の駆動側及び反駆動側を支持する 一対の軸受と、機外に配置され上記回転軸の反駆動側に装架されて上記固定子に 送風する外扇ファンと、機内に配置され機内の空気を循環させて上記回転子及び上 記固定子に送風する内扇ファンとを備えた全閉外扇形電動機において、上記回転 軸の駆動側を支持する上記軸受の機外側で上記軸受の近傍の上記回転軸に取り 付けられた放熱体を備えて 、るので、駆動側を支持した軸受の冷却効果を向上させ ることができる効果がある。
発明を実施するための最良の形態
[0008] 実施の形態 1.
図 1は、この発明を実施するための実施の形態 1における全閉外扇形電動機の断 面図、図 2 (a)は図 1の要部を示す正面図、図 2 (b)は図 2 (a)の II一 II線における断面 を矢印方向に見た断面図である。
[0009] 図 1及び図 2において、回転軸 1の駆動側 laは、例えば車両用の場合、減速歯車（ 図示せず)を介して車軸（図示せず）に連結され、車軸に取り付けられた車輪 (図示 せず)を駆動して車両を走行させるように構成されている。車軸 1に一体化された回 転子鉄心 2には、回転軸 1の軸方向に貫通した複数個の通風路 2aが円周方向に形 成されている。また、回転子鉄心 2の外周に回転子導体 3が配置されている。なお、 回転子鉄心 2と回転子導体 3とで回転子 4が構成されて 、る。内扇ファン 5は回転軸 1 の反駆動側 lbに各通風路 2a内の空気を吸弓 Iするよう配置されて回転軸 1に一体ィ匕 されている。
[0010] 回転軸 1の駆動側 laは駆動側ブラケット 6に配置された軸受 7で回転自在に支持さ れている。また、回転軸 1の反駆動側 lbは反駆動側ブラケット 8に配置された軸受 9 で回転自在に支持されている。両ブラケット 6, 8間をフレーム 10で連結して、回転子 4が収納された機内と機外との空気の流通を遮断するように密閉されて 、る。
[0011] フレーム 10の機内側に回転子鉄心 2と対向するように固定子鉄心 11が配置されて いる。固定子鉄心 11に固定子卷線 12が配置されている。さらに、固定子鉄心 11に は回転軸 1の軸方向にそれぞれ複数個の通風路 1 la, 1 lbが外周に交互に配置さ れている。なお、固定子鉄心 11と固定子卷線 12とで固定子 13が構成されている。通 風路 11aは導管 14a, 14bを介してフレーム 10に設けられた外気穴 10a, 10bと連通 されている。
[0012] 回転軸 1の反駆動側 l ibの機外に配置された外扇ファン 15は回転軸 1と一体ィ匕さ れている。外扇ファン 15の回転により発生した風の流れが導管 14を介して通風路 11 aに誘導するようにファンカバー 16が設けられている。そして、回転軸 1の駆動側 laを 支持した軸受 7の機外側で軸受 7の近傍に回転軸 1と一体化された放熱体 17が設け られている。放熱体 17は軸受 7側に配置されて回転軸 1と同心状に形成された円盤 部 17aと、軸受 7とは反対側に突出して回転軸 7と同心状に形成された冷却片 17bと で構成されている。
[0013] このように構成された全閉外扇形電動機においては、両ブラケット 6, 8及びフレー ム 10で密閉された機内の空気は、通風路 2a, l ibの経路で内扇ファン 5により循環 される。一方、ファンカバー 16内に外扇ファン 15により取り込まれた空気は外気穴 1 Oa—通風路 11a—外気穴 10bの経路に通流されるとき、隣接した通風路 l ibに通流 されている高温の機内の空気と熱交換が行われる。
[0014] そして、反駆動側 lbでは回転子 13で発生した熱が回転軸 1から外扇ファン 15を介 して放散される。また、駆動側 laでは回転子 13で発生した熱が回転軸力 放熱体 1 7を介して放散される。
[0015] 以上のように、回転軸 1の駆動側 laを支持した軸受 7の機外側で軸受 7の近傍に回 転軸 1と一体化された放熱体 17を設けたことにより、駆動側 laを支持した軸受 7の冷 却効果を向上させることができる。さらに、放熱体 17に回転軸 1と同心状に形成され た冷却片 17bを形成したことにより冷却効果の向上を図ることができる。 [0016] 実施の形態 2.
図 3は、この発明を実施するための実施の形態 2における全閉外扇形電動機の断 面図、図 4 (a)は図 3の要部を示す正面図、図 4 (b)は図 4 (a)の IV— IV線における 断面を矢印の方向にみた断面図、図 4 (c)は背面図である。
[0017] 図 3及び図 4において、 1〜13, 14a, 14b, 15, 16は実施の形態 1のものと同様の ものである。放熱体 18は回転軸 1の駆動側 laを支持した軸受 7の機外側で軸受 7の 近傍に回転軸 1と一体ィ匕されている。なお、放熱体 18は回転軸 1の駆動側 laを支持 した軸受 7側に配置されて回転軸 1と同心状に形成された円盤部 18aと、軸受 7とは 反対側に円盤部 18aから回転軸 1の方向に突出して回転軸 1と同心状に形成された 冷却片 18bとで形成されている。さらに、円盤部 18aに軸受 7側力も冷却片 18b側に 空気が流通可能な複数個の流通路 18cが設けられている。
[0018] このように構成された全閉外扇形電動機においては、放熱体 18が回転されることに より駆動側ブラケット 6と放熱体 18との間の空気が遠心力により放熱体 18の内周側 力も外周側へ放出されるので、冷却片 18bの間から流通路 18cを経由して放熱体 18 の外側から空気が流入して放熱体 18が冷却される。
[0019] 以上のように、軸受 7の機外側に配置した放熱体 18の円盤部 18aに流通路 18cを 設けたことにより、軸受 7の冷却効果をさらに向上させることができる。
[0020] 実施の形態 3.
図 5は、この発明を実施するための実施の形態 3における全閉外扇形電動機の断 面図である。
[0021] 図 2及び図 5において、 1〜13, 14a, 14b, 15〜17は実施の形態 1のものと同様 のものである。反駆動側 lbに配置された外扇ファン 15とは反対側の駆動側 laに風 向ガイド 19が配置されている。風向ガイド 19は外気穴 10bから送り出された外扇ファ ン 15の風を受けて放熱体 17の方向に風の向きを変えるように形成されている。
[0022] このように構成された全閉外扇形電動機においては、通気穴 10bから送り出された 風は風向ガイド 19により駆動側ブラケット 6に沿って回転軸 1の中心方向に向きを変 えて放熱体 17と接触しながら通過する。
[0023] 例えば、出力 180kw、フレーム 10の外径 670mm、回転軸 1の方向長さ 580mm の全閉外扇形電動機において、外扇ファン 15の風量 l lm3Zmin、放熱体 17の外 径 210mmの場合、放熱体 17と回転軸 1からの放熱量は回転軸 1のみからの放熱量 の 1. 5倍となる。
[0024] このように、外扇ファン 15から送り出された風を受けて放熱体 17の方向に風の向き を変える風向ガイド 19を設けたことにより放熱体 17からの熱放散が促進されるので、 回転軸 1から放熱体 7への熱伝導による熱移動量が大きくなるため軸受 7の温度上昇 をさらに抑制することができる。
[0025] 実施の形態 3において、放熱体 17の代わりに実施の形態 2の放熱体 18 (図 4)を使 用した場合について説明する。
[0026] 例えば、出力 180kw、フレーム 10の外径 670mm、回転軸 1の方向長さ 580mm の全閉外扇形電動機において、外扇ファン 15の風量 l lm3Zmin、放熱体 18の外 径 210mm、流通路 18cの断面積 8, 100mm2の場合、放熱体 18と回転軸 1からの 放熱量は回転軸 1のみからの放熱量の 1. 8倍となる。これは軸受 7の温度上昇値で 約 15 %の温度上昇抑制が図れる。
[0027] このように、風向ガイド 19を設けると共に流通路 18cを設けた放熱体 18を使用する ことにより、外扇ファン 15からの風が流通路 18cを通過するので、放熱体 18の放熱 面積が増大して軸受 7の温度上昇をさらに抑制することができる。
図面の簡単な説明
[0028] [図 1]この発明の実施の形態 1を示す図で、全閉外扇形電動機の断面図である。
[図 2]この発明の実施の形態 1を示す図で、図 2 (a)は図 1の要部を示す正面図、図 2 (b)は図 2 (a)の II一 II線における断面を矢印方向に見た断面図である。
[図 3]この発明の実施の形態 2を示す図で、全閉外扇形電動機の断面図である。
[図 4]この発明の実施の形態 2を示す図で、図 4 (a)は図 3の要部を示す正面図、図 4 (b)は図 4 (a)の IV— IV線における断面を矢印の方向に見た断面図、図 4 (c)は背 面図である。
[図 5]この発明の実施の形態 3を示す図で、全閉外扇形電動機の断面図である。 符号の説明
[0029] 1 回転軸 4 回転子 内扇ファン 7 軸受 固定子 15 外扇ファン 放熱体 18 放熱体a 円盤部 18a 円盤部b 冷却片 18b 冷却片

Claims

請求の範囲
[1] 密閉された機内に配置された固定子と、この固定子に対向配置され回転軸に取り付 けられた回転子と、上記回転軸の駆動側及び反駆動側を支持する一対の軸受と、機 外に配置され上記回転軸の反駆動側に装架されて上記固定子に送風する外扇ファ ンと、機内に配置され機内の空気を循環させて上記回転子及び上記固定子に送風 する内扇ファンとを備えた全閉外扇形電動機において、上記回転軸の駆動側を支持 する上記軸受の機外側で上記軸受の近傍の上記回転軸に取り付けられた放熱体を 備えたことを特徴とする全閉外扇形電動機。
[2] 請求項 1に記載の全閉外扇形電動機において、上記放熱体は上記回転軸と同心状 に形成された円盤部と、駆動側を支持した上記軸受側とは反対側に上記円盤部から 突出して上記回転軸と同心状に形成された冷却片とを有していることを特徴とする全 閉外扇形電動機。
[3] 請求項 2に記載の全閉外扇形電動機において、上記円盤部に上記冷却片側に空気 が流通可能な流通路を設けたことを特徴とする車両用全閉外扇電動機。
[4] 請求項 1〜請求項 3の何れか一に記載の全閉外扇形電動機において、駆動側に配 置されて上記外扇ファン力 送り出された風を受けて上記放熱体の方向に風の向き を変える風向ガイドを設けたことを特徴とする全閉外扇形電動機。
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