WO2022137416A1

WO2022137416A1 - 電動機

Info

Publication number: WO2022137416A1
Application number: PCT/JP2020/048385
Authority: WO
Inventors: 健太金子; 誠司羽下
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2022-06-30
Also published as: US20230412049A1; DE112020007876T5; JPWO2022137416A1; JP7337290B2

Abstract

電動機（１）は、回転軸（ＡＸ）まわりに回転可能に支持されるシャフト（１１）と、シャフト（１１）の径方向の外側に位置し、シャフト（１１）と一体に回転する回転子（１２）と、回転子（１２）に径方向に対向する固定子（１３）と、外部の空気を内部に流入させる流入孔（１９ａ）を有する第１ブラケット（１９）と、を備える。電動機（１）はさらに、シャフト（１１）と一体に回転し、第１ブラケット（１９）の流入孔（１９ａ）より径方向の内側の位置に対向する位置に第１貫通孔（３１ｃ）を有するファン（１４）と、第１ブラケット（１９）に対向する筒状の第１ガイド（２１）と、を備える。

Description

電動機

　本開示は、電動機に関する。

　電動機は、シャフトと、シャフトに固定されて一体に回転する回転子と、回転子と径方向に間隔を空けて対向する固定子と、を備える。電動機を通電すると、固定子が有する固定子鉄心および固定子導体、ならびに、回転子が有する回転子鉄心および回転子導体の温度が上昇する。回転子の温度が上昇すると、回転子が取り付けられているシャフトの温度が上昇する。シャフトの温度が上昇すると、シャフトを回転可能に支持する軸受の温度、および、軸受に充填される潤滑油の温度が上昇する。軸受および潤滑油の温度が上昇すると、軸受内部の空間の大きさの変化、潤滑剤の劣化等が生じてしまう。

　電動機の構成要素を冷却するため、電動機は、シャフトに固定されて一体に回転するファンを備える。ファンの回転によって、電動機の外部の空気が内部に流入し、固定子鉄心および回転子鉄心のそれぞれに形成された風穴、固定子鉄心と回転子鉄心との間の空隙等を流れる。この結果、固定子鉄心、固定子導体、回転子鉄心、回転子導体等が冷却される。この種の電動機の一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される電動機において、ファンの回転によって内部に流入した空気は、固定子鉄心および回転子鉄心のそれぞれに形成された風穴を通ってから、外部に流出する。この構成により、固定子鉄心、固定子導体、回転子鉄心、回転子導体が冷却される。

特開２００６－２７１０８１号公報

　電動機の内部に流入した空気は、塵埃、水分等の異物を含む。電動機が電気鉄道車両に搭載される場合、塵埃は、車輪とレールとの摩擦によって生じる鉄粉を含む。異物を含む外気が固定子導体、回転子導体等の電動機の構成要素と接触すると、電動機が故障することが起こり得る。そこで、特許文献１に開示される電動機は、電動機の内部に流入した空気を固定子導体および回転子導体に接触させることなく、固定子鉄心および回転子鉄心のそれぞれに形成された風穴に通す。シャフトと一体に回転する回転子鉄心の風穴を通る空気が含む異物には遠心力が働くため、異物は、風穴の壁面に押しつけられる。回転子鉄心は磁化されているため、異物に含まれる鉄粉は、風穴の壁面に押しつけられると、風穴の壁面に付着する。鉄粉が風穴の壁面に付着すると風穴の通風抵抗が増大して、空気の流量が低減し、電動機の冷却効率が低下してしまう。電動機の冷却効率が低下すると、固定子鉄心、固定子導体、回転子鉄心、回転子導体、軸受等を十分に冷却することができない。

　本開示は上述の事情に鑑みてなされたものであり、内部の冷却効率を向上させることができる電動機を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本開示の電動機は、シャフトと、回転子と、固定子と、第１ブラケットと、ファンと、筒状の第１ガイドと、を備える。シャフトは、回転軸まわりに回転可能に支持される。回転子は、シャフトの径方向の外側に位置し、シャフトと一体に回転する。固定子は、貫通孔である第１通風路を有し、回転子に径方向に対向して、回転子との間に第２通風路を形成する。第１ブラケットは、外部の空気を内部に流入させる流入孔を有する。ファンは、主面が第１ブラケットに面し、シャフトと一体に回転し、第１ブラケットの流入孔より径方向の内側の位置に対向する位置に第１貫通孔を有する。第１ガイドは、第１ブラケットに対向する。

　本開示に係る電動機は、第１通風路を有し、回転子との間に第２通風路を形成する固定子と、第１ブラケットの流入孔より径方向の内側に第１貫通孔を有するファンと、を備えるため、電動機の内部の冷却効率が向上する。

実施の形態１に係る電動機の断面図実施の形態１に係る電動機の図１のＡ－Ａ線での矢視断面図実施の形態１に係る電動機の側面図実施の形態１に係る電動機の側面図実施の形態１に係る電動機の部分断面図実施の形態１に係る電動機における空気の流れを示す図実施の形態２に係る電動機の断面図実施の形態２に係る電動機の図７のＢ－Ｂ線での矢視断面図実施の形態３に係る電動機の断面図実施の形態３に係る電動機の図９のＣ－Ｃ線での矢視断面図実施の形態４に係る電動機の断面図実施の形態４に係る電動機の図１１のＤ－Ｄでの矢視断面図実施の形態４に係る電動機における空気の流れを示す図実施の形態５に係る電動機の断面図実施の形態６に係る電動機の断面図実施の形態６に係る電動機の図１５のＥ－Ｅ線での矢視断面図実施の形態６に係る電動機の図１５のＦ－Ｆ線での矢視断面図実施の形態６に係る電動機における空気の流れを示す図実施の形態７に係る電動機の断面図実施の形態７に係る電動機の側面図実施の形態７に係る電動機における空気の流れを示す図

　以下、本開示の実施の形態に係る電動機について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。

　（実施の形態１）
　実施の形態１に係る電動機を、鉄道車両の駆動用に用いられる電動機を例に説明する。実施の形態１に係る電動機を図１に示す。図１において、Ｚ軸が鉛直方向であり、Ｙ軸は、シャフト１１の回転軸ＡＸに平行であり、Ｘ軸はＹ軸およびＺ軸に直交する。図１において、回転軸ＡＸを一点鎖線で示す。図１に示す電動機１は、回転軸ＡＸまわりに回転可能に支持されるシャフト１１と、シャフト１１の径方向の外側に位置し、シャフト１１と一体に回転する回転子１２と、回転子１２に径方向に対向する固定子１３と、シャフト１１と一体に回転するファン１４と、を備える。

　電動機１はさらに、外部の空気を内部に流入させる流入孔１９ａを有する第１ブラケット１９を備える。電動機１は、流入孔１９ａから流入した空気を外部に流出させる第１流出孔２０ａを有する第２ブラケット２０を備えることが好ましい。第１ブラケット１９と第２ブラケット２０とは、回転軸ＡＸの方向に対向する。第１ブラケット１９と第２ブラケット２０とは、回転子１２、固定子１３、およびファン１４を挟んで位置する。

　電動機１はさらに、第１ブラケット１９に対向する筒状の第１ガイド２１を備える。第１ガイド２１の外周面は、第１ブラケット１９の内周面に対向する。第１ガイド２１は、流入孔１９ａから流入し、ファン１４の回転によって径方向に流れた空気を、第１通風路１７ａの第１ブラケット１９に面する一端に導く。電動機１はさらに、シャフト１１を回転可能に支持する軸受２２，２３を備える。電動機１はさらに、第１流出孔２０ａに回転軸ＡＸの方向に間隔を空けて隣接した位置で、第１流出孔２０ａを覆う遮蔽板２４を備えることが好ましい。

　電動機１の各部の詳細について説明する。シャフト１１の第１ブラケット１９に近い一端は、図示しない継手および歯車を介して鉄道車両の車軸に連結されており、シャフト１１が回転することで、鉄道車両は動力を得る。

　回転子１２は、シャフト１１に固定される回転子鉄心１５と、回転子鉄心１５の外周面に形成された溝に挿入される回転子導体１６と、を有する。回転子鉄心１５がシャフト１１に固定されることで、回転子鉄心１５および回転子導体１６を有する回転子１２がシャフト１１と一体に回転する。

　固定子１３は、固定子鉄心１７と、固定子鉄心１７に形成された溝に挿入される固定子導体１８と、を有する。固定子鉄心１７は、固定子鉄心１７を貫通した第１通風路１７ａを有する。具体的には、第１通風路１７ａは、固定子導体１８が挿入される溝より径方向の外側に位置し、回転軸ＡＸの方向に延びる。固定子鉄心１７は、回転子鉄心１５と間隔を空けて径方向に対向することで、回転子鉄心１５との間に第２通風路１７ｂを形成する。

　ファン１４は、主面が第１ブラケット１９に面し、シャフト１１と一体に回転する。ファン１４は、第１ブラケット１９の流入孔１９ａより径方向の内側の位置に対向する位置に第１貫通孔３１ｃを有する。ファン１４は、シャフト１１に固定され、貫通孔である第１貫通孔３１ｃを有する環状の翼部３１と、第１主面３１ａから離れる方向に延びる第１羽根部３２と、を有することが好ましい。翼部３１の第１主面３１ａは、第１ブラケット１９に面する。第１主面３１ａの反対側の第２主面３１ｂは、回転子１２および固定子１３のそれぞれに面する。第１貫通孔３１ｃは、第１ブラケット１９の流入孔１９ａより径方向の内側の位置に対向する位置に形成される。第１羽根部３２は、第１貫通孔３１ｃより径方向の外側に位置し、第１主面３１ａに固定される。第１主面３１ａに固定されることは、翼部３１とは別体に形成され、溶接、接着等によって翼部３１の第１主面３１ａに固定されること、および、翼部３１と一体に形成されることを含むものとする。

　図１のＡ－Ａ線での矢視断面図である図２に示すように、ファン１４は、周方向、すなわち、Ｙ軸まわりに間隔を空けて位置する複数の第１羽根部３２を有する。翼部３１は、周方向に間隔を空けて形成された複数の第１貫通孔３１ｃを有する。図の複雑化を避けるため、図２において第１ブラケット１９の回転軸ＡＸと交差する面および軸受２２の記載を省略した。

　図１に示すように、第１ブラケット１９は、軸受２２を保持する。電動機１をＹ軸負方向に見た図３に示すように、第１ブラケット１９は、周方向に間隔を空けて位置する複数の流入孔１９ａを有する。第１ブラケット１９は、第１羽根部３２に対向する位置に流入孔１９ａを有することが好ましい。換言すれば、回転軸ＡＸから第１羽根部３２までの距離と、回転軸ＡＸから流入孔１９ａまでの距離とが一致することが好ましい。

　図１に示すように、第２ブラケット２０は、軸受２３を保持する。電動機１をＹ軸正方向に見た図４に示すように、第２ブラケット２０は、周方向に間隔を空けて位置する複数の第１流出孔２０ａを有する。第２ブラケット２０の外周面は、固定子１３が有する第１通風路１７ａより径方向の内側に位置する。図の複雑化を避けるため、図４において遮蔽板２４の記載を省略した。
　図１に示すように、第２ブラケット２０の第１流出孔２０ａの外部に面する一端は、第１流出孔２０ａの他端よりＺ軸方向で下方に位置することが好ましい。

　第１ガイド２１は、筒状の形状を有する。第１ガイド２１は、固定部材２１ａによって、第１ブラケット１９に固定されている。固定部材２１ａは、第１ガイド２１の外周面と第１ブラケット１９の内周面とに固定されている。例えば、板状部材である固定部材２１ａを、第１ブラケット１９の内周面と第１ガイド２１の外周面とに、接着剤によって固定することで、第１ガイド２１は第１ブラケット１９に固定される。第１ガイド２１は、第１ブラケット１９の内周面との間に流路を形成し、ファン１４の回転によって径方向に流れた空気を固定子鉄心１７の第１通風路１７ａに導く。第１ガイド２１は、ファン１４との間にラビリンス流路を形成することが好ましい。これにより、ファン１４の回転によって径方向に流れた空気が第１ガイド２１とファン１４との間の空隙を通って回転子導体１６および固定子導体１８に接触することが抑制される。

　一例として、第１ガイド２１は、図５に示すように、ファン１４との間にラビリンス流路を形成する。具体的には、第１ガイド２１の回転軸ＡＸの方向の端部２１１と、ファン１４の翼部３１の径方向の端部３１１とは、回転軸ＡＸの方向に対向する。第１ガイド２１の端部２１１は、回転軸ＡＸの方向に窪み、回転軸ＡＸを中心軸とする環状の凹部と、回転軸ＡＸの方向に突出し、回転軸ＡＸを中心軸とする環状の凸部とが、径方向に交互に配置された第１凹凸部２１２を有する。翼部３１の径方向の端部３１１は、回転軸ＡＸの方向に窪み、回転軸ＡＸを中心軸とする環状の凹部と、回転軸ＡＸの方向に突出し、回転軸ＡＸを中心軸とする環状の凸部とが、径方向に交互に配置された第２凹凸部３１２を有する。第１ガイド２１とファン１４とが上記構成を有することで、ファン１４は、シャフト１１と共に回転可能であって、第１ガイド２１とファン１４との間にラビリンス流路が形成される。例えば、第１凹凸部２１２の凹部と第２凹凸部３１２の凸部は、回転軸ＡＸの方向に１０ミリメートル未満の間隔を空けて対向し、第１凹凸部２１２の凸部と第２凹凸部３１２の凹部は回転軸ＡＸの方向に１０ミリメートル未満の間隔を空けて対向する。

　軸受２２，２３は、図１に示すように、シャフト１１を回転軸ＡＸまわりに回転可能に支持する。
　遮蔽板２４は、Ｙ軸に直交する断面の形状が円である板状部材である。遮蔽板２４は、第１流出孔２０ａに回転軸ＡＸの方向に間隔を空けて隣接した位置で、第１流出孔２０ａを覆う。具体的には、遮蔽板２４は、第１流出孔２０ａから流出する空気の流れを妨げず、かつ、第１流出孔２０ａから異物が電動機１の内部に侵入することを抑制することが可能な位置で、第１流出孔２０ａに隣接する。

　上記構成を有する電動機１が通電されると、固定子鉄心１７、固定子導体１８、回転子鉄心１５、および回転子導体１６の温度が上昇する。これらの温度上昇に伴って、シャフト１１および軸受２２，２３の温度も上昇する。電動機１が通電され、回転子鉄心１５およびシャフト１１が一体に回転すると、シャフト１１と共にファン１４が回転し、電動機１の外部の空気が流入孔１９ａから電動機１の内部に流入する。

　図６において、電動機１での空気の流れを矢印ＡＲ１，ＡＲ２で示す。矢印ＡＲ１，ＡＲ２に示すように、ファン１４の回転によって、電動機１の外部の空気が流入孔１９ａから、第１ブラケット１９の内周面と翼部３１の第１主面３１ａとの間に形成される空間に流入する。空気には、塵埃、水等の異物が含まれる。ファン１４の回転によって、異物に遠心力が働き、異物を含む空気は、矢印ＡＲ１に示すように、径方向に流れ、第１ガイド２１によって第１通風路１７ａに導かれる。第１通風路１７ａの一端に導かれた空気は、第１通風路１７ａを通って、第１通風路１７ａの他端から外部に流出する。

　異物に遠心力が働くため、異物が除去された空気が、矢印ＡＲ２で示すように、第１羽根部３２よりも径方向の内側に位置する第１貫通孔３１ｃを通ってから、回転子導体１６の一端および固定子導体１８の一端に沿って流れ、第２通風路１７ｂに到達する。第２通風路１７ｂに到達した空気は、第２通風路１７ｂを通ってから、回転子導体１６の他端の近傍および固定子導体１８の他端の近傍を通って、第１流出孔２０ａから外部に流出する。矢印ＡＲ１，ＡＲ２で示すように、電動機１の内部を空気が流れることで、電動機１が冷却される。

　以上説明した通り、実施の形態１に係る電動機１では、図６の矢印ＡＲ１，ＡＲ２で示すように、電動機１の内部を空気が流れることで、電動機１が冷却される。矢印ＡＲ２で示すように、回転子導体１６および固定子導体１８の近傍を流れる空気は、ファン１４の回転によって異物が除去された空気であるため、異物が回転子導体１６および固定子導体１８に接触することが抑制され、異物による電動機１の故障が起こりにくくなる。

　第１ブラケット１９が、第１羽根部３２に対向する位置に流入孔１９ａを有する場合、流入孔１９ａに含まれる異物は、第１羽根部３２に沿って径方向の外側に速やかに移動する。このため、第１貫通孔３１ｃに異物を含む空気が到達することを抑制することが可能となる。

　第２ブラケット２０の第１流出孔２０ａの外部に面する一端が、第１流出孔２０ａの他端よりＺ軸方向で下方に位置する場合、第１流出孔２０ａから異物が電動機１の内部に進入することを抑制することが可能となる。このため、異物による電動機１の故障が起こりにくくなる。

　（実施の形態２）
　ファン１４の形状は、上述の例に限られず、流入孔１９ａから空気を流入させ、流入孔１９ａから流入した空気の一部を径方向に流して第１通風路１７ａに到達させ、流入孔１９ａから流入した空気の他の一部を第２通風路１７ｂに到達させる形状であれば、任意である。ファン１４が翼部３１の第２主面３１ｂから延びる羽根部をさらに備える構成について実施の形態２で説明する。

　図７に示す電動機２が有するファン１４は、実施の形態１に係る電動機１が有するファン１４の構成に加えて、翼部３１の第２主面３１ｂに固定され、第２主面３１ｂから離れる方向に延びる第２羽根部３３をさらに備える。第２羽根部３３は、第１貫通孔３１ｃより径方向の外側に位置し、第２主面３１ｂに固定される。第２主面３１ｂに固定されることは、翼部３１とは別体に形成され、溶接、接着等によって翼部３１の第２主面３１ｂに固定されること、および、翼部３１と一体に形成されることを含むものとする。
　第１羽根部３２の径方向の長さは、第２羽根部３３の径方向の長さより長いことが好ましい。第２羽根部３３は、第２通風路１７ｂに向かって延びることが好ましい。

　図７のＢ－Ｂ線での矢視断面図である図８に示すように、ファン１４は、周方向に間隔を空けて位置する複数の第２羽根部３３を有する。図の複雑化を避けるため、図８において回転子導体１６および固定子導体１８の記載を省略した。

　上記構成を有する電動機２が通電された際の電動機２における空気の流れは、電動機１と同様である。電動機１と同様に、電動機２の内部を空気が流れることで、電動機２が冷却される。

　以上説明した通り、実施の形態２に係る電動機２は、電動機１の構成に加えて第２羽根部３３を備えるため、第１貫通孔３１ｃを通る空気の流れが促進される。この結果、電動機１よりもスムーズに、空気が第２通風路１７ｂに流れるため、電動機２の冷却効率は、電動機１と比べて高くなる。

　流量は羽根の長さに対して正の相関を有するため、第１羽根部３２の径方向の長さが、第２羽根部３３の径方向の長さより長い場合、ファン１４の回転によって径方向に流れる空気の量は、第１貫通孔３１ｃを通って第２通風路１７ｂに到る空気の量と比べて多い。ファン１４の回転によって径方向に流れる空気の量を多くすることで、異物を含む空気が第１貫通孔３１ｃを通ることを抑制することが可能となる。

　第２羽根部３３が第２通風路１７ｂに向かって延びる場合、第１貫通孔３１ｃから流入した空気が、よりスムーズに第２通風路１７ｂに流れるため、電動機２の冷却効率は、より高くなる。

　（実施の形態３）
　ファン１４の形状の他の一例として、ファン１４が翼部３１の第２主面３１ｂから延びる第２羽根部３３より径方向の外側に位置する筒状部材をさらに備える構成について実施の形態３で説明する。

　図９に示す電動機３が有するファン１４は、実施の形態２に係る電動機２が有するファン１４の構成に加えて、翼部３１の第２主面３１ｂの第２羽根部３３より径方向の外側の位置に固定される第１筒状部材３４をさらに備える。図９のＣ－Ｃ線での矢視断面図である図１０に示すように、第１筒状部材３４は、円筒であることが好ましい。第１筒状部材３４の内周面は、第２羽根部３３に当接することが好ましい。図の複雑化を避けるため、図１０において回転子導体１６および固定子導体１８の記載を省略した。

　上記構成を有する電動機３が通電された際の電動機３における空気の流れは、電動機１，２と同様である。電動機１，２と同様に、電動機３の内部を空気が流れることで、電動機３が冷却される。ファン１４が第１筒状部材３４を備えるため、第１貫通孔３１ｃを通過した空気は、第１筒状部材３４の内周面に沿って流れて第１通風路１７ａに到達する。

　以上説明した通り、実施の形態３に係る電動機３は、電動機２の構成に加えて第１筒状部材３４を備えるため、第１貫通孔３１ｃを通った空気は、第１筒状部材３４の内周面に沿って流れて第２通風路１７ｂに到達する。この結果、空気の吹き出し方向を第２通風路１７ｂに誘導することができるので、第２通風路１７ｂの風量が増え、電動機３の冷却効率は、電動機１，２と比べて高くなる。

　（実施の形態４）
　電動機１－３の冷却効率を高めるため、回転子鉄心１５に通風路を形成してもよい。通風路が形成された回転子鉄心１５を有し、電動機１－３とは異なる形状のファン１４を備える構成について、実施の形態４で説明する。

　図１１に示す電動機４は、第３通風路１５ａを有する回転子鉄心１５を備える。第３通風路１５ａは、回転軸ＡＸの方向に延び、回転子鉄心１５を貫通する。電動機４が有するファン１４は、実施の形態２に係る電動機２が有するファン１４の構成に加えて、翼部３１の第１貫通孔３１ｃより径方向の内側の位置に、翼部３１を貫通した第２貫通孔３１ｄをさらに有する。

　ファン１４はさらに、第２主面３１ｂの第２貫通孔３１ｄより径方向の外側の位置であって、第１貫通孔３１ｃより径方向の内側の位置に固定され、第２主面３１ｂから離れる方向に延びる第３羽根部３５を有する。第２主面３１ｂに固定されることは、翼部３１とは別体に形成され、溶接、接着等によって翼部３１の第２主面３１ｂに固定されること、および、翼部３１と一体に形成されることを含むものとする。
　第３羽根部３５は、第３通風路１５ａに向かって延びることが好ましい。

　詳細には、図１１のＤ－Ｄ線での矢視断面図である図１２に示すように、ファン１４は、周方向に間隔を空けて位置する複数の第３羽根部３５を備える。図の複雑化を避けるため、図１２において回転子導体１６および固定子導体１８の記載を省略した。

　ファン１４はさらに、図１１に示すように、翼部３１の第２主面３１ｂの第３羽根部３５より径方向の外側の位置に固定される第２筒状部材３６をさらに備える。具体的には、第２筒状部材３６は、第３羽根部３５より径方向の外側であって、第１貫通孔３１ｃより径方向の内側に位置する。図１２に示すように、第２筒状部材３６は、円筒の形状を有することが好ましい。第２筒状部材３６の内周面は、第３羽根部３５に当接することが好ましい。

　上記構成を有する電動機４が通電され、回転子鉄心１５およびシャフト１１が一体に回転すると、シャフト１１と共にファン１４が回転し、電動機４の外部の空気が流入孔１９ａから、第１ブラケット１９の内周面と翼部３１の第１主面３１ａとの間に形成される空間に流入する。

　図１３において、電動機４での空気の流れを矢印ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３で示す。矢印ＡＲ１，ＡＲ２に示す空気の流れは、実施の形態１－３と同様である。空気に含まれる異物に遠心力が働くため、異物が除去された空気が、矢印ＡＲ３で示すように、第１羽根部３２よりも径方向の内側に位置する第２貫通孔３１ｄを通ってから、回転子鉄心１５に形成された第３通風路１５ａに到達する。第３通風路１５ａに到達した空気は、矢印ＡＲ３で示すように、第３通風路１５ａを通って、第１流出孔２０ａから外部に流出する。矢印ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３で示すように、電動機４の内部を空気が流れることで、電動機４が冷却される。ファン１４が第２筒状部材３６を備えるため、第２貫通孔３１ｄを通過した空気は、第２筒状部材３６の内周面に沿って流れて第３通風路１５ａに到達する。

　以上説明した通り、実施の形態４に係る電動機４では、図１３の矢印ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３で示すように、電動機４の内部を空気が流れることで、電動機４が冷却される。矢印ＡＲ２で示すように、回転子導体１６および固定子導体１８の近傍を流れる空気は、ファン１４の回転によって異物が除去された空気であるため、異物が回転子導体１６および固定子導体１８に接触することが抑制され、異物による電動機４の故障が起こりにくくなる。

　電動機４が備えるファン１４は、第３羽根部３５、第２筒状部材３６、および第２貫通孔３１ｄを有するため、矢印ＡＲ３で示すように、回転子鉄心１５に形成された第３通風路１５ａを空気が流れ、電動機４の冷却効率は、電動機１－３と比べて高くなる。第３通風路１５ａを流れる空気は、ファン１４の回転によって異物が除去された空気であるため、回転する回転子鉄心１５に形成された第３通風路１５ａが異物によって塞がれることが抑制される。このため、通風抵抗が増大して、電動機４の冷却効率が低下することが抑制される。

　第３羽根部３５が第３通風路１５ａに向かって延びる場合、第２貫通孔３１ｄから流入した空気が、よりスムーズに第３通風路１５ａに流れ、通風抵抗が小さくなるため、電動機４の冷却効率は、より高くなる。

　（実施の形態５）
　電動機１－４は、第２通風路１７ｂに、スムーズに空気を流すための筒状部材を備えてもよい。一例として、電動機１の構成に加えて、第２通風路１７ｂに、スムーズに空気を流すための筒状部材を備える構成について実施の形態５で説明する。

　図１４に示す実施の形態５に係る電動機５は、電動機１の構成に加えて、固定子鉄心１７の第１ブラケット１９に対向する面に固定される第３筒状部材２５をさらに備える。第３筒状部材２５は、溶接、接着等によって固定子鉄心１７の第１ブラケット１９に対向する面に固定される。第３筒状部材２５の外周面は、固定子導体１８より径方向の内側に位置する。そして、第３筒状部材２５は、第１貫通孔３１ｃを通った空気を、第２通風路１７ｂに導く。第３筒状部材２５は、円筒であることが好ましい。

　上記構成を有する電動機５が通電された際の電動機５における空気の流れは、電動機１と同様である。電動機１と同様に、電動機５の内部を空気が流れることで、電動機５が冷却される。

　以上説明した通り、実施の形態５に係る電動機５は、電動機１の構成に加えて第３筒状部材２５を備えるため、第１貫通孔３１ｃを通った空気がスムーズに第２通風路１７ｂに流れる。この結果、電動機１－４よりもスムーズに、空気が第２通風路１７ｂに流れ、通風抵抗が小さくなるため、電動機５の冷却効率をさらに向上させることができる。

　（実施の形態６）
　電動機１－５の冷却効率を高めるため、固定子鉄心１７にさらに通風路を形成してもよい。第１通風路１７ａに加えてさらに通風路が形成された固定子鉄心１７を有し、電動機１－５とは異なる形状のファン１４を備える構成について、実施の形態６で説明する。

　図１５に示す電動機６は、第１通風路１７ａと、貫通孔である第４通風路１７ｃとを有する固定子鉄心１７を備える。第４通風路１７ｃは、第１通風路１７ａより径方向の内側に位置し、回転軸ＡＸの方向に延び、固定子鉄心１７を貫通する。第４通風路１７ｃの第１ブラケット１９に面する一端は、第１ガイド２１の内周面より径方向の内側に位置する。第４通風路１７ｃの他端は、第２ブラケット２０の内周面より径方向の内側に位置する。

　電動機６が有するファン１４は、実施の形態１に係る電動機１が有するファン１４の構成に加えて、翼部３１の第２主面３１ｂの外縁に隣接して固定され、第２主面３１ｂから離れる方向に延びる第４羽根部３７を備える。さらにファン１４は、翼部３１の外縁に隣接する位置に、翼部３１を貫通した第３貫通孔３１ｅをさらに有する。

　図１５のＥ－Ｅ線での矢視断面図である図１６に示すように、ファン１４は、周方向に間隔を空けて位置する複数の第４羽根部３７を有する。図の複雑化を避けるため、図１６において回転子導体１６および固定子導体１８の記載を省略した。図１６、および、図１５のＦ－Ｆ線での矢視断面図である図１７に示すように、ファン１４が有する翼部３１は、周方向に間隔を空けて形成された第３貫通孔３１ｅを有する。第３貫通孔３１ｅは、翼部３１の第１貫通孔３１ｃより径方向の外側に位置し、かつ、翼部３１の外縁より径方向の内側に位置する箇所に形成される。具体的には、第３貫通孔３１ｅは、第１羽根部３２の径方向内側であって、第１羽根部３２に隣接した位置から、第４羽根部３７の径方向内側であって、第４羽根部３７に隣接した位置に向かって翼部３１を貫通する。図の複雑化を避けるため、図１７において第１ブラケット１９の回転軸ＡＸと交差する面および軸受２２の記載を省略した。

　上記構成を有する電動機６が通電され、回転子鉄心１５およびシャフト１１が一体に回転すると、シャフト１１と共にファン１４が回転し、電動機６の外部の空気が流入孔１９ａから流入する。

　図１８において、空気の流れを矢印ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ４で示す。矢印ＡＲ１，ＡＲ２に示す空気の流れは、実施の形態１と同様である。ファン１４の回転によって、異物に遠心力が働くため、異物は第４通風路１７ｃには進入しにくく、異物が除去された空気が、矢印ＡＲ４で示すように、第４通風路１７ｃに到達する。第４通風路１７ｃに到達した空気は、矢印ＡＲ４で示すように、第４通風路１７ｃを通って、第１流出孔２０ａから外部に流出する。矢印ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ４で示すように、電動機６の内部を空気が流れることで、電動機６が冷却される。

　以上説明した通り、実施の形態６に係る電動機６では、図１８の矢印ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ４で示すように、電動機６の内部を空気が流れることで、電動機６が冷却される。矢印ＡＲ４で示すように、固定子鉄心１７に形成された第４通風路１７ｃを空気が流れるため、電動機６の冷却効率をさらに向上させることができる。第４通風路１７ｃを流れる空気は、ファン１４の回転によって異物が除去された空気であるため、第４通風路１７ｃが異物によって塞がれることが抑制される。このため、通風抵抗が増大して、電動機６の冷却効率が低下することが抑制される。

　（実施の形態７）
　実施の形態１－６に係る電動機１－６は、フレームレスタイプの電動機であったが、電動機１－６は、フレームを有する電動機でもよい。一例として、フレームを有する構成について実施の形態７で説明する。

　図１９に示す実施の形態７に係る電動機７は、電動機１の構成に加えて、シャフト１１、回転子１２、および固定子１３を内包する筒状のフレーム２６と、フレーム２６の内周面との間に流路を形成する第２ガイド２７と、をさらに備える。

　電動機７の各部の詳細について、電動機１と異なる点を中心に説明する。電動機７をＹ軸正方向に見た図２０に示すように、第２ブラケット２０は、周方向に間隔を空けて位置する複数の第１流出孔２０ａに加えて、周方向に間隔を空けて第１流出孔２０ａより径方向外側に位置する複数の第２流出孔２０ｂを有する。電動機７をＹ軸負方向に見た図は、図３と同様である。

　フレーム２６は、第１ブラケット１９と第２ブラケット２０とに挟まれる。フレーム２６の内周面に固定子鉄心１７が固定される。
　第２ガイド２７は筒状の形状を有し、固定子鉄心１７と第２ブラケット２０とに当接する。第２ガイド２７の外周面は、第２流出孔２０ｂより径方向の内側に位置する。第２ガイド２７は、フレーム２６との間で、第１通風路１７ａの他端から第２流出孔２０ｂに到る流出路２７ａを形成する。第２ガイド２７は、円筒であることが好ましい。

　上記構成を有する電動機７が通電され、回転子鉄心１５およびシャフト１１が一体に回転すると、シャフト１１と共にファン１４が回転し、電動機７の外部の空気が流入孔１９ａから電動機７の内部に流入する。

　図２１において、電動機７での空気の流れを矢印ＡＲ２，ＡＲ５で示す。矢印ＡＲ２に示す空気の流れは、実施の形態１－６と同様である。空気に含まれる異物に遠心力が働くため、異物を含む空気が、矢印ＡＲ５で示すように、径方向に流れ、第１ガイド２１によって、第１通風路１７ａに導かれる。第１通風路１７ａの一端に導かれた空気は、第１通風路１７ａを通って、第１通風路１７ａの他端から流出路２７ａに流れる。流出路２７ａを通った空気は、第２流出孔２０ｂから外部に流出する。

　以上説明したとおり、実施の形態７に係る電動機７では、図２１の矢印ＡＲ２，ＡＲ５で示すように、フレームタイプの電動機７の内部を空気が流れることで、電動機７が冷却される。矢印ＡＲ２で示すように、回転子導体１６および固定子導体１８の近傍を流れる空気は、ファン１４の回転によって異物が除去された空気であるため、異物が回転子導体１６および固定子導体１８に接触することが抑制され、異物による電動機７の故障が起こりにくくなる。

　本開示は上述の実施の形態に限られない。上述の実施の形態の内、複数の実施の形態を任意に組み合わせることができる。一例として、電動機１－５，７の固定子鉄心１７に、第４通風路１７ｃを形成してもよい。電動機７のファン１４の形状を、電動機２－６のファン１４の形状と同じにしてもよい。

　電動機１－７の各部の形状は、上述の例に限られない。ファン１４の形状は、異物を含む空気を径方向に流し、異物が除去された空気を第２通風路１７ｂに流す形状であれば、任意である。一例として、ファン１４は、翼部３１と、第１羽根部３２と、第３羽根部３５と、を有してもよい。
　第２羽根部３３と第３羽根部３５は、一枚の羽根を形成してもよい。この場合、第２羽根部３３と第３羽根部３５とを有する羽根の周方向の間に、第１貫通孔３１ｃが形成されればよい。

　ファン１４は、翼部３１と、第１羽根部３２と、第２羽根部３３と、第３羽根部３５と、第１筒状部材３４と、第２筒状部材３６と、を有してもよい。
　ファン１４は、第１貫通孔３１ｃおよび第２貫通孔３１ｄを有する翼部３１と、第１羽根部３２と、を有してもよい。
　ファン１４は、第１貫通孔３１ｃおよび第３貫通孔３１ｅを有する翼部３１と、第１羽根部３２と、を有してもよい。
　ファン１４は、第１貫通孔３１ｃおよび第２貫通孔３１ｄを有する翼部３１と、第１羽根部３２と、第３羽根部３５と、を有してもよい。
　第１羽根部３２、第２羽根部３３、および第３羽根部３５の数は任意である。

　第１貫通孔３１ｃの形状は、第１貫通孔３１ｃの一端が第１主面３１ａにあり、第１貫通孔３１ｃの他端が第２主面３１ｂにある形状であれば、任意である。
　第２貫通孔３１ｄの形状は、第２貫通孔３１ｄの一端が第１主面３１ａにあり、第２貫通孔３１ｄの他端が第２主面３１ｂにある形状であれば、任意である。
　第３貫通孔３１ｅの形状は、第３貫通孔３１ｅの一端が第１主面３１ａにあり、第３貫通孔３１ｅの他端が第２主面３１ｂにある形状であれば、任意である。
　第１貫通孔３１ｃ、第２貫通孔３１ｄ、および第３貫通孔３１ｅの数は任意である。

　実施の形態１に係る電動機１が有するファン１４において、図２に示すように、同数の第１羽根部３２と第１貫通孔３１ｃが周方向に等間隔で設けられているが、ファン１４の形状は上述の例に限られない。一例として、第１羽根部３２の個数と第１貫通孔３１ｃの個数は異なってもよい。他の一例として、第１羽根部３２は、周方向に不等間隔で設けられてもよい。同様に、第１貫通孔３１ｃは、周方向に不等間隔で設けられてもよい。

　図２の例では、第１羽根部３２と第１貫通孔３１ｃは、回転軸ＡＸから径方向の外側へ延びる同一直線上に設けられているが、第１羽根部３２と第１貫通孔３１ｃは、回転軸ＡＸから径方向の外側へ延びる同一直線上になくてもよい。

　同様に、実施の形態６に係る電動機６が有するファン１４において、図１６に示すように、同数の第４羽根部３７と第３貫通孔３１ｅが周方向に等間隔で設けられているが、ファン１４の形状は上述の例に限られない。一例として、第４羽根部３７の個数と第３貫通孔３１ｅの個数は異なってもよい。他の一例として、第４羽根部３７は、周方向に不等間隔で設けられてもよい。同様に、第３貫通孔３１ｅは、周方向に不等間隔で設けられてもよい。

　図１６の例では、第４羽根部３７と第３貫通孔３１ｅは、回転軸ＡＸから径方向の外側へ延びる同一直線上に設けられているが、第４羽根部３７と第３貫通孔３１ｅは、回転軸ＡＸから径方向の外側へ延びる同一直線上になくてもよい。
　図１６の例では、第３貫通孔３１ｅは、第４羽根部３７より径方向の内側に位置しているが、第３貫通孔３１ｅの位置は上述の例に限られない。一例として、第３貫通孔３１ｅは、周方向に隣接する第４羽根部３７の間に形成されてもよい。

　第１通風路１７ａが延びる方向は、回転軸ＡＸの方向に限られない。第１通風路１７ａの形状は、第１通風路１７ａの一端が第１ブラケット１９に対向する面にあり、第１通風路１７ａの他端が外部に面している形状であれば、任意である。一例として、第１通風路１７ａは、回転軸ＡＸに交差する方向に延びてもよい。
　第３通風路１５ａが延びる方向は、回転軸ＡＸの方向に限られない。第３通風路１５ａの形状は、第３通風路１５ａの一端が第１ブラケット１９に対向する面にあり、第３通風路１５ａの他端が第２ブラケット２０に対向する面にある形状であれば、任意である。一例として、第３通風路１５ａは、回転軸ＡＸに交差する方向に延びてもよい。
　第４通風路１７ｃが延びる方向は、回転軸ＡＸの方向に限られない。第４通風路１７ｃの形状は、第４通風路１７ｃの一端が第１ブラケット１９に対向する面にあり、第４通風路１７ｃの他端が第２ブラケット２０に対向する面にある形状であれば、任意である。一例として、第４通風路１７ｃは、回転軸ＡＸに交差する方向に延びてもよい。

　第１ガイド２１の形状、第１ガイド２１が異物を含んだ空気を第１通風路１７ａに導くことができる形状であれば、任意である。例えば、固定部材２１ａが設けられる位置および固定部材２１ａの数は任意である。第１ガイド２１の第１ブラケット１９への固定方法は、任意である。

　本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。すなわち、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、この開示の範囲内とみなされる。

　１，２，３，４，５，６，７　電動機、１１　シャフト、１２　回転子、１３　固定子、１４　ファン、１５　回転子鉄心、１５ａ　第３通風路、１６　回転子導体、１７　固定子鉄心、１７ａ　第１通風路、１７ｂ　第２通風路、１７ｃ　第４通風路、１８　固定子導体、１９　第１ブラケット、１９ａ　流入孔、２０　第２ブラケット、２０ａ　第１流出孔、２０ｂ　第２流出孔、２１　第１ガイド、２１ａ　固定部材、２２，２３　軸受、２４　遮蔽板、２５　第３筒状部材、２６　フレーム、２７　第２ガイド、２７ａ　流出路、３１　翼部、３１ａ　第１主面、３１ｂ　第２主面、３１ｃ　第１貫通孔、３１ｄ　第２貫通孔、３１ｅ　第３貫通孔、３２　第１羽根部、３３　第２羽根部、３４　第１筒状部材、３５　第３羽根部、３６　第２筒状部材、３７　第４羽根部、２１１，３１１　端部、２１２　第１凹凸部、３１２　第２凹凸部、ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４，ＡＲ５　矢印、ＡＸ　回転軸。

Claims

　回転軸まわりに回転可能に支持されるシャフトと、
　前記シャフトの径方向の外側に位置し、前記シャフトと一体に回転する回転子と、
　貫通孔である第１通風路を有し、前記回転子に前記径方向に対向して、前記回転子との間に第２通風路を形成する固定子と、
　外部の空気を内部に流入させる流入孔を有する第１ブラケットと、
　主面が前記第１ブラケットに面し、前記シャフトと一体に回転し、前記第１ブラケットの前記流入孔より前記径方向の内側の位置に対向する位置に第１貫通孔を有するファンと、
　前記第１ブラケットに対向する筒状の第１ガイドと、
　を備える電動機。
　前記流入孔から流入した前記空気を外部に流出させる第１流出孔を有し、前記回転子、前記固定子、および前記ファンを挟んで前記第１ブラケットに前記回転軸の方向に対向する第２ブラケットをさらに備える、
　請求項１に記載の電動機。
　前記第２ブラケットの外周面は、前記第１通風路より前記径方向の内側に位置する、
　請求項２に記載の電動機。
　前記流入孔から流入した前記空気は、前記ファンの回転によって前記径方向に流れ、前記第１ガイドによって前記第１通風路の一端に導かれ、前記第１通風路を通って、前記第１通風路の他端から前記外部に流出する、
　請求項３に記載の電動機。
　前記固定子、前記回転子、および前記シャフトを内包する筒状のフレームと、
　前記第２ブラケットと前記固定子に当接し、前記フレームの内周面との間に流出路を形成する筒状の第２ガイドと、をさらに備え、
　前記第１ブラケットは、前記フレームの一端を塞ぎ、
　前記第２ブラケットは、前記フレームの他端を塞ぎ、
　前記第２ブラケットは、前記第２ガイドが当接する位置より前記径方向の外側に、前記流入孔から流入した前記空気を前記外部に流出させる第２流出孔を有する、
　請求項２に記載の電動機。
　前記流入孔から流入した前記空気は、前記ファンの回転によって前記径方向に流れ、前記第１ガイドによって前記第１通風路の一端に導かれ、前記第１通風路および前記流出路を通って、前記第２流出孔から前記外部に流出する、
　請求項５に記載の電動機。
　前記ファンは、
　前記シャフトに固定され、前記第１貫通孔を有する環状の翼部と、
　前記翼部の前記第１主面の前記貫通孔より前記径方向の外側の位置に固定され、前記第１主面から離れる方向に延びる第１羽根部を有する、
　請求項１から６のいずれか１項に記載の電動機。
　前記第１ブラケットは、前記第１羽根部に対向する位置に前記流入孔を有する、
　請求項７に記載の電動機。
　前記翼部の前記第１主面の反対側の第２主面の前記第１貫通孔より前記径方向の外側の位置に固定され、前記第２主面から離れる方向に延びる第２羽根部をさらに備える、
　請求項７または８に記載の電動機。
　前記第１羽根部の前記径方向の長さは、前記第２羽根部の前記径方向の長さより長い、
　請求項９に記載の電動機。
　前記ファンは、前記翼部の前記第２主面の前記第２羽根部より前記径方向の外側の位置に固定される第１筒状部材をさらに備える、
　請求項９または１０に記載の電動機。
　前記ファンは、前記第１貫通孔より前記径方向の内側の位置に第２貫通孔をさらに有する、
　請求項７から１１のいずれか１項に記載の電動機。
　前記ファンは、前記第２貫通孔より前記径方向の外側の位置であって、前記第１貫通孔より前記径方向の内側の位置で前記翼部の前記第１主面の反対側の第２主面に固定され、前記第２主面から離れる方向に延びる第３羽根部をさらに有する、
　請求項１２に記載の電動機。
　前記ファンは、前記翼部の前記第２主面の前記第３羽根部より前記径方向の外側の位置に固定される第２筒状部材をさらに備える、
　請求項１３に記載の電動機。
　前記ファンは、前記翼部の前記第１主面の反対側の第２主面の外縁に隣接して固定され、前記第２主面から離れる方向に延びる第４羽根部をさらに有する、
　請求項７から１４のいずれか１項に記載の電動機。
　前記回転子は、前記回転子を貫通した第３通風路を有する、
　請求項１から１５のいずれか１項に記載の電動機。
　前記固定子は、前記第１通風路より前記径方向の内側に位置し、前記固定子を貫通した第４通風路をさらに有し、
　前記第４通風路の前記第１ブラケットに面する一端は前記第１ガイドの内周面より前記径方向の内側に位置する、
　請求項１から１６のいずれか１項に記載の電動機。
　前記ファンは、外縁に隣接する位置に第３貫通孔をさらに有する、
　請求項１から１７のいずれか１項に記載の電動機。
　前記固定子の前記第１ブラケットに対向する面に固定され、外周面が前記第１ガイドの内周面に対向する第３筒状部材をさらに備える、
　請求項１から１８のいずれか１項に記載の電動機。