JP2007020333A - 液冷型の回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷却効率を損なわずに、流路を加工することなく形成し、液冷型と空冷型のハウジングを共通化した、液冷型の回転電機を提供する。
【解決手段】 外周に軸方向と平行の流路６１幅を有する帯状の突起部２１を有する押出し成形によって得たハウジング２の両端部を、隣接する流路６１をつなぐ折返し流路６２および冷却液供給室３３を設けたエンドブラケット３Ａ，３Ｂで塞ぎ、その外側を冷却液入口３５と冷却液出口（図示せず）を有する外筒１で覆った液冷型の回転電機。
【選択図】 図１

Description

本発明は液冷型の回転電機にかかわり、特にハウジングに形成された流路に冷却液を流して固定子を冷却する回転電機の冷却構造に関する。

近年、回転子に高性能な希土類磁石を使用した同期電動機が登場してからは、誘導電動機に比べて小型で高出力の電動機が製作できるようになった。一方で、小型化によって冷却面積が減少し、空冷による冷却では固定子からの発熱を効率的に吸収することが難しくなり、空冷よりも冷却効率の高い、水や油による液冷却の必要性が高まっている。液冷却の場合はハウジング内に冷却通路を設ける必要があるが、工作機の主軸で使われている液冷のビルトインモータでは、ハウジングの外周に螺旋状の冷却溝を切削加工して冷却通路を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、筒状の２重の壁を有し両者を軸方向に平行なバッフルで接合した外側包囲ケースを用いた電気モータは、既に提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平９−１５４２５７号公報 特開昭６２−１２３５０号公報

上記特許文献１の技術は、冷却通路を螺旋状に切削加工して形成しているため、回転電機の直径、長さが大きくなると溝を加工する工数も多くなってしまう問題があった。

また、特許文献２の電機モータでは、２重の壁が軸方向の中心部で厚くなるように構成されていることから鋳造によって作成されると理解できるが、このような形状の製品を鋳造するには複雑な構造の金型が必要となる。

加工の工数を低減するには、冷却通路を含めて鋳造法により一体で成形する方法が考えられるが、型形状が複雑で高価なものになることと、固定子に合わせてハウジングの全長を変更しようとすると、そのたびに鋳物の型が必要になってしまう問題があった。

さらに、液冷の場合はハウジングの円周方向に螺旋状に流路を形成しており、空冷の場合はハウジングの外周に回転軸と平行に放熱フィンを設ける流路を形成しているため、冷媒の流れる方向が異なりハウジングを統一することができなかった。

本発明は、ハウジングを加工することなく流路を形成し、冷却効率を損なわずに冷却を可能にした液冷型の回転電機を提供することを目的とする。

本発明は、ハウジングを加工することなく流路を形成し、液冷型と空冷形のハウジングを共通化した、回転電機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ハウジングを押出し成形によって形成し、ハウジング外周に軸方向と平行の流路幅を有する帯状の突起部を設ける。また、ハウジングの両端に設けるエンドブラケットに、冷却液供給室と冷却液排出室を配置するとともに冷却液を折り返す折返し流路を形成し、折返し流路とハウジング外周に設けた流路をつないで、全体として固定子外周を冷却する冷却通路を形成し、ハウジングの外側に接して外筒を被せることにより冷却液供給室から冷却液排出室まで連続した冷却液流路を構成する。

本発明は、内部に固定子および回転子を収納するとともに外側表面に軸方向に開放された帯状の仕切り板を有するハウジングを備えた液冷型の回転電機において、前記ハウジングの開放端を折返し流路を備えたエンドブラケットで塞ぐとともに、ハウジングの表面を外筒で覆い冷却液が流れる冷却通路を構成して液冷型の回転電機を構成する。

本発明は、上記液冷型の回転電機において、前記ハウジングを押出し成形により形成することによって、ハウジングを構成する円筒部分と帯状の仕切り板を、軸方向に等しい形状を有するものとした。

また、本発明は、内部に固定子および回転子を収納するとともに外側表面に軸方向に開放された帯状の仕切り板を有するハウジングを備えた回転電機において、前記ハウジングを押出し成形によって形成し、前記ハウジングの開放端をエンドブラケットで塞いで回転電機を構成する。

ハウジングは押出し成形法により、エンドブラケットは鋳造法により容易に流路を形成することができるので、流路を切削加工する必要がない。また、押出し成形法で外周の帯状の突起と共に形成すれば、任意の長さで切り出すことが可能となるので、必要とする機種の固定子の長さに最適なハウジングを製作することができる。

ハウジング外周の帯状の突起は軸方向に平行に設けているので、回転電機の後方に取付けられた冷却ファンによって、軸方向と平行にハウジング外周に空気を流す、空冷全閉形の回転電機のハウジングにも使用でき、ハウジングを共通化することができる。

以下、本発明にかかる回転電機について、図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は、本発明を液冷型の誘導電動機に適用した場合の一実施形態の断面図である。図１に示す液冷型の電動機は、両端をエンドブラケット３Ａ，３Ｂで塞がれたハウジング２の中に固定子４を備え、この固定子４の中に回転子５が回転可能に保持されている。

ハウジング２は、略円筒形に作られ、外側に軸方向に平行に形成した仕切り板２１を設けて冷却液を通すための流路６１が設けてある。ハウジング２の一方の端部にはエンドブラケット３Ａが、他方の端部にはエンドブラケット３Ｂが液密に設けてあり、これらに回転軸５１が、それぞれの転がり軸受５２Ａ、５２Ｂにより回転可能に保持されている。

ハウジング２とエンドブラケット３Ａ，３Ｂの外周に、全体を覆う円筒形の外筒１が被せてあり、Ｏリング７１Ａ，７１Ｂでシールされている。一方、ハウジング２とエンドブラケット３Ａ，３Ｂの接触面にＯリング７２Ａ，７２Ｂが設けてあり、ハウジングから冷却液が漏れないようにしてある。

円筒形状のハウジング２の外側表面には、軸方向に平行に延びる帯状の仕切り板２１が放射状に多数枚設けられている。仕切り板２１の高さは、外筒１の内側の表面に接して、流路６１を形成する高さとされる。

図２は、ハウジング２とエンドブラケット３Ａ，３Ｂを展開して外側から見た図であり、図３は図２のＡ−Ａ線での断面図である。図２に、冷却液の流れる様子を矢印で示している。エンドブラケット３Ａ，３Ｂには、ハウジング２の端部内表面を受ける段部と外筒１の端部内表面を受ける段部が設けられる。さらに、エンドブラケット３Ａ，３Ｂの円周表面のうちハウジング側には、図示のような折り返し仕切り板３１が設けられ、折返し流路６２が形成される。

折返し流路６２は、ハウジング２の表面に隣接する流路６１をつなぐ流路であり、さらに、例えば、エンドブラケット３Ａには折返し流路６２を閉じる仕切り板３２が設けられ冷却液供給室３３および冷却液排出室３４を形成する。この冷却液供給室３３には、外筒１に設けた冷却液入口３５から冷却液が供給され、冷却液排出室３４の上の外筒１に設けた冷却液出口３８から冷却液が排出される。

冷却液は、冷却液入口３５から入って流路６１、６２に沿ってハウジング２の外周を一周し、冷却液出口３６から排出される。ハウジング２には仕切り板２１が図３に示すように外側に向けて放射状に設けられており、エンドブラケット３Ａ、３Ｂの仕切り板３１は軸方向に重ならないよう交互にずらして配置されて、冷却液流路を形成するための折返し流路６２となり、ハウジング２、エンドブラケット３Ａ，３Ｂ，外筒１の部品を組み合わせることで全体の冷却液流路が完成する。

ハウジング２は、例えば、アルミニウムを用いて押出し成形法によって形成することができ、このとき帯状の仕切り板２１を一体に形成する。押出し成形した素材を所望の長さに切断することによって、異なる大きさのハウジングを得ることができる。このハウジング２は、空冷型回転電機のハウジングと共通化することにより、空冷型の回転電機にも用いることができる。この場合も帯状の仕切り板を一体に形成する。一方、エンドブラケット３Ａ，３Ｂは鋳造法によって作成すれば、仕切り板３１，３２、折返し流路６２を一体に形成することができる。

以上のように、本発明によれば、ハウジング２は、アルミニウムを用いて押出し成形法により、エンドブラケット３Ａ，３Ｂは、鋳造法により容易に流路を形成することができるので、流路を切削加工する必要がなくなる。また、押出し成形法でハウジング外周の帯状の仕切り板２１をハウジング成形時に一体に形成すれば、仕切り板２１を有するハウジングを任意の長さで切り出すことが可能となるので、必要とする機種の固定子の長さに最適なハウジングを製作することができる。

本発明に用いるハウジング２は、ハウジング外周の帯状の仕切り板２１を軸方向に平行に設けているので、回転電機の後方に取付けられた冷却ファンによって、軸方向と平行にハウジング外周に空気を流す、空冷全閉型の回転電機のハウジングにも使用することができる。

図４を用いて、本発明の他の実施例である空冷全閉型の回転電機の構成を説明する。図４においては、回転軸５１の反出力側に冷却ファン８を設けた点に特徴を有している。図４では、図１と同様な構成要素には、同一符号を付しておりその説明を省略する。この実施例では、エンドブラケット３´Ａ，３´Ｂには、冷却液供給室３３、冷却液排出室３４、折返し流路６２が省略され、外筒１´を支持固定する支持部（図示を省略）が設けられている。さらに、外筒１´はエンドブラケット３´Ａ側に外筒底部１１を有し、外筒底部１１の中心部に外筒底部開口１２が設けられている。

回転軸５１に取り付けた冷却ファン８が回転すると、ファンが配置された室が減圧となり、外筒１´の図示右側から冷却空気が吸い込まれ、外筒１´とハウジング２との間に形成された流路６１を通過して外筒底部開口１２から排出される。流路６１を流れる冷却空気は、ハウジング２の表面および仕切り板２１から熱を奪って、外部に排出する。

このように、本発明に用いるハウジング２は、液冷型回転電機および空冷型回転電機のいずれにも用いることができる。

本発明にかかる液冷型誘導電動機の構造を説明する断面図。 本発明における液冷型誘導電動機の冷却液の流れる様子を説明する展開図。 図２の液冷型誘導電動機の冷却通路の部分断面図。 本発明にかかる空冷型誘導電動機の構造を説明する断面図。

符号の説明

１，１´：外筒
１１：外筒底部
１２：外筒底部開口
２：ハウジング
２１：ハウジングの仕切り板
３：エンドブラケット
３１：エンドブラケットの仕切り板
３２：エンドブラケットの仕切り板
３３：冷却液供給室
３４：冷却液排出室
３５：冷却液入口
３６：冷却液出口
４：固定子
５：回転子
５１：回転軸
５２：軸受
６１：流路
６２：折返し流路
７１：外筒のＯリング
７２：ハウジングのＯリング
８：冷却ファン

Claims (4)

1. 内部に固定子および回転子を収納するとともに外側表面に軸方向に開放された帯状の仕切り板を有するハウジングを備えた液冷型の回転電機において、
   前記ハウジングを押出し成形によって形成し、
   前記ハウジングの開放端をエンドブラケットで塞いだ
   ことを特徴とする液冷型の回転電機。
2. 内部に固定子および回転子を収納するとともに外側表面に軸方向に開放された帯状の仕切り板を有するハウジングを備えた液冷型の回転電機において、
   前記ハウジングを押出し成形によって形成し、
   前記ハウジングの開放端を折返し流路を備えたエンドブラケットで塞ぐとともに、ハウジングの表面を外筒で覆い冷却液が流れる冷却通路を構成する
   ことを特徴とする液冷型の回転電機。
3. 請求項２に記載の液冷型の回転電機において、
   前記ハウジングを構成する円筒部分と帯状の仕切り板が、軸方向に等しい形状を有する
   ことを特徴とする液冷型の回転電機。
4. 内部に固定子および回転子を収納するとともに外側表面に軸方向に開放された帯状の仕切り板を有するハウジングを備えた空冷型の回転電機において、
   前記ハウジングを押出し成形によって形成し、
   前記ハウジングの開放端をエンドブラケットで塞ぐとともに、回転軸の反出力軸側に冷却ファンを取り付け、ハウジングの表面を外筒で覆い冷却気体が流れる冷却通路を構成する
   ことを特徴とする空冷型の回転電機。

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