JP2013013225A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 回転電機1は、ケース70、ステータ80、およびロータ10を備え、さらに板部85を備える。ここで、ロータ10は、軸方向の端部よりも前側底部72及び後側底部73側に突出して径方向内側から外側まで延びるよう形成されている突条部19を有する。板部85は、ロータ10と前側底部72及び後側底部73との間に位置し、中央にロータ10の外径より小さい内径を有する中央穴851が形成され、前側底部72及び後側底部73側の冷却気体の流れとロータ10側の冷却気体の流れとを仕切る。これにより、ロータ10がシャフト90とともに回転すると、冷却気体は、突条部19の回転によりロータ10と前側底部72及び後側底部73との間の空間で循環する。
【選択図】図1
Description
一方、空冷式の電動機は、冷却油等を供給するポンプが必要としない。しかし、空冷式の電動機の場合、ロータの内部まで冷却気体が通らないため、冷却性能が不十分である。
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、空冷式の回転電機において、冷却性能を向上する回転電機を提供することを目的とする。
これにより、ロータが回転すると、冷却気体は、遠心作用により吸入口から連通路を経由して放出口へ流通することでロータを冷却する。このため、ロータの内部まで冷却気体が通るため、冷却気体の冷却効果を高めることができる。
これにより、ロータがシャフトとともに回転すると、冷却気体は、突条部の回転によりロータと底部との間の空間で循環する。
よって、ロータと熱交換を行って高温になった冷却気体は、外部と接続しているケースにより冷却される。このため、冷却気体の冷却性能をより高めることができる。また、ロータ近傍の冷却気体とケース近傍の冷却気体とは、板部により仕切られ、冷却気体の流れが軸方向に乱れることを抑制することができる。よって、冷却気体の循環による冷却効果を高めることができる。
これにより、ケースの伝熱面積を増大することができる。このため、冷却気体とケースとの熱交換量を高めることができる。よって、回転電機の冷却性能を高めることができる。
請求項4に係る発明によると、底部の内壁に設けられている径方向案内部、および、筒部の内壁に設けられている軸方向案内部のうち少なくとも一方は、ケースの内壁に沿って配列される複数の突起部からなる。
これにより、底部を筒部に組付けるとき、径方向案内部および軸方向案内部を底部ともに組み付けることができ、組付性を向上することができる。
これにより、ケースの内部にステータを挿入することを阻害せず、ケースの伝熱面積を増大することができる。ケースの伝熱面積を増大しながら、ステータとケースとを容易に組み付けることができる。
これにより、ロータ近傍の冷却気体とケース近傍の冷却気体との間の仕切り効果を高めることができ、冷却気体の循環による冷却効果をより高めることができる。
これにより、板部とステータとは接続しないため、板部を金属で構成することができる。また、板部を金属で構成することで、板部の耐熱性および耐久性を高めることができる。
これにより、冷却気体の流れが周方向に乱れることを抑制することができ、冷却気体の径方向の内側から径方向の外側への流れを安定させることができる。
これにより、ロータの回転に対する空気の抵抗を低減することができ、ロータの回転の安定性を高めることができる。
本発明の第1実施形態による電動機を図1から図7に示す。図1に示すように、電動機1は、ケース70、ステータ80、ロータ10、及び、シャフト90を備える。また、本実施形態の場合、電動機1は、軸方向リブ部74、径方向リブ部75、突条部19、および板部85をさらに備えることで空気の循環による冷却を図っている。ここで、空気は、特許請求の範囲における「冷却気体」に対応する。
図1に示すように、ロータ10の前側エンドプレート17および後側エンドプレート18には、複数の突条部19が設けられている。突条部19は、前側エンドプレート17および後側エンドプレート18の径方向内側から外側まで直線状に延びるよう形成されている。また、図2に示すように、複数の突条部19は、軸方向から見て放射状に形成されている。
電動機1に電源を入れるとステータコイル83に電流が流れる。ステータコイル83を流れる電流による磁力と、磁石95の磁力との関係によって、ロータ10を回転させるトルクが生じる。このトルクによって、シャフト90に固定されているロータ10は、シャフト90とともに回転する。
本実施形態では、空気が前側径方向溝12、前側周方向溝15、及び軸方向通路13によって形成する連通路を流れることによって、ロータ10が冷却される。また、吸入口11はシャフト90側に開口され、放出口14はステータ80側に開口されるため、空気は径方向内側と径方向外側との圧力差によって、吸入口11から吸い込まれ、放出口14から排出される。このため、ロータ10の内部を冷却することができる。
本発明の第2実施形態による電動機を図8に示す。図8は、前側エンドプレート17を軸方向から見た図である。
図8に示すように、前側エンドプレート17には、軸方向に突出する突条部192が形成されている。突条部192は、径方向内側から径方向外側まで螺旋状に延びるよう形成されている。
これにより、ロータ10の回転に対する空気の抵抗を低減することができ、ロータ10の回転の安定性を高めることができる。
本発明の第3実施形態による電動機を図9および図10に示す。図9は、電動機3の筒部71の内壁を径方向から見た断面図であり、図10は、電動機3の前側底部72の内壁を軸方向から見た断面図である。
本発明の第4実施形態による電動機を図11、図12、および図13に示す。図11は、本実施形態の電動機4の断面図である。図12は図11のXII−XII線断面図であり、図13は図11のXIII−XIII線断面図である。
また、前側底部72の内壁には、複数の径方向溝79が形成されている。複数の径方向溝79は、前側底部72の内壁の軸方向に窪み、軸方向から見て放射状に形成されている。なお、後側底部73の内壁にも複数の径方向溝79が同様に形成されている(図13参照)。
本発明の第5実施形態による電動機を図14および図15に示す。図14は、本実施形態の電動機5の後側底部73の断面図を示す。図15は、図14のXV−XV線断面図である。
本発明の第6実施形態による電動機を図16および図17に示す。図16は、本実施形態の電動機6の断面図であり、図17は図16のXVII−XVII線断面図である。
上記実施形態では、突条部、板部、および径方向案内部は、ロータの軸方向両側に設けられている。これに対し、他の実施形態では、突条部、板部、および径方向案内部を、ロータの軸方向片側に設けることとしても良い。
上記実施形態では、冷却気体として空気が使用されている。これに対し、他の実施形態では、冷却気体として窒素、アルゴン等の気体を使用することとしても良い。
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
10 ・・・ロータ
11 ・・・吸入口
12 ・・・前側径方向溝
13 ・・・軸方向通路
14 ・・・放出口
15 ・・・前側周方向溝
17 ・・・前側エンドプレート
18 ・・・後側エンドプレート
19 ・・・突条部
70 ・・・ケース
71 ・・・筒部
72 ・・・前側底部
73 ・・・後側低部
74 ・・・軸方向リブ部(軸方向案内部)
75 ・・・径方向リブ部(径方向案内部)
76 ・・・突起部(軸方向案内部)
77 ・・・突起部(径方向案内部)
78 ・・・軸方向溝(軸方向案内部)
79 ・・・径方向溝(径方向案内部)
80 ・・・ステータ
84 ・・・コイルエンド
85、86・・・板部
90 ・・・シャフト
192 ・・・突条部
721 ・・・径方向リブ部(径方向案内部)
722 ・・・軸方向リブ部(軸方向案内部)
751 ・・・径方向リブ部(径方向案内部)
752 ・・・突出部
851 ・・・中央穴
Claims (10)
- 筒部および当該筒部の軸方向の端部に設けられている底部を有し、外郭を形成するケースと、
当該ケースの内側に収容され、巻線が巻回されたステータと、
当該ステータの径方向内側に設けられ、前記ステータに対し相対回転可能なロータと、
当該ロータの回転軸であって、前記ロータと共に回転するシャフトと、
を備え、前記ロータを冷却気体で冷却する回転電機であって、
前記ロータは、前記シャフト側に開口する吸入口、前記ステータ側に開口する放出口、前記吸入口及び前記放出口を連通する連通路、および、軸方向の端部よりも前記ケースの底部側に突出して径方向内側から外側まで延びるよう形成されている突条部を有し、
前記ロータと前記底部との間に位置し、中央に前記ロータの外径より小さい内径を有する中央穴が形成され、前記底部側の冷却気体の流れと前記ロータ側の冷却気体の流れとを仕切る板部をさらに備えることを特徴とする回転電機。 - 前記ケースは、前記底部および前記筒部のうち少なくとも一方の内壁に、径方向に沿って形成されて冷却気体の流れを案内する径方向案内部、および、軸方向に沿って形成されて冷却気体の流れを案内する軸方向案内部のうち少なくとも一方を設けることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
- 前記径方向案内部および前記軸方向案内部のうち少なくとも一方は、前記ケースの内壁に沿ってリブ状に形成されることを特徴とする請求項2に記載の回転電機。
- 前記底部の内壁に設けられている前記径方向案内部、および、前記筒部の内壁に設けられている前記軸方向案内部のうち少なくとも一方は、前記ケースの内壁に沿って配列される複数の突起部からなることを特徴とする請求項2に記載の回転電機。
- 前記軸方向案内部は、前記底部の内壁に有する前記径方向案内部と一体に設けられ、前記筒部の内壁と所定間隔を有するよう軸方向に沿ってリブ状に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の回転電機。
- 前記底部の内壁に設けられている前記径方向案内部、および、前記筒部の内壁に設けられている前記軸方向案内部のうち少なくとも一方は、前記ケースの内壁に沿って形成されている溝であることを特徴とする請求項2に記載の回転電機。
- 前記ステータは、前記ロータの軸方向の端部より軸方向の前記底部側に突出するエンド部を有し、
前記板部は、前記エンド部の径方向内側と当接するよう設けられることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の回転電機。 - 前記ステータは、前記ロータの軸方向の端部より軸方向の前記底部側に突出するエンド部を有し、
前記径方向案内部は、前記ロータ側に突出するよう形成される突出部を有し、
前記板部は、径方向に前記エンド部と所定間隔を有するよう、前記突出部の軸方向の前記ロータ側の端部に当接して設けられることを特徴とする請求項2に記載の回転電機。 - 前記突条部は、径方向内側から径方向外側に向かって、直線状に延びることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の回転電機。
- 前記突条部は、径方向内側から径方向外側に向かって、螺旋状に延びることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の回転電機。
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