JP2017085740A - モータ及びこれを備える圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来よりも運転時における昇温抑制効果に優れたモータを提供する。【解決手段】本発明のモータ20は、回転子21の周囲に配置されている固定子22と、前記固定子22を内側に収納している第1ハウジング23と、前記第1ハウジング23を内側に収納している第2ハウジング24と、前記第1ハウジング23と前記第2ハウジング24との間に形成されている流体の第1流路27と、前記固定子22に形成されている流体の第2流路28と、を備え、前記第2流路28は、前記第1流路27と連通して当該第1流路27のバイパス流路を構成していることを特徴とする。【選択図】図1
Description
本発明は、モータ及びこれを備える圧縮機に関する。
従来、固定子に冷却風の流路が設けられたモータが知られている(例えば、特許文献1参照)。このモータは、通風ファンによって流路に冷却風が流される。このモータによれば、運転時に固定子のコイルで発生した熱が冷却風によって冷却され、モータ温度の上昇が抑制される。
ところで、従来のモータ(例えば、特許文献1参照)の固定子は、この固定子の外周に設けられたつなぎ板によってモータの略外装を形成するブラケットに取り付けられる。しかしながら前記の冷却風の流路よりも径方向外側の固定子部分、つまり固定子の外周部は、自然冷却されるのみであり、特に前記のつなぎ板に対する接触熱抵抗によって放熱が阻害される。このため従来のモータは、運転時における昇温抑制効果が不十分となっている。
そこで、本発明の課題は、従来よりも運転時における昇温抑制効果に優れたモータ及びこれを備える圧縮機を提供することにある。
前記課題を解決した本発明のモータは、回転子の周囲に配置されている固定子と、前記固定子を内側に収納している第1ハウジングと、前記第1ハウジングを内側に収納している第2ハウジングと、前記第1ハウジングと前記第2ハウジングとの間に形成されている流体の第1流路と、前記固定子に形成されている流体の第2流路と、を備え、前記第2流路は、前記第1流路と連通して当該第1流路のバイパス流路を構成していることを特徴とする。
このモータによれば、第2流路を流れる流体によって直接的に固定子が冷却されるとともに、第1流路を流れる流体によって第1ハウジングを介して固定子の外周部が冷却される。
また、前記課題を解決した本発明の圧縮機は、前記モータと、前記モータによって駆動される流体の圧縮機構部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、従来よりも運転時の温度上昇を効率よく抑制することができるモータ及びこれを備える圧縮機を提供することができる。
次に、本発明の実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明のモータは、ハウジング(後記の第1ハウジング)を介して固定子を冷却する流体の第1流路と、固定子を直接冷却する流体の第2流路と、を有することを主な特徴とする。また、本発明の圧縮機は、このようなモータを備えることを主な特徴とする。
以下では、天然ガスを採掘するガス井に配置される圧縮機を例にとって本発明の第1実施形態から第4実施形態について説明する。
本発明のモータは、ハウジング(後記の第1ハウジング)を介して固定子を冷却する流体の第1流路と、固定子を直接冷却する流体の第2流路と、を有することを主な特徴とする。また、本発明の圧縮機は、このようなモータを備えることを主な特徴とする。
以下では、天然ガスを採掘するガス井に配置される圧縮機を例にとって本発明の第1実施形態から第4実施形態について説明する。
一般に、ガス井における天然ガスの採掘が進んで地下のガス圧が低下し、天然ガスの地上への自噴が望めなくなると、ガス井は枯渇したとされる。しかしながら、自噴が望めなくなったガス井であっても、地下には相当量の天然ガスが埋蔵されている場合が多い。
本実施形態での圧縮機は、例えばガス井を構成する孔明管の上部に位置するケーシングパイプ内に取り付けられて、ガス圧が低下した地下から天然ガスを地上まで送り出す構成となっている。また、本実施形態の圧縮機に使用されるモータは、ガス井の比較的高温の地下部であっても運転時の冷却が十分に行われる構成となっている。
本実施形態での圧縮機は、例えばガス井を構成する孔明管の上部に位置するケーシングパイプ内に取り付けられて、ガス圧が低下した地下から天然ガスを地上まで送り出す構成となっている。また、本実施形態の圧縮機に使用されるモータは、ガス井の比較的高温の地下部であっても運転時の冷却が十分に行われる構成となっている。
(第1実施形態)
以下では、本発明の第1実施形態に係る圧縮機の全体構成について説明した後に、この圧縮機に使用されるモータについて説明する。
以下では、本発明の第1実施形態に係る圧縮機の全体構成について説明した後に、この圧縮機に使用されるモータについて説明する。
<圧縮機の全体構成>
図1は、本発明の第1実施形態に係る圧縮機1の構成説明図である。図1の上下を示す矢印は、圧縮機1が配置されている方向を示している。
図1に示すように、圧縮機1は、ガス井の地下部におけるケーシングパイプ2内に配置される。本実施形態での圧縮機1は、ケーシングパイプ2の内側に収まる略円柱状の外形を呈しているものを想定している。なお、圧縮機1の外形及びサイズは、ケーシングパイプ2の形状及びサイズに応じて変更することができる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る圧縮機1の構成説明図である。図1の上下を示す矢印は、圧縮機1が配置されている方向を示している。
図1に示すように、圧縮機1は、ガス井の地下部におけるケーシングパイプ2内に配置される。本実施形態での圧縮機1は、ケーシングパイプ2の内側に収まる略円柱状の外形を呈しているものを想定している。なお、圧縮機1の外形及びサイズは、ケーシングパイプ2の形状及びサイズに応じて変更することができる。
このような圧縮機1は、ケーシングパイプ2内に支持部材3を介して配置されている。
本実施形態での支持部材3は、リング状に形成されている。この支持部材3は、圧縮機1をケーシングパイプ内に支持するとともに、ケーシングパイプ2と圧縮機1との間をシールしている。
本実施形態での支持部材3は、リング状に形成されている。この支持部材3は、圧縮機1をケーシングパイプ内に支持するとともに、ケーシングパイプ2と圧縮機1との間をシールしている。
本実施形態での支持部材3としては、例えば、金属、合成樹脂、合成ゴム等で形成されるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、本実施形態での支持部材3は、ケーシングパイプ2の長さ方向に所定の間隔を開けて一対配置されている。ただし、支持部材3の数に制限はなく、1つ又は3つ以上とすることもできる。また、支持部材3は、リング状に限定するものではなく、例えば筒状とすることもできる。
圧縮機1は、圧縮機1の略外形を構成し、後記のモータ20の第2ハウジング24をも兼ねているケーシング30と、ガス井の図示しない孔明管からケーシングパイプ2内に取り込まれる流体、つまり天然ガスを圧縮して上方に送り出す圧縮機構部10と、この圧縮機構部10を駆動するモータ20と、を有している。
ケーシング30は、円筒形状を有している。
ケーシング30内には、モータ20の後記する第1ハウジング23が配置されている。この第1ハウジング23は有底の円筒形状であり、ケーシング30と同軸上に配置されている。これによりケーシング30の下部内側には、第1ハウジング23の外周部との間でリング状に開口する後記の第1流路27の流体入口27a(天然ガスの入口)が形成される。
ケーシング30内には、モータ20の後記する第1ハウジング23が配置されている。この第1ハウジング23は有底の円筒形状であり、ケーシング30と同軸上に配置されている。これによりケーシング30の下部内側には、第1ハウジング23の外周部との間でリング状に開口する後記の第1流路27の流体入口27a(天然ガスの入口)が形成される。
圧縮機構部10は、モータ20の第1ハウジング23の上方でケーシング30内に配置されている。圧縮機構部10は、仕切板11と、遠心羽根車12と、ディフューザ13と、を備えている。
仕切板11は、ケーシング30内でモータ20の第1ハウジング23が配置されるモータ室20aと流体(天然ガス)の圧縮室10aとを区画している。
この仕切板11の中央部には、モータ室20aと圧縮室10aとを連通させる連通孔14が形成されている。この連通孔14には、モータ20の後記する回転軸34の上端側が挿通されている。
なお、流体入口27aから第1流路27に取り入れられた流体(天然ガス)は、この連通孔14を介して圧縮室10a内に送り込まれる。
この仕切板11の中央部には、モータ室20aと圧縮室10aとを連通させる連通孔14が形成されている。この連通孔14には、モータ20の後記する回転軸34の上端側が挿通されている。
なお、流体入口27aから第1流路27に取り入れられた流体(天然ガス)は、この連通孔14を介して圧縮室10a内に送り込まれる。
遠心羽根車12は、圧縮室10a内でモータ20の回転軸34の上端に取り付けられている。ディフューザ13は、遠心羽根車12の外周を取り囲むように配置されている。図1中、遠心羽根車12とディフューザ13とは模式的に描かれているが、これらは遠心圧縮機を構成している。つまり、本実施形態での圧縮機構部10によれば、次に説明するモータ20の回転軸34と同期して遠心羽根車12が回転することによって、前記の連通孔14を介して圧縮室10a内に取り込まれた流体(天然ガス)が圧縮される。その後、流体(天然ガス)は圧縮室10aの上方のケーシングパイプ2内に送り出される。
<モータ>
本実施形態に係るモータ20は、図1に示すように、回転子21と、固定子22と、第1ハウジング23と、前記のケーシング30を兼ねる第2ハウジング24と、流体案内部材25と、還流ファン26と、を備えている。
図2は、図1のII−II断面図である。なお、図2中、固定子22のコイルは作図の便宜上省略している。
本実施形態に係るモータ20は、図1に示すように、回転子21と、固定子22と、第1ハウジング23と、前記のケーシング30を兼ねる第2ハウジング24と、流体案内部材25と、還流ファン26と、を備えている。
図2は、図1のII−II断面図である。なお、図2中、固定子22のコイルは作図の便宜上省略している。
(回転子)
図1及び図2に示すように、回転子21は、鉄心33と、回転軸34とを備えている。
鉄心33は、略円筒状に形成され、回転軸34に同軸となるように取り付けられている。鉄心33は、略環状の平面形状を有する、例えばケイ素鋼板が軸方向に積層されて形成されている。なお、鉄心33には、図示しないが所定のスロットに永久磁石が内蔵されている。
また、回転子21の鉄心33は、固定子22の鉄心35の中央穴内に所定の隙間、つまりエアギャップ32を開けて配置されている。
図1及び図2に示すように、回転子21は、鉄心33と、回転軸34とを備えている。
鉄心33は、略円筒状に形成され、回転軸34に同軸となるように取り付けられている。鉄心33は、略環状の平面形状を有する、例えばケイ素鋼板が軸方向に積層されて形成されている。なお、鉄心33には、図示しないが所定のスロットに永久磁石が内蔵されている。
また、回転子21の鉄心33は、固定子22の鉄心35の中央穴内に所定の隙間、つまりエアギャップ32を開けて配置されている。
回転子21は、回転軸34の上端部及び下端部のそれぞれが図示しない軸受けを介して第1ハウジング23に取り付けられている。
このような回転子21は、次に説明する固定子22からの回転磁界を鉄心33が回転運動に変換し、回転軸34を中心に回転する。
このような回転子21は、次に説明する固定子22からの回転磁界を鉄心33が回転運動に変換し、回転軸34を中心に回転する。
(固定子)
固定子22は、電流を流して回転磁界を発生させる複数の導体を有するコイル36(図1参照)と、回転磁界を効率よく伝達するための鉄心35とを主要構成要素として備えている。なお、本実施形態での固定子22のコイル36は集中巻方式又は分布巻方式のいずれの方式で巻かれていても構わない。
固定子22は、電流を流して回転磁界を発生させる複数の導体を有するコイル36(図1参照)と、回転磁界を効率よく伝達するための鉄心35とを主要構成要素として備えている。なお、本実施形態での固定子22のコイル36は集中巻方式又は分布巻方式のいずれの方式で巻かれていても構わない。
鉄心35は、略円筒状に形成され、後記の第1ハウジング23の内側に焼き嵌め、圧入などにより固定されている。つまり、本実施形態での鉄心35は、第1ハウジング23と接している。図2中、符号25は、第1流路27に配置される流体案内部材であり、符号28は、流体(天然ガス)の第2流路であり、符号29は、第3流路である。
なお、第2流路28は、後記のように第1流路27のバイパス流路であり、第3流路29は、後記のように第1ハウジング23内の循環流路の一部を構成する。
なお、第2流路28は、後記のように第1流路27のバイパス流路であり、第3流路29は、後記のように第1ハウジング23内の循環流路の一部を構成する。
図3は、固定子22の鉄心35の斜視図である。
図3に示すように、鉄心35は、略円筒形状を呈している。
鉄心35の外周部には、流体(天然ガス)の第2流路28(図2参照)を構成する溝部38と、第3流路29(図2参照)を構成する溝部39とが形成されている。
図3に示すように、鉄心35は、略円筒形状を呈している。
鉄心35の外周部には、流体(天然ガス)の第2流路28(図2参照)を構成する溝部38と、第3流路29(図2参照)を構成する溝部39とが形成されている。
溝部38及び溝部39のそれぞれは、鉄心35の軸方向に沿って延びるように形成されている。また、溝部38と溝部39とは、鉄心35の周方向に沿って互いに等間隔に交互に複数並ぶように配置されている。ちなみに、本実施形態では、9つの溝部38と、9つの溝部39とが形成されているが、溝部38及び溝部39の数及び幅は、鉄心35の径の大きさによって適宜に設定することができる。また、溝部38と溝部39との間隔は、等間隔でなくても構わない。また、溝部38同士の間隔、溝部39同士の間隔についても等間隔でなくても構わない。
第3流路29(図2参照)を構成する溝部39は、鉄心35の外周面を軸方向に貫くように形成されているのに対して、第2流路28(図2参照)を構成する溝部38は、軸方向の両端が塞がれるように形成されている。第2流路28は、溝部38の外側(固定子22の外径側)が第1ハウジング23の内壁面に覆われて形成されている。また、第3流路29は、溝部39の外側(固定子22の外径側)が第1ハウジング23の内壁面に覆われて形成されている。
このような溝部38及び溝部39を有する鉄心35は、次に説明する第1鋼板40と第2鋼板41とが積層されて形成されている。具体的には、溝部38及び溝部39の両方が形成される鉄心35部分は、第1鋼板40が積層されて形成され、溝部39は形成されているが溝部38は形成されていない鉄心35部分、つまり溝部38が塞がれている鉄心35部分は、第2鋼板41で形成されている。図3中、符号37は、図示しないコイルが巻回されるティース部である。
図4は、鉄心35を構成する第1鋼板40の平面図である。図5は、鉄心35を構成する第2鋼板41の平面図である。
図4に示すように、第1鋼板40には、環状の板体で形成されており、外周側には、溝部38(図3参照)に対応する位置に切欠部42が形成され、溝部39(図3参照)に対応する位置に切欠部43が形成されている。また、第1鋼板40の内周側には、ティース部37(図3参照)に対応する位置に、環状の内側に部分的に突出する突出部44が形成されている。
図4に示すように、第1鋼板40には、環状の板体で形成されており、外周側には、溝部38(図3参照)に対応する位置に切欠部42が形成され、溝部39(図3参照)に対応する位置に切欠部43が形成されている。また、第1鋼板40の内周側には、ティース部37(図3参照)に対応する位置に、環状の内側に部分的に突出する突出部44が形成されている。
図5に示すように、第2鋼板41には、環状の板体で形成されており、外周側には、溝部39(図3参照)に対応する位置に切欠部43のみが形成されている。また、第2鋼板41の内周側には、ティース部37(図3参照)に対応する位置に突出部44が形成されている。
なお、第2鋼板41は、鉄心35(図3参照)の軸方向の両端にそれぞれ配置されるが、両端のそれぞれに配置される第2鋼板41の数は、少なくとも1枚配置されていればよく、複数枚とすることもできる。
なお、第2鋼板41は、鉄心35(図3参照)の軸方向の両端にそれぞれ配置されるが、両端のそれぞれに配置される第2鋼板41の数は、少なくとも1枚配置されていればよく、複数枚とすることもできる。
(第1ハウジング及び第2ハウジング)
図1に戻って、本実施形態での第1ハウジング23は、前記したように有底の円筒形状である。また、第1ハウジング23は、円筒の上部開口を閉じる天井部23aと、下部開口を閉じる底部23bとの間に回転子21の鉄心33と、固定子22とを収納している。
図1に戻って、本実施形態での第1ハウジング23は、前記したように有底の円筒形状である。また、第1ハウジング23は、円筒の上部開口を閉じる天井部23aと、下部開口を閉じる底部23bとの間に回転子21の鉄心33と、固定子22とを収納している。
図6は、第1ハウジング23と固定子22の鉄心35との斜視断面図である。なお、図6中、第1ハウジング23の天井部23a(図1参照)と底部23b(図1参照)の記載は作図の便宜上、省略している。
図6に示すように、固定子の鉄心35が第1ハウジング23に内接することで、鉄心35の溝部38(図3参照)と溝部39(第3参照)とは、第1ハウジング23の内周面との間に流体(天然ガス)の第2流路28と第3流路29とを形成する。
図6に示すように、固定子の鉄心35が第1ハウジング23に内接することで、鉄心35の溝部38(図3参照)と溝部39(第3参照)とは、第1ハウジング23の内周面との間に流体(天然ガス)の第2流路28と第3流路29とを形成する。
溝部39(図3参照)で形成される第3流路29は、前記したように鉄心35の外周面を軸方向に貫くように形成されている。また、溝部38(図3参照)で形成される第2流路28は、前記したように軸方向の両端が塞がれるように形成されている。
そして、第1ハウジング23には、流体の第2流路28の一端部と他端部とに対応する位置に、それぞれ第2流路28に臨むように貫通孔23cと貫通孔23dとが形成されている。なお、貫通孔23cは、貫通孔23dよりも流体(天然ガス)の上流側に位置している。
そして、第1ハウジング23には、流体の第2流路28の一端部と他端部とに対応する位置に、それぞれ第2流路28に臨むように貫通孔23cと貫通孔23dとが形成されている。なお、貫通孔23cは、貫通孔23dよりも流体(天然ガス)の上流側に位置している。
図1に戻って、このような第1ハウジング23は、第2ハウジング24(ケーシング30)内に収納されている。本実施形態での第1ハウジング23と第2ハウジング24とは、互いに同軸上に配置されている。
第2ハウジング24の内径は、第1ハウジング23の外径よりも大きくなるように設定されている。これにより第2ハウジング24と第1ハウジング23との間には、断面視で環状となる空間が形成される。前記の流体(天然ガス)の第1流路27は、この空間で形成される。
また、この第1流路27は、第1ハウジング23に形成される貫通孔23c,23dを介して前記の第2流路28と連通している。
流体入口27aから第1流路27に流れ込む流体(天然ガス)の一部は、次に説明する流体案内部材25によって貫通孔23cから第2流路28内に導かれる。その後この流体は、第2流路28を流れて貫通孔23dから第1流路27に再び合流する。つまり、第2流路28は、第1流路27のバイパス流路となっている。
(流体案内部材)
本実施形態での流体案内部材25は、図1及び図2に示すように、第1ハウジング23と第2ハウジング24との間に配置される環状部材である。具体的には、流体案内部材25は、後記するように軸方向に徐々に縮径するテーパ状の周面を有する環状部材である。
図2に示すように、流体案内部材25は、流体(天然ガス)の案内部251と、切欠で形成される流体の通流部252とを有している。この案内部251と通流部252とは、流体案内部材25の周方向に沿って交互に配置されている。具体的には、案内部251は、固定子22の第2流路28に対応するように形成され、通流部252は、固定子22の第3流路29に対応するように形成されている。
本実施形態での流体案内部材25は、図1及び図2に示すように、第1ハウジング23と第2ハウジング24との間に配置される環状部材である。具体的には、流体案内部材25は、後記するように軸方向に徐々に縮径するテーパ状の周面を有する環状部材である。
図2に示すように、流体案内部材25は、流体(天然ガス)の案内部251と、切欠で形成される流体の通流部252とを有している。この案内部251と通流部252とは、流体案内部材25の周方向に沿って交互に配置されている。具体的には、案内部251は、固定子22の第2流路28に対応するように形成され、通流部252は、固定子22の第3流路29に対応するように形成されている。
図7は、流体案内部材の斜視図である。
図7に示すように、流体案内部材25の案内部251は板状に形成されている。案内部251は、流体案内部材25の軸方向に縮径して傾斜するテーパ周面を有している。流体案内部材25の複数の案内部251は、接続部253を介して環状に接続されている。図7中、符号252は、流体の通流部である。
図7に示すように、流体案内部材25の案内部251は板状に形成されている。案内部251は、流体案内部材25の軸方向に縮径して傾斜するテーパ周面を有している。流体案内部材25の複数の案内部251は、接続部253を介して環状に接続されている。図7中、符号252は、流体の通流部である。
図1に戻って、本実施形態での流体案内部材25は、第1ハウジング23の貫通孔23c側に配置される流体案内部材25aと、貫通孔23d側に配置される流体案内部材25bとの一対で構成されている。
流体案内部材25aは、第1流路27の上流側から下流側に向けて徐々に縮径する向きで配置され、流体案内部材25bは、流体案内部材25aとは逆に拡径する向きで配置されている。
流体案内部材25aは、第1流路27の上流側から下流側に向けて徐々に縮径する向きで配置され、流体案内部材25bは、流体案内部材25aとは逆に拡径する向きで配置されている。
また、流体案内部材25aの内周側は、貫通孔23cの下流側でこの貫通孔23cに近接して第1ハウジング23と接続されている。そして、流体案内部材25bの内周側は、貫通孔23dの上流側でこの貫通孔23dに近接して第1ハウジング23と接続されている。また、本実施形態での流体案内部材25a,25bの外周側は、第2ハウジング24と接続されているものを想定しているが、第2ハウジング24との接続を省略することもできる。第2ハウジング24との接続を省略した流体案内部材25a,25bは、第1ハウジング23にのみ支持される。
このような流体案内部材25a,25bの通流部252は、流体(天然ガス)の通過を可能にすることによって第1流路27における流体の所定の流量を確保する。
流体案内部材25aの案内部251は、第1流路27を流れる流体の一部を、貫通孔23cを介して第2流路28内に効率よく導き入れる。また、流体案内部材25bの案内部251は、貫通孔23dの上流側で第1流路27を流れる流体が貫通孔23dに向かって流れないように案内する。これにより第2流路28から第1流路27への流体の流れが阻害されない。言い換えれば、貫通孔23dを介しての第1流路27から第2流路28への流体の逆流が防止される。
つまり、これら流体案内部材25a,25bの案内部251は、第2流路28における流体の所定の流量を確保する。
つまり、これら流体案内部材25a,25bの案内部251は、第2流路28における流体の所定の流量を確保する。
(還流ファン)
図1に示すように、本実施形態での還流ファン26は、回転子21の鉄心33の下方でこの鉄心33に隣接するように回転軸34に取り付けられている。
本実施形態での還流ファン26は、主板26aと側板26bとの間に羽根車26cを備えるクローズド型の遠心ファンを想定している。また、この還流ファン26における吸込口は、エアギャップ32に対向するように配置されている。また、還流ファン26における吐出口は、遠心方向を向くように配置されるとともに、図示しないディフューザに向いて開口している。
図1に示すように、本実施形態での還流ファン26は、回転子21の鉄心33の下方でこの鉄心33に隣接するように回転軸34に取り付けられている。
本実施形態での還流ファン26は、主板26aと側板26bとの間に羽根車26cを備えるクローズド型の遠心ファンを想定している。また、この還流ファン26における吸込口は、エアギャップ32に対向するように配置されている。また、還流ファン26における吐出口は、遠心方向を向くように配置されるとともに、図示しないディフューザに向いて開口している。
このような還流ファン26は、モータ20の回転軸34と同期して回転することによって、エアギャップ32内の流体(天然ガス)を吸い込んで、遠心方向に吐き出す。
これにより、還流ファン26は、回転子21及び固定子22が配置される第1ハウジング23内で、破線矢印の方向に流体(天然ガス)を循環させる。つまり、還流ファン26は、流体(天然ガス)が、第3流路29を上方に向かった後、エアギャップ32内を下方に流れ、再び第3流路29を上方に向かうように循環させる。
これにより、還流ファン26は、回転子21及び固定子22が配置される第1ハウジング23内で、破線矢印の方向に流体(天然ガス)を循環させる。つまり、還流ファン26は、流体(天然ガス)が、第3流路29を上方に向かった後、エアギャップ32内を下方に流れ、再び第3流路29を上方に向かうように循環させる。
次に、本実施形態に係るモータ20及び圧縮機1の奏する作用効果について主に図1を参照しながら説明する。
本実施形態の圧縮機1においては、モータ20に通電されて励磁したコイル36が回転磁界を発生させると、この回転磁界と同期して回転子21が回転する。これにより圧縮機構部10の遠心羽根車12が回転する。
本実施形態の圧縮機1においては、モータ20に通電されて励磁したコイル36が回転磁界を発生させると、この回転磁界と同期して回転子21が回転する。これにより圧縮機構部10の遠心羽根車12が回転する。
遠心羽根車12が回転することによって、圧縮機構部10は、圧縮機1の下方のケーシングパイプ2内の天然ガスを、流体入口27aから第1流路27内に吸い込む。これにより地下に残存する天然ガスは、ガス井の図示しない孔明管からケーシングパイプ2内に取り入れられる。
また、第1流路27内に吸込まれた天然ガスは、仕切板11の連通孔14を介して圧縮室10a内に取り込まれた後、回転する遠心羽根車12及びディフューザ13によって圧縮されて圧縮室10aの上方のケーシングパイプ2内に送り出される。
地上では、ケーシングパイプ2を介して天然ガスが連続的に取り出される。
地上では、ケーシングパイプ2を介して天然ガスが連続的に取り出される。
このような圧縮機1(モータ20)の運転時には、固定子22のコイル36は発熱する。これに対して、固定子22は、第1流路27から分流してバイパス流路としての第2流路28を流れる天然ガスによって直接的に冷却される。
また、固定子22は、第1流路27を流れる天然ガスによって、第1ハウジング23を介して間接的に冷却される。つまり、固定子22は、第1流路27を流れる天然ガスと、第2流路28を流れる天然ガスとによって、効率的に冷却される。
したがって、本実施形態のモータ20は、従来のモータ(例えば、特許文献1参照)と異なって、固定子22の外周部についても効率よく冷却されるため、運転時における昇温抑制効果に優れる。
したがって、本実施形態のモータ20は、従来のモータ(例えば、特許文献1参照)と異なって、固定子22の外周部についても効率よく冷却されるため、運転時における昇温抑制効果に優れる。
また、還流ファン26によって、第1ハウジング23内には、エアギャップ32及び第3流路29を経由する流体(天然ガス)の循環流路が形成される。
この循環経路を流れる天然ガスは、第1ハウジング23内の固定子22と回転子21とを冷却する。また、循環経路を流れる天然ガスは、第3流路29を流れる際に、第1流路27を流れる天然ガスと熱交換することで冷却される。これにより循環経路を流れる天然ガスは、効率よく第1ハウジング23内の固定子22と回転子21とを冷却することができる。
また、エアギャップ32に流体を強制的に流すことで、エアギャップ32で発生する摩擦損失(いわゆる風損)を低減することができる。
この循環経路を流れる天然ガスは、第1ハウジング23内の固定子22と回転子21とを冷却する。また、循環経路を流れる天然ガスは、第3流路29を流れる際に、第1流路27を流れる天然ガスと熱交換することで冷却される。これにより循環経路を流れる天然ガスは、効率よく第1ハウジング23内の固定子22と回転子21とを冷却することができる。
また、エアギャップ32に流体を強制的に流すことで、エアギャップ32で発生する摩擦損失(いわゆる風損)を低減することができる。
また、本実施形態のモータ20及び圧縮機1は、第1流路27、第2流路28及び第3流路29の形成によって、固定子22及び回転子21と天然ガスとの熱交換効率に優れる。したがって、本実施形態の圧縮機1(モータ20)は、ガス井の比較的高温の地下部であっても運転時の冷却が十分に行われる。
また、本実施形態のモータ20及び圧縮機1は、第2流路28と、第3流路29とが固定子22の外周面の周方向に沿って交互に形成されている。これにより固定子22は、周方向に均等に冷却され、運転時におけるモータ20及び圧縮機1の冷却効率に優れる。
また、本実施形態での第2流路28及び第3流路29は、固定子22の外周部に形成されている溝部38,39が第1ハウジング23で覆われて形成されているので、第1流路27を流れる流体に対する第2流路28及び第3流路29のそれぞれを流れる流体の熱交換性能に優れる。したがって、このモータ20及び圧縮機1によれば、運転時における冷却効率に優れる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図8は、本実施形態での固定子50の鉄心52の斜視図である。図9は、本実施形態での第1ハウジング51の斜視断面図である。図10は、本実施形態での第1ハウジング51と固定子50の鉄心52との部分斜視断面図である。なお、第1ハウジング51は、前記第1実施形態での第1ハウジング23と同様に、天井部23a(図1参照)と底部23b(図1参照)とを有している。ただし、図9及び図10中、これらの天井部23aと底部23bについては作図の便宜上、省略している。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図8は、本実施形態での固定子50の鉄心52の斜視図である。図9は、本実施形態での第1ハウジング51の斜視断面図である。図10は、本実施形態での第1ハウジング51と固定子50の鉄心52との部分斜視断面図である。なお、第1ハウジング51は、前記第1実施形態での第1ハウジング23と同様に、天井部23a(図1参照)と底部23b(図1参照)とを有している。ただし、図9及び図10中、これらの天井部23aと底部23bについては作図の便宜上、省略している。
本実施形態は、前記第1実施形態と比較して、固定子50の鉄心52と、第1ハウジング51とに特徴点を有する以外は、前記の第1実施形態のモータ20及び圧縮機1(図1参照)と同じ構成になっている。したがって、本実施形態では、固定子50の鉄心52と、第1ハウジング51とについてのみ詳細に説明する。また、本実施形態において、前記の第1実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
前記第1実施形態での固定子22の鉄心35は、図3に示すように、外周面に第2流路28(図2参照)を構成する溝部38と、第3流路29(図2参照)を構成する溝部39との2種類の溝部を有している。
これに対して、本実施形態での固定子50の鉄心52は、図8に示すように、鉄心52の外周面を軸方向に貫くように形成される1種類の溝部53のみを有している。
この溝部53は、第2流路28(図2参照)と、第3流路29(図2参照)とに対応する位置にそれぞれ設けられている。
これに対して、本実施形態での固定子50の鉄心52は、図8に示すように、鉄心52の外周面を軸方向に貫くように形成される1種類の溝部53のみを有している。
この溝部53は、第2流路28(図2参照)と、第3流路29(図2参照)とに対応する位置にそれぞれ設けられている。
このような鉄心52は、溝部53に対応する位置に切欠部55を有する環状の板体からなる鋼板54が軸方向に複数積層されて形成される。なお、図8中、符号37は、ティース部である。
図9に示すように、本実施形態での第1ハウジング51は、貫通孔23cと貫通孔23dとに対応する位置のそれぞれに突起51aを有している。
この突起51aは、第1ハウジング51の内周面に形成され、第1ハウジング51の内側に向かって起立している。また、貫通孔23cに対応して形成される突起51aは、貫通孔23cの上流側(図9の紙面左側)に形成され、貫通孔23dに対応して形成される突起51aは、貫通孔23dの下流側(図9の紙面右側)に形成される。
この突起51aは、第1ハウジング51の内周面に形成され、第1ハウジング51の内側に向かって起立している。また、貫通孔23cに対応して形成される突起51aは、貫通孔23cの上流側(図9の紙面左側)に形成され、貫通孔23dに対応して形成される突起51aは、貫通孔23dの下流側(図9の紙面右側)に形成される。
このような突起51aは、図10に示すように、第2流路28に対応するように形成された溝部53の軸方向の両端が塞がれるように配置される。
なお、図10中、符号23cは、上流側の貫通孔であり、符号23dは、下流側の貫通孔であり、符号52は、鉄心であり、符号51は、第1ハウジングである。
なお、図10中、符号23cは、上流側の貫通孔であり、符号23dは、下流側の貫通孔であり、符号52は、鉄心であり、符号51は、第1ハウジングである。
このような本実施形態での固定子50の鉄心52を有するモータ20及び圧縮機1(図1参照)によれば、前記第1実施形態と同様の作用効果を奏することに加えて、1種類の鋼板54で鉄心52を構成できるので、鉄心52の部品点数を低減することができる。また、このモータ20及び圧縮機1(図1参照)によれば、鉄心52の製造工数及び製造コストを低減することができる。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図11は、本実施形態での固定子60の鉄心62を構成する鋼板64の平面図である。図12は、本実施形態での固定子60の鉄心62の斜視図である。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図11は、本実施形態での固定子60の鉄心62を構成する鋼板64の平面図である。図12は、本実施形態での固定子60の鉄心62の斜視図である。
本実施形態は、前記第1実施形態と比較して、固定子60の鉄心62に特徴点を有する以外は、前記の第1実施形態のモータ20及び圧縮機1(図1参照)と同じ構成になっている。したがって、本実施形態では、固定子60の鉄心62についてのみ詳細に説明する。また、本実施形態において、前記の第1実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
本実施形態での固定子60の鉄心62は、前記第1実施形態での固定子22の鉄心35と異なって、図11に示す1種類の鋼板64で構成される。
具体的には、鋼板64は、後記の積層されて第2流路28(図12参照)を形成する切欠部65と、後記の積層されて第3流路29(図12参照)を形成する切欠部66とを有している。また、この鋼板64は、鉄心62の軸方向の両端部のいずれかに配置されて、切欠部65が後記の第3流路29(図12参照)に重ねられた際に、後記の第2流路28(図12参照)を塞ぐ閉塞部67を有している。
具体的には、鋼板64は、後記の積層されて第2流路28(図12参照)を形成する切欠部65と、後記の積層されて第3流路29(図12参照)を形成する切欠部66とを有している。また、この鋼板64は、鉄心62の軸方向の両端部のいずれかに配置されて、切欠部65が後記の第3流路29(図12参照)に重ねられた際に、後記の第2流路28(図12参照)を塞ぐ閉塞部67を有している。
つまり、本実施形態での鉄心62では、図12に示すように、複数積層された鋼板64の切欠部65が軸方向に連続して第2流路28を形成しているとともに、切欠部66が軸方向に連続して第3流路29を形成している。
また、鉄心62の軸方向の両端部にそれぞれ配置される鋼板64は、第2流路28及び第3流路29を形成している鋼板64に対して、軸周りに位相を変えて配置され、切欠部65が第3流路29に重ね合わせられるとともに、閉塞部67が第2流路28の両端を塞いでいる。
また、鉄心62の軸方向の両端部にそれぞれ配置される鋼板64は、第2流路28及び第3流路29を形成している鋼板64に対して、軸周りに位相を変えて配置され、切欠部65が第3流路29に重ね合わせられるとともに、閉塞部67が第2流路28の両端を塞いでいる。
このような本実施形態での固定子60の鉄心62を有するモータ20及び圧縮機1(図1参照)によれば、前記第1実施形態と同様の作用効果を奏することに加えて、1種類の鋼板64で鉄心62を構成できるので、鉄心62の部品点数を低減することができる。また、このモータ20及び圧縮機1(図1参照)によれば、鉄心62の製造工数及び製造コストを低減することができる。
また、本実施形態での固定子60の鉄心62を有するモータ20及び圧縮機1(図1参照)によれば、鋼板64の閉塞部67で第2流路28の両端が塞がれるので、前記第2実施形態での突起51a(図9参照)を第1ハウジング23に設ける必要がない。これによりモータ20及び圧縮機1(図1参照)は、製造コストをさらに低減することができる。
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
図13は、本実施形態に係る圧縮機1の構成説明図である。本実施形態において、前記第1実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
図13は、本実施形態に係る圧縮機1の構成説明図である。本実施形態において、前記第1実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
前記第1実施形態での還流ファン26は、図1に示すように、回転子21の鉄心33の下方でこの鉄心33に隣接するように回転軸34に取り付けられている。
これに対して、本実施形態での還流ファン26は、図13に示すように、回転子21の鉄心33の上方でこの鉄心33に隣接するように回転軸34に取り付けられている。
これに対して、本実施形態での還流ファン26は、図13に示すように、回転子21の鉄心33の上方でこの鉄心33に隣接するように回転軸34に取り付けられている。
本実施形態での還流ファン26を有するモータ20及び圧縮機1では、第1ハウジング23内の循環流路の流体(天然ガス)の流れは、第1実施形態の流れとは逆になる。つまり、本実施形態での還流ファン26は、流体(天然ガス)が、第3流路29を下方に向かった後、エアギャップ32内を上方に流れ、再び第3流路29を下方に向かうように循環させる。つまり第3流路29は、第1流路27に対して向流の熱交換流路を構成している。
このような本実施形態での還流ファン26を有するモータ20及び圧縮機1によれば、前記第1実施形態と同様の作用効果を奏することに加えて、第1流路27を流れる流体(天然ガス)と、第3流路29を流れる流体(天然ガス)とは、第1実施形態とは異なって、向流で熱交換を行うので、熱交換効率に優れる。
よって、本実施形態のモータ20及び圧縮機1によれば、運転時における昇温抑制効果にさらに優れる。
よって、本実施形態のモータ20及び圧縮機1によれば、運転時における昇温抑制効果にさらに優れる。
以上、本発明の第1実施形態から第4実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。
前記第1実施形態から第4実施形態での第2流路28は、例えば固定子22の外周面に形成される溝部38(図3参照)で形成されているが、第2流路28は、固定子22に形成されていればよく、例えば鉄心35の内部に形成することもできる。
前記第1実施形態から第4実施形態での第2流路28は、例えば固定子22の外周面に形成される溝部38(図3参照)で形成されているが、第2流路28は、固定子22に形成されていればよく、例えば鉄心35の内部に形成することもできる。
前記第1実施形態から第4実施形態での流体案内部材25においては、各案内部251は環状に繋がって一体となっているが、各貫通孔23c,23dごとに別体で個別に設けることもできる。
前記第1実施形態から第4実施形態での圧縮機構部10は、遠心型のものを想定しているが、軸流型のものを使用することもできる。
前記第1実施形態から第4実施形態でのモータ20は、圧縮機1に使用されるものを想定しているが、本発明のモータ20は、圧縮機1以外の回転駆動源として広く使用することができる。また、冷却に使用される流体は、天然ガス以外の、例えば空気などの流体を使用することもできる。
1 圧縮機
10 圧縮機構部
10a 圧縮室
11 仕切板
12 遠心羽根車
13 ディフューザ
20 モータ
20a モータ室
21 回転子
22 固定子
23 第1ハウジング
23c 貫通孔
23d 貫通孔
24 第2ハウジング(ケーシング30)
25 流体案内部材
25a 流体案内部材
25b 流体案内部材
26 還流ファン
27 第1流路
28 第2流路
29 第3流路
30 ケーシング(第2ハウジング24)
32 エアギャップ
33 鉄心
34 回転軸
35 鉄心
36 コイル
37 ティース部
38 溝部
39 溝部
40 第1鋼板
41 第2鋼板
42 切欠部
43 切欠部
44 突出部
50 固定子
51 第1ハウジング
51a 突起
52 鉄心
53 溝部
54 鋼板
55 切欠部
60 固定子
62 鉄心
64 鋼板
65 切欠部
66 切欠部
67 閉塞部
251 案内部
252 通流部
253 接続部
10 圧縮機構部
10a 圧縮室
11 仕切板
12 遠心羽根車
13 ディフューザ
20 モータ
20a モータ室
21 回転子
22 固定子
23 第1ハウジング
23c 貫通孔
23d 貫通孔
24 第2ハウジング(ケーシング30)
25 流体案内部材
25a 流体案内部材
25b 流体案内部材
26 還流ファン
27 第1流路
28 第2流路
29 第3流路
30 ケーシング(第2ハウジング24)
32 エアギャップ
33 鉄心
34 回転軸
35 鉄心
36 コイル
37 ティース部
38 溝部
39 溝部
40 第1鋼板
41 第2鋼板
42 切欠部
43 切欠部
44 突出部
50 固定子
51 第1ハウジング
51a 突起
52 鉄心
53 溝部
54 鋼板
55 切欠部
60 固定子
62 鉄心
64 鋼板
65 切欠部
66 切欠部
67 閉塞部
251 案内部
252 通流部
253 接続部
Claims (8)
- 回転子の周囲に配置されている固定子と、
前記固定子を内側に収納している第1ハウジングと、
前記第1ハウジングを内側に収納している第2ハウジングと、
前記第1ハウジングと前記第2ハウジングとの間に形成されている流体の第1流路と、
前記固定子に形成されている流体の第2流路と、
を備え、
前記第2流路は、前記第1流路と連通して当該第1流路のバイパス流路を構成していることを特徴とするモータ。 - 請求項1に記載のモータにおいて、
前記第2流路は、前記固定子の外周部に形成されている溝部が前記第1ハウジングで覆われて形成されていることを特徴とするモータ。 - 請求項1に記載のモータにおいて、
前記第1ハウジングと前記固定子との間には、前記第2流路とは独立して流体の第3流路が形成されており、前記第3流路は、前記第1ハウジング内に形成されている流体の循環流路の一部を構成していることを特徴とするモータ。 - 請求項3に記載のモータにおいて、
前記第3流路は、前記固定子の外周部に形成されている溝部が前記第1ハウジングで覆われて形成されていることを特徴とするモータ。 - 請求項4に記載のモータにおいて、
前記第2流路と、前記第3流路とは、前記固定子の外周面の周方向に沿って交互に形成されていることを特徴とするモータ。 - 請求項3に記載のモータにおいて、
前記第3流路は、前記第1流路に対して向流の熱交換流路を構成していることを特徴とするモータ。 - 請求項3に記載のモータにおいて、
前記第1ハウジング内には、流体の還流ファンが配置され、前記還流ファンの流体の吸込口は、前記固定子と前記回転子との間に設けられているエアギャップに対向していることを特徴とするモータ。 - 請求項1に記載の前記モータと、前記モータによって駆動される流体の圧縮機構部と、を備えることを特徴とする圧縮機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015210599A JP2017085740A (ja) | 2015-10-27 | 2015-10-27 | モータ及びこれを備える圧縮機 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015210599A JP2017085740A (ja) | 2015-10-27 | 2015-10-27 | モータ及びこれを備える圧縮機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family
ID=58711471
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2015210599A Pending JP2017085740A (ja) | 2015-10-27 | 2015-10-27 | モータ及びこれを備える圧縮機 |
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JP (1) | JP2017085740A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109713831A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-05-03 | 扬州市华胜机电制造有限公司 | 一种高效散热的电动机 |
WO2019130935A1 (ja) * | 2017-12-25 | 2019-07-04 | 株式会社日立製作所 | モータ冷却システム |
JP2021065083A (ja) * | 2019-10-10 | 2021-04-22 | ジン−ジン エレクトリック テクノロジーズ カンパニー リミテッド | モータハウジング |
-
2015
- 2015-10-27 JP JP2015210599A patent/JP2017085740A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109713831B (zh) * | 2019-03-18 | 2020-08-11 | 扬州市华胜机电制造有限公司 | 一种高效散热的电动机 |
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JP7073466B2 (ja) | 2019-10-10 | 2022-05-23 | ジン-ジン エレクトリック テクノロジーズ カンパニー リミテッド | モータハウジング |
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