JP4192675B2

JP4192675B2 - Induction motor for vehicles

Info

Publication number: JP4192675B2
Application number: JP2003141777A
Authority: JP
Inventors: 英之吉澤; 一司堀江
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2023-05-20
Also published as: JP2004350350A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用誘導電動機に係わり、特に運転時の騒音低減を図る構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用誘導電動機は、運転時、固定子コイル及び回転子導体を流れる電流による銅損と、回転磁界により固定子鉄心及び回転子鉄心に発生する鉄損とにより、各部の温度が上昇する。このため、回転軸に固着されたファンによって外部から冷却用空気を強制的に取り入れて、電動機フレーム内を冷却する構造が一般的となっている。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−４５７１１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような自己風冷式誘導電動機においては、複数の回転子導体が風を切る音が発生する。例えば、回転子導体が４６個、回転子が３０００rpm（５０rps）で回転している場合、回転子導体が風を切る周波数５０×４６＝２３００(Hz)の音が定常的に発生し、その他にファンが風を切る音も同様に発生する。
また、電動機のフレーム内部に導入された冷却風がフレーム内部を移動する際に、電動機内各部へ衝突し、空気のもつエネルギーの大部分が音のエネルギーに変換されて外部に発散されるため、非常に大きく耳障りな騒音を発生させていた。
【０００５】
特に一定速度で車両が運転される場合は、上記のように回転周波数に依存したある特定の周波数の騒音が継続的に発生することとなり、車両外のみならず、車両内への騒音も発生し、著しく耳障りであるという問題があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、冷却風の流れを阻害せずに、発生した空気音のエネルギーを効率よく吸収し、車両内外への騒音を低減することが可能な車両用誘導電動機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる車両用誘導電動機は、
内部に回転子軸、回転子コア、固定子コアが設けられている電動機を覆う電動機フレームと、
電動機フレームの一端に設けられ、電動機内部に冷却風を取り込むための吸気口と、
上記電動機フレームの他端に支承されているブラケットと、
このブラケットの回転子軸を中心に対称な位置に二つ設けられ、上記吸気口から取り込まれた冷却風を排風として排出するための１次排風口と、
上記ブラケットの外側に設けられ、１次排風口から排出される排風を分流させ、分流した排風を再び合流するように導く排風ガイドと、
この排風ガイドの外側に設けられ、排風ガイドの排風を電動機外部へ排出するための２次排風口を設けた可動ガイドとを備え、
上記２次排風口は、上記排風ガイドによって２方向に分流された排風が、互いに逆位相となって合流する位置付近にあるよう合流するまでの距離を上記可動ガイドによって調整されているものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態について、基本構成を図を用いて説明する。
図１、図３はこの発明の実施の形態における車両用主誘導電動機の構成を示す要部断面図であり、図中の矢印は、冷却風が流れる方向を示す。
【０００８】
図１において、固定子コア１は、スロットに巻回された固定子コイル３を保持し、円筒状のフレーム６に取り付けられている。
上記固定子コア１の内側には、所定のギャップ１２を介して回転子コア２が設けられ、この回転子コア２は回転子導体９を有し、内扇ファン１０とともに、反駆動側ブラケット８に保持された軸受５、および駆動側ブラケット１８に保持された軸受１５により回転自在に支承された回転子軸４に固定されている。
【０００９】
上記ブラケット８には吸気口７が設けられ、ブラケット１８には１次排風口２１が設けられている。この１次排風口２１の外側には、２次排風口２７を有する排風ガイド２３がブラケット１８に固定されている。
【００１０】
上記のように構成されたこの発明の実施の形態１の車両用誘導電動機においては、固定子コイル３に交流電力が入力されると固定子コア１には回転磁界が発生し、この回転磁界により回転子導体９には電流が誘起され、この誘起電流と回転磁界とにより回転子コア２にトルクが発生し、回転子軸４が回転することで、電動機が動き出して車両の車輪を駆動する。
【００１１】
電動機の運転中は、固定子コイル３と回転子導体９との電流による銅損と、回転磁界により固定子コア１と回転子コア２とに生じる鉄損のために、電動機各部の温度が上昇する。そのため、回転子軸４に設けられたファン１０を回転させ、吸気口７から冷却用空気を取り込み、この冷却用空気が回転子コア２に設けられた風穴１１，１３、および固定子コア１と回転子コア２との間のギャップ１２を通り、各部を耐熱限界温度以下に冷却するように構成されている。
【００１２】
上記のように、電動機外部から吸気口７を介して取り込まれた冷却用空気は、電動機内部における通電部分の熱を吸収した後、排風として最終的に２次排風口２７から電動機外部へ排出される。
図３の矢印で示すように、排風はブラケット１８の上下２箇所に設けられた１次排風口２１ａ，２１ｂによって分流され、排風ガイド２３内の通風路２４に導かれる。
この通風路２４に導かれた排風は、排風ガイド２３に沿ってそれぞれ左右２方向に分流された後、排風ガイド２３の左右２箇所に設けられている開口部２５ａ，２５ｂに達する。
この開口部２５ａ、２５ｂの外側には、排風ガイド２３に沿って可動し、開口部２５ａ、２５ｂよりも開口面積の小さい２次排風口２７ａ，２７ｂを有する可動ガイド２６ａ、２６ｂが設けられている。
二つの１次排風口２１ａ，２１ｂからこの通風路２４に導かれた排風は、排風ガイド２３に沿って、それぞれ左右２方向に分流された後、開口部２５ａ，２５ｂに達し、２次排風口２７ａ，２７ｂ付近で再び合流して電動機外部へ排出される構造となっている。
【００１３】
上記２次排風口２７ａ，２７ｂの位置では、上側の１次排風口２１ａと下側の１次排風口２１ｂから排出される排風に含まれる騒音の波形を互いに逆位相にするため、可動ガイド２６ａ、２６ｂの位置を電動機の回転数に応じて変化させて調整する。
そのため、開口部２５ａ，２５ｂの開口面積は、２次排風口２７ａ，２７ｂの開口面積よりも十分大きいが、可動ガイド２６ａ、２６ｂを動かしたときに、２次排風口２７ａ，２７ｂ以外から排風が排出されることはない構造となっている。
また、可動ガイド２６の位置調整方法として、例えば図４に示すように、可動ガイド２６をモータ３１の動力がウォーム歯車３０を介して伝達することにより上下方向に変化させ、ウォーム歯車３０により可動ガイド２６は停止位置で固定できる。
あるいは、例えば図５に示すように、可動ガイド２６の位置を固定用ボルト３２で予め固定し、必要に応じて調整することも可能である。
【００１４】
上記のように、冷却風は１次排風口２１ａ、２１ｂから排出されるときに、排風ガイド２３に沿ってそれぞれ左右２方向に分流される。
分流された２１ａ、２１ｂからの排風は、２次排風口２７ａ，２７ｂの位置で再び合流する。左右２方向に分流された排風が合流するとき、合流する排風の位相は互いに逆位相となるような位置に２次排風口２７ａ，２７ｂがそれぞれ設けられている。
２次排風口２７の位置で逆位相となるように調整された排風に含まれる騒音の波形は、電動機の回転周波数に依存するため、図６のように表すことができる。排風は、２次排風口２７付近で合流することによって、図７に示すように、騒音の合成波形は相殺して零となり、電動機外部への騒音は著しく低減される。
【００１５】
以上のように、電動機の内部に導入された冷却風が各部で発生させる騒音において、上下２箇所の１次排風口からそれぞれ排出される排風が、再び合流するときの位相が互いに逆位相となるよう合流するまでの距離を調整し、その合流地点に２次排風口が設けられた排風ガイドを通過させることにより、２次排風口付近で逆位相となった騒音が合流し、騒音の合成波形が零になることで、電動機外部に排出される騒音は著しく低減される。
【００１６】
また、この排風ガイドにより、音源となる電動機内部からの距離が長くなることから、電動機外部への騒音の漏れも低減される効果がある。
さらに、排風ガイドによって排風経路を２経路にすることにより、強制換気の効率が向上し、誘導電動機内部の熱的負荷を軽減させる構造となっている。
【００１７】
なお、上記実施の形態では、駆動側に内扇ファンを有した誘導電動機を例に示しているが、図２に示すように、反駆動側に内扇ファンを有した誘導電動機においても同様の効果が得られる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、
内部に回転子軸、回転子コア、固定子コアが設けられている電動機を覆う電動機フレームと、
電動機フレームの一端に設けられ、電動機内部に冷却風を取り込むための吸気口と、
上記電動機フレームの他端に支承されたブラケットと、
このブラケットの回転子軸を中心に対称な位置に二つ設けられ、上記吸気口から取り込まれた冷却風を排風として排出するための１次排風口と、
上記ブラケットの外側に設けられ、１次排風口から排出される排風を分流させ、分流した排風を再び合流するように導く排風ガイドと、
この排風ガイドの外側に設けられ、排風ガイドの排風を電動機外部へ排出するための２次排風口を設けた可動ガイドとを備えたことにより、
誘導電動機内部で発生した音の波形を逆位相になるよう調整し、２次排風口付近で合流させることで音のエネルギーが相殺され、電動機外部に排出される騒音を著しく低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の一例を示す内扇ファン駆動側に有した自己通風型電動機の縦断面図である。
【図２】この発明の実施の形態の一例を示す内扇ファンを反駆動側に有した自己通風型電動機の縦断面図である。
【図３】図１および図２のＡ→Ｂ方向から見た駆動側および反駆動側からの共通の断面図である。
【図４】この発明の実施の形態の一例を示す可動ガイドを電動式とした場合の図である。
【図５】この発明の実施の形態の一例を示す可動ガイドをネジ止め式とした場合の図である。
【図６】この発明の実施の形態における逆位相に調整された排風ダクト内の騒音の波形を模式的に示したものである。
【図７】この発明の実施の形態における２次排風口付近で排風が合流し、逆位相の騒音波形が相殺した後の合成波を模式的に示したものである。
【符号の説明】
１：固定子コア、２：回転子コア、３：固定子コイル、
４：回転子軸、５，１５：軸受、６，１６：フレーム、
７：吸気口、８，１８：ブラケット、９：回転子導体、
１０：内扇ファン、１１：固定子コア風穴、１２：ギャップ、
１３：回転子コア風穴、２１，２１ａ，２１ｂ：１次排風口
２３：排風ガイド、２４：通風路、２５ａ、２５ｂ：開口部、
２６，２６ａ，２６ｂ：可動ガイド、
２７，２７ａ，２７ｂ：２次排風口、３０：ウォーム歯車、
３１：モータ、３２：固定用ボルト。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle induction motor, and more particularly to a structure for reducing noise during operation.
[0002]
[Prior art]
When the vehicle induction motor is operated, the temperature of each part rises due to copper loss due to current flowing through the stator coil and the rotor conductor and iron loss generated in the stator core and the rotor core due to the rotating magnetic field. For this reason, a structure in which cooling air is forcibly taken in from the outside by a fan fixed to the rotating shaft to cool the inside of the motor frame is common. (For example, see Patent Document 1)
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-45711
[Problems to be solved by the invention]
In the self-air-cooled induction motor as described above, a sound is generated in which a plurality of rotor conductors cut the wind. For example, if there are 46 rotor conductors and the rotor is rotating at 3000 rpm (50 rps), a sound with a frequency of 50 × 46 = 2300 (Hz) at which the rotor conductor cuts the wind is steadily generated. The sound of the fan turning off is also generated.
In addition, when the cooling air introduced inside the frame of the motor moves inside the frame, it collides with each part in the motor, and most of the energy of the air is converted into sound energy and dissipated to the outside. It was very loud and annoying.
[0005]
In particular, when the vehicle is driven at a constant speed, noise of a specific frequency depending on the rotation frequency is continuously generated as described above, and noise not only outside the vehicle but also inside the vehicle is generated. There was a problem that it was extremely harsh.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and efficiently absorbs the energy of the generated air sound without hindering the flow of the cooling air, thereby reducing noise in and out of the vehicle. An object of the present invention is to provide a vehicle induction motor that can perform the above-described operation.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The vehicle induction motor according to the present invention is:
An electric motor frame that covers an electric motor in which a rotor shaft, a rotor core, and a stator core are provided;
An intake port provided at one end of the electric motor frame for taking cooling air into the electric motor;
A bracket supported on the other end of the motor frame;
Two primary exhaust ports for exhausting the cooling air taken in from the intake port as exhaust air, provided at two symmetrical positions around the rotor shaft of the bracket;
An exhaust guide provided on the outside of the bracket for diverting the exhaust discharged from the primary exhaust outlet and guiding the separated exhaust to join again;
A movable guide provided on the outside of the exhaust guide, and provided with a secondary exhaust port for discharging the exhaust of the exhaust guide to the outside of the motor ;
The secondary air outlet is adjusted by the movable guide so that the exhaust air diverted in two directions by the air exhaust guide is merged so that it is in the vicinity of a position where the exhaust air flows in opposite phases and merges. It is.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, the basic configuration of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 and FIG. 3 are main part sectional views showing the configuration of the vehicle main induction motor in the embodiment of the present invention, and the arrows in the drawings indicate the directions in which the cooling air flows.
[0008]
In FIG. 1, a stator core 1 holds a stator coil 3 wound in a slot and is attached to a cylindrical frame 6.
A rotor core 2 is provided inside the stator core 1 via a predetermined gap 12. The rotor core 2 has a rotor conductor 9, and together with an inner fan fan 10, a non-driving side bracket 8. Are fixed to the rotor shaft 4 which is rotatably supported by the bearing 5 held by the bearing 5 and the bearing 15 held by the drive side bracket 18.
[0009]
The bracket 8 is provided with an air inlet 7, and the bracket 18 is provided with a primary air outlet 21. An air exhaust guide 23 having a secondary air exhaust port 27 is fixed to the bracket 18 outside the primary air exhaust port 21.
[0010]
In the vehicle induction motor according to Embodiment 1 of the present invention configured as described above, when AC power is input to stator coil 3, a rotating magnetic field is generated in stator core 1, and this rotating magnetic field causes A current is induced in the rotor conductor 9, and torque is generated in the rotor core 2 by the induced current and the rotating magnetic field, and the rotor shaft 4 rotates, whereby the electric motor starts to drive the wheels of the vehicle.
[0011]
During operation of the motor, the temperature of each part of the motor rises due to copper loss due to the current between the stator coil 3 and the rotor conductor 9 and iron loss that occurs in the stator core 1 and the rotor core 2 due to the rotating magnetic field. To do. Therefore, the fan 10 provided on the rotor shaft 4 is rotated, the cooling air is taken in from the intake port 7, and the cooling air is provided in the air holes 11 and 13 provided in the rotor core 2 and the stator core 1. It passes through the gap 12 between the rotor core 2 and is configured to cool each part below the heat resistant limit temperature.
[0012]
As described above, the cooling air taken in from the outside of the motor through the intake port 7 absorbs the heat of the energized portion inside the motor, and is finally exhausted from the secondary exhaust port 27 to the outside of the motor as exhaust air. Is done.
As indicated by the arrows in FIG. 3, the exhausted air is diverted by primary exhaust ports 21 a and 21 b provided at two locations above and below the bracket 18 and guided to the ventilation path 24 in the exhaust guide 23.
The exhausted air guided to the ventilation path 24 is divided into two left and right directions along the exhaust guide 23 and then reaches openings 25 a and 25 b provided at two left and right locations of the exhaust guide 23.
Outside the openings 25a and 25b, movable guides 26a and 26b that are movable along the wind guide 23 and have secondary air outlets 27a and 27b having a smaller opening area than the openings 25a and 25b are provided. Yes.
Exhaust air guided to the ventilation path 24 from the two primary exhaust ports 21a and 21b is divided into two left and right directions along the exhaust guide 23, and then reaches the openings 25a and 25b. It has a structure in which it joins again in the vicinity of the air exhaust ports 27a and 27b and is discharged to the outside of the motor.
[0013]
At the positions of the secondary exhaust outlets 27a and 27b, the movable guides are arranged so that the waveforms of noise contained in the exhaust air exhausted from the upper primary exhaust outlet 21a and the lower primary exhaust outlet 21b are opposite to each other. The positions of 26a and 26b are adjusted by changing them according to the rotational speed of the electric motor.
For this reason, the opening areas of the openings 25a and 25b are sufficiently larger than the opening areas of the secondary air outlets 27a and 27b, but when the movable guides 26a and 26b are moved, the air is exhausted from other than the secondary air outlets 27a and 27b. Is not discharged.
As a method for adjusting the position of the movable guide 26, for example, as shown in FIG. 4, the movable guide 26 is changed in the vertical direction by transmitting the power of the motor 31 via the worm gear 30, and the movable guide 26 is moved by the worm gear 30. 26 can be fixed at the stop position.
Alternatively, for example, as shown in FIG. 5, the position of the movable guide 26 can be fixed in advance with a fixing bolt 32 and adjusted as necessary.
[0014]
As described above, when the cooling air is discharged from the primary air outlets 21a and 21b, the cooling air is diverted in the left and right directions along the air exhaust guide 23, respectively.
The exhausted air from the diverted 21a and 21b is merged again at the positions of the secondary exhaust ports 27a and 27b. Secondary exhaust ports 27a and 27b are provided at positions where the phases of the exhausted air that are diverged in the left and right directions are opposite to each other when the exhausted air is split.
Since the waveform of the noise included in the exhaust air that has been adjusted to have an opposite phase at the position of the secondary exhaust port 27 depends on the rotational frequency of the motor, it can be expressed as shown in FIG. As shown in FIG. 7, the exhausted air is merged near the secondary exhaust outlet 27, so that the noise synthesis waveform cancels out and becomes zero, and noise outside the motor is significantly reduced.
[0015]
As described above, in the noise generated by each part of the cooling air introduced into the electric motor, the phases when the exhaust air discharged from the upper and lower primary exhaust ports respectively merge again are opposite to each other. By adjusting the distance until merging and passing the exhaust guide provided with the secondary exhaust outlet at the confluence, the noise in the opposite phase near the secondary exhaust outlet is joined, When the combined waveform becomes zero, noise discharged to the outside of the motor is significantly reduced.
[0016]
Moreover, since the distance from the inside of the electric motor as a sound source is increased by the exhaust guide, there is an effect of reducing noise leakage to the outside of the electric motor.
Furthermore, by using two exhaust paths with the exhaust guide, the efficiency of forced ventilation is improved and the thermal load inside the induction motor is reduced.
[0017]
In the above embodiment, an induction motor having an internal fan on the drive side is shown as an example. However, as shown in FIG. 2, the same applies to an induction motor having an internal fan on the non-drive side. An effect is obtained.
[0018]
【The invention's effect】
As explained above, according to the present invention,
An electric motor frame that covers an electric motor in which a rotor shaft, a rotor core, and a stator core are provided;
An intake port provided at one end of the motor frame for taking cooling air into the motor;
A bracket supported on the other end of the motor frame;
Two primary exhaust ports for exhausting the cooling air taken in from the intake port as exhaust air, provided at two symmetrical positions around the rotor shaft of the bracket;
An exhaust guide provided on the outside of the bracket for diverting the exhaust discharged from the primary exhaust outlet and guiding the separated exhaust to join again;
By providing a movable guide provided on the outside of the exhaust guide, and provided with a secondary exhaust port for discharging the exhaust of the exhaust guide to the outside of the electric motor,
By adjusting the waveform of the sound generated inside the induction motor to have an opposite phase and merging in the vicinity of the secondary exhaust outlet, the energy of the sound is offset, and the noise discharged to the outside of the motor can be significantly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a self-ventilated electric motor provided on an inner fan fan driving side showing an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a self-ventilated electric motor having an inner fan fan on the non-driving side showing an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a common sectional view from the driving side and the non-driving side as seen from the A → B direction in FIGS. 1 and 2;
FIG. 4 is a diagram when the movable guide showing an example of the embodiment of the present invention is an electric type.
FIG. 5 is a diagram showing a case where a movable guide showing an example of an embodiment of the present invention is screwed.
FIG. 6 schematically shows a waveform of noise in the exhaust duct adjusted to an opposite phase in the embodiment of the present invention.
FIG. 7 schematically shows a composite wave after exhaust air is merged in the vicinity of the secondary exhaust port in the embodiment of the present invention and the anti-phase noise waveform cancels out.
[Explanation of symbols]
1: stator core, 2: rotor core, 3: stator coil,
4: Rotor shaft, 5, 15: Bearing, 6, 16: Frame,
7: Inlet, 8, 18: Bracket, 9: Rotor conductor,
10: Inner fan, 11: Stator core air hole, 12: Gap,
13: Rotor core air hole, 21, 21a, 21b: Primary air outlet 23: Air exhaust guide, 24: Ventilation path, 25a, 25b: Opening,
26, 26a, 26b: movable guide,
27, 27a, 27b: secondary air outlet, 30: worm gear,
31: Motor, 32: Fixing bolt.

Claims

内部に回転子軸、回転子コア、固定子コアが設けられている電動機を覆う電動機フレームと、
電動機フレームの一端に設けられ、電動機内部に冷却風を取り込むための吸気口と、
上記電動機フレームの他端に支承されているブラケットと、
このブラケットの回転子軸を中心に対称な位置に二つ設けられ、上記吸気口から取り込まれた冷却風を排風として排出するための１次排風口と、
上記ブラケットの外側に設けられ、１次排風口から排出される排風を分流させ、分流した排風を再び合流するように導く排風ガイドと、
この排風ガイドの外側に設けられ、排風ガイドの排風を電動機外部へ排出するための２次排風口を設けた可動ガイドとを備え、
上記２次排風口は、上記排風ガイドによって２方向に分流された排風が、互いに逆位相となって合流する位置付近にあるよう合流するまでの距離を上記可動ガイドによって調整されていることを特徴とする車両用誘導電動機。An electric motor frame that covers an electric motor in which a rotor shaft, a rotor core, and a stator core are provided;
An intake port provided at one end of the electric motor frame for taking cooling air into the electric motor;
A bracket supported on the other end of the motor frame;
Two primary exhaust ports for exhausting the cooling air taken in from the intake port as exhaust air, provided at two symmetrical positions around the rotor shaft of the bracket;
An exhaust guide provided on the outside of the bracket for diverting the exhaust discharged from the primary exhaust outlet and guiding the separated exhaust to join again;
A movable guide provided on the outside of the exhaust guide, and provided with a secondary exhaust port for discharging the exhaust of the exhaust guide to the outside of the motor ;
The secondary exhaust outlet is adjusted by the movable guide for the distance until the exhaust air diverted in two directions by the exhaust air guide joins in the vicinity of a position where the exhaust air flows in opposite phases and merges. A vehicle induction motor characterized by the above.

排風ガイドには、回転子軸を中心に対称な位置に設けられた二つの１次排風口に対して、右方向および左方向に約９０度回転した位置で二つの開口部が設けられ、
可動ガイドに設けられた２次排風口は、上記開口部よりも開口面積が小さいことを特徴とする請求項１記載の車両用誘導電動機。 The exhaust guide is provided with two openings at positions rotated about 90 degrees in the right and left directions with respect to the two primary exhaust ports provided at symmetrical positions around the rotor axis.
The induction motor for a vehicle according to claim 1 , wherein the secondary air exhaust port provided in the movable guide has an opening area smaller than that of the opening .