JP5716690B2

JP5716690B2 - 冷却装置

Info

Publication number: JP5716690B2
Application number: JP2012026233A
Authority: JP
Inventors: 永見　幸久; 幸久永見; 竹田　敬典; 敬典竹田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2032-02-09
Also published as: JP2013165546A

Description

本発明は、製造工程において回転電機のステータコアを冷却風にて冷却する冷却装置に関するものである。

従来、生鮮食品等の被冷却物を冷却風通路中に配置して、冷却風により被冷却物を冷却する冷却装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、回転電機のステータコアは、積層された円板状のコアにコイルが巻かれており、全体として円筒状になっている。このステータコアは、製造工程の途中で２５０℃程度の高温になり、その後４０℃程度まで温度が低下した後に電気的特性の検査等を行うようにしている。ここで、特許文献１に示されたような被冷却物を冷却風にて冷却する技術思想をステータコアの冷却に流用することにより、ステータコアの温度を速やかに低下させることができる。

実開平６−５６６７０号公報

しかしながら、ステータコア全体に冷却風を当てた場合には、コイル部は線間を冷却風が通過するため温度が速やかに低下するが、相対的にコアの温度が低下し難いため、ステータコア全体としては冷却時間が比較的長くなってしまうという問題が発生する。

また、特許文献１に示された冷却装置では、単に冷却風を散乱させて送風しているだけなので圧力損失が大きくなり、その分流量が低下して冷却時間が長くなってしまう。

本発明は上記点に鑑みて、製造工程において回転電機のステータコアを冷却風にて冷却する際の冷却時間を短くすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、回転電機に用いられる円筒状のステータコア（１）を冷却風にて冷却する冷却装置であって、冷却風の流れを発生させるファン（４）と、ファンからの冷却風の流れをステータコアの軸方向の流れに変えて、ファンからの冷却風をステータコアの内周側と外周側に案内するワーク冷却器（５）とを備えることを特徴とする。

これによると、冷却風をステータコアの内周側と外周側に案内することにより、コイルよりも温度が低下し難いコアの温度を速やかに低下させることができるため、ステータコア全体としての冷却時間を短くすることができる。

また、請求項１に記載の発明では、ワーク冷却器は、ファンからの冷却風をステータコアの内周側に案内する内側案内通路（５１０）を形成する円筒状の内側案内管（５００）と、内側案内管の外周側に配置されて内側案内管との間に外側案内通路（５１１）を形成し、外側案内通路を介してファンからの冷却風をステータコアの外周側に案内する円筒状の外側案内管（５０１）と、内側案内管および外側案内管の上流側端面に固定されるとともに、ファンからの冷却風を内側案内通路および外側案内通路に通過させる複数の開口穴（５０２ａ）を有する天板（５０２）とを備えることを特徴とする。

これによると、冷却風を散乱（拡散）させずに、冷却風を整流させることができるため、圧力損失が小さくなる。そして、圧力損失が小さくなることにより流量低下が少なくなるため、さらに冷却時間を短くすることができる。

さらに、請求項１に記載の発明では、ワーク冷却器は、ステータコアの内周側および内側案内管の内周側に挿入されて、ステータコアとの間にコア内側通路（５１２）を形成するとともに、内側案内管との間に内側案内通路を形成する棒（５４）を備えることを特徴とする。

これによると、棒により内側案内通路の面積が小さくなるため流速が上がって冷却効率が高くなり、さらに冷却時間を短くすることができる。

請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の冷却装置において、ステータコアを冷却した後の冷却風を冷却する風冷却器（６）を備え、冷却風がファンとステータコアと風冷却器を循環するように構成することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態に係る冷却装置の模式的な断面図である。図１の装置におけるステータコアの断面図である。図１の装置におけるステータコアおよびワーク冷却器の断面図である。（ａ）は図１の装置におけるワーク冷却器の要部の斜視図、（ｂ）は図１の装置におけるワーク冷却器の要部の下面図である。

本発明の一実施形態について説明する。図１〜図４に示すように、冷却装置は、図示しない回転電機に用いられる円筒状のステータコア１の製造工程において用いられ、ワークとしてのステータコア１を冷却風にて冷却するものである。

このステータコア１は、積層された円板状のコア１０にコイル１１が巻かれており、全体として円筒状になっている。また、ステータコア１は、冷却風通路となる貫通穴２０を有するパレット２に載せられて移動するようになっており、前工程で２５０℃程度の高温になった状態で冷却装置のブース３内に搬入され、後述するワーク冷却器５の所定位置にセットされて冷却されるようになっている。

ブース３には、ステータコア１およびパレット２が通過する入口および出口に、図示しないシャッタが設けられている。そして、ステータコア１がワーク冷却器５の所定位置にセットされているときにはシャッタが閉じられて、ブース３内の空間が略密閉状態に維持される。

ブース３内には、冷却風の流れを発生させるファン４、ファン４から送風される冷却風にてステータコア１を冷却するワーク冷却器５、ステータコア１を冷却した後の冷却風（すなわち、ワーク冷却器５を通過後の冷却風）を冷却する風冷却器６が配置されている。

ファン４から送られる冷却風は、ワーク冷却器５および風冷却器６を通過した後、再びファン４に導入される。換言すると、冷却風は、ファン４とワーク冷却器５と風冷却器６を循環するようになっている。したがって、風冷却器６にて冷却された冷却風が、連続的にステータコア１に送られる。

風冷却器６は、ブース３外から供給される冷却水が内部を流通し、その冷却水と冷却風とを熱交換させて冷却風を冷却するようになっている。

ワーク冷却器５は、ファン４からの冷却風の流れをステータコア１の軸方向の流れに変えて、ファン４からの冷却風をステータコア１の内周側と外周側に案内する風案内部５０を備えている。

この風案内部５０は、ファン４からの冷却風をステータコア１の内周側に案内する内側案内通路５１０を形成する円筒状の内側案内管５００と、内側案内管５００の外周側に同軸に配置されて内側案内管５００との間に外側案内通路５１１を形成し、外側案内通路５１１を介してファン４からの冷却風をステータコア１の外周側に案内する円筒状の外側案内管５０１と、内側案内管５００および外側案内管５０１における冷却風流れ上流側の端面に固定されるとともに、ファン４からの冷却風を内側案内通路５１０および外側案内通路５１１に通過させる複数の開口穴５０２ａを有する天板５０２とを備えている。複数の開口穴５０２ａは、不規則に配置されている。

また、ワーク冷却器５は、冷却風通路となる貫通穴５２ａを有する円筒状のガイド部５２を備えている。このガイド部５２は、風案内部５０の下方に位置し、且つ風案内部５０と同軸に配置されている。

さらに、ワーク冷却器５は、内側案内通路５１０、ステータコア１の内周側、パレット２の貫通穴２０、およびガイド部５２の貫通穴５２ａに挿入可能な円柱状の棒５４と、この棒５４を上下方向に駆動するアクチュエータ５６とを備えている。

棒５４の先端側が内側案内通路５１０まで挿入された状態では、棒５４と内側案内管５００との間に内側案内通路５１０が形成されるとともに、棒５４とステータコア１の内周面との間にコア内側通路５１２が形成される。

次に、上記構成になる冷却装置の作動について説明する。まず、ファン４を運転させてブース３内に冷却風の流れを発生させるとともに、風冷却器６に冷却水を供給する。また、ステータコア１の搬入時にステータコア１およびパレット２と棒５４とが干渉しないように、アクチュエータ５６にて棒５４を下方側に移動させる。

続いて、パレット２を駆動してステータコア１をブース３内に搬入し、ステータコア１とワーク冷却器５の風案内部５０とが同軸になる位置までステータコア１を移動させて、その位置でパレット２を停止させる。因みに、搬入時のステータコア１の温度は２５０℃程度である。

続いて、アクチュエータ５６にて棒５４を上方側に移動させ、内側案内通路５１０、ステータコア１の内周側、パレット２の貫通穴２０、およびガイド部５２の貫通穴５２ａに、棒５４を挿入する（図１の状態）。

この状態で、開口穴５０２ａを介して風案内部５０内に流入した冷却風は、内側案内通路５１０を介してステータコア１の内周側に案内されるとともに、外側案内通路５１１を介してステータコア１の外周側に案内される。そして、その冷却風によりステータコア１が冷却される。

このように、冷却風をステータコア１の内周側と外周側に案内することにより、コイル１１よりも温度が低下し難いコア１０の温度が速やかに低下し、ステータコア全体としての冷却時間が短くなる。

また、内側案内通路５１０および外側案内通路５１１を流れる冷却風は、内側案内管５００および外側案内管５０１によって整流されるため、圧力損失が小さくなり、流量低下が少なくなる。さらに、棒５４により内側案内通路５１０の通路面積が小さくなるため流速が上がって冷却効率が高くなる。したがって、流量低下が少なくなることと流速が上がって冷却効率が高くなることとが相俟って、さらに冷却時間が短くなる。

所定時間が経過すると、棒５４を下方側に移動させた後、パレット２を駆動してステータコア１をブース３外に搬出する。因みに、この所定時間の間に、ステータコア１は４０℃程度まで冷却される。そして、冷却されたステータコア１は、電気的特性の検査等が行われる。

なお、本実施形態の冷却装置と、ワーク冷却器５を備えていない冷却装置とを用意し、ステータコア１を２５０℃から４０℃に冷却するのに要する時間を比較した。

この比較を行った際の条件は以下の通りである。ステータコア１は、内径が約１５０ｍｍで且つ外径が約３００ｍｍである。ファン４の出口部における冷却風の風速は７．５ｍ／ｓである。また、本実施形態の冷却装置の場合、天板５０２における冷却風流れ上流側の端面から内側案内管５００における冷却風流れ下流側の端面までの長さＬを、１５０ｍｍに設定した。さらに、天板５０２の開口穴５０２ａはφ８ｍｍとし、開口率が３５％になるように開口穴５０２ａの数を設定した。

その結果、本実施形態の冷却装置による冷却時間は、ワーク冷却器５を備えていない冷却装置の冷却時間の約１／４であった。

１ステータコア
４ファン
５ワーク冷却器

Claims

回転電機に用いられる円筒状のステータコア（１）を冷却風にて冷却する冷却装置であって、
冷却風の流れを発生させるファン（４）と、
前記ファンからの冷却風の流れを前記ステータコアの軸方向の流れに変えて、前記ファンからの冷却風を前記ステータコアの内周側と外周側に案内するワーク冷却器（５）とを備え、
前記ワーク冷却器は、
前記ファンからの冷却風を前記ステータコアの内周側に案内する内側案内通路（５１０）を形成する円筒状の内側案内管（５００）と、
前記内側案内管の外周側に配置されて前記内側案内管との間に外側案内通路（５１１）を形成し、前記外側案内通路を介して前記ファンからの冷却風を前記ステータコアの外周側に案内する円筒状の外側案内管（５０１）と、
前記内側案内管および前記外側案内管の上流側端面に固定されるとともに、前記ファンからの冷却風を前記内側案内通路および前記外側案内通路に通過させる複数の開口穴（５０２ａ）を有する天板（５０２）と、
前記ステータコアの内周側および前記内側案内管の内周側に挿入されて、前記ステータコアとの間にコア内側通路（５１２）を形成するとともに、前記内側案内管との間に前記内側案内通路を形成する棒（５４）とを備えることを特徴とする冷却装置。
前記ステータコアを冷却した後の冷却風を冷却する風冷却器（６）を備え、
冷却風が前記ファンと前記ステータコアと前記風冷却器を循環するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。