JP6013306B2 - 全閉形回転電機 - Google Patents

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Description

この発明は、内部ファンを備えた全閉形回転電機に関する。
電動機等の回転電機で、フレームを密閉構造として、フレーム内に設けた内部ファンによってフレーム内の空気を循環させてフレーム内を冷却する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１４３８０９号公報
従来の内部ファンを備えた全閉形回転電機では、フレーム内の温度が不均一であった。特に、回転軸が高温になることにより軸受の内輪側が高温になり、外部ファンの影響で軸受の外輪側が比較的低温になるので、軸受の内輪と外輪の温度差が大きくなり、軸受に悪影響が出ることがあった。
本発明はかかる従来技術の課題に対処するためになされたものであって、内部ファンを備えた全閉形回転電機において、フレーム内の温度の不均一を緩和することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る全閉形回転電機は、回転軸と、前記回転軸に固定された回転子と、前記回転子を軸方向にはさんだ両側の位置で前記回転軸を回転可能に支持する第１および第２の軸受と、前記回転子の半径方向外側を取り囲んで配置された固定子と、前記回転子と前記固定子とを密閉して覆い、前記回転軸が貫通する筒状のフレームと、前記フレーム内で前記回転軸に固定された内部ファンと、を有する全閉形回転電機であって、前記フレームは、その軸方向の第１の端部を密封して前記第１の軸受を支持する第１のブラケットを含み、前記内部ファンは、前記第１のブラケットと前記第１のブラケットに近い側の前記回転子の軸方向の第１の端部との間に配置されて前記回転子の軸方向の前記第１の端部から軸方向外側でかつ半径方向外側に向けて空気を導く複数の放射通路部と、前記放射通路部の前記第１のブラケットに近い側に隣接して前記第１のブラケットに向かって軸方向に突出する少なくとも一つの羽根部であって、前記第１の軸受の周囲の空気をかき乱し混合して前記第１の軸受の内外の温度の均一化を図る羽根部と、を有し、前記羽根部は、周方向に互いに間隔をあけて配置されて半径方向に延びる板状の複数の羽根部を含み、前記回転軸は前記第１のブラケットを貫通していて、前記第１のブラケットの外側で前記回転軸に固定された外部ファンと、前記外部ファンを覆い吸気口を備えた導風部と、をさらに有し、前記吸気口を通って前記導風部内に導入された外気が前記第１のブラケットの外側を通り、その後、前記フレームの半径方向外側に設けられた冷却フィンに沿って軸方向に向かうように構成されていること、を特徴とする。
本発明によれば、内部ファンを備えた全閉形回転電機において、フレーム内の温度の不均一を緩和することができる。
本発明に係る全閉形回転電機の一実施形態の正面図であって、上半部および軸方向両端部付近を断面で示す図である。 図１の全閉形回転電機の一実施形態の内部ファンを取り出して示す正面図であって、上半部を断面で示す図である。 図２のIII矢視方向部分側面図である。
以下、図面を参照しながら本発明に係る全閉形回転電機の一実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る全閉形回転電機の一実施形態の正面図であって、上半部および軸方向両端部付近を断面で示す図である。図２は、図１の全閉形回転電機の一実施形態の内部ファンを取り出して示す正面図であって、上半部を断面で示す図である。図３は図２のIII矢視方向部分側面図である。
本実施形態の全閉形回転電機は、水平方向に延びる回転軸１０と、回転軸１０に固定された回転子１１とを有する。回転軸１０は第１の軸受１２と第２の軸受１３とによって回転可能に支持されていて、回転子１１は第１の軸受１２と第２の軸受１３とによってはさまれている。
回転子１１の半径方向外側に、固定子１４が配置され、回転子１１と固定子１４との間には半径方向のギャップ１５が形成されている。回転子１１と固定子１４を覆うように筒状のフレーム１６が配置され、固定子１４はフレーム１６に固定されている。フレーム１６は第１のブラケット１７と第２のブラケット１８を含み、フレーム１６の軸方向の第１の端部は第１のブラケット１７で閉じられていて、フレーム１６の軸方向の第２の端部は第２のブラケット１８で閉じられている。
第１の軸受１２は第１のブラケット１７によって支持され、第２の軸受１３は第２のブラケット１８によって支持されている。回転軸１０は第１のブラケット１７と第２のブラケット１８を貫通して延びていて、第２のブラケット１８を貫通した先端は負荷側先端３０となっている。
第１の軸受１２および第２の軸受１３は、図示の例では転がり軸受であって、たとえば第１の軸受１２は、内輪１２ａと、外輪１２ｂと、内輪１２ａと外輪１２ｂとにはさまれて転がる複数の金属製ボール１２ｃとを備えている。
フレーム１６内で、第１の軸受１２と回転子１１との間の位置で回転軸１０に内部ファン１９が取り付けられている。内部ファン１９には、回転子１１の軸方向端部から第１のブラケット１７に向かいながら次第に半径方向外側に向く複数の放射通路部２０が形成されている。放射通路部２０は周方向に複数が配列されていて、回転軸１０の回転により、放射通路部２０内の空気に働く遠心力により、回転子１１の内部またはその周辺を流れた空気が第１のブラケット１７の外周方向に向けて空気の流れが形成される。
放射通路部２０の第１のブラケット１７寄りの位置の外周近くに複数の板状の羽根部２１が設けられている。各羽根部２１は第１のブラケット１７に向かって軸方向に突出するとともに径方向に延びていて、互いに周方向に間隔をあけて配置されている。
フレーム１６の軸方向に延びる筒状部の外表面上には軸方向に延びる複数の冷却フィン２２が形成されている。
回転軸１０の第１のブラケット１７の外側に外部ファン２３が取り付けられている。外部ファン２３の外側および第１のブラケット１７の外側を覆うように導風部２４が取り付けられている。導風部２４には吸気口２５が形成されている。回転軸１０の回転により外部ファン２３が回転し、吸気口２５を通して外気が導風部２４内に取り込まれ、フレーム１６の筒状部の外表面上の冷却フィン２２に沿って送り出される。
回転軸１０の回転によって内部ファン１９が回転する。これにより、複数の放射通路部２０内の空気に働く遠心力により、回転子１１の内部またはその周辺を流れた空気が第１のブラケット１７の外周方向に向けて空気の流れが形成される。これにより、フレーム１６内の内気が循環する。フレーム１６内の内気は、フレーム１６の外壁に形成された冷却フィン２２などで外気と熱交換して冷却される。
ここで、第１の軸受１２の内輪１２ａは回転軸１０から熱が伝わることにより比較的高温になる。一方、外部ファン２３によって第１のブラケット１７の外側が冷却されることにより、外輪１２ｂは、内輪１２ａよりも低温になる。しかし、内部ファン１９の羽根部２１が設けられていることにより、第１の軸受１２の周囲の空気がかき乱されて混合するので、第１の軸受１２の温度の不均一が緩和される。
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０…回転軸
１１…回転子
１２…第１の軸受
１２ａ…内輪
１２ｂ…外輪
１２ｃ…金属製ボール
１３…第２の軸受
１４…固定子
１５…ギャップ
１６…フレーム
１７…第１のブラケット
１８…第２のブラケット
１９…内部ファン
２０…放射通路部
２１…羽根部
２２…冷却フィン
２３…外部ファン
２４…導風部
２５…吸気口
３０…負荷側先端

Claims (1)

  1. 回転軸と、
    前記回転軸に固定された回転子と、
    前記回転子を軸方向にはさんだ両側の位置で前記回転軸を回転可能に支持する第１および第２の軸受と、
    前記回転子の半径方向外側を取り囲んで配置された固定子と、
    前記回転子と前記固定子とを密閉して覆い、前記回転軸が貫通する筒状のフレームと、
    前記フレーム内で前記回転軸に固定された内部ファンと、
    を有する全閉形回転電機であって、
    前記フレームは、その軸方向の第１の端部を密封して前記第１の軸受を支持する第１のブラケットを含み、
    前記内部ファンは、
    前記第１のブラケットと前記第１のブラケットに近い側の前記回転子の軸方向の第１の端部との間に配置されて前記回転子の軸方向の前記第１の端部から軸方向外側でかつ半径方向外側に向けて空気を導く複数の放射通路部と、
    前記放射通路部の前記第１のブラケットに近い側に隣接して前記第１のブラケットに向かって軸方向に突出する少なくとも一つの羽根部であって、前記第１の軸受の周囲の空気をかき乱し混合して前記第１の軸受の内外の温度の均一化を図る羽根部と、
    を有し、
    前記羽根部は、周方向に互いに間隔をあけて配置されて半径方向に延びる板状の複数の羽根部を含み、
    前記回転軸は前記第１のブラケットを貫通していて、
    前記第１のブラケットの外側で前記回転軸に固定された外部ファンと、
    前記外部ファンを覆い吸気口を備えた導風部と、
    をさらに有し、
    前記吸気口を通って前記導風部内に導入された外気が前記第１のブラケットの外側を通り、その後、前記フレームの半径方向外側に設けられた冷却フィンに沿って軸方向に向かうように構成されていること、
    を特徴とする全閉形回転電機。
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