JPH0636364U - アウタ−ロ−タ型高速回転電機の冷却機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アウタ−ロ−タ型高速回転電機の冷却効率を
向上して使用寿命を延長し、且つ機械加工が容易で冷却
水に対し流体抵抗の少ない冷却機構を提供する。 【構成】 ステ−タ４の固定軸自由端側の外表面１６に
断面が半円形の螺旋状の溝１７を設け、この外表面にス
リ−ブ２３を外嵌し螺旋状の冷却水通路を形成して、冷
却水の受熱面積が大きく流体抵抗も少なく、さらに機械
加工も容易な構造とした構成である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、アウタ−ロ−タ型高速回転電機に関し、特にアウタ−ロ−タ型高 速回転電機の改良された冷却機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図３は、ロ−タが回転電機の外側に配置されて回転するアウタ−ロ−タ型高速 回転電機の従来の例としてのアウタ−ロ−タスピンドルモ−タの部分切断正面図 であり、図４（Ａ）は、図３の断面側面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ −Ｂ断面図であり、これらの図を参照してその構造の概略を説明する。 固定軸１の自由端部側の外周に固定された鉄心２と、この鉄心の溝に挿入され た複数個のコイル３とを有するステ−タ４があり、そのステ−タの外周を囲む形 で複数個のマグネット５を有するロ−タ６の自由端部側が軸方向にコイル３を越 えて外方に延長され、固定軸１とは軸心が同一で固定軸１の軸方向外側延長線上 で回転軸となるスピンドル６’を形成している。 このロ−タ６には、その外側に配置されてスピンドル側に端部フランジ７を、 反対側に軸受フランジ８を有するケ−シング９内に収納され、軸受フランジ８の 軸方向外側に隣接して固定軸１を支持固定している支持フランジ１０と、更にそ の軸方向外側に端部フランジ１１が備えられている。

【０００３】 ロ−タ６は高速回転するので、この従来例では、いわゆるティルティングパッ ド形軸受として知られる部分円弧静圧気体軸受が使用され、図３と図４の（Ａ） と（Ｂ）に示すように、ロ−タ６とケ−シング９の間の隙間内には円周方向に分 割され断面が円弧状の３個のパッド１２，１３，１４が、それぞれ図示されてい ない３個のピボットにより揺動可能に支持されているが、これらのピボットは、 図３で紙面に直角な垂直面ＯＸと、このＯＸから、左方及び右方へそれぞれ角度 １３０度の傾角で、スピンドルモ−タの軸線Ｏ−Ｏを含む平面ＯＹ，ＯＺとケ− シング９の内表面上に中心が置かれている。 これらの平面ＯＸ，ＯＹ，ＯＺに沿って図３と、図４の（Ａ）及び（Ｂ）に示 すように、パッド１２，１３，１４の長手方向両端付近に半径方向の内方に向け られた高圧空気噴出口１２ａと１２ｂ、１３ａと１３ｂ、１４ａと１４ｂが配置 され、また端部フランジ７及び軸受側フランジ８には軸方向内方に指向されたス ラスト方向高圧空気噴出口７ａ〜７ｃ，８ａ〜８ｃが設けられ、この高圧空気は 端部フランジ１１の円周方向に設けられた高圧空気入口１１ａ〜１１ｃから、そ れぞれの通路Ｐを通って供給され空気軸受として機能する。

【０００４】 一方、このアウタ−ロ−タ型高速回転電機の冷却機構は、固定軸１に図４（Ａ ）および（Ｂ）に示すように、軸線方向の両側にそれぞれ１本の比較的小口径の 長孔１ａと、軸線を挟んで上下にそれぞれ１本の比較的大口径の長孔１ｂとが、 固定軸１の自由端部の近くに設けられた連絡室１ｃにより連通されるように設置 されて、軸受側の端部フランジ１１に水平に設けられた２個の冷却水入口１１ｄ から流入する冷却水は、長孔１ａ、この長孔１ａの終端の連絡室１ｃ、長孔１ｂ を通り支持フランジ１０内で固定軸１の外周に設けられた空洞部１０ａを経て、 端部フランジ１１に設けられた流出口１１ｅから外部配管を介して熱交換器、ポ ンプなどへと循環する。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このアウタ−ロ−タ型回転電機は通常高速回転されるため、前 記の空気軸受として供給される空気の流れは軸受としての機能には十分であって も、冷却作用としては不十分で、また前述した冷却水が循環する流路は固定軸１ の内部に限られるので、ステ−タ４や、さらにその外側のアウタ−ロ−タへの冷 却効果は十分でないため、モ−タは運転中に高温になり寿命が短かいトイウ問題 があった、そのため冷却構造部の冷却効率の向上が得られ、しかも機械加工が比 較容易で流体抵抗が少ない冷却機構が強く要望されていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案では、ステ−タの固定軸の自由端部側外表面に螺旋形で半円形断面を有 する溝を形成して、この前記螺旋形溝の山部外面を覆う薄肉のスリ−ブを外嵌し て、そのスリ−ブの外側にステ−タの鉄心を取り付け、この螺旋形溝に沿って冷 却水の水路を形成する構造とし、冷却水の受熱面積を増大することにより冷却効 率を向上させた。

【０００７】

【作用】

固定軸の外表面に形成された半円形断面を有する螺旋形溝と、この外表面に外 嵌されたスリ−ブとにより螺旋形の冷却水通路を形成したので、固定軸の内部へ 軸線方向に流入した冷却水は、固定軸の自由端部近くの連絡室から前記の螺旋形 通路を通って戻り流出するため、冷却水の受熱面積が格段に増大して冷却効率を 向上させ、しかも半円形断面の螺旋形溝は機械加工が容易で、流体抵抗を少くす ることができる。

【０００８】

【実施例】

本考案によるアウタ−ロ−タ型高速回転電機の冷却機構の一実施例を、図３と 図４（Ａ）と（Ｂ）に示した従来例と同じく静圧空気軸受を使用したアウタ−ロ −タ型高速回転機に適用した場合について、図１の部分切断正面図と図１のＡ− Ａ断面側面図である図２に示すが、図３、図４の（Ａ）、（Ｂ）に示した部品と 同じ部品には同じ符号を付し以下の説明では重複を避け異なる点のみを述べる。 固定軸１の自由端部側の外表面１６に軸方向内方にピッチが進む半円形断面を 有する螺旋形の溝１７を形成し、溝１７の最初の溝（図で左端部）１７ａはリン グ状で軸１内の冷却水の流入路である長孔１ａと水平孔１８で連結され、また最 終（図で右端部）の溝１７ｂもリング状で上，下の軸方向の溝１９により固定軸 １の段部１ｅの切欠き２０に連結され、切欠き２０は段部１ｅの外表面にある上 と下の軸方向溝２１及び斜行孔２２を介して流出用の長孔１ｂに連結される。 固定軸１の外表面１６と軸の段部１ｅとには、それぞれスリ−ブ２３と２４が 密接して嵌められ、スリ−ブ２３の外側に鉄心２が層状に嵌められている。前記 の段部１ｅは必ずしも不可欠ではない。

【０００９】 冷却水の流れを説明すると、右端面の入口１１ｄに供給された冷却水は、長孔 １ａ、水平孔１８、リング状溝１７ａ、螺旋形の溝１７、リング状溝１７ｂと、 溝１９、切欠き２０、溝２１、斜行孔穴２２を経て流出用の長孔１ｂに戻り、空 室１０ａ、出口１１ｅを通過し図示されない配管により熱交換器、ポンプへと循 環される。 なお、上記の説明においては有鉄心形ステータの例を示したが、無鉄心形ステ ータへの応用も全く同一技術思想において可能である。 またロータ側にはマグネットを備えた同期形の例を示しが、２次側バーを備え た誘導形にも適用できるため、マグネットは一般には２次側電機部材として捉ら えることができる。

【００１０】

【考案の効果】

固定軸外周の螺旋形の溝とスリ−ブとにより囲まれて形成され断面が螺旋形の 通路は、発熱する鉄心の内側に位置し冷却水の受熱面積が極めて大きいので、従 来のアウタ−ロ−タ型高速回転電機の固定軸に加工容易な半円形断面を有する螺 旋形通路を形成するための機械加工と、僅かな部品を追加するだけで冷却効率を 大巾に向上させ回転機の寿命を延長させ、流体抵抗を少くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるアウタ−ロ−タ型高速回転電機の
冷却機構の一実施例を示す部分切断正面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面側面図である。

【図３】従来のアウタ−ロ−タ型高速回転電機の部分切
断正面図である。

【図４】本図（Ａ）は、図３に示した従来のアウタ−ロ
−タ型高速回転電機の側断面図であり（Ｂ）は本図
（Ａ）のＢ−Ｂ矢視部分断面図である。

【符号の説明】

１ 固定軸 １ａ 冷却水の流入路としての長孔 １ｂ 冷却水の第１の流出路としての長孔 ３ コイル ４ ステ−タ ５ マグネット（２次側電機部材） ６ ロ−タ ６′ スピンドル ７ 端部フランジ ８ 軸受フランジ ９ ケ−シング １０ 支持フランジ １１ 軸受端部フランジ １１ｄ 冷却水の流入口 １１ｅ 冷却水の流出口 １６ 固定軸外周面 １７ 冷却水の第２の流出路としての半円断面螺旋形溝 ２３ スリ−ブ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定軸と、複数個のコイルを有するステ
   −タと、このステ−タの外周を囲んで配置され、内周に
   ２次側電機部材を有し、前記固定軸と同軸の回転軸とな
   るスピンドルを形成するロ−タと、前記スピンドル側の
   端部に端部フランジを、その反対の固定端側に軸受フラ
   ンジを有し前記ステ−タとロ−タとを内部に収納するケ
   −シングと、前記軸受フランジの軸方向外側に隣接して
   固定軸を支持固定する支持フランジと、更にその軸方向
   外側の軸受端部フランジと、前記ロ−タとケ−シングと
   の間に配置され前記ロ−タを軸支する軸受装置と、前記
   固定軸を冷却する水冷却装置とを有するアウタ−ロ−タ
   型高速回転電機において： 前記水冷却装置は、前記固
   定軸の内部に明けられ冷却水を前記固定軸の一方端から
   他方端まで導入する流入路と；前記固定軸内に設けられ
   前記冷却水を前記流入路と向流に流出させる第１の流出
   路と；前記固定軸の軸方向で前記鉄心にほぼ対応する部
   分の外周面に形成された螺旋形溝と；この螺旋形溝の山
   部の外周と前記鉄心の内周との間に挿入されたスリ−ブ
   とを有し；このスリ−ブ内周面と螺旋形溝の間に形成さ
   れた螺旋形の第２の流出路と；この第２の流出路を前記
   の第１の流出路に連通させる連絡路と；を含んで成り、
   前記螺旋形溝は半円形断面を有することを特徴とするア
   ウタ−ロ−タ型高速回転電機の冷却機構。