JPH099575A - 回転電気機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】冷却能力が優れた回転電気機械を提供する。 【構成】２つの円筒形部材１ａ、１ｂが接合して成るフ
レーム１と、フレーム１の両端に取付けられたエンドブ
ラケット２ａ、２ｂと、フレーム１に固定されたステー
タ３と、回転部分であるロータ４とを有しており、円筒
形部材１ａ、１ｂの外周面には、軸方向に伸びた板状の
放熱フィン１３ａ、１３ｂが放射状に複数設けられ、さ
らに、内周面には、放熱フィン１４ａ、１４ｂが放射状
に複数設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気エネルギーを機械
的な回転力に変換する変換機構をハウジングの内部に収
容した回転電気機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気エネルギーを機械的な回転力に変換
する変換機構をハウジングの内部に収容した回転電気機
械は、例えば、図１０に示すような全閉型回転電気機械
と、図１１に示すような開放型回転電気機械とに大別さ
れる。

【０００３】図１０に示した全閉型の従来例は、大きく
分けて次のような構造を有する。

【０００４】すなわち、フレーム６０１やエンドブラケ
ット２ａ、２ｂから成るハウジングと、与えられた電気
エネルギーから機械的な回転力を発生させる、ステ−タ
３及びロ−タ４と、発生させた回転力を外部に伝達する
ための機構（回転軸８、軸受５ａ、５ｂ）とを有して構
成されている。ステ−タ３は、ステ−タコア６と、これ
に巻き回されたステ−タコイル７とを含んで構成されて
いる。

【０００５】回転軸８の一端側（同図では右側）は、軸
受５ｂを挿通して外部に突出し、出力軸を形成してい
る。回転軸８の他端側（同図では左側）は、軸受５ａか
ら突出した部分に外部冷却扇（以下、外ファンと称す）
９が取付けられている。

【０００６】外ファン９は、エンドカバー１０で覆われ
ている。エンドカバー１０の正面側には、外気を取り込
むための開孔１０ａ（以下、通風入口と称す）が設けら
れている。エンドカバー１０の背面側には、開孔１０ｂ
（以下、通風出口と称す）が設けられている。

【０００７】ロ−タ４には、複数の羽根ブレードから成
る内部冷却扇１２（以下、内ファンと称す）が設けられ
ている。

【０００８】そして、ロータ４とともに外ファン９が回
転すると、エンドカバー１０の通風入口１０ａから外気
が吸い込まれて、これが通風出口１０ｂから吹き出され
る。吹き出された外気は、放熱フィン６１４の表面を矢
印Ａの如く通過する。この通風によりフレーム６０１が
冷却される。

【０００９】一方、内ファン１２もロータ４とともに回
転するので、機内の空気が循環し、これによる冷却作用
が発生する。

【００１０】図１１の開放型の従来例は、ステ−タ３や
ロ−タ４等の内部機構については、図１０の全閉型のも
のと略同様であるが、機体周囲の外気が機内と流通可能
になっている。

【００１１】すなわち、フレーム７０１の両端に、通風
入口１１０ａと通風出口１１０ｂが形成されたエンドブ
ラケット１０２ａと、通風入口１１０ｃと通風出口１１
０ｄが形成されたエンドブラケット１０２ｂとが取付け
られている。

【００１２】そして、ロータ４とともに内ファン１２が
回転すると、通風入口１１０ａ、１１０ｃから外気が吸
い込まれる。吸い込まれた外気は、機体内部の熱を奪っ
たのち矢印Ａの如く通風出口１１０ｂ、１１０ｄから排
出される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】さて、最近では、様々
な分野で装置の小型化が図られているが、回転電気機械
も、その例外ではない。したがって、回転電気機械の小
型化を実現するための内部機器に関する考案について
は、電気的なものや機械的なものも含めて様々な提案が
為されている。回転電気機械の小型化は、当然ながら、
ハウジング自体の小型化を意味するものである。

【００１４】しかしながら、例えば、図１０のような全
閉型回転電気機械の場合、前記小型化にともなって放熱
フィン６１４も当然に小さくなる。放熱フィン６１４が
小さくなれば、放熱面積が減少するので、機器本体が十
分な放熱を実施できなくなり、過熱し易くなる。また、
図１１のような開放型回転電気機械の場合には、冷却フ
ァンも小さくなる。冷却ファンが小さくなれば、冷却風
量が低下し、機器の温度上昇を免れない。

【００１５】もちろん、小型化を特に考慮しない通常の
回転電気機械においても、冷却能力の改善は重要な課題
である。

【００１６】以上のような問題点を考慮し、本発明の目
的は、冷却能力が優れた回転電気機械を提供することに
ある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１の態様によれば、電気エネルギーを機械
的な回転力に変換する変換機構をハウジングの内部に収
容した回転電気機械において、前記ハウジングの内壁に
複数のフィンを設けたことを特徴とする回転電気機械が
提供される。

【００１８】上記目的を達成するための本発明の第２の
態様によれば、第１の態様において、前記変換機構は、
前記ハウジングに固定されたステータと、回転可能なロ
ータとを有して構成され、前記ステータは、ステータコ
アと、これに巻き回されたステータコイルとを含んで構
成され、前記複数のフィンの一部または全部は、前記ス
テータコイルとモールド樹脂で結合していることを特徴
とする回転電気機械が提供される。

【００１９】

【作用】本発明によれば、複数のフィンによってハウジ
ングの伝熱面積が増加するので、該ハウジングと、該ハ
ウジングの内部空気との間で効率の良い伝熱を行うこと
ができる。

【００２０】したがって、例えば、開放型回転電気機械
の場合には、機内に取り込んだ外気にハウジングの熱が
効率よく放熱される。また、全閉型回転電気機械の場合
には、機内を循環する空気の熱をハウジングが受取り易
くなる。

【００２１】なお、複数のフィンの一部または全部が、
ステータコイルとモールド樹脂で結合していれば、ステ
ータコイルで発生した熱がステータコアに直接伝わら
ず、前記フィンで効率よく放熱される。したがって、ス
テータコイルやステータコアの寿命を伸ばすことができ
る。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。

【００２３】図１には、本発明の第１の実施例が示され
ている。

【００２４】本実施例は、２つの円筒形部材１ａ、１ｂ
が接合して成るフレーム１と、フレーム１の両端に取付
けられたエンドブラケット２ａ、２ｂと、フレーム１に
固定されたステータ３と、回転部分であるロータ４とを
有しており、フレーム１やエンドブラケット２ａ、２ｂ
から成るハウジングが、ステータ３やロータ４から成る
変換機構（具体的には、電気的エネルギーを機械的な回
転力に変換するための機構）を密閉している、いわゆる
全閉型回転電気機械を構成している。

【００２５】エンドブラケット２ａ、２ｂは、軸受ブラ
ケットとも呼ばれ、軸受５ａ、５ｂを収納している。ス
テータ３は、ケイ素鋼板の積層体でつくられたステータ
コア６と、該ステータコア６の内周部に複数個設けられ
ているスロット（図示省略）に巻回されたステータコイ
ル７とで構成されている。

【００２６】ロータ４は、回転軸８を有する。回転軸８
は、軸受５ａ、５ｂにより回転可能に保持されており、
ステータ３に対向する所定の位置で回転する。また、回
転軸８の一端側（同図では右側）は、軸受５ｂを挿通し
て外部に突出し、出力軸を形成している。回転軸８の他
端側（同図では左側）は、軸受５ａから突出した部分に
外部冷却扇（以下、外ファンと称す）９が取付けられて
いる。

【００２７】外ファン９は、エンドカバー１０で覆われ
ている。エンドカバー１０の正面側には、外気を取り込
むための開孔１０ａ（以下、通風入口と称す）が設けら
れている。エンドカバー１０の背面側には、開孔１０ｂ
（以下、通風出口と称す）が設けられている。

【００２８】また、ロータ４には、図示してない二次導
体バーと、エンドリング１１が設けられている。エンド
リング１１には、これと一体に形成された内部冷却扇１
２（以下、内ファンと称す）が設けられている。内ファ
ン１２は、エンドリング１１の両端面から軸方向に突設
された複数の羽根ブレードから成る。

【００２９】フレーム１は、前述したように２つの円筒
形部材１ａ、１ｂから成るが、その詳細は、図２に示す
通りである。なお、円筒形部材１ａ、１ｂは、互いに対
象的な形状になっているので、ここでは、円筒形部材１
ｂを例にとって説明する。

【００３０】円筒形部材１ｂの外周面には、軸方向に伸
びた板状の放熱フィン１３ｂが放射状に複数設けられて
いる。また、円筒形部材１ｂの内周面には、放熱フィン
１３ｂよりも長さが短い放熱フィン１４ｂが放射状に複
数設けられている。なお、フレーム１の内側中央付近に
は、図１に示すようにステータ３が組み込まれるので、
放熱フィン１４ｂは、これの邪魔にならないように配置
されている。

【００３１】つぎに本実施例の作用について説明する。

【００３２】図１において、ロータ４とともに外ファン
９が回転すると、エンドカバー１０の通風入口１０ａか
ら外気が吸い込まれて、これが通風出口１０ｂから吹き
出される。吹き出された外気は、放熱フィン１３ａ、１
３ｂの表面を矢印Ａの如く通過する。この通風によりフ
レーム１が冷却される。

【００３３】一方、内ファン１２もロータ４とともに回
転するので、機内に空気流が発生する。この空気は、エ
ンドリング１１、ステータコイル７、及び、ステータコ
ア６のそれぞれの両端面を冷却しながら通過する。該冷
却によって温度が上昇した空気は、その後、放熱フィン
１４ａ、１４ｂの表面を通過し、これらに熱を奪われ
る。この熱は、前述した放熱フィン１３ａ、１３ｂに伝
達して放熱される。

【００３４】このように放熱フィン１４ａ、１４ｂをフ
レーム１の内周面に設ければ、その分だけ、伝熱面積が
増加するので機内を循環する空気の熱を効率よく放熱フ
ィン１３ａ、１３ｂに伝えることができる。

【００３５】また、機内を空気が循環する際には、放熱
フィン１４ａ、１４ｂによる整流効果も得られるので、
回転電気機械の冷却能力が、さらに向上する。

【００３６】図３には、本発明の第２の実施例が示され
ている。

【００３７】本実施例は、エンドブラケット１０２ａ
に、通風入口１１０ａと通風出口１１０ｂが形成され、
エンドブラケット１０２ｂに、通風入口１１０ｃと通風
出口１１０ｄが形成されており、機体周囲の外気が機内
と流通可能な、いわゆる開放型回転電気機械を構成して
いる。

【００３８】そして、本実施例では、ステータ３と、放
熱フィン１４ａ、１４ｂの一部とをモールド樹脂２１で
固めている。

【００３９】これらの構成以外は、第１の実施例と略同
様であるので、同じ構成要素には、同一の番号を付して
説明を省略する。なお、フレーム１０１（円筒形部材１
０１ａ、１０１ｂ）には、前述と異なり、放熱フィン１
３ａ、１３ｂを設けておらず、また、外ファン９につい
ても、ここでは取り付けていない。

【００４０】第１の実施例と同様、ロータ４とともに内
ファン１２が回転すると、通風入口１１０ａ、１１０ｃ
から外気が吸い込まれる。吸い込まれた外気は、エンド
リング１１、ステータコイル７、及び、ステータコア６
のそれぞれの両端面と、放熱フィン１４ａ、１４ｂを冷
却しながら矢印Ａの如く通過し、その後、通風出口１１
０ｂ、１１０ｄから排出される。

【００４１】そして、本実施例によれば、放熱フィン１
４ａ、１４ｂからフレーム１０１の熱が効率よく放熱さ
れる。

【００４２】さらに、ステータコイル７と放熱フィン１
４ａ、１４ｂとが、空気と比較して熱伝達率が高いモー
ルド樹脂で結合されているため、ステータコイル７での
発熱をステータコア６側でなく放熱フィン１４ａ、１４
ｂ側に効率よく伝えることができる。なお、ステータコ
ア６とフレーム１０１との間の隙間にも前述のモールド
樹脂を埋め込めば、ステータコア６からフレーム１０１
への伝熱抵抗が低減される。

【００４３】図４には、本発明の第３の実施例が示され
ている。

【００４４】本実施例は、第１の実施例において円筒形
部材１ａ、１ｂのそれぞれに、エンドブラケット２ａ、
２ｂを一体化させた形の実施例であり、図４に示すよう
なフレーム２０１（円筒形部材２０１ａ、２０１ｂ）を
用いている。

【００４５】このように構成すれば、円筒形部材とエン
ドブラケットとの間の伝熱抵抗が無くなり、エンドブラ
ケット側からの放熱を増加させることができる。さら
に、円筒形部材とエンドブラケットとを締結するための
部材（例えばボルト）が不要になるので、矢印Ａに示す
ような外気の流れを妨げることがない。

【００４６】図５には、本発明の第４の実施例が示され
ている。

【００４７】本実施例では、図６に示すようなフレーム
３０１を用いて構成している。フレーム３０１の外周面
には、フレーム３０１と略同様な長さを有する放熱フィ
ン３１３が放射状に複数設けられている。フレーム３０
１は、開口付近の内径が中央付近の内径よりも大きく設
定されており、開口付近の内周面に、放熱フィン３１４
が放射状に複数設けられている。放熱フィン３１４の高
さ（半径方向の長さ）は、放熱フィン３１４の上面がフ
レーム３０１の中央付近の内周面に一致するように定め
られている。このようにすれば、ステータ３をフレーム
３０１の中央付近の内周面に嵌め込む際に、放熱フィン
３１４が邪魔にならない。なお、このような段差構造
は、必ずしもフレーム３０１の両開口部に設ける必要は
なく、少なくとも一方に設ければ、そこからステータ３
を組み入れればよい。

【００４８】図７には、本発明の第５の実施例が示され
ている。

【００４９】本実施例は、第２の実施例においてモール
ド樹脂を設けていない場合の構成であるが、このように
構成しても、放熱フィン１４ａ、１４ｂの分だけ、従来
より放熱面積が増加されるため、十分冷却能力が向上す
る。

【００５０】図８には、本発明の第６の実施例が示され
ている。

【００５１】本実施例は、第５の実施例において円筒形
部材１０１ａ、１０１ｂのそれぞれに、エンドブラケッ
ト１０２ａ、１０２ｂを一体化させた形の実施例であ
り、図８に示すようなフレーム４０１（円筒形部材４０
１ａ、４０１ｂ）を用いて構成している。

【００５２】このようにすれば、円筒形部材とエンドブ
ラケットとの間の伝熱抵抗が無くなり、エンドブラケッ
ト側からの放熱を増加させることができる。さらに、円
筒形部材とエンドブラケットとを締結するための部材
（例えば、ボルト）が不要になる。

【００５３】図９には、本発明の第７の実施例が示され
ている。

【００５４】本実施例は、同図に示すようなフレーム５
０１（図６に示したフレーム３０１から外周フィンを取
り除いたフレーム）を用いて開放型回転電気機械を実現
している。このように構成しても、第５の実施例と同様
の効果を得ることができる。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、ハウジングの内壁に複
数のフィンが設けてあるので、その分、ハウジングの伝
熱面積が増加し、回転電気機械の冷却能力が向上する。

【００５６】また、複数のフィンの一部または全部が、
ステータコイルとモールド樹脂で結合している場合に
は、ステータコイルで発生した熱を効率よく前記フィン
から逃がすことができる。

【００５７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る回転電気機械の第１の実施例を側
面から見た場合の部分断面図。

【図２】本発明に係る回転電気機械の第１の実施例にお
ける円筒形部材の斜視図。

【図３】本発明に係る回転電気機械の第２の実施例を側
面から見た場合の部分断面図。

【図４】本発明に係る回転電気機械の第３の実施例を側
面から見た場合の部分断面図。

【図５】本発明に係る回転電気機械の第４の実施例を側
面から見た場合の部分断面図。

【図６】本発明に係る回転電気機械の第４の実施例にお
けるフレームの斜視図。

【図７】本発明に係る回転電気機械の第５の実施例を側
面から見た場合の部分断面図。

【図８】本発明に係る回転電気機械の第６の実施例を側
面から見た場合の部分断面図。

【図９】本発明に係る回転電気機械の第７の実施例を側
面から見た場合の部分断面図。

【図１０】従来の全閉型回転電気機械の一例を示す部分
断面図。

【図１１】従来の開放型回転電気機械の一例を示す部分
断面図。

【符号の説明】

１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０
１、７０１：フレーム、１ａ、１ｂ、１０１ａ、１０１
ｂ、２０１ａ、２０１ｂ、４０１ａ、４０１ｂ：円筒形
部材、 ２ａ、２ｂ、１０２ａ、１０２ｂ、：エンドブ
ラケット、 ３：ステータ、 ４：ロータ、 ５ａ、５
ｂ：軸受、 ６：ステータコア、 ７：ステータコイ
ル、 ８：回転軸、 ９：外ファン、 １０：エンドカ
バー、 １０ａ、１１０ａ、１１０ｃ：通風入口、 １
０ｂ、１１０ｂ、１１０ｄ：通風出口、 １１：エンド
リング、 １２：内ファン、 １３ａ、１３ｂ、１４
ａ、１４ｂ、３１３、３１４、６１４：放熱フィン、
２１：モールド樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関根 昭裕 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 開發 慶一郎 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 阿部 拓也 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 鈴木 利文 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 山中 桂介 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気エネルギーを機械的な回転力に変換す
   る変換機構をハウジングの内部に収容した回転電気機械
   において、 前記ハウジングの内壁に複数のフィンを設けたことを特
   徴とする回転電気機械。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記変換機構は、前記ハウジングに固定されたステータ
   と、回転可能なロータとを有して構成され、 前記ステータは、ステータコアと、これに巻き回された
   ステータコイルとを含んで構成され、 前記複数のフィンの一部または全部は、前記ステータコ
   イルとモールド樹脂で結合していることを特徴とする回
   転電気機械。