WO2022230297A1 - 回転機 - Google Patents
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- H02K2201/03—Machines characterised by aspects of the air-gap between rotor and stator
Definitions
- a first airflow generator and a second airflow generator such as a blower are arranged outside the housing 152 .
- the first airflow generator sends air into the one-side space 152a inside the housing 152 through each of the two one-side communication holes 152c, as indicated by the arrow B in the drawing.
- the second airflow generator sends air into the other side space 152b in the housing 152 through each of the two other side communication holes 152d, as indicated by arrow C in the figure.
- the amount of air supplied per unit time by the second airflow generator is set to a value smaller than the amount of air supplied per unit time by the first airflow generator.
- the housing 52 includes a space 52a on one side, a space 52b on the other side, a forced inflow hole 52c1 as a communication hole on one side, a natural exhaust hole 52c2 as a communication hole on the one side, a forced exhaust hole 52d1 as a communication hole on the other side, and communication on the other side.
- a natural intake hole 52d2 or the like is provided as a hole.
- the natural intake hole 52d2 is the one of the two other side communication holes for naturally sucking the air outside the housing 52 into the other side space 52b.
- a portion of each of the housing 52, the rotor 2, the stator 3, and the shaft 55 on the other side in the axial direction is cooled by air flowing through the space 52b on the other side.
- the other side portion of the stator 3 is cooled well by the airflow coming into contact with the other side coil end portions of each of the plurality of coils 3b made of metal with high thermal conductivity. be.
- a portion of the stator 3 on one side is also well cooled for similar reasons.
- the intake port of the first airflow generator 64 is connected through the second duct 62 to the forced exhaust hole 52d1.
- the first airflow generating device 64 sucks air in the other side space 52b through the forced exhaust hole 52d1 and supplies air into the one side space 52a through the forced inflow hole 52c1.
- only one first airflow generator 64 is used to forcibly flow air into the one-side space 52a and forcibly discharge air from the other-side space 52b, thus generating an airflow. Cost reduction can be achieved by reducing the number of devices.
- the stator core 3a is provided with an air flow passage 3d extending over the entire circumferential direction between one end position P1 and the other end position P3.
- This airflow passage exists on the midpoint position P2 and extends over the entire circumferential direction of the stator core 3a, as shown in FIG.
- the communication hole on the other end with the reference numeral 52d1 is called the forced exhaust hole, but in the fourth embodiment, it is clearly distinguished from the second forced exhaust hole (52e1) described later. Therefore, the name of the first forced exhaust hole is given. Since the forced exhaust hole and the first forced exhaust hole are substantially the same communicating hole, they play the same role.
- the present invention may also be applied to a generator (dynamo) as a rotating machine.
- the system of the rotating machine according to the present invention is not limited to IPM (Interior Permanent Magnet).
- IPM Interior Permanent Magnet
- a system such as an SPM (Surface Permanent Magnet) or an induction motor (IM) may be used, and any system may be used as long as it is a rotating machine that uses a stator having coil ends.
- the shafts of the stator and the rotor can be adjusted without causing a decrease in cooling efficiency caused by making the amount of air supplied by the second airflow generation device smaller than the amount of air supplied by the first airflow generation device.
- the central portion of the direction can be cooled by the airflow in the gap.
- a fourth aspect has the configuration of the second aspect or the third aspect, and includes, as the airflow generation device, a first airflow generation device that feeds air into the one side space through the forced inflow hole; and a second airflow generating device for sucking air in the other side space through an exhaust hole.
- a tenth aspect has the configuration of the sixth aspect or the seventh aspect, and the air flow passage communicates with the gap, and the second forced exhaust hole and the air flow passage are axially , is arranged at a position shifted to the other side of the axial direction middle point (for example, the middle point position P2) of the stator.
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Abstract
Description
実施形態では説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造や要素については、簡略化または省略して説明する。また、各図において、同じ要素には同じ符号を付す。なお、各図に示す各要素の形状、寸法などは模式的に示したもので、実際の形状、寸法などを示すものではない。
図2は、実施形態に係るモータ1の縦断面を示す断面図である。図3は、モータ1の主要部における横断面(図2のW-W’断面)を示す断面図である。なお、これらの図においては、ステータ3の内周面と、ロータ2の外周面との間のギャップGを視認し易くするために、ギャップGの幅(ステータ3の内周面とロータ2の外周面との距離)を、実際よりも大きく示している。また、図3においては、ギャップGを視認し易くするために、ロータ2の各部を太線で示している。また、図3において、3cという符号が付されているものは、ステータ3のステータコア3aに具備される複数のティースである。
図4からわかるように、実施形態に係るモータ1においては、第1気流発生装置64の側方(詳しくは軸方向の他方側)に、モータ1に関連する部材が配置されないデッドスペースが生じている。また、第2気流発生装置65の側方(詳しくは軸方向の一方側)にも、デッドスペースが生じている。
図7は、第2実施例に係るモータ1の縦断面を、空気の流れとともに示す断面図である。第2実施例に係るモータ1においては、実施形態に係るモータ1と同様に、強制流入孔52c1と、自然吸気孔52d2とが、径方向の一方側に配置され、自然排気孔52c2と、強制排気孔52d1とが、径方向の他方側に配置される。モータ1は、気流発生装置として、第1気流発生装置64だけを備える。
図8は、第3実施例に係るモータ1の縦断面を、空気の流れとともに示す断面図である。第3実施例に係るモータ1においては、第1実施例に係るモータ1と同様に、強制流入孔52c1と、強制排気孔52d1とが、径方向の一方側に配置され、自然排気孔52c2と、自然吸気孔52d2とが、径方向の他方側に配置される。また、第3実施例に係るモータ1は、第2実施例に係るモータ1と同様に、気流発生装置として、第1気流発生装置64だけを備える。
図9は、第4実施例に係るモータ1の縦断面を、空気の流れとともに示す断面図である。図10は、第4実施例に係るモータ1の主要部の横断面を空気の流れとともに示す断面図である。なお、図10は、ハウジング52の軸方向における全域のうち、後述の第2強制排気孔(52e1)の存在する位置の破断面を示している。
以下に特筆しない限り、第5実施例に係るモータ1の構成は、第4実施例に係るモータ1の構成と同様である。
第1態様は、ステータ(例えばステータ3)と、前記ステータの中空内に配置される回転可能なロータ(例えばロータ2)と、前記ステータ及びロータを収容するハウジング(例えばハウジング52)とを備え、前記ハウジングが、前記ロータよりも軸方向の一方側に配置され、前記ステータの内周面と前記ロータの外周面との間の間隙(例えばギャップG)に連通する一方側空間(例えば一方側空間52a)と、前記ロータよりも軸方向の他方側に配置され、前記間隙に連通する他方側空間(例えば他方側空間52b)と、前記ハウジングの外部と前記一方側空間とを連通させる一方側連通孔と、前記ハウジングの外部と前記他方側空間とを連通させる他方側連通孔とを備え、前記一方側空間と前記他方側空間とが、前記間隙を介して連通し、前記一方側連通孔と前記他方側連通孔とのそれぞれが、気流を発生させる気流発生装置(例えば第1気流発生装置64、第2気流発生装置65)に接続される、回転機(例えばモータ1)であって、前記一方側連通孔として、前記ハウジングの外部の空気を気流発生装置によって強制的に前記一方側空間の内部に流入せしめる強制流入孔(例えば強制流入孔52c1)と、前記一方側空間の内部の空気を自然排出する自然排気孔(例えば自然排気孔52c2)とを備え、前記他方側連通孔として、前記他方側空間の内部の空気を気流発生装置によって強制的に排出せしめる強制排気孔(例えば強制排気孔52d1)と、前記ハウジング52の外部の空気を前記他方側空間の内部に自然吸入する自然吸気孔(例えば自然吸気孔52d2)とを備える、ことを特徴とするものである。
第2態様は、第1態様の構成を備え、且つ、前記強制流入孔と、前記自然吸気孔とが、径方向の一方側に配置され、前記自然排気孔と、前記強制排気孔とが、径方向の他方側に配置される、ことを特徴とする回転機である。
第3態様は、第2態様の構成を備え、且つ、前記強制流入孔と、前記強制排気孔とが、径方向の一方側に配置され、前記自然排気孔と、前記自然吸気孔とが、径方向の他方側に配置される、ことを特徴とする回転機である。
第4態様は、第2態様又は第3態様の構成を備え、且つ、前記気流発生装置として、前記強制流入孔を通じて空気を前記一方側空間内に送気する第1気流発生装置と、前記強制排気孔を通じて前記他方側空間内の空気を吸気する第2気流発生装置とを備える、ことを特徴とする回転機である。
第5態様は、第2態様又は第3態様の構成を備え、且つ、前記気流発生装置が、前記強制排気孔を通じて前記他方側空間内の空気を吸気しつつ、前記強制流入孔を通じて空気を前記一方側空間内に送気する、ことを特徴とする回転機である。
第6態様は、第4態様の構成と、第3気流発生装置とを備え、前記ステータのステータコア(例えばステータコア3a)が、前記軸方向の一端と他端との間に、周方向の全域に渡って延びる空気流通路(例えば空気流通路3d)を備え、前記強制排気孔が、第1強制排気孔(例えば第1強制排気孔52d1)であり、前記自然吸気孔が、第1自然吸気孔(例えば第1自然吸気孔52d2)であり、前記ハウジングが、径方向の一方側で前記ハウジング52の外部と前記空気流通路とを連通させつつ、前記空気流通路の内部の空気を前記第3気流発生装置によって強制的に排出せしめる第2強制排気孔(例えば第2強制排気孔52e1)と、前記ハウジング52の外部の空気を前記空気流通路の内部に自然吸入する第2自然吸気孔(例えば第2自然吸気孔52e2)とを備える、ことを特徴とする回転機である。
加えて、第6態様によれば、一方側空間内において、自然排気孔側から強制流入孔側に至る領域の全域に渡って均一な上昇率の気圧勾配を形成して、前述の領域の全域に渡って均一な気流量で吸気を流すことができる。
加えて、第6態様によれば、空気流通路内において、第2自然吸気孔側から第2強制排気孔側に至る領域の全域に渡って均一な低下率の気圧勾配を形成して、前述の領域の全域に渡って均一な気流量で空気を流すことができる。
加えて、第6態様によれば、他方側空間内において、第1自然吸気孔側から第1強制排気孔側に至る領域の全域に渡って均一な低下率の気圧勾配を形成して、前述の領域の全域に渡って均一な気流量で空気を流すことができる。
第7態様は、第6態様の構成を備え、且つ、前記ステータが、前記ステータコアに巻き付けられる複数のコイル(例えばコイル3b)を備え、複数のコイルのそれぞれにおける軸方向の中央部が、前記空気流通路の内部に位置する、ことを特徴とする回転機である。
第8態様は、第7態様の構成を備え、且つ、前記ステータが、前記空気流通路と前記間隙とを仕切る仕切部(例えば仕切部3e)を備える、ことを特徴と、ことを特徴とする回転機である。
第9態様は、第8態様の構成を備え、且つ、前記仕切部が、非磁性材料からなる、ことを特徴とする回転機である。
第10態様は、第6態様又は第7態様の構成を備え、且つ、前記空気流通路が、前記間隙と連通し、前記第2強制排気孔、及び前記空気流通路のそれぞれが、軸方向において、前記ステータの軸方向中点(例えば中点位置P2)よりも他方側にずれた位置に配置される、ことを特徴とする回転機である。
第11態様は、第10態様の構成を備え、且つ、前記第1強制排気孔、及び前記第2強制排気孔を互いに連通させる連通流路(例えば連通ダクト67)を備え、 前記第2気流発生装置、及び前記第3気流発生装置が、前記連通流路内の空気を吸引する1つの共有気流発生装置(例えば共有気流発生装置68)によって構成される、
ことを特徴とする回転機である。
Claims (11)
- ステータと、前記ステータの中空内に配置される回転可能なロータと、前記ステータ及びロータを収容するハウジングとを備え、
前記ハウジングが、
前記ロータよりも軸方向の一方側に配置され、前記ステータの内周面と前記ロータの外周面との間の間隙に連通する一方側空間と、
前記ロータよりも軸方向の他方側に配置され、前記間隙に連通する他方側空間と、
前記ハウジングの外部と前記一方側空間とを連通させる一方側連通孔と、
前記ハウジングの外部と前記他方側空間とを連通させる他方側連通孔とを備え、
前記一方側空間と前記他方側空間とが、前記間隙を介して連通し、
前記一方側連通孔と前記他方側連通孔とのそれぞれが、気流を発生させる気流発生装置に接続される、
回転機であって、
前記一方側連通孔として、前記ハウジングの外部の空気を気流発生装置によって強制的に前記一方側空間の内部に流入せしめる強制流入孔と、前記一方側空間の内部の空気を自然排出する自然排気孔とを備え、
前記他方側連通孔として、前記他方側空間の内部の空気を気流発生装置によって強制的に排出せしめる強制排気孔と、前記ハウジングの外部の空気を前記他方側空間の内部に自然吸入する自然吸気孔とを備える、
ことを特徴とする回転機。 - 前記強制流入孔と、前記自然吸気孔とが、径方向の一方側に配置され、
前記自然排気孔と、前記強制排気孔とが、径方向の他方側に配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載の回転機。 - 前記強制流入孔と、前記強制排気孔とが、径方向の一方側に配置され、
前記自然排気孔と、前記自然吸気孔とが、径方向の他方側に配置される、
ことを特徴とする請求項2に記載の回転機。 - 前記気流発生装置として、前記強制流入孔を通じて空気を前記一方側空間内に送気する第1気流発生装置と、前記強制排気孔を通じて前記他方側空間内の空気を吸気する第2気流発生装置とを備える、
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の回転機。 - 前記気流発生装置が、前記強制排気孔を通じて前記他方側空間内の空気を吸気しつつ、前記強制流入孔を通じて空気を前記一方側空間内に送気する、
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の回転機。 - 第3気流発生装置を備え、
前記ステータのステータコアが、前記軸方向の一端と他端との間に、周方向の全域に渡って延びる空気流通路を備え、
前記強制排気孔が、第1強制排気孔であり、
前記自然吸気孔が、第1自然吸気孔であり、
前記ハウジングが、径方向の一方側で前記ハウジングの外部と前記空気流通路とを連通させつつ、前記空気流通路の内部の空気を前記第3気流発生装置によって強制的に排出せしめる第2強制排気孔と、前記ハウジングの外部の空気を前記空気流通路の内部に自然吸入する第2自然吸気孔とを備える、
ことを特徴とする請求項4に記載の回転機。 - 前記ステータが、前記ステータコアに巻き付けられる複数のコイルを備え、
複数のコイルのそれぞれにおける軸方向の中央部が、前記空気流通路の内部に位置する、
ことを特徴とする請求項6に記載の回転機。 - 前記ステータが、前記空気流通路と前記間隙とを仕切る仕切部を備える、
ことを特徴とする請求項7に記載の回転機。 - 前記仕切部が、非磁性材料からなる、
ことを特徴とする請求項8に記載の回転機。 - 前記空気流通路が、前記間隙と連通し、
前記第2強制排気孔、及び前記空気流通路のそれぞれが、軸方向において、前記ステータの軸方向中点よりも他方側にずれた位置に配置される、
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の回転機。 - 前記第1強制排気孔、及び前記第2強制排気孔を互いに連通させる連通流路を備え、
前記第2気流発生装置、及び前記第3気流発生装置が、前記連通流路内の空気を吸引する1つの共有気流発生装置によって構成される、
ことを特徴とする請求項10に記載の回転機。
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