回転電機
【課題】反負荷側軸受の冷却を良好に行うことが可能な回転電機を提供すること。
【解決手段】実施形態の一態様に係る回転電機は、筒状のモータフレームと、筒状のモータカバーと、冷却ファンとを備える。モータフレームは、固定子および回転子を内蔵する。モータカバーは、モータフレームを収納し、反負荷側に冷却風の吸気孔を備え、負荷側に冷却風の排気方向を反負荷側へ向けた排気孔を備える。冷却ファンは、吸気孔からモータカバーの内部へ冷却風を吸気させ、排気孔からモータカバーの外部へ排気させる。
【解決手段】実施形態の一態様に係る回転電機は、筒状のモータフレームと、筒状のモータカバーと、冷却ファンとを備える。モータフレームは、固定子および回転子を内蔵する。モータカバーは、モータフレームを収納し、反負荷側に冷却風の吸気孔を備え、負荷側に冷却風の排気方向を反負荷側へ向けた排気孔を備える。冷却ファンは、吸気孔からモータカバーの内部へ冷却風を吸気させ、排気孔からモータカバーの外部へ排気させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータフレーム内に固定子および回転子を内蔵したモータにモータカバーを設け、モータカバーとモータフレームとの間の空間で冷却風の通風路を形成した回転電機がある（例えば、特許文献１参照）。かかる回転電機として、モータカバーに冷却ファンを取り付け、負荷側から通風路内へ吸気し、反負荷側から排気するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２０１００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、通風路の負荷側から吸気した冷却風を通風路の反負荷側から排気する従来の回転電機では、固定子巻線等の高熱が伝達されたモータフレームと接して高温となった冷却風が、反負荷側軸受を支持する反負荷側ブラケットに接するので、冷却風が反負荷側ブラケットから熱を取らず、反負荷側軸受の冷却が良好になされないという問題があった。
【０００５】
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、反負荷側軸受の冷却を良好に行うことが可能な回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の一態様に係る回転電機は、筒状のモータフレームと、筒状のモータカバーと、冷却ファンとを備える。モータフレームは、固定子および回転子を内蔵する。モータカバーは、前記モータフレームを収納し、反負荷側に冷却風の吸気孔を備え、負荷側に前記冷却風の排気方向を反負荷側へ向けた排気孔を備える。冷却ファンは、前記吸気孔から前記モータカバーの内部へ前記冷却風を吸気させ、前記排気孔から前記モータカバーの外部へ排気させる。
【発明の効果】
【０００７】
実施形態の一態様によれば、反負荷側軸受の冷却を良好に行うことが可能な回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る回転電機の側面視による説明図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る回転電機を示す側面視による部分断面模式図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る回転電機の図２におけるＡ−Ａ線による断面を示す模式図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る回転電機の図２におけるＢ−Ｂ線による断面を示す模式図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る回転電機の側面視による説明図である。
【図６】図６は、第３の実施形態に係る回転電機を示す側面視による部分断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本願の開示する回転電機の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
また、以下に示す実施形態では、負荷となる工作機械へ回転軸が連結され、回転軸を回転させることによって工作機械を駆動する回転電機を例に挙げて説明するが、回転電機の負荷となる機器は、工作機械に限定されるものではない。なお、以下では、回転軸の軸方向について、工作機械が連結される側を負荷側とし、工作機械が連結される側とは逆側を反負荷側として説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る回転電機１の側面視による説明図である。図１に示すように、回転電機１は、工作機器へ連結される回転軸１０を駆動する固定子および回転子等を内蔵する筒状のモータフレーム２０を備える。かかるモータフレーム２０の負荷側には、回転軸１０を負荷側で軸支する負荷側ブラケット２１が取り付けられる。なお、モータフレーム２０の内部構造の詳細については、図２〜図４を用いて後述する。
【００１２】
また、回転電機１は、モータフレーム２０を覆う筒状のモータカバー３０と、モータカバー３０における負荷側の周面に設けられた冷却ファンを収納するファンケース４０とを備える。また、回転電機１は、外部接続端子５２，５３等が設けられた端子台５１を収納する端子箱５０を備える。
【００１３】
モータカバー３０は、反負荷側に冷却風を吸気する第１の吸気孔３１を備え、負荷側の周面にファンケース４０の内部と連通した連通孔を備える。さらに、モータカバー３０は、モータフレーム２０を介してファンケース４０と対向する周面に、第１の吸気孔３１よりも小さな第２の吸気孔３２を備える。また、ファンケース４０は、冷却風を反負荷側へ排気する排気孔４６を備える。
【００１４】
かかる回転電機１は、ファンケース４０内部の冷却ファンを駆動することにより、図１に実線白抜き矢印で示すように、第１の吸気孔３１および第２の吸気孔３２からモータカバー３０の内部へ冷却風を吸気する。
【００１５】
そして、モータカバー３０の内部へ吸気された冷却風は、図１に点線白抜き矢印で示すように、モータカバー３０の内周面とモータフレーム２０の外周面との間に形成される通風路を通り、ファンケース４０の排気孔４６からモータカバー３０の外部へ排気される。
【００１６】
このように、回転電機１では、反負荷側からモータカバー３０の内部へ吸気した冷却風をモータカバー３０における負荷側の外周面に設けられたファンケース４０を経由させて反負荷側へ向けて排気する。
【００１７】
これにより、回転電機１では、モータカバー３０の内部における反負荷側の温度上昇を抑制することができるので、回転軸１０を反負荷側で軸支する後述の反負荷側軸受２４（図２参照）を良好に冷却することができる。
【００１８】
また、回転電機１は、モータカバー３０におけるモータフレーム２０を介してファンケース４０と対向する外周面に第２の吸気孔３２を備えるので、モータカバー３０の内部における負荷側についても効果的に冷却することができる。
【００１９】
以下、図２〜図４を参照し、第１の実施形態に係る回転電機１の内部構造および回転電機１が奏する効果について、さらに詳細に説明する。図２は、第１の実施形態に係る回転電機１を示す側面視による部分断面模式図である。なお、図２には、端子箱５０を除く構成要素の断面を示している。
【００２０】
また、図３は、第１の実施形態に係る回転電機１の図２におけるＡ−Ａ線による断面を示す模式図であり、図４は、第１の実施形態に係る回転電機１の図２におけるＢ−Ｂ線による断面を示す模式図である。なお、図２〜図４では、図１に示す構成要素と同一の構成要素に対して同一の符号を付した。また、図３および図４では、図面を簡略化する観点から固定子巻線１４の記載を一部省略した。
【００２１】
図２に示すように、回転電機１は、筒状のモータカバー３０を備える。かかるモータカバー３０は、内部に筒状のモータフレーム２０を収納する。また、モータフレーム２０の負荷側には、負荷側軸受２３によって回転軸１０を負荷側で軸支する負荷側ブラケット２１が取り付けられる。
【００２２】
一方、モータフレーム２０の反負荷側には、反負荷側軸受２４によって回転軸１０を反負荷側で軸支する反負荷側ブラケット２２が取り付けられる。そして、反負荷側ブラケット２２の外周面には、回転電機１の外部接続端子５２，５３等が設けられた端子台５１を収納する端子箱５０が取り付けられる。
【００２３】
かかるモータフレーム２０は、内部に固定子１５および回転子１２等といった回転電機１の駆動部を収納する。具体的には、固定子１５は、環状の固定子コア１３と、固定子コア１３のティースに巻回された固定子巻線１４とを備え、モータフレーム２０の内周面へ焼嵌めされる。
【００２４】
また、回転子１２は、円筒状の回転子コア１１に形成されたスロットにアルミ導体が鋳込まれたかご形回転子であり、回転子コア１１の内周面に回転軸１０が嵌合される。かかる回転子１２は、前述のように回転軸１０が負荷側軸受２３および反負荷側軸受２４によって軸支されることにより、外周面が固定子１５の内周面に対して回転可能に対向配置される。
【００２５】
かかる回転電機１では、固定子１５の固定子巻線１４に電流を流すことにより固定子１５の内側に回転磁界が発生する。そして、この回転磁界によって回転子１２を回転させて回転軸１０を回転させる。このとき、固定子１５は、動作にともなって熱を発する。
【００２６】
かかる熱は、モータフレーム２０および反負荷側ブラケット２２を介して反負荷側軸受２４へ伝達され、反負荷側軸受２４を熱変形させるなど反負荷側軸受２４へ悪影響をおよぼすことがある。
【００２７】
そこで、回転電機１のモータカバー３０は、反負荷側軸受２４の温度上昇を抑制するため、反負荷側に第１の吸気孔３１を備え、負荷側の外周面に冷却ファン４３を収納したファンケース４０を備える。かかるファンケース４０は、冷却風を反負荷側へ排気する排気孔４６を備える。
【００２８】
なお、ファンケース４０の内部空間とモータカバー３０の内部空間とは、連通孔４４によって連通され、連通孔４４の周面には、モータカバー３０の内部空間からファンケース４０の内部空間へ冷却風を導くガイド４５が設けられる。
【００２９】
ここで、ファンケース４０に収納される冷却ファン４３は、駆動モータを内蔵するファン本体４１と、駆動モータによってファン本体４１の周りで回転するブレード４２とを備える遠心ファンである。
【００３０】
かかる冷却ファン４３は、前述のように、モータフレーム２０あるいはモータカバー３０における負荷側の外周面に配置される。すなわち、冷却ファン４３は、モータフレーム２０あるいはモータカバー３０の反負荷側端部からの距離よりも、負荷側端部からの距離の方が短い位置に配置される。
【００３１】
そして、冷却ファン４３は、ファン本体４１の駆動モータを駆動させてブレード４２を回転させることにより、連通孔４４を介してモータカバー３０の内部空間から吸い出した冷却風をファンケース４０の排気孔４６から反負荷側へ排気する。
【００３２】
これにより、冷却ファン４３が駆動されると、冷却風は、反負荷側に設けられた第１の吸気孔３１からモータカバー３０の内部へ吸気される。そして、モータカバー３０内へ流入した冷却風は、モータカバー３０の内周面とモータフレーム２０の外周面との間に形成される通風路を反負荷側から負荷側へ移動し、冷却ファン４３経由で排気孔４６からモータカバー３０の外周面に沿って反負荷側へ排気される。
【００３３】
すなわち、第１の吸気孔３１から吸気された冷却風は、反負荷側ブラケット２２の外周面に沿って負荷側へ流れた後に、発熱源となる固定子１５を収納したモータフレーム２０の外周面を経由して排気孔４６から排気される。
【００３４】
したがって、回転電機１では、固定子１５等によって熱せられたモータフレーム２０から熱を吸収して温度上昇した冷却風が反負荷側ブラケット２２側へ流れることがない。これにより、回転電機１では、モータフレーム２０と接触する前の過熱されていない冷却風によって反負荷側ブラケット２２を冷却することが可能となるので、反負荷側ブラケット２２に設けられた反負荷側軸受２４を効果的に冷却することができる。
【００３５】
また、回転電機１は、反負荷側ブラケット２２の温度上昇を抑制することができるので、例えば、反負荷側ブラケット２２に回転軸１０の回転位置を検出する検出器が設けられる場合には、温度上昇による回転位置の検出精度の低下を防止することができる。
【００３６】
なお、第１の実施形態では、冷却ファン４３として遠心ファンを用いたが、冷却ファン４３は、遠心ファンに限定するものではなく、例えば、軸流ファンを用いることもできる。冷却ファン４３として軸流ファンを用いる場合には、軸流ファンの送風方向が反負荷側へ向くように軸流ファンの回転軸を回転電機１の回転軸１０と平行にして軸流ファンをファンケース４０内へ設ける。
【００３７】
このように軸流ファンを設けることにより、反負荷側からモータカバー３０の内部へ冷却風を吸気させ、軸流ファン経由で排気孔４６から反負荷方向へ向けて冷却風をモータカバー３０の外部へ排気させることができる。
【００３８】
また、モータカバー３０は、負荷側の周面におけるモータフレーム２０を介して冷却ファン４３と対向する位置に第１の吸気孔３１よりも小さな第２の吸気孔３２を備える。なお、ここでは、モータカバー３０における負荷側の端部に第２の吸気孔３２を設けたが、モータカバー３０におけるモータフレーム２０を介して冷却ファン４３と対向する周面にスリットを設けて第２の吸気孔としてもよい。
【００３９】
これにより、回転電機１では、冷却ファン４３が取付けられた側に比べて冷却風が流れにくい冷却ファン４３が取付けられない側にも冷却風が外部から流れ込むため、冷却ファン４３が取付けられた側と冷却ファン４３が取付けられない側との温度差が緩和される。したがって、回転電機１によれば、モータカバー３０の内部全体を効果的に冷却することができる。
【００４０】
また、第２の吸気孔３２は、第１の吸気孔３１よりも小さく形成されるので、モータカバー３０の内部を反負荷側から負荷側へ向けて流れる冷却風の風量が第２の吸気孔３２から吸気される冷却風の風量よりも低下することを防止することができる。
【００４１】
また、回転電機１は、モータカバー３０の内部で熱を吸収した冷却風を排気孔４６からモータカバー３０の外周面に沿って反負荷側へ強制的に排気する。これにより、回転電機１は、排気孔４６から排気された冷却風によって負荷側の工作機械に熱変形等の不具合が生じることを防止することができる。
【００４２】
また、回転電機１における端子箱５０は、図２に示すように、反負荷側ブラケット２２の外周面に排気孔４６に対して対向配置される。これにより、回転電機１では、反負荷側ブラケット２２の熱を端子箱５０へ伝達させ、排気孔４６から排気された冷却風を再利用して端子箱５０を冷却することにより、反負荷側ブラケット２２を冷却して反負荷側軸受２４の温度上昇を抑制することができる。
【００４３】
また、回転電機１は、モータフレーム２０の冷却効率を向上させるため、モータフレーム２０の外周面に複数の第１放熱フィン２５および複数の第２放熱フィン２６を備える。具体的には、図２および図３に示すように、第１放熱フィン２５は、モータフレーム２０の反負荷側の外周面に設けられ、回転軸１０の軸方向と平行な方向へ延在するように複数設けられる。
【００４４】
また、図２および図４に示すように、第２放熱フィン２６は、第１放熱フィン２５が設けられる外周面よりも負荷側の外周面に設けられ、モータフレーム２０の周方向へ延在するように複数設けられる。
【００４５】
このように、モータフレーム２０は、外周面に複数の放熱フィン（第１放熱フィン２５および第２放熱フィン２６）を備えるので、放熱面積が拡大される。これにより、モータフレーム２０は、内部で発生した熱を効率的に冷却風へ吸収させることができる。
【００４６】
また、図２および図３に示すように、第１放熱フィン２５は、モータフレーム２０の反負荷側から負荷側へ向けて延在する。また、図２および図４に示すように、第２放熱フィン２６は、モータフレーム２０の外周面を囲むようにモータフレーム２０の周方向へ延在する。
【００４７】
そして、回転電機１では、図２および図４に示すように、冷却ファン４３が、モータフレーム２０における第２放熱フィン２６が立設された外周面の一部へ冷却ファン４３の吸気面を対向配置した状態で配設される。
【００４８】
これにより、冷却ファン４３を駆動した場合、冷却風は、第１の吸気孔３１から第１放熱フィン２５の延在方向に沿って第２放熱フィン２６へ流れた後、第２放熱フィン２６の延在方向に沿って冷却ファン４３へ吸い込まれて排気孔４６から排気される。
【００４９】
このように、第１放熱フィン２５および第２放熱フィン２６は、冷却風を冷却ファン４３まで導入するガイドとしても機能する。これにより、回転電機１は、冷却風をモータカバー３０の内部に滞留させることなく排気孔４６から排気させることによって効果的にモータカバー３０の内部を冷却することができる。
【００５０】
上述したように、第１の実施形態に係る回転電機１では、反負荷側からモータカバー３０の内部へ吸気した冷却風を負荷側から反負荷側へ向けてモータカバー３０の外部へ排気させる。これにより、第１の実施形態に係る回転電機１では、モータカバー３０の内部で熱せられた冷却風が反負荷側ブラケット２２に取付けられた反負荷側軸受２４に対して悪影響を及ぼすことを防止することができる。
【００５１】
（第２の実施形態）
次に、図５を参照し、第２の実施形態に係る回転電機１ａについて説明する。図５は、第２の実施形態に係る回転電機１ａの側面視による説明図である。なお、図５では、図１に示す構成要素と同一の構成要素に対して同一の符号を付した。
【００５２】
ここで、回転電機１ａは、端子箱６０の形状が第１の実施形態に係る回転電機１とは異なる。すなわち、回転電機１ａにおけるモータカバー３０およびファンケース４０の内部の構造および冷却風の流れは、第１の実施形態に係る回転電機１と同様である。
【００５３】
このため、以下では、回転電機１ａにおける端子箱６０の形状および排気孔４６から排気された冷却風の流れについて説明する。図５に示すように、回転電機１ａの端子箱６０は、外周面に冷却風の排気方向と平行な方向へ延在する複数の第３放熱フィン６１を備える。
【００５４】
これにより、端子箱６０は、放熱面積が拡大されるので、反負荷側ブラケット２２（図２参照）から伝達された熱を効果的に放熱させることによって反負荷側軸受２４の温度上昇を抑制することができる。
【００５５】
しかも、第３放熱フィン６１は、冷却風の排気方向と平行な方向へ延在するので、排気孔４６から排気された冷却風を端子箱６０よりもさらに反負荷側へ導くガイドとして機能する。これにより、回転電機１ａでは、端子箱６０へ当たった冷却風が端子箱６０の周辺に滞留することを防止することが可能となるので、端子箱６０による回転電機１ａの冷却効率をさらに向上させることができる。
【００５６】
上述したように、第２の実施形態に係る回転電機１ａの端子箱６０は、反負荷側ブラケット２２（図２参照）の周面における冷却風の排気孔４６と対向する位置に配置され、外周面に冷却風の排気方向と平行な方向へ延在する複数の第３放熱フィン６１を備える。
【００５７】
これにより、回転電機１ａでは、端子箱６０の放熱能力が向上するので、端子箱６０によって反負荷側ブラケット２２から熱を吸収させて放熱させることにより、反負荷側ブラケット２２に設けられた反負荷側軸受２４をさらに良好に冷却することができる。
【００５８】
（第３の実施形態）
次に、図６を参照し、第３の実施形態に係る回転電機１ｂについて説明する。図６は、第３の実施形態に係る回転電機１ｂを示す側面視による部分断面模式図である。なお、図６では、図１に示す構成要素と同一の構成要素に対して同一の符号を付した。
【００５９】
回転電機１ｂは、冷却ファン７０の種類および配設位置が第１の実施形態に係る回転電機１とは異なる。すなわち、回転電機１ｂにおけるモータカバー３０の内部構造および冷却風の流れは、第１の実施形態に係る回転電機１と同様である。このため、以下では、回転電機１ｂにおける第１の実施形態に係る回転電機１と異なる点について説明する。
【００６０】
図６に示すように、回転電機１ｂは、モータカバー３０の反負荷側端部にファンケース７１に収納された冷却ファン７０が設けられる。かかる冷却ファン７０は、冷却ファン７０の回転軸が回転電機１ｂの回転軸１０と平行となるように配置され、第１の吸気孔３１からモータカバー３０の内部へ冷却風を吸気する軸流ファンである。
【００６１】
また、モータカバー３０は、負荷側の周面に冷却風の排気方向を反負荷側へ向けた排気孔４６が形成された排気フード８０を備える。
【００６２】
かかる回転電機１ｂでは、モータカバー３０の内部でモータフレーム２０の反負荷側端部における冷却風の温度が低い。したがって、回転電機１ｂでは、モータの反負荷側に配置された反負荷側ブラケット２２を優先的に冷却することができる。
【００６３】
このように、第３の実施形態に係る回転電機１ｂは、モータカバー３０の反負荷側端部に、モータカバー３０内へ冷却風を送り込む冷却ファン７０を備えるので、反負荷側ブラケット２２に設けられた反負荷側軸受２４（図２参照）を良好に冷却することができる。
【００６４】
なお、第１および第２の実施形態では、冷却ファン４３を覆う部材を便宜上ファンケース４０と定義したが、冷却ファン４３が回転電機１および回転電機１ａの構成要素であることを鑑みれば、ファンケース４０をモータカバー３０の一部と定義することもできる。
【００６５】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される統括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１，１ａ，１ｂ 回転電機
１０ 回転軸
１１ 回転子コア
１２ 回転子
１３ 固定子コア
１４ 固定子巻線
１５ 固定子
２０ モータフレーム
２１ 負荷側ブラケット
２２ 反負荷側ブラケット
２３ 負荷側軸受
２４ 反負荷側軸受
２５ 第１放熱フィン
２６ 第２放熱フィン
３０ モータカバー
３１ 第１の吸気孔
３２ 第２の吸気孔
４０，７１ ファンケース
４１ ファン本体
４２ ブレード
４３，７０ 冷却ファン
４４ 連通孔
４５ ガイド
４６ 排気孔
５０，６０ 端子箱
５１ 端子台
５２，５３ 外部接続端子
６１ 第３放熱フィン
８０ 排気フード
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータフレーム内に固定子および回転子を内蔵したモータにモータカバーを設け、モータカバーとモータフレームとの間の空間で冷却風の通風路を形成した回転電機がある（例えば、特許文献１参照）。かかる回転電機として、モータカバーに冷却ファンを取り付け、負荷側から通風路内へ吸気し、反負荷側から排気するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２０１００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、通風路の負荷側から吸気した冷却風を通風路の反負荷側から排気する従来の回転電機では、固定子巻線等の高熱が伝達されたモータフレームと接して高温となった冷却風が、反負荷側軸受を支持する反負荷側ブラケットに接するので、冷却風が反負荷側ブラケットから熱を取らず、反負荷側軸受の冷却が良好になされないという問題があった。
【０００５】
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、反負荷側軸受の冷却を良好に行うことが可能な回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の一態様に係る回転電機は、筒状のモータフレームと、筒状のモータカバーと、冷却ファンとを備える。モータフレームは、固定子および回転子を内蔵する。モータカバーは、前記モータフレームを収納し、反負荷側に冷却風の吸気孔を備え、負荷側に前記冷却風の排気方向を反負荷側へ向けた排気孔を備える。冷却ファンは、前記吸気孔から前記モータカバーの内部へ前記冷却風を吸気させ、前記排気孔から前記モータカバーの外部へ排気させる。
【発明の効果】
【０００７】
実施形態の一態様によれば、反負荷側軸受の冷却を良好に行うことが可能な回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る回転電機の側面視による説明図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る回転電機を示す側面視による部分断面模式図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る回転電機の図２におけるＡ−Ａ線による断面を示す模式図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る回転電機の図２におけるＢ−Ｂ線による断面を示す模式図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る回転電機の側面視による説明図である。
【図６】図６は、第３の実施形態に係る回転電機を示す側面視による部分断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本願の開示する回転電機の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
また、以下に示す実施形態では、負荷となる工作機械へ回転軸が連結され、回転軸を回転させることによって工作機械を駆動する回転電機を例に挙げて説明するが、回転電機の負荷となる機器は、工作機械に限定されるものではない。なお、以下では、回転軸の軸方向について、工作機械が連結される側を負荷側とし、工作機械が連結される側とは逆側を反負荷側として説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る回転電機１の側面視による説明図である。図１に示すように、回転電機１は、工作機器へ連結される回転軸１０を駆動する固定子および回転子等を内蔵する筒状のモータフレーム２０を備える。かかるモータフレーム２０の負荷側には、回転軸１０を負荷側で軸支する負荷側ブラケット２１が取り付けられる。なお、モータフレーム２０の内部構造の詳細については、図２〜図４を用いて後述する。
【００１２】
また、回転電機１は、モータフレーム２０を覆う筒状のモータカバー３０と、モータカバー３０における負荷側の周面に設けられた冷却ファンを収納するファンケース４０とを備える。また、回転電機１は、外部接続端子５２，５３等が設けられた端子台５１を収納する端子箱５０を備える。
【００１３】
モータカバー３０は、反負荷側に冷却風を吸気する第１の吸気孔３１を備え、負荷側の周面にファンケース４０の内部と連通した連通孔を備える。さらに、モータカバー３０は、モータフレーム２０を介してファンケース４０と対向する周面に、第１の吸気孔３１よりも小さな第２の吸気孔３２を備える。また、ファンケース４０は、冷却風を反負荷側へ排気する排気孔４６を備える。
【００１４】
かかる回転電機１は、ファンケース４０内部の冷却ファンを駆動することにより、図１に実線白抜き矢印で示すように、第１の吸気孔３１および第２の吸気孔３２からモータカバー３０の内部へ冷却風を吸気する。
【００１５】
そして、モータカバー３０の内部へ吸気された冷却風は、図１に点線白抜き矢印で示すように、モータカバー３０の内周面とモータフレーム２０の外周面との間に形成される通風路を通り、ファンケース４０の排気孔４６からモータカバー３０の外部へ排気される。
【００１６】
このように、回転電機１では、反負荷側からモータカバー３０の内部へ吸気した冷却風をモータカバー３０における負荷側の外周面に設けられたファンケース４０を経由させて反負荷側へ向けて排気する。
【００１７】
これにより、回転電機１では、モータカバー３０の内部における反負荷側の温度上昇を抑制することができるので、回転軸１０を反負荷側で軸支する後述の反負荷側軸受２４（図２参照）を良好に冷却することができる。
【００１８】
また、回転電機１は、モータカバー３０におけるモータフレーム２０を介してファンケース４０と対向する外周面に第２の吸気孔３２を備えるので、モータカバー３０の内部における負荷側についても効果的に冷却することができる。
【００１９】
以下、図２〜図４を参照し、第１の実施形態に係る回転電機１の内部構造および回転電機１が奏する効果について、さらに詳細に説明する。図２は、第１の実施形態に係る回転電機１を示す側面視による部分断面模式図である。なお、図２には、端子箱５０を除く構成要素の断面を示している。
【００２０】
また、図３は、第１の実施形態に係る回転電機１の図２におけるＡ−Ａ線による断面を示す模式図であり、図４は、第１の実施形態に係る回転電機１の図２におけるＢ−Ｂ線による断面を示す模式図である。なお、図２〜図４では、図１に示す構成要素と同一の構成要素に対して同一の符号を付した。また、図３および図４では、図面を簡略化する観点から固定子巻線１４の記載を一部省略した。
【００２１】
図２に示すように、回転電機１は、筒状のモータカバー３０を備える。かかるモータカバー３０は、内部に筒状のモータフレーム２０を収納する。また、モータフレーム２０の負荷側には、負荷側軸受２３によって回転軸１０を負荷側で軸支する負荷側ブラケット２１が取り付けられる。
【００２２】
一方、モータフレーム２０の反負荷側には、反負荷側軸受２４によって回転軸１０を反負荷側で軸支する反負荷側ブラケット２２が取り付けられる。そして、反負荷側ブラケット２２の外周面には、回転電機１の外部接続端子５２，５３等が設けられた端子台５１を収納する端子箱５０が取り付けられる。
【００２３】
かかるモータフレーム２０は、内部に固定子１５および回転子１２等といった回転電機１の駆動部を収納する。具体的には、固定子１５は、環状の固定子コア１３と、固定子コア１３のティースに巻回された固定子巻線１４とを備え、モータフレーム２０の内周面へ焼嵌めされる。
【００２４】
また、回転子１２は、円筒状の回転子コア１１に形成されたスロットにアルミ導体が鋳込まれたかご形回転子であり、回転子コア１１の内周面に回転軸１０が嵌合される。かかる回転子１２は、前述のように回転軸１０が負荷側軸受２３および反負荷側軸受２４によって軸支されることにより、外周面が固定子１５の内周面に対して回転可能に対向配置される。
【００２５】
かかる回転電機１では、固定子１５の固定子巻線１４に電流を流すことにより固定子１５の内側に回転磁界が発生する。そして、この回転磁界によって回転子１２を回転させて回転軸１０を回転させる。このとき、固定子１５は、動作にともなって熱を発する。
【００２６】
かかる熱は、モータフレーム２０および反負荷側ブラケット２２を介して反負荷側軸受２４へ伝達され、反負荷側軸受２４を熱変形させるなど反負荷側軸受２４へ悪影響をおよぼすことがある。
【００２７】
そこで、回転電機１のモータカバー３０は、反負荷側軸受２４の温度上昇を抑制するため、反負荷側に第１の吸気孔３１を備え、負荷側の外周面に冷却ファン４３を収納したファンケース４０を備える。かかるファンケース４０は、冷却風を反負荷側へ排気する排気孔４６を備える。
【００２８】
なお、ファンケース４０の内部空間とモータカバー３０の内部空間とは、連通孔４４によって連通され、連通孔４４の周面には、モータカバー３０の内部空間からファンケース４０の内部空間へ冷却風を導くガイド４５が設けられる。
【００２９】
ここで、ファンケース４０に収納される冷却ファン４３は、駆動モータを内蔵するファン本体４１と、駆動モータによってファン本体４１の周りで回転するブレード４２とを備える遠心ファンである。
【００３０】
かかる冷却ファン４３は、前述のように、モータフレーム２０あるいはモータカバー３０における負荷側の外周面に配置される。すなわち、冷却ファン４３は、モータフレーム２０あるいはモータカバー３０の反負荷側端部からの距離よりも、負荷側端部からの距離の方が短い位置に配置される。
【００３１】
そして、冷却ファン４３は、ファン本体４１の駆動モータを駆動させてブレード４２を回転させることにより、連通孔４４を介してモータカバー３０の内部空間から吸い出した冷却風をファンケース４０の排気孔４６から反負荷側へ排気する。
【００３２】
これにより、冷却ファン４３が駆動されると、冷却風は、反負荷側に設けられた第１の吸気孔３１からモータカバー３０の内部へ吸気される。そして、モータカバー３０内へ流入した冷却風は、モータカバー３０の内周面とモータフレーム２０の外周面との間に形成される通風路を反負荷側から負荷側へ移動し、冷却ファン４３経由で排気孔４６からモータカバー３０の外周面に沿って反負荷側へ排気される。
【００３３】
すなわち、第１の吸気孔３１から吸気された冷却風は、反負荷側ブラケット２２の外周面に沿って負荷側へ流れた後に、発熱源となる固定子１５を収納したモータフレーム２０の外周面を経由して排気孔４６から排気される。
【００３４】
したがって、回転電機１では、固定子１５等によって熱せられたモータフレーム２０から熱を吸収して温度上昇した冷却風が反負荷側ブラケット２２側へ流れることがない。これにより、回転電機１では、モータフレーム２０と接触する前の過熱されていない冷却風によって反負荷側ブラケット２２を冷却することが可能となるので、反負荷側ブラケット２２に設けられた反負荷側軸受２４を効果的に冷却することができる。
【００３５】
また、回転電機１は、反負荷側ブラケット２２の温度上昇を抑制することができるので、例えば、反負荷側ブラケット２２に回転軸１０の回転位置を検出する検出器が設けられる場合には、温度上昇による回転位置の検出精度の低下を防止することができる。
【００３６】
なお、第１の実施形態では、冷却ファン４３として遠心ファンを用いたが、冷却ファン４３は、遠心ファンに限定するものではなく、例えば、軸流ファンを用いることもできる。冷却ファン４３として軸流ファンを用いる場合には、軸流ファンの送風方向が反負荷側へ向くように軸流ファンの回転軸を回転電機１の回転軸１０と平行にして軸流ファンをファンケース４０内へ設ける。
【００３７】
このように軸流ファンを設けることにより、反負荷側からモータカバー３０の内部へ冷却風を吸気させ、軸流ファン経由で排気孔４６から反負荷方向へ向けて冷却風をモータカバー３０の外部へ排気させることができる。
【００３８】
また、モータカバー３０は、負荷側の周面におけるモータフレーム２０を介して冷却ファン４３と対向する位置に第１の吸気孔３１よりも小さな第２の吸気孔３２を備える。なお、ここでは、モータカバー３０における負荷側の端部に第２の吸気孔３２を設けたが、モータカバー３０におけるモータフレーム２０を介して冷却ファン４３と対向する周面にスリットを設けて第２の吸気孔としてもよい。
【００３９】
これにより、回転電機１では、冷却ファン４３が取付けられた側に比べて冷却風が流れにくい冷却ファン４３が取付けられない側にも冷却風が外部から流れ込むため、冷却ファン４３が取付けられた側と冷却ファン４３が取付けられない側との温度差が緩和される。したがって、回転電機１によれば、モータカバー３０の内部全体を効果的に冷却することができる。
【００４０】
また、第２の吸気孔３２は、第１の吸気孔３１よりも小さく形成されるので、モータカバー３０の内部を反負荷側から負荷側へ向けて流れる冷却風の風量が第２の吸気孔３２から吸気される冷却風の風量よりも低下することを防止することができる。
【００４１】
また、回転電機１は、モータカバー３０の内部で熱を吸収した冷却風を排気孔４６からモータカバー３０の外周面に沿って反負荷側へ強制的に排気する。これにより、回転電機１は、排気孔４６から排気された冷却風によって負荷側の工作機械に熱変形等の不具合が生じることを防止することができる。
【００４２】
また、回転電機１における端子箱５０は、図２に示すように、反負荷側ブラケット２２の外周面に排気孔４６に対して対向配置される。これにより、回転電機１では、反負荷側ブラケット２２の熱を端子箱５０へ伝達させ、排気孔４６から排気された冷却風を再利用して端子箱５０を冷却することにより、反負荷側ブラケット２２を冷却して反負荷側軸受２４の温度上昇を抑制することができる。
【００４３】
また、回転電機１は、モータフレーム２０の冷却効率を向上させるため、モータフレーム２０の外周面に複数の第１放熱フィン２５および複数の第２放熱フィン２６を備える。具体的には、図２および図３に示すように、第１放熱フィン２５は、モータフレーム２０の反負荷側の外周面に設けられ、回転軸１０の軸方向と平行な方向へ延在するように複数設けられる。
【００４４】
また、図２および図４に示すように、第２放熱フィン２６は、第１放熱フィン２５が設けられる外周面よりも負荷側の外周面に設けられ、モータフレーム２０の周方向へ延在するように複数設けられる。
【００４５】
このように、モータフレーム２０は、外周面に複数の放熱フィン（第１放熱フィン２５および第２放熱フィン２６）を備えるので、放熱面積が拡大される。これにより、モータフレーム２０は、内部で発生した熱を効率的に冷却風へ吸収させることができる。
【００４６】
また、図２および図３に示すように、第１放熱フィン２５は、モータフレーム２０の反負荷側から負荷側へ向けて延在する。また、図２および図４に示すように、第２放熱フィン２６は、モータフレーム２０の外周面を囲むようにモータフレーム２０の周方向へ延在する。
【００４７】
そして、回転電機１では、図２および図４に示すように、冷却ファン４３が、モータフレーム２０における第２放熱フィン２６が立設された外周面の一部へ冷却ファン４３の吸気面を対向配置した状態で配設される。
【００４８】
これにより、冷却ファン４３を駆動した場合、冷却風は、第１の吸気孔３１から第１放熱フィン２５の延在方向に沿って第２放熱フィン２６へ流れた後、第２放熱フィン２６の延在方向に沿って冷却ファン４３へ吸い込まれて排気孔４６から排気される。
【００４９】
このように、第１放熱フィン２５および第２放熱フィン２６は、冷却風を冷却ファン４３まで導入するガイドとしても機能する。これにより、回転電機１は、冷却風をモータカバー３０の内部に滞留させることなく排気孔４６から排気させることによって効果的にモータカバー３０の内部を冷却することができる。
【００５０】
上述したように、第１の実施形態に係る回転電機１では、反負荷側からモータカバー３０の内部へ吸気した冷却風を負荷側から反負荷側へ向けてモータカバー３０の外部へ排気させる。これにより、第１の実施形態に係る回転電機１では、モータカバー３０の内部で熱せられた冷却風が反負荷側ブラケット２２に取付けられた反負荷側軸受２４に対して悪影響を及ぼすことを防止することができる。
【００５１】
（第２の実施形態）
次に、図５を参照し、第２の実施形態に係る回転電機１ａについて説明する。図５は、第２の実施形態に係る回転電機１ａの側面視による説明図である。なお、図５では、図１に示す構成要素と同一の構成要素に対して同一の符号を付した。
【００５２】
ここで、回転電機１ａは、端子箱６０の形状が第１の実施形態に係る回転電機１とは異なる。すなわち、回転電機１ａにおけるモータカバー３０およびファンケース４０の内部の構造および冷却風の流れは、第１の実施形態に係る回転電機１と同様である。
【００５３】
このため、以下では、回転電機１ａにおける端子箱６０の形状および排気孔４６から排気された冷却風の流れについて説明する。図５に示すように、回転電機１ａの端子箱６０は、外周面に冷却風の排気方向と平行な方向へ延在する複数の第３放熱フィン６１を備える。
【００５４】
これにより、端子箱６０は、放熱面積が拡大されるので、反負荷側ブラケット２２（図２参照）から伝達された熱を効果的に放熱させることによって反負荷側軸受２４の温度上昇を抑制することができる。
【００５５】
しかも、第３放熱フィン６１は、冷却風の排気方向と平行な方向へ延在するので、排気孔４６から排気された冷却風を端子箱６０よりもさらに反負荷側へ導くガイドとして機能する。これにより、回転電機１ａでは、端子箱６０へ当たった冷却風が端子箱６０の周辺に滞留することを防止することが可能となるので、端子箱６０による回転電機１ａの冷却効率をさらに向上させることができる。
【００５６】
上述したように、第２の実施形態に係る回転電機１ａの端子箱６０は、反負荷側ブラケット２２（図２参照）の周面における冷却風の排気孔４６と対向する位置に配置され、外周面に冷却風の排気方向と平行な方向へ延在する複数の第３放熱フィン６１を備える。
【００５７】
これにより、回転電機１ａでは、端子箱６０の放熱能力が向上するので、端子箱６０によって反負荷側ブラケット２２から熱を吸収させて放熱させることにより、反負荷側ブラケット２２に設けられた反負荷側軸受２４をさらに良好に冷却することができる。
【００５８】
（第３の実施形態）
次に、図６を参照し、第３の実施形態に係る回転電機１ｂについて説明する。図６は、第３の実施形態に係る回転電機１ｂを示す側面視による部分断面模式図である。なお、図６では、図１に示す構成要素と同一の構成要素に対して同一の符号を付した。
【００５９】
回転電機１ｂは、冷却ファン７０の種類および配設位置が第１の実施形態に係る回転電機１とは異なる。すなわち、回転電機１ｂにおけるモータカバー３０の内部構造および冷却風の流れは、第１の実施形態に係る回転電機１と同様である。このため、以下では、回転電機１ｂにおける第１の実施形態に係る回転電機１と異なる点について説明する。
【００６０】
図６に示すように、回転電機１ｂは、モータカバー３０の反負荷側端部にファンケース７１に収納された冷却ファン７０が設けられる。かかる冷却ファン７０は、冷却ファン７０の回転軸が回転電機１ｂの回転軸１０と平行となるように配置され、第１の吸気孔３１からモータカバー３０の内部へ冷却風を吸気する軸流ファンである。
【００６１】
また、モータカバー３０は、負荷側の周面に冷却風の排気方向を反負荷側へ向けた排気孔４６が形成された排気フード８０を備える。
【００６２】
かかる回転電機１ｂでは、モータカバー３０の内部でモータフレーム２０の反負荷側端部における冷却風の温度が低い。したがって、回転電機１ｂでは、モータの反負荷側に配置された反負荷側ブラケット２２を優先的に冷却することができる。
【００６３】
このように、第３の実施形態に係る回転電機１ｂは、モータカバー３０の反負荷側端部に、モータカバー３０内へ冷却風を送り込む冷却ファン７０を備えるので、反負荷側ブラケット２２に設けられた反負荷側軸受２４（図２参照）を良好に冷却することができる。
【００６４】
なお、第１および第２の実施形態では、冷却ファン４３を覆う部材を便宜上ファンケース４０と定義したが、冷却ファン４３が回転電機１および回転電機１ａの構成要素であることを鑑みれば、ファンケース４０をモータカバー３０の一部と定義することもできる。
【００６５】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される統括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１，１ａ，１ｂ 回転電機
１０ 回転軸
１１ 回転子コア
１２ 回転子
１３ 固定子コア
１４ 固定子巻線
１５ 固定子
２０ モータフレーム
２１ 負荷側ブラケット
２２ 反負荷側ブラケット
２３ 負荷側軸受
２４ 反負荷側軸受
２５ 第１放熱フィン
２６ 第２放熱フィン
３０ モータカバー
３１ 第１の吸気孔
３２ 第２の吸気孔
４０，７１ ファンケース
４１ ファン本体
４２ ブレード
４３，７０ 冷却ファン
４４ 連通孔
４５ ガイド
４６ 排気孔
５０，６０ 端子箱
５１ 端子台
５２，５３ 外部接続端子
６１ 第３放熱フィン
８０ 排気フード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子および回転子を内蔵する筒状のモータフレームと、
前記モータフレームを収納し、反負荷側に冷却風の吸気孔を備え、負荷側に前記冷却風の排気方向を反負荷側へ向けた排気孔を備える筒状のモータカバーと、
前記吸気孔から前記モータカバーの内部へ前記冷却風を吸気させ、前記排気孔から前記モータカバーの外部へ排気させる冷却ファンと
を備えることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記冷却ファンは、
前記モータフレームにおける負荷側の外周面に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記冷却ファンは、
前記モータカバーにおける負荷側の外周面に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項４】
前記モータカバーは、
前記モータフレームを介して前記冷却ファンと対向する位置に吸気孔
をさらに備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記モータフレームは、
該モータフレームにおける反負荷側の外周面に設けられ、前記回転子の回転軸と平行な方向へ延在する放熱フィンと、
該モータフレームにおける負荷側の外周面に設けられ、該モータフレームの周方向へ延在する放熱フィンと
をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項６】
前記回転軸の反負荷側を軸支する反負荷側ブラケットの外周面に前記排気孔に対して対向配置され、内部に外部接続端子を収納し、外周面に前記冷却風の排気方向と平行な方向へ延在する放熱フィンが設けられた端子箱
をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項１】
固定子および回転子を内蔵する筒状のモータフレームと、
前記モータフレームを収納し、反負荷側に冷却風の吸気孔を備え、負荷側に前記冷却風の排気方向を反負荷側へ向けた排気孔を備える筒状のモータカバーと、
前記吸気孔から前記モータカバーの内部へ前記冷却風を吸気させ、前記排気孔から前記モータカバーの外部へ排気させる冷却ファンと
を備えることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記冷却ファンは、
前記モータフレームにおける負荷側の外周面に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記冷却ファンは、
前記モータカバーにおける負荷側の外周面に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項４】
前記モータカバーは、
前記モータフレームを介して前記冷却ファンと対向する位置に吸気孔
をさらに備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記モータフレームは、
該モータフレームにおける反負荷側の外周面に設けられ、前記回転子の回転軸と平行な方向へ延在する放熱フィンと、
該モータフレームにおける負荷側の外周面に設けられ、該モータフレームの周方向へ延在する放熱フィンと
をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項６】
前記回転軸の反負荷側を軸支する反負荷側ブラケットの外周面に前記排気孔に対して対向配置され、内部に外部接続端子を収納し、外周面に前記冷却風の排気方向と平行な方向へ延在する放熱フィンが設けられた端子箱
をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の回転電機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−９０４４６（Ｐ２０１３−９０４４６Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２８８７６（Ｐ２０１１−２２８８７６）
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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