JP2007143247A

JP2007143247A - 水冷モータおよびそのモータフレームの水路加工方法

Info

Publication number: JP2007143247A
Application number: JP2005331433A
Authority: JP
Inventors: Yuji Sasaki; 裕司佐々木; Sukeaki Aida; 祐明会田
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】冷却効率の向上と、製造コストの低減とを図ることができる水冷モータおよびそのモータフレームの水路加工方法を提供する。
【解決手段】固定子を保持するモータフレーム２の外周に、冷却水を流通させるための水路４を形成する水冷モータ１において、上記モータフレーム２の外周面に、周方向に沿ったリング溝５を複数本軸方向に並べて形成し、それらリング溝５を区画する各隔壁６に切り欠き部７を軸方向に並ぶように形成し、これら切り欠き部７内に、各切り欠き部７のいずれか一側７ａ、７ｂに交互に接するように反転板８を設けて、一本の水路４を形成したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却水を流通させるための水路が形成された水冷モータおよびそのモータフレームの水路加工方法に関するものである。

一般に、大容量モータは発熱量が多く、その小型化を図るためには高い冷却効果が必要とされる。そのような冷却方式としては、水冷が有効である。

従来、水冷式の冷却構造を備えた水冷モータにおいて、モータの固定子を保持するモータフレームの外周に、冷却水を流通させるための水路を形成した水冷モータが知られている。

例えば、モータフレームの外周面に、リング状の水路を軸方向に並べて形成し、それらリング状水路に並列に冷却水を流して、モータの冷却を行うものが提案されている。

また、モータフレームの外周面に、１本の螺旋状の水路を形成し、その螺旋状水路に冷却水を流して、モータの冷却を行うものが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００４−２２９４１８号公報

しかしながら、上述したモータには、以下のような問題があった。

複数のリング状水路を有するモータでは、供給される冷却水が各リング状水路で分散され、各水路ごとの流量および流速が低下してしまうため、冷却効果が低いという問題があった。

また、螺旋状水路を有するモータでは、螺旋状加工を必要とするため、製作に手間がかかり、製作コストが増大してしまうという問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、冷却効率の向上と製造コストの低減とを図ることができる水冷モータおよびそのモータフレームの水路加工方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、固定子を保持するモータフレームの外周に、冷却水を流通させるための水路を形成する水冷モータにおいて、上記モータフレームの外周面に、周方向に沿ったリング溝を複数本軸方向に並べて形成し、それらリング溝を区画する各隔壁に切り欠き部を軸方向に並ぶように形成し、これら切り欠き部内に、各切り欠き部のいずれか一側に交互に接するように反転板を設けて、一本の水路を形成したものである。

好ましくは、上記反転板が直線状に形成され、上記各隔壁に形成される各切り欠き部は、その切り欠き部の側面が交互に上記反転板と接するように、軸方向に沿って互い違いに並べて形成されるものである。

上記目的を達成するために本発明は、水冷モータの固定子を保持するモータフレームの外周に、冷却水を流通させるための水路を形成する方法において、上記モータフレームを旋回しつつ、そのモータフレームの外周面に軸方向に沿って複数本のリング溝を切削加工し、それらリング溝を区画する各隔壁に、切り欠き部を軸方向に並ぶように形成し、これら切り欠き部内に、各切り欠き部のいずれか一側に交互に接するように、反転板を嵌め込み、上記モータフレームの外周に、上記リング溝を覆うカバー部材を設けたものである。

本発明によれば、冷却効率の向上と製造コストの低減とを図ることができるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１から図５に基づき、本実施形態の水冷モータを説明する。

図１および図２に示すように、水冷モータ１は、回転軸１１に取り付けられた回転子（図示せず）と、その回転子の外周に設けられた固定子（図示せず）を保持するモータフレーム２と、そのモータフレーム２を覆うカバー部材３（図１において想像線で示す）とを備え、モータフレーム２の外周には、冷却水を流通させるための水路４が形成される。より具体的には、本実施形態の水冷モータ１は、上記モータフレーム２の外周面に、周方向に沿ったリング溝５を複数本、軸方向に並べて形成し、それらリング溝５を区画する各隔壁６に切り欠き部７を軸方向に並ぶように形成し、これら切り欠き部７内に、各切り欠き部７のいずれかの側面（一側）７ａ、７ｂ（図４参照）に交互に接するように反転板８を設けて、一本の水路４を形成して構成される。

図１および図３に示すように、モータフレーム２は、両端が開放した筒体（具体的には、円筒体）の両端部を、各々蓋部で閉塞して形成される。そのモータフレーム２の外周面（外側表面）には、複数本（図例では、５本）のリング溝５が軸方向に並べて形成される。各リング溝５は、モータフレーム２を一周するように設けられ、それらリング溝５が、モータフレーム２の外周面に設けられた略リング状の隔壁６により各々区画される。それら隔壁６には、隣り合うリング溝５同士を連通させるための切り欠き部７が各々形成される。

図１および図４に示すように、各切り欠き部７は、各隔壁６を周方向に所定長さ切り欠いて形成される。それら切り欠き部７は、全体として軸方向に略並ぶような周方向位置に配置される。本実施形態では、各切り欠き部７は、隣接する切り欠き部７に対して周方向にずらして、かつ二つ隣に位置する切り欠き部７に対して周方向位置が略同一となるように、配置される。つまり、図５に示すように、本実施形態の切り欠き部７は、その切り欠き部７の側面７ａ、７ｂが交互に反転板８と接するように、軸方向に沿って、反転板８を境に互い違いに並べて形成される。

反転板８は、上記切り欠き部７内に、各切り欠き部７のいずれかの側面（一側）７ａ、７ｂに交互に接するように設けられる。本実施形態の反転板８は、直線状に形成される。その反転板８は、軸方向に、各リング溝５を横切るようにリング溝５の全域に亘り延出する。反転板８は、リング溝５の深さと同じ高さ（モータフレーム径方向に対する長さ）を有する。

以上により、冷却水を流通するための水路４がモータフレーム２の外周に形成される。その水路４は、上記リング溝５により形成されモータフレーム２の外周を周回する複数の周回水路４ａと、上記切り欠き部７および反転板８により形成され周回水路４ａに沿って流れる冷却水を反転させつつ隣接する周回水路４ａへと流すＵターン水路４ｂとからなり、全体として直列に接続された一本の水路４として構成される。

図１に戻り、モータフレーム２には、上記水路４に冷却水を供給するための供給路１２と、水路４から冷却水を排出するための排出路１３とが、各々形成される。それら供給路１２と排出路１３は、軸方向両側のリング溝５を区画するモータフレーム２の壁面に各々形成され、供給路１２がポンプなどの供給手段に接続される。

次に、図３から図５に基づき本実施形態のモータフレーム２の水路加工方法を説明する。

本実施形態のモータフレーム２の水路加工方法は、水冷モータ１の固定子を保持するモータフレーム２の外周に、冷却水を流通させるための水路４を形成するものであり、例えば、アルミなどからなる円筒体のモータフレーム２に、上述した水路４を形成する。

まず、図３に示すように、モータフレーム２の外周に複数本のリング溝５を形成する。具体的には、上記円筒体のモータフレーム２を周方向に旋回しつつ、そのモータフレーム２の外周面に切削治具などを突き当ててリング溝５を切削加工する。本実施形態では、リング溝５を軸方向に並べて複数本形成する。このリング溝５の形成は、例えば、旋盤加工などにより行う。さらに、モータフレーム２の上記供給路１２と排出路１３（図１参照）とを各々形成する。

次に、図４に示すように、リング溝５間の隔壁６を切り欠いて、切り欠き部７を形成する。本実施形態では、切り欠き部７を軸方向に沿って互い違いに並べて形成する。

次に、図５に示すように、形成した切り欠き部７内に、各切り欠き部７のいずれか一側７ａ、７ｂに交互に接するように、上記直線状の反転板８を嵌め込む。

さらに、上記モータフレーム２の外周に、上記リング溝５を覆うカバー部材３（図２参照）を取り付け、カバー部材３の両端部にシールを施す。

以上により、本実施形態の上述した水路４がモータフレーム２に形成される。

次に、図１に基づき本実施形態の水冷モータ１の作用を説明する。

図１に示すように、供給路１２からリング溝５に流入した冷却水は、そのリング溝５に沿ってモータフレーム２の外周を周回する。その冷却水はモータフレーム２の外周を略一周した後、反転板８に突き当たる。反転板８に突き当たった冷却水は、切り欠き部７でＵターンして、隣接するリング溝５に流入し、そのリング溝５に沿って流れる。以後、冷却水は、周回とＵターンとを繰り返しながら軸方向に進み、排出口１３から排出される。このように、本実施形態では、水路内の冷却水が、モータフレーム２を周方向に周りながら反転板８で反転して、軸方向にジグザグに進む。

この水路４内の冷却水により、モータフレーム２が冷却される。つまり、発熱した固定子などからモータフレーム２に伝達された熱が、冷却水により奪われ、モータフレーム２および固定子などが冷却される。本実施形態では、冷却水が、各リング溝５の全周を流れつつ、軸方向に並ぶ各リング溝５を順番に進むことで、モータフレーム２が軸方向および周方向の全域に亘り冷却される。

このように、本実施形態では、各リング溝５を切り欠き部７と反転板８とからなるＵターン水路４ｂで接続することで、各リング溝５が直列に接続されることとなり、リング状の水路に並列に冷却水を流す場合に比べて、高い流速および流量で冷却水を流すことができ、高い冷却効果を得ることができる。つまり、冷却水が流れる水路４を一本の水路４（一本形状）として構成することで、高い冷却効率を図ることができる。

また、本実施形態では、水冷効果が高い１本形状の水路４を、螺旋状加工などを用いることなく、簡単な旋盤加工などで容易に形成することができる。つまり、本実施形態の水路４は、螺旋状の水路４などに比べて、製作に手間がかからず、製作コストの低減を図ることができる。

このように、本実施形態では、冷却効率の向上と製造コストの低減とを同時に図ることができる。

その他、冷却効果が高いため、大容量モータを小型化する場合にも十分な冷却性能を確保することができる。

次に、図６に基づき他の実施形態を説明する。

本実施形態は、上述した図１の実施形態とは、反転板の形状と切り欠き部の配置とが異なる。なお、図６において、図１に示したものと同一要素には、同一符号を付す。

本実施形態の水冷モータ５１では、軸方向に並ぶ各隔壁６を略同一の周方向位置で切り欠いて、切り欠き部６７が形成される。また、反転板６８は、波形状に形成されて複数の屈曲部６８ａを有し、各屈曲部６８ａが、各切り欠き部６７のいずれか一側６７ａ、６７ｂに交互に接するように、上記切り欠き部６７内に設けられる。

本実施形態でも、図１の実施形態と同様の効果が得られ、さらに、切り欠き部６７を容易に加工することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。

例えば、リング溝の本数や、深さなどは、冷却水の流速、流量などに応じて適宜設定することができる。

本発明に係る一実施形態による水冷モータを示す。本実施形態の水冷モータの斜視図である。本実施形態のモータフレームの水路加工方法を説明するための図であり、リング溝を形成した状態を示す。図３のモータフレームに切り欠き部を形成した状態を示す。図４のモータフレームに反転板を設けた状態を示す。他の実施形態の水冷モータを示す。

符号の説明

１、５１水冷モータ
２モータフレーム
３カバー部材
４水路
５リング溝
６隔壁
７切り欠き部
８反転板

Claims

固定子を保持するモータフレームの外周に、冷却水を流通させるための水路を形成する水冷モータにおいて、
上記モータフレームの外周面に、周方向に沿ったリング溝を複数本軸方向に並べて形成し、それらリング溝を区画する各隔壁に切り欠き部を軸方向に並ぶように形成し、これら切り欠き部内に、各切り欠き部のいずれか一側に交互に接するように反転板を設けて、一本の水路を形成したことを特徴とする水冷モータ。
上記反転板が直線状に形成され、上記各隔壁に形成される各切り欠き部は、その切り欠き部の側面が交互に上記反転板と接するように、軸方向に沿って互い違いに並べて形成される請求項１記載の水冷モータ。
水冷モータの固定子を保持するモータフレームの外周に、冷却水を流通させるための水路を形成する方法において、
上記モータフレームを旋回しつつ、そのモータフレームの外周面に軸方向に沿って複数本のリング溝を切削加工し、
それらリング溝を区画する各隔壁に、切り欠き部を軸方向に並ぶように形成し、
これら切り欠き部内に、各切り欠き部のいずれか一側に交互に接するように、反転板を嵌め込み、
上記モータフレームの外周に、上記リング溝を覆うカバー部材を設けたことを特徴とするモータフレームの水路加工方法。