JPH0956118A - 強制通風冷却形電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸方向に関しロータやステータの中央部の冷
却も効果的に行う。 【解決手段】 モータ１０のフレーム１３には、２つの
ファン５０，５１と１つのファン５２を軸方向に並べて
配置し、更にフレーム１３には排気口７０を形成してい
る。ファン５０，５１から送った空気の一部は、反連結
側コイル１９ａや鉄心１７，１８の反連結側部分等を冷
却して排気口７０から排出される。ファン５２から送っ
た空気は、連結側コイル１９ｂや鉄心１７，１８の連結
側部分を冷却して排気口４４から排出される。更にファ
ン５０，５１から送った空気の一部は、鉄心１７，１８
間のギャップを通り反連結側から連結側に向い軸方向に
送られて鉄心１７，１８の中央部を冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は強制通風冷却形電動
機に関し、冷却機構に工夫をしたものである。

【０００２】

【従来の技術】回転数の低い電動機や、始動停止が頻繁
に行なわれる可変速電動機や、一定速運転でも発熱の大
きい電動機では、自冷ファンを用いたのでは冷却能力が
不足するので、一般には強制通風冷却形電動機となって
いる。

【０００３】ここで従来の強制通風冷却形電動機の一例
を、正面側から見た断面図である図１７及び側面図であ
る図１８を基に説明する。この強制通風冷却形電動機
は、電動機１０にブロワー３０を備えた構成、つまりブ
ロワー付電動機となっている。

【０００４】電動機１０では、両端面となる反連結側ブ
ラケット１１，連結側ブラケット１２及び周面のフレー
ム１３により外部フレームが構成されている。回転軸１
４は軸受１５，１６により回転自在に支持されており、
回転軸１４にロータ鉄心１７が備えられている。フレー
ム１３の内周面にはステータ鉄心１８が備えられてお
り、ステータ鉄心１８の反連結側端面からは反連結側コ
イル１９ａが出ており、連結側端面からは連結側コイル
１９ｂが出ている。なおフレーム１３の反連結側上部に
は吹込口２０が形成され、フレーム１３の連結側下部に
は排気口２１が形成されている。

【０００５】ブロワー３０は、フレーム１３の吹込口２
０に連結した状態で取り付けられており、吸込口３１か
ら吸い込んだ空気を吹込口２０を通して電動機１０内部
に吹き込む。吹き込まれた空気は図中矢印で示すように
流れて、巻線（コイル１９ａ，１９ｂや回転子コイル）
や鉄心１７，１８を冷却して排気口２１から排気され
る。

【０００６】冷却媒体である空気の流れに沿い冷却状態
を説明すると、まず外気温度と等しい温度となった空気
は、ブロワー３０の吸込口３１から吸い込まれ、吹出口
２０から吹き出される。吹き出された空気は反連結側コ
イル１９ａや鉄心１７，１８の反連結側の端面に当た
り、これら部材から熱をうばい冷却する。次に空気は、
ステータ鉄心１８の外周部のダクトや、ステータ鉄心１
８とロータ鉄心１７との間を、軸方向に移動しつつこれ
ら部材を冷却する。更に連結側コイル１９ｂから熱をう
ばい、熱くなった空気は排気口２１を介して外部に排出
される。冷却用空気は、モータ１０内で送られるにした
がい、温度が上昇していく。

【０００７】ところで上述した図１７及び図１８に示す
ブロワー付電動機では通風路が長く屈曲が多いため通風
抵抗が大きくなり、比較的高い静圧が必要である。ま
た、冷却通路が長いため空気の温度が上がり冷却能力が
低下する。これを防止するために風量を増加する必要が
あった。この２つの理由で静圧が高く、風量の多いブロ
ワー３０を使用する必要があり、次の様な欠点が有っ
た。 （１）静圧が高く、風量が多いブロワーを用いるため騒
音が大きい。 （２）ブロワーの寸法が大きいため、ブロワー付電動機
の寸法は大きくなる。 （３）ブロワーの価格が高く、ブロワー付電動機が高額
になってしまう。

【０００８】本願発明者は、上記実状に鑑み、充分な冷
却能力を保持しつつ上記（１）（２）（３）の欠点を克
服した強制通風冷却形電動機を先に開発して出願した
（特願平５−２９４８５１号）。

【０００９】ここで先に出願した特願平５−２９４８５
１号に示した技術を説明する。なお図１７及び図１８に
示す技術と同一機能をはたす部分には同一符号を付して
説明する。

【００１０】図１９は先に出願した強制通風冷却形電動
機を示す縦断面図（図２０のＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅに沿う断面
図）、図２０は横断面図（図１９のＡ−Ａ断面図）であ
る。両図に示すように電動機１０では、ブラケット１
１，１２及びフレーム１３により外部フレームが構成さ
れており、軸受１５，１６で軸支した回転軸１４にロー
タ鉄心１７を備えている。フレーム１３の内周面には、
コイル１９ａ，１９ｂを有するステータ鉄心１８を備え
ている。なおフレーム１３の外周面にはフィン１３ａを
形成している。

【００１１】２つのファン４０，４１は軸方向に並んだ
状態でフレーム１３の外周に取り付けられており、ファ
ン４０は反連結側に位置し、ファン４１は連結側に位置
している。そしてファン４０，４１により送った空気
が、フレーム１３に軸方向に並んで形成した吹込口４
２，４３を介して電動機１０内に入るようにしている。
一方、フレーム１３には軸方向に並んだ状態で排気口４
４，４５が形成されており、排気口４４は反連結側に位
置し、排気口４５は連結側に位置している。しかも排気
口４４，４５は、フレーム１３の周方向に沿い、ファン
４０，４１に対してほぼ反対側に位置している。また垂
直方向（上下方向）に関してはファン４０，４１が下方
に位置し、排気口４４，４５が上方に位置している。

【００１２】本例ではファン４０，４１が作動すること
により強制冷却を行うことができる。即ち、ファン４０
により外部から取り込まれ吹込口４２を介してモータ１
０内に送り込まれた空気は、径方向に流れ主に反連結側
コイル１９ａや鉄心１７，１８の反連結側部分に当たっ
てこれら部材から熱をうばって冷却し、熱くなった空気
は排気口４４を通って外部に排出される。またファン４
１により外部から取り込まれ吹込口４３を介してモータ
１０内に送り込まれた空気は、径方向に流れ更に連結側
コイル１９ｂや鉄心１７，１８の連結側部分に当ってこ
れら部材から熱をうばって冷却し、熱くなった空気は排
気口４５を通って外部に排出される。更にファン４０，
４１が下方に位置し、排気口４４，４５が上方に位置す
るので、自然対流による冷却効果も付加されて冷却が行
なわれる。

【００１３】また、ステータ鉄心１８の熱はその外周か
らフレーム１３に伝導し、フレーム１３のフィン１３ａ
から放熱する。

【００１４】このように本例ではモータ１０の反連結側
と連結側を別々のファン４０，４１で冷却して空気を径
方向に送るようにしたので、冷却空気の流通経路の長さ
は従来に比べ大幅に減少し、流面経路の屈曲が少なく通
風抵抗が小さくなる。よってファン４０，４１として
は、例えばプロペラファンなど風圧の低いものを使用し
ても、充分な冷却能力が得られる。

【００１５】ファン４０，４１の価格は一般に安いた
め、高価な１つのブロワーを用いるよりも、２つのファ
ン４０，４１を用いた方がコストダウンになる。

【００１６】結局、先願（特願平５−２９４８５１号）
によれば、２つのファンにより、空気をモータ内で径方
向に送り、モータの反連結側部分と連結側部分とを分け
て冷却するようにしたので、冷却空気の流通経路長が大
幅に短くなりしかも流通経路の屈曲が小さくなり、通風
抵抗が少なくなる。また空気の温度上昇が少なくなり冷
却能力の低下が少ないため、風量も少なくて良い。従っ
て下記の利点が有る。 通風抵抗が少ないので低い静圧で通風でき、風圧の低
い小形のファンが使用できるので、電動機とファンを合
わせた全体の寸法が小さくなる。 静圧が低く、風量も少ないためファンによる騒音が大
幅に小さくなる。 従来のブロワー１個より、本発明に使用するファン２
個の方が価格が安い。よって全体的にコストダウンがで
きる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述した先願（特願平
５−２９４８５１号）によれば、ロータ鉄心１７の端部
や、ステータ鉄心１８の端部や、コイル１９ａ，１９ｂ
は強制通風冷却されるので、これら部分での冷却性は高
い。しかし、先願では次のような課題が残っていた。

【００１８】即ち、先願では、軸方向に沿い流れる通風
が無いため次のような問題が残っていた。 ［１］フレーム１３の外被は、輻射と自然対流で放熱し
ており、冷却性が低い。ロータ鉄心１７の外周面（外径
面）及びステータ鉄心１８の内周面（内径面）は、通風
が無く、冷却性が低い。 ［２］フレーム１３には、コイル１９ａ，１９ｂとステ
ータ鉄心１８から熱が伝導しやすいのに対して、冷却性
が低いことから、フレーム１３の温度は、最も温度の高
いコイル温度に近づいていく。したがって、小型軽量化
等のために許容温度の高い絶縁物を使用して、コイル１
９ａ，１９ｂの許容温度を上げると、フレーム１３の外
被温度が高くなり、人が触れると安全性の点で問題にな
るおそれがある。 ［３］小型軽量化等のために許容温度の高い絶縁物を使
用した場合、ロータ鉄心１７→回転軸１４→軸受１５，
１６という経路に沿い熱が伝導し、軸受１５，１６の温
度が許容値を越えるおそれがあった。

【００１９】本発明は、上記従来技術に鑑み、冷却性を
向上させた強制通風冷却形電動機を提供することを目的
とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、電動機のフレームに、外部空気を電動機内
部に送り込む第１のファン装置と第２のファン装置を備
え、しかも第１のファン装置は軸方向に関し電動機内部
の一方の側の部分に送風する位置に配されると共に送風
量が第２のファン装置の送風量よりも多く、第２のファ
ン装置は軸方向に関し電動機内部の他方の側の部分に送
風する位置に配されていることを特徴とする。

【００２１】また本発明の構成は、電動機のフレーム
に、外部空気を電動機内部に送り込む第１のファン装置
と第２のファン装置を備え、しかも第１のファン装置は
軸方向に関し電動機内部の一方の側の部分に送風する位
置に配されると共に送風量が第２のファン装置の送風量
よりも多く、第２のファン装置は軸方向に関し電動機内
部の他方の側の部分に送風する位置に配されており、更
に電動機の固定子には軸方向に伸びる複数本の通風孔が
形成されていることを特徴とする。

【００２２】また本発明の構成は、電動機のフレーム
に、外部空気を電動機内部に送り込む第１のファン装置
と第２のファン装置を備え、しかも第１のファン装置は
軸方向に関し電動機内部の一方の側の部分に送風する位
置に配されると共に送風量が第２のファン装置の送風量
よりも多く、第２のファン装置は軸方向に関し電動機内
部の他方の側の部分に送風する位置に配されており、更
に電動機の回転子には軸方向に伸びる複数本の通風孔が
形成されていることを特徴とする。

【００２３】また本発明の構成は、電動機のフレーム
に、外部空気を電動機内部に送り込むファン装置を備
え、しかも前記ファン装置は軸方向に関し中央位置から
ずれた位置に配されていることを特徴とする。

【００２４】本発明では電動機内部の一方の側及び他方
の側をファン装置の送風により冷却すると共に、一方の
側を他方の側に比べて風圧を高くするようにしたため、
一方の側から他方の側に向い軸方向に沿い空気が流れて
冷却が行なわれる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面に基
づき詳細に説明する。なお従来技術と同一機能を果す部
分には同一符号を付し重複する説明は省略する。

【００２６】本発明の第１実施例を、横断面図である図
１及び縦断面図である図２を参照して説明する。両図に
示すように電動機１０では、ブラケット１１，１２及び
フレーム１３により外部フレームが構成されており、軸
受１５，１６で軸支した回転軸１４にロータ鉄心１７を
備えている。フレーム１３の内周面には、コイル１９
ａ，１９ｂを有するステータ鉄心１８を備えている。

【００２７】２つのファン５０，５１でなるファン装置
は、反連結側において、周方向に並んでフレーム１３の
外周に取り付けられており、１つのファン５２でなるフ
ァン装置は、ファン５０，５１に対して軸方向に並んだ
状態でフレーム１３の外周に取り付けられている。ファ
ン５０，５１，５２の各々の送風能力は同一であるが、
反連結側には２つのファン５０，５１を備えているた
め、連結側に比べて反連結側の送風量が多くなってい
る。そしてフレーム１３には、ファン５０，５１に対応
して吹込口６０，６１が形成され、ファン５２に対応し
て吹込口６２が形成され、更に周方向に関し吹込口６
０，６１，６２とほぼ反対位置に排気口７０が形成され
ている。

【００２８】本実施例ではファン５０，５１，５２が作
動することにより強制冷却を行うことができる。即ち、
ファン５０，５１により外部から取り込まれ吹込口６
０，６１を介してモータ１０内に送り込まれた空気の一
部は、径方向に流れ主に反連結側コイル１９ａや鉄心１
７，１８の反連結側部分に当たってこれら部材から熱を
うばって冷却し、熱くなった空気は排気口７０を通って
外部に排出される。またファン５２により外部から取り
込まれ吹込口６２を介してモータ１０内に送り込まれた
空気は、径方向に流れ更に連結側コイル１９ｂや鉄心１
７，１８の連結側部分に当ってこれら部材から熱をうば
って冷却し、熱くなった空気は排気口７０を通って外部
に排出される。

【００２９】更に、２つのファン５０，５１による反連
結側の送風量（風圧）は、１つのファン５２による連結
側の送風量（風圧）よりも大きく風圧差があるため、電
動機１０のロータ鉄心１７の外周面とステータ鉄心１８
の内周面との間のギャップには、反連結側から連結側に
向い軸方向に空気が流れる。したがって、一次銅損の発
生源であるコイル１９ａ，１９ｂに近いステータ鉄心１
８の内周面及び、二次銅損の発生源である二次銅体に近
いロータ鉄心１７の外周面に対して、効果的な冷却が実
行でき、冷却性能が向上する。

【００３０】次に図３，図４を参照して第２実施例を、
図５，図６を参照して第３実施例を、図７，図８を参照
して第４実施例を説明する。これら第２，第３，第４実
施例は、基本構成は第１実施例と同じであるが、固定子
に通風孔８０，８１，８２に備えたことが第１実施例と
異なる。

【００３１】第２実施例では図３，図４に示すように、
ステータ鉄心１８に、軸方向に伸びる複数個の通風孔８
０を形成している。第３実施例では図５，図６に示すよ
うに、フレーム１３の外周面に軸方向に伸びる複数個の
溝を形成することにより、フレーム１３とステータ鉄心
１８の間に、軸方向に伸びる複数個の通風孔８１を形成
している。第４実施例では図７，図８に示すように、ス
テータ鉄心１８の外周面に軸方向に伸びる複数個の溝を
形成することにより、フレーム１３とステータ鉄心１８
の間に、軸方向に伸びる複数個の通風孔８２を形成して
いる。

【００３２】このような第２，第３，第４実施例では、
反連結側から連結側に向い通風孔８０，８１，８２の中
を空気が流れるので、ステータ鉄心１８やフレーム１３
の冷却を更に効果的に実行することができる。そしてコ
イル１９ａ，１９ｂからステータ鉄心１８を通りフレー
ム１３の表面に伝達する熱を低減させ、フレーム１３の
表面温度を低減することができる。

【００３３】次に図９，図１０を参照して第５実施例
を、図１１，図１２を参照して第６実施例を説明する。
第５，第６実施例は、基本構成は第１実施例と同じであ
るが、回転子に通風孔９０，９１を備えたことが第１実
施例と異なる。

【００３４】第５実施例では図９，図１０に示すように
断面円形で軸方向に伸びる複数本の通風孔９０をロータ
鉄心１７に形成している。第６実施例では図１１，図１
２に示すように断面扇形で軸方向に伸びる複数本の通風
孔９１をロータ鉄心１７に形成している。したがって第
５，第６実施例では、反連結側から連結側に向い通風孔
９０，９１の中を空気が流れるのでロータ鉄心１７の冷
却を更に効果的に実行することができる。そして二次銅
体→ロータ鉄心１７→回転軸１４→軸受１５，１６とい
う経路に沿い伝わる熱を低減して、軸受１５，１６の温
度を低減させることができる。

【００３５】次に、本発明の第７実施例を、横断面図で
ある図１３及び縦断面図である図１４を参照して説明す
る。第７実施例では、反連結側に送風量の大きいファン
（ファン装置）５３を備え、連結側に送風量の小さいフ
ァン（ファン装置）５４を備えている。そしてファン５
３，５４による空気を吹込口６３，６４を介して送風す
ることにより、第１実施例と同様に、空気は径方向に流
れると共に、反連結側から連結側に向いギャップ中を軸
方向に流れて効果的な冷却ができる。

【００３６】次に本発明の第８実施例を、横断面図であ
る第１５図及び縦断面図である図１６を参照して説明す
る。第８実施例では、送風量の大きい１台のファン（フ
ァン装置）５５により吹込口６５を介して空気を送風し
ている。このファン５５の取付位置であるファン中心Ｃ
₁ は、軸方向に関し、軸中央位置Ｃ₂ よりも反連結側に
ずれて位置している。したがって反連結側の風圧が連結
側の風圧よりも大きくなり、空気は反連結側から連結側
に向い軸方向に流れる。もちろん、径方向に向っても空
気は流れる。かくして、効果的な冷却ができる。

【００３７】なお上記各実施例では、反連結側の風圧が
連結側の風圧よりも大きくなるようにファン装置を備え
たが、連結側の風圧が反連結側の風圧よりも大きくなる
ようにファン装置を備えるようにしてもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上実施例と共に具体的に説明したよう
に本発明によれば、電動機内部の一方の側の風圧が他方
の側の風圧よりも大きくなるようにファン装置を備えた
ため、送風した空気は径方向に流れるのみならず、軸方
向にも流れて効果的な冷却が実行できる。

【００３９】更に固定子や回転子に、軸方向に伸びる通
風孔を形成することにより、より良好な冷却を実行する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す横断面図。

【図２】本発明の第１実施例を示す縦断面図。

【図３】本発明の第２実施例を示す横断面図。

【図４】本発明の第２実施例を示す縦断面図。

【図５】本発明の第３実施例を示す横断面図。

【図６】本発明の第３実施例を示す縦断面図。

【図７】本発明の第４実施例を示す横断面図。

【図８】本発明の第４実施例を示す縦断面図。

【図９】本発明の第５実施例を示す横断面図。

【図１０】本発明の第５実施例を示す縦断面図。

【図１１】本発明の第６実施例を示す横断面図。

【図１２】本発明の第６実施例を示す縦断面図。

【図１３】本発明の第７実施例を示す横断面図。

【図１４】本発明の第７実施例を示す縦断面図。

【図１５】本発明の第８実施例を示す横断面図。

【図１６】本発明の第８実施例を示す縦断面図。

【図１７】先に出願した強制冷却形電動機を示す縦断面
図である。

【図１８】先に出願した強制冷却形電動機を示す横断面
図である。

【図１９】従来の強制通風冷却形電動機を示す縦断面
図。

【図２０】従来の強制通風冷却形電動機を示す横断面
図。

【符号の説明】

１０ 電動機 １１，１２ ブラケット １３ フレーム １４ 回転軸 １５，１６ 軸受 １７ ロータ鉄心 １８ ステータ鉄心 １９ａ，１９ｂ コイル ２０ 吹込口 ２１ 排気口 ３０ ブロワー ３１ 吸込口 ５０，５１，５２，５３，５４，５５ ファン ６０，６１，６２，６３，６４，６５ 吹込口 ７０ 排気口 ８０，８１，８２ 通風孔 ９０，９１ 通風孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機のフレームに、外部空気を電動機
   内部に送り込む第１のファン装置と第２のファン装置を
   備え、しかも第１のファン装置は軸方向に関し電動機内
   部の一方の側の部分に送風する位置に配されると共に送
   風量が第２のファン装置の送風量よりも多く、第２のフ
   ァン装置は軸方向に関し電動機内部の他方の側の部分に
   送風する位置に配されていることを特徴とする強制通風
   冷却形電動機。
2. 【請求項２】 電動機のフレームに、外部空気を電動機
   内部に送り込む第１のファン装置と第２のファン装置を
   備え、しかも第１のファン装置は軸方向に関し電動機内
   部の一方の側の部分に送風する位置に配されると共に送
   風量が第２のファン装置の送風量よりも多く、第２のフ
   ァン装置は軸方向に関し電動機内部の他方の側の部分に
   送風する位置に配されており、 更に電動機の固定子には軸方向に伸びる複数本の通風孔
   が形成されていることを特徴とする強制通風冷却形電動
   機。
3. 【請求項３】 電動機のフレームに、外部空気を電動機
   内部に送り込む第１のファン装置と第２のファン装置を
   備え、しかも第１のファン装置は軸方向に関し電動機内
   部の一方の側の部分に送風する位置に配されると共に送
   風量が第２のファン装置の送風量よりも多く、第２のフ
   ァン装置は軸方向に関し電動機内部の他方の側の部分に
   送風する位置に配されており、 更に電動機の回転子には軸方向に伸びる複数本の通風孔
   が形成されていることを特徴とする強制通風冷却形電動
   機。
4. 【請求項４】 電動機のフレームに、外部空気を電動機
   内部に送り込むファン装置を備え、しかも前記ファン装
   置は軸方向に関し中央位置からずれた位置に配されてい
   ることを特徴とする強制通風冷却形電動機。