JPH1118367A - モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータを効率的に冷却しつつ小型化と低コス
ト化を達成することができるモータを提供する。 【解決手段】 フレーム１と、フレーム１内に回転可能
に設けられた主軸２と、この主軸２を取り囲んで一体に
取付けられたロータ３と、ロータ３を取り囲むステータ
４とを備え、これらステータ４とロータ３の軸方向両端
部に形成された２つの端部空間１１，１２を連絡してこ
れらの端部空間１１，１２に冷却流体を循環流通させる
循環流路が形成されたモータにおいて、循環流路の少な
くとも１つは主軸２の軸孔２０として形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータの冷却方法
を改善した構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータの構造上、外側にあって固定され
ているステータの鉄心及びコイルで発生した熱は逃しや
すい。しかし回転体であるロータコアは、軸受によって
フレーム内の熱伝導性の悪い空気の中に支持されてい
る。このため、水中モータのようにフレーム外周に冷却
水が存在する場合でも、ロータで発生する熱が外部に逃
げにくく、予想以上にロータが発熱しコイルの損傷に至
る場合がある。

【０００３】モータロータの熱を効率的に外部に放出す
るようにしたモータとして、図３に示すようなものがあ
る。これは、筒状のフレーム１の内部の空間に、主軸２
と、この主軸を取り囲んで該主軸に一体に取り付けられ
たロータ３と、このロータ３を取り囲むステータ４を備
えている。

【０００４】フレーム１の内部には、軸方向両側に端部
空間（コア室）１１，１２が形成され、主軸２とロータ
３の間にロータ通風路６が形成され、フレーム１には軸
方向に延びる突条７が形成され、この内側にフレーム通
風路８が形成されている。そして、主軸２には、前記通
風路（循環流路）６，８を介して２つの端部空間の間で
内部の気体を循環させるファン５が一体に取り付けられ
ている。

【０００５】さらに、ロータ３の端面を構成するエンド
リング９には外方に突出する板状のフィン１０が形成さ
れており、これによってロータ３と流通する気体との熱
交換のための面積を増やして冷却効率を向上させてい
る。

【０００６】このモータにおいては、ロータ３の回転に
伴ってファン５によって外周方向に吐き出された冷却空
気はフレーム通風路８に導かれ、ここにおいてフレーム
１の外側にある冷却水によって冷やされ、図３の矢印で
示すように降下しながら下部コア室１１に導入される。
この冷却された空気は、さらにファン５の吸引により、
主軸２とロータコア３との間に形成されたロータ通風路
６に導かれ、ここでロータコア３にて発生した熱を奪い
ながら、矢印で示すように上昇し、上部コア室１２に到
達し、ファン５の吸込口に戻る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記のような従来のモ
ータにおいては、図４に示すように、下部コア室１１か
らファン５の吸引によりロータ通風路６に導かれた気体
は、ロータ通風路６の入口近傍に設けられたロータコア
３の放熱用フィン１０の作用によって外周側に曲げられ
る。そのため、ロータ通風路６に導かれるロータ冷却用
空気の量が不足し、ロータコア３の冷却が十分になされ
ないため、予想以上に温度が上昇することがあった。

【０００８】また、ロータ通風路を設けるために主軸を
特殊な形状にするか、ロータの主軸近傍に軸方向の穴を
多数設けなければならないため、加工コストが高くなる
とともに、径方向寸法が大きくなり、モータが全体とし
て大きくなってしまう。さらにロータ上部にファンを設
け、そのための空間を確保しなければならないので、こ
れもモータの小型化や低価格化の障害になっていた。

【０００９】この発明は、上記課題を解決するためにな
されたもので、モータを効率的に冷却しつつ小型化と低
コスト化を達成することができるモータを提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、フレームと、該フレーム内に回転可能に設けられた
主軸と、この主軸を取り囲んで一体に取付けられたロー
タと、該ロータを取り囲むステータとを備え、これらス
テータとロータの軸方向両端部に形成された２つの端部
空間を連絡してこれらの端部空間に冷却流体を循環流通
させる循環流路が形成されたモータにおいて、前記循環
流路の少なくとも１つは前記主軸の軸孔として形成され
ていることを特徴とするモータである。

【００１１】これにより、主軸に通常その軸線に沿って
軸孔を形成し、これを冷却流体である空気その他の流体
の循環流路の一部として用いるので、軸の外部に往復の
循環流路を設ける必要がなく、その分モータ全体を小径
にすることができる。勿論、主軸を中空にしたことによ
り剛性を補う必要はあるが、そのために大径化する率は
小さい。通常、循環流路の他方は、ステータとフレーム
の間に形成し、フレームからの放散や伝熱によって外部
に放熱する。

【００１２】請求項２に記載の発明は、前記１つの循環
流路は、いずれか一方の端部空間において前記軸孔から
径方向に延びる遠心流路を有することを特徴とする請求
項１に記載のモータである。これにより、モータの回転
に伴う遠心力によって発生する流体移送作用を利用し
て、主軸内に冷却用流体を流し、端部空間に循環させ
る。

【００１３】請求項３に記載の発明は、前記ロータ端面
にフィンが形成され、前記遠心流路は該フィンに向けて
開口していることを特徴とする請求項２記載のモータで
ある。これにより、ロータのフィンによる吸い込み効果
をも利用して、流体を効率良く循環させることができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照してこの発明
の実施の形態の乾式水中モータを説明する。なお、従来
の構成と同様の箇所については符号を同一とし、説明を
省略する。

【００１５】図１に示すように、主軸２には、軸線に沿
って軸孔２０が形成され、これは上端側は上端面に開口
し、下端側はロータ３のフィン１０に対応する位置まで
延びている。軸孔２０の下端にはさらに径方向に延びる
複数の遠心流路２１が形成されている。主軸２はその上
端面がフレーム１との間に隙間を形成するように天板に
取り付けた軸受２２により支持されており、この軸受２
２には主軸２の上面の軸孔２０の開口部を上部コア室１
２と連絡する流通孔２３が形成されている。

【００１６】この実施の形態では、ステータ４とフレー
ム１の間のフレーム通風路８は形成されているが、ロー
タ３と主軸２の間のロータ通風路は形成されていない。
従って、先の実施の形態のように主軸２の外周面に突条
の加工はされておらず、主軸２の外径及びロータ３の内
径が小さくなり、モータ全体の外径も小さくすることが
できる。むしろ、ロータ３内面と主軸の外面を密着させ
て主軸２への伝熱によりロータ３を冷却するようにして
いる。気体流路として軸孔２０が形成されているが、こ
れによる主軸外径への影響は非常に小さい。

【００１７】以下、この発明の実施の形態の作用を説明
する。モータを動作させると、主軸２の回転に伴い、遠
心流路２１において作用する遠心力により、遠心流路２
１にある空気が径方向外方に吐出される。この主軸２の
持つ遠心流体機械の作用により、図に矢印で示すよう
に、遠心流路２１、下部コア室１１、フレーム流路８、
上部コア室１２、流通孔２３、軸孔２０、遠心流路２１
と循環する気体循環流が構成される。

【００１８】この循環気体はフレーム通風路８において
フレーム１の外側にある水や外気によって冷やされ、上
部コア室１２、軸孔２０、下部コア室１１を循環する過
程で各部を冷却する。このような冷却空気の循環システ
ムにより、主軸２及びロータコア３を効率良く冷却する
ことができる。この実施の形態では、遠心流路２１は下
部コア室１１のロータフィン１０に向けて開口している
ので、ロータフィンによる遠心効果も相乗的に作用して
冷却空気の循環量を増加できるため、より高い冷却効果
が得られる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、主軸に形成した軸孔を冷却流体である空気その他の
流体の循環流路の一部として用いるので、主軸を介して
ロータコアを冷却すると共に、フレーム内空気を循環さ
せてステータコイルをも冷却することができ、かつ軸の
外部に往復の循環流路を設ける必要がないのでその分モ
ータ全体を小径にすることができる。

【００２０】また、軸孔から径方向に延びる遠心流路を
設けることにより、モータの回転に伴う遠心力によって
発生する流体移送作用を利用して、簡便な冷却構造でロ
ータコアの発生熱を効率良く奪い、ステータコイルを冷
却し、モータの小型化を実現することができるととも
に、従来使用していたファンを不要にし、ロータ通風路
を設けるための主軸やロータコアの特殊形状を排除でき
るため、モータの低価格化にも貢献できる。

【００２１】さらに、この発明は、既に完成したモータ
の性能が不充分である場合に、主軸に冷却構造を追加で
加工することができ、充分な冷却作用を付与することが
可能となる。本発明は、乾式水中モータに限らず、液封
水中モータさらに陸上用のモータにも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の水中モータの全体
の構成を示す部分断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】従来の水中モータの（ａ）全体図、（ｂ）横断
面図である。

【図４】従来のモータにおける下部コア室内部の冷却空
気の循環を示す断面図である。

【符号の説明】

１ フレーム ２ 主軸 ３ ロータ ４ ステータ ８ フレーム通風路 ９ エンドリング １０ フィン １１ 下部コア室 １２ 上部コア室 ２０ 軸孔 ２１ 遠心流路 ２２ 軸受 ２３ 流通孔 ２４ 拡径部 ２５ 遠心流路 ２６ 吸込流路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームと、該フレーム内に回転可能に
   設けられた主軸と、この主軸を取り囲んで一体に取付け
   られたロータと、該ロータを取り囲むステータとを備
   え、 これらステータとロータの軸方向両端部に形成された２
   つの端部空間を連絡してこれらの端部空間に冷却流体を
   循環流通させる循環流路が形成されたモータにおいて、 前記循環流路の少なくとも１つは前記主軸の軸孔として
   形成されていることを特徴とするモータ。
2. 【請求項２】 前記１つの循環流路は、いずれか一方の
   端部空間において前記軸孔から径方向に延びる遠心流路
   を有することを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 【請求項３】 前記ロータ端面にフィンが形成され、前
   記遠心流路は該フィンに向けて開口していることを特徴
   とする請求項２記載のモータ。