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JP2002058207A - 冷却流路付モータ - Google Patents

冷却流路付モータ

Info

Publication number
JP2002058207A
JP2002058207A JP2000243557A JP2000243557A JP2002058207A JP 2002058207 A JP2002058207 A JP 2002058207A JP 2000243557 A JP2000243557 A JP 2000243557A JP 2000243557 A JP2000243557 A JP 2000243557A JP 2002058207 A JP2002058207 A JP 2002058207A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
stator
motor
lubricating
cooling oil
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000243557A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Isaka
弘 猪坂
Takeshi Ishii
岳 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP2000243557A priority Critical patent/JP2002058207A/ja
Publication of JP2002058207A publication Critical patent/JP2002058207A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00Pumping installations or systems
    • F04D25/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5806Cooling the drive system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/60Shafts
    • F05D2240/61Hollow

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Induction Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転子および固定子の温度上昇を抑えること
ができる冷却流路付モータを提供する。 【解決手段】 固定子2のモータコイル2cに電流を流
し、回転子1に取付けられたシャフト5を回転させる。
シャフト5が回転すると、下部に設けられた潤滑冷却油
ポンプ8が、オイルサンプ9に貯められた潤滑冷却油7
をシャフト5の中空部にくみ上げ、潤滑油給油口11、
モータ冷却油給油口13、潤滑油給油口12にまで上が
れば、遠心力によりシャフト5の外部に放出する。潤滑
冷却油7は、軸受4及び軸受3を潤滑し、同時に、回転
子1と固定子2との隙間14に入る。回転子1の表面又
は固定子2の表面、または、その両方に回転軸方向に螺
旋状の溝(1a、2a)が設けられ、回転子1の回転に
伴って潤滑冷却油7を、回転軸方向に強制的に流し冷却
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、冷却流路付モータ
に係わり、特に、レーザ加工機用ブロアなど真空に近い
環境下で用いられるターボブロアのモータの冷却に関す
る。
【0002】
【従来の技術】誘導電動機は、変圧器と同様に一次巻線
と二次巻線(または導体)とを有し、電力を一次巻線の
みに供給し、二次巻線(または導体)の電圧・電流は一
次巻線から誘導作用によって間接的に供給される。その
構造は、モータの固定子に複数のコイルを空間的に等間
隔に配列して、各コイルに流れる電流の位相をずらし、
その交番磁界を合成し、一つの回転磁界を発生させるも
のである。そして、その回転磁界によって導体である回
転子に起電力を発生させ、局部電流すなわち渦電流の流
れを発生させる。これにより回転子は回転磁界の方向に
回転する。一次側に供給される一次電流は、モータを無
負荷で運転している場合、回転磁界を作るために必要な
磁化電流と鉄損及び摩擦損を供給するための有効電流と
の合成である無負荷電流と、モータに負荷をかけて運転
している場合の負荷電流とのベクトル和である。その一
次電流によって形成される磁気回路は、一次巻線を有す
る固定子の鉄心と、固定子と回転子間の隙間と、回転子
の導体とから構成される。そして、そのエネルギーは、
負荷のかかった回転子を回転させるための電力と、磁気
回路の鉄損、銅損、摩擦損に消費される。図3に、ター
ボブロワの断面構造を示す。上部にターボブロワの吸引
用のターボ通路18を有し、回転翼によりターボ通路1
9から外部に吹き出すもので、モータのハウジング6に
設けられた固定子2のモータコイル2cに、一次電流を
流すことにより回転磁界を発生させ、二次側の回転子1
に起電力を発生させ、局部電流すなわち渦電流の流れを
発生させて、回転子1を回転磁界の方向に回転させる。
回転子1はシャフト5に取付けられ、シャフト5は中心
にシャフト穴10を有し、軸受3と軸受4で保持され、
上部にターボ翼が取付けられている。シャフト5の下方
にはシャフト5が回転することにより、オイルサンプ9
に貯められた潤滑冷却油7を、シャフト穴10に吸い上
げる潤滑冷却油ポンプ8が設けられている。そして回転
中は潤滑冷却油7を上方に吸い上げて、潤滑油給油口1
2から軸受3及び潤滑油給油口11から軸受4に供給し
ている。そして軸受3を通過した潤滑冷却油7は下方に
滴り、シャフト5に設けられた回転するランナ17の遠
心力によって周囲に飛散し、回転子1と固定子2の隙間
14に入り込まないようにしている。また、軸受4を通
過した潤滑冷却油7は通路15から下方のオイルサンプ
9に滴る。一方、回転子1の上下部に対応するシャフト
5の位置に、モータ冷却油給油口13a、13bが設け
られ、そこから潤滑冷却油7が、回転子1の上下に供給
され、上部に設けられたモータ冷却油給油口13aから
の潤滑冷却油7は、回転子1及び固定子2に飛散し、回
転子1と固定子2を冷却する。また、下部に設けられた
モータ冷却油給油口13bからの潤滑冷却油7は、下方
のランナ16によって周囲に飛散する。潤滑油給油口1
1、12及びモータ冷却油給油口13a、13bから出
た潤滑冷却油7は、全て最後には下方に設けられたオイ
ルサンプ9に貯められる。そして、再び潤滑冷却油ポン
プ8によって、吸い上げられ循環する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のモータは、以上
のように構成されているが、回転子1と固定子2の隙間
14に潤滑冷却油7などの流体が入りこむと、回転子1
の回転に伴い引きずりによる摩擦損失が増大して、モー
タのエネルギー損失を増加させる。また、真空に近い環
境下にあって放熱しにくい回転子1が、摩擦損失による
発熱でさらに温度上昇し、回転子1の強度が低下した
り、定格回転ができないという問題がある。
【0004】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、回転子および固定子の温度上昇を抑え
ることができる冷却流路付モータを提供することを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の冷却流路付モータは、回転磁界を発生させ
る固定子とそれによって回転する回転子を有し、冷却油
で固定子と回転子を冷却するモータにおいて、回転子の
表面または固定子の表面、またはその両方に回転軸方向
に螺旋状の溝を設け、回転子の回転に伴って冷却媒体を
回転軸方向に流し回転子および固定子を冷却できるよう
にしたものである。
【0006】本発明の冷却流路付モータは上記のように
構成されており、回転子の表面または固定子の表面、ま
たはその両方に回転軸方向に螺旋状の溝を設けて、回転
子の回転に伴って冷却媒体を、回転軸方向に強制的に流
すことができるので、回転子の回転に伴い引きずりによ
る摩擦損失を少なくして、回転子および固定子を冷却す
ることができる。そして、真空に近い環境下で回転子の
摩擦損失による温度上昇も低減できるので、回転子の強
度に影響することなく、定格回転をすることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の冷却流路付モータの一実
施例を図1を参照しながら説明する。図1は本発明の冷
却流路付モータの断面構造を示す図である。本冷却流路
付モータは、ハウジング6に取付けられ固定子冷却溝2
aと回転磁界を発生させるためのモータコイル2cとを
設けた固定子2と、シャフト5に固定され前記回転磁界
によって回転する回転子冷却溝1aを設けた回転子1
と、上部と下部で軸受3および軸受4によって支持さ
れ、軸受3に潤滑冷却油7を供給する潤滑油供油口12
と、回転子1、固定子2及びその隙間14に潤滑冷却油
7を供給するモータ冷却油給油口13と、軸受4に潤滑
冷却油7を供給する潤滑油供油口11と、中空円筒状の
シャフト5の下部に設けられ、回転することによりオイ
ルサンプ9に貯められた潤滑冷却油7をシャフト中空部
にくみ上げることのできる潤滑冷却油ポンプ8とを備え
たシャフト5と、軸受3とモータ冷却油給油口13とか
ら滴下し回転子1及び固定子2を冷却して下方に通路1
5を通して滴下する潤滑冷却油7及び軸受4から滴下す
る潤滑冷却油7を貯めるオイルサンプ9とから構成され
ている。モータの回転子1は、導電性の良い材料が用い
られ、固定子2によって作られた回転磁界中で、その導
体である表面に起電力を発生させ、局部電流すなわち渦
電流の流れを発生させる。これにより回転子は回転磁界
の方向に回転する。そして、図2に示すように、回転子
1の表面に、回転方向に螺旋状(ネジ溝)に上がる回転
子冷却溝1aが加工されている。回転時にモータ冷却油
給油口13から供給される潤滑冷却油7及び軸受3から
滴下する潤滑冷却油7が回転子1と固定子2の隙間14
に流れ込み、回転することにより潤滑冷却油7は強制的
に遠心力でこの回転子冷却溝1aに流され、回転子1と
固定子2を冷却する。また、モータの固定子2は、軸方
向に絶縁処理を施した薄鋼鈑(1〜3%程度の珪素を含
み厚さ0.35〜0.50mm程度)を成層して、複数
のモータコイル2cを空間的に等間隔に配列して、各コ
イルに流れる電流の位相をずらし、その交番磁界を合成
し、一つの回転磁界を発生させるものである。そして、
図1に示すように、固定子2の表面に、回転方向に螺旋
状(ネジ溝)に上がる固定子冷却溝2aが加工されてい
る。回転時にモータ冷却油給油口13から供給される潤
滑冷却油7および軸受3から滴下する潤滑冷却油7が回
転子1と固定子2の隙間14に流れ込み、回転に伴って
回転子1の表面または固定子2の表面の回転子冷却溝1
a、固定子冷却溝2aに集められ、ネジ溝のポンプ作用
により、下方に排出される。そのネジ溝を流れることに
よって流体の引きずり摩擦による発熱を抑え、また、定
常的に流れることにより、回転子1及び固定子2の冷却
ができる。
【0008】次に、本冷却流路付モータの動作について
説明する。一次側の固定子2に設けられたモータコイル
2cに電流を流すと、回転磁界が発生し回転子1が回転
し、それに取付けられているシャフト5が回転する。シ
ャフト5の下方に設けられた潤滑冷却油ポンプ8が、シ
ャフト5の回転によりオイルサンプ9に貯えられた潤滑
冷却油7をシャフト5の中心内空部にくみ上げる。シャ
フト5に入った潤滑冷却油7は、シャフト5の回転によ
り潤滑油給油口11、モータ冷却油給油口13、潤滑油
給油口12に達し、そこから遠心力によりシャフト5の
外側に放出される。潤滑油給油口11、12を出た潤滑
冷却油7は、軸受4、軸受3を潤滑し、その後下に落ち
る。モータ冷却油給油口13を出た潤滑冷却油7は、軸
受3を潤滑した潤滑冷却油7と一緒になって、回転子1
と固定子2の隙間14に入る。隙間14に入った潤滑冷
却油7は、回転子1に作られた回転子冷却溝1a(ネジ
溝)に集められ、回転子1の回転方向に対応して下方へ
流れ、この時、回転子1と固定子2を冷却する。下に流
れ出た潤滑冷却油7は、軸受4を潤滑した潤滑冷却油7
と合流して下部に設けられたオイルサンプ9に戻る。
【0009】上記の実施例の動作説明ではネジ溝は、回
転子1にある場合を説明したが、固定子2の回転子1に
面する表面にあっても良い。また、軸受3、4の潤滑機
構は、シャフト5の内部から潤滑冷却油7を供給する方
式で説明したが、別の潤滑方式でも良い。例えば、外部
からポンプなどで供給する方法でも良い。
【0010】
【発明の効果】本発明の冷却流路付モータは上記のよう
に構成されており、回転子の表面又は固定子の表面、ま
たはその両方に回転軸方向に螺旋状の溝を設けて、回転
子の回転に伴って潤滑冷却油を、回転軸方向に強制的に
流し、シャフトの回転による遠心力を利用して軸受とモ
ータの部分に供給するため、軸受の潤滑と、モータの回
転子と固定子の冷却とを同時に行うことができ、且つ、
潤滑油又は冷却油を供給するための別機構のポンプなど
が不要となり、構造が簡単になる。そして、回転により
強制的に潤滑冷却油を取りこむので、引きずりによる摩
擦損失が少なく、真空に近い環境下で回転子の温度上昇
も低減することができ、回転子の強度に影響することな
く、定格回転をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の冷却流路付モータの一実施例を示す
図である。
【図2】 本発明の冷却流路付モータの回転子を示す図
である。
【図3】 従来のターボブロワのモータ断面を示す図で
ある。
【符号の説明】
1…回転子 1a…回転子冷却溝 2…固定子 2a…固定子冷却溝 2c…モータコイル 3…軸受 4…軸受 5…シャフト 6…ハウジング 7…潤滑冷却油 8…潤滑冷却油ポンプ 9…オイルサンプ 10…シャフト穴 11…潤滑油給油口 12…潤滑油給油口 13…モータ冷却油給油口 14…隙間 15…通路 16…ランナ 17…ランナ
フロントページの続き Fターム(参考) 5H002 AA10 AD02 5H013 FF00 LL07 5H609 BB02 BB19 BB20 BB24 PP02 PP05 PP06 PP07 PP08 PP09 PP10 QQ05 QQ10 RR35 RR40 RR69 RR71 RR73

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転磁界を発生させる固定子とそれによっ
    て回転する回転子を有し、冷却油で固定子と回転子を冷
    却するモータにおいて、回転子の表面または固定子の表
    面、またはその両方に回転軸方向に螺旋状の溝を設け、
    回転子の回転に伴って冷却媒体を回転軸方向に流し回転
    子および固定子を冷却できるようにしたことを特徴とす
    る冷却流路付モータ。
JP2000243557A 2000-08-11 2000-08-11 冷却流路付モータ Pending JP2002058207A (ja)

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