(57)【要約】【課題】冷却性能を高めた回転子を得ること。【解決手段】回転子１００は、複数のスロット１０２ａを有し、シャフト１０１が固定される回転子鉄心１０２と、スロット１０２ａ内に形成される導体バー１０６と、回転子鉄心１０２のシャフト１０１の軸方向における両端部に配置されて、導体バー１０６と接続される導体エンドリング１０３と、導体エンドリング１０３からシャフト１０１の軸方向、かつ導体バー１０６とは反対方向に向けて延び、表面に凹凸形状１０５が設けられている少なくとも一つの冷却フィン１０４とを有し、導体バー１０６、導体エンドリング１０３及び冷却フィン１０４は、一体成形されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスロットを有し、シャフトが固定される回転子鉄心と、
前記スロット内に形成される導体バーと、
前記回転子鉄心の前記シャフトの軸方向における両端部に配置されて、前記導体バーと接続される導体エンドリングと、
前記導体エンドリングから前記シャフトの軸方向、かつ前記導体バーとは反対方向に向けて延び、表面に凹凸形状が設けられている少なくとも一つの冷却フィンとを有し、
前記導体バー、前記導体エンドリング及び前記冷却フィンは、一体成形されていることを特徴とする回転子。
【請求項２】
前記冷却フィンの各々は、前記シャフトの軸方向に垂直な断面において、前記シャフトの中心を通る直線に対して線対称な形状であることを特徴とする請求項１に記載の回転子。
【請求項３】
前記冷却フィンは、前記導体エンドリングから前記シャフトの軸方向に延びる第１のフィン部と、前記導体エンドリング及び前記第１のフィン部よりも内周側に形成された第２のフィン部とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転子。
【請求項４】
前記冷却フィンは、外周部に前記凹凸形状が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の回転子。
【請求項５】
前記凹凸形状は、前記シャフトの中心線に平行に連なる形状であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の回転子。
【請求項６】
前記凹凸形状は、前記シャフトの軸方向において空気と接触する面を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の回転子。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の回転子と、固定子とを有することを特徴とする電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強制空冷を行う回転子及び電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機に対する高効率化及び高出力化へのニーズが高まっている。電動機は、駆動の際に通電により熱を発するため、高効率化及び高出力化を実現するためには電動機の発熱を抑制する必要がある。
【０００３】
電動機の運転によって発生する熱は、電動機を構成する部材に一時的に蓄えられるが、電動機を連続運転するためには、電動機の外部へ熱を排出する構造が必要である。
【０００４】
電動機の冷却方式の一つである空冷方式は、空気との熱交換により放熱を行う方式である。空冷方式には、ファンによる強制的に通風させて熱を拡散させる強制空冷と、強制的な通風を行わない自然空冷とがある。電動機においては、筐体及び放熱フィンから放熱させる自然空冷と、ファンを使用して電動機内部を冷却する強制空冷とを併用することが主流となっている。
【０００５】
電動機には同期式と誘導式との二通りの駆動方式があり、一般的な産業用途には、堅牢かつ強靱である誘導式の電動機が広く用いられている。誘導式の電動機は、原理上回転子にも電流が流れるため、さらなる高効率化を実現するためには、回転子に電流が流れることによって発生する熱への対策が必要である。
【０００６】
特許文献１には、ファンにより回転子を冷却する電動機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６４−６４５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示される電動機は、回転子の端部にファンを直に接触させているが、回転子とファンとの接続部分において界面熱抵抗が生じるため、回転子の冷却性能を高めることはむずかしかった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、冷却性能を高めた回転子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数のスロットを有し、シャフトが固定される回転子鉄心と、スロット内に形成される導体バーと、回転子鉄心のシャフトの軸方向における両端部に配置されて、導体バーと接続される導体エンドリングと、導体エンドリングからシャフトの軸方向、かつ導体バーとは反対方向に向けて延び、表面に凹凸形状が設けられている少なくとも一つの冷却フィンとを有する。導体バー、導体エンドリング及び冷却フィンは、一体成形されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、冷却性能を高めた回転子を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る回転子の斜視図
【図２】実施の形態１に係る回転子の正面図
【図３】実施の形態１に係る回転子の縦断面図
【図４】実施の形態１に係る回転子の横断面図
【図５】本発明の実施の形態２に係る回転子の正面図
【図６】実施の形態２に係る回転子の縦断面図
【図７】本発明の実施の形態３に係る回転子の正面図
【図８】実施の形態３に係る回転子の縦断面図
【図９】本発明の実施の形態４に係る回転子の正面図
【図１０】実施の形態４に係る回転子の縦断面図
【図１１】本発明の実施の形態５に係る回転子の正面図
【図１２】実施の形態５に係る回転子の縦断面図
【図１３】本発明の実施の形態６に係る回転子の正面図
【図１４】実施の形態６に係る回転子の縦断面図
【図１５】本発明の実施の形態７に係る電動機の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態に係る回転子及び電動機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る回転子の斜視図である。図２は、実施の形態１に係る回転子の正面図である。図３は、実施の形態１に係る回転子の縦断面図である。図４は、実施の形態１に係る回転子の横断面図である。図４は、図３中のIV-IV線での断面を示している。実施の形態１に係る回転子１００は、シャフト１０１と、シャフト１０１に固定された回転子鉄心１０２とを有する。回転子鉄心１０２は、複数枚の磁性鋼板をシャフト１０１の軸方向に積層して円筒状に形成されている。回転子鉄心１０２は、複数のスロット１０２ａが円周方向に間隔を空けて形成されている。スロット１０２ａに配置される導体バー１０６と、回転子鉄心１０２の軸方向の両端部に配置されて導体バー１０６に接続される導体エンドリング１０３と、導体エンドリング１０３の端面に円周方向に分散配置された冷却フィン１０４とは、アルミダイカストにより一体成形されている。ここで、導体エンドリング１０３の端面には、少なくとも一つの冷却フィン１０４が形成されていればよく、冷却フィン１０４の数は任意である。冷却フィン１０４の各々は、シャフト１０１の軸方向に垂直な断面において、シャフト１０１の中心を通る直線に対して線対称な形状である。
【００１５】
冷却フィン１０４の表面には、表面積を拡大する凹凸形状１０５が設けられている。実施の形態１において、凹凸形状１０５は、シャフト１０１の軸方向と平行に連なった凹とシャフト１０１の軸方向と平行に連なった凸とで構成されている。凹凸形状１０５がシャフト１０１の軸方向と平行に連なる形状であるため、表面に凹凸形状１０５が設けられた冷却フィン１０４とエンドリング１０３と導体バー１０６とを一体成形で成形するための型を、シャフト１０１の軸方向に沿って導体バー１０６とは反対側に抜きやすくなる。したがって、凹凸形状１０５が設けられた冷却フィン１０４とエンドリング１０３と導体バー１０６とを一体成形で成形するための型が複雑になることを抑制できるとともに、冷却フィン１０４とエンドリング１０３と導体バー１０６との一体成形品の製造効率を高めることができる。
【００１６】
回転子１００が回転することにより、シャフト１０１に固定された導体エンドリング１０３及び冷却フィン１０４が回転し、冷却フィン１０４がシャフト１０１の径方向の気流を発生させる。冷却フィン１０４が発生させた気流は、冷却フィン１０４の表面に沿って流れる際に冷却フィン１０４から熱を奪う。したがって、回転子１００で発生した熱は、冷却フィン１０４を通じて空気中に放熱される。
【００１７】
冷却フィン１０４は、導体エンドリング１０３と一体成形されているため、導体エンドリング１０３と冷却フィン１０４との間に界面熱抵抗は発生しない。したがって、導体エンドリング１０３に別部品の冷却フィンを接触させる場合よりも冷却性能を高めることができる。また、冷却フィン１０４と導体エンドリング１０３とが一体成形されているため、冷却フィン１０４を導体エンドリング１０３に組み付ける作業が不要であり、生産性も向上する。
【００１８】
また、冷却フィン１０４は、シャフト１０１の軸方向に垂直な断面において、シャフト１０１の中心を通る直線に対して線対称な形状であるため、回転子１００の回転方向によらず同じ気流を発生させることができる。
【００１９】
また、冷却フィン１０４の表面に凹凸形状１０５が設けられているため、冷却フィン１０４の放熱面積が増大する。よって、実施の形態１に係る回転子１００は、冷却性能を高めることができる。
【００２０】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る回転子の正面図である。図６は、実施の形態２に係る回転子の縦断面図である。実施の形態２に係る回転子１００において、冷却フィン１０４は、導体エンドリング１０３からシャフト１０１の軸方向に延びる第１のフィン部１０４ａと、導体エンドリング１０３及び第１のフィン部１０４ａよりも内周側に形成された第２のフィン部１０４ｂとを有する。
【００２１】
実施の形態２に係る回転子１００の冷却フィン１０４は、第１のフィン部１０４ａに加え第２のフィン部１０４ｂを備えるため、実施の形態１に係る回転子１００と比較して冷却フィン１０４の放熱面積が増大し、冷却性能が向上する。また、第２のフィン部１０４ｂは、導体エンドリング１０３及び第１のフィン部１０４ａの内周側に設けられているため、シャフト１０１の回転軸に垂直な平面における冷却フィン１０４の断面係数は、実施の形態１に係る回転子１００よりも増大する。したがって、実施の形態２に係る回転子１００は、冷却フィン１０４の根元部分の剛性を高め、耐久性を高めることができる。
【００２２】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係る回転子の正面図である。図８は、実施の形態３に係る回転子の縦断面図である。実施の形態３に係る回転子１００において、冷却フィン１０４の外周側にも凹凸形状１０５が形成されている。これ以外は実施の形態１に係る回転子１００と同様である。
【００２３】
実施の形態３に係る回転子１００は、冷却フィン１０４の外周側にも凹凸形状１０５が形成されているため、実施の形態１に係る回転子１００と比較して冷却フィン１０４の放熱面積が増大し、冷却性能が向上する。
【００２４】
実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４に係る回転子の正面図である。図１０は、実施の形態４に係る回転子の縦断面図である。実施の形態４に係る回転子１００において、凹凸形状１０５は、シャフト１０１の回転軸と平行に連なる凹凸ではない点で実施の形態１と相違する。実施の形態４に係る回転子１００において、凹凸形状１０５には、円柱状の凸が複数配置されている。ただし、凹凸形状１０５に配置される凸は円柱状に限定はされない。
【００２５】
実施の形態４に係る回転子１００の凹凸形状１０５は、シャフト１０１の回転軸と平行に連なる凹凸ではないため、凹凸はシャフト１０１の軸方向においても空気と接触する面が存在する。したがって、実施の形態４に係る回転子１００は、実施の形態１に係る回転子１００と比較して冷却フィン１０４の放熱面積が増大し、冷却性能が向上する。
【００２６】
実施の形態５．
図１１は、本発明の実施の形態５に係る回転子の正面図である。図１２は、実施の形態５に係る回転子の縦断面図である。実施の形態５に係る回転子１００において、冷却フィン１０４は、導体エンドリング１０３からシャフト１０１の軸方向に延びる第１のフィン部１０４ａと、導体エンドリング１０３及び第１のフィン部１０４ａよりも内周側に形成された第２のフィン部１０４ｂとを有する。実施の形態５に係る回転子１００は、冷却フィン１０４の外周側にも凹凸形状１０５が形成されている。
【００２７】
実施の形態５に係る回転子１００は、実施の形態２又は実施の形態３に係る回転子１００と比較して冷却フィン１０４の放熱面積が増大し、冷却性能が向上する。
【００２８】
実施の形態６．
図１３は、本発明の実施の形態６に係る回転子の正面図である。図１４は、実施の形態６に係る回転子の縦断面図である。実施の形態６に係る回転子１００において、冷却フィン１０４は、導体エンドリング１０３からシャフト１０１の軸方向に延びる第１のフィン部１０４ａと、導体エンドリング１０３及び第１のフィン部１０４ａよりも内周側に形成された第２のフィン部１０４ｂとを有する。実施の形態６に係る回転子１００において、凹凸形状１０５は、シャフト１０１の回転軸と平行に連なる凹凸ではないため、凹凸はシャフト１０１の軸方向においても空気と接触する面が存在する。
【００２９】
実施の形態６に係る回転子１００は、実施の形態２又は実施の形態４に係る回転子１００と比較して冷却フィン１０４の放熱面積が増大し、冷却性能が向上する。
【００３０】
実施の形態７．
図１５は、本発明の実施の形態７に係る電動機の構成を示す図である。実施の形態７に係る電動機３００は、実施の形態１から実施の形態６のいずれかに係る回転子１００と固定子２００とを有する。
【００３１】
実施の形態７に係る電動機３００は、回転子１００で発生した熱を空気中に排出できるため、高効率化及び高出力化が可能である。また、回転子１００の回転方向によらずに回転子１００を冷却できるため、正回転及び逆回転の頻度の差が小さい産業用途への適用に適している。
【００３２】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１００  回転子、１０１  シャフト、１０２  回転子鉄心、１０２ａ  スロット、１０３  導体エンドリング、１０４  冷却フィン、１０４ａ  第１のフィン部、１０４ｂ  第２のフィン部、１０５  凹凸形状、１０６  導体バー、２００  固定子、３００  電動機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020178380.tif 000009
【図８】
2020178380.tif 000010
【図９】
2020178380.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2020178380.tif 000013
【図１２】
2020178380.tif 000014
【図１３】
2020178380.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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