(57)【要約】【課題】  電動機の反負荷側の転がり軸受（ベアリング等）において、軸受の外輪と内輪の冷却温度差に起因して、その寿命を縮めてしまうおそれがある。【解決手段】  電動機であって、出力軸側と反対の端部１１が筺体（２、３）から延伸し、筺体の外部に露出する回転子回転軸７と、前記筺体に取り付けられ、回転子回転軸を筺体に支持する軸受９と、端部１１の外周に取り付けられ、回転子回転軸と共回りすることで筺体外周に冷却風を送風するファン８とを備え、回転子回転軸に、前記端部側面１１と、ファン８の取り付け部分から軸受９までの筺体外部に露出する外周とに連通する穴４２ａ、４３ａを設ける。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸側と反対の端部が筺体から延伸し、筺体の外部に露出する固定子回転軸と、前記筺体に取り付けられ、前記回転子回転軸を筺体に支持する軸受と、前記端部外周に取り付けられ、回転子回転軸と共回りすることで筺体外周に冷却風を送風するファンとを少なくとも有する電動機であって、
前記回転子回転軸が、前記端部断面と、前記ファンの取り付け部分から前記軸受までの筺体外部に露出する外周とに連通する穴を有するものである電動機。
【請求項２】
請求項１に記載の電動機であって、前記穴が、前記端部断面に１つの開口部、前記回転子回転軸の前記ファンから前記軸受までの筺体外部に露出する外周に複数の開口部を有するものである電動機。
【請求項３】
請求項２に記載の電動機であって、前記複数の開口部が、前記回転軸を中心として前記回転子回転軸外周上に等間隔或いは不等間隔で設けられるものである電動機。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の電動機であって、前記複数の開口部の夫々が、前記回転子回転軸の軸心から外周方向に延伸する壁部等で仕切られて形成されるものである電動機。
【請求項５】
請求項２又は３に記載の電動機であって、前記複数の開口部の夫々が、回転子回転軸の軸心から外周方向に略等距離或いは不等距離且つ略同角度或いは不同角度互いにずれた点を起点として、前記軸心から外周方向への接点に向かって延伸する壁部で仕切られて形成されるものである電動機。
【請求項６】
請求項５に記載の電動機であって、前記起点が、前記回転子回転軸の回転方向に略同角度或いは不同角度互いにずれたものである電動機。
【請求項７】
端部が筺体から延伸し、筺体の外部に露出する回転子回転軸と、前記筺体に取り付けられ、前記回転子回転軸を筺体に支持する軸受とを少なくとも有する電動機であって、
前記回転子回転軸が、前記端部側面に設けられる１つの開口部と、前記筺体外部に露出する外周面に設けられる複数の開口部とを互いに連通する穴を有し、
前記外周面に設けられる複数の開口部の夫々が、前記回転子回転軸の軸心から外周方向に延伸する板状部で仕切られて形成されるものである電動機。
【請求項８】
請求項７に記載の電動機であって、前記板状部が、前記回転子回転軸の軸心を中心に互いに同角度或いは不同角度ずれて外周面方向に延伸するものである電動機。
【請求項９】
請求項７に記載の電動機であって、前記板状部が、回転子回転軸の軸心から外周方向に略等距離或いは不等距離且つ略同角度或いは不同角度互いにずれた点を起点として、前記軸心から外周方向への接点に向かって延伸するものである電動機。
【請求項１０】
請求項７〜９の何れか一項に記載の電動機であって、前記複数の開口部から前記端部側面までの外周面に取り付け、前記回転子回転軸と共回りすることで筺体外周に冷却風を送風するファンを更に有する電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動機に係り、回転軸や軸受等の冷却を行う電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機は駆動源として種々の用途に用いられており、様々な製品の内部に組み込まれて使用されることが多い。例えば、送風機、ポンプ、冷凍空調用の圧縮機、エスカレータなど、産業用から一般家庭用まで幅広く使用されている。特に近年では、地球温暖化が問題となっており、いかに環境負荷を減らし、温暖化の原因となるＣＯ２削減するかという課題に対し、電動機の高効率化が急務となっている。電動機の発熱は、電動機の性能に大きな影響を与えることから、十分な冷却を行うにあたり、種々の検討がなされている。
【０００３】
汎用の電動機として、例えば特許文献１に開示されるように、全閉外扇形電動機が広く用いられている。このような電動機は、電動機の回転軸を負荷側（出力軸側）と反対側（反負荷側）に突出させ、自らを冷却するための外扇ファンを突出した回転軸に直結した構造をとっているのが通例である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２‐２０００６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような電動機にあっては、運転時に回転子で発生する損失により、回転子が発熱することが知られているが、この熱が回転軸を伝わり、転がり軸受の内輪の温度上昇をもたらす。転がり軸受の外輪については、通常、外輪を支持する軸受箱を含んでいるブラケット部を冷却することで、軸受の温度を下げるよう十分考慮されているが、このことにより冷却されるのは、電動機の外殻を構成する部品と接している部品であり、軸受については、主に冷却されるのは外輪である。よって、転がり軸受の外輪と内輪の間に温度差が生じ、転がり軸受の内部隙間を減少させてしまうことが判っている。この温度差が大きいと、転がり軸受の内部隙間が負の隙間となってしまい、転がり軸受の転動体と転走面の間の面圧が増加し、軸受機械寿命を縮めてしまうおそれがある。
【０００６】
また、汎用の電動機では、外扇ファンは反負荷側に位置する場合が多く、負荷側に対して反負荷側については軸受外輪が接するブラケットが外扇ファンに一番近く、より冷やされる傾向があるため、軸受の内外輪温度差が大きくなりやすい。
転がり軸受内輪の温度上昇の低減を図りながらも、軸受の寿命低下を緩和し、信頼性確保、低コスト化を図ることのできる技術が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、例えば、特許請求の範囲に記載の構成を採用する。その一例を示すならば、出力軸側と反対の端部が筺体から延伸し、筺体の外部に露出する回転子回転軸と、前記筺体に取り付けられ、前記回転子回転軸を筺体に支持する軸受と、前記端部外周に取り付けられ、回転子回転軸と共回りすることで筺体外周に冷却風を送風するファンとを少なくとも有する電動機であって、前記回転子回転軸が、前記端部側面と、前記ファンの取り付け部分から前記軸受までの筺体外部に露出する外周面とに連通する穴を有する構成とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一側面によれば、回転軸を簡易に冷却することができ、軸受内外輪の温度差を緩和することで軸受内部隙間の減少を図り、軸受の寿命を縮めることなく、高効率化、信頼性確保、低コスト化を図った電動機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用した一実施形態である電動機の構成例を模式的に示す側（断）面図である。
【図２】本実施形態の反負荷側要部構成を拡大した側断面図である。
【図３】本実施形態の第２ファンの構成を例示する（Ａ−Ａ）断面図である。
【図４】本実施形態の第２ファンの要部構成例を拡大した側面図である。
【図５】本実施形態の第２ファンの要部構成例を拡大した側断面図である。
【図６】本実施形態の冷却風の流れを例示する模式図である。
【図７】本実施形態の比較例である電動機の反負荷側要部を拡大した側断面図である。
【図８】本発明を適用した他の実施形態である電動機の第２ファンの構成を例示する（Ａ−Ａ）断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明を適用した一実施の形態である電動機を詳細に説明する。
図１に、電動機の全体構成を示す。電動機は、電動機の外殻を構成する筐体（例えば、円周方向の外周を覆うハウジング３と、軸方向の外周を覆うブラケット２とから構成される。）を有する。ハウジング３の内部には、コイル４を巻き回した固定子コア５と回転方向自由に支持された回転子コア６を有し、図示しない電源からコイルに供給される交流電流との相互作用により生ずる回転磁界によって、回転子コア６が回転するようになっている。回転子コア６には、回転軸７が取付けられており、筐体から突出する出力軸（図の右側）に連結される負荷に回転力を付与するようになっている。
【００１１】
回転軸７は、ブラケット２に設けられる軸受９によって回転可能に支持されている。回転軸７の反負荷側に突出した部分の端部１１（図２参照）の終端近傍外周には、外扇ファン（第１ファン）８が取り付けてあり、回転軸７が回転すると第１ファン８が共回りするようになっている。この第１ファンが回転することで、冷却風が筐体２及び３の外周部に流通し、筐体外周と冷却風で熱交換を行うことで電動機の冷却が行われる。
【００１２】
外扇ファン８は、ファンカバー１で覆われて保護されている。ファンカバー１には吸気口（図示せず）が設けられており、吸気口から外気が取り込まれ、筐体の外周部へと送風が行われる。
図２の要部拡大図で示すように、本実施形態の電動機には、第２ファン１０が設けられる。この第２ファンは回転軸７と一体となっており、回転軸７を加工することで形成される。なお、「第２ファン」と称するが、当該要素は、必ずしも自律的に送風を行う機能のみを意味するものではなく、端部側面１２に設けられた開口部（後述の軸貫通部４３ａ等）から端部１１の外周面に設けられる複数の開口部（後述する空洞部４２a等）に外気を流通させる流路としての意味が含まれることを付言する。
【００１３】
図３に、図２のＡ-Ａ断面を示す。第２ファン１０の形状は、中心部に軸貫通部４３ａがあり、中心から外周に向け放射状に延伸する羽根部４１ａを有する。隣接する羽根部４１aによって、空洞部４２ａが形成される（羽根部４１ａは、空洞部４２ａを仕切る壁としての機能も有する。）。羽根部４１ａは回転軸７と一体で成型されている。
【００１４】
図４に、第２ファン１０の側面を示す。羽根部４１ａに挟まれた空洞部４２ａの開口部は、回転軸外周と連通する。図５に、図４の断面を示す。回転軸の端面から第２ファン１０を超える部分まで貫通穴となっており、軸端と空洞部４２の開口部までは、貫通穴４３ａと空洞部４２ａが連通するために、端面と開口部の間は空気が流れるようになっている。
【００１５】
図６に、本実施形態の冷却風の流れを示す。また、図７に通常の電動機の冷却風の流れを比較例として示す。図７において、冷却風は矢印αで示すように、ファンカバーの吸気口より筐体の外周に向けて流れる。これに対し本実施形態の場合、図６に示すように、前記αに加え、矢印βで示すように、回転軸端面から貫通穴４３ａ及び第２のファンを通る冷却風の流路が形成されている。
【００１６】
このように、本実施形態の電動機は、回転軸７に一体となった第２ファン１０を有し、また、回転軸７に、軸端部から第２ファン１０までの貫通穴を設けて、回転軸端から第２ファン１０を通じて空気の流れを形成する構造を有する。このため回転軸の回転に応じて、第２ファン１０によって貫通穴４３ａを通った空気が第２ファン１０の外周へ吐き出されて回転軸１内部に空気が流れることにより、電動機内部の回転子コア６から回転軸１に伝わってきた熱が逃がされ、回転軸１自体を冷却することができる。
【００１７】
また、外扇ファン１０で発生させる風は電動機全体を冷却するためのものであり、流量、風速共に第２ファン１０で発生する風に対し十分大きく、図６のＲで示す付近は負圧となる。そのため、第２ファン１０外周にある空間の空気は外扇ファン８で発生する風に誘引される。この誘引作用によって、上記軸貫通部を通過する空気は、必ず第２ファン１０から放出されるような空気の流れとなる。
【００１８】
図８に、第２ファン１０の他の形態例を示す。回転軸１に形成する第２ファン１０について、汎用電動機では、図３の断面図に示すように、両方向ファンと同じ羽形状とし、両方向回転において同じ方向への空気の流れを発生するようにするのが望ましいが、回転方向が予め一方向で定まっている用途では、図８断面図に示す羽根部４１ｂのように、軸中心からの放射方向に対し、一方に角度が付けられた一方向に特化した羽根形状としてもよい。即ち羽根部４１ｂが、回転軸１の軸心から外周方向に略等距離或いは不等距離且つ回転方向に略同角度或いは不同角度互いにずれた点を夫々起点として、軸心から外周方向に伸ばした直線と外周との接点に向かって延伸するように構成されている。この場合は図３の形態に比べ、より効率よく空気の流れを作ることができる。
【００１９】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらの構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができる。
例えば、本実施形態では、外扇ファン８を設けているが、これを設けない構成においても、軸端部１１や軸受９の内輪の冷却効果を得ることができる。
【００２０】
また例えば、本実施形態では、第２ファン１０を反負荷側に突出した回転軸１に設ける構成としたが、出力軸に生ずる負荷の許容範囲内等で、負荷側に設けるようにしてもよい。負荷側軸受内輪の冷却効果を期待できる。
【００２１】
また、例えば、本実施形態では、回転軸１の熱伝導効率を考慮して第２ファン１０を回転軸１に一体に設ける構成としているが、突出する回転軸１端部を通常より短くし、該短くした回転軸１端部に、第２ファン１０を設置等するための延伸部材（エクステンション）に第２ファン１０を設ける等の構成でも効果を期待できる。
【符号の説明】
【００２２】
１ … ファンカバー、２ … ブラケット、３ … ハウジング、４ … コイル、５ … 固定子コア、６ … 回転子コア、７ … 回転軸、８ … 外扇ファン（第１のファン）、９ … 軸受、１０ … 第２のファン、１１…固定子コア端部、１２…端部側面、４１a，４１ｂ … 羽根部（壁部、板状部）、４２ａ，４２ｂ … 空洞部、４３ａ，４３ｂ … 貫通穴、α … 第１のファンによる風の流れ、β … 第２のファンによる風の流れ、Ｒ … 第１のファンとブラケットとの間の空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2015119606.tif 000006
【図５】
2015119606.tif 000007
【図６】
2015119606.tif 000008
【図７】
2015119606.tif 000009
【図８】
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