(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外郭を形成するモータフレーム及びモータカバーでモータ内部が密閉され且つ外郭面に縦または横に間隔を開けて放熱用のフィンを配列したモータにおけるフィン構造であって、前記フィンどうしの間に乱流化のためのリブを形成して、前記フィンどうしを連結すると共に、前記リブの高さを前記放熱用のフィンの高さの１／４〜１／２としたことを特徴とするモータのフィン構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィンの共振を防止し且つ熱交換率の高いモータにおける放熱用のフィン構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
モータや内燃機関のエンジン等では、本体からの放熱を促して空気冷却するためのフィンが本体の表面に形成される。図５に従来のフィン構造を備えるモータの縦断面図を示す。
【０００３】
図５において、回転軸１０１を一体に固定した回転子１０２と回転軸１０１を支持する第一軸受１０３及び第二軸受１０４を配置し、回転子１０２を磁気的作用により回転させる固定子１０５が回転子１０２の周りに配置されている。また、固定子１０５は縦に並列に形成された放熱用のフィン１０６を形成したモータケーシング１０７に圧入されたもので、モータケーシング１０７は第二軸受１０４が圧入される軸受ハウジング１０８を一体に備えている。第一軸受１０３はモータケーシング１０７に一体連結されるモータカバー１０９に圧入されている。フィン１０６どうしの間には障害物はなく、フィン１０６どうしの間の空気流れを妨げないように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
フィン１０６による放熱冷却では、放熱量を多くして冷却能を上げるには、フィン１０６を薄くするとともに長くして表面積を大きくする必要がある。ところが、このように薄くて長いフィン１０６とした場合では、回転子１０２の回転による起振力の作用によってフィン１０６が共振することがある。このようなのフィン１０６の共振が発生すると、大振動と大騒音を起こすことになり、静寂な運転ができず部材の強度低下を招く。
【０００５】
また、フィン１０６は一様な滑らかな表面となっているので、フィン１０６の表面に沿って空気は層流で流れる。このため、熱伝達率が低い層流熱伝達となり、放熱による冷却効果にも上限がある。
【０００６】
本発明は、フィンの共振を防止して静寂な運転ができるとともに乱流熱伝達によって熱交換率を上げることができるモータのフィン構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外郭を形成するモータフレーム及びモータカバーでモータ内部が密閉され且つ外郭面に縦または横に間隔を開けて放熱用のフィンを配列したモータのフィン構造であって、前記フィンどうしの間に乱流化のためのリブを形成して、前記フィンどうしを連結すると共に、前記リブの高さを前記放熱用のフィンの高さの１／４〜１／２としたことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、フィンの共振を防止して静寂な運転ができるとともに乱流熱伝達によって熱交換率を上げることができるモータのフィン構造が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、外郭を形成するモータフレーム及びモータカバーでモータ内部が密閉され且つ外郭面に縦または横に間隔を開けて放熱用のフィンを配列したモータにおけるフィン構造であって、前記フィンどうしの間に乱流化のためのリブを形成して、前記フィンどうしを連結すると共に、前記リブの高さを前記放熱用のフィンの高さの１／４〜１／２としたことを特徴とするモータのフィン構造であり、リブにより放熱用のフィンの剛性を高め、回転軸の回転に起因する起振力による放熱用のフィンの振動及び騒音を防止でき、リブによって乱流が形成されるので乱流熱伝達により熱伝達率を向上させると共に、振動及び騒音の抑制と熱伝達率の向上の両面で最適化できるという作用を有する。
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１（ａ）は本発明のフィン構造を持つモータの正面図、（ｂ）は本発明のフィン構造を持つモータの縦断面図である。
【００１４】
図１において、モータフレーム７の軸受ハウジング８とモータカバー９のそれぞれに軸受３，軸受４が固定され、これらの軸受３，軸受４によって回転軸１が支持されている。この回転軸１にはロータ２が一体に固定され、このロータ２の周りにはステータ５が固定され、このステータ５のコイルに通電することにより、磁気的引力及び斥力の作用によってロータ２が回転し、このロータ２に一体固定した回転軸１が回転する。
【００１５】
モータフレーム７の表面には、同図（ａ）に示すように一定の間隔を持って配置されたフィン６が縦方向に走るように形成されている。そして、隣接するフィン６どうしの間には、互いを連結するリブ１０を形成している。
【００１６】
次に放熱実験及び振動実験の実施例を図２〜図４を用いて説明する。
【００１７】
図２は本発明の実施の形態におけるリブ高さと熱伝達率との関係を示すグラフ、図３（ａ）はフィンどうしの間の空気流れを示すリブを設けた場合の乱流熱伝達を示す図、（ｂ）はフィンどうしの間の空気流れを示すリブがない場合の層流熱伝達を示す図、図４は本発明の実施の形態におけるリブ高さと振動の振幅との関係を示すグラフである。
【００１８】
先ず、放熱実験において、温度条件として外気温度２５℃、モータフレーム７の表面温度９０℃、つまり温度差６５℃を与え、風速３ｍ／ｓで強制対流を発生させた。数時間後、温度平衡状態に達した時点での熱伝達率をｈ、放熱量をＱ、温度差をΔＴ、フィン部の表面積をＳとすると、熱伝達率ｈは下記式（１）で与えられる。
【００１９】
ｈ＝Ｑ÷（Ｓ×ΔＴ）‐‐‐式（１）
このとき、実験変数としてリブ１０の高さＨとフィン６の高さＤの比をＡ＝Ｈ／Ｄとし、この変数を用い実験を実施し、その結果として得られた変数Ａと熱伝達率ｈの関係のグラフを図２に示す。
【００２０】
この実験結果から分かるように、Ａ＝１／２の時が最も熱伝達率ｈは高くそれ以上では低下している。Ａ＝１／２以上のところではリブ１０付近で空気の滞留が起こり、逆にフィン６の有効面積を小さくしているため、Ａ＝０のリブがない状態よりも熱伝達率が悪くなっている。結果的に、Ａの値が１／８〜１／２の範囲内で空気の流れが図３のように層流から乱流に遷移することによって、リブがない場合より放熱効率が向上しているといえる。すなわち、図３の（ａ）ではリブ１０をフィン６間に配置しているので、下から上に流れる空気はリブ１０が邪魔板となって乱流状態となる。一方、図３の（ｂ）のようにリブ１０がないものでは、下から上に流れる空気はフィン６どうしの間は層流状態となる。したがって、リブ１０を設けることでフィン６及びモータフレーム７の表面との間での乱流熱伝達が可能となり、リブ１０を設けない場合よりも熱伝達効率を向上させることができる。
【００２１】
また、振動実験においては変数Ａを変化させて、フィン６の振動の振幅を測定した結果を図４に示す。図示のように、Ａ＝１／４を超えた付近から振幅が振幅許容値以下に減少し、かつＡが増加するほど振幅は減少する。
【００２２】
以上の熱伝達率及び振動についての実験結果から、放熱効率が良くしかも振動を効果的に防止できるＡの値の範囲はＡ＝１／４〜１／２の範囲である。
【００２３】
以上のことから、フィン６に交差するリブ１０を数箇所設け、且つリブ１０の高さがフィン６の高さの１／２〜１／４倍とすることによって、回転軸１の回転斑に起因する起振力による大振動及び大騒音の発生を防止できる。また、図３で説明したように、フィン６の間の空気の流れがリブ１０によって乱流を形成して流れるため、乱流領域での熱伝達が主となって熱伝達率が向上し、その結果熱交換効率の改善が実現される。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、放熱用のフィンどうしの間にリブを設けるので、フィンの剛性を高めることができ、フィンの振動や騒音の発生を抑えることができる。また、リブによってフィンどうしの間を流れる空気流を乱流化できるので、フィンの間を流れる空気の流れが自然対流または強制対流に関わらず、乱流熱伝達を促して熱交換効率を向上させることができ、冷却性能が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明のフィン構造を持つモータの正面図
（ｂ）本発明のフィン構造を持つモータの縦断面図
【図２】本発明の実施の形態におけるリブ高さと熱伝達率との関係を示すグラフ
【図３】（ａ）フィンどうしの間の空気流れを示すリブを設けた場合の乱流熱伝達を示す図
（ｂ）フィンどうしの間の空気流れを示すリブがない場合の層流熱伝達を示す図
【図４】本発明の実施の形態におけるリブ高さと振動の振幅との関係を示すグラフ
【図５】従来のフィン構造を備えるモータの縦断面図
【符号の説明】
１  回転軸
２  ロータ
３  軸受
４  軸受
５  ステータ
６  フィン
７  モータフレーム
８  軸受ハウジング
９  モータカバー
１０  リブ
１０１  回転軸
１０２  回転子
１０３  第一軸受
１０４  第二軸受
１０５  固定子
１０６  フィン
１０７  モータケーシング
１０８  軸受ハウジング
１０９  モータカバー
【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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