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公開番号2021005970
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210114
出願番号2019119522
出願日20190627
発明の名称回転電機
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人
主分類H02K 5/18 20060101AFI20201211BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】固定子の効率的な冷却を可能とした回転電機を提供する。
【解決手段】ハウジング12のねじ係合部25は、ハウジング12の周方向におけるねじ係合部25以外の部位(すなわち低熱抵抗部21a)よりも熱抵抗が高く構成される。また、固定子コア31の溶接溝34は、固定子コア31の周方向における溶接溝34以外の部位(すなわち低熱抵抗部32a)よりも熱抵抗が高く構成される。そして、溶接溝34がねじ係合部25の径方向内側に位置する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
筒状のハウジング(12)と、
前記ハウジングの周方向に沿う環状をなし前記ハウジングの内周面に固定された固定子コア(31)と、を備えた回転電機であって、
前記ハウジングは周方向において部分的に第1熱抵抗部(25)を有し、該第1熱抵抗部は、前記ハウジングの周方向における前記第1熱抵抗部以外の部位(21a)よりも熱抵抗が高く構成され、
前記固定子コアは周方向において部分的に第2熱抵抗部(34,41)を有し、該第2熱抵抗部は、前記固定子コアの周方向における前記第2熱抵抗部以外の部位(32a)よりも熱抵抗が高く構成され、
前記第2熱抵抗部が前記第1熱抵抗部の径方向内側に位置する、回転電機。
続きを表示(約 630 文字)【請求項2】
前記ハウジングは、ねじ部材(24)が挿通又は螺着される孔(25a)を有する前記第1熱抵抗部としてのねじ係合部(25)を備える、請求項1に記載の回転電機。
【請求項3】
前記ハウジングの軸方向の一端部を閉塞するカバー(13)を備え、
前記カバーは、前記ねじ部材によって前記ハウジングに固定されている、請求項2に記載の回転電機。
【請求項4】
前記固定子コアの外周面には、軸方向に沿って延びる前記第2熱抵抗部としての外周溝(34,41)が形成されている、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の回転電機。
【請求項5】
前記固定子コアは、軸方向に積層された複数のコアシート(31a)からなり、
前記固定子コアは、前記複数のコアシートを互いに固定するための溶接部(34a)が形成された前記外周溝としての溶接溝(34)を備える、請求項4に記載の回転電機。
【請求項6】
前記固定子コアは、前記ハウジングと前記固定子コア同士を周方向に位置決めするキー部材(42)が嵌合される前記外周溝としてのキー溝(41)を備える、請求項4又は請求項5に記載の回転電機。
【請求項7】
前記ハウジングは、前記固定子コアが内周面に固定される筒状の周壁(21)と、前記周壁の外周面から突出する放熱フィン(26)とを備える、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の回転電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、回転電機に関するものである。
続きを表示(約 5,400 文字)【背景技術】
【0002】
回転電機の駆動時の固定子の発熱対策として、例えば固定子が内接するハウジングの外周面にフィン形状の放熱部を備えるものが周知である(例えば特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2019−22250号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ハウジングの外周面には、放熱部とは別に取付部等の機能部が設けられることが多い。すると、取付部等の機能部が位置する部位は、機能部のない他の部位と比べて熱抵抗が高くなりがちである。つまり、ハウジングの周方向において熱抵抗が一様でないため、ハウジングに対する固定子の周方向位置の設定によっては、固定子の冷却に差が生じ得るといったことが課題としてあった。
【0005】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、固定子の効率的な冷却を可能とした回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決する回転電機は、筒状のハウジング(12)と、前記ハウジングの周方向に沿う環状をなし前記ハウジングの内周面に固定された固定子コア(31)と、を備えた回転電機であって、前記ハウジングは周方向において部分的に第1熱抵抗部(25)を有し、該第1熱抵抗部は、前記ハウジングの周方向における前記第1熱抵抗部以外の部位(21a)よりも熱抵抗が高く構成され、前記固定子コアは周方向において部分的に第2熱抵抗部(34,41)を有し、該第2熱抵抗部は、前記固定子コアの周方向における前記第2熱抵抗部以外の部位(32a)よりも熱抵抗が高く構成され、前記第2熱抵抗部が前記第1熱抵抗部の径方向内側に位置する。
【0007】
上記態様によれば、ハウジング側の熱抵抗が高い部位である第1熱抵抗部と、固定子コア側の熱抵抗が高い部位である第2熱抵抗部の位置を周方向に合わせることで、第1及び第2熱抵抗部の位置合わせ部分以外の箇所から効率的に放熱することが可能となる。その結果、回転電機全体としての放熱性を向上させることが可能となり、固定子の効率的な冷却が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
実施形態における回転電機の模式断面図。
(a)同形態における固定子の平面図、(b)同形態における固定子の一部を拡大して示す平面図。
(a)変更例における固定子の平面図、(b)同変更例における固定子の一部を拡大して示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、回転電機の一実施形態について説明する。
図1及び図2(a)に示すように、本実施形態の回転電機11は、略有底円筒状のハウジング12と、ハウジング12に取り付けられたカバー13とを備える。また、回転電機11は、ハウジング12の内周面に固定された略円筒状の固定子14と、固定子14の内側で回転可能に支持された回転子15とを備える。なお、本実施形態の回転電機11は、例えば、換気扇や車両のラジエータ用の送風機の駆動源として用いられるものである。
【0010】
回転子15は、回転軸16に固定された固定子鉄心に永久磁石が固定されたものである。回転軸16は、ハウジング12の底部22及びカバー13にそれぞれ固定された軸受17によって回転可能に支持されている。また、回転軸16は、軸方向一方側が外部に突出した状態で設けられ、その軸方向一方側に出力部18が固定される。回転電機11を換気扇や車両のラジエータ用の送風機として用いる場合には、出力部18としてのプロペラファンが回転軸16に固定される。
【0011】
ハウジング12は、円筒状の周壁21と、周壁21の軸方向の一端部を閉塞する底部22を備えている。カバー13は、周壁21における底部22とは反対側の軸方向端部である開放端部23を塞いでいる。
【0012】
図1及び図2(a)(b)に示すように、周壁21の開放端部23には、ねじ部材24が螺着されるねじ孔25aをそれぞれ有する複数のねじ係合部25が形成されている。本実施形態では、ねじ係合部25は、周方向において等角度間隔に4つ形成されている。各ねじ係合部25は、周壁21の外周面から径方向外側に突出するように形成されている。すなわち、各ねじ係合部25は、周壁21の周方向におけるねじ係合部25以外の部位よりも径方向の厚さが厚く形成されている。また、各ねじ係合部25は、開放端部23から軸方向の中間位置まで軸方向に沿って形成されている(図1参照)。各ねじ係合部25のねじ孔25aも、軸方向に沿って形成されている。ねじ部材24は、カバー13に貫通形成されたねじ挿通孔13aに挿通されるとともに、ハウジング12側のねじ孔25aに螺着されている。これにより、カバー13がハウジング12の周壁21に対して固定されている。
【0013】
各ねじ係合部25は、ねじ孔25aを有していることから、周壁21の周方向におけるねじ係合部25以外の部位(以下、低熱抵抗部21aと言う)よりも熱抵抗が高くなっている。すなわち、各ねじ係合部25は第1熱抵抗部に相当する。なお、本実施形態の低熱抵抗部21aは、周壁21の周方向におけるねじ係合部25間の部位である。また、本実施形態の各ねじ係合部25は、低熱抵抗部21aよりも径方向の厚さが厚いことからも、低熱抵抗部21aよりも熱抵抗が高くなっている。
【0014】
また、ハウジング12は、周壁21の外周面から径方向外側に突出する複数の放熱フィン26を備えている。複数の放熱フィン26は、周方向において等角度間隔に設けられている。また、複数の放熱フィン26は、放射状に設けられている。なお、本実施形態の放熱フィン26は、周壁21に一体成形されている。また、放熱フィン26は、周壁21の軸方向一端から軸方向他端まで形成されている。
【0015】
軸方向視において、回転軸16の軸線を中心とする同一円上に各放熱フィン26の先端が位置するように構成されている。また、一部の放熱フィン26は、ねじ係合部25と周方向において同位置に形成されている。すなわち、ねじ係合部25と同位置に形成された放熱フィン26の軸方向の一部分は、ねじ係合部25の外側面から突出している。このため、放熱フィン26のねじ係合部25から突出する部分においては、径方向への突出長さが短く(すなわち、表面積が少なく)、放熱性能が他部位に比べて低くなっている。
【0016】
固定子14は、ハウジング12の周壁21の内周面に固定された略円環状の固定子コア31を有している。固定子コア31は磁性体からなる。固定子コア31は、金属板からプレス加工により成形された複数のコアシート31a(図1参照)を軸方向に積層した構成をなしている。なお、本実施形態の各コアシート31aは電磁鋼板からなる。
【0017】
固定子コア31は、回転軸16の周方向に沿う円環状をなす基部32と、基部32の内周面から径方向内側に延びる複数のティース33とを備えている。複数のティース33は、周方向において等角度間隔に設けられている。複数のティース33には、図示しない巻線が装着される。
【0018】
基部32の外周面には、該基部32の軸方向一端から他端まで軸方向に沿って延びる溶接溝34が形成されている。本実施形態では、溶接溝34は、周方向において等角度間隔に4つ形成されている。各溶接溝34は、固定子コア31を構成する各コアシート31aを互いに固定するための溶接により形成された溶接部34aを有している。溶接部34aは溶接痕であり、溶接溝34内において径方向外側に突出する形状をなしている。
【0019】
各溶接溝34は、基部32の周方向における溶接溝34以外の部位(以下、低熱抵抗部32aと言う)よりも熱抵抗が高くなっている。すなわち、各溶接溝34は、第2熱抵抗部及び外周溝に相当する。
【0020】
なお、本実施形態の複数のコアシート31aは、1枚ずつまたは複数枚ずつ、周方向に隣り合う溶接溝34の間の角度間隔だけ(すなわち、本実施形態では90度)回転しつつ積層されている。
【0021】
各溶接溝34の周方向位置は、各ねじ係合部25の周方向位置と一致している。すなわち、各溶接溝34は、各ねじ係合部25の径方向内側に位置している。本実施形態では、固定子14の周方向における溶接溝34の中心線がねじ孔25aの中心と重なっている。すなわち、溶接溝34は、ねじ孔25aの径方向内側に位置している。また、溶接溝34の周方向幅(換言すると開角度)は、ねじ孔25aの周方向幅(換言すると開角度)よりも小さく設定されている。これにより、溶接溝34の周方向の全体がねじ孔25aの径方向内側に位置するように構成されている。
【0022】
次に、上記のように構成された回転電機11の作用について説明する。
固定子14の巻線に駆動電流が供給されると、固定子14にて回転磁界が発生されて回転子15が回転駆動され、回転子15の回転軸16と共に出力部18(本実施形態ではプロペラファン)が回転する。このとき、巻線への通電により固定子14で生じた熱はハウジング12に伝わり、ハウジング12から外部に放熱される。
【0023】
ここで、固定子コア31における基部32の溶接溝34が形成された部位は、ハウジング12の周壁21の内周面に接していないため、基部32から周壁21に熱が伝わりにくい。それに対し、基部32の低熱抵抗部32aは、周壁21の内周面に接しており、周壁21に熱が伝わりやすくなっている。
【0024】
また、ハウジング12の周壁21におけるねじ係合部25が形成された部位では、内周側から外周側にかけて熱が伝わりにくい。それに対し、周壁21の低熱抵抗部21aでは、内周側から外周側にかけて熱が伝わりやすい。
【0025】
そして、本実施形態では、ハウジング12側の熱抵抗が高い部位であるねじ係合部25と、固定子コア31側の熱抵抗が高い部位(すなわち、ハウジング12側への伝熱性が低い部位)である溶接溝34の位置を周方向に合わせている。これにより、ねじ係合部25と溶接溝34の位置合わせ部分以外の箇所(すなわち、ハウジング12側の低熱抵抗部21aと固定子コア31側の低熱抵抗部32aとが径方向に重なっている箇所)から効率的に放熱することが可能となっている。その結果、回転電機11全体としての放熱性が向上されるようになっている。
【0026】
なお、ハウジング12の周壁21に伝わった熱は、各放熱フィン26から効率的に放熱される。そして、本実施形態では、出力部18としてのプロペラファンによって発生される風が回転電機11の軸方向に流れて各放熱フィン26の近傍を通過することで、各放熱フィン26から外部への放熱が促進されるようになっている。
【0027】
ここで、本実施形態のねじ係合部25は、周壁21から径方向外側に突出する形状をなすため、放熱フィン26の近傍を通過する風の好適な流れを妨げるおそれがあり、このことが、ねじ係合部25における放熱性の悪化の一因となっている。従って、各低熱抵抗部21a,32aが径方向に重なっている箇所から効率的に放熱させる構造とすることで、回転電機11全体としての放熱性を向上させる効果をより顕著に得ることができる。
【0028】
本実施形態の効果について説明する。
(1)回転電機11における放熱性の低い箇所を周方向に集中させることで、回転電機11全体としての放熱性を向上させることが可能となり、その結果、固定子14の効率的な冷却が可能となる。
【0029】
(2)ハウジング12は、ねじ部材24が螺着されるねじ孔25aを有するねじ係合部25を備える。すなわち、ねじ係合部25を備えることでハウジング12の放熱性能が周方向において一様にならない構成において、固定子14の効率的な冷却が可能となる。
【0030】
(3)ハウジング12の軸方向の一端部を閉塞するカバー13を備えた構成において、固定子14の効率的な冷却が可能となる。
(4)固定子コア31は、複数のコアシート31aを互いに固定するための溶接部34aが形成された溶接溝34を備える。すなわち、溶接溝34を備えることで固定子コア31の放熱性能が周方向において一様にならない構成において、固定子14の効率的な冷却が可能となる。
(【0031】以降は省略されています)

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