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公開番号2025024512
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-20
出願番号2023128679
出願日2023-08-07
発明の名称回転機における冷却液の流路構造
出願人株式会社明電舎
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02K 5/20 20060101AFI20250213BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】回転機の外周壁において、その壁厚部内の流路を冷却液で充満させた状態に維持することができ、それにより、回転機全体を適切に冷却することができる回転機における冷却液の流路構造を提供する。
【解決手段】フレーム5の壁厚部内に、フレーム5の軸線方向に沿って、蛇行しながら延びるように設けられ、冷却時に冷却液が流れる流路本体1と、流路本体31の一端部に連なるように設けられ、外部から冷却液を流路本体31に導入するための冷却液導入流路部22aと、流路本体31の他端部に連なるように設けられ、流路本体31内の冷却液を外部に排出するための冷却液排出流路部23aと、を備え、流路本体31は、冷却液導入流路部22a側から順に、導入側周方向流路部32、導入側反転流路部33、中間周方向流路部34、排出側反転流路部35、及び排出側周方向流路部36を有している。
【選択図】図6

特許請求の範囲【請求項１】
回転機における円筒状の外周壁に設けられ、当該回転機を冷却するための冷却液の流路構造であって、
前記外周壁の壁厚部内に、当該外周壁の軸線方向に沿って、蛇行しながら延びるように設けられ、冷却時に冷却液が流れる流路本体と、
前記流路本体の一端部に連なるように設けられ、外部から冷却液を前記流路本体に導入するための冷却液導入流路部と、
前記流路本体の他端部に連なるように設けられ、前記流路本体内の冷却液を外部に排出するための冷却液排出流路部と、
を備え、
前記流路本体は、
前記冷却液導入流路部から前記外周壁の周方向にほぼ１周するように延びる導入側周方向流路部と、
この導入側周方向流路部に連なり、当該導入側周方向流路部を流れた冷却液の流れる方向を反転させる導入側反転流路部と、
この導入側反転流路部に連なり、前記外周壁の周方向にほぼ１周するように延びる中間周方向流路部と、
この中間周方向流路部に連なり、当該中間周方向流路部を流れた冷却液を、前記冷却液排出流路部側に案内するよう、流れる方向を反転させる排出側反転流路部と、
この排出側反転流路部に連なり、前記外周壁の周方向にほぼ１周するように延びるとともに、前記冷却液排出流路部に連なる排出側周方向流路部と、
を有していることを特徴とする回転機における冷却液の流路構造。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記中間周方向流路部は、単一の中間周方向流路部によって、又は互いに前記軸線方向に並ぶように設けられかつ互いに端部同士が連通された複数の中間周方向流路部によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転機における冷却液の流路構造。
【請求項３】
前記回転機は、前記外周壁の内側に設置される円筒状のステータを備え、
当該ステータは、その軸線方向に沿って延びるとともに径方向外側に突出する凸状に形成され、互いに周方向に所定角度ごとに配置された複数の係合凸部を有しており、
前記外周壁は、当該外周壁の軸線方向に沿って延びるとともに、径方向外側に突出する凸状に形成されることで径方向内側に開口する凹状に構成され、前記複数の係合凸部がそれぞれ係合する複数のステータ回り止め部を有することを特徴とする請求項１に記載の回転機における冷却液の流路構造。
【請求項４】
前記外周壁は、
円筒状に形成され、内周面側に前記ステータが取り付けられるとともに、外周面側に前記流路本体を構成するための溝部が形成された内側フレームと、
円筒状に形成され、前記内側フレームを内側に挿入した状態で、当該内側フレームに重ねられることにより、前記溝部と内周面との間に前記流路本体を構成する外側フレームと、
を有していることを特徴とする請求項３に記載の回転機における冷却液の流路構造。
【請求項５】
前記内側フレーム及び前記外側フレームの前記ステータ回り止め部に対応する部位が、径方向外側に突出する凸状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の回転機における冷却液の流路構造。
【請求項６】
前記冷却液導入流路部及び前記冷却液排出流路部は、前記外周壁の径方向に延び、前記複数のステータ回り止め部のうちの所定のステータ回り止め部に対応する位置に設けられており、
前記内側フレームは、前記所定のステータ回り止め部に対応する外周面に、径方向外側に凸に湾曲するように形成され、前記冷却液導入流路部を介して流入した冷却液を前記流路本体に案内する案内面を有していることを特徴とする請求項５に記載の回転機における冷却液の流路構造。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車や重機などの駆動用あるいは旋回用のモータ、さらには発電機などの各種の回転機に適用され、その回転機を冷却するための冷却液の流路構造に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、モータに適用され、その外周面に冷却水が流れる冷却水路を備えた流路構造として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。このモータは、その外周壁を構成する円筒状のフレームを有しており、そのフレームの外周面を覆うように、冷却水路を有するウォータージャケットが設けられている。具体的には、ウォータージャケットは、モータのフレームの外径よりも大きい内径を有する円筒状の外周壁と、この外周壁とモータのフレームとの間に配置され、モータの軸線方向に沿って所定長さ延びかつモータの径方向に突出する複数のフィンとを有している。これらのフィンは、フレームの周方向に互いに所定間隔を隔てた状態で、長さ方向の一端部がモータの軸線方向の一方側及び他方側に交互に寄った状態に配置されている。これにより、モータのフレームの外周面側には、フレームの周方向に沿って、蛇行しながら延びる冷却水路が構成されている。
【０００３】
また、ウォータージャケットには、モータの軸線方向における一方側の端部に、ウォータージャケットの周方向に互いに隣接した状態で、冷却水入口及び冷却水出口が設けられている。さらに、ウォータージャケットには、上記の冷却水入口と冷却水出口の間に、上記フィンとほぼ同様に形成され、モータの軸線方向の全体にわたって延びかつ冷却水入口側と冷却水出口側とを仕切る仕切壁が設けられている。
【０００４】
上記のように構成された冷却水路を有するモータでは、ポンプなどによって、冷却水が冷却水入口に送り出されると、その冷却水は、冷却水路に沿って、すなわち、モータのフレームの外周面上において、フレームの周方向に沿って蛇行しながら流れる。そして、冷却水は、フレームの外周面上をほぼ１周した後、冷却水出口から外部に排出される。このように、冷却水が、モータのフレームの外周面上を流れることにより、モータの回転に伴う発熱を、冷却水との熱交換によって抑制し、空冷式に比べて、モータを効率良く冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
実開昭６０－１５３６５３号公報（第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の冷却水路を備えたモータでは、以下のような問題がある。すなわち、特許文献１の第２図に記載されているように、モータのシャフトが鉛直に延びる姿勢となるようにモータを設置した場合、冷却水は、冷却水路に沿って上下しながら蛇行し、モータのフレームの外周面をほぼ１周するように流れる。この場合、冷却水入口から送り出される冷却水の流量が不十分であると、冷却水は、冷却水路の上端部に充填されないまま流れ、その結果、モータの上端部を冷却できなくなるおそれがある。
【０００７】
もちろん、冷却水が冷却水路に充満した状態において、モータの作動開始時から新たな冷却水を冷却水入口に送り出すことにより、モータ全体を冷却することは可能である。しかし、上記のモータでは、モータが停止する際の冷却水の送り出しと排出の停止タイミングのずれや、モータの停止中における冷却水出口からの冷却水の漏出などにより、冷却水路に充満していた冷却水が減少し、その結果、冷却水路内の上部にエアが溜まってしまうことがある。このようなエアがモータの作動時に冷却水路内に存在する場合、モータを適切に冷却できなくなるおそれがある。また、上記のような不具合を回避するためには、モータの利用者がエア抜きしたり、冷却水を冷却水路に充満したりしなければならず、モータの作動開始前に煩雑な作業を要することがある。
【０００８】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、回転機の外周壁において、その壁厚部内の流路を冷却液で充満させた状態に維持することができ、それにより、回転機全体を適切に冷却することができる回転機における冷却液の流路構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、回転機における円筒状の外周壁に設けられ、回転機を冷却するための冷却液の流路構造であって、外周壁の壁厚部内に、外周壁の軸線方向に沿って、蛇行しながら延びるように設けられ、冷却時に冷却液が流れる流路本体と、流路本体の一端部に連なるように設けられ、外部から冷却液を流路本体に導入するための冷却液導入流路部と、流路本体の他端部に連なるように設けられ、流路本体内の冷却液を外部に排出するための冷却液排出流路部と、を備え、流路本体は、冷却液導入流路部から外周壁の周方向にほぼ１周するように延びる導入側周方向流路部と、この導入側周方向流路部に連なり、導入側周方向流路部を流れた冷却液の流れる方向を反転させる導入側反転流路部と、この導入側反転流路部に連なり、外周壁の周方向にほぼ１周するように延びる中間周方向流路部と、この中間周方向流路部に連なり、中間周方向流路部を流れた冷却液を、冷却液排出流路部側に案内するよう、流れる方向を反転させる排出側反転流路部と、この排出側反転流路部に連なり、外周壁の周方向にほぼ１周するように延びるとともに、冷却液排出流路部に連なる排出側周方向流路部と、を有していることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、回転機における円筒状の外周壁の壁厚部内に、その外周壁の軸線方向に沿って、蛇行しながら延びる流路本体が設けられており、この流路本体の一端部及び他端部にそれぞれ、上記の冷却液導入流路部及び冷却液排出流路部が連なるように設けられている。また、流路本体は、冷却液導入流路部側から順に、上記の導入側周方向流路部、導入側反転流路部、中間周方向流路部、排出側反転流路部、及び排出側周方向流路部が連なり、その排出側周方向流路部の端部に冷却液排出流路部が設けられている。上記の導入側周方向流路部、中間周方向流路部及び排出側周方向流路部はいずれも、外周壁の周方向にほぼ１周するように延びており、導入側反転流路部及び排出側周方向流路部は、上流側から流れてきた冷却液の流れる方向を反転させ、その冷却水を下流側に流すように構成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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