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技術 回転装置

出願人 住友重機械工業株式会社
発明者 石塚正幸南雲稔也
出願日 2015年1月20日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2015-008727
公開日 2016年7月25日 (3年0ヶ月経過) 公開番号 2016-135026
状態 特許登録済
技術分野 電動機、発電機の外枠
主要キーワード 補助吸気口 各吸気口 ラジアルファン アルミダイキャスト製 略カップ状 空力騒音 モータフレーム ファンカバー
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年7月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

空力騒音風損の増大を抑えつつ、冷却性能を高められる回転装置を提供する。

解決手段

回転装置10は、モータ軸18と、モータ軸18の反負荷側端部に設けられるファン14と、ファン14を覆うファンカバー16と、を備える。ファンカバー16は、ファン14の径方向外側を覆う筒状部42および傾斜部44と、傾斜部44の反負荷側端部を閉塞する蓋部46と、蓋部46に設けられた吸気口50と、を有する。筒状部42の負荷側端部はモータ12側に開口する。ファンカバー16は、筒状部42に補助吸気口52を有し、補助吸気口52は、少なくとも一部がファン14よりも負荷側に位置する。

概要

背景

回転軸ファンが取り付けられた回転装置が知られている。この回転装置では、ファンによって回転装置本体に送風することにより、回転装置本体を冷却する。従来では、例えば特許文献1に記載されるような回転装置が提案されている。

概要

空力騒音風損の増大を抑えつつ、冷却性能を高められる回転装置を提供する。回転装置10は、モータ軸18と、モータ軸18の反負荷側端部に設けられるファン14と、ファン14を覆うファンカバー16と、を備える。ファンカバー16は、ファン14の径方向外側を覆う筒状部42および傾斜部44と、傾斜部44の反負荷側端部を閉塞する蓋部46と、蓋部46に設けられた吸気口50と、を有する。筒状部42の負荷側端部はモータ12側に開口する。ファンカバー16は、筒状部42に補助吸気口52を有し、補助吸気口52は、少なくとも一部がファン14よりも負荷側に位置する。

目的

本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、空力騒音や風損の増大を抑えつつ、冷却性能を高められる回転装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

回転軸と、前記回転軸の反負荷側端部に設けられるファンと、前記ファンを覆うファンカバーと、を備える回転装置であって、前記ファンカバーは、前記ファンの径方向外側を覆う筒状部と、前記筒状部の反負荷側端部を閉塞する蓋部と、前記蓋部に設けられた吸気口と、を有し、前記筒状部の負荷側端部は回転装置本体側に開口し、前記ファンカバーは、前記筒状部に補助吸気口を有し、前記補助吸気口は、少なくとも一部が前記ファンよりも負荷側に位置することを特徴とする回転装置。

請求項2

前記補助吸気口の全体が前記ファンよりも負荷側に位置することを特徴とする請求項1に記載の回転装置。

請求項3

前記補助吸気口の径方向外側を覆うガイド部材を有し、前記ガイド部材は反負荷側に開口することを特徴とする請求項1または2に記載の回転装置。

請求項4

前記ガイド部材は、反負荷側から負荷側に行くにしたがって、前記筒状部に近づくように傾斜する傾斜部を有することを特徴とする請求項3に記載の回転装置。

請求項5

前記ガイド部材は、前記傾斜部の反負荷側に連続する、前記筒状部と平行な平行部を有することを特徴とする請求項4に記載の回転装置。

請求項6

前記ファンカバーは、前記筒状部と前記蓋部の間に設けられる、前記回転軸に対して傾斜する傾斜部を有し、前記ファンは、前記ファンカバーの前記傾斜部に対向する対向傾斜部を有し、前記対向傾斜部の負荷側端部は、前記ファンカバーの前記傾斜部の負荷側端部よりも反負荷側に位置することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の回転装置。

請求項7

前記ファンの反負荷側端部は、前記吸気口の最外端部よりも径方向内側まで延在していることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の回転装置。

技術分野

0001

本発明は、回転装置に関する。

背景技術

0002

回転軸ファンが取り付けられた回転装置が知られている。この回転装置では、ファンによって回転装置本体に送風することにより、回転装置本体を冷却する。従来では、例えば特許文献1に記載されるような回転装置が提案されている。

先行技術

0003

特開2010−206991号公報

発明が解決しようとする課題

0004

搭載先の装置の小型化等のため、回転装置にも小型化が求められる。回転装置が小型化すると、放熱面積が減少するため、冷却性能が低下する。

0005

ファンを備える回転装置の冷却性能を高める手法として、ファンの羽根を大きくしたり、ファンの羽根の枚数を増やすことが考えられる。しかしながら一般に、ファンの羽根を大きくしたり、ファンの羽根の枚数を増やすと、空力騒音が大きくなる。また、風損も大きくなる。

0006

本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、空力騒音や風損の増大を抑えつつ、冷却性能を高められる回転装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

上記課題を解決するために、本発明のある態様の回転装置は、回転軸と、回転軸の反負荷側端部に設けられるファンと、ファンを覆うファンカバーと、を備える回転装置であって、ファンカバーは、ファンの径方向外側を覆う筒状部と、筒状部の反負荷側端部を閉塞する蓋部と、蓋部に設けられた吸気口と、を有し、筒状部の負荷側端部は回転装置本体側に開口し、ファンカバーは、筒状部に補助吸気口を有し、補助吸気口は、少なくとも一部がファンよりも負荷側に位置する。

0008

この態様によると、ファンの蓋部に設けられた吸気口に加え、ファンの径方向外側を覆う筒状部に設けられた補助吸気口からもファンカバー内に空気が流入する。これにより、ファンカバー内に流入する空気の量が増加し、ファンカバーから回転装置本体側に供給される空気の量が増加する。

0009

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

発明の効果

0010

本発明によれば、空力騒音や風損の増大を抑えつつ、冷却性能を高められる。

図面の簡単な説明

0011

実施の形態に係る回転装置の斜視図である。
図1の回転装置の縦断面図である。
図2のファンおよびファンカバーの周辺を拡大して示す拡大断面図である。
実施の形態の変形例に係る回転装置のファンおよびファンカバーの周辺を拡大して示す拡大断面図である。

実施例

0012

以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

0013

図1は、実施の形態に係る回転装置10の斜視図である。図2は、回転装置10の縦断面図である。回転装置10は、外部に動力を与えるモータ12と、モータ12を冷却するためのファン14と、ファン14を覆うファンカバー16と、を備える。

0014

モータ12は、モータ軸18と、モータフレーム20と、モータフィン22と、第1軸受24と、第2軸受26と、固定子鉄心28と、固定子巻線30と、回転子鉄心32と、導体34と、を備える。

0015

モータフレーム20は、ハウジング36と、第1ブラケット38と、第2ブラケット40と、を含む。ハウジング36は、円筒状に形成される。第1ブラケット38は、ハウジング36の反負荷側端部に結合され、第1軸受24を介してモータ軸18を回転自在に支持する。第2ブラケット40は、ハウジング36の負荷側端部に結合され、第2軸受26を介してモータ軸18を回転自在に支持する。

0016

モータフレーム20内には、固定子鉄心28、固定子巻線30、回転子鉄心32および導体34が収容される。モータフレーム20は、例えばアルミダイキャスト製鋳鉄製または鋼板製であり、固定子鉄心28、固定子巻線30、回転子鉄心32および導体34の重量の支持するとともに、固定子鉄心28、固定子巻線30、回転子鉄心32および導体34が発する熱を外部に放熱する。

0017

モータフィン22は、ハウジング36の外周に設けられる。モータフィン22は特に、モータ軸18の延在方向(すなわち軸方向)に沿って延在するよう、ハウジング36の外周に設けられる。モータフィン22は、ハウジング36と一体に形成されても、別々に形成された後にハウジング36に結合されてもよい。このフィンにより、モータフレーム20の放熱性能が高められる。

0018

固定子鉄心28は、ハウジング36の内周面36aに固着される。固定子鉄心28に形成された複数のスロットルには固定子巻線30が巻き回される。回転子鉄心32は、モータ軸18に固定される。回転子鉄心32に形成された複数のスロットルには、例えばアルミニウム製の導体34が鋳込まれる。

0019

モータ軸18の反負荷側は、第1ブラケット38から突出する。この突出部の反負荷側端部にはファン14が固定される。ファン14はモータ軸18と一体に回転する。ファンカバー16は、略カップ状の所定の形状に形成され、開口がモータ12側を向いた状態でモータフレーム20に固定される。このファンカバー16によってファン14が覆われる。

0020

図3は、図2のファン14およびファンカバー16の周辺を拡大して示す拡大断面図である。図3に加えて図1を参照しながらファン14およびファンカバー16についてさらに詳細に説明する。ファンカバー16は、筒状部42と、傾斜部44と、蓋部46と、複数のガイド部材48と、を含む。筒状部42は、ハウジング36と略等しい径を有する円筒状に形成され、ファン14の径方向外側を覆う。なお、筒状部42は、角筒状やその他の形状に形成されてもよい。筒状部42には、周方向に並ぶ複数の補助吸気口52が形成される。

0021

各補助吸気口52は、その少なくとも一部がファン14よりも負荷側(図3では左側)に位置するよう形成される。別の言い方をすると、各補助吸気口52は、径方向から見たとき、その少なくとも一部がファン14と重複しないよう形成される。図3に示す実施の形態では、各補助吸気口52は、その全体がファン14よりも負荷側に位置するよう形成される。別の言い方をすると、図3に示す実施の形態では、各補助吸気口52は、径方向から見たとき、その全体がファン14と重複しないよう形成される。各補助吸気口52の形状、大きさおよび個数は、実験により、高い冷却性能を実現しうる形状、大きさおよび個数に定めればよい。本実施の形態においては、補助吸気口52は長方形状の貫通口とされ、周方向に8個設けられている。また、補助吸気口52ごとに形状および大きさが異なっていてもよい。

0022

傾斜部44は、筒状部42の反負荷側に設けられる。傾斜部44は、負荷側から反負荷側に行くにしたがって縮径する筒状に形成される。より具体的には、傾斜部44は、負荷側から反負荷側に行くにしたがって、その内周面44aが小径となるよう形成される。別の言い方をすると、図3に示す縦断面で見たとき、傾斜部44は、負荷側から反負荷側に行くにしたがってモータ軸18に近づくようにモータ軸18に対して傾斜する。

0023

蓋部46は、傾斜部44の反負荷側に設けられる。蓋部46は、円板状に形成され、傾斜部44の反負荷側端部を閉塞する。蓋部46には、貫通孔である複数の吸気口50が形成されている。ファン14が回転すると、各吸気口50からファンカバー16内に外気が吸い込まれる。

0024

ガイド部材48は、補助吸気口52に対応して設けられ、反負荷側に開口するよう補助吸気口52の径方向外側を覆う。具体的には、ガイド部材48は、傾斜部54と、平行部56と、を含む。傾斜部54は、反負荷側から負荷側に行くにしたがって筒状部42に近づくようにモータ軸18に対して傾斜する。傾斜部54の負荷側端部は筒状部42に結合される。平行部56は、傾斜部54の反負荷側に連続し、筒状部42と平行に延在するよう形成される。実施の形態では、ガイド部材48は、径方向から見たとき、筒状部42と重複しないよう形成される。換言すれば、径方向から見たとき、ガイド部材48の全体が補助吸気口52と重なる。

0025

ファン14は、ラジアルファンであり、モータ軸18に固定される円筒部60と、円筒部60から径方向外側に延びる複数の支持部61と、支持部61に設けられる複数の羽根62と、を含む。各羽根62は、平板状の部材であり、その主面は周方向を向いている。各羽根62は、ファンカバー16の傾斜部44の内周面44aに対向する対向傾斜部64を有する。対向傾斜部64の負荷側端部66は、ファンカバー16の傾斜部44の負荷側端部68よりも反負荷側に位置する。また、羽根62の反負荷側端部70は、径方向における吸気口50の最外端部72よりも径方向内側まで延在する。

0026

以上のように構成された回転装置10の動作を説明する。モータ軸18を回転させるために、駆動電流が固定子巻線30に供給される。その電流が固定子巻線30を流れることにより、固定子鉄心28に沿って磁束が発生する。この磁束によって回転子鉄心32にトルクが与えられ、モータ軸18が回転する。モータ軸18が回転すると、モータ軸18とともにファン14も回転する。この回転により、蓋部46の吸気口50からファンカバー16内に外気が流れ込む。吸気口50から流れ込んだ空気は、ファン14によって径方向外側に送り出され、筒状部42や傾斜部44に当たることによって反負荷側に向かう軸方向の流れに偏向され、筒状部42と第1ブラケット38との間の隙間74を通ってモータフィン22に供給される。また、吸気口50から流入した空気が隙間74を流れることによって隙間74はファンカバー16の外部より圧力が低くなり、ファンカバー16の外部の空気が補助吸気口52から隙間74に流れ込む。補助吸気口52から流れ込んだ空気は、吸気口50から流れ込んだ空気と同様に、隙間74を通ってモータフィン22に供給される。つまり、モータフィン22は、吸気口50からの空気に加えて補助吸気口52からの空気によって冷却される。

0027

以上説明した実施の形態に係る回転装置10によると、ファンカバー16の筒状部42に、少なくとも一部がファン14よりも負荷側に位置する補助吸気口52が形成される。ファンカバー16の外部の空気がこの補助吸気口52からファンカバー16内に流れ込み、吸気口50からファンカバー16内に流れ込んだ空気と合流する。そのため、補助吸気口52を有しない場合に比べてモータフィン22に供給される空気の量が増加する。これにより、モータフィン22を冷却する効果が高まり、モータフィン22ひいてはモータ12内の温度上昇を抑止できる。つまり、ファンの羽根を大きくしたりファンの羽根の枚数を増やすことなく、すなわち空力騒音や風損(動力損失)の増大を抑えつつ、冷却性能を高めることができる。

0028

また、実施の形態に係る回転装置10によると、各補助吸気口52は、その全体がファン14よりも負荷側に位置するよう形成される。別の言い方をすると、各補助吸気口52は、径方向から見たとき、その全体がファン14と重複しないよう形成される。これにより、ファン14によって径方向外側に送り出された空気が補助吸気口52からファンカバー16外部に流出しにくくなる。その結果、モータフィン22に供給される空気の量が減少するのを抑止できる。

0029

また、実施の形態に係る回転装置10によると、補助吸気口52は、反負荷側に開口する(すなわち軸方向に開口する)ガイド部材48によって覆われる。そのため、補助吸気口52からファンカバー16内に流入した空気は、軸方向と略平行な方向あるいは軸方向に対して僅かに傾斜した方向に流れる。つまり、筒状部42や傾斜部44で軸方向の流れに偏向された吸気口50からの空気と略平行に流れる。したがって、吸気口50からの空気と補助吸気口52からの空気とが合流する際に生じる乱れが小さくなる。

0030

また、実施の形態に係る回転装置10によると、(1)羽根62の対向傾斜部64の負荷側端部66は、ファンカバー16の傾斜部44の負荷側端部68よりも反負荷側に位置する。また、(2)羽根62の反負荷側端部70は、吸気口50の最外端部72よりも径方向内側まで延在する。本発明者らが行ったシミュレーションによると、羽根62およびファンカバー16が、(1)または(2)の少なくとも一方を満たすように構成される場合、ファンカバー16内に流入する空気の量が増大し、冷却性能が高まることが確認された。

0031

以上、実施の形態に係る回転装置の構成と動作ついて説明した。この実施の形態は例示であり、その各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

0032

(変形例1)
実施の形態では、回転装置10は、モータ12と、ファン14と、ファンカバー16と、を備える場合について説明したが、これに限られない。回転装置10は、モータ12の代わりに、例えば減速機を備えてもよい。この場合、減速機の入力軸の端部にファン14が固定されてもよい。

0033

(変形例2)
実施の形態では、筒状部42には、周方向に並ぶ複数の補助吸気口52が設けられる場合について説明したが、これに限られない。筒状部42には、補助吸気口52が1つだけ設けられてもよい。また、複数の補助吸気口52は、周方向に並んでいなくてもよく、例えば各補助吸気口52の軸方向の位置が異なっていてもよい。

0034

(変形例3)
実施の形態では、各補助吸気口52に対応してガイド部材48が設けられる場合について説明したが、これに限られない。複数の補助吸気口52の一部にガイド部材48が設けられなくてもよい。また、複数の補助吸気口52の全部にガイド部材48が設けられなくてもよい。

0035

(変形例4)
実施の形態では、ガイド部材48が、傾斜部54と、平行部56と、を含む場合について説明したが、これに限られない。ガイド部材48は、平行部56を含まず、傾斜部54だけを含んでもよい。

0036

(変形例5)
実施の形態では、ガイド部材48は、径方向から見たとき、筒状部42と重複しないよう形成される場合について説明したが、これに限られない。例えば、ガイド部材48の平行部56が、径方向から見たときに筒状部42と重複するよう延在してもよい。

0037

(変形例6)
実施の形態では特に言及しなかったが、ガイド部材48の傾斜部54は、平坦な板状に形成され、その断面形状は直線状を有していてもよい。また、ガイド部材48の傾斜部54は、湾曲した形状に形成され、その断面形状は曲線状を有していてもよい。

0038

(変形例7)
実施の形態では、径方向から見たとき、補助吸気口52の全体がファン14よりも負荷側に位置する場合、すなわち補助吸気口52がファン14と重ならない場合について説明したが、これに限られない。径方向から見たとき、補助吸気口52の一部がファン14と重なっていてもよい。

0039

(変形例8)
実施の形態では、ガイド部材48が補助吸気口52の径方向外側を覆うように設けられる場合、すなわちガイド部材48が補助吸気口52の外側に設けられる場合について説明したが、これに限られない。ガイド部材48は、補助吸気口52の内側に設けられてもよい。図4は、実施の形態の変形例に係る回転装置10のファン14およびファンカバー16の周辺を拡大して示す拡大断面図である。ガイド部材48は、補助吸気口52の内側に設けられる。ガイド部材48は、傾斜部54と、平行部56と、を含む。なお、ガイド部材48は、変形例4と同様、平行部56を含まず、傾斜部54だけを含んでもよい。傾斜部54は、反負荷側から負荷側に行くにしたがってモータ軸18に近づくようにモータ軸18に対して傾斜する。傾斜部54の反負荷側端部は筒状部42に結合される。平行部56は、傾斜部54の負荷側に連続し、筒状部42と平行に延在するよう形成される。本変形例では、ガイド部材48は、径方向から見たとき、筒状部42と重複しないよう形成される。なお、ガイド部材48は、径方向から見たとき、その平行部56が筒状部42と重複するよう形成されてもよい。

0040

上述した実施の形態および変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施の形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

0041

10回転装置、 12モータ、 14ファン、 16ファンカバー、 18モータ軸、 42 筒状部、 44 傾斜部、 46 蓋部、 50吸気口、 52補助吸気口。

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