特開 2023-106939 電動機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023106939

(43)【公開日】2023-08-02

(54)【発明の名称】電動機

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/173 20060101AFI20230726BHJP

【ＦＩ】

H02K5/173 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022007970

(22)【出願日】2022-01-21

(71)【出願人】

【識別番号】513296958

【氏名又は名称】東芝産業機器システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】沈 慶春

(72)【発明者】

【氏名】香月 亮太

【テーマコード（参考）】

5H605

【Ｆターム（参考）】

5H605AA01

5H605AA07

5H605BB05

5H605CC02

5H605CC03

5H605CC05

5H605EA02

5H605EB02

5H605EB10

5H605EB16

5H605EC01

5H605GG03

5H605GG04

5H605GG06

(57)【要約】

【課題】機能部品を収容するための十分な収容空間を、電動機全体としての大型化を招くことなく確保できるようにした構成を提供する。
【解決手段】本実施形態に係る電動機は、固定子鉄心および回転子鉄心を収容するフレーム部材と、前記回転子鉄心の回転軸を回転可能に支持する軸受部材と、を備え、前記軸受部材は、前記フレーム部材の内部に配置されることにより、機能部品が収容される収容空間を前記フレーム部材の内部に形成している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定子鉄心および回転子鉄心を収容するフレーム部材と、
前記回転子鉄心の回転軸を回転可能に支持する軸受部材と、
を備え、
前記軸受部材は、前記フレーム部材の内部に配置されることにより、機能部品が収容される収容空間を前記フレーム部材の内部に形成している電動機。

【請求項2】

前記回転軸は、前記回転子鉄心が固定される径大部と、前記径大部よりも径寸法が小さい径小部と、を有し、
前記軸受部材は、前記径小部のうち前記径大部側となる端部を支持している請求項１に記載の電動機。

【請求項3】

前記軸受部材は、焼き嵌めによって前記フレーム部材の内部に固定されている請求項１または２に記載の電動機。

【請求項4】

前記回転軸と前記軸受部材との間に隙間が形成されている請求項１から３の何れか１項に記載の電動機。

【請求項5】

前記軸受部材は、ケーブルを挿通可能な孔部を有している請求項１から４の何れか１項に記載の電動機。

【請求項6】

前記軸受部材は、放熱性を有している請求項１から５の何れか１項に記載の電動機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、電動機に関する。

【背景技術】

【0002】

例えばモータなどといった電動機は、その外郭を構成する円筒状のフレーム部材の内部に固定子鉄心および回転子鉄心を収容している（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１３７９５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、この種の電動機においては、例えばインバータなどといった機能部品を収容するための収容空間を確保する必要がある。そして、従来では、固定子鉄心および回転子鉄心を収容するフレーム部材に、さらに別のフレーム部材を追加して、この追加したフレーム部材の内部に、機能部品を収容するための収容空間を確保するようにしている。そのため、別のフレーム部材を追加することに伴い電動機全体が大型化してしまうという課題があり、現状では、固定子鉄心および回転子鉄心を収容するフレーム部材を薄型化することにより、このような電動機全体としての大型化を回避するようにしている。

【0005】

そこで、機能部品を収容するための十分な収容空間を、電動機全体としての大型化を招くことなく確保できるようにした構成を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施形態に係る電動機は、固定子鉄心および回転子鉄心を収容するフレーム部材と、前記回転子鉄心の回転軸を回転可能に支持する軸受部材と、を備え、前記軸受部材は、前記フレーム部材の内部に配置されることにより、機能部品が収容される収容空間を前記フレーム部材の内部に形成している。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施形態に係る電動機の一部の構成例を概略的に示す縦断面図

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、電動機に係る一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に例示する電動機１０は、その外郭を構成する円筒状のフレーム部材１１を備えている。フレーム部材１１の内部には、固定子鉄心１２および回転子鉄心１３が収容されている。固定子鉄心１２は、フレーム部材１１の内周面に固定されている。一方、回転子鉄心１３は、フレーム部材１１の内部において、回転軸１４とともに回転可能に設けられている。

【0009】

回転軸１４の一端側、この場合、図１において右側の端部には、電動機１０によって駆動される図示しない負荷が接続されている。以下、電動機１０に対し図示しない負荷が接続される側を「負荷側」と称する場合がある。なお、図示しない負荷は、例えばポンプなど、電動機１０によって駆動可能な種々の要素を適用することができる。

【0010】

回転軸１４の他端側、この場合、図１において左側の端部には、図示しない冷却ファンが接続される。また、フレーム部材１１の他端側、この場合、図１において左側の端部には、この冷却ファンを覆う図示しない冷却ファンカバーが設けられている。以下、電動機１０に対し図示しない冷却ファンおよび冷却ファンカバーが設けられる側、換言すれば、図示しない負荷が接続される側とは反対側を「反負荷側」と称する場合がある。

【0011】

また、回転軸１４は、回転子鉄心１３が固定されている径大部１４Ａと、この径大部１４Ａよりも径寸法が小さい径小部１４Ｂと、を一体的に有している。この場合、径小部１４Ｂは、回転軸１４のうち径大部１４Ａよりも反負荷側の部分を構成している。また、回転軸１４は、径大部１４Ａと径小部１４Ｂとの境界部分に段部１４Ｃが形成された構成となっている。

【0012】

また、電動機１０は、フレーム部材１１の内部に軸受ブラケット１５を備えている。軸受ブラケット１５は、軸受部材の一例であり、回転子鉄心１３の回転軸１４を回転可能に支持している。即ち、軸受ブラケット１５は、所定の厚さ寸法を有する概ね円板形状に形成されており、その中央部に、当該軸受ブラケット１５を板厚方向に貫通する軸受孔部１５Ａを有している。また、軸受ブラケット１５は、径大部１４Ａ側である負荷側にボールベアリング１５Ｂを備えている。

【0013】

軸受ブラケット１５は、フレーム部材１１の内部に配置されることにより、図示しない機能部品が収容される収容空間Ｓを当該フレーム部材１１の内部に形成している。この収容空間Ｓの内部に収容される図示しない機能部品は、例えば、インバータ、各種の制御素子、ブレーキ装置などである。なお、図示しない機能部品は、インバータ、各種の制御素子、ブレーキ装置などに限られるものではなく、電動機１０に搭載可能な種々の機能部品を適用することができる。

【0014】

また、フレーム部材１１の内周面には、当該フレーム部材１１の軸心側に突出する段部１１Ａが設けられている。軸受ブラケット１５は、フレーム部材１１内を反負荷側から負荷側に向かって段部１１Ａに当接する位置まで押し込まれている。また、軸受ブラケット１５は、回転軸１４の一部、この場合、径小部１４Ｂのうち径大部１４Ａ側つまり負荷側となる端部を、ボールベアリング１５Ｂを介して支持している。

【0015】

また、軸受ブラケット１５の側周面１５Ｃは、周知の焼き嵌めによってフレーム部材１１の内周面に固定されている。

【0016】

また、回転軸１４と軸受ブラケット１５との間には僅かな隙間Ｇが形成されている。より詳細に説明すると、回転軸１４のうち径小部１４Ｂの側周面と軸受ブラケット１５の軸受孔部１５Ａの内周面との間には僅かな隙間Ｇが形成されている。なお、隙間Ｇの大きさは、例えば数ｍｍ程度の大きさであればよく、過剰に大きくする必要はない。

【0017】

また、軸受ブラケット１５は、軸受孔部１５Ａとは異なる部位に、当該軸受ブラケット１５を板厚方向に貫通する挿通孔部１５Ｄを有している。挿通孔部１５Ｄには、ケーブルＣを挿通可能である。なお、挿通孔部１５Ｄの開口形状は、例えば、円形状であってもよいし、矩形状であってもよいし、その他の形状であってもよい。また、軸受ブラケット１５において挿通孔部１５Ｄを設ける位置は、軸受孔部１５Ａと軸受ブラケット１５の側周面１５Ｃとの間において適宜変更して実施することができる。また、挿通孔部１５Ｄに挿通されるケーブルＣは、例えば、電源供給用のケーブル、信号伝送用のケーブルなど種々のケーブルを適用することができる。

【0018】

また、軸受ブラケット１５は、例えばアルミニウムなどといった放熱性を有する材料によって構成されている。この場合、軸受ブラケット１５は、その全体が放熱性を有する材料によって構成されている。なお、電動機１０は、フレーム部材１１も、その全体が、例えばアルミニウムなどといった放熱性を有する材料によって構成されている。また、軸受ブラケット１５は、その一部が放熱性を有する材料によって構成されていてもよいし、その表面が放熱性を有する材料によって構成されていてもよい。また、フレーム部材１１は、その一部が放熱性を有する材料によって構成されていてもよいし、その表面が放熱性を有する材料によって構成されていてもよい。

【0019】

また、電動機１０は、回転軸１４の反負荷側部分を回転可能に支持する反負荷側の軸受ブラケット１５だけでなく、回転軸１４の負荷側部分を回転可能に支持する負荷側の軸受ブラケット１６も備えている。この軸受ブラケット１６も、所定の厚さ寸法を有する概ね円板形状に形成されており、その中央部に、当該軸受ブラケット１６を板厚方向に貫通する軸受孔部１６Ａを有している。また、この軸受ブラケット１６も、径大部１４Ａ側である反負荷側にボールベアリング１６Ｂを備えている。また、回転軸１４と軸受ブラケット１６との間にも僅かな隙間Ｇが形成されている。また、軸受ブラケット１６は、フレーム部材１１の負荷側の端部に、例えば図示しないボルトなどによって固定されている。

【0020】

電動機１０による図示しない負荷の駆動に伴い回転軸１４に伝達する荷重は、主として負荷側の軸受ブラケット１６によって吸収されるが、反負荷側の軸受ブラケット１５においても一部の荷重を吸収することが可能である。なお、電動機１０による図示しない負荷の駆動に伴い回転軸１４に伝達する荷重は、回転軸１４の軸心方向に沿う荷重、いわゆるスラスト荷重を含み、また、回転軸１４の径方向に沿う荷重、いわゆるラジアル荷重を含む。

【0021】

以上に例示した本実施形態に係る電動機１０の構成例によれば、軸受ブラケット１５は、フレーム部材１１の内部に配置されることにより、図示しない機能部品が収容される収容空間Ｓを当該フレーム部材１１の内部に形成している。この構成例によれば、フレーム部材１１に別のフレーム部材を追加しなくとも、十分な大きさの収容空間Ｓを確保することができる。これにより、図示しない機能部品を収容するための十分な収容空間Ｓを、電動機１０全体としての大型化を招くことなく確保することができる。

【0022】

また、電動機１０は、単独のフレーム部材１１の内部に軸受ブラケット１５を押し込むようにして配置することによって収容空間Ｓを確保するようにした構成例である。この点において、本実施形態に係る電動機１０の構成例は、フレーム部材の追加が必要である従来の構成とは明らかな相違が認められる。

【0023】

また、電動機１０によれば、軸受ブラケット１５は、回転軸１４の径小部１４Ｂのうち径大部１４Ａ側つまり負荷側となる端部を、ボールベアリング１５Ｂを介して支持している。即ち、本実施形態に係る電動機１０の構成例によれば、径大部１４Ａよりも反負荷側に径小部１４Ｂを有する回転軸１４に対し、負荷側に最大限押し込み可能な部位まで軸受ブラケット１５が押し込まれており、これにより、フレーム部材１１内に形成される収容空間Ｓを最大限に大きくすることができる。なお、フレーム部材１１内における段部１１Ａの位置は、適宜変更して実施することができるが、固定子鉄心１２の反負荷側の端部よりも反負荷側に若干ずれた位置に設けるようにするとよい。これにより、フレーム部材１１内に固定子鉄心１２を収容するために必要な最小限のスペースを確保しつつ、より大きな収容空間Ｓを形成することができる。

【0024】

また、電動機１０によれば、軸受ブラケット１５は、いわゆる周知の焼き嵌めによってフレーム部材１１の内部に固定されている。この構成例によれば、フレーム部材１１の内部において軸受ブラケット１５を強固に固定することができ、フレーム部材１１内における軸受ブラケット１５の位置ずれを抑制することができる。また、特に、フレーム部材１１内における軸受ブラケット１５の反負荷側への位置ずれを抑制することにより、収容空間Ｓが狭まってしまうことを抑制することができる。

【0025】

また、電動機１０によれば、回転軸１４と軸受ブラケット１５との間に僅かな隙間Ｇが形成されている。この構成例によれば、回転軸１４と軸受ブラケット１５との摩擦によって回転軸１４の回転に抵抗が作用してしまうことを回避することができ、回転軸１４の円滑な回転を実現することができる。

【0026】

また、電動機１０によれば、回転軸１４と軸受ブラケット１６との間にも僅かな隙間Ｇが形成されている。この構成例によれば、回転軸１４と軸受ブラケット１６との摩擦によって回転軸１４の回転に抵抗が作用してしまうことも回避することができ、回転軸１４の一層円滑な回転を実現することができる。

【0027】

また、電動機１０によれば、軸受ブラケット１５は、ケーブルＣを挿通可能な挿通孔部１５Ｄを有している。この構成例によれば、軸受ブラケット１５をフレーム部材１１の内部に押し込むようにした構成としながらも、フレーム部材１１の内部におけるケーブルＣの引き回しを十分に行うことができる。即ち、電動機１０によれば、フレーム部材１１の内部に配置された軸受ブラケット１５が、フレーム部材１１の内部におけるケーブルＣの引き回しを阻害してしまうことを回避することができる。

【0028】

また、電動機１０によれば、軸受ブラケット１５は、放熱性を有している。この構成例によれば、収容空間Ｓ内に収容されている図示しない機能部品が発生する熱を、軸受ブラケット１５を介して放熱することができる。また、電動機１０によれば、フレーム部材１１も放熱性を有しており、しかも、このフレーム部材１１に軸受ブラケット１５が接触した構成となっている。そのため、図示しない機能部品から軸受ブラケット１５に伝達した熱を、フレーム部材１１を介して電動機１０の外部に放出することができる。これにより、電動機１０、特に、フレーム部材１１の内部や収容空間Ｓの内部が異常に高温となることを抑制することができる。

【0029】

なお、本実施形態は、上述した一実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更や拡張を行うことができる。例えば、フレーム部材１１の内部における軸受ブラケット１５の配置位置、換言すれば、フレーム部材１１の内部に形成する収容空間Ｓの大きさは、適宜変更して実施することができる。

【0030】

また、軸受ブラケット１５は、放熱性を有さない材料によって構成してもよい。この場合、図示しない機能部品が発生する熱を外部に放出するための放熱部材を別途設けるようにするとよい。また、フレーム部材１１は、放熱性を有さない材料によって構成してもよい。この場合、フレーム部材１１に伝達した熱を外部に放出可能な放熱部材を別途設けるようにするとよい。

【0031】

また、軸受ブラケット１５は、挿通孔部１５Ｄとともに、或いは、挿通孔部１５Ｄに代えて、例えば、ケーブルＣを挿通可能なスリットや溝などを有する構成としてもよい。

【0032】

また、軸受ブラケット１５は、いわゆる焼き嵌めではなく、例えば、ボルト、ねじ、かしめ、嵌め込みなどといった他の手法によってフレーム部材１１内に固定された構成としてもよい。

【0033】

また、回転軸１４は、その全体の径寸法が均一である構成、つまり、段部１４Ｃを有さない構成としてもよい。この場合、回転軸１４の側周面に突起などを設け、軸受ブラケット１５は、この突起などに当接する位置まで押し込まれる構成とするとよい。また、段部１１Ａは、フレーム部材１１内に設けられた突起などであってもよい。

【0034】

以上、本発明に係る実施形態を説明したが、これらの実施形態は、あくまでも例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0035】

図面において、１０は電動機、１１はフレーム部材、１２は固定子鉄心、１３は回転子鉄心、１４は回転軸、１４Ａは径大部、１４Ｂは径小部、１５は軸受ブラケット（軸受部材）、１５Ｄは挿通孔部（孔部）、を示す。

【図1】