电动马达 |
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| 申请号 | CN201280034178.7 | 申请日 | 2012-07-06 | 公开(公告)号 | CN103650300A | 公开(公告)日 | 2014-03-19 |
| 申请人 | 株式会社IHI; | 发明人 | 小田兼太郎; 佐久间信义; | ||||
| 摘要 | 电动 马 达，具备：内部形成有内部空间的马达壳体；以贯通马达壳体的壁面的方式配置的 轴承 ；被轴承可旋转地 支撑 的旋 转轴 ；以及固定于马达壳体的具有 框架 和设置在框架上的导体的接地导体。框架具有沿 旋转轴 外周的环状或圆弧状的内周面，且被固定于马达壳体。导体以其前端与旋转轴滑动 接触 的方式配置于框架的上述内周面。在接地导体和马达壳体之间设置有旁通流路。通过旁通流路，内部空间和马达壳体的外部被连通。根据上述电动马达，能够不损伤接地导体地对内部进行冷却。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电动马达，其特征在于，具备： |
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| 说明书全文 | 电动马达技术领域[0001] 本发明涉及使转速变化地运转的电动马达（electrical motor）。 背景技术[0002] 以往，使用变换器控制电动马达的转速。但是，起因于来自变换器的输出电压的脉冲波，轴电流（shaft current）向电动马达的旋转轴流动，在轴电流经过轴承向接地的马达壳体流动时在轴承内产生放电。存在因该放电使轴承电蚀的问题。为了防止这样的电蚀，使用接地导体（earth conductor）将存储于旋转轴的电荷不通过轴承地向马达壳体流动。下述的专利文献1以及2公开了这样的接地导体。在该接地导体中，其环状框体（annular frame）固定于马达壳体，旋转轴穿插于环状框体。另外，以从环状框体的内面朝向旋转轴的方式嵌设有多个纤维状导体（fiber-like conductors），纤维状导体的前端与旋转轴接触。 根据这样的结构，存储于旋转轴的电荷通过纤维状导体向马达壳体流动。 [0003] 现有技术文献 [0004] 专利文献 [0005] 专利文献1:日本专利第4485897号公报 [0006] 专利文献2:日本特表2010－525787号公报 发明内容[0007] 发明所要解决的课题 [0008] 由于电动马达因长时间运转或高负载而温度变高，所以存在具备对内部进行冷却的冷却机构（cooling mechanism）的情况。公知有向马达内吹送液态冷媒（refrigerant liquid）利用气化热进行冷却的冷却器。在使用这样的冷却器的情况下，存在因液态冷媒的蒸发而使电动马达的内部压力变得比外部压力高，导致蒸发的气态冷媒从马达壳体和旋转轴之间的间隙或旋转轴和轴承之间的间隙向外部漏出的情况。作为上述的接地导体的纤维状导体因气态冷媒向外部漏出的流动而颤动（Flutter）促进劣化而脱落。脱落的纤维状导体不但没起到本来的作用还产生堵塞轴承或者作为杂质混入润滑油等的问题。 [0009] 本发明的目的在于提供一种电动马达，能够不损伤接地导体地对内部进行冷却。 [0010] 本发明的特征在于，提供一种电动马达，其具备：在内部形成有内部空间的马达壳体；以贯通上述马达壳体的壁面的方式配置的轴承；被上述轴承能够旋转地支撑的旋转轴；以及固定于上述马达壳体的具有框架和设置于上述框架的导体的接地导体，上述框架具有沿上述旋转轴外周的环状或圆弧状的内周面，且被固定于上述马达壳体，上述导体以该导体的前端与上述旋转轴滑动接触的方式配置于上述框架的上述内周面，在上述接地导体和上述马达壳体之间设置有旁通流路，通过上述旁通流路，上述内部空间和上述马达壳体的外部被连通。 [0011] 根据上述电动马达，用于内部冷却的流体因热而压力变得比外部压力高，不是通过通气阻力大的接地导体和旋转轴之间的间隙，而是通过旁通流路向马达壳体外部流出。因此，在对电动马达（马达壳体）的内部进行冷却时，能够不损伤接地导体的导体地对电动马达进行变频控制（可变频率控制）。 [0012] 在这里，若向上述内部空间填充比上述马达壳体的外部高压的气体，则因为上述的流体在电动马达（马达壳体）的内部从液态冷媒变为气态冷媒，所以气态冷媒从电动马达（马达壳体）的内部向外部的流出显著。但是，如上所述，因为气态冷媒不是通过通气阻力大的接地导体和旋转轴之间的间隙而是通过旁通流路向马达壳体外部流出，所以能得到不使接地导体的导体受损伤地对电动马达进行变频控制的显著效果。 [0013] 另外，优选上述旁通流路的流路截面积设定为比上述框架和上述旋转轴之间的间隙的截面积大。 [0014] 另外，优选上述马达壳体具有筒状密封部件，上述密封部件的内面上形成有迷宫式密封，上述密封部件的筒状一端部固定于上述马达壳体，上述旋转轴穿插于上述密封部件，上述接地导体通过安装于上述密封部件的筒状另一端部而固定于上述马达壳体。 [0016] 图1是电动马达的实施方式的剖视图。 [0017] 图2是上述电动马达主要部分的放大剖视图。 [0018] 图3是上述电动马达的密封部件（sealing member）的剖视图。 [0019] 图4是上述密封部件的主视图。 [0020] 图5是上述电动马达的接地导体的主视图。 具体实施方式[0022] 马达壳体10由圆筒状的周壁（circumferential wall）11、堵塞周壁11两端的端壁（end wall）12以及贯通壁（pass-through wall）13构成。在马达壳体10（周壁11、端壁12以及贯通壁13）的内部形成有内部空间14。周壁11的内周面上配置有定子20。定子20在筒状的固定铁芯21上缠绕线圈而构成。 [0023] 从端壁12的中央向内部空间14突出设置有支承筒部（support cylinder）12a。在支承筒部12a的端部安装有球轴承（ball bearing）40A和端部密封部件（sealing end member）50A。另一方面，在贯通壁13的中央设置有筒孔（cylindrical hole）13a。在筒孔13a上安装有滚柱轴承（roller bearing）40B和筒状密封部件（cylindrical sealing member）50B。另外，下述的气态冷媒能够通过滚柱轴承40B而流动。此外，密封部件50A、 50B由导电性的材质（金属）形成。因此，可以从电学角度将密封部件50A、50B看作马达壳体10的一部分。 [0024] 密封部件50A、50B具有大致筒状形状，分别具备由形成于其内周面上的大致三角形截面的多个环状突起51构成的迷宫式密封（labyrinth seal）52（参照图2以及图3）。端部密封部件50A的壁侧端部（wall-side end）53无间隙地固定于支承筒部12a。同样地，筒状密封部件50B的壁侧端部（筒状一端部（cylindrical one end））54无间隙地固定于筒孔13a。 [0025] 另外，如图2所示，在筒状密封部件50B的内部空间14侧的端部（筒状另一端部（cylindrical another end））55上，通过螺栓63固定有接地导体60。此外，螺栓63的正确的位置通过图4中的螺栓孔64a以及图5中的螺栓孔64ｂ表示出。如图5所示，接地导体60具备环状导电框架61，在环状导电框架61的内周面61a上朝向内部嵌设有多个纤维状导体（fiber-like conductors）（导电体（electrical conductors）：导电刷（conductive brush））62。当旋转轴32穿插接地导体60以及筒状密封部件50B后，纤维状导体62的前端与旋转轴32的外周面相接。 [0026] 转子30由筒状的旋转线圈（rotor coil）31和旋转轴（rotor shaft）32构成。旋转线圈31在筒状的铁芯上缠绕线圈而构成。旋转轴32穿插于旋转线圈31而固定。另外，转子30在旋转线圈31位于定子20的内部的状态下，通过轴承40A以及40B被可旋转地支撑于端壁12以及贯通壁13。 [0027] 如图3以及图4所示，筒状密封部件50B的端部55与接地导体60的接合面上，作为槽形成有旁通流路56。此外，旁通流路也可以作为槽形成在接地导体60上。或者，也可以在筒状密封部件50B以及接地导体60双方上作为槽形成。若将旁通流路在接合面上作为槽形成，则能够通过容易的加工形成旁通流路。 [0028] 在这里，从旋转轴32的轴方向观察，旁通流路56的总截面积（总流路截面积）比设置有纤维状导体62的间隙（环状导电框架61和旋转轴32之间的间隙）的截面积大。即，旁通流路56的流通阻力比设置有纤维状导体62的间隙（环状导电框架61和旋转轴32之间的间隙）的流通阻力小。 [0029] 另外，电动马达1具备作为冷却机构的冷媒流路（cooling flow paths）15。冷媒流路15是用于使从电动马达1的外部供给的冷媒在马达壳体10内循环的通路。冷媒流路15形成于周壁11和固定铁芯21之间。从外部供给的液态冷媒通过冷媒流路15期间冷却固定铁芯21，液态冷媒的一部分变为气态冷媒。冷却了固定铁芯21的冷媒以气液混合状态向内部空间14的端壁12侧排出，冷却线圈终端22。冷却了线圈终端22的冷媒几乎全部变为气态冷媒。 [0030] 通过液态冷媒向气态冷媒的变化，内部空间14的端壁12侧的压力上升，气态冷媒通过固定铁芯21和旋转线圈31之间的间隙，向压力较低的内部空间14的贯通壁13侧移动。向内部空间14的贯通壁13侧移动的气态冷媒，通过设置于马达壳体10的排出口（未图示）向马达壳体10外部的冷媒循环路排出。另外，向内部空间14的贯通壁13侧移动的气态冷媒，通过旁通流路56以及滚柱轴承40B外侧的流路70（参照图2）向压力较低的马达壳体10外部流出。此外，气态冷媒不仅可以通过滚柱轴承40B外侧的流路70，还可以通过滚柱轴承40B自身。 [0031] 如上所述，通过液态冷媒向气态冷媒的变化，马达壳体10的内部压力变得比外部压力高，气态冷媒通过滚柱轴承40B外侧的流路70向马达壳体10的外部流出。此时，气态冷媒在到达滚柱轴承40B外侧的流路70之前，不是通过纤维状导体62而是通过旁通流路56。因此，气态冷媒基本不通过纤维状导体62，不会对纤维状导体62造成损伤，能够通过纤维状导体62稳定地去除旋转轴32携带的电荷（轴电流）。 [0032] 另外，因为旁通流路56的流路截面积比设置有纤维状导体62的间隙（环状导电框架61和旋转轴32之间的间隙）的截面积大，所以气态冷媒通过流通阻力较小的旁通流路56向马达壳体10的外部流出。因此，进一步避免纤维状导体62的损伤，能够通过纤维状导体62更稳定地去除旋转轴32携带的电荷（轴电流）。 [0033] 再有，虽然少量的气态冷媒可以通过纤维状导体62，但是因为接地导体60通过配置于筒状密封部件50B的内部空间14侧的端部55而能够降低向电动马达1的外部流出的冷媒量，所以气态冷媒的流速下降，进一步避免纤维状导体62的损伤，能够通过纤维状导体62更稳定地去除旋转轴32携带的电荷（轴电流）。 [0034] 另外，能够利用铣刀切削等比较简单的加工在筒状密封部件50B上形成旁通流路56，旁通流路56对接地导体60的电荷除去性能也没有影响。 [0035] 此外，在上述实施方式中，接地导体60具备环状框架61而形成为环状。但是，接地导体并不限定于环状。例如，接地导体也可以形成为沿旋转轴32的外周面的一部分的半圆弧状等的部分圆弧状，能够采用各种形状。 [0036] 另外，在上述实施方式中，接地导体60的环状框架61的内周面61a上密集地嵌设有纤维状导体（导电体）62。但是，导体并不限定于纤维状部件。例如，导体也可以构成为将片状部件沿旋转轴32的轴方向配置于内周面61a上且片状部件的表面与旋转轴32的表面相接，能够采用各种形状。 [0037] 另外，在本实施方式中，通过了旁通流路56的气态冷媒，通过滚柱轴承40B外侧的流路70（以及滚柱轴承40B自身）向马达壳体10的外部流出。但是，也可以在上述流路70以外设置气态冷媒的流路。 |
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