JP2000041361A

JP2000041361A - 回転電機

Info

Publication number: JP2000041361A
Application number: JP10206512A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Nakahama; 敬文中濱
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-07-22
Filing date: 1998-07-22
Publication date: 2000-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】マシンサイズを大きくすることなく、低騒音
で冷却機能の高い回転電機を提供する。【解決手段】固定子枠１内に鉄心２を有し両端に配設
のブラケット12と、鉄心２に収納の底側巻線4a及び開口
側巻線4bで成る巻線４と、鉄心２内部に配設されブラケ
ットで支承の回転軸13と、巻線４の端部4cを覆う底辺部
33ａ，側辺部，取付部から成る導風板23と、導風板の底
辺部33ａに対応配置され回転軸に嵌着のハブ21ｄと先端
21ｃで成るブレード21ａで形成の軸流ファン21と、枠１
に載置の風胴20から成る回転電機で、開口側巻線から巻
線の端部となる境界点4dと、導風板の側辺部から斜辺
部，円弧部の順で底辺部に繋ぎ底辺部の他端33ｄと、軸
流ファンを構成する弦長で成る先端21ｃの後縁21ｂとを
備え、境界点4d，他端33ｄ，後縁21ｂを軸方向位置で略
一致配設させると共に、導風板の円弧部33ｃと底辺部33
ａの接続部33ｅがブレード先端21ｃの弦長の略中央と略
一致配設させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却性を改良した
回転電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】上部に風胴を載置した従来の回転電機の
一部の縦断面図を示す図16及び図16導風板周辺要部を示
す図17において、固定子枠１の上部には補強リブ１ａ間
に２つの開口部１ｂ，１ｃがあり両端には軸受ブラケッ
ト12が配設されている。又、固定子枠１の内部には固定
子巻線４を収納した固定子ラジアル通風ダクト６付の固
定子鉄心２が配設されている。固定子鉄心２内周には空
隙19を介して回転子ラジアル通風ダクト９付の回転子鉄
心10があり、この回転子鉄心10に嵌合した回転軸13の両
端近くには軸受14が嵌合され、この軸受14を介して回転
軸13が軸受ブラケット12で回転自在に支承されている。
そして、固定子鉄心２両端から突出する固定子巻線４の
軸方向を半分近く覆う断面形状がコ字形で円板状の導風
板23を、固定子枠１の補強リブ１ａに固設している。こ
の導風板23の内径側（底辺側23ａの内側）には軸流ファ
ン21が回転軸13に嵌着されている。又、固定子枠１の外
被頭部には各周囲辺に吸気口17又は排気口18を有する四
角箱形状の風胴20が載置されている。

【０００３】尚、３は固定子鉄心２を固定する両端に配
設された固定子押え板、７は固定子ラジアル通風ダクト
６を形成する固定子鉄心２内に挟設された内側間隔片、
８は回転子ラジアル通風ダクト９を形成する回転子鉄心
10内に設けられたダクトスペーサ、11は回転子導体、16
は回転子鉄心10内に設けられた内径側通風路である。
又、軸流ファン21はファンボス13ａ表面にブレード先端
（以下、先端）21ｃ及びブレードハブ（以下、ハブ）21
ｃで成るブレード21ａが複数個放射状に植設されてい
る。

【０００４】次に上記構成の回転電機の冷却通風系統に
ついて説明する。回転電機が運転されると軸流ファン21
の回転により図17に示すように、風胴20の吸気口17から
冷却風Ａ（矢印Ａ）が吸入されて軸流ファン21を過ぎる
と、導風板23の内径側に向って斜めに近づくように流れ
る冷却風Ｂとなった後は次のように２分流する。

【０００５】一方は、固定子巻線４を冷却しながら流れ
る冷却風Ｃで、端部４ｃを経て固定子枠１の開口部１ｂ
へ排気される冷却風Ｄとなる。他方は、回転子鉄心10内
の内径側通風路16から冷却風Ｅとなって回転子ラジアル
通風ダクト９及び固定子ラジアル通風ダクト６を経て固
定子枠１の開口部１ｂへ排気される冷却風Ｆとなる。こ
の冷却風Ｄ，Ｆは風胴20の排気口18から機外へ放出され
る。この冷却通風系統で、固定子巻線４及び回転子導体
11による銅損と、固定子鉄心２及び回転子鉄心10による
鉄損により発生する夫々の熱を冷却し、回転電機を規定
温度内に維持している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この機内通風路におい
ては、入口損失，曲り損失，排気損失などの通風損失が
生じる。一般に通風損失は、その流路断面を通過する平
均時速の２乗に比例する。それ故、流路断面はできるだ
け大きくし、また大きいファンを用いて流量を多くすれ
ば良い。しかし、この場合はマシンサイズが大きくなる
問題があった。従来の高通風抵抗の流路で使用する場合
は図17に示すように、軸流ファン13では吸気側のハブ21
ｄから排気側の先端21ｃへと向う速い流れ（矢印Ｂ）が
生じ、吸気側では先端21ｃからハブ21ｄへ（矢印ａ）、
排気側でも先端21ｃからハブ21ｄへという逆流（矢印
ｂ）も発生する。この場合、静圧−騒音−流量特性では
図20に示すように、軸流ファン13は静圧−流量特性ｐ₀
と流路抵抗ｒ₀ との交点、つまり圧力は出るが流量は少
ない低流量Ｑ₀ で作動し、冷却機能が低いという問題が
あった。

【０００７】又、この低流量領域では図18(a) に示すよ
うに、ブレード21ａのサクションサイド21ｓで剥離を起
して騒音が大きいという問題もあった（図20におけるｓ
₀ 曲線特性上の上記作動点に対するＳ₀ ）。或いは、剥
離を起すと図19に示すように後流幅が広くなって騒音が
増加する為、出来るだけ剥離を抑える必要がある。図18
(b) に示す軸流ファンの軸方向矢視図で、ファンボス13
ａの外周表面に植設のボス13ａの軸と直角方向に対して
傾斜する取付角θｈのハブ21ｄと、取付角θｔの先端21
ｃで成るブレード21ａがある。

【０００８】この取付角θｈ−取付角θｔ＝Δθは取付
角によるブレード21ａの捻りで、略ブレード長手方向
（弦長）中央を中心にしている。この取付角Δθを小さ
くすれば、冷却風の流れがブレード21ａに沿うようにな
り剥離も防止出来るが、流量域による冷却効果も悪くな
りファンとしての働きが減少する問題もあった。本発明
は上記事情に鑑みて成されたもので、マシンサイズを大
きくすることなく、低騒音で冷却機能の高い回転電機を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明における回転電機
は、請求項１では、上部に開口部を有した固定子枠の両
端に配設された軸受ブラケットと、前記固定子枠の内部
に配設された固定子鉄心と、この固定子鉄心の溝の底側
に収納の底側巻線と溝の開口側に収納の開口側巻線で成
る固定子巻線と、前記固定子鉄心内周には空隙を介して
配設の回転子鉄心に嵌合され両端の軸受を介して前記軸
受ブラケットで回転自在に支承されている回転軸と、前
記固定子枠内に配設され固定子鉄心両端から突出する固
定子巻線の端部を覆う底辺部，側辺部，取付部から成る
断面形状が略コ字状の導風板と、この導風板の底辺部に
対応配置され前記回転軸に嵌着されたファンボスの外周
表面にブレードハブとブレード先端で成るブレードを放
射状に複数本植設されて形成の軸流ファンと、前記固定
子枠頭部に載置された風胴から流入の冷却風を前記開口
部から機内循環させて成る回転電機において、前記開口
側巻線から固定子巻線の端部となる境界点と、前記導風
板の側辺部の略中央から斜辺部、円弧部の順で直線状の
底辺部に繋いで形成の底辺部の他端と、前記軸流ファン
を構成する弦長で成るブレード先端の後縁とを備え、前
記境界点，他端，後縁を軸方向位置で略一致配設させる
と共に、前記導風板の円弧部と底辺部の接続部が前記ブ
レード先端の弦長の略中央と略一致配設させたことを特
徴とする。

【００１０】このように構成されると、固定子巻線の端
部と導風板との空間に軸流ファンからの冷却風が流入し
易くなる。又、ブレード先端の外周側からも冷却風が吸
入されて流量が増加し、固定子巻線の端部の熱伝達率が
増加する。この結果、固定子鉄心及び固定子巻線の温度
上昇が低下する。

【００１１】請求項２では、前記ブレード先端が、ブレ
ードハブに対して回転方向前方に弦長の略５０％前進さ
せたもので、ブレードのサクションサイドで剥離が起り
難くなって後流幅が小さくなり、冷却風の流量が増加す
る。

【００１２】請求項３では、前記ブレード先端がブレー
ドハブに対してファンボスの軸方向にブレード高さの略
２／３前傾する嘴形状の嘴付ブレードとし、この嘴先端
を軸受ブラケット側に向けて嘴付ブレードの軸流ファン
を回転軸に嵌着させたもの。ブレードのサクションサイ
ドで剥離が起り難くなって冷却風は軸方向に略平行に流
れ、回転子通風ダクト側への冷却風も多くなり回転子の
冷却が良くなる。また前傾の嘴付ブレードの後縁より鉄
心側は固定子巻線部が露出しており、ここに冷却風が当
り固定子巻線の開口側巻線の熱伝達率が増加し良く冷却
される。

【００１３】請求項４では、前記ブレード先端の取付角
は各ブレードの半径位置における軸方向流速と周速に対
応して定まる流体的取付角とし、ブレードハブの取付角
は前記流体的取付角におけるブレード先端とブレードハ
ブの差の略４０％をブレード先端の流体的取付角に加え
たものとし、これらの流体的取付角でファンボス外周面
に複数個のブレードを形成したもの。ブレードのサクシ
ョンサイドで特にブレードハブ側で剥離が起り難くな
り、冷却風は半径方向を斜めに流れるのではなく軸方向
に略平行に流れ、回転子導体の短絡環近傍を通過してラ
ジアル通風ダクトへ流入する冷却風が増加する。この結
果、鉄心及び固定子鉄心内の巻線から冷却空気への熱伝
達率が増加する。

【００１４】請求項５では、前記導風板の側辺部と取付
部間にチャンハァ設けたもの。導風板と固定子巻線の端
部及び開口側巻線側間の流路の通風抵抗が減って、冷却
風の流量が増加し固定子巻線から冷却風への熱伝達率が
増加する。

【００１５】請求項６では、前記導風板の取付部から末
端にかけて底側巻線の軸方向傾きと略同傾きのテーパー
状としたもの。底側巻線に沿って冷却風が流れて、底側
巻線と開口側巻線の隙間から流出流れが発生し、固定子
巻線からの熱伝達率が増加して固定子巻線温度が減少す
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明の第１実施例を図１乃
至図７を参照して説明する。従来と同じ部品は同符号を
使用し異なる構成のみを説明する。異なる構成部品は導
風板と軸流ファン及び固定子巻線の端部の位置関係であ
る。従来と同構成でも固定子巻線及び軸流ファンについ
ては詳細に述べる。図１，２に示すように、固定子鉄心
２両端から突出する固定子巻線４は、図示しない鉄心溝
の溝底側に収納された底側巻線４ａと溝開口側に収納さ
れた開口側巻線４ｂとで構成され、底側巻線４ａから開
口側巻線４ｂへとなる折曲部の端部４ｃは円弧に形成さ
れて開口側巻線４ｂから端部４ｃへとなる境界近傍を境
界点４ｄとする。続いて、軸流ファン21を形成するブレ
ード先端（以下、先端）21ｃの後縁21ｂ（機内側）を、
前記境界点４ｄと軸方向位置で略一致させて回転軸13に
嵌着させる。

【００１７】次に導風板の形状及び取付位置について説
明する。導風板33の形状は従来の導風板23と断面形状が
若干異なっており、直線状の底辺部33ａ（軸流ファン21
側）途中から側辺部33ｂ（軸受ブラケット12側）途中へ
かけて斜辺部33ｈを有し、該斜辺部33ｈ下端（軸流ファ
ン21側）と底辺部33ａ一端（機外側）が円弧部33ｃで繋
がる変形コ字状である。この導風板33が、底辺部33ａの
他端33ｄ（機内側）を前記開口側巻線４ｂから端部４ｃ
にかけての境界点４ｄ，及び軸流ファン21の先端21ｃの
後縁21ｂと軸方向位置で略一致させて、固定子枠１の補
強リブ１ａに固定される。又、導風板33の底辺部33ａと
円弧部33ｃで繋がる接続部33ｅが、先端21ｃの軸方向中
央部21ｇ（弦長の略中央位置）と軸方向位置で略一致さ
せる（以上、図３参照）。即ち、回転軸13芯に投影した
弦長の１／２長さと直線状の底辺部33ａ長さとは略一致
している。

【００１８】このように構成された回転電機の冷却通風
系統について説明する。回転電機が運転されると軸流フ
ァン21の回転により図２に示すように、風胴20の吸気口
17から冷却風Ａ₁ （矢印Ａ₁ ）が吸入されて軸流ファン
21を過ぎると、導風板33の底辺部33ａとは平行に流れる
冷却風Ｂ₁ となった後は次のように２分流する。一方
は、固定子巻線４を冷却しながら端部４ｃを流れる冷却
風Ｃ₁ と根元４ｅを流れる冷却風Ｇ₁ とになり、固定子
枠１の開口部１ｂへ排気される冷却風Ｄ₁ となる。他方
は、回転子鉄心10内の内径側通風路16から冷却風Ｅ₁ と
なって回転子ラジアル通風ダクト９及び固定子ラジアル
通風ダクト６を経て固定子枠１の開口部１ｂへ排気され
る冷却風Ｆ₁ となる。この冷却風Ｄ₁ ，Ｆ₁ は風胴20の
排気口18から機外へ放出される。

【００１９】この冷却通風系統で、導風板33の底辺部33
ａ長さが従来より短くなって固定子巻線４の覆いが少な
くなるので、この間の通風抵抗が減少して軸流ファン21
を過ぎた冷却風Ｂ₁ の固定子巻線４への風接面積が増加
し且つ固定子巻線４の露出が増加すると共に、導風板33
内の空間33ｆへの冷却風Ｃ₁ の流入が容易となる。しか
も導風板33に斜辺部33ｈを設けたことにより、該斜辺部
33ｈに沿って発生し流れる斜流冷却風ｆが軸流ファン21
に吸気されるので、冷却風Ｂ₁ が従来の冷却風Ｂよりも
風量が増加している。又、平行に流れる冷却風Ｂ₁ の風
量増加は冷却風Ｅ₁ ，Ｆ₁ の風量増加となっている。こ
れらの相乗作用で、機内は良く冷却されて回転電機の温
度上昇は低下する。これを流量−静圧−騒音特性を示す
図16で説明すると、流路抵抗はｒ₀ （従来）からｒ₁
（第１実施例）になり、動作点は静圧特性ｐ₀ との交点
で流量はＱ₁ となって冷却風の流量が増加し、固定子巻
線４の端部４ｃの熱伝達率が増加する。軸流ファン21単
体としての騒音については従来のＳ₀ からＳ₁ に減少す
るが、電動機騒音としては騒音要因に吸収されて余り変
化しない。

【００２０】ここで、上記導風板33の他端33ｄが開口側
巻線４ｂの境界点４ｄ及び先端21ｃの後縁21ｂと軸方向
位置で略一致させることについて説明する。まず、導風
板33が固定された状態で先端21ｃを軸方向に移動した場
合の、静圧と流量の関係を説明する。図４に示すよう
に、導風板33の他端33ｄがブレード先端の後縁と軸方向
位置で略一致させた状態の第１実施例が、先端21ｃの軸
方向中央部21ｇ，後縁21ｂとして実線で示されている。
この位置（第１実施例）よりブレード21ａを機内側に移
動した状態を一点鎖線の軸方向中央部21ｇ₁ ，後縁21ｂ
₁ で示し、更にブレード21ａを実線位置（第１実施例）
より機外側に移動した状態を破線の軸方向中央部21ｇ
₂ ，後縁21ｂ₂ で示している。

【００２１】次に図５を参照して流量−静圧関係を説明
する。流路抵抗は実線ｒ₁ とし、他端33ｄ，境界点４ｄ
及び後縁21ｂが軸方向位置で略一致した場合は動作点が
実線で示す静圧特性ｐ₀ との交点で流量はＱ₁ となる。
ブレード21ａを機内側に移動した状態では、導風板33の
接続部33ｅと先端21ｃの軸方向中央部21ｇとの対応位置
がずれて、導風板33の底辺部33ａと先端21ｃとの対面積
が減少し、ブレード21ａを通過した冷却風Ｂ₂ は導風板
33で整流されることなく固定子巻線４の固定子鉄心２側
へ流れることに成り、固定子巻線４の端部４ｃへ流れる
冷却風Ｃ₂ は減少して、動作点が一点鎖線で示す静圧特
性ｐ₂ との交点で流量はＱ₂ となり、冷却効率が悪化す
る。又、ブレード21ａを実線位置より機外側に移動した
状態では、ブレード21ａに流入した冷却風Ｂ₃ が導風板
33の円弧部33ｃ近辺で渦巻状となって、固定子巻線４の
端部４ｃへ流れる冷却風Ｃ₃ は減少して、動作点が破線
で示す静圧特性ｐ₃ との交点で流量はＱ₃ となり、ブレ
ード21ａの機内側移動に比れば流量は多いが流量Ｑ₁ よ
り少なく冷却効率が悪化する。

【００２２】続いて、導風板33の他端33ｄと先端21ｃの
後縁21ｂを固定し、開口側巻線４ｂの境界点４ｄを軸方
向に移動した場合の流量−静圧関係を説明する。静圧特
性ｐ₀ を一定とし、他端33ｄ，境界点４ｄ及び後縁21ｂ
が軸方向位置で略一致した状態から固定子巻線４を機内
側に移動すると、境界点４ｄと導風板33の他端33ｄとの
間隔が広くなってブレード21ａに流入した冷却風Ｂ₂ は
斜めに通過して固定子巻線４の固定子鉄心２側へ流れる
ことに成り、固定子巻線４の端部４ｃへ流れる冷却風Ｃ
₂ は減少して、動作点が一点鎖線で示す流路抵抗ｒ₂ と
の交点で流量はＱ₂ となり、冷却効率が悪化する。又、
固定子巻線４を実線位置より機外側に移動した状態で
は、ブレード21ａに流入した冷却風Ｂ₃ が導風板33の円
弧部33ｃ近辺で渦巻状となって、固定子巻線４の端部４
ｃへ流れる冷却風Ｃ₃ は冷却風Ｂ₃と同様に斜めに通過
して減少し、動作点が破線で示す流路抵抗ｒ₃ との交点
で流量はＱ₃ となり、ブレード21ａの機内側移動に比れ
ば流量は多いが流量Ｑ₁ より少なく冷却効率が悪化す
る。

【００２３】このブレード21ａを使用した軸流ファン21
を開放形モータのＦ種で２極９００ｋｗに使用し、固定
子巻線温度上昇（抵抗法），騒音，風胴出口の風量を、
従来と比較すると図13に示すような結果となり、風量は
約８０％増加して温度が約２０％低下している。騒音に
ついては前記理由により変化がない。

【００２４】（第２実施例）第２実施例を図８を参照し
て説明する。第１実施例と異なるのは軸流ファンのブレ
ードである。図８に示すように、軸流ファン31を構成す
る筒状のファンボス13ａの外周表面には、ボス13ａ軸と
直角方向に対して傾斜する取付角θｈのブレードハブ
（以下、ハブ）31ｄと取付角θｔのブレード先端（以
下、先端）21ｃがあり、前記ハブ31ｄから半径方向に先
端31ｃを弦長の略50％（先端31ｃの弦長とハブ31ｄの弦
長の平均長さの弦長）前進させたブレード31ａを形成さ
せる。この時、ファンボス13ａの軸に垂直面への投影に
おいて、先端31ｃの前縁31ｅと回転方向前側にある先端
31ｃの後縁31ｂと干渉しないようにする。又、ハブ31ｄ
の立上部31ｈ（ハブ31ｄの弦長の略中央位置）は略垂直
にしておき、この立上部３１ｈから先端３１ｃを徐々に
前進させる。尚、立上部31ｈの略垂直は弦長の全長に亘
って形成されてもよい。

【００２５】このようなブレード31ａを有する軸流ファ
ン31を回転電機で使用することにより、図19で示す従来
ブレード21ａのサクションサイドで発生していた剥離現
象が起り難くなり、冷却風の流れがブレード31ａの外周
方向に入らずブレード31ａの向きに内周側に入って後流
幅Ｄが小さくなる。この後流幅Ｄ減少により騒音の減少
を図20で述べると、Ｓ₂ となって従来のＳ₀ より減少す
る。また流量−静圧特性で述べると、静圧特性は曲線ｐ
₁ となり、流量は流路抵抗ｒ₁ との交点Ｑ₂ に増加して
固定子巻線４の端部４ｃの熱伝達率が増加し、固定子巻
線４の温度上昇が低下する。更に、ファンボス13ａの軸
に垂直面への投影において、先端31ｃの前縁31ｅと回転
方向前側にある先端31ｃの後縁31ｂと干渉しないように
することにより、型を割ることなく鋳造にて製造出来
る。そして、ハブ31ｄの立上部31ｈから先端31ｃを徐々
に前進させて行くので、略垂直の立上部31ｈによりブレ
ード31の付け根であるハブ31ｄの応力が小さくなる。

【００２６】（第３実施例）第３実施例を図９，10を参
照して説明する。第１実施例と異なるのは軸流ファンの
ブレード先端の前傾である。図９，10に示すように、軸
流ファン41を構成する筒状のファンボス13ｂの外周表面
には、後述の形成法によるハブ41ｄと先端41ｃで成るブ
レード41ａが，ファンボス13ｂの軸と直角方向に対して
傾斜する状態で植設されている。前記ハブ41ｄの弦長の
略中央位置には立上部41ｈが略垂直に形成されている。
この立上部41ｈからファンボス13ｂの筒方向（軸方向）
に向けて先端41ｃの弦長を徐々に前傾させ、嘴形状のブ
レード41ａを形成する。この時、先端41ｃはブレード41
ａ高さの略２／３の距離分前傾させる（図10参照）。こ
のブレード41ａ形状の軸流ファン41を嘴先端を機外側に
向けて回転軸13に嵌着させる。

【００２７】次に導風板の形状及び取付位置について説
明する。導風板43の形状は、直線の底辺部43ａ（軸流フ
ァン41側）途中から側辺部43ｂ（軸受ブラケット12側）
下端近くを円弧43ｈで繋がる変形コ字状である。この導
風板43が、底辺部一方端43ｄ（機内側）を前記開口側巻
線４ｂから端部４ｃにかけての境界点４ｄ，及び軸流フ
ァン41の先端41ｃの後縁41ｂと軸方向位置で略一致させ
て、固定子枠１の補強リブ１ａに固定される。又、導風
板43の底辺部43ａと円弧部43ｈで繋がる接続部43ｃが、
先端41ｃの軸方向中央部41ｇ（弦長の略中央位置）と軸
方向位置で略一致させる。

【００２８】このようなブレード41ａを回転電機で使用
することにより、図19で示す従来ブレード21のサクショ
ンサイドで発生していた剥離現象が起り難くなり、後流
幅Ｄが小さくなる。すると、冷却風Ｂ₂ が半径方向に斜
めに流れるのでなく軸方向に略平行に流れて冷却風Ｅ
₂ ，Ｆ₂ の流量が多くなり、回転子導体11の短絡環（冷
却風Ｅ₂ の冷却効果）や回転子鉄心10（冷却風Ｆ₂ によ
る回転子ラジアル通風ダクト９及び固定子ラジアル通風
ダクト６への流量増加の冷却効果）の冷却が良くなるの
は第１実施例と同様である。騒音の減少を図20で述べる
と、Ｓ₃ となって従来のＳ₀ より減少する。また流量−
静圧特性を述べると、流量は流路抵抗ｒ₁と静圧特性ｐ₁
との交点Ｑ₃ となり従来の流量Ｑ₀ より大幅に増加し
て冷却が向上する。そして、ハブ41ｄの立上部41ｈから
先端41ｃを徐々に前傾させて行くので、立上部41ｈの略
垂直により先端41ｃの前縁41ｂ付け根で応力が緩和でき
る。

【００２９】（第４実施例）第４実施例を図11を参照し
て説明する。第１実施例と異なるのは軸流ファンのブレ
ード取付角である。図11に示すように、軸流ファン41を
構成する筒状のファンボス13ｃの外周表面には、従来と
同形状のブレード51ａが後述するハブ51ｄと先端51ｃの
夫々の流体取付角でボス13ｃの軸と直角方向に対して傾
斜する状態で植設されている。ここで、先端51ｃの取付
角は流体取付角（各ブレード半径位置における軸方向流
速Ｖ_zと周速Ｖに対応して定まる取付角θｔを流体取付
角θｔ₀ という）とする。ハブ51ｄのブレード取付角θ
ｈは、該ハブ51ｄの流体取付角θｈ₀ と先端51ｃにおけ
る流体取付角θｔ₁ との差Δθ´の略40％Δθを、先端
51ｃの流体取付角θｔ₀ に加えたものとする。例えば、
先端51ｃの流体取付角θｔ₀ を20°とし、ハブ51ｄの流
体取付角θｈ₀ を30°としたとき、その差Δθ´は10°
である。このΔθ´の40％Δθは４°であるから、ハブ
51ｄの取付角θｈは、取付角θｔ（＝θｔ₀ ）にΔθを
加え24°となる。

【００３０】このようにブレード51ａを植設すると、ブ
レード51ａのサクションサイドで特にハブ51ｄ側で剥離
が起り難くなり、ブレード51ａに流入する冷却風Ｂ₂ が
半径方向に斜めに流れるのでなく軸方向に略平行に流れ
て冷却風Ｅ₂ ，Ｆ₂ の風量が多くなり、回転子導体11の
短絡環や回転子鉄心10の冷却が良くなるのは第１実施例
と同様である。騒音の減少を図20で述べると、Ｓ₄ とな
って従来のＳ₀ より減少する。また流量−静圧特性を述
べると、流量は流路抵抗ｒ₁ と静圧特性ｐ₂ との交点Ｑ
₄ となり従来の流量Ｑ₀ より大幅に増加して冷却が向上
する。

【００３１】尚、第２実施例乃至第４実施例を全部採用
した軸流ファンを第１実施例の取付構成にしたものを図
13に示した。これによれば、これらの複合効果が全て発
生してモータ特性が向上する。

【００３２】（第５実施例）第５実施例を図14を参照し
て説明する。第１実施例と異なるのは導風板の形状であ
る。図14のように導風板53の形状が、側辺部43ｂ（軸受
ブラケット12側）途中上部から補強リブ１ａへの取付部
53ｅへ向けて繋ぐチャンファ53ｉを有すると共に、該側
辺部43ｂ下端近くを円弧部43ｈで繋がる変形コ字状であ
る。チャンファ53ｉを設けたことにより、導風板53と固
定子巻線４の端部４ｃとの間の流路の通風抵抗が減って
冷却風Ｃ₃ の流量が増加し、固定子巻線４から冷却風Ｃ
₃ への熱伝達率が増加して固定子巻線４の冷却が向上す
る。騒音の減少を図16で述べると、Ｓ₅ となって従来の
Ｓ₀ より減少する。また流量−静圧特性を述べると、流
量は流路抵抗ｒ₂ と静圧特性ｐ₀ との交点Ｑ₅ となり従
来の流量Ｑ₀ より大幅に増加して冷却が向上する。

【００３３】（第６実施例）第６実施例を図15を参照し
て説明する。第１実施例と異なるのは導風板の形状であ
る。図15のように、導風板63の補強リブ１ａへの取付部
63ｅの先端部63ｆ形状が、固定子巻線４の底側巻線４ａ
と略傾きの等しいテーパー状とする。テーパー状の先端
部63ｆを形成することにより、冷却風Ｃ₄ が底側巻線４
ａに沿って流れて、底側巻線４ａと開口側巻線４ｂの隙
間から流出風Ｃ₄₁が生じ、固定子巻線４からの熱伝達率
が増加する。騒音の減少を図20で述べると、Ｓ₆ となっ
て従来のＳ₀ より減少する。また流量−静圧特性を述べ
ると、流量は流路抵抗ｒ₁ と静圧特性ｐ₀ の交点Ｑ₆ と
なり従来の流量Ｑ₀ より大幅に増加して冷却が向上す
る。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、マシンサ
イズを大きくすることなく、低騒音で温度上昇の小さい
回転電機が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す回転電機の一部断面
を含む縦断面図、

【図２】図１の導風板周辺の拡大断面図、

【図３】巻線の境界点，導風板の他端，ブレード先端の
後縁の軸方向位置で略一致説明図、

【図４】図３の導風板の他端移動関係図、

【図５】図４での流量−静圧関係説明図、

【図６】図３の巻線の境界点移動関係図、

【図７】図５での流量−静圧関係説明図、

【図８】第２実施例を示すブレード先端の前進図、

【図９】第３実施例を示す図２相当図、

【図１０】第３実施例のブレード先端の前傾図、

【図１１】第４実施例を示す図10相当図、

【図１２】軸流ファンの展開図及び斜視図、

【図１３】モータ特性図

【図１４】第５実施例を示す図２相当図、

【図１５】第６実施例を示す図２相当図、

【図１６】従来例の図１相当図、

【図１７】従来例の図２相当図、

【図１８】従来例の図８相当図、

【図１９】従来ブレードのサクションサイドで発生の剥
離現象と後流幅図、

【図２０】流量−静圧−騒音特性関係説明図。

【符号の説明】

１…固定子枠、１ａ…補強リブ、１
ｂ…開口部、２…固定子鉄心、４…
固定子巻線、４ａ…底側巻線、４ｂ…
開口側巻線、４ｃ…端部、４ｄ…境界
点、４ｅ…根元、10…回転子鉄心、
12…軸受ブラケット、13…回転軸、
13ａ，13ｂ，13ｃ…ファンボス、17…
吸気口、 18…排気口、20…風胴、
21，31，41…軸流ファン、21ａ，31
ａ，41ａ，51ａ…ブレード、21ｂ，21ｂ₁ ，21ｂ₂ ，31
ｂ，41ｂ…後縁、21ｃ，31ｃ，41ｃ，51ｃ…ブレード先
端、21ｄ，31ｄ，41ｄ，51ｄ…ブレードハブ、21ｇ，21
ｇ₁ ，21ｇ₂ ，…軸方向中央部、23，33，43，53，63…
導風板、31ｅ…前縁、 31ｈ，41ｈ…
立上部、33ａ，43ａ…底辺部、 33ｂ，43ｂ…
側辺部、33ｃ，43ｈ…円弧部、 33ｄ…他端、
33ｅ，43ｃ…接続部、 33ｆ…空間、33ｈ…斜
辺部、 41ｇ…軸方向中央部、43ｄ…底
辺部一方端、 53ｉ…チャンファ、63ｆ…先端
部、Ａ〜Ｇ…冷却風、Ａ₁ 〜Ｇ₁ …冷
却風、Ａ₂ 〜Ｇ₂ …冷却風。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上部に開口部を有した固定子枠の両端に
配設された軸受ブラケットと、前記固定子枠の内部に配
設された固定子鉄心と、この固定子鉄心の溝の底側に収
納の底側巻線と溝の開口側に収納の開口側巻線で成る固
定子巻線と、前記固定子鉄心内周には空隙を介して配設
の回転子鉄心に嵌合され両端の軸受を介して前記軸受ブ
ラケットで回転自在に支承されている回転軸と、前記固
定子枠内に配設され固定子鉄心両端から突出する固定子
巻線の端部を覆う底辺部，側辺部，取付部から成る断面
形状が略コ字状の導風板と、この導風板の底辺部に対応
配置され前記回転軸に嵌着されたファンボスの外周表面
にブレードハブとブレード先端で成るブレードを放射状
に複数本植設されて形成の軸流ファンと、前記固定子枠
頭部に載置された風胴から流入の冷却風を前記開口部か
ら機内循環させて成る回転電機において、前記開口側巻
線から固定子巻線の端部となる境界点と、前記導風板の
側辺部の略中央から斜辺部，円弧部の順で直線状の底辺
部に繋いで形成の底辺部の他端と、前記軸流ファンを構
成する弦長で成るブレード先端の後縁とを備え、前記境
界点，他端，後縁を軸方向位置で略一致配設させると共
に、前記導風板の円弧部と底辺部の接続部が前記ブレー
ド先端の弦長の略中央と略一致配設させたことを特徴と
する回転電機。
【請求項２】前記ブレード先端が、ブレードハブに対
して回転方向前方に弦長の略５０％前進させた請求項１
記載の回転電機。
【請求項３】前記ブレード先端がブレードハブに対し
てファンボスの軸方向にブレード高さの略２／３前傾す
る嘴形状の嘴付ブレードとし、この嘴先端を軸受ブラケ
ット側に向けて嘴付ブレードの軸流ファンを回転軸に嵌
着させた請求項１記載の回転電機。
【請求項４】前記ブレード先端の取付角は各ブレード
の半径位置における軸方向流速と周速に対応して定まる
流体的取付角とし、ブレードハブの取付角は前記流体的
取付角におけるブレード先端とブレードハブの差の略４
０％をブレード先端の流体的取付角に加えたものとし、
これらの流体的取付角でファンボス外周面に複数個のブ
レードを形成した請求項１記載の回転電機。
【請求項５】前記導風板の側辺部と取付部間にチャン
ファを設けた請求項１記載の回転電機。
【請求項６】前記導風板の取付部から末端にかけて底
側巻線の軸方向傾きと略同傾きのテーパー状とした請求
項１記載の回転電機。