JP2003180051A - 全閉外扇形回転電機の回転羽根 - Google Patents
全閉外扇形回転電機の回転羽根Info
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- JP2003180051A JP2003180051A JP2001375454A JP2001375454A JP2003180051A JP 2003180051 A JP2003180051 A JP 2003180051A JP 2001375454 A JP2001375454 A JP 2001375454A JP 2001375454 A JP2001375454 A JP 2001375454A JP 2003180051 A JP2003180051 A JP 2003180051A
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- moving blade
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】固定子枠の外側に通風する全閉外扇形回転電機
の回転羽根の流量増加、流体音低減、軸動力低減を図
る。 【解決手段】回転羽根前縁翼端径(Di0)と回転羽根外
径(D0)との比(Di0/D0)を0.7以下(Di0/D0≦
0.7)、回転羽根内外径面積比を0.6〜0.8、弦節比を0.5
〜0.7、ファンカバー9と回転羽根翼端とのクリアラン
スδの回転羽根外径に対する比を0.02〜0.05、ファンカ
バー吸込み径(Df)と回転羽根前縁翼端径とを同一に
それぞれ定める。このように構成することにより、回転
羽根7への流入の迎え角が小さくなり、羽根間の圧力変
動が低減するとともに、回転羽根の内外径周速度差によ
る仕事率が増加し、流動特性が向上することにより、流
量特性、比騒音特性、軸動力特性が改善される。
の回転羽根の流量増加、流体音低減、軸動力低減を図
る。 【解決手段】回転羽根前縁翼端径(Di0)と回転羽根外
径(D0)との比(Di0/D0)を0.7以下(Di0/D0≦
0.7)、回転羽根内外径面積比を0.6〜0.8、弦節比を0.5
〜0.7、ファンカバー9と回転羽根翼端とのクリアラン
スδの回転羽根外径に対する比を0.02〜0.05、ファンカ
バー吸込み径(Df)と回転羽根前縁翼端径とを同一に
それぞれ定める。このように構成することにより、回転
羽根7への流入の迎え角が小さくなり、羽根間の圧力変
動が低減するとともに、回転羽根の内外径周速度差によ
る仕事率が増加し、流動特性が向上することにより、流
量特性、比騒音特性、軸動力特性が改善される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、全閉外扇形回転
電機の回転軸に取り付けられ、固定子枠を外側から冷却
する回転羽根に関する。
電機の回転軸に取り付けられ、固定子枠を外側から冷却
する回転羽根に関する。
【0002】
【従来の技術】図3及び図4は、いずれも従来の全閉外
扇形回転電機の要部を示す縦断面図である。図3及び図
4において、回転子1を保持する回転軸2は、固定子3
を保持する固定子枠4の両端のブラケット5に軸受6を
介して支持され、固定子枠4の外部で回転軸2の軸端に
回転羽根7が取り付けられている。回転羽根7は空気吸
込み口8が開口したファンカバー9により覆われ、ファ
ンカバー9は固定子枠4に取り付けられている。回転羽
根7は回転軸2と一体に回転し、空気吸い込み口8から
吸い込んだ冷却風を矢印で示すように固定子枠4の外側
に通風する。図5の(A)〜(D)は、羽根枚数が6,
8,12,9枚の回転羽根7を示す正面図である。回転羽
根7は、円盤状のハブ10に鉛直に、平板からなる羽根
11が半径方向に放射状に設けられ、ラジアルファンを
構成している。
扇形回転電機の要部を示す縦断面図である。図3及び図
4において、回転子1を保持する回転軸2は、固定子3
を保持する固定子枠4の両端のブラケット5に軸受6を
介して支持され、固定子枠4の外部で回転軸2の軸端に
回転羽根7が取り付けられている。回転羽根7は空気吸
込み口8が開口したファンカバー9により覆われ、ファ
ンカバー9は固定子枠4に取り付けられている。回転羽
根7は回転軸2と一体に回転し、空気吸い込み口8から
吸い込んだ冷却風を矢印で示すように固定子枠4の外側
に通風する。図5の(A)〜(D)は、羽根枚数が6,
8,12,9枚の回転羽根7を示す正面図である。回転羽
根7は、円盤状のハブ10に鉛直に、平板からなる羽根
11が半径方向に放射状に設けられ、ラジアルファンを
構成している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図3あるいは図4に示
した従来構成には、次のような問題点がある。 ファンカバーの空気吸込み口の直径(吸込み径)D
fが回転羽根外径D0より大きいか(図3)、略同じ(図
4)で、回転羽根7の内外径周速度差による仕事率が悪
い。更に、羽根がハブに対して鉛直に設けられた回転羽
根の場合、吸込み径Dfと回転羽根外径D0とが上記関係
にあると、回転羽根への流入の迎え角が大きく、羽根前
縁の負圧面側で流入の全剥離が生じ、また羽根の正圧面
側表面では流れの衝突が生じて羽根間で複雑な乱流場が
発生する。そのため、ハブ表面に大きな圧力変動が誘起
され、流動特性、比騒音特性、外扇の軸動力特性は非常
に悪い状況にある。このような全剥離の場合、羽根表面
の境界層は厚くなり、羽根後縁で剥離するのではなく、
前縁ですでに剥離している。 回転羽根翼端(羽根11の前面側の端縁)とファン
カバーとのクリアランスが大きく、翼端に偏流が生じや
すい。 の理由により流量特性が悪いため、必要な風量を
得るために回転羽根外径D0を大きくしなければならな
いが、そうすると回転羽根外周とファンカバーとの隙間
が小さくなり、圧力損失が増加する。
した従来構成には、次のような問題点がある。 ファンカバーの空気吸込み口の直径(吸込み径)D
fが回転羽根外径D0より大きいか(図3)、略同じ(図
4)で、回転羽根7の内外径周速度差による仕事率が悪
い。更に、羽根がハブに対して鉛直に設けられた回転羽
根の場合、吸込み径Dfと回転羽根外径D0とが上記関係
にあると、回転羽根への流入の迎え角が大きく、羽根前
縁の負圧面側で流入の全剥離が生じ、また羽根の正圧面
側表面では流れの衝突が生じて羽根間で複雑な乱流場が
発生する。そのため、ハブ表面に大きな圧力変動が誘起
され、流動特性、比騒音特性、外扇の軸動力特性は非常
に悪い状況にある。このような全剥離の場合、羽根表面
の境界層は厚くなり、羽根後縁で剥離するのではなく、
前縁ですでに剥離している。 回転羽根翼端(羽根11の前面側の端縁)とファン
カバーとのクリアランスが大きく、翼端に偏流が生じや
すい。 の理由により流量特性が悪いため、必要な風量を
得るために回転羽根外径D0を大きくしなければならな
いが、そうすると回転羽根外周とファンカバーとの隙間
が小さくなり、圧力損失が増加する。
【0004】この発明の課題は、従来の全閉外扇形回転
電機の回転羽根のこれらの問題点に対処し、流量特性の
向上、流体音の低減及び軸動力の低減を図ることにあ
る。
電機の回転羽根のこれらの問題点に対処し、流量特性の
向上、流体音の低減及び軸動力の低減を図ることにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】流量特性の向上、外扇の
軸動力の低減及び流体音の低減を図るためには、冷却風
の流れをスムーズにして圧力変動を抑えること、流路内
の偏流を減少させ、停在渦を低減して有効な流れを増加
させることが重要である。一方、径方向に広がる円盤状
のハブを有する回転羽根においては、流動特性が悪い場
合、ハブ表面に大きな圧力変動が発生し、乱流音が増大
して比騒音特性が悪化する。また、ハブが大きな切欠に
より海星状に形成された場合(図5(B)参照)、乱流
場の羽根面積が小さくなるため、乱流音は低くすること
ができるが、圧力が低下して流量特性は悪化する。
軸動力の低減及び流体音の低減を図るためには、冷却風
の流れをスムーズにして圧力変動を抑えること、流路内
の偏流を減少させ、停在渦を低減して有効な流れを増加
させることが重要である。一方、径方向に広がる円盤状
のハブを有する回転羽根においては、流動特性が悪い場
合、ハブ表面に大きな圧力変動が発生し、乱流音が増大
して比騒音特性が悪化する。また、ハブが大きな切欠に
より海星状に形成された場合(図5(B)参照)、乱流
場の羽根面積が小さくなるため、乱流音は低くすること
ができるが、圧力が低下して流量特性は悪化する。
【0006】そこで、この発明は、固定子枠の外部で回
転軸に取り付けられるとともにファンカバーで覆われ、
前記固定子枠の外側に冷却風を通風する全閉外扇形回転
電機の回転羽根において、回転羽根前縁翼端径(Di0)
の回転羽根外径(D0)に対する比(Di0/D0)を0.7
以下(Di0/D0≦0.7)、回転羽根内外径面積比を0.6
〜0.8、弦節比を0.5〜0.7、前記ファンカバーと回転羽
根翼端とのクリアランスの回転羽根外径に対する比を0.
02〜0.05、ファンカバー吸込み径と回転羽根前縁翼端径
とを略同一にそれぞれ定めるものとする(請求項1)。
このように構成することにより、回転羽根への流入の迎
え角が小さくなり、羽根間の圧力変動が低減するととも
に、回転羽根の内外径周速度差による仕事率が増加し、
流動特性が向上して、流量特性、比騒音特性、軸動力特
性が改善される。
転軸に取り付けられるとともにファンカバーで覆われ、
前記固定子枠の外側に冷却風を通風する全閉外扇形回転
電機の回転羽根において、回転羽根前縁翼端径(Di0)
の回転羽根外径(D0)に対する比(Di0/D0)を0.7
以下(Di0/D0≦0.7)、回転羽根内外径面積比を0.6
〜0.8、弦節比を0.5〜0.7、前記ファンカバーと回転羽
根翼端とのクリアランスの回転羽根外径に対する比を0.
02〜0.05、ファンカバー吸込み径と回転羽根前縁翼端径
とを略同一にそれぞれ定めるものとする(請求項1)。
このように構成することにより、回転羽根への流入の迎
え角が小さくなり、羽根間の圧力変動が低減するととも
に、回転羽根の内外径周速度差による仕事率が増加し、
流動特性が向上して、流量特性、比騒音特性、軸動力特
性が改善される。
【0007】この発明における回転羽根内外径面積比と
は、回転羽根の入口と出口での減速比である。この回転
羽根内外径面積比を大きくし、回転羽根入口と出口での
断面平均速度(子午面速度)の減速比を小さくすると、
外扇の全圧は遠心力による静圧増加と絶対速度差による
動圧の増加により上昇する。また、回転羽根内径を小さ
くすることにより、回転羽根の周速度が小さくなるた
め、回転羽根への流入の迎え角が小さくなり、回転羽根
の負荷が低減されて翼面上の流動特性が向上し、圧力変
動が減少する。従って、ファンカバー吸込み径と回転羽
根前縁翼端径とを略同一とした条件下で、回転羽根前縁
翼端径(Di0)の回転羽根外径(D0)に対する比(D
i0/D0)を0.7以下とし、回転羽根内外径面積比を0.6
〜0.8とすることにより、流量特性、騒音特性、外扇の
軸動力特性が大幅に向上する。
は、回転羽根の入口と出口での減速比である。この回転
羽根内外径面積比を大きくし、回転羽根入口と出口での
断面平均速度(子午面速度)の減速比を小さくすると、
外扇の全圧は遠心力による静圧増加と絶対速度差による
動圧の増加により上昇する。また、回転羽根内径を小さ
くすることにより、回転羽根の周速度が小さくなるた
め、回転羽根への流入の迎え角が小さくなり、回転羽根
の負荷が低減されて翼面上の流動特性が向上し、圧力変
動が減少する。従って、ファンカバー吸込み径と回転羽
根前縁翼端径とを略同一とした条件下で、回転羽根前縁
翼端径(Di0)の回転羽根外径(D0)に対する比(D
i0/D0)を0.7以下とし、回転羽根内外径面積比を0.6
〜0.8とすることにより、流量特性、騒音特性、外扇の
軸動力特性が大幅に向上する。
【0008】また、弦節比とは、回転羽根内径側の平均
二乗半径位置での翼弦長を翼ピッチで割った値である。
外扇の回転羽根は羽根が径方向に配置されているため、
回転羽根の入口側ほど翼干渉が大きくなる。従って、弦
節比を大きくして羽根枚数を多くした場合、流動特性は
向上し、流量特性、騒音特性はよくなるが、翼干渉の影
響によりファンの軸動力が増加する。更に、回転音の発
生周波数成分が高周波側に移動するため、騒音レベルA
特性の場合、騒音は増加する場合もある。一方、弦節比
を小さくすると、圧力低下により流量が減少する。従っ
て、適度な弦節比をとる必要があるが、圧力低下と翼干
渉を考慮し、弦節比を0.5〜0.7にすることで、流量特
性、騒音特性、軸動力特性が従来に対して向上すること
ができる。
二乗半径位置での翼弦長を翼ピッチで割った値である。
外扇の回転羽根は羽根が径方向に配置されているため、
回転羽根の入口側ほど翼干渉が大きくなる。従って、弦
節比を大きくして羽根枚数を多くした場合、流動特性は
向上し、流量特性、騒音特性はよくなるが、翼干渉の影
響によりファンの軸動力が増加する。更に、回転音の発
生周波数成分が高周波側に移動するため、騒音レベルA
特性の場合、騒音は増加する場合もある。一方、弦節比
を小さくすると、圧力低下により流量が減少する。従っ
て、適度な弦節比をとる必要があるが、圧力低下と翼干
渉を考慮し、弦節比を0.5〜0.7にすることで、流量特
性、騒音特性、軸動力特性が従来に対して向上すること
ができる。
【0009】次に、ファンカバーと回転羽根翼端とのク
リアランスは小さいほど翼端の漏れ渦の影響が減少し、
羽根間の流動特性が向上して、流量特性、騒音特性、軸
動力特性は向上する。特に、上記クリアランスの回転羽
根外径に対する比を0.05以下にすると、比騒音及び軸動
力が低くなる傾向が顕著になる。一方、0.02よりも小さ
くなると、組立精度上の困難が出てくる。そこで、コス
トを考慮して、ファンカバーと回転羽根翼端とのクリア
ランスの回転羽根外径に対する比は0.02〜0.05とするの
がよく、これにより、流量特性、騒音特性、軸動力特性
を大幅に向上させることができる。
リアランスは小さいほど翼端の漏れ渦の影響が減少し、
羽根間の流動特性が向上して、流量特性、騒音特性、軸
動力特性は向上する。特に、上記クリアランスの回転羽
根外径に対する比を0.05以下にすると、比騒音及び軸動
力が低くなる傾向が顕著になる。一方、0.02よりも小さ
くなると、組立精度上の困難が出てくる。そこで、コス
トを考慮して、ファンカバーと回転羽根翼端とのクリア
ランスの回転羽根外径に対する比は0.02〜0.05とするの
がよく、これにより、流量特性、騒音特性、軸動力特性
を大幅に向上させることができる。
【0010】請求項1において、前記回転羽根の前縁先
端には、デルタ形状部分を形成するのがよい(請求項
2)。回転羽根の前縁先端にデルタ形状部分を形成する
と、羽根の負圧面側に縦渦が発生する。これにより、回
転羽根前縁における流入の剥離と翼表面の境界層の発達
を抑えることができ、流れに対する圧力変動を安定させ
て、乱流音を低減することができる。
端には、デルタ形状部分を形成するのがよい(請求項
2)。回転羽根の前縁先端にデルタ形状部分を形成する
と、羽根の負圧面側に縦渦が発生する。これにより、回
転羽根前縁における流入の剥離と翼表面の境界層の発達
を抑えることができ、流れに対する圧力変動を安定させ
て、乱流音を低減することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、この発明の実施の形態を
示す全閉外扇形回転電機の要部縦断面図である。図1に
おいて、回転羽根7は円盤状のハブ10に鉛直に、平板
状の羽根11が径方向に放射状に設けられて構成され、
羽根11の前縁先端にはデルタ形状部分11aが形成さ
れている。この回転羽根7は、空気吸込み口8での周速
度を小さくするために、回転羽根前縁翼端径(Di0)の
回転羽根外径(D0)に対する比(Di0/D0)は0.7以
下(Di0/D0≦0.7)とし、また空気入口側の羽根内径
Dii,Di0を小さくして羽根高さを大きくとり、羽根内
径が1回転する面積(内径面積)と外径が1回転する面
積(外径面積)との関係において、内径面積を外径面積
で割った値、つまり回転羽根内外径面積比を0.6〜0.8と
する。
示す全閉外扇形回転電機の要部縦断面図である。図1に
おいて、回転羽根7は円盤状のハブ10に鉛直に、平板
状の羽根11が径方向に放射状に設けられて構成され、
羽根11の前縁先端にはデルタ形状部分11aが形成さ
れている。この回転羽根7は、空気吸込み口8での周速
度を小さくするために、回転羽根前縁翼端径(Di0)の
回転羽根外径(D0)に対する比(Di0/D0)は0.7以
下(Di0/D0≦0.7)とし、また空気入口側の羽根内径
Dii,Di0を小さくして羽根高さを大きくとり、羽根内
径が1回転する面積(内径面積)と外径が1回転する面
積(外径面積)との関係において、内径面積を外径面積
で割った値、つまり回転羽根内外径面積比を0.6〜0.8と
する。
【0012】羽根枚数は、回転羽根内径側の平均二乗半
径位置での翼弦長を翼ピッチで割った値である弦節比
が、0.5〜0.7となるようにする。例えば、翼弦長が24.5
mm,羽根外径(D0)が96mm,弦節比を0.6とする
と、羽根枚数=96×π/(24.5/0.6)≒7枚となる。ま
た、ファンカバー9と回転羽根翼端とのクリアランス
(δ)の回転羽根外径(D0)に対する比を0.02〜0.05
とし、ファンカバー吸込み径(Df)と回転羽根前縁翼
端径(Di0)とを略同一とする。
径位置での翼弦長を翼ピッチで割った値である弦節比
が、0.5〜0.7となるようにする。例えば、翼弦長が24.5
mm,羽根外径(D0)が96mm,弦節比を0.6とする
と、羽根枚数=96×π/(24.5/0.6)≒7枚となる。ま
た、ファンカバー9と回転羽根翼端とのクリアランス
(δ)の回転羽根外径(D0)に対する比を0.02〜0.05
とし、ファンカバー吸込み径(Df)と回転羽根前縁翼
端径(Di0)とを略同一とする。
【0013】図2は、羽根前縁先端のデルタ形状部分1
1aによる縦渦12の発生を示すもので、矢印は回転羽
根7の回転方向を示している。縦渦12は回転羽根前縁
における流入の剥離と翼表面の境界層の発達を抑え、流
れに対する圧力変動を安定させる。
1aによる縦渦12の発生を示すもので、矢印は回転羽
根7の回転方向を示している。縦渦12は回転羽根前縁
における流入の剥離と翼表面の境界層の発達を抑え、流
れに対する圧力変動を安定させる。
【0014】
【発明の効果】以上の通り、この発明によれば、冷却風
の流れをスムーズにして圧力変動を抑えることで、流量
特性の向上、流体音の低減、外扇軸動力の低減を図り、
全閉外扇形回転電機の温度上昇の抑制、効率の向上、低
騒音化に資することができる。
の流れをスムーズにして圧力変動を抑えることで、流量
特性の向上、流体音の低減、外扇軸動力の低減を図り、
全閉外扇形回転電機の温度上昇の抑制、効率の向上、低
騒音化に資することができる。
【図1】この発明の実施の形態を示す全閉外扇形回転電
機の要部縦断面図である。
機の要部縦断面図である。
【図2】図1における回転羽根の要部斜視図である。
【図3】全閉外扇形回転電機の従来構成を示す要部縦断
面図である。
面図である。
【図4】全閉外扇形回転電機の異なる従来構成を示す要
部縦断面図である。
部縦断面図である。
【図5】図3又は図4における回転羽根の正面図で、
(A)は6枚羽根、(B)は8枚羽根、(C)は12枚
羽根、(D)は9枚羽根のものをそれぞれ示す。
(A)は6枚羽根、(B)は8枚羽根、(C)は12枚
羽根、(D)は9枚羽根のものをそれぞれ示す。
1 回転子
2 回転軸
3 固定子
4 固定子枠
7 回転羽根
8 空気吸込み口
9 ファンカバー
10 ハブ
11 羽根
11a デルタ形状部分
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Fターム(参考) 3H033 AA02 BB02 BB06 CC01 CC03
DD03 DD27 EE03
3H034 AA02 BB02 BB06 CC01 CC03
CC04 DD02 DD05 EE03
3H035 AA03 AA06
5H609 BB19 BB24 PP01 PP05 QQ02
RR07 RR16 RR21 RR27 RR39
RR42 RR43
Claims (2)
- 【請求項1】固定子枠の外部で回転軸に取り付けられる
とともにファンカバーで覆われ、前記固定子枠の外側に
冷却風を通風する全閉外扇形回転電機の回転羽根におい
て、 回転羽根前縁翼端径(Di0)の回転羽根外径(D0)に
対する比(Di0/D0)を0.7以下(Di0/D0≦0.7)、 回転羽根内外径面積比を0.6〜0.8、 弦節比を0.5〜0.7、 前記ファンカバーと回転羽根翼端とのクリアランスの回
転羽根外径に対する比を0.02〜0.05、 ファンカバー吸込み径と回転羽根前縁翼端径とを略同
一、にそれぞれ定めたことを特徴とする全閉外扇形回転
電機の回転羽根。 - 【請求項2】前記回転羽根の前縁先端にデルタ形状部分
を形成したことを特徴とする請求項1記載の全閉外扇形
回転電機の回転羽根。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001375454A JP2003180051A (ja) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | 全閉外扇形回転電機の回転羽根 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001375454A JP2003180051A (ja) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | 全閉外扇形回転電機の回転羽根 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003180051A true JP2003180051A (ja) | 2003-06-27 |
Family
ID=19183832
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001375454A Pending JP2003180051A (ja) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | 全閉外扇形回転電機の回転羽根 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003180051A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006067680A (ja) * | 2004-08-26 | 2006-03-09 | Meidensha Corp | 回転電機の冷却構造 |
JP2007205268A (ja) * | 2006-02-02 | 2007-08-16 | Daikin Ind Ltd | 遠心ファン |
JP2007247501A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Hitachi Plant Technologies Ltd | ジェットファン |
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WO2011148398A1 (en) * | 2010-05-28 | 2011-12-01 | Coplast Srl | Cooling fan for a rotary machine |
WO2011148396A1 (en) * | 2010-05-28 | 2011-12-01 | Coplast Srl | Cooling fan for a rotary machine technical field of application of the invention |
WO2011148397A1 (en) * | 2010-05-28 | 2011-12-01 | Coplast Srl | Cooling fan for a rotary machine |
WO2022201468A1 (ja) * | 2021-03-25 | 2022-09-29 | 東芝キヤリア株式会社 | 送風装置 |
WO2024146275A1 (zh) * | 2023-01-04 | 2024-07-11 | 九阳股份有限公司 | 一种降噪效果好的无刷电机 |
-
2001
- 2001-12-10 JP JP2001375454A patent/JP2003180051A/ja active Pending
Cited By (10)
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