JP2004254438A

JP2004254438A - 全閉外扇形回転電機

Info

Publication number: JP2004254438A
Application number: JP2003042682A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Hashidate; 良夫橋立; Mikio Takahata; 幹生高畠; Yoshihiro Ishikawa; 芳博石川; Hideki Yamaya; 英樹山家
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】全閉外扇形回転電機の熱交換器入口部の直結側軸受温度を低減させることが可能な全閉外扇形回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機本体上部に熱交換器本体を配設した全閉外扇形回転電機において、熱交換器下部に、回転電機本体と接する面のみ開放され、その他の面は仕切りで囲まれた空間を補助熱交部とし、その内部に軸方向に延びる多数のパイプを配設して、回転電機を冷却した後の高温の機内空気が内扇に戻る前に、この補助熱交部で熱交換させるように構成されているので、補助熱交部で温度低減した分、直結側軸受周囲の機内温度を低減することができ、軸受温度を低減できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全閉外扇形回転電機に係わり、特に、熱交換器入口部の機内空気温度の低減を図るようにした全閉外扇形回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の全閉外扇形回転電機は、特許文献１や特許文献２等に記載のように、比較的低容量機ではあるが、冷却空気の流れを簡素化するため、冷却空気が熱交換器内を直結側から反直結側へ一方向に流れる方式を採用している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２４５１０８号公報
【特許文献２】
特開平１０−６６３０６号公報
【０００４】
全閉外扇形回転電機の例として全閉外扇形電動機を図１４を参照にして説明する。
図に示すように、全閉外扇形電動機は、巻線を有する固定子２や回転子３等を電動機本体１内に有するとともに、電動機本体１の上部には熱交換器４を備えている。熱交換器４内には多数のパイプ５からなるパイプ群６が設けられており、各パイプ５は仕切り板７及び軸方向両側のフレーム８を貫通して軸方向に延びている。反直結側軸受９と直結側軸受９ａにより回転可能に支持された回転子３の回転軸１０には、本体内の軸方向（回転軸の長手方向）の直結側に位置する内扇１１と、本体外の軸方向反直結側端部に位置する外扇１２が設けられている。
【０００５】
上記構成の全閉外扇形電動機によれば、図中に矢印で示すように、回転軸１０と共に回転する外扇１２によって吸込まれた外気（点線矢印）１３が、外扇１２の風圧で各パイプ５内に押し込まれて同パイプ内を流れた後、各パイプ５の直結側端部から排出される。一方、電動機本体１内部では、図中の実線矢印で示すように、全閉のため外気１３とは遮断されている機内空気１４が、反直結側の回転軸１０に取り付けられ回転軸１０と共に回転する内扇１１によって、熱交換器４の直結側から反直結側へ流れる。この間に熱交換し、低温になった機内空気１４は反直結側の固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物３５ｂのエアーギャップに対向した開口部から電動機本体１内に流れ込み、電動機各部を冷却した後、直結側の固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物３５ａのエアーギャップに対向した開口部から内扇１１に戻り、再び内扇１１により熱交換器４内に送り込まれ、機内を循環する。
【０００６】
すなわち、内扇１１によって循環する機内空気１４は、本体内の電動機本体１各部で熱を奪った後、熱交換器４内のパイプ５間を流れる間に、パイプ内を流れる外気１３と熱交換して冷却され、再び電動機本体１へ流入して、反直結側から直結側へ流れる間に電動機本体１内を冷却した後、再び内扇１１へと戻る。
【０００７】
なお、熱交換器４の中央部には仕切り板７が配設されているが、この仕切り板７は機内空気１４がパイプ群中を一様に流れるようにすると共に、パイプ群の振動防止の役目も果たしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の全閉外扇形回転電機は、一方向通風方式を採用しており、熱交換器４の入口近傍にある直結側軸受９ａは、電動機本体１を冷却して高温になった機内空気１４に曝されるため軸受温度が高くなる。近年の電動機の小型化による高密度化や大容量化に伴い、この傾向がさらに強まり、軸受温度が熱的にかなり厳しくなっており、この対策が求められていた。
【０００９】
本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、その課題は全閉外扇形回転電機の熱交換器入口近傍の機内空気温度を低減させる熱交換器を備えた全閉外扇形回転電機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、内部に軸方向に配設した多数のパイプと、回転電機本体外部に設けられた外扇と、前記回転電機本体内部の軸方向端部に設けられた内扇と、前記外扇により前記パイプ内を通風する外部冷却風と、前記内扇により機内を循環する内部冷却風が混合することなく熱交換を行う熱交換器本体を、回転電機本体上部に備えた全閉外扇形回転電機において、前記熱交換器下部に、前記回転電機本体と接する面のみ開放され、その他の面は仕切りで囲まれた空間の補助熱交部と、その補助熱交部内部に軸方向に配設した多数のパイプと、当該回転電機を冷却した後の高温の機内空気を前記補助熱交部に導入し、前記回転電機本体外部に設けられた前記外扇により前記パイプ内を通風する外部冷却風と混合することなく熱交換させた後、前記内扇に戻すように構成されたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の全閉外扇形回転電機において、前記補助熱交部のパイプ配置条件であるＸ／ｄまたはＹ／ｄの一方、もしくは両方の条件を熱交換器本体のパイプ配列条件よりも大きくした（ただし、ｄはパイプ径、Ｘは高さ方向ピッチ、Ｙは幅方向ピッチ）ことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の全閉外扇形回転電機において、前記補助熱交部のパイプ配置条件であるＸ／ｄまたはＹ／ｄを熱交換器本体のパイプ配置条件であるＸ／ｄまたはＹ／ｄの１００％〜１５０％としたことを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の全閉外扇形回転電機において、前記補助熱交内部に、回転電機の固定子背面から出た機内空気をパイプ群に対し、直角に流れるように整流するガイドを設置したことを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１または２記載の全閉外扇形回転電機において、前記補助熱交内部に、軸方向に空気温度分布を有する回転電機の固定子背面から出た機内空気を混合させる仕切り板を設置したことを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１または２記載の全閉外扇形回転電機において、前記補助熱交の天上板の全体もしくは直結側の一部をパイプ群に対して、直結側隔壁における機内空気の曲がり角度が小さくなるように傾斜させたことを特徴とする。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項１または２記載の全閉外扇形回転電機において、前記補助熱交の隔壁にフィンを配置させたことを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項１または２記載の全閉外扇形回転電機において、反直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部から下部固定子鉄心背面に通じる通風経路を設けたことを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の全閉外扇形回転電機において、反直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部から下部固定子鉄心背面に通じる通風経路の通風断面積をエアーギャップへの通風断面積の１０％以下としたことを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の発明は、請求項８記載の全閉外扇形回転電機において、直結側及び反直結側の両固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物間に偏向板を配置したことを特徴とする。
【００１９】
請求項１１記載の発明は、請求項１または２記載の全閉外扇形回転電機において、固定子鉄心背面下部から内扇に通じる通風経路を形成するために直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部に開口部を設けたことを特徴とする。
【００２０】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の全閉外扇形回転電機において、直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部に設けた開口部の通風断面積をエアーギャップへの通風断面積の１０％以下としたことを特徴とする。
【００２１】
請求項１３記載の発明は、請求項１または２記載の全閉外扇形回転電機において、反直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部から下部固定子鉄心背面へ、また、下部固定子鉄心背面から直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部に通じる通風経路を設けたことを特徴とする。
【００２２】
請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の全閉外扇形回転電機において、反直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部から下部固定子鉄心背面への通風経路の通風断面積および下部固定子鉄心背面から直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部に通じる通風経路の通風断面積をエアーギャップへの通風断面積の１０％以下としたことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態である全閉外扇形電動機の模式図であり、既に説明した図１４の従来例と同一部分には同一符号を付して説明する。
【００２４】
同図に示すように、本実施形態の全閉外扇形電動機は、熱交換器４の本体下部には電動機本体１と接する面は開放され、その他の面は仕切りで囲まれた空間である補助熱交２１が設けられ、熱交換器４の本体と同様に外気１３が流れるパイプ群２２が配設されている。したがって、固定子鉄心背面から出て高温になった機内空気１４ａは、一旦補助熱交２１に導入され、熱交換して温度が低減した後、回転子軸端の内扇１１により吸込まれ、再度熱交換器４本体へ流入する循環経路を辿るように構成されている。
【００２５】
本実施形態は、このような通風システムとなっているので、補助熱交２１で温度が低下した機内空気１４が内扇１１に送られるため、従来の熱交換器と比較して、補助熱交２１での温度低下した機内空気１４ａにより直結側軸受９ａ周辺の機内温度を低下させることができ、結果的に直結側軸受温度を低減させることができる。
【００２６】
ところで、一般的に熱交換器のパイプの配列条件としては、図３に示すようにパイプ径（ｄ）１５、高さ方向ピッチ（Ｘ）１６、幅方向ピッチ（Ｙ）１７が挙げらける。１８は機内空気の流れである。
【００２７】
図２は、図１におけるＡ−Ａ断面の軸方向の部分拡大図であり、本発明の第２実施形態に係る電動機の熱交換器のパイプ配列状況を示した図である。
図２に示すように、パイプ径ｄと高さ方向ピッチＸは、熱交換器本体パイプ群３２と補助熱交パイプ群３３とで同じであるが、幅方向ピッチＹは、補助熱交パイプ群３３の方が熱交換器本体パイプ群３２よりも大きくなるよりに配置してある。つまり、予備熱交と熱交本体の配列条件は、Ｘ／ｄは同一であるが、Ｙ／ｄは予備熱交の方が熱交本体よりも大きい。
【００２８】
本実施形態ではパイプ配列は上記のように配置されているので、予備熱交パイプ群３３と熱交装置本体パイプ群３２のパイプ配列条件が同一条件の場合と比較して、補助熱交２１部での機内空気の通風断面積が大きくできるため、補助熱交２１部の圧力損失を低減でき、補助熱交２１部による内扇風量の低減が抑制できる。
【００２９】
また、補助熱交２１部のパイプ配列条件Ｘ／ｄ、Ｙ／ｄは、熱交換器本体のＸ／ｄ、Ｙ／ｄよりも小さくすると、補助熱交部での圧力損失が大きくなるため、補助熱交無しの場合の内扇風量よりもかなり減少してしまい、逆に熱交換器４の性能が低減してしまう。一方、補助熱交２１のパイプ配列条件Ｘ／ｄ、Ｙ／ｄは、熱交換器本体のＸ／ｄ、Ｙ／ｄよりも大きいほど、補助熱交部の圧力損失が低減するため、内扇風量の減少が抑制されるが、補助熱交２１における機内空気温度の低下量も少なくなってしまう。解析によれば、補助熱交２１のパイプ配列条件Ｘ／ｄ、Ｙ／ｄが、熱交換器本体のＸ／ｄ、Ｙ／ｄの１５０％以下であれば、機内空気温度の低減を確保できることを確認している。
なお、本実施例では熱交換器のパイプ配列は千鳥配置としているが、碁盤目配置でも千鳥配置の場合と同様の効果が得られる。
【００３０】
図４は本発明の第３実施形態に係る電動機の通風システムの模式図であり、図１の第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明する。
図４に示したように、本実施形態の全閉外扇形電動機では補助熱交２１内には軸方向３箇所に整流板２３が設置された構成に特徴がある。このような構成によれば、固定子背面からの高温の機内空気は整流板２３が無い場合より補助熱交パイプ群２２に直交に流れやすくなり、熱交換性能が向上できる。
【００３１】
すなわち、機内空気がパイプ群間を通過する際、パイプに直交に流れる方が、流動抵抗が大きいため、パイプに沿って軸方向に流れ（平行流）ようとする。しかし、熱交換の観点から言えばパイプに沿って軸方向に流れるよりも、パイプに直交に流れた方が、機内空気はパイプと衝突して流れるため、パイプ表面の熱通過率が大きくなるため、より冷却効果は有効である。
【００３２】
図５は本発明の第４実施形態に係る補助熱交部の模式図である。
図５に示すように、本実施形態では、直結側固定子２２の端上部に仕切り板２４が設置された構成に特徴がある。このような構成により固定子鉄心背面から出た機内空気、すなわち補助熱交２１入口部における機内空気は軸方向に温度分布を有している。
【００３３】
本実施形態はこのように構成されているので、仕切り板２４により直結側の固定子鉄心背面の機内空気は反直結側に流れ込み、反直結側で混合する。そのため、本仕切り板２４が無い場合と比較して補助熱交２１の入口における機内空気温度が一様になり、補助熱交２１に流れ込むことができる。また、本仕切り板２４により補助熱交２１の入口流路断面積が小さくなるので、補助熱交２１の入口における機内空気１４の流速が増大し、この領域における熱伝達率が増大し、パイプの熱通過率が向上できる。これらの効果により熱交換性能が向上できる。
【００３４】
図６は本発明の第５実施形態に係る補助熱交部の模式図である。
図６に示したように、本実施形態では、補助熱交２１の直結側天板２５は、直結側隔壁における機内空気１４の曲がり角度が小さくなるように傾斜して設置した構成に特徴がある。このような構成により補助熱交２１の直結側の隔壁では、機内空気が９０°曲がるため圧力損失が大きくなっている。
【００３５】
本実施形態では、従来、補助熱交２１の直結側９０°曲がり部であった補助熱交の直結側天板２５が傾斜させてあるため、機内空気の曲がり角度が９０°よりも小さくすることができるので、曲がり部における圧力損失係数を従来よりも小さくでき、圧力損失が低減できる。これにより従来と比較して内扇風量を増大できるため、熱交換性能が向上できる。
【００３６】
図７は本発明の第６実施形態の模式図であり、同図（ａ）は補助熱交部の側面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ方向から見た補助熱交の天板に設置したフィンの取付状況を示す平面図である。
【００３７】
図に示すように、本実施形態は、補助熱交２１の天板２７と直結側側壁２８にはフィン２６が設置された構成に特徴がある。このような構成により伝熱面積の増大、乱流促進効果によりフィン２６を取り付けた天板２７と直結側側壁２８における補助熱交の内側／外側の隔壁で熱通過率が増大する。すなわち、機内空気１４は補助熱交２１の天板２７と直結側の隔壁２８で衝突して向きを変えながら流れる。一般的に壁に衝突する流れ（衝突噴流）における熱伝達率は大きく、補助熱交２１における天板２７と直結側の隔壁２８の熱伝達率は大きくなっている。これにより、パイプ群における熱交換に加えて、補助熱交隔壁における熱交換が促進され、熱交換器としての性能が向上できる。
【００３８】
なお、本実施形態ではフィン２６は補助熱交２１の隔壁の外側（熱交本体側）に取り付けてあるが、補助熱交２１の隔壁の内側（補助熱交側）でも構わないし、隔壁の両側に取り付けても構わない。
【００３９】
図８は本発明の第７実施形態に係る全閉外扇形回転電機の模式図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は同図（ａ）をＢ方向から見た正面図である。
図８に示したように、本実施形態では、反直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物３５ｂと、直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物３５ａには電動機との通風路にエアーギャップに対向した開口部３６を設けた構成に特徴がある。
【００４０】
本実施形態は上記のように構成されているので、直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物３５ｂのエアーギャップに対向する開口部３６の通風断面積は小さいため、電動機１内に流入した機内空気のほとんどが補助熱交２１を通過する機内空気３７になり、補助熱交２１における温度低下が大きくすることが可能になる。しかし、機内通風抵抗と比較して余裕のある内扇であれば補助熱交における機内空気の温度低下の効果が大きくなるが、内扇ヘッドに余裕が無い場合は、補助熱交２１での圧力損失が大きくなるため、内扇風量が低減し、特に補助熱交から遠い位置（流動距離が大きい）にある下側の固定子コイル温度が上側にある固定子コイル温度よりも高くなってしまうことがある（周方向の固定子コイル温度差大）。
【００４１】
図９は本発明の第８実施形態に係る全閉外扇形回転電機の模式図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ方向から見た正面図である。
図９に示すように、本実施形態は、反直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物３５ｂにはエアーギャップに対向する開口部３６以外に、電動機下側に３箇所切欠き（開口部４１）が設けた構成に特徴がある。
【００４２】
本実施形態は上記のように構成されているので、熱交換器４から出た低温の機内空気が反直結側エアーギャップだけで無く、反直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下側の切欠き（開口部４１）から下側固定子鉄心背面に流入できるようになるため、電動機下側の固定子鉄心背後の通風状況が良くなり、固定子コイルの周方向の温度差を小さくできる。
【００４３】
この反直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部に設けた開口部の効果について、図１０を用いて説明する。
図１０はエアーギャップ通風面積に対する反直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部の通風面積の比（通風面積開口比）を変化させた場合の、周方向の固定子コイル温度のバラツキ（最大温度と最小温度差）とコイル温度の平均温度の関係（解析値）を示す。なお、図中の縦軸値は反直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部に開口部を設けていない場合を基準としている。
【００４４】
図から分かるように、反直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部の通風面積が大きくなると、電動機下側の固定子鉄心背後を流れるようになるため、固定子コイルの周方向の温度差は小さくなるが１０％を超えるとこの効果は小さくなっているのが分かる。
【００４５】
一方、開口面積が大きくなると、機内空気がここからバイパスして流れるため、エアーギャップから固定子コイルを冷却する機内空気量が減少するため、固定子コイルの平均温度は上がってしまう。
【００４６】
また、反直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部の通風面積開口比が１０％以下であれば固定子コイルの平均温度はそれほど上昇せず、固定子コイルの周方向温度を小さくできることが分かる。
【００４７】
この通風面積開口比は、直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部の通風面積に対しても同様な結果が得られており、要はいずれの実施形態においても通風面積開口比が１０％以下であれば、固定子コイルの平均温度はそれほど上昇せず、固定子コイルの周方向温度を小さくできる。
【００４８】
図１１は本発明の第９実施形態に係る全閉外扇形回転電機の模式図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は同図（ａ）をＢ方向から見た正面図である。
本実施形態は、図９の両端の固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物３５ａ，３５ｂ間に偏向板４３を設置した構成に特徴がある。
【００４９】
本実施形態は上記のように構成されているので、反直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物の下側切欠き（開口部４１）から固定子鉄心背面に流入した機内空気４２が、偏向板４３により補助熱交２１の上方に偏向する。これにより反直結側の固定子鉄心背面の通風量が増大し、固定子コイルの軸方向および周方向の温度差を小さくできる。また、偏向板４３により補助熱交２１へ流れ込む軸方向流量分布を均一にできるようになる。
【００５０】
図１２は本発明の第１０実施形態に係る全閉外扇形回転電機の構成図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は同図（ａ）をＢ方向から見た正面図である。
図１２に示すように、本実施形態は、直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物３５ａには、エアーギャップに対向する開口部３６以外に電動機下側に３箇所切欠き（開口部）３９を設けた構成に特徴がある。
【００５１】
本実施形態は上記のように構成されているので、反直結側エアーギャップから電動機１内に流入した機内空気３８は、エアーギャップだけでなく直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物の開口部３９から内扇１１へ流出できるようになり、電動機１下側の固定子鉄心背後の通風状況が良くなる。補助熱交２１への通風量が減ってしまい、補助熱交における交換熱量は減少してしまうが、固定子コイルの周方向の温度差を小さくできる。
【００５２】
図１３は本発明の第１１実施形態に係る全閉外扇形回転電機の模式図である。
図１３に示したように、本実施形態は、反直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物３５ｂ、直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物３５ａともにエアーギャップに対向する開口部３６以外に電動機下側に３箇所開口部４１を設けた構成に特徴がある。
【００５３】
本実施形態は上記のように構成されているので、反直結側ではエアーギャップと固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下側開口部から電動機内に流入でき、また、直結側でも、機内空気は、エアーギャップだけでなく直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下側の開口部から内扇へ流出できるようになり、電動機下側の固定子鉄心背後の通風状況が良くなる。補助熱交への通風量が若干減少し、補助熱交における交換熱量は減少してしまうが、固定子コイルの周方向の温度差を小さくできる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の全閉外扇形回転電機によれば、熱交換器本体下部には電動機本体と接する面は開放され、その他の面は仕切りで囲まれた空間（補助熱交）が設けられ、ここにも外気が流れるパイプ群が配設され、固定子鉄心背面から出た高温になった機内空気は一旦補助熱交に導入され、熱交換して温度が低減した後、回転子軸端の内扇ファンに戻すようにしたため、補助熱交で温度低減した分、直結側軸受周囲の機内温度が低減でき、軸受温度を低減できる。
【００５５】
また、反直結側／直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物の下側に、エアーギャップ対向位置の開口部以外に開口部を設置しているため、この開口部から反直結側から下側固定子鉄心背後へ流入ができ、直結側では下側固定子鉄心背後から内扇へ流出ができるようになり、下側固定子鉄心背後の通風状況が良くなるので、周方向の固定子コイルの温度差を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の全閉外扇形回転電機の模式図。
【図２】本発明の第２実施形態のパイプ配列条件を示すもので、図１のＡ−Ａ断面の部分拡大図。
【図３】熱交換器のパイプ群の配列条件を示す図。
【図４】本発明の第３実施形態の全閉外扇形回転電機の模式図。
【図５】本発明の第４実施形態の全閉外扇形回転電機の部分模式図。
【図６】本発明の第５実施形態の全閉外扇形回転電機の部分模式図。
【図７】本発明の第６実施形態の全閉外扇形回転電機の部分模式図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ方向から見た平面図。
【図８】本発明の第７実施形態の全閉外扇形回転電機の模式図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は同図（ａ）をＢ方向から見た正面図。
【図９】本発明の第８実施形態の全閉外扇形回転電機の模式図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は同図（ａ）をＢ方向から見た正面図。
【図１０】固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部の開口部設置による固定子コイルの周方向温度バラツキの低減効果を説明する図。
【図１１】本発明の第９実施形態の全閉外扇形回転電機の模式図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図。
【図１２】本発明の第１０実施形態の全閉外扇形回転電機の模式図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は同図（ａ）をＢ方向から見た正面図。
【図１３】本発明の第１１実施形態の模式図。
【図１４】従来の全閉外扇形回転電機の模式図。
【符号の説明】
１…電動機、２…固定子、３…回転子、４…熱交換器、５…パイプ、６…パイプ群、７…仕切り板、８…フレーム、９…軸受、９ａ…直結側軸受、１０…回転軸、１１…内扇、１２…外扇、１３…外気、１４…機内空気、１５…パイプ径、１６…高さ方向取付ピッチ、１７…幅方向取付ピッチ、１８…機内空気、２０…熱交換器本体、２１…補助熱交、２２…補助熱交パイプ群、２３…補助熱交整流板、２４仕切り板、２５…傾斜天板、２６…フィン、…２７…天板、２８…直結側隔壁、３１…補助熱交天板、３２…熱交換器本体パイプ群、３３…補助熱交パイプ群、３５…固定子鉄心端部の固定子鉄心支、持・固定用構造物、３５ａ…直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物、３５ｂ…反直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物、３６…エアーギャップ対向開口部、３７…補助熱交通過機内空気、３８…エアーギャップ通過機内空気、３９…開口部、４０…開口部通過機内空気、４１…開口部、４２…開口部通過機内空気、４３…固定子鉄心端部の固定子鉄心支、持・固定用構造物間偏向板。

Claims

内部に軸方向に配設した多数のパイプと、回転電機本体外部に設けられた外扇と、前記回転電機本体内部の軸方向端部に設けられた内扇と、前記外扇により前記パイプ内を通風する外部冷却風と、前記内扇により機内を循環する内部冷却風が混合することなく熱交換を行う熱交換器本体を、回転電機本体上部に備えた全閉外扇形回転電機において、
前記熱交換器下部に、前記回転電機本体と接する面のみ開放され、その他の面は仕切りで囲まれた空間の補助熱交部と、その補助熱交部内部に軸方向に配設した多数のパイプと、当該回転電機を冷却した後の高温の機内空気を前記補助熱交部に導入し、前記回転電機本体外部に設けられた前記外扇により前記パイプ内を通風する外部冷却風と混合することなく熱交換させた後、前記内扇に戻すように構成されたことを特徴とする全閉外扇形回転電機。
前記補助熱交部のパイプ配置条件であるＸ／ｄまたはＹ／ｄの一方、もしくは両方の条件を熱交換器本体のパイプ配列条件よりも大きくした（ただし、ｄはパイプ径、Ｘは高さ方向ピッチ、Ｙは幅方向ピッチ）ことを特徴とする請求項１記載の全閉外扇形回転電機。
前記補助熱交部のパイプ配置条件であるＸ／ｄまたはＹ／ｄを熱交換器本体のパイプ配置条件であるＸ／ｄまたはＹ／ｄの１００％〜１５０％としたことを特徴とする請求項２記載の全閉外扇形回転電機。
前記補助熱交部内部に、回転電機の固定子背面から出た機内空気をパイプ群に対し、直角に流れるように整流するガイドを設置したことを特徴とする請求項１または２記載の全閉外扇形回転電機。
前記補助熱交部内部に、軸方向に空気温度分布を有する回転電機の固定子背面から出た機内空気を混合させる仕切り板を設置したことを特徴とする請求項１または２の全閉外扇形回転電機。
前記補助熱交部の天上板の全体もしくは直結側の一部をパイプ群に対して、直結側隔壁における機内空気の曲がり角度が小さくなるように傾斜させたことを特徴とする請求項１または２記載の全閉外扇形回転電機。
前記補助熱交部の隔壁にフィンを配置させたことを特徴とする請求項１または２記載の全閉外扇形回転電機。
反直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部から下部固定子鉄心背面に通じる通風経路を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の全閉外扇形回転電機。
反直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部から下部固定子鉄心背面に通じる通風経路の通風断面積をエアーギャップへの通風断面積の１０％以下としたことを特徴とする請求項８記載の全閉外扇形回転電機。
直結側及び反直結側の両固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物間に偏向板を配置したことを特徴とする請求項８記載の全閉外扇形回転電機。
固定子鉄心背面下部から内扇に通じる通風経路を形成するために直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部に開口部を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の全閉外扇形回転電機。
直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部に設けた開口部の通風断面積をエアーギャップへの通風断面積の１０％以下としたことを特徴とする請求項１１記載の全閉外扇形回転電機。
反直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部から下部固定子鉄心背面へ、あるいは下部固定子鉄心背面から直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部に通じる通風経路を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の全閉外扇形回転電機。
反直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部から下部固定子鉄心背面への通風経路の通風断面積および下部固定子鉄心背面から直結側固定子鉄心端部の固定子鉄心支持・固定用構造物下部に通じる通風経路の通風断面積をエアーギャップへの通風断面積の１０％以下としたことを特徴とする請求項１３記載の全閉外扇形回転電機。