JP2011250566A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子コイル端部全体の冷却性能を向上させ、電機全体の出力を高めることが可能な回転電機を提供する。
【解決手段】ケーシング１内に回転子２と固定子３とが配置され、この回転子２の端部に軸流ファン５が設けられる一方、固定子３はケーシング１の一部を構成する固定子枠８に取り付けられ、この固定子枠８には軸流ファン５に向けて通風経路形成用のエンドベル９が延設され、かつ固定子枠８と固定子３の軸流ファン側の端部との間には、軸流ファン５からの通風を固定子３の外周側に分流させるバイパス通風孔１４が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機に係り、特には固定子コイル端部の温度分布を均一化して電機全体の出力を高めた通風冷却構造に関する。

従来の回転電機には、図４に示す構成のものがある。この回転電機は、ケーシング１内に回転子２とこの回転子２の外側の固定子３とがギャップを介して同心状に配置されている。そして、回転子２は、その両端が図示しないベアリング等を介してケーシング１に回転自在に支承され、この回転子２の端部には軸流ファン５が設けられている。

一方、固定子３は、ケーシング１の一部を構成する固定子枠８に取り付けられ、この固定子枠８には軸流ファン５に向けてエンドベル９が延設されて通風経路１０が形成されている。なお、３ａは固定子３の固定子鉄心から軸方向外方に突出した固定子コイルの線輪端である。

この構成の回転電機において、回転子２の回転に伴い、この回転子２に設けられた軸流ファン５も回転するので、図示しない冷却器からの冷風は、図４中に破線で示すように、ケーシング１とエンドベル９との間の通風経路１０を経由して冷風吹出口１０ａから軸流ファン５に向けて吹き出された後、軸流ファン５によって軸方向に向けて押し出される。そして、この冷風は回転子２と固定子３に流入して両者が通風冷却される。

なお、従来、回転電機の通風冷却機構として、回転軸の軸方向に開口した吸気口と軸方向と直交する径方向に開口した排気口とを有するＬ字状に屈曲された通風路を有する遠心ファンを回転軸に同軸状に固定し、吸気口から軸方向に沿って吸い込まれた外気を、排気口から軸方向と直交する径方向に吹き出し、この外気を電機内部と固定子枠の外側とに分流し、固定子枠の外側に分流した外気を固定子の駆動側に導いて電機を通風冷却する構造のものが既に提案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。

特開平７−７９５４２号公報

ところで、図４に示した従来構成の回転電機では、図示しない冷却器からの冷風は、ケーシング１とエンドベル９との間の通風経路１０を経由して冷風吹出口１０ａから軸流ファン５に向けて吹き出されるが、通風経路１０は、軸流ファン５に対して斜め上から斜め下に向けて傾斜している。しかも、固定子３の軸流ファン５側の端部と固定子枠８との間は、固定子枠８の内周から径方向内方に突出された円環板状の内枠板１５によって全周が封鎖されている。

このため、通風経路１０から軸流ファン５に対して斜め上方から吹き出された冷風は、軸流ファン５から斜め下方に向けて押し出される。その結果、図５に示すように、冷風は固定子枠８内の径方向の下半部に多く流入するため下半部の風量は多くなるが、上半部の風量が少ないという風量のアンバランスを生じる。

このような風量のアンバランスが生じると、特に軸方向外方に突出した固定子コイルの線輪端３ａの内、上半部の風量が少ない箇所に突出している線輪端の部分は下部に比べて冷却状態が悪くなるので、その線輪端の部分が温度上昇し易く、結果的に固定子コイルへの通電電流がその箇所で制限されて、回転電機の全体の出力を高めるのが難しいという課題がある。

また、上記の特許文献１記載の従来技術のものは、電機全体を均一冷却するための工夫が施されているものの、固定子コイルの線輪端へ冷却気を積極的に通気して冷却する構造のものではなく、固定子コイルの線輪端温度が上昇してしまい、依然として回転電機の全体の出力を高めるのが難しいという問題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、軸流ファンから押し出される冷風の固定子枠内の周方向の風量分布をできるだけ均等化できるようにして、固定子コイル端部の冷却性能を向上させ、電機全体の出力を高めることが可能な回転電機を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、ケーシング内には、回転子とこの回転子の外側の固定子とが同心状に配置され、上記回転子は上記ケーシングに両端が回転自在に支承され、この回転子の端部には軸流ファンが設けられる一方、上記固定子は上記ケーシングの一部を構成する固定子枠に取り付けられ、この固定子枠には上記軸流ファンに向けて通風経路形成用のエンドベルが延設されている回転電機において、次の構成を採用している。

すなわち、本発明では、上記固定子枠と上記固定子の上記軸流ファン側の外周端部との間には、上記軸流ファンからの冷風を上記固定子の外周側に分流させるバイパス通風孔が形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、軸流ファンに対して斜め上方から吹き出された冷風は、軸流ファンから斜め下方に向けて押し出されるが、固定子枠と固定子の軸流ファン側の端部との間にはバイパス通風孔が形成されているので、反駆動側の固定子枠内に流入した冷風は径方向の下半部に流入するだけでなく、その一部は分流してバイパス通風孔を通過して固定子枠と固定子との間の隙間にも流入する。これにより、軸流ファンから押し出される冷風の固定子枠内の周方向の風量分布が均等化され、固定子コイル端部の冷却性能が向上し、結果として電機全体の出力を高めることが可能となる。

本発明の実施の形態１における回転電機の要部構成を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の実施の形態１の回転電機における風量分布を示す説明図である。 従来の回転電機の要部構成を示す断面図である。 従来の回転電機における風量分布を示す説明図である。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における回転電機の要部構成を示す断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図４に示した従来のものと対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。

この実施の形態１の回転電機は、ケーシング１内に、回転子２とこの回転子２の外側の固定子３とがギャップを介して同心状に配置されている。そして、回転子２はその両端が図示しないベアリング等を介してケーシング１に回転自在に支承され、この回転子２の端部には軸流ファン５が設けられている。

一方、固定子３は、ケーシング１の一部を構成する固定子枠８に取り付けられ、この固定子枠８には軸流ファン５に向けてエンドベル９が延設されて通風経路１０が形成されている。なお、３ａは固定子３の固定子鉄心から軸方向外方に突出した固定子コイルの線輪端である。

そして、この実施の形態１の特徴として、固定子枠８と固定子３の軸流ファン５側の外周端部との間には、軸流ファン５からの冷風を固定子３の鉛直上方向に分流させるバイパス通風孔１４が形成されている。

すなわち、固定子枠８の内周の固定子３の軸流ファン５側の外周端部に近接した位置に、径方向内方に円環板状の内枠板１５が突設されており、この内枠板１５の内周と固定子３との間に隙間が形成され、この隙間がバイパス通風孔１４として構成されている。

実施の形態２.
上記のバイパス通風孔１４に対しては、その通風面積を調整する風量調整機構１６が設けられている。すなわち、この風量調整機構１６は、バイパス通風孔１４の周方向の左右の下部をそれぞれ覆う略円弧状の塞ぎ板１７を備え、これらの各塞ぎ板１７の複数箇所には径方向に沿うスライディング機構１７ａが形成されており、これらのスライディング機構１７ａに挿通されたボルト１８によって各塞ぎ板１７が内枠板１５に固定されて構成されている。

上記構成の回転電機において、図示しない冷却器からの冷風は、ケーシング１とエンドベル９との間の通風経路１０を経由して冷風吹出口１０ａから軸流ファン５に向けて吹き出されるが、通風経路１０は、軸流ファン５に対して斜め上から斜め下に向けて傾斜している。このため、図１中に破線で示すように、通風経路１０から軸流ファン５に対して斜め上方から吹き出された冷風は、軸流ファン５によって反駆動側の固定子枠８内に斜め下方に向けて押し出される。

しかし、固定子枠８と固定子３の軸流ファン側の端部との間にはバイパス通風孔１４が形成されているので、固定子枠８内に流入した冷風は径方向の下半部に流入するだけでなく、その一部は分流してバイパス通風孔１４を通過して固定子枠８と固定子３との間の隙間にも流入する。その結果、図３に示すように、反駆動側の固定子枠８内に流入した冷風の上半部と下半部の風量の差が小さくなる。つまり、固定子枠８内の周方向の風量が均一化される。

これにより、固定子３の軸方向外方に突出した固定子コイルの線輪端３ａの冷却効率が向上するので、結果的に固定子コイルへの通電電流を大きくすることができ、回転電機の全体の出力を高めることが可能となる。

また、風量調整機構１６を構成する塞ぎ板１７をスライディング機構１７ａに沿って出し入れすることで、バイパス通風孔１４の通風面積を適宜に調整することができるため、回転電機の構造やサイズ等に応じて固定子枠８内の冷風の周方向の風量分布の均一化を一層容易に実施することができる。

１ ケーシング、２ 回転子、３ 固定子、３ａ 線輪端、５ 軸流ファン、
８ 固定子枠、９ エンドベル、１０ 通風経路、１０ａ 冷風吹出口、
１４ バイパス通風孔、１５ 内枠板、１６ 風量調整機構、１７ 塞ぎ板、
１７ａ スライディング機構、１８ ボルト。

Claims (3)

1. ケーシング内には、回転子とこの回転子の外側の固定子とが同心状に配置され、上記回転子は上記ケーシングに両端が回転自在に支承され、この回転子の一端部には軸流ファンが設けられる一方、上記固定子は上記ケーシングの一部を構成する固定子枠に取り付けられ、この固定子枠には上記軸流ファンに向けて通風経路形成用のエンドベルが延設されている回転電機において、
   上記固定子枠と上記固定子の上記軸流ファン側の外周端部との間には、上記軸流ファンからの冷風を上記固定子の外周側に分流させるバイパス通風孔が形成されていることを特徴とする回転電機。
2. 上記バイパス通風孔には、その通風面積を調整する風量調整機構が設けられていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
3. 上記バイパス通風孔は、上記固定子と上記固定子枠の内周から径方向内方に突出形成された内枠板との間に形成される略円弧状の隙間からなり、上記風量調整機構は、上記バイパス通風孔の周方向の左右の下部をそれぞれ覆う略円弧状の塞ぎ板を有し、これらの各塞ぎ板が当該塞ぎ板の径方向に沿って形成されたスライディング機構に挿通されたボルトによって上記内枠板に固定されてなることを特徴とする請求項２記載の回転電機。

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