JP2012196032A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】
回転電機の仕様に応じて風量を微調整できる外扇ファン構造とすることで最適な冷却性能を得ることが出来る回転電機を提供する。
【解決手段】
回転子及び固定子を覆うフレームと、前記回転子に固定された回転軸を支持する軸受が取付けられるエンドブラケットと、前記回転軸の前記エンドブラケットを挿通した端部を覆い、前記回転軸端部に対向する位置に開孔部を有するファンカバーと、前記開孔部よりも外周側に位置し前記エンドブラケットと前記ファンカバーとで囲まれる空間から前記フレームの外周部に空気を吐出する吐出し口とを備え、前記エンドブラケットから突出する前記回転軸の周方向に複数の羽根取付け部を設け、回転中心から放射状に複数の羽根を取付けられる構造とした回転電機。
【選択図】 図１

Description

本発明は回転電機に関する。

回転電機は回転子や固定子の損失による発熱があるため、冷却を必要とする。特許文献１には、全閉型の回転電機が開示され、電動機のエンドブラケット側の回転軸に外扇ファンを備え、この外扇ファンによってフレームの外周部分に風を送って冷却を行っている。

特開平１１−２８９７１６号公報

回転電機は固定子や回転子が発熱体となるため、これらを冷却することが求められる。特に、発熱体がフレーム等によって覆われる構造の回転電機で顕著である。前記の回転電機では、フレーム外へ突出した回転軸に冷却ファン（外扇ファン）が取付けられ、このファンによってフレームの表面に風を流すことで冷却を行っていた。このような回転電機は外被冷却型とも称され、内外気の積極的な連通を行わない全閉型の回転電機において用いられる冷却方式である。

前記の外扇ファンは羽根部、回転軸に取付ける為のボス部、整流用ガイド板が一体構造で成型されたものが多く採用されている。

回転電機は仕様変更により冷却に必要な風量が変化する。例えばインバータを用いて可変速運転を行う場合、上記構造では外扇ファンそのものを変更して風量の調節を行うため、風量の微調整が難しく最適な冷却性能を得ることが困難な場合がある。

そこで、本発明は、回転電機の仕様に応じて風量を微調整できる外扇ファン構造とすることで、最適な冷却性能を得ることの出来る回転電機を提供する。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、回転子及び固定子を覆うフレームと、前記回転子に固定された回転軸を支持する軸受が取付けられるエンドブラケットと、前記エンドブラケットから突出した回転軸端部を覆い、前記回転軸端部に対向する位置に開孔部を有するファンカバーと、前記開孔部よりもフレーム側に位置し、前記エンドブラケットと前記ファンカバーとで囲まれる空間から前記フレームの外周部に空気を吐出する吐出し口を備え、前記エンドブラケットから突出した回転軸端部の周方向に複数の羽根取付け部を設け、回転中心から放射状に複数の羽根を付け外し可能な構造とした回転電機である。

本発明によれば、回転電機の仕様に合せ風量の微調整が可能となり、所望の冷却性能を得ることができる。

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本実施例を備えた回転電機の構造図。 本実施例を備えた回転電機の要部拡大図。 本実施例の外扇ファンの形状を示す図。 比較例の回転電機の構造図。 比較例の回転電機の要部拡大図。 比較例となる外扇ファンの形状を示す図。 本実施例における外扇ファンの他の形状を示す図。 本実施例における外扇ファンの他の形状を示す図。 本実施例における外扇ファンの他の形状を示す図。

以下、発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。

本実施例では、分割化した羽根の付け外しにより風量の微調整が可能となる外扇ファンの例を説明する。図１は本実施例の回転電機の構造図、そして図２はその要部拡大図である。

まず、図１を用い、本発明の実施例による回転電機の全体構成について説明する。フレーム１は鋳鉄、アルミ、薄鋼板などによりほぼ筒状に形成されており回転電機の外被を構成している。冷却性能の向上の目的からフレーム１の外周には放熱フィン１ａがしばしば設けられる。エンドブラケット２Ａ、２Ｂはフレーム１の両側の開孔部にそれぞれインロー嵌合などを用いて取付けられている。このように、本実施例の回転電機は、フレーム１及びエンドブラケット２Ａ、２Ｂによって内部がほぼ密閉空間となり、内外気の積極的な連通がない全閉型、外被冷却型の回転電機である。

次に、図２を用いて外扇ファン４による冷却構造について説明する。外扇ファン４は回転軸３に固定されているため、回転軸３の回転と同調して回転する。この外扇ファン４は密閉空間外に取付けられるため、カバー（以下では「ファンカバー５」という。）によって覆われている。外扇ファン４が回転することでファンカバーの開孔部５ａから外気を取り込み、吐出し口５ｂから取り込んだ空気をフレーム１の外周部に向けて流すことで回転電機は冷却される。

図３は本実施例の回転電機に用いられる外扇ファンの形状を示す図である。本実施例では外扇ファン４を構成する羽根４ａ、ボス部６、ガイド板８をそれぞれ別部品とし、羽根４ａは分割化された何枚かの羽根部材７を回転軸３の周方向、軸方向に設けた複数の取付け構造１２に羽根部材７を任意の枚数取付けることで一つの羽根４ａとする構成としている。これにより、冷却に必要な羽根部材７を用いることができ、所望の冷却性能を得ることが出来る。

なお、この図３中では、取付け構造１２として、溝を用いた例を示しているが、取付け構造１２はこれに限られず、例えば図４に示したように取付け部の強度向上のため、ボルト止めにすることも可能である。

また、図５〜７は比較例の回転電機の構造を示したものである。現在、回転電機に用いられている外扇ファン４の多くは、樹脂の射出成形などによって製造される。図７は比較例となる外扇ファン４の形状を示す図である。すなわち、従来の回転電機に多く用いられる外扇ファン４であり、この形状は羽根４ａ、回転軸３に取付ける為のボス部６（以下ボス部）、整流用ガイド板８（以下ガイド板）が一体構造となっており、回転電機の冷却用の風量を変更したい場合に外扇ファン４そのものを変更することになるため、風量の微調整ができない。

これに対し、本実施例では外扇ファン４による風量の調整が可能であるため、図５〜８に示した従来例（比較例）と比べ、回転電機の使用態様に即した冷却性能を得ることができる。

本実施例では分割化した羽根部材７の取付け位置を変更することで一方向回転化が容易となる外扇ファン４の例を説明する。

汎用の回転電機の場合、回転電機の軸の回転方向は時計回り、反時計回りのどちらの方向も選択の対象であり、回転電機は両方向回転において同じ性能を発揮することが必要とされる。従って、ファンは両方向回転で同じ性能であることが必須となる。そのため、外扇ファン４の羽根形状は羽根４ａが放射状に配置されたラジアルファン形状であることが多い。

一方で外扇ファン４は羽根４ａにひねりを加えることで、外扇ファン４を小型化しても風量を確保することが可能となる。

図８は本実施例による外扇ファン４の形状を示す図である。図３で示した回転軸３に設けた羽根部材７の取付け構造１２を回転方向に隣接するように複数設け、図３で一列に取付けていた羽根部材７の取付け位置をずらすことにより見かけ上、羽根４ａをひねった構造とし、風量の確保ができるようになる。

また、本実施例の構造は、羽根部材７は取付け取外し可能であることを前提としているため、羽根部材７を取付ける際に図８のずらし方を回転方向に対し逆方向にずらすことも当然に可能である。したがって、図８とは逆回転の運転に容易に対応が可能となるため、回転電機が逆方向に回転する場合であっても所望の風量を確保できる。また、図８からもわかるように取付け構造を溝とすることで、取付け位置を隣接させる場合、隙間無く、容易に羽根部材７をずらすことも可能となる。

なお、羽根部材７の取付け方法に関しては、上記方法に限らず、周知の方法で取付けても良い。

上記の実施例の構造において、より好適な構造を説明する。具体的には、羽根部材７の取付け構造１２、すなわち、取付け部（溝）を軸中心に対し放射状に設けるのではなく、隣接した取付け部の一組が軸中心に垂直に設ける構造である。

図８を例にして説明する。この例では、一の羽根４ａに対応する取付け構造１２が３つの溝で構成されている。これらの３つの溝は、それぞれ軸中心から放射状に形成するのではなく、互いに平行の関係としている。換言すれば、隣接した一つ一つの取付け構造１２が軸中心に垂直に設置されるのではなく、隣接して組み合わさる幾つかの取付け構造一組が軸中心を通る面に対し垂直となるものとしている。

これによって、３つの溝に取付けられる羽根部材７相互の隙間を減少することができるため、羽根部材７を実施例２のようなひねり構造とした場合、一つの羽根４ａとして機能させることが可能となる。

上記の構成は、両方向回転可能な回転電機が、実際の使用態様において、一方向に特化して使用されることを前提としており、外扇ファンが当該一方向に対応して風量が確保されるようにして羽根部材７が取り付けられるものとなっている。

その一方で、実際の使用態様においても両方向回転が求められる場合には、やはり、回転方向によって冷却性能に差があると好ましくない。この場合には、隣接した複数の取付け構造の内、中心点を通る溝に羽根部材７を取り付けるようにする。このようにすることで、軸中心より放射状に羽根４ａを取付けることが可能となり回転方向によって性能差を生じさせない構造とすることができる。図８の例でいえば、３つの溝のうち、中央の溝が軸中心から放射状に形成されているため、この中央の溝を用いることが好適である。

本実施例では実施例１、２に示す形状の外扇ファン４に対し、分割化により不安定になった羽根４ａを安定させることが可能となる構造を特徴とする外扇ファン４の例を説明する。

羽根４ａを分割し、回転軸３に直接取付けることで、羽根４ａが不安定になり、強度低下や振動音、羽根部材７の脱落等が発生する可能性が考えられる。

図９は本実施例による外扇ファン４の形状、羽根固定用のリング状板（以下リング状板）９を示す図である。外扇ファン４の形状は図４と同一形状となる。リング状板９と羽根４ａとの接触面は、羽根４ａの周方向の枚数に関わらず、羽根が固定できる構造である。例えば、羽根取付け構造と少なくとも同数の溝を設けると、良い。

リング状板９と羽根４ａを取付けることで見た目上一体成形品となり、羽根４ａを安定して固定することが可能となる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。

１…フレーム、１ａ…放熱フィン、２（２Ａ、２Ｂ）…エンドブラケット、３…回転軸、４…外扇ファン、４ａ…外扇ファンの羽根部、５…カバー、５ａ…カバーの開孔部、５ｂ…カバーの吐出し口、６…ボス部、７…羽根部材、８…ガイド板、９…リング状板、１２…羽根取付け構造。

Claims (7)

1. 回転子及び固定子を覆うフレームと、
   前記回転子に固定された回転軸を支持する軸受が取付けられるエンドブラケットと、
   前記エンドブラケットから突出した回転軸端部を覆い、前記回転軸端部に対向する位置に開孔部を有するカバーと、
   前記開孔部よりもフレーム側に位置し、前記エンドブラケットと前記カバーとで囲まれる空間から前記フレームの外周部に空気を吐出する吐出し口を備え、
   前記エンドブラケットから突出した回転軸端部の周方向に複数の羽根取付け部を設け、
   回転中心から放射状に複数の羽根を付け外し可能な構造とした回転電機。
2. 請求項１に記載の回転電機において、
   前記エンドブラケットから突出した回転軸端部に長手方向に複数の羽根取付け部を設け、
   前記羽根の取付け位置を長手方向に任意の枚数取付けられる構造とした回転電機。
3. 請求項２に記載の回転電機において、
   前記エンドブラケットから突出する回転軸端部に設けられた複数の羽根取付け部に対し、周方向に隣接した複数の取付け部を有する回転電機。
4. 請求項３に記載の回転電機において、
   前記周方向に隣接した複数の取付け部が一組ごとに軸中心を通る面に垂直に設けることを特徴とした回転電機。
5. 請求項４に記載の回転電機において、
   前記エンドブラケットから突出する回転軸端部の軸中心と孔中心を同一とし、
   内径が軸径よりも大きく、前記カバー側から、前記フレーム方向に取付け可能なリングを有する回転電機。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の回転電機において、
   羽根取付け構造を溝とすることを特徴とする回転電機。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載の回転電機において、
   羽根取付け構造をボルト止めとすることを特徴とする回転電機。

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