JP2018182839A

JP2018182839A - 回転電機

Info

Publication number: JP2018182839A
Application number: JP2017076459A
Authority: JP
Inventors: 山崎　豪; Go Yamazaki; 豪山崎; 竜馬長谷川; Ryoma Hasegawa
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2017-04-07
Publication date: 2018-11-15
Anticipated expiration: 2037-04-07
Also published as: JP6764823B2

Abstract

【課題】充分な通風冷却機能を有し、小形軽量に構成できる回転電機を提供する。
【解決手段】回転軸１２と一体の回転子１３、及びこの回転１３子の外周に対向配置された固定子１４を有する．固定子１４の外周を包囲するフレーム１５の端面部には回転軸１２を支承する軸受２２が設けられ、軸受２２周囲には吸気口２３が形成されている。漏斗形状の導風部材２７を用いる。その漏斗形状の内面２７ａが吸気口２３と対向する状態で、外円縁部２３ｂがフレーム１５の端面部１５ａの内面に取付けられる。また、内円部２７ｃは、回転軸１２の外周と間隔を保って配置され、回転軸１２に設けられた内扇２４の回転に伴い吸気口２３を通して吸気された冷却気を回転子１３の軸方向に沿って導風する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、通風冷却構造を改良した回転電機に関する。

一般に、発電機などの回転電機は、回転電機本体のフレーム上に冷却器を一体的に設け、回転電機本体部で発生した熱気を冷却器に導き、冷却された空気を再び回転電機本体内部に供給する循環式の冷却方式が採られている。この方式では、回転電機本体内と冷却器との間で空気を循環させて冷却することから、外気と遮断した全閉型に構成でき、設置環境を選ばないなどの特徴と有する。

しかし反面、回転電機本体のフレーム上に冷却器を一体的に設けるため全体構造が大形化し、かつ重量化する。

近時、トレーラのコンテナ内に発電設備を搭載した所謂移動式発電設備の需要がある。このように、トレーラに発電設備を搭載する場合、発電機は小型軽量であることが要求される。

特開２０１６-８８３１５号公報

前述した冷却器を一体的に有する全閉型の回転電機を発電機とした場合、重量及び形状が大形であるため。トレーラのコンテナ内に搭載して移動式に構成することが困難であった。

本発明は、充分な通風冷却機能を有し、小形軽量に構成できる回転電機を提供することにある。

本発明の実施の形態に係る回転電機は、回転軸と一体の回転子、及びこの回転子の外周に対向配置された固定子を有する回転電機であって、前記固定子の外周を包囲すると共にその端面部には前記回転軸を支承する軸受が設けられ、前記端面部の前記軸受周囲には吸気口が形成されたフレームと、漏斗形状を成し、その漏斗形状の内面が前記吸気口と対向する状態で、外円縁部が前記フレームの前記端面部の内面に取付けられ、内円部は前記回転軸の外周と間隔を保って配置され、前記回転軸に設けられた内扇の回転に伴い前記吸気口を通して吸気された冷却気を前記回転子の軸方向に沿って導風する導風部材とを備えたことを特徴とする。

この実施形態によれば、外気を効率よく吸気して内部冷却効果を高め、小型軽量化が可能となり、各種用途に適用することができる。

本発明の一実施形態に係る回転電機の端面部分を表す正面図である。図１で示した回転電機の端部における内部構成を示す一部断面図である。図２で示した回転電機内で用いられる導風板の形状を表す斜視図である。図３で示した導風板の形状を表すもので（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

この実施の形態では、回転電機の一例として、トレーラのコンテナ内等に設置されるブラシレス発電機を例示しており、図１は、その一端部の端面形状を示し、図２は、図１で示した部分の内部構成を説明するもので、側面上半部を断面形状として示している。

このブラシレス発電機（以下、単に発電機と呼ぶ）１１は、回転軸１２と一体の回転子１３、及びこの回転子１３の外周に、内周が間隙を保って対向配置された固定子１４を有する。固定子１４の外周及びこれら回転子１３及び固定子１４を含む回転電機本体部は、フレーム１５により包囲されている。

なお、図中１６は、固定子コイルのコイルエンドを示す。また、１７は回転子コイルの巻回部断面を示し、リテーニングリング１８及びエンドプレート１９により固定されている。

フレーム１５の端面部１５ａには、ブラケット２１を介して軸受２２が設けられており、回転軸１２を回転自在に支承している。また、端面部１５ａの、軸受２２の周囲には吸気口２３が形成されている。回転軸１２の、フレーム１５内における軸受２２近くには内扇２４が一体的に取り付けられており、図２において矢印で示すように、回転軸１２の回転に伴い吸気口２３を介して冷却用の外気を吸気する。

ここで、この実施の形態における発電機１１は、前述のようにトレーラのコンテナ内等、比較的清浄な外気環境に設置されるものであり、外気導入式の通風冷却方式を採用する。このため、固定子１４の外周上部と対向するフレーム１５の上部両側面には図示しない排気口が形成されている。

フレーム１５内の軸受２２近くには導風部材２７が設けられている。この導風部材２７は図３及び図４で示すように漏斗形状を成す。そして、その漏斗形状の内面（導風面）２７ａが吸気口２３と対向する状態で、外円縁部２７ｂが、フレーム１５の端面部１５ａの内面に図２で示すように一体的に取付けられる。また、導風部材２７の筒状の内円部２７ｃは、図２で示すように、回転軸１２の外周と間隔を保って配置される。すなわち、導風部材２７の内円部２７ｃは、図２で示すように、回転軸１２に取り付けられた内扇２４の外縁部近くに位置している。そして、内扇２４の回転に伴い、吸気口２３を通して吸気された冷却気を、回転子１３の軸方向に沿って導風する。

なお、回転軸１２の反対側端部（図示右側の図示は省略したが、上述した構成とほぼ同等に構成されている。

ここで、導風部材２７の、外円縁部２７ｂから内円部２７ｃに至る直径方向に沿う断面形状は、楕円の弧の曲線とする。導風部材２７は成形型を用いてＦＲＰ材により成形するが、上述のように楕円の弧の曲線とすることにより、成形型の作成に当たり既知の楕円の式を適用することにより容易に制作可能であり、製造工程が簡略化される。また、導風部材２７の導風面２７ａを楕円の弧の形状としたことにより、吸気口２３からの外気を、外円縁部２７ｂから内扇部に至る広範囲で円滑に導風することができ通気効率が向上する。

導風部材２７は複数部分に分割されている。図３及び図４の例では上下に２分割されており、これら各分割部分２７Ａ，２７Ｂは、漏斗形状へ組み立てられる。この組立時に互いに接する部分には、冷却気の風下側（導風面２７ａの裏面側）に接曲形成された接合片２７ｄが設けられている。漏斗形状への組み立てに当ってはこれら接合片２７ｄを相互に連結する。

このように接合片２７ｄを冷却気の風下側に接曲形成したことにより、導風面２７ａには突起物がなく円滑に導風できる。また、導風面２７ａと対向するフレーム１５の端面部１５ａの内面との距離を短くでき、フレーム１５の軸方向寸法を短くすることができる。

上記構成において、回転子１３と一体の回転軸１２が回転することにより内扇２４も回転し、吸気口２３から外気を導入する。導入された外気は導風部材２７の導風面２７ａに沿って導風され、内円部２７ｃから回転子１３及び固定子１４部分に流れ、これらを冷却した後フレーム１５の上部両側面に設けられた図示しない排気口から機外に排気される。

ここで、導風部材２７の導風面２７ａは、前述のように楕円の弧の曲線により形成されているので、吸気口２３からの外気を、外円縁部２７ｂから内扇部に至る広範囲で円滑に導風することができ、通気効率が向上する。

また、従来の全閉型で用いられたフレーム上部の冷却器を用いないことから大幅な軽量化及び小型化が可能となる。また、従来の冷却器との間で循環通風する場合は、フレームの軸方向両端部に、冷却器からの空気を回転電機本体の回転軸方向に導く通風路を設けなければならず、軸方向の寸法が大きくなってしまった。しかし、実施形態による構造では、冷却器からの空気を循環通風させるための上述したフレーム両端部における通風路が不要となるため、フレームの軸方向寸法を短縮することができる。このことからも小型化が促進される。

上記実施の形態では、回転電機として、トレーラのコンテナ内等に設置されるブラシレス発電機を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電動機を含む一般的な回転電機にも適用することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１…回転電機
１２…回転軸
１３…回転子
１４…固定子
１５…フレーム
１５ａ…端面部
２１…ブラケット
２２…軸受
２３…吸気口
２４…内扇
２５…排気口
２７…導風部材
２７ａ…導風面
２７ｂ…外円縁部
２７ｃ…内円部
２７ｄ…接合片

Claims

回転軸と一体の回転子、及びこの回転子の外周に対向配置された固定子を有する回転電機であって、
前記固定子の外周を包囲すると共にその端面部には前記回転軸を支承する軸受が設けられ、前記端面部の前記軸受周囲には吸気口が形成されたフレームと、
漏斗形状を成し、その漏斗形状の内面が前記吸気口と対向する状態で、外円縁部が前記フレームの前記端面部の内面に取付けられ、内円部は前記回転軸の外周と間隔を保って配置され、前記回転軸に設けられた内扇の回転に伴い前記吸気口を通して吸気された冷却気を前記回転子の軸方向に沿って導風する導風部材と、
を備えた回転電機。
前記導風部材の、前記外円縁部から内円に至る直径方向に沿う断面形状が、楕円形の曲線であることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
前記導風部材は複数部分に分割されており、これら各分割部分の、前記漏斗形状への組立時に互いに接する部分には、前記冷却気の風下側に接曲形成され、相互に連結される接合片が設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項２に記載の回転電機。