JP2019068641A - 全閉形回転電機および冷却器 - Google Patents

Abstract

【課題】全閉形回転電機の冷却器におけるカルマン渦による騒音を抑制する。【解決手段】全閉形回転電機は、ロータシャフトと回転子鉄心とを有する回転子と、固定子鉄心と固定子巻線とを有する固定子と、回転子鉄心と固定子とを収納するフレームと、ロータシャフトを回転可能に支持する２つの軸受と、冷却器とを備える。冷却器は、フレームとともに冷却用気体が循環する閉空間を形成する冷却器カバーと、冷却器カバー内の冷却用気体の流れ方向に直交するように互いに平行に延びて冷却器カバー内に収納され互いに隣接して管群をなす少なくとも一つのグループを構成する複数の冷却管１００とを有する。複数の冷却管１００のうち、グループにおいて少なくとも冷却用気体が最後に通過する冷却管を含む対象冷却管には、らせん状の溝１１２が形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、全閉形回転電機およびこれに用いる冷却器に関する。

全閉形回転電機は、回転子、固定子を備えており、回転子鉄心および固定子は、フレーム内に収納されている。全閉形回転電機には、さらに冷却器も備えているものがある。冷却器の冷却器カバーはフレームと相俟って閉空間を形成し、閉空間内はたとえば空気などの冷却用気体が循環する。

冷却器は、通常、複数の冷却管を有する。冷却管内は、この閉空間内を貫通しており、冷却用気体を冷却するための冷却媒体が通過する。冷却媒体としては、たとえば、冷却水あるいは外気が用いられる。冷却管内を通過する冷却媒体は、冷却管の外側の冷却用気体を冷却する。冷却用気体は、回転子鉄心、固定子鉄心および固定子巻線等を冷却する。

特開平６−１７４３９０号公報

冷却管の内外で互いに熱交換する上での効率の観点から、冷却管内を流れる冷却媒体の流れ方向と、冷却管外の冷却用気体の流れ方向とは、互いに直交するように構成される場合が多い。

管群の長手方向に直交するように管群の外側を流れる流体は、管群の後方にカルマン渦を発生させる。ここで、カルマン渦の放出周波数と冷却器カバー内の風道の共鳴周波数とが一致した場合は、大きな騒音が発生するという問題があった。この現象は、特に、２極機あるいは４極機などの高速機において発生していた。

熱交換器の伝熱管の後流に発生するカルマン渦による気柱共鳴音の発生防止については、たとえば、管群の間に管外流体の流れを横切るようにワイヤメッシュを配置する技術が知られている（特許文献１参照）。しかしながら、この方法は、管群の流れ方向の全体寸法を増大させるという問題があり、全体寸法に影響のない対策が求められている。

本発明は、全閉形回転電機の冷却器におけるカルマン渦による騒音を抑制することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明は、回転軸方向に延びて回転可能に支持されたロータシャフトと前記ロータシャフトの径方向外側に取り付けられた回転子鉄心とを有する回転子と、前記回転子鉄心の径方向外側に設けられた円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を前記回転軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、前記固定子の径方向の外側に配されて前記回転子鉄心と前記固定子とを収納するフレームと、前記回転子鉄心を挟んで軸方向の前記ロータシャフトの両側のそれぞれで前記ロータシャフトを回転可能に支持する２つの軸受と、前記フレームとともに冷却用気体が循環する閉空間を形成する冷却器カバーと、前記冷却器カバー内の前記冷却用気体の流れ方向に直交するように互いに平行に延びて前記冷却器カバー内に収納され互いに隣接して管群をなす少なくとも一つのグループを構成する複数の冷却管と、を有する冷却器と、を備える全閉形回転電機であって、前記複数の冷却管のうち、前記グループにおいて少なくとも前記冷却用気体が最後に通過する冷却管を含む対象冷却管には、らせん状の溝が形成されている、ことを特徴とする。

また、本発明は、回転子と、固定子と、回転子鉄心と前記固定子とを収納するフレームと、前記回転子を回転可能に支持する２つの軸受と、を備える全閉形回転電機の冷却器であって、前記フレームとともに冷却用気体が循環する閉空間を形成する冷却器カバーと、前記冷却器カバー内の前記冷却用気体の流れ方向に直交するように互いに平行に延びて前記冷却器カバー内に収納され互いに隣接して管群をなす少なくとも一つのグループを構成する複数の冷却管と、を有し、前記複数の冷却管のうち、前記グループにおいて少なくとも前記冷却用気体が最後に通過する冷却管を含む対象冷却管には、らせん状の溝が形成されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、全閉形回転電機の冷却器におけるカルマン渦による騒音を抑制することができる。

第１の実施形態に係る全閉形回転電機の構成を示す立断面図である。 第１の実施形態に係る全閉形回転電機の構成を示す図１のＩＩ−ＩＩ線矢視横断面図である。 第１の実施形態に係る冷却器の冷却管を示す正面図である。 第１の実施形態に係る冷却器の冷却管を示す図３のＩＶ−ＩＶ線矢視横断面図である。 第１の実施形態に係る冷却器の管群を形成するグループ内の冷却管の相互関係を示す図２のＡ部の詳細横断面図である。 第２の実施形態に係る冷却器の冷却管を示す横断面図である。 第２の実施形態に係る冷却器の冷却管の変形例を示す横断面図である。 第３の実施形態に係る冷却器の管群を形成するグループ内の冷却管の相互関係を示す詳細横断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る全閉外扇形回転電機および冷却器について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の構成を示す立断面図である。また、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線矢視横断面図である。全閉形回転電機２００は、回転子１０、固定子２０、フレーム４０、および冷却器６０を有する。

回転子１０は、回転軸方向（以下、軸方向）に水平に延びて回転可能に支持されたロータシャフト１１、およびロータシャフト１１の径方向外側に取り付けられた回転子鉄心１２を有する。

ロータシャフト１１の一方の端部には、駆動対象や原動機などの結合対象と機械的に結合するためのたとえばフランジなどの結合部１１ａが形成されている。なお、以下、軸方向のうち、回転子鉄心１２から結合部１１ａに向かう方向（図１の左方向）を結合側方向、その反対方向を反結合側方向と呼ぶこととする。

ロータシャフト１１は、回転子鉄心１２の軸方向の両外側に設けられた反結合側軸受３０ａおよび結合側軸受３０ｂによって回転可能に支持されている。また、ロータシャフト１１の回転子鉄心１２と反結合側軸受３０ａとの間の部分に内扇１５ａが、また、ロータシャフト１１の回転子鉄心１２と結合側軸受３０ｂとの間の部分に内扇１５ｂが取り付けられている。

固定子２０は、回転子鉄心１２の径方向外側の環状の空間である空隙１８を介して回転子鉄心１２を囲むように設けられた円筒状の固定子鉄心２１、および固定子鉄心２１の径方向内側表面近傍に軸方向に貫通し周方向に互いに間隔をおいて配されるように形成された固定子スロット（図示せず）内を貫通する固定子巻線２２を有する。

フレーム４０は、固定子２０および回転子鉄心１２を収納するように、これらの径方向外側を囲んでいる。フレーム４０の軸方向の両側には、反結合側軸受ブラケット４５ａおよび結合側軸受ブラケット４５ｂが設けられており、それぞれ反結合側軸受３０ａおよび結合側軸受３０ｂを静止支持している。

フレーム４０の上方には、冷却器６０が設けられている。冷却器６０は、複数の冷却管１００、これらの冷却管１００を収納する冷却器カバー６３、端板６２ａ、６２ｂおよびガイド板６６ａ、６６ｂを有する。端板６２ａ、６２ｂは冷却器カバー６３内で軸方向に互いに間隔をあけて設けられている。

複数の冷却管１００は、互いに並列に配され回転軸方向に延びている。それぞれの冷却管１００は、両端が端板６２ａ、６２ｂを貫通し、端板６２ａ、６２ｂにより固定支持されている。それぞれの冷却管１００の両端は開口している。

ロータシャフト１１の反結合側軸受３０ａの軸方向外側の端部近傍には、当該全閉形回転電機２００を自ら冷却するために、外扇５５が設けられている。フレーム４０および端板６２ａには、外扇５５を覆うように外扇カバー５６が取り付けられている。外扇カバー５６には、外気の取り入れ口である流入口５６ａが形成されている。外扇カバー５６内の空間は、それぞれの冷却管１００の内部に連通している。外気は、外扇５５により流入口５６ａから取り込まれ、それぞれの冷却管１００の内部を流れて、端板６２ｂの外側に流出する。

フレーム４０、反結合側軸受ブラケット４５ａ、結合側軸受ブラケット４５ｂ、冷却器カバー６３、および端板６２ａ、６２ｂは、互いに相俟って閉空間４０ａを形成する。また、冷却器６０においては、冷却管１００も閉空間４０ａを形成する要素であり、冷却管１００の外側が閉空間４０ａ側となっている。閉空間４０ａを構成するフレーム４０内の空間と冷却器カバー６３内の空間とは、冷却器入口開口６４および冷却器出口開口６５ａ、６５ｂで連通している。

閉空間４０ａ内は、たとえば空気などの冷却用気体により満たされている。冷却用気体は、内扇１５ａ、１５ｂに駆動されて、閉空間４０ａ内を循環する。内扇１５ａ、１５ｂにより駆動された冷却用気体は、軸方向の両側から回転子鉄心１２および固定子２０に流入する。

回転子鉄心１２および固定子２０を通過しながらこれらを冷却した冷却用気体は、固定子鉄心２１の径方向外側に流出し、冷却器入口開口６４を経由して、冷却器６０に流入する。冷却器６０に流入した冷却用気体は、冷却器カバー６３内でガイド板６６ａとガイド板６６ｂとの間を、複数の冷却管１００の長手方向に直交するように冷却管１００の外側を上昇する。冷却用気体は冷却管１００の外表面で冷却されながら冷却器カバー６３内の上部連通路６３ａに到達し、軸方向に、反結合側方向と結合側方向の２方向に分離する。

反結合側方向に方向転換した冷却用気体は、さらに下方に方向転換し、冷却器カバー６３、ガイド板６６ａおよび端板６２ａの間の複数の冷却管１００の長手方向に直交するように冷却管１００の外側を下降する。冷却管１００の外表面で冷却された冷却用気体は、冷却器出口開口６５ａを経由して冷却器６０から流出する。冷却器６０から流出した冷却用気体は、フレーム４０内に流入し、内扇１５ａに流入する。

一方、上部連通路６３ａに到達してから結合側方向に方向転換した冷却用気体は、さらに下方に方向転換し、冷却器カバー６３、ガイド板６６ｂおよび端板６２ｂの間の複数の冷却管１００の長手方向に直交するように冷却管１００の外側を下降する。冷却管１００の外表面で冷却された冷却用気体は、冷却器出口開口６５ｂを経由して冷却器６０から流出する。冷却器６０から流出した冷却用気体は、フレーム４０内に流入し、内扇１５ｂに流入する。

以上のように、冷却用気体は、冷却器入口開口６４から冷却器６０に流入し、冷却器６０内の上部空間である上部連通路６３ａに到達するまでは、冷却器カバー６３、ガイド板６６ａおよびガイド板６６ｂに囲まれた領域にあり、図２に示すように上向きの流れの場における管群を形成するグループ（第１のグループ）１００ａの複数の冷却管１００の外側を上昇する。

また、上部連通路６３ａから冷却器出口開口６５ａに到達するまでは、冷却器カバー６３、端板６２ａおよびガイド板６６ａに囲まれた領域にあり下向きの流れの場における管群を形成するグループ（第２のグループ）１００ｂの複数の冷却管１００の外側を下降する。さらに、上部連通路６３ａから冷却器出口開口６５ｂに到達するまでは、冷却器カバー６３、端板６２ｂおよびガイド板６６ｂに囲まれた領域にあり下向きの流れの場における管群を形成するグループ（第３のグループ）１００ｃの複数の冷却管１００の外側を下降する。

このように、冷却管１００は、端板６２ａおよび端板６２ｂの間にあって全体として長手方向に連続した管群であるが、冷却管１００の外側の流れの場においては、３つの管群を構成するグループに分けることができる。

図２のＡ部は、第１のグループ１００ａの管群のうちの一体の冷却管１００を示している。本実施形態においては、複数の冷却管１００のすべてが、カルマン渦低減対策を施す対象冷却管となっており、対象冷却管は具体的には、溝付き冷却管１１０である。

図３は、冷却器の冷却管の正面図である。また、図４は、冷却管を示す図３のＩＶ−ＩＶ線矢視横断面図である。

図３に示すように、溝付き冷却管１１０には、その管壁１１１の外表面に、長手方向（ｚ方向）に沿ってピッチＰでらせん状の溝１１２が形成されている。冷却用気体は、溝付き冷却管１１０の長手方向に直角な方向、すなわちｘ方向に溝付き冷却管１１０の外側を流れる。

なお、ここで、らせん状の溝１１２は、全体として管壁１１１の外表面に形成された溝１１２が形成されている周方向の角度位置が変化するものをいい、長手方向当たりの周方向の角度位置の変化割合が一定でないものも含むものとする。あるいは、部分的に変化割合が異なるものも含むものとする。これらを総称して、らせん状と呼ぶものとする。

溝１１２における溝付き冷却管１１０の厚さすなわち溝部厚さｔ１は、管壁１１１の元の厚さすなわちマクロ厚さｔ０より薄い。溝１１２の幅は、円周角Φに対応する幅である。溝１１２の２つの溝側部１１２ａは、径方向に沿って形成されている。溝１１２の溝底部１１２ｂは、横断面が円弧状である。すなわち、管壁１１１の、溝１１２の形成により薄くなっている部分の厚さｔ１は、円周角Φの範囲内では一定である。

なお、２つの溝側部１１２ａは、互いに平行に形成されていてもよい。また、溝底部１１２ｂは、曲面状ではなく、平面状であってもよい。

溝１１２がらせん状に形成されていることにより、たとえば、溝付き冷却管１１０のｚ方向の位置ｚ１における流れＦ１と、位置ｚ２における流れＦ２とで、溝１１２に到達するタイミングが異なる。タイミングの違いは、周期性を有するカルマン渦の発生において、位相の違いとなって現れる。すなわち、溝１１２により流れが乱される位相が、長手方向で異なるという効果が得られる。

溝１１２をらせん状にすることによって、互いの位相、すなわち、溝１１２によって流れを乱すタイミングを、ｚ方向について互いにずらすことにより、それぞれの位相に近い範囲の流れによって生ずるカルマン渦の発生のタイミングをずらすことができる。この結果、ｚ方向についての渦構造が変化し、カルマン渦による騒音が低減することが、溝１１２をらせん状にすることの効果である。

ピッチＰが大きくなると、互いに位相の近い範囲、すなわちある位相に前後する位相を有する範囲の長手方向（ｚ方向）の長さが大きくなる。この結果、ある位相に近い範囲の流れによって生ずるカルマン渦のエネルギーが大きくなる。したがって、ピッチＰには所定の値以下とする必要がある。

一方、ピッチＰが小さいと、溝１１２の形成される方向が、冷却用気体の流れ方向、すなわちｘ方向に近づくことになる。この結果、溝１１２により冷却用気体の流れが乱れる効果が低減する。したがって、ピッチＰは、所定の値以上とする必要がある。

らせんのピッチＰは、したがって、所定の範囲にある必要があり、管壁１１１の外径をＤとした場合、たとえば、３Ｄないし１０Ｄ程度でよい。ピッチの上下限値は、解析、実験等で決定してもよいし、あるいは経験的に決定してもよい。

図４に示すように、横断面において、周角度方向Θを、頂部方向をΘが０度として時計回りにとる。図４では、周角度方向Θが９０度付近に、円周角Φの溝１１２が形成されている。溝１１２の幅に対応する円周角Φについても、同様に、所定の範囲内にあることが必要である。

すなわち、円周角Φがゼロに近い値では、溝１１２による流れＦの乱れが小さくなり、溝１１２を設けることによる効果がほとんどないことになる。したがって、円周角Φはある程度の最小円周角Φｍｉｎより大きい必要がある。一方、円周角Φがたとえば、１８０度あるいはそれより大きくなると、対象冷却管である溝付き冷却管１１０の外側を流れる冷却用気体に対して流れを乱す部分の位置が、ｘ方向について変化が無い範囲が生じるため、カルマン渦の発生のタイミングが一致する流れのｘ方向の範囲が大きくなる。この結果、カルマン渦の影響の低減効果が薄れることになる。したがって、円周角Φはある程度の最大円周角Φｍａｘより小さくする必要がある。

最小円周角Φｍｉｎおよび最大円周角Φｍａｘについても、解析、実験等で決定してもよいし、あるいは経験的に決定してもよい。

溝部厚さｔ１およびマクロ厚さｔ０については、溝付き冷却管１１０の伝熱性能および構造強度の両者を考慮して設定する必要がある。構造強度上では、全閉形回転電機２００の停止状態と運転状態とにおけるフレーム４０、冷却器カバー６３、および冷却管１００の相互の熱膨張差による冷却管１００の軸方向の荷重、あるいは運転中の振動による荷重などに対して十分な強度を有するための最小厚さ以上の溝部厚さｔ１が必要である。また、溝部厚さｔ１およびマクロ厚さｔ０が、伝熱性能を確保できる範囲を超える厚さでないことが必要であり、溝部厚さｔ１およびマクロ厚さｔ０はこれらの条件を満たすように設定される。

図５は、第１の実施形態に係る冷却器の管群を形成するグループ内の冷却管の相互関係を示す図２のＡ部の詳細横断面図である。冷却管１００の対象冷却管として、溝付き冷却管１１０が、冷却用気体の流れ方向に沿ってピッチＤで直列に配列されている。また、直列に配された溝付き冷却管１１０は互いに並列に配されている。いずれの溝付き冷却管１１０においても、溝１１２の形状、寸法、溝１１２のピッチＰは、互いに実質的に、すなわち、製作誤差の範囲内で同一である。

図５に示すように、直列に配された溝付き冷却管１１０において、溝１１２が形成されている周角度方向Θが約９０度のものと、約２７０度のものが交互に配列されている。すなわち、互いに隣接する溝付き冷却管１１０に形成されている溝１１２の方向は、互いに反対向きである。また、互いに並列に配されている溝付き冷却管１１０に形成されている溝１１２の方向は互いに同じ方向に形成されている。

また、溝付き冷却管１１０の溝１１２のピッチＰは、互いに同じである。すなわち、上下に隣接する溝付き冷却管１１０は、らせん状の溝１１２は、周角度Θが互いに１８０度ずれて形成されている。この結果、溝付き冷却管１１０の長手方向（ｚ方向）のいずれの位置においても、溝１１２の方向は互いに同じ方向に形成されているという関係は維持されている。

なお、溝付き冷却管１１０の長手方向のそれぞれの位置において溝１１２の向きが反対側の場合を例にとって示したが、これに限定されない。すなわち、ほぼ同じ方向を向く場合を除き、たとえば、９０度程度以上などの大幅に向きが異なる場合であってもよい。また、互いに並列に配された溝付き冷却管１１０どうしで、必ずしも同じ向きではなく、たとえば、ほぼ反対側を向く場合を除き、たとえば、９０度程度以下の場合のように、大幅に向きが異ならない場合であってもよい。

また、溝付き冷却管１１０に形成されているらせん状の溝１１２の数が１本の場合を示したが、複数あってもよい。また、互いに上下に隣接する溝付き冷却管１１０のそれぞれのらせん状の溝１１２のらせんの方向が互いに逆向きに形成されていてもよい。

この結果、直列に配列された上流側の溝付き冷却管１１０でカルマン渦の乱れが生じた後、下流側の溝付き冷却管１１０ではさらにカルマン渦の乱れが生じ、カルマン渦の乱れが、管群の後流まで維持される。この結果、カルマン渦の発達が阻止され、カルマン渦による騒音が低減される。

以上のように構成された本実施形態における全閉形回転電機２００の冷却器６０においては、すべての冷却管１００を、管壁１１１の外側表面にらせん状の溝１１２が形成された溝付き冷却管１１０としている。この結果、ｚ方向についての渦構造が変化する。さらに、冷却用気体の流れ方向に直列に配された溝付き冷却管１１０のそれぞれに形成された溝１１２の方向を順次変化させることにより、カルマン渦の乱れが、管群の後流まで維持される。

このように、全閉形回転電機の冷却器において、カルマン渦の乱れを生じさせ、カルマン渦の成長を抑制することにより、カルマン渦による騒音を抑制することができる。

［第２の実施形態］
図６は、第２の実施形態に係る冷却器の冷却管の横断面図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形である。本第２の実施形態における溝付き冷却管１１０ａは、さらに、溝１１２に沿って設けられた溝あて部材１１３を有する。

溝あて部材１１３は、長手方向に延びた２つの側板部１１３ａ、および長手方向に延びた底板部１１３ｂを有する。

底板部１１３ｂは、溝１１２の溝底部１１２ｂ（図４）に接している。側板部１１３ａは、溝１１２の溝側部１１２ａ（図４）に接しており、かつ、溝付き冷却管１１０ａの表面から突出するように幅方向に広がっている。

底板部１１３ｂの幅方向の２つの端部は、２つの側板部１１３ａのそれぞれの幅方向の端部と接続している。したがって、溝あて部材１１３の横断面は、ほぼコの字形である。このため、溝あて部材１１３の溝１１２への取り付けは、比較的容易である。溝あて部材１１３と管壁１１１とは、ロー付あるいは溶接で接続されている。また、連続した接続に限らず、状況によっては、点付けでもよい。あるいは、振動が少ない場合、あるいは、緩み防止を施した場合には、ボルトでの固定でもよい。

溝あて部材１１３は、たとえばアルミニウム、銅などの金属、あるいは、炭化ケイ素などのセラミックスなど、冷却器カバー６３や端板６２ａ、６２ｂなどの構造材料に比べて熱伝導率の高い材料であることが好ましい。

図７は、第２の実施形態に係る冷却器の冷却管の変形例を示す横断面図である。本変形例における溝付き冷却管１１０ｂは、溝あて部材１１３に代えて、溝あて部材１１４を有する。溝あて部材１１４は、溝側部１１２ａ（図４）に接する２つの長く延びた、側板部１１３ａに相当する板材を有する。

本変形例の場合は、底板部１１３ｂを有さないため、伝熱性能上有利である。

以上のように、本第２の実施形態の溝付き冷却管１１０ａおよびその変形例の溝付き冷却管１１０ｂにおいては、溝１１２に沿って溝付き冷却管１１０ａ、１１０ｂの表面からそれぞれ突出する部分を有する。このため、カルマン渦の乱れをさらに促進することができる。

［第３の実施形態］
図８は、第３の実施形態に係る冷却器の管群を形成するグループ内の冷却管の相互関係を示す詳細横断面図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形である。

本実施形態では、流れ方向に配列された冷却管１００のピッチＤ１が、第１の実施形態における冷却管１００のピッチＤに比べて小さい。

ピッチＤ１は、冷却管１００の外径をｄとした場合、たとえば、２ｄ程度以下である。全閉形回転電機２００の冷却器６０の内部において、カルマン渦は、冷却管１００の後流の２ｄから３ｄ程度の位置で発達するため、ピッチＤが２ｄ程度以下であれば、流れ方向に沿って配列されたそれぞれの冷却管１００の間で、カルマン渦が十分に生成されることがない。

また、本実施形態においては、冷却管１００は、溝付き冷却管１１０と溝なし冷却管１２０とを有する。溝付き冷却管１１０は、流れ方向に配列された冷却管１００の最後尾に配された冷却管１００のみに用いられており、これより上流側の冷却管１００には、溝なし冷却管１２０が用いられている。

なお、図７は、冷却管１００の管群が第１のグループ１００ａの場合を示しているので、冷却用気体の流れ方向の最後尾の冷却管１００が、最上部に配されている。図示しないが、冷却管１００の管群が第２のグループ１００ｂあるいは第３のグループ１００ｃの場合には、冷却用気体の流れが下方に向かっているので、冷却用気体の流れ方向の最後尾の冷却管１００は最下部に配されている。したがって、これらの場合には、最下部の冷却管１００に溝付き冷却管１１０が用いられる。

流れ方向に配列された冷却管１００のピッチｄは、それぞれの冷却管１００の外側でカルマン渦が十分に生成されない程度のピッチである。このため、管群の内部を流れる間はカルマン渦の成長程度は小さく、最下流に配された溝付き冷却管１１０により、十分にカルマン渦の成長を抑制することができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態を説明したが、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。たとえば、実施形態においては、横置型の回転電機の場合を例にとって示したが、立置型の場合であってもよい。この場合、冷却管が鉛直方向に配列され、冷却用気体が管外を水平方向に流れることになる。

さらに、実施形態は、その他の様々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。

実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。

１０…回転子、１１…ロータシャフト、１１ａ…結合部、１２…回転子鉄心、１５ａ、１５ｂ…内扇、１８…空隙、２０…固定子、２１…固定子鉄心、２２…固定子巻線、３０ａ…反結合側軸受、３０ｂ…結合側軸受、４０…フレーム、４０ａ…閉空間、４５ａ…反結合側軸受ブラケット、４５ｂ…結合側軸受ブラケット、５１ａ、５１ｂ…内扇、５５…外扇、５６…外扇カバー、５６ａ…流入口、６０…冷却器、６２ａ、６２ｂ…端板、６３…冷却器カバー、６３ａ…上部連通路、６４…冷却器入口開口、６５ａ、６５ｂ…冷却器出口開口、６６ａ、６６ｂ…ガイド板、１００…冷却管、１００ａ…第１のグループ、１００ｂ…第２のグループ、１００ｃ…第３のグループ、１１０、１１０ａ、１１０ｂ…溝付き冷却管（対象冷却管）、１１１…管壁、１１２…溝、１１２ａ…溝側部、１１２ｂ…溝底部、１１３…溝あて部材、１１３ａ…側板部、１１３ｂ…底板部、１１４…溝あて部材、１２０…溝なし冷却管、２００…全閉形回転電機

Claims (4)

1. 回転軸方向に延びて回転可能に支持されたロータシャフトと前記ロータシャフトの径方向外側に取り付けられた回転子鉄心とを有する回転子と、
   前記回転子鉄心の径方向外側に設けられた円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を前記回転軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、
   前記固定子の径方向の外側に配されて前記回転子鉄心と前記固定子とを収納するフレームと、
   前記回転子鉄心を挟んで軸方向の前記ロータシャフトの両側のそれぞれで前記ロータシャフトを回転可能に支持する２つの軸受と、
   前記フレームとともに冷却用気体が循環する閉空間を形成する冷却器カバーと、前記冷却器カバー内の前記冷却用気体の流れ方向に直交するように互いに平行に延びて前記冷却器カバー内に収納され互いに隣接して管群をなす少なくとも一つのグループを構成する複数の冷却管と、を有する冷却器と、
   を備える全閉形回転電機であって、
   前記複数の冷却管のうち、前記グループにおいて少なくとも前記冷却用気体が最後に通過する冷却管を含む対象冷却管には、らせん状の溝が形成されている、
   ことを特徴とする全閉形回転電機。
2. 前記対象冷却管は、前記溝に沿って配され当該冷却管の表面からその一部が突出する溝あて部材をさらに具備する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の全閉形回転電機。
3. 前記グループ内において、複数の前記対象冷却管が前記冷却用気体の流れ方向に沿って設けられており、
   流れ方向に互いに隣接する前記対象冷却管にそれぞれ形成された前記溝は、互いに異なる方向を向いている、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の全閉形回転電機。
4. 回転子と、固定子と、回転子鉄心と前記固定子とを収納するフレームと、前記回転子を回転可能に支持する２つの軸受と、を備える全閉形回転電機の冷却器であって、
   前記フレームとともに冷却用気体が循環する閉空間を形成する冷却器カバーと、
   前記冷却器カバー内の前記冷却用気体の流れ方向に直交するように互いに平行に延びて前記冷却器カバー内に収納され互いに隣接して管群をなす少なくとも一つのグループを構成する複数の冷却管と、
   を有し、
   前記複数の冷却管のうち、前記グループにおいて少なくとも前記冷却用気体が最後に通過する冷却管を含む対象冷却管には、らせん状の溝が形成されている、
   ことを特徴とする冷却器。

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