JP2019097295A

JP2019097295A - 全閉外扇形回転電機

Info

Publication number: JP2019097295A
Application number: JP2017224522A
Authority: JP
Inventors: 寛紀丹治; Hiroki Tanji
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2017-11-22
Filing date: 2017-11-22
Publication date: 2019-06-20

Abstract

【課題】簡素化された構成により全閉外扇形回転電機の冷却効率を確保する。【解決手段】全閉外扇形回転電機１００は、ロータシャフト１１と回転子鉄心１２とを有する回転子１０と、固定子鉄心２１と固定子巻線２２とを有する固定子２０と、フレーム４０と、結合側軸受３０ａおよび反結合側軸受３０ｂと、結合側軸受ブラケット４５ａおよび反結合側軸受ブラケット４５ｂと、結合側内扇１５ａおよび反結合側内扇１５ｂと、軸方向に互いに平行に延びた複数の冷却管をそれぞれ備えた第１冷却管群６９ａおよび第２冷却管群６９ｂと、冷却器カバー６４ａ、６４ｂと、結合側軸受ブラケット４５ａの軸方向外側に取り付けられて第１冷却管群６９ａの冷却管のそれぞれに外気を供給する結合側外扇５５ａと、反結合側軸受ブラケット４５ｂの軸方向外側に取り付けられて第２冷却管群６９ｂの冷却管のそれぞれに外気を供給する反結合側外扇５５を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、全閉外扇形回転電機に関する。

全閉外扇形回転電機は、回転子、固定子を備えており、さらに、通常は冷却器も備えている。回転子のロータシャフトの反結合側の端部には、通常、外扇が設けられている。外扇により駆動された外気は、冷却器の軸方向に延びた冷却管のそれぞれの一方の開口から冷却管内に流入し、他方の開口から外部に流出する。

全閉外扇形回転電機においては、フレームと冷却器カバーとで閉空間を形成している。通常は、空気などの冷却用気体（内気）がこの閉空間内を循環し、回転子鉄心、固定子鉄心および固定子巻線等を冷却する。冷却管はこの閉空間内を貫通しており、冷却管の外側は、閉空間内の雰囲気である。冷却管内を通過する外気は、冷却管の外側の冷却用気体を冷却する。

実開昭６３−１０９５６０号公報特開２００８−１７２９６８号公報

冷却管内を流れる外気は、冷却管外の冷却用気体と熱交換し、冷却用気体を冷却する結果、流れるに従って、冷却用気体から交換熱を受け取り、温度が上昇する。この結果、冷却管内の外気の温度は、外扇が取り付けられた反結合側領域に比べて、結合側領域の方が高い状態となる。

一方、冷却管の外部の閉空間内の冷却用気体の冷却器内の流れは、通常、ガイド板等によりガイドされ、回転軸方向について、結合側の領域と反結合側の領域とにほぼ均等に流れる。

この結果、反結合側領域での交換熱量に比べて、結合側領域の交換熱量が低くなり、冷却器全体としての冷却効率が低下することとなる。

固定子の軸方向温度分布の均一化を図る方法としては、フレームの軸方向に沿って複数の排気孔を設けて、それぞれの開口面積を調節可能にする技術が知られている（特許文献１参照）。また、固定子の径方向外側に軸方向に沿って分割された流路を形成して、各流路の風量の調節を行う方法が知られている（特許文献２参照）。

しかしながら、これらの技術では、それぞれの風量を調節する必要があり、前記のような冷却器の構成に適用すると、複雑化するという問題があり、より簡素化された構成が望まれていた。

そこで、本発明は、簡素化された構成により全閉外扇形回転電機の冷却効率を確保することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明に係る全閉外扇形回転電機は、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設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、前記固定子鉄心を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支持する結合側軸受および反結合側軸受と、前記結合側軸受および反結合側軸受をそれぞれ固定支持し前記フレームの軸方向のそれぞれの端部に接続する結合側軸受ブラケットおよび反結合側軸受ブラケットと、前記ロータシャフトの軸方向に前記回転子鉄心と結合側軸受との間に取り付けられて冷却用気体を駆動する結合側内扇と、前記ロータシャフトの軸方向に前記回転子鉄心と反結合側軸受との間に取り付けられて冷却用気体を駆動する反結合側内扇と、軸方向に互いに平行に延びた複数の冷却管を備えた第１冷却管群と、軸方向に互いに平行に延びた複数の冷却管を備えた第２冷却管群と、前記複数の冷却管を収納し、前記フレーム、前記結合側軸受ブラケットおよび反結合側軸受ブラケットとともに閉空間を形成する冷却器カバーと、前記ロータシャフトの結合側軸受ブラケットの軸方向外側に取り付けられて前記第１の冷却管群のそれぞれの冷却管の内部に外気を供給する結合側外扇と、前記ロータシャフトの反結合側軸受ブラケットの軸方向外側に取り付けられて前記第２の冷却管群のそれぞれの冷却管の内部に外気を供給する反結合側外扇と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、簡素化された構成により全閉外扇形回転電機の冷却効率を確保することができる。

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図２のＩ−Ｉ線矢視立断面図である。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図１のＩＩ−ＩＩ線矢視平面図である。第２の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の構成を示す図４のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視立断面図である。第２の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の構成を示す図３のＩＶ−ＩＶ線矢視平面図である。第２の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の構成を示す図３のＶ−Ｖ線矢視および図４のＶ−Ｖ線矢視正面図である。

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図２のＩ−Ｉ線矢視立断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線矢視平面図である。全閉外扇形回転電機１００は、回転子１０、固定子２０、結合側軸受３０ａ、反結合側軸受３０ｂ、フレーム４０、結合側冷却器６０ａおよび反結合側冷却器６０ｂを有する。

回転子１０は、回転軸方向に水平に延びたロータシャフト１１と、ロータシャフト１１の径方向外側に設けられた回転子鉄心１２とを有する。ロータシャフト１１は、軸方向に回転子鉄心１２を挟んだ２箇所でそれぞれ、反結合側軸受３０ａおよび結合側軸受３０ｂにより回転可能に支持されている。ロータシャフト１１の一端には、駆動対象あるいは原動機などとの結合のために、たとえばフランジなどの結合部１１ａが設けられている。ここでは、軸方向に結合部１１ａの方向を結合側、その反対方向を反結合側と呼ぶ。

ロータシャフト１１には、軸方向に回転子鉄心１２を挟んだ両側の結合側軸受３０ａおよび反結合側軸受３０ｂそれぞれと回転子鉄心１２との間に、結合側内扇１５ａおよび反結合側内扇１５ｂがそれぞれ取り付けられている。

固定子２０は、固定子鉄心２１と固定子巻線２２とを有する。固定子鉄心２１は、回転子鉄心１２の径方向外側に設けられ円筒状である。固定子鉄心２１の径方向の内面に周方向に互いに間隔を以て回転軸方向に延びた複数のスロット（図示せず）が形成されており、固定子巻線２２は、それぞれのスロット内を貫通する。

回転子鉄心１２および固定子２０は、径方向外側に配されたフレーム４０に囲まれている。フレーム４０の回転軸方向の両端には、結合側軸受ブラケット４５ａおよび反結合側軸受ブラケット４５ｂがそれぞれ取り付けられている。ロータシャフト１１の両端を回転可能に支持する結合側軸受３０ａおよび反結合側軸受３０ｂは、それぞれ結合側軸受ブラケット４５ａおよび反結合側軸受ブラケット４５ｂに固定支持されている。

フレーム４０の上方には、結合側冷却器６０ａおよび反結合側冷却器６０ｂが設けられている。結合側冷却器６０ａと反結合側冷却器６０ｂは、互いに軸方向に直列に並んでいる。また、結合側冷却器６０ａと反結合側冷却器６０ｂは、固定子２０の軸方向の中央を通る軸方向に垂直な平面に関して互いに面対称に形成されている。

結合側冷却器６０ａは、複数の結合側冷却管６１ａを有する結合側冷却管群６９ａ、これらの複数の結合側冷却管６１ａのそれぞれの両端を支持する結合側冷却器第１端板６２ａおよび結合側冷却器第２端板６３ａ、および結合側冷却管群６９ａを収納する結合側冷却器カバー６４ａを有する。結合側冷却器第１端板６２ａは、結合側冷却器第２端板６３ａよりも軸方向の外側に配されている。結合側冷却器カバー６４ａ内には、その空間の下側部分を仕切るように軸方向の中央から結合側にずれた位置に仕切り板６８ａが設けられている。

反結合側冷却器６０ｂは、複数の反結合側冷却管６１ｂを有する反結合側冷却管群６９ｂ、これらの複数の反結合側冷却管６１ｂのそれぞれの両端を支持する反結合側冷却器第１端板６２ｂおよび反結合側冷却器第２端板６３ｂ、および反結合側冷却管群６９ｂを収納する反結合側冷却器カバー６４ｂを有する。反結合側冷却器第１端板６２ｂは、反結合側冷却器第２端板６３ｂよりも軸方向の外側に配されている。反結合側冷却器カバー６４ｂ内には、その空間の下側部分を仕切るように軸方向の中央から反結合側の位置にずれた位置に仕切り板６８ｂが設けられている。

したがって、結合側冷却器第２端板６３ａと反結合側冷却器第２端板６３ｂは、いずれも軸方向の中央側に配されており、互いに対向している。結合側冷却器第２端板６３ａと反結合側冷却器第２端板６３ｂに挟まれた領域は、全閉外扇形回転電機１００の外側の排気側空間６５を形成している。

フレーム４０、結合側軸受ブラケット４５ａおよび反結合側軸受ブラケット４５ｂ、結合側冷却器カバー６４ａおよび反結合側冷却器カバー６４ｂは、互いに相俟って閉空間７０を形成している。フレーム４０内の空間と、結合側冷却器カバー６４ａ内の空間は、冷却器出口開口６７ａおよび冷却器入口開口６６で互いに連通している。また、フレーム４０内の空間と、反結合側冷却器カバー６４ｂ内の空間は、冷却器出口開口６７ｂおよび同じく冷却器入口開口６６で互いに連通している。

冷却器入口開口６６は軸方向に固定子２０の上方に設けられており、結合側冷却器カバー６４ａ内の空間および反結合側冷却器カバー６４ｂ内の空間と連通している。また、冷却器出口開口６７ａは、結合側内扇１５ａの上方に、また、冷却器出口開口６７ｂは、反結合側内扇１５ｂの上方に設けられている。

閉空間７０内は、たとえば空気などの冷却用気体（内気）が満たされている。冷却用気体は、結合側内扇１５ａおよび反結合側内扇１５ｂに駆動されて、閉空間７０内を循環し、回転子鉄心１２および固定子２０等を冷却する。図１に、破線の矢印で、閉空間７０内の冷却用気体の流れを示す。

結合側内扇１５ａに流入した冷却用気体は、結合側内扇１５ａにより回転子鉄心１２および固定子２０の方向に圧送される。冷却用気体は、回転子鉄心１２および固定子２０に流入し、これらを冷却した後、固定子２０の径方向外側に流出し冷却器入口開口６６を経由してフレーム４０から流出する。

同様に、反結合側内扇１５ｂに流入した冷却用気体は、反結合側内扇１５ｂにより回転子鉄心１２および固定子２０の方向に圧送される。冷却用気体は、回転子鉄心１２および固定子２０に流入し、これらを冷却した後、固定子２０の径方向外側に流出し冷却器入口開口６６を経由してフレーム４０から流出する。

このように、結合側内扇１５ａおよび反結合側内扇１５ｂにより圧送された冷却用気体は、互いに合流して冷却器入口開口６６を通過する。合流した冷却用気体は、破線矢印ｆａ１で示す結合側冷却器６０ａ側と破線矢印ｆａ４で示す反結合側冷却器６０ｂ側とに分かれて、一方は結合側冷却器６０ａに流入し、他方は結合側冷却器６０ｂに流入する。

結合側冷却器６０ａに流入した冷却用気体は、結合側冷却管６１ａ内を流れる外気との熱交換により冷却されながら、仕切り板６８ａと結合側冷却器第２端板６３ａとの間の空間を上昇し、結合側冷却器カバー６４ａ内の上部で、破線矢印ｆａ２で示すように方向を反転し下方に向かう。さらに、冷却用気体は、結合側冷却管６１ａ内を流れる外気との熱交換により冷却されながら仕切り板６８ａと結合側冷却器第１端板６２ａとの間の空間を下方に流れ、破線矢印ｆａ３に示すように冷却器出口開口６７ａを経由してフレーム４０内に流入し、結合側内扇１５ａの吸い込み側に至る。

同様に、反結合側冷却器６０ｂに流入した冷却用気体は、反結合側冷却管６１ｂ内を流れる外気との熱交換により冷却されながら、仕切り板６８ｂに沿って上昇し、反結合側冷却器カバー６４ｂ内の上部で破線矢印ｆａ５で示すように方向を反転し下方に向かう。さらに、冷却用気体は、反結合側冷却管６１ｂ内を流れる外気との熱交換により冷却されながら仕切り板６８ｂに沿って下方に流れ、破線矢印ｆａ６に示すように反冷却器出口開口６７ｂを経由してフレーム４０内に流入し、反結合側内扇１５ｂの吸い込み側に至る。

ロータシャフト１１の結合側軸受３０ａの軸方向外側には、結合側外扇５５ａが取り付けられている。また、ロータシャフト１１の反結合側軸受３０ｂの軸方向外側には、反結合側外扇５５ｂが取り付けられている。

結合側外扇５５ａは、外扇カバー５６ａ内に収納されている。結合側外扇５５ａの吸込み側の外扇カバー５６ａの部分には、外気は通過させるが異物は通さないように複数の吸い込み孔５７ａが形成されている。外扇カバー５６ａは、結合側冷却器第１端板６２ａ近傍の位置において結合側冷却器カバー６４ａと結合されている。この結果、外扇カバー５６ａ内の空間は、結合側冷却器第１端板６２ａで開放されている結合側冷却管６１ａのそれぞれの内部を経由して、結合側冷却器第２端板６３ａにおいて開放され、外気と連通している。

反結合側外扇５５ｂは、外扇カバー５６ｂ内に収納されている。反結合側外扇５５ｂの吸込み側の外扇カバー５６ｂの部分には、複数の吸い込み孔５７ｂが形成されている。外扇カバー５６ｂは、反結合側冷却器第１端板６２ｂ近傍の位置において反結合側冷却器カバー６４ｂと結合されている。この結果、外扇カバー５６ｂ内の空間は、反結合側冷却器第１端板６２ｂで開放されている反結合側冷却管６１ｂのそれぞれの内部を経由して、反結合側冷却器第２端板６３ｂにおいて開放され、外気と連通している。

図１に実線矢印で、外気の流れを示す。実線矢印ｆｆ１に示すように、吸い込み孔５７ａから外扇カバー５６ａに流入した外気は、結合側外扇５５ａの吸込み側に流入し、結合側外扇５５ａにより圧送される。外気は、実線矢印ｆｆ２に示すように、結合側冷却管群６９ａの各結合側冷却管６１ａ内に流入し、熱交換した後に、実線矢印ｆｆ３に示すように、排気側空間６５に流出する。

同様に、実線矢印ｆｆ４に示すように、吸い込み孔５７ｂから外扇カバー５６ｂに流入した外気は、反結合側外扇５５ｂの吸込み側に流入し、反結合側外扇５５ｂにより圧送される。外気は、実線矢印ｆｆ５に示すように、反結合側冷却管群６９ｂの各反結合側冷却管６１ｂ内に流入し、熱交換した後に、実線矢印ｆｆ６に示すように、排気側空間６５に流出する。

ここで、回転子鉄心１２および固定子２０の構成は、軸方向には、これらの軸方向の中心を通り回転軸に垂直な平面（対称面）に関して、互いにほぼ面対称であると考えられる。したがって、軸方向には、回転子鉄心１２および固定子２０の発熱分布は、それぞれの軸方向の中心に対してほぼ等しいと考えられる。

閉空間７０内において、結合側内扇１５ａおよび反結合側内扇１５ｂのそれぞれにより圧送された冷却用気体の流れについても、対称面からみて結合側と反結合側とでは、互いにほぼ同等の流れであると考えられる。

さらに、結合側外扇５５ａに圧送されて結合側冷却管６１ａ内に流入し、排気側空間６５に流出する外気と、反結合側外扇５５ｂに圧送されて反結合側冷却管６１ｂ内に流入し排気側空間６５に流出する外気の、それぞれの流量、流入する温度および流出する温度は、互いにほぼ等しい温度であると考えられる。

この結果、結合側冷却器６０ａの除熱量と反結合側冷却器６０ｂの除熱量もほぼ同等と考えられる。

以上のように、本実施形態に係る全閉外扇形回転電機１００においては、簡素化された構成により冷却効率を確保することができる。

［第２の実施形態］
図３は、第２の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の構成を示す図４のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視立断面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線矢視平面図である。また、図５は、図３のＶ−Ｖ線矢視および図４のＶ−Ｖ線矢視正面図である。なお、図３ないし図５間の関係を示すために、それぞれに座標軸の方向を記載した。また、外扇カバー１５６ａの２つの辺ｓおよびｔをそれぞれに示した。

本実施形態は、第１の実施形態の変形である。第１の実施形態に係る全閉外扇形回転電機１００においては、結合側冷却器６０ａと反結合側冷却器６０ｂのそれぞれは、全体を軸方向に２分したものである。一方、本第２の実施形態に係る全閉外扇形回転電機２００においては、第１冷却器１６０ａおよび第２冷却器１６０ｂが設けられており、全体を軸方向に沿って２分したものが、互いに水平方向に並列に配された構成となっている。

第１冷却器１６０ａは、複数の第１冷却管１６１ａを有する第１冷却管群１６９ａ、これら複数の第１冷却管１６１ａのそれぞれの両端を支持する第１冷却器第１端板１６２ａおよび第１冷却器第２端板１６３ａ、および第１冷却管群１６９ａを収納する第１冷却器カバー１６４ａを有する。第１冷却器カバー１６４ａ内には、その空間の下側部分を仕切るように軸方向の中央から結合側にずれた位置に仕切り板１６８ａが、また軸方向の中央から反結合側にずれた位置に仕切り板１６８ｂが設けられている。

ロータシャフト１１の結合側軸受３０ａの軸方向外側の部分には、結合側外扇１５５ａが取り付けられている。結合側外扇１５５ａが、外扇カバー１５６ａ内に収納されている。外扇カバー１５６ａの結合側外扇１５５ａの吸込み側の部分には、吸い込み孔１５７ａが形成されている。外扇カバー１５６ａは、第１冷却器第１端板１６２ａ近傍の位置で第１冷却器カバー１６４ａと接続されている。

第２冷却器１６０ｂは、第１冷却管１６１ａと同形状、同寸法、および同材質で、本数がほぼ等しい複数の第２冷却管１６１ｂを有する第２冷却管群１６９ｂ、これら複数の第２冷却管１６１ｂの両端を支持する第２冷却器第１端板１６２ｂおよび第２冷却器第２端板１６３ｂ、および第２冷却管群１６９ｂを収納する第２冷却器カバー１６４ｂを有する。

第２冷却器カバー１６４ｂ内の空間は、第１冷却器カバー１６４ａ内の空間と連通している。第１冷却器カバー１６４ａ内の仕切り板１６８ａは、第２冷却器カバー１６４ｂ内の空間の下側部分を仕切るように、第２冷却器カバー１６４ｂ内の軸方向の中央から結合側にずれた位置にまで延びている。また、第１冷却器カバー１６４ａ内の仕切り板１６８ｂは、第２冷却器カバー１６４ｂ内の空間の下側部分を仕切るように、第２冷却器カバー１６４ｂ内の軸方向の中央から反結合側にずれた位置にまで延びている。

ロータシャフト１１の反結合側軸受３０ｂの軸方向外側の部分には、反結合側外扇１５５ｂが取り付けられている。反結合側外扇１５５ｂが、外扇カバー１５６ｂ内に収納されている。外扇カバー１５６ｂの反結合側外扇１５５ｂの吸込み側の部分には、吸い込み孔１５７ｂが形成されている。外扇カバー１５６ｂは、第２冷却器第１端板１６２ｂ近傍の位置で第２冷却器カバー１６４ｂと接続されている。

ここで、第１冷却器１６０ａの第１冷却器第１端板１６２ａと第２冷却器１６０ｂの第２冷却器第２端板１６３ｂは、軸方向の同じ位置で互いに水平方向に隣接している。また、第１冷却器１６０ａの第１冷却器第２端板１６３ａと第２冷却器１６０ｂの第２冷却器第１端板１６２ｂは、軸方向の同じ位置で互いに水平方向に隣接している。

この結果、第１冷却器１６０ａの複数の第１冷却管１６１ａと、第２冷却器１６０ｂの複数の第２冷却管１６１ｂとは、互いに並列に、水平方向に隣接している。また、第１冷却管１６１ａ内の外気の流れ方向と、第２冷却管１６１ｂ内の外気の流れ方向とは、互いに反対方向である。

以下、このように構成された本実施形態における冷却用気体の流れを説明する。閉空間７０内の冷却用気体の流れを、破線矢印で示す。

結合側内扇１５ａに流入した冷却用気体は、結合側内扇１５ａにより回転子鉄心１２および固定子２０の方向に圧送される。回転子鉄心１２および固定子２０に流入し、これらを冷却した冷却用気体は、破線矢印ｆｂ１に示すように固定子２０の径方向外側に流出し、冷却器入口開口６６を経由してフレーム４０から流出する。

同様に、反結合側内扇１５ｂに流入した冷却用気体は、反結合側内扇１５ｂにより回転子鉄心１２および固定子２０の方向に圧送される。回転子鉄心１２および固定子２０に流入し、これらを冷却した冷却用気体は、破線矢印ｆｂ１に示すように固定子２０の径方向外側に流出し、冷却器入口開口６６を経由してフレーム４０から流出する。

このように、結合側内扇１５ａおよび反結合側内扇１５ｂにより圧送された冷却用気体は、互いに合流して冷却器入口開口６６を通過する。合流した冷却用気体は、結合側と反結合側とに分かれる。

結合側に流れた冷却用気体のほぼ半分は第１冷却管１６１ａ内の上流側の外気と、また、残るほぼ半分は第２冷却管１６１ｂ内の下流側の外気と、それぞれ熱交換をしながら、仕切り板１６８ａに沿って上昇し、第１冷却器カバー１６４ａおよび第２冷却器カバー１６４ｂ内の上部で、破線矢印ｆｂ２に示すように、方向を反転し下方に流れる。その後、冷却器出口開口６７ａを介して破線矢印ｆｂ４に示すようにフレーム４０内に流入し、結合側内扇１５ａの吸込み側に至る。

反結合側に流れた冷却用気体のほぼ半分は第１冷却管１６１ａ内の下流側の外気と、また、残るほぼ半分は第２冷却管１６１ｂ内の上流側の外気と、それぞれ熱交換をしながら、仕切り板１６８ｂに沿って上昇し、第１冷却器カバー１６４ａおよび第２冷却器カバー１６４ｂ内の上部で破線矢印ｆｂ３に示すように方向を反転し下方に流れる。その後、破線矢印ｆｂ５に示すように冷却器出口開口６７ｂを介してフレーム４０内に流入し、反結合側内扇１５ｂの吸込み側に至る。

次に、図３に実線矢印で一部を示している外気の流れを説明する。実線矢印ｆｇ１に示すように、吸い込み孔１５７ａから外扇カバー１５６ａに流入した外気は、結合側外扇１５５ａの吸込み側に流入し、結合側外扇１５５ａにより圧送される。外気は、実線矢印ｆｇ２に示すように、第１冷却管群１６９ａ（図４）の各第１冷却管１６１ａ（図４）内に流入し、熱交換した後に、第１冷却器第２端板１６３ａ（図４）側から外部に流出する。

同様に、実線矢印ｆｇ３に示すように、吸い込み孔１５７ｂから外扇カバー１５６ｂに流入した外気は、反結合側外扇１５５ｂの吸込み側に流入し、反結合側外扇１５５ｂにより圧送される。外気は、実線矢印ｆｇ４に示すように、第２冷却管群１６９ｂの各第２冷却管１６１ｂ内に流入し、実線矢印ｆ３０に示すように熱交換しながら流れ、第２冷却器第２端板１６２ｂ側から外部に流出する。

第１冷却管１６１ａおよび第２冷却管１６１ｂのそれぞれの管内を流れる外気は、管外の冷却用気体との熱交換によって、上流側から下流側に流れるに従って温度が上昇する。

本実施形態においては、以上のように、結合側に流れた冷却用気体が熱交換する外気は、第１冷却管１６１ａ内の温度上昇程度の小さな上流側の外気と、第２冷却管１６１ｂ内の温度上昇程度の大きな下流側の外気である。また、反結合側に流れた冷却用気体が熱交換する外気は、第１冷却管１６１ａ内の温度上昇程度の大きな下流側の外気と、第２冷却管１６１ｂ内の温度上昇程度の小さな上流側の外気である。このように、結合側に流れた冷却用気体と、反結合側に流れた冷却用気体は、いずれも温度上昇程度の小さな外気と温度上昇程度の大きな外気が半々の、互いに同様の状態の外気と熱交換する。この結果、結合側と反結合側は互いに同等の温度状態を維持することができ、全閉外扇形回転電機の冷却効率を確保することができる。

なお、本実施形態においては、たとえば、外扇カバー１５６ａは、第１冷却管群１６９ａの入り口部分と結合側外扇１５５ａの両者を収納するカバーとなっている。本実施形態の変形として、結合側外扇１５５ａを収納する外扇カバーと、第１冷却管群１６９ａの入り口部分の入口カバーとを別個のものとし、両者をダクトあるいは配管で結合し、外気が外縁カバーから入口カバーに流れるようにしてもよい。外扇カバー１５６ｂについても同様である。

あるいは、結合側外扇１５５ａを、第１冷却管群１６９ａの正面あるいは、入口側に配置し、結合側外扇１５５ａとロータシャフト１１との間をたとえばベルト等で結合して結合側外扇１５５ａを駆動してもよい。この場合は、外気の流れの曲り部が少なく、外気の圧力損失が低減し、結合側外扇１５５ａの負荷が低減し、あるいは容量の低減を図ることができる。反結合側外扇１５５ｂについても同様である。

［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、横置型の全閉外扇形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。

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…結合側内扇、１５ｂ…反結合側内扇、２０…固定子、２１…固定子鉄心、２２…固定子巻線、３０ａ…結合側軸受、３０ｂ…反結合側軸受、４０…フレーム、４５ａ…結合側軸受ブラケット、４５ｂ…反結合側軸受ブラケット、５５ａ…結合側外扇、５５ｂ…反結合側外扇、５６ａ、５６ｂ…外扇カバー、５７ａ、５７ｂ…吸い込み孔、６０ａ…結合側冷却器、６０ｂ…反結合側冷却器、６１ａ…結合側冷却管、６１ｂ…反結合側冷却管、６２ａ…結合側冷却器第１端板、６２ｂ…反結合側冷却器第１端板、６３ａ…結合側冷却器第２端板、６３ｂ…反結合側冷却器第２端板、６４ａ…結合側冷却器カバー、６４ｂ…反結合側冷却器カバー、６５…排気側空間、６６…冷却器入口開口、６７ａ、６７ｂ…冷却器出口開口、６８ａ、６８ｂ…仕切り板、６９ａ…結合側冷却管群（第１冷却管群）、６９ｂ…反結合側冷却管群（第２冷却管群）、７０…閉空間、１００…全閉外扇形回転電機、１５５ａ…結合側外扇、１５５ｂ…反結合側外扇、１５６ａ、１５６ｂ…外扇カバー、１５７ａ、１５７ｂ…吸い込み孔、１６０ａ…第１冷却器、１６０ｂ…第２冷却器、１６１ａ…第１冷却管、１６１ｂ…第２冷却管、１６２ａ…第１冷却器第１端板、１６２ｂ…第２冷却器第１端板、１６３ａ…第１冷却器第２端板、１６３ｂ…第２冷却器第２端板、１６４ａ…第１冷却器カバー、１６４ｂ…第２冷却器カバー、１６８ａ、１６８ｂ…仕切り板、１６９ａ…第１冷却管群、１６９ｂ…第２冷却管群、２００…全閉外扇形回転電機

Claims

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設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、前記固定子鉄心を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支持する結合側軸受および反結合側軸受と、
前記結合側軸受および反結合側軸受をそれぞれ固定支持し前記フレームの軸方向のそれぞれの端部に接続する結合側軸受ブラケットおよび反結合側軸受ブラケットと、
前記ロータシャフトの軸方向に前記回転子鉄心と結合側軸受との間に取り付けられて冷却用気体を駆動する結合側内扇と、
前記ロータシャフトの軸方向に前記回転子鉄心と反結合側軸受との間に取り付けられて冷却用気体を駆動する反結合側内扇と、
軸方向に互いに平行に延びた複数の冷却管を備えた第１冷却管群と、
軸方向に互いに平行に延びた複数の冷却管を備えた第２冷却管群と、
前記複数の冷却管を収納し、前記フレーム、前記結合側軸受ブラケットおよび反結合側軸受ブラケットとともに閉空間を形成する冷却器カバーと、
前記ロータシャフトの結合側軸受ブラケットの軸方向外側に取り付けられて前記第１の冷却管群のそれぞれの冷却管の内部に外気を供給する結合側外扇と、
前記ロータシャフトの反結合側軸受ブラケットの軸方向外側に取り付けられて前記第２の冷却管群のそれぞれの冷却管の内部に外気を供給する反結合側外扇と、
を備えることを特徴とする全閉外扇形回転電機。
前記第１冷却管群と前記第２冷却管群とは互いに軸方向に並んでいることを特徴とする請求項１に記載の全閉外扇形回転電機。
前記第１冷却管群と前記第２冷却管群とは互いに並列に配されており、内部の外気の流れは互いに反対方向であることを特徴とする請求項１に記載の全閉外扇形回転電機。
前記第１冷却管群のそれぞれの冷却管と前記第２冷却管群のそれぞれの冷却管とは、互いに同形状、同寸法および同材質であり、本数が等しいことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の全閉外扇形回転電機。