JP3117336B2 - 全閉外扇形回転電機 - Google Patents
全閉外扇形回転電機Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、全閉外扇形回転電機の
冷却改善，効率改善及び低騒化に関するものである。
冷却改善，効率改善及び低騒化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】固定子枠外周の円周上に複数列軸方向に
延びる冷却フィンを有し、ラジアルプレート式外扇を用
いている従来の全閉外扇形回転電機の構造について、図
１５及び図１６を参照して説明する。
延びる冷却フィンを有し、ラジアルプレート式外扇を用
いている従来の全閉外扇形回転電機の構造について、図
１５及び図１６を参照して説明する。
【０００３】これらの図において、１は固定子コイル、
２は固定子鉄心、３は固定子枠であり、その外周には円
周上複数列に軸方向に延びる冷却フィン３ａを有する。
４は冷却フィン３ａの相互間で形成される外気冷却風通
風路である。５は回転子であって、回転子軸６に嵌着さ
れている。７は回転子軸６に取付けられたラジアルプレ
ート式外扇であり、経験的に円周上の翼７ａの枚数を１
０枚以上としている。回転子軸６は軸受８を介して軸受
ブラケット９に回転自在に支承されている。１０は外扇
７を覆うカバーであり、外扇７の回転により発生した外
気冷却風を外気冷却風通風路４に導いている。
２は固定子鉄心、３は固定子枠であり、その外周には円
周上複数列に軸方向に延びる冷却フィン３ａを有する。
４は冷却フィン３ａの相互間で形成される外気冷却風通
風路である。５は回転子であって、回転子軸６に嵌着さ
れている。７は回転子軸６に取付けられたラジアルプレ
ート式外扇であり、経験的に円周上の翼７ａの枚数を１
０枚以上としている。回転子軸６は軸受８を介して軸受
ブラケット９に回転自在に支承されている。１０は外扇
７を覆うカバーであり、外扇７の回転により発生した外
気冷却風を外気冷却風通風路４に導いている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記全閉外扇形回転電
機においては、外気冷却風通風路４内入口部の風速は１
０〜１５〔 ／ｓ〕の範囲にある。実験によれば、外気
冷却風通風路４内入口部の風速が１８〔 ／ｓ〕ぐらい
までは、風速が速くなるほど、熱伝達率が増加し続け
る。従って外気冷却風の風量増加は冷却改善につなが
る。この為、従来においても外気冷却風の風量増加を図
る試みがなされていた。
機においては、外気冷却風通風路４内入口部の風速は１
０〜１５〔 ／ｓ〕の範囲にある。実験によれば、外気
冷却風通風路４内入口部の風速が１８〔 ／ｓ〕ぐらい
までは、風速が速くなるほど、熱伝達率が増加し続け
る。従って外気冷却風の風量増加は冷却改善につなが
る。この為、従来においても外気冷却風の風量増加を図
る試みがなされていた。
【０００５】しかし従来では外扇の特性を考慮した改善
はなされておらず、翼外径を大きくすることに注力され
ていた。そして翼幅，翼内径は既存の外扇を元にして、
翼外径を大きくした分だけ比例的に大きくさせたり、又
は何の考慮もなしに適当に決められていた。また翼枚数
は既存の外扇と全く同じとしていた。即ち、翼外径，翼
内径，翼幅，翼枚数が、外扇の特性に及ぼす影響につい
て全く考慮しないまま、翼外径を大きくしていた。
はなされておらず、翼外径を大きくすることに注力され
ていた。そして翼幅，翼内径は既存の外扇を元にして、
翼外径を大きくした分だけ比例的に大きくさせたり、又
は何の考慮もなしに適当に決められていた。また翼枚数
は既存の外扇と全く同じとしていた。即ち、翼外径，翼
内径，翼幅，翼枚数が、外扇の特性に及ぼす影響につい
て全く考慮しないまま、翼外径を大きくしていた。
【０００６】一方外扇カバーの外径は、回転電機の脚よ
り下側に形成できないこと、固定子枠外周に形成される
冷却フィンの高さに製造上の制約があることなどから、
常識的に大きさが決められ、その大きさを大きくするに
も制限がある。この為、翼外径を大きくすればするほ
ど、翼外径と外扇カバー内径間の隙間は小さくなる。こ
の隙間が小さくなればなるほど外気冷却風が流れにくく
なる。
り下側に形成できないこと、固定子枠外周に形成される
冷却フィンの高さに製造上の制約があることなどから、
常識的に大きさが決められ、その大きさを大きくするに
も制限がある。この為、翼外径を大きくすればするほ
ど、翼外径と外扇カバー内径間の隙間は小さくなる。こ
の隙間が小さくなればなるほど外気冷却風が流れにくく
なる。
【０００７】このような結果として従来においては、翼
外径が大きくなった割には外気冷却風の風量は増加せず
冷却改善効果が少なく、逆に外扇の駆動動力及び騒音が
増加するという好ましくない状態を招いているという欠
点があった。
外径が大きくなった割には外気冷却風の風量は増加せず
冷却改善効果が少なく、逆に外扇の駆動動力及び騒音が
増加するという好ましくない状態を招いているという欠
点があった。
【０００８】従来の欠点を低減させる方法としては、特
開昭５５−１６０９５２がある。これは外扇の翼外径を
Ｄ0 ，翼平均内径をＤI ，外扇カバーの吐出口内径をＤ
l ，吸気口径をＤA としたとき、ＤI ／Ｄ0 ＝０．４５
〜０．５５，Ｄl ／Ｄ0 ＝１．３５〜１．４５，ＤA ／
Ｄ0 ＝０．９〜１．１とさせたもので、外気冷却風の風
量増加を図ったものである。
開昭５５−１６０９５２がある。これは外扇の翼外径を
Ｄ0 ，翼平均内径をＤI ，外扇カバーの吐出口内径をＤ
l ，吸気口径をＤA としたとき、ＤI ／Ｄ0 ＝０．４５
〜０．５５，Ｄl ／Ｄ0 ＝１．３５〜１．４５，ＤA ／
Ｄ0 ＝０．９〜１．１とさせたもので、外気冷却風の風
量増加を図ったものである。
【０００９】前記通り外扇カバーの外径（外扇カバーの
吐出口内径）には制限があり、Ｄl／Ｄ0 ＝１．３５〜
１．４５としていることは、翼我系にも制限を設けてい
ることであり、また翼平均内径についても制限を設けて
いて、従来よりも進歩が見られる。しかし、翼幅，翼枚
数については記載がなく外扇の特性を十分に考慮した改
善とはなっていない。また翼の形状、翼外径と外扇カバ
ー内径との回転子軸方向位置の関係についてもふれてい
ない。
吐出口内径）には制限があり、Ｄl／Ｄ0 ＝１．３５〜
１．４５としていることは、翼我系にも制限を設けてい
ることであり、また翼平均内径についても制限を設けて
いて、従来よりも進歩が見られる。しかし、翼幅，翼枚
数については記載がなく外扇の特性を十分に考慮した改
善とはなっていない。また翼の形状、翼外径と外扇カバ
ー内径との回転子軸方向位置の関係についてもふれてい
ない。
【００１０】即ち、この特許は、そこで適用する全閉外
扇形回転電機の通風抵抗と外扇の特性との関係を、従来
を肯定したうえで実験による比較を通して細かな改善を
行っているのである。従って多少の風量増加は図れる
が、大幅な風量増加は期待できない。従って、この特許
は従来の翼外径の大きなものに比べたら、翼外径を小さ
くしている分だけ、駆動動力及び騒音低減には効果があ
るが、風量増加は全く期待できないという欠点がある。
扇形回転電機の通風抵抗と外扇の特性との関係を、従来
を肯定したうえで実験による比較を通して細かな改善を
行っているのである。従って多少の風量増加は図れる
が、大幅な風量増加は期待できない。従って、この特許
は従来の翼外径の大きなものに比べたら、翼外径を小さ
くしている分だけ、駆動動力及び騒音低減には効果があ
るが、風量増加は全く期待できないという欠点がある。
【００１１】本発明は前記従来の欠点を除去する為にな
されるもので、翼外径，翼内径，翼幅及び翼枚数が、外
扇の特性に及ぼす影響を実験により充分把握したうえ
で、ここで対象としている全閉外扇形回転電機の通風抵
抗を考慮に入れて、最適な外扇特性が得られるような翼
外径，翼内径，翼幅及び翼枚数の関係を有した外扇を提
供する。更にその外扇特性を最大限に発揮するように、
外扇カバーを構成させることにより、外気冷却風の風量
増加による回転電機の冷却性能改善，外扇の駆動動力低
減による回転電機の効率改善及び騒音低減を図ることを
目的とする。
されるもので、翼外径，翼内径，翼幅及び翼枚数が、外
扇の特性に及ぼす影響を実験により充分把握したうえ
で、ここで対象としている全閉外扇形回転電機の通風抵
抗を考慮に入れて、最適な外扇特性が得られるような翼
外径，翼内径，翼幅及び翼枚数の関係を有した外扇を提
供する。更にその外扇特性を最大限に発揮するように、
外扇カバーを構成させることにより、外気冷却風の風量
増加による回転電機の冷却性能改善，外扇の駆動動力低
減による回転電機の効率改善及び騒音低減を図ることを
目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の全閉外扇形回転
電機においては、主板と反対側の翼外径端面からボス外
径まで回転子軸と直角に形成された翼を有するラジアル
プレート式外扇を用いて、翼外径をＤ0 、翼内径をＤ
I 、翼平均値をＢ、翼長をＬ、平均翼間ピッチをｔとし
たとき、ＤI ／Ｄ0 ＝０．３〜０．５，Ｂ／Ｄ0 ＝０．
１４〜０．２，ｔ／Ｌ＝１．３４となるように外扇を形
成させたものである。
電機においては、主板と反対側の翼外径端面からボス外
径まで回転子軸と直角に形成された翼を有するラジアル
プレート式外扇を用いて、翼外径をＤ0 、翼内径をＤ
I 、翼平均値をＢ、翼長をＬ、平均翼間ピッチをｔとし
たとき、ＤI ／Ｄ0 ＝０．３〜０．５，Ｂ／Ｄ0 ＝０．
１４〜０．２，ｔ／Ｌ＝１．３４となるように外扇を形
成させたものである。
【００１３】そして、この外扇の効果を高める為に、外
扇カバーを吸気側に向けて外径が収縮するように回転子
軸方向のテーパを形成させ、収縮した側のテーパ端面位
置を吸気側翼端面の回転子軸方向位置と略一致させて、
その端面から吸気側に回転子軸と平行に延長させること
もできる。
扇カバーを吸気側に向けて外径が収縮するように回転子
軸方向のテーパを形成させ、収縮した側のテーパ端面位
置を吸気側翼端面の回転子軸方向位置と略一致させて、
その端面から吸気側に回転子軸と平行に延長させること
もできる。
【００１４】また前記収縮した側のテーパ端面の外扇カ
バー内径と外扇の翼外径との隙間を１０〔mm〕以下にす
ることが好ましい。一方前記効果を更に高める為に、外
扇カバーの吸気口部を例えば断面積の小さな外径の異な
る多数のリングで形成させて通風断面積を大きく取ると
共に、吸気口外径をＤF とした時、ＤF ／Ｄ0 ＝０．８
〜０．８５とすることもできる。
バー内径と外扇の翼外径との隙間を１０〔mm〕以下にす
ることが好ましい。一方前記効果を更に高める為に、外
扇カバーの吸気口部を例えば断面積の小さな外径の異な
る多数のリングで形成させて通風断面積を大きく取ると
共に、吸気口外径をＤF とした時、ＤF ／Ｄ0 ＝０．８
〜０．８５とすることもできる。
【００１５】
【作用】上記のように構成された全閉外扇形回転電機に
おいては、外扇の全圧−風量特性（以後Ｐ−Ｑ特性と称
する）は図７に示す通り従来の外扇に比べ低圧力高風量
特性となる。
おいては、外扇の全圧−風量特性（以後Ｐ−Ｑ特性と称
する）は図７に示す通り従来の外扇に比べ低圧力高風量
特性となる。
【００１６】一方、ここで対象としている固定子枠外周
の円周上に複数列軸方向に延びる冷却フィンを有するタ
イプの全閉外扇形回転電機においては、外気冷却風の通
風抵抗は数mmＨ2 Ｏであり、非常に小さい。代表例の通
風抵抗を図７にＲ−Ｑ曲線として追記している。Ｐ−Ｑ
特性とＲ−Ｑ曲線の交点が動作点となるから、本発明の
外扇は、従来の外扇に比べ高風量域で動作することにな
る。即ち、外扇の特性を変えることにより風量増加が図
れる。また本発明の外扇は翼外径が小さいままで風量増
加を図ったものであり、翼外径を大きくしている従来の
外扇に比べ駆動動力及び騒音は低減される。以上のこと
により、回転電機の冷却性能が向上すると共に効率も向
上し、更に低騒音化が図れる。
の円周上に複数列軸方向に延びる冷却フィンを有するタ
イプの全閉外扇形回転電機においては、外気冷却風の通
風抵抗は数mmＨ2 Ｏであり、非常に小さい。代表例の通
風抵抗を図７にＲ−Ｑ曲線として追記している。Ｐ−Ｑ
特性とＲ−Ｑ曲線の交点が動作点となるから、本発明の
外扇は、従来の外扇に比べ高風量域で動作することにな
る。即ち、外扇の特性を変えることにより風量増加が図
れる。また本発明の外扇は翼外径が小さいままで風量増
加を図ったものであり、翼外径を大きくしている従来の
外扇に比べ駆動動力及び騒音は低減される。以上のこと
により、回転電機の冷却性能が向上すると共に効率も向
上し、更に低騒音化が図れる。
【００１７】
【実施例】以下本発明の一実施例の構成について説明す
る。尚、以下の説明において図１５及び図１６と同じ部
分には同一符号を付け、その詳細な説明は省略する。こ
こで対象としているラジアルプレート式外扇は一般に高
圧力低風量形向きである。一方前記した通り、ここで対
象としている全閉外扇形回転電機の通風抵抗は小さい。
従って本来は、ここで対象としている全閉外扇形回転電
機にはラジアルプレート式外扇は不向きである。しか
し、このクラスの回転電機は両回転可能という仕様が多
く、やむを得ずラジアルプレート式外扇を用いているの
が実績である。
る。尚、以下の説明において図１５及び図１６と同じ部
分には同一符号を付け、その詳細な説明は省略する。こ
こで対象としているラジアルプレート式外扇は一般に高
圧力低風量形向きである。一方前記した通り、ここで対
象としている全閉外扇形回転電機の通風抵抗は小さい。
従って本来は、ここで対象としている全閉外扇形回転電
機にはラジアルプレート式外扇は不向きである。しか
し、このクラスの回転電機は両回転可能という仕様が多
く、やむを得ずラジアルプレート式外扇を用いているの
が実績である。
【００１８】このラジアルプレート式外扇においては近
年、主板が翼と反対側の回転子軸方向に傾斜し、主板と
反対側の翼外径端面からボス外径まで、回転子軸と直角
に形成された翼を有する形状のものが良く用いられるよ
うになってきた。これは、このような形状にすることに
より翼の吸気側への出っ張りがなくなり、回転電機とし
て回転子軸方向の寸法が短くできる為である。
年、主板が翼と反対側の回転子軸方向に傾斜し、主板と
反対側の翼外径端面からボス外径まで、回転子軸と直角
に形成された翼を有する形状のものが良く用いられるよ
うになってきた。これは、このような形状にすることに
より翼の吸気側への出っ張りがなくなり、回転電機とし
て回転子軸方向の寸法が短くできる為である。
【００１９】本発明は図１から図３に示す如く、前記し
た形状のラジアルプレート式外扇において、翼外径をＤ
0 、翼内径をＤI 、翼平均幅をＢ、翼長をＬ、平均翼間
ピッチをｔとした時、ＤI ／Ｄ0 ＝０．３〜０．５，Ｂ
／Ｄ0 ＝０．１４〜０．２，ｔ／＝１．３４となるよう
に外扇１１の翼１１ａを形成させたものである。
た形状のラジアルプレート式外扇において、翼外径をＤ
0 、翼内径をＤI 、翼平均幅をＢ、翼長をＬ、平均翼間
ピッチをｔとした時、ＤI ／Ｄ0 ＝０．３〜０．５，Ｂ
／Ｄ0 ＝０．１４〜０．２，ｔ／＝１．３４となるよう
に外扇１１の翼１１ａを形成させたものである。
【００２０】次に実施例の作用について説明する。前記
範囲はＤ0 を一定として、夫々をパラメータとした数種
類の比較実験により求めた訳であるが、その中から前記
範囲を求めるに至った。代表的なものを例に取り個々に
ついて説明する。前記の通りここで対象としている全閉
外扇形回転電機の通風抵抗は小さいので、低圧力範囲に
重点を置いた評価を行っている。なお、本範囲を求めた
順序は、ｔ／Ｌ，ＤI ／Ｄ0 ，Ｂ／Ｄ0 であり、以下こ
の順に記載する。 （１）ｔ／Ｌについて 個々のパラメータを表１の通りに設定した４種類の外扇
のＰ−Ｑ特性及び駆動動力−風量特性（以後Ｌ−Ｑ特性
と称する）を図４に示す。なお４種類の外扇を表１に示
す通りＩ−Ａ，Ｉ−Ｂ，Ｉ−Ｃ，Ｉ−Ｄとして区別し、
図４においても同一記号で表示している。
範囲はＤ0 を一定として、夫々をパラメータとした数種
類の比較実験により求めた訳であるが、その中から前記
範囲を求めるに至った。代表的なものを例に取り個々に
ついて説明する。前記の通りここで対象としている全閉
外扇形回転電機の通風抵抗は小さいので、低圧力範囲に
重点を置いた評価を行っている。なお、本範囲を求めた
順序は、ｔ／Ｌ，ＤI ／Ｄ0 ，Ｂ／Ｄ0 であり、以下こ
の順に記載する。 （１）ｔ／Ｌについて 個々のパラメータを表１の通りに設定した４種類の外扇
のＰ−Ｑ特性及び駆動動力−風量特性（以後Ｌ−Ｑ特性
と称する）を図４に示す。なお４種類の外扇を表１に示
す通りＩ−Ａ，Ｉ−Ｂ，Ｉ−Ｃ，Ｉ−Ｄとして区別し、
図４においても同一記号で表示している。
【００２１】
【表１】
【００２２】図４において、Ｐ−Ｑ特性について見てみ
ると、Ｉ−Ａ，Ｉ−Ｂ，Ｉ−Ｃの３種類は低圧力範囲で
ほとんど差が見られないが、Ｉ−Ｄは外の３種類に比べ
低圧力範囲で風量が少ない特性となっている。これはＤ
I ／Ｄ0 の値を変えて行った実験においても同じような
結果であった。
ると、Ｉ−Ａ，Ｉ−Ｂ，Ｉ−Ｃの３種類は低圧力範囲で
ほとんど差が見られないが、Ｉ−Ｄは外の３種類に比べ
低圧力範囲で風量が少ない特性となっている。これはＤ
I ／Ｄ0 の値を変えて行った実験においても同じような
結果であった。
【００２３】即ち、ｔ／Ｌが１．３４以下であれば低圧
力範囲でＰ−Ｑ特性は変化しないが、ｔ／Ｌがそれより
も大きくなると低圧力範囲で風量が少ないＰ−Ｑ特性と
なり好ましくなくなる。従ってＰ−Ｑ特性からすればｔ
／Ｌ＜１．３４が好ましい範囲となる。一方、Ｌ−Ｑ特
性について見てみると、ｔ／Ｌが大きいほど低圧力範囲
で駆動動力は小さな値となっている。即ちＬ−Ｑ特性か
らすればｔ／Ｌは大きいほど好ましいことになる。
力範囲でＰ−Ｑ特性は変化しないが、ｔ／Ｌがそれより
も大きくなると低圧力範囲で風量が少ないＰ−Ｑ特性と
なり好ましくなくなる。従ってＰ−Ｑ特性からすればｔ
／Ｌ＜１．３４が好ましい範囲となる。一方、Ｌ−Ｑ特
性について見てみると、ｔ／Ｌが大きいほど低圧力範囲
で駆動動力は小さな値となっている。即ちＬ−Ｑ特性か
らすればｔ／Ｌは大きいほど好ましいことになる。
【００２４】以上のことからＰ−Ｑ特性，Ｌ−Ｑ特性の
両方から考えてｔ／Ｌ＝１．３４が最適な値となる。 （２）ＤI ／Ｄ0 について 個々のパラメータを表２の通りに設定した３種類の外扇
のＰ−Ｑ特性及びＬ−Ｑ特性を図５に示す。なお３種類
の外扇を表２に示す通りII−Ａ，II−Ｂ，II−Ｃと区別
し、図５においても同一記号で表示している。
両方から考えてｔ／Ｌ＝１．３４が最適な値となる。 （２）ＤI ／Ｄ0 について 個々のパラメータを表２の通りに設定した３種類の外扇
のＰ−Ｑ特性及びＬ−Ｑ特性を図５に示す。なお３種類
の外扇を表２に示す通りII−Ａ，II−Ｂ，II−Ｃと区別
し、図５においても同一記号で表示している。
【００２５】
【表２】
【００２６】なお、ｔ／Ｌは後述するように翼枚数に関
係するものであり、全て同じ値に統一することはできな
かったが、なるべく近くになるように選定した。図５に
おいて、Ｐ−Ｑ特性について見ると、II−Ａ，II−Ｂ，
II−Ｃの３種類共、低圧力範囲でほとんど差が見られな
い。即ち、ＤI ／Ｄ0 は０．３〜０．７の範囲におい
て、Ｐ−Ｑ特性には大きな影響を及ぼしていないことに
なる。
係するものであり、全て同じ値に統一することはできな
かったが、なるべく近くになるように選定した。図５に
おいて、Ｐ−Ｑ特性について見ると、II−Ａ，II−Ｂ，
II−Ｃの３種類共、低圧力範囲でほとんど差が見られな
い。即ち、ＤI ／Ｄ0 は０．３〜０．７の範囲におい
て、Ｐ−Ｑ特性には大きな影響を及ぼしていないことに
なる。
【００２７】一方、Ｌ−Ｑ特性について見てみると、Ｄ
I ／Ｄ0 が小さいほど低圧力範囲で駆動動力は小さな値
となっている。この意味について考えてみると次の通り
である。
I ／Ｄ0 が小さいほど低圧力範囲で駆動動力は小さな値
となっている。この意味について考えてみると次の通り
である。
【００２８】いま翼枚数をＺとすれば平均翼間ピッチｔ
は式（１）で与えられる。 ｔ＝π（Ｄ0 ＋ＤI ）／２Ｚ ………… （１） また翼長Ｌは式（２）で与えられる。
は式（１）で与えられる。 ｔ＝π（Ｄ0 ＋ＤI ）／２Ｚ ………… （１） また翼長Ｌは式（２）で与えられる。
【００２９】 Ｌ＝（Ｄ0 −ＤI ）／２ …………（２） 従ってｔ／Ｌは式（３）で与えられる。 ｔ／Ｌ＝（π／Ｚ）｛（１＋ＤI ／Ｄ0 ）／（１−ＤI ／Ｄ0 ）｝ …………（３） 式（３）を翼枚数Ｚについて整理すると式（４）とな
る。
る。
【００３０】 Ｚ＝｛π（ｔ／Ｌ）｝｛（１＋ＤI ／Ｄ0 ）／（１−ＤI ／Ｄ0 ）｝ …………（４） 式（４）より、ｔ／Ｌが一定ならば、ＤI ／Ｄ0 が小さ
いほど、翼枚数Ｚは小さな値となる。II−Ａ，II−Ｂ，
II−Ｃのｔ／Ｌは、非常に近い値に設定しており、翼枚
数はII−Ａが一番少なく、II−Ｃが一番多くなっている
のである。即ち翼枚数が少ないほど低圧力範囲で駆動動
力が少なくなっているのである。なおＤI ／Ｄ0 が小さ
いほど翼長Ｌは長くなるが、この翼長は、駆動動力に影
響を及ぼさないことを実験で確認している。
いほど、翼枚数Ｚは小さな値となる。II−Ａ，II−Ｂ，
II−Ｃのｔ／Ｌは、非常に近い値に設定しており、翼枚
数はII−Ａが一番少なく、II−Ｃが一番多くなっている
のである。即ち翼枚数が少ないほど低圧力範囲で駆動動
力が少なくなっているのである。なおＤI ／Ｄ0 が小さ
いほど翼長Ｌは長くなるが、この翼長は、駆動動力に影
響を及ぼさないことを実験で確認している。
【００３１】以上のことからＰ−Ｑ特性，Ｌ−Ｑ特性の
両方から考えてＤI ／Ｄ0 は小さい値ほど好まなくな
る。即ちボス外径を強度上許容できる範囲内で、できる
限り小さくするのが好ましいことになる。ここで対象と
している全閉外扇形回転電機の全範囲を考えた場合ボス
内径は翼外径の０．３〜０．５倍の範囲となる。従って
ＤI ／Ｄ0 ＝０．３〜０．５の範囲を最適範囲とした。 （３）Ｂ／Ｄ0 について 個々のパラメータを表３の通りに設定した４種類の外扇
のＰ−Ｑ特性及びＬ−Ｑ特性を図６に示す。なお４種類
の外扇を表３に示す通りIII-Ａ，III-Ｂ，III-Ｃ，III-
Ｄと区別し、図６においても同一記号で表示している。
両方から考えてＤI ／Ｄ0 は小さい値ほど好まなくな
る。即ちボス外径を強度上許容できる範囲内で、できる
限り小さくするのが好ましいことになる。ここで対象と
している全閉外扇形回転電機の全範囲を考えた場合ボス
内径は翼外径の０．３〜０．５倍の範囲となる。従って
ＤI ／Ｄ0 ＝０．３〜０．５の範囲を最適範囲とした。 （３）Ｂ／Ｄ0 について 個々のパラメータを表３の通りに設定した４種類の外扇
のＰ−Ｑ特性及びＬ−Ｑ特性を図６に示す。なお４種類
の外扇を表３に示す通りIII-Ａ，III-Ｂ，III-Ｃ，III-
Ｄと区別し、図６においても同一記号で表示している。
【００３２】
【表３】
【００３３】図６において、Ｐ−Ｑ特性について見てみ
ると、III-Ｃ，III-Ｄはほとんど差が見られないが、II
I-Ａ〜III-Ｃまでは低圧力範囲で風量がIII-Ａ＜III-Ｂ
＜III-Ｃの通りになっている。そして、III-ＡとIII-Ｂ
の差は大きいが、III-ＢとIII-Ｃの差は小さくなってい
る。
ると、III-Ｃ，III-Ｄはほとんど差が見られないが、II
I-Ａ〜III-Ｃまでは低圧力範囲で風量がIII-Ａ＜III-Ｂ
＜III-Ｃの通りになっている。そして、III-ＡとIII-Ｂ
の差は大きいが、III-ＢとIII-Ｃの差は小さくなってい
る。
【００３４】即ち、Ｂ／Ｄ0 が０．２以下ではＢ／Ｄ0
が大きくなるほど低圧力範囲で風量は増えて行き、０．
１４以下ではその変化は大きく０．１４〜０．２の範囲
では変化が小さくなっている。一方Ｌ−Ｑ特性について
見てみると、低圧力範囲でIII-Ａ＜III-Ｂ＜III-Ｃ＜II
I-Ｄの通り駆動動力に差が見られ、夫々の差はほぼ均等
になっている。即ち、駆動動力はＢ／Ｄ0 が大きくなる
に従い、低圧力範囲でほぼ比例的に増えていく。
が大きくなるほど低圧力範囲で風量は増えて行き、０．
１４以下ではその変化は大きく０．１４〜０．２の範囲
では変化が小さくなっている。一方Ｌ−Ｑ特性について
見てみると、低圧力範囲でIII-Ａ＜III-Ｂ＜III-Ｃ＜II
I-Ｄの通り駆動動力に差が見られ、夫々の差はほぼ均等
になっている。即ち、駆動動力はＢ／Ｄ0 が大きくなる
に従い、低圧力範囲でほぼ比例的に増えていく。
【００３５】以上のことから、Ｐ−Ｑ特性，Ｌ−Ｑ特性
の両方から考えてＢ／Ｄ0 ＝０．１４〜０．２が最適な
範囲となる。本発明は前記（１）〜（３）の最適範囲を
網羅させたものである。本発明の外扇１１のＰ−Ｑ特性
及びＬ−Ｑ特性を従来の外扇７と比較させて図７に示
す。又ここで対象としている全閉外扇形回転電機の代表
的な通風抵抗曲線（以後Ｒ−Ｑ曲線と称する）を図７に
示す。
の両方から考えてＢ／Ｄ0 ＝０．１４〜０．２が最適な
範囲となる。本発明は前記（１）〜（３）の最適範囲を
網羅させたものである。本発明の外扇１１のＰ−Ｑ特性
及びＬ−Ｑ特性を従来の外扇７と比較させて図７に示
す。又ここで対象としている全閉外扇形回転電機の代表
的な通風抵抗曲線（以後Ｒ−Ｑ曲線と称する）を図７に
示す。
【００３６】Ｐ−Ｑ特性曲線とＲ−Ｑ曲線が交わった点
で外扇は動作することになり、この点の風量が外扇によ
って得られる風量となる訳である。外扇１１のＰ−Ｑ特
性曲線とＲ−Ｑ曲線の交点は、従来の外扇７のＰ−Ｑ特
性曲線とＲ−Ｑ曲線の交点よりも高風量側に位置する。
即ち、本発明の外扇１１は従来の外扇７よりも高風量が
得られることになる。
で外扇は動作することになり、この点の風量が外扇によ
って得られる風量となる訳である。外扇１１のＰ−Ｑ特
性曲線とＲ−Ｑ曲線の交点は、従来の外扇７のＰ−Ｑ特
性曲線とＲ−Ｑ曲線の交点よりも高風量側に位置する。
即ち、本発明の外扇１１は従来の外扇７よりも高風量が
得られることになる。
【００３７】本発明の外扇１１は従来の外扇７に比べ締
め切り圧は低く、逆に低圧力範囲では風量が多い、いわ
ゆる低圧力高風量形となっている。ここで対象としてい
る全閉外扇形回転電機のように通風抵抗が小さな場合に
は、本発明の外扇１１のように低圧力高風量形が有利で
あることを図７が如実に示している。
め切り圧は低く、逆に低圧力範囲では風量が多い、いわ
ゆる低圧力高風量形となっている。ここで対象としてい
る全閉外扇形回転電機のように通風抵抗が小さな場合に
は、本発明の外扇１１のように低圧力高風量形が有利で
あることを図７が如実に示している。
【００３８】次にＰ−Ｑ特性曲線とＲ−Ｑ曲線の交点の
風量をＬ−Ｑ特性曲線にスライドさせ交点を求めると外
扇の駆動動力Ｌが求まる。本発明の外扇１１の駆動動力
は、従来の外扇７の駆動動力よりも大幅に低減されてい
る。これは本発明の外扇１１が、従来の外扇７に比べ翼
外径が大幅に小さく、かつ翼枚数も少ない為であり、ム
ダな動力が低減されている為である。なお、本発明の外
扇１１の翼枚数は、式（４）にｔ／Ｌ＝１．３４，Ｄ／
Ｄ0 ＝０．３〜０．５を代入してＺ＝５〜７となる。即
ち、本発明の外扇１１の翼枚数は従来の外扇７の翼枚数
（１０枚以上）に比べ大幅に削減しているのである。
風量をＬ−Ｑ特性曲線にスライドさせ交点を求めると外
扇の駆動動力Ｌが求まる。本発明の外扇１１の駆動動力
は、従来の外扇７の駆動動力よりも大幅に低減されてい
る。これは本発明の外扇１１が、従来の外扇７に比べ翼
外径が大幅に小さく、かつ翼枚数も少ない為であり、ム
ダな動力が低減されている為である。なお、本発明の外
扇１１の翼枚数は、式（４）にｔ／Ｌ＝１．３４，Ｄ／
Ｄ0 ＝０．３〜０．５を代入してＺ＝５〜７となる。即
ち、本発明の外扇１１の翼枚数は従来の外扇７の翼枚数
（１０枚以上）に比べ大幅に削減しているのである。
【００３９】次に、本発明と従来の外扇の騒音比較を行
った結果を図８に示す。本発明の外扇１１の方が、従来
の外扇７に比べ２〜３ｄＢ（Ａ）騒音が低減されてい
る。これは、前記した通り、本発明の外扇１１の方がム
ダな動力が少なく高圧エネルギーが低減されている為で
ある。なお、ここで対象としている全閉外扇形回転電機
の場合、主の騒音源は外扇によるものであり、外扇の騒
音を低減すれば即回転電機の騒音低減につながる。
った結果を図８に示す。本発明の外扇１１の方が、従来
の外扇７に比べ２〜３ｄＢ（Ａ）騒音が低減されてい
る。これは、前記した通り、本発明の外扇１１の方がム
ダな動力が少なく高圧エネルギーが低減されている為で
ある。なお、ここで対象としている全閉外扇形回転電機
の場合、主の騒音源は外扇によるものであり、外扇の騒
音を低減すれば即回転電機の騒音低減につながる。
【００４０】以上により第１実施例によれば、外気冷却
風の風量増加による回転電機の冷却性能改善，外扇の駆
動動力低減による回転電機の効率改善及び低騒音化を図
ることができる。
風の風量増加による回転電機の冷却性能改善，外扇の駆
動動力低減による回転電機の効率改善及び低騒音化を図
ることができる。
【００４１】（第２実施例）図９に示す第２実施例では
外扇カバー１２を、吸気側に向けて外径が収縮するよう
に回転子軸方向のテーパ部１２ａを形成させ、収縮側の
テーパ端面位置１２ｂを外扇１１の吸気側翼端面の回転
子軸方向位置と略一致させて、その端面１２ｂから吸気
側に回転子軸と平行に延長させて形成させている。
外扇カバー１２を、吸気側に向けて外径が収縮するよう
に回転子軸方向のテーパ部１２ａを形成させ、収縮側の
テーパ端面位置１２ｂを外扇１１の吸気側翼端面の回転
子軸方向位置と略一致させて、その端面１２ｂから吸気
側に回転子軸と平行に延長させて形成させている。
【００４２】前記の通り、ここで対象としている全閉外
扇形回転電機の通風抵抗は小さい。しかしこの通風抵抗
を更に低減すれば風量も更に増加する。この通風抵抗低
減の一つの方法として、従来の外扇翼外径部で発生して
いる循環流を防止することが挙げられる。循環流とは外
扇翼外形部より吐出された外気冷却風の一部が外扇カバ
ー吸気口部に戻る流れのことである。
扇形回転電機の通風抵抗は小さい。しかしこの通風抵抗
を更に低減すれば風量も更に増加する。この通風抵抗低
減の一つの方法として、従来の外扇翼外径部で発生して
いる循環流を防止することが挙げられる。循環流とは外
扇翼外形部より吐出された外気冷却風の一部が外扇カバ
ー吸気口部に戻る流れのことである。
【００４３】図９の通り構成することにより循環流が流
れにくくなり、その量を低減することができる。この循
環流の低減は実際には通風抵抗低減ではないが、外扇の
Ｐ−Ｑ特性を固定して考えれば、通風抵抗低減による風
量増加と同じ効果となるのである。すなわち図１０に示
す如く、見掛け上通風抵抗が低減し風量が増加すると考
えられるのである。
れにくくなり、その量を低減することができる。この循
環流の低減は実際には通風抵抗低減ではないが、外扇の
Ｐ−Ｑ特性を固定して考えれば、通風抵抗低減による風
量増加と同じ効果となるのである。すなわち図１０に示
す如く、見掛け上通風抵抗が低減し風量が増加すると考
えられるのである。
【００４４】（第３実施例）図１１に示す第３実施例で
は、前記外扇カバー１２のテーパ端面１２の内径と外扇
１１の翼外径との隙間を１０〔mm〕以下に形成させてい
る。図１１の通り構成することにより、前記循環流を更
に低減させることができる。
は、前記外扇カバー１２のテーパ端面１２の内径と外扇
１１の翼外径との隙間を１０〔mm〕以下に形成させてい
る。図１１の通り構成することにより、前記循環流を更
に低減させることができる。
【００４５】（第４実施例）図１２に示す第４実施例で
は、外扇カバー１２の吸気口部１２ｃを例えば断面積の
小さな外径の異なる多数のリングで構成させ、通風断面
積を大きく取ると共に、吸気口外径をＤF としたときＤ
F ／Ｄ0 ＝０．８〜０．８５となるように形成させてい
る。
は、外扇カバー１２の吸気口部１２ｃを例えば断面積の
小さな外径の異なる多数のリングで構成させ、通風断面
積を大きく取ると共に、吸気口外径をＤF としたときＤ
F ／Ｄ0 ＝０．８〜０．８５となるように形成させてい
る。
【００４６】通風抵抗低減の二つ目の方法として、外扇
カバー吸気口部の通風断面積増加及び流れの円滑化が挙
げられる。通風断面積を増加させることは一般的に良く
行われているが、流れを円滑化させることについては行
われていない。
カバー吸気口部の通風断面積増加及び流れの円滑化が挙
げられる。通風断面積を増加させることは一般的に良く
行われているが、流れを円滑化させることについては行
われていない。
【００４７】図１２の通り構成させることにより、図１
３に示す如く外気冷却風は円滑に外扇カバー１２の吸気
口部１２ｃを通り抜けて外扇１１に導かれ、図１４に示
す通り、通風抵抗低減による風量増加が得られるのであ
る。
３に示す如く外気冷却風は円滑に外扇カバー１２の吸気
口部１２ｃを通り抜けて外扇１１に導かれ、図１４に示
す通り、通風抵抗低減による風量増加が得られるのであ
る。
【００４８】以上述べた第２実施例〜第４実施例はいず
れも通風抵抗低減が図れ、本発明の外扇１１の低圧力高
風量形の特性を一層発揮させることができる。以上述べ
た本発明の具体的な効果を従来と比較すると次の表４の
通りである。
れも通風抵抗低減が図れ、本発明の外扇１１の低圧力高
風量形の特性を一層発揮させることができる。以上述べ
た本発明の具体的な効果を従来と比較すると次の表４の
通りである。
【００４９】
【表４】 そして、代表機種で上記効果を回転電機としての効果と
して確認した結果は下記の表５の通りである。
して確認した結果は下記の表５の通りである。
【００５０】
【表５】 なお、上記温度上昇低減により、最終的には回転電機の
小形化を図ることができる。
小形化を図ることができる。
【００５１】
【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、ここで
対象としている全閉外扇形回転電機の通風抵抗が小さい
ことに着目し、外扇を低圧力高風量形の特性にさせるこ
とにより、従来の外扇よりも翼外径を大幅に小形化させ
ながら風量増加を図り、かつ外扇駆動動力及び騒音の低
減を図ることができる。また外扇カバーを、通風抵抗を
更に低減させる構造にすることによって前記外扇の特性
を一層発揮させ、更に風量増加を図ることができる。そ
してこれらの結果として、回転電機の冷却性能改善，効
率改善及び低騒音化を図ることができる。
対象としている全閉外扇形回転電機の通風抵抗が小さい
ことに着目し、外扇を低圧力高風量形の特性にさせるこ
とにより、従来の外扇よりも翼外径を大幅に小形化させ
ながら風量増加を図り、かつ外扇駆動動力及び騒音の低
減を図ることができる。また外扇カバーを、通風抵抗を
更に低減させる構造にすることによって前記外扇の特性
を一層発揮させ、更に風量増加を図ることができる。そ
してこれらの結果として、回転電機の冷却性能改善，効
率改善及び低騒音化を図ることができる。
【図１】本発明の一実施例の全閉外扇形回転電機を示す
上半部縦断面図、
上半部縦断面図、
【図２】本発明の一実施例の装置を示す縦断面図、
【図３】図２の正面図、
【図４】本発明の一実施例の効果を説明する為のＰ−Ｑ
特性についての比較図、
特性についての比較図、
【図５】本発明の一実施例の効果を説明する為のＬ−Ｑ
特性についての比較図、
特性についての比較図、
【図６】本発明の一実施例の効果を説明する為のＰ−Ｑ
特性、Ｌ−Ｑ特性についての比較図、
特性、Ｌ−Ｑ特性についての比較図、
【図７】Ｐ−Ｑ特性，Ｌ−Ｑ特性，Ｒ−Ｑ曲線の従来と
本発明との比較図、
本発明との比較図、
【図８】騒音についての従来と本発明の比較図、
【図９】本発明の他の実施例の装置を示す上半部縦断面
図、
図、
【図１０】図９の効果を示す図７相当図、
【図１１】他の実施例を示す図９相当図、
【図１２】他の実施例を示す図９相当図、
【図１３】他の実施例の効果を示す上半部縦断面図、
【図１４】他の実施例の効果を示す図７相当図、
【図１５】従来の全閉外扇形回転電機を示す上半部縦断
面図、
面図、
【図１６】図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う正面図。
１…固定子コイル， ２…固定子鉄心，
３…固定子枠， ３ａ…冷却フィ
ン，４…外気冷却風通風路， ５…回転子，
６…回転子軸， ７…外扇，７ａ，
１１ａ…翼， ７ｂ…主板，１０，１２
…外扇カバー， １１…外扇，１１ｂ…主板，
１２ａ…テーパ部，１２ｂ…テー
パ端面， １２ｃ…吸気口部。
３…固定子枠， ３ａ…冷却フィ
ン，４…外気冷却風通風路， ５…回転子，
６…回転子軸， ７…外扇，７ａ，
１１ａ…翼， ７ｂ…主板，１０，１２
…外扇カバー， １１…外扇，１１ｂ…主板，
１２ａ…テーパ部，１２ｂ…テー
パ端面， １２ｃ…吸気口部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 9/00 - 9/28
Claims (5)
- 【請求項１】 主板が翼と反対側の回転子軸方向に傾斜
し主板と反対側の翼外径端面からボス外径まで回転子軸
と直角に形成された翼を有するラジアルプレート式外扇
と、この外扇を包含する外扇カバーを装着し固定子枠外
周の円周上に複数列軸方向に延びる冷却フィンに前記外
扇により発生した冷却風を前記外扇カバーによって導び
き冷却を行う全閉外扇形回転電機において、前記外扇の
翼外径をＤ0 、翼内径をＤI 、翼平均幅をＢ、翼長を
Ｌ、平均翼間ピッチをｔとしたときＤI ／Ｄ0 ＝０．３
〜０．５，Ｂ／Ｄ0 ＝０．１４〜０．２，ｔ／Ｌ＝１．
３４となるように外扇を形成させたことを特徴とする全
閉外扇形回転電機。 - 【請求項２】 外扇カバーを、吸気側に向けて外径が収
縮するように回転子軸方向のテーパ部を形成させ、収縮
した側のテーパ端面位置を吸気側翼端面の回転子軸方向
位置と略一致させて、その端面から吸気側に回転子軸と
平行に延長させた請求項１記載の全閉外扇形回転電機。 - 【請求項３】 前記収縮した側のテーパ単面の外扇カバ
ー内径と外扇外径との隙間を１０〔mm〕以下にした請求
項１記載の全閉外扇形回転電機。 - 【請求項４】 外扇カバーの吸気口部を、断面積の小さ
な外径の異なる多数のリングで構成させ通風断面積を大
きく取ると共に、吸気口外径をＤF としたときＤF ／Ｄ
0 ＝０．８〜０．８５とした請求項１記載の全閉外扇形
回転電機。 - 【請求項５】 主板が翼と反対側の回転子軸方向に傾斜
し主板と反対側の翼外径端面からボス外径まで回転子軸
と直角に形成された翼を有するラジアルプレート式外扇
と、この外扇を包含する外扇カバーを装着し固定子枠外
周の円周上に複数列軸方向に延びる冷却フィンに前記外
扇により発生した冷却風を前記外扇カバーによって導び
き冷却を行う全閉外扇形回転電機において、前記外扇の
翼外径をＤ0 、翼内径をＤI 、翼平均幅をＢ、翼長を
Ｌ、平均翼間ピッチをｔとしたときＤI ／Ｄ0 ＝０．３
〜０．５，Ｂ／Ｄ0 ＝０．１４〜０．２，ｔ／Ｌ＝１．
３４となるように外扇と、外扇カバーを吸気側に向けて
外径が収縮するように回転子軸方向のテーパ部を形成さ
せ、収縮した側のテーパ端面位置を吸気側翼端面の回転
子軸方向位置と略一致させて、その端面から吸気側に回
転子軸と平行に延長させた外扇カバーと、前記収縮した
側のテーパ単面の外扇カバー内径と外扇外径との隙間を
１０〔mm〕以下に設定し、外扇カバーの吸気口部を、断
面積の小さな外径の異なる多数のリングで構成させ通風
断面積を大きく取ると共に、吸気口外径をＤF としたと
きＤF ／Ｄ0 ＝０．８〜０．８５としたことを特徴とす
る全閉外扇形回転電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05211141A JP3117336B2 (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 全閉外扇形回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05211141A JP3117336B2 (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 全閉外扇形回転電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0767291A JPH0767291A (ja) | 1995-03-10 |
| JP3117336B2 true JP3117336B2 (ja) | 2000-12-11 |
Family
ID=16601065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05211141A Expired - Lifetime JP3117336B2 (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 全閉外扇形回転電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3117336B2 (ja) |
-
1993
- 1993-08-26 JP JP05211141A patent/JP3117336B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0767291A (ja) | 1995-03-10 |
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