JP4274621B2 - Cooling device for rotating electrical machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機本体上部に熱交換器を有し冷却用ファンにより強制通風で回転電機本体内部を冷却する回転電機用冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、回転電機は内部で発生する熱を除去するための冷却装置を備えている。回転電機用冷却装置としては、例えば回転電機本体の上部に熱交換器を設け、熱交換器で冷却された冷却用空気を回転電機本体内部に循環させて回転電機本体内部を冷却するようにしている。熱交換器には回転電機の外部から空気が供給され内部熱と熱交換されて、暖められた空気が外部に排出される。
【0003】
図3は、従来の回転電機用冷却装置の概略断面図であり、回転電機が全閉外扇形誘導電動機である場合の冷却装置を示している。図3において、回転電機の外枠1の内部には回転子軸2の外周に回転子鉄心3が圧入されており、回転子軸2の右側に冷却用ファン4が圧入されている。この冷却用ファン4は回転子軸2の回転により駆動するようになっている。
【0004】
この冷却用ファン4の左側には仕切部材5が設けられ、この仕切部材5の上部である外枠1の上部には熱交換器6が設置されている。また、外枠1の中央部には仕切部材5で覆われるように固定子鉄心7が固定されている。
【0005】
一方、回転子軸2の左側の外枠1の外部には冷却用ファン8が圧入され、この冷却用ファン8は回転子軸2の回転により駆動される。冷却用ファン8は通風ダクト9内に空気を供給するものであり、回転電機の反直結側に設けられた吸気カバー10の空気吸入口15からの外部空気を通風ダクト9を介して熱交換器6に供給する。吸気カバー10の内部には遮音板14が設けられている。
【0006】
このように、吸気カバー10の空気吸入口15からの外部空気は、冷却用ファン8により通風ダクト9を介して熱交換器6に供給され、熱交換により暖められ排気カバー11を通って外部に排出される。排気カバー10の内部にも遮音板14が設けられている。
【0007】
外枠1および熱交換器6内部では、回転子軸2の回転によって回転する冷却用ファン4により、矢印12aに示すように熱交換器6に循環空気が送り込まれる。送り込まれた循環空気は熱交換器6の冷却管の間を矢印12bに示すように通って冷却され、矢印12cに示すように外枠1の左側内部に送り込まれる。
【0008】
この冷却空気は、矢印12dに示すように回転子軸2の通風口2Aに流入し、この冷却空気の一部は、通風口2Aを軸方向に流下して矢印12f1に示されるように冷却用ファン4に吸入される。また、冷却空気は、回転子鉄心3の外周と固定子鉄心7の外周方向に流下し、回転子鉄心3の外周と固定子鉄心7の内周の間に形成された空隙に流出する。この冷却空気の一部は、この空隙を軸方向に流下して冷却用ファン4に吸入される。つまり、固定子鉄心7に形成された通風ダクトを固定子の外周方向に流下し、固定子鉄心7の外周から矢印12eに示すように冷却用ファン4の方向に流下する。この冷却空気は、矢印12f2に示すように冷却用ファン4に吸入される。以下、矢印12a、12h、12c、12d、12e、12f1、12f2と循環する。
【0009】
一方、外枠1および熱交換器6外部では、吸気カバー10の空気吸入口15より、外部空気が矢印13aに示すように冷却用ファン8に吸入される。この外部空気空気は、冷却用ファン8により通風ダクト9を経て熱交換器6の冷却管内部に送り込まれ、熱交換されて暖かい空気となり、冷却管内部から排気カバー11に流下し大気へ流出される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように構成された回転電機用冷却装置においては、吸気カバー10の空気吸入口15から冷却用ファン8に至る通風路の圧力損失が大きい。従って、吸気カバー10を取付けることで熱交換器6の冷却管内部に送り込まれる外部空気の流量が大幅に減少する。これは、吸気カバー10内部の通風路において吸音効果のために設置している遮音板14によって、吸入空気の流れが急激に数多く曲げられるためである。
【0011】
このため、熱交換器6において循環空気との熱交換性能が低下し、回転子鉄心3および固定子鉄心7が温度上昇する。このため、吸気カバー10を取り付ける場合には、回転子鉄心3や固定子鉄心7に流れる電流の電流容量を制限しなければならない。
【0012】
一方、回転電機に対する小型化や大容量化の要請がますます厳しい状況においては、吸気カバー10を大型化することや電流容量を制限することは好ましいことではなく、冷却性能の向上による回転電機の小型化および大容量化が強く求められている。
【0013】
そこで、本発明の目的は、通風路の圧力損失を低減すると共に吸音性能の維持も図れる回転電機用冷却装置を得ることである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明に係わる回転電機用冷却装置は、回転電機本体上部の熱交換器で冷却された冷却用空気を前記回転電機本体内部に循環させて前記回転電機本体内部を冷却すると共に、前記回転電機外部から前記熱交換器に空気を供給し前記熱交換器で熱交換され暖められた空気を外部に排出するようにした回転機電機用冷却装置において、前記回転電機外部からの空気を吸入する空気吸入口と、前記空気吸入口から取り入れた外部からの空気を前記熱交換器に供給する冷却用ファンと、前記空気吸入口から前記冷却用ファン入口に至る間の通風路の内面および外面に形成された円錐形状の遮音板とを備え、前記空気吸入口から前記冷却用ファン入口に至る間の通風路の通風面積が変化しないように構成されていることを特徴とする。
【0015】
請求項1の発明に係わる回転電機用冷却装置では、空気吸入口から吸入した外部空気は、空気吸入口から冷却用ファン入口に至る間の通風路の内面および外面に形成された円錐形状の遮音板により案内されて熱交換器に供給される。
【0016】
請求項2の発明に係わる回転電機用冷却装置は、請求項1の発明において、前記円錐形状の遮音板に代えて、多角錐形状の遮音板としたことを特徴とする。
【0017】
請求項2の発明に係わる回転電機用冷却装置では、請求項1の発明の作用に代えて、空気吸入口から吸入した外部空気は、空気吸入口から冷却用ファン入口に至る間の通風路の内面および外面に形成された多角錐形状の遮音板により案内されて熱交換器に供給される。
【0018】
請求項3の発明に係わる回転電機用冷却装置は、請求項1の発明において、前記円錐形状の遮音板に遮音材を貼り付けたことを特徴とする。
【0019】
請求項3の発明に係わる回転電機用冷却装置では、請求項1の発明の作用に加え、円錐形状の遮音板に貼り付けられた遮音材により、さらに吸音性能を高める。
【0020】
請求項4の発明に係わる回転電機用冷却装置は、請求項2の発明において、前記多角錐形状の遮音板に遮音材を貼り付けたことを特徴とする。
【0021】
請求項4の発明に係わる回転電機用冷却装置では、請求項2の発明の作用に加え、多角錐形状の遮音板に貼り付けられた遮音材により、さらに吸音性能を高める。
【0022】
請求項5の発明に係わる回転電機用冷却装置は、請求項1または請求項3の発明において、前記通風路の内面に取り付けられた前記円錐形状の遮音板の底面径が前記冷却用ファンの吸入口径より大きく形成されたことを特徴とする。
【0023】
請求項5の発明に係わる回転電機用冷却装置では、請求項1または請求項3の発明の作用に加え、円錐形状の遮音板の底面径が冷却用ファンの吸入口径より大きいので、空気吸入口から吸入した外部空気は冷却用ファンの吸入口に効率よく案内され収束される。
【0024】
請求項6の発明に係わる回転電機用冷却装置は、請求項2または請求項4の発明において、前記通風路の内面に取り付けられた前記多角錐形状の遮音板の底面の最小幅が前記冷却用ファンの吸入口径より大きく形成されたことを特徴とする。
【0025】
請求項6の発明に係わる回転電機用冷却装置では、請求項2または請求項4の作用に加え、多角錐形状の遮音板の底面の最小幅が冷却用ファンの吸入口径より大きいので、空気吸入口から吸入した外部空気は冷却用ファンの吸入口に効率よく案内され収束される。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係わる回転電機用冷却装置の説明図であり、図1(a)は回転電機の反直結側から見た正面図、図1(b)はその側面の一部切欠概略断面図である。
【0027】
図1(a)において、吸気カバー10には、回転電機の反直結側から見て、その上部、左側面部、右側面部にそれぞれ空気吸入口15が設けられている。つまり、回転電機の反直結側における吸気カバー10の反直結側壁面18上には空気吸入口15は設けない。また、吸気カバー10内には、空気吸入口15から吸入した外部空気が通風路が形成されており、この通風路は円錐形状または多角錐形状の遮音板で形成される。図1では円錐形状の遮音板が形成されたものを示している。
【0028】
すなわち、図1(b)に示すように、空気吸入口15から吸入した矢印19aで示す外部空気の通風路は、内面遮音板16および外面遮音板17で形成される。内面遮音板16は反直結側壁面18を底面とする円錐形状に形成され、外面遮音板17も内面遮音板16よりも大きい円錐形状の一部で形成される。そして、冷却用ファン8および回転子軸2の中心と円錐形状の内面遮音板16および外面遮音板17の中心とを合わせ、円錐底面の径dSは冷却用ファン8の吸入口径dFよりも大きくなるようにする。
【0029】
通風路が円錐形状に代えて多角錐形状の遮音板で形成される場合にも同様に、内面遮音板16は反直結側壁面18を底面とする多角錐形状に形成され、外面遮音板17も内面遮音板16よりも大きい多角錐形状の一部で形成される。そして、冷却用ファン8および回転子軸2の中心と多角錐形状の内面遮音板16および外面遮音板17の中心とを合わせ、多角錐底面の最小幅LSは冷却用ファン8の吸入口径dFよりも大きくなるようにする。
【0030】
また、内面遮音板16の回転軸方向の長さh1、内面遮音板16の側面の傾斜角度θ1、外面遮音板17の回転軸方向の長さh2、外面遮音板17の側面の傾斜角度θ2を適切な値に設定することで、空気吸入口15から冷却用ファン8において、通風面積が変化しない通風路とすることが可能となる。これにより、通風面積の変化による圧力損失をなくすことができる。
【0031】
以上述べたように、第1の実施の形態によれば、冷却空気は吸気カバー10の上部、左側面部、右側面部の空気吸入口15から吸入され冷却用ファン8へ吸入され、反直結側壁面18には空気吸入口15がないので、冷却用ファン8から反直結側方向へ直接伝達する騒音を減少できる。
【0032】
また、通風路は円錐形状または多角錐形状で形成され、吸入された空気は冷却用ファン8および回転子軸2の中心に向けて流れるので、冷却用ファン8の吸入口内での流量分布は均一な分布とすることができる。従って、冷却空気が流れる有効な面積が大きくなり、冷却用ファン8の吸入口での冷却空気流速を小さでき、冷却ファン8の効率向上および騒音を低減できる。また、空気の流れの曲がりはほとんど無く、流れの曲がりによる圧力損失は非常に小さい。さらに、吸気カバー10の反直結側側面はその壁面18と内面遮音板16により二重の構造となっており、騒音が反直結方向に伝わりにくい。
【0033】
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。図2は本発明の第2の実施の形態に係わる回転電機用冷却装置の説明図であり、図2(a)は回転電機の反直結側から見た正面図、図2(b)はその側面の一部切欠概略断面図である。この第2の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、円錐形状または多角錐形状の遮音板16、17の表面に遮音材20を貼り付けたものである。その他の構成は、第1の実施の形態と同一であるので、同一要素には同一符号を付しその説明は省略する。
【0034】
図2(b)において、円錐形状または多角錐形状の内面遮音板16および外面遮音板17の表面に、一般的に使用される吸音材20が貼り付けられている。これにより、さらなる吸音性能向上が可能である。
【0035】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項1および請求項2の発明によれば、吸気カバーの空気吸入口から冷却用ファンに至る通風路の内面遮音板および外面遮音板を円錐状または多角錐形状とすることで、通風面積の変化がなく流れの曲がりが少ない通風路形状とすることができる。従って、通風路における圧力損失を大幅に低減することが可能となり、同時に、反直結側方向への騒音を大幅に低減することができる。
【0036】
請求項3および請求項4の発明によれば、吸気カバーの空気吸入口から冷却用ファンに至る通風路の内面遮音板および外面遮音板に吸音材を貼り付けることによって、通風面積の変化がなく流れの曲がりが少ない通風路形状とすることができる。従って、通風路における圧力損失を大幅に低減することが可能となり、同時に、反直結側方向への騒音を大幅に低減することができる。
【0037】
請求項5および請求項6の発明によれば、冷却用ファンおよび回転子軸の中心線に対して周方向から空気を吸入できるので、冷却用ファンの吸入口内での流量分布を均一にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の第1の実施の形態に係わる回転電機用冷却装置の説明図であり、図1(a)は回転電機の反直結側から見た正面図、図1(b)はその側面の一部切欠概略断面図である。
【図2】図2は、本発明の第2の実施の形態に係わる回転電機用冷却装置の説明図であり、図2(a)は回転電機の反直結側から見た正面図、図2(b)はその側面の一部切欠概略断面図である。
【図3】図3は、従来の回転電機用冷却装置の一例を示す概略断面図。
【符号の説明】
1 外枠
2 回転子軸
2A 通風口
3 回転子鉄心
4 冷却用ファン
5 仕切部材
6 熱交換器
7 固定子鉄心
8 冷却用ファン
9 通風ダクト
10 吸気カバー
11 排気カバー
14 遮音板
15 空気吸入口
16 通風路内面
17 通風路外面
18 反直結側壁面
20 吸音材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling device for a rotating electrical machine that has a heat exchanger in the upper part of the rotating electrical machine body and cools the inside of the rotating electrical machine body by forced ventilation using a cooling fan.
[0002]
[Prior art]
Generally, a rotating electrical machine includes a cooling device for removing heat generated inside. As a cooling device for a rotating electrical machine, for example, a heat exchanger is provided at the top of the rotating electrical machine body, and cooling air cooled by the heat exchanger is circulated inside the rotating electrical machine body to cool the interior of the rotating electrical machine body. Yes. Air is supplied to the heat exchanger from the outside of the rotating electrical machine, heat is exchanged with the internal heat, and the warmed air is discharged to the outside.
[0003]
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a conventional cooling device for a rotating electrical machine, and shows the cooling device when the rotating electrical machine is a fully-enclosed outer fan induction motor. In FIG. 3, a
[0004]
A
[0005]
On the other hand, a
[0006]
Thus, the external air from the
[0007]
Inside the
[0008]
This cooling air flows into the
[0009]
On the other hand, outside the
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the rotating electrical machine cooling apparatus configured as described above, the pressure loss in the ventilation path from the
[0011]
For this reason, the heat exchange performance with the circulating air in the
[0012]
On the other hand, in a situation where demands for reduction in size and increase in capacity of the rotating electrical machine are more severe, it is not preferable to increase the size of the
[0013]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to obtain a cooling device for a rotating electrical machine that can reduce pressure loss in an air passage and can maintain sound absorption performance.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
A cooling device for a rotating electrical machine according to the invention of
[0015]
In the cooling device for a rotating electrical machine according to the first aspect of the present invention, the external air sucked from the air suction port is conical sound insulation formed on the inner surface and the outer surface of the ventilation path between the air suction port and the cooling fan inlet. Guided by the plate and supplied to the heat exchanger.
[0016]
A cooling device for a rotating electrical machine according to a second aspect of the invention is characterized in that, in the first aspect of the invention, a sound insulating plate having a polygonal pyramid shape is used instead of the conical sound insulating plate.
[0017]
In the cooling apparatus for a rotating electrical machine according to the invention of
[0018]
A cooling device for a rotating electrical machine according to a third aspect of the invention is characterized in that, in the first aspect of the invention, a sound insulating material is attached to the conical sound insulating plate.
[0019]
In the cooling device for a rotating electric machine according to the invention of
[0020]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a cooling apparatus for a rotating electric machine according to the second aspect of the present invention, wherein a sound insulating material is attached to the polygonal pyramid-shaped sound insulating plate.
[0021]
In the cooling device for a rotating electrical machine according to the invention of claim 4, in addition to the action of the invention of
[0022]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a cooling apparatus for a rotating electric machine according to the first or third aspect of the present invention, wherein the bottom diameter of the conical sound insulating plate attached to the inner surface of the ventilation path is the suction of the cooling fan. It is characterized by being formed larger than the aperture.
[0023]
In the cooling apparatus for a rotating electric machine according to the invention of
[0024]
A cooling device for a rotating electrical machine according to a sixth aspect of the present invention is the cooling device for a rotary electric machine according to the second or fourth aspect of the present invention, wherein the minimum width of the bottom surface of the polygonal pyramid-shaped sound insulating plate attached to the inner surface of the ventilation path is the cooling device. It is characterized by being formed larger than the inlet diameter of the fan.
[0025]
In the cooling device for a rotating electric machine according to the invention of
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is an explanatory view of a cooling device for a rotating electrical machine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a front view seen from the anti-direct connection side of the rotating electrical machine, and FIG. It is a partially cutaway schematic sectional view of a side surface.
[0027]
In FIG. 1A, the
[0028]
That is, as shown in FIG. 1B, the external air ventilation path indicated by the
[0029]
Similarly, when the ventilation path is formed by a polygonal pyramid-shaped sound insulation board instead of the conical shape, the inner
[0030]
Further, the length h 1 of the inner surface
[0031]
As described above, according to the first embodiment, the cooling air is sucked from the
[0032]
Further, the ventilation path is formed in a conical shape or a polygonal pyramid shape, and the sucked air flows toward the center of the cooling
[0033]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is an explanatory view of a cooling device for a rotating electrical machine according to a second embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) is a front view seen from the anti-direct connection side of the rotating electrical machine, and FIG. It is a partially cutaway schematic sectional view of a side surface. In the second embodiment, a
[0034]
In FIG. 2 (b), a generally used
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the first and second aspects of the invention, the inner and outer sound insulation plates of the ventilation path extending from the air intake port of the intake cover to the cooling fan are formed in a conical shape or a polygonal pyramid shape. As a result, the shape of the ventilation path can be made with little change in the ventilation area and less bending of the flow. Accordingly, it is possible to greatly reduce the pressure loss in the ventilation path, and at the same time, it is possible to greatly reduce the noise in the direction opposite to the direct connection side.
[0036]
According to the third and fourth aspects of the present invention, the sound-absorbing material is affixed to the inner and outer sound-insulating plates of the ventilation passage extending from the air intake port of the intake cover to the cooling fan, so that there is no change in the ventilation area. It can be set as the ventilation path shape with few bending of a flow. Accordingly, it is possible to greatly reduce the pressure loss in the ventilation path, and at the same time, it is possible to greatly reduce the noise in the direction opposite to the direct connection side.
[0037]
According to the fifth and sixth aspects of the present invention, air can be sucked from the circumferential direction with respect to the center line of the cooling fan and the rotor shaft, so that the flow rate distribution in the suction port of the cooling fan can be made uniform.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a cooling device for a rotating electrical machine according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 (a) is a front view of the rotating electrical machine as viewed from the opposite direct connection side; (B) is the partially notched schematic sectional drawing of the side surface.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a cooling device for a rotating electrical machine according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 2 (a) is a front view of the rotating electrical machine as viewed from the non-direct connection side, FIG. (B) is the partially notched schematic sectional drawing of the side surface.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional cooling device for a rotating electrical machine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
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