JP4846065B1 - 回転電機 - Google Patents

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Abstract

固定子13と、固定子13内に配置された回転子4と、固定子13と回転子4とを内包するフレーム10と、回転軸1の駆動側1aおよび反駆動側1bを支持する一対の軸受7a、7bと、回転軸1に装架されたファン50aと、を備え、ファン50aには、回転子4の半径方向に延設され回転子4の回転方向に概略等間隔に立設された複数の羽根53aが形成され、各羽根53aは、回転子4に直交する方向の断面が前記半径方向に延在する楕円状を成し、かつ、前記断面がファン50a側に向かうにつれて末広がりとなる。
【選択図】図1

Description

本発明は、鉄道車両に適用される回転電機に関して、特に、回転子軸に設置されるファンの羽根構造に関するものである。
鉄道車両に適用される従来の回転電機は、鉄道車両の進む方向が前後とも同頻度であることから、同頻度で正転・逆転が使用される。そのため、当該回転電機に使用される内扇ファンまたは外扇ファンには、平板状の羽根もしくは直線と円弧とを組み合わせた羽根が用いられていた(例えば、下記特許文献1)。
他方、鉄道車両に適用される従来の回転電機には、その小型化を達成しつつ、ファンの風量を増大させて冷却効率を一層高めるという要求が課されるわけであるが、冷却効率(すなわち風量)に比例してファンから発生する騒音も大きくなるため、規定の騒音値を満足できなくなってしまう場合がある。そこで、従来の回転電機には、ファンの発生する風量を抑え、冷却効率を下げながら騒音値が規定内に入るようにファンを選定するという手法が採られていた。
だたし、このような手法で設計をした場合には、冷却効率が低いファンを選定することになるため、回転電機から発生する熱量を下げる必要がある。この熱量を下げるには、例えば、回転子に配設されるローターバーの銅量を増やして抵抗値を下げるなどの措置が一般的であるが、必然的に回転電機は大型化することになる。このように、ファンから発生する騒音値が高い場合には風量を下げなければならず、風量を下げれば冷却効率が低くなるため回転電機の発熱量自体を下げる必要があり、結果として、回転電機を大型化しなければならないという問題があった。従って、ファンの更なる改良が切望されていた。
特開2003−88045号公報(図2、図4)
上記特許文献1に示される回転電機は、その羽根の断面形状が直線と円弧とを組み合わせたものであるので、羽根付近を通過する冷却風が羽根の後方部分、すなわち羽根の直線部分から剥離する頻度が多く、渦や乱流が発生して騒音の原因になる場合があるという課題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、風量を低下させることなくファンから発生する騒音を抑制可能な回転電機を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、固定子と、前記固定子内に配置された回転子と、前記固定子と前記回転子とを内包するフレームと、回転軸の駆動側および反駆動側を支持する一対の軸受と、機内に設置され前記回転軸に装架されて機内の空気を撹拌するファンと、を備え、前記ファンには、前記回転子の半径方向に延設され前記回転子の回転方向に概略等間隔に立設された複数の羽根が形成され、前記各羽根は、円盤状を成し前記回転軸が挿入される貫通穴が形成された主板と、羽根の他端を保持するリングとの間に配設され、前記貫通穴から前記主板の外周方向に延在する楕円状を成し、かつ、前記リングから前記主板に向かうにつれて末広がりであること、を特徴とする。
この発明によれば、回転子に直交する方向の羽根の断面を、半径方向に延在する楕円状を成し、かつ、ファン側に向かうにつれて末広がりとなるようにしたので、風量を低下させることなく騒音を抑制することができる、という効果を奏する。
図1は、本発明の実施の形態にかかる回転電機の断面図である。 図2は、本発明の実施の形態にかかる羽根の斜視図である。 図3は、リングを取り外した状態におけるファンの斜視図である。 図4は、図2に示されるファンの要部を示す正面図である。 図5は、図2に示されるファンのA−A線に沿う断面図である。 図6は、図5に示されるファンのC−C線に沿う断面図である。 図7は、直線と円弧とを組み合わせた従来の羽根の断面図である。 図8は、図7に示される羽根を通過する冷却風の流れを説明するための図である。 図9は、本実施の形態にかかる羽根を通過する冷却風の流れを説明するための図である。 図10は、従来の羽根によって発生する騒音量と本実施の形態にかかる羽根によって発生する騒音量とを比較した図である。 図11は、本発明の実施の形態にかかる羽根構造を、反駆動側に装架された外扇ファンに適用した回転電機の断面図である。 図12は、本発明の実施の形態にかかる羽根構造を、反駆動側に装架された内扇外扇一体ファンに適用した回転電機の断面図である。
以下に、本発明にかかる回転電機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態.
図1は、本発明の実施の形態にかかる回転電機の断面図である。図1において、回転軸1の駆動側1aは、例えば鉄道車両用の場合、継手(図示せず)および減速歯車(図示せず)を介して鉄道車の車軸(図示せず)に連結され、車軸に取り付けられた車輪(図示せず)を駆動して車両を走行させるように構成されている。
回転軸1に一体化された回転子鉄心2には、回転軸1の軸方向に貫通した複数個の通風路2aが形成されている。また、回転子鉄心2の外周には回転子導体3が配置されている。回転子4は、回転子鉄心2と回転子導体3とで構成されている。
図1に示される外扇ファン50aは、回転軸1の駆動側1aに装架され、各通風路2aを通過した冷却風を機外に排出可能に設置されている。
回転軸1の駆動側1aは、駆動側ブラケット8aに配置された軸受7aによって回転自在に支持されている。この軸受7aはストッパ23およびストッパ24で位置決めされている。また、回転軸1の反駆動側1bは、反駆動側ブラケット8bに配置された軸受7bで回転自在に支持されている。この軸受7bはストッパ21およびストッパ22で位置決めされている。
フレーム10の機内側には、固定子鉄心11が回転子鉄心2と対向するように配置され、この固定子鉄心11には、固定子巻線12が配置されている。なお、固定子13は、固定子鉄心11と固定子巻線12とで構成されている。
反駆動側1bのフレーム10の一部には吸気孔14が形成され、駆動側ブラケット8aにはフレーム10の外周方向に開口する排気孔15が形成されている。
回転電機の動作を説明する。吸気孔14より機内(フレーム10、駆動側ブラケット8a、および駆動側ブラケット8aに取り囲まれる空間内)に取り込まれた冷却風は、通風路2aを通過する際に回転子4の熱を吸収する。通風路2aを通過した冷却風は、リング52aの内周側から、羽根53aとリング52aと主板51aとによって囲繞される空間に取り込まれ、外扇ファン50aの外周方向に放出され、排気孔15を介して機外に排出される。
次に、本実施の形態にかかる羽根53の構造を詳述する。ここで説明をする羽根53は、図1に示される羽根53aに適用可能とされるものである。説明の流れとしては、最初に図2〜6を用いて羽根53の形状に関して説明し、その後に、図7〜9を用いて従来の羽根と本実施の形態にかかる羽根53とを比較して説明する。
図2は、本発明の実施の形態にかかる羽根53の斜視図であり、図3は、リング52を取り外した状態におけるファン50の斜視図であり、図4は、図2に示されるファン50の要部を示す正面図であり、図5は、図2に示されるファン50のA−A線に沿う断面図であり、図6は、図5に示されるファンのC−C線に沿う断面図である。
図2および図3において、ファン50は、主たる構成として、円盤状を成し回転軸1が挿入される貫通穴が形成された主板51と、主板51の半径方向に延設され回転方向に概略等間隔に配置された複数の羽根53と、羽根53の他端を回転軸1方向から保持するリング52と、を有して構成されている。
このリング52は、羽根53の他端を保持して各羽根53の揺動を抑制すると共に、冷却風を羽根前縁部56から羽根後縁部57の方向へ効果的に導くためのものである。
図3および図5に示されるように、リング52と円錐状の主板51との間に設置された羽根53は、リング52から主板51に向かって末広がりの形状を成す。この形状によって、主板51と羽根53との接触面積が充分に確保され、羽根後縁部57の揺動を抑制することが可能である。
また、羽根53は、相対的に、主板51からリング52に向かって先細りの形状を成す。この形状によって、羽根53とリング52と主板51とに囲繞される空間へ取り込まれる冷却風の流速が損なわれることもない。
なお、図3および図5に示される羽根53は、ファン50の回転方向および半径方向に向かって末広がりの形状に形成されているが、これに限定されるものではなく、ファン50の回転方向に向かってのみ末広がりの形状に形成してもよいし、ファン50の半径方向に向かってのみ末広がりの形状に形成してもよい。
図4および図5において、羽根53は、リング52と主板51に挟まれる形で配設されているため、反駆動側1bからファン50の正面方向を見たときに、羽根後縁部57と羽根側面部55の一部がリング52によって隠れる形となる。冷却風は、リング52の内周側から、羽根53とリング52と主板51とによって囲繞される空間に取り込まれ、ファン50の外周方向に放出される。
次に、図6を用いて羽根53の形状に関して詳述する。図6に示される羽根53の形状は、回転子4に直交する方向の断面を示すものであり、図1に示される回転子4からファン50の正面方向を見たときのものである。
羽根53は、主板51の中心方向に形成され羽根53の先端を成す羽根前縁部56と、主板51の外周方向に形成され羽根53の後端を成す羽根後縁部57と、回転子4の回転方向に形成され羽根前縁部56と羽根後縁部57との間に介在する羽根側面部55とを有して構成されている。
羽根前縁部56は、図6の下側(すなわち主板51の中心方向)に向かうにつれて細くなるテーパー状に形成され、羽根後縁部57は、図6の上側(すなわち主板51の外周方向)に向かうにつれて細くなるテーパー状に形成されている。
ここで、羽根53の形状をより具体的に説明するため、以下のように定義する。回転子4の回転方向における羽根53の頂部(第1の頂部)をa、同図のファン50の半径方向における羽根53の頂部をb、a−aを通る軸線とb−bを通る軸線との交点をc、と定義する。
図6では、交点cから羽根後縁部57の頂部bまでの距離R1と、c−b間の距離R2とが異なる値に設定されていることがわかる。
さらに、羽根53は、羽根前縁部56側の曲率半径が同図の下側に向かうにつれて大となり、かつ、羽根後縁部57側の曲率半径が同図の上側に向かうにつれて大となるように形成されている。すなわち、交点cからの曲率半径が羽根前縁部56の頂部(第2の頂部)bに向かうにつれて大きくなり、また、交点cからの曲率半径が羽根後縁部57の頂部(第3の頂部)bに向かうにつれて大きくなる。
a−aを通る軸線よりも下側の曲面(すなわち羽根前縁部56)は、a−a間の距離R3よりも大きい曲率半径で形成されている。なお、R2は、曲率半径が最大のときの距離を示しており、R2はR3より大(R2>R3)となる。
同様に、a−aを通る軸線よりも上側の曲面(すなわち羽根後縁部57)は、R3よりも大きい曲率半径で形成されている。なお、R1は、曲率半径が最大のときの距離を示しており、R1はR3より大(R1>R3)となる。
なお、図6では、一例として、R1はR2より大、かつ、R2はR3より大(R1>R2>R3)となるように設定されているが、これに限定されるものではなく、R2がR1より大、かつ、R1はR3より大(R2>R1>R3)でもよい。
このように、本実施の形態にかかる羽根53は、b−bを通る軸線を中心に対称翼形状となっている。図1において吸気孔14から取り込まれた冷却風は、回転子1の通風路2a内をとおり、外扇ファン50aに取り込まれて回転電機の外に排出される。従来のファンを採用した場合、ファンの回転量を上げることで騒音が増大するために、回転子に配設されるローターバーの銅量を増やして抵抗値を下げるなどの措置が必要であった。本実施の形態では、図1に示される外扇ファン50aに、図6に示される対称翼形状の羽根53を用いている。そのため、外扇ファン50aから生じる騒音は、従来型の羽根を採用した外扇ファンに比して大幅に軽減される。
なお、図1に示した外扇ファン50aの構成要素と、図2〜5に示したファン50の構成要素と、の対応関係は以下の通りである。図1に示される主板51aは図2〜5に示される主板51に相当し、以下同様に、羽根53aは羽根53、羽根前縁部56aは羽根前縁部56、羽根後縁部57aは羽根後縁部57、リング52aはリング52にそれぞれ相当する。図2〜5に示した羽根53を、図1に示した羽根53aに適用した場合、ファン50aからの騒音が軽減される分だけ外扇ファン50aの回転量を上げて風量を増やすことができるため、回転電機の大型化を回避することが可能となる。
次に、図7〜9を用いて従来の羽根と本実施の形態にかかる羽根とを比較して説明する。
図7は、直線と円弧とを組み合わせた従来の羽根63の断面図であり、図8は、図7に示される羽根63を通過する冷却風の流れを説明するための図である。
図7に示される従来の羽根63の断面形状は、この羽根63を、図2に示されるファン50に適用した場合における回転子4に直交する方向の断面であり、図1に示される回転子4からファン50の正面方向を見たときのものである。
ここで、本実施の形態にかかる羽根53と従来の羽根63との相違点を説明するため、以下のように定義する。回転子4の円周方向における羽根63の頂部をa’、同図のファン50の半径方向における羽根63の頂部をb’、a’−a’を通る軸線とb’−b’を通る軸線との交点をc’と定義する。
さらに、羽根後縁部63c側においては、直線状を成す羽根側面部63bの端部をd、d−dを通る軸線とb’−b’を通る軸線との交点をeと定義する。
この従来型の羽根63では、交点cからの曲率半径が羽根前縁部63aの頂部b’に向かって小となり、かつ、交点eからの曲率半径が羽根後縁部63cの頂部b’に向かって兆となることがわかる。また、従来型の羽根63では、頂部a’から端部dに至る羽根側面部63bが直線状に形成されている。
図8には、図2に示したファン50が同図に示される回転方向に回転したときに、羽根前縁部63aから羽根後縁部63cに通流する冷却風の流れを示している。この場合、羽根前縁部63aの頂部と羽根後縁部63cの頂部とを結ぶ軸線の斜め方向から冷却風が浸入する。この冷却風は、図上側と図下側に別れた後に、羽根側面部63bに沿って各々通流し、再び羽根後縁部63cにて合流する。
ただし、図上側の羽根側面部63bに沿って通流する冷却風は、羽根側面部63bから羽根後縁部63cに至る付近にて剥離する頻度が多く、その結果、渦や乱流が発生して、これが騒音となって現れる場合がある。
図9は、本実施の形態にかかる羽根53を通過する冷却風の流れを説明するための図である。図9には、図2に示したファン50が同図に示される回転方向に回転したときに、羽根前縁部56から羽根後縁部57に通流する冷却風の流れを示している。この場合、羽根前縁部56の頂部と羽根後縁部57の頂部とを結ぶ軸線の斜め方向から冷却風が浸入する。この冷却風は、図上側と図下側に別れた後に、羽根側面部55に沿って各々通流し、再び羽根後縁部57にて合流する。
図9に示される羽根53では、図上側の羽根側面部55に沿って通流する冷却風が、羽根後縁部57に至る付近で剥離することなく通流する。従って、図8に示したような渦や乱流の発生が抑制される。
図10は、従来の羽根63によって発生する騒音量と本実施の形態にかかる羽根53によって発生する騒音量とを比較した図である。実線は従来の羽根63を用いた回転電機にて観測された騒音値(dBA)と風量との関係を示すデータである。一方、点線は本実施の形態にかかる羽根53を用いた回転電機にて観測された騒音測定値と風量との関係を示すデータである。
図10に示すように、同じ風量において発生する騒音を比較した場合、本実施の形態にかかる羽根53を用いた回転電機は、従来の羽根63を用いた回転電機に比して、騒音値が約1(dBA)以上小さくなることがわかる。
なお、上記説明では、フレーム10と駆動側ブラケット8aと反駆動側ブラケット8bとが別々の構成となっているが、これに限定されるものではなく、例えば、図1に示されるフレーム10、駆動側ブラケット8a、反駆動側ブラケット8bが一体構成されたフレームに置き換えてもよい。
次に、図2〜5に示されるファン50を、他の態様のファンに適用した実施例を説明する。
図11は、本発明の実施の形態にかかる羽根構造を反駆動側に装架された外扇ファン50bに適用した回転電機の断面図である。以下、図1に示した回転電機と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
反駆動側ブラケット8bの機外側に設置されたファンカバー9の中央部には、外気を導入可能に開口部が形成され、この開口部には、機外からフレーム10内に導入される冷却風内の塵埃を捕捉するためのフィルタ20が設置されている。
外扇ファン50bは、回転軸1の反駆動側1bの端部に嵌設され、反駆動側1bから回転軸1に螺入される所定のボルトで固定され、ファンカバー9は、フレーム10の内部に形成された通風路2bと連通している。従って、回転軸1が回転することにより、外扇ファン50bを介して導入された冷却風がファンカバー9および通風路2bを通流して排気孔15から排出される。このように、冷却風が通流することによって回転電機が効率的に冷却される。
外扇ファン50bは、主たる構成として、円盤状を成し回転軸1に設置される主板51bと、主板51bの半径方向に延設され回転方向に概略等間隔に配置され外部からの冷却風を機内に導入可能に形成された複数の羽根53bと、羽根53bの他端を反駆動側1bから保持するリング52bと、を有して構成されている。
羽根53bは、図2〜6に示される羽根53と同形状であるので、外扇ファン50bから生じる騒音は、従来型の羽根を採用した外扇ファンに比べて大幅に軽減される。
図11に示される外扇ファン50bを使用する回転電機によれば、騒音が軽減される分だけ外扇ファン50bの回転量を上げて風量を増やすことができるため、回転電機の大型化を回避することが可能となる。その結果、回転電機の小型化を図ることができ、かつ、回転電機のコストを低減することが可能となる。
なお、図11では、外扇ファン50bが回転軸1の端部に嵌設されているが、これに限定されるものではなく、例えば、外扇ファン50bに回転軸1を貫通させて固定してもよい。また、フレーム10とファンカバー9と反駆動側ブラケット8bと駆動側ブラケット8aとが別々の構成となっているが、これに限定されるものではなく、例えば、これらの要素を一体に形成されたフレームを用いて回転電機を構成することも可能である。
なお、図11に示した外扇ファン50bの構成要素と、図2〜5に示したファン50の構成要素と、の対応関係は以下の通りである。図11に示される主板51bは図2〜5に示される主板51に相当し、以下同様に、羽根53bは羽根53、羽根前縁部56bは羽根前縁部56、羽根後縁部57bは羽根後縁部57、リング52bはリング52にそれぞれ相当する。図2〜5に示した羽根53を、図11に示した羽根53bに適用した場合、外扇ファン50bからの騒音が軽減される分だけ外扇ファン50bの回転量を上げて風量を増やすことができるため、回転電機の大型化を回避することが可能となる。
図12は、本発明の実施の形態にかかる羽根構造を反駆動側に装架された内扇外扇一体ファン50cに適用した回転電機の断面図である。以下、図1および図11に示した回転電機と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
反駆動側ブラケット8bには、所定の位置に外気を導入可能に複数の吸気孔が形成され、この吸気孔を覆うようにフィルタ20が設置されている。吸気孔は、例えば、軸受7bの周囲に配設されている。
内扇外扇一体型ファン50cは、回転子4の反駆動側1bに設置されており、主たる構成として、円盤状の主板51cと、主板51cの半径方向に延設され回転方向に概略等間隔に配置され外部からの冷却風を機内に導入可能に形成された複数の羽根53cと、羽根53cの他端を反駆動側1bから保持するリング52cと、主板51cと回転子4との間に配置され固定子13および回転子4の周囲の空気を撹拌可能に形成された複数の羽根53dと、を有して構成されている。
羽根53cによって導入された冷却風は、矢印bで示される経路にて排気孔15から排出される。すなわち、冷却風は、反駆動側ブラケット8bとフレーム10が連通して形成された通風路2aを通流し、排気孔15およびフィルタ20bを介して機外に排出される。なお、図12では、一例として排気口15側にフィルタ20bが設置されているが、これに限定されるものではなく、フィルタ20bを設置しない態様であってもよい。
この羽根53cは、図2〜6に示される羽根53と同形状であるので、内扇外扇一体型ファン50cから生じる騒音は、従来型の羽根を採用した外扇ファンに比べて大幅に軽減される。
他方、羽根53dによって撹拌された空気は、例えば、矢印aで示される経路にて循環する。なお、図12に示される回転電機は、内扇外扇一体型ファン50cと回転子4とが一体となって回転するため、反駆動側ブラケット8bと内扇外扇一体型ファン50cとの間には、必然的に若干の隙間が設けられている。従って、羽根53dによって撹拌される空気は、主板51cと反駆動側ブラケット8bとの隙間部分から回転子4の周囲に浸入する空気も含まれる。
図12に示した内扇外扇一体型ファン50cの構成要素と、図2〜5に示したファン50の構成要素と、の対応関係は以下の通りである。図12に示される主板51cは図2〜5に示される主板51に相当し、以下同様に、羽根53cは羽根53、羽根前縁部56cは羽根前縁部56、羽根後縁部57cは羽根後縁部57、リング52cはリング52にそれぞれ相当する。
このように、図2〜5に示した羽根53を図12に示した羽根53cに適用した場合、騒音が軽減される分だけ風量を増やすことができるため、回転電機の大型化を回避することが可能となる。その結果、回転電機の小型化を図ることができ、かつ、回転電機のコストを低減することが可能となる。
また、図12に示される回転電機は、外扇ファンのみまたは内扇ファンのみを搭載した回転電機に比べて、回転子4および固定子13を効果的に冷却することが可能である。
なお、図12に示される回転電機は、羽根53cのみに図2〜6に示される羽根53を用いているが、これに限定されるものではなく、羽根53dにも図2〜6に示される羽根53を使用してもよい。
なお、本実施の形態では、図1に示される外扇ファン50a、図11に示される外扇ファン50b、および図12に示される内扇外扇一体型ファン50cに、図6に示される羽根53を適用した場合に関して説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、全閉外扇型回転電機に設置される内扇ファンにも、本実施の形態にかかる羽根53を適用可能である。この内扇ファンは、例えば、機内に配置され回転軸1に装架され、機内の空気を循環させて固定子13および回転子4に送風可能に形成された公知のものであるので、以下説明を割愛する。
なお、本実施の形態では、図1に示される外扇ファン50a、図11に示される外扇ファン50b、および図12に示される内扇外扇一体型ファン50cに、図2に示されるリング52を用いた場合に関して説明したが、これに限定されるものではない。例えば、リング52を使わない場合でも、ファン50の回転数が高い領域では羽根53の揺動が発生する可能性があるものの、上述同様の効果を得ることは可能である。
以上に説明したように、本実施の形態にかかる回転電機は、固定子13と、固定子13内に配置された回転子4と、固定子13と回転子4とを内包するフレーム10と、回転軸1の駆動側1aおよび反駆動側1bを支持する一対の軸受7a、7bと、機内に設置され回転軸1に装架されて機内の空気を撹拌する内扇ファンと、を備え、この内扇ファンには、回転子4の半径方向に延設され回転子4の回転方向に概略等間隔に立設された複数の羽根53が形成され、各羽根53は、回転子4に直交する方向の断面が前記半径方向に延在する楕円状を成し、かつ、前記断面がファン側に向かうにつれて末広がりとなるようにしたので、主板51と羽根53との接触面積が充分に確保され、羽根後縁部57の揺動を抑制することが可能である。
また、本実施の形態にかかる回転電機は、固定子13と、回転子4と、フレーム10と、軸受7a、7bと、外扇ファン50a、50bと、を備え、この外扇ファン50a、50bには、回転子4の半径方向に延設され回転子4の回転方向に概略等間隔に立設された複数の羽根53が形成され、各羽根53は、回転子4に直交する方向の断面が前記半径方向に延在する楕円状を成し、かつ、前記断面がファン側に向かうにつれて末広がりとなるようにしたので、上述同様に、羽根後縁部57の揺動を抑制することが可能である。
本実施の形態にかかる回転電機は、固定子13と、回転子4と、フレーム10と、軸受7a、7bと、回転子4の反駆動側1bに装架され機外からの冷却風を固定子13に送風し、かつ、機内の空気を撹拌する内扇外扇一体型ファン50cと、を備え、この内扇外扇一体型ファン50cには、回転子4の半径方向に延設され回転子4の回転方向に概略等間隔に立設された複数の羽根53が形成され、各羽根53は、回転子4に直交する方向の断面が前記半径方向に延在する楕円状を成し、かつ、前記断面がファン側に向かうにつれて末広がりとなるようにしたので、上述同様に、羽根後縁部57の揺動を抑制することが可能である。
また、本実施の形態にかかる羽根53は、回転子4に直交する方向の断面の形状が直線部を持たない形状である。従って、ファン50から生じる騒音が従来型の羽根63を採用したものに比べて大幅に軽減される。騒音が軽減される分だけ外扇ファン50aの回転量を上げて風量を増やすことができるため、回転電機の小型化を図ることができ、かつ、回転電機のコストを低減することが可能となる。
なお、本実施の形態では、従来の羽根63を、図6に示される羽根53に全て置き換えた態様(図3を参照)を説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、羽根53と図7に示される羽根63とを、交互に配列する態様であってもよい。
また、他の例としては、羽根63を複数連続して配列し、かつ、この配列に続けて羽根53を1つ配置する態様でもよく、例えば、羽根63を3つ配列した後に羽根53を1つ配置して、再び羽根63を3つ配列する。
また、他の例としては、羽根63を複数連続して配列し、かつ、この配列に続けて羽根53を複数連続して配列する態様でもよく、例えば、羽根63を3つ配列した後に羽根53を2つ配置して、再び羽根63を3つ配列する。
また、他の例としては、羽根53を複数連続して配列し、かつ、この配列に続けて羽根63を1つ配置する態様でもよく、例えば、羽根53を3つ配列した後に羽根53を1つ配置して、再び羽根53を3つ配列する。
このように羽根を配列した場合でも、従来の羽根63のみで構成されたファンに比して、騒音を低減することが可能であり、羽根53の割合が多いほど騒音低減効果が向上する。また、断面形状が単純は平板状の羽根と、本実施の形態にかかる羽根53と、を組み合わせるようにすれば、ファン50のコストを軽減することも可能である。
なお、本実施の形態では、図2から図6に示される羽根53を、鉄道車両用の回転電機に適用しているが、これに限定されるものではなく、羽根53をあらゆるファンにも適用可能である。
なお、本実施の形態に示した回転電機は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。
以上のように、本発明は、回転電機に適用可能であり、特に、風量を低下させることなくファンから発生する騒音を抑制可能な発明として有用である。
1 回転軸
1a 駆動側
1b 反駆動側
2a、2b 通風路
2 回転子鉄心
3 回転子導体
4 回転子
7a、7b 軸受
8a 駆動側ブラケット
8b 反駆動側ブラケット
9 ファンカバー
10 フレーム
11 固定子鉄心
12 固定子巻線
13 固定子
14 吸気孔
15 排気孔
20 フィルタ
21、22、23、24 ストッパ
50 ファン
50a、50b 外扇ファン
50c 内扇外扇一体型ファン
51、51a、51b、51c 主板
52、52a、52b、52c リング
53、53a、53b、53c、53d、63 羽根
55、63b 羽根側面部
56、56a、56b、56c、56d、63a 羽根前縁部
57、57a、57b、57c、57d、63c 羽根後縁部
a 第1の頂部
b 第2の頂部、第3の頂部

Claims (6)

  1. 固定子と、
    前記固定子内に配置された回転子と、
    前記固定子と前記回転子とを内包するフレームと、
    回転軸の駆動側および反駆動側を支持する一対の軸受と、
    機内に設置され前記回転軸に装架されて機内の空気を撹拌するファンと、
    を備え、
    前記ファンには、前記回転子の半径方向に延設され前記回転子の回転方向に概略等間隔に立設された複数の羽根が形成され、
    前記各羽根は、円盤状を成し前記回転軸が挿入される貫通穴が形成された主板と、羽根の他端を保持するリングとの間に配設され、前記貫通穴から前記主板の外周方向に延在する楕円状を成し、かつ、前記リングから前記主板に向かうにつれて末広がりであること、を特徴とする回転電機。
  2. 固定子と、
    前記固定子内に配置された回転子と、
    前記固定子と前記回転子とを内包するフレームと、
    回転軸の駆動側および反駆動側を支持する一対の軸受と、
    機外に設置され前記回転軸に装架されて機外からの冷却風を前記固定子に送風するファンと、
    を備え、
    前記ファンには、前記回転子の半径方向に延設され前記回転子の回転方向に概略等間隔に立設された複数の羽根が形成され、
    前記各羽根は、円盤状を成し前記回転軸が挿入される貫通穴が形成された主板と、羽根の他端を保持するリングとの間に配設され、前記貫通穴から前記主板の外周方向に延在する楕円状を成し、かつ、前記リングから前記主板に向かうにつれて末広がりであること、を特徴とする回転電機。
  3. 固定子と、
    前記固定子内に配置された回転子と、
    前記固定子と前記回転子とを内包するフレームと、
    回転軸の駆動側および反駆動側を支持する一対の軸受と、
    前記回転子の反駆動側に装架され、機外からの冷却風を前記固定子に送風し、かつ、機内の空気を撹拌するファンと、
    を備え、
    前記ファンには、反駆動側に配置され、前記回転子の半径方向に延設され前記回転子の回転方向に概略等間隔に立設された複数の羽根が形成され、
    前記各羽根は、円盤状を成し前記回転軸が挿入される貫通穴が形成された主板と、羽根の他端を保持するリングとの間に配設され、前記貫通穴から前記主板の外周方向に延在する楕円状を成し、かつ、前記リングから前記主板に向かうにつれて末広がりであること、を特徴とする回転電機。
  4. 前記各羽根の表面形状は、直線部を持たず、かつ、曲率半径が前記回転方向における第1の頂部から前記ファンの中心方向における第2の頂部に向かって大きくなること、を特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の回転電機。
  5. 前記各羽根の表面形状は、直線部を持たず、かつ、曲率半径が前記回転方向における第1の頂部から前記ファンの外周方向における第3の頂部までの距離に向かって大きくなること、特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の回転電機。
  6. 前記各羽根の表面形状は、前記第1の頂部から前記第2の頂部までの距離が、前記第1の頂部から第3の頂部までの距離よりも短いこと、を特徴とする請求項5に記載の回転電機。
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