JP6110338B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、回転電機本体と冷却器とを組み合わせた回転電機に関する。 Embodiments described herein relate generally to a rotating electrical machine that combines a rotating electrical machine body and a cooler.
電動機などの回転電機として、回転電機本体を冷却した高温の空気を、外気を流通させる複数の冷却管(パイプ)で構成された冷却器により通風冷却する全閉外扇形の回転電機がある(例えば、特許文献1参照)。 As a rotating electrical machine such as an electric motor, there is a fully-enclosed external fan-shaped rotating electrical machine that cools high-temperature air that has cooled the rotating electrical machine main body with a cooler configured by a plurality of cooling pipes (pipes) that circulate outside air (for example, Patent Document 1).
この回転電機の冷却器内には、軸方向に貫通する複数のパイプが配置されており、このパイプ内には、冷却媒体として電動機の外気が流れている。そして、このパイプの外側に回転電機内を冷却して高温となった内気を交差させて外気との熱交換を行い、冷却する構造である。 A plurality of pipes penetrating in the axial direction are arranged in the cooler of the rotating electric machine, and the outside air of the electric motor flows as a cooling medium in the pipes. And it is the structure which cools the inside of a rotary electric machine on the outer side of this pipe, crosses the inside air which became high temperature, performs heat exchange with outside air, and cools.
このような構造の場合、高温の内気を交差方向に流すために、パイプと直交する仕切り板を設けているが、冷却器への内気の入り口及び出口と、仕切り板との位置関係により、仕切板近傍に内気が流れにくい部分が生じる。このため、この部分の熱交換が充分に行われず、冷却効率が悪かった。 In the case of such a structure, a partition plate orthogonal to the pipe is provided in order to flow high-temperature inside air in the crossing direction. However, depending on the positional relationship between the inlet and outlet of the inside air to the cooler and the partition plate, A portion where the inside air hardly flows is generated near the plate. For this reason, the heat exchange of this part was not fully performed and the cooling efficiency was bad.
本発明が解決しようとする課題は、冷却器内の空気の流れを改善することにより、冷却効率を向上させた回転電機を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a rotating electrical machine with improved cooling efficiency by improving the flow of air in the cooler.
本発明の実施の形態に係る回転電機は、回転軸方向の一端部側から供給され、内部を冷却した空気を前記回転軸方向の他端部側から排出させる回転電機本体と、この回転電機本体の前記回転軸方向と長さ方向が並列に配置され、それぞれ内部に冷却媒体が流れる複数本の冷却管を有する冷却器と、この冷却器の、前記長さ方向中間部に設けられ、この冷却器による冷却空間を、その長さ方向に仕切って一方の冷却空間と他方の冷却空間とを形成する仕切り板と、前記回転電機本体の両端部、及び前記冷却器の外面を、それぞれ間隔を保って覆い、前記回転電機本体の他端側から排出された空気を前記冷却器の一方の冷却空間と交差する方向に案内し、この一方の冷却空間と交差した空気を他方の冷却空間側に導き、この他方の冷却空間と交差させ、この他方の冷却空間と交差した空気を、前記回転電機本体の前記一端側から供給させるカバーとを備え、前記仕切り板に、前記一方の冷却空間と交差する方向に流れる空気の一部を前記他方の冷却空間内へ直接通気させる通気部を設けたことを特徴とする。 A rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention includes a rotating electrical machine body that is supplied from one end side in the direction of the rotation axis and discharges air that has cooled the inside from the other end side in the direction of the rotation axis, and the rotating electrical machine body The rotating shaft direction and the length direction of the cooling device are arranged in parallel, and each of the cooling device has a plurality of cooling pipes through which the cooling medium flows, and the cooling device is provided at the intermediate portion in the length direction. The cooling space formed by the cooler is partitioned in the longitudinal direction to form one cooling space and the other cooling space, the both ends of the rotating electrical machine main body, and the outer surface of the cooler are kept spaced from each other. The air discharged from the other end side of the rotating electrical machine main body is guided in a direction intersecting with one cooling space of the cooler, and the air intersecting with one cooling space is guided to the other cooling space side. Intersects with this other cooling space And a cover for supplying air intersecting with the other cooling space from the one end side of the rotating electrical machine body, and a part of the air flowing in the direction intersecting with the one cooling space is provided on the partition plate. A vent portion for directly ventilating the other cooling space is provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
先ず、図4を用いて、この実施の形態に係る回転電機と同種のものの基本構成を説明する。この回転電機10は、回転電機本体11、この回転電機本体11の内部を冷却して高温となった空気(以下、内気とも呼ぶ)を冷却する冷却器12、この冷却器12の長さ方向中間部に設けられる仕切り板13、及びこれら全体を覆うカバー14により概略構成される。
First, the basic configuration of the same type of rotating electrical machine according to this embodiment will be described with reference to FIG. The rotating
回転電機本体11は、回転軸16の外周に一体的取り付けられた回転子17、及びこの回転子17の外周面と所定の間隙で対峙する固定子18を有する。回転軸16は、その両端部が図示しない軸受により回転自在に軸支されている。また、この回転軸16と回転子17との間には、軸方向に沿って通気路20が形成されており、また、回転子17及び固定子18の、軸方向に沿う互いに対向する複数個所には、それらの半径方向に沿う通風ダクト(図示省略)が形成されている。さらに、固定子18の外側には、その外周面と間隔を保って本体カバー21が配置されている。
The rotating electrical machine
回転電機本体11では、その軸方向の一端部側(図示左側)から供給された空気(内気)が通気路20を通って矢印aで示すように軸方向に流れ、この軸方向の複数箇所に形成された半径方向に伸びる通風ダクト(図示省略)を通って矢印bで示すように流れて、回転子17及び固定子18の内部を冷却する。この後、固定子18の外周と本体カバー21との間を矢印cで示すように流れ、回転電機本体11の軸方向の他端部側(図示右側)から排出される。回転電機本体11から排出された空気は、回転軸16の図示右端部に取り付けられたファン22により、矢印dで示すように冷却器12に向けて送風される。
In the rotating electrical machine
冷却器12は、回転電機本体11の回転軸方向と長さ方向が並列に配置された複数本の冷却管(図示せず)を有する。これら冷却管は、複数本が相互に間隔を保って平行に配置されており、それぞれ内部には冷却媒体が流れる。この冷却管に流れる冷却媒体としては、図示しない外扇により送風される外気などが用いられる。
The
この冷却器12の、長さ方向中間部には前述のように仕切り板13が設けられている。この仕切り板13は、冷却器12による冷却空間を、その長さ方向に仕切って、図示右側の一方の冷却空間12Aと、図示左側の他方の冷却空間12Bとに区分する。
As described above, the
カバー14は、回転電機本体11及び冷却器12を含む全体を覆うもので、図示のように、回転電機本体11の左右両端部、及び冷却器12の外面(図示上面)を、それぞれ間隔を保って覆っている。したがって、回転電機本体11の他端側(図示右端側)から排出され、ファン22により送風された空気を、前述したように矢印dの方向に導き、矢印eで示すように、冷却器12の一方の冷却空間12Aと交差する方向に案内する。また、この一方の冷却空間12Aと交差した空気を矢印fで示すように他方の冷却空間12B側に導き、矢印gで示すように、この他方の冷却空間12Bと交差させる。そして、この他方の冷却空間12Bと交差した空気を、矢印hで示すように、再び回転電機本体11へ、その一端側(図示左端側)から供給させる。
The
このような構成の回転電機10では、回転電機本体11内部を冷却してその図示右端側から排出された空気(内気)は、ファン22により冷却器12に向けて送風される。そして、冷却器12を構成する複数本の冷却管の外周と交差接触し、冷却管内の冷却媒体と熱交換して冷却される。すなわち、矢印e,f,gの経路で流れ、矢印hで示すように再び回転電機本体11に供給される。
In the rotating
この場合、冷却器12の冷却空間12A,12Bにおける内気の流れは、理想的には、図4において矢印e,gで示すように、冷却空間12A,12Bのほぼ全域において、冷却器12を構成する図示しない冷却管とほぼ直角に交差することが、冷却効率の上から好ましい。
In this case, the flow of the inside air in the
しかしながら、冷却空間12A,12Bにおける空気の流れは、図4において矢印e,gで示したような理想的な流れにはなり難く、実際には、図5で示すような流れとなる。すなわち、回転電機本体11に対する内気の供給部及び排出部が、図示左右端に位置しているため、冷却空間12Aについてみると、矢印dで示すように冷却器12に向った空気は、冷却空間12Aの図示右端寄りでは矢印e1で示すようにほぼ垂直な方向に流れるが、中央よりの部分では、矢印e2で示すように仕切り板13の上部に向う斜め方向の流れとなる。すなわち、矢印e1,e2で示す二つの主たる流れを形成する。これは冷却空間12B側でも同じであり、矢印g1,g2で示す二つの主たる流れが形成される。
However, the flow of air in the
このため、仕切り板13の下部近傍の部分Xでは、空気が殆ど流れずに淀んでしまい、冷却器12における冷却管内の冷却媒体(外気)との熱交換が行われず、冷却効率が低下する。
For this reason, in the part X near the lower part of the
この場合、回転電機本体11の本体カバー21の外面と冷却器12の図示下面との間隔Y(図4に示す)を大きして、この間の空気を流れ易くしたり、冷却器12を構成する図示しない複数の冷却管を密に配置して、矢印d方向の空気の流れに対する抵抗を大きくし、その上昇を抑止したりする。このようにすれば、矢印d1(図4に示す)のように、仕切り板13寄りにも空気が流れ、結果として、冷却領域12Aの全域において空気の流れが図4の矢印eで示すようにほぼ垂直となり、理想的な空気の流れに近い状態となる。
In this case, the distance Y (shown in FIG. 4) between the outer surface of the
しかし、前述した間隔Yを大きくすることは、本体カバー21の外面とカバー14の内面で形成される風導の大形化を招き、製造コスト及び重量の増大につながる。また、冷却器12を構成する複数の冷却管を密に配置することは通気抵抗の増大をもたらし、運転効率が低下する。したがって、これらの構成は採用し難い。
However, increasing the above-described distance Y leads to an increase in the size of the air guide formed by the outer surface of the
そこで、この実施の形態では、図1で示すように、仕切り板13に、図示左右に貫通する通気部24を設け、一方の冷却空間12Aと交差する方向に流れる空気の一部を、矢印iで示すように、他方の冷却空間12B内へ直接通気させるように構成した。このように構成すると、これまで、図5で示すように、仕切り板13の上部を通っていた流れe1,e2に対して、図1で示すように、バイパスとなる流れiを設けることとなる。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the
このバイパスとなる流れiを設けたことにより、前述した流れe1,e2を、本体カバー21の外面とカバー14の内面で形成される風導内下部に誘導する流れを生み出すことができる。この結果、冷却器12を構成する複数の冷却管との実質的な伝熱面積を増やすことができ、冷却効率が向上する。
By providing the flow i serving as a bypass, it is possible to generate a flow that guides the above-described flows e1 and e2 to the lower portion of the air guide formed by the outer surface of the
なお、この流れiの通気量が大きくなり過ぎても、冷却効率はかえって下がってしまうので、通気量を最適化する必要がある。この最適な通気量は、冷却器12を構成する冷却管の本数やその束密度、本体カバー21の外面とカバー14の内面で形成される風導の大きさ、及び全体の通風量などによって種々異なるので一義的に得ることは難しく、現場合わせ等により実証的に決めればよい。
Note that even if the flow rate of the flow i becomes too large, the cooling efficiency is lowered, and it is necessary to optimize the flow rate. This optimum air flow rate varies depending on the number of cooling pipes constituting the cooler 12 and the bundle density thereof, the size of the air guide formed by the outer surface of the
通気部24の具体的形状としては、図2で示すように、一方の冷却空間から他方の冷却空間に通じる複数の小孔とする。孔の形状は図示の真円形に限らず、楕円形や多角形でもよく、さらには、図3で示すように、スリットであっても構わない。なお、図2、図3において、符号25は、冷却装置12を構成する複数本の冷却管を示しており、仕切り板13及び図1で示した冷却空間12A,12Bを貫通して設置され、その内部には冷却媒体が流通する。
As a specific shape of the
ここで、仕切り板13の通気部24による通気量は、図2で示した孔状の通気部24の場合、孔の大きさや個数、配置を調整することで最適化できる。また、図3のスリット状の通気部24の場合は、スリット幅やその個数、配置位置などを調整することで最適化できる。
Here, in the case of the hole-shaped
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの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。これら新規な実施形態は、その他のさまざま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。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10・・・回転電機
11・・・回転電機本体
12・・・冷却器
12A,12B・・・冷却空間
13・・・仕切り板
14・・・カバー
16・・・回転軸
24・・・通気部
25・・・冷却管
DESCRIPTION OF
Claims (3)
この回転電機本体の前記回転軸方向と長さ方向が並列に配置され、それぞれ内部に冷却媒体が流れる複数本の冷却管を有する冷却器と、
この冷却器の、前記長さ方向中間部に設けられ、この冷却器による冷却空間を、その長さ方向に仕切って一方の冷却空間と他方の冷却空間とを形成する仕切り板と、
前記回転電機本体の両端部、及び前記冷却器の外面を、それぞれ間隔を保って覆い、前記回転電機本体の他端側から排出された空気を前記冷却器の一方の冷却空間と交差する方向に案内し、この一方の冷却空間と交差した空気を他方の冷却空間側に導き、この他方の冷却空間と交差させ、この他方の冷却空間と交差した空気を、前記回転電機本体の前記一端側から供給させるカバーとを備え、
前記仕切り板に、前記一方の冷却空間と交差する方向に流れる空気の一部を前記他方の冷却空間内へ直接通気させる通気部を設けた、
ことを特徴とする回転電機。 A rotating electrical machine main body that is supplied from one end side in the rotation axis direction and discharges air that has cooled the inside from the other end side in the rotation axis direction;
A cooler having a plurality of cooling pipes in which the rotation axis direction and the length direction of the rotating electrical machine main body are arranged in parallel, and in which a cooling medium flows, respectively;
A partition plate provided in the longitudinal direction intermediate portion of the cooler, and partitioning a cooling space by the cooler in the length direction to form one cooling space and the other cooling space;
The both ends of the rotating electrical machine body and the outer surface of the cooler are respectively covered at intervals, and the air discharged from the other end side of the rotating electrical machine body is crossed with one cooling space of the cooler. The air that crosses the one cooling space is guided to the other cooling space side, crosses the other cooling space, and the air that crosses the other cooling space flows from the one end side of the rotating electrical machine main body. With a cover to supply,
The partition plate is provided with a ventilation portion that directly vents part of the air flowing in the direction intersecting the one cooling space into the other cooling space.
Rotating electric machine characterized by that.
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