JP6134310B2 - 全閉型回転電機 - Google Patents

Description

この発明は、密閉構造のケーシングを備えた全閉型回転電機（電動機または発電機）に係り、特に、ケーシング内に内部循環送風ファンおよび空気冷却器を備えた全閉型回転電機に関する。

特許文献１には、２台の電動機を一つのケーシング内に収容して、このケーシング内に循環送風ファンおよび空気冷却器を配置して、回転子や固定子などを冷却する技術が記載されている。

この特許文献１に記載された例では、内部循環送風ファンの下流側に空気冷却器が配置され、空気冷却器で冷却された空気が回転子や固定子などを冷却する構造になっている。この構造により、空気冷却器で冷却された空気が、内部循環送風ファンでの発熱によって加熱されることなく、回転子や固定子などを冷却するために使用される。そのため、空気冷却器の下流側に内部循環送風ファンが配置される場合に比べて高い冷却効率が得られる。

特開平４−２４０号公報

上記特許文献１に記載された技術では、ケーシング内の空気の循環が、必ずしも自然対流を補助する構造になってはいないので、内部循環送風ファンの駆動動力の一部が無駄に使われる。

この発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、全閉型回転電機において、ケーシング内を効率よく冷却することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る全閉型回転電機は、水平方向の回転軸の周りに回転可能に支持された回転シャフトと、前記回転シャフトに固定された回転子と、半径方向間隙を介して前記回転子の半径方向外周を取り囲んで配置された固定子と、前記固定子の上方で前記固定子の前記回転軸の方向の中央部の上方位置をはさんで両側に配置されて冷却水によって冷却される２個の空気冷却器と、前記回転子、前記固定子および前記空気冷却器を収容し、前記回転シャフトが貫通する密閉構造のケーシングと、前記ケーシング内で前記２個の空気冷却器の上方に配置されて、前記ケーシング内の空気を吸い込んで前記空気冷却器に向けて下向きに送る少なくとも１個の内部循環送風ファンと、を有し、前記２個の空気冷却器で冷却されて下降した空気が、前記固定子および前記回転子を冷却した後に、前記固定子の前記回転軸の方向の中央部から上昇し、その後に前記少なくとも１個の内部循環送風ファンによって下向きに前記２個の空気冷却器に向けて吹き付けられて前記ケーシング内で循環するように構成されていて、前記少なくとも１個の内部循環送風ファンから前記２個の空気冷却器それぞれを通って前記固定子の前記回転軸の方向の中央部をはさんだ前記回転軸の方向の両側に達する２個の下降空気流路と、前記２個の下降空気流路にはさまれて形成されて前記固定子の前記回転軸の方向の中央部の上方から前記少なくとも１個の内部循環送風ファンに達する上昇空気流路と、を仕切る仕切壁と、が形成されていて、前記２個の空気冷却器の１個ずつが前記２個の下降空気流路それぞれに配置され、前記上昇空気流路には空気冷却器が配置されていないこと、を特徴とする。

この発明によれば、全閉型回転電機において、ケーシング内を効率よく冷却することができる。

本発明に係る全閉型回転電機の第１の実施形態を示す模式的立断面図である。 本発明に係る全閉型回転電機の第２の実施形態を示す模式的立断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明に係る全閉型回転電機の実施形態について説明する。ここで、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、本発明に係る全閉型回転電機の第１の実施形態を示す模式的立断面図である。図示の例は全閉型誘導電動機である。

回転シャフト１１は、２個の軸受（図示せず）によって、水平方向の回転軸の周りを回転可能に支持されている。回転シャフト１１には回転子１２が固定され、回転子１２の半径方向外側を取り囲んで固定子１３が配置されている。

回転子１２および固定子１３を収容する密閉構造のケーシング１４が配置され、回転シャフト１１はケーシング１４を貫通して延びている。ケーシング１４内で固定子１３の上方に、２個の空気冷却器１５が配置されている。２個の空気冷却器１５は、回転軸方向に互いに間をあけて配置されている。空気冷却器１５はそれぞれ、伝熱管１６を備えている。各伝熱管１６内にケーシング１４外から冷却水が供給され、伝熱管１６内で温められた冷却水がケーシング１４外に排出すように構成されている。

ケーシング１４内で空気冷却器１５の上方の回転軸方向両端近くに２個の内部循環送風ファン１７が配置されている。内部循環送風ファン１７には、それぞれ送風ファン用電動機１８が連結されていて、ケーシング１４の外から供給される電力により送風ファン用電動機１８が回転し、それにより、内部循環送風ファン１７が回転する。２個の内部循環送風ファン１７はそれぞれ、回転シャフト１１の回転軸と平行な回転軸周りに回転可能であって、ケーシング１４内の頂部付近の空気を回転軸方向外向きに受け入れて、下方に、すなわち空気冷却器１５の伝熱管１６の周囲に向けて吹き出す。

ケーシング１４内で、２個の内部循環送風ファン１７から２個の空気冷却器１５それぞれの伝熱管１６の周囲を通って固定子１３の回転軸方向中央部をはさんだ回転軸方向両側に達する２個の下降空気流路１９と、２個の下降空気流路１９にはさまれて形成された上昇空気流路２０とが仕切られるように、仕切壁２１が形成されている。上昇空気流路２０は、固定子１３の回転軸方向中央部の上方から２個の内部循環送風ファン１７に至る流路である。

以上説明した構成において、回転子１２および固定子１３で加熱された空気は、固定子１３の上方から回転軸方向中央に形成された上昇空気流路２０内を上昇し、ケーシング１４内の頂部付近に達する。この高温の空気は、２個の内部循環送風ファン１７によって、回転軸方向外側向きに駆動され、さらに、内部循環送風ファン１７通過後に下向きに駆動され、２個の下降空気流路１９内を下降する。図１で、ケーシング１４内の空気の流れを矢印で示している。下降空気流路１９内を下降する空気は、初めに空気冷却器１５で冷却され、低温の空気が、回転子１２および固定子１３に、回転軸方向両端部から供給される。

本実施形態によれば、空気冷却器１５で冷却された低温の空気が、内部循環送風ファン１７を経由せず直接に回転子１２および固定子１３に供給されるので、冷却効率が高い。また、ケーシング１４内の空気の循環は自然対流の場合と同様であって、内部循環送風ファン１７は自然対流を促進するように作用する。そのため、内部循環送風ファン１７の駆動エネルギを最小限とすることができる。

［第２の実施形態］
図２は、本発明に係る全閉型回転電機の第２の実施形態を示す模式的立断面図である。

この実施形態では、ケーシング１４内の頂部の中央に１個の内部循環送風ファン１７が設置されている。内部循環送風ファン１７は、鉛直方向の回転軸周りに回転可能であって、送風ファン用電動機１８によって回転する。

その他の構成は、第１の実施形態とほぼ同様である。

以上説明した構成において、回転子１２および固定子１３で加熱された空気は、固定子１３の上方から回転軸方向中央に形成された上昇空気流路２０内を上昇し、ケーシング１４内の頂部に達する。この高温の空気は、ケーシング１４内の頂部中央に設けられた１個の内部循環送風ファン１７によって、回転軸方向外側向き且つ下向きに駆動され、２個の下降空気流路１９内を下降する。図２で、ケーシング１４内の空気の流れを矢印で示している。下降空気流路１９内を下降する空気は、初めに空気冷却器１５で冷却され、低温の空気が、回転子１２および固定子１３に、回転軸方向両端部から供給される。

本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

［他の実施形態］
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。これら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。

１１ 回転シャフト
１２ 回転子
１３ 固定子
１４ ケーシング
１５ 空気冷却器
１６ 伝熱管
１７ 内部循環送風ファン
１８ 送風ファン用電動機
１９ 下降空気流路
２０ 上昇空気流路
２１ 仕切壁

Claims (5)

1. 水平方向の回転軸の周りに回転可能に支持された回転シャフトと、
   前記回転シャフトに固定された回転子と、
   半径方向間隙を介して前記回転子の半径方向外周を取り囲んで配置された固定子と、
   前記固定子の上方で前記固定子の前記回転軸の方向の中央部の上方位置をはさんで両側に配置されて冷却水によって冷却される２個の空気冷却器と、
   前記回転子、前記固定子および前記空気冷却器を収容し、前記回転シャフトが貫通する密閉構造のケーシングと、
   前記ケーシング内で前記２個の空気冷却器の上方に配置されて、前記ケーシング内の空気を吸い込んで前記空気冷却器に向けて下向きに送る少なくとも１個の内部循環送風ファンと、
   を有し、
   前記２個の空気冷却器で冷却されて下降した空気が、前記固定子および前記回転子を冷却した後に、前記固定子の前記回転軸の方向の中央部から上昇し、その後に前記少なくとも１個の内部循環送風ファンによって下向きに前記２個の空気冷却器に向けて吹き付けられて前記ケーシング内で循環するように構成されていて、
   前記少なくとも１個の内部循環送風ファンから前記２個の空気冷却器それぞれを通って前記固定子の前記回転軸の方向の中央部をはさんだ前記回転軸の方向の両側に達する２個の下降空気流路と、前記２個の下降空気流路にはさまれて形成されて前記固定子の前記回転軸の方向の中央部の上方から前記少なくとも１個の内部循環送風ファンに達する上昇空気流路と、を仕切る仕切壁と、が形成されていて、
   前記２個の空気冷却器の１個ずつが前記２個の下降空気流路それぞれに配置され、前記上昇空気流路には空気冷却器が配置されていないこと、を特徴とする全閉型回転電機。
2. 前記少なくとも１個の内部循環送風ファンを駆動する少なくとも１個の送風ファン用電動機をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の全閉型回転電機。
3. 前記２個の空気冷却器それぞれは、前記ケーシング内に配置された伝熱管を備え、前記伝熱管内に前記ケーシングの外から冷却水が供給されるように構成されていること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の全閉型回転電機。
4. 前記少なくとも１個の内部循環送風ファンは、前記ケーシング内で前記回転軸の方向の両端部に配置されて前記回転軸に平行な軸周りに回転する２個の内部循環送風ファンからなること、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型回転電機。
5. 前記少なくとも１個の内部循環送風ファンは、前記ケーシング内で前記回転軸の方向の中央位置に配置されて鉛直方向の軸周りに回転する１個の内部循環送風ファンからなること、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型回転電機。

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