JP6718842B2 - 全閉外扇形回転電機および冷却器 - Google Patents

Description

本発明は、全閉外扇形回転電機および冷却器に関する。

回転電機は、回転子および固定子を備えており、さらに、冷却器も備えているものも多い。冷却器が、外気による冷却による方式を用いている場合、多くは、全閉外扇形回転電機である。全閉外扇形回転電機においては、外扇が、回転子のロータシャフトの反結合側の端部に設けられている。外扇により駆動された外気は、冷却器の軸方向に延びた冷却管のそれぞれの一方の開口から冷却管内に流入し、他方の開口から外部に流出する。

全閉外扇形回転電機においては、フレームと冷却器カバーとで閉空間を形成している。通常は、空気などの冷却用気体（内気）がこの閉空間内を循環し、回転子鉄心、固定子鉄心および固定子巻線等を冷却する。冷却管はこの閉空間内を貫通しており、冷却管の外側は、閉空間内の冷却用気体の雰囲気である。冷却管内を通過する外気は、冷却管の外側の冷却用気体を冷却する。

実開昭６３−１０９５６０号公報 特許第４４８２００１号公報

冷却管内を流れる外気は、冷却管外の冷却用気体と熱交換し、冷却用気体を冷却する結果、流れるに従って、冷却用気体から交換熱を受け取り、温度が上昇する。この結果、外扇に近い反結合側領域に比べて、外扇から遠い結合側領域の方が、冷却管内の外気の温度が高くなる。

一方、冷却器内においては、冷却管の外部の密閉空間内の冷却用気体の流れは、通常、ガイド板等によりガイドされ、回転軸方向について結合側の領域と反結合側の領域とにほぼ均等に流れる。

この結果、反結合側領域での交換熱量に比べて、結合側領域の交換熱量が低くなり、固定子および回転子鉄心それぞれの結合側の部分の温度が高くなり、冷却器全体としての冷却効率が低下することとなる。

固定子の軸方向温度分布の均一化を図る方法としては、フレームの軸方向に沿って複数の排気孔を設けて、それぞれの開口面積を調節可能にする技術が知られている（特許文献１参照）。また、固定子の径方向外側に軸方向に沿って分割された流路を形成して、各流路の風量の調節を行う方法が知られている（特許文献２参照）。

しかしながら、これらの技術では、それぞれの風量を調節する必要があり、前記のような冷却器の構成に適用すると、複雑化するという問題があり、より簡素化された構成が望まれていた。

そこで、本発明は、簡素化された構成により回転電機の冷却効率を確保することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明は、軸方向に延びて回転可能に支持されたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に設けられた回転子鉄心と、を有する回転子と、前記回転子鉄心の径方向外側に設けられた円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を前記軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、前記固定子の径方向の外側に配されて前記回転子鉄心と前記固定子を収納するフレームと、前記回転子鉄心を挟んで前記軸方向の前記ロータシャフトの両側のそれぞれで前記ロータシャフトを支持する結合側軸受および反結合側軸受と、前記結合側軸受および前記反結合側軸受をそれぞれ固定支持し前記フレームの前記軸方向の端部に接続する結合側軸受ブラケットおよび反結合側軸受ブラケットと、前記軸方向に延びて互いに並列に配された複数の冷却管を有する冷却器と、前記冷却器を収納し、前記フレーム、前記結合側軸受ブラケットおよび前記反結合側軸受ブラケットとともに閉空間を形成する冷却器カバーと、前記ロータシャフトに取り付けられて前記閉空間内の冷却用気体を駆動する内扇と、前記ロータシャフトの反結合側軸受ブラケットの前記軸方向外側に取り付けられて前記複数の冷却管の内部に外気を供給する外扇と、を備える全閉外扇形回転電機であって、前記複数の冷却管のそれぞれは、前記外扇により供給される前記外気を受け入れて通過させる外管と、前記外管の内部に収納されて前記軸方向に前記外管内の第１の位置である当該外管の端部の位置からその下流側であって前記外管の出口よりは上流側の第２の位置まで延びて、前記第１の位置から前記第２の位置までは前記複数の冷却管内を前記外気が通過する流路を複数に区分する長手方向に延びた区画板と、を有し、前記区画板が設けられている前記軸方向の領域において、前記区画板と前記外管とに挟まれた外側流路に接する前記外管の部分を第１領域とし、前記区画板に囲まれた内側流路に接する前記外管の部分を第２領域として、前記区画板は、次の式（１）が成り立つように形成されることを特徴とする。（Ｓ１／Ｇ１）＞（Ｓ２／Ｇ２）＞０・・・（１）、なお、Ｓ１は前記第１領域の前記外管の表面積、Ｇ１は前記外側流路を流れる前記外気の重量流量、Ｓ２は前記第２領域の前記外管の表面積、Ｇ２は前記内側流路を流れる前記外気の重量流量を表す。

また、本発明は、軸方向に延びて互いに並列に配され冷却媒体により外部を冷却する複数の冷却管を有する冷却器であって、前記複数の冷却管のそれぞれは、前記冷却媒体を受け入れて通過させる外管と、前記外管の内部に収納されて前記軸方向に前記外管内の第１の位置である当該外管の端部の位置からその下流側の第２の位置まで延びて、前記第１の位置から前記第２の位置までは前記外管内を前記冷却媒体が通過する流路を複数に区分する長手方向に延びた区画板と、を有し、前記区画板が設けられている前記軸方向の領域において、前記区画板と前記外管とに挟まれた外側流路に接する前記外管の部分を第１領域とし、前記区画板に囲まれた内側流路に接する前記外管の部分を第２領域として、前記区画板は、次の式（１）が成り立つように形成されることを特徴とする。（Ｓ１／Ｇ１）＞（Ｓ２／Ｇ２）＞０・・・（１）、なお、Ｓ１は前記第１領域の前記外管の表面積、Ｇ１は前記外側流路を流れる外気の重量流量、Ｓ２は前記第２領域の前記外管の表面積、Ｇ２は前記内側流路を流れる前記外気の重量流量を表す。

本発明によれば、簡素化された構成により回転電機の冷却効率を確保することができる。

第１の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の構成を示す立断面図である。 第１の実施形態に係る回転電機の冷却器の冷却管の構成を示す斜視図である。 図２に示す冷却管の内管を示す斜視図である。 第２の実施形態に係る冷却器の冷却管が有する内管を示す斜視図である。 第３の実施形態に係る冷却器の冷却管が有する内管を示す斜視図である。 第４の実施形態に係る冷却器の冷却管の構成を示す斜視図である。 第５の実施形態に係る冷却器の冷却管の構成を示す斜視図である。 第６の実施形態に係る冷却器の冷却管の構成を示す斜視図である。 第７の実施形態に係る冷却器の冷却管の構成を示す斜視図である。 第８の実施形態に係る冷却器の冷却管の構成を示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る全閉外扇形回転電機および冷却装置について説明する。ここで、互いに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、第１の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の構成を示す立断面図である。全閉外扇形回転電機２００は、回転子１０、固定子２０、フレーム４０、および冷却器１００を有する。

回転子１０は、回転軸方向に水平に延びたロータシャフト１１と、ロータシャフト１１の径方向外側に設けられた回転子鉄心１２とを有する。ロータシャフト１１には、回転子鉄心１２を挟んでその軸方向の両側の部分にそれぞれ内扇５１ａおよび５１ｂが取り付けられている。ロータシャフト１１の一方には、電動機の場合は駆動対象、発電機の場合は原動機と結合するための結合部１１ａが設けられている。以下、軸方向に結合部１１ａに向かう方向を結合側、その反対方向を反結合側と呼ぶ。また、ロータシャフト１１の反結合側には、該全閉外扇形回転電機２００を自ら冷却するために、外扇５５が設けられている。フレーム４０および後述する端板１２１ａには、外扇５５を覆うように外扇カバー５６が取り付けられている。

固定子２０は、回転子鉄心１２の径方向外側に設けられた円筒状の固定子鉄心２１と、固定子鉄心２１の径方向内側表面近傍を回転軸方向に貫通する固定子巻線２２とを有する。

フレーム４０は、固定子２０および回転子鉄心１２を収納するように、これらの径方向外側を囲んでいる。フレーム４０の回転軸方向の両端には、反結合側軸受ブラケット４５ａおよび結合側軸受ブラケット４５ｂが設けられており、それぞれ反結合側軸受３０ａおよび結合側軸受３０ｂを固定支持している。フレーム４０の上部には、冷却器１００が設けられている。

冷却器１００は、複数の冷却管１１０、端板１２１ａ、１２１ｂ、冷却器カバー１２２、およびガイド板１２３ａ、１２３ｂを有する。端板１２１ａ、１２１ｂは冷却器カバー１２２の回転軸方向の両側に設けられている。

複数の冷却管１１０は、互いに並列に配され回転軸方向に延びている。それぞれの冷却管１１０の両端は開口している。また、それぞれの冷却管１１０は、両端が端板１２１ａ、１２１ｂを貫通し、端板１２１ａ、１２１ｂにより固定支持されている。複数の冷却管１１０は、冷却器カバー１２２に収納されている。

フレーム４０、軸受ブラケット４５ａ、４５ｂ、冷却器カバー１２２、および端板１２１ａ、１２１ｂは、互いに相俟って閉空間７０を形成している。また、冷却器１００においては、冷却管１１０も閉空間７０を形成する要素であり、冷却管１１０の外側が閉空間７０となっている。フレーム４０側の空間と、冷却器カバー１２２側の空間とは、冷却器入口開口１３１および冷却器出口開口１３２ａ、１３２ｂで連通している。

閉空間７０内は、たとえば空気などの冷却用気体が満たされている。冷却用気体は、内扇５１ａ、５１ｂに駆動されて、閉空間７０内を循環する。すなわち、内扇５１ａ、５１ｂにより駆動された冷却用気体は、回転子鉄心１２および固定子２０に、その軸方向両側から流入し、回転子鉄心１２および固定子２０を冷却する。

回転子鉄心１２および固定子２０を冷却して温度上昇した冷却用気体は、冷却器入口開口１３１を経由して、冷却器１００に流入する。冷却器入口開口１３１を経由して冷却器１００に流入した冷却用気体は、ガイド板１２３ａとガイド板１２３ｂとの間を、冷却管１１０の内部の外気に冷却されながら上昇した後、反結合側と結合側とに分かれる。

反結合側に流れた冷却用気体は、ガイド板１２３ａと端板１２１ａとの間を、冷却管１１０の内部の上流側の外気に冷却されながら、冷却管１１０の外側を下降する。その後、冷却器出口開口１３２ａを経由して冷却器１００から流出し、フレーム４０内に流入する。フレーム４０内に流入した冷却用気体は、内扇５１ａにより駆動されて、回転子鉄心１２および固定子２０に再び流入する。

また、結合側に流れた冷却用気体は、ガイド板１２３ｂと端板１２１ｂとの間を、冷却管１１０の内部の下流側の外気に冷却されながら、冷却管１１０の外側を下降する。その後、冷却器出口開口１３２ｂを経由して冷却器１００から流出し、フレーム４０内に流入する。フレーム４０内に流入した冷却用気体は、内扇５１ｂにより駆動されて、回転子鉄心１２および固定子２０に再び流入する。

図２は、第２の実施形態に係る冷却器の冷却管の構成を示す斜視図である。また、図３は、図２に示す冷却管の内管を示す斜視図である。

それぞれの冷却管１１０は、外管１１１、および外管１１１の内部に設けられた内管１１２を有する。外管１１１は円管状である。内管１１２は、横断面が三角形で、３つの区画板１１２ａを有する。互いに隣接する区画板１１２ａ同士が結合する稜線部１１２ｂは、外管１１１の内面に接している。ここで、内管１１２は、４つ以上の区画板を有する多角形の断面形状を持つ場合でもよい。また、図２では、すべての稜線部１１２ｂが外管１１１の内面に接している場合を示しているが、少なくとも２つの稜線部１１２ｂが外管１１１の内面に接していれば外管１１１に接合可能である。また、他の支持部を用いて外管１１１に接合する場合には、いずれの稜線部１１２ｂも外管１１１に接していなくともよい。

内管１１２の長さは、外管１１１の長さよりも短い。内管１１２は、外管１１１の入口から外管１１１の長手方向の途中までに設けられている。内管１１２は、外管１１１の入口において、少なくとも、２つの稜線部１１２ｂが、点付け溶接あるいはロー付などで外管１１１と接合されている。以上の実施形態では、内管１１２として管状になったものが外管１１１の内部に設けられている場合を示したが、これに限定されない。すなわち、図２に示すように、それぞれの区画板１１２ａを、個別に外管１１１の中に挿入して固定してもよい。なお、この場合も、３枚の区画板１１２ａの集合を内管１１２と呼ぶこととする。

以上のような構成により、内管１１２が設けられている軸方向の領域では、冷却管１１０の内部は、外側流路１１２ｇと、内側流路１１２ｈとに区分される。この結果、内管１１２が設けられている軸方向の領域では、外管１１１を介して冷却管１１０の外部の冷却用気体の冷却に寄与するのは、外側流路１１２ｇを流れる冷却媒体としての外気であり、内側流路１１２ｈを流れる外気は冷却用気体の冷却には実質的には寄与しない。

この結果、内側流路１１２ｈを流れる外気の温度は、冷却管１１０の入り口温度を維持した状態で内管１１２を通過する。内管１１２を通過した後は、外側流路１１２ｇを通過しながら冷却用気体を冷却した結果温度上昇した外気と、内側流路１１２ｈを通過した入り口温度を維持した外気とが混合した状態で、冷却管１１０内を通過しながら、冷却管１１０外の冷却用気体を冷却する。

冷却管１１０内の反結合側領域、すなわち上流側においては、冷却媒体である外気は温度上昇しやすく、冷却管１１０内の結合側領域、すなわち下流側においては、冷却媒体である外気を低い温度に設定することができる。この結果、反結合側領域における冷却用気体の冷却と、結合側領域における冷却用気体の冷却は、内管１１２の長さを調整することにより、同等のレベルに設定することができる。

以上のように、本実施形態による回転電機の冷却器１００を用いることにより、簡素化された構成で冷却効率を確保することができる。

［第２の実施形態］
図４は、第２の実施形態に係る冷却器の冷却管が有する内管を示す斜視図である。

本実施形態は、第１の実施形態の変形である。本第２の実施形態における内管１１３の区画板１１３ａには、その下流側の端部に切欠き部１１３ｄが形成されている。その他の点では、第１の実施形態と同様である。

切欠き部１１３ｄは、各区画板１１３ａの縁部１１３ｃを残すようにして形成されている。なお、逆に、縁部１１３ｃの方を切り欠いてもよい。また、切欠き部１１３ｄは、直線的ではなく曲線的な形状でもよい。なお、図４では、すべての区画板１１３ａについて切欠き部１１３ｄが形成されている場合を示しているが、これに限定されない。すなわち、少なくとも１枚について切欠き部１１３ｄが形成されている場合でもよい。

以上のように構成された本実施形態における冷却管１１０においては、内管１１３の下流側の端部の近傍で、内側流路１１３ｈを通過してきた外気は、切欠き部１１３ｄの形状に応じて連続的に外側流路を通過してきた外気と混合するので、冷却管１１０内の内管１１３の下流側の端部の領域の温度分布の急激な変化を緩和することができる。

［第３の実施形態］
図５は、第３の実施形態に係る冷却器の冷却管が有する内管を示す斜視図である。

本実施形態は、第１の実施形態の変形である。本第３の実施形態における内管１１４の区画板１１４ａには、その下流側の端部近傍に、複数の円形のバイパス孔１１４ｄが形成されている。その他の点では、第１の実施形態と同様である。

複数のバイパス孔１１４ｄは、区画板１１４ａの長手方向に互いに間隔をあけて配されており、下流側になるに従って、開口面積が大きくなっている。なお、バイパス孔１１４ｄは、円形に限らず、たとえば、楕円形あるいは矩形などでもよい。

以上のように構成された本実施形態における冷却管１１０においては、内管１１４の下流側の端部の近傍で、内側流路１１４ｈを通過してきた外気は、バイパス孔１１４ｄの開口面積に応じて外側流路を通過してきた外気と混合するので、冷却管１１０内の内管１１４の下流側の端部の領域の温度分布の急激な変化を緩和することができる。

［第４の実施形態］
図６は、第４の実施形態に係る冷却器の冷却管の構成を示す斜視図である。

本実施形態は、第１の実施形態の変形である。本第４の実施形態における冷却管１１０の外管１１１内に設けられた内管１１５のそれぞれの区画板１１５ａは、長手方向に垂直方向、すなわち、幅方向に曲がっている。互いに隣接する区画板１１５ａが形成する稜線部１１５ｂは、外管１１１の内面に接している。その他の点では、第１の実施形態と同様である。なお、図６では、すべての区画板１１５ａについて幅方向に曲がっている場合が示されているが、これに限定されない。すなわち、少なくとも１枚について幅方向に曲がっている場合でもよい。

また、区画板１１５ａの材料が、弾性材料であり、弾性範囲内で曲げられて、外管１１１内に設けられていることでもよい。この場合は、区画板１１５ａ自身の復元力によって外管１１１内での位置を保持することができ、区画板１１５ａを固定するための溶接やロー付、あるいはさらなる支持部分は不要となる。

それぞれの区画板１１５ａは、外管１１１の軸中心向かって凸状の曲面を有するように形成されている。この結果、本実施形態における外側流路１１５ｇと内側流路１１５ｈとの関係は、第１の実施形態における外側流路１１２ｇと内側流路１１２ｈとの関係に比べると、外側流路１１５ｇの割合が内側流路１１５ｈの割合より大きくなっている。

なお、本実施形態において、区画板１１５ａを外管１１１の軸中心向かって凹状の曲面を有するように形成すれば、外側流路１１５ｇの割合を内側流路１１５ｈの割合より小さくすることが可能である。

この結果、内管１１５が設けられている軸方向の領域において、外側流路１１５ｇの流路断面積を調整することにより、外側流路１１５ｇを流れる外気の温度上昇割合を調整することができる。この結果、反結合側領域における冷却用気体の冷却と、結合側領域における冷却用気体の冷却の均等化の有効な調整手段として用いることができる。

［第５の実施形態］
図７は、第５の実施形態に係る冷却器の冷却管の構成を示す斜視図である。本第５の実施形態は、第１の実施形態の変形である。本実施形態における冷却管１１０は、外管１１１の内部に、外管１１１の内径よりも小さな外径を有する内管１１６が、外管１１１と同軸に配されて収納されている。内管１１６は円管である。また、内管１１６は、外管１１１の内面から支持部１１６ｓにより固定支持されている。この結果、内管１１６の内部が内側流路１１６ｈとなり、内管１１６と外管１１１の間の環状の流路が外側流路１１６ｇとなる。

なお、内管１１６は、必ずしも外管１１１と同軸に配されていなくともよい。また、外管１１１に接するように偏心していてもよい。この接する分において、外管１１１と内管１１６を介して冷却管１１０の外側の冷却用気体との熱交換が行われる量は僅かであり、交換熱量全体に比べて実質的には無視できる。したがって、内管１１６内の外気の温度上昇も実質的には無視し得ると考えられる。

以上のような本実施形態によれば、内管１１６が通常の円管であることから、市販の円管を利用することができる。

［第６の実施形態］
図８は、第６の実施形態に係る冷却器の冷却管の構成を示す斜視図である。

本第６の実施形態は、第１の実施形態の変形であり、それぞれの冷却管１１０は、３枚の区画板１１７ａを有する。ここでそれぞれの区画板１１７ａの外管１１１と接する縁部１１７ｃは、互いに周方向に離れている。その他の点では、第１の実施形態と同様である。なお、区画板１１７ａの枚数は、少なくとも３枚であり、４枚以上でもよい。また、図８では、すべての区画板１１７ａの縁部１１７ｃ同士が互いに離れている場合を示しているが、少なくとも１か所離れていれば、他の部分では離れていない場合であってもよい。

本第５の実施形態においても、区画板１１７ａが設けられている軸方向の領域では、冷却管１１０の内部は、外側流路１１７ｇと内側流路１１７ｋとに区分される。なお、内側流路１１７ｋは、一部、外管１１１に接するが、便宜的に、第１ないし第５の実施形態と同様に、内側流路と呼ぶこととする。

今、区画板１１７ａが設けられている軸方向の領域において、外側流路１１７ｇに接する外管１１１の部分を第１領域１１１ａ、内側流路１１７ｋに接する外管１１１の部分を第２領域１１１ｂとする。図８に示すように、第１領域１１１ａおよび第２領域１１１ｂはそれぞれ周方向に３か所ある。第１領域１１１ａの表面積の合計をＳ１、および第２領域１１１ｂの表面積の合計をＳ２とする。

外側流路１１７ｇを合計の重量流量Ｇ１で流れる外気は、外管１１１の第１領域１１１ａを介して外側の冷却用気体と熱交換する。また、内側流路１１７ｋを重量流量Ｇ２で流れる外気は、外管１１１の第２領域１１１ｂを介して外側の冷却用気体と熱交換する。本実施形態においては、内側流路１１７ｋを流れる外気も冷却用気体と熱交換をして温度上昇する点が、第１の実施形態と異なる点である。

ここで、表面積の合計値と重量流量の合計値との比をそれぞれ考えると、外側流路１１７ｇを流れる外気についての比はＳ１／Ｇ１であり、内側流路１１７ｋを流れる外気についての比はＳ２／Ｇ２である。この場合、（Ｓ１／Ｇ１）＞（Ｓ２／Ｇ２）が明らかに成立する。なお、第１ないし第５の実施形態においては、実質的にＳ２がゼロの場合に相当する。

なお、厳密には、区画板１１７ａを介しての、外側流路１１７ｇを流れる外気と内側流路１１７ｋを流れる外気との熱交換がある。しかしながら、温度上昇を考えても、外側流路１１７ｇを流れる外気と内側流路１１７ｋを流れる外気の温度差は、外気と冷却用気体との温度差に比べれば小さく、実質的には、上記のような比較は意味があると考えられる。

表面積と重量流量の比が大きいことは、熱交換量が大きいことを意味する。したがって、外側流路１１７ｇを流れる外気の温度上昇は、内側流路１１７ｋを流れる外気の温度上昇よりも大きくなる。

このように、構成された本実施形態は、次の２つの点の特徴をさらに備える。

第１は、内側流路１１７ｋを通過する外気についても、ある程度の熱交換により温度上昇させ、外側流路１１７ｇからの外気との混合時の温度変化を緩和することができる。

第２は、外側流路１１７ｇを流れる外気の温度上昇と、内側流路１１７ｋを流れる外気の温度上昇程度との関係を、第１領域１１１ａ、第２領域１１１ｂ、外側流路１１７ｇ、および内側流路１１７ｋのそれぞれの値を用いて適切に設定することができる。

以上のように、本実施形態によれば、反結合側領域における冷却用気体の冷却と、結合側領域における冷却用気体の冷却の均等化に際して、きめ細かな調整が可能となる。

［第７の実施形態］
図９は、第７の実施形態に係る冷却器の冷却管の構成を示す斜視図である。

本第７の実施形態は、第６の実施形態の変形であり、それぞれの冷却管１１０は、２枚の区画板１１８ａを有する。ここでそれぞれの区画板１１８ａの外管１１１と接する縁部１１８ｃは、第６の実施形態におけると同様に、互いに周方向に離れている。この場合は、外側流路１１８ｇは２つである。外側流路１１８ｇが接する外管１１１の範囲すなわち第１領域１１１ａも２つであり、また、内側流路１１８ｋが接する外管１１１の範囲すなわち第２領域１１１ｂも２つである。

なお、縁部１１８ｃのいずれかが互いに接していてもよい。この場合は、第２領域１１１ｂは１つとなる。

また、互いに隣接する縁部１１８ｃがいずれも接している場合は、第２領域１１１ｂは実質的にはなくなり、第１の実施形態において、区画板が２枚である場合に相当することになる。

以上のように、本実施形態によれば、２枚の区画板１１８ａを用いて第６の実施形態あるいは第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

［第８の実施形態］
図１０は、第８の実施形態に係る冷却器の冷却管の構成を示す斜視図である。

本第８の実施形態は、第６の実施形態の変形であり、それぞれの冷却管１１０は、１枚の区画板１１９ａを有する。ここで区画板１１９ａの外管１１１と接する縁部１１９ｃは２箇所であり、第６の実施形態におけると同様に、互いに周方向に離れている。この場合は、外側流路１１９ｇは１つである。外側流路１１９ｇが接する外管１１１の範囲すなわち第１領域１１１ａも１つであり、また、内側流路１１９ｋが接する外管１１１の範囲すなわち第２領域１１１ｂも１つである。

なお、縁部１１９ｃ同士が接している場合は、第２領域１１１ｂは実質的にはなくなり、第１の実施形態において、区画板が１枚である場合に相当することになる。

以上のように、本実施形態によれば、１枚の区画板１１９ａを用いて第６の実施形態あるいは第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態を説明したが、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。たとえば、実施形態においては、全閉外扇形回転電機の場合を例にとって冷却媒体が外気で、被冷却媒体が冷却用気体である場合を例にとって示したが、本発明による冷却器の冷却管は、これ以外の冷却器にも適用可能である。すなわち、冷却媒体と、冷却対象あるいは加熱対象となる熱交換の対象となる対象流体との熱交換に関して、この対象流体と冷却媒体の温度差が、冷却管の軸方向に単調に小さくなることが望ましくない場合に、軸方向の途中でこの温度差を大きくしようとする場合に有効である。

また、実施形態においては、内管あるいは区画板は、外管の入口から外管の途中までの範囲に設けている場合を例にとって示したが、これに限定されない。すなわち、目的に応じて、外管の長手方向の任意の範囲に設けてもよい。

また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。たとえば、第２または第３の実施形態と第４の実施形態のそれぞれの特徴を組み合わせてもよい。あるいは、第２ないし第４の実施形態と第５の実施形態のそれぞれの特徴を組み合わせてもよい。

さらに、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。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。

１０…回転子、１１…ロータシャフト、１１ａ…結合部、１２…回転子鉄心、２０…固定子、２１…固定子鉄心、２２…固定子巻線、３０ａ…反結合側軸受、３０ｂ…結合側軸受、４０…フレーム、４２…仕切り板、４５ａ…反結合側軸受ブラケット、４５ｂ…結合側軸受ブラケット、５１ａ、５１ｂ…内扇、５５…外扇、５６…外扇カバー、５６ａ…吸い込み孔、７０…閉空間、１００…冷却器、１１０…冷却管、１１１…外管、１１１ａ…第１領域、１１１ｂ…第２領域、１１２…内管、１１２ａ…区画板、１１２ｂ…稜線部、１１２ｇ…外側流路、１１２ｈ…内側流路、１１３…内管、１１３ａ…区画板、１１３ｃ…縁部、１１３ｄ…切欠き部、１１３ｈ…内部流路、１１４…内管、１１４ａ…区画板、１１４ｄ…バイパス孔、１１４ｈ…内側流路、１１５…内管、１１５ａ…区画板、１１５ｂ…稜線部、１１５ｇ…外側流路、１１５ｈ…内側流路、１１６…内管、１１６ｇ…外側流路、１１６ｈ…内側流路、１１６ｓ…支持部、１１７ａ…区画板、１１７ｃ…縁部、１１７ｇ…外側流路、１１７ｋ…内側流路、１１８ａ…区画板、１１８ｃ…縁部、１１８ｇ…外側流路、１１８ｋ…内側流路、１１９ａ…区画板、１１９ｃ…縁部、１１９ｇ…外側流路、１１９ｋ…内側流路、１２１ａ、１２１ｂ…端板、１２２…冷却器カバー、１２３ａ、１２３ｂ…ガイド板、１３１…冷却器入口開口、１３２ａ、１３２ｂ…冷却器出口開口、２００…全閉外扇形回転電機

Claims (7)

1. 軸方向に延びて回転可能に支持されたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に設けられた回転子鉄心と、を有する回転子と、
   前記回転子鉄心の径方向外側に設けられた円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を前記軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、
   前記固定子の径方向の外側に配されて前記回転子鉄心と前記固定子を収納するフレームと、
   前記回転子鉄心を挟んで前記軸方向の前記ロータシャフトの両側のそれぞれで前記ロータシャフトを支持する結合側軸受および反結合側軸受と、
   前記結合側軸受および前記反結合側軸受をそれぞれ固定支持し前記フレームの前記軸方向の端部に接続する結合側軸受ブラケットおよび反結合側軸受ブラケットと、
   前記軸方向に延びて互いに並列に配された複数の冷却管を有する冷却器と、
   前記冷却器を収納し、前記フレーム、前記結合側軸受ブラケットおよび前記反結合側軸受ブラケットとともに閉空間を形成する冷却器カバーと、
   前記ロータシャフトに取り付けられて前記閉空間内の冷却用気体を駆動する内扇と、
   前記ロータシャフトの前記反結合側軸受ブラケットの前記軸方向外側に取り付けられて前記複数の冷却管の内部に外気を供給する外扇と、
   を備える全閉外扇形回転電機であって、
   前記複数の冷却管のそれぞれは、
   前記外扇により供給される前記外気を受け入れて通過させる外管と、
   前記外管の内部に収納されて前記軸方向に前記外管内の第１の位置である当該外管の端部の位置からその下流側であって前記外管の出口よりは上流側の第２の位置まで延びて、前記第１の位置から前記第２の位置までは前記複数の冷却管内を前記外気が通過する流路を複数に区分する長手方向に延びた区画板と、
   を有し、
   前記区画板が設けられている前記軸方向の領域において、前記区画板と前記外管とに挟まれた外側流路に接する前記外管の部分を第１領域とし、前記区画板に囲まれた内側流路に接する前記外管の部分を第２領域として、
   前記区画板は、次の式（１）が成り立つように形成されることを特徴とする全閉外扇形回転電機。
   （Ｓ１／Ｇ１）＞（Ｓ２／Ｇ２）＞０ ・・・（１）
   なお、Ｓ１は前記第１領域の前記外管の表面積、Ｇ１は前記外側流路を流れる前記外気の重量流量、Ｓ２は前記第２領域の前記外管の表面積、Ｇ２は前記内側流路を流れる前記外気の重量流量を表す。
   
2. 前記第１の位置は、前記外管の入口の位置であり、前記第２の位置は、前記外管の長手方向の途中の位置であることを特徴とする請求項１に記載の全閉外扇形回転電機。
3. 前記区画板の少なくとも１枚は、その下流側の端部に切欠き部が形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に記載の全閉外扇形回転電機。
4. 前記区画板は、それぞれの縁部が結合して、内管を形成す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外扇形回転電機。
5. 前記区画板の少なくとも１枚は、幅方向に前記複数の冷却管のそれぞれの中心軸の方向に凸に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の全閉外扇形回転電機。
6. 前記区画板の材料は、弾性材料であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の全閉外扇形回転電機。
7. 軸方向に延びて互いに並列に配され冷却媒体により外部を冷却する複数の冷却管を有する冷却器であって、
   前記複数の冷却管のそれぞれは、
   前記冷却媒体を受け入れて通過させる外管と、
   前記外管の内部に収納されて前記軸方向に前記外管内の第１の位置である当該外管の端部の位置からその下流側の第２の位置まで延びて、前記第１の位置から前記第２の位置までは前記外管内を前記冷却媒体が通過する流路を複数に区分する長手方向に延びた区画板と、
   を有し、
   前記区画板が設けられている前記軸方向の領域において、前記区画板と前記外管とに挟まれた外側流路に接する前記外管の部分を第１領域とし、前記区画板に囲まれた内側流路に接する前記外管の部分を第２領域として、
   前記区画板は、次の式（１）が成り立つように形成されることを特徴とする冷却器。
   （Ｓ１／Ｇ１）＞（Ｓ２／Ｇ２）＞０ ・・・（１）
   なお、Ｓ１は前記第１領域の前記外管の表面積、Ｇ１は前記外側流路を流れる外気の重量流量、Ｓ２は前記第２領域の前記外管の表面積、Ｇ２は前記内側流路を流れる前記外気の重量流量を表す。
   

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