JPH03112339A

JPH03112339A - 電気回転機と電気回転機に使用される遠心送風機

Info

Publication number: JPH03112339A
Application number: JP6013390A
Authority: JP
Inventors: Michael Frederick Russell; マイケル　フレデリック　ラッセル
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1989-09-27
Filing date: 1990-03-13
Publication date: 1991-05-13
Also published as: GB8921806D0; DE69020080T2; EP0420371B1; DE69020080D1; EP0420371A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電気回転機、特に、限定ばしないが自動車発
電機に関する。本発明は主に構成部品の冷却効果のため
に、このような機械に使用されている送風機、とに関す
るものである。

〔従来の技術〕

近年を通じて、高出力密度を有し、さらに比較的小型の
電気回転機の設計が可能となった。

それゆえ、今ひじょうに重要なことは、巻線機構、磁気
部品、ブラシ、ベアリング、その他などの構（４）成部品の冷却を有効に行うことである。また電気制御の
いくつかの形を有する自動車発電機のような機械のケー
スには、付随する電気回路を冷却する要求が有る。機械
本体を通して冷却空気を吸い込むために、その機械の１
つの端部に通常取り付けられる遠心送風機を使用する冷
却効果は、常識となっている。

いくつかの公知の機械は、外部に取付られた送風機を有
している。しかしながら、これらは、冷却空気が送風機
に入る前に機械端部シールドの開口部を通り抜けなけれ
ばならず、これは急激に変動する圧力波にその送風機の
羽根をさらす伴流を作り出し、騒音レベルを増大させる
ことで不満足となりがちである。他の公知の電気回転機
は内部に取付けられた送風機を有しており、添付図面第
１図は、自動車発電機の型式である１つのこのような機
械の下流の端部を通る長手方向断面図を示す。

第１図を参照して、その発電機は固定子１と、その固定
子の中の中央ベアリングに取付けられた回転子２と、そ
の回転子に取付けられた遠心送風機（５）３と、その送風機３をおおい、その固定子に取付けられ
た端部シールド４、とを含む機械本体を有している。

そのケースも通常そうであるように、その回転子２は、
回転軸Ｘ−Ｘの回りに対称に配置された多数のいわゆる
突極５を有している。隣接する突極のそれぞれの対の間
の各開口部（たとえば６）は、冷却空気がその送風機へ
入るためにその機械本体を出ること（たとえば行路Ｐに
沿って）を可能とする。その機械本体を出るその空気の
流れは、このようにその回転子の端面とその送風機の間
の空間Ｓ中へ広がり、その空気の流れの混合が起こる。

その結果としてその空気（通常は熱い）が乱流状態でそ
の送風機に入り、それにより特に比較的送風機が高速の
時に、その送風機の羽根を変動する負荷にさらし、高い
騒音レベルを発生する。

この問題がもし悪化すれば、そのケースが通常そうであ
るように、その回転子の回りの空気は不均一の温度分布
を有し、たとえば回転子および／または固定子の製作材
料に構造上の変形と局部的な（６）傷を結果として生じる可能性がある。

第１図から明らかなように、空気は、その端部シールド
の開口部７を通してその送風機より排出され、これはさ
らなる問題のちととなる。動作時に、その回転する羽根
の先端は、開口部７の回りの構造物に衝突する伴流を発
生し、それによりサイレンのような音を発生し、それは
高い回転速度では、特に激しくなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明の目的は、少なくとも前述の問題を軽減するこ
とである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の第１の態様によれば、固定子と回転子を有す
る機械本体と、その回転子に取付られた遠心送風機を具
備し、この送風機は、角度上の間隔をおいて配置された
複数の羽根を有し、使用中にその機械本体を通して冷却
空気の流れを吸い込むよう作用し、また、前記回転子の
下流に配置さ（７）れている電気回転機械において、その羽根の数枚は、直
接その回転子に当接するように形成されており、それに
よりその空気がその送風機に入る前にその空気の実質的
な混合と拡散を防止するような、電気回転機が提供され
る。この配置において、その冷却空気は従来の公知の配
置のケースより少ない乱流状態でその送風機に入り、そ
の結果としてその送風機の羽根上の負荷はより均一とな
り、騒音レベルを減少する。

好適な実施態様では、その回転子は複数の突極を有して
おり、各前記羽根は、それぞれの前記突極に直接、当接
している。

その回転子に直接、当接している羽根は、その回転子の
回転軸の回りに対称に配置され、その回転子に当接して
いない羽根は、回転軸の回りに不規則な角度上の間隔を
おいて配置されている。

しかしながら、その送風機の羽根の間の空間に流れ込む
面積は、その回転子の回りの流れ面積と少なくとも同じ
でなければならない。

その電気回転機は、またその送風機の周縁の回り（８）に環状安定室を区画形成する側壁と、安定室内の空気を
外部へ排出するための出口、とを有する端部シールドを
含んでいる。

その出口は、その空気が外部へ排出される前に、次第に
空気の膨張を生じるように形成された２個または数個（
代表的には４個）のダクトを具備している。この目的の
ため、各ダクトは、それの入口から出口の方向に次第に
増加する断面積を有している。区画形成されるように広
げられた出口は、結果として騒音レベルを減少する防音
用の減少フィルターとして有効に役立つ。

最高運転のため、その送風機は好ましくは少なくとも１
４枚の羽根を有すべきであることはわかっている。この
発明のもう１つの態様によれば、電気回転機で使用する
遠心送風機であって、角度上の間隔をおいて配置された
多数の羽根を有する回転体を具備する送風機において、
羽根の数枚は、使用時回転体の上流側となる側へ突き出
しており、その送風機が取付けられている機械の回転子
に、これらの羽根が直接、当接することを可能とする遠
（９）心送風機が提供される。この回転体は、支持板と、前記
側に突き出ていないその支持板の下流側で終わる羽根、
とを具備している。これらの突き出ている、また突き出
ていない羽根はその回転体の回転軸の回りにそれぞれ規
則的に、また不規則な角度上の間隔をおいて配置されて
いる。

あるいは、すべての羽根（突き出ている、そして突き出
ていない羽根両方）は回転軸の回りに、不規則な間隔で
配置されている。

この発明のさらなる態様によれば、この発明の第１の態
様に従って電気回転機に使用するのに適合した遠心送風
機が提供される。

〔実施例〕

この発明の実施態様は、添付図面を参照して一例として
述べられる。

第２図を参照して、全体を１０で示した遠心送風機は、
自動車発電機のような小型電気回転機の１部を形成する
回転子２０の端面上の中心に取付けられている。

（１０）その回転子２０は、回転軸ＹＹの回りに対称に配置され
ている６個の突極２工を有しており、第２図はその回転
子の直径方向の対向側の突極２１’　、　２２″、２つ
を通るｒ異なった廉手方向断面図である。

これらの断面図は、第３図で示した送風機の平面図の線
ＡＯとＢＯで表示された送風機１０の断面と同角度位置
である。動作中、その送風機は構成部品の冷却を行うた
め機械本体を通して冷却空気を吸い込む。

その冷却空気が環状空間Ｒ（その固定子と回転子の間）
にその回転子によって流入され、突極と固定子の間の空
間に沿うのと同様に隣接するそれぞれの１対の突極の間
の各流路に沿って送風機に近づく。

その送風機は、全体的に中空の回転部材１１を具備して
おり、その回転部材はその回転子の端面に送風機を取り
付ける環状取付板１２と、はぼ円筒状の側壁１３と、そ
の側壁の周縁の回りに角度上の間隔をおいて配置されて
いる送風機の複数の羽根（第３図でよく示されているよ
うに）、とを有してい（１１）る。

この実施態様において、送風機は、適当な金属（たとえ
ばアルミニウム）の鋳造として、または鋳物可塑性材料
から、形成される一体構造であるが、一体でない構造（
圧延金属板構造のような）をその代りに使用することが
できる。好ましくは、少な（とも１４枚の羽根が比較的
小型の電気回転機（典型的には１２ｃｍから２０ｃｍの
間のフレームの直径を有する）を通して十分な冷却空気
を吸い込むために必要であり、これは絶対ではないがこ
の発明に根本的に関係するということが経験的に示され
ている。

図示された実施態様において、送風機は１８枚の羽根を
有し、これらの多数（すなわち１４′で示した羽根）は
、取付板の下流で止まっており、それで羽根の上流側の
端部と回転子の端面の間の空間１５を区画形成し、他の
羽根（すなわち１４″で示した羽根）は、取付板を越え
てその上流側に突き出している。第３図で示すように、
１８枚の羽根の６枚（それぞれ各突極に対応している）
はこのように（１２）突き出している。

第２図から明らかなように、それぞれの羽根１４″の突
き出した部分は全体的にくぼんでおり、回転子の各突極
２１′に直接、当接するような形状となっている。その
代わりに、それぞれの羽根１４″は平面である突極の角
に当接することも可能である。

第１図を参照して前述したように、いくつかの公知の電
気回転機は冷却空気が乱流状態で送風機に入るという欠
点を有している。これは、送風機の羽根に変動する負荷
をかけることであり、それがまた比較的送風機が高速の
時に高い騒音レベルを与える。

反対に、第２図を参照して述べた送風機は、空気の流れ
が送風機に入る前に違った空気の流れとの実質的な混合
を防止し、それにより乱流を減少し、公知の送風機の配
置に関した前述の欠点を軽減する。実際上、隣接した突
き出している羽根１４″の各対は、対応する突極２１の
間の流路の延長を区画形成する。このように、突極のそ
れぞれの対の間のそれぞれの流路に沿って通る空気の流
れは、突（１３）極の他の対に関する空気の流れと混合されないで送風機
に直接送られる。その結果として送風機の羽根のより均
一な負荷が達成され、これは動作中に発生する騒音レベ
ルを減少する。さらにこの配置では、冷却空気が送風機
に入る前に広がらず、それで、固定子に関して回転子は
回転しているために空間Ｒの空気により角運動量の減少
をこうむることは、はとんどない。空気により保有され
ている回転エネルギーは送風機の羽根に与えられ、運転
効率が改善される。

前述の送風機の配置で効率の改善が達成できるために、
送風機の直径は、減少（−射的に６ｃｍ程度まで）され
、これは騒音レベルで減少にも貢献する。

送風機の羽根の並びは、冷却空気の流れを過度に制限し
てはならず、また流れを最大とするため、送風機への空
気の入り口は、固定子と回転子の間の冷却空気の流れに
利用できるのとほぼ同じ面積を持っていなければならな
いことは重要である。

これは冷却空気の流入のための比較的広い入り（１４）口開口部１６を設けるように、回転子から後ろに突き出
ていない羽根１４′を配置することにより達成される。

英国特許第１２９３５５３号に教えられるように、羽根
を不規則な間隔で配置することにより比較的送風機が高
速度の時に発生する騒音レベルを減少することは、可能
である。

したがってこの実施態様では、突き出ていない羽根１４
′は突き出ている羽根１４”　　（これは、この例では
突極に接触するために回転軸の回りにほぼ対称に配置さ
れている）の間に不規則な角度上の間隔をおいて配置さ
れている。第３図を参照して、その羽根は以下の図表に
示すように配置されており、それぞれの羽根（ｂからｒ
）の角度は、基準としたＯｏの羽根ａからその離れた角
度によって表現されている。

（１５）５８．５″ ８５．５゜９９．９’ １１７．５゜１４０．５’ １５７゜１７８゜２０６’ ２２３’ ４２６２６４’ ２７８．５゜２９９゜３２５’ ４０６（１６）第３図は１つの可能なその羽根の配置だけを示し、他の
多くの配置が可能であることが理解される。

第２図で示すように、送風機１０は点線で示した端部シ
ールド３０の内に収納されている。その端部シールドは
第４ａ図と第４ｂ図でも、より詳細に示されている。端
部シールドは端面３１と、送風機の羽根の並びの周縁の
回り広がる筒状側壁３２とを有する。

この側壁３２は環状の安定室３３を区画形成し、その中
で空気の流れが送風機によって作られ、羽根の先端で生
じる伴流が混ざることが可能である。

この実施態様において、送風機は比較的小さな直径を有
しているので、その安定室３３は比較的送風機が高速度
の時でさえ、その場所で過度の騒音を生じることなく混
合が起きるのに十分な大きさである。

送風機により生じた圧力水頭をこの機械を横断する圧力
水頭と合致させるため、端部シールドは４個の広がる開
口部３４を有し、それにより環状空間３３の空気は外部
に排出される。

（１７）その開口部３４は、その端壁３１に形成され、それの中
心の回りに対称に配置されている。それぞれの開口部３
４は曲がった角状のダクトから成り、そのダクトはその
環状空間３３に開口するそれの入口端部３５からそれの
出口端部３６まで次第に増大する断面を有する。この配
置は小型であることが得られ、さらに冷却空気の一定時
間の排出量を増加させることが可能となる。その上、そ
の広がる開口部は騒音レベルのさらなる減少へ導く防音
の低減フィルターとして作用する。

〔発明の効果〕

この前述の構造は、送風機が高速、低速両方で騒音レベ
ルを減少して、公知の配置を使用して達成されるよりも
、より多い冷却空気の一定時間の排出を可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の自動車発電機の上流端部を通る長手方向
断面図、第２図はこの発明による電気回転機の上流端部
の１部を通る長手方向断面図、第（１日）３図は第２図の電気回転機に使用された遠心送風機の平
面図、第４ａ図は第２図で示した電気回転機の端部シー
ルドの平面図、第４ｂ図は第４ａ図の線（、−Ｄでの端
部シールドの横断面図を示す。１０・・・送風機、　　　　　１１・・・回転部材、１
２・・・取付板、　　　　　１４・・・羽根、２０・・
・回転子、　　　　　２１・・・突極、３０・・・端部
シールド、　　３２・・・側壁、３３・・・安定室、　
　　　　３４・・・ダクト、３５・・・入口端部、　　
　　３６・・・出口端部。

Claims

【特許請求の範囲】１、固定子と回転子（２０）とを有する機械本体と、回
転子（２０）に取付けられた遠心送風機とを具備し、前
記送風機が角度上の間隔をおいて配置された複数の羽根
（１４）を有し、また使用時前記機械本体を通して冷却
空気の流れを吸い込むよう働く、電気回転機械において
、前記送風機（１０）が回転子（２０）の下流側に配置
され、前記羽根の内の数枚（１４″）は回転子（２０）
に直接、当接するように形成され、それにより空気が前
記送風機（１０）へ入る前に、空気の実質的な混合と拡
散を防止するようになっていることを特徴とする電気回
転機。２、回転子（２０）は、複数の突極（２１）を有し、各
羽根（１４）は突極（２１）それぞれに直接、当接する
ことを特徴とする請求項１記載の電気回転機。３、回転子（２０）に直接、当接する羽根（１４″）は
、回転子（２０）の回転軸の回りに対称に配置されてい
ることを特徴とする請求項１又は２記載の電気回転機。４、回転子（２０）に当接していない羽根（１４′）は
、回転子（２０）の回転軸の回りに不規則な角度上の間
隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項１か
ら３のいずれかに記載の電気回転機。５、前記送風機（１０）の周縁の回りに環状安定室（３
３）を区画形成する側壁（３２）を有する端部シールド
（３０）と、その安定室の空気が通って外部へ排出され
る出口、とを設けることを特徴とする請求項１から４の
いずれかに記載の電気回転機。６、その出口は、空気が外部へ排出される前に空気が次
第に膨張を起こすように形成された２個または数個（好
ましくは４個）のダクト（３４）を具備することを特徴
とする請求項５記載の電気回転機。７、それぞれのダクト（３４）は、それの入口端部（３
５）からそれの出口端部（３６）への方向で次第に増大
する断面積を有することを特徴とする請求項６記載の電
気回転機。８、その送風機は少なくとも１４枚の羽根（
１４）を有することを特徴とする請求項１から７のいず
れかに記載の電気回転機。９、回転体を具備する電気回転機に使用される遠心送風
機であって、この回転体が角度上の間隔をおいて配置さ
れた送風機の複数の羽根（１４）を有する遠心送風機に
おいて、羽根（１４）の数枚（１４″）は使用時、前記
回転体（１１）の上流側となる側に突き出しており、前
記回転体は、送風機が取付けられている電気回転機の回
転子に直接、前記羽根を当接可能とすることを特徴とす
る遠心送風機。１０、回転体が取付け板（１２）と羽根（１４′）を具
備しており、その羽根（１４′）は前記の側に突き出て
おらず、使用時取付板（１２）の下流側で止まっている
ことを特徴とする請求項９記載の遠心送風機。１１、突き出ている、また突き出ていない羽根（１４″
、１４′）が、回転体（１１）の回転軸の回りにそれぞ
れ規則的な、また不規則な角度上の間隔をおいて配置さ
れていることを特徴とする請求項９又は１０記載の遠心
送風機。１２、全ての羽根（１４）が、回転体（１１）の回転軸
の回りに不規則な角度上の間隔をおいて配置されている
ことを特徴とする請求項９又は１０記載の遠心送風機。