JPH06327185A - 全閉外扇形回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 外気冷却風通風路の入口部で、外気冷却風が
軸方向に沿って外気冷却風通風路内に入り込むようにさ
せて冷却フィンに衝突するのを防止し、軸方向に進むに
つれて風速が遅くなる割合を低減させて、冷却性能改善
を図る。 【構成】 高さが冷却フィンの高さと略同じで、長手方
向には円弧状に湾曲した部分１１ａと直線部分１１ｂを
有し、直線部１１ｂの先端部には高さ方向の中央位置で
幅方向に延びる直線部分１１ｃを、その幅方向の長さが
冷却フィンの高さ方向中央における外気冷却通路の幅と
同じになるように形成した案内板１１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の技術分野】本発明は全閉外扇形回転電機の冷
却改善に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の全閉外扇形回転電機の構造につい
て図９及び図１０を参照して説明する。これらの図面に
おいて、１は固定子コイル，２は固定子鉄心，３は固定
子枠であり、その外周には円周上複数列に軸方向に延び
る冷却フィン３ａを有する。４は冷却フィン３ａの相互
間に形成される外気冷却風通風路であり、全ての外気冷
却風通風路は同一形状，寸法で形成されている。

【０００３】５は回転子であって、回転子軸６に嵌着さ
れている。７は回転子軸６に取付けられた外部ファンで
あり、回転子軸６は軸受８を介して軸受ブラケット９に
回転自在に支承されている。１０は外部ファン７を覆う
ファンカバーであり、外部ファン７の回転により発生し
た外気冷却風を外気冷却風通風路４に導いている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ファンカバー１０によ
って、外気冷却風通風路４に導かれた外気冷却風は、外
気冷却風通風路４内を軸方向に進むにつれて、風速が一
番早い部分（以下風速の核の部分と称する）は冷却フィ
ン３ａの底部分から徐々に外周側（頂部側）に移動する
と共に、その範囲が狭くなって行き、ついには消滅して
行く。その後その回りの風速が風速の核となり、やはり
頂部側に移動すると共に、その範囲が狭くなり消滅して
行く。風速の核の部分が頂部側に移動することにより、
風速の核より頂部側の冷却風の一部は外気冷却風通風路
４の外側に逃げ出して行く。これを繰り返しながら風速
は遅くなって行く。これは固定子枠３の外周部、及び冷
却フィン３ａの側面に形成される境界層が厚くなって行
くからである。

【０００５】ところで外気冷却風は外部フィン７の外周
速に比例した円周方向の速度成分を有している為、外気
冷却風通風路４の入口部分で軸方向に対してある円周方
向の角度を持って外気冷却風通風路４内に入り込む。こ
の為、外気冷却風通風路４内で外気冷却風は冷却フィン
３ａに衝突し、蛇行しながら軸方向に進んで行く。外気
冷却風が冷却フィン３ａに衝突し、蛇行することによっ
て前記風速の核の部分の冷却フィン３ａの頂部側への移
動及び消滅が促進され、外気冷却風通風路４の外側に逃
げ出す外気冷却風の量も増えて、風速は急速に遅くな
る。

【０００６】固定子枠３及び冷却フィン３ａと外気冷却
風との間の熱伝達率は外気冷却風の風速に大きく影響さ
れ、風速が速い程大きな値となる。従って、軸方向に進
むにつれて外気冷却風の風速が遅くなる割合が大きくな
ればなる程、冷却性能は悪くなる。

【０００７】前記した通り従来構造においては、軸方向
に進むにつれて外気冷却通風路４内の外気冷却風の風速
が遅くなる割合が大きく冷却性能悪化の一因となってお
り、冷却フィン３ａが有効に活用されておらず冷却性能
を十分発揮していないという欠点があった。

【０００８】前記従来技術の欠点を低減させる方法とし
ては、実公昭５８−５４８５８が考えられる。これは、
フィンカバー１０の内周側に軸方向に平行な薄板を取り
付けたもので、外気冷却風が外気冷却風通風路４内に入
り込む前に円周方向の速度成分を低減させる効果を有す
る為、外気冷却風通風路４内で軸方向に進むにつれて風
速が遅くなる割合は軽減され冷却性能は少し向上する。

【０００９】しかしこの場合、薄板は軸方向になってお
り冷却風は薄板に対してある円周方向の角度を持って衝
突する為、前記外気冷却風通風路４内の蛇行に見られる
ように、冷却フィン３ａの軸方向に沿った流れとはなら
ない。即ち、外気冷却風通風路４の入口部では、やはり
軸方向に対してある円周方向の角度を持って外気冷却風
通風路４内に入り込む。円周方向の角度は衝突により少
し軽減されるが、従来構造の冷却性能を十分発揮してい
ないことに対する根本的な対策は講じられていない為、
大きな効果は期待できない。

【００１０】本発明は、前記従来技術の欠点を除去する
為になされるもので、外気冷却風通風路の入口部におい
て、外気冷却風が軸方向に沿って外気冷却風通風路内に
入り込むようにさせて冷却フィンに衝突するのを防止
し、軸方向に進むにつれて風速が遅くなる割合を低減さ
せて、冷却性能改善を図ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の全閉外扇形回転
電機においては、外気冷却風通風路入口部に外気冷却風
の軸方向に対する円周方向の角度に合わせて円弧状に湾
曲した部分を有する案内板を取付固定したものである。

【００１２】回転電機の回転方向が反対になった場合に
は、前記案内板を高さ方向に反転させて、対応できるよ
うに形成させることもできる。また外気冷却風の軸方向
に対する円周方向の角度は、外部フィンの風量と外周速
度との関係から決まり、その角度は予め予知できる。こ
の角度に合わせて円弧状に湾曲した部分の角度を設定す
ることが必要である。尚一般的にはその角度は５０°〜
７０°の範囲内である。

【００１３】前記した案内板は、一つ置きまたは二つ置
きに外気冷却風通風路に取り付ければ効果的である。こ
れは案内板を取付けない外気冷却風通風路においても、
案内板を取付けた外気冷却風通風路内の流れに沿う動き
が生ずる為である。この間隔は当然冷却フィン間の幅に
より決定するのが望ましい。また案内板をフィンカバー
で覆うことにより、効果をたかめることができると共
に、外観状の見映えも良くなる。

【００１４】

【作用】上記のように構成された全閉外扇形回転電機に
おいては、外部ファンの外周速により生じた外気に冷却
風通風路入口部における外気冷却風の円周方向の速度成
分を、外気冷却風が案内板に沿って流れる間に除去で
き、外気冷却風は軸方向に沿って外気冷却風通風路内に
入り込む。

【００１５】この為、外気冷却風は外気冷却風通風路内
で、冷却フィンに衝突することなく冷却フィンに沿って
スムーズに流れ、外気冷却フィンに衝突し蛇行すること
によって生ずる風速が急速に遅くなる現像を防止でき、
軸方向に進むにつれて風速が遅くなる割合を低減するこ
とができる。

【００１６】その結果、固定子枠及び冷却フィンと外気
冷却風との間の熱伝達率が大きくなり、冷却性能が向上
する。尚、高さ方向に反転させても、取付けられるよう
に形成させていることにより、回転電機の回転方向が反
対になっても、全く同一の機能を有し、同一の効果が得
られる。

【００１７】また、一般的には外気冷却風通風路入口部
における外気冷却風の軸方向に対する円周方向の角度は
５０〜７０°の範囲内であり、案内板の円弧状に湾曲し
た部分をこの角度に合わせることにより、前記外気冷却
風の円周方向速度成分の除去が可能となる。

【００１８】尚、冷却フィン間の幅によって外気冷却風
通風路に案内板を取付ける間隔を、一つ置き又は二つ置
きと使い分ければ、案内板間の距離はほぼ一定にでき
る。案内板の近傍を流れる外気冷却風の流れに従ってそ
の周りの流れも影響を受ける為、案内板の取付け間隔が
一つ置き又は二つ置きでも十分効果がある。

【００１９】案内板をファンカバーで覆うことにより、
外気冷却風が案内板に接触する際の、外気冷却風の一部
が外周側に逃げ出そうとする動きを防止することがで
き、より効果的となる。また、案内板が外部に露出して
いるのは今までの観念からして異和感が生ずるものと思
われるが、案内板をファンカバーで覆うことは、この異
和感を除去する役目もある。

【００２０】

【実施例】以下本発明の一実施例の構成について説明す
る。尚、以下の説明において図９及び図１０と同じ部分
については同一符号を付して、その詳細な説明は省略す
る。

【００２１】図１において、高さが冷却フィン３ａの高
さと略同じで、長手方向には円弧状に湾曲した部分１１
ａと直線部分１１ｂを有し、直線部分１１ｂの先端部に
は高さ方向の中央位置で幅方向に延びる直線部分１１ｃ
をその幅方向の長さが、冷却フィン３ａの高さ方向中央
における外気冷却風通風路４の幅と同じになるように形
成させた案内板１１を薄板で形成させる。

【００２２】図２において、案内板１１を外気冷却風通
風路４の外扇側先端に、案内板１１の円弧状に湾曲した
方向が回転電機の回転方向とは逆向きになるように、円
弧状に湾曲した部分１１ａを外扇側に突出させて取付け
る。尚、この際、前記案内板１１の幅方向に延びる部分
１１ｃを両側の冷却フィン３ａの側面に接するようにす
ることにより固定している。

【００２３】次に実施例の作用について説明する。外部
ファン７の外周速により生じる外気冷却風の円周方向の
速度成分は、外気冷却風が案内板１１に沿って流れる間
に除去され、外気冷却風は軸方向に沿った流れとなって
外気冷却風通風路４に入り込む。この為、外気冷却風は
外気冷却風通風路４内で冷却フィン３ａに衝突すること
なく、冷却フィン３ａに沿ってスムーズに流れる。

【００２４】前記した通り、外気冷却風が冷却フィンに
衝突し蛇行することにより、風速の核の部分の冷却フィ
ン３ａの頂部側への移動及び消滅が促進され外気冷却風
通風路４の外側に逃げ出す外気冷却風の量も増えて風速
が急速に遅くなるが、本実施例においてはそれが防止で
きる。外気冷却風通風路４内で軸方向に進むにつれて外
気冷却風の風速が遅くなる割合について、従来と本発明
実施後の場合とで比較すると図３の通りとなる。

【００２５】また、外気冷却風通風路４内の平均熱伝達
率の軸方向変化について従来技術の場合と本発明実施後
の場合とで比較すると図４の通りとなる。この実施例に
おいては、従来技術に比べ熱伝達率を大きくすることが
でき、その結果として冷却性能が向上する。

【００２６】（第２実施例）図５に示す第２実施例で
は、案内板１１を高さ方向に反転させて取付固定させ
る。前記した通り案内板１１の幅方向に延びる直線部分
１１ｃは、案内板１１の高さの中央位置に形成されてお
り、高さ方向に反転させても幅方向に延びる直線部分１
１ｃは冷却フィン３ａと接する高さ方向の位置は変わら
ない為、反転前と同じように取付け固定できる。図５の
通り取付けて構成させることにより、回転電機の回転方
向を逆にすることができ、全く同一の機能及び効果が得
られる。

【００２７】（第３実施例）図６に示す第３実施例で
は、前記案内板１１の円弧状に湾曲した部分１１ａの先
端部における接線と軸方向とのなす角度が５０°〜７０
°の範囲になるように構成している。一般的には外気冷
却風通風路４の入口部における外気冷却風の軸方向に対
する円周方向の角度は５０°〜７０°の範囲内であり、
本発明のように構成させることにより、外気冷却風の円
周方向成分は除去でき、外気冷却風は軸方向に沿って外
気冷却風通風路４内に入り込むことができる。この結果
は既に記載した通りである。

【００２８】（第４実施例）図７に示す第４実施例で
は、案内板１１を一つ置きに外気冷却風通風路４に取付
け固定している。外気冷却風通風路４の幅が狭い場合に
は二つ置きに固定しても良い。案内板１１の近傍を流れ
る外気冷却風の流れに従って、その周りの流れも影響を
受ける為、全部の外気冷却風通風路４に案内板１１を取
付けなくても十分効果がある。この実施例により、全部
の外気冷却風通風路４に案内板１１を取付ける場合に比
べ経済的であり、効果も大きな差は生じない。

【００２９】（第５実施例）図８に示す第５実施例では
案内板１１を包含するようにファンカバー１０を軸方向
に延長して構成している。このように構成することによ
り、外気冷却風が案内板１１に接触する際の外気冷却風
の一部が外周側に逃げ出そうとする動きを防止すること
ができ、より効果的となる。また案内板１１が外から見
えなくなり外観上の見映えも良くなる。更に、外気冷却
風の円周方向の速度成分が、案内板１１により除去さ
れ、外気冷却風は軸方向に沿った流れとなって外気冷却
風通風路４内に入り込み冷却フィン３ａに沿ってスムー
ズに流れる。この為軸方向に進むにつれて風速が遅くな
る割合は低減され、熱伝達率が大きくなり、冷却性能が
向上する。

【００３０】

【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、外気冷
却風通風路内の外気冷却風の風速が軸方向に進むにつれ
て遅くなる割合を低減でき、冷却性能を向上させること
ができる。また回転電機の回転方向が変わった場合で
も、案内板を高さ方向に反転させるだけで比較的簡単に
対応でき、同じ機能と効果が発揮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の装置を示す斜視図、

【図２】本発明の一実施例の回転電機の構成を示す主要
部拡大縦断面図、

【図３】外気冷却風通風路内で軸方向に進むにつれ外気
冷却風の風速が遅くなる割合についての従来と本発明と
の比較図、

【図４】外気冷却風通風回路内の平均熱伝達率の軸方向
変化についての従来と本発明との比較図、

【図５】他の実施例を示す図２相当図、

【図６】他の実施例を示す図１相当図、

【図７】本発明の一実施例の装置取付状態を示す主要部
拡大横断面図、

【図８】他の実施例を示す図２の相当図、

【図９】従来の全閉外扇形回転電機を示す上率部縦断面
図、

【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿う矢視拡大断面図。

【符号の説明】

３…固定子枠， ３ａ…冷却フィ
ン，４…外気冷却風通風路，１０…ファンカバー，
１１…案内板，１１ａ…案内板の円弧状に湾
曲した部分，１１ｂ…案内板の直線部分，１１ｃ…案内
板の幅方向に延びる直線部分。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子枠外周の円周上に複数列軸方向に
   延びる冷却フィンを有する全閉外扇形回転電機におい
   て、高さが前記冷却フィン高さと略同じで長手方向には
   円弧状に湾曲した部分と直線部分とを有し、この直線部
   分の先端部に高さ方向の中央位置で幅方向に延びる直線
   部分をその幅方向の長さが前記冷却フィンの高さの中央
   におけるフィン間と同幅に形成させた薄板でなる案内板
   を備え、前記冷却フィン間の外扇側先端に前記案内板の
   円弧状の部分を外扇側に突出させ、円弧状の湾曲方向が
   回転電機の回転方向と逆方向となり前記案内板の幅方向
   に延びる部分を両側の冷却フィンに接するように取付け
   固定させたことを特徴とする全閉外扇形回転電機。
2. 【請求項２】 回転方向が反対の場合には、前記案内板
   を高さ方向に反転させた請求項１記載の全閉外扇形回転
   電機。
3. 【請求項３】 板の円弧状に湾曲した部分の先端部にお
   ける接線と軸方向とのなす角度が５０°〜７０°の範囲
   に形成したことを特徴とする案内板。
4. 【請求項４】 案内板を一つ置き又は二つ置きの冷却フ
   ィン間に取付けた請求項１記載の全閉外扇形回転電機。
5. 【請求項５】 案内板を包含するようにファンカバーを
   軸方向に延長させた請求項１記載の全閉外扇形回転電
   機。