JPH08242555A - 開放形回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マシンサイズを大きくすることなく、高流量
が得られ、冷却性能の向上を図る。 【構成】 回転子３０と一体に回転するフィン３６の先
端部３６ａと導風板３７との間の軸方向の隙間δを、フ
ィン３６の回転中心からの平均半径位置における秒速で
表した周速値の略０．０５５［％］となるように設定す
る。これにより、導風板３７の軸方向内方側に発生す
る、はくり領域がフィン３６が回転する領域まで及んだ
り、フィン３６と導風板３７との間に循環流が発生した
りすることがなくなり、フィン３６の回転による発生圧
力が大きくなり、高流量が得られるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却性能の向上を図っ
た開放形回転電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】開放形回転電機である開放形誘導電動機
の従来構成を図２３に示す。同図において、電動機の外
殻１は、筒状をなす固定子枠２と、この固定子枠２の両
端部に装着された軸受ブラケット３（一方のみ示す）と
から構成されている。このうち、軸受ブラケット３に
は、中央部に軸受ハウジング３ａが形成されていると共
に、この軸受ハウジング３ａの周囲に複数個の吸気口３
ｂが形成され、また、固定子枠２には複数個の排気口２
ａが形成されている。上記固定子枠２の内周部には固定
子４が配設されている。この固定子４は、固定子枠２に
固定された環状をなす固定子鉄心５と、この固定子鉄心
５のスロットに巻装された固定子巻線６とから構成され
ている。

【０００３】固定子４の内側に回転子７が配設されてい
る。回転子７は、軸受ハウジング３ａに軸受８を介して
支承された回転軸９と、この回転軸９の外周部に設けら
れた回転子鉄心１０と、この回転子鉄心１０に設けられ
た複数個の回転子導体１１と、回転子鉄心１０の両端部
において回転子導体１１を短絡するように設けられたエ
ンドリング１２と、このエンドリング１２から軸方向の
外側に向けて突設された複数のフィン１３とから構成さ
れている。そして、軸受ブラケット３の内側には環状を
なす導風板１４が設けられていて、この導風板１４は、
内周部側の端部１４ａが上記フィン１３に近接するよう
に配置されている。

【０００４】さて、この種の開放形誘導電動機において
は、回転子鉄心１０及び固定子鉄心５で鉄損、回転子導
体１１，エンドリング１２及び固定子巻線６で銅損、軸
受８で摩擦損、フィン１３及び回転子７表面で風損が発
生する。

【０００５】一方、フィン１３の回転による送風作用
（昇圧効果）により、矢印で示すように、外殻１外部の
外気が吸気口３ｂから外殻１内に吸入され、その空気は
導風板１４と軸受ハウジング３ａとの間の流路Ａ、及び
導風板１４とエンドリング１２との間の流路Ｂを通り固
定子４側へ送られる。固定子４側へ送られた空気は、導
風板１４と固定子巻線６の端部６ａとの間の流路Ｃ側
と、固定子鉄心５と固定子巻線６のストレート部６ｂと
の間の流路Ｄとに分岐し、固定子巻線６の背部で合流
し、この後、固定子鉄心５の背部の流路Ｅを通り、固定
子枠２の排気口２ａから外殻１の外部へ排出される。

【０００６】ここで、固定子巻線６において固定子鉄心
５のスロット内に配置された部分にて発生する損失
（熱）の殆どは流路Ｄを流れる空気に放熱され、また、
固定子巻線６において固定子鉄心５の外部部分にて発生
する損失は、主に流路Ｃと流路Ｄを流れる空気に放熱さ
れる。さらに、固定子鉄心５で発生する損失は、主に固
定子巻線６の背部や流路Ｅを流れる空気に放熱され、ま
た、回転子鉄心５、回転子導体１１、エンドリング１２
で発生する損失の大部分は流路Ｂを流れる空気に放熱さ
れる。

【０００７】このように外殻１内で発生する損失の大部
分が外殻１内に吸入された外気に放熱されるような通風
冷却系においては、吸気から排気に至る空気の流れは冷
却上重要である。上記構成の開放形誘導電動機の通風系
においては、吸気口３ｂから排気口２ａに至る主な流路
で次のような圧力損失が発生する。

【０００８】

【表１】

【０００９】これらのうち、圧力損失の比較的大きい流
路について詳細に述べる。導風板１４と軸受ハウジング
３ａとの間の流路Ａでは、外殻１内に吸入された空気は
急激に縮流状態になった後すぐに拡大され、その流速は
急激に早くなった後、また遅くなり、オリフィスを通過
する如き圧力損失が発生する。また、導風板１４と固定
子巻線６の端部６ａとの間の流路Ｃでは、空気が固定子
巻線６の端部６ａを迂回して流れ、仕切り弁を通過する
如き圧力損失が発生する。表２には、従来の開放形誘導
電動機における圧力損失の一覧を示す。この表２から、
流路Ａと流路Ｃでの損失が著しく大きいことがわかる。

【００１０】

【表２】

【００１１】これらの圧力損失の合計とフィン１３の送
風作用（昇圧効果）との釣り合いで空気（風）の流量が
決まる。図２４には圧力−流量特性を示す。図中、Ｒ０
は一般的な通風抵抗曲線を示す。特性曲線Ａ０と通風抵
抗曲線Ｒ０との交点、流量Ｑａ、圧力Ｐａにて作動する
ことになる。つまり、圧力損失の合計とフィン１３の発
生圧力は等しくなったところで釣り合う。一方、フィン
１３の昇圧効果は、次式で表される。

【００１２】

【数１】 作動点圧力Ｐａとの関係は、

【数２】 また、作動点圧力Ｐａは、

【数３】 ゆえに、

【数４】

【００１３】これらの関係のもとでは、高流量域で作動
させるには各流路の圧力損失の和を小さくし、図２４に
おける通風抵抗曲線Ｒ０をＲ１側へ移動させればよい。
高流量が得られれば、各伝熱面の熱伝達率が増加し、空
気の温度も下がり、外殻１内の温度上昇値を低減するこ
とができ、マシンサイズ（電動機の外形寸法）を小さく
することができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した構
成の開放形誘導電動機においては、一般にフィン１３の
外周速度をあまり大きく取ることができないため、Ｐｏ
は大きくなく、したがって流量も多くない。そこで、高
流量を得るには、前述したように、各流路の圧力損失を
低減し、通風抵抗曲線Ｒ０の傾斜を小さくすれば良い。
しかし、各流路の断面積を大きくして流速を下げること
により圧力損失を低減して流量を増加させると、マシン
サイズが大きくなってしまうことになる。

【００１５】そこで、本発明の目的は、マシンサイズを
大きくすることなく、高流量が得られ、冷却性能の向上
を図り得る開放形回転電機を提供するにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
の目的を達成するために、筒状をなす固定子枠の両端部
に軸受ハウジングを有する軸受ブラケットを装着して構
成され、このうち軸受ブラケットに吸気口を形成すると
共に固定子枠に排気口を形成した外殻と、環状をなし前
記固定子枠の内周部に配設された固定子鉄心と、この固
定子鉄心に設けられた固定子巻線と、前記軸受ハウジン
グに軸受を介して回転自在に支承された回転軸と、この
回転軸の外周部に設けられ、前記固定子鉄心の内側に配
置された回転子鉄心と、この回転子鉄心の両端部に設け
られたエンドリングと、このエンドリングに軸方向の外
側に向けて突設されたフィンと、前記軸受ブラケットの
内側に内周部側の端部が前記フィンの先端部に近接する
ように配設された環状をなす導風板とを備え、前記フィ
ンの回転に伴う送風作用により、外殻外部の空気を前記
吸気口から外殻内に吸入すると共に、外殻内の空気を前
記排気口から外部へ排出するように構成された開放形回
転電機において、前記フィンの先端部と導風板との間の
軸方向の隙間を、フィンの回転中心からの平均半径位置
における秒速で表した周速値の略０．０５５［％］とな
るように設定したことを特徴とするものである。

【００１７】また、同様な目的を達成するために、フィ
ンの外周部における周方向の両端部を角張らせたり（請
求項２の発明）、エンドリング及びフィンを、これらの
内周部が回転軸の外周面の近傍となる位置まで延ばした
り（請求項３の発明）、或いは、エンドリングの内周部
側の軸方向長さを、外周部側の軸方向長さよりも大きく
なるように設定する（請求項４の発明）ようにしても良
い。

【００１８】そして、この場合、上記の目的を一層効果
的に達成するために、固定子巻線の先端部と導風板との
間の軸方向の隙間と、導風板と軸受ブラケットとの間の
軸方向の隙間とを略等しくなるように設定したり（請求
項５の発明）、固定子巻線における接続部及び口出しケ
ーブルを、軸受のサイズが小さい側に配置したり（請求
項６の発明）、排気口を、これの軸方向の端部が固定子
鉄心の軸方向の端面より軸方向の外側となるように構成
したり（請求項７の発明）、エンドリングにおける外周
部と軸方向外側の側面との間の肩部に面取り部を設けた
り（請求項８の発明）、或いは、固定子鉄心の軸方向端
面から外側へ突出した固定子巻線のストレート部におけ
る軸方向外側の端部を、エンドリングの軸方向外側の側
面よりも軸方向の外側となるように設定する（請求項９
の発明）ことが好ましい。

【００１９】

【作用】フィンの先端部と導風板との間の軸方向の隙間
を変化させた場合において、その隙間が小さいときに
は、フィンの回転時に導風板の機内側（軸方向の内方
側）に発生する空気流のはくり領域が、フィンが回転す
る領域まで及ぶようになる。逆に、その隙間が大きいと
きには、フィンの回転時にフィンと導風板との間に循環
流が発生するようになる。

【００２０】これに対して、請求項１の発明のように、
フィンの先端部と導風板との間の軸方向の隙間を、フィ
ンの回転中心からの平均半径位置における秒速で表した
周速値の略０．０５５［％］となるように設定したとき
には、導風板の機内側に発生する、はくり領域がフィン
の機内側まで及んだり、フィンと導風板との間に循環流
が発生したりすることがなくなる。このため、フィンの
回転による発生圧力が大きくなり、実験結果（図６参
照）から明らかなように、高流量が得られるようにな
る。

【００２１】請求項２の発明のように、フィンの外周部
における周方向の両端部を角張らせた場合には、フィン
の回転時にその角部において流れがはくりするようにな
り、等価フィン外径（見掛上のフィンの外径）が実際の
フィンの外径よりも大きくなるため、フィンの回転によ
る発生圧力が大きくなる。

【００２２】請求項３の発明のように、エンドリング及
びフィンを、これらの内周部が回転軸の外周面の近傍と
なる位置まで延ばした場合には、フィンの外周速と内周
速との差が大きくなるため、前述した（１）式より、フ
ィンの回転による発生圧力が大きくなる。

【００２３】請求項４の発明のように、エンドリングの
内周部側の軸方向長さを、外周部側の軸方向長さよりも
大きくなるように設定した場合には、フィン付近の流れ
がスムーズとなって通風抵抗が小さくなるため、やは
り、フィンの回転による発生圧力が大きくなる。

【００２４】一方、固定子巻線の先端部と導風板との間
の軸方向の隙間と、導風板と軸受ブラケットとの間の軸
方向の隙間との割合を変化させた場合において、固定子
巻線の先端部と導風板との間の隙間の方が小さいときに
は、ここ（固定子巻線の先端部と導風板との間の領域）
での流速が速くなり、圧力損失が大きくなる。逆に、導
風板と軸受ブラケットとの間の軸方向の隙間の方が小さ
いときには、ここ（導風板と軸受ブラケットとの間の領
域）での流速が速くなり、圧力損失が大きくなると共
に、軸受ブラケットにおける吸気口の有効吸気面積が減
る。

【００２５】そこで、請求項５の発明のように、固定子
巻線の先端部と導風板との間の軸方向の隙間と、導風板
と軸受ブラケットとの間の軸方向の隙間とを略等しくな
るように設定した場合には、それら固定子巻線の先端部
と導風板との間の隙間と、導風板と軸受ブラケットとの
間の隙間における通風抵抗を極力少なくでき、流量を一
層増加させることができる。

【００２６】機内（外殻内）においては、固定子巻線に
おける接続部及び口出しケーブルは通風抵抗になる。ま
た、回転軸の出力側の軸受と反出力側の軸受のサイズに
違いがある場合、軸受のサイズが大きい側は、軸受ハウ
ジングのサイズも大きくなるため、軸受のサイズが小さ
い側よりも、通風面積が小さくなると共に通風抵抗が大
きくなる。

【００２７】そこで、請求項６の発明のように、固定子
巻線における接続部及び口出しケーブルを、軸受のサイ
ズが小さい側に配置した場合には、軸受のサイズが大き
い側と小さい側とで通風抵抗が極力バランスするように
なる。このため、発生圧力の増加に伴って流量が一方側
だけ特に増えるというようなことを極力防止することが
できる。

【００２８】請求項７の発明のように、排気口を、これ
の軸方向の端部が固定子鉄心の軸方向の端面より軸方向
の外側となるように構成した場合には、排気口の軸方向
の端部において軸方向内側に発生する、はくり領域が小
さくなり、排気口の有効な通風面積が大きくなり、これ
に伴い通風抵抗が小さくなり、ひいては流量が増加する
ようになる。

【００２９】請求項８の発明のように、エンドリングに
おける外周部と軸方向外側の側面との間の肩部に面取り
部を設けた場合には、エンドリング側からエンドリング
の外周側に存する固定子巻線のストレート部への流れが
スムーズになって、その部分の通風抵抗が小さくなり、
ひいては流量が増加するようになる。

【００３０】また、請求項９の発明のように、固定子鉄
心の軸方向端面から外側へ突出した固定子巻線のストレ
ート部における軸方向外側の端部を、エンドリングの軸
方向外側の側面よりも軸方向の外側となるように設定し
た場合には、請求項８の場合と同様に、エンドリング側
からエンドリングの外周側に存する固定子巻線のストレ
ート部への流れがスムーズになって、その部分の通風抵
抗が小さくなり、ひいては流量が増加するようになる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の第１実施例について図１ない
し図６を参照して説明する。まず開放形回転電機である
開放形誘導電動機の構成を示す図１において、電動機の
外殻２１は、筒状をなす固定子枠２２と、この固定子枠
２２の両端部に嵌合して装着された軸受ブラケット２３
（一方のみ示す）とから構成されている。このうち、軸
受ブラケット２３には、中央部に軸受ハウジング２４が
形成されていると共に、この軸受ハウジング２４の周囲
に複数の吸気口２５が形成され、また、固定子枠２２に
は複数の排気口２６が形成されている。

【００３２】上記固定子枠２２の内周部には固定子２７
が配設されている。この固定子２７は、固定子枠２２に
固定された環状をなす固定子鉄心２８と、この固定子鉄
心２８のスロットに巻装された固定子巻線２９とから構
成されている。

【００３３】固定子２７の内側に回転子３０が配設され
ている。この回転子３０は、軸受ハウジング２４に軸受
３１を介して支承された回転軸３２と、この回転軸３２
の外周部に設けられ固定子鉄心２８の内側に配置された
回転子鉄心３３と、この回転子鉄心３３に設けられた複
数個の回転子導体３４と、回転子鉄心３３の両端部にお
いて回転子導体３４を短絡するように設けられたエンド
リング３５と、このエンドリング３５から軸方向の外側
に向けて突設された複数のフィン３６とから構成されて
いる。フィン３６は、エンドリング３５側の基端部に対
して軸方向外側の先端部３６ａ側が若干細くなるような
テーパ状に形成されている。

【００３４】そして、軸受ブラケット２３の内側には環
状をなす導風板３７が設けられていて、この導風板３７
は、内周部側の端部３７ａが上記フィン３６の先端部３
６ａに近接するように配置されている。

【００３５】ここで、フィン３６において、基端部（エ
ンドリング３５側）の外周部の、回転中心からの半径を
Ｒui、同内周部の同半径をＲdi、先端部３６ａ側の外周
部の同半径をＲuo、同内周部の同半径をＲdoとすると、
フィン３６の回転中心からの平均半径Ｒｍは、次式で表
される。 Ｒｍ＝（Ｒui＋Ｒdi＋Ｒuo＋Ｒdo）／４ …（５）

【００３６】回転子３０の回転角速度をωとした場合、
フィン３６の平均半径Ｒｍの位置（以下、平均半径位置
と称する）における周速度ｕは、次式で表される。 ｕ＝ω・Ｒｍ …（６）

【００３７】そして、フィン３６の先端部３６ａと導風
板３７との間の軸方向の隙間をδとしたとき、本実施例
においては、この隙間δを、フィン３６の平均半径位置
の、秒速で表した周速度ｕの値（周速値）の略０．０５
５［％］となるように設定している。換言すれば、隙間
δ及び周速値ｕは、

【数５】 となる関係が成立するように設定している。

【００３８】上記構成において、回転子３０の回転に伴
いフィン３６が回転すると、このフィン３６の送風作用
（昇圧効果）により、矢印で示すように、外殻２１外部
の外気が吸気口２５から外殻２１内に吸入され、その空
気は導風板３７と軸受ハウジング２４との間の流路Ａ、
及び導風板３７とエンドリング３５との間の流路Ｂを通
り、固定子２７側へ送られる。固定子２７側へ送られた
空気は、導風板３７と固定子巻線２９の先端部２９ａと
の間の流路Ｃ側と、固定子鉄心２８と固定子巻線２９の
固定子鉄心２８から軸方向外側へ突出したストレート部
２９ｂとの間の流路Ｄとに分岐し、固定子巻線２９の背
部で合流し、この後、固定子鉄心２８の背部の流路Ｅを
通り、固定子枠２２の排気口２６から外殻２１の外部へ
排出される。

【００３９】ところで、フィン３６の先端部３６ａと導
風板３７との間の軸方向の隙間δを変化させた場合にお
いて、その隙間δが小さいときには、図２に示すよう
に、フィン３６の回転時に導風板３７の機内側（軸方向
の内方側）に発生する空気流のはくり領域３８が、回転
によりフィン３６が通過する領域まで及ぶようになる。
逆に、その隙間δが大きいときには、図３に示すよう
に、フィン３６の回転時にフィン３６と導風板３７との
間に循環流３９が発生するようになる。

【００４０】これに対して、本実施例のように、上記隙
間δを、フィン３６の平均半径位置における秒速で表し
た周速値ｕの略０．０５５［％］となるように設定した
ときには、図４に示すように、導風板３６の機内側に発
生する空気流のはくり領域４０が、フィン３６が回転す
る領域まで及ぶことがなく、また、フィン３６と導風板
３７との間に循環流が発生することもない。このため、
フィン３６部分における有効な通風流路断面積が大きく
なり、図５の特性線Ｂ０のように、フィン３６の回転に
よる発生圧力が大きくなり、作動点が高圧力側へ移動
し、流量はＱａからＱｂに増加し、冷却性能を向上でき
ることになる。

【００４１】図６には、上記隙間δと周速値ｕとの比を
変化した時の、空気流量の変化を調査した実験結果を示
す。実験は次のようにして行った。すなわち、電動機は
回転子３０の回転数をインバータにより変化させ、フィ
ン３６と導風板３７との間の隙間δは、導風板３７を取
り替えることにより変化させた。そして、軸受ブラケッ
ト２３の吸気口２５に対し、軸方向に軸受ブラケット２
３の外径の４倍程度のランニングダクトを設け、ダクト
の断面において十字状に上下方向の各１０点の測定点を
設け、合計２０点の風速を測定し、これを平均してダク
ト断面積を掛けて流量を求めた。

【００４２】実験結果を、隙間δと周速値ｕの比で整理
すると、（δ／ｕ）の比が略０．０５５［％］のときに
流量が最大となった。この実験結果から明らかなよう
に、（δ／ｕ）の比が略０．０５５［％］のときに高流
量が得られるようになるから、マシンサイズを大きくす
ることなく、冷却性能の向上を図ることができるように
なる。

【００４３】図７ないし図９は本発明の第２実施例を示
したものであり、この第２実施例は次の点に特徴を有し
ている。すなわち、フィン４１において、これの外周部
４１ａにおける周方向の両端部４１ｂ，４１ｃを、略９
０度となるように角張らせた形状としている。

【００４４】フィンの回転による昇圧効果は、前述した
（１）式で表されるが、フィンの外周端部の周速が重要
である。ちなみに、図９の（ｂ）のフィン４２のよう
に、これの外周部４２ａにおける周方向の両端部に円弧
状の面取り部４２ｂ，４２ｃを設け、外周部４２ａを円
弧状に形成したような場合には、空気はほぼフィン４２
に沿って流れることになる。フィンの回転方向を矢印４
３で示す。

【００４５】これに対して、本実施例のフィン４１のよ
うに、外周部４１ａにおける両端部４１ｂ，４１ｃを角
張らせ、いわゆる面取り部を設けない場合には、フィン
４１の外周部４１ａのまわりの空気の流れは、図９の
（ａ）のようになる。すなわち、フィン４１の回転時
に、その両端部４１ｂ，４１ｃの角部において流れがは
くりするようになり（はくり領域４４参照）、等価フィ
ン外径Ｌｅ（見掛上のフィン４１の外径）が実際のフィ
ン４１の外径Ｌｏよりも大きくなるため、その分フィン
４１の回転による発生圧力が大きくなる。よって、フィ
ン４１の回転による発生圧力は、図５の特性線Ｂ０のよ
うに大きくなり、やはり流量を増加させることができる
ようになる。したがって、このような第２実施例におい
ても、第１実施例と同様な効果を得ることができる。

【００４６】図１０は本発明の第３実施例を示したもの
であり、この第３実施例は次の点に特徴を有している。
すなわち、エンドリング４５及びフィン４６は、これら
の内周部４５ａ，４６ａが回転軸３２の外周面の近傍と
なる位置まで延ばされた構成となっている。

【００４７】このような構成によれば、フィン４６にお
いて、外周速（外周部４６ｂの周速）と内周速（内周部
４６ａの周速）との差が大きくなるため、前述した
（１）式より、フィン４６の回転による発生圧力が大き
くなる。よって、この第３実施例においても、フィン４
６の回転による発生圧力は、図５の特性線Ｂ０のように
大きくなり、やはり流量を増加させることができるよう
になる。

【００４８】図１１は本発明の第４実施例を示したもの
であり、この第４実施例は次の点に特徴を有している。
すなわち、エンドリング４７において、これの内周部４
７ａ側の回転子鉄心３３からの軸方向長さＭ１を、外周
部４７ｂ側の軸方向長さＭ２よりも大きくなるように設
定し、かつ外周部４７ｂ側の軸方向長さＭ２は、固定子
巻線２９において固定子鉄心２８から突出したストレー
ト部２９ｂの軸方向長さＭ３よりも小さくなるように設
定している。また、エンドリング４７において軸方向外
側の側面４７ｃは、外周部４７ａからストレート部２９
ｂに向けて斜面となっている。

【００４９】このような構成によれば、フィン３６の回
転時において、フィン３６側から固定子巻線２９のスト
レート部２９ｂ側への流れがスムーズとなって通風抵抗
が小さくなるため、フィン３６の回転による発生圧力が
大きくなる。よって、この第４実施例においても、フィ
ン３６の回転による発生圧力は、図５の特性線Ｂ０のよ
うに大きくなり、やはり流量を増加させることができる
ようになる。

【００５０】図１２及び図１３は本発明の第５実施例を
示すものであり、この第５実施例は第１実施例とは次の
点が異なっている。すなわち、図１２において、導風板
３７の形状及び配置位置を調整することにより、固定子
巻線２９の先端部２９ａと導風板３７との間の軸方向の
隙間Ｎ１と、導風板３７と軸受ブラケット２３との間の
軸方向の隙間Ｎ２とを略等しくなるように設定してい
る。

【００５１】図１３には、固定子巻線２９の先端部２９
ａと導風板３７との間の軸方向の隙間Ｎ１と、導風板３
７と軸受ブラケット２３との間の軸方向の隙間Ｎ２との
割合を変化させた場合において、（Ｎ１／Ｎ２）の比と
圧力損失との関係が示されている。この図１３におい
て、一点鎖線で示す特性線Ｏ１は、固定子巻線２９の先
端部２９ａと導風板３７との間の領域４８の特性線を示
し、二点鎖線で示す特性線Ｏ２は、導風板３７と軸受ブ
ラケット２３との間の領域４９の特性線を示し、実線で
示す特性線Ｏ３は、特性線Ｏ１と特性線Ｏ２との合計し
たものを示している。

【００５２】ここで、隙間Ｎ１及びＮ２の割合を変化さ
せた場合において、隙間Ｎ１の方が隙間Ｎ２よりも小さ
いときには、領域４８（固定子巻線２９の先端部２９ａ
と導風板３７との間）での流速が速くなり、圧力損失が
大きくなる。逆に、隙間Ｎ２の方が隙間Ｎ１よりも小さ
いときには、領域４９（導風板３７と軸受ブラケット２
３との間）での流速が速くなり、圧力損失が大きくなる
と共に、軸受ブラケット２３における吸気口２５の有効
吸気面積が減ることになる。

【００５３】そこで、本実施例のように、隙間Ｎ１と隙
間Ｎ２とを略等しくなるように設定した場合（Ｎ１／Ｎ
２＝１．０）には、特性線Ｏ３から明らかなように、領
域４８及び領域４９における合計の圧力損失を最も小さ
くでき、通風抵抗を極力少なくできることになる。

【００５４】前述した第１ないし第４実施例において
は、フィンの回転による発生圧力を大きくするようにし
たが、一般にフィンによる発生圧力が大きくなっても、
軸受ブラケット２３と導風板３７との間、或いは導風板
３７と固定子巻線２９の先端部２９ａとの間などの通風
抵抗が大きいと、流量はあまり増えないことになる。こ
の点、本実施例によれば、上述したように、隙間Ｎ１と
隙間Ｎ２とを略等しくなるように設定したことにより、
領域４８及び領域４９における通風抵抗を極力少なくす
ることができ、図５で説明すると、通風抵抗曲線はＲ０
からＲ１側へ移動し、流量はＱａからＱ１へと増加する
ようになり、第１ないし第４のいずれかの実施例と組み
合わせることにより、流量を一層増加させることが可能
になる。

【００５５】図１４及び図１５は本発明の第６実施例を
示したものであり、この第６実施例は次の点に特徴を有
している。すなわち、図１４において、固定子巻線２９
における接続部５０及び口出しケーブル５１を、図１４
中左右両側の軸受３１，３１ａのうち、外径サイズの小
さい左の軸受３１ａ側（回転軸３２において反出力側３
２ｂ）に配置している。

【００５６】機内（外殻２１内）においては、固定子巻
線２９における接続部５０及び口出しケーブル５１は通
風抵抗になる。また、回転軸３２の出力側３２ａの軸受
３１と反出力側３２ｂの軸受３１ａのサイズに違いがあ
る場合、軸受３１のサイズが大きい側（出力側３２ａ）
は、軸受ハウジング２４のサイズも大きくなるため、軸
受３１ａのサイズが小さい側（反出力側３２ｂ）より
も、通風面積が小さくなると共に通風抵抗が大きくな
る。

【００５７】従来では、それら接続部及び口出しケーブ
ルは、出力側に配置されることが多かった。このような
場合には、固定子巻線の温度分布は、図１５に破線で示
されるように、出力側の温度上昇が反出力側に比べて相
当大きくなっている。

【００５８】これに対して、本実施例のように、接続部
５０及び口出しケーブル５１を軸受のサイズが小さい反
出力側３２ｂに配置した場合には、出力側３２ａと反出
力側３２ｂとで通風抵抗が極力バランスするようになる
ため、固定子巻線２９の温度分布は、図１５の実線で示
すように、出力側３２ａと反出力側３２ｂとで略同じよ
うになる。よって、第１ないし第４のいずれかの実施例
と組み合わせることにより、発生圧力の増加に伴って流
量が一方側だけ特に増えるというようなことを極力防止
できて、両側とも流量を同じように増加させることがで
き、ひいては全体の流量を一層増加させることができる
ようになる。

【００５９】図１６ないし図１８は本発明の第７実施例
を示したものであり、この第７実施例は第１実施例とは
次の点が異なっている。すなわち、図１６において、固
定子枠２２における排気口２６を、これの軸方向の端部
２６ａが固定子鉄心２８の軸方向の端面２８ａより寸法
Ｓだけ軸方向の外側となるように構成している。

【００６０】ここで、図１７には、前記第１実施例の構
成において、有限体積法を用いた流れの数値解析結果と
して等温線を示す。この図１７において、フィン３６に
よる発生圧力が大きくなり、流量が増え、流速が大きく
なると、排気口２６の端部２６ａの軸方向内側に発生す
る、はくり領域５２が大きくなり、排気口２６における
流出領域５３が狭くなる。このため、排気口２６の通風
抵抗が増え、流量の増加がやや少なくなる。

【００６１】これに対して、本実施例のように、排気口
２６を、これの端部２６ａが固定子鉄心２８の端面２８
ａより軸方向の外側となるように構成した場合には、有
限体積法を用いた流れの数値解析結果としての等温線は
図１８に示すようになる。この図１８と図１７とを比較
してわかるように、図１８の場合には、排気口２６の端
部２６ａの軸方向内側に発生する、はくり領域５２が小
さくなると共に、排気口２６における流出領域５３が大
きくなる。したがって、排気口２６の有効な通風面積が
大きくなり、排気口２６の通風抵抗が小さくなるから、
図５で説明すると、通風抵抗曲線はＲ０からＲ１側へ移
動し、流量はＱａからＱ１へと増加するようになり、第
１ないし第４のいずれかの実施例と組み合わせることに
より、流量を一層増加させることが可能になる。

【００６２】図１９は本発明の第８実施例を示したもの
であり、この第８実施例は第１実施例とは次の点が異な
っている。すなわち、エンドリング３５において、外周
部３５ａと軸方向外側の側面３５ｂとの間の肩部に、固
定子巻線２９のストレート部２９ｂ側に向けて傾斜する
斜面から成る面取り部５４を設けている。

【００６３】このような構成によれば、エンドリング３
５側からエンドリング３５の外周側に存する固定子巻線
２９のストレート部２９ｂへの流れがスムーズになっ
て、その部分の通風抵抗が小さくなり、図５で説明する
と、通風抵抗曲線はＲ０からＲ１側へ移動し、流量はＱ
ａからＱ１へと増加するようになり、第１ないし第４の
いずれかの実施例と組み合わせることにより、流量を一
層増加させることが可能になる。

【００６４】図２０は上記第８実施例の変形例を示した
ものであり、第８実施例とは次の点が異なっている。す
なわち、エンドリング３５における面取り部５５を円弧
状に形成している。このような実施例においても、第８
実施例と同様な作用効果を得ることができる。

【００６５】図２１及び図２２は本発明の第９実施例を
示したものであり、この第９実施例は第１実施例とは次
の点が異なっている。すなわち、固定子巻線２９におい
て、固定子鉄心２８の軸方向の端面２８ａから突出した
ストレート部２９ｂの軸方向の端部２９ｃを、エンドリ
ング３５の軸方向外側の側面３５ｂよりも軸方向の外側
となるように設定している。なお、図２２において、５
６は固定子鉄心２８に形成されたスロット、５７はスロ
ット５６間の歯部であり、固定子巻線２９のストレート
部２９ｂはスロット５６から突出している。

【００６６】このような第９実施例によれば、上記した
第８実施例と同様に、エンドリング３５側からエンドリ
ング３５の外周側に存する固定子巻線２９のストレート
部２９ｂへの流れがスムーズになって、その部分の通風
抵抗が小さくなり、図５で説明すると、通風抵抗曲線は
Ｒ０からＲ１側へ移動し、流量はＱａからＱ１へと増加
するようになり、第１ないし第４のいずれかの実施例と
組み合わせることにより、流量を一層増加させることが
可能になる。

【００６７】本発明は上記した各実施例にのみ限定され
るものではなく、例えば複数の実施例を適宜組み合わせ
て実施することも可能である等、要旨を逸脱しない範囲
内で適宜変形して実施できる。

【００６８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、次のような効果を得ることができる。請求項
１〜４に記載の開放形回転電機によれば、いずれもマシ
ンサイズを大きくすることなく、フィンの回転による発
生圧力を大きくできて、高流量が得られるようになり、
ひいては冷却性能の向上を図ることができる。

【００６９】また、請求項５〜９に記載の開放形回転電
機によれば、通風抵抗を極力小さくできて、流量を一層
増加させることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す要部の縦断面図

【図２】フィンと導風板との間の隙間が小さいときの流
れを模式的に示す図

【図３】フィンと導風板との間の隙間が大きいときの流
れを模式的に示す図

【図４】第１実施例における流れを模式的に示す図

【図５】圧力と流量との関係を示す図

【図６】δ／ｕの比と流量比との関係を示す図

【図７】本発明の第２実施例を示す要部の縦断面図

【図８】図７中Ｘ−Ｘ線に沿う拡大断面図

【図９】フィンの外周部まわりの流れを示す図

【図１０】本発明の第３実施例を示す図１相当図

【図１１】本発明の第４実施例を示す図１相当図

【図１２】本発明の第５実施例を示す図１相当図

【図１３】Ｎ１／Ｎ２の比と圧力損失との関係を示す図

【図１４】本発明の第６実施例を示す電動機の上半部の
縦断面図

【図１５】固定子巻線の位置と温度との関係を示す図

【図１６】本発明の第７実施例を示す図１相当図

【図１７】第１実施例の構造における流動解析結果を示
す図

【図１８】第７実施例の構造における流動解析結果を示
す図

【図１９】本発明の第８実施例を示す図１相当図

【図２０】第８実施例の変形例を示す要部の縦断面図

【図２１】本発明の第９実施例を示す図１相当図

【図２２】固定子鉄心のスロット部分を示す縦断側面図

【図２３】従来構成を示す図１相当図

【図２４】圧力と流量との関係を示す図

【符号の説明】

２１は外殻、２２は固定子枠、２３は軸受ブラケット、
２４は軸受ハウジング、２５は吸気口、２６は排気口、
２６ａは端部、２８は固定子鉄心、２８ａは端面、２９
は固定子巻線、２９ａは先端部、２９ｂはストレート
部、２９ｃは端部、３１は軸受、３１ａは軸受、３２は
回転軸、３３は回転子鉄心、３５はエンドリング、３５
ａは外周部、３５ｂは側面、３６はフィン、３６ａは先
端部、３７は導風板、４１はフィン、４１ａは外周部、
４１ｂ，４１ｃは端部、４５はエンドリング、４５ａは
内周部、４６はフィン、４６ａは内周部、４７はエンド
リング、４７ａは内周部、４７ｂは外周部、５０は接続
部、５１は口出しケーブル、５４、５５は面取り部であ
る。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状をなす固定子枠の両端部に軸受ハウ
   ジングを有する軸受ブラケットを装着して構成され、こ
   のうち軸受ブラケットに吸気口を形成すると共に固定子
   枠に排気口を形成した外殻と、 環状をなし前記固定子枠の内周部に配設された固定子鉄
   心と、 この固定子鉄心に設けられた固定子巻線と、 前記軸受ハウジングに軸受を介して回転自在に支承され
   た回転軸と、 この回転軸の外周部に設けられ、前記固定子鉄心の内側
   に配置された回転子鉄心と、 この回転子鉄心の両端部に設けられたエンドリングと、 このエンドリングに軸方向の外側に向けて突設されたフ
   ィンと、 前記軸受ブラケットの内側に内周部側の端部が前記フィ
   ンの先端部に近接するように配設された環状をなす導風
   板とを備え、 前記フィンの回転に伴う送風作用により、外殻外部の空
   気を前記吸気口から外殻内に吸入すると共に、外殻内の
   空気を前記排気口から外部へ排出するように構成された
   開放形回転電機において、 前記フィンの先端部と導風板との間の軸方向の隙間を、
   フィンの回転中心からの平均半径位置における秒速で表
   した周速値の略０．０５５［％］となるように設定した
   ことを特徴とする開放形回転電機。
2. 【請求項２】 筒状をなす固定子枠の両端部に軸受ハウ
   ジングを有する軸受ブラケットを装着して構成され、こ
   のうち軸受ブラケットに吸気口を形成すると共に固定子
   枠に排気口を形成した外殻と、 環状をなし前記固定子枠の内周部に配設された固定子鉄
   心と、 この固定子鉄心に設けられた固定子巻線と、 前記軸受ハウジングに軸受を介して回転自在に支承され
   た回転軸と、 この回転軸の外周部に設けられ、前記固定子鉄心の内側
   に配置された回転子鉄心と、 この回転子鉄心の両端部に設けられたエンドリングと、 このエンドリングに軸方向の外側に向けて突設されたフ
   ィンと、 前記軸受ブラケットの内側に内周部側の端部が前記フィ
   ンの先端部に近接するように配設された環状をなす導風
   板とを備え、 前記フィンの回転に伴う送風作用により、外殻外部の空
   気を前記吸気口から外殻内に吸入すると共に、外殻内の
   空気を前記排気口から外部へ排出するように構成された
   開放形回転電機において、 前記フィンの外周部における周方向の両端部を角張らせ
   たことを特徴とする開放形回転電機。
3. 【請求項３】 筒状をなす固定子枠の両端部に軸受ハウ
   ジングを有する軸受ブラケットを装着して構成され、こ
   のうち軸受ブラケットに吸気口を形成すると共に固定子
   枠に排気口を形成した外殻と、 環状をなし前記固定子枠の内周部に配設された固定子鉄
   心と、 この固定子鉄心に設けられた固定子巻線と、 前記軸受ハウジングに軸受を介して回転自在に支承され
   た回転軸と、 この回転軸の外周部に設けられ、前記固定子鉄心の内側
   に配置された回転子鉄心と、 この回転子鉄心の両端部に設けられたエンドリングと、 このエンドリングに軸方向の外側に向けて突設されたフ
   ィンと、 前記軸受ブラケットの内側に内周部側の端部が前記フィ
   ンの先端部に近接するように配設された環状をなす導風
   板とを備え、 前記フィンの回転に伴う送風作用により、外殻外部の空
   気を前記吸気口から外殻内に吸入すると共に、外殻内の
   空気を前記排気口から外部へ排出するように構成された
   開放形回転電機において、 前記エンドリング及びフィンを、これらの内周部が前記
   回転軸の外周面の近傍となる位置まで延ばしたことを特
   徴とする開放形回転電機。
4. 【請求項４】 筒状をなす固定子枠の両端部に軸受ハウ
   ジングを有する軸受ブラケットを装着して構成され、こ
   のうち軸受ブラケットに吸気口を形成すると共に固定子
   枠に排気口を形成した外殻と、 環状をなし前記固定子枠の内周部に配設された固定子鉄
   心と、 この固定子鉄心に設けられた固定子巻線と、 前記軸受ハウジングに軸受を介して回転自在に支承され
   た回転軸と、 この回転軸の外周部に設けられ、前記固定子鉄心の内側
   に配置された回転子鉄心と、 この回転子鉄心の両端部に設けられたエンドリングと、 このエンドリングに軸方向の外側に向けて突設されたフ
   ィンと、 前記軸受ブラケットの内側に内周部側の端部が前記フィ
   ンの先端部に近接するように配設された環状をなす導風
   板とを備え、 前記フィンの回転に伴う送風作用により、外殻外部の空
   気を前記吸気口から外殻内に吸入すると共に、外殻内の
   空気を前記排気口から外部へ排出するように構成された
   開放形回転電機において、 前記エンドリングの内周部側の軸方向長さを、外周部側
   の軸方向長さよりも大きくなるように設定したことを特
   徴とする開放形回転電機。
5. 【請求項５】 固定子巻線の先端部と導風板との間の軸
   方向の隙間と、導風板と軸受ブラケットとの間の軸方向
   の隙間とを略等しくなるように設定したことを特徴とす
   る請求項１ないし４のいずれかに記載の開放形回転電
   機。
6. 【請求項６】 固定子巻線における接続部及び口出しケ
   ーブルを、軸受のサイズが小さい側に配置したことを特
   徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の開放形回
   転電機。
7. 【請求項７】 排気口を、これの軸方向の端部が固定子
   鉄心の軸方向の端面より軸方向の外側となるように構成
   したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記
   載の開放形回転電機。
8. 【請求項８】 エンドリングにおける外周部と軸方向外
   側の側面との間の肩部に面取り部を設けたことを特徴と
   する請求項１ないし４のいずれかに記載の開放形回転電
   機。
9. 【請求項９】 固定子鉄心の軸方向端面から外側へ突出
   した固定子巻線のストレート部における軸方向外側の端
   部を、エンドリングの軸方向外側の側面よりも軸方向の
   外側となるように設定したことを特徴とする請求項１な
   いし４のいずれかに記載の開放形回転電機。