JPH099573A - 全閉外扇形回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷却流体の渦による騒音増大や、送風性能の
低下を招来することなく、外扇の翼枚数を低減して周波
数低下による騒音の低減を図ると共に、流体の渦を伴う
流れによる騒音の低減を併せて図る。 【構成】 全閉外扇形の誘導電動機本体は、主板２３
と、この主板２３に突設された円弧状の複数枚の翼２４
と、側板２５とからなる外扇２１を備える。外扇２１の
風量をＱ0 、圧ヘッドをＨ0 、回転数をＮ0 、翼２４の
内径をＤ1 、内径幅をｂ1 、外径をＤ2 、外径幅をｂ2
、翼枚数をＺ、出口角をβ2 としたとき、Ｎ0 ・Ｑ0
^１／２／Ｈ0 ^３／４で定義される比速度を９００〜１１
００［ m/min^２］^３／４に設定し、Ｄ1 ・ｂ1 ＝Ｄ2 ・
ｂ2 、Ｑ0 ／（π^２・Ｄ2 ^２・ｂ2 ・Ｎ0 ）＝０．２５
〜０．３２及びＤ1 ／Ｄ2 が略０．８の関係を有すると
共に、翼２４の出口角β2を３０〜３５°に設定し、翼
２４の枚数ＺをＺ＝β2 ／３により求めた整数枚数に定
めて構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低騒音化を図った全閉
外扇形回転電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の全閉外扇形回転電機、例えば全閉
外扇形電動機を図１４及び図１５に示す。図１４におい
て、電動機本体１は固定子枠２及び軸受ブラケット３，
３から構成されている。固定子枠２の内周面には固定子
鉄心４が固着され、その固定子鉄心４には固定子巻線５
が巻装されている。軸受ブラケット３，３には、軸受
６，６を介して回転子７の回転軸８が支承されている。
固定子枠２の外面には回転軸７に沿った方向に冷却フィ
ン９が形成されており、これら冷却フィン９間に通風路
１０が形成される。

【０００３】上記回転軸８の反負荷側端部である図示左
端部は軸受ブラケット３から突出するように設けられて
おり、その左端部には、ターボファンからなる外扇１１
が固定され、回転軸８と一体に回転するようになってい
る。そして、左側の軸受ブラケット３には外扇カバー１
２が外扇１１を覆うように取付けられている。この場
合、外扇１１が回転されると、その送風作用により、外
扇カバー１２に形成された吸気口１２ａから吸引された
外気を前記冷却フィン９間の通風路１０に送風すること
により、電動機本体１が冷却されるようになっている。

【０００４】図１５にも示すように、外扇１１は回転軸
８の左端部に取り付けられる主板１１ａと、この主板１
１ａの左側面に突設された複数枚の翼１１ｂと、これら
複数枚の翼１１ｂの左端面に設けられた側板１１ｃとか
ら構成されている。ここで、各翼１１ｂは、回転軸８側
から周縁部側に向かって回転軸８の回転方向（矢印Ａで
示す）と反対方向側に一定の角度で傾斜した平板材から
形成されており、翼枚数は１６枚乃至１８枚、この場合
１６枚に設定されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記電動機において
は、構造上、外扇１１で発生する騒音はそのまま外部に
放出されるため、この騒音が電動機で発生する騒音の原
因の多くを占めている。外扇１１で発生する騒音は、大
きく分けて２種類あり、一方は、翼１１ｂの回転により
発生するものであり、他方は、流体（この場合、空気）
の渦などを伴う流れにより発生するものである。このう
ち、翼１１ｂの回転により発生する騒音の周波数は、翼
枚数と回転数の積から求まり、一般的な回転数である３
０rps 及び６０rps での騒音の周波数は480 〜540 Hz及
び960 〜1080Hzの範囲となる。

【０００６】ところで、人の耳には、周波数が1000Hz以
下であれば、同じエネルギーの音でも周波数が低いほど
小さく聞こえることは良く知られている。この観点か
ら、従来より、翼枚数を減らすことにより騒音を低減す
る試みが行われている。

【０００７】しかし、翼枚数を減らすと、外扇の風量が
低下して冷却性能が低下するおそれがあり、しかも、流
体（この場合、空気）の渦が発生して、低騒音化の効果
は少なくなる。

【０００８】これに対して、実開昭５６−７４６４号公
報に示される冷却ファンのように、複数枚の翼を各翼の
間隔が不均等になるよう配置することにより、翼枚数を
削減することなく翼の回転により発生する周波数を低下
させたものが提案されている。この場合、低周波数化に
よる騒音の低減は期待できるが、流体の渦を伴う流れに
より発生する騒音については何ら改善がされず、また、
外扇の風量が低下して冷却性能が悪くなるおそれがあっ
た。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、送風性能の低下を招来することなく、
外扇の翼枚数を低減して周波数低下による騒音の低減を
図ると共に、流体の渦を伴う流れによる騒音の低減を併
せて図ることができる全閉外扇形回転電機を提供するに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の全閉外扇形回転
電機は、回転軸に取付けられた主板と、この主板に突設
された複数枚の翼と、これら複数枚の翼の前記主板側と
反対側の端面に設けられた側板とから構成される外扇を
備えると共に、この外扇を覆う外扇カバーを備え、前記
外扇は、翼が入口から出口に向かって回転軸の回転方向
と反対方向側に傾斜し、且つ回転方向側に凸となるよう
に湾曲するターボファンから成り、吐出風量をＱ0 [m^３
／min]、吐出圧力ヘッドをＨ0[m]、回転数をＮ0 [rpm]
、前記翼の内径をＤ1 [m] 、内径幅をｂ1 [m] 、外径
をＤ2 [m] 、外径幅をｂ2 [m] としたとき、Ｎ0 ・Ｑ0
^１／２／Ｈ0 ^３／４で定義される比速度を９００〜１１
００［ m/min^２］^３／４に設定し、Ｄ1 ・ｂ1 ＝Ｄ2 ・
ｂ2 、Ｑ0 ／（π^２・Ｄ2 ^２・ｂ2 ・Ｎ0 ）＝０．２５
〜０．３２及びＤ1 ／Ｄ2 がほぼ０．８の関係を有する
と共に、翼の出口角β2 を３０〜３５°に設定し、翼の
枚数ＺをＺ＝β2 ／３により求めた整数枚数に定めて構
成したところに特徴を有する（請求項１）。

【００１１】この場合、翼は、入口側から出口側に向か
って厚さが薄くなる断面流線形に形成されていると良い
（請求項２）。また、外扇は、翼が入口から出口に向か
って厚さが薄くなる断面流線形をなしているときには、
主板のうち翼が設けられている部分であって出口側に対
応位置して湯口部が設けられた鋳型を用いて鋳造により
一体形成されていることが望ましい（請求項３）。そし
て、外扇は、翼の両側面のうち回転軸の回転方向側の側
面の出口付近に駄肉部を有して鋳造により形成し、この
駄肉部を削り取ることにより形成すると良い（請求項
４）。

【００１２】また、外扇カバーの吸入口には側板の内側
に向かって漸次径小となるテーパ状の案内部材が取り付
けられ、この案内部材の先端部は、外扇の側板の内周部
内側に挿入配置されて当該側板の内周面と軸方向に略１
０ｍｍの重なり量で径方向に略５ｍｍの小間隙をもって
対向するよう構成されていることが望ましい（請求項
５）。

【００１３】

【作用】本発明の全閉外扇形回転電機において、請求項
１に記載された構成の外扇は、図５において実線Ａで示
すような圧力ヘッド（水頭）−流量特性（以下、Ｑ−Ｈ
特性と称する）を有しており、破線Ｂで示す従来構成の
外扇に比べて低圧力高風量特性となることが分かった。
そして、固定子枠の外周部に軸方向に伸びる複数の冷却
フィンを有するタイプの全閉外扇形回転電機では、冷却
風の通風抵抗は圧力ヘッドで数［ｍｍ］と比較的小さ
い。例えば通常の全閉外扇形電動機の通風抵抗−流量特
性（Ｒ−Ｑ曲線）を図５に二点鎖線Ｃで示すが、これに
よれば本発明の外扇は、従来構成の外扇に比べて高風量
領域で動作するようになり（図５に、動作点ａ，ｂにて
示す）、冷却性能が高くなる。

【００１４】また、本発明の外扇は、翼枚数Ｚ＝β2 ／
３であり、一方、出口角β2 は３０〜３５°であること
から、翼枚数は１０枚ないし１２枚となり、従来の外扇
の翼枚数に比して翼枚数が削減されるので、周波数低下
による騒音の低減効果を得ることができる。しかも、上
記したように、本発明の外扇の特性が、従来の外扇に比
べ低圧力高風量特性となること、流体の流れが改善され
ること等により、流体の渦等を伴う騒音も低減できる。

【００１５】請求項２記載の全閉外扇形回転電機の場
合、翼が入口側から出口側に向かって厚さが薄くなる断
面流線形に形成されているので、主板と側板の間であっ
て、翼に仕切られた空間に空気が流れ込む際、入口側は
丸みを帯びた滑らかな形状であるため入口損失が小さく
なる。また、出口側に向かって厚さが徐々に薄くなって
いることにより出口損失も小さくなるので、一層、送風
量が多くなり、冷却性能が高くなる。また、翼を流線形
にすることにより、翼表面を流れる流体の渦の発生も低
減できるので、さらに騒音低下を図ることができる。

【００１６】請求項３記載の全閉外扇形回転電機の場
合、外扇を鋳造により製作する際に用いる鋳型の湯口部
が、断面流線形をなす翼の厚さが薄い部分に対応して設
けられているので、厚さが薄いために溶融金属が行き渡
りにくい部分にも均等に溶融金属を流し込むことができ
る。

【００１７】請求項４記載の全閉外扇形回転電機の場
合、鋳造時に、翼に厚さの薄い部分がないため、溶融金
属が均等に鋳型に流し込まれる。そして、鋳造後に、駄
肉部を削り取ることにより、翼を、入口側から出口側に
向かって厚さが薄くなる形状例えば断面流線形に形成す
ることができる。しかも、その厚さを非常に薄くするこ
とができるので外扇の出口側から送風される空気の圧力
損失をより一層低減できると共に渦の発生も低減でき、
効率良く低騒音化及び冷却性能の向上を図ることができ
る。

【００１８】請求項５記載の全閉外扇形回転電機の場
合、外扇の回転に伴い外扇カバーの吸気口から吸気され
た空気は、案内部材により外扇側に案内される。このと
き、案内部材の先端部は外扇の側板の内周部内側に挿入
配置されているので、空気は側板と主板との間に確実に
案内され、しかも、案内部材の先端部と側板との径方向
の間隙は軸方向に略１０ｍｍの長さをもった極めて狭い
ものであるために、この間隙を通じて外扇カバー内の空
気を吸引してしまうことがなく、送風量を増大させるこ
とができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を全閉外扇形の誘導電動機に適
用した場合の第１実施例について、図１ないし図６を参
照しながら説明する。なお、従来構成と同一部分には、
同一符号を付している。

【００２０】全体構成を示す図２において、電動機本体
１は固定子枠２及び軸受ブラケット３，３から構成され
ている。固定子枠２の内周面には固定子鉄心４が固着さ
れ、その固定子鉄心４には固定子巻線５が巻装されてい
る。軸受ブラケット３，３には、軸受６，６を介して回
転子７の回転軸８が支承されている。固定子枠２の外周
面には回転軸７に沿った方向に冷却フィン９が形成され
ており、これら冷却フィン９間に通風路１０が形成され
る。

【００２１】上記回転軸８の反負荷側端部である図示左
端部は軸受ブラケット３から突出するように設けられて
おり、その左端部には、ターボファンからなる外扇２１
が固定され、回転軸８と一体に回転するようになってい
る。そして、左側の軸受ブラケット３には外扇カバー２
２が外扇２１を覆うように例えばねじ止めされて取付け
られている。

【００２２】上記外扇２１は、図１および図２に示すよ
うに、回転軸８の左端部に嵌合して取り付けられるボス
部２３ａを有した主板２３と、この主板２３に、回転軸
８の回転方向（矢印Ａで示す）に対して後方に傾斜する
と共に、回転方向側に凸となるように湾曲し且つ等間隔
に突設された複数枚の翼２４と、これら複数枚の翼２４
の左端面に設けられた環状の側板２５とから構成されて
いる。

【００２３】また、外扇カバー２２には、左端面に外扇
２１と対向して多数の貫通孔からなる吸気口２２ａが形
成され、この吸気口２２ａの周縁部から側板２５の内側
に向かって漸次径小となるテーパ状の案内部材２６が溶
接等により取り付けられている。この構成の場合、回転
子７が回転駆動されて外扇２１が回転されると、その送
風作用により、外扇カバー２２の吸気口２２ａから吸引
された外気は、案内部材２６により外扇２１の入口側に
案内され、通風路１０へ送風することにより電動機本体
１を冷却する構成となっている。

【００２４】さて、上記外扇２１の各諸元は次の通り設
定されている。まず、外扇２１を設計する上で、その性
能を決定しなければならない。一般に、送風機の性能を
表すには、比速度Ｎｓが用いられる。比速度Ｎｓとは、
外扇２１の吐出風量をＱ0 ［ｍ^３／ｍｉｎ］、吐出圧力
ヘッド（水頭）をＨ0 ［ｍ］、回転数をＮ0 ［ｒｐｍ］
としたとき、次の式（１）で定義される。 Ｎｓ＝Ｎ0 ・Ｑ0 ^１／２／Ｈ0 ^３／４［ｍ／ｍｉｎ^２］^３／４……（１）

【００２５】比速度Ｎｓは、外扇２１が大きさに関係な
く幾何学的に相似であれば、回転数が変わっても同一の
値をとる。このため、外扇２１を比例設計すれば、比速
度は同一になるし、回転数を変えても同じ比速度を得る
ことができる。

【００２６】一方、外扇２１の通風路は圧力損失が非常
に小さく、電動機の冷却のためには高風量のものが望ま
しいので、外扇２１としては、低圧力高風量タイプとす
ることが好ましい。本実施例で対象とする外扇は、外径
２８０〜６１０ｍｍで、比例設計により各種の大きさの
ものを設計製作する。代表例として、外径４００ｍｍの
外扇２１を使用する電動機を例にとると、風量５０［ｍ
^３／ｍｉｎ］、圧力ヘッド３０［ｍ］、回転数１８００
ｒｐｍで良好なる冷却性能が得られることが経験上分か
っており、この場合の外扇２１の比速度Ｎｓは、上記
（１）式から約９９２．９となる。ところが、ボス部２
３ａの径寸法は外扇２１の外径が２倍になっても、これ
に伴って２倍にする必要はないので完全に比例設計する
ことは不可能である。このため、比速度Ｎｓは、多少ず
れることを考慮する必要があり、このずれを見込んで外
扇２１の比速度Ｎｓを９００〜１１００［ｍ／ｍｉ
ｎ^２］^３／４に設定する。

【００２７】そして、図３に示すように、翼２４の内径
（入口の径）をＤ1 ［ｍ］、外径（出口の径）をＤ2
［ｍ］、内径幅をｂ1 ［ｍ］、外径幅をｂ2 ［ｍ］とし
たとき、外扇２１の入口から吸入する空気量と出口から
吐出する空気量とは同一で、その入口の面積と出口の面
積とは等しくする必要があることから、Ｄ1 ・ｂ1 ＝Ｄ
2 ・ｂ2 として、Ｑ0 ／（π^２・Ｄ2 ^２・ｂ2 ・Ｎ0 ）
＝０．２５〜０．３２及びＤ1 ／Ｄ2 が略０．８の関係
を有するようにＤ1 、Ｄ2 、ｂ1 、ｂ2 の関係を設定す
る。

【００２８】また、図４に示すように、翼２４の入口角
をβ1 、出口角をβ2 としたとき、翼の枚数ＺをＺ＝β
2 ／３の関係式から求めるようにする。そして、β2 を
３０〜３５°に設定する。

【００２９】上記した関係式は、外扇の各諸元と送風性
能及び騒音との関係を表す種々の理論式や実験等から導
き出されたものであり、特に外扇の回転に伴う騒音の低
下に主眼をおいて実験を行った結果、得られたものであ
る。

【００３０】即ち、Ｄ1 ／Ｄ2 、ｂ1 、ｂ2 、β1 、β
2 は、複雑に絡み合ってＱ−Ｈ特性に影響を与える。こ
れらに関しては理論式が整備されている。そして、実験
に基づいた特性線図のうち、上記した式Ｚ＝β2 ／３に
基づいた特性線図から、電動機に要求される低圧力高流
量特性にあった主要の諸元に的を絞り、理論式から各諸
元を求めることにし、Ｄ1 ／Ｄ2 を略０．８にした結
果、狙った特性が得られ、また、この過程において、β
2 ＝３０〜３５°が得られた。尚、翼枚数Ｚについては
理論的に求めることは不可能で、実験に基づいた算出式
が数種類、提案されており、前記した、翼の回転による
騒音の減少、即ち翼枚数の減少という本発明の目的を考
慮して式Ｚ＝β2 ／３を採用したものである。

【００３１】そして、入口角β1 については、翼２４が
直線翼ではなく、回転方向側に凸となる円弧翼であるか
ら、出口角β2 にそれ程制約を受けることなく、ある程
度任意に設定できる。ただ、入口角β1 は、Ｑ−Ｈ特性
に影響を与えるから、最適な値が存在する。この意味か
ら、本実施例では、翼２４の入口角β1 を２０〜２５°
に設定している。

【００３２】尚、図４に示す翼２４の曲率半径ρ［ｍ］
及び角度Φ，θは、それぞれ下記（２）式及び（３）式
並びに（４）式により求められる。 Φ＝tan ^−１｛Ｄ1 ・sin(β1 ＋β2)｝／｛Ｄ2 −Ｄ1 ・cos(β1 ＋β2)｝ ………（２） θ＝２・｛９０−（Φ＋β2 ）｝ ………（３） ρ＝（Ｄ2 ^２−Ｄ1 ^２）／｛４・（Ｄ2 ・cos β2 −Ｄ1 ・cos β1 ）｝ ………（４） ここで、翼弧長Ｌ［ｍ］は、次の（５）式により求めら
れる。 Ｌ＝（π／１８０）・ρ・θ ………（５）

【００３３】さて、以上のようにして得られた各諸元に
基づき製作された本実施例の外扇２１のＱ−Ｈ特性線図
を、図５において実線Ａにて示す。本実施例の外扇２１
の諸元は、具体的には表１に示す通りで、このとき、翼
２４の入口角β1 は２１°、出口角β2 は３０°となっ
ている。

【００３４】

【表１】

【００３５】また、従来構成の外扇１１（図１２及び図
１３参照）のＱ−Ｈ特性線図を、図５において破線Ｂに
て示し、各諸元の値を表１に示す。また、本実施例及び
従来例のように、固定子枠の外周面に軸方向に伸びる複
数の冷却フィンを突設するタイプの全閉外扇形電動機で
は冷却風の通風抵抗が比較的小さく、その通風抵抗−流
量特性（以下、Ｒ−Ｑ曲線と称する）を図５において二
点鎖線Ｃにて示す。

【００３６】図５に示された各Ｑ−Ｈ特性を比較する
と、本実施例の外扇２１は、従来構成の外扇１１に比べ
て低圧力高風量特性となることがわかる。そして、各Ｑ
−Ｈ特性線図とＲ−Ｑ曲線との交点が、各外扇１１，２
１の動作点となる。すなわち、本実施例の動作点は、点
ａとなり、従来構成の外扇１１の動作点ｂより高風量側
に位置していることが分かる。そして、図６において、
本実施例の外扇２１の動作時の音圧レベルを実線Ｅにて
示し、従来構成の外扇１１の動作時の音圧レベルを点線
Ｆにて示す。

【００３７】これら図５及び図６から、本実施例の外扇
２１は従来構成の外扇１１に比べて低圧力高風量特性を
示し、且ついずれの周波数においても音圧レベルが低
く、低騒音型であることがわかり、この音圧レベルの低
下は、流体の渦の発生の減少によるものと考えられる。
そして、このことは図５に実線Ｃで示す本実施例の外扇
２１の効率−流量特性（以下、η−Ｑ特性と称する）
が、高効率となることからも明らかである（尚、従来構
成の外扇１１のη−Ｑ特性を点線Ｄで示す）。

【００３８】このように本実施例では、外扇２１の翼枚
数を低減することにより外扇２１の回転に伴う騒音を低
減することができる。しかも、外扇２１の翼２４の形状
を上記構成にすることにより、外扇２１の特性が低圧力
高流量特性となることから、送風量が増加して冷却性能
が向上し、また、この低圧力高流量特性であること、送
風空気の流れが改善されること等により、流体の渦等を
伴う騒音も低減できると考えられ、その結果、外扇２１
全体として発生する騒音を低減することができる。

【００３９】図７は、本発明の第２実施例を示すもので
あり、第１実施例とは次の点が異なっている。即ち、外
扇３１に突設された翼３２を、入口側から出口側に向か
って厚さが薄くなる流線形、例えばＮＡＣＡ翼型で形成
した。この場合、その形状は矢印Ａで示す回転方向側の
膨らみが反回転方向側の膨らみより曲率半径が小さくな
るように形成されている。

【００４０】従って、本実施例によれば、外扇３１の回
転により吸気口２２ａから吸気された空気が外扇３１内
に流れ込む際に、翼３２の入口側の形状が丸みを帯びて
いるため入口損失が小さくなり、また、翼３２の厚さが
入口側から出口側に向かって徐々に薄くなっているため
出口損失も小さくなる。しかも、翼３２が流線形をなし
ているため、送風空気が翼３２の両側面の表面を流れる
際に大きな圧力損失を生じることなく円滑に通風路１０
へ向かい、特に、回転方向側表面を流れる空気は流速を
増して通風路１０へ向かうようになるので、送風量が増
し電動機本体１の冷却性能がさらに向上すると共に、一
層、低騒音化を図ることができる。

【００４１】図８は、本発明の第３実施例を示すもの
で、前記した第１実施例と異なる点は、外扇４１が溶融
金属例えばアルミニウム合金を鋳型に流し込み、冷やし
て凝固させる鋳造によって一体に形成されていることで
ある。そのため、鋼板等で形成した場合と異なり、翼４
２と主板４３との境界部分や、側板４４の形状或いはボ
ス部４３ａの角部等、外扇４１の各部を滑らかな曲線に
成形できるので、吸気口２２ａから送られてきた空気が
外扇４１の主板４３と側板４４との間を通過する際の圧
力損失を低減することができると共に、低騒音化を図る
ことができる。

【００４２】図９は、本発明の第４実施例を示すもの
で、前記した第２実施例と異なる点は、外扇５１が、第
３実施例と同様、溶融金属例えばアルミニウム合金を鋳
型に流し込み、冷やして凝固させる鋳造によって一体に
形成されていることである。そして、その鋳型は、主板
５２の内側面のうち翼５３が設けられている部分であっ
て出口側に対応位置した部分に湯口部５４が設けられて
おり、この湯口部５４から溶融金属を流し込むようにな
っている。

【００４３】このように外扇５１を鋳造により製作する
ことにより、ＮＡＣＡ翼形状をなす翼５３を、その規定
された寸法に合わせて製作することができ、しかも、湯
口部５４が翼５３の出口側部分に対応位置して設けらて
いるため、翼５３のうち厚さが薄いために溶融金属が行
き渡りにくい出口側の部分にも均等に溶融金属を流し込
むことができ、湯回り不良を防止できる。

【００４４】図１０は、本発明の第５実施例を示すもの
で、前記した第４実施例と異なる点は、溶融金属を鋳型
に流し込み、冷やして凝固させることより得られた外扇
６１の翼６２には、該翼６２の側面のうち回転方向側の
側面の出口側に駄肉部６３が設けられていることであ
る。そして、鋳造後に、前記駄肉部６３を削り取ること
により、翼６２の厚さが入り口側から出口側に向かって
薄くなる流線形の翼形状、この場合ＮＡＣＡ翼型に形成
される。

【００４５】従って、鋳造時に翼６２に厚さの薄い部分
がないため、湯回り不良を起こすことがない。そして、
鋳造後に駄肉部６３を削り取ることによって、出口側の
翼６２の厚さを薄くするが、この駄肉部６３が翼６２の
回転軸８の回転方向側の側面に設けられていることから
加工し易く、より一層、翼６２の厚さを薄く、先端を尖
ったものに形成することができるので、翼６２の出口側
部分における流体の渦の発生を抑えることができる。従
って、外扇６１における騒音を低減でき、また、出口損
失も抑えられるので、送風量が増して冷却性能が向上す
る。

【００４６】図１１は、本発明の第６実施例を示してお
り、第１実施例と異なる部分は、外扇カバー２２に取り
付けられた案内部材７１の先端部が、外扇２１の側板２
５の内周部内側に挿入配置されて当該側板２５の内周面
と軸方向に略１０ｍｍの重なり量で径方向に５ｍｍ以下
の極めて狭い小間隙δをもって対向するようにしたこと
である。

【００４７】従って、本実施例によれば、外扇２１の回
転に伴い、外扇カバー２２の吸入口２２ａから吸気され
た空気は、案内部材７１により外扇２１の側板２５と主
板２３との間に確実に案内され、しかも、案内部材７１
の先端部と側板２５とは軸方向に１０ｍｍ重なって、径
方向の間隙を極めて狭いものとするために、この間隙を
通じて外扇カバー２２内の空気を吸引してしまうことが
なく、送風量を増大させることができる。その結果、外
扇２１によって通風路１０に送風される空気量が増すの
で、電動機本体１の冷却性能がより一層向上し、しか
も、案内部材７１と外扇２１との間隙を通る空気量を抑
えることができるので、より一層、低騒音化を図ること
ができる。

【００４８】ところで、案内部材７１と外扇２１との径
方向のすきまと、案内部材７１と側板２５との軸方向の
重なり量とがＱ−Ｈ特性に及ぼす影響について評価した
結果を、それぞれ図１２、図１３に示す。

【００４９】図１２は、案内部材７１と側板２５との軸
方向の重なり量を１０［ｍｍ］に設定して、案内部材７
１と外扇２１との径方向のすきまを３，５，７，１０，
１５［ｍｍ］に変化させた場合の外扇２１のＱ−Ｈ特性
を示す。同図より、すきまが大きくなるほどＱ−Ｈ特性
が低下し、特に、すきまを３［ｍｍ］から５［ｍｍ］に
変化させたときの低下量に比して、すきまを５［ｍｍ］
から７［ｍｍ］に変化させたときの低下量が大きくなっ
ていることから、案内部材７１と外扇２１との径方向の
すきまは５［ｍｍ］以下が望ましいことがわかる。ただ
し、余りにもすきまが狭いと、組立調整に長時間を要す
ると共に加工精度も高くなるので、いずれも価格高とな
り、実用では経済性を考慮して５［ｍｍ］程度を採用し
ている。

【００５０】一方、図１３は、案内部材７１と外扇２１
との径方向のすきまを５［ｍｍ］に設定して、案内部材
７１と側板２５との軸方向の重なり量を５，１０，１５
［ｍｍ］に変化させた場合の外扇２１のＱ−Ｈ特性を示
す。同図より、重なり量が５［ｍｍ］から１０［ｍｍ］
に変化させることによって外扇２１のＱ−Ｈ特性は大幅
に向上するが、１０［ｍｍ］と１５［ｍｍ］との間では
余り差がないことが分かる。このことから、案内部材７
１と外扇２１との径方向のすきまが５［ｍｍ］のときに
は、案内部材７１と側板２５との軸方向の重なり量は１
０［ｍｍ］以上に設定することが望ましい。但し、案内
部材７１を、外扇２１内の通風路の一部を塞ぐほど延長
させると逆にＱ−Ｈ特性の悪化を招くので、通風路の一
部を塞がない範囲で１０［ｍｍ］以上にすることが必要
である。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の全閉外扇形回転電機によれば、以下の効果を奏する。
請求項１のものによれば、従来の外扇に比べて低圧力高
風量特性となることから冷却風の流量が増して冷却性能
が高まり、また、翼枚数が低減されるので、周波数低下
による騒音の低減効果を得ることができる。しかも、外
扇の特性が低圧力高風量特性となること、流体の流れが
改善されること等により、流体の渦等を伴う騒音も低減
できるので、外扇全体において発生する騒音を低減でき
るという優れた効果を奏する。

【００５２】請求項２記載のものによれば、空気が外扇
内に流れ込む際の入口損失が低減されると共に、外扇か
ら流出する際の出口損失が低減される。しかも、翼が断
面流線形をなしているため、空気が翼表面を流れる際に
大きい圧力損失を生じることがないので、送風量が増し
て一層、冷却性能が高められると共に、騒音低下を図る
ことができる。

【００５３】請求項３記載のものによれば、外扇を鋳造
により製作する際に、厚さが薄いために溶融金属が行き
渡りにくい部分にも均等に溶融金属を流し込むことがで
きるので、湯回り不良を防止できる。

【００５４】請求項４記載のものによれば、鋳造時に翼
に厚さの薄い部分がないため、湯回り不良を起こすこと
がない。そして、鋳造後に駄肉部を削り取ることによっ
て、出口側の翼の厚さを薄くするが、この駄肉部が翼の
回転軸の回転方向側の側面に設けられていることから加
工し易く、より一層、翼の厚さを薄く、先端の尖ったも
のに形成することができるので、翼の出口側部分に置け
る流体の渦の発生を抑えることができる。従って、外扇
における騒音を低減でき、また、出口損失も抑えられる
ので、送風量が増して冷却性能が向上する。

【００５５】請求項５記載のものによれば、案内部材の
先端部は外扇の側板の内周部内側に挿入配置されている
ので、外扇の回転に伴い外扇カバーの吸入口から吸気さ
れた空気は、側板と主板との間に確実に案内される。し
かも、案内部材の先端部と外扇の側板との径方向の間隙
は軸方向にある長さをもった極めて狭いものであるため
に、この間隙を通じて外扇カバー内の空気を吸引してし
まうことがなく、送風量を増大させることができるの
で、冷却性能がより一層向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す外扇の正面図

【図２】上半部を縦断して示す全閉外扇形誘導電動機の
側面図

【図３】外扇の部分縦断側面図

【図４】外扇の翼寸法を説明するための概略的部分正面
図

【図５】圧力ヘッド−流量特性を示すグラフ

【図６】騒音の音圧レベルを示すグラフ

【図７】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【図８】本発明の第３実施例を示す図３相当図

【図９】本発明の第４実施例を示す図１相当図

【図１０】本発明の第５実施例を示す図１相当図

【図１１】本発明の第６実施例を示す外扇と外扇カバー
の部分縦断側面図

【図１２】案内部材と外扇との径方向のすきまとＱ−Ｈ
特性との関係を示す図

【図１３】案内部材と側板との軸方向の重なり寸法とＱ
−Ｈ特性との関係を示す図

【図１４】従来例を示す図２相当図

【図１５】図１相当図

【符号の説明】

１は全閉外扇形誘導電動機本体（全閉外扇形回転電機本
体）、８は回転軸、１１，２１，３１，４１，５１，６
１は外扇、１１ａ，２３，４３，５２は主板、１１ｂ，
２４，３２，４２，５３，６２は翼、１１ｃ，２５，４
４は側板、１２，２２は外扇カバー、１３，２６，７１
は案内部材、５４は湯口部、６３は駄肉部を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に取付けられた主板と、この主板
   に突設された複数枚の翼と、これら複数枚の翼の前記主
   板側と反対側の端面に設けられた側板とから構成される
   外扇を備えると共に、この外扇を覆う外扇カバーを備え
   てなる全閉外扇形回転電機において、 前記外扇は、翼が入口から出口に向かって回転軸の回転
   方向と反対方向側に傾斜し、且つ回転方向側に凸となる
   ように湾曲するターボファンから成り、 吐出風量をＱ0 ［ｍ^３／ｍｉｎ］、吐出圧力ヘッドをＨ
   0 ［ｍ］、回転数をＮ0 ［ｒｐｍ］、前記翼の内径をＤ
   1 ［ｍ］、内径幅をｂ1 ［ｍ］、外径をＤ2［ｍ］、外
   径幅をｂ2 ［ｍ］としたとき、 Ｎ0 ・Ｑ0 ^１／２／Ｈ0 ^３／４で定義される比速度を９
   ００〜１１００［ｍ／ｍｉｎ^２］^３／４に設定し、 Ｄ1 ・ｂ1 ＝Ｄ2 ・ｂ2 、 Ｑ0 ／（π^２・Ｄ2 ^２・ｂ2 ・Ｎ0 ）＝０．２５〜０．
   ３２及びＤ1 ／Ｄ2 がほぼ０．８の関係を有すると共
   に、 翼の出口角β2 を３０〜３５°に設定し、 翼の枚数ＺをＺ＝β2 ／３により求めた整数枚数に定め
   て構成したことを特徴とする全閉外扇形回転電機。
2. 【請求項２】 翼は、入口側から出口側に向かって厚さ
   が薄くなる断面流線形に形成されていることを特徴とす
   る請求項１記載の全閉外扇形回転電機。
3. 【請求項３】 外扇は、翼が入口から出口に向かって厚
   さが薄くなる断面流線形をなし、主板のうち翼が設けら
   れている部分であって出口側に対応位置して湯口部が設
   けられた鋳型を用いて鋳造により一体形成されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の全閉外扇形回転電機。
4. 【請求項４】 外扇は、翼の両側面のうち回転方向側の
   側面の出口付近に駄肉部を有して鋳造により形成され、
   この駄肉部を削り取ることにより形成されていることを
   特徴とする請求項３または４記載の全閉外扇形回転電
   機。
5. 【請求項５】 外扇カバーの吸入口には、外扇の側板に
   向かって漸次径小となるテーパ状の案内部材が取り付け
   られ、この案内部材の先端部は、外扇の側板の内周部内
   側に挿入配置されて当該側板の内周面と軸方向に略１０
   ｍｍの重なり量で径方向に５ｍｍ以下の小間隙をもって
   対向することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか
   に記載の全閉外扇形回転電機。