JPH10248209A - 回転電機の冷却構造 - Google Patents

回転電機の冷却構造

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JPH10248209A
JPH10248209A JP5142597A JP5142597A JPH10248209A JP H10248209 A JPH10248209 A JP H10248209A JP 5142597 A JP5142597 A JP 5142597A JP 5142597 A JP5142597 A JP 5142597A JP H10248209 A JPH10248209 A JP H10248209A
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JP
Japan
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air
electric machine
heat exchanger
pipe group
outside air
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JP5142597A
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Inventor
Tomohide Iwanaga
智秀 岩永
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動機本体内の電気絶縁部の温度を均一にし
て、電気絶縁部の寿命を伸ばす。 【解決手段】 電動機本体10と空冷式の熱交換器20
とは連通されており、内部空気は電動機本体10内と熱
交換器20内を循環流通する。熱交換器20は外気を流
通させるパイプ群21を有している。外気を送風する外
羽根35は、外気ガイド部材である外気外カバー36と
内カバー37とで覆われている。外羽根35が回転する
と、上側のパイプ群21には右側から左側に外気が流通
し、下側のパイプ群21には左側から右側に外気が流通
する。このため、パイプ群21の外周に接触して冷却さ
れる内部空気は、どの部分でも略均等に冷却され、電気
絶縁部の温度も略均等になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は回転電機の冷却構造
に関するものである。特に本発明は、全閉外扇空冷熱交
換器形回転電機における電動機本体内部の冷却風の温度
差を無くすことで、電気絶縁部の温度のバラツキを少な
くして、回転電機の絶縁寿命を延ばすことができるよう
に工夫したものである。
【0002】
【従来の技術】従来の全閉外扇空冷熱交換器形回転電機
の一例を、詳細構成図である図5と、概念図である図6
を参照して説明する。全閉空冷熱交換器形回転電機と
は、全閉形の電動機本体10の上に、この電動機本体1
0と連通状態で空冷式の熱交換器20を配すると共に、
外気を前記熱交換器20に流通させるための外羽根30
を有する構成となっている。
【0003】電動機本体10では、ブラケット11に備
えた軸受12によりシャフト13が回転自在に支持され
ている。このシャフト13には、回転子14と2つの内
羽根15L,15Rが固定されている。またフレーム1
6の内周側には固定子17が設置されており、前記フレ
ーム16上(外周側)には、熱交換器20が載置されて
いる。
【0004】熱交換器20は、軸方向に沿い伸びる複数
のパイプ(パイプ群)21を有しており、このパイプ群
21の管内に外気が流通する。また、熱交換器20にお
いて、前記パイプ群21の外周に接触しつつ、電動機本
体10内の空気が流通(循環流通)することができるよ
うになっている。また、図6に示すように、熱交換器2
0には、軸方向中央位置に、仕切板22が配置されてい
る。
【0005】電動機本体10が運転されてシャフト13
が回転すると、内羽根15L,15Rも回転し、この内
羽根15L,15Rの回転により、電動機本体10内の
空気は、図6中に実線の矢印A,Bで示す、2つの循環
経路に沿い循環流通する。
【0006】つまり、循環経路Aでは、内羽根15Lに
より生じた空気は、左端面側(反直結側)から回転子1
4に当たってから上昇して固定子17に当り、更に上昇
して熱交換器20内に入り、熱交換器20の上端部に達
したら、左側に反転して下降してくる。この経路Aで
は、空気は、軸方向の中央側で上昇し、軸方向の左端部
側で下降してくる。そして、この空気は、熱交換器20
内を流通する際に、パイプ群21の外周面に触れること
により冷却される。
【0007】同様に、循環経路Bでは、内羽根15Rに
より生じた空気は、右端面側(直結側)から回転子14
に当たってから上昇して固定子17に当り、更に上昇し
て熱交換器20内に入り、熱交換器20の上端部に達し
たら、右側に反転して下降してくる。この経路Bでは、
空気は、軸方向の中央側で上昇し、軸方向の右端部側で
下降してくる。そして、この空気は、熱交換器20内を
流通する際に、パイプ21の外周面に触れることにより
冷却される。
【0008】外羽根30は、電動機本体10の左側ブラ
ケット(端面)から外部に突出したシャフト13に設置
されている。この外羽根30は、シャフト13の回転に
伴い回転して、外気を熱交換器20の左端部に送る。こ
のため、外気は、熱交換器20のパイプ群21の管内を
左側から右側に向かって流通する。図6では、外気の流
れを点線の矢印Cで示している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の従来技術で
は、外気はパイプ群21を軸方向に流通するため、外気
の温度は、パイプ群21の入口側で冷たく、パイプ群2
1内を流通するにつれて増加していく。例えば、外気の
温度がt0 ℃である場合、パイプ群21の中央での外気
の温度がt0 +10℃となり、パイプ群21の出口での
外気の温度がt0+20℃となる。したがって電動機本
体10の内部空気のうち、循環経路Aに沿い循環流通す
る空気の温度がt1 ℃でありこの部分の絶縁部の温度が
2 ℃である場合、循環経路Bに沿い循環流通する空気
の温度がt1 +20℃となりこの部分の絶縁部の温度が
2 +10℃となってしまう。このように、回転電機本
体10の内部においては、循環経路A側よりも循環経路
B側の温度が高くなっており、回転電機本体10の電気
絶縁部に温度差が生じていた。
【0010】一方、絶縁部の寿命は、図7に示すよう
に、温度が上がると急激に寿命が短くなることが知られ
ている。一例では、温度が10℃上昇すると、寿命は約
半減してしまう。したがって、上述したように、温度差
が大きいと、その温度最高点のポイントで絶縁部の寿命
が決定されてしまい、機器の寿命が短かくなったり、絶
縁信頼性が低下していた。また、絶縁材はエポキシ樹脂
とガラスクロスとの複合材料であるため、寿命が尽きた
絶縁材はリサイクルができず、省資源や省ゴミの観点か
らも問題が大きかった。
【0011】本発明は、上記従来技術に鑑み、回転電機
の電機絶縁部の寿命を延ばすことのできる回転電機の冷
却構造を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、全閉形の回転電機本体と、前記回転電機本
体と連通する状態で回転電機本体上に搭載されており、
回転電機本体内の内部空気が循環流通するとともに、前
記内部空気と混合することなく外部空気を流通させるパ
イプ群を有する空冷式の熱交換器と、前記回転電機本体
の端面から外部に突出た回転電機本体のシャフトに設置
されており、回転することにより外気を、前記熱交換器
のパイプ群に流通させる外羽根と、を備えた回転電機の
冷却構造において、前記パイプ群を2つのグループに区
分けし、前記外羽根から送出される外気を一方のグルー
プのパイプ群の一端側から他端側に流通させ、前記外羽
根により吸入される外気を他方のグループのパイプ群の
他端側から一端側に流通させる外気ガイド部材を備えた
ことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づき詳細に説明する。なお、従来技術と同一機能
を果たす部分には、同一符号を付し、重複する説明は省
略する。
【0014】図1は本発明の第1の実施の形態にかかる
回転電機の冷却構造を一部破断して示す構成図、図2は
第1の実施の形態を側面側から見た概念図である。両図
に示すように、全閉形の電動機本体10の上には、空冷
式の熱交換器20が搭載されており、電動機本体10の
内部空気は、電動機本体10の内部空間と熱交換器20
の内部空間との間で循環流通(循環経路AとBに沿い流
通)する際に、熱交換器20のパイプ群21の外周面に
接触することにより冷却される。
【0015】シュラウド付の外羽根35は、電動機本体
10の左側ブラケット(端面)から外部に突出したシャ
フト13に設置されている。この外羽根35は、外気ガ
イド部材となる外カバー36と内カバー37とで覆われ
ている。しかも、外カバー36と内カバー37との間の
空間により、空気を外羽根35に導くような空気導入ダ
クトが形成されるようにしている。
【0016】本実施の形態では、熱交換器20のパイプ
群21を、上側のグループと下側のグループに区分けし
ている。ちょうど、前記内カバー37のうち熱交換器2
0の端部に接続されている部分(水平方向に伸びる一
辺)によりパイプ群21が上下に2分割されている。ま
た、外羽根35から送出された空気を下側のパイプ群2
1に送ることができるように、内カバー37が外羽根3
5と電動機本体10の左側ブラケット(端部)を覆って
いる。
【0017】上記構成の回転電機では、電動機本体10
の回転駆動に伴い外羽根35が回転すると、外気は、上
側のパイプ群21の中を右側(直結側)から左側(反直
結側)に向かい流通し、上側のパイプ群21から出た外
気は、外カバー36と内カバー37とで形成した空気導
入ダクトを介して外羽根35に吸入される。吸入された
外気は、外羽根35から送出され、内カバー37により
ガイドされて下側のパイプ群21の左端に達し、この下
側のパイプ群21の中を左側から右側に向かい流通す
る。結局、外気は上側のパイプ群21中を右側から左側
に流通し、下側のパイプ群21中を左側から右側に流通
するという、上下2区分を往復通風することになる。
【0018】上述したように外気が流通するため、上側
のパイプ群21の入口側の温度をT 1 、上側のパイプ群
21の出口側の温度をT2 、下側のパイプ群21の入口
側の温度をT3 、下側のパイプ群21の出口側の温度を
4 とすると、下記の関係がある。 T1 <T2 <T3 <T4 ・・・・・・(1)
【0019】一方、電動機本体10内の空気のうち循環
経路Aに沿い流通する空気は、温度がT3 、T2 となっ
ているパイプ群21の外周面に接触し、電動機本体10
内の空気のうち循環経路Bに沿い流通する空気は、温度
がT1 、T4 となっているパイプ群21の外周面に接触
する。このとき、温度関係が上記(1)式のようになっ
ているので、循環経路Aに沿い流通する空気と、循環経
路Bに沿い流通する空気との温度はほぼ等しくなる。よ
って、電動機本体10の電機絶縁部の温度がほぼ均一に
なり、温度差がほぼ無くなる。この結果、電機絶縁部が
部分的に温度上昇することは無くなり、寿命が伸びる。
具体的には、従来技術では、電機絶縁部に温度差が10
℃あったものが、本実施の形態によりこの温度差が無く
なれば、寿命が約2倍になる。
【0020】なお、熱交換器20の右側端(直結側端)
には、上側のパイプ群21に流入していく外気と、下側
のパイプ群21から排出される(温度上昇している)外
気との混合を回避するための、隔壁40を取り付けてい
る。また、本実施の形態では、外羽根35は1個のみで
あるため、外羽根の設置数は従来と同一であり、スペー
スやコストは従来のものと殆ど同じである。さらに、外
羽根35を外カバー36により覆っているので、騒音を
低減化することもできる。
【0021】図3は本発明の第2の実施の形態にかかる
回転電機の冷却構造を一部破断して示す構成図、図4は
第1の実施の形態を平面的に(上方から)見た概念図で
ある。両図に示すように、全閉形の電動機本体10の上
には、空冷式の熱交換器20が搭載されており、電動機
本体10の内部空気は、電動機本体10の内部空間と熱
交換器20の内部空間との間で循環流通(循環経路Aと
Bに沿い流通)する際に、熱交換器20のパイプ群21
の外周面に接触することにより冷却される。
【0022】シュラウド付の外羽根35は、電動機本体
10の左側ブラケット(端面)から外部に突出したシャ
フト13に設置されている。この外羽根35は、外カバ
ー38で覆われている。また、外カバー38の内部には
仕切板39が配置されており、この仕切板39により外
カバー38の内部を2分割することにより、空気を外羽
根35に導くような空気導入ダクトと、外羽根35から
送出される空気を導く空気導出ダクトとが形成されるよ
うにしている。結局、外カバー38と仕切板39により
外気ガイド部材が構成されている。
【0023】本実施の形態では、熱交換器20のパイプ
群21を、奥側のグループと手前側のグループに区分け
している。ちょうど、前記仕切板39のうち熱交換器2
0の端部に接続されている部分(垂直方向に伸びる一
辺)によりパイプ群21が奥側と手前側とに2分割され
ている。また、外羽根35から送出された空気を手前側
のパイプ群21に送ることができるように、仕切板39
の下部39aが外羽根35の半周を覆っている。
【0024】上記構成の回転電機では、電動機本体10
の回転駆動に伴い外羽根35が回転すると、外気は、奥
側のパイプ群21の中を右側(直結側)から左側(反直
結側)に向かい流通し、奥側のパイプ群21から出た外
気は、外カバー38と仕切板39とで形成した空気導入
ダクトを介して外羽根35に吸入される。吸入された外
気は、外羽根35から送出され、外カバー38と仕切板
39とで形成した空気導出ダクトを介して手前側のパイ
プ群21の左端に達し、この手前側のパイプ群21の中
を左側から右側に向かい流通する。結局、外気は奥側の
パイプ群21中を右側から左側に流通し、手前側のパイ
プ群21中を左側から右側に流通するという、奥・手前
2区分を往復通風することになる。
【0025】上述したように外気が流通するため、奥側
のパイプ群21の入口側の温度をT 11、奥側のパイプ群
21の出口側の温度をT12、手前側のパイプ群21の入
口側の温度をT13、手前側のパイプ群21の出口側の温
度をT14とすると、下記の関係がある。 T11 <T12<T13<T14 ・・・・・・(2)
【0026】一方、電動機本体10内の空気のうち循環
経路Aに沿い流通する空気は、温度がT13、T12となっ
ているパイプ群21の外周面に接触し、電動機本体10
内の空気のうち循環経路Bに沿い流通する空気は、温度
がT11、T14となっているパイプ群21の外周面に接触
する。このとき、温度関係が上記(2)式のようになっ
ているので、循環経路Aに沿い流通する空気と、循環経
路Bに沿い流通する空気との温度はほぼ等しくなる。よ
って、電動機本体10の電機絶縁部の温度がほぼ均一に
なり、温度差がほぼ無くなる。この結果、電機絶縁部が
部分的に温度上昇することは無くなり、寿命が伸びる。
具体的には、従来技術では、電機絶縁部に温度差が10
℃あったものが、本実施の形態によりこの温度差が無く
なれば、寿命が約2倍になる。
【0027】なお、熱交換器20の右側端(直結側端)
には、奥側のパイプ群21に流入していく外気と、手前
側のパイプ群21から排出される(温度上昇している)
外気との混合を回避するための、隔壁41を取り付けて
いる。また、本実施の形態では、外羽根35は1個のみ
であるため、外羽根の設置数は従来と同一であり、スペ
ースやコストは従来のものと殆ど同じである。さらに、
外羽根35を外カバー38により覆っているので、騒音
を低減化することもできる。
【0028】また、本発明は、上記実施例における電動
機本体10の部分に発電機本体が配置された回転電機に
も適用することができる。
【0029】
【発明の効果】以上実施の形態と共に具体的に説明した
ように、本発明によれば、熱交換器のパイプ群を2つの
グループに区分けし、一方のグループのパイプ群に流通
させる外気と、他方のグループのパイプ群に流通させる
外気との流通方向を逆にするように構成したため、内部
空気の温度が均一となり、電気絶縁部が部分的に過熱す
ることがなくなり、電気絶縁部の寿命を伸ばすことがで
きる。
【0030】また、外羽根の設置数は従来と同様に1個
でよいため、スペースやコストは従来と同様でよく、コ
ストアップやスペースのアップを招来することはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る回転電機の冷
却構造を一部破断して示す構成図。
【図2】第1の実施の形態を側面側から見た概念図。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る回転電機の冷
却構造を一部破断して示す構成図。
【図4】第2の実施の形態を平面的に見た概念図。
【図5】従来の全閉外扇空冷熱交換器形回転電機を示す
構成図。
【図6】従来の全閉外扇空冷熱交換器形回転電機を示す
概念図。
【図7】電機絶縁部の寿命を示す特性図。
【符号の説明】
10 電動機本体 11 ブラケット 12 軸受 13 シャフト 14 回転子 15R,15L 内羽根 16 フレーム 17 固定子 20 熱交換器 21 パイプ群 22 仕切板 30 外羽根 35 外羽根 36 外カバー 37 内カバー 38 外カバー 39 仕切板 40,41 隔壁 A,B 循環経路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 全閉形の回転電機本体と、 前記回転電機本体と連通する状態で回転電機本体上に搭
    載されており、回転電機本体内の内部空気が循環流通す
    るとともに、前記内部空気と混合することなく外部空気
    を流通させるパイプ群を有する空冷式の熱交換器と、 前記回転電機本体の端面から外部に突出た回転電機本体
    のシャフトに設置されており、回転することにより外気
    を、前記熱交換器のパイプ群に流通させる外羽根と、 を備えた回転電機の冷却構造において、 前記パイプ群を2つのグループに区分けし、前記外羽根
    から送出される外気を一方のグループのパイプ群の一端
    側から他端側に流通させ、前記外羽根により吸入される
    外気を他方のグループのパイプ群の他端側から一端側に
    流通させる外気ガイド部材を備えたことを特徴とする回
    転電機の冷却構造。
JP5142597A 1997-03-06 1997-03-06 回転電機の冷却構造 Pending JPH10248209A (ja)

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