JPH11285204A - 全閉外扇形回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 効率低下，騒音増大，重量増加等を生じさせ
ることなく、冷却特性を向上する。 【解決手段】 固定子枠３の両端に嵌合配設された軸受
ブラケット４、軸受ブラケット４に嵌合の軸受５を介し
て回転自在に配設された回転軸６、回転軸６に固定され
前記一方の軸受ブラケット４の機外側に配設された外扇
１７、及び複数個の吸気口を有するファンカバー８を備
える外扇形回転電機１１ａにおいて、回転軸６と嵌合す
るボスから放射状に伸びる複数枚の羽根の外周先端にフ
ァンカバー８の斜辺内壁面に対向してリング状のシュラ
ウド１７ｂを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は外扇及びファンカバ
ーを改良し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（以下、電動
機と呼ぶ）の一例を図１１及び図１２に示す断面図を参
照して説明する。外周に軸方向に伸びる複数個のフィン
３ａを有する固定子枠３の両端には軸受ブラケット４が
嵌合配設されており、一方の軸受ブラケット４の外周表
面には放射方向に伸びる複数個の冷却フィン４ａが植設
されている。固定子枠３の内側には固定子巻線２を有す
る固定子鉄心１が圧入され、この固定子鉄心１内周の空
隙を介して回転子鉄心９を嵌合した回転軸６が、前記軸
受ブラケット４に嵌合の軸受５を介して回転自在に配設
されている。この回転軸６の先端で、前記軸受ブラケッ
ト４の冷却フィン４ａ側には外扇７が取付けられ、この
外扇７を覆うようにすり鉢形状で底部（吸気側）に複数
個の吸気口８ａを有するファンカバー８が軸受ブラケッ
ト４に取付けられている。前記外扇７は図１３（外扇７
を機外側から見た状態）に示すように、ファンブレード
７ａが略矩形状でファンブレード７ａ側面の機内側とな
る軸受ブラケット４の冷却フィン４ａ側には、ハブ７ｃ
が星形状にファンブレード７ａの略中央部までボス７ｄ
から延設されている。このようにして電動機１１が形成
されている。

【０００３】この電動機１１の通風冷却系について説明
する。電動機１１が運転されると、外気は外扇７の回転
によってファンカバー８の吸気口８ａから吸引されて冷
却風となり、排気口８ｂから固定子枠３のフィン３ａ間
に送風されて固定子枠３を冷却する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】外扇７によりファンカ
バー８の吸気口８ａから吸引され、排気口８ｂから固定
子枠３のフィン３ａ間に送風される冷却風は、外扇７の
回転によって昇圧されて径方向外径側への速度成分をも
って矢印Ａのように流れている。この時、ハブ７ｃがフ
ァンブレード７ａの略中央部まで形成されているので該
ハブ７ｃが障壁となって、外扇７のハブ７ｃ背面側（軸
受ブラケット４の回転軸６側表面）の部分には冷却風が
流れず、軸受８の温度が高くなっていた。又、ファンブ
レード７ａの吸気側とファンカバー８の吸気部との間で
形成される空間Ｇｏには、予旋回（ファンの回転と同方
向＝円周方向に風が循環して流れることを言う図９
（ｃ）参照）がファンブレード７ａの回転と同方向に発
生して風量損及び電動機１１の効率低下を招いていた。
これらを改善する為、軸受ブラケット４に冷却フィン４
ａを設けたり、冷却風の流量を増加させるのに外扇７の
ファンブレード７ａを大外径にすることが行われている
が、電動機１１の効率低下や騒音増大及び重量増加など
の問題があった。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みて成されたもの
で、外扇大形化や電動機の効率低下，騒音増大，重量増
加等をさせることなく冷却特性が向上する全閉外扇形回
転電機を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明における全閉外扇
形回転電機は、請求項１では固定子枠の両端に嵌合配設
された軸受ブラケットと、この軸受ブラケットに嵌合の
軸受を介して回転自在に配設された回転軸と、この回転
軸に固定され前記一方の軸受ブラケットの機外側に配設
された外扇と、この外扇を覆い吸気部に複数個の吸気口
を有するファンカバーとを備えてなる全閉外扇形回転電
機で、前記外扇を、前記回転軸と嵌合するボスから放射
状に伸びる複数枚のファンブレードがあって、該ファン
ブレードの吸気側で外周側角先端に前記ファンカバーの
斜辺内壁面に対向してリング状のシュラウドを設けて形
成したことを特徴とする。このように構成すると、従来
のようなハブの障壁がなくシュラウドによる整流が行わ
れるので、ファンカバー内に吸引された一部の冷却風は
ファンブレードとファンカバー内面間で循環することが
なくなり、軸受ブラケットの冷却フィンの回転軸側とフ
ァンブレードのボス上部間で循環して流れ、軸受ブラケ
ットの回転軸側を冷却するので軸受の冷却効率は向上す
る。

【０００７】次に請求項２では、軸受ブラケットの表面
に冷却フィンがないものである。冷却フィンがなくなる
と、はくり領域が発生せず冷却風の流れがよくなると共
に有効伝熱面積が増加して冷却効率が向上する。又、冷
却フィンの廃止は軸受ブラケットが軽量化されて電動機
が軽量と成る。

【０００８】また請求項３では、ファンカバーの吸気部
の中央部が凹レンズ形状に形成されたものである。吸気
部を凹レンズ形状にすることで、通風面積は大きくなっ
てファンカバーの吸気部の吸気面積を大きく取ることが
できる。この結果、吸気口の流速が下がって通風抵抗が
減少して流量が増加し、固定子枠，軸受ブラケットの冷
却が良くなり電動機の温度上昇が低下する。

【０００９】更に請求項４では、外扇を形成するファン
ブレード形状を、外気吸込側となるファンブレード吸込
側でシュラウド下端下からボスにかけて凹レンズ形状に
形成されたものである。

【００１０】そして請求項５では、ファンブレード形状
を外気吸込側となるファンブレード吸込側でシュラウド
下端下からボスにかけて凹レンズ形状に形成された外扇
と、吸気部の中央部を凹レンズ形状に形成されたファン
カバーとを、両凹レンズ形状を重合組合わせ配設して形
成したものである。ファンブレード吸込側とファンカバ
ーの吸気部とで形成される空間では予旋回が殆どなくな
る。すると、ファンカバーの吸気口から吸込まれた外気
は、直ぐファンブレードに吸込まれて前記空間で旋回し
なくなり、ファンを駆動する動力が少なくなると共に風
量が増加し電動機の運転効率が向上する。

【００１１】また請求項６では、ファンカバーの吸気部
中央に貫通口を穿設し、該貫通口内に回転軸端面が吸気
部端面と略同一位置に配設されているものである。回転
子鉄心から回転軸を経由して熱伝導で輸送された損失
は、ファン側軸端の回転軸端面からファンカバー外側の
外気へ直接放熱される。その為に、回転軸端面から外気
への熱伝達率が大きくなり、これにより回転子鉄心から
外気への熱伝達率が大きくなって回転子鉄心そして回転
子導体の温度上昇が低下する。

【００１２】

【発明の実施の形態】（第１実施例）以下本発明の第１
実施例を示す全閉外扇形回転電機（以下、電動機と呼
ぶ）について図１乃至図３を参照し、従来構成と同じも
のは同じ符号を使用して説明する。図１は電動機の断面
図、図２は外扇周辺部分の要部拡大図、図３は外扇の正
面図である。

【００１３】図１及び図２において、外周に軸方向に延
びる複数個のフィン３ａを有する固定子枠３の両端には
軸受ブラケット４が嵌合配設されており、一方の軸受ブ
ラケット４の外周表面には放射方向に延びる複数個の冷
却フィン４ａが植設されている。固定子枠３の内側には
固定子巻線２を有する固定子鉄心１が圧入され、この固
定子鉄心１内周の空隙を介して回転子鉄心９を嵌合した
回転軸６が、前記軸受ブラケット４に嵌合の軸受５を介
して回転自在に配設されている。この回転軸６の先端
で、前記軸受ブラケット４の冷却フィン４ａ側には外扇
１７が取付けられ、この外扇１７を覆うようにすり鉢形
状で底部（吸気部８ｃ）に複数個の吸気口８ａを有する
ファンカバー８が軸受ブラケット４に取付けられてい
る。前記外扇１７は図３に示すように、ボス１７ｄから
放射状に伸び形状が略矩形状で複数枚のファンブレード
１７ａがあり、ファンブレード１７ａの機外側で外周側
角先端に前記ファンカバー８の斜辺８ｄと平行にリング
状のシュラウド１７ｂを設けて形成される。即ち、ファ
ンブレード１７ａの機内側下部側面には従来のようなハ
ブ７ｃがない。このようにして電動機１１ａが形成され
ている。尚、回転軸６端面とファンカバー８の吸気部８
ｃ間には空間６ａが形成されている。

【００１４】この電動機１１ａが運転されると、外気は
外扇１７の回転によってファンカバー８の吸気口８ａか
ら吸引されて冷却風（図２の矢印Ａ）となり、排気口８
ｂから固定子枠３のフィン３ａ間に送風されて固定子枠
３を冷却する。この時、従来のようなハブ７ｃの障壁が
なくシュラウド１７ｂによる整流が行われるので、ファ
ンカバー８内に吸引された一部の冷却風はファンブレー
ド１７ａとファンカバー８内面間で循環することがなく
なり、図２の矢印Ａａで示すように軸受ブラケット４の
冷却フィン４ａの回転軸６側とファンブレード１７ａの
ボス１７ｄ上部間で循環して流れ、軸受ブラケット４の
回転軸６側を冷却するので軸受５の冷却効率は向上す
る。

【００１５】これによって、図４に示す冷却フィン４ａ
がない軸受ブラケット１４構造とすることもできる。こ
の場合、冷却フィン４ａがあると当る冷却風（矢印Ａ）
によって該冷却フィン４ａの風当たり裏側に風の渦巻く
はくり領域が発生し（図１４参照）、冷却風の流れが悪
くなる現象が現れる。しかし、冷却フィン４ａがなくな
ると、はくり領域が発生せず冷却風の流れがよくなると
共に有効伝熱面積が増加して冷却効率が向上する。又、
冷却フィン４ａの廃止は軸受ブラケット１４が軽量化さ
れて電動機が軽量と成る。尚、この時にファンブレード
２７ａの幅を図２のファンブレード１７ａ幅より大きく
することができる。

【００１６】（第２実施例）次に第２実施例を図５を参
照して説明する。第１実施例と異なるのは、ファンカバ
ー８の吸気部８ｃの中央に貫通口１８ｄが穿設され、該
貫通口１８ｄ内に回転軸６端面が吸気部８ｃ端面と略同
一位置に配設されている。

【００１７】このように構成すると、回転子鉄心９から
回転軸６を経由して熱伝導で輸送された損失は、ファン
側軸端の回転軸６端面からファンカバー８外側の外気へ
直接放熱される。その為に、回転軸６端面から外気への
熱伝達率が大きくなり、これにより回転子鉄心９から外
気への熱伝達率が大きくなって回転子鉄心９そして回転
子導体１０の温度上昇が低下する。

【００１８】（第３実施例）次に第３実施例を図６を参
照して説明する。第１実施例と異なるのは、ファンカバ
ー２８の吸気部２８ｃの中央部が凹レンズ形状の凹み構
造になっている。そして、吸気部２８ｃには複数個の吸
気口２８ａが穿孔され、回転軸６端面とファンカバー２
８の吸気部２８ｃ間には隙間６ｂが形成されている。

【００１９】この吸気部２８ｃの中央部を凹レンズ形状
にすると、次の理由により平面形状に対して通風面積が
増加する。図９（ａ）に示すように、簡単化して曲面を
曲率ｒの高さｈの球冠で吸気部２８ｃの凹レンズ形状外
径（吸気側）をＳとすると、曲面の表面積Ａｍは Ａｍ＝２×（πｒｈ） ＝（π／４）×（Ｓ² ＋４×ｈ² ） となり、凹レンズ形状の表面積Ａｍは曲面にすることで
平面よりπｈ² 増加する。外気の通風面積はこれに開口
率（吸気口２８ａの外径×個数）を乗じたもので、凹み
が大きくなればなる程通風面積は大きくなってファンカ
バー２８の吸気部２８ｃの吸気面積を大きく取ることが
できる。この結果、吸気口２８ａの流速が下がって通風
抵抗が減少して流量が増加し、固定子枠３，軸受ブラケ
ット４の冷却が良くなり電動機の温度上昇が低下する。
尚、ファンブレード吸込側１７ｃとファンカバー２８の
吸気部２８ｃとで形成される空間Ｇ1 には若干の予旋回
があるが、吸気部２８ｃの凹レンズ形状による吸気面積
が大きくなるので、その影響は少ない。

【００２０】（第４実施例）次に第４実施例を図７を参
照して説明する。第３実施例と異なるのは、外扇３７の
ファンブレード３７ａ形状を、吸込側となるファンブレ
ード吸込側３７ｃでシュラウド３７ｂ下端下からボス３
７ｄにかけて、第２実施例のファンカバー２８の吸気部
２８ｃと略形状の中央部が凹レンズ形状の凹み構造に形
成され、該外扇２７を第２実施例のファンカバー２８と
組合わせ配設している。

【００２１】この構成によりファンブレード吸込側３７
ｃとファンカバー２８の吸気部２８ｃとで形成される空
間Ｇで発生する予旋回の防止を説明する。図９（ａ）
（ｂ）（ｃ）に示すように、簡単化して曲面を曲率ｒの
高さｈの球冠で吸気部２８ｃ及びファンブレード吸込側
３７ｃの凹レンズ形状外径（吸気側）をＳ（従来のファ
ンブレード内径も同径とする）とし、ファンブレード吸
込側３７ｃとファンカバー２８の吸気部２８ｃ間の距離
をｚ（図９（ｂ）参照），従来のファンブレードのファ
ンボス７ｄの機内側端からファンカバー吸気部７ｃ（平
面形状）端面までの軸方向長さをＺ（＞＞ｚ）として
（図９（ｃ）参照）、第４実施例と従来の空間体積を比
較する。

【００２２】第４実施例の空間体積Ｖは高さｈが小さい
場合は Ｖ＝πＳｚ 従来の空間体積Ｖo はボス部，シャフト部を夫々無視す
ると Ｖo ＝πＳＺ となる。これによりＶo ＞＞Ｖ（Ｚ＞＞ｚから）となっ
て、第４実施例のファンブレード吸込側３７ｃとファン
カバー２８の吸気部２８ｃとで形成される空間Ｇでは予
旋回が殆どなくなる。すると、ファンカバー２８の吸気
口２８ａから吸込まれた外気は、直ぐファンブレード３
７ａに吸込まれて前記空間Ｇで旋回しなくなり、ファン
を駆動する動力が少なくなると共に風量が増加し電動機
の運転効率が向上する。

【００２３】この第４実施例，第３実施例を従来と比較
したファン特性を図１０に示した。予旋回が殆どなくな
る分だけ第４実施例の流量が多く、ファン特性が優れて
いるが、ファンブレード３７ａの凹レンズ形状への成形
で高価格となるので、要求される電動機特性や価格によ
って第３実施例と第４実施例は使い分けされる。

【００２４】（第５実施例）次に第５実施例を図８を参
照して説明する。第４実施例と異なるのは、ファンカバ
ー３８の吸気部３８ｃの中央に貫通口３８ｄが穿設さ
れ、該貫通口３８ｄ内に回転軸６端面が吸気部３８ｃ端
面と略同一位置に配設されている。

【００２５】このように構成すると、回転子鉄心９から
回転軸６端面までの距離が小さくなり、ここでの熱伝導
による温度差が小さくなる。その結果、回転子鉄心９か
ら外気への熱通過率が大きくなることにより、回転子鉄
心９そして回転子導体１０の温度上昇が低下する。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、外扇を大
形化しなくても軸受温度を始め電動機全体の温度上昇を
低減できて電動機効率が向上すると共に、軸受ブラケッ
トが軽量化されて電動機全体の重量が軽減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全閉外扇形回転電機の
断面図、

【図２】外扇周辺部分の要部拡大図、

【図３】外扇の正面図、

【図４】冷却フィンのない軸受ブラケットを示す図２相
当図、

【図５】第２実施例を示す図２相当図、

【図６】第３実施例を示す図２相当図、

【図７】第４実施例を示す図２相当図、

【図８】第５実施例を示す図２相当図、

【図９】従来と第４実施例の予旋回の説明図、

【図１０】従来と第３実施例と第４実施例のファン特性
比較図、

【図１１】従来の図１相当図、

【図１２】従来の図２相当図、

【図１３】従来の図３相当図、

【図１４】軸受ブラケットのはくり領域発生説明図。

【符号の説明】

１…固定子鉄心、 ２…固定子巻線、
３…固定子枠、 ３ａ…フィン、
４，１４…軸受ブラケット、 ４ａ…冷却フィ
ン、５…軸受、 ６…回転軸、
７，１７，２７，３７…外扇、７ａ，１７ａ，２７ａ，
３７ａ…ファンブレード、８，１８，２８…ファンカバ
ー、 ８ａ，１８ａ，２８ａ…吸気口、８ｃ，１８
ｃ，２８ｃ…吸気部、 ９…回転子鉄心、１１，１１
ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｆ…電動機、１７
ｂ，２７ｂ，３７ｂ…シュラウド、１７ｄ…ボス、
１８ｄ，２８ｄ，３８ｄ…貫通口、３
７ｃ…羽根吸込側。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子枠の両端に嵌合配設された軸受ブ
   ラケットと、この軸受ブラケットに嵌合の軸受を介して
   回転自在に配設された回転軸と、この回転軸に固定され
   前記一方の軸受ブラケットの機外側に配設された外扇
   と、この外扇を覆い吸気部に複数個の吸気口を有するフ
   ァンカバーとを備えてなる全閉外扇形回転電機におい
   て、前記外扇を、前記回転軸と嵌合するボスから放射状
   に伸びる複数枚のファンブレードがあって、該ファンブ
   レードの吸気側で外周側角先端に前記ファンカバーの斜
   辺内壁面に対向してリング状のシュラウドを設けて形成
   したことを特徴とする全閉外扇形回転電機。
2. 【請求項２】 前記軸受ブラケットの表面に冷却フィン
   がない請求項１記載の全閉外扇形回転電機。
3. 【請求項３】 前記ファンカバーの吸気部の中央部が凹
   レンズ形状に形成された請求項１又は２記載の全閉外扇
   形回転電機。
4. 【請求項４】 前記外扇を形成するファンブレード形状
   を、外気吸込側となるファンブレード吸込側でシュラウ
   ド下端下からボスにかけて凹レンズ形状に形成された請
   求項１又は２記載の全閉外扇形回転電機。
5. 【請求項５】 前記ファンブレード形状を外気吸込側と
   なるファンブレード吸込側でシュラウド下端下からボス
   にかけて凹レンズ形状に形成された外扇と、吸気部の中
   央部を凹レンズ形状に形成されたファンカバーとを、両
   凹レンズ形状を重合方向に組合わせ配設して形成した請
   求項１又は２記載の全閉外扇形回転電機。
6. 【請求項６】 前記ファンカバーの吸気部中央に貫通口
   を穿設し、該貫通口内に回転軸端面が吸気部端面と略同
   一位置に配設されている請求項１又は５記載の全閉外扇
   形回転電機。