JP2000245110A

JP2000245110A - 回転電機

Info

Publication number: JP2000245110A
Application number: JP11044729A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Nakahama; 敬文中濱
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-02-23
Filing date: 1999-02-23
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】主として、固定子巻線の温度上昇を効果的に
抑制できるようにする。【解決手段】機内に位置する回転軸１０の部分に遠心
ファン３４を取付け、この遠心ファン３４が羽根片３６
に共通して有する環状の側板３７の外側面を、固定子巻
線２３の端部２３ａの内側面に対向させることにより、
遠心ファン３４の回転によって、内気がファン３４から
流出した後、固定子枠２４の内面に沿って流れ、固定子
巻線２３の端部２３ａの外周側近傍を流れて、その後、
固定子巻線端部２３ａの先端から固定子巻線端部２３ａ
の内側面とファン３４の側板３７の外側面との間を流
れ、そして、側板３７の内部に吸引されて、羽根片３６
の方に向かう。こうした内気の流れにより、固定子巻線
２３の端部２３ａから内気へ、そして、内気から固定子
枠２４への熱伝達が盛んになって、固定子巻線２３の端
部２３ａから固定子枠２４への熱伝達が効果的に行われ
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷却構造を改良した
全閉形の回転電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、全閉形の回転電機として、図
１５に示す全閉外扇形の誘導電動機が存在する。このも
のにおいては、固定子１が、固定子鉄心２に固定子巻線
３を収めて構成され、この固定子１が固定子枠４に包囲
されている。固定子枠４には、外側面に多数の冷却フィ
ン５が設けられている。

【０００３】固定子１の内方には回転子６が設けられて
おり、この回転子６は、回転子鉄心７に回転子導体８を
収め、この回転子導体８を短絡するエンドリング９にエ
ンドリングフィン１０を設けて構成されている。又、回
転子６は、回転子鉄心７の中心部に回転軸１１を有して
おり、この回転軸１１が、固定子枠４の両端部に結合さ
れた軸受ブラケット１２によりそれぞれ軸受１３を介し
て支承されている。軸受ブラケット１２には、それぞれ
外側面に多数の冷却フィン１４が設けられている。そし
て、回転軸１１には、機外に位置する一端部に冷却ファ
ン１５が取付けられており、この冷却ファン１５がファ
ンカバー１６により覆われている。

【０００４】この構成で、電動機の運転中には、固定子
鉄心２及び回転子鉄心７で鉄損が発生すると共に、固定
子巻線３及び回転子導体８で銅損が発生し、軸受１３で
は摩擦損が、そして回転子６及び冷却ファン１５の各表
面では風損がそれぞれ発生し、それらは熱となる。

【０００５】これに対して、外気は、冷却ファン１５の
回転により、実線矢印で示すように、ファンカバー１６
の吸気口１６ａからファンカバー１６内に吸引され、こ
のファンカバー１６内から固定子枠４の外側面に沿って
冷却フィン５間を流される。一方、内気は、エンドリン
グフィン１０が起こすファン作用により、破線矢印で示
すように、固定子巻線３の端部３ａに衝突して軸方向に
流れ、軸受ブラケット１２の内側面及び回転軸１１の外
側面に沿い流れて、エンドリングフィン１０に戻る。

【０００６】そして、前記固定子鉄心２と固定子巻線
３、並びに回転子鉄心７と回転子導体８で発生した損失
による熱は、大部分が固定子枠４に伝わって、この固定
子枠４の外表面及び冷却フィン５の外表面から外気に放
散される。又、固定子巻線３の端部３ａや回転子導体８
から出る一部の熱は、エンドリングフィン１０が起こし
たファン作用による内気の流れにより、軸受ブラケット
１２に伝わって、この軸受ブラケット１２から外気に放
散される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のものの場
合、固定子１、中でも固定子巻線３で発生する損失が他
の部分で発生する損失に比して大きく、従って、そこの
熱流束が大きくなって、固定子巻線３の温度が高くなり
やすいという事情にあった。

【０００８】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
であり、従ってその目的は、主として、固定子巻線の温
度上昇を効果的に抑制することのできる回転電機を提供
するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の回転電機は、固定子鉄心に固定子巻線を有
する固定子と、この固定子を包囲した固定子枠と、前記
固定子の内方に設けられ回転軸を有する回転子と、前記
回転軸を軸受を介して支承した軸受ブラケットとを具備
する全閉形のものにおいて、機内に位置する前記回転軸
の部分に遠心又は斜流のファンを取付け、このファンが
羽根片に共通して有する環状の側板の外側面を、前記固
定子巻線の端部の内側面に対向させたことを特徴とす
る。

【００１０】このものによれば、遠心又は斜流のファン
の回転により、内気がファンから流出した後、固定子枠
の内面に沿って流れ、固定子巻線の端部の外周側近傍を
流れて、その後、固定子巻線端部の先端から固定子巻線
端部の内側面とファンの側板の外側面との間を流れ、そ
して、側板内部に吸引されて、羽根片の方に向かう。こ
うした内気の流れにより、固定子巻線の端部から内気
へ、そして、内気から固定子枠への熱伝達が盛んにな
り、固定子巻線の端部から固定子枠への熱伝達が効果的
に行われるようになる。かくして、固定子巻線の温度が
下げられる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を全閉外扇形の誘導
電動機に適用して、その第１実施例につき、図１を参照
して説明する。図１において、２１は固定子を示してお
り、この固定子２１は、固定子鉄心２２に固定子巻線２
３を収めて構成している。固定子巻線２３の端部２３ａ
は、固定子鉄心２２の両端部から外方に突出している。
この固定子２１は、固定子枠２４の内周部に挿入固定す
ることによって、この固定子枠２４により包囲してお
り、固定子枠２４には、外側面に多数の冷却フィン２５
を設けている。

【００１２】固定子２１の内方には回転子２６を設けて
おり、この回転子２６は、回転子鉄心２７に回転子導体
２８を収め、この回転子導体２８を回転子鉄心２７の両
側でエンドリング２９により短絡させて構成している。
又、回転子２６は、回転子鉄心２７の中心部に回転軸３
０を有しており、この回転軸３０を、固定子枠２４の両
端部に結合した軸受ブラケット３１によりそれぞれ軸受
３２を介して支承している。軸受ブラケット３１には、
それぞれ外側面に多数の冷却フィン３３を設けている。

【００１３】そして、回転軸３０には、機内で前記固定
子鉄心２２及び回転子鉄心２７の両側に位置する部分
に、それぞれ遠心ファン３４を取付けている。この遠心
ファン３４は、平坦な円形の主板３５に多数の羽根片３
６を放射状に取付け、この羽根片３６の全部に共通し
て、これらの反主板３５側端部に環状の側板３７を取付
けて構成したもので、その側板３７の外側面を、前記固
定子巻線２３の端部２３ａの内側面に対向させている。

【００１４】一方、機外に位置する回転軸３０の一端部
には、冷却ファン３８を取付けている。この冷却ファン
３８も、遠心ファンから成るものであり、平坦な円形の
主板３９に多数の羽根片４０を放射状に取付けて構成し
ている。この冷却ファン３８はファンカバー４１により
覆っており、このファンカバー４１は、中央部に吸気口
４１ａを有し、排気側は開放して前記固定子枠２４外側
面の冷却フィン２５に臨んでいる。

【００１５】次に、上記構成のものの作用を述べる。既
述のように、電動機の運転中には、固定子鉄心２２及び
回転子鉄心２７で鉄損が発生すると共に、固定子巻線２
３及び回転子導体２８で銅損が発生し、軸受３２では摩
擦損が、そして回転子２６及び冷却ファン３８の各表面
では風損がそれぞれ発生し、それらは熱となる。

【００１６】これに対して、外気は、冷却ファン３８の
回転により、実線矢印で示すように、ファンカバー４１
の吸気口４１ａからファンカバー４１内に吸引され、こ
のファンカバー４１内から固定子枠２４の外側面に沿っ
て冷却フィン２５間を流される。

【００１７】一方、内気は、この場合、遠心ファン３４
の回転により、破線矢印で示すように、ファン３４から
流出した後、固定子枠２４の内面に沿って流れ、固定子
巻線２３の端部２３ａの外周側近傍を流れて、その後、
固定子巻線２３の端部２３ａの先端から固定子巻線２３
の端部２３ａの内側面と遠心ファン３４の側板３７の外
側面との間を流れ、そして、側板３７内部に吸引され
て、羽根片３６の方に向かう。

【００１８】こうした内気の流れにより、固定子巻線２
３の端部２３ａから内気へ、そして、内気から固定子枠
２４への熱伝達が盛んになり、固定子巻線２３の端部２
３ａから固定子枠２４への熱伝達が効果的に行われるよ
うになる。かくして、固定子巻線２３の温度上昇を効果
的に抑制することができ、その温度を従来のものより下
げることができる。

【００１９】なお、この場合も、固定子鉄心２２で発生
した損失による熱は、固定子鉄心２２からの伝導によっ
て固定子枠４に伝わる。又、回転子鉄心２７と回転子導
体２８で発生した損失による熱も、内気の上述のような
流れや対流によって固定子枠４に伝わる。これらの固定
子枠４に伝わった熱は、上述の固定子巻線２３の端部２
３ａから内気の流れを経て固定子枠４に伝わった熱とと
もに、固定子枠４の外表面及び冷却フィン５の外表面か
ら外気に放散される。

【００２０】以上に対して、図２ないし図１４は本発明
の第２ないし第９実施例を示すもので、それぞれ第１実
施例と同一の部分に同一の符号を付して説明を省略し、
異なる部分についてのみ述べる。

【００２１】［第２実施例］図２に示す第２実施例にお
いては、遠心ファン３４の側板５１を、前述の側板３７
に代えて、外側面が固定子巻線２３の端部２３ａの内側
面に対向するとともに、先端部が回転子２６のエンドリ
ング２９に近接するものとしている。

【００２２】このようにすることによって、破線矢印で
示すように、固定子巻線２３の端部２３ａの先端から固
定子巻線２３の端部２３ａの内側面と遠心ファン３４の
側板５１の外側面との間を流れた内気が、その後、回転
子２６のエンドリング２９の近傍を流れてから、側板５
１内部に吸引されるようになり、エンドリング２９から
内気を経ての固定子枠２４への熱伝達も盛んになるか
ら、エンドリング２９の温度上昇、ひいては回転子導体
２８の温度上昇をも効果的に抑制することができて、そ
の温度を従来のものより下げることができる。

【００２３】なお、回転子２６は、回転子鉄心２７に収
めた回転子導体２８をエンドリング２９で短絡したもの
でなく、永久磁石を配設したものであっても良いもの
で、この場合、遠心ファン３４は、側板５１の先端部を
その永久磁石の先端部に近接させると良い。

【００２４】［第３実施例］図３に示す第３実施例にお
いては、遠心ファン３４の主板３５の外面と、軸受ブラ
ケット３２の内面とに、互いに入り組む凹凸部６１，６
２を設けている。この場合、各凹凸部６１，６２は、そ
れぞれ複数の突起により形成しており、その各突起間
（凹部）に相手側の突起（凸部）を位置させて、迷路状
のシール部を構成している。

【００２５】このようにすることにより、遠心ファン３
４から流出した内気が主板３５の外面と軸受ブラケット
３２の内面との間に流入することがなくなり、固定子巻
線２３の端部２３ａから受熱して温度上昇した内気が軸
受ブラケット３１に放熱することがなくなると共に、軸
受３２部分に至ることもなくなるから、軸受３２の温度
上昇をも効果的に抑制することができて、その温度を従
来のものより下げることができる。なお、この第３実施
例は上記第２実施例の構成と組合わせて実施するように
しても良い。

【００２６】［第４実施例］図４に示す第４実施例にお
いては、軸受ブラケット３１と固定子枠２４との接する
部分のうちの、図中左側部においては軸受ブラケット３
１側、図中右側部においては固定子枠２４側に、それぞ
れ回転軸３０と同心の環状の凹部７１，７２を形成し、
この凹部７１，７２に、遠心ファン３４の主板３５の外
周縁部を近接させて、迷路状のシール部を構成してい
る。

【００２７】このようにすることにより、上述同様に、
遠心ファン３４から流出した内気が主板３５の外面と軸
受ブラケット３２の内面との間に流入することがなくな
り、固定子巻線２３の端部２３ａから受熱して温度上昇
した内気が軸受ブラケット３１に放熱することがなくな
ると共に、軸受３２部分に至ることもなくなるから、軸
受３２の温度上昇をも効果的に抑制することができて、
その温度を従来のものより下げることができる。

【００２８】なお、この場合、凹部７１，７２は、いず
れも軸受ブラケット３１側に、又は固定子枠２４側に形
成するようにしても良い。又、この第４実施例は、前記
第２及び第３実施例の少なくとも一方の構成と組合わせ
て実施するようにしても良い。

【００２９】［第５実施例］図５ないし図７に示す第５
実施例においては、固定子巻線２３の端部２３ａと対向
する固定子枠２４の内側面部に、回転軸３０と同心状に
周方向に延びるフィン８１を複数設けている。

【００３０】このようにすることにより、遠心ファン３
４から流出した内気が固定子枠２４の内面に沿って流れ
るとき、フィン８１の各間に流入して、このフィン８１
の各間を図６に破線矢印Ａで示すように回流し、しか
も、このとき、遠心ファン３４から流出した内気が遠心
ファン３４の回転に伴って有する旋回成分により、図７
に記号Ｂで示すように紙面と直交する方向の例えば先側
に流れる。

【００３１】これにより、固定子巻線２３の端部２３ａ
より受熱した内気から固定子枠２４への熱伝達が一層盛
んになり、固定子巻線２３の温度上昇を一段と効果的に
抑制できるようになるから、その温度を更に下げること
ができる。なお、この第５実施例は、前記第２ないし第
４実施例の少なくとも一つの構成と組合わせて実施する
ようにしても良い。

【００３２】［第６実施例］図８ないし図１０に示す第
６実施例においては、固定子巻線２３の端部２３ａと対
向する固定子枠２４の内側面部に、回転軸３０と平行に
軸方向に延びるフィン９１を複数設けている。

【００３３】このようにすることにより、遠心ファン３
４から流出した内気が固定子枠２４の内面に沿って流れ
るとき、フィン９１の各間に流入して、このフィン９１
に沿って図６に破線矢印で示すように流れ、しかも、こ
のとき、遠心ファン３４から流出した内気が遠心ファン
３４の回転に伴って有する旋回成分により、図１０に破
線矢印Ｃで示すように周方向にも流れるから、フィン９
１の各間に流入して、このフィン９１の各間を図１０に
破線矢印Ｄで示すように回流する。

【００３４】これにより、固定子巻線２３の端部２３ａ
より受熱した内気から固定子枠２４への熱伝達が一層盛
んになり、固定子巻線２３の温度上昇を一段と効果的に
抑制できるようになるから、その温度を更に下げること
ができる。なお、この第６実施例も、前記第２ないし第
４実施例の少なくとも一つの構成と組合わせて実施する
ようにしても良い。

【００３５】［第７実施例］図１１及び図１２に示す第
７実施例においては、固定子巻線２３の端部２３ａと対
向する固定子枠２４の内側面部に、ピン状のフィン１０
１を複数設けている。このようにすることにより、遠心
ファン３４から流出した内気が固定子枠２４の内面に沿
って流れるとき、図１２に破線矢印で示すように、フィ
ン１０１にも接触して流れる。

【００３６】これにより、固定子巻線２３の端部２３ａ
より受熱した内気から固定子枠２４への熱伝達が一層盛
んになり、固定子巻線２３の温度上昇を一段と効果的に
抑制できるようになるから、その温度を更に下げること
ができる。なお、この第７実施例も、前記第２ないし第
４実施例の少なくとも一つの構成と組合わせて実施する
ようにしても良い。

【００３７】［第８実施例］図１３に示す第８実施例に
おいては、遠心ファン３４の側板３７の内方に位置する
回転軸３０の部分に、軸流ファン１１１を取付けてい
る。このようにすることにより、回転子２６で発生し回
転軸３０を経て軸受３２側に向かう熱が、回転軸３０か
ら軸流ファン１１１を経て、遠心ファン３４により循環
される前述の内気に伝達され、軸受３２に到達する熱が
少なくなる。

【００３８】これにより、軸受３２の温度上昇をも効果
的に抑制することができて、その温度を従来のものより
下げることができる。又、この場合、軸流ファン１１１
は遠心ファン３４により内気の昇圧作用を補助するもの
でもあり、これによって、内気の流れを一層盛んにでき
るから、固定子巻線２３の温度上昇、並びに軸受３２の
温度上昇を更に効果的に抑制することができる。なお、
この場合、軸流ファン１１１は斜流ファンに変えて実施
するようにしても良い。又、この第８実施例は、前記第
２ないし第７実施例の少なくとも一つの構成と組合わせ
て実施するようにしても良い。

【００３９】［第９実施例］図１４に示す第９実施例に
おいては、遠心ファン３４の主板１２１の外径を、前述
の主板３５のそれより小さく定めており、特には、側板
３７の内径よりも小さく定めていて、この主板１２１
に、前述の羽根片３６より大きく外広がりの羽根片１２
２を取付けている。

【００４０】このようにすることにより、遠心ファン３
４の主板１２１と側板３７とが軸方向に重なる部分がな
くなることで、軸方向に２分する単純な型で遠心ファン
３４の型成形ができ、中子が不要になるから、生産性を
向上させることができる。なお、この第９実施例は、前
記第２ないし第８実施例の少なくとも一つの構成と組合
わせて実施するようにしても良い。

【００４１】又、全体に、遠心ファン３４は斜流ファン
に変えて実施するようにしても良い。更に、機全体とし
て、全閉形であれば良いもので、上述の全閉外扇形に限
られず、自然冷却する全閉自冷形等であっても良いもの
であり、又、電動機にも限られず、発電機への適用が可
能である。加えて、ファン３４、凹凸部６１，６２、凹
部７１，７２、フィン８１，９１，１０１、及び軸流フ
ァン１１１は、いずれも、図示のような両側でなく、一
方側にのみ設けるようにしても良い。そのほか、本発明
は上記し且つ図面に示した実施例にのみ限定されるもの
ではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施
し得る。

【００４２】

【発明の効果】本発明は以上説明したとおりのもので、
下記の効果を奏する。請求項１の回転電機によれば、側
板の外側面を固定子巻線の端部の内側面に対向させて機
内に設けた遠心又は斜流のファンによる内気の流れによ
り、固定子巻線の端部から固定子枠への熱伝達を盛んに
なし得て、固定子巻線の温度上昇を効果的に抑制するこ
とができる。

【００４３】請求項２の回転電機によれば、エンドリン
グから内気を経ての固定子枠への熱伝達も盛んになし得
て、エンドリングの温度上昇、ひいては回転子導体の温
度上昇をも効果的に抑制することができる。請求項３，
４の回転電機によれば、固定子巻線の端部から受熱して
温度上昇した内気が軸受ブラケットに放熱したり、軸受
部分に至るのを防止できて、軸受の温度上昇をも効果的
に抑制することができる。

【００４４】請求項５，６，７の回転電機によれば、固
定子巻線の端部と対向する固定子枠の内側面部に設けた
フィンにより、固定子巻線の端部より受熱した内気から
固定子枠への熱伝達を一層盛んになし得て、固定子巻線
２３の温度上昇を一段と効果的に抑制することができ
る。

【００４５】請求項８の回転電機によれば、回転子で発
生し回転軸を経て軸受に到達する熱を少なくなし得て、
軸受の温度上昇をも効果的に抑制することができる。
又、この場合、内気の流れを一層盛んにできて、固定子
巻線の温度上昇、並びに軸受の温度上昇を更に効果的に
抑制することができる。請求項９の回転電機によれば、
軸方向に２分する単純な型で遠心ファンの型成形がで
き、生産性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す上半部の縦断側面図

【図２】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【図３】本発明の第３実施例を示す図１相当図

【図４】本発明の第４実施例を示す図１相当図

【図５】本発明の第５実施例を示す図１相当図

【図６】フィン部分の拡大縦断側面図

【図７】内気の別の流れを示す図６相当図

【図８】本発明の第６実施例を示す図１相当図

【図９】図６相当図

【図１０】内気の別の流れを示すフィン部分の拡大縦断
正面図

【図１１】本発明の第７実施例を示す図１相当図

【図１２】図６相当図

【図１３】本発明の第８実施例を示す図１相当図

【図１４】本発明の第９実施例を示す図１相当図

【図１５】従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

２１は固定子、２２は固定子鉄心、２３は固定子巻線、
２３ａは固定子巻線の端部、２４は固定子枠、２６は回
転子、２７は回転子鉄心、２８は回転子導体、２９はエ
ンドリング、３０は回転軸、３１は軸受ブラケット、３
２は軸受、３４は遠心ファン、３５は主板、３６は羽根
片、３７は側板、５１は側板、６１，６２は凹凸部、７
１，７２は凹部、８１，９１，１０１はフィン、１１１
は軸流ファン、１２１は主板、１２２は羽根片を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H609 BB02 BB19 PP01 PP02 PP05 PP06 PP07 PP08 PP09 PP11 QQ02 QQ10 QQ12 QQ13 QQ23 RR03 RR10 RR16 RR18 RR24 RR27 RR32 RR33 RR35 RR40 RR42 RR43 RR63 RR67 RR69 RR73

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定子鉄心に固定子巻線を有する固定子
と、この固定子を包囲した固定子枠と、前記固定子の内方に設けられ回転軸を有する回転子と、前記回転軸を軸受を介して支承した軸受ブラケットとを
具備する全閉形のものにおいて、機内に位置する前記回転軸の部分に遠心又は斜流のファ
ンを取付け、このファンが羽根片に共通して有する環状の側板の外側
面を、前記固定子巻線の端部の内側面に対向させたこと
を特徴とする回転電機。
【請求項２】回転子が、回転子鉄心に収めた回転子導
体を短絡するエンドリングを有し、又は永久磁石を配設
したものであって、そのエンドリング又は永久磁石の先
端部にファンの側板の先端部を近接させたことを特徴と
する請求項１記載の回転電機。
【請求項３】ファンの羽根片を取付けた主板と、軸受
ブラケットとに、互いに入り組む凹凸部を設けたことを
特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項４】軸受ブラケットと固定子枠との接する部
分のうちの、軸受ブラケット側又は固定子枠側に環状の
凹部を形成し、この凹部に、ファンの羽根片を取付けた
主板の外周縁部を近接させたことを特徴とする請求項１
記載の回転電機。
【請求項５】固定子巻線の端部と対向する固定子枠の
内側面部に、周方向に延びるフィンを設けたことを特徴
とする請求項１記載の回転電機。
【請求項６】固定子巻線の端部と対向する固定子枠の
内側面部に、軸方向に延びるフィンを設けたことを特徴
とする請求項１記載の回転電機。
【請求項７】固定子巻線の端部と対向する固定子枠の
内側面部に、ピン状のフィンを設けたことを特徴とする
請求項１記載の回転電機。
【請求項８】ファンの側板の内方に位置する回転軸の
部分に、軸流ファン又は斜流ファンを取付けたことを特
徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項９】ファンの羽根片を取付けた主板の外径
を、側板の内径よりも小さく定めたことを特徴とする請
求項１記載の回転電機。