JP5677151B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine.
回転電機は回転子や固定子の損失による発熱があるため、冷却を必要とする。特許文献１には、全閉型の回転電機が開示され、電動機のエンドブラケット側の回転軸に外扇ファンを備え、この外扇ファンによってフレームの外周部分に風を送って冷却を行っている。 The rotating electrical machine needs to be cooled because it generates heat due to loss of the rotor and stator. Patent Document 1 discloses a fully-enclosed rotating electrical machine, which includes an outer fan fan on a rotating shaft on the end bracket side of the motor, and cools the outer fan by sending air to the outer peripheral portion of the frame. .
回転電機は固定子や回転子が発熱体となるため、これらを冷却することが求められる。特に、発熱体がフレーム等によって覆われる構造の回転電機で顕著である。前記の回転電機では、フレーム外へ突出した回転軸に冷却ファン（外扇ファン）が取付けられ、このファンによってフレームの表面に風を流すことで冷却を行っていた。このような回転電機は外被冷却型とも称され、内外気の積極的な連通を行わない全閉型の回転電機において用いられる冷却方式である。 In a rotating electrical machine, a stator or a rotor serves as a heating element, and thus it is required to cool them. This is particularly noticeable in a rotating electrical machine having a structure in which a heating element is covered with a frame or the like. In the rotating electric machine, a cooling fan (outer fan fan) is attached to a rotating shaft that protrudes out of the frame, and cooling is performed by flowing air over the surface of the frame. Such a rotating electric machine is also called a jacket cooling type, and is a cooling method used in a fully-closed rotating electric machine that does not actively communicate internal and external air.
前記の外扇ファンは羽根部、回転軸に取付ける為のボス部、整流用ガイド板が一体構造で成型されたものが多く採用されている。 In many cases, the outer fan is formed by integrally forming a blade portion, a boss portion to be attached to a rotating shaft, and a rectifying guide plate.
回転電機は仕様変更により冷却に必要な風量が変化する。例えばインバータを用いて可変速運転を行う場合、上記構造では外扇ファンそのものを変更して風量の調節を行うため、風量の微調整が難しく最適な冷却性能を得ることが困難な場合がある。 The amount of air required for cooling of a rotating electrical machine changes due to specification changes. For example, when variable speed operation is performed using an inverter, the air volume is adjusted by changing the outer fan itself in the above structure, so that it may be difficult to finely adjust the air volume and it may be difficult to obtain optimal cooling performance.
そこで、本発明は、回転電機の仕様に応じて風量を微調整できる外扇ファン構造とすることで、最適な冷却性能を得ることの出来る回転電機を提供する。 Therefore, the present invention provides a rotating electrical machine that can obtain optimum cooling performance by adopting an external fan fan structure that can finely adjust the air volume according to the specifications of the rotating electrical machine.
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、回転子及び固定子を覆うフレームと、前記回転子に固定された回転軸を支持する軸受が取付けられるエンドブラケットと、前記エンドブラケットから突出した回転軸端部を覆い、前記回転軸端部に対向する位置に開孔部を有するファンカバーと、前記開孔部よりもフレーム側に位置し、前記エンドブラケットと前記ファンカバーとで囲まれる空間から前記フレームの外周部に空気を吐出する吐出し口を備え、前記エンドブラケットから突出した回転軸端部の外周から夫々が着脱可能な複数の羽根部材を組として、前記回転軸方向に沿って該組を少なくとも１つ配置する回転電機である。 In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted. The present application includes a plurality of means for solving the above-described problems. For example, an end bracket to which a frame that covers the rotor and the stator and a bearing that supports the rotating shaft fixed to the rotor is attached. A fan cover that covers the end of the rotating shaft protruding from the end bracket and has an opening at a position facing the end of the rotating shaft, and is located on the frame side of the opening, and the end bracket A set of a plurality of blade members each having a discharge port for discharging air from the space surrounded by the fan cover to the outer peripheral portion of the frame and detachable from the outer periphery of the rotating shaft end protruding from the end bracket. A rotating electrical machine in which at least one of the groups is arranged along the direction of the rotation axis .
本発明によれば、回転電機の仕様に合せ風量の微調整が可能となり、所望の冷却性能を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to finely adjust the air volume according to the specifications of the rotating electrical machine, and a desired cooling performance can be obtained.
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.
以下、発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.
本実施例では、分割化した羽根の付け外しにより風量の微調整が可能となる外扇ファンの例を説明する。図１は本実施例の回転電機の構造図、そして図２はその要部拡大図である。 In this embodiment, an example of an external fan that allows fine adjustment of the air volume by attaching and detaching divided blades will be described. FIG. 1 is a structural diagram of a rotating electrical machine according to this embodiment, and FIG. 2 is an enlarged view of a main part thereof.
まず、図１を用い、本発明の実施例による回転電機の全体構成について説明する。フレーム１は鋳鉄、アルミ、薄鋼板などによりほぼ筒状に形成されており回転電機の外被を構成している。冷却性能の向上の目的からフレーム１の外周には放熱フィン１ａがしばしば設けられる。エンドブラケット２Ａ、２Ｂはフレーム１の両側の開孔部にそれぞれインロー嵌合などを用いて取付けられている。このように、本実施例の回転電機は、フレーム１及びエンドブラケット２Ａ、２Ｂによって内部がほぼ密閉空間となり、内外気の積極的な連通がない全閉型、外被冷却型の回転電機である。
First, the overall configuration of a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The frame 1 is formed in a substantially cylindrical shape from cast iron, aluminum, a thin steel plate, etc., and constitutes the outer casing of the rotating electrical machine. For the purpose of improving the cooling performance, radiating
次に、図２を用いて外扇ファン４による冷却構造について説明する。外扇ファン４は回転軸３に固定されているため、回転軸３の回転と同調して回転する。この外扇ファン４は密閉空間外に取付けられるため、カバー（以下では「ファンカバー５」という。）によって覆われている。外扇ファン４が回転することでファンカバーの開孔部５ａから外気を取り込み、吐出し口５ｂから取り込んだ空気をフレーム１の外周部に向けて流すことで回転電機は冷却される。
Next, the cooling structure by the
図３は本実施例の回転電機に用いられる外扇ファンの形状を示す図である。本実施例では外扇ファン４を構成する羽根４ａ、ボス部６、ガイド板８をそれぞれ別部品とし、羽根４ａは分割化された何枚かの羽根部材７を回転軸３の周方向、軸方向に設けた複数の取付け構造１２に羽根部材７を任意の枚数取付けることで一つの羽根４ａとする構成としている。これにより、冷却に必要な羽根部材７を用いることができ、所望の冷却性能を得ることが出来る。
FIG. 3 is a view showing the shape of an external fan used in the rotating electrical machine of this embodiment. In the present embodiment, the
なお、この図３中では、取付け構造１２として、溝を用いた例を示しているが、取付け構造１２はこれに限られず、例えば図４に示したように取付け部の強度向上のため、ボルト止めにすることも可能である。
3 shows an example in which a groove is used as the
また、図４〜６は比較例の回転電機の構造を示したものである。現在、回転電機に用いられている外扇ファン４の多くは、樹脂の射出成形などによって製造される。図６は比較例となる外扇ファン４の形状を示す図である。すなわち、従来の回転電機に多く用いられる外扇ファン４であり、この形状は羽根４ａ、回転軸３に取付ける為のボス部６（以下ボス部）、整流用ガイド板８（以下ガイド板）が一体構造となっており、回転電機の冷却用の風量を変更したい場合に外扇ファン４そのものを変更することになるため、風量の微調整ができない。
4 to 6 show the structure of a rotating electrical machine of a comparative example. At present, most of the
これに対し、本実施例では外扇ファン４による風量の調整が可能であるため、図４〜６に示した従来例（比較例）と比べ、回転電機の使用態様に即した冷却性能を得ることができる。
On the other hand, in this embodiment, since the air volume can be adjusted by the
本実施例では分割化した羽根部材７の取付け位置を変更することで一方向回転化が容易となる外扇ファン４の例を説明する。
In this embodiment, an example of the
汎用の回転電機の場合、回転電機の軸の回転方向は時計回り、反時計回りのどちらの方向も選択の対象であり、回転電機は両方向回転において同じ性能を発揮することが必要とされる。従って、ファンは両方向回転で同じ性能であることが必須となる。そのため、外扇ファン４の羽根形状は羽根４ａが放射状に配置されたラジアルファン形状であることが多い。
In the case of a general-purpose rotating electrical machine, the rotating direction of the shaft of the rotating electrical machine is a target of selection in both clockwise and counterclockwise directions, and the rotating electrical machine is required to exhibit the same performance in both directions of rotation. Therefore, it is essential that the fan has the same performance in both directions of rotation. Therefore, the blade shape of the
一方で外扇ファン４は羽根４ａにひねりを加えることで、外扇ファン４を小型化しても風量を確保することが可能となる。
On the other hand, by adding a twist to the
図８は本実施例による外扇ファン４の形状を示す図である。図３で示した回転軸３に設けた羽根部材７の取付け構造１２を回転方向に隣接するように複数設け、図３で一列に取付けていた羽根部材７の取付け位置をずらすことにより見かけ上、羽根４ａをひねった構造とし、風量の確保ができるようになる。
FIG. 8 is a diagram showing the shape of the
また、本実施例の構造は、羽根部材７は取付け取外し可能であることを前提としているため、羽根部材７を取付ける際に図８のずらし方を回転方向に対し逆方向にずらすことも当然に可能である。したがって、図８とは逆回転の運転に容易に対応が可能となるため、回転電機が逆方向に回転する場合であっても所望の風量を確保できる。また、図８からもわかるように取付け構造を溝とすることで、取付け位置を隣接させる場合、隙間無く、容易に羽根部材７をずらすことも可能となる。
Moreover, since the structure of the present embodiment is based on the premise that the
なお、羽根部材７の取付け方法に関しては、上記方法に限らず、周知の方法で取付けても良い。
In addition, regarding the attachment method of the
上記の実施例の構造において、より好適な構造を説明する。具体的には、羽根部材７の取付け構造１２、すなわち、取付け部（溝）を軸中心に対し放射状に設けるのではなく、隣接した取付け部の一組が軸中心に垂直に設ける構造である。
In the structure of the above embodiment, a more preferable structure will be described. Specifically, the
図８を例にして説明する。この例では、一の羽根４ａに対応する取付け構造１２が３つの溝で構成されている。これらの３つの溝は、それぞれ軸中心から放射状に形成するのではなく、互いに平行の関係としている。換言すれば、隣接した一つ一つの取付け構造１２が軸中心に垂直に設置されるのではなく、隣接して組み合わさる幾つかの取付け構造一組が軸中心を通る面に対し垂直となるものとしている。
An example will be described with reference to FIG. In this example, the
これによって、３つの溝に取付けられる羽根部材７相互の隙間を減少することができるため、羽根部材７を実施例２のようなひねり構造とした場合、一つの羽根４ａとして機能させることが可能となる。
As a result, the gap between the
上記の構成は、両方向回転可能な回転電機が、実際の使用態様において、一方向に特化して使用されることを前提としており、外扇ファンが当該一方向に対応して風量が確保されるようにして羽根部材７が取り付けられるものとなっている。
The above configuration is based on the premise that a rotating electrical machine capable of rotating in both directions is used in one direction in an actual usage mode, and an external fan fan secures an air volume corresponding to the one direction. In this way, the
その一方で、実際の使用態様においても両方向回転が求められる場合には、やはり、回転方向によって冷却性能に差があると好ましくない。この場合には、隣接した複数の取付け構造の内、中心点を通る溝に羽根部材７を取り付けるようにする。このようにすることで、軸中心より放射状に羽根４ａを取付けることが可能となり回転方向によって性能差を生じさせない構造とすることができる。図８の例でいえば、３つの溝のうち、中央の溝が軸中心から放射状に形成されているため、この中央の溝を用いることが好適である。
On the other hand, when bi-directional rotation is required even in an actual usage mode, it is not preferable that there is a difference in cooling performance depending on the rotational direction. In this case, the
本実施例では実施例１、２に示す形状の外扇ファン４に対し、分割化により不安定になった羽根４ａを安定させることが可能となる構造を特徴とする外扇ファン４の例を説明する。
In the present embodiment, an example of the
羽根４ａを分割し、回転軸３に直接取付けることで、羽根４ａが不安定になり、強度低下や振動音、羽根部材７の脱落等が発生する可能性が考えられる。
By dividing the
図９は本実施例による外扇ファン４の形状、羽根固定用のリング状板（以下リング状板）９を示す図である。外扇ファン４の形状は図４と同一形状となる。リング状板９と羽根４ａとの接触面は、羽根４ａの周方向の枚数に関わらず、羽根が固定できる構造である。例えば、羽根取付け構造と少なくとも同数の溝を設けると、良い。
FIG. 9 is a view showing the shape of the
リング状板９と羽根４ａを取付けることで見た目上一体成形品となり、羽根４ａを安定して固定することが可能となる。
By attaching the ring-shaped plate 9 and the
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.
１…フレーム、１ａ…放熱フィン、２（２Ａ、２Ｂ）…エンドブラケット、３…回転軸、４…外扇ファン、４ａ…外扇ファンの羽根部、５…カバー、５ａ…カバーの開孔部、５ｂ…カバーの吐出し口、６…ボス部、７…羽根部材、８…ガイド板、９…リング状板、１２…羽根取付け構造。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Frame, 1a ... Radiation fin, 2 (2A, 2B) ... End bracket, 3 ... Rotating shaft, 4 ... Outer fan fan, 4a ... Outer fan fan blade part, 5 ... Cover, 5a ... Opening part of
Claims (8)
前記回転子に固定された回転軸を支持する軸受が取付けられるエンドブラケットと、
前記エンドブラケットから突出した回転軸端部を覆い、前記回転軸端部に対向する位置に開孔部を有するカバーと、
前記開孔部よりもフレーム側に位置し、前記エンドブラケットと前記カバーとで囲まれる空間から前記フレームの外周部に空気を吐出する吐出し口とを備え、
前記エンドブラケットから突出した回転軸端部の外周から夫々が着脱可能な複数の羽根部材を組として、前記回転軸方向に沿って該組を少なくとも１つ配置する回転電機。 A frame covering the rotor and the stator;
An end bracket to which a bearing supporting a rotating shaft fixed to the rotor is attached;
A cover that covers the end of the rotary shaft protruding from the end bracket and has an opening at a position facing the end of the rotary shaft;
Located on the frame side of the opening, and a discharge and mouth for discharging the air from the space enclosed by said cover and said end bracket to the outer periphery of said frame,
A rotating electrical machine in which a plurality of blade members each detachable from an outer periphery of a rotating shaft end projecting from the end bracket are used as a set, and at least one set is disposed along the rotating shaft direction .
前記複数の羽根部材の組を、前記回転軸端部の周方向に隣接して複数配置する回転電機。A rotating electrical machine in which a plurality of sets of blade members are arranged adjacent to each other in the circumferential direction of the end portion of the rotating shaft.
前記複数の羽根部材の組を、前記回転軸端部の周方向に等間隔に隣接して複数配置する回転電機。A rotating electrical machine in which a plurality of sets of blade members are arranged adjacent to each other at equal intervals in the circumferential direction of the rotating shaft end portion.
前記複数の羽根部材の組をなす羽根部材の夫々を、前記回転軸の軸中心を通る同一面と平行に配置する回転電機。A rotating electrical machine in which each of the blade members forming a set of the plurality of blade members is arranged in parallel with the same plane passing through the axis of the rotation shaft.
前記複数の羽根部材の組をなす羽根部材の夫々を、前記回転軸方向の配置順に応じて同一周方向にずれて配置する回転電機。A rotating electrical machine in which each of the blade members forming the set of the plurality of blade members is displaced in the same circumferential direction according to the arrangement order of the rotation axis direction.
前記回転軸端部の軸中心と孔中心を同一とし、The axial center and the hole center of the rotating shaft end are the same,
内径が軸径よりも大きく、前記カバー側から、前記フレーム方向に取付け可能なリングが、前記複数の羽根部材の一部と接合する回転電機。A rotating electrical machine in which an inner diameter is larger than a shaft diameter and a ring that can be attached in the frame direction from the cover side joins a part of the plurality of blade members.
前記回転軸外周に、前記複数の羽根部材の組をなす夫々の羽根部材を取り付ける溝を有する回転電機。A rotating electrical machine having a groove for attaching each blade member forming the set of the plurality of blade members on an outer periphery of the rotation shaft.
前記回転軸外周に、前記複数の羽根部材を夫々ボルトによって取り付ける回転電機。A rotating electrical machine in which the plurality of blade members are attached to the outer periphery of the rotating shaft by bolts.
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