JPH06169547A - 全閉外扇形回転電機とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 冷却フィンの高さ方向の冷却性能の偏りを
低減させると共に、反外扇側の放熱性能の改善を図り、
外扇側と反外扇側の冷却性能の差を低減させて、回転電
機全体としての冷却改善を図る。 【効果】 反外扇側においては、隣り合う外気冷却風
通風路間で、冷却フィン根元近傍及び冷却フィン頂部に
近づいた部分にそれぞれ風速の核の部分が存在すること
になる。このように一部の軸方向（風速の核の部分が交
差する部分）位置を除いては、冷却フィンの高さ方向位
置における放熱性能の偏りは低減されると共に、反外扇
側においても冷却フィン根元近傍における放熱性能の改
善が図れ、外扇側と反外扇側との冷却性能の差が低減さ
れ、回転電機全体として冷却性能が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は全閉外扇形回転電機の冷
却改善に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の全閉外扇形回転電機の構造につい
て図１０及び図１１を参照して説明する。これらの図面
において、１は固定子コイル、２は固定子鉄心、３は固
定子枠であり、その外周には円周上複数列に軸方向にの
びる冷却フィン３ａを有する。４は冷却フィン３ａの相
互間に形成される外気冷却風通風路であり、全ての外気
冷却風通風路は、同一形状，寸法で形成されている。

【０００３】５は回転子であって、回転子軸６に軟着さ
れている。７は回転子軸６に取付けられた外部ファンで
あり、回転子軸６は軸受８を介して軸受ブラケット９に
回転自在に支承されている。１０は外部ファン７を覆う
カバーであり、外部ファン７の回転により発生した外気
冷却風を外気冷却風通風路４に導びいている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】カバー１０によって、
外気冷却風通風路４に導びかれた外気冷却風は、外気冷
却風通風路４内を軸方向に進むにつれて、風速が一番速
い部分（以下風速の核の部分と称する）は冷却フィン３
ａの底部分から徐々に外周側（頂部側）に移動して行
く。これは固定子枠３の外周部に形成される境界層が、
外気冷却風の流れに従って発達して行き、軸方向に進む
につれて境界層が厚くなって行くからである。固定子枠
３及び冷却フィン３ａと外気冷却風との間の熱伝達率は
外気冷却風の風速に大きく影響され、風速が早い程大き
な値となる。従って風速の核の部分の近傍では熱伝達率
は大きいが、その他の部分では熱伝達率が小さくなる。

【０００５】従来構造においては、全ての外気冷却風通
風路４は同一形状，寸法で形成されている為、風速の核
の部分が外周側へ移動する動きは円周上全て同じとな
り、同一軸方向位置では風速の核の部分の高さ方向位置
は円周上全て同じ位置となる。この為、冷却フィン３ａ
の高さ方向位置で放熱性能の偏りが生じ、冷却フィン３
ａは有効に活用されておらず冷却性能悪化の一因となっ
ている。

【０００６】反外扇側においては、冷却フィン３ａの根
元及び固定子枠３の外周からの放熱が悪くなる訳である
が、これらの部分は冷却フィン３ａを含めた固定子枠３
の放熱面の中で最も熱源に近い部分であり、これらの部
分の放熱が悪いということは冷却性能が大きく悪化する
ということにつながる。この為、外扇側と反外扇側で冷
却性能に差が生ずる。

【０００７】以上述べた通り、冷却フィン３ａの高さ方
向の冷却性能の偏り及び外扇側と反外扇側との冷却性能
の差により全体として冷却性能が悪化しており、従来構
造のものは冷却性能を十分発揮していないという欠点が
あった。

【０００８】前記従来技術の欠点を低減させる方法とし
ては、実開昭６２−９１５５４が考えられる。これは外
扇側から反外扇側に向けて冷却フィン３ａの高さを高く
させたもので、冷却性能が悪い反外扇側の冷却フィン３
ａの冷却面積が大きくなる為、反外扇側の冷却性能は少
し向上する。しかし、外気冷却風の動きは変わらず、従
来構造の冷却性能を十分発揮していないことに対する根
本的な対策は講じられていない為、大きな効果は期待で
きない。

【０００９】本発明は上記従来技術の欠点を除去する為
になされるもので、冷却フィンの高さ方向の冷却性能の
偏りを低減させると共に、反外扇側の放熱性能の改善を
図り、外扇側と反外扇側の冷却性能の差を低減させて、
回転電機全体としての冷却改善を図ることを目的とす
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
電機においては、隣接の外気冷却風通風路間でテーパの
傾きが逆になる様に、固定子枠外周に軸方向のテーパを
設けたものである。そして効果を高める為に、冷却フィ
ンピッチを１列置きに変え、固定子枠外周上のテーパが
反外扇側に向かうにつれて外周側に向かう部分の外気冷
却風通風路を狭くなるようにする。或いは、冷却フィン
の高さを１列置きに変えたり、上記狭くした外気冷却風
通風路と隣接の外気冷却風通風路において両面の冷却フ
ィンから外気冷却風通風路に向けて突起を形成させてい
る。

【００１１】尚、前記外気冷却風通風路を狭くする別の
方法として、冷却フィンに軸方向のテーパを設けること
もできる。そして外気冷却風通風路を狭くする部分の冷
却フィンのテーパは片側側面でも両側側面でも良い。そ
してこれらをより容易に行う為に焼却式の鋳型を用いて
制作するのが好ましい。

【００１２】

【作用】上記のように構成された全閉外扇形回転電機に
おいては、カバーにより外気冷却風通風路に導びかれた
外気冷却風は外扇側において、風速の核の部分はそれぞ
れの外気冷却風通風路の固定子枠外周の近傍に存在す
る。この状態では、外気冷却風通風路内固定子枠外周が
内周側にある（外気冷却風通風路が深い）部分では冷却
フィンの根元近傍に風速の核の部分が存在し、外気冷却
風通風路内固定子枠外周が外周側にある（外気冷却風通
風路が浅い）部分では、冷却フィンの根元より離れた部
分に風速の核の部分が存在することになる。

【００１３】外気冷却風が軸方向に進むにつれて、外気
冷却風通風路内固定子枠外周が外周側に傾いている外気
冷却風通風路内では、固定子枠外周の境界層の発達に加
え、外気冷却風自体に外周向きの力が加わることによ
り、風速の核の部分は外周側に逃げ易くなり、風速の核
の部分は冷却フィンの頂部近傍に近づく。

【００１４】逆に外気冷却風通風路内固定子枠外周が内
周側に傾いている外気冷却風通風路内では、固定子枠外
周の境界層が発達しにくく、風速の核の部分は外周側に
逃げにくく、冷却フィン根元近傍に残る。

【００１５】従って反外扇側においては、隣り合う外気
冷却風通風路間で、冷却フィン根元近傍及び冷却フィン
頂部に近づいた部分にそれぞれ風速の核の部分が存在す
ることになる。このように一部の軸方向（風速の核の部
分が交差する部分）位置を除いては、冷却フィンの高さ
方向位置における放熱性能の偏りは低減されると共に、
反外扇側においても冷却フィン根元近傍における放熱性
能の改善が図れ、外扇側と反外扇側との冷却性能の差が
低減され、回転電機全体として冷却性能が向上する。

【００１６】尚、冷却フィンのピッチが狭くなる程、外
気冷却風は逃げ易くピッチを変えることにより、外気冷
却風の逃げようとする動きを促進させたり抑制したりで
き、上記の効果を高めることができる。冷却フィンにテ
ーパを設けることも同じ効果が期待できる。

【００１７】外気冷却風通風路内固定子枠外周が反外扇
側に向けて内周側に向いてテーパが形成されている。外
気冷却風通風路内に突起を設けることにより、この外気
冷却風通風路内で外気冷却風の風速の核の部分が外周側
に逃げようとするのを防止する効果は更に強まる。

【００１８】冷却フィンの高さを１列置きに変え、外気
冷却風が低い冷却フィンを乗り越えて隣りの外気冷却風
通風路内に流れ込むようにすれば、低い冷却フィンの頂
部の冷却表面積は更に有効に利用できる。

【００１９】そしてこれらの複雑な形状の固定子枠は鋳
造により製作されるのが普通であるが、鋳込時の型とし
て砂型を使用した場合、多くの中子が必要となり、鋳造
しにくい。しかし型自体が鋳造後焼きつくされる焼却式
鋳型を使用すれば制作は非常に簡単になる。

【００２０】

【実施例】以下本発明の実施例の構成について説明す
る。尚以下の説明図において図１０及び図１１と同じ部
品については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

【００２１】図１及び図２において、２列の冷却フィン
１１，１２によって囲まれる外気冷却風通風路１３，１
４間で、テーパの傾きが逆になるように、固定子枠外周
に軸方向のテーパ１３ａ，１４ａを形成させる。

【００２２】この場合、外扇側から反外扇側に向かうに
つれて固定子枠外周が外周側に向かうようにテーパ１３
ａが形成されている外気冷却風通風路１３と、外扇側か
ら反外扇側に向かうにつれて固定子枠外周が内周側に向
かうようにテーパ１４ａが形成されている外気冷却風通
風路１４としている。

【００２３】次に実施例の作用について説明する。図１
及び図２のように構成することにより、外扇側におい
て、外気冷却風の風速の核１３ｂ，１３ｃ，１４ｂ，１
４ｃ部分は、図８に示す通り外気冷却風通風路１３，１
４共、固定子枠外周の近傍に存在する。

【００２４】この為、冷却フィン１１，１２共、従来構
造に比べ広い範囲に風速の核１３ｂ，１３ｃ，１４ｂ，
１４ｃが存在することになる。外気冷却風が軸方向に進
むにつれて、図９に示す通り外気冷却風通風路１３内で
は固定子枠外周の境界層の発達に加え、外気冷却風自体
に外周向きの力が加わる。これにより、風速の核１３ｃ
は外周側に逃げ易くなり、風速の核１３ｃは冷却フィン
の頂部近傍に近づく。逆に外気冷却風通風路１４内で
は、固定子枠外周の境界層が発達しにくく、風速の核１
４ｃは外周側に逃げにくくなり、冷却フィン根元近傍に
残る。

【００２５】外気冷却風通風路１３と外気冷却風通風路
１４は固定子枠外周の高さ方向位置が軸方向の中央付近
で交差する為、軸方向の一部で外気冷却風の風速の核１
３ｂ，１３ｃ，１４ｂ，１４ｃが交差する所が出てくる
が、この部分を除いては、外気冷却風の風速の核１３
ｂ，１３ｃ，１４ｂ，１４ｃは冷却フィンの高さ方向の
広範囲の位置に存在することになり、冷却フィンの高さ
方向位置における放熱性能の偏りは低減される。また反
外扇側においては、冷却フィン根元近傍における放熱性
能の改善が図れる。 （第２実施例）

【００２６】図３に示される第２実施例では、外気冷却
風通風路１３が外気冷却風通風路１４より円周方向に狭
くなるように、冷却フィン１１，１２のピッチを円周上
交互に不等配とさせる。このように構成することによ
り、外気冷却風通風路１３内の風速の核１３ｂは更に冷
却フィンの頂部近傍に逃げ易くなる。冷却フィンのピッ
チを変えることにより、外気冷却風の風速の核１３ｃ
の、冷却フィンの高さ方向位置をより広範囲化させるこ
とができる。 （第３実施例）

【００２７】図４に示される第３実施例では、冷却フィ
ン１１と冷却フィン１２の高さを変える。このように構
成することにより、高さの低い冷却フィン１１を乗り越
えて、外気冷却風が外気冷却風通風路１３から外気冷却
風通風路１４に流れ込むことができ、冷却フィン１１の
頂部の冷却表面積が更に有効に活用できる。 （第４実施例）

【００２８】図５に示される第４実施例では、外気冷却
風通風路１４において、冷却フィン１１，１２の高さ方
向中央近傍側面に、外気冷却風通風路１４内に向けて突
起１１ｂ，１２ｂを形成させる。このように構成するこ
とにより、外気冷却風通風路１４内の外気冷却風の風速
の核１４ｃは更に外周側に逃げにくくなり、冷却フィン
根元近傍にとどまる効果が高まる。また突起１１ｂ，１
２ｂの冷却表面積分だけ全体の冷却表面積が増える。 （第５及び第６実施例）

【００２９】図６に示される第５実施例では、図３に示
す実施例の代案として、外気冷却風通風路１３が反外扇
側において、円周方向に狭くなる様に冷却フィン１１に
軸方向のテーパ１１ｃを設ける。図７に示される第６実
施例では、冷却フィン１１及び冷却フィン１２に軸方向
のテーパ１１ｃ及び１２ｃを設ける。図６及び図７のよ
うに構成することにより、図３のものと同じように外気
冷却風の風速の核１３ｂ，１３ｃ，１４ｂ，１４ｃの、
冷却フィンの高さ方向位置をより広範囲化させることが
できる。そしてこれらの複雑な形状の固定子枠は型自体
が鋳造後焼きつくされる焼却式鋳型を使用することによ
り、容易に製作できる。

【００３０】以上述べた通り、本発明の実施例において
は、冷却フィンの高さ方向位置における放熱性能の偏り
の低減が図れ冷却フィンを有効に活用できると共に、反
外扇側の放熱性能の向上が図れ、外扇側と反外扇側との
冷却性能の差が軽減されて、回転電機全体としての冷却
性能が向上する。

【００３１】

【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、外気冷
却風の風速の核部分が冷却フィンの高さ方向位置で広範
囲に存在させることができ、その結果として、次のよう
な効果が得られる。 （１） 冷却フィンの高さ方向位置における放熱性能の
偏りの低減による冷却フィンの有効活用。 （２） 反外扇側の放熱性能の向上による外扇側と反外
扇側との冷却性能の差の軽減。 （３） （１）（２）項の相乗による回転電機全体の冷
却性能の向上。

【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
主要部拡大縦断面図、

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う矢視拡大断面図、

【図３】他の実施例を示す図２相当図、

【図４】他の実施例を示す図２相当図、

【図５】他の実施例を示す図２相当図、

【図６】他の実施例を示す冷却フィンの拡大外観図、

【図７】他の実施例を示す図６相当図、

【図８】本発明の一実施例の作用を示す冷却フィンの拡
大図断面、

【図９】本発明の一実施例の作用を示す冷却フィンの拡
大断面図、

【図１０】従来の全閉外扇形回転電機を示す上半部縦断
面図、

【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う矢視拡大断面
図。

【符号の説明】

３ 固定子枠、 ３ａ，１１，１２
冷却フィン、４，１３，１４ 外気冷却風通風路、７
外部ファン、１０ カバー、 １
１ｂ，１２ｂ 突起、１１ｃ，１２ｃ，１３ａ，１４ａ
テーパ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳物製で成る固定子枠外周の円周上に複
   数列の軸方向に延びる冷却フィンを有する全閉外扇形回
   転電機において、前記固定子枠外周で隣接する冷却フィ
   ンによって囲まれる外気冷却風通風路内にこの通風路底
   を軸方向に高低にし、この高低を隣り合う外気冷却風通
   風路間で逆になるテーパとして形成させたことを特徴と
   する全閉外扇形回転電機。
2. 【請求項２】 外扇側から反外扇側に向うにつれて、冷
   却フィンのピッチを円周上交互に不等配とさせた請求項
   １記載の全閉外扇形回転電機。
3. 【請求項３】 冷却フィンの高さを１列置きに高低させ
   た請求項１記載の全閉外扇形回転電機。
4. 【請求項４】 冷却フィンの側面に前記外気冷却風通路
   内に向けて突出する突起を形成させた請求項１記載の全
   閉外扇形回転電機。
5. 【請求項５】 外気冷却風通風路を形成する両冷却フィ
   ンの内、一方の冷却フィン幅を反外扇側になる程大きく
   し隣接する外気冷却風通風路を外扇側より反外扇側で狭
   くする請求項１記載の全閉外扇形回転電機。
6. 【請求項６】 隣接する冷却フィン間で冷却フィン幅を
   相対する冷却フィン側に拡大させて行く請求項５記載の
   全閉外扇形回転電機。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６記載の全閉外扇形回転電
   機を焼却式の鋳型を用いて製造することを特徴とする全
   閉外扇形回転電機の製造方法。