(57)【要約】【課題】空冷式回転電機のフレーム周面に布設する冷却フィンについて、その配列および仕様の変更にも柔軟に対応して大幅なコスト低減と併せて、放熱性能の向上化が図れるように改良した冷却フィン構造を提供する。【解決手段】固定子および回転子を内蔵したケーシングの軸方向に沿ってそのフレーム２の周面上に多数枚の冷却フィンを布設し、外部ファン等の送風手段を経て供給される冷却風を冷却フィンに沿いフレームの周面に送風して固定子および回転子を冷却するようにした外被冷却式の回転電機において、所定ピッチ間隔Ｐで平行に並ぶ複数枚のフィン１２ｂを取付座板１２ａに設けて一体化した集合体を別置冷却フィンの単位ブロック１２として、この単位ブロック１２（共通部品）を冷却風の流れ方向に沿ってフレーム２の周面に並べて千鳥配置し、低コストの組立構造で冷却フィン／冷却風間の熱交換効率を高める。【選択図】      図１
2014050173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子および回転子を内蔵したケーシングの軸方向に沿ってそのフレーム周面に多数枚の冷却フィンを布設し、冷却風を前記冷却フィンに沿いフレームの周面に送風して固定子および回転子を冷却するようにした外被冷却式の回転電機において、
所定ピッチ間隔で平行に並ぶ複数枚のフィンを取付座板に一体的に形成したフィンの集合体により別置冷却フィンの単位ブロックを構成し、該単位ブロックを冷却風の流れ方向に沿って前記フレームの周面に千鳥配置したことを特徴とする空冷式回転電機の冷却フィン構造。
【請求項２】
請求項１に記載の空冷式回転電機の冷却フィン構造において、冷却フィンの単位ブロックは、その取付座板の中心軸に対して各枚のフィンを周方向に１／４ピッチずらしてオフセット配列した構造になり、該冷却フィンの単位ブロックをフレームの周面上に布設する際に、その向きを交互に１８０°反転して前後列に配置したことを特徴とする空冷式回転電機の冷却フィン構造。
【請求項３】
請求項２に記載の空冷式回転電機の冷却フィン構造において、冷却フィンの単位ブロックは、締結ボルトを介して取付座板をフレームの周面に締結するものとし、ここで前記締結ボルトを取付座板の中心に対して対称位置に配置したことを特徴とする空冷式回転電機の冷却フィン構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空冷式回転電機のフレーム周面に布設して冷却風と熱交換させる冷却フィンの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
まず、全閉外扇形電動機を例に、従来における回転電機(インナーロータ形)の一般的な組立構造を図３（ａ），（ｂ）に示す。図において、１はフレーム（外枠）２とその両端に配したエンドブラケット３との組立体になるケーシング、４はフレーム２の内周側に収容配置した固定子コア、５は固定子コイル、６は回転子(例えば、永久磁石形の回転子)、７は軸受、８は回転子６の軸端（反駆動側）に取付けた外部ファン（外扇）、９はファンカバーである。前記フレーム２の周面上には、ラジアル方向に張り出して軸方向に延在する多数枚の冷却フィン１０が周方向に配列して形成されている。
【０００３】
上記構成で回転電機は次記のように冷却される。すなわち、回転電機の運転時に回転子６に設けた外部ファン８が回転すると、図示矢印で表すように軸端から取り込んだ外気の冷却風がファンカバー９を通じて冷却フィン１０の相互間の通風路１１に沿ってフレーム２の外周面上を軸方向に通流し、この通風過程で冷却風とフレーム２の外表面および冷却フィン１０との熱交換により、フレーム２に伝熱した回転電機本体の発生熱（固定子、回転子の銅損、鉄損及び機械損に伴う発熱等）が外方に熱放散される。
【０００４】
なお、前記の冷却フィン１０は、鋳造、アルミダイキャスト法、あるいは押出成形法などによりケーシング１のフレーム２と一体成形するか、あるいはフレーム２の周面に冷却フィン１０を各枚ごとに溶接するなどして形成している。
【０００５】
また、回転電機の外被冷却効果を高めるために、前記冷却フィン１０に送流する冷却風量を増加する、あるいは冷却フィンの枚数を増やし放熱面積を増加させて外被冷却性能を高める方法のほか、冷却フィン１０をフレーム２の長手方向（冷却風の通流方向）に沿って前後複数列に分割した上で、各列の間で冷却フィン１０同士が前後に重ならないように周方向にオフセットして千鳥状に配列し、冷却フィンと冷却気流との間の熱温度境界層を分断および生成して熱交換効率を高めるようにした千鳥配置の冷却フィン構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１３４６７号公報（請求項４、段落００３９〜００４１、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記のようにフレーム２の外周面上に布設して軸方向に沿い前後列に分割した冷却フィン１０を千鳥状に配列することで冷却フィン１０と冷却風との熱交換効率を向上できるものの、冷却フィン１０をケーシング１のフレーム２と一体に鋳造するなどして形成した従来構造では、冷却フィン１０の千鳥配置により鋳造金型が複雑となって製作コストが増大するほか、回転電機のモデルチェンジあるいは新機種開発に伴い冷却フィン１０の形状および配列を変更する場合には、フレーム全体の構造および鋳造用金型を新たに設計するなど製品の製作に多大なコストと時間を要する問題がある。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は前記問題を解決してフレームの周面に布設する冷却フィンの配列および仕様の変更にも柔軟に対応して大幅なコストの低減と併せて、外被冷却性能の向上化が図れるように改良した空冷式回転電機の冷却フィン構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明によれば、固定子および回転子を内蔵したケーシングの軸方向に沿ってそのフレーム周面に多数枚の冷却フィンを布設し、例えば外部ファン等の送風手段を経て供給される冷却風を前記冷却フィンに沿いフレームの周面に送風して固定子および回転子を冷却するようにした空冷式の回転電機において、
所定ピッチ間隔で平行に並ぶ複数枚のフィンを取付座板に一体的に形成したフィンの集合体により別置冷却フィンの単位ブロックを構成し、該単位ブロックを冷却風の流れ方向に沿って前記フレームの周面に千鳥配置する（請求項１）。
【００１０】
ここで、前記冷却フィンの単位ブロックは、その配置および組立性を簡便化するために次記のような態様で構成することができる。
（１）前記冷却フィンの単位ブロックは、その取付座板の中心軸に対して各枚のフィンを周方向に１／４ピッチずらしてオフセット配列した構造になり、該冷却フィンの単位ブロックをフレームの周面上に布設する際に、その向きを交互に１８０°反転して前後列に配置する（請求項２）。
（２）前記冷却フィンの単位ブロックは、締結ボルトを介して取付座板をフレームの周面に締結するものとし、ここで前記締結ボルトを取付座板の中心に対して対称位置に配置する（請求項３）。
【発明の効果】
【００１１】
前記構成のように、冷却フィンの単位ブロックを別置部品として回転電機のフレームとは別に製作しておき、この単位ブロックを共通部品としてフレームの周面に千鳥配置することにより、外被冷却性能の向上と併せて、冷却フィンの配列変更、あるいは固定子および回転子の軸長が異なる別機種の回転電機に対しても、冷却フィン単位ブロックの取付け個数および配置位置を適宜選定することで柔軟に対応できる。また、単位ブロック自体は小形な構造物であり、その成形金型に高いコストをかけずに低コストで製作できる。そのほか、冷却フィンの形状を特殊な形状（例えば筒形，Ｔ字形）に変更する場合でも、回転電機のフレーム構造は従前のまま、冷却フィン単位ブロックのフィン形状を変更するだけで簡単に対応できるなど、フレームと冷却フィンが一体構造になる従来構造と比べて大幅なコスト低減化が図れる。
【００１２】
また、共通部品である別置冷却フィンの単位ブロックについて、その取付座板の中心軸に対して各枚のフィンを周方向に１／４ピッチずらしてオフセット配列した構造（請求項２）とすることで、該単位ブロックを前後列に並べてフレームの周面上に布設する際にはその向きを交互に１８０°反転して取付けるだけで各単位ブロックの間で冷却フィンを簡単に千鳥配置でき、これにより製作する単位ブロックを一種類で済む。
【００１３】
さらに、この単位ブロックをフレーム周面に固着する締結ボルトを取付座板の中心に対して対称位置に配置する（請求項３）ことで、フレームの周面上に穿設するボルト穴を軸方向に揃えて簡単に位置決め，穴加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例による冷却フィンの組立構造図であって、（ａ）は冷却フィンの単位ブロックを前後列に並べて回転電機のフレーム周面に布設した状態を表す正面図、（ｂ）は（ａ）の模式平面図である。
【図２】図１（ａ）に対応する単位ブロックの形状を表す模式図である。
【図３】全閉外扇形回転電の従来における組立構造図であって、（ａ）はその上半部を断面した側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明による冷却フィン構造の実施の形態を図１（ａ），（ｂ）、および図２に示す実施例に基づいて説明する。
【００１６】
図示実施例においては、回転電機のフレーム２と別個に作製した次記構成になる別置形冷却フィンの単位ブロック１２を共通部品として、この単位ブロック１２をフレーム２の周面上に分散配列して図３に示した空冷式回転電機の冷却フィンを構成している。
【００１７】
すなわち、冷却フィンの単位ブロック１２は、円筒形フレーム２の外径に対応する曲率半径を有する断面円弧状の取付座板１２ａに所定ピッチ間隔（フィンピッチ）Ｐを隔てて平行に並ぶ複数枚のフィン１２ｂ（図示例ではフィン枚数が５枚）を起立形成して一体的な集合体となる。該単位ブロック１２は締結ボルト１３を介してフレーム２の周面に密着して固着される。なお、この単位ブロック１２の諸元（取付座板１２ａの円弧長、奥行き長さ、およびフィン１２ｂの枚数、板厚、高さ、フィンピッチＰ）は適用する回転電機の仕様に合わせて設計し、アルミダイキャスト法、押出成形法などにより製作する。
【００１８】
ここで、前記冷却フィンの単位ブロック１２について、その取付座板１２ａの板面上に形成したフィン１２ｂは、図２のように取付座板１２ａの中心Ｏに対して各枚のフィン１２ｂが周方向にＰ／４ピッチだけオフセット配列して形成している。また、図示例では取付座板１２ａを４本の締結ボルト１３（図１（ｂ）参照）でフレーム２に固定するようにし、その締結ボルト１３のボルト通し穴１２ｃは取付座板１２ａの中心Ｏに対して等距離Ｌの対称位置に穿設している。
【００１９】
そして、前記の冷却フィン単位ブロック１２をフレーム２の周面に分散して布設する際には、図１（ｂ）で示すように姿勢を交互に１８０°反転して前後列に並べて配置する。これにより、前列の単位ブロック１２と後列の単位ブロック１２の間で各枚のフィン１２ａの間が周方向にＰ／２ピッチずれて千鳥状の配置となる。
【００２０】
また、前記のように締結ボルト１３は取付座板１２ａの中心に対して対称位置に配置しているので、図１（ｂ）のように単位ブロック１２の姿勢を１８０°反転してもボルト１３の位置は変わらない。したがって、フレーム２の周面に穿設するボルト穴をフレームの軸方向に揃えて簡単に位置決めして、加工することができる。
【００２１】
前記の構成で、例えば図３における外部ファン８等の送風手段を経て供給される冷却風をフレーム２の周面に沿って軸方向に送風すると、図１（ｂ）の矢印（ａｉｒ）で表すように、冷却風は前後列に並ぶ単位ブロック１２の間で各単位ブロック１２に形成した千鳥配置のフィン１２ｂの間を縫うように流れる。これにより、先記の特許文献１と同様に冷却風の通風方向に沿って前後に並ぶフィン間の温度境界層を分断して各列における冷却フィンと冷却風との熱交換効率を高めて回転電機の外被冷却性能を向上できる。
【００２２】
しかも、冷却フィンの単位ブロック１２を共通部品として回転電機のフレーム２の周面上に配列したことにより、冷却フィンをフレームと一体に形成した従来の冷却フィン構造と比べて大幅なコスト低減が図れる。また、回転電機の仕様に合わせて冷却フレーム単位ブロック１２の配置個数あるいは配列を変更する場合でも柔軟に対応できる。
【００２３】
なお、冷却フィン単位ブロック１２の取付座板１２ａは、フレーム２を介して伝熱する回転電機の発生熱をフィン１２ｂに伝えるヒートスプレッダとして機能するものであり、その組み付け時には取付座板１２ａとフレームの周面との間に伝熱グリースを塗布するか、伝熱シートあるいは伝熱コンパウンドを介在するなどしてフレームと取付座板との間の伝熱抵抗を低く抑えることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１：回転電機のケーシング
２：フレーム
４：固定子
６：回転子
１２：冷却フィンの単位ブロック
１２ａ：取付座板
１２ｂ：フィン
１２ｃ：締結ボルトの通し穴
１３：締結ボルト
Ｐ：フィンピッチ
【図１】
2014050173.tif 000003
【図２】
2014050173.tif 000004
【図３】
2014050173.tif 000005