(57)【要約】【課題】正・逆両方回転方向において十分な冷却性能を確保し、かつファンの発生する騒音を低減することのできる回転機械を提供する。【解決手段】回転軸に固定するボスを兼ねる円盤状のハブとこのハブの平板面に放射状に設けた複数の翼とで形成されるファンを、回転機械の固定子枠の外部でこの回転機械の回転軸の軸端に取り付けるとともに、ファンカバーで覆い、このファンにより前記固定子枠の外周壁に冷却空気を送風して回転機械を冷却するようにしてなる正逆両方向回転用の回転機械において、前記ファンの翼を、その回転軸側の前縁が鈍頭で高さ方向に傾斜し、その幅が高さ方向および半径方向に基端側から先端側に向かって狭くなり、かつ半径方向の中心線に対して対称となる形状とする。【選択図】        図２
2008115790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に固定するボスを兼ねる円盤状のハブとこのハブの平板面に放射状に設けた複数の翼とで形成されるファンを、回転機械の固定子枠の外部でこの回転機械の回転軸の軸端に取り付けるとともに、ファンカバーで覆い、このファンにより前記固定子枠の外周壁に冷却空気を送風して回転機械を冷却するようにしてなる正逆両方向回転用の回転機械において、前記ファンの翼を、その回転軸側の前縁が鈍頭で高さ方向に傾斜し、その幅が高さ方向および半径方向に基端側から先端側に向かって狭くなり、かつ半径方向の中心線に対して対称となる形状としたことを特徴とする回転機械。
【請求項２】
請求項１に記載の回転機械において、翼の前記回転軸方向の端面を平坦面としたことを特徴とする回転機械。
【請求項３】
請求項１また２に記載の回転機械において、前記ファンカバーに形成される吸気口の直径Ｄｉに対するファンの直径方向に対向する翼間の内径Ｄｊの比（Ｄｊ／Ｄｉ）を０．８〜１．０としたことを特徴とする回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、正転および逆転する回転機械の回転軸にファンを取付け、このファンにより、回転機械の固定子枠の外周に送風して冷却するようにした回転機械にかかり、特にファンによる騒音を低減するための改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
正・逆転両用の回転機械として、ここでは全閉外扇形誘導電動機を例にして説明する。
【０００３】
図７および図８に特許文献１および２に開示されるような従来の全閉外扇形誘導電動機を示す。図７はその一部断面を含む正面図、図８は反駆動側から見た一部断面を含む側面図である。これらの図において、回転子１を保持する回転軸２は、固定子３を保持する固定子枠４の両端ブラケット５に軸受６を介して回転自在に支持され、固定子枠４の外側に延びた回転軸２の反駆動側軸端にファン７が取り付けられている。ファン７は、周壁が固定子枠４に取付けられ、側壁に吸気口８を備えたファンカバー９によって覆われている。ファン７は回転軸２と一体に回転し、吸気口８から吸い込んだ冷却空気を固定子枠４の外周へ送風して、回転機械を冷却する。
【０００４】
ファン７は、正・逆転両用であるため、円盤状のハブ１０の平板面に鉛直に平板状の翼１１を所定間隔おいて放射状に複数設けて形成したパドル形遠心ファンを構成する。また、ファンカバー９の吸気口８は、図８に示すような同心状の複数の扇形状の開口８ａや、図１０に示すような同心円状に多数配列した小孔８ｂによって構成することができる。
【特許文献１】特開２０００−０５０５７４号公報
【特許文献２】特開２００３−１８００５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記の従来の回転機械におけるファンは、円盤状のハブの平板面に半径方向に複数の平板状の翼を鉛直に設けたパドル形ファンであるため、遠心ファンの中では、比較的大風量でかつ高圧力で送風を行うことができるが、送風効率が低く騒音が大きいという問題点があった。
【０００６】
これは、次のような理由によると考えられる。
【０００７】
すなわち、パドル形ファンの場合、図９に示すように、ファン７の翼の１１の内側の入口部に流入する空気は、軸方向の流速を持っているが、翼１１が回転して周方向の速度を持つため、翼に流入する空気の合成された（相対的な）流れは、周方向の流速をもつ流れとなる。このため、翼の入口部の前縁の角度が９０度となっているパドル形ファンの場合、流入空気が壁に衝突するように流れるようになって、翼の回転方向における後方に大きな後方渦流発達領域が発生し、翼間の空気の流れが乱されるために、送風効率が低下するとともに、騒音の発生が大きくなると考えられる。
【０００８】
また、ファンカバー９の吸気口８が、図８のような同心状の扇形の複数の開口８ａで構成されている場合、半径方向の格子によって発生する空気流の偏流とファンの翼１１が干渉し、特に翼通過騒音成分（翼枚数×回転数（ｒｐｓ））の騒音レベルが増大する。このため、図１０に示すような複数の同心円の円周上に小孔８ｂを等間隔で配列した多孔形の吸気口を設けたファンカバー９が用いられることもあるが、これでも十分な騒音低減効果は得られなかった。
【０００９】
この発明は、このような従来装置における問題点を解決するため、正・逆両方回転方向において十分な冷却性能を確保し、かつファンの発生する騒音を低減することのできる回転機械を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決するため、この発明は、回転軸に固定するボスを兼ねる円盤状のハブとこのハブの平板面に放射状に設けた複数の翼とで形成されるファンを、回転機械の固定子枠の外部でこの回転機械の回転軸の軸端に取り付けるとともに、ファンカバーで覆い、このファンにより前記固定子枠の外周壁に冷却空気を送風して回転機械を冷却するようにしてなる正逆両方向回転用の回転機械において、前記ファンの翼を、その回転軸側の前縁が鈍頭で高さ方向に傾斜し、その幅が高さ方向および半径方向に基端側から先端側に向かって狭くなり、かつ半径方向の中心線に対して対称となる形状としたことを特徴とする（請求項１）。
【００１１】
この請求項１の回転機械においては、翼の前記回転軸方向の端面を平坦面とし、また、前記ファンカバーに形成される吸気口の直径Ｄｉに対するファンの直径方向に対向する翼間の内径Ｄｊの比（Ｄｊ／Ｄｉ）を０．８〜１．０とするのがよい。
【発明の効果】
【００１２】
このように、この発明によれば、回転機械におけるファンの翼の形状を、空気入口部となる翼の回転軸側の前縁を鈍頭にし、翼幅を半径方向および高さ方向に基端側から先端側へ向かって狭くする形状とすることにより、翼の前縁部での空気の流れがスムーズになり、後方渦発達領域を狭くできるため、送風効率を向上できかつ騒音の発生を低減することができる。そして、翼をハブの半径方向の中心線に対して対称な形状とすることより、正・逆両方向の回転に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、この発明の実施の形態を図に示す実施例に基づいて説明する。
【００１４】
図１ないし図４は、この発明の実施例を示すもので、図1はその正面の要部断面図、図２は、この発明に使用するファンの正面図、図３は、図２における翼のａ−ａ線の断面図、図４は、図２における翼のｂ−ｂ線の断面図である。
【００１５】
これらの図において、回転子１を保持する回転軸２は、固定子３を保持する固定子枠４の両端のブラケット５に軸受６を介して回転自在に支持され、固定子枠４の外側に延びた回転軸２の反駆動側軸端にファン２０が取り付けられている。ファン２０は、外周壁を固定子枠４に取付けられ側壁に多孔形の吸気口８を備えたファンカバー９によって覆われている。ファン２０が、回転軸２と一体に回転し、吸気口８から吸い込んだ冷却空気を固定子枠４の外周壁へ送風して回転機械の冷却を行う構成は従来装置と同じである。
【００１６】
ファン２０は、図２に示すように円盤状のハブ２１と、このハブ２１の側面の平板面に鉛直に所定のピッチで放射状に配設された複数の翼２２とを備える。各翼２２は、ハブ２１の中心を通る半径方向の中心線ｌに対して左右対称に構成され、ハブの直径方向で互いに対向する前縁２３が、平面的には円弧のような鈍頭な形状をなし（図２参照）、高さ方向（ハブ２１の平板面に対して鉛直な方向）に対しては傾斜角αで傾斜した（図３参照）円錐面状に形成されている。そして翼２２の側板２４は、図４に示すように同様に高さ方向に傾斜角βで傾斜され、翼の半径方向の幅が、図２に示すように中心側から外周方向に翼幅角θで狭められる形状に形成されている。
【００１７】
翼の前縁２３の傾斜角αは５０ないし７０°に、側板２４の傾斜角βは１０°程度に、そして、翼幅角θは１０°程度に選ぶのがよい。
【００１８】
このように、翼２２の形状を、ファン２０の外気の入口部となる翼２２の前縁２３を鈍頭にして、翼幅を外周方向に向かって狭くすると同時に、両側板２４も翼の厚さが高さ方向に薄くなるように傾斜角をつけた形状とすることにより、翼の後方渦発達領域を狭くすることができるので、ファンの騒音の発生を低減するとともに、半径方向の中心線に対して左右対称としたことにより、正・逆両方向の回転に使用することができる。
【００１９】
なお、前記の翼２２の側板２４は、平面でなく、径方向断面が回転軸の軸心を頂点とした滑らかな円弧となるように外側へ膨らんだ湾曲面であってもよい。
【００２０】
また、前記のファン２０において、翼２２の端面２５（回転機械に取り付けた状態で、ファンカバー９の吸気口８の設けられた側壁と対向する軸方向の端面）をファンカバー９の側壁面と平行な平面とすると、翼２２とファンカバー９との回転軸の軸線方向の隙間のシール効果を高くすることができるので、翼の回転方向の前方の正圧側の空気が翼を乗り越えて翼の負圧となる後方側への回り込む量が少なくなり、翼の後方に生じる後方渦発達領域が広がるのを抑えることができる。このため、翼間における空気流の流れがスムーズとなる主流域を広くすることができるので、騒音の発生をさらに低減することが可能となる。
【００２１】
さらに、前記回転機械におけるファン２０の入口部における直径方向に対向する翼間の距離（翼内径ともいう）Ｄｊ（図２参照）と、ファンカバー９の吸気口８の直径Ｄｉとの比Ｄｊ／Ｄｉを、０．８〜１．０となるように、ハブ２１上に翼２２を配置すると、送風効率を高く保つことができる。前記の翼間距離Ｄｊは、厳密には、直径方向に対向する翼２２の軸方向端面２５の前縁の円弧の中心点間の距離に定めている。
【００２２】
この発明に従って外径が一定でＤｊ／Ｄｉの値を種々変更したファンを取り付けた回転機械について、一定（３６００ｒｐｍ）の回転数で回転させたときに発生する騒音のレベルを測定する試験を行った結果を図５に示す。この図５は、横軸にＤｊ／Ｄｉにとり、縦軸にこれに対する騒音レベル（ｄＢ）を示すものである。
【００２３】
この図５に示すとおり、ファン２０の外径が一定の場合、Ｄｊ／Ｄｉが１．０より大きくなると、翼の長さＬ（図３参照）が大きくなり、送風量の低下はないが、翼の前縁が、ファンカバー９の吸気口８より外側に位置することにより、前縁を鈍頭形状にした効果がなくなるため、騒音低減効果が低下し、騒音レベルが増大する。そして、Ｄｊ／Ｄｉを０．８より小さくすると、ファンの入口部の直径が小さくなるため送風量が減少して冷却効果が低下するだけでなく、騒音レベルも大きくなることがこの図５から分る。
したがって、ファンの送風効率を高く保つたまま、大きな騒音低減効果を得るには、ファンのＤｊ／Ｄｉの値を０．８〜１．０に選定するのが最適となる。
【００２４】
さらに、図６は、翼を６枚備え、前記のＤｊ／Ｄｉを０．９に選定したこの発明によるファン２０を取付けた回転機械について、６０ｒｐｓの回転数で騒音測定試験を行ったときの騒音の周波数特性を、従来装置のものとともに示すものである。
【００２５】
図６における特性線Ａは、この発明の実施例の測定結果を示すものであり、特性線Ｂは従来装置の測定結果を示すものである。特性線ＡとＢとを比較すると、ファン２０の翼２２の通過騒音成分である６×６０＝３６０Ｈｚおよびその整数倍の成分である７２０Ｈｚ、１０８０Ｈｚにおける騒音レベルのピーク値が、この発明による方が従来装置による場合よりも小さく、また、ランダムな渦流によって発生する１ｋＨｚ以上の広帯域の騒音レベルもこの発明による方が低減していることが分かり、この発明による騒音低減効果が高いことが明らかである。
【００２６】
このように、この発明よれば、回転機械の回転軸に取付けたファンにより冷却を行うようにした回転機械において、ファンにおける空気の流れをスムーズにして圧力変動を抑えることで、送風量の低下なしにファンの騒音を低減できるので、回転機械の冷却効果を高め、低騒音化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施例による全閉外扇形回転電機の要部縦断面図である。
【図２】この発明に実施例に使用するファンの正面図である。
【図３】図２における翼のａ−ａ線の断面図である。
【図４】図２における翼のｂ−ｂ線の断面図である。
【図５】この発明の実施例による回転機械のファンのＤｊ／Ｄｉの値に対する騒音の関係を示す特性線図である。
【図６】この発明の実施例による回転機械および従来の回転機械の騒音の周波数特性を示す特性線図である。
【図７】従来の全閉外扇形回転電機の一部断面を含む正面図である。
【図８】従来の全閉外扇形回転電機の一部断面を含む側面図である。
【図９】従来のファンの送風動作の説明図である。
【図１０】回転機械に使用する他の形式のファンカバーを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    回転子
２    回転軸
３    固定子
４    固定子枠
７    回転羽根
８    吸気口
９    ファンカバー
２０    ファン
２１    ハブ
２２    翼
２３    翼の前縁
２４    翼の側板
２５    翼の端面
【図１】
2008115790.tif 000003
【図２】
2008115790.tif 000004
【図３】
2008115790.tif 000005
【図４】
2008115790.tif 000006
【図５】
2008115790.tif 000007
【図６】
2008115790.tif 000008
【図７】
2008115790.tif 000009
【図８】
2008115790.tif 000010
【図９】
2008115790.tif 000011
【図１０】
2008115790.tif 000012