(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉鎖形のフレーム内に突極形回転子、及びこの突極形回転子の外周を所定の間隔を保って囲む固定子を有し、この突極形回転子の回転軸の一端側には、この回転軸周りの空気をラジアル方向に送風するファンが設けられ、前記固定子の外面側に設けられた導風板と前記フレームの内面との間には、前記ファンにより送風され前記フレームの内面に沿って前記回転軸の他端側に流れる空気を冷却する冷却器が設けられ、この冷却器で冷却された冷却気が、前記突極形回転子の軸方向片端側から送り込まれる通風冷却式の回転電機であって、
前記突極形回転子は、前記回転軸の外周に一体的に取り付けられた円板状のスポーク、及びこの円板状のスポークの外周に内周面が一体的に取り付けられている円筒状のリブと、前記円筒状のリブの外周面に放射状に配置されそれぞれ回転軸の軸方向に沿って形成された複数個の突極とを有し、
前記円板状のスポークを、前記突極形回転子の、前記ファン側の、前記冷却気の反送り込み側端部に設け、かつ前記円筒状のリブにはその内側の空間から前記複数個の突極間に通じる貫通孔を設け、前記円筒状のリブの内周面と対向する前記回転軸の外周部分に放電抵抗を取り付けた
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記円板状のスポークに、全体的な通風抵抗調整用としてその表裏を貫通する通気孔を設けたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記放電抵抗の外周に、前記回転軸の軸方向に沿ってフィンを一体的に設けて、前記回転軸と共に回転させ、放射方向への送風気を生じさせることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、突極形回転子を有し、その片端側から冷却気が送り込まれる通風冷却式の回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
同期電動機または発電機として用いられる回転電機は、突極形回転子、及びこの突極形回転子の外周を所定の間隔を保って囲む固定子を有している。突極形回転子は、その回転軸の軸方向中央部の外周に取り付けられた円板状のスポーク、及びこのスポークの外周に内周面が一体的に取り付けられている円筒状のリブを有する。このリブの外周面には、複数個の突極が放射状に形成され、それぞれ回転軸の軸方向に沿って平行に配置されており、これら各突極の周囲には界磁巻線が巻回されている。
【０００３】
このような回転電機の冷却方式の一つとして、突極形回転子の軸方向片端側から冷却気が送り込まれる通風冷却式が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
通常、突極形回転子及びその外周を囲む固定子は、閉鎖形のフレーム内に設けられている。このフレーム内における突極形回転子の回転軸の一端側には送風用のファンが設けられており、回転軸の回転に伴いラジアル方向に送風する。ファンにより送風された空気は、閉鎖型フレームの内面と固定子の外面側との間に設けられた冷却器を介して突極形回転子の反対側端部に送られ、この反対側端部（片端側）から軸方向に沿って固定子及び突極形回転子に向かって流れる。
【０００５】
上述のように送風された冷却気は、固定子の巻線端を冷却した後、固定子と突極形回転子との間に流れ、上述したリブの外周面に設けられた複数個の突極間の空間に押し込まれる。そして、これら空間内を軸方向に流れて各突極を冷却したのち、前述した送風用のファンの吸気側に達する。また、固定子と突極形回転子との間に流れた空気の一部は、固定子鉄心の半径方向に設けられた通風ダクトを通って固定子の外側に流れ、その後、同じく前述した送風ファンの吸気側に達する。
【０００６】
このような、通風方式では、冷却気は突極形回転子の片端側から軸方向に沿って固定子及び突極形回転子に向かって流れるため、回転電機の温度は、上述した片端側から反対側の端部に向けて上昇し、この反対側で最高値となる。すなわち、従来の通風冷却方式では、回転電機の発熱部（固定子及び突極形回転子の各突極）に対する風の流れが一方向のため、温度分布が不均一となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−９０５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように突極形回転子の片端側から冷却気が送り込まれる通風冷却式の回転電機では、発熱部に対する風の流れが一方向のため、温度分布が不均一となる
本発明が解決しようとする課題は、発熱部に対する冷却気の流れを改善することにより温度分布の均一化を図った回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施の形態に係る回転電機は、閉鎖形のフレーム内に突極形回転子、及びこの突極形回転子の外周を所定の間隔を保って囲む固定子を有し、この突極形回転子の回転軸の一端側には、この回転軸周りの空気をラジアル方向に送風するファンが設けられ、前記固定子の外面側に設けられた導風板と前記フレームの内面との間には、前記ファンにより送風され前記フレームの内面に沿って前記回転軸の他端側に流れる空気を冷却する冷却器が設けられ、この冷却器で冷却された冷却気が、前記突極形回転子の軸方向片端側から送り込まれる通風冷却式の回転電機であって、 前記突極形回転子は、前記回転軸の外周に一体的に取り付けられた円板状のスポーク、及びこの円板状のスポークの外周に内周面が一体的に取り付けられている円筒状のリブと、前記円筒状のリブの外周面に放射状に配置されそれぞれ回転軸の軸方向に沿って形成された複数個の突極とを有し、前記円板状のスポークを、前記突極形回転子の、前記ファン側の、前記冷却気の反送り込み側端部に設け、かつ前記円筒状のリブにはその内側の空間から前記複数個の突極間に通じる貫通孔を設け、前記円筒状のリブの内周面と対向する前記回転軸の外周部分に放電抵抗を取り付けたことを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、リブに設けられた貫通孔を通って、複数の突極間の全体に渡って充分な量の冷却気を供給できるので、ほぼ均一な温度分布を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転電機の縦断面図である。
【図２】図１で示した回転電機の横断面の一部を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る回転電機の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１及び図２において、同期電動機または発電機として用いられる回転電機１０は、突極形回転子１１、及びその外周を所定の間隔を保って囲む固定子１２を有する。これら突極形回転子１１及びその外周を囲む固定子１２は、閉鎖形のフレーム１３内に設けられている。このフレーム１３内における突極形回転子１１の回転軸１５の一端側には送風用のファン１６が設けられており、回転軸１５の回転に伴いラジアル方向に送風する。
【００１４】
閉鎖型フレーム１３の内面と固定子１２の外面側に設けられた導風板１７との間には、冷却器１８が設けられている。ファン１６により送風された空気は、フレーム１３の内面、及び導風板１７の外面（図示上面）に案内されて冷却器１８に送られ、この冷却器１８を図示左方へ通過する際、冷却され、突極形回転子１１の反対側端部（図示左端側）に送られる。そして、この反対側端部（片端側）から固定子１２及び突極形回転子１１に向かって図示右方へ流れる。
【００１５】
突極形回転子１１は、前述した回転軸１５の外周に、ボス２１により一体的に取り付けられた円板状のスポーク２２、及びこのスポーク２２の外周に内周面が一体的に取り付けられている円筒状のリブ２３を有する。このリブ２３の外周面には、図２で示すように、複数個の突極２５が放射状に形成され、かつ、それぞれ図１で示すように、回転軸１５の軸方向に沿って配置されている。これら各突極２５の周囲には、それぞれ界磁巻線２６が巻回されている。
【００１６】
ここで、突極形回転子１１を構成する円板状のスポークは、この突極形回転子１１の、前述した冷却気送り込み側とは反対側の図示右側、すなわち、冷却気の反送り込み側端部に偏倚させて設けている。したがって、回転軸１５の外周と円筒状のリブ２３の内周との間には、このリブ２３の軸方向の全域にわたって送風用の空間２７が生じる。また、円筒状のリブ２３には、その内側に形成された空間２７から複数個の突極２５間に通じる複数個の貫通孔２３１を、リブ２３の周面のほぼ全域にわたって設ける。
【００１７】
上記構成において、回転電機１０の運転時、突極形回転子１１は、その回転軸１５を中心に一体的に回転する。この回転に伴いファン１６によりフレーム１３内の空気はラジアル方向に送風される。ラジアル方向に送風された空気は、フレーム１３の内面及び風導板１７により冷却器１８に案内される。そして、この冷却器１８を図示左方へ通過する際、冷却され冷却気となる。なお、冷却器１８は、図示しないが多数の冷却パイプを有し、これら冷却パイプ内には外部から冷媒（液体又は気体）が供給されており、フレーム１３内の空気との熱交換によりこれを冷却する。
【００１８】
冷却器１８を通過した低温空気は、冷却気としてフレーム１３内の図示左方から、突極形回転子１１及び固定子１２へ向けて図示右向きに送風される。この冷却気は、固定子１２の巻線端１２１を冷却すると共に固定子１２と突極形回転子１１との間に流れ、さらに、円筒状のリブ２３内の空間２７に流れる。
【００１９】
固定子１２と突極形回転子１１との間に流れた冷却気は、従来と同様に、一部は固定子１２の鉄心の半径方向に形成された通風ダクト（図示省略）を通って固定子１２を冷却しながらその外側に流れ、風導板１７の内面（図示下面）を図示右側に流れて、ファン１６の吸気側（図示左側）に達する。また、固定子１２と突極形回転子１１との間に流れた冷却気の残りは、リブ２３の外周に放射状に形成された複数の突極２５間を軸方向に沿って流れ、これら複数の突極２５を冷却したのち、ファン１６の吸気側に達する。
【００２０】
円筒状のリブ２３内に流れた冷却気は、その下流端（図示右端）が円板状のスポーク２２によって塞がれていることから、リブ２３の周面に設けられた貫通孔２３１を通り、前述した複数の突極２５間に流れる。すなわち、これら貫通孔２３１を通って複数の突極２５間に冷却気が供給され、しかも軸方向の下流側（図示右側）へも十分な冷却気が供給されることから、突極形回転子１１全体をほぼ均一に冷却することができる。
【００２１】
また、固定子１２についても、貫通孔２３１を通って突極形回転子１１との間に供給される空気量が加わることから、その半径方向に設けられた図示しない通風ダクトへの通風量も増大し、全体的にほぼ均一な冷却が可能となる。
【００２２】
図３で示す実施の形態では、円板状のスポーク２２に、その表裏を貫通する通気孔２２１を設けている。図１の実施形態では、円筒状のリブ２３の図示右端を円板状のスポーク２２によって塞ぎ、円筒状のリブ２３内に流れた冷却気が、リブ２３の周面に設けられた貫通孔２３１を通って流れるように構成しているが、この場合、全体的な通風抵抗が大きくなり過ぎることがある。このように通風抵抗が大きくなり過ぎると、全体的な通風量が減少することから、円板状のスポーク２２に、その表裏を貫通する通気孔２２１を設け、通風抵抗が過度に大きくならないように調整する。
【００２３】
このように通気孔２２１を設けたことにより、その通気面積を調整することで、全体的に見て十分な通風量が得られ、しかも、貫通孔２３１を通って複数の突極２５間に十分な空気量を供給できるような通風抵抗に調整することができる。
【００２４】
また、円筒状のリブ２３の内周面と対向する回転軸１５の外周部分（空間２７内）に、図１及び図３で示すように、放電抵抗３１を取り付け（巻き付け）てもよい。すなわち、回転電機１０が同期電動機の場合、その起動時に、起動トルクを得るため界磁巻線２６を短絡する放電抵抗３１が用いられる。この放電抵抗３１は通電により発熱するので、冷却気が集中的に通気される円筒状のリブ２３内の空間２７に設置する。
【００２５】
このように構成すれば、通電により発熱した放電抵抗３１を有効に冷却することができる。
【００２６】
さらに、上述した放電抵抗３１の外周に、図１で示すように、回転軸１５の軸方向に沿ってフィン３２を一体的に設けてもよい。このフィン３２は回転軸１５と共に回転し、放射方向への送風気を生じる。
【００２７】
このように構成することにより、放電抵抗３１の熱をさらに有効に放熱できると共に、放射方向への送風気を生じることから、空間２７内の空気をリブ２３に設けた貫通孔２３１へ向けてより一層効率的に送風することができる。
【００２８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２９】
１０…回転電機
１１…突極形回転子
１２…固定子
１５…回転軸
２２…円板状のスポーク
２２１…通気孔
２３…円筒状のリブ
２３１…貫通孔
２５…突極
３１…放電抵抗
３２…フィン
【図１】
0006637683.tif 000002
【図２】
0006637683.tif 000003
【図３】
0006637683.tif 000004