(57)【要約】【課題】ファンによる共鳴を抑制して、空力騒音の増大を抑制できる回転電機を提供する。【解決手段】筐体１の内壁に、ファン１５から排出される冷却風を受ける複数のフィン１８をファンの周方向に所定間隔で設け、ファン１５を構成するブレード１５ｃの数と、フィン１８の数とを互いに異なる数に設定することによって、ファン１５の回転によって発生する共鳴音による空力騒音を、フィン１８によって抑えることができ、よって、空力騒音の増大を抑制できる。この場合、ブレード１５ｃとフィン１８とはそれぞれ周方向に等間隔で設け、さらに、ブレード１５ｃの数とフィン１８の数とが、共通の約数を持たない数に設定するのが望ましい。【選択図】　　　図３
2004129372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に、この筐体内に設けられた各部材を冷却する冷却風を吸引し排出するファンが内蔵された回転電機において、
前記ファン近傍の筐体の内壁に、前記ファンから排出される冷却風を受ける複数のフィンが前記ファンの周方向に所定間隔で設けられており、
前記ファンを構成するブレードの数と、前記フィンの数とが互いに異なる数に設定されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
前記ブレードと前記フィンとはそれぞれ周方向に等間隔で設けられていることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機において、
前記ブレードの数と前記フィンの数とが、共通の約数を持たない数に設定されていることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電機において、
前記フィンは、前記筐体の端面側を構成する蓋部の裏面に形成されていることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両などに用いられる回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄道車両などに用いられる回転電気では、小形・軽量で大出力が要求されることから十分な冷却が必要であり、回転電機内に設けられた各部材を冷却するためのファンが内蔵されている。
このようなファンが内蔵された回転電機の一例として、次のような構成のものが知られている。
すなわち、回転電機の筐体の一端部に冷却風導入口が設けられており、他端部に冷却風排出口が設けられている。また、筐体の内周面に固定子鉄心が設けられ、そのスロット内に固定子巻線が巻回されている。
さらに、筐体に回転可能に支持された回転軸には回転子鉄心が取り付けられており、この固定子鉄心のスロット内には回転子バーが挿入され、両端はエンドリングで短絡されている。また、回転軸にはファンが取り付けられている。
このファンは、外周部を構成する外周壁と、内周部を構成する内周壁と、これら外周壁と内周壁との間に形成された環状の空間を周方向に一定間隔で仕切る複数のブレードとによって構成されている。（特許文献１参照）
【０００３】
以上のように構成された回転電機において、固定子巻線に電圧が印加されると、回転磁界が生じて電磁誘導作用により回転子バーに回転力が生じ、回転子鉄心と共に回転軸が所定の方向に回転する。
そうすると、ファンの吸引力により冷却風導入口から冷却空気が機内（筐体内）に導入されて固定子巻線の反負荷側端部を冷却し、一方は固定子鉄心と回転子鉄心との間のギャップを経て、他方は回転子鉄心に設けられた風穴を経て、それぞれ固定子巻線、回転子バー及びエンドリングなどで発生したジュール熱や固定子鉄心及び回転子鉄心で発生した鉄損による熱或いは回転による摩擦熱などを吸収して合流し、ファンにより排気空間に排出され冷却風排出口から機外（筐体外）へ排気される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−７８２８２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の回転電機では、ファンを構成するブレードが周方向に等間隔で設けられているので、ファンの回転によって共鳴音が発生して、空力騒音が大きくなってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ファンによる共鳴を抑制して、空力騒音の増大を抑制できる回転電機を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、筐体１内に、この筐体１内に設けられた各部材を冷却する冷却風を吸引し排出するファン１５が内蔵された回転電機において、
前記ファン近傍の筐体１の内壁に、前記ファン１５から排出される冷却風を受ける複数のフィン１８が前記ファン１５の周方向に所定間隔で設けられており、前記ファン１５を構成するブレード１５ｃの数と、前記フィン１８の数とが互いに異なる数に設定されていることを特徴とする。
【０００８】
ここで、フィン１８は筐体１の内壁に直接設けてもよいし、間接的に設けてもよいが、フィン１８はファン１５のブレードの外周になるべく近付けて設けるのが望ましい。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、ファンを構成するブレードの数と、フィンの数とが互いに異なる数に設定されているので、ファンの回転によって発生する共鳴音による空力騒音を、フィンによって抑えることができ、よって、空力騒音の増大を抑制できる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転電機において、
前記ブレード１５ｃと前記フィン１８とはそれぞれ周方向に等間隔で設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、ブレードとフィンとがそれぞれ、周方向に等間隔に設けられているので、ファンの回転時に発する空力騒音の発生のタイミングを、ファンが１回転する時間内で分散させることができる。
したがって、回転電機全体から発生する空力騒音の増大抑制効果がさらに高まる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の回転電機において、
前記ブレード１５ｃの数と前記フィン１８の数とが、共通の約数を持たない数に設定されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、ファンのブレードの数とフィンの数とが、共通の約数を持たない数に設定されているので、ファンの高速回転時にファンが発する空力騒音の発生のタイミングを、ファンが１回転する時間内でほぼ完全に均等に分散させることができる。
したがって、回転電機全体から発生する空力騒音の増大抑制効果が一層高まる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、例えば図４に示すように、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電機において、
前記フィン１８は、前記筐体１の端面側を構成する蓋部１ｂの裏面に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、フィンを蓋部の裏面に形成したので、筐体の内壁にフィンを容易に形成できる。つまり、蓋部を筐体から外した状態で、この蓋部の裏面にフィンを形成し、この蓋部を筐体に取り付けることによって、筐体の内壁にフィンを容易に形成できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本実施の形態に係る回転電機の側断面図、図２は回転電機の平面図、図３は回転電機のファンとフィンを概略的に示す正面図である。なお、図１では回転軸の軸線と平行な断面における回転電機の上半分を示しており、回転軸の軸線でほぼ対称となる下半分は図示を省略している。
【００１７】
図１および図２に示す回転電機は、鉄道車輌用主誘導電動機であり、以下のように構成されている。
すなわち、図１および図２において符号１は回転電機の筐体を示す。この筐体１は、有底円筒状をなす筐体本体１ａと、この筐体本体１ａの開口部を閉塞する蓋部１ｂとを備えている。
【００１８】
筐体本体１ａの外周部の左端部には、平面視略四角形状の冷却風導入口２が形成されている。この冷却風導入口２には図示しないフィルタが被され、これによって、冷却風導入口２から筐体１内に塵や埃が侵入するのを防止している。
一方、筐体本体１ａの外周部の右端部には、冷却風排出口３が形成されている。この冷却風排出口３は筐体本体１ａの外周に沿って形成されたものであり、冷却風排出口３には環状をなす帯板４が被されている。帯板４は図２に示すように、ボルト４ａによって筐体本体１ａに固定されており、この帯板４には多数のスリット４ｂが周方向に所定間隔で形成され、これらスリット４ｂから冷却風が外部に放出されるようになっている。
【００１９】
筐体本体１ａの内周面には、図１に示すように、固定子鉄心５が積層して設けられ、そのスロット（図示せず）内には固定子巻線６が巻回されている。
また、筐体１の右端部の中心部には、転がり軸受７が設けられており、左端部の中心部には、転がり軸受８が設けられている。なお、転がり軸受７は筐体本体１ａに取り付けられており、転がり軸受８は蓋部１ｂに取り付けられている。
筐体１の中心部には回転軸１０が設けられており、この回転軸１０の左右両端部はそれぞれ転がり軸受７，８に支持され、これによって回転軸１０はその軸線回りに回転可能となっている。なお、回転軸１０の右端は筐体１から突出している。
【００２０】
回転軸１０には回転子鉄心１１が嵌合されており、この回転子鉄心１１には、軸方向に貫通した風穴１１ａが形成されている。また、回転子鉄心１１のスロット（図示せず）内には回転子バー１２が挿入され、両端はエンドリング１３で短絡されている。なお、固定子鉄心５の内径と回転子鉄心１１の外径とは所要のギャップｇで隔てられている。
【００２１】
また、回転軸１０にはファン１５が取り付けられている。このファン１５は、筐体１内に、この筐体１内に設けられた各部材を冷却する冷却風を冷却風導入口２から吸引し、冷却風排出口３から排出するものであり、外周部を構成し排気をガイドする外周壁１５ａと、ファン効果を増し排気をガイドする内周壁１５ｂと、これら外周壁１５ａと内周壁１５ｂとの間に形成された環状の空間を周方向に等間隔で仕切ってファン作用をなすブレード１５ｃ…とによって構成されている。
外周壁１５ａは回転軸１０から筐体１の内壁側に向けて立ち上がる円盤状のものである。内周壁１５ｂは外周壁１５ａの内側に形成されたリング状のものであり、ブレード１５ｃ…によって外周壁１５ａに支持されている。
ブレード１５ｃは図３に示すように、ファン１５の周方向に等間隔で配置されており、ブレード１５ｃの数をｎとすると、ｎ＝１７に設定されている。
【００２２】
そして、このような構成のファン１５では、このファン１５が回転軸１０と共に回転すると、ブレード１５ｃ、外周壁１５ａ、内周壁１５ｂによって囲まれた空洞の入口から筐体１内の空気が吸引され、これによって冷却風導入口２から冷却風が導入され、筐体１内の各部分を冷却して前記空洞の入口から吸引されて、空洞の出口から排出され、さらに冷却風排出口３を通って外部に排気されるようになっている。
【００２３】
また、筐体１の内壁には、図１に示すように、リング状をなすシールド板１６が筐体１の内周に沿って設けられている。
このシールド板１６は、ファン１５の内周壁１５ｂの外径との間に所要の間隙をもって筐体１の内壁に取り付けられて、排気をガイドするとともに、固定子鉄心５側への排気の逆流を防ぐものである。そして、シールド板１６と、筐体本体１ａの右端内壁と、蓋部１ｂの裏面外周部とにより囲まれた空間が排気空間１７とされ、この排気空間１７から冷却風排出口３を通って冷却風が外部に排気されるようになっている。
【００２４】
さらに、シールド板１６の右側面には、フィン１８が排気空間１７に突出するように複数設けられている。これらフィン１８は、ファン１５から排出される冷却風を受けるものであり、図３に示すように、ファン１５の周方向に等間隔で配置されている。フィン１８の数をｍとすると、ｍ＝１６に設定されている。つまり、フィン１８の数とブレード１５ｃの数とが、共通の約数を持たない数に設定されている。
なお、フィン１８はブレード１５ｃの外周からなるべく近くなるようにして配置するのが好ましいので、シールド板１６の内周側に設けられている。
【００２５】
以上のように構成された回転電機において、固定子巻線６に電圧が印加されると、回転磁界が生じて電磁誘導作用により回転子バー１２に回転力が生じ、回転子鉄心１１と共に回転軸１０が所定の方向に回転する。
そうすると、ファン１５の吸引力により冷却風導入口２から冷却空気が吸気され、実線矢印でフローを示すように、冷却風導入口２から筐体１内に導入されて固定子巻線６の左端部側を冷却し、一方はギャップｇを経て、他方は回転子鉄心１１の風穴１１ａを経て、それぞれ固定子巻線６、回転子バー１２及びエンドリング１３などで発生したジュール熱や固定子鉄心５及び回転子鉄心１１で発生した鉄損による熱或いは回転による摩擦熱などを吸収して合流し、ファン１５により排気空間１７に排出され冷却風排出口３から筐体１外へ排気される。
【００２６】
この場合、ファン１５の回転によって冷却風がファン１５の外周側に放射されるが、この冷却風を発生するブレード１５ｃの数ｎ（＝１７）と、放射された冷却風を受けるフィン１８の数ｍ（＝１６）とが互いに異なる数に設定されているので、ファン１５の回転によって発生する共鳴音による空力騒音を、フィン１８によって抑えることができ、よって、空力騒音の増大を抑制できる。
また、ブレード１５ｃとフィン１８とがそれぞれ、ファン１５周方向に等間隔に設けられているので、ファン１５の回転時に発する空力騒音の発生のタイミングを、ファンが１回転する時間内で分散させることができる。
したがって、回転電機全体から発生する空力騒音の増大抑制効果がさらに高まる。
さらに、ブレード１５の数ｎ（＝１７）とフィン１８の数ｍ（＝１６）とが、共通の約数を持たない数に設定されているので、ファン１５の高速回転時にファン１５が発する空力騒音の発生のタイミングを、ファン１５が１回転する時間内でほぼ完全に均等に分散させることができる。
したがって、回転電機全体から発生する空力騒音を増大抑制効果が一層高まる。
【００２７】
また、フィン１８をシールド板１６の内周側に設けたので、フィン１８をファン１５のブレード１５ｃの外周側に容易に近付けることができ、よって、空力騒音の増大を音源付近で効果的に抑制できる。
【００２８】
（第２の実施の形態）
図４は本発明の第２の実施の形態を示す図である。図４は本実施の形態に係る回転電機の側断面図であるが、この図に示す回転電機が、図１〜図３に示した第１の実施の形態の回転電機と主に異なる点は、フィン１８の取り付け箇所であるので、以下ではこの点を中心に説明し、第１の実施の形態と同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
図４に示すように、ファン１５を構成する外周壁１５ａは、図１に示す外周壁１５ａより外周が低くなっている。つまり、外周壁１５ａの外径が小さくなっている。そして、筐体１の蓋部１ｂの裏面外周部には、フィン１８が外周壁１５の外周より外側位置において、排気空間１７に突出するようにして設けられている。
これらフィン１８は、第１の実施の形態と同様に、ファン１５の周方向に等間隔で配置されている。フィン１８の数をｍとすると、ｍ＝１６に設定されている。つまり、フィン１８の数とブレード１５ｃの数とが、共通の約数を持たない数に設定されている。
【００３０】
このような第２実施の形態の回転電気では、第１の実施の形態と同様にして冷却を行うが、フィン１８を蓋部１ｂの裏面に形成したので、筐体１の内壁にフィン１８を容易に形成できる。つまり、蓋部１ｂを筐体本体１ａから外した状態で、この蓋部１ｂの裏面にフィン１８を形成し、この蓋部１ｂを筐体本体１ａに取り付けることによって、筐体１の内壁にフィン１８を容易に形成できる。
【００３１】
なお、フィン１８の取り付け位置は、第１および第２実施の形態に示した例に限らず、フィン１８を排気空間１７に突出するように、かつ、ファン１５の外周側に位置するように設けることができれば、どの位置に直接または間接的に取り付けてもよい。この場合でもフィン１８はファン１５のブレード１５ｃの外周側になるべく近付けるようにして配置するのが望ましい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、ファンのブレードの数と、フィンの数とを互いに異なる数に設定したので、ファンの回転によって発生する共鳴音による空力騒音を、フィンによって抑えることができ、よって、空力騒音の増大を抑制できる。
【００３３】
請求項２に記載の発明によれば、ブレードとフィンとをそれぞれ、周方向に等間隔に設けたので、ファンの回転時に発する空力騒音の発生のタイミングを、ファンが１回転する時間内で分散させることができ、よって、回転電機全体から発生する空力騒音の増大抑制効果がさらに高まる。
【００３４】
請求項３に記載の発明によれば、ブレードの数とフィンの数とを、共通の約数を持たない数に設定したので、ファンの高速回転時にファンが発する空力騒音の発生のタイミングを、ファンが１回転する時間内でほぼ完全に均等に分散させることができ、よって、回転電機全体から発生する空力騒音の増大抑制効果が一層高まる。
【００３５】
請求項４に記載の発明によれば、フィンを蓋部の裏面に形成したので、筐体の内壁にフィンを容易に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転電機の第１の実施の形態を示すもので、回転電機の側断面図である。
【図２】同、平面図である。
【図３】同、回転電機のファンとフィンを概略的に示す正面図である。
【図４】本発明の回転電機の第２の実施の形態を示すもので、回転電機の側断面図である。
【符号の説明】
１　筐体
１ｂ　蓋部
２　冷却風導入口
３　冷却風排出口
１０　回転軸
１５　ファン
１５ｃ　ブレード
１８　フィン
【図１】
2004129372.tif 000003
【図２】
2004129372.tif 000004
【図３】
2004129372.tif 000005
【図４】
2004129372.tif 000006