(57)【要約】【課題】ダクト騒音を低減した回転電機の固定子を提供する。【解決手段】薄板鋼板を円筒状に積層し、軸方向に任意の間隔で放射状の冷却ダクトを形成する複数の間隔片が挿入された回転電機の固定子において、固定子巻線周囲に干渉形消音器を形成するように間隔片を配置しているので、ダクト騒音の周波数成分を低減することができ、回転電機の低騒音化が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板鋼板を円筒状に積層し、軸方向に任意の間隔で放射状の冷却ダクトを形成する複数の間隔片が挿入された回転電機の固定子において、固定子巻線周囲に干渉形消音器を形成するように間隔片を配置したことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
軸方向に薄板鋼板を積層し、軸方向に任意の間隔で放射状の冷却ダクトを形成する複数の間隔片が挿入された回転電機の固定子において、固定子巻線に対して外径側に干渉形消音器を形成するように間隔片を配置したことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項３】
請求項１記載の回転電機の固定子において、更に固定子巻線に対して外径側に干渉形消音器を形成するように間隔片を配置したことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載の回転電機の固定子において、固定子巻線に対して外径側に直列に複数個干渉形消音器を形成するように間隔片を配置したことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項５】
請求項１，請求項３または請求項４のいずれかに記載の回転電機の固定子において、固定子巻線周囲に干渉形消音器を形成するように配置した間隔片の内周側入口部分を、冷却風が入り易いようにエッジを付けたことを特徴とする回転電機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の固定子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転電機の固定子を図８及び図９を参照して説明する。  
図８は回転電機の固定子側面図であり、図９は図８の固定子断面図である。これらの図において、１は扇形の薄鋼板を円筒状に積層して形成した固定子鉄心、２は固定子鉄心１の軸方向に任意の間隔で周方向に放射状に間隔片を挿入することによって形成した冷却用ダクト、３は固定子巻線、４は冷却用ダクト２を形成する間隔片、５は固定子巻線３の脱落を防止する楔、６は回転子、７は回転子６と一体或いは挿入焼き嵌めしたシャフト、８はシャフト上に取り付けられた冷却ファン、９は冷却用ダクト２に導かれる冷却風である。
【０００３】
上記のように構成された従来の回転電機の固定子は、回転子６が回転することで、シャフト７上に設けられた冷却ファン８および回転子６のファン効果によって、固定子鉄心１内に放射状に形成された冷却用ダクト２に冷却風９を送り、この冷却風９は固定子鉄心１と固定子巻線３を冷却した後に固定子鉄心１の外径側に放出される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような構成の回転電機の固定子は、間隔片４を固定子鉄心１の軸方向に任意の間隔で挿入し、周方向に等間隔で複数の冷却用ダクト２を放射状に形成しているので、回転子６が回転することによって、固定子１の周方向に複数形成された冷却用ダクト２を通過する際に騒音を発生する。ここで、回転子６の回転数をＮ（min-1）、冷却用ダクト２の周方向の数をｄ（個）とすると、Ｎ×ｄ／６０（Ｈｚ）を基本周波数としたｎ倍（ｎ：正の整数＝１，２，３…）の周波数成分Ｎ×ｄ／６０ｎ（Ｈｚ）がダクト騒音として発生し、冷却風９と一緒に固定子鉄心１の外径側から放出されるので、回転機の騒音が大きくなるという問題が発生していた。
【０００５】
また、回転電機の騒音低減に関する従来技術には、特許文献１に記載されているように、回転機内温度上昇に伴い形状変化を行うファンガイドを用いたものや、特許文献２に記載されているように、アクティブ消音装置を用いたもの等があり、何れも複雑な機構や制御が必要になるという問題があった。
【特許文献１】特開平７−２５０４５４号公報
【特許文献２】特開２０００−１３２１７５号公報
【０００６】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、その課題はダクト騒音を低減した回転電機の固定子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では次のようにする。  
請求項１に記載の発明は、薄板鋼板を円筒状に積層し、軸方向に任意の間隔で放射状の冷却ダクトを形成する複数の間隔片が挿入された回転電機の固定子において、固定子巻線周囲に干渉形消音器を形成するように間隔片を配置したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、軸方向に薄板鋼板を積層し、軸方向に任意の間隔で放射状の冷却ダクトを形成する複数の間隔片が挿入された回転電機の固定子において、固定子巻線に対して外径側に干渉形消音器を形成するように間隔片を配置したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の回転電機の固定子において、更に固定子巻線に対して外径側に干渉形消音器を形成するように間隔片を配置したことを特徴とする。  
請求項４に記載の発明は、請求項２及び請求項３記載の回転電機の固定子において、外径方向に直列に複数個干渉形消音器を形成するように間隔片を配置したことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１，請求項３または請求項４のいずれかに記載の回転電機の固定子において、固定子巻線周囲に干渉形消音器を形成するように配置した間隔片の内周側入口部分を、冷却風が入り易いようにエッジを付けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、固定子巻線周囲の冷却用ダクトの通路、或いは固定子巻線に対して外径側に干渉形消音器を形成するように間隔片を配置することによってダクト騒音の周波数成分を低減することができ、回転電機の低騒音化が可能となる。また、固定子巻線周囲と固定子巻線に対して外径側の両方に干渉形消音器を形成するように間隔片を配置し更に固定子巻線の外周側の外径方向に直列に複数個干渉形消音器を形成するように間隔片を配置し、あるいは固定子巻線周囲に干渉形消音器を形成するように配置した間隔片の内周側入口部分を、冷却風が入り易いようにエッジを付けると冷却性能の向上も期待できる。  
このように、本発明によれば、間隔片の形状を工夫するだけに留まり、複雑な機構及び制御を必要としないのが特徴である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の最良の実施形態は、軸方向に薄板鋼板を積層し、軸方向に任意の間隔で放射状の冷却ダクトを形成する複数の間隔片が挿入された回転電機の固定子において、固定子巻線周囲の冷却用ダクトの通路を二つに分けて、一方を他方より長くして再び通路が一つになるように、間隔片が干渉形消音器を構成するように配置することであり、この間隔片の配置構成によってダクト騒音を低減することができ、回転電機の低騒音化が可能となる。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明の実施例１の回転電機の固定子の部分断面図、図２は本実施例の効果を示す波形図である。  
図１において、１は扇形の薄鋼板を円筒状に積層して形成した固定子鉄心、２は固定子鉄心１の軸方向に任意の間隔で周方向に放射状に間隔片を挿入することによって形成した冷却用ダクト、３は固定子巻線、４ａは冷却用ダクト２を形成する間隔片、５は固定子巻線３の脱落を防止する楔、６は回転子、９は冷却用ダクト２に導かれる冷却風である。
【００１４】
本実施例では、固定子巻線３周囲の一つの冷却用ダクト２の通路を二つに分けて、一方を他方より長くして再び通路が一つになるように間隔片４ａを配置している。これは干渉形消音器の原理を利用したもので、二つの経路の長い方をＬ１（ｍ）、短い方をＬ２（ｍ）、音の波長をλ（ｍ）、音速をＣ（ｍ／ｓ）、周波数をｆ（Ｈｚ）とすると、Ｌ１−Ｌ２＝λ／２、Ｌ１＋Ｌ２＝λを満足する周波数ｆ及びその奇数倍の周波数、３ｆ，５ｆ，…（Ｈｚ）のようにｆの奇数倍の周波数で図２に示すように透過損失ＴＬが最大となる。即ち冷却用ダクト２の入口で発生するダクト騒音の基本周波数をｆとすると、Ｌ１、Ｌ２の寸法をＬ１＝３Ｃ／４ｆ（ｍ）、Ｌ２＝Ｃ／４ｆ（ｍ）となるように設定することで、ダクト騒音の基本周波数ｆとその奇数倍３ｆ，５ｆ，…の周波数成分を低減することができ、回転電機の低騒音化が可能となる。
【実施例２】
【００１５】
図３は本発明の実施例２の回転電機の固定子の部分断面図であり、実施例１と同一構成部分は同一符号を付して説明する。  
図３において、固定子巻線３の外径側の冷却用ダクト２の通路を二つに分けて、一方を他方より長くして再び通路が一つになるように間隔片４ｂを配置している。このように間隔片４ｂを配置すると、実施例１と同様に、冷却用ダクト２の入口で発生するダクト騒音の基本周波数ｆとその奇数倍３ｆ，５ｆ，…の周波数成分を低減することができ、回転電機の低騒音化が可能となる。
【実施例３】
【００１６】
図４は本発明の実施例３の回転電機の固定子の部分断面図であり、実施例１と同一構成部分は同一符号を付して説明する。  
図４において、固定子巻線３の外径側の冷却用ダクト２の通路を二つに分けて、一方を他方より長くして再び通路が一つになるように間隔片４ａを配置している。そうすると実施例１と同様に、冷却用ダクト２の入口で発生するダクト騒音の基本周波数ｆとその奇数倍３ｆ，５ｆ，…の周波数成分を低減することができ、回転電機の低騒音化が可能となる。更に、実施例２と同様に固定子巻線３周囲の一つの冷却用ダクト２の通路を二つに分けて、一方を他方より長くして再び通路が一つになるように間隔片４ｂを配置している。この配置は前述したように干渉形消音器の原理を利用したものである。
【００１７】
ここで二つの経路の長い方をＬ３（ｍ）、短い方をＬ４（ｍ）、音の波長をλ（ｍ）、音速をＣ（ｍ／ｓ）、周波数をｆ（Ｈｚ）とすると、Ｌ３−Ｌ４＝λ／８、Ｌ３＋Ｌ４＝λ／４を満足する周波数ｆ（Ｈｚ）に対して、２ｆ，４ｆ，６ｆ，…（Ｈｚ）のようにｆの偶数倍の周波数で透過損失ＴＬが最大となる。即ち、冷却用ダクト２の入口で発生するダクト騒音の基本周波数をｆとすると、Ｌ１、Ｌ２の寸法をＬ１＝３Ｃ／８ｆ（ｍ）、Ｌ２＝Ｃ／８ｆ（ｍ）となるように設定することで、ダクト騒音の基本周波数ｆに対して、その偶数倍２ｆ，４ｆ，６ｆ，…の周波数成分を低減することができる。
【００１８】
図５は実施例３の効果を示すグラフであり、実線波形で示すダクト騒音の基本周波数ｆとその奇数倍３ｆ，５ｆ，…周波数成分及び、破線波形で示す偶数倍２ｆ，４ｆ，６ｆ，…の周波数成分を低減することができ、回転電機の低騒音化が可能となる。
【００１９】
また、間隔片４ａ，４ｂの配置箇所も固定子巻線３周囲に間隔片４ａを、固定子巻線３外径側に間隔片４ｂを配置することに限定されるものではなく、固定子巻線３周囲に間隔片４ｂを、固定子巻線３外径側に間隔片４ａを配置してもよい。
【実施例４】
【００２０】
図６は本発明の実施例４である回転電機の固定子の部分断面図であり、実施例１と同一構成部分は同一符号を付して説明する。  
図６において、固定子巻線３の外径側の冷却用ダクト２に干渉形消音器を形成するように配置した間隔片４ａ或いは４ｂの外径側に、直列に間隔片４ａ或いは４ｂを追加配置しているので、更にダクト騒音を低減することができ、回転電機の固定子のさらなる低騒音化が可能となる。
【実施例５】
【００２１】
図７は本発明の実施例５である回転電機の固定子の部分断面図であり、実施例１と同一構成部分は同一符号を付して説明する。  
図７において、実施例１及び実施例３で説明した固定子巻線３の周囲干渉形消音器を形成するように配置した間隔片４ａ或いは４ｂの冷却用ダクト２の入口部分にエッジ１０を形成するように構成したものである。このようにエッジ１０をつけると、冷却風９が間隔片４ａ或いは４ｂの冷却用ダクト２の入口部分において流れの衝突または剥離が少なくなり、通風抵抗が減少し冷却風９が入り易くなるので、回転電機の固定子の低騒音化とともに固定子巻線の冷却性能の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１の回転電機の固定子の部分断面図。
【図２】実施例１の効果を示す波形図。
【図３】本発明の実施例２の回転電機の固定子の部分断面図。
【図４】本発明の実施例３の回転電機の固定子の部分断面図。
【図５】実施例３の効果を示す波形図。
【図６】本発明の実施例４の回転電機の固定子の部分断面図。
【図７】本発明の実施例５の回転電機の固定子の部分断面図。
【図８】従来の回転電機の固定子側面図。
【図９】図８の固定子の部分断面図。
【符号の説明】
【００２３】
１…固定子鉄心、２…冷却用ダクト、３…固定子巻線、４，４ａ，４ｂ…間隔片、５…楔、６…回転子、７…シャフト、８…冷却ファン、９…冷却風、１０…エッジ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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