(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機本体上部の熱交換器で冷却された冷却用空気を前記回転電機本体内部に循環させて前記回転電機本体内部を冷却すると共に、前記回転電機外部から前記熱交換器に空気を供給し前記熱交換器で熱交換され暖められた空気を外部に排出するようにした回転電機用冷却装置において、前記回転電機外部からの空気を吸入する空気吸入口と、前記空気吸入口から取り入れた外部からの空気を前記熱交換器に供給する冷却用ファンと、前記空気吸入口から前記冷却用ファン入口に至る間の通風路の内面および外面に形成された円錐形状の遮音板とを備え、前記空気吸入口から前記冷却用ファン入口に至る間の通風路の通風面積が変化しないように構成されていることを特徴とする回転電機用冷却装置。
【請求項２】
前記円錐形状の遮音板に代えて、多角錐形状の遮音板としたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機用冷却装置。
【請求項３】
前記円錐形状の遮音板に遮音材を貼り付けたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機用冷却装置。
【請求項４】
前記多角錐形状の遮音板に遮音材を貼り付けたことを特徴とする請求項２に記載の回転電機用冷却装置。
【請求項５】
前記通風路の内面に取り付けられた前記円錐形状の遮音板の底面径が前記冷却用ファンの吸入口径より大きく形成されたことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の回転電機用冷却装置。
【請求項６】
前記通風路の内面に取り付けられた前記多角錐形状の遮音板の底面の最小幅が前記冷却用ファンの吸入口径より大きく形成されたことを特徴とする請求項２または請求項４に記載の回転電機用冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機本体上部に熱交換器を有し冷却用ファンにより強制通風で回転電機本体内部を冷却する回転電機用冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、回転電機は内部で発生する熱を除去するための冷却装置を備えている。回転電機用冷却装置としては、例えば回転電機本体の上部に熱交換器を設け、熱交換器で冷却された冷却用空気を回転電機本体内部に循環させて回転電機本体内部を冷却するようにしている。熱交換器には回転電機の外部から空気が供給され内部熱と熱交換されて、暖められた空気が外部に排出される。
【０００３】
図３は、従来の回転電機用冷却装置の概略断面図であり、回転電機が全閉外扇形誘導電動機である場合の冷却装置を示している。図３において、回転電機の外枠１の内部には回転子軸２の外周に回転子鉄心３が圧入されており、回転子軸２の右側に冷却用ファン４が圧入されている。この冷却用ファン４は回転子軸２の回転により駆動するようになっている。
【０００４】
この冷却用ファン４の左側には仕切部材５が設けられ、この仕切部材５の上部である外枠１の上部には熱交換器６が設置されている。また、外枠１の中央部には仕切部材５で覆われるように固定子鉄心７が固定されている。
【０００５】
一方、回転子軸２の左側の外枠１の外部には冷却用ファン８が圧入され、この冷却用ファン８は回転子軸２の回転により駆動される。冷却用ファン８は通風ダクト９内に空気を供給するものであり、回転電機の反直結側に設けられた吸気カバー１０の空気吸入口１５からの外部空気を通風ダクト９を介して熱交換器６に供給する。吸気カバー１０の内部には遮音板１４が設けられている。
【０００６】
このように、吸気カバー１０の空気吸入口１５からの外部空気は、冷却用ファン８により通風ダクト９を介して熱交換器６に供給され、熱交換により暖められ排気カバー１１を通って外部に排出される。排気カバー１０の内部にも遮音板１４が設けられている。
【０００７】
外枠１および熱交換器６内部では、回転子軸２の回転によって回転する冷却用ファン４により、矢印１２ａに示すように熱交換器６に循環空気が送り込まれる。送り込まれた循環空気は熱交換器６の冷却管の間を矢印１２ｂに示すように通って冷却され、矢印１２ｃに示すように外枠１の左側内部に送り込まれる。
【０００８】
この冷却空気は、矢印１２ｄに示すように回転子軸２の通風口２Ａに流入し、この冷却空気の一部は、通風口２Ａを軸方向に流下して矢印１２ｆ１に示されるように冷却用ファン４に吸入される。また、冷却空気は、回転子鉄心３の外周と固定子鉄心７の外周方向に流下し、回転子鉄心３の外周と固定子鉄心７の内周の間に形成された空隙に流出する。この冷却空気の一部は、この空隙を軸方向に流下して冷却用ファン４に吸入される。つまり、固定子鉄心７に形成された通風ダクトを固定子の外周方向に流下し、固定子鉄心７の外周から矢印１２ｅに示すように冷却用ファン４の方向に流下する。この冷却空気は、矢印１２ｆ２に示すように冷却用ファン４に吸入される。以下、矢印１２ａ、１２ｈ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ１、１２ｆ２と循環する。
【０００９】
一方、外枠１および熱交換器６外部では、吸気カバー１０の空気吸入口１５より、外部空気が矢印１３ａに示すように冷却用ファン８に吸入される。この外部空気空気は、冷却用ファン８により通風ダクト９を経て熱交換器６の冷却管内部に送り込まれ、熱交換されて暖かい空気となり、冷却管内部から排気カバー１１に流下し大気へ流出される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように構成された回転電機用冷却装置においては、吸気カバー１０の空気吸入口１５から冷却用ファン８に至る通風路の圧力損失が大きい。従って、吸気カバー１０を取付けることで熱交換器６の冷却管内部に送り込まれる外部空気の流量が大幅に減少する。これは、吸気カバー１０内部の通風路において吸音効果のために設置している遮音板１４によって、吸入空気の流れが急激に数多く曲げられるためである。
【００１１】
このため、熱交換器６において循環空気との熱交換性能が低下し、回転子鉄心３および固定子鉄心７が温度上昇する。このため、吸気カバー１０を取り付ける場合には、回転子鉄心３や固定子鉄心７に流れる電流の電流容量を制限しなければならない。
【００１２】
一方、回転電機に対する小型化や大容量化の要請がますます厳しい状況においては、吸気カバー１０を大型化することや電流容量を制限することは好ましいことではなく、冷却性能の向上による回転電機の小型化および大容量化が強く求められている。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、通風路の圧力損失を低減すると共に吸音性能の維持も図れる回転電機用冷却装置を得ることである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる回転電機用冷却装置は、回転電機本体上部の熱交換器で冷却された冷却用空気を前記回転電機本体内部に循環させて前記回転電機本体内部を冷却すると共に、前記回転電機外部から前記熱交換器に空気を供給し前記熱交換器で熱交換され暖められた空気を外部に排出するようにした回転機電機用冷却装置において、前記回転電機外部からの空気を吸入する空気吸入口と、前記空気吸入口から取り入れた外部からの空気を前記熱交換器に供給する冷却用ファンと、前記空気吸入口から前記冷却用ファン入口に至る間の通風路の内面および外面に形成された円錐形状の遮音板とを備え、前記空気吸入口から前記冷却用ファン入口に至る間の通風路の通風面積が変化しないように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項１の発明に係わる回転電機用冷却装置では、空気吸入口から吸入した外部空気は、空気吸入口から冷却用ファン入口に至る間の通風路の内面および外面に形成された円錐形状の遮音板により案内されて熱交換器に供給される。
【００１６】
請求項２の発明に係わる回転電機用冷却装置は、請求項１の発明において、前記円錐形状の遮音板に代えて、多角錐形状の遮音板としたことを特徴とする。
【００１７】
請求項２の発明に係わる回転電機用冷却装置では、請求項１の発明の作用に代えて、空気吸入口から吸入した外部空気は、空気吸入口から冷却用ファン入口に至る間の通風路の内面および外面に形成された多角錐形状の遮音板により案内されて熱交換器に供給される。
【００１８】
請求項３の発明に係わる回転電機用冷却装置は、請求項１の発明において、前記円錐形状の遮音板に遮音材を貼り付けたことを特徴とする。
【００１９】
請求項３の発明に係わる回転電機用冷却装置では、請求項１の発明の作用に加え、円錐形状の遮音板に貼り付けられた遮音材により、さらに吸音性能を高める。
【００２０】
請求項４の発明に係わる回転電機用冷却装置は、請求項２の発明において、前記多角錐形状の遮音板に遮音材を貼り付けたことを特徴とする。
【００２１】
請求項４の発明に係わる回転電機用冷却装置では、請求項２の発明の作用に加え、多角錐形状の遮音板に貼り付けられた遮音材により、さらに吸音性能を高める。
【００２２】
請求項５の発明に係わる回転電機用冷却装置は、請求項１または請求項３の発明において、前記通風路の内面に取り付けられた前記円錐形状の遮音板の底面径が前記冷却用ファンの吸入口径より大きく形成されたことを特徴とする。
【００２３】
請求項５の発明に係わる回転電機用冷却装置では、請求項１または請求項３の発明の作用に加え、円錐形状の遮音板の底面径が冷却用ファンの吸入口径より大きいので、空気吸入口から吸入した外部空気は冷却用ファンの吸入口に効率よく案内され収束される。
【００２４】
請求項６の発明に係わる回転電機用冷却装置は、請求項２または請求項４の発明において、前記通風路の内面に取り付けられた前記多角錐形状の遮音板の底面の最小幅が前記冷却用ファンの吸入口径より大きく形成されたことを特徴とする。
【００２５】
請求項６の発明に係わる回転電機用冷却装置では、請求項２または請求項４の作用に加え、多角錐形状の遮音板の底面の最小幅が冷却用ファンの吸入口径より大きいので、空気吸入口から吸入した外部空気は冷却用ファンの吸入口に効率よく案内され収束される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる回転電機用冷却装置の説明図であり、図１（ａ）は回転電機の反直結側から見た正面図、図１（ｂ）はその側面の一部切欠概略断面図である。
【００２７】
図１（ａ）において、吸気カバー１０には、回転電機の反直結側から見て、その上部、左側面部、右側面部にそれぞれ空気吸入口１５が設けられている。つまり、回転電機の反直結側における吸気カバー１０の反直結側壁面１８上には空気吸入口１５は設けない。また、吸気カバー１０内には、空気吸入口１５から吸入した外部空気が通風路が形成されており、この通風路は円錐形状または多角錐形状の遮音板で形成される。図１では円錐形状の遮音板が形成されたものを示している。
【００２８】
すなわち、図１（ｂ）に示すように、空気吸入口１５から吸入した矢印１９ａで示す外部空気の通風路は、内面遮音板１６および外面遮音板１７で形成される。内面遮音板１６は反直結側壁面１８を底面とする円錐形状に形成され、外面遮音板１７も内面遮音板１６よりも大きい円錐形状の一部で形成される。そして、冷却用ファン８および回転子軸２の中心と円錐形状の内面遮音板１６および外面遮音板１７の中心とを合わせ、円錐底面の径ｄSは冷却用ファン８の吸入口径ｄFよりも大きくなるようにする。
【００２９】
通風路が円錐形状に代えて多角錐形状の遮音板で形成される場合にも同様に、内面遮音板１６は反直結側壁面１８を底面とする多角錐形状に形成され、外面遮音板１７も内面遮音板１６よりも大きい多角錐形状の一部で形成される。そして、冷却用ファン８および回転子軸２の中心と多角錐形状の内面遮音板１６および外面遮音板１７の中心とを合わせ、多角錐底面の最小幅ＬSは冷却用ファン８の吸入口径ｄFよりも大きくなるようにする。
【００３０】
また、内面遮音板１６の回転軸方向の長さｈ1、内面遮音板１６の側面の傾斜角度θ1、外面遮音板１７の回転軸方向の長さｈ2、外面遮音板１７の側面の傾斜角度θ2を適切な値に設定することで、空気吸入口１５から冷却用ファン８において、通風面積が変化しない通風路とすることが可能となる。これにより、通風面積の変化による圧力損失をなくすことができる。
【００３１】
以上述べたように、第１の実施の形態によれば、冷却空気は吸気カバー１０の上部、左側面部、右側面部の空気吸入口１５から吸入され冷却用ファン８へ吸入され、反直結側壁面１８には空気吸入口１５がないので、冷却用ファン８から反直結側方向へ直接伝達する騒音を減少できる。
【００３２】
また、通風路は円錐形状または多角錐形状で形成され、吸入された空気は冷却用ファン８および回転子軸２の中心に向けて流れるので、冷却用ファン８の吸入口内での流量分布は均一な分布とすることができる。従って、冷却空気が流れる有効な面積が大きくなり、冷却用ファン８の吸入口での冷却空気流速を小さでき、冷却ファン８の効率向上および騒音を低減できる。また、空気の流れの曲がりはほとんど無く、流れの曲がりによる圧力損失は非常に小さい。さらに、吸気カバー１０の反直結側側面はその壁面１８と内面遮音板１６により二重の構造となっており、騒音が反直結方向に伝わりにくい。
【００３３】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図２は本発明の第２の実施の形態に係わる回転電機用冷却装置の説明図であり、図２（ａ）は回転電機の反直結側から見た正面図、図２（ｂ）はその側面の一部切欠概略断面図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、円錐形状または多角錐形状の遮音板１６、１７の表面に遮音材２０を貼り付けたものである。その他の構成は、第１の実施の形態と同一であるので、同一要素には同一符号を付しその説明は省略する。
【００３４】
図２（ｂ）において、円錐形状または多角錐形状の内面遮音板１６および外面遮音板１７の表面に、一般的に使用される吸音材２０が貼り付けられている。これにより、さらなる吸音性能向上が可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１および請求項２の発明によれば、吸気カバーの空気吸入口から冷却用ファンに至る通風路の内面遮音板および外面遮音板を円錐状または多角錐形状とすることで、通風面積の変化がなく流れの曲がりが少ない通風路形状とすることができる。従って、通風路における圧力損失を大幅に低減することが可能となり、同時に、反直結側方向への騒音を大幅に低減することができる。
【００３６】
請求項３および請求項４の発明によれば、吸気カバーの空気吸入口から冷却用ファンに至る通風路の内面遮音板および外面遮音板に吸音材を貼り付けることによって、通風面積の変化がなく流れの曲がりが少ない通風路形状とすることができる。従って、通風路における圧力損失を大幅に低減することが可能となり、同時に、反直結側方向への騒音を大幅に低減することができる。
【００３７】
請求項５および請求項６の発明によれば、冷却用ファンおよび回転子軸の中心線に対して周方向から空気を吸入できるので、冷却用ファンの吸入口内での流量分布を均一にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる回転電機用冷却装置の説明図であり、図１（ａ）は回転電機の反直結側から見た正面図、図１（ｂ）はその側面の一部切欠概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施の形態に係わる回転電機用冷却装置の説明図であり、図２（ａ）は回転電機の反直結側から見た正面図、図２（ｂ）はその側面の一部切欠概略断面図である。
【図３】図３は、従来の回転電機用冷却装置の一例を示す概略断面図。
【符号の説明】
１  外枠
２  回転子軸
２Ａ  通風口
３  回転子鉄心
４  冷却用ファン
５  仕切部材
６  熱交換器
７  固定子鉄心
８  冷却用ファン
９  通風ダクト
１０  吸気カバー
１１  排気カバー
１４  遮音板
１５  空気吸入口
１６  通風路内面
１７  通風路外面
１８  反直結側壁面
２０  吸音材
【図１】
0004274621.tif 000002
【図２】
0004274621.tif 000003
【図３】
0004274621.tif 000004