JPH02188143A - 全閉外扇形電動機の内部冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、主として大容量の全閉外扇形電動機の内部冷
却装置に関するものである。 ［従来の技術］ 電動機の冷却についてはＪＩＳＣ４００４（１９８Ｇ）
回転電気機械通則、冷媒の送り方の形成池（表７〜１０
）に示されており、従来の全閉外扇形電動機の冷却装置
の一例を第９図により説明すると、本体電動機ｌの外殻
を形成するフレーム２の外部に、該フレーム２に固定し
たファンカバー３内に取り付けられ電動機４により駆動
される外部ファン５を設け、該ファン５によりフレーム
２の外面に送風しフレーム２及びその放熱フィン６を冷
却し得るようにし、また、電動機回転軸７のフレーム２
内筒所に、同心状に内部ファン８を固着し、回転軸７の
回転により内部ファン８からフレーム２と固定子９との
間に送風すると共に、回転子ｌＯと回転軸７との間から
吸風し、循環中にフレーム２内壁に接触して内部空気を
冷却し、これにより固定子巻線１１．回転子導体１２、
及びこれらの鉄心全体を冷却し許容温度以下に保持する
ようにしている。 なお、図中１３は外部ファン５による空気の流れ、１４
は内部ファン８による空気の流れ、■５゜１６は通風路
を確保するために固定子９の外周及び回転子ｌＯの内周
に配置したくさび、！７は軸受、１８はフレーム２を定
置するためのボルト孔である。

【発明が解決しようとする課題］ 本体電動機ｌが一時停止した場合、外部ファン５用電動
機４の運転を継続し、外部ファン５によりフレーム２及
びフィン６表面に送風して本体電動機ｌの外面を冷却し
ているが、回転軸７が停止しているため、内部ファン８
による空気の流れ１４が停止し、固定子９及び回転子１
０の冷却能率が低下し、従って固定子巻線１１及び回転
子導体１２の冷却能率も低下する。 第１０図（イ）及び（ロ）は、始動電流によって電動機
内部に電力損失が発生し、これにより温度上昇の影響を
受ける場合の代表的な温度パターンをグラフで示したも
ので、図中りは始動期間、Ｎは一定負荷での運転期間、
Ｒは停止して電圧の印加されない期間、θ−ａＸは運転
中の最高温度を表わす。ｌＯ数ＫＭ程度以下の比較的小
容量の電動機の場合、フレーム２と固定子９や回転子ｌ
Ｏとの間に介在する空気量が少ないため、フレーム２表
面での熱交換作用によって内部も冷却され、第１Ｏ図（
イ）に示すように電動機が停止した時点から内部温度は
下降するが、数１０ＫＷ以上の中・大形電動機では内部
に多量の空気があるため、熱伝導により電動機内部の固
定子巻線１１及び回転子導体１２が保温状態となり、第
１Ｏ図（０）に示すようにほとんど内部温度が下降せず
に次の始動で最高温度（θ−ａＸ　）を超えることもあ
り、これを繰り返すうちに回転子導体１２の溶損をもた
らす。 固定子巻線ｌｌは、近年絶縁材料の改良によって高温に
対応できるようになって来たが、回転子導体１２は、一
般にアルミニウムダイキャストや銅合金ろう付構造を採
用しているため、機械的強度を保つ上で最高許容温度は
２２０℃〜２４０℃とされている。また大きな慣性負荷
を負っている電動機やハイトルク、ハイスリップ電動機
では著しく始動開度の制限を受けるため、次の始動で数
時間待たなければならないのが現状である。 また最近普及の一途をたどっている可変周波数電動機に
於ては１０：１乃至２００：１の可変速運転を行ってい
るが、定格速度の１７４以下になると内部ファンの効果
が低下するため、対策として定格出力を１〜２枠（１，
４〜２倍）程度太き目の電動機を選定している。 従って、内部ファン８が停止若しくは低速回転しても内
部冷却を保持する手段として、電動機本体ｌに熱交換器
を装備させ、内部ファン８が停止しても支障がないよう
に運転中に十分冷却しておく方式も現在用いられている
が、装置全体が高価になる欠点がある。 本発明は、前記実情に鑑み、本体電動機が停止しても外
部ファン及び内部ファンの運転を継続し、固定子及び回
転子、並びに、固定子巻線及び回転子導体を空冷し得る
ようにした全門外扇形電動機の内部冷却装置を提供する
ことを目的とするものである 【課題を解決するための手段】 本発明は、本体電動機の外殻を形成するフレームの外部
に、該フレームの外面に送風する外部ファンを設けた全
門外扇形電動機において、前記フレームの内部に、内部
ファン用電動機を設けると共に、該内部ファン用電動機
を動力源として前記本体電動機内部に送風する内部ファ
ンを設けたことを特徴とし、又本体電動機の外殻を形成
するフレームの外部に、該フレームの外面に送風する外
部ファンを設けた全開外扇形態動機において、前記フレ
ームに前記外部ファンの電動機軸に接続した動力伝達装
置を貫通配置し、該動力伝達装置を介して前記外部ファ
ン用電動機を動力源として前記本体電動機内部に送風す
る内部ファンを設けたことを特徴とするするものである
。 ［作　　　用］ 本体電動機が一時停止した場合若しくは低速運転を続け
る場合でも、外部ファンと共に内部ファンの運転を継続
するので本体電動機内部を空冷することが出来る。 〔実　施　例〕 以下本発明の実施例を添付図面第１図乃至第８図を参照
して説明する。なお第１図、第４図、第５図、第６図、
第７図、第８図は、第９図中で示したものと同一のもの
には同一符号を付しである。 第１図は本発明の一実施例であり、回転軸７のフレーム
２内筒所に、該回転軸７と同心状に軸受１９を介して回
転自在に内部ファン２０を取り付け、該内部ファン２０
の裏面に、内部ファン２０側と反対側の表面が回転軸７
方向と直交して平形をなし、回転軸７と同心状のドーナ
ツ形の平形回転子２Ｉを固定し、また、フレーム２の内
側に、前記回転子２１と同心状に対峙しその表面が平形
をなす平形固定子２２を固定し、該手形固定子２２巻線
に交流電流を流すことにより平形回転子２１及び内部フ
ァン２０を回転し得るような内部ファン２０Ｊｌｆ１ｍ
動機２３を形成する。 前記平形回転子２１は、ドーナツ形鉄心の表面近くに放
射状に導体を埋め込み、これらの導体を、外周及び内周
に配置した短絡環に接続した構造のものとするが、必ず
しもこの形式に限らず鉄心表面にアルミニウム円板を取
り付けたもの若しくはアルミニウム円板のみにしたもの
にしてもよい。 第２図及び第３図は、２極３相平形固定子２２の回転磁
界発生の原理図であり、第２図（イ）の固定巻線配置で
、第２図（ロ）のようにＲ相に瞬時値最大電流が流れる
と第２図（イ）の矢印の向きに磁界が生じる。 第３図（ロ）のように位相で３０°経過後、Ｒ，Ｓ相の
電流が瞬時値で８７％、Ｔ相が零になると、磁界は第３
図（づに示すように反時計方向に３０＠移動する。この
ようにして、平形固定子２２においても回転磁界が得ら
れるのでこれと対峙するように配置した平形回転子２１
に回転トルクを発生させることが出来る。なお、汎用電
動機と同様に全節重ね巻などの溝入固定子巻線構造の採
用も可能である。 従って、本体電動機ｌが停止した場合に、平形固定子２
２巻線に電流を流すことにより内部ファン２０が回転し
、外部ファン５と内部ファン２０の両方共回転すること
になり、フレーム２の内壁と内部空気とが熱交換して第
３図（イ）のように次の始動までに内部温度が低下する
ので、高価な熱交換器を装備しなくても回転子導体１２
の溶損を防止することが出来る。 第４図は本発明の他の実施例であり、第１図と同様に該
回転軸７と同心状に軸受１９を介して回転自在に内部フ
ァン２０を取付け、該内部ファン２０の裏側に回転軸７
と同心状のドーナツ形の円筒形回転子２１ａを固定し、
また、フレーム２の内側に、前記回転子２１ａの表面と
同心状に対峙して筒形をなす円筒形固定子２２ａを固定
し、該円筒形固定子巻線に交流電流を流すことにより円
筒形回転子２１ａ及び内部ファン２０を回転し得るよう
な内部ファン２０用電動機２３を形成する。 前記円筒形回転子２１ａは円筒形固定子２２ａと対峙す
る側の表面近くに導体を埋め込み、これらの導体を両端
部に配置した短絡環に接続した構造のものとするが、必
ずしもこの形状に限らず鉄心表面にアルミニウム円筒を
取付けたもの若しくはアルミニウム円筒のみにしたもの
にしてもよい。 なお図示は省□略するが、円筒形固定子２２ａと円筒形
回転子２１ａは夫々内筒及び外筒の関係に於ても電動機
２３を形成せしめることが可能である。即ち、円筒形固
定子２２ａの固定子巻線を該固定子の内面側に配置し、
且つ円筒形回転子２１ａの導体を該回転子の外面側に埋
込み、円筒形固定子２２ａの内面と円筒形回転子２１ａ
の外面とを対峙して成る内部ファン２０用電動機２３を
形成することが出来る。 第５図は本発明の他の実施例であり、内部ファン２０の
裏面にプーリ２４を固定し、フレーム２内側に内部ファ
ン用電動機２３を取り付け、該電動機２３内の回転子と
共に回転可能な軸２５にプーリ２６を固定し、歯付きベ
ルト２７を介して前記プーリ２４と共に内部ファン２０
を回転させるようにしたものである。 第６図は本発明の更に他の実施例を示し、内部空気１４
を循環させる手段としてフレーム２内部に電動ファンを
１個若しくは複数個（図では２個）設けるようにしたも
ので、フレーム２内側に内部ファン用電動機２３を取り
付け、該電動機２３の軸２５に直接内部ファン２８を固
定し、また送風、吸風を分離、整流するために、電動機
回転軸７と同心状に、空気の流れ１４に沿って傾斜させ
た案内板２９を有する円筒体３０を前記内部ファン用電
動機２３に固定する。 第５図及び第６図の実施例でも第１図の実施例と同様に
、電動機本体ｌが停止した場合、内部ファン用電動機２
３により内部ファン２０．２８が回転し、従って外部フ
ァン５と内部ファン２０゜２８の両方共回転するので、
固定子９及び回転子ＩＯ１並びに、固定子巻線１１及び
回転子導体１２を空冷し、該導体１２の溶損を防止する
ことが出来る。 又、第５図及び第６図の実施例で、内部ファン用電動機
２３をフレーム２の外側に取り付け、軸２５のみをフレ
ーム２内部に延長してその先端にプーリ２６又は内部フ
ァン２８を固定するようにしてもよい。 第７図及び第８図は本体電動機ｌのフレーム２に動力伝
達装置４３を貫通配置し、該動力伝達装置４３により外
部ファン用電動機４の動力を用いて内部ファン２０を運
転することにより、本体電動機１の停止や低速度運転に
関係なく内部ファンを回転し得るようにした実施例であ
る。 第７図は外部ファン５の電動機４の軸３７と、本体電動
機ｌのフレーム２の反負荷側に設けた外輪３２と中間輪
３３と内輪３４からなる二重軸受３１の中間輪３３とを
カップリング３６で接続し、更に本体電動機ｌの内部に
面した中間輪３３の他端と内部ファン２０の裏面とをカ
ップリング３５で接続することによって外部ファン５の
電動機４の駆動力で内部ファン２０を回転出来るように
している。 二重軸受３１の外輪３２はフレーム２に固定され、内輪
３４は回転軸７に固定されているので、内部ファン２０
の回転が本体電動機１の回転子ｌＯの正常な回転をさま
たげることはない。 第８図は本体電動機ｌのフレーム２の反負荷側に設けた
軸受３９に支持された中間軸３８と、外部ファン５の電
動機４の電動機軸３７とをプーリ４０．４１及び歯付ベ
ルト４２を介して接続する。更に中間軸３８と内部ファ
ン２０とをプーリ２４．２６及び歯付ベルト２７を介し
て接続する。 内部ファン２Ｇは回転軸７上に回転自由に取付けられて
いるから、回転軸７の停止や低速運転に関係なく、外部
ファン５の電動機４の駆動力によって任意に回転させる
ことが出来る。 本発明は、前述の実施例にのみ限定されるものではなく
、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加え
得ることは勿論である。 【発明の効果］ 本発明によれば、全門外扇形電動機の停止中若しくは低
速運転中でも常に内部冷却が確保されるので、回転子導
体の溶損を防止し、短時間で次の始動に入り得ることに
より操業効率を高めることが出来、また可変速運転の電
動機に於ては出力の大きい電動機を選定することが不要
となる、等の優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図０）（ロ）
及び第３図■バロ）は２極３相平形の固定子回転磁界発
生の原理図、第４図、第５図、第６図、第７図、第８図
は何れも本発明の他の実施例の断面図、第９図は従来装
置の断面図、第１０図〈イ）（ロ）は全閉外扇形電動機
の負荷、損失、内部温度をグラフで示した図である。 図中１は本体電動機、２はフレーム、４は電動機、５は
外部ファン、２０．２８は内部ファン、２１．２１ａは
回転子、２２．２２ａは固定子、２３は内部ファン用電
動機、３１は二重軸受、３７は電動機軸、３８は中間軸
、４３は動力伝達装置を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）本体電動機の外殻を形成するフレームの外部に、該
   フレームの外面に送風する外部ファンを設けた全閉外扇
   形電動機において、前記フレームの内部に、内部ファン
   用電動機を設けると共に、該内部ファン用電動機を動力
   源として前記本体電動機内部に送風する内部ファンを設
   けたことを特徴とする全閉外扇形電動機の内部冷却装置
   。 ２）内部ファンの裏面に、該ファンと同心状の回転子を
   固定し、且つフレームの内側に、前記回転子と同心状の
   固定子を固定することにより内部ファン用電動機を形成
   したことを特徴とする請求項１記載の全閉外扇形電動機
   の内部冷却装置。 ３）本体電動機の外殻を形成するフレームの外部に、該
   フレームの外面に送風する外部ファンを設けた全閉外扇
   形電動機において、前記フレームに前記外部ファンの電
   動機軸に接続した動力伝達装置を貫通配置し、該動力伝
   達装置を介して前記外部ファン用電動機を動力源として
   前記本体電動機内部に送風する内部ファンを設けたこと
   を特徴とする全閉外扇形電動機の内部冷却装置。