JPH11299166A

JPH11299166A - 外扇形回転電機

Info

Publication number: JPH11299166A
Application number: JP9717098A
Authority: JP
Inventors: Tosuke Hirata; 東助平田; Kenzo Kajiwara; 憲三梶原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 1999-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却用の風がフレームの外側を流れる外扇形回
転電機のフレームにおいて、フレーム脚部の剛性を増大
させるとともに、冷却性能も向上させる構造を提供す
る。【解決手段】内周に固定子３を装着したフレームの円筒
部５は下部で内側支持脚１１で支えられるとともに、下
部側面で外側支持脚１２に支えられている。内側支持脚
１１と外側支持脚１２は連結部材１４で互いに結合され
ており、さらに、回転電機を設置面あるいは他の機械に
固定するための取付板１４にも結合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却用の外扇ファ
ンでフレーム外周に空気を流して冷却する外扇形回転電
機のフレームの支持構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】外扇形回転電機のフレームには他の機械
や床面に設置するために支持脚が設けられているが、通
風冷却性能をよくするため、フレームと支持脚の間隔を
十分にとり、風がよく流れるようにしている。しかし、
従来のフレームの脚部は隙間を広く取るために剛性が低
く、固有振動数が低くなり、運転中に共振する可能性が
あった。特開昭６３―１３７５５９号公報では、振動防
止のため補強板を設けて、フレームの放熱用フィンと支
持脚を連結する方法が提案されいる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記公報に記載
された方法では、補強板のために通風が阻害されて十分
な冷却性能を得られなくなる可能性がある。◆本発明は
通風性能の低下を抑えて冷却性能を確保するとともに、
フレームの支持剛性を高めた外扇形回転電機を提供する
ことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】支持脚と支持脚を連結部
材で結合する、もしくはフレームと支持脚を連結部材で
結合して互いに補強し合うようにして脚部の剛性を増大
させるとともに、連結部材を放熱フィンの一部として用
いることにより、放熱面積を増やし、冷却性能を向上さ
せる。このとき、連結部材を棒状部材又は平面を前記回
転軸に沿う方向に配した板状部材とすることにより、フ
レーム周りの冷却風の流れを阻害することがない。ま
た、連結部材は外扇ファンが作る冷却風の中に配される
ことになるので、冷却効果が高まる。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。◆図１は本発明請求項１の外扇形回
転電機の一実施例の一部破断斜視図である。１は回転
子、２は回転子１が装着された回転軸、３は固定子、
４は固定子巻線、５は内周に固定子３を装着したフレー
ムの円筒部、６は軸受、７は軸受ブラケット、８は冷却
用の外扇ファン、９はファンガイド、１０は放熱フィ
ン、１１は円筒部５を支える内側支持脚、１２は円筒部
５を支える外側支持脚、１３は回転電機を設置面あるい
は他の機械に固定するための取付板、１４は内側支持脚
１１と外側支持脚１２を結合する連結部材、１５は端子
箱である。通常、円筒部５、内側支持脚１１、外側支持
脚１２、取付板１３および放熱フィン１０を含めた集合
体をフレームと呼んでいる。また、取付板１３には、設
置面あるいは他の機械にボルトで固定するための孔（貫
通穴）が設けられている。

【０００６】上記のような外扇形回転電機のフレーム
は、鋼板からなる円筒部５に放熱用フィン１０、脚部を
構成する内側支持脚１１、外側支持脚１２を溶接し、さ
らに内側支持脚１１と外側支持脚１２を取付板１３に溶
接して成形されるか、或いは、円筒部５、内側支持脚１
１、外側支持脚１２、取付板１３および放熱用フィン１
０を全て鋳物で一体として成形される。

【０００７】鋳型は円筒部５の中央で軸方向に二つに分
けて別々に作り、組立て分解ができるようにしている。
フレームを製作するときには、予め組立ててある鋳型に
溶けた鉄を流し込み、鉄が冷えて固まったら、鋳型を両
側から外し、フレームを取出す。

【０００８】本実施例では、連結部材１４の一端は外側
支持脚１２のフレームの円筒部５から取付板１３に至る
途中の折れ曲がり部（屈曲部）に接続され、他端は内側
支持脚１１と取付板１３の接続部（境界部）に接続され
ている。また、連結部材１４は平面を冷却風の流れの方
向、すなわち回転軸方向に沿うように設けた板状部材で
構成しており、これによりフレーム周りの冷却風の流れ
を阻害せず、冷却性能を低下させることがない。また、
冷却性能を重視するのであれば、剛性の低下はあるが、
連結部材１４を棒状部材としてもよい。また、板状部材
及び棒状部材は、回転軸方向に間隔をあけて複数設ける
ことにより、支持脚の回転軸方向中央部でフレ−ム下側
を流れる空気が上方に、或いはフレ−ム上側を流れる空
気が下側に抜けやすくしている。本実施例では、板状部
材を内側支持脚１１と外側支持脚１２の回転軸方向の重
なり幅程度として、外側支持脚１２の回転軸方向両端部
（前側及び後側）に計２つ設けている。

【０００９】図１において、回転軸２が回転すると回転
軸２の反負荷側に取付けられた外扇ファン８が回転す
る。外扇ファン８の回転にともない、風（空気）がファ
ンガイド９の吸入口より吸い込まれ外扇ファン８によっ
てファンガイド９の後方へ導かれ、フレーム円筒部５の
放熱フィン１０の間を流れ、フレーム円筒部５を冷却し
ながら負荷側へ至って大気へ開放される。冷却風のう
ち、フレーム円筒部５の下部を流れる風は内側支持脚１
１と外側支持脚１２の間を通り、両者を冷却しながら大
気へ開放される。

【００１０】回転電機運転時には回転数と同じ周波数の
不釣合いによる加振力が作用し、回転数と固有振動数が
一致すると共振して大きな振動が発生し、機械が破損し
たり、騒音が発生する可能性がある。回転電機の最低次
の固有振動数は回転電機全体の重量と脚部の剛性の比で
決まる。すなわち、回転電機全体の重量をＷ、脚部の剛
性をＫとすると、最低次の固有振動数Ｆは

【００１１】

【数１】

【００１２】で与えられる。ここに、ｇは重力の加速度
である。

【００１３】従来の回転電機の最低次の固有振動数は出
力が大きくなるにつれて低くなる。それは、出力が大き
くなると全体の重量が増えるが、脚部の剛性は重量の増
加と同じ割合で増えないため、固有振動数は低下するこ
とになるからである。脚部の剛性Ｋは、内側支持脚１１
と外側支持脚１２の剛性の和に比例する。このときの振
動モードは図４に示すように、フレームと脚部が横揺れ
するモードであるため、外側支持脚１２と取付板１３と
の境界部分ａ、外側支持脚１２とフレーム円筒部５との
境界部分ｂ、内側支持脚１１とフレーム円筒部５との境
界部分ｃに大きな応力が発生する。

【００１４】一方、本実施例では内側支持脚１１と外側
支持脚１２を連結部材１４で結合しているため、内側支
持脚１１と外側支持脚１２は互いに補剛され脚部全体の
剛性が向上する。脚部の剛性Ｋは連結部材１３の剛性が
加わった分だけ大きくなり、式（１）に於けるフレーム
横揺れの固有振動数を高くすることができる。したがっ
て、運転時において共振によって外側支持脚１２と取付
板１３との境界部分ａ、外側支持脚１２とフレーム円筒
部５との境界部分ｂ、内側支持脚１１とフレーム円筒部
５との境界部分ｃに過大な応力が発生することを防止す
ることができる。

【００１５】また、本実施例では、フレーム円筒部５を
支持する支持脚を内側支持脚１１、外側支持脚１２及び
取付板１３で構成しているが、取付板１３は内側支持脚
１１の反フレーム円筒部側の一部、または外側支持脚１
２の反フレーム円筒部側の一部であると考えることもで
きる。この場、連結部材１４は、外側支持脚１２の途中
（回転軸に沿って外方に凸形状となるように折り曲げた
屈曲部）と内側支持脚１１またはフレーム円筒部５とを
連結するように設けられる。

【００１６】図５は回転電機の出力と固有振動数の関係
を示した例である。●は従来構造の、○は本実施例の回
転電機の出力と固有振動数の関係を示している。この関
係から、内側支持脚１１と外側支持脚１２を連結部材１
４で結合したときには、出力が大きくなっても共振して
いないことがわかる。

【００１７】さらに、連結部材１４は熱のこもりやすい
フレームの下側（設置面側）から熱を逃がし、連結部材
１４の表面で熱を放熱し（放熱面積の増加）、或いは、
連結部材１４が接続された脚部、さらには設置面へと熱
を逃がして、冷却に寄与する。特に本実施例では、連結
部材１４が内側支持脚１１と外側支持脚１２の間の冷却
風通路に設けられるため、放熱効果が期待できる。

【００１８】図２は本発明に係る外扇形回転電機の他の
実施例を示す。本実施例では連結部材１４の一端がフレ
ーム円筒部５と内側支持脚１１の接点（接続部又は境界
部）にあり、他端は外側支持脚１２上（外側支持脚１２
の折れ曲がり部）にある。この場合も、図１の実施例の
場合と同様に脚部の剛性Ｋを大きくすることができ、式
（１）に於けるフレーム横揺れの固有振動数を高くする
ことができるので、運転時において共振によって外側支
持脚１２と取付板１３との境界部分ａ、外側支持脚１２
とフレーム円筒部５との境界部分ｂ、内側支持脚１１と
フレーム円筒部５との境界部分ｃに過大な応力が発生す
ることを防止できる。

【００１９】以上の実施例では、連結部材１４の一端は
外側支持脚１２のフレーム円筒部５から取付板１３に至
る途中、さらに詳細にはその折れ曲がり部（屈曲部）に
接続され、他端は内側支持脚１１、フレーム円筒部５、
取付板１３、内側支持脚１１とフレーム円筒部５との接
続部（境界部）、または内側支持脚１１と取付板１３と
の接続部（境界部）のいずれかに接続されれば、脚部の
剛性Ｋを大きくすることができ、また冷却効果を高める
ことができることを示している。さらにこのとき、冷却
風の流れを阻害しないために、連結部材１４は棒状部材
或いは板状部材を用い、板状部材の場合は、板状部材を
構成する平面（広い面）が流れに沿うように、すなわち
回転電機の回転軸に沿うように設ける。

【００２０】図３は本発明に係る外扇形回転電機のさら
に他の実施例を示す。本実施例では連結部材１４の一端
がフレーム円筒部５と外側支持脚１２の接点（接続部又
は境界部）にあり、他端は外側支持脚１２と取付板１３
の接点（接続部又は境界部）上にある。この場合も図１
の実施例の場合と同様に脚部の剛性Ｋが大きくなり、数
（１）に於けるフレーム横揺れの固有振動数を高くする
ことができるので、運転時において共振によって外側支
持脚１２と取付板１３との境界部分ａ、外側支持脚１２
とフレーム円筒部５との境界部分ｂ、内側支持脚１１と
フレーム円筒部５との境界部分ｃに過大な応力が発生す
ることを防止できる。

【００２１】

【発明の効果】本発明の外扇形回転電機は内側支持脚と
外側支持脚を連結部材で結合したことにより、脚部の剛
性が向上し、固有振動数が高くなって運転時において共
振することがなくなり、脚部に過大な応力が発生するこ
とを防止できる。さらに、連結部材の表面積だけ放熱面
積が増え、冷却性能が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明請求項１の外扇形回転電機フレームの一
実施例の一部破断面斜視図。

【図２】本発明請求項１の外扇形回転電機フレームの一
実施例の斜視図。

【図３】本発明請求項１の外扇形回転電機フレームの一
実施例の斜視図。

【図４】外扇形回転電機の横揺れ固有振動モードの模式
図。

【図５】回転電機の出力と固有振動数の関係例を示す説
明図。

【符号の説明】

１…回転子、２…回転軸、３…固定子、４…固定子巻
線、５…フレームの円筒部、６…軸受、７…軸受ブラケ
ット、８…冷却用外扇ファン、９…ファンガイド、１０
…放熱フィン、１１…内側支持脚、１２…外側支持脚、
１３…取付板、１４…連結部材、１５…端子箱。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外扇形回転電機において、フレーム円筒部
を支える内側支持脚と外側支持脚とを連結部材で結合し
たことを特徴とする外扇形回転電機。
【請求項２】請求項１に記載の外扇形回転電機におい
て、連結用部材は板状もしくは棒状の部材としたことを
特徴とする外扇形回転電機。
【請求項３】回転軸と、該回転軸に固設された回転子
と、該回転子の外周側に固定子と、該固定子が固設さ
れ、前記回転子を内包するフレームと、前記回転軸の反
負荷側に設けられた外扇ファンと、前記フレームに支持
脚とを備え、前記支持脚に内側支持脚と外側支持脚とを
備えた外扇形回転電機において、前記外側支持脚と前記
内側支持脚又は前記フレームとを連結部材で連結すると
ともに、前記連結部材を棒状部材又は平面を前記回転軸
に沿う方向に配した板状部材としたことを特徴とする外
扇形回転電機。
【請求項４】請求項３に記載の外扇形回転電機におい
て、前記内側支持脚は反フレーム側に該外扇形回転電機
を設置面に固定するための取付部を有することを特徴と
する外扇形回転電機。
【請求項５】請求項４に記載の外扇形回転電機におい
て、前記フレーム及び前記支持脚は一体成形されること
を特徴とする外扇形回転電機。