JPS582129Y2 - 水中形回転電機の冷却構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はポンプ揚水の一部を回転電機部の固定子鉄心等
の冷却に使用する水中形回転電機の冷却構造に関し、冷
却水の排水パイプをフレームと一体に形成するとともに
冷却水の循環を阻害することなく冷却効果を向上せしめ
るための螺旋状フィンもフレームと一体に形成し、機体
の全体的な嵩を縮少すると同時に冷却効果も向上せしめ
得るよう改良したものである。

水中形回転電機を用いて水を汲み上げる場合、水中形回
転電機の回転電機部が水中に没しているときは放熱良好
で連続運転をしても温度上昇は小さいが、水を汲み上げ
た結果水位が下がって前記回転電機部が気中に晒される
と、このままの状態では３０分程度の短時間運転で温度
上昇が限界に達する。

かかる状態でも連続運転を可能とするには伺らかの形で
回転電機部を冷却してやる必要がある。

かかる要請に応じた従来技術の一つとして、回転電機部
のフレームを冷却ジャケットで囲繞し、これらフレーム
と冷却ジャケットとの間にポンプ揚水の一部を供給する
ことにより所定の冷却を行なう方式のものが存在する。

この種の水中形回転電機は現存次の二種類のものが汎用
されている。

その一つは、第１図に示すように、固定子鉄心２を固着
している回転電機部１のフレーム３を冷却ジャケット４
で囲繞し、このフレーム３の外周面と冷却ジャケット４
の内周面との間の空間に、ポンプケーシング５内の水を
給水バイブロ及び給水孔７ａを介して汲み上げることに
よシこの空間内に冷却水を充満、循環させフレーム３と
の間で所定の熱交換を行なった後排水口４ａを介して排
出するようになっている。

この結果、フレーム３、と冷却ジャケット４とで形成す
る前記空間には冷却フィン８が張り出して占位しており
、したがって排水孔４ａは冷却ジャケット４の上部に穿
設され、この排水孔４ａに冷却水を外部に導びく排水パ
イプ９が連通している。

また本例の回転電機部１は誘導電動機からなり、ポンプ
軸としての機能も兼備する回転軸１０、この回転軸１ｏ
に固着されている回転子鉄心１１、この回転子鉄心１１
を僅かな間隙を介して囲繞しでいる前記固定子鉄心２、
この固定子鉄心２を固着している前記フレム３、このフ
レーム３の上端を閉塞している上部ブラケット１２及び
同じくフレーム３の下端を閉塞し前記給水孔７ａが穿設
されている下部ブラケット７からなる。

一方、冷却ジャケット４はその上端を円板１３にまたそ
の下端を前記下部ブラケット７に夫々閉塞されている。

また、第１図中、１４は回転電機部１に電力を供給する
ケーブル、１５は下部ブラケット７とポンプケーシング
５とを連結する連結ブラケット、１６は回転軸１０の下
端に固着されたポンプの羽根である。

また前記連結ブラケット１５のポンプケーシング５側と
下部ブラケット７のうち連結ブラケット１５側の回転軸
１０と相対する部分にはメカニカルシール１７．１８を
夫々介在せしめである。

一方、他の一つは、第２図に示すように、上側のものに
対し回転電機部２１のフレーム２３の形状が異なるもの
となっている。

即ちフレーム２３の外周面の一部には冷却水排水用の排
水パイプ２３ａが一体的に形成されており、この排水パ
イプ２３ａの外側で冷却ジャケット２４がフレーム２３
を囲繞している。

このとき排水パイプ２３ａの上端はフレーム２３の外周
面と冷却ジャケット２４の内周面とで形成する空間に開
口しており、またその下端は排水孔２７ｂを介して外部
に開口している。

本例の場合、排水孔２７ｂは給水孔２７ａとともに下部
ブラケット２７に穿設しである。

他の部分は前例と同様であるので、第２図には対応する
指示番号のみを付し重複する説明は省略する。

本例においては、給水孔２７ａを介してフレーム２３と
冷却ジャケット２４とで形成する空間に供給された冷却
水は、所定の熱交換を終えた後排水孔２７ｂから外部に
排出される。

ところで、上述の如き２つの従来技術のうち、前者は排
水パイプ９を別途冷却ジャケット４に装着スるようにな
っているので、その分だけコストが上昇してしまうばか
りでなく機体の嵩も大きくなるという欠点がある。

また後者は前者に較べ嵩は縮少することができるものの
排水パイプ２３ａがあるので前者が有する冷却フィン８
を設けることができないので冷却効率は悟性にせざるを
得ない。

即ち、従来技術においては、機体の嵩の縮少を計りコス
トを低減せしめる要件と冷却効率を向上せしめる要件と
を同時に並立させることは不可能である。

そこで、本考案は上記従来技術の欠点に鑑み、機体の嵩
の縮少及びコストの低減を計るとともに冷却効率も向上
せしめ得る水中形回転電機を提供することを目的とし、
その構成は、回転電機部のフレームを囲繞する冷却ジャ
ケットの内周面と前記フレームの外周面との間に形成さ
れる空間に給水孔を介してポンプケーシング内から汲み
上げられた冷却水を充満、循環せしめることにより前記
フレームを冷却するようになっている水中形回転電機に
おいて、前記フレームはその横断面における外形形状が
楕円で、かつ固定子鉄心と当接している内形形状が円形
となるように形成し、このフレームの外周面と内周面と
の間で形成する前記楕円の長軸方向の肉厚部にはフレー
ムの軸方向に伸びる円弧状の長細孔である排水パイプを
設けるとともに、この排水パイプの上端は冷却ジャケッ
トとフレームとて形成する前記空間に、またその下端は
排水孔を介して外部に夫々開口せしめ、更に前記フレー
ムの外周面には螺旋状の冷却フィンを設けたことを特徴
とする。

以下本考案の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

なお従来技術と同一部分には同一番号を付し重複する説
明は省略する。

第３図ａ及び第３図すに示すように、回転電機部３１の
フレーム３３はその横断面（第３図す参照）における外
形形状が楕円で、かつ固定子鉄心２と当接している内形
形状が円形となっている。

したがって前記楕円の長軸方向には肉厚部３３ｃ。

３３ｄが夫々形成されており、排水孔３７ｂ。

３７ｃを介して冷却水を外部に排出する排水パイプ３３
ａ、３３ｂは前記肉厚部３３ｃ、３３ｄにおいて前記フ
レーム３３の軸方向に亘り一体的に形成された断面円弧
状の長細孔となっている。

またこのフレーム３３の外周には螺旋状の冷却フィン３
８が一体的に形成しである。

そして冷却ジャケット３４が冷却フィン３８の外方でフ
レーム３３を囲繞している。

したがってフレーム３３の外周面と冷却ジャケット３４
の内周面との間には空間が形成されており、給水バイブ
ロを介してポンプケーシング５内から上昇した冷却水は
給水孔３γａを介して前記空間に流入し排水パイプ３３
ａ、３３ｂを介して排水孔３１ｂ、３γＣから外部に排
出される。

即ち、排水パイプ３３ａ。３３ｂはその上端が前記空間
に、またその下端が排水孔３７ ｂ ｐ ３７ ｃを介
して空間の外部に夫々開口している。

また前記給水孔３γａ及び排水孔３７ ｂ ｖ ３７
ｃは下部ブラケット３７に穿設しである。

このとき排水パイプ３３ａ 、３３ｂは、その楕円の短
軸方向に沿う幅Ｆが大きくなり、また楕円の長軸方向に
沿う幅Ｇ（第３図す参照）が小さくなるように形成する
。

このことによりフレーム３３の最大幅Ｈを小さくするこ
とができ、延いては冷却ジャケット３４の内径を小さく
することができる。

かかる水中形回転電機において、ポンプケーシング５内
から給水バイブロ及び給水孔３７ａを介して冷却ジャケ
ット３４内に供給された冷却水は冷却フィン３８に沿っ
て上昇し、フレーム３３と熱交換することによりこのフ
レーム３３を冷却して排水パイプ３３ａ 、３３ｂの上
端に至り、この排水パイプ３３ａ 、３３ｂ内を下降し
て排水孔３７ｂ 、３７ｃから外部に排出される。

このとき冷却ジャケット３４内の流路断面積Ｉ、は次式
で与えられる。

■１−２（Ｄｌ−Ｃ１）Ｐ 但し＋ ＣＩ−フレーム３３の外径 Ｄ１−冷却ジャケット３４の内径 Ｐ−冷却フィン３８のピッチ これに対し第２図に示す従来技術における流路断面積■
は次式で与えられる。

ｌ−７（ぴ−Ｃ２） 但し；Ｃ−フレーム２３の外径 り一冷却ジャケット２４の内径 このときＣ，＝Ｃ，Ｄ、＝ＣとすればＩ＞１１なる関係
が成立する。

したがって本実症例に係る水中形回転電機における冷却
水の循環速度は犬となりそれ丈冷却効果が向上する。

同時に、Ｉ、＞Ｊ（但しＪは排水パイプ３３ａ。

３３ｂの流路断面積）なる関係を成立せしめれば排水パ
イプ３３ａ、３３ｂを下降する冷却水の流速は更に速く
なりそれ丈冷却効果を向上せしめることができる。

以上実施例とともに具体的に説明したように、本考案は
、排水パイプをフレームと一体に形成したので、第１図
に示す従来技術に対しては機体の嵩を小さくすることが
できコストを低減し得る。

また同時にフレームの外周には螺旋状の冷却フィンを設
けることができるので、第２図に示す従来技術に対して
は放熱面積が大となることと相俟ち冷却水の循環速度も
速くすることができ冷却効果が格段に向上する。

この結果、実質的なコストの低減を計ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来技術を示す縦断面図、第３図３
１第３図すは本考案の実症例を示す図で第３図ａは第３
図すのＢ−０−Ｂ線矢視断面図、第３図すは第３図ａの
Ａ−Ａ線矢視断面図である。 図面中、２は固定子鉄心、５はポンプケーシング、３１
は回転電機部、３３はフレーム、３３ａ。 ３３ｂは排水パイプ、３３ｃ 、３３ｄは肉厚部、３７
ａは給水孔、３７ｂ 、３７ｃは排水孔、３８は冷却フ
ィンである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転電機部のフレームを囲繞する冷却ジャケットの内周
   面と前記フレームの外周面との間に形成される空間に給
   水孔を介してポンプケーシング内から汲み上げられた冷
   却水を充満、循環せしめることにより前記フレームを冷
   却するようになっている水中形回転電機において、前記
   フレームはその横断面における外形形状が楕円で、かつ
   固定子鉄心と当接している内形形状が円形となるように
   形成し、このフレームの外周面と内周面との間で形成す
   る前記楕円の長軸方向の肉厚部にはフレームの軸方向に
   伸びる円弧状の長細孔である排水パイプを設けるととも
   に、この排水パイプの上端は冷却ジャケットとフレーム
   とで形成する前記空間に、またその下端は排水孔を介し
   て外部に夫々開口せしめ、更に前記フレームの外周面に
   は螺旋状の冷却フィンを設けたことを特徴とする水中形
   回転電機の冷却構造。