WO2013171839A1

WO2013171839A1 - 回転電機

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Publication number: WO2013171839A1
Application number: PCT/JP2012/062372
Authority: WO
Inventors: 野中　剛; 荘平大賀
Original assignee: Yaskawa Electric Corp; Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2013-11-21
Anticipated expiration: 2014-11-15

Description

回転電機

　この発明は、回転電機に関し、特に、通風孔が設けられる回転子を備えた回転電機に関する。

　従来、通風孔が設けられた回転電機が知られている。このような回転電機は、たとえば、特開２０１１－１９３６２８号公報に開示されている。

　上記特開２０１１－１９３６２８号公報には、軸方向に沿って貫通する通風孔がフレームに設けられている回転電機が開示されている。この回転電機では、回転子が回転した際に回転電機内部の空気が移動することにより、回転電機が冷却されるように構成されている。

特開２０１１－１９３６２８号公報

　しかしながら、回転子や回転子に設けられる永久磁石を通過する磁束の変化が大きい場合には、回転子鉄心や永久磁石などの導体内に渦電流が発生することに起因して、回転子の発熱が大きくなる場合がある。このため、回転子の冷却をより効果的に行うことが望まれている。

　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、回転子の冷却をより効果的に行うことが可能な回転電機を提供することである。

　第１の局面による回転電機は、軸方向に沿って貫通する通風孔が設けられる回転子と、回転子の軸方向の一方側面に配置され、通風孔と接続する第１空気流通路を形成する空気排出部材とを備え、空気排出部材は、回転子の外周部近傍まで延びるように形成されているとともに、第１空気流通路を半径方向内周側と側面方向には塞ぎ、外周側に開口するように構成されている。

　第１の局面による回転電機では、上記のように、通風孔と接続する第１空気流通路を含む空気排出部材を設けて、空気排出部材を、回転子とともに回転させることにより通風孔の空気を第１空気流通路を介して回転子の外側に向かって排出するように構成することによって、通風孔の空気が空気排出部材により強制的に排出されるので、通風孔のみを設ける場合に比べて、回転子の冷却をより効果的に行うことができる。また、空気排出部材を、回転子の外周部近傍まで延びるように形成することによって、第１空気流通路を介して回転子の外側に向かって排出される空気に働く遠心力が大きくなるので、通風孔の空気をより強い力で強制的に排出することができる。その結果、回転子の冷却を一層効果的に行うことができる。

　第２の局面による回転電機は、軸方向に沿って貫通する通風孔が設けられる回転子と、回転子の軸方向の一方側面に配置され、通風孔と接続する空気流通路を設けた遠心ファンとを備え、遠心ファンは、回転子の外周部近傍まで延びるとともに、回転子とともに回転することにより通風孔の空気を空気流通路を介して回転子の外側に向かって排出するように構成されている。

　第２の局面による回転電機では、上記のように、通風孔と接続する空気流通路を含む遠心ファンを設けて、遠心ファンを、回転子とともに回転させることにより通風孔の空気を空気流通路を介して回転子の外側に向かって排出するように構成することによって、通風孔の空気が遠心ファンにより強制的に排出されるので、通風孔のみを設ける場合に比べて、回転子の冷却をより効果的に行うことができる。また、遠心ファンを、回転子の外周部近傍まで延びるように形成することによって、空気流通路を介して回転子の外側に向かって排出される空気に働く遠心力が大きくなるので、通風孔の空気をより強い力で強制的に排出することができる。その結果、回転子の冷却を一層効果的に行うことができる。

　上記回転電機によれば、回転子の冷却をより効果的に行うことができる。

第１実施形態による回転電機の断面図である。第１実施形態による回転電機の回転子鉄心および固定子鉄心の正面図である。第１実施形態による回転電機の回転子の斜視図である。第１実施形態による回転電機の回転子を遠心ファン側から見た正面図である。第１実施形態による回転電機の回転子を空気吸引部材側から見た正面図である。第１実施形態による回転電機の遠心ファンの上面図である。第１実施形態による回転電機の遠心ファンの斜視図である。第１実施形態による回転電機の遠心ファンの側面図である。第１実施形態による回転電機の遠心ファンの拡大図である。第１実施形態による回転電機の空気吸引部材の上面図である。第１実施形態による回転電機の空気吸引部材の斜視図である。第２実施形態による回転電機の回転子の断面図である。第２実施形態による回転電機の遠心ファンの斜視図である。第２実施形態による回転電機の空気吸引部材の斜視図である。

　以下、実施形態を図面に基づいて説明する。

　（第１実施形態）
　まず、図１～図１１を参照して、第１実施形態による回転電機１００の構成について説明する。

　図１に示すように、回転電機１００は、固定子１と、回転子２と、フレーム３と、反負荷側ブラケット４と、負荷側ブラケット５と、エンコーダ部６とを備えている。固定子１と回転子２とは、互いに半径方向に対向するように配置されている。フレーム３は、固定子１の外周部を覆うように配置されている。反負荷側ブラケット４は、固定子１および回転子２の軸方向の一方側（矢印Ｘ１方向側、反負荷側）を覆うように設けられている。負荷側ブラケット５は、固定子１および回転子２の軸方向の他方側（矢印Ｘ２方向側、負荷側）を覆うように設けられている。

　図１および図２に示すように、固定子１は、複数（第１実施形態では１２個）のスロット１２が設けられる固定子鉄心１１と、スロット１２に巻回されるコイル１３とを含む。また、コイル１３を覆うようにモールド樹脂１４が設けられており、モールド樹脂１４により、コイル１３と、固定子鉄心１１および負荷側ブラケット５との間が絶縁されている。また、コイル１３の矢印Ｘ１方向側（反負荷側）には、コイル１３を結線するための結線部１５が設けられている。

　図１～図３に示すように、回転子２は、回転子鉄心２１と、回転軸２２と、遠心ファン２３と、空気吸引部材２４とを含む。回転子鉄心２１は、回転軸２２に挿入されている。回転軸２２は、負荷側軸受７ａおよび反負荷側軸受７ｂによって支持されている。ここで、第１実施形態では、回転子２（回転子鉄心２１）には、複数の永久磁石２５が埋め込まれている。複数の永久磁石２５は、軸方向から見て略Ｖ字形状に配置される複数組（第１実施形態では、１０組）の永久磁石２５からなる。また、回転子２（回転子鉄心２１）には、軸方向に沿って貫通する複数（第１実施形態では、１０個）の通風孔２６が設けられている。そして、通風孔２６は、永久磁石２５により形成される磁極ごとに設けられている。具体的には、通風孔２６は、略Ｖ字形状に配置される永久磁石２５の内側に配置されている。また、通風孔２６は、軸方向から見て、回転子鉄心２１の半径方向の中央部（図２の点Ａ）よりも外周側に設けられている。なお、遠心ファン２３は、「空気排出部材」の一例である。

　また、第１実施形態では、図１に示すように、回転子２（回転子鉄心２１）の軸方向（矢印Ｘ１方向側）の一方側面２１ａに遠心ファン２３が配置されている。また、図１、図４および図６～図８に示すように、遠心ファン２３は、通風孔２６と接続する空気流通路２３１を含むように構成されている。そして、遠心ファン２３は、回転子２（回転子鉄心２１）の外周部近傍まで延びるように形成されているとともに、回転子２とともに回転することにより通風孔２６の空気を空気流通路２３１を介して回転子２の外側に向かって排出するように構成されている。具体的には、遠心ファン２３の外周部２３ａ（図４参照）は、軸方向から見て、回転子鉄心２１の外周部２１ｃよりも内周側（たとえば約１ｍｍ程度）に配置されている。すなわち、遠心ファン２３の直径は、回転子鉄心２１の直径よりも小さい。なお、遠心ファン２３は、回転子２とともに回転する際の遠心力によって、通風孔２６の空気を吸い出して回転子２の外周部近傍から外側に排出するように構成されている。なお、空気流通路２３１は、「第１空気流通路」の一例である。

　また、第１実施形態では、図４および図６～図９に示すように、遠心ファン２３は、回転子２の一方側面２１ａに対向する天面部分２３２と、回転子２の一方側面２１ａにおける半径方向の内周側を塞ぐ周壁部分２３３と、回転子２の一方側面２１ａにおける周方向の側方側を塞ぐ側壁部分２３４とを含むように構成されている。そして、天面部分２３２、周壁部分２３３および側壁部分２３４（周方向の一方に配置される側壁部分２３４ａおよび他方に配置される側壁部分２３４ｂ、図９参照）により囲まれた領域により空気流通路２３１が形成されている。また、空気流通路２３１の回転子２の一方側面２１ａにおける外周部近傍の部分に開口部２３５が設けられている。なお、天面部分２３２は、回転子２の一方側面２１ａから間隔ｄ１（図１参照）を隔てて離間した状態で配置されている。また、空気流通路２３１は、軸方向から見て、回転子２の外周方向に広がる略扇形状に形成されている。空気に作用する遠心力をより多く利用するためである。なお、天面部分２３２および周壁部分２３３（２３３ａ、２３３ｂ）は、それぞれ、「第１天面部分」および「第１周壁部分」の一例である。また、側壁部分２３４および開口部２３５は、それぞれ、「第１側壁部分」および「第１開口部」の一例である。

　また、第１実施形態では、通風孔２６および空気流通路２３１は、回転子２の周方向に沿って複数（第１実施形態では、１０個）設けられており、隣接する空気流通路２３１は、側壁部分２３４により分断されるように構成されている。また、開口部２３５は、回転子２の周方向に沿って複数（第１実施形態では、１０個）設けられており、複数の開口部２３５の周方向の長さＬ１（図６参照）は、隣接する開口部２３５の間に位置する側壁部分２３４の周方向の長さＬ２よりも大きくなるように構成されている。

　また、第１実施形態では、図４に示すように、遠心ファン２３の周壁部分２３３は、軸方向から見て、通風孔２６から、回転子２の半径方向の内周側（回転軸２２側）に所定距離Ｌ３分離間した位置において、通風孔２６の回転子２の半径方向の内周側を塞ぐように構成されている。

　また、第１実施形態では、図１および図６～図９に示すように、遠心ファン２３は、非磁性金属製の板状の部材（たとえばアルミ板）をプレス加工することにより、天面部分２３２と、周壁部分２３３と、側壁部分２３４と、開口部２３５とを一体的に含むように形成されている。そして、天面部分２３２、周壁部分２３３および側壁部分２３４により囲まれた領域により形成される空気流通路２３１は、回転子２の矢印Ｘ１方向側（図１参照）に突出する凸状に形成される。また、遠心ファン２３の空気流通路２３１を構成する部分以外の部分２３６は、矢印Ｘ２方向側に凹む凹状に形成される。また、遠心ファン２３の空気流通路２３１を構成する部分以外の部分２３６には、ボルト８が挿入される複数（第１実施形態では、１０個）のボルト挿入孔２３７が設けられている。そして、図４に示すように、遠心ファン２３は、軸方向から見て、通風孔２６よりも回転子鉄心２１の内周側（空気流通路２３１を構成する部分以外の部分２３６）において、ボルト挿入孔２３７を介して挿入されるボルト８により回転子鉄心２１に取り付けられている。

　また、第１実施形態では、図１に示すように、回転子２（回転子鉄心２１）の軸方向（矢印Ｘ２方向側）の他方側面２１ｂに空気吸引部材２４が配置されている。また、図１、図１０および図１１に示すように、空気吸引部材２４は、通風孔２６と接続する空気流通路２４１を含むように構成されている。また、空気吸引部材２４は、回転子２とともに回転することにより回転子２の周囲の空気を空気流通路２４１を介して通風孔２６側に吸引するように構成されている。なお、空気流通路２４１は、「第２空気流通路」の一例である。

　また、第１実施形態では、図１０および図１１に示すように、空気吸引部材２４は、回転子２の他方側面２１ｂに対向する天面部分２４２と、回転子２の他方側面２１ｂにおける半径方向の外周側を塞ぐ周壁部分２４３と、回転子２の他方側面２１ｂにおける周方向の側方側を塞ぐ側壁部分２４４とを含むように構成されている。そして、天面部分２４２、周壁部分２４３および側壁部分２４４（周方向の一方に配置される側壁部分２４４ａおよび他方に配置される側壁部分２４４ｂ）により囲まれた領域により空気流通路２４１が形成されている。また、空気流通路２４１の回転子２の他方側面２１ｂにおける内周部近傍の部分に開口部２４５が設けられている。また、空気流通路２４１は、軸方向から見て、略矩形形状に形成されている。なお、天面部分２４２および周壁部分２４３は、それぞれ、「第２天面部分」および「第２周壁部分」の一例である。また、側壁部分２４４（２４４ａ、２４４ｂ）および開口部２４５は、それぞれ、「第２側壁部分」および「第２開口部」の一例である。

　また、第１実施形態では、開口部２４５は、回転子２の周方向に沿って複数（第１実施形態では、１０個）設けられており、複数の開口部２４５の周方向の長さＬ４（図１０参照）は、隣接する開口部２４５の間に位置する側壁部分２４４の周方向の長さＬ５よりも大きくなるように構成されている。また、周壁部分２４３は、軸方向から見て、通風孔２６から、回転子２の半径方向の外周側に所定距離Ｌ６（図５参照）分離間した位置において、通風孔２６の回転子２の半径方向の外周側を塞ぐように構成されている。

　また、空気吸引部材２４は、金属製の板状の部材（たとえばアルミ板金）をプレス加工することにより、天面部分２４２と、周壁部分２４３と、側壁部分２４４と、開口部２４５とを一体的に含むように形成されている。また、空気吸引部材２４は、図示しない接着材、両面テープまたはボルトなどにより、回転子鉄心２１に固定されている。

　次に、図１を参照して、第１実施形態による回転電機１００内の空気の流れについて説明する。

　回転子２が回転することにより、遠心ファン２３および空気吸引部材２４は、回転子２（回転子鉄心２１）とともに回転する。これにより、遠心ファン２３が回転する際の遠心力によって、通風孔２６の空気が空気流通路２３１を介して吸い出されて回転子２の外周部近傍から外側に排出（図１の空気の流れ、参照）される。また、空気吸引部材２４が回転子２とともに回転することにより、回転子２の周囲の空気が空気流通路２４１を介して通風孔２６側に吸引される。その結果、遠心ファン２３から排出された空気が、回転子鉄心２１と固定子鉄心１１との間の隙間を矢印Ｘ２方向側（負荷側）に移動した後に、空気吸引部材２４により吸引されるように還流する。これにより、回転子２（回転子鉄心２１）が冷却される。

　第１実施形態では、上記のように、通風孔２６と接続する空気流通路２３１を含む遠心ファン２３を設けて、遠心ファン２３を、回転子２とともに回転させることにより通風孔２６の空気を空気流通路２３１を介して回転子２の外側に向かって排出するように構成する。これにより、通風孔２６の空気が遠心ファン２３により強制的に排出されるので、通風孔２６のみを設ける場合に比べて、回転子２の冷却をより効果的に行うことができる。また、遠心ファン２３を、回転子２の外周部近傍まで延びるように形成することによって、空気流通路２３１を介して回転子２の外側に向かって排出される空気に働く遠心力が大きくなるので、通風孔２６の空気をより強い力で強制的に排出することができる。その結果、回転子２の冷却を一層効果的に行うことができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、遠心ファン２３を、回転子２とともに回転する際の遠心力によって、通風孔２６の空気を吸い出して回転子２の外周部近傍から外側に排出するように構成する。これにより、容易に、遠心ファン２３により通風孔２６の空気を吸い出して、回転子２の冷却を行うことができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、遠心ファン２３を、回転子２の一方側面２１ａに対向する天面部分２３２と、回転子２の一方側面２１ａにおける半径方向の内周側を塞ぐ周壁部分２３３と、回転子２の一方側面２１ａにおける周方向の側方側を塞ぐ側壁部分２３４とを含むように構成する。また、天面部分２３２、周壁部分２３３および側壁部分２３４により囲まれた領域により空気流通路２３１を形成するとともに、空気流通路２３１の回転子２の一方側面２１ａにおける外周部近傍の部分に開口部２３５を設ける。これにより、通風孔２６の空気を、空気流通路２３１を介して開口部２３５から容易に排出することができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、通風孔２６および空気流通路２３１を、回転子２の周方向に沿って複数設けて、隣接する空気流通路２３１を、側壁部分２３４により分断されるように構成する。これにより、空気流通路２３１内の空気が、側壁部分２３４によって開口部２３５側に移動されるので、通風孔２６の空気を効果的に排出することができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、開口部２３５を、回転子２の周方向に沿って複数設けて、複数の開口部２３５の周方向の長さＬ１を、隣接する開口部２３５の間に位置する側壁部分２３４の周方向の長さＬ２よりも大きくなるように構成する。これにより、空気流通路２３１の容積を大きくすることができるので、空気に作用する遠心力をより多く利用できるようになり、通風孔２６の空気をより効果的に排出することができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、遠心ファン２３の周壁部分２３３を、軸方向から見て、通風孔２６から、回転子２の半径方向の内周側に所定距離Ｌ３分離間した位置において、通風孔２６の回転子２の半径方向の内周側を塞ぐように構成する。これにより、周壁部分２３３が通風孔２６の回転子２の半径方向の内周側近傍に配置される場合と比べて、空気流通路２３１の容積をより大きくすることができるので、通風孔２６の空気をさらに効果的に排出することができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、遠心ファン２３を、アルミ板をプレス加工することにより、天面部分２３２と、周壁部分２３３と、側壁部分２３４と、開口部２３５とを一体的に含むように形成する。これにより、遠心ファン２３を複数の部材から構成する場合と異なり、遠心ファン２３を構成する部品点数を少なくすることができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、通風孔２６を、軸方向から見て、回転子鉄心２１の半径方向の中央部よりも外周側に設ける。これにより、通風孔２６を回転子鉄心２１の半径方向の中央部よりも内周側に設ける場合と比べて、通風孔２６の数を増やすことができるので、回転子２の冷却をさらに効果的に行うことができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、遠心ファン２３を、軸方向から見て、通風孔２６よりも回転子鉄心２１の内周側においてボルト８により回転子鉄心２１に取り付ける。これにより、遠心ファン２３が通風孔２６よりも回転子鉄心２１の外周側（開口部２３５側）においてボルト８により取り付けられている場合と異なり、空気流通路２３１内の空気の移動がボルト８によって妨げられるのが抑制されるので、通風孔２６の空気をスムーズに排出することができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、回転子２の軸方向の他方側面２１ｂに、通風孔２６と接続する空気流通路２４１を含む空気吸引部材２４を設けて、空気吸引部材２４を、回転子２とともに回転することにより回転子２の周囲の空気を空気流通路２４１を介して通風孔２６側に吸引するように構成する。これにより、通風孔２６に吸引された空気によって通風孔２６内の空気が遠心ファン２３の空気流通路２３１に押し出されるので、回転子２の冷却をより効果的に行うことができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、空気吸引部材２４を、回転子２の他方側面２１ｂに対向する天面部分２４２と、回転子２の他方側面２１ｂにおける半径方向の外周側を塞ぐ周壁部分２４３と、回転子２の他方側面２１ｂにおける周方向の側方側を塞ぐ側壁部分２４４とを含むように構成する。また、天面部分２４２、周壁部分２４３および側壁部分２４４により囲まれた領域により空気流通路２４１を形成するとともに、空気流通路２４１の回転子２の他方側面２１ｂにおける内周部近傍の部分に開口部２４５を設ける。これにより、容易に、回転子２の周囲の空気を空気流通路２４１を介して通風孔２６側に吸引することができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、開口部２４５を、回転子２の周方向に沿って複数設けて、複数の開口部２４５の周方向の長さＬ４を、隣接する開口部２４５の間に位置する側壁部分２４４の周方向の長さＬ５よりも大きくなるように構成する。これにより、空気流通路２４１の容積を大きくすることができるので、回転子２の周囲の空気を空気流通路２４１を介して通風孔２６側に効果的に吸引することができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、空気吸引部材２４を、金属製の板状の部材をプレス加工することにより、天面部分２４２と、周壁部分２４３と、側壁部分２４４と、開口部２４５とを一体的に含むように形成する。これにより、空気吸引部材２４を複数の部材から構成する場合と異なり、空気吸引部材２４を構成する部品点数を少なくすることができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、通風孔２６を、永久磁石２５により形成される磁極ごとに設ける。これにより、発熱量が大きい磁極に対応する回転子２の部分を効果的に冷却することができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、通風孔２６を、各組の略Ｖ字形状に配置される永久磁石２５の内側に配置する。これにより、発熱量が大きい略Ｖ字形状に配置される永久磁石２５の内側に対応する回転子２の部分を効果的に冷却することができる。

　（第２実施形態）
　次に、図１２～図１４を参照して、第２実施形態による回転電機１０１の構成について説明する。この第２実施形態では、非磁性金属製の板状の部材をプレス加工することにより遠心ファン２３および空気吸引部材２４が形成されていた上記第１実施形態と異なり、遠心ファン３３（空気吸引部材３４）が鉄製の板状の板状部材３３１（板状部材３４１）と非金属材からなる樹脂部材３３２（樹脂部材３４２）により形成されている。なお、遠心ファン３３は、「空気排出部材」の一例である。

　図１２に示すように、回転子３１（回転子鉄心３２）の軸方向の一方側面３２ｂ（矢印Ｘ２方向側）に遠心ファン３３が配置されているとともに、他方側面３２ａ（矢印Ｘ１方向側）に空気吸引部材３４が配置されている。ここで、第２実施形態では、図１３に示すように、遠心ファン３３は、鉄製（たとえば亜鉛メッキ鋼板など）の板状部材３３１と、板状部材３３１の表面上に形成された非金属材（たとえばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）など）からなる樹脂部材３３２とを含むように構成されている。そして、板状部材３３１により回転子３１の一方側面３２ｂに対向する天面部分３３３が構成されている。また、樹脂部材３３２により回転子３１の一方側面３２ｂにおける半径方向の内周側を塞ぐ周壁部分３３４と、回転子３１の一方側面３２ｂにおける周方向の側方側を塞ぐ側壁部分３３５とが構成されている。そして、板状部材３３１と樹脂部材３３２との外周部に開口部３３６が設けられている。また、天面部分３３３、周壁部分３３４、側壁部分３３５および開口部３３６により、空気流通路３３７が形成されている。また、板状部材３３１および樹脂部材３３２を貫通するように、ボルト８が挿入される複数（第２実施形態では、１０個）のボルト挿入孔３３８が設けられている。また、図１２に示すように、板状部材３３１は、回転子３１の軸方向の側面（一方側面３２ｂ）から間隔ｄ３を隔てて離間した状態で配置されている。なお、板状部材３３１および樹脂部材３３２は、それぞれ、「第１部材」および「第２部材」の一例である。また、天面部分３３３および周壁部分３３４は、それぞれ、「第１天面部分」および「第１周壁部分」の一例である。また、側壁部分３３５および開口部３３６は、それぞれ、「第１側壁部分」および「第１開口部」の一例である。また、空気流通路３３７は、「第１空気流通路」の一例である。

　また、第２実施形態では、図１４に示すように、空気吸引部材３４は、鉄製（たとえば亜鉛メッキ鋼板など）の板状部材３４１と、板状部材３４１の表面上に形成された非金属材（たとえばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）など）からなる樹脂部材３４２とを含むように構成されている。そして、板状部材３４１により回転子３１の他方側面３２ａに対向する天面部分３４３が構成されている。また、樹脂部材３４２により回転子３１の他方側面３２ａにおける半径方向の外周側を塞ぐ周壁部分３４４と、回転子３１の他方側面３２ａにおける周方向の側方側を塞ぐ側壁部分３４５とが構成されている。そして、板状部材３４１と樹脂部材３４２との内周部に開口部３４６が設けられている。また、図１２に示すように、板状部材３４１は、回転子３１の軸方向の側面から間隔ｄ４を隔てて離間した状態で配置されている。また、天面部分３４３、周壁部分３４４、側壁部分３４５および開口部３４６により、空気流通路３４７が形成されている。また、空気吸引部材３４は、図示しない接着材、両面テープまたはボルトなどにより、回転子鉄心３２に固定されている。なお、板状部材３４１および樹脂部材３４２は、「第３部材」および「第４部材」の一例である。また、天面部分３４３および周壁部分３４４は、「第２天面部分」および「第２周壁部分」の一例である。また、側壁部分３４５および開口部３４６は、「第２側壁部分」および「第２開口部」の一例である。また、空気流通路３４７は、「第２空気流通路」の一例である。

　なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

　次に、図１２を参照して、第２実施形態による回転電機１０１内の空気の流れについて説明する。

　回転子３１（回転子鉄心３２）が回転することにより、遠心ファン３３および空気吸引部材３４は、回転子３１とともに回転する。これにより、空気吸引部材３４が回転子３１とともに回転することにより、回転子３１の周囲の空気が空気流通路３４７を介して通風孔３５側に吸引される。また、遠心ファン３３が回転する際の遠心力によって、通風孔３５の空気が空気流通路３３７を介して吸い出されて回転子３１の外周部近傍から外側に排出される。その結果、回転子３１（回転子鉄心３２）が冷却される。

　第２実施形態では、上記のように、遠心ファン３３を、鉄製の板状部材３３１と、板状部材３３１の表面上に形成された非金属材からなる樹脂部材３３２とを含むように構成する。また、板状部材３３１により天面部分３３３を構成し、樹脂部材３３２により周壁部分３３４と側壁部分３３５とを構成し、板状部材３３１と樹脂部材３３２との外周部に開口部３３６を設ける。これにより、たとえばインサート成型により、容易に、金属製の板状の板状部材３３１と非磁性部材からなる樹脂部材３３２とにより遠心ファン３３を形成することができる。

　また、第２実施形態では、上記のように、板状部材３３１を、回転子の軸方向の側面から間隔ｄ３を隔てて離間した状態で配置する。これにより、回転子３１（永久磁石）から負荷側（矢印Ｘ２方向側）に磁束が漏れるのを鉄製の板状部材３３１により抑制することができるので、漏れ磁束に起因する渦電流の発生を抑制することができる。その結果、渦電流に起因する回転電機１０１の導体部分の発熱を抑制することができる。

　また、第２実施形態では、上記のように、空気吸引部材３４を、鉄製の板状部材３４１と、板状部材３４１の表面上に形成された非金属材からなる樹脂部材３４２とを含むように構成する。また、板状部材３４１により天面部分３４３を構成し、樹脂部材３４２により周壁部分３４４と側壁部分３４５とを構成し、板状部材３４１と樹脂部材３４２との内周部に開口部３４６を設ける。これにより、たとえばインサート成型により、容易に、鉄製の板状部材３４１と非金属材からなる樹脂部材３４２とにより空気吸引部材３４を形成することができる。

　また、第２実施形態では、上記のように、板状部材３４１を、回転子の軸方向の側面から間隔ｄ４を隔てて離間した状態で配置する。これにより、回転子３１（永久磁石）から反負荷側（矢印Ｘ１方向側）に磁束が漏れるのを鉄製の板状部材３４１により抑制することができるので、漏れ磁束に起因する渦電流の発生を抑制することができる。その結果、渦電流に起因する回転電機１０１の導体部分の発熱を抑制することができる。

　なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

　たとえば、上記第１および第２実施形態では、回転子に遠心ファンおよび空気吸引部材の両方が設けられる例を示したが、たとえば、回転子に遠心ファンのみを設けるようにしてもよい。

　また、上記第１実施形態では、回転子の反負荷側（矢印Ｘ１方向側）に遠心ファンを設けるとともに、負荷側（矢印Ｘ２方向側）に空気吸引部材を設ける例を示したが、たとえば、回転子の反負荷側（矢印Ｘ１方向側）に空気吸引部材を設けるとともに、負荷側（矢印Ｘ２方向側）に遠心ファンを設けてもよい。同様に、上記第２実施形態では、回転子の反負荷側（矢印Ｘ１方向側）に空気吸引部材を設けるとともに、負荷側（矢印Ｘ２方向側）に遠心ファンを設ける例を示したが、たとえば、回転子の反負荷側（矢印Ｘ１方向側）に遠心ファンを設けるとともに、負荷側（矢印Ｘ２方向側）に空気吸引部材を設けてもよい。

　また、上記第１および第２実施形態では、遠心ファンによって通風孔の空気を吸い出して回転子の外周部近傍から外側に排出する例を示したが、これに限定されるものではない。

　また、上記第１および第２実施形態では、遠心ファンの外周部が、軸方向から見て、回転子鉄心の外周部よりも内周側（たとえば約１ｍｍ程度）に配置されている例を示したが、たとえば、遠心ファンの外周部を軸方向から見て、回転子鉄心の外周部と略一致するように配置してもよいし（すなわち、遠心ファンの直径と回転子鉄心の直径とを略等しくしてもよい）、遠心ファンの外周部を、軸方向から見て、回転子鉄心の外周部よりも外周側（たとえば約１ｍｍ程度）に配置してもよい（すなわち、遠心ファンの直径を、回転子鉄心の直径よりも大きくしてもよい）。

　また、上記第１および第２実施形態では、遠心ファンの開口部の周方向の長さを、隣接する開口部の間に位置する側壁部分の周方向の長さよりも大きくなるように構成する例を示したが、たとえば、開口部の周方向の長さを、隣接する開口部の間に位置する側壁部分の周方向の長さ以下にしてもよい。

　また、上記第１および第２実施形態では、遠心ファンの周壁部分を、軸方向から見て、通風孔から、回転子の半径方向の内周側に所定距離Ｌ３（図４参照）分離間した位置において、通風孔の回転子の半径方向の内周側を塞ぐように構成する例を示したが、たとえば、遠心ファンの周壁部分を、通風孔の回転子の半径方向の内周側近傍（すなわち所定距離Ｌ３が略ゼロの位置）に配置してもよい。

　また、上記第１および第２実施形態では、通風孔を、軸方向から見て、回転子鉄心の半径方向の中央部よりも外周側に設ける例を示したが、たとえば、通風孔を、軸方向から見て、回転子鉄心の半径方向の中央部よりも内周側に設けてもよい。

　また、上記第１および第２実施形態では、遠心ファンが、ボルトにより回転子鉄心に取り付けられている例を示したが、たとえば、遠心ファンを接着材や両面テープなどにより回転子鉄心に取り付けてもよい。

　また、上記第１および第２実施形態では、空気吸引部材の開口部の周方向の長さを、隣接する開口部の間に位置する側壁部分の周方向の長さよりも大きくなるように構成する例を示したが、たとえば、開口部の周方向の長さを、隣接する開口部の間に位置する第２側壁部分の周方向の長さ以下にしてもよい。

　また、上記第１および第２実施形態では、空気吸引部材の周壁部分を、軸方向から見て、通風孔から、回転子の半径方向の外周側に所定距離Ｌ６（図５参照）分離間した位置において、通風孔の回転子の半径方向の内周側を塞ぐように構成する例を示したが、たとえば、空気吸引部材の周壁部分を、通風孔の回転子の半径方向の外周側近傍（すなわち所定距離Ｌ６が略ゼロの位置）に配置してもよい。

　また、上記第１および第２実施形態では、通風孔を、永久磁石により形成される磁極ごとに設ける例を示したが、たとえば、通風孔を磁極の数よりも多く設けてもよいし、磁極の数より少なく設けてもよい。

　また、上記第１および第２実施形態では、通風孔を、各組の略Ｖ字形状に配置される永久磁石の内側に配置する例を示したが、たとえば、通風孔を、各組の略Ｖ字形状に配置される永久磁石の外側に配置してもよい。

　また、上記第１および第２実施形態では、通風孔を、埋込磁石同期モータに配置する例を示したが、たとえば、巻線界磁同期モータ、誘導モータ、リラクタンスモータ等の回転電機に配置してもよい。

　２、３１　回転子
　８　ボルト
　２１、３２　回転子鉄心
　２１ａ、３２ｂ　一方側面
　２１ｂ、３２ａ　他方側面
　２３、３３　遠心ファン（空気排出部材）
　２４、３４　空気吸引部材
　２５　永久磁石
　２６、３５　通風孔
　１００、１０１　回転電機
　２３１　３３７　空気流通路（第１空気流通路）
　２３２、３３３　天面部分（第１天面部分）
　２３３、３３４　周壁部分（第１周壁部分）
　２３４、３３５　側壁部分（第１側壁部分）
　２３５、３３６　開口部（第１開口部）
　２４１、３４７　空気流通路（第２空気流通路）
　２４２、３４３　天面部分（第２天面部分）
　２４３、３４４　周壁部分（第２周壁部分）
　２４４、３４５　側壁部分（第２側壁部分）
　２４５、３４６　開口部（第２開口部）
　３３１　板状部材（第１部材）
　３３２　樹脂部材（第２部材）
　３４１　板状部材（第３部材）
　３４２　樹脂部材（第４部材）

Claims

　軸方向に沿って貫通する通風孔（２６、３５）が設けられる回転子（２、３１）と、
　前記回転子の軸方向の一方側面（２１ａ、３２ｂ）に配置され、前記通風孔と接続する第１空気流通路を形成する空気排出部材（２３、３３）とを備え、
　前記空気排出部材は、前記回転子の外周部近傍まで延びるように形成されているとともに、前記第１空気流通路を半径方向内周側と側面方向には塞ぎ、外周側に開口するように構成されている、回転電機。
　前記空気排出部材は、前記回転子とともに回転する際の遠心力によって、前記通風孔の空気を吸い出して前記回転子の外周部近傍から外側に排出する遠心ファン（２３、３３）である、請求項１に記載の回転電機。
　前記空気排出部材は、
　前記回転子の一方側面に対向する第１天面部分（２３２、３３３）と、
　前記回転子の一方側面における半径方向の内周側を塞ぐ第１周壁部分（２３３、３３４）と、
　前記回転子の一方側面における周方向の側方側を塞ぐ第１側壁部分（２３４、３３５）とを含み、
　前記第１天面部分、前記第１周壁部分および前記第１側壁部分により囲まれた領域により前記第１空気流通路が形成されているとともに、前記第１空気流通路の前記回転子の一方側面における外周部近傍の部分に第１開口部（２３５、３３６）が設けられている、請求項１または２に記載の回転電機。
　前記通風孔および前記第１空気流通路は、前記回転子の周方向に沿って複数設けられており、
　隣接する前記第１空気流通路は、前記第１側壁部分により分断されるように構成されている、請求項３に記載の回転電機。
　前記第１開口部は、前記回転子の周方向に沿って複数設けられており、
　前記複数の第１開口部の周方向の長さは、隣接する前記第１開口部の間に位置する前記第１側壁部分の周方向の長さよりも大きくなるように構成されている、請求項３または４に記載の回転電機。
　前記空気排出部材の第１周壁部分は、軸方向から見て、前記通風孔から、前記回転子の半径方向の内周側に所定距離分離間した位置において、前記通風孔の前記回転子の半径方向の内周側を塞ぐように構成されている、請求項３～５のいずれか１項に記載の回転電機。
　前記空気排出部材は、非磁性金属製の板状の部材をプレス加工することにより、前記第１天面部分と、前記第１周壁部分と、前記第１側壁部分と、前記第１開口部とを一体的に含むように形成されている、請求項３～６のいずれか１項に記載の回転電機。
　前記空気排出部材は、鉄製の板状の第１部材（３３１）と、前記第１部材の表面上に形成された非金属材からなる第２部材（３３２）とを含み、
　前記板状の第１部材により前記第１天面部分が構成され、前記第２部材により前記第１周壁部分と前記第１側壁部分とが構成され、前記第１部材と前記第２部材との外周部に前記第１開口部が設けられている、請求項３～６のいずれか１項に記載の回転電機。
　前記第１部材は、前記回転子の軸方向の側面から間隔を隔てて離間した状態で配置されている、請求項８に記載の回転電機。
　前記回転子は、回転軸に挿入された回転子鉄心（２１、３２）を含み、
　前記通風孔は、軸方向から見て、前記回転子鉄心の半径方向の中央部よりも外周側に設けられている、請求項１～９のいずれか１項に記載の回転電機。
　前記回転子は、回転軸に挿入された回転子鉄心（２１、３２）を含み、
　前記空気排出部材は、軸方向から見て、前記通風孔よりも前記回転子鉄心の内周側においてボルトにより前記回転子鉄心に取り付けられている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の回転電機。
　前記回転子の軸方向の他方側面（２１ｂ、３２ａ）に配置され、前記通風孔と接続する第２空気流通路（２４１、３４７）を含む空気吸引部材（２４、３４）をさらに備え、
　前記空気吸引部材は、前記回転子とともに回転することにより前記回転子の周囲の空気を前記第２空気流通路を介して前記通風孔側に吸引するように構成されている、請求項１～１１のいずれか１項に記載の回転電機。
　前記空気吸引部材は、
　前記回転子の他方側面に対向する第２天面部分（２４２、３４３）と、
　前記回転子の他方側面における半径方向の外周側を塞ぐ第２周壁部分（２４３、３４４）と、
　前記回転子の他方側面における周方向の側方側を塞ぐ第２側壁部分（２４４、３４５）とを含み、
　前記第２天面部分、前記第２周壁部分および前記第２側壁部分により囲まれた領域により前記第２空気流通路が形成されているとともに、前記第２空気流通路の前記回転子の他方側面における内周部近傍の部分に第２開口部（２４５、３４６）が設けられている、請求項１２に記載の回転電機。
　前記第２開口部は、前記回転子の周方向に沿って複数設けられており、前記複数の第２開口部の周方向の長さは、隣接する前記第２開口部の間に位置する前記第２側壁部分の周方向の長さよりも大きくなるように構成されている、請求項１３に記載の回転電機。
　前記空気吸引部材は、非磁性金属製の板状の部材をプレス加工することにより、前記第２天面部分と、前記第２周壁部分と、前記第２側壁部分と、前記第２開口部とを一体的に含むように形成されている、請求項１３または１４に記載の回転電機。
　前記空気吸引部材は、鉄製の板状の第３部材（３４１）と、前記第３部材の表面上に形成された非金属材からなる第４部材（３４２）とを含み、
　前記板状の第３部材により前記第２天面部分が構成され、前記第４部材により前記第２周壁部分と前記第２側壁部分とが構成され、前記第３部材と前記第４部材との内周部に前記第２開口部が設けられている、請求項１３または１４に記載の回転電機。
　前記第３部材は、前記回転子の軸方向の側面から間隔を隔てて離間した状態で配置されている、請求項１６に記載の回転電機。
　前記回転子には、複数の永久磁石（２５）が埋め込まれており、
　前記通風孔は、前記永久磁石により形成される磁極ごとに設けられている、請求項１～１７のいずれか１項に記載の回転電機。
　前記複数の永久磁石は、軸方向から見て略Ｖ字形状に配置される複数組の永久磁石からなり、
　前記通風孔は、各組の前記略Ｖ字形状に配置される永久磁石の内側に配置されている、請求項１８に記載の回転電機。
　軸方向に沿って貫通する通風孔（２６、３５）が設けられる回転子（２、３１）と、
前記回転子の軸方向の一方側面（２１ａ、３２ｂ）に配置され、前記通風孔と接続する空気流通路を設けた遠心ファン（２３、３３）とを備え、
　前記遠心ファンは、前記回転子の外周部近傍まで延びるとともに、前記回転子とともに回転することにより前記通風孔の空気を前記空気流通路を介して前記回転子の外側に向かって排出するように構成されている、回転電機。