(57)【要約】【課題】界磁手段を効果的に冷却できるようにし、界磁起磁力発生手段の過度の温度上昇を抑えることができ、かつ耐久性を向上できる磁気誘導子型回転機を得る。【解決手段】第１および第２通風路３０ａ，３０ｂが第１および第２固定子鉄心９，１０のコアバック９ａ，１０ａを貫通するように形成され、連通路３０ｃが第１および第２通風路３０ａ，３０ｂを連通するようにフレーム１３に形成されている。そして、第１および第２固定子鉄心９，１０のコアバック９ａ，１０ａ間に介装されている界磁コイル１２の両端面および外周面が連通路３０ｃ内に露出している。そして、界磁コイル１２での発熱が第１および第２通風路３０ａ，３０ｂと連通路３０ｃとから構成される冷却風流通路内を流れる冷却風に放熱される。【選択図】図１
2010259289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
それぞれ、内周側に開口するスロットを画成するティースが円筒状のコアバックの内周面から径方向内方に突設されて周方向に所定のピッチで複数配設されてなる同一形状に作製され、軸方向に所定距離離反して、かつ上記ティースの周方向位置を一致させて同軸に配置されて、上記フレーム内に収納保持された第１固定子鉄心と第２固定子鉄心との対を有する固定子鉄心、および上記固定子鉄心に巻装された多相コイルを有する固定子と、
突極が周方向に等角ピッチで配設されてなる同一形状に作製された第１回転子鉄心と第２回転子鉄心との対を、それぞれ対をなす上記第１固定子鉄心および上記第２固定子鉄心の内周側に位置させ、かつ互いに周方向に半突極ピッチずらして回転軸に同軸に固着され、上記フレーム内に回転自在に収納された回転子と、
対をなす上記第１固定子鉄心と上記第２固定子鉄心とのコアバック間に配設され、上記第１回転子鉄心の突極と上記第２回転子鉄心の突極とが異なる極性となるように界磁磁束を発生する界磁手段と、
上記第１固定子鉄心のコアバック外周面と上記第２固定子鉄心のコアバック外周面とを連結するように軸方向に延設された軸方向磁路形成部材と、を備え、
第１通風路が上記第１固定子鉄心のコアバックを軸方向に貫通するように形成され、
第２通風路が上記第２固定子鉄心のコアバックを軸方向に貫通するように形成され、
連通路が上記第１通風路の界磁手段側端部から上記界磁手段の第１固定子鉄心側端面、外周面、および第２固定子鉄心側端面に沿って上記第２通風路の界磁手段側端部に至るように上記フレームおよび上記軸方向磁路形成部材の少なくとも一方に形成されて、
上記第１通風路と上記第２通風路とが上記連通路を介して連通されて冷却風流通路を構成していることを特徴とする磁気誘導子型回転機。
【請求項２】
フレームと、
それぞれ、内周側に開口するスロットを画成するティースが円筒状のコアバックの内周面から径方向内方に突設されて周方向に所定のピッチで複数配設されてなる同一形状に作製され、軸方向に所定距離離反して、かつ上記ティースの周方向位置を一致させて同軸に配置されて、上記フレーム内に収納保持された第１固定子鉄心と第２固定子鉄心との対を有する固定子鉄心、および上記固定子鉄心に巻装された多相コイルを有する固定子と、
突極が周方向に等角ピッチで配設されてなる同一形状に作製された第１回転子鉄心と第２回転子鉄心との対を、それぞれ対をなす上記第１固定子鉄心および上記第２固定子鉄心の内周側に位置させ、かつ互いに周方向に半突極ピッチずらして回転軸に同軸に固着され、上記フレーム内に回転自在に収納された回転子と、
対をなす上記第１固定子鉄心と上記第２固定子鉄心とのコアバック間に配設され、上記第１回転子鉄心の突極と上記第２回転子鉄心の突極とが異なる極性となるように界磁磁束を発生する界磁手段と、
上記第１固定子鉄心のコアバック外周面と上記第２固定子鉄心のコアバック外周面とを連結するように軸方向に延設された軸方向磁路形成部材と、を備え、
通風路が上記第１固定子鉄心および第２固定子鉄心の少なくとも一方のコアバックを軸方向に貫通するように形成され、
排気通路が上記通風路の界磁手段側端部から上記界磁手段の端面に沿って上記フレームの径方向外側に至るように上記フレームと上記軸方向磁路形成部材とに、又は上記フレームに形成され、
上記通風路と上記排気通路とが連結されて冷却風通風路を構成していることを特徴とする磁気誘導子型回転機。
【請求項３】
フレームと、
それぞれ、内周側に開口するスロットを画成するティースが円筒状のコアバックの内周面から径方向内方に突設されて周方向に所定のピッチで複数配設されてなる同一形状に作製され、軸方向に所定距離離反して、かつ上記ティースの周方向位置を一致させて同軸に配置されて、上記フレーム内に収納保持された第１固定子鉄心と第２固定子鉄心との対を有する固定子鉄心、および上記固定子鉄心に巻装された多相コイルを有する固定子と、
突極が周方向に等角ピッチで配設されてなる同一形状に作製された第１回転子鉄心と第２回転子鉄心との対を、それぞれ対をなす上記第１固定子鉄心および上記第２固定子鉄心の内周側に位置させ、かつ互いに周方向に半突極ピッチずらして回転軸に同軸に固着され、上記フレーム内に回転自在に収納された回転子と、
対をなす上記第１固定子鉄心と上記第２固定子鉄心とのコアバック間に配設され、上記第１回転子鉄心の突極と上記第２回転子鉄心の突極とが異なる極性となるように界磁磁束を発生する界磁手段と、
上記第１固定子鉄心のコアバック外周面と上記第２固定子鉄心のコアバック外周面とを連結するように軸方向に延設された軸方向磁路形成部材と、を備え、
上記界磁手段が同心に配列された複数のリング状体に構成され、
第１通風路が上記第１固定子鉄心のコアバックを軸方向に貫通するように形成され、
第２通風路が上記第２固定子鉄心のコアバックを軸方向に貫通するように形成されて、
上記第１通風路と上記第２通風路とが上記複数のリング状体間の隙間を介して連通されて冷却風流通路を構成していることを特徴とする磁気誘導子型回転機。
【請求項４】
溝方向を軸方向とする凹溝が径方向最外位置の上記リング状体に面する上記フレームと上記軸方向磁路形成部材との内周面に、又は上記フレームの内周面に凹設され、
上記径方向最外位置のリング状体の上記凹溝に相対する部位が該凹溝内に収納されるように径方向外方に凸状に湾曲するように作製され、
上記第１通風路と上記第２通風路とを連通する上記複数のリング状体間の隙間が拡大されていることを特徴とする請求項３に記載の磁気誘導子型回転機。
【請求項５】
上記フレームが磁性材料で作製され、上記軸方向磁路形成部材を兼用していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の磁気誘導子型回転機。
【請求項６】
上記回転軸の端部に固着された軸流ファンを備え、冷却風が該軸流ファンの駆動により上記冷却風流通路に供給されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の磁気誘導子型回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高速回転域で駆動されるのに好適な磁気誘導子型回転機に関し、特にその界磁手段の冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁気誘導子型回転機は、その磁極ピッチが互いに半ピッチ相違するように回転軸に装着された第１回転子と第２回転子とからなる回転子と、第１回転子を囲繞する第１固定子鉄心、第２回転子を囲繞する第２固定子鉄心、第１固定子鉄心と第２固定子鉄心との間に介装され、界磁起磁力を発生させる界磁起磁力発生手段、および第１固定子鉄心と第２固定子鉄心とに巻装されて回転子にトルクを発生させるトルク発生用巻線からなる固定子と、を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−２４７９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように構成された従来の磁気誘導子型回転機では、回転子が堅牢な鉄心のみで構成されているので、強度的に優れ、高速回転駆動される用途に適している。
【０００５】
しかし、界磁起磁力発生手段として界磁巻線を用いた場合には、界磁起磁力を増加させるため、界磁巻線への通電電流を増加させると、通電電流の二乗に比例して界磁巻線の銅損が増大し、界磁巻線の発熱量が増大する。そして、界磁巻線が第１および第２固定子鉄心間に介装されているので、界磁巻線の冷却が困難な構造となっており、界磁巻線での発熱が効果的に冷却されず、界磁巻線が過度に温度上昇するという不具合があった。
また、回転機の用途が車載用であると、回転機が高温雰囲気下に置かれることから、界磁巻線と固定子鉄心などとの熱膨張差に起因する大きな熱応力が発生し、耐久性が低下するという不具合があった。
【０００６】
一方、界磁起磁力発生手段として永久磁石を用いた場合においても、永久磁石が第１および第２固定子鉄心間に介装されているので、永久磁石の冷却が困難な構造となっている。そこで、回転機が高温雰囲気下に置かれると、永久磁石が高温となり、熱減磁し、さらに永久磁石と固定子鉄心との熱膨張差に起因する大きな熱応力が発生し、耐久性が低下するという不具合があった。また、トルク発生用巻線での発熱が固定子鉄心を介して永久磁石に伝達され、永久磁石が高温となり、熱減磁するという不具合もあった。
【０００７】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、界磁手段を効果的に冷却できるようにし、界磁起磁力発生手段の過度の温度上昇を抑えることができ、かつ耐久性を向上できる磁気誘導子型回転機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る磁気誘導子型回転機は、フレームと、それぞれ、内周側に開口するスロットを画成するティースが円筒状のコアバックの内周面から径方向内方に突設されて周方向に所定のピッチで複数配設されてなる同一形状に作製され、軸方向に所定距離離反して、かつ上記ティースの周方向位置を一致させて同軸に配置されて、上記フレーム内に収納保持された第１固定子鉄心と第２固定子鉄心との対を有する固定子鉄心、および上記固定子鉄心に巻装された多相コイルを有する固定子と、突極が周方向に等角ピッチで配設されてなる同一形状に作製された第１回転子鉄心と第２回転子鉄心との対を、それぞれ対をなす上記第１固定子鉄心および上記第２固定子鉄心の内周側に位置させ、かつ互いに周方向に半突極ピッチずらして回転軸に同軸に固着され、上記フレーム内に回転自在に収納された回転子と、対をなす上記第１固定子鉄心と上記第２固定子鉄心とのコアバック間に配設され、上記第１回転子鉄心の突極と上記第２回転子鉄心の突極とが異なる極性となるように界磁磁束を発生する界磁手段と、上記第１固定子鉄心のコアバック外周面と上記第２固定子鉄心のコアバック外周面とを連結するように軸方向に延設された軸方向磁路形成部材と、を備えている。そして、第１通風路が上記第１固定子鉄心のコアバックを軸方向に貫通するように形成され、第２通風路が上記第２固定子鉄心のコアバックを軸方向に貫通するように形成され、連通路が上記第１通風路の界磁手段側端部から上記界磁手段の第１固定子鉄心側端面、外周面、および第２固定子鉄心側端面に沿って上記第２通風路の界磁手段側端部に至るように上記フレームおよび上記軸方向磁路形成部材の少なくとも一方に形成されて、上記第１通風路と上記第２通風路とが上記連通路を介して連通されて冷却風流通路を構成している。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、冷却風は、第１通風路内を軸方向に流れて第１通風路の界磁手段側端部に至り、ついで連通路内を界磁手段の第１固定子鉄心側端面、外周面、および第２固定子鉄心側端面に沿って流れて第２通風路の界磁手段側端部に至り、その後第２通風路内を軸方向に流れて固定子鉄心から排出される。そこで、界磁手段の熱は、界磁手段の第１固定子鉄心側端面、外周面、および第２固定子鉄心側端面に沿って流れる冷却風に放熱され、界磁手段の過度の温度上昇が抑えられる。そして、固定子と界磁手段との熱膨張係数差に起因する熱応力が小さくなり、耐久性が向上される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】はこの発明の実施の形態１に係る回転機の主要構成を示す一部破断斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る回転機に適用されるフレームを示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る回転機の主要構成を示す縦断面図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る回転機の主要構成を示す縦断面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係る回転機の主要構成を示す縦断面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ矢視断面図である。
【図１０】図８のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態５に係る回転機の主要構成を示す縦断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態６に係る回転機の主要構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の磁気誘導子型回転機の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る回転機の主要構成を示す一部破断斜視図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。なお、図１中、矢印は磁束の流れを示している。また、図１中、軸流ファンが省略されている。
【００１３】
図１乃至図３において、回転機１は、磁気誘導子型同期回転機であり、鉄などの塊状磁性体で作製された回転軸２に同軸に固着された回転子３と、回転子３を囲繞するように配設された固定子鉄心８にトルク発生用駆動コイルとしての多相コイル１１を巻装して構成された固定子７と、界磁手段としての界磁コイル１２と、回転子３、固定子７および界磁コイル１２を収納する円筒状のフレーム１３と、回転軸２の軸端に固着された送風手段としての軸流ファン２０と、を備えている。
【００１４】
回転子３は、例えば所定形状に成形された多数枚の磁性薄板としての磁性鋼板を積層一体化して作製された第１および第２回転子鉄心４，５と、所定枚の磁性鋼板を積層一体化して作製され、軸心位置に回転軸挿入孔（図示せず）が穿設された円盤状の隔壁６と、を備える。第１および第２回転子鉄心４，５は、同一形状に作製され、軸心位置に回転軸挿入孔（図示せず）が穿設された円筒状の基部４ｂ，５ｂと、基部４ｂ，５ｂの外周面から径方向外方に突設され、かつ軸方向に延設されて、周方向に等角ピッチで４つ設けられた突極４ａ，５ａと、から構成されている。また、隔壁６の外径が第１および第２回転子鉄心４，５の外径に一致している。
【００１５】
そして、第１および第２回転子鉄心４，５は、周方向に半突極ピッチずらして、隔壁６を介して互いに密接して配置され、それらの回転軸挿入孔に挿通された回転軸２に固着されて構成されている。このように構成された回転子３は、回転軸２の両端を軸受（図示せず）に支持されてフレーム１３内に回転自在に配設されている。
【００１６】
固定子鉄心８は、所定形状に成形された多数枚の磁性鋼板を積層一体化して作製された第１および第２固定子鉄心９，１０を備える。第１および第２固定子鉄心９，１０は、同一形状に作製され、円筒状のコアバック９ａ，１０ａと、コアバック９ａ，１０ａの内周面から径方向内方に突設されて周方向に等角ピッチで６つ設けられたティース９ｂ，１０ｂと、を備える。そして、内周側に開口するスロット９ｃ，１０ｃが、コアバック９ａ，１０ａと隣り合うティース９ｂ，１０ｂとにより画成されている。さらに、径方向外方に開口する第１および第２通風路３０ａ，３０ｂが、コアバック９ａ，１０ａの各スロット９ｃ、１０ｃの径方向外方位置に、かつ周方向に等角ピッチで、コアバック９ａ，１０ａを厚み方向（磁性鋼板の積層方向）に貫通するように形成されている。
【００１７】
そして、第１および第２固定子鉄心９，１０は、ティース９ｂ，１０ｂの周方向位置を一致させて、かつ隔壁６の軸方向厚み分離間して、それぞれ第１および第２回転子鉄心４，５を囲繞するように、フレーム１３内に配設されている。
【００１８】
多相コイル１１は、導体線をスロット９ｃ，１０ｃを跨がないで軸方向に相対して対をなすティース９ｂ，１０ｂに巻回した、いわゆる集中巻き方式に巻回された３相の相コイルを有する。つまり、多相コイル１１は、軸方向に相対する６対のティース９ｂ、１０ｂに対して順次Ｕ，Ｖ，Ｗの３相を２回繰り返して集中巻きに巻回して構成されている。
界磁コイル１２は、導体線を円筒状に巻回した円筒状コイルであり、第１および第２固定子鉄心９，１０のコアバック９ａ，１０ａ間に介装されている。
軸流ファン２０は、動翼２１と静翼２２とを有し、回転軸２の第２回転子鉄心５からの延出端に固着されている。
【００１９】
フレーム１３は、鉄等の塊状磁性体を用いて、第１固定子鉄心９を囲繞する第１円筒部１３ａと第２固定子鉄心１０および軸流ファン２０を囲繞する第２円筒部１３ｂとが、界磁コイル１２を囲繞する第３円筒部１３ｃを介して連設された段付き円筒状に作製されている。第１および第２円筒部１３ａ，１３ｂは第１および第２固定子鉄心９，１０の外径と同等の内径を有している。また、第３円筒部１３ｃは第１および第２円筒部１３ａ，１３ｂの内径より大径の内径を有し、かつ界磁コイル１２の軸方向長さより長い軸方向長さを有している。そして、フレーム１３は、第１円筒部１３ａが第１固定子鉄心９のコアバック９ａの外周面に密接し、第２円筒部１３ｂが第２固定子鉄心１０のコアバック外周面に密接するように配設され、軸方向磁路形成部材を構成している。この時、第１および第２固定子鉄心９，１０に形成された第１および第２通風路３０ａ，３０ｂが、第３円筒部１３ｃと界磁コイル１２との間に構成される連通路３０ｃにより連通されている。
【００２０】
つぎに、このように構成された回転機１の動作について説明する。
【００２１】
界磁コイル１２に通電されることにより発生した磁束は、第１固定子鉄心９内を径方向内方に流れ、ティース９ｂから空隙部を介して第１回転子鉄心４の突極４ａに入る。第１回転子鉄心４に入った磁束は、第１回転子鉄心４内を径方向内方に流れ、回転軸２に流れ込む。回転軸２に流れ込んだ磁束は、回転軸２内を軸方向に流れ、第２回転子鉄心５に入る。第２回転子鉄心５に入った磁束は、第２回転子鉄心５内を径方向外方に流れ、突極５ａから空隙部を介して第２固定子鉄心１０のティース１０ｂに入る。第２固定子鉄心１０に入った磁束は、第２固定子鉄心１０内を径方向外方に流れ、フレーム１３の第１円筒部１３ａに流れ込む。第１円筒部１３ａに流れ込んだ磁束は、フレーム１３内を第３円筒部１３ｃおよび第２円筒部１３ｂと軸方向に流れ、第１固定子鉄心９に戻る。
【００２２】
この時、第１および第２回転子鉄心４，５の突極４ａ，５ａが周方向に半突極ピッチずれているので、磁束は、軸方向から見ると、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に配置されたように作用する。そして、多相コイル１１に回転子３の位置に応じて交流電流を流すことにより、トルクを発生させる。これにより、回転機１は、無整流子モータであり、磁気的には、８極６スロットの集中巻き方式の永久磁石式回転機と同様に動作する。
【００２３】
なお、界磁コイル１２により磁束を発生させているので、界磁コイル１２への通電を停止することで、逆起電力を取り去ることができる。この回転機１も、界磁制御式の回転機である。
【００２４】
ここで、軸流ファン２０が回転軸２の回転により駆動され、外気が回転機１内に吸引される。そして、回転機１内に吸引された外気が、冷却風となって、図２に矢印で示されるように、第２通風路３０ｂ、連通路３０ｃ、および第１通風路３０ａを通って第１固定子鉄心９から排出される。そして、界磁コイル１２での発熱は、連通路３０ｃ内を界磁コイル１２の端面および外周面に沿って流れる冷却風に放熱される。そして、界磁コイル１２での発熱の残部が、第１および第２固定子鉄心９，１０のコアバック９ａ，１０ａからフレーム１３に伝達され、フレーム１３の表面から放熱される。
【００２５】
また、多相コイル１１での発熱は、第１および第２固定子鉄心９，１０のスロット９ｃ，１０ｃ内を多相コイル１１に沿って流れる冷却風に放熱される。そして、多相コイル１１での発熱の残部が、第１および第２固定子鉄心９，１０のティース９ｂ、１０ｂおよびコアバック９ａ，１０ａからフレーム１３に伝達され、フレーム１３の表面から放熱される。
【００２６】
このように、この実施の形態１によれば、界磁コイル１２での発熱が効果的に放熱されるので、界磁コイル１２への通電電流を増やして、界磁起磁力を増加させても、界磁コイル１２が過度に温度上昇することがない。そこで、界磁起磁力を増加させるため、界磁コイル１２の巻装スペースを増やして、界磁コイル１２の巻数を増加させる必要がない。つまり、界磁コイル１２の巻装スペースを径方向外方に拡張することに起因する回転機１の体格の増大、あるいは巻装スペースを軸方向に拡張することに起因する共振振動数の低下、即ち危険回転数の低下が未然に回避される。
【００２７】
従って、この実施の形態１によれば、回転機１の体格を大きくすることなく、かつ危険回転数を低下させることなく、トルク出力を高めることができる。
さらに、回転機１を車載用に適用しても、回転機１の第１および第２固定子鉄心９，１０およびフレーム１３などの鉄系部品と界磁コイル１２との熱膨張係数の差に起因する熱応力の発生が抑制され、耐久性を高めることができる。
【００２８】
なお、上記実施の形態１では、第１および第２通風路が、コアバックの各スロットの径方向外方位置に、かつ周方向に等角ピッチで、コアバックを厚み方向に貫通するように形成されているものとしているが、第１および第２通風路は、必ずしも周方向に等角ピッチに配列されている必要はなく、その個数も必ずしもスロットの個数と一致させる必要はない。
【００２９】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る回転機に適用されるフレームを示す斜視図、図５はこの発明の実施の形態２に係る回転機の主要構成を示す縦断面図である。
【００３０】
図４において、フレーム１３Ａは、鉄等の塊状磁性体を用いて円筒状に作製され、排気通路としての通風穴３１ａ，３１ｂが界磁コイル１２の軸方向長さと同等の距離だけ軸方向に離間して、周方向に等角ピッチで６つずつ穿設されている。
なお、この実施の形態２では、フレーム１３に代えてフレーム１３Ａを用いている点を除いて実施の形態１と同様に構成されている。
【００３１】
この実施の形態２による回転機１Ａでは、図５に示されるように、第１および第２通風路３０ａ，３０ｂの界磁コイル１２側が通風穴３１ａ，３１ｂを介してフレーム１３Ａの外部に連通されている。そして、軸流ファン２０が回転軸２の両端部に固着されている。
【００３２】
そこで、両軸流ファン２０が回転駆動されると、外気が軸方向の両側から回転機１内に吸引される。そして、回転機１内に吸引された外気が、冷却風となって、図５に矢印で示されるように、第１および第２通風路３０ａ，３０ｂ、および通風穴３１ａ，３１ｂからなる冷却風流通路を通ってフレーム１３Ａの外部に排出される。そして、界磁コイル１２での発熱は、第１および第２通風路３０ａ，３０ｂ内を流れて界磁コイル１２に至り、界磁コイル１２の端面に沿って流れて通風穴３１ａ，３１ｂから排出される冷却風に放熱される。また、界磁コイル１２での発熱の残部が、第１および第２固定子鉄心９，１０のコアバック９ａ，１０ａを介して、あるいは直接フレーム１３Ａに伝達され、フレーム１３Ａの表面から放熱される。
【００３３】
従って、この実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態２では、通風穴３１ａ，３１ｂを第１および第２通風路３０ａ，３０ｂの界磁コイル１２側に連結させるように円筒状のフレーム１３Ａに穿設して冷却風流通路を構成しているので、上記実施の形態１のように、フレームを段付き円筒状に作製する必要がなく、低コスト化が図られるとともに、フレーム１３Ａの外径の増大が抑えられ、小型、軽量化が図られる。
【００３４】
なお、上記実施の形態２では、第１および第２通風路が第１および第２固定子鉄心に形成され、通風穴が第１および第２通風路の界磁コイル側に連結するようにフレームに穿設されているものとしているが、通風路を第１および第２固定子鉄心の一方に形成し、通風穴を通風路の界磁コイル側に連結するようにフレームに穿設してもよい。
【００３５】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３に係る回転機の主要構成を示す縦断面図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図である。
【００３６】
図６および図７において、フレーム１３Ｂは、鉄等の塊状磁性体を用いて円筒状に作製され、界磁コイル１２Ａは、導体線を円筒状に巻回した径の異なる円筒状コイルからなるリング状体としての２つの分割界磁コイル１２ａ，１２ｂを所定の隙間を確保して同心状に配置して構成されている。
なお、この実施の形態３では、界磁コイル１２およびフレーム１３に代えて界磁コイル１２Ａおよびフレーム１３Ｂを用いている点を除いて実施の形態１と同様に構成されている。
【００３７】
この実施の形態３による回転機１Ｂでは、図６および図７に示されるように、第１および第２通風路３０ａ，３０ｂが分割界磁コイル１２ａ，１２ｂ間の隙間、即ち連通路３２を介して連通されている。
【００３８】
そこで、軸流ファン２０が回転駆動されると、外気が軸方向の両側から回転機１内に吸引される。そして、回転機１内に吸引された外気が、冷却風となって、図６に矢印で示されるように、第２通風路３０ｂ、連通路３２、および第１通風路３０ａからなる冷却風流通路を通って第１固定子鉄心９の軸方向外方に排出される。そして、分割界磁コイル１２ａ，１２ｂでの発熱は、第２通風路３０ｂ内を流れて界磁コイル１２Ａに至り、分割界磁コイル１２ａの外周面および分割界磁コイル１２ｂの内周面に沿って流れ、その後第１通風路３０ａ内を流れて第１固定子鉄心１０から排出される冷却風に放熱される。また、界磁コイル１２Ａでの発熱の残部が、第１および第２固定子鉄心９，１０のコアバック９ａ，１０ａを介して、あるいは直接フレーム１３Ｂに伝達され、フレーム１３Ｂの表面から放熱される。
【００３９】
従って、この実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態３では、第１および第２通風路３０ａ，３０ｂが分割界磁コイル１２ａ，１２ｂ間に形成された連通路３２により連通されているので、上記実施の形態１のように、フレームを段付き円筒状に作製する必要がなく、低コスト化が図られるとともに、フレーム１３Ｂの外径の増大が抑えられ、小型、軽量化が図られる。
【００４０】
なお、上記実施の形態３では、界磁コイルが２つの分割界磁コイルに分割されているものとしているが、界磁コイルの分割数は２に限定されるものではなく、３以上に分割されていてもよい。また、２つの分割界磁コイルの径方向幅についても、任意に設定することができる。
【００４１】
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４に係る回転機の主要構成を示す縦断面図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ矢視断面図、図１０は図８のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【００４２】
図８乃至図１０において、フレーム１３Ｃは、鉄等の塊状磁性体を用いて円筒状に作製され、溝方向を軸方向とする凹溝３３がフレーム１３Ｃの内周面に周方向に等角ピッチで６つ凹設されている。界磁コイル１２Ｂは、導体線を円筒状に巻回した径の異なる円筒状コイルからなるリング状体としての２つの分割界磁コイル１２ａ，１２ｃを所定の隙間を確保して同心状に配置して構成されている。そして、分割界磁コイル１２ｃは、導体線を円筒状に巻回してなる円筒状コイルをフレーム１３Ｃの内周面の内面形状に適合するように変形されている。即ち、分割界磁コイル１２ｃの周方向の６箇所が、凹溝３３内に収納されるように外径側に凸状に湾曲している。
なお、この実施の形態４では、界磁コイル１２Ａおよびフレーム１３Ｂに代えて界磁コイル１２Ｂおよびフレーム１３Ｃを用いている点を除いて実施の形態３と同様に構成されている。
【００４３】
この実施の形態４による回転機１Ｃでは、図８に示されるように、第１および第２通風路３０ａ，３０ｂが分割界磁コイル１２ａ，１２ｃ間の隙間、即ち連通路３４を介して連通されている。
【００４４】
そこで、両軸流ファン２０が回転駆動されると、外気が軸方向の両側から回転機１内に吸引される。そして、回転機１内に吸引された外気が、冷却風となって、図８に矢印で示されるように、第２通風路３０ｂ、連通路３４、および第１通風路３０ａからなる冷却風流通路を通って第１固定子鉄心９の軸方向外方に排出される。そして、分割界磁コイル１２ａ，１２ｃでの発熱は、第２通風路３０ｂ内を流れて界磁コイル１２Ｂに至り、分割界磁コイル１２ａの外周面および分割界磁コイル１２ｃの内周面に沿って流れ、その後第１通風路３０ａ内を流れて第１固定子鉄心１０から排出される冷却風に放熱される。また、界磁コイル１２Ｂでの発熱の残部が、第１および第２固定子鉄心９，１０のコアバック９ａ，１０ａを介して、あるいは直接フレーム１３Ｃに伝達され、フレーム１３Ｃの表面から放熱される。
【００４５】
従って、この実施の形態４においても、上記実施の形態３と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態４では、分割界磁コイル１２ｃの周方向の６箇所の部位が外径側に凸状に湾曲しているので、分割界磁コイル１２ａ，１２ｃ間に形成された連通路３４の通路断面積が増大される。これにより、冷却風と界磁コイル１２Ｂとの接触面積が増大し、界磁コイル１２Ｂの放熱効果が高められる。
【００４６】
実施の形態５．
図１１はこの発明の実施の形態５に係る回転機の主要構成を示す縦断面図である。
【００４７】
図１１において、第２通風路３５ｂが、第２固定子鉄心１０Ａのコアバック１０ａの各スロット１０ｃの径方向外方位置に、周方向に等角ピッチで、かつ開口３６を介してスロット１０ｃと連通するように、コアバック１０ａを厚み方向に貫通するように形成されている。また、図示していないが、第１固定子鉄心が、第２固定子鉄心１０Ａと同一形状に作製されている。すなわち、第１通風路が、第１固定子鉄心のコアバックの各スロットの径方向外方位置に、周方向に等角ピッチで、かつ開口を介してスロットと連通するように、コアバックを厚み方向に貫通するように形成されている。
なお、この実施の形態５では、第１および第２固定子鉄心９，１０に代えて第１固定子鉄心および第２固定子鉄心１０Ａを用いている点を除いて実施の形態１と同様に構成されている。
【００４８】
この実施の形態５による回転機１Ｄでは、図１１に示されるように、第１固定子鉄心に形成された第１通風路と第２固定子鉄心１０Ａに形成された第２通風路３５ｂとがフレーム１３に形成された連通路３０ｃを介して連通されている。
【００４９】
そこで、軸流ファンが回転駆動されると、外気が軸方向の両側から回転機１Ｄ内に吸引される。そして、回転機１Ｄ内に吸引された外気が、冷却風となって、第２通風路３５ｂ、連通路３０ｃ、および第１固定子鉄心に形成された第１通風路からなる冷却風流通路を通って第１固定子鉄心の軸方向外方に排出される。そして、界磁コイル１２での発熱は、連通路３０ｃ内を界磁コイル１２の両端面および外周面に沿って流れる冷却風に放熱される。そして、界磁コイル１２での発熱の残部が、第１固定子鉄心のコアバックから、および第２固定子鉄心１０Ａのコアバック１０ａからフレーム１３に伝達され、フレーム１３の表面から放熱される。
【００５０】
従って、この実施の形態５においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態５では、第２通風路３５ｂがコアバック１０ａの外周面に開口していないので、第２固定子鉄心１０Ａの外周面とフレーム１３との接触面積が増大する。そこで、界磁コイル１２から第２固定子鉄心１０Ａのコアバック１０ａに伝達された熱がコアバック１０ａからフレーム１３に効果的に伝達される。同様に、第１通風路が第１固定子鉄心のコアバックの外周面に開口していないので、第１固定子鉄心の外周面とフレーム１３との接触面積が増大する。そこで、界磁コイル１２から第１固定子鉄心のコアバックに伝達された熱がコアバックからフレーム１３に効果的に伝達される。従って、この実施の形態５によれば、界磁コイル１２の放熱効果が高められる。
【００５１】
なお、上記実施の形態５では、第１および第２通風路が第１および第２固定子鉄心のスロットのそれぞれに開口するものとしているが、第１および第２通風路は必ずしもスロットのそれぞれに開口されている必要はない。また、周方向に配列している第１および第２通風路がスロットとコアバック外周面とに交互に開口するようにしてもよい。
【００５２】
実施の形態６．
図１２はこの発明の実施の形態６に係る回転機の主要構成を示す縦断面図である。
【００５３】
図１２において、回転機１Ｅは、回転軸２に同軸に固着された回転子３Ａと、回転子３Ａを囲繞するように配設された固定子鉄心８Ａに多相コイル１１を巻装してなる固定子７Ａと、界磁手段としての界磁コイル１２と、回転軸２の軸端に固着された軸流ファン２０と、回転子３Ａ、固定子７Ａ、界磁コイル１２、および軸流ファン２０を収納するフレーム１３Ｄと、を備えている。
【００５４】
回転子３Ａは、周方向に半突極ピッチずらして、隔壁６を介して互いに密接して配置された第１および第２回転子鉄心４，５の対を、突極４ａの周方向位置を一致させて第１回転子鉄心４同士を軸方向に隣接させて２対配列させ、それらの回転軸挿入孔に回転軸２を挿通、固着されて構成されている。
【００５５】
固定子鉄心８Ａは、ティース９ｂ，１０ｂの周方向位置を一致させて、かつ隔壁６の軸方向厚み分離間して配置された第１および第２固定子鉄心９，１０の対を、それぞれ第１および第２回転子鉄心４，５を囲繞するように、かつティース９ｂの周方向位置を一致させて第１固定子鉄心９同士を軸方向に隣接させて２対配列させ、フレーム１３Ｄ内に収納保持されている。そして、多相コイル１１は、スロットを跨がないで軸方向に１列に配列されている４本のティース９ｂ、１０ｂに導体線を巻回して構成された３相の相コイルを有する。さらに、界磁コイル１２が第１および第２固定子鉄心９，１０の各対の第１および第２固定子鉄心９，１０のコアバック９ａ，１０ａ間に介装されている。
【００５６】
フレーム１３Ｄは、第１円筒部１３ａ、第３円筒部１３ｃ、および第２円筒部１３ｂからなる段付き円筒体を、第１円筒部１３ａ同士を軸方向に隣接するように連接して構成されている。
【００５７】
このように構成された回転機１Ｅでは、第２通風路３０ｂ、連通路３０ｃ、第１通風路３０ａ、第１通風路３０ａ、連通路３０ｃ、および第２通風路３０ｂからなる冷却風流通路が構成される。
【００５８】
そこで、軸流ファン２０が回転駆動されると、外気が軸方向の両側から回転機１Ｅ内に吸引される。そして、回転機１Ｅ内に吸引された外気が、冷却風となって、図１２に矢印で示されるように、第２通風路３０ｂ、連通路３０ｃ、第１通風路３０ａ、第１通風路３０ａ、連通路３０ｃ、および第２通風路３０ｂからなる冷却風流通路内を流通し、第２固定子鉄心１０から排出される。これにより、各界磁コイル１２での発熱は、連通路３０ｃ内を界磁コイル１２の両端面および外周面に沿って流れる冷却風に放熱される。そして、界磁コイル１２での発熱の残部が、第１および第２固定子鉄心９，１０のコアバック９ａ，１０ａからフレーム１３Ｄに伝達され、フレーム１３Ｄの表面から放熱される。
【００５９】
また、多相コイル１１での発熱は、第１および第２固定子鉄心９，１０のスロット９ｃ，１０ｃ内を多相コイル１１に沿って流れる冷却風に放熱される。そして、多相コイル１１での発熱の残部が、第１および第２固定子鉄心９，１０のティース９ｂ、１０ｂおよびコアバック９ａ，１０ａからフレーム１３Ｄに伝達され、フレーム１３Ｄの表面から放熱される。
【００６０】
従って、この実施の形態６においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００６１】
なお、上記実施の形態６では、第１および第２固定子鉄心の対、および第１および第２回転子鉄心の対が、それぞれ２対配列されているものとしているが、第１および第２固定子鉄心の対、および第１および第２回転子鉄心の対を３対以上配列してもよいことは言うまでもないことである。
また、上記各実施の形態では、界磁極数とスロット数との比が８：６、すなわち極スロット比が４：３であるが、極スロット比は４：３に限定されるものではなく、例えば２：３でもよい。
【００６２】
また、上記各実施の形態では、多相コイルが集中巻き方式で第１および第２固定子鉄心に巻回されているものとしているが、多相コイルは分布巻き方式で第１および第２固定子鉄心に巻回されていてもよい。
また、上記各実施の形態では、隔壁の外径が第１および第２回転子鉄心の外径に一致しているものとしているが、隔壁の外径は必ずしも第１および第２回転子鉄心の外径に一致する必要はない。
【００６３】
また、上記各実施の形態では、磁性薄板として磁性鋼板を用いるものとしているが、磁性薄板は磁性鋼板に限定されるものではなく、例えば電磁鋼板を用いてもよい。
また、上記各実施の形態では、送風手段としての軸流ファンを回転軸の軸端に固着するものとしているが、送風手段は必ずしも回転機に装備されている必要はなく、例えば回転機の外部のファンから冷却風を回転機に送風させるようにしてもよい。
【００６４】
また、上記各実施の形態では、フレームを磁性材料で作製するものとしているが、フレームを非磁性のステンレスやアルミニウムなどで作製してもよい。この場合、磁性材料からなる軸方向磁路形成部材を第１固定子鉄心のコアバック外周面と第２固定子鉄心のコアバック外周面とを連結するように軸方向に延設する必要がある。そして、第１通風路と第２通風路とを連通する連通路は、フレーム、或いは軸方向磁路形成部材に形成すればよい。また、通風路とフレームの径方向外側とを連通する通風穴は、フレームに、或いはフレームと軸方向磁路形成部材とに形成すればよい。
【００６５】
また、上記各実施の形態では、界磁手段として界磁コイルを用いるものとしているが、界磁手段は界磁コイルに限定されるものではなく、永久磁石でもよい。この場合、永久磁石は第１および第２固定子鉄心のコアバック間に介装される。そして、界磁コイルと同様に、永久磁石の過度の温度上昇が抑えられるので、永久磁石の熱減磁が抑えられるとともに、永久磁石と固定子鉄心との熱膨張係数差に起因する熱応力が小さくなり、永久磁石の損傷が抑えられる。
【符号の説明】
【００６６】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ  回転機、２  回転軸、３，３Ａ  回転子、４  第１回転子鉄心、４ａ  突極、４ｂ  基部、５  第２回転子鉄心、５ａ  突極、５ｂ  基部、７，７Ａ  固定子、８，８Ａ  固定子鉄心、９  第１固定子鉄心、９ａ  コアバック、９ｂ  ティース、９ｃ  スロット、１０，１０Ａ  第２固定子鉄心、１０ａ  コアバック、１０ｂ  ティース、１０ｃ  スロット、１１  多相コイル、１２，１２Ａ，１２Ｂ  界磁コイル（界磁手段）、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  分割界磁コイル（リング状体）、１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ  フレーム（軸方向磁路形成部材）、３０ａ  第１通風路、３０ｂ，３５ｂ  第２通風路、３０ｃ  連通路、３１ａ，３１ｂ  通風穴(排気通路）、３２  連通路、３３  凹溝、３４  連通路。
【図１】
2010259289.tif 000003
【図２】
2010259289.tif 000004
【図３】
2010259289.tif 000005
【図４】
2010259289.tif 000006
【図５】
2010259289.tif 000007
【図６】
2010259289.tif 000008
【図７】
2010259289.tif 000009
【図８】
2010259289.tif 000010
【図９】
2010259289.tif 000011
【図１０】
2010259289.tif 000012
【図１１】
2010259289.tif 000013
【図１２】
2010259289.tif 000014