(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒部材、および該円筒部材の軸方向両端に配設された一対の端板を有するハウジングと、
シャフトの軸方向両端側を上記一対の端板に回転可能に支持されて上記ハウジング内に配設されたロータと、
ブレードを有し、上記ロータの軸端に配設された冷却ファンと、
複数のティースが、それぞれ円環状のコアバックの内周壁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配列されたステータコア、および該ティースのそれぞれに巻装された集中巻コイルからなるステータコイルを有し、上記ロータを囲繞するように上記円筒部材に保持されたステータと、
上記冷却ファンの径方向外方に位置する上記集中巻コイルのコイルエンドと上記端板との間に配設された風路分割板と、を備え、
上記冷却ファンから吹き出されて上記ステータコアと上記風路分割板との間を径方向外方に流れた後、該風路分割板と上記端板との間を径方向内方に流れて該冷却ファンに戻る冷却空気の循環経路が形成される回転電機において、
周方向に隣り合う上記集中巻コイルのコイルエンド間の隙間の径方向外方に配設され、上記冷却ファンから吹き出されて該コイルエンド間の隙間を径方向外方に流れた上記冷却空気を軸方向外方の流れに変換する第１の風路変換手段を備えていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
上記風路分割板と上記端板との間に上記第１の風路変換手段と軸方向に相対するように配設され、上記第１の風路変換手段で変換された上記冷却空気の軸方向外方の流れを径方向内方の流れに変換する第２の風路変換手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
巻胴部、および該巻胴部の長さ方向の両端に一体に形成された一対の鍔部を有する絶縁部材を備え、
上記集中巻コイルは、上記巻胴部をその長さ方向を径方向に向けて上記ティースの端面上に位置させ、かつ該一対の鍔部を上記コアバックの端面上および上記ティースの端面の内周端上に位置させて、上記絶縁部材を上記ステータコアの両端面に配設させ、導体線を該ティースおよび該ティースの両端に配設された該巻胴部周りに巻回して作製され、
上記第１の風路変換手段が、上記絶縁部材の上記コアバックの端面上に位置する上記鍔部の周方向両側部に形成され、
第３の風路変換手段が、上記絶縁部材の上記コアバックの端面上に位置する上記鍔部の周方向中央部の径方向内方に面する部位に形成され、
通風溝が、上記巻胴部の表面に、径方向内方から上記第３の風路変換手段に至るように凹設され、
上記冷却ファンから吹き出されて上記通風溝と上記集中巻コイルとの間を径方向外方に流れた上記冷却空気を上記第３の風路変換手段により軸方向外方の流れに変換することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転電機。
【請求項４】
リング状平板に作製され、上記ステータの上記集中巻コイルの軸方向外方に配設されて、上記集中巻コイルを結線して所定の交流巻線を構成する結線板を備え、該結線板が上記風路分割板を兼用していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
上記ロータは、筒状のロータコア保持部、および該ロータコア保持部の軸方向の一端から径方向外方に延出したフランジ部を有するスパイダーと、上記ロータコア保持部に外嵌状態に嵌装、固定されたロータコアと、それぞれ穴方向を軸方向として上記ロータコアの外周側を貫通するように形成されて周方向に所定のピッチで配設された磁石挿入穴に収納された永久磁石と、上記ロータコア保持部の軸方向他端側に嵌装、固定され、上記フランジ部とともに上記ロータコアの軸方向の移動を規制するロータコア押さえ板と、上記ロータコア保持部に内嵌状態に嵌装、固定された上記シャフトと、を備え、
上記フランジ部および上記ロータコア押さえ板の少なくとも一方が上記ブレードを有し、上記冷却ファンを構成していることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項６】
上記ブレードは、上記フランジ部および上記ロータコア押さえ板の少なくとも一方の上記ロータコアと逆側の面に形成されていることを特徴とする請求項５記載の回転電機。
【請求項７】
上記ブレードは、上記フランジ部および上記ロータコア押さえ板の少なくとも一方の上記ロータコアに相対する面に形成されていることを特徴とする請求項５記載の回転電機。
【請求項８】
上記ブレードは、その幅が外周側から内周側に向って漸次広くなるように形成されていることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の回転電機。
【請求項９】
上記ブレードの枚数が、上記永久磁石の個数と上記ステータコアのスロット数との約数の倍数と異なっていることを特徴とする請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１０】
上記冷却ファンが上記ロータの軸方向両端に配設され、両冷却ファンに形成された上記ブレードの枚数が異なることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば電気自動車用モータなどに適用される回転電機に関し、特にステータコイルのコイルエンドの冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転電機の冷却装置は、回転子の軸方向端部に設けた撹拌ファンと、固定子コイルの端部に近接して設けた仕切りと、中子リング端部に設けた冷却フィンと、を備え、撹拌ファンにより撹拌された冷却空気が、固定子コイルのコイルエンドのコイル隙間を通り、ついで冷却フィン間を通った後、仕切りの固定子コイルと反対側を通って撹拌ファンに戻る順路を循環するように構成されていた（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２００７−１３５３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の回転電機の冷却装置では、コイルエンドのコイル隙間および冷却フィン間を通過した冷却空気が、固定子フレームの内周壁面に当たり、軸方向および周方向に拡散するので、冷却空気の意図した循環流が効率よく形成されず、コイルエンドの冷却性能が低下するという課題があった。【０００５】
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、集中巻コイルのコイルエンドを冷却してハウジングの内周壁面に到達する冷却空気の径方向外方の流れを軸方向外方の流れに変換して、冷却空気の循環流を効率よく形成し、集中巻コイルのコイルエンドの冷却性能を高めることができる回転電機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る回転電機は、円筒部材、および該円筒部材の軸方向両端に配設された一対の端板を有するハウジングと、シャフトの軸方向両端側を上記一対の端板に回転可能に支持されて上記ハウジング内に配設されたロータと、ブレードを有し、上記ロータの軸端に配設された冷却ファンと、複数のティースが、それぞれ円環状のコアバックの内周壁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配列されたステータコア、および該ティースのそれぞれに巻装された集中巻コイルからなるステータコイルを有し、上記ロータを囲繞するように上記円筒部材に保持されたステータと、上記冷却ファンの径方向外方に位置する上記集中巻コイルのコイルエンドと上記端板との間に配設された風路分割板と、を備えている。そして、上記冷却ファンから吹き出されて上記ステータコアと上記風路分割板との間を径方向外方に流れた後、該風路分割板と上記端板との間を径方向内方に流れて該冷却ファンに戻る冷却空気の循環経路が形成されている。さらに、周方向に隣り合う上記集中巻コイルのコイルエンド間の隙間の径方向外方に配設され、上記冷却ファンから吹き出されて該コイルエンド間の隙間を径方向外方に流れた上記冷却空気を軸方向外方の流れに変換する第１の風路変換手段を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、冷却ファンから吹き出されてコイルエンド間の隙間を径方向外方に流れた冷却空気が第１の風路変換手段により軸方向外方の流れに変換される。そこで、コイルエンド間の隙間を径方向外方に流れて円筒部材の内周壁面に当たることに起因する冷却空気の周方向流れの発生が抑制される。これにより、冷却ファンから吹き出された冷却空気が効率的に風路分割板の端板側に送り込まれるので、集中巻コイルのコイルエンドを冷却するための循環経路を流れる冷却空気の循環流が効率よく形成され、集中巻コイルの冷却性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機の構成を説明する分解斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る回転電機のケースの構成を説明する分解斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの構成を説明する分解斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの結線板未装着状態を示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの結線板未装着状態を示す要部拡大図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータにおける絶縁部材を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータにおけるコアユニットを示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る回転電機のロータの構成を説明する分解斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る回転電機における結線板が未装着のステータとロータの組立状態を示す端面図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る回転電機におけるステータとロータの組立状態を示す端面図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係る回転電機における風路分割板を示す斜視図である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す要部断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態２に係る回転電機のステータの結線板未装着状態を示す斜視図である。
【図１４】この発明の実施の形態２に係る回転電機のステータにおける絶縁部材を示す斜視図である。
【図１５】この発明の実施の形態２に係る回転電機のステータにおけるコアユニットを示す斜視図である。
【図１６】この発明の実施の形態３に係る回転電機のロータの構成を説明する斜視図である。
【図１７】この発明の実施の形態３に係る回転電機のロータにおけるスパイダーの構成を説明する斜視図である。
【図１８】この発明の実施の形態４に係る回転電機のロータの構成を説明する斜視図である。
【図１９】この発明の実施の形態５に係る回転電機のロータにおけるブレード形状を説明する要部平面図である。
【図２０】この発明の実施の形態６に係る回転電機のステータにおける絶縁部材を示す斜視図である。
【図２１】この発明の実施の形態７に係る回転電機のステータにおける絶縁部材を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の回転電機の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の構成を説明する分解斜視図、図２はこの発明の実施の形態１に係る回転電機のケースの構成を説明する分解斜視図、図３はこの発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの構成を説明する分解斜視図、図４はこの発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの結線板未装着状態を示す斜視図、図５はこの発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの結線板未装着状態を示す要部拡大図、図６はこの発明の実施の形態１に係る回転電機のステータにおける絶縁部材を示す斜視図、図７はこの発明の実施の形態１に係る回転電機のステータにおけるコアユニットを示す斜視図、図８はこの発明の実施の形態１に係る回転電機のロータの構成を説明する分解斜視図、図９はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における結線板が未装着のステータとロータの組立状態を示す端面図、図１０はこの発明の実施の形態１に係る回転電機におけるステータとロータの組立状態を示す端面図、図１１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における風路分割板を示す斜視図、図１２はこの発明の実施の形態１に係る回転電機を示す要部断面図である。
【００１１】
図１において、回転電機１００は、ハウジング１と、ハウジング１内に回転可能に配設されるロータ２０と、ロータ２０を囲繞するようにハウジング１内に保持されるステータ３０と、を備える。
【００１２】
ハウジング１は、図２に示されるように、ステータ３０を保持するインナーケース２と、インナーケース２に外嵌状態に嵌装されるアウターケース１０と、第１カバー１３と、第２カバー１４と、中間カバー１５と、を備える。
【００１３】
インナーケース２は、円筒部３と底部４からなる有底円筒状に作製されている。底部４は、円形平板の軸心位置に貫通穴を有するリング状に作製されている。放熱フィン５が、それぞれ底部４の内壁面に垂直に立設されて径方向に延在し、周方向に所定のピッチで複数配列されている。さらに、傾斜部６が、図１２に示されるように、円筒部３と底部４との交差部に周方向の全周にわたる環状に突設されている。また、第１流路用溝７が、円筒部３の外周壁面に軸方向の一側から他側に螺旋状に凹設され、第２流路用溝８が、底部４の外壁面にＣ字状に凹設されている。そして、第１流路用溝７の軸方向の他端と第２流路用溝８の一端とが連通穴９により連通されている。
【００１４】
ここで、傾斜部６の表面である第２傾斜面６ａは、第２の風路変換手段を構成し、インナーケース２の軸心と平行な方向に対して４５°傾斜している。つまり、第２傾斜面６ａのインナーケース２の軸心に対する傾斜角度が４５°である。また、第２傾斜面６ａとインナーケース２の軸心を含む平面との交差部は線分である。なお、インナーケース２の軸心はステータ３０の軸心と一致する。
【００１５】
アウターケース１０は、軸方向一端に鍔部を有する円筒状に作製されている。注入口１１および排水口１２が、アウターケース１０の軸方向一端側および他端側に形成されている。
第１および第２カバー１３，１４は、軸心位置に軸貫通穴を有する円環状平板に作製されている。中間カバー１５は、軸心位置に軸貫通穴を有する円環状平板に作製され、基板収納凹部１５ａが一面に凹設されている。
【００１６】
このように構成されたハウジング１を組立てるには、まず、アウターケース１０をインナーケース２の軸方向一端側から外嵌状態に嵌装する。ついで、第２カバー１４をアウターケース１０の軸方向一端に締着固定し、さらに中間カバー１５の一面に重ねられた第１カバー１３をインナーケース２の底部４に締着固定し、ハウジング１が組立てられる。これにより、第１流路用溝７がアウターケース１０の内周壁面により封止され、第２流路用溝８が中間カバー１５の他面により封止され、注入口１１から第１流路用溝７の一端に入り、第１流路用溝７の他端から連通穴９を介して第２流路用溝８の一端に入り、第２流路用溝８の他端から排水口１２に至る冷却水流通路が構成される。また、必要に応じ、コントロール基板１６などが、基板収納凹部１５ａに収納される。ここで、インナーケース２の円筒部３とアウターケース１０とがハウジング１の円筒部材を構成し、インナーケース２の底部４、第１カバー１３、第２カバー１４、中間カバー１５がハウジング１の端板を構成している。
【００１７】
ロータ２０は、図８に示されるように、２０個の磁石収納穴２２がそれぞれ穴方向を軸方向として外周縁部に穿設されて周方向に等角ピッチに配設された円環状のロータコア２１と、ロータコア２１の軸心位置に挿通、固定されるシャフト２３と、磁石収納穴２２のそれぞれに収納、固着された永久磁石２４と、を備えている。そして、冷却ファン２５が、ロータコア２１の軸方向両端面に固着されている。
【００１８】
ステータ３０は、円環状のステータコア３１と、ステータコア３１に巻装された集中巻コイル３４からなるステータコイル３３と、を備えている。
【００１９】
ステータコア３１は、断面円弧状のコアバック部３２ａとコアバック部３２ａの内周面の周方向中央部から径方向内方に突設されたティース３２ｂとからなる断面Ｔ字状のコアブロック３２を、周方向に２４個配列して円環状に構成されている。
【００２０】
絶縁部材３５は、絶縁性樹脂の樹脂成型体であり、図６に示されるように、第１鍔部３６と第２鍔部３７とが巻胴部３８の長さ方向の両端に一体に形成されている。そして、第１傾斜面３９が、第１鍔部３６の両側部の第２鍔部３７と相対する面に、軸方向外方に向って、第２鍔部３７から漸次離れる面形状に形成されている。絶縁部材３５は、巻胴部３８の裏面がティース３２ｂの端面に接し、第１鍔部３６の裏面がコアバック部３２ａの端面に接し、第２鍔部３７の裏面がティース３２ｂの端面の内周端に接するように、コアブロック３２の軸方向両端に配置される。そして、集中巻コイル３４が、図７に示されるように、導体線をティース３２ｂおよびティース３２ｂの両端に配置された絶縁部材３５の巻胴部３８の周りに所定回巻回して作製され、コアユニットを構成している。
【００２１】
結線板４０は、図３に示されるように、絶縁性樹脂からなる樹脂成型体であり、インサート導体をインサート成形してリング状平板に作製されている。また、矩形の通風穴４１が、結線板４０の外周縁部に、周方向に等角ピッチで２４個穿設されている。そして、結線端子４２が各通風穴４１内の周方向の両側から結線板４０の裏面側に延出し、３つの給電端子４３が結線板４０の外周縁部から裏面側に延出している。なお、図示していないが、例えば、結線端子４２に結線された２４個の集中巻コイル３４が、８個ずつの集中巻コイル３４を並列接続して構成されたＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルをＹ結線して３相交流巻線を構成し、３つの給電端子４３がＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの給電端子となるように、結線端子４２および給電端子４３がインサート導体により結線されている。
【００２２】
集中巻コイル３４が巻装されたコアブロック３２が、コアバック部３２ａの周方向側面同士を接するように周方向に環状に配列され、円環状のフレーム（図示せず）に挿入されて、焼きばめなどにより固定され、円環状のステータ３０が、図４に示されるように、作製される。そして、隣り合うコアブロック３２の第１傾斜面３９は、図５に示されるように、面一となって、隣り合う集中巻コイル３４間の径方向外方に位置している。なお、コアバック部３２ａが周方向に環状に配列され、ステータコア３１の円環状のコアバックを構成する。そして、集中巻コイル３４のステータコア３１の軸方向外方に延出する部分がコイルエンド３４ｃとなる。また、集中巻コイル３４の巻き始め端部および巻き終わり端部であるコイル端子３４ａ，３４ｂが集中巻コイル３４の軸方向他端の周方向両側から軸方向に延出している。
【００２３】
ここで、第１傾斜面３９は、第１の風路変換手段を構成し、ステータ３０の軸心と平行な方向に対して４５°傾斜している。つまり、第１傾斜面３９のステータ３０の軸心と平行な方向に対する傾斜角度が４５°である。また、第１傾斜面３９とステータ３０の軸心を含む平面との交差部は線分である。
【００２４】
そして、隣り合う集中巻コイル３４の隣り合うコイル端子３４ａ、３４ｂが通風穴４１内に入るように、結線板４０がステータコア３１に軸方向他端から装着される。そこで、通風穴４１のそれぞれが隣り合うコアブロック３２の第１傾斜面３９に相対し、隣り合う集中巻コイル３４の隣り合うコイル端子３４ａ、３４ｂが各通風穴４１内の周方向の両側に延出する結線端子４２に近接している。そして、コイル端子３４ａ，３４ｂと結線端子４２とが半田などにより接合され、結線板４０がステータ３０に組み付けられる。これにより、８個ずつの集中巻コイル３４を並列接続して構成されたＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルをＹ結線した３相交流巻線に構成されたステータコイル３３が作製される。
【００２５】
風路分割板４５は、図１１に示されるように、絶縁性樹脂からなる樹脂成型体であり、リング状平板に作製されている。また、矩形の通風穴４６、風路分割板４５の外周縁部に、周方向に等角ピッチで２４個穿設されている。
【００２６】
このように構成された回転電機１００を組み立てるには、まず、ロータ２０を組み立てる。さらに、ステータ３０を組み立て、結線板４０をステータ３０の軸方向他端に装着する。
【００２７】
ついで、アウターケース１０をインナーケース２の軸方向一端側からインナーケース２に外嵌状態に嵌装し、中間カバー１５の一面に重ねられた第１カバー１３をインナーケース２の底部４に締着固定する。そして、結線板４０を底部４に向けて、ステータ３０をインナーケース２の軸方向一端側からインナーケース２の円筒部３に圧入、固定する。さらに、風路分割板４５を集中巻コイル３４と所定の隙間を介してステータ３０の軸方向一側に位置するようにインナーケース２の円筒部３内に配設する。このとき、通風穴４６のそれぞれが隣り合うコアブロック３２の第１傾斜面３９に相対するように、風路分割板４５は位置決めされ、ネジ止めなどの固定方法により固定される。
【００２８】
ついで、ロータ２０が、シャフト２３の軸方向他端側を第１カバー１３および中間カバー１５の軸挿通穴に装着されたベアリング２６に圧入して、インナーケース２の円筒部３内に挿入される。そして、シャフト２３の軸方向一端側を第２カバー１４の軸挿通穴に装着されたベアリング２６に圧入し、第２カバー１４をアウターケース１０の軸方向一端に締着固定し、回転電機１００が組み立てられる。
【００２９】
このように組み立てられた回転電機１００では、シャフト２３の一端側がベアリング２６を介して第２カバー１４の軸挿通穴に支持され、シャフト２３の他端側がベアリング２６を介して第１カバー１３および中間カバー１５の軸挿通穴に支持されて、ロータ２０がステータ３０の内部に回転可能に配設されている。
【００３０】
第１流路用溝７がアウターケース１０の内周壁面により封止され、第２流路用溝８が中間カバー１５の他面により封止され、注入口１１から第１流路用溝７の一端に入り、第１流路用溝７の他端から連通穴９を介して第２流路用溝８の一端に入り、第２流路用溝８の他端から排水口１２に至る、冷却機構としての冷却水流通路が構成される。
【００３１】
風路分割板４５が、集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃに対して所定の隙間をもって、ステータ３０の軸方向一端側に配設されているので、冷却ファン２５から吹き出されてコイルエンド３４ｃ間を通って径方向外方に流れた後、径方向内方に流れて冷却ファン２５に戻る冷却空気の循環経路がステータ３０の軸方向一端側に構成される。そして、冷却ファン２５から吹き出されてコイルエンド３４ｃ間を径方向外方に流れる冷却空気の流れと、径方向内方に流れて冷却ファン２５に戻る冷却空気の流れとの干渉が、風路分割板４５により阻止され、冷却空気のスムーズな循環流が得られる。
【００３２】
結線板４０が、集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃに対して所定の隙間をもって、ステータ３０の軸方向他端側に配設されているので、冷却ファン２５から吹き出されてコイルエンド３４ｃ間を通って径方向外方に流れた後、径方向内方に流れて冷却ファン２５に戻る冷却空気の循環経路がステータ３０の軸方向他端側に構成される。そして、冷却ファン２５から吹き出されてコイルエンド３４ｃ間を径方向外方に流れる冷却空気の流れと、径方向内方に流れて冷却ファン２５に戻る冷却空気の流れとの干渉が、結線板４０により阻止され、冷却空気のスムーズな循環流が得られる。このように、この結線板４０は、風路分割板を兼用しているので、冷却空気が結線板４０付近に流れ、結線板４０自体の冷却が可能となる。
【００３３】
隣り合う絶縁部材３５の第１傾斜面３９が、図９に示されるように、隣り合う集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃの径方向外方に位置している。さらに、ステータ３０の軸方向他端に装着された結線板４０の通風穴４１が、図１０および図１２に示されるように、それぞれ隣り合う絶縁部材３５の第１傾斜面３９と軸方向に相対している。また、ステータ３０の軸方向一端側に配設された風路分割板４５の通風穴４６が、図１２に示されるように、それぞれ隣り合う絶縁部材３５の第１傾斜面３９と軸方向に相対している。結線板４０および風路分割板４５は、集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃに近づけて配設し、結線板４０および風路分割板４５と絶縁部材３５との間のインナーケース２の円筒部３の内周壁面の露出を低減することが好ましい。
【００３４】
冷却ファン２５のブレード２５ａは、図９、図１０および図１２に示されるように、その外周端がステータコア３１のティース３２ｂの内周端を超えて集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃに近づくように、ロータコア２１から径方向外方に延出されている。また、結線板４０および風路分割板４５は、図１０および図１２に示されるように、径方向に関して、冷却ファン２５のブレード２５ａの外周部とオーバーラップしている。
【００３５】
つぎに、回転電機１００の動作について説明する。
先ず、外部電源より交流電力が給電端子４３を介してステータコイル３３に給電され、ロータ２０が回転駆動される。つまり、回転電機１００は、極数２０、スロット数２４のインナーロータ型の３相モータとして動作する。
【００３６】
ロータ２０の回転により、冷却空気が、図１２中矢印で示されるように、冷却ファン２５から吹き出され、集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃ間を径方向外方に流れる。そして、集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃ間を径方向外方に流れた冷却空気は、第１傾斜面３９に当たり、軸方向外方の流れに変換される。
【００３７】
ロータ２０の軸方向一端側では、軸方向外方の流れに変換された冷却空気は、通風穴４６を通って風路分割板４５の第２カバー１４側に流入し、風路分割板４５と第２カバー１４との間を径方向内方に流れ、風路分割板４５の内周側を通って、冷却ファン２５に戻される。これにより、集中巻コイル３４での発熱は、コイルエンド３４ｃから冷却空気に放熱される。冷却空気に放熱された熱は、第２カバー１４に伝達され、その一部が第２カバー１４の表面から放熱され、残部が第２カバー１４から円筒部３に伝達され、第１流路用溝７を流通する冷却水に放熱される。
【００３８】
一方、ロータ２０の軸方向他端側では、軸方向外方の流れに変換された冷却空気は、通風穴４１を通って結線板４０の底部４側に流入し、結線板４０と底部４との間を放熱フィン５に沿って径方向内方に流れ、結線板４０の内周側を通って、冷却ファン２５に戻される。これにより、集中巻コイル３４での発熱は、コイルエンド３４ｃから冷却空気に放熱される。さらに、冷却空気に放熱された熱は、放熱フィン５を介して底部４に伝達され、第２流路用溝８を流通する冷却水に放熱される。
【００３９】
また、冷却水が、注入口１１から注入され、第１流路用溝７および第２流路用溝８を流れ、排水口１２から排水される。これにより、ステータ３０で発生し、円筒部３および底部４に伝達された熱が冷却水に放熱される。
【００４０】
この実施の形態１によれば、第１傾斜面３９が隣り合う集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃ間の径方向外方に位置するように配設されているので、冷却ファン２５から吹き出されて集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃ間を通って径方向外方に流れた冷却空気は、第１傾斜面３９により、軸方向外方に流される。つまり、集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃ間を通って径方向外方に流れて円筒部３の内壁面に当たることに起因する冷却空気の周方向流れの発生が抑制される。そこで、冷却ファン２５から吹き出された冷却空気が効率的に結線板４０の底部４側、および風路分割板４５の第２カバー１４側に送り込まれるので、集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃを冷却するための循環経路を流れる冷却空気の循環流が効率よく形成され、循環流の風量が確保され、集中巻コイル３４の冷却性能を高めることができる。
【００４１】
また、第１傾斜面３９が集中巻コイル３４を巻装するためにコアブロック３２の軸方向両端面に配設される絶縁部材３５の第１鍔部３６に形成されているので、第１傾斜面３９を形成するための新たな部材が不要となり、部品点数を削減できる。
また、第１傾斜面３９が第１鍔部３６の周方向両側部の径方向内方に向いた面に凹設されているので、周方向に連なった２つの第１傾斜面３９の周方向両側には、第１傾斜面３９と直交する壁面が形成されている。そこで、第１傾斜面３９に当たった冷却空気は、周方向への拡散がその壁面により阻止されて、効率よく軸方向外方に流される。
【００４２】
また、第２傾斜面６ａが第１傾斜面３９と軸方向に対向するように形成されているので、第１傾斜面３９により軸方向外方の流れに変換され、通風穴４１を介して結線板４０の底部４側に流入した冷却空気は、第２傾斜面６ａにより径方向内方の流れに変換される。そこで、軸方向外方に流れて底部４の内壁面に当たることに起因する冷却空気の周方向流れの発生が抑制される。
また、第２傾斜面６ａが円筒部３と底部４との交差部に一体に形成されているので、インナーケース２の作製時に、第２傾斜面６ａを一体に形成できる。そこで、第２傾斜面６ａを形成するための新たな部材が不要となり、部品点数を削減できる。
【００４３】
また、結線板４０が風路分割板を兼用しているので、部品点数を削減できる。
また、放熱フィン５が底部４の内壁面に放射状に形成されているので、冷却空気の熱が効果的に放熱される。そこで、温度の低い冷却空気を冷却ファン２５に戻すことができ、集中巻コイル３４の冷却性能を高めることができる。
【００４４】
また、第１流路用溝７からなる冷却水流通路が円筒部３とアウターケース１０とで構成されるハウジング１の円筒部材に内蔵されているので、集中巻コイル３４での発熱が循環経路を流れる冷却空気を介して冷却水流通路を流通する冷却水に放熱され、集中巻コイル３４の冷却性能を高めることができる。
また、第２流路用溝８からなる冷却水流通路が底部４と中間カバー１５とで構成されるハウジングの部分に内蔵されているので、集中巻コイル３４での発熱が循環経路を流れる冷却空気を介して冷却水流通路を流通する冷却水に放熱され、集中巻コイル３４の冷却性能を高めることができる。さらに、中間カバー１５の基板収納凹部１５ａ内に収納された発熱素子での発熱を効果的に放熱することができる。
【００４５】
また、冷却ファン２５のブレード２５ａが、ティース３２ｂの内周端を超えて集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃに近づくようにロータコア２１から径方向外方に延在しているので、冷却空気は高い圧力で集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃ間に送り込まれる。そこで、集中巻コイル３４の冷却性能を高めることができる。
また、結線板４０および風路分割板４５が、径方向に関し、冷却ファン２５のブレード２５ａの外周部とオーバーラップしているので、冷却ファン２５から吹き出される冷却空気が軸方向に拡散することなく、径方向外方に流れる。そこで、冷却ファン２５から吹き出される冷却空気がロスなく集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃの冷却に供せられ、集中巻コイル３４の冷却性能を高めることができる。
【００４６】
なお、上記実施の形態１では、通風穴を隣り合う集中巻コイル間の径方向外方に位置する第１傾斜面のそれぞれに軸方向に相対するように結線板に形成するものとしているが、通風穴は、周方向幅を広くして、周方向に連続する３個以上の集中巻コイルの間の径方向外方に位置する第１傾斜面の全てに対して軸方向に相対するように結線板に形成してもよい。この場合、通風穴の個数が削減され、結線板の作製が容易となる。なお、風路分割板に形成される通風穴も、周方向に連続する３個以上の集中巻コイルの間の径方向外方に位置する第１傾斜面の全てに対して軸方向に相対するように風路分割板に形成してもよい。
【００４７】
また、上記実施の形態１では、ハウジングに内蔵された冷却水流通路により冷却機構を構成するものとしているが、冷却機構は、冷却水流通路に限定されず、ハウジングの外表面、例えばアウターケースの外周面にフィンを立設して構成してもよい。
また、上記実施の形態１では、第２傾斜面が円筒部と底部との交差部に形成されているものとしているが、第２傾斜面は、アウターケースと第２カバーとの交差部に形成されてもよい。
【００４８】
また、上記実施の形態１では、放熱フィンがインナーケースの底部の結線板と相対する壁面に形成されているが、放熱フィンは、第２カバーの風路分割板と相対する壁面に形成されてもよい。
また、上記実施の形態１では、結線板がリング状平板に作製され、風路分割板として機能するものとしているが、結線板が例えば周方向や径方向に複数に分割され、風路分割板として機能できない場合には、風路分割板を結線板のステータと逆側に結線板に沿わせて配設すればよい。
【００４９】
また、上記実施の形態１では、第１傾斜面のステータの軸心と平行な方向に対する傾斜角度を４５°としているが、第１傾斜面の傾斜角度は４５°に限定されず、集中巻コイルのコイルエンドを冷却するための循環経路を流れる冷却空気の循環流を効率よく形成できる傾斜角度であればよい。
また、第２傾斜面のインナーケースの軸心と平行な方向に対する傾斜角度を４５°としているが、第２傾斜面の傾斜角度は４５°に限定されず、集中巻コイルのコイルエンドを冷却するための循環経路を流れる冷却空気の循環流を効率よく形成できる傾斜角度であればよい。
さらに言うと、第１および第２傾斜面の傾斜角度は、冷却効率を高めるという観点から、３０°以上、６０°以下することが好ましく、４５°とすることが特に好ましい。
【００５０】
実施の形態２．
図１３はこの発明の実施の形態２に係る回転電機のステータの結線板未装着状態を示す斜視図、図１４はこの発明の実施の形態２に係る回転電機のステータにおける絶縁部材を示す斜視図、図１５はこの発明の実施の形態２に係る回転電機のステータにおけるコアユニットを示す斜視図である。
【００５１】
図１４において、絶縁部材３５Ａは、巻胴部３８と、巻胴部３８の長さ方向の両端に一体に形成された第１および第２鍔部３６，３７と、巻胴部３８の表面に凹設された溝方向を長さ方向とする通風溝５０と、第１鍔部３６の第１鍔部３７側、すなわち径方向内方に面する表面の周方向中央部に溝方向を軸方向とし、溝深さが軸方向外方に向って漸次深くなる傾斜溝５１と、を備えている。そして、通風溝５０と傾斜溝５１とは連通し、傾斜溝５１の底面が第３傾斜面５１ａとなる。
【００５２】
コアユニットは、図１５に示されるように、巻胴部３８の裏面がティース３２ｂの端面に接し、第１鍔部３６の裏面がコアバック部３２ａの端面に接し、第２鍔部３７の裏面がティース３２ｂの端面の内周端に接するように、絶縁部材３５Ａをコアブロック３２の軸方向両端に配置し、導体線をティース３２ｂおよびティース３２ｂの両端に配置された絶縁部材３５Ａの巻胴部３８の周りに所定回巻回して作製されている。
【００５３】
集中巻コイル３４が巻装されたコアブロック３２が、コアバック部３２ａの周方向側面同士を接するように周方向に環状に配列され、円環状のフレーム（図示せず）に挿入されて、焼きばめなどにより固定され、円環状のステータ３０が、図１３に示されるように、作製される。そして、隣り合うコアブロック３２の第１傾斜面３９は、面一となって、隣り合う集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃ間の径方向外方に位置している。また、通風溝５０と集中巻コイル３４とで構成された通風路が、径方向内方から傾斜溝５１に至るように径方向に延在している。ここで、図示していないが、結線板および風路分割板には、通風穴が、傾斜溝５１と軸方向に相対するように形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５４】
この実施の形態２によれば、通風溝５０と集中巻コイル３４とで構成された通風路が、径方向内方から傾斜溝５１に至るように径方向に延在している。そこで、冷却ファン２５から吹き出された冷却空気は、集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃ間のみならず、通風溝５０と集中巻コイル３４とで構成された通風路を通って径方向外方に流れ、第３傾斜面５１ａにより軸方向外方に流される。これにより、冷却空気と集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃとの接触面積が増大し、集中巻コイル３４の冷却性能を高めることができる。
【００５５】
ここで、第３傾斜面５１ａは、第３の風路変換手段を構成する。第３傾斜面５１ａとステータの軸心を含む平面との交差部は線分である。また、第３傾斜面５１ａのステータ３０の軸心と平行な方向に対する傾斜角度は、実施の形態１と同様に、冷却効率を高めるという観点から、３０°以上、６０°以下することが好ましく、４５°とすることが特に好ましい。
【００５６】
実施の形態３．
図１６はこの発明の実施の形態３に係る回転電機のロータの構成を説明する斜視図、図１７はこの発明の実施の形態３に係る回転電機のロータにおけるスパイダーの構成を説明する斜視図である。
【００５７】
図１６および図１７において、スパイダー６０は、ロータコア保持部としての円筒部６１と、円筒部６１の軸方向他端から径方向外方に延出して周方向の全周に延在する、所定厚みの円環状のフランジ部６２と、フランジ部６２の外面に放射状に配設されたブレード６３と、を備える。ロータコア押さえ板６４は、所定厚みの円環状に作製され、その一面に放射状に配設されたブレード６５を備える。ロータコア２１は、円筒部６１に外嵌状態に嵌装され、フランジ部６２とロータコア押さえ板６４とにより挟持されて、シャフト２３に固着されている。なお、ブレード６３，６５は、一定の幅および一定の高さで径方向に延在している。
【００５８】
ロータ２０Ａを組み立てるには、ロータコア２１を円筒部６１の軸方向一端側からフランジ部６２に当たるまで円筒部６１に外嵌状態に嵌め込み、永久磁石２４をロータコア２１の磁石収納穴２２のそれぞれに挿入し、ロータコア押さえ板６４の他面をロータコア２１の端面に当たるようにロータコア押さえ板６４を円筒部６１の軸方向一端側に嵌め込み、焼きばめにより固定する。ついで、シャフト２３を円筒部６１内に挿入し、焼きばめにより固定し、ロータ２０Ａが組み立てられる。
【００５９】
この実施の形態３による回転電機は、ロータ２０に代えてロータ２０Ａを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００６０】
このように構成された回転電機では、ブレード６３，６５が形成されたフランジ部６２およびロータコア押さえ板６４がロータ２０Ａとともに回転し、冷却ファンとして機能する。そこで、冷却空気が、ブレード６３，６５の内周側からブレード６３，６５間をフランジ部６２の外面およびロータコア押さえ板６４の一面に沿って流れ、ブレード６３，６５の外周側から吹き出される。ブレード６３，６５の外周側から吹き出された冷却空気は、集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃ間を通って径方向外方に流れ、第１傾斜面３９により軸方向外方の流れに変換される。
【００６１】
ロータ２０Ａの軸方向一端側では、軸方向外方の流れに変換された冷却空気は、通風穴４６を通って風路分割板４５の第２カバー１４側に流入し、風路分割板４５と第２カバー１４との間を径方向内方に流れ、風路分割板４５の内周側を通って、ロータコア押さえ板６４の内周側に戻される。
【００６２】
一方、ロータ２０Ａの軸方向他端側では、軸方向外方の流れに変換された冷却空気は、通風穴４１を通って結線板４０の底部４側に流入し、結線板４０と底部４との間を放熱フィン５に沿って径方向内方に流れ、結線板４０の内周側を通って、フランジ部６２の内周側に戻される。
【００６３】
したがって、この実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様に、冷却空気の循環流が効率よく形成でき、集中巻コイル３４の冷却性能を高めることができる。
【００６４】
ここで、フランジ部６２およびロータコア押さえ板６４はロータコア２１の軸方向の移動を規制する機能を有しているので、厚みを厚くして剛性を高める必要がある。そして、ステータコイル３３とステータコア３１のスロットの高調波による渦電流損がフランジ部６２およびロータコア押さえ板６４に発生し、発熱する。フランジ部６２およびロータコア押さえ板６４での発熱はロータコア２１を介して、あるいは直接永久磁石２４に伝達され、永久磁石２４の減磁をもたらすことになる。
【００６５】
この実施の形態３では、ブレード６３がスパイダー６０のフランジ部６２の外面に配設され、ブレード６５がロータコア押さえ板６４の一面に形成されている。そこで、ブレード６３，６５がリブとして機能し、フランジ部６２およびロータコア押さえ板６４の厚みを厚くすることなく、剛性が高められる。すなわち、フランジ部６２およびロータコア押さえ板６４の薄肉化が可能となる。これにより、ステータコイル３３とステータコア３１のスロットの高調波に起因するフランジ部６２およびロータコア押さえ板６４における渦電流損が低減でき、永久磁石２４の減磁の発生が抑制され、モータ効率を向上させることができる。さらに、ロータ２０Ａの重量、特にロータ２０Ａの外周側の重量が低減されるので、ロータ２０Ａのイナーシャが小さくなり、モータの加速性能を向上させることができる。
【００６６】
フランジ部６２およびロータコア押さえ板６４が冷却ファンとして機能するので、冷却空気がフランジ部６２およびロータコア押さえ板６４の表面に沿って流れる。そこで、永久磁石２４での発熱は、ロータコア２１を介して、あるいは直接フランジ部６２およびロータコア押さえ板６４に伝達され、フランジ部６２およびロータコア押さえ板６４から冷却空気に放熱されるので、永久磁石２４の温度上昇が抑えられ、永久磁石２４の減磁の発生が抑制される。
【００６７】
フランジ部６２およびロータコア押さえ板６４が冷却ファンとして機能するので、冷却ファンを別部品として用意する必要がなく、部品点数が削減され、ロータ２０Ａの組立性が向上される。
スパイダー６０のフランジ部６２がロータコア２１の軸方向の位置決めとして機能するので、スパイダー６０に対するロータコア２１の軸方向の位置決めが容易となる。
ロータコア２１がフランジ部６２とロータコア押さえ板６４とにより挟持されているので、ロータコア２１に埋め込まれている永久磁石２４の抜けが阻止される。
【００６８】
なお、上記実施の形態３では、ロータコアおよびロータコア押さえ板とスパイダーの円筒部とを、またスパイダーの円筒部とシャフトとを焼きばめにより固定しているが、それらの固定方法は、焼きばめに限定されず、冷やしばめや圧入などの固定方法を用いてもよい。
また、上記実施の形態３では、スパイダーのロータコア保持部を円筒体に形成するものとしているが、ロータコア保持部の形状は円筒体に限定されず、ロータコアの中心穴形状に適合する外形形状、およびシャフトの外形形状に適合する内形形状を有する筒状体であればよい。
【００６９】
実施の形態４．
図１８はこの発明の実施の形態４に係る回転電機のロータの構成を説明する斜視図である。
【００７０】
図１８において、スパイダー６０Ａは、円筒部６１と、円筒部６１の軸方向他端から径方向外方に延出して周方向の全周に延在する、所定厚みの円環状のフランジ部６２と、フランジ部６２の内面に放射状に配設されたブレード６３と、隣り合うブレード６３間と円筒部６１内とを連通するように円筒部６１の軸方向他端側に形成された連通穴６６と、を備える。ロータコア押さえ板６４は、ブレード６５が放射状に配設された一面をフランジ部６２に向けて円筒部６１の軸方向一端側に嵌着される。また、図示していないが、連通穴が隣り合うブレード６５間と円筒部６１内とを連通するように円筒部６１の軸方向一端側に形成されている。
【００７１】
ロータ２０Ｂを組み立てるには、永久磁石２４が磁石収納穴２２のそれぞれに挿入されたロータコア２１を円筒部６１の軸方向一端側からブレード６３に当たるまで円筒部６１に外嵌状態に嵌め込み、ロータコア押さえ板６４のブレード６５をロータコア２１の端面に当たるようにロータコア押さえ板６４を円筒部６１の軸方向一端側に嵌め込み、焼きばめにより固定する。ついで、シャフト２３を円筒部６１内に挿入し、焼きばめにより固定し、ロータ２０Ｂが組み立てられる。
【００７２】
このように構成されたロータ２０Ｂでは、フランジ部６２の内面に設けられたブレード６３がロータコア２１の端面および永久磁石２４の端面に押し当てられ、ロータコア押さえ板６４の一面に設けられたブレード６５がロータコア２１の端面および永久磁石２４の端面に押し当てられている。ここで、ブレード６３，６５は、永久磁石２４の個数、もしくはそれ以上の枚数であり、各永久磁石２４の軸方向両端に必ず位置している。
【００７３】
この実施の形態４による回転電機は、ロータ２０Ａに代えてロータ２０Ｂを用いている点を除いて、上記実施の形態３と同様に構成されている。
【００７４】
このように構成された回転電機では、ブレード６３，６５が形成されたフランジ部６２およびロータコア押さえ板６４がロータ２０Ｂとともに回転し、冷却ファンとして機能する。そこで、ロータ２０Ｂの一端側では、空気が、ブレード６５の内周側、すなわち連通穴からロータコア押さえ板６４とロータコア２１との間に吸い込まれ、ブレード６５間をロータコア２１の端面に沿って流れ、ブレード６５間の外周側から吹き出され、集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃの冷却に供される。また、ロータ２０Ｂの他端側では、空気が、ブレード６３の内周側、すなわち連通穴６６からフランジ部６２とロータコア２１との間に吸い込まれ、ブレード６３間をロータコア２１の端面に沿って流れ、ブレード６３間の外周側から吹き出され、集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃの冷却に供される。
【００７５】
この実施の形態４では、ブレード６３がスパイダー６０Ａのフランジ部６２の外面に配設され、ブレード６５がロータコア押さえ板６４の一面に形成されているので、上記実施の形態３と同様に、フランジ部６２およびロータコア押さえ板６４の薄肉化が可能となる。したがって、実施の形態４においても、モータ効率およびモータの加速性能を向上させることができる。
【００７６】
フランジ部６２およびロータコア押さえ板６４が冷却ファンとして機能し、冷却空気がロータコア２１の端面および永久磁石２４の端面に沿って流れる。そこで、永久磁石２４での発熱は、永久磁石２４の端面から冷却空気に放熱されるとともに、ロータコア２１に伝達され、ロータコア２１の端面から冷却空気に放熱される。さらに、ブレード６３，６５が永久磁石２４の端面に接しているので、永久磁石２４での発熱は、ブレード６３，６５に伝達され、冷却空気に放熱される。したがって、実施の形態４においても、上記実施の形態３と同様に、永久磁石２４の温度上昇が抑えられ、永久磁石２４の減磁の発生が抑制されるとともに、部品点数が削減され、ロータ２０Ｂの組立性が向上される。
【００７７】
スパイダー６０Ａのフランジ部６２がロータコア２１の軸方向の位置決めとして機能するので、スパイダー６０Ａに対するロータコア２１の軸方向の位置決めが容易となる。
ロータコア２１がフランジ部６２とロータコア押さえ板６４とにより挟持されているので、ロータコア２１に埋め込まれている永久磁石２４の抜けが阻止される。
【００７８】
実施の形態５．
図１９はこの発明の実施の形態５に係る回転電機のロータにおけるブレード形状を説明する要部平面図である。
【００７９】
図１９において、ブレード６７は、幅が外周側から内周側に向って漸次広くなるように形成されている。つまり、ブレード６７は、内周側の幅αが外周側の幅βより広くなっている。そして、ブレード６７は、永久磁石２４の個数と同じ枚数で、かつ外周側端部が永久磁石２４のそれぞれの周方向一側の端部側に接するように、フランジ部６２およびロータコア押さえ板６４に形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態４と同様に構成されている。
【００８０】
この実施の形態５では、ブレード６７の幅が外周側から内周側に向って漸次広くなるように形成されている。これは、ブレード６７を含むフランジ部６２およびロータコア押さえ板６４の厚みが外周側から内周側に向って漸次厚くなることと等価となる。これにより、フランジ部６２およびロータコア押さえ板６４の肉厚部がステータコイル３３とステータコア３１から遠ざかり、ステータコイル３３とステータコア３１のスロットの高調波に起因するフランジ部６２およびロータコア押さえ板６４における渦電流損が低減され、モータ効率が向上される。
【００８１】
ここで、本回転電機を自動車駆動用モータに適用した場合、発進時に大電流がステータコイルに流れて、ステータコイルの作る磁束がロータ内部に入り込む。このとき、ステータコイルの作る磁束が、永久磁石の回転方向の遅れ側を流れ、永久磁石が減磁するおそれがある。車両の走行のほとんどが前進走行であることから、永久磁石の減磁される部分が車両の前進走行時の回転方向の遅れ側に集中することになる。なお、車両の前進走行時の回転方向を主回転方向とする。
【００８２】
そこで、ブレード６７が接する永久磁石２４の周方向一側の端部側を永久磁石２４の主回転方向の遅れ側の端部側として、本回転電機を自動車駆動用モータに適用した場合、永久磁石２４の主回転方向の遅れ側の端部側がブレード６７により効果的に冷却され、永久磁石２４の減磁の発生を抑制することができる。
【００８３】
つぎに、冷却ファンのブレードの枚数と永久磁石の個数およびステータコアのスロット数との関係については説明する。
回転電機における風騒音の因子としては、冷却ファンの風音、磁極による風音、ステータコアのスロットによる風音などがあり、これらの風音の次数成分が重なると、風騒音が増大する。つまり、風騒音を低減するためには、冷却ファンによる風音の次数成分と磁極による風音の次数成分との重なり、冷却ファンによる風音の次数成分とステータコアのスロットによる風音の次数成分との重なりを回避することが重要となる。
【００８４】
これらのことから、風騒音低減の観点から、ブレードの枚数は、永久磁石の個数およびステータコアのスロット数の約数の倍数と異なるようにすることが好ましく、特に素数とすることが望ましい。さらに、ロータコアの軸方向の両端部に配設されている冷却ファンのブレードの枚数を異なるようにすれば、両冷却ファンによる風音の次数成分の重なりが回避され、風騒音を低減することができる。
【００８５】
実施の形態６．
図２０はこの発明の実施の形態６に係る回転電機のステータにおける絶縁部材を示す斜視図である。
【００８６】
図２０において、絶縁部材３５Ｂは、第１凹面５２が、第１鍔部３６の両側部の第２鍔部３７と相対する面に、軸方向外方に向って、第２鍔部３７から漸次離れ、その後一定となる面形状に形成されている。第１凹面５２とステータの軸心を含む平面との交差部は、線分が中心角を９０°とする円弧の一端から接線方向に延出する略Ｌ字状となっている。この第１凹面５２の根元側の断面円弧形の第１Ｒ面５２ａが第１の風路変換手段を構成する。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００８７】
この実施の形態６では、隣り合う絶縁部材３５Ｂの第１凹面５２が、隣り合う集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃの径方向外方に位置している。そこで、冷却ファン２５から吹き出されて集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃ間を通って径方向外方に流れた冷却空気は、第１凹面５２の第１Ｒ面５２ａにより、軸方向外方に流される。つまり、集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃ間を通って径方向外方に流れて円筒部３の内壁面に当たることに起因する冷却空気の周方向流れの発生が抑制される。その結果、冷却ファン２５から吹き出された冷却空気が効率的に結線板４０の底部４側、および風路分割板４５の第２カバー１４側に送り込まれるので、集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃを冷却するための循環経路を流れる冷却空気の循環流が効率よく形成され、循環流の風量が確保され、集中巻コイル３４の冷却性能を高めることができる。
【００８８】
なお、上記実施の形態６では、第１Ｒ面の断面形状を中心角を９０°とする円弧としているが、第１Ｒ面の断面形状は、９０°とする円弧に限定されず、径方向外方に流れてきた冷却風を軸方向の流れに変換できる曲線であればよい。
【００８９】
実施の形態７．
図２１はこの発明の実施の形態７に係る回転電機のステータにおける絶縁部材を示す斜視図である。
【００９０】
図２１において、絶縁部材３５Ｃは、巻胴部３８と、巻胴部３８の長さ方向の両端に一体に形成された第１および第２鍔部３６，３７と、巻胴部３８の表面に凹設された溝方向を長さ方向とする通風溝５０と、第１鍔部３６の第１鍔部３７側、すなわち径方向内方に面する表面の周方向中央部に、溝方向を軸方向として通風溝５０と連通するように凹設された補助通風溝５３と、を備えている。補助通風溝５３は、溝深さが軸方向外方に向って漸次深くなり、その後一定となる溝形状に形成されている。補助通風溝５３とステータの軸心を含む平面との交差部は、線分が中心角を９０°とする円弧の一端から接線方向に延出する略Ｌ字状となっている。この補助通風溝５３の根元側の断面円弧形の第２Ｒ面５３ａが第３の風路変換手段を構成する。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００９１】
この実施の形態７では、通風溝５０と集中巻コイル３４とで構成された通風路が、径方向内方から補助通風溝５３に至るように径方向に延在している。そこで、冷却ファン２５から吹き出された冷却空気は、集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃ間のみならず、通風溝５０と集中巻コイル３４とで構成された通風路を通って径方向外方に流れて補助通風溝５３に至る。補助通風溝５３に流れてきた冷却風は、第２Ｒ面５３ａで軸方向外方に曲げられ、軸方向外方に流される。これにより、冷却空気と集中巻コイル３４のコイルエンド３４ｃとの接触面積が増大し、集中巻コイル３４の冷却性能を高めることができる。
【００９２】
なお、上記実施の形態７では、第２Ｒ面の断面形状を中心角を９０°とする円弧としているが、第２Ｒ面の断面形状は、９０°とする円弧に限定されず、径方向外方に流れてきた冷却風を軸方向の流れに変換できる曲線であればよい。
また、上記実施の形態６，７では、第１および第３の風路変換手段をＲ面で構成するものとしているが、円筒部３と底部４との交差部に周方向の全周にわたる環状に突設されている傾斜部６の第２傾斜面６ａ（第２の風路変換手段）をＲ面で構成してもよいことは言うまでもないことである。
【００９３】
なお、上記各実施の形態では、冷却ファンがロータコアの軸方向の両端部に配設されている場合について説明しているが、冷却ファンはロータコアの軸方向の一方の端部にのみ配設されてもよく、例えば、冷却ファンがロータコアの軸方向他端部にのみ配設されている場合には、ステータの軸方向一端側に配設されていた風路分割板は省略される。
【００９４】
また、上記各実施の形態では、極数２０、スロット数２４のインナーロータ型の３相モータについて説明しているが、回転電機の極数およびスロット数はこれに限定されない。
また、上記各実施の形態では、永久磁石がロータコアに埋め込まれたロータを用いるものとしているが、永久磁石がロータコアの外周面に固着されたロータを用いても、同様の効果が得られる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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