(57)【要約】【課題】  冷却用の部材を別途取り付けることなく簡易な構成で冷却能力を向上することができる永久磁石式回転電機を提供する。【解決手段】  固定子２と、鉄心５及び当該鉄心５の外周面上に周方向に等間隔で配置された複数の永久磁石７を有し、前記固定子２と空隙を隔てて対向配置された回転子１と、当該回転子１を冷却する冷媒とを備え、前記鉄心５には、冷媒を鉄心５の内径側から外径側へ流通させる複数の貫通孔９が、前記鉄心５の外周面上で前記永久磁石７が配置されていない位置に開口して形成された永久磁石式回転電機。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、
鉄心及び当該鉄心の外周面上に周方向に等間隔で配置された複数の永久磁石を有し、前記固定子と空隙を隔てて対向配置された回転子と、
当該回転子を冷却する冷媒とを備え、
前記鉄心には、冷媒を鉄心の内径側から外径側へ流通させる複数の貫通孔が、前記鉄心の外周面上で前記永久磁石が配置されていない位置に開口して形成されたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項２】
前記鉄心の断面の磁束密度を、１．０〜１．５Ｔとしたことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転電機。
【請求項３】
前記鉄心は、複数の円環状の鉄心部材を軸方向に間隙を設けて連結形成され、前記設けられた間隙を用いて前記貫通孔を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の永久磁石式回転電機。
【請求項４】
前記鉄心の内周面に、冷媒を前記貫通孔へガイドするガイド部材を、回転軸の中心から放射状に配設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の永久磁石式回転電機。
【請求項５】
前記永久磁石は、当該永久磁石を載置する載置部材を介して前記鉄心の外周面上に各々配置され、
前記鉄心を、前記貫通孔が設けられた位置で回転軸方向に破断した上で、前記貫通孔の各々の径方向の中心線を境として軸方向に複数のブロックに区分し、ひとつのブロックに含まれる鉄心の断面積をＳｒとするとともに、前記ひとつのブロックに含まれる永久磁石と当該永久磁石を載置する載置部材との接触面積をＳｍとしたとき、前記鉄心の全ブロックにおいて、
Ｓｒ：Ｓｍ＝２：１〜１．５
となるように前記貫通孔を形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の永久磁石式回転電機。
【請求項６】
前記鉄心の両端部に、径方向に拡径形成されかつ鉄心の周縁から立設された羽根部を有するファンを配設したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の永久磁石式回転電機。
【請求項７】
前記固定子には、冷媒を固定子の内径側から外径側へ移動可能とする複数の流通孔が形成され、
前記固定子の外径側に、前記流通孔から流出する冷媒を冷却する熱交換器をさらに有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の永久磁石式回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石式回転電機、特に軸方向に短い扇平形の大型永久磁石式回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石式回転電機は、回転子に配置された永久磁石から発生する磁束と、固定子に巻装された励磁コイルから発生する磁束との鎖交磁束量に応じて発生するマグネットトルクを利用する回転電機である。永久磁石式回転電機は、中小容量範囲の発電においては、比較的小型軽量とできること、変換効率が比較的高い（高効率）こと、発電出力が比較的高い（高出力）ことといった利点を有する。よって永久磁石式回転電機は従来、中小容量範囲の発電において広く用いられてきた。
【０００３】
ところが近年、永久磁石式回転電機の大容量化の要求が高まってきている。例えば、永久磁石式回転電機は、上記した小型軽量、高効率、高出力と言う利点から、従来より風力発電機に多く用いられているが、自然エネルギー利用の機運の高まりとともに、発電量の増加が求められている。
この点、永久磁石式回転電機の体格を拡大すれば、それに伴って大容量化は可能であるが、風力発電機の場合、永久磁石式回転電機は、地上から離れた高い場所に設置される格納設備内に配置される。そのため取り合い寸法の制約上、軸方向に短い扇平形の体格を有する回転電機が望まれることから、単純に体格を拡大することはできない。
【０００４】
また永久磁石式回転電機の大容量化を行うと、それに伴って回転電機から生じる発熱量も増加するため、熱による損失が増加してしまう。回転電機の体格の拡大によって発熱密度を減少させることはできるが、上記同様の理由から単純に体格を拡大することはできない。併せて熱は、回転電機の性能、特に永久磁石の性能に影響を及ぼす。永久磁石は、一般にその温度の上昇と磁力（残留磁束密度）の大きさとが反比例する特性を有するので、比較的高い温度のまま永久磁石を使用し続けると、マグネットトルクが低下してしまう。この点、耐熱性が高い永久磁石を用いて対応することが考えられるが、こうした永久磁石は未だ高価であるため費用負担が大きい。よって、回転電機の大容量化に応じて、冷却能力を向上させる必要がある。
【０００５】
そこで、永久磁石式回転電機の体格を大型化させないとともに、高価な永久磁石を用いることなく、回転電機の冷却能力を向上させるという問題を解決する技術を見ると、例えば特許文献１及び特許文献２に記載の技術がある。特許文献１では、回転子鉄心の内周面に回転軸側へ突出させた冷却フィンを軸方向に設け、回転子の回転により通風する冷却風により冷却フィンを介して回転子鉄心を冷却する技術が開示されている。また特許文献２では、永久磁石をスロット内に納めた鉄心を、ダクトピース部材を介して軸方向に複数連結して回転子を構成し、この介在するダクトピース部材によって、回転子を冷却する冷却風が径方向に流通する経路（ダクトスペース）を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２９８７３６号公報
【特許文献２】特許第４５７２６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし特許文献１の技術では、回転電機の冷却能力を向上させるには冷却フィンを多く設ける必要があるため、それに伴って回転電機が軸方向に長くなってしまい、回転電機の小型軽量化が図れない。また特許文献２の技術では、複数のダクトピース部材を用いてひとつの回転子鉄心を構成するため部材数が多くなる。
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、冷却用の部材を別途取り付けることなく簡易な構成で冷却能力を向上することができる永久磁石式回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様は、固定子と、鉄心及び当該鉄心の外周面上に周方向に等間隔で配置された複数の永久磁石を有し、前記固定子と空隙を隔てて対向配置された回転子と、当該回転子を冷却する冷媒とを備え、前記鉄心には、冷媒を鉄心の内径側から外径側へ流通させる複数の貫通孔が、前記鉄心の外周面上で前記永久磁石が配置されていない位置に開口して形成された永久磁石式回転電機とした。
【０００９】
この構成によると、回転子鉄心に形成される貫通孔によって、冷媒が鉄心の内径側から回転子と固定子との空隙まで流通できる流通経路が形成されるとともに、回転子鉄心が軽量化される。また貫通孔は、鉄心の外周面上で永久磁石が配置されていない位置に開口するため、冷媒の流出口と永久磁石を配置するスペースとが干渉しない。そのため、回転子鉄心に冷媒流通用の部材を別途取り付けることなく、簡易な構成で永久磁石式回転電機の冷却能力を向上することができる。
【００１０】
また、前記ある態様の永久磁石式回転電機において、前記鉄心の断面の磁束密度を、１．０〜１．５Ｔとしてもよい。この構成により、鉄心の最大磁束密度を抑えて鉄損を低減し、回転電機の効率低下を抑制することができる。
また、前記鉄心は、複数の円環状の鉄心部材を軸方向に間隙を設けて連結形成され、前記設けられた間隙を用いて前記貫通孔を形成してもよい。この構成により、鉄心をより軽量化するとともに貫通孔を容易に形成することができる。
【００１１】
また、前記鉄心の内周面に、冷媒を前記貫通孔へガイドするガイド部材を、回転軸の中心から放射状に配設してもよい。この構成により、冷媒を貫通孔へガイドして、冷媒の循環効率をより向上させることができる。
また、前記永久磁石は、当該永久磁石を載置する載置部材を介して前記鉄心の外周面上に各々配置され、前記鉄心を、前記貫通孔が設けられた位置で回転軸方向に破断した上で、前記貫通孔の各々の径方向の中心線を境として軸方向に複数のブロックに区分し、ひとつのブロックに含まれる鉄心の断面積をＳｒとするとともに、前記ひとつのブロックに含まれる永久磁石と当該永久磁石を載置する載置部材との接触面積をＳｍとしたとき、前記鉄心の全ブロックにおいて、
Ｓｒ：Ｓｍ＝２：１〜１．５  ・・・式（１）
となるように前記貫通孔を形成してもよい。この構成により、回転子鉄心と永久磁石との接着を強固に維持し、十分なマグネットトルクを得ることができる。
【００１２】
また、本発明の他の態様は、前記ある態様の永久磁石式回転電機の構成に加え、前記鉄心の両端部に、径方向に拡径形成されかつ鉄心の周縁から立設された羽根部を有するファンを配設してもよい。この構成により、冷媒をさらに固定子側へガイドして、固定子を冷却することができる。また冷媒の流通経路が長くなるため、循環流通量の大きな冷媒循環路を形成することができる。
【００１３】
また、本発明の他の態様は、前記ある態様の永久磁石式回転電機の構成に加え、前記固定子には、冷媒を固定子の内径側から外径側へ移動可能とする複数の流通孔が形成され、前記固定子の外径側に、前記流通孔から流出する冷媒を冷却する熱交換器をさらに有することとしてもよい。この構成により、冷媒が固定子内部を流通する流通経路を形成し、固定子を内部から冷却することができるとともに、冷媒を熱交換器で冷却して循環させることができる。また循環流通量の大きな冷媒循環路を形成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
従って本発明によれば、回転子鉄心の体格を有効に活用して、回転子鉄心に貫通孔を形成し、回転子の重量の軽減と冷媒の流通経路を確保する。よって、簡易な構成で永久磁石式回転電機の冷却能力を向上することができる。また回転子鉄心を構成する部材数を抑制するので、コストを抑えるとともに、回転子の組立が容易となる。また冷却用の部材を別途取り付けることで回転子鉄心を軸方向に長くすることがない。そしてこれらにより、永久磁石式回転電機の冷却能力の向上と小型軽量化を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一実施形態に係る永久磁石式回転電機の部分正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】第一実施形態に係る回転子鉄心の斜視図である。
【図４】第一実施形態に係る他の回転子鉄心の斜視図である。
【図５】第一実施形態に係る永久磁石式回転電機を説明する縦断面図である。
【図６】鉄心部材及び永久磁石を説明する図である。
【図７】第二実施形態に係る永久磁石式回転電機を説明する縦断面図である。
【図８】第三実施形態に係る永久磁石式回転電機を説明する縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態に係る永久磁石式回転電機は、風力発電機の風車の中に格納される発電機として用いられ、例えばその回転軸の先端には風を受けて回転するブレードがハブを介して取り付けられるとともに、発電された電気が固定子から取り出されるものである。以下、本実施形態に係る永久磁石式回転電機（以下、単に「回転電機」という）の構成を、図面を参照して説明する。なお、図中に示された回転電機を構成する各装置や部材の形状、大きさ又は比率は適宜簡略化及び誇張して示されている。
【００１７】
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態を示す正面図である。回転電機は、例えば円筒状のフレーム（不図示）の両端面がブラケット（不図示）によって密封され、そのブラケットの中心部にシール（不図示）を介して回転電機の回転軸３が回転自在に支持される。フレームの内周面には、コイル１１を巻装した磁性鋼板を積層して形成された固定子鉄心６を有する固定子２が固定される。この固定子２の内周面に、回転子１が所定の空隙ｈを隔てて配置され、磁極座８を介して永久磁石７を備える回転子鉄心５の外周面が固定子２の内周面に対向する。そしてフレーム及びブラケットで構成される密閉容器内に、例えば空気でなる冷媒が封入されている。
【００１８】
回転子１は、フレーム内で回転軸３にリング４を介して連結固定された円環状の回転子鉄心５を有する。回転子鉄心５は、図２に示すように、７枚の円環状の鉄心部材５ａ〜５ｇを軸方向に所定の間隙を設けて連結されて構成されるとともに、これら６つの間隙が、図２に示すように、冷媒を流通させる貫通孔９を形成する。
鉄心部材５ａ〜５ｇ中、軸方向中央に位置する鉄心部材５ｄの内周面が、リング７の外周面に固定され、この鉄心部材５ｄの両方の端部側に鉄心部材５ａ〜５ｃ、５ｅ〜５ｇが各々３枚ずつ同軸で配置される。また７枚の鉄心部材５ａ〜５ｇの外周面上には、図３に示すように、同幅の陥凹部５ｊが、各々、同軸配置された７枚の鉄心部材５ａ〜５ｇの外周面上で軸方向の同一直線上に形成され、さらにこれらが周方向に等間隔で形成される。これら複数の陥凹部５ｊに、載置部材である略直方体状の磁極座８が嵌着され、さらに各々の磁極座８の上に、略同形の永久磁石７が接着して載置される。これら永久磁石７及び磁極座８は、図１、図２に示すように、軸方向を長辺とし、かつ周方向を短辺とする略矩形の面を固定子側に対向させ、軸方向に等間隔で配置される。このように磁極座８及び永久磁石７によって、７枚の鉄心部材５ａ〜５ｇが、その外周面から一体的に連結され、回転子鉄心５が形成される。
【００１９】
上記した貫通孔９は、回転子鉄心５の外周面上の永久磁石７及び磁極座８が配置されていない磁石間スペースＤにおいて、回転子１と固定子２との空隙ｈに連通する。そのため、冷媒の流通経路と永久磁石７を配置するスペースとが干渉することなく、冷媒が、図１、図２中の実線矢印で示すように、回転子鉄心５の内径側から回転子１と固定子２との空隙ｈまで流通する。このように回転子鉄心５の体格を有効に活用することで、回転子鉄心５に別途冷却部材を取り付けることなく、回転子１を簡易に構成するため、回転電機の冷却能力の向上と回転電機の小型軽量化を両立することができる。
【００２０】
なお、このように貫通孔９が、永久磁石７が配置されていない位置に開口する構成であれば、回転子鉄心５は、本実施形態のように複数の鉄心部材５ａ〜５ｇを間隙Ｌを設けて連結する構成でなくてもよい。例えば図４に示すように、回転子鉄心５を一枚の円環状の鉄心部材から構成し、回転子鉄心５の外周面上で軸方向に間隔を空けて直列に形成された複数の貫通孔９が、さらに周方向に所定の間隔で繰り返し形成されるように構成してもよい。この場合、回転子鉄心５が一枚の鉄心部材から形成されるので、回転子３の剛性をより高めることができる。
【００２１】
また本実施形態では、回転子鉄心５を、図５に示すように、軸方向に破断したときの断面、すなわち鉄心部材５ａ〜５ｇの各々の断面ｒ１〜ｒ７における磁束密度をいずれも１．０〜１．５［Ｔ］とする。こうした構成により、回転子鉄心５の最大磁束密度を抑えて鉄損を低減し、回転電機の効率低下を抑制することができる。なお、磁束密度が１．０未満の場合又は１．５より大きい場合には、いずれの場合も回転電機の効率が低下し十分な出力を得ることができなかった。
【００２２】
また本実施形態では、図５に示すように、貫通孔９が設けられた位置で軸方向に破断した回転子鉄心５の断面を、回転子鉄心５の両端及び貫通孔９の各々の径方向の中心線（図中一点鎖線で示す）を境として７つのブロックＢ１〜Ｂ７に区分する。すなわち、回転子鉄心５を概念上７つにブロック分けする。その結果、例えばブロックＢ１には鉄心部材５ａが含まれ、ブロックＢ２には鉄心部材５ｂが含まれる。このように７つのブロックＢ１〜Ｂ７には７枚の鉄心部材５ａ〜５ｇが各々ひとつずつ含まれることとなる。このときの鉄心部材５ａ〜５ｇの各々の断面ｒ１〜ｒ７の面積を夫々Ｓｒ１〜Ｓｒ７［ｍ２］とする。
【００２３】
また上記一点鎖線によって、永久磁石７と磁極座８も、図６に示すように、７つのブロックＢ１〜Ｂ７に対応して７つに区分できる。そして永久磁石７と磁極座８との接触面ｍを、上記７つのブロックＢ１〜Ｂ７に応じて夫々７つの接触面ｍ１〜ｍ７に区分する。このときの７つの接触面ｍ１〜ｍ７の面積を夫々Ｓｍ１〜Ｓｍ７「ｍ２」とする。ここで、７枚の鉄心部材５ａ〜５ｇ、永久磁石７及び磁極座８は、ＳｒとＳｍの関係が７つのブロックＢ１〜Ｂ７全てにおいて下記の式（１）を満たすように、構成されている。
【００２４】
Ｓｒ：Ｓｍ＝２：１〜１．５      ・・・式（１）
本実施形態は、こうした構成により、回転子鉄心５と永久磁石７との接着を強固に維持し、十分なマグネットトルクを得ることができる。なお、ＳｒとＳｍの比が上記式（１）の範囲外の場合には、十分なマグネットトルクを得ることができなかった。
また７枚の鉄心部材５ａ〜５ｇの内周面側には、図１、図２に示すように、リング４の軸方向の左右にリブ１０が対称的に設けられる。リブ１０は、７枚の鉄心部材５ａ〜５ｇ中、中央に位置する鉄心部材５ｄとその一方の端部側に配置された３枚の鉄心部材５ａ〜５ｃとを連結する。また中央に位置する鉄心部材５ｄとその他方の端部側に配置された３枚の鉄心部材５ｅ〜５ｇとを連結する。リブ１０は、このように回転子鉄心５の全体に亘って７枚の鉄心部材５ａ〜５ｇの連結を補強する。
【００２５】
またリブ１０は本発明のガイド部材であり、その周方向の幅は、図１に示すように、磁極座８の幅よりも短い幅とされ、回転子鉄心５の内周面における磁極座８の下方位置に、回転軸３の軸中心から等間隔で放射状に配設されている。よって冷媒は、回転軸３側からリブ１０によって、図中実線及び破線矢印で示すように、貫通孔９へ流れるようにガイドされるため、冷媒の循環効率が向上する。
【００２６】
（動作）
次に、上記第一の実施形態の動作を説明する。
第一の実施形態に係る永久磁石式回転電機は、風力発電機が備えるブレードの回転運動が回転軸３に伝達され、回転軸３に連結された回転子鉄心５が回転することで回転磁界が発生し、固定子２に巻装されたコイル１１に電流が生じて、同期発電機として作動する。
【００２７】
回転子１が回転すると、図２に示すように、回転子鉄心５の内径側に存在する冷媒が、遠心力によって回転子鉄心５の外径側に押し出される。押し出された冷媒はリング４とリブ１０とによってさらに鉄心部材５ａ〜５ｇ間の間隙Ｌ（貫通孔９）にガイドされる。このとき冷媒は、間隙Ｌの上方に位置する磁極座８の底面に接触して、磁極座を介して永久磁石７を冷却する。
【００２８】
さらに冷媒は、貫通孔９を回転子鉄心５の内径側から外形側へ流通し、回転子鉄心５の外周面上で磁石間スペースＤに到達した後、回転子１の両端部側へ移動する。このとき冷媒は、永久磁石７に接触して永久磁石７を冷却する。また冷媒は、同時に固定子２の回転子１側に対向する内周面を冷却する。回転子１の両端部側に到達した冷媒は、再び回転軸３側へ還流した後、回転子鉄心５の内径側へ戻る。本実施形態においてはこのような流通経路が形成され、冷媒はこの流通経路を循環して、回転子１の回転子鉄心５、永久磁石７及び固定子２を冷却する。
【００２９】
（第一実施形態の効果）
第一の実施形態に係る永久磁石式回転電機の回転子鉄心は、７枚の鉄心部材５ａ〜５ｇの外周面上に形成された陥凹部５ｊに磁極座８を嵌着させることで、磁極座８と各々の鉄心部材５ａ〜５ｇとの結合力を高める。また併せて７枚の鉄心部材５ａ〜５ｇの連結強度を高める。よって、回転子鉄心５に貫通孔９を形成して回転子鉄心５を軽量化しても、回転子１として必要な強度を保持することができる。
【００３０】
また第一の実施形態に係る永久磁石式回転電機の回転子鉄心５は、回転子鉄心５の内周面側から、７枚の鉄心部材５ａ〜５ｇを連結するリブ１０を有し、７枚の鉄心部材５ａ〜５ｇの連結強度をより高める。
また第一の実施形態に係る永久磁石式回転電機は、回転子鉄心５に貫通孔９を形成して回転子鉄心５を軽量化するとともに冷却能力を高めることができるので、軸方向に長くなることがない。よって軸方向に短い肩平形であって大容量の出力が求められる風力発電機に用いられる回転電機として好適な回転電機とすることができる。
【００３１】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態を、図７を参照して説明する。
この第二の実施形態は、回転子１の外径側に移動した冷媒を、さらに固定子２側へガイドして固定子２を冷却するとともに、冷媒の流通経路を延長して冷媒の循環流通量を増加させるようにしたものである。
【００３２】
すなわち、第二の実施形態においては、図７に示すように、上記した第一の実施形態の構成において、回転子１が、７枚の鉄心部材５ａ〜５ｇに替えて４枚の鉄心部材５ａ〜５ｄで形成される構成としている。そして、２つのリング４、４が、４枚の鉄心部材５ａ〜５ｇ中における両端の鉄心部材５ａ、５ｇに接着され、回転軸３と回転子鉄心５とを連結する構成としている。リング４には、軸方向に貫通形成されたリング窓４ａが形成されている。さらに、回転子鉄心５の両端部に、径方向に拡径形成されかつ回転子鉄心５の周縁から立設された羽根部１４ａを有するファン１４が配設される構成としている。その他の構成は上記した第一の実施形態と同様の構成を有し、図２との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
【００３３】
この第二の実施形態によると、回転子鉄心５の両端に配置されたファン１４が回転することで、ファン１４の内径部は負圧になるとともに固定子２側のコイルエンド１１ｅ周りに冷媒の旋回流れが発生する。そのため、冷媒が、回転子鉄心５の内径側から貫通孔９及び磁石間スペースＤを経由して吸引される。吸引された冷媒は、コイルエンド１１ｅ周りを旋回してコイルエンド１１ｅを冷却した後、回転電機のブラケットやフレーム等を介して外部と熱交換を行う。そして冷媒は、再び回転子鉄心５の端面側に流れた後、リング４に形成されたリング窓４ａを通って貫通孔９に入る。
【００３４】
このように構成された冷媒の循環流によって、第二の実施形態においては上記した第一の実施形態の効果に加え、発熱源であるコイルエンド１１ｅを冷却するとともに冷媒の流通経路を延長することができるため、冷却能力をより向上させることができる。またこの循環流によって、回転電機の回転中に固定子２側から生じる熱（幅射熱を除く）を、回転子１側に伝わり難くできるという効果を有する。
またファン１４の軸方向の長さは、図７に示すように、コイルエンド１１ｅの軸方向の長さより短い長さとされているため、回転電機全体の軸方向の長さに影響しない。
【００３５】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態を、図８を参照して説明する。
この第三の実施形態は、回転子１の外径側に移動した冷媒が固定子２内部を流通する流通経路を形成し、固定子２を内部から冷却するとともに、固定子２から流出した冷媒を熱交換器で冷却させるようにしたものである。
【００３６】
すなわち、第三の実施形態においては、図８に示すように、上記した第一の実施形態の構成において、固定子２には、冷媒を固定子２の内径側から外径側へ移動可能とする複数の流通孔１２が形成される。さらに前記固定子２の外径側には、前記流通孔１２から流出する冷媒を冷却する熱交換器１３が、不図示のフレーム上に配設された上で密閉される構成としている。熱交換器１３は、例えば、風車のブレードと反対側に配設された外部のファン等（不図示）から送り込まれる冷たい空気と、回転電機の冷媒との間で熱交換するものであり、熱交換された冷媒は再び回転軸３側へと送り返されるように構成される。
【００３７】
この第三の実施形態によると、貫通孔９を通って回転子１の外径側から流出した冷媒は空隙ｈを通過した後、さらに流通孔１２を通過して固定子２の内部を冷却する。固定子２の外径側から流出した冷媒は熱交換器１３に至った後、熱交換されて温度が低下し、再び回転軸３側へ流れる。このとき、コイルエンド１１ｅを貫通する流れと、コイルエンド１１ｅを迂回する流れとが生じる。２つの流れはいずれも回転軸３側へ還流した後、再び貫通孔９を流通して冷媒の循環流が形成される。
【００３８】
このように構成された冷媒の循環流によって、第三の実施形態においては上記した第一の実施形態の効果に加え、固定子２の内部及び発熱源であるコイルエンド１１ｅを冷却することができる。また冷媒を熱交換器１３で冷却して循環させることができるとともに冷媒の流通経路を延長することができるため、冷却能力をより向上させることができる。
また熱交換器１３の軸方向の長さは、図８に示すように、コイルエンド１１ｅの軸方向の長さより僅かに延伸した長さとされ、回転電機全体の軸方向の長さに影響しないように調節されている。
【００３９】
尚、上記第一〜第三の実施形態においては、鉄心部材の数を７枚又は４枚とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、鉄心部材の数は任意に設定することができる。またリブ１０や永久磁石７の数も任意に設定することができる。
また上記第一〜第三の実施形態においては、冷媒として空気を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、冷媒としては他の気体又は液体等の任意の流体を適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１…回転子
２…固定子           
３…回転軸                  
４…リング
４ａ…リング窓
５…回転子鉄心
５ａ〜５ｇ…鉄心部材 
６…固転子鉄心
７…永久磁石         
８…磁極座
９…貫通孔
１０…リブ
１１…コイル
１１ｅ…コイルエンド
１２…流通孔
１３…熱交換機
１４…ファン
１４ａ…羽根部
Ｂ１〜Ｂ７…ブロック
Ｄ…磁石間スペース
Ｌ…間隙
ｈ…空隙
ｍ１〜ｍ７…接触面
ｒ１〜ｒ７…鉄心断面
【図１】
2015198512.tif 000003
【図２】
2015198512.tif 000004
【図３】
2015198512.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015198512.tif 000007
【図６】
2015198512.tif 000008
【図７】
2015198512.tif 000009
【図８】
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