(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸周りを回転自在な回転子と、
中心を貫通する穴あき円板状の鋼板が前記回転子を半径方向外側から取り囲みながら軸方向に積層されてなる複数の鋼板群と、軸方向に隣り合う前記鋼板群の間に配置されて半径方向に空気が流通可能な半径方向通風路が形成されたダクト板と、備える固定子鉄心と、
前記固定子鉄心を半径方向外側から取り囲むように構成された固定子枠と、
を有する回転電機において、
前記各鋼板は、
複数種類の溝深さの外側溝が半径方向外側に互いに周方向間隔をあけて複数形成されて、前記鋼板が軸方向に積層されたときに前記外側溝が軸方向に連通して空気が上流側から下流側に流通可能な軸方向通風路を構成し、
前記鋼板群は、
溝深さの異なる外側溝が軸方向に連通してなる前記軸方向通風路が複数形成された異形鋼板群と、
同じ溝深さの前記外側溝が軸方向に連通してなる前記軸方向通風路のみが複数形成された同形鋼板群と、
を含み、
前記異形鋼板群が、同形鋼板群よりも軸方向の上流側に配列されていること、を特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記各鋼板は、
所定の半径方向の溝深さの外側溝が半径方向外側に互いに周方向間隔をあけて複数形成されて、前記鋼板が軸方向に積層されたときに前記外側溝が軸方向に連通して空気が上流側から下流側に流通可能な軸方向通風路を構成し、
前記複数の外側溝は、前記溝深さが第１深さの第１外側溝と、この第１深さよりも半径方向に深い第２深さの第２外側溝と、この第２深さよりも半径方向に深い第３深さの第３外側溝と、を含み、
これらの外側溝が、一方の周方向に、前記第１外側溝、前記第２外側溝、前記第３外側溝、前記第３外側溝、前記第３外側溝、前記第３外側溝の順に並ぶように形成されてこれら６個で１組の外側溝群を形成し、前記外側溝群が複数組形成されて、
前記異形鋼板群は、
所定の前記鋼板の前記第１外側溝に対して一方の軸方向に積層された前記鋼板の前記第１外側溝が、溝一つ分だけ前記一方の周方向に移動した状態で積層されて、これらを繰り返すように前記鋼板が前記一方の軸方向に積層された第１鋼板群と、
所定の前記鋼板の前記第１外側溝に対して前記一方の軸方向に積層された前記鋼板の前記第１外側溝が、溝二つ分だけ前記一方の周方向に移動した状態で積層されて、これらを繰り返すように前記鋼板が前記一方の軸方向に積層された第２鋼板群と、
所定の前記鋼板の前記第１外側溝に対して前記一方の軸方向に積層された前記鋼板の前記第１外側溝が、溝三つ分だけ前記一方の周方向に移動した状態で積層されて、これらを繰り返すように前記鋼板が前記一方の軸方向に積層された第３鋼板群と、
を含み、
前記第１鋼板群が前記上流側に配置されて、前記第２鋼板群は前記第１鋼板群よりも下流側に配置されて、前記第３鋼板群は前記第２鋼板群よりも下流側に配置されて、前記同形鋼板群は前記第３鋼板群よりも下流側に配置されていること、
を特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通風路が形成された固定子鉄心を有する回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、回転子と、この回転子を半径方向外側から取り囲む固定子鉄心と、この固定子鉄心を収容する固定子枠と、を有する。
【０００３】
回転子は、所定の軸（回転中心軸）の周りを回転する。回転子には、例えば永久磁石が取り付けられたものがある。このような回転子は、円環状の部材の外周に台座が固定されて、この台座に永久磁石が固定されるものがある。回転子や固定子には、これらを冷却するための通風路が形成されるものがある（例えば特許文献１）。
【０００４】
固定子は、固定子鉄心および固定子巻線等を有する。固定子鉄心には、固定子鉄心を冷却するための通風路が形成されるものがある。この通風路に冷却用の空気が流れることによって、固定子鉄心が冷却される。この通風路には、回転中心軸が延びる方向の一方向に空気が流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１４２７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通風路には、軸方向に流れる軸方向流路と半径方向に流れる半径方向流路がある。軸方向流路は、固定子鉄心に形成されるものの他に、回転子と固定子鉄心との間に形成される空隙も含まれる。
【０００７】
この空隙を流れる空気のうち、一部は軸方向に流れ、一部は固定子鉄心内部に形成された半径方向流路に流れ込む。空隙の流路断面積に比べて、半径方向流路の流路断面積が大きいため、空隙の軸方向上流側では、半径方向流路に流れる空気が多くなる。
【０００８】
このため、軸方向流路の軸方向位置ごとに空気流量が異なってしまうことがある。流路分布が異なると、有効に冷却が行われる部位と、非効率な部位とに分かれてしまう。
【０００９】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、固定子鉄心等を効率よく冷却することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る回転電機は、所定の軸周りを回転自在な回転子と、中心を貫通する穴あき円板状の鋼板が前記回転子を半径方向外側から取り囲みながら軸方向に積層されてなる複数の鋼板群と、軸方向に隣り合う前記鋼板群の間に配置されて半径方向に空気が流通可能な半径方向通風路が形成されたダクト板と、備える固定子鉄心と、前記固定子鉄心を半径方向外側から取り囲むように構成された固定子枠と、を有する回転電機において、前記各鋼板は、複数種類の溝深さの外側溝が半径方向外側に互いに周方向間隔をあけて複数形成されて、前記鋼板が軸方向に積層されたときに前記外側溝が軸方向に連通して空気が上流側から下流側に流通可能な軸方向通風路を構成し、前記鋼板群は、溝深さの異なる外側溝が軸方向に連通してなる前記軸方向通風路が複数形成された異形鋼板群と、同じ溝深さの前記外側溝が軸方向に連通してなる前記軸方向通風路のみが複数形成された同形鋼板群と、を含み、前記異形鋼板群が、同形鋼板群よりも軸方向の上流側に配列されていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、固定子鉄心等を効率よく冷却することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の回転電機の概略部分正面図で、回転中心よりも上側半分を示す。
【図２】図１の第１鋼板群の部分側面図で、（ａ）は１枚目の鋼板で、（ｂ）は１枚目の鋼板に積層された２枚目の鋼板で、（ｃ）は２枚目の鋼板に積層された３枚目の鋼板で、（ｄ）はこれら３枚および４枚目以降を積層された状態を１枚目側から見たようすを示す。
【図３】図１の第２鋼板群の部分側面図で、（ａ）は１枚目の鋼板で、（ｂ）は１枚目の鋼板に積層された２枚目の鋼板で、（ｃ）は２枚目の鋼板に積層された３枚目の鋼板で、（ｄ）はこれら３枚および４枚目以降を積層された状態を１枚目側から見たようすを示す。
【図４】図１の第３鋼板群の部分側面図で、（ａ）は１枚目の鋼板で、（ｂ）は１枚目の鋼板に積層された２枚目の鋼板で、（ｃ）は２枚目の鋼板に積層された３枚目の鋼板で、（ｄ）はこれら３枚および４枚目以降を積層された状態を１枚目側から見たようすを示す。
【図５】図１の第４鋼板群の部分側面図である。
【図６】図１の第１鋼板群の第１外側溝（小）、第２外側溝（中）および第３外側溝（大）の配列を示す表で、縦の各列は軸方向通風路に対応し、横に配列される各行は各鋼板の外側溝の大きさ（小、中、大）を示す。
【図７】図１の第２鋼板群の第１外側溝（小）、第２外側溝（中）および第３外側溝（大）の配列を示す表で、縦の各列は軸方向通風路に対応し、横に配列される各行は各鋼板の外側溝の大きさ（小、中、大）を示す。
【図８】図１の第３鋼板群の第１外側溝（小）、第２外側溝（中）および第３外側溝（大）の配列を示す表で、縦の各列は軸方向通風路に対応し、横に配列される各行は各鋼板の外側溝の大きさ（小、中、大）を示す。
【図９】図１の第４鋼板群の第１外側溝（小）、第２外側溝（中）および第３外側溝（大）の配列を示す表で、縦の各列は軸方向通風路に対応し、横に配列される各行は各鋼板の外側溝の大きさ（小、中、大）を示す。
【図１０】本発明に係る第２の実施形態の回転電機の第５鋼板群の部分側面図で、（ａ）は１枚目の鋼板で、（ｂ）は１枚目の鋼板に積層された２枚目の鋼板で、（ｃ）は２枚目の鋼板に積層された３枚目の鋼板で、（ｄ）は、３枚積層された状態を１枚目側から見たようすを示す。
【図１１】図１０の実施形態の回転電機の第６鋼板群の部分側面図で、（ａ）は１枚目の鋼板で、（ｂ）は１枚目の鋼板に積層された２枚目の鋼板で、（ｃ）は２枚目の鋼板に積層された３枚目の鋼板で、（ｄ）は、３枚積層された状態を１枚目側から見たようすを示す。
【図１２】図１０の実施形態の回転電機の第７鋼板群の部分側面図で、（ａ）は１枚目の鋼板で、（ｂ）は１枚目の鋼板に積層された２枚目の鋼板で、（ｃ）は２枚目の鋼板に積層された３枚目の鋼板で、（ｄ）は、３枚積層された状態を１枚目側から見たようすを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る回転電機の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図１〜図９を用いて説明する。図１は、本実施形態の回転電機の概略部分正面図で、回転中心よりも上側半分を示す。
【００１５】
図２は、図１の第１鋼板群３１ａの部分側面図で、（ａ）は１枚目の鋼板３３で、（ｂ）は１枚目の鋼板に積層された２枚目の鋼板３３で、（ｃ）は２枚目の鋼板３３に積層された３枚目の鋼板３３で、（ｄ）はこれら３枚および４枚目以降を積層された状態を１枚目側から見たようすを示す。図３は、図１の第２鋼板群３１ｂの部分側面図で、（ａ）は１枚目の鋼板３３で、（ｂ）は１枚目の鋼板３３に積層された２枚目の鋼板３３で、（ｃ）は２枚目の鋼板３３に積層された３枚目の鋼板３３で、（ｄ）はこれら３枚および４枚目以降を積層された状態を１枚目側から見たようすを示す。図４は、図１の第３鋼板群３１ｃの部分側面図で、（ａ）は１枚目の鋼板３３で、（ｂ）は１枚目の鋼板３３に積層された２枚目の鋼板３３で、（ｃ）は２枚目の鋼板３３に積層された３枚目の鋼板３３で、（ｄ）はこれら３枚および４枚目以降を積層された状態を１枚目側から見たようすを示す。図５は、図１の第４鋼板群３１ｄの部分側面図である。
【００１６】
図２〜図４の破線Ｌ１〜Ｌ６は、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の一連の外側溝が同じ周方向位置にあることを示している。例えば、図２の破線Ｌ１は、図２（ａ）の１枚目の鋼板３３の第１外側溝３５ａと、（ｂ）の２枚目の鋼板３３の第３外側溝３５ｃと、（ｃ）の３枚目の鋼板３３の第３外側溝３５ｃと、（ｄ）のこれらの外側溝で構成される第１軸方向通風路６１ａが、同じ周方向位置にあることを示している。なお、図５は、Ｌ２〜Ｌ６は省略している。
【００１７】
図６は、図１の第１鋼板群３１ａの第１外側溝（小）３５ａ、第２外側溝（中）３５ｂおよび第３外側溝（大）３５ｃの配列を示す表で、縦の各列は軸方向通風路に対応し、横に配列される各行は各鋼板３３の外側溝３５ａ、３５ｂ、３５ｃの大きさ（小、中、大）を示す。なお、図中のII部は、図２の（ａ）（ｂ）および（ｃ）の３枚の鋼板３３に対応している。
【００１８】
図７は、図１の第２鋼板群３１ｂの第１外側溝（小）３５ａ、第２外側溝（中）３５ｂおよび第３外側溝（大）３５ｃの配列を示す表で、縦の各列は軸方向通風路に対応し、横に配列される各行は各鋼板３３の外側溝３５ａ、３５ｂ、３５ｃの大きさ（小、中、大）を示す。なお、図中のIII部は、図３の（ａ）（ｂ）および（ｃ）の３枚の鋼板３３に対応している。
【００１９】
図８は、図１の第３鋼板群３１ｃの第１外側溝（小）３５ａ、第２外側溝（中）３５ｂおよび第３外側溝（大）３５ｃの配列を示す表で、縦の各列は軸方向通風路に対応し、横に配列される各行は各鋼板３３の外側溝３５ａ、３５ｂ、３５ｃの大きさ（小、中、大）を示す。なお、図中のIV部は、図４の（ａ）（ｂ）および（ｃ）の３枚の鋼板３３に対応している。
【００２０】
図９は、図１の第４鋼板群３１ｄの第１外側溝（小）３５ａ、第２外側溝（中）３５ｂおよび第３外側溝（大）３５ｃの配列を示す表で、縦の各列は軸方向通風路に対応し、横に配列される各行は各鋼板３３の外側溝３５ａ、３５ｂ、３５ｃの大きさ（小、中、大）を示す。なお、図中のV部は、図５の積層された鋼板３３に対応している。
【００２１】
先ず、本実施形態の回転電機の構成について説明する。
【００２２】
回転電機は、回転中心軸１の周りを回転する回転子２０と、この回転子２０が取り付けられた軸部材１０と、固定子鉄心３０と、これらを収容する固定子枠４０と、を有する（図１）。
【００２３】
軸部材１０は、図示しない軸受で回転可能に支持されて、回転中心軸１の周りを同軸で回転する。回転子２０は、全体で円環状をなし、軸部材１０を取り囲む。固定子鉄心３０は、回転子２０の半径方向外側に所定の半径方向間隔（空隙６３）をあけて半径方向外側から取り囲む円環状である。
【００２４】
回転子２０および固定子鉄心３０それぞれの構成等を以下に説明する。先ず、回転子２０について説明する。
【００２５】
回転子２０は、円環部材２１ａと、複数の支持部材２１ｂと、複数の台座２２と、複数の永久磁石２３と、を有する。
【００２６】
支持部材２１ｂは、軸部材１０の四箇所の軸方向位置それぞれに複数本ずつ固定されて、軸部材１０と共に回転可能である。各軸方向位置に固定される支持部材２１ｂは、それぞれの軸方向位置から放射状に円環部材２１ａの内周面まで延びて、円環部材２１ａを支持する。
【００２７】
円環部材２１ａは、支持部材２１ｂに支持されて回転自在で、軸部材１０を半径方向外側から取り囲む円環状の部材である。
【００２８】
台座２２は、円環部材２１ａの外周面に周方向に複数配列されている。これらの台座２２は、互いに周方向間隙を形成するように配列される。
【００２９】
各台座２２は、軸方向に長い長方形が形成される板状の部材で、半径方向外側に座面が形成されている。永久磁石２３は、各座面に接着により取り付けられている。
【００３０】
次に、固定子鉄心３０について説明する。
【００３１】
固定子鉄心３０は、回転子２０を半径方向外側から取り囲むように構成されて、全体で円環状の部材である。固定子鉄心３０の内周面は、回転子２０の外周面（半径方向外側）と所定の半径方向間隔（空隙６３）をあけるように配置される。この空隙６３は、後述する軸方向通風路の一つである。
【００３２】
この固定子鉄心３０は、異形鋼板群（第１鋼板群３１ａ、第２鋼板群３１ｂ、第３鋼板群３１ｃ）と、同形鋼板群（第４鋼板群３１ｄ）と、ダクト板３８と、を有する。
【００３３】
第１鋼板群３１ａ、第２鋼板群３１ｂ、第３鋼板群３１ｃおよび第４鋼板群３１ｄは、軸方向に互いに間隔をあけて配置される。この間隔に、ダクト板３８が配置される。第１鋼板群３１ａ、第２鋼板群３１ｂ、第３鋼板群３１ｃ、第４鋼板群３１ｄおよびダクト板３８それぞれの構成の詳細は後で説明する。
【００３４】
第１鋼板群３１ａ、第２鋼板群３１ｂ、第３鋼板群３１ｃおよび第４鋼板群３１ｄは、それぞれ複数の鋼板３３が軸方向に積層されてなる。
【００３５】
鋼板３３は、中央に穴が形成された円板状である。回転子２０はこの穴を貫通するように配置される。また、各鋼板３３の半径方向内側に内側溝３４が形成される。外側には３種類の外側溝、すなわち、第１外側溝３５ａ、第２外側溝３５ｂおよび第３外側溝３５ｃが形成されている（図２、図３、図４、図５）。
【００３６】
内側溝３４は、周方向に互いに等間隔に複数形成される。各鋼板３３に形成された内側溝３４は、鋼板３３が積層されて第１鋼板群３１ａ、第２鋼板群３１ｂ、第３鋼板群３１ｃおよび第４鋼板群３１ｄを構成するときに、軸方向に連通する。さらに、各鋼板群３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄが軸方向に配列されたときに、各内周溝は軸方向に連通する。連通した内側溝３４には、固定子巻線３７が巻き回される。
【００３７】
第１外側溝３５ａ、第２外側溝３５ｂおよび第３外側溝３５ｃは、鋼板３３の外側に形成されて、それぞれ半径方向深さが異なる。
【００３８】
第１外側溝３５ａは、所定の半径方向深さＤ１（第１深さ、図中の「小」で示す。）の溝である。第２外側溝３５ｂは、Ｄ１よりも半径方向に深い第２深さＤ２の溝（図中の「中」で示す。）である。第３外側溝３５ｃは、Ｄ２よりも半径方向に深い第３深さＤ３の溝（図中の「大」で示す。）である。すなわち、各半径方向深さは、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成り立つ。
【００３９】
また、鋼板３３は、３種類の外側溝３５ａ、３５ｂ、３５ｃが、一方の周方向（図２等の時計回り）に、第１外側溝３５ａ、第２外側溝３５ｂ、第３外側溝３５ｃ、第３外側溝３５ｃ、第３外側溝３５ｃ、第３外側溝３５ｃの順に並ぶように形成される。これらの６個の外側溝で１組の外側溝群３５ｘ（図６〜図９）を形成する。この外側溝群３５ｘが、鋼板３３の外周の周方向に互いに等間隔に複数形成されている。すなわち、鋼板３３の第１外側溝３５ａ、第２外側溝３５ｂおよび第３外側溝３５ｃは、合計で６の倍数個形成される。
【００４０】
以下、第１鋼板群３１ａ、第２鋼板群３１ｂ、第３鋼板群３１ｃおよび第４鋼板群３１ｄの構成について説明する。先ず、第１鋼板群３１ａについて説明する。
【００４１】
第１鋼板群３１ａは、鋼板３３が以下に説明する関係を満たしながら軸方向に積層されて構成される。このとき、第１鋼板群３１ａには、第１軸方向通風路６１ａが形成される。第１軸方向通風路６１ａの詳細は、後で説明する。
【００４２】
ここで、軸方向の一方向、図１の右側から左側の方向（以下、第１軸方向という。）に鋼板３３を積層する場合について説明する。
【００４３】
１枚目の鋼板３３（図２（ａ））に２枚目の鋼板３３（図２（ｂ））を第１軸方向に積層させるときに、２枚目の鋼板３３の第１外側溝３５ａ（図２中のＡ２）の周方向位置が、１枚目の第２外側溝３５ｂ（図２中のＢ１）の周方向位置に揃うように、図２中の破線Ｌ２に沿って配列されるように、２枚目の鋼板３３が積層される。同様に、２枚目の鋼板３３に３枚目の鋼板３３（図２（ｃ））を第１軸方向に積層させるときに、３枚目の鋼板３３の第１外側溝３５ａの周方向位置が、２枚目の第２外側溝３５ｂの周方向位置（破線Ｌ３）に揃うように、３枚目の鋼板３３が積層される。これを繰り返して第１軸方向に鋼板３３を複数枚積層させる（図６）。
【００４４】
すなわち、第１鋼板群３１ａは、第１軸方向に積層されるｎ枚目の鋼板３３が、ｎ−１枚目の鋼板３３に対して、第１外側溝３５ａの周方向位置を、一方の周方向（例えば図２の時計回り）に１溝分（１ピッチ分）だけずらして積層されて構成される。
【００４５】
鋼板３３に形成された各外側溝３５ａ、３５ｂ、３５ｃは、鋼板３３が積層されて第１鋼板群３１ａを構成するときに、軸方向に連通する。軸方向に連通した外側溝は、冷却空気の流路（軸方向通風路）を形成する。
【００４６】
第１鋼板群３１ａに形成される軸方向通風路は、全て第１軸方向通風路６１ａとなる。第１軸方向通風路６１ａは、軸方向位置の所定の位置に少なくとも１箇所に第１深さＤ１の流路面が形成される。
【００４７】
第１鋼板群３１ａは、軸方向外側から見たときに、どの周方向位置の外側溝にも、必ず第１外側溝３５ａが含まれている（図２（ｄ））。
【００４８】
次に、第２鋼板群３１ｂについて説明する。
【００４９】
第２鋼板群３１ｂは、鋼板３３が以下に説明する関係を満たしながら軸方向に積層される。このとき、第２鋼板群３１ｂには、第１軸方向通風路６１ａおよび第２軸方向通風路６１ｂが形成される。
【００５０】
以下に、第１鋼板群３１ａと同様に、第１軸方向（図６）に鋼板３３を積層する場合について説明する。
【００５１】
１枚目の鋼板３３（図３（ａ））に２枚目の鋼板３３（図３（ｂ））を第１軸方向に積層させるときに、２枚目の鋼板３３の第１外側溝３５ａ（図３中のＡ２）の周方向位置が、１枚目の第２外側溝３５ｂの隣の第３外側溝３５ｃ（図３中のＣ１）の周方向位置に揃うように、図３中の破線Ｌ３に沿って配列されるように、２枚目の鋼板３３が積層される。同様に、２枚目の鋼板３３に３枚目の鋼板３３（図３（ｃ））を第１軸方向に積層させるときに、３枚目の鋼板３３の第１外側溝３５ａの周方向位置（破線Ｌ５）が、２枚目の第２外側溝３５ｂの隣の第３外側溝３５ｃの周方向位置に揃うように、３枚目の鋼板３３が積層される。
【００５２】
すなわち、第２鋼板群３１ｂは、第１軸方向に積層されるｎ枚目の鋼板３３が、ｎ−１枚目の鋼板３３に対して、第１外側溝３５ａの周方向位置を、図３の時計回りに２溝分（２ピッチ分）だけずらして積層されて構成される（図７）。
【００５３】
第２鋼板群３１ｂに形成される軸方向通風路は、第１軸方向通風路６１ａおよび第２軸方向通風路６１ｂとなる。第１軸方向通風路６１ａは、軸方向位置の所定の位置に少なくとも１箇所に第１深さＤ１の流路面が形成される。第２軸方向通風路６１ｂは、軸方向位置の所定の位置に少なくとも１箇所に第２深さＤ２の流路面が形成され、且つ第１深さＤ１の流路面は形成されない。
【００５４】
第２鋼板群３１ｂは、軸方向外側から見たときに、どの周方向位置の外側溝の最も小さい溝深さが、第１外側溝３５ａの場合および第２外側溝３５ｂの場合となるものが均等に存在する。この第２鋼板群３１ｂは、第１軸方向通風路６１ａおよび第２軸方向通風路６１ｂが均等に配置される（図３（ｄ））。
【００５５】
例えば、外側溝群３５ｘが４組有するときの外側溝の合計は、２４個になる。この場合、第２鋼板群３１ｂには、２４個の軸方向通風路が形成される。
【００５６】
これらのうちの１２個は、第１軸方向通風路６１ａが形成されて、残りの１２個は第２軸方向通風路６１ｂが形成される。
【００５７】
すなわち、第２鋼板群３１ｂの軸方向通風路は、第１深さＤ１の流路面を含む第１軸方向通風路６１ａ、および第２深さＤ２の流路面を含み第１深さＤ１の流路面を含まない第２軸方向通風路６１ｂの２種類が均等に形成される。
【００５８】
次に、第３鋼板群３１ｃについて説明する。
【００５９】
第３鋼板群３１ｃは、鋼板３３が以下に説明する関係を満たしながら軸方向に積層されて構成される。このとき、第３鋼板群３１ｃには、第１軸方向通風路６１ａ、第２軸方向通風路６１ｂおよび第３軸方向通風路６１ｃが形成される。
【００６０】
第１鋼板群３１ａと同様に、第１軸方向に鋼板３３を積層する場合について説明する。
【００６１】
１枚目の鋼板３３（図４（ａ））に２枚目の鋼板３３（図４（ｂ））を第１軸方向に積層させるときに、２枚目の鋼板３３の第１外側溝３５ａ（図４中のＡ２）の周方向位置が、１枚目の第２外側溝３５ｂから数えて２溝目の第３外側溝３５ｃ（図４中のＣ１）の周方向位置に揃うように、図４中の破線Ｌ４に沿って配列されるように、２枚目の鋼板３３が積層される。同様に、２枚目の鋼板３３に３枚目の鋼板３３（図４（ｃ））を第１軸方向に積層させるときに、３枚目の鋼板３３の第１外側溝３５ａの周方向位置が、２枚目の第２外側溝３５ｂから数えて２溝目の第３外側溝３５ｃの周方向位置に揃うように、３枚目の鋼板３３が積層される。
【００６２】
すなわち、第３鋼板群３１ｃは、第１軸方向に積層されるｎ枚目の鋼板３３が、ｎ−１枚目の鋼板３３に対して、第１外側溝３５ａの周方向位置を、時計回りに３溝分（３ピッチ分）だけずらして積層されて構成される（図８）。
【００６３】
第３鋼板群３１ｃに形成される軸方向通風路は、第１軸方向通風路６１ａ、第２軸方向通風路６１ｂおよび第３軸方向通風路６１ｃとなる。第３軸方向通風路６１ｃは、全ての軸方向位置において第１深さＤ３の流路面が形成される。
【００６４】
第３鋼板群３１ｃは、軸方向外側から見たときに、どの周方向位置の外側溝にも、第１外側溝３５ａ、第２外側溝３５ｂおよび第３外側溝３５ｃのいずれかが存在し、且つ、これらが均等に配置される（図８）。
【００６５】
例えば、外側溝群３５ｘが４組有するときの外側溝の合計は、外側溝の合計は、２４個になる。この場合、第３鋼板群３１ｃには、２４個の軸方向通風路が形成される。
【００６６】
これらのうちの８個が第１軸方向通風路６１ａで、これらとは別の８個が第２軸方向通風路６１ｂで、残りの８個が第３軸方向通風路６１ｃとなる。また、この例では、第１軸方向通風路６１ａ、第２軸方向通風路６１ｂおよび第３軸方向通風路６１ｃが、図４における周方向（時計回り）にこの順に繰り返すように形成される。
【００６７】
次に、第４鋼板群３１ｄについて説明する。
【００６８】
第４鋼板群３１ｄは、積層される全ての鋼板３３の第１外側溝３５ａの軸方向位置が揃うように構成される（図５、図９）。
【００６９】
第４鋼板群３１ｄは、軸方向外側から見たときに、どの周方向位置の外側溝にも、第１外側溝３５ａ、第２外側溝３５ｂおよび第３外側溝３５ｃのいずれかが存在する。ただし、第４鋼板群３１ｄは、第３鋼板群３１ｃとは異なり、第１外側溝３５ａ、第２外側溝３５ｂおよび第３外側溝３５ｃの配置が均等ではない（図５）。
【００７０】
例えば、外側溝群３５ｘが４組有するときの外側溝の合計は、外側溝の合計は、２４個になる。この場合、第４鋼板群３１ｄには、２４個の軸方向通風路が形成される。
【００７１】
これらのうちの４個が、全ての軸方向位置の流路面が第１外側溝３５ａにより形成される第１軸方向通風路６１ａで、これらとは別の４個が全ての軸方向位置の流路面が第２外側溝３５ｂにより形成された第２軸方向通風路６１ｂで、残りの１６個が全ての軸方向位置の流路面が第３外側溝３５ｃにより形成される第３軸方向通風路６１ｃとなる。
【００７２】
ここで、第１鋼板群３１ａ、第２鋼板群３１ｂ、第３鋼板群３１ｃ、第４鋼板群３１ｄの軸方向通風路の流路面積および流動抵抗について説明する。
【００７３】
軸方向通風路に空気が流れるときの流動抵抗は、一つの軸方向通風路の軸方向位置の流路面積のうち、最も小さい流路面積に依存する。
【００７４】
第１鋼板群３１ａ、第２鋼板群３１ｂ、第３鋼板群３１ｃおよび第４鋼板群３１ｄの全ての軸方向通風路（第１軸方向通風路６１ａ、第２軸方向通風路６１ｂ、第３軸方向通風路６１ｃ）は、第１外側溝３５ａ、第２外側溝３５ｂおよび第３外側溝３５ｃのいずれかを含むことにより形成される。ここで、第１外側溝３５ａ、第２外側溝３５ｂおよび第３外側溝３５ｃの周方向幅は、全て同じに形成されている。
【００７５】
第１外側溝３５ａ、第２外側溝３５ｂおよび第３外側溝３５ｃそれぞれが形成する流路面積は、半径方向深さ、すなわち、第１深さＤ１、第２深さＤ２、第３深さＤ３に依存する。単純化すると、流路面積は各深さに比例することになる。よって、以下、軸方向通風路に空気が流れるときの流動抵抗についても、流路面積は各深さＤ１、Ｄ２、Ｄ３に依存するものとして説明する。
【００７６】
以下、第１深さＤ１、第２深さＤ２、第３深さＤ３の比を１：２：３として、各深さに対応する面積比を求める。この例では、各外側溝の幅は共通として、流路断面形状を略長方形と考えると、第１深さＤ１、第２深さＤ２、第３深さＤ３に対応する面積（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）の比率は、１：２：３となる。この場合、Ｓ２＝２Ｓ１となり、Ｓ３＝３Ｓ１となる。
【００７７】
簡単のため、１枚の鋼板３３に形成された複数の外側溝のうち、１組の外側溝群３５ｘで説明する。
【００７８】
第１鋼板群３１ａは、６個の外側溝のすべてに第１深さＤ１の流路面が形成される。よって、流路面積はＳ１の６倍、すなわち、「６Ｓ１」とすることができる。
【００７９】
同様に、第２鋼板群３１ｂは、３個の第１深さＤ１の流路面、および３個の第２深さＤ２の流路面が形成されるため、Ｓ１の３倍と、Ｓ２の３倍との和、すなわち、３Ｓ１＋３Ｓ２＝３Ｓ１＋３（２Ｓ１）となり、流路面積を「９Ｓ１」で表すことができる。
【００８０】
第３鋼板群３１ｃは、２個の第１深さＤ１の流路面、２個の第２深さＤ２の流路面、および２個の第３深さＤ３の流路面が形成されるため、Ｓ１の２倍と、Ｓ２の２倍と、Ｓ３の２倍との和、すなわち、流路面積を「１２Ｓ１」で表すことができる。
【００８１】
第４鋼板群３１ｄは、１個の第１深さＤ１の流路面、１個の第２深さＤ２の流路面、および４個の第３深さＤ３の流路面が形成されるため、Ｓ１の１倍と、Ｓ２の１倍と、Ｓ３の４倍との和、すなわち、流路面積を「１５Ｓ１」で表すことができる。
【００８２】
すなわち、第１鋼板群３１ａ、第２鋼板群３１ｂ、第３鋼板群３１ｃ、第４鋼板群３１ｄの軸方向通風路の流路面積の概略の比率として、６：９：１２：１５と捉えることができる。その結果、第１鋼板群３１ａ、第２鋼板群３１ｂ、第３鋼板群３１ｃ、第４鋼板群３１ｄの軸方向通風路の流動抵抗は、この順に小さくなる。
【００８３】
本実施形態の固定子鉄心３０は、６個の鋼板群を有する。この例の固定子鉄心３０は、各鋼板群が、空気の軸方向流れの上流側（図１の右側）から順に、第１鋼板群３１ａ、第１鋼板群３１ａ、第２鋼板群３１ｂ、第２鋼板群３１ｂ、第３鋼板群３１ｃ、第４鋼板群３１ｄとなるように軸方向に配列されて、ダクト板３８を、各鋼板群の間に隙間なく配置している。
【００８４】
ダクト板３８は、上記の通り、軸方向に配列された各鋼板群３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの間にそれぞれ配置される。すなわち、各鋼板群３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄおよびダクト板３８が、軸方向に交互に配列されている。これらダクト板３８は、詳細な図示は省略するが、それぞれ中央に穴があいた円板状の板で、少なくとも一方の穴あき円板面に複数の棒材が取り付けられている。これらの棒材は、放射状に取り付けられている。各棒材の間は、冷却空気に流路（半径方向通風路６２）を形成する。
【００８５】
固定子枠４０は、固定子鉄心３０を半径方向外側から取り囲むように構成される。固定子枠４０の内周は、固定子鉄心３０の外周に接している。固定子枠４０の内面により、上述の軸方向通風路の半径方向外側の開口が塞がれる。
【００８６】
固定子枠４０の外周面には、軸方向に長いフィン（図示せず）が複数取り付けられている。これらのフィンは、周方向に互いに間隔をあけて取り付けられている。
【００８７】
この固定子枠４０には、固定子枠４０内に取り込んだ空気を循環した空気が排気される排気口（図示せず）が形成されている。
【００８８】
続いて、本実施形態の作用について説明する。
【００８９】
固定子枠４０内に吸気された空気の大部分は、固定子鉄心３０に形成された各種軸方向通風路６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび空隙６３のいずれかに流れ込む。この後に、空隙６３に流れ込んだ空気の一部は、軸方向に流れ、一部はダクト板３８の半径方向通風路６２に流れる。
【００９０】
軸方向通風路に流入した空気は、軸方向に、図１の左側に向かって流れる。空隙６３に流れ込んだ空気の一部は軸方向に流れ、一部はダクト板３８の半径方向通風路６２に流れ込む。半径方向通風路６２を流れ出た空気は、固定子鉄心３０の軸方向通風路に流れ込み、軸方向に流れる。
【００９１】
このとき、軸方向通風路を流れる空気の熱の一部は、固定子枠４０の外面を介して固定子枠４０の外側のフィン等から放熱される。
【００９２】
固定子鉄心３０の下流側端部まで流れた空気は、排気口から固定子枠４０の外部に排出される。
【００９３】
空隙６３の流路は、一つの円環状の流路と捉えた場合、半径方向通風路６２は一つのダクト板３８に放射状に複数形成されるため、流路面積は半径方向通風路の方が、空隙６３よりも大きくなる。
【００９４】
半径方向通風路６２が複数形成されるため、空隙６３内を流れる空気は、軸方向の通風量が減り、下流ではほとんど流れなくなる。このままでは、空隙６３の下流側付近では、固定子鉄心３０の内周側等の冷却効果が、上流側に比べて低くなる。
【００９５】
本実施形態では、上流側には、第１鋼板群３１ａが配置されている。この第１鋼板群３１ａに形成される通風路（第１軸方向通風路６１ａ）は、下流側に配置される鋼板群、例えば第４鋼板郡３１ｄに形成される通風路（第１軸方向通風路６１ａ、第２軸方向通風路６１ｂおよび第３軸方向通風路６１ｃ）に比べて、流動抵抗が大きい。
【００９６】
空隙６３を流れる空気は、下流側の例えば第４鋼板群３１ｄの第３軸方向通風路６１ｃよりも、半径方向流路６２を介して第１鋼板群３１ａの第１軸方向通風路６１ａへは流れにくい。その結果、半径方向通風路６２に入り込める空気の量は、軸方向の下流側よりも上流側で、ある程度抑制されることになる。
【００９７】
半径方向流路６２に流れ込めない空気が、空隙６３を流通する。これにより、空隙６３の下流側にも、空気が流れ込むことになる。
【００９８】
各鋼板群３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを上述したように配置するため、固定子鉄心３０の軸方向通風路の流動抵抗は、上流側が下流側に比べて大きい。よって、空隙６３の所定の軸方向位置で、半径方向通風路６２に流れ込もうとする空気の量は、上流から下流に向かうに従って大きくなるように調整される。
【００９９】
その結果、軸方向通風路や空隙６３を流れる空気量が軸方向の位置によってばらつくことを抑制することができる。
【０１００】
以上の説明からわかるように本実施形態によれば、固定子鉄心３０等を効率よく冷却することが可能になる。また、軸方向通風路の流路面積を、新たに部材を追加することなく、流路面積を調整することができる。
【０１０１】
［第２の実施形態］
第２の実施形態について、図１０〜図１２を用いて説明する。なお、本実施形態の回転電機の全体の構成は、第１の実施形態で説明した図１と同じである。
【０１０２】
図１０は、本実施形態の回転電機の第５鋼板群３１ｅの部分側面図で、（ａ）は１枚目の鋼板３３で、（ｂ）は１枚目の鋼板に積層された２枚目の鋼板３３で、（ｃ）は２枚目の鋼板に積層された３枚目の鋼板３３で、（ｄ）は３枚積層された状態を１枚目側から見たようすを示す。
【０１０３】
図１１は、本実施形態の回転電機の第６鋼板群３１ｆの部分側面図で、（ａ）は１枚目の鋼板３３で、（ｂ）は１枚目の鋼板３３に積層された２枚目の鋼板３３で、（ｃ）は２枚目の鋼板３３に積層された３枚目の鋼板３３で、（ｄ）は３枚積層された状態を１枚目側から見たようすを示す。
【０１０４】
図１２は、本実施形態の回転電機の第７鋼板群３１ｇの部分側面図で、（ａ）は１枚目の鋼板３３で、（ｂ）は１枚目の鋼板３３に積層された２枚目の鋼板３３で、（ｃ）は２枚目の鋼板３３に積層された３枚目の鋼板３３で、（ｄ）は３枚積層された状態を１枚目側から見たようすを示す。
【０１０５】
なお、本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図９）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【０１０６】
本実施形態の鋼板３３は、半径方向深さが異なる２種類の外側溝で、第１の実施形態で説明した第１外側溝３５ａおよび第３外側溝３５ｃが形成される。
【０１０７】
各鋼板３３は、第１外側溝３５ａ、第３外側溝３５ｃ、第３外側溝３５ｃの順に、図１０の時計回りに互いに周方向間隔をあけて形成される。この例では、これらの３個の外側溝で１組の外側溝群を形成する。この外側溝群が、鋼板３３の外周の周方向に互いに等間隔に複数形成されている。すなわち、鋼板３３の外側溝は、合計で３の倍数個形成される。
【０１０８】
本実施形態の鋼板群は、第１の実施形態で説明した４個の第１鋼板群３１ａ等と異なる３個の鋼板群、第５鋼板群３１ｅ、第６鋼板群３１ｆおよび第７鋼板群３１ｇを有する。
【０１０９】
第５鋼板群３１ｅは、１枚目の鋼板３３（図１０（ａ））に、２枚目の鋼板３３（図１０（ｂ））を積層するときに、２枚目の第１外側溝３５ａ（図１０中のＡ２）の周方向位置が、１枚目の第１外側溝３５ａ（図１０中のＡ１）の時計回り方向に隣の第３外側溝３５ｃ（図１０中のＣ１）に揃うように、ずなわち、図１０の破線Ｌ２に沿うように積層される。
【０１１０】
これを繰り返して、３枚目の鋼板３３（図１０（ｃ））以降が積層されると、第５鋼板群３１ｅは、図１０（ｄ）に示すように、全ての軸方向通風路が、第１軸方向通風路６１ａとなる。
【０１１１】
第６鋼板群３１ｆは、１枚目の鋼板３３（図１１（ａ））に、２枚目の鋼板３３（図１１（ｂ））を積層するときに、２枚目の第１外側溝３５ａ（図１１中のＡ２）の周方向位置が、１枚目の第１外側溝３５ａ（図１１中のＡ１）の時計回り方向に２溝分移動した位置の第３外側溝３５ｃ（図１１中のＣ１）に揃うように、すなわち、図１１の破線Ｌ３に沿うように積層される。
【０１１２】
これを繰り返して、３枚目の鋼板３３（図１１（ｃ））以降が積層されると、第６鋼板群３１ｆは、図１１（ｄ）に示すように、全ての軸方向通風路のうちの３分の２が第１軸方向通風路６１ａとなり、残りは第３軸方向通風路６１ｃとなる。
【０１１３】
第７鋼板群３１ｇは、１枚目の鋼板３３（図１２（ａ））に、２枚目の鋼板３３（図１２（ｂ））を積層するときに、２枚目の第１外側溝３５ａ（図１２中のＡ２）の周方向位置が、１枚目の第１外側溝３５ａ（図１２中のＡ１）の時計回り方向に揃うように、積層される。すなわち、第７鋼板群３１ｇは、同じ溝深さの外側溝同士が軸方向に連通するように積層される。その結果、図１２（ｄ）に示すように、全ての軸方向通風路のうちの３分の１が第１軸方向通風路６１ａとなり、残りは第３軸方向通風路６１ｃとなる。
【０１１４】
この例では、第５鋼板群３１ｅ、第６鋼板群３１ｆ、第７鋼板群３１ｇの順に通風路を空気が流れるときの流動抵抗は小さくなる。
【０１１５】
本実施形態の固定子鉄心３０は、第５鋼板群３１ｅが上流に配置されて、その下流側に第６鋼板群３１ｆが配置され、さらに下流側に第７鋼板群３１ｇが配置される。
【０１１６】
これにより、第１の実施形態より単純な鋼板３３で、固定子鉄心３０を構成することができる。通風路の流路面積の種類が第１の実施形態より少ないが、小型の回転電機等には適用可能である。
【０１１７】
［その他の実施形態］
上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【０１１８】
例えば、第１の実施形態では、第１鋼板群３１ａ、第２鋼板群３１ｂ、第３鋼板群３１ｃおよび第４鋼板群３１ｄを全て用いているが、これに限らない。２種類を用いれば、第１の実施形態と同じような効果を得ることができる。
【０１１９】
また、上記実施形態の鋼板群は、各鋼板３３を１枚ずつ時計回りにずらして構成されているが、これに限らない。例えば、３枚を１組して当該３枚ずつ時計回りにずらしてもよい。
【０１２０】
また、本実施形態では、鋼板３３を円環状の部材であるが、これに限らない。円環を複数に分割された部分円環状のもの（分割コア）を組み合わせてもよい。
【０１２１】
また、上記実施形態では、軸部材１０は、軸受に回転可能に支持されているが、これに限らない。例えば、軸部材１０を固定して、この軸部材１０に軸受を取り付けて、この軸受の外周に支持部材２１ｂを固定してもよい。この場合、軸部材１０の中心に吸気口を設けて、軸部材１０の外周面に通風口を設けてもよい。
【符号の説明】
【０１２２】
１…回転中心軸
１０…軸部材
２０…回転子
２１ａ…円環部材
２１ｂ…支持部材
２２…台座
２３…永久磁石
３０…固定子鉄心
３１ａ…第１鋼板群
３１ｂ…第２鋼板群
３１ｃ…第３鋼板群
３１ｄ…第４鋼板群
３１ｅ…第５鋼板群
３１ｆ…第６鋼板群
３１ｇ…第７鋼板群
３３…鋼板
３４…内側溝
３５ａ…第１外側溝
３５ｂ…第２外側溝
３５ｃ…第３外側溝
３７…固定子巻線
３８…ダクト板
４０…固定子枠
６１ａ…第１軸方向通風路
６１ｂ…第２軸方向通風路
６１ｃ…第３軸方向通風路
６２…半径方向通風路
６３…空隙
【図１】
0005647962.tif 000002
【図２】
0005647962.tif 000003
【図３】
0005647962.tif 000004
【図４】
0005647962.tif 000005
【図５】
0005647962.tif 000006
【図６】
0005647962.tif 000007
【図７】
0005647962.tif 000008
【図８】
0005647962.tif 000009
【図９】
0005647962.tif 000010
【図１０】
0005647962.tif 000011
【図１１】
0005647962.tif 000012
【図１２】
0005647962.tif 000013