(57)【要約】【課題】流路を流動する冷却媒体の流速の均一化を図り、固定子全体を均等に冷却し得るようにした回転電機を提供する。【解決手段】回転電機１は、冷却媒体の流路１３を有するフレーム１０と、フレーム１０に回転可能に両端を支承された回転軸２５と、回転軸２５に固定された回転子３０と、回転子３０の外周側に径方向に対向して配設された円環状の固定子コア４１と固定子コア４１に巻装された固定子巻線４２とを有する固定子４０とを備えている。フレーム１０には、冷却媒体を流入させる流入口１７と、冷却媒体を流出させる流出口１８と、流入口１７と流出口１８とを連通する流路１３とが形成されている。流路１３には、流路１３を流入側流路１３ａと流出側流路１３ｂとに仕切る仕切壁１５が設けられている。仕切壁１５には、流入側流路１３ａと流出側流路１３ｂとを連通する開口部１６が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子を保持する筒状のフレームを備え、前記フレームには冷却媒体を流入させる流入口と前記冷却媒体を流出させる流出口と前記流入口と前記流出口とを連通する流路とが形成された回転電機において、
前記フレームの前記流路には、周方向に延び前記流路を流入側流路と流出側流路とに軸方向に仕切る仕切壁が設けられており、前記仕切壁には、前記流入側流路と前記流出側流路とを連通する開口部が形成されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記フレームは、第１のフレームと前記第１のフレームの外周側に嵌合する第２のフレームとを有しており、前記流路は前記第１のフレームと前記第２のフレームとの間に形成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。
【請求項３】
前記仕切壁は、前記第１のフレーム及び前記第２のフレームの何れか一方にのみに設けられていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記仕切壁は、前記第１のフレーム及び前記第２のフレームの両方に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項５】
前記仕切壁は、前記第１のフレーム及び前記第２のフレームの互いに対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
【請求項６】
前記流入口と前記流出口は、前記フレームにおける軸方向に異なる位置に形成されており、前記仕切壁は、前記流路を軸方向に仕切っていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記流入口と前記流出口は、前記フレームにおける異なる周方向位置に形成されており、前記開口部は，前記フレームの前記流路における前記流入口と前記流出口との周方向中間の位置に形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の回転電機。
【請求項８】
前記開口部は、前記フレームにおける前記流入口と前記流出口の周方向離間距離が長い円弧の中間の位置に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の回転電機。
【請求項９】
前記流入口と前記流出口は、前記フレームにおける軸対称位置に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記流入口と前記流出口は、前記フレームにおける同じ周方向位置に形成されており、前記開口部は、前記フレームの前記流路における前記流入口及び前記流出口と軸対称となる位置に形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記流入口は回転軸方向の一端に形成され、前記流出口は回転軸方向の他端に形成されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の回転電機。
【請求項１２】
前記仕切壁の前記開口部が形成された部位にエッジ部が設けられていることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の回転電機。
【請求項１３】
前記流入口及び前記流出口は、それぞれ法線方向を向いていることを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載の回転電機。
【請求項１４】
前記仕切壁及び前記開口部は、前記フレームの軸芯と直角に交わる平面上に形成されていることを特徴とする請求項１〜１３の何れか一項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両等において電動機や発電機として使用される回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転電機として、筒状のフレームに回転可能に支承された回転軸と、該回転軸に固定されて前記フレーム内に配設された回転子と、該回転子の外周側に径方向に対向するように配置されて前記フレームに保持された円環状の固定子コアと該固定子コアに巻装された固定子巻線とを有する固定子と、を備えたものが一般に知られている。そして、例えば特許文献１及び２には、出力発生時やトルク発生時に発熱した固定子を冷却するために、フレームに冷却媒体が流通する流路を設けた回転電機が開示されている。
【０００３】
特許文献１では、内側に固定子が配設された第１の筒状部材（フレーム）と、第１の筒状部材の外周面に嵌合された第２の筒状部材（フレーム）との間に、周方向に旋回しつつ軸方向に進行する多条の螺旋溝を設けて、冷却媒体をその螺旋溝に沿って流すようにしている。
【０００４】
また、特許文献２では、固定子の外周側に配置されるブラケット（フレーム）に、周方向に帯状に延びる冷却液通路を設けるとともに、冷却液通路内に回転軸と平行に軸方向に延びる境界壁（仕切壁）を設けて、冷却液通路の周方向全体に冷却媒体が行き渡るような対策が施されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１５５７８号公報
【特許文献２】特開２００９−２４７０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に開示された多条の螺旋溝は、１条の螺旋溝に対して通路抵抗の低減化を試みたものの、大量の冷却媒体を流す場合にはなお圧力損失が大きく、且つ螺旋溝を形成する際の除去加工が必要なため、加工コストが高いという欠点がある。また、特許文献２に開示された回転軸と平行な境界壁は、回転軸と平行な速度成分をもつ冷却媒体の流れに対して温度分布が顕著となることが懸念される。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、流路を流動する冷却媒体の流速の均一化を図り、固定子全体を均等に冷却し得るようにした回転電機を提供することを解決すべき課題とするものである。
【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なされた請求項１に記載の発明は、固定子を保持する筒状のフレームを備え、前記フレームには冷却媒体を流入させる流入口と前記冷却媒体を流出させる流出口と前記流入口と前記流出口とを連通する流路とが形成された回転電機において、前記フレームの前記流路には、周方向に延び前記流路を流入側流路と流出側流路とに軸方向に仕切る仕切壁が設けられており、前記仕切壁には、前記流入側流路と前記流出側流路とを連通する開口部が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、フレームに形成された流入側流路に流入口から流入した冷却媒体は、仕切壁に形成された開口部を経由して流出側流路へ流動し、流出口から流路外部に流出する。これにより、流入口から流路内に流入した冷却媒体が、仕切壁により分割された流入側流路と流出側流路を順に流動することによって、フレームに形成された流路全体を均一に流動させることが可能となる。これにより、流路を流動する冷却媒体の流速を均一化することができるので、フレームに保持された固定子全体を均等に冷却することができる。即ち、本発明によれば、流路を流れる冷却媒体の流速の均一化を図ることで固定子全体を均等に冷却することができるため、温度分布を無くして特定部分だけの温度が高くなることによる出力制限等を回避することができ、安定した出力やトルクを得られるようにすることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記フレームは、第１のフレームと前記第１のフレームの外周側に嵌合する第２のフレームとを有しており、前記流路は前記第１のフレームと前記第２のフレームとの間に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、第１のフレームと第２のフレームの二つのフレームで冷却媒体の流路を形成することで、冷却媒体の流速分布を均一にするための形状をダイカストや切削等の工法で形成する際に、自由度をもたせることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記仕切壁は、前記第１のフレーム及び前記第２のフレームの何れか一方にのみに設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、第１のフレーム又は第２のフレームに設けられた仕切壁によって、流速分布の均一化を図り、固定子を均一に冷却することができる。また、第１のフレーム及び第２のフレームの両方に仕切壁を設ける場合に比べて、仕切壁を容易に形成することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記仕切壁は、前記第１のフレーム及び前記第２のフレームの両方に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、第１のフレーム及び第２のフレームの両方に設けられた仕切壁によって、流速分布の均一化を図り、固定子を均一に冷却することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、前記仕切壁は、前記第１のフレーム及び前記第２のフレームの互いに対向する位置に設けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、仕切壁の互いに対向する面同士を接近させることで、仕切壁で隔てられた冷却媒体同士が開口部以外で流通することを抑止することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、前記流入口と前記流出口は、前記フレームにおける軸方向に異なる位置に形成されており、前記仕切壁は、前記流路を軸方向に仕切っていることを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、流路が仕切壁により軸方向に仕切られていることで、流入側流路と流出側流路が軸方向に並んだ状態に形成されるので、流入口と流出口のそれぞれの形成位置を、流入側流路又は流出側流路に容易に設定することができる。また、仕切壁は、周方向にストレート状に延びる単純な形状に形成することができるので、仕切壁を容易に形成することができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、前記流入口と前記流出口は、前記フレームにおける異なる周方向位置に形成されており、前記開口部は，前記フレームの前記流路における前記流入口と前記流出口との周方向中間の位置に形成されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項７に記載の発明によれば、開口部が、フレームの流路における流入口と流出口との周方向中間の位置に形成されていることから、流入口から流入側流路に流入した冷却媒体の経路が複数方向に分断されていても、その何れの経路を通って流出口に到達しても、流入口から開口部を経由して流出口に到達するまでの流路長を同一にすることができる。これにより、各々の流路の圧力損失が等しくなることで流量分布を等しくすることができる。また、流入口と流出口が、フレームにおける異なる周方向位置に形成されていることから、流入口及び流出口に接続するホースや配管の干渉を回避することができる。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、前記開口部は、前記フレームにおける前記流入口と前記流出口の周方向離間距離が長い円弧の中間の位置に形成されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項８に記載の発明によれば、開口部が、フレームにおける流入口と流出口の周方向離間距離が短い円弧の中間の位置に形成されている場合に比べて、流入口から開口部までの流入側流路の流路長と、開口部から流出口までの流出側流路の流路長を平均化することができるので、固定子のより均一な冷却が可能となる。
【００２４】
請求項９記載の発明は、前記流入口と前記流出口は、前記フレームにおける軸対称位置に形成されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項９に記載の発明によれば、流入口及び流出口に接続するホースや配管の干渉を確実に回避することができる。なお、フレームにおける軸対称位置とは、筒状のフレームにおいて周方向に１８０°位相がずれた位置のことをいう。本発明においては、流入口及び流出口のそれぞれの中心が、必ずしも軸対称位置に位置している必要はなく、流入口及び流出口のそれぞれの一部が軸対称位置に位置していればよい。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、前記流入口と前記流出口は、前記フレームにおける同じ周方向位置に形成されており、前記開口部は、前記フレームの前記流路における前記流入口及び前記流出口と軸対称となる位置に形成されていることを特徴とする。
【００２７】
請求項１０に記載の発明によれば、流入口から開口部までの流入側流路の流路長と、開口部から流出口までの流出側流路の流路長を同一にすることができる。これにより、固定子をより均一に冷却することができるので、理想的な固定子の冷却が可能となる。なお、フレームの流路における流入口及び流出口と軸対称となる位置とは、筒状のフレームにおいて流入口及び流出口から周方向に１８０°位相がずれた位置のことをいう。本発明においては、開口部の中心が必ずしも軸対称位置に位置している必要はなく、開口部の一部が軸対称位置に位置していればよい。
【００２８】
請求項１１に記載の発明は、前記流入口は回転軸方向の一端に形成され、前記流出口は回転軸方向の他端に形成されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項１１に記載の発明によれば、仕切壁により軸方向に隔てられた複数の冷却媒体流路の全てに冷却媒体を流すことができる。
【００３０】
請求項１２に記載の発明は、前記仕切壁の前記開口部が形成された部位にエッジ部が設けられていることを特徴とする。
【００３１】
請求項１２に記載の発明によれば、筒状のフレームに、周方向に延びる仕切壁にエッジ部を設けることにより、製造設備において、そのエッジ部を位置決めや固定部として活用することができるので、生産性の向上を図ることができる。
【００３２】
請求項１３に記載の発明は、前記流入口及び前記流出口は、それぞれ法線方向を向いていることを特徴とする。
【００３３】
請求項１３に記載の発明によれば、冷却媒体が流入口から法線方向に流入するため、流路に流入した冷却媒体が、流路の内周側を区画形成するフレームの壁面に衝突して周方向両側へ分流するときの分流量が均等になる。そのため、流路を流動する冷却媒体の流速を均一化することができるので、フレームに保持された固定子全体を均等に冷却することができる。
【００３４】
請求項１４に記載の発明は、前記仕切壁及び前記開口部は、前記フレームの軸芯と直角に交わる平面上に形成されていることを特徴とする。
【００３５】
請求項１４に記載の発明によれば、仕切壁及び開口部が、フレームの軸芯と直角に交わる平面上に形成されていることで、仕切壁により仕切られる流入側流路及び流出側流路が周方向に延在するように形成される。これにより、流入側流路及び流出側流路を、フレームの全周に亘って設けることができるので、固定子を周方向に均一に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施形態１に係る回転電機の軸方向上半分の部分断面図である。
【図２】実施形態１に係る第１のフレームの斜視図である。
【図３】実施形態１に係る第２のフレームの斜視図である。
【図４】実施形態１に係るフレームに設けられた仕切壁及び開口部と流入口及び流出口との関係を示す説明図である。
【図５】変形例１に係る仕切壁が設けられたフレームの軸方向断面図である。
【図６】変形例２に係る仕切壁が設けられたフレームの軸方向断面図である。
【図７】変形例３に係る仕切壁が設けられたフレームの軸方向断面図である。
【図８】変形例４に係る仕切壁を示す図であって、（ａ）は仕切壁が設けられた第１のフレームの斜視図、（ｂ）は仕切壁と流入口及び流出口との位置関係を示す説明図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線部分で切断したフレームの軸方向断面図である。
【図９】実施形態２に係る回転電機の軸方向上半分の部分断面図である。
【図１０】実施形態３に係る第１のフレームの斜視図である。
【図１１】実施形態３に係る第１のフレームに設けられた突起の斜視図である。
【図１２】（ａ）は変形例５に係る突起の斜視図であり、（ｂ）は変形例６に係る突起の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の回転電機の実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００３８】
〔実施形態１〕
図１は、実施形態１に係る回転電機の軸方向上半分の部分断面図である。図２は、実施形態１に係る第１のフレームの斜視図である。図３は、実施形態１に係る第２のフレームの斜視図である。図４は、実施形態１に係るフレームに設けられた仕切壁及び開口部と流入口及び流出口との関係を示す説明図である。
【００３９】
本実施形態の回転電機１は、車両に搭載されて電動機として使用されるものであって、図１に示すように、第１及び第２のフレーム１１，１２よりなり冷却媒体の流路１３が形成されたフレーム１０と、フレーム１０に一対のベアリング１９ａ，１９ｂを介して回転可能に支承された回転軸２５と、回転軸２５の外周面に嵌合固定されてフレーム１０内に配設された回転子３０と、回転子３０の外周側に配設された円環状の固定子コア４１と固定子コア４１に巻装された固定子巻線４２とを有する固定子４０と、を含んで構成されている。
【００４０】
フレーム１０は、内側円筒部１１ａを有し軸方向一端側（図１の右側、以下同じ。）が開口した有底円筒状の第１のフレーム１１と、内側円筒部１１ａの外周側に嵌合された外側円筒部１２ａを有し軸方向他端側（図１の左側、以下同じ。）が開口した有底円筒状の第２のフレーム１２とから構成されている。このフレーム１０は、第１のフレーム１１の内側円筒部１１ａの外周側に、第２のフレーム１２の外側円筒部１２ａを互いの開口側を対向させた状態で軸方向に嵌合した後、第１のフレーム１１と第２のフレーム１２とを周方向の複数箇所においてボルト（図示せず）で締結することにより組み付けられている。
【００４１】
第１のフレーム１１の内側円筒部１１ａと第２のフレーム１２の外側円筒部１２ａとの間には、所定幅で周方向に一周するように円環状に形成された冷却媒体の流路１３が設けられている。この流路１３の軸方向両側において、第１のフレーム１１と第２のフレーム１２の軸方向に対向した端面同士が当接するシール面には、それぞれのシール面を封止するＯリング１４ａ，１４ｂが配設されている。
【００４２】
流路１３の軸方向中央部には、図１〜図４に示すように、周方向に延びる仕切壁１５が設けられており、この仕切壁１５により、流路１３は、軸方向一端側の流入側流路１３ａと軸方向他端側の流出側流路１３ｂとに軸方向に仕切られている。本実施形態の仕切壁１５は、径方向に分割して形成されており、第１のフレーム１１の外周面に突設された内側仕切壁１５ａと、第２のフレーム１２の内周面に突設された外側仕切壁１５ｂとからなる。内側仕切壁１５ａと外側仕切壁１５ｂは、第１のフレーム１１及び第２のフレーム１２の互いに対向する位置に設けられている。即ち、内側仕切壁１５ａと外側仕切壁１５ｂは、突出先端面同士が径方向に対向するように設けられている。
【００４３】
仕切壁１３の周方向の所定位置には、流入側流路１３ａと流出側流路１３ｂとを連通する開口部１６が設けられている。この開口部１６は、内側仕切壁１５ａ及び外側仕切壁１５ｂのそれぞれの一部を切欠いた状態に形成されている。仕切壁１５の開口部１６が形成された部位には、エッジ部１６ａが設けられており、このエッジ部１６ａは、製造設備において、位置決めや固定部として活用することができる。これら仕切壁１５及び開口部１６は、フレーム１０の軸芯と直角に交わる平面上に形成されている。
【００４４】
第２のフレーム１２の外側円筒部１２ａの軸方向一端側には、流入側流路１３ａに連通した流入口１７が設けられている。この流入口１７には、導入パイプ１７ａが連結されており、この導入パイプ１７ａを介して、ポンプ等の冷却媒体供給装置（図示せず）により、流入側流路１３ａに冷却媒体（図示せず）が導入されるようになっている。また、外側円筒部１２ａの軸方向他端側には、流出側流路１３ｂに連通した流出口１８が設けられている。この流出口１８には、導出パイプ１８ａが連結されており、導出パイプ１８ａを介して、流出側流路１３ｂから外部へ冷却媒体が導出されるようになっている。
【００４５】
なお、流出側流路１３ｂから導出される高温となった冷却媒体は、冷却器（図示せず）により冷却された後、上記の冷却媒体供給装置に戻されて再び流入側流路１３ａに導入されるように、冷却媒体の循環経路が形成されている。また、本実施形態では、冷却媒体としてエチレングリコールを数％含有した水溶液が採用されているが、この他に、例えば、水、ＡＴＦなどを採用してもよい。
【００４６】
流入口１７と流出口１８は、それぞれ法線方向を向くようにして、フレーム１０における異なる周方向位置に形成されている。本実施形態では、図４に示すように、フレーム１０の周方向において約４０°程度位相がずれた位置に形成されている。即ち、流入口１７と流出口１８は、周方向及び軸方向に所定距離離間した位置に設けられている。
【００４７】
また、仕切壁１５に設けられた開口部１６は、フレーム１０の周方向に延びる流路１３における流入口１７と流出口１８の周方向中間の位置に形成されている。本実施形態では、図４に示すように、開口部１６は、フレーム１０における流入口１７と流出口１８の周方向離間距離が長い円弧の中間の位置に形成されている。開口部１６の周方向長さは、流入口１７の中心と流出口１８の中心との周方向離間距離よりも少し大きくなるように設定されている。
【００４８】
第１のフレーム１１の底部１１ｂの中央部には、軸方向に貫通する貫通孔１１ｃが設けられている。この貫通孔１１ｃには、インナレースとアウタレースと複数のボールとからなるフロントベアリング１９ａが配設されている。また、第２のフレーム１２の底部１２ｂの中央部には、軸方向他端側が開口した凹部を有する円筒部１２ｃが設けられている。この円筒部１２ｃには、インナレースとアウタレースと複数のボールとからなるリアベアリング１９ａが配設されている。
【００４９】
フロントベアリング１９ａ及びリアベアリング１９ｂのそれぞれのインナレースの内孔には、回転軸２５の両端部がそれぞれ嵌挿固定されており、これにより、フレーム１０に対して回転軸２５が回転可能に支承されている。回転軸２５の他端側先端部は、フロントベアリング１９ａよりも軸方向他端側へ突出しており、その先端部の外周面には、プーリ２６がナット２６ａにより固着されている。このプーリ２６と他の機器に設けられたプーリ（図示せず）には、回転軸２５のトルクを伝達するテンションベルト（図示せず）が架設される。また、回転軸２５の一端側先端部は、リアベアリング１９ｂよりも軸方向一端側へ突出しており、その先端部には、回転軸２５の回転位置を検出するレゾルバ２７が配設されている。なお、レゾルバ２７は、リアカバー２８の内側に配設されている。
【００５０】
回転軸２５の軸方向中央部（フロントベアリング１９ａとリアベアリング１９ｂの間）の外周面には、外周部に埋設された複数の永久磁石により極性が周方向に交互に異なるように複数の磁極が形成された回転子３０が嵌合固定されている。回転子３０の磁極の数は、回転電機により異なるため限定されるものではないが、本実施形態では、８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４）の回転子が用いられている。
【００５１】
固定子４０は、回転子３０の外周側に所定の隙間（エアギャップ）を介して径方向に対向して配設された円環状の固定子コア４１と、固定子コア４１に巻装された三相の固定子巻線４２とを有する。固定子コア４１は、内周部に沿って周方向に配列された複数のスロット（図示せず）を有する。固定子コア４１のスロットは、本実施形態では固定子巻線４２が２倍スロットの分布巻きであるため、回転子３０の磁極数（８）に対し、固定子巻線４２の一相あたり２個の割合で形成されている。つまり、８×３×２＝４８個のスロットが形成されている。各スロットには、周壁面に沿って絶縁紙（図示せず）が挿入配置されている。固定子巻線４２は、絶縁被膜が被覆された平角導体を採用して形成されている。
【００５２】
この固定子４０は、固定子コア４１が第１のフレーム１１の内側に嵌合固定されることにより、第１のフレーム１１に保持されている。本実施形態では、フレーム１０に設けられた流路１３と固定子コア４１が、軸方向において完全にオーバラップした状態にされている。これにより、流路１３を流動する冷却媒体による固定子４０のより均一な冷却効果が得られるようにされている。
【００５３】
以上のように構成された本実施形態の回転電機１は、インバータ（図示せず）から固定子巻線４２に交流電流が通電されると、固定子コア４１が励磁されることにより回転子３０が回転軸２５と一体になって所定方向に回転する。これにより、回転軸２５のトルクが、プーリ２６及びこのプーリ２６に架設されたテンションベルトを介して、他の機器に動力として供給される。
【００５４】
このとき冷却媒体の循環経路上に設けられた冷却媒体供給装置等の作動により、フレーム１０に設けられた流入口１７から流入側流路１３ａ内に冷却媒体が導入される。流入口１７から流入側流路１３ａに法線方向に流入した冷却媒体は、第１のフレーム１１の外周面に衝突して周方向両側へ分岐し、流入側流路１３ａを開口部１６に向かって流動する。時計回り方向に流動した冷却媒体と反時計回り方向に流動した冷却媒体は、開口部１６付近に到達して衝突すると、互いに軸方向に向かって流動する。これにより、衝突した冷却媒体は、流入側流路１３ａから開口部１６を通って流出側流路１３ｂへ流動した後、互いにＵターンして流出側流路１３ｂを流出口１８に向かって流動し、流出口１８から循環経路に戻される。
【００５５】
本実施形態の場合、流路１３を流動する冷却媒体の流通経路は、流入口１７から流入側流路１３ａを時計回り方向に流動し開口部１６でＵターンして流出側流路１３ｂを流出口１８に向かって反時計回り方向に流動する第１の流通経路と、流入口１７から流入側流路１３ａを反時計回り方向に流動し開口部１６でＵターンして流出側流路１３ｂを流出口１８に向かって時計回り方向に流動する第２の流通経路とが形成される。この第１の流通経路と第２の流通経路は、開口部１６が、フレーム１０の流路１３における流入口１７と流出口１８との周方向中間の位置に形成されていることにより、流路長が同一になるようにされているので、流路１３を流通する冷却媒体により、固定子巻線４２の発熱により昇温した固定子コア４１及び固定子コア４１を保持するフレーム１０が効率よく均一に冷却される。
【００５６】
なお、高温となって流出口１８から循環経路に戻された冷却媒体は、冷却器により冷却された後、冷却媒体供給装置により、再度、流入口１７から流入側流路１３ａ内に導入されてフレーム１０を冷却する。このようにして、循環経路を循環し流路１３を流通する冷却媒体によりフレーム１０及び固定子４０が冷却される。
【００５７】
以上のように、本実施形態の回転電機１によれば、フレーム１０の流路１３には、流入側流路１３ａと流出側流路１３ｂを仕切る仕切壁１５が設けられており、仕切壁１５には、流入側流路１３ａと流出側流路１３ｂとを連通する開口部１６が形成されている。これにより、流路１３を流動する冷却媒体の流速を均一化することができるので、フレーム１０に保持された固定子４０全体を均等に冷却することができる。即ち、流路１３を流れる冷却媒体の流速の均一化を図ることで、固定子４０全体を均等に冷却することができるため、温度分布を無くして特定部分だけの温度が高くなることによる出力制限等を回避することができ、安定した出力やトルクを得られるようにすることができる。
【００５８】
また、本実施形態では、冷却媒体の流路１３が、第１のフレーム１１と第２のフレーム１２の二つのフレームで形成されているので、冷却媒体の流速分布を均一にするための形状をダイカストや切削等の工法で形成する際に、自由度をもたせることができる。
【００５９】
また、本実施形態では、仕切壁１５が、第１のフレーム１１及び第２のフレーム１２の両方に設けられているので、この仕切壁１５によって、流速分布の均一化を図り、固定子４０を均一に冷却することができる。
【００６０】
また、この仕切壁１５は、第１のフレーム１１及び第２のフレーム１２の互いに対向する位置に設けられているので、仕切壁１５の互いに対向する面同士を接近させることで、仕切壁１５で隔てられた冷却媒体同士が開口部１６以外で流通することを抑止することができる。
【００６１】
また、流路１３が仕切壁１５により軸方向に仕切られていることで、流入側流路１３ａと流出側流路１３ｂが軸方向に並んだ状態に形成されるので、流入口１７と流出口１８のそれぞれの形成位置を、流入側流路１３ａ又は流出側流路１３ｂに容易に設定することができる。さらに、仕切壁１５は、周方向にストレート状に延びる単純な形状に形成することができるので、仕切壁１５を容易に形成することができる。
【００６２】
そして、本実施形態では、流入口１７と流出口１８は、フレーム１０における異なる周方向位置に形成されていることから、流入口１７及び流出口１８に接続するホースや配管の干渉を回避することができる。
【００６３】
また、仕切壁１５に設けられた開口部１６は、フレーム１０の流路１３における流入口１７と流出口１８との周方向中間の位置に形成されていることから、流入口１７から開口部１６を経由して流出口１８に到達するまでの上記第１の流通経路と第２の流通経路の流路長を同一にすることができる。これにより、各々の流通経路流路の圧力損失が等しくなることで流量分布を等しくすることができる。
【００６４】
また、開口部１６は、フレーム１０における流入口１７と流出口１８の周方向離間距離が長い円弧の中間の位置に形成されていることから、流入口１７から開口部１６までの流入側流路１３ａの流路長と、開口部１６から流出口１８までの流出側流路１３ｂの流路長を平均化することができるので、固定子４０のより均一な冷却が可能となる。
【００６５】
また、本実施形態では、流入口１７が軸方向の一端に形成され、流出口１８が軸方向の他端に形成されているので、仕切壁１５により軸方向に隔てられた流入側流路１３ａと流出側流路１３ｂの全てに冷却媒体を流すことができる。
【００６６】
また、仕切壁１５の開口部１６が形成された部位にはエッジ部１６ａが設けられているので、製造設備において、そのエッジ部１６ａを位置決めや固定部として活用することができるので、生産性の向上を図ることができる。
【００６７】
また、流入口１７及び流出口１８は、それぞれ法線方向を向くようにされている。これにより、冷却媒体が流入口１７から法線方向に流入するため、流入側流路１３ａに流入した冷却媒体が、第１のフレーム１１の外周壁面に衝突して周方向両側へ分流するときの分流量が均等になる。そのため、流路１３を流動する冷却媒体の流速を均一化することができるので、フレーム１０に保持された固定子４０全体を均等に冷却することができる。
【００６８】
また、仕切壁１５及び開口部１６は、フレーム１０の軸芯と直角に交わる平面上に形成されているため、仕切壁１５により仕切られる流入側流路１３ａ及び流出側流路１３ｂが周方向に延在するように形成される。これにより、流入側流路１３ａ及び流出側流路１３ｂを、フレーム１０の全周に亘って設けることができるので、固定子４０を周方向に均一に冷却することができる。
【００６９】
なお、上記実施形態１において、径方向に分割して形成された仕切壁１５は、種々の態様に変更することができる。以下、本発明に係る仕切壁１５の変形例１〜４について説明する。
【００７０】
〔変形例１〕
図５は、変形例１に係る仕切壁が設けられたフレームの軸方向断面図である。変形例１の仕切壁５５は、第１のフレーム１１及び第２のフレーム１２のうちの第１のフレーム１１にのみ設けられている。この仕切壁５５によれば、実施形態１の仕切壁１５と同様に、流速分布の均一化を図り、固定子４０を均一に冷却することができる。また、実施形態１のように、第１のフレーム１１及び第２のフレーム１２の両方に仕切壁１５を設ける場合に比べて、仕切壁５５を容易に形成することができる。
【００７１】
〔変形例２〕
図６は、変形例２に係る仕切壁が設けられたフレームの軸方向断面図である。変形例２の仕切壁６５は、第１のフレーム１１及び第２のフレーム１２のうちの第２のフレーム１２にのみ設けられている。この仕切壁６５によれば、実施形態１の仕切壁１５と同様に、流速分布の均一化を図り、固定子４０を均一に冷却することができる。また、実施形態１のように、第１のフレーム１１及び第２のフレーム１２の両方に仕切壁１５を設ける場合に比べて、仕切壁６５を容易に形成することができる。
【００７２】
〔変形例３〕
図７は、変形例３に係る仕切壁が設けられたフレームの軸方向断面図である。変形例３の仕切壁７５は、実施形態１と同様に、径方向に分割して形成されており、第１のフレーム１１の外周面に突設された内側仕切壁７５ａと、第２のフレーム１２の内周面に突設された外側仕切壁７５ｂとからなる。内側仕切壁７５ａと外側仕切壁７５ｂは、第１のフレーム１１の外周面と第２のフレーム１２の内周面の軸方向に少しずれた位置に設けられている。即ち、変形例３の仕切壁７５は、内側仕切壁７５ａの軸方向一端側の側面と外側仕切壁７５ｂの軸方向他端側の側面とが、平行に近接した状態に設けられている。
【００７３】
この仕切壁７５によれば、実施形態１の仕切壁１５と同様に、流速分布の均一化を図り、固定子４０を均一に冷却することができる。
【００７４】
〔変形例４〕
図８は、変形例４に係る仕切壁を示す図であって、（ａ）は仕切壁が設けられた第１のフレームの斜視図、（ｂ）は仕切壁と流入口及び流出口との位置関係を示す説明図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線部分で切断したフレームの軸方向断面図である。変形例４の仕切壁８５は、実施形態１及び変形例１〜３の仕切壁１５，５５，６５，７５が周方向にストレート状に延びるように形成されていたのに対して、周方向の一部に軸方向一端側と他端側にそれぞれ１回ずつ膨らむように湾曲した状態の蛇行部８５ｃが設けられている点で異なる。この蛇行部８５ｃが設けられていることにより、仕切壁８５の軸方向一端側に形成される流入側流路１３ａの一部が軸方向他端側に膨出するとともに、仕切壁８５の軸方向他端側に形成される流出側流路１３ｂの一部が軸方向一端側に膨出している。そして、流入側流路１３ａの軸方向他端側への膨出部に対応する位置に流入口１７が設けられるとともに、流出側流路１３ｂの軸方向一端側への膨出部に対応する位置に流出口１８が設けられている。
【００７５】
また、この仕切壁８５は、実施形態１の仕切壁１５と同様に、径方向に分割して形成されており、第１のフレーム１１の外周面に突設された内側仕切壁８５ａと、第２のフレーム１２の内周面に突設された外側仕切壁８５ｂとからなる。これら内側仕切壁８５ａと外側仕切壁８５ｂは、突出先端面同士が径方向に対向するように設けられている。
【００７６】
このように形成された仕切壁８５によれば、流入口１７と流出口１８を、フレーム１０における同じ軸方向位置に設けることができる。
【００７７】
〔実施形態２〕
図９は、実施形態２に係る回転電機の軸方向上半分の部分断面図である。実施形態１の回転電機１では、フレーム１０が第１のフレーム１１と第２のフレーム１２の二つに分割されていたのに対して、実施形態２の回転電機２では、フレーム１１０が第１〜第３の三つに分割されている点でのみ異なる。よって、実施形態１の回転電機１と共通する部材については、図９に同じ符号を付すのみに止めて詳しい説明は省略し、異なる点及び重要な点を説明する。
【００７８】
実施形態２のフレーム１１０は、内側円筒部１１ａを有し軸方向一端側（図９の右側）が開口した有底円筒状の第１のフレーム１１と、内側円筒部１１ａの外周側に嵌合された軸方向両端が開口した第２のフレーム１２Ａと、第２のフレーム１２Ａの軸方向一端側に配設された第３のフレーム１２Ｂとから構成されている。
【００７９】
実施形態２の第１のフレーム１１は、実施形態１の第１のフレーム１１と同じである。実施形態２の第２のフレーム１２Ａと第３のフレーム１２Ｂは、実施形態１の第２のフレーム１２を所定の位置で二つに分割して形成されたものである。実施形態２では、第１のフレーム１１の内側円筒部１１ａとこの内側円筒部１１ａの外周側に嵌合された第２のフレーム１２Ａとの間に、実施形態１の流路１３と同様の流路１３が形成されている。また、流路１３は、実施形態１の仕切壁１５と同様に構成された仕切壁１５により、軸方向一端側の流入側流路１３ａと軸方向他端側の流出側流路１３ｂとに軸方向に仕切られている。さらに、仕切壁１５には、実施形態１と同様に、開口部１６が形成されている。
【００８０】
以上のように構成された実施形態２の回転電機２によれば、流路１３には、流入側流路１３ａと流出側流路１３ｂを仕切る仕切壁１５が設けられており、仕切壁１５には、流入側流路１３ａと流出側流路１３ｂとを連通する開口部１６が形成されているので、流路１３を流動する冷却媒体の流速を均一化することができ、フレーム１１０に保持された固定子４０全体を均等に冷却することができるなど、実施形態１と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００８１】
〔実施形態３〕
図１０は、実施形態３に係る第１のフレームの斜視図である。図１１は、実施形態３に係る第１のフレームに設けられた突起の斜視図である。実施形態３の回転電機（図示せず）は、実施形態１の第１のフレーム１１に対して、流路１３を仕切る仕切壁１５とは別に、流路１３を仕切る機能の無い突起２１を付加した点でのみ異なる。よって、実施形態１の回転電機１と共通する部材については、図１０に同じ符号を付すのみに止めて詳しい説明は省略し、異なる点及び重要な点を説明する。
【００８２】
突起２１は、第１のフレーム１１の外周面（流路１３の内周側を区画する面）に複数のものが設けられている。この突起２１は、軸方向に延びる複数の軸方向突起２１ａと、周方向に延びる複数の周方向突起２１ｂとを有する。これら軸方向突起２１ａ及び周方向突起２１ｂは、断面形状が三角形で、第１のフレーム１１の外周面に設けられた内側仕切壁１５ａよりも低い高さに形成されている。したがって、軸方向突起２１ａ及び周方向突起２１ｂは、仕切壁１５のように流路１３を仕切る機能が無いが、流路１３を流動する冷却媒体の流れを乱す機能を有する。
【００８３】
以上のように構成された実施形態３の回転電機によれば、流路１３に設けられた突起２１によって流路１３を流動する冷却媒体の流れを乱すことができるので、流路１３の広範囲に冷却媒体を流動させることができる。これにより、フレーム１０及び固定子４０のより均一な冷却が可能となる。
【００８４】
なお、突起２１の形状は、図１２（ａ）（ｂ）に示すように適宜変更することができる。図１２（ａ）に示す変形例５に係る突起２１Ａは、断面形状が半円形にされており、図１２（ｂ）に示す変形例６に係る突起２１Ｂは、断面形状が矩形にされている。
【００８５】
〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
【００８６】
例えば、上記の実施形態１では、流入口１７と流出口１８は、フレーム１０の周方向において約４０°程度位相がずれた位置に形成されているが、流入口１７と流出口１８を、フレーム１０における軸対称位置に形成するようにしてもよい。このようにすれば、流入口１７及び流出口１８に接続するホースや配管の干渉を確実に回避することができる。
【００８７】
また、上記の実施形態１では、流入口１７と流出口１８は、フレーム１０における異なる周方向位置に形成されており、開口部１６は、フレーム１０の流路１３における流入口１７と流出口１８との周方向中間の位置に形成されていたが、流入口１７と流出口１８を、フレーム１０における同じ周方向位置に形成し、開口部１６を、フレーム１０の流路１３における流入口１７及び流出口１８と軸対称となる位置に形成するようにしてもよい。このようにすれば、流入口１７から開口部１６までの流入側流路１３ａの流路長と、開口部１６から流出口１８までの流出側流路１３ｂの流路長を同一にすることができる。これにより、固定子４０をより均一に冷却することができるので、理想的な固定子の冷却が可能となる。
【符号の説明】
【００８８】
１，２…回転電機、  １０，１１０…フレーム、  １１…第１のフレーム、  １１ａ…内側円筒部、  １２，１２Ａ…第２のフレーム、  １２ａ…外側円筒部、  １２Ｂ…第３のフレーム、  １３…流路、  １３ａ…流入側流路、  １３ｂ…流出側流路、  １４ａ，１４ｂ…Ｏリング、  １５，５５，６５，７５，８５…仕切壁、  １５ａ，７５ａ，８５ａ…内側仕切壁、  １５ｂ，７５ｂ，８５ｂ…外側仕切壁、  １６…開口部、
１６ａ…エッジ部、  １７…流入口、  １７ａ…導入パイプ、  １８…流出口、  １８ａ…導出パイプ、  １９ａ…フロントベアリング、  １９ｂ…リアベアリング、  ２１，２１Ａ，２１Ｂ…突起、  ２５…回転軸、  ３０…回転子、  ４０…固定子、  ４１…固定子コア、  ４２…固定子巻線。
【図１】
2013141334.tif 000003
【図２】
2013141334.tif 000004
【図３】
2013141334.tif 000005
【図４】
2013141334.tif 000006
【図５】
2013141334.tif 000007
【図６】
2013141334.tif 000008
【図７】
2013141334.tif 000009
【図８】
2013141334.tif 000010
【図９】
2013141334.tif 000011
【図１０】
2013141334.tif 000012
【図１１】
2013141334.tif 000013
【図１２】
2013141334.tif 000014