JP2012120391A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で十分な冷却効果を得ることができるとともに、性能を向上させることができる回転電機を提供する。
【解決手段】ロータ１３の回転に伴ってロータ１３とステータ１２との間に流体流が生じるように、ロータ１３の外周面に複数のリブ２０を設ける。各リブ２０は螺旋状に延びるように形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、モータ等の回転電機に関するものであって、特にロータやステータ等を冷却するための冷却構造に関するものである。

従来、この種の回転電機としては、例えば特許文献１に開示されるような構成が提案されている。この従来構成においては、ロータの外周面に複数の溝部が、ロータの軸線方向に沿って平行に延びるように形成されている。各溝部内には２次導体が長手方向に延びるように配設され、その２次導体には溝状の気体流通路が形成されている。各気体流通路の一端開口部には、ロータの回転時に気体流通路内に気体を送り込むように作用する第１羽根が設けられている。各気体流通路の他端開口部には、ロータの回転時に気体流通路内から気体を送り出すように作用する第２羽根が設けられている。そして、ロータが回転されるとき、両羽根により各２次導体の気体流通路中に気体が高速で流されて、２次導体が冷却されるとしている。

特開平７−１１５７４２号公報

ところが、この従来構成においては、ロータの気体流通路に気体送り込み用及び送り出し用の羽根が設けられているため、構造が複雑になるという問題があった。しかも、冷却のための気体が気体通路しか流れないため、冷却される範囲が狭く、ロータを有効に冷却できないおそれがあった。

また、従来構成においては、気体流通路の部分は、その気体流通路が溝状をなしているため、この部分においてはロータの外周面とステータの内周面との間のエアギャップが大きくなって、回転電機の性能を低下させるという問題があった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、簡単な構造で十分な冷却効果を得ることができるとともに、性能を向上させることができる回転電機を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明は、ロータの回転に伴ってロータとステータとの間に流体流が生じるように、ロータの外周面にロータの軸線に対して傾斜するリブを設けたことを特徴としている。

従って、この発明の回転電機においては、ロータが回転すると、ロータ上のリブによりロータとステータとの間の全体に流体流が生じて、その流体流によりロータの外周面やステータの内周面が冷却される。よって、ロータ上に羽根を設けた従来構成に比較して、構造を簡略化することができるとともに、十分な冷却効果を得ることができる。また、ロータの外周面にリブが突設されているため、ロータの外周面とステータの内周面との間のエアギャップが小さくなって、回転電機の性能を向上させることができる。

前記の構成において、前記リブを螺旋状に形成するとよい。
前記の構成において、前記ロータには四角板形状の永久磁石が内蔵され、前記リブを永久磁石の対角線に沿って延びるように形成するとよい。

以上のように、この発明によれば、簡単な構造で十分な冷却効果を得ることができるとともに、出力性能を向上させることができるという効果を発揮する。

一実施形態の回転電機を示す断面図。 図１の回転電機におけるロータを示す斜視図。 図２のロータにおけるリブと永久磁石との関連構造を示す部分平面図。 リブと永久磁石との関連構造の変更例を示す部分平面図。 リブと永久磁石との関連構造の別の変更例を示す部分平面図。

以下に、この発明の回転電機をモータ１１に具体化した一実施形態を、図１〜図３に従って説明する。
図１に示すように、この実施形態のモータ１１は、ステータ１２内の中心位置において回転可能な回転軸１４の外周にロータ１３が嵌着されている。ステータ１２は、複数のコア片１５ａを積層してなるステータコア１５の磁極部にコイル１６を巻回して構成されている。ロータ１３は、複数のコア片１７ａを積層してなるロータコア１７から構成されている。ロータコア１７の外周近傍には、複数の収容孔１８がロータ１３の軸線方向に沿って延びるように形成されている。各収容孔１８内には、四角板形状の永久磁石１９が収容されている。そして、ステータ１２のコイル１６に電流が流されることにより、ステータ１２の磁極部に回転磁界が発生し、ロータ１３側の永久磁石１９との相互磁気作用により、ロータ１３が回転される。

前記ロータ１３の外周面には、複数のリブ２０が突出形成されている。各リブ２０は、ロータ１３の軸線に対して傾斜し、その軸線の延長方向の全長にわたって回転軸１４を中心とした螺旋状に延びるとともに、各永久磁石１９の対角線に沿って延びるように形成されている。そして、図１及び図２に矢印で示すように、ロータ１３の回転時に各リブ２０により、ロータ１３とステータ１２との間の全体に流体流としてのエア流が発生されて、ロータ１３の外周面やステータ１２の内周面が冷却されるようになっている。

また、図１に示すように、ロータ１３の外周面にリブ２０が突設されていることにより、リブ２０の位置においては、ロータ１３の外周面とステータ１２の内周面との間のエアギャップが小さくなっている。すなわち、リブ２０が設けられていない部分では、ロータ１３の外周面とステータ１２の内周面との間に隙間Ｌ１が形成されているが、リブ２０が設けられた部分では、隙間Ｌ３がリブ２０の突出高さＬ２分だけ小さくなっている。これにより、モータ１１の出力性能が向上されている。特に、図３に示すように、各リブ２０が各永久磁石１９の対角線に沿って延びるように形成されているので、永久磁石１９の磁気を有効に利用できて、出力性能を有効に向上できる。

さらに、リブ２０が螺旋状に延びるように形成されているので、それらのリブ２０にて傾斜部分が存在するいわゆるスキュー効果を得ることができる。よって、ロータ１３の回転時に、コギング（回転むら）が発生するのを抑制することができる。

従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） この実施形態のモータにおいては、ロータ１３の回転時に、リブ２０によりロータ１３とステータ１２との間の全体に流体流が発生されて、ロータ１３の外周面やステータ１２の内周面が冷却される。そして、ロータ上に羽根を設けた従来構成に比較して、構造を簡略化することができる。しかも、この実施形態のモータにおいては、従来構成とは異なり、溝状の気体流路にエアを通すものではなく、ロータ１３の全周にエアを流すようになっているため、ロータ１３等を効果的に冷却することができる。
（２） ロータ１３の外周面にリブ２０が突設されているため、ロータ１３の外周面とステータ１２の内周面との間のエアギャップが小さくなって、モータ１１の性能を向上させることができる。

（３） 前記リブ２０が螺旋状に延びるように形成されているため、ロータ１３の回転時に螺旋状のリブ２０によって、ロータ１３とステータ１２との間にロータ１３の軸方向に沿う流体流を効率よく発生させることができるとともに、コギングを低減できる。

（４） 各リブ２０が各永久磁石１９の対角線に沿って延びるように形成されているため、モータとしての出力性能を向上できる。
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。

・ 図４に示すように、リブ２０を１つの永久磁石１９の横幅の範囲及び隣接する永久磁石１９間の間隔の範囲に跨って対角線状に延びるように形成すること。このようにすれば、リブ２０がロータ１３をその軸線方向から見た場合、ほとんど隙間なく配列されるため、より有効にコギング防止を図ることができる。

・ 図５に示すように、収容孔１８及び永久磁石１９を回転軸１４の中心を中心とした螺旋状に延びるように配置するとともに、リブ２０をその永久磁石１９の対角線に沿って延びるように形成すること。このような構成を実現するためには、ロータコア１７のリブ２０や収容孔１８が回転軸１４の軸線と平行に延長されるように、コア片１７ａを積層する。その後、リブ２０や収容孔１８が螺旋状をなすように、各コア片１７ａをそれらの軸を中心にスライド回転させればよい。永久磁石１９は磁性圧粉を用い、その磁性圧粉を螺旋状の収容孔１８内に圧入して加熱硬化させればよい。

・ リブ２０をロータ１３の軸線方向に延びるように形成すること。
・ 流体として、オイル等の液体を用いる回転電機にこの発明を具体化すること。
・ 回転電機として、発電機にこの発明を具体化すること。

１１…モータ、１２…ステータ、１３…ロータ、１９…永久磁石、２０…リブ。

Claims (3)

1. ロータの回転に伴ってロータとステータとの間に流体流が生じるように、ロータの外周面にロータの軸線に対して傾斜するリブを設けたことを特徴とする回転電機。
2. 前記リブを螺旋状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記ロータには四角板形状の永久磁石が内蔵され、前記リブを永久磁石の対角線に沿って延びるように形成したことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。

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