JP2012244640A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】流通路から漏洩した冷却液がベアリングに進入するのを防止して、ベアリングの寿命低下を抑制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、冷却液の流通路１３を有するハウジング１０と、ハウジング１０にフロントベアリング１６及びリアベアリング１７を介して回転可能に支承された回転軸２５と、回転軸２５の外周面に固定されてハウジング１０内に配設された回転子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４５とを有する固定子４０とを備えている。流通路１３とフロントベアリング１６及びリアベアリング１７との間に、流通路１３から漏洩した冷却液がフロントベアリング１６及びリアベアリング１７内に進入するのを阻止するシール部材２１，２２を設ける。
【選択図】図１

Description

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。

従来より、回転電機として、ハウジングにベアリングを介して回転可能に支承された回転軸と、該回転軸の外周面に固定されて前記ハウジング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して配設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、を備えたものが知られている。そして、例えば特許文献１及び２に開示されているように、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、ハウジング内部に冷却液が流通する流通路を備えた回転電機が一般に知られている。

なお、特許文献１には、ハウジング内部に設けられた流通路に冷却液を流通させることによりハウジングを冷却するようにした回転電機が開示されている。また、特許文献２には、ハウジング内部に設けられた流通路の供給孔から固定子巻線のコイルエンド部に向かって冷却液を滴下あるいは流下させるようにした回転電機が開示されている。

特開２００３−３２４９１６号公報 特開２００９−２２５６２７号公報

ところで、特許文献１に開示された回転電機のハウジングは、有底円筒状に形成されたリアハウジングの開口部に蓋状のフロントハウジングが連結されることにより構成されており、冷却液の流通路は、リアハウジングの円筒部に周方向に延びるように設けられている。この場合、リアハウジングとフロントハウジングの連結部には、流通路のシール面が存在しており、このシール面は、回転軸を回転可能に支承するベアリングの上方部に位置している。そのため、シール面より冷却液が漏洩した場合には、ベアリングをハウジングに固定するリテーナプレート（保持部材）とベアリングとの隙間から冷却液が進入してしまうという問題が発生する。このようにベアリングに冷却液が進入すると、錆や腐食、グリスの変質などによって、ベアリングの寿命低下を招くこととなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、流通路から漏洩した冷却液がベアリングに進入するのを防止して、ベアリングの寿命低下を抑制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。

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、冷却液の流通路を有するハウジングと、該ハウジングにベアリングを介して回転可能に支承された回転軸と、該回転軸の外周面に固定されて前記ハウジング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して配設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、を備えた回転電機において、前記流通路と前記ベアリングの間に、前記流通路から漏洩した前記冷却液が前記ベアリング内に進入するのを阻止するシール部材が設けられていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ハウジングに設けられた冷却液の流通路と回転軸を回転可能に支承するベアリングとの間にシール部材が設けられているので、流通路から漏洩した冷却液がベアリング内に進入するのを防止することができる。これにより、錆や腐食、グリスの変質などの原因によるベアリングの寿命低下を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、前記固定子コアは、周方向に配列された複数のスロットを有し、前記固定子巻線は、前記スロットに軸方向に挿通された複数の導体セグメントの端部同士を前記固定子コアの軸方向の少なくとも一方側で接続することにより前記固定子コアに巻装されており、前記シール部材は、前記導体セグメントの端部同士が接続された接続部と前記ベアリングとの間に設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、固定子巻線が複数の導体セグメントを接続して形成される導体セグメント接合タイプの場合において、シール部材を最適位置に配設することができる。

請求項３に記載の発明は、前記シール部材は、電気絶縁材料で形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、電気絶縁材料で形成されたシール部材が、固定子巻線の導体セグメントの端部同士が接続された接続部とベアリング或いはベアリングが固定保持されるハウジングとの間に設けられていることによって、両者間の十分な空間距離及び沿面距離を確保することができる。即ち、固定子巻線のコイルエンドにおいて導体セグメントの端部同士が接続された接続部は、溶接などで接合された後、導体の露出表面を絶縁被膜で覆うように絶縁処理が施されるが、この絶縁処理は、狭いスペースに密集した状態の多数の接続部に対して行われるため、絶縁被膜の膜厚が不均一になり易い。そのため、絶縁被膜の膜厚が不十分な部位が存在していると、その部位から放電現象が発生する場合がある。このような場合でも、本発明では、導体セグメントの端部同士が接続された接続部とハウジング或いはベアリングとの間に、十分な空間距離及び沿面距離を確保することができるので、電気絶縁性を向上させることができる。

なお、電気絶縁材料としては、例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルキトン）やＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＣ（ポリカーボネート）などを好適に採用することができる。

請求項４に記載の発明は、前記シール部材は、円筒状に形成され、軸方向の少なくとも一端側に鍔部を有することを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、軸方向内方側（回転子側）に鍔部が設けられている場合には、流通路から漏洩した冷却液が回転子及び回転軸を伝ってベアリングの内部に進入するのを防止することができ、軸方向外方側（反回転子側）に鍔部が設けられている場合には、流通路から漏洩した冷却液がハウジングの内面とシール部材の間を伝ってベアリングの内部に進入するのを防止することができる。これにより、ベアリングの寿命低下をより確実に抑制することができる。

請求項５に記載の発明は、前記シール部材は、軸方向内方側の端部が前記ベアリングの軸方向内方側の端部よりも軸方向内方側に位置するように配設されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、流通路から漏洩した冷却液が回転軸を伝ってベアリングの内部に侵入するのをより確実に防止することができるので、ベアリングの寿命低下抑制効果をより高めることができる。

実施形態１に係る回転電機の軸方向断面図である。 実施形態１の変形例１に係る回転電機の要部を示す部分断面図である。 実施形態１の変形例２に係る回転電機の要部を示す部分断面図である。 実施形態１の変形例３に係る回転電機の要部を示す部分断面図である。 実施形態１の変形例４に係る回転電機の要部を示す部分断面図である。 実施形態２に係る回転電機の軸方向断面図である。

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。

〔実施形態１〕
図１は、実施形態１に係る回転電機の軸方向断面図である。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、冷却液の流通路１３を有するハウジング１０と、ハウジング１０に一対のベアリング１６，１７を介して回転可能に支承された回転軸２５と、一対のベアリング１６，１７の周囲にそれぞれ配設されたシール部材２１，２２と、回転軸２５の外周面に固定されてハウジング１０内に配設された回転子３０と、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に巻装された固定子巻線４５とを有する固定子４０と、を含んで構成されている。

ハウジング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フロントハウジング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リアハウジング１２とから構成されている。このハウジング１０は、フロントハウジング１１の内側円筒部１１ａの外周側に、リアハウジング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、フロントハウジング１１及びリアハウジング１２を周方向の複数箇所においてボルト１０ａで締結することにより組み付けられている。なお、内側円筒部１１ａの外径は、外側円筒部１２ａの内径よりも僅かに小さくされており、両部材が嵌合されたときには、内側円筒部１１ａの外周面と外側円筒部１２ａの内周面が密着する程度の大きさに設定されている。

フロントハウジング１１の内側円筒部１１ａと、リアハウジング１２の外側円筒部１２ａの間には、所定幅で周方向に一周するように形成された冷却液の流通路１３が設けられている。即ち、内側円筒部１１ａの外周面には、径方向内方側へ凹み所定幅で周方向に一周する凹溝１１ｂが設けられているとともに、外側円筒部１２ａの内周面の凹溝１１ｂと対向する部位には、径方向外方側へ凹み所定幅で周方向に一周する凹溝１２ｂが設けられており、これら凹溝１１ｂと凹溝１２ｂとにより流通路１３が形成されている。この流通路１３の軸方向両側において、フロントハウジング１１とリアハウジング１２の軸方向に対向した端面同士が当接するシール面１０ｂ，１０ｃには、それぞれＯリング１４ａ，１４ｂが配設されており、これらＯリング１４ａ，１４ｂによってそれぞれのシール面１０ｂ，１０ｃが封止されている。

リアハウジング１２の外側円筒部１２ａの鉛直方向上方部（図１の上方部）には、流通路１３に連通した導入口１３ａが設けられている。この導入口１３ａには、導入管１５ａが連結されており、この導入管１５ａを介して、ポンプ等の冷却液供給装置（図示せず）により、流通路１３に冷却液（図示せず）が導入されるようになっている。また、リアハウジング１２の外側円筒部１２ａの鉛直方向下方部（図１の下方部）には、流通路１３に連通した導出口１３ｂが設けられており、この導出口１３ｂに連結された導出管１５ｂを介して、流通路１３から外部へ冷却液が導出されるようになっている。そして、流通路１３から導出される高温となった冷却液は、冷却器（図示せず）により冷却された後、上記の冷却液供給装置に戻されて再び流通路１３に導入されるように、冷却液の循環経路が形成されている。なお、本実施形態では、冷却液として水が採用されているが、この他に、例えばＬＬＣ水溶液、ＡＴＦなどを採用してもよい。

フロントハウジング１１の底部１１ｃの中央部には、軸方向内方側（軸方向一端側）へ突出する円筒状基部１１ｄが設けられている。円筒状基部１１ｄの内側には、軸方向に貫通し軸方向一端側に位置する大径部と軸方向他端側に位置する小径部とからなる貫通孔１１ｅが設けられている。この貫通孔１１ｅの大径部には、インナレース、アウタレース、複数のボール及び一対のダストシールからなるフロントベアリング１６が配設されている。フロントベアリング１６は、貫通孔１１ｅの大径部に嵌合された後、円筒状基部１１ｄの軸方向一端側の端面にボルト１８ａで締結されたリング状のリテーナプレート１８によりフロントハウジング１１に固定保持されている。

そして、円筒状基部１１ｄの外周面には、例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルキトン）などの電気絶縁材料を用いて薄肉円筒状に成形されたシール部材２１が、円筒状基部１１ｄの外周面に密着した状態に配設されている。このシール部材２１の鉛直方向下方部（図１の下方部）には、径方向内方側へ突出する凸部２１ｂが設けられており、シール部材２１が円筒状基部１１ｄの外周面に嵌合された後に、円筒状基部１１ｄの軸方向一端側の端面に取り付けられるリテーナプレート１８が凸部２１ｂに当接している。これにより、シール部材２１の円筒状基部１１ｄからの抜け出しが防止されている。

このシール部材２１は、軸方向他端部に径方向外方に突出するリング状の鍔部２１ａを有する。これにより、流通路１３から漏洩した冷却液がフロントハウジング１１の内面とシール部材２１の間を伝ってフロントベアリング１６の内部に進入するのを確実に防止するようにされている。また、シール部材２１の軸方向一端側の端部は、フロントベアリング１６の軸方向一端側の端部よりも軸方向一端側に位置している。これにより、流通路１３から漏洩した冷却液が回転軸２５を伝ってフロントベアリング１６の内部に侵入するのを確実に防止するようにされている。

一方、リアハウジング１２の底部１２ｃの中央部には、軸方向内方側（軸方向他端側）へ突出する円筒状基部１２ｄが設けられており、円筒状基部１２ｄの内側には、軸方向に貫通する貫通孔１２ｅが設けられている。この貫通孔１２ｅの軸方向中間部には、径方向内方側に突出するリング状の中間底部１２ｆが設けられている。これにより、貫通孔１２ｅは、軸方向他端側に位置する大径部と、中間底部１２ｆの内孔によって形成された小径部とを有する。そして、中央に軸方向一端側へ凹んだ円形凹部を有するベアリングボックス１９が、貫通孔１２ｅの大径部に円形凹部を嵌合された状態で、円筒状基部１２ｄの軸方向他端側の端面にボルト１９ａで締結されている。ベアリングボックス１９の円形凹部の中央部には、中間底部１２ｆの内孔よりも大きい円孔が内孔と同軸状に形成されている。

ベアリングボックス１９の円形凹部の内部には、インナレース、アウタレース、複数のボール及び一対のダストシールからなるリアベアリング１７が配設されている。このリアベアリング１７は、フロントハウジング１１とリアハウジング１２の軸方向に対向した端面同士が当接する一方のシール面１０ｃから軸方向一端側に少し寄った位置に設けられている。なお、このリアベアリング１７は、フロントベアリング１６に比較して、ボールの大きさや外径寸法などが小さい小型のものが採用されている。

そして、円筒状基部１２ｄの外周面には、シール部材２１と同じ電気絶縁材料を用いて薄肉円筒状に成形されたシール部材２２が、円筒状基部１２ｄの外周面に密着した状態に配設されている。このシール部材２２は、軸方向他端部に径方向外方に突出するリング状の鍔部２２ａを有する。これにより、流通路１３から漏洩した冷却液がリアハウジング１２の内面とシール部材２２の間を伝ってリアベアリング１７の内部に進入するのを確実に防止するようにされている。また、シール部材２２の軸方向他端側の端部は、リアベアリング１７の軸方向他端側の端部よりも軸方向他端側に位置している。これにより、流通路１３から漏洩した冷却液が回転軸２５を伝ってリアベアリング１７の内部に侵入するのを確実に防止するようにされている。

フロントベアリング１６及びリアベアリング１７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、ハウジング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１６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１７及び中間底部１２ｆよりも軸方向一端側へ突出しており、その先端部の外周面には、回転軸２５の回転位置を検出するレゾルバ２７が取り付けられている。

なお、フロントベアリング１６がリアベアリング１７よりも大型のものが採用されているのは、プーリ２６に架設されたテンションベルトの張力により、回転軸２５の軸方向他端部に軸直角方向への大きな力が作用するからである。

回転軸２５の軸方向中央部（フロントベアリング１６とリアベアリング１７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。

固定子４０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）を有する円環状の固定子コア４１と、スロットに軸方向に挿通された複数の導体セグメント４６の開放端部同士を固定子コア４１の軸方向一方側で接続することにより固定子コア４１に巻装された三相の固定子巻線４５と、を備えている。固定子コア４１のスロットは、本実施形態では固定子巻線４５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４５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４３が挿入配置されている。

固定子巻線４５を構成する導体セグメント４６は、略Ｖ字形状の頭部と、この頭部の両端から直線的に延びる一対の脚部とからなり、全体形状が略Ｕ字形状を呈している。この導体セグメント４６は、断面が矩形状の導体と、導体の表面を被覆する絶縁被膜とからなる平角導体が採用されている。それぞれの脚部は、スロットに収容されるスロット収容部と、スロット収容部の先端から延びてスロットから突出した突出端部とを有する。

この導体セグメント４６は、両脚部を周方向の異なるスロットに軸方向一端側から軸方向に挿入して、スロットから軸方向他端側の外部に突出する開放端部を必要な長さだけ突出させ、各導体セグメント４６の突出端部を周方向に略電気角π／２だけそれぞれ捩じり、各導体セグメント４６の突出端部の先端部（接合部）を所定の組み合わせで溶接することにより接続されている。溶接後、各導体セグメント４６の導体が露出している溶接部分（突出端部の先端部）には、粉体樹脂等を用いて絶縁処理が施されている。

このようにして固定子コア４１に巻装された固定子巻線４５は、固定子コア４１の軸方向一端側に突出した導体セグメント４６の複数の頭部（ターン部）により全体としてリング状の第１コイルエンド４７を形成し、固定子コア４１の軸方向他端側に突出した導体セグメント４６の複数の突出端部により全体としてリング状の第２コイルエンド４８を形成している。

この場合、固定子コア４１の軸方向他端側の端面から突出した第２コイルエンド４８の突出先端は、フロントハウジング１１に取り付けられたフロントベアリング１６の軸方向一端側の端部と径方向にオーバラップしないように設定されている。これにより、第２コイルエンド４８を形成している導体セグメント４６の突出端部同士の接続部と、フロントハウジング１１或いはフロントベアリング１６との間に、十分な空間距離及び沿面距離が確保され、良好な絶縁性が確保されている。また、本実施形態では、第２コイルエンド４８と、フロントハウジング１１の円筒状基部１１ｄ及びフロントベアリング１６との間に介在するように、電気絶縁材料で形成されたシール部材２１が設けられていることによっても、更に空間距離及び沿面距離が長くなっている。これにより、第２コイルエンド４８を形成している導体セグメント４６の突出端部同士の接続部と、フロントハウジング１１或いはフロントベアリング１６との間の絶縁性が更に向上している。

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４５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。

これと同時に、冷却液の循環経路上に設けられた冷却液供給装置等が作動を開始し、ハウジング１０に設けられた導入口１３ａから流通路１３内に冷却液が導入され、導入された冷却液は流通路１３を導出口１３ｂに向かって流動し、導出口１３ｂから循環経路に戻される。このとき、流通路１３を流通する冷却液により、固定子巻線４５の発熱により昇温したハウジング１０が冷却される。高温となって流通路１３から循環経路に戻された冷却液は、冷却器により冷却された後、冷却液供給装置により、再度、導入口１３ａから流通路１３内に導入されてハウジング１０を冷却する。このようにして、循環経路を循環し流通路１３を流通する冷却液によりハウジング１０が冷却され、延いては固定子４０が冷却される。

上記のように作動する本実施形態の回転電機１において、ハウジング１０に対して一対のベアリング１６，１７を介して回転可能に支承された回転軸２５の軸方向他端側には、回転軸２５のトルクを伝達するためにプーリ２６及びこのプーリ２６に架設されたテンションベルトが設けられている。これらプーリ２６及びテンションベルトは、回転軸２５の軸方向片方（フロント側）の端部のみに設けられているため、回転軸２５の軸直角方向に働くテンションベルトの張力が回転軸２５の軸方向片方の端部のみに作用する。そのため、リアベアリング１７に比べて大型のフロントベアリング１６が採用されているものの、振動の入力などと相俟って、回転軸２５の軸方向他端側（フロント側）が芯ずれする恐れがある。回転軸２５の軸方向他端側（フロント側）の芯ずれが発生すると、ハウジング１０の流通路１３の軸方向両側に形成されたシール面１０ｂ，１０ｃのシール性が緩み、流通路１３から冷却液が漏洩する可能性がある。

特に、ハウジング１０の軸方向一端側（リア側）に形成されたシール面１０ｃのシール性が緩むと、流通路１３の冷却液がシール面１０ｃからハウジング１０の内部に漏洩することとなる。この場合、シール面１０ｃから漏洩した冷却液のうち、固定子コア４１の第１コイルエンド４７の上方部に流動乃至は滴下してリアベアリング１７の上方に到達した冷却液は、シール部材２２の上方部に流動乃至は滴下した後、外周面を伝って周方向下方に流動する。そのため、リアハウジング１２の円筒状基部１２ｄの端面にボルト１９ａで締結されたベアリングボックス１９の端面を伝って冷却液がリアベアリング１７の内部に進入することはない。

また、シール面１０ｃから漏洩した冷却液のうち、固定子コア４１の第１コイルエンド４７の上方部からスロット内を通るルートや、第１コイルエンド４７の上方部から回転子３０と固定子コア４１の間のエアギャップを通るルートでフロント側へ流動してフロントベアリング１６の上方に到達した冷却液は、シール部材２１の上方部に流動乃至は滴下した後、外周面を伝って周方向下方に流動する。そのため、フロントハウジング１１の円筒状基部１１ｄの端面とリテーナプレート１８の間から冷却液がフロントベアリング１６の内部に進入することはない。

したがって、本実施形態の回転電機１によれば、内側に配設されたフロントベアリング１６を保持する円筒状基部１１ｄの外周面にシール部材２１が設けられ、また、内側に配設されたリアベアリング１７を保持するリテーナプレート１７の外周側にシール部材２２が設けられているため、流通路１３を封止する一方のシール面１０ｃからハウジング１０内に漏洩した冷却液が、フロントベアリング１６及びリアベアリング１７内に進入するのを防止することができる。これにより、錆や腐食、グリスの変質などの原因によるフロントベアリング１６及びリアベアリング１７の寿命低下を抑制することができる。

また、本実施形態では、固定子巻線４５は、スロットに軸方向に挿通された複数の導体セグメント４６の突出端部同士を固定子コア４１の軸方向他端側で接続することにより固定子コア４１に巻装されているものであり、シール部材２１は、固定子巻線４５の導体セグメント４６の突出端部同士が接続された接続部を有する第２コイルエンド４８とフロントベアリング１６との間に設けられている。そのため、固定子巻線４５が導体セグメント接合タイプの場合において、シール部材２１を最適位置に配設することができる。

特に、本実施形態では、電気絶縁材料で形成されたシール部材２１が、第２コイルエンド４８を形成する導体セグメント４６の突出端部同士が接続された接続部と、フロントベアリング１６が固定保持されるフロントハウジング１１の円筒状基部１１ｄとの間に設けられていることによって、両者間の十分な空間距離及び沿面距離を確保することができるので、良好な電気絶縁性を確保することができる。これにより、フロントベアリング１６の寿命低下を抑制しつつ、電気絶縁性を向上させることができる。

また、シール部材２１，２２は、軸方向内方側の端部がフロントベアリング１６及びリアベアリング１７の軸方向内方側の端部よりも軸方向内方側に位置するように配設されている。そのため、流通路１３から漏洩した冷却液が回転軸２５を伝ってフロントベアリング１６及びリアベアリング１７の内部に侵入するのをより確実に防止することができるので、フロントベアリング１６及びリアベアリング１７の寿命低下抑制効果をより高めることができる。

そして、フロント側に配設されたシール部材２１は、軸方向他端側（フロント側）に鍔部２１ａを有するため、流通路１３のシール面１３ｃから漏洩してフロント側に流動した冷却液が、フロントハウジング１１の内面とシール部材２１の間を伝ってフロントベアリング１６の内部に進入するのを防止することができる。これにより、フロントベアリング１６の寿命低下をより確実に抑制することができる。また、リア側に配設されたシール部材２２は、軸方向一端側（リア側）に鍔部２２ａを有するため、流通路１３のシール面１３ｃから漏洩した冷却液がリアハウジング１２の内面とシール部材２２の間を伝ってリアベアリング１７の内部に進入するのを防止することができる。これにより、リアベアリング１７の寿命低下をより確実に抑制することができる。

なお、本発明に係るシール部材は、種々の形状に変更することができる。以下、上記実施形態１においてフロント側に配設されたシール部材２１の変形例１〜４について説明する。

〔変形例１〕
図２は、変形例１に係る回転電機の要部を示す部分断面図である。変形例１のシール部材１２１は、軸方向他端から径方向外方に突出するリング状の鍔部１２１ａと、軸方向一端から径方向内方に突出するリング状の鍔部１２１ｂとを有する。この場合、シール部材１２１の軸方向他端側に設けられた鍔部１２１ａは、フロントハウジング１１の内面に沿って配置されており、軸方向一端側に設けられた鍔部１２１ｂは、フロントベアリング１６の軸方向内方側の端部よりも軸方向内方側に位置するように配置されている。

このシール部材１２１によれば、軸方向他端側に設けられた鍔部１２１ａによって、流通路１３のシール面１３ｃから漏洩してフロント側に流動した冷却液が、フロントハウジング１１の内面とシール部材１２１の間を伝ってフロントベアリング１６の内部に進入するのを防止することができる。また、軸方向一端側に設けられた鍔部１２１ｂによって、流通路１３のシール面１３ｃ（図１参照）から漏洩してフロント側に流動した冷却液が、回転子３０及び回転軸２５を伝ってフロントベアリング１６の内部に進入するのを防止することができる。

〔変形例２〕
図３は、変形例２に係る回転電機の要部を示す部分断面図である。変形例２のシール部材２２１は、変形例１のシール部材１２１において軸方向他端側に設けられた鍔部１２１ａが除去されたものである。即ち、変形例２のシール部材２２１は、軸方向一端側に、変形例１の鍔部１２１ｂと同様に形成された、径方向内方に突出するリング状の鍔部２２１ｂが設けられている。

このシール部材２２１によれば、軸方向一端側に設けられた鍔部２２１ｂによって、流通路１３のシール面１３ｃ（図１参照）から漏洩してフロント側に流動した冷却液が、回転子３０及び回転軸２５を伝ってフロントベアリング１６の内部に進入するのを防止することができる。

〔変形例３〕
図４は、変形例３に係る回転電機の要部を示す部分断面図である。変形例３のシール部材３２１は、変形例１の鍔部１２１ｂと同様に形成された、軸方向他端から径方向外方に突出するリング状の鍔部３２１ａと、軸方向一端から径方向外方に突出するリング状の鍔部３２１ｂとを有する。シール部材３２１の軸方向一端側に設けられた鍔部３２１ｂは、その突出先端部が、第２コイルエンド４８の内周側根元部に近接した所に位置するように配置されている。

このシール部材３２１によれば、軸方向他端側に設けられた鍔部３２１ａによって、変形例１の鍔部１２１ｂと同様に、流通路１３のシール面１３ｃ（図１参照）から漏洩してフロント側に流動した冷却液が、フロントハウジング１１の内面とシール部材３２１の間を伝ってフロントベアリング１６の内部に進入するのを防止することができる。

また、軸方向一端側に設けられた鍔部３２１ｂによって、流通路１３のシール面１３ｃから漏洩してフロント側に流動した冷却液が、回転子３０及び回転軸２５を伝ってフロントベアリング１６の内部に進入するのを防止することができる。この鍔部３２１ｂは、軸方向一端から径方向外方に突出するように形成されているため、鍔部３２１ｂに流動した冷却液が、鍔部３２１ｂの外周面を伝って周方向下方に流動する。これにより、流通路１３のシール面１３ｃから漏洩した冷却液が、フロントベアリング１６の内部に進入するのをより確実に防止することができる。

〔変形例４〕
図５は、変形例４に係る回転電機の要部を示す部分断面図である。変形例４のシール部材４２１は、変形例３のシール部材３２１において軸方向他端側に設けられた鍔部３２１ａが除去されたものである。即ち、変形例４のシール部材４２１は、軸方向一端側に、変形例３の鍔部３２１ｂと同様に形成された、径方向外方に突出するリング状の鍔部４２１ｂが設けられている。即ち、変形例４のシール部材４２１は、軸方向一端側に、変形例３の鍔部３２１ｂと同様に形成された、径方向外方に突出するリング状の鍔部４２１ｂが設けられている。

このシール部材４２１によれば、軸方向一端側に設けられた鍔部４２１ｂによって、流通路１３のシール面１３ｃ（図１参照）から漏洩してフロント側に流動した冷却液が、回転子３０及び回転軸２５を伝ってフロントベアリング１６の内部に進入するのをより確実に防止することができる。

〔実施形態２〕
図６は、実施形態２に係る回転電機の軸方向断面図である。本実施形態の回転電機２は、ハウジング１１０の一部の構造と、及びリアベアリング１７の周囲にシール部材２２が配設されていない点で実施形態１の回転電機１と異なる。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６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主として説明する。

本実施形態のハウジング１１０は、円筒部１１２ａを有し軸方向他端側（図６の左側、以下同じ。）が開口した有底円筒状のリアハウジング１１２と、リアハウジング１１２の開口部を覆蓋する円形蓋状のフロントハウジング１１１とから構成されている。リアハウジング１１２の円筒部１１２ａには、開口側の端面からくり抜き加工により形成された流通路１１３が設けられている。この流通路１１３は、所定幅で周方向に一周するように形成されている。

フロントハウジング１１１は、外周端部がリアハウジング１１２の円筒部１１２ａの開口側端面に密着するように周方向の複数箇所においてボルト１１０ａで締結されている。これにより、流通路１１３の軸方向他端側の開口部が封止されている。また、円筒部１１２ａの開口側端面とフロントハウジング１１１が密着するシール面１１０ｂには、流通路１１３の開口部を径方向両側で挟むようにして大小２個のＯリング１１４ａ，１１４ｂが配設されており、これらＯリング１１４ａ，１１４ｂによってシール面１１０ｂが封止されている。

リアハウジング１１２の円筒部１１２ａの鉛直方向上方部（図６の上方部）には、流通路１１３に連通した導入口１１３ａが設けられている。この導入口１１３ａには、導入管１１５ａが連結されており、この導入管１１５ａを介して、ポンプ等の冷却液供給装置（図示せず）により、流通路１３に冷却液（図示せず）が導入されるようになっている。また、リアハウジング１１２の円筒部１１２ａの鉛直方向下方部（図６の下方部）には、流通路１１３に連通した導出口１１３ｂが設けられており、この導出口１１３ｂに連結された導出管１１５ｂを介して、流通路１１３から外部へ冷却液が導出されるようになっている。本実施形態の場合にも、実施形態１と同様に、流通路１１３から導出される高温となった冷却液は、冷却器（図示せず）により冷却された後、上記の冷却液供給装置に戻されて再び流通路１１３に導入されるように、冷却液の循環経路が形成されている。

円形蓋状のフロントハウジング１１１の中央部には、軸方向内方側（軸方向一端側）へ突出する円筒状基部１１１ｄが設けられている。円筒状基部１１１ｄの内側には、実施形態１と同様に、軸方向に貫通し軸方向一端側に位置する大径部と軸方向他端側に位置する小径部とからなる貫通孔１１１ｅが設けられている。この貫通孔１１１ｅの大径部には、実施形態１と同様に、インナレース、アウタレース、複数のボール及び一対のダストシールからなるフロントベアリング１６が配設されている。フロントベアリング１６は、実施形態１と同様に、貫通孔１１１ｅの大径部に嵌合された後、円筒状基部１１ｄの軸方向一端側の端面にボルト１８ａで締結されたリング状のリテーナプレート１８によりフロントハウジング１１１に固定保持されている。

そして、円筒状基部１１ｄの外周面には、電気絶縁材料で形成された実施形態１のシール部材２１と同じシール部材２１が、実施形態１と同様に、円筒状基部１１１ｄの外周面に密着した状態に配設されている。よって、本実施形態の場合にも、シール部材２１は、軸方向他端部から径方向外方に突出するリング状の鍔部２１ａを有するので、流通路１１３から漏洩した冷却液がフロントハウジング１１１の内面とシール部材２１の間を伝ってフロントベアリング１６の内部に進入するのを確実に防止するようにされている。また、このシール部材２１の軸方向一端側の端部は、フロントベアリング１６の軸方向一端側の端部よりも軸方向一端側に位置しているので、流通路１１３から漏洩した冷却液が回転軸２５を伝ってフロントベアリング１６の内部に侵入するのを確実に防止するようにされている。

なお、本実施形態の回転電機２は、フロントハウジング１１１とリアハウジング１１２の締結面（シール面１１０ｂ）が軸方向他端側（フロント側）に形成されており、流通路１１３の冷却液は、シール面１１０ｂのシール性が緩んだときに、シール面１１０ｂからハウジング１１０内に漏洩することとなる。このようなハウジング１１０の構造の回転電機２において、流通路１１３の冷却液がシール面１１０ｂからハウジング１１０内に漏洩したときには、軸方向においてシール面１１０ｂに近い位置に設けられているフロントベアリング１６側に、漏洩した殆どの冷却液が流動し易いと考えられる。そのため、実施形態１において、リアベアリング１７の周囲に配設されていたシール部材２２は、本実施形態の場合には配設されていない。

以上のように構成された本実施形態の回転電機２は、実施形態１と同様に、運転を開始すると、回転軸２５に発生したトルクを、プーリ２６及びテンションベルトを介して他の機器に動力として供給するとともに、冷却液の循環経路上に設けられた冷却液供給装置等の作動により、循環経路を循環してハウジング１１０の流通路１１３に導入された冷却液が流通路１１３を流動することによって、ハウジング１１０を冷却し、延いては発熱して昇温した固定子巻線４５及び固定子コア４１を冷却する。

上記のように作動する本実施形態の回転電機２において、回転軸２５の軸方向片方（フロント側）の端部のみに設けられたプーリ２６及びテンションベルトの張力や、振動の入力などにより、回転軸２５の軸方向他端側（フロント側）の芯ずれが発生して、ハウジング１１０のシール面１１０ｂのシール性が緩むと、流通路１１３の冷却液がシール面１１０ｂからハウジング１１０内に漏洩することとなる。

本実施形態の場合、シール面１１０ｂから漏洩した冷却液の殆どは、固定子コア４１の第２コイルエンド４８の上方部に流動乃至は滴下してフロントベアリング１６の上方に到達した冷却液は、シール部材２２の上方部に流動乃至は滴下した後、外周面を伝って周方向下方に流動する。そのため、フロントハウジング１１２の円筒状基部１１２ｄの端面にボルト１８ａで締結されたリテーナプレート１８の端面を伝って冷却液がフロントベアリング１６の内部に進入することはない。

したがって、本実施形態の回転電機２によれば、内側に配設されたフロントベアリング１６を保持する円筒状基部１１１ｄの外周面にシール部材２１が設けられているため、流通路１１３を封止するシール面１１０ｂからハウジング１１０内に漏洩した冷却液が、フロントベアリング１６内に進入するのを防止することができる。これにより、錆や腐食、グリスの変質などの原因によるフロントベアリング１６の寿命低下を抑制することができる。

また、本実施形態の場合にも、固定子巻線４５は、導体セグメント接合タイプのものであり、シール部材２１は、固定子巻線４５の導体セグメント４６の突出端部同士が接続された接続部を有する第２コイルエンド４８とフロントベアリング１６との間に設けられている。そのため、固定子巻線４５が導体セグメント接合タイプの場合において、シール部材２１を最適位置に配設することができる。

特に、本実施形態では、回転軸２５を回転可能に支承する一対のベアリング１６，１７のうち、フロント側に配置された一方のフロントベアリング１６のみに対してシール部材２１を設けるようにし、且つ、電気絶縁材料で形成されたシール部材２１が、導体セグメント４６の突出端部同士が接続された接続部を有する第２コイルエンド４８とフロントベアリング１６との間に設けられている。そのため、両者間の十分な空間距離及び沿面距離を確保することができるので、良好な電気絶縁性を確保することができる。これにより、フロントベアリング１６の寿命低下を抑制しつつ、電気絶縁性を向上させ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奏する。

〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態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。例えば、上記の実施形態１及び２では、プーリ２６及びテンションベルトは、回転軸２５の軸方向他端側の端部に設けられていたが、これらを回転軸２５の軸方向一端端側の端部に設けるようにしてもよい。

また、上記の実施形態１及び２では、固定子巻線４５の導体セグメント４６の端部同士が接続された接続部を有する第２コイルエンド４８が軸方向他端側（フロント側）に位置するようにされていたが、第２コイルエンド４８が軸方向一端側（リア側）に位置するようにしてもよい。

また、上記の実施形態１及び２では、固定子巻線４５は、Ｕ字型の導体セグメント４６を用いて形成されていたが、この他、Ｉ字型の導体セグメントを用いてもよい。Ｉ字型の導体セグメントを用いた場合には、固定子コア４１のスロットに軸方向に挿通された複数の導体セグメントの端部同士を固定子コア４１の軸方向両側でそれぞれ接続することになるため、導体セグメントの端部同士が接続された接続部は、固定子巻線の軸方向両側のそれぞれのコイルエンドに存在することとなる。

１，２…回転電機、 １０，１１０…ハウジング、 １０ｂ，１０ｃ，１１０ｂ…シール面、 １１，１１１…フロントハウジング、 １１ａ…内側円筒部、 １１ｂ…凹溝、 １１ｄ，１１１ｄ…円筒状基部、 １１ｅ，１１１ｅ…貫通孔、 １２，１１２…リアハウジング、 １２ａ…外側円筒部、 １１２ａ…円筒部、 １２ｂ…凹溝、 １２ｄ…円筒状基部、 １２ｅ…貫通孔、 １３，１１３…流通路、 １４ａ，１４ｂ，１１４ａ，１１４ｂ…Ｏリング、 １５ａ，１１５ａ…導入管、 １５ｂ，１１５ｂ…導入管、 １６…フロントベアリング、 １７…リアベアリング、 １８…リテーナプレート、 １９…ベアリングボックス、 ２１，２２，１２１，２２１，３２１…シール部材、 ２１ａ，２２ａ，１２１ａ，１２１ｂ，２２１ｂ，３２１ａ，３２１ｂ，４２１ｂ…鍔部、 ２５…回転軸、 ３０…回転子、 ４０…固定子、 ４１…固定子コア、 ４５…固定子巻線、 ４６…導体セグメント、 ４７…第１コイルエンド、 ４８…第２コイルエンド。

Claims (5)

1. 冷却液の流通路を有するハウジングと、該ハウジングにベアリングを介して回転可能に支承された回転軸と、該回転軸の外周面に固定されて前記ハウジング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して配設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、を備えた回転電機において、
   前記流通路と前記ベアリングの間に、前記流通路から漏洩した前記冷却液が前記ベアリング内に進入するのを阻止するシール部材が設けられていることを特徴とする回転電機。
2. 前記固定子コアは、周方向に配列された複数のスロットを有し、前記固定子巻線は、前記スロットに軸方向に挿通された複数の導体セグメントの端部同士を前記固定子コアの軸方向の少なくとも一方側で接続することにより前記固定子コアに巻装されており、
   前記シール部材は、前記導体セグメントの端部同士が接続された接続部と前記ベアリングとの間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記シール部材は、電気絶縁材料で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
4. 前記シール部材は、円筒状に形成され、軸方向の少なくとも一端側に鍔部を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の回転電機。
5. 前記シール部材は、軸方向内方側の端部が前記ベアリングの軸方向内方側の端部よりも軸方向内方側に位置するように配設されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の回転電機。

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