JP2015144512A

JP2015144512A - 回転電機

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Publication number: JP2015144512A
Application number: JP2014016572A
Authority: JP
Inventors: 智康古川; Tomoyasu Furukawa
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2015-08-06
Anticipated expiration: 2034-01-31
Also published as: JP6225730B2

Abstract

【課題】回転電機及びその周辺を冷却可能な回転電機に関し、中空状の回転軸内に気流を発生させることで、当該回転電機等をより効率よく冷却し得る回転電機を提供する。【解決手段】回転電機１は、回転軸２０に固設されたロータ１０と、ステータ４０とを、モータケース５０内部に収容しており、ロータ１０を回転軸２０と共に回転させることにより駆動する。回転軸２０は、ロータ１０の軸方向端面よりもインバータユニットＩ側に吸気口２３を有し、動力伝達部Ｂ側に排気口２４を有している。回転軸２０は、吸気口２３と排気口２４とを連通する通気路２１を有しており、吸気口２３と排気口２４の間に、第１ファン部材３０Ａ〜第４ファン部材３０Ｄを有している。第１ファン部材３０Ａ〜第４ファン部材３０Ｄは、ロータ１０の回転により、通気路２１内部において回転軸２０と共に回転し、吸気口２３から排気口２４へと向かう気流を生じさせる。【選択図】図１

Description

本発明は、モータやジェネレータ等の回転電機に関し、特に、回転電機及びその周辺を冷却可能な回転電機に関する。

従来、回転電機として、ステータの内側にロータを配置させたモータが知られており、このような回転電機を運転すると、当該回転電機自体や、回転電機の駆動に連動する外部装置に熱が発生する。回転電機における課題の一つとしては、このように発生した熱を適当な方法で冷却することが挙げられる。

適当な方法で熱を冷却可能な回転電機に関する発明として、例えば、特許文献１記載の発明が知られている。特許文献１記載のモータは、回転軸に固設されたロータと、当該ロータの周囲に配設されたステータとを、モータケース内部に収容して構成されており、ステータに巻回されているステータコイルに電流を流すことで、ロータ及び回転軸を回転させることによって駆動する。ここで、特許文献１記載のモータにおいて、回転軸は、中空形状に形成されており、その内部に、線材を螺旋形状としたフィンが配設されている。

特開２００２−０３４１８９号公報

上述したように、特許文献１記載の回転電機では、中空状の回転軸の内部に、螺旋形状のフィンが固設されており、当該回転軸は、ロータと共に回転する。従って、ロータと共に回転軸が回転すると、回転軸の中空部分には、フィンの螺旋形状によって、回転軸の軸方向に沿った気流が生じる。特許文献１記載の回転電機は、回転軸の内部に気流を発生させることにより、回転軸との間で熱交換を促進させ、当該回転電機を冷却することができる。このような回転電機においては、より簡便な構成で、中空状の回転軸内に気流を生じさせ、当該気流によって、効率よく冷却可能な回転電機が要望されている。

本発明は、回転電機及びその周辺を冷却可能な回転電機に関し、中空状の回転軸内に気流を発生させることで、当該回転電機等をより効率よく冷却し得る回転電機を提供する。

本発明の一側面に係る回転電機は、回転可能に配設された回転軸に対して固設され、前記回転軸とともに回転するロータと、前記ロータの径方向外側に配設されたステータコアと、前記ステータコアに巻装され導線により構成されるコイルと、前記ステータコアの軸方向端面から軸方向に突出し、前記コイルを構成する導線によりなるコイルエンド部と、を有するステータと、前記ロータと前記ステータとを内部に収容するハウジングと、を有する回転電機であって、前記回転軸は、当該回転軸に沿った軸方向の一方側において、前記ロータの軸方向端面よりも一方側に形成された吸入口と、前記軸方向他方側にあたる前記ロータの軸方向端面よりも他方側に形成された排出口とを連通する冷媒通路を、内部に有し、前記冷媒通路の内部であって、前記吸入口と前記排出口との間となる位置に、ファンを有することを特徴とする。

当該回転電機は、回転軸に固設されたロータと、当該ロータの径方向外側に配設されたステータとを、ハウジング内部に収容して構成されており、ロータを回転軸と共に回転させることにより駆動する。回転軸は、ロータの軸方向端面よりも一方側に吸入口を有し、ロータの軸方向端面よりも他方側に、排出口を有している。更に、当該回転軸は、吸入口と排出口とを連通する冷媒通路を有しており、冷媒通路内部における吸入口と排出口の間に、ファンを有している。
従って、当該回転電機によれば、ロータ及び回転軸の回転により、ファンが、冷媒通路内部において回転軸と共に回転する為、冷媒通路内部の冷媒に流れを生じさせ得る。これにより、当該回転電機によれば、ロータの軸方向端面よりも一方側の冷媒を、吸入口を介して、冷媒通路内部に導入し、排出口を介して、ロータの軸方向端面よりも他方側に排出することができるので、当該回転電機及びその周辺機器を、冷媒の循環を利用して冷却することができる。

そして、本発明の他の側面に係る回転電機は、請求項１記載の回転電機であって、前記ファンは、前記回転軸とは別体に形成されており、前記冷媒通路の内部であって、前記吸入口と前記排出口との間となる位置に焼き嵌めにより固定されていることを特徴とする。

当該回転電機において、前記ファンは、前記回転軸とは別体に形成されている。更に、当該ファンは、前記冷媒通路の内部であって、前記吸入口と前記排出口との間となる位置に焼き嵌めにより固定されている。これにより、当該回転電機によれば、別体に形成されたファンを、焼き嵌めすることにより、冷媒通路内部の所定位置に固定することができるので、より簡単な作業で、回転電機及びその周辺機器を冷却可能な回転電機を実現し得る。

又、本発明の他の側面に係る回転電機は、請求項１又は請求項２に記載の回転電機であって、前記ファンは、冷媒に流れを生じさせる為の複数の羽根部を夫々有する複数のファン部材によって構成されていることを特徴とする。

当該回転電機によれば、前記ファンは、冷媒に流れを生じさせる為の複数の羽根部を夫々有する複数のファン部材によって構成されているので、回転電機及びその周辺装置に対する冷却効率を、より高めることができる。

そして、本発明の他の側面に係る回転電機は、請求項３記載の回転電機であって、前記複数のファン部材は、前記回転軸の軸方向に従って、各ファン部材の羽根部が螺旋を描くように配置されていることを特徴とする。

当該回転電機によれば、複数のファン部材が、前記回転軸の軸方向に従って、各ファン部材の羽根部が螺旋を描くように配置されているので、冷媒通路内に強い冷媒の流れを生じさせることができ、回転電機及びその周辺装置を、より効率よく冷却することができる。

又、本発明の他の側面に係る回転電機は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の回転電機であって、前記回転軸の冷媒通路は、前記回転軸の軸方向に従って螺旋を描く溝により構成されたネジ溝部を、当該冷媒通路の内壁面に有することを特徴とする。

当該回転電機において、前記回転軸の冷媒通路は、前記回転軸の軸方向に従って螺旋を描く溝により構成されたネジ溝部を、当該冷媒通路の内壁面に有するので、冷媒通路内を通る冷媒との接触面積を増やすことができ、ロータにおける冷却効率を高めることができる。

又、本発明の他の側面に係る回転電機は、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の回転電機であって、前記回転軸の吸入口は、前記ロータの軸方向端面よりも前記軸方向一方側において、前記回転軸の外周面に開口されており、前記回転軸の排出口は、前記ロータの軸方向端面よりも前記軸方向他方側に位置し、当該他方側における前記回転軸の端面に開口されていることを特徴とする。

当該回転電機において、前記回転軸の吸入口は、前記ロータの軸方向端面よりも前記軸方向一方側において、前記回転軸の外周面に開口されている。ここで、ロータの軸方向端面よりも一方側において、ロータの径方向外側には、ステータのコイルエンド部が位置しており、コイルエンド部やロータ（二次導体や磁石）は、回転電機の駆動に伴い発熱し、その周囲の温度は上昇する。従って、当該回転電機によれば、駆動に伴い上昇したコイルエンド部やロータ周辺の冷媒を、吸入口を介して吸入し、他方側における前記回転軸の端面に開口されている排出口を介して、当該回転電機のハウジング外部へ排出することができ、冷媒を用いて冷却し得る。

又、本発明の他の側面に係る回転電機は、請求項１乃至請求項６の何れかに記載の回転電機であって、前記ロータの軸方向端面よりも端部側の内、少なくとも一方側において、前記回転軸と共に回転することで、前記ロータの軸方向に向かう冷媒の流れを発生させて、前記ステータのコイルエンド部を冷却する外付ファン部材を有することを特徴とする。

当該回転電機において、前記ロータの軸方向端面よりも端部側の内、少なくとも一方側には、外付ファン部材を有しており、当該外付ファン部材は、前記回転軸と共に回転することで、前記ロータの軸方向（ロータやステータ）に向かう気流を発生させて、前記ステータのコイルエンド部や前記ロータを冷却することができる。これにより、当該回転電機によれば、冷媒通路内に配設されたファンと、外付ファン部材によって、更に効率よく、回転電機（特に、コイルエンド部やロータ）を冷却し得る。

又、本発明の他の側面に係る回転電機は、請求項１乃至請求項７の何れかに記載の回転電機であって、前記回転軸は、前記回転軸よりも軸長の短い複数の軸状部材の端面を、摩擦圧接により接合することによって構成されていることを特徴とする。

当該回転電機において、前記回転軸は、前記回転軸よりも軸長の短い複数の軸状部材の端面を、摩擦圧接により接合することによって構成されているので、軸状部材単位で作業することで、冷媒通路内の所定位置に対するファンの配設作業等を、より簡便に行い得る。

第１実施形態に係る回転電機の概略構成を示す断面図である。第１実施形態に係る回転電機の主要部を示す拡大断面図である。第１実施形態に係る回転電機の回転軸の拡大断面図である。第１実施形態に係る回転電機における回転軸に対する第１ファン部材〜第４ファン部材の配置を示す説明図である。第１実施形態における各ファン部材の外観斜視図である。第１実施形態における各ファン部材の正面図である。回転軸の通気路内に配置した状態の各ファン部材を示す正面図である。第２実施形態に係る回転電機における回転軸に対するファン部材の配置を示す説明図である。第２実施形態におけるファン部材の外観斜視図である。第２実施形態におけるファン部材の正面図である。第３実施形態に係る回転電機の概略構成を示す断面図である。

以下、本発明に係る回転電機を、回転電機１に具体化した実施形態（第１実施形態）について、図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下の説明においては、回転電機１の回転軸２０が載置面に対して平行となるように配置した場合に、当該回転軸２０の軸方向を、回転電機１の前後方向とする。そして、この状態の回転電機１を基準として、回転電機１の上下方向及び左右方向を定義して説明する。

（第１実施形態）
先ず、第１実施形態に係る回転電機１の概略構成について、図１を参照しつつ詳細に説明する。第１実施形態に係る回転電機１は、例えば、車両の駆動機器を構成し、動力伝達部Ｂと、インバータユニットＩとの間に配設されたモータケース５０内部に収納されている。図１に示すように、当該回転電機１は、かご型三相誘導電動機であり、かご型回転子として構成されたロータ１０と、三相交流電流によって回転磁束を発生させるステータ４０と、により構成されている。当該回転電機１は、後述するステータ４０から発生する回転磁束と、かご型回転子として構成されたロータ１０の二次導体１２に発生する誘導電流とが鎖交することにより、ロータ１０を回転軸２０と共に回転させる。動力伝達部Ｂは、例えば、ギアボックスであったり、ギア、プーリといった回転力を伝達する機構である。

第１実施形態に係る回転電機１のロータ１０は、かご型回転子として構成されており、回転軸２０の軸芯周りに回転可能に固設されている。図１、図２に示すように、ロータ１０は、円筒形状のロータコア１１と、ロータコア１１の周方向に分散配置された複数の二次導体１２と、二次導体１２の軸方向両端部と接合するエンドリング１３と、を有している。

そして、ロータコア１１は、複数の電磁鋼板製のプレートを積層することによって、回転軸２０を取り囲むように円筒形状に構成されており、回転軸２０に対して固定されている。又、当該ロータコア１１の外周面は、ステータ４０の内周面（回転軸２０側の面）と間隔を隔てた状態で対向している。

複数の二次導体１２は、導電材によって中実の棒状に形成されており、ロータコア１１の周方向に沿って、等間隔で分散配置されている。図１に示すように、各二次導体１２は、ロータコア１１の軸方向に沿って一直線状に延びるように配設されている。又、各二次導体１２の長さ寸法は、ロータコア１１の軸方向寸法とほぼ等しく形成されている。

エンドリング１３は、端絡環又は短絡環と呼ばれる部材であり、二次導体１２と同様に導電材によって、円環状に形成されている。当該エンドリング１３は、回転軸２０の軸方向におけるロータコア１１の両端面に沿って配設されており、各二次導体１２の端部に接合されている。これにより、各二次導体１２は、一対のエンドリング１３と接合されることにより、短絡されている。

そして、回転軸２０は、モータケース５０に配設されたベアリング５５を介して、モータケース５０内に回転可能に支持されており、ロータ１０の回転中心として機能する（図１参照）。回転軸２０は、回転電機１の鉛直断面におけるステータ４０の中心において、前後方向に延びており、ロータ１０の回転中心として機能する。

図１に示すように、回転軸２０は、中空状に形成された軸部材であり、冷媒通路としての通気路２１と、吸入口としての吸気口２３と、排出口としての排気口２４とを有している。通気路２１は、回転軸２０の軸方向に沿って延びており、吸気口２３と排気口２４との間を連結している。

吸気口２３は、図１に示すように、インバータユニットＩ側のロータ１０の軸方向端面よりもインバータユニットＩ側に形成されている。第１実施形態において、吸気口２３は、回転軸２０におけるインバータユニットＩ側の端面に形成されており、更に、インバータユニットＩ側における回転軸２０の外周面の複数個所に形成されている。当該吸気口２３は、インバータユニットＩ側に位置する冷媒としての空気を、通気路２１内部に吸気する開口部として機能する。

尚、第１実施形態において、吸気口２３は、前記ロータ１０の軸方向端面よりも一方側（即ち、インバータユニットＩ側）に位置する回転軸２０の端面、及び回転軸２０の外周面における複数個所に形成されているが、この位置に限定されるものではない。ロータ１０の軸方向端面よりもインバータユニットＩ側であれば、吸気口２３は、回転軸２０における種々の箇所に形成することができる。

そして、排気口２４は、図１に示すように、動力伝達部Ｂ側のロータ１０の軸方向端面よりも動力伝達部Ｂ側に形成されている。第１実施形態において、排気口２４は、図示は省略するが、回転軸２０における動力伝達部Ｂ側の端面に形成されており、例えば、ギアやプーリが接続されていれば、ギアやプーリを貫通した回転軸２０の端面に形成されている。そして、排気口２４は、通気路２１内部の空気を、動力伝達部Ｂ側へ排気する開口部として機能する。

尚、第１実施形態においては、排気口２４は、前記ロータ１０の軸方向端面よりも他方側（即ち、動力伝達部Ｂ側）に位置する回転軸２０の端面に形成されているが、この位置に限定されるものではない。ロータ１０の軸方向端面よりも動力伝達部Ｂ側であれば、排気口２４は、回転軸２０における種々の箇所に形成することができる。

又、図３に示すように、回転軸２０は、複数の軸状部材２０Ａを接合することにより形成されている。各軸状部材２０Ａは、回転軸２０よりも軸長の短い略円筒形状の部材である。回転軸２０は、各軸状部材２０Ａの端面を、例えば、相互に摩擦圧接することにより構成されている。そして、回転軸２０の内部に形成された通気路２１の内壁面には、回転軸２０の軸方向に従って螺旋を描くネジ溝が形成されており、ネジ加工面２２とされている（図３参照）。

図１、図２に示すように、回転軸２０の通気路２１内部には、ファン部材３０が、吸気口２３と排気口２４の間に、焼き嵌めにより固設されている。ファン部材３０は、円筒部材の内部に、当該ファン部材３０の軸方向に従って螺旋を描く複数の羽根部３１を有しており、当該ファン部材３０を回転させることで、軸方向へ向かう気流を発生させる。

第１実施形態においては、ファン部材３０として、第１ファン部材３０Ａ〜第４ファン部材３０Ｄを、通気路２１内部における吸気口２３と排気口２４の間に、夫々焼き嵌めにより固設している（図１〜図３参照）。具体的には、インバータユニットＩ側に位置する吸気口２３側から動力伝達部Ｂ側の排気口２４に向かって、第１ファン部材３０Ａ、第２ファン部材３０Ｂ、第３ファン部材３０Ｃ、第４ファン部材３０Ｄの順に固設されている。尚、各ファン部材３０（第１ファン部材３０Ａ〜第４ファン部材３０Ｄ）が固設される通気路２１の内壁面は、ネジ加工面２２であってもよいし、ネジ加工がされていなくてもよい。

尚、第１実施形態においては、第１ファン部材３０Ａ〜第４ファン部材３０Ｄは、通気路２１内において固設される位置を除き、基本的に同一の構成である。以下の説明においては、第１ファン部材３０Ａにおける羽根部３１を「第１羽根部３１Ａ」といい、第２ファン部材３０Ｂにおける羽根部３１を「第２羽根部３１Ｂ」という。そして、第３ファン部材３０Ｃにおける羽根部３１を「第３羽根部３１Ｃ」といい、第４ファン部材３０Ｄの羽根部３１を「第４羽根部３１Ｄ」という。

そして、図５、図６に示すように、第１実施形態においては、第２ファン部材３０Ｂは、吸気口２３側に隣接する第１ファン部材３０Ａよりも時計回りに所定角度回転した状態で、通気路２１内に第１ファン部材３０Ａに隣接して固設されている。そして、第３ファン部材３０Ｃは、吸気口２３側に隣接する第２ファン部材３０Ｂよりも時計回りに所定角度回転した状態で、通気路２１内に第２ファン部材３０Ｂに隣接して固設されている。更に、第４ファン部材３０Ｄは、吸気口２３側に隣接する第３ファン部材３０Ｃよりも時計回りに所定角度回転した状態で、通気路２１内に第３ファン部材３０Ｃに隣接して固設されている。

従って、第１ファン部材３０Ａ〜第４ファン部材３０Ｄをこのような状態で固設することで、図７に示すように、第１羽根部３１Ａ〜第４羽根部３１Ｄは、回転軸２０の軸方向に従って螺旋を描くように配置される。この結果、ロータ１０及び回転軸２０の回転に伴って、第１羽根部３１Ａ〜第４羽根部３１Ｄによって、回転軸２０内により強い気流を発生させることができる。

図１に示すように、ステータ４０は、モータケース５０内部において固定されており、略円筒形状のステータコア４１と、ステータコア４１に巻装されたステータコイルと、を備えている。ステータコア４１は、複数枚の電磁鋼板を積層して形成された略円筒形状をなす。又、ステータコア４１は、周方向に分散配置されて軸方向に延びる複数のティース及びスロット（図示せず）を有している。各スロットは、夫々、２つのティースの周方向の間に形成されている。

ステータコイルは、導体で構成されており、ステータコア４１に形成された各スロットを通ってティースに巻装されている。上述したように、当該ステータ４０は、三相交流で駆動される誘導電動機のステータである為、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の三相のステータコイルを備え、各相の交流電流が供給されることによって、回転磁束を発生させる。そして、各相のステータコイルは、ステータコア４１の軸方向端面にかぶさるように、ステータコア４１に形成された複数のスロットを跨って巻装されている。従って、ステータコア４１の軸方向両側には、コイルエンド部４２が、当該ステータ４０におけるステータコイルの一部として、ステータコア４１の軸方向端面から突出するように形成されている。

モータケース５０は、ロータ１０と、ステータ４０とを収容するケースであり、ステータ固定部５１と、フロントケース５２と、リアケース５３とを有している（図１参照）。ステータ固定部５１は、フロントケース５２とリアケース５３との間に位置する筒状の筐体であり、筒状の筐体における内径に対して、ステータコア４１が圧入されることにより、モータケース５０内部の所定位置に、ステータ４０を固定している。

フロントケース５２は、モータケース５０前方側（動力伝達部Ｂ側）の部分を構成し、動力伝達部Ｂ側におけるロータ１０及びステータ４０を覆っている。フロントケース５２は、動力伝達部Ｂ側の面に、ベアリング５５を有しており、当該ベアリング５５によって、回転軸２０を回転可能に支持している。

そして、リアケース５３は、モータケース５０後方側（インバータユニットＩ）の部分を構成し、インバータユニットＩ側におけるロータ１０、ステータ４０を覆っている。リアケース５３は、インバータユニットＩ側の面に、フロントケース５２と同様に、ベアリング５５を有しており、当該ベアリング５５によって、回転軸２０を回転可能に支持している。

又、リアケース５３には、ベアリング５５の周囲に、複数の通気口５３Ａを有しており、モータケース５０の内部と外部を連通している。従って、当該回転電機１によれば、回転軸２０の回転に伴って、インバータユニットＩ周辺の空気を、モータケース５０内部へ吸い込み、吸気口２３、通気路２１、排気口２４を介して、動力伝達部Ｂ側に排気することができる。

以上説明したように、第１実施形態に係る回転電機１は、回転軸２０に固設されたロータ１０と、当該ロータ１０の径方向外側に配設されたステータ４０とを、モータケース５０内部に収容して構成されており、ロータ１０を回転軸２０と共に回転させることにより駆動する。回転軸２０は、ロータ１０の軸方向端面よりもインバータユニットＩ側に吸気口２３を有し、ロータ１０の軸方向端面よりも動力伝達部Ｂ側に、排気口２４を有している。更に、当該回転軸２０は、吸気口２３と排気口２４とを連通する通気路２１を有しており、通気路２１内部における吸気口２３と排気口２４の間に、第１ファン部材３０Ａ〜第４ファン部材３０Ｄを有している。

ロータ１０及び回転軸２０の回転により、第１ファン部材３０Ａ〜第４ファン部材３０Ｄが、通気路２１内部において回転軸２０と共に回転する為、通気路２１内部に、吸気口２３から排気口２４へと向かう気流を生じさせ得る。これにより、ロータ１０の軸方向端面よりもインバータユニットＩ側の空気を、吸気口２３を介して、通気路２１内部に導入し、排気口２４を介して、ロータ１０の軸方向端面よりも動力伝達部Ｂ側に排出することができるので、当該回転電機１によれば、当該回転電機１及びその周辺機器（例えば、インバータユニットＩ、動力伝達部Ｂ）を、気体の循環を利用して冷却することができる。

図４〜図６等に示すように、第１ファン部材３０Ａ〜第４ファン部材３０Ｄは、前記回転軸２０とは別体に形成されており、前記通気路２１の内部における前記吸気口２３と前記排気口２４との間に、焼き嵌めにより固定されている。これにより、当該回転電機１によれば、別体に形成された第１ファン部材３０Ａ〜第４ファン部材３０Ｄを、回転軸２０に焼き嵌めすることにより、通気路２１内部の所定位置に夫々固定することができるので、より簡単な作業で実現し得る。

そして、第１ファン部材３０Ａ〜第４ファン部材３０Ｄは、夫々、気流を生じさせる為の複数の羽根部３１として、第１羽根部３１Ａ〜第４羽根部３１Ｄを有しており、通気路２１内部の所定位置に配設されているので、回転電機１等に対する冷却効率を、より高めることができる。更に、第１羽根部３１Ａ〜第４羽根部３１Ｄは、回転軸２０の軸方向に従って、螺旋を描くように配置されているので、通気路２１内に強い気流を生じさせることができ、回転電機１及びその周辺装置を、より効率よく冷却することができる。

又、図３に示すように、通気路２１内壁面は、ネジ加工面２２として構成されており、回転軸２０の軸方向に従って螺旋を描くネジ溝が形成されている。通気路２１の内壁面を、ネジ加工面２２として構成することにより、通気路２１内を通る気流との接触面積を増やすことができるので、ロータ１０における冷却効率を高めることができる。

そして、回転軸２０の吸気口２３は、前記ロータ１０の軸方向端面よりもインバータユニットＩ側において、回転軸２０の端面に加え、インバータユニットＩ側に位置する回転軸２０の外周面における複数個所に開口されている。ここで、図１等に示すように、ロータ１０の径方向外側には、ステータ４０のコイルエンド部４２が位置しており、コイルエンド部４２は、回転電機１の駆動に伴い発熱し、その周囲の温度は上昇する。従って、当該回転電機１によれば、駆動に伴い上昇したコイルエンド部４２周辺の空気を、吸気口２３を介して吸気し、動力伝達部Ｂ側における前記回転軸２０の端面に開口されている排気口２４を介して、当該回転電機１のモータケース５０外部へ排気することができ、気体を用いて冷却し得る。

又、このようにすることで、例えばインバータユニットＩを冷却した冷媒を、回転電機１を冷却するのに用い、暖められた冷媒を動力伝達部Ｂ側へ排出することで、再びインバータユニットＩを冷却するために用いられることを抑制でき、インバータユニットＩの冷却には新鮮な（比較的低温な）冷媒を用いることができる。つまり、本実施形態は、回転電機１の軸方向一方から吸入された冷媒は他方へ排出することで、温められた冷媒がそのまま再循環してしまうことを抑制している。一方、例えば、回転電機１の外周面側へ冷媒を排出した場合、暖かい冷媒が再びインバータユニットＩの冷却に用いられる可能性が高い。

そして、図３に示すように、前記回転軸２０は、複数の軸状部材２０Ａの端面を、相互に摩擦圧接により接合することで構成されているので、各軸状部材２０Ａ単位で、種々の作業を行い得る。即ち、当該回転電機１によれば、軸状部材２０Ａ単位で作業することで、通気路２１内の所定位置に対するファン部材３０の配設作業や、ネジ加工面２２の形成作業等を、より簡便に行い得る。

（第２実施形態）
次に、上述した第１実施形態と異なる実施形態（第２実施形態）について、図８〜図１０を参照しつつ詳細に説明する。尚、第２実施形態に係る回転電機１は、第１実施形態に係る回転電機１と同一の基本的構成を有しており、ファン部材３０の構成が相違する。即ち、第２実施形態に係る回転電機１においては、ロータ１０と、回転軸２０と、ステータ４０と、モータケース５０等の構成は第１実施形態と同一である為、これらの構成に関する説明は省略する。

第２実施形態に係る回転電機１においては、回転軸２０の通気路２１内部において、一のファン部材３０が、吸気口２３と排気口２４の間の所定位置に、焼き嵌めによって固設されている。第２実施形態に係るファン部材３０は、第１実施形態に係る第１ファン部材３０Ａ〜第４ファン部材３０Ｄと同様に、円筒部材の内部に、当該ファン部材３０の軸方向に従って螺旋を描く８枚の羽根部３１を有しており、当該ファン部材３０を回転させることで、軸方向へ向かう気流を発生させる。

即ち、本発明におけるファン部材３０は、第１実施形態における第１ファン部材３０Ａ〜第４ファン部材３０Ｄのように、複数配設しなればならないものではなく、一のファン部材３０としてもよい。又、ファン部材３０における複数の羽根部３１は、第１実施形態のように、４枚であってもよいし、第２実施形態のように８枚であってもよい。一のファン部材３０における羽根部３１の数は、必要とする気流の強さに応じて、適宜設定することができる。

以上説明したように、第２実施形態に係る回転電機１は、第１実施形態と同様に、回転軸２０に固設されたロータ１０と、当該ロータ１０の径方向外側に配設されたステータ４０とを、モータケース５０内部に収容して構成されており、ロータ１０を回転軸２０と共に回転させることにより駆動する。回転軸２０は、ロータ１０の軸方向端面よりもインバータユニットＩ側に吸気口２３を有し、ロータ１０の軸方向端面よりも動力伝達部Ｂ側に、排気口２４を有している。更に、当該回転軸２０は、吸気口２３と排気口２４とを連通する通気路２１を有しており、通気路２１内部における吸気口２３と排気口２４の間に、ファン部材３０を有している。

ロータ１０及び回転軸２０の回転により、ファン部材３０が、通気路２１内部において回転軸２０と共に回転する為、通気路２１内部に、吸気口２３から排気口２４へと向かう気流を生じさせ得る。これにより、ロータ１０の軸方向端面よりもインバータユニットＩ側の空気を、吸気口２３を介して、通気路２１内部に導入し、排気口２４を介して、ロータ１０の軸方向端面よりも動力伝達部Ｂ側に排出することができるので、当該回転電機１は、当該回転電機１及びその周辺機器（例えば、インバータユニットＩ、動力伝達部Ｂ）を、気体の循環を利用して冷却することができる。

図８〜図１０に示すように、ファン部材３０は、前記回転軸２０とは別体に形成されており、前記通気路２１の内部における前記吸気口２３と前記排気口２４との間に、焼き嵌めにより固定されている。これにより、当該回転電機１によれば、別体に形成されたファン部材３０を、回転軸２０に焼き嵌めすることにより、通気路２１内部の所定位置に固定することができるので、より簡単な作業で実現し得る。

そして、ファン部材３０は、気流を生じさせる為の複数の羽根部３１を有しており、各羽根部３１は、回転軸２０の軸方向に従って、螺旋を描くように配置されているので、通気路２１内に強い気流を生じさせることができ、回転電機１及びその周辺装置を、より効率よく冷却することができる。

又、第２実施形態においても、通気路２１内壁面は、ネジ加工面２２として構成されており、回転軸２０の軸方向に従って螺旋を描くネジ溝が形成されている。通気路２１の内壁面を、ネジ加工面２２として構成することにより、通気路２１内を通る気流との接触面積を増やすことができるので、ロータ１０における冷却効率を高めることができる。

そして、回転軸２０の吸気口２３は、前記ロータ１０の軸方向端面よりもインバータユニットＩ側において、回転軸２０の端面に加え、インバータユニットＩ側に位置する回転軸２０の外周面における複数個所に開口されている。従って、当該回転電機１によれば、第１実施形態と同様に、駆動に伴い上昇したコイルエンド部４２周辺の空気を、吸気口２３を介して吸気し、動力伝達部Ｂ側における前記回転軸２０の端面に開口されている排気口２４を介して、当該回転電機１のモータケース５０外部へ排気することができ、気体を用いて冷却し得る。

又、第２実施形態に係る回転軸２０も、複数の軸状部材２０Ａの端面を、相互に摩擦圧接により接合することで構成されているので、各軸状部材２０Ａ単位で、種々の作業を行い得る。即ち、当該回転電機１によれば、軸状部材２０Ａ単位で作業することで、通気路２１内の所定位置に対するファン部材３０の配設作業や、ネジ加工面２２の形成作業等を、より簡便に行い得る。

（第３実施形態）
続いて、上述した第１実施形態、第２実施形態と異なる実施形態（第３実施形態）について、図１１を参照しつつ詳細に説明する。尚、第３実施形態に係る回転電機１は、第１実施形態、第２実施形態に係る回転電機１と同一の基本的構成を有しており、回転軸２０、ファン部材３０、外付ファン部材６０の構成が相違する。即ち、第３実施形態に係る回転電機１においては、ロータ１０と、ステータ４０等の構成は第１実施形態等と同一である為、これらの構成に関する説明は省略する。

第３実施形態に係る回転電機１において、回転軸２０は、回転軸２０の軸方向に沿って伸び、吸気口２３と排気口２４の間を連通する通気路２１を有している。図１１に示すように、第３実施形態における吸気口２３は、インバータユニットＩ側における回転軸２０の外周面の複数個所に形成されており、インバータユニットＩ側のロータ１０の軸方向端面よりもインバータユニットＩ側に位置している。そして、第３実施形態における排気口２４は、回転軸２０における動力伝達部Ｂ側の端面に形成されており、ロータ１０の軸方向端面よりも動力伝達部Ｂ側に位置している。

そして、第３実施形態においても、ファン部材３０は、通気路２１内部において、吸気口２３と排気口２４の間に固設されており、回転軸２０等の回転に伴って、吸気口２３から排気口２４へと向かう気流を発生させる。

ここで、第３実施形態に係る回転電機１においては、外付ファン部材６０が、前記ロータ１０の軸方向端面よりもインバータユニットＩ側において、回転軸２０に対して固設されている。当該外付ファン部材６０は、前記回転軸２０と共に回転することで、前記ロータ１０の軸方向（ロータ１０やステータ４０）に向かう気流を発生させることができる。これにより、当該回転電機１は、モータケース５０外部から通気口５３Ａを介して導入された気体を、外付ファン部材６０により生じる気流としてコイルエンド部４２とロータ１０に吹き付けることができ、当該気流によって、前記ロータ１０と前記ステータ４０のコイルエンド部４２を冷却することができる。

以上説明したように、第３実施形態に係る回転電機１は、第１実施形態、第２実施形態と同様に、回転軸２０に固設されたロータ１０と、当該ロータ１０の径方向外側に配設されたステータ４０とを、モータケース５０内部に収容して構成されており、ロータ１０を回転軸２０と共に回転させることにより駆動する。回転軸２０は、ロータ１０の軸方向端面よりもインバータユニットＩ側に吸気口２３を有し、ロータ１０の軸方向端面よりも動力伝達部Ｂ側に、排気口２４を有している。更に、当該回転軸２０は、吸気口２３と排気口２４とを連通する通気路２１を有しており、通気路２１内部における吸気口２３と排気口２４の間に、ファン部材３０を有している。

図１１に示すように、ファン部材３０は、前記回転軸２０とは別体に形成されており、前記通気路２１の内部における前記吸気口２３と前記排気口２４との間に、焼き嵌めにより固定されている。これにより、当該回転電機１によれば、別体に形成されたファン部材３０を、回転軸２０に焼き嵌めすることにより、通気路２１内部の所定位置に固定することができるので、より簡単な作業で実現し得る。

そして、ファン部材３０は、第１実施形態、第２実施形態と同様に、気流を生じさせる為の複数の羽根部３１を有しており、各羽根部３１は、回転軸２０の軸方向に従って、螺旋を描くように配置されているので、通気路２１内に強い気流を生じさせることができ、回転電機１及びその周辺装置を、より効率よく冷却することができる。

又、第３実施形態においても、通気路２１内壁面は、ネジ加工面２２として構成されており、回転軸２０の軸方向に従って螺旋を描くネジ溝が形成されている。通気路２１の内壁面を、ネジ加工面２２として構成することにより、通気路２１内を通る気流との接触面積を増やすことができるので、ロータ１０における冷却効率を高めることができる。

又、第３実施形態においては、外付ファン部材６０が、前記ロータ１０の軸方向端面よりもインバータユニットＩ側において、回転軸２０に対して固設されている。当該外付ファン部材６０は、前記回転軸２０と共に回転することで、前記ロータ１０の軸方向に向かう気流を発生させることができる。これにより、当該回転電機１は、モータケース５０外部から通気口５３Ａを介して導入された気体を、外付ファン部材６０により生じる気流としてコイルエンド部４２に吹き付けることができ、当該気流によって、前記ステータ４０のコイルエンド部４２を冷却することができる。

そして、回転軸２０の吸気口２３は、前記ロータ１０の軸方向端面よりもインバータユニットＩ側において、回転軸２０の外周面における複数個所に開口されている。従って、当該回転電機１によれば、第１実施形態、第２実施形態と同様に、駆動に伴い上昇したコイルエンド部４２周辺の空気や、外付ファン部材６０によって吹き付けられることで、コイルエンド部４２と熱交換をした空気を、吸気口２３を介して吸気し、動力伝達部Ｂ側における前記回転軸２０の端面に開口されている排気口２４を介して、当該回転電機１のモータケース５０外部へ排気することができ、気体を用いて冷却し得る。

又、第３実施形態に係る回転軸２０も、複数の軸状部材２０Ａの端面を、相互に摩擦圧接により接合することで構成されているので、各軸状部材２０Ａ単位で、種々の作業を行い得る。即ち、当該回転電機１によれば、軸状部材２０Ａ単位で作業することで、通気路２１内の所定位置に対するファン部材３０の配設作業や、ネジ加工面２２の形成作業等を、より簡便に行い得る。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら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内で種々の改良変更が可能である。例えば、上述した実施形態においては、本発明における回転電機を、かご型三相誘導電動機に適応していたが、この態様に限定されるものではなく、回転電機であれば、本発明を適応することができる。具体的には、例えば、本発明を、ＩＰＭモータに適応することができる。
又、上述した実施形態においては、冷媒として空気（気体）を用いていたが、水や油を用いた液冷式としてもよい。
又、排出口としての排気口２４を回転軸２０の動力伝達部Ｂ側端部に設けたが、ロータ１０の軸方向端面よりも動力伝達部Ｂ側に設ければよく、回転軸２０の外周面に設けても良い。その場合、フロントケース５２に通気口を設け、冷媒を排出させるとよい。

又、上述した実施形態においては、回転軸２０は、ロータコア１１に対して、インバータユニットＩ側に吸気口２３を有し、ロータコア１１に対して動力伝達部Ｂ側に排気口２４を有していたが、この構成に限定されるものではない。即ち、回転軸２０の構成を、動力伝達部Ｂ側に吸気口２３、インバータユニットＩ側に排気口２４を有する構成としてもよい。

１回転電機
１０ロータ
２０回転軸
２１通気路
２３吸気口
２４排気口
３０ファン部材
３０Ａ第１ファン部材
３０Ｂ第２ファン部材
３０Ｃ第３ファン部材
３０Ｄ第４ファン部材
３１羽根部
４０ステータ
４２コイルエンド部
５０モータケース
Ｂ動力伝達部
Ｉインバータユニット

Claims

回転可能に配設された回転軸に対して固設され、前記回転軸とともに回転するロータと、
前記ロータの径方向外側に配設されたステータコアと、前記ステータコアに巻装され導線により構成されるコイルと、前記ステータコアの軸方向端面から軸方向に突出し、前記コイルを構成する導線によりなるコイルエンド部と、を有するステータと、
前記ロータと前記ステータとを内部に収容するハウジングと、を有する回転電機であって、
前記回転軸は、
当該回転軸に沿った軸方向の一方側において、前記ロータの軸方向端面よりも一方側に形成された吸入口と、前記軸方向他方側にあたる前記ロータの軸方向端面よりも他方側に形成された排出口とを連通する冷媒通路を、内部に有し、
前記冷媒通路の内部であって、前記吸入口と前記排出口との間となる位置に、ファンを有する
ことを特徴とする回転電機。
請求項１記載の回転電機であって、
前記ファンは、
前記回転軸とは別体に形成されており、
前記冷媒通路の内部であって、前記吸入口と前記排出口との間となる位置に焼き嵌めにより固定されている
ことを特徴とする回転電機。
請求項１又は請求項２に記載の回転電機であって、
前記ファンは、
冷媒に流れを生じさせる為の複数の羽根部を夫々有する複数のファン部材によって構成されている
ことを特徴とする回転電機。
請求項３記載の回転電機であって、
前記複数のファン部材は、
前記回転軸の軸方向に従って、各ファン部材の羽根部が螺旋を描くように配置されている
ことを特徴とする回転電機。
請求項１乃至請求項４の何れかに記載の回転電機であって、
前記回転軸の冷媒通路は、
前記回転軸の軸方向に従って螺旋を描く溝により構成されたネジ溝部を、当該冷媒通路の内壁面に有する
ことを特徴とする回転電機。
請求項１乃至請求項５の何れかに記載の回転電機であって、
前記回転軸の吸入口は、
前記ロータの軸方向端面よりも前記軸方向一方側において、前記回転軸の外周面に開口されており、
前記回転軸の排出口は、
前記ロータの軸方向端面よりも前記軸方向他方側に位置し、当該他方側における前記回転軸の端面に開口されている
ことを特徴とする回転電機。
請求項１乃至請求項６の何れかに記載の回転電機であって、
前記ロータの軸方向端面よりも端部側の内、少なくとも一方側において、
前記回転軸と共に回転することで、前記ロータの軸方向に向かう冷媒の流れを発生させて、前記ステータのコイルエンド部を冷却する外付ファン部材を有する
ことを特徴とする回転電機。
請求項１乃至請求項７の何れかに記載の回転電機であって、
前記回転軸は、
前記回転軸よりも軸長の短い複数の軸状部材の端面を、摩擦圧接により接合することによって構成されている
ことを特徴とする回転電機。