JP2016111840A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジング内部にロータ及びステータを収容した回転電機に関し、ファン部材の回転に基づく冷媒の流れによって、ロータ及びステータを冷却し、当該冷媒の流れによる冷却効率を高め得る回転電機を提供する。【解決手段】回転電機１は、ロータ１０と、ステータ３０とを、ハウジング４０内部に収容している。第１ファン部材２０がロータ１０と共に回転すると、第１カバー５０外部の空気は、端面５１の各第１吸気口５３を介して、第１カバー５０内部に吸入され、周面５２の各第１排気口５４から外部へ排出される。第１排気口５４から排出された空気の流れは、第１ガイド部５５によって軸方向他方側に案内される。第２ファン部材２５がロータ１０と共に回転すると、第２カバー６０周囲の空気は、周面６２の各第２吸気口６４を介して、第２カバー６０内部に吸入され、端面６１の各第２排気口６３から軸方向他方側へ排出される。【選択図】図１

Description

本発明は、ハウジング内部にロータ及びステータを収容した回転電機に関する。

従来、回転電機として、ハウジング内部にロータ及びステータを収容したものが知られており、回転電機を冷却する為に種々の発明がなされている。例えば、特許文献１には、回転軸及びロータと共に回転するファン部材を、ハウジング内部に設けた回転電機の発明が知られている。特許文献１記載の回転電機は、当該ファン部材をロータ等と共に回転させることによって、軸方向一方側において、ハウジング外部の空気を内部に導入して、ハウジング内部のロータ、ステータ等を冷却し、冷却に伴い温度上昇したハウジング内部の空気をハウジング外部に排出している。

そして、特許文献１記載の発明においては、ハウジングの排気部に対して気流制御部材が配設されており、当該気流制御部材は、排気部から排出された空気を軸方向他端部側に偏向させている。排気部から排出される空気は、ハウジング内部のロータ等を冷却することによって高温となっている為、軸方向一方側において、この高温空気をハウジング内部に再度導入したとしても、ロータ等の冷却効率を上げることはできない。特許文献１記載の気流制御部材は、排気部から排出された空気を軸方向他端部側に偏向させることによって、軸方向一方側において、ハウジング内外を循環する高温空気の還流を抑制している。

特開２００８−１８７８５３号公報

この点、特許文献１記載の気流制御部材は、ロータ等の径方向外側に突出した後に軸方向他方側へ延出するように形成され、モータケース表面と協働することによって、排気部から排出された空気を軸方向他方側に偏向させている。しかしながら、特許文献１においては、気流制御部材において軸方向他方側に延出する部分は、軸方向他方側まで十分に伸びておらず、更に、軸方向他方側に何等の措置も講じられていない。従って、特許文献１記載の発明の場合、排気部から排出された高温空気は、気流制御部材表面に沿って軸方向他方側に偏向されるが、気流制御部材よりも他方側へ向かうにつれて、自由に流れることが可能となっている。即ち、特許文献１記載の発明においては、気流制御部材よりも他方側の位置から還流が生じ、回転電機の冷却効率を低下させてしまう虞があった。

又、特許文献１記載の発明のように、ハウジングの軸方向一方側に、インバータ装置を構成するパワー回路部が組みつけられているものもある。当該パワー回路部は、回転電機の動作及び前記回転電機の出力電力を制御し、他の装置に比べて熱に弱い。又、当該パワー回路部自体も、回転電機と同様に、その動作に伴い発熱する。従って、このような構成の場合、パワー回路部に対する熱の影響に鑑みて、パワー回路部の周囲の温度環境にも配慮する必要があり、軸方向一方側に対する高温空気の還流は、より厳格に抑制されるべきである。

本発明は、ハウジング内部にロータ及びステータを収容した回転電機に関し、ファン部材の回転に基づく冷媒の流れによって、ロータ及びステータを冷却し、当該冷媒の流れによる冷却効率を高め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、前記回転軸と共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及び、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、前記回転軸の軸方向一方側の前記ハウジング内部において、前記ロータの軸方向端面に配設され、前記回転軸を中心として回転することで冷媒の流れを発生させる第１ファン部材と、前記回転軸の軸方向他方側の前記ハウジング内部において、前記ロータの軸方向端面に配設され、前記回転軸を中心として回転することで冷媒の流れを発生させる第２ファン部材と、を有し、前記ハウジングは、前記軸方向一方側における端面に形成され、前記第１ファン部材の回転によって、前記ハウジング外部の冷媒が吸い込まれる第１吸入口と、前記軸方向一方側における周面に形成され、前記第１ファン部材の回転によって、前記ハウジング内部の冷媒が排出される第１排出口と、前記第１排出口に対して形成されて、前記第１排出口から排出された冷媒の流れを、前記軸方向他方側へ案内する第１ガイド部と、前記軸方向他方側における周面に形成され、前記第２ファン部材の回転によって、前記軸方向一方からの冷媒が吸い込まれる第２吸入口と、前記軸方向他方側における端面に形成され、前記第２ファン部材の回転によって、前記ハウジング内部の冷媒が排出される第２排出口と、を有することを特徴とする。

当該回転電機は、ロータと、ステータとを、ハウジング内部に収容している。軸方向一方側のハウジング内部において、第１ファン部材がロータの軸方向端面に配設されており、軸方向他方側のハウジング内部においては、第２ファン部材がロータの軸方向端面に配設されている。軸方向一方側において、第１ファン部材がロータと共に回転すると、ハウジング外部の冷媒は、軸方向一方側におけるハウジングの端面に形成された第１吸入口を介して、ハウジング内部に吸入され、ハウジング内部のロータやステータを冷却する。ロータ等の冷却に伴い温度が上昇した冷媒は、第１ファン部材の回転によって、軸方向一方側におけるハウジングの周面に形成された第１排出口から、ハウジング外部へと排出される。この時、第１排出口に対しては、第１ガイド部が形成されている為、第１排出口から排出された冷媒の流れは、軸方向他方側に向かうように案内される。
一方、軸方向他方側において、第２ファン部材がロータと共に回転すると、ハウジング外部の冷媒は、軸方向他方側におけるハウジングの周面に形成された第２吸入口を介して、ハウジング内部に吸入され、ハウジング内部のロータやステータを冷却する。ロータ等の冷却に伴い温度が上昇した冷媒は、第２ファン部材の回転によって、軸方向他方側におけるハウジングの端面に形成された第２排出口から、ハウジング外部へと排出される。
即ち、当該回転電機によれば、第１ガイド部によって軸方向一方側から軸方向他方側へ案内された冷媒は、第２ファン部材の回転に伴い、第２吸入口を介して、軸方向他方側のハウジング内部へ吸い込まれるため、軸方向一方側から軸方向他方側への流れを強めることができる。従って、当該回転電機によれば、軸方向一方側における冷媒の還流を抑制することができ、もって、回転電機全体に対する冷却効率を向上させ得る。

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、前記ハウジングは、前記軸方向他方側において前記第２吸入口に対して形成され、前記第１排出口から排出された冷媒の流れを、前記第２吸入口を介して、前記ハウジング内部へ案内する第２ガイド部と、を有することを特徴とする。

当該回転電機においては、ハウジングの軸方向他方側において、第２ガイド部が第２吸入口に対して形成されており、前記第１排出口から排出された冷媒の流れを、前記第２吸入口を介して、前記ハウジング内部へ案内する。即ち、当該回転電機によれば、第２吸入口に対して第２ガイド部を形成することによって、第１ガイド部によって、軸方向一方側から軸方向他方側へ向かうように流れる冷媒を、より円滑に第２吸入口へ導くことができる為、軸方向一方側における冷媒の還流を、より効率よく抑制することができ、もって、回転電機全体に対する冷却効率を向上させ得る。

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記載の回転電機であって、前記第２吸入口は、前記ロータの周方向に関して、前記軸方向一方側における前記第１排出口の形成位置と一致する位置で、前記軸方向他方側における前記ハウジングの周面に形成されていることを特徴とする。

当該回転電機において、前記第２吸入口は、前記ロータの周方向に関して、前記軸方向一方側における前記第１排出口の形成位置と一致する位置で、前記軸方向他方側における前記ハウジングの周面に形成されている。即ち、当該第２吸入口は、第１排出口から排出され、第１ガイド部によって軸方向一方側から軸方向他方側へ案内された冷媒の流れの下流側に位置する。この結果、当該回転電機によれば、第１排出口及び第１ガイド部を経た冷媒を、第２吸入口を介して、軸方向他方側のハウジング内部へ効率よく導くことができるので、軸方向一方側における冷媒の還流を、更に効率よく抑制することができ、もって、回転電機全体に対する冷却効率を向上させ得る。

更に、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３の何れかに記載の回転電機であって、前記ハウジングにおける前記軸方向一方側には、前記回転電機の動作及び前記回転電機の出力電力を制御する電力制御装置が配設されていることを特徴とする。

当該回転電機においては、前記ハウジングにおける前記軸方向一方側には、電力制御装置が配設されており、当該電力制御装置は、前記回転電機の動作及び前記回転電機の出力電力を制御すると共に、熱に弱いという特性を有している。この点、当該回転電機によれば、ハウジングの軸方向一方側における冷媒の還流を抑制することができ、電力制御装置周辺の温度上昇を緩和し、もって、電力制御装置に対する熱の影響を低減し得る。

本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。 本実施形態における第１ファン部材の正面図である。 本実施形態における第２ファン部材の正面図である。 本実施形態における第１カバーの構成を示す正面図である。 本実施形態における第２カバーの構成を示す正面図である。

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１５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１５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。

（回転電機の概略構成）
先ず、本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（図示せず）と、電力制御装置としてのインバータユニット８０との間に配設されたハウジング４０内部に、ロータ１０、ステータ３０を収納して構成されている。インバータユニット８０は、回転電機１のハウジング４０後部に対して、取付部材８５を介して一体化されており、回転電機１の動作及び回転電機１の出力電力を制御するために配設されている。尚、上述した動力伝達部は、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。

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３０とを、ハウジング４０内部に収容するこ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３０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のロータバー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１５と共に回転させ得る。

当該回転電機１において、ロータ１０は、かご型回転子として構成されており、回転軸１５の軸芯周りに回転可能に固設されている。図１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ロータバー１２と、ロータバー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。

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１５を取り囲むように円筒形状に構成されており、回転軸１５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３０の内周面（回転軸１５側の面）と間隔を隔てた状態で対向している。

複数のロータバー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、各ロータバー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、各ロータバー１２の長さ寸法は、ロータコア１１の軸方向寸法と略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、ロータバー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１５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、各ロータバー１２の端部に接合されている。これにより、各ロータバー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１５は、ハウジング４０に配設されたベアリング７０を介して、ハウジング４０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１５は、回転電機１の鉛直断面におけるステータ３０の中心において、前後方向に延びている。

図１に示すように、当該回転電機１のハウジング４０内部には、第１ファン部材２０及び第２ファン部材２５が、ロータ１０及び回転軸１５と共に回転するように配設されている。第１ファン部材２０は、軸方向一方側（後方側）におけるエンドリング１３の軸方向端面に沿って固設されている。第２ファン部材２５は、軸方向他方側（前方側）におけるエンドリング１３の軸方向端面に沿って固設されている。第１ファン部材２０及び第２ファン部材２５の構成については、後に図面を参照しつつ詳細に説明する。

ステータ３０は、ハウジング４０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３１と、ステータコア３１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３１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３１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、２つのティースの周方向の間に夫々形成されている。

ステータコイルは、導体で構成されており、ステータコア３１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３０は、三相交流で駆動される回転電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３１の軸方向端面にかぶさるように、ステータコア３１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３１の軸方向両側には、コイルエンド部３２が、当該ステータ３０におけるステータコイルの一部として、ステータコア３１の軸方向端面から突出するように形成されている。

ハウジング４０は、ロータ１０と、ステータ３０とを収容するケースであり、ステータ固定部４５と、第１カバー５０と、第２カバー６０とを有している（図１参照）。ステータ固定部４５は、第１カバー５０と第２カバー６０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３１が圧入されることにより、ハウジング４０内部の所定位置にステータ３０を固定している。

第１カバー５０は、ハウジング４０における後方側（インバータユニット８０側）の部分を構成し、インバータユニット８０側におけるロータ１０、ステータ３０及び第１ファン部材２０を覆っている。第１カバー５０は、略円盤状に形成された端面５１と、当該端面５１の周縁から立設された周面５２とによって構成されており、端面５１に形成された第１吸入口としての第１吸気口５３と、周面５２に形成された第１排出口としての第１排気口５４と、第１ガイド部５５を有している。第１カバー５０の具体的な構成については後に図面を参照しつつ詳細に説明する。

そして、第２カバー６０は、ハウジング４０における前方側（動力伝達部側）の部分を構成し、回転電機１の前方側におけるロータ１０、ステータ３０及び第２ファン部材２５を覆っている。第２カバー６０は、第１カバー５０と同様に、略円盤状に形成された端面６１と、当該端面６１の周縁から立設された周面６２とによって構成されており、端面６１に形成された第２排出口としての第２排気口６３と、周面に形成された第２吸入口としての第２吸気口６４と、第２ガイド部６５を有している。第２カバー６０の具体的な構成については、後に図面を参照しつつ詳細に説明する。

そして、インバータユニット８０は、ハウジング４０後部を構成する第１カバー５０に対して、複数の取付部材８５を介して一体化されており、回転電機１の動作及び回転電機１の出力電力を制御するために配設されている。インバータユニット８０は、ケース内部に制御装置や複数の電力制御用スイッチング半導体素子をモールドして構成されている。

当該インバータユニット８０は、回転電機１がモータとして動作する場合には、バッテリ等の外部の直流電源からの直流電力を、３相交流電力に変換し、３相分のステータコイルの各相のコイルにステータ電流として供給する。回転電機１が発電機として動作する場合は、インバータユニット８０は、ステータ３０のステータコイルに発生したステータ電流を整流し、発生した直流電力を外部のバッテリ等に蓄電する。当該インバータユニット８０は、直流電力を交流電力に変換する為に、少なくとも６個の電力制御用スイッチング半導体素子を有しており、各電力制御用スイッチング半導体素子として、ＭＯＳ−ＦＥＴが用いられている。

図１に示すように、インバータユニット８０は、複数の板状フィン８１と、複数のピン状フィン８２を、回転電機１と対向する面（即ち、インバータユニット８０の前面）に有している。板状フィン８１は、インバータユニット８０のケース表面に対して立設されており、回転軸１５を中心とした放射状に延びるように配置されている。そして、複数のピン状フィン８２は、インバータユニット８０のケース表面において、回転軸１５の延長線上に相当する中央部分に配置されており、当該ケース表面に立設されている。各板状フィン８１及び各ピン状フィン８２は、インバータユニット８０のケースと一体に成形されており、インバータユニット８０の駆動に伴って、複数の電力制御用スイッチング半導体素子に生じた熱の放熱を促進する。

（第１ファン部材の構成）
次に、本実施形態に係る第１ファン部材２０の具体的構成について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図２は、ロータ１０の軸方向端面に配設された第１ファン部材２０を、軸方向から見た場合の正面図である。上述したように、第１ファン部材２０は、軸方向一方側（後方側）におけるハウジング４０内部において、エンドリング１３の軸方向端面に沿って固設されており、複数の羽根部２１と、カップ部２２を有している（図１参照）。当該第１ファン部材２０は、第１固定部材２３によって、ロータ１０及び回転軸１５と共に回転するように配設されている。

第１ファン部材２０は、ステータ３０のコイルエンド部３２の内径側において、ロータ１０及び前記回転軸１５と共に回転し、軸方向一方側（後方側）におけるハウジング４０内部において、冷媒としての空気の流れを発生させる。尚、当該第１ファン部材２０においては、板状の部材に対して曲げ加工、絞り加工を行うことで、複数の羽根部２１と、カップ部２２が形成されている。

複数の羽根部２１は、当該第１ファン部材２０の周方向に分散配置するように形成されており、夫々、板状の部材を切断加工及び曲げ加工することにより形成されている。図１、図２に示すように、各羽根部２１は、第１ファン部材２０の径方向外側における所定部分を切断し、夫々、略垂直に立設するように曲げ加工することで構成される。複数の羽根部２１は、第１ファン部材２０の回転に伴い、ロータ１０の径方向外側に向かう気流を発生させる機能を果たす。

そして、カップ部２２は、第１ファン部材２０を構成する板状部材の中心部（即ち、回転軸１５によって挿通される部分）に対して、絞り加工を施すことによって、一方側に窪んだカップ状に形成されている。図１、図２に示すように、当該カップ部２２は、エンドリング１３の軸方向端面に沿って、第１ファン部材２０を配設した場合に、前記エンドリング１３の内径側において、前記ロータコア１１の軸方向端面側に向かって窪んだ状態で配設される。

第１固定部材２３は、エンドリング１３の軸方向端面等と協働することで、第１ファン部材２０の位置を固定する部材であり、回転軸１５に対して固設される。図１、図２に示すように、第１固定部材２３は、第１ファン部材２０のカップ部２２内部に配設されており、当該第１ファン部材２０をエンドリング１３の軸方向端面に向かって押圧・密着させている。

（第２ファン部材の構成）
続いて、本実施形態に係る第２ファン部材２５の具体的構成について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図３は、ロータ１０の軸方向端面に配設された第２ファン部材２５を、軸方向から見た場合の正面図である。図１に示すように、第２ファン部材２５は、軸方向他方側（前方側）におけるハウジング４０内部において、エンドリング１３の軸方向端面に沿って固設されており、複数の羽根部２６と、カップ部２７を有している。当該第２ファン部材２５は、第２固定部材２８によって、ロータ１０及び回転軸１５と共に回転するように配設されている。

第２ファン部材２５は、ステータ３０のコイルエンド部３２の内径側において、ロータ１０及び前記回転軸１５と共に回転し、軸方向他方側（前方側）におけるハウジング４０内部において、冷媒としての空気の流れを発生させる。尚、当該第２ファン部材２５においては、板状の部材に対して曲げ加工、絞り加工を行うことで、複数の羽根部２６と、カップ部２７が形成されている。

複数の羽根部２６は、当該第２ファン部材２５の周方向に分散配置するように形成されており、夫々、板状の部材を切断加工及び曲げ加工することにより形成されている。図１、図３に示すように、各羽根部２６は、第２ファン部材２５の径方向外側における所定部分を切断し、夫々、略垂直に立設するように曲げ加工することで構成される。複数の羽根部２６は、第２ファン部材２５の回転に伴い、ロータ１０の径方向内側に向かう気流を発生させる機能を果たす。

そして、カップ部２７は、第２ファン部材２５を構成する板状部材の中心部（即ち、回転軸１５によって挿通される部分）に対して、絞り加工を施すことによって、一方側に窪んだカップ状に形成されている。図１、図３に示すように、当該カップ部２７は、エンドリング１３の軸方向端面に沿って、第２ファン部材２５を配設した場合に、前記エンドリング１３の内径側において、前記ロータコア１１の軸方向端面側に向かって窪んだ状態で配設される。

第２固定部材２８は、エンドリング１３の軸方向端面等と協働することで、第２ファン部材２５の位置を固定する部材であり、回転軸１５に対して固設される。図１、図３に示すように、第２固定部材２８は、第２ファン部材２５のカップ部２７内部に配設されており、当該第２ファン部材２５をエンドリング１３の軸方向端面に向かって押圧・密着させている。

（第１カバーの構成）
次に、本実施形態における第１カバー５０の具体的構成について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図４は、軸方向一方側（後方側）から見た場合の第１カバー５０の正面図であり、図４中で、実線で描いた矢印は、第１カバー５０外部における空気の流れを示しており、破線で描いた矢印は、第１カバー５０内部における空気の流れを示している。

上述したように、第１カバー５０は、ハウジング４０後方側（インバータユニット８０側）の部分を構成し、インバータユニット８０側におけるロータ１０、ステータ３０を覆っている。図１、図４に示すように、第１カバー５０は、略円盤状に形成された端面５１と、当該端面５１の周縁から立設された周面５２によって構成されている。

端面５１は、第１カバー５０の軸方向後方側に位置する軸方向端面であり、回転軸１５に対して垂直方向に交わる略円盤状に形成されている。上述したように、第１カバー５０の端面５１には、複数の取付部材８５を介して、インバータユニット８０が取り付けられている為、端面５１は、インバータユニット８０と一定の間隔を隔てて対向している。そして、略円盤状に形成された端面５１の中央部には、ベアリング７０が配設されており、当該ベアリング７０は、回転軸１５を回転可能に支持している（図１参照）。

第１カバー５０の端面５１には、複数の第１吸気口５３が形成されており、各第１吸気口５３は、軸方向一方側において、ハウジング４０外部と第１カバー５０内部を連通するように、端面５１を貫通している。従って、ハウジング４０内部において、第１ファン部材２０が回転した場合、軸方向一方側のハウジング４０外部の空気は、複数の第１吸気口５３を介して、第１カバー５０内部に吸い込まれ得る（図１、図４の矢印参照）。

図４に示すように、第１吸気口５３は、端面５１における回転軸１５の周囲に、一定の間隔を隔てた３カ所に形成されている。具体的に、本実施形態においては、一の第１吸気口５３を、回転軸１５を基準として下方（回転電機１の載置面側）に形成し、他の第１吸気口５３は、当該一の第１吸気口５３から回転軸１５を中心として、周方向へ１２０度移動した位置に形成されている。これにより、第１カバー５０の軸方向後方側の空気を、略均一にハウジング４０内部へ吸い込むことができると共に、第１カバー５０の端面５１の剛性を確保することができる。

そして、周面５２は、当該第１カバー５０の端面５１における略全周縁から、端面５１に対して垂直に立設されている。当該周面５２は、端面５１の周縁から軸方向一方側（前方側）に向かって延び、ステータ固定部４５の端縁と接触している。

第１カバー５０の周面５２には、複数の第１排気口５４が形成されており、各第１排気口５４は、軸方向一方側において、ハウジング４０外部と第１カバー５０内部を連通するように、周面５２をロータ１０の径方向に貫通している。従って、ハウジング４０内部において、第１ファン部材２０が回転した場合、第１カバー５０内部の空気は、複数の第１排気口５４を介して、ハウジング４０外部へ排出し得る（図１、図４の矢印参照）。

第１排気口５４は、周面５２において、周方向へ一定の間隔を隔てた３カ所に形成されている（図４参照）。具体的に、本実施形態においては、一の第１排気口５４を、周面５２の内、回転軸１５を基準として上方となる位置に形成し、他の第１排気口５４は、当該一の第１排気口５４から周方向へ１２０度移動した位置に形成されている。

図４に示すように、第１カバー５０においては、各第１排気口５４に対して、第１ガイド部５５が夫々形成されている。第１ガイド部５５は、第１排気口５４の開口縁の内、周方向両端縁及び軸方向後方側の端縁に沿って立設された壁状部と、各壁状部の先端に接続され軸方向前方側に向かって延びる板状部により構成されている。図１、図４に示すように、当該第１ガイド部５５は、第１排気口５４から、径方向外側方向へ向かって排出された空気の流れを、軸方向他方側（前方側）に変更する機能を果たす。

（第２カバー６０の構成）
続いて、本実施形態における第２カバー６０の具体的構成について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図５は、軸方向他方側（前方側）から見た場合の第２カバー６０の正面図であり、図５中で、実線で描いた矢印は、第２カバー６０外部における空気の流れを示しており、破線で描いた矢印は、第２カバー６０内部における空気の流れを示している。

上述したように、第２カバー６０は、ハウジング４０前方側（動力伝達部側）の部分を構成し、軸方向前方側におけるロータ１０、ステータ３０を覆っている。図１、図５に示すように、第２カバー６０は、略円盤状に形成された端面６１と、当該端面６１の周縁から立設された周面６２によって構成されている。

端面６１は、第２カバー６０の軸方向前方側に位置する軸方向端面であり、回転軸１５に対して垂直方向に交わる略円盤状に形成されている。第２カバー６０における端面６１の中央部には、ベアリング７０が配設されており、当該ベアリング７０は、回転軸１５を回転可能に支持している（図１参照）。

第２カバー６０の端面６１には、複数の第２排気口６３が形成されており、各第２排気口６３は、軸方向他方側において、ハウジング４０外部と第２カバー６０内部を連通するように、端面６１を貫通している。従って、ハウジング４０内部において、第２ファン部材２５が回転した場合、第２カバー６０内部の空気は、複数の第２排気口６３を介して、
軸方向他方側のハウジング４０外部へ排出され得る（図１、図５の矢印参照）。

図５に示すように、第２排気口６３は、端面６１における回転軸１５の周囲に、一定の間隔を隔てた３カ所に形成されている。具体的に、本実施形態においては、一の第２排気口６３を、回転軸１５を基準として下方（回転電機１の載置面側）に形成し、他の第２排気口６３は、当該一の第２排気口６３から回転軸１５を中心として、周方向へ１２０度移動した位置に形成されている。これにより、第２カバー６０内部の空気を、軸方向後方におけるハウジング４０外部へ略均一に排出することができると共に、第２カバー６０の端面６１の剛性を確保することができる。

そして、周面６２は、当該第２カバー６０の端面６１における略全周縁から、端面６１に対して垂直に立設されている。当該周面６２は、端面６１の周縁から軸方向他方側（後方側）に向かって延び、ステータ固定部４５の端縁と接触している。

第２カバー６０の周面６２には、複数の第２吸気口６４が形成されており、各第２吸気口６４は、軸方向他方側において、ハウジング４０外部と第２カバー６０内部を連通するように、周面６２をロータ１０の径方向に貫通している。従って、ハウジング４０内部において、第２ファン部材２５が回転した場合、ハウジング４０外部の空気は、複数の第２吸気口６４を介して、第２カバー６０内部へ吸い込まれ得る（図１、図５の矢印参照）。

第２吸気口６４は、周面６２において、周方向へ一定の間隔を隔てた３カ所に形成されている（図５参照）。具体的に、本実施形態においては、一の第２吸気口６４を、周面６２の内、回転軸１５を基準として上方となる位置に形成し、他の第２吸気口６４は、当該一の第２吸気口６４から周方向へ１２０度移動した位置に形成されている。

図５に示すように、第２カバー６０においては、各第２吸気口６４に対して、第２ガイド部６５が夫々形成されている。第２ガイド部６５は、第２吸気口６４の開口縁の内、周方向両端縁及び軸方向後方側の端縁に沿って立設された壁状部と、各壁状部の先端に接続され軸方向前方側に向かって延びる板状部により構成されている。図１、図５に示すように、当該第２ガイド部６５は、軸方向一方側から流れて周面６２近傍に至った空気の流れを、径方向内側方向に変更して、第２吸気口６４を介して、第２カバー６０内部へ導く機能を果たす。

（回転電機における空気の動き）
上述のように構成された回転電機１を駆動した場合の空気の流れについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。上記構成の回転電機１を駆動した場合、ロータ１０が回転軸１５を中心に所定方向へ回転する為、第１ファン部材２０及び第２ファン部材２５は、ロータ１０及び回転軸１５と共に、ハウジング４０内部で回転する。

先ず、回転電機１の軸方向一方側における空気の流れについて説明する。上述したように、第１ファン部材２０は、ロータ１０及び回転軸１５と共に回転することで、前記ロータ１０の径方向外側に向かう気流を発生させる。従って、当該第１ファン部材２０によって生じた空気の流れは、ステータ３０のコイルエンド部３２を経由し、ステータ３０のコイルエンド部３２を冷却する。

その後、第１ファン部材２０により生じた空気の流れは、周面５２に形成された複数の第１排気口５４から、第１カバー５０の外部へ排出される。図１、図４に示すように、各第１排気口５４には、第１ガイド部５５が夫々形成されている為、第１カバー５０外部へ排出された空気の流れは、径方向外側方向から軸方向他方側（前方側）へ向かうように案内される。

第１ファン部材２０の回転に伴って、第１カバー５０の各第１排気口５４から空気が排出されると同時に、第１カバー５０の端面５１とインバータユニット８０の間の空気が、端面５１に形成された複数の第１吸気口５３を介して、第１カバー５０内部へ吸い込まれる。

即ち、回転電機１の軸方向一方側（後方側）においては、第１ファン部材２０の回転に伴って、冷媒としての空気は、第１カバー５０の端面５１とインバータユニット８０の間から、各第１吸気口５３を介して、第１カバー５０内部へ至り、ロータ１０及びステータ３０を冷却する。その後、当該空気は、第１カバー５０内部において、径方向外側へ移動して、各第１排気口５４を介して、第１カバー５０外部へ排出される。

第１カバー５０外部へ排出されると、空気の流れは、第１ガイド部５５によって、径方向外側方向から軸方向他方側（前方側）に向かうように変更される。従って、ステータ固定部４５周囲における空気の流れは、各第１吸気口５３から軸方向他方側（前方側）に向かって、ステータ固定部４５外周面に沿って流れる。図４、図５に示すように、第２カバー６０における各第２吸気口６４は、回転電機１の周方向に関して、第１カバー５０における各第１排気口５４の形成位置と一致するように形成されている。従って、第１カバー５０外部へ排出された空気は、各第１排気口５４から軸方向他方側（前方側）に向かって流れると、第２カバー６０の各第２吸気口６４周辺へ到達する。

次に、回転電機１の軸方向他方側における空気の流れについて説明する。図１、図５に示すように、第２カバー６０の各第２吸気口６４には、第２ガイド部６５が形成されており、各第２ガイド部６５は、軸方向一方側に向かう空気の流れを径方向内側へ変更し、第２吸気口６４を介して、第２カバー６０内部へ案内する。周方向において、各第１排気口５４と各第２吸気口６４の形成位置が一致している為、各第１排気口５４からの空気は、各第２ガイド部６５によって、第２吸気口６４を介して、第２カバー６０内部へ案内される。

そして、本実施形態においては、第２ファン部材２５は、ロータ１０及び回転軸１５と共に回転することで、前記ロータ１０の径方向内側に向かう気流を発生させる。第２カバー６０外部において、各第２吸気口６４周辺に位置する空気は、第２ファン部材２５の回転に伴って、第２カバー６０内部に吸い込まれ、径方向内側に向かって流れる。従って、当該第２ファン部材２５によって生じた空気の流れは、ステータ３０のコイルエンド部３２を経由し、ステータ３０のコイルエンド部３２を冷却する。

第２ファン部材２５の回転に伴って、第２カバー６０の各第２吸気口６４から空気が吸い込まれると同時に、第２カバー６０内部の空気が、端面６１に形成された複数の第２排気口６３を介して、軸方向他方側に向かって流れ、第２カバー６０の外部へ排出される。

即ち、回転電機１の軸方向他方側（前方側）においては、第２ファン部材２５の回転に伴って、冷媒としての空気が、第２カバー６０の周面６２に形成された各第２吸気口６４を介して、第２カバー６０内部に吸い込まれる。各第２吸気口６４から第２カバー６０内部へ吸い込まれることにより、当該空気は、軸方向他方側におけるロータ１０及びステータ３０を冷却する。その後、当該空気は、第２カバー６０内部において、軸方向他方側へ移動して、各端面６１に形成された各第２排気口６３を介して、第２カバー６０外部（即ち、端面６１よりも前方側）へ排出される。

このように、当該回転電機１においては、第１カバー５０の各第１排気口５４に対して、第１ガイド部５５を夫々形成し、第１排気口５４から排出される空気の流れを、軸方向他方側へ案内しているので、各第１吸気口５３から排出された空気が、軸方向一方側に向かって還流することを抑制し得る。第１排気口５４から軸方向他方側へ案内されると、当該空気は、第２ファン部材２５の回転に伴って、各第２吸気口６４を介して、第２カバー６０内部に吸い込まれる。

つまり、当該回転電機１によれば、軸方向一方側における第１ガイド部５５による空気の流れを軸方向他方側へ案内する働きに加え、軸方向他方側に位置する各第２吸気口６４を介した空気の吸い込みを行うことによって、軸方向一方側における高温空気の還流を、より確実に抑制することができる。

ここで、インバータユニット８０は、回転電機１を駆動する際に、回転電機１に対する電力制御を行う。当該インバータユニット８０においては、回転電機１に対する電力制御に伴って熱が生じ、当該熱は、複数の板状フィン８１及び複数のピン状フィン８２を介して、インバータユニット８０の周囲に放熱される。従って、当該回転電機１においては、第１カバー５０とインバータユニット８０との間に位置する空気が、インバータユニット８０から放熱された熱によって温められる（図１参照）。

上述したように、当該回転電機１によれば、軸方向一方側における第１ガイド部５５による空気の流れを軸方向他方側へ案内する働きに加え、軸方向他方側に位置する各第２吸気口６４を介した空気の吸い込みを行うことによって、軸方向一方側における高温空気の還流を、より確実に抑制することができ、もって、インバータユニット８０に対する熱の影響を低減することができる。

更に、当該回転電機１によれば、第１ファン部材２０及び第２ファン部材２５の回転による空気の流れは、軸方向一方側から軸方向他方側へ向かっている為、インバータユニット８０周囲の空気を、回転電機１を介して、軸方向他方側に移動させることができる。即ち、当該回転電機１によれば、回転電機１に対する電力制御に伴って熱が生じ、インバータユニット８０周囲の温度が上昇した場合でも、インバータユニット８０周囲の空気を、軸方向他方側に移動させることによって、インバータユニット８０に対する熱の影響を低減することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る回転電機１は、ロータ１０と、ステータ３０とを、ハウジング４０内部に収容している。軸方向一方側のハウジング４０（即ち、第１カバー５０）内部において、第１ファン部材２０がロータ１０の軸方向端面に配設されており、軸方向他方側のハウジング４０（即ち、第２カバー６０）内部においては、第２ファン部材２５がロータ１０の軸方向端面に配設されている。軸方向一方側において、第１ファン部材２０がロータ１０と共に回転すると、第１カバー５０外部に位置する冷媒としての空気は、第１カバー５０の端面５１に形成された第１吸気口５３を介して、第１カバー５０内部に吸入され、第１カバー５０内部のロータ１０やステータ３０を冷却する。ロータ１０等の冷却に伴い温度が上昇した空気は、第１ファン部材２０の回転によって、第１カバー５０の周面５２に形成された各第１排気口５４から、第１カバー５０外部へと排出される。この時、各第１排気口５４に対しては、第１ガイド部５５が夫々形成されている為、第１排気口５４から排出された空気の流れは、軸方向他方側に向かうように案内される。

一方、軸方向他方側において、第２ファン部材２５がロータ１０と共に回転すると、第２カバー６０周囲の空気は、第２カバー６０の周面６２に形成された各第２吸気口６４を介して、第２カバー６０内部に吸入され、第２カバー６０内部のロータ１０やステータ３０を冷却する。ロータ１０等の冷却に伴い温度が上昇した空気は、第２ファン部材２５の回転によって、第２カバー６０の端面６１に形成された各第２排気口６３から、第２カバー６０の軸方向他方側へと排出される。

即ち、当該回転電機１によれば、各第１ガイド部５５によって軸方向一方側から軸方向他方側へ案内された空気は、第２ファン部材２５の回転に伴い、各第２吸気口６４を介して、第２カバー６０内部へ吸い込まれるため、軸方向一方側から軸方向他方側への流れを強めることができる。従って、当該回転電機１によれば、軸方向一方側（即ち、第１カバー５０側）における空気の還流を抑制することができ、もって、回転電機１全体に対する冷却効率を向上させ得る。

又、当該回転電機１においては、ハウジング４０の軸方向他方側を構成する第２カバー６０において、第２ガイド部６５が各第２吸気口６４に対して夫々形成されており、前記各第１排気口５４から排出された空気の流れを、各第２吸気口６４を介して、前記第２カバー６０内部へ案内する。即ち、当該回転電機１によれば、各第２吸気口６４に対して第２ガイド部６５を夫々形成することによって、各第１ガイド部５５によって、軸方向一方側から軸方向他方側へ向かうように流れる空気を、より円滑に各第２吸気口６４へ導くことができる為、軸方向一方側における空気の還流を、より効率よく抑制することができ、もって、回転電機１全体に対する冷却効率を向上させ得る。

図４、図５に示すように、各第２吸気口６４は、周方向に関して、第１カバー５０における各第１排気口５４の形成位置と一致する位置で、第２カバー６０における周面６２に形成されている。即ち、各第２吸気口６４は、各第１排気口５４から排出され、各第１ガイド部５５によって軸方向一方側から軸方向他方側へ案内された空気の流れの下流側に位置する（図１参照）。この結果、当該回転電機１によれば、各第１排気口５４及び各第１ガイド部５５を経た空気を、各第２吸気口６４を介して、第２カバー６０内部へ効率よく導くことができるので、第１カバー５０側における空気の還流を、更に効率よく抑制することができ、もって、回転電機１全体に対する冷却効率を向上させ得る。

図１に示すように、第１カバー５０における前記軸方向一方側には、電力制御装置としてのインバータユニット８０が配設されており、当該インバータユニット８０は、前記回転電機１の動作及び前記回転電機１の出力電力を制御すると共に、熱に弱いという特性を有している。この点、当該回転電機１によれば、第１カバー５０側における空気の還流を抑制することができ、インバータユニット８０周辺の温度上昇を緩和し、もって、インバータユニット８０に対する熱の影響を低減し得る。

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用していたが、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、本発明に係る回転電機を、ＩＰＭモータに適応することができる。

上述した実施形態においては、第１カバー５０における第１吸気口５３及び第１排気口５４、第２カバー６０における第２排気口６３及び第２吸気口６４は、それぞれ３カ所に形成していたが、この態様に限定されるものではなく、その数は適宜変更することができる。又、第１吸気口５３、第１排気口５４、第２排気口６３、第２吸気口６４が全て同じ数で形成されている必要はなく、例えば、第１カバー５０において、第１吸気口５３と、第１排気口５４が異なる数で形成されていてもよい。

又、第１カバー５０における第１ガイド部５５の形状や、第２カバー６０における第２ガイド部６５の形状は、上述した実施形態における形状に限定されるものではない。第１ガイド部５５、第２ガイド部６５の形状は、冷媒としての空気の流れを所望の方向（例えば、軸方向他方側へ向かう方向や、第２カバー６０内部へ向かう方向）に変更可能な形状であれば、種々の態様を採用し得る。
又、第２ガイド部６５を省略してもよい。即ち、第２ファン部材２５によって、第２吸気口６４から冷媒の空気を吸い込めれば、種々の構成を採用し得る。
又、上述した実施形態においては、ハウジング４０は、筒状の筐体であるステータ固定部４５を有していたが、ステータ固定部４５を省略した構成とすることも可能である。この場合、ハウジングとしての第１カバー５０と第２カバー６０によって、ステータコア３１を軸方向に挟持することで、回転電機１を構成することも可能である。

更に、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。

１ 回転電機
１０ ロータ
１５ 回転軸
２０ 第１ファン部材
２５ 第２ファン部材
３０ ステータ
３１ ステータコア
３２ コイルエンド部
４０ ハウジング
５０ 第１カバー
５３ 第１吸気口
５４ 第１排気口
５５ 第１ガイド部
６０ 第２カバー
６３ 第２排気口
６４ 第２吸気口
６５ 第２ガイド部
８０ インバータユニット

Claims (4)

1. 回転可能に配設された回転軸に対して固設され、前記回転軸と共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及び、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、
   前記回転軸の軸方向一方側の前記ハウジング内部において、前記ロータの軸方向端面に配設され、前記回転軸を中心として回転することで冷媒の流れを発生させる第１ファン部材と、
   前記回転軸の軸方向他方側の前記ハウジング内部において、前記ロータの軸方向端面に配設され、前記回転軸を中心として回転することで冷媒の流れを発生させる第２ファン部材と、を有し、
   前記ハウジングは、
   前記軸方向一方側における端面に形成され、前記第１ファン部材の回転によって、前記ハウジング外部の冷媒が吸い込まれる第１吸入口と、
   前記軸方向一方側における周面に形成され、前記第１ファン部材の回転によって、前記ハウジング内部の冷媒が排出される第１排出口と、
   前記第１排出口に対して形成されて、前記第１排出口から排出された冷媒の流れを、前記軸方向他方側へ案内する第１ガイド部と、
   前記軸方向他方側における周面に形成され、前記第２ファン部材の回転によって、前記軸方向一方からの冷媒が吸い込まれる第２吸入口と、
   前記軸方向他方側における端面に形成され、前記第２ファン部材の回転によって、前記ハウジング内部の冷媒が排出される第２排出口と、を有する
   ことを特徴とする回転電機。
2. 請求項１記載の回転電機であって、
   前記ハウジングは、
   前記軸方向他方側において前記第２吸入口に対して形成され、前記第１排出口から排出された冷媒の流れを、前記第２吸入口を介して、前記ハウジング内部へ案内する第２ガイド部と、を有する
   ことを特徴とする回転電機。
3. 請求項１又は請求項２記載の回転電機であって、
   前記第２吸入口は、
   前記ロータの周方向に関して、前記軸方向一方側における前記第１排出口の形成位置と一致する位置で、前記軸方向他方側における前記ハウジングの周面に形成されている
   ことを特徴とする回転電機。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載の回転電機であって、
   前記ハウジングにおける前記軸方向一方側には、
   前記回転電機の動作及び前記回転電機の出力電力を制御する電力制御装置が配設されている
   ことを特徴とする回転電機。

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