JP4469670B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、回転子から飛散される冷却液体により固定子を冷却するようにした回転電機に関する。

回転電機の回転子としては、電磁鋼板をプレス機により打抜き形成してなる多数枚の鉄心抜板を積層して回転子鉄心を形成し、この回転子鉄心の軸方向の両端面に端板を配設し、これらの中央部に回転子軸を挿通固定した構成が一般的である（例えば特許文献１参照）。
特開平５−２１９６６９号公報

上述したような回転子を利用して固定子の冷却を行なう従来例を図５に示す。
図５において、固定子１００は、固定子鉄心１０１にスロット絶縁紙１０２を介して固定子巻線１０３を巻装してなるもので、その界磁空間に回転子１０４が配置されている。回転子１０４は、多数枚の鉄心抜板（電磁鋼板）を積層してなる回転子鉄心１０５の軸方向の両端面に端板１０６を配置し、これらの中央部に中空状の回転子軸１０７を挿通固定した構成である。そして、回転子軸１０７と、回転子鉄心１０５および端板１０６間とには、案内路１０８が形成されており、この案内路１０８は、回転子軸１０７の中空部を端板１０６の外周側の外面側に連通させるようになっている。

しかして、回転子軸１０７の中空部内には冷却液体たる冷却油が供給されるようになっており、固定子１００の固定子巻線１０３に通電されて回転子１０４が回転されると、冷却油が、図中矢印で示すように、回転遠心力により案内路１０８を通って端板１０６の外面に至り、その外面に沿って外周側に流動して固定子巻線１０３の端部（コイルエンド部）１０３ａに向け噴射飛散される。これにより、固定子１００特に回転子巻線１０３が冷却される。この場合、冷却油による冷却能力は、回転子１０４の回転による遠心力に依存し、回転数が高いほど遠心力が増加し、飛散する冷却油の噴射能力も増加する。

ところで、回転子鉄心１０５を構成する鉄心抜板は、プレス機による打ち抜き歪みによりその表面に凹凸が存在するものであり、このため、固定子鉄心１０５と端板１０６との間に隙間が生じ、案内路１０８を回転遠心力により外周部方向に案内された冷却油の一部がその隙間を通って外周から矢印ａ方向に噴射飛散する。このため、飛散した冷却油がスロット絶縁紙１０２或いはこのスロット絶縁紙１０２の開口部に位置する楔絶縁紙に衝突して、これらの絶縁紙を摩耗、損傷し、固定子巻線１０３の絶縁を低下させる不具合があった。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転子から飛散される冷却液体による固定子巻線の絶縁の低下を防止することができる回転電機を提供することにある。

請求項１の発明は、固定子巻線を有する固定子と、この固定子の界磁空間に配置された回転子とを具備してなり、前記回転子は、電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心と、前記回転子鉄心の軸方向の両端面に配置された端板と、これらの端板及び回転子鉄心の中央部に挿通固定された中空状の回転子軸と、この回転子軸及び前記回転子鉄心と端板との間に設けられ、その回転子軸内に供給された冷却液体を回転遠心力により前記端板の外周側の外面側に案内して前記固定子巻線の端部に向け飛散させる案内路と、前記端板に設けられ、その端板と前記回転子鉄心との間の外周を覆う遮蔽部と、を備えて構成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、回転子の回転子軸の中空部に供給された冷却液体は、その回転子の回転にともなって案内路を案内されて端板の外周側の外面側に至り、その外面に沿って外周方向に流動して固定子巻線の端部に向け飛散される。そして、案内路によって案内された冷却液体の一部は、回転子鉄心と端板との間の隙間を通って外周側に流通するが、前記端板にはその端板と前記固定子鉄心との間の外周を覆う遮蔽部が設けられているので、外周側に流通した冷却液体が外周から飛散することを防止できる。

本発明によれば、冷却液体が回転子鉄心と端板との間の隙間の外周から飛散することが防止されるので、回転子から飛散される冷却液体による固定子巻線の絶縁の低下を防止することができる、という効果を奏する。

（第１の実施例）
以下、本発明の第１の実施例について、図１を参照しながら説明する。
図１において、回転子１は、電磁鋼板（珪素鋼板）をプレス機により打抜き形成した円環状の多数枚の鉄心抜板を積層してなる回転子鉄心２を有する。回転子鉄心２の外周部には、図示はしないが、複数個の永久磁石（磁極）が等角度を存して埋設されている。そして、回転子鉄心２の軸方向の両端面には、円環状の端板３、４が配置されている。回転子軸５は中空状をなすもので、その一方の端部（左端部）の外周には、鍔部６が一体に形成されている。

ここで、回転子軸５に回転子鉄心２、端板３および４を組み込み固定する手順について述べる。まず、回転子軸５に一方の端板３をその他方の端部（右端部）側から嵌め込んで鍔部６に当接するまで移動させる。次に、回転子軸５に回転子鉄心２を嵌め込んでその左端部が端板３に当接するまで移動させる。そして、回転子軸５の右端部に他方の端板４を嵌め込んだ後、回転子軸５に締結部材例えばナット７を螺合させて締め付け、以て、回転子１の組立てを完了する。

さて、端板３および４の回転子鉄心２の軸方向の両端面と接する面部には、内周から外周側に延びる円形の環状凹部３ａおよび４ａが形成されている。また、端板３および４の外周部には、環状凹部３ａおよび４ａを外部に連通させる複数個例えば８個の流出孔３ｂおよび４ｂが形成されている。そして、回転子軸５には、その回転子軸５の中空部内を前記環状凹部３ａおよび４ａに連通させる各複数個例えば８個の導入孔５ａおよび５ｂが形成されている。従って、導入孔５ａ及び５ｂと、環状凹部３ａおよび４ａと、並びに、流出孔３ｂおよび４ｂとは、回転子鉄心２の端板３および４と接する最外側の鉄心抜板（電磁鋼板）２ａおよび２ｂとともに、回転子軸５の中空部を端板３および４の外周側の外面側に連通させる案内路８および９を構成する。

固定子１０は、円環状の多数枚の電磁鋼板を積層してなる固定子鉄心１１と、この固定子鉄心１１の図示しないスロット内にスロット絶縁紙１２を介して収納して巻装された固定子巻線１３とを備えて構成されている。なお、スロット絶縁紙１２の開口部には、楔絶縁紙（図示せず）が配設されている。そして、回転子１は、固定子１０の界磁空間に配置されて、その回転子軸５が図示しない軸受部に支承されるようになっており、以て、永久磁石式回転電機１４が構成される。

しかして、前記端板３および４の外周部には、遮蔽部としての環状の鍔部１５および１６が一体に形成されており、これらの鍔部１５および１６は、回転子鉄心２の最外側の鉄心抜板２ａおよび２ｂと次の鉄心抜板２ｃおよび２ｄの外周を覆うようになっている。これにより、端板３および４の鍔部１５および１６は、端板３および４とこれらに接する鉄心抜板２ａおよび２ｂとの間の（隙間の）外周を完全に覆うようになる。

次に、本実施例の作用につき説明する。
この実施例の永久磁石式回転電機１４は、例えば、電気自動車（ハイブリットカーを含む）の駆動電動機として用いられるもので、高速回転で運転されるようになっており、図示はしないが、冷却液体たる冷却油が貯溜されたケース内に収納されており、運転中は、その冷却油を汲み上げるポンプにより回転子軸５の中空部内に冷却油が供給されるようになっている。従って、固定子１０の固定子巻線１３に通電されて回転子１が回転すると、回転子軸５の中空部内に供給された冷却油が、回転遠心力により矢印で示すように、案内路８および９を案内される。具体的には、冷却油は、導入孔５ａおよび５ｂから環状凹部３ａおよび４ａ内に導入され、環状凹部３ａおよび４ａ内を外周部側に案内され、更に、流出孔３ｂおよび４ｂを端板３および４の外面側に案内される。そして、冷却油は、端板３および４の外面に沿って外周方向に流動して固定機巻線１３の端部（コイルエンド部）１３ａに向けて噴射飛散される。

この場合、端板３および４の環状凹部３ａおよび４ａ内を外周部側に案内される冷却油の一部は、端板３および４を鉄心抜板２ａおよび２ｂとの間の隙間を通って外周側に至るが、その外周側に鍔部１５および１６が存在するので、冷却油が上記隙間の外周から噴射飛散することが阻止される。

このような本実施例によれば、回転子１の回転により冷却油を案内路８および９により外周側に案内して固定子巻線１３の端部１３ａに向けて噴射飛散させるようにしたので、固定子１０特に固定子巻線１３を良好に冷却することができる。この場合、回転子鉄心２と端板３および４との間に隙間があったとしても端板３および４には鍔部１５および１６が設けられているので、環状凹部３ａおよび４ａを外周側に案内される冷却油がその外周から飛散することが阻止される。従って、従来とは異なり、環状凹部３ａおよび４ａを外周側に案内される冷却油の一部ががその外周から噴射飛散してスロット絶縁紙１２或いはこのスロット絶縁紙１２の開口部に設けられた楔絶縁紙に衝突してこれらを摩耗、損傷させるというようなことはなく、絶縁紙の摩耗、損傷による固定子巻線１３の絶縁の低下を防止することができる。

（第２の実施例）
図２は本発明の第２の実施例であり、図１と同一部分には同一符号を付して示し、以下異なる部分について説明する。
この第２の実施例では、端板３および４には、第１の実施例のような鍔部１５および１６は設けられておらず、代わりに、回転子鉄心２の鉄心抜板２ａおよび２ｂと端板３および４との外周部間にシール部材としてのＯリング１７および１８が介在して設けられている。なお、図２では明確ではないが、鉄心抜板２ａおよび２ｂと端板３および４とには、Ｏリング１７および１８を保持するＯリング溝が形成されている。

このような第２の実施例においては、回転子鉄心２と端板３および４との間に隙間があったとしても鉄心抜板２ａおよび２ｂと端板３および４との外周部間にＯリング１７および１８が設けられているので、案内路８および９を外周側に案内される冷却油がその外周から飛散することが阻止される。従って、この第２の実施例によっても、上記第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施例）
図３は本発明の第３の実施例であり、図１と同一部分には同一符号を付して示し、以下異なる部分について説明する。
この第３の実施例では、端板３および４には、第１の実施例のような鍔部１５および１６は設けられておらず、代わりに、回転子鉄心２の鉄心抜板２ａおよび２ｂと端板３および４との間にシール部材としてのシート材１９および２０が介在して設けられている。なお、これらのシート材１９および２０は、鉄心抜板２ａ、２ｂおよび端板３、４と同一形状および同一大きさに設定されている。

このような第３の実施例においては、回転子鉄心２と端板３および４との間に隙間があったとしても鉄心抜板２ａおよび２ｂと端板３および４との間にシート材１９および２０が設けられているので、案内路８および９を外周側に案内される冷却油がその外周から飛散することが阻止される。従って、この第３の実施例によっても、上記第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

（第４の実施例）
図４は本発明の第４の実施例であり、図１と同一部分には同一符号を付して示し、以下異なる部分について説明する。
この第４の実施例では、端板３および４には、第１の実施例のような鍔部１５および１６は設けられておらず、代わりに、回転子鉄心２の鉄心抜板２ａおよび２ｂと端板３および４との外周部間がシール部材としての接着剤２１び２２により接着されている。

このような第４の実施例においては、回転子鉄心２と端板３および４との間に隙間があったとしても鉄心抜板２ａおよび２ｂと端板３および４との外周部間が接着剤２１び２２により接着されているので、案内路８および９を外周側に案内される冷却油がその外周から飛散することが阻止される。従って、この第４の実施例によっても、上記第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は上記しかつ図面に示す実施例にのみ限定されるものではなく、例えば、永久磁石式回転電機に限らず回転電機全般に適用できるなど、要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施し得ることは勿論である。

本発明の第１の実施例を示す縦断面図 本発明の第２の実施例を示す縦断面図 本発明の第３の実施例を示す縦断面図 本発明の第４の実施例を示す縦断面図 従来例を示す縦断面図

符号の説明

図面中、１は回転子、２は回転子鉄心、２ａおよび２ｂは鉄心抜板（電磁鋼板）、３および４は端板、５は回転子軸、８および９は案内路、１０は固定子、１１固定子鉄心、１２はスロット絶縁紙、１３は固定子巻線、１３ａは端部、１４は永久磁石式回転電機、１５および１６は鍔部（遮蔽部）、１７および１８はＯリング（シール部材）、１９および２０はシート材（シール部材）、２１および２２は接着剤（シール部材）を示す。

Claims (1)

1. 固定子巻線を有する固定子と、この固定子の界磁空間に配置された回転子とを具備してなり、
   前記回転子は、
   電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心と、
   前記回転子鉄心の軸方向の両端面に配置された端板と、
   これらの端板及び回転子鉄心の中央部に挿通固定された中空状の回転子軸と、
   この回転子軸及び前記回転子鉄心と端板との間に設けられ、その回転子軸内に供給された冷却液体を回転遠心力により前記端板の外周側の外面側に案内して前記固定子巻線の端部に向け飛散させる案内路と、
   前記端板に設けられ、その端板と前記回転子鉄心との間の外周を覆う遮蔽部と、
   を備えて構成されていることを特徴とする回転電機。

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