KR20200112621A

KR20200112621A - 회전 전기

Info

Publication number: KR20200112621A
Application number: KR1020190130539A
Authority: KR
Inventors: 다카후미 나카하마; 사토루 무라카미; 게이 야스무로
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바; 도시바 인프라 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-10-21
Publication date: 2020-10-05
Also published as: CN111725927B; EP3713048A1; JP7183087B2; JP2020156201A; KR102243780B1; CN111725927A

Abstract

회전자를 효과적으로 냉각할 수 있는 회전 전기를 제공한다.
회전 전기(1)는, 고정자(12)와, 복수의 매립 구멍을 갖는 회전자 철심(24)과, 복수의 영구 자석(26)과, 제1 엔드 플레이트(2)와, 제2 엔드 플레이트(5)를 갖는 회전자(14)를 구비한다. 상기 매립 구멍은, 장전 영역과, 외주측 공극 영역(34c)과, 내주측 공극 영역(34b)을 포함한다. 제1 엔드 플레이트(2)의 제1 가이드 홈(G1)은, 하나 혹은 복수의 외주측 공극 영역(34c) 및 하나 혹은 복수의 내주측 공극 영역(34b)을 덮고 있다. 제2 엔드 플레이트(5)는, 제1 엔드 플레이트(2)가 덮은 모든 외주측 공극 영역(34c) 및 모든 내주측 공극 영역(34b)을 노출시키고 있다.

Description

회전 전기{ROTARY MACHINE}

본 발명의 실시 형태는, 회전 전기에 관한 것이다.

근년, 영구 자석의 눈부신 연구 개발에 의해, 고자기 에너지곱의 영구 자석이 개발되고, 이와 같은 영구 자석을 사용한 영구 자석형 회전 전기가 전철이나 자동차의 전동기 혹은 발전기로서 적용되고 있다. 통상, 영구 자석형 회전 전기는, 원통형 고정자와, 이 고정자의 내측에 회전 가능하게 지지된 원기둥 형상의 회전자를 구비하고 있다. 회전자는, 회전자 철심과, 이 회전자 철심 내에 매립된 복수의 영구 자석을 구비하고 있다.

이러한 가운데, 회전자를 냉각하기 위한 다양한 구조의 회전 전기가 검토되고 있다. 이러한 것으로서, 일본 공개 특허 공보, 특허 공개 제2013-42596호 공보(이하, 특허문헌 1이라고 함) 및 동일하게 일본 공개 특허 공보, 특허 공개 제2011-211862호 공보(이하, 특허문헌 2라고 함)가 있다.

본 실시 형태는, 회전자를 효과적으로 냉각할 수 있는 회전 전기를 제공한다.

일 실시 형태에 관한 회전 전기는,

고정자 철심 및 코일을 갖는 고정자와, 중심 축선과, 제1 단부면과, 상기 중심 축선에 평행한 방향에 있어서 상기 제1 단부면과는 반대측의 제2 단부면과, 각각 상기 제1 단부면으로부터 상기 제2 단부면까지 관통한 복수의 매립 구멍을 갖는 회전자 철심과, 복수의 영구 자석과, 상기 제1 단부면과 대향한 제1 엔드 플레이트와, 상기 제2 단부면과 대향한 제2 엔드 플레이트를 갖고, 상기 중심 축선의 둘레로 상기 고정자에 대하여 회전 가능하게 마련된 회전자를 구비하고, 각각의 상기 매립 구멍은, 상기 복수의 영구 자석 중 대응하는 영구 자석이 장전된 장전 영역과, 상기 매립 구멍의 전체 길이에 걸쳐 연장되고 상기 장전 영역으로부터 연속하여 마련되며 상기 영구 자석을 노출시키는 외주측 공극 영역과, 상기 매립 구멍의 전체 길이에 걸쳐 연장되고 상기 장전 영역으로부터 연속하여 마련되며 상기 영구 자석을 노출시키는 내주측 공극 영역을 포함하고, 상기 제1 엔드 플레이트는, 각각 하나 혹은 복수의 상기 외주측 공극 영역 및 하나 혹은 복수의 상기 내주측 공극 영역을 덮고 상기 제1 단부면과의 사이에 공기를 안내하는 공간을 형성하는 하나 또는 복수의 제1 가이드 홈을 갖고, 상기 제2 엔드 플레이트는, 상기 제1 엔드 플레이트가 덮은 모든 상기 외주측 공극 영역 및 모든 상기 내주측 공극 영역을 노출시키고 있다.

도 1은 일 실시 형태의 실시예 1에 관한 회전 전기를 도시하는 단면도.
도 2는 도 1의 회전자를 선 II-II를 따라서 도시하는 단면도.
도 3은 도 1에 도시한 회전자의 변형예를 도시하는 단면도.
도 4는 상기 실시 형태의 실시예 2에 관한 회전 전기의 회전자를 도시하는 단면도.
도 5는 상기 실시 형태의 실시예 3에 관한 회전 전기의 회전자를 도시하는 단면도.
도 6은 도 5의 회전자를 선 VI-VI를 따라서 도시하는 단면도.
도 7은 상기 실시 형태의 실시예 4에 관한 회전 전기의 회전자를 도시하는 단면도.
도 8은 상기 실시 형태의 실시예 5에 관한 회전 전기의 회전자를 도시하는 단면도.
도 9는 도 8의 회전자를 선 IX-IX를 따라서 도시하는 단면도.
도 10은 도 8의 회전자를 선 X-X를 따라서 도시하는 단면도.
도 11은 상기 실시 형태의 실시예 6에 관한 회전 전기의 회전자를 도시하는 단면도.
도 12는 상기 실시예 6에 관한 회전 전기의 회전자를 도시하는 다른 단면도.
도 13은 상기 실시 형태의 실시예 7에 관한 회전 전기의 회전자를 도시하는 단면도.
도 14는 상기 실시 형태의 실시예 8에 관한 회전 전기의 회전자를 도시하는 단면도.

이하에, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 개시는 어디까지나 일례에 지나지 않고, 당업자에게 있어서, 발명의 취지를 유지한 적의 변경에 대하여 용이하게 상도할 수 있는 것에 대해서는, 당연히 본 발명의 범위에 함유되는 것이다.

또한, 도면은 설명을 보다 명확하게 하기 위해, 실제의 양태에 비해, 각 부의 폭, 두께, 형상 등에 대하여 모식적으로 도시되는 경우가 있지만, 어디까지나 일례이며, 본 발명의 해석을 한정하는 것은 아니다.

또한, 본 명세서와 각 도면에 있어서, 기출 도면에 관하여 전술한 것과 마찬가지의 요소에는, 동일한 부호를 붙이고, 상세한 설명을 적절히 생략하는 경우가 있다.

본 실시 형태에 있어서, 회전 전기(1)에 대하여 설명한다. 회전 전기(1)는, 매립 자석 동기 모터이다. 회전 전기(1)는, 예를 들어 하이브리드 자동차(HEV)나 전기 자동차(EV)에 있어서, 구동 모터 혹은 발전기에 적합하게 적용된다. 이하에, 본 실시 형태의 각 실시예에 대하여 설명한다.

(실시예 1)

먼저, 실시예 1에 관한 회전 전기(1)에 대하여 설명한다.

도 1은 본 실시예 1에 관한 회전 전기(1)를 도시하는 단면도이다. 도 2는 도 1의 회전자(14)를 선 II-II를 따라서 도시하는 단면도이다. 도 2에 있어서, 회전자 철심(24) 및 영구 자석(26)은 단부면을 도시하고, 회전축(22) 및 제1 엔드 플레이트(2)는 단면을 도시하고 있다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예 1의 회전 전기(1)는, 영구 자석형 회전 전기로서 구성되어 있다. 회전 전기(1)는, 고정자(12)와, 회전자(14)와, 회전자(14)의 일부 및 고정자(12)를 수용하는 하우징(6)과, 하우징(6)에 고정되는 커버(7)를 구비하고 있다. 회전자(14)는, 고정자(12)의 내측에 위치하고, 중심 축선 C의 둘레로 회전 가능하게 지지되며, 또한 고정자(12)와 동축적으로 지지되어 있다.

고정자(12)는 원통형 고정자 철심(16)과, 고정자 철심(16)에 장착된 코일(고정자 코일)(18)과, 절연지(25)를 구비하고 있다. 고정자 철심(16)은, 자성재, 예를 들어 규소강 등의 원환형 전자 강판(16a)을 다수매, 동심형으로 적층한 적층체로서 구성되어 있다. 고정자 철심(16)은, 중심 축선 C를 갖고 있다. 또한, 중심 축선 C에 평행한 방향에 있어서, 고정자 철심(16)은, 일단에 위치하는 제1 단부면(16b)과, 제1 단부면(16b)과는 반대측의 타단에 위치하는 제2 단부면(16c)을 갖고 있다.

코일(18)에는 절연지(25)가 권취되고, 코일(18)은 절연지(25)와 함께 고정자 철심(16)에 장착 설치되어 있다. 절연지(25)는, 코일(18)을 외부로부터 전기적으로 절연하여, 코일(18)을 물리적으로 보호하고 있다. 코일(18)은, 코일 엔드(18a, 18b)를 갖고 있다. 코일 엔드(18a, 18b)는, 중심 축선 C에 평행한 방향으로 고정자 철심(16)의 양측으로부터 돌출되어, 고정자 철심(16)의 외측에 노출되어 있다. 여기에서는, 코일 엔드(18a)는, 제1 단부면(16b)과 대향하고, 코일 엔드(18b)는 제2 단부면(16c)과 대향하고 있다. 코일 엔드(18a, 18b) 중, 고정자 철심(16)측의 단부는, 절연지(25)로 덮여 있다.

하우징(6)은, 대략 원통형 내주면(6a)을 갖고 있다. 고정자(12)는, 하우징(6)에 고정되어 있다.

회전자(14)는, 고정자(12)보다 중심 축선 C측에 위치하고 있다. 회전자(14)는, 고정자(12)와의 사이에 약간의 간극(에어 갭)을 두고 배치되며, 고정자(12)의 내측에 회전 가능하게 또한 고정자(12)와 동축적으로 지지되어 있다. 회전자(14)는, 회전축(22)과, 원통 형상의 회전자 철심(24)과, 회전자 철심(24)에 매설된 복수의 영구 자석(26)과, 원통 형상의 제1 엔드 플레이트(2)와, 원통 형상의 제2 엔드 플레이트(5)와, 와셔(3)와, 너트(4)를 구비하고 있다.

회전축(22)은, 중심 축선 C에 평행한 방향으로 연장되며, 회전자 철심(24)과 동축적으로 마련되어 있다. 회전축(22)에는, 베어링(8 및 9)이 설치되어 있다. 베어링(8 및 9)은, 하우징(6) 및 커버(7)에 의해 고정되어 있다. 회전축(22)은, 베어링(8 및 9)을 통해 회전 가능하게 하우징(6) 및 커버(7)에 지지되어 있다. 또한, 도시한 예는, 회전축(22)을 지지하는 베어링 구조의 일례를 간략적으로 도시한 것이며, 상세한 구조에 관한 설명은 생략한다.

회전축(22)에는, 회전자 철심(24), 제1 엔드 플레이트(2), 및 제2 엔드 플레이트(5)가 고정되어 있다. 본 실시예 1에 있어서, 회전축(22)은, 돌출부(22a)와, 수나사(22b)를 갖고 있다. 돌출부(22a) 및 수나사(22b)는, 회전축(22)의 외주면측에 위치하고, 중심 축선 C에 평행한 방향으로 간격을 두고 위치하고 있다. 돌출부(22a)는, 플랜지부이며, 원환형 형상을 갖고 있다.

제1 엔드 플레이트(2), 회전자 철심(24), 및 제2 엔드 플레이트(5)는, 회전축(22)에 삽입되어 있다. 중심 축선 C에 평행한 방향에 있어서, 제1 엔드 플레이트(2), 회전자 철심(24) 및 제2 엔드 플레이트(5)는, 돌출부(22a)와, 수나사(22b) 사이에 위치하고 있다. 회전자 철심(24)은, 중심 축선 C에 평행한 방향으로 제1 엔드 플레이트(2)와 제2 엔드 플레이트(5) 사이에 끼워져 있다. 너트(4)는, 수나사(22b)에 대응하는 암나사(4a)를 갖고 있다. 암나사(4a)가 수나사(22b)에 나사 결합되고, 너트(4)는 와셔(3)를 통해 제1 엔드 플레이트(2), 회전자 철심(24) 및 제2 엔드 플레이트(5)를 돌출부(22a)에 압박하고 있다. 너트(4)는, 고정 나사로서의 기능을 갖고 있다. 그 때문에, 회전축(22)에 대한 제1 엔드 플레이트(2), 회전자 철심(24), 및 제2 엔드 플레이트(5)의 상대적인 위치는 고정되어 있다.

본 실시예 1에 있어서, 회전축(22)은 통형 형상을 갖고, 내부가 중공으로 형성되어 있다. 통형 회전축(22)을 사용함으로써, 회전자(14)의 경량화를 도모할 수 있다. 단, 본 실시예 1과 달리, 회전축(22)은 중실축이어도 된다.

회전자 철심(24)은, 자성재, 예를 들어 다수매의 원환형 전자 강판(24a)을 갖고 있다. 회전자 철심(24)은, 동심형의 복수의 전자 강판(24a)을 중심 축선 C에 평행한 방향으로 적층한 적층체로서 구성되어 있다. 회전자 철심(24)은, 복수의 매립 구멍(34)을 갖고 있다. 예를 들어, 매립 구멍(34)은, 프레스 가공이 실시된 복수의 전자 강판(24a)을 적층함으로써 형성되어 있다.

각각의 매립 구멍(34)은, 중심 축선 C에 평행한 방향으로 연장되며, 회전자 철심(24)을 관통하고 있다. 각각의 영구 자석(26)은, 중심 축선 C에 평행한 방향으로 연장되며, 대응하는 매립 구멍(34)에 삽입되어 있다. 복수의 영구 자석(26)(복수의 매립 구멍(34))은, 중심 축선 C를 중심으로 하는 둘레 방향으로 배열되어 있다. 예를 들어, 도 2에 도시한 회전자(14)는, 4자극을 갖고, 8개의 영구 자석(26)을 사용하고 있다. 이들 8개의 영구 자석(26)은, 동일 형상 및 동일 사이즈를 갖고 있다. 회전자 철심(24)은, 제1 단부면(24s1)과, 중심 축선 C에 평행한 방향에 있어서 제1 단부면(24s1)과는 반대측의 제2 단부면(24s2)을 갖고 있다.

각각의 매립 구멍(34)은, 제1 단부면(24s1)으로부터 제2 단부면(24s2)까지 관통하고 있다. 각각의 매립 구멍(34)은, 장전 영역(34a)과, 외주측 공극 영역(34c)과, 내주측 공극 영역(34b)을 포함하고 있다. 장전 영역(34a)에는, 복수의 영구 자석(26) 중 대응하는 영구 자석(26)이 장전되어 있다. 또한, 각 영구 자석(26)은, 회전자 철심(24)의 거의 전체 길이에 걸쳐 매립되어 있다.

외주측 공극 영역(34c)은, 매립 구멍(34)의 전체 길이에 걸쳐 연장되고, 장전 영역(34a)으로부터 연속하여 마련되며, 영구 자석(26)을 노출시키고 있다. 내주측 공극 영역(34b)은, 매립 구멍(34)의 전체 길이에 걸쳐 연장되고, 장전 영역(34a)으로부터 연속하여 마련되며, 영구 자석(26)을 노출시키고 있다.

회전자 철심(24)의 반경 방향에 있어서, 중심 축선 C로부터 각각의 외주측 공극 영역(34c)까지의 제1 거리 Ro는 동일하고, 중심 축선 C로부터 각각의 내주측 공극 영역(34b)까지의 제2 거리 Ri는 동일하다. 예를 들어, 제1 거리 Ro는, 중심 축선 C로부터 외주측 공극 영역(34c)의 기하학적인 중심까지의 직선 거리이다. 제2 거리 Ri는, 중심 축선 C로부터 내주측 공극 영역(34b)의 기하학적인 중심까지의 직선 거리이다.

제1 엔드 플레이트(2)는, 제1 단부면(24s1) 및 복수의 영구 자석(26)과 대향하고, 제1 단부면(24s1) 및 복수의 영구 자석(26)을 덮고 있다. 제1 엔드 플레이트(2)는, 제1 단부면(24s1)에 맞닿아 있다.

회전자(14)의 반경 방향에 있어서, 제1 엔드 플레이트(2)의 외주연(2a)은, 매립 구멍(34)의 전체를 넘어 위치하고 있다. 또한, 제1 엔드 플레이트(2)의 외주연(2a)은, 회전자(14)의 반경 방향에 있어서, 회전자 철심(24)의 외주연(24b)의 전방에 위치하고 있거나, 회전자 철심(24)의 외주연(24b)과 동일 원주면 상에 위치하고 있거나 한 쪽이 바람직하다. 어느 것에 있어서도, 제1 엔드 플레이트(2)에 제1 가이드 홈 G1을 형성할 수 있으면 된다.

제1 엔드 플레이트(2)는, 하나 또는 복수의 제1 가이드 홈 G1을 갖고 있다. 각각의 제1 가이드 홈 G1은, 하나 혹은 복수의 외주측 공극 영역(34c) 및 하나 혹은 복수의 내주측 공극 영역(34b)을 덮고, 제1 단부면(24s1)과의 사이에 공기를 안내하는 공간을 형성하고 있다. 본 실시예 1에 있어서, 제1 엔드 플레이트(2)는 복수의 제1 가이드 홈 G1을 갖고, 제1 가이드 홈 G1과 매립 구멍(34)은 동수이다. 각각의 제1 가이드 홈 G1은, 하나의 매립 구멍(34) 및 하나의 영구 자석(26)을 덮고 있다. 그 때문에, 각각의 제1 가이드 홈 G1은, I자형 제1 영역 A1을 갖고, 하나의 외주측 공극 영역(34c), 하나의 내주측 공극 영역(34b), 하나의 장전 영역(34a), 및 하나의 영구 자석(26)을 덮고 있다.

제2 엔드 플레이트(5)는, 제2 단부면(24s2)과 대향하고, 제2 단부면(24s2)을 덮고 있다. 제2 엔드 플레이트(5)는, 제2 단부면(24s2)에 맞닿아 있다. 제2 엔드 플레이트(5)는, 제1 엔드 플레이트(2)가 덮은 모든 외주측 공극 영역(34c) 및 모든 내주측 공극 영역(34b)을 노출시키고 있다. 본 실시예 1에 있어서, 제2 엔드 플레이트(5)는, 외주측 공극 영역(34c) 및 내주측 공극 영역(34b)뿐만 아니라, 모든 장전 영역(34a)(모든 영구 자석(26))도 노출시키고 있다. 제2 엔드 플레이트(5)의 외경은, 제1 엔드 플레이트(2)의 외경보다 작다. 그 때문에, 회전자(14)의 경량화나 제조 비용의 저감에 기여할 수 있다.

상기 회전 전기(1)에 있어서, 코일(18)에 전류를 흘리면, 코일(18)의 주위에 자속이 발생한다. 상기 자속이 회전자(14)의 영구 자석(26)에 작용함으로써, 중심 축선 C를 중심으로 회전자(14)(회전축(22))가 회전한다.

다음에, 외주측 공극 영역(34c)의 내부 및 내주측 공극 영역(34b)의 내부에 공기의 흐름을 형성하기 위한 수단 및 방법에 대하여 설명한다.

회전자(14)가 회전하면, 회전자(14)의 표면에 공기의 흐름이 발생한다. 외주측 공극 영역(34c)의 주위와 내주측 공극 영역(34b)의 주위에 압력이 발생한다. 외주측 공극 영역(34c)의 위치에 있어서의 선회 속도는, 내주측 공극 영역(34b)의 위치에 있어서의 선회 속도를 초과한다. 그 때문에, 제2 단부면(24s2)측에 있어서, 외주측 공극 영역(34c)의 주위에서의 공기의 유속과, 내주측 공극 영역(34b)의 주위에서의 공기의 유속에 차가 발생한다. 상기의 것으로부터, 제2 단부면(24s2)측에 있어서, 외주측 공극 영역(34c)의 주위와 내주측 공극 영역(34b)의 주위 사이에 압력차가 발생하는 것이다.

여기서, 상기 압력차를 ΔP1, 외주측 공극 영역(34c) 및 내주측 공극 영역(34b)의 내부의 공기의 밀도를 ρ, 회전자(14)가 회전할 때의 각속도를 ω라 한다. 그렇게 하면, 압력차 ΔP1을 다음 식으로 나타낼 수 있다.

제1 단부면(24s1)측에 있어서, 외주측 공극 영역(34c) 및 내주측 공극 영역(34b)은, 제1 엔드 플레이트(2)로 덮여 있다. 제1 엔드 플레이트(2)의 제1 가이드 홈 G1은, 외주측 공극 영역(34c)과 내주측 공극 영역(34b) 사이에서 공기를 안내하도록 구성되어 있다.

그 때문에, 회전자(14)가 회전하면, 제2 단부면(24s2)측으로부터 내주측 공극 영역(34b)의 내부에 공기가 유입되고, 제1 가이드 홈 G1 및 외주측 공극 영역(34c)을 공기가 통과하고, 제2 단부면(24s2)측의 외부로 외주측 공극 영역(34c)으로부터 공기가 유출된다. 내주측 공극 영역(34b), 제1 가이드 홈 G1, 및 외주측 공극 영역(34c)에 공기의 흐름을 형성할 수 있다. 내주측 공극 영역(34b) 및 외주측 공극 영역(34c)에 노출되는 영구 자석(26)을 바로 공랭할 수 있다. 또한, 내주측 공극 영역(34b) 및 외주측 공극 영역(34c)에 있어서 회전자 철심(24)을 바로 공랭할 수 있어, 영구 자석(26)을 간접적으로 냉각할 수 있다. 이에 의해, 영구 자석(26)의 온도를 저감시킬 수 있다.

또한, 제1 가이드 홈 G1과 제1 단부면(24s1) 사이에 형성되는 공간의 통풍 단면적은, 다양하게 조정 가능하다. 예를 들어, 상기 통풍 단면적을 축소함으로써, 상기 공간에 있어서의 공기의 유량을 감소시킬 수 있어, 회전 전기(1)의 기계손 즉 풍손을 저감할 수 있다. 한편, 상기 통풍 단면적을 확대함으로써, 상기 공간에 있어서의 공기의 유량을 증가시킬 수 있어, 영구 자석(26)을 한층 더 냉각할 수 있다.

(변형예)

다음에, 도 1에 도시한 회전자(14)의 변형예에 대하여 설명한다.

도 3은 도 1에 도시한 회전자(14)의 변형예를 도시하는 단면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 변형예에 있어서, 제2 엔드 플레이트(5)의 형상에 관하여 상기 실시예 1과 상이하다. 제2 엔드 플레이트(5)는, 상기 실시예 1의 제2 엔드 플레이트(5)보다 큰 외경을 갖고 있다. 회전자(14)의 반경 방향에 있어서, 제2 엔드 플레이트(5)의 외주연(5a)은, 매립 구멍(34)의 전체(외주측 공극 영역(34c)의 전체)를 넘어 위치하고 있다. 또한, 제2 엔드 플레이트(5)의 외주연(5a)은, 회전자(14)의 반경 방향에 있어서, 회전자 철심(24)의 외주연(24b)의 전방에 위치하고 있거나, 회전자 철심(24)의 외주연(24b)과 동일 원주면 상에 위치하고 있거나 한 쪽이 바람직하다. 어느 것에 있어서도, 제2 엔드 플레이트(5)에 제2 관통부 h2를 형성할 수 있으면 된다.

제2 엔드 플레이트(5)는, 제2 단부면(24s2)과 대향하고, 제2 단부면(24s2)을 덮고, 제2 단부면(24s2)에 맞닿아 있다. 본 변형예에 있어서, 제2 엔드 플레이트(5)는, 영구 자석(26)과 대향하고 있다. 제2 엔드 플레이트(5)는, 영구 자석(26)에 맞닿아도 된다. 제2 엔드 플레이트(5)는, 복수의 제2 관통부 h2를 갖고 있다. 복수의 제2 관통부 h2는, 제1 엔드 플레이트(2)가 덮은 모든 외주측 공극 영역(34c) 및 모든 내주측 공극 영역(34b)에 일대일로 연결되어 있다. 각각의 제2 관통부 h2는, 외주측 공극 영역(34c) 또는 내주측 공극 영역(34b)을 노출시키고 있다.

변형예의 제2 엔드 플레이트(5)를 사용해도, 내주측 공극 영역(34b), 제1 가이드 홈 G1 및 외주측 공극 영역(34c)에 공기의 흐름을 형성할 수 있어, 영구 자석(26)의 냉각에 기여할 수 있다.

(실시예 2)

다음에, 실시예 2에 관한 회전 전기(1)에 대하여 설명한다. 도 4는 본 실시예 2에 관한 회전 전기(1)의 회전자(14)를 도시하는 단면도이다. 도 4에 있어서, 회전자 철심(24) 및 영구 자석(26)은 단부면을 도시하고, 회전축(22) 및 제1 엔드 플레이트(2)는 단면을 도시하고 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 실시예 2의 회전 전기(1)는, 제1 가이드 홈 G1의 구성에 관하여, 상기 실시예 1과 상이하다. 각각의 제1 가이드 홈 G1은, 둘레 방향으로 이웃하는 복수의 외주측 공극 영역(34c) 및 둘레 방향으로 이웃하는 복수의 내주측 공극 영역(34b)을 덮고 있다. 본 실시예 2에 있어서, 각각의 제1 가이드 홈 G1은, 둘레 방향으로 이웃하는 2개의 외주측 공극 영역(34c) 및 둘레 방향으로 이웃하는 2개의 내주측 공극 영역(34b)을 덮고 있다.

각각의 제1 가이드 홈 G1은, 한 쌍의 제1 영역 A1과, 둘레 방향으로 연장되며 한 쌍의 제1 영역 A1에 연결된 제2 영역 A2를 갖고 있다. 예를 들어, 제2 영역 A2는, 둘레 방향에 있어서, 2개의 내주측 공극 영역(34b) 사이에 위치하고 있다. 각각의 제1 가이드 홈 G1은, 둘레 방향으로 근접하는 복수의 외주측 공극 영역(34c) 및 둘레 방향으로 근접하는 복수의 내주측 공극 영역(34b)을 한꺼번에 덮을 수 있다.

제1 가이드 홈 G1 중 제2 영역 A2는, 소위 헤더가 되어, 제1 가이드 홈 G1 내에 있어서의 통풍 저항을 작게 할 수 있다. 그 때문에, 제1 가이드 홈 G1은, 통풍 유량을 증가시킬 수 있다. 외주측 공극 영역(34c)의 내부나 내주측 공극 영역(34b)의 내부에 있어서의 공기의 유속을 올릴 수 있기 때문에, 한층 더 영구 자석(26)을 냉각할 수 있다.

또한, 각각의 제1 가이드 홈 G1은, 둘레 방향으로 이웃하는 3개 이상의 외주측 공극 영역(34c) 및 둘레 방향으로 이웃하는 3개 이상의 내주측 공극 영역(34b)을 덮고 있어도 된다.

또는, 복수의 제1 가이드 홈 G1의 하나 이상은, 둘레 방향으로 이웃하는 복수의 외주측 공극 영역(34c) 및 하나의 내주측 공극 영역(34b)을 덮고 있어도 된다. 그 경우, 복수의 제1 가이드 홈 G1의 나머지는, 하나의 외주측 공극 영역(34c) 및 둘레 방향으로 이웃하는 복수의 내주측 공극 영역(34b)을 덮고 있다.

또한, 실시예 2의 회전 전기(1)는, 변형예의 제2 엔드 플레이트(5)를 구비하고 있어도 된다.

(실시예 3)

다음에, 실시예 3에 관한 회전 전기(1)에 대하여 설명한다.

도 5는 본 실시예 3에 관한 회전 전기(1)의 회전자(14)를 도시하는 단면도이다. 도 5에 있어서, 회전자 철심(24) 및 영구 자석(26)은 단부면을 도시하고, 회전축(22) 및 제1 엔드 플레이트(2)는 단면을 도시하고 있다. 도 6은 도 5의 회전자(14)를 선 VI-VI를 따라서 도시하는 단면도이다.

도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 실시예 3의 회전 전기(1)는, 회전자 철심(24) 및 제1 가이드 홈 G1의 구성에 관하여, 상기 실시예 1과 상이하다.

회전자 철심(24)은, 복수의 제1 공극 구멍(30)을 갖고 있다. 제1 공극 구멍(30)은, 중심 축선 C에 평행한 방향으로 연장되며, 제1 단부면(24s1)으로부터 제2 단부면(24s2)까지 회전자 철심(24)을 관통하고 있다. 제1 공극 구멍(30)은, 복수의 내주측 공극 영역(34b)보다 내주측에 위치하고 있다.

제1 공극 구멍(30)은, 원형 단면 형상을 갖고 있다. 단, 제1 공극 구멍(30)은, 삼각형 등의 다각형 단면 형상을 갖고 있어도 된다. 제1 공극 구멍(30)은, 자속을 통과하기 어렵게 하는 플럭스 배리어로서 기능하여, 고정자(12)의 쇄교 자속의 흐름이나 영구 자석(26)의 자속의 흐름을 규제한다. 또한, 제1 공극 구멍(30)을 형성함으로써, 회전자 철심(24)의 경량화를 도모할 수 있다.

복수의 제1 가이드 홈 G1 중 하나 이상의 제1 가이드 홈 G1은, 각각, 적어도 하나의 제1 공극 구멍(30)을 더 덮고 있다. 본 실시예 3에 있어서, 각각의 제1 가이드 홈 G1은, 하나의 제1 공극 구멍(30)을 더 덮고 있다.

각각의 제1 가이드 홈 G1은, 한 쌍의 제1 영역 A1과, 제2 영역 A2와, 제2 영역 A2에 연결되며 제1 공극 구멍(30)을 덮은 제3 영역 A3을 갖고 있다. 예를 들어, 제3 영역 A3은, 제1 공극 구멍(30)과 대향하는 영역으로부터 제2 영역 A2까지 반경 방향으로 연장되어 있다. 각각의 제1 가이드 홈 G1은, 외주측 공극 영역(34c), 내주측 공극 영역(34b), 및 제1 공극 구멍(30)을 한꺼번에 덮을 수 있다. 또한, 제2 엔드 플레이트(5)는, 복수의 제1 공극 구멍(30)을 더 노출시키고 있다.

회전자 철심(24)의 반경 방향에 있어서, 중심 축선 C로부터 각각의 제1 공극 구멍(30)까지의 제3 거리 Rt1은 동일하다. 예를 들어, 제3 거리 Rt1은, 중심 축선 C로부터 제1 공극 구멍(30)의 기하학적인 중심까지의 직선 거리이다. 제1 거리 Ro와 제2 거리 Ri의 차보다, 제1 거리 Ro와 제3 거리 Rt1의 차쪽이 크다. 외주측 공극 영역(34c)의 주위와 제1 공극 구멍(30)의 주위 사이에 발생하는 압력차 ΔP2는, 상기 압력차 ΔP1보다 커진다. 외주측 공극 영역(34c)의 내부나 내주측 공극 영역(34b)의 내부에 있어서의 공기의 유속을 올릴 수 있기 때문에, 한층 더 영구 자석(26)을 냉각할 수 있다.

회전자(14)가 회전하면, 제2 단부면(24s2)측으로부터 제1 공극 구멍(30) 및 내주측 공극 영역(34b)의 내부에 공기가 유입되고, 제1 가이드 홈 G1 및 외주측 공극 영역(34c)을 공기가 통과하고, 제2 단부면(24s2)측의 외부로 외주측 공극 영역(34c)으로부터 공기가 유출된다. 단, 제1 가이드 홈 G1로부터 제2 단부면(24s2)측을 향하여 내주측 공극 영역(34b)의 내부를 공기가 흐르도록, 회전자(14)가 구성되어 있어도 된다.

또한, 모든 제1 가이드 홈 G1이 제1 공극 구멍(30)을 덮지 않아도 된다. 복수의 제1 가이드 홈 G1 중 하나 이상의 제1 가이드 홈 G1이, 적어도 하나의 외주측 공극 영역(34c), 적어도 하나의 내주측 공극 영역(34b), 및 적어도 하나의 제1 공극 구멍(30)을 한꺼번에 덮고 있으면 된다.

실시예 3의 회전 전기(1)는, 변형예의 제2 엔드 플레이트(5)를 구비하고 있어도 된다. 상기 복수의 제2 관통부 h2(도 3)는, 제1 엔드 플레이트(2)가 덮은 모든 외주측 공극 영역(34c), 모든 내주측 공극 영역(34b), 및 모든 제1 공극 구멍(30)에 일대일로 연결되어 있다. 각각의 제2 관통부 h2는, 외주측 공극 영역(34c), 내주측 공극 영역(34b), 또는 제1 공극 구멍(30)을 노출시키고 있다.

(실시예 4)

다음에, 실시예 4에 관한 회전 전기(1)에 대하여 설명한다.

도 7은 본 실시예 4에 관한 회전 전기(1)의 회전자(14)를 도시하는 단면도이다. 도 7에 있어서, 회전자 철심(24) 및 영구 자석(26)은 단부면을 도시하고, 회전축(22) 및 제1 엔드 플레이트(2)는 단면을 도시하고 있다.

도 7에 도시한 바와 같이, 실시예 4의 회전 전기(1)는, 회전자 철심(24) 및 제1 가이드 홈 G1의 구성에 관하여, 상기 실시예 3과 상이하다.

회전자 철심(24)은, 복수의 제2 공극 구멍(40)을 갖고 있다. 제2 공극 구멍(40)은, 중심 축선 C에 평행한 방향으로 연장되며, 제1 단부면(24s1)으로부터 제2 단부면(24s2)까지 회전자 철심(24)을 관통하고 있다. 제2 공극 구멍(40)은, 복수의 내주측 공극 영역(34b)보다 외주측에 위치하고 있다.

제2 공극 구멍(40)은, 원형 단면 형상을 갖고 있다. 단, 제2 공극 구멍(40)은, 삼각형 등의 다각형의 단면 형상을 갖고 있어도 된다. 제2 공극 구멍(40)은, 자속을 통과하기 어렵게 하는 플럭스 배리어로서 기능하여, 고정자(12)의 쇄교 자속의 흐름이나 영구 자석(26)의 자속 흐름을 규제한다. 또한, 제2 공극 구멍(40)을 형성함으로써, 회전자 철심(24)의 경량화를 도모할 수 있다.

복수의 제1 가이드 홈 G1 중 하나 이상의 제1 가이드 홈 G1은, 각각, 적어도 하나의 제2 공극 구멍(40)을 더 덮고 있다. 본 실시예 4에 있어서, 각각의 제1 가이드 홈 G1은, 하나의 제2 공극 구멍(40)을 더 덮고 있다.

각각의 제1 가이드 홈 G1은, 한 쌍의 제1 영역 A1과, 제2 영역 A2와, 제3 영역 A3을 갖고 있다. 제2 영역 A2는, 제2 공극 구멍(40)을 덮고 있다. 본 실시예 4에서는, 회전자 철심(24)의 반경 방향에 있어서, 제2 영역 A2의 길이는, 제1 영역 A1의 길이와 실질적으로 동일하다. 각각의 제1 가이드 홈 G1은, 외주측 공극 영역(34c), 내주측 공극 영역(34b), 제1 공극 구멍(30), 및 제2 공극 구멍(40)을 한꺼번에 덮을 수 있다. 또한, 제2 엔드 플레이트(5)는, 복수의 제2 공극 구멍(40)을 더 노출시키고 있다.

회전자 철심(24)의 반경 방향에 있어서, 중심 축선 C로부터 각각의 제2 공극 구멍(40)까지의 제4 거리 Rt2는 동일하다. 예를 들어, 제4 거리 Rt2는, 중심 축선 C로부터 제2 공극 구멍(40)의 기하학적인 중심까지의 직선 거리이다. 본 실시예 4에 있어서, 제4 거리 Rt2는, 제1 거리 Ro와 동일하다(Rt2=Ro). 제2 공극 구멍(40)의 주위와 내주측 공극 영역(34b)의 주위 사이에 발생하는 압력차 ΔP3은, 상기 압력차 ΔP1과 동일하다(ΔP3=ΔP1).

그러나, 각각의 제1 가이드 홈 G1에 연결되는 통풍 면적(외주측 공극 영역(34c), 내주측 공극 영역(34b), 제1 공극 구멍(30) 및 제2 공극 구멍(40)의 총 단면적)은, 상술한 실시예 1 내지 3 중 어느 것보다도 크다. 실시예 1 내지 3과 비교하여, 외주측 공극 영역(34c) 및 내주측 공극 영역(34b)에 있어서의 통풍 저항을 작게 할 수 있어, 회전자 철심(24)의 내부에 있어서의 통풍 유량을 증가시킬 수 있다. 외주측 공극 영역(34c)의 내부나 내주측 공극 영역(34b)의 내부에 있어서의 공기의 유속을 올릴 수 있기 때문에, 한층 더 영구 자석(26)을 냉각할 수 있다.

회전자(14)가 회전하면, 제2 단부면(24s2)측으로부터 제1 공극 구멍(30) 및 내주측 공극 영역(34b)의 내부에 공기가 유입되고, 제1 가이드 홈 G1 및 외주측 공극 영역(34c) 및 제2 공극 구멍(40)을 공기가 통과하고, 제2 단부면(24s2)측의 외부로 외주측 공극 영역(34c) 및 제2 공극 구멍(40)으로부터 공기가 유출된다. 단, 제1 가이드 홈 G1로부터 제2 단부면(24s2)측을 향하여 내주측 공극 영역(34b)의 내부를 공기가 흐르도록, 회전자(14)가 구성되어 있어도 된다.

또한, 모든 제1 가이드 홈 G1이 제2 공극 구멍(40)을 덮지 않아도 된다. 복수의 제1 가이드 홈 G1 중 하나 이상의 제1 가이드 홈 G1이, 적어도 하나의 외주측 공극 영역(34c), 적어도 하나의 내주측 공극 영역(34b), 및 적어도 하나의 제2 공극 구멍(40)을 한꺼번에 덮고 있으면 된다. 나머지의 제1 가이드 홈 G1은, 적어도 하나의 외주측 공극 영역(34c) 및 적어도 하나의 내주측 공극 영역(34b)을 한꺼번에 덮은 제1 가이드 홈 G1, 적어도 하나의 외주측 공극 영역(34c), 적어도 하나의 내주측 공극 영역(34b), 및 적어도 하나의 제1 공극 구멍(30)을 한꺼번에 덮은 제1 가이드 홈 G1 등을 포함하고 있어도 된다.

실시예 4의 회전 전기(1)는, 변형예의 제2 엔드 플레이트(5)를 구비하고 있어도 된다. 상기 복수의 제2 관통부 h2(도 3)는, 제1 엔드 플레이트(2)가 덮은 모든 외주측 공극 영역(34c), 모든 내주측 공극 영역(34b), 모든 제1 공극 구멍(30), 및 모든 제2 공극 구멍(40)에 일대일로 연결되어 있다. 각각의 제2 관통부 h2는, 외주측 공극 영역(34c), 내주측 공극 영역(34b), 제1 공극 구멍(30), 또는 제2 공극 구멍(40)을 노출시키고 있다.

(실시예 5)

다음에, 실시예 5에 관한 회전 전기(1)에 대하여 설명한다.

도 8은 본 실시예 5에 관한 회전 전기(1)의 회전자(14)를 도시하는 단면도이다. 도 9는 도 8의 회전자(14)를 선 IX-IX를 따라서 도시하는 단면도이다. 도 9에 있어서, 회전자 철심(24) 및 영구 자석(26)은 일단부면을 도시하고, 회전축(22) 및 제1 엔드 플레이트(2)는 단면을 도시하고 있다. 도 10은 도 8의 회전자(14)를 선 X-X를 따라서 도시하는 단면도이다. 도 10에 있어서, 회전자 철심(24) 및 영구 자석(26)은 타단부면을 도시하고, 회전축(22) 및 제2 엔드 플레이트(5)는 단면을 도시하고 있다.

도 8 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 실시예 5의 회전 전기(1)는, 제1 엔드 플레이트(2) 및 제2 엔드 플레이트(5)의 구성에 관하여, 상기 실시예 1과 상이하다.

도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 엔드 플레이트(2)는, 제1 대향부(2b)와, 하나 또는 복수의 제1 관통부 h1을 갖고 있다. 제1 대향부(2b)는, 제1 단부면(24s1)과 대향하고, 모든 제1 가이드 홈 G1을 포함하고 있다. 하나 또는 복수의 제1 관통부 h1은, 회전자 철심(24)의 둘레 방향으로, 모든 제1 가이드 홈 G1과 함께 간격을 두고 배열되어 있다.

본 실시예 5에 있어서, 제1 엔드 플레이트(2)는, 복수의 제1 관통부 h1을 갖고 있다. 보다 상세하게는, 제1 엔드 플레이트(2)는, 짝수개의 제1 관통부 h1과 짝수개의 제1 가이드 홈 G1을 갖고 있다. 각각의 제1 관통부 h1은, 중심 축선 C에 평행한 방향으로 제1 엔드 플레이트(2)를 관통하고 외주연(2a)에 개구되며 제1 엔드 플레이트(2)의 내측으로 오목한 오목부이다. 모든 제1 관통부 h1 및 모든 제1 가이드 홈 G1은, 제1 엔드 플레이트(2)의 둘레 방향으로 간격을 두고 배열되어 있다. 본 실시예 5에 있어서, 제1 관통부 h1 및 제1 가이드 홈 G1은, 상기 둘레 방향으로 교대로 마련되어 있다. 각각의 제1 관통부 h1은, 제1 단부면(24s1)에 개구된 하나의 외주측 공극 영역(34c) 및 하나의 내주측 공극 영역(34b)을 노출시키고 있다. 본 실시예 5에 있어서, 각각의 제1 관통부 h1은, 하나의 매립 구멍(34)의 전체와, 하나의 영구 자석(26)의 전체를 노출시키고 있다.

도 8 및 도 10에 도시한 바와 같이, 회전자(14)의 반경 방향에 있어서, 제2 엔드 플레이트(5)의 외주연(5a)은, 매립 구멍(34)의 전체(외주측 공극 영역(34c)의 전체)를 넘어 위치하고 있다. 또한, 제2 엔드 플레이트(5)의 외주연(5a)은, 회전자(14)의 반경 방향에 있어서, 회전자 철심(24)의 외주연(24b)의 전방에 위치하고 있거나, 회전자 철심(24)의 외주연(24b)과 동일 원주면 상에 위치하고 있거나 한 쪽이 바람직하다.

제2 엔드 플레이트(5)는, 제2 대향부(5b)와, 하나 또는 복수의 제2 관통부 h2를 갖고 있다. 제2 대향부(5b)는, 하나 또는 복수의 제2 가이드 홈 G2를 포함하고, 제2 단부면(24s2)과 대향하고 있다. 각각의 제2 가이드 홈 G2는, 하나 혹은 복수의 외주측 공극 영역(34c) 및 하나 혹은 복수의 내주측 공극 영역(34b)을 덮고, 제2 단부면(24s2)과의 사이에 공기를 안내하는 공간을 형성하고 있다. 본 실시예 5에 있어서, 제2 대향부(5b)는, 복수의 제2 가이드 홈 G2를 포함하고 있다. 각각의 제2 가이드 홈 G2는, 하나의 외주측 공극 영역(34c) 및 하나의 내주측 공극 영역(34b)을 덮고 있다.

본 실시예 5에 있어서, 제2 엔드 플레이트(5)는, 복수의 제2 관통부 h2를 갖고 있다. 보다 상세하게는, 제2 엔드 플레이트(5)는, 짝수개의 제2 관통부 h2와 짝수개의 제2 가이드 홈 G2를 갖고 있다. 각각의 제2 관통부 h2는, 중심 축선 C에 평행한 방향으로 제2 엔드 플레이트(5)를 관통하고 외주연(5a)에 개구되며 제2 엔드 플레이트(5)의 내측으로 오목한 오목부이다. 모든 제2 관통부 h2 및 모든 제2 가이드 홈 G2는, 제2 엔드 플레이트(5)의 둘레 방향으로 간격을 두고 배열되어 있다. 본 실시예 5에 있어서, 제2 관통부 h2 및 제2 가이드 홈 G2는, 제2 엔드 플레이트(5)의 둘레 방향으로 교대로 마련되어 있다.

도 8 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 엔드 플레이트(2)의 제1 관통부 h1은, 제2 엔드 플레이트(5)가 덮은 모든 외주측 공극 영역(34c) 및 모든 내주측 공극 영역(34b)을 노출시키고 있다. 제2 엔드 플레이트(5)의 제2 관통부 h2는, 제1 엔드 플레이트(2)가 덮은 모든 외주측 공극 영역(34c) 및 모든 내주측 공극 영역(34b)을 노출시키고 있다.

회전자(14)가 회전하면, 제2 단부면(24s2)측으로부터 제2 관통부 h2에 의해 노출된 내주측 공극 영역(34b)의 내부에 공기가 유입되고, 제1 가이드 홈 G1 및 외주측 공극 영역(34c)을 공기가 통과하고, 제2 단부면(24s2)측의 외부에 노출된 외주측 공극 영역(34c)으로부터 공기가 유출된다. 한편, 제1 단부면(24s1)측으로부터 제1 관통부 h1에 의해 노출된 내주측 공극 영역(34b)의 내부에 공기가 유입되고, 제2 가이드 홈 G2 및 외주측 공극 영역(34c)을 공기가 통과하고, 제1 단부면(24s1)측의 외부에 노출된 외주측 공극 영역(34c)으로부터 공기가 유출된다.

영구 자석(26)을 냉각한 공기는, 제1 단부면(24s1) 및 제2 단부면(24s2)의 양측으로 유출된다. 그 때문에, 하우징(6)의 내부 공간 중, 제1 단부면(24s1)측의 공간만 승온하는 사태나, 제2 단부면(24s2)측의 공간만 승온하는 사태를 피할 수 있다. 하우징(6) 내부의 양측 공간에 있어서, 공기의 온도차를 작게 할 수 있다. 따라서, 제1 단부면(24s1)측으로부터 회전자 철심(24)의 내부에 유입되는 공기의 온도와, 제2 단부면(24s2)측으로부터 회전자 철심(24)의 내부에 유입되는 공기의 온도는, 실질적으로 동일해진다. 그 때문에, 본 실시예 5에 있어서는, 상술한 실시예 1 내지 4와 비교하여, 회전자 철심(24)의 내부에 유입되는 공기의 온도를 낮게 할 수 있어, 한층 더 영구 자석(26)을 냉각할 수 있다.

또한, 실시예 5의 회전 전기(1)에, 상술한 실시예 2 내지 4의 기술을 조합해도 된다. 예를 들어, 회전자 철심(24)에는 복수의 제1 공극 구멍(30)이 형성되어 있어도 되고, 복수의 제2 공극 구멍(40)이 형성되어 있어도 되고, 복수의 제1 공극 구멍(30) 및 복수의 제2 공극 구멍(40)의 양쪽이 형성되어 있어도 된다. 제1 가이드 홈 G1 및 제2 가이드 홈 G2는, 각각, 하나의 외주측 공극 영역(34c) 및 하나의 내주측 공극 영역(34b)을 덮고 있을 뿐만 아니라, 복수의 외주측 공극 영역(34c), 복수의 내주측 공극 영역(34b), 복수의 제1 공극 구멍(30), 및 복수의 제2 공극 구멍(40)의 하나 이상을 더 덮어도 된다.

(실시예 6)

다음에, 실시예 6에 관한 회전 전기(1)에 대하여 설명한다.

도 11은 본 실시예 6에 관한 회전 전기(1)의 회전자(14)를 도시하는 단면도이다. 도 11에 있어서, 회전자 철심(24) 및 영구 자석(26)은 일단부면을 도시하고, 회전축(22) 및 제1 엔드 플레이트(2)는 단면을 도시하고 있다. 도 12는 본 실시예 6에 관한 회전 전기(1)의 회전자(14)를 도시하는 다른 단면도이다. 도 12에 있어서, 회전자 철심(24) 및 영구 자석(26)은 타단부면을 도시하고, 회전축(22) 및 제2 엔드 플레이트(5)는 단면을 도시하고 있다.

도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 실시예 6의 회전 전기(1)는, 제1 엔드 플레이트(2) 및 제2 엔드 플레이트(5)의 구성에 관하여, 상기 실시예 5와 상이하다. 제1 엔드 플레이트(2)가 덮은 외주측 공극 영역(34c)의 총수와, 제2 엔드 플레이트가 덮은 외주측 공극 영역(34c)의 총수는 서로 다르다. 본 실시예 6에 있어서, 제1 엔드 플레이트(2)에 형성된 제1 가이드 홈 G1의 개수와, 제2 엔드 플레이트(5)에 형성된 제2 가이드 홈 G2의 개수는 서로 다르다.

예를 들어, 제1 엔드 플레이트(2)는 2개의 제1 가이드 홈 G1을 갖고, 각각의 제1 가이드 홈 G1은 하나의 매립 구멍(34) 및 하나의 영구 자석(26)을 덮고 있다. 제2 엔드 플레이트(5)는 6개의 제2 가이드 홈 G2를 갖고, 각각의 제2 가이드 홈 G2는 하나의 매립 구멍(34) 및 하나의 영구 자석(26)을 덮고 있다.

본 실시예 6에서는, 외적 요인에 의해, 베어링(8)과 베어링(9)에 온도차가 발생하고 있다. 베어링(8)은 베어링(9)보다 고온으로 되어 있다. 따라서, 회전자(14)는, 하우징(6)의 내부 공간 중, 제1 단부면(24s1)측의 공간으로 운반하는 열량과, 제2 단부면(24s2)측의 공간으로 운반하는 열량을 상이하게 하고 있다. 본 실시예 6에서는, 회전자(14)는, 하우징(6)의 내부 공간 중 제2 단부면(24s2)측의 공간으로 많이 방열하고 있다. 상대적으로 고온이 되는 베어링(8)측으로의 방열을 억제함으로써, 베어링(8, 9)의 온도 부하를 제어할 수 있어, 베어링(8, 9)의 최고온도를 억제할 수 있다.

본 실시예 6과 달리, 베어링(9)이 베어링(8)보다 고온으로 되는 경우, 제1 엔드 플레이트(2)가 덮은 외주측 공극 영역(34c)의 총수를, 제2 엔드 플레이트가 덮은 외주측 공극 영역(34c)의 총수보다 적게 하면 된다. 예를 들어, 제1 가이드 홈 G1의 개수를 제2 가이드 홈 G2의 개수보다 적게 하면 된다.

또한, 실시예 6의 회전 전기(1)에, 상술한 실시예 2 내지 4의 기술을 조합해도 된다. 예를 들어, 회전자 철심(24)에는 복수의 제1 공극 구멍(30)이 형성되어 있어도 되고, 복수의 제2 공극 구멍(40)이 형성되어 있어도 되고, 복수의 제1 공극 구멍(30) 및 복수의 제2 공극 구멍(40)의 양쪽이 형성되어 있어도 된다. 제1 가이드 홈 G1 및 제2 가이드 홈 G2는, 각각, 하나의 외주측 공극 영역(34c) 및 하나의 내주측 공극 영역(34b)을 덮고 있을 뿐만 아니라, 복수의 외주측 공극 영역(34c), 복수의 내주측 공극 영역(34b), 복수의 제1 공극 구멍(30), 및 복수의 제2 공극 구멍(40)의 하나 이상을 더 덮어도 된다.

(실시예 7)

다음에, 실시예 7에 관한 회전 전기(1)에 대하여 설명한다.

도 13은 본 실시예 7에 관한 회전 전기(1)의 회전자(14)를 도시하는 단면도이다.

도 13에 도시한 바와 같이, 실시예 7의 회전 전기(1)는, 제2 엔드 플레이트(5)의 구성에 관하여, 상기 변형예와 상이하다.

각각의 제2 관통부 h2는, 외주측 공극 영역(34c) 또는 내주측 공극 영역(34b)을 노출시키고 있다. 각각의 제2 관통부 h2는, 회전자 철심(24)을 향하여 구멍 직경이 작아지는 테이퍼 구멍이다. 바꾸어 말하면, 제2 관통부 h2는, 회전자 철심(24)과는 반대측을 향하여 구멍 직경이 커지는 테이퍼 구멍이다.

제2 관통부 h2의 개구부로의 공기의 유입 저항, 및 제2 관통부 h2의 개구부로부터의 공기의 유출 저항을 작게 할 수 있어, 통풍 유량을 증가시킬 수 있다. 외주측 공극 영역(34c)의 내부나 내주측 공극 영역(34b)의 내부에 있어서의 공기의 유속을 올릴 수 있기 때문에, 한층 더 영구 자석(26)을 냉각할 수 있다.

또한, 실시예 7의 회전 전기(1)에, 상술한 실시예 1 내지 6의 기술을 조합해도 된다.

(실시예 8)

다음에, 실시예 8에 관한 회전 전기(1)에 대하여 설명한다.

도 14는 본 실시예 8에 관한 회전 전기(1)의 회전자(14)를 도시하는 단면도이다.

도 14에 도시한 바와 같이, 실시예 8의 회전 전기(1)는, 제1 엔드 플레이트(2)의 구성에 관하여, 상기 실시예 1과 상이하다.

제1 가이드 홈 G1은, 저면 S1, 내주측 측면 S2, 외주측 측면 S3, 제1 경사면 S4, 및 제2 경사면 S5를 구비하고 있다. 제1 경사면 S4는, 내주측 측면 S2에 연결된 제1 내주측 단부변 S4a 및 저면 S1에 연결된 제1 외주측 단부변 S4b를 포함하고 있다. 제2 경사면 S5는, 저면 S1에 연결된 제2 내주측 단부변 S5a 및 외주측 측면 S3에 연결된 제2 외주측 단부변 S5b를 포함하고 있다.

본 실시예 8에 있어서, 저면 S1, 내주측 측면 S2, 외주측 측면 S3, 제1 경사면 S4, 및 제2 경사면 S5는, 각각 평면이다. 저면 S1은 제1 엔드 플레이트(2)의 반경 방향에 평행이며, 내주측 측면 S2 및 외주측 측면 S3은, 중심 축선 C에 평행이다. 제1 경사면 S4 및 제2 경사면 S5는, 제1 가이드 홈 G1의 2개소에 경사부를 형성하고 있다.

그 때문에, 제1 가이드 홈 G1 및 제1 단부면(24s1)으로 둘러싸인 공간에 있어서, 기류의 방향이, 중심 축선 C에 평행한 방향으로부터 제1 엔드 플레이트(2)의 반경 방향으로 변할 때, 및 제1 엔드 플레이트(2)의 반경 방향으로부터 중심 축선 C에 평행한 방향으로 변할 때, 공기는 원활하게 흐르기 때문에, 통풍 저항을 작게 할 수 있다. 그 때문에, 제1 가이드 홈 G1은, 통풍 유량을 증가시킬 수 있다. 외주측 공극 영역(34c)의 내부나 내주측 공극 영역(34b)의 내부에 있어서의 공기의 유속을 올릴 수 있기 때문에, 한층 더 영구 자석(26)을 냉각할 수 있다.

본 실시예 8과 달리, 제1 가이드 홈 G1은, 저면 S1과, 내주측 측면 S2와, 저면 S1에 연결된 외주측 측면 S3과, 내주측 측면 S2에 연결된 제1 내주측 단부변 S4a 및 저면 S1에 연결된 제1 외주측 단부변 S4b를 포함하는 제1 경사면 S4를 갖고 있어도 된다.

또는, 제1 가이드 홈 G1은, 저면 S1과, 저면 S1에 연결된 내주측 측면 S2와, 외주측 측면 S3과, 저면 S1에 연결된 제2 내주측 단부변 S5a 및 외주측 측면 S3에 연결된 제2 외주측 단부변 S5b를 포함하는 제2 경사면 S5를 갖고 있어도 된다.

본 실시예 8의 기술은, 제2 가이드 홈 G2에 적용해도 된다. 또한, 실시예 8의 회전 전기(1)에, 상술한 실시예 2 내지 7의 기술을 조합해도 된다.

상기와 같이 구성된 실시 형태에 따르면, 회전자(14)를 효과적으로 냉각할 수 있는 회전 전기(1)를 얻을 수 있다.

본 발명의 실시 형태를 설명하였지만, 상기 실시 형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 상기 신규의 실시 형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 상기 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허 청구 범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.

예를 들어, 회전자 철심(24)에 대한 제1 가이드 홈 G1 및 제2 가이드 홈 G2의 상대적인 위치는, 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 여기에서는, 제1 가이드 홈 G1 및 제2 가이드 홈 G2를 대표하여 제1 가이드 홈 G1을 예로 들어 설명한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 제1 가이드 홈 G1이 덮는 최내주측의 구멍부가 내주측 공극 영역(34b)이며, 제1 가이드 홈 G1이 덮는 최외주측의 구멍부가 외주측 공극 영역(34c)인 경우, 내주측 측면 S2는 내주측 공극 영역(34b)보다 내주연(2c)측에 오프셋하고, 외주측 측면 S3은 외주측 공극 영역(34c)보다 외주연(2a)측에 오프셋하고 있다. 단, 내주측 측면 S2는 내주측 공극 영역(34b) 중 내주연(2c)측의 단부에 위치하고 있어도 되고, 외주측 측면 S3은 외주측 공극 영역(34c) 중 외주연(2a)측의 단부에 위치하고 있어도 된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 제1 가이드 홈 G1이 덮는 최내주측의 구멍부가 제1 공극 구멍(30)인 경우, 내주측 측면 S2는 제1 공극 구멍(30)보다 내주연(2c)측에 오프셋하고 있다. 단, 내주측 측면 S2는 제1 공극 구멍(30) 중 내주연(2c)측의 단부에 위치하고 있어도 된다.

도 7에 도시한 바와 같이, 제1 가이드 홈 G1이 덮는 최외주측의 구멍부가 제2 공극 구멍(40)인 경우, 외주측 측면 S3은 제2 공극 구멍(40)보다 외주연(2a)측에 오프셋하고 있다. 단, 외주측 측면 S3은 제2 공극 구멍(40) 중 외주연(2a)측의 단부에 위치하고 있어도 된다.

회전자의 자극수, 치수, 형상 등은, 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 설계에 따라서 다양하게 변경 가능하다. 내주측 공극, 외주측 공극, 및 공극 구멍의 단면 형상, 및 매립 구멍(34)의 방향은, 상기 실시 형태의 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상을 선택 가능하다. 각 자극에 있어서, 영구 자석의 수는, 한 쌍에 한하지 않고, 3개 이상으로 해도 된다.

1: 회전 전기
12: 고정자
16: 고정자 철심
18: 코일
14: 회전자
24: 회전자 철심
24b: 외주연
24s1: 제1 단부면
24s2: 제2 단부면
26: 영구 자석
34: 매립 구멍
34a: 장전 영역
34b: 내주측 공극 영역
34c: 외주측 공극 영역
30: 제1 공극 구멍
40: 제2 공극 구멍
2: 제1 엔드 플레이트
2a: 외주연
2b: 제1 대향부
G1: 제1 가이드 홈
S1: 저면
S2: 내주측 측면
S3: 외주측 측면
S4: 제1 경사면
S5: 제2 경사면
S4a: 제1 내주측 단부변
S4b: 제1 외주측 단부변
S5a: 제2 내주측 단부변
S5b: 제2 외주측 단부변
h1: 제1 관통부
5: 제2 엔드 플레이트
5a: 외주연
5b: 제2 대향부
G2: 제2 가이드 홈
h2: 제2 관통부
8, 9: 베어링
C: 중심 축선
ΔP1, ΔP2, ΔP3: 압력차
Ro: 제1 거리
Ri: 제2 거리
Rt1: 제3 거리
Rt2: 제4 거리

Claims

고정자 철심 및 코일을 갖는 고정자와,
중심 축선과, 제1 단부면과, 상기 중심 축선에 평행한 방향에 있어서 상기 제1 단부면과는 반대측의 제2 단부면과, 각각 상기 제1 단부면으로부터 상기 제2 단부면까지 관통한 복수의 매립 구멍을 갖는 회전자 철심과, 복수의 영구 자석과, 상기 제1 단부면과 대향한 제1 엔드 플레이트와, 상기 제2 단부면과 대향한 제2 엔드 플레이트를 갖고, 상기 중심 축선의 둘레로 상기 고정자에 대하여 회전 가능하게 마련된 회전자
를 구비하고,
각각의 상기 매립 구멍은, 상기 복수의 영구 자석 중 대응하는 영구 자석이 장전된 장전 영역과, 상기 매립 구멍의 전체 길이에 걸쳐 연장되고 상기 장전 영역으로부터 연속하여 마련되며 상기 영구 자석을 노출시키는 외주측 공극 영역과, 상기 매립 구멍의 전체 길이에 걸쳐 연장되고 상기 장전 영역으로부터 연속하여 마련되며 상기 영구 자석을 노출시키는 내주측 공극 영역을 포함하고,
상기 제1 엔드 플레이트는, 각각 하나 혹은 복수의 상기 외주측 공극 영역 및 하나 혹은 복수의 상기 내주측 공극 영역을 덮고 상기 제1 단부면과의 사이에 공기를 안내하는 공간을 형성하는 하나 또는 복수의 제1 가이드 홈을 갖고,
상기 제2 엔드 플레이트는, 상기 제1 엔드 플레이트가 덮은 모든 상기 외주측 공극 영역 및 모든 상기 내주측 공극 영역을 노출시키고 있는 회전 전기.
제1항에 있어서,
상기 회전자 철심의 반경 방향에 있어서, 상기 중심 축선으로부터 각각의 상기 외주측 공극 영역까지의 제1 거리는 동일하고, 상기 중심 축선으로부터 각각의 상기 내주측 공극 영역까지의 제2 거리는 동일하며,
각각의 상기 제1 가이드 홈은, 상기 회전자 철심의 둘레 방향으로 이웃하는 복수의 외주측 공극 영역 및 상기 둘레 방향으로 이웃하는 복수의 내주측 공극 영역을 덮고, 또는,
상기 복수의 제1 가이드 홈의 하나 이상은 상기 둘레 방향으로 이웃하는 복수의 외주측 공극 영역 및 상기 하나의 내주측 공극 영역을 덮고, 상기 복수의 제1 가이드 홈의 나머지는 상기 하나의 외주측 공극 영역 및 상기 둘레 방향으로 이웃하는 복수의 내주측 공극 영역을 덮고 있는 회전 전기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 회전자 철심은, 각각, 상기 복수의 내주측 공극 영역보다 내주측에 위치하고 상기 제1 단부면으로부터 상기 제2 단부면까지 관통한 복수의 제1 공극 구멍을 더 갖고,
상기 복수의 제1 가이드 홈 중 하나 이상의 제1 가이드 홈은, 각각, 적어도 하나의 상기 제1 공극 구멍을 더 덮고 있는 회전 전기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 회전자 철심은, 각각, 상기 복수의 내주측 공극 영역보다 외주측에 위치하고 상기 제1 단부면으로부터 상기 제2 단부면까지 관통한 복수의 제2 공극 구멍을 더 갖고,
상기 복수의 제1 가이드 홈 중 하나 이상의 제1 가이드 홈은, 각각, 적어도 하나의 상기 제2 공극 구멍을 더 덮고 있는 회전 전기.
제1항에 있어서,
상기 제1 엔드 플레이트는, 상기 제1 단부면과 대향하며 모든 상기 제1 가이드 홈을 포함하는 제1 대향부와, 상기 회전자 철심의 둘레 방향으로 상기 모든 제1 가이드 홈과 함께 간격을 두고 배열된 하나 또는 복수의 제1 관통부를 갖고,
상기 제2 엔드 플레이트는, 각각 하나 혹은 복수의 상기 외주측 공극 영역 및 하나 혹은 복수의 상기 내주측 공극 영역을 덮고 상기 제2 단부면과의 사이에 공기를 안내하는 공간을 형성하는 하나 또는 복수의 제2 가이드 홈을 포함하고 상기 제2 단부면과 대향한 제2 대향부와, 상기 둘레 방향으로 상기 모든 제2 가이드 홈과 함께 간격을 두고 배열된 하나 또는 복수의 제2 관통부를 갖고,
상기 하나 또는 복수의 제1 관통부는, 상기 제2 엔드 플레이트가 덮은 모든 상기 외주측 공극 영역 및 모든 상기 내주측 공극 영역을 노출시키고,
상기 하나 또는 복수의 제2 관통부는, 상기 제1 엔드 플레이트가 덮은 모든 상기 외주측 공극 영역 및 모든 상기 내주측 공극 영역을 노출시키고 있는 회전 전기.
제5항에 있어서,
상기 제1 엔드 플레이트가 덮은 상기 외주측 공극 영역의 총수와, 상기 제2 엔드 플레이트가 덮은 상기 외주측 공극 영역의 총수는 서로 다른 회전 전기.
제1항에 있어서,
상기 제2 엔드 플레이트는, 상기 제1 엔드 플레이트가 덮은 모든 상기 외주측 공극 영역 및 모든 상기 내주측 공극 영역에 일대일로 연결된 복수의 제2 관통부를 갖고,
각각의 상기 제2 관통부는, 상기 외주측 공극 영역 또는 상기 내주측 공극 영역을 노출시키고 상기 회전자 철심을 향하여 구멍 직경이 작아지는 테이퍼 구멍인 회전 전기.
제1항에 있어서,
상기 제1 가이드 홈은, 저면과, 내주측 측면과, 외주측 측면과, 상기 내주측 측면에 연결된 제1 내주측 단부변 및 상기 저면에 연결된 제1 외주측 단부변을 포함하는 제1 경사면과, 상기 저면에 연결된 제2 내주측 단부변 및 상기 외주측 측면에 연결된 제2 외주측 단부변을 포함하는 제2 경사면을 갖고, 또는,
상기 제1 가이드 홈은, 저면과, 내주측 측면과, 상기 저면에 연결된 외주측 측면과, 상기 내주측 측면에 연결된 제1 내주측 단부변 및 상기 저면에 연결된 제1 외주측 단부변을 포함하는 제1 경사면을 갖고, 또는,
상기 제1 가이드 홈은, 저면과, 상기 저면에 연결된 내주측 측면과, 외주측 측면과, 상기 저면에 연결된 제2 내주측 단부변 및 상기 외주측 측면에 연결된 제2 외주측 단부변을 포함하는 제2 경사면을 갖는 회전 전기.