TWI649945B - 旋轉電機及旋轉電機之定子 - Google Patents

Abstract

本發明提供的旋轉電機(100-1)的定子(30)係具備有定子鐵心(31)、及設置於定子鐵心(31)的外周部的冷媒流路(2)；其中，冷媒流路(2)係具有：第一環狀溝，係朝定子鐵心(31)之中心軸的周方向延伸；第二環狀溝，係與第一環狀溝鄰接，且朝周方向延伸；第三環狀溝，係與第二環狀溝鄰接，且朝周方向延伸；第一連通溝，係使第一環狀溝及第二環狀溝連通；以及第二連通溝，係使第二環狀溝及第三環狀溝連通；而且第一連通溝及第二連通溝之在周方向的位置係互相偏離。

Description

旋轉電機及旋轉電機之定子

本發明係關於一種藉由冷卻媒體而冷卻的旋轉電機及旋轉電機之定子。

專利文獻1所揭示的電動機係具備有：捲繞有線圈的定子鐵心；設置於定子鐵心的外周表面的第一框架(frame)；及以接觸於第一框架的外周表面之方式設置的第二框架。在第二框架係設置有冷媒液的流入口及流出口，且在流入口連接有供給冷媒液的供給用配管，而在流出口連接有回收冷媒液的回收用配管。在第一框架與第二框架之間係以朝定子鐵心的周方向延伸之方式形成環狀的冷媒液溝，而在冷媒液溝連接有流入口及流出口。從流入口供給至冷媒液溝的冷媒液係在循環於冷媒液溝的內部之後，從流出口排出並回收至回收用配管。如上述方式，使冷媒液流通在冷媒液溝，藉此進行定子鐵心的冷卻。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2003-199291號公報

然而，專利文獻1所揭示的電動機，係在從流入口供應至冷媒液溝的冷媒液朝流出口流通的過程中，因形成在第一框架的外周部上的溫度交界層的發展，故冷媒液及電動機之間的熱交換量會降低，且電動機的冷卻效率會降低。因此，於專利文獻1所揭示的電動機中，定子鐵心的軸線方向的長度愈長，冷媒液流通的冷媒流路亦愈長，因此會有無法獲得所需冷卻效率的課題。

本發明是有鑑於上述問題點所研創者，其目的在於獲得一種可抑制冷卻效率之降低的旋轉電機。

為了解決上述的課題且達成目的，本發明的旋轉電機的定子係具備有定子鐵心、及設置於定子鐵心的外周部的冷媒流路；其中，冷媒流路係具有：第一環狀溝，係朝定子鐵心之中心軸的周方向延伸；第二環狀溝，係與第一環狀溝鄰接，且朝周方向延伸；第三環狀溝，係與第二環狀溝鄰接，且朝周方向延伸；第一連通溝，係使第一環狀溝及第二環狀溝連通；以及第二連通溝，係使第二環狀溝及第三環狀溝連通；而且第一連通溝及第二連通溝之在周方向的位置係互相偏離。

本發明的旋轉電機係達成可抑制冷卻效率之 降低的效果。

1‧‧‧箭頭

2,2A,2B,2C‧‧‧冷媒流路

10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10G,10H,10I‧‧‧第一筒狀構件

11,55‧‧‧內周部

12,35,54‧‧‧外周部

13,60,68,77‧‧‧供給環狀溝

14,61,69,78‧‧‧排出環狀溝

15,62,70,79‧‧‧中間環狀溝

16a,31a,53a‧‧‧一端面

16b,31b,53b‧‧‧另一端面

17a,56a‧‧‧第一密封溝

17b,56b‧‧‧第二密封溝

18‧‧‧密封構件

19,63,71,80‧‧‧供給連通溝

20,64,72,81‧‧‧中間連通溝

21,73,82‧‧‧排出連通溝

22,22A,57,65,74‧‧‧第一突起

22a,23a,24a,34a‧‧‧一端部

22b,23b,24b,34b‧‧‧另一端部

23,23A,58,66,75‧‧‧第二突起

24,24A,59,67,76‧‧‧第三突起

25‧‧‧前端

26,28,51‧‧‧冷媒供給口

27,29,52‧‧‧冷媒排出口

30,30A,30B‧‧‧定子

31,31A‧‧‧定子鐵心

31A1‧‧‧第一鐵心區塊

31A2‧‧‧第二鐵心區塊

31A3‧‧‧第三鐵心區塊

33‧‧‧線圈插入孔

34‧‧‧線圈

50,50A‧‧‧第二筒狀構件

90‧‧‧轉子

91‧‧‧轉子鐵心

92‧‧‧軸桿

100-1,100-2,100-3,100-4‧‧‧旋轉電機

AX‧‧‧中心軸

D1‧‧‧軸線方向

D2‧‧‧周方向

D3‧‧‧徑方向

p‧‧‧配置節距

第1圖係本發明實施形態1之旋轉電機的剖面圖。

第2圖係第1圖所示的定子鐵心的立體圖。

第3圖係第1圖所示的第二筒狀構件的立體圖。

第4圖係第1圖所示的第一筒狀構件的立體圖。

第5圖係顯示第4圖所示的第一筒狀構件的外周部之圖。

第6圖係放大觀看第1圖所示的第一筒狀構件、與第二筒狀構件之間之圖。

第7圖係顯示第5圖所示的第一筒狀構件的第一變形例之圖。

第8圖係顯示第5圖所示的第一筒狀構件的第二變形例之圖。

第9圖係顯示第5圖所示的第一筒狀構件的第三變形例之圖。

第10圖係顯示第5圖所示的第一筒狀構件的第四變形例之圖。

第11圖係本發明實施形態2之旋轉電機的剖面圖。

第12圖係第11圖所示的第二筒狀構件的立體圖。

第13圖係本發明實施形態3之旋轉電機的剖面圖。

第14圖係第13圖所示的定子鐵心的立體圖。

第15圖係本發明實施形態4之旋轉電機的剖面圖。

第16圖係顯示第15圖所示的第一筒狀構件的內周部之圖。

以下，根據圖式詳細說明本發明實施形態的旋轉電機及旋轉電機之定子。另外，本發明不受該實施形態所限定。

實施形態1

第1圖係本發明的實施形態1之旋轉電機的剖面圖。第2圖係第1圖所示的定子鐵心的立體圖。第3圖係第1圖所示的第二筒狀構件的立體圖。第4圖係第1圖所示的第一筒狀構件的立體圖。第5圖係顯示第4圖所示的第一筒狀構件的外周部之圖。第6圖係放大觀看第1圖所示的第一筒狀構件、與第二筒狀構件之間之圖。

如第1圖所示，實施形態1的旋轉電機100-1係具備有：筒狀的定子30、以及設置在定子30的內側的轉子90。定子30係具備有：第一筒狀構件10、設置在第一筒狀構件10的內周部11的筒狀的定子鐵心31、以及設置在第一筒狀構件10的外周部12的第二筒狀構件50。轉子90係具備有：設置在定子鐵心31的內側的筒狀的轉子鐵心91、以及在定子鐵心31的中心軸AX的軸線方向D1貫穿轉子鐵心91的軸桿92。

轉子鐵心91及定子鐵心31之各者係以積層複數片由電磁鋼板母材衝壓成環狀的薄板之方式構成。複 數片的薄板係利用鉚接、焊接或接著來彼此固定。如第2圖所示，定子鐵心31係形成有排列在定子鐵心31的中心軸AX的周方向D2的複數個線圈插入孔33。複數個線圈插入孔33之各者係朝軸線方向D1延伸，且從定子鐵心31的一端面31a貫穿至另一端面31b。如第1圖所示，在複數個線圈插入孔33之各者係捲繞有線圈34，且軸線方向D1中之線圈34的一端部34a係從定子鐵心31的一端面31a突出，而軸線方向D1中之線圈34的另一端部34b係從定子鐵心31的另一端面31b突出。

就第一筒狀構件10及第二筒狀構件50的材料而言，可例示：鋁合金、奧氏體不銹鋼、銅合金、鑄鐵、鋼或鐵合金。在旋轉電機100-1的製作時，係使線圈34捲繞在定子鐵心31，以使第一筒狀構件10熱嵌夾捲繞線圈34的定子鐵心31的外周部35，而使第二筒狀構件50組裝在第一筒狀構件10的外周部12。

在第二筒狀構件50係形成有冷媒供給口51、及冷媒排出口52，該冷媒供給口51係將冷卻媒體(冷媒)供給至第一筒狀構件10與第二筒狀構件50之間，而該冷媒排出口52係排出供給至第一筒狀構件10與第二筒狀構件50之間的冷媒。就冷媒而言係可例示水或不凍液。圖中，箭頭1係顯示冷媒的流通方向。

冷媒供給口51係形成在軸線方向D1靠近第二筒狀構件50的一端面53a之處，而冷媒排出口52係形成在軸線方向D1靠近第二筒狀構件50的另一端面53b之 處。冷媒供給口51及冷媒排出口52之各者係從第二筒狀構件50的外周部54貫穿至第二筒狀構件50的內周面55。

在第3圖中，冷媒供給口51及冷媒排出口52係連接有從未圖示的冷卻設備延伸的配管。冷卻設備係回收通過旋轉電機100-1的冷媒，且冷卻經回收的冷媒之後，再次將冷媒送出給旋轉電機100-1的裝置。

在第1圖中，在第一筒狀構件10的外周部12係形成有：與第一筒狀構件10的冷媒供給口51連通的供給環狀溝13、與第一筒狀構件10的冷媒排出口52連通的排出環狀溝14、以及複數個中間環狀溝15。在實施形態1中，係在第一筒狀構件10形成有15個中間環狀溝15。另外，即使中間環狀溝15未達15個或為15個以上，當然亦可獲得本實施形態的效果。

供給環狀溝13係形成在軸線方向D1靠近第一筒狀構件10的一端面16a之處，亦即形成在最上游側，且朝周方向D2延伸的環狀的溝。排出環狀溝14係形成在軸線方向D1靠近第一筒狀構件10的另一端面16b之處，亦即形成在最下游測，且朝周方向D2延伸的溝狀的溝。複數個中間環狀溝15，係以朝軸線方向D1彼此隔開之方式形成在供給環狀溝13與排出環狀溝14之間，且分別為朝周方向D2延伸的溝狀的溝。

在第一筒狀構件10的外周部12係形成有：朝周方向D2延伸的環狀的第一密封溝17a、以及朝周方向D2延伸的環狀的第二密封溝17b。第一密封溝17a係形成 在第一筒狀構件10的一端面16a與供給環狀溝13之間。第二密封溝17b係形成在第一筒狀構件10的另一端面16b與排出環狀溝14之間。於第一密封溝17a及第二密封溝17b嵌合有環狀的密封構件18。藉此，可防止流通於第一筒狀構件10及第二筒狀構件50之間的冷媒從第一筒狀構件10的一端面16a及另一端面16b漏出。

第4圖及第5圖係用以說明第一筒狀構件10之圖。第5圖中藉由箭頭1示意性顯示冷媒的流通方向。在第一筒狀構件10係形成有：使依軸線方向D1鄰接之供給環狀溝13及中間環狀溝15連通之屬於第一連通溝的供給連通溝19；使依軸線方向D1鄰接之中間環狀溝15彼此連通的中間連通溝20；以及使依軸線方向D1鄰接之中間環狀溝15及排出環狀溝14連通之屬於第二連通溝的排出連通溝21。在本實施形態中，雖然使供給連通溝19、中間連通溝20及排出連通溝21分別設置複數個，但是只要至少設置中間連通溝20及排出連通溝21之各個即可。此外，供給連通溝19、中間連通溝20及排出連通溝21之各者的周方向D2的寬度，在本實施形態中係以相等之方式形成，但亦可不相等。

在十五個中間環狀溝15中之從第一筒狀構件10的一端面16a側形成於第奇數個中間環狀溝15的中間連通溝20係在軸線方向D1與排出連通溝21排列在一直線上。從第一筒狀構件10的一端面16a側形成於第偶數個中間環狀溝15的中間連通溝20係在軸線方向D1與供給 連通溝19排列在一直線上。

供給環狀溝13、排出環狀溝14、中間環狀溝15、第一密封溝17a及第二密封溝17b，係使第一筒狀構件10的外周部12藉由沿著周方向D2環狀地切削加工而形成。供給連通溝19、中間連通溝20及排出連通溝21，係藉由沿著軸線方向D1將第一筒狀構件10的外周部12切削加工而形成。藉由形成供給環狀溝13、排出環狀溝14、中間環狀溝15、供給連通溝19、中間連通溝20及排出連通溝21，從而在第一筒狀構件10形成有：在周方向D2排列的複數個第一突起22、第二突起23及第三突起24。亦即，供給環狀溝13、排出環狀溝14、中間環狀溝15、供給連通溝19、中間連通溝20及排出連通溝21的壁部係藉由第一突起22、第二突起23及第三突起24而形成。

第一突起22係形成在依軸線方向D1鄰接的供給環狀溝13與中間環狀溝15之間。第二突起23係形成在依軸線方向D1鄰接的中間環狀溝15彼此之間。第三突起24係形成在依軸線方向D1鄰接的中間環狀溝15與排出環狀溝14之間。

如第5圖所示，在上游側和下游側鄰接的環狀溝中的連通溝係以朝周方向D2偏離之方式配置，俾使冷媒以冷媒供給口51、供給環狀溝13、複數個中間環狀溝15、排出環狀溝14及冷媒排出口52的順序，在從上游側朝下游側流通時，冷媒會從上游側的溝流往下游側的溝通過Z字狀的路徑流通。

當在上游側和下游側鄰接的環狀溝中的連通溝未配置成朝周方向D2偏離時，亦即不採用本實施形態的情形時，冷媒係不通過Z字形的路徑而流通。因此，冷媒不會沿著周方向D2流通，而從上游側往下游側通過連通溝而沿著軸線方向D1流通，故無法獲得本實施形態的效果。

而且，在本實施形態中，在供給環狀溝13、中間環狀溝15及排出環狀溝14的各個中冷媒連續沿著周方向D2流通的路徑係相等。亦即，在本實施形態中，連通溝的配置數量和流通溝的配置間隔係在各環狀溝中相等。使流通溝的形狀、流通溝的配置數量及流通溝的配置間隔予以規律性設置，藉此獲得除了可使自上游側至下游側中之熱交換性能均勻之外，還可使製造成本降低的效果。

依軸線方向D1鄰接的第一突起22及第二突起23係使各個在周方向D2的一端部22a,23a的位置互相偏離，而依軸線方向D1鄰接的複數個供給連通溝19及中間連通溝20係沿著周方向D2排列成交錯狀。

依軸線方向D1鄰接的第二突起23彼此係使各自之在周方向D2中的一端部23a的位置互相偏離，而依軸線方向D1鄰接的複數個中間連通溝20彼此係沿著周方向D2排列成交錯狀。

依軸線方向D1鄰接的第二突起23及第三突起24係使各自之在周方向D2中的一端部23a,24a的位置互相偏離，而依軸線方向D1鄰接的複數個中間連通溝20 及排出連通溝21係沿著周方向D2排列成交錯狀。

第6圖係顯示有：從第一筒狀構件10的徑方向D3之第一突起22、第二突起23及第三突起24之各個前端25至第二筒狀構件50的內周部55之間的間隙δ、第一筒狀構件10之徑方向D3的供給環狀溝13、排出環狀溝14及中間環狀溝15之各個深度d、軸線方向D1的供給環狀溝13、排出環狀溝14及中間環狀溝15之各個寬度w、以及依軸線方向D1鄰接的突起彼此的配置節距p。

接著，針對形成在第一筒狀構件10及第二筒狀構件50之間的冷媒流路2加以說明。於第1圖所示的冷媒流路2係形成在第一筒狀構件10及第二筒狀構件50之間之供冷媒流通的流路，且藉由供給環狀溝13、中間環狀溝15、排出環狀溝14、供給連通溝19、中間連通溝20、排出連通溝21及間隙δ而構成。

從未圖示的冷卻設備所送出的冷媒係經由冷媒供給口51供給至冷媒流路2，且通過冷媒流路2時，在第一筒狀構件10及第二筒狀構件50之間進行熱交換。因熱交換而使溫度上昇的冷媒係通過冷媒排出口52而供給至前述的冷卻設備。冷媒係在冷卻設備及旋轉電機100-1之間循環，藉此使因定子鐵心31所發生之熱而加熱的第一筒狀構件10冷卻，以抑制旋轉電機100-1的溫度上昇。

以下，說明通過冷媒供給口51的冷媒流通在供給環狀溝13、供給連通溝19、中間環狀溝15、中間連通溝20、排出環狀溝14及排出連通溝21的樣子。

第5圖係顯示有：與供給環狀溝13連通的冷媒供給口51、以及與排出環狀溝14連通的冷媒排出口52。通過冷媒供給口51的冷媒係供給至供給環狀溝13，且在供給環狀溝13中朝周方向D2的一方及另一方分歧，且遍及至供給環狀溝13全周流通。當冷媒通過供給連通溝19時，由於彼此朝周方向D2之相反方向流通的冷媒會互相碰撞而合流，因此在供給連通溝19附近中的冷媒的流通會發生亂流。而且，即便使周方向D2之流通以往軸線方向D1流通之方式變更流路的方向，亦造成亂流的發生。

通過供給連通溝19的冷媒係從第一筒狀構件10的一端面16a側供給至第一個中間環狀溝15、亦即最上游側的中間環狀溝15。供給至第一個中間環狀溝15的冷媒係在第一個中間環狀溝15中朝周方向D2的一方及另一方分歧，且沿著第一個中間環狀溝15流通。流通在周方向D2的冷媒係從第一筒狀構件10的一端面16a側通過第一個中間連通溝20時，由於與通過供給連通溝19時同樣地碰撞周方向D2之互相朝相反方向流通的冷媒，變更流路的方向，因此在第一個中間連通溝20附近的冷媒的流通會發生亂流。

同樣地，以從上游朝向下游之方式，使冷媒在流通各環狀溝時在各流通溝附近發生亂流的狀態下流通至排出環狀溝14。

在下游側通過排出連通溝21的冷媒係供給至排出環狀溝14。供給至排出環狀溝14的冷媒係朝周方向 D2的一方及另一方分歧，且遍及排出環狀溝14全周流通後，通過冷媒排出口52，而供給至未圖示的冷卻設備。

如此，當冷媒通過供給連通溝19、中間連通溝20及排出連通溝21時使亂流發生，藉此在各連通溝中，使屬於發熱部的定子鐵心31的表面附近(亦即流通在接近各溝底面之區域)的高溫冷媒(溫度交界層)、和流通於與遠離該發熱部之位置(亦即流通遠離各溝底面之區域)的低溫冷媒混合。藉此，抑制冷媒溫度交界層的發展，使冷媒及旋轉電機100-1之間的熱交換量提升，且使旋轉電機100-1的冷卻效率提升。

在此，說明關於第6圖所示之間隙δ、深度d及寬度w之各者的尺寸。間隙δ愈窄會使流通在中間環狀溝15之內部的冷媒流量愈增加。亦即，由於使越過構成中間環狀溝15的第二突起23而沿著軸線方向D1流通的冷媒減少，可使流通於較長流路的冷媒之流量增加並提高冷卻效率，因此使間隙δ消除較為理想。然而，若使間隙δ消除，在對第一筒狀構件10組裝第二筒狀構件50時，易卡住第一突起22、第二突起23及第三突起24，而使組裝作業性降低。而且，若第一突起22、第二突起23及第三突起24在作業時折彎，會使冷媒流路變窄，且會有使冷卻效率降低的可能性。為了抑制組裝作業性及冷卻效率的降低，較佳為在第一筒狀構件10及第二筒狀構件50之間設置些許的間隙δ。就間隙δ之尺寸的一例而言，可例示0.05mm至1.5mm。更佳為，0.05mm至0.3mm的範圍。

而且，中間環狀溝15的寬度w及深度d的比率(w/d)係可例示為5至10。再者，在使中間環狀溝15的深度d及間隙δ的比率(d/δ)為15至200的情形下，確認到：可抑制從上游側往下游側的環狀溝越過第二突起23而沿著軸線方向D1流通的冷媒，且可充分地獲得在周方向D2朝相反方向流通的冷媒互相碰撞而合流而使亂流發生的效果，且發揮較高的冷卻效率。

另外，供給環狀溝13、排出環狀溝14及中間環狀溝15的寬度w及深度d亦可互相不同的尺寸。藉由使各環狀溝的深度d的尺寸設為不同的值，可使在供給連通溝19附近、中間連通溝20附近及排出連通溝21附近中的冷媒亂流的發生頻率變化。而且，供給環狀溝13、中間環狀溝15及排出環狀溝14的剖面形狀，亦可為矩形形狀、三角形狀及彎曲形狀的任一者。

而且，從第一突起22、第二突起23及第三突起24的各個前端25至第二筒狀構件50的內周部55為止之間的間隙δ，亦可為互相不同的尺寸。此外，依軸線方向D1鄰接的第一突起22、第二突起23及第三突起24的配置節距p，亦可設定為與預先求得之發熱分佈相對應的尺寸。

在本實施型態中，第5圖所示的第一筒狀構件10中，由於依軸線方向D1鄰接的連通溝彼此之在周方向D2中的位置互相偏離，因此當冷媒在沿著周方向D2流通時，實施與定子鐵心31的熱交換，使亂流發生在冷媒在 通過供給連通溝19、中間連通溝20及排出連通溝21時，而獲得消滅溫度交界層的效果。因此，使在冷媒及定子鐵心31之間的熱交換量會提升，且定子鐵心31會有效地冷卻，故可實現旋轉電機100-1的高輸出化及小型化。

另外，在第4圖及第5圖所示的第一筒狀構件10，沿著周方向D2以等間隔方式排列有供給連通溝19、中間連通溝20及排出連通溝21，惟供給連通溝19、中間連通溝20及排出連通溝21，亦可如第7圖至第9圖所示之方式來排列。

第7圖係顯示第5圖所示之第一筒狀構件的第一變形例之圖。於第7圖所示之形成於第一筒狀構件10C的供給連通溝19、中間連通溝20及排出連通溝21，係從第一筒狀構件10C的一端面16a朝向另一端面16b排列在螺旋狀的位置，亦即從上游側朝向下游側排列在螺旋狀的位置。

第8圖係顯示第5圖所示之第一筒狀構件的第二變形例之圖。於第8圖所示之形成於第一筒狀構件10D之依軸線方向D1鄰接的各環狀溝中的連通溝，係在周方向D2中以不等間隔方式排列。從第一筒狀構件10D的一端面16a至第奇數個的中間環狀溝15中的中間連通溝20，亦可在軸線方向D1與排出連通溝21排列在一直線上。從第一筒狀構件10D的一端面16a側至第偶數個中間環狀溝15中的中間連通溝20，亦可在軸線方向D1與供給連通溝19排列在一直線上。

第9圖係顯示第5圖所示之第一筒狀構件的第三變形例之圖。形成於第一筒狀構件10E之依軸線方向D1鄰接的環狀溝中的連通溝，係在周方向D2以不等間隔之方式偏離而排列。從第一筒狀構件10E的一端面16a側至第一個、第七個及第十三個中間連通溝20、第二個、第八個及第十四個中間連通溝20、第三個及第九個中間連通溝20係在軸線方向D1分別排列在一直線上。亦即，使各通溝配置成從上游側朝向下游側並沿著周方向D2以不等間隔之方式偏移，於未鄰接之環狀溝中的連通溝，可例示至少透過一個以上的環狀溝，而在軸線方向D1配置在一直線上者。在第9圖中，為在軸線方向D1中連通溝透過四個環狀溝而配置成一直線狀之例。

在第一筒狀構件10，10C，10D，10E係形成有供給連通溝19、中間連通溝20及排出連通溝21，亦即形成有三種類的連通溝，惟至少形成有供給連通溝19及排出連通溝21，就可實現本實施形態之旋轉電機100-1。使用第10圖來說明具體例。

第10圖係顯示第5圖所示之第一筒狀構件的第四變形例之圖。於第10圖所示之第一筒狀構件10F係形成有供給連通溝19及排出連通溝21，但未形成有第4圖所示的中間連通溝20。供給連通溝19及排出連通溝21係沿著周方向D2排列成交錯狀。在第一筒狀構件10F的供給環狀溝13及排出環狀溝14之間係形成有一個中間環狀溝15。藉由如上述方式使兩種類的連通溝沿著周方向D2 偏移而形成，從而在各連通溝中使冷媒亂流發生，因此可有效果地冷卻定子鐵心31。

另外，即使第1圖所示之冷媒流路2因應第一筒狀構件10的軸線方向D1之長度而增長的情形時，實施形態1的旋轉電機100-1亦會在供給連通溝19、中間連通溝20及排出連通溝21的各個中使冷媒亂流發生，因而抑制冷卻效率的降低。

在第10圖中，雖然例示供給連通溝19及排出連通溝21之例，惟當然亦可為上游側與下游側的中間連通溝20。在鄰接的三個環狀溝中，若使上游側與下游側的連通溝沿著周方向D2偏離而配置，則可獲得在該連通溝附近使冷媒之亂流發生的效果。

此外，形成在第一筒狀構件10的供給環狀溝13、排出環狀溝14、中間環狀溝15、供給連通溝19、中間連通溝20及排出連通溝21，係使用具備有複數個旋轉加工軸的未圖示的車床工具機而可容易地加工。對此，以下具體說明。為了使冷媒與旋轉電機100-1之間的熱交換量增加，可考慮一種藉由使供給環狀溝13、中間環狀溝15及排出環狀溝14連結成螺旋狀的一條螺旋溝等來增長冷媒流路的方法。然而，如上述方式形成螺旋溝時，必須進行使周方向D2之第一筒狀構件10的旋轉、及軸線方向D1之旋轉加工軸的移動同步而加工的同步加工。

相對於此，實施形態1的旋轉電機100-1中，不需要如上述方式的同步加工，供給環狀溝13、排出環狀 溝14及中間環狀溝15係可藉由使第一筒狀構件10朝周方向D2旋轉之方式來形成，而供給連通溝19、中間連通溝20及排出連通溝21係可藉由使車床工具機所具備的旋轉加工軸朝軸線方向D1移動而形成。亦即，實施形態1的旋轉電機100-1中，由於可藉由直線加工來形成環狀溝及連通溝，因此不需要如同步加工之方式的特殊加工，可有效地利用施行直線加工的既存的車床工具機。因此，在實施形態1的旋轉電機100-1中，第一筒狀構件10的加工會變得容易，第一筒狀構件10的製造時間會縮短，而可降低第一筒狀構件10的製造成本。

此外，實施形態1的旋轉電機100-1，係於第一筒狀構件10形成有供給連通溝19、中間連通溝20及排出連通溝21，故因亂流發生所致之冷卻效率之提升的效果會比僅增長冷媒流路還高。再者，相較於如前述之方式形成一條螺旋溝的情形，冷媒流通在冷媒流路2時的壓力損失會降低。壓力損失係指：冷媒通過第一筒狀構件10之外周部12時之每單位時間單位流量的能量損失或摩擦損失。若增長冷媒流路時會使壓力損失增加，因此必須提升搭載在未圖示的冷卻設備的泵的能力，或使該泵的驅動量增加的對策。在實施形態1的旋轉電機100-1中，由於獲得因亂流發生所致之冷卻效率提昇效果，故當冷卻效率相等時，相較於螺旋溝的情形可減小壓力損失，因此可在不提升搭載於冷卻設備的泵的能力、或不使該泵的驅動量上昇之情形下，提升冷卻效率。因此，根據實施形態1的旋 轉電機100-1，可獲得一面抑制製造成本的增加，一面提高冷卻效率的旋轉電機100-1。

另外，實施形態1的旋轉電機100-1中，雖然說明至少三種鄰接之環狀溝中的連通溝在上游側、和下游側分別以複數個沿著周方向D2排列成交錯狀的構成例，惟只要在上游側、和下游側至少使一個個形成的連通溝在周方向D2的位置互相偏離而配置，就可謀求冷卻效率的提升。

在第10圖中，若一個供給連通溝19及一個排出連通溝21的周方向D2中的位置互相偏離而配置，則在供給連通溝19附近及排出連通溝21附近，冷媒的流通會發生亂流，故可謀求冷卻效率的提升。

如上所述，根據本實施形態的旋轉電機，由於在鄰接的第一環狀溝、第二環狀溝、第三環狀溝中，使連通第一環狀溝和第二環狀溝的第一連通溝、以及連通第二環狀溝和第三環狀溝的第二連通溝沿著周方向D2偏離而配置，因此在沿著周方向D2流通於第一環狀溝的冷媒通過第一連通溝時會發生亂流，而且在沿著周方向D2流通於第二環狀溝的冷媒通過第二連通溝時會發生亂流，因此可抑制溫度交界層的發展，且可謀求冷卻效率的提升。

實施形態2

第11圖係本發明實施形態2的旋轉電機的剖面圖。第12圖係第11圖所示之第二筒狀構件的立體圖。實施形態1 的旋轉電機100-1、及實施形態2的旋轉電機100-2的相異點如以下所述。

(1)旋轉電機100-2的定子30，係具備取代第一筒狀構件10的第一筒狀構件10G，且具備取代第二筒狀構件50的第二筒狀構件50A。

(2)在第一筒狀構件10G係未設置有第一突起22、第二突起23、第三突起24、供給環狀溝13、中間環狀溝15及排出環狀溝14。

(3)在第二筒狀構件50A的內周部55係形成有：與第一突起22相對應的第一突起57、與第二突起23相對應的第二突起58、以及與第三突起24相對應的第三突起59。

(4)在第二筒狀構件50A的內周部55係形成有：與供給環狀溝13相對應的供給環狀溝60、與中間環狀溝15相對應的中間環狀溝62、以及與排出環狀溝14相對應的排出環狀溝61。

(5)在第二筒狀構件50A的內周部55係形成有：與供給連通溝19相對應的供給連通溝63、與中間連通溝20相對應的中間連通溝64、以及與排出連通溝21相對應的未圖示的排出連通溝。

(6)在第二筒狀構件50A的內周部55係形成有：與第一密封溝17a相對應的第一密封溝56a、以及與第二密封溝17b相對應的第二密封溝56b，且在第一密封溝56a及第二密封溝56b係嵌入有密封構件18。

亦即，在本實施形態中，於第二筒狀構件50A形成各 環狀溝、及各連通溝的點與實施形態1不相同。其他與實施形態1相同。

在第一筒狀構件10G之周方向D2中的第一突起57、第二突起58及第三突起59之各個前端、與第一筒狀構件10G的外周部12之間，係設置有與實施形態1之間隙δ同樣的間隙δ 1。

冷媒流路2A係供以冷媒流通在第一筒狀構件10G及第二筒狀構件50A之間的流路，且藉由供給環狀溝60、中間環狀溝62、排出環狀溝61、供給連通溝63、中間連通溝64、排出連通溝所構成。

在實施形態2的旋轉電機100-2中，於第一筒狀構件10G及第二筒狀構件50A之間，係在上游側和下游側形成有至少兩個連通溝，由於該等連通溝在周方向D2的位置互相偏離，因此與實施形態1同樣地可謀求冷卻效率的提升。

實施形態3

第13圖係本發明實施形態3的旋轉電機的剖面圖。第14圖係第13圖所示之定子鐵心的立體圖。實施形態1的旋轉電機100-1、及實施形態3的旋轉電機100-3的相異點如以下所述。

(1)旋轉電機100-3中並未使用第二筒狀構件50，旋轉電機100-3係具備取代定子30的定子30A。

(2)定子30A係具備取代定子鐵心31的定子鐵心31A， 且具備有取代第一筒狀構件10的第一筒狀構件10H。

(3)第一筒狀構件10H係未形成有第一突起22、第二突起23、第三突起24、供給環狀溝13、中間環狀溝15及排出環狀溝14，惟形成有與冷媒供給口51相對應的冷媒供給口26、以及與冷媒排出口52相對應的冷媒排出口27。

亦即，在本實施形態中，在定子30A與第一筒狀構件10H之間形成冷媒流路。除此以外，與實施形態1或實施形態2相同。

定子鐵心31A係由下述者構成：積層複數片環狀的薄板而構成的第一鐵心區塊31A1、積層複數片直徑較構成第一鐵心區塊31A1之薄板還小的薄板所構成的第二鐵心區塊31A2、以及積層複數片在周方向D2將等間隔的缺口形成在外周面的薄板所構成的第三鐵心區塊31A3。在定子鐵心31A的軸線方向D1的兩側，亦即在最上游側、及最下游側設置有第一鐵心區塊31A1，與第一鐵心區塊31A1鄰接而設置第二鐵心區塊31A2，且使第二鐵心區塊31A2及第三鐵心區塊31A3在軸線方向D1交替地設置。

如第14圖所示，在本實施形態中，藉由第二鐵心區塊31A2來形成環狀溝，且藉由第三鐵心區塊31A3的缺口來形成連通溝。

在定子鐵心31A的外周部35係形成有：與第一突起22相對應的第一突起65、與第二突起23相對應的第二突起66、與第三突起24相對應的第三突起67。定子 鐵心31A的外周部35係形成有：與供給環狀溝13相對應的供給環狀溝68、與中間環狀溝15相對應的中間環狀溝70、以及與排出環狀溝14相對應的排出環狀溝69。

如第14圖所示，在定子鐵心31A的外周部35係形成有：與供給連通溝19相對應的供給連通溝71、與中間連通溝20相對應的中間連通溝72、以及與排出連通溝21相對應的排出連通溝73。供給環狀溝68係形成在靠近定子鐵心31A的一端面31a之處，而排出環狀溝69係形成在靠近定子鐵心31A的另一端面31b之處，而中間環狀溝70係形成在供給環狀溝68及排出環狀溝69之間。

第一筒狀構件10H的內周部11、與第三鐵心區塊31A3的外周部之間係設置有間隙δ 2。間隙δ 2的尺寸係與實施形態1的間隙δ同樣。冷媒流路2B係供冷媒流通在第一筒狀構件10H及定子鐵心31A之間的流路，且藉由供給環狀溝68、中間環狀溝70、排出環狀溝69、供給連通溝71、中間連通溝72、排出連通溝73及間隙δ 2所構成。

在實施形態3的旋轉電機100-3中，係在第一筒狀構件10H及定子鐵心31A之間，於上游側和下游側形成有至少兩個連通溝，且使該等連通溝的周方向D2的位置互相偏離，故與實施形態1同樣地可謀求冷卻效率的提升。而且，在實施形態3的旋轉電機100-3中，不需要第二筒狀構件50，即可縮短第二筒狀構件50的安裝所需的製造時間，並且使第二筒狀構件50成為不需要的部分， 可減低旋轉電機100-3的製造成本。而且，在實施形態3中，可使冷媒流通在定子鐵心31A的外周面，故相較於實施形態1使熱交換量增加，可謀求冷卻效率的提升。

實施形態4

第15圖係本發明實施形態4的旋轉電機的剖面圖。第16圖係顯示第15圖所示之第一筒狀構件的內周部之圖。實施形態1的旋轉電機100-1、和實施形態4的旋轉電機100-4的不同點係以下所示。

(1)在旋轉電機100-4中，不使用第二筒狀構件50，旋轉電機100-4係具備有取代定子30的定子30B。

(2)定子30B係具備有取代第一筒狀構件10的第一筒狀構件10I。

亦即，在本實施形態中，係省略實施形態2的旋轉電機的第一筒狀構件10G之構成。

在第一筒狀構件10I的內周部11係形成有：與第一突起22相對應的第一突起74、與第二突起23相對應的第二突起75、與第三突起24相對應的第三突起76、與供給環狀溝13相對應的供給環狀溝77、與中間環狀溝15相對應的中間環狀溝79、以及與排出環狀溝14相對應的排出環狀溝78。

在第一筒狀構件10I的內周部11係形成有：屬於與供給連通溝19相對應的供給連通溝80、與中間連通溝20相對應的中間連通溝81、以及與排出連通溝21相 對應的排出連通溝82。在第一筒狀構件10I係形成有：與冷媒供給口51相對應的冷媒供給口28、以及與冷媒排出口52相對應的冷媒排出口29。

在第一筒狀構件10I之徑方向的第一突起74、第二突起75及第三突起76之各者的前端、與定子鐵心31的外周部之間，係設置有間隙δ 3。間隙δ 3的尺寸係與實施形態1的間隙δ同樣。冷媒流路2C係供冷媒流通在第一筒狀構件10I及定子鐵心31之間的流路，且藉由供給環狀溝77、中間環狀溝79、排出環狀溝78、供給連通溝80、中間連通溝81、排出連通溝82而構成。

實施形態4的旋轉電機100-4中，係於第一筒狀構件10I及定子鐵心31之間，於上游側、及下游側形成有至少兩個連通溝，且該等連通溝於周方向D2中的位置會互相偏離，故與實施形態1同樣地可謀求冷卻效率的提升。而且，在實施形態4的旋轉電機100-4中，不需要第二筒狀構件50，即可縮短第二筒狀構件50之安裝所需的製造時間，並且使第二筒狀構件50成為不需要的部分，可減低旋轉電機100-4的製造成本。而且，在實施形態4中，由於可使冷媒流通在定子鐵心31的外周面，故相較於實施形態1熱交換量會增加，而可謀求冷卻效率的提升。

另外，實施形態1至實施形態4的旋轉電機係分別設置有一個冷媒供給口及冷媒排出口，惟冷媒供給口及冷媒排出口亦可分別設置複數個。藉由這樣的構成，在供給環狀溝中使冷媒所通過的複數個冷媒供給口連通， 而在排出環狀溝中使冷媒所通過的複數個冷媒排出口連通。因此，相較於在旋轉電機設置有一個冷媒供給口及冷媒排出口的情形，減輕冷媒通過冷媒供給口及冷媒排出口時所產生的壓力損失，使流通在旋轉電機內的冷媒流量增加，可使冷卻效率提升。

此外，雖然在實施形態1至實施形態4的旋轉電機，係沿著周方向D2形成有至少一個供給連通溝及排出連通溝，惟使供給連通溝及排出連通溝分別沿著周方向D2排列複數個時，減輕冷媒通過供給連通溝及排出連通溝時所產生的壓力損失，且使流通在旋轉電機內的冷媒流量增加，而可使冷卻效率提升。

以上實施形態所示的構成，係顯示本發明之內容的一例，亦可與其他習知技術組合，且在未脫離本發明的要旨範圍內，亦可省略、變更部分的構成。

Claims (20)

1. 一種旋轉電機的定子，係具備有：定子鐵心；以及冷媒流路，係設置於前述定子鐵心的外周部；前述冷媒流路係具有：第一環狀溝，係朝前述定子鐵心之中心軸的周方向延伸；第二環狀溝，係與前述第一環狀溝鄰接，且朝前述周方向延伸；第三環狀溝，係與前述第二環狀溝鄰接，且朝前述周方向延伸；第一連通溝，係使前述第一環狀溝及前述第二環狀溝連通；以及第二連通溝，係使前述第二環狀溝及前述第三環狀溝連通；前述第一連通溝及前述第二連通溝之在前述周方向的位置係互相偏離；形成前述第二環狀溝之突起的前端係設置有間隙δ。
2. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉電機的定子，其中，冷媒流路係藉由第一筒狀構件及第二筒狀構件所形成，該第一筒狀構件係設置於前述定子鐵心的外周部， 而該第二筒狀構件係設置於前述第一筒狀構件的外周部。
3. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉電機的定子，其中，前述冷媒流路係藉由前述定子鐵心及第一筒狀構件所形成，該第一筒狀構件係設置於前述定子鐵心的外周部。
4. 如申請專利範圍第2項或第3項所述之旋轉電機的定子，其中，前述第一筒狀構件係具有：前述第一環狀溝、前述第二環狀溝、前述第三環狀溝、前述第一連通溝、以及前述第二連通溝。
5. 如申請專利範圍第2項所述之旋轉電機的定子，其中，前述第二筒狀構件係具有：前述第一環狀溝、前述第二環狀溝、前述第三環狀溝、前述第一連通溝、以及前述第二連通溝。
6. 如申請專利範圍第3項所述之旋轉電機的定子，其中，前述定子鐵心係具有：前述第一環狀溝、前述第二環狀溝、前述第三環狀溝、前述第一連通溝、以及前述第二連通溝。
7. 如申請專利範圍第1、2、3、5、6項中任一項所述之旋轉電機的定子，其中，前述第一連通溝係有複數個排列於前述周方向。
8. 如申請專利範圍第4項所述之旋轉電機的定子，其中， 前述第一連通溝係有複數個排列於前述周方向。
9. 如申請專利範圍第1、2、3、5、6項中任一項所述之旋轉電機的定子，其中，前述第二連通溝係有複數個排列於前述周方向。
10. 如申請專利範圍第4項所述之旋轉電機的定子，其中，前述第二連通溝係有複數個排列於前述周方向。
11. 如申請專利範圍第7項所述之旋轉電機的定子，其中，前述第二連通溝係有複數個排列於前述周方向。
12. 如申請專利範圍第1、2、3、5、6項中任一項所述之旋轉電機的定子，其中，前述第二環狀溝的深度d相對於前述間隙δ的寬度之比為15至200。
13. 如申請專利範圍第4項所述之旋轉電機的定子，其中，前述第二環狀溝的深度d相對於前述間隙δ的寬度之比為15至200。
14. 如申請專利範圍第7項所述之旋轉電機的定子，其中，前述第二環狀溝的深度d相對於前述間隙δ的寬度之比為15至200。
15. 如申請專利範圍第9項所述之旋轉電機的定子，其中，前述第二環狀溝的深度d相對於前述間隙δ的寬度之比為15至200。
16. 一種旋轉電機，係具備有：申請專利範圍第1、2、3、5、6項中任一項所述的旋轉電機的定子、以及設置於前述定子鐵心之內側的轉子。
17. 一種旋轉電機，係具備有：申請專利範圍第4項所述的旋轉電機的定子、以及設置於前述定子鐵心之內側的轉子。
18. 一種旋轉電機，係具備有：申請專利範圍第7項所述的旋轉電機的定子、以及設置於前述定子鐵心之內側的轉子。
19. 一種旋轉電機，係具備有：申請專利範圍第9項所述的旋轉電機的定子、以及設置於前述定子鐵心之內側的轉子。
20. 一種旋轉電機，係具備有：申請專利範圍第12項所述的旋轉電機的定子、以及設置於前述定子鐵心之內側的轉子。