WO2023021597A1 - 回転電機 - Google Patents

Abstract

周壁に流体を吐出する吐出窓（５）を有するケーシング（１）と、ケーシング（１）内に回転自在に保持される回転子（８）と、ケーシング（１）内に回転子（８）の径方向（Ｘ）の外側（Ｘ１）に空隙を介して設置される固定子（９）と、ケーシング（１）内であって回転子（８）の軸方向（Ｙ）の端部に設置される冷却ファン（８３）とを備えた回転電機（１００）において、ケーシング（１）は、軸方向（Ｙ）の端壁に流体を吸い込む吸気孔（４０）を有し、吸気孔（４０）は、吸気孔（４０）を径方向（Ｘ）に分離する仕切り板（４）を備える。

Description

回転電機

　本願は、回転電機に関するものである。

　従来、いわゆる回転電機としては、例えば、車載用交流発電機またはモータ、車載用駆動装置などが挙げられ、冷却流れ吐出窓が周壁に開口されたケーシングと、前記ケーシング内に回転自在に保持される回転子と、吐出窓の内側に位置して前記回転子の端部に固定される冷却ファンとを備えており、吸気部から流体を吸い込むことで回転電機を冷却し、発電または駆動の目的で使用されている。例えば、特許文献１には冷却流れ吐出窓の周方向幅および軸方向長さを変化させることで、固定子のコイルエンドの冷却風量を増加している。

特開平７－９５７４５号公報

　従来の回転電機は、固定子のコイルエンドと回転子の界磁巻線との両方について冷却性能を高めることが難しく、冷却ファンによって駆動される流体は固定子のコイルエンドか回転子の界磁巻線のいずれかしか効率的に冷却できないという問題点があった。

　本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、回転子および固定子のいずれも効率的に冷却可能となり、温度低減により効率向上、出力増加が実現できる回転電機を提供することを目的とする。

　本願に開示される回転電機は、
周壁に流体を吐出する吐出窓を有するケーシングと、
前記ケーシング内に回転自在に保持される回転子と、
前記ケーシング内に前記回転子の径方向の外側に空隙を介して設置される固定子と、
前記ケーシング内であって前記回転子の軸方向の端部に設置される冷却ファンとを備えた回転電機において、
前記ケーシングは、軸方向の端壁に前記流体を吸い込む吸気孔を有し、
前記吸気孔は、前記吸気孔を径方向に分離する仕切り板を備えたものである。

　本願に開示される回転電機によれば、回転子および固定子のいずれも効率的に冷却可能となり、温度低減により効率向上、出力増加が可能である。

実施の形態１による回転電機の構成を示す断面図である。 図１に示した回転電機のハウジングの構成を示す斜視図である。 図１に示した回転電機の冷却ファンの構成を示す上面図である。 図３Ａに示した冷却ファンの中心軸における軸方向の断面を示す断面図である。 図１に示した回転電機の冷却ファンの他の構成を示す上面図である。 図４Ａに示した冷却ファンの中心軸における軸方向の断面を示す断面図である。 実施の形態２による回転電機のハウジングの構成を示す斜視図である。 実施の形態３による回転電機のハウジングの軸方向の断面を示す断面図である。 図６に示したハウジングの仕切り板の構成を示す断面図である。 図６に示したハウジングの仕切り板の他の構成を示す断面図である。 図６に示したハウジングの仕切り板の他の構成を示す断面図である。 図６に示したハウジングの仕切り板の他の構成を示す断面図である。 図６に示したハウジングの仕切り板の他の構成を示す断面図である。 図６に示したハウジングの仕切り板の他の構成を示す断面図である。 図６に示したハウジングの仕切り板の他の構成を示す断面図である。 図６に示したハウジングの仕切り板の他の構成を示す断面図である。 実施の形態４による回転電機のハウジングの構成を示す斜視図である。 実施の形態５による回転電機のハウジングの構成を示す斜視図である。 実施の形態６による回転電機のハウジングの構成を示す斜視図である。 実施の形態７による回転電機のハウジングの構成を示す斜視図である。 図１２に示したハウジングの吸気孔と仕切り板との関係を説明するための上面図である。 実施の形態８による回転電機のハウジングの構成を示す斜視図である。 図１４に示したハウジングの吸気孔と仕切り板との関係を説明するための上面図である。 実施の形態９による回転電機のハウジングの軸方向の断面を示す断面図である。 図１６に示したハウジングを形成するための金型の例を示す断面図である。 実施の形態１０による回転電機の回転子鉄心の構成を示す上面図である。 実施の形態１１による回転電機のハウジングの軸方向の断面を示す断面図である。 図１９に示した回転電機の効果を説明するための図である。

　以下に示す、各実施の形態は、車載用の交流発電機、モータ、車載用の駆動装置、電子機器一体の回転電機などの回転電機に適用して利用してよく、ここでは一例として車載用の回転電機（以下、回転電機と称す）の例にて説明する。また、以下の説明において、回転電機１００における各方向を、それぞれ周方向Ｚ、回転電機１００の回転子８の回転軸３４の軸方向Ｙ、径方向Ｘ、径方向Ｘの外側Ｘ１、径方向Ｘの内側Ｘ２として示す。

　また、軸方向Ｙにおいて、流体（空気など）の吸い込み側を一端側Ｙ１とし、固定子９および回転子８が設置されている側である反吸い込み側を他端側Ｙ２とする。よって、固定子９、回転子８、およびケーシング１においても、これらの方向は同一方向となり、これらの方向を基準として各方向を示して説明する。また、回転電機１００の回転の中心を中心点Ｑまたは中心軸Ｑ１として示す。よって、固定子９、回転子８、およびケーシング１においても、中心点Ｑおよび中心軸Ｑ１を基準として示して説明する。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１による回転電機の構成を示す断面図である。図２は、図１に示した回転電機のハウジングの構成を示す斜視図である。尚、図２は、図１に示した矢印Ｂの方向から見た構成を示す。図３Ａは、図１に示した回転電機の冷却ファンの構成を示す上面図である。図３Ｂは、図３Ａに示した冷却ファンの中心軸における軸方向の断面を示す断面図である。図４Ａは、図１に示した回転電機の冷却ファンの他の構成を示す上面図である。図４Ｂは、図４Ａに示した冷却ファンの中心軸における軸方向の断面を示す断面図である。

　図１において、回転電機１００は、ケーシング１内に収納された、回転子８および固定子９にて構成される。ケーシング１は、略椀形状のアルミニウム製のフロント側のハウジング２と、リヤ側のハウジング３とを備える。ケーシング１は、周壁に流体を吐出する吐出窓５を備える。図２に示すように、ハウジング２は、軸方向Ｙの端壁に流体を吸い込む吸気孔４０を有する。吸気孔４０は、周方向Ｚに間隔を隔てて、この例では４個形成される。吸気孔４０は、吸気孔４０を径方向Ｘに分離する仕切り板４を備える。ここではリング状の１つの仕切り板４（図３参照）にて、全ての吸気孔４０を径方向Ｘに分離している。

　ケーシング１には、一対のベアリング３３を介して回転自在に支持された回転軸３４を備える。ケーシング１のフロント側に延出する回転軸３４の端部には固着されたプーリ７を備える。回転子８は、回転軸３４と一体的に回転しケーシング１内に配設される。固定子９は、回転子８の径方向Ｘの外側Ｘ１に空隙を介して対向して配置され、ケーシング１内に固定される。固定子９は、固定子鉄心９１と固定子コイル９２とを備える。固定子コイル９２は、軸方向Ｙの両端にコイルエンド９２０を有する。

　ケーシング１のリヤ側に延出する回転軸３４の延出部に固定され、回転子８に電流を供給する一対のスリップリング１０を備える。各スリップリング１０の表面には摺動する一対のブラシ１１を備える。これらのブラシ１１を収容するブラシホルダ１７を備える。これらのブラシ１１に隣接されて固定子９で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器１２を備える。固定子９で生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流装置１３を備える。整流装置１３はヒートシンク１８を備える。

　電圧調整器１２と外部装置（図示せず）との信号の入出力を行うコネクタ２０を備える。ブラシホルダ１７と整流装置１３を覆う保護カバー２７を備える。回転子８は、ランデル型回転子で、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻き回され、励磁電流が流れて磁束を発生する界磁巻線８１と、発生する磁束によって磁極が形成され、界磁巻線８１を覆うように形成され、それぞれが６個、８個、あるいは１０個以上で２の倍数個、の爪部８２０を有する回転子鉄心８２とを有する。冷却ファン８３は、軸方向Ｙの両端に溶接等により取り付けられ、回転子８の回転により回転し、流体としての外気を回転電機１００内に吸引し、回転電機１００内の構成部品を冷却して排出するものである。よって、冷却ファン８３は、吐出窓５の内側に位置する。

　回転子８には、界磁巻線８１と回転子鉄心８２とにより形成され、界磁巻線８１を冷却するための通風路が備えられており、冷却ファン８３により軸方向Ｙに流体を流すことで界磁巻線８１を冷却している。回転子８には出力を増加させるために磁石を設置してもよく、特に回転子鉄心８２の爪部８２０間に設置することで効果的に出力増加が可能である。図１においてリヤ側のハウジング３の紙面上左側に示した電子部品は一例であり、電力変換部を備えた電子機器一体の回転電機などでもよい。

　次に、冷却ファン８３の構成例を図３および図４を用いて説明する。冷却ファン８３は、主板８３２と、主板８３２から伸びた複数の腕状板８３３と複数の羽根８３４とを備えている。腕状板８３３には強度補強用のリブなどを設けてもよい。また、軸方向Ｙに流れる流体量を増加させるために腕状板８３３の径方向Ｘの一部を細く形成してもよい。主板８３２はリング状に示され、回転電機１００の回転子８の回転軸３４に取り付けられる。

　主板８３２は、略板状の形状（例えば円板など）でも、板にリブ等の突起を設けた形状、板の中央に回転させるための回転軸３４を通すための穴を設けた形状、さらに回転中心がお椀状に膨らんでいるような形状でもよい。

　例えば、図３に示すように、羽根８３４は径方向Ｘの内側Ｘ２に設置される内羽根８４と、径方向Ｘの外側Ｘ１に設置される外羽根８５とを備える。内羽根８４と外羽根８５との径方向Ｘの間に隙間８６がある。図３Ａにおいて破線リングにて示した箇所が仕切り板４の設置される領域である。仕切り板４の軸方向Ｙの他端側Ｙ２の端部は内羽根８４と外羽根８５との間の隙間８６に位置する。

　回転の中心点Ｑからの距離は順に、内羽根８４の外側Ｘ１の端（後端）＜仕切り板４の内側Ｘ２の位置＜仕切り板４の外側Ｘ１の位置＜外羽根８５の内側Ｘ２の端（前端）となる。このため、羽根８３４が中心点Ｑの周りに回転しても、仕切り板４には衝突しない。図３Ｂは、羽根８３４の回転軌跡を中心軸Ｑ１の軸方向Ｙに沿った断面で表示した断面図である。図の矢印の流れＬ１、流れＬ２で示した線は流体の流れる方向を示している。

　内羽根８４で生じる風は、径方向Ｘの外側Ｘ１に仕切り板４があるため径方向Ｘの外側Ｘ１に流れることを阻害され、回転子８の内部に向けて流れＬ１の方向に流れる。一方、外羽根８５で生じる流体は遠心力によって径方向Ｘの外側Ｘ１に向けて流れＬ２の方向、すなわち、固定子９のコイルエンド９２０に向けて流れる。尚、回転子８に流れた流体も、回転子８の内部を巡った後に、ケーシング１から外部に排出される。

　また、図３Ａに示すように、主板８３２に円形状の冷却孔８３５を設けてもよい。但し、冷却孔８３５の形状は円形状だけでなく、楕円形状、略多角形形状でもよい。冷却孔８３５を通過した流体は、冷却ファン８３の軸方向Ｙへ抜けるとともに、主板８３２の回転に伴い一部は遠心方向へと流れる。よって、冷却孔８３５を設けることで、軸方向Ｙの流れを増加できる。

　また、冷却孔８３５は、主板８３２ではなく、主板８３２から伸びた腕状板８３３に設けてもよい。よって、冷却孔８３５を設けることで、主板８３２または腕状板８３３を軽量化できる。そして、冷却孔８３５を腕状板８３３に設けた場合は、回転子８の内部へ吸引される流れの通風抵抗を低減させるように、羽根８３４側の冷却孔８３５の端部にラウンドまたは面取りを設けてもよい。また、冷却孔８３５の数は１個であってもよいし、複数個設けてもよい。冷却孔８３５を複数個設けた場合、それぞれの冷却孔８３５の形状が異なっていてもよい。

　また、他の例として、図４に示すように、内羽根８４と外羽根８５とが別々に分かれておらずに一部がつながっていてもよい。内羽根８４の面の延長上に外羽根８５が形成される。このような場合に、内羽根８４と外羽根８５の主板８３２側でつながって一部が連続することもできる。内羽根８４と外羽根８５とをなす部分に、仕切り板４の一部が挿入される隙間８６などが形成されている。図４に示す場合も、図３にて示した流体の流れＬ１、Ｌ２は同様に生じる。尚、内羽根８４と外羽根８５の枚数、配置、大きさ、形状、傾斜角度等は適宜変更できる。また、形状は直線状でも、円弧状でも、Ｓ字状でもよい。

　上記のように構成された実施の形態１の回転電機は、冷却に利用する流体を吸い込む吸気孔４０に、径方向Ｘに空間または流体の流れＬ１、Ｌ２を分離するための仕切り板４を備えたケーシング１を有することで、界磁巻線８１とコイルエンド９２０とを効率的に冷却可能となる。尚、図２では、フロント側のハウジング２に適用した例にて示しているが、リヤ側のハウジング３に適用しても、またフロント側のハウジング２とリヤ側のハウジング３の両方に適用してもよい。

　尚、ケーシング１に設けた仕切り板４の軸方向Ｙの長さは、冷却ファン８３の主板８３２と干渉しない範囲で長く形成することが望ましい。仕切り板４は、周方向Ｚに連続した１つのリング状に形成しているため、異物混入が防止可能であり、信頼性を高めることができる。

　上記のように構成された実施の形態１の回転電機によれば、
周壁に流体を吐出する吐出窓を有するケーシングと、
前記ケーシング内に回転自在に保持される回転子と、
前記ケーシング内に前記回転子の径方向の外側に空隙を介して設置される固定子と、
前記ケーシング内であって前記回転子の軸方向の端部に設置される冷却ファンとを備えた回転電機において、
前記ケーシングは、軸方向の端壁に前記流体を吸い込む吸気孔を有し、
前記吸気孔は、前記吸気孔を径方向に分離する仕切り板を備えたので、
簡便な構成である仕切り板を設置することにより、吸気孔から回転電機へ流れる全体風量を増加させることが可能となり、回転子および固定子の温度低減により効率向上、出力増加を可能とする。さらに、当該効果を低コストにて得ることができる。特に、回転子の界磁巻線および固定子のコイルエンドの冷却性能が向上する。

実施の形態２．
　図５は、実施の形態２による回転電機のハウジングの構成を示す斜視図である。尚、図５は、図１に示した矢印Ｃの方向から見た構成を示す。図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。

　上記実施の形態１では、ケーシング１の各吸気孔４０に径方向Ｘに分離する仕切り板４を、周方向Ｚにリング状に形成する例を示したが、これに限られることはなく、本実施の形態２においては、図５に示すように、各吸気孔４０の周方向Ｚの長さ分のみに、仕切り板４を周方向Ｗにおいて部分的に備える。

　このように形成すれば、上記実施の形態１の仕切り板４よりも、径方向Ｘの内側Ｘ２に流入した流体の流れを効率的に分配できるため、回転子８の界磁巻線８１と固定子９のコイルエンド９２０との冷却効率を制御しやすくなる。尚、図５においては、各吸気孔４０の全てに仕切り板４を設定する例を示したが、これに限られることはなく、１個以上の吸気孔４０に仕切り板４を設置する場合も考えられる。

　また、複数の仕切り板４を設置する場合、周方向Ｚに等間隔に設定してもよいし、不等間隔に設定してもよい。また、複数の仕切り板４を設置する場合、仕切り板４の数を、回転子鉄心８２の爪部８２０の数とは異なる数となるように設置すれば、風音の特定周波数音すなわち次数音を分散できるので、騒音増加が抑制可能となる。

　また、図５に示すように、ハウジング２におけるベアリング３３の支持リブ３３０に径方向Ｘに対向する箇所Ｅ（図５の点線にて示した部分）に仕切り板４を設置しないことで、仕切り板４の端面で生じる騒音源を支持リブ３３０で隠すことが可能となり、流体の流量低下することなく騒音低減できる。

　上記のように構成された実施の形態２の回転電機によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、
前記仕切り板は、周方向に間隔を隔てて複数個形成されたので、
　仕切り板によって、流体を回転子の界磁巻線に流れる流体と、固定子のコイルエンドに流れる流体とを分離できるとともに、仕切り板を、周方向に間隔を隔てて複数個設置することで、冷却性能の割合を変化させ、より効率的に回転子の界磁巻線と固定子のコイルエンドとの両方を冷却できる。

実施の形態３．
　上記各実施の形態においては、仕切り板４の径方向Ｘの肉厚について特に示していないが、本実施の形態３においては、仕切り板４の径方向Ｘの肉厚に着目した例について説明する。図６は、実施の形態３における回転電機の仕切り板の構成を説明するための軸方向の断面を示す断面図である。図７は、図６に示した仕切り板の軸方向の断面の構成を示す拡大断面図である。図８は、実施の形態３における他の仕切り板の軸方向の断面の構成を示す断面図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。

　図６において、仕切り板４は軸方向Ｙの一端側Ｙ１である吸い込み側と、軸方向Ｙの他端側Ｙ２である反吸い込み側の両端側において、軸方向Ｙの一端側Ｙ１および他端側Ｙ２の両方に向かうほど径方向Ｘの肉厚が薄くなるように形成した。具体的には、図７に示すように、軸方向Ｙの一端側Ｙ１であって、径方向Ｘの外側Ｘ１は、径方向Ｘに長さＷ３および軸方向Ｙに長さＨ３分に相当する箇所の肉厚分が薄く形成され、径方向Ｘの内側Ｘ２は、径方向Ｘに長さＷ４および軸方向Ｙに長さＨ４分に相当する箇所の肉厚分が薄く形成される。

　そして、軸方向Ｙの他端側Ｙ２であって、径方向Ｘの外側Ｘ１は、径方向Ｘに長さＷ１および軸方向Ｙに長さＨ１分に相当する肉厚分が薄く形成され、径方向Ｘの内側Ｘ２は、径方向Ｘに長さＷ２および軸方向Ｙに長さＨ２分に相当する肉厚分が薄く形成されている。尚、長さＨ１から長さＨ４および長さＷ１から長さＷ４の各長さは適宜設定可能である。

　そして、特に、軸方向Ｙの他端側Ｙ２（回転子側）の肉厚を薄くする場合には、長さＷ１と長さＨ１とのなす角度θ１および長さＷ２と長さＨ２とのなす角度θ２がそれぞれ１５度以下になるように設定する。このように形成することで、仕切り板４表面での流体の流れの剥離を抑制して風路圧損を低減することが可能となり、騒音増価させることなく冷却流量を増大できる。

　尚、仕切り板４の径方向Ｘの肉厚は、上記において、軸方向Ｙの一端側Ｙ１および他端側Ｙ２の両端側において、軸方向Ｙの一端側および他端側の両方に向かうほど径方向Ｘの肉厚が薄くなるように形成する例を示したが、これに限られることはなく、一端側Ｙ１のみ、他端側Ｙ２のみ、また当該箇所の径方向Ｘの内側Ｘ２のみ、外側Ｘ１のみ、または両方において当該箇所を形成してもよい。以下、他の例について図８に基づいて説明する。

　例えば、図８Ａに示すように、仕切り板４は、軸方向Ｙの一端側Ｙ１および他端側Ｙ２の両側において、径方向Ｘの内側Ｘ２の肉厚が薄くなるように形成される。また、図８Ｂに示すように、仕切り板４は、軸方向Ｙの他端側Ｙ２において、径方向Ｘの内側Ｘ２の肉厚が薄くなるように形成される。また、図８Ｃに示すように、仕切り板４は、軸方向Ｙの一端側Ｙ１において、径方向Ｘの内側Ｘ２の肉厚が薄くなるように形成される。

　また、図８Ｄに示すように、仕切り板４は、軸方向Ｙの一端側Ｙ１および他端側Ｙ２の両側において、径方向Ｘの外側Ｘ１の肉厚が薄くなるように形成される。また、図８Ｅに示すように、仕切り板４は、軸方向Ｙの他端側Ｙ２において、径方向Ｘの外側Ｘ１の肉厚が薄くなるように形成される。また、図８Ｆに示すように、仕切り板４は、軸方向Ｙの一端側Ｙ１において、径方向Ｘの外側Ｘ１の肉厚が薄くなるように形成される。また、図８Ｇに示すように、仕切り板４の軸方向Ｙの一端側Ｙ１および他端側Ｙ２の両側において、径方向Ｘの内側Ｘ２および外側Ｘ１の両方の肉厚が薄くなるように、かつ、略台形断面形状に形成される。この場合、金型での製造性が容易となる。

　上記のように構成された実施の形態３の回転電機は、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
前記仕切り板は、軸方向の一端側または他端側の少なくともいずれか一方に向かうほど径方向の肉厚が薄くなる箇所を備えたので、
コスト増加なく容易に製造でき、また、仕切り板の径方向の肉厚を薄くすることで風路圧損を低減し、冷却性能を向上できる。

実施の形態４．
　上記各実施の形態においては、仕切り板４の軸方向Ｙの長さについて特に示していないが、本実施の形態４においては、仕切り板４の軸方向Ｙの長さに着目した例について説明する。図９は、実施の形態４における回転電機の仕切り板の構成を示す斜視図である。尚、図９は、図１に示した矢印Ｃの方向から見た構成を示す。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。

　図９において、仕切り板４の軸方向Ｙの長さを周方向Ｚにおいて、長さＨ５および長さＨ６のように、軸方向Ｙの長さが異なるように形成する。仕切り板４は、径方向Ｘの外側Ｘ１に吐出窓５が形成されていない箇所において、仕切り板４の軸方向Ｙの長さＨ５にて形成し、他の箇所の軸方向Ｙの長さＨ６の長さよりも長く形成する。このように、吐出窓５を形成されていない箇所において、仕切り板４の軸方向Ｙの長さＨ５を長く形成し、軸方向Ｙにおいてケーシング１と遮断するように構成すれば、効果的に冷却流量を増加できる。

　これは、ケーシング１に吐出窓５が形成されていない箇所の当該周方向Ｚの位置では、仕切り板４より径方向Ｘの外側Ｘ１の圧力が高くなる。しかし、仕切り板４の軸方向Ｙの長さＨ５を長く形成しているので、径方向Ｘの外側Ｘ１から内側Ｘ２へ流れるという逆流を抑制でき、径方向Ｘの内側Ｘ２の流れが安定する。よって、冷却流量の増加および騒音低減が可能である。

　これに対し、もし、吐出窓が形成されていない箇所において、仕切り板の軸方向の長さを短く形成すれば、径方向Ｘの外側Ｘ１から内側Ｘ２へと流れが逆流し、全体の冷却流量が低下する。

　尚、図９では、１つの仕切り板４について示したが、周方向Ｚに複数の仕切り板４を設置する場合、複数の仕切り板４について、同様に軸方向Ｙの長さを周方向Ｚにおいて異なるように形成してもよい。

　上記のように構成された実施の形態４の回転電機は、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
前記仕切り板は、径方向の外側において前記ケーシングの前記吐出窓が形成されていない箇所の軸方向の長さを、他の箇所の軸方向の長さよりも長く形成されたので、
流体を効率的に回転子側と遠心方向側に分離することができる。特に、吐出窓の周方向の締め切り位置と連動させて変化させることで、より効果的に冷却風を分離できる。

実施の形態５．
　上記実施の形態４においては、吐出窓５の形成されていない箇所の、仕切り板４の軸方向Ｙの長さに着目した例を示したが、本実施の形態５においては、仕切り板４の軸方向Ｙの長さに着目した他の例について説明する。図１０は、実施の形態５における回転電機の仕切り板４の構成を示す斜視図である。尚、図１０は、図１に示した矢印Ｃの方向から見た構成を示す。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。

　図１０において、仕切り板４の軸方向Ｙの長さは、周方向Ｚにおいて、回転電機１００の回転子８の回転方向Ｒにおいて、一端側の軸方向Ｙの長さＨ７から他端側の軸方向Ｙの長さＨ８に向かうほど単調増加するように形成する。これにより、より効果的に冷却流量を増加させ、騒音を低減できる。

　図１０では、４個の仕切り板４を設置し、その中の１つの仕切り板４について軸方向Ｙの長さを回転方向Ｒに単調増加する例を示したが、これに限られることはなく、他の仕切り板４について同様に形成してもよい。

　このように形成することで、仕切り板４の径方向Ｘの内側Ｘ２に設置された冷却ファン８３の羽根８３４によって駆動される冷却流れと、仕切り板４の回転方向Ｒの後方側（他端側）の端面が衝突する周方向Ｚの位置をずらすことが可能であり、冷却流量を低減させることなく風音低減が可能となる。

　上記のように構成された実施の形態５の回転電機は、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
前記仕切り板は、周方向において、前記回転電機の回転子の回転方向の一端側から他端側に向かうほど、軸方向の長さが長くなるように形成されたので、
流体を効率的に回転子側と遠心方向側に分離することができるのみならず、冷却ファンの内径側に設けられた羽根により生じる流れと仕切り板の衝突位置を周方向に分散させ、騒音低減が可能である。

実施の形態６．
　本実施の形態６においては、上記実施の形態４および実施の形態５とは異なる、仕切り板４の軸方向Ｙの長さに着目した他の例について説明する。図１１は、実施の形態６における回転電機の仕切り板４の構成を示す斜視図である。尚、図１１は、図１に示した矢印Ｂの方向から見た構成を示す。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。

　図１１において、仕切り板４の軸方向Ｙの一端側Ｙ１（吸い込み側）の軸方向Ｙの位置を、吸気孔４０の軸方向Ｙの形成位置より他端側Ｙ２（反吸い込み側）に長さＨ９分短い位置に形成する。図１１では、吸気孔４０において径方向Ｘに形成された２箇所の補強リブ６１と補強リブ６２との間に位置する仕切り板４の箇所を、吸気孔４０の軸方向Ｙの形成位置より軸方向Ｙの長さＨ９分短い位置に形成する。

　このように形成すれば、流路圧損を低減でき、全体の冷却流量を増加できるとともに、金型で製造する際の流れを良くできるため、容易に製造可能となる。尚、吸気孔４０に位置する仕切り板４の周方向Ｗの全てにおいて、軸方向Ｙの長さを吸気孔４０の軸方向Ｙの形成位置より他端側Ｙ２に短く形成してもよい。

　上記のように構成された実施の形態６の回転電機は、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
前記仕切り板の前記吸気孔の軸方向の吸い込む側の軸方向の位置は、前記吸気孔の軸方向の吸い込む側の位置よりも反吸い込む側に形成されたので、
吸い込み側の軸方向の位置を反吸い込み側に形成することで、風路圧損が低減できるため冷却風量を増加させる。また、ダイカスト等で製造する場合に容易に製造可能となる。

実施の形態７．
　上記各実施の形態においては、仕切り板４の径方向Ｘの形状について特に示していないが、本実施の形態７においては、仕切り板４の径方向Ｘの形状に着目した例について説明する。図１２は、実施の形態７における回転電機の仕切り板の構成を示す斜視図である。尚、図１２は、図１に示した矢印Ｂの方向から見た構成を示す。図１３は、図１２に示した仕切り板と吸気孔との関係説明するための上面図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。

　図１２において、仕切り板４の径方向Ｘの内側Ｘ２の位置が、回転方向Ｒの一端側から他端側に向かうにつれて中心点Ｑからの長さが減少するように形成される。回転方向Ｒの一端側である、中心点Ｑと仕切り板４の径方向Ｘの内側Ｘ２の内径Ｗ５とし、回転方向Ｒに向かって他端側である、中心点Ｑと仕切り板４の径方向Ｘの内側Ｘ２の内径Ｗ６とすると、回転方向Ｒの内径Ｗ５から内径Ｗ６に向かうほど短く形成される。これに対し、仕切り板４の径方向Ｘの外側Ｘ１の外径Ｗ７は、回転方向Ｒの一端側から他端側まで同一に形成される。そして、仕切り板４の径方向Ｘの長さは、回転方向Ｒの一端側の長さＷ８から他端側の長さＷ９に向かうほど長く形成される。

　このように形成すれば、冷却ファン８３の内羽根８４で生じる圧力を増加でき、冷却流量を増加できるとともに、冷却ファン８３で生じる仕切り板４よりも径方向Ｘの内側Ｘ２の圧力をより高くできるので、回転子８への冷却流量を増加でき、界磁巻線８１を効率的に冷却可能である。

　尚、図１２においては、１つの吸気孔４０に設置された１つの仕切り板４の例を示したが、これに限られることはなく、他の吸気孔４０の仕切り板４に対しても同様に形成することは可能である。

　上記のように構成された実施の形態７の回転電機は、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
前記仕切り板は、周方向において、前記回転子の回転方向の一端側から他端側に向かうほど、径方向の長さが長くなるように形成されたので、
回転子への流体量を増加できる。

実施の形態８．
　本実施の形態８においては、上記実施の形態７とは異なる、仕切り板４の径方向Ｘの形状に着目した他の例について説明する。図１４は、実施の形態８における回転電機の仕切り板の構成を示す斜視図である。尚、図１４は、図１に示した矢印Ｂの方向から見た構成を示す。図１５は、図１４に示した仕切り板と吸気孔との関係説明するための上面図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。

　図１４において、仕切り板４の径方向Ｘの内側Ｘ２の位置が、回転方向Ｒの一端側から他端側に向かうにつれて中心点Ｑからの長さが減少するように形成される。回転方向Ｒの一端側である、中心点Ｑと仕切り板４の径方向Ｘの内側Ｘ２の内径Ｗ１０とし、回転方向Ｒに向かって他端側である、中心点Ｑと仕切り板４の径方向Ｘの内側Ｘ２の内径Ｗ１１とすると、回転方向Ｒの内径Ｗ１０から内径Ｗ１１に向かうほど短く形成される。

　そして、回転方向Ｒの一端側である、中心点Ｑと仕切り板４の径方向Ｘの外側Ｘ１の外径Ｗ１２とし、回転方向Ｒに向かって他端側である、中心点Ｑと仕切り板４の径方向Ｘの外側Ｘ１の外径Ｗ１３とすると、回転方向Ｒの外径Ｗ１２から外径Ｗ１３に向かうほど短く形成される。そして、仕切り板４の径方向Ｘの長さは、回転方向Ｒの一端側から他端側の長さＷ１４が同一に形成される。

　このように形成すれば、仕切り板４よりも径方向Ｘの外側Ｘ１の風路圧損を低減でき、冷却流量を増加できる。尚、図１４においては、１つの吸気孔４０に設置された１つの仕切り板４の例を示したが、これに限られることはなく、他の吸気孔４０の仕切り板４に対しても同様に形成することも可能である。

　上記のように構成された実施の形態８の回転電機は、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
前記仕切り板は、周方向において、前記回転子の回転方向の一端側から他端側に向かうほど、前記回転子の回転中心から径方向の内側までの長さが短くなるように形成されたので、
回転子への流体量をさらに増加させるとともに、固定子のコイルエンド側へ流れる風路圧損をさらに低減し、全体の冷却風量をさらに増加できる。

実施の形態９．
　図１６は、実施の形態９による回転電機のハウジングの軸方向の断面を示す断面図である。図１７は、図１６に示したハウジングを形成するための金型の例を断面図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。

　図１６において、仕切り板４は、一端側Ｙ１から他端側Ｙ２に向かうにつれて、仕切り板４の径方向Ｘの外側Ｘ１が次第に単調広がる傾斜部４１を形成する。このように傾斜部４１を備えることで、図１７に示すように、金型Ｋ１、Ｋ２での製造性が容易となる。

　さらに、仕切り板４の傾斜部４１により、径方向Ｘの内側Ｘ２から外側Ｘ１に漏れる流れＬ３を冷却ファン８３の主板８３２に沿わすことが可能となり、仕切り板４の径方向Ｘの外側Ｘ１の流れに与える乱れを抑制できる。そして、冷却ファン８３の仕切り板４よりも径方向Ｘの外側Ｘ１に設置された羽根８３４で生じる剥離を抑制できる。すなわち、冷却流量の低下を抑制でき、さらに冷却ファン８３の径方向Ｘの外側Ｘ１の羽根８３４で生じる剥離を抑制できるので、騒音増大を抑制できる。

　上記のように構成された実施の形態９の回転電機は、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
前記仕切り板の径方向の外側は、前記吸気孔の軸方向の吸い込む側から反吸い込む側に向かって、径方向の外側に広がる傾斜部を有するので、
仕切り板と冷却ファンの主板との隙間から漏れる流れを整流し、コイルエンド側へ流れる冷却風の乱れを抑制できるので、流量低下を防ぎ、騒音を低減することが可能である。

実施の形態１０．
　図１８は、実施の形態１０による回転電機の回転子鉄心の構成を示す上面図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。

　本実施の形態１０においては、回転子８の回転子鉄心８２が周方向Ｚに所定の間隔を隔てて複数の爪部８２０を有する場合の仕切り板４の形成位置について説明する。このように、爪部８２０を有する場合、流体の流れる部分は、例えば斜線にて示した領域Ｆである。よって、仕切り板４の径方向Ｘにおける形成位置を、径方向Ｘにおいて爪部８２０と対向する周方向Ｚの位置、すなわち、回転子鉄心８２の又部半径Ｍより径方向Ｘの外側Ｘ１の位置に形成する。このように形成すれば、回転子８および固定子９への冷却風量を増加でき、界磁巻線を効率的に冷却できる。

　上記のように構成された実施の形態１０の回転電機は、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
前記回転子の回転子鉄心の周方向に所定の間隔を隔てて複数の爪部を有し、
前記吸気孔は、径方向において前記爪部と対向する位置に形成されたので、
効果的に仕切り板を配置することが可能であり、回転子特に界磁巻線および磁石の冷却性能を飛躍的に向上することが可能である。

実施の形態１１．
　図１９は、実施の形態１１による回転電機のハウジングの軸方向の断面を示す断面図である。図２０は、図１９に示した回転電機の効果を説明するための図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。図１９に示すように、軸方向Ｙにおいて、仕切り板４と、主板８３２および羽根８３４を含む冷却ファン８３とが重なる位置関係となるように形成する。図１９に示すように、冷却ファン８３の軸方向Ｙの長さＳとし、仕切り板４の冷却ファン８３の羽根吸込側の端部８８に対応する位置から、仕切り板４の両端のうち回転子側の端部までの軸方向Ｙの長さＤとする。長さＤが増加すると、冷却流量を増加できる。尚、長さＳは冷却ファン８３の高さである。

　このことを明確化するために、図２０に、横軸に、長さＤの長さＳに対する相対比の値、縦軸に、長さＤが０の場合を基準として、当該値に対して風量の増減する割合を示す。図２０に示すように、長さＤが増加すると、１％から４０％程度風量が増加する。特に、長さＤが長さＳの１倍以上（１．０Ｓ以上）に設定されることが望ましいことが理解できる。このように形成すれば、冷却ファン８３の冷却流量を増加でき、効率的に回転電機を冷却できる。

　上記のように構成された実施の形態１１の回転電機は、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
前記仕切り板と前記冷却ファンとの軸方向の位置関係は、軸方向において重なり位置箇所を有するので、
冷却風量を効率的に増加させ、回転子および固定子を効率的に冷却し、各構成部品の温度低減、および出力増加が可能となる。

実施の形態１２．
　尚、上記各実施の形態に限定されるものではなく、本願の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上記実施の形態１では、ケーシング１の吸気孔４０を径方向Ｘに分離する仕切り板４を設定したが、上記実施の形態１から上記実施の形態１１を複数組み合わせて適用するように設定してもよい。また、上記各実施の形態においては、ケーシング１のうち、フロント側のハウジング２の例を示したが、リヤ側のハウジング３においても同様に形成してもよいし、適宜組み合わせが異なるように形成してもよい。このように設定することで、より効率的に冷却風量を増加させることが可能であり、また風音増加を抑制できる。

　本願は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらに、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

　１　ケーシング、１０　スリップリング、１００　回転電機、１１　ブラシ、１２　電圧調整器、１３　整流装置、１７　ブラシホルダ、１８　ヒートシンク、２　ハウジング、２０　コネクタ、２７　保護カバー、３　ハウジング、３３　ベアリング、３４　回転軸、４　仕切り板、４１　傾斜部、４０　吸気孔、５　吐出窓、７　プーリ、８　回転子、８１　界磁巻線、８２　回転子鉄心、８２０　爪部、８３　冷却ファン、８３２　主板、８３３　腕状板、８３４　羽根、８３５　冷却孔、８４　内羽根、８５　外羽根、８６　隙間、８８　端部、９　固定子、９１　固定子鉄心、９２　固定子コイル、９２０　コイルエンド、Ｄ　長さ、Ｅ　箇所、Ｆ　領域、Ｋ１　金型、Ｋ２　金型、Ｌ１　流れ、Ｌ２　流れ、Ｌ３　流れ、Ｍ　又部半径、Ｑ　中心点、Ｑ１　中心軸、Ｒ　回転方向、Ｓ　長さ、Ｘ　径方向、Ｘ１　外側、Ｘ２　内側、Ｙ　軸方向、Ｚ　周方向、θ１　角度、θ２　角度。

Claims (11)

1. 周壁に流体を吐出する吐出窓を有するケーシングと、
   前記ケーシング内に回転自在に保持される回転子と、
   前記ケーシング内に前記回転子の径方向の外側に空隙を介して設置される固定子と、
   前記ケーシング内であって前記回転子の軸方向の端部に設置される冷却ファンとを備えた回転電機において、
   前記ケーシングは、軸方向の端壁に前記流体を吸い込む吸気孔を有し、
   前記吸気孔は、前記吸気孔を径方向に分離する仕切り板を備えた回転電機。
2. 前記仕切り板は、周方向に間隔を隔てて複数個形成された請求項１に記載の回転電機。
3. 前記仕切り板は、軸方向の一端側または他端側の少なくともいずれか一方に向かうほど径方向の肉厚が薄くなる箇所を備えた請求項１または請求項２に記載の回転電機。
4. 前記仕切り板は、径方向の外側において前記ケーシングの前記吐出窓が形成されていない箇所の軸方向の長さを、他の箇所の軸方向の長さよりも長く形成された請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
5. 前記仕切り板は、周方向において、前記回転電機の回転子の回転方向の一端側から他端側に向かうほど、軸方向の長さが長くなるように形成された請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
6. 前記仕切り板の前記吸気孔の軸方向の吸い込む側の軸方向の位置は、前記吸気孔の軸方向の吸い込む側の位置よりも反吸い込む側に形成された請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
7. 前記仕切り板は、周方向において、前記回転子の回転方向の一端側から他端側に向かうほど、径方向の長さが長くなるように形成された請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機。
8. 前記仕切り板は、周方向において、前記回転子の回転方向の一端側から他端側に向かうほど、前記回転子の回転中心から径方向の内側までの長さが短くなるように形成された請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転電機。
9. 前記仕切り板の径方向の外側は、前記吸気孔の軸方向の吸い込む側から反吸い込む側に向かって、径方向の外側に広がる傾斜部を有する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の回転電機。
10. 前記回転子の回転子鉄心の周方向に所定の間隔を隔てて複数の爪部を有し、
    前記吸気孔は、径方向において前記爪部と対向する位置に形成された請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の回転電機。
11. 前記仕切り板と前記冷却ファンとの軸方向の位置関係は、軸方向において重なり位置箇所を有する請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の回転電機。

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