JP6980070B1

JP6980070B1 - 回転電機

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Publication number: JP6980070B1
Application number: JP2020153528A
Authority: JP
Inventors: 宏紀立木; 成志中村; 健吾熊谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-09-14
Filing date: 2020-09-14
Publication date: 2021-12-15
Anticipated expiration: 2040-09-14
Also published as: JP2022047637A; CN114189091B; CN114189091A

Abstract

【課題】冷媒による均等な冷却を安価に実現する回転電機を提供する。
【解決手段】固定子（１０）の外周面部とハウジング（３０）との間に設けられたフレーム（２１）は、ハウジング（３０）とフレーム（２１）との間の空間部（４０）を軸方向に分割して複数の流路を形成する主壁（２１３）と、複数の流路にそれぞれ設けられ、フレームの周方向に延びるリブ（２１４、２１５、２１６、２１７、２１８、２１９）とを備え、主壁に設けた主壁開口部（２１３ａ）と、リブに設けたリブ開口部（２１４ｂ、２１５ｂ、２１６ｂ、２１７ｂ、２１８ｂ、２１９ｂ）とを、フレーム（２１）の軸方向に対向して配置するようにした回転電機。
【選択図】図２

Description

本願は、回転電機に関するものである。

電動機、発電機などの回転電機において、出力を向上させるために、固定子の周囲に構成した流路にポンプを用いて冷媒を循環させて固定子を冷却するようにした回転電機は周知である。たとえば、特許文献１には、固定子を固定するフレームと外壁となるハウジングとの間に螺旋状の流路を形成し、この流路に冷媒を循環させるように構成された回転電機が開示されている。

また、特許文献２には、固定子を固定する内筒とその表面を覆う外筒との間に冷却用空間を形成し、この冷却用空間内で内筒の表面に軸方向に複数の溝を形成するとともに、仕切りにより冷却用空間を軸方向に分割し、入口と出口に対して半径方向に対向する側で前記仕切りに開口部を設け、前記入口を分割した一つの冷却用空間側に設け、前記出口を分割した別の冷却用空間側に設け、前記入口から前記一つの冷却用空間内に流入させた冷媒を、前記仕切りの開口部から前記別の冷却用空間内に流入させ、前記出口から外部に流出させるように構成された回転電機が開示されている。

実開平０１―１３１２５６号公報特開２０１３―０４２６６１号公報

特許文献１に開示された従来の回転電機によれば、構造が複雑でダイカスト等で製造する場合は最低でも周方向に４方向に分割したダイカスト型が必要となり、製造コストが増大するという課題があった。また、特許文献２に開示された従来の回転電機によれば、冷却用空間内で内筒の表面に形成された溝が、仕切りの開口部における冷媒の軸方向の流れの妨げとなり、冷媒の流速が不均一となって均等に冷却することができず．また、開口部における流路の断面積の変化により圧損が発生し、より大容量のポンプが必要となり、コストアップとなるという課題があった。

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、冷媒による均等な冷却を安価に実現す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、
回転子を内包する固定子と、
内周面部に前記固定子が嵌合されたフレームと、
前記フレームの外周面部を覆うように配置されたハウジングと、
を備え、
前記フレームは、前記外周面部に前記フレームの軸方向に間隔を介して配置された第１の隔壁と第２の隔壁を備え、
前記ハウジングに設けられた冷媒入口部から前記ハウジングと前記フレームとの間に形成された空間部に冷媒を流通させるとともに、前記空間部に流入した前記冷媒を前記ハウジングに設けられた冷媒出口部から前記空間部の外部に流出させるように構成された回転電機であって、
前記フレームは、
前記フレームの前記外周面部に設けられ、前記空間部を前記軸方向に分割して複数の流路を形成する主壁と、
前記複数の流路にそれぞれ設けられ、前記フレームの周方向に延びるリブと、
を備え、
前記主壁は、前記軸方向に開口する主壁開口部を備え、
前記リブは、前記軸方向に開口するリブ開口部を備え、
前記主壁開口部と前記リブ開口部とは、前記軸方向に対向して配置されている、
ことを特徴とする。

本願に開示される回転電機によれば、冷媒による均等な冷却を安価に実現する回転電機が得られる。

実施の形態１による回転電機を一部断面で示す模式図である。実施の形態１による回転電機のフレームとハウジングを示す斜視図である。実施の形態１による回転電機のフレームを、図２に示す矢印Ａの方向から視た側面図である。実施の形態１による回転電機のフレームを、図２に示す矢印Ｂの方向から視た側面図である。図３Ａおよび図３ＢるＣ−Ｃ線に沿う概略断面図である。実施の形態２による回転電機のフレームを示す模式図である。実施の形態３による回転電機のフレームを示す模式図である。実施の形態４による回転電機のフレームを示す斜視図である。実施の形態４による回転電機のフレームを、図７Ａに示す矢印Ｆの方向から視た側面図である。実施の形態４による回転電機のフレームの変形例を示す説明図である。

実施の形態１．
以下、実施の形態１による回転電機を図に基づいて説明する。図１は、実施の形態１による回転電機を一部断面で示す模式図である。図１において、回転電機１００は、回転子軸１に固定された回転子６０と、空隙８を介して回転子６０を内包する固定子１０と、固定子１０の外周部を包囲し、軸方向の両端部が開放された円筒状のフレーム２１と、フレーム２１の外周部を包囲するハウジング３０と、ハウジング３０と一体に固定されるブラケット７と、を備えている。

固定子１０は、複数の電磁鋼板を軸方向に積層して構成された固定子鉄心１１と、固定子鉄心１１に形成されたスロット１３に挿入されて巻回された複数の固定子コイル１２と、を備えている。固定子コイル１２は、隣接するスロットの間で巻回される集中巻であっても、複数のスロットを跨いで巻回される分布巻であってもよい。

回転子６０は、永久磁石型回転子であって、回転子軸１によりその軸心位置が貫通された円筒状の回転子鉄心６２と、この回転子鉄心６２の外周面側に埋設された複数個の永久磁石６３とを備えている。回転子鉄心６２は、複数の電磁鋼板を軸方向に積層して構成されている。永久磁石６３は、回転子鉄心６２の周方向にあらかじめ定められたピッチで配列され、界磁磁極を構成している。なお、回転子６０は、永久磁石型回転子に限定されるものではなく、絶縁していない複数の回転子導体を回転子鉄心６２のスロットに収納し、それらの回転子導体の両側を短絡環で短絡した、いわゆるかご形回転子、あるいは、界磁コイルとしての回転子コイルを回転子鉄心６２のスロットに装着した巻線形回転子であってもよい。

ハウジング３０は、軸方向の一端部がハウジング壁部３１により閉塞され、軸方向の他端部が開放されている。ハウジング３０の軸方向の他端部の周縁部には、フランジ部３２が設けられている。フランジ部３２は、複数個のネジ９によりブラケット７に固定されている。これにより、ハウジング３０はブラケット７に固定されるとともに、ハウジング３０の軸方向の他端部がブラケット７により閉塞される。ハウジング３０は、周方向のあらかじめ定められた位置に、軸方向に間隔を介して配置された冷媒入口部３３と冷媒出口部３４とが設けられている。冷媒入口部３３と冷媒出口部３４は、ハウジング３０の内周面部に開口している。

ハウジング３０の軸方向の一端部を閉塞するハウジング壁部３１には、径方向の中央部にハウジング貫通穴３１１が形成されている。第１のベアリング２０１は、ハウジング貫通穴３１１に挿入され、ハウジング壁部３１に第１のベアリング２０１の外輪が固定されている。ブラケット７は、固定子１０に対向する内壁面に軸方向に窪む凹部７１を有している。固定子コイル１２のブラケット側の端部は、ブラケット７の凹部７１に収容されている。ブラケット７には、径方向の中央部にブラケット貫通穴７２が形成されている。第２のベアリング２０２は、このブラケット貫通穴７２に挿入され、ブラケット７に第２のベアリング２０２の外輪が固定されている。

回転子軸１の軸方向の一端部１１１は、第１のベアリング２０１の内輪に固定され、第１のベアリング２０１の外輪を介してハウジング壁部３１に回動自在に支持されとともに、ハウジング貫通穴３１１を貫通してハウジング壁部３１から軸方向に突出している。回転子軸１の軸方向の他端部１１２は、第２のベアリング２０２の内輪に固定され、第２のベアリング２０２の外輪を介してブラケット７に回動自在に支持されとともに、ブラケット貫通穴７２を貫通してブラケット７から軸方向に突出している。フレーム２１は、内周面部が固定子鉄心１１の外周面部に嵌合され、軸方向の一端部は開放され、軸方向の他端部はブラケット７の内壁面に当接してブラケット７により閉塞されている。

つぎに、フレーム２１とハウジング３０について詳細に説明する。図２は、実施の形態１による回転電機のフレームとハウジングを示す斜視図、図３Ａは、実施の形態１による回転電機のフレームを、図２に示す矢印Ａの方向から視た側面図、図３Ｂは、実施の形態１による回転電機のフレームを、図２に示す矢印Ｂの方向から視た側面図、図４は、図３Ａおよび図３ＢにおけるＣ−Ｃ線に沿う概略断面図である。図１から図４において、フレーム２１は、円筒形状に形成されたフレーム本体２１０を備え、このフレーム本体２１０の外周面部には、環状の第１の隔壁２１１と、環状の第２の隔壁２１２と、環状の主壁２１３と、複数の副壁としてのリブ２１４、２１５、２１６、２１７、２１８、２１９、と、が設けられている。

フレーム本体２１０と、第１の隔壁２１１と、第２の隔壁２１２と、主壁２１３とは、たとえばアルミニウム材のダイカスト成型により一体に形成されている。なお、フレーム本体２１０に対して、第１の隔壁２１１と、第２の隔壁２１２と、主壁２１３とのうちの少なくとも一つを別体に構成し、これをフレーム本体２１０の外周面部に固着するようにしてもよい。第１の隔壁２１１は、その外周面部の全周にわたって延びる凹溝２１１ａを有している。第２の隔壁２１２には、その外周面部の全周にわたって延びる凹溝２１２ａが形成されている。第２の隔壁２１２の軸方向の端部には、半径方向に延びる鍔部２１２ｂが形成されている。

図１及び図２に示されているように、フレーム２１の第１の隔壁２１１と第２の隔壁２１２は、ハウジング３０の内周面部に嵌合されている。第１の隔壁２１１の凹溝２１１ａには、シリコンで構成されたＯリング２１１ｃが挿入され、また、第２の隔壁２１２の凹溝２１２ａには、シリコンで構成されたＯリング２１２ｃが挿入されている。ハウジング３０の内周面部と、フレーム２１の外周面部と、第１の隔壁２１１と、第２の隔壁２１２と、により囲まれた空間部４０は、Ｏリング２１１ｃと、Ｏリング２１２ｃと、により液密封止されている。なお、Ｏリング２１１ｃと、Ｏリング２１２ｃと、のうちの少なくとも一方を、ガスケットに代えるか、もしくはシリコンの塗布に代えてもよい．

フレーム２１における第２の隔壁２１２の鍔部２１２ｂは、ハウジング３０のフランジ部３２の内周面部に形成された凹部３２１内に挿入され、ハウジング３０の凹部３２１の内壁面と、ブラケット７の内壁面と、により挟持されている。

主壁２１３は、空間部４０の軸方向の中央部に設けられている。主壁２１３の外周面部は、ハウジング３０の内周面部に当接し又は微小間隙を介してハウジング３０の内周面部と対峙している。主壁２１３は、ハウジング３０の冷媒入口部３３と冷媒出口部３４とに対向する周方向の位置に対して周方向の反対側の位置に、図３Ｂに示すようにフレームの軸方向に開口する主壁開口部２１３ａを備えている。空間部４０は、主壁２１３により、第１の隔壁２１１側の空間部と第２の隔壁２１２側の空間部とに分離される。第２の隔壁２１２側の空間部は、第１の流路２８１を構成し、第１の隔壁２１１側の空間部は、第２の流路２８２を構成する。すなわち、フレーム２１の外周面部に設けられた主壁２１３は、空間部４０をフレームの軸方向に分割して複数の流路としての第１の流路２８１と第２の流路２８２を形成する。

第１の流路２８１と第２の流路２８２は、主壁２１３の主壁開口部２１３ａにより連結されている。ハウジング３０に設けられた冷媒入口部３３は、第１の流路２８１に連通し、ハウジング３０に設けられた冷媒出口部３４は、第２の流路２８２に連通している。つまり、第１の流路２８１は冷媒入口部３３に対応して配置され、第２の流路２８２は冷媒出口部３４に対応して配置されている。

副壁としてのリブ２１４、２１５、２１６は、第１の隔壁２１１と主壁２１３との間に設けられ、つまり第２の流路２８２に設けられ、フレームの軸方向に相互に間隔を介して配置されている。フレーム本体２１０の外周面部からのリブ２１４、２１５、２１６の径方向の高さは、第１の隔壁２１１と主壁２１３の径方向の高さより小さく設定されており、図１に示されるように、リブ２１４、２１５、２１６の外周面部と、ハウジング３０の内周面部とは、間隙を介して対向している。

同様に、副壁としてのリブ２１７、２１８、２１９は、主壁２１３と第２の隔壁２１２との間に設けられ、つまり第１の流路２８１に設けられ、フレームの軸方向に相互に間隔を介して配置されている。フレーム本体２１０の外周面部からのリブ２１７、２１８、２１９の径方向の高さは、主壁２１３と第２の隔壁２１２との径方向の高さより小さく設定されており、図１に示されるように、リブ２１７、２１８、２１９の外周面部と、ハウジング３０の内周面部とは、間隙を介して対向している。

リブ２１４、２１５、２１６、２１７、２１８、２１９は、たとえばフレーム本体２１０とともにアルミニウム材のダイカスト成型により一体に形成されている。なお、フレーム本体２１０に対して、リブ２１４と、リブ２１５と、リブ２１６とのうちの少なくとも一つを別体に構成してフレーム本体２１０の外周面部に固着するようにしてもよい。

リブ２１９は、冷媒入口部３３に対応する部分にフレームの軸方向に開口する第１のリブ開口部２１９ａを備えている。第１のリブ開口部２１９ａは、リブ２１９の外周面部からフレーム本体２１０の外周面部に向かって緩やかに傾斜してフレーム本体２１０の外周面部に至る傾斜面２１９１、２１９２を、リブ２１９に形成することにより構成されている。傾斜面２１９１、２１９２は、円弧状もしくは直線状に形成される。同様に、リブ２１８、およびリブ２１７も、冷媒入口部３３に対応する部分にフレームの軸方向に開口する第１のリブ開口部２１８ａ、２１７ａをそれぞれ備えている。第１のリブ開口部２１８ａ、２１７ａは、第１のリブ開口部２１９ａと同様の傾斜面部をそれぞれ備えている。

第１のリブ開口部２１７ａ、２１８ａ、２１９ａは、全体として冷媒入口部３３に対して略円形に対峙するように配置され、リブ２１８の軸方向の両側に位置するリブ２１７、２１９のそれぞれの第１のリブ開口部２１７ａ、２１９ａの周方向の幅は同一に形成され、中央に位置するリブ２１８の第１のリブ開口部２１８ａの周方向の幅は、両側の第１のリブ開口部２１７ａ、２１９ａの周方向の幅よりも大きく形成されている。このように構成することで、冷媒入口部３３からの冷媒を、第１の流路２８１に均等に流すことができる。

リブ２１４は、冷媒出口部３４に対応する部分に第１のリブ開口部２１４ａを備えている。第１のリブ開口部２１４ａは、リブ２１４の外周面部からフレーム本体２１０の外周面部に向かって緩やかに傾斜してフレーム本体２１０の外周面部に至る傾斜面２１４１、２１４２を、リブ２１４に形成することにより構成されている。傾斜面２１４１、２１４２は、円弧状もしくは直線状に形成される。同様に、リブ２１５、およびリブ２１６も、冷媒出口部３４に対応する部分に第１のリブ開口部２１５ａ、２１６ａをそれぞれ備えている。第１のリブ開口部２１５ａ、２１６ａは、第１のリブ開口部２１４ａと同様の傾斜面部をそれぞれ備えている。

第１のリブ開口部２１４ａ、２１５ａ、２１６ａが、全体として冷媒出口部３４に対して略円形に対峙するように配置され、リブ２１５の両側に位置するリブ２１４、２１６のそれぞれの第１のリブ開口部２１４ａ、２１６ａの周方向の幅は同一に形成され、中央に位置するリブ２１５の第１のリブ開口部２１５ａの周方向の幅は、両側の第１のリブ開口部２１４ａ、２１６ａの周方向の幅よりも大きく形成されている。このように構成することで、第２の流路２８２からの冷媒を、冷媒出口部３４に均等に流すことができる。

図３Ｂに示すように、リブ２１４、２１５、２１６は、それぞれの第１のリブ開口部２１４ａ、２１５ａ、２１６ａに対してフレーム本体２１０の周方向の反対側に、それぞれ、第２のリブ開口部２１４ｂ、２１５ｂ、２１６ｂを備えている。また、リブ２１７、２１８、２１９は、それぞれの第１のリブ開口部２１７ａ、２１８ａ、２１９ａに対してフレーム本体２１０の周方向の反対側に、それぞれ、第２のリブ開口部２１７ｂ、２１８ｂ、２１９ｂを備えている。これらの第２のリブ開口部２１４ｂ、２１５ｂ、２１６ｂと、第２のリブ開口部２１７ｂ、２１８ｂ、２１９ｂとは、主壁開口部２１３ａを中心として軸方向に対向して配置されている。

ここで、第２の隔壁２１２の側面部と、主壁２１３の側面部と、が相対向する軸方向の長さをＤとすると、主壁２１３に設けられた主壁開口部２１３ａの周方向の長さが［２×Ｄ］となるように構成されているのが望ましい。なお、主壁２１３は、前述のように空間部４０の中央部に設けられているので、第１の隔壁２１１の側面部と、主壁２１３の側面部と、が相対向する軸方向の長さもＤである。

リブ２１４、２１５、２１６にそれぞれ設けられた第２のリブ開口部２１４ｂ、２１５ｂ、２１６ｂは、第１の隔壁２１１に近くなるほど周方向の幅が小さくなるように形成されている。すなわち、［第２のリブ開口部２１４ｂの周方向の幅］＜［第２のリブ開口部２１５ｂの周方向の幅］＜［第２のリブ開口部２１６ｂの周方向の長さ］に設定されている。また、［第２のリブ開口部２１６ｂの周方向の幅］＜［主壁開口部２１３ａの周方向の幅（＝２Ｄ）］に設定されている。

リブ２１７、２１８、２１９にそれぞれ設けられた第２のリブ開口部２１７ｂ、２１８ｂ、２１９ｂは、第２の隔壁２１２に近くなるほど周方向の幅が小さくなるように形成されている。すなわち、［第２のリブ開口部２１９ｂの周方向の幅］＜［第２のリブ開口部２１８ｂの周方向の幅］＜［第２のリブ開口部２１７ｂの周方向の長さ］に設定されている。また、［第２のリブ開口部２１７ｂの周方向の幅］＜［主壁開口部２１３ａの周方向の幅（＝２Ｄ）］に設定されている。

ここで、リブ２１７の側壁と第２の隔壁２１２の側壁とが相対向する軸方向の長さをＥ１とすると、リブ２１７の第２のリブ開口部２１７ｂの周方向の幅は、［２×Ｅ１］に設定されている。リブ２１８の側壁と第２の隔壁２１２の側壁とが相対向する軸方向の長さをＥ２とすると、リブ２１８の第２のリブ開口部２１８ｂの周方向の幅は、［２×Ｅ２］に設定されている。リブ２１９の側壁と第２の隔壁２１２の側壁とが相対向する軸方向の長さをＥ３とすると、リブ２１９の第２のリブ開口部２１７ｂの周方向の幅は、［２×Ｅ３］に設定されている。

同様に、リブ２１６の側壁と第１の隔壁２１１の側壁とが相対向する軸方向の長さはＥ１であり、リブ２１６の第２のリブ開口部２１６ｂの周方向の幅は、［２×Ｅ１］に設定されている。リブ２１５の側壁と第１の隔壁２１１の側壁とが相対向する軸方向の長さはＥ２であり、リブ２１５の第２のリブ開口部２１５ｂの周方向の幅は、［２×Ｅ２］に設定されている。リブ２１４の側壁と第１の隔壁２１１の側壁とが相対向する軸方向の長さはＥ３であり、リブ２１４の第２のリブ開口部２１４ｂの周方向の幅は、［２×Ｅ３］に設定されている。

このように、リブの第２のリブ開口部の周方向の幅は、当該リブの側壁と隔壁の側壁とが相対向する軸方向の長さの２倍に設定されるのが望ましい。

以上のように構成された実施の形態１による回転電機において、外部に設けられたポンプ(図示せず)により冷媒入口部３３から第１のリブ開口部２１７ａ、２１８ａ、２１９ａに供給された冷媒は、第１のリブ開口部２１７ａ、２１８ａ、２１９ａを起点として第１の流路２８１をフレーム本体２１０の周方向に分流してフレーム本体２１０の外周面部の半周分をそれぞれ流れ、第２のリブ開口部２１７ｂ、２１８ｂ、２１９ｂで合流する。

第２のリブ開口部２１７ｂ、２１８ｂ、２１９ｂで合流した第１の流路２８１の冷媒は、主壁２１３に設けられた主壁開口部２１３ａによりフレームの軸方向に流れ、第２の流路２８２における第２のリブ開口部２１６ｂ、２１５ｂ、２１４ｂに至り、第２のリブ開口部２１６ｂ、２１５ｂ、２１４ｂを起点として第２の流路２８２をフレーム本体２１０の周方向に分流してフレーム本体２１０の外周面部の半周分をそれぞれ流れ、第１のリブ開口部２１４ａ、２１５ａ、２１６ａで合流する。

このように、第１のリブ開口部２１４ａ、２１５ａ、２１６ａで合流した第２の流路２８２の冷媒は、冷媒出口部３４から外部へ流出し、たとえば、冷却装置(図示せず)により冷却され、ポンプにより再び冷媒入口部３３から第１の流路２８１に再び供給される。前述のように冷媒が回転電機内を循環することにより、回転電機の固定子、ひいては回転電機全体が冷却される。

実施の形態１による回転電機によれば、冷媒入口部３３から第１のリブ開口部を介して第１の流路に流入した冷媒が、その流路の断面積を変えることなく、第１のリブ開口部に対して径方向の反対側の第２のリブ開口部まで流れ、また、流路の断面積を変えることなく主壁開口部により軸方向に流れを変えて第２の流路に流入し、第２の流路からさらに径方向反対側の第１のリブ開口部に流れて冷媒出口部から外部に流出することができる。冷媒の断面積が変化しないことで、圧損の発生を抑制することができ、ポンプの出力を低減することができる。また、第１の流路と第２の流路は、それぞれリブにより軸方向に仕切られるので、第１の流路と第２の流路の内部で冷媒が均等に配分されるため、フレーム全体を均等に冷却することができ、回転電機を効率的に冷却することが可能となる。

主壁２１３と第１の隔壁２１１と第２の隔壁２１２は、冷媒が第１の流路２８１と第２の流路２８２からフレームの軸方向に流出するのを防ぐ機能を有しているのに対し、副壁としてのリブ２１４、２１５、２１６、２１７、２１８、２１９は、固定子１０の冷却効果を高めるためにフレーム２１の表面積を大きくする機能を有しているのみであり、冷媒の軸方向への流出を防ぐ機能は備えていない。そのため、リブ２１４、２１５、２１６、２１７、２１８、２１９の高さ寸法は、主壁２１３と第１の隔壁２１１と第２の隔壁２１２の高さ寸法に比べて比較的低い精度で製造することができるので、リブ２１４、２１５、２１６、２１７、２１８、２１９の生産性が良いという利点がある。

また、組み立て時に、ハウジング３０の内周面部にフレーム２１を軸方向に挿入するとき、リブ２１４、２１５、２１６、２１７、２１８、２１９の高さ寸法が、主壁２１３と第１の隔壁２１１と第２の隔壁２１２の高さ寸法より小さいので、リブ２１４、２１５、２１６、２１７、２１８、２１９がハウジング３０と干渉せず、組み立てが容易となる利点がある。

実施の形態２．
つぎに、実施の形態２による回転電機について説明する。前述の実施の形態１では、フレームに軸方向に２列の第１の流路と第２の流路を構成していたが、流路が３列以上あってもよい。図５は、実施の形態２による回転電機のフレームを示す模式図であって、流路を３列にした場合を示している。

図５に示すように、フレーム本体２１０の外周面部に第１の主壁２１３１と第２の主壁２１３２とが設けられ、第１の隔壁２１１と第１の主壁２１３１との間に、副壁としてのリブ２１４、２１５、２１６が設けられている。また、第１の主壁２１３１と第２の主壁２１３２との間に、副壁としてのリブ２１７、２１８、２１９が設けられている。さらに、第２の主壁２１３２と第２の隔壁２１２との間に、副壁としてのリブ２２０、２２１、２２２が設けられている。

第１の流路２８１は、第２の隔壁２１２と第２の主壁２１３２との間に形成され、第２の流路２８２は、第１の主壁２１３１と第２の主壁２１３２との間に形成され、第３の流路２８３は、第１の主壁２１３１と第１の隔壁２１１との間に形成されている。冷媒入口部３３は、第１の流路２８１に対応する位置でハウジング３０に設けられ、冷媒出口部３４は、冷媒入口部３３に対してフレーム本体２１０の周方向の反対側で、かつ第３の流路２８３に対応する位置で、ハウジング３０に設けられている。

リブ２２０、２２１、２２２の、フレームの軸方向に開口する第１のリブ開口部は、冷媒入口部３３に対向する位置に形成されている。リブ２２０、２２１、２２２の、フレームの軸方向に開口する第２のリブ開口部と、第２の主壁２１３２のフレームの軸方向に開口する主壁開口部と、リブ２１７、２１８、２１９の一方の、フレームの軸方向に開口する第２の開口部は、冷媒入口部３３に対してフレーム本体２１０の周方向の反対側にそれぞれ形成されている。リブ２１７、２１８、２１９の、フレームの軸方向に開口する他方の第２のリブ開口部と、第１の主壁２１３１のフレームの軸方向に開口する主壁開口部と、リブ２１４、２１５、２１６の、フレームの軸方向に開口する第２のリブ開口部は、冷媒入口部３３が設けられているフレーム本体２１０の周方向の位置にそれぞれ形成されている。リブ２１４、２１５、２１６の、フレームの軸方向に開口する第１のリブ開口部は、冷媒出口部３４に対向する位置に形成されている。

ここで、第１のリブ開口部は、実施の形態１における第１のリブ開口部と同様の構成であり、第２のリブ開口部は、実施の形態１における第２のリブ開口部と同様の構成であり、主壁開口部は、実施の形態１における主壁開口部と同様の構成である。リブ２１７、２１８、２１９は、第１のリブ開口部を備えておらず、第２のリブ開口部が２カ所に設けられており、一方の第２のリブ開口部と他方のリブ開口部は、互いに周方向の反対側に存在している。

以上のように構成された実施の形態２による回転電機において、外部に設けられたポンプ(図示せず)により冷媒入口部３３からリブ２２０、２２１、２２２の第１のリブ開口部に供給された冷媒は、その第１のリブ開口部を起点として第１の流路２８１をフレーム本体２１０の周方向に分流してフレーム本体２１０の外周面部の半周分をそれぞれ流れ、リブ２２０、２２１、２２２の第２のリブ開口部で合流する。

リブ２２０、２２１、２２２の第２のリブ開口部で合流した第１の流路２８１の冷媒は、第２の主壁２１３２に設けられた主壁開口部によりフレームの軸方向に流れ、第２の流路２８２におけるリブ２１７、２１８、２１９の一方の第２のリブ開口部に至り、その第２のリブ開口部を起点として第２の流路２８２を、フレーム本体２１０の周方向に分流してフレーム本体２１０の外周面部の半周分をそれぞれ流れ、リブ２１７、２１８、２１９の他方の第２のリブ開口部で合流する。

リブ２１７、２１８、２１９の他方のリブ開口部で合流した第２の流路２８２の冷媒は、第１の主壁２１３１の主壁開口部によりフレームの軸方向に流れ、第３の流路２８３におけるリブ２１４、２１５、２１６の第２のリブ開口部に至り、その第２のリブ開口部を起点として第３の流路２８３をフレーム本体２１０の周方向に分流してフレーム本体２１０の外周面部の半周分をそれぞれ流れ、リブ２１４、２１５、２１６の第１のリブ開口部で合流する。

リブ２１４、２１５、２１６の第１のリブ開口部で合流した冷媒は、冷媒出口部３４から外部へ流出し、たとえば、冷却装置(図示せず)により冷却され、ポンプにより再び冷媒入口部３３から第３の流路２８３に供給される。前述のように冷媒が回転電機内を循環することにより、回転電機の固定子、ひいては回転電機全体が冷却される。

以上述べた実施の形態２による回転電機によれば、前述の実施の形態１による回転電機と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
つぎに、実施の形態３による回転電機について説明する。前述の実施の形態１では、フレームに軸方向に２列の第１の流路と第２の流路を構成していたが、実施の形態３による回転電機では、流路を４列にしたものである。図６は、実施の形態３による回転電機のフレームを示す模式図である。

図６に示すように、フレーム本体２１０の外周面部に第１の主壁２１３１と第２の主壁２１３２と第３の主壁２１３３が設けられ、第１の隔壁２１１と第１の主壁２１３１との間に、副壁としてのリブ２１４、２１５、２１６が設けられている。また、第１の主壁２１３１と第２の主壁２１３２との間に、副壁としてのリブ２１７、２１８、２１９が設けられている。さらに、第２の主壁２１３２と第３の主壁２１３３との間に、副壁としてのリブ２２０、２２１、２２２が設けられている。また、第３の主壁２１３３と第２の隔壁２１２との間に、副壁としてのリブ２２３、２２４、２２５が設けられている。

第１の流路２８１は、第２の隔壁２１２と第３の主壁２１３３との間に形成され、第２の流路２８２は、第３の主壁２１３３と第２の主壁２１３２との間に形成され、第３の流路２８３は、第２の主壁２１３２と第１の主壁２１３１との間に形成され、第４の流路２８４は、第１の主壁２１３１と第１の隔壁２１１との間に形成されている。冷媒入口部３３は、第１の流路２８１に対応する位置でハウジング３０に設けられ、冷媒出口部３４は、冷媒入口部３３とフレーム本体２１０の周方向の同一位置で、かつ第４の流路２８４に対応する位置で、ハウジング３０に設けられている。

リブ２２３、２２４、２２５の、フレームの軸方向に開口する第１のリブ開口部は、冷媒入口部３３に対向する位置に形成されている。リブ２２３、２２４、２２５の、フレームの軸方向に開口する第２のリブ開口部と、第３の主壁２１３３のフレームの軸方向に開口する主壁開口部と、リブ２２０、２２１、２２２の一方の、フレームの軸方向に開口する第２のリブ開口部は、冷媒入口部３３に対してフレーム本体２１０の周方向の反対側にそれぞれ形成されている。

リブ２２０、２２１、２２２の、フレームの軸方向に開口する他方の第２のリブ開口部と、第２の主壁２１３２のフレームの軸方向に開口する主壁開口部と、リブ２１７、２１８、２１９の、フレームの軸方向に開口する一方の第２のリブ開口部は、冷媒入口部３３と冷媒出口部３４が設けられているフレーム本体２１０の周方向の位置にそれぞれ形成されている。

リブ２１７、２１８、２１９の、フレームの軸方向に開口する他方の第２のリブ開口部と第１の主壁のフレームの軸方向に開口する主壁開口部と、リブ２１４、２１５、２１６の、フレームの軸方向に開口する第２のリブ開口部は、冷媒入口部３３と冷媒出口部３４に対してフレーム本体２１０の周方向の反対側にそれぞれ形成されている。リブ２１４、２１５、２１６の、フレームの軸方向に開口する第１のリブ開口部は、冷媒出口部３４に対向する位置に形成されている。

ここで、第１のリブ開口部は、実施の形態１における第１のリブ開口部と同様の構成であり、第２のリブ開口部は、実施の形態１における第２のリブ開口部と同様の構成であり、主壁開口部は、実施の形態１における主壁開口部と同様の構成である。リブ２１７、２１８、２１９と、リブ２２０、２２１、２２３は、第１のリブ開口部を備えておらず、第２のリブ開口部が２カ所に設けられており、一方の第２のリブ開口部と他方のリブ開口部は、互いに周方向の反対側に存在している。

以上のように構成された実施の形態３による回転電機において、外部に設けられたポンプ(図示せず)により冷媒入口部３３からリブ２２３、２２４、２２５の第１のリブ開口部に供給された冷媒は、その第１のリブ開口部を起点として第１の流路２８１をフレーム本体２１０の周方向に分流してフレーム本体２１０の外周面部の半周分をそれぞれ流れ、リブ２２３、２２４、２２５の第２のリブ開口部で合流する。

リブ２２３、２２４、２２５の第２のリブ開口部で合流した第１の流路２８１の冷媒は、第３の主壁２１３３に設けられた主壁開口部によりフレームの軸方向に流れ、第２の流路２８２におけるリブ２２０、２２１、２２２の一方の第２のリブ開口部に至り、その第２のリブ開口部を起点として第２の流路２８２をフレーム本体２１０の周方向に分流してフレーム本体２１０の外周面部の半周分をそれぞれ流れ、リブ２２０、２２１、２２２の他方の第２のリブ開口部で合流する。

リブ２２０、２２１、２２２の他方のリブ開口部で合流した第２の流路２８２の冷媒は、第２の主壁２１３２の主壁開口部によりフレームの軸方向に流れ、第３の流路２８３におけるリブ２１７、２１８、２１９の一方の第２のリブ開口部に至り、その第２のリブ開口部を起点として第３の流路２８３をフレーム本体２１０の周方向に分流してフレーム本体２１０の外周面部の半周分をそれぞれ流れ、リブ２１７、２１８、２１９の他方の第２のリブ開口部で合流する。

リブ２１７、２１８、２１９の他方のリブ開口部で合流した第３の流路２８３の冷媒は、第１の主壁２１３１の主壁開口部によりフレームの軸方向に流れ、第４の流路２８４におけるリブ２１４、２１５、２１６の第２のリブ開口部に至り、その第２のリブ開口部を起点として第４の流路２８４をフレーム本体２１０の周方向に分流してフレーム本体２１０の外周面部の半周分をそれぞれ流れ、リブ２１４、２１５、２１６の第１のリブ開口部で合流する。

実施の形態４．
つぎに、実施の形態４による回転電機について説明する。図７Ａは、実施の形態４による回転電機のフレームを示す斜視図、図７Ｂは、実施の形態４による回転電機のフレームを、図７Ａに示す矢印Ｂの方向から視た側面図である。図7Ａ、図７Ｂにおいて、主壁２１３の主壁開口部２１３ａと、リブ２１９の第２のリブ開口部２１９ｂと、リブ２１８の第２のリブ開口部２１８ｂと、リブ２１７の第２のリブ開口部２１７ｂと、リブ２１６の第２のリブ開口部２１６ｂと、リブ２１５の第２のリブ開口部２１５ｂと、リブ２１４の第２のリブ開口部２１４ｂと、のそれぞれの周方向の中央部に、フレーム本体２１０の外周面部においてフレームの軸方向に延びる中間壁３００が設けられている。

中間壁３００は、第１の隔壁２１１と第２の隔壁２１２の側面部に連結されている。中間壁３００のフレーム本体２１０の外周面からの高さ寸法は、たとえば、各リブの高さ寸法と同等である、その他の構成は、実施の形態１の回転電機と同様である。

中間壁３００を設けることで、冷媒入口部３３から周方向に分流した冷媒が合流する各リブの第２のリブ開口部２１７ｂ、２１８ｂ、２１９ｂ、２１６ｂ、２１５ｂ、２１４ｂと主壁開口部２１３ａにおいて、冷媒を効率的に開口部の出口に向かわせることができるため、冷媒の流線の乱れを抑制することができ、冷媒の流速向上による冷却性の改善と、圧損を低減によるポンプの小型化を図ることができる。

図８は、実施の形態４による回転電機のフレームの変形例を示す説明図である。図８に示すように、中間壁３００と第２の隔壁２１２との連結部に、フレームの軸方向と周方向に延びる傾斜面部３００ａが設けられている。また、中間壁３００と第１の隔壁２１１との連結部に、フレームの軸方向と周方向に延びる傾斜面部３００ｂが設けられている。

図８では、中間壁３００と第２の隔壁２１２との連結部の周辺の破線で囲む部分を、拡大した図Ｈを付加している。このように、中間壁３００と第２の隔壁２１２との連結部に傾斜面部３００ａを設け、また中間壁３００と第１の隔壁２１１との連結部に傾斜面部３００ｂを設けることで、これらの傾斜面部が冷媒の周方向の流れから軸方向の流れへの変化をスムーズにし、冷却冷媒の流線を安定化させ、冷媒の流速の向上による冷却性の改善と、圧損を低減によるポンプの小型化をさらに図ることができる．

本願は、様々な例示的な実施の形態及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、及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、さらには、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。

１００回転電機、１回転子軸、７ブラケット、７１凹部、７２ブラケット貫通穴、８空隙、９ネジ、１０固定子、１１固定子鉄心、１２固定子コイル、２１フレーム、２１０フレーム本体、２１１第１の隔壁、２１１ａ、２１２ａ凹溝、２１１ｃ、２１２ｃＯリング、２１２第２の隔壁、２１２ｂ鍔部、２１３主壁、２１３ａ主壁開口部、２１３１第１の主壁、２１３２第２の主壁、２１３３第３の主壁、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８、２１９、２２０、２２１、２２２、２２３、２２４、２２５リブ、２１４ａ、２１５ａ、２１６ａ、２１７ａ、２１８ａ、２１９ａ第１のリブ開口部、２１４ｂ、２１５ｂ、２１６ｂ、２１７ｂ、２１８ｂ、２１９ｂ第２のリブ開口部、２８１第１の流路、２８２第２の流路、３０ハウジング、３１ハウジング壁部、３１１ハウジング貫通穴、３２フランジ部、７１、３２１凹部、３３冷媒入口部、３４冷媒出口部、４０空間部、６０回転子、６２回転子鉄心、６３永久磁石、３００中間壁、３００ａ、３００ｂ傾斜面部

Claims

回転子を内包する固定子と、
内周面部に前記固定子が嵌合されたフレームと、
前記フレームの外周面部を覆うように配置されたハウジングと、
を備え、
前記フレームは、前記外周面部に前記フレームの軸方向に間隔を介して配置された第１の隔壁と第２の隔壁を備え、
前記ハウジングに設けられた冷媒入口部から前記ハウジングと前記フレームとの間に形成された空間部に冷媒を流通させるとともに、前記空間部に流入した前記冷媒を前記ハウジングに設けられた冷媒出口部から前記空間部の外部に流出させるように構成された回転電機であって、
前記フレームは、
前記フレームの前記外周面部に設けられ、前記空間部を前記軸方向に分割して複数の流路を形成する主壁と、
前記複数の流路にそれぞれ設けられ、前記フレームの周方向に延びるリブと、
を備え、
前記主壁は、前記軸方向に開口する主壁開口部を備え、
前記リブは、前記軸方向に開口するリブ開口部を備え、
前記主壁開口部と前記リブ開口部とは、前記軸方向に対向して配置されている、
ことを特徴とする回転電機。
前記複数の流路のうちの一つの流路は、前記冷媒入口部に対応する位置に配置され、
前記複数の流路のうちの別の一つの流路は、前記冷媒出口部に対応する位置に配置され、
前記冷媒入口部に対応する位置に配置された前記流路に設けられた前記リブは、前記冷媒入口部に対応する位置に、自身が有する前記リブ開口部とは異なるリブ開口部を備え、
前記冷媒出口部に対応する位置に配置された前記流路に設けられた前記リブは、前記冷媒出口部に対応する位置に、自身が有する前記リブ開口部とは異なるリブ開口部を備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記フレームは、前記主壁開口部と前記リブ開口部に、前記軸方向に延びる中間壁を備えている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機。
前記中間壁は、前記第１の隔壁と前記第２の隔壁とに連結されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
前記中間壁は、前記第１の隔壁と前記第２の隔壁との連結部に、前記フレームの軸方向と周方向に延びる傾斜面部を備えている、
ことを特徴とする請求項４に記載の回転電機。