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WO2025047566A1 - 回転電機 - Google Patents

回転電機 Download PDF

Info

Publication number
WO2025047566A1
WO2025047566A1 PCT/JP2024/029818 JP2024029818W WO2025047566A1 WO 2025047566 A1 WO2025047566 A1 WO 2025047566A1 JP 2024029818 W JP2024029818 W JP 2024029818W WO 2025047566 A1 WO2025047566 A1 WO 2025047566A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
stator
electric machine
rotating electric
nozzle
Prior art date
Application number
PCT/JP2024/029818
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
俊昭 岩
英司 岡本
浩一 森
敏弘 菅家
直也 森田
智弘 内山
Original Assignee
イーグル工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by イーグル工業株式会社 filed Critical イーグル工業株式会社
Publication of WO2025047566A1 publication Critical patent/WO2025047566A1/ja

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil

Definitions

  • the present invention relates to a rotating electric machine, for example a rotating electric machine that can be cooled by a fluid.
  • rotating electric machines In various industrial fields, rotating electric machines are used that generate rotational force by utilizing a magnetic field generated by passing current through a coil. Some of these rotating electric machines are equipped with a cooling structure to protect various components from the heat generated by passing current through them.
  • the rotating electric machine of Patent Document 1 is mainly composed of a stator core, a rotor core, a blower, and a two-fluid spray nozzle.
  • a stator coil is wound around the stator core.
  • a rotor coil is wound around the rotor core.
  • the two-fluid spray nozzle is used to turn the refrigerant into mist and spray it. This mist is supplied to the surfaces of the stator core and rotor core together with the cooling air supplied by the blower.
  • the stator core and rotor core are cooled as the mist evaporates.
  • the mist-like coolant flows through the axial gap between the stator core and the rotor core, improving the cooling efficiency.
  • the mist-like coolant particles flow into the axial gap and gather together to form larger particles that adhere to the surfaces of the stator core and rotor core, resistance is generated, resulting in a decrease in rotational force.
  • the present invention was developed to address these problems, and aims to provide a rotating electric machine that can be cooled while maintaining rotational force.
  • the present invention provides a rotating electric machine comprising:
  • the rotor includes a housing, a rotating shaft inserted into the housing, a stator disposed on the housing side, and a rotor disposed on the rotating shaft side, the stator includes a plurality of teeth arranged in a circumferential direction and coils wound around the teeth, and a gap extending in an axial direction is provided between the coils adjacent in the circumferential direction;
  • the rotating electric machine further includes a nozzle that injects a coolant toward the gap. According to this, the coolant injected from the nozzle is guided along the gap, so that the amount of coolant flowing between the rotor and the stator can be reduced, thereby making it possible to cool the stator while maintaining the rotational force of the rotor.
  • An injection port of the nozzle may overlap with the gap when viewed in the axial direction. According to this, the coolant is injected from one axial side to the other axial side of the gap, which makes it possible to further reduce the amount of coolant that flows into the gap between the rotor and the stator.
  • the nozzle outlet may be directly connected to the gap. This allows almost the entire amount of the injected coolant to be supplied into the gap, further reducing the amount of coolant that flows into the gap between the rotor and the stator.
  • a cylindrical member may be disposed on the inner periphery of the stator. According to this, since the inner peripheral side of the gap is partitioned by the cylindrical member, the amount of refrigerant flowing between the rotor and the stator can be further reduced.
  • a heat exchanger may be provided on the opposite side of the stator from the nozzle. This allows the refrigerant that has passed through the gap to be efficiently collected, thereby further reducing the amount of refrigerant that flows into the gap between the rotor and the stator.
  • the refrigerant may have a boiling point of 100° C. or less and an insulation resistance of 10 8 ⁇ m or more. This not only improves the cooling efficiency of the stator, but also makes it possible to more reliably maintain the rotational force of the rotor.
  • a plurality of the nozzles may be provided. This can improve the cooling efficiency of the stator.
  • the present invention provides a rotating electric machine comprising: A rotating electric machine including a housing, a rotating shaft inserted into the housing, a stator installed on the housing side, and a rotor installed on the rotating shaft side,
  • the rotor is provided with a through hole extending in an axial direction
  • the rotating electric machine further includes a nozzle that injects a coolant toward the through hole.
  • An injection port of the nozzle may overlap with the through hole when viewed in the axial direction. According to this, the coolant is injected from one axial side to the other axial side of the through hole, which makes it possible to further reduce the amount of coolant that flows into between the rotor and the stator.
  • the nozzle may have an ejection port directly connected to the through hole. This allows almost the entire amount of the injected coolant to be supplied into the through-hole, further reducing the amount of coolant that flows into the gap between the rotor and the stator.
  • a heat exchanger may be provided on the opposite side of the rotor from the nozzle. This allows the refrigerant that has passed through the through holes to be efficiently collected, thereby further reducing the amount of refrigerant that flows between the rotor and the stator.
  • the refrigerant may have a boiling point of 100° C. or less and an insulation resistance of 10 8 ⁇ m or more. This not only improves the cooling efficiency of the rotor, but also makes it possible to more reliably maintain the rotational force of the rotor.
  • the nozzle may be connected to a flow passage that branches off from a flow passage that extends axially within the rotating shaft and extends in a radial direction. This allows the rotating shaft to also be cooled by the refrigerant.
  • a mechanical seal may be arranged in which a stationary seal ring provided on the housing side and a rotary seal ring provided on the rotary shaft side slide relative to each other. This makes it possible to form a space for supplying the coolant to the nozzle between the housing, which is a stationary member, and the rotating shaft, which is a rotating member.
  • a plurality of the nozzles may be provided. This can improve the cooling efficiency of the rotor.
  • the present invention provides a rotating electric machine comprising:
  • the rotor includes a housing, a rotating shaft inserted into the housing, a stator disposed on the housing side, and a rotor disposed on the rotating shaft side,
  • the stator includes a plurality of teeth arranged in a circumferential direction and coils wound around the teeth, and a gap extending in an axial direction is provided between the coils adjacent in the circumferential direction;
  • the rotor is provided with a through hole extending in an axial direction
  • the rotating electric machine further includes a rotor-side nozzle that injects a coolant toward the through hole, and a stator-side nozzle that injects a coolant toward the gap.
  • the coolant injected from the nozzle is guided along the gap or through hole, so that the amount of coolant flowing between the rotor and the stator can be reduced, thereby making it possible to cool the stator and the rotor while maintaining the rotational force of the rotor.
  • the rotor-side nozzle and the stator-side nozzle may have separate coolant supply passages. This makes it possible to stably supply the coolant to both the rotor side nozzles and the stator side nozzles.
  • the rotor-side nozzle and the stator-side nozzle may be arranged to face in the same direction. This makes it possible to reduce the temperature difference between the rotor and the stator in the radial direction.
  • a heat exchanger may be provided on the opposite side of the rotor side nozzles and the stator side nozzles with the rotor and the stator interposed therebetween. This simplifies the structure and allows the refrigerant that has passed through the gaps and through holes to be efficiently collected, further reducing the amount of refrigerant that flows between the rotor and the stator.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotating electric machine according to a first embodiment of the present invention
  • 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the rotating electric machine of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1. This is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a rotating electric machine according to a second embodiment of the present invention.
  • Figs. 1 to 4 The rotating electric machine according to the first embodiment will be described with reference to Figs. 1 to 4.
  • the top, bottom, left and right of Fig. 1 will be taken as the top, bottom, left and right of the rotating electric machine.
  • the rotating electric machine 1 of the present invention is capable of cooling the rotor 30 and the stator 40 with the refrigerant delivered by the pump 2.
  • the rotating electric machine 1 is mainly composed of a housing 10, a rotating shaft 20, a rotor 30, a stator 40, and two sets of mechanical seals 50, 60.
  • the housing 10 has a rectangular parallelepiped shape with rounded corners on the outside, and a cylindrical gap on the inside.
  • the housing 10 is mainly composed of, from the axial left, a cover material 11, a cylindrical material 12 surrounding the stator 40, a cylindrical material 13 surrounding the bearing 71, a cylindrical material 14 with an inner step, and a heat exchanger 15.
  • the lid material 11 has a plate-shaped side wall 11a and a peripheral wall 11b that extends axially to the right from the outer diameter end of the side wall 11a.
  • a through hole is formed in the side wall 11a, passing through the radial center in the axial direction, and a bearing 70 is fitted inside.
  • the left end of the body 21 of the rotating shaft 20 is fitted inside the bearing 70.
  • stator-side communication passage 11c is formed on the outer diameter side of the side wall 11a.
  • the stator-side communication passage 11c is a flow passage with an L-shaped cross section, and extends from the outer circumferential surface of the side wall 11a toward the inner diameter side, then extends almost perpendicularly to the right in the axial direction and opens in the same direction.
  • the port in the stator side communication passage 11c that opens toward the outer diameter side is connected to the external stator side flow passage Ps, as shown by the dashed line.
  • the stator side flow passage Ps is connected to the pump side flow passage Pp that extends from the pump 2, along with the rotor side flow passage Pr.
  • stator side communication passage 11c that opens toward the axial right side is connected to the second space S2, which will be described later.
  • a communication passage 11d is formed in the peripheral wall 11b, penetrating in the radial direction.
  • the communication passage 11d is located at the lower end of the left end in the axial direction of the housing 10.
  • the communication passage 11d is connected to an external tank-side flow path Pt, which is connected to the tank 3.
  • a walled annular member 80 is fixed to the right side of the side wall 11a.
  • An O-ring seals the space between the side wall 11a and the walled annular member 80.
  • the body 21 of the rotating shaft 20 is inserted on the inner diameter side of the walled annular member 80.
  • the space between the walled annular member 80 and the body 21 of the rotating shaft 20 is sealed by a mechanical seal 50.
  • This mechanical seal 50 separates the first space S1 from the outer space S4.
  • the mechanical seal 50 is mainly composed of a stationary seal ring 51, a rotating seal ring 52, and multiple springs 53.
  • the stationary seal ring 51 is formed in an annular shape and is inserted into the peripheral wall of the walled annular member 80.
  • the body portion 21 of the rotating shaft 20 is inserted on the inner diameter side of the stationary seal ring 51.
  • An O-ring seals the radial space between the peripheral wall of the walled annular member 80 and the stationary seal ring 51 while allowing axial movement.
  • a number of springs 53 are arranged between the side wall of the walled annular member 80 and the stationary seal ring 51 in the axial direction. The springs 53 bias the stationary seal ring 51 toward the rotating seal ring 52.
  • the rotary seal ring 52 is fitted and fixed to the body 21 of the rotary shaft 20, and its relative rotation with respect to the rotary shaft 20 is restricted.
  • stator side refrigerant storage member 81 is fitted and fixed to the outside of the walled annular member 80.
  • the stator side refrigerant storage member 81 is composed of an annular, plate-shaped plate material 82 and an annular ring material 83.
  • the plate material 82 has a communication passage 82a that penetrates in the axial direction.
  • the plate material 82 is fitted and fixed to the outside of the walled annular material 80 with the communication passage 82a communicating with the stator side communication passage 11c.
  • the gap between the plate 82 and the side wall 11a of the cover 11 is sealed by an O-ring arranged to surround the communication passage 82a in the circumferential direction.
  • the annular member 83 has an annular groove recessed axially to the right from its left axial end face and open axially to the left.
  • the annular groove is continuous in the circumferential direction.
  • the plate material 82 and the annular member 83 are fixed in a sealed manner with an adhesive.
  • the space defined by the plate material 82 and the annular member 83 is the second space S2.
  • the stator side refrigerant storage member 81 may be fixed in a sealed manner by welding the plate material 82 and the ring-shaped material 83 together, using a suitable method such as a packing, or may be created as a single unit using an additive processing device, more specifically, a 3D printer, as an example, as long as it is possible to form the second space S2.
  • an additive processing device more specifically, a 3D printer, as an example, as long as it is possible to form the second space S2.
  • a 3D printer as an example
  • the stator side nozzle 84 has a flow passage 84a that communicates with the second space S2, and a flow passage 84b that is located to the right of the flow passage 84a in the axial direction and has a smaller flow passage cross-sectional area than the flow passage 84a, and the right end of the flow passage 84b is an outlet 84c.
  • the axial centers of the flow passages 84a and 84b and the axial center of the outlet 84c are approximately coaxial, and these axial centers are approximately parallel to the axial center of the rotating shaft 20.
  • the outer side of the tubular material 12 When viewed from the axial direction, the outer side of the tubular material 12 is roughly rectangular, and the inner side is cylindrical.
  • the cylindrical material 12 is connected to the peripheral wall 11b of the lid material 11 in the axial direction.
  • the axial space between the cylindrical material 12 and the peripheral wall 11b is sealed by an O-ring.
  • the inner diameter of the cylindrical material 12 is approximately the same as the inner diameter of the peripheral wall 11b of the lid material 11.
  • the stator 40 is fitted and fixed inside the cylindrical material 12.
  • the stator 40 is disposed in the first space S1.
  • the teeth 41a extend from the circumferential center of the plate portion 41b toward the inner diameter side, and the inner diameter side ends protrude on both circumferential sides.
  • the plate portion 41b is fitted in a concave-convex manner with the plate portion 41b of the stator core 41 adjacent in the circumferential direction.
  • the plate portions 41b of the twelve stator cores 41 are connected in the circumferential direction to form a substantially cylindrical yoke 44.
  • the yoke 44 is fitted and fixed inside the tubular material 12.
  • the bobbin 42 although not shown directly in the drawings, is composed of two axially separated sections and is fixed inside the stator core 41.
  • the bobbin may be composed of three or more sections, or may be a single section, and its structure may be modified as appropriate.
  • the bobbin 42 has an outer diameter side wall portion 42a that extends along the inner diameter side end face of the plate portion 41b, a frame portion 42b that extends along the circumferential side end face of the teeth 41a, and an inner diameter side wall portion 42c that protrudes circumferentially to one side or the other side beyond the inner diameter side end of the teeth 41a.
  • the outer diameter side wall portion 42a is a thick plate whose axial ends each extend in the circumferential direction, and referring to FIG. 3, the axial space between each thick plate, i.e., the central axial portion, is branched into two thin plates that sandwich the teeth 41a of the stator core 41.
  • the outer diameter side wall portion 42a of each of the 12 bobbins 42, the inner diameter end of the plate portion 41b of each of the 12 stator cores 41, and the outer diameter end of each of the teeth 41a are connected in the circumferential direction to form a roughly cylindrical outer tube 45.
  • the outer tube 45 is provided on the inner diameter side of the yoke 44.
  • the outer cylinder 45 extends further on both axial sides than the yoke 44 and the inner cylinder 46 described below. Note that the outer cylinder 45 and the inner cylinder 46 are shown as a continuous, integrated cylinder to simplify the illustration in FIG. 1.
  • the frame portion 42b is a thin plate whose axial ends extend in the circumferential direction, and as shown in FIG. 3, the axial center of the frame portion 42b is a thin plate whose axial center extends in the axial direction along the teeth 41a.
  • the frame portion 42b is a rectangular frame when viewed from the radial direction.
  • the inner diameter side wall portion 42c is a single thick plate with both axial ends extending in the circumferential direction, and referring to FIG. 3, the axial center portion is branched into two thin plates that sandwich the inner diameter ends of the teeth 41a of the stator core 41.
  • the inner diameter side wall portion 42c of each of the 12 bobbins 42 and the inner diameter ends of the teeth 41a of each of the 12 stator cores 41 are connected in the circumferential direction to form an inner tube 46 as a tubular member.
  • the inner tube 46 is approximately cylindrical and is located on the inner diameter side of the outer tube 45.
  • the inner cylinder 46 extends beyond the yoke 44 on both sides in the axial direction.
  • the coil 43 is wound around the teeth 41a, or more specifically, around the frame portion 42b of the bobbin 42.
  • the ejection port 84c of the stator-side nozzle 84 is disposed toward the gap 48. More specifically, the ejection port 84c of the stator-side nozzle 84 overlaps with the gap 48 when viewed in the axial direction.
  • the right end of the stator-side nozzle 84 abuts against the left end of the coil 43.
  • the injection port 84c is connected to the gap 48 so that it can inject refrigerant directly. Also, because the connection is made by abutting the end faces, relative radial movement between the stator-side nozzle 84 and the coil 43 can be tolerated.
  • the state in which the outlet 84c is connected so that the refrigerant can be directly injected into the gap 48 is considered to be directly connected to the gap 48.
  • This also applies to the rotor side nozzle 94 described below.
  • the right end of the stator side nozzle 84 may be slightly spaced from the left end of the coil 43.
  • the tubular material 13 is mainly composed of an outer diameter side tubular portion 16 and an inner diameter side tubular portion 17 connected to its inside by a connecting portion 17a.
  • the outer diameter side cylindrical portion 16 has a large inner diameter peripheral wall 16a and a small inner diameter peripheral wall 16b.
  • the large inner diameter peripheral wall 16a and the small inner diameter peripheral wall 16b When viewed from the axial direction, the large inner diameter peripheral wall 16a and the small inner diameter peripheral wall 16b have an approximately rectangular shape on the outside and a cylindrical shape on the inside.
  • the inner diameter of the large inner diameter peripheral wall 16a is larger than the inner diameter of the small inner diameter peripheral wall 16b.
  • the large inner diameter peripheral wall 16a is connected to the tubular material 12 in the axial direction by a concave-convex fit. In addition, the axial space between the large inner diameter peripheral wall 16a and the tubular material 12 is sealed by an O-ring. The inner diameter of the large inner diameter peripheral wall 16a is approximately the same as the inner diameter of the tubular material 12.
  • the outer diameter side cylindrical portion 16 is also formed with a communication passage 16c that penetrates in the radial direction.
  • the communication passage 16c is located at the lower end of the housing 10, approximately in the center in the axial direction.
  • the communication passage 16c is connected to an external tank side flow path Pt that is connected to the tank 3.
  • the outer diameter side cylindrical portion 16 and the inner diameter side cylindrical portion 17 are connected by two connecting portions 17a arranged in the circumferential direction.
  • the inner diameter side cylindrical portion 17 has a large diameter cylindrical portion 17b connected to the connecting portion 17a, a medium diameter cylindrical portion 17c continuing from the large diameter cylindrical portion 17b to the left, and a small diameter cylindrical portion 17d continuing from the medium diameter cylindrical portion 17c to the left.
  • the two connecting portions 17a are quarter-arc shaped when viewed in the axial direction, protruding from the inner circumferential surface of the small inner diameter peripheral wall 16b toward the inner diameter side, and are provided on one radial side and the other radial side. Note that only one connecting portion 17a is shown in FIG. 1.
  • the large diameter cylindrical portion 17b is cylindrical and extends axially to the right from the inner diameter side of the right end of each connecting portion 17a.
  • the outer circumferential surface of the large diameter cylindrical portion 17b is located on the inner diameter side of the inner circumferential surface of the small inner diameter peripheral wall 16b.
  • Two communication passages 17e are formed between the circumferential direction of one connecting portion 17a and the other connecting portion 17a, and between the radial direction of the small inner diameter peripheral wall 16b and the large diameter cylindrical portion 17b, penetrating in the axial direction. These communication passages 17e are part of the first space S1.
  • the medium diameter cylindrical portion 17c is formed in a cylindrical shape that extends axially leftward from the inner diameter side of the left end of the large diameter cylindrical portion 17b.
  • the outer diameter of the medium diameter cylindrical portion 17c is smaller than the outer diameter of the large diameter cylindrical portion 17b.
  • the small diameter cylindrical portion 17d is formed in a cylindrical shape that extends axially leftward from the center of the left end of the medium diameter cylindrical portion 17c.
  • the outer diameter of the small diameter cylindrical portion 17d is smaller than the outer diameter of the medium diameter cylindrical portion 17c.
  • a bearing 71 is fitted and fixed inside the small diameter cylindrical portion 17d.
  • the bearing 71 is fitted and fixed inside a portion of the body portion 21 of the rotating shaft 20 that is slightly to the right of the axial center.
  • the rotor-side refrigerant storage member 90 is fixed to the large-diameter cylindrical portion 17b.
  • the rotor side refrigerant storage member 90 is composed of a stepped cylindrical material 91 with a flange and a lid material 92 with a flange.
  • the flange of the stepped cylindrical material 91 is fixed to the right side of the large diameter cylindrical portion 17b.
  • An O-ring seals the gap between the large diameter cylindrical portion 17b and the flange.
  • the body portion 21 of the rotating shaft 20 is inserted on the inner diameter side of the stepped cylindrical material 91.
  • the space between the stepped cylindrical material 91 and the body 21 of the rotating shaft 20 is sealed by a mechanical seal 60.
  • This mechanical seal 60 separates the first space S1 from the third space S3.
  • the mechanical seal 60 is mainly composed of a stationary seal ring 61, a rotating seal ring 62, multiple springs 63, and a retainer 64.
  • the stationary seal ring 61 is formed in an annular shape and is inserted into the peripheral wall of the stepped cylindrical material 91.
  • the body 21 of the rotating shaft 20 is inserted into the inner diameter side of the stationary seal ring 61.
  • An O-ring seals the radial space between the peripheral wall of the stepped cylindrical material 91 and the stationary seal ring 61 while allowing axial movement.
  • a number of springs 63 are arranged between the side wall of the stepped cylindrical member 91 and the stationary seal ring 61 in the axial direction.
  • the springs 63 bias the stationary seal ring 61 toward the rotating seal ring 62.
  • the rotating seal ring 62 is fitted and fixed to the body 21 of the rotating shaft 20, and its relative rotation with respect to the rotating shaft 20 is restricted.
  • the rotating seal ring 62 is also prevented from coming loose by a retainer 64.
  • An O-ring seals the space between the rotating seal ring 62 and the body 21.
  • a flange on the lid member 92 is fixed to the right end of the stepped cylindrical member 91.
  • the space between the stepped cylindrical member 91 and the lid member 92 is sealed with an O-ring.
  • the space defined by the stepped cylindrical member 91 and the lid member 92 is the third space S3.
  • the cover 92 also has a rotor-side communication passage 92a that penetrates the flange in the radial direction.
  • the rotor-side communication passage 92a is connected to the third space S3.
  • the port that opens toward the outer diameter side of the rotor-side communication passage 92a is hermetically connected to the tip connector 93a of the pipe 93 to which the external rotor-side flow passage Pr is connected, as shown by the dashed line.
  • the cylindrical material 14 has a large inner diameter peripheral wall 14a, a medium inner diameter peripheral wall 14b, and a small inner diameter peripheral wall 14c.
  • the large inner diameter peripheral wall 14a, the medium inner diameter peripheral wall 14b, and the small inner diameter peripheral wall 14c are each roughly rectangular on the outside and cylindrical on the inside.
  • the inner diameter of the large inner diameter peripheral wall 14a is larger than the inner diameter of the medium inner diameter peripheral wall 14b.
  • the inner diameter of the medium inner diameter peripheral wall 14b is larger than the inner diameter of the small inner diameter peripheral wall 14c.
  • the large inner diameter peripheral wall 14a is connected in the axial direction to the outer diameter side cylindrical portion 16.
  • the axial space between the large inner diameter peripheral wall 14a and the outer diameter side cylindrical portion 16 is sealed by an O-ring.
  • the inner diameter of the large inner diameter peripheral wall 14a is smaller than the inner diameter of the small inner diameter peripheral wall 16b in the outer diameter side cylindrical portion 16.
  • the tubular material 14 also has a through hole 14d that passes radially through the large inner diameter peripheral wall 14a.
  • the pipe 93 is connected to the inside and outside of the housing 10 through this through hole 14d.
  • the space between the pipe 93 and the tubular material 14 is also sealed by a connector 93b.
  • the heat exchanger 15 is mainly composed of a plate portion 15a that covers the opening of the cylindrical material 14, multiple vertical fins 15b, and horizontal fins 15c.
  • the plate portion 15a is fixed to the right end of the cylindrical material 14 with a bolt.
  • the space between the plate portion 15a and the cylindrical material 14 is sealed with a gasket.
  • the space defined by the plate portion 15a, the tubular material 14, the stepped cylindrical material 91, and the lid material 92 is part of the first space S1.
  • each vertical fin 15b is inserted inside the small inner diameter peripheral wall 14c.
  • each vertical fin 15b is arranged in the first space S1.
  • the horizontal fins 15c are arranged in the outer space S4.
  • the rotating shaft 20 has a stepped cylindrical body 21 that extends in the axial direction, and a flange 22 that extends radially outward from a position slightly to the left of the axial center of the body 21.
  • the right axial end of the body 21 is disposed within the third space S3.
  • the left axial end of the body 21 protrudes to the left of the housing 10 and is disposed in the outer space S4.
  • the body 21 is recessed axially leftward from the axially right end face to form a main flow path 23 that is open toward the axially right side.
  • the main flow path 23 is connected to the third space S3.
  • the left end of the main flow path 23 also extends to the radial center of the flange 22.
  • the flange 22 has eight branch flow paths 24 that are connected to the left end of the main flow path 23, extend in the radial direction, i.e., in the outer diameter direction, and are evenly arranged.
  • the outer diameter end of each branch flow path 24 is closed with a cap 25.
  • the flange 22 is formed with through holes 26 that communicate with the inner diameter side of the cap 25 at the outer diameter end of each branch flow passage 24, extend axially to the right, and are open toward the axial right. In other words, eight through holes 26 are equally spaced (see FIG. 4).
  • a rotor-side nozzle 94 is fitted and fixed hermetically into each through hole 26.
  • the rotor-side nozzle 94 has a flow passage 94a that is connected to the branch flow passage 24, and a flow passage 94b that is located to the right of the flow passage 94a in the axial direction and has a smaller flow passage cross-sectional area than the flow passage 94a, and the right end of the flow passage 94b is an injection port 94c.
  • the axial centers of the flow passages 94a and 94b and the axial center of the injection port 94c are approximately coaxial and approximately parallel to the axial center of the rotating shaft 20.
  • the rotor 30 is fitted and fixed to the outside of the body 21 of the rotating shaft 20 at the axial center.
  • the rotor 30 is mainly composed of a cylindrical base material 31 and eight permanent magnets 32 formed into plate shapes and embedded in the base material 31.
  • the permanent magnets 32 are evenly spaced.
  • the base material 31 also has eight equally spaced through holes 33 that run through in the axial direction.
  • the permanent magnets 32 are embedded on the outer diameter side of the through holes 33.
  • the injection port 94c of the rotor-side nozzle 94 is arranged toward the through-hole 33. More specifically, the injection port 94c of the rotor-side nozzle 94 overlaps with the through-hole 33 when viewed in the axial direction.
  • the right end of the rotor-side nozzle 94 abuts against the left end of the base material 31.
  • the injection port 94c is directly connected to the through hole 33.
  • the right end of the rotor-side nozzle 94 may be slightly spaced from the left end of the rotor 30. Since the connection is made by abutting the end faces, relative radial movement between the rotor-side nozzle 94 and the coil 43 can be tolerated.
  • the outer peripheral surface of the base material 31 is positioned radially away from the inner peripheral surface of the inner tube 46 of the stator 40.
  • an annular gap Ss is left between the rotor 30 and the stator 40 in the radial direction. This prevents the rotor 30 from coming into contact with the stator 40 during rotation.
  • the refrigerant is a fluorine-based inert liquid that acts as an insulator with a boiling point of about 50 degrees and an insulation resistance of about 10 9 ⁇ m, and is in a liquid state when sent out from the pump 2.
  • the fluorine-based inert liquid in liquid form will be referred to as a liquid refrigerant
  • the fluorine-based inert liquid in gas form will be referred to as a gas refrigerant.
  • the type of coolant may be changed as appropriate as long as it is an insulator with a boiling point of 100° C. or less and an insulation resistance of 10 8 ⁇ m or more, and does not or does not chemically react with at least the steel members of the rotating electrical machine 1 .
  • the refrigerant it is preferable for the refrigerant to have a boiling point higher than room temperature and lower than the heating element temperature, i.e., the temperature of the components that make up the rotating electrical machine, so a temperature range of 50 to 70 degrees is particularly preferable.
  • room temperature refers to the range of 20°C ⁇ 15°C (5 to 35°C) as defined by the Japanese Industrial Standards (JIS Z 8703).
  • the liquid refrigerant sent to the pump-side flow path Pp is distributed to the stator-side flow path Ps and the rotor-side flow path Pr.
  • a shunt valve may be provided downstream of the pump-side flow path Pp to adjust the amount of liquid refrigerant flowing into the stator-side flow path Ps and the rotor-side flow path Pr.
  • a pump that sends liquid refrigerant to the stator-side flow path Ps and a pump that sends liquid refrigerant to the rotor-side flow path Pr may be provided separately.
  • the liquid refrigerant that flows into the stator side flow passage Ps is supplied to the second space S2 through the stator side communication passage 11c and sprayed from the injection port 84c of each stator side nozzle 84.
  • mist-like liquid refrigerant passes through the gap 48, it adheres to the bobbins 42 and coils 43 that define the slots 47 and vaporizes, thereby cooling the stator core 41, bobbins 42, and coils 43. In other words, it can cool the stator 40.
  • the liquid refrigerant that does not vaporize is more likely to be discharged toward the communicating passage 17e side than the gap Ss because the gap 48 extends axially to the right of the rotor 30 and the liquid refrigerant is sequentially ejected from the stator-side nozzle 84.
  • the liquid refrigerant that flows into the rotor-side flow passage Pr is supplied to the third space S3 through the rotor-side communication passage 92a. It is then distributed to the eight branch flow passages 24 through the main flow passage 23 and sprayed from the outlets 94c of each rotor-side nozzle 94. Since the outlets 94c are directly connected to the through-holes 33 in the rotor 30, almost the entire amount of the mist-like liquid refrigerant sprayed from the outlets 94c is supplied to the through-holes 33.
  • mist-like liquid refrigerant passes through the through-holes 33, it adheres to the base material 31 that defines the through-holes 33 and evaporates, thereby cooling the base material 31 and the permanent magnets 32. In other words, it can cool the rotor 30.
  • the vaporized gas refrigerant passes through the through-hole 33 and then easily moves to the heat exchanger 15 side through the communication passage 17e.
  • liquid refrigerant that does not vaporize is ejected sequentially from the rotor-side nozzle 94, so it is more likely to be discharged toward the communication passage 17e side than through the gap Ss.
  • the horizontal fins 15c are cooled by a fluid such as the atmosphere in the external space S4, and the vertical fins 15b are also cooled through the plate portion 15a.
  • the liquid refrigerant that is cooled and condensed by the vertical fins 15b adheres to the vertical fins 15b, and when it becomes granular to a certain size or larger, it flows along the vertical fins 15b.
  • the liquid refrigerant dripping from the vertical fins 15b flows into the tank side flow path Pt through the communication passage 16c and is discharged into the tank 3.
  • the liquid refrigerant that has passed through the rotating electric machine 1 is stored in the tank 3. Since the inner diameter of the housing 10 increases the further away from the vertical fins 15b toward the communication passage 16c, in this embodiment the inner diameters increase in the order of the small inner diameter peripheral wall 14c, the medium inner diameter peripheral wall 14b, and the large inner diameter peripheral wall 14a, making it easier to guide the liquid refrigerant into the communication passage 16c.
  • the refrigerant injected from the stator-side nozzle 84 is guided along the gap 48 in the stator 40, so the amount of refrigerant flowing into the gap Ss between the rotor 30 and the stator 40 can be reduced. This makes it possible to cool the stator 40 while maintaining the rotational force of the rotor 30.
  • the injection port 84c of the stator-side nozzle 84 overlaps with the gap 48 when viewed in the axial direction, so the refrigerant is injected from the left side to the right side of the gap 48 in the axial direction. This makes it possible to further reduce the amount of refrigerant that flows into the gap Ss between the rotor 30 and the stator 40.
  • the amount of refrigerant flowing into the gap Ss between the rotor 30 and the stator 40 can be further reduced.
  • the heat exchanger 15 is disposed on the opposite side of the stator 40 from the stator-side nozzle 84, the refrigerant that passes through the gap 48 can be efficiently collected. This further reduces the amount of refrigerant that flows into the gap Ss between the rotor 30 and the stator 40.
  • the refrigerant has a boiling point of 100° C. or less and an insulation resistance of 10 8 ⁇ m or more, not only can the cooling efficiency of the stator 40 be improved, but the rotational force of the rotor 30 can be more reliably maintained.
  • stator side nozzles 84 there are 12 stator side nozzles 84, the same number as the gaps 48, which improves the cooling efficiency of the stator 40.
  • each stator side nozzle 84 is connected to a flow path extending from a common second space S2, the refrigerant can be supplied to each stator side nozzle 84 approximately evenly.
  • the outlet 84c of the stator-side nozzle 84 is aligned with the gap 48, the injected refrigerant is prevented from excessively adhering to the coil 43 or other areas near the outlet 84c. This makes it easier to supply mist-like refrigerant along the axial direction of the gap 48.
  • the refrigerant injected from the rotor-side nozzle 94 is guided along the through-holes 33 in the rotor 30, so the amount of refrigerant flowing into the gap Ss between the rotor 30 and the stator 40 can be reduced. This allows the rotor 30 to be cooled while maintaining the rotational force of the rotor 30.
  • the outlet 94c of the rotor-side nozzle 94 overlaps with the through-hole 33 when viewed in the axial direction, so the refrigerant is injected from the left side to the right side of the through-hole 33 in the axial direction. This makes it possible to further reduce the amount of refrigerant that flows into the gap Ss between the rotor 30 and the stator 40.
  • the amount of refrigerant flowing into the gap Ss between the rotor 30 and the stator 40 can be further reduced.
  • the heat exchanger 15 is disposed on the opposite side of the rotor 30 from the rotor-side nozzle 94, the refrigerant that passes through the through holes 33 can be efficiently collected. This further reduces the amount of refrigerant that flows into the gap Ss between the rotor 30 and the stator 40.
  • the refrigerant has a boiling point of 100° C. or less and an insulation resistance of 10 8 ⁇ m or more, not only can the cooling efficiency of the rotor 30 be improved, but the rotational force of the rotor 30 can be more reliably maintained.
  • the flow paths 23, 24 to which the rotor-side nozzle 94 is connected are a main flow path 23 that extends axially within the rotating shaft 20, and a branch flow path 24 that branches off from the main flow path 23 and extends radially, so that the rotating shaft 20 can also be cooled by the refrigerant.
  • the rotor-side nozzles 94 are connected to the flow paths 23, 24 extending from the rotating shaft 20, so that the refrigerant can be supplied to each rotor-side nozzle 94 approximately evenly.
  • a mechanical seal 60 is disposed between the housing 10 and the rotating shaft 20, so that a third space S3 can be formed between the housing 10, which is a stationary member, and the rotating shaft 20, which is a rotating member, for supplying refrigerant to each rotor-side nozzle 94.
  • the refrigerant injected from the stator-side nozzle 84 is guided along the gap 48 in the stator 40, and the refrigerant injected from the rotor-side nozzle 94 is guided along the through-hole 33 in the rotor 30, so that the amount of refrigerant flowing into the gap Ss between the rotor 30 and the stator 40 can be reduced. This makes it possible to cool the rotor 30 and the stator 40 while maintaining the rotational force of the rotor 30.
  • the refrigerant supply flow paths are separate for the rotor side nozzle 94 and the stator side nozzle 84, the refrigerant can be stably supplied to both the rotor side nozzle 94 and the stator side nozzle 84.
  • the permanent magnets 32 provided on the rotor 30 are located on the outer diameter side of the through holes 33 in the rotor 30, they are cooled not only by the refrigerant passing through the through holes 33, but also by the refrigerant passing through the gaps 48.
  • the temperature difference between the rotor 30 and the stator 40 in the radial direction can be reduced.
  • the heat exchanger 15 is installed on the opposite side of the rotor 30 and stator 40 from the rotor-side nozzle 94 and the stator-side nozzle 84, allowing the gas refrigerant to be efficiently condensed while keeping the structure simple.
  • the refrigerant that passes through the gap 48 and the through-hole 33 can be efficiently collected. This further reduces the amount of refrigerant that flows into the gap Ss between the rotor 30 and the stator 40.
  • the liquid refrigerant injected from the stator-side nozzle 84 is in the form of a mist, which makes it easier to vaporize than if the liquid refrigerant were continuously injected in liquid form or injected in liquid form, and therefore provides high cooling efficiency.
  • the boiling point of the refrigerant is slightly higher than room temperature, even if the fluid passing through the external space S4 is air, it can be condensed by heat exchange.
  • the housing 10 is arranged in the external space S4 in addition to the heat exchanger 15, the refrigerant can be condensed by being cooled by the fluid in the external space S4.
  • the stator side nozzle 84 is fixedly fitted into the through hole 83a provided in the stator side refrigerant storage member 81, which makes it easy to change the nozzle according to the application, improves economy by allowing only the nozzle to be replaced, and improves assembly. The same is true for the rotor side nozzle 94.
  • the injection port 184c in the stator-side nozzle 184 is arranged perpendicular to the gap 148 in the stator 140 that extends in the axial direction.
  • stator-side nozzle 184 is hermetically fitted into a through hole that passes radially through the tubular material 112 of the housing 110, a through hole that passes radially through the yoke 144 of the stator 140, and a through hole that passes radially through the outer tube 145 of the stator 140.
  • each stator-side nozzle 184 is connected to one of the stator-side flow paths Ps that branch off from the pump-side flow path Pp.
  • the liquid refrigerant injected from the injection port 184c is distributed to the left and right axial sides of the gap 148.
  • the injection port 184c is directly connected to the axial center of the gap 148, the amount of refrigerant distributed to the left and right axial sides of the gap 148 is approximately the same.
  • the injection port 194c in the rotor-side nozzle 194 is arranged perpendicular to the through-hole 133 in the rotor 130, which extends in the axial direction.
  • the rotor-side nozzle 194 is recessed radially outward from the inner circumferential surface of the base 131 of the rotor 130 and is fitted in a sealed manner into a recess that communicates with the through-hole 133.
  • a main flow path 123 and each branch flow path 124 are formed in the body portion 121 of the rotating shaft 120 so as to communicate with the rotor side nozzle 194.
  • the liquid refrigerant injected from the injection port 194c is distributed to the left and right axial sides of the through hole 133.
  • the injection port 194c is directly connected to the axial center of the through hole 133, the amount of refrigerant distributed to the left and right axial sides of the gap 148 is approximately the same.
  • a heat exchanger other than the heat exchanger 15 may be provided between the communication passage 11d and the tank 3, or a heat exchanger may be provided in part of the lid material 11.
  • the rotating electric machine is described as having a stator-side nozzle and a rotor-side nozzle, but this is not limited thereto, and the rotating electric machine may be configured with only one of the stator-side nozzle and the rotor-side nozzle.
  • the rotating electric machine is described as having multiple stator-side nozzles, but this is not limited thereto, and the rotating electric machine may have only one stator-side nozzle. The same applies to the rotor-side nozzle.
  • the nozzle outlet is described as being directly connected to the gap or through-hole, but this is not limited thereto and the outlet may be spaced apart.
  • part of the housing is configured as a heat exchanger, but this is not limited thereto, and the heat exchanger may not be provided in the housing, but may be provided somewhere along the flow path.
  • a liquid refrigerant is pumped out from the pump, but this is not limited thereto, and a gas refrigerant may be pumped out from the pump.
  • a heat exchanger i.e., a condenser
  • a compressor may be used as the pump.
  • the refrigerant is not limited to one that is liquid at room temperature, and may be changed as appropriate.
  • the cylindrical member is described as being an inner tube in the stator, but this is not limited thereto, and the cylindrical member may be provided separately from the stator.
  • stator side refrigerant storage member is described as being separate from the housing, but this is not limited thereto, and the stator side refrigerant storage section may be configured integrally with the housing.
  • the coil is described as being wound around a bobbin that is attached to the teeth, but this is not limited to the above, and the coil may be wound directly around the teeth without using the bobbin, or the bobbin may constitute the teeth, or the configuration may be modified as appropriate.
  • a permanent magnet is arranged on the rotor, but the present invention is not limited to this, and may be an induction type rotating electric machine with a coil wound around the rotor.
  • a nozzle for injecting refrigerant can be arranged in the gap between the coils on the rotor.
  • the stator is provided on the outer periphery of the rotor so as to surround the rotor, but this is not limited thereto, and the rotor may be provided on the outer periphery of the stator so as to surround the stator.
  • the branch flow path is described as being formed on a flange that is integral with the rotating shaft, but this is not limited thereto, and the branch flow path may be formed on a member separate from the rotating shaft.

Landscapes

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Abstract

回転力を保ちつつ冷却可能な回転電機を提供する。　ハウジング１０と、ハウジング１０に挿通される回転軸２０と、ハウジング１０側に設置されたステータ４０と、回転軸２０側に設置されたロータ３０と、を備え、ステータ４０は、周方向に配置されている複数のティース４１ａと、ティース４１ａに巻かれたコイル４３と、を有し、周方向に隣り合うコイル４３間に軸方向に延びる隙間４８が設けられている回転電機１であって、回転電機１は、隙間４８に向けて冷媒を射出するノズル８４をさらに備えている。

Description

回転電機
　本発明は、回転電機、例えば流体で冷却可能な回転電機に関する。
　様々な産業分野において、コイルへの通電により発生する磁界を利用して回転力を発生させる回転電機が用いられている。このような回転電機には、各種部材を通電により発生する熱から保護するために、冷却構造が構成されているものもある。
　例えば、特許文献１の回転電機は、固定子鉄心と、回転子鉄心と、送風機と、二流体噴霧ノズルと、から主に構成されている。固定鉄心には固定子コイルが巻いてある。回転鉄心には回転子コイルが巻いてある。固定子コイルに電圧が加えられることで、回転子鉄心を回転させる力が発生する。二流体噴霧ノズルは冷媒をミスト化して噴射するためのものである。このミストは、送風機より供給される冷却風と共に固定子鉄心や回転子鉄心の表面に供給される。固定子鉄心や回転子鉄心はミストが気化することで冷却される。
特開平５－２０７７０２号公報（第２頁、第１図）
　このような特許文献１の回転電機においては、ミスト状の冷媒が固定子鉄心と回転子鉄心との間の軸方向隙間を通過するように流通されるため、冷却効率が高められている。しかしながら、軸方向隙間に流入したミスト状の冷媒の粒子同士が集合して大きな粒となり固定子鉄心の表面と回転子鉄心の表面とに亘って付着すると抵抗が生じるため、回転力が低下するという問題があった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、回転力を保ちつつ冷却可能な回転電機を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の回転電機は、
　ハウジングと、前記ハウジングに挿通される回転軸と、前記ハウジング側に設置されたステータと、前記回転軸側に設置されたロータと、を備え、
　前記ステータは、周方向に配置されている複数のティースと、前記ティースに巻かれたコイルと、を有し、周方向に隣り合う前記コイル間に軸方向に延びる隙間が設けられている回転電機であって、
　前記回転電機は、前記隙間に向けて冷媒を射出するノズルをさらに備えている。
　これによれば、ノズルから射出された冷媒は隙間に沿って案内されるので、ロータとステータの間に流れ込む冷媒を減少させることができる。これにより、ロータの回転力を保ちつつステータを冷却することができる。
　前記ノズルにおける射出口は、前記隙間と軸方向視で重なっていてもよい。
　これによれば、冷媒が隙間における軸方向一方側から他方側に向かって射出される。これにより、ロータとステータの間に流れ込む冷媒をより減少させることができる。
　前記ノズルの射出口は、前記隙間に直接接続されていてもよい。
　これによれば、射出される冷媒のほぼ全量を隙間内に供給することができる。ロータとステータの間に流れ込む冷媒をより減少させることができる。
　前記ステータの内周側には筒状部材が配置されていてもよい。
　これによれば、筒状部材によって隙間の内周側が仕切られているので、ロータとステータの間に流れ込む冷媒をより減少させることができる。
　前記ステータを挟んで前記ノズルとは反対側に熱交換器が設置されていてもよい。
　これによれば、隙間を通過した冷媒を効率よく回収することができる。これにより、ロータとステータの間に流れ込む冷媒をさらに減少させることができる。
　前記冷媒は、沸点が１００度以下かつ絶縁抵抗が１０８Ωｍ以上であってもよい。
　これによれば、ステータの冷却効率を高めることができるばかりでなく、ロータの回転力をより確実に保つことができる。
　前記ノズルは複数設けられていてもよい。
　これによれば、ステータの冷却効率を高めることができる。
　前記課題を解決するために、本発明の回転電機は、
　ハウジングと、前記ハウジングに挿通される回転軸と、前記ハウジング側に設置されたステータと、前記回転軸側に設置されたロータと、を備える回転電機であって、
　前記ロータには、軸方向に延びる貫通孔が設けられており、
　前記回転電機は、前記貫通孔に向けて冷媒を射出するノズルをさらに備えている。
　これによれば、ノズルから射出された冷媒は貫通孔に沿って案内されるので、ロータとステータの間に流れ込む冷媒を減少させることができる。これにより、ロータの回転力を保ちつつロータを冷却することができる。
　前記ノズルにおける射出口は、前記貫通孔と軸方向視で重なっていてもよい。
　これによれば、冷媒が貫通孔における軸方向一方側から他方側に向かって射出される。これにより、ロータとステータの間に流れ込む冷媒をより減少させることができる。
　前記ノズルの射出口は、前記貫通孔に直接接続されていてもよい。
　これによれば、射出される冷媒のほぼ全量を貫通孔内に供給することができる。ロータとステータの間に流れ込む冷媒をより減少させることができる。
　前記ロータを挟んで前記ノズルとは反対側に熱交換器が設置されていてもよい。
　これによれば、貫通孔を通過した冷媒を効率よく回収することができる。これにより、ロータとステータの間に流れ込む冷媒をさらに減少させることができる。
　前記冷媒は、沸点が１００度以下かつ絶縁抵抗が１０８Ωｍ以上であってもよい。
　これによれば、ロータの冷却効率を高めることができるばかりでなく、ロータの回転力をより確実に保つことができる。
　前記回転軸内を軸方向に延びる流路から分岐し径方向に延びる流路に前記ノズルが接続されていてもよい。
　これによれば、回転軸も冷媒によって冷却することができる。
　前記ハウジング側に設けられた静止密封環と、前記回転軸側に設けられた回転密封環が互いに相対摺動するメカニカルシールが配置されていてもよい。
　これによれば、静止部材であるハウジングと回転部材である回転軸との間にノズルに冷媒を供給するための空間を構成することができる。
　前記ノズルは複数設けられていてもよい。
　これによれば、ロータの冷却効率を高めることができる。
　前記課題を解決するために、本発明の回転電機は、
　ハウジングと、前記ハウジングに挿通される回転軸と、前記ハウジング側に設置されたステータと、前記回転軸側に設置されたロータと、を備え、
　前記ステータは、周方向に配置されている複数のティースと、前記ティースに巻かれたコイルと、を有し、周方向に隣り合う前記コイル間に軸方向に延びる隙間が設けられている回転電機であって、
　前記ロータには、軸方向に延びる貫通孔が設けられており、
　前記回転電機は、前記貫通孔に向けて冷媒を射出するロータ側ノズルと、前記隙間に向けて冷媒を射出するステータ側ノズルと、をさらに備えている。
　これによれば、ノズルから射出された冷媒は隙間または貫通孔に沿って案内されるので、ロータとステータの間に流れ込む冷媒を減少させることができる。これにより、ロータの回転力を保ちつつステータとロータを冷却することができる。
　前記ロータ側ノズルと、前記ステータ側ノズルとで冷媒の供給流路が別流路であってもよい。
　これによれば、ロータ側ノズルとステータ側ノズルそれぞれに安定して冷媒を供給することが可能となる。
　前記ロータには永久磁石が設けられており、この永久磁石は前記貫通孔よりも外径側にあってもよい。
　これによれば、永久磁石をロータにおける貫通孔を通過する冷媒ばかりでなく、ステータにおける隙間を通過する冷媒によっても冷却することができる。
　前記ロータ側ノズルと前記ステータ側ノズルは同じ方向に向けて配置されていてもよい。
　これによれば、径方向におけるロータとステータの温度差を小さくできる。
　前記ロータと前記ステータを挟んで前記ロータ側ノズルと前記ステータ側ノズルとは反対側に熱交換器が設置されていてもよい。
　これによれば、構造を簡単にすることができる。また、隙間や貫通孔を通過した冷媒を効率よく回収することができる。これにより、ロータとステータの間に流れ込む冷媒をさらに減少させることができる。
本発明に係る実施例１の回転電機の断面図である。 実施例１の回転電機の一部を拡大した断面図である。 図１におけるＡ－Ａ断面図である。 図１におけるＢ－Ｂ断面図である。 本発明に係る実施例２の回転電機の断面図である。
　本発明に係る回転電機を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
　実施例１に係る回転電機につき、図１から図４を参照して説明する。以下、図１の上下左右を回転電機の上下左右として説明する。
　図１に示されるように、本発明の回転電機１は、ポンプ２より送出された冷媒で、ロータ３０とステータ４０を冷却可能となっている。
　回転電機１は、ハウジング１０と、回転軸２０と、ロータ３０と、ステータ４０と、２組のメカニカルシール５０，６０から主に構成されている。
　図１～図４を参照して、ハウジング１０は、その外側は角が丸められた直方体状であり、その内側は円筒状の空隙となっている。ハウジング１０は、回転軸２０、メカニカルシール５０，６０などと共にハウジング１０の内部に第１空間Ｓ１（図１参照）を構成している。
　図１を参照して、ハウジング１０は、軸方向左側から順に、蓋材１１と、ステータ４０を囲う筒材１２と、軸受７１を囲う筒材１３と、内側段付きの筒材１４と、熱交換器１５から主に構成されている。
　蓋材１１は、板状の側壁１１ａと、側壁１１ａにおける外径端より軸方向右側に延びる周壁１１ｂを備えている。
　側壁１１ａにはその径方向中央を軸方向に貫通する貫通孔が形成されており、軸受７０が内嵌されている。軸受７０には、回転軸２０における胴部２１の左端が内嵌されている。
　また、側壁１１ａにおける外径側にはステータ側連通路１１ｃが形成されている。ステータ側連通路１１ｃは、断面Ｌ字状の流路であり、側壁１１ａにおける外周面より内径側に延設されたのち、略直交して軸方向右側に延びて同方向に向かって開放されている。
　ステータ側連通路１１ｃにおける外径側に向かって開放されているポートには、破線で示されるように、外部のステータ側流路Ｐｓが接続されている。ステータ側流路Ｐｓは、ロータ側流路Ｐｒと共にポンプ２より延びるポンプ側流路Ｐｐに分岐接続されている。
　また、ステータ側連通路１１ｃにおける軸方向右側に向かって開放されている開口は、後述する第２空間Ｓ２に連通している。
　周壁１１ｂには径方向に貫通する連通路１１ｄが形成されている。連通路１１ｄは、ハウジング１０における軸方向左端における下端に配置されている。連通路１１ｄには、タンク３に接続されている外部のタンク側流路Ｐｔが接続されている。
　側壁１１ａにおける右側には有壁円環材８０が固定されている。側壁１１ａと有壁円環材８０との間はＯリングで密封されている。有壁円環材８０よりも内径側には回転軸２０における胴部２１が挿通されている。
　有壁円環材８０と回転軸２０における胴部２１との間は、メカニカルシール５０により密封されている。このメカニカルシール５０により、第１空間Ｓ１と外空間Ｓ４とは区画されている。
　メカニカルシール５０は、静止密封環５１と、回転密封環５２と、複数のバネ５３から主に構成されている。
　静止密封環５１は円環状に形成されており、有壁円環材８０における周壁に内挿されている。また、静止密封環５１よりも内径側には回転軸２０における胴部２１が挿通されている。また、有壁円環材８０における周壁と静止密封環５１との径方向間は、Ｏリングにより軸方向への移動が許容されつつ密封されている。
　有壁円環材８０における側壁と静止密封環５１との軸方向間には複数のバネ５３が配置されている。このバネ５３の付勢力によって静止密封環５１は回転密封環５２に向けて付勢されている。
　回転密封環５２は、回転軸２０における胴部２１に外嵌固定されており、回転軸２０との相対回動が規制されている。回転密封環５２と胴部２１との間はＯリングで密封されている。
　また、有壁円環材８０には、ステータ側冷媒貯蔵部材８１が外嵌固定されている。
　ステータ側冷媒貯蔵部材８１は、環状かつ板状の板材８２と、環状の環状材８３から構成されている。
　板材８２には、軸方向に貫通する連通路８２ａが形成されている。板材８２は、連通路８２ａがステータ側連通路１１ｃと連通した状態で有壁円環材８０に外嵌固定されている。
　また、板材８２と蓋材１１における側壁１１ａとの間は、連通路８２ａを周方向に囲うように配置されているＯリングによって密封されている。これにより、ステータ側連通路１１ｃに供給された冷媒は、そのほぼ全量が連通路８２ａを通過して第２空間Ｓ２に流入する。
　環状材８３は、軸方向左端面より軸方向右側に凹設されて軸方向左側に向かって開放されている環状溝を有している。環状溝は周方向に亘って連続している。板材８２と環状材８３は接着剤により密封状に固定されている。これら、板材８２と環状材８３とによって画成されている空間が第２空間Ｓ２である。
　なお、ステータ側冷媒貯蔵部材８１は、板材８２と環状材８３が溶着、パッキン介在など適宜の方法で密封状に固定されていてもよく、付加的加工装置、より具体的にはその一例である３Ｄプリンタにより一体に作成されていてもよく、第２空間Ｓ２を構成可能であればよい。これは、後述するロータ側冷媒貯蔵部材９０についても同様である。
　図２を参照して、環状材８３は、軸方向右側壁を軸方向に貫通する貫通孔８３ａが１２等配されている。各貫通孔８３ａは第２空間Ｓ２に連通している。各貫通孔８３ａには、ステータ側ノズル８４が密封状に内嵌固定されている。
　ステータ側ノズル８４は、第２空間Ｓ２に連通している流路８４ａと、流路８４ａよりも軸方向右側に位置し、流路８４ａよりも流路断面積の小さい流路８４ｂとを有し、流路８４ｂの右端は射出口８４ｃとなっている。流路８４ａ，８４ｂの軸心と、射出口８４ｃの軸心は略同軸上にあり、これらの軸心は回転軸２０における軸心と略平行である。
　筒材１２は、軸方向から見て外側が略矩形状であり、同内側が円筒状である。
　筒材１２は、蓋材１１における周壁１１ｂと軸方向で連結されている。また、筒材１２と周壁１１ｂとの軸方向間はＯリングにより密封されている。筒材１２の内径は、蓋材１１における周壁１１ｂの内径と略同一である。
　筒材１２にはステータ４０が内嵌固定されている。ステータ４０は第１空間Ｓ１に配置されている。
　図１～図４を参照して、ステータ４０は、１２等配されているステータコア４１（図３，図４参照）と、ステータコア４１におけるティース４１ａに外装されているボビン４２と、ボビン４２に巻回されているコイル４３から主に構成されている。
　ステータコア４１は、径方向に延びるティース４１ａ（図３参照）と、外径側に配置されている板部４１ｂと、から主に構成され、略Ｔ字をなしている。
　図３を参照して、ティース４１ａは、板部４１ｂにおける周方向中央より内径側に延びており、内径側端は周方向両側に突出している。
　板部４１ｂは、周方向に隣接するステータコア４１における板部４１ｂと凹凸嵌合されている。１２個のステータコア４１それぞれの板部４１ｂが周方向に連接されることで略円筒状のヨーク４４が構成されている。ヨーク４４は筒材１２に内嵌固定されている。
　ボビン４２は、直接の図示は省略するが軸方向に分割された２つの分割体より構成されており、ステータコア４１に内装固定されている。なお、ボビンは３つ以上の分割体より構成されていてもよく、１つであってもよく、その構造は適宜変更されてもよい。
　ボビン４２は、板部４１ｂにおける内径側端面に沿って延びる外径側壁部４２ａと、ティース４１ａにおける周方向側端面に沿って延びる枠部４２ｂと、ティース４１ａにおける内径側端よりも周方向一方側または他方側に突出する内径側壁部４２ｃを有している。
　外径側壁部４２ａは、図４を参照して軸方向両端がそれぞれ周方向に延びる一つの厚板であり、図３を参照して各厚板の軸方向間、すなわち軸方向中央部分が、ステータコア４１におけるティース４１ａを挟む２つの薄板状に分岐されている。
　１２個のボビン４２それぞれの外径側壁部４２ａと、１２個のステータコア４１それぞれの板部４１ｂの内径端およびそれぞれのティース４１ａの外径端が周方向に連接されることで略円筒状の外筒４５が形成されている。外筒４５はヨーク４４よりも内径側に設けられている。
　また、図１に示されるように外筒４５はヨーク４４や後述する内筒４６よりも軸方向両側に延出されている。なお、外筒４５と内筒４６は、図１にて図示を簡略にするために、連続する一体の筒状としている。
　枠部４２ｂは、直接の図示は省略するが軸方向両端が周方向に延びる薄板状であり、図３を参照して軸方向中央がティース４１ａに沿って軸方向に延びる薄板状である。つまり、枠部４２ｂは、径方向から見て矩形枠状である。
　内径側壁部４２ｃは、図４を参照して軸方向両端がそれぞれ周方向に延びる一つの厚板であり、図３を参照して軸方向中央部分がステータコア４１におけるティース４１ａの内径端を挟む２つの薄板状に分岐されている。
　１２個のボビン４２それぞれの内径側壁部４２ｃと、１２個のステータコア４１それぞれのティース４１ａの内径端が周方向に連接されることで、筒状部材としての内筒４６が形成されている。内筒４６は略円筒状であり、外筒４５よりも内径側に設けられている。
　また、図１に示されるように、内筒４６はヨーク４４よりも軸方向両側に延出されている。
　コイル４３はティース４１ａに、より詳しくはボビン４２における枠部４２ｂに巻回されている。
　図３を参照して、周方向に隣接するステータコア４１それぞれのティース４１ａの間、より詳しくは周方向に隣接するボビン４２それぞれの枠部４２ｂの間には、軸方向に貫通するスロット４７が形成されている。また、周方向に隣接するコイル４３の間には隙間４８が残されている。隙間４８は第１空間Ｓ１の一部である。
　ステータ側ノズル８４における射出口８４ｃは隙間４８に向けて配置されている。より詳しくは、また、ステータ側ノズル８４における射出口８４ｃは隙間４８と軸方向視で重なっている。
　また、図１に示されるように、ステータ側ノズル８４における右端は、コイル４３における左端に当接している。つまり、射出口８４ｃは隙間４８に直接冷媒を射出可能に接続されている。また、端面の当接による接続であるから、ステータ側ノズル８４とコイル４３との径方向への相対的な移動を許容できる。
　本発明では、隙間４８に直接冷媒を射出可能に接続されている状態を射出口８４ｃは隙間４８に直接接続されているとする。これは、後述するロータ側ノズル９４についても同様である。なお、ステータ側ノズル８４における右端は、コイル４３における左端からわずかに離間していてもよい。
　筒材１３は、外径側筒状部１６と、その内側に連結部１７ａにより連結された内径側筒状部１７とにより主に構成されている。
　外径側筒状部１６は、大内径周壁１６ａと、小内径周壁１６ｂを備えている。大内径周壁１６ａと小内径周壁１６ｂは、軸方向から見て外側が略矩形状であり、同内側が円筒状である。大内径周壁１６ａの内径は、小内径周壁１６ｂの内径よりも大径である。
　大内径周壁１６ａは、筒材１２と軸方向で凹凸嵌合により連結されている。また、大内径周壁１６ａと筒材１２との軸方向間はＯリングにより密封されている。大内径周壁１６ａの内径は、筒材１２の内径と略同一である。
　また、外径側筒状部１６には、径方向に貫通する連通路１６ｃが形成されている。連通路１６ｃは、ハウジング１０における軸方向略中央における下端に配置されている。連通路１６ｃには、タンク３に接続されている外部のタンク側流路Ｐｔが接続されている。
　外径側筒状部１６と内径側筒状部１７とは、周方向に２つ配置された連結部１７ａによって連結されている。内径側筒状部１７は、連結部１７ａに連結された大径円筒部１７ｂと、大径円筒部１７ｂから左側に連続している中径円筒部１７ｃと、中径円筒部１７ｃから左側に連続している小径円筒部１７ｄを備えている。
　２つの連結部１７ａは、小内径周壁１６ｂにおける内周面より内径側に突出している軸方向視四分の一弧状であり、径方向一方側と径方向他方側に設けられている。なお、図１では、一つの連結部１７ａのみ図示している。
　大径円筒部１７ｂは、各連結部１７ａにおける右端内径側より軸方向右側に延びる円筒状である。また、大径円筒部１７ｂにおける外周面は、小内径周壁１６ｂにおける内周面よりも内径側に配置されている。
　一方の連結部１７ａと他方の連結部１７ａとの周方向間、かつ小内径周壁１６ｂと大径円筒部１７ｂとの径方向間には、軸方向に貫通する２つの連通路１７ｅが形成されている。これら連通路１７ｅは第１空間Ｓ１の一部である。
　中径円筒部１７ｃは、大径円筒部１７ｂにおける左端内径側より軸方向左側に延びる円筒状に形成されている。中径円筒部１７ｃの外径は、大径円筒部１７ｂの外径よりも小径である。
　小径円筒部１７ｄは、中径円筒部１７ｃにおける左端径方向中央より軸方向左側に延びる円筒状に形成されている。小径円筒部１７ｄの外径は、中径円筒部１７ｃの外径よりも小径である。
　小径円筒部１７ｄには軸受７１が内嵌固定されている。軸受７１には、回転軸２０における胴部２１の軸方向中央よりもやや右側の部分が内嵌固定されている。
　大径円筒部１７ｂには、ロータ側冷媒貯蔵部材９０が固定されている。ロータ側冷媒貯蔵部材９０は、回転軸２０、メカニカルシール６０などと共に、ロータ側冷媒貯蔵部材９０の内部に第１空間Ｓ１に対して密封されている第３空間Ｓ３を構成している。
　ロータ側冷媒貯蔵部材９０は、フランジを有する段付き円筒材９１と、フランジを有する蓋材９２から構成されている。
　段付き円筒材９１におけるフランジは大径円筒部１７ｂにおける右側に固定されている。大径円筒部１７ｂとフランジとの間はＯリングで密封されている。段付き円筒材９１よりも内径側には回転軸２０における胴部２１が挿通されている。
　段付き円筒材９１と回転軸２０における胴部２１との間は、メカニカルシール６０により密封されている。このメカニカルシール６０により、第１空間Ｓ１と第３空間Ｓ３とは区画されている。
　メカニカルシール６０は、静止密封環６１と、回転密封環６２と、複数のバネ６３と、リテーナ６４から主に構成されている。
　静止密封環６１は円環状に形成されており、段付き円筒材９１における周壁に内挿されている。また、静止密封環６１の内径側には回転軸２０における胴部２１が挿通されている。また、段付き円筒材９１における周壁と静止密封環６１との径方向間は、Ｏリングにより軸方向への移動が許容されつつ密封されている。
　段付き円筒材９１における側壁と静止密封環６１との軸方向間には複数のバネ６３が配置されている。このバネ６３の付勢力によって静止密封環６１は回転密封環６２に向けて付勢されている。
　回転密封環６２は、回転軸２０における胴部２１に外嵌固定されており、回転軸２０との相対回動が規制されている。また、回転密封環６２はリテーナ６４によって抜け止めがなされている。回転密封環６２と胴部２１との間はＯリングで密封されている。
　また、段付き円筒材９１における右端には、蓋材９２におけるフランジが固定されている。段付き円筒材９１と蓋材９２の間はＯリングで密封されている。これら、段付き円筒材９１と蓋材９２とによって画成されている空間が第３空間Ｓ３である。
　また、蓋材９２には、フランジを径方向に貫通するロータ側連通路９２ａが形成されている。ロータ側連通路９２ａは第３空間Ｓ３に連通している。
　ロータ側連通路９２ａにおける外径側に向かって開放されているポートには、破線で示されるように外部のロータ側流路Ｐｒが接続されているパイプ９３における先端コネクタ９３ａが密封状に接続されている。
　筒材１４は、大内径周壁１４ａと、中内径周壁１４ｂと、小内径周壁１４ｃを備えている。大内径周壁１４ａと、中内径周壁１４ｂと、小内径周壁１４ｃは、軸方向から見て外側が略矩形状であり、同内側が円筒状である。大内径周壁１４ａの内径は、中内径周壁１４ｂの内径よりも大径である。中内径周壁１４ｂの内径は、小内径周壁１４ｃの内径よりも大径である。
　大内径周壁１４ａは、外径側筒状部１６と軸方向で連結されている。また、大内径周壁１４ａと外径側筒状部１６との軸方向間はＯリングにより密封されている。大内径周壁１４ａの内径は、外径側筒状部１６における小内径周壁１６ｂの内径よりも小径である。
　また、筒材１４には、大内径周壁１４ａを径方向に貫通する貫通孔１４ｄが形成されている。この貫通孔１４ｄを通じてパイプ９３はハウジング１０の内外に亘って接続されている。また、パイプ９３と筒材１４との間はコネクタ９３ｂにより密封されている。
　熱交換器１５は、筒材１４の開口を蓋する板部１５ａと、複数の縦向きフィン１５ｂと、横向きフィン１５ｃから主に構成されている。板部１５ａは、筒材１４における右端にボルトで固定されている。板部１５ａと筒材１４との間はガスケットで密封されている。
　板部１５ａと、筒材１４と、段付き円筒材９１と、蓋材９２によって画成されている空間は、第１空間Ｓ１の一部である。
　複数の縦向きフィン１５ｂは、小内径周壁１４ｃよりも内側に挿通されている。つまり、各縦向きフィン１５ｂは第１空間Ｓ１に配置されている。横向きフィン１５ｃは外空間Ｓ４に配置されている。
　回転軸２０は、軸方向に延びる段付き円筒状の胴部２１と、胴部２１における軸方向中央よりもやや左側より外径方向に延在するフランジ２２を備えている。
　胴部２１は、軸方向右端が第３空間Ｓ３内に配置されている。また、胴部２１は、軸方向左端がハウジング１０よりも左側の外部に突出し外空間Ｓ４に配置されている。
　図２を参照して、胴部２１には、軸方向右端面より軸方向左側に凹設されて、軸方向右側に向かって開放されている主流路２３が形成されている。つまり、主流路２３は、第３空間Ｓ３に連通している。また、主流路２３における左端は、フランジ２２における径方向中央まで延びている。
　図２，図４を参照して、フランジ２２には、主流路２３における左端に連通して放射方向、すなわち外径方向に延びて外径側に向かって開放されている８つの分岐流路２４が等配されている。各分岐流路２４における外径端はキャップ２５で閉塞されている。
　また、図２を参照して、フランジ２２には、各分岐流路２４における外径端におけるキャップ２５よりも内径側に連通して軸方向右側に延びて、軸方向右側に向かって開放されている貫通孔２６が形成されている。つまり、貫通孔２６は８等配されている（図４参照）。各貫通孔２６には、ロータ側ノズル９４が密封状に内嵌固定されている。
　図１に示されるように、ロータ側ノズル９４は、分岐流路２４に連通している流路９４ａと、流路９４ａよりも軸方向右側に位置し、流路９４ａよりも流路断面積の小さい流路９４ｂとを有し、流路９４ｂの右端は射出口９４ｃとなっている。流路９４ａ，９４ｂの軸心と、射出口９４ｃの軸心は略同軸上にあり、回転軸２０における軸心と略平行である。
　図１，図３を参照して、ロータ３０は、回転軸２０における胴部２１の軸方向中央に外嵌固定されている。
　ロータ３０は、円筒状に形成されている基材３１と、板状に形成されて基材３１に埋設されている８枚の永久磁石３２から主に構成されている。永久磁石３２は等配されている。
　また、基材３１には、軸方向に貫通する貫通孔３３が８等配されている。この貫通孔３３よりも外径側に永久磁石３２は埋設されている。
　図１，３に示されるように、ロータ側ノズル９４における射出口９４ｃは貫通孔３３に向けて配置されている。より詳しくは、また、ロータ側ノズル９４における射出口９４ｃは貫通孔３３と軸方向視で重なっている。
　また、ロータ側ノズル９４における右端は、基材３１における左端に当接している。つまり、射出口９４ｃは貫通孔３３に直接接続されている。なお、ロータ側ノズル９４における右端は、ロータ３０における左端からわずかに離間していてもよい。また、端面の当接による接続であるから、ロータ側ノズル９４とコイル４３との径方向への相対的な移動を許容できる。
　また、基材３１における外周面は、ステータ４０における内筒４６の内周面よりも径方向に離間して配置されている。つまり、ロータ３０とステータ４０との径方向間には、環状の隙間Ｓｓが残されている。これにより、ロータ３０は、その回転時にステータ４０との接触が防止されている。
　次に、回転電機１の冷却に関して説明する。回転電機１を冷却するにあたっては、ポンプ２を稼働させてタンク３内の冷媒をポンプ側流路Ｐｐに送出する。冷媒は沸点が約５０度かつ絶縁抵抗が約１０９Ωｍである絶縁体としてのフッ素系不活性液体であり、ポンプ２から送出された状態では液体である。以降の説明では、液状であるフッ素系不活性液体のことを液冷媒と記載し、気体であるフッ素系不活性液体のことをガス冷媒と記載する。
　なお、冷媒の種類は沸点が１００度以下かつ絶縁抵抗が１０８Ωｍ以上の絶縁体で化学的に少なくとも回転電機１における鋼製部材と反応しないまたはしにくいものであれば、適宜変更されてもよい。
　さらには、冷媒は、沸点が常温より高く、発熱体温度、すなわち回転電機を構成する部材の温度より低いことが温度条件としては好ましいため、この温度域に該当する５０度から７０度が特に好ましい。
　なお、本発明における常温とは、日本産業規格（ＪＩＳ　Ｚ　８７０３）によって定義されている「２０℃±１５℃（５～３５℃）の範囲」のことである。
　ポンプ側流路Ｐｐに送出された液冷媒は、ステータ側流路Ｐｓとロータ側流路Ｐｒに分配される。なお、ポンプ側流路Ｐｐの下流側に分流弁が設けられていて、ステータ側流路Ｐｓに流入する液冷媒量とロータ側流路Ｐｒに流入する液冷媒量が調整される構成であってもよい。また、ステータ側流路Ｐｓに液冷媒を送出するポンプと、ロータ側流路Ｐｒに液冷媒を送出するポンプが個別に設けられていてもよい。
　ステータ側流路Ｐｓに流入した液冷媒は、ステータ側連通路１１ｃを通じて第２空間Ｓ２に供給され、各ステータ側ノズル８４における射出口８４ｃより噴霧される。
　ミスト状の液冷媒は、隙間４８を通過するにあたり、スロット４７を画成しているボビン４２、コイル４３に付着して気化することで、ステータコア４１、ボビン４２、コイル４３を冷却することができる。すなわち、ステータ４０を冷却することができる。
　気化したガス冷媒は、隙間４８を通過すると、連通路１７ｅを通じて熱交換器１５側へと移動する。
　また、気化しなかった液冷媒は、図１を参照して、隙間４８がロータ３０よりも軸方向右側に延出されていることに加え、順次ステータ側ノズル８４より液冷媒が射出されることから、隙間Ｓｓよりも連通路１７ｅ側へ排出されやすくなっている。
　ロータ側流路Ｐｒに流入した液冷媒は、ロータ側連通路９２ａを通じて第３空間Ｓ３に供給される。次いで、主流路２３を通じて８つの分岐流路２４に分配されて、各ロータ側ノズル９４における射出口９４ｃより噴霧される。射出口９４ｃより噴霧されたミスト状の液冷媒は、射出口９４ｃがロータ３０における貫通孔３３に直接接続されているため、ほぼ全量が貫通孔３３に供給される。
　ここで、回転軸２０が回転するにあたり、回転軸２０に固定されているロータ３０と、各ロータ側ノズル９４は一体に回転するため、射出口９４ｃから貫通孔３３に精度よく液冷媒を射出することができる。
　ミスト状の液冷媒は、貫通孔３３を通過するにあたり、貫通孔３３を画成している基材３１に付着して気化することで、基材３１、永久磁石３２を冷却することができる。すなわち、ロータ３０を冷却することができる。
　気化したガス冷媒は、順次ロータ側ノズル９４より液冷媒が射出されることから、貫通孔３３を通過したのち、連通路１７ｅを通じて熱交換器１５側へと移動しやすくなっている。
　また、気化しなかった液冷媒は、順次ロータ側ノズル９４より液冷媒が射出されることから、隙間Ｓｓよりも連通路１７ｅ側へ排出されやすくなっている。
　熱交換器１５は、横向きフィン１５ｃが外空間Ｓ４における大気などの流体により冷却されることで、板部１５ａを通じて各縦向きフィン１５ｂも冷却される。縦向きフィン１５ｂによって冷却されて凝縮された液冷媒は縦向きフィン１５ｂに付着し、一定以上の大きさの粒状となると縦向きフィン１５ｂに沿って流れる。
　縦向きフィン１５ｂより滴下した液冷媒は、連通路１６ｃよりタンク側流路Ｐｔに流入してタンク３に排出される。すなわち、回転電機１を通過した液冷媒はタンク３に貯留される。ハウジング１０は、縦向きフィン１５ｂ側から連通路１６ｃに向かって離間するほどに内径が大きくなることから、本実施例では具体的に小内径周壁１４ｃ，中内径周壁１４ｂ，大内径周壁１４ａの順に内径が大きくなることから、液冷媒を連通路１６ｃに案内させやすくなっている。
　一方、隙間４８や貫通孔３３を軸方向に通過せず、隙間４８や貫通孔３３における軸方向左端から流出した冷媒の一部は、連通路１１ｄよりタンク側流路Ｐｔに流入してタンク３に排出される。
　以上説明したように、本実施例の回転電機１は、ステータ側ノズル８４より射出された冷媒がステータ４０における隙間４８に沿って案内されるので、ロータ３０とステータ４０の隙間Ｓｓに流れ込む冷媒を減少させることができる。これにより、ロータ３０の回転力を保ちつつステータ４０を冷却することができる。
　また、ステータ側ノズル８４における射出口８４ｃは、隙間４８と軸方向視で重なっているため、冷媒が隙間４８における軸方向左側から右側に向かって射出される。これにより、ロータ３０とステータ４０の隙間Ｓｓに流れ込む冷媒をより減少させることができる。
　また、射出口８４ｃは隙間４８に直接接続されているため、射出口８４ｃより噴霧されたミスト状の液冷媒のほぼ全量が隙間４８に供給される。これにより、ロータ３０とステータ４０の隙間Ｓｓに流れ込む冷媒をより減少させることができる。
　また、内筒４６によって隙間４８の内周側が仕切られているので、ロータ３０とステータ４０の隙間Ｓｓに流れ込む冷媒をより減少させることができる。
　また、ステータ４０を挟んでステータ側ノズル８４とは反対側に熱交換器１５が配置されているため、隙間４８を通過した冷媒を効率よく回収することができる。これにより、ロータ３０とステータ４０の隙間Ｓｓに流れ込む冷媒をさらに減少させることができる。
　また、冷媒は、沸点が１００度以下かつ絶縁抵抗が１０８Ωｍ以上であるため、ステータ４０の冷却効率を高めることができるばかりでなく、ロータ３０の回転力をより確実に保つことができる。
　また、ステータ側ノズル８４は、隙間４８と同数である１２個設けられているため、ステータ４０の冷却効率を高めることができる。
　また、各ステータ側ノズル８４は、共通の第２空間Ｓ２から延びる流路に接続されているため、各ステータ側ノズル８４に対して略均等に冷媒を供給することができる。
　また、ステータ側ノズル８４は、射出口８４ｃが隙間４８に位置合わせされているため、射出された冷媒がコイル４３などの射出口８４ｃ近傍に過剰に付着することが防止されている。これにより、隙間４８の軸方向に亘ってミスト状の冷媒を供給しやすくなっている。
　また、本実施例の回転電機１は、ロータ側ノズル９４より射出された冷媒がロータ３０における貫通孔３３に沿って案内されるので、ロータ３０とステータ４０の隙間Ｓｓに流れ込む冷媒を減少させることができる。これにより、ロータ３０の回転力を保ちつつロータ３０を冷却することができる。
　また、ロータ側ノズル９４における射出口９４ｃは、貫通孔３３と軸方向視で重なっているため、冷媒が貫通孔３３における軸方向左側から右側に向かって射出される。これにより、ロータ３０とステータ４０の隙間Ｓｓに流れ込む冷媒をより減少させることができる。
　また、射出口９４ｃは貫通孔３３に直接接続されているため、射出口９４ｃより噴霧されたミスト状の液冷媒のほぼ全量が貫通孔３３に供給される。これにより、ロータ３０とステータ４０の隙間Ｓｓに流れ込む冷媒をより減少させることができる。
　また、内筒４６によって隙間４８の内周側が仕切られているので、ロータ３０とステータ４０の隙間Ｓｓに流れ込む冷媒をより減少させることができる。
　また、ロータ３０を挟んでロータ側ノズル９４とは反対側に熱交換器１５が配置されているため、貫通孔３３を通過した冷媒を効率よく回収することができる。これにより、ロータ３０とステータ４０の隙間Ｓｓに流れ込む冷媒をさらに減少させることができる。
　また、冷媒は、沸点が１００度以下かつ絶縁抵抗が１０８Ωｍ以上であるため、ロータ３０の冷却効率を高めることができるばかりでなく、ロータ３０の回転力をより確実に保つことができる。
　また、ロータ側ノズル９４は、貫通孔３３と同数である８個設けられているため、ロータ３０の冷却効率を高めることができる。
　また、ロータ側ノズル９４が接続されている流路２３，２４は、回転軸２０内を軸方向に延びる主流路２３と、主流路２３から分岐し径方向に延びる分岐流路２４であるため、回転軸２０も冷媒によって冷却することができる。
　また、ロータ側ノズル９４は、回転軸２０から延びる流路２３，２４に接続されているため、各ロータ側ノズル９４に対して略均等に冷媒を供給することができる。
　また、ハウジング１０と回転軸２０との間には、メカニカルシール６０が配置されているため、静止部材であるハウジング１０と回転部材である回転軸２０との間に各ロータ側ノズル９４に冷媒を供給するための第３空間Ｓ３を構成することができる。
　また、本実施例の回転電機１は、ステータ側ノズル８４より射出された冷媒がステータ４０における隙間４８に沿って案内され、ロータ側ノズル９４より射出された冷媒がロータ３０における貫通孔３３に沿って案内されるので、ロータ３０とステータ４０の隙間Ｓｓに流れ込む冷媒を減少させることができる。これにより、ロータ３０の回転力を保ちつつロータ３０とステータ４０を冷却することができる。
　また、ロータ側ノズル９４と、ステータ側ノズル８４とで冷媒の供給流路が別流路であるため、ロータ側ノズル９４とステータ側ノズル８４それぞれに安定して冷媒を供給することができる。
　また、ロータ３０に設けられている永久磁石３２はロータ３０における貫通孔３３よりも外径側にあるため、貫通孔３３を通過する冷媒ばかりでなく、隙間４８を通過する冷媒によっても冷却される。
　また、ロータ側ノズル９４とステータ側ノズル８４は同じ方向に向けて配置されているため、径方向におけるロータ３０とステータ４０の温度差を小さくできる。
　また、ロータ３０とステータ４０を挟んでロータ側ノズル９４とステータ側ノズル８４とは反対側に熱交換器１５が設置されているため、構造を簡単にしつつ、ガス冷媒を効率よく凝縮することができる。
　また、隙間４８や貫通孔３３を通過した冷媒を効率よく回収することができる。これにより、ロータ３０とステータ４０の隙間Ｓｓに流れ込む冷媒をさらに減少させることができる。
　ステータ側ノズル８４より射出された液冷媒はミスト状であるため、液冷媒を液状のまま連続射出する、液冷媒を液状のまま注入するなどよりも気化しやすく、高い冷却効率発揮することができる。
　また、冷媒は、沸点が常温よりもわずかに高い温度であるため、外空間Ｓ４を通過する流体が大気であっても、熱交換により凝縮させることができる。
　また、ハウジング１０は、熱交換器１５以外についても外空間Ｓ４内に配置されているため、外空間Ｓ４内の流体によって冷却されることで冷媒を凝縮することができる。
　また、ステータ側ノズル８４は、ステータ側冷媒貯蔵部材８１に設けられた貫通孔８３ａに内嵌固定される構成であるため、用途に応じたノズル変更の容易性・ノズルのみの部品交換ができるための経済性の向上・組み立て性の向上を発揮できる。これは、ロータ側ノズル９４についても同様である。
　次に、実施例２に係る回転電機につき、図５を参照して説明する。なお、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
　図５に示されるように、本実施例２の回転電機１０１は、ステータ側ノズル１８４における射出口１８４ｃが軸方向に延びるステータ１４０における隙間１４８に対して直交方向に配置されている。
　より詳しくは、ステータ側ノズル１８４は、ハウジング１１０における筒材１１２を径方向に貫通する貫通孔と、ステータ１４０におけるヨーク１４４を径方向に貫通する貫通孔と、ステータ１４０における外筒１４５を径方向に貫通する貫通孔に密封状に内嵌されている。
　また、各ステータ側ノズル１８４には、ポンプ側流路Ｐｐより分岐されたステータ側流路Ｐｓのいずれかが接続されている。
　射出口１８４ｃから射出された液冷媒は、隙間１４８における軸方向左側と右側とに分配される。また、射出口１８４ｃは、隙間１４８における軸方向中央に直接接続されていることから、隙間１４８における軸方向左側と右側とに分配される冷媒量が略同一である。
　ロータ側ノズル１９４における射出口１９４ｃが軸方向に延びるロータ１３０における貫通孔１３３に対して直交方向に配置されている。
　より詳しくは、ロータ側ノズル１９４は、ロータ１３０における基部１３１の内周面より外径側に凹設されて貫通孔１３３に連通する凹部に密封状に内嵌されている。
　また、ロータ側ノズル１９４に連通するように、回転軸１２０における胴部１２１に主流路１２３と各分岐流路１２４は形成されている。
　射出口１９４ｃから射出された液冷媒は、貫通孔１３３における軸方向左側と右側とに分配される。また、射出口１９４ｃは、貫通孔１３３における軸方向中央に直接接続されていることから、隙間１４８における軸方向左側と右側とに分配される冷媒量が略同一である。
　また、隙間１４８における軸方向左側や貫通孔１３３における軸方向左側より排出された冷媒は、連通路１１ｄよりタンク側流路Ｐｔに流入してタンク３に排出される。なお、連通路１１ｄより排出される冷媒を効率よく凝縮するべく、熱交換器１５とは別の熱交換器が、連通路１１ｄとタンク３との間に設けられていてもよく、蓋材１１の一部に熱交換器を設けてもよい。
　以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
　例えば、前記実施例１，２では、回転電機は、ステータ側ノズルとロータ側ノズルをそれぞれ備える構成として説明したが、これに限られず、ステータ側ノズルとロータ側ノズルのうち一方だけが設けられている構成であってもよい。
　また、前記実施例１，２では、回転電機は、ステータ側ノズルを複数備える構成として説明したが、これに限られず、ステータ側ノズルを１個のみ備える構成であってもよい。これは、ロータ側ノズルについても同様である。
　また、前記実施例１，２では、ノズルの射出口は隙間または貫通孔に対して直接接続されている構成として説明したが、これに限られず、離間していてもよい。
　また、前記実施例１，２では、ハウジングの一部が熱交換器で構成されているとして説明したが、これに限られず、ハウジングには熱交換器が設けられておらず、流路の途中に設けられていてもよい。
　また、前記実施例１，２では、液冷媒をポンプより送出する構成として説明したが、これに限られず、ガス冷媒をポンプより送出する構成であってもよい。このような構成であれば、ノズルとポンプとの間に熱交換器、すなわち凝縮器が設けられていることが好ましい。さらに、ポンプとしてコンプレッサが用いられてもよい。このような構成であれば、冷媒は常温で液体状となるものに限られず、適宜変更されてもよい。
　また、前記実施例１，２では、軸封装置としてメカニカルシールが適用されている構成について説明したが、これに限られず、メカニカルシール以外の軸封装置が適用されてもよい。
　また、前記実施例１，２では、筒状部材はステータにおける内筒であるとして説明したが、これに限られず、ステータとは別体に設けられていてもよい。
　また、前記実施例１，２では、ステータ側冷媒貯蔵部材はハウジングとは別体である構成として説明したが、これに限られず、ハウジングと一体にステータ側冷媒貯蔵部が構成されていてもよい。
　また、前記実施例１，２では、コイルはティースに外装されているボビンに巻回されている構成として説明したが、これに限られず、ボビンを省略してティースに直接巻回されていてもよく、ボビンがティースを構成していてもよく、適宜変更されていてもよい。
　また、前記実施例１，２では、ロータに永久磁石が配置されている構成として説明したが、これに限られず、ロータにコイルが巻回された誘導型の回転電機であってもよい。このような構成であれば、ロータにおけるコイル間の隙間に冷媒を射出するノズルを配置すればよい。
　また、前記実施例１，２では、ロータを囲うようにロータの外周にステータが設けられている構成として説明したが、これに限られず、ステータを囲うようにステータの外周にロータが設けられていてもよい。
　また、前記実施例１では、分岐流路は回転軸と一体のフランジに形成されている構成として説明したが、これに限られず、回転軸とは別体の部材に形成されていてもよい。
１　　　　　　　　　回転電機
２　　　　　　　　　ポンプ
３　　　　　　　　　タンク
１０　　　　　　　　ハウジング
１５　　　　　　　　熱交換器
２０　　　　　　　　回転軸
２３　　　　　　　　主流路
２４　　　　　　　　分岐流路
３０　　　　　　　　ロータ
３２　　　　　　　　永久磁石
３３　　　　　　　　貫通孔
４０　　　　　　　　ステータ
４１ａ　　　　　　　ティース
４６　　　　　　　　内筒（筒状部材）
４８　　　　　　　　隙間
５０，６０　　　　　メカニカルシール
７０，７１　　　　　軸受
８４　　　　　　　　ステータ側ノズル
８４ｂ　　　　　　　射出口
９４　　　　　　　　ロータ側ノズル
９４ｂ　　　　　　　射出口
１０１　　　　　　　回転電機
１１０　　　　　　　ハウジング
１２０　　　　　　　回転軸
１２３　　　　　　　主流路
１２４　　　　　　　分岐流路
１３０　　　　　　　ロータ
１３３　　　　　　　貫通孔
１４０　　　　　　　ステータ
１４８　　　　　　　隙間
１８４　　　　　　　ステータ側ノズル
１８４ｃ　　　　　　射出口
１９４　　　　　　　ロータ側ノズル
１９４ｃ　　　　　　射出口
Ｐｒ　　　　　　　　ロータ側流路
Ｐｓ　　　　　　　　ステータ側流路
Ｓ１　　　　　　　　第１空間
Ｓ２　　　　　　　　第２空間
Ｓ３　　　　　　　　第３空間
Ｓ４　　　　　　　　外空間
Ｓｓ　　　　　　　　隙間

Claims (20)

  1. 　ハウジングと、前記ハウジングに挿通される回転軸と、前記ハウジング側に設置されたステータと、前記回転軸側に設置されたロータと、を備え、
    　前記ステータは、周方向に配置されている複数のティースと、前記ティースに巻かれたコイルと、を有し、周方向に隣り合う前記コイル間に軸方向に延びる隙間が設けられている回転電機であって、
    　前記回転電機は、前記隙間に向けて冷媒を射出するノズルをさらに備えている回転電機。
  2. 　前記ノズルにおける射出口は、前記隙間と軸方向視で重なる請求項１に記載の回転電機。
  3. 　前記ノズルの射出口は、前記隙間に直接接続されている請求項２に記載の回転電機。
  4. 　前記ステータの内周側には筒状部材が配置されている請求項１に記載の回転電機。
  5. 　前記ステータを挟んで前記ノズルとは反対側に熱交換器が設置されている請求項１に記載の回転電機。
  6. 　前記冷媒は、沸点が１００度以下かつ絶縁抵抗が１０８Ωｍ以上である請求項１に記載の回転電機。
  7. 　前記ノズルは複数設けられている請求項１ないし６のいずれかに記載の回転電機。
  8. 　ハウジングと、前記ハウジングに挿通される回転軸を有し、前記ハウジング側に設置されたステータと、前記回転軸側に設置されたロータと、を備える回転電機であって、
    　前記ロータには、軸方向に延びる貫通孔が設けられており、
    　前記回転電機は、前記貫通孔に向けて冷媒を射出するノズルをさらに備えている回転電機。
  9. 　前記ノズルにおける射出口は、前記貫通孔と軸方向視で重なる請求項８に記載の回転電機。
  10. 　前記ノズルの射出口は、前記貫通孔に直接接続されている請求項９に記載の回転電機。
  11. 　前記ロータを挟んで前記ノズルとは反対側に熱交換器が設置されている請求項８に記載の回転電機。
  12. 　前記冷媒は、沸点が１００度以下かつ絶縁抵抗が１０８Ωｍ以上である請求項８に記載の回転電機。
  13. 　前記回転軸内を軸方向に延びる流路から分岐し径方向に延びる流路に前記ノズルが接続されている請求項８に記載の回転電機。
  14. 　前記ハウジング側に設けられた静止密封環と、前記回転軸側に設けられた回転密封環が互いに相対摺動するメカニカルシールが配置されている請求項１３に記載の回転電機。
  15. 　前記ノズルは複数設けられている請求項８ないし１４のいずれかに記載の回転電機。
  16. 　ハウジングと、前記ハウジングに挿通される回転軸を有し、前記ハウジング側に設置されたステータと、前記回転軸側に設置されたロータと、を備え、
    　前記ステータは、周方向に配置されている複数のティースと、前記ティースに巻かれたコイルと、を有し、周方向に隣り合う前記コイル間に軸方向に延びる隙間が設けられている回転電機であって、
    　前記ロータには、軸方向に延びる貫通孔が設けられており、
    　前記回転電機は、前記貫通孔に向けて冷媒を射出するロータ側ノズルと、前記隙間に向けて冷媒を射出するステータ側ノズルと、をさらに備えている回転電機。
  17. 　前記ロータ側ノズルと、前記ステータ側ノズルとで冷媒の供給流路が別流路である請求項１６に記載の回転電機。
  18. 　前記ロータには永久磁石が設けられており、この永久磁石は前記貫通孔よりも外径側にある請求項１６に記載の回転電機。
  19. 　前記ロータ側ノズルと前記ステータ側ノズルは同じ方向に向けて配置されている請求項１６ないし１８のいずれかに記載の回転電機。
  20. 　前記ロータと前記ステータを挟んで前記ロータ側ノズルと前記ステータ側ノズルとは反対側に熱交換器が設置されている請求項１９に記載の回転電機。
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