特許 6032056 回転装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6032056

(24)【登録日】2016年11月4日

(45)【発行日】2016年11月24日

(54)【発明の名称】回転装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/02 20060101AFI20161114BHJP

   H02K 1/32 20060101ALI20161114BHJP

【ＦＩ】

   H02K9/02 Z

   H02K1/32 Z

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-34334(P2013-34334)

(22)【出願日】2013年2月25日

(65)【公開番号】特開2014-166018(P2014-166018A)

(43)【公開日】2014年9月8日

【審査請求日】2016年1月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002059

【氏名又は名称】シンフォニアテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100137486

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 雅直

(72)【発明者】

【氏名】近藤 弘之

【審査官】 宮地 将斗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２２３８０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平３−１１２３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−１７４４６４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ９／００−９／２８

Ｈ０２Ｋ １／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周にロータコアが設けられ軸受により回転可能に支持された回転軸を備えるものであって、
当該回転軸の一端部より他端部近傍まで軸中心線に沿って設けられた第１の流路と、
前記他端部近傍において前記第１の流路に設定される接続部で、当該第１の流路に対して略直交して接続され、前記回転軸の外周側に向かって開放された第２の流路とを備え、
前記回転軸の一端部より前記接続部に至る直前の第１の流路の流路面積と、
前記接続部の直後における第２の流路の流路面積の総和とを略同一に設定したことを特徴とする回転装置。

【請求項2】

前記回転軸の外周側に向かって、前記第２の流路の流路面積が増大するように形成されていることを特徴とする請求項１記載の回転装置。

【請求項3】

前記第２の流路が回転軸の外周側で形成する開口における前記回転軸の回転方向に沿った円弧の長さが、少なくとも隣り合う第２の流路同士で異なるように設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の回転装置。

【請求項4】

前記第２の流路の少なくとも一部が、回転軸の他端部側に設けられたフランジ部に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回転装置。

【請求項5】

前記フランジ部が、回転軸の他端部側に着脱可能な蓋部材を備えており、当該蓋部材を取り外した際に前記第１の流路及び第２の流路が前記回転軸の軸方向に開放されるように構成されていることを特徴とする請求項４記載の回転装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータやダイナモ等の回転装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、モータやダイナモ等の回転装置として数多くのものが知られている。こうした回転装置は高回転数や高出力等の高い性能が要求されるに伴って、発熱対策がより重要となってきている。そこで、特殊な装置を付加することなく自らの回転によって冷却を行うことが可能な回転装置を提供するものとして、下記特許文献１のような提案がなされている。

【0003】

これに記載された回転装置は、概ね図１２に示すような構成となっている。この回転装置はエンジン２の出力軸（出力シャフト）２１に接続されるダイナモ５０１として構成されている。具体的には、ハウジング１１の内部に、ステータコア３Ａ及びコイル３Ｂを有するステータ３が配置され、その内側にロータ５０４が配置されている。ロータ５０４は、軸受１２，１２を介してハウジング１１により回転自在に支持された回転軸（シャフト）５０５と、その外周面に固定されたロータコア４Ａとを備えており、このロータコア４Ａが上記ステータコア３Ａの内側に位置するように配置されている。回転軸５０５の端部５０５ｂは、カップリング５５２を介して上記エンジンの出力軸２１と接続されるようになっている。

【0004】

さらに、回転軸５０５の一方の端部５０５ａより他方の端部５０５ｂまで連通する貫通孔５０６を軸中心に沿って設けるとともに、この回転軸５０５の端部５０５ｂに接続されるカップリング５５２の内部に上記貫通孔５０６と連通する空気室を構成する凹部５０８を形成し、この凹部５０８より外周に向かって放射状に６つの流路５０７を等配して形成している。

【0005】

こうすることで、カップリング５５２内部の流体である空気（Ａｉｒ）が遠心力で外部に流出して流路５０７内で負圧が発生し、この負圧の発生によって貫通孔５０６に端部５０５ａ側より空気が流入することで、回転軸５０５内に空気の流れが生じ冷却がなされるようになっている。

【0006】

図１３は、カップリング５５２近傍を拡大して、空気の流れを模式的に示したものである。回転軸５０５内での空気の流れに着目すると、流路面積がほぼ一定である貫通孔５０６を通過した空気は、急激に流路面積が広がった凹部５０８内に一旦入り込む。そして、凹部５０８より、これに接続された６つの流路５０７に分岐して外周方向より空気が排出されることになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１１−２２３８０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、上記の構成では、ヘルムホルツ共鳴現象が生じることで特定の回転速度において大きな騒音が発生する場合がある。

【0009】

この現象は、開口近くの空気を質量体とし、内部の空気をバネとした共振系が構成されることによるものであり、開口近くの空気に共振周波数に相当する振動を生じさせる、すなわち、これに対応する速度で回転軸が回転した際に、共振が生じ騒音レベルが急激に増大することになる。

【0010】

本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、良好な回転軸の冷却効果を備えつつ、回転速度に依存する過大な騒音の発生を抑制することのできる回転装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

【0012】

すなわち、本発明の回転装置は、外周にロータコアが設けられ軸受により回転可能に支持された回転軸を備えるものであって、当該回転軸の一端部より他端部近傍まで軸中心線に沿って設けられた第１の流路と、前記他端部近傍において前記第１の流路に設定される接続部で、当該第１の流路に対して略直交して接続され、前記回転軸の外周側に向かって開放された第２の流路とを備え、前記回転軸の一端部より前記接続部に至る直前の第１の流路の流路面積と、前記接続部の直後における第２の流路の流路面積の総和とを略同一に設定したことを特徴とする。

【0013】

このように構成すると、空気等の流体の内部で回転軸を回転させることで、第２の流路内の流体に遠心力が作用して、第１の流路より第２の流路に向けて流体の流れが生じ、回転軸、ロータコア及び軸受の冷却を行うことが可能となる。さらには、第１の流路から第２の流路にかけて流路面積が急激に増加する箇所がなくなるため、ヘルムホルツ共鳴現象の発生を抑制し、回転速度に依存する過大な騒音の発生を抑制することが可能となる。

【0014】

また、流路の内部における流体の流れをより円滑に行わせて、冷却効果を高めるためには、前記回転軸の外周側に向かって、前記第２の流路の流路面積が増大するように形成していることが好ましい。

【0015】

また、回転軸の回転に伴って特定の周波数での加振力が励起されることを防ぎ、騒音の低減効果を一層高めるためには、前記第２の流路が回転軸の外周側で形成する開口における前記回転軸の回転方向に沿った円弧の長さが、少なくとも隣り合う第２の流路同士で異なるように設定されるように構成することが好適である。

【0016】

また、外部装置との連結の利便性や製作容易性を高めるとともに、第２の流路内の流体に対して働く遠心力を増大させ、第１の流路から第２の流路内に至る流体の流速を上げて冷却効率を高めることを可能とするためには、前記第２の流路の少なくとも一部が、回転軸の他端部側に設けられたフランジ部に形成されるように構成することが好適である。

【0017】

また、第１の流路や第２の流路の形成をより容易に行うことを可能として、製作精度を向上するとともに、製造コストの低減を可能とするためには、前記フランジ部が、回転軸の他端部側に着脱可能な蓋部材を備えており、当該蓋部材を取り外した際に前記第１の流路及び第２の流路が前記回転軸の軸方向に開放されるように構成することが好適である。

【発明の効果】

【0018】

以上説明した本発明によれば、回転軸の内部を流体が通過することで良好な冷却効果を有するとともに、回転速度に依存する過大な騒音の発生を抑制することのできる回転装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係る回転装置の側断面図。

【図2】同回転装置における回転軸の外部装置との連結部を一部破断して示す拡大斜視図。

【図3】図２の状態より蓋部材を取り外した状態を示す拡大斜視図。

【図4】蓋部材を取り外した回転軸を連結部側より見た背面図。

【図5】蓋部材を取り外した回転軸の要部を拡大して示す斜視図。

【図6】第２の流路が形成する各縁部に曲面を追加した例を示す蓋部材を取り外した回転軸の背面図。

【図7】ヘルムホルツ共鳴現象を説明するための模式図。

【図8】気柱共鳴現象を説明するための模式図。

【図9】本発明の考え方を説明するための模式図。

【図10】図１とは異なる形態で外部装置を接続した例を示す側断面図。

【図11】図１及び図１０とは異なる形態で外部装置を接続した例を示す側断面図。

【図12】従来の回転装置を一部破断して示す側面図。

【図13】同回転装置の要部を拡大して示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

【0021】

図１は、本発明の実施形態に係る回転装置としてのダイナモ１を示す側断面図である。従来技術として説明するために用いた図１２及び図１３に示した回転装置５０１と共通する部分には、同一の符号を用いて説明を行う。

【0022】

図１に戻って、ダイナモ１は外部装置であるエンジン２と接続されて、当該エンジン２の出力によって発電を行うことが可能に構成されている。また、このダイナモ１は、エンジン２に対する負荷装置としても使用できるとともに、エンジン２の出力測定にも用いることができ、様々な条件におけるエンジン２の特性評価に利用することが可能である。さらに、こうした用途で用いる場合には、外部装置をエンジン２に限らず、トランスミッション等の様々なものに変更して接続することもできる。

【0023】

ダイナモ１はハウジング１１を備え、その内部にステータコア３Ａとコイル３Ｂとを有するステータ３が配置されている。そして、このステータ３の内側にはロータ４が設けられている。ロータ４は、軸方向に離間して配置した軸受１２，１２を介してハウジング１１に対し回転自在に支持された回転軸５と、この外周に取り付けられたロータコア４Ａとから構成されており、ロータコア４Ａが上記ステータコア３Ａの中心に位置するように配置されている。

【0024】

回転軸５には、一端部５ａより他端部５ｂに向かって後述する第１の流路６が形成されるとともに、この第１の流路６に直交しつつ接続される第２の流路７が形成されており、これらの流路６，７に流体である空気（Ａｉｒ）が流れるようになっている。回転軸５は上記他端部５ｂ側に、外部装置であるエンジン２との連結部となる大径のフランジ部５２を備えており、エンジン２が備える出力軸２１が端部に備えるフランジ部２２と相対位置が変わらないように連結されている。こうすることで、回転軸５はエンジン２の出力軸２１と一体的に回転するようになっている。

【0025】

図２は、回転軸５を上記フランジ部５２側より見た斜視図であり、一部を破断して示したものである。なお、外部装置であるエンジン２（図１参照）については記載を省略してある。

【0026】

図中で示すように、回転軸５の端部５ｂ側は、複数の部材によって構成されている。すなわち、円筒状に構成された軸本体５１と、その外周面５１ｂに固定されたフランジ部５２と、このフランジ部５２の外側端面に当接する円板状に形成された蓋部材５４とが、同一の軸中心線Ｘを中心として配置されており、これらによって回転軸５が構成されている。蓋部材５４の外周近傍の位置には、厚み方向に貫通する取付孔５４ａが６つ等配して設けられている。

【0027】

軸本体５１と蓋部材５４とを鋼等の同一材料を用いて製作することも可能であるが、蓋部材５４を軸本体５１とは異なる材質で形成することも可能である。例えば、蓋部材５４をアルミ等の比較的硬度の小さな材質で形成する場合には、軸本体５１との密着度を高め、後述する流路からの流体の漏れを抑制することができるとともに、外部装置側との位置ずれによる影響も緩和しつつ、より容易に連結を行うことも可能となる。また、蓋部材５４をＧＦＲＰ（ガラス強化繊維樹脂）等の絶縁材料を用いて製作することも可能であり、連結部の強度を保ちながら軸本体５１と外部装置側との電気的な絶縁を図ることも可能となる。

【0028】

図２の状態より蓋部材５４を取り去った状態を図３に示す。以下、各部の形状について詳細に説明を行う。

【0029】

軸本体５１は軸中心線Ｘに沿って配置されるとともに、この軸中心線Ｘに沿った貫通孔５１ａが内部に形成され、この貫通孔５１ａと同軸状に形成された外周面５１ｂを備えている。外周面５１ｂの一部には、軸受１２（図１参照）を取り付けるための取付部（図示せず）が設定されている。

【0030】

フランジ部５２は、主として円筒部５２ａとその一端側に設けられた円板状の鍔部５２ｂとから構成されている。円筒部５２ａは内周面５２ａ１が上記軸本体５１の外周面５１ｂに当接するように嵌めこまれ、図示しない平行キー等の位置固定手段を用いて相対的に固定がなされている。鍔部５２ｂの中心には、軸本体５１の貫通孔５１ａと同寸法で滑らかに連続する貫通孔５２ｃが形成されており、軸本体５１の貫通孔５１ａとフランジ部５２の貫通孔５２ｃとにより回転軸５の軸中心線Ｘに沿って連続する一つの第１の流路６を構成している。また、上記貫通孔５２ｃより外周側に向かって鍔部５２ｂの端面５２ｂ１には、軸中心線Ｘより扇状に広がるように凹部５２ｅが６つ形成されており、各凹部５２ｅがそれぞれ第２の流路７を形成するようになっている。さらに、鍔部５２ｂには、上記蓋部材５４（図２参照）に形成された取付孔５４ａと同位相に設けられ、これとともに、外部装置２と接続するためのボルトを挿通させるための取付孔５２ｄが外周近くの部位に６つ等配して設けられている。

【0031】

このように蓋部材５４（図４参照）が取り付けられていない状態では、第１の流路６及び第２の流路７は、ともに回転軸５のフランジ部５２側（図１における他端部５ｂ側）を開放された状態となる。蓋部材５４は、上述したように円板状に形成されており、フランジ部５２の端面５２ｂ１に当接させて固定することで、第１の流路６及び第２の流路７のフランジ部５２側は閉止される。このようにして、第１の流路６は、回転軸５の一端部５ａ（図１参照）側を始点として開放され、他端部５ｂ（図１参照）側の終点が閉止された円筒状の流路を形成する。そして、第２の流路７は、第１の流路６の終点において接続されるとともに、軸方向に離間した扇形の平面によって挟まれた空間により形成されつつ、回転軸５の外周側に向かって延び、フランジ部５２における鍔部５２ｂの外周面５２ｂ２において開放されることになる。

【0032】

本実施形態において、第２の流路７は、３種類の形状からなる第２の流路７Ａ〜７Ｃを２個ずつ設けたものとしている。また、各第２の流路７Ａ〜７Ｃは、第１の流路６の終点、具体的には、フランジ部５２における鍔部５２ｂの貫通孔５２ｃの内周面の一部の領域を接続部Ｃとして、この領域内において第１の流路６と接続され、第１の流路６を構成する貫通孔５２ｃ側に開口７２Ａ〜７２Ｃをそれぞれ形成する。また、各第２の流路７Ａ〜７Ｃは、フランジ部５２における鍔部５２ｂの外周面５２ｂ２及び蓋部材５４（図２参照）との間で、矩形状の開口７１Ａ〜７１Ｃをそれぞれ形成する。

【0033】

図４は、蓋部材５４（図２参照）を取り外した状態において、回転軸５をフランジ部５２側より軸方向に見た場合を示す背面図である。

【0034】

上述したように、第２の流路７Ａ〜７Ｃは、第１の流路６に繋がる開口７２Ａ〜７２Ｃより略放射状に広がって形成されており、これに伴い流路面積が外周方向に沿って徐々に増大するようになっている。ここで、流路面積とは第１の流路６及び第２の流路７において、内部を流れる空気の主流のなす方向に対して直交する面内における面積であり、第１の流路６においては軸中心線Ｘと直交する面により、第２の流路７においては外径方向に対して直交する面により切断した面積となる。

【0035】

第２の流路７Ａ〜７Ｃが形成する外周側の開口７１Ａ〜７１Ｃにおける回転軸５の回転方向に沿った円弧の長さＬ１〜Ｌ３は、それぞれ異なる大きさとなるように設定している。具体的には、本実施形態ではＬ１：Ｌ２：Ｌ３＝２：１．５：１の関係となるようにしており、このように異なる大きさの開口７１Ａ〜７１Ｃを有する第２の流路７Ａ〜７Ｃが回転方向に沿って順に配置されることで、回転方向において隣り合う第２の流路７Ａ〜７Ｃが互いに大きさの異なるものとなり、回転方向に不等ピッチを構成することになる。

【0036】

また、３種類の第２の流路７Ａ〜７Ｃは、それぞれ２個ずつが１８０°反対の位置に設けられており、軸心を中心としたアンバランスが生じないようにしている。こうすることで、組立後の回転体において必要となるバランス修正作業の手間を軽減し、製作コストの低減を行うことが可能となっている。

【0037】

上述した円弧の長さＬ１〜Ｌ３の関係は、上述のものに限らず、Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３＝１：１．２：１．４等、様々な関係に変更することができる。ただし、第２の流路７Ａ〜７Ｃが形成する内側の開口７２Ａ〜７２Ｃについては、下記のような関係にすることを要する。

【0038】

すなわち、図３における接続部Ｃの直前における第１の流路６の流路面積をＡ１と定義し、接続部Ｃの直後における各第２の流路７Ａ，７Ｂ，７Ｃの流路面積をＡ２１，Ａ２２，Ａ２３と定義した場合、Ａ１≒（Ａ２１＋Ａ２２＋Ａ２３＋Ａ２１＋Ａ２２＋Ａ２３）となるようにしている。図９は、この関係を模式的に示したものであり、第１の流路６に相当する流路９１が、接続部Ｃを介して６つの第２の流路７Ａ〜７Ｃに対応する流路９２Ａ〜９２Ｃに分岐した場合を示している。この場合において、流路９１の接続部Ｃ直前の流路面積Ａ１が、接続部Ｃ直後の流路９２Ａ〜９２Ｃの流路面積Ａ２１〜Ａ２３の総和と略同一になるようにすることが肝要である。こうすることで、流路９１，９２Ａ〜９２Ｃの上流側から下流側にかけて流路面積が大きく変化する部位がなくなる。

【0039】

また、本実施形態においては、上記の形状を基本としつつ、さらに細部の形状の最適化を図っている。以下、その形状について説明を行う。

【0040】

図５は、第２の流路７（７Ａ，７Ｃ）の一部を拡大して示したものである。

【0041】

第２の流路７が外周側に形成する開口７１の縁部のうち、回転方向と直交する縁部Ｐ１を、図６で示すように面取りして曲面Ｒ１として仕上げている。また、図５で示す第２の流路７と第１の流路６との境界、すなわち第２の流路７が内周側に形成する開口７２の縁部のうち、回転方向と直交する縁部Ｐ２を、図６で示すように面取りして曲面Ｒ２として仕上げている。さらには、図５で示す第２の流路７が内周側に形成する開口７２の縁部のうち、第１の流路６と直交する縁部Ｐ３も同様に面取りして曲面として仕上げている。

【0042】

上述したように、図１で示す回転軸５の内部で第１の流路６と、これに直交するように接続された複数の第２の流路７とが設けられることで、次のような作用を生じる。

【0043】

すなわち、比較的大径とされたフランジ部５２に第２の流路７が形成されているため、第２の流路７内の空気が大きな遠心力によって外周側に排出されることで、内部で負圧が生じる。そのため、回転軸５の中心に配された第１の流路６内に端部５ａ側より空気が流入し、第２の流路７を介して外周より排出される空気の流れが生じることになる。こうした空気によって、回転軸５は冷却され、間接的にロータコア４Ａや軸受１２も冷却されることになる。従って、高速・高出力といった過酷な条件で使用しても効率よく回転装置１全体を冷却することができ、安定して使用することが可能となる。さらに、特別な冷却装置を必要としないことから、安価に構成することができる。

【0044】

また、第２の流路７の流路面積が、空気が流れる外周方向に進むに従って大きくなるように構成しているため、第２の流路７内での空気の流れをより円滑にして流速を高め、冷却効果を高めることが可能となっている。

【0045】

ここで、単純に回転装置１の回転軸５の内部に流路を設けた場合には、回転速度に依存して騒音が急激に大きくなる場合がある。これは、従来技術として図１２に示したような構成を採った場合、流路の途中に流路面積の著しい変化を生じることで、図７に模式的に示したようなヘルムホルツ共振系が構成されることによる。ヘルムホルツ共振系は、一般に本体部８２と口部８３とから構成される容器８１内に、空気のような圧縮性を備えた流体が満たされた状態とされたモデルで表され、本体部８２の内部の体積Ｖ１の流体８２ａの圧縮特性をバネ定数ｋのバネとして、口部８３の内部の体積Ｖ２の流体８３ａを質量ｍの質量体８４と置換した振動系に置換することができる。そして、口部８３近くの流体に、振動系の共振周波数に近い周波数で振動を与えた場合に、系全体の振動が急激に増大することになる。

【0046】

本実施形態においては、第１の流路６と第２の流路７の流路面積の関係が、図９に模式的に示したように、上流から下流に亘って大きな変化を生じる部分がないようにしている。そのため、図７に示すようなモデルが内部で構成されることがなく、ヘルムホルツ共鳴現象の発生を抑制することが可能となっている。

【0047】

また、ヘルムホルツ共鳴現象と類似した騒音の発生要因としては、図８に模式的に示すような気柱共鳴現象も起こりうる。これは、両端に開口部８６ａが形成された円筒容器８６の内部において、音が共鳴する現象であり、図８（ａ），（ｂ）で例示するように、円筒容器８６の長さが音波８７，８８の半波長の整数倍との関係がある場合に、音波が端部において反射して重なりあうことで増幅され、急減に音圧レベルが増大することになる。すなわち、回転装置１において、回転軸５を特定の回転速度で回転させた際に、その回転により生じる音の波長が、内部の流路６，７長さとの間で気柱共鳴現象を生じさせる特定の関係にある場合には、その音が増幅されることになる。

【0048】

本実施形態においては、上述したように、第２の流路７Ａ〜７Ｃにおける外周側の開口７１Ａ〜７１Ｃの回転軸５の回転方向に沿った円弧の長さＬ１〜Ｌ３を異ならせ、隣接するもの同士が異なる大きさとなるように設定することで、開口７１Ａ〜７１Ｃが円周方向に不等ピッチをなすようにしている。そのため、同一の回転速度で回転軸５を回転させた場合であっても、開口７１Ａ〜７１Ｃによる風切り音が一定周波数のものとはならず、様々な周波数帯が混ざり合ったホワイトノイズ化されたものとなる。従って、特定の周波数の音圧レベルが高まることがなく、第１の流路６及び第２の流路７の内部で気柱共鳴現象が生じたとしても、極端に大きな騒音の発生を抑制することができる。

【0049】

また、図５で示す第２の流路７における外周側の開口７１及び内周側の開口７２において、流体の流れと直交する縁部の一部を曲面として形成していることから、これらの部分における乱流の発生を抑制して、より一層の騒音の低減がなされるようになっている。

【0050】

以上のように、本実施形態における回転装置１は、外周にロータコア４Ａが設けられ軸受１２により回転可能に支持された回転軸５を備えるものであって、その回転軸５の一端部５ａより他端部５ｂ近傍まで軸中心線Ｘに沿って設けられた第１の流路６と、上記他端部５ｂ近傍において第１の流路６に設定される接続部Ｃで、第１の流路６に対して略直交して接続され、回転軸５の外周側に向かって開放された第２の流路７Ａ〜７Ｃ（７）とを備え、回転軸５の一端部５ａより接続部Ｃに至る直前の第１の流路６の流路面積Ａ１と、接続部Ｃの直後における第２の流路７Ａ〜７Ｃ（７）の流路面積Ａ２１〜Ａ２３の総和とを略同一に設定するように構成したものである。

【0051】

こうすることで、流体としての空気が存在する環境下で回転軸５を回転させることで、第２の流路内７の空気に遠心力が作用して、第１の流路６より第２の流路７に向けて空気の流れが生じ、回転軸５、ロータコア４Ａ及び軸受１２の冷却を行うことが可能となっている。さらには、第１の流路６から第２の流路７にかけて流路面積が急激に増加する箇所がなくなるため、ヘルムホルツ共鳴現象の発生を抑制し、回転速度に依存する過大な騒音の発生を抑制することが可能となっている。

【0052】

また、回転軸５の外周側に向かって、第２の流路７の流路面積が増大するように形成されているため、第２の流路７内での空気の流れをより円滑にさせて、より一層冷却効果を高めることが可能となっている。

【0053】

また、第２の流路７が回転軸５の外周側で形成する開口７１Ａ〜７１Ｃにおける回転軸５の回転方向に沿った円弧の長さＬ１〜Ｌ３が、少なくとも隣り合う第２の流路７Ａと７Ｂ（７Ｂと７Ｃ、又は、７Ｃと７Ａ）同士で異なるように設定されているため、回転軸５が回転した際に、第２の流路７が形成する開口７１Ａ〜７１Ｃによって空気に生じる振動の周波数がホワイトノイズ化して、特定の周波数のみの振動が過大になることを防ぐことができるため、特定の振動により励起される回転軸５内の気柱共鳴系の空気の振動を抑制し、騒音を低下することが可能となっている。

【0054】

また、第２の流路７が、回転軸５の他端部５ｂ側に設けられたフランジ部５２に形成されるように構成しているため、他の部分よりも大径であるフランジ部５２に第２の流路７を形成することで、第２の流路７内の空気に作用する遠心力を増大させ、第１の流路６から第２の流路７内に至る空気の流速を増大させて、さらに冷却効率を高めることができる。また、フランジ部５２を外部装置２との連結に用いる場合には、連結のための加工と同時に第２の流路７の形成のための加工とを行えば良いため、製作コストをより低減することが可能となっている。

【0055】

また、フランジ部５２が、回転軸５の他端部５ｂ側に着脱可能な蓋部材５４を備えており、この蓋部材５４を取り外した際に第１の流路６及び第２の流路７が回転軸５の軸方向に開放されるように構成されているため、第１の流路６や第２の流路７の形成をより容易に行うことを可能として、製作精度を向上するとともに、製造コストの一層の低減を図ることが可能となっている。

【0056】

なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。

【0057】

例えば、上述の実施形態における円弧Ｌ１〜Ｌ３の比は例示したものであって、上述したもの以外の比で構成してもよい。また、第２の流路７は円周方向に６つ設けることが必須ではなく、第１の流路６との面積の関係を上記と同一に維持する限り、個数を増減させるよう変更しても良い。ただし、回転軸５の冷却効率を考慮すると６つ以上にすることが好ましい。

【0058】

また、上述の実施形態では、第２の流路７の外側の開口７１が形成する縁部のうち、回転方向に対して直交するもののみと曲面によって構成したが、他の縁部を同様に曲面に仕上げてもよく、さらに乱流の発生を抑制することが可能となる。

【0059】

また、上述の実施形態では別部材として構成していたフランジ部５２と軸本体５１とを一体として製作することも可能である。さらに、蓋部材５４もこれらと一体として製作することが技術的には可能であるが、製作難度が上がり製造コストが高くなることから、別部材として構成することが好ましい。但し、実施形態において記載したように円板状に形成することは必須ではなく、フランジ部５２より分割した際に、第１の流路６及び第２の流路７が軸方向に開放される構成であれば良い。また、一体的に構成することに利点がある場合には、特許文献１記載の構成のように、外部装置２側のフランジ部２２を伴って、軸本体５１に取り付けるカップリングとして構成することも可能である。

【0060】

また、上述の実施形態では、第２の流路７は、接続部Ｃにおいて第１の流路６より半径方向に直線的に拡大する放射状に広がるように構成していたが、外側に向かって広がるものであればよく、曲線状に広がるようなものであっても良い。同様に、第１の流路６も、流路内の流体抵抗が著しく増大するものでなく、急激な流路面積の増減を伴うものでなければ、流路の途中において流路面積が多少変化することは許容される。

【0061】

また、図１０に示すように、外部装置２のフランジ部２２と連結した際に、第１の流路６及び第２の流路７を軸方向に閉止することが可能であれば、このフランジ部２２を蓋部材５４（図１参照）の代わりとして用いることでも足りる。この場合、ロータ１０４の一部を構成する回転軸１０５は、回転軸本体５１，フランジ部５２のみから構成されることとなる。

【0062】

また、外部装置２との連結は、回転軸５と出力軸２１とを直接的に行う必要はなく、図１１に示すように、両端にフランジ２１１を形成された環状部材２１０等を介して接続してもよい。このような場合には、環状部材２１０の中心孔２１２にも流体が流入しうるため、蓋部材５４を必須の構成要素として設けることを要する。

【0063】

さらには、本実施形態では流体として空気を用いていたが、圧縮性を有するものである限り、空気以外の流体を用いても上述した本発明の効果を得ることができる。

【0064】

その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【符号の説明】

【0065】

１…ダイナモ（回転装置）
４Ａ…ロータコア
５…回転軸
５ａ…（回転軸の）一端部
５ｂ…（回転軸の）他端部
６…第１の流路
７，７Ａ〜７Ｃ…第２の流路
５２…フランジ部
５４…蓋部材
７１，７１Ａ〜７１Ｃ…（第２の流路の外側の）開口
７２，７２Ａ〜７２Ｃ…（第２の流路の内側の）開口
Ａ１…第１の流路における接続部の直前の流路面積
Ａ２…第２の流路における接続部の直後の流路面積の総和
Ａ２１〜Ａ２３…第２の流路（分岐流路）における接続部の直後の流路面積
Ｃ…接続部
Ｒ１，Ｒ２…曲面
Ｘ…軸中心線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】