特開 2024-11844 回転電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024011844

(43)【公開日】2024-01-25

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/24 20060101AFI20240118BHJP

【ＦＩ】

H02K3/24 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022114125

(22)【出願日】2022-07-15

(71)【出願人】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小澤 明

(72)【発明者】

【氏名】中尾 勇介

【テーマコード（参考）】

5H603

【Ｆターム（参考）】

5H603AA12

5H603AA14

5H603BB09

5H603BB12

5H603CA02

5H603CA04

5H603CB01

5H603CC11

5H603CC17

5H603CD02

5H603CD04

5H603CD13

5H603CD21

5H603CE02

5H603CE05

(57)【要約】

【課題】回転子の冷却効率を向上可能な回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機は、筐体と、固定子と、前記固定子に囲まれた回転軸まわりに回転可能なシャフトと、前記固定子と前記シャフトとの間で前記回転軸の径方向に延びた突極と、前記突極に巻き付けられた巻線と、を有し、前記シャフトに取り付けられた回転子と、前記回転子の表面から前記固定子に向かって突出する障壁と、を備え、前記巻線は、第１の部分と、第２の部分と、第３の部分と、第４の部分と、を有し、前記第１の部分を貫通して前記径方向における前記第１の部分の両端に開口する第１の通路が設けられ、前記突極は、前記周方向において前記第１の部分と前記第２の部分との間に位置するとともに、前記軸方向において前記第３の部分と前記第４の部分との間に位置し、前記第１の通路は、前記周方向において前記突極と前記障壁との間に位置する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体と、
前記筐体に収容された固定子と、
前記固定子に囲まれた回転軸まわりに回転可能なシャフトと、
前記固定子と前記シャフトとの間で前記回転軸の径方向に延びた突極と、前記突極に巻き付けられた巻線と、を有し、前記シャフトに取り付けられた回転子と、
前記回転子の表面から前記固定子に向かって突出する障壁と、
を備え、
前記巻線は、第１の部分と、前記第１の部分から前記回転軸まわりの周方向に離間した第２の部分と、前記回転軸の軸方向における前記第１の部分の一方の端と前記軸方向における前記第２の部分の一方の端とを接続する第３の部分と、前記軸方向における前記第１の部分の他方の端と前記軸方向における前記第２の部分の他方の端とを接続する第４の部分と、を有し、前記第１の部分を貫通して前記径方向における前記第１の部分の両端に開口する第１の通路が設けられ、
前記突極は、前記周方向において前記第１の部分と前記第２の部分との間に位置するとともに、前記軸方向において前記第３の部分と前記第４の部分との間に位置し、
前記第１の通路は、前記周方向において前記突極と前記障壁との間に位置する、
回転電機。

【請求項2】

前記第１の通路は、前記突極から離間するとともに前記第１の部分を貫通して前記径方向における前記第１の部分の両端に開口する孔である、
請求項１に記載の回転電機。

【請求項3】

前記巻線は、前記径方向に積層された螺旋状の導電体と螺旋状の絶縁体とを有し、
前記障壁は、前記導電体の一部である、
請求項１又は２に記載の回転電機。

【請求項4】

前記巻線は、前記径方向に積層された螺旋状の導電体と螺旋状の絶縁体とを有し、
前記障壁は、前記絶縁体の一部である、
請求項１又は２に記載の回転電機。

【請求項5】

前記回転子は、前記突極に取り付けられるとともに前記径方向において前記突極と前記固定子との間に位置するとともに前記径方向において前記巻線と前記固定子との間に位置するポールヘッド、をさらに有し、
前記ポールヘッドには、前記第１の通路に連通するとともに前記周方向において前記突極と前記障壁との間に位置する第２の通路が設けられ、
前記障壁は、前記ポールヘッドの一部である、
請求項１又は２に記載の回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、突極形の回転子を備えた回転電機が知られている。突極形の回転子において、当該回転子の中心部から複数の突極が突き出ており、当該突極のそれぞれには巻線が巻き付けられる。巻線は、電流が流れることによって磁力を発生させるとともに発熱する。巻線は、例えば、回転子が回転することにより回転電機の内部に生じる気流によって冷却され得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１８／１６４０２４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の回転電機において、気流は、突極および巻線の表面に沿って流れることで、巻線を冷却する。しかし、複数の突極のそれぞれにおける回転方向の背面側にて気流の剥離が生じ、回転子の冷却効率が低下することがある。

【0005】

本発明が解決する課題の一例は、回転子の冷却効率を向上可能な回転電機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の実施形態の回転電機は、筐体と、前記筐体に収容された固定子と、前記固定子に囲まれた回転軸まわりに回転可能なシャフトと、前記固定子と前記シャフトとの間で前記回転軸の径方向に延びた突極と、前記突極に巻き付けられた巻線と、を有し、前記シャフトに取り付けられた回転子と、前記回転子の表面から前記固定子に向かって突出する障壁と、を備え、前記巻線は、第１の部分と、前記第１の部分から前記回転軸まわりの周方向に離間した第２の部分と、前記回転軸の軸方向における前記第１の部分の一方の端と前記軸方向における前記第２の部分の一方の端とを接続する第３の部分と、前記軸方向における前記第１の部分の他方の端と前記軸方向における前記第２の部分の他方の端とを接続する第４の部分と、を有し、前記第１の部分を貫通して前記径方向における前記第１の部分の両端に開口する第１の通路が設けられ、前記突極は、前記周方向において前記第１の部分と前記第２の部分との間に位置するとともに、前記軸方向において前記第３の部分と前記第４の部分との間に位置し、前記第１の通路は、前記周方向において前記突極と前記障壁との間に位置する。

【発明の効果】

【0007】

本発明の回転電機によれば、回転子の冷却効率を向上可能な回転電機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態の回転電機の断面図である。

【図2】図２は、第１実施形態の回転子の断面図である。

【図3】図３は、第１実施形態の図２のＡ－Ａ線上における回転子の断面図である。

【図4】図４は、第１実施形態の図２のＢ－Ｂ線上における回転子の断面図である。

【図5】図５は、第２実施形態の回転子の断面図である。

【図6】図６は、第３実施形態の回転子の断面図である。

【図7】図７は、第３実施形態の回転子の斜視図である。

【図8】図８は、第３実施形態の回転子の変形例１の斜視図である。

【図9】図９は、第３実施形態の回転子の変形例２の斜視図である。

【図10】図１０は、第３実施形態の回転子の変形例２の断面図である。

【図11】図１１は、第３実施形態の回転子の変形例２－１の断面図である。

【図12】図１２は、第４実施形態の回転子の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本実施形態に係る回転電機１を図面に基づいて説明する。以下に記載する実施形態の構成、並びに当該構成によってもたらされる作用及び結果（効果）は、あくまで一例であって、以下の記載内容に限られるものではない。

【0010】

また、以下に開示される複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれる。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される。なお、本明細書では、序数は、部品や部材を区別するためだけに用いられており、順番や優先度を示すものではない。

【0011】

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る回転電機１の断面図である。本実施形態の回転電機１は、例えば、突極形の同期機である。図１に示すように、回転電機１は、筐体２と、固定子３と、シャフト４と、回転子５と、二つの軸受７と、を備える。なお、回転電機１は、この例に限定されない。

【0012】

以下の各図では、便宜上、互いに直交する三方向が定義されている。Ｘ方向は、筐体２の長手方向に沿う方向であり、前後方向とも称され得る。Ｙ方向は、筐体２の短手方向に沿う方向であり、左右方向とも称され得る。Ｚ方向は、筐体２の上下方向に沿う方向であり、上下方向とも称され得る。なお、本実施形態における前後左右上下のような方向を示す表現は、便宜上の呼称であり、回転電機１の位置、姿勢、及び使用態様を限定するものではない。

【0013】

本実施形態の回転電機１は、例えば、全閉形の回転電機である。このため、筐体２の内部に、当該筐体２の外部から隔てられた閉空間が設けられる。なお、回転電機１は、この例に限定されない。例えば、回転電機１は、開放形の回転電機であっても良い。

【0014】

筐体２は、金属等により箱型に形成される。筐体２は、固定子３と回転子５とを収容している。前後方向（Ｘ方向）における筐体２の両端には、Ｘ方向に開口した開口部２１が設けられている。

【0015】

固定子３は、固定子鉄心３１と、固定子巻線３２と、を有する。固定子鉄心３１は、筐体２に固定されている。固定子鉄心３１は、径方向における回転子５の外側に位置し、回転子５を囲む円筒状に形成されている。固定子巻線３２は、軸方向に延びるように固定子鉄心３１の内周部３１ａに形成された複数のスロット（不図示）内を貫通して、当該固定子鉄心３１に固定されている。

【0016】

シャフト４は、固定子３に囲まれた回転軸Ａｘまわりに回転可能なように、二つの軸受７を介して筐体２に支持されている。言い換えると、二つの軸受７は、シャフト４を筐体２に対して回転可能に支持している。回転軸Ａｘは、例えば、シャフト４の中心軸（中心線）である。なお、回転軸Ａｘは、シャフト４の中心軸と異なっても良い。

【0017】

以下の説明では、便宜上、回転軸Ａｘの軸方向、径方向、および周方向が定義されている。軸方向は、回転軸Ａｘに沿う方向である。径方向は、回転軸Ａｘと直交する方向である。周方向は、回転軸Ａｘまわりの方向である。なお、以下の説明では、特に言及しない限り、軸方向、径方向、および周方向は、回転軸Ａｘの軸方向、径方向、および周方向である。

【0018】

シャフト４は、筐体２の開口部２１を貫通するように、回転軸Ａｘに沿って軸方向に延びている。シャフト４のうち軸方向の両端部４ａ、４ｂの間の部分は、筐体２に収容されている。一方、シャフト４の軸方向の両端部４ａ、４ｂは、筐体２から外部に突出している。

【0019】

一方の端部４ａは、例えば、種々の結合対象と結合される。また、他方の端部４ｂには、外扇が固定されている。外扇は、例えば外扇カバーに覆われ、シャフト４と一体に回転する。

【0020】

シャフト４における二つの軸受７と回転子５とのそれぞれの間には、内扇４１が固定されている。内扇４１は、シャフト４と一体に回転し、閉空間において冷却用気体を循環させる。

【0021】

図２は、第１実施形態に係る回転子５の断面図である。図２に示すように、回転子５は、回転子鉄心５１と、複数の回転子巻線５２と、複数のポールヘッド５３と、複数の絶縁層５４と、複数のブラケット５５とを有する。なお、回転子巻線５２は巻線の一例である。

【0022】

図１に示すように、回転子鉄心５１は、シャフト４のうち軸方向の両端部４ａ、４ｂの間の部分に取り付けられている。このため、回転子鉄心５１は、筐体２に収容されるとともに、シャフト４と一体に回転する。

【0023】

図２に示すように、回転子鉄心５１は、中央部５１０と、四つの突極５１１を有する。中央部５１０は、シャフト４に取り付けられている。突極５１１は、径方向の四つの方向において、中央部５１０から固定子鉄心３１の内周部３１ａに向かって径方向外側に突出している。言い換えると、突極５１１は、固定子３とシャフト４との間で回転軸Ａｘの径方向に延びている。

【0024】

回転子巻線５２は、回転子鉄心５１の突極５１１の側面５１１ａに巻き付いている。言い換えると、回転子巻線５２は、突極５１１を囲んでいる。側面５１１ａは、突極５１１が延びる方向と交差する方向（例えば軸方向および周方向）に向く突極５１１の外面である。回転子巻線５２は、例えば、ブラケット５５によって突極５１１に固定されている。

【0025】

回転子巻線５２は、導電体５２１と、絶縁体５２２と、を有する。さらに、回転子巻線５２には、複数の孔５２３が設けられている。なお、孔５２３は第１の通路の一例である。

【0026】

導電体５２１および絶縁体５２２のそれぞれは、突極５１１の側面５１１ａに巻き付く螺旋状に形成される。導電体５２１および絶縁体５２２は、径方向において交互に配置されるよう積層している。すなわち、回転子巻線５２は、径方向に積層された螺旋状の導電体５２１と螺旋状の絶縁体５２２との積層構造である。

【0027】

導電体５２１は、例えば、金属等で形成されるとともに回転軸Ａｘに沿う方向に延びている略平坦な複数の板材により形成される。導電体５２１の複数の板材は、例えば溶接によって螺旋状に接合される。絶縁体５２２は、例えば、合成樹脂等で形成され、導電体５２１と同様な形状に形成される。

【0028】

図３は、図２のＡ－Ａ線上における回転子５の断面図である。図３に示すように、例えば、回転子巻線５２は、第１の部分５２ａと、第２の部分５２ｂと、第３の部分５２ｃと、第４の部分５２ｄと、を有する。第１の部分５２ａ、第２の部分５２ｂ、第３の部分５２ｃ、および第４の部分５２ｄのそれぞれは、導電体５２１の一部と絶縁体５２２の一部とを有する。第１の部分５２ａ、第２の部分５２ｂ、第３の部分５２ｃ、および第４の部分５２ｄのそれぞれにおいて、導電体５２１と絶縁体５２２とが径方向に積層されている。

【0029】

第１の部分５２ａは、図３の例では、回転子巻線５２の左側（＋Ｙ方向）の部分を構成する。第１の部分５２ａは、突極５１１に対して周方向における一方向に隣接する。第２の部分５２ｂは、図３の例では、回転子巻線５２の右側（－Ｙ方向）の部分を構成する。第２の部分５２ｂは、突極５１１に対して周方向における他方向に隣接する。このため、第２の部分５２ｂは、回転軸Ａｘまわりの周方向において、第１の部分５２ａから離間して位置する。

【0030】

周方向における第１の部分５２ａの幅は、周方向における第２の部分５２ｂの幅よりも大きい。なお、第１の部分５２ａの幅および第２の部分５２ｂの幅は、この例に限られない。

【0031】

第３の部分５２ｃは、図３の例では、回転子巻線５２の前側（＋Ｘ方向）の部分を構成する。第３の部分５２ｃは、突極５１１に対して軸方向における一方向に隣接する。第３の部分５２ｃは、第１の部分５２ａの軸方向における一方の端５２ａ１と、第２の部分５２ｂの軸方向における一方の端５２ｂ１とを接続している。

【0032】

第４の部分５２ｄは、図３の例では、回転子巻線５２の後側（－Ｘ方向）の部分を構成する。第４の部分５２ｄは、突極５１１に対して軸方向における他方向に隣接する。第４の部分５２ｄは、第１の部分５２ａの軸方向における他方の端５２ａ２と、第２の部分５２ｂの軸方向における他方の端５２ｂ２とを接続している。

【0033】

突極５１１は、周方向において第１の部分５２ａと第２の部分５２ｂとの間に位置し、軸方向において第３の部分５２ｃと第４の部分５２ｄとの間に位置する。このように、回転子巻線５２は、突極５１１を囲む。

【0034】

本実施形態では、回転子５は、例えば図２における時計回り方向に回転する。複数の孔５２３は、突極５１１に対して回転子５の回転方向と反対側に隣接する第１の部分５２ａに設けられている。しかし、孔５２３の位置はこれに限られず適宜変更されても良い。

【0035】

複数の孔５２３は、回転子鉄心５１の突極５１１から離間している。なお、回転子巻線５２に、孔５２３の代わりに、突極５１１に隣接する切り欠きが設けられても良い。図３に示すように、複数の孔５２３は、回転軸Ａｘの軸方向に互いに離間している。

【0036】

図２に示すように、各孔５２３は、第１の部分５２ａを貫通して、回転軸Ａｘの径方向における第１の部分５２ａの両端５２ａ３，５２ａ４に開口する孔である。すなわち、各孔５２３は、第１の部分５２ａにおいて積層された導電体５２１と絶縁体５２２とを貫通している。端５２ａ３は、回転軸Ａｘの径方向の外側における第１の部分５２ａの端である。端５２ａ４は、径方向の内側における第１の部分５２ａの端である。

【0037】

図４は、図２のＢ－Ｂ線上における回転子５の断面図である。図４に示すように、孔５２３は、径方向に対して斜めに傾斜している。例えば、端５２ａ４に開口する孔５２３の端は、端５２ａ３に開口する孔５２３の端よりも、前側（＋Ｘ方向）に位置する。なお、孔５２３の両端の位置は、この例に限られない。

【0038】

径方向に対して斜めに傾斜する孔５２３は、例えば、各第１の部分５２ａにおいて積層する導電体５２１及び絶縁体５２２に設けられた孔（孔５２３の一部）の位置をずらすことにより形成される。なお、孔５２３は、この例に限られず、他の方法により径方向に対して斜めに延びるよう形成されても良い。また、孔５２３は傾斜せずに回転軸Ａｘと直交する方向に開口しても良い。

【0039】

図２に示すように、各ポールヘッド５３は、対応する突極５１１の回転軸Ａｘの径方向の外側における端部に取り付けられる。各ポールヘッド５３は、突極５１１の側面５１１ａから軸方向及び周方向に張り出している。これにより、各ポールヘッド５３は、回転子巻線５２を径方向外側から押さえる。このため、ポールヘッド５３は、径方向において突極５１１と固定子鉄心３１の内周部３１ａとの間に位置する。さらに、ポールヘッド５３は、径方向において回転子巻線５２と固定子鉄心３１の内周部３１ａとの間に位置する。

【0040】

周方向における第１の部分５２ａの幅は、ポールヘッド５３のうち突極５１１の側面５１１ａから張り出した部分の幅よりも大きい。このため、回転子巻線５２の第１の部分５２ａの一部は、ポールヘッド５３から周方向に張り出している。

【0041】

径方向の外側におけるポールヘッド５３の端面５３ａは、周方向に延びる円弧状の曲面である。端面５３ａの半径は、固定子鉄心３１の内周部３１ａの半径より短い。これにより、端面５３ａが内周部３１ａから離間し、端面５３ａと内周部３１ａとの間に気流が通ることが可能な隙間が形成される。

【0042】

絶縁層５４は、例えば、合成樹脂等で形成された層である。絶縁層５４は、突極５１１と回転子巻線５２との間で径方向に延びた部分と、回転子巻線５２とポールヘッド５３との間で略周方向に延びた部分と、を有する。言い換えると、絶縁層５４は、Ｌ字形状の断面を有する。

【0043】

回転電機１は、障壁６をさらに備える。障壁６は、周方向においてポールヘッド５３から離間している。障壁６は、第１の部分５２ａの端５２ａ３から固定子鉄心３１の内周部３１ａに向かって突出する。端５２ａ３は、回転子５の表面である。障壁６は、例えば、端５２ａ３からポールヘッド５３に向かって傾斜して延びている。径方向の外側における障壁６の端は、ポールヘッド５３の端面５３ａよりも回転軸Ａｘに近い。このため、障壁６は、固定子鉄心３１の内周部３１ａから離間している。本実施形態の障壁６は、端５２ａ３から直線状に延びた板状であるが、これに限らない。例えば、障壁６は、端５２ａ３から曲線状に延びていても良い。

【0044】

障壁６は、例えば、回転子巻線５２の径方向外側の端部に位置する導電体５２１の一部を切り起こして設けられている。すなわち、障壁６は導電体５２１の一部である。このため、障壁６は、各孔５２３の縁から延びている。障壁６は、各孔５２３の周方向に並ぶ二つの縁のうち、突極５１１から遠い方の縁から延びている。言い換えると、孔５２３は、周方向において突極５１１と障壁６との間に位置している。

【0045】

図１に示す軸受７は、例えば、すべり軸受等である。二つの軸受７は、筐体２の開口部２１に設けられている。すなわち、シャフト４では、回転子鉄心５１は、軸方向において二つの軸受７の間に位置している。

【0046】

回転電機１が稼働することで、シャフト４の回転に伴って、当該シャフト４に取り付けられている回転子５と内扇４１とが回転する。内扇４１が回転することで、筐体２の閉空間で気流が発生する。また、回転子５が回転することで、回転子５の表面に沿って気流が流れる。

【0047】

回転子５の表面に沿って流れる気流は、例えば回転子巻線５２の第２の部分５２ｂ、第３の部分５２ｃ、および第４の部分５２ｄの表面に沿って流れ、回転子巻線５２を冷却する。また、気流は、ポールヘッド５３の端面５３ａに沿って、回転方向の反対側（背面側）に流れる。

【0048】

回転子巻線５２の第１の部分５２ａと、当該第１の部分５２ａに設けられた孔５２３及び障壁６とは、回転方向の背面側に位置する。気流は、ポールヘッド５３を通過した後、障壁６に衝突する。

【0049】

障壁６に衝突した気流は、障壁６に誘導されて孔５２３へ向かう。気流は、回転子巻線５２を冷却しながら孔５２３を通過する。孔５２３を通過した気流は、他の突極５１１の表面に沿って流れ、当該他の突極５１１に巻き付けられた回転子巻線５２の障壁６に接触する。以降、気流は、同様な手順で回転子５全体を冷却する。

【0050】

孔５２３は、上述のように斜めに傾斜している。このため、気流は、孔５２３を通過することで前側（＋Ｘ方向）に送られる。従って、孔５２３は、内扇４１によって循環している冷却用気体を軸方向の前側に誘導することができる。

【0051】

以上のように、本実施形態の回転電機１は、筐体２と、固定子３と、シャフト４と、回転子５と、障壁６と、を備える。固定子３は、筐体２に収容されている。シャフト４は、固定子３に囲まれた回転軸Ａｘまわりに回転可能である。回転子５は、シャフト４に取り付けられており、突極５１１と、回転子巻線５２と、を有する。突極５１１は、固定子３とシャフト４との間で回転軸Ａｘの径方向に延びている。回転子巻線５２は、突極５１１に巻き付けられている。障壁６は、回転子５の表面から固定子３に向かって突出している。回転子巻線５２は、第１の部分５２ａと、第２の部分５２ｂと、第３の部分５２ｃと、第４の部分５２ｄと、を有する。第２の部分５２ｂは、第１の部分５２ａから回転軸Ａｘまわりの周方向に離間している。第３の部分５２ｃは、回転軸Ａｘの軸方向における第１の部分５２ａの一方の端５２ａ１と軸方向における第２の部分５２ｂの一方の端５２ｂ１とを接続している。第４の部分５２ｄは、軸方向における第１の部分５２ａの他方の端５２ａ２と軸方向における第２の部分５２ｂの他方の端５２ｂ２とを接続している。さらに、回転子巻線５２には、孔５２３が設けられている。孔５２３は、第１の部分５２ａを貫通して径方向における第１の部分５２ａの両端５２ａ３，５２ａ４に開口している。突極５１１は、周方向において第１の部分５２ａと第２の部分５２ｂとの間に位置するとともに、軸方向において第３の部分５２ｃと第４の部分５２ｄとの間に位置する。孔５２３は、周方向において突極５１１と障壁６との間に位置する。

【0052】

第１の部分５２ａが回転方向の背面側になるように回転した時、回転子５の表面に流れる気流は障壁６と接触する。周方向における突極５１１と障壁６との間には、孔５２３が設けられている。そのため、障壁６と接触した気流は、回転子巻線５２の第１の部分５２ａを貫通している孔５２３を通過しながら流れる。これにより、気流は回転子巻線５２を冷却しながら流れる。従って、回転電機１では、回転子５の冷却効率を向上可能である。

【0053】

また、本実施形態では、孔５２３は、突極５１１から離間するとともに第１の部分５２ａを貫通して径方向における第１の部分５２ａの両端５２ａ３，５２ａ４に開口する孔である。これにより、例えば、回転子巻線５２は、溝が設けられる場合と比べて、孔５２３を通過する気流との接触面積が増加する。従って、孔５２３は、回転子巻線５２を冷却しやすくする。

【0054】

また、本実施形態では、回転子巻線５２は、径方向に積層された螺旋状の導電体５２１と、螺旋状の絶縁体５２２と、を有する。障壁６は、導電体５２１の一部である。障壁６は、積層された導電体５２１を有する回転子巻線５２の一部である。これにより、回転電機１は、障壁６を溶接等で回転子巻線５２に取り付ける必要がなくなる。従って、障壁６は、回転子５が回転する遠心力によって回転子巻線５２から分離しにくくなる。

【0055】

＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態の回転子５Ａの断面図である。図５に示すように、第２実施形態の回転子５Ａは、下記に説明される構成を除き、前記第１実施形態の回転子５と同様の構成を備えている。よって、第２実施形態によっても、前記第１実施形態と同様の構成に基づく効果が得られる。

【0056】

第２実施形態では、回転子５Ａは、前記第１実施形態の障壁６と異なる障壁６Ａを有する。障壁６Ａは、例えば、回転子巻線５２の径方向外側の端部に位置する絶縁体５２２の一部を切り起こして設けられている。すなわち、障壁６は絶縁体５２２の一部である。

【0057】

以上のように、回転子巻線５２は、径方向に積層された螺旋状の導電体５２１と螺旋状の絶縁体５２２とを有する。障壁６Ａは、絶縁体５２２の一部である。障壁６Ａは、積層された絶縁体５２２を有する回転子巻線５２の一部である。これにより、回転電機１は、障壁６Ａを溶接等で巻線に取り付ける必要がなくなる。従って、障壁６Ａは、回転子５Ａが回転する遠心力によって回転子巻線５２から分離しにくくなる。

【0058】

＜第３実施形態＞
図６は、第３実施形態の回転子５Ｂの断面図である。図７は、第３実施形態の回転子５Ｂの斜視図である。図６、７に示すように、第３実施形態の回転子５Ｂは、下記に説明される構成を除き、前記第１実施形態の回転子５と同様の構成を備えている。よって、第３実施形態によっても、前記第１実施形態と同様の構成に基づく効果が得られる。

【0059】

第３実施形態では、回転子５Ｂは、前記第１、２実施形態のポールヘッド５３と異なるポールヘッド５３Ｂと、前記第１、２実施形態の障壁６、６Ａと異なる障壁６Ｂを有する。ポールヘッド５３Ｂは、延長部５３１を有する。さらに、ポールヘッド５３Ｂには、開口部５３２が設けられている。なお、開口部５３２は第２の通路の一例である。

【0060】

延長部５３１は、ポールヘッド５３Ｂの側面から周方向における第１の部分５２ａの端まで延びるとともに、第１の部分５２ａを覆う部分である。すなわち、延長部５３１は、ポールヘッド５３Ｂの一部である。

【0061】

延長部５３１の高さは、ポールヘッド５３Ｂの他の部分の高さよりも低くなっている。言い換えると、延長部５３１は、ポールヘッド５３Ｂの端面５３ａから径方向内側に凹んだ部分である。これにより、ポールヘッド５３Ｂの端面５３ａを流れる気流は第１の部分５２ａの端５２ａ３に誘導される。

【0062】

開口部５３２は、延長部５３１を貫通し、回転軸Ａｘの径方向における延長部５３１の両端に開口する孔である。開口部５３２は、回転子巻線５２の孔５２３と連通するとともに、周方向において突極５１１と障壁６Ｂとの間に位置する。

【0063】

障壁６Ｂは、ポールヘッド５３Ｂの延長部５３１の一部を切り起こして設けられている。すなわち、障壁６Ｂはポールヘッド５３Ｂの一部である。障壁６Ｂは、開口部５３２の縁から延びている。障壁６Ｂは、開口部５３２の周方向に並ぶ二つの縁のうち、突極５１１から遠い方の縁から延びている。延長部５３１は、ポールヘッド５３Ｂと同じ材質（例えば金属）である。そのため、ポールヘッド５３Ｂは、第１実施形態および第２実施形態と比較し、遠心力に対して回転子巻線５２を抑える力を増すことができる。

【0064】

（第３実施形態の変形例１）
第３実施形態では、障壁６Ｂは、ポールヘッド５３Ｂの延長部５３１の一部を切り起こして設けられていたが、これに限らない。図８は、第３実施形態の回転子５Ｂの変形例１の斜視図である。図８に示すように、変形例１の回転子５Ｂは、ポールヘッド５３Ｂの替わりに側板６１を備えたポールヘッド５３Ｃを有する。

【0065】

側板６１は、前後方向（Ｘ方向）における障壁６Ｂの両端から延長部５３１に向かって延びるように障壁６Ｂに取り付けられた三角形状の板である。側板６１を障壁６Ｂに取り付ける方法は、例えば、溶接、接着、プレス加工による一体成形等である。これにより、開口部５３２は、回転子５Ｂの表面を流れる気流を取り込みやすくなる。なお、本変形例の構成は、前記第１実施形態及び前記２実施形態にも適用可能である。すなわち、障壁６、６Ａに側板６１が取り付けられてもよい。

【0066】

（第３実施形態の変形例２）
第３実施形態では、開口部５３２が開口する部分である延長部５３１の高さは、ポールヘッド５３Ｂの他の部分の高さよりも低くなっていたが、これに限らない。図９は、第３実施形態の回転子５Ｂの変形例２の斜視図である。図９に示すように、変形例２では、ポールヘッド５３Ｃの替わりにポールヘッド５３Ｄが設けられ、延長部５３１及び開口部５３２が設けられていない。変形例２では、ポールヘッド５３Ｄにおける曲面状の端面５３ａを有する部分が回転子巻線５２の第１の部分５２ａを覆っている。

【0067】

図１０は、第３実施形態の回転子５Ｂの変形例２の断面図である。図１０に示すように、変形例２のポールヘッド５３Ｄの形状は、第１実施形態のポールヘッド５３の形状と異なる。なお、第１実施形態のポールヘッド５３、第２実施形態のポールヘッド５３、第３実施形態のポールヘッド５３Ｂ、及び第３実施形態の変形例１のポールヘッド５３Ｃは、以下に説明する形状を有しても良い。

【0068】

ポールヘッド５３Ｄの端面５３ａは、周方向に延びる円弧状の曲面である。変形例２におけるポールヘッド５３Ｄの端面５３ａの半径は、固定子３の内周部３１ａの半径よりも小さい。端面５３ａの中心は、固定子３の中心（回転軸Ａｘ）から離間している。これにより、ポールヘッド５３Ｄのうち回転子巻線５２の第１の部分５２ａを覆っている部分の端面５３ａは、ポールヘッド５３Ｄの端面５３ａにおいて回転軸Ａｘから最も離間している頭頂部５３ａ１よりも固定子３の内周部３１ａから離間している。

【0069】

変形例２では、回転子５Ｂには、ポールヘッド５３Ｄに開口部５３２Ｂが設けられている。開口部５３２Ｂは、ポールヘッド５３Ｄの一部を貫通して孔５２３と連通するとともに、回転軸Ａｘの径方向におけるポールヘッド５３Ｄの両端に開口する孔である。このため、開口部５３２Ｂは、端面５３ａに開口する。

【0070】

開口部５３２Ｂは、傾斜部５３３と、直部５３４とを含む。傾斜部５３３及び直部５３４は、開口部５３２Ｂの一部であり、互いに連通している。直部５３４は、孔５２３に連通するとともに、孔５２３が延びる方向に延びている。傾斜部５３３は、端面５３ａと直部５３４との間に位置する部分であり、端面５３ａに開口している。傾斜部５３３の周方向に並ぶ二つの縁のうち突極５１１に近い方の縁は、直部５３４の縁からポールヘッド５３Ｄの頭頂部５３ａ１に向かって斜めに傾斜している。開口部５３２Ｂと同一のＸ軸上以外の部分には、傾斜部５３３が存在しない。そのため、ポールヘッド５３Ｄは、変形例１に比べて遠心力に対して回転子巻線５２を抑える力を増すことができる。

【0071】

障壁６Ｂは、例えば、鋳造、切削加工、又は鋳造後の切削加工によってポールヘッド５３Ｄの開口部５３２Ｂに傾斜部５３３と直部５３４とを分断する壁を形成した後、この壁を切り起こして設けられる。すなわち、障壁６Ｂはポールヘッド５３Ｄの一部である。障壁６Ｂは、切り起こされた後、当該障壁６Ｂにおける回転軸Ａｘから最も離間している部分がポールヘッド５３Ｄの頭頂部５３ａ１を通過する回転子５Ｂの仮想的な外径面５Ｂ１を超えないように内側に折り曲げられる。なお、傾斜部５３３は、障壁６Ｂを切り起こした後、切削加工によって形成しても良い。

【0072】

障壁６Ｂは、開口部５３２Ｂの周方向に並ぶ二つの縁のうち、突極５１１から遠い方の縁から傾斜部５３３に沿って延びている。言い換えると、開口部５３２Ｂは、周方向において突極５１１と障壁６Ｂとの間に位置している。

【0073】

（第３実施形態の変形例２－１）
障壁６Ｂを形成する方法は、上記方法に限らない。図１１は、第３実施形態の回転子５Ｂの変形例２－１の断面図である。図１１に示すように、障壁６Ｂは、例えば、孔５２３に沿って延びるように切り起こされた後、切断加工によって回転子５Ｂの外径面５Ｂ１を超えない範囲で切断されても良い。

【0074】

本変形例では、ポールヘッド５３Ｄの替わりにポールヘッド５３Ｅが用いられる。回転子巻線５２の第１の部分５２ａは、ポールヘッド５３Ｅのうち曲面状の端面５３ａを有する部分に覆われている。これにより、回転子５Ｂでは、回転子鉄心５１が回転する場合において、回転子５Ｂの表面に流れる気流の抵抗が抑制される。さらに、回転電機１では、ポールヘッド５３Ｅのうち回転子巻線５２の第１の部分５２ａを覆う部分の曲面状の端面５３ａと固定子３の内周部３１ａとの間の平均エアギャップの距離が短くなることで、回転子５Ｂの漏れ磁束を減少させることができる。

【0075】

以上のように、回転子５Ｂは、ポールヘッド５３Ｂ（５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ）をさらに有する。ポールヘッド５３Ｂ（５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ）は、突極５１１に取り付けられるとともに径方向において突極５１１と固定子３との間に位置するとともに、径方向において回転子巻線５２と固定子３との間に位置する。ポールヘッド５３Ｂ（５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ）には、開口部５３２（５３２Ｂ）が設けられている、開口部５３２（５３２Ｂ）は、孔５２３に連通するとともに周方向において突極５１１と障壁６Ｂとの間に位置する。障壁６Ｂは、ポールヘッド５３Ｂ（５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ）の一部である。これにより、ポールヘッド５３Ｂ（５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ）は、孔５２３の周囲に位置する部分（延長部５３１等）を有することとなり、径方向外側から回転子巻線５２を押さえることができる。

【0076】

＜第４実施形態＞
図１２は、第４実施形態の回転子５Ｃの断面図である。図１２に示すように、第４実施形態の回転子５Ｃは、下記に説明される構成を除き、前記第１実施形態の回転子５と同様の構成を備えている。よって、第４実施形態によっても、前記第１実施形態と同様の構成に基づく効果が得られる。

【0077】

第４実施形態では、回転子５Ｃは、前記第１実施形態の絶縁層５４と異なる絶縁層５４Ｃと、前記第１実施形態の障壁６と異なる障壁６Ｃを有する。絶縁層５４Ｃの一部は、周方向における第１の部分５２ａの端まで延びるとともに、第１の部分５２ａを覆う。

【0078】

絶縁層５４Ｃに、ポールヘッド５３から離間した位置で当該絶縁層５４Ｃを貫通する開口部５４１が設けられる。開口部５４１は、回転軸Ａｘの径方向における絶縁層５４Ｃの両端に開口する孔である。開口部５４１は、回転子巻線５２の孔５２３と連通するとともに、周方向において突極５１１と障壁６Ｃとの間に位置する。

【0079】

障壁６Ｃは、絶縁層５４Ｃの一部を切り起こして設けられている。すなわち、障壁６Ｃは絶縁層５４Ｃの一部である。障壁６Ｃは、開口部５４１の縁から延びている。障壁６Ｃは、開口部５４１の周方向に並ぶ二つの縁のうち、突極５１１から遠い方の縁から延びている。なお、前記第３実施形態の変形例１と同様に、障壁６Ｃは側板６１を有していても良い。

【0080】

以上のように、回転子５は、回転子巻線５２と突極５１１との間に位置するとともに、回転子巻線５２とポールヘッド５３との間に位置する絶縁層５４Ｃを有する。絶縁層５４Ｃには、開口部５４１が設けられている、開口部５４１は、孔５２３に連通するとともに周方向において突極５１１と障壁６Ｃとの間に位置する。障壁６Ｃは、絶縁層５４Ｃの一部である。これにより、絶縁層５４Ｃは、孔５２３の周囲に位置する部分を有することとなり、径方向外側から回転子巻線５２を押さえることができる。

【0081】

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、形式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

【符号の説明】

【0082】

１…回転電機、２…筐体、３…固定子、４…シャフト、５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ…回転子、５１…回転子鉄心、５１１…突極、５２…回転子巻線（巻線）、５２ａ…第１の部分、５２ａ１…一方の端、５２ａ２…他方の端、５２ａ３、５２ａ４…端、５２ｂ…第２の部分、５２ｂ１…一方の端、５２ｂ２…他方の端、５２ｃ…第３の部分、５２ｄ…第４の部分、５２１…導電体、５２２…絶縁体、５２３…孔（第１の通路）、５３、５３Ｂ、５３Ｃ、５３Ｄ、５３Ｅ…ポールヘッド、５３２…開口部（第２の通路）、６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ…障壁、Ａｘ…回転軸。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】