特開 2024-49915 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】P2024049915

(43)【公開日】2024-04-10

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/04 20060101AFI20240403BHJP

   H02K 1/22 20060101ALI20240403BHJP

【ＦＩ】

H02K9/04 Z

H02K1/22 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022156430

(22)【出願日】2022-09-29

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】矢▲崎▼ 学

【テーマコード（参考）】

5H601

5H609

【Ｆターム（参考）】

5H601AA16

5H601DD01

5H601DD11

5H601GA22

5H601GE11

5H609PP02

5H609PP07

5H609QQ02

5H609RR36

5H609RR42

5H609RR63

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ロータの冷却性能をより高めるために、導入された空気をより効率良く流す。
【解決手段】回転電機１０のロータコア２８は、冷却通路３６を有する。冷却通路３６は、ロータコア２８の第１端面２８１で開口する上流端と、ロータコア２８の第２端面２８１で開口する下流端とを有する。回転電機１０は、ロータ１４の軸方向と周方向との間で気体の流れ方向を変換する整流構造９０をさらに備える。整流構造９０は、ロータ１４に対して軸方向に向かい合うようにケーシング２０内の非回転部位に固定される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャフトと、前記シャフトに固定されたロータと、前記ロータを囲むステータと、前記ロータ及び前記ステータを収容するケーシングとを備え、前記ケーシング内を流れる気体によって冷却対象部を冷却する回転電機であって、
前記ロータは、前記シャフトに支持されたロータコアを有し、
前記ロータコアは、前記ロータコアの軸方向の一端面である第１端面から他端面である第２端面まで連通した冷却通路を有し、前記冷却通路には前記気体が流れ、
前記冷却通路は、前記第１端面で開口する上流端と、前記第２端面で開口する下流端とを有し、
前記回転電機は、前記ロータの軸方向と周方向との間で前記気体の流れ方向を変換する整流構造を備え、
前記整流構造は、前記ロータに対して前記軸方向に向かい合うように前記ケーシング内の非回転部位に固定される、回転電機。

【請求項2】

請求項１記載の回転電機において、
前記整流構造は、前記冷却通路の前記上流端に向かい合う入口側整流部材を有し、
前記入口側整流部材は、前記軸方向の流れを前記周方向に変換する複数の入口側フィンを有する、回転電機。

【請求項3】

請求項１記載の回転電機において、
前記整流構造は、前記冷却通路の前記下流端に向かい合う出口側整流部材を有し、
前記出口側整流部材は、前記周方向の流れを前記軸方向に変換する複数の出口側フィンを有する、回転電機。

【請求項4】

請求項１記載の回転電機において、
前記整流構造は、前記冷却通路の前記上流端に向かい合う入口側整流部材と、前記冷却通路の前記下流端に向かい合う出口側整流部材とを有し、
前記入口側整流部材は、前記軸方向の流れを前記周方向に変換する複数の入口側フィンを有し、
前記出口側整流部材は、前記周方向の流れを前記軸方向に変換する複数の出口側フィンを有する、回転電機。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の回転電機において、
前記非回転部位は、前記ステータであり、
前記整流構造が前記ステータの内周面に固定される、回転電機。

【請求項6】

請求項５記載の回転電機において、
前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアから前記軸方向に突出したコイルエンド部と、前記コイルエンド部を覆う環状のモールド部とを有し、
前記整流構造が前記モールド部の内周面に嵌合される、回転電機。

【請求項7】

請求項２又は４記載の回転電機において、
前記ケーシングの一端側に配置された第１軸受と、前記ケーシングの他端側に配置された第２軸受とにより、前記シャフトが回転可能に支持され、
前記ロータコアの前記第１端面は、前記第１軸受と前記第２端面との間に配置され、
前記ロータコアの前記第２端面は、前記第２軸受と前記第１端面との間に配置され、
前記入口側整流部材は、前記第１軸受と前記第１端面との間に配置される、回転電機。

【請求項8】

請求項３又は４記載の回転電機において、
前記ケーシングの一端側に配置された第１軸受と、前記ケーシングの他端側に配置された第２軸受とにより、前記シャフトが回転可能に支持され、
前記ロータコアの前記第１端面は、前記第１軸受と前記第２端面との間に配置され、
前記ロータコアの前記第２端面は、前記第２軸受と前記第１端面との間に配置され、
前記出口側整流部材は、前記第２軸受と前記第２端面との間に配置される、回転電機。

【請求項9】

請求項２又は４記載の回転電機において、
前記ロータは、前記ロータコアの前記第１端面に配置された保持部材を有し、
前記保持部材は、前記冷却通路に連通した入口側貫通孔を有し、前記入口側貫通孔は、前記ロータの軸線に対して傾斜し、
前記複数の入口側フィンが前記入口側貫通孔と前記軸方向に向かい合うように、前記複数の入口側フィンの径方向の長さが設定されている、回転電機。

【請求項10】

請求項３又は４記載の回転電機において、
前記ロータは、前記ロータコアの前記第２端面に配置された保持部材を有し、
前記保持部材は、前記冷却通路に連通した出口側貫通孔を有し、前記出口側貫通孔は、前記ロータの軸線に対して傾斜し、
前記複数の出口側フィンが前記出口側貫通孔と前記軸方向に向かい合うように、前記複数の出口側フィンの径方向の長さが設定されている、回転電機。

【請求項11】

請求項４記載の回転電機において、
前記ロータは、前記ロータコアの前記第１端面に配置された第１保持部材と、前記ロータコアの前記第２端面に配置された第２保持部材とを有し、
前記第１保持部材は、前記冷却通路に連通した入口側貫通孔を有し、前記入口側貫通孔は、前記ロータの軸線に対して傾斜し、
前記第２保持部材は、前記冷却通路に連通した出口側貫通孔を有し、前記出口側貫通孔は、前記ロータの軸線に対して傾斜し、
前記複数の入口側フィンが前記入口側貫通孔と前記軸方向に向かい合うように、前記複数の入口側フィンの径方向の長さが設定され、
前記複数の出口側フィンが前記出口側貫通孔と前記軸方向に向かい合うように、前記複数の出口側フィンの前記径方向の長さが設定され、
前記径方向における前記入口側貫通孔と前記シャフトの中心軸線との最短距離と、前記径方向における前記出口側貫通孔と前記中心軸線との最短距離とが異なり、
前記複数の入口側フィンの前記径方向の長さと、前記複数の出口側フィンの前記径方向の長さとが異なる、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】

回転電機が発熱して高温になると損失が大きくなり、効率が低下するため、回転電機を冷却することが望ましい。例えば、下記特許文献１では、回転電機のロータを冷却するために、ロータに一体的に通風ファンが設けられる。通風ファンの羽根によりケーシング内に対流を発生させ、ロータを冷却する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－３５５８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ロータの冷却性能をより高めるために、導入された空気をより効率良く流すことが望まれる。

【0005】

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、シャフトと、前記シャフトに固定されたロータと、前記ロータを囲むステータと、前記ロータ及び前記ステータを収容するケーシングとを備え、前記ケーシング内を流れる気体によって冷却対象部を冷却する回転電機であって、前記ロータは、前記シャフトに支持されたロータコアを有し、前記ロータコアは、前記ロータコアの軸方向の一端面である第１端面から他端面である第２端面まで連通した冷却通路を有し、前記冷却通路には前記気体が流れ、前記冷却通路は、前記第１端面で開口する上流端と、前記第２端面で開口する下流端とを有し、前記回転電機は、前記ロータの軸方向と周方向との間で前記気体の流れ方向を変換する整流構造を備え、前記整流構造は、前記ロータに対して前記軸方向に向かい合うように前記ケーシング内の非回転部位に固定される、回転電機である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ケーシング内を流れる気体を整流構造により整流することで、冷却通路に効率的に気体を流すことができるため、ロータの冷却性能を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る回転電機の全体概略図である。

【図2】図２は、ロータコアを構成する電磁鋼板の平面図である。

【図3】図３は、第１保持部材の平面図である。

【図4】図４Ａは、第１保持部材の断面斜視図である。図４Ｂは、図３におけるＩＶＢ－ＩＶＢ線に沿った断面図である。

【図5】図５Ａは、第２保持部材の平面図である。図５Ｂは、図５ＡにおけるＶＢ－ＶＢ線に沿った断面図である。

【図6】図６は、入口側整流部材の斜視図である。

【図7】図７は、出口側整流部材の斜視図である。

【図8】図８は、回転電機を備えたプロペラ装置の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１に示す回転電機１０は、電動モータ又は発電機である。回転電機１０の用途は特に限定されるものではなく、二輪、四輪等の車両や航空機、船舶等にも用いられる。回転電機１０が電動モータである場合、例えば、回転電機１０は、航空機等の飛翔体のプロペラ１０６（図８参照）を駆動するための動力源として使用され得る。回転電機１０は、回転可能に支持されたシャフト１２と、シャフト１２に固定されたロータ１４と、ロータ１４を囲むステータ１６とを有する。回転電機１０は、シャフト１２、ロータ１４及びステータ１６を収容するケーシング２０をさらに有する。

【0010】

シャフト１２は、回転電機１０の軸線ＡＸ上に配置されている。軸線ＡＸは、シャフト１２の中心軸線である。シャフト１２は、ケーシング２０の一端部と他端部とにそれぞれ配置された第１軸受２４及び第２軸受２６によって、回転可能に支持されている。シャフト１２の一端には、例えば変速機１０２（図８参照）を介して負荷（例えば、プロペラ１０６）が連結される。シャフト１２は、変速機１０２を介さずに直接、負荷に連結されてもよい。

【0011】

シャフト１２とロータ１４とは一体的に回転する。ロータ１４は、シャフト１２に支持されたロータコア２８と、ロータコア２８に固定された複数の磁石３０とを有する。ロータコア２８は、ロータ１４の軸方向に積層された複数の電磁鋼板３２を有する。ロータコア２８は、複数の電磁鋼板３２が積層されてなる積層体である。ロータコア２８は、中心孔２８０を有する円筒形状である。ロータコア２８の中心孔２８０にシャフト１２が挿入されている。

【0012】

ロータコア２８は、軸方向に離間した第１端面２８１と第２端面２８２とを有する。ロータコア２８の第１端面２８１は、第１軸受２４と第２端面２８２との間に配置される。ロータコア２８の第２端面２８２は、第２軸受２６と第１端面２８１との間に配置される。ロータコア２８は、第１端面２８１から第２端面２８２まで連通した冷却通路３６を有する。複数の電磁鋼板３２に形成された孔部３２０が互いに連なることで、冷却通路３６が形成されている。冷却通路３６は、磁石３０よりもロータ１４の径方向内側に形成されている。

【0013】

図２に示すように、各電磁鋼板３２は、周方向に間隔を置いて形成された複数の孔部３２０を有する。従って、ロータコア２８は、周方向に間隔を置いて形成された複数の冷却通路３６を有する。図２において、孔部３２０は三角形状に形成されているが、孔部３２０の形状は特に限定されず、他の形状（長方形状、台形状）でもよい。

【0014】

図１に示す本実施形態では、複数の電磁鋼板３２は、１枚単位で又は複数枚単位で、所定角度ずつ周方向の位相がずれて配置されている。このため、複数の電磁鋼板３２に形成された孔部３２０が連なることで、冷却通路３６が軸線ＡＸを中心とする螺旋状に形成されている。このように冷却通路３６が螺旋状に延びるため、ロータコア２８の回転により冷却通路３６には旋回流が発生する。

【0015】

図２に示すように、ロータコア２８（電磁鋼板３２）の外周部に複数の磁石３０が周方向に互いに間隔を置いて配置されている。ロータコア２８（電磁鋼板３２）の外周部は、周方向に互いに間隔を置いて形成された複数の磁石装着孔２８３を有する。複数の磁石装着孔２８３は、複数の孔部３２０よりも径方向外側に形成されている。複数の磁石装着孔２８３にそれぞれ複数の磁石３０が挿入されている。磁石３０は、永久磁石である。

【0016】

図１に示すように、ロータ１４は、回転電機１０の軸方向においてロータコア２８の一端側に配置された第１保持部材４１と、ロータコア２８の他端側に配置された第２保持部材４２とをさらに有する。

【0017】

第１保持部材４１は、ロータコア２８の第１端面２８１に当接する。第１保持部材４１は、ロータコア２８と向かい合う内面４１１と、内面４１１とは反対側の外面４１２を有し、内面４１１がロータコア２８に当接する。第１保持部材４１の中心部に形成された第１挿通孔４１３にシャフト１２が挿通されている。第１保持部材４１の内周部は、シャフト１２に固定された係止リング４４によって係止されている。

【0018】

第２保持部材４２は、ロータコア２８の第２端面２８２に当接する。第２保持部材４２は、ロータコア２８と向かい合う内面４２１と、内面４２１とは反対側の外面４２２を有し、内面４２１がロータコア２８に当接する。第２保持部材４２の中心部に形成された第２挿通孔４２３にシャフト１２が挿通されている。第２保持部材４２の内周部は、シャフト１２に形成された環状係止突起４６によって係止されている。第１保持部材４１と第２保持部材４２との間にロータコア２８が保持されることで、シャフト１２に対してロータコア２８が軸方向に位置決めされている。

【0019】

図３に示すように、第１保持部材４１は、円環状に形成されている。第１保持部材４１は、軸方向に沿ってロータ１４の外側に突出した突起部５０を有する（図１も参照）。第１保持部材４１は、平板円環状のベースプレート部４８を有する。ベースプレート部４８から突起部５０が軸方向に突出している。複数の突起部５０が周方向に互いに間隔を置いて配置されている。図３において、複数の突起部５０は、周方向に等間隔に配置されている。

【0020】

図１に示すように、第１保持部材４１は、冷却通路３６に連通した入口側貫通孔５２を有する。ロータ１４の回転時に、第１保持部材４１は、入口側貫通孔５２を介して冷却通路３６に冷却用の気体（空気）を導入する。図３に示すように、第１保持部材４１において、複数の入口側貫通孔５２が周方向に間隔を置いて形成されている。入口側貫通孔５２は、管状通路である。複数の入口側貫通孔５２は、複数の突起部５０にそれぞれ形成されている。

【0021】

図４Ａに示すように、突起部５０は、突端面５０１と、ロータ１４の回転方向Ｒにおける前方を向く端面（以下、「回転前方端面５０２」という）とを有する。入口側貫通孔５２は、突起部５０の突端面５０１と回転前方端面５０２とに開口する。

【0022】

図４Ｂに示すように、入口側貫通孔５２は、ロータ１４の軸線ＡＸ（図１参照）に対して傾斜する。入口側貫通孔５２は、突起部５０に、入口側貫通孔５２が軸線ＡＸに対して連続して傾斜するように形成されている。入口側貫通孔５２は、第１保持部材４１の外面４１２から内面４１１に向かって、ロータ１４の回転方向Ｒと逆方向に傾斜する。

【0023】

このような入口側貫通孔５２を形成する方法の一例を説明する。例えば、第１保持部材４１の素材に対して切削工具５４（ドリル等）を図４ＢにおけるＡ１方向（第１保持部材４１の厚み方向に対して傾斜する方向）に移動させて、貫通孔を形成する。次に、貫通孔の鋭利なエッジを除去するために、切削工具５４をＡ２方向とＡ３方向（第１保持部材４１の厚み方向）に順に移動させて、エッジを削り取る。Ａ２方向とＡ３方向の加工の順序は逆でもよい。

【0024】

入口側貫通孔５２は、突起部５０の外表面で開口する上流端開口５２１と、第１保持部材４１の内面４１１で開口する下流端開口５２２とを有する。

【0025】

図３に示すように、ロータ１４の径方向において入口側貫通孔５２の上流端開口５２１が下流端開口５２２よりも外側に配置されるように、入口側貫通孔５２はロータ１４の周方向に対して傾斜している。

【0026】

図１に示すように、第２保持部材４２は、平板形状に形成されている。第２保持部材４２は、冷却通路３６に連通した出口側貫通孔６０を有する。第２保持部材４２は、ロータ１４の回転時に、出口側貫通孔６０を介して冷却通路３６から気体を排出する。出口側貫通孔６０は、第２保持部材４２の一端面（内面４２１）から他端面（外面４２２）まで貫通する。図５Ａに示すように、第２保持部材４２において、複数の出口側貫通孔６０が周方向に間隔を置いて形成されている。出口側貫通孔６０は、ロータ１４の径方向に沿った長穴形状である。

【0027】

複数の出口側貫通孔６０は、第２挿通孔４２３を中心に放射状に設けられている。本実施形態では、出口側貫通孔６０の個数は、入口側貫通孔５２（図３）の個数よりも多い。なお、出口側貫通孔６０の個数は、入口側貫通孔５２の個数と同じ、又はそれより少なくてもよい。複数の出口側貫通孔６０の流路面積の合計は、複数の入口側貫通孔５２の流路面積の合計よりも大きい。

【0028】

図５Ｂに示すように、出口側貫通孔６０は、ロータ１４の軸線ＡＸ（図１参照）に対して傾斜する。出口側貫通孔６０は、第２保持部材４２の内面４２１から外面４２２に向かって、ロータ１４の回転方向Ｒと逆方向に傾斜する。出口側貫通孔６０は、ロータ１４の周方向において互いに向き合い且つロータ１４の軸線ＡＸに対して傾斜する傾斜内面６０１を有する。一方の傾斜内面６０１と他方の傾斜内面６０１とは互いに平行である。

【0029】

このような出口側貫通孔６０を形成する方法の一例を説明する。例えば、第２保持部材４２の素材に対して切削工具５４（ドリル等）を図５ＢにおけるＢ１方向（第２保持部材４２の厚み方向に対して傾斜する方向）に移動させて、貫通孔を形成する。次に、貫通孔の鋭利なエッジを除去するために、切削工具５４をＢ２方向とＢ３方向（第２保持部材４２の厚み方向）に順に移動させて、エッジを削り取る。Ｂ２方向とＢ３方向の加工の順序は逆でもよい。

【0030】

図１において、上記のように構成されたロータ１４は、ロータ１４の回転時に、入口側貫通孔５２を介して冷却通路３６に冷却用の気体（空気）を導入し、出口側貫通孔６０を介して冷却通路３６から気体を排出する。

【0031】

ステータ１６は、中空円筒状に形成されており、ケーシング２０の内周面に固定されている。ステータ１６の内周面とロータ１４の外周面との間には、軸方向に延在する環状空間が形成されている。この環状空間は、気体を流通させる気体流路１７である。ステータ１６は、ステータコア６２と、ステータコア６２に保持されたコイル６４とを有する。コイル６４は、ステータコア６２に形成された複数のスロット６３に挿通されている。コイル６４は、ステータコア６２の一端面６２１から軸方向に突出した第１コイルエンド部６４１と、ステータコア６２の他端面６２２から軸方向に突出した第２コイルエンド部６４２とを有する。

【0032】

ステータ１６は、第１コイルエンド部６４１と第２コイルエンド部６４２とを覆うモールド部を有する。具体的に、モールド部は、第１樹脂モールド７１と第２樹脂モールド７２とを有する。第１樹脂モールド７１は、第１コイルエンド部６４１を覆い、ステータコア６２の環状の一端面６２１に沿って配置されている。第１樹脂モールド７１は、軸線ＡＸを中心に周方向に延在する円環状に形成されている。第２樹脂モールド７２は、第２コイルエンド部６４２を覆い、ステータコア６２の環状の他端面６２２に沿って配置されている。第２樹脂モールド７２は、軸線ＡＸを中心に周方向に延在する円環状に形成されている。

【0033】

ケーシング２０は、ステータ１６を囲む円筒状の周壁部７４と、ケーシング２０の軸方向の一端部を構成する第１端壁部８１と、ケーシング２０の軸方向の他端部を構成する第２端壁部８２とを有する。周壁部７４には、螺旋状に延在する水冷流路７６が形成されている。すなわち、周壁部７４は、ウォータージャケット７７を有する。ウォータージャケット７７によりステータ１６が冷却される。なお、回転電機１０のステータ１６の形態は限定されない。例えば、周壁部７４が気体（空気）に晒されることで冷却される空冷方式が採用されてもよい。

【0034】

第１端壁部８１は、ケーシング２０内に冷却用の気体（空気）を導入する複数の流入口８１０を有する。第２端壁部８２は、ケーシング２０内から気体を排出する複数の流出口８２０を有する。気体は、例えば、回転電機１０の外側に配置された送風装置（図８に示すファン１０８又はポンプ）により流入口８１０を介してケーシング２０内に圧送され、ロータ１４内の冷却通路３６へと導入される。なお、ケーシング２０に、以下のような気体の循環経路が構築されてもよい。循環経路では、例えば、冷却通路３６から排出された気体がケーシング２０内で例えばウォータージャケット７７によって冷却されるとともに、冷却された気体が第１保持部材４１の周囲空間へと戻るように構成される。

【0035】

回転電機１０は、ケーシング２０内で対流する気体の流れを整流する整流構造９０をさらに備える。整流構造９０は、ロータ１４の径方向と軸方向との間で気体の流れを変換する。整流構造９０は、ロータ１４に対して軸方向に向かい合うようにケーシング２０内の非回転部位に固定される。

【0036】

本実施形態では、非回転部位は、ステータ１６である。なお、ステータ１６に代えて、整流構造９０が固定される非回転部位は、ケーシング２０、又はケーシング２０に固定される他の支持部材でもよい。ケーシング２０が非回転部位である場合、ケーシング２０の内壁から突出した支持部が追加され、あるいは、ケーシング２０に支持されるための部位（例えば、延長部）が整流構造９０自体に追加される。

【0037】

整流構造９０は、冷却通路３６の上流端に向かい合う入口側整流部材９１と、冷却通路３６の下流端に向かい合う出口側整流部材９２とを有する。整流構造９０がモールド部の内周面に嵌合される。具体的に、入口側整流部材９１の外周部が第１樹脂モールド７１の内周面に嵌合されることで、入口側整流部材９１がステータ１６に固定されている。出口側整流部材９２の外周部が第２樹脂モールド７２の内周面に嵌合されることで、出口側整流部材９２がステータ１６に固定されている。

【0038】

入口側整流部材９１は、第１軸受２４と、ロータコア２８の第１端面２８１との間に配置される。入口側整流部材９１は、軸線ＡＸを中心とする周方向に延在する第１フレーム９１１と、第１フレーム９１１の内周面からシャフト１２に向かって突出した複数の入口側フィン９１２とを有する。第１フレーム９１１の外周面が第１樹脂モールド７１の内周面に保持される。

【0039】

図６に示すように、本実施形態において、第１フレーム９１１は、円筒状（円環状）に形成されている。なお、第１フレーム９１１は、周方向の一部が切り欠かれたＣ字状に形成されてもよい。

【0040】

複数の入口側フィン９１２は、第１フレーム９１１の内周面から径方向内方に突出するとともに、周方向に互いに等間隔で配置されている。複数の入口側フィン９１２は、軸方向の流れを周方向に整流（変換）する。複数の入口側フィン９１２の形状は、ロータ１４に向かう気体の軸方向の流れをロータ１４の回転方向Ｒへと変換するように形成されている。具体的に、各入口側フィン９１２は、ロータ１４に近づくに従って軸方向から周方向へ向きを変えるように、湾曲する。

【0041】

図１に示すように、複数の入口側フィン９１２がロータ１４の入口側貫通孔５２と軸方向に向かい合うように、複数の入口側フィン９１２の径方向の長さが設定される。入口側フィン９１２の内端は、ロータ１４の径方向における入口側貫通孔５２の最も内側の位置（入口側貫通孔５２のうち最も軸線ＡＸに近い位置）と同じか、それよりも径方向内方に位置することが好ましい。

【0042】

ロータ１４の回転時、ケーシング２０内で入口側整流部材９１に向かう気体は、入口側整流部材９１によって軸方向から周方向（ロータ１４の回転方向Ｒ）へと流れ方向が変更されて、旋回流となる。周方向に流れ方向が変更された気体は、第１保持部材４１の入口側貫通孔５２を介してロータコア２８内の冷却通路３６へと導入される。周方向に流れ方向が変更された気体の一部は、ロータ１４とステータ１６との間の気体流路１７にも導入される。ロータ１４が回転しているため、気体流路１７に導入された気体は、旋回流のまま出口側整流部材９２へと向かう。

【0043】

出口側整流部材９２は、第２軸受２６と、ロータコア２８の第２端面２８２との間に配置される。出口側整流部材９２は、軸線ＡＸを中心とする周方向に延在する第２フレーム９２１と、第２フレーム９２１の内周面からシャフト１２に向かって突出した複数の出口側フィン９２２とを有する。第２フレーム９２１の外周面が第２樹脂モールド７２の内周面に保持される。

【0044】

図７に示すように、本実施形態において、第２フレーム９２１は、円筒状（円環状）に形成されている。なお、第２フレーム９２１は、周方向の一部が切り欠かれたＣ字状に形成されてもよい。

【0045】

複数の出口側フィン９２２は、第２フレーム９２１の内周面から径方向内方に突出するとともに、周方向に互いに等間隔で配置されている。複数の出口側フィン９２２は、周方向の流れを軸方向に変換する。複数の出口側フィン９２２は、冷却通路３６及び気体流路１７から流出する気体の流れ方向をロータ１４の軸方向に整流（変換）する。複数の出口側フィン９２２の形状は、ロータ１４及び気体流路１７から流出する気体の流れを軸方向へと変換するように形成されている。具体的に、各出口側フィン９２２は、ロータ１４から離れるに従って周方向から軸方向へ向きを変えるように、湾曲する。

【0046】

図１に示すように、複数の出口側フィン９２２がロータ１４の出口側貫通孔６０と軸方向に向かい合うように、複数の出口側フィン９２２の径方向の長さが設定される。出口側フィン９２２の内端は、ロータ１４の径方向における出口側貫通孔６０の最も内側の位置（出口側貫通孔６０のうち最も軸線ＡＸに近い位置）と同じか、それよりも径方向内方に位置することが好ましい。

【0047】

ロータ１４の回転時、ロータコア２８の冷却通路３６を通過し、第２保持部材４２の出口側貫通孔６０を介してロータ１４から排出された気体は、出口側整流部材９２によって周方向（ロータ１４の回転方向Ｒ）から軸方向へと流れ方向が変更される。また、旋回流の状態で気体流路１７から排出された気体も、出口側整流部材９２によって周方向から軸方向へと流れ方向が変更される。

【0048】

ロータ１４の径方向における入口側貫通孔５２とシャフト１２の中心軸線（軸線ＡＸ）との最短距離Ｌ１と、径方向における出口側貫通孔６０とシャフト１２の中心軸線（軸線ＡＸ）との最短距離Ｌ２とが異なる。本実施形態では、距離Ｌ１は、距離Ｌ２よりも大きい。すなわち、ロータ１４の径方向における入口側貫通孔５２の最も内側部位は、出口側貫通孔６０の最も内側部位よりも径方向外側に位置する。

【0049】

複数の入口側フィン９１２の径方向の長さＬＦ１と、複数の出口側フィン９２２の径方向の長さＬＦ２とが異なる。本実施形態では、距離Ｌ１が距離Ｌ２よりも大きいため、複数の入口側フィン９１２の径方向の長さＬＦ１が、複数の出口側フィン９２２の径方向の長さＬＦ２よりも短い。

【0050】

なお、本実施形態では、整流構造９０は、入口側整流部材９１と出口側整流部材９２の両方を有するが、入口側整流部材９１と出口側整流部材９２の一方のみを有してもよい。第１保持部材４１に設けられる入口側貫通孔５２は、軸線ＡＸに対して傾斜する孔ではなく、軸線ＡＸと平行に第１保持部材４１を貫通する孔でもよい。第２保持部材４２に設けられる出口側貫通孔６０は、軸線ＡＸに対して傾斜する孔ではなく、軸線ＡＸと平行に第２保持部材４２を貫通する孔でもよい。

【0051】

図８に示すように、回転電機１０は、プロペラ装置１００に適用され得る。なお、回転電機１０は、プロペラ装置１００に限らず、他の装置の動力源として用いることができる。プロペラ装置１００は、回転電機１０と、回転電機１０に取り付けられた変速機１０２と、回転電機１０及び変速機１０２を収容する収容部１０４と、変速機１０２に連結されたプロペラ１０６とを備える。

【0052】

プロペラ装置１００は、例えば、垂直離着陸型航空機に用いられる。そのため、プロペラ装置１００の使用状態で回転電機１０の軸線ＡＸが上下方向を向くように、回転電機１０が配置される。プロペラ装置１００は、使用状態での回転電機１０の軸線ＡＸが略水平方向を向くように配置される構成であってもよい。

【0053】

回転電機１０のシャフト１２の下端には、収容部１０４内に気流を発生させるファン１０８が取り付けられている。変速機１０２は、例えば遊星歯車機構であり、回転電機１０の上部に配置される。プロペラ１０６は、変速機１０２の出力軸に連結されたプロペラシャフト１１０と、プロペラシャフト１１０の上端に設けられたハブ１１２と、ハブ１１２から径方向外方に突出した複数のブレード１１４とを有する。

【0054】

本実施形態は、以下の効果を奏する。

【0055】

図１に示すように、回転電機１０は、ロータ１４の軸方向と周方向との間で気体の流れを変換する整流構造９０を備えており、整流構造９０は、ロータ１４に対して軸方向に向かい合うようにケーシング２０内の非回転部位に固定される。この構成により、ケーシング２０内を流れる気体を整流構造９０により整流することで、冷却通路３６に効率的に気体を流すことができるため、ロータ１４の冷却性能を高めることができる。

【0056】

整流構造９０は、軸方向の流れを周方向に変換する複数の入口側フィン９１２を有する入口側整流部材９１を備えるため、入口側整流部材９１により、冷却通路３６の流入側で気体の流れを整流することができる。

【0057】

整流構造９０は、周方向の流れを軸方向に変換する複数の出口側フィン９２２を有する出口側整流部材９２を備えるため、出口側整流部材９２により、冷却通路３６の流出側で気体の流れを整流することができる。

【0058】

整流構造９０は、入口側整流部材９１及び出口側整流部材９２を有するため、入口側整流部材９１により冷却通路３６の流入側で気体の流れを整流し、出口側整流部材９２により冷却通路３６の流出側で気体の流れを整流することができる。これにより、冷却通路３６に一層効率的に気体を流すことができる。

【0059】

非回転部位はステータ１６であり、整流構造９０がステータ１６の内周面に固定されるため、特別な固定部材を用いることなく、ケーシング２０内の非回転部位に整流構造９０を配置することができる。

【0060】

整流構造９０がモールド部（第１樹脂モールド７１及び第２樹脂モールド７２の一方又は両方）の内周面に嵌合されるため、モールド部の形状設計の自由度を活かして、嵌合による簡素な固定構造を採用することができる。

【0061】

入口側整流部材９１が第１軸受２４と第１端面２８１との間に配置されるため、入口側整流部材９１をロータ１４に近接して配置することができる。これにより、入口側整流部材９１とロータ１４との間の隙間での気体の滞留を抑制し、気体の流れを促進することができる。

【0062】

出口側整流部材９２が第２軸受２６と第２端面２８２との間に配置されるため、出口側整流部材９２をロータ１４に近接して配置することができる。これにより、出口側整流部材９２とロータ１４との間の隙間での気体の滞留を抑制し、気体の流れを促進することができる。

【0063】

第１保持部材４１に設けられた傾斜した入口側貫通孔５２により、ロータコア２８内の冷却通路３６への冷却用の気体の導入を促進するとともに、第２保持部材４２に設けられた傾斜した出口側貫通孔６０により、冷却通路３６からの気体の排出を促進する。これにより、冷却通路３６に効率的に気体を流すことができるため、ロータ１４の冷却性能を高めることができる。

【0064】

複数の入口側フィン９１２が入口側貫通孔５２と軸方向に向かい合うように、複数の入口側フィン９１２の径方向の長さが設定されている。この構成により、入口側フィン９１２と入口側貫通孔５２との相乗効果により、冷却通路３６における気体の流れを一層促進することができる。

【0065】

複数の出口側フィン９２２が出口側貫通孔６０と軸方向に向かい合うように、複数の出口側フィン９２２の径方向の長さが設定されている。この構成により、出口側フィン９２２と出口側貫通孔６０との相乗効果により、冷却通路３６における気体の流れを一層促進することができる。

【0066】

径方向における入口側貫通孔５２とシャフト１２の中心軸線との最短距離Ｌ１と、径方向における出口側貫通孔６０と中心軸線との最短距離Ｌ２とが異なり、複数の入口側フィン９１２の径方向の長さＬＦ１と、複数の出口側フィン９２２の径方向の長さＬＦ２とが異なる。入口側貫通孔５２と出口側貫通孔６０の径方向位置の違いに合わせて入口側フィン９１２の長さＬＦ１と出口側フィン９２２の長さＬＦ２とが異なるため、入口側整流部材９１と出口側整流部材９２とを設けることに伴う重量増大の影響を少なくすることができる。

【0067】

第１保持部材４１は、軸方向に沿ってロータ１４の外側に突出した突起部５０を有する。図４Ｂに示すように、突起部５０に、入口側貫通孔５２が軸線ＡＸに対して連続して傾斜するように形成されているため、冷却通路３６への気体の流入を促進させることができる。

【0068】

図３に示すように、入口側貫通孔５２は、突起部５０の外表面に開口する上流端開口５２１と、ロータコア２８に向かって開口する下流端開口５２２とを有する。ロータ１４の径方向において、上流端開口５２１が下流端開口５２２よりも外側に配置されているため、導入される気体の流速を高めて、冷却通路３６への気体の流入を一層促進させることができる。

【0069】

図５Ｂに示すように第２保持部材４２は、平板形状に形成される。出口側貫通孔６０は、ロータ１４の周方向において互いに向き合い且つ軸線ＡＸに対して傾斜する傾斜内面６０１を有する。この構成により、第２保持部材４２の厚みを増大させることなく（突起部を設けることなく）、冷却通路３６からの気体の排出を促進させることができる。従って、第２保持部材４２の重量増大を抑制しながら、冷却効率を高めることができる。

【0070】

図１において、複数の出口側貫通孔６０の流路面積の合計は、複数の入口側貫通孔５２の流路面積の合計よりも大きい。この構成により、冷却通路３６における気体の入口側で相対的に圧力を高め、気体の出口側で相対的に圧力を下げることで、入口側と出口側の圧力差を大きくし、冷却通路３６での気体の流れを促進させることができる。

【0071】

入口側貫通孔５２は、管状通路であり、ロータ１４の周方向に間隔を置いて複数設けられる。出口側貫通孔６０は、ロータ１４の径方向に沿った長穴形状であり、周方向に間隔を置いて放射状に複数設けられる。この構成により、複数設けられた長穴形状の出口側貫通孔６０によって冷却通路３６からの排気効率が高められるため、管状通路である入口側貫通孔５２での気体の流入を一層促進させることができる。

【0072】

ロータコア２８は、軸方向に積層された複数の電磁鋼板３２を有する。複数の電磁鋼板３２に形成された孔部３２０が連なることで、冷却通路３６が螺旋状に形成されている。この構成により、冷却通路３６が螺旋状に形成されるため、ロータ１４の回転時に、冷却通路３６への気体の流入を促進させることができる。

【0073】

上記の実施形態をまとめると、以下のようになる。

【0074】

上記の実施形態は、シャフト（１２）と、前記シャフトに固定されたロータ（１４）と、前記ロータを囲むステータ（１６）と、前記ロータ及び前記ステータを収容するケーシング（２０）とを備え、前記ケーシング内を流れる気体によって冷却対象部を冷却する回転電機（１０）であって、前記ロータは、前記シャフトに支持されたロータコア（２８）を有し、前記ロータコアは、前記ロータコアの軸方向の一端面である第１端面（２８１）から他端面である第２端面（２８２）まで連通した冷却通路（３６）を有し、前記冷却通路には前記気体が流れ、前記冷却通路は、前記第１端面で開口する上流端と、前記第２端面で開口する下流端とを有し、前記回転電機は、前記ロータの軸方向と周方向との間で前記気体の流れ方向を変換する整流構造（９０）を備え、前記整流構造は、前記ロータに対して前記軸方向に向かい合うように前記ケーシング内の非回転部位（１６）に固定される、回転電機を開示する。

【0075】

前記整流構造は、前記冷却通路の前記上流端に向かい合う入口側整流部材（９１）を有し、前記入口側整流部材は、前記軸方向の流れを前記周方向に変換する複数の入口側フィン（９１２）を有する。

【0076】

前記整流構造は、前記冷却通路の前記下流端に向かい合う出口側整流部材（９２）を有し、前記出口側整流部材は、前記周方向の流れを前記軸方向に変換する複数の出口側フィン（９２２）を有する。

【0077】

前記整流構造は、前記冷却通路の前記上流端に向かい合う入口側整流部材と、前記冷却通路の前記下流端に向かい合う出口側整流部材とを有し、前記入口側整流部材は、前記軸方向の流れを前記周方向に変換する複数の入口側フィンを有し、前記出口側整流部材は、前記周方向の流れを前記軸方向に変換する複数の出口側フィンを有する。

【0078】

前記非回転部位は、前記ステータであり、前記整流構造が前記ステータの内周面に固定される。

【0079】

前記ステータは、ステータコア（６２）と、前記ステータコアから前記軸方向に突出したコイルエンド部と、前記コイルエンド部を覆う環状のモールド部とを有し、前記整流構造が前記モールド部の内周面に嵌合される。

【0080】

前記ケーシングの一端側に配置された第１軸受（２４）と、前記ケーシングの他端側に配置された第２軸受（２６）とにより、前記シャフトが回転可能に支持され、前記ロータコアの前記第１端面は、前記第１軸受と前記第２端面との間に配置され、前記ロータコアの前記第２端面は、前記第２軸受と前記第１端面との間に配置され、前記入口側整流部材は、前記第１軸受と前記第１端面との間に配置される。

【0081】

前記ケーシングの一端側に配置された第１軸受と、前記ケーシングの他端側に配置された第２軸受とにより、前記シャフトが回転可能に支持され、前記ロータコアの前記第１端面は、前記第１軸受と前記第２端面との間に配置され、前記ロータコアの前記第２端面は、前記第２軸受と前記第１端面との間に配置され、前記出口側整流部材は、前記第２軸受と前記第２端面との間に配置される。

【0082】

前記ロータは、前記ロータコアの前記第１端面に配置された保持部材を有し、前記保持部材は、前記冷却通路に連通した入口側貫通孔（５２）を有し、前記入口側貫通孔は、前記ロータの軸線に対して傾斜し、前記複数の入口側フィンが前記入口側貫通孔と前記軸方向に向かい合うように、前記複数の入口側フィンの径方向の長さが設定されている。

【0083】

前記ロータは、前記ロータコアの前記第２端面に配置された保持部材を有し、前記保持部材は、前記冷却通路に連通した出口側貫通孔（６０）を有し、前記出口側貫通孔は、前記ロータの軸線に対して傾斜し、前記複数の出口側フィンが前記出口側貫通孔と前記軸方向に向かい合うように、前記複数の出口側フィンの径方向の長さが設定されている。

【0084】

前記ロータは、前記ロータコアの前記第１端面に配置された第１保持部材（４１）と、前記ロータコアの前記第２端面に配置された第２保持部材（４２）とを有し、前記第１保持部材は、前記冷却通路に連通した入口側貫通孔を有し、前記入口側貫通孔は、前記ロータの軸線に対して傾斜し、前記第２保持部材は、前記冷却通路に連通した出口側貫通孔を有し、前記出口側貫通孔は、前記ロータの軸線に対して傾斜し、前記複数の入口側フィンが前記入口側貫通孔と前記軸方向に向かい合うように、前記複数の入口側フィンの径方向の長さが設定され、前記複数の出口側フィンが前記出口側貫通孔と前記軸方向に向かい合うように、前記複数の出口側フィンの前記径方向の長さが設定され、前記径方向における前記入口側貫通孔と前記シャフトの中心軸線との最短距離と、前記径方向における前記出口側貫通孔と前記中心軸線との最短距離とが異なり、前記複数の入口側フィンの前記径方向の長さと、前記複数の出口側フィンの前記径方向の長さとが異なる。

【符号の説明】

【0085】

１０…回転電機 １２…シャフト
１４…ロータ ２０…ケーシング
２８…ロータコア ３６…冷却通路
９０…整流構造 ２８１…第１端面
２８２…第２端面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】