特開 2024-59426 リラクタンス回転電機

(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】P2024059426

(43)【公開日】2024-05-01

(54)【発明の名称】リラクタンス回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/18 20060101AFI20240423BHJP

   H02K 19/10 20060101ALI20240423BHJP

【ＦＩ】

H02K9/18 A

H02K19/10 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022167100

(22)【出願日】2022-10-18

(71)【出願人】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ

(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】横田 倫也

【テーマコード（参考）】

5H609

5H619

【Ｆターム（参考）】

5H609BB03

5H609BB19

5H609PP06

5H609QQ02

5H609QQ10

5H609QQ14

5H609QQ18

5H609RR11

5H609RR43

5H609RR52

5H619AA11

5H619BB01

5H619BB02

5H619BB24

5H619PP01

5H619PP02

5H619PP04

5H619PP25

5H619PP26

(57)【要約】

【課題】固定子を効率的に冷却できる新規な構成のリラクタンス回転電機を得る。
【解決手段】リラクタンス回転電機は、固定子と、回転子と、を備える。回転子の回転子鉄心３１は、複数の磁性板５１と、複数の磁性板５１を軸方向に挟んだ二つの押さえ板と、二つの磁性板５１の間に配置された間隔板７１と、を有する。間隔板７１には、回転中心軸の周方向に間隔をあけて位置した複数の凸部７１ｅと、回転中心軸の径方向の外側に開放された凹部７１ｆとが周方向に交互に設けられている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定子と、
一部が前記固定子の内側に位置し回転中心軸まわりに回転可能なシャフトと、前記固定子の内側に位置し前記シャフトに固定された回転子鉄心と、を有した回転子と、
を備え、
前記回転子鉄心は、
前記回転中心軸の軸方向に並び、磁性体によって構成され、フラックスバリアが設けられた複数の磁性板と、
前記複数の磁性板を前記軸方向に挟んだ二つの押さえ板と、
前記軸方向で隣り合う二つの前記磁性板の間に配置された間隔板と、
を有し、
前記押さえ板には、当該押さえ板を前記軸方向に貫通し前記フラックスバリアと前記軸方向に並んだ開口部が設けられ、
前記間隔板には、前記回転中心軸の周方向に間隔をあけて位置した複数の凸部と、前記間隔板を前記軸方向に貫通するとともに前記回転中心軸の径方向の外側に開放され前記フラックスバリアおよび前記開口部と前記軸方向に並んだ凹部と、が周方向に交互に設けられた、
リラクタンス回転電機。

【請求項2】

前記複数の凸部の少なくとも一部は、前記フラックスバリアと前記軸方向に並んだ、
請求項１に記載のリラクタンス回転電機。

【請求項3】

前記開口部は、孔であり、
前記押さえ板には、それぞれが、前記周方向に間隔をあけて並んだ複数の前記開口部によって構成され、前記径方向に間隔をあけて並べられた複数の開口部列が設けられた、
請求項１に記載のリラクタンス回転電機。

【請求項4】

前記複数の開口部列は、前記径方向の外側に位置するほど前記開口部の数が少ない、
請求項３に記載のリラクタンス回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リラクタンス回転電機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、固定子と、回転子とを備えるリラクタンス回転電機がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１０３１０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この種のリラクタンス回転電機では、固定子を効率的に冷却できれば有益である。

【0005】

そこで、本発明の課題の一つは、固定子を効率的に冷却できる新規な構成のリラクタンス回転電機を得ることである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の実施形態のリラクタンス回転電機は、固定子と、一部が前記固定子の内側に位置し回転中心軸まわりに回転可能なシャフトと、前記固定子の内側に位置し前記シャフトに固定された回転子鉄心と、を有した回転子と、を備え、前記回転子鉄心は、前記回転中心軸の軸方向に並び、磁性体によって構成され、フラックスバリアが設けられた複数の磁性板と、前記複数の磁性板を前記軸方向に挟んだ二つの押さえ板と、前記軸方向で隣り合う二つの前記磁性板の間に配置された間隔板と、を有し、前記押さえ板には、当該押さえ板を前記軸方向に貫通し前記フラックスバリアと前記軸方向に並んだ開口部が設けられ、前記間隔板には、前記回転中心軸の周方向に間隔をあけて位置した複数の凸部と、前記間隔板を前記軸方向に貫通するとともに前記回転中心軸の径方向の外側に開放され前記フラックスバリアおよび前記開口部と前記軸方向に並んだ凹部と、が周方向に交互に設けられている。

【発明の効果】

【0007】

本発明の実施形態によれば、固定子を効率的に冷却できる新規な構成のリラクタンス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、実施形態の全閉外扇形回転電機の構成の例示的な断面図である。

【図2】図２は、実施形態の全閉外扇形回転電機における回転電機本体の例示的な断面図である。

【図3】図３は、実施形態の回転電機本体の回転子鉄心の一部の例示的な斜視図である。

【図4】図４は、実施形態の回転子鉄心の回転子鋼板の例示的な正面図である。

【図5】図５は、実施形態の回転子鉄心の間隔板の例示的な正面図である。

【図6】図６は、実施形態の回転子鉄心の押さえ板の例示的な正面図である。

【図7】図７は、実施形態の回転子鉄心のシールド板の例示的な正面図である。

【図8】図８は、実施形態の回転電機本体の回転子鉄心の一部の例示的な平面図である。

【図9】図９は、実施形態の回転電機本体の回転子鉄心の一部の例示的な平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および効果は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

【0010】

また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、本明細書では、序数は、部品や、部材、部位、位置、方向等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】

＜全閉外扇形回転電機１の構成＞
図１は、実施形態の全閉外扇形回転電機１の構成の例示的な断面図である。

【0012】

図１に示されるように、全閉外扇形回転電機１は、回転動作を行う回転電機本体２と、冷却器３と、を備える。また、全閉外扇形回転電機１の内部には、回転電機本体２と冷却器３とに亘って、空気などの冷却用気体で満たされた閉空間４が設けられている。回転電機本体２の発熱によって加熱された閉空間４の気体（以後、冷却用気体とも称する）が冷却器３にて外気と熱交換されることにより、回転電機本体２が冷却される。全閉外扇形回転電機１は、リラクタンス回転電機の一例である。冷却用気体は、気体の一例である。

【0013】

＜回転電機本体２の構成＞
回転電機本体２は、例えば、リラクタンスモータ（電動機）である。なお、回転電機本体２は、発電機であってもよい。

【0014】

回転電機本体２は、筐体１１と、回転子１２と、固定子１３と、二つの軸受１６とを備える。

【0015】

本明細書において、便宜上、軸方向、径方向、および周方向が定義される。軸方向は、回転中心軸Ａｘ１に沿う方向である。径方向は、回転中心軸Ａｘ１と直交する方向である。周方向は、回転中心軸Ａｘ１まわりに回転する方向である。

【0016】

回転中心軸Ａｘ１は、回転電機本体２における回転子１２の回転の中心であり、例えば回転子１２のシャフト１４の中心を通る仮想的な直線である。

【0017】

筐体１１は、フレーム２１と、二つの軸受ブラケット１２２とを有する。フレーム２１は、回転中心軸Ａｘ１を囲む略円筒状に形成されている。固定子１３と、回転子１２の一部とは、フレーム２１の内側に配置されている。

【0018】

二つの軸受ブラケット１２２は、軸方向におけるフレーム２１の両端部に接続されている。軸受ブラケット１２２は、フレーム２１の内部の空間を塞ぐ。軸受ブラケット１２２のそれぞれは、対応する軸受１６を支持している。軸受ブラケット１２２は、壁とも称される。

【0019】

二つの軸受１６は、二つの軸受ブラケット１２２に設けられ、回転子鉄心３１に対して軸方向の一方側と他方側とに位置している。すなわち、二つの軸受１６の間に回転子鉄心３１が位置している。

【0020】

固定子１３は、固定子鉄心１９と、固定子巻線２０とを有する。固定子鉄心１９は、フレーム２１に固定されている。

【0021】

図２は、実施形態の全閉外扇形回転電機１における回転電機本体２の例示的な断面図である。

【0022】

図１および図２に示されるように、固定子鉄心１９は、回転中心軸Ａｘ１を囲む略円筒状に形成されている。図２に示されるように、固定子鉄心１９は、互いに軸方向に重ねられた複数の固定子鋼板２２を有する。固定子鋼板２２は、例えば、電磁鋼板であり、磁性体（磁性材料）によって構成されている。また、固定子鉄心１９には、当該固定子鉄心１９を径方向に貫通した複数の通路２３が軸方向に間隔をあけて設けられている。なお、図２では、固定子巻線２０の図示が省略されている。

【0023】

図１および図２に示されるように、回転子１２は、シャフト１４と、回転子鉄心３１とを有する。回転子１２は、一部が固定子１３の内側に位置し、回転中心軸Ａｘ１まわりに回転可能である。

【0024】

図１に示されるように、シャフト１４は、回転中心軸Ａｘ１に沿って延びる略円柱状に形成される。シャフト１４は、軸受ブラケット１２２を貫通して、筐体１１の内部と外部とに亘って延びている。シャフト１４は、軸受１６によって回転中心軸Ａｘ１まわりに回転可能に支持されている。

【0025】

シャフト１４は、固定子１３および回転子鉄心３１の内側を通って軸方向に延びている。シャフト１４は、回転子鉄心３１と結合されている。

【0026】

回転子鉄心３１は、固定子鉄心１９の内側に配置されている。回転子鉄心３１は、回転中心軸Ａｘ１を囲む略円筒状に形成されている。すなわち、回転子鉄心３１には、回転子鉄心３１を軸方向に貫通した孔３１ａが設けられている。孔３１ａには、シャフト１４が入れられている。

【0027】

図３は、実施形態の回転電機本体２の回転子鉄心３１の一部の例示的な斜視図である。

【0028】

図２および図３に示されるように、回転子鉄心３１は、鉄心本体５０と、二つの押さえ板５２と、二つのシールド板７２とを有する。押さえ板５２は、端板とも称される。

【0029】

鉄心本体５０は、回転中心軸Ａｘ１まわりの円筒状に形成されている。鉄心本体５０には、鉄心本体５０を軸方向に貫通した孔５０ａが設けられている。

【0030】

鉄心本体５０は、複数の回転子鋼板５１と、複数の間隔板７１とを有する。

【0031】

回転子鋼板５１は、電磁鋼板であり、磁性体（磁性材料）によって構成されている。回転子鋼板５１は、回転中心軸Ａｘ１回りの環状である。具体的には、回転子鋼板５１は、円板状である。回転子鋼板５１の厚さ方向は、軸方向に沿う。複数の回転子鋼板５１は、軸方向に重ねられている。複数の回転子鋼板５１は、固定部６０によって互いに固定されて一体化されている。複数の回転子鋼板５１の内側にシャフト１４が入れられている。回転子鋼板５１は、板の一例である。回転子鋼板５１は、抜き板とも称される。回転子鋼板５１は、磁性板の一例である。回転子鋼板５１は、電磁鋼板であり、磁性体（磁性材料）によって構成されている。磁性体は、例えば、ＳＳ４００等の鋼である。回転子鋼板５１は、回転中心軸Ａｘ１回りの環状である。具体的には、回転子鋼板５１は、円板状である。回転子鋼板５１の厚さ方向は、軸方向に沿う。複数の回転子鋼板５１は、軸方向に重ねられている。複数の回転子鋼板５１は、固定部６０によって互いに固定されて一体化されている。複数の回転子鋼板５１の内側にシャフト１４が入れられている。回転子鋼板５１は、板の一例である。回転子鋼板５１は、抜き板とも称される。回転子鋼板５１は、磁性板の一例である。

【0032】

図４は、実施形態の回転子鉄心３１の回転子鋼板５１の例示的な正面図である。図４に示されるように、回転子鉄心３１の鉄心本体５０の回転子鋼板５１には、複数のフラックスバリア群５３が設けられている。フラックスバリア群５３の数は、鉄心本体５０の極数（一例として、六つ）と一致する。複数の回転子鋼板５１のフラックスバリア群５３は、軸方向に並んでいる。

【0033】

複数のフラックスバリア群５３は、周方向に間隔をあけて設けられている。各フラックスバリア群５３は、複数のフラックスバリア５３ａを有する。各フラックスバリア５３ａは、鉄心本体５０を軸方向に貫通した貫通孔（空洞部）である。換言すると、フラックスバリア５３ａは、回転子鋼板５１に設けられた開口部である。フラックスバリア５３ａは、固定子巻線２０に通電がされた場合に形成される磁束の流れに沿うように略円弧状に形成されている。これにより、回転子鋼板５１には、磁束の流れやすい部分（方向）と磁束の流れにくい部分（方向）が形成される。なお、フラックスバリア５３ａは、上記に限定されない。フラックスバリア５３ａは、切り欠きであってもよい。

【0034】

回転電機本体２では、フラックスバリア５３ａにより磁束の流路を制御することにより、回転力を発生させることができる。すなわち、回転電機本体２は、回転子１２に永久磁石や巻線（導体）を設けることなく、回転子鉄心３１の突極性を利用することにより回転子１２を回転させることができる。

【0035】

また、図４に示されるように、各回転子鋼板５１の内周部５１ａ（内周面）には、凹部５１ｂが設けられている。凹部５１ｂは、回転子鋼板５１を軸方向に貫通しシャフト１４の径方向の内側に向けて開口している。

【0036】

複数の間隔板７１は、軸方向に間隔をあけて配置されている。間隔板７１は、軸方向で隣り合う二つの回転子鋼板５１に挟まれている。間隔板７１は、例えば、金属材料によって構成されている。

【0037】

図５は、実施形態の回転子鉄心３１の間隔板７１の例示的な正面図である。図５に示されるように、間隔板７１は、回転中心軸Ａｘ１回りの環状である。具体的には、間隔板７１は、円板状である。間隔板７１の厚さ方向は、軸方向に沿う。回転子鋼板５１には、シャフト１４が入れられた孔７１ａが設けられている。また、各間隔板７１の内周部７１ｃ（内周面）には、凹部７１ｂが設けられている。凹部７１ｂは、間隔板７１を軸方向に貫通しシャフト１４の径方向の内側に向けて開口している。

【0038】

間隔板７１は、ベース部７１ｄと、複数の凸部７１ｅと、を有する。ベース部７１ｄは、回転中心軸Ａｘ１まわりの円環状に形成されている。複数の凸部７１ｅは、ベース部７１ｄから径方向外側に突出している。複数の凸部７１ｅは、回転中心軸Ａｘ１の周方向に間隔をあけて配置されている。周方向に隣り合う二つの凸部７１ｅの間にはと凹部７１ｆが形成されている。すなわち、間隔板７１には、凸部７１ｅと凹部７２ｆとが周方向に交互に設けられている。凹部７１ｆは、間隔板７１を軸方向に貫通するとともに回転中心軸Ａｘ１の径方向の外側に開放されている。凹部７１ｆは、フラックスバリア５３ａ、後述の第１の開口部５２ｅ、および第２の開口部７２ｅと軸方向に並んでいる。

【0039】

図２に示されるように、二つの押さえ板５２は、押さえ板５２Ａと押さえ板５２Ｂとである。押さえ板５２Ａは、鉄心本体５０に対して軸方向の一方側（図２における右方側）に位置して、複数の回転子鋼板５１のうち軸方向の一方側の端に位置する回転子鋼板５１に重ねられている。押さえ板５２Ｂは、鉄心本体５０に対して軸方向の他方側（図２における左方側）に位置して、複数の回転子鋼板５１のうち軸方向の他方側の端に位置する回転子鋼板５１に重ねられている。二つの押さえ板５２は、鉄心本体５０を挟んでいる。

【0040】

図６は、実施形態の回転子鉄心３１の押さえ板５２の例示的な正面図である。図６に示されるように、押さえ板５２は、回転中心軸Ａｘ１まわりの環状である。具体的には、押さえ板５２は、円板状である。押さえ板５２にはシャフト１４が入れられた孔５２ａが形成されている。また、各押さえ板５２の内周部５２ｃ（内周面）には、凹部５２ｂが設けられている。凹部５２ｂは、押さえ板５２を軸方向に貫通しシャフト１４の径方向の内側に向けて開口している。

【0041】

また、押さえ板５２には、当該押さえ板５２を軸方向に貫通した複数の第１の開口部５２ｅが設けられている。第１の開口部５２ｅは、フラックスバリア５３ａと軸方向に並んでいる。第１の開口部５２ｅは、孔である。

【0042】

押さえ板５２には、複数の押さえ板開口部列Ｅ１ａ，Ｅ１ｂが設けられている。各押さえ板開口部列Ｅ１ａ，Ｅ１ｂは、周方向に間隔をあけて並んだ複数の第１の開口部５２ｅによって構成されている。また、押さえ板開口部列Ｅ１ａは、複数の第１の開口部５２ｅａによって構成されている。押さえ板開口部列Ｅ１ｂは、押さえ板開口部列Ｅ１ｂの径方向外側に位置している。押さえ板開口部列Ｅ１ｂは、複数の第１の開口部５２ｅｂによって構成されている。第１の開口部５２ｅｂの数は、第１の開口部５２ｅａの数よりも少ない。また、第１の開口部５２ｅは、鉄心本体５０の極数（一例として、六つ）ごとに設けられている。一つの極に対して、図６において線Ｌ１で囲む第１の開口部５２ｅが設けられている。

【0043】

図２に示されるように、二つのシールド板７２は、シールド板７２Ａとシールド板７２Ｂとである。シールド板７２Ａは、複数の回転子鋼板５１のうち軸方向の一方側の端に位置する回転子鋼板５１と押さえ板５２Ａとの間に介在している。シールド板７２Ｂは、複数の回転子鋼板５１のうち軸方向の他方側の端に位置する回転子鋼板５１と押さえ板５２Ｂとの間に介在している。シールド板は、非磁性体（非磁性材料）によって構成されている。非磁性体は、例えばステンレス（ＳＵＳ）である。なお、非磁性体は、これに限定されない。シールド板７２は、回転子鋼板５１に生じる磁束が軸方向に向かうのを抑制する。シールド板７２は、回転子鋼板５１の端面全体を覆っていてもよいし一部だけを覆っていてもよい。シールド板７２は、少なくとも磁束が比較的強い回転子鋼板５１の外周部を覆う構成であってもよい。

【0044】

図７は、実施形態の回転子鉄心３１のシールド板７２の例示的な正面図である。図７に示されるように、シールド板７２は、回転中心軸Ａｘ１まわりの環状である。具体的には、シールド板７２は、円板状である。シールド板７２にはシャフト１４が入れられた孔７２ａが形成されている。また、各シールド板７２の内周部７２ｃ（内周面）には、凹部７２ｂが設けられている。凹部７２ｂは、シールド板７２を軸方向に貫通しシャフト１４の径方向の内側に向けて開口している。

【0045】

また、シールド板７２には、当該押さえ板５２を軸方向に貫通した複数の第２の開口部７２ｅが設けられている。第２の開口部７２ｅは、フラックスバリア５３ａおよび第１の開口部５２ｅと軸方向に並んでいる。第２の開口部７２ｅは、孔である。全ての第１の開口部５２ｅと全ての第２の開口部７２ｅとが軸方向に並んでいる。

【0046】

シールド板７２には、複数のシールド板開口部列Ｅ２ａ，Ｅ２ｂが設けられている。各シールド板開口部列Ｅ２ａ，Ｅ２ｂは、周方向に間隔をあけて並んだ複数の第２の開口部７２ｅによって構成されている。また、シールド板開口部列Ｅ２ａは、複数の第２の開口部７２ｅａによって構成されている。シールド板開口部列Ｅ２ｂは、シールド板開口部列Ｅ２ｂの径方向外側に位置している。シールド板開口部列Ｅ２ｂは、複数の第２の開口部７２ｅｂによって構成されている。第２の開口部７２ｅｂの数は、第２の開口部７２ｅａの数よりも少ない。また、第２の開口部７２ｅは、鉄心本体５０の極数（一例として、六つ）ごとに設けられている。一つの極に対して、図７において線Ｌ２で囲む第２の開口部７２ｅが設けられている。

【0047】

図８は、実施形態の回転電機本体２の回転子鉄心３１の一部の例示的な平面図である。図９は、実施形態の回転電機本体２の回転子鉄心３１の一部の例示的な平面図である。

【0048】

図８および図９から分かるように、第１の開口部５２ｅ、第２の開口部７２ｅ、フラックスバリア５３ａ、および凹部７１ｆは、軸方向に並んで、互いに通じている。

【0049】

次に、シャフト１４と回転子鉄心３１との結合について説明する。

【0050】

図２に示されるように、シャフト１４は、回転中心軸Ａｘ１回りの円筒状の外周面１４ａを有する。シャフト１４は、回転中心軸Ａｘ１まわりの円柱状の複数の領域１４ｂ～１４ｅを有する。

【0051】

領域１４ｂは、シャフト１４において回転子鉄心３１の内側に位置する部分である。領域１４ｃは、領域１４ｂに対して軸方向の一方側に位置して領域１４ｂと接続されている。領域１４ｃの直径は、領域１４ｂの直径よりも大きい。これにより、領域１４ｃには、領域１４ｂに対して径方向の外側に突出する面１２ｍが形成されている。面１２ｍは、軸方向の他方側すなわち回転子鉄心３１側を向いている。面１２ｍは、回転中心軸Ａｘ１まわりの環状である。

【0052】

領域１４ｄは、領域１４ｂに対して軸方向の他方側に位置して領域１４ｂと接続されている。領域１４ｄの直径は、領域１４ｂの直径よりも小さい。

【0053】

領域１４ｅは、領域１４ｄに対して軸方向の他方側に位置して領域１４ｄと接続されている。領域１４ｅの直径は、領域１４ｄの直径よりも大きい。

【0054】

領域１４ｂと領域１４ｅとの間には、領域１４ｄの外周面を底面とする凹部１２ｎが設けられている。

【0055】

シャフト１４と回転子鉄心３１との結合は固定部６０によってなされる。固定部６０は、シャフト１４の面１２ｍと、キー６１とを有する。面１２ｍは、第１の挟み部の一例であり、キー６１は、第２の挟み部の一例である。キー６１は、挟み部材とも称される。

【0056】

面１２ｍは、回転子鉄心３１（回転子鋼板５１）に対して軸方向の一方側に位置している。面１２ｍは、回転子鉄心３１の一方の押さえ板５２Ａと軸方向に並び、当該押さえ板５２Ａと接触している。

【0057】

図８に示されるように、キー６１は、複数設けられている。キー６１の数は、鉄心本体５０の極数と同じであり、一例として六つである。複数のキー６１は、周方向に間隔あけて並べられている。キー６１は、例えば直方体状に形成されている。キー６１は、シャフト１４の凹部１２ｎに入れられた状態でシャフト１４に溶接等によって固定されている。キー６１は、回転子鉄心３１（鉄心本体５０）に対して軸方向の他方側に位置している。キー６１は、回転子鉄心３１の他方の押さえ板５２Ｂと軸方向に並び、当該押さえ板５２Ｂと接触している。キー６１は、軸方向から見た場合に、フラックスバリア群５３に対して径方向の内側に位置する。キー６１は、回転子鉄心３１においてフラックスバリア群５３が設けられることにより比較的剛性（強度）が低い回転子鉄心３１の部分の径方向の内側に位置し、回転子鉄心３１を補強する。キー６１は、回転子鉄心３１の内側に位置したシャフト１４、すなわち領域１４ｂを介して面１２ｍと接続されている。

【0058】

固定部６０は、面１２ｍとキー６１とで回転子鉄心３１（鉄心本体５０）を軸方向に挟むことにより複数の回転子鋼板５１および二つの押さえ板５２を互いに固定している。これにより、複数の回転子鋼板５１および二つの押さえ板５２が一体化されている。また、固定部６０により、シャフト１４に対して回転子鉄心３１の軸方向の位置決めがされる。ここで、回転子鉄心３１（鉄心本体５０）にはシャフト１４が圧入されている。すなわち、回転子鉄心３１（鉄心本体５０）とシャフト１４とはしばりばめによって嵌め合わされている。

【0059】

また、図２に示されるように、回転子鉄心３１（鉄心本体５０）において面１２ｍとキー６１との間の部分３１ｃは、中実である。すなわち、各回転子鋼板５１の部分において面１２ｍとキー６１との間の部分（内周部５１ｃ）と、各押さえ板５２において面１２ｍとキー６１との間の部分（内周部５２ｃ）は、中実である。換言すると、回転子鉄心３１において面１２ｍとキー６１との間の部分３１ｃには、回転子鉄心３１を貫通する孔が設けられていない。

【0060】

＜冷却器３の構成＞
図１に示されるように、冷却器３は、熱交換器１３１と、外扇カバー３２と、出口ガイド３３と、を有する。冷却器３は、筐体１１の内側を冷却する。

【0061】

熱交換器１３１は、筐体１１の上方側に配置され、筐体１１に搭載されている。熱交換器１３１は、筐体４０と、複数の冷却管４１と、を有する。

【0062】

筐体４０は、筐体１１は、箱型に形成されている。入口端板４２と、出口端板４３と、冷却器カバー４５と、底板４６と、を有する。筐体４０の内部には、空間４ｂが設けられている。空間４ｂは、閉空間４を構成する。

【0063】

底板４６は、Ｚ方向と直交する方向（Ｘ－Ｙ平面）に沿って延びている。底板４６は、回転電機本体２の筐体１１に対してＺ方向側（上方側）に位置し筐体１１の内部すなわち空間４ａを覆っている。底板４６には、例えば二つの通気口４６ａと、例えば二つの通気口４６ｂと、が設けられている。通気口４６ａは、底板４６におけるＸ方向の略中央部に設けられ、固定子１３に対して上方側に位置している。二つの通気口４６ａは、Ｘ方向に間隔をあけて設けられている。二つの通気口４６ｂは、Ｘ方向に間隔をあけて設けられている。二つの通気口４６ｂは、筐体１１における内扇１８の斜め上方の部分に位置している。二つの通気口４６ｂの間に、通気口４６ａが位置している。各通気口４６ａ，４６ｂは、筐体４０の内部すなわち空間４ｂと、筐体１１の内部すなわち空間４ａとに通じており、空間４ｂと空間４ａとを接続している。底板４６は、覆壁の一例である。通気口４６ａおよび通気口４６ｂの数は、二つに限定されるものではなく、一つでもよいし、三つあるいはそれ以上の数でもよい。

【0064】

入口端板４２と出口端板４３とは、いずれも、軸方向すなわちＸ方向と直交する方向（Ｙ－Ｚ平面）に沿って延びており、Ｘ方向に間隔をあけて互いに平行に設けられている。入口端板４２は、底板４６のＸ方向の反対方向の端部からＺ方向に延び、出口端板４３は、底壁１１ａのＸ方向の端部からＺ方向に延びている。

【0065】

冷却器カバー４５は、底板４６、入口端板４２、および出口端板４３に亘って設けられている。

【0066】

複数の冷却管４１は、互いに並列に配置されている。複数の冷却管４１は、入口端板４２と出口端板４３とに亘って設けられており、冷却管４１の両端部は、入口端板４２と出口端板４３とによって支持されている。

【0067】

また、冷却器カバー４５内には、二つのガイド板４４が設けられている。二つのガイド板４４は、入口端板４２と出口端板４３との間で、Ｘ方向に互いに間隔を空けて並べられている。二つのガイド板４４は、筐体４０の空間４ｂにおける上部連通空間４ｃを除くように空間４ｂの底部から上方に延びて、冷却器カバー４５の空間４ｂのうち上部連通空間４ｃを除く空間をＸ方向に仕切っている。

【0068】

外扇カバー３２は、入口端板４２に固定され、外扇１７を収納している。外扇カバー３２には、吸込口３７が設けられており、外扇１７が回転することにより、外気が吸込口３７から外扇カバー３２内に流入する。また、外扇１７により外扇カバー３２内に流入した外気が複数の冷却管４１の内側に流入するように、外扇カバー３２が入口端板４２と接続されている。また、外扇カバー３２内には、吸込口３７から外扇カバー３２内に流入した外気が外扇１７を通過して複数の冷却管４１に流れるように外気をガイドするガイド部材４９が設けられている。

【0069】

出口ガイド３３は、出口端板４３に固定されている。出口ガイド３３は、複数の冷却管４１から流出する外気が所定の方向に流れるようにガイドする。

【0070】

＜全閉外扇形回転電機１の気体の流れ＞
次に、上記構成の全閉外扇形回転電機１の気体の流れについて説明する。

【0071】

まずは、閉空間４内の冷却用気体について説明する。図１に示される閉空間４における筐体１１内の空間４ａの冷却用気体は、シャフト１４と一体に回転する二つの内扇１８により回転子１２および固定子１３に送られる。冷却用気体は、回転子１２および固定子１３に沿って流れて回転子１２および固定子１３を冷却した後、固定子鉄心１９の径方向外側に流出する。このとき、冷却用気体は、回転子１２および固定子１３のそれぞれに設けられた通風路を通過する。詳細には、冷却用気体は、第１の開口部５２ｅ、第２の開口部７２ｅ、フラックスバリア５３ａを通って凹部７１ｆに入る。凹部７１ｆに入った冷却用気体は、凸部７１ｅによって径方向の外側に案内されて、凹部７１ｆから径方向の外側に流出する。そして冷却用気体は固定子鉄心１９の通路２３に径方向内側から入る。固定子鉄心１９の径方向外側に流出した気体は、通気口４６ａを経由して冷却器３内の空間４ｂに流入する。冷却器３の空間４ｂに流入した気体は、冷却管４１の外側を通過する過程で、冷却管４１内を流れる外気と熱交換し冷却されながら、二つのガイド板４４の間を上昇して上部連通空間４ｃに流出する。

【0072】

上部連通空間４ｃの冷却用気体は、冷却管４１の軸方向に互いに反対方向に分流して、入口端板４２とガイド板４４との間と、出口端板４３とガイド板４４との間とを、それぞれ冷却管４１内の外気と熱交換し冷却されながら下降する。その後、冷却用気体は、通気口４６ｂを介して筐体１１内の空間４ａに戻り、再びそれぞれ内扇１８に流入する。

【0073】

次に、外気について説明する。外気は、シャフト１４と一体に回転する外扇１７により吸込口３７から外扇カバー３２内に流入し、外扇カバー３２内を通過し、入口端板４２に到達する。入口端板４２に到達した外気は、入口端板４２で開口している各冷却管４１内に流入し、冷却管４１内で冷却管４１外側の冷却用気体から熱を受け温度上昇しながら冷却管４１内を通過した後、出口端板４３での開口から冷却器３の外部に流出する。このように、冷却管４１の内側の外気と冷却管４１の外側の冷却用気体との間で熱交換が行われることにより、回転子１２および固定子１３の冷却が行われる。

【0074】

＜実施形態の効果＞
以上のように、全閉外扇形回転電機１（リラクタンス回転電機）は、固定子１３と、回転子１２と、を備える。回転子１２は、一部が固定子１３の内側に位置し回転中心軸Ａｘ１まわりに回転可能なシャフト１４と、固定子１３の内側に位置しシャフト１４に固定された回転子鉄心３１と、を有する。回転子鉄心３１は、複数の回転子鋼板５１（磁性板）と、二つの押さえ板５２と、シールド板７２と、を有する。複数の回転子鋼板５１は、回転中心軸Ａｘ１の軸方向に並び、磁性体によって構成され、フラックスバリア５３ａが設けられている。二つの押さえ板５２は、複数の回転子鋼板５１を軸方向に挟んでいる。間隔板７１は、軸方向で隣り合う二つの回転子鋼板５１（磁性板）の間に配置されている。押さえ板５２には、当該押さえ板５２を軸方向に貫通しフラックスバリア５３ａと軸方向に並んだ第１の開口部５２ｅが設けられている。シールド板７２は、複数の回転子鋼板５１のうち軸方向の端に位置する回転子鋼板５１と押さえ板５２との間に位置している。シールド板７２は、非磁性体によって構成されている。シールド板７２には、当該シールド板７２を軸方向に貫通しフラックスバリア５３ａおよび第１の開口部５２ｅと軸方向に並んだ第２の開口部７２ｅが設けられている。間隔板７１には、回転中心軸Ａｘ１の周方向に間隔をあけて位置した複数の凸部７１ｅと、間隔板７１を軸方向に貫通するとともに回転中心軸Ａｘ１の径方向の外側に開放され、フラックスバリア５３ａ、第１の開口部５２ｅ、および第２の開口部７２ｅと軸方向に並んだ凹部７１ｆと、が周方向に交互に設けられている。

【0075】

このような構成によれば、押さえ板５２の第１の開口部５２ｅに冷却用気体を送ることにより、冷却用気体が、押さえ板５２の第１の開口部５２ｅから、シールド板７２の第２の開口部７２ｅおよび回転子鋼板５１のフラックスバリア５３ａを通って間隔板７１の凹部７１ｆに流れ、凸部７１ｅによって径方向の外側に案内され、固定子１３に流れる。よって、上記構成によれば、固定子１３を効率的に冷却することができる。また、上記構成によれば、回転子鋼板５１に生じる磁束が軸方向に向かうのをシールド板７２が抑制するので、回転子鉄心３１からの磁束の漏れを抑制することができる。

【0076】

なお、本実施形態では、シールド板７２に第２の開口部７２ｅが設けられているが、第２の開口部７２ｅは、磁束が生じないフラックスバリア５３ａと軸方向に並んでいるので、第２の開口部７２ｅからの磁束漏れが抑制される。また、シールド板７２の幅（径方向の幅）を広げてシールド板７２に沿って磁束が移動する距離を長くすることで、磁束漏れをより一層抑制することができる。

【0077】

また、複数の凸部７１ｅの少なくとも一部は、フラックスバリア５３ａと軸方向に並んでいる。

【0078】

このような構成によれば、凹部７１ｆに流れた冷却用気体が凸部７１ｅによって径方向の外側により一層案内されやすい。

【0079】

また、第１の開口部５２ｅおよび第２の開口部７２ｅは、孔である。押さえ板５２には、それぞれが、周方向に間隔をあけて並んだ複数の第１の開口部５２ｅによって構成され、径方向に間隔をあけて並べられた複数の押さえ板開口部列Ｅ１ａ，Ｅ１ｂが設けられている。シールド板７２には、それぞれが、周方向に間隔をあけて並んだ複数の第２の開口部７２ｅによって構成され、径方向に間隔をあけて並べられた複数のシールド板開口部列Ｅ２ａ，Ｅ２ｂが設けられている。

【0080】

このような構成によれば、押さえ板開口部列Ｅ１ａ，Ｅ１ｂおよびシールド板開口部列Ｅ２ａ，Ｅ２ｂがそれぞれ一つの構成に比べて、固定子１３へ流れる冷却用気体の量を増大させることができる。

【0081】

また、複数の押さえ板開口部列Ｅ１ａ，Ｅ１ｂは、径方向の外側に位置するほど第１の開口部５２ｅの数が少ない。複数のシールド板開口部列Ｅ２ａ，Ｅ２ｂは、それぞれ、径方向の外側に位置するほど第２の開口部７２ｅの数が少ない。

【0082】

このような構成によれば、押さえ板５２およびシールド板７２において作用する遠心力が比較的大きい部分（径方向外側の部分）の強度の低下を抑制しつつ固定子１３へ流れる冷却用気体を増大させることができる。

【0083】

なお、各上記各実施形態では、冷却部の一例として熱交換器１３１の例が示されたがこれに限定されない。例えば、冷却部は、筐体１１内を換気することにより冷却可能な風道であってもよい。

【0084】

また、上記実施形態において、シールド板７２に押さえ板５２と同等の強度を持たせることで、押さえ板５２を設けない構成としてもよい。

【0085】

また、上記実施形態では、シールド板７２を設けなくてもよい。

【0086】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0087】

１…全閉外扇形回転電機（リラクタンス回転電機）、１２…回転子、１３…固定子、１４…シャフト、３１…回転子鉄心、５１…回転子鋼板（磁性板）、５２…押さえ板、５２ｅ…第１の開口部、５３ａ…フラックスバリア、７１ｅ…凸部、７１ｆ…凹部、７２…シールド板、７２ｅ…第２の開口部、Ａｘ１…回転中心軸、Ｅ１ａ，Ｅ１ｂ…押さえ板開口部列、Ｅ２ａ，Ｅ２ｂ…シールド板開口部列。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】