JP2003061282A

JP2003061282A - 回転電機のロータ構造

Info

Publication number: JP2003061282A
Application number: JP2001243564A
Authority: JP
Inventors: Takashi Tsuneyoshi; 孝恒吉; Shinichiro Kitada; 真一郎北田; Toshio Kikuchi; 俊雄菊地; Yutaro Kaneko; 雄太郎金子
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2003-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】永久磁石の耐久性を維持し、安定した高効率な
冷却を可能にするロータを提供する。【解決手段】ロータ１に永久磁石５を埋め込んだ回転
電機において、永久磁石５を冷却するための冷媒を供給
する冷媒通路７を設ける。その際に、ロータ１の軸方向
に延びる冷媒通路７ａを、永久磁石５に接合した板状部
材の接合面間に形成する、もしくは、分割した永久磁石
片９を積層することにより一極を形成した永久磁石５の
磁石同士の接合面に設けた窪みにより冷却通路７ｄ、７
ｅを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】回転電機のロータの構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】回転電機には、ロータに埋め込んだ永久
磁石による磁界と、ステータに巻きつけたコイルに電流
を流すことで生じる磁界の相互作用により、ロータを回
転させ動力を得るものがある。このような回転電機を運
転する際には、電流を流すコイルのみならず、磁束の影
響により永久磁石も発熱する。回転電機内部を貫通する
磁束がこの発熱の影響を受け、運転効率が低下するの
で、永久磁石を冷却する必要がある。

【０００３】そこで永久磁石を冷却する従来の技術に
は、特開平11−206063号のように回転面の径方向におけ
る永久磁石の厚さを、永久磁石を挿入する永久磁石挿入
孔の径方向の間隔より小さくし、その隙間に冷媒を流
し、冷却する方法がある。この方法は、回転による遠心
力の影響で永久磁石が永久磁石挿入孔内で回転面の外周
側に寄せられ、それにより内周側に生じた隙間に冷媒を
供給するので、直接永久磁石を冷却でき高い冷却効率が
得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとしている問題点】しかしながら、
特開平11−206063号のような従来技術では、永久磁石が
永久磁石挿入孔内で固定されていないので、運転（ロー
タ回転）と停止とが頻繁に繰り返されるモータに適用し
た場合、遠心力の変化により永久磁石と、永久磁石挿入
孔の内壁との間で衝突が繰り返されるので、磁石の耐久
性が問題になる。磁石の内周側の面と永久磁石挿入孔と
の間に隙間を残しつつ、残りの３面で磁石の接着を行え
ば、上記の問題も解消されるが、接着剤を塗布した磁石
を磁石挿入孔に挿入する際、余剰の接着剤が隙間を残す
べき部分にも回りこんでしまう可能性があり、所望の流
路面積を確保し難く、その場合供給する冷媒が不足して
しまい、期待する冷却効果を得るのが難しい。

【０００５】そこで、本発明は、磁石の耐久性を維持し
つつ、高効率で安定した冷却を行えるロータ構造を提供
することを目的とする。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】第１の発明は、ロータ
に永久磁石を取り付けた回転電機において、前記永久磁
石に沿ってロータ軸方向に延びる冷却用の通路を、前記
永久磁石と、永久磁石に接合した板状部材の接合面間に
形成する。

【０００７】第２の発明は、第１の発明において、前記
通路を、断面がコ字状の板状部材に前記永久磁石を隙間
をもって嵌合し、その空隙により形成する。

【０００８】第３の発明は、第１の発明において、前記
通路を、前記永久磁石の外周面に形成した窪みと、前記
窪みと相対する前記板状部材との間に形成する、また
は、前記板状部材に形成した窪みと、前記永久磁石との
間に形成する。

【０００９】第４の発明は、第１から３のいずれか一つ
の発明において、前記板状の部材は非磁性体の材料で構
成する。

【００１０】第５の発明は、ロータに永久磁石を取り付
けた回転電機において、前記永久磁石をロータ軸方向に
複数に分割した永久磁石片を積層して構成し、前記永久
磁石に沿ってロータ軸方向に延びる冷却用の通路を前記
永久磁石片の合わせ面に設けた窪みにより形成する。

【００１１】第６の発明は、第５の発明において、前記
通路を前記ロータの周方向に関する前記永久磁石の両端
部に、且つ、前記ロータの外周側に形成する。

【００１２】

【作用及び効果】第１の発明によれば、永久磁石に形成
した冷却用の通路を、永久磁石に接合した板状部材の接
合面間に形成することで、永久磁石の耐久性を維持しつ
つ、高効率で安定した冷却を行う通路を容易に形成する
ことができる。

【００１３】第２の発明によれば、コ字状の板状部材に
永久磁石を隙間をもって嵌合するだけで冷却に必要な通
路を形成できるので、容易に製造できる。

【００１４】第３の発明によれば、永久磁石と板状部材
の間に窪みを設けて通路を形成することにより、少ない
板状部材で形成できる。

【００１５】第４の発明によれば、冷媒の通路を形成す
るための部材を非磁性体の材料で作ることにより、電磁
気の影響を受けることなく、磁石損失を増やすことなく
冷却性能を向上できる。

【００１６】第５の発明によれば、分割した永久磁石片
を積層して永久磁石の一極を形成することにより、磁石
の温度上昇の原因となる渦電流を抑制できる。また、永
久磁石に通路をあけるのに、接触する永久磁石片と永久
磁石片の合せ面に窪みを形成するだけでいいので、製造
が容易になる。

【００１７】第６の発明によれば、渦電流の発熱が大き
い部分に冷却通路を設けることで、効果的に冷却性能を
向上できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１に第１の実施形態における回
転電機のロータ１の構造図を示す。円柱形状のロータ１
は、図示しないステータコイルに電流を流すことにより
生じる磁界と、ロータ１に設置する永久磁石５による磁
界との相互作用によりロータ軸３を中心に回転する回転
子である。ロータ１の回転部となり、ロータ軸３の外周
に嵌合する円筒形状のロータコア２には、永久磁石５を
設置するための永久磁石挿入孔４を形成する。永久磁石
挿入孔４はロータ１の周方向に均等に、且つ、永久磁石
５の横断面より大きな空隙となるように形成する。永久
磁石挿入孔４には、冷媒を供給するための冷媒通路７ａ
を確保する冷媒通路形成部材６を接着した永久磁石５を
ロータ１に対し相対的に静止するように挿入する。

【００１９】永久磁石５は、磁界により永久磁石５内部
に発生する渦電流の影響で発熱する。そこで、冷却する
ための冷媒通路７ａを、ロータ１の軸方向全領域に渡っ
て形成する。

【００２０】次に、永久磁石挿入孔４に挿入する永久磁
石５と、その周辺に形成した冷媒通路７ａの構造を図
２、３に示す。図２は横断面を示し、上方をロータ１の
外周側、下方を内周側とし、上下方向を永久磁石５の中
心を通るロータ１の径方向、左右方向を周方向とする。
図３は、ロータ１の軸方向からある角度を持った方向か
ら見た構成図である。

【００２１】冷媒通路形成部材６は断面が略コの字形状
に形成される非磁性体の薄板部材で、その開口部をロー
タ１の外周側に設置する。冷媒通路形成部材６は、左側
の短片部を左片部６ａ、右側の短片部を右片部６ｂ、長
辺部を底辺部６ｃとする。各短片部６ａ、６ｂは底辺部
（長辺部）６ｃの両端から垂直に起立し、その内部に永
久磁石５を配置した状態でロータコア２の永久磁石挿入
孔４に入り、且つ、接着することができる大きさに形成
する。

【００２２】冷媒通路形成部材６には、永久磁石５の内
側に所定幅の冷媒通路７ａを形成する。永久磁石５と冷
媒通路７ａの横断面はともに長方形に形成し、これら２
つの横断面の合計が、冷媒通路形成部材６により形成さ
れたコの字形状の内側の断面積を等しくなるように形成
する。永久磁石５の短辺はそれぞれ冷媒通路形成部材８
の左片部６ａ、右片部６ｂに接着剤で固着する。

【００２３】永久磁石５の下面（内周側の面）は底辺部
６ｃと平行に形成し、それに隣接した一定形状の空隙を
冷媒通路７ａとし、冷媒を供給する。これにより、永久
磁石５と冷媒が直接接触するので、高い冷却効果を得る
ことができる。

【００２４】このように形成した、冷媒通路形成部材
６、永久磁石５および冷媒通路７ａの周囲を、例えば接
着剤などによる接着層８により永久磁石挿入孔４に固着
する。これにより、ロータコア２（永久磁石挿入孔４）
に対し永久磁石５を固定することができ、遠心力の変化
による永久磁石挿入孔４の内壁との衝突を防ぐことがで
きるので、永久磁石５の耐久性を維持できる。また、冷
媒通路形成部材６と永久磁石５とを固着することによ
り、永久磁石５に面した一定形状の冷媒通路７ａを形成
できるので、冷媒の流量を制御でき、高効率の冷却を安
定して行うことができる。

【００２５】第２の実施形態における永久磁石挿入孔４
内の永久磁石５、冷媒通路７ｂおよび冷媒通路形成部材
６の構成を図４に示す。第２の実施形態は第１の実施形
態において、永久磁石５の横断面における長辺の一辺の
中央部に軸方向に延びる永久磁石５の内部に向かって凸
の窪み５ａを曲面により形成する。この永久磁石５の長
辺に板状の冷媒通路形成部材６を接着し窪み５ａの開口
部をふさぐことにより、これらの間に冷媒通路７ｂを確
保する。このような構造の永久磁石５と冷媒通路７ｂ、
および冷媒通路形成部材６を第１の実施形態と同様に永
久磁石挿入孔４に挿入接着する。このように形成するこ
とで、少ない部材で永久磁石５を固定しつつ、安定した
冷媒の供給が可能な冷媒通路７ｂを確保することができ
る。

【００２６】第３の実施形態における永久磁石挿入孔４
内の永久磁石５、冷媒通路７ｃおよび冷媒通路形成部材
６の構成を図５に示す。第３の実施形態は、第１の実施
形態において、冷媒通路形成部材６の一部分を曲面によ
り形成することにより、冷媒通路７ｃを形成する。

【００２７】横断面が長方形の永久磁石５に対して、そ
の長辺の一辺に冷媒通路形成部材６を接着し、その冷媒
通路形成部材６の長辺方向の中央部に永久磁石５の外部
に向かって凸となる曲面により窪み６ａを設け永久磁石
５との間に冷媒通路７ｃを形成する。このような構造の
永久磁石５と冷媒通路７ｃ、および冷媒通路形成部材６
を第１の実施形態と同様に永久磁石挿入孔４に挿入し、
接着層８を介して接着する。このように形成すること
で、永久磁石５を固定しつつ、冷媒通路７ｃを形成する
ことができる。

【００２８】第４の実施形態における永久磁石挿入孔４
内の永久磁石５、冷媒通路７ｄ、７ｅの構成を図６、７
に示す。図６は横断面を示し、図７はロータ１の軸方向
から、ある角度を持った方向からみた構造を示してい
る。第４の実施形態は第３の実施形態において、複数の
永久磁石片９を積層して、一極の永久磁石５を形成し、
且つ、分割した磁石片９の張り合わせ面にロータ軸方向
に延びる凹部９ａ、９ｂを形成することにより、冷媒通
路７ｄ、７ｅを形成する。

【００２９】磁石の温度が上昇するのは磁石内部に渦電
流が生じているためなので、この渦電流を低減するため
に複数の磁石片９を積層して一極の永久磁石５を形成す
ることにより磁石の温度上昇を抑制することができる。
そこで、永久磁石５の中心を通る径方向に互いに平行な
方向に分割された７つの磁石片９より形成する。また、
渦電流による発熱の大きい、ロータ１の周方向の両端部
でロータ１の外周側に冷媒通路７ｄおよび７ｅを形成す
る。このとき、冷媒通路７ｄおよび７ｅは分割された磁
石片９の張り合わせの面に形成することで、張り合わせ
面に接触する永久磁石片９にロータ軸方向に延びる窪み
を形成するだけで冷媒通路７ｄ、７ｅを形成できる。

【００３０】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るわけではなく、特許請求の範囲に記載した技術的思想
の範囲以内で様々な変更が成し得ることは言うまでもな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態におけるロータの構成図であ
る。

【図２】第１の実施形態における冷媒通路の横断面であ
る。

【図３】第１の実施形態における冷媒通路の構成図であ
る。

【図４】第２の実施形態における冷媒通路の横断面であ
る。

【図５】第３の実施形態における冷媒通路の横断面であ
る。

【図６】第４の実施形態における冷媒通路の横断面であ
る。

【図７】第４の実施形態における冷媒通路の構造図であ
る。

【符号の説明】

１ロータ２ロータコア３ロータ軸４永久磁石挿入孔５永久磁石５ａ永久磁石の窪み６冷媒通路形成部材６ａ左側面部６ｂ右側面部６ｃ下面部７ａ冷媒通路７ｂ冷媒通路７ｃ冷媒通路７ｄ冷媒通路７ｅ冷媒通路８接着層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菊地俊雄神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者金子雄太郎神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内Ｆターム(参考） 5H622 AA06 CA03 CA07 CA10 CB03 PP03 PP10 PP19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロータに永久磁石を取り付けた回転電機に
おいて、前記永久磁石に沿ってロータ軸方向に延びる冷却用の通
路を、前記永久磁石と、永久磁石に接合した板状部材の
接合面間に形成することを特徴とするロータ構造。
【請求項２】前記通路を、断面がコ字状の板状部材に前
記永久磁石を隙間をもって嵌合し、その空隙により形成
する請求項１に記載のロータ構造。
【請求項３】前記通路を、前記永久磁石の外周面に形成
した窪みと、前記窪みと相対する前記板状部材との間に
形成する、または、前記板状部材に形成した窪みと、前
記永久磁石との間に形成する請求項１に記載のロータ構
造。
【請求項４】前記板状の部材は非磁性体の材料で構成す
る請求項１から３のいずれか一つに記載のロータ構造。
【請求項５】ロータに永久磁石を取り付けた回転電機に
おいて、前記永久磁石をロータ軸方向に複数に分割した永久磁石
片を積層して構成し、前記永久磁石に沿ってロータ軸方
向に延びる冷却用の通路を前記永久磁石片の合わせ面に
設けた窪みにより形成することを特徴とするロータ構
造。
【請求項６】前記通路を前記ロータの周方向に関する前
記永久磁石の両端部に、且つ、前記ロータの外周側に形
成する請求項５に記載のロータ構造。