JP2010063253A - ロータ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータにおいて、ロータコアを複数の構成要素を連結することにより構成する場合において、ロータコアの構成要素の連結強度の向上を図れ、かつ、ロータコアを十分に冷却できる構造を、コストの大幅な上昇を招くことなく実現することである。
【解決手段】ロータは、ロータコア２６と、複数の連結部材３２とを備える。ロータコア２６は、らせん状に隣接するように配置した複数の断面円弧形の薄板状のロータ片３４を含む。各連結部材３２は、内部に冷媒流路を有し、互いに隣接する複数ずつのロータ片３４を連結する。
【選択図】図６

Description

本発明は、ロータコアを構成する複数の分割コア要素と、互いに隣接する２個ずつの分割コア要素を連結する複数の連結部材と、を備えるロータに関する。

従来から、特許文献１に記載されたようなリングコア構造が知られている。リングコア構造は、ロータコアであり、第１分割コアプレートを１２個用いて円環状に形成した第１層と、第２分割コアプレートを１２個用いて円環状に形成した複数の第２層と、第３分割コアプレートを１２個用いて円環状に形成した複数の第３層とからなる。各分割コアプレートは扇状であり、第１分割コアプレートは連結孔を成形し、第２分割コアプレートは、第１分割コアプレートの連結孔に嵌る連結部を成形している。第３分割コアプレートは、第２分割コアプレートの連結部と同じ形状で、この連結部に嵌る連結部を成形している。また、第１・第２・第３分割コアプレートを積層した層間に接着剤を用いている。

また、特許文献２には、外周側部分をその周方向に亘って複数の分割体に分割し、隣接する分割体同士、及び、分割体と内周側部分とをそれぞれ接着剤にて接続するロータと、分割体と内周側部分の双方が係合可能なフックを備え、かかるフック同士を係合させながら分割体と内周側部分とを嵌め合わせるロータが記載されている。

また、特許文献３には、複数の電磁鋼板をロータシャフトの回転軸の方向に積層した構造であるロータコアと、ロータコアに挿入される磁石と、エンドプレートとを含むロータが記載されている。エンドプレートは、ロータシャフトの回転軸方向におけるロータコアの一方の端面に配置され、エンドプレートの内周端部は、ロータシャフトの鍔部によってかしめられ、エンドプレートは固定されるとされている。

特開２００６−２２３０２２号公報 特開２００６−２１７７４１号公報 特開２００７−８９２９５号公報

特許文献１に記載されたようなリングコア構造の場合、第１分割コアプレート、第２分割コアプレート及び第３分割コアプレートの層間に接着剤を用いているので、複数の層間に接着剤を塗布する、長時間を要する工程が必要になる。なお、このようなリングコア構造で、接着剤を省略し、連結孔に連結部を嵌めることのみにより複数のコアプレートを連結することも考えられるが、この場合には、特に、高回転化や大トルクに対応するためにリングコアの直径を大きくする場合に、嵌め合い部の強度が不足して、リングコアの回転に伴う遠心力に耐えられず、強度を十分に確保できない可能性がある。

また、従来から、このようなリングコア構造と同様に、ロータコアを軸方向、かつ、周方向に分離した複数の円弧状の分割コア要素を、各分割コア要素の少なくとも一部に設けたかしめ部を用いて連結することも考えられている。ただし、この場合も、高回転化や大トルクに対応するためにロータコアの直径を大きくする場合に、かしめ部の強度が不足して、ロータコアの回転に伴う遠心力に耐えられず、強度を十分に確保できない可能性がある。

また、特許文献２に記載されたロータの場合には、分割体と内周側部分の双方が係合可能なフックを備え、かかるフック同士を係合させながら分割体と内周側部分とを嵌め合わせているが、外力が加わった場合に、フック同士が外れることをより有効に防止する面からは改良の余地がある。

このため、ロータコアを複数の構成要素を連結することにより構成する場合において、接着剤を用いることなく、ロータコアの複数の構成要素の連結強度の向上を図ることが望まれている。特許文献３に記載されたロータは、ロータでないロータシャフトの鍔部により、ロータコアの一方の端面に配置したエンドプレートをかしめており、ロータにより、ロータコアの複数の構成要素の連結強度の向上を図るという、課題を解決する手段は開示されていない。しかも、ロータシャフトに鍔部を形成する作業は、大型の加工装置を必要とするため、ロータの製造コストが上昇する可能性がある。

また、従来から、上記のように、ロータコアを複数の構成要素を連結することにより構成する場合において、ロータコアを十分に冷却するために、複数の構成要素に冷媒を流すことが考えられている。ただし、複数の構成要素に冷媒を流すために、冷媒を流すためだけの別の流路構成部材を新たに設ける場合には、コストが大幅に上昇する可能性がある。

本発明の目的は、ロータにおいて、ロータコアを複数の構成要素を連結することにより構成する場合において、ロータコアの構成要素の連結強度の向上を図れ、かつ、ロータコアを十分に冷却できる構造を、コストの大幅な上昇を招くことなく実現することである。

本発明に係るロータは、ロータコアを構成する複数の分割コア要素と、少なくとも互いに隣接する２個ずつの分割コア要素を連結する複数の連結部材と、を備え、各連結部材は、内部に冷媒流路を有することを特徴とするロータである。なお、複数の分割コア要素は、軸方向に複数積層されるものでも、周方向にずれた位置に複数配置されるものでも、いずれも含まれる。

上記のロータによれば、ロータコアを複数の構成要素である分割コア要素を連結することにより構成する場合において、複数の連結部材により少なくとも２個ずつの分割コア要素を連結するため、ロータコアの構成要素の連結強度の向上を図れる。しかも、連結部材は、内部に冷媒流路を有するため、連結部材と別に新たな冷媒流路構成部材を設けることなく、または少なくして、ロータコアを十分に冷却できる構造を実現できる。このため、ロータコアの構成要素の連結強度の向上を図れ、かつ、ロータコアを十分に冷却できる構造を、コストの大幅な上昇を招くことなく実現できる。

また、本発明に係るロータにおいて、好ましくは、複数の分割コア要素は、複数の薄板状のロータ片であって、複数のロータ片を軸方向に重ね合わせることによりロータ片組を構成し、各連結部材は、ロータ片組を構成する複数のロータ片を連結する。

また、本発明に係るロータにおいて、好ましくは、複数の分割コア要素は、複数の断面円弧形の薄板状のロータ片であって、それぞれ周方向同位置で複数のロータ片を軸方向に重ね合わせることにより周方向にずれて配置された複数のロータ片組を構成し、各連結部材は、周方向同位置に設けられる複数のロータ片を連結するとともに、周方向に隣接する２個ずつのロータ片組を連結し、複数の分割コア要素は、らせん状に連結されている。

また、本発明に係るロータにおいて、好ましくは、各分割コア要素は、厚さ方向の孔部を含み、各連結部材の両端部は、周方向に隣り合う２個ずつのロータ片組の孔部に挿通することにより、２個ずつのロータ片組を連結する。

また、本発明に係るロータにおいて、好ましくは、連結部材は、中空のＵ字形状部分を含む。

また、本発明に係るロータにおいて、好ましくは、連結部材は、Ｕ字形状部分の両端部に、直角に曲げ形成するように設けられた一対の係止腕部を含む。

また、本発明に係るロータにおいて、好ましくは、連結部材は、互いに平行な一対の脚部と、一対の脚部の一端部同士を連結し、一対の脚部に対し直交する方向に伸びる弾性連結部とを含み、冷媒流路は、一対の脚部と弾性連結部とを含む部分の内部に設けられている。

上記のロータによれば、ロータコアの少なくとも片側にエンドプレートを配置しない場合で、ロータコアの周方向複数個所に形成した孔部に永久磁石を軸方向に挿通する場合でも、少なくとも一部の永久磁石の孔部内からの抜け出しを、連結部材の弾性連結部により、より有効に防止できる。また、複数の分割コア要素をらせん状に連結する場合には、らせん方向の端部と、この端部と軸方向に対向するロータコアの他の部分との間に段差が形成されるが、弾性連結部が段差に応じて弾性変形する、すなわち、弾性連結部が分割コア要素の側面に対し傾斜することにより、段差両側に位置する永久磁石及び分割コア要素に十分な軸方向の押圧力を付与しやすくなる。

また、本発明に係るロータにおいて、好ましくは、少なくとも軸方向片側に設けられたエンドプレートを備え、複数のロータ片の少なくとも一部のロータ片は、ロータ片をらせん状に連結した状態で互いに径方向に関して異なる位置に設けられる外径側連結用孔部と内径側連結用孔部とを含み、エンドプレートは、外径側連結用孔部に挿通した連結部材の端部内側と通じるように、内部に設けられて径方向に伸びるエンドプレート側径方向冷媒流路を含み、連結部材の両側部分は、周方向に隣り合う２個のロータ片組の片側のロータ片組の外径側連結用孔部と、他側のロータ片組の内径側連結用孔部とに挿通し、径方向に対し傾斜するように、隣り合う２個のロータ片組同士を連結している。

上記のロータによれば、ロータの回転に伴って、エンドプレート側径方向冷媒流路を流れる冷媒に作用する遠心力に基づいて、連結部材の内部に一定の方向に冷媒を自動的に流すことができる。このため、冷媒を一方向に流すための冷媒ポンプ等の冷媒加圧部を設けることなく、冷媒を冷媒流路に沿って一方向に流すことができる。

本発明に係るロータによれば、ロータコアを複数の構成要素を連結することにより構成する場合において、ロータコアの構成要素の連結強度の向上を図れ、かつ、ロータコアを十分に冷却できる構造を、コストの大幅な上昇を招くことなく実現できる。

［第１の発明の実施の形態］
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態のロータを備える回転電機である電動機を示す略断面図である。図２は、図１からロータ及びロータ軸のみを取り出して示す略断面図である。図３は、（ａ）が図２のロータを構成するロータコアを取り出して一部を省略して示す図であり、（ｂ）が（ａ）を下方から上方に見た図である。図４は、図３のロータコアを構成する１個の分割コア要素であるロータ片を示す図である。図５は、本実施の形態において、帯状鋼板からロータ片を打ち抜き成形する工程を示す図である。図６は、本実施の形態において、複数のロータ片同士をらせん状に連結する場合の一部を、エンドプレートを省略して示す図である。図７は、エンドプレートを設けた状態で示す、図６のＡ−Ａ略断面図である。図８は、（ａ）が本実施の形態のロータを構成する連結部材を、複数のロータ片とエンドプレートとに挿通する前の状態で示す図であり、（ｂ）が（ａ）の連結部材により、複数のロータ片を連結した状態を示す断面図である。

図１に示すように、本実施の形態のロータ１０を備える電動機１２は、ケーシング１４に固定された固定子であるステータ１６と、ステータ１６と所定の空隙を空けて径方向に対向配置され、ステータ１６に対し回転可能なロータ１０とを備える。図１は、ステータ１６とロータ１０とが径方向に対向するように配置された、ラジアル型の電動機１２の例を示している。

ステータ１６は、複数の磁性鋼板を積層することにより構成するステータコア１８と、複数相、例えば３相のステータコイル２０とを備える。ステータコイル２０は、ステータコア１８の周方向複数個所に形成されたティース２２に巻回している。

ロータ１０は、ステータ１６の内側に配置しており、図２に示すように、ロータ軸２４の軸方向中間部外径側に設けられたロータコア２６と、ロータコア２６の軸方向両側にロータコア２６を挟むように設けられ、ロータ軸２４に固定された一対のエンドプレート２８，３０と、複数の連結部材３２とを備える。ロータコア２６は、複数の分割コア要素であるロータ片３４と、周方向複数個所に設けた永久磁石３５とを含む。

すなわち、図３に示すように、複数のロータ片３４をらせん状に隣接するように配置し、図６から図８に示す複数の連結部材３２により複数のロータ片３４の、互いに隣接する複数ずつのロータ片３４を連結することにより、ロータコア２６を構成している。図４に示すように、各ロータ片３４は、磁性鋼板等の磁性金属により造った、断面円弧形の薄板状である。例えば、図５に示すように、複数のロータ片３４は、帯状の電磁鋼板等の磁性鋼板３６を用いて、複数個所を打ち抜き成形することにより造っている。帯状の磁性鋼板３６は、ロータ片３４の打ち抜き成形前の状態で、ロータ片３４の内周側端部の周方向４個所位置となる部分に円形の内径側孔部３８を、厚さ方向に貫通するように形成しており、内径側孔部３８をロータ片３４または帯状の磁性鋼板３６の搬送用として利用可能としている。磁性鋼板３６は、図示しない加工装置において、例えば、図５に矢印で示す方向に搬送する。このような搬送時において、例えば加工装置を構成する図示しない軸部を内径側孔部３８に挿通し、図５の矢印方向に軸部を移動させる。また、後述するように、本実施の形態では、搬送用として利用する４個の内径側孔部３８のうち、最も外側（周方向両端側）に位置する２個の内径側孔部３８を、連結部材３２の挿通用として使用している。

また、図４に示すように、各ロータ片３４は、径方向中間部から外径寄り部分の周方向２個所位置となる部分に、それぞれ２個ずつ、合計４個の断面略矩形の外径側孔部４０を設けている。すなわち、ロータ片３４の周方向２個所位置に、それぞれ外径側となる側に開いた略Ｖ字形となるように２個ずつの外径側孔部４０を形成している。外径側孔部４０は、永久磁石３５（図２、図３）を挿通するために使用する。また、各ロータ片３４の、内周側端部の周方向４個所位置に、上記の内径側孔部３８を厚さ方向に貫通するように設けている。

図３に示すように、複数のロータ片３４は、周方向に隣接するようにらせん状に配置する。例えば、図７に示すように、各ロータ片３４の周方向片側面４２を、厚さ方向側面４４に対し傾斜した仮想平面上に位置させる。この場合には、各ロータ片３４の、ロータコア２６の軸方向一端側（図７の上端側）となる厚さ方向側面４４と、周方向片側面４２とのなす角度αが、９０度よりも小さい角度となる。これに対して、各ロータ片３４の厚さ方向側面４４と、周方向他側面（図７の右側面）とのなす角度は９０度としている。したがって、複数のロータ片３４を周方向に隣接させると、ロータコア２６の周方向片側から他側に向かうにしたがって、ロータ片３４の厚さ方向側面４４がロータコア２６の軸方向（図７の上下方向）に徐々にずれるようになる。また、ロータ片３４は、周方向同位置で複数個が軸方向に積層される、すなわち重ね合わされることにより、周方向にずれた複数個所位置に配置されたロータ片組４６を構成している。

そして、図３に示すように、複数のロータ片３４をらせん状に隣接するように配置した状態で、周方向同位置に位置する複数の外径側孔部４０にそれぞれ軸方向に挿通させるように、複数の永久磁石３５を設けている。また、この状態で、図６に示すように、周方向同位置に配置した２個ずつのロータ片組４６において、各ロータ片３４の４個の内径側孔部３８のうち、周方向に隣接する２個ずつのロータ片３４同士で最も近い外側に位置する１個ずつの内径側孔部３８に、軸方向に積層した複数のロータ片３４に挿通させるように、連結部材３２の両側部分を挿通している。

図８（ｂ）に示すように、各連結部材３２は、内部がほぼ全長にわたって中空状であり、中空のＵ字形状部分４８と、Ｕ字形状部分４８の両端部に、略直角に曲げ形成するように設けられた一対の係止腕部５０とを含む。各連結部材３２は、内部に冷却油等の冷媒を流す冷媒流路５２を有し、冷媒流路５２の両端を、Ｕ字形状部分４８の両端部であって、ロータコア２６の径方向内側に向く外周面に、それぞれ冷媒入口５４及び冷媒出口５６として開口させている。各係止腕部５０の端面には冷媒流路５２は開口させていない。各連結部材３２は、樹脂や、非磁性材である金属等により造っている。

このような連結部材３２は、図６に示すように、周方向に隣接した２組ずつのロータ片組４６を構成する複数ずつのロータ片３４を連結する。このために、まず、図８（ａ）に示すように、連結部材３２（図８（ｂ））を構成するＵ字形状部分４８の両側部分を、係止腕部５０（図８（ｂ））を形成しない直線状に形成する。次いで、図７、図８（ｂ）に示すように、複数のロータ片３４によりらせん状に配置したものの両側に一対のエンドプレート２８，３０を配置した状態で、エンドプレート２８，３０の周方向複数個所に形成した孔部と、周方向に隣接する２個ずつのロータ片組４６の、互いに最も近い内径側孔部３８とに、連結部材３２のＵ字形状部分４８の両側部分である、直線状部分を挿通させ、一対のエンドプレート２８，３０の片側のエンドプレート３０の外側面から突出したＵ字形状部分４８の端部を、互いに直線状に向かい合うように略直角に曲げ形成して、一対の係止腕部５０を構成している。この状態で、周方向に隣接する２個ずつのロータ片組４６は、それぞれ１個ずつの連結部材３２により、周方向に隣接した状態で連結される。また、各ロータ片組４６を構成する周方向同位置に設けられる複数のロータ片３４は、一対のエンドプレート２８，３０とともに、Ｕ字形状部分４８の中間部と係止腕部５０とにより両側から挟持され、各連結部材３２により、互いに隣接した状態で連結される。この結果、複数のロータ片３４は、らせん状に連結される。

また、図２に示すように、一対のエンドプレート２８，３０の片側のエンドプレート２８の内径寄り部分の周方向複数個所に、径方向に伸びる第１流路要素５８と第２流路要素６０とを周方向に関して交互に設けている。第１流路要素５８は、連結部材３２の冷媒入口５４（図８（ａ）（ｂ））に通じさせ、第２流路要素６０は、連結部材３２の冷媒出口５６（図８（ａ）（ｂ））に通じさせている。また、各流路要素５８，６０の内径側端部は、片側のエンドプレート２８の内周面に開口させている。

このように構成するロータ１０は、図２に示すように、ロータ軸２４の外径側に固定する。また、図１に示すように、ケーシング１４にロータ軸２４を、回転可能に支持する。また、ロータ軸２４に固定したロータ１０と、ロータ１０に対向させるステータ１６と、ケーシング１４とにより構成する電動機１２と、冷却油等の冷媒を流す冷媒循環路６２と冷媒循環路６２に設けた冷媒ポンプ６４と、熱交換部６６とにより、電動機冷却システム６８を構成している。

また、図２に示すように、ロータ軸２４の内部に入口流路７０を形成している。入口流路７０は、ロータ軸２４の中心部において、軸方向に伸びる軸方向部分７２と、軸方向部分７２の奥端部の周方向複数個所から径方向に伸びるように連結された複数の径方向部分７４とを有する。軸方向部分７２の一端は、ロータ軸２４の一端面（図１、図２の右端面）に開口させている。また、複数の径方向部分７４の外径側端部は、片側のエンドプレート２８に設けた第１流路要素５８の内径側端部に接続している。

これに対して、ロータ軸２４の内部で、入口流路７０と反対側に出口流路７６を形成している。出口流路７６は、ロータ軸２４の中心部において、軸方向に伸びる第２軸方向部分７８と、第２軸方向部分７８の奥端部の周方向複数個所から径方向に伸びるように連結された複数の第２径方向部分８０とを有する。第２軸方向部分７８の一端は、ロータ軸２４の他端面（図１、図２の左端面）に開口させている。また、複数の第２径方向部分８０の外径側端部は、片側のエンドプレート２８に設けた第２流路要素６０の内径側端部に接続している。

熱交換部６６は、例えば、オイルパンや、外気と冷媒とを熱交換させる熱交換器等である。冷媒ポンプ６４から吐出された冷媒は、冷媒循環路６２を流れ、ロータ軸２４に設けた入口流路７０の一端に供給されるようにしている。例えば、冷媒循環路６２を構成する管の端部外周部と入口流路７０の内周部との間にゴムリングやシールリング等の、互いに摺接可能な摺接部を設ける。入口流路７０を流れた冷媒は、第１流路要素５８を介して、複数の連結部材３２に送られた後、各連結部材３２の冷媒流路５２を流れる。冷媒流路５２を流れた冷媒は、第２流路要素６０を介して、出口流路７６を流れた後、冷媒循環路６２に送られるようにしている。例えば、冷媒循環路６２を構成する管の端部外周部と出口流路７６の内周部との間にゴムリングやシールリング等の、互いに摺接可能な摺接部を設ける。また、冷媒循環路６２に送られた冷媒は、熱交換部６６で冷却された後、冷媒ポンプ６４に戻されるようにしている。

このように構成する本実施の形態のロータ１０によれば、ロータコア２６を複数の構成要素であるロータ片３４を連結することにより構成する場合において、複数の連結部材３２により複数ずつのロータ片３４を連結している。このため、ロータコア２６の構成要素の連結強度の向上を図れる。しかも、連結部材３２は、内部に冷媒流路５２を有するため、連結部材３２と別に新たな冷媒流路構成部材を設けることなく、ロータコア２６を十分に冷却できる構造を実現できる。このため、ロータコア２６の構成要素の連結強度の向上を図れ、かつ、ロータコア２６を十分に冷却できる構造を、コストの大幅な上昇を招くことなく実現できる。

なお、本実施の形態において、一対のエンドプレート２８，３０のうち、少なくとも連結部材３２のＵ字形状部分４８の中間部側である、他側のエンドプレート３０、すなわち、第１流路要素５８と第２流路要素とを設けていないエンドプレート３０を省略することもできる。また、本実施の形態では、各ロータ片３４において、永久磁石３５挿通用の４個の外径側孔部４０を設けるとともに、連結部材３２挿通用の４個の内径側孔部３８を設けた場合について説明したが、本実施の形態は、このような構成に限定するものではない。例えば、各ロータ片３４において、永久磁石３５挿通用の外径側孔部４０を２個設けるとともに、連結部材３２挿通用の内径側孔部３８を２個設けて、例えば、図４に示したロータ片３４を、周方向（図４の左右方向）中央部で２分割したような構成とすることもできる。

また、各連結部材３２の両端部に設けた一対の係止腕部５０は、Ｕ字形状部分４８の端部を、互いに直線状に向かい合うように略直角に曲げ形成して構成しているが、本実施の形態は、このような構成に限定するものではない。例えば、一対の係止腕部は、それぞれの端面が互いに逆方向、すなわち離れる方向に向くように設けるものでもよい。また、一対の係止腕部は、互いに同一直線上に配置するものに限定せず、互いに平行に配置することもできる。例えば、本実施の形態で、一対のエンドプレート２８，３０を省略した場合で、互いに平行に設けた一対の係止腕部の径方向内側端部を、ロータ軸２４内部の入口流路７０の径方向部分７４と、出口流路７６の第２径方向部分８０とに、それぞれ直接に接続することもできる。

［第２の発明の実施の形態］
図９は、本発明の第２の実施形態のロータを備える回転電機である電動機を示す略断面図である。図１０は、本実施の形態のロータを構成する１個の連結部材の、一対の係止腕部形成前の状態を示す斜視図である。図１１は、図９のロータを構成するロータコアを取り出して一部を示す図である。

本実施の形態の場合も、上記の第１の実施の形態と同様に、らせん状に隣接するように配置した複数のロータ片３４を連結部材３２ａにより連結している。本実施の形態では、上記の図１に示した第１の実施の形態で設けていた一対のエンドプレート２８，３０のうち、第１流路要素５８と第２流路要素６０とを設けていない他側のエンドプレート３０（図１参照）を省略している。

また、本実施の形態では、連結部材３２ａを構成する途中の部材を、図１０に示すように構成している。すなわち、連結部材３２ａは、互いに平行な一対の脚部８２と、一対の脚部８２の一端部同士を連結し、一対の脚部８２に対し直交する方向に伸びる略Ｕ字形の弾性連結部８４とを含む。また、連結部材３２ａの、一対の脚部８２と弾性連結部８４とを含む部分の内部に、冷媒流路５２を設けている。また、一対の脚部８２の他端寄り部分の、ロータコア２６の径方向内側に向く外周面に、それぞれ冷媒入口５４及び冷媒出口５６を設けている。

図１１に示すように、複数のロータ片３４を、連結部材３２ａにより連結する場合、複数のロータ片３４をらせん状に隣接するように配置した状態で、それぞれ周方向同位置に軸方向に重ね合わされることにより構成し、互いに隣接する２個ずつのロータ片組４６の、各内径側孔部３８のうち、２個ずつのロータ片組４６同士で最も近い位置に設けられる２個の内径側孔部３８に、連結部材３２ａを構成する一対の脚部８２（図９、図１１）を挿通している。また、弾性連結部８４は、複数ずつのロータ片３４の片面と、２個ずつの永久磁石３５の片面とに押し付けている。そしてこの状態で、エンドプレート２８の外側面（図９の右側面）から突出した一対の脚部８２の端部を、互いに直線状に向かい合うように、図１０に矢印で示す方向に、略直角に曲げ形成して、一対の係止腕部５０（図９）を構成する。この状態で、周方向に隣接する２個ずつのロータ片組４６は、それぞれ１個ずつの連結部材３２ａにより、周方向に隣接した状態で連結され、各ロータ片組４６を構成する周方向同位置に設けられる複数のロータ片３４は、エンドプレート２８とともに、弾性連結部８４と係止腕部５０とにより両側から挟持され、各連結部材３２ａにより、互いに隣接した状態で連結される。この結果、複数のロータ片３４は、らせん状に連結される。

このような本実施の形態のロータ１０によれば、本実施の形態のように、ロータコア２６の片側にエンドプレートを配置しない場合で、ロータコア２６の周方向複数個所に形成した外径側孔部４０に永久磁石３５を軸方向に挿通する場合でも、少なくとも一部の永久磁石３５の外径側孔部４０内からの抜け出しを、連結部材３２ａの弾性連結部８４により、より有効に防止できる。また、複数のロータ片３４をらせん状に連結する場合には、らせん方向の端部と、この端部と軸方向に対向するロータコア２６の他の部分との間に段差８６（図１１）が形成されるが、弾性連結部８４が段差８６に応じて弾性変形する、すなわち、弾性連結部８４がロータ片３４の側面に対し、撓んで傾斜することにより、段差８６の両側に位置する永久磁石３５及びロータ片３４に十分な軸方向の押圧力を付与しやすくなる。このため、ロータコア２６の片側（図９の左側）にエンドプレートを設ける必要がなくなる。その他の構成及び作用については、上記の第１の実施の形態と同様であるため、同等部分には同一符号を付して重複する図示及び説明を省略する。

なお、本実施の形態の構成で、ロータコア２６の他側（図９の右側）に設けていたエンドプレート２８を省略し、連結部材３２ａの、ロータコア２６の他側面から突出した一対の脚部８２の端部を、弾性連結部８４と同方向に曲げ変形させ、一対の脚部８２の端部同士を連結するように構成することにより、弾性連結部８４と同様の形状に構成することもできる。この場合、連結部材３２ａの全体形状は略Ｕ字形となる。そして、ロータコア２６の両側の弾性連結部８４により、ロータコア２６を軸方向に抑え付けるとともに、少なくとも一部の永久磁石３５の外径側孔部４０内からの抜け出しを防止できる。この場合、例えば、連結部材３２ａの内径側端部に、連結部材３２ａの内部をロータ軸２４の内部の流路に通じさせるための管等の、流路形成部材を接続することもできる。このように、中空の連結部材により、ロータコアの抑え付けと、磁石の飛散防止との機能を持たせて、連結部材と別に新たな冷媒流路構成部材を設けることなく、または少なくして、ロータコアを十分に冷却できるとともに、エンドプレートを不要とすることもできる。

［第３の発明の実施の形態］
図１２は、本発明の第３の実施形態のロータを構成するロータコアを取り出して一部を示す図である。本実施の形態では、各ロータ片３４ａは、上記の図９から図１１に示した第２の実施の形態のロータを構成する１個のロータ片３４を、周方向中央部で２分割したような形状としている。すなわち、各ロータ片３４ａの外径側に、２個のＶ字形に配置された、永久磁石３５挿通用の外径側孔部４０を設けている。また、各ロータ片３４ａの内周側端部の周方向両端部に、２個の内径側孔部３８を設けている。そして、複数のロータ片３４ａを互いに隣接するようにらせん状に配置した状態で、それぞれ周方向同位置に軸方向に重ね合わされることにより構成し、互いに隣接する２個ずつのロータ片組４６ａの、各内径側孔部３８のうち、２個ずつのロータ片組４６ａ同士で最も近い位置に設けられる２個の内径側孔部３８に、連結部材３２ａの一対の脚部８２（図１０参照）を挿通し、弾性連結部８４を２個ずつのロータ片３４ａの片面と、２個ずつの永久磁石３５の片面とに押し付けている。

このような本実施の形態のロータによれば、すべての、またはほとんどすべての永久磁石３５の片面に連結部材３２ａの弾性連結部８４を押し付けることができ、永久磁石３５の外径側孔部４０内からの抜け出しを弾性連結部８４により、より有効に防止できる。その他の構成及び作用については、上記の第２の実施の形態と同様であるため、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

［第４の発明の実施の形態］
図１３は、本発明の第４の実施形態のロータを備える回転電機である電動機を示す略断面図である。図１４は、図１３のロータを取り出して、一部を省略して図１３の左方から右方に見た部分拡大図である。図１５は、図１３のロータを取り出して、一部を省略して図１３の右方から左方に見た部分拡大図である。図１６は、本実施の形態において、１個の連結部と片側のエンドプレートを接続した状態を示す斜視図である。

図１３に示すように、本実施の形態では、上記の図９から図１１に示した第２の実施の形態において、ロータコア２６の両側に一対のエンドプレート２８，３０を設けている。また、第２の実施の形態で、各ロータ片３４に設けていた４個の内径側孔部３８（図１１参照）の代わりに、図１４に示すように、各ロータ片３４に、１個ずつ合計２個の内径側連結用孔部８８と外径側連結用孔部９０とを、周方向両端部に設けている。すなわち、各ロータ片３４は、複数のロータ片３４をらせん状に配置した状態で互いに径方向に関して異なる位置に設けられる、内径側連結用孔部８８と外径側連結用孔部９０とを含む。各孔部８８，９０は、各ロータ片３４を軸方向に貫通するように設けている。

また、図１３、図１５に示すように、一対のエンドプレート２８，３０の片側のエンドプレート２８は、内部にそれぞれ設けられる、エンドプレート側径方向冷媒流路である、複数の第１流路要素５８ａと、複数の第２流路要素６０とを含む。各第１流路要素５８ａの外周側端部は、ロータコア２６の一端（図１３の右端、図１５の表側端）に位置する各ロータ片３４の外径側連結用孔部９０の開口端とほぼ対向する位置に設けられる。また、各第２流路要素６０の外周側端部は、ロータコア２６の一端に位置する各ロータ片３４の内径側連結用孔部８８の開口端とほぼ対向する位置に設けられる。第１流路要素５８と、第２流路要素６０とは、それぞれ片側のエンドプレート２８の径方向に伸びるように設けられ、周方向に関して交互に配置されている。

また、図１４、図１６に示すように、各連結部材３２ａの両側部分は、周方向に隣り合う２個のロータ片組４６の片側のロータ片組４６の外径側連結用孔部９０と、他側のロータ片組４６の内径側連結用孔部８８とに挿通し、径方向に対し傾斜するように、隣り合う２個のロータ片組４６同士を連結している。この状態で、各第１流路要素５８ａは、外径側連結用孔部９０に挿通した連結部材３２ａを構成する片側の脚部８２の端部内側と、冷媒入口５４（図１０参照）を介して通じさせている。また、各第２流路要素６０は、内径側連結用孔部８８に挿通した連結部材３２ａを構成する他側の脚部８２の端部内側と、冷媒出口５６（図１０参照）を介して通じさせている。

また、図１３に示すように、ロータ軸２４において、入口流路７０を構成する軸方向部分７２と、出口流路７６を構成する第２軸方向部分７８とは、互いに同軸上に設けている。このような構成により、入口流路７０を構成する径方向部分７４と、エンドプレート２８の第１流路要素５８ａとを合わせた部分の全長Ｌ１は、出口流路７６を構成する第２径方向部分８０と、エンドプレート２８の第２流路要素６０とを合わせた部分の全長Ｌ２よりも大きくなる。また、本実施の形態のロータ１０により構成する電動機１２を含む電動機冷却システム６８には、冷媒ポンプ６４（図１、図９参照）は設けていない。このような本実施の形態では、各連結部材３２ａの弾性連結部８４は、周方向に対して傾斜する方向に配置される。

このような本実施の形態によれば、冷媒ポンプ６４等の冷媒加圧部を設けていない場合でも、ロータ１０の回転に伴って、第１流路要素５８ａを流れる冷媒に作用する遠心力に基づいて、各連結部材３２ａの内部に、冷媒を一定の方向、すなわち、冷媒入口５４（図１０参照）から冷媒出口５６（図１０参照）に向けて自動的に流すことができる。このため、冷媒を一方向に流すための冷媒ポンプ６４等の冷媒加圧部を設けることなく、各連結部材３２ａの冷媒流路５２に沿って一方向に冷媒を流すことができる。その他の構成及び作用については、上記の図９から図１１に示した第２の実施の形態と同様であるため、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

なお、本実施の形態で、一対のエンドプレート２８，３０のうち、第１流路要素５８ａ及び第２流路要素６０を設けていない他側のエンドプレート３０を省略することもできる。

また、上記の各実施の形態では、各連結部材３２，３２ａの両端部に一対の係止腕部５０を設けた場合について説明したが、各連結部材３２ａの両側部分を、係止腕部５０を設けない単なる直線状部分とすることもできる。この場合、例えば、直線状部分の端部をエンドプレート２８に形成した厚さ方向の孔部に圧入等により結合固定する。この場合のエンドプレート２８に形成する孔部は、一端がエンドプレート２８の外側面に開口しない凹孔とすることもできる。

［第５の発明の実施の形態］
図１７は、本発明の第５の実施形態のロータを示す斜視図である。本実施の形態の場合、ロータコア２６ａを周方向複数個所に配置した複数の分割コア要素であるロータブロック９２を、複数の連結部材３２により連結することにより構成している。各ロータブロック９２は、断面円弧形の厚板状であり、外径側の周方向４個所に永久磁石３５を挿通するための外径側孔部を軸方向に設けており、内周側端部の周方向２個所に、連結部材３２ａを挿通するための内径側孔部を軸方向に設けている。そして、複数のロータブロック９２を円形に隣接するように配置し、片側にエンドプレート２８を配置した状態で、エンドプレート２８の周方向複数個所に形成した孔部（図示せず）と、周方向に隣接する２個ずつのロータブロック９２の、互いに最も近い内径側孔部とに、連結部材３２のＵ字形状部分４８の両側部分である、直線状部分を挿通させ、エンドプレート２８の外側面から突出したＵ字形状部分４８の端部を、互いに直線状に向かい合うように略直角に曲げ形成して、一対の係止腕部５０（図８（ｂ）参照）を構成している。この状態で、周方向に隣接する２個ずつのロータブロック９２は、それぞれ１個ずつの連結部材３２により、周方向に隣接した状態で連結され、複数のロータブロック９２は、円形に連結される。

このような本実施の形態の場合には、ロータコア２６ａを複数の構成要素であるロータブロック９２を連結することにより構成する場合において、複数の連結部材３２により２個ずつのロータブロック９２を連結している。このため、上記の各実施の形態と同様に、ロータコア２６ａの構成要素の連結強度の向上を図れ、しかも、連結部材３２は、内部に冷媒流路５２（図８（ｂ）参照）を有する。このため、連結部材３２と別に新たな冷媒流路構成部材を設けることなく、ロータコア２６ａを十分に冷却できる構造を実現できる。したがって、ロータコア２６ａの構成要素の連結強度の向上を図れ、かつ、ロータコア２６ａを十分に冷却できる構造を、コストの大幅な上昇を招くことなく実現できる。このような本実施の形態では、各連結部材３２により、ロータコア２６ａを構成する複数の構成要素であるロータブロック９２を連結できる。このように周方向複数個所に配置された、ロータコア２６ａの複数の構成要素同士も、内部に冷媒流路５２を有する連結部材３２により連結できる。その他の構成及び作用については、上記の図１から図８に示した第１の実施の形態と同様である。

［第６の発明の実施の形態］
図１８は、本発明の第６の実施形態のロータにおいて、両側に一対のエンドプレートを結合する前の状態を示す斜視図である。本実施の形態の場合、ロータコア２６ｂを軸方向複数個所に配置した複数の分割コア要素である円板ロータ要素９４を、複数の連結部材９６により連結することにより構成している。各円板ロータ要素９４は、内側にロータ軸２４（図１等参照）挿通用の孔部９８を設けた円形の薄板状であり、外径側の周方向複数個所に永久磁石３５を挿通するための外径側孔部を設けている。また、各円板ロータ要素９４の内周側端部の周方向複数個所に、連結部材９６を挿通するための内径側孔部を厚さ方向に貫通するように設けている。そして、複数の円板ロータ要素９４を軸方向に積層するように配置し、両側に図示しないエンドプレートを配置した状態で、エンドプレートの周方向複数個所に形成した孔部と、軸方向に隣接する２個ずつの円板ロータ要素９４の、対向する内径側孔部とに、連結部材９６を挿通させている。

連結部材９６は、図示のように単なる中空の直線状の部材により構成するもので、内部に冷媒流路１００を設け、冷媒流路１００の両端を連結部材９６の両端に開口させている。エンドプレートと複数の円板ロータ要素９４とに連結部材９６を挿通した状態で、連結部材９６の両端部をそれぞれ径方向に曲げ形成することにより、それぞれ一対の係止腕部を構成する。そして、各係止腕部の両端部をロータ軸２４（図１等参照）の内部に設けた入口側の冷媒流路と、出口側の冷媒流路とに通じさせる。入口側の冷媒流路と出口側の冷媒流路とは、それぞれ冷媒循環路６２（図１等参照）に接続することで、冷媒循環路６２を循環する冷媒が、各連結部材９６の内部を流れるようにする。

このような本実施の形態の場合には、各連結部材９６により、ロータコア２６ｂを構成する複数の構成要素である円板ロータ要素９４を連結できる。このように軸方向複数個所に配置された、ロータコア２６ｂの複数の構成要素同士も、内部に冷媒流路１００を有する連結部材９６により連結できる。その他の構成及び作用については、上記の図１から図８に示した第１の実施の形態と同様である。

本発明の第１の実施形態のロータを備える回転電機である電動機を示す略断面図である。 図１からロータ及びロータ軸のみを取り出して示す略断面図である。 （ａ）が図２のロータを構成するロータコアを取り出して一部を省略して示す図であり、（ｂ）が（ａ）を下方から上方に見た図である。 図３のロータコアを構成する１個の分割コア要素であるロータ片を示す図である。 本発明の第１の実施の形態において、帯状鋼板からロータ片を打ち抜き成形する工程を示す図である。 本発明の第１の実施の形態において、複数のロータ片同士をらせん状に連結する場合の一部を、エンドプレートを省略して示す図である。 エンドプレートを設けた状態で示す、図６のＡ−Ａ略断面図である。 （ａ）が本発明の第１の実施の形態のロータを構成する連結部材を、複数のロータ片とエンドプレートとに挿通する前の状態で示す図であり、（ｂ）が（ａ）の連結部材により、複数のロータ片を連結した状態を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態のロータを備える回転電機である電動機を示す略断面図である。 本発明の第２の実施の形態のロータを構成する１個の連結部材の、一対の係止腕部形成前の状態を示す斜視図である。 図９のロータを構成するロータコアを取り出して一部を示す図である。 本発明の第３の実施形態のロータを構成するロータコアを取り出して一部を示す図である。 本発明の第４の実施形態のロータを備える回転電機である電動機を示す略断面図である。 図１３のロータを取り出して、一部を省略して図１３の左方から右方に見た部分拡大図である。 図１３のロータを取り出して、一部を省略して図１３の右方から左方に見た部分拡大図である。 本発明の第４の実施の形態において、１個の連結部と片側のエンドプレートを接続した状態を示す斜視図である。 本発明の第５の実施形態のロータを示す斜視図である。 本発明の第６の実施形態のロータにおいて、両側に一対のエンドプレートを結合する前の状態を示す斜視図である。

符号の説明

１０ ロータ、１２ 電動機、１４ ケーシング、１６ ステータ、１８ ステータコア、２０ ステータコイル、２２ ティース、２４ ロータ軸、２６，２６ａ，２６ｂ ロータコア、２８，３０ エンドプレート、３２，３２ａ 連結部材、３４，３４ａ ロータ片、３５ 永久磁石、３６ 磁性鋼板、３８ 内径側孔部、４０ 外径側孔部、４２ 周方向片側面、４４ 厚さ方向側面、４６ ロータ片組、４８ Ｕ字形状部分、５０ 係止腕部、５２ 冷媒流路、５４ 冷媒入口、５６ 冷媒出口、５８，５８ａ 第１流路要素、６０ 第２流路要素、６２ 冷媒循環路、６４ 冷媒ポンプ、６６ 熱交換部、６８ 電動機冷却システム、７０ 入口流路、７２ 径方向部分、７４ 軸方向部分、７６ 出口流路、７８ 第２軸方向部分、８０ 第２径方向部分、８２ 脚部、８４ 弾性連結部、８６ 段差、８８ 内径側連結用孔部、９０ 外径側連結用孔部、９２ ロータブロック、９４ 円板ロータ要素、９６ 連結部材、９８ 孔部、１００ 冷媒流路。

Claims (8)

1. ロータコアを構成する複数の分割コア要素と、
   少なくとも互いに隣接する２個ずつの分割コア要素を連結する複数の連結部材と、を備え、
   各連結部材は、内部に冷媒流路を有することを特徴とするロータ。
2. 請求項１に記載のロータにおいて、
   複数の分割コア要素は、複数の薄板状のロータ片であって、複数のロータ片を軸方向に重ね合わせることによりロータ片組を構成し、
   各連結部材は、ロータ片組を構成する複数のロータ片を連結することを特徴とするロータ。
3. 請求項１に記載のロータにおいて、
   複数の分割コア要素は、複数の断面円弧形の薄板状のロータ片であって、それぞれ周方向同位置で複数のロータ片を軸方向に重ね合わせることにより周方向にずれて配置された複数のロータ片組を構成し、
   各連結部材は、周方向同位置に設けられる複数のロータ片を連結するとともに、周方向に隣接する２個ずつのロータ片組を連結し、
   複数の分割コア要素は、らせん状に連結されていることを特徴とするロータ。
4. 請求項３に記載のロータにおいて、
   各分割コア要素は、厚さ方向の孔部を含み、
   各連結部材の両端部は、周方向に隣り合う２個ずつのロータ片組の孔部に挿通することにより、２個ずつのロータ片組を連結することを特徴とするロータ。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１に記載のロータにおいて、
   連結部材は、中空のＵ字形状部分を含むことを特徴とするロータ。
6. 請求項５に記載のロータにおいて、
   連結部材は、Ｕ字形状部分の両端部に、直角に曲げ形成するように設けられた一対の係止腕部を含むことを特徴とするロータ。
7. 請求項１から請求項４のいずれか１に記載のロータにおいて、
   連結部材は、互いに平行な一対の脚部と、一対の脚部の一端部同士を連結し、一対の脚部に対し直交する方向に伸びる弾性連結部とを含み、
   冷媒流路は、一対の脚部と弾性連結部とを含む部分の内部に設けられていることを特徴とするロータ。
8. 請求項３に記載のロータにおいて、
   少なくとも軸方向片側に設けられたエンドプレートを備え、
   複数のロータ片の少なくとも一部のロータ片は、ロータ片をらせん状に連結した状態で互いに径方向に関して異なる位置に設けられる外径側連結用孔部と内径側連結用孔部とを含み、
   エンドプレートは、外径側連結用孔部に挿通した連結部材の端部内側と通じるように、内部に設けられて径方向に伸びるエンドプレート側径方向冷媒流路を含み、
   連結部材の両側部分は、周方向に隣り合う２個のロータ片組の片側のロータ片組の外径側連結用孔部と、他側のロータ片組の内径側連結用孔部とに挿通し、径方向に対し傾斜するように、隣り合う２個のロータ片組同士を連結していることを特徴とするロータ。

Images