JP2011097784A - 回転電機用ロータ - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石に温度差を生じることなく、且つ、冷媒が滞留することのない、冷媒から受ける回転反力の影響を軽減して冷却することが可能な回転電機用ロータを提供する。
【解決手段】複数の円環板状の部材を積層して形成された円筒状のロータコアＲＣと、当該ロータコアＲＣと一体回転するように固定されたロータ軸体１０と、を有する回転電機用ロータＲは、冷媒が供給されて流通する冷媒流通空間Ｒ１と、ロータ周方向全域に亘って冷媒流通空間Ｒ１に対してロータコアＲＣの内周面を露出してなる冷却内周面ＣＰと、ロータコアＲＣの回転によって発生する、冷却内周面ＣＰに沿った冷媒の流れに対してロータ軸方向へ向かう成分を付与するように流れ方向を規制する流れ方向規制部材１１と、冷媒流通空間Ｒ１からロータ径方向の外側へ向けて冷媒を排出する冷媒排出口１２と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の円環板状の部材を積層して形成された円筒状のロータコアと、当該ロータコアと一体回転するように固定されたロータ軸体と、を有する回転電機用ロータに関する。

従来、様々な機器に亘って駆動用の動力源の一つとして回転電機が用いられている。このような回転電機は、一般的にコイルを有するステータと永久磁石を有するロータとを備えて構成される。また、回転電機は被駆動側の機器から大きな出力が要求されることが多々あることから、回転電機の各部、特にコイルや永久磁石からの発熱量が大きくなってしまう。このような発熱の原因の一つとして銅損や鉄損が挙げられる。

銅損はコイルに電流を流した場合に当該電流の大小に拘らず常に発生する損失であり、コイルに流れる電流の２乗に比例して増加する。一方、鉄損はヒステリシス損とうず電流損とからなり、磁性材料を交番磁界の中においた際に発生する損失である。ヒステリシス損は鉄心の磁区が交番磁界によって磁界の向きを変える時に発生する損失であり、うず電流損は導体の内部において磁束が変化しているところで発生するうず電流に起因する損失である。これらの損失が熱エネルギー、即ちジュール熱として発散されるため、回転電機のコイルや永久磁石が発熱することとなる。

このような発熱が過度に進行し、永久磁石がキュリー温度に達すると磁性体として機能しなくなることが知られている。このため、回転電機には適切に永久磁石を冷却することが可能な冷却手段を備えているものがある。この種の冷却手段として、例えば下記に出典を示す特許文献１に記載のものがある。

特許文献１に開示される回転電機は、冷媒を流通させる冷却路が形成された回転シャフトと、当該回転シャフトに固設された筒状のロータコアを有するロータと、当該ロータの周囲を囲むように配置されたステータコア及び当該ステータコアに巻き回されたコイルを含むステータとを備えて構成される。冷却路は回転シャフトの周面上に螺旋状に形成された溝部とロータコアの内周面とにより形成される。この冷却路に冷媒を流通させることによりロータコアを内周面から冷却し、ロータコアに備えられる永久磁石と回転シャフトとを冷却する。また、この冷却路に流通された冷媒をロータの径方向外側に排出する開口部が設けられる。開口部から排出された冷媒は、ステータコアの軸方向端面に位置するコイルのコイルエンドに対して吹き付けられる。これによりコイルエンドも冷却される。

特開２００９−８１９５３号公報

特許文献１に開示されるように冷却路を回転シャフトに対して螺旋状に形成すると、冷媒の流動方向が回転シャフトの回転方向に影響を受け易く、軸方向両端の側に達する冷媒の量が均一にならない可能性がある。このため、ロータに備えられる永久磁石は回転シャフトの軸方向に沿って温度差が発生するおそれがある。また、回転シャフトの軸方向両端の側に達する冷媒の量が均一にならない場合には、コイルエンドの夫々の端部に吹き付けられる冷媒の量も等しくならないため、コイルエンドにおいても当該コイルエンドの軸方向端部毎に温度差が発生するおそれがある。

また、ロータコアと冷却路との境界面が螺旋状で形成されているため、永久磁石の熱量が大きい場合には、特に回転シャフトの周面上において互いに隣り合う冷却路の間に位置する部位あっては十分に冷却できない可能性がある。また、ロータコアの回転速度の変化によっては、螺旋状の冷却路内で冷媒が滞留してしまい、係る場合には確実にロータコアを冷却することができなくなってしまう場合がある。更に、螺旋状の溝部では回転シャフトが冷媒の回転反力を受け易く、冷媒の移動に伴って回転シャフトに働く運動エネルギーが消費されてしまう。すなわち、回転電機により発生した運動エネルギーの一部が、冷媒を回転させるために消費されることになるため、エネルギー効率が悪化する可能性がある。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、永久磁石に温度差を生じることなく、且つ、冷媒が滞留することのない、冷媒から受ける回転反力の影響を軽減して冷却することが可能な回転電機用ロータを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る回転電機用ロータの特徴構成は、複数の円環板状の部材を積層して形成された円筒状のロータコアと、当該ロータコアと一体回転するように固定されたロータ軸体と、を有し、前記ロータコアの径方向内側に設けられ、冷媒が供給されて流通する冷媒流通空間と、ロータ軸方向における少なくとも一部の領域に設けられ、ロータ周方向全域に亘って前記冷媒流通空間に対して前記ロータコアの内周面を露出してなる冷却内周面と、前記ロータコアの回転によって発生する、前記冷却内周面に沿った冷媒の流れに対してロータ軸方向へ向かう成分を付与するように流れ方向を規制する流れ方向規制部材と、前記冷媒流通空間のロータ軸方向端部に設けられ、前記冷媒流通空間からロータ径方向の外側へ向けて冷媒を排出する冷媒排出口と、を有する点にある。

このような特徴構成とすれば、冷媒を供給することでロータ周方向全域に亘ってロータコアの内周面を直接冷却することができるので、回転電機用ロータを内周面から均一に冷却することが可能となる。したがって、例えば回転電機用ロータに永久磁石がロータ周方向に沿って複数備えられる場合に、それらの永久磁石毎に温度差が生じることなく適切に冷却することが可能となる。また、ロータ周方向全域に亘ってロータコアの内周面が露出した冷却内周面が形成されているので、冷媒が冷却内周面に沿って回転電機用ロータに対して周方向に相対移動することが容易となっている。よって、回転電機用ロータの回転速度が変化する際の慣性により回転電機用ロータが冷媒から受ける回転反力を軽減し、回転電機が冷媒を回転させるために用いられる運動エネルギーを少なく抑えることができる。更に、前記のような冷却内周面に沿った冷媒の流れに対してロータ軸方向へ向かう成分を付与するように流れ方向を規制する流れ方向規制部材が設けられているので、冷媒がロータ軸方向に移動せずに滞留することを抑制し、冷媒をロータ軸方向に積極的に流すことができる。冷媒流通空間のロータ軸方向端部には冷媒排出口が設けられているので、ロータ軸方向に流れた冷媒は冷媒排出口から排出される。したがって、冷媒流通空間に供給された冷媒を積極的に冷媒排出口へ向けて流し、冷媒流通空間を良好に流通させることができる。すなわち、この特徴構成によれば、回転電機用ロータが冷媒から受ける回転反力を軽減して回転電機のエネルギー効率を高めることができると共に、冷媒の流通を促進して冷却効率を高めることができる。

また、前記流れ方向規制部材は、前記冷却内周面に沿って当該冷却内周面から立ち上がるように設けられた流れ方向規制面を備え、当該流れ方向規制面はロータ周方向に対してロータ軸方向に傾斜した傾斜面を有すると好適である。

このような構成とすれば、ロータコアの回転によって生じる冷却内周面に沿った周方向の冷媒の流れに対して、流れ方向規制面の傾斜面によってロータ軸方向へ向かう成分を付与することができる。これにより、冷媒をロータ軸方向へ向けて適切に流すことができる。また、この際、流れ方向規制面の傾斜面によって冷媒の流れに対してロータ軸方向へ向かう成分を付与するので、流れ方向規制部材を設けたことによって回転電機用ロータが冷媒から受ける回転反力が大きくなることを抑制できる。

また、前記冷却内周面の所定位置に冷媒を供給する冷媒供給口が備えられ、前記流れ方向規制部材は、少なくとも前記冷媒供給口からロータ周方向に向かう流れに対してロータ軸方向端部へ向かう成分を付与するように流れ方向を規制すると好適である。

このような構成とすれば、冷媒供給口から供給された冷媒の流れに対して、直ちにロータ軸方向へ向かう成分を付与することができる。したがって、冷媒がロータ軸方向に移動せずに滞留することを抑制し、冷媒のほとんどをロータ軸方向に流すことができる。

また、前記流れ方向規制部材は、前記冷媒供給口に対してロータ周方向の少なくとも一方側に設けられ、前記冷媒供給口からロータ周方向に離れるにしたがってロータ軸方向両側へ向かって広がるＶ字状の傾斜面を有する流れ方向規制面を備えていると好適である。

このような構成とすれば、冷媒供給口からロータ周方向に離れるにしたがって、ロータ軸方向両側へ向かう冷媒の流れを形成することが可能となる。

また、前記ロータ軸体は、前記ロータコアの内周面により囲まれる内周空間を貫通する貫通軸体部を有し、前記ロータコアの内周面と前記貫通軸体部の外周面との間に前記冷媒流通空間が形成され、前記流れ方向規制部材は、前記貫通軸体部の外周面に一体的に設けられると共に、前記ロータコアの内周面に接するように形成されていると好適である。

このような構成とすれば、ロータコアの内周面と貫通軸体部の外周面との間に冷媒流通空間が形成されているので、回転電機用ロータの回転速度に拘らず、ロータコアの内周面に冷媒を供給しておくことができる。したがって、冷媒が供給されている間は、ロータコアを適切に冷却することが可能となる。また、流れ方向規制部材が貫通軸体部の外周面に一体的に設けられると共に、ロータコアの内周面に接するように形成されているので、流れ方向規制部材を容易かつ適切に配置することができると共に、当該流れ方向規制部材を介してロータ軸体によりロータコアの内周面を径方向に支持することができる。このようにロータコアの内周面を径方向に支持することにより、ロータコアの強度を確保することが容易となる。

また、前記ロータ軸体は、前記ロータコアの内周面により囲まれる内周空間を貫通する貫通軸体部を有し、前記ロータコアの内周面と前記貫通軸体部の外周面との間に前記冷媒流通空間が形成され、前記貫通軸体部は、径方向内側に冷媒供給路を有すると共に、径方向に貫通して前記冷媒供給路と前記冷媒流通空間とを連通させる連通路を有し、前記連通路における前記貫通軸体部の外周面側の開口部が前記冷媒供給口とされると好適である。

このような構成とすれば、冷媒をロータコアの冷却内周面の所定位置に供給することが可能となる。したがって、ロータコアの冷却内周面に適切に冷媒を供給し、回転電機用ロータを冷却することができる。

また、前記冷媒排出口が、前記ロータコアの径方向外側に配設されるステータのコイルエンド部に向けて前記冷媒を噴射する噴射孔とされていると好適である。

このような構成とすれば、回転電機用ロータを冷却した後の冷媒を利用して、更にステータのコイルエンド部を冷却することが可能となる。したがって、回転電機全体を効率良く冷却することが可能となる。

回転電機の側方断面を示す図である。 ロータの分解斜視図である。 ロータ軸体に流れ方向規制部材を備えた場合の例を示す図である。 ロータコアの内周面に流れ方向規制部材を備えた場合の例を示す図である。 その他の実施形態に係る流れ方向規制部材について示す図である。

以下、本発明に係る回転電機用ロータＲ（以下「ロータＲ」とする）に関して説明する。詳細は後述するが、本ロータＲは、冷却液（本発明に係る「冷媒」に相当）がロータコアＲＣの内周面の周方向全域に亘って接する状態とすることにより、ロータコアＲＣの内周面を直接冷却すると共に、ロータコアＲＣの内周面に接する状態とされた冷媒がロータ軸方向に移動せずに滞留することを抑制することが可能なように構成されている。なお、この冷却液は一般的な冷却オイルを用いると好適であるが、これに限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係るロータＲが配設される回転電機Ｍの側方断面図である。図１に示されるように、回転電機Ｍはケース本体ＭＣ１と当該ケース本体ＭＣ１の開口部を覆うカバーＭＣ２とで形成される空間内に、ステータＳとロータＲとが収納されるように構成され、ステータＳはケース本体ＭＣ１に固定される。なお、ケース本体ＭＣ１及びカバーＭＣ２は、回転電機Ｍを収納するケースに相当するため、以降の説明においては、ケース本体ＭＣ１及びカバーＭＣ２のいずれかを区別をする必要がない場合には、共にケースＭＣ１、ＭＣ２として説明する。

回転電機Ｍは、当該回転電機Ｍが発生する駆動力（回転動力）を回転電機Ｍの外部に出力することが可能である。このような場合には回転電機Ｍは電動機として機能する。また、回転電機Ｍに外部から駆動力（回転動力）を伝達することにより、当該回転電機Ｍが発電を行う発電機として機能することも可能である。本実施形態では回転電機Ｍが電動機として機能している場合の例を用いて説明する。

電動機として機能する回転電機Ｍは、コイルＣと永久磁石ＰＭ（図２参照）との電磁作用により回転動力を取得する。この回転動力の取得は公知技術であるため説明は省略する。本実施形態においては、コイルＣはステータＳに備えられ、永久磁石ＰＭはロータＲに備えられるものとして説明する。

ロータＲは、複数の円環板状の部材を積層して形成された円筒状のロータコアＲＣと、当該ロータコアＲＣと一体回転するように固定されたロータ軸体１０と、を有して構成される。円環板状とはその外周が円形であり、且つその中心部が前記円形と同じ軸心とする前記円形よりも小さい円形の開口でくり抜かれたリング状（ドーナツ状）の板が相当する。円環板状の部材は所定の厚さ（例えば数ｍｍ）のコア材（鋼板）をこのようなリング状で打ち抜いて（打ち抜き加工により）形成される。円筒状のロータコアＲＣは、打ち抜き加工により形成された同一形状の複数の円環板状の部材を積層して形成される。円環板状の部材を積層する際には、夫々の部材の軸心が一致するように積層される。したがって、ロータコアＲＣは、その径方向中心部にロータ軸心と同心の円形断面の貫通孔２０（図２参照）を有する円筒状で形成される。

ロータ軸体１０は、ロータコアＲＣの内周面により囲まれる内周空間を貫通する貫通軸体部１０ａを有して構成される。上述のようにロータコアＲＣは貫通孔２０を有して形成される。この貫通孔２０が、ロータコアＲＣの内周面により囲まれる内周空間に相当する。貫通軸体部１０ａは、この貫通孔２０を貫通して配設され、特に本実施形態においては所謂ロータ軸として機能する。

貫通軸体部１０ａは、径方向内側に冷媒供給路３１を有すると共に、径方向に貫通して冷媒供給路３１と冷媒流通空間Ｒ１とを連通させる連通路Ｒ２を有する。冷媒供給路３１は、貫通軸体部１０ａのロータ軸方向中心部に形成された空間である。この空間は貫通軸体部１０ａの軸心と同心の円柱状に形成されると好適である。冷媒供給路３１には、回転軸Ａの軸中心部に形成された冷媒流通路Ａ１から冷却液が供給される。冷媒供給路３１に供給された冷却液は、ロータコアＲＣの回転に応じて生じる遠心力により、連通路Ｒ２を介して冷媒流通空間Ｒ１に流通される。当該連通路Ｒ２における貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰ側の開口部が冷媒供給口Ｒ３となる。したがって、冷媒供給口Ｒ３は、冷却内周面ＣＰの所定位置に冷却液を供給することが可能となる。

このようなロータコアＲＣとロータ軸体１０とを有するロータＲは、冷媒流通空間Ｒ１、冷却内周面ＣＰ、流れ方向規制部材１１、冷媒排出口１２を備えて構成される。また、ロータＲは、冷媒供給路３１、連通路Ｒ２、冷媒供給口Ｒ３も備えて構成される。冷媒流通空間Ｒ１は、ロータコアＲＣの径方向内側に設けられ、冷却液が供給され流通される。上述のようにロータコアＲＣは径方向中心部にロータ軸方向に沿った貫通孔２０を有する円筒状で形成される。冷媒流通空間Ｒ１は、貫通孔２０の内周面、即ちロータコアＲＣの内周面（後述する冷却内周面ＣＰ）と貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰとが対向する間に形成される空間である。この冷媒流通空間Ｒ１には、後述する回転軸Ａの軸中心部に形成された冷媒流通路Ａ１から供給される冷却液が流通される。

冷却内周面ＣＰは、ロータ軸方向における少なくとも一部の領域に設けられ、ロータ周方向全域に亘って冷媒流通空間Ｒ１に対してロータコアＲＣの内周面を露出してなる面である。冷却内周面ＣＰは、ロータコアＲＣの径方向内側の内周面が露出される領域のロータコアＲＣの内周面（貫通孔２０の内周面）が相当する。本実施形態では、流れ方向規制部材１１が接する領域を除くロータコアＲＣの内周面の全体が冷媒流通空間Ｒ１に対して露出した冷却内周面ＣＰとされている。

そして、本実施形態に係る冷却内周面ＣＰは、図１に示されるように流れ方向規制部材１１が設けられる部分を除いて、ロータ周方向の全域に亘ってロータコアＲＣの内周面を露出させる。このため、冷媒流通空間Ｒ１内の冷却液がロータＲに対して周方向に相対移動し易くなるので、ロータＲの回転速度が変化する際の慣性により当該ロータＲが冷却液から受ける回転反力を軽減することができる。したがって、回転電機が冷媒を回転させるために用いられる運動エネルギーを少なく抑えることができるので、回転電機のエネルギー効率を高めることが可能となっている。

流れ方向規制部材１１は、ロータコアＲＣの回転によって発生する、冷却内周面ＣＰに沿った冷却液の流れに対してロータ軸方向へ向かう成分を付与するように流れ方向を規制する。上述のように、冷却内周面ＣＰとは、ロータコアＲＣの径方向内側の内周面が露出される領域であり、冷媒流通空間Ｒ１を構成する。当該冷媒流通空間Ｒ１には冷却液が供給され流通される。ロータ軸方向へ向かう成分とは、ロータ軸方向に平行な成分、すなわち円筒状の冷却内周面ＣＰの母線方向の成分である。そして、ロータ軸方向へ向かう成分を付与するように流れ方向を規制するとは、冷却液の流れ方向を表わすベクトルにロータ軸方向の成分を付与し、少なくともロータ軸方向へ冷却液が流れるような流れを形成するという意味である。流れ方向規制部材１１は、ロータコアＲＣの回転によって冷却液を少なくともロータ軸方向へ流すような流れを形成する。したがって、冷媒流通空間Ｒ１に供給された冷却液がロータ軸方向に移動せずに滞留することを抑制し、冷却液を積極的に流通させることができる。

冷媒排出口１２は、冷媒流通空間Ｒ１のロータ軸方向端部に設けられ、冷媒流通空間Ｒ１からロータ径方向の外側に向けて冷却液を排出する。図１に示されるように、冷媒排出口１２は、冷媒流通空間Ｒ１の内部と外部とを連通する孔とされている。ここでは、冷媒排出口１２は、後述するリテーナ４０ａ、４０ｂにおけるロータコア端面との当接部に設けられた切欠状の溝（凹溝）と、ロータコア端面とにより形成される。この冷媒排出口１２はロータ軸方向視において周方向に沿って複数形成される。図２においては、ロータ軸方向視において周方向に４５度毎に形成しているが、もちろん、他の角度毎に形成することも当然に可能である。回転軸Ａの軸中心部に形成された冷媒流通路Ａ１から供給された冷媒流通空間Ｒ１内の冷却液は、ロータＲの回転により生じる遠心力によって冷媒排出口１２から径方向外側に向けて排出される。このように排出される冷却液が、図１において破線６０で示される。

回転軸Ａは、ロータコアＲＣと一体回転可能に支持ベアリングＢＲＧを介して、ケース本体ＭＣ１及びケースＭＣ２に対して回転可能に支持される。この回転軸Ａは、貫通軸体部１０ａの軸方向一方（図１において左側）では貫通軸体部１０ａと一体で形成される。また、回転軸Ａは、貫通軸体部１０ａの軸方向他方（図１において右側）では当該回転軸Ａの軸心が貫通軸体部１０ａの軸心と一致するように、その外周面が貫通軸体部１０ａの内周面に、例えばスプライン嵌合等により嵌合して固定される。本実施形態では、このように他方の回転軸Ａと貫通軸体部１０ａとが嵌合固定されるとして説明するが、特に限定されるものではない。例えば夫々を他の方法により固定することも当然に可能である。また、貫通軸体部１０ａの軸方向両端において回転軸Ａを一体的にで形成することも可能であるし、貫通軸体部１０ａの軸方向両端において回転軸Ａを別体で形成して嵌合により固定することも可能である。

回転軸Ａの軸中心部には、冷媒流通路Ａ１が形成される。そして、冷媒流通路Ａ１には、当該冷媒流通路Ａ１から冷媒供給路３１に冷却液を供給する冷媒供給口Ａ２が形成される。冷媒供給口Ａ２は、一旦、冷媒流通路Ａ１から冷媒供給路３１に供給された冷却液が、冷媒流通路Ａ１へ戻ってくること（冷媒流通路Ａ１への逆流）を適切に防止することが可能なように、その先端が冷媒供給路３１内に突出して形成される。

上述のように、ロータコアＲＣの貫通孔２０には貫通軸体部１０ａが貫通して配設される。貫通孔２０とは上述のようにロータコアＲＣのロータ軸方向中央部に形成される空間である。この空間に貫通軸体部１０ａを貫通させることにより、ロータコアＲＣの内周面と貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰとの間に冷媒流通空間Ｒ１が形成される。このとき、ロータコアＲＣの内周面が、上述の冷却内周面ＣＰに相当する。このように、本ロータＲは、冷却内周面ＣＰと貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰとの間に冷媒流通空間Ｒ１が形成される。

流れ方向規制部材１１は、貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰに一体的に設けられる。本実施形態では、図２に示されるように、流れ方向規制部材１１は貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰに一体的に一定高さで径方向に突出するように設けられる。これにより、流れ方向規制部材１１は貫通軸体部１０ａと一体的に回転することが可能となる。また、流れ方向規制部材１１の径方向高さは、ロータコアＲＣの内周面と貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰとの間の間隔に応じて定められる。本実施形態では、流れ方向規制部材１１の径方向高さは、ロータコアＲＣの内周面と貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰとの間の間隔と一致するように設けられている。したがって、流れ方向規制部材１１はロータコアＲＣの内周面に接するように形成されることになる。

このように、流れ方向規制部材１１が貫通軸体部１０ａの外周面に一体的に設けられると共に、ロータコアＲＣの内周面に接するように形成されているので、流れ方向規制部材１１を容易かつ適切に配置することができる。また、流れ方向規制部材１１を介してロータ軸体１０によりロータコアＲＣの内周面を径方向に支持することができる。したがってロータコアＲＣの内周面を径方向に支持することにより、ロータコアＲＣの強度を確保することが可能となる。

このようなロータＲの構成を示す分解斜視図が図２に示される。ロータコアＲＣには複数の永久磁石ＰＭが配設される。また、ロータコアＲＣのロータ軸中心部には、貫通軸体部１０ａが貫通される。貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰには冷媒供給口Ｒ３が形成される。冷媒供給口Ｒ３の数は特に限定されるものではないが、例えば外周面ＯＰ上に貫通軸体部１０ａのロータ軸方向視において９０度毎に４つ形成すると好適である。

また、貫通軸体部１０ａのロータ軸中心部には、冷媒供給路３１が形成される。この冷媒供給路３１に供給された冷却液が、貫通軸体部１０ａの回転に応じて連通路Ｒ２を介して冷媒供給口Ｒ３から排出されることとなる。このような部材からなるロータＲは、リテーナ４０ａ、４０ｂやナット４１を用いてロータコアＲＣ及び貫通軸体部１０ａの同一の軸心を有するように構成される。なお、図２では、リテーナ４０ａは貫通軸体部１０ａと一体で形成されているように示されるが、これに限定されるものではなく、夫々を別体で形成することも当然に可能である。ここで、冷媒排出口１２は、上述のようにリテーナ４０ａ、４０ｂにおけるロータコア端面に当接する面に設けられた溝（凹溝）とロータコア端面とにより形成されている。

貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰには、流れ方向規制部材１１が形成される。流れ方向規制部材１１は、冷却内周面ＣＰに沿って当該冷却内周面ＣＰから立ち上がるように設けられた流れ方向規制面１３を備えて形成される。冷却内周面ＣＰから立ち上がるように設けられるとは、流れ方向規制面１３冷却内周面ＣＰに交差する向きに設けられていることを示す。本実施形態では、流れ方向規制部材１１が厚みを有することにより、流れ方向規制部材１１の側面に流れ方向規制面１３を形成している。当該流れ方向規制面１３はロータ周方向に対してロータ軸方向に傾斜した傾斜面を有するように形成される。このため、流れ方向規制部材１１は、少なくとも冷媒供給口Ｒ３からロータ周方向に向かう流れに対してロータ軸方向端部へ向かう成分を付与するように流れ方向を規制することが可能となる。また、流れ方向規制面１３は、冷媒供給口Ｒ３に対してロータ周方向の少なくとも一方側に設けられ、冷媒供給口Ｒ３からロータ周方向に離れるにしたがってロータ軸方向両側へ向かって広がるＶ字状の傾斜面から形成される。

本実施形態では、流れ方向規制面１３は、冷媒供給口Ｒ３からロータ周方向一方側へ向かう流れに対するＶ字状の傾斜面と、ロータ周方向他方側へ向かう流れに対するＶ字状の傾斜面とを一体化した、ロータ径方向外側から見た平面視で菱形状の傾斜面を有している。流れ方向規制部材１１は、ロータ径方向外側から見て菱形の平面形状を有し、貫通軸体部１０ａの外周面に沿って湾曲した形状に形成されている。

特に、本実施形態に係る流れ方向規制部材１１は、貫通軸体部１０ａの周方向に沿って隣り合う２つの冷媒供給口Ｒ３の間の領域に形成されると好適である。このように形成した場合には、流れ方向規制部材１１は冷媒供給口Ｒ３の数と同じ数だけ形成される。本実施形態では、冷媒供給口Ｒ３はロータ軸方向視において９０度毎に形成されるとしたので、流れ方向規制部材１１もロータ軸方向視において９０度毎に形成されることとなる。

また、本実施形態では、流れ方向規制部材１１の径方向の厚さを貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰの外径とロータコアＲＣの内周面の内径との差に等しく設定している。これにより、流れ方向規制部材１１がロータコアＲＣを径方向に支持する支持部材として構成されている。

回転軸Ａの軸中心部に形成された冷媒流通路Ａ１から貫通軸体部１０ａのロータ軸中心部に形成された冷媒供給路３１に供給された冷却液は、ロータＲの回転により生じた遠心力によって連通路Ｒ２を介して、冷媒供給口Ｒ３から冷媒流通空間Ｒ１に供給される。冷媒流通空間Ｒ１に供給された冷却液は、上述の流れ方向規制部材１１によりロータ径方向の外側への流れに規制される。

このような流れ方向規制部材１１が図３に示される。図３には理解を容易にするために、貫通軸体部１０ａ、流れ方向規制部材１１、及び冷媒供給口Ｒ３が示され、その他の部材は省略されている。なお、図３（ａ）は貫通軸体部１０ａが回転していない場合の状態を示している。上述のように、流れ方向構成部材１１は、貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰ上に所定の厚さを有して形成される。このため、流れ方向規制部材１１は、貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰから立ち上がる流れ方向規制面１３を有して形成されることとなる。この流れ方向規制面１３は、図３（ａ）に示される流れ方向規制部材１１にあっては、平面視で菱形の４つの辺に対応する４つの面を有してなる。

このような流れ方向規制面１３は、冷媒供給口Ｒ３から離れるにしたがってロータ軸方向両端側へ向かって広がるＶ字状の傾斜面を有し、本実施形態では周方向双方の流れに対応して２つのＶ字の一方を反転してつないだ菱形の傾斜面を有して形成される。以下、図３において中央に示される流れ方向規制部材１１を用いて説明する。流れ方向規制面１３は、上述のように貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰから立ち上がる立上面であり、図３（ａ）において中央に示される流れ方向規制部材１１にあっては、４つの流れ方向規制面１３を有する。ここでは、理解を容易とするために、夫々の流れ方向規制面に符号１３ａ−１３ｄを付して説明する。また、周方向に沿って流れ方向規制部材１１に隣接するように２つの冷媒供給口Ｒ３が備えられる。この２つの冷媒供給口Ｒ３は、夫々符号Ｒ３ａ、Ｒ３ｂを付して示される。

冷媒供給口Ｒ３の側の面とは、冷媒供給口Ｒ３ａを対象とする場合には面１３ａ、面１３ｂが相当する。また、冷媒供給口Ｒ３ｂを対象とする場合には面１３ｃ、面１３ｄが相当する。このような冷媒供給口Ｒ３の側の面により、流れ方向規制部材１１が冷媒供給口Ｒ３から冷媒流通空間Ｒ１に供給された冷却液をロータコアＲＣのロータ軸方向端面の側へ移動するような流れを形成することが可能となる。

図３（ｂ）は、貫通軸体部１０ａが、当該貫通軸体部１０ａの紙面左端側からの軸方向視において、時計方向に回転しつつ加速している場合の冷却液の流れについて示した図である。図３（ｂ）に示されるように、このとき冷媒供給口Ｒ３ｂから供給された冷却液は、貫通軸体部１０ａの外周面に対してロータＲの加速方向とは反対方向となる周方向一方（図３における上方）に相対移動しようとする。よって、面１３ｃ、１３ｄに沿って貫通軸体部１０ａの軸方向端部の側に向かう流れが形成されて移動する。また、冷媒供給口Ｒ３ａから供給された冷却液も貫通軸体部１０ａの軸方向端部の側に向かう流れが形成されて移動される。このような冷却液の流れが、図３（ｂ）において破線で示される。

図３（ｂ）に示されるような状態から回転速度を減速させると、図３（ｃ）に示されるように冷媒供給口Ｒ３ａから供給されていた冷却液は、貫通軸体部１０ａの外周面に対してロータＲの減速方向とは反対方向となる周方向他方（図３における下方）に相対移動しようとする。よって、面１３ａ、１３ｂに沿って貫通軸体部１０ａの軸方向端部の側に向かう流れが形成されて移動する。また、冷媒供給口Ｒ３ｂから供給された冷却液も貫通軸体部１０ａの軸方向端部の側に向かう流れが形成されて移動される。このような冷却液の流れが、図３（ｃ）において破線で示される。このようにして、流れ方向規制部材１１は、貫通軸体部１０ａと冷却液との相対速度に応じて冷却液の流れを変更して貫通軸体部１０ａの軸方向端部の側へ移動させる。もちろん、貫通軸体部１０ａの回転方向が変更された場合であっても同様に貫通軸体部１０ａと冷却液との相対速度に応じて軸方向端部の側に向かう冷却液の流れが形成される。

図１に戻り、流れ方向規制部材１１により流れが規制された冷却液は、冷媒流通空間Ｒ１からロータ径方向の外側へ向けて冷媒排出口１２から排出される。流れが規制された冷却液とは、ロータコアＲＣのロータ軸方向端面の側へ向かう方向に流れが規制され、当該軸心方向端面の側へ移動した冷却液である。このようにロータコアＲＣのロータ軸方向端面の側へ移動した冷却液を排出すべく、冷媒排出口１２はロータコアＲＣのロータ軸方向端面の側に設けられる。これにより、冷媒供給口Ｒ３から冷媒流通空間Ｒ１に供給された冷却液は、ロータコアＲＣの冷却内周面ＣＰに接しながら移動するので適切にロータＲを冷却して流通させることが可能となる。

ステータＳはロータコアＲＣの径方向外側に配設され、ケース本体ＭＣ１に固定されるステータコアＳＣを備えて構成される。このステータコアＳＣに巻かれるコイルＣのコイルエンドＣＥが、ステータコアＳＣの軸方向両端外側に位置される構成となっている。ステータコアＳＣは、円板状の鋼板を多数枚、ロータコアＲＣの軸心方向に沿って積層して構成される。

コイルＣはステータコアＳＣに導線を巻くことにより形成される。このようなコイルＣは、ステータコアＳＣの内周側に設けられ複数のスロット内に挿入されると共に、２つのスロット間をつなぐコイルＣの部分がステータコアＳＣから軸方向両端に突出して形成される。このようなステータコアＳＣから軸方向両端に突出する突出部がコイルエンドＣＥとなる。

上述の冷媒排出口１２は、ステータＳのコイルエンドＣＥに向けて冷却液を噴射する噴射孔として用いられる。すなわち、コイルエンドＣＥに対して、ロータＲの回転によって生じる遠心力により冷媒排出口１２から径方向外側へ向けて冷却液が噴射される。したがって、回転電機Ｍの回転に応じて発熱するコイルＣを適切に冷却することが可能となる。冷媒排出口１２から噴射される冷却液が、図１において破線６０で示される。このようにコイルエンドＣＥに冷却液を噴射することにより、ロータＲ（ロータＲが備える永久磁石ＰＭ）を冷却した冷却液を利用して、更にステータＳ（ステータＳが備えるコイルＣ）を適切に冷却することが可能となる。

このように本ロータＲによれば、冷却液の回転反力を低減しつつ均一にロータＲを冷却し、更にはステータＳを冷却することが可能となる。

〔その他の実施形態〕
（１）上記実施形態では、回転電機Ｍが電動機として用いられた場合の例を示して説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。回転電機Ｍを発電機として用いる場合であっても本発明を適用することは当然に可能である。

（２）上記実施形態では、ロータコアＲＣの冷却内周面ＣＰと貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰとの間に、冷却液が流通される冷媒流通空間Ｒ１が形成されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。貫通軸体部１０ａを備えずに本発明を適用することは当然に可能である。貫通軸体部１０ａを備えずに形成されたロータＲが図４に示される。このようなロータＲにおいては、流れ方向規制部材１１はロータコアＲＣの内周面に配置すると好適である。即ち、流れ方向規制部材１１の流れ方向規制面１３が、ロータコアＲＣの内周面から立ち上がるように配置される。このような構成であっても、冷却液をロータコアＲＣの回転により生じる遠心力により冷却内周面ＣＰに供給し、ロータコアＲＣのロータ軸方向端面の側に冷却液を移動するようにすることは当然に可能である。したがって、ロータＲを適切に冷却すると共に、ロータＲを冷却した冷却液を冷媒排出口１２を介してコイルエンドＣＥに噴射してコイルＣを冷却することも当然に可能である。

なお、冷媒流通路Ａ１から冷媒流通空間Ｒ１に供給される冷却液は、図示はしないが上記実施形態と同様に、冷媒供給口Ａ２に対応する位置に供給しても良いし、冷媒流通路Ａ１から何も介さずに直接供給しても良い。このような構成とすることで、流れ方向規制部材１１により冷却内周面ＣＰに沿った冷却液の流れに対してロータ軸方向へ向かう成分を付与することが可能となる。

（３）上記実施形態では、流れ方向規制部材１１及び冷媒供給口Ｒ３が、ロータコアＲＣのロータ軸方向視において４５度毎に設けられるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。４５度は単なる例示であり、他の間隔で設けることも当然に可能である。

（４）上記実施形態では、流れ方向規制部材１１が、ロータコアＲＣの内周面で貫通軸体部１０ａを支持する支持部材であるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば流れ方向規制部材１１をロータコアＲＣの内周面に設け、当該内周面に設けた流れ方向規制部材１１により貫通軸体部１０ａを支持するよう構成することも当然に可能である。また、上記実施形態では、流れ方向規制部材１１の径方向高さが、ロータコアＲＣの内周面と貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰとの間の間隔と一致するように設けられているとして説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、流れ方向規制部材１１を貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰ及びロータコアＲＣの内周面のいずれに設ける場合であっても、流れ方向規制部材１１の径方向高さがロータコアＲＣの内周面と貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰとの間の間隔より小さく設定し、ロータコアＲＣの内周面又は貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰと隙間を有するように形成することも本発明の好適な実施形態の一つである。

（５）上記実施形態では、流れ方向規制部材１１が図３に示されるように貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰに菱形状で形成されるように示した。また、図４においてはロータコアＲＣの内周面に菱形状で形成されるように示した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、図５に示されるように貫通軸体部１０ａの外周面ＯＰにＶ字状の凸状部で流れ方向規制部材１１を形成することも当然に可能である。このような流れ方向規制部材１１であっても、冷却液に適切にロータ軸方向へ向かう成分を付与することが可能となる。また、図示はしないが、このようなＶ字状の凸状部で形成された流れ方向規制部材１１をロータコアＲＣの内周面に形成することも当然に可能である。更には、このようなＶ字状の凸状部に限らず、Ｕ字形状の凸状部で形成することも可能であるし、曲線形状の凸状部で形成することも当然に可能である。

本発明は、複数の円環板状の部材を積層して形成された円筒状のロータコアと、当該ロータコアと一体回転するように固定されたロータ軸体と、を有するロータを備えた回転電機に利用することが可能である。

１０：ロータ軸体
１０ａ：貫通軸体部
１１：流れ方向規制部材
１３：流れ方向規制面
ＣＥ：コイルエンド
ＣＰ：冷却内周面
ＯＰ：外周面
Ｒ：ロータ（回転電機用ロータ）
Ｒ１：冷媒流通空間
Ｒ２：連通路
Ｒ３：冷媒排出口
ＲＣ：ロータコア
Ｓ：ステータ

Claims (7)

1. 複数の円環板状の部材を積層して形成された円筒状のロータコアと、当該ロータコアと一体回転するように固定されたロータ軸体と、を有する回転電機用ロータであって、
   前記ロータコアの径方向内側に設けられ、冷媒が供給されて流通する冷媒流通空間と、
   ロータ軸方向における少なくとも一部の領域に設けられ、ロータ周方向全域に亘って前記冷媒流通空間に対して前記ロータコアの内周面を露出してなる冷却内周面と、
   前記ロータコアの回転によって発生する、前記冷却内周面に沿った冷媒の流れに対してロータ軸方向へ向かう成分を付与するように流れ方向を規制する流れ方向規制部材と、
   前記冷媒流通空間のロータ軸方向端部に設けられ、前記冷媒流通空間からロータ径方向の外側へ向けて冷媒を排出する冷媒排出口と、
   を有する回転電機用ロータ。
2. 前記流れ方向規制部材は、前記冷却内周面に沿って当該冷却内周面から立ち上がるように設けられた流れ方向規制面を備え、当該流れ方向規制面はロータ周方向に対してロータ軸方向に傾斜した傾斜面を有する請求項１に記載の回転電機用ロータ。
3. 前記冷却内周面の所定位置に冷媒を供給する冷媒供給口が備えられ、
   前記流れ方向規制部材は、少なくとも前記冷媒供給口からロータ周方向に向かう流れに対してロータ軸方向端部へ向かう成分を付与するように流れ方向を規制する請求項１又は２に記載の回転電機用ロータ。
4. 前記流れ方向規制部材は、前記冷媒供給口に対してロータ周方向の少なくとも一方側に設けられ、前記冷媒供給口からロータ周方向に離れるにしたがってロータ軸方向両側へ向かって広がるＶ字状の傾斜面を有する流れ方向規制面を備えている請求項３に記載の回転電機用ロータ。
5. 前記ロータ軸体は、前記ロータコアの内周面により囲まれる内周空間を貫通する貫通軸体部を有し、
   前記ロータコアの内周面と前記貫通軸体部の外周面との間に前記冷媒流通空間が形成され、
   前記流れ方向規制部材は、前記貫通軸体部の外周面に一体的に設けられると共に、前記ロータコアの内周面に接するように形成されている請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機用ロータ。
6. 前記ロータ軸体は、前記ロータコアの内周面により囲まれる内周空間を貫通する貫通軸体部を有し、
   前記ロータコアの内周面と前記貫通軸体部の外周面との間に前記冷媒流通空間が形成され、
   前記貫通軸体部は、径方向内側に冷媒供給路を有すると共に、径方向に貫通して前記冷媒供給路と前記冷媒流通空間とを連通させる連通路を有し、
   前記連通路における前記貫通軸体部の外周面側の開口部が前記冷媒供給口とされる請求項３又は４に記載の回転電機用ロータ。
7. 前記冷媒排出口が、前記ロータコアの径方向外側に配設されるステータのコイルエンド部に向けて前記冷媒を噴射する噴射孔とされている請求項１から６のいずれか一項に記載の回転電機用ロータ。

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