JP2019149859A - 磁石冷却構造および回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータの磁石を十分に冷却する。【解決手段】実施形態の磁石冷却構造は、磁石２２を有するロータ４を備え、磁石２２は、ロータ４の軸方向に並ぶ複数の磁石片３０を備え、複数の磁石片３０のそれぞれには、ロータ４の軸方向に開口する孔部４０が設けられ、ロータ４の軸方向から見て複数の孔部４０の少なくとも一つが一方向にずれることにより、ロータ４の軸方向に連続した冷媒通路２８が形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、磁石冷却構造および回転電機に関する。

ハイブリッド自動車や電気自動車等に搭載される回転電機では、コイルに電流が供給されることでステータコアに磁界が形成され、ロータの磁石とステータコアとの間に磁気的な吸引力や反発力が生じる。これにより、ロータがステータに対して回転する。

上述した回転電機では、駆動に伴い発熱すると、性能低下に繋がるおそれがある。そこで、回転電機を冷却するための構成が種々検討されている。例えば、特許文献１には、円環部材の外周面に固定された台座と、台座の径方向外面に固定された磁石と、を備え、台座と磁石との固定部分に、軸方向に開口する軸方向貫通孔を設けた構造が開示されている。特許文献１では、軸方向貫通孔に冷却風を流すことにより磁石を冷却している。

特開２０１３−２０１８５３号公報

しかしながら、ロータの磁石をオイルで冷却する場合、上記の軸方向貫通孔ではオイルが流れにくくなる可能性が高く、ロータの磁石を十分に冷却することが困難となる可能性がある。
そのため、ロータの磁石を十分に冷却する上で改善の余地があった。

そこで本発明は、ロータの磁石を十分に冷却することができる磁石冷却構造および回転電機を提供することを目的とする。

（１）本発明の一態様に係る磁石冷却構造は、磁石（例えば、実施形態における磁石２２）を有するロータ（例えば、実施形態におけるロータ４）を備え、前記磁石は、前記ロータの軸方向に並ぶ複数の磁石片（例えば、実施形態における磁石片３０）を備え、前記複数の磁石片のそれぞれには、前記ロータの軸方向に開口する孔部（例えば、実施形態における孔部４０）が設けられ、前記ロータの軸方向から見て複数の前記孔部の少なくとも一つが一方向（例えば、実施形態におけるロータの回転方向の接線方向成分Ｒ２）にずれることにより、前記ロータの軸方向に連続した冷媒通路（例えば、実施形態における冷媒通路２８）が形成されている。
（２）本発明の一態様において、前記複数の磁石片は、第一の孔（例えば、実施形態における第一の孔４１）を有する第一磁石片（例えば、実施形態における第一磁石片３１）と、第二の孔（例えば、実施形態における第二の孔４２）を有する第二磁石片（例えば、実施形態における第二磁石片３２）と、であり、前記磁石は、前記第一磁石片と前記第二磁石片とを組み合わせて形成されていてもよい。
（３）本発明の一態様において、前記冷媒通路は、複数の前記孔部のそれぞれが前記ロータの回転方向（例えば、実施形態におけるロータの回転方向Ｒ１）にずれることにより、前記ロータの軸方向に連続していてもよい。
（４）本発明の一態様において、前記冷媒通路は、複数の前記孔部のそれぞれが、前記ロータの軸方向の一端部の側ほど前記ロータの回転方向とは反対側に位置するようにずれることにより、前記ロータの軸方向に連続していてもよい。
（５）本発明の一態様において、前記冷媒通路は、複数の前記孔部のそれぞれが前記ロータの径方向にずれることにより、前記ロータの軸方向に連続していてもよい。
（６）本発明の一態様において、前記冷媒通路は、複数の前記孔部のそれぞれが、前記ロータの軸方向の一端部の側ほど前記ロータの径方向の外側に位置するようにずれることにより、前記ロータの軸方向に連続していてもよい。
（７）本発明の一態様において、前記冷媒通路は、複数の前記孔部のそれぞれが、前記ロータの軸方向の一端部の側ほど前記ロータの回転方向とは反対側に位置するようにずれるとともに、前記一端部の側ほど前記ロータの径方向の外側に位置するようにずれることにより、前記ロータの軸方向に連続していてもよい。
（８）本発明の一態様において、前記孔部は、前記磁石片の周面に接して設けられていてもよい。
（９）本発明の一態様に係る回転電機（例えば、実施形態における回転電機１）は、筒状のステータ（例えば、実施形態におけるステータ３）と、前記ステータに対して径方向の内側に配置された上記の磁石冷却構造と、を備える。

上記（１）の態様によれば、ロータの軸方向から見て複数の孔部の少なくとも一つが一方向にずれることにより、ロータの軸方向に連続した冷媒通路が形成されていることで、ロータに供給される冷媒（オイル）を前記一方向に導きつつロータの軸方向に流すことができる。そのため、単にロータの軸方向に開口する軸方向貫通孔を設けた構造と比較して、オイルの流れを促進することができる。したがって、ロータの磁石を十分に冷却することができる。
上記（２）の態様によれば、磁石は、第一の孔を有する第一磁石片と、第二の孔を有する第二磁石片と、を組み合わせて形成されていることで、磁石片の種類を最小限に抑えて磁石の冷媒通路を形成することができる。したがって、簡素な構造でロータの磁石を十分に冷却することができる。
上記（３）の態様によれば、冷媒通路は、複数の孔部のそれぞれがロータの回転方向にずれることにより、ロータの軸方向に連続していることで、ロータに供給される冷媒を前記回転方向に導きつつロータの軸方向に流すことができるため、ロータの磁石を十分に冷却することができる。
上記（４）の態様によれば、冷媒通路は、複数の孔部のそれぞれが、ロータの軸方向の一端部の側ほどロータの回転方向とは反対側に位置するようにずれることにより、ロータの軸方向に連続していることで、ロータに供給される冷媒の慣性（ロータの回転に対して、冷媒がその場にとどまろうとする性質）を利用して冷媒をロータの軸方向に流すことができるため、ロータの磁石を十分に冷却することができる。
上記（５）の態様によれば、冷媒通路は、複数の孔部のそれぞれがロータの径方向にずれることにより、ロータの軸方向に連続していることで、ロータに供給される冷媒を径方向に導きつつロータの軸方向に流すことができるため、ロータの磁石を十分に冷却することができる。
上記（６）の態様によれば、冷媒通路は、複数の孔部のそれぞれが、ロータの軸方向の一端部の側ほどロータの径方向の外側に位置するようにずれることにより、ロータの軸方向に連続していることで、ロータに供給される冷媒の遠心力（ロータの回転により径方向外方に作用する力）を利用して、冷媒を径方向の外側に向けて徐々に導きつつロータの軸方向に流すことができるため、ロータの磁石を十分に冷却することができる。
上記（７）の態様によれば、冷媒通路は、複数の孔部のそれぞれが、ロータの軸方向の一端部の側ほどロータの回転方向とは反対側に位置するようにずれるとともに、ロータの軸方向の一端部の側ほどロータの径方向の外側に位置するようにずれることにより、ロータの軸方向に連続していることで、ロータに供給される冷媒の慣性および遠心力のそれぞれを利用して、冷媒を径方向の外側に向けて徐々に導きつつロータの軸方向に流すことができるため、ロータの磁石を十分に冷却することができる。
上記（８）の態様によれば、孔部が磁石片の周面に接して設けられていることで、孔部が磁石片の内部を貫通して設けられている構造と比較して、孔部を容易に形成することができる。
上記（９）の態様によれば、筒状のステータと、ステータに対して径方向の内側に配置された上記の磁石冷却構造と、を備えることで、ロータの磁石を十分に冷却することができる回転電機を提供することができる。

実施形態に係る回転電機の概略構成図。 実施形態に係るロータを軸方向から見た、図１のＩＩ矢視図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。 図３のＩＶ−ＩＶ断面図。 実施形態に係る磁石片の組合せを示す図。 実施形態に係る冷媒通路の作用説明図。 実施形態の第一変形例に係る磁石片を示す、図４に相当する断面図。 実施形態の第一変形例に係る磁石片の組合せを示す図。 実施形態の第二変形例に係るロータを示す、図２に相当する矢視図。 実施形態の第二変形例に係る磁石片の組合せを示す図。 実施形態の第三変形例に係る磁石片の組合せを示す図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。実施形態においては、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される回転電機（走行用モータ）を挙げて説明する。

＜回転電機＞
図１は、実施形態に係る回転電機１の全体構成を示す概略構成図である。図１は、軸線Ｃを含む仮想平面で切断した断面を含む図である。
図１に示すように、回転電機１は、ケース２、ステータ３、ロータ４、出力シャフト５、および冷媒供給機構（不図示）を備える。

ケース２は、ステータ３およびロータ４を収容する筒状の箱形をなしている。ケース２内には、冷媒（不図示）が収容されている。ステータ３の一部は、ケース２内において、冷媒に浸漬された状態で配置されている。例えば、冷媒としては、トランスミッションの潤滑や動力伝達等に用いられる作動油である、ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）等が用いられる。

出力シャフト５は、ケース２に回転可能に支持されている。図１において符号６は、出力シャフト５を回転可能に支持する軸受を示す。以下、出力シャフト５の軸線Ｃに沿う方向を「軸方向」、軸線Ｃに直交する方向を「径方向」、軸線Ｃ周りの方向を「周方向」とする。

ステータ３は、ステータコア１１と、ステータコア１１に装着されたコイル１２と、を備える。
ステータコア１１は、軸線Ｃと同軸に配置された筒状をなしている。ステータコア１１は、ケース２の内周面に固定されている。例えば、ステータコア１１は、電磁鋼板が軸方向に積層されて構成されている。なお、ステータコア１１は、金属磁性粉末を圧縮成形した、いわゆる圧粉コアであってもよい。

コイル１２は、ステータコア１１に装着されている。コイル１２は、周方向に関して互いに１２０°の位相差をもって配置されたＵ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルを備える。コイル１２は、ステータコア１１のスロット（不図示）に挿通された挿通部１２ａと、ステータコア１１から軸方向に突出したコイルエンド部１２ｂと、を備える。ステータコア１１には、コイル１２に電流が流れることで磁界が発生する。

ロータ４は、ステータ３に対して径方向の内側に、間隔をあけて配置されている。ロータ４は、出力シャフト５に固定されている。ロータ４は、軸線Ｃ回りに出力シャフト５と一体で回転可能に構成されている。ロータ４は、ロータコア２１、磁石２２および端面板２３を備える。実施形態において、磁石２２は永久磁石である。

ロータコア２１は、軸線Ｃと同軸に配置された筒状をなしている。ロータコア２１の径方向内側には、出力シャフト５が圧入固定されている。ロータコア２１は、ステータコア１１と同様に電磁鋼板が軸方向に積層されて構成されていても、圧粉コアであってもよい。

ロータコア２１の外周部には、ロータコア２１を軸方向に貫通する磁石保持孔２５が設けられている。磁石保持孔２５は、周方向に間隔をあけて複数配置されている（図２参照）。各磁石保持孔２５内には、磁石２２が挿入されている。図２の軸方向から見て、磁石２２は、ロータ４の回転方向Ｒ１における接線方向成分Ｒ２（図４参照）に長手を有する矩形をなしている。
ロータコア２１の内周部には、ロータコア２１を軸方向に貫通する不図示の流路（ロータ内部流路）が形成されている。

端面板２３は、ロータコア２１に対して軸方向の両端部に配置されている。端面板２３の径方向内側には、出力シャフト５が圧入固定されている。端面板２３は、ロータコア２１における少なくとも磁石保持孔２５を軸方向の両端側から覆っている。端面板２３は、ロータコア２１の軸方向の外端面に当接している。

＜磁石片３０＞
図３に示すように、磁石２２は、ロータ４の軸方向に並ぶ複数の磁石片３０を備える。図３の断面視で、磁石２２は、軸方向に直線状に延在している。実施形態において、磁石２２は、四つの磁石片３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄに分割されている。各磁石片３０は、軸方向で隣り合う磁石片３０と互いに隣接している。

図３において、符号４ａはロータ４の軸方向の第一端部、符号４ｂはロータ４の軸方向の第二端部をそれぞれ示す。四つの磁石片３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ（以下「分割片」ともいう。）は、ロータ４の軸方向の第一端部４ａから第二端部４ｂに向けて、第一分割片３０Ａ、第二分割片３０Ｂ、第三分割片３０Ｃ、第四分割片３０Ｄの順に並んでいる。

図４において矢印Ｒ２は、ロータ４の回転方向Ｒ１（図３参照）における接線方向成分を示す。図４の断面視で（軸方向から見て）、各磁石片３０の外形は、接線方向成分Ｒ２に長手を有する矩形をなしている。図４の断面視で、軸方向（図４の紙面奥行方向）に並ぶ各磁石片３０の外形は、互いに重なり合っている。

図３に示すように、複数の磁石片３０のそれぞれには、ロータ４の軸方向に開口する孔部４０が設けられている。孔部４０は、磁石片３０の内部を貫通して設けられている。図３の断面視で、各孔部４０は、各磁石片３０において軸方向に直線状に延在している。

図４の断面視で、各孔部４０は、接線方向成分Ｒ２に沿う二辺を有する矩形をなしている。具体的に、図４の断面視で、第一分割片３０Ａの孔部４０Ａ（以下「第一孔部４０Ａ」ともいう。）および第四分割片３０Ｄの孔部４０Ｄ（以下「第四孔部４０Ｄ」ともいう。）のそれぞれは、接線方向成分Ｒ２に短手を有する矩形をなしている。図４の断面視で、第二分割片３０Ｂの孔部４０Ｂ（以下「第二孔部４０Ｂ」ともいう。）および第三分割片３０Ｃの孔部４０Ｃ（以下「第三孔部４０Ｃ」ともいう。）のそれぞれは、接線方向成分Ｒ２に長手を有する矩形をなしている。

図５に示すように、複数の磁石片３０は、第一の孔４１を有する第一磁石片３１と、第二の孔４２を有する第二磁石片３２と、である。磁石２２は、第一磁石片３１と第二磁石片３２とを組み合わせて形成されている。第一の孔４１と第二の孔４２とは、孔形状および配置位置が互いに異なっている。磁石２２は、第一磁石片３１および第二磁石片３２の二種類の磁石片３０を組み合わせて形成されている。

図５において、矢印Ｒ２はロータ４の回転方向Ｒ１（図２参照）における接線方向成分、矢印Ｑ１は径方向に沿う冷媒（オイル）の流れ方向をそれぞれ示す。図５に示すように、四つの分割片３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄは、冷媒の流れ方向Ｑ１において、第一分割片３０Ａ、第二分割片３０Ｂ、第三分割片３０Ｃ、第四分割片３０Ｄの順に並んでいる。

第一分割片３０Ａおよび第四分割片３０Ｄのそれぞれは、第一磁石片３１で構成されている。第一分割片３０Ａおよび第四分割片３０Ｄのそれぞれは、接線方向成分Ｒ２に短手を有する矩形の孔部４０（第一の孔４１）を有する。第一分割片３０Ａと第四分割片３０Ｄとは、互いに同じ孔形状を有するが、孔部４０の配置位置が互いに異なる。第四分割片３０Ｄは、第一分割片３０Ａを構成する第一磁石片３１を、接線方向成分Ｒ２に反転させたものである。

一方、第二分割片３０Ｂおよび第三分割片３０Ｃのそれぞれは、第二磁石片３２で構成されている。第二分割片３０Ｂおよび第三分割片３０Ｃのそれぞれは、接線方向成分Ｒ２に長手を有する矩形の孔部４０（第二の孔４２）を有する。第二分割片３０Ｂと第三分割片３０Ｃとは、互いに同じ孔形状を有するが、孔部４０の配置位置が互いに異なる。第三分割片３０Ｃは、第二分割片３０Ｂを構成する第二磁石片３２を、接線方向成分Ｒ２に反転させたものである。

磁石２２は、二つの第一磁石片３１を接線方向成分Ｒ２に逆組みすることで第一分割片３０Ａおよび第四分割片３０Ｄとし、二つの第二磁石片３２を接線方向成分Ｒ２に逆組みすることで第二分割片３０Ｂおよび第三分割片３０Ｃとすることにより形成されている。冷媒の流れ方向Ｑ１において、磁石２２は、第一磁石片３１で構成された第一分割片３０Ａ、第二磁石片３２で構成された第二分割片３０Ｂ、第二磁石片３２を第二分割片３０Ｂの位置に対して接線方向成分Ｒ２に反転させた第三分割片３０Ｃ、第一磁石片３１を第一分割片３０Ａの位置に対して接線方向成分Ｒ２に反転させた第四分割片３０Ｄの順に組み合わされている。

＜冷媒通路２８＞
図３の断面視で、磁石２２には、ロータ４の軸方向に連続した冷媒通路２８が形成されている。実施形態においては、出力シャフト５に設けたシャフト流路（不図示）を利用して、軸心冷却が行われる。冷媒通路２８には、不図示のシャフト流路およびロータ内部流路を通じてオイル等の冷媒が供給される。

図３の断面視で、複数の孔部４０のそれぞれは、ロータ４の軸方向の第二端部４ｂ（一端部）の側ほどロータ４の径方向の外側に位置するようにずれている。図３において、符号Ｌ１は第一孔部４０Ａの中心線（以下「第一中心線Ｌ１」ともいう。）、符号Ｌ２は第二孔部４０Ｂの中心線（以下「第二中心線Ｌ２」ともいう。）、符号Ｌ３は第三孔部４０Ｃの中心線（以下「第三中心線Ｌ３」ともいう。）、符号Ｌ４は第四孔部４０Ｄの中心線（以下「第四中心線Ｌ４」ともいう。）をそれぞれ示す。

図３の断面視で、第一中心線Ｌ１は、四本の中心線Ｌ１〜Ｌ４のうち最も径方向の内側に位置している。図３の断面視で、第四中心線Ｌ４は、四本の中心線Ｌ１〜Ｌ４のうち最も径方向の外側に位置している。図３の断面視で、第二中心線Ｌ２および第三中心線Ｌ３は、径方向において第一中心線Ｌ１と第四中心線Ｌ４との間に位置している。図３の断面視で、第二中心線Ｌ２と第三中心線Ｌ３とは、径方向において互いに同じ位置にある。

図３の断面視で、冷媒通路２８は、四つの孔部４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄのそれぞれがロータ４の径方向（一方向）にずれることにより、ロータ４の軸方向に連続している。冷媒通路２８は、四つの孔部４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄのそれぞれが、軸方向で第二端部４ｂの側ほどロータ４の径方向の外側に位置するようにずれることにより、ロータ４の軸方向に連続している。冷媒通路２８は、最も径方向の内側に位置する第一孔部４０Ａ、第一孔部４０Ａよりも径方向の外側に位置する第二孔部４０Ｂおよび第三孔部４０Ｃ、最も径方向の外側に位置する第四孔部４０Ｄの三段階にロータ４の径方向にずれることにより、ロータ４の軸方向に連続している。

図４の断面視で、冷媒通路２８は、四つの孔部４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄのそれぞれがロータ４の回転方向Ｒ１（図２参照）の接線方向成分Ｒ２（一方向）にずれることにより、ロータ４の軸方向（図４の紙面奥行方向）に連続している。冷媒通路２８は、四つの孔部４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄのそれぞれが、軸方向で第二端部４ｂの側（図４の紙面奥側）ほどロータ４の回転方向Ｒ１の接線方向成分Ｒ２とは反対側に位置するようにずれることにより、ロータ４の軸方向に連続している。

すなわち、冷媒通路２８は、四つの孔部４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄのそれぞれが、軸方向で第二端部４ｂの側ほどロータ４の回転方向Ｒ１とは反対側に位置するようにずれるとともに、軸方向で第二端部４ｂの側ほどロータ４の径方向の外側に位置するようにずれることにより、ロータ４の軸方向に連続している。

＜作用＞
以下、実施形態の冷媒通路２８の作用について図６等を参照して説明する。
実施形態の冷媒通路２８は、四つの孔部４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄのそれぞれが軸方向で第二端部４ｂの側ほどロータ４の径方向の外側に位置するようにずれていることにより、単にロータの軸方向に直線状に開口する軸方向貫通孔のみを設けた構造と比較して、冷媒をスムーズに流すことができる。

具体的に、実施形態の冷媒通路２８は、複数の孔部４０のそれぞれが、軸方向で第二端部４ｂの側ほどロータ４の径方向の外側に位置するようにずれることにより、ロータ４の軸方向に連続していることで、ロータ４の回転に伴う遠心力（ロータ４の回転により径方向外方に作用する力）によって、ロータ４（冷媒通路２８）に供給される冷媒を、径方向の外側に向けて段階的に導きながら、ロータ４の第二端部４ｂに向けて案内することができる。実施形態においては、冷媒通路２８が軸方向に連続しているため、冷媒を第二端部４ｂに向けてスムーズに向かわせることができる。図６において矢印Ｑ２は、冷媒通路２８における冷媒の流れ方向を示す。

加えて、実施形態の冷媒通路２８は、複数の孔部４０のそれぞれが、軸方向で第二端部４ｂの側ほどロータ４の回転方向Ｒ１とは反対側に位置するようにずれることにより、ロータ４の軸方向に連続していることで（図４参照）、冷媒通路２８に供給される冷媒の慣性（ロータ４の回転に対して、冷媒がその場にとどまろうとする性質）を利用して、冷媒をロータ４の第二端部４ｂに向けて案内することができる。

以上説明したように、上記実施形態の磁石冷却構造は、磁石２２を有するロータ４を備え、磁石２２は、ロータ４の軸方向に並ぶ複数の磁石片３０を備え、複数の磁石片３０のそれぞれには、ロータ４の軸方向に開口する孔部４０が設けられ、ロータ４の軸方向から見て複数の孔部４０のそれぞれが一方向にずれることにより、ロータ４の軸方向に連続した冷媒通路２８が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、ロータ４の軸方向から見て複数の孔部４０のそれぞれが一方向にずれることにより、ロータ４の軸方向に連続した冷媒通路２８が形成されていることで、ロータ４に供給される冷媒（オイル）を前記一方向に導きつつロータ４の軸方向に流すことができる。そのため、単にロータの軸方向に開口する軸方向貫通孔を設けた構造と比較して、オイルの流れを促進することができる。したがって、ロータ４の磁石２２を十分に冷却することができる。

上記実施形態では、磁石２２は、第一の孔４１を有する第一磁石片３１と、第二の孔４２を有する第二磁石片３２と、を組み合わせて形成されていることで、磁石片３０の種類を最小限に抑えて磁石２２の冷媒通路２８を形成することができる。したがって、簡素な構造でロータ４の磁石２２を十分に冷却することができる。

上記実施形態では、冷媒通路２８は、複数の孔部４０のそれぞれがロータ４の回転方向Ｒ１にずれることにより、ロータ４の軸方向に連続していることで、ロータ４に供給される冷媒を前記回転方向Ｒ１に導きつつロータ４の軸方向に流すことができるため、ロータ４の磁石２２を十分に冷却することができる。

上記実施形態では、冷媒通路２８は、複数の孔部４０のそれぞれが、ロータ４の軸方向の一端部の側ほどロータ４の回転方向Ｒ１とは反対側に位置するようにずれることにより、ロータ４の軸方向に連続していることで、ロータ４に供給される冷媒の慣性（ロータ４の回転に対して、冷媒がその場にとどまろうとする性質）を利用して冷媒をロータ４の軸方向に流すことができるため、ロータ４の磁石２２を十分に冷却することができる。

上記実施形態では、冷媒通路２８は、複数の孔部４０のそれぞれがロータ４の径方向にずれることにより、ロータ４の軸方向に連続していることで、ロータ４に供給される冷媒を径方向に導きつつロータ４の軸方向に流すことができるため、ロータ４の磁石２２を十分に冷却することができる。

上記実施形態では、冷媒通路２８は、複数の孔部４０のそれぞれが、ロータ４の軸方向の一端部の側ほどロータ４の径方向の外側に位置するようにずれることにより、ロータ４の軸方向に連続していることで、ロータ４に供給される冷媒の遠心力（ロータ４の回転により径方向外方に作用する力）を利用して、冷媒を径方向の外側に向けて徐々に導きつつロータ４の軸方向に流すことができるため、ロータ４の磁石２２を十分に冷却することができる。

上記実施形態では、冷媒通路２８は、複数の孔部４０のそれぞれが、ロータ４の軸方向の一端部の側ほどロータ４の回転方向Ｒ１とは反対側に位置するようにずれるとともに、ロータ４の軸方向の一端部の側ほどロータ４の径方向の外側に位置するようにずれることにより、ロータ４の軸方向に連続していることで、ロータ４に供給される冷媒の慣性および遠心力のそれぞれを利用して、冷媒を径方向の外側に向けて徐々に導きつつロータ４の軸方向に流すことができるため、ロータ４の磁石２２を十分に冷却することができる。

上記実施形態の回転電機１は、筒状のステータ３と、ステータ３に対して径方向の内側に配置された上記の磁石冷却構造と、を備えることで、ロータ４の磁石２２を十分に冷却することができる回転電機１を提供することができる。

以下、実施形態の変形例について説明する。各変形例において、実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細説明を省略する。

（第一変形例）
上述した実施形態では、孔部４０が磁石片３０の内部を貫通して設けられている構成について説明したが、これに限らない。例えば、図７に示すように、孔部１４０が磁石片１３０の周面に接して設けられていてもよい。本変形例において、孔部１４０は、磁石片１３０の径方向外側面において径方向外方に開口している。すなわち、孔部１４０は、磁石片１３０に設けられた凹部（溝部）である。図７の断面視で、孔部１４０は、磁石片１３０の径方向外側部とロータコア２１の外周部とによって区画されている。

図８に示すように、各分割片は、互いに同じ孔形状を有するが、孔部１４０の配置位置が互いに異なる。本変形例の磁石１２２は、二つの第一磁石片１３１を接線方向成分Ｒ２に逆組みすることで第一分割片１３０Ａおよび第四分割片１３０Ｄとするとともに、二つの第二磁石片１３２を接線方向成分Ｒ２に逆組みすることで第二分割片１３０Ｂおよび第三分割片１３０Ｃとすることにより形成されている。冷媒の流れ方向Ｑ１において、磁石１２２は、第一磁石片１３１で構成された第一分割片１３０Ａ、第二磁石片１３２で構成された第二分割片１３０Ｂ、第二磁石片１３２を第二分割片１３０Ｂの位置に対して接線方向成分Ｒ２に反転させた第三分割片１３０Ｃ、第一磁石片１３１を第一分割片１３０Ａの位置に対して接線方向成分Ｒ２に反転させた第四分割片１３０Ｄの順に組み合わされている。

図７に示すように、本変形例の冷媒通路１２８は、四つの孔部１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄのそれぞれが、軸方向で第二端部４ｂの側（図７の紙面奥側）ほどロータ４の回転方向Ｒ１の接線方向成分Ｒ２とは反対側に位置するようにずれることにより、ロータ４の軸方向に連続している。本変形例の四つの孔部１４０は、径方向においては互いに同じ位置にある。

本変形例では、孔部１４０が磁石片１３０の周面に接して設けられていることで、孔部が磁石片の内部を貫通して設けられている場合と比較して、孔部１４０を容易に形成することができる。
加えて、本変形例においては、冷媒通路１２８は、複数の孔部１４０のそれぞれが、ロータ４の軸方向の一端部の側ほどロータ４の回転方向Ｒ１とは反対側に位置するようにずれることにより、ロータ４の軸方向に連続していることで、ロータ４に供給される冷媒の慣性を利用して冷媒をロータ４の軸方向に流すことができるため、ロータ４の磁石１２２を十分に冷却することができる。

なお、本変形例では、複数の孔部１４０が径方向においては互いに同じ位置にある例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、冷媒通路１２８は、複数の孔部１４０のそれぞれが、ロータ４の軸方向の一端部の側ほどロータ４の径方向の外側に位置するようにずれることにより、ロータ４の軸方向に連続していてもよい。これにより、ロータ４に供給される冷媒の遠心力を利用して、冷媒を径方向の外側に向けて徐々に導きつつロータ４の軸方向に流すことができるため、ロータ４の磁石１２２を十分に冷却することができる。

本変形例では、孔部１４０が磁石片１３０の径方向外側面に開口している例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、孔部１４０は、磁石片１３０の径方向内側面に開口していてもよい。例えば、孔部１４０は、磁石片１３０における回転方向Ｒ１の上流側面または下流側面に開口していてもよい。すなわち、孔部１４０は、磁石片１３０の周面に接して設けられていればよい。

（第二変形例）
上述した実施形態では、軸方向から見て、磁石２２が接線方向成分Ｒ２に長手を有する矩形をなしている構成について説明したが、これに限らない。例えば、図９に示すように、軸方向から見て、磁石２２２は、径方向外方に開放するＶ字状をなしていてもよい。本変形例の孔部２４０は、磁石片２３０の内部を貫通して設けられている（図１０参照）。

図１０に示すように、各分割片は、互いに同じ孔形状を有するが、孔部２４０の配置位置が互いに異なる。本変形例の磁石２２２は、二つの第一磁石片２３１を接線方向成分Ｒ２に逆組みすることで第一分割片２３０Ａおよび第四分割片２３０Ｄとするとともに、二つの第二磁石片２３２を接線方向成分Ｒ２に逆組みすることで第二分割片２３０Ｂおよび第三分割片２３０Ｃとすることにより形成されている。冷媒の流れ方向Ｑ１において、磁石２２２は、第一磁石片２３１で構成された第一分割片２３０Ａ、第二磁石片２３２で構成された第二分割片２３０Ｂ、第二磁石片２３２を第二分割片２３０Ｂの位置に対して接線方向成分Ｒ２に反転させた第三分割片２３０Ｃ、第一磁石片２３１を第一分割片２３０Ａの位置に対して接線方向成分Ｒ２に反転させた第四分割片２３０Ｄの順に組み合わされている。

本変形例では、冷媒通路は、複数の孔部２４０（２４０Ａ〜２４０Ｄ）のそれぞれが、ロータ４の軸方向の一端部の側ほどロータ４の回転方向Ｒ１の接線方向成分Ｒ２にずれる（具体的には接線方向成分Ｒ２と同じ側と、接線方向成分Ｒ２とは反対側とのそれぞれに位置するようにずれる）とともに、ロータ４の軸方向の一端部の側ほどロータ４の径方向の外側に位置するようにずれることにより、ロータ４の軸方向に連続していることで、以下の効果を奏する。ロータ４に供給される冷媒の慣性および遠心力のそれぞれを利用して、冷媒を径方向の外側に向けて徐々に導きつつロータ４の軸方向に流すことができるため、ロータ４の磁石２２２を十分に冷却することができる。

（第三変形例）
上述した第二変形例では、孔部２４０が磁石片２３０の内部を貫通して設けられている構成について説明したが、これに限らない。例えば、図１１に示すように、孔部３４０が磁石片３３０の周面に接して設けられていてもよい。本変形例において、孔部３４０は、Ｖ字状をなす磁石片３３０の径方向外側面に開口している。孔部３４０は、磁石片３３０の径方向外側部とロータコア２１（図１参照）の外周部とによって区画されている。

図１１に示すように、各分割片は、互いに同じ孔形状を有するが、孔部３４０の配置位置が互いに異なる。本変形例の磁石３２２は、二つの第一磁石片３３１を接線方向成分Ｒ２に逆組みすることで第一分割片３３０Ａおよび第四分割片３３０Ｄとするとともに、二つの第二磁石片３３２を接線方向成分Ｒ２に逆組みすることで第二分割片３３０Ｂおよび第三分割片３３０Ｃとすることにより形成されている。冷媒の流れ方向Ｑ１において、磁石３２２は、第一磁石片３３１で構成された第一分割片３３０Ａ、第二磁石片３３２で構成された第二分割片３３０Ｂ、第二磁石片３３２を第二分割片３３０Ｂの位置に対して接線方向成分Ｒ２に反転させた第三分割片３３０Ｃ、第一磁石片３３１を第一分割片３３０Ａの位置に対して接線方向成分Ｒ２に反転させた第四分割片３３０Ｄの順に組み合わされている。

本変形例では、冷媒通路は、複数の孔部３４０（３４０Ａ〜３４０Ｄ）のそれぞれが、ロータ４の軸方向の一端部の側ほどロータ４の回転方向Ｒ１の接線方向成分Ｒ２にずれる（具体的には接線方向成分Ｒ２と同じ側と、接線方向成分Ｒ２とは反対側とのそれぞれに位置するようにずれる）とともに、ロータ４の軸方向の一端部の側ほどロータ４の径方向の外側に位置するようにずれることにより、ロータ４の軸方向に連続していることで、以下の効果を奏する。ロータ４に供給される冷媒の慣性および遠心力のそれぞれを利用して、冷媒を径方向の外側に向けて徐々に導きつつロータ４の軸方向に流すことができるため、ロータ４の磁石３２２を十分に冷却することができる。

（他の変形例）
上述した実施形態では、回転電機１が、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される走行用モータである例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、回転電機１は、発電用モータやその他用途のモータ、車両用以外の回転電機（発電機を含む）であってもよい。

上述した実施形態では、出力シャフト５に設けたシャフト流路を利用して、軸心冷却を行っている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、ロータ４の回転により、端面板２３に設けられた誘導壁（不図示）に沿って冷媒を磁石に供給してもよい。例えば、ケース２等に設けた供給口を通して、端面板２３の開口部に冷媒を供給してもよい。

上述した実施形態では、ロータ４の軸方向から見て複数の孔部のそれぞれが一方向にずれることにより、ロータ４の軸方向に連続した冷媒通路が形成されている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、ロータ４の軸方向から見て複数の孔部のうちの一部の孔部のみが一方向にずれることにより、ロータ４の軸方向に連続した冷媒通路が形成されていてもよい。すなわち、ロータ４の軸方向から見て複数の孔部の少なくとも一つが一方向にずれることにより、ロータ４の軸方向に連続した冷媒通路が形成されていればよい。

上述した実施形態では、冷媒通路は、複数の孔部のそれぞれが、ロータ４の軸方向の一端部の側ほどロータ４の回転方向Ｒ１とは反対側に位置するようにずれるか、又は、ロータ４の軸方向の一端部の側ほどロータ４の径方向の外側に位置するようにずれることにより、ロータ４の軸方向に連続している例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、冷媒通路は、複数の孔部のそれぞれが、ロータ４の軸方向の一端部の側ほどロータ４の回転方向Ｒ１とは反対側に位置するようにずれることのみにより、ロータ４の軸方向に連続していてもよい。例えば、冷媒通路は、複数の孔部のそれぞれが、ロータ４の軸方向の一端部の側ほどロータ４の径方向の外側に位置するようにずれることのみにより、ロータ４の軸方向に連続していてもよい。すなわち、ロータ４の軸方向から見て複数の孔部のそれぞれが一方向にずれることにより、ロータ４の軸方向に連続した冷媒通路が形成されていればよい。

上述した実施形態では、複数の孔部のそれぞれが、軸方向で第二端部４ｂの側ほどロータ４の回転方向Ｒ１とは反対側に位置するようにずれる例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、複数の孔部のそれぞれが、軸方向で第一端部４ａの側ほどロータ４の回転方向Ｒ１とは反対側に位置するようにずれていてもよい。

上述した実施形態では、複数の孔部のそれぞれが、軸方向で第二端部４ｂの側ほどロータ４の径方向の外側に位置するようにずれる例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、複数の孔部のそれぞれが、軸方向で第一端部４ａの側ほどロータ４の径方向の外側に位置するようにずれていてもよい。

上述した実施形態では、磁石が四つの分割片を組み合わせて形成されている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、磁石は、二つ又は三つ、あるいは五つ以上の分割片を組み合わせて形成されていてもよい。

上述した実施形態では、磁石が第一磁石片および第二磁石片の二種類の磁石片を組み合わせて形成されている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、磁石は、三種類以上の磁石片を組み合わせて形成されていてもよい。例えば、磁石は、孔部の形状および配置位置の少なくとも一方が互いに異なる複数の磁石片を組み合わせて形成されていてもよい。

上述した実施形態では、磁石片に１つの孔部のみが設けられている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、磁石片には、複数の孔部が設けられていてもよい。

上述した実施形態では、軸方向から見て孔部が矩形をなしている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、軸方向から見て、孔部は、矩形以外の多角形をなしていてもよいし、円形または楕円形をなしていてもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能であり、上述した変形例を適宜組み合わせることも可能である。

１…回転電機
３…ステータ
４…ロータ
４ａ…第一端部（ロータの軸方向の一端部）
４ｂ…第二端部（ロータの軸方向の一端部）
２２，１２２，２２２，３２２…磁石
２８，１２８…冷媒通路
３０，１３０，２３０，３３０…磁石片
３１，１３１，２３１，３３１…第一磁石片
３２，１３２，２３２，３３２…第二磁石片
４０，１４０，２４０，３４０…孔部
４１…第一の孔
４２…第二の孔
Ｃ…軸線
Ｒ１…ロータの回転方向
Ｒ２…ロータの回転方向の接線方向成分（一方向）

Claims (9)

1. 磁石を有するロータを備え、
   前記磁石は、前記ロータの軸方向に並ぶ複数の磁石片を備え、
   前記複数の磁石片のそれぞれには、前記ロータの軸方向に開口する孔部が設けられ、
   前記ロータの軸方向から見て複数の前記孔部の少なくとも一つが一方向にずれることにより、前記ロータの軸方向に連続した冷媒通路が形成されていることを特徴とする磁石冷却構造。
2. 前記複数の磁石片は、
   第一の孔を有する第一磁石片と、
   第二の孔を有する第二磁石片と、であり、
   前記磁石は、前記第一磁石片と前記第二磁石片とを組み合わせて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁石冷却構造。
3. 前記冷媒通路は、複数の前記孔部のそれぞれが前記ロータの回転方向にずれることにより、前記ロータの軸方向に連続していることを特徴とする請求項１または２に記載の磁石冷却構造。
4. 前記冷媒通路は、複数の前記孔部のそれぞれが、前記ロータの軸方向の一端部の側ほど前記ロータの回転方向とは反対側に位置するようにずれることにより、前記ロータの軸方向に連続していることを特徴とする請求項３に記載の磁石冷却構造。
5. 前記冷媒通路は、複数の前記孔部のそれぞれが前記ロータの径方向にずれることにより、前記ロータの軸方向に連続していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の磁石冷却構造。
6. 前記冷媒通路は、複数の前記孔部のそれぞれが、前記ロータの軸方向の一端部の側ほど前記ロータの径方向の外側に位置するようにずれることにより、前記ロータの軸方向に連続していることを特徴とする請求項５に記載の磁石冷却構造。
7. 前記冷媒通路は、複数の前記孔部のそれぞれが、前記ロータの軸方向の一端部の側ほど前記ロータの回転方向とは反対側に位置するようにずれるとともに、前記一端部の側ほど前記ロータの径方向の外側に位置するようにずれることにより、前記ロータの軸方向に連続していることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の磁石冷却構造。
8. 前記孔部は、前記磁石片の周面に接して設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の磁石冷却構造。
9. 筒状のステータと、
   前記ステータに対して径方向の内側に配置された請求項１から８のいずれか一項に記載の磁石冷却構造と、を備えることを特徴とする回転電機。

Images