JP2023183205A - 回転電機及びこれを備えた車両駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータの回転数に応じてステータコイル及びロータの磁石を冷却する。
【解決手段】本発明の回転電機は、ロータ１１０と、ロータ１１０の外径側に配置されたステータ１４０を備える。ロータ１１０の内周側にはロータシャフト１１１が設けられ、ロータシャフト１１１の内部にはシャフト流路１２０が設けられる。ロータ１１０は、ロータシャフト１１１の径方向外側に延在すると共に径方向外側に向かって開口した第１吐出口を有する第１流路１３１ａと、ロータシャフト１１１の径方向外側に延在し、ロータコア１１２の内部を軸方向に延在した後、径方向外側に延在すると共に径方向外側に向かって開口した第２吐出口を有する第２流路と、を有する。第１流路１３１ａと前記第２流路はシャフト流路１２０に接続され、前記第２吐出口は、前記第１吐出口よりも径方向外側に配置する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、回転電機及びこれを備えた車両駆動装置に関する。

回転電機を冷却する技術として、例えば特許文献１乃至３に記載の技術がある。特許文献１では、シャフトの中心部に油孔を設け、シャフトの外周側に延びた供給孔を油孔に貫通させている。シャフトに組み込まれたロータには、軸方向に貫通して延びた冷却用油路と、冷却用油路の端部に冷却用油路の開口を覆うレシーバを設けている。そして、ロータが回転すると、供給孔から大気開放して吐出された潤滑油をレシーバで受け、冷却用油路に潤滑油を流してロータを冷却した後、冷却用油路から潤滑油を吐出させ、ステータのコイルエンドを冷却するようにしている。

特許文献２では、ロータコアに軸方向に貫通したオイル通路を形成している。ロータコアの一方の端部には、オイル通路に連通するオイル供給孔と、コイルにオイルを突出するオイル排出孔とを形成したエンドプレートを備えられている。オイル通路の断面積は、オイル流れの上流側より下流側の方が大きくなるようにしている。ロータコアの他方の端部には、断面積が拡大したオイル通路と連通するオイル排出孔を備えたエンドプレートが備えられている。そして、オイル排出孔から吐出されるオイルでコイルを冷却すると共に、オイル通路を流れるオイルでロータを冷却するようにしている。

特許文献３では、回転軸に、回転軸の径方向外側に向かって貫通し、シャフト流路と連通する孔を形成している。回転コアの軸方向端部には、エンドプレートを備え、このエンドプレートに溝を形成し、エンドプレートの壁面と回転コアに端面とで冷媒通路を形成している。この冷媒通路はシャフトの孔と連通させている。冷媒通路の途中には第１排出孔を設け、冷媒通路の終端には第２排出孔を設けている。そして、シャフト流路、孔、冷媒通路を流れたオイルを第１排出孔及び第２排出孔から吐出し、コイルエンドを冷却するようにしている。

特開２０１９－６８６２２号公報 特開２０１２－２２３０７５号公報 特開２０１１－１４２７８８号公報

例えば、車両駆動用に用いる回転電機では、ロータの回転数が低く、大きなトルクを得る場合には、ステータコイルに流れる電流が大きくなりステータコイルが発熱するので、ステータコイルを冷却する必要がある。一方、ロータの回転数が高い場合には、ロータにおいて渦電流損失が増加して発熱するので、磁石を配置したロータを冷却する必要がある。

特許文献１に記載の技術においては、ロータが回転し、遠心力によって供給孔から吐出された潤滑油をレシーバで受け、冷却用油路に潤滑油を流してロータを冷却した後、冷却用油路から潤滑油を吐出させ、ステータのコイルエンドを冷却するようにしているが、供給孔から吐出された潤滑油は大気開放されるので、ロータの回転数が増加した場合であっても、遠心力を利用して冷却用油路を流れる潤滑油の流量を増加することができない。このため、特許文献１に記載の技術では、ロータの回転数増加の応じて十分にロータに配置された磁石を冷却することができないという課題がある。

特許文献２に記載の技術においては、オイル通路の断面積がオイル流れの上流側より下流側の方が大きくなるようにしているので、大気開放状態となり、ロータの回転数が増加した場合であっても、遠心力を利用してオイル通路を流れるオイルの流量を増加することができない。このため、特許文献２に記載の技術では、ロータの回転数増加の応じて十分にロータに配置された磁石を冷却することができないという課題がある。

特許文献３に記載の技術においては、回転コアの軸方向に冷媒が流れる流路が形成されていないため、ロータに配置された磁石を冷却することが困難だった。

本発明の目的は、ロータの回転数に応じてステータコイル及びロータの磁石を冷却することができる回転電機及びこれを備えた車両駆動装置を提供することにある。

前記目的を達成するために本発明は、ロータコア内に磁石が配置されたロータと、前記ロータの外径側に配置されたステータと、を備えた回転電機であって、前記ロータの内周側にはロータシャフトが設けられ、前記ロータシャフトの内部には冷媒が流通するシャフト流路が設けられ、前記ロータは、前記ロータシャフトの径方向外側に延在すると共に径方向外側に向かって開口した第１吐出口を有する第１流路と、前記ロータシャフトの径方向外側に延在し、前記ロータコアの内部を軸方向に延在した後、径方向外側に延在すると共に径方向外側に向かって開口した第２吐出口を有する第２流路と、を有し、前記第１流路と前記第２流路は前記シャフト流路に接続され、前記第２吐出口は、前記第１吐出口よりも径方向外側に配置されたことを特徴とする。

本発明によれば、ロータの回転数に応じてステータコイル及びロータの磁石を冷却することができる回転電機及びこれを備えた車両駆動装置を提供することができる。

本発明の実施例に係る電動車両の概略構成図である。 本発明の実施例に係る車両駆動装置を冷却するシステムの概略構成図である。 反負荷側から見たロータ１１０の分解斜視図である。 負荷側から見たロータ１１０の分解斜視図である。 第１端板及び第３端板を、第２端板及び第４端板側と対面する側から見た平面図である。 第１端板及び第３端板を、ロータコアと対面する側から見た平面図である。 ロータを軸方向と直交する方向に切断した断面図である。 本発明の実施例１に係るロータ１１０を軸方向に沿って切断した断面斜視図である。 ロータ１１０を軸方向に沿って切断した上半分の断面図である。 回転数の変化に応じた第１流路と第２流路の流量の関係を示す図である。 本発明の実施例２に係るロータを軸方向と直交する方向に切断した断面図である。 本発明の実施例３に係るロータ１１０を軸方向に沿って切断した上半分の断面図である。 本発明の実施例４に係るロータ１１０を軸方向に沿って切断した断面斜視図である。 本発明の実施例５に係るロータ１１０を軸方向に沿って切断した断面斜視図である。 本発明の実施例６に係るロータ１１０を軸方向に沿って切断した断面斜視図である。

以下、本発明の実施例について添付の図面を参照しつつ説明する。同様の構成要素には同様の符号を付し、同様の説明は繰り返さない。

本発明の各種の構成要素は必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、一の構成要素が複数の部材から成ること、複数の構成要素が一の部材から成ること、或る構成要素が別の構成要素の一部であること、或る構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複すること、などを許容する。

図１は、本発明の実施例１に係る電動車両の概略構成図である。図１において、車体１には、車輪２を駆動するための車両駆動装置３が搭載されている。車両駆動装置３は、回転電機、インバータ等の機器が一体化された駆動ユニットである。

車両駆動装置３には、配管７を介してオイルクーラー４が接続されている。配管７には、第１冷媒を圧送する冷媒ポンプ８が備えられ、車両駆動装置３内の機器に冷媒を流し、これらの機器を冷却する。また、オイルクーラー４には、配管５を介してチラー６が接続され、オイルクーラー４、配管５、チラー６内を第２冷媒が流れる。オイルクーラー４では熱交換が行われ、昇温した第１冷媒が第２冷媒によって冷却される。第２冷媒は、配管５に備えられたポンプ９で圧送されてチラー６に送られる。チラー６では、車両が走行する際の走行風により、昇温した第２冷媒が冷却される。冷却された冷媒は、再びオイルクーラー４に送られる。

図２は、本発明の実施例１に係る車両駆動装置を冷却するシステムの概略構成図である。

図中、矢印にて示すように、車両駆動装置３が駆動力を伝える側を「負荷側」、その反対側を「反負荷側」、上方向を「上部・上側」、下方向を「下部・下側」と定義する。また、シャフトに沿う方向を「軸方向」、ロータシャフトの周回りを「周方向」、シャフトを中心としたときの動径方向（半径方向）を「径方向」、水平線に対して直交する方向を鉛直方向と定義する。

車両駆動装置３には、回転電機１００と、回転電機１００の駆動力を伝達する減速機２００と、図示しないインバータを備えている。

回転電機１００は、ロータ１１０と、ロータ１１０の外径側に配置されたステータ１４０とを備えている。ロータ１１０及びステータ１４０は、ハウジング１０１内に収容されている。

ロータ１１０の内周側には、軸受１５０，１５１，１５２にて回転可能に軸支されたロータシャフト１１１を備えている。ロータシャフト１１１の負荷側には、減速機２００を構成する駆動キヤ２０１と、駆動ギヤ２０１と噛み合い、駆動ギヤ２０１に駆動力が伝達される従動ギヤ２０２と、従動ギヤ２０２に備えられた従動ギヤシャフト２０３と、従動ギヤシャフト２０３を軸支する軸受２０４，２０５を備えている。

ステータ１４０は、ステータコアに形成されたスロットに挿入される複数のスタータコイル１４１を備えている。

ロータシャフト１１１の内部は中空となっており、冷媒が流通するシャフト流路１２０が形成されている。シャフト流路を流れる冷媒は、ステータコイル１４１及びロータ１１０を冷却した後、回転電機１００の下部に配置されたオイルパン１５４に落下する。オイルパン１５４に落下し集められた冷媒は、冷媒ポンプ８にて圧送され、オイルクーラー４、シャフト流路１２０へと送られる。そして、ステータコイル１４１及びロータ１１０を冷却した後、再びオイルパン１５４に落下する。本実施例では、このように冷媒を循環させ、ステータコイル１４１及びロータ１１０を冷却する。

次に、ステータコイル１４１及びロータ１１０を冷却する詳細構造について説明する。

図３は、反負荷側から見たロータ１１０の分解斜視図である。図４は、負荷側から見たロータ１１０の分解斜視図である。図５Ａは、第１端板及び第３端板を、第２端板及び第４端板側と対面する側から見た平面図である。図５Ｂは、第１端板及び第３端板を、ロータコアと対面する側から見た平面図である。図６は、ロータを軸方向と直交する方向に切断した断面図である。

ロータ１１０は、複数の鋼板が積層されて構成されたロータコア１１２と、ロータコア１１２の一方の軸方向端部（反負荷側）に配置された第１端板１１３と、第１端板１１３の一方の軸方向外側（反負荷側）に配置された第２端板１１４と、ロータコア１１２の他方の軸方向端部（負荷側）に配置された第３端板１１５と、第３端板１１５の他方の軸方向外側（負荷側）に配置された第４端板１１６とを備えている。第１端板１１３は、第２端板１１４とロータコア１１２とにより挟まれるように配置され、第３端板１１５は、第４端板１１６とロータコア１１２とにより挟まれるように配置されている。

ロータシャフト１１１の外周面には、シャフト流路１２０と連通する第１シャフト流路孔１２１と、シャフト流路１２０と連通すると共に第１シャフト流路孔１２１に隣接して配置された第２シャフト流路孔１２２と、シャフト流路１２０と連通する第３シャフト流路孔１２３と、シャフト流路１２０と連通すると共に第３シャフト流路孔１２３に隣接して配置された第４シャフト流路孔１２４とが備えられている。

第１シャフト流路孔１２１と第２シャフト流路孔１２２は、ロータシャフト１１１の周方向において同じ位置に配置されており、第３シャフト流路孔１２３と第４シャフト流路孔１２４は、ロータシャフト１１１の周方向において同じ位置に配置されている。第１シャフト流路孔１２１（第２シャフト流路孔１２２）と第３シャフト流路孔１２３（第４シャフト流路孔１２４）は、ロータシャフト１１１の周方向においてずらして配置されている。また、第１シャフト流路孔１２１～第４シャフト流路孔１２４は、ロータシャフト１１１の周方向において複数備えられている。

第１端板１１３の中央部には、ロータシャフト１１１が挿入される軸方向に貫通した挿入孔１１３ａが形成されている。

第１端板１１３の外側（第２端板１１４側）の面には、挿入孔１１３ａから径方向外側に向かって放射状に伸びた複数の第１溝部１３１が形成されている。

第１端板１１３の内側（ロータコア１１２側）の面には、挿入孔１１３ａから径方向外側に向かって放射状に伸びた複数の第２溝部１３２が形成されている。

また、第１端板１１３には、径方向外側に向かって突出した複数の突出部１１３ｂが形成されている。第１端板１１３の内側（ロータコア１１２側）の突出部１１３ｂの面には、径方向外側に向かって放射状に伸びた複数の第６溝部１３６が形成されている。

第１端板１１３はロータシャフト１１１に形成された第１シャフト流路孔１２１と第２シャフト流路孔１２２と重なる位置に配置される。そして、第１溝部１３１は第１シャフト流路孔１２１と連通させ、第２溝部１３２は第２シャフト流路孔１２２と連通させる。

第１端板１１３が第２端板１１４に接すると、第１溝部１３１が覆われ、冷媒が流れる第１流路１３１ａが形成される。すなわち、第１溝部１３１は、第１端板１１３と第２端板１１４とによって挟まれて形成される。第１流路１３１ａは、径方向において挿入孔１１３ａから径方向外側まで貫通するように形成されている。

第１端板１１３がロータコア１１２に接すると、第２溝部１３２が覆われ、冷媒が流れる反負荷側第２流路１３２ａ（第２流路）が形成される。また、第１端板１１３がロータコア１１２に接すると、第６溝部１３６が覆われ、冷媒が流れる反負荷側第４流路１３６ａ（第４流路）が形成される。すなわち、第２流路の一部である反負荷側第２流路１３２ａと、第４流路の一部である反負荷側第４流路１３６ａは、第１端板１１３とロータコア１１２とによって挟まれて形成される。

反負荷側第２流路１３２ａ（第２流路）は、径方向内側が挿入孔１１３ａと貫通しているが、径方向外側は堰止め部１３２ｓで堰き止められている（図５Ｂ）。そして、反負荷側第２流路１３２ａ（第２流路）の径方向外側端部１３２ｅは、ロータコア流路１３０と接続される。また、反負荷側第４流路１３６ａ（第４流路）は、径方向外側が貫通しているが、径方向内側は堰き止められている。そして、反負荷側第４流路１３６ａ（第４流路）の径方向内側端部１３６ｅはロータコア流路１３０と接続される。

第２端板１１４には、ロータシャフト１１１が挿入される挿入孔１１４ａと、第１流路１３１ａの第１吐出口となる切欠き部１１４ｂと、突出部１１３ｂが嵌合すると共に、第４吐出口となる嵌合切欠き部１１４ｃが形成されている。

本実施例では、第１端板１１３、第２端板１１４、ロータコア１１２を組合わせことにより、第１流路１３１ａ、反負荷側第２流路１３２ａ（第２流路）、反負荷側第４流路１３６ａ（第４流路）が形成され、これらをロータシャフト１１１と組み合わせることにより、第１流路１３１ａと第１シャフト流路孔１２１とが連通し、反負荷側第２流路１３２ａ（第２流路）と第２シャフト流路孔１２２が連通する。

第３端板１１５の中央部には、ロータシャフト１１１が挿入される軸方向に貫通した挿入孔１１５ａが形成されている。

第３端板１１５の外側（第４端板１１６側）の面には、挿入孔１１５ａから径方向外側に向かって放射状に伸びた複数の第３溝部１３３が形成されている。

第３端板１１５の内側（ロータコア１１２側）の面には、挿入孔１１５ａから径方向外側に向かって放射状に伸びた複数の第４溝部１３４が形成されている。

また、第３端板１１５には、径方向外側に向かって突出した複数の突出部１１５ｂが形成されている。第３端板１１５の内側（ロータコア１１２側）の突出部１１５ｂの面には、径方向外側に向かって放射状に伸びた複数の第５溝部１３５が形成されている。

第３端板１１５はロータシャフト１１１に形成された第３シャフト流路孔１２３と第４シャフト流路孔１２４と重なる位置に配置される。そして、第３溝部１３３は第３シャフト流路孔１２３と連通させ、第４溝部１３４は第４シャフト流路孔１２４と連通させる。

第３端板１１５が第４端板１１６に接すると、第３溝部１３３が覆われ、冷媒が流れる第３流路１３３ａが形成される。すなわち、第３溝部１３３は、第３端板１１５と第４端板１１６とによって挟まれて形成される。第３流路１３３ａは、径方向において挿入孔１１３ａから径方向外側まで貫通するように形成されている。

第３端板１１５がロータコア１１２に接すると、第４溝部１３４が覆われ、冷媒が流れる負荷側第４流路１３４ａ（第４流路）が形成される。また、第３端板１１５がロータコア１１２に接すると、第５溝部１３５が覆われ、冷媒が流れる負荷側第２流路１３５ａ（第２流路）が形成される。すなわち、第４流路の一部である負荷側第４流路１３４ａと、第２流路の一部である負荷側第２流路１３５ａは、第３端板１１５とロータコア１１２とによって挟まれて形成される。

負荷側第４流路１３４ａ（第４流路）は、径方向内側が挿入孔１１５ａと貫通しているが、径方向外側は堰止め部１３４ｓで堰き止められている（図５Ｂ）。そして、負荷側第４流路１３４ａ（第２流路）の径方向外側端部１３４ｅは、ロータコア流路１３０と接続される。また、負荷側第２流路１３５ａ（第２流路）は、径方向外側が貫通しているが、径方向内側は堰き止められている。そして、負荷側第２流路１３５ａ（第２流路）の径方向内側端部１３５ｅはロータコア流路１３０と接続される。

第４端板１１６には、ロータシャフト１１１が挿入される挿入孔１１６ａと、第３流路１３３ａの第３吐出口となる切欠き部１１６ｂと、突出部１１５ｂが嵌合すると共に、第２吐出口となる嵌合切欠き部１１６ｃが形成されている。

本実施例では、第３端板１１５、第４端板１１６、ロータコア１１２を組合わせることにより、第３流路１３３ａと負荷側第４流路１３４ａ（第４流路）が形成され、これらをロータシャフト１１１と組み合わせることにより、第３流路１３３ａと第３シャフト流路孔１２３とが連通し、負荷側第４流路１３４ａ（第４流路）と第４シャフト流路孔１２４が連通する。

また、本実施例は、第１流路および第２流路のシャフト流路１２０との接続部は、ロータシャフト１１１の一方にあり、第３流路および第４流路のシャフト流路１２０との接続部は、ロータシャフト１１１の他方にある。

次にロータコア１１２について図３～図６を用いて説明する。ロータコア１１２には、複数の永久磁石１１７（磁石）が配置されている。永久磁石１１７は、周方向においてＮ極とＳ極が交互に配置されている。また、１つの極に配置される永久磁石１１７は分割されている。

ロータコア１１２には、ロータシャフト１１１が挿入される軸方向に貫通した挿入孔１１２ａと、冷媒が流れる第２流路及び第４流路の一部を構成する軸方向に貫通した複数のロータコア流路１３０（ロータコア流路１３０ａ～１３０ｈ）が形成されている。複数のロータコア流路１３０ａ～１３０ｈは、磁極対称性若しくは磁極対対称性を保つように配置されている。本実施例では、複数のロータコア流路１３０ａ～１３０ｈは、周方向において４５°の間隔で配置されている。本実施例によれば、第２流路、第４流路を構成する複数のロータコア流路１３０ａ～１３０ｈを、磁極対称性若しくは磁極対対称性を保つように配置しているので、力行と回生でモータ特性に差異が出ることを抑制することができる。

複数のロータコア流路１３０のうち、ロータコア流路１３０ａ～１３０ｄはそれぞれ、第１端板１１３に形成された径方向外側端部１３２ｅの位置において反負荷側第２流路１３２ａ（第２流路）と連通し、ロータコア流路１３０ｅ～１３０ｈはそれぞれ第１端板１１３に形成された径方向内側端部１３６ｅの位置において反負荷側第４流路１３６ａ（第４流路）と連通している。すなわち、ロータコア流路１３０ａ～１３０ｄは第２流路となり、ロータコア流路１３０ｅ～１３０ｈは第４流路となる
また、複数のロータコア流路１３０のうち、ロータコア流路１３０ａ～１３０ｄはそれぞれ、第３端板１１５に形成された径方向内側端部１３５ｅの位置において負荷側第２流路１３５ａ（第２流路）と連通し、ロータコア流路１３０ｅ～１３０ｈはそれぞれ第３端板１１５に形成された径方向外側端部１３４ｅの位置において負荷側第４流路１３４ａ（第４流路）と連通している。

本実施例の第２流路は、反負荷側第２流路１３２ａによってロータシャフト１１１の径方向外側に延在してロータコア流路１３０ａ～１３０ｄに接続し、ロータコア流路１３０ａ～１３０ｄによってロータコア１１２の内部を軸方向に延在した後、負荷側第２流路１３５ａに接続し径方向外側に延在すると共に径方向外側に向かって開口した第２吐出口を有している。

同様に、本実施例の第４流路は、負荷側第４流路１３４ａによってロータシャフト１１１の径方向外側に延在してロータコア流路１３０ｅ～１３０ｈに接続し、ロータコア流路１３０ｅ～１３０ｈによってロータコア１１２の内部を軸方向に延在した後、反負荷側第４流路１３６ａに接続し径方向外側に延在すると共に径方向外側に向かって開口した第４吐出口を有している。

次に、ロータ１１０における冷媒の流れについて説明する。図７は、本発明の実施例１に係るロータ１１０を軸方向に沿って切断した断面斜視図である。図８は、ロータ１１０を軸方向に沿って切断した上半分の断面図である。

ロータシャフト１１１は、軸方向の一端（反負荷側）が開口し、他端（負荷側）が中実となっている。ロータシャフト１１１の一端の開口には、オイルクーラー４を介して冷媒ポンプ８が接続される（図２）。ロータ１１０が回転すると、シャフト流路１２０に流入した冷媒の一部は、第１シャフト流路孔１２１、第２シャフト流路孔１２２から吐出される。

第１シャフト流路孔１２１から径方向外側に向かって吐出された冷媒は、第１流路１３１ａを通り、切欠き部１１４ｂ（第１吐出口）から吐出される。切欠き部１１４ｂから吐出された冷媒は、ステータコイル１４１に当たり、ステータコイル１４１を冷却する。

第２シャフト流路孔１２２から径方向外側に向かって吐出された冷媒は、第２流路を形成する反負荷側第２流路１３２ａ、ロータコア流路１３０（１３０ａ，１３０ｃ，１３０ｅ，１３０ｇ）、負荷側第２流路１３５ａを通り、嵌合切欠き部１１６ｃ（第２吐出口）から吐出される。嵌合切欠き部１１６ｃから吐出された冷媒は、ステータコイル１４１に当たり、ステータコイル１４１を冷却する。また、第２流路を流れる冷媒は、ロータコア１１２の内部を流れるので、ロータコア１１２に配置された永久磁石１１７を冷却する。

同様に、第３シャフト流路孔１２３から径方向外側に向かって吐出された冷媒は、第３流路１３３ａを通り、切欠き部１１６ｂ（第３吐出口）から吐出される。切欠き部１１６ｂから吐出された冷媒は、ステータコイル１４１に当たり、ステータコイル１４１を冷却する。

第４シャフト流路孔１２４から径方向外側に向かって吐出された冷媒は、第４流路を形成する負荷側第４流路１３４ａ、ロータコア流路１３０（１３０ｂ，１３０ｄ，１３０ｆ，１３０ｈ）、反負荷側第４流路１３６ａを通り、嵌合切欠き部１１４ｃ（第４吐出口）から吐出される。嵌合切欠き部１１４ｃから吐出された冷媒は、ステータコイル１４１に当たり、ステータコイル１４１を冷却する。また、第４流路を流れる冷媒は、ロータコア１１２の内部を流れるので、ロータコア１１２に配置された永久磁石１１７を冷却する。

第２流路を形成するロータコア流路１３０ａ～１３０ｄの流れと、第４流路形成するロータコア流路１３０ｅ～１３０ｈとは、軸方向流れが対向し、周方向において互い違いになるように配置されている。

第１流路と第２流路、第３流路と第４流路は、それぞれ周方向に等間隔に複数（４つずつ）配置されている。また、第１流路と第２流路の数は、軸方向の一方と他方で同一であり、第３流路と第４流路の数は、軸方向の他方と一方で同一である。

さらに、本実施例では、第１流路と第３流路は、軸方向から見て重ならないように配置し、周方向において４５°ずらして配置している。同様に第２流路と第４流路は、軸方向から見て重ならないように配置し、周方向において４５°ずらして配置している。このように配置することにより、ロータの周方向の重量バランスを均一化することができ、ロータ回転時の偏心を抑制することができる。

車両等の駆動用として使用される回転電機は負荷に応じて回転数が変化する。低速回転時には大きなモータトルクが必要となるためステータコイルに流れる電流が大きくなり、ステータコイルの発熱量が増加する。一方、高速回転時には渦電流損失が増加し永久磁石の温度が上昇する。すなわち、回転電機は、低速回転時には主にステータコイルを冷却し、高速回転時には主に永久磁石を冷却することが好ましい。

本実施例では、第２流路の吐出口となる嵌合切欠き部１１６ｃ（第２吐出口）が第１流路の吐出口となる切欠き部１１４ｂ（第１吐出口）よりも径方向外側に配置されている。すなわち、嵌合切欠き部１１６ｃ（第２吐出口）の吐出位置γ０２は、切欠き部１１４ｂ（第１吐出口）の吐出位置γ01より大きい（γ02＞γ01）。

本実施例では、嵌合切欠き部１１６ｃ（第２吐出口）は切欠き部１１４ｂ（第１吐出口）よりも径方向外側に配置されているので、第１流路に比べ第２流路の流路抵抗が大きくなる。ロータ１１０を回転させると、流路が冷媒で満たされ、切欠き部１１４ｂ（第１吐出口）と嵌合切欠き部１１６ｃ（第２吐出口）から冷媒が吐出されるが、ロータ１１０の回転数が低い場合（低速回転）には、ロータ１１０の回転による遠心力が小さいので、流路抵抗が小さい切欠き部１１４ｂ（第１吐出口）からの冷媒吐出量が増加する。

一方、ロータ１１０の回転数が高い場合（高速回転）には、切欠き部１１４ｂ（第１吐出口）よりも径方向外側に配置されている嵌合切欠き部１１６ｃ（第２吐出口）での冷媒に働く遠心力が大きくなるので、第１流路を流れる冷媒よりも第２流路（反負荷側第２流路１３２ａ、ロータコア流路１３０ａ～１３０ｅ、負荷側第２流路１３５ａ）を流れる冷媒が増加する。

図９は、回転数の変化に応じた第１流路と第２流路の流量の関係を示す図である。図９において、第１流路の吐出量と第２流路の吐出量の合計が全体の吐出量となる。図９に示すように、回転数が増加すると第１流路からの吐出量が減少する。一方、回転数が増加すると第２流路からの吐出量が増加する。このように、本実施例では、回転数に応じて第１流路と第２流路からの吐出量が変化する。

本実施例によれば、ロータの回転数が低い場合には、第１流路を流れる冷媒を多くし発熱量が大きくなるステータコイルを主に冷却でき、ロータの回転数が高い場合には、第２流路を流れる冷媒を多くし渦電流損失増加によって温度上昇する永久磁石を主に冷却することができる。

また、本実施例によれば、第１流路と第２流路はそれぞれ独立してシャフト流路１２０と連通するようにしているので、第２流路の冷媒に働く遠心力による遠心ポンプ効果が第２流路のみに働くため、高速回転時の遠心ポンプ効果による第２流路の流量増加を一層向上することができる。

なお、説明は省略するが、切欠き部（第３吐出口）１１６ｂと嵌合切欠き部（第４吐出口）１１４ｃの関係についても、切欠き部１１４ｂ（第１吐出口）と嵌合切欠き部１１６ｃ（第２吐出口）の関係と同じである。

本発明の実施例２について図１０を用いて説明する。実施例１と共通する構成については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１０は、本発明の実施例２に係るロータを軸方向と直交する方向に切断した断面図である。

実施例１では、複数のロータコア流路１３０ａ～１３０ｈが磁極対称性若しくは磁極対対称性を保つように配置したが、実施例２では、複数のロータコア流路１３０ａ～１３０ｈが磁極対称性若しくは磁極対対称性を保たないように配置している。

本実施例によれば、第２流路を構成するロータコア流路１３０ａ～１３０ｄ、第４流路を構成するロータコア流路１３０ｅ～１３０ｈが磁極対称性もしくは磁極対対称性を保たないように設けることで、ロータ形状の対称性に対応する円環振動モードの振幅を小さくでき、振動・騒音を抑制することができる。

本発明の実施例３について図１１を用いて説明する。実施例１と共通する構成については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１１は、本発明の実施例３に係るロータ１１０を軸方向に沿って切断した上半分の断面図である。

実施例１では、第１流路と反負荷側第２流路１３２ａ（第２流路）はそれぞれ独立させてシャフト流路１２０に連通させるようにしていたが、実施例３では、第１流路と反負荷側第２流路１３２ａ（第２流路）のシャフト流路１２０への接続部を共有している。

ロータシャフト１１１の外周面には、シャフト流路１２０と連通する第２シャフト流路孔１２２と、シャフト流路１２０と連通する第４シャフト流路孔１２４とが備えられている。反負荷側第２流路１３２ａ（第２流路）と第２シャフト流路孔１２２が連通する。

反負荷側第２流路１３２ａ（第２流路）には、分岐流路１３７の一端が接続されており、分岐流路１３７の他端が第１流路１３１ａに接続されている。

第２シャフト流路孔１２２から吐出した冷媒は、反負荷側第２流路１３２ａ（第２流路）を流れると共に、分岐流路１３７で分岐されて第１流路１３１ａに流入し第１流路１３１ａを流れる。以降の冷媒の流れは実施例１と同様であるので説明は省略する。

本実施例によれば、第１流路と第２流路のシャフト流路への連通部を共有化しているので、流路構造を簡略できる。

なお、説明は省略するが第３流路と第４流路のシャフト流路への接続も同様であり、シャフト流路への連通部を共有化している。

本発明の実施例４について図１２を用いて説明する。実施例１と共通する構成については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１２は、本発明の実施例４に係るロータ１１０を軸方向に沿って切断した断面斜視図である。

実施例４では、第２流路を形成する反負荷側第２流路１３２ａと負荷側第２流路１３５ａの流路断面積を異ならせている。第２流路の上流側に位置する反負荷側第２流路１３２ａの流路断面積（上流側流路断面積Ｓ_ｕ）は、下流側に位置する負荷側第２流路１３５ａの流路断面積（下流側流路断面積Ｓ_ｄ）以上としている。

本実施例によれば、流路断面積を上流側より下流側の方が小さくすることによって、流路内部へ吐出口から大気が侵入することにより冷媒に働く遠心力が作る圧力差が減少することを抑制できるため、高速回転時の第２流路の流量増加効果をより一層向上することができる。

なお、本実施例では、第２流路について説明したが、第１流路、第３流路、第４流路についても同様に構成しても良い。

本発明の実施例５について図１３を用いて説明する。実施例１と共通する構成については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１３は、本発明の実施例５に係るロータ１１０を軸方向に沿って切断した断面斜視図である。

実施例５では、第１流路１３１ａと、第２流路を形成する反負荷側第２流路１３２ａの流路断面積を異ならせている。第１流路１３１ａの流路断面積Ｓ_１は、第２流路の上流側に位置する反負荷側第２流路１３２ａの流路断面積（第２流路の断面積Ｓ_２）以上としている。

本実施例によれば、第１流路の流路断面積を第２流路の流路断面積以上にすることによって、第１流路の流路抵抗を小さくし、低速回転時の第１流路の流量比を増大できるため、低速回転時のステータコイルの冷却性能を向上することができる。

本発明の実施例６について図１４を用いて説明する。実施例１と共通する構成については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１４は、本発明の実施例６に係るロータ１１０を軸方向に沿って切断した断面斜視図である。

実施例６では、第１シャフト流路孔１２１と、第２シャフト流路孔１２２の断面積を異ならせている。第１シャフト流路孔１２１の断面積Ｓ_ｉ１は、第２シャフト流路孔１２２の断面積Ｓ_ｉ２以下としている。

本実施例によれば、第１流路の入口断面積を第２流路の入口断面積より小さくすることで、高速回転時に主要な圧力損失となる入口圧力損失を第１流路より第２流路の方が小さくすることができるため、高速回転時の第２の流路の流量比を増大することができる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定するものではなく、様々な変形例が含まれる。上述した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定するものではない。

１…車体、２…車輪、３…車両駆動装置、４…オイルクーラー、５…配管、６…チラー、７…配管、８…冷媒ポンプ、１００…回転電機、１０１…ハウジング、１１０…ロータ、１１１…ロータシャフト、１１２…ロータコア、１１３…第１端板、１１３ａ…挿入孔、１１４…第２端板、１１４ａ…挿入孔、１１４ｂ…切欠き部（第１吐出口）、１１４ｃ…嵌合切欠き部（第４吐出口）、１１５…第３端板、１１５ａ…挿入孔、１１５ｂ…突出部、１１６…第４端板、１１６ａ…挿入孔、１１６ｂ…切欠き部（第３吐出口）、１１６ｃ…嵌合切欠き部（第２吐出口）、１１７…永久磁石、１２０…シャフト流路、１２１…第１シャフト流路孔、１２２…第２シャフト流路孔、１２３…第３シャフト流路孔、１２４…第４シャフト流路孔、１３０，１３０ａ～１３０ｈ…ロータコア流路、１３１…第１溝部、１３１ａ…第１流路、１３２…第２溝部、１３２ａ…反負荷側第２流路（第２流路）、１３２ｓ…堰止め部、１３２ｅ…径方向外側端部、１３３…第３溝部、１３３ａ…第３流路、１３４…第４溝部、１３４ａ…負荷側第４流路（第４流路）、１３４ｓ…堰止め部、１３４ｅ…径方向外側端部、１３５…第５溝部
１３５ａ…負荷側第２流路（第２流路）、１３５ｅ…径方向内側端部、１３６…第６溝部、１３６ａ…反負荷側第４流路（第４流路）、１３６ｅ…径方向内側端部、１３７…分岐流路、１４０…ステータ、１４１…スタータコイル、１５０，１５１，１５２…軸受、１５４…オイルパン、２００…減速機、２０１…駆動キヤ、２０２…従動ギヤ、２０３…従動ギヤシャフト、２０４，２０５…軸受

Claims (16)

1. ロータコア内に磁石が配置されたロータと、前記ロータの外径側に配置されたステータと、を備えた回転電機であって、
   前記ロータの内周側にはロータシャフトが設けられ、前記ロータシャフトの内部には冷媒が流通するシャフト流路が設けられ、
   前記ロータは、
   前記ロータシャフトの径方向外側に延在すると共に径方向外側に向かって開口した第１吐出口を有する第１流路と、
   前記ロータシャフトの径方向外側に延在し、前記ロータコアの内部を軸方向に延在した後、径方向外側に延在すると共に径方向外側に向かって開口した第２吐出口を有する第２流路と、を有し、
   前記第１流路と前記第２流路は前記シャフト流路に接続され、
   前記第２吐出口は、前記第１吐出口よりも径方向外側に配置されたことを特徴とする回転電機。
2. 請求項１において、
   前記第１流路および前記第２流路はそれぞれ周方向に等間隔に複数備えられたことを特徴とする回転電機。
3. 請求項１において、
   前記第１流路および前記第２流路の数は同一であることを特徴とする回転電機。
4. 請求項１において、
   前記ロータは、
   前記ロータシャフトの径方向外側に延在すると共に径方向外側に向かって開口した第３吐出口を有する第３流路と、
   前記ロータコアの内部を軸方向に延在した後、径方向外側に延在すると共に径方向外側に向かって開口した第４吐出口を有する第４流路と、を有し、
   前記第３流路と前記第４流路は前記シャフト流路に接続され、
   前記第４吐出口は、前記第３吐出口よりも径方向外側に設けられ、
   前記第１流路および前記第２流路の前記シャフト流路との接続部は、前記ロータシャフトの一方にあり、前記第３流路および前記第４流路の前記シャフト流路との接続部は、前記ロータシャフトの他方にあることを特徴とする回転電機。
5. 請求項４において、
   前記第２流路の軸方向の流れ方向と、前記第４流路の軸方向の流れ方向は、互いが対向することを特徴とする回転電機。
6. 請求項１において、
   前記第２流路は、磁極対称性もしくは磁極対対称性を保つように配置したことを特徴とする回転電機。
7. 請求項１において、
   前記第２流路は、磁極対称性もしくは磁極対対称性を保たないように配置したことを特徴とする回転電機。
8. 請求項１において、
   前記第１流路と前記第２流路は、それぞれ独立して前記シャフト流路と連通することを特徴とする回転電機。
9. 請求項１において、
   前記第１流路と前記第２流路は、前記シャフト流路への接続部を共有することを特徴とする回転電機。
10. 請求項１において、
    前記第２流路の上流側流路断面積は下流側流路断面積以上としたことを特徴とする回転電機。
11. 請求項１において、
    前記第１流路の流路断面積は、前記第２流路の流路断面積以上としたことを特徴とする回転電機。
12. 請求項１において、
    前記ロータシャフトには、前記第１流路と連通する第１シャフト流路孔と、前記第２流路と連通する第２シャフト流路孔が備えられ、
    前記第１シャフト流路孔の断面積は、前記第２シャフト流路孔の断面積以下としたことを特徴とする回転電機。
13. 請求項１において、
    前記ロータコアの一方の軸方向外側に配置された第１端板と、前記第１端板の一方の軸方向外側に配置された第２端板とを備え、
    前記第１流路および前記第２流路の一部は、前記第１端板と前記第２端板、前記第１端板と前記ロータコアとによって挟まれて形成されたことを特徴とする回転電機。
14. 請求項１において、
    前記ロータシャフトは、軸方向の一端が開口し、他端が中実であることを特徴とする回転電機。
15. 請求項１４において、
    前記ロータシャフトの一端の開口には、冷媒ポンプが接続されることを特徴とする回転電機。
16. 車両を駆動する車両駆動装置であって、
    請求項１乃至１５のいずれか１項に記載された回転電機を備えたことを特徴とする車両駆動装置。

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