JP3758583B2 - 回転体の冷却構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速回転する回転体を内部から冷却する回転体の冷却構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から高速回転する回転体を内部から冷却する冷却構造が知られており、例えば、特開２０００−２９５８１８号公報に開示されたものがある。
【０００３】
これは、回転体としての電動機の回転子を冷却するため、回転子と冷媒との接触面積が大きい円筒状の冷媒通路を設け、この円筒状冷媒通路と回転軸の中心付近の軸方向に形成した冷媒の入口・出口通路とを半径方向の通路で連通させるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、冷媒の入口・出口通路と円筒状冷媒通路とを直角に屈曲した半径方向通路で連通させている。このため、冷媒流れの圧損が大きく、冷媒を循環させるために大きなエネルギ、例えば、冷媒ポンプの駆動エネルギを大きく必要とする。特に、回転子を高速回転させるほど冷媒の入口・出口通路と円筒状冷媒通路とを連通させる半径方向通路内での圧損が大きくなる。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、圧損を抑制しつつ冷却効率の向上が可能な回転体の冷却構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載されている本発明は、回転体に設けた内部空間に連通させて冷媒入口と冷媒出口を互いに対向させて回転体の回転中心軸上に形成し、冷媒入口から内部空間に冷媒を供給しかつ圧損が発生しないように内部空間から冷媒出口を介して冷媒を排出することで、内部空間の前記回転中心軸付近の中心領域に冷媒流れの主流を発生させる一方、内部空間の前記中心領域より外周側の周辺領域に半径方向の冷媒移動を伴う循環流を発生させ、前記循環流と前記主流との接触部分で互いの冷媒を混合させる回転体の冷却構造を提供する。
【０００７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、内部空間内に流入し回転中心軸付近の中心領域に生ずる冷媒主流には障害物が存在しない。このため、この冷媒主流に対する圧損は回転速度の上昇によってもほとんど無く、冷媒を循環させるための外部エネルギ、例えば、冷媒ポンプの駆動エネルギを小さくすることができる。
【０００８】
周辺領域の循環流は、前記主流と接触して互いの冷媒を混合させるため、高温部分から吸熱し冷媒主流に放熱する高い熱伝達効率を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における回転体の冷却構造を実現する実施の形態を、請求項１〜請求項５および請求項１５に対応する第１の実施の形態に基づいて説明する。
【００１０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明を電動機の一例である永久磁石式同期電動機の回転子に適用した実施の形態を示す。回転体としての回転子は、ケース内に配置の図示しない固定子（ステータ）によりの回転磁場により回転駆動される。
【００１１】
先ず、回転体としての回転子１について説明する。前記回転子１は、永久磁石２を内包する鉄心（ロータコア）３と、この鉄心３を貫通する回転軸４とを備える。回転軸４は、その両端部に嵌合する軸受７を介して図示しないケースに回転可能に支持される。前記鉄心３は、多数枚のリング状の電磁鋼板を積層しかつ両端の側板（サイドプレート）５にて一体に固定して円筒状に構成している。電磁鋼板は夫々に設けた穴に永久磁石２を挿入して保持する。鉄心３および側板５と回転軸４は、焼き嵌め、キー、スプライン、溶接等の嵌合締結により一体化している。
【００１２】
前記軸受７としては、電動機の使用条件、特に、最高回転速度により使用可能な寸法の軸受を選択する。回転軸４の両端は、前記選択された軸受７に対応した外径に設定し、両端小径部８、９とする。このため、回転軸４は、両端小径部８、９と、鉄心３および側板５の内周に嵌合締結する中央大径部６とを備える。
【００１３】
上記構成の回転子１は、電動機が運転されると、永久磁石２や鉄心３の内部に流れるうず電流によりジュール熱が発生し、その温度が上昇する。前記うず電流は永久磁石２や鉄心３内部の磁束変化が大きいほど大きくなるため、回転子１の回転速度が高くなるほど、回転子１の温度は上昇する傾向となる。特に、永久磁石２はその温度が高くなると磁力が低下する問題も発生する。このため、回転軸４を中空に構成して内部の空間に冷却オイル等の冷媒を流通させることで回転子の温度上昇を抑制するよう、以下に説明する回転体としての回転子１の冷却構造を備える。
【００１４】
回転体の冷却構造の第１の実施の形態について説明する。回転軸４には、中央大径部６の内側に位置した内部空間１０と、内部空間１０に連通させて両端小径部８、９内に軸方向に延びる入口通路１１および出口通路１２を形成する。入口通路１１と出口通路１２は、回転体としての回転子１の回転軸４の回転中心軸αと同軸に配置され、同様の内径に形成する。
【００１５】
前記内部空間１０は、中央大径部６に臨む内周面１４と回転中心軸αに垂直で入口通路１１を開口させる壁面としての円盤面１６と同じく回転中心軸αに垂直で出口通路１２を開口させる壁面としての円盤面１７とで画成される。入口通路１１と出口通路１２とが内部空間１０に開口する冷媒入口１１Ａおよび冷媒出口１２Ａは、回転体１の回転中心軸α上にあって、互に対向し、両者間には障害物は存在しない。
【００１６】
前記内部空間１０、入口通路１１、出口通路１２内には、冷媒を充満し、入口通路１１から冷媒を供給し、出口通路１２から冷媒を排出するよう構成する。
【００１７】
以上の構成よりなる第１実施形態の作用について説明する。入口通路１１に供給された冷媒は、冷媒入口１１Ａを経由して内部空間１０に供給され、内部空間１０の冷媒は、冷媒出口１２Ａを経由して出口通路１２から排出されて流通する。
【００１８】
内部空間１０内において、冷媒入口１１Ａと冷媒出口１２Ａとを投影する回転中心軸α付近の中心領域１３には、冷媒入口１１Ａから冷媒出口１２Ａへ向かう冷媒流れの主流が発生する。この冷媒主流を、図１の白抜き矢印により示す。この冷媒主流に対する圧損は、内部空間１０内に障害物が存在しないため、ほとんど発生しない。
【００１９】
また、内部空間１０の前記中心領域１３を除く環状の周辺領域１５には、回転子１の回転軸４の回転速度の上昇に連れて、矢印に示すように、円盤面１６、１７の半径方向外側への冷媒移動を伴う循環流が発生する。この循環流は、外周側において回転子１の高温部分である中央大径部６内周の内周面１４に接触して流動する一方、内周側において冷媒主流に接触して流動する。このため、前記内周面１４側の接触部分では、高温部分から循環冷媒に吸熱し、冷媒主流との接触部分では、吸熱により温度が高くなった循環冷媒から温度の低い主流冷媒への熱伝導が発生する。即ち、前記循環冷媒は高温部分から吸熱し、主流冷媒に放熱する熱伝達機能を発揮する。
【００２０】
主流冷媒と循環冷媒との接触は、両者が層状に接触するのみならず、主流冷媒の一部が循環流に巻き込まれて循環冷媒に混合される場合、循環冷媒の一部が冷媒主流に巻き込まれて主流冷媒に混合される場合を生ずる。混合が発生すると、いずれの混合でも、循環冷媒が冷却される。
【００２１】
次に、循環流の発生メカニズムの概略を説明する。内部空間１０の前記中心領域１３を除く環状となった周辺領域１５に存在する冷媒は、内周面１４と円盤面１６、１７に接触している。回転子１が回転すると、周辺領域１５内の冷媒も内周面１４および円盤面１６、１７に引きずられて回転中心軸α周りに回転する。円盤面１６の引きずりによる冷媒の回転は、円盤面１６から軸方向へ離れるほど弱く、回転速度が低くなり、同様に、円盤面１７の引きずりによる冷媒の回転は、円盤面１７から軸方向へ離れるほど弱く、回転速度が低くなる。
【００２２】
このため、同一半径位置における遠心力の大きさが、円盤面１６側の第１区間では冷媒入口１１Ａ側で大きく冷媒出口１２Ａ側へ移るに連れて徐々に小さくなり、円盤面１７側の第２区間では冷媒入口１１Ａ側で小さく冷媒出口１２Ａ側へ移るに連れて徐々に大きくなる。以上のような作用により、周辺領域１５内における遠心力は、図１中に高または低で示すように、円盤面１６、１７間の中間部の内周側で低くなる分布となり（以下、遠心力勾配という）、この遠心力勾配によって互いに対向する一対の循環流が発生する。
【００２３】
前記循環流は、回転体としての回転子１が回転していないときには発生せず、回転子１の回転速度が上昇するのにつれて大きく速くなる。このため、回転子１を設定回転速度である電動機の常用回転速度で回転させたときに循環流と主流との接触・混合が発生するよう、周辺領域１５の寸法・形状を設定する。
【００２４】
また、この電動機をハイブリッド車両の発電機あるいは車両駆動モータとして使用する場合、全ての常用回転速度範囲で循環流と主流との接触・混合を達成するのは不可能である。しかしながら、回転速度が低いときは回転子１の発熱量も少ないので、発熱量が永久磁石２の減磁を引き起こすほどに大きくなる回転速度範囲に合わせて周辺領域１５の寸法・形状を設定すればよい。
【００２５】
この実施の形態では以下の効果を有する。
【００２６】
（ア）内部空間１０内に流入する冷媒は、回転中心軸α付近の中心領域１３に冷媒入口１１Ａから冷媒出口１２Ａへ向かう冷媒流れの主流を発生させる。この冷媒主流には障害物が存在しないため、この冷媒主流に対する圧損はほとんど無い。このため、冷媒を循環させるための外部エネルギ、例えば、冷媒ポンプの駆動エネルギを小さくすることができる。
【００２７】
（イ）内部空間１０の周辺領域１５には、外周側で回転子１の高温部分である中央大径部６内周の内周面１４に接触して流動する一方、内周側で冷媒主流に接触して流動する循環流を生ずる。この循環流は回転子１の回転速度に応じて発達させて発生するため、回転速度に応じて高温部分から吸熱し冷媒主流に放熱する高い熱伝達機能を発揮する。
【００２８】
（ウ）特に、中心領域１３と接触する内周側において、主流の冷媒の一部が循環流に巻き込まれ、循環流の冷媒の一部が主流に巻き込まれる冷媒の混合が発生するため、非常に高い熱伝達効率を得ることができる。
【００２９】
（エ）周辺領域１５の冷媒は周辺領域１５を画成する壁面としての円盤面１６、１７によって回転中心軸α周りに回転され、その回転速度は円盤面１６、１７から離れるほど小さくなる。即ち、同一半径位置における遠心力の大きさが軸方向位置によって異なるため、周辺領域１５に発生する循環流を安定して回転子１の回転速度に応じて発達させることができる。
【００３０】
（オ）前記循環流は、冷媒入口１１Ａ側から前記冷媒出口１２Ａ側へ向けて徐々に遠心力勾配が小さくなる第１区間と、前記冷媒入口１１Ａ側から前記冷媒出口１２Ａ側へ向けて徐々に遠心力勾配が大きくなる第２区間とからなる単位区間を形成する。そして、単位区間内に、互いに対向して一対に発生させるため、冷媒主流との接触・混合が増加し、効果的に抜熱を行うことができる。
【００３１】
（カ）循環流は回転体としての回転子１の回転速度の上昇に連れて発達し、循環流による熱伝達率を高くする特性となる。このため、回転速度が上昇するのに連れて発熱量が大きくなる電動機の回転子の冷却構造として特に有利である。
【００３２】
（第２の実施の形態）
本発明における回転体の冷却構造を実現する実施の形態を、請求項１〜請求項３、請求項６、請求項７に対応する第２の実施の形態に基づいて説明する。
【００３３】
図２〜図６は、永久磁石式同期電動機の回転子に本発明を適用した第２の実施の形態を示す。本実施の形態においては、第１の実施の形態の周辺領域１５が断面四辺形であるのに対し、周辺領域を軸方向位置の変化に連れて拡径する拡径面およびまたは軸方向位置の変化に連れて縮径する縮径面を含むようにしたものである。なお、回転体としての回転子を構成する鉄心、側板の図示は省略してあるが、前実施形態と同様に具備する。
【００３４】
図２において、周辺領域１５の一方となる第１区間においては、回転中心軸αを中心とする内周半径が冷媒入口１１Ａ側から冷媒出口１２Ａ側へ向けて徐々に大きくなる壁面としての拡径面２１である円錐面２１Ａで構成している。また、周辺領域１５の他方となる第２区間においては、回転中心軸αを中心とする内周半径が冷媒入口１１Ａ側から冷媒出口１２Ａ側へ向けて徐々に小さくなる壁面としての縮径面２２である円錐面２２Ａとで構成している。周辺領域１５はこれら円錐面２１Ａ、２２Ａで画成している。なお、入口通路１１および出口通路１２、冷媒入口１１Ａと冷媒出口１２Ａとの間の中心領域１３は、第１の実施形態と同様に構成する。
【００３５】
この実施形態にあっては、回転体としての回転子１の回転に伴う円錐面２１Ａの引きずりによる冷媒の回転は、円錐面２１Ａから半径方向へ離れるほど弱く、回転速度が低くなる。同様に、円錐面２２Ａの引きずりによる冷媒の回転は、円錐面２２Ａから半径方向へ離れるほど弱く、回転速度が低くなる。
【００３６】
このため、同一半径位置における遠心力の大きさが、円錐面２１Ａ側の第１区間では冷媒入口１１Ａ側から冷媒出口１２Ａ側へ向けて徐々に小さくなり、円錐面２２Ａ側の第２区間では冷媒入口１１Ａ側から冷媒出口１２Ａ側へ向けて徐々に大きくなる。周辺領域１５内における遠心力は、図２中に高／低で示すような分布をなし、この遠心力勾配によって第１区間と第２区間とに互いに対向する一対の循環流が発生する。前記循環流は、円錐面２１Ａ、２２Ａに沿って循環するため、円錐面２１Ａ、２２Ａとの接触面積を大きくすることができ、回転子１の回転によって得られる循環流の速度を速めることができる。
【００３７】
図３は、拡径面２１、縮径面２２の変形例を示す。第１区間の壁面形状は回転中心軸αを中心とする内周半径が冷媒入口１１Ａ側から冷媒出口１２Ａ側へ向けて徐々に大きくなる拡径面２１であればよい、例えば、図示するような球面２１Ｂであってもよい。同様に、第２区間の壁面形状は回転中心軸αを中心とする内周半径が冷媒入口１１Ａ側から冷媒出口１２Ａ側へ向けて徐々に小さくなる縮径面２２であればよく、球面２２Ｂでもよい。このように球面２１Ｂ、２２Ｂとする場合には、循環流と球面２１Ｂ、２２Ｂの拡径面２１および縮径面２２との接触面積を更に高めることができ、回転子１の回転によって得られる循環流の速度を速めることができる。
【００３８】
また、冷媒入口１１Ａ側に位置する円盤面１６と拡径面２１とを組み合わせて第１区間を形成する一方、冷媒出口１２Ａ側に位置する円盤面１７と縮径面２２とを組み合わせて第２区間を形成してもよい。この場合には、円盤面１６と拡径面２１とで周辺領域１５の冷媒に遠心力勾配を付与する一方、円盤面１７と縮径面２２とで周辺領域１５の冷媒に遠心力勾配を付与する。
【００３９】
図４に示す例では、壁面として、円盤面１６、拡径円錐面２１、縮径円錐面２２、円盤面１７で周辺領域１５を画成している。円盤面１６と拡径円錐面２１とで第１区間の遠心力勾配を形成し、縮径円錐面２２と円盤面１７とで第２区間の遠心力勾配を形成している。
【００４０】
また、図５に示す例では、壁面として、拡径円錐面２１、円盤面１６、内周面１４、円盤面１７、縮径円錐面２２で周辺領域１５を画成している。拡径円錐面２１と円盤面１６とで第１区間の遠心力勾配を形成し、円盤面１７と縮径円錐面２２とで第２区間の遠心力勾配を形成している。
【００４１】
さらに、冷媒入口１１Ａ側と冷媒出口１２Ａ側の形状を異ならせてもよく、図６に示す例では、壁面として、拡径円錐面２１と円盤面１６とで第１区間の遠心力勾配を形成し、壁面としての円盤面１７で第２区間の遠心力勾配を形成している。
【００４２】
この実施の形態では、第１の実施形態による効果に加えて、以下の効果を有する。
【００４３】
（キ）回転体としての回転子１の回転軸４の内部空間の少なくとも一部には、壁面として拡径面２１およびまたは縮径面２２を備えている。このため、冷媒の停留する部分が少なくなり、回転子１の回転に伴って生じる循環流の速度を速めることができ、冷媒主流との接触・混合が増加して高い冷却性能を得ることができる。
【００４４】
（ク）また、壁面として拡径面２１およびまたは縮径面２２は冷媒との接触面積を円盤面等に比較して増大できる。このため、周辺領域１５の冷媒を粘性により引きずる作用が増大し、この点でも回転子１の回転に伴って生じる循環流の速度を速めることができ、冷媒主流との接触・混合が増加して高い冷却性能を得ることができる。
【００４５】
（ケ）図２〜５に示すように、第１、２区間に壁面として夫々拡径面２１、縮径面２２が対称に配置されている場合には、夫々の区間に発生する循環流が互に相乗しあって安定した循環流を発生させることができるため、冷媒主流との接触による冷却性能を安定して得ることができる。
【００４６】
（コ）図５に示す例においては、内周面１４が存在する軸方向領域から軸方向外側の小径部８、９が存在する部分までの間に壁面として拡径面２１およびまたは縮径面２２を配置するものである。このため、周辺領域１５の冷媒に接触する面積をさらに一層増大でき、上記（キ）、（ク）の効果を向上させることができる。
【００４７】
（第３の実施の形態）
本発明における回転体の冷却構造を実現する実施の形態を、請求項８に対応する第３の実施の形態に基づいて説明する。
【００４８】
図７、８は、永久磁石式同期電動機の回転子に本発明を適用した第３の実施の形態を示す。第１、２の実施の形態に加えて、周辺領域を構成する円盤面、拡径面、縮径面の少なくともいずれか一つに羽根を追加したものである。なお、回転体としての回転子を構成する鉄心、側板の図示は省略してあるが、前実施形態と同様に具備する。
【００４９】
図７において、羽根３１は、壁面としての円盤面１６と円盤面１７に取付けられ、回転体としての回転子１と一体回転する。羽根３１は、円盤面１６、１７に薄板を溶接等により固定することで形成することができる。羽根３１の形状の一例として、図８（Ａ）に示すように、円盤面１６、１７の半径方向に延びるよう配置したもの、図８（Ｂ）に示すように、複数の半径方向に配置するもの、更には、図８（Ｃ）に示すように、渦巻き状に配置するものがある。
【００５０】
羽根３１は、円盤面１６、１７による冷媒の粘性による引きずりだけで冷媒を回転させているものに対して、羽根３１によって積極的に冷媒を回転させ、より強い循環流を得ることができる。
【００５１】
なお、前記第２実施形態およびその変形例に羽根３１を適用する場合には、円盤面１６、１７、拡径面２１、縮径面２２の少なくとも何れか一つあるいは複数箇所に羽根３１を設ければよい。
【００５２】
本実施の形態においては、第１、２実施形態における効果に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００５３】
（サ）周辺領域１５を構成する円盤面１６、１７、拡径面２１、縮径面２２の少なくともいずれか一つには冷媒を回転させるための羽根３１を設ける。このため、冷媒との接触面での粘性による引きずりに加えて、羽根３１による遠心ポンプ作用を冷媒に与えることができ、循環流をより一層速くでき、冷媒主流との接触・混合が増加して高い冷却性能を得ることができる。
【００５４】
（シ）また、羽根３１は、周辺領域１５を構成する円盤面１６、１７、拡径面２１、縮径面２２から突出しているため、周辺領域１５の冷媒との接触面積が増加し、これらの面から冷媒への熱伝達効率を向上させる。
【００５５】
（第４の実施の形態）
本発明における回転体の冷却構造を実現する実施の形態を、請求項１〜３、請求項９、１０に対応する第４の実施の形態に基づいて説明する。
【００５６】
図９〜図１７は、永久磁石式同期電動機の回転子に本発明を適用した第４の実施の形態を示す。本実施の形態においては、第１の実施の形態が一個の単位区間からなるものであるのに対し、複数の単位区間を備えるようにしたものである。なお、回転子を構成する鉄心、側板の図示は省略してあるが、前実施形態と同様に具備する。
【００５７】
図９においては、壁面として周辺領域１５を分割する薄板状の円盤４１を追加することで複数の単位区間Ａ、Ｂを備えるようにしている。円盤４１は、回転中心軸αに対し垂直となるよう内周面１４に取付けられており、回転体としての回転子１と一体に回転する。この円盤４１により周辺領域１５は軸方向に２分割される。なお、円盤４１の中心には、入口通路１１や出口通路１２の内径とほぼ等しく中心領域１３を構成する範囲に穴４７が設けられており、円盤４１が中心領域１３の主流に対する障害物とならないようにしている。
【００５８】
２分割された周辺領域１５の左側の領域（単位区間Ａ）は、円盤面１６と内周面１４と円盤４１の冷媒入口側の面４２とで画成されている。このため、同一半径位置における遠心力の大きさが、円盤面１６側の第１区間Ａでは冷媒入口１１Ａ側から冷媒出口１２Ａ側へ向けて徐々に小さくなり、面４２側の第２区間Ａでは冷媒入口１１Ａ側から冷媒出口１２Ａ側へ向けて徐々に大きくなる。よって、単位区間Ａに互いに対向する一対の循環流が発生する。
【００５９】
同様に、２分割された周辺領域１５の右側の領域（単位区間Ｂ）は、円盤４１の冷媒出口１２Ａ側の面４３と内周面１４と円盤面１７とで画成されている。このため、同一半径位置における遠心力の大きさが、面４３側の第１区間Ｂでは冷媒入口１１Ａ側から冷媒出口１２Ａ側へ向けて徐々に小さくなり、円盤面１７側の第２区間Ｂでは冷媒入口１１Ａ側から冷媒出口１２Ａ側へ向けて徐々に大きくなる。よって、単位区間Ｂにも互いに対向する一対の循環流が発生する。
【００６０】
循環流の数を増やすことにより、第１実施形態よりも高い熱伝達率が得られる。図１０は、壁面としての円盤４１を多数配置した例である。なお、図１０は、回転体を構成する回転子１の回転軸４の中央大径部６のみを図示している。円盤４１の数を増やせば循環流の数をさらに増やすことが可能で、必要な熱伝達率に応じて配置する数を決定すればよい。この場合、円盤４１は回転体としての回転子１の回転軸４と一体回転する必要があり、数が少ない場合は内周面１４に溶接等で固定することも可能であるが、多数配置する場合は工夫が必要となる。
【００６１】
図１１は、上記課題に対応するため、内周面１４に凸部４４を形成する一方、壁面としての円盤４１に凹部４５を形成し、これら凸部４４と凹部４５との係合によって円盤４１の回り止めを行うようにしたものである。なお、図１１は、回転体を構成する回転子１の回転軸４の中央大径部６のみを図示している。円盤４１同士の間隔は、円盤４１を配置する際にスペーサ４６を円盤４１間に挟み込むことにより、所望の間隔にしている。
【００６２】
図１２は、壁面としての円盤４１を、らせん状の連続した形状の円盤４１Ａとしたものである。なお、図１２は、回転体を構成する回転子１の回転軸４の中央大径部６のみを図示している。この場合には、正確には円盤４１Ａの各面が回転中心軸αに垂直とならないので、循環流に加えて、それ以外の２次流れが発生する可能性があるが、部品数を低減できる。
【００６３】
図１３〜図１５は、壁面としての円盤４１の変形例を示すものである。なお、図１３〜１５は、回転体を構成する回転子１の回転軸４の中央大径部６のみを図示している。これらの変形例は、穴４７付近に主流の乱れを発生させやすい形状のバリエーションを示すものである。冷媒主流に対する圧損を考慮すると、円盤４１は主流に全く影響を及ぼさないものであることが望ましい。しかし、円盤４１に設ける穴４７の直径を小さくし、穴４７付近に主流の乱れを発生させるようにすると、循環流と主流との混合が促進され、熱伝達率が大幅に向上するので、圧損と熱伝達率との両立が図れるよう穴４７の直径を設定するとよい。
【００６４】
図１３においては、円盤４１の穴４７が冷媒の流れ方向に向かって凸状となるよう円盤４１全体をテーパ状に形成したものであり、図１４においては、円盤４１の穴４７が冷媒の流れ方向に向かって凸状となるよう円筒状４８に突出させたものであり、図１５においては、円盤４１の穴４７の周縁を周方向に凹凸状４９としたものである。
【００６５】
図１６は、上記円盤を用いずに、周辺領域１５内に複数の単位区間を形成して複数対の循環流を形成する方法の一例を示す。この場合の周辺領域１５は、壁面として、円盤面１６、拡径円錐面２１Ａ、縮径円錐面２２Ａ、拡径円錐面２１Ｃ、縮径円錐面２２Ｃ、円盤面１７で画成されている。
【００６６】
円盤面１６と拡径円錐面２１Ａとで第１区間Ａの遠心力勾配を形成し、縮径円錐面２２Ａで第２区間Ａの遠心力勾配を形成することで単位区間Ａに一対の循環流を発生させる。即ち、第１区間Ａと第２区間Ａとは形状が対称となっていない。
【００６７】
さらに、拡径円錐面２１Ｃで第１区間Ｂの遠心力勾配を形成し、縮径円錐面２２Ｃと円盤面１７とで第２区間Ｂの遠心力勾配を形成することで単位区間Ｂに一対の循環流を発生させる。この単位区間Ｂにおいても、第１区間Ｂと第２区間Ｂとは、その形状が対称となっていない。
【００６８】
図１７は、図１６の変形例を示し、周辺領域１５は、壁面として、縮径円錐面２２Ａ、拡径円錐面２１Ｃと円盤面１６、１７により画成したものである。円盤面１６と縮径円錐面２２Ａとで第１区間Ａの遠心力勾配を形成し、縮径円錐面２２Ａで第２区間Ａの遠心力勾配を形成することで単位区間Ａに一対の循環流を発生させる。この単位区間Ａにおいても、第１区間Ａと第２区間Ａとは形状が対称となっていない。
【００６９】
さらに、拡径円錐面２１Ｃで第１区間Ｂの遠心力勾配を形成し、拡径円錐面２１Ｃと円盤面１７とで第２区間Ｂの遠心力勾配を形成することで単位区間Ｂに一対の循環流を発生させる。この単位区間Ｂにおいても、第１区間Ｂと第２区間Ｂとは、その形状が対称となっていない。
【００７０】
本実施の形態においては、第１、２の実施形態による効果に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００７１】
（ス）前記単位区間は、前記周辺領域１５内において軸方向に複数形成され、複数対の循環流を発生させるため、複数の箇所で内周面１４から抜熱でき、複数の箇所で循環流と主流との接触・混合による放熱がなされ、熱伝達率が大幅に向上し、冷却効率が大幅に向上する。
【００７２】
（セ）前記複数の単位区間は、前記回転中心軸αに垂直で前記回転体としての回転子１の回転軸４と一体回転する壁面としての薄板状の円盤４１を前記周辺領域１５内に配置することで、前記周辺領域１５を軸方向に分割して形成する。このため、内周面１４より突出している円盤４１と周辺領域１５の冷媒との接触面積が増加し、これらの面から冷媒への熱伝達効率を向上させる。
【００７３】
（ソ）図１３〜１５に記載した壁面としての円盤４１においては、主流が通過する穴４７を、冷媒の流れ方向に向かって凸状とする、穴４７を円筒状４８に突出させる、穴４７の周縁を周方向に凹凸状４９とする等により穴４７付近に主流の乱れを発生させやすい形状としている。このため、循環流と主流との混合が促進され、熱伝達率が大幅に向上させることができる。
【００７４】
（タ）図１６、１７に示す例においては、単位区間Ａ、Ｂにおいて、第１区間Ｂと第２区間Ｂとは、その形状が対称となっていない。このため、各区間において夫々複雑な様相の循環流となり、回転体１の回転軸４内周面の熱を冷媒主流により一層効果的に伝達でき、高い冷却性能を得ることができる。
【００７５】
（第５の実施の形態）
本発明における回転体の冷却構造を実現する実施の形態を、請求項１、請求項１１、１２に対応する第５の実施の形態に基づいて説明する。
【００７６】
図１８〜図２２は、永久磁石式同期電動機の回転子に本発明を適用した第４の実施の形態を示す。本実施の形態においては、第１の実施の形態に対して、周辺領域を円周方向に分割する隔壁を内周面に配置したものである。なお、回転子を構成する鉄心、側板の図示は省略してあるが、前実施形態と同様に具備する。
【００７７】
図１８において、周辺領域１５は内周面１４に溶接等により固定された隔壁５１によって円周方向に分割され、周辺領域１５に存在する冷媒は回転子１と同じ回転速度で回転する。冷媒の回転速度は周辺領域１５内でほぼ均一となり、第１実施形態で説明したメカニズムでは循環流が発生しない。
【００７８】
本実施形態の場合、周辺領域１５には回転速度に応じた一定の遠心力場が形成されている。この遠心力場は、周辺領域１５の内周側で圧力が低く回転軸４の内周面１４に近づく外周側ほど圧力が高くなる状態である。この遠心力場においては、密度の高い冷媒は外周側に移動し、密度の低い冷媒は外周側から浮力を受けて内周側に浮き上がってくる。従って、周辺領域１５には、冷媒の半径方向の温度勾配によって自然対流が発生する。即ち、内周面１４から熱を受けて温度が上昇し密度が小さくなった冷媒は、遠心力の方向と逆方向の回転中心方向へ移動しようとし、反対に温度が低く密度の大きい主流近くの冷媒は遠心力の方向へ移動しようとする。回転子１を数千〜数万ＲＰＭで回転させたときの遠心加速度は、内周面１４の内周半径が数センチであったとしても内周面１４付近で数百〜数千Ｇ（重力加速度）となり、わずかな温度差（密度差）であっても有効な自然対流を発生させることができる。
【００７９】
自然対流の駆動力となる遠心力は、回転子１の回転速度が高くなるほど大きくなるので、回転子１を設定回転速度である電動機の常用回転速度で回転させたときの自然対流を考慮して周辺領域１５の寸法・形状を設定する必要がある点は第１実施形態の場合と同じである。
【００８０】
図１９は、内周面１４へ隔壁５１を取付ける取付け方法の一例を、図１８（Ｂ）と同様の断面形状により示し、隔壁５１を確実に取付ける一例である。内周面１４に軸方向へ延びる凹溝５２を設ける。ついで、この凹溝５２に隔壁５１を嵌め合わせ、さらに溶接によって隔壁５１を固定する。なお、この例では、内周面１４の全周に凹溝５２を設けており、内周面１４と冷媒との接触面積を増大させるようにしている。
【００８１】
図２０は、図１９の変形例を示す。図２０の例では、対角位置に配置する２つの隔壁５１を連結部５３によって連結した構造とする。対向する隔壁５１が連結部５３により連結されるため、両端の隔壁５１を対向する凹溝５２に挿入するのみで内周面１４に固定できる。従って、隔壁５１を内周面１４に固定する際の溶接を省略できる。
【００８２】
この構造においては、連結部５３が中心領域１３を横切る構成となっている。このため、中心領域１３の主流の一部は連結部５３によって回転速度成分が付与されて、図２０（Ａ）の矢印のように、周辺領域１５に送り出され、周辺領域１５の循環流を促進する効果も期待できる。ただし、連結部５３をあまり大きくすると主流に対する圧損が大きくなるので、連結部５３の軸方向長さは十分に小さくする必要がある。
【００８３】
図２１は、隔壁５１の変形例を示す。この隔壁５１には、内周面１４に固定される端面に複数の切り欠き５４を、例えば、等間隔に設けている。内周面１４付近の冷媒は、回転速度に応じた遠心力場を構成しているが、切欠き５４が配置されている部分には回転方向とは反対方向への冷媒の洩れが発生する。このため、切り欠き５４より、図２２の拡大断面図に矢印のごとく、内周面１４付近に円周方向の冷媒流れが生じる。この冷媒流れは、内周面１４表面に生ずる熱境界層の表面側を剥離させて、熱境界層を薄くして内周面１４との熱交換を促進する。
【００８４】
本実施の形態においては、第１の実施の形態における（ア）〜（ウ）の効果に加えて以下に記載する効果を奏することができる。
【００８５】
（チ）前記周辺領域１５の冷媒は当該領域１５内でほぼ均一となる回転速度で回転軸４と共に回転中心軸α周りに回転され回転軸４の角速度による遠心力場が形成される。このため、温度上昇した密度の低い冷媒は回転中心軸α側へ移動し、主流の温度が低く密度の高い冷媒は回転軸４の内周面側へ移動することで、冷媒自身の温度勾配により前記循環流が発生し、熱交換性能が向上する。
【００８６】
（ツ）前記周辺領域１５の冷媒の回転は、周辺領域１５を円周方向に分割する隔壁５１を前記回転軸４と一体回転させて得る。このため、回転軸４の回転に基づく遠心力場を周辺領域１５の冷媒に確実に発生させることができる。
【００８７】
（テ）図１９に示す例においては、回転軸４の内周に設けた凹溝５２に隔壁５１が嵌め合わせているため、隔壁５１に冷媒から加えられる回転方向の流体抵抗を確実に支持することができる。
【００８８】
（ト）また、図１９に示す例においては、回転軸４の内周に凹溝５２を内周全面に設けているため、回転軸４の内周と冷媒との熱交換面積を増加でき、冷媒の抜熱性を向上できる。
【００８９】
（ハ）図２０に示す例においては、隔壁５１が連結部５３により連結される。このため、隔壁５１が回転方向だけでなく半径方向にも拘束され、組立時に特別な冶具が不要であるばかりでなく、組立精度が向上でき、溶接等の他の拘束手段を設けなくてもよく、コスト低減が図れる。
【００９０】
（ヒ）また、図２０の例においては、連結部５３が主流に対して幾ばくかの角速度を与える。このため、主流の一部は連結部５３に沿う遠心力によって半径方向への流れを生じ、周辺領域１５の冷媒に二次流れを促進し、冷却性能を向上する。
【００９１】
（フ）図２１、２２に示す例においては、隔壁５１の内周面１４との接続部に切欠き５４を複数設けている。このため、この切欠き５４から回転軸４の回転方向と逆方向に漏れ出した冷媒は、内周面１４表面に生ずる熱境界層の表面側を剥離させて、熱境界層を薄くして内周面１４との熱交換を促進する。また、剥離された熱境界層を形成していた冷媒は遠心力場による浮力により速やかに主流側に移動されて主流との熱伝達率を向上させる。
【００９２】
（第６の実施の形態）
本発明における回転体の冷却構造を実現する実施の形態を、請求項１３に対応する第６の実施の形態に基づいて説明する。
【００９３】
図２３〜図２５は、永久磁石式同期電動機の回転子に本発明を適用した第６の実施の形態を示す。本実施の形態においては、第５の実施の形態の複数に分割した周辺領域を回転中心軸に直交する複数の隔壁により軸方向に分割したものである。なお、回転子を構成する鉄心、側板の図示は省略してあるが、前実施形態と同様に具備し、回転体を構成する回転子の回転軸の中央大径部のみを図示している。
【００９４】
図２３において、回転中心軸αに対し垂直となる複数の隔壁６１を隔壁５１と一体として内周面１４に取付ける。これら隔壁５１、６１は回転体としての回転子１の回転軸４と一体に回転する。隔壁６１は周辺領域１５を軸方向に分割する。隔壁６１の中心には、入口通路１１や出口通路１２の内径とほぼ等しい穴６５を設ける。穴６５は、中心領域１３の範囲に確保され、隔壁６１が中心領域１３の主流に対する障害物とならないようにしている。図２３の左側に分離させて示すように、円周方向に周辺領域１５を分割する複数の隔壁５１と１枚の隔壁６１とは一体の部材６２に形成しており、内周面１４内にこの部材６２を積層して固定することで、組立を容易としている。
【００９５】
この構成では、周辺領域１５を小さなセルに分割しているので、周辺領域１５内の冷媒を確実に回転軸４と同速回転させることができ、遠心力場を確実に形成することができる。
【００９６】
図２４においては、図中の左側に分離して示すように、部材６２を、円盤状の板材を折り曲げ、扇状部分と扇状部分間にコ字状断面の突起を形成し、扇状部分同士により円盤状の隔壁６１を形成し、コ字状断面突起により隔壁５１を形成する。これら部材６２を多数作成し、内周面１４内に互に隔壁５１を構成しているコ字状断面突起が重ならないように互い違いに積層したものである。この部材６２は円盤状の板材からプレス加工により製作すれば製造コストを抑えて容易に製作できる。この構成でも、周辺領域１５を小さなセルに分割しているので、周辺領域１５内の冷媒を確実に回転軸４と同速回転させることができ、遠心力場を確実に形成することができる。
【００９７】
また、図２５に示す例においては、内周面１４から隔壁５１だけを突出形成する。隣り合う隔壁５１間に略コ字状の部材６３をその底部が隔壁５１に接するように挿入してその両側の側辺により隔壁６１を形成するようにしている。周辺領域１５は、コ字状部材６３の両側辺とコ字状部材６３の底辺若しくは隔壁５１とにより小さなセルに分割され、図２３、２４と同様に作用させることができる。なお、この場合、内周面１４からの隔壁５１は、放熱面積を増加させる冷却フィンとしても機能するのでこの機能を阻害しないように、部材６３の底部に穴６４を設けて、隔壁５１が直接冷媒と接触するようにしておくことが望ましい。
【００９８】
本実施の形態においては、第５の実施の形態による効果に加えて、以下に記載した効果を奏することができる。
【００９９】
（ヘ）周辺領域１５を円周方向に分割する隔壁５１に加えて、回転中心軸αに垂直で回転体としての回転子１の前記回転軸４と一体回転する隔壁６１を前記周辺領域１５内に配置することにより前記周辺領域１５を軸方向に分割する。周辺領域１５の冷媒は回転軸４の回転に確実に追従し強力な遠心力場を形成する。このため、冷媒の温度変化による密度変化に対応して生ずる循環流を速めることができ、冷却効率を向上できる。
【０１００】
（ホ）また、隔壁５１、６１によって区画された周辺領域１５の中心領域１３との境界部の冷媒は主流との相対速度差により攪拌される。このため、この攪拌されている冷媒を介して周辺領域１５の循環流により運ばれた熱を効果的に主流に伝達でき、冷却効率を向上できる。
【０１０１】
（マ）図２４に示す例では、複数の隔壁５１と一枚の隔壁６１とを一体とした部材６２を、円盤状の隔壁６１の片面に放射状に板（隔壁５１の一部分）を突出させて形成している。このため、プレス加工により製作でき製造コストを抑えることができる。
【０１０２】
（ミ）図２５に示すように、内周面１４側に複数の隔壁５１を形成し、隔壁５１間にコ字状の断面の部材６３を挿入して周辺領域を円周方向・軸方向に分割する場合に、コ字状断面の底辺部に穴を設けている。このため、内周面１４と一体の隔壁５１は放熱面積を増加させる冷却フィンとしても機能し、内周面１４側よりの放熱性能が高まる。
【０１０３】
（第７の実施の形態）
本発明における回転体の冷却構造を実現する実施の形態を、請求項１４に対応する第７の実施の形態に基づいて説明する。
【０１０４】
図２６、２７は、永久磁石式同期電動機の回転子に本発明を適用した第７の実施の形態を示す。本実施の形態においては、第１実施形態の構成に薄板状の円盤を多数追加したものである。なお、回転体としての回転子を構成する鉄心、側板の図示は省略してあるが、前実施形態と同様に具備し、回転体を構成する回転子の回転軸の中央大径部のみを図示している。
【０１０５】
図２６においては、回転中心軸αに対し垂直の隔壁となる複数の円盤７１を内周面１４に微少な間隔をおいて取付け、回転軸４と一体に回転させる。隣り合う円盤７１の間隔は、微小な寸法、具体的には、円盤７１間の冷媒全体がその粘性による引きずりによって回転軸４に近い速度で回転するほど小さい寸法に形成する。この間隔は、理想的には、概ね速度境界層の厚さ程度とするのが望ましい。
【０１０６】
本実施形態の構成は、第４実施形態（特に図１０）の構成と非常に近いものであるが、隣り合う円盤７１の間隔が微小に構成している点で相違している。円盤７１の間隔が微少であることにより、周辺領域１５の冷媒は、円盤７１と共に回転し、周辺領域１５には、第５、６実施の形態と同様な遠心力場が形成される。このため、第１〜４実施形態によって得られる遠心力勾配による循環流よりも、第５、６実施形態で説明した遠心力場での温度勾配による循環流が支配的となる。なお、円盤７１の間隔を広げてゆく場合には、遠心力勾配による循環流が遠心力場による循環流よりも多くなる。なお、第４実施形態の場合と同様に、円盤７１をらせん状の連続した形状として、部品数を低減することも可能である。
【０１０７】
図２７は、隔壁としての円盤７１同士の微小間隔を確保しかつ円盤７１の回り止めを容易に行う具体的な構造の一例を示すものである。
【０１０８】
回転軸４の内周面１４に軸方向に凸部７３を形成する。円盤７１に凹部７４を形成し、この凹部７４を凸部７３に係合させて円盤７１の回り止めを行いつつ内周面１４に積層する。円盤７１の片面には複数の微小な突起７２を設けており、互に積層することで所望の微小間隔を確保する。円盤７１は、図の（Ａ）、（Ｂ）と（Ｃ）、（Ｄ）とに示すように、微少な突起７２の配置が相違する少なくとも２種類の円盤７１、７１Ａが用いられている。内周面１４に積層して組み付ける場合には、図の（Ｅ）に示すように、円盤７１、７１Ａを交互に組み込むようにする。
【０１０９】
この構成においては、円盤７１、７１Ａの間隔は、突起７２の突出量により各間隔を一様に揃えることができる。しかも、凹部７４、突起７２をもつ円盤７１、７１Ａは、はプレス加工によって容易に形成することが可能である。
【０１１０】
本実施の形態においては、第５、６の実施の形態における効果に加えて、以下に記載した効果を奏することができる。
【０１１１】
（ム）隔壁としての複数の円盤７１を微少な間隔で回転軸４の内周面１４に配置するという簡単な構成によって遠心力場を周辺領域１５に形成できるため、第５、６の実施の形態に比較して、構成を簡単化でき、安価に構成できる。
【０１１２】
（メ）隔壁としての円盤７１に形成する突起７２の位置を異ならせて積層するため、円盤７１の間隔を容易に得ることができ、組立も容易で、プレス成形により容易に形成することができる。
【０１１３】
なお、上記実施形態において、電動機として永久磁石式同期電動機を例にとって説明しているが、図示はしないが、誘導電動機であっても、ＳＲモータであっても、また、その他のモータであってもよい。
【０１１４】
また、上記実施形態において、電動機と説明しているが、図示しないが、発電機であってもよい。
【０１１５】
また、上記実施形態において、回転体として電動機の回転子１について説明したが、図示はしないが、電動機に限られず、回転する回転体であれば本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の回転体の冷却構造を永久磁石式同期電動機の回転子に適用して示す断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態の回転体の冷却構造を永久磁石式同期電動機の回転子に適用して示す断面図。
【図３】図２の変形例を示す断面図。
【図４】図２の他の変形例を示す断面図。
【図５】図２の更に他の変形例を示す断面図。
【図６】図２の更にまた他の変形例を示す断面図。
【図７】本発明の第３の実施の形態の回転体の冷却構造を永久磁石式同期電動機の回転子に適用して示す断面図。
【図８】図７における羽根の一例を（Ａ）〜（Ｃ）に示す正面図。
【図９】本発明の第４の実施の形態の回転体の冷却構造を永久磁石式同期電動機の回転子に適用して示す断面図。
【図１０】多数の円盤の配置例を示す断面図。
【図１１】円盤の固定例を示す断面図。
【図１２】螺旋状に連続した円盤を示す断面図。
【図１３】円盤形状の一例を示す斜視図。
【図１４】円盤形状の別の例を示す斜視図。
【図１５】円盤形状の更に別の例を示す斜視図。
【図１６】図９の変形例を示す断面図。
【図１７】図９の他の変形例を示す断面図。
【図１８】本発明の第５の実施の形態の回転体の冷却構造を永久磁石式同期電動機の回転子に適用して示す軸方向断面図（Ａ）、および、（Ａ）のII−II断面図（Ｂ）。
【図１９】図１８の変形例を示す図１８（Ｂ）と同様の断面図。
【図２０】図１８の他の変形例を示す軸方向断面図（Ａ）および（Ａ）のIII−III断面図（Ｂ）。
【図２１】図１８のさらに他の変形例を示す軸方向断面図。
【図２２】図２１の作動を説明する拡大断面図。
【図２３】本発明の第６の実施の形態の回転体の冷却構造を永久磁石式同期電動機の回転子に適用して示す斜視図。
【図２４】図２３の変形例を示す斜視図。
【図２５】図２３の他の変形例を示し、コ字状部材の成形工程（Ａ）、（Ｂ）、回転子への組付け状態を（Ｃ）に示す斜視図。
【図２６】本発明の第７の実施の形態の回転体の冷却構造を永久磁石式同期電動機の回転子に適用して示す斜視図。
【図２７】図２６の変形例を示し、２種類の円盤の一方の平面図（Ａ）および側面図（Ｂ）、２種類の円盤の他方の平面図（Ｃ）および側面図（Ｄ）、回転子への組付け状態を示す斜視図（Ｅ）。
【符号の説明】
１ 回転体としての回転子
２ 永久磁石
３ 鉄心（ロータコア）
４ 回転体としての回転軸
６ 中央大径部
７ 軸受
８、９ 小径部
１０ 回転体の内部空間
１１ 内部空間への入口通路
１１Ａ 冷媒入口
１２ 内部空間からの出口通路
１２Ａ 冷媒出口
α 回転体の回転中心軸
１３ 内部空間の中心領域
１４ 回転体の内周面
１５ 内部空間の周辺領域
１６、１７ 壁面としての円盤面
２１ 壁面としての拡径面
２１Ａ、２１Ｃ 壁面としての円錐面（拡径面）
２１Ｂ 壁面としての球面（拡径面）
２２ 壁面としての縮径面
２２Ａ、２２Ｃ 壁面としての円錐面（縮径面）
２２Ｂ 壁面としての球面（縮径面）
３１ 羽根
４１、壁面としての円盤
５１、６１ 隔壁
６２ 部材
７１ 隔壁としての円盤
７２ 微小な突起

Claims (15)

1. 回転体の内部に画成された空間を設け、この内部空間に冷媒を流通させることで回転体を冷却する回転体の冷却構造において、
   前記内部空間に連通させて冷媒入口と冷媒出口を、互いに対向させて回転体の回転中心軸上に形成し、
   冷媒入口から内部空間に冷媒を供給しかつ圧損が発生しないように内部空間から冷媒出口を介して冷媒を排出することで、内部空間の前記回転中心軸付近の中心領域に前記冷媒入口から前記冷媒出口へ向かう冷媒流れの主流を発生させる一方、内部空間の前記中心領域より外周側の周辺領域に半径方向の冷媒移動を伴う循環流を発生させ、
   前記循環流は前記主流との接触部分で互いの冷媒を混合させることを特徴とする回転体の冷却構造。
2. 前記循環流は、前記周辺領域に存在する冷媒を回転体の回転速度に応じて回転中心軸周りに回転させ、冷媒の回転速度が当該領域を画成する壁面から離れるほど小さくなり、同一半径位置における遠心力の大きさを軸方向位置によって異ならせることによって発生させることを特徴とする請求項１に記載の回転体の冷却構造。
3. 前記循環流は、前記冷媒入口側から前記冷媒出口側へ向けて徐々に遠心力が小さくなる第１区間と、前記冷媒入口側から前記冷媒出口側へ向けて徐々に遠心力が大きくなる第２区間とからなる単位区間内に、互いに対向して一対を発生させることを特徴とする請求項２に記載の回転体の冷却構造。
4. 前記壁面は、前記回転中心軸に垂直で前記冷媒出口側に面し前記回転体と一体回転する円盤面で構成し、
   この円盤面の回転で冷媒を回転させて前記第１区間の遠心力の勾配を形成することを特徴とする請求項３に記載の回転体の冷却構造。
5. 前記壁面は、前記回転中心軸に垂直で前記冷媒入口側に面し前記回転体と一体回転する円盤面で構成し、
   この円盤面の回転で冷媒を回転させて前記第２区間の遠心力の勾配を形成することを特徴とする請求項３に記載の回転体の冷却構造。
6. 前記冷媒入口側の壁面は、前記回転中心軸を中心とする内周半径が前記冷媒入口側から前記冷媒出口側へ向けて徐々に大きくなり前記回転体と一体回転する拡径面で構成し、
   この拡径面の回転で冷媒を回転させて前記第１区間の遠心力の勾配を形成することを特徴とする請求項３に記載の回転体の冷却構造。
7. 前記冷媒出口側の壁面は、前記回転中心軸を中心とする内周半径が前記冷媒入口側から前記冷媒出口側へ向けて徐々に小さくなり前記回転体と一体回転する縮径面で構成し、
   この縮径面の回転で冷媒を囲転させて前記第２区間の遠心力の勾配を形成することを特徴とする請求項３に記載の回転体の冷却構造。
8. 前記周辺領域を構成する円盤面、拡径面、縮径面の少なくともいずれか一つには、冷媒を回転させるための羽根が設けられていることを特徴とする請求項４ないし請求項７のいずれか一つに記載の回転体の冷却構造。
9. 前記単位区間は、前記周辺領域内において軸方向に複数形成され、複数対の循環流を発生させることを特徴とする請求項３に記載の回転体の冷却構造。
10. 前記複数の単位区間は、前記回転中心軸に垂直で前記回転体と一体回転する薄板状の円盤を前記周辺領域内に配置することで、前記周辺領域を軸方向に分割して形成することを特徴とする請求項９に記載の回転体の冷却構造。
11. 前記周辺領域の冷媒は、当該領域内でほぼ均一となる回転速度で回転体と共に回転中心軸周りに回転され、
    前記循環流は、冷媒に生じる半径方向の温度勾配により発生させることを特徴とする請求項１に記載の回転体の冷却構造。
12. 前記周辺領域の冷媒の回転は、周辺領域を円周方向に分割する隔壁を前記回転体と一体回転させて得ることを特徴とする請求項１１に記載の回転体の冷却構造。
13. 前記回転中心軸に垂直で前記回転体と一体回転する隔壁を前記周辺領域内に配置することにより、前記周辺領域を軸方向に分割することを特徴とする請求項１２に記載の回転体の冷却構造。
14. 前記回転中心軸に垂直で前記回転体と一体回転する薄板状の円盤を前記周辺領域内に多数配置し、これらの円盤によって前記周辺領域を軸方向に分割するとともに、
    隣り合う円盤の間隔を微小寸法に設定することを特徴とする請求項１１に記載の回転体の冷却構造。
15. 回転体は、永久磁石式同期電動機の回転子であり、
    この回転子は、永久磁石を内包する鉄心とこの鉄心を貫通する回転軸とで構成され、
    この回転軸は、外周に前記鉄心が嵌合締結される中央大径部と、外周が軸受によって軸支される両端小径部とからなり、
    前記中央大径部の内側が前記内部空間を形成し、前記両端小径部の内側が冷媒の入口通路と出口通路とを形成することを特徴とする請求項１に記載の回転体の冷却構造。

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