JP5017120B2

JP5017120B2 - 回転電機用回転子及び回転電機

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Publication number: JP5017120B2
Application number: JP2007544135A
Authority: JP
Inventors: 正克松原; 恭男平野; 隆花井; 資康望月
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Industrial Products Manufacturing Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Industrial Products and Systems Corp
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2006-11-07
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2026-11-07
Also published as: JPWO2007055192A1; CN101305510B; US20090261667A1; EP1953896B1; CN101305510A; WO2007055192A1; US8080908B2; EP1953896A1; EP1953896A4

Description

本発明は、永久磁石を用いた回転電機に関し、特に冷媒により永久磁石及び回転子鉄心を冷却できるようにした回転電機用回転子、及びそれを用いた回転電機に関する。

近年の回転電機は回転子への永久磁石埋め込み構造の採用、回転子に磁気的突極性を持たせ磁気トルクに加えてリラクタンストルクも利用する技術の採用等により小型化が図られてきた。現在、更なる小型化を図るには回転子の回転数を上げることが課題と考えられている。

ところで回転数を上げると回転子鉄心内で発生する鉄損（ヒステリシス損と渦電流損の和）、とりわけ鉄心表面付近で発生する鉄損が増大する。また、回転子鉄心に埋設した永久磁石内で発生する渦電流損も無視できない。これら損失に伴う発熱により永久磁石の温度が上昇すると永久磁石は減磁して発生トルクが減少する。また、回転子鉄心の温度上昇も鉄心の透磁率を減少させて発生トルクを減少させる。

こうした回転子の温度上昇を抑えるため、回転子を冷却させる構造が従来より種々提案されている。例えば特許文献１には、回転子鉄心に軸方向に貫通する空洞部を、その空洞部に対向する位置の回転子鉄心の両側押え板部には開口部を形成し、それら空洞部と開口部に回転子の軸方向の長さより長い仕切り板を取り付けて空洞部内に空気を流す冷却構造が提案されている。しかしこの構造の場合、空気による冷却であるため冷却能力が低いという問題がある。

また、特許文献２には、埋設した永久磁石の内周側面側に断面が回転中心に向けて凸形状の冷却通路を軸方向に貫通して形成し、そこに冷媒を流す冷却構造が提案されている。この構造の場合、永久磁石の冷却には有効と考えられるが回転子鉄心の冷却には能力不足と思われる。
特開２００２−７８２９１号公報特開２００２−３４５１８８公報

本発明はこのような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その課題は、回転電機の回転子の冷却性能を向上させることにより回転電機の高速化、小型化を容易にすることにある。

本発明による回転電機用回転子及び回転電機は、円柱状回転子鉄心の周辺部に軸方向に貫通させた複数の磁石挿入孔に永久磁石を埋設し、中心部に回転軸を挿通固定させた構造の回転電機用回転子であって、前記回転子鉄心には永久磁石の作る磁束方向である各ｄ軸上であって埋設した永久磁石より外周側に軸方向に貫通するｄ軸貫通孔を設け、前記磁石挿入孔のうち当該磁石挿入孔に埋設された前記各永久磁石の断面長手方向の両側部を、前記回転子鉄心を軸方向に貫通する空隙孔とし、前記回転軸の前記回転子鉄心に挿通されていない軸方向の両側部分は中空軸に形成し、前記回転子鉄心の軸方向両側には前記回転子鉄心を挟み込む押え板を取り付け、更に、前記回転軸の両側の前記中空軸の中空軸壁には径方向に抜ける中空軸壁孔を形成し、前記押え板の前記回転子鉄心に接する面には、前記中空軸壁孔と前記回転子鉄心に設けた前記各ｄ軸貫通孔および前記各空隙孔とを繋ぎ、前記押え板に設けられ前記各ｄ軸貫通孔を繋ぐ第１の環状溝と、前記押え板に設けられ前記空隙孔を繋ぐ第２の環状溝と、前記押え板に設けられ前記第１の環状溝および前記第２の環状溝と前記回転軸の前記中空軸壁孔とを繋ぐ径方向溝とからなる冷却溝をそれぞれ形成し、前記押え板に冷媒流出孔をそれぞれ設けるとともに、一方の前記押え板に設けられた前記冷媒流出孔の孔径と、他方の前記押え板に設けられた前記冷媒流出孔の孔径とを異ならせ、前記回転軸の一方の前記中空軸内に供給された冷媒を、当該一方の中空軸に形成した前記中空軸壁孔および前記押え板の前記径方向溝を介して、前記押え板の前記第１の環状溝と、前記回転子鉄心の前記ｄ軸貫通孔と、反対側の前記押え板の前記第１の環状溝とからなる流路、および、前記押え板の前記第２の環状溝と、前記回転子鉄心の前記空隙孔と、反対側の前記押え板の前記第２の環状溝とからなる流路にそれぞれ流し、前記押え板の前記径方向溝に流入した冷媒の一部を、一方の前記押え板に設けられた前記冷媒流出孔を通して外部に流出させ、残りの冷媒を、他方の前記押え板に設けられた前記冷媒流出孔を通して外部に流出させる冷媒通路を形成したところに特徴を有している。

本発明の回転電機用回転子及び回転電機は、回転子をこのような構成として、その回転軸の中空軸から冷媒を流せば、回転子を冷却してその温度上昇を抑えることができる。特に本構成の場合は回転子鉄心の周辺近くに設けたｄ軸貫通孔を冷媒が流れるため回転子鉄心の表層部分と永久磁石を効果的に冷却できる。従って、永久磁石の温度上昇を抑えてその減磁を防止できるため発生トルクの減少を回避できる効果を奏する。

図１は本発明に係る回転電機１の縦断面図である。図２は第１の実施形態に係る回転子５のｄ軸を含む縦断面図である。図３は本発明に係る回転子５の軸心に垂直な断面図である。図４Ａは図４Ｂの４Ａ−４Ａ断面図である。図４Ｂは第１の実施形態に係る回転子５の回転子鉄心１１を左側から押さえる左側押え板１４ａの正面図である。図５は第１の実施形態に係る回転子５に冷媒を流した場合の流路を説明する図である。図６は第２の実施形態に係る回転子５についての図５相当図である。図７Ａは図７Ｂの７Ａ−７Ａ断面図である。図７Ｂは第２の実施形態に係る回転子５についての図４Ｂ相当図である。図８は第３の実施形態に係る回転子５についての図５相当図である。図９Ａは図９Ｂの９Ａ−９Ａ断面図である。図９Ｂは第３の実施形態に係る回転子５についての図４Ｂ相当図である。図１０は第４の実施形態に係る回転子５についての図５相当図である。図１１Ａは図１１Ｂの１１Ａ−１１Ａ断面図である。図１１Ｂは第４の実施形態に係る回転子５についての図４Ｂ相当図である。図１２は第５の実施形態に係る回転子５についての図５相当図である。図１３Ａは第５の実施形態に係る回転子５についての左方の押え板１４ａの回転子鉄心１１側正面図である。図１３Ｂは第５の実施形態に係る回転子５についての右方の押え板１４ｂの回転子鉄心１１側正面図である。図１４は第６の実施形態に係る回転子５についての図５相当図である。図１５Ａは第６の実施形態に係る回転子５についての左方の押え板１４ａの回転子鉄心１１側正面図である。図１５Ｂは第６の実施形態に係る回転子５についての右方の押え板１４ｂの回転子鉄心１１側正面図である。図１６は第７の実施形態に係る回転子５についての図５相当図である。図１７Ａは第７の実施形態に係る回転子５についての左方の押え板１４ａの回転子鉄心１１側正面図である。図１７Ｂは第７の実施形態に係る回転子５についての右方の押え板１４ｂの回転子鉄心１１側正面図である。図１８は第８の実施形態に係る回転子５についての図５相当図である。図１９Ａは第８の実施形態に係る回転子５についての左方の押え板１４ａの回転子鉄心１１側正面図である。図１９Ｂは第８の実施形態に係る回転子５についての右方の押え板１４ｂの回転子鉄心１１側正面図である。図２０は第９の実施形態に係る回転子５についての図５相当図である。図２１Ａは第９の実施形態に係る回転子５についての左方の押え板１４ａの回転子鉄心１１側正面図である。図２１Ｂは第９の実施形態に係る回転子５についての右方の押え板１４ｂの回転子鉄心１１側正面図である。図１は第１０の実施形態に係る回転子５についての図５相当図である。図２３Ａは第１０の実施形態に係る回転子５についての左方の押え板１４ａの回転子鉄心１１側正面図である。図２３Ｂは第１０の実施形態に係る回転子５についての右方の押え板１４ｂの回転子鉄心１１側正面図である。図２４は第１１の実施形態に係る回転軸５についての左方の補助板４１ａの回転子鉄心１１側正面図である。図２５は第１１の実施形態に係る回転子５についての図５相当図である。図２６は第１２の実施形態に係る回転子５についての図４Ｂ相当図である。図２７は第１２の実施形態に係る回転子５についての図５相当図である。図２８は第７の実施形態に係る回転子５を採用した回転電機１ａに冷媒を流した場合の流路を説明する図である。図２９は図１４の回転子５における回転軸１５の変形実施形態である。

符号の説明

１、１ａは回転電機、５は回転子（回転電機用回転子）、２６はｄ軸貫通孔、１１は回転子鉄心、１２は永久磁石、１４ａ、１４ｂ、４４ａ、４４ｂは押え板、１５は回転軸、１５ａ、１５ｂは回転軸の中空軸部、１５ｃは回転軸の中実軸部、２１、２１ａ、２１ｂは磁石挿入孔、２３、２３ａ、２３ｂは空隙孔、２４はブリッジ、２５は中空軸壁孔、２７はｑ軸貫通孔、３０は第１の環状溝、３１は径方向溝、３２は第２の環状溝、３３は第３の環状溝、３４は第４の環状溝、３５は押え板冷媒流出孔、３７はケース冷媒流出孔を示す。

以下、本発明に係る回転電機用回転子及び回転電機について図面を参照して説明する。図１にその回転電機１の構成を縦断面図で示す。回転電機１は円筒状の金属製フレーム２、その両端面に取り付けた軸受ブラケット３、固定子４、回転子５により構成される。

固定子４は珪素鋼板などの磁性材料を略環状に打ち抜いた鉄心片を複数枚積層して形成した固定子鉄心７に固定子巻線８を収納したもので、円筒状フレーム２の内側に嵌合固定されている。フレーム２の両端面には軸受ブラケット３が図示しないボルトとナットによりに締め付け固定されている。両側軸受ブラケット３の中心部には軸受け９が取り付けられ、回転子５はその軸受け９により固定子４の内側に回転自在に保持されている。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る回転子５の後述するｄ軸を含む縦断面図である。回転子５は、回転子鉄心１１とその内部に埋設された永久磁石１２（図３参照）、回転子鉄心１１の両端面を押さえる２枚の押え板１４ａ、１４ｂ、回転軸１５により構成される。図３は、図２中の３−３線に沿った回転子５の断面図である。回転子鉄心１１は、磁性材料を図３に示す平面形状に打ち抜いた鉄心片を複数枚積層したものを軸方向にかしめて構成されている。回転子鉄心１１の中心部のキー１８を持つ孔１９には、回転軸１５が嵌合固定されている。

本実施形態の回転子５は永久磁石埋設型の回転子で、回転子鉄心１１の周辺部には永久磁石１２を埋設するための磁石挿入孔２１が複数設けられている。図３は極数が８極の場合を示している。１極分の磁石挿入孔２１は、回転軸１５側から見てＶ字状に配置した２個の磁石挿入孔２１ａ、２１ｂにより構成されている。磁石挿入孔２１は回転子鉄心１１を軸方向に貫通して設けられており、内部には板状の永久磁石１２が埋め込まれている。２個の磁石挿入孔２１ａ、２１ｂに埋設された永久磁石１２は、回転子鉄心１１の外周側を臨む側が同極で、隣のＶ字状磁石挿入孔２１に埋設された永久磁石１２とは異極となるように着磁されている。

埋設した永久磁石１２の断面長手方向の両側部には、各磁石挿入孔２１ａ、２１ｂを拡張して形成した軸方向に貫通する空隙孔２３ａ、２３ｂが形成されている。この空隙孔２３ａ、２３ｂを設ける本来の目的は磁束短絡を防止することにあるが、本発明では後述するように冷媒通路としても使用する。

この磁石両側の空隙孔のうち回転子鉄心１１の外周側に位置する空隙孔２３ａは、回転子鉄心１１の外周面に接近して形成されている。回転軸１５側に位置する他方の空隙孔２３ｂは、隣り合う２つの空隙孔２３ｂが両者の間に僅かな隙間を残して形成されている。この隙間部の鉄心は、Ｖ字状磁石挿入孔２１より回転子外周側の鉄心を内周側鉄心に繋ぐものであることからブリッジ２４と呼ばれる。

磁石挿入孔２１ａ、２１ｂは、このブリッジ２４と回転軸１５の軸心とを結ぶ線に対して線対称に形成されている。従ってＶ字状に配された永久磁石１２の作る磁束は、Ｖ字状部分ではブリッジ２４と回転軸１５の軸心とを結ぶ線の方向を向いている。モータの２軸理論で知られているｄ−ｑ座標系では、永久磁石の作る磁束方向はｄ軸と呼ばれる。本実施形態の回転子５では、ブリッジ２４と回転軸１５の軸心とを結ぶ線がこのｄ軸に相当する。

図３に示す回転子５では、各ｄ軸上であって永久磁石１２より外周側に軸方向に貫通するｄ軸貫通孔２６を設けている。このｄ軸貫通孔２６はｄ軸方向の磁気抵抗を増加させてｄ軸インダクタンスＬｄを減少させる。これによりｑ軸インダクタンスＬｑとｄ軸インダクタンスＬｄとの差が大きくなりリラクタンストルクが増加する。また、同時にＶ字状磁石挿入孔２１よりも回転子外周側に位置する鉄心の質量を減少させるため、この部分に働く遠心力が減少して高速回転が可能となる。ｄ軸貫通孔２６を設ける本来の目的はこうした点にあるが、本発明では後述するように冷媒通路としても使用する。

ｄ−ｑ座標系ではｄ軸方向から電気角でπ／２位相が進んだ方向はｑ軸と呼ばれる。図３に示した回転子５では、隣り合うＶ字状磁石挿入孔２１の隣り合う２つの空隙孔２３ａ間と回転軸１５の軸心とを結ぶ線がｑ軸に相当する。本実施形態の回転子５では、このｑ軸上にも回転子鉄心１１を軸方向に貫通するｑ軸貫通孔２７を形成している。このｑ軸貫通孔２７は、回転子鉄心１１を軽量化して回転速度変化に対しての応答性改善に寄与するが、本発明では後述するようにこのｑ軸貫通孔２７も冷媒通路として使用する。

図４Ａおよび図４Ｂは、図２の回転子鉄心１１を左側から押さえている左側押え板１４ａの外形をその部分を貫く回転軸１５の断面形状と共に表わした図で、図４Ｂは左側押え板１４ａと回転子鉄心１１との接合面（図２中の４Ｂ−４Ｂ線を含む軸心に垂直な面）を回転子鉄心１１側から見た図である。図４Ａは図４Ｂ中の４Ａ−４Ａ線に沿った断面図である。この左側押え板１４ａの回転子鉄心１１に接する面には、断面Ｕ字状の２つの溝が掘られている。また、中心には回転軸１５が挿通固定されている。

回転軸１５は図２に示すように中空軸部１５ａ、１５ｂと中実軸部１５ｃとに分かれて構成されており、回転子鉄心１１に挿通固定されている部分は中実軸に、回転子鉄心１１から両側に突出した部分１５ａ、１５ｂは中空軸に形成されている。図２における左側中空軸部１５ａから中実軸部１５ｃに移る手前の中空軸部１５ａの壁面には、径方向に抜ける中空軸壁孔２５が形成されている。

押え板１４ａ、１４ｂに掘られた溝の一つは、押え板１４ａ、１４ｂの周辺に沿って環状に掘られた第１の環状溝３０である。この第１の環状溝３０は、回転子鉄心１１に設けられた前記各ｄ軸貫通孔２６を繋ぐ位置に掘られている。もう一つの溝は、その第１の環状溝３０を回転軸１５の前記中空軸壁孔２５に繋ぐ径方向溝３１である。図４Ａ、４Ｂでは、径方向溝３１及び中空軸壁孔２５はそれぞれ２個設けられているが更に個数を増やしてもよい。図２において回転子鉄心１１を右側から押される右側押え板１４ｂ及びその部分の中空軸部１５ｂの形状は、回転子鉄心１１を挟んで左側押え板１４ａ、左側中空軸部１５ａと面対称に形成されている。

このように形成された左側押え板１４ａ、右側押え板１４ｂが、その溝の掘られた面を回転子鉄心１１に押しつけて取り付けられている。そして、それら押え板１４ａ、１４ｂに掘られた第１の環状溝３０によって回転子鉄心１１に設けられた前記複数のｄ軸貫通孔２６は繋がれ、その第１の環状溝３０は径方向溝３１及び回転軸１５の中空軸壁孔２５を経て回転軸１５の中空軸部１５ａの内側に繋がれている。このような構成により回転軸１５の左側中空軸部１５ａの内側から右側中空軸部１５ｂの内側に至る通路が形成されている。

従って、図５に示すように回転軸１５の左側中空軸部１５ａの内側に冷媒を流し込むと、流し込まれた冷媒は図中の矢印のように左側中空軸部１５ａの中空軸壁孔２５、左側押え板１４ａの径方向溝３１、第１の環状溝３０、回転子鉄心１１のｄ軸貫通孔２６、右側押え板１４ｂの第１の環状溝３０、径方向溝３１、右側中空軸部１５ａの中空軸壁孔２５、右側中空軸部１５ｂの内側を通って外部へ流出する。

図１に示した本実施形態の回転電機１はこのような冷媒通路を構成した回転子５を採用しており、その冷媒通路に冷媒を流すことによって回転子５の冷却を図っている。冷媒としては油、防腐剤を混ぜた水、その他の液体、冷却用空気等を使用する。

このように回転子５に設けた冷媒通路に冷媒を流せば、回転子５を冷却してその温度上昇を抑えることができる。特に本実施形態の回転子５では、回転子鉄心１１の周辺近くに設けたｄ軸貫通孔２６を冷媒が流れるため回転子鉄心１１の表層部分と永久磁石１２が効果的に冷却される。従って、永久磁石の温度上昇が抑えられてその減磁が防止される結果、発生トルクの減少が回避される効果を奏する。また、このような構成の回転子５を備えた回転電機１は鉄損による回転子５の温度上昇を抑えることができるため、より高速運転が可能となり、ひいては回転電機１の小型化が可能となる。

また、回転子５はｄ軸方向磁束を作る永久磁石１２を埋設する各磁石挿入孔２１をｄ軸に沿って中央で２分割し、間に回転子鉄心１１の磁石挿入孔２１より外周側と内周側とを繋ぐブリッジ２４を形成すると共に、分割した磁石挿入孔２１をＶ字状に配置したことにより、高速回転時の遠心力に耐えられるようになる。従って、より高速回転を必要とする回転電機に採用することが可能となる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る回転子について図６、図７Ａ、７Ｂを参照して説明する。なお、図中、第１の実施形態に係る図２〜図５と同一又は相当部分には同一符号が付してある。図６は本実施形態の回転子５の縦断面図である。図７Ａ、７Ｂは回転子鉄心１１を左側から押さえている左側押え板１４ａの外形をその部分を貫く回転軸１５の断面形状と共に表わした図で、図７Ｂは左側押え板１４ａと回転子鉄心１１との接合面を回転子鉄心１１側から見た図である。図７Ａは図７Ｂ中の７Ａ−７Ａ線に沿った断面図である。なお、右側押え板１４ｂは左側押え板１４ａと面対称に形成されている。

本実施形態の回転子５が第１の実施形態に係る図５の回転子５と異なる点は、左側押え板１４ａ、右側押え板１４ｂの回転子鉄心１１に接する面に掘られた環状溝の位置である。第１の実施形態に係る図４Ａ、４Ｂに示す左側押え板１４ａでは、第１の環状溝３０は回転子鉄心１１のｄ軸貫通孔２６を繋ぐ位置に形成された。これに対して本実施形態の第２の環状溝３２は、前述した磁石挿入孔２１ａ、２１ｂを拡張して形成した軸方向に貫通する空隙孔２３ｂを繋ぐように形成されている。径方向溝３１は、その第２の環状溝３２を回転軸１５の前記中空軸壁孔２５に繋ぐように形成されている。

従って、図６に示すように回転軸１５の左側中空軸部１５ａの内部に冷媒を流し込むと、冷媒は回転子鉄心１１中をｄ軸貫通孔２６の代わりに空隙孔２３ｂを通過して反対側の右側中空軸部１５ａから流出する。

本実施形態の場合、左側中空軸部１５ａから冷媒を注入すれば冷媒は永久磁石１２に接して軸方向に貫通する空隙孔２３ｂに流れるため永久磁石１２は一層効果的に冷却される。従って、その温度上昇が抑えられて減磁が防止される結果、発生トルクの減少が回避される効果を奏する。

次に、本発明の第３の実施形態に係る回転子について図８、図９Ａ、９Ｂを参照して説明する。なお、図中、第１の実施形態に係る図２〜図５と同一又は相当部分には同一符号が付してある。図８は、本実施形態の回転子５の縦断面図である。図９Ａ、９Ｂは回転子鉄心１１を左側から押さえている左側押え板１４ａの外形をその部分を貫く回転軸１５の断面形状と共に表わした図で、図９Ｂは左側押え板１４ａと回転子鉄心１１との接合面を回転子鉄心１１側から見た図である。図９Ａは図９Ｂ中の９Ａ−９Ａ線に沿った断面図である。なお、右側押え板１４ｂは左側押え板１４ａと面対称に形成されている。

本実施形態の回転子５が第１、第２の実施形態の回転子５と異なる点は、左側押え板１４ａ、右側押え板１４ｂの回転子鉄心１１に接する面に掘られた環状溝の構成にある。本実施形態では第１の実施形態で設けた第１の環状溝３０と、第２の実施形態で設けた第２の環状溝３２の双方を設けている。第１の環状溝３０は前述したように回転子鉄心１１に設けられた複数のｄ軸貫通孔２６を繋ぎ、第２の環状溝３２は磁石挿入孔２１ａ、２１ｂを拡張して形成した軸方向に貫通する空隙孔２３ｂを？いでいる。

更に、磁石挿入孔２１ａ、２１ｂを拡張して形成された空隙孔２３の内、回転子鉄心１１の外周側に位置する空隙孔２３ａは回転子鉄心１１の軸心からの距離がｄ軸貫通孔２６とほぼ同じである。従って、第１の環状溝３０はｄ軸貫通孔２６を繋ぐと同時に空隙孔２３ａをも繋ぐようにその溝の幅が調整してある。径方向溝３１は第１、第２の環状溝３２を回転軸１５の前記中空軸壁孔２５に繋ぐように形成されている。

従って、図８に示すように回転軸１５の左側中空軸部１５ａの内側に冷媒を流し込むと、冷媒は回転子鉄心１１中をｄ軸貫通孔２６、空隙孔２３ａ、空隙孔２３ｂの３種類の貫通孔を並行して通過する。冷媒はそれらの貫通孔を通過した後、反対側の右側中空軸部１５ａから外部へ流出する。

このように本実施形態の場合、左側中空軸部１５ａから冷媒を注入すれば冷媒は回転子鉄心１１中のｄ軸貫通孔２６、空隙孔２３ａ、空隙孔２３ｂの３種類の貫通孔を流れるため永久磁石１２及び回転子鉄心１１は一層効果的に冷却される。従って、永久磁石１２の温度上昇が抑えられて減磁が防止される結果、発生トルクの減少が回避される効果を奏する。

次に、本発明の第４の実施形態に係る回転子について図１０、図１１Ａ、１１Ｂを参照して説明する。なお、図中、第３の実施形態に係る図８、図９Ａ、９Ｂと同一又は相当部分には同一符号が付してある。図１０は、本実施形態の回転子５の縦断面図である。図１１Ａ、１１Ｂは回転子鉄心１１を左側から押さえている左側押え板１４ａの外形をその部分を貫く回転軸１５の断面形状と共に表わした図で、図１１Ｂは左側押え板１４ａと回転子鉄心１１との接合面を回転子鉄心１１側から見た図である。図１１Ａは図１１Ｂ中の１１Ａ−１１Ａ線に沿った断面図である。なお、右側押え板１４ｂは左側押え板１４ａと面対称に形成されている。

本実施形態の回転子５が第３の実施形態の回転子５と異なる点は、左側押え板１４ａ、右側押え板１４ｂの回転子鉄心１１に接する面に掘られた環状溝の構成にある。本実施形態では第３の実施形態で設けた第１、第２の環状溝３０、３２に加えて第３の環状溝３３を追加して設けている。この第３の環状溝３３は、図３において説明したｑ軸貫通孔２７を繋ぐように形成されている。

即ち、本実施形態では第１の環状溝３０によりｄ軸貫通孔２６と空隙孔２３ａとを、第２の環状溝３２により空隙孔２３ｂを、第３の環状溝３３によりｑ軸貫通孔２７を？いででいる。そして、径方向溝３１はこれら第１、第２、第３の環状溝３０、３２、３３を回転軸１５の前記中空軸壁孔２５に繋ぐように形成されている。

従って、図１０に示すように回転軸１５の左側中空軸部１５ａの内側に冷媒を流し込むと、冷媒は回転子鉄心１１中をｄ軸貫通孔２６、空隙孔２３ａ、空隙孔２３ｂ、ｑ軸貫通孔２７の４種類の貫通孔を並行して流れる。このため永久磁石１２及び回転子鉄心１１は第３の実施形態の場合よりも更に効果的に冷却される。その結果として永久磁石１２の温度上昇が抑えられて減磁が防止され、発生トルクの減少が回避される効果を奏する。

次に、本発明の第５の実施形態に係る回転子、及びそれを用いた回転電機について図１２、図１３Ａ、１３Ｂを参照して説明する。なお、図中、第４の実施形態に係る図１０、図１１Ａ、１１Ｂと同一又は相当部分には同一符号が付してある。図１２は本実施形態の回転子５の縦断面図を示す。図１３Ａは回転子鉄心１１を左側から押さえている左側押え板１４ａを回転子鉄心１１側から見た図を、図１３Ｂは回転子鉄心１１を右側から押さえている右側押え板１４ｂを回転子鉄心１１側から見た図を示している。なお、図中にはその部分を貫く回転軸１５の断面形状も示している。

図１３Ａに示す本実施形態の左側押え板１４ａは、第３の実施形態である図９Ａ、９Ｂに示した左側押え板１４ａに対して、回転子鉄心１１側のｑ軸貫通孔２７（図３参照）に対向する位置に押え板冷媒流出孔３５を追加して設けたものである。環状溝は、第３の実施形態の場合と同様にｄ軸貫通孔２６と空隙孔２３ａを繋ぐ第１の環状溝３０と、空隙孔２３ｂを繋ぐ第２の環状溝３２が設けてある。

図１３Ｂに示す右側押え板１４ｂは、第４の実施形態である図１１Ａ、１１Ｂに示した左側押え板１４ａと面対称の右側押え板１４ｂにおける径方向溝３１の構成を変えたものである。この場合の径方向溝３１は第１、第２、第３の環状溝３０、３２、３３のみを相互に繋ぐ。

回転軸１５は図１２に示すように全ての部分を中空軸として形成してあるが、第４の実施形態に係る図１０中に示す回転軸１５と同じように回転子鉄心１１に挿通されている部分のみを中空軸としてもよい。更には、図２９中に示す回転軸１５のように冷媒が供給される側の端から中空軸壁孔２５に通ずる部分のみを中空軸として形成し、それ以外の部分は中実軸として形成してもよい。

このような構成の下で回転軸１５の左側中空軸部１５ａの内側に冷媒を流し込むと冷媒は図１２中の矢印のように流れる。回転子鉄心１１の中ではｄ軸貫通孔２６、空隙孔２３ａ、空隙孔２３ｂを左側から右側に向かって並行して流れる。そして、右側押え板１４ｂの溝内で反転して回転子鉄心１１のｑ軸貫通孔２７を右側から左側に向かって流れ、左側押え板１４ａに設けられたｑ軸貫通孔２７に対向する位置の押え板冷媒流出孔３５を通って外部に流出する。

このようにして本実施形態の場合も冷媒が回転子鉄心１１中をｄ軸貫通孔２６、空隙孔２３ａ、空隙孔２３ｂ、ｑ軸貫通孔２７の各貫通孔を流れ、永久磁石１２及び回転子鉄心１１が冷却される。従って、永久磁石１２の温度上昇が抑えられて減磁が防止される結果、発生トルクの減少が回避される効果を奏する。

次に、本発明の第６の実施形態に係る回転子について図１４、図１５Ａ、１５Ｂを参照して説明する。なお、図中、第５の実施形態に係る図１２、図１３Ａ、１３Ｂと同一又は相当部分には同一符号が付してある。図１５Ａは回転子鉄心１１を左側から押さえている左側押え板１４ａを回転子鉄心１１側から見た図を、図１５Ｂは回転子鉄心１１を右側から押さえている右側押え板１４ｂを回転子鉄心１１側から見た図を示している。なお、図中にはその部分を貫く回転軸１５の断面形状も示している。

本実施形態の回転子５が第５の実施形態の回転子５と異なる点は、図１５Ｂに示すように右側押え板１４ｂの回転子鉄心１１に接する面に設けられた第３の環状溝３３にも押え板冷媒流出孔３５を追加して設けた点にある。この押え板冷媒流出孔３５は、回転子鉄心１１のｑ軸貫通孔２７（図３参照）に対向する位置に設けてあり、その孔径は左側押え板１４ａに設けた押え板冷媒流出孔３５の孔径より小さくしてある。

回転軸１５は図１４に示すように全ての部分を中空軸として形成してあるが、第４の実施形態に係る図１０中に示す回転軸１５と同じように回転子鉄心１１に挿通されている部分のみを中空軸としてもよい。更には、図２９中に示す回転軸１５のように冷媒が供給される側の端から中空軸壁孔２５に通ずる部分のみを中空軸として形成し、それ以外の部分は中実軸として形成してもよい。

このような構成の下で回転軸１５の軸内部に冷媒を流し込むと、冷媒は図１４中の矢印のように流れる。回転子鉄心１１の中ではｄ軸貫通孔２６、空隙孔２３ａ、空隙孔２３ｂを左側から右側に向かって並行して流れる。そして、右側押え板１４ｂの径方向溝３１に入り、そこで冷媒の一部はｑ軸貫通孔２７に対向する位置に設けた押え板冷媒流出孔３５を通って外部に流出する。残りの冷媒は第５の実施形態の場合と同様に反転して回転子鉄心１１のｑ軸貫通孔２７を右側から左側に向かって流れ、左側押え板１４ａに設けられたｑ軸貫通孔２７に対向する位置の押え板冷媒流出孔３５を通って外部に流出する。即ち、本実施形態では、冷媒は左右の押え板１４ａ、１４ｂに設けられた押え板冷媒流出孔３５を通って外部に流出する。

このようにして本実施形態の場合も冷媒が回転子鉄心１１中をｄ軸貫通孔２６、空隙孔２３ａ、空隙孔２３ｂ、ｑ軸貫通孔２７の各貫通孔を通って流れ、永久磁石１２及び回転子鉄心１１が冷却される。従って、永久磁石１２の温度上昇が抑えられて減磁が防止される結果、発生トルクの減少が回避される効果を奏する。また、押え板冷媒流出孔３５から冷媒を流出させることで、固定子４を冷却させる効果も奏する。

次に、本発明の第７の実施形態に係る回転子について図１６、図１７Ａ、１７Ｂを参照して説明する。なお、図中、第４の実施形態に係る図１０、図１１Ａ、１１Ｂと同一又は相当部分には同一符号が付してある。図１７Ａは回転子鉄心１１を左側から押さえている左側押え板１４ａを回転子鉄心１１側から見た図を、図１７Ｂは回転子鉄心１１を右側から押さえている右側押え板１４ｂを回転子鉄心１１側から見た図を示している。なお、図中にはその部分を貫く回転軸１５の断面形状も示している。

本実施形態の回転子５が第４の実施形態の回転子５と異なる点は、図１７Ａ、１７Ｂに示すように左右の押え板１４ａ、１４ｂの回転子鉄心１１に接する面に掘られた第３の環状溝３３に複数の押え板冷媒流出孔３５を追加して設けた点と、右側押え板１４ｂの径方向溝３１は第１、第２、第３の環状溝３０、３２、３３のみを相互に繋ぐようにした点にある。この追加して設ける押え板冷媒流出孔３５は周方向に等間隔であればよく、必ずしも回転子鉄心１１のｑ軸貫通孔２７（図３参照）に対向する位置に設ける必要はない。左側押え板１４ａに設けた押え板冷媒流出孔３５は、右側押え板１４ｂに設けたものより孔径を小さくてある。

回転軸１５は図１６に示すように全ての部分を中空軸として形成してあるが、第４の実施形態に係る図１０中に示す回転軸１５と同じように回転子鉄心１１に挿通されている部分のみを中空軸としてもよい。更には、図２９中に示す回転軸１５のように冷媒が供給される側の端から中空軸壁孔２５に通ずる部分のみを中空軸として形成し、それ以外の部分は中実軸として形成してもよい。

このような構成の下で回転軸１５の軸内部に冷媒を流し込むと、冷媒は図１６中の矢印のように流れる。左側押え板１４ａの径方向溝３１に流入した冷媒の一部は回転子鉄心１１に設けられた各貫通孔を通ることなく第３の環状溝３３と押え板冷媒流出孔３５を通って外部に流出する。また、右側押え板１４ｂの第１、第２、第３の環状溝３０、３２、３３に流出した冷媒は第３の環状溝３３に設けられた押え板冷媒流出孔３５を通って外部に流出する。

このようにして本実施形態の場合も冷媒が回転子鉄心１１のｄ軸貫通孔２６、空隙孔２３ａ、空隙孔２３ｂ、ｑ軸貫通孔２７の各貫通孔を通って流れ、永久磁石１２及び回転子鉄心１１が冷却される。従って、永久磁石１２の温度上昇が抑えられて減磁が防止される結果、発生トルクの減少が回避される効果を奏する。

次に、本発明の第８の実施形態に係る回転子について図１８、図１９Ａ、１９Ｂを参照して説明する。なお、図中、第１の実施形態に係る図４Ａ、図４Ｂ、図５と同一又は相当部分には同一符号が付してある。図１９Ａは回転子鉄心１１を左側から押さえている左側押え板１４ａを回転子鉄心１１側から見た図を、図１９Ｂは回転子鉄心１１を右側から押さえている右側押え板１４ｂを回転子鉄心１１側から見た図を示している。なお、図中にはその部分を貫く回転軸１５の断面形状も示している。

本実施形態の回転子５が第１の実施形態の回転子５と大きく異なる点は、図１９Ａ、１９Ｂに示すように左右の押え板１４ａ、１４ｂに第４の環状溝３４を追加形成した点と、その第４の環状溝３４の底に軸方向外部に通ずる押え板冷媒流出孔３５を複数個形成した点にある。第４の環状溝３４の形成位置は、第１の環状溝３０より内側にしてある。押え板冷媒流出孔３５の位置は周方向に等間隔にしてあり、左側押え板１４ａに形成した押え板冷媒流出孔３５の孔径は右側押え板１４ｂの押え板冷媒流出孔３５の孔径より小さくしてある。左側押え板１４ａの径方向溝３１は第１、第４の環状溝３０、３４を中空軸壁孔２５に繋ぎ、右側押え板１４ｂの径方向溝３１は第１、第４の環状溝３０、３４のみを相互に繋ぐように形成してある。

回転軸１５は図１６に示すように全ての部分を中空軸として形成してあるが、第１の実施形態に係る図５中に示す回転軸１５と同じように回転子鉄心１１に挿通されている部分のみを中空軸としてもよい。更には、図２９中に示す回転軸１５のように冷媒が供給される側の端から中空軸壁孔２５に通ずる部分のみを中空軸として形成し、それ以外の部分は中実軸として形成してもよい。

このような構成の下で回転軸１５の軸内部に冷媒を流し込むと、冷媒は図１８中の矢印のように流れる。左側押え板１４ａの径方向溝３１に流入した冷媒の一部は第４の環状溝３４と押え板冷媒流出孔３５を通って外部に流出する。また、回転子鉄心１１を軸方向に貫通するｄ軸貫通孔２６を通って右側押え板１４ｂの第１の環状溝３０に流出した冷媒は第４の環状溝３４に設けられた押え板冷媒流出孔３５を通って外部に流出する。

このようにして本実施形態の場合も冷媒が回転子鉄心１１のｄ軸貫通孔２６を流れ、永久磁石１２及び回転子鉄心１１が冷却される。従って、永久磁石１２の温度上昇が抑えられて減磁が防止される結果、発生トルクの減少が回避される効果を奏する。

次に、本発明の第９の実施形態に係る回転子について図２０、図２１Ａ、２１Ｂを参照して説明する。なお、図中、第２の実施形態に係る図６、図７Ａ、７Ｂと同一又は相当部分には同一符号が付してある。図２１Ａは回転子鉄心１１を左側から押さえている左側押え板１４ａを回転子鉄心１１側から見た図を、図２１Ｂは回転子鉄心１１を右側から押さえている右側押え板１４ｂを回転子鉄心１１側から見た図を示している。なお、図中にはその部分を貫く回転軸１５の断面形状も示している。

本実施形態の回転子５が第２の実施形態の回転子５と大きく異なる点は、図２１Ａ、２１Ｂに示すように左右の押え板１４ａ、１４ｂに第４の環状溝３４を追加形成した点と、その第４の環状溝３４の底に軸方向外部に通ずる押え板冷媒流出孔３５を複数個形成した点にある。第４の環状溝３４の形成位置は、第２の環状溝３２より内側にしてある。押え板冷媒流出孔３５の位置は周方向に等間隔にしてあり、左側押え板１４ａに形成した押え板冷媒流出孔３５の孔径は右側押え板１４ｂの押え板冷媒流出孔３５の孔径より小さくしてある。左側押え板１４ａの径方向溝３１は第２、第４の環状溝３２、３４を中空軸壁孔２５に繋ぎ、右側押え板１４ｂの径方向溝３１は第２、第４の環状溝３２、３４のみを相互に繋ぐように形成してある。

回転軸１５は図２０に示すように全ての部分を中空軸として形成してあるが、第２の実施形態に係る図６中に示す回転軸１５と同じように回転子鉄心１１に挿通されている部分のみを中空軸としてもよい。更には、図２９中に示す回転軸１５のように冷媒が供給される側の端から中空軸壁孔２５に通ずる部分のみを中空軸として形成し、それ以外の部分は中実軸として形成してもよい。

このような構成の下で回転軸１５の軸内部に冷媒を流し込むと、冷媒は図２０中の矢印のように流れる。左側押え板１４ａの径方向溝３１に流入した冷媒の一部は第４の環状溝３４と押え板冷媒流出孔３５を通って外部に流出する。また、回転子鉄心１１を軸方向に貫通する空隙孔２３ｂを通過して右側押え板１４ｂの第２の環状溝３２に流出した冷媒は第４の環状溝３４に設けられた押え板冷媒流出孔３５を通って外部に流出する。

このようにして本実施形態の場合も冷媒が回転子鉄心１１の空隙孔２３ｂを通って流れ、永久磁石１２及び回転子鉄心１１が冷却される。従って、永久磁石１２の温度上昇が抑えられて減磁が防止される結果、発生トルクの減少が回避される効果を奏する。

次に、本発明の第１０の実施形態に係る回転子について図２２、図２３Ａ、２３Ｂを参照して説明する。なお、図中、第３の実施形態に係る図８、図９Ａ、９Ｂと同一又は相当部分には同一符号が付してある。図２３Ａは回転子鉄心１１を左側から押さえている左側押え板１４ａを回転子鉄心１１側から見た図を、図２３Ｂは回転子鉄心１１を右側から押さえている右側押え板１４ｂを回転子鉄心１１側から見た図を示している。なお、図中にはその部分を貫く回転軸１５の断面形状も示している。

本実施形態の回転子５が第３の実施形態の回転子５と大きく異なる点は、図２３Ａ、２３Ｂに示すように左右の押え板１４ａ、１４ｂに第４の環状溝３４を追加形成した点と、その第４の環状溝３４の底に軸方向外部に通ずる押え板冷媒流出孔３５を複数個形成した点にある。第４の環状溝３４の形成位置は、第２の環状溝３２より内側にしてある。押え板冷媒流出孔３５の位置は周方向に等間隔にしてあり、左側押え板１４ａに形成した押え板冷媒流出孔３５の孔径は右側押え板１４ｂの押え板冷媒流出孔３５の孔径より小さくしてある。左側押え板１４ａの径方向溝３１は第１、第２、第４の環状溝３０、３２、３４を中空軸壁孔２５に繋ぎ、右側押え板１４ｂの径方向溝３１は第１、第２、第４の環状溝３０、３２、３４のみを相互に繋ぐように形成してある。

回転軸１５は図２２に示すように全ての部分を中空軸として形成してあるが、第３の実施形態に係る図８中に示す回転軸１５と同じように回転子鉄心１１に挿通されている部分のみを中空軸としてもよい。更には、図２９中に示す回転軸１５のように冷媒が供給される側の端から中空軸壁孔２５に通ずる部分のみを中空軸として形成し、それ以外の部分は中実軸として形成してもよい。

このような構成の下で回転軸１５の軸内部に冷媒を流し込むと、冷媒は図２２中の矢印のように流れる。左側押え板１４ａの径方向溝３１に流入した冷媒の一部は第４の環状溝３４と押え板冷媒流出孔３５を通って外部に流出する。また、回転子鉄心１１を軸方向に貫通するｄ軸貫通孔２６、空隙孔２３ａ、空隙孔２３ｂを通過して右側押え板１４ｂの第１、第２の環状溝３０、３２に流出した冷媒は第４の環状溝３４に設けられた押え板冷媒流出孔３５を通って外部に流出する。

このようにして本実施形態の場合も冷媒が回転子鉄心１１のｄ軸貫通孔２６、空隙孔２３ａ、空隙孔２３ｂを通って流れ、永久磁石１２及び回転子鉄心１１が冷却される。従って、永久磁石１２の温度上昇が抑えられて減磁が防止される結果、発生トルクの減少が回避される効果を奏する。

次に、本発明の第１１の実施形態に係る回転子について図２４、図２５を参照して説明する。なお、図中、第１の実施形態に係る図５と同一又は相当部分には同一符号が付してある。図２４は回転子鉄心１１と左側の押え板１４ａとの間に介装される補助板４１ａを回転子鉄心１１側から見た図を示している。なお、図中にはその部分を貫く回転軸１５の断面形状も示している。

本実施形態の回転子５が第１の実施形態の回転子５と異なる点は、回転子鉄心１１の軸方向の両端面と左右の押え板１４ａ、１４ｂとの間に、補助板４１ａ、４１ｂが介装されている構成にある。補助板４１ａ、４１ｂの外径は押え板１４ａ、１４ｂと同径とされ、中心には回転軸１５が挿通固定される嵌合孔４２が形成されている。補助板４１ａ、４１ｂは互いに同一形状をしている。補助板４１ａ、４１ｂは平板状に形成され、その外周縁には、回転子鉄心１１の両端面に当接するように配置された時に、ｄ軸貫通孔２６と連通するように円周上に８個の通過孔４３が等角度に形成されている。これにより、回転子鉄心１１の両端面と左右の押え板１４ａ、１４ｂとの間に、補助板４１ａ、４１ｂが介装されて、押え板１４ａ、１４ｂ側から見て回転子鉄心１１に形成された空隙孔２３ａ、２３ｂおよびｑ軸貫通孔２７を閉塞することができる。

従って、図２５に示すように回転軸１５の左側中空軸部１５ａの内側に冷媒を流し込むと、流し込まれた冷媒は図中の矢印のように左側中空軸部１５ａの中空軸壁孔２５、左側押え板１４ａの径方向溝３１、第１の環状溝３０、左側補助板４１ａの通過孔４３、回転子鉄心１１のｄ軸貫通孔２６、右側補助板４１ｂの通過孔４３、右側押え板１４ｂの第１の環状溝３０、径方向溝３１、右側中空軸部１５ｂの中空軸壁孔２５、右側中空軸部１５ｂの内側を通って外部へ流出する。

ここで、一般的に回転電機１において、固定子４側スロットに起因する高調波磁束により発生する回転子５の損失、いわゆる鉄損は、回転子５の表面ほど発生しやすい。特に、回転電機１の高回転速度化に伴い、回転子鉄心１１の表面での損失が増加する傾向があり、回転子５の磁石１２の温度を下げるためには、回転子鉄心１１の主要な発熱部である表面付近を冷却することが効果的である。

従って、本実施形態の場合、左側中空軸部１５ａから冷媒を注入すれば、冷媒は回転子鉄心１１中のｄ軸貫通孔２６のみを流れるため、限られた冷媒の量で永久磁石１２及び回転子鉄心１１は一層効果的に冷却される。従って、永久磁石１２の温度上昇が抑えられて減磁が防止される結果、発生トルクの減少が回避される効果を奏する。

次に、本発明の第１２の実施形態に係る回転子について図２６、図２７（図２６の２７−２７断面図）を参照して説明する。なお、図中、第１の実施形態に係る図５と同一又は相当部分には同一符号が付してある。図２６は左側押え板１４ａに代えて、本実施形態において使用される左側押え板４４ａの回転子鉄心１１側から見た正面図である。なお、図中にはその部分を貫く回転軸１５の断面形状も示している。

本実施形態の回転子５が第１の実施形態の回転子５と異なる点は、回転子鉄心１１の軸方向の両端面に押え板１４ａ、１４ｂに代えて押え板４４ａ、４４ｂが設けられている構成にある。押え板４４ａ、４４ｂの外径は押え板１４ａ、１４ｂと同径とされ、中心には回転軸１５が挿通固定される嵌合孔４５が形成されている。押え板４４ａ、４４ｂは嵌合孔４５の形状が回転子鉄心１１をはさんで対称とされている点を除いて、同一形状をしている。押え板４４ａ、４４ｂの回転子鉄心１１と当接する側の面には、嵌合孔４５と同心状となるように円環状に窪んだ流入部４６が形成されている。嵌合孔４５と流入部４６とは、円周上に対向するように上下位置に配置された一対の連通路４７によってのみ繋がれている。また、押え板４４ａ、４４ｂの回転子鉄心１１と当接する側の面には、流入部４６の外縁から外方に向けて８個の細溝４８が放射状に延びており、これらは円周上に等角度に形成されている。回転子鉄心１１の両端面に押え板４４ａ、４４ｂが配置されることにより、細溝４８は回転子鉄心１１の空隙２３ｂの間（ブリッジ２４）と対向して延びるため、回転軸１５の中空軸部１５ａ、１５ｂは、中空軸壁孔２５、連通路４７、流入部４６、細溝４８を介してｄ軸貫通孔２６のみと連通される。

従って、図２７に示すように回転軸１５の左側中空軸部１５ａの内側に冷媒を流し込むと、流し込まれた冷媒は図中の矢印のように左側中空軸部１５ａの中空軸壁孔２５、左側押え板４４ａの連通路４７、流入部４６、細溝４８、回転子鉄心１１のｄ軸貫通孔２６、右側押え板４４ｂの細溝４８、流入部４６、連通路４７、右側中空軸部１５ｂの中空軸壁孔２５、右側中空軸部１５ｂの内側を通って外部へ流出する。

従って、本実施形態の場合も、左側中空軸部１５ａから冷媒を注入すれば、冷媒は回転子鉄心１１中のｄ軸貫通孔２６のみを流れるため、限られた冷媒の量で永久磁石１２及び回転子鉄心１１は一層効果的に冷却される。従って、永久磁石１２の温度上昇が抑えられて減磁が防止される結果、発生トルクの減少が回避される効果を奏する。

また、上述した第１１の実施形態のように、回転子鉄心１１の軸方向の両端面と左右の押え板１４ａ、１４ｂとの間に、補助板４１ａ、４１ｂを介装する、あるいは第１２の実施形態のように回転子鉄心１１の軸方向の両端面に押え板４４ａ、４４ｂを設けることに代えて、合成樹脂材等により回転子鉄心１１に形成された空隙孔２３ａ、２３ｂおよびｑ軸貫通孔２７を封止して、中空軸部１５ａに注入された冷媒がこれらを流れることを防いでもよい。

図２８は、図１６に示した第７の実施形態の回転子５を採用した回転電機１ａの構成例である。上述したように回転子５は、回転軸１５の左側中空軸部１５ａの内側に流し込んだ冷媒が回転子鉄心１１内を流れた後、左右の押え板１４ａ、１４ｂに設けた押え板冷媒流出孔３５から流出する。従って、図２８の回転電機１ａでは押え板冷媒流出孔３５から流出した冷媒を回転電機１ａの外に流出させるために、ケース冷媒流出孔３７を左右の軸受ブラケット３に設けている。

このような回転電機１ａの構成では、回転軸１５の左側中空軸部１５ａの内側に冷媒を流し込むと、冷媒は回転子鉄心１１中をｄ軸貫通孔２６、空隙孔２３ａ、空隙孔２３ｂ、そしてｑ軸貫通孔２７の４種類の貫通孔を通過して回転子５から排出される。従って、第７の実施形態の場合と同様に永久磁石１２及び回転子鉄心１１は効果的に冷却されその温度上昇が抑えられる。更に、回転子５から排出された冷媒は、フレーム２と左右の軸受ブラケット３により構成される回転電機ケース内を満たした後、ケース冷媒流出孔３７を通って回転電機１ａの外に排出される。従って、フレーム２に嵌合固定された固定子４も同時に冷却される効果を奏する。
（変形実施形態）
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形して実施してもよい。
（１）前記図２８は、図１６に示した第７の実施形態の回転子５を採用して回転電機を構成したものであるが、回転子として図１２に示した第５の実施形態に係る回転子、図１４に示した第６の実施形態に係る回転子、図１８に示した第８の実施形態に係る回転子、図２０に示した第９の実施形態に係る回転子、図２２に示した第１０の実施形態に係る回転子を採用してもよい。その場合も本実施形態と同様の効果が得られる。
（２）前記第６〜第１０の実施形態においては、左右の押え板１４ａ、１４ｂに設ける押え板冷媒流出孔３５の孔径は左右で異なる値とした。これは冷媒の流れる流路の抵抗を考慮して左右の押え板１４ａ、１４ｂの押え板冷媒流出孔３５から流出する冷媒の量をほぼ等しい値とするための配慮であるが、そのような配慮をせずに孔径を同一として形成してもよい。その場合も前述の各実施形態で述べたと同様の効果を奏する。

本発明にかかる回転電機用回転子及び回転電機は、一般機械,工作機械,車両,船舶等に利用可能である。

Claims

円柱状回転子鉄心（１１）の周辺部に軸方向に貫通させた複数の磁石挿入孔（２１）に永久磁石（１２）を埋設し、中心部に回転軸（１５）を挿通固定させた構造の回転電機用回転子であって、
前記回転子鉄心には前記永久磁石の作る磁束方向である各ｄ軸上であって埋設した前記永久磁石より外周側に軸方向に貫通するｄ軸貫通孔（２６）を設け、
前記磁石挿入孔のうち当該磁石挿入孔に埋設された前記各永久磁石の断面長手方向の両側部を、前記回転子鉄心を軸方向に貫通する空隙孔とし、
前記回転軸の前記回転子鉄心に挿通されていない軸方向の両側部分は中空軸（１５ａ、１５ｂ）に形成し、
前記回転子鉄心の軸方向両側には前記回転子鉄心を挟み込む押え板（１４）を取り付け、
更に、前記回転軸の両側の前記中空軸の中空軸壁には径方向に抜ける中空軸壁孔（２５）を形成し、
前記押え板の前記回転子鉄心に接する面には、前記中空軸壁孔（２５）と前記回転子鉄心に設けた前記各ｄ軸貫通孔および前記各空隙孔とを繋ぎ、前記押え板に設けられ前記各ｄ軸貫通孔を繋ぐ第１の環状溝と、前記押え板に設けられ前記空隙孔を繋ぐ第２の環状溝と、前記押え板に設けられ前記第１の環状溝および前記第２の環状溝と前記回転軸の前記中空軸壁孔とを繋ぐ径方向溝とからなる冷却溝（３０、３１）をそれぞれ形成し、
前記押え板に冷媒流出孔をそれぞれ設けるとともに、一方の前記押え板に設けられた前記冷媒流出孔の孔径と、他方の前記押え板に設けられた前記冷媒流出孔の孔径とを異ならせ、
前記回転軸の一方の前記中空軸内に供給された冷媒を、当該一方の中空軸に形成した前記中空軸壁孔および前記押え板の前記径方向溝を介して、前記押え板の前記第１の環状溝と、前記回転子鉄心の前記ｄ軸貫通孔と、反対側の前記押え板の前記第１の環状溝とからなる流路、および、前記押え板の前記第２の環状溝と、前記回転子鉄心の前記空隙孔と、反対側の前記押え板の前記第２の環状溝とからなる流路にそれぞれ流し、前記押え板の前記径方向溝に流入した冷媒の一部を、一方の前記押え板に設けられた前記冷媒流出孔を通して外部に流出させ、残りの冷媒を、他方の前記押え板に設けられた前記冷媒流出孔を通して外部に流出させる冷媒通路を形成したことを特徴とする回転電機用回転子。
請求項１に記載の回転電機用回転子において、前記回転子鉄心における前記ｄ軸より電気角でπ／２位相の進んだ方向であるｑ軸上に前記回転子鉄心を軸方向に貫通するｑ軸貫通孔（２７）を形成し、
両側の前記押え板の前記回転子鉄心に接する面には前記ｑ軸貫通孔を繋ぐ第３の環状溝（３３）を追加形成し、
両側の前記押え板の前記径方向溝は前記第１、第２の環状溝に加えて前記第３の環状溝をも前記回転軸の前記中空軸壁孔に繋ぐように形成し、もって前記冷媒を前記回転子鉄心の前記ｄ軸貫通孔と前記空隙孔に加えて前記ｑ軸貫通孔にも流すように前記冷媒通路を構成したことを特徴とする回転電機用回転子。
請求項２に記載の回転電機用回転子において、両側の前記押え板に形成した前記第３の環状溝には軸方向外部に通ずる複数の冷媒流出孔を周方向に等間隔に追加形成し、
前記回転子鉄心の反対側の前記押え板に形成する前記径方向溝は前記第１、第２、第３の環状溝のみを相互に繋ぐように形成したことを特徴とする回転電機用回転子。
請求項１に記載の回転電機用回転子において、両側の前記押え板にはそれら押え板に設けられた前記各環状溝よりも内側に第４の環状溝（３４）を追加形成すると共に該第４の環状溝には軸方向外部に通ずる冷媒流出孔を周方向に等間隔に複数個形成し、
前記冷媒が供給される側の押え板に形成する前記径方向溝は該押え板に形成された全ての環状溝を回転軸の前記中空軸壁孔に繋ぐように形成し、反対側の前記押え板に形成する前記径方向溝は該押え板に形成された全ての環状溝のみを相互に繋ぐように形成したことを特徴とする回転電機用回転子。
請求項２に記載の回転電機用回転子において、前記回転軸の全ての部分を中空軸として形成したことを特徴とする回転電機用回転子。
請求項２に記載の回転電機用回転子において、前記回転軸は前記冷媒が供給される側の端から前記中空軸壁孔に通ずる部分のみを中空軸として形成し、それ以外の部分は中実軸として形成したことを特徴とする回転電機用回転子。
請求項２に記載の回転電機用回転子において、前記ｄ軸方向の磁束を作る前記永久磁石を埋設する前記各磁石挿入孔をｄ軸に沿って中央で２分割し、間に前記回転子鉄心の周辺部と前記回転軸の側部とを繋ぐブリッジ（２４）を形成すると共に、分割した前記磁石挿入孔を前記回転軸側から見てＶ字状に配置し、それら各磁石挿入孔に前記永久磁石を埋設したことを特徴とする回転電機用回転子。
固定子を電機子に、永久磁石を埋設した回転子を界磁にした回転電機であって、前記回転子として請求項２に記載の回転電機用回転子を用い、該回転子の前記冷媒通路を通して冷媒を流すように構成したことを特徴とする回転電機。
固定子を電機子に、永久磁石を埋設した回転子を界磁にした回転電機であって、前記回転子として請求項１に記載の回転電機用回転子を用い、該回転子と固定子を収納するケースに前記冷媒流出孔から流出した冷媒をケース外に流出させるケース冷媒流出孔（３７）を設け、前記回転子の前記冷媒通路を通して冷媒を流すように構成したことを特徴とする回転電機。