JP5640434B2

JP5640434B2 - 回転電機用ロータ

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Publication number: JP5640434B2
Application number: JP2010092363A
Authority: JP
Inventors: 大輔北田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2010-04-13
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2030-04-13
Also published as: JP2011223803A

Description

本発明は、ステータに対し回転可能に配置して使用されるロータコアと、冷媒通路とを備える回転電機用ロータに関する。

従来から知られている、車両用電動機等の回転電機は、ステータとロータとを備える。例えば、回転電機は、固定部分であるモータケースに固定したステータと、ステータの径方向内側に対向配置したロータとを備える。ロータは、モータケースに回転可能に支持した回転軸に固定する。

このような回転電機で、従来からロータに冷媒通路を設けて、冷媒通路に冷媒である冷却油を流し、ロータを冷却する構成が知られている。例えば、特許文献１には、ロータに給油路を設けたモータの冷却構造が記載されている。ロータは、ロータ回転軸の外周に筒状のロータスピンドルを設け、ロータスピンドルの外周にロータコアを取り付けてなる。ロータ回転軸の外周面とロータスピンドルの内周面との間に、端面が開口した冷却用空間を形成する。冷却用空間に対面するロータスピンドルの内周面は端面側ほど大径となるテーパ状とする。ロータ回転軸の内部に設けた給油路の吐出口を、冷却用空間に対面するロータ回転軸の外周面に形成している。

また、特許文献２には、ロータコアの軸方向端部に密着するエンドプレートに、周方向に複数設けられ、径方向内側の冷却液流入口から流入した冷却液を貯留させるための複数の空間と、冷却液をステータのコイルエンドに向け噴出させる冷却液噴出口とを有するモータが記載されている。冷却液噴出口は、エンドプレートの側面に周方向に複数離れて配置している。例えば、エンドプレート内の１の空間に流入した冷却液は、回転方向と逆向きに流れ、回転方向に対し空間の後方側の噴出口から排出される冷却液が、エンドプレートから最も遠いコイルエンドの外側方向に向け噴出され、回転方向に対し空間の前方側の噴出口から排出される冷却液が、エンドプレートから最も近いコイルエンドの内側方向に向け噴出されるとされている。

また、特許文献３には、第１電磁鋼板と第２電磁鋼板とを軸方向に積層することにより構成するロータコアを備えるロータが記載されている。第１電磁鋼板は、オイル通路を構成する孔部を有し、第２電磁鋼板は、オイル通路を構成し、第１電磁鋼板の孔部と周方向にずれた位置に形成された孔部を有する。回転シャフトに設けたオイル通路から径方向外側に向けロータコア内のオイル通路に流れ、このオイル通路を流れた後、エンドプレートから流出する。ロータコアの全周にわたって孔部が形成されるので、ロータコアの周方向全体にわたって満遍なくオイルが供給されるとされている。また、特許文献３の図１３には、ロータコア内のオイル通路を構成する孔部の位置を流入側から流出側に向かって、径方向外側にずらせるように形成してもよいとされている。この場合、油圧力に加えて、ロータの回転に伴う遠心力を利用して、オイルの流れを促進できるとされている。

また、特許文献４には、ロータコアを構成する複数の鋼板に径方向に伸びる切欠を形成し、これらの鋼板を９０度ずつ位相をずらして積層することで放射状に伸びる冷却油路を構成するロータが記載されている。ロータ軸に設けた油路に供給されたオイルは、外周面に設けられた油路から、ロータコアの冷却油路に流入し、遠心力で径方向外側に流れ、径方向外端から飛散するとされている。

特開２００９−２９１０５６号公報特開２００９−２７３２８５号公報特開２００９−５５７３７号公報特開２００６−６７７７７号公報

上記の特許文献１から特許文献４のいずれの構成の場合も、ロータに冷却油を流すための冷媒通路を設けている。ただし、ロータコアの軸方向両側面に開口する冷媒通路を備える構成で、冷媒通路の片側の端部開口とロータコアのステータ側周面との間の径方向の距離を大きくして、かつ、冷媒の圧力損失を低減させることを考慮した構成は、特許文献１から特許文献４のいずれにも開示されていない。

すなわち、本発明者は、本発明に先立って、回転軸にロータコアを外嵌するとともにロータコアの軸方向両端部に一対のエンドプレートを設けて、一対のエンドプレートによりロータコアを挟むとともに、ロータコアに設けた永久磁石の軸方向の抜け防止を図るロータにおいて、ロータコアに冷媒である冷却油を流す冷媒通路を設けている、先発明のロータを考えた。冷媒通路は、ロータコアの軸方向両側面にそれぞれ開口する冷媒流入側の開口部と冷媒流出側の開口部とを有する。また、ロータコアの冷媒流入側開口部は、片側のエンドプレートに形成したプレート側流入通路と、回転軸に形成した軸側冷媒通路とに通じさせ、ロータコアの冷媒流出側開口部は、他側のエンドプレートに形成したプレート側流出通路に通じさせる。圧送ポンプ等の冷却油供給源から軸側冷媒通路及びプレート側流入通路を通じてロータコアの冷媒通路に流した冷却油は、プレート側流出通路を通じて外側に噴出させる。

このような先発明のロータによれば、ロータコアを、冷媒通路を流れる冷却油により冷却できる。一方、ロータコアに軸方向に磁石挿入孔を設けるとともに、磁石挿入孔に永久磁石を挿入した状態で、磁石挿入孔に樹脂を注入し、固化させることにより、ロータコアに永久磁石を固定することが考えられる。この場合、磁石挿入孔の片側に樹脂のペレット状の塊を配置して、加熱によりこの樹脂を溶融し、加圧等により磁石挿入孔に液状の樹脂を注入することが考えられる。この場合、樹脂の注入作業性を向上する面から、ロータコアの端部の磁石挿入孔の開口端周辺部に、面積が大きく、磁石挿入孔以外に孔がない樹脂対向壁部を設けることが望まれる。また、磁石挿入孔は、性能確保の面から、ロータコアにおいてステータに対向する周面側に設けられる。このため、本発明者は、ロータコアに設ける冷媒通路の開口端のうち、少なくとも片側の開口端を小さくするとともに、この片側の開口端とロータコアのステータに対向する周面との間の径方向の距離を大きくできれば、冷媒通路よりも径方向に関してステータ側に磁石挿入孔を配置する場合でも、樹脂と対向し、磁石挿入孔以外に孔がない樹脂対向壁部の面積を大きくして樹脂の注入作業性を向上できると考えた。

ただし、この場合、ロータが回転し、冷却油に遠心力が作用するとともに、冷却油に冷媒通路の回転方向後側面から回転方向に強く押し付ける力が作用するので、冷媒通路の開口端の位置を工夫しないと冷媒通路を流れる冷却油の圧力損失が大きくなる可能性がある。この圧力損失が大きくなる場合には、冷却油の排出能力が低下してロータの冷却性能の低下を招くだけでなく、圧送ポンプ等の冷却油供給源の吐出圧力を高くする必要があり、冷却油供給源の大型化やコスト上昇を生じる可能性がある。特に、ロータに冷却油を流すための冷却油供給源と、ステータに冷却油を流すための冷却油供給源とを同じとする場合には、冷却油供給源の吐出量を大きくする必要があり、容量を大きくする必要が生じる。例えば、ロータの冷媒通路から吐出された冷却油によりステータのコイルエンドを冷却する場合も、同様の不都合が生じる可能性がある。

このようにロータコアに設ける冷媒通路の開口端部を十分に大きくできない場合でも、冷媒の圧力損失を低減できるようにすることは、特許文献１から特許文献４のいずれの構成の場合も考慮されていない。なお、上記においては、ロータの径方向外側にステータを配置する場合を説明したが、ロータの径方向内側にステータを対向させる構成でも、同様の不都合を生じる可能性がある。

本発明の目的は、回転電機用ロータにおいて、ロータコアの軸方向両側面に開口する冷媒通路を備える構成で、冷媒通路の片側の端部開口を小さくして、かつ、冷媒の圧力損失を低減させることを目的とする。

本発明に係る回転電機用ロータは、軸方向両側面に開口し、冷媒が流通する冷媒通路を有し、ステータに対し回転可能に配置して使用されるロータコアを備え、前記冷媒通路は、前記ロータコアの軸方向に沿って形成される冷媒通路本体と、前記冷媒通路本体において、冷媒流入端または冷媒流出端に軸方向に連結され、前記冷媒通路本体の断面積よりも小さい断面積を有する端部開口とを含み、前記ロータコアは、複数の中間鋼板を積層してなる中間積層部と、前記中間積層部の両側にそれぞれ積層された入口鋼板及び出口鋼板とを含み、前記冷媒通路本体は前記中間積層部に軸方向に沿って形成され、前記端部開口は、前記冷媒通路本体の周方向及び径方向の中央を通る仮想中心線に対し、周方向及び径方向のいずれにもずれて配置され、前記入口鋼板または前記出口鋼板に形成されていることを特徴とする回転電機用ロータである。

また、本発明に係る回転電機用ロータは、ステータの径方向内側に対向配置して使用されるものであり、軸方向両側面に開口し、冷媒が流通する冷媒通路を有し、ステータに対し回転可能に配置して使用されるロータコアを備え、前記冷媒通路は、前記ロータコアの軸方向に沿って形成される冷媒通路本体と、前記冷媒通路本体において、冷媒流入端または冷媒流出端に軸方向に連結され、前記冷媒通路本体の断面積よりも小さい断面積を有する端部開口とを含み、前記端部開口は、前記冷媒通路本体の周方向及び径方向の中央を通る仮想中心線に対し、周方向及び径方向のいずれにもずれて配置され、かつ、前記冷媒通路本体の前記冷媒流入端に連結された冷媒入口であって、前記冷媒通路本体の仮想中心線よりも周方向一方側である回転方向前側にずれて、かつ、径方向内側にずれて配置されている冷媒入口であることを特徴とする回転電機用ロータである。

また、本発明に係る回転電機用ロータは、ステータの径方向外側に対向配置して使用されるものであり、軸方向両側面に開口し、冷媒が流通する冷媒通路を有し、ステータに対し回転可能に配置して使用されるロータコアを備え、前記冷媒通路は、前記ロータコアの軸方向に沿って形成される冷媒通路本体と、前記冷媒通路本体において、冷媒流入端または冷媒流出端に軸方向に連結され、前記冷媒通路本体の断面積よりも小さい断面積を有する端部開口とを含み、前記端部開口は、前記冷媒通路本体の周方向及び径方向の中央を通る仮想中心線に対し、周方向及び径方向のいずれにもずれて配置され、かつ、前記冷媒通路本体の前記冷媒流出端に連結された冷媒出口であって、前記冷媒通路本体の仮想中心線よりも周方向一方側である回転方向後側にずれて、かつ、径方向外側にずれて配置されている冷媒出口であり、前記冷媒通路は、前記冷媒通路本体の前記冷媒流入端に連結された冷媒入口であって、前記冷媒通路本体の仮想中心線よりも周方向他方側である回転方向前側にずれて、かつ、径方向内側にずれて配置される冷媒入口を含むことを特徴とする回転電機用ロータである。

また、本発明に係る回転電機用ロータにおいて、好ましくは、前記ロータコアは、前記冷媒通路よりも径方向に関してステータ側に、軸方向に設けられた磁石挿入孔と、前記磁石挿入孔に挿入され、前記磁石挿入孔に注入された樹脂により固定されている磁石とを備える。

本発明に係る回転電機用ロータによれば、ロータコアの軸方向両側面に開口する冷媒通路を備える構成で、冷媒通路の片側の端部開口を小さくして、かつ、冷媒の圧力損失を低減させることができる。

本発明に係る第１の実施の形態の回転電機用ロータを組み込んだ回転電機を示す部分断面図である。図１からロータコアを取り出して冷媒入口を示す、図１の左側から右側に見た図である。冷媒出口を示す、図１のＡ−Ａ断面図である。図１のロータコアの磁石挿入孔に永久磁石を挿入した状態で、樹脂を注入する様子を示す断面図である。本発明に係る第２の実施の形態の回転電機用ロータを組み込んだ回転電機を示す部分断面図である。本発明に係る第３の実施の形態の回転電機用ロータを組み込んだ回転電機を示す部分断面図である。図６からロータコアを取り出して冷媒入口を示す、図６の右側から左側に見た図である。冷媒出口を示す、図６のＢ−Ｂ断面図である。

［第１の発明の実施の形態］
以下において、図１から図４を用いて本発明に係る第１の実施の形態を説明する。本実施の形態のロータ１０を組み込んだ回転電機１２は、例えばハイブリッド車両に搭載するモータジェネレータとして使用する。モータジェネレータは、モータとしての機能と、発電機としての機能とを有する。

図１に示すように、回転電機１２は、固定部分である図示しないモータケースに固定したステータ１４と、ステータ１４の径方向内側に対向配置するロータ１０とを備える。モータケースに回転軸１６を回転可能に支持しており、回転軸１６の外径側にロータ１０を固定している。このようなロータ１０は、いわゆるインナーロータとして使用される。

ステータ１４は、例えば、図示のように、ステータコア１８と、ステータコア１８の内周面に径方向に突出するように設けた複数のティース２０と、複数のティース２０に巻装したステータ巻線２２とを含む。複数のステータ巻線２２は、例えば、３相のステータ巻線であり、３相の交流電流を入力することにより、ステータ１４において、回転磁界を生成する。

また、ロータ１０は、ロータコア２４と、ロータコア２４の径方向外側部分の周方向複数個所に設けられた永久磁石２６と、ロータコア２４の軸方向両側に設けた一対のエンドプレート４４，４６とを備える。ロータコア２４は、複数の鋼板を積層してなる積層鋼板により構成しており、径方向外側部分（図１の下側部分）の周方向複数個所に、軸方向に貫通する磁石挿入孔２８を設けている。なお、本実施の形態における以下の説明では、特に断らない限り、「径方向」はロータの径方向を意味し、「周方向」はロータの周方向を意味する。

また、各磁石挿入孔２８に永久磁石２６を挿入した状態で、各磁石挿入孔２８に液状の樹脂を注入し、固化させることにより、ロータコア２４に永久磁石２６を固定している。図２、図３に示すように、永久磁石２６は、ロータコア２４において、それぞれ一対ずつの組み合わせを複数組設けており、各組の永久磁石２６で、径方向外側（図２、図３の下側）に向かうほど互いの周方向の間隔が大きくなるように、それぞれ径方向に対し傾斜して配置している。したがって、各組の永久磁石２６で、略Ｖ字形に配置されている。なお、永久磁石２６の配置は、このように径方向に対し傾斜した構成に限定するものではなく、各永久磁石２６の径方向外側面を、径方向にまっすぐに向くように配置することもできる。

また、図１に示すように、ロータコア２４は、磁石挿入孔２８よりも径方向内側（図１の上側）に、冷媒である冷却油が流通する冷媒通路３０を備える。すなわち、ロータコア２４は、冷媒通路３０よりも径方向に関してステータ１４側に、軸方向に設けた磁石挿入孔２８と、磁石挿入孔２８に挿入され、磁石挿入孔２８に注入された樹脂により固定されている永久磁石２６とを備える。冷媒通路３０の構成と、ロータコア２４に対する永久磁石２６の固定方法とは、後で詳しく説明する。このようなロータコア２４は、回転軸１６に固定した状態で、ステータ１４に対し回転可能に配置して使用される。

次に、ロータコア２４に設ける冷媒通路３０について説明する。冷媒通路３０は、ロータコア２４を構成する積層鋼板のうち、軸方向両端の一対の鋼板である、入口側鋼板３２及び出口側鋼板３４を除く複数の鋼板３６のそれぞれに、軸方向に貫通するように設けた通孔を、互いに整合させることにより、軸方向の冷媒通路本体３８を構成する。なお、図２、図３に示すように、冷媒通路本体３８は、断面形状を五角形としているが、断面形状はこれに限定するものではなく、円形、矩形等、種々の形状を採用できる。

また、図１に示すように、積層鋼板の軸方向一端（図１の左端）の１枚の鋼板である入口側鋼板３２と、軸方向他端（図１の右端）の１枚の鋼板である出口側鋼板３４とに、それぞれ端部開口である冷媒入口４０と冷媒出口４２とを、それぞれ軸方向に貫通するように設けている。冷媒入口４０及び冷媒出口４２は、それぞれ断面円形で、冷媒通路本体３８の断面積よりも小さい断面積を有する。なお、冷媒入口４０及び冷媒出口４２の断面形状は、円形に限定するものではなく、種々の形状を採用できる。

図２に示すように、冷媒入口４０は、冷媒通路本体３８の周方向及び径方向の中央を通る仮想中心線Ｏ１に対し、周方向及び径方向のいずれにもずれて、すなわちオフセットして配置している。すなわち、冷媒入口４０は、仮想中心線Ｏ１よりも周方向である、ロータ１０の回転方向前側にずれて、かつ、径方向内側にずれて配置している。すなわち、ロータ１０が図２、図３の時計方向に回転する場合には、冷媒入口４０は、仮想中心線Ｏ１よりも時計方向前側（図２の左側）に位置する。

これに対して、図３に示すように、冷媒出口４２は、冷媒通路本体３８の仮想中心線Ｏ１に対し、周方向及び径方向のいずれにも冷媒入口４０（図２）と反対側にずれて、すなわちオフセットして配置している。すなわち、冷媒出口４２は、仮想中心線Ｏ１よりも周方向である、ロータ１０の回転方向後側にずれて、かつ、径方向外側にずれて配置している。すなわち、ロータ１０が図２、図３の時計方向に回転する場合には、冷媒出口４２は、仮想中心線Ｏ１よりも時計方向後側（図３の右側）に位置する。

そして図１に示すように、入口側鋼板３２と出口側鋼板３４とを含むすべての鋼板３２，３４，３６を積層し、積層鋼板によりロータコア２４を構成した状態で、冷媒通路本体３８の冷媒流入端に冷媒入口４０を連結し、冷媒通路本体３８の冷媒流出端に冷媒出口４２を連結することにより冷媒通路３０を構成している。このような冷媒通路３０は、ロータコア２４の軸方向両側面に、冷媒入口４０と冷媒出口４２とが開口し、内側に冷媒が流通する。

また、一対のエンドプレート４４，４６は、ロータコア２４の軸方向両端部にロータコア２４を挟むように設けている。また、一対のエンドプレート４４，４６のうち、冷媒入口４０側の片側エンドプレート４４の片側面に、プレート側流入通路４８を設けている。プレート側流入通路４８を構成するために、片側エンドプレート４４の径方向内端から径方向中間部にわたり、径方向に直線状に伸びるように溝部を設けている。入口側鋼板３２に片側エンドプレート４４を重ね合わせることで、溝部により一端がエンドプレート４４の内周面に開口し、他端が冷媒入口４０に連結されるプレート側流入通路４８が構成される。

また、一対のエンドプレート４４，４６のうち、冷媒出口４２側の他側エンドプレート４６に軸方向に貫通するプレート側流出通路５０を設けている。プレート側流出通路５０の一端（図１の左端）は冷媒出口４２に連結し、他端（図１の右端）は外部に開口させている。

このようなロータ１０は、回転軸１６に固定して使用する。回転軸１６は、内部に設けられた軸側冷媒通路５２を含む。軸側冷媒通路５２は、軸方向に伸びる軸方向通路５４と、軸方向通路５４に連結され、回転軸１６の径方向に伸びる径方向通路５６とを有する。径方向通路５６は、回転軸１６の外周面に開口させ、その開口端は、プレート側流入通路４８の径方向内端に連結する。

また、ロータコア２４に永久磁石２６を固定するために、図４に示すように磁石挿入孔２８に樹脂を注入している。すなわち、それぞれ金型である上型５８と下型６０との間にロータコア２４を挟むように配置する。この場合、ロータコア２４の磁石挿入孔２８に永久磁石２６を挿入しておく。また、冷媒入口４０を有する入口側鋼板３２を上にし、冷媒出口４２を有する出口側鋼板３４を下にする。また、上型５８において、磁石挿入孔２８に対向する部分に孔部６２を設けるとともに、孔部６２にペレット状の樹脂６４を挿入し、入口側鋼板３２上に配置する。この場合、冷媒入口４０を冷媒通路本体３８の仮想中心線よりも径方向内側（図４の右側）にずれて配置しているので、ロータコア２４の上端部の磁石挿入孔２８の開口端周辺部に、面積が大きく、磁石挿入孔２８以外に孔がない樹脂対向壁部Ｐを設けることができる。

そしてこの状態で、樹脂を加熱等により溶融させ、上側からプランジャ等により加圧する等により、液状の樹脂を磁石挿入孔２８に注入し、ロータコア２４を加熱する等により硬化、すなわち固化させる。これにより、ロータコア２４に永久磁石２６が固定される。

このように構成するロータ１０は、ステータ１４の径方向内側に対向配置して、回転電機１２を構成した状態で使用する。回転電機１２の使用時には、圧送ポンプ等の図示しない冷却油供給源から、軸側冷媒通路５２に冷却油を流す。軸側冷媒通路５２から径方向通路５６を通じてプレート側流入通路４８に進入し、径方向に流れた冷却油は、冷媒入口４０、冷媒通路本体３８、冷媒出口４２、及び、プレート側流出通路５０を通じてロータ１０の軸方向外側に向け噴出する。冷媒通路３０に冷却油が流れることにより、ロータコア２４及び永久磁石２６は冷却される。

この場合、ロータ１０の回転に伴って、冷媒通路３０を流れる冷却油に遠心力が作用するので、冷却油は径方向外側に向け流れるが、冷媒入口４０を冷媒通路本体３８の仮想中心線Ｏ１に対し径方向内側にずれて設けているので、冷媒通路３０の壁面が径方向内側に冷却油に押し付ける力を弱めることができる。しかも、ロータ１０の回転に伴って、冷媒通路３０の回転方向後側面から冷却油に回転方向に押し付ける力が作用するが、冷媒入口４０は、冷媒通路本体３８の仮想中心線Ｏ１に対し回転方向前側にずれて設けているので、冷媒通路３０の回転方向後側面が回転方向に冷却油に押し付ける力を弱めることができる。

このため、冷却油の圧力損失を低減でき、冷却油の排出能力を大きくできる。したがって、ロータ１０の冷却性能を向上できるとともに、圧送ポンプ等の冷却油供給源の吐出圧力を低くでき、冷却油供給源として過度に高性能のものを使用する必要がなくなり、また、冷却油供給源の小型化及び低コスト化を図れる。

しかも、ロータコア２４に設ける冷媒通路３０の冷媒入口４０を小さくするとともに、この冷媒入口４０を冷媒通路本体３８の中心よりも径方向内側にずれて設けているので、冷媒入口４０と、ロータコア２４においてステータ１４に対向する外周面との間の径方向の距離を大きくできる。このため、上記のように、冷媒通路３０よりも径方向に関してステータ１４側に磁石挿入孔２８を配置する場合に、樹脂と対向し、磁石挿入孔２８以外に孔がない樹脂対向壁部となる部分の面積を大きくでき、磁石挿入孔２８への樹脂の注入作業性を向上できる。この結果、ロータコア２４の軸方向両側面に開口する冷媒通路３０を備える構成で、冷媒通路３０の片側の端部開口とロータコア２４のステータ１４側周面との間の径方向の距離を大きくして、かつ、冷却油の圧力損失を低減させることができる。

なお、ロータコア２４に設ける冷媒通路３０の数は限定するものではなく、１または複数を設けることができる。複数の冷媒通路を設ける場合には、それに対応して、回転軸１６に設ける軸側冷媒通路に複数の径方向通路を設け、それぞれの径方向通路の開口端を、片側エンドプレート４４に設けるプレート側流入通路４８を通じて複数の冷媒通路の冷媒入口に通じさせる。

［第２の発明の実施の形態］
図５は、本発明に係る第２の実施の形態の回転電機用ロータを組み込んだ回転電機を示す部分断面図である。本実施の形態のロータ１０では、上記の第１の実施の形態において、ロータコア２４を構成する出口側鋼板３４に設ける冷媒出口４２の断面の形状及び大きさを、冷媒通路本体３８の断面の形状及び大きさと、それぞれ同じとしている。このため、上記の第１の実施の形態の場合に比べて、冷媒出口４２が大きくなり、冷媒通路３０を流れる冷却油の圧力損失をさらに低減することができる。その他の構成及び作用は、上記の第１の実施の形態と同様であるので、重複する図示及び説明を省略する。

［第３の発明の実施の形態］
図６は、本発明に係る第３の実施の形態の回転電機用ロータを組み込んだ回転電機を示す部分断面図である。図７は、図６からロータコアを取り出して冷媒入口を示す、図６の右側から左側に見た図である。図８は、冷媒出口を示す、図６のＢ−Ｂ断面図である。

図６に示すように、本実施の形態のロータ６６は、上記の各実施の形態の場合と異なり、ステータ６８の径方向外側に対向配置して回転電機７０を構成するために使用する。

すなわち、回転電機７０は、固定部分であり、筐体であるモータケース７２に直接または別の部分を介してステータ６８を固定しており、ステータ６８の径方向外側（図６の上側）にロータ６６を対向配置している。ロータ６６は、図示を省略する支持部材に固定し、支持部材は、モータケース７２に対し軸受等により回転可能に支持している。このため、ロータ６６は、モータケース７２に回転可能に配置される。このようなロータ６６は、いわゆるアウターロータとして使用される。

ロータ６６は、ロータコア７４と、ロータコア７４の径方向内側（図６の下側）部分の周方向複数個所に設けられた永久磁石２６と、一対のエンドプレート９０，９２とを備える。ロータコア７４は、複数の鋼板を積層してなる積層鋼板により構成しており、径方向内側部分の周方向複数個所に、軸方向に貫通する磁石挿入孔２８を設けている。なお、本実施の形態における以下の説明では、特に断らない限り、「径方向」はロータ６６の径方向を意味し、「周方向」はロータ６６の周方向を意味する。

また、各磁石挿入孔２８に永久磁石２６を挿入した状態で、各磁石挿入孔２８に液状の樹脂を注入し、固化させることにより、ロータコア７４に永久磁石２６を固定している。図７、図８に示すように、永久磁石２６は、ロータコア７４において、それぞれ一対ずつの組み合わせを複数組設けており、各組の永久磁石２６で、径方向内側（図７、図８の下側）に向かうほど互いの周方向の間隔が大きくなるように、それぞれ径方向に対し傾斜して配置している。したがって、各組の永久磁石２６で、略Ｖ字形に配置されている。なお、永久磁石２６の配置は、このように径方向に対し傾斜した構成に限定するものではなく、各永久磁石２６の径方向内側面を、径方向にまっすぐ向くように配置することもできる。

また、図６に示すように、ロータコア７４は、磁石挿入孔２８よりも径方向外側（図６の上側）に、冷媒である冷却油が流通する冷媒通路７６を備える。すなわち、ロータコア７４は、冷媒通路７６よりも径方向に関してステータ６８側に、軸方向に設けた磁石挿入孔２８と、磁石挿入孔２８に挿入され、磁石挿入孔２８に注入された樹脂により固定されている永久磁石２６とを備える。

また、冷媒通路７６は、積層鋼板のうち、軸方向両端の一対の鋼板である、入口側鋼板７８及び出口側鋼板８０を除く複数の鋼板８２のそれぞれに、軸方向に貫通するように設けた通孔を、互いに整合させることにより、軸方向の冷媒通路本体８４を構成する。なお、本実施の形態の場合も、上記の図１から図４に示した第１の実施の形態と同様に、冷媒通路本体８４の断面形状を五角形としているが、断面形状はこれに限定するものではなく、円形、矩形等、種々の形状を採用できる。

また、積層鋼板を構成する軸方向片側（図６の右側）の入口側鋼板７８と、軸方向他側（図６の左側）の出口側鋼板８０とに、それぞれ端部開口である冷媒入口８６と冷媒出口８８とを、それぞれ軸方向に貫通するように設けている。冷媒入口８６及び冷媒出口８８は、それぞれ断面円形で、冷媒通路本体８４の断面積よりも小さい断面積を有する。なお、冷媒入口８６及び冷媒出口８８の断面形状も円形に限定するものではなく、種々の形状を採用できる。

図７に示すように、冷媒入口８６は、冷媒通路本体８４の周方向及び径方向の中央を通る仮想中心線Ｏ２に対し、周方向及び径方向のいずれにもずれて、すなわちオフセットして配置している。すなわち、冷媒入口８６は、仮想中心線Ｏ２よりも周方向である、ロータ６６の回転方向前側にずれて、かつ、径方向内側にずれて配置している。すなわち、ロータ６６が図７、図８の時計方向に回転する場合には、冷媒入口８６は、仮想中心線Ｏ１よりも時計方向前側（図７の右側）に位置する。

これに対して、図８に示すように、冷媒出口８８は、冷媒通路本体８４の仮想中心線Ｏ２に対し、周方向及び径方向のいずれにも冷媒入口８６と反対側にずれて、すなわちオフセットして配置している。すなわち、冷媒出口８８は、仮想中心線Ｏ２よりも周方向である、ロータ６６の回転方向後側にずれて、かつ、径方向外側にずれて配置している。すなわち、ロータ６６が図７、図８の時計方向に回転する場合には、冷媒出口８８は、仮想中心線Ｏ２よりも時計方向後側（図８の左側）に位置する。

そして図６に示すように、入口側鋼板７８と出口側鋼板８０とを含むすべての鋼板７８，８０，８２を積層し、積層鋼板によりロータコア７４を構成した状態で、冷媒通路本体８４の冷媒流入端に冷媒入口８６を連結し、冷媒通路本体８４の冷媒流出端に冷媒出口８８を連結することにより冷媒通路７６を構成している。このような冷媒通路７６は、ロータコア７４の軸方向両側面に、冷媒入口８６と冷媒出口８８とが開口し、内側に冷媒が流通する。

また、一対のエンドプレート９０，９２は、ロータコア７４の軸方向両端部にロータコア７４を挟むように設けている。一対のエンドプレート９０，９２のうち、冷媒入口８６側の片側エンドプレート９０の片側面に、プレート側流入通路９４を設けている。プレート側流入通路９４を構成するために、片側エンドプレート９０の径方向外端から径方向中間部にわたり、径方向に直線状に伸びるように溝部を設けている。入口側鋼板７８に片側エンドプレート９０を重ね合わせることで、溝部により一端がエンドプレート９０の外周面に開口し、他端が冷媒入口８６に連結されるプレート側流入通路９４が構成される。

また、一対のエンドプレート９０，９２のうち、冷媒出口８８側の他側エンドプレート９２に軸方向に貫通するプレート側流出通路９６を設けている。プレート側流出通路９６の一端（図６の右端）は冷媒出口８８に連結し、他端（図６の左端）は外部に開口させている。

このようなロータ６６は、上記の図示しない支持部材に固定して使用する。また、ロータコア７４は、モータケース７２の内周面に接触または近接対向させ、相対回転可能に配置しており、モータケース７２の内部にケース側冷媒通路９８を設けている。ケース側冷媒通路９８において、モータケース７２の内周面側開口は、片側エンドプレート９０の外周面に開口する、プレート側流入通路９４の開口端に対向可能としている。また、ケース側冷媒通路９８からプレート側流入通路９４へ常に冷却油が供給されることを可能とするために、例えば、片側エンドプレート９０の外周面に全周にわたる環状の凹溝を設け、凹溝の底部にプレート側流入通路９４の一端を開口させることもできる。

また、ロータコア７４に永久磁石２６を固定するために、ロータコア７４の磁石挿入孔２８に永久磁石２６を挿入した状態で、冷媒出口８８を有する出口側鋼板８０を上にし、冷媒入口８６を有する入口側鋼板７８を下にする。また、出口側鋼板８０に対向させる上型において、磁石挿入孔２８に対向する部分に孔部を設けるとともに、この孔部にペレット状の樹脂を挿入し、出口側鋼板８０上に配置する。この場合、冷媒出口８８を冷媒通路本体８４の仮想中心線Ｏ２よりも径方向外側にずれて配置しているので、ロータコア７４の上端部の磁石挿入孔２８の開口端周辺部に、面積が大きく、磁石挿入孔２８以外に孔がない樹脂対向壁部を設けることができる。

そしてこの状態で、樹脂を加熱等により溶融させ、上側からプランジャ等により加圧する等により、液状の樹脂を磁石挿入孔２８に注入し、ロータコア７４を加熱する等により硬化、すなわち固化させる。これにより、ロータコア７４に永久磁石２６が固定される。

このように構成するロータ６６を組み込んだ回転電機７０の使用時には、圧送ポンプ等の図示しない冷却油供給源から、ケース側冷媒通路９８に冷却油を流す。ケース側冷媒通路９８からプレート側流入通路９４に進入し、径方向に流れた冷却油は、冷媒入口８６、冷媒通路本体８４、冷媒出口８８、及び、プレート側流出通路９６を通じてロータ６６の軸方向外側に噴出する。冷媒通路７６に冷却油が流れることにより、ロータコア７４及び永久磁石２６は冷却される。

この場合、ロータ６６の回転に伴って、冷媒通路７６を流れる冷却油に遠心力が作用するので、冷却油は径方向外側に流れるが、冷媒入口８６を冷媒通路本体８４の仮想中心線Ｏ２に対し径方向内側にずれて設けるとともに、冷媒出口８８を冷媒通路本体８４の仮想中心線Ｏ２に対し径方向外側にずれて設けている。このため、冷媒通路７６の壁面が径方向内側に冷却油に押し付ける力を弱めることができる。しかも、ロータ６６の回転に伴って、冷媒通路７６の回転方向後側面から冷却油に回転方向に押し付ける力が作用するが、冷媒入口８６は、冷媒通路本体８４の仮想中心線Ｏ２に対し回転方向前側にずれて設けるとともに、冷媒出口８８は、冷媒通路本体８４の仮想中心線Ｏ２に対し回転方向後側にずれて設けている。このため、冷媒通路７６の回転方向後側面が回転方向に冷却油に押し付ける力を弱めることができる。

このため、冷却油の圧力損失を低減でき、冷却油の排出能力を大きくできる。したがって、ロータ６６の冷却性能を向上できるとともに、圧送ポンプ等の冷却油供給源の吐出圧力を低くでき、冷却油供給源として過度に高性能のものを使用する必要がなくなり、また、冷却油供給源の小型化及び低コスト化を図れる。

しかも、ロータコア７４に設ける冷媒通路７６の冷媒出口８８を小さくするとともに、この冷媒出口８８を冷媒通路本体８４の中心よりも径方向外側にずれて設けているので、冷媒出口８８と、ロータコア７４のステータ６８に対向する内周面との間の径方向の距離を大きくできる。このため、上記のように、冷媒通路７６よりも径方向に関してステータ６８側に磁石挿入孔２８を配置する場合に、樹脂と対向し、磁石挿入孔２８以外に孔がない樹脂対向壁部となる部分の面積を大きくでき、磁石挿入孔２８への樹脂の注入作業性を向上できる。その他の構成及び作用は、上記の図１から図４に示した第１の実施の形態と同様である。なお、本実施の形態において、入口側鋼板７８に設ける冷媒入口８６の断面の形状及び大きさを、冷媒通路本体８４の断面の形状及び大きさと、それぞれ同じとすることもできる。

１０ロータ、１２回転電機、１４ステータ、１６回転軸、１８ステータコア、２０ティース、２２ステータ巻線、２４ロータコア、２６永久磁石、２８磁石挿入孔、３０冷媒通路、３２入口側鋼板、３４出口側鋼板、３６鋼板、３８冷媒通路本体、４０冷媒入口、４２冷媒出口、４４，４６エンドプレート、４８プレート側流入通路、５０プレート側流出通路、５２軸側冷媒通路、５４軸方向通路、５６径方向通路、５８上型、６０下型、６２孔部、６４樹脂、６６ロータ、６８ステータ、７０回転電機、７２モータケース、７４ロータコア、７６冷媒通路、７８入口側鋼板、８０出口側鋼板、８２鋼板、８４冷媒通路本体、８６冷媒入口、８８冷媒出口、９０，９２エンドプレート、９４プレート側流入通路、９６プレート側流出通路、９８ケース側冷媒通路。

Claims

軸方向両側面に開口し、冷媒が流通する冷媒通路を有し、ステータに対し回転可能に配置して使用されるロータコアを備え、
前記冷媒通路は、前記ロータコアの軸方向に沿って形成される冷媒通路本体と、前記冷媒通路本体において、冷媒流入端または冷媒流出端に軸方向に連結され、前記冷媒通路本体の断面積よりも小さい断面積を有する端部開口とを含み、
前記ロータコアは、複数の中間鋼板を積層してなる中間積層部と、前記中間積層部の両側にそれぞれ積層された入口鋼板及び出口鋼板とを含み、
前記冷媒通路本体は前記中間積層部に軸方向に沿って形成され、
前記端部開口は、前記冷媒通路本体の周方向及び径方向の中央を通る仮想中心線に対し、周方向及び径方向のいずれにもずれて配置され、前記入口鋼板または前記出口鋼板に形成されていることを特徴とする回転電機用ロータ。
ステータの径方向内側に対向配置して使用されるものであり、
軸方向両側面に開口し、冷媒が流通する冷媒通路を有し、ステータに対し回転可能に配置して使用されるロータコアを備え、
前記冷媒通路は、前記ロータコアの軸方向に沿って形成される冷媒通路本体と、前記冷媒通路本体において、冷媒流入端または冷媒流出端に軸方向に連結され、前記冷媒通路本体の断面積よりも小さい断面積を有する端部開口とを含み、
前記端部開口は、前記冷媒通路本体の周方向及び径方向の中央を通る仮想中心線に対し、周方向及び径方向のいずれにもずれて配置され、かつ、前記冷媒通路本体の前記冷媒流入端に連結された冷媒入口であって、前記冷媒通路本体の仮想中心線よりも周方向一方側である回転方向前側にずれて、かつ、径方向内側にずれて配置されている冷媒入口であることを特徴とする回転電機用ロータ。
請求項２に記載の回転電機用ロータにおいて、
前記冷媒通路は、前記冷媒通路本体の前記冷媒流出端に連結された冷媒出口であって、前記冷媒通路本体の仮想中心線よりも周方向他方側である回転方向後側にずれて、かつ、径方向外側にずれて配置される冷媒出口を含むことを特徴とする回転電機用ロータ。
ステータの径方向外側に対向配置して使用されるものであり、
軸方向両側面に開口し、冷媒が流通する冷媒通路を有し、ステータに対し回転可能に配置して使用されるロータコアを備え、
前記冷媒通路は、前記ロータコアの軸方向に沿って形成される冷媒通路本体と、前記冷媒通路本体において、冷媒流入端または冷媒流出端に軸方向に連結され、前記冷媒通路本体の断面積よりも小さい断面積を有する端部開口とを含み、
前記端部開口は、前記冷媒通路本体の周方向及び径方向の中央を通る仮想中心線に対し、周方向及び径方向のいずれにもずれて配置され、かつ、前記冷媒通路本体の前記冷媒流出端に連結された冷媒出口であって、前記冷媒通路本体の仮想中心線よりも周方向一方側である回転方向後側にずれて、かつ、径方向外側にずれて配置されている冷媒出口であり、
前記冷媒通路は、前記冷媒通路本体の前記冷媒流入端に連結された冷媒入口であって、前記冷媒通路本体の仮想中心線よりも周方向他方側である回転方向前側にずれて、かつ、径方向内側にずれて配置される冷媒入口を含むことを特徴とする回転電機用ロータ。
請求項１から請求項４のいずれか１に記載の回転電機用ロータにおいて、
前記ロータコアは、前記冷媒通路よりも径方向に関してステータ側に、軸方向に設けられた磁石挿入孔と、
前記磁石挿入孔に挿入され、前記磁石挿入孔に注入された樹脂により固定されている磁石とを備えることを特徴とする回転電機用ロータ。