JP5641156B2 - 回転電機用ロータ、およびこれを備えた回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、コイルが巻き回しされた回転電機用ロータ、およびこれを備えた回転電機に関する。

従来、実開平５−２９２７５号公報（特許文献１）には、主励磁機の電機子と副励磁機の回転子と整流器とを筒状のホルダに取り付け、このホルダを回転軸に取り付けることにより、電機子と回転子と整流器とを一括して回転軸に取り付けられるようにした励磁機内蔵形のブラシレス発電機が開示されている。

また、特開２０１１−４１４３３号公報（特許文献２）には、ステータ巻線に交流電流が流れることにより回転磁界を発生させるステータと、周方向複数個所に配置されたロータ巻線と、各ロータ巻線に流れる電流を整流するダイオードとを有するロータとを備えた回転電機が記載されている。

実開平５−２９２７５号公報 特開２０１１−４１４３３号公報

特許文献１および２に記載される発電機やモータのような回転電機では、回転子と共に回転することとなるダイオード等の電子機器は通電によって発熱する。そのため、電子機器の性能維持のためには、液体冷媒にて回転子に取り付けられた電子機器を十分に冷却することが望ましい。

しかしながら、例えば、回転子を取り巻くように外径側に配置された固定子の側から液体冷媒を、回転する回転子上の電子機器に供給した場合、上記電子機器を径方向外側で押さえる部材や回転子の遠心力が障害になって上記電子機器を十分に冷却できないおそれがある。

本発明の目的は、回転子に設けられた電子機器を液体冷媒によって十分に冷却できる回転電機を提供することである。

本発明の一態様の回転電機用ロータは、回転可能に支持されるシャフトと、前記シャフトに固定されるロータコアと、前記シャフトおよびロータコアと共に回転するように前記ロータコアの軸方向端面に設けられた電子機器と、前記ロータコアに巻き回しされて前記電子機器に接続され、前記電子機器よりも高い耐熱温度を有するコイルと、前記シャフト内を流れる液体冷媒をシャフト外に供給する冷媒供給路から供給された液体冷媒が、前記コイルよりも内径側に配置された前記電子機器を冷却した後に前記コイルを冷却する冷却構造と、を備える。

また、本発明に係る回転電機用ロータにおいて、前記ロータコアは外周部に複数の突極を有しており、前記コイルは、前記ロータコアの径方向に関して、前記突極の内径側に巻装されて前記突極を磁化させるコモンコイルと、前記突極の外径側に巻装されるとともに前記コモンコイルに接続され、ステータからの磁束変動を受けて誘導電流を発生させる誘導コイルとを含んでもよい。

この場合、前記コモンコイルは、前記誘導コイルの外周にオーバラップして巻装されていてもよい。

本発明に係る回転電機用ロータにおいて、前記電子機器は、前記ロータコアの軸方向一方端面に設けられており、前記シャフト内の冷媒流路を流れる液体冷媒は、前記シャフトに対して、前記電子機器が設けられている側の軸方向一方端部側から供給されてもよい。

そして、本発明に係る回転電機は、上記いずれかの構成の回転電機用ロータと、前記ロータに対向配置されて回転磁界を作用させるステータとを備えたものである。

本発明に係る回転電機用ロータ、及びこれを備えた回転電機によれば、シャフトから供給される液体冷媒によって、先に電子機器が冷却され、次いでロータに巻回されたコイルが冷却される。したがって、シャフトから供給される液体冷媒によって電子機器およびコイルの両方を効果的に冷却することができる。また、コイルを先に冷却した場合にコイルの熱により高温となった液体冷媒によって電子機器が加熱されることによる故障等を抑制できる。

本発明の一実施形態である回転電機を示す断面図である。 本実施形態の回転電機において、ロータ及びステータの周方向一部を概略的に示す断面図である。 本実施形態の回転電機において、ロータコイルに流れる誘導電流により生成される磁束がロータ中に流れる様子を示す模式図である。 ロータコイルにダイオードを接続して示す、図３に対応する図である。 本実施形態において、ロータの周方向に隣り合う２つの突極に巻装した複数のコイルの接続回路の等価回路を示す図である。 ロータコイルに接続するダイオードの数を少なくした例を示す、図５に対応する図である。 図１に示すロータのＡ−Ａ断面図である。 図７のＢ部拡大図である。 ロータの突極に巻装される各ロータコイルにダイオードをそれぞれ接続した変形例を示す図である。 ロータコイルに接続するダイオードの数を少なくした例を示す、図９に対応する図である。 ロータの軸方向端面を示す図である。 図１１におけるＣ−Ｃ断面図である。 ダイオードおよびコイルエンドをモールド樹脂で覆った例を示す、図１２に対応する図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。図１〜５、７、８は、本発明の実施形態を示す図である。図１は、本実施形態に係る回転電機用ロータを含む回転電機の一部を示す概略断面図である。図１に示すように、回転電機１０は、電動機または発電機として機能するものであり、図示しないケーシングに固定された筒状のステータ１２と、ステータ１２と所定の空隙をあけて径方向内側に対向配置され、ステータ１２に対し回転可能なロータ１４とを備える。なお、「径方向」とは、ロータ１４の回転中心軸に対し直交する放射方向をいう（本明細書全体及び特許請求の範囲で、特に断らない限り「径方向」の意味は同じである。）。

ステータ１２は、磁性材製のステータコア１６と、ステータコア１６に配設された複数相（例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相）のステータコイル２０ｕ，２０ｖ，２０ｗとを含む。ロータ１４は、磁性材製のロータコア２４と、ロータコア２４の中心部に挿入して嵌合固定されたシャフト２５とを含む。

また、ロータ１４は、ロータコア２４に配設された複数のロータコイルである、Ｎ極誘導コイル２８ｎ、Ｓ極誘導コイル２８ｓ、Ｎ極コモンコイル３０ｎ、及びＳ極コモンコイル３０ｓと、Ｎ極誘導コイル２８ｎに接続された第１ダイオード３８と、Ｓ極誘導コイル２８ｓに接続された第２ダイオード４０とを含む。なお、ロータ１４は、ロータコア２４の軸方向両端に設けられて各コイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓのコイルエンドを覆う２つのエンドプレートを含んでもよい。

まず、図２〜５を用いて回転電機１０の基本構成を説明し、その後、ロータ１４の詳細構造を説明する。図２は、本実施形態の回転電機において、ロータ及びステータの周方向一部を示す概略断面図である。図３は、本実施形態の回転電機において、ロータコイルに流れる誘導電流により生成される磁束がロータ中に流れる様子を示す模式図である。図４は、ロータコイルにダイオードを接続して示す、図３に対応する図である。

図２に示すように、ステータ１２は、ステータコア１６を含む。ステータコア１６の内周面の周方向複数個所には、径方向内側へ（すなわちロータ１４へ向けて）突出する複数のティース１８が配置されており、各ティース１８間にスロット２２が形成されている。ステータコア１６は、けい素鋼板等の磁性を有する電磁鋼板のような金属板の積層体等の磁性材料により形成される。複数のティース１８は、ロータ１４の回転軸である回転中心軸周りの周方向に沿って互いに間隔をおいて配列されている。なお、「周方向」とは、ロータ１４の回転中心軸を中心として描かれる円形に沿う方向をいう（本明細書全体及び特許請求の範囲で、特に断らない限り「周方向」の意味は同じである。）。

各相のステータコイル２０ｕ，２０ｖ，２０ｗは、スロット２２を通ってステータコア１６のティース１８に短節集中巻で巻装されている。このように、ティース１８にステータコイル２０ｕ，２０ｖ，２０ｗが巻装されることで磁極が構成される。そして、複数相のステータコイル２０ｕ，２０ｖ，２０ｗに複数相の交流電流を流すことで、周方向に並べられたティース１８が磁化し、周方向に回転する回転磁界をステータ１２に生成することができる。

なお、ステータコイル２０ｕ，２０ｖ，２０ｗは、このようにステータ１２のティース１８に巻き回しする構成に限定するものではなく、例えばティース１８から外れたステータコア１６の環状部分の周方向複数個所に複数相のステータコイルを巻き回しするトロイダル巻きとし、ステータ１２に回転磁界を生じさせることもできる。

ティース１８に形成された回転磁界は、その先端面からロータ１４に作用する。図２に示す例では、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のステータコイル２０ｕ，２０ｖ，２０ｗがそれぞれ巻装された３つのティース１８により１つの極対が構成されている。

一方、ロータ１４は、磁性材料製のロータコア２４と、複数のロータコイルである、Ｎ極誘導コイル２８ｎ、Ｎ極コモンコイル３０ｎ、Ｓ極誘導コイル２８ｓ、及びＳ極コモンコイル３０ｓとを含む。ロータコア２４は、外周面の周方向複数個所に径方向外側に向けて（すなわちステータ１２に向けて）突出して設けられた複数の磁極部であって主突極であるＮ極形成突極３２ｎおよびＳ極形成突極３２ｓを有する。

Ｎ極形成突極３２ｎとＳ極形成突極３２ｓとは、ロータコア２４の周方向に沿って交互に、かつ、互いに間隔をおいて配置されており、各突極３２ｎ、３２ｓがステータ１２と対向している。ロータコア２４の環状部分であるロータヨーク３３及び複数の突極３２ｎ、３２ｓは、磁性材製の金属板を複数積層した積層体である複数のロータコア要素を環状に連結することにより、一体に構成されている。これについては、後で詳しく説明する。Ｎ極形成突極３２ｎとＳ極形成突極３２ｓとは、互いに同一の形状及び大きさを有する。

より詳しくは、ロータ１４の周方向に関して１つおきのＮ極形成突極３２ｎのそれぞれに、２つのＮ極ロータコイルである、Ｎ極コモンコイル３０ｎおよびＮ極誘導コイル２８ｎがそれぞれ集中巻きで巻き回しされている。また、ロータ１４において、Ｎ極形成突極３２ｎと隣り合う別の突極であり、周方向１つおきのＳ極形成突極３２ｓのそれぞれに、２つのＳ極ロータコイルであるＳ極コモンコイル３０ｓおよびＳ極誘導コイル２８ｓとが集中巻きで巻き回しされている。ロータ１４の径方向に関して、各コモンコイル３０ｎ、３０ｓは内側コイルであり、各誘導コイル２８ｎ、２８ｓは外側コイルである。

ロータ１４は、図３に示すように、周方向に隣り合う突極３２ｎ、３２ｓの間に形成されたスロット３４を有する。すなわち、ロータコア２４には、複数のスロット３４が、ロータ１４の回転軸まわりの周方向に互いに間隔をおいて形成されている。また、ロータコア２４は、回転軸であるシャフト２５（図１参照）の径方向外側に嵌合固定されている。

各Ｎ極誘導コイル２８ｎは、各Ｎ極形成突極３２ｎにおいて、Ｎ極コモンコイル３０ｎよりも先端側、すなわち、ステータ１２に近い側に巻かれている。各Ｓ極誘導コイル２８ｓは、各Ｓ極形成突極３２ｓにおいて、Ｓ極コモンコイル３０ｓよりも先端側、すなわち、ステータ１２に近い側に巻かれている。

なお、図３に示すように、各突極３２ｎ、３２ｓの周囲に巻かれる誘導コイル２８ｎ、２８ｓ及び各コモンコイル３０ｎ、３０ｓは、それぞれ突極３２ｎ（または３２ｓ）の周囲の長さ方向（図３の上下方向）に沿って設けられたソレノイドが、突極３２ｎ（または３２ｓ）の周方向（図３の左右方向）に複数層整列した整列巻きで配置されることもできる。また、各突極３２ｎ、３２ｓの先端側に巻かれる誘導コイル２８ｎ、２８ｓは、突極３２ｎ、３２ｓの周囲に複数回、すなわち複数ターン分、渦巻状に巻いた構成とすることもできる。

図４、図５に示すように、ロータ１４の周方向に隣り合う２個の突極３２ｎ、３２ｓを１組として、各組で１個のＮ極形成突極３２ｎに巻かれたＮ極誘導コイル２８ｎの一端と、別のＳ極形成突極３２ｓに巻かれたＳ極誘導コイル２８ｓの一端とを、２個の電子機器であって整流素子である第１ダイオード３８及び第２ダイオード４０を介して接続している。図５は、本実施形態において、ロータ１４の周方向に隣り合う２つの突極３２ｎ、３２ｓに巻装した複数のコイル２８ｎ、２８ｓ、３０ｎ、３０ｓの接続回路の等価回路を示している。図５に示すように、Ｎ極誘導コイル２８ｎ及びＳ極誘導コイル２８ｓの一端は、互いに順方向が逆になる第１ダイオード３８及び第２ダイオード４０を介して、接続点Ｒで接続されている。本実施形態では、後述するように第１および第２ダイオード３８，４０が１つの樹脂モールドパッケージにより一体化されたダイオード素子４１とされたものが用いられている。

なお、本実施形態では、ロータコア２４に巻装されたコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓに接続される電子機器がダイオードである場合について説明するが、これに限定されるものではない。上記電子機器は、コイルに流れる電流を整流する機能を有する他の整流器（例えば、サイリスタ、トランジスタ等）が用いられてもよいし、抵抗器、コンデンサ等の電子機器がダイオード等の整流器と併せて用いられてもよい。

図４、図５に示すように、各組でＮ極形成突極３２ｎに巻かれたＮ極コモンコイル３０ｎの一端は、Ｓ極形成突極３２ｓに巻かれたＳ極コモンコイル３０ｓの一端に接続されている。Ｎ極コモンコイル３０ｎ及びＳ極コモンコイル３０ｓは互いに直列に接続されることで、コモンコイル組３６を形成している。さらに、Ｎ極コモンコイル３０ｎの他端は接続点Ｒに接続され、Ｓ極コモンコイル３０ｓの他端は、Ｎ極誘導コイル２８ｎ及びＳ極誘導コイル２８ｓの接続点Ｒとは反対側の他端に接続されている。また、各誘導コイル２８ｎ、２８ｓ及び各コモンコイル３０ｎ，３０ｓの巻回中心軸は、ロータ１４（図２）の径方向と一致している。なお、各誘導コイル２８ｎ、２８ｓ及び各コモンコイル３０ｎ、３０ｓは、対応する突極３２ｎ（または３２ｓ）に、樹脂等により造られる電気絶縁性を有するインシュレータ（図示せず）等を介して巻装されることもできる。

このような構成では、後述するように、Ｎ極誘導コイル２８ｎ、Ｓ極誘導コイル２８ｓ、Ｎ極コモンコイル３０ｎ及びＳ極コモンコイル３０ｓに整流された電流が流れることで各突極３２ｎ、３２ｓが磁化し、磁極部として機能する。図３に戻って、ステータコイル２０ｕ、２０ｖ、２０ｗに交流電流を流すことで、ステータ１２が回転磁界を生成するが、この回転磁界は、基本波成分の磁界だけでなく、基本波よりも高い次数の高調波成分の磁界を含んでいる。

より詳しくは、ステータ１２に回転磁界を発生させる起磁力の分布は、各相のステータコイル２０ｕ、２０ｖ、２０ｗの配置や、ティース１８及びスロット２２（図２）によるステータコア１６の形状に起因して、（基本波のみの）正弦波分布にはならず、高調波成分を含むものとなる。特に、集中巻においては、各相のステータコイル２０ｕ、２０ｖ、２０ｗが互いに重なり合わないため、ステータ１２の起磁力分布に生じる高調波成分の振幅レベルが増大する。例えばステータコイル２０ｕ、２０ｖ、２０ｗが３相集中巻の場合は、高調波成分として、入力電気周波数の時間的３次成分であり、空間的な２次成分の振幅レベルが増大する。このようにステータコイル２０ｕ、２０ｖ、２０ｗの配置やステータコア１６の形状に起因して起磁力に生じる高調波成分は空間高調波と呼ばれている。

ステータ１２からロータ１４に、この空間強調波成分を含む回転磁界が作用すると、空間高調波の磁束変動により、ロータ１４の突極３２ｎ、３２ｓ間の空間に漏れ出す漏れ磁束の変動が発生し、これにより図３に示す各誘導コイル２８ｎ、２８ｓの少なくともいずれかの誘導コイル２８ｎ、２８ｓに誘導起電力が発生する。

ステータ１２から近い、突極３２ｎ、３２ｓの先端側の誘導コイル２８ｎ、２８ｓは、主に誘導電流を発生させる機能を有する。これに対し、ステータ１２から遠い、コモンコイル３０ｎ、３０ｓは、主に突極３２ｎ、３２ｓを磁化する機能を有する。また、図５の等価回路から理解されるように、隣り合う突極３２ｎ、３２ｓ（図２〜図４参照）に巻装された誘導コイル２８ｎ、２８ｓを流れる電流の合計がコモンコイル３０ｎ、３０ｓにそれぞれ流れる電流となる。隣り合うコモンコイル３０ｎ、３０ｓ同士を直列に接続しているので、両方で巻き数を増加させたのと同じ効果を得られ、各突極３２ｎ、３２ｓに流れる磁束を同じとしたままで各コモンコイル３０ｎ、３０ｓに流す電流を低減できる。

各誘導コイル２８ｎ、２８ｓに誘導起電力が発生すると、Ｎ極誘導コイル２８ｎ、Ｓ極誘導コイル２８ｓ、Ｎ極コモンコイル３０ｎ及びＳ極コモンコイル３０ｓにダイオード３８，４０の整流方向に応じた直流電流が流れ、コモンコイル３０ｎ、３０ｓが巻装された突極３２ｎ、３２ｓが磁化することで、この突極３２ｎ、３２ｓが磁極の固定された電磁石である磁極部として機能する。

図４に示すように、周方向に隣り合うＮ極誘導コイル２８ｎ及びＮ極コモンコイル３０ｎと、Ｓ極誘導コイル２８ｓ及びＳ極コモンコイル３０ｓとで巻き方向が逆になっており、周方向に隣り合う突極３２ｎ、３２ｓ同士で磁化方向が逆になる。図示の例では、Ｎ極誘導コイル２８ｎ及びＮ極コモンコイル３０ｎが巻装された突極３２ｎの先端にＮ極が生成され、Ｓ極誘導コイル２８ｓ及びＳ極コモンコイル３０ｓが巻装された突極３２ｓの先端にＳ極が生成されるようにしている。このため、ロータ１４の周方向においてＮ極とＳ極とが交互に配置される。すなわち、ロータ１４は、ステータ１２で生成される磁界に含まれる高調波成分が鎖交することにより、周方向にＮ極及びＳ極が交互に形成されるように構成される。

また、本実施形態では、ロータ１４は、周方向の複数個所に配置された突極３２ｎ、３２ｓの周方向両側面から突出する補助突極４２を有している。補助突極４２は、各突極３２ｎ、３２ｓの周方向（図３、図４の左右方向）両側面において、軸方向（図３、図４の表裏方向）の複数個所から、周方向に対し傾斜した方向にそれぞれ突出する板状の磁性体である。例えば、図示の例では、補助突極４２は、各突極３２ｎ、３２ｓの周方向両側面の径方向中間部に、先端に向かうほどロータ１４の径方向外側になるように周方向に対し傾斜している。複数の補助突極４２は、突極３２ｎ、３２ｓの周方向の両側面において、Ｎ極誘導コイル２８ｎとＮ極コモンコイル３０ｎとの間、及び、Ｓ極誘導コイル２８ｓとＳ極コモンコイル３０ｓとの間のそれぞれから突出している。すなわち補助突極４２は、根元部において、対応する突極３２ｎ、３２ｓに磁気的に接続されている。

また、同じスロット３４内に配置され、互いに対向する別の突極３２ｎ、３２ｓから突出する複数の補助突極４２同士は、機械的に連結されていてもよいし、または、機械的に連結されていなくてもよい。図３、図４では、互いに同じスロット３４内に配置されるＮ極形成突極３２ｎの補助突極４２と、Ｓ極形成突極３２ｓの補助突極４２とが、機械的に連結しておらず、そのために互いに磁気的に分断されていることを模式的に示している。このような補助突極４２は、突極３２ｎ、３２ｓを含む補助突極４２と同じ磁性材料により形成されている。

また、各突極３２ｎ（または３２ｓ）に巻かれた誘導コイル２８ｎ（または２８ｓ）とコモンコイル３０ｎ（または３０ｓ）とは、対応するスロット３４内で補助突極４２により仕切られて分離されている。同じ突極３２ｎ、３２ｓに巻かれる誘導コイル２８ｎ、２８ｓとコモンコイル３０ｎ、３０ｓとは、ロータコア２４の軸方向端面よりも外側に設けられる図示しない片側または両側のコイルエンド側等の補助突極４２から外れた部分で、互いに接続されている。

なお、後述する図７に示すように、各突極３２ｎ（３２ｓも同様である）の先端部に周方向両側に突出し、誘導コイル２８ｎ、２８ｓの抜け止めを図るための鍔部４４を形成することもできる。ただし、この鍔部４４は省略することもできる。

このようなロータ１４を含む回転電機１０（図２）では、３相のステータコイル２０ｕ、２０ｖ、２０ｗに３相の交流電流を流すことでティース１８（図２）に形成された回転磁界（基本波成分）がロータ１４に作用し、これに応じて、ロータ１４の磁気抵抗が小さくなるように、突極３２ｎ、３２ｓがティース１８の回転磁界に吸引される。これによって、ロータ１４にトルク（リラクタンストルク）が作用する。

また、ティース１８に形成された空間高調波成分を含む回転磁界がロータ１４の各誘導コイル２８ｎ、２８ｓに鎖交すると、各誘導コイル２８ｎ、２８ｓには、空間高調波成分に起因するロータ１４の回転周波数（回転磁界の基本波成分）と異なる周波数の磁束変動によって、各誘導コイル２８ｎ、２８ｓに誘導起電力が発生する。この誘導起電力の発生に伴って各誘導コイル２８ｎ、２８ｓに流れる電流は、各ダイオード３８，４０により整流されることで一方向（直流）となる。

そして、各ダイオード３８，４０で整流された直流電流が各誘導コイル２８ｎ、２８ｓ及び各コモンコイル３０ｎ、３０ｓに流れるのに応じて各突極３２ｎ、３２ｓが磁化することで、各突極３２ｎ、３２ｓは磁極が（Ｎ極かＳ極のいずれか一方に）固定された磁石として機能する。前述のように、ダイオード３８，４０による誘導コイル２８ｎ、２８ｓの電流の整流方向が互いに逆方向であるため、各突極３２ｎ、３２ｓに生じる磁石は、周方向においてＮ極とＳ極が交互に配置されたものとなる。

しかも、図３に示すように、各突極３２ｎ、３２ｓの周方向両側面に補助突極４２が、先端に向かうほど径方向外側になるように周方向に対し傾斜する方向に形成されている。このため、例えば図３の破線矢印α、βで示す方向に、ステータ１２からロータ１４に、ステータ１２の起磁力として、空間的２次の空間高調波の磁束であるｑ軸磁束が流れる場合を考えると、補助突極４２により誘導コイル２８ｎ、２８ｓに多くの磁束を鎖交させることができる。すなわち、ステータ１２とロータ１４とのある位相関係で、空間高調波のｑ軸磁束が、ステータ１２の一部のティース１８から一部の補助突極４２を介して、突極３２ｎ、３２ｓの一部へ多く誘導され、突極３２ｎ、３２ｓの一部から別のティース１８へ誘導される場合があり、誘導コイル２８ｎ、２８ｓに多くの磁束を鎖交させることができる。

また、ｑ軸磁束の向き及び大きさは電気的１周期の中で変化するが、誘導コイル２８ｎ、２８ｓに流れる磁束の最大量が多くなることで、誘導コイル２８ｎ、２８ｓの鎖交磁束の変化を大きくできる。例えば、図３の破線矢印βで示すように、ステータ１２のティース１８からＳ極の補助突極４２を介してＳ極形成突極３２ｓにｑ軸磁束が流れようとする場合があり、Ｓ極形成突極３２ｓをＮ極とする方向に磁束が流れようとする。この場合、これを妨げる方向にＳ極誘導コイル２８ｓに誘導電流が流れようとし、その流れは第２ダイオード４０（図４参照）で妨げられない。このため、図３に実線矢印で示すように、Ｓ極形成突極３２ｓからロータコア２４のロータヨーク３３を介してＮ極形成突極３２ｎに抜ける方向の磁束である、誘導電流による磁束が流れる。

また、これとは逆、すなわち、図３の破線矢印αと逆方向に、ステータ１２のティース１８からＮ極形成突極３２ｎを介して補助突極４２にｑ軸磁束が流れようとする場合があり、Ｎ極形成突極３２ｎをＳ極とする方向に磁束が流れようとする。この場合、これを妨げる方向にＮ極誘導コイル２８ｎに誘導電流が流れようとし、その流れは第１ダイオード３８（図４参照）で妨げられることなく、Ｎ極形成突極３２ｎをＮ極とする方向に電流を流す。この場合も、Ｓ極形成突極３２ｓからロータヨーク３３を介してＮ極形成突極３２ｎに抜ける方向の、誘導電流による磁束が流れる。この結果、各突極３２ｎ、３２ｓがＮ極またはＳ極に磁化する。

上記のように各突極３２ｎ、３２ｓの両側面から補助突極４２が突出しているので、補助突極４２がない場合、すなわち各スロット３４内で周方向に隣り合う突極３２ｎ、３２ｓ同士の間に空間しかない場合に比べて、各誘導コイル２８ｎ、２８ｓに鎖交する磁束の振幅の最大値を大きくできるので、鎖交磁束の変化を大きくできる。

そして、各突極３２ｎ、３２ｓ（磁極が固定された磁石）の磁界がステータ１２により生成される回転磁界（基本波成分）と相互作用して、吸引及び反発作用が生じる。このステータ１２により生成される回転磁界（基本波成分）と突極３２ｎ、３２ｓ（磁石）の磁界との電磁気相互作用（吸引及び反発作用）によっても、ロータ１４にトルク（磁石トルクに相当するトルク）を作用させることができ、ロータ１４がステータ１２で生成される回転磁界（基本波成分）に同期して回転駆動する。このようにして回転電機１０は、ステータコイル２０ｕ、２０ｖ、２０ｗへの供給電力を利用してロータ１４に動力（機械的動力）を発生させるモータとして機能させることができる。

なお、本実施形態では、隣り合う２つの突極３２ｎ、３２ｓを１組として、各組において、２つの突極３２ｎ、３２ｓに巻かれた誘導コイル２８ｎ、２８ｓ同士を２つのダイオード３８，４０を介して接続する場合を説明した。このため、２つの突極３２ｎ、３２ｓに対して２つのダイオード３８，４０が必要になる。これに対して、ロータ１４の全部の突極３２ｎ、３２ｓに巻かれた全部のコイル２８ｎ、２８ｓ、３０ｎ、３０ｓ同士を接続するとともに、ダイオード３８，４０として２つのみを使用することもできる。図６は、ロータコイルに接続するダイオードの数を少なくした変形例を示す、図５に対応する図である。

図６に示す変形例では、上記の図３、図４等に示した構成において、ロータの周方向１つ置きの突極である全部のＮ極形成突極３２ｎ（図３参照）の先端側に巻装した複数のＮ極誘導コイル２８ｎ同士を直列に接続することでＮ極誘導コイル組Ｋｎを形成し、ロータのＮ極形成突極３２ｎと隣り合う全部のＳ極形成突極３２ｓ（図３参照）の先端側に巻装した複数のＳ極誘導コイル２８ｓ同士を直列に接続することでＳ極誘導コイル組Ｋｓを形成している。Ｎ極誘導コイル組Ｋｎ及びＳ極誘導コイル組Ｋｓの一端は、互いに順方向が逆になる第１ダイオード３８及び第２ダイオード４０を介して、接続点Ｒで接続されている。

また、ロータの周方向に隣り合う２つのＮ極形成突極３２ｎ及びＳ極形成突極３２ｓ（図３参照）を１組とした場合に、各組においてＮ極コモンコイル３０ｎ及びＳ極コモンコイル３０ｓ同士を直列に接続することでコモンコイル組Ｃ１を形成するとともに、全部の突極３２ｎ、３２ｓに関する全部のコモンコイル組Ｃ１同士を直列接続している。さらに、直列接続した複数のコモンコイル組Ｃ１のうち、一端となる１つのコモンコイル組Ｃ１のＮ極コモンコイル３０ｎの一端を接続点Ｒに接続し、他端となる別のコモンコイル組Ｃ１のＳ極コモンコイル３０ｓの一端を、Ｎ極誘導コイル組Ｋｎ及びＳ極誘導コイル組Ｋｓの接続点Ｒとは反対側の他端に接続している。このような構成では、上記の図４、図５に示した構成と異なり、ロータに設けるダイオードの総数を第１ダイオード３８及び第２ダイオード４０の２つに減らすことができ、コスト低減と組付け工数の削減を図れる。

以上が、本実施形態のロータ１４を含む回転電機１０の基本的構成とその作用であるが、本実施形態では、ロータ１４として、周方向複数個所に配置された複数のロータコア要素を含む構成を採用し、さらにステータ１２で発生した磁束の多くが通過する磁気経路での磁気抵抗を減少させ、回転電機１０の性能向上を図るために、次の具体的構成を採用している。図７および図８を用いてロータ１４の具体的構造を説明する。なお、図７および図８において、上記の図１〜６で示した要素と同一または対応する要素には同一の符号を付している。

図７は、図１のロータ１４におけるＡ−Ａ断面図である。図８は、図７のＢ部拡大図である。図７に示すように、本実施形態のロータ１４は、ロータコア２４と、ロータコア２４の中心部に嵌合固定されたシャフト２５とを備える。

シャフト２５は、外周面の周方向複数個所に設けられ、径方向に突出する複数の外側凸部４６を含んでいる。図８に示すように、各外側凸部４６は、全体的に軸方向に対し直交する平面に関する断面形状が同一である軸方向に長い形状である。各外側凸部４６は、周方向幅が小さいシャフト側根元部４８と、シャフト側根元部４８に接続され、シャフト側根元部４８の周方向幅よりも大きくなった周方向幅を有するシャフト側先端部５０とを含む。シャフト側先端部５０は略楕円の断面形状を有する。シャフト側先端部５０は、周方向の幅が最大となる最大幅部分５２を有し、最大幅部分５２の周方向の幅Ｄ１は、シャフト側根元部４８の周方向の最大幅Ｄ２よりも大きくなっている。シャフト２５は、けい素を含まない鉄鋼材料である無垢材等の剛性の高い材料により造られている。

図７に戻って、ロータコア２４は、それぞれ複数ずつのロータコア要素である、第１コア要素５４と第２コア要素５６とを含む。ロータコア２４は、第１コア要素５４と第２コア要素５６とを周方向に１つずつ交互に配置し、環状に連結することにより形成されている。

各コア要素５４，５６は、けい素鋼板のような電磁鋼板等の磁性を有する金属板を積層して構成されている。また、各コア要素５４，５６は、シャフト２５に対する結合側に設けられるロータ側根元部６２と、ロータ側根元部６２の径方向外側に接続されるロータ側先端部６４とを含む。ロータ側根元部６２は、ロータヨーク３３を形成し、ロータ側先端部６４はＮ極形成突極３２ｎまたはＳ極形成突極３２ｓを形成する。

ロータ側根元部６２には、径方向外側へ向かって凹む内側凹部７０が形成されている。内側凹部７０の内側には、シャフト２５に設けられた外側凸部４６が軸方向に嵌合される。各内側凹部７０は、各コア要素５４，５６の径方向内端に開口するように形成され、奥部に周方向幅が大きくなった幅広部７２を有する。ロータ側根元部６２の周方向両側面は、ロータ１４の放射方向と一致する。ロータ側根元部６２の周方向両側面において、内側凹部７０の周方向幅が最大となる部分よりも径方向内側部分に半円部７４が形成されている。

また、ロータ側先端部６４は周方向両側面から周方向に対し傾斜した方向に突出する傾斜突出部７８とを有する。各傾斜突出部７８は、上記の補助突極４２（図２等）を形成する。各傾斜突出部７８の先端部にピン孔８５が軸方向に貫通して形成されている。ロータ側先端部６４の先端部の周方向両側面に、それぞれ鍔部４４（図８参照）を形成するための周方向突出部８０が形成されている。

各コア要素５４，５６において、傾斜突極部７８の外径側に誘導コイル２８ｎ（または２８ｓ）が巻回されており、傾斜突極部７８の内径側にコモンコイル３０ｎ（または３０ｓ）が巻回されている。各コイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓは、コア要素５４，５６同士が連結ピン８６で連結する前にコア要素５４，５６に巻回されてもよいし、あるいは、連結ピン８６で連結された後であってシャフト２５の組み付け前に巻回されてもよい。

図７，８に示す例では、周方向に隣り合う第１および第２コア要素５４，５６の傾斜突出部７８同士が、連結ピン８６によって連結されている。具体的には、第１コア要素５４の傾斜突出部７８と第２コア要素５６の傾斜突出部７８とは軸方向にずれているために各コア要素５４，５６を環状に配列した場合に傾斜突出部７８同士が互いに干渉することなく環状に整列することができる。

したがって、第１コア要素５４の傾斜突出部７８のピン孔８５と、第２コア要素５６の傾斜突出部７８のピン孔８５とを軸方向に沿って一直線状に位置合わせした状態で、連結ピン８６をピン孔８５に挿通または圧入することによって、環状に配列した第１および第２コア要素５４，５６を互いに連結した状態とすることができる。

この場合、傾斜突出部７８によって構成される補助突極４２と連結ピン８６とを介して軸方向経路を含む磁束経路が形成されると磁束漏れによるトルク出力低下を招くことから、第１コア要素５４の補助突極４２（すなわち傾斜突出部７８）と第２コア要素５６の補助突極４２（すなわち傾斜突出部７８）との間に軸方向の隙間を形成すること、および／または、例えばステンレス等の非磁性材料からなる連結ピン８６を用いることが好ましい。

上記のようにして環状に連結された第１および第２コア要素５４，５６の内側凹部７０にシャフト２５の外側凸部４６がそれぞれ嵌合されるようにして、シャフト２５が軸方向に挿入または圧入されて組み付けられる。そして、図８に示すように、隣り合うコア要素５４，５６のロータ側根元部６２同士を押し広げるように、複数のピン係合部８７に複数のガタ減少ピン８８が軸方向に挿入または圧入される。これにより、周方向に隣り合うコア要素５４，５６同士について、シャフト２５に対する結合側に設けられるロータ側根元部６２で周方向にしっかりと接した状態で隣り合うコア要素５４，５６間の組付けガタを減少できる。

このような本実施形態におけるロータ１４では、周方向複数個所に配置された複数のコア要素５４，５６がロータ側根元部６２において互いに接触して設けられているので、ステータ１２で発生した磁束の多くが通過する磁気経路がシャフト２５を通過しないことにより磁気抵抗の増加を招くことがなく、回転電機１０の性能向上を図れる。

なお、上記においては、Ｎ極形成突極３２ｎおよびＳ極形成突極３２ｓに誘導コイル２８ｎ，２８ｓおよびコモンコイル３０ｎ，３０ｓを巻装し、２つのダイオード３８，４０を介して周方向に隣り合う突極３２ｎ，３２ｓの誘導コイル２８ｎ，２８ｓとコモンコイル３０ｎ，３０ｓとを接続したロータ構成について説明した。しかし、本発明の回転電機は、このような構成に限定されるものではない。例えば、図９に示すロータ１４ａのように、各突極３２ｎ，３２ｓにコイル３０をそれぞれ独立して巻装し、そして、各コイル３０にダイオード３８または４０をそれぞれ直列接続した構成であってもよい。この場合、各突極３２ｎ，３２ｓには、上記のような補助突極４２が設けられていなくてもよい。

また、図１０に示すロータ１４ｂのように、図９に示すロータ構成に比べて、使用するダイオードの数を少なくしてもよい。詳しくは、ロータ１４ｂは、Ｎ極形成突極３２ｎおよびＳ極形成突極３２ｓにコイル３０がそれぞれ独立して巻装されている点で同じであるが、周方向に１つおきのコイル３０を直列接続して１つのダイオード３８に接続する一方、残りのコイル３０を直列接続して上記ダイオード３８とは順方向が逆向きの１つのダイオード４０に接続してもよい。これによりダイオードの使用数を突極３２ｎ，３２ｓに対応した数から２つに減らすことができる。

さらに、図９および図１０に示すロータ１４ａ，１４ｂは、分割された複数のコア要素５４，５６を周方向に連結するのではなく、環状に打ち抜き加工された電磁鋼板を軸方向に積層してかしめ、溶接等により一体に連結して形成されてもよい。この場合、シャフトに固定されるロータコアは、キー嵌合、圧入、締り嵌め等によって周方向位置が決められることができる。

次に、図１に加えて図１１〜１３を参照して、ダイオードの冷却構造について説明する。図１１は、ロータ１４の軸方向端面を示す図である。図１２は図１１におけるＣ−Ｃ断面図である。図１３は、ダイオードおよびコイルエンドをモールド樹脂で覆った例を示す、図１２に対応する図である。なお、以下の説明においてロータコア２４に近い側を「軸方向内側」といい、ロータコア２４から遠い側を「軸方向外側」ということとし、これは本願の明細書および特許請求の範囲の全体についても同様である。

図１に示すように、ロータ１４は、両端側において回転可能に支持されたシャフト２５と、シャフト２５の周囲にかしめ、焼嵌め、圧入等の方法で嵌合固定されたロータコア２４とを備える。ロータコア２４の各突極３２ｎ，３２ｓには、上述したように誘導コイル２８ｎ，２８ｓおよびコモンコイル３０ｎ，３０ｓがそれぞれ巻装されている。

図１１および図１２を参照すると、各突極３２ｎ，３２ｓにおいて、コモンコイル３０ｎ，３０ｓは内径側に巻装され、誘導コイル２８ｎ，２８ｓは外径側に巻装されている。そして、コモンコイル３０ｎ，３０ｓは、誘導コイル２８ｎ，２８ｓの外周にオーバラップして巻装されている。より詳しくは、コモンコイル３０ｎ，３０ｓは、ロータコア２４の軸方向端面から外側に突出するコイルエンド２９において、誘導コイル２８ｎ，２８ｓの軸方向外側に覆い被さるようにして設けられている。

ここで、誘導コイル２８ｎ，２８ｓは、コイルエンド２９においてコモンコイル３０ｎ，３０ｓによって完全に覆われてはおらず、外径側部分が露出した状態とされている。これにより、この外径側部分において後述する液体冷媒である冷却油と接触することによって、誘導コイル２８ｎ，２８ｓに対する冷却性能を確保できるようにしている。

ロータ１４には、上記第１および第２ダイオード３８，４０をそれぞれ一体に含むダイオード素子４１が、複数設けられている。本実施形態では、周方向に隣り合う１組のＮ極形成突極３２ｎおよびＳ極形成突極３２ｓに対応して、例えば６個のダイオード素子４１が周方向に間隔をおいて配置されている。各ダイオード素子４１は、図４及び図５を参照して上述したように、１組の突極３２ｎ，３２ｓに巻装された誘導コイル２８ｎ，２８ｓおよびコモンコイル３０ｎ，３０ｓに接続されている。

より詳しくは、ダイオード素子４１は、第１および第２ダイオード３８，４０を内蔵したモールド樹脂本体４１ａと、モールド樹脂本体４１ａから略Ｌ字状に突出した３本の端子部４０ｂとを有する。ダイオード素子４１の３本の端子部４１ｂは、１組の誘導コイル２８ｎ，２８ｓの各端部とコモンコイル３０ｎまたは３０ｓの端部とから延びる３本のリード線Ｌに例えば溶着、かしめ、半田付け等によって結線されている。これにより、ダイオード素子４１が各コイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓに電気的に接続されている。

ダイオード素子４１は、例えば円環状板部材である設置板９０にねじ留め、接着等の方法によって取り付けられている。設置板９０は、熱伝導性が良好な金属板で構成されるのが好ましい。設置板９０は、シャフト２５の外側凸部４６の軸方向端面（およびロータコア２４のロータヨーク３３）に当接した状態で、シャフト２５にかしめ、圧入、締り嵌め、ボルト固定等によって嵌合固定されている。ダイオード素子４１は、設置板９０の軸方向外側の表面上に固定されている。これにより、ダイオード素子４１は、シャフト２５およびロータコア２４と共に回転するように設けられている。

上記のように設置板９０の軸方向外側表面上に取り付けられたダイオード素子４１は、シャフト２５の外周面に接触して又は近接して配置されている。このようにシャフト２５に近い内径側位置にダイオード素子４１を設けることによって、ロータ１４の高速回転時に作用する遠心力を低減することができ、強大な遠心力が作用することによるダイオード素子４１の故障や径方向外側への飛び出し等の不具合の発生を抑制することができる。

また、ダイオード素子４１は、ロータコア２４の突極３２ｎ，３２ｓに巻き回しされたコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓよりも内径側に設置されている。これにより、後述するようにシャフト２５から供給される冷却油によってダイオード素子４１、コイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓの順に冷却されるように構成されている。

なお、本実施形態では全てのダイオード素子４１をロータコア２４の軸方向一方端側に設けた例について説明したが、これに限定されるものではなく、ロータコア２４の軸方向他方端側にも分担して取り付けるようにしてもよい。具体的には、図１１に示される６つのダイオード素子４１のうち３つをロータコア２４の軸方向他方端側に設けてもよい。

また、第１および第２ダイオード３８，４０が個別にパッケージされたものが用いられてもよい。この場合、例えば、第１ダイオード３８をロータコア２４の一方側端部に設け、第２ダイオード４０をロータコア２４の他方側端部に設けるようにしてもよい。

さらに、設置板９０とロータコア２４との間に隙間または断熱層を形成して、ダイオード素子４１とロータコア２４（すなわちコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓ）とを熱的に分離してもよい。このようにすれば、ロータコア２４から設置板９０を介してダイオード素子４１に熱が伝わるのを抑制できる利点がある。この場合、設置板９０とロータコア２４との間の隙間にシャフト２５から冷却油を供給して、設置板９０に取り付けられたダイオード素子４１およびロータコア２４に巻装されたコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓの両方を冷却するようにしてもよい。

図１および図１１を参照すると、シャフト２５内には、冷媒流路８９が軸方向に延伸して供給されている。冷媒流路８９には、液体冷媒の一例として好適である冷却油がシャフト２５の軸方向一方端側から供給されるようになっている。そして、冷却油は、図示しないオイルクーラおよびオイルポンプ等を経由してシャフト２５の冷媒流路８９に循環供給されるように構成されている。

また、冷媒流路８９を流れる液体冷媒は、シャフト２５に対して、ダイオード素子４１が設けられている側の軸方向一方端部側から供給されるのが好ましい。このようにすることで、ロータコア２４内に位置するシャフト２５内を通ってから供給される場合に比べて、より低温の状態でダイオード素子４１の冷却に用いることができる。したがって、ダイオード素子４１を十分に冷却することができ、熱的損傷等を抑制できる。また、冷却油の供給量が減少してしまった場合等にも、ダイオード素子４１に対する冷却性能を担保することができる。

図１１および図１２を参照すると、シャフト２５には、複数の冷媒供給路９６が形成されている。冷媒供給路９６は、径方向に貫通する穴からなり、冷媒流路８９内を流れる冷却油をシャフト外に供給する機能を有する。また、シャフト２５の外周面に開口する冷媒供給路９６の開口部は、周方向に関してダイオード素子４１の間に対応して設けるのが好ましい。本実施形態では、ダイオード素子４１間に６つの冷媒供給路９６が形成されている例を示す。このような位置に冷媒供給路９６を形成することで、後述するように冷媒供給路９６から吐出された冷却油は、回転するロータ１４の遠心力によって図中点描領域として示すように略扇状に拡がって径方向外側へと流れるが、ダイオード素子４１に直に接触することが抑制される。したがって、遠心力によって高速で径方向外側へ流れる冷却油がダイオード素子４１に接触または衝突することによる磨耗等の不具合が生じることが抑制される。

図１２に示すように、シャフト２５に形成された冷媒供給路９６は、ダイオード素子４１が設置された設置板９０の軸方向外側表面と略面一に開口するように形成されるのが好ましい。このようにすれば、冷却供給路９６から吐出された冷却油が設置板９０の外側表面に接触しつつ径方向外側へと確実に流れるようにすることができる。したがって、冷却油により設置板９０を介してダイオード素子４１を効果的に冷却することができる。

続いて、上記のような軸心冷却構造を有するロータ１４を備える回転電機１０の冷却動作について説明する。

シャフト２５の軸方向一端部から冷媒流路８９に供給された冷却油は、軸方向に流れて冷媒供給路９６が形成された位置に到達すると、ロータ１４の回転による遠心力によって、または、冷却油が圧送される場合には油圧も相まって、冷却供給路９６を介してシャフト外に供給される。そして、冷媒供給路９６からシャフト外に吐出された冷却油は、ダイオード素子４１間に位置する設置板９０の外側表面上を周方向に略扇状に広がりながら径方向外側へと流れる。

一方、第１および第２ダイオード３８，４０を含むダイオード素子４１は、誘導コイル２８ｎ，２８ｓによって生成された誘起電流が流れることによって発熱する。このように生じた熱は、ダイオード素子４１の腹面（すなわち設置板９０との接触面）から設置板９０に伝わり、上記のように設置板９０の外側表面を流れる冷却油に奪われる。つまり、ダイオード素子４１は、設置板９０を介して冷却油により間接的に冷却される。

それから、冷却油は、更に、周方向に略扇状に広がりながら径方向外側へと流れて、コイルエンドにおいて、コモンコイル３０ｎ，３０ｓおよび誘導コイル２８ｎ，２８ｓと接触し、これにより各コイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓが冷却油によって冷却される。各コイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓの耐熱温度（例えば１６０℃）は、ダイオード素子４１の耐熱温度（例えば１２５℃）よりも高い。そのため、先に設置板９０を介してダイオード素子４１を間接的に冷却した冷却油によって、ダイオード素子４１よりも高温になる傾向にあるコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓを効果的かつ十分に冷却することが可能である。

このとき、コモンコイル３０ｎ，３０ｓが誘導コイル２８ｎ，２８ｓよりも内径側に配置されていることから、先にコモンコイル３０ｎ，３０ｓが冷却されてから、次いで誘導コイル２８ｎ，２８ｓが冷却されることになる。誘導コイル２８ｎ，２８ｓは、図４，５を参照して上述したように第１および第２ダイオード３８，４０によってそれ自身を流れる誘導電流の流れ方向が一方向に規制されるのに対し、互いに直列接続された１組のコモンコイル３０ｎ，３０ｓには１組の誘導コイル２８ｎ，２８ｓによって発生した合計の誘導電流が流れるため、コモンコイル３０ｎ，３０ｓの発熱量が誘導コイル２８ｎ，２８ｓの発熱量に比べて大きなものとなる。したがって、シャフト２５から供給された冷却油によって、内径側に位置するコモンコイル３０ｎ，３０ｓが冷却された後に、外径側に位置する誘導コイル２８ｎ，２８ｓが冷却されることで、コモンコイル３０ｎ，３０ｓに対する冷却性能を誘導コイル２８ｎ，２８ｓに対する冷却性能よりも優位にすることができる。これにより、コモンコイル３０ｎ，３０ｓの巻き数をより増やすことが可能になる。

また、本実施形態のロータ１４では、コモンコイル３０ｎ，３０ｓは誘導コイル２８ｎ，２８ｓの外周にオーバラップして巻装されているため、シャフト２５から供給された冷却油が誘導コイル２８ｎ，２８ｓよりもコモンコイル３０ｎ，３０ｓに対してより多く接触する。したがって、コモンコイル３０ｎ，３０ｓに対する冷却性能をさらに優位にすることができ、その結果、巻き数を誘導コイル２８ｎ，２８ｓよりも多くした場合にもコモンコイル３０ｎ，３０ｓに対する冷却を十分に行うことができる。

コイルエンドにおいてコモンコイル３０ｎ，３０ｓ、誘導コイル２８ｎ，２８ｓの順に冷却した冷却油は、回転するロータ１４の遠心力によって更に径方向外側へと流れてロータ１４からステータ１２のステータコイル２０ｕ，２０ｖ，２０ｗのコイルエンドにかかる。これにより、ロータ１４のコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓに比べて、より大きな駆動電流が回転電機１０の外部から供給されるステータコイル２０ｕ，２０ｖ，２０ｗを、ロータ１４のダイオード素子４１およびコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓの冷却で昇温した冷却油によっても有効に冷却することができる。

その後、ステータコイル２０ｕ，２０ｖ，２０ｗを冷却した冷却油は、回転電機１０を収容するケースの底部に流れ落ちて溜まり、そこから排出口を介して抜かれてオイルクーラを通過して放熱および降温した後、オイルポンプ等の作用によってシャフト２５内の冷媒流路８９に循環供給される。

上述したように本実施形態のロータ１４を備える回転電機１０によれば、シャフト２５の冷媒供給路９６から供給される冷却油によって、先にダイオード素子４１が冷却され、次いでダイオード素子４１よりも高い耐熱温度を有するコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓが冷却される。したがって、シャフト２５から供給される冷却油によってダイオード素子４１およびコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓの両方を効果的に冷却することができる。また、コイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓを先に冷却した場合にはコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓの熱により高温となった冷却油によってダイオード素子４１が加熱されることによる故障等が懸念されるが、本実施形態ではそのような事態を抑制できる。

加えて、本実施形態のロータ１４を備えた回転電機１０によれば、ダイオード素子４１が内径側に配置されていることで、ロータ回転時の遠心力によるダイオード素子４１の飛び出しを抑制しつつ上記遠心力等によって径方向外側へ流れる冷却油によりダイオード素子４１等を効果的に冷却することができる。

なお、上記において本発明の実施形態とその変形例について説明したが、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、種々の変更や改良が可能である。

例えば、上記においてはシャフト２５の冷媒供給路９６から供給される冷却油がダイオード素子４１に直接に掛からないようにするために冷媒供給路９６の開口部を周方向に関してダイオード素子４１の間に対応する位置に形成した。これに代えて又はこれに加えて、図１３に示すように、ダイオード素子４１とコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓとをモールド樹脂部１００によって覆うとともに、ダイオード素子４１の径方向内側に位置するシャフト２５上に冷媒供給路９６の開口部を形成してもよい。この場合、冷媒供給路９６から吐出される冷却油がダイオード素子４１を覆うモールド樹脂部１００上を流れることで、ダイオード素子４１の冷却を十分に行うことができる。また、冷却油はダイオード素子４１と直に接触しないので、遠心力の作用によって径方向外側へ高速で流れる冷却油がダイオード素子４１に接触または衝突することによる磨耗や劣化といった不具合が発生することがない。

また、図１３に示すように、ダイオード素子４１をシャフト２５の外側凸部４６の軸方向端面およびロータコア２４のロータヨーク３３の少なくとも一方の上に直に固定して、設置板９０を省略してもよい。これにより、部品数とコストを削減できる利点がある。

また、上記実施形態においては、ロータコア２４の端部に設けた設置板９０に別部材であるダイオード素子または整流器をねじ留め等によって取り付けるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば半導体素子からなるダイオードを設置板と一体に作り込んだもの又は内蔵したものを用いてもよい。

さらに、上記実施形態においてはダイオード素子４１を設置板９０に取り付けてシャフト２５の冷媒供給路９６から供給された冷却油によりダイオード素子４１を冷却する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、ロータコア２４に巻装されたコイル２８ｎ，２８ｓ，３０ｎ，３０ｓのコイルエンドを覆うエンドプレートをロータコアの軸方向端面に設け、このエンドプレート上にダイオード素子を固定し、シャフトまたは非回転部から供給される冷却油によって、先ずエンドプレートを介して内径側のダイオード素子４１を冷却し、次いで外径側のコイルを冷却する構成としてもよい。

１０ 回転電機、１２ ステータ、１４，１４ａ，１４ｂ ロータ、１６ ステータコア、１８ ティース、２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ ステータコイル、２２ スロット、２４ ロータコア、２５ シャフト、２６ａ、２６ｂ エンドプレート、２８ｎ Ｎ極誘導コイル、２８ｓ Ｓ極誘導コイル、３０ｎ Ｎ極コモンコイル、３０ｓ Ｓ極コモンコイル、３２ｎ Ｎ極形成突極、３２ｓ Ｓ極形成突極、３３ ロータヨーク、３４ スロット、３６ コモンコイル組、３８ 第１ダイオード、４０ 第２ダイオード、４１ ダイオード素子、４２ 補助突極、４４ 鍔部、４６ 外側凸部、４８ シャフト側根元部、５０ シャフト側先端部、５２ 最大幅部分、５４ 第１コア要素、５６ 第２コア要素、６２ ロータ側根元部、６４ ロータ側先端部、７０ 内側凹部、７２ 幅広部、７４ 半円部、７８ 傾斜突出部、８０ 周方向突出部、８５ ピン孔、８６ 連結ピン、８７ ピン係合部、８８ ガタ減少ピン、８９ 冷媒流路、９０ 設置板、９６ 冷媒供給路、１００ モールド樹脂部。

Claims (5)

1. 回転可能に支持されるシャフトと、
   前記シャフトに固定されるロータコアと、
   前記シャフトおよびロータコアと共に回転するように前記ロータコアの軸方向端面に設けられた電子機器と、
   前記ロータコアに巻き回しされて前記電子機器に接続され、前記電子機器よりも高い耐熱温度を有するコイルと、
   前記シャフト内を流れる液体冷媒をシャフト外に供給する冷媒供給路から供給された液体冷媒が、前記コイルよりも内径側に配置された前記電子機器を冷却した後に前記コイルを冷却する冷却構造と、
   を備える、回転電機用ロータ。
2. 請求項１に記載の回転電機用ロータにおいて、
   前記ロータコアは外周部に複数の突極を有しており、前記コイルは、前記ロータコアの径方向に関して、前記突極の内径側に巻装されて前記突極を磁化させるコモンコイルと、前記突極の外径側に巻装されるとともに前記コモンコイルに接続され、ステータからの磁束変動を受けて誘導電流を発生させる誘導コイルとを含む、回転電機用ロータ。
3. 請求項３に記載の回転電機用ロータにおいて、
   前記コモンコイルは、前記誘導コイルの外周にオーバラップして巻装されている、回転電機用ロータ。
4. 請求項１、３、４のいずれか１に記載の回転電機用ロータにおいて、
   前記電子機器は、前記ロータコアの軸方向一方端面に設けられており、
   前記シャフト内の冷媒流路を流れる液体冷媒は、前記シャフトに対して、前記電子機器が設けられている側の軸方向一方端部側から供給される、
   回転電機用ロータ。
5. 請求項１、３〜５のいずれか１に記載の回転電機用ロータと、
   前記ロータに対向配置されて回転磁界を作用させるステータと、
   を備える回転電機。

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