JP7013285B2 - ヒートパイプ、ロータおよび回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートパイプ、ロータおよび回転電機に関するものである。

従来、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源として回転電機が使用されている。回転電機では、コイルに電流が供給されることでステータコアに磁界が形成され、ロータの永久磁石とステータコアとの間に磁気的な吸引力や反発力が生じる。これにより、ロータがステータに対して回転する。
ところで、永久磁石は、渦電流による発熱やコイルからの受熱等により温度が上昇することが知られている。永久磁石は、温度が所定の温度よりも高くなった場合、磁力低下を引き起こすことがある。したがって、永久磁石を冷却するための技術が種々提案されている。

例えば特許文献１には、ロータの内部からモータの反出力側に亘って設けられた熱循環装置（ヒートパイプ）と、モータの反出力側に設けられ、熱循環装置により伝達された熱を放熱するための放熱手段とを備えたモータ冷却構造が記載されている。特許文献１に記載の技術によれば、ロータ内部に設けられた熱循環装置および放熱手段の作用によってロータ部分において発生した熱が直接受熱されて効果的にロータの温度上昇を抑制することができるとされている。

また特許文献２には、軟磁性複合材料を含むステータコアと、ステータコアの極に形成された巻線と、ステータコア内に埋め込まれたヒートパイプとを備えた伝動装置が記載されている。特許文献２に記載の技術によれば、ステータコアの中心またはステータコアと巻線の間のリセス状境界層にヒートパイプを設置することにより、ステータコアおよび励磁巻線を所望する温度に維持できるとされている。

特開２００７－１２４８０５号公報 特表２００８－５１１２７１号公報

しかしながら、上述した特許文献１および特許文献２に記載の技術にあっては、毛細管現象を作動原理とするヒートパイプを用いるため、ヒートパイプに強い遠心力がかかる場合に効果的に冷却ができないおそれがある。したがって、従来技術にあっては、強い遠心力が働く環境において効果的に冷却を行うことができるヒートパイプ、ロータおよび回転電機の提供という点で課題があった。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みたものであって、強い遠心力が働く環境において効果的に冷却を行うことができるヒートパイプ、ロータおよび回転電機を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明に係るヒートパイプ（例えば、第１実施形態におけるヒートパイプ６）は、回転体（例えば、第１実施形態におけるロータ４）の中心軸周りに配置されるヒートパイプであって、内部空間に設けられ、蒸発と凝縮とにより熱を移動させる作動液（例えば、第１実施形態における作動液Ｓ１）と、前記中心軸に対して平行となるように延在し、前記回転体が有する発熱体から熱を受けて加熱される被加熱部（例えば、第１実施形態における被加熱部６２）と、前記被加熱部の長手方向における一方側に配置されて冷却される被冷却部（例えば、第１実施形態における被冷却部６１）と、前記被加熱部と前記被冷却部とにわたって設けられ、前記作動液が存在する第１空間（例えば、第１実施形態における第１空間６５）と、作動液蒸気（例えば、第１実施形態における作動液蒸気Ｓ２）が存在する第２空間（例えば、第１実施形態における第２空間６６）と、に前記内部空間を分割する気液分離可能な膜体（例えば、第１実施形態における膜体６３）と、を有し、前記被冷却部は、前記長手方向における前記一方側から他方側に向かって、前記回転体の前記中心軸から遠ざかるように傾斜しており、前記膜体は、前記一方側から前記他方側に向かって、前記回転体の前記中心軸から遠ざかるように傾斜しており、前記第１空間は、前記膜体により、前記一方側から前記他方側に向かって、前記被冷却部の容積が漸次小さくなるとともに、前記被加熱部の容積が漸次大きくなり、前記第２空間は、傾斜して配置された前記膜体により、前記一方側から前記他方側に向かって、前記被冷却部の容積が漸次大きくなるとともに、前記被加熱部の容積が漸次小さくなることを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明に係るロータ（例えば、第１実施形態におけるロータ４）は、ロータコア（例えば、第１実施形態におけるロータコア４１）と、前記ロータコアの中心軸の軸方向に沿って配置されている磁石（例えば、第１実施形態における磁石４３）と、前記ロータコアの前記中心軸周りに配置されるヒートパイプ（例えば、第２実施形態におけるヒートパイプ６）と、を有し、前記ヒートパイプは、内部空間に設けられ、蒸発と凝縮とにより熱を移動させる作動液（例えば、第１実施形態における作動液Ｓ１）と、前記中心軸に対して平行となるように延在し、前記磁石から熱を受けて加熱される被加熱部（例えば、第１実施形態における被加熱部６２）と、前記被加熱部の長手方向における一方側に配置されて冷却される被冷却部（例えば、第１実施形態における被冷却部６１）と、前記被加熱部と前記被冷却部とにわたって設けられ、前記作動液が存在する第１空間（例えば、第１実施形態における第１空間６５）と、作動液蒸気（例えば、第１実施形態における作動液蒸気Ｓ２）が存在する第２空間（例えば、第１実施形態における第２空間６６）と、に前記内部空間を分割する気液分離可能な膜体（例えば、第１実施形態における膜体６３）と、を有し、前記被冷却部は、前記長手方向における前記一方側から他方側に向かって、前記ロータコアの前記中心軸から遠ざかるように傾斜しており、前記膜体は、前記一方側から前記他方側に向かって、前記ロータコアの前記中心軸から遠ざかるように傾斜しており、前記第１空間は、前記膜体により、前記一方側から前記他方側に向かって、前記被冷却部の容積が漸次小さくなるとともに、前記被加熱部の容積が漸次大きくなり、前記第２空間は、傾斜して配置された前記膜体により、前記一方側から前記他方側に向かって、前記被冷却部の容積が漸次大きくなるとともに、前記被加熱部の容積が漸次小さくなることを特徴としている。

また、請求項３に記載の発明に係るロータは、前記被加熱部は、前記ロータの内部に配置され、前記被冷却部は、前記ロータの外部に配置され、前記被加熱部は、前記磁石に接していることを特徴としている。

また、請求項４に記載の発明に係る回転電機（例えば、第１実施形態における回転電機１）は、上述のロータを備えたことを特徴としている。

本発明の請求項１に記載のヒートパイプによれば、回転体の中心軸に対して平行となるように延在する被加熱部と、被加熱部の長手方向における一方側に配置される被冷却部と、を備え、被冷却部は、長手方向における一方側から他方側に向かって、回転体の中心軸から遠ざかるように傾斜しているので、ヒートパイプの内部空間における被加熱部で蒸発した作動液蒸気は、圧力差により被冷却部へ移動した後、被冷却部で冷却されて液体（すなわち作動液）に戻り、遠心力により被冷却部の壁面を伝搬して移動し、被加熱部に供給される。これにより、作動液は、従来技術と比較して効果的に発熱体を冷却することができる。したがって、本発明によれば、強い遠心力が働く環境において効果的に冷却を行うことができるヒートパイプを提供することができる。
被加熱部と被冷却部とにわたって設けられ、作動液が存在する第１空間と、作動液蒸気が存在する第２空間と、に内部空間を分割する気液分離可能な膜体は、一方側から他方側に向かって、回転体の中心軸から遠ざかるように傾斜しているので、被加熱部における第１空間で蒸発した作動液蒸気は、膜体を通過して第１空間から第２空間へ移動し、圧力差により被冷却部へ移動した後、被冷却部における第１空間で冷却されて液体（すなわち作動液）に戻り、遠心力により第１空間における膜体表面を伝搬して移動し、被加熱部に供給される。これにより、作動液は、従来技術と比較して効果的に発熱体を冷却することができる。したがって、本発明によれば、強い遠心力が働く環境において効果的に冷却を行うことができるヒートパイプを提供することができる。

本発明の請求項２に記載のロータによれば、ロータコアの中心軸の軸方向に沿って配置されている磁石と、ロータコアの中心軸周りに配置されるヒートパイプとを備え、ヒートパイプは、ロータコアの中心軸に対して平行となるように延在する被加熱部と、被加熱部の長手方向における一方側に配置される被冷却部と、を備え、被冷却部は、長手方向における一方側から他方側に向かって、ロータコアの中心軸から遠ざかるように傾斜しているので、被加熱部で蒸発した作動液蒸気は、圧力差により被冷却部へ移動した後、被冷却部で冷却されて液体（すなわち作動液）に戻り、遠心力により被冷却部の壁面を伝搬して移動し、被加熱部に供給される。さらに、磁石で発生した熱の少なくとも一部は被加熱部に吸熱される。これにより、作動液は、従来技術と比較して効果的に磁石を冷却することができる。したがって、本発明によれば、強い遠心力が働くロータの回転中において効果的に冷却を行うことができるロータを提供することができる。
ロータコアの中心軸の軸方向に沿って配置されている磁石と、ロータコアの中心軸周りに配置されるヒートパイプとを備え、ヒートパイプは、被加熱部と被冷却部とにわたって設けられた膜体を有し、膜体は、一方側から他方側に向かって、回転体の中心軸から遠ざかるように傾斜しているので、被加熱部における第１空間で蒸発した作動液蒸気は、膜体を通過して第１空間から第２空間へ移動し、圧力差により被冷却部へ移動した後、被冷却部における第１空間で冷却されて液体（すなわち作動液）に戻り、遠心力により第１空間における膜体表面を伝搬して移動し、被加熱部に供給される。さらに、磁石で発生した熱の少なくとも一部は被加熱部に吸熱される。これにより、作動液は、従来技術と比較して効果的に磁石を冷却することができる。したがって、本発明によれば、強い遠心力が働くロータの回転中において効果的に冷却を行うことができるロータを提供することができる。

本発明の請求項３に記載のロータによれば、被加熱部は磁石に接し、また、被加熱部はロータの内部に配置され、被冷却部はロータの外部に配置されるので、被加熱部は磁石を直接冷却し、被冷却部は、ロータの内部よりも低温なロータの外部に晒されて被加熱部で受熱した熱をより効果的に放熱する。これにより、ヒートパイプは、磁石の熱を直接受熱することができ、従来技術と比較して効果的に磁石を冷却することができる。
特に、冷媒液による冷却手段を有する回転電機に本発明のロータを適用すれば、被冷却部は冷媒液によっても冷却されるので、より高性能な冷却構造を有するロータを提供することができる。

本発明の請求項４に記載の回転電機によれば、従来技術と比較して効果的に冷却できるロータを備えた、高い冷却性能を有する回転電機を提供できる。

第１実施形態に係る回転電機の概略構成を示す断面図である。 ロータの冷却構造を示す回転電機の部分断面図である。 ロータの冷却構造を示す回転電機の図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。 第１実施形態に係るヒートパイプの基本構成を示す断面図である。 第２実施形態に係るヒートパイプの基本構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る回転電機の概略構成を示す断面図である。
図１に示す回転電機１は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車のような車両に搭載される走行用モータである。ただし、本実施形態の構成は、上記例に限られず、車両に搭載される発電用モータ等のその他の用途のモータにも適用可能である。また、本実施形態の構成は、車両に搭載される以外の回転電機であって、発電機を含むいわゆる回転電機全般に適用可能である。

回転電機１は、ケース２と、ステータ３と、ロータ４と、出力シャフト５とを備える。
ケース２は、ステータ３、ロータ４および出力シャフト５を収容している。ケース２の内部には、冷媒（不図示）が収容されている。上述したステータ３は、ケース２の内部において、一部が冷媒に浸漬された状態で配置されている。なお、冷媒としては、トランスミッションの潤滑や動力伝達等に用いられる作動油である、ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）等が好適に用いられている。

なお、以下の説明では、ロータ４の回転中心となる中心軸Ｃに沿う方向を軸方向といい、中心軸Ｃに直交する方向を径方向といい、中心軸Ｃ周りの方向を周方向という場合がある。

ステータ３は、ステータコア３１と、ステータコア３１に装着されたコイル３２とを有し、ロータ４に対して回転磁界を作用させる。
ステータコア３１は、中心軸Ｃと同軸に配置された筒状である。ステータコア３１は、ケース２の内周面に固定されている。ステータコア３１は、電磁鋼板が軸方向に積層されて構成されている。なお、ステータコア３１は、いわゆる圧粉コアであってもよい。

コイル３２は、ステータコア３１に装着されている。コイル３２は、周方向に関して所定の位相差をもって配置されたＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを有している。コイル３２は、ステータコア３１のスロット（不図示）に挿通された挿通部３２ａと、ステータコア３１から軸方向に突出したコイルエンド部３２ｂとを有している。ステータコア３１には、コイル３２に電流が流れることで磁界が発生する。

出力シャフト５は、ケース２に回転可能に支持されている。出力シャフト５は、ロータ４に接続されて、ロータ４の回転を駆動力として出力する。

ロータ４は、ステータ３に対して径方向の内側に、間隔をあけて配置されている。ロータ４は、出力シャフト５に固定され、中心軸Ｃ周りに出力シャフト５と一体で回転可能に構成されている。

図２は、ロータの冷却構造を示す回転電機の部分断面図である。
出力シャフト５は、外周面上から径方向外側に向かって突き出たボス部５３と、出力シャフト５の外周面上に圧入等により固定されたカラー５５とを備える。なお、ボス部５３は、カラー５５と同様、圧入等により固定された別の部品であってもよい。

ロータ４は、ロータコア４１と、磁石４３と、一対の端面板（第１端面板４５および第２端面板４６）と、ヒートパイプ６とを備える。
ロータコア４１は、環状に形成されている。ロータコア４１は、複数枚の電磁鋼板が軸方向に沿って積層されることにより形成されている。ロータコア４１は、中心にロータコア貫通孔４９が形成されている。ロータコア貫通孔４９には、出力シャフト５が例えば圧入等により固定されている。

図３は、ロータの冷却構造を示す回転電機の図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。
図３に示すように、ロータコア４１の外周部分には、磁石４３を配置するための磁石保持孔４２が形成されている。磁石保持孔４２は、軸方向と平行に、ロータコア４１を軸方向に貫通している。磁石保持孔４２は、周方向に間隔をあけて複数形成されている。各磁石保持孔４２の内部には、磁石４３が挿入されている。

磁石保持孔４２よりも径方向の内側には、後述するヒートパイプ６を配置するためのヒートパイプ保持孔４７が形成されている。ヒートパイプ保持孔４７は、軸方向と平行に、ロータコア４１を軸方向に貫通している。ヒートパイプ保持孔４７は、磁石保持孔４２よりも径方向の内側で、磁石保持孔４２と隣り合って延在している。ヒートパイプ保持孔４７は、周方向に間隔をあけて複数形成されている。

磁石４３は、希土類磁石である。希土類磁石としては、例えばネオジム磁石やサマリウムコバルト磁石、プラセオジム磁石等が挙げられる。磁石４３は軸方向から見て矩形状に形成されている。磁石４３は、磁石保持孔４２に挿入されることにより、軸方向に沿って一様に複数配置されている。
磁石４３には、磁石４３の磁束と、ステータ３のコイル３２に流れるトルク電流とによりマグネットトルクが発生する。このとき、磁石は、渦電流による発熱やコイルからの受熱等により温度が上昇する。磁石は、所定の温度を超えると減磁を引き起こすおそれがある。したがって、減磁を防ぐためには、磁石４３を冷却する必要がある。なお、磁石４３は、本願請求項の「発熱体」に相当する。

図２に示すように、第１端面板４５は、ロータコア４１に対して軸方向の一方側に配置されている。第１端面板４５は、出力シャフト５に圧入固定された状態で、ロータコア４１における少なくとも磁石保持孔４２を軸方向の一方側から覆っている。第１端面板４５には、第１端面板４５を軸方向に貫通する貫通孔４８が形成されている。貫通孔４８は、周方向に間隔をあけて複数形成されている。各貫通孔４８の内部には、後述するヒートパイプ６が各々挿入されている。
第２端面板４６は、ロータコア４１に対して軸方向の他方側に配置されている。第２端面板４６は、出力シャフト５に圧入固定された状態で、ロータコア４１における少なくとも磁石保持孔４２を軸方向の他方側から覆っている。

図４は、本発明のヒートパイプの基本構成を示す断面図である。
ヒートパイプ６は、例えば銅等の熱伝導率の良好な金属により、中空の角柱状に形成されている。ヒートパイプ６は、被加熱部６２と、被冷却部６１と、膜体６３と、第１空間６５と、第２空間６６とを備える。
被加熱部６２は、直線状に延在する。被加熱部６２は、中空となっている。被加熱部６２は、長手方向と直交する断面形状が矩形状となっている。
被冷却部６１は、被加熱部６２の長手方向における一方側に配置される。被冷却部６１は、直線状に延在する。被冷却部６１は、被加熱部６２よりも短い。被冷却部６１は、被加熱部６２に対して傾斜した状態で接続されている。被冷却部６１は、中空となっており、被加熱部６２と連通している。被冷却部６１は、長手方向と直交する断面形状が矩形状となっている。被加熱部６２と被冷却部６１との接続部分は鈍角に屈曲された屈曲部６９となっている。

膜体６３は、被加熱部６２と被冷却部６１とにわたって設けられ、作動液Ｓ１が存在する第１空間６５と、作動液蒸気Ｓ２が存在する第２空間６６と、に内部空間を分割している。膜体６３は、一方側から他方側に向かって、被冷却部６１と同じ方向に傾斜している。

膜体６３は、気体が通過可能、かつ液体が通過不能となっている気液分離可能な機能を有する多孔質構造のシートまたはフィルムが望ましい。膜体６３は、例えば高密度ポリエチレン不織布、超高分子量ポリエチレン多孔質フィルムまたは延伸フッ素樹脂膜等であるが、上述した以外の他の材料であってもよい。
作動液Ｓ１は、冷却対象となる発熱体に対応して種々採用される。例えば、本実施形態においては、冷却対象は磁石４３である。本実施形態において、磁石４３の温度範囲は常温から１８０℃付近である。したがって、本実施形態のヒートパイプ６の作動液Ｓ１は、常温から１８０℃付近において沸点を有する液体であり、例えば水が望ましい。

膜体６３は、例えばヒートパイプ６の両端かしめ時に、位相を１８０°反転してかしめることにより、傾斜した膜体６３が形成される。ただし、この方法のみに限られず、上述した以外の方法で形成されていてもよい。

第１空間６５と第２空間６６とは、膜体６３によって仕切られている。被冷却部６１および被加熱部６２は、各々その内部に第１空間６５と第２空間６６とを有している。
第１空間６５は、膜体６３によって分割された内部空間であり、内部に作動液Ｓ１を有している。第１空間６５は、傾斜して配置された膜体６３により、一方側から他方側に向かって、被冷却部６１における容積が漸次小さくなるとともに、被加熱部６２における容積が漸次大きくなっている。
第２空間６６は、膜体６３によって分割された内部空間であり、内部に作動液蒸気Ｓ２を有している。第２空間６６は、傾斜して配置された膜体６３により、一方側から他方側に向かって、被冷却部６１の容積が漸次大きくなるとともに、被加熱部６２の容積が漸次小さくなる。

図２および図３に示すように、上述のように構成されたヒートパイプ６は、ロータコア４１に取り付けられる。具体的には、ヒートパイプ６は、ロータコア４１に形成されたヒートパイプ保持孔４７および第１端面板４５に形成された貫通孔４８の内部に挿入されている。ヒートパイプ６は、径方向において磁石４３よりも内側に配置され、ロータコア４１の軸方向に沿って延在している。ヒートパイプ６は、周方向に間隔をあけて複数配置されている。
ヒートパイプ６の軸方向の他方側端部は、第２端面板４６の軸方向内側の面に当接している。また、ヒートパイプ６の屈曲部６９は、第１端面板４５の軸方向外側の面より外側に配置される。
被冷却部６１は、第１端面板４５の軸方向外側の面よりも外側に露出している。被冷却部６１は、一方側から他方側に向かって、ロータコア４１の中心軸Ｃから遠ざかるように傾斜している。このとき、被冷却部６１と同じ方向に傾斜する膜体６３（図４参照）も、一方側から他方側に向かって、ロータコア４１の中心軸から遠ざかるように傾斜して配置される。第１空間６５は、膜体６３によって分割された内部空間のうち、径方向の内側に存在している。第２空間６６は、膜体６３によって分割された内部空間のうち、径方向の外側に存在している。

ヒートパイプ６は、周方向に間隔をあけて複数設けられた磁石４３と互いに接して配置されている。具体的には、ヒートパイプ６の側面のうち径方向の外側に面する側面（以下、「発熱体対向面６２ａ」という。）は、磁石４３の側面のうち径方向の内側に面する側面（以下、「内向面４３ａ」という。）と接している。
また、内向面４３ａに平行な投影面において、磁石４３の内向面４３ａは、ヒートパイプ６の発熱体対向面６２ａと、少なくとも一部が重なっている。なお、本実施形態におけるヒートパイプ６の断面形状は矩形状となっているが、例えば円形状等の他の形状であってもよい。

次に、上述した回転電機１の作用について説明する。
被加熱部６２は、ロータ４の内部の発熱体である磁石４３より発生した熱を受熱する。被加熱部６２で受熱された熱は、ヒートパイプ６の内部を伝熱して被冷却部６１へ移動する。被冷却部６１は、ロータ４の内部よりも低温なロータ４の外部に晒されることで冷却され、被加熱部６２で受熱した熱をロータ４の外部に放熱する。

このとき、磁石４３で発生した熱の一部は被加熱部６２に受熱される。したがって、ヒートパイプ６は、被加熱部６２と被冷却部６１における熱交換によって、磁石４３を冷却する。

上記作用について、ヒートパイプ６の内部における作動液Ｓ１の流れに基づき、さらに詳細に説明する。
ロータ４が回転すると、第１空間６５の内部に存在する作動液Ｓ１は、遠心力により、第１空間６５における膜体表面６３ａを伝搬して被加熱部６２へ移動する（図４における矢印Ｆ１参照）。被加熱部６２は、磁石４３等で発生した外部の熱を受熱し、被加熱部６２内に存在する作動液Ｓ１に熱を伝熱する。第１空間６５の内部で蒸発した作動液Ｓ１は、作動液蒸気Ｓ２となり、膜体６３を通過して第１空間６５から第２空間６６へ移動する。作動液蒸気Ｓ２は、圧力差により被冷却部６１へ移動（図４における矢印Ｆ２参照）した後、被冷却部６１における第１空間６５で冷却されて液体（すなわち作動液Ｓ１）に戻る。作動液Ｓ１は、遠心力により再び第１空間６５における膜体表面６３ａを伝搬して移動し、被加熱部６２に供給される。
すなわち、第２空間６６において、加熱されて気化した作動液蒸気Ｓ２は圧力差により被加熱部６２から被冷却部６１へ移動し、第１空間６５において、冷却された作動液Ｓ１は遠心力により被冷却部６１から被加熱部６２の方向へ移動する。

上述したように、ヒートパイプ６の内部において作動液Ｓ１の蒸発と凝縮のサイクルを繰り返すことにより、被加熱部６２と被冷却部６１の間で効果的に熱交換が行われ、磁石４３の熱が放熱される。

したがって、ヒートパイプ６は、遠心力が働くロータ４の回転中において、作動液Ｓ１の循環によって磁石４３を冷却する。

本実施形態の回転電機１によれば、ロータ４の中心軸に対して平行となるように延在するヒートパイプ６の被加熱部６２と、被加熱部６２の長手方向における一方側に配置される被冷却部６１と、を備え、被冷却部６１は、長手方向における一方側から他方側に向かって、中心軸から遠ざかるように傾斜しているので、ヒートパイプ６の内部空間において被加熱部６２で蒸発した作動液蒸気Ｓ２は、圧力差により被冷却部６１へ移動した後、被冷却部６１で冷却されて液体（すなわち作動液Ｓ１）に戻り、遠心力により被冷却部６１の壁面を伝搬して移動し、被加熱部６２に供給される。これにより、作動液Ｓ１は磁石４３を冷却することができる。
したがって、本実施形態によれば、強い遠心力が働くロータ４の回転中において従来技術と比較して効果的に冷却を行うことができる。

本実施形態では、被加熱部６２はロータ４の内部に収容され、被冷却部６１はロータ４の内部よりも低温なロータ４の外部に晒されているので、被冷却部６１はロータ４の回転に伴い積極的に冷却される。
この構成によれば、ヒートパイプ６をロータ４および出力シャフト５の内部に配置する場合に比べて、熱交換の効率化を図ることができる。
特に、冷媒液による冷却手段を有する回転電機に本発明のロータを適用すれば、被冷却部６１は冷媒液によっても冷却されるため、より高性能な冷却構造を有するロータを提供することができる。

また、本実施形態では、ヒートパイプ６と磁石４３は互いに接しているので、ヒートパイプ６は、より直接的に磁石４３の熱を受熱し、磁石４３を冷却する。
この構成によれば、ヒートパイプ６を磁石４３と離れた位置に配置する場合に比べて、熱交換の効率化を図ることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態における膜体６３（図４参照）を省略したヒートパイプ６を用いる点で上述した実施形態と相違している。
図５は、本発明の実施形態２に係るヒートパイプの基本構成を示す断面図である。以下の説明において、上述した第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。また、図５に記載された以外の構成に係る符号については、適宜図１から図３を参照されたい。

ヒートパイプ６は、ロータ４の中心軸に対して平行となるように延在する被加熱部６２と、被加熱部６２の長手方向における一方側に配置される被冷却部６１と、を備え、被冷却部６１は、長手方向における一方側から他方側に向かって、中心軸Ｃから遠ざかるように傾斜している。
ヒートパイプ６の内部には、作動液Ｓ１と作動液蒸気Ｓ２とが存在している。

この構成によれば、ロータ４が回転すると、作動液Ｓ１は被冷却部６１の内部表面を伝搬して被加熱部６２へ移動する。被加熱部６２において蒸発した作動液蒸気Ｓ２は、圧力差により被冷却部６１へ移動し、冷却されて液体（すなわち作動液Ｓ１）に戻った後、再び遠心力により被冷却部６１の内部表面を伝搬して被加熱部６２へ移動する。
したがって、ヒートパイプ６は、遠心力が働くロータ４の回転中において、作動液Ｓ１の循環によって磁石４３を冷却する。

本実施形態では、上述した第１実施形態と同様の作用効果を奏することに加え、膜体６３を形成する必要がないので、部品点数の削減や構成の簡素化を図ることができる。

なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

上述の実施形態では、ロータ４の内部に磁石４３を埋め込んだ、いわゆるＩＰＭロータを例に説明をしたが、本発明の適用はＩＰＭロータには限定されない。したがって、回転電機１は、ロータの表面に磁石を貼り合わせたＳＰＭモータであってもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各変形例を適宜組み合わせてもよい。

１ 回転電機
４ ロータ（回転体）
６ ヒートパイプ
４１ ロータコア
４３ 磁石
６１ 被冷却部
６２ 被加熱部
６３ 膜体
６５ 第１空間
６６ 第２空間
Ｓ１ 作動液
Ｓ２ 作動液蒸気

Claims (4)

1. 回転体の中心軸周りに配置されるヒートパイプであって、
   内部空間に設けられ、蒸発と凝縮とにより熱を移動させる作動液と、
   前記中心軸に対して平行となるように延在し、前記回転体が有する発熱体から熱を受けて加熱される被加熱部と、
   前記被加熱部の長手方向における一方側に配置されて冷却される被冷却部と、
   前記被加熱部と前記被冷却部とにわたって設けられ、前記作動液が存在する第１空間と、作動液蒸気が存在する第２空間と、に前記内部空間を分割する気液分離可能な膜体と、
   を有し、
   前記被冷却部は、前記長手方向における前記一方側から他方側に向かって、前記回転体の前記中心軸から遠ざかるように傾斜しており、
   前記膜体は、前記一方側から前記他方側に向かって、前記回転体の前記中心軸から遠ざかるように傾斜しており、
   前記第１空間は、前記膜体により、前記一方側から前記他方側に向かって、前記被冷却部の容積が漸次小さくなるとともに、前記被加熱部の容積が漸次大きくなり、
   前記第２空間は、傾斜して配置された前記膜体により、前記一方側から前記他方側に向かって、前記被冷却部の容積が漸次大きくなるとともに、前記被加熱部の容積が漸次小さくなることを特徴とするヒートパイプ。
2. ロータコアと、
   前記ロータコアの中心軸の軸方向に沿って配置されている磁石と、
   前記ロータコアの前記中心軸周りに配置されるヒートパイプと、
   を有し、
   前記ヒートパイプは、
   内部空間に設けられ、蒸発と凝縮とにより熱を移動させる作動液と、
   前記中心軸に対して平行となるように延在し、前記磁石から熱を受けて加熱される被加熱部と、
   前記被加熱部の長手方向における一方側に配置されて冷却される被冷却部と、
   前記被加熱部と前記被冷却部とにわたって設けられ、前記作動液が存在する第１空間と、作動液蒸気が存在する第２空間と、に前記内部空間を分割する気液分離可能な膜体と、
   を有し、
   前記被冷却部は、前記長手方向における前記一方側から他方側に向かって、前記ロータコアの前記中心軸から遠ざかるように傾斜しており、
   前記膜体は、前記一方側から前記他方側に向かって、前記ロータコアの前記中心軸から遠ざかるように傾斜しており、
   前記第１空間は、前記膜体により、前記一方側から前記他方側に向かって、前記被冷却部の容積が漸次小さくなるとともに、前記被加熱部の容積が漸次大きくなり、
   前記第２空間は、傾斜して配置された前記膜体により、前記一方側から前記他方側に向かって、前記被冷却部の容積が漸次大きくなるとともに、前記被加熱部の容積が漸次小さくなることを特徴とするロータ。
3. 前記被加熱部は、前記ロータの内部に配置され、
   前記被冷却部は、前記ロータの外部に配置され、
   前記被加熱部は、前記磁石に接していることを特徴とする請求項２に記載のロータ。
4. 請求項２または請求項３に記載のロータを備えた回転電機。

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