(57)【要約】【課題】回転時におけるシャフトのアンバランスを抑制するとともに冷却効率を向上したロータ、及びこのロータに用いられるシャフトの製造方法を提供する。【解決手段】ロータコア２と、ロータコア２を軸支するシャフト３と、を備え、シャフト３は、シャフト３に同心で設けられ、かつ、ロータコア２を冷却するための冷媒Ｓを流通させる軸心冷媒路３１を有する。軸心冷媒路３１は、シャフト３の両端部において最小の冷媒流通面積とし、かつ、シャフト３の両端部から軸方向の中央部に向かうにしたがい冷媒流通面積が増加するように形成されたテーパ面を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータコアと、
前記ロータコアを軸支するシャフトと、
を備え、
前記シャフトは、前記シャフトに同心で設けられ、かつ、前記ロータコアを冷却するための冷媒を流通させる軸心冷媒路を有し、
前記軸心冷媒路は、前記シャフトの軸方向の中央部において最大の冷媒流通面積を有することを特徴とするロータ。
【請求項２】
ロータコアと、
前記ロータコアを軸支するシャフトと、
を備え、
前記シャフトは、前記シャフトに同心で設けられ、かつ、前記ロータコアを冷却するための冷媒を流通させる軸心冷媒路を有し、
前記軸心冷媒路は、前記軸心冷媒路に供給された前記冷媒を前記シャフトの軸方向の中央部に寄せることが可能な形状を有することを特徴とするロータ。
【請求項３】
前記軸心冷媒路は、前記シャフトの両端部において最小の冷媒流通面積とし、かつ、前記シャフトの両端部から前記中央部に向かうにしたがい前記冷媒流通面積が増加するテーパ面を有することを特徴とする請求項１または２に記載のロータ。
【請求項４】
前記軸心冷媒路の径方向内側に配置され、かつ、前記シャフトの両端部から前記軸心冷媒路に前記冷媒を供給する一対の冷媒供給管を更に備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項５】
前記シャフトに同心で設けられ、かつ、前記軸心冷媒路の径方向内側に配置されるとともに、前記シャフトの両端部間にわたって延在する冷媒供給管を更に備え、
前記冷媒供給管は、前記冷媒供給管の延在方向の一方側端部から他方側端部に向けて前記冷媒を流通させ、
前記冷媒供給管は、前記軸心冷媒路に前記冷媒を供給する冷媒供給孔を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項６】
前記軸心冷媒路は、前記シャフトの両端部において最小の冷媒流通面積とし、かつ、前記シャフトの両端部から前記中央部に向かうにしたがい前記冷媒流通面積が増加するテーパ面を有し、
前記シャフトは、前記軸心冷媒路に連通し、かつ、前記シャフトを径方向に貫通する径方向冷媒路を更に有し、
前記冷媒供給孔は、前記軸方向において前記径方向冷媒路よりも前記中央部から離反していることを特徴とする請求項５に記載のロータ。
【請求項７】
前記シャフトは、前記軸心冷媒路に連通し、かつ、前記シャフトを径方向に貫通する径方向冷媒路を更に有し、
前記冷媒供給管の外周から径方向外側に突出し、かつ、前記冷媒供給孔からの前記冷媒が前記軸方向において前記径方向冷媒路よりも前記中央部から離反した位置に供給されるように前記冷媒を案内する供給管側ガイド壁を更に備えることを特徴とする請求項５または６に記載のロータ。
【請求項８】
前記シャフトは、前記軸心冷媒路に連通し、かつ、前記シャフトを径方向に貫通する径方向冷媒路を更に有し、
前記軸心冷媒路の内周から径方向内側に突出し、かつ、前記冷媒供給孔からの前記冷媒が目標となる前記径方向冷媒路に供給されるように前記冷媒を案内する冷媒路側ガイド壁を更に備えることを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載のロータ。
【請求項９】
円柱部材の軸方向の両端から前記軸方向の内側に窪み、かつ、前記円柱部材と同心の一対の凹部と、前記軸方向において前記一対の凹部の間に位置する隔壁と、を有する第一部材を作製する第一工程と、
前記第一工程の後、前記凹部よりも開口面積が小さく、かつ、前記円柱部材と同心の貫通孔を前記隔壁に形成し、前記第一部材の前記軸方向の中央部において段部を作製する第二工程と、
第一端部において最小の冷媒流通面積を有し、かつ、前記第一端部から第二端部に向かうにしたがい前記冷媒流通面積が増加するテーパ面を有する一対の第二部材を作製する第三工程と、
前記第一部材の前記一対の凹部に前記一対の第二部材をそれぞれ圧入し、前記一対の第二部材の前記第二端部のそれぞれを前記段部に当接させ、前記軸方向の中央部において最大の前記冷媒流通面積を有するシャフトを作製する第四工程と、を含むことを特徴とするシャフトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータ及びシャフトの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、ロータコアに内蔵された磁石と、コイルが巻回されたステータと、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。
【０００３】
ところで、ロータは、回転時に磁石に発生する渦電流等の影響により発熱する。磁石の発熱により磁力が低下（いわゆる熱減磁）すると、回転電機の性能が低下する可能性がある。また、ステータのコイルに電流が流れると、銅損によってコイルが発熱する。コイルの発熱は、回転電機の性能を低下させる要因となる。このため、回転時におけるロータ及びコイルに冷媒を供給することによりロータ及びコイルを冷却する技術が種々提案されている。
【０００４】
例えば特許文献１には、ロータ回転軸内部を中空とし、ここに外部から冷却油を圧送して遠心力で飛散させ、コイルを冷却する構成が記載されている。特許文献１では、ロータ回転軸内部を中空でテーパ形状とするとともに、冷却油圧送口側を小径とし、出力軸側を大径としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１５４２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術にあっては、回転軸内部が軸方向の一方側のみに向かってテーパ状に形成されているので、シャフトのアンバランスが発生し、軸方向一方側で振れ回りの原因となる。これにより、ロータ回転時に振動が生じ、ロータ性能が低下するおそれがある。また、シャフトからロータコアに冷媒を供給する場合に、冷媒の供給量が不均一になること及びシャフトへの冷媒の供給方向が限定されることにより、冷却効率が低下するおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、回転時におけるシャフトのアンバランスを抑制するとともに冷却効率を向上したロータ、及びこのロータに用いられるシャフトの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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ロータ（例えば、第１実施形態におけるロータ１）は、ロータコア（例えば、第１実施形態におけるロータコア２）と、前記ロータコアを軸支するシャフト（例えば、第１実施形態におけるシャフト３）と、を備え、前記シャフトは、前記シャフトに同心で設けられ、かつ、前記ロータコアを冷却するための冷媒（例えば、第１実施形態における冷媒Ｓ）を流通させる軸心冷媒路（例えば、第１実施形態における軸心冷媒路３１）を有し、前記軸心冷媒路は、前記シャフトの軸方向の中央部において最大の冷媒流通面積を有することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明に係るロータは、ロータコアと、前記ロータコアを軸支するシャフトと、を備え、前記シャフトは、前記シャフトに同心で設けられ、かつ、前記ロータコアを冷却するための冷媒を流通させる軸心冷媒路を有し、前記軸心冷媒路は、前記軸心冷媒路に供給された前記冷媒を前記シャフトの軸方向の中央部に寄せることが可能な形状を有することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明に係るロータは、前記軸心冷媒路は、前記シャフトの両端部において最小の冷媒流通面積とし、かつ、前記シャフトの両端部から前記中央部に向かうにしたがい前記冷媒流通面積が増加するテーパ面（例えば、第１実施形態におけるテーパ面５３）を有することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明に係るロータは、前記軸心冷媒路の径方向内側に配置され、かつ、前記シャフトの両端部から前記軸心冷媒路に前記冷媒を供給する一対の冷媒供給管（例えば、第１実施形態における冷媒供給管４）を更に備えることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明に係るロータは、前記シャフトに同心で設けられ、かつ、前記軸心冷媒路の径方向内側に配置されるとともに、前記シャフトの両端部間にわたって延在する冷媒供給管（例えば、第２実施形態における冷媒供給管２０４）を更に備え、前記冷媒供給管は、前記冷媒供給管の延在方向の一方側端部（例えば、第２実施形態における一方側端部２４５）から他方側端部（例えば、第２実施形態における他方側端部２４６）に向けて前記冷媒を流通させ、前記冷媒供給管は、前記軸心冷媒路に前記冷媒を供給する冷媒供給孔（例えば、第２実施形態における冷媒供給孔２４２）を有することを特徴としている。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明に係るロータは、前記軸心冷媒路は、前記シャフトの両端部において最小の冷媒流通面積とし、かつ、前記シャフトの両端部から前記中央部に向かうにしたがい前記冷媒流通面積が増加するテーパ面を有し、前記シャフトは、前記軸心冷媒路に連通し、かつ、前記シャフトを径方向に貫通する径方向冷媒路（例えば、第１実施形態における径方向冷媒路３２）を更に有し、前記冷媒供給孔は、前記軸方向において前記径方向冷媒路よりも前記中央部から離反していることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項７に記載の発明に係るロータは、前記シャフトは、前記軸心冷媒路に連通し、かつ、前記シャフトを径方向に貫通する径方向冷媒路を更に有し、前記冷媒供給管の外周から径方向外側に突出し、かつ、前記冷媒供給孔からの前記冷媒が前記軸方向において前記径方向冷媒路よりも前記中央部から離反した位置に供給されるように前記冷媒を案内する供給管側ガイド壁（例えば、第３実施形態における供給管側ガイド壁３４３）を更に備えることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項８に記載の発明に係るロータは、前記シャフトは、前記軸心冷媒路に連通し、かつ、前記シャフトを径方向に貫通する径方向冷媒路を更に有し、前記軸心冷媒路の内周から径方向内側に突出し、かつ、前記冷媒供給孔からの前記冷媒が目標となる前記径方向冷媒路に供給されるように前記冷媒を案内する冷媒路側ガイド壁（例えば、第４実施形態における冷媒路側ガイド壁４３３）を更に備えることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項９に記載の発明に係るシャフトの製造方法は、円柱部材の軸方向の両端から前記軸方向の内側に窪み、かつ、前記円柱部材と同心の一対の凹部（例えば、第１実施形態における凹部４１）と、前記軸方向において前記一対の凹部の間に位置する隔壁（例えば、第１実施形態における隔壁４２）と、を有する第一部材（例えば、第１実施形態における第一部材４０）を作製する第一工程と、前記第一工程の後、前記凹部よりも開口面積が小さく、かつ、前記円柱部材と同心の貫通孔を前記隔壁に形成し、前記第一部材の前記軸方向の中央部において段部（例えば、第１実施形態における段部４３）を作製する第二工程と、第一端部（例えば、第１実施形態における第一端部５１）において最小の冷媒流通面積を有し、かつ、前記第一端部から第二端部（例えば、第１実施形態における第二端部５２）に向かうにしたがい前記冷媒流通面積が増加するテーパ面を有する一対の第二部材（例えば、第１実施形態における第二部材５０）を作製する第三工程と、前記第一部材の前記一対の凹部に前記一対の第二部材をそれぞれ圧入し、前記一対の第二部材の前記第二端部のそれぞれを前記段部に当接させ、前記軸方向の中央部において最大の前記冷媒流通面積を有するシャフトを作製する第四工程と、を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１に記載のロータによれば、シャフトに設けられた軸心冷媒路の冷媒流通面積はシャフトの軸方向の中央部において最大となるので、シャフトの軸方向の一方側において最大径を有する従来技術と比較して、シャフトの形状を、中央部を対称中心とする対称形状にできる。これにより、シャフトのアンバランスを抑制できる。
また、軸心冷媒路は中央部において最大径となるので、シャフトの両端部から冷媒を供給することができる。シャフトの両端部から供給された冷媒は、回転時の遠心力によりシャフトの中央部へ移動する。これにより、シャフト内部を流れる冷媒の流速を上げ、冷却効率を向上できる。
したがって、回転時におけるシャフトのアンバランスを抑制するとともに冷却効率を向上したロータを提供できる。
【００１８】
本発明の請求項２に記載のロータによれば、軸心冷媒路は、軸心冷媒路に供給された冷媒をシャフトの中央部に寄せることができる。これにより、シャフト両端部から供給された冷媒の流速を上げるとともに、冷媒の流れを中央部へ向かう均一な流れとすることができる。よって、シャフトのアンバランスを抑制できる。
また、冷媒をシャフトの中央部に集めることができるので、軸方向における中央部からロータコアの内部に形成されたロータ内部流路に冷媒を供給できる。これにより、ロータコア内部の冷媒流れを均一にし、ロータコアの冷却効率を向上できる。
したがって、回転時におけるシャフトのアンバランスを抑制するとともに冷却効率を向上したロータを提供できる。
【００１９】
本発明の請求項３に記載のロータによれば、軸心冷媒路はテーパ面を有するので、シャフトの両端部から供給された冷媒は、テーパ面を伝って軸心冷媒路内を流れて中央部へ移動する。これにより、軸心冷媒路内の冷媒を安定的に移動させ、ロータの冷却効率を向上できる。
【００２０】
本発明の請求項４に記載のロータによれば、冷媒供給管によりシャフトの両端部から軸心冷媒路に冷媒が供給される。よって、シャフト内部を流れる冷媒量の偏りによるシャフトのアンバランスを抑制できる。また、シャフトの両端部から中央部へ向かって冷媒が移動し、シャフトの中央部からロータ内部流路に冷媒を供給できる。これにより、ロータコア内部の冷媒流れを均一にし、ロータコアの冷却効率を向上できる。さらに、シャフトの軸長が長い場合であっても軸心冷媒路を流れる冷媒の流れを安定化させることができる。よって、冷却効率を向上したロータとすることができる。
【００２１】
本発明の請求項５に記載のロータによれば、冷媒供給管は冷媒供給孔を有するので、冷媒供給管を流通する冷媒は、冷媒供給孔から軸心冷媒路に供給される。これにより、シャフトの軸方向の片側から冷媒が供給される構成であっても、軸心冷媒路に供給される冷媒量を均一にできる。よって、冷媒供給方法等の設計自由度を向上できる。
【００２２】
本発明の請求項６に記載のロータによれば、冷媒供給孔は、軸方向において径方向冷媒路よりも中央部から離反する位置に設けられている。これにより、冷媒供給孔から排出された冷媒は、軸心冷媒路のテーパ面を伝って軸方向の中央部に向かって移動し、径方向冷媒路に供給される。よって、目標とする径方向冷媒路に冷媒を確実に供給できる。また、冷媒供給孔は、目標とする径方向冷媒路と、目標とする径方向冷媒路よりも中央部から離反した方向において隣り合う径方向冷媒路と、の間に設けられていればよいので、目標とする径方向冷媒路の直上に冷媒供給孔を形成する場合と比較して、位置決め等の製造時の手間を軽減できる。よって、作業性に優れたロータとすることができる。
また、軸方向に複数の径方向冷媒路が形成された場合、各径方向冷媒路に対応する冷媒供給孔の大きさを変更することにより、各径方向冷媒路へ供給する冷媒量を所望の量に設定できる。よって、設計自由度及び冷却効率を向上したロータとすることができる。
【００２３】
本発明の請求項７に記載のロータによれば、冷媒供給管は供給管側ガイド壁を有するので、冷媒供給孔から排出された冷媒は、供給管側ガイド壁を伝って軸心冷媒路に供給される。これにより、目標とする径方向冷媒路により正確に冷媒を供給できる。よって、ロータ内部流路への冷媒分配量を精密に制御し、ロータの冷却効率を一層向上できる。
【００２４】
本発明の請求項８に記載のロータによれば、シャフトは冷媒路側ガイド壁を有するので、冷媒供給孔から排出された冷媒は、冷媒路側ガイド壁に沿って径方向冷媒路に供給される。これにより、目標とする径方向冷媒路により正確に冷媒を供給できる。よって、ロータ内部流路への冷媒分配量を精密に制御し、ロータの冷却効率を一層向上できる。
【００２５】
本発明の請求項９に記載のロータによれば、シャフトの製造方法は、第一工程と、第二工程と、第三工程と、第四工程と、を有する。第一工程では、隔壁を挟んで一対の凹部が形成された第一部材が作製される。第二工程では、隔壁に貫通孔が形成される。第三工程では、テーパ面を有する一対の第三部材が作製される。第四工程では、第二部材の一対の凹部に一対の第三部材をそれぞれ圧入してシャフトが作製される。このように、作製が容易な第二部材及び第三部材の２つの部材を組み合わせてシャフトが作製されるので、シャフトの製造に係る作業性を向上できる。
また、シャフトは軸方向の中央部において最大の冷媒流通面積を有するので、シャフトの形状を、中央部を対称中心とする対称形状にできる。これにより、シャフトのアンバランスを抑制できる。また、シャフトに供給された冷媒は、テーパ面を伝ってシャフトの中央部へ移動するので、シャフト内部を流れる冷媒の流速を上げ、冷却効率を向上できる。
したがって、回転時におけるシャフトのアンバランスを抑制するとともに冷却効率を向上したシャフトを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態に係る回転電機の概略構成を示す断面図。
【図２】第１実施形態に係るシャフト及び冷媒供給管の断面図。
【図３】第１実施形態に係るシャフトの断面図。
【図４】第１実施形態に係る第一部材の断面図。
【図５】第１実施形態に係る第二部材の断面図。
【図６】第２実施形態に係るシャフト及び冷媒供給管の断面図。
【図７】第３実施形態に係るシャフト及び冷媒供給管の断面図。
【図８】第４実施形態に係るシャフト及び冷媒供給管の断面図。
【図９】第１変形例に係るシャフトの断面図。
【図１０】第２変形例に係るシャフトの断面図。
【図１１】第３変形例に係るシャフトの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
（第１実施形態）
（回転電機）
図１は、実施形態に係る回転電機１０の概略構成を示す断面図である。
図１に示す回転電機１０は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される走行用モータである。但し、本発明の構成は、走行用モータに限らず、発電用モータやその他用途のモータ、車両用以外の回転電機（発電機を含む）にも適用可能である。
【００２９】
回転電機１０は、ステータ６と、ロータ１と、を備える。
ステータ６は、ステータコア７と、ステータコア７に装着されたコイル８と、を備える。
ステータコア７は、軸線Ｃと同軸に配置された筒状である。以下の説明では、ステータコア７の軸線Ｃに沿う方向を単に軸方向といい、軸線Ｃに直交する方向を径方向といい、軸線Ｃ周りの方向を周方向という場合がある。ステータコア７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７は、金属磁性粉末（軟磁性粉）を圧縮成形した、いわゆる圧粉コアであってもよい。ステータコア７は、不図示のケースの内周面に固定されている。
【００３０】
コイル８は、ステータコア７に装着されている。コイル８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相コイル及びＷ相コイルを有している。コイル８は、ステータコア７のスロット（不図示）に挿通された挿通部８ａと、ステータコア７から軸方向に突出したコイルエンド８ｂと、を有する。ステータコア７には、コイル８に電流が流れることで磁界が発生する。
【００３１】
（ロータ）
ロータ１は、ステータ６の径方向内側に配置されている。ロータ１は、ロータコア２と、シャフト３と、冷媒供給管４（図２参照）と、を備える。
【００３２】
（ロータコア）
ロータコア２は、ステータ６に対して径方向内側に間隔をあけて配置されている。ロータコア２は、軸線Ｃと同軸に配置された筒状に形成されている。ロータコア２の径方向中央部には、ロータコア２を軸方向に貫通するシャフト貫通孔２１が形成されている。シャフト貫通孔２１内には、シャフト３が例えば圧入等により固定されている。これにより、ロータコア２は、シャフト３に軸支されるとともに軸線Ｃ回りにシャフト３と一体で回転可能に構成されている。
【００３３】
ロータコア２の外周部には、ロータコア２を軸方向に貫通する磁石保持孔２２が形成されている。磁石保持孔２２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２２の内部には、磁石１１が挿入されている。
磁石１１は、例えば希土類磁石である。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。
【００３４】
ロータコア２は、径方向において磁石保持孔２２とシャフト貫通孔２１との間に、ロータ内部流路２３を有する。ロータ内部流路２３は、連通孔２４と、コア連絡路２５と、を有する。
【００３５】
連通孔２４は、磁石保持孔２２よりも径方向の内側かつシャフト貫通孔２１よりも径方向の外側に形成されている。連通孔２４は、ロータコア２を軸方向に貫通している。連通孔２４は周方向に複数形成されている。
コア連絡路２５は、ロータコア２における軸方向の中央部に設けられている。コア連絡路２５は、連通孔２４とシャフト貫通孔２１との間を径方向に延在している。コア連絡路２５により、連通孔２４とシャフト貫通孔２１とが接続されている。コア連絡路２５は、周方向に複数（連通孔２４と同じ個数）形成されている。
【００３６】
（シャフト）
シャフト３は、ロータコア２のシャフト貫通孔２１に圧入固定されている。シャフト３は、軸線Ｃと同軸となるように配置されている。シャフト３は、内部が中空の筒状に形成されている。シャフト３は、軸心冷媒路３１と、径方向冷媒路３２と、を備える。
【００３７】
軸心冷媒路３１は、シャフト３に同心で設けられている。軸心冷媒路３１には、ロータコア２を冷却するための冷媒Ｓが流通可能とされている。軸心冷媒路３１は、シャフト３の両端部において最小の冷媒流通面積とし、かつ、シャフト３の両端部から軸方向の中央部に向かうにしたがい冷媒流通面積が増加するテーパ面が形成されている。軸心冷媒路３１は、シャフト３の軸方向の中央部において最大の冷媒流通面積を有する。本実施形態において、軸心冷媒路３１は、軸方向から見て断面円形状に形成されている。
【００３８】
径方向冷媒路３２は、軸方向におけるシャフト３の中央部に設けられている。径方向冷媒路３２は、シャフト３を径方向に貫通している。径方向冷媒路３２は、周方向に複数形成されている。径方向冷媒路３２は、軸心冷媒路３１とシャフト３の外周部とを連通している。また、径方向冷媒路３２の径方向外側は、ロータコア２におけるコア連絡路２５の径方向内側に連通している。これにより、軸心冷媒路３１に供給された冷媒Ｓは、径方向冷媒路３２を通ってロータコア２のロータ内部流路２３に流入可能とされている。
【００３９】
（冷媒供給管）
図２は、シャフト３及び冷媒供給管４の断面図である。
図２に示すように、冷媒供給管４は、シャフト３の両端部に一対設けられている。冷媒供給管４は、軸心冷媒路３１の径方向内側に配置されている。冷媒供給管４を通じて不図示のポンプにより運ばれた冷媒Ｓは、シャフト３の両端部から軸心冷媒路３１に供給される。
【００４０】
図３は、シャフト３の断面図である。
図３に示すように、シャフト３は、第一部材４０と、一対の第二部材５０と、を有する。
図４は、シャフト３の第一部材４０を示す断面図である。図５は、シャフト３の第二部材５０を示す断面図である。
【００４１】
次に、シャフト３の製造方法について説明する。
シャフトの製造方法は、第一工程と、第二工程と、第三工程と、第四工程と、を有する。
【００４２】
図４に示すように、第一工程では、円柱部材の軸方向の両端から軸方向の内側に窪み、かつ、円柱部材と同心の一対の凹部４１と、前記軸方向において一対の凹部４１の間に位置する隔壁４２と、を有する第一部材４０を作製する。第一部材４０は、例えば金属材料により形成されている。第一部材４０は、筒状に形成されている。
【００４３】
第二工程では、第一部材４０の凹部４１よりも開口面積が小さく、かつ、円柱部材と同心の貫通孔を隔壁４２に形成することにより、第一部材４０の軸方向の中央部において段部４３を作製する。さらに、段部４３を径方向に貫通する径方向冷媒路３２を形成する。
【００４４】
図５に示すように、第三工程では、第一端部５１において最小の冷媒流通面積を有し、かつ、第一端部５１から第二端部５２に向かうにしたがい冷媒流通面積が増加するテーパ面５３を有する第二部材５０を作製する。第三工程では、一対の第二部材５０を作製する（図５では一方の第二部材５０のみ図示）。第二部材５０は、例えば樹脂材料により形成されている。第二部材５０は、筒状に形成されている。
【００４５】
図３に示すように、第四工程では、第一部材４０の一対の凹部４１に一対の第二部材５０をそれぞれ圧入し、一対の第二部材５０の第二端部５２のそれぞれを段部４３に当接させ、軸方向の中央部において最大の冷媒流通面積を有するシャフト３を作製する。
このように、第一工程から第四工程を経ることによりシャフト３が形成される。
【００４６】
次に、ロータ１の作用について説明する。
図２に示すように、冷媒Ｓは、冷媒供給管４から軸心冷媒路３１に供給される。ロータ回転時、冷媒Ｓには、遠心力により径方向外側に向かう力が作用する。シャフト３内部にはテーパ面５３が形成されているので、冷媒Ｓは、テーパ面５３を伝って軸方向の両端部から中央部へ向かって移動する。次に、軸心冷媒路３１の中央部に移動した冷媒Ｓは、遠心力により径方向冷媒路３２へ供給される。さらに、冷媒Ｓは、径方向冷媒路３２を通ってロータ内部流路２３（図１参照）に供給される。具体的には、図１に示すように、冷媒Ｓは、径方向冷媒路３２、径方向冷媒路３２に連通するコア連絡路２５、連通孔２４、の順に移動し、ロータコア２の端面からロータ１外部へ排出される。このように、冷媒Ｓがロータコア２の内部を移動することにより、ロータコア２が冷却される。
【００４７】
また、ロータ内部流路２３を流れる冷媒Ｓは、ロータコア２の端面からロータ１の外部へ排出される。排出された冷媒Ｓは、ステータ６のコイルエンド８ｂに向かって飛散し、コイルエンド８ｂに冷媒Ｓが供給される。これにより、コイル８が冷却される。
【００４８】
このように、冷媒Ｓは、冷媒供給管４、軸心冷媒路３１、径方向冷媒路３２、コア連絡路２５、連通孔２４、の順に移動し、ロータ１を冷却する。さらにロータ１から排出された冷媒Ｓによりステータ６が冷却される。
【００４９】
（作用、効果）
本実施形態のロータ１によれば、シャフト３に設けられた軸心冷媒路３１の冷媒流通面積はシャフト３の軸方向の中央部において最大となるので、シャフト３の軸方向の一方側において最大径を有する従来技術と比較して、シャフト３の形状を、中央部を対称中心とする対称形状にできる。これにより、シャフト３のアンバランスを抑制できる。
また、軸心冷媒路３１は中央部において最大径となるので、シャフト３の両端部から冷媒Ｓを供給することができる。シャフト３の両端部から供給された冷媒Ｓは、回転時の遠心力によりシャフト３の中央部へ移動する。これにより、シャフト３内部を流れる冷媒Ｓの流速を上げ、冷却効率を向上できる。
したがって、回転時におけるシャフト３のアンバランスを抑制するとともに冷却効率を向上したロータ１を提供できる。
【００５０】
ここで、シャフト３の軸心冷媒路３１からロータコア２の内部に形成されたロータ内部流路２３に冷媒Ｓを供給する構成とした場合、ロータコア２における軸方向の中央部から冷媒Ｓを供給するのが望ましい。本発明の構成によれば、軸心冷媒路３１の中央部からロータ内部流路２３に供給された冷媒Ｓは、ロータ内部流路２３を中央部から軸方向の両端へ向かって移動した後、ロータコア２から排出されてコイルエンド８ｂに供給される。これにより、コイル８が冷却される。よって、ロータ内部流路２３を流れる冷媒Ｓの偏りを抑制して冷媒流れを安定化することにより、ロータ１及びコイルエンド８ｂの冷却効率を向上できる。
【００５１】
また、軸心冷媒路３１は、軸心冷媒路３１に供給された冷媒Ｓをシャフト３の軸方向の中央部に寄せることができる。これにより、シャフト３両端部から供給された冷媒Ｓの流速を上げるとともに、冷媒Ｓの流れを中央部へ向かう均一な流れとすることができる。よって、シャフト３のアンバランスを抑制できる。
また、冷媒Ｓをシャフト３の中央部に集めることができるので、軸方向における中央部からロータコア２の内部に形成されたロータ内部流路２３に冷媒Ｓを供給できる。これにより、ロータコア２内部の冷媒流れを均一にし、ロータコア２の冷却効率を向上できる。
したがって、回転時におけるシャフト３のアンバランスを抑制するとともに冷却効率を向上したロータ１を提供できる。
【００５２】
軸心冷媒路３１はテーパ面５３を有するので、シャフト３の両端部から供給された冷媒Ｓは、テーパ面５３を伝って軸心冷媒路３１内を流れて中央部へ移動する。これにより、軸心冷媒路３１内の冷媒Ｓを安定的に移動させ、ロータ１の冷却効率を向上できる。
【００５３】
また、冷媒供給管４によりシャフト３の両端部から軸心冷媒路３１に冷媒Ｓが供給される。よって、シャフト３内部を流れる冷媒量の偏りによるシャフト３のアンバランスを抑制できる。また、シャフト３の両端部から中央部へ向かって冷媒Ｓが移動し、シャフト３の中央部からロータ内部流路２３に冷媒Ｓを供給できる。これにより、ロータコア２内部の冷媒流れを均一にし、ロータコア２の冷却効率を向上できる。さらに、シャフト３の軸長が長い場合であっても軸心冷媒路３１を流れる冷媒Ｓの流れを安定化させることができる。よって、冷却効率を向上したロータ１とすることができる。
【００５４】
本実施形態のシャフト３の製造方法によれば、シャフト３の製造方法は、第一工程と、第二工程と、第三工程と、第四工程と、を有する。第一工程では、隔壁４２を挟んで一対の凹部４１が形成された第一部材４０が作製される。第二工程では、隔壁４２に貫通孔が形成されることにより段部４３が形成される。第三工程では、テーパ面５３を有する一対の第二部材５０が作製される。第四工程では、第一部材４０の一対の凹部４１に一対の第二部材５０をそれぞれ圧入してシャフト３が作製される。このように、作製が容易な第一部材４０及び第二部材５０の２つの部材を組み合わせてシャフト３が作製されるので、シャフト３の製造に係る作業性を向上できる。
また、シャフト３は軸方向の中央部において最大の冷媒流通面積を有するので、シャフト３の形状を、中央部を対称中心とする対称形状にできる。これにより、シャフト３のアンバランスを抑制できる。また、シャフト３に供給された冷媒Ｓは、テーパ面５３を伝ってシャフト３の中央部へ移動するので、シャフト３内部を流れる冷媒Ｓの流速を上げ、冷却効率を向上できる。
したがって、回転時におけるシャフト３のアンバランスを抑制するとともに冷却効率を向上したシャフト３を製造できる。
【００５５】
次に、第２実施形態〜第４実施形態を図６〜図８に基づいて説明する。なお、第２実施形態〜第４実施形態において第１実施形態と同一類似部材については同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
【００５６】
（第２実施形態）
本発明に係る第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態に係るシャフト３及び冷媒供給管４の断面図である。本実施形態では、冷媒供給管４がシャフト３の両端部間にわたって延在している点で上述した実施形態と相違している。
【００５７】
本実施形態において、シャフト３には、軸方向に複数（本実施形態では３個）の径方向冷媒路３２が形成されている。
冷媒供給管２０４は、シャフト３の両端部間にわたって延在している。冷媒供給管２０４には、冷媒供給管２０４の延在方向の一方側端部２４５から他方側端部２４６に向けて冷媒Ｓを流通させる。冷媒供給管２０４は、冷媒供給孔２４２を有する。冷媒供給孔２４２は、軸方向に複数（本実施形態では３個）設けられている。冷媒供給孔２４２は、軸心冷媒路３１に冷媒Ｓを供給する。各冷媒供給孔２４２は、複数の径方向冷媒路３２にそれぞれ対応するように設けられている。具体的に、冷媒供給孔２４２は、軸方向において対応する径方向冷媒路３２よりも中央部から離反した位置に設けられている。
【００５８】
本実施形態によれば、冷媒供給管２０４は冷媒供給孔２４２を有するので、冷媒供給管２０４を流通する冷媒Ｓは、冷媒供給孔２４２から軸心冷媒路３１に供給される。これにより、シャフト３の軸方向の片側から冷媒Ｓが供給される構成であっても、軸心冷媒路３１に供給される冷媒量を均一にできる。よって、冷媒供給方法等の設計自由度を向上できる。
【００５９】
冷媒供給孔２４２は、軸方向において径方向冷媒路３２よりも中央部から離反する位置に設けられている。これにより、冷媒供給孔２４２から排出された冷媒Ｓは、軸心冷媒路３１のテーパ面５３を伝って軸方向の中央部に向かって移動し、径方向冷媒路３２に供給される。よって、目標とする径方向冷媒路３２に冷媒Ｓを確実に供給できる。また、冷媒供給孔２４２は、目標とする径方向冷媒路３２と、目標とする径方向冷媒路３２よりも中央部から離反した方向において隣り合う径方向冷媒路３２と、の間に設けられていればよいので、目標とする径方向冷媒路３２の直上に冷媒供給孔２４２を形成する場合と比較して、位置決め等の製造時の手間を軽減できる。よって、作業性に優れたロータ１とすることができる。
また、軸方向に複数の径方向冷媒路３２が形成された場合、各径方向冷媒路３２に対応する冷媒供給孔２４２の大きさを変更することにより、各径方向冷媒路３２へ供給する冷媒量を所望の量に設定できる。よって、設計自由度及び冷却効率を向上したロータ１とすることができる。
【００６０】
（第３実施形態）
本発明に係る第３実施形態について説明する。図７は、第３実施形態に係るシャフト３及び冷媒供給管４の断面図である。本実施形態では、冷媒供給管４が供給管側ガイド壁３４３を有する点で上述した実施形態と相違している。
【００６１】
本実施形態において、冷媒供給管３０４は、供給管側ガイド壁３４３を有する。供給管側ガイド壁３４３は、冷媒供給孔２４２の近傍に形成されている。供給管側ガイド壁３４３は、冷媒供給管３０４の外周から径方向外側に突出している。供給管側ガイド壁３４３は、冷媒供給孔２４２からの冷媒Ｓが軸方向において目標とする径方向冷媒路３２よりも中央部から離反した位置に供給されるように冷媒Ｓを案内する。
【００６２】
本実施形態によれば、冷媒供給管３０４は供給管側ガイド壁３４３を有するので、冷媒供給孔２４２から排出された冷媒Ｓは、供給管側ガイド壁３４３を伝って軸心冷媒路３１に供給される。これにより、目標とする径方向冷媒路３２により正確に冷媒Ｓを供給できる。よって、ロータ内部流路２３への冷媒分配量を精密に制御し、ロータ１の冷却効率を一層向上できる。
【００６３】
（第４実施形態）
本発明に係る第４実施形態について説明する。図８は、第４実施形態に係るシャフト３及び冷媒供給管４の断面図である。本実施形態では、シャフト３が冷媒路側ガイド壁４３３を有する点で上述した実施形態と相違している。
【００６４】
本実施形態において、シャフト４０３は、冷媒路側ガイド壁４３３を有する。冷媒路側ガイド壁４３３は、径方向冷媒路３２の近傍に形成されている。冷媒路側ガイド壁４３３は、軸心冷媒路３１の内周から径方向内側に突出している。冷媒路側ガイド壁４３３は、冷媒供給孔２４２からの冷媒Ｓが目標となる径方向冷媒路３２に供給されるように冷媒Ｓを案内する。
【００６５】
本実施形態によれば、シャフト４０３は冷媒路側ガイド壁４３３を有するので、冷媒供給孔２４２から排出された冷媒Ｓは、冷媒路側ガイド壁４３３に沿って径方向冷媒路３２に供給される。これにより、目標とする径方向冷媒路３２により正確に冷媒Ｓを供給できる。よって、ロータ内部流路２３への冷媒分配量を精密に制御し、ロータ１の冷却効率を一層向上できる。
【００６６】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、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。
例えば、上述した実施形態では、供給管側ガイド壁３４３及び冷媒路側ガイド壁４３３の一方が設けられた構成について説明したが、これに限らない。供給管側ガイド壁３４３及び冷媒路側ガイド壁４３３の両方を備えていても良い。
また、複数の冷媒供給孔２４２が形成された場合、各冷媒供給孔２４２の穴径は、それぞれ異なる寸法に形成されていてもよいし、全て同じ寸法であってもよい。
【００６７】
例えば、上述した実施形態では、軸心冷媒路３１が軸方向から見て断面円形状を有する構成について説明したが、これに限らない。例えば、軸心冷媒路３１は、軸方向から見て、楕円形状など断面円形以外の形状を有していてもよい。
【００６８】
シャフト３の軸心冷媒路３１の形状は、例えば図９に示す段形状や図１０に示す波形状に形成されていてもよく、図１１に示すように段形状とテーパ形状とを組み合わせた形状に形成されていてもよい。
シャフト３を構成する第二部材５０は金属材料により形成されていてもよい。
【００６９】
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、上述した実施形態及び変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１  ロータ
２  ロータコア
３，４０３  シャフト
４，２０４，３０４  冷媒供給管
３１  軸心冷媒路
３２  径方向冷媒路
４０  第一部材
４１  凹部
４２  隔壁
４３  段部
５０  第二部材
５１  第一端部
５２  第二端部
５３  テーパ面
２４２  冷媒供給孔
２４５  一方側端部
２４６  他方側端部
３４３  供給管側ガイド壁
４３３  冷媒路側ガイド壁
Ｓ  冷媒
【図１】
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【図２】
2020114151.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2020114151.tif 000007
【図６】
2020114151.tif 000008
【図７】
2020114151.tif 000009
【図８】
2020114151.tif 000010
【図９】
2020114151.tif 000011
【図１０】
2020114151.tif 000012
【図１１】
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