(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のロータコアと、当該ロータコアと一体回転するように固定されたロータ軸と、を有する回転電機用ロータであって、
前記ロータコアの内周面が、前記ロータ軸に熱伝達可能に接し、
前記ロータ軸は、内部に冷媒が流通する冷媒流通空間を備えた円筒状に形成されると共に、前記冷媒流通空間に面する内周面が冷却内周面とされ、
前記冷媒流通空間に配置されて当該冷媒流通空間に冷媒を供給する冷媒供給部材を備え、
前記冷媒供給部材は、ロータ軸方向に延びる冷媒供給路を内部に有すると共に、前記冷媒供給路からロータ径方向外側へ向かって延びる冷媒供給孔を有し、
前記冷媒供給孔は、前記ロータコアとロータ軸方向に重複する領域内で前記冷却内周面に向かって開口する供給開口部を有し、
前記ロータ軸は、外周面に形成されてロータ軸方向に延在する溝部と、前記ロータコアの軸方向の位置決めを行うべく設けられ、前記溝部の径方向外側部分が切り欠かれて切欠部が形成されたフランジ状の軸方向位置決め部と、前記冷媒流通空間からロータ径方向外側へ向かって延びる冷媒排出孔と、を有し、
前記冷媒排出孔は、前記ロータコアの軸方向端面よりロータ軸方向外側で径方向外側に向かって開口する排出開口部を有し、
前記排出開口部が、前記切欠部内における前記溝部の底部に設けられている回転電機用ロータ。
【請求項２】
前記切欠部は、径方向外側に向かうにしたがって周方向長が長くなるように形成されている請求項１に記載の回転電機用ロータ。
【請求項３】
ステータコア及び当該ステータコアから軸方向に突出するコイルエンド部を有するステータに対して径方向内側に配置される円筒状のロータコアと、当該ロータコアと一体回転するように固定されたロータ軸と、を有する回転電機用ロータであって、
前記ロータコアは、ロータコア本体と、当該ロータコア本体の軸方向端面に装着されるエンドプレートと、を有し、
前記ロータコアの内周面が、前記ロータ軸に熱伝達可能に接し、
前記ロータ軸は、内部に液体の冷媒が流通する冷媒流通空間を備えた円筒状に形成されると共に、前記冷媒流通空間に面する内周面が冷却内周面とされ、
前記冷媒流通空間に配置されて当該冷媒流通空間に冷媒を供給する冷媒供給部材を備え、
前記冷媒供給部材は、ロータ軸方向に延びる冷媒供給路を内部に有すると共に、前記冷媒供給路からロータ径方向外側へ向かって延びる冷媒供給孔を有し、
前記冷媒供給孔は、前記ロータコアとロータ軸方向に重複する領域内で前記冷却内周面に向かって開口する供給開口部を有し、
前記ロータ軸は、前記冷媒流通空間からロータ径方向外側へ向かって延びる冷媒排出孔を有し、
前記冷媒排出孔は、前記エンドプレートの軸方向端面よりロータ軸方向外側で径方向外側に向かって開口すると共に、前記コイルエンド部に向かって開口する排出開口部を有し、前記コイルエンド部に向けて冷媒を噴射する噴射孔である回転電機用ロータ。
【請求項４】
前記排出開口部は、前記コイルエンド部とロータ軸方向に重複する領域内で開口している請求項３に記載の回転電機用ロータ。
【請求項５】
前記供給開口部から前記冷媒流通空間に供給された冷媒が、前記ロータコア本体の内部を流通することなく、前記冷却内周面に沿ってロータ軸方向に流通し、前記冷媒排出孔を通って前記排出開口部から前記コイルエンド部に向けて排出される請求項３又は４に記載の回転電機用ロータ。
【請求項６】
前記ロータ軸に固定されていると共に前記エンドプレートのロータ軸方向端面に当接して前記ロータコアの軸方向の位置決めを行うフランジ状の軸方向位置決め部を備え、
前記エンドプレートと前記軸方向位置決め部との当接面に沿ってロータ径方向に延びるように前記エンドプレート及び前記軸方向位置決め部の少なくとも一方に形成された径方向溝を備え、
前記径方向溝は、前記排出開口部と連通して当該排出開口部の径方向外側に設けられている請求項３から５のいずれか一項に記載の回転電機用ロータ。
【請求項７】
前記ロータ軸は、外周面に形成されてロータ軸方向に延在する溝部と、前記ロータコアの軸方向の位置決めを行うべく設けられ、前記溝部の径方向外側部分が切り欠かれて切欠部が形成されたフランジ状の軸方向位置決め部と、を備え、
前記排出開口部が、前記切欠部内における前記溝部の底部に設けられている請求項３から５のいずれか一項に記載の回転電機用ロータ。
【請求項８】
前記切欠部は、径方向外側に向かうにしたがって周方向長が長くなるように形成されている請求項７に記載の回転電機用ロータ。
【請求項９】
前記ロータ軸の外周面に固定されていると共に前記エンドプレートのロータ軸方向端面に当接して前記ロータコアの軸方向の位置決めを行うフランジ状の軸方向位置決め部を備え、
前記冷媒排出孔は、前記軸方向位置決め部の内周面と前記ロータ軸の外周面との接触面に沿ってロータ軸方向に延びるように前記ロータ軸の外周面に形成された軸方向溝を含んで構成され、
前記軸方向溝は、前記軸方向位置決め部よりロータ軸方向外側まで延在し、当該ロータ軸方向外側の端部に前記排出開口部が設けられている請求項３から５のいずれか一項に記載の回転電機用ロータ。
【請求項１０】
前記ロータ軸は、前記ロータコアの軸方向の位置決めを行うフランジ状の軸方向位置決め部を備え、
前記冷媒排出孔が前記軸方向位置決め部に設けられている請求項３から５のいずれか一項に記載の回転電機用ロータ。
【請求項１１】
前記冷媒排出孔は、前記ロータ軸をロータ径方向に前記冷媒流通空間から前記ロータ軸の外周面まで貫通する貫通孔であり、
前記排出開口部は、前記ロータ軸の外周面に開口している請求項１から１０のいずれか一項に記載の回転電機用ロータ。
【請求項１２】
前記ロータコアの内周面が、軸方向全域に亘って前記ロータ軸の外周面に熱伝達可能に接している請求項１から１１のいずれか一項に記載の回転電機用ロータ。
【請求項１３】
前記冷媒流通空間は、当該冷媒流通空間のロータ軸方向両端部に、ロータ径方向外側へ膨出して冷媒が貯留可能な冷媒貯留部を有し、
前記冷媒排出孔は、前記冷媒貯留部からロータ径方向外側へ向かって延びるように形成されている請求項１から１２のいずれか一項に記載の回転電機用ロータ。
【請求項１４】
前記冷媒流通空間は、当該冷媒流通空間のロータ軸方向両端部にそれぞれ設けられ、ロータ軸方向中央側を向く端壁部により区画されている請求項１から１３のいずれか一項に記載の回転電機用ロータ。
【請求項１５】
前記端壁部は、当該端壁部のロータ軸方向中央側がロータ軸方向外側に比べて径方向外側となるように形成された前記ロータ軸の内周面の段差部により構成されている請求項１４に記載の回転電機用ロータ。
【請求項１６】
前記冷媒供給部材は、前記ロータ軸に対して回転速度差を有する請求項１から１５のいずれか一項に記載の回転電機用ロータ。
【請求項１７】
前記冷媒供給部材は、前記冷媒流通空間を貫通するように配置された貫通軸である請求項１から１６のいずれか一項に記載の回転電機用ロータ。
【請求項１８】
前記供給開口部は、前記ロータコアのロータ軸方向中央部に配置されている請求項１から１７のいずれか一項に記載の回転電機用ロータ。
【請求項１９】
前記供給開口部は、水平方向に対する前記ロータ軸の傾斜角度に応じてロータ軸方向中央部からロータ軸方向に沿って上方にずらして配置されている請求項１から１７のいずれか一項に記載の回転電機用ロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状のロータコアと、当該ロータコアと一体回転するように固定されたロータ軸と、を有する回転電機用ロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な機器に亘って駆動用の動力源の一つとして回転電機が用いられている。このような回転電機として、コイルを有するステータと永久磁石を有するロータとを備えたものが知られている。また、回転電機は被駆動側の機器から大きな出力が要求されることが多々あることから、回転電機の各部、特にコイルや永久磁石からの発熱量が大きくなってしまう。このような発熱の原因の一つとして銅損や鉄損が挙げられる。
【０００３】
銅損はコイルに電流を流した場合に当該電流の大小に拘らず常に発生する損失であり、コイルに流れる電流の２乗に比例して増加する。一方、鉄損はヒステリシス損とうず電流損とからなり、磁性材料を交番磁界の中においた際に発生する損失である。ヒステリシス損は鉄心の磁区が交番磁界によって磁界の向きを変える時に発生する損失であり、うず電流損は導体の内部において磁束が変化しているところで発生するうず電流に起因する損失である。これらの損失が熱エネルギー、即ちジュール熱として発散されるため、回転電機のコイルや永久磁石が発熱することとなる。
【０００４】
このような発熱が過度に進行すると、永久磁石が減磁する等により回転電機の回転効率が悪化し、最終的には回転電機として機能しなくなる。このため、回転電機には適切に当該回転電機が備える永久磁石やコイルを冷却することが可能な冷却手段が備えられているものがある。この種の冷却手段として、例えば下記に出典を示す特許文献１に記載のものがある。
【０００５】
特許文献１に記載のモータの冷却回路は、ロータシャフト及びコア（本願「ロータコア」に相当）を有するロータと、ステータとを備えて構成されるモータの冷却に利用される。当該冷却回路は、ロータシャフトの軸心部に形成された軸方向油路（以下「ロータシャフトの軸方向油路」とする）と、コアをロータ軸方向に貫通する軸方向油路（以下「コアの軸方向油路」とする）とを備えて構成される。ロータシャフトの軸方向油路に冷媒が供給され、当該冷媒はロータシャフトの回転により生じる遠心力で、ロータシャフトの軸方向油路の周面に沿って流れる。また、冷媒はロータシャフトの軸方向油路からコアの軸方向油路にも供給され流通する。これにより、コアの軸方向に備えられる永久磁石が冷却される。また、コアの軸方向油路を流通した冷媒は、コアのロータ軸方向端部に備えられたプレートの油孔からロータシャフトの回転による遠心力によりステータのコイルエンドに放出される。これにより、コイルが冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１８２３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載される技術では、油孔は、プレートの周方向に断続的に設けられ、当該プレートを板厚方向に貫通して形成される。このため、冷媒がロータシャフトの軸方向油路から油孔まで移動するのに要する径方向の移動距離が長くなるので、ロータが冷媒から回転反力を受けやすく、ロータの回転効率が悪化する原因となる。また、特許文献１に記載される技術では、コアの軸方向油路に冷媒を流通させるため、コアを構成する積層綱板の間から漏れた冷媒がロータの外周面とステータの内周面との間のギャップに侵入し、当該冷媒が、ロータが回転する際の回転力に対して抵抗として作用する可能性がある。このような場合には、ロータの回転によって生じる回転損失が増大し、モータの回転効率を悪化させる原因となってしまう。このため、積層綱板の間から冷媒が漏れるのを防止する構造の採用が考えられるが、このような構造を採用する場合には、ロータの製造コスト及び材料コストのコストアップの要因となる。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、ロータの回転によって生じる冷媒の回転反力を低減しつつ、永久磁石を冷却することが可能な回転電機用ロータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る回転電機用ロータの特徴構成は、円筒状のロータコアと、当該ロータコアと一体回転するように固定されたロータ軸と、を有し、前記ロータコアの内周面が、前記ロータ軸に熱伝達可能に接し、前記ロータ軸は、内部に冷媒が流通する冷媒流通空間を備えた円筒状に形成されると共に、前記冷媒流通空間に面する内周面が冷却内周面とされ、前記冷媒流通空間に配置されて当該冷媒流通空間に冷媒を供給する冷媒供給部材を備え、前記冷媒供給部材は、ロータ軸方向に延びる冷媒供給路を内部に有すると共に、前記冷媒供給路からロータ径方向外側へ向かって延びる冷媒供給孔を有し、前記冷媒供給孔は、前記ロータコアとロータ軸方向に重複する領域内で前記冷却内周面に向かって開口する供給開口部を有し、前記ロータ軸は、外周面に形成されてロータ軸方向に延在する溝部と、前記ロータコアの軸方向の位置決めを行うべく設けられ、前記溝部の径方向外側部分が切り欠かれて切欠部が形成されたフランジ状の軸方向位置決め部と、前記冷媒流通空間からロータ径方向外側へ向かって延びる冷媒排出孔と、を有し、前記冷媒排出孔は、前記ロータコアの軸方向端面よりロータ軸方向外側で径方向外側に向かって開口する排出開口部を有し、前記排出開口部が、前記切欠部内における前記溝部の底部に設けられている点にある。
【００１０】
このような特徴構成とすれば、回転電機用ロータの回転に応じて生じる遠心力を利用して冷媒流通空間のロータ軸方向外側に設けられた冷媒排出孔から冷媒を排出することにより、当該冷媒排出孔へ向かって、ロータ軸の内部に形成された冷媒流通空間の冷却内周面に沿って冷媒を流通させることができる。また、ロータコアの内周面が、冷却内周面を有するロータ軸と熱伝達可能に接するので、ロータコアを内周面側から冷却することが可能となる。このようにロータ軸の内部に冷媒を流通させることによりロータコアを冷却する構造とされるので、円筒状のロータコアの内部に冷媒を流通する構成の場合に施される、冷媒の漏れを防止する構造を不要とすることができる。したがって、回転電機用ロータを安価に構成できる。また、冷媒流通空間から径方向外側に向かって開口する排出開口部が、ロータコアの軸方向端面よりロータ軸方向外側に設けられているので、冷媒を冷却内周面に沿って移動させることが可能となる。したがって、ロータコアの内周面を適切に冷却することができる。これにより、ロータコアに永久磁石が設けられる場合にも当該永久磁石を適切に冷却することができる。また、冷媒流通空間から冷媒を排出する排出開口部が、当該冷媒流通空間からロータ径方向外側に向かって設けられているので、実質的に、ロータ軸から冷媒を排出することになる。このため、ロータコアから冷媒を排出する場合に比べて、冷媒を排出するために当該冷媒に与えるエネルギーを小さくすることができるので、冷媒からの回転反力を低減することが可能となる。これにより、ロータコアの回転に係る運動エネルギーの消費を低減できるので、回転電機用ロータの回転効率を高めることができる。
また、このような特徴構成によれば、排出開口部が溝部の底部に設けられ、当該溝部の径方向外側部分に切欠部が形成されているので、排出開口部を有する冷媒排出孔の径方向長を短くすることができる。したがって、冷媒排出孔の加工を容易に行うことができるので、製造コストを低減できる。また、当該溝部の径方向外側部分に切欠部が形成されているので、排出開口部から排出された冷媒が軸方向位置決め部によって妨げられることなく径方向外側へ供給される。
【００１１】
また、前記切欠部は、径方向外側に向かうにしたがって周方向長が長くなるように形成されていると好適である。
【００１２】
このような構成とすれば、ロータの回転速度が変化した際にも、排出開口部から排出された冷媒が軸方向位置決め部によって妨げられることを抑制することができる。ロータ軸方向視が扇型状の切欠部を形成することができる。これにより、ロータ軸の回転に応じて排出開口部から排出される冷媒が、軸方向位置決め部を伝って流通することを防止できるので、冷媒からの回転反力を低減することが可能となる。したがって、ロータコアの回転に係る運動エネルギーの消費を低減できるので、回転電機用ロータの回転効率を高めることができる。
【００１３】
本発明に係る回転電機用ロータの別の特徴構成は、ステータコア及び当該ステータコアから軸方向に突出するコイルエンド部を有するステータに対して径方向内側に配置される円筒状のロータコアと、当該ロータコアと一体回転するように固定されたロータ軸と、を有し、前記ロータコアは、ロータコア本体と、当該ロータコア本体の軸方向端面に装着されるエンドプレートと、を有し、前記ロータコアの内周面が、前記ロータ軸に熱伝達可能に接し、前記ロータ軸は、内部に液体の冷媒が流通する冷媒流通空間を備えた円筒状に形成されると共に、前記冷媒流通空間に面する内周面が冷却内周面とされ、前記冷媒流通空間に配置されて当該冷媒流通空間に冷媒を供給する冷媒供給部材を備え、前記冷媒供給部材は、ロータ軸方向に延びる冷媒供給路を内部に有すると共に、前記冷媒供給路からロータ径方向外側へ向かって延びる冷媒供給孔を有し、前記冷媒供給孔は、前記ロータコアとロータ軸方向に重複する領域内で前記冷却内周面に向かって開口する供給開口部を有し、前記ロータ軸は、前記冷媒流通空間からロータ径方向外側へ向かって延びる冷媒排出孔を有し、前記冷媒排出孔は、前記エンドプレートの軸方向端面よりロータ軸方向外側で径方向外側に向かって開口すると共に、前記コイルエンド部に向かって開口する排出開口部を有し、前記コイルエンド部に向けて冷媒を噴射する噴射孔である点にある。
【００１４】
このような特徴構成とすれば、回転電機用ロータの回転に応じて生じる遠心力を利用して冷媒流通空間のロータ軸方向外側に設けられた冷媒排出孔から冷媒を排出することにより、当該冷媒排出孔へ向かって、ロータ軸の内部に形成された冷媒流通空間の冷却内周面に沿って冷媒を流通させることができる。また、ロータコアの内周面が、冷却内周面を有するロータ軸と熱伝達可能に接するので、ロータコアを内周面側から冷却することが可能となる。このようにロータ軸の内部に冷媒を流通させることによりロータコアを冷却する構造とされるので、円筒状のロータコアの内部に冷媒を流通する構成の場合に施される、冷媒の漏れを防止する構造を不要とすることができる。したがって、回転電機用ロータを安価に構成できる。また、冷媒流通空間から径方向外側に向かって開口する排出開口部が、ロータコアの軸方向端面よりロータ軸方向外側に設けられているので、冷媒を冷却内周面に沿って移動させることが可能となる。したがって、ロータコアの内周面を適切に冷却することができる。これにより、ロータコアに永久磁石が設けられる場合にも当該永久磁石を適切に冷却することができる。また、冷媒流通空間から冷媒を排出する排出開口部が、当該冷媒流通空間からロータ径方向外側に向かって設けられているので、実質的に、ロータ軸から冷媒を排出することになる。このため、ロータコアから冷媒を排出する場合に比べて、冷媒を排出するために当該冷媒に与えるエネルギーを小さくすることができるので、冷媒からの回転反力を低減することが可能となる。これにより、ロータコアの回転に係る運動エネルギーの消費を低減できるので、回転電機用ロータの回転効率を高めることができる。
【００１５】
また、前記排出開口部は、前記コイルエンド部とロータ軸方向に重複する領域内で開口していると好適である。
【００１６】
また、前記供給開口部から前記冷媒流通空間に供給された冷媒が、前記ロータコア本体の内部を流通することなく、前記冷却内周面に沿ってロータ軸方向に流通し、前記冷媒排出孔を通って前記排出開口部から前記コイルエンド部に向けて排出される構成とすると好適である。
【００１７】
また、前記ロータ軸に固定されていると共に前記エンドプレートのロータ軸方向端面に当接して前記ロータコアの軸方向の位置決めを行うフランジ状の軸方向位置決め部を備え、前記エンドプレートと前記軸方向位置決め部との当接面に沿ってロータ径方向に延びるように前記エンドプレート及び前記軸方向位置決め部の少なくとも一方に形成された径方向溝を備え、前記径方向溝は、前記排出開口部と連通して当該排出開口部の径方向外側に設けられていると好適である。
【００１８】
このような構成とすれば、排出開口部から排出される冷媒を、径方向溝を介してロータ径方向外側に排出することができる。また、径方向溝はエンドプレートと軸方向位置決め部との当接面に沿って形成されるので、加工を容易に行うことができる。したがって、製造コストを低減できる。
【００１９】
また、前記ロータ軸は、外周面に形成されてロータ軸方向に延在する溝部と、前記ロータコアの軸方向の位置決めを行うべく設けられ、前記溝部の径方向外側部分が切り欠かれて切欠部が形成されたフランジ状の軸方向位置決め部と、を備え、前記排出開口部が、前記切欠部内における前記溝部の底部に設けられている構成としても良い。
【００２０】
このような構成とすれば、排出開口部が溝部の底部に設けられ、当該溝部の径方向外側部分に切欠部が形成されているので、排出開口部を有する冷媒排出孔の径方向長を短くすることができる。したがって、冷媒排出孔の加工を容易に行うことができるので、製造コストを低減できる。また、当該溝部の径方向外側部分に切欠部が形成されているので、排出開口部から排出された冷媒が軸方向位置決め部によって妨げられることなく径方向外側へ供給される。
【００２１】
また、上記構成において、前記切欠部は、径方向外側に向かうにしたがって周方向長が長くなるように形成されていると好適である。
【００２２】
このような構成とすれば、ロータの回転速度が変化した際にも、排出開口部から排出された冷媒が軸方向位置決め部によって妨げられることを抑制することができる。ロータ軸方向視が扇型状の切欠部を形成することができる。これにより、ロータ軸の回転に応じて排出開口部から排出される冷媒が、軸方向位置決め部を伝って流通することを防止できるので、冷媒からの回転反力を低減することが可能となる。したがって、ロータコアの回転に係る運動エネルギーの消費を低減できるので、回転電機用ロータの回転効率を高めることができる。
【００２３】
また、前記ロータ軸の外周面に固定されていると共に前記エンドプレートのロータ軸方向端面に当接して前記ロータコアの軸方向の位置決めを行うフランジ状の軸方向位置決め部を備え、前記冷媒排出孔は、前記軸方向位置決め部の内周面と前記ロータ軸の外周面との接触面に沿ってロータ軸方向に延びるように前記ロータ軸の外周面に形成された軸方向溝を含んで構成され、前記軸方向溝は、前記軸方向位置決め部よりロータ軸方向外側まで延在し、当該ロータ軸方向外側の端部に前記排出開口部が設けられている構成としても良い。
【００２４】
このような構成とすれば、ロータ軸の外周面に形成された軸方向溝を冷媒排出孔として利用することができるので、冷媒排出孔を容易に形成することができる。したがって、冷媒排出孔の製造コストを低減できる。また、軸方向溝が軸方向位置決め部よりもロータ軸方向外側まで延在して設けられ、軸方向溝のロータ軸方向外側の端部が排出開口部とされるので、冷媒を軸方向位置決め部よりもロータ軸方向外側から排出することができる。このため、ロータ軸の回転に応じて排出開口部から排出される冷媒がロータコアを伝って流通することを防止できるので、冷媒からの回転反力を低減することが可能となる。したがって、ロータコアの回転に係る運動エネルギーの消費を低減できるので、回転電機用ロータの回転効率を高めることができる。
【００２５】
また、前記ロータ軸は、前記ロータコアの軸方向の位置決めを行うフランジ状の軸方向位置決め部を備え、前記冷媒排出孔が前記軸方向位置決め部に設けられていると好適である。
【００２６】
このような構成とすれば、ロータ軸に対するロータコアの位置決めを行うフランジ状の軸方向位置決め部を利用して、冷媒排出孔をロータコアの軸方向端面に近接して設けることができる。このため、フランジ状の軸方向位置決め部に対して軸方向にずれた位置に冷媒排出孔を設ける場合に比べて、ロータ軸の軸方向長さを短縮することができる。また、冷媒排出孔をロータコアの軸方向端面に近接して設けることにより、冷媒の排出経路もロータコアの軸方向端面に近接させることができる。このため、冷媒の排出経路を妨げることのないスペースを大きく確保できるので、このようなスペースを利用して、レゾルバ等の計測機器を配設することも可能となる。
【００２７】
また、前記冷媒排出孔は、前記ロータ軸をロータ径方向に前記冷媒流通空間から前記ロータ軸の外周面まで貫通する貫通孔であり、前記排出開口部は、前記ロータ軸の外周面に開口していると好適である。
【００２８】
また、前記ロータコアの内周面が、軸方向全域に亘って前記ロータ軸の外周面に熱伝達可能に接していると好適である。
【００２９】
このような構成とすれば、ロータコアの内周面の軸方向全領域が、冷却内周面を有するロータ軸の外周面と熱伝達可能に接するので、ロータコアの内周面側からの冷却効果を高めることが可能となる。また、冷媒流通空間から径方向外側に向かって開口する排出開口部が、ロータコアの軸方向端面よりロータ軸方向外側に設けられているので、冷媒をロータコアの内周面の軸方向全域に対応する冷却内周面に沿って移動させることが可能となる。したがって、ロータコアの内周面を軸方向全域に亘って冷却することができる。
【００３０】
また、前記冷媒流通空間は、当該冷媒流通空間のロータ軸方向両端部に、ロータ径方向外側へ膨出して冷媒が貯留可能な冷媒貯留部を有し、前記冷媒排出孔は、前記冷媒貯留部からロータ径方向外側へ向かって延びるように形成されていると好適である。
【００３１】
このような構成とすれば、冷却内周面に沿ってロータ軸方向外側に移動する冷媒を、ロータ径方向外側へ膨出して形成されている（拡径して形成されている）冷媒貯留部に貯留することができる。したがって、ロータ軸方外側へ移動してきた冷媒を、一旦冷媒流通空間のロータ軸方向両端部に貯留してからロータ径方向外側へ排出することができると共に、冷媒がロータ軸方向に沿って冷媒流通空間の外側に漏れるのを防止できる。
【００３２】
また、前記冷媒流通空間は、当該冷媒流通空間のロータ軸方向両端部にそれぞれ設けられ、ロータ軸方向中央側を向く端壁部により区画されていると好適である。
【００３３】
このような構成とすれば、冷媒供給孔から冷媒流通空間に供給された後、ロータ軸方向外側に向かって移動してきた冷媒の流れを端壁部で止めることができる。したがって、ロータ軸方向に沿った冷媒の流れに対して平行方向に設けられているロータ軸の冷却内周面よりも軸方向外側に冷媒が漏れるのを適切に防止できる。
【００３４】
また、前記端壁部は、当該端壁部のロータ軸方向中央側がロータ軸方向外側に比べて径方向外側となるように形成された前記ロータ軸の内周面の段差部により構成されていると好適である。
【００３５】
このような構成とすれば、ロータ軸の内周面を加工することにより、端壁部を形成することができる。このため、新たな部材を用いる必要がないので、低コストで端壁部を形成することが可能となる。したがって、回転電機用ロータを低コストで実現できる。
【００３６】
また、前記冷媒供給部材は、前記ロータ軸に対して回転速度差を有すると好適である。
【００３７】
このような構成とすれば、冷媒供給部材に形成された供給開口部が、冷却内周面の周方向の特定位置に対してのみ対向することがないので、冷却内周面の全周に亘って冷却液を供給することができる。したがって、冷却内周面をムラなく冷却することが可能となる。
【００３８】
また、前記冷媒供給部材は、前記冷媒流通空間を貫通するように配置された貫通軸であると好適である。
【００３９】
このような構成とすれば、冷媒供給部材をロータ軸方向両端部で支持することが可能となる。このため、曲げ強度の高い材料を用いて冷媒供給部材を形成する必要がないので、安価な材料を用いて冷媒供給部材を形成することができる。したがって、回転電機用ロータを低コストで実現できる。
【００４０】
また、前記供給開口部は、前記ロータコアのロータ軸方向中央部に配置されていると好適である。
【００４１】
このような構成とすれば、ロータコアにおける最も熱がたまりやすい中央部を重点的に冷却することができる。更に、供給開口部から冷媒流通空間に供給された冷却液が、冷却内周面に沿ってロータ軸方向両端側の冷媒排出孔に向かって移動することにより、ロータコアの内周面軸方向全域に亘って適切に冷却することができる。よってロータコアに設けられる永久磁石を適切に冷却することが可能となる。
【００４２】
また、前記供給開口部は、水平方向に対する前記ロータ軸の傾斜角度に応じてロータ軸方向中央部からロータ軸方向に沿って上方にずらして配置されていると好適である。
【００４３】
このような構成とすれば、ロータ軸が水平に配設されていない場合であっても、供給開口部をロータ軸方向中央部から上方にずらして設けることにより、当該供給開口部から供給された冷媒を冷却内周面の全領域に亘って供給することが可能となる。したがって、適切に永久磁石を冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第一の実施形態に係る回転電機の側方断面を示す図である。
【図２】第一の実施形態に係るロータの分解斜視図である。
【図３】図１のIII−III線における断面を示す図である。
【図４】第二の実施形態に係る回転電機の側方断面を示す図である。
【図５】図４のV−V線における断面を示す図である。
【図６】図４のVI−VI線における断面を示す図である。
【図７】第二の実施形態に係るロータの分解斜視図である。
【図８】第三の実施形態に係るロータの部分断面図である。
【図９】第三の実施形態に係るロータ軸の部分斜視図である。
【図１０】その他の実施形態に係るロータの部分断面図である。
【図１１】その他の実施形態に係る軸端固定部材の斜視図である。
【図１２】その他の実施形態に係るロータの部分断面図である。
【図１３】その他の実施形態に係る軸端固定部材の斜視図である。
【図１４】その他の実施形態に係るロータの部分断面図である。
【図１５】その他の実施形態に係る軸端固定部材の斜視図である。
【図１６】その他の実施形態に係る回転電機の側方断面を示す図である。
【図１７】その他の実施形態に係る回転電機の側方断面を示す図である。
【図１８】その他の実施形態に係る回転電機の側方断面を示す図である。
【図１９】図１８に示される冷媒供給部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
１．第一の実施形態
以下、本発明に係る回転電機用ロータＲ（以下「ロータＲ」とする）に関して説明する。詳細は後述するが、本ロータＲは、冷却液（本発明に係る「冷媒」に相当）がロータＲに設けられた永久磁石ＰＭを冷却しつつ、当該冷却液がロータＲに対して与える回転反力を低減することが可能なように構成されている。なお、この冷却液は一般的な冷却オイルを用いると好適であるが、これに限定されるものではない。
【００４６】
図１は、本実施形態に係るロータＲが配設される回転電機Ｍの側方断面図である。図１に示されるように、回転電機Ｍはケース本体ＭＣ１と当該ケース本体ＭＣ１の開口部を覆うカバーＭＣ２とで形成される空間内に、ステータＳとロータＲとが収納されるように構成され、ステータＳはケース本体ＭＣ１に固定される。なお、ケース本体ＭＣ１及びカバーＭＣ２は、回転電機Ｍを収納するケースに相当するため、以降の説明においては、ケース本体ＭＣ１及びカバーＭＣ２のいずれかを区別をする必要がない場合には、共にケースＭＣ１、ＭＣ２として説明する。
【００４７】
回転電機Ｍは、当該回転電機Ｍが発生する駆動力（回転動力）を回転電機Ｍの外部に出力することが可能である。このような場合には回転電機Ｍは電動機として機能する。また、回転電機Ｍに外部から駆動力（回転動力）を伝達することにより、当該回転電機Ｍが発電を行う発電機として機能することも可能である。本実施形態では回転電機Ｍが電動機として機能している場合の例を用いて説明する。
【００４８】
電動機として機能する回転電機Ｍは、コイルＣと永久磁石ＰＭ（図２参照）との電磁作用により回転動力を取得する。この回転動力の取得は公知技術であるため説明は省略する。本実施形態においては、コイルＣはステータＳに備えられ、永久磁石ＰＭはロータＲに備えられるものとして説明する。
【００４９】
図２にはロータＲの分解斜視図が示され、図３には図１におけるIII−III線における断面図が示される。本ロータＲは、ロータコア本体ＲＣ、ロータ軸１０、冷却内周面ＣＰ、冷媒供給部材１１を備えて構成される。図１−図３に示されるように、ロータＲは、円筒状のロータコア本体ＲＣを有して構成される。ロータコア本体ＲＣは、複数の円環板状の部材を積層して形成される。円環板状とはその外周が円形であり、且つその中心部が当該円形と同じ軸心とする当該円形よりも小さい円形の開口でくり抜かれたリング状（ドーナツ状）の板が相当する。円環板状の部材は所定の厚さ（例えば数ｍｍ）のコア材（鋼板）をこのようなリング状で打ち抜いて（打ち抜き加工により）形成される。ロータコア本体ＲＣは、このような打ち抜き加工により形成された同一形状の複数の円環板状の部材を、夫々の軸心が一致するように積層して形成される。したがって、ロータコア本体ＲＣは、その径方向中心部にロータ軸方向に沿った貫通孔３０を有する円筒状で形成される。
【００５０】
ロータコア本体ＲＣの貫通孔３０には、ロータ軸１０が貫通状態で嵌め込まれる。貫通孔３０へのロータ軸１０の嵌め合いは、ロータ軸１０と当該ロータ軸１０の外径よりも数十μｍオーダーで大きい内径で形成された貫通孔３０とを嵌め合う「隙間嵌め」や、ロータ軸１０と当該ロータ軸１０の外径よりも数十μｍオーダーで小さい内径で形成された貫通孔３０とを嵌め合う「締り嵌め」等を用いることができる。締り嵌めを用いた場合には、例えばロータコア本体ＲＣを過熱して膨張させた状態で行う温間嵌めを用いることができる。
【００５１】
これにより、ロータコア本体ＲＣの内周面が、軸方向全域に亘ってロータ軸１０の外周面に熱伝達可能に接することになる。ここで、ロータコア本体ＲＣの軸方向全域とは、ロータコア本体ＲＣの貫通孔３０の内周面のロータ軸方向に沿った全領域である。なお、上述の「隙間嵌め」や「締り嵌め」のいずれを用いた場合であっても、本願の目的の一つである永久磁石ＰＭの冷却効果については同レベルであることが本願発明者により確認されている。また、ロータコア本体ＲＣの軸方向両端面にはエンドプレートＥＰが装着され、ロータコア本体ＲＣと共に、ロータ軸１０が貫通される。ロータコア本体ＲＣの貫通孔３０及びエンドプレートＥＰに貫通されたロータ軸１０は、当該エンドプレートＥＰ及びロータコア本体ＲＣと一体回転するように固定される。このため、本発明における「ロータコア」とは、エンドプレートＥＰ及びロータコア本体ＲＣの双方を含むものとして用いている。
【００５２】
ロータ軸１０は、その内部に冷却液が流通する冷媒流通空間８０を備えた円筒状に形成されると共に、当該冷媒流通空間８０に面する内周面が冷却内周面ＣＰとされる。その内部とは、ロータ軸１０の径方向中央部である。したがって、ロータ軸１０は、径方向中央部に軸方向に延びる冷媒流通空間８０が形成され、円筒状とされている。冷媒流通空間８０に面する内周面とは、円筒状に形成されたロータ軸１０の内面を露出してなる面であり、当該内周面が冷却内周面ＣＰに相当する。
【００５３】
特に、本実施形態に係る冷却内周面ＣＰは、図３に示されるようにロータ周方向の全域に亘ってロータ軸１０の内周面を露出させる。このため、後述するように冷媒流通空間８０に供給された冷却液が、ロータＲの回転に応じて周方向に相対移動し易くなるので、ロータＲの回転速度が変化する際の慣性により当該ロータＲが冷却液から受ける回転反力を軽減することができる。したがって、回転電機Ｍが冷却液を回転させるために用いられる運動エネルギーを少なく抑えることができるので、回転電機Ｍのエネルギー効率を高めることが可能となる。
【００５４】
冷媒供給部材１１は、冷媒流通空間８０に配置されて当該冷媒流通空間８０に冷却液を供給する。上述のように、ロータ軸１０の径方向中央部には、ロータ軸方向に沿って冷媒流通空間８０が形成され、その内周面が冷却内周面ＣＰとされる。冷媒供給部材１１は、当該冷媒供給部材１１の外周面１１Ａと冷却内周面ＣＰとが接しないように、冷却内周面ＣＰから離間して配置される。本実施形態では、冷媒供給部材１１が、冷媒流通空間８０の内径よりも小さい外径で形成され、冷媒流通空間８０をロータ軸方向に沿って貫通するように配置された貫通軸として構成される。
【００５５】
また、上述のように冷媒供給部材１１は、その外周面１１Ａが冷却内周面ＣＰから離間して設けられる。このため、冷媒供給部材１１の外周面１１Ａと冷却内周面ＣＰとの間に形成される隙間が冷媒流通空間８０とされる。したがって、当該冷媒流通空間８０に冷却液を供給し、ロータＲを回転することにより、当該回転で生じた遠心力を利用して冷却内周面ＣＰに沿って冷却液を流通させることが可能となる。
【００５６】
また、冷媒供給部材１１は、ロータ軸方向に延びる冷媒供給路１４を内部に有する。ロータ軸方向に延びるとは、冷媒供給路１４が、冷媒供給部材１１の径方向内側にロータ軸方向に沿って形成されていることを示している。この冷媒供給路１４は、後述する回転軸Ａの軸中心部に形成された冷媒流通路Ａ１と連接され、当該冷媒流通路Ａ１から冷却液が供給される。
【００５７】
回転軸Ａは、ロータコア本体ＲＣと一体回転可能に支持ベアリングＢＲＧを介して、ケース本体ＭＣ１及びケースＭＣ２に対して回転可能に支持される。回転軸Ａの軸中心部には、冷媒流通路Ａ１が形成される。この冷媒流通路Ａ１には、図示しないポンプの吐出圧等によって冷却液が供給される。これにより、冷媒流通路Ａ１と連接する冷媒供給路１４に冷却液を供給することが可能となる。
【００５８】
また、冷媒供給部材１１は、冷媒供給路１４からロータ径方向に延びる冷媒供給孔１２を有する。ロータ径方向に延びるとは、冷媒供給部材１１の径方向内側に形成された冷媒供給路１４から径方向外側に向けて形成されていることを示す。また、冷媒供給孔１２は、ロータコア本体ＲＣとロータ軸方向に重複する領域内で冷却内周面ＣＰに向かって開口する供給開口部１３を有する。ロータコア本体ＲＣとロータ軸方向に重複する領域内とは、ロータコア本体ＲＣの内周面とロータ軸１０の外周面とが接するロータ軸方向に沿った領域である。供給開口部１３は、この領域内において、冷媒供給部材１１の外周面に設けられる。したがって、冷媒供給孔１２は、冷媒供給路１４と冷媒流通空間８０とを連通する連通孔として機能する。
【００５９】
冷媒供給孔１２及び供給開口部１３は、ロータ軸方向視において周方向に沿って複数形成される。例えば、図３に示されるようにロータ軸方向視において周方向に９０度毎に形成することも可能であるし、他の角度毎に形成することも当然に可能である。冷媒供給路１４を流通する冷却液は、ロータＲの回転により生じる遠心力によって冷媒供給路１４から冷媒供給孔１２及び供給開口部１３を介して冷媒供給部材１１の径方向外側に排出される。このように排出された冷却液は、冷媒供給部材１１の外周面１１Ａと冷却内周面ＣＰとの間に形成された冷媒流通空間８０に供給される。
【００６０】
本実施形態では、供給開口部１３は、ロータコア本体ＲＣのロータ軸方向中央部に配置される。ロータコア本体ＲＣのロータ軸方向中央部とは、ロータコア本体ＲＣをロータ軸方向に沿って３等分した中央の領域（好ましくは５等分した中央の領域）に相当する。図示の例では、ロータコア本体ＲＣの軸方向の中心位置に供給開口部１３を設けている。供給開口部１３は、このようなロータコア本体ＲＣのロータ軸方向中央部に設けると好適である。供給開口部１３から冷媒流通空間８０に供給された冷却液は、ロータＲの回転に応じて生じる遠心力により冷媒流通空間８０の軸方向両端部近傍に設けられた冷媒排出孔２０から排出されることに伴い、当該冷媒排出孔２０へ向かって冷却内周面ＣＰに沿ってロータ軸方向外側に向かって移動する（流通する）。これにより、ロータ軸１０の外周面と接するロータコア本体ＲＣの内周面が冷却され、当該ロータコア本体ＲＣを冷却することが可能となり、ロータコア本体ＲＣに設けられる永久磁石ＰＭを適切に冷却することができる。なお、冷媒流通空間８０を満たす量の冷却液が供給開口部１３から供給された場合には、冷却液は冷媒流通空間８０を充満させた状態で流通する。一方、冷媒流通空間８０を満たす量の冷却液が供給開口部１３から供給されない場合（冷媒流通空間８０の容積に対して冷却液が少ない場合）には、冷却液は遠心力により冷却内周面ＣＰに密着して流通する。
【００６１】
ロータ軸１０は、冷媒流通空間８０からロータ径方向外側へ向かって延びる冷媒排出孔２０を有する。ロータ径方向外側へ向かって延びるとは、ロータ軸１０の径方向中央部に形成された冷媒流通空間８０からロータ軸１０の径方向外側へ向けて形成されていることを示す。また、冷媒排出孔２０は、ロータコア本体ＲＣのロータ軸方向端面よりロータ軸方向外側で径方向外側に向かって開口する排出開口部２１を有する。ここで、上述のように、本発明における「ロータコア」には、エンドプレートＥＰ及びロータコア本体ＲＣの双方が含まれる。したがって、ロータコア本体ＲＣのロータ軸方向端面よりロータ軸方向外側とは、エンドプレートＥＰの軸方向端面よりロータ軸方向外側が相当し、上述のロータコア本体ＲＣの内周面とロータ軸１０の外周面とが接する領域よりもロータ軸方外側の領域となる。排出開口部２１は、このようなロータ軸方向外側の領域において、ロータ軸１０の外周面に設けられる。したがって、冷媒排出孔２０は、冷媒流通空間８０とロータ軸１０の径方向外側とを連通する連通孔として機能する。冷媒排出孔２０及び排出開口部２１は、ロータ軸方向視において周方向に沿って複数形成される。本実施形態では、ロータ軸１０の径方向外側には、ステータＳのコイルエンド部ＣＥが配置される。よって、この排出開口部２１は、コイルエンド部ＣＥに向かって開口している。
【００６２】
また、ロータ軸１０には、ロータコア本体ＲＣの軸方向の位置決めを行うフランジ部１５が備えられる。フランジ部１５とは、ロータ軸１０の外径を大きくした部分が相当する。ロータ軸１０の外径を大きくした部分とは、貫通孔３０に貫通されるロータ軸１０の軸方向中央部よりも大きな外径を有する部分である。したがって、フランジ部１５はフランジ状に形成される。なお、このような大きな外径を有する部分には、ロータ軸１０と一体的に設けられる部分や、後述する環状部材５１のように別体で設けられる部分も含まれる。このようなフランジ部１５は、本発明に係る「軸方向位置決め部Ｘ」に相当する。上述の冷媒排出孔２０は、このようなフランジ部１５に設けられる。このように、フランジ部１５に冷媒排出孔２０を設けることにより、ロータ軸１０に対するロータコアの位置決めを行うフランジ部１５を利用して、冷媒排出孔２０をロータコアの軸方向端面に近接して設けることができる。このため、フランジ部１５に対して軸方向にずれた位置に冷媒排出孔２０を設ける場合に比べて、ロータ軸１０の軸方向長さを短縮することができる。また、冷媒排出孔２０をロータコアの軸方向端面に近接して設けることにより、冷却液の排出経路もロータコアの軸方向端面に近接させることができる。このため、冷却液の排出経路を妨げることのないスペースを大きく確保できるので、このようなスペースを利用して、レゾルバ等の計測機器を配設することも可能となる。
【００６３】
ここで、上述のように冷媒供給部材１１の冷媒供給路１４には、回転軸Ａの軸中心部に形成された冷媒流通路Ａ１から冷却液が供給される。このため、冷媒供給部材１１は回転軸Ａと同様に、ロータ軸心を回転中心として回転する構成とすることが可能である。この冷媒供給部材１１は、ロータ軸１０に対して回転速度差を有するように構成することが可能である。回転速度差を有するとは、冷媒供給部材１１の回転速度とロータ軸１０の回転速度とに間に差があることを示す。それぞれの回転速度は、互いに異なる回転速度で独立して設定する構成としても良いし、ロータ軸１０の回転速度を基準として変速機（図示しない）により冷媒供給部材１１の回転速度を設定する構成としても良い。このような構成とすることにより、供給開口部１３からの冷却液が、冷却内周面ＣＰの径方向の特定位置に対してのみ供給されることがなくなり、冷却内周面ＣＰの全周に亘って冷却液を流通させ易くなる。したがって、冷却内周面ＣＰをムラなく冷却することが可能となる。
【００６４】
ここで、冷媒流通空間８０は、当該冷媒流通空間８０のロータ軸方向両端部に、ロータ径方向外側へ膨出して冷却液が貯留可能な冷媒貯留部８１を有する。ロータ径方向外側へ膨出するとは、冷媒流通空間８０の内径が拡大されている状態、即ち冷媒流通空間８０の内径が拡径されている状態を示している。したがって、冷媒貯留部８１は、冷媒流通空間８０のロータ軸方向両端部の内径を拡大して形成された拡径部に相当する。
【００６５】
上述の冷媒排出孔２０は、このような冷媒貯留部８１からロータ径方向外側へ向かって延びるように形成される。ロータ径方向外側へ向かって延びるとは、冷媒流通空間８０のロータ軸方向両端部に形成された冷媒貯留部８１からロータ軸１０の径方向外側へ向けて形成されていることを示す。
【００６６】
また、冷媒流通空間８０は、当該冷媒流通空間８０のロータ軸方向両端部にそれぞれ設けられ、ロータ軸方向中央側を向く端壁部８２により区画されている。ロータ軸方向中央側を向く端壁部８２とは、端壁部８２の壁面がロータ軸方向に対して直交している状態のみに限定されるものではなく、少なくとも端壁部８２の壁面の法線ベクトルがロータ軸方向中央側を向く成分を有していれば良い。即ち、端壁部８２は、ロータ軸方向に対して角度を有していても良い。このような端壁部８２は、冷却内周面ＣＰに沿ってロータ軸方向端部に流通してきた冷却液の流れを堰き止める堰き止め手段として機能し、冷却液のロータ軸方向に沿った流れを規制することが可能となる。よって、冷媒流通空間８０から軸方向外側に冷却液が漏れ出すことを抑制できる。
【００６７】
端壁部８２は、当該端壁部８２のロータ軸方向中央側がロータ軸方向外側に比べて径方向外側となるように形成されたロータ軸１０の内周面の段差部により構成すると好適である。ロータ軸方向中央側がロータ軸方向外側に比べて径方向外側となるように形成されているとは、図１及び図３に示されるように、ロータ軸方向中央側の内径が、ロータ軸方向外側の内径よりも大きく形成されていることを示す。このような形状は、ロータ軸１０の内周面に段差部を形成することにより実現できる。端壁部８２は、ロータ軸中央側と当該ロータ軸中央側の内径よりも小さい内径を有するロータ軸方向外側との境界面により形成される。このように端壁部８２を形成することにより、別途端壁部８２を形成するために別体で部材を備える必要がないので、低コストで端壁部８２を実現することができる。
【００６８】
冷媒排出孔２０からは、ロータ軸１０の径方向内側から径方向外側へ向けて冷却液が排出される。即ち、冷却内周面ＣＰを流通し冷媒貯留部８１に貯留された冷却液は、当該冷媒排出孔２０からロータ軸１０の径方向外側へ向けて排出される。ここで、本実施形態に係るロータ軸１０では、図１の左部分からは、冷媒排出孔２０及び排出開口部２１を介して、そのまま冷却液が排出される。一方、図１の右部分からは、冷媒排出孔２０及び排出開口部２１から排出された冷却液は、ロータＲをロータ軸心に沿って固定する軸端固定部材５０と一方のエンドプレートＥＰとの間に設けられた環状部材５１に径方向に形成された径方向排出孔５２を介して放出される。このような軸端固定部材５０及び環状部材５１も、ロータコア本体ＲＣの軸方向位置決めを行うフランジ状部材であり、本発明に係る「軸方向位置決め部Ｘ」に相当する。
【００６９】
冷媒排出孔２０（環状部材５１が配設される場合には径方向排出孔５２）は、ロータコア本体ＲＣの径方向外側に配設されるステータＳのコイルエンド部ＣＥに向けて冷却液を噴射する噴射孔とされる。ステータＳはロータコア本体ＲＣの径方向外側に配設され、ケース本体ＭＣ１に固定されるステータコアＳＣを備えて構成される。このステータコアＳＣに巻かれるコイルＣのコイルエンド部ＣＥが、ステータコアＳＣの軸方向両端外側に位置される構成となっている。ステータコアＳＣは、円板状の鋼板を多数枚、ロータコア本体ＲＣの軸心方向に沿って積層して構成される。
【００７０】
コイルＣはステータコアＳＣに導線を巻くことにより形成される。このようなコイルＣは、ステータコアＳＣの内周側に設けられ複数のスロット内に挿入されると共に、２つのスロット間をつなぐコイルＣの部分がステータコアＳＣから軸方向両端に突出して形成される。このようなステータコアＳＣから軸方向両端に突出する突出部がコイルエンド部ＣＥとなる。
【００７１】
このような構成で形成されるので、ロータＲの回転によって生じる遠心力により冷媒排出孔２０から径方向外側のコイルエンド部ＣＥへ向けて冷却液が噴射される。したがって、回転電機Ｍの回転に応じて発熱するコイルＣを適切に冷却することが可能となる。冷媒排出孔２０（環状部材５１が配設される場合には径方向排出孔５２）から噴射される冷却液が、図１において破線６０で示される。このようにコイルエンド部ＣＥに冷却液を噴射することにより、ロータＲ（ロータＲが備える永久磁石ＰＭ）を冷却した冷却液を利用して、更にステータＳのコイルエンド部ＣＥを介してコイルＣを適切に冷却することが可能となる。
【００７２】
以上、説明したように、ロータＲの回転に応じて生じる遠心力を利用して冷媒流通空間８０のロータ軸方向外側に設けられた冷媒排出孔２０から冷却液を排出することにより、当該冷媒排出孔２０へ向かって、ロータ軸１０の内部に形成された冷媒流通空間８０の内周面である冷却内周面ＣＰに沿って冷却液を流通させることができる。そして、ロータコア本体ＲＣの内周面が、冷却内周面ＣＰを内部に有するロータ軸１０と熱伝達可能に接するので、ロータコア本体ＲＣを内周面側から冷却することが可能となる。このようにロータ軸１０の内部に冷却液を流通させることによりロータコア本体ＲＣを冷却する構造とされるので、ロータコア本体ＲＣの内部に冷却液を流通する構成の場合に施される、冷却液の漏れを防止する構造を不要とすることができる。したがって、本発明によればロータＲを安価に構成できる。また、冷媒流通空間８０から径方向外側に向かって開口する排出開口部２１が、ロータコア本体ＲＣの軸方向端面よりロータ軸方向外側に設けられているので、冷却液を冷却内周面ＣＰに沿って移動させることが可能となる。したがって、ロータコア本体ＲＣの内周面を適切に冷却することができる。これにより、ロータコア本体ＲＣに永久磁石ＰＭが設けられた場合には当該永久磁石ＰＭを適切に冷却することができる。また、冷媒流通空間８０から冷却液を排出する排出開口部２１が、当該冷媒流通空間８０からロータ径方向外側に向かって設けられているので、実質的に、ロータ軸１０から冷却液を排出することになる。このため、（ロータ軸１０の径方向外側にあるロータコア本体ＲＣから冷却液を排出する構造と比べて）冷却液を排出するために当該冷却液に与えるエネルギーを小さくすることができるので、冷却液からの回転反力を低減することが可能となる。これにより、ロータコア本体ＲＣの回転に係る運動エネルギーの消費を低減できるので、ロータＲの回転効率を高めることができる。
【００７３】
２．第二の実施形態
次に、本発明に係るロータＲの第二の実施形態について説明する。第二の実施形態のロータＲは、径方向排出孔５２が形成された環状部材５１を備えていない点、及び排出開口部２１がフランジ部１５に形成されていない点で上述の第一の実施形態のロータＲと異なる。それ以外については第一の実施形態のロータＲと同様である。このため、以下では第一の実施形態のロータＲと異なる点を中心に説明する。
【００７４】
図４には、本実施形態に係るロータＲが配設される回転電機Ｍの側方断面図が示される。また、図５には図４におけるV−V線断面が示され、図６には図４におけるVI−VI線断面が示される。また、図７には、ロータＲの分解斜視図が示される。図４−図７に示されるように、第二の実施形態のロータＲが備えるロータ軸１０には、径方向溝７１、溝部７２、切欠部７３が備えられている。
【００７５】
ここで、本実施形態においても、エンドプレートＥＰの軸方向端面に当接してフランジ部１５が備えられる。フランジ部１５は、ロータ軸１０に固定される。このようなフランジ部１５は、ロータ軸１０の軸方向一方側に当該ロータ軸１０と一体的に形成される。軸方向他方側にはフランジ状の軸端固定部材５０が備えられる。軸端固定部材５０は、ロータ軸１０と別体で形成され、ロータ軸１０とは例えばかしめ又は溶接により固定される。このようなフランジ部１５及び軸端固定部材５０は、本発明に係る「軸方向位置決め部Ｘ」に相当し、ロータコア本体ＲＣの軸方向の位置決めを行う。
【００７６】
径方向溝７１は、エンドプレートＥＰとフランジ部１５及び軸端固定部材５０との当接面に沿ってロータ径方向に延びるようにエンドプレートＥＰに形成される。径方向溝７１は、径方向内側からロータ径方向の所定の位置まで溝の深さが一定に形成され、当該所定の位置からロータ径方向外側に向かうに従って溝の深さが浅くなるように形成される。したがって、後述するように径方向溝７１を流通する冷却液が、径方向溝７１から排出し易くなる。具体的には、径方向溝７１は、軸端固定部材５０の外周面より径方向外側で溝の深さが浅くなるように形成されている。
【００７７】
ここで、本実施形態では、軸端固定部材５０が備えられる側（図４の右側）のエンドプレートＥＰに形成される径方向溝７１は、排出開口部２１と連通して当該排出開口部２１の径方向外側に設けられる（図４及び図５参照）。排出開口部２１とは、冷媒排出孔２０が有する径方向外側に向かって開口する開口部であり、ロータＲの回転で生じた遠心力に応じて冷却内周面ＣＰに沿って流通する冷却液を当該冷却内周面ＣＰから径方向外側に排出する。径方向外側に排出された冷却液が、径方向溝７１を流通する。本実施形態では、このような径方向溝７１は、図５に示されるように、周方向に沿って１８０度毎に設けられる。もちろん、１８０度以外の角度で設けることも可能である。また、径方向溝７１を３つ以上設けることも可能であるし、１つのみとすることも当然に可能である。
【００７８】
本実施形態でも、冷媒流通空間８０のロータ軸方向両端部にロータ径方向外側へ膨出して冷却液が貯留可能な冷媒貯留部８１が設けられる。冷媒流通空間８０は、当該冷媒流通空間８０のロータ軸方向両端部にそれぞれ設けられ、ロータ軸方向中央側を向く端壁部８２により区画される。冷媒排出孔２０は、冷媒流通空間８０から延出して設けられる。
【００７９】
図７に示されるように、溝部７２は、ロータ軸１０の外周面に形成され、ロータ軸方向に延在する。溝部７２は、ロータ軸１０の一端から他端に亘って、ロータ軸１０の軸心と平行に、所定の深さを有して形成される。この深さは、ロータ軸１０の径方向の厚さよりも小さくなるように形成される。したがって、溝部７２は底部を有して構成される。このような溝部７２に係合するように、ロータコア本体ＲＣ及びエンドプレートＥＰの内周面には凸部が形成される。これにより、ロータコア本体ＲＣの周方向の位置決めを適切に行うことが可能となる。この例では、溝部７２と、ロータコア本体ＲＣ及びエンドプレートＥＰの内周面の凸部とが、キー溝とキーとの関係になっている。
【００８０】
本実施形態では、図４の左側のフランジ部１５には、切欠部７３が形成される。切欠部７３は、溝部７２の径方向外側が切り欠かれて形成される。なお、このように切欠部７３を有するフランジ部１５であっても、ロータコア本体ＲＣの軸方向の位置決めを行うことは当然に可能である。切欠部７３内における溝部７２の底部には、排出開口部２１が設けられる。このため、冷媒排出孔２０は、冷媒流通空間８０から溝部２１の底部まで形成されていれば良く、フランジ部１５には形成する必要がない。したがって、冷媒排出孔２０の長さが短くて良いので加工を容易にすることができ、製造コストを低減できる。
【００８１】
また、切欠部７３は、径方向外側に向かうにしたがって周方向長（幅）が長くなるように形成される。周方向長とは、周方向の長さである。切欠部７３は、溝部７２の底部における周方向長が最も短く形成され、当該底部から径方向外側ほど周方向長が長くなるように形成される。したがって、切欠部７３は、軸方向視において図６に示されるように、扇形状に形成される。扇形状とは、扇型に限定されるものではなく、角部が円弧状に加工されているものも含まれる。
【００８２】
ここで、本実施形態では、図４における左側のエンドプレートＥＰにも径方向溝７１が形成されているが、これは必須ではない。すなわち、左側のエンドプレートＥＰには径方向溝７１は形成しなくても良い。図４に示したように、左右双方のエンドプレートＥＰに径方向溝７１を形成することにより、エンドプレートＥＰをロータ軸方向の双方で共通化することができるので、エンドプレートＥＰの管理及びロータＲの製造工程を簡素にできる。また、図４における左側の部分においては、ニードルベアリングＮＢの軸方向中央側が冷却液を貯留する冷媒貯留部８１に相当し、ニードルベアリングＮＢの軸方向中央側端面が端壁部８２に相当する。また、図４において右側の部分に示される径方向溝７１及び軸端固定部材５０の構成を軸方向両側に適用することも可能であるし、図４において左側の部分に示されるフランジ部１５の構成を軸方向両側に適用することも可能である。
【００８３】
このような形態であっても、ロータＲの回転による遠心力を利用して冷媒流通空間８０の内周面である冷却内周面ＣＰに沿って冷却液を流通させることができる。そして、ロータコア本体ＲＣの内周面の軸方向全領域が、冷却内周面ＣＰを内部に有するロータ軸１０と熱伝達可能に接するので、ロータコア本体ＲＣを内周面側から冷却することが可能となる。また、このような構成であっても、冷却液からの回転反力を低減することができる。したがって、ロータコア本体ＲＣの回転に係る運動エネルギーの消費を低減できるので、ロータＲの回転効率を高めることができる。
【００８４】
３．第三の実施形態
次に、本発明に係るロータＲの第三の実施形態について説明する。第三の実施形態のロータＲは、冷媒排出孔２０が軸方向溝９１を備えている点で上述の第一の実施形態のロータＲと異なる。それ以外の点については第一の実施形態のロータＲと同様である。このため、以下では第一の実施形態のロータＲと異なる点を中心に説明する。
【００８５】
図８には、本実施形態に係るロータＲが配設される回転電機Ｍの側方断面の一部が示される。また、図９には、ロータ軸１０の部分斜視図が示される。図８及び図９に示されるように、第三の実施形態のロータＲが備えるロータ軸１０には、軸方向溝９１が備えられている。
【００８６】
ここで、本実施形態においても、上記第二の実施形態と同様に、エンドプレートＥＰの軸方向端面に当接して軸端固定部材５０が備えられる。軸端固定部材５０は、ロータ軸１０の外周面に固定される。本実施形態でも、軸端固定部材５０は、ロータ軸１０と別体で形成され、ロータ軸１０とは例えばかしめ又は溶接により固定される。このような軸端固定部材５０は、本発明に係る「軸方向位置決め部Ｘ」に相当し、ロータコア本体ＲＣの軸方向の位置決めを行う。
【００８７】
本実施形態に係るロータＲは、上述の第一の実施形態及び第二の実施形態に係るロータＲと同様に、冷媒流通空間８０からロータ径方向外側へ向かって延びる冷媒排出孔２０を有して構成される。本実施形態では、冷媒排出孔２０は、軸方向溝９１を含んで構成される。軸方向溝９１は、軸端固定部材５０の内周面とロータ軸１０の外周面との接触面に沿ってロータ軸方向に延びるようにロータ軸１０の外周面に形成される。図８及び図９に示されるように、冷媒排出孔２０が冷媒貯留部８１から径方向外側へ延在して設けられる。この冷媒排出孔２０の径方向外側部が軸方向溝９１に相当する。軸方向溝９１は、図９に示されるようにロータ軸１０の外周面に所定の深さで切り欠いて形成される。このように切り欠いて形成された軸方向溝９１の径方向外側部の一部が軸端固定部材５０で覆われる。
【００８８】
軸方向溝９１は、軸端固定部材５０よりロータ軸方向外側まで延在し、当該ロータ軸方向外側の端部に排出開口部２１が設けられる。すなわち、軸方向溝９１の径方向外側が軸端固定部材５０で覆われていない部分が、排出開口部２１に相当する。このような構成とすることで、排出開口部２１をコイルエンド部ＣＥの径方向内側に排出開口部２１を設けることができるので、排出開口部２１から排出された冷却液を適切にコイルエンド部ＣＥに供給することができる。
【００８９】
このような構成であっても、冷却液からの回転反力を低減することができる。したがって、ロータコア本体ＲＣの回転に係る運動エネルギーの消費を低減できるので、ロータＲの回転効率を高めることができる。
【００９０】
〔その他の実施形態〕
（１）上記実施形態では、冷媒流通空間８０のロータ軸方向両端部にロータ径方向外側へ膨出して冷却液が貯留可能な冷媒貯留部８１が設けられるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。冷媒貯留部８１をロータ軸方向の一方の端部にのみ設けることも可能であるし、また、ロータ軸方向両端部に冷媒貯留部８１を設けずにロータ軸１０を構成することも当然に可能である。更には、冷媒流通空間８０のロータ軸方向全域に亘って内径を拡大することにより、ロータ軸方向全域に亘って冷媒貯留部８１の機能を有するように形成することも可能である。
【００９１】
（２）上記実施形態では、冷媒流通空間８０は、当該冷媒流通空間８０のロータ軸方向両端部にそれぞれ設けられ、ロータ軸方向中央側を向く端壁部８２により区画されているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。端壁部８２を設けずに冷媒流通空間８０を構成することも当然に可能である。この場合、例えば冷媒貯留部８１は設けられずに、冷却内周面ＣＰは軸方向全域で同一径の円筒状とされる。
【００９２】
（３）上記実施形態では、端壁部８２は、当該ロータ軸１０の内周面の段差部により構成されているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。ロータ軸１０以外に、別途部材を設けて端壁部８２を形成することも当然に可能である。
【００９３】
（４）上記実施形態では、冷媒供給部材１１がロータ軸１０に対して回転速度差を有しているとして説明した。このような回転速度差の設定として、冷媒供給部材１１の回転速度をロータ軸１０の回転速度より早い回転速度に設定しても良いし、冷媒供給部材１１の回転速度をロータ軸１０の回転速度より遅い回転速度に設定しても良い。もちろん、冷媒供給部材１１が回転しないように構成することも当然に可能である。また、冷媒供給部材１１の回転速度とロータ軸１０の回転速度とを同じ回転速度となるように構成することも当然に可能である。
【００９４】
（５）上記第二の実施形態では、エンドプレートＥＰと軸端固定部材５０との当接面に沿ってロータ径方向に延びるようにエンドプレートＥＰに径方向溝７１が形成された例について説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、図１０及び図１１に示されるように、エンドプレートＥＰと軸端固定部材５０との当接面に沿ってロータ径方向に延びるように軸端固定部材５０に径方向溝７１を構成しても良い。
【００９５】
あるいは、図１２に示されるように、軸端固定部材５０の大径部を径方向に貫通するように径方向排出孔５２を設ける構成とすることも可能である。このような構成において好適に用いられる軸端固定部材５０の斜視図が図１３に示される。
【００９６】
更には、図１４に示されるように、軸端固定部材５０の小径部に径方向排出孔５２を設ける構成とすることも可能である。このような構成において好適に用いられる軸端固定部材５０の斜視図が図１５に示される。図示の例では、径方向排出孔５２は、軸端固定部材５０の小径部の軸方向端面につながる切欠部とされているが、軸端固定部材５０の小径部を径方向に貫通する貫通孔とされていても好適である。
【００９７】
これらの構成であっても、上記実施形態と同様に、冷却液からの回転反力を低減することができる。したがって、ロータコア本体ＲＣの回転に係る運動エネルギーの消費を低減できるので、ロータＲの回転効率を高めることができる。
【００９８】
（６）上記実施形態では、冷媒供給部材１１は、冷媒流通空間８０を貫通するように配置された貫通軸であるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。冷媒供給部材１１を、図１６に示されるような冷媒流通空間８０を貫通しない冷媒供給部材１１で構成することも当然に可能である。係る場合には、冷媒流通部材１１はロータ軸方向一方の端部で支持するように構成すると良い。
【００９９】
（７）上記実施形態では、供給開口部１３は、ロータコア本体ＲＣのロータ軸方向中央部に配置されているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、図１７に示されるように、ロータ軸１０が水平方向に対して傾斜している場合には、供給開口部１３は、水平方向に対するロータ軸１０の傾斜角度に応じてロータ軸方向中央部からロータ軸方向に沿って上方にずらして配置すると好適である。このような場合には、ロータ軸１０と水平面のなす角度θに応じて、ロータコア本体ＲＣのロータ軸方向上端面からの位置Ｄを設定すると好適である。このように供給開口部１３を構成することにより、冷却液を冷却内周面ＣＰの全領域に亘って流通させることが可能となる。したがって、適切に永久磁石ＰＭを冷却することができる。
【０１００】
（８）上記実施形態では、冷媒排出孔２０が、ロータコア本体ＲＣのロータ軸方向両端に設けられているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。冷媒排出孔２０をロータ軸方向の一方の端部にのみ設けることも当然に可能である。
【０１０１】
（９）上記実施形態では、冷媒排出孔２０が、ロータコア本体ＲＣの径方向外側に配設されるステータＳのコイルエンド部ＣＥに向けて冷却液を噴射する噴射孔とされているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。冷媒排出孔２０を噴射孔として用いないように構成することも当然に可能である。
【０１０２】
（１０）上記実施形態では、供給開口部１３が、冷媒供給部材１１の外周面１１Ａにおいて周方向沿って複数形成され、当該複数の供給開口部１３は、図１に示される回転電機Ｍの断面方向視において、ロータ軸方向に対して一列で並んだ状態で示した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。図１８には、その他の実施形態に係る回転電機Ｍの側方断面図が示される。また、図１９には、図１８に示される冷媒供給部材１１の斜視図が示される。図１８及び図１９に示されるように、複数の供給開口部１３の少なくとも一部を、他の供給開口部１３に対してロータ軸方向の異なる位置に配置することも可能である。
【０１０３】
（１１）上記実施形態では、ロータコア本体ＲＣの内周面が、軸方向全域に亘ってロータ軸１０の外周面に熱伝達可能に接しているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。ロータコア本体ＲＣの内周面が、軸方向の一部においてロータ軸１０の外周面に熱伝達可能に接する構成とすることも可能である。すなわち、ロータ軸１０の円筒状の外周面に、軸方向の長さがロータコア本体ＲＣの軸方向長さよりも短い、ロータコア本体ＲＣを支持する支持部材を設ける構成とすることも可能である。このような場合であっても、支持部材を介してロータコア本体ＲＣの内周面を適切に冷却することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明は、円筒状のロータコアと、当該ロータコアと一体回転するように固定されたロータ軸と、を有する回転電機用ロータに利用可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０：ロータ軸
１１：冷媒供給部材
１１Ａ：外周面
１２：冷媒供給孔
１３：供給開口部
１４：冷媒供給路
１５：フランジ部（軸方向位置決め部）
２０：冷媒排出孔
２１：排出開口部
５０：軸端固定部材（軸方向位置決め部）
５１：環状部材（軸方向位置決め部）
７１：径方向溝
７２：溝部
７３：切欠部
８０：冷媒流通空間
８１：冷媒貯留部
８２：端壁部
９１：軸方向溝
Ｃ：コイル
ＣＥ：コイルエンド部
ＣＰ：冷却内周面
ＥＰ：エンドプレート
Ｍ：回転電機
ＰＭ：永久磁石
Ｒ：ロータ（回転電機用ロータ）
ＲＣ：ロータコア本体
Ｓ：ステータ
Ｘ：軸方向位置決め部
【図１】
0005565642.tif 000002
【図２】
0005565642.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005565642.tif 000007
【図７】
0005565642.tif 000008
【図８】
0005565642.tif 000009
【図９】
0005565642.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005565642.tif 000014
【図１４】
0005565642.tif 000015
【図１５】
0005565642.tif 000016
【図１６】
0005565642.tif 000017
【図１７】
0005565642.tif 000018
【図１８】
0005565642.tif 000019
【図１９】
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