(57)【要約】【課題】積層鋼板からなるロータの内部に、冷却用油路に潤滑油を供給する連通路を形成すると、ロータの製造が面倒になると共に、高速回転に伴う鋼板の応力が増加する。【解決手段】シャフト２の油孔９の潤滑油は、ロータ３の回転に基づく遠心力により、供給孔２１又は２７，２６を通って飛散され、レシーバ２０１，２０２で受けられて冷却用油路１９に導かれる。潤滑油は、冷却用油路１９を流れつつロータを冷却し、反対側の開口部１９ａから放散され、ステータのコイルエンド部を冷却する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルが巻回されたステータと、
シャフトに固定されて積層された複数の積層鋼板及び該積層鋼板に組込まれた複数の磁石を有するロータと、
前記磁石の近傍において前記積層鋼板を軸方向に貫通して形成された複数の冷却用流路と、
前記シャフトの中心部の油孔の冷却用液体を該シャフトの外周面に供給する供給孔と、
前記ロータの側面に取付けられ、前記冷却用流路に連通し、かつ外径側が覆われると共に内径側が開口しているレシーバと、を備え、
前記シャフトの油孔の冷却用液体を、前記ロータの回転による遠心力により前記供給孔から飛散し、前記ロータの軸方向外側を通って前記レシーバで受け、前記冷却用流路に供給する、
回転電機。
【請求項２】
前記レシーバは、前記ロータの軸方向一側面に、すべての前記冷却用流路の一端開口部に対応して取付けられ、
前記シャフトの供給孔から飛散される冷却用液体は、前記レシーバと該レシーバから外れて前記ステータの軸方向一端のコイルエンド部とに向うように分配され、
前記レシーバから外れた冷却用液体は、前記ステータの軸方向一端のコイルエンド部に直接供給され、前記レシーバに受けられた冷却用液体は、前記冷却用流路を流れて、前記ロータを冷却しつつ軸方向他端の開口部から放散されて前記ステータの軸方向他端のコイルエンド部に供給されてなる、
請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
前記レシーバは、前記ロータの軸方向一側面の前記冷却用流路の一端開口部と、前記ロータの軸方向他端面の前記冷却用流路の他端開口部とに対応するように分配して配置され、
前記ロータの一側面側のレシーバに対向する前記シャフトの供給孔から飛散される冷却用液体を、前記ロータの一側面側のレシーバで受け、前記冷却用流路を流れつつ前記ロータを冷却して、軸方向他端の開口部から放散されて前記ステータの軸方向他端のコイルエンド部に供給され、
前記ロータの他側面側のレシーバに対向する前記シャフトの供給孔から飛散される冷却用液体を、前記ロータの他側面側のレシーバで受け、前記冷却用流路を流れつつ前記ロータを冷却して、軸方向一端の開口部から放散されて前記ステータの軸方向一端のコイルエンド部に供給されてなる、
請求項１記載の回転電機。
【請求項４】
前記レシーバは、内径側開口が前記冷却用流路の開口部の幅より広く、前記各供給孔から飛散される冷却用液体の略全量を受けることが可能である、
請求項１ないし３のいずれか１項記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、電気モータ等の回転電機に係り、詳しくは永久磁石をロータに配置した回転電機に関する。なお、回転電機は、電気エネルギーを回転力に変換するもの（力行）、回転力を電気エネルギーに変換するもの（回生）を含むが、以下、電気エネルギーを回転力に変換するモータについて代表して説明する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ハイブリッド車両、ＥＶ車両等の高出力を要求されるモータとして、永久磁石をロータ（回転子）に配置し、コイル（電機子巻線）をステータ（固定子）に配置した同期モータが用いられている。該同期モータのロータは、鋼板がシャフトに複数枚積層して嵌挿され、該積層鋼板に永久磁石が組込まれており、該永久磁石が積層鋼板の内部に埋込んだ埋込磁石構造と、積層鋼板の表面に組込んだ表面磁石構造がある。
【０００３】
従来、上記ロータにおける磁石の内径側近傍に軸方向に貫通する冷却用流路が形成され、該冷却用流路に、シャフト中心部からロータに形成された連通路を介して潤滑油が供給され、冷却効率を高めたモータが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
前記ロータに形成される連通路は、シャフトから離れるに連れて軸線方向における幅が小さくなる窪み及び窪みのシャフトから最も離れている部分（小面積）に連通している径方向通路からなり、シャフトからの潤滑油がロータの遠心力により上記窪みの底部に集まり、該底部に集まった潤滑油が径方向通路から冷却用流路に送られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−８９３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記窪みを始めとする連通路は、ロータの内部に形成される以上、ロータを構成する積層鋼板を切欠くことにより形成される。ロータは、多数の鋼板をシャフトに嵌合して積層し、ナットで締付けることにより固定されるが、該締付け時に、上記窪み等の連通路のため、切欠かれた積層鋼板が変形する虞があり、また、連通路が細い形状である場合、シャフトに形成された油孔とのラップバラツキが生じる虞があり、ロータの製造に制約を生じる。
【０００７】
また、上記連通孔を形成するために一部が切欠かれた鋼板は、荷重に対して不均等になり、ロータが高速に回転する際にロータコアブリッジ等の応力が増加し、強度が低下するおそれがある。
【０００８】
そこで、本技術に係る回転電機は、ロータに形成される冷却用流路に冷却用液体（潤滑油）をシャフトから供給する際、ロータの外側を通って供給することにより、上述した課題を解決した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本解決手段は、コイルが巻回されたステータと、
シャフトに固定されて積層された複数の積層鋼板及び該積層鋼板に組込まれた複数の磁石を有するロータと、
前記磁石の近傍において前記積層鋼板を軸方向に貫通して形成された複数の冷却用流路と、
前記シャフトの中心部の油孔の冷却用液体を該シャフトの外周に供給する供給孔と、
前記ロータの側面に取付けられ、前記冷却用流路に連通し、かつ外径側が覆われると共に内径側が開口しているレシーバと、を備え、
前記シャフトの油孔の冷却用液体を、前記ロータの回転による遠心力により前記供給孔から飛散し、前記ロータの軸方向外側を通って前記レシーバで受け、前記冷却用流路に供給する、
ことを特徴とする回転電機にある。
【発明の効果】
【００１０】
ロータを構成する積層鋼板に連通路を形成する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態による回転電機（モータ）を示し、図２のＡ−Ａ線断面図。
【図２】回転電機のロータを示す側面図。
【図３】他の実施の形態による回転電機（モータ）を示し、図４のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】他の実施の形態の回転電機のロータを示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に沿って、本発明を同期モータ（回転電機）に用いた実施の形態について説明する。同期モータ１は、図１に示すように、シャフト２に組込まれたロータ３と、固定部材であるケース（図示せず）に固定されたステータ５とを有する。ロータ３は、多数枚のケイ素鋼板６…が軸方向に積層されており、ステータ５は、コイル７が巻回されている。上記シャフト２は、ケースにベアリングにより回転自在に支持されており、中心部に油孔９を有し、かつ外周部にキー溝１０が形成され、軸方向一方に外径方向に突出したフランジ１１が形成され、軸方向他方にネジ溝１２が形成されている。
【００１３】
前記ロータ３を構成する鋼板６は、内径方向に突出する突部を上記キー溝１０に嵌合して、上記シャフト２に嵌挿され、該シャフト２に多数枚回り止めされて積層される。これら積層鋼板６は、その一端（始めの１枚）を上記フランジ１１に当接して、その他端（最後の１枚）にワッシャ１３を当接してナット１５を上記ネジ溝１２に螺合することにより、締付けられてロータ３を構成する。これら積層鋼板６の外径側部分には、図２に示すように、交互に傾斜方向を逆にして傾斜した貫通孔が多数形成され、これら貫通孔に永久磁石１６が埋込まれている。従って、磁石１６は、表面側と裏面側とが交互にＳ極とＮ極とになり、ロータ３の外周部分に交互に所定量傾斜して円周状に多数個埋込まれる。
【００１４】
前記ロータ３を構成する鋼板６には、図２に示すように、上記交互に傾斜して隣接する磁石１６の外径側の間部分Ｃを中央としてその内径側に近接して、多数（１０個）の冷却用油路（流路）１９が貫通して形成されており、その左右端は、ロータ３の側面に開口１９ａ，１９ｂしている。該冷却用油路１９は、ロータ３を軸方向に貫通して形成され、その外径側中央部分が磁石１６の外径側隣接間隔Ｃの中央部に対向して、各磁石の八字状に傾斜した最も外径側部分に近接して配置された断面略矩形状からなる。なお、各磁石１６の配置、その数等は、図２に示すものに限らず、どのようなものでもよく、また上記冷却用油路１９の形状及び配置は、断面略矩形に限らず、円形、略三角形、各磁石の内周面に沿って拡がる円弧形等のどのような形状でもよい。
【００１５】
上記ロータ３の一端面には、上記各冷却用油路１９の開口部１９ａの上方部分を覆うようにレシーバ２０が接着等により固着されている。レシーバ２０は、冷却用油路の周方向幅より僅かに大きく、外径側が覆われると共に内径側が開口した半カップ形状からなり、内径側から飛散した潤滑油（冷却用液体）を受けて冷却用油路１９に導く。これらレシーバ２０は、すべて、ロータ３の軸方向一側面に、各冷却用油路１９の開口部１９ａに設置されている。なお、レシーバ２０はロータ３の左右最外端の鋼板６に設けているが、これは、左右端の鋼板６の外側面に非磁性体からなるエンドプレートを固定し、該エンドプレートに、上記各レシーバ２０を接着、溶接、ビス等で固着して設けてもよい。各レシーバは、プラスチック又は板金等により薄くて軽い形態が好ましい。
【００１６】
前記シャフト２のフランジ１１部分には、シャフト中心部の油孔９から該フランジ１１の外周面に貫通する潤滑油（冷却用液体）の供給孔２１が上記各レシーバ２０に対向して複数個形成されている。また、フランジ１１部分には上記レシーバ用供給孔２１に隣接して、上記レシーバ２０から外れてステータ５のコイルエンド部に潤滑油を飛散するコイル用供給孔２２が複数個形成されている。
【００１７】
上述した本モータ（回転電機）１は、ステータ５のコイルに電力が供給されると、ロータ３が回転して、シャフト２から車両の走行装置に伝達される。また、車両の慣性力又はエンジンからの回転トルクがシャフト２に伝達され、ロータ３が回転すると、ステータ５に発生した電力がバッテリ等に送られる。いずれの場合では、ロータ３は、高速で回転し、ロータ３における磁石１６の近くの積層鋼板６に界磁を生じ、ステータ５のコイル７に電流が流れて、発熱する。
【００１８】
シャフト２の油孔９にオイルポンプからの潤滑油（冷却用液体）が供給され、該潤滑油は、シャフト２のフランジ１１に形成された各供給孔２１，２２から、ロータ３の回転による遠心力により外径方向に飛散される（Ｊ１，Ｊ４）。供給孔２１から噴出された潤滑油は、専らレシーバ２０により受けられ、軸方向一端の開口１９ａから冷却用油路１９に導かれる（Ｊ１）。該冷却用油路１９の潤滑油は、上記界磁によるロータ３の磁石１６及び積層鋼板６の発熱を冷却しつつ、軸方向右側に流れ（Ｊ２）、ロータ３の他端の開口１９ａから排出され、該排出された潤滑油は、ロータ３の回転に伴う遠心力により外径方向に飛散して（Ｊ３）、ステータ５の他端のコイルエンド部の発熱を冷却する。
【００１９】
シャフト２のフランジ１１に形成されたコイル用供給孔２２から噴出した潤滑油は、レシーバ２０にて受けられず、ロータの回転による遠心力によりその間を通ってステータ５の一端部のコイルエンド部に直接飛散され（Ｊ４）、該コイルエンド部の発熱を冷却する。なお、上述した実施の形態は、シャフト２からの潤滑油を、レシーバ用供給孔２１とコイル用供給孔２２とに分配して、それぞれ潤滑油を供給したが、供給孔を、レシーバ用とオイル用とを共用して半分としてもよい。即ち、供給孔２１の配置をレシーバ２０に対向する位置から少しずらして、レシーバ２０の周方向幅が比較的狭いことと相俟って、上記供給孔２１から噴出される潤滑油の約半分がレシーバ２０に受けられて冷却用油路１９を介して他端のコイルエンド部に供給され、上記潤滑油の残の約半分は、レシーバに受けられずに、一端のコイルエンド部に直接供給してもよい。
【００２０】
これにより、ロータ３の冷却用油路１９及びステータのコイルエンド部に、ロータ内部の鋼板６に連通路を形成することなく、シャフト２から直接供給することが可能となり、各鋼板の形状を全部同一としてかつ重量アンバランスのない単純構造とすることができる。従って、ロータ内部の連通孔を、ロータを構成する鋼板の締付け固定で、変形したり潰したりすることがなく、また鋼板組立時のシャフトの径方向孔と鋼板の連通孔の整合等の面倒な作業を必要とせず、同一形状の鋼板の組付けによりロータの製造が容易となり、かつ信頼性も向上する。また、各鋼板は、荷重に対して安定した同一形状からなり、ロータが高速回転しても不均等で不自然な応力が作用することなく、高い強度からなり、高い遠心力が作用する高速回転でも安定した滑らかな回転が可能となる。
【００２１】
ついで、図３及び図４に沿って、一部変更した実施の形態について説明する。なお、モータの構成自体は、先の実施の形態と同様なので、同一符号を付して説明を省略する。
【００２２】
モータ（回転電機）１２のロータ３は、同様に、積層鋼板６を貫通した冷却用油路（流路）１９が多数（１０個）形成されている。これら冷却用油路１９の内の半分、即ち１個おきに、ロータ３の軸方向一端面に開口する開口部１９ａを覆うようにレシーバ２０１が設けられており、他の半分のレシーバ２０２は、ロータ３の軸方向他端において冷却用油路１９の開口部１９ａを覆うように設けられている。即ち、円周状に配置された多数の冷却用油路１９は、交互に軸方向一端又は他端にレシーバ２０１，２０２が取付けられ、レシーバのない側は単に開口部１９ａとなっている。レシーバ２０１，２０２は、先の実施の形態のレシーバ２０に比して周方向幅広になっており、内径側の開口面積が大きくなって、多くの潤滑油を受け取ることができる。なお、先の実施の形態と同様に、レシーバ２０１，２０２は、最外側の鋼板６に直接取付けられても、またエンドプレートに取付けられてもよい。
【００２３】
シャフト２のフランジ１１には、上記ロータ一端側のレシーバ２０１に対向するように油孔９から外周面に向けて供給孔２１が形成されている。シャフト２のロータ３の軸方向他端側（右側）には、ナット１５により積層鋼板６が締付けているが、本実施の形態にあっては、該ナット１５と積層鋼板６の間の油路用プレート２５が介在している。該油路用プレート２５は、シャフト２のキー溝１０に係合して、鋼板６と同様にシャフトに対して回り止めされて位置決めされている。該油路用プレート２５には、他端側のレシーバ２０２に対向するように軸方向に貫通する多数の供給孔２６が形成されている。シャフト２の上記プレート２５が嵌合する位置に対応して、油孔９から外周面に向けて径方向油孔２７が形成されており、これら油孔２７の外周面の開口は、上記嵌合したプレート２５の供給孔２６に整合する。なお、油孔用プレート２５は、シャフト２に一体に設けられており、該プレート２５に形成された供給孔２６は、前記フランジ１１に形成された供給孔２２と同様に、の潤滑油をシャフト外周に供給するシャフト２の供給孔である。
【００２４】
従って、本モータ（回転電機）１２は、一側面では、シャフト２の油孔９の潤滑油は、遠心力によりフランジ１１の供給孔２１から飛散して幅広のレシーバ２０１で略全量受けられて、冷却用油路１９に導かれる（Ｊ１）。冷却用油路１９の潤滑油は、磁石１６及び鋼板６を冷却しつつ軸方向に流れて（Ｊ２）、他側面の開口部１９ａから放出され、遠心力によりステータ他側面のコイルエンド部に飛散され（Ｊ３）、該コイルエンド部を冷却する。
【００２５】
ロータ３の他側面では、シャフト２の油孔９の潤滑油は、シャフト２の径方向油孔２７及びプレート２５の供給孔２６を通って、遠心力に飛散されて、同様の幅広のレシーバ２０２で略全量受けられて冷却用油路１９に導かれる（Ｊ５）。同様に、該潤滑油は、冷却用油路１９を流れつつロータ３を冷却して（Ｊ６）、一側面の開口部１９ａから飛散される。該飛散された潤滑油は、遠心力によりステータ５の一側面のコイルエンド部に供給され、該コイルエンド部を冷却する。
【００２６】
本実施の形態にあっては、先の実施の形態の機能に加えてレシーバ２０１，２０２がロータ３の左右に分散されて同数ずつ配置されるので、ロータ３の回転安定度を更に向上することができ、またレシーバ、冷却用油路により同じ形態で左右に潤滑油を分配するので、冷却も左右に均等して行うことができる。なお、磁石、冷却用油路の配置等は、先の実施の形態と同様に、様々な変更が可能である。また、プレート２５に形成した供給孔２６により右側のレシーバに潤滑油を供給したが、シャフト２からレシーバ２０２の潤滑油の供給は、鋼板又はエンドプレート外側面の凹溝等の他の形状でもよい。また、上記幅広のレシーバ２０１，２０２は、先の実施の形態（図１，図２参照）にも適用可能である。
【００２７】
なお、上記モータ１のロータ３は、磁石１６を積層鋼板６の内部に埋込んだ埋込み磁石構造としたが、これは、ロータの外周面に磁石を組付けた表面磁石構造でもよい。また、磁石１６の配置は、図２、図４に示すような八字状構造に限らず、どのような配置構造でもよい。冷却用油路１９は、矩形状に限らず、断面円形、周方向に拡がる扁平形状等の他の形状でもよく、また磁石１６に対する配置も、傾斜する磁石の外径側端が互いに隣接する間に冷却用油孔の周方向中央が対抗するように配置したが、これはどのような配置でもよい。高い出力が要求される車両駆動用のモータ（回転電機）に通用して好適であるが、これに限らず、どのようなモータに適用してもない。
【００２８】
［本実施形態のまとめ］
本技術は、コイル（７）が巻回されたステータ（５）と、
シャフト（２）に固定されて積層された複数の積層鋼板（６）及び該積層鋼板に組込まれた複数の磁石（１６）を有するロータ（３）と、
前記磁石（３）の近傍において前記積層鋼板を軸方向に貫通して形成された複数の冷却用流路（１９）と、
前記シャフト（２）の中心部の油孔（９）の冷却用液体を該シャフトの外周に供給する供給孔（２１）（２６，２７）と、
前記ロータの側面に取付けられ、前記冷却用流路（１９）に連通し、かつ外径側が覆われると共に内径側が開口しているレシーバ（２０）（２１１，２１２）と、を備え、
前記シャフト（２）の油孔（９）の冷却用液体を、前記ロータ（３）の回転による遠心力により前記供給孔（２１）（２６，２７）から飛散し、前記ロータの軸方向外側を通って前記レシーバ（２０，２０２）で受け、前記冷却用流路（１９）に供給する、
ことを特徴とする回転電機にある。
【００２９】
ロータ回転に基づく遠心力により、シャフトの供給孔から冷却用液体を飛散し、該飛散した冷却用液体は、ロータの軸方向外側を通ってレシーバに受けられ、冷却用流路に供給される。従って、ロータを構成する積層鋼板に、冷却用流路に冷却用液体を供給する連通路を設ける必要がなく、積層鋼板を締付けてシャフトに固定する際、上記連通路を変形したり潰したりすることはなく、またシャフトに形成した油孔と連通路との整合作業を必要とせず、ロータを容易かつ高い精度で製造することができる。また、ロータを構成する積層鋼板は、すべて同一形状とし、かつ重量アンバランスのない単純な形状とすることができ、ロータの高い回転にあっても、安定して回転し、荷重強度を向上して信頼性の高い製品を得ることができる。
【００３０】
例えば図１、図２を参照して、前記レシーバ（２０）は、前記ロータ（３）の軸方向一側面に、すべての前記冷却用流路の一端開口部（１９ａ）に対応して取付けられ、
前記シャフト（２）の供給孔（２１，２２）から飛散される冷却用液体は、前記レシーバ（２０）と該レシーバから外れて前記ステータ（７）の軸方向一端のコイルエンド部とに向うように分配され、
前記レシーバから外れた冷却用液体（Ｊ４）は、前記ステータ（７）の軸方向一端のコイルエンド部に直接供給され、前記レシーバ（２０）に受けられた冷却用液体（Ｊ１）は、前記冷却用流路（１９）を流れて（Ｊ２）、前記ロータ（３）を冷却しつつ軸方向他端の開口部（１９ａ）から放散されて前記ステータ（７）の軸方向他端のコイルエンド部に供給されてなる（Ｊ３）。
【００３１】
ロータの一側面にすべてのレシーバを取付けると、フランジ等のシャフト自体に供給孔を形成することができ、レシーバの取付け作業及び供給孔の形成作業が容易となり、生産性を向上してコストダウンを図ることができる。また、ロータ一側面にレシーバを取付けても、ステータの両端のコイルエンド部に確実に冷却用液体を供給して、ロータ及びステータの冷却効率を確保し得る。
【００３２】
例えば図３、図４を参照して、前記レシーバ（２０１，２０２）は、前記ロータ（３）の軸方向一側面の前記冷却用流路（１９）の一端開口部（１９ａ）と、前記ロータの軸方向他端面の前記冷却用流路の他端開口部とに対応するように分配して配置され、
前記ロータの一側面側のレシーバ（２０１）に対向する前記シャフト（２）の供給孔（２１）から飛散される冷却用液体を、前記ロータ（３）の一側面側のレシーバ（２０１）で受け（Ｊ１）、前記冷却用流路（１９）を流れつつ前記ロータ（３）を冷却して（Ｊ２）、軸方向他端の開口部（１９ａ）から放散されて前記ステータ（７）の軸方向他端のコイルエンド部に供給され（Ｊ３）、
前記ロータの他側面側のレシーバ（２０２）に対向する前記シャフトの供給孔（２７，２６）から飛散される冷却用液体を、前記ロータの他側面側のレシーバ（２０２）で受け（Ｊ５）、前記冷却用流路（１９）を流れつつ前記ロータ（３）を冷却して（Ｊ６）、軸方向一端の開口部（１９ａ）から放散されて前記ステータ（７）の軸方向一端のコイルエンド部に供給されてなる（Ｊ７）。
【００３３】
ロータの両側面に分配してレシーバを配置すると、シャフトからの冷却用液体は、レシーバ、冷却用流路、ステータのコイルエンド部と同じ経路で左右両面に供給されるので、ロータ及びステータの冷却効率を安定すると共に、ステータに作用する遠心力もロータの左右にて同じとなり、ロータの回転安定性を向上することができる。
【００３４】
前記レシーバ（２０１，２０２）は、内径側開口が前記冷却用流路（１９）の開口部（１９ａ）の幅より広く、前記各供給孔（２１）（２７，２６）から飛散される冷却用液体の略全量を受けることが可能である。
【００３５】
レシーバの内径側開口部の幅を、冷却用流路の開口部の幅より広くすると、シャフトの供給孔から飛散される冷却用液体の飛散がロータの回転により放射方向からずれても、該幅広いレシーバで効率よく受けることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１      回転電機（モータ）
２      シャフト
３      ロータ
５      ステータ
６      積層鋼板
７      コイル
９      油孔
１６      磁石
１９      冷却用流路（油路）
１９ａ    開口部
２０，２０１，２０２      レシーバ
２１，２２，２６，２７      供給孔
【図１】
2019068622.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019068622.tif 000005
【図４】
2019068622.tif 000006