(57)【要約】【課題】本明細書は、ロータコアとシャフトとの隙間に冷媒が滞留することを防止する技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示する回転電機は、内部に冷媒流路１３が設けられているロータコア５と、ロータコア５を貫通しており、内部に冷媒流路８が設けられているシャフト４を備えている。ロータコア５のシャフト４が貫通する貫通孔５ａには、シャフトから離れるにつれて軸線方向における幅が小さくなる窪み７が設けられている。この窪み７とシャフト４の側面により囲まれる空間２３にシャフトの冷媒流路８が連通しているとともに、ロータコアの冷媒流路１３が窪み７のシャフトから最も離れている部分で空間２３に連通している。【選択図】図１
2015089316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に冷媒流路が設けられているロータコアと、
前記ロータコアを貫通しており、内部に冷媒流路が設けられているシャフトと、
を備えており、
ロータコアのシャフトが貫通する貫通孔に、シャフトから離れるにつれて軸線方向における幅が小さくなる窪みが設けられており、
前記窪みとシャフトの側面により囲まれる空間にシャフトの冷媒流路が連通しているとともに、ロータコアの冷媒流路が前記窪みのシャフトから最も離れている部分で前記空間に連通している、
ことを特徴とする回転電機。
【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、回転電機（モータ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機（モータ）は、コイルが巻回されたステータと、ステータの内側に配置されたロータコアと、ロータコアを貫通するシャフトを備えている。近年では、電気自動車の普及に伴いモータの高出力化が進んでいる。一般に、高出力のモータは発熱量も大きい。
【０００３】
特許文献１では、モータの冷却効率を高めるために、シャフト内からロータコア内へと繋がる冷媒流路を備えたモータが開示されている。ここで、ロータコアは複数の積層鋼板を積層することで組み立てられている。また、ロータコアをシャフトに固定する技術として、シャフトの軸方向におけるロータコアの両端を挟持する技術がある。例えば、特許文献２では、ロータコアをナット締付による軸力でシャフトに固定する技術が開示されている。この場合、ロータコアのシャフトが貫通する孔とシャフトの間には、わずかな隙間が設けられる。この隙間が無い場合、即ち、各積層鋼板がシャフトに圧入される場合、圧入により積層鋼板が変形する。そのため、ナット締付による軸力が各積層鋼板でばらつき、高い精度での組み付けが要求されるロータコアを正確に組み付けることができなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−０１３１８２号公報
【特許文献２】特開２００２−０９５１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されるような冷媒流路を備えたロータコアを、例えば、特許文献２に開示される構造でシャフトに固定する場合、上記の隙間に冷媒が流入する場合がある。この隙間に流入した冷媒はその隙間に滞留するため、モータの冷却効率が低下する虞がある。本明細書は、上記の隙間に冷媒が滞留することを防止する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する技術では、ロータコアのシャフトが貫通する貫通孔に底部に近づくにつれて面積が小さくなる窪みを設ける。そして、その窪みの底部にロータコア内の冷媒流路を連通させる。隙間に流入した冷媒はロータの回転による遠心力で窪みの底部に集まり、そこからロータコア内の流路へ流れ込む。よって、隙間に冷媒が溜まることが防止される。
【０００７】
本明細書が開示するモータは、内部に冷媒流路が設けられているロータコアと、ロータコアを貫通しており、内部に冷媒流路が設けられているシャフトを備えている。ロータコアのシャフトが貫通する貫通孔には、シャフトから離れるにつれて軸線方向における幅が小さくなる窪みが設けられている。この窪みとシャフトの側面により囲まれる空間にシャフトの冷媒流路が連通しているとともに、ロータコアの冷媒流路が窪みのシャフトから最も離れている部分で上記の空間に連通している。別言すれば、ロータコアのシャフトが貫通する貫通孔には、底部に近づくにつれて開口の面積が小さくなる窪みが設けられている。この窪みとシャフトの側面により囲まれる空間にシャフトの冷媒流路が連通しているとともに、ロータコアの冷媒流路が窪みの底部で上記の空間に連通している。
【０００８】
このような構成によれば、貫通孔とシャフトの隙間に流入した冷媒には、ロータコアの回転によりロータコアの外周方向に向かう遠心力が作用する。このため、この冷媒は上記の窪みの側面を伝って、この窪みの底部に集まる。底部に集まった冷媒は、ロータコアの内部の冷媒流路に流れ込む。よって、冷媒は、この隙間に滞留することなくロータコアの内部流路からロータコアの外へ流れ出る。
【発明の効果】
【０００９】
本明細書が開示する技術によれば、貫通孔とシャフトとの隙間に冷媒が滞留することが防止できる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施例のモータをその回転軸方向に垂直な方向から視た模式的断面図である。
【図２】図１のII−II線におけるロータコアの横断面図である。
【図３】第２実施例における図１の矢印II−II線におけるロータコアの横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１、２を参照して第１実施例のモータ２を説明する。モータ２はケース２０内に収容されたロータ３とステータ６により構成される。なお、図１に示すように、Ｚ軸方向がモータ２の軸線方向と一致する。また、図２では、ロータ３の横断面図のみを示し、ステータ６とケース２０の図示は省略していることに留意されたい。
【００１２】
ロータ３の構造について説明する。ロータ３は、ロータコア５とシャフト４を備えている。ロータコア５は円筒形状であり、その軸線に沿った方向に貫通孔５ａが設けられている。シャフト４は、軸線方向において、その両端がロータコア５の両端から伸びるように貫通孔５ａに挿入されている。シャフト４は、ケース２０に備えられた軸受２１を介して、ケース２０に回転可能に支持され、ロータコア５はステータ６の内側に位置している。
【００１３】
シャフト４は、その内部に冷媒流路（以下、シャフト内流路８）を有している。シャフト内流路８の一端は、ロータリージョイント２４を介して外部流路１４と繋がっており、外部流路１４はポンプ１５に通じている。ここで、ロータリージョイント２４は、回転しているシャフトの内側の流路へシャフトの外側から流体を送り込む継手である。シャフト流路８は、上記の一端からシャフト４内部を軸線方向に沿って伸びている。そして、シャフト内流路８の他端は、ロータコア５の軸線方向の略中央に対応する位置で半径方向に沿って伸びているとともに、ロータコア５に向かって開口している。この開口している部分を、流出口８ａと称する。
【００１４】
ロータコア５は、複数の電磁鋼板をＺ軸方向に積層して構成されている。ロータコア５は、軸線方向の両端にエンドプレート１８、１９が配置され、さらに、その外側からナット１６、１７により締め付けられている。この構造によりロータコア５はシャフト４に固定されている。また、図２によく表されているように、ロータコア５には、複数の磁石２５（永久磁石）がロータコア５の周方向において等間隔に配置されている。複数の磁石２５は一対で一つの磁極を構成する。例えば、符号２５が付されている磁石が、一対の磁石である。一対の磁石２５は、その長手方向が軸線方向（Ｚ軸）と平行になるように、ロータコア５に外周面の近傍に埋設されている。
【００１５】
また、ロータコア５の貫通孔５ａの内径はシャフト４の外径よりもわずかに大きく形成されている。別言すれば、シャフト４の外径及び貫通孔５ａの内径は、貫通孔５ａに圧入されるような直径に形成されているのではなく、シャフト４と貫通孔５ａとの間にわずかな隙間があるような直径に形成されている。典型的には、シャフト４の外径と貫通孔５ａの内径との間のはめ合いが「すきまばめ」となるような公差で、シャフト４と貫通孔５ａが形成されている。
【００１６】
また、ロータコア５は、その内部に冷媒流路（以下、コア内流路１３）を有している。コア内流路１３は、第１流路９と第２流路１２により構成されている。第１流路９は、ロータコア５の貫通孔５ａの軸線方向における略中央から半径方向に伸びている。そして、第１流路９のロータコア５の外周側に位置する一端は、第２流路１２に繋がっている。また、第１流路９の他端は、後述する窪み空間２３に繋がっている。ここで、第１流路９と窪み空間２３が繋がっている箇所を流入口９ａと称する。第２流路１２は、軸線方向と平行に、ロータコア５の両端に向かって伸びている。そして、第２流路１２は、ロータコア５の軸線方向の両端で開口している。また、軸線方向から視たとき、図２によく表されているように、第１流路９は、貫通孔５ａから磁石２５に向かって放射状に複数伸びている。そして、複数の第１流路９は周方向に等間隔に配置されている。また、第２流路１２は、磁石２５の近傍に位置しており、磁石２５よりもロータコア５の中心側に位置している。第２流路１２は、第１流路９と同じ数だけ周方向に等間隔に配置されている。
【００１７】
貫通孔５ａには、その内周面の軸線方向の中央に窪み７が設けられている。図２に示すように、窪み７は貫通孔５ａを一巡するように設けられている。窪み７の縦断面形状は左右対称であり、シャフトから離れるにつれてその幅が小さくなる。つまり、窪み７はその底部に近づくにつれて開口の面積が小さくなっている。別言すれば、窪み７は、貫通孔５ａの内周を一巡するＶ字型あるいはＵ字型の溝である。ここで、底部とは、窪み７においてシャフト４の側面からもっとも離れた部分のことである。これにより、シャフト４の外周面と窪み７により窪み空間２３が形成される。窪み空間２３は、紡錘形状あるいは樽形状となる。
【００１８】
窪み空間２３は、コア内流路１３及びシャフト内流路８と繋がっている。図１に示すように、シャフト内流路８の流出口８ａは窪み空間３２に繋がっている。また、コア内流路１３（第１流路９）は窪み空間２３に繋がっており、窪み空間７の底部にコア内流路１３（第１流路９）の流入口９ａが開口している。
【００１９】
第１実施例の冷媒及び冷媒が流れる経路について説明する。典型的に、冷媒はモータ２内部の摺動部に用いられる潤滑油である。図１において、冷媒の流れる経路が矢印で模式的に示されている。冷媒は、ポンプ１５により外部流路１５へ圧送され、シャフト内流路８に流れ込む。さらに、冷媒は、シャフト内流路８から窪み空間２３を経由してコア内流路１３に流れ込み、ロータコア５の両端に開口している部分から流出される。
【００２０】
このような構成によれば、冷媒には、ロータ３が回転することで、ロータコア５の外周側へ移動しようとする遠心力が作用する。この時、冷媒は、窪み７の側面を伝って、窪み７の底部に集まる。窪み７の底部には第１流路９の流入口９ａが開口しているため、流入口９ａからコア内流路９に冷媒が流入する。窪み７の底部に冷媒が集まることで、ロータコア５の貫通孔５ａとシャフト４のわずかな隙間に冷媒が滞留しにくくなる。よって、冷媒の滞留による冷却効率の低下が抑制される。
【００２１】
第２実施例において、第１実施例との相違点について図３を参照して説明する。ここで、第２実施例は窪みの形状のみが異なり、その他の構造は第１実施例と同じである。なお、図３では、図２と同様にロータ３の横断面図のみを示していることに留意されたい。図３に示すように、ロータ３の横断面における窪み２６の断面形状は、シャフト内流路８側で広く、コア内流路９側で狭くなるような三角形状である。別言すれば、窪み２６とシャフト４の側面により形成される窪み空間２７は、シャフト４から離れるとシャフト４の側から視た面積が小さくなる漏斗形状をしている。一本のシャフト内流路８及び一本のコア内流路１３に対して、一つの窪み２６が設けられている。そして、窪み２６は周方向に複数等間隔に配置されている。なお、第１実施例と同様に、窪み２６の底部には、コア内流路１３の流入口９ａが開口している。
【００２２】
この構成によれば、第１実施例と同様に、冷媒が窪み２６の底部に集まる。よって、冷媒はシャフト４と貫通孔５ａの隙間に滞留することなく、冷媒は効率的にコア内第１流路１３に導かれる。つまり、窪み空間２７が漏斗形状をしていることで、ロータ３が回転することで冷媒に作用する遠心力が通常の漏斗における重力と同様の作用を冷媒にもたらす。このため、冷媒が、窪み２６の底部に効率的に集まる。
【００２３】
以下、実施例で示した技術に関する留意点を述べる。実施例では、ロータコア５をシャフト４に固定する構造にナット１６、１７を用いているが、この構造はナットだけに限らない。この構造は、ロータコア５を軸方向に挟持して固定する構造であればよい。例えば、特許文献２に開示されているブッシュ等の構造であってもよい。
【００２４】
また、冷媒流路（シャフト内流路８、コア内流路１３）の構造は、図面に示す形状及び本数でなくともよく、他の形状及び本数であってもよい。また、第２実施例の隣り合う窪み２６は、互いの側面が繋がっていてもよい。別言すれば、隣り合う窪み空間２７が繋がっていてもよい。
【００２５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２６】
２：回転電機（モータ）
３：ロータ
４：シャフト
５：ロータコア
５ａ：貫通孔
６：ステータ
７、２６：窪み
８：シャフト内流路
１３：コア内流路
１６、１７：ナット
１８、１９：エンドプレート
２０：ケース
２３、２７：窪み空間
【図１】
2015089316.tif 000003
【図２】
2015089316.tif 000004
【図３】
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