(57)【要約】【課題】モールド材で磁石を固定する際の熱応力に対するロータ強度を確保する。【解決手段】ブリッジ部分６１に冷却油通路５３が形成された第２コア板４１の第２磁石挿入孔４３にはモールド樹脂２４を設けず、冷却油通路５３が形成されていない第１コア板３１の第１磁石挿入孔３３にモールド樹脂２４を選択的に設けている。これによって、冷却油通路５３が形成された第２コア板４１について、第２磁石挿入孔４３と冷却油通路５３間のブリッジ部分６１の厚さが薄くても、このブリッジ部分６１に過大な熱応力が作用するのを防ぐことができ、ロータ強度を確保することができる。【選択図】図３
2015053831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁石挿入孔がロータ周方向に互いに間隔をおいて形成され、ロータ周方向に隣接する磁石挿入孔の中間位置に液体冷媒の通る冷媒通路が形成されたロータコアと、
各々が各磁石挿入孔に挿入された複数の磁石と、
磁石を固定するために磁石挿入孔に設けられたモールド材と、
を備え、
ロータコアは、
複数の第１磁石挿入孔がロータ周方向に互いに間隔をおいて形成された第１コア板と、
複数の第２磁石挿入孔がロータ周方向に互いに間隔をおいて形成された第２コア板と、
を含み、
第１磁石挿入孔と第２磁石挿入孔がロータ軸方向に対向するよう第１コア板と第２コア板をロータ軸方向に交互に積み重ねることで、磁石挿入孔の形成されたロータコアが構成され、
モールド材は、第１磁石挿入孔に設けられ、
冷媒通路は、第２コア板の第２磁石挿入孔間のブリッジ部分に設けられている、回転電機のロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のロータに関し、特にその冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１の回転電機のロータでは、ロータコアに複数の磁石挿入孔がロータ周方向に互いに間隔をおいて形成され、各磁石挿入孔に磁石が挿入されている。そして、ロータコアにおけるロータ周方向に隣接する磁石挿入孔の中間位置に冷却油の通る冷媒通路が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１３１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のようにロータコアの磁石挿入孔に磁石が挿入された構造では、磁石の飛散防止のためにモールド材を磁石挿入孔に充填して磁石を固定することが望ましい。ただし、モールド材で磁石を固定する際の温度変化によって、磁石・ロータコア・モールド材の熱膨張率の違いによる熱応力が発生する。特許文献１のようにロータコアにおけるロータ周方向に隣接する磁石挿入孔の中間位置に冷媒通路が形成された構造では、磁石挿入孔と冷媒通路間のロータコアの厚さが薄くなるため、この熱応力に対するロータ強度が低下しやすくなる。
【０００５】
本発明は、ロータ周方向に隣接する磁石挿入孔の中間位置に冷媒通路が形成されたロータにおいて、モールド材で磁石を固定する際の熱応力に対するロータ強度を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る回転電機のロータは、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明に係る回転電機のロータは、複数の磁石挿入孔がロータ周方向に互いに間隔をおいて形成され、ロータ周方向に隣接する磁石挿入孔の中間位置に液体冷媒の通る冷媒通路が形成されたロータコアと、各々が各磁石挿入孔に挿入された複数の磁石と、磁石を固定するために磁石挿入孔に設けられたモールド材と、を備え、ロータコアは、複数の第１磁石挿入孔がロータ周方向に互いに間隔をおいて形成された第１コア板と、複数の第２磁石挿入孔がロータ周方向に互いに間隔をおいて形成された第２コア板と、を含み、第１磁石挿入孔と第２磁石挿入孔がロータ軸方向に対向するよう第１コア板と第２コア板をロータ軸方向に交互に積み重ねることで、磁石挿入孔の形成されたロータコアが構成され、モールド材は、第１磁石挿入孔に設けられ、冷媒通路は、第２コア板の第２磁石挿入孔間のブリッジ部分に設けられていることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ロータ周方向に隣接する磁石挿入孔の中間位置に冷媒通路が形成されたロータにおいて、モールド材で磁石を固定する際の熱応力よる影響を低減することができ、熱応力に対するロータ強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るロータを備える回転電機の回転中心軸と直交する方向から見た概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るロータの第１コア板の回転中心軸に沿った方向から見た概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るロータの第２コア板の回転中心軸に沿った方向から見た概略構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るロータの製造方法の一例を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態に係るロータの製造方法の一例を説明する図である。
【図６】本発明の実施形態に係るロータの製造方法の一例を説明する図である。
【図７】本発明の実施形態に係るロータの製造方法の一例を説明する図である。
【図８】磁石挿入孔にモールド樹脂を充填して永久磁石を固定する際にロータコアに発生する熱応力を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施形態に係るロータ２０を備える回転電機の概略構成を示す図であり、図２，３は本発明の実施形態に係るロータ２０の第１コア板３１及び第２コア板４１の概略構成を示す図である。図１はロータ回転中心軸１６ａと直交する方向から見た図を示し、図２，３はロータ回転中心軸１６ａに沿った方向から見た図を示す。図２，３では、ロータ周方向に関してロータ２０の構成の一部を図示しているが、図示を省略している残りの部分の構成は、図示している部分と同様の構成である。回転電機は、回転が固定されたステータ１０と、ステータ１０に対し相対回転可能なロータ２０と、ロータ２０とともに回転するロータシャフト１６とを備え、ロータ回転中心軸１６ａと直交する径方向においてステータ１０とロータ２０が所定の微小空隙を空けて対向配置され、ロータ２０がステータ１０の内周側に配置されている。
【００１２】
ロータシャフト１６は、その内部に空間１７が形成された筒形状であり、ロータシャフト１６の外周面にはロータ２０が取り付けられている。ロータシャフト１６の内部空間１７には、液体冷媒としての冷却油が供給される。ロータ２０は、ロータコア２１と、ロータコア２１に配設された複数の永久磁石２２とを含む。ロータコア２１の外周部には、複数の磁石挿入孔２３がロータ周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）形成されている。各永久磁石２２は、各磁石挿入孔２３に挿入されることで、ロータコア２１の外周部に埋設される。さらに、ロータ回転時における各永久磁石２２の外れ防止のために、モールド樹脂（モールド材）２４が各磁石挿入孔２３（例えば永久磁石２２が届かないロータ周方向端部）に設けられることで、各永久磁石２２がロータコア２１に固定される。モールド樹脂２４としては、例えば熱硬化性樹脂を用いることが可能である。図２，３に示す例では、磁石挿入孔２３が一対でＶ字状に形成され、各一対のＶ字状の永久磁石２２により磁極が構成される。ロータ周方向に隣接するＶ字状の永久磁石２２においては、磁極の方向が互いに逆方向である。図２，３に示すように、ロータ２０において、磁極のロータ周方向中央位置（Ｖ字の谷位置）を通る磁石磁束の方向をｄ軸（磁束軸）とし、ロータ周方向に隣接する磁極間の位置（ｄ軸と電気角で９０°ずれた位置）をｑ軸（トルク軸）とする。なお、磁石挿入孔２３（永久磁石２２）の形状はＶ字状以外であってもよい。
【００１３】
ロータコア２１には、ロータシャフト１６の内部空間１７に供給された冷却油をロータ２０とステータ１０間の空隙まで導くための複数（図１の例では３つ）の冷却油通路５１，５２，５３が、一部を互いに開口してロータ径方向に連結した冷媒通路を形成するように設けられている。各冷却油通路５１は、ロータコア２１の内周側の位置に形成され、その径方向内側端部がロータシャフト１６に形成された冷却油吐出口１８を介してロータシャフト１６の内部空間１７と連通する。各冷却油通路５３は、ロータコア２１の外周側（冷却油通路５１より径方向外側）の位置に形成され、その径方向外側端部がロータコア２１の外周面に開口し、ロータ２０とステータ１０間の空隙に連通する。そして、各冷却油通路５２の径方向内側端部は、各冷却油通路５１の径方向外側端部と連通し、各冷却油通路５２の径方向外側端部は、各冷却油通路５３の径方向内側端部と連通する。これによって、ロータシャフト１６の内部空間１７が、冷却油通路５１，５２，５３を介してロータ２０とステータ１０間の空隙まで連通する。ロータシャフト１６の内部空間１７に供給された冷却油が、ロータ回転時の遠心力によって冷却油通路５１，５２，５３を通ることで、ロータ２０（永久磁石２２）の冷却を行うことができる。さらに、冷却油通路５１，５２，５３を通る冷却油が、遠心力によってロータ２０とステータ１０間の空隙に供給されることで、ステータ１０の冷却も行うことができる。冷却油通路５１，５２，５３は、ロータ周方向において、隣接する磁極間（ｑ軸）の位置に形成されている。
【００１４】
ロータコア２１は、図１に示すように、第１コア板３１と第２コア板４１をロータ回転中心軸方向に交互に複数積み重ねて構成される。第１コア板３１の外周部には、図２に示すように、複数の第１磁石挿入孔３３がロータ周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）形成され、第２コア板４１の外周部には、図３に示すように、複数の第２磁石挿入孔４３がロータ周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）形成されている。第１磁石挿入孔３３と第２磁石挿入孔４３の形状は同一である。第１磁石挿入孔３３と第２磁石挿入孔４３がロータ回転中心軸方向に対向するよう第１コア板３１と第２コア板４１をロータ回転中心軸方向に積層することでロータコア２１が構成され、ロータ回転中心軸方向につながる第１磁石挿入孔３３及び第２磁石挿入孔４３により磁石挿入孔２３が形成される。
【００１５】
図２，３に示すように、冷却油通路５１は、第１コア板３１及び第２コア板４１のうち、第１コア板３１に形成されておらず、第２コア板４１にだけ形成されている。一方、冷却油通路５２は、第１コア板３１及び第２コア板４１のうち、第２コア板４１に形成されておらず、第１コア板３１にだけ形成されている。そして、冷却油通路５１の径方向外側端部と冷却油通路５２の径方向内側端部がつながる。また、冷却油通路５３は、第１コア板３１におけるロータ周方向に隣接する第１磁石挿入孔３３の中間位置（ｑ軸）、及び第２コア板４１におけるロータ周方向に隣接する第２磁石挿入孔４３の中間位置（ｑ軸）のうち、第１磁石挿入孔３３の中間位置に形成されておらず、第２磁石挿入孔４３の中間位置にだけ形成されている。そして、冷却油通路５２の径方向外側端部と冷却油通路５３の径方向内側端部がつながる。図１では、説明の便宜上、この冷却油通路のつながりを強調して示しており、コア板の厚さと冷却油通路の厚さとは合っていない。さらに、本実施形態では、モールド樹脂２４は、磁石挿入孔２３を形成する第１磁石挿入孔３３及び第２磁石挿入孔４３のうち、第２磁石挿入孔４３に設けられておらず、第１磁石挿入孔３３にだけ設けられている。第１磁石挿入孔３３のロータ周方向端部等、永久磁石２２が挿入されていない部分は、モールド樹脂２４が充填されているのに対して、第２磁石挿入孔４３のロータ周方向端部等、永久磁石２２が挿入されていない部分は、空隙となっている。
【００１６】
次に、ロータ２０の製造方法の一例について説明する。まず図４に示すように、第１コア板３１の第１磁石挿入孔３３に永久磁石２２を挿入し、さらに、第１磁石挿入孔３３（例えば永久磁石２２が届かないロータ周方向端部）にモールド樹脂２４を充填することで、第１磁石挿入孔３３内の永久磁石２２を固定する。次に図５に示すように、第２磁石挿入孔４３が第１磁石挿入孔３３とロータ回転中心軸方向に対向する状態で、第２コア板４１を第１コア板３１に積層する。この結果、図６に示すように、第２コア板４１の第２磁石挿入孔４３に永久磁石２２が挿入され、さらに、第２磁石挿入孔４３（例えば永久磁石２２が届かないロータ周方向端部）にモールド樹脂２４を充填することなく、接着剤等により第２磁石挿入孔４３内の永久磁石２２を固定する。次に図７に示すように、第１コア板３１を第２コア板４１に積層する。以上の工程を繰り返すことで、ロータ２０を製造することができる。なお、第２磁石挿入孔４３内に永久磁石２２を圧入により固定することも可能である。
【００１７】
磁石挿入孔２３にモールド樹脂２４を充填して磁石挿入孔２３内の永久磁石２２を固定する際には、加熱によりモールド樹脂２４を高温で熱硬化させるが、樹脂成形後に常温まで冷却すると、永久磁石２２・ロータコア２１・モールド樹脂２４の線膨張率の違いによる熱応力が発生する。その際には、図８の矢印に示すように、常温への冷却によりロータコア２１が収縮し、永久磁石２２によりモールド樹脂２４を介して押されることで、ロータコア２１（特に磁石挿入孔２３間のブリッジ部分６１）に大きな応力が発生する。本実施形態のように磁石挿入孔２３間（ｑ軸）の位置に冷却油通路５３が形成された構造では、磁石挿入孔２３と冷媒通路５３間のブリッジ部分６１の厚さが薄くなるため、この応力に対するロータ強度が低下しやすくなる。強度確保のためブリッジ部分６１の厚さを厚くすると、ブリッジ部分６１を通る漏れ磁束（トルクに寄与しない磁束）が増加してトルクが低下する。
【００１８】
これに対して本実施形態では、ブリッジ部分６１（第２磁石挿入孔４３間）に冷却油通路５３が形成された第２コア板４１の第２磁石挿入孔４３にはモールド樹脂２４を設けず、ブリッジ部分６２（第１磁石挿入孔３３間）に冷却油通路５３が形成されていない第１コア板３１の第１磁石挿入孔３３にモールド樹脂２４を選択的に設けている。これによって、冷却油通路５３が形成された第２コア板４１について、第２磁石挿入孔４３と冷却油通路５３間のブリッジ部分６１の厚さが薄くても、このブリッジ部分６１に過大な熱応力が作用するのを防ぐことができ、ロータ強度を確保することができる。一方、冷却油通路５３が形成されていない第１コア板３１については、第１磁石挿入孔３３間のブリッジ部分６２の厚さが第２コア板４１よりも厚いため、第１磁石挿入孔３３にモールド樹脂２４を設けて永久磁石２２を固定しても、熱応力に対するロータ強度を確保することができる。
【００１９】
このように、本実施形態によれば、磁極間（ｑ軸）の位置に冷却油通路５３が形成されたロータ２０において、磁石挿入孔２３にモールド樹脂２４を設けて永久磁石２２を固定する際の熱応力による影響を低減することができ、熱応力に対するロータ強度を確保することができる。その際には、磁石挿入孔２３と冷却油通路５３間のブリッジ部分６１の厚さを厚くする必要もないため、ブリッジ部分６１を通る漏れ磁束を減少させてトルクの低下を防ぐことができる。
【００２０】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  ステータ、１６  ロータシャフト、２０  ロータ、２１  ロータコア、２２  永久磁石、２３  磁石挿入孔、２４  モールド樹脂、３１  第１コア板、３３  第１磁石挿入孔、４１  第２コア板、４３  第２磁石挿入孔、５１，５２，５３  冷却油通路、６１，６２  ブリッジ部分。
【図１】
2015053831.tif 000003
【図２】
2015053831.tif 000004
【図３】
2015053831.tif 000005
【図４】
2015053831.tif 000006
【図５】
2015053831.tif 000007
【図６】
2015053831.tif 000008
【図７】
2015053831.tif 000009
【図８】
2015053831.tif 000010