(57)【要約】【課題】構成が単純であり、永久磁石と固定子コイルの冷却能力が優れている回転子、この回転子を備えた回転電機およびこの回転電機が搭載された圧縮機を得ることである。【解決手段】回転子１００が、軸方向流路孔５２を有し且つ磁石孔５１の周方向の端部が磁石孔空隙部５１ｂとなっている磁性板を積層して形成しており、複数の磁性板が、磁石孔空隙部５１ｂと磁性板の外周とを接続する外周側径方向流路溝５３ａと、軸方向流路孔５２と磁石孔空隙部５１ｂとを接続する内周側径方向流路溝５３ｂとが表面に設けられている溝形成磁性板５ａである回転子鉄心３と、軸方向流路孔５２と対向する位置に気体冷媒取入口２ａを設けた端板２とで形成されているものである。【選択図】図２
2015211573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心と、上記回転子鉄心の磁石挿入孔に挿入されている永久磁石と、上記回転子鉄心の軸方向における各端面と接して設置されている端板と、上記回転子鉄心と上記端板との各々の中央に設けられた貫通孔に挿入して、上記回転子鉄心および上記端板を固定しているシャフトと、を備えている回転子であって、
上記回転子鉄心が、外周側の位置に周方向に複数設けられている磁石孔と、隣接する上記磁石孔の間の部分と径方向で対向しており且つ内側に設けられた軸方向流路孔と、中央に設けられたシャフト貫通孔とを有しており、上記磁石孔の周方向の端部が磁石孔空隙部となっている磁性板を積層して形成されており、
積層されている複数の上記磁性板における全てまたは一部が、上記磁石孔空隙部と上記磁性板の外周とを接続する外周側径方向流路溝と、上記軸方向流路孔と上記磁石孔空隙部とを接続する内周側径方向流路溝と、が表面に設けられている溝形成磁性板であり、
上記端板の少なくとも一方が、上記軸方向流路孔と対向する位置に気体冷媒取入口を設けている、回転子。
【請求項２】
回転子鉄心と、上記回転子鉄心の磁石挿入孔に挿入されている永久磁石と、上記回転子鉄心の軸方向における各端面と接して設置されている端板と、上記回転子鉄心と上記端板との各々の中央に設けられた貫通孔に挿入して、上記回転子鉄心および上記端板を固定しているシャフトと、を備えている回転子であって、
上記回転子鉄心が、外周側の位置に周方向に複数設けられている磁石孔と、中央に設けられたシャフト貫通孔とを有しており、上記磁石孔の周方向の端部が磁石孔空隙部となっている磁性板を積層して形成されており、
積層されている複数の上記磁性板における全てまたは一部が、上記磁石孔空隙部と上記磁性板の外周とを接続する外周側径方向流路溝が表面に設けられている溝形成磁性板であり、
上記端板の少なくとも一方が、上記磁石孔空隙部と対向する位置に上記磁石孔空隙部の一部または全部を露出して気体冷媒取入口となる孔または切欠きを設けている回転子。
【請求項３】
回転子鉄心と、上記回転子鉄心の磁石挿入孔に挿入されている永久磁石と、上記回転子鉄心の軸方向における各端面と接して設置されている端板と、上記回転子鉄心と上記端板との各々の中央に設けられた貫通孔に挿入して、上記回転子鉄心および上記端板を固定しているシャフトと、を備えている回転子であって、
上記回転子鉄心が、外周側の位置に周方向に複数設けられており且つ径方向に延びた仕切部を有する磁石孔と、隣接する上記磁石孔の間の部分と径方向で対向しており且つ内側に設けられた軸方向流路孔と、上記仕切部と径方向で対向しており且つ内側に設けられた第２の軸方向流路孔と、中央に設けられたシャフト貫通孔とを有しており、上記磁石孔の周方向の端部が磁石孔空隙部となっており、上記磁石孔の上記仕切部の側の角部が第２の磁石孔空隙部となっている磁性板を積層して形成されており、
積層されている複数の上記磁性板における全てまたは一部が、上記磁石孔空隙部と上記磁性板の外周とを接続する外周側径方向流路溝と、上記軸方向流路孔と上記磁石孔空隙部とを接続する内周側径方向流路溝と、上記第２の軸方向流路孔と上記第２の磁石孔空隙部および上記仕切部とを接続する第２の内周側径方向流路溝と、が表面に設けられているとともに、上記仕切部が薄肉化されている溝形成磁性板であり、
上記端板の少なくとも一方が、上記軸方向流路孔と対向する位置および上記第２の軸方向流路孔と対向する位置の各々に気体冷媒取入口を設けている、回転子。
【請求項４】
回転子鉄心と、上記回転子鉄心の磁石挿入孔に挿入されている永久磁石と、上記回転子鉄心の軸方向における各端面と接して設置されている端板と、上記回転子鉄心と上記端板との各々の中央に設けられた貫通孔に挿入して、上記回転子鉄心および上記端板を固定しているシャフトと、を備えている回転子であって、
上記回転子鉄心が、外周側の位置に周方向に複数設けられており且つ径方向に延びた仕切部を有する磁石孔と、上記仕切部と径方向で対向しており且つ内側に設けられた軸方向流路孔と、中央に設けられたシャフト貫通孔とを有しており、上記磁石孔の周方向の端部が磁石孔空隙部となっており、上記磁石孔の上記仕切部の側の角部が第２の磁石孔空隙部となっている磁性板を積層して形成されており、
積層されている複数の上記磁性板における全てまたは一部が、上記磁石孔空隙部と上記磁性板の外周とを接続する外周側径方向流路溝と、上記軸方向流路孔と上記第２の磁石孔空隙部および上記仕切部とを接続する内周側径方向流路溝と、が表面に設けられているとともに、上記仕切部が薄肉化されている溝形成磁性板であり、
上記端板の少なくとも一方が、上記軸方向流路孔と対向する位置に気体冷媒取入口を設けている、回転子。
【請求項５】
回転子鉄心と、上記回転子鉄心の磁石挿入孔に挿入されている永久磁石と、上記回転子鉄心の軸方向における各端面と接して設置されている端板と、上記回転子鉄心と上記端板との各々の中央に設けられた貫通孔に挿入して、上記回転子鉄心および上記端板を固定しているシャフトと、を備えている回転子であって、
上記回転子鉄心が、外周側の位置に周方向に複数設けられており且つ径方向に延びた仕切部を有する磁石孔と、中央に設けられたシャフト貫通孔とを有しており、上記磁石孔の周方向の端部が磁石孔空隙部となっており、上記磁石孔の上記仕切部の側の角部が第２の磁石孔空隙部となっている磁性板を積層して形成されており、
積層されている複数の上記磁性板における全てまたは一部が、上記磁石孔空隙部と上記磁性板の外周とを接続する外周側径方向流路溝が表面に設けられている溝形成磁性板であり、
上記回転子鉄心の端面と接する少なくとも一方の上記端板が、上記磁石孔空隙部と対向する位置と上記第２の磁石孔空隙部と対向する位置との各々に、気体冷媒取入口を設けている、回転子。
【請求項６】
回転子鉄心と、上記回転子鉄心の磁石挿入孔に挿入されている永久磁石と、上記回転子鉄心の軸方向における各端面と接して設置されている端板と、上記回転子鉄心と上記端板との各々の中央に設けられた貫通孔に挿入して、上記回転子鉄心および上記端板を固定しているシャフトと、を備えている回転子であって、
上記回転子鉄心が、外周側の位置に周方向に複数設けられており且つ径方向に延びた仕切部を有する磁石孔と、隣接する上記磁石孔の間の部分と径方向で対向しており且つ内側に設けられた軸方向流路孔と、上記仕切部と径方向で対向しており且つ内側に設けられた第２の軸方向流路孔と、中央に設けられたシャフト貫通孔とを有しており、上記磁石孔の周方向の端部が磁石孔空隙部となっており、上記磁石孔の上記仕切部の側の角部が第２の磁石孔空隙部となっている磁性板を積層して形成されており、
積層されている複数の上記磁性板における全てまたは一部が、上記磁石孔空隙部と上記磁性板の外周とを接続する外周側径方向流路溝が表面に設けられている溝形成磁性板であり、
上記端板が、上記軸方向流路孔と対向する位置と上記第２の軸方向流路孔と対向する位置と上記磁石孔空隙部と対向する位置と上記第２の磁石孔空隙部と対向する位置との、少なくとも１か所以上に気体冷媒取入口を設けている、回転子。
【請求項７】
回転子鉄心と、上記回転子鉄心の磁石挿入孔に挿入されている永久磁石と、上記回転子鉄心の軸方向における各端面と接して設置されている端板と、上記回転子鉄心と上記端板との各々の中央に設けられた貫通孔に挿入して、上記回転子鉄心および上記端板を固定しているシャフトと、を備えている回転子であって、
上記回転子鉄心が、外周側の位置に周方向に複数設けられており且つ径方向に延びた仕切部を有する磁石孔と、隣接する上記磁石孔の間の部分と径方向で対向しており且つ内側に設けられた軸方向流路孔と、上記仕切部と径方向で対向しており且つ内側に設けられた第２の軸方向流路孔と、中央に設けられたシャフト貫通孔とを有しており、上記磁石孔の周方向の端部が磁石孔空隙部となっており、上記磁石孔の上記仕切部の側の角部が第２の磁石孔空隙部となっている磁性板を積層して形成されており、
積層されている複数の上記磁性板における全てまたは一部が、上記磁石孔空隙部と上記磁性板の外周とを接続する外周側径方向流路溝と、上記軸方向流路孔と上記磁石孔空隙部とを接続する内周側径方向流路溝と、上記第２の軸方向流路孔と上記第２の磁石孔空隙部および上記仕切部とを接続する第２の内周側径方向流路溝と、が表面に設けられているとともに、上記仕切部が薄肉化されている溝形成磁性板であり、
上記端板の少なくとも一方が、上記軸方向流路孔と対向する位置と上記第２の軸方向流路孔と対向する位置と上記磁石孔空隙部と対向する位置と上記第２の磁石孔空隙部と対向する位置との各々に、気体冷媒取入口を設けている、回転子。
【請求項８】
上記溝形成磁性板における、薄肉化していない部分の厚さに対する上記外周側径方向流路溝の厚さの比率が５０％から７０％であり、薄肉化しない上記外周側径方向流路溝が形成される部分の径方向の幅に対する上記外周側径方向流路溝の径方向の幅の比率が１００％から１５０％であることを特徴とする請求項１と請求項２と請求項５と請求項６とのうちのいずれか１項に記載の回転子。
【請求項９】
上記溝形成磁性板における、薄肉化していない部分の厚さに対する上記外周側径方向流路溝の厚さの比率および上記薄肉化していない部分の厚さに対する上記薄肉化した仕切部の厚さの比率の少なくとも１つが５０％から７０％であり、上記溝形成磁性板における、薄肉化しない上記外周側径方向流路溝が形成される部分の径方向の幅に対する上記外周側径方向流路溝の径方向の幅の比率および薄肉化しない仕切部の周方向の幅に対する上記薄肉化した仕切部の周方向の幅の比率の少なくとも１つが１００％から１５０％であることを特徴とする請求項３と請求項４と請求項７とのうちのいずれか１項に記載の回転子。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の回転子と、上記回転子の外周面と所定の間隔を設けて且つ同心円状に配設された固定子とを備えており、
上記固定子が、外周部のヨーク部と上記ヨーク部の内周面から径方向に突出したティース部とでなる固定子鉄心、および、上記ティース部に巻回された固定子コイルで形成されている回転電機。
【請求項１１】
外装となるケースと、上記ケースの内に設置された、圧縮機構および請求項１０に記載の回転電機を備えており、上記回転電機で圧縮機構を駆動する圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石が埋込まれている回転子、この回転子を備えた回転電機、およびこの回転電機が搭載された圧縮機に関し、特に、永久磁石と固定子のコイルとを効率的に冷却する回転子、回転電機、および圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石が埋込まれている回転子を用いたＩＰＭモータ等の回転電機では、稼働時の回転電機の発熱により永久磁石の温度が上昇し、トルクを発生させる磁束が低下する。
そこで、従来から、回転子を冷却する技術が提案されている。そのようなものとして、ポンプで、冷媒供給用シャフトを介してロータ軸内部に供給された液冷媒を、ロータコアにおける永久磁石の設置部位まで導引して、永久磁石を冷却するものがある。
【０００３】
具体的には、液冷媒が、ロータ軸内部から、ロータ軸に形成された冷媒通路と、端板に形成された内側冷媒溝と、ロータコアのフラックスバリアと、端板に形成された外側冷媒溝とを順番に通過して、端板の外側冷媒溝からステータ巻線に放出される、モータの冷却構造である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７８００号公報（第５−７頁、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のモータの冷却構造は、液冷媒で永久磁石を冷却するので、液冷媒を循環するためのポンプと配管とが必要であり、且つロータ軸（回転子軸）が中空部を有する構造であるので、装置コストが高くなるとの問題があった。
また、ロータ軸が内側に中空部が形成されており径が大きいので、ロータコア（回転子鉄心）の容積が小なくなり、回転電機であるモータの効率が低下するとの問題があった。
また、冷媒を、ロータ（回転子）の両端部にある端板の外側冷媒溝からステータ巻線（固定子コイル）に吹付けて、ステータ巻線を冷却するので、ステータ（固定子）のコイルエンドは十分に冷却できるが、コイルエンドより温度が高くなるステータの軸方向中心部のステータ巻線を、直接冷却できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転子の永久磁石および固定子を冷却する構成が単純であり、永久磁石の冷却能力が優れており、回転電機の効率低下を防止できて、且つ固定子コイルの軸方向中心部を効率良く冷却できる、回転子、この回転子を備えた回転電機、およびこの回転電機が搭載された圧縮機を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係わる第１の回転子は、回転子鉄心が、軸方向流路孔を有しており、磁石孔の周方向の端部が磁石孔空隙部となっている磁性板を積層して形成されており、積層されている複数の磁性板における全てまたは一部が、磁石孔空隙部と磁性板の外周とを接続する外周側径方向流路溝と、軸方向流路孔と磁石孔空隙部とを接続する内周側径方向流路溝と、が表面に設けられている溝形成磁性板であり、回転子鉄心と接する少なくとも一方の端板が、軸方向流路孔と対向する位置に気体冷媒取入口を設けているものである。
【０００８】
本発明に係わる第２の回転子は、回転子鉄心が、外周側の位置に周方向に複数設けられている磁石孔と、中央に設けられたシャフト貫通孔とを有しており、磁石孔の周方向の端部が磁石孔空隙部となっている磁性板を積層して形成されており、積層されている複数の磁性板における全てまたは一部が、磁石孔空隙部と磁性板の外周とを接続する外周側径方向流路溝が表面に設けられている溝形成磁性板であり、端板の少なくとも一方が、磁石孔空隙部と対向する位置に磁石孔空隙部の一部または全部を露出して気体冷媒取入口となる孔または切欠きを設けているものである。
【０００９】
本発明に係わる第３の回転子は、回転子鉄心が、軸方向流路孔と第２の軸方向流路孔とを有しており、磁石孔の周方向の端部が磁石孔空隙部となっており、磁石孔の仕切部の側の角部が第２の磁石孔空隙部となっている磁性板を積層して形成されており、積層されている複数の磁性板における全てまたは一部が、磁石孔空隙部と磁性板の外周とを接続する外周側径方向流路溝と、軸方向流路孔と磁石孔空隙部とを接続する内周側径方向流路溝と、第２の軸方向流路孔と第２の磁石孔空隙部および仕切部とを接続する第２の内周側径方向流路溝と、が表面に設けられているとともに、仕切部が薄肉化されている溝形成磁性板であり、回転子鉄心と接する少なくとも一方の端板が、軸方向流路孔と対向する位置および第２の軸方向流路孔と対向する位置の各々に気体冷媒取入口を設けているものである。
【００１０】
本発明に係わる第４の回転子は、回転子鉄心が、軸方向流路孔を有しており、磁石孔の周方向の端部が磁石孔空隙部となっており、磁石孔の仕切部の側の角部が第２の磁石孔空隙部となっている磁性板を積層して形成されており、積層されている複数の磁性板における全てまたは一部が、磁石孔空隙部と磁性板の外周とを接続する外周側径方向流路溝と、軸方向流路孔と第２の磁石孔空隙部および仕切部とを接続する内周側径方向流路溝と、が表面に設けられているとともに、仕切部が薄肉化されている溝形成磁性板であり、回転子鉄心と接する少なくとも一方の端板が、軸方向流路孔と対向する位置に気体冷媒取入口を設けているものである。
【００１１】
本発明に係わる第５の回転子は、回転子鉄心が、磁石孔の周方向の端部が磁石孔空隙部となっており、磁石孔の仕切部側の角部が第２の磁石孔空隙部となっている磁性板を積層して形成されており、積層されている複数の磁性板における全てまたは一部が、磁石孔空隙部と磁性板の外周とを接続する外周側径方向流路溝が表面に設けられている溝形成磁性板であり、回転子鉄心の端面と接する少なくとも一方の端板が、磁石孔空隙部と対向する位置と第２の磁石孔空隙部と対向する位置との各々に気体冷媒取入口を設けているものある。
【００１２】
本発明に係わる第６の回転子は、回転子鉄心が、軸方向流路孔と第２の軸方向流路孔とを有しており、磁石孔の周方向の端部が磁石孔空隙部となっており、磁石孔の仕切部の側の角部が第２の磁石孔空隙部となっている磁性板を積層して形成されており、積層されている複数の磁性板における全てまたは一部が、磁石孔空隙部と磁性板の外周とを接続する外周側径方向流路溝が表面に設けられている溝形成磁性板であり、端板が、軸方向流路孔と対向する位置と第２の軸方向流路孔と対向する位置と磁石孔空隙部と対向する位置と第２の磁石孔空隙部と対向する位置との、少なくとも１か所以上に気体冷媒取入口を設けているものである。
【００１３】
本発明に係わる第７の回転子は、回転子鉄心が、軸方向流路孔と第２の軸方向流路孔とを有しており、磁石孔の周方向の端部が磁石孔空隙部となっており、磁石孔の仕切部の側の角部が第２の磁石孔空隙部となっている磁性板を積層して形成されており、積層されている複数の磁性板における全てまたは一部が、磁石孔空隙部と磁性板の外周とを接続する外周側径方向流路溝と、軸方向流路孔と磁石孔空隙部とを接続する内周側径方向流路溝と、第２の軸方向流路孔と第２の磁石孔空隙部および仕切部とを接続する第２の内周側径方向流路溝と、が表面に設けられているとともに、仕切部が薄肉化されている溝形成磁性板であり、回転子鉄心と接する少なくとも一方の端板が、軸方向流路孔と対向する位置と第２の軸方向流路孔と対向する位置と磁石孔空隙部と対向する位置と第２の磁石孔空隙部と対向する位置との各々に、気体冷媒取入口を設けているものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係わる回転子は、上記のように構成されているため、永久磁石の冷却能力が優れているとともに、固定子コイルを効率良く冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係わる回転子に用いられる溝形成磁性板の正面模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係わる回転子における径方向の半分を断面とした模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係わる回転子鉄心における溝形成磁性板の外周側ブリッジ部を外周側から見た側面模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係わる回転子鉄心における、溝形成磁性板の外周側ブリッジ部（ａ）と平状磁性板における外周側ブリッジ部と重なる部分（ｂ）とを示す平面模式図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係わる回転子を用いた回転電機の断面模式図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係わる回転子における溝形成磁性板の部分平面模式図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係わる回転子における溝形成磁性板の部分平面模式図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係わる回転子における溝形成磁性板の部分平面模式図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係わる回転子における一方の端板の部分平面模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係わる回転子における径方向の半分を断面とした模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係わる回転子における径方向の半分を断面とした模式図である。
【図１２】本発明の実施の形態６に係わる圧縮機を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係わる回転子に用いられる溝形成磁性板の正面模式図である。
本実施の形態の回転子の磁性板には、溝形成磁性板５ａが用いられる。
図１に示すように、溝形成磁性板５ａには、永久磁石が挿入される磁石孔５１と、軸方向流路孔５２と、外周側径方向流路溝５３ａと、内周側径方向流路溝５３ｂと、シャフト貫通孔５４と、が設けられている。
【００１７】
磁石孔５１は、溝形成磁性板５ａの外周側の位置に、周方向に複数設けられている磁石孔５１は、磁石占有部５１ａとその周方向外側の磁石孔空隙部５１ｂとで形成されており、磁石占有部５１ａと磁石孔空隙部５１ｂとの境界を破線で示している。周方向で隣接する磁石孔空隙部５１ｂの間は境界部５５となっている。
軸方向流路孔５２は、径方向内側で、周方向における境界部５５と対向する位置に設けられている。すなわち、軸方向流路孔５２は、隣接する磁石孔５１の間の部分と径方向で対向させて、径方向内側に設けられている。シャフト貫通孔５４は中心部に設けられている。
【００１８】
外周側径方向流路溝５３ａは、溝形成磁性板５ａにおける外周と磁石孔空隙部５１ｂとを接続している。そして、隣接する２個の外周側径方向流路溝５３ａと、この両外周側径方向流路溝５３ａを連結する部分とが、外周側ブリッジ部５６となっている。
内周側径方向流路溝５３ｂは、軸方向流路孔５２と磁石孔空隙部５１ｂとを接続している。また、内周側径方向流路溝５３ｂは、１個の軸方向流路孔５２と隣接する２個の磁石孔空隙部５１ｂとをつないでいる。
【００１９】
本実施の形態では、外周側径方向流路溝５３ａと内周側径方向流路溝５３ｂとは、溝形成磁性板５ａにおける一方の面に形成されている。
磁石孔５１は、より外周側に設置するのが好ましいが、外周側にすると外周側径方向流路溝５３ａの径方向の幅が小さくなり、外周側径方向流路溝５３ａの強度が低下する。そこで、磁石孔５１は、回転子を回転電機に用いた場合に加わる最大負荷に耐える強度の外周側径方向流路溝５３ａを形成できる範囲で、外周側に設置されている。
軸方向流路孔５２は、磁石孔空隙部５１ｂに近いほど好ましいが、磁石孔空隙部５１ｂに近づけすぎると、内周側径方向流路溝５３ｂの強度が低下する。そこで、軸方向流路孔５２は、回転子を回転電機に用いた場合に加わる最大負荷に耐える強度の内周側径方向流路溝５３ｂを形成できる範囲で、磁石孔空隙部５１ｂに近づけて設置されている。
【００２０】
本実施の形態の回転子の磁性板には、平状磁性板５ｂも用いられる。
平状磁性板５ｂは、外周側径方向流路溝５３ａと内周側径方向流路溝５３ｂとが設けられていない以外、溝形成磁性板５ａと同様である。
すなわち、平状磁性板５ｂは、溝形成磁性板５ａと外形が同様であり、磁石孔５１と軸方向流路孔５２とシャフト貫通孔５４とが、溝形成磁性板５ａと同様の位置に設けられている。
また、平状磁性板５ｂの磁石孔５１も、磁石占有部５１ａと磁石孔空隙部５１ｂとで形成されている。
【００２１】
図２は、本発明の実施の形態１に係わる回転子における径方向の半分を断面とした模式図である。
図２に示すように、本実施の形態の回転子１００は、回転子鉄心３と、回転子鉄心３の磁石挿入孔に挿入されている永久磁石４と、回転子鉄心３の軸方向における各端面と接して設置されている端板２と、回転子鉄心３の中央に設けられた貫通孔および端板２の中央に設けられた貫通孔に挿入して、回転子鉄心３および端板２を固定しているシャフト１と、を備えている。
各磁石挿入孔に挿入されている各永久磁石４は１個の極を形成している。
【００２２】
図２に示すように、回転子鉄心３は、磁性板を多数枚積層することにより形成されている。本実施の形態では、軸方向の中央部が所定枚数の溝形成磁性板５ａを積層した部分であり、溝形成磁性板５ａを積層した部分の、軸方向における両脇部が、所定枚数の平状磁性板５ｂを積層した部分である。
【００２３】
そして、溝形成磁性板５ａを積層した部分では、一の溝形成磁性板５ａの、外周側径方向流路溝５３ａと内周側径方向流路溝５３ｂとが設けられている面と、他の溝形成磁性板５ａの、外周側径方向流路溝５３ａと内周側径方向流路溝５３ｂとが設けられていない面とを重ねて積層することにより、外周側径方向流路溝５３ａによる外周側径方向流路部３３ａと、内周側径方向流路溝５３ｂによる内周側径方向流路部３３ｂとが形成されている。ただし、軸方向におけるどちらか一方の端部にある溝形成磁性板５ａは、外周側径方向流路溝５３ａと内周側径方向流路溝５３ｂとが設けられている面を、平状磁性板５ｂの面と接して、外周側径方向流路部３３ａと内周側径方向流路部３３ｂとが形成されている。
【００２４】
また、回転子鉄心３には、各磁性板５ａ，５ｂを積層することにより、磁石孔５１が軸方向に連なった磁石挿入孔が形成されており、軸方向流路孔５２が軸方向に連なった軸方向流路部３２が形成されている。そして、磁石挿入孔と軸方向流路孔５２とは、回転子鉄心３を軸方向に貫通している。
また、磁石孔空隙部５１ｂも軸方向に連なって磁石挿入孔空隙部３１ｂを形成している。磁石挿入孔空隙部３１ｂも回転子鉄心３を軸方向に貫通している。この磁石挿入孔空隙部３１ｂは、フラックスバリアとなっている。
【００２５】
端板２には、周方向で軸方向流路部３２と対向する位置に、気体冷媒が取入れられる入口（気体冷媒取入口と記す）２ａが設けられている。
すなわち、気体冷媒取入口２ａと軸方向流路部３２とで、回転子１００の外部にある気体冷媒を取込んで流す軸方向流路を形成している。
【００２６】
また、回転子鉄心３における溝形成磁性板５ａを積層した部分では、軸方向流路部３２と接続している内周側径方向流路部３３ｂと、磁石挿入孔空隙部３１ｂと、外周側径方向流路部３３ａとで、径方向流路が形成されている。
【００２７】
次に、本実施の形態の回転子１００における永久磁石４を冷却する機構について説明する。
回転子１００が回転すると、遠心力により、磁石挿入孔空隙部３１ｂ内の気体冷媒が、外周側径方向流路部３３ａを介して、回転子１００の外部に放出される。すると、磁石挿入孔空隙部３１ｂの圧力が低下するので、内周側径方向流路部３３ｂを介して、軸方向流路部３２から磁石挿入孔空隙部３１ｂへ、気体冷媒が流入する。すると、軸方向流路部３２の圧力が低下するので、端板２の気体冷媒取入口２ａから、軸方向流路部３２へ外部の気体冷媒が取り入れられる。
【００２８】
すなわち、図２の矢印Ｌで示すように、気体冷媒が、外部から気体冷媒取入口２ａを通過して軸方向流路部３２へ流れこむ。次に、図２の矢印Ｍで示すように、気体冷媒が、軸方向流路部３２から、内周側径方向流路部３３ｂと磁石挿入孔空隙部３１ｂと外周側径方向流路部３３ａとを順番に通過して、回転子１００の外部に放出される。
そして、気体冷媒が、磁石挿入孔空隙部３１ｂ通過する際、永久磁石４の表面と接触しながら流れて、永久磁石４を冷却する。
【００２９】
次に、溝形成磁性板５ａにおける外周側径方向流路溝５３ａの構造について説明する。
図３は、本発明の実施の形態１に係わる回転子鉄心における溝形成磁性板の外周側ブリッジ部を外周側から見た側面模式図である。
図３に示すように、外周側ブリッジ部５６の、外周側径方向流路溝５３ａを形成していない薄肉化していない部分の板厚をＴとして、外周側径方向流路溝５３ａを形成して部分の板厚をＴｃとしている。Ｔは、平状磁性板５ｂの板厚でもある。
外周側径方向流路溝５３ａの部分における板厚Ｔｃは、Ｔより薄く、気体冷媒の流路を確保する点からできるだけ薄くしたいが、加工性の点から限界があり、０．５Ｔ≦Ｔｃ≦０．７Ｔとすることが望ましい。
【００３０】
図４は、本発明の実施の形態１に係わる回転子鉄心における、溝形成磁性板の外周側ブリッジ部（ａ）と平状磁性板における外周側ブリッジ部と重なる部分（ｂ）とを示す平面模式図である。
図４に示すように、溝形成磁性板５ａにおける外周側径方向流路溝５３ａの径方向の幅をＷａとしており、溝を形成しておらず薄肉化していない平状磁性板５ｂにおける、外周側径方向流路溝５３ａと重なる部分（連結部と記す）４５ａの径方向の幅をＷｂとしている。
【００３１】
平状磁性板５ｂにおける幅Ｗｂである連結部４５ａは、回転子１００を回転電機に用いた場合に加わる最大負荷に耐える強度を有しているとしている。
しかし、外周側径方向流路溝５３ａは、その板厚Ｔｃが平状磁性板５ｂの板厚Ｔより、薄いので、ＷａがＷｂと同じであれば、その強度は連結部４５ａの強度より低い。
すなわち、外周側径方向流路溝５３ａの強度を、連結部４５ａの強度と同等にするためには、ＷａをＷｂより大きくする必要がある。
【００３２】
外周側径方向流路溝５３ａを、簡単な梁モデルとして応力計算を実施した結果、外周側径方向流路溝５３ａに加わる応力を連結部４５ａに加わる応力と等価にするには、ＷａをＷｂに対して以下のようにする必要があることが判明した。
Ｔｃ＝０．５Ｔのとき、Ｗａ≒１．４Ｗｂ
Ｔｃ＝０．６Ｔのとき、Ｗａ≒１．３Ｗｂ
Ｔｃ＝０．７Ｔのとき、Ｗａ≒１．２Ｗｂ
Ｔｃ＝０．８Ｔのとき、Ｗａ≒１．１Ｗｂ
これらの結果より、１＞（Ｔｃ／Ｔ）≧０．５の範囲では、余裕を見て、外周側径方向流路溝５３ａの径方向の幅Ｗａを、平状磁性板５ｂにおける連結部４５ａの径方向の幅Ｗｂの１．５倍に設定すると、回転子鉄心３の機械強度が保障される。すなわち、外周側径方向流路溝５３ａの径方向の幅Ｗａは、機械強度が保障される薄肉化していない外周側径方向流路溝が形成される部分の幅の１．５倍であれば良い。
元々、薄肉化する前の外周側径方向流路溝を形成する部分の幅が広くて、この幅が最大負荷に耐える強度を有する幅の１．５倍以上であれば、外周側径方向流路溝５３ａの径方向の幅Ｗａは薄肉化する前と同じであっても良い。
【００３３】
次に、本実施の形態の回転子１００の製造方法の一例について説明する。
各磁性板５ａ，５ｂは、電磁鋼板を打ち抜いて作製する。この時、シャフト貫通孔５４と磁石孔５１と軸方向流路孔５２も同時に形成する。
次に、磁性板の一方の面に、プレス加工またはエッチング加工により、外周側径方向流路溝５３ａと内周側径方向流路溝５３ｂとを設けることにより、溝形成磁性板５ａを形成する。各径方向流路溝５３ａ，５３ｂを設けない磁性板は平状磁性板５ｂとする。
【００３４】
次に、所定枚数の平状磁性板５ｂを積層した後、平状磁性板５ｂの積層部に重ねて所定枚数の溝形成磁性板５ａを積層する。さらに、溝形成磁性板５ａの積層部に重ねて所定枚数の平状磁性板５ｂを積層して、全ての磁性板を従来の方法で接合し、回転子鉄心３を形成する。
次に、磁石挿入孔に永久磁石４を挿入した後、回転子鉄心３の両端部に、シャフト１が挿入される貫通孔と気体冷媒取入口２ａとが設けられた端板２を接して配置して、端板２と回転子鉄心３との各中央部に形成された貫通孔に、シャフト１を挿入して、焼きばめ等により、シャフト１に回転子鉄心３と端板２とを固定することにより、回転子１００を作製する。
本実施の形態では、各磁性板５ａ，５ｂに電磁鋼板を用いているが、ＳＰＣＣ等の磁気特性を有する板状体で、溝加工が可能なものであれば良い。
【００３５】
次に、本実施の形態の回転子１００を用いた回転電機１５０について説明する。
図５は、本発明の実施の形態１に係わる回転子を用いた回転電機の断面模式図である。
図５に示すように、本実施の形態の回転電機１５０は、回転子１００の外周面と所定の間隔を設けて、且つ同心円状に配設された固定子１２０とを備えている。図５では、回転子１００と固定子１２０以外の構成は省略している。
固定子１２０は、外周部のヨーク部１２１ａとヨーク部１２１ａの内周面から径方向に突出したティース部１２１ｂとでなる固定子鉄心１２１、およびティース部１２１ｂに巻回された固定子コイル１２２を備えている。
【００３６】
本実施の形態の回転子１００は、回転子鉄心３における、軸方向流路部３２が磁石挿入孔空隙部３１ｂの近くに設けられており、且つ磁石挿入孔空隙部３１ｂが径方向流路を形成しているので、径方向流路を短くできる。
それゆえ、本実施の形態の回転子１００は、径方向流路の流動抵抗が小さく、気体冷媒の流量を大きくできるので、永久磁石４の冷却効果が優れている。
また、軸方向流路部３２が、磁石挿入孔空隙部３１ｂより径方向で内側に配置されているので、軸方向流路部３２内にある気体媒体に、回転子の回転時に加わる遠心力を有効に利用でき、この面からも、気体冷媒の流量を大きくできる。
また、軸方向流路部３２が磁極間の部分に配置されているので、永久磁石が減磁しやすい極間部の冷却能力が高い。
【００３７】
本実施の形態の回転電機１５０は、回転子鉄心３の径方向流路を通過した気体冷媒が回転子鉄心３の外周部から放出される。
それゆえ、回転子鉄心３の外周側に対向して配置された固定子鉄心１２１が冷却される。さらに、気体冷媒が固定子鉄心１２１の開口部を通って固定子コイル１２２に到達して、固定子鉄心１２１の内部にある固定子コイル１２２も冷却する。
すなわち、固定子１２０を冷却する効果も優れている。
【００３８】
また、本実施の形態の回転電機１５０は、回転子鉄心３の軸方向における中央部に径方向流路が設けられた回転子１００が用いられているので、一般的に、最も温度が上がりやすい軸方向中央部の固定子コイル１２２を、気体冷媒で直接に冷却することが可能であり、固定子１２０の最も温度が上がりやすい部分を冷却する効果が優れている。
【００３９】
回転子において、外周側径方向流路溝５３ａのような、磁性板の板厚が薄くなる部分を、永久磁石より外周側であり、永久磁石に対する磁極中央部に設けると、永久磁石から発生した磁束が固定子に届く際の磁路断面積を減らすことになり磁路抵抗が増大し、回転子から固定子に向かう磁束を減少させてしまう。
しかし、本実施の形態の回転子１００は、磁性板の板厚が薄く断面積が小さくなっており、磁路抵抗が増大している外周側径方向流路溝５３ａを、溝形成磁性板５ａの外周側ブリッジ部５６、すなわち、周方向で隣接する永久磁石４の間に設けているので、回転子１００から固定子１２０に向かう磁束が減少することが、ほとんどない。逆に、永久磁石４からの磁束が外周側ブリッジ部５６から漏れるのを減少させて、回転子１００から固定子１２０に向かう磁束量を増大させている。
【００４０】
すなわち、本実施の形態の回転子１００およびこの回転子１００を用いた回転電機１５０は、回転子１００と固定子１２０との冷却効果が優れている。それと、回転子１００の永久磁石４の磁束を効率的に利用できる。また、回転子１００が、十分な機械強度を有している。
本実施の形態の回転子１００は、回転子鉄心３の軸方向における中央部に溝形成磁性板５ａを配置しているが、回転子鉄心３の軸方向における全ての領域に溝形成磁性板５ａを配置しても良い。また、所定の枚数の平状磁性板５ｂを挟んだ間隔で溝形成磁性板５ａを配置しても良い。
また、本実施の形態では、各径方向流路溝５３ａ，５３ｂは、溝形成磁性板５ａにおける一方の面に形成されているが、両方の面に形成しても良い。こうすると各径方向流路溝５３ａ，５３ｂの形成が容易になる。
本実施の形態の回転子では、軸方向流路孔５２と対向する位置に設けられている気体冷媒取入口２ａは、両方の端板に設けられているが、少なくとも一方の端板に設けられていれば良い。
【００４１】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係わる回転子における溝形成磁性板の部分平面模式図である。
図６に示すように、本実施の形態の回転子における溝形成磁性板である第２の溝形成磁性板２０５ａは、実施の形態１の溝形成磁性板５ａにおいて、磁石孔５１を等分に２分割する薄肉仕切部２６０を設けて２個の分割磁石孔２５１を形成し、薄肉仕切部２６０より径方向内側で、薄肉仕切部２６０と径方向で対向する位置に第２の軸方向流路孔２５２を設けたものである。各分割磁石孔２５１における、第２の磁石占有部２５１ａと磁石孔空隙部５１ｂとの境界は破線で示している。
【００４２】
第２の溝形成磁性板２０５ａには、磁石孔空隙部５１ｂと、軸方向流路孔５２と、外周側径方向流路溝５３ａと、内周側径方向流路溝５３ｂとが、が設けられている。
さらに、薄肉仕切部２６０と第２の軸方向流路孔２５２とを接続する、第２の内周側径方向流路溝２５３ｂが設けられている。そして、薄肉仕切部２６０の厚さを第２の内周側径方向流路溝２５３ｂの厚さと同じにしている。
また、各分割磁石孔２５１の薄肉仕切部側の角部に、第２の磁石孔空隙部２５１ｂが設けられている
また、第２の内周側径方向流路溝２５３ｂも第２の溝形成磁性板２０５ａの両面に形成しても良く、薄肉仕切部２６０も、第２の溝形成磁性板２０５ａの両面を加工して形成しても良い。
【００４３】
本実施の形態の回転子の平状磁性板である第２の平状磁性板は、実施の形態１の、磁石挿入孔空隙部３１ｂと軸方向流路孔５２とが設けられている平状磁性板５ｂに、磁石孔５１を等分に２分割する薄肉化していない同厚仕切部を設けて、第２の溝形成磁性板２０５ａと同様の、分割磁石孔２５１を形成しているものである。
そして、同厚仕切部より内側の同厚仕切部と対向する位置に、第２の溝形成磁性板２０５ａと同様の、第２の軸方向流路孔２５２を設けている。そして、同厚仕切部の厚さは第２の平状磁性板の厚さと同じである。
また、分割磁石孔２５１における同厚仕切部側の角部に、第２の溝形成磁性板２０５ａと同様の、第２の磁石孔空隙部２５１ｂを設けている。
【００４４】
第２の溝形成磁性板２０５ａを積層すると、外周側径方向流路溝５３ａによる外周側径方向流路部３３ａと、内周側径方向流路溝５３ｂによる内周側径方向流路部３３ｂと、第２の内周側径方向流路溝２５３ｂによる第２の内周側径方向流路部と、薄肉仕切部２６０による仕切部径方向流路部と、が形成される。
第２の平状磁性板および第２の溝形成磁性板２０５ａを積層すると、軸方向流路孔５２による軸方向流路部３２と、磁石孔空隙部５１ｂによる磁石挿入孔空隙部３１ｂと、第２の軸方向流路孔２５２による第２の軸方向流路部と、第２の磁石孔空隙部２５１ｂによる第２の磁石挿入孔空隙部と、が形成される。
また、各分割磁石孔２５１による分割磁石挿入孔が形成される。
【００４５】
本実施の形態の回転子における回転子鉄心である第２の回転子鉄心は、第２の溝形成磁性板２０５ａと第２の平状磁性板とを実施の形態１と同様にして積層して形成され、磁極ごとの２個の分割磁石挿入孔が設けられている。
そして、２個の分割磁石挿入孔の各々に、永久磁石が挿入される。
また、本実施の形態の回転子の端板である第２の端板は、実施に形態１の端板２において、第２の気体冷媒取入口を設けたものである。
すなわち、第２の回転子鉄心における、軸方向流路部３２と対向する位置に、気体冷媒取入口２ａを設け、第２の軸方向流路部と対向する位置に、第２の気体冷媒取入口を設けたものである。
【００４６】
本実施の形態の回転子は、第２の回転子鉄心と、第２の端板と、２個で１極を形成する永久磁石と、シャフト１とを用いて、実施の形態１と同様にして、作製される。
薄肉仕切部２６０の厚さは、薄肉化していない部分の厚さの０．５倍から０，７倍であれば良い。
薄肉仕切部２６０の周方向の幅は、加わる最大負荷に耐える強度を有する第２の平状磁性板の同厚仕切部の幅の１．５倍であれば良い。すなわち、薄肉仕切部２６０の周方向の幅は、加わる最大負荷に耐える強度を有する薄肉化していない仕切部の周方向の幅の１．５倍であれば良い。
元々、薄肉化する前の仕切部の周方向の幅が広くて、この幅が最大負荷に耐える強度を有する幅の１．５倍以上であれば、薄肉仕切部２６０の周方向の幅は薄肉化していない仕切部の幅と同じであっても良い。
本実施の形態の回転電機は、回転子に本実施の形態の回転子を用いた以外、実施の形態１の回転電機と同様である。
【００４７】
次に、本実施の形態の回転子における永久磁石を冷却する機構について説明する。
回転子が回転すると、実施の形態１の回転子１００と同様に、気体冷媒が、外部から気体冷媒取入口２ａを通過して軸方向流路部３２へ流れ込んだ後、軸方向流路部３２から、内周側径方向流路部３３ｂと、磁石挿入孔空隙部３１ｂと、外周側径方向流路３３ａと、を順番に通過して、第２の回転子の外部に放出される。
また、気体冷媒が、外部から第２の気体冷媒取入口を通過して、第２の軸方向流路部へ流れ込んだ後、第２の軸方向流路部から、第２の内周側径方向流路部と、仕切部径方向流路部および第２の磁石挿入孔空隙部と、各分割磁石挿入孔と永久磁石との隙間と、磁石挿入孔空隙部３１ｂと、外周側径方向流路部３３ａと、を順番に通過して、回転子の外部に放出される。
【００４８】
すなわち、本実施の形態の回転子および回転電機は、第２の気体冷媒取入口から外周側径方向流路部３３ａへ至る、新たな気体冷媒の流路が追加されるので、気体冷媒の流量を増大できるとともに、永久磁石のほぼ全面を気体冷媒で冷却することが可能となり、冷却能力が向上している。
また、軸方向流路部３２および第２の軸方向流路部が、分割磁石挿入孔より径方向で内側に配置されているので、回転子の回転時に、軸方向流路部３２内および第２の軸方向流路部内にある気体媒体に加わる遠心力を有効に利用でき、この面からも気体冷媒の流量を増大できる。
【００４９】
また、軸方向流路部３２が磁極間の部分に配置されているので、永久磁石が減磁しやすい極間部の冷却能力が高い。
本実施の形態の回転子は、第２の回転子鉄心の軸方向における中央部に第２の溝形成磁性板２０５ａを配置しているが、第２の回転子鉄心の軸方向における全ての領域に第２の溝形成磁性板２０５ａを配置しても良い。
本実施の形態の回転子では、軸方向流路孔５２と対向する位置に設けられている気体冷媒取入口２ａと第２の軸方向流路孔２５２と対向する位置に設けられている第２の気体冷媒取入口とは、少なくとも一方の端板に設けられていれば良い。
【００５０】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係わる回転子における溝形成磁性板の部分平面模式図である。
図７に示すように、本実施の形態の回転子における溝形成磁性板である第３の溝形成磁性板３０５ａは、実施の形態２の第の２溝形成磁性板２０５ａにおいて、軸方向流路孔５２と内周側径方向流路溝５３ｂとを省いたものである。
本実施の形態の回転子の平状磁性板である第３の平状磁性板は、実施の形態２の第２の平状磁性板において、軸方向流路孔５２を省いたものである。
本実施の形態の回転子の端板である第３の端板は、実施の形態２の第２の端板において、気体冷媒取入口２ａを省いたものである。
【００５１】
本実施の形態の回転子における回転子鉄心である第３の回転子鉄心は、実施の形態１と同様にして、第３の溝形成磁性板３０５ａと第３の平状磁性板とを積層して形成される。
本実施の形態の回転子は、第３の回転子鉄心と、第３の端板と、２個で１極を形成する永久磁石と、シャフト１とを用いて、実施の形態１と同様にして、作製される。
本実施の形態の回転電機は、回転子に本実施の形態の回転子を用いた以外、実施の形態１の回転電機と同様である。
【００５２】
次に、本実施の形態の回転子における永久磁石を冷却する機構について説明する。
回転子が回転すると、気体冷媒が、外部から第２の気体冷媒取入口を通過して、第２の軸方向流路部へ流れ込んだ後、第２の軸方向流路部から、第２の内周側径方向流路部と、仕切部径方向流路部および第２の磁石挿入孔空隙部と、各分割磁石挿入孔と永久磁石との隙間と、磁石挿入孔空隙部３１ｂと、外周側径方向流路部３３ａと、を順番に通過して、回転子の外部に放出される。
【００５３】
本実施の形態の回転子および回転電機は、気体冷媒の流路が、第２の気体冷媒取入口から外周側径方向流路部３３ａへ至るので、永久磁石のほぼ全面を気体冷媒で冷却することが可能であるとともに、回転子から放出される気体冷媒で固定子コイルを冷却できる。
また、永久磁石より内側の磁極の中央部のみに、径方向流路部が配置されているので、磁性板内での磁路の障害になることが少ない。
本実施の形態の回転子は、第３の回転子鉄心の軸方向における中央部に第３の溝形成磁性板３０５ａを配置しているが、第３の回転子鉄心の軸方向における全ての領域に第３の溝形成磁性板３０５ａを配置しても良い。
本実施の形態の回転子では、第２の軸方向流路孔２５２と対向する位置に設けられている第２の気体冷媒取入口は、少なくとも一方の端板に設けられていれば良い。
【００５４】
実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４に係わる回転子における溝形成磁性板の部分平面模式図である。
図８に示すように、本実施の形態の回転子４００の溝形成磁性板である第４の溝形成磁性板４０５ａは、実施の形態２の第２の溝形成磁性板２０５ａにおいて、内周側径方向流路溝５３ｂと第２の内周側径方向流路溝２５３ｂとを省き、薄肉仕切部２６０の代わりに同厚仕切部４６０を用いたものである。そして、第４の溝形成磁性板４０５ａは、両面に外周側径方向流路溝５３ａを設けている。
【００５５】
本実施の形態の回転子の平状磁性板である第４の平状磁性板４０５ｂは、実施の形態２の第２の平状磁性板と同じものである。
また、図８には、回転子とした場合に、後述する一方の第４の端板４０２ｂに設けられている第３の気体冷媒取入口４０２ｄと第４の気体冷媒取入口４０２ｅとが対向する、第４の溝形成磁性板４０５ａの部分を点線で示している。
本実施の形態の回転子４００の回転子鉄心である第４の回転子鉄心は、第４の溝形成磁性板４０５ａを積層するとともに、この積層部に連ねて第４の平状磁性板４０５ｂを積層して形成されている。
【００５６】
図９は、本発明の実施の形態４に係わる回転子における一方の端板の部分平面模式図である。
図９に示すように、本実施の形態の回転子の端板である一方の第４の端板４０２ｂは、実施の形態２の第２の端板の同形状の端板において、各磁性板４０５ａ，４０５ｂの磁石孔空隙部５１ｂと対向する位置に第３の気体冷媒取入口４０２ｄを設け、各磁性板４０５ａ，４０５ｂの第２の磁石孔空隙部２５１ｂと対向する位置に第４の気体冷媒取入口４０２ｅを設けたものである。
【００５７】
すなわち、一方の第４の端板４０２ｂは、気体冷媒取入口２ａと、第２の気体冷媒取入口４０２ｃと、第３の気体冷媒取入口４０２ｄと、第４の気体冷媒取入口４０２ｅと、を備えている。
また、本実施の形態の回転子の端板である他方の第４の端板４０２ａは、実施の形態２の第２の端板と同形状である。
本実施の形態では、他方の第４の端板４０２ａが、一方の第４の端板４０２ｂと同じであっても良い。
【００５８】
図１０は、本発明の実施の形態４に係わる回転子における径方向の半分を断面とした模式図である。
図１０に示すように、本実施の形態の回転子４００は、第４の回転子鉄心４０３と、第４の回転子鉄心４０３の分割磁石挿入孔に挿入さている２個で１極を形成する永久磁石４０４と、第４の回転子鉄心４０３の一方の端面に設置された一方の第４の端板４０２ｂと、第４の回転子鉄心４０３の他方の端面に設置された他方の第４の端板４０２ａと、第４の回転子鉄心４０３の中央に設けられた貫通孔および一方の第４の端板４０２ｂと他方の第４の端板４０２ａとの中央に設けられた貫通孔に挿入して、第４の回転子鉄心４０３および各第４の端板４０２ａ，４０２ｂを固定しているシャフト１と、を備えている。
【００５９】
本実施の形態の回転子４００における回転子鉄心である第４の回転子鉄心４０３も、磁性板を積層して形成されており、軸方向の一方側が第４の平状磁性板４０５ｂを積層した部分であり、軸方向の他方側が第４の溝形成磁性板４０５ａを積層した部分である。
第４の回転子鉄心４０３の第４の溝形成磁性板４０５ａを積層した部分では、径方向に、２個の外周側径方向流路溝５３ａによる外周側径方向流路部４３３ａが形成されている。また、第４の溝形成磁性板４０５ａを積層した部分の、一端面は第４の平状磁性板４０５ｂと接触し、他端面は他方の第４の端板４０２ａと接触して、各々径方向に外周側径方向流路部３３ａを形成している。
【００６０】
本実施の形態の回転電機は、回転子に本実施の形態の回転子４００を用いた以外、実施の形態１の回転電機と同様である。
次に、本実施の形態の回転子４００における永久磁石４を冷却する機構について説明する。
回転子４００が回転すると、遠心力により、磁石挿入孔空隙部３１ｂ内の気体冷媒が、矢印Ｍで示すように、外周側径方向流路部４３３ａ，３３ａを介して、回転子４００の外部に放出される。すると、磁石挿入孔空隙部３１ｂの圧力が低下するので、矢印Ｎで示すように、第３の気体冷媒取入口４０２ｄから磁石挿入孔空隙部３１ｂへ外部の気体冷媒が取り入れられる。
【００６１】
また、気体冷媒が、外部から第４の気体冷媒取入口４０２ｅを通過して第２の磁石孔空隙部２５１ｂにより形成される第２の磁石挿入孔空隙部と、分割磁石挿入孔と永久磁石との隙間と、磁石挿入孔空隙部３１ｂと、外周側径方向流路４３３ａ，３３ａと、を順番に通過して、回転子の外部に放出される。
すなわち、第３の気体冷媒取入口４０２ｄから外周側径方向流路部４３３ａ，３３ａへ流れる気体媒体により、回転子４００が冷却される。また、第４の気体冷媒取入口４０２ｅから外周側径方向流路部４３３ａ，３３ａへ流れる気体媒体により、永久磁石のほぼ全面が効果的に冷却される。
本実施の形態の回転子４００は、軸方向流路部３２と第２の軸方向流路部とが設けられており、この部分にも気体冷媒が入り、これにより、回転子鉄心が冷却される。
【００６２】
本実施の形態の回転電機も、回転子４００の外周部から気体冷媒が放出されるので、固定子コイルが冷却される。
本実施の形態の回転子４００の図１０の例では、他方の第４の端板４０２ａに、第３の気体冷媒取入口４０２ｄと第４の気体冷媒取入口４０２ｅとを設けていない。また、外周側径方向流路部４３３ａ，３３ａが第４の回転子鉄心４０３の軸方向の他方の側に設けられている。
本実施の形態の回転子４００を備えた回転電機を、回転子４００の外周側径方向流路部４３３ａ，３３ａを下側にして圧縮機の下方に直列に接続して、低圧シェル型圧縮機に用いた場合、温度が相対的に高くなる、固定子の下側半分のコイルを集中的に冷却することができる。
【００６３】
本実施の形態では、外周側径方向流路溝５３ａを、第４の溝形成磁性板４０５ａの両面に、設けているが、片面のみであっても良い。
本実施の形態の回転子は、第４の回転子鉄心４０３の軸方向における他方側に第４の溝形成磁性板４０５ａを配置しているが、第４の回転子鉄心４０３の軸方向における全ての領域に第４の溝形成磁性板４０５ａを配置しても良い。
すなわち、外周側径方向流路部４３３ａ，３３ａを、第４の回転子鉄心の軸方向における全ての部分に設けても良い。
また、本実施の形態の回転子において、各端板における、気体冷媒取入口は、軸方向流路孔と対向する位置と第２の軸方向流路孔と対向する位置と磁石孔空隙部と対向する位置と第２の磁石孔空隙部と対向する位置との、少なくとも１か所以上に、設置すれば良い。
【００６４】
本実施の形態の回転子では、各第４の端板４０２ａ，４０２ｂの、気体冷媒取入口２ａおよび第２の気体冷媒取入口４０２ｃ、並びに、第４の回転子鉄心４０３の、軸方向流路部３２および第２の軸方向流路部を、設けなくても良い。
また、両端板の少なくとも一方が、磁石孔空隙部５１ｂと対向する位置に設けられている第３の気体冷媒取入口４０２ｄと第２の磁石孔空隙部２５１ｂと対向する位置に設けられている第４の気体冷媒取入口４０２ｅとのみが設けられたものであっても良い。両端板の少なくとも一方に設けられる第３の気体冷媒取入口４０２ｄおよび第４の気体冷媒取入口４０２ｅは、磁石孔空隙部５１ｂ，２５１ｂの全てまたは一部を露出する孔または切欠きであれば良い。
また、磁石孔が分割磁石孔でない場合は、両端板の少なくとも一方に設けられる気体冷媒取入口は、第３の気体冷媒取入口４０２ｄのみであれば良い。
【００６５】
実施の形態５．
図１１は、本発明の実施の形態５に係わる回転子における径方向の半分を断面とした模式図である。
図１１に示すように、本実施の形態の回転子５００は、第５の回転子鉄心５０３と、第５の回転子鉄心５０３の分割磁石挿入孔に挿入さている２個で１極を形成する永久磁石４０４と、第５の回転子鉄心５０３の各端面に設置された第５の端板５０２と、第５の回転子鉄心５０３の中央に設けられた貫通孔および第５の端板５０２の中央に設けられた貫通孔に挿入して、第５の回転子鉄心５０３および第５の端板５０２を固定しているシャフト１と、を備えている。
【００６６】
本実施の形態の回転子５００の回転子鉄心である第５の回転子鉄心５０３も、磁性板を積層して形成されており、全ての磁性板が、実施の形態２の第２の溝形成磁性板２０５ａと同じある。
第５の回転子鉄心５０３には、軸方向に貫通した分割磁石挿入孔と、軸方向流路部３２と、磁石挿入孔空隙部３１ｂと、第２の磁石挿入孔空隙部と、が設けられている。
また、第５の回転子鉄心５０３にも、外周側径方向流路部３３ａと内周側径方向流路部３３ｂと、仕切部径方向流路部と、第２の内周側径方向流路部と、が設けられている。
本実施の形態の第５の端板５０２は、全ての気体冷媒取入口を備えた実施の形態４の一方の第４の端板４０２ｂと同じである。
【００６７】
本実施の形態の回転電機は、回転子に本実施の形態の回転子５００を用いた以外、実施の形態１の回転電機と同様である。
次に、本実施の形態の回転子５００における永久磁石４を冷却する機構について説明する。
回転子５００が回転すると、遠心力により、磁石挿入孔空隙部３１ｂ内の気体冷媒が、矢印Ｍで示すように、外周側径方向流路部３３ａを介して、回転子５００の外部に放出される。すると、磁石挿入孔空隙部３１ｂの圧力が低下するので、磁石挿入孔空隙部３１ｂに、軸方向流路部３２と第２の磁石挿入孔空隙部から気体冷媒が流れ込む。
【００６８】
また、矢印Ｌで示すように、気体冷媒取入口２ａから軸方向流路部３２へ、外部の気体冷媒が取り入れられる。また、矢印Ｎで示すように、第３の気体冷媒取入口４０２ｄから磁石挿入孔空隙部３１ｂ内へ、外部の気体冷媒が取り入れられる。また、第４の気体冷媒取入口４０２ｅから第２の磁石挿入孔空隙部へ、外部の気体冷媒が取り入れられる。
【００６９】
本実施の形態の第５の回転子５００には、気体冷媒取入口２ａと、軸方向流路部３２と、内周側径方向流路部３３ｂと、磁石挿入孔空隙部３１ｂと、外周側径方向流路部３３ａとを、順番に気体冷媒が流れて外部に放出する流路がある。
また、第２の気体冷媒取入口４０２ｃと、第２の内周側径方向流路と、仕切部径方向流路部および第２の磁石挿入孔空隙部と、永久磁石と分割磁石挿入孔との隙間と、磁石挿入孔空隙部３１ｂと、外周側径方向流路部３３ａとを、順番に気体冷媒が流れて外部に放出する流路がある。
【００７０】
また、第３の気体冷媒取入口４０２ｄと、磁石挿入孔空隙部３１ｂと、外周側径方向流路部３３ａとを、順番に気体冷媒が流れて外部に放出する流路がある。
また、第４の気体冷媒取入口４０２ｅと、第２の磁石挿入孔空隙部と、永久磁石と分割磁石挿入孔との隙間と、磁石挿入孔空隙部３１ｂと、外周側径方向流路部３３ａとを、順番に気体冷媒が流れて外部に放出する流路がある。
すなわち、本実施の形態の第５の回転子５００は、気体冷媒が流れて外部に放出する４個の流路で、永久磁石を冷却する。
【００７１】
本実施の形態の第５の回転子５００は、気体冷媒を流す流路が多いので、永久磁石を冷却する能力がとくに大きい。
また、回転子鉄心の軸方向全域において、側面から気体冷媒を放出するので、固定子コイルを冷却する能力が大きい。
本実施の形態の回転子は、第５の回転子鉄心の全ての磁性板に、第２の溝形成磁性板２０５ａを用いているが、第５の回転子鉄心の軸方向における一部の領域に第２の溝形成磁性板２０５ａを配置しても良い。
本実施の形態の回転子では、両方の端板に、軸方向流路孔５２と対向する位置に設けられている気体冷媒取入口２ａと、第２の軸方向流路孔２５２と対向する位置に設けられている第２の気体冷媒取入口４０２ｃと、磁石孔空隙部５１ｂと対向する位置に設けられている第３の気体冷媒取入口４０２ｄと、第２の磁石孔空隙部２５１ｂと対向する位置に設けられている第４の気体冷媒取入口４０２ｅとが設けられているが、これらの気体冷媒取入口は、少なくとも一方の端板に設けられていれば良い。
【００７２】
実施の形態６．
図１２は、本発明の実施の形態６に係わる圧縮機を示す断面模式図である。
図１２に示すように、本実施の形態の圧縮機１８０は、外装となるケース１８１と、ケース１８１内に設置された、圧縮機構１８２と、回転電機であるモータ１８３とを備えている。
モータ１８３における回転子のシャフトが、圧縮機構１８２のクランク軸と接続されており、モータ１８３の駆動により、圧縮機構１８２が作動する。
本実施の形態では、モータ１８３に、実施の形態１から実施の形態５のいずれかの回転電機が用いられている。
【００７３】
本実施の形態の圧縮機１８０は、実施の形態１から実施の形態５のいずれかの回転電機が用いられており、回転電機の、永久磁石および固定子コイルが効率良く冷却さるので、圧縮機の性能が優れている。
【００７４】
本発明の回転子における、磁石挿入孔と各磁石挿入孔空隙部と各軸方向流路との断面形状、各気体冷媒取入口の形状、外周側径方向流路部と各内周側径方向流路部との形状は、一例であり、気体冷媒を流すことができれば、これらの形状に限定されない。
また、回転子の構成を６極として、１極あたり、１個または２個の永久磁石が用いられているが、４極または８極としても良く、１極当たり設置できる範囲内で３個以上としても良い。１極に複数の永久磁石を用いるにあたり、永久磁石数に対応して磁石挿入孔を仕切部で分割しているが、回転数が低い回転電機では仕切部を設けなくても良い。
【００７５】
また、永久磁石の断面は、かまぼこ状や円弧状等であっても良く、磁石挿入孔の断面形状も永久磁石の断面形状に対応した形状であれば良い。
また、磁性板の各溝を加工する方法は、溝を形成できれば、プレス加工やエッチング加工に限定されない。
本発明の固定子も、スロット数等は特に限定されるものではなく、固定子コイルも、集中巻および分布巻の、いずれのものであっても良い。
本発明の回転電機は、圧縮機以外にも用いることができ、同様の冷却効果を有する。
【００７６】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の回転子は、永久磁石および固定子コイルを効果的に冷却できるので、高出力が要求される回転電機、およびこの回転電機を用いた圧縮機に用いられる。
【符号の説明】
【００７８】
１  シャフト、２  端板、２ａ  気体冷媒取入口、３  回転子鉄心、４  永久磁石、
５ａ  溝形成磁性板、５ｂ  平状磁性板、３１ｂ  磁石挿入孔空隙部、
３２  軸方向流路部、３３ａ  外周側径方向流路部、３３ｂ  内周側径方向流路部、
４５ａ  連結部、５１  磁石孔、５１ａ  磁石占有部、５１ｂ  磁石孔空隙部、
５２  軸方向流路孔、５３ａ  外周側径方向流路溝、５３ｂ  内周側径方向流路溝、
５４  シャフト貫通孔、５５  境界部、５６  外周側ブリッジ部、１００  回転子、
１２０  固定子、１２１  固定子鉄心、１２１ａ  ヨーク部、１２１ｂ  ティース部、
１２２  固定子コイル、１５０  回転電機、１８０  圧縮機、１８１  ケース、
１８２  圧縮機構、１８３  モータ、２０５ａ  第２の溝形成磁性板、
２５１  分割磁石孔、２５１ａ  第２の磁石占有部、２５１ｂ  第２の磁石孔空隙部、
２５２  第２の軸方向流路孔、２５３ｂ  第２の内周側径方向流路溝、
２６０  薄肉仕切部、３０５ａ  第３の溝形成磁性板、４００  回転子、
４０２ａ  他方の第４の端板、４０２ｂ  一方の第４の端板、
４０２ｃ  第２の気体冷媒取入口、４０２ｄ  第３の気体冷媒取入口、
４０２ｅ  第４の気体冷媒取入口、４０３  第４の回転子鉄心、４０４  永久磁石、
４０５ａ  第４の溝形成磁性板、４０５ｂ  第４の平状磁性板、４６０  同厚仕切部、
５００  回転子、５０２  第５の端板、５０３  第５の回転子鉄心。
【図１】
2015211573.tif 000003
【図２】
2015211573.tif 000004
【図３】
2015211573.tif 000005
【図４】
2015211573.tif 000006
【図５】
2015211573.tif 000007
【図６】
2015211573.tif 000008
【図７】
2015211573.tif 000009
【図８】
2015211573.tif 000010
【図９】
2015211573.tif 000011
【図１０】
2015211573.tif 000012
【図１１】
2015211573.tif 000013
【図１２】
2015211573.tif 000014