(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の鋼板を積層して形成され、外周部に永久磁石が配置されたロータコアと、前記ロータコアの中心に配置されたロータ軸とを備え、前記ロータ軸の内部に形成された供給油路を通じて前記ロータコアの内部に形成された冷却油路にオイルを供給してロータを冷却する回転電機の冷却構造であって、
前記複数枚の鋼板には前記ロータコアの中心からの距離が異なる位置に切欠きが設けられ、前記複数枚の鋼板を転積することで前記切欠きによって前記冷却油路を形成し、前記冷却油路は、永久磁石を挿入する永久磁石挿入孔とロータ軸との間に形成され、且つ、前記永久磁石の長手面に沿って配置されることを特徴とする回転電機の冷却構造。
【請求項２】
前記冷却油路の外周側の端部は、前記ロータ軸に平行な方向に形成された排出油路に連通され、
前記排出油路は、前記ロータコアを貫通していることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項３】
前記冷却油路の前記ロータ軸側の端部は、前記供給油路に連通した導入油路に連通され、
前記導入油路は、前記ロータ軸に平行な方向に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項４】
前記排出油路は、前記冷却油路が形成された位置よりも外周側に配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の回転電機の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータ軸の内部に形成された供給油路を通じてロータコアの内部に形成された冷却油路にオイルを供給してロータを冷却する回転電機の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転電機では、ロータコアの内部に形成された冷却油路にロータ軸からオイルを供給することでロータの冷却を行うものがあり、そのような回転電機の冷却構造として特許文献１が開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示された回転電機の冷却構造では、ロータ軸の内部を通して供給した冷却油路のオイルをロータコアの径方向外側へ流し、永久磁石挿入孔に冷却油路を連通させ、オイルで永久磁石を直接冷却していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６７７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の回転電機の冷却構造では、永久磁石挿入孔の内部でオイルの流れるスペースが非常に狭くなるので、圧力損失が増大してオイルの流量が低下してしまう。これにより、オイルによる熱輸送量が低下して回転電機の冷却性能が低下してしまうという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、冷却油路における圧力損失の増大を防止して冷却性能を向上させることのできる回転電機の冷却構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る回転電機の冷却構造は、ロータコアとロータ軸とを備えたロータにおいて、ロータ軸の内部に形成された供給油路を通じてロータコアの内部に形成された冷却油路にオイルを供給する。そして、ロータコアを構成する複数枚の鋼板にはロータコアの中心からの距離が異なる位置に切欠きが設けられ、複数枚の鋼板を転積することで切欠きによって冷却油路を形成し、この冷却油路は、永久磁石を挿入する永久磁石挿入孔とロータ軸との間に形成され、且つ、永久磁石の長手面に沿って配置される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の回転電機の冷却構造によれば、オイルを永久磁石挿入孔に流すことがないので、冷却油路における圧力損失の増大を防止して冷却性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る回転電機の冷却構造を備えたロータの構造を説明するための断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る回転電機の冷却構造を備えたロータを構成する鋼板の構造を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る回転電機の冷却構造を備えたロータに形成された冷却油路の構造を示す平面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る回転電機の冷却構造を備えたロータコアの構造を説明するための断面図である。
【図５】図５は、本発明の変形例に係る永久磁石の配置を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明の変形例に係る永久磁石の配置を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明の変形例に係る導入油路の配置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
［ロータの構造］
図１は、本実施形態に係る回転電機のロータの構造を示す図であり、ロータ軸に平行な方向における断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る回転電機のロータ１は、ロータ軸３と、ロータコア５とを備えている。ロータ軸３は、内部に供給油路７を備えている。ロータコア５は、内部に冷却油路１２と、導入油路１４と、排出油路１６と、永久磁石１８とを備えている。
【００１２】
ロータ１は、ロータ軸３によって図示しないモータハウジングにボールベアリングを介して回転自在に支持されている。ロータ１の外側には、モータハウジングに固定されたステータ（図示なし）がロータ１を取り囲むように設置されている。そして、ロータ１の冷却構造は、ロータ軸３の内部に形成された供給油路７を通じてロータコア５の内部に形成された冷却油路１２にオイルを供給することによってロータ１を冷却する。
【００１３】
ロータ軸３は、ロータコア５の中心に配置され、その内部には供給油路７が形成されている。供給油路７は、図１に示すようにロータ軸３の端部からロータコア５の中心付近まで延びている。そして、そこから放射状に外側へ複数の油路に分かれ、複数の導入油路１４のそれぞれに連通する。
【００１４】
ロータコア５は、複数枚の鋼板を積層することで形成され、外周部には永久磁石１８が配置されている。ここで、ロータコア５を構成する鋼板の構造を、図２を参照して説明する。図２は、ロータコア５を構成する１枚の鋼板の構造を示す平面図である。図２に示すように、鋼板１０は、切欠き１２ａ〜１２ｄと、導入油路１４と、排出油路１６と、永久磁石挿入孔１８ａ、１８ｂとを備えている。
【００１５】
切欠き１２ａ〜１２ｄは、それぞれロータコア５の中心からの距離が異なる位置に配置されている。具体的に図２では、ロータコア５の中心から最も近い位置に切欠き１２ａが形成され、切欠き１２ａよりも中心から少し離れて切欠き１２ｂと切欠き１２ｃが順番に形成され、ロータコア５の中心から最も離れた位置に切欠き１２ｄが形成されている。このように切欠き１２ａ〜１２ｄを形成したことにより、鋼板１０を転積、すなわち４５度ずつ回転させて積層することで、切欠き１２ａ〜１２ｄが図３に示すようにそれぞれ少しずつずれた状態で重なり合い、図４に示すような階段状の冷却油路１２が形成される。また、切欠き１２ａ〜１２ｄは、永久磁石挿入孔１８ｂの近傍に沿って配置されている。尚、図３では４つの切欠き１２ａ〜１２ｄによって１つの冷却油路１２を形成しているが、４つ以外に２つや３つ、あるいは５つ以上の切欠きによって冷却油路を形成してもよい。
【００１６】
冷却油路１２は、図１に示すようにロータ軸側の端部が導入油路１４に連通され、外周側の端部が排出油路１６に連通されている。また、図３に示すように、冷却油路１２は、永久磁石１８を冷却するために永久磁石挿入孔１８ｂの十分近傍に形成され、さらに永久磁石挿入孔１８ｂの長手面に沿ってほぼ平行に配置されている。これにより、冷却油路１２は、永久磁石１８からの熱を効率的に吸収することができる。また、冷却油路１２は、永久磁石挿入孔１８ｂの長手面にほぼ平行に配置されているので、永久磁石挿入孔１８ｂに連通することがない。これにより、冷却油路１２では、オイルの流れるスペースが狭くなることがないので、圧力損失の増大によるオイルの流量低下を防止することができる。
【００１７】
導入油路１４は、図１に示すようにロータ軸３に平行な方向に形成され、供給油路７と冷却油路１２に連通している。また、導入油路１４の両側の端部はそれぞれ閉鎖されている。したがって、導入油路１４は、供給油路７から供給されたオイルをロータ軸３に平行な方向に流して複数ある冷却油路１２にそれぞれ分配する。
【００１８】
排出油路１６は、図１に示すようにロータ軸３に平行な方向に形成され、冷却油路１２に連通するとともにロータコア５を貫通している。したがって、排出油路１６は、冷却油路１２から排出されたオイルを集めてロータ軸３に平行な方向に流してロータコア５の両側の側面から排出する。また、排出油路１６は、冷却油路１２が形成されている位置よりも外周側の位置に配置されている。すなわち、冷却油路１２よりも径方向の外側に配置されている。これにより、排出油路１６は、ロータ１の回転による遠心力で冷却油路１２から効率良くオイルを集めることができる。
【００１９】
永久磁石１８は、永久磁石挿入孔１８ａ、１８ｂ内に挿入されている。永久磁石挿入孔１８ａ、１８ｂの形状は、永久磁石１８の形状に対応しているので、永久磁石１８が永久磁石挿入孔１８ａ、１８ｂ内で移動したり、ガタついたりすることはない。また、永久磁石１８を接着剤で固定してもよい。尚、本実施形態では、図２、３に示したように、永久磁石１８をナブラ形に配置した場合を例示しているが、その他の形状に永久磁石１８を配置してもよい。
【００２０】
［回転電機の冷却構造の作用］
回転電機が動作を開始してロータ１が回転を始めると、モータハウジングのオイルパンに溜まっているオイルがオイルポンプによって吸い上げられ、ロータ軸３の供給油路７に供給される。供給油路７に供給されたオイルは、供給油路７が行き止まる先端部で放射状に８つの方向に分かれて、８本ある導入油路１４にそれぞれ流れていく。
【００２１】
導入油路１４では、オイルがロータ軸３に平行な方向に流れていくので、複数ある冷却油路１２のそれぞれにオイルが分配される。そして、ロータ１の回転による遠心力を利用して、オイルはそれぞれの冷却油路１２に流れ込んでいく。この後、オイルは、階段状に形成された冷却油路１２内を、ロータ１の回転による遠心力で圧送される。このとき、冷却油路１２が永久磁石１８の長手面に沿った近傍に配置されているので、オイルは永久磁石１８の熱を効率良く吸収することができる。また、冷却油路１２は階段状の形状をしているので、さらに熱の吸収効率を向上させることができる。
【００２２】
こうして冷却油路１２で永久磁石１８の熱を吸収したオイルは、冷却油路１２から排出油路１６に流出する。排出油路１６では、オイルがロータ軸３に平行な方向に流れて集められ、ロータコア５の両側の側面から排出される。このようにロータコア５を貫通して排出油路１６を設けたことにより、オイルをロータコア５の側面から排出できるので、フリクションロスの発生を防止することができる。すなわち、ロータコア５の外周面にはステータが接しているので、オイルをロータコア５の外周面に排出すると、ステータとロータコア５との間のエアギャップにオイルを排出してしまい、フリクションロスが発生する。しかし、本実施形態では、排出油路１６によりオイルをロータコア５の外周面ではなく側面に排出するので、ステータとの間のフリクションロスを防止することができる。
【００２３】
こうして排出油路１６から排出されたオイルは、モータハウジングのオイルパンに集められ、再びオイルポンプによって吸い上げられてロータ１内を循環し、ロータ１の冷却を行う。
【００２４】
［変形例］
次に、図５〜７を参照して、本実施形態に係る回転電機の冷却構造の変形例を説明する。図５は、第１変形例に係る回転電機の冷却構造における永久磁石の配置を示す図である。上述した実施形態では永久磁石をナブラ形に配置していたが、図５では永久磁石５１をＶ形に配置している。永久磁石５１をＶ形に配置した場合でも、その他の構造は同一であり、冷却油路１２は永久磁石５１の長手面に沿って配置されている。
【００２５】
また、図６は、第２変形例に係る回転電機の冷却構造における永久磁石の配置を示す図である。図６では永久磁石６１を直線形に配置している。永久磁石６１を直線形に配置したことにより、冷却油路６３はＴ字形に形成されている。すなわち、まず導入油路１４から外周方向に永久磁石６１の近傍まで冷却油路６３を形成し、そこで冷却油路６３を左右に分岐して永久磁石６１に沿ってほぼ平行に形成する。この場合も冷却油路６３は、永久磁石６１の長手面に沿って配置される。尚、排出油路１６は、１つの冷却油路６３に対して２つずつ形成されている。
【００２６】
図７は、第３変形例に係る回転電機の冷却構造における導入油路の配置を示す図である。図７では、導入油路７１をロータコア５ではなく、ロータ軸３の内部に形成している。これにより、切欠き１２ａはロータ軸３に接する位置に形成され、冷却油路１２はロータ軸３に接する位置から排出油路１６まで形成される。
【００２７】
［実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る回転電機の冷却構造では、複数枚の鋼板にロータコアの中心からの距離が異なる位置に切欠きを設け、これらの鋼板を転積することで冷却油路を形成し、この冷却油路を永久磁石の長手面に沿って配置する。これにより、永久磁石挿入孔にオイルを流して永久磁石を直接冷却していた従来と比較して、冷却油路における圧力損失の増大を防止して冷却性能を向上させることができる。特に、永久磁石挿入孔にオイルを流すと、オイルの流量が低下して冷却油路の熱輸送量が低下してしまうが、本実施形態では冷却油路を永久磁石の長手面に沿って配置したので、熱輸送量の低下を防止して冷却性能を向上させることができる。
【００２８】
また、本実施形態に係る回転電機の冷却構造では、冷却油路の外周側の端部を、ロータ軸に平行な方向に形成された排出油路に連通し、この排出油路はロータコアを貫通している。これにより、排出油路から排出されるオイルはロータコアの側面から排出されるので、ロータとステータとの間のエアギャップに排出されることがなくなり、フリクションロスの発生を防止することができる。
【００２９】
さらに、本実施形態に係る回転電機の冷却構造では、冷却油路のロータ軸側の端部を、供給油路に連通した導入油路に連通させ、この導入油路はロータ軸に平行な方向に形成されている。これにより、ロータ軸に平行な方向にオイルを均一に分配することができるので、ロータコアを均一に冷却することができる。
【００３０】
また、本実施形態に係る回転電機の冷却構造では、冷却油路が形成された位置よりも外周側に排出油路を配置しているので、ロータの回転による遠心力を利用してオイルを効率良く圧送することができ、冷却性能を向上させることができる。
【００３１】
なお、上述の実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ロータ
３  ロータ軸
５  ロータコア
７  供給油路
１０  鋼板
１２、６３  冷却油路
１２ａ〜１２ｄ  切欠き
１４、７１  導入油路
１６  排出油路
１８、５１、６１  永久磁石
１８ａ、１８ｂ  永久磁石挿入孔
【図１】
0006500464.tif 000002
【図２】
0006500464.tif 000003
【図３】
0006500464.tif 000004
【図４】
0006500464.tif 000005
【図５】
0006500464.tif 000006
【図６】
0006500464.tif 000007
【図７】
0006500464.tif 000008