(57)【要約】  この発明は、永久磁石の磁束量の低下を抑制できるとともに、永久磁石を効率的に冷却できる永久磁石埋込型回転電機を得る。  この永久磁石埋込型回転電機では、回転子１５は、電磁鋼板を積層一体化して構成され、シャフトに固着された回転子鉄心１７と、それぞれ、回転子鉄心１７の外周側を軸方向に貫通するように形成されて周方向に複数配設された磁石収納穴２０と、磁石収納穴２０のそれぞれに収納された永久磁石２１を有し、接着剤２２が、磁石収納穴２０の内壁面の径方向外方に位置する外側壁面２０ａと永久磁石２１の表面の径方向外方に位置する外側表面２１ａとの間にのみ配設されて、永久磁石２１が磁石収納穴２０の外側壁面２０ａに片寄せ固定され、冷媒が流される冷却流路２３が、永久磁石２１の表面の径方向内方に位置する内側表面２１ｂと磁石収納穴２０の内壁面の径方向内方に位置する内側壁面２０ｂとにより構成される。
2015019402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状の固定子鉄心、および上記固定子鉄心に巻装された固定子コイルを有する固定子と、
電磁鋼板を積層一体化して構成され、シャフトに固着されて上記固定子鉄心の内側に回転可能に配置される回転子鉄心、それぞれ、上記回転子鉄心の外周側を軸方向に貫通するように形成されて周方向に複数配設された磁石収納穴、および上記磁石収納穴のそれぞれに収納された永久磁石を有する回転子と、を備えた永久磁石埋込型回転電機において、
接着剤が、上記磁石収納穴の内壁面の径方向外方に位置する外側壁面と上記永久磁石の表面の径方向外方に位置する外側表面との間にのみ配設されて、上記永久磁石が上記磁石収納穴の上記外側壁面に片寄せ固定され、
冷媒が流れる冷却流路が、上記永久磁石の表面の径方向内方に位置する内側表面と上記磁石収納穴の内壁面の径方向内方に位置する内側壁面とにより構成されることを特徴とする永久磁石埋込型回転電機。
【請求項２】
上記シャフトに固着されて一面が上記回転子鉄心の軸方向一端面に接するように配設された第１端板を備え、
軸内流路が、上記シャフトの軸心位置に軸方向に延びるように形成され、
分岐流路が、上記軸内流路から径方向に分岐して上記シャフトの外周面に至るように上記シャフトに形成され、
導入流路が、上記第１端板の上記一面に、上記分岐流路と上記冷却流路とを連通するように形成され、
第１排出路が、上記導入流路の外周部と上記第１端板の他面側とを連通するように上記第１端板に形成されていることを特徴とする請求項１記載の永久磁石埋込型回転電機。
【請求項３】
上記軸内流路が、上記シャフトの軸方向一端から上記第１端板の固着位置までの軸方向領域にのみ形成されていることを特徴とする請求項２記載の永久磁石埋込型回転電機。
【請求項４】
上記シャフトに固着されて一面が上記回転子鉄心の軸方向他端面に接するように配設された第２端板を備え、
第２排出路が、上記冷却流路と上記第２端板の他面側とを連通するように上記第２端板に形成され、
上記第１排出路の流路断面積が、上記冷却流路の流路断面積より小さく、かつ上記第２排出路の流路断面積が、上記冷却流路の流路断面積より大きいことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の永久磁石埋込型回転電機。
【請求項５】
上記磁石収納穴は、上記磁石収納穴の上記内側壁面の幅方向両側部を突出させて、上記永久磁石の上記内側表面の幅方向両側部を支持する支持部を備えていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の永久磁石埋込型回転電機。
【請求項６】
上記磁石収納穴の上記内側壁面が、その幅を径方向内方に向かって狭くする形状に形成され、上記冷却流路の上記シャフトの軸方向と直交する断面形状が三角形に構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の永久磁石埋込型回転電機。
【請求項７】
回転子溝が、それぞれ、溝方向を軸方向として、上記回転子鉄心の外周面に軸方向の一端から他端に至るように形成されて、周方向に複数配設されていることを特徴とする請求項１から請求項６にいずれか１項に記載の永久磁石埋込型回転電機。
【請求項８】
上記冷却流路に上記冷媒を供給する冷媒供給手段と、
上記永久磁石の温度を間接的に検出する温度検出器と、
上記冷媒供給手段の駆動を制御する制御装置と、を備え、
上記制御装置は、上記温度検出器の検出温度に基づいて上記永久磁石の温度を推定し、上記永久磁石の推定温度が判定値以下である場合には、冷媒供給手段の駆動を停止し、上記推定温度が上記判定値を超えている場合には、冷媒供給手段の駆動を継続するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項７にいずれか１項に記載の永久磁石埋込型回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、永久磁石を回転子鉄心の外周側に埋め込んだ永久磁石埋込型回転電機に関し、特に、回転子鉄心に埋め込まれた永久磁石の冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の永久磁石埋込型回転電機では、永久磁石をロータコアに回転軸方向に延びるように形成されたキャビティ内に配設し、絶縁部材をキャビティの内壁面全体を覆うように形成し、永久磁石の表面と絶縁部材の内側表面により構成される冷却流路に冷却液を流して永久磁石を冷却していた（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
また、他の従来の永久磁石埋込型回転電機では、永久磁石が埋め込まれた円環状の外側ヨーク部と、外側ヨーク部の内側に配設された円環状の内側ヨーク部と、外側ヨーク部の内周面と内側ヨーク部の外周面との間を接続するリブと、によりロータを構成し、外側ヨーク部の内周面に、軸方向一端部から他端部に至るように溝部を形成していた。そして、外側ヨーク部の内周面と内側ヨーク部の外周面とリブにより構成される貫通穴に供給された冷却油が、遠心力により溝部内に導かれ、溝部に案内されてスムーズに流れて、永久磁石を冷却していた（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１７２９７号公報
【特許文献２】特許第５０９７７４３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、特許文献１に記載の従来の永久磁石埋込型回転電機では、絶縁部材がキャビティの内壁面全体を覆うように形成されているので、キャビティの断面形状が絶縁部材を形成するスペース分大きくなる。これにより、永久磁石とキャビティの内壁面との間の距離が長くなり、永久磁石と回転子鉄心との間の磁気抵抗が増大し、永久磁石の磁束量の低下をもたらすという課題があった。【０００６】
また、特許文献２に記載の従来の永久磁石埋込型回転電機では、冷却油の流通路が外側ヨーク部と内側ヨーク部とに間に形成されているので、永久磁石の熱は外側ヨーク部を介して冷却油に放熱されることになり、永久磁石を効果的に冷却できないという課題があった。【０００７】
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、永久磁石を磁石収納穴の内壁面に固着する接着剤の使用量を少なくして磁石収納穴の断面積を小さくし、永久磁石と磁石収納穴の内壁面との間の距離を短くし、永久磁石の磁束量の低下を抑制するとともに、冷媒が直に永久磁石を冷却するように冷却流路を構成し、永久磁石を効果的に冷却できる永久磁石埋込型回転電機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る永久磁石埋込型回転電機は、円環状の固定子鉄心、および上記固定子鉄心に巻装された固定子コイルを有する固定子と、電磁鋼板を積層一体化して構成され、シャフトに固着されて上記固定子鉄心の内側に回転可能に配置される回転子鉄心、それぞれ、上記回転子鉄心の外周側を軸方向に貫通するように形成されて周方向に複数配設された磁石収納穴、および上記磁石収納穴のそれぞれに収納された永久磁石を有する回転子と、を備えている。そして、接着剤が、上記磁石収納穴の内壁面の径方向外方に位置する外側壁面と上記永久磁石の表面の径方向外方に位置する外側表面との間にのみ配設されて、上記永久磁石が上記磁石収納穴の上記外側壁面に片寄せ固定され、冷媒が流れる冷却流路が、上記永久磁石の表面の径方向内方に位置する内側表面と上記磁石収納穴の内壁面の径方向内方に位置する内側壁面とにより構成される。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、永久磁石が磁石収納穴の内壁面の径方向外方に位置する外側壁面に片寄せ固定され、冷媒が流れる冷却流路が、永久磁石の表面の径方向内方に位置する内側表面と磁石収納穴の内壁面の径方向内方に位置する内側壁面とにより構成される。そこで、冷却流路に流れる冷媒が永久磁石の内側表面に直に接し、永久磁石を効果的に冷却することができる。【００１０】
また、接着剤が、磁石収納穴の内壁面の径方向外方に位置する外側壁面と永久磁石の表面の径方向外方に位置する外側表面との間にのみ配設されているので、接着剤の量が少なく、磁石収納穴の断面積を小さくできる。そこで、永久磁石と磁石収納穴の内壁面との間の距離が短くなり、永久磁石と回転子鉄心との間の磁気抵抗の増大が抑えられる。これにより、磁気抵抗の増大に起因する永久磁石の磁束量の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子鉄心を示す端面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機における固定子に回転子鉄心を組み込んだ状態を説明する斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機における外部油送機器の駆動制御方法を示すフローである。
【図５】この発明の実施の形態２に係る永久磁石埋込型回転電機を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る永久磁石埋込型回転電機を示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子鉄心を示す端面図である。
【図８】この発明の実施の形態５に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子鉄心を示す端面図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子鉄心のモータ停止時の状態を示す端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の永久磁石埋込型回転電機の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機を示す断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子鉄心を示す端面図、図３はこの発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機における固定子に回転子鉄心を組み込んだ状態を説明する斜視図、図４はこの発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機における外部油送機器の駆動制御方法を示すフローである。なお、図１中、矢印は冷却油の流れを示している。
【００１４】
図１から図３において、永久磁石埋込型回転電機１００は、円環状の固定子１と、固定子１を内側に収納、保持する円筒状のフレーム７と、それぞれ、軸受１２，１３を備え、フレーム７の軸方向両端に配設されて、フレーム７とともに密閉する空間を形成するフロントフレーム１０およびリヤフレーム１１と、シャフト１６を軸受１２，１３に支持されて、固定子１の内側に回転可能に配設された回転子１５と、外部油送機構３５と、外部油送機構３５の駆動を制御する制御装置４０と、を備えている。
【００１５】
固定子１は、円環状の固定子鉄心２、および固定子鉄心２に装着された固定子コイル４を有する。鉄心ブロック３は、円弧状のコアバック部３ａと、コアバック部３ａの内周面の周方向中央位置から径方向内方に突出したティース３ｂと、を有する。固定子鉄心２は、コアバック部３ａの周方向の側面同士を突き合わせて、１２個の鉄心ブロック３を周方向に配列して、円環状に構成されている。そして、各鉄心ブロック３のティース３ｂには、導体線を複数回巻いて作製された集中巻コイル４ａが装着されている。１２個の集中巻コイル４ａにより固定子コイル４が構成される。
【００１６】
フレーム７は、鉄製の円筒状の外フレーム８の内側にアルミ製の円筒状の内フレーム９を嵌合、一体化して作製されている。そして、集中巻コイル４ａが装着された１２個の鉄心ブロック３を、コアバック部３ａの周方向の側面同士を突き合わせて円環状に配列して、フレーム７内に圧入、固着し、固定子１が組み立てられる。
【００１７】
回転子１５は、円環状の回転子鉄心１７と、回転子鉄心１７の軸心位置を貫通するように形成されたシャフト挿通穴１９に圧入、固定されたシャフト１６と、それぞれ回転子鉄心１７の外周側を貫通するように装着された１６個の永久磁石２１と、シャフト１６に圧入、固定されて、回転子鉄心１７の軸方向の両端面に接するように配設された第１端板２５および第２端板２９と、を備える。
【００１８】
回転子鉄心１７は、電磁鋼板の薄板から打ち抜かれた円環状の鉄心片を、貫通穴１８を位置決めにして積層一体化して作製され、軸心位置を貫通するシャフト挿通穴１９を有する。磁石収納穴２０は、それぞれ、シャフト１６の軸方向と直交する断面を軸方向に一定とする略矩形とし、回転子鉄心１７の外周側を軸方向に貫通して、周方向に等ピッチで８対形成されている。磁石収納穴２０の対は、径方向外方に向かって開いたＶ字形状に配置されている。
【００１９】
ここで、磁石収納穴２０の内壁面の径方向外方に位置する部位を外側壁面２０ａとし、径方向内方に位置する部位を内側壁面２０ｂとする。すなわち、磁石収納穴２０の断面の径方向外方の長辺で構成される内壁面が外側壁面２０ａであり、断面の径方向内方の長辺で構成される内壁面が内側壁面２０ｂである。また、磁石収納穴２０の断面の長辺の長さ方向を幅方向とする。
【００２０】
永久磁石２１は、シャフト１６の軸方向と直交する断面を矩形とし、磁石収納穴２０のそれぞれに収納されている。ここで、永久磁石２１の表面の径方向外方に位置する部位を外側表面２１ａとし、径方向内方に位置する部位を内側表面２１ｂとする。すなわち、永久磁石２１の断面の径方向外方の長辺で構成される表面が外側表面２１ａであり、断面の径方向内方の長辺で構成される表面が内側表面２１ｂである。また、永久磁石２１の断面の長辺の長さ方向を幅方向とする。
【００２１】
磁石収納穴２０に収納された永久磁石２１は、その外側表面２１ａのみを接着剤２２により磁石収納穴２０の外側壁面２０ａに接着固定されている。これにより、永久磁石２１は、磁石収納穴２０内で外側壁面２０ａ側に片寄せられ、永久磁石２１の内側表面２１ｂと磁石収納穴２０の内側壁面２０ｂとの間に隙間が形成される。この隙間は、回転子鉄心１７を軸方向に貫通し、冷却流路２３を構成する。
【００２２】
磁石収納穴２０の対に収納された永久磁石２１の対は、同じ磁極となるように着磁されている。そして、永久磁石２１の８対は、周方向に交互に磁極が異なるように配置されている。ここでは、永久磁石２１は、シャフト１６の軸方向と直交断面を矩形とする短冊状に作製された６つの磁石ブロック２１０を軸方向に１列に配列して構成されている。
【００２３】
さらに、溝方向を軸方向とする回転子溝２４が、それぞれ、同じ長方形断面の溝形状で、回転子鉄心１７の外周面に、回転子鉄心１７の軸方向一端から他端に至るように形成されて、周方向に等角ピッチで８つ配列されている。これらの回転子溝２４の周方向中心が、隣り合う磁極間に位置している。
【００２４】
第１端板２５は、回転子鉄心１７の外径と略等しい外径を有し、かつ軸心位置にシャフト挿通穴２６を有するリング状平板に作製されている。導入流路２７が、第１端板２５の一面を、その外周縁部を残して一定の深さだけ窪ませて形成されている。第１排出路２８が、それぞれ、導入流路２７の外周部と第１端板２５の他面側とを連通するように第１端板２５を軸方向に貫通して、周方向に等ピッチで８つ形成されている。
【００２５】
第１端板２５は、シャフト挿通穴２６にシャフト１６を通して、一面を回転子鉄心１７に向けて軸方向一側からシャフト１６に圧入固定される。第１端板２５の一面が回転子鉄心１７の軸方向の一端面に接し、導入流路２７の開口が塞口される。回転子鉄心１７に形成された冷却流路２３が導入流路２７に接続される。第１排出路２８が、冷却流路２３のそれぞれの径方向外方に位置している。
【００２６】
第２端板２９は、回転子鉄心１７の外径と略等しい外径を有し、かつ軸心位置にシャフト挿通穴３０を有するリング状平板に作製されている。導入流路３１が、第２端板２９の一面を、その外周縁部を残して一定の深さだけ窪ませて形成されている。第２排出路３２が、それぞれ、導入流路３１の外周部と第２端板２９の他面側とを連通するように第２端板２９を軸方向に貫通して、周方向に等ピッチで８つ形成されている。ここでは、第２端板２９は、第１端板２５と同一形状に形成されている。
【００２７】
第２端板２９は、シャフト挿通穴３０にシャフト１６を通して、一面を回転子鉄心１７に向けて軸方向他側からシャフト１６に圧入固定される。第２端板２９の一面が回転子鉄心１７の軸方向の他端面に接し、導入流路３１の開口が塞口される。回転子鉄心１７に形成された冷却流路２３が導入流路３１に接続される。第２排出路３２が、冷却流路２３のそれぞれの径方向外方に位置している。
【００２８】
シャフト１６は、軸心位置を軸方向に貫通する軸内流路３３と、それぞれ、軸内流路３３から径方向に分岐して、軸内流路３３と第１端板２５に形成された導入流路２７とを連通する分岐流路３４と、を備える。
【００２９】
供給配管３６が冷媒供給手段である外部油送機構３５の吐出口とシャフト１６の軸内流路３３の入口とを連結している。また、戻り配管３７がフレーム７の下方に取り付けられたオイルパン３８、およびシャフト１６の軸内流路３３の出口と外部油送機構３５の吸入口とを連結している。
制御装置４０は、固定子鉄心２に配設されたサーミスタなどの温度検出器４１からの検出温度に基づいて外部油送機構３５の駆動を制御する。
【００３０】
このように構成された永久磁石埋込型回転電機１００は、例えば、外部電源から固定子コイル４に給電され、８極１２スロットのインナーロータ型の同期モータとして動作する。
【００３１】
そして、外部油送機構３５が駆動されると、冷却油は、図１に矢印で示されるように、供給配管３６から軸内流路３３に圧送され、分岐流路３４を介して導入流路２７に流入する。導入流路２７に流入した冷却油は、導入流路２７を通って径方向外方に流れ、冷却流路２３に流入する。冷却流路２３に流入した冷却油は、冷却流路２３を通って軸方向他側に流れて永久磁石２１の熱を吸熱し、第２排出路３２から排出される。第２排出路３２から排出された冷却油は、遠心力により飛散され、固定子コイル４のリヤ側コイルエンドに当たって固定子コイル４の熱を吸熱し、オイルパン３８に集められる。
【００３２】
導入流路２７を通って径方向外方に流れた冷却油の一部が、第１排出路２８から排出される。第１排出路２８から排出された冷却油は、遠心力により飛散され、固定子コイル４のフロント側コイルエンドに当たって固定子コイル４の熱を吸熱し、オイルパン３８に集められる。
オイルパン３８に集められた冷却油は、シャフト１６の軸内流路３３の出口から排出された冷却油とともに、戻り配管３７を通って外部油送機構３５に戻される。
【００３３】
この実施の形態１によれば、永久磁石２１が、外側表面２１ａを磁石収納穴２０の外側壁面２０ａに接着固定され、磁石収納穴２０内の外側壁面２０ａ側に片寄せられている。そして、冷却流路２３が、永久磁石２１の内側表面２１ｂと磁石収納穴２０の内側壁面２０ｂとの間に形成されている。そこで、冷却流路２３を流通する冷却油が永久磁石２１の内側表面２１ｂに直接接するので、永久磁石２１を効果的に冷却することができる。
【００３４】
永久磁石２１を固着する接着剤２２が、永久磁石２１の外側表面２１ａと磁石収納穴２０の外側壁面２０ａとの間にのみ塗布されている。そこで、接着剤２２の使用量が減り、コストを削減できる。また、接着剤２２の量が減る分、磁石収納穴２０の断面積が小さくできるので、永久磁石２１と磁石収納穴２０の内壁面との間の距離が短くなり、永久磁石２１と回転子鉄心１７との間の磁気抵抗の増大が抑えられる。これにより、磁気抵抗の増大に起因する永久磁石２１の磁束量の低下を抑えることができる。
【００３５】
回転子溝２４が回転子鉄心１７の外周面に軸方向の一端から他端に至るように形成されている。そこで、回転子鉄心１７を構成する鉄心片間から外周側に漏れ出る冷却油は、回転子溝２４を通って軸方向に流される。これにより、冷却油が固定子鉄心２と回転子鉄心１７との間のエアギャップに滞留することによるトルク低下が抑えられる。
【００３６】
第１端板２５と第２端板２９が同一形状に作製されている。そこで、第１端板２５を第２端板２９に兼用でき、部品点数を削減できる。
【００３７】
第１端板２５は、導入流路２７の外周部と第１端板２５の他面側とを連通する第１排出路２８を備えている。そこで、導入流路２７を流通する冷却油の一部が第１排出路２８から排出され、遠心力により固定子コイル４のフロント側コイルエンドに浴びせられるので、固定子コイル４の温度上昇を抑えることができる。
【００３８】
第２端板２９は、導入流路３１の外周部と第２端板２９の他面側とを連通する第２排出路３２を備えている。そこで、冷却流路２３を流通した冷却油が第２排出路３２から排出され、遠心力により固定子コイル４のリヤ側コイルエンドに浴びせられるので、固定子コイル４の温度上昇を抑えることができる。
【００３９】
ここで、制御装置４０による外部油送機構３５の制御について図４を参照しつつ説明する。なお、制御装置４０には、例えば、温度検出器４１の検出温度と永久磁石２１の温度との対応表のデータ、永久磁石２１が熱減磁する温度に対して安全率を加味して設定された判定値などが格納されている。
【００４０】
まず、モータ（永久磁石埋込型回転電機１０１）が作動すると、制御装置４０は外部油送機構３５を駆動する（ステップ１００）。これにより、冷却油が軸内流路３３、分岐流路３４および導入流路２７を介して冷却流路２３に供給され、永久磁石２１の冷却が行われる。
【００４１】
ついで、制御装置４０は、モータが停止した否かを判定する（ステップ１０１）。制御装置４０は、モータが停止したと判定すると、温度検出器４１の検出温度と格納さているデータに基づいて、永久磁石２１の温度を推定する。そして、磁石推定温度が判定値以下であるか否かを判定する（ステップ１０２）。ステップ１０２において、磁石推定温度が判定値以下であると判定すると、永久磁石２１が十分に冷却されていると判断し、外部油送機構３５の駆動を停止する（ステップ１０３）。これにより、永久磁石２１は、冷却流路２３に滞留する冷却油により冷却される。
【００４２】
ステップ１０２において、磁石推定温度が判定値を超えていると判定すると、永久磁石２１が十分に冷却されていないと判断し、外部油送機構３５の駆動を継続し（ステップ１０４）、ステップ１０２に戻る。これにより、冷却された冷却油が冷却流路２３に供給され、永久磁石２１の冷却に供せられる。
【００４３】
この実施の形態１による外部油送機構３５の駆動制御方法によれば、固定子鉄心２に配設された温度検出器４１による検出温度に基づいて永久磁石２１の温度を推定し、磁石推定温度が判定値以下であるか否かを判断し、磁石推定温度が判定値以下である場合には、外部油送機構３５の駆動を停止している。これにより、外部油送機構３５の消費電力を低減できる。また、磁石推定温度が判定値を超える場合には、外部油送機構３５の駆動を継続し、冷却された冷却油を冷却流路２３に供給しているので、永久磁石２１の過度の温度上昇が抑えられ、永久磁石２１の熱減磁を防止することができる。
【００４４】
なお、上記実施の形態１では、導入流路２７，３１が、第１端板２５および第２端板２９の一面を、その外周縁部を残して一定の深さだけ窪ませて形成されているが、導入流路は、それぞれ、溝方向を径方向として、シャフト挿通穴から外周端近傍に至るように第１端板および第２端板の一面に形成された流路溝を、周方向に等ピッチで８つ配列して構成してもよい。この場合、第１排出路および第２排出路は、流路溝のそれぞれの外周部と第１端板および第２端板の他面側とを連通するように、第１端板および第２端板を貫通して形成すればよい。
【００４５】
また、上記実施の形態１では、温度検出器４１が固定子鉄心２のコアバック部３ａに配設されているが、温度検出器４１の配設場所は、コアバック部３ａに限定されず、永久磁石２１の温度を間接的に測定できる場所であればよく、例えば、固定子コイル４のコイルエンドでもよい。
【００４６】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２に係る永久磁石埋込型回転電機を示す断面図である。
【００４７】
図５において、軸内流路３３Ａが、シャフト１６Ａの軸心位置に軸方向一端から、第１端板２５に形成された導入流路２７の径方向下方の位置まで延びるように形成されている。そして、分岐流路３４が、軸内流路３３Ａの軸方向他端と導入流路２７とを連通するようにシャフト１６Ａに形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４８】
このように構成された永久磁石埋込型回転電機１０１では、軸内流路３３Ａが、シャフト１６Ａのフロント側のみに形成されるので、シャフト１６Ａのコストを削減できる。
【００４９】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３に係る永久磁石埋込型回転電機を示す断面図である。
【００５０】
図６において、第１排出路２８、冷却流路２３、および第２排出路３２の流路断面積が、第１排出路２８、冷却流路２３、第２排出路３２の順に大きくなっている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５１】
このように構成された永久磁石埋込型回転電機１０２では、第１排出路２８の流路断面積が冷却流路２３の流路断面積より小さくなっているので、導入流路２７を流通してきた冷却油の第１排出路２８からの流出量が制限される。これにより、冷却流路２３に供給される冷却油の量が十分に確保され、永久磁石２１の冷却性を低下させることがない。
第２排出路３２の流路断面積が冷却流路２３の流路断面積より大きくなっているので、冷却流路２３を流通してきた冷却油が第２排出路３２から流出しやすくなる。これにより、冷却流路２３内を流通する冷却油の流速が速くなり、永久磁石２１を冷却する性能が高められる。
【００５２】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子鉄心を示す端面図である。
【００５３】
図７において、磁石収納穴２０Ａは、その内側壁面２０ｂの幅方向両側が径方向外方に突出するように回転子鉄心１７Ａに形成されている。磁石収納穴２０Ａの内側壁面２０ｂの幅方向両側の突出部が支持部４３を構成する。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５４】
このように構成された回転子鉄心１７Ａを用いた回転子１５Ａでは、磁石収納穴２０Ａ内に収納された永久磁石２１の内側表面２１ｂの幅方向両側が、支持部４３により支持される。そこで、永久磁石２１の外側表面２１ａと磁石収納穴２０Ａの外側壁面２０ａとを接着する接着剤２２の層を薄くすることができるので、接着剤２２の層が薄くなる分、磁石収納穴２０Ａの断面積を小さくでき、永久磁石２１の磁束量の低下が抑えられる。
【００５５】
実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子鉄心を示す端面図、図９はこの発明の実施の形態５に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子鉄心のモータ停止時の状態を示す端面図である。
【００５６】
図８において、磁石収納穴２０Ｂは、その内側壁面２０ｂの幅が径方向内方に向かって漸次狭くなるＶ字状に回転子鉄心１７Ｂに形成されている。これにより、冷却流路２３Ｂは三角形の流路断面に形成される。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５７】
このように構成された回転子鉄心１７Ｂを用いた回転子１５Ｂでは、冷却流路２３Ｂが三角形の流路断面に形成されている。そこで、冷却油の圧力を長方形の流路断面に形成された冷却流路２３に供給される冷却油の圧力より低くしても、冷却流路２３と同等の冷却性能が得られるので、外部油送機構３５の消費電力を低下させることができる。
【００５８】
また、モータの駆動を停止した場合、図９に示されるように、冷却流路２３Ｂに滞留する冷却油４４と永久磁石２１との接触面積が大きくなる。したがって、モータ停止時、冷却流路２３Ｂに滞留する冷却油４４により、永久磁石２１を効果的に冷却できる。
【００５９】
なお、上記各実施の形態では、回転電機を電動機に適用した場合について説明しているが、回転電機を発電機に適用しても、同様の効果を奏する。
また、上記各実施の形態では、８極１２スロットの回転電機について説明しているが、極数およびスロット数は、８極１２スロットに限定されないことは言うまでもないことである。
【００６０】
また、上記各実施の形態では、磁極を構成する２つの永久磁石がシャフトから径方向外方に向かって開いたＶ字形状に配置されているものとしているが、永久磁石の配置はこれに限定されない。例えば、永久磁石を同一円筒面に接するように周方向に等角ピッチに配置し、永久磁石のそれぞれが磁極を構成するようにしてもよい。
【００６１】
また、上記各実施の形態では、永久磁石が、軸方向に６つの磁石ブロックに分割されているが、永久磁石は、６つの磁石ブロックを連結した一体物に構成してもよい。
また、上記各実施の形態では、永久磁石がシャフトの軸方向と直交する断面を矩形に作製されているが、永久磁石の断面は矩形に限定されず、例えば円弧状に湾曲した円弧形でもよい。この場合、磁石収納穴は、永久磁石の断面形状に適合する断面形状に形成される。
【図１】
2015019402.tif 000003
【図２】
2015019402.tif 000004
【図３】
2015019402.tif 000005
【図４】
2015019402.tif 000006
【図５】
2015019402.tif 000007
【図６】
2015019402.tif 000008
【図７】
2015019402.tif 000009
【図８】
2015019402.tif 000010
【図９】
2015019402.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月31日(2016.8.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明に係る永久磁石埋込型回転電機は、円環状の固定子鉄心、および上記固定子鉄心に巻装された固定子コイルを有する固定子と、電磁鋼板を積層一体化して構成され、シャフトに固着されて上記固定子鉄心の内側に回転可能に配置される回転子鉄心、それぞれ、上記回転子鉄心の外周側を軸方向に貫通するように形成されて周方向に複数配設された磁石収納穴、および上記磁石収納穴のそれぞれに収納された永久磁石を有する回転子と、を備えている。そして、接着剤が、上記磁石収納穴の内壁面の径方向外方に位置する外側壁面と上記永久磁石の表面の径方向外方に位置する外側表面との間にのみ配設されて、上記永久磁石が上記磁石収納穴の上記外側壁面に片寄せ固定され、冷媒が流れる冷却流路が、上記永久磁石の表面の径方向内方に位置する内側表面と上記磁石収納穴の内壁面の径方向内方に位置する内側壁面とにより構成され、上記磁石収納穴は、上記磁石収納穴の上記内側壁面の幅方向両側部を突出させて、上記永久磁石の上記内側表面の幅方向両側部を支持する支持部を備えている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
ついで、制御装置４０は、モータが停止した否かを判定する（ステップ１０１）。制御装置４０は、モータが停止したと判定すると、温度検出器４１の検出温度と格納されているデータに基づいて、永久磁石２１の温度を推定する。そして、磁石推定温度が判定値以下であるか否かを判定する（ステップ１０２）。ステップ１０２において、磁石推定温度が判定値以下であると判定すると、永久磁石２１が十分に冷却されていると判断し、外部油送機構３５の駆動を停止する（ステップ１０３）。これにより、永久磁石２１は、冷却流路２３に滞留する冷却油により冷却される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状の固定子鉄心、および上記固定子鉄心に巻装された固定子コイルを有する固定子と、
電磁鋼板を積層一体化して構成され、シャフトに固着されて上記固定子鉄心の内側に回転可能に配置される回転子鉄心、それぞれ、上記回転子鉄心の外周側を軸方向に貫通するように形成されて周方向に複数配設された磁石収納穴、および上記磁石収納穴のそれぞれに収納された永久磁石を有する回転子と、を備えた永久磁石埋込型回転電機において、
接着剤が、上記磁石収納穴の内壁面の径方向外方に位置する外側壁面と上記永久磁石の表面の径方向外方に位置する外側表面との間にのみ配設されて、上記永久磁石が上記磁石収納穴の上記外側壁面に片寄せ固定され、
冷媒が流れる冷却流路が、上記永久磁石の表面の径方向内方に位置する内側表面と上記磁石収納穴の内壁面の径方向内方に位置する内側壁面とにより構成され、
上記磁石収納穴は、上記磁石収納穴の上記内側壁面の幅方向両側部を突出させて、上記永久磁石の上記内側表面の幅方向両側部を支持する支持部を備えていることを特徴とする永久磁石埋込型回転電機。
【請求項２】
上記シャフトに固着されて一面が上記回転子鉄心の軸方向一端面に接するように配設された第１端板を備え、
軸内流路が、上記シャフトの軸心位置に軸方向に延びるように形成され、
分岐流路が、上記軸内流路から径方向に分岐して上記シャフトの外周面に至るように上記シャフトに形成され、
導入流路が、上記第１端板の上記一面に、上記分岐流路と上記冷却流路とを連通するように形成され、
第１排出路が、上記導入流路の外周部と上記第１端板の他面側とを連通するように上記第１端板に形成されていることを特徴とする請求項１記載の永久磁石埋込型回転電機。
【請求項３】
上記軸内流路が、上記シャフトの軸方向一端から上記第１端板の固着位置までの軸方向領域にのみ形成されていることを特徴とする請求項２記載の永久磁石埋込型回転電機。
【請求項４】
上記シャフトに固着されて一面が上記回転子鉄心の軸方向他端面に接するように配設された第２端板を備え、
第２排出路が、上記冷却流路と上記第２端板の他面側とを連通するように上記第２端板に形成され、
上記第１排出路の流路断面積が、上記冷却流路の流路断面積より小さく、かつ上記第２排出路の流路断面積が、上記冷却流路の流路断面積より大きいことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の永久磁石埋込型回転電機。
【請求項５】
上記磁石収納穴の上記内側壁面が、その幅を径方向内方に向かって狭くする形状に形成され、上記冷却流路の上記シャフトの軸方向と直交する断面形状が三角形に構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の永久磁石埋込型回転電機。
【請求項６】
回転子溝が、それぞれ、溝方向を軸方向として、上記回転子鉄心の外周面に軸方向の一端から他端に至るように形成されて、周方向に複数配設されていることを特徴とする請求項１から請求項５にいずれか１項に記載の永久磁石埋込型回転電機。
【請求項７】
上記冷却流路に上記冷媒を供給する冷媒供給手段と、
上記永久磁石の温度を間接的に検出する温度検出器と、
上記冷媒供給手段の駆動を制御する制御装置と、を備え、
上記制御装置は、上記温度検出器の検出温度に基づいて上記永久磁石の温度を推定し、上記永久磁石の推定温度が判定値以下である場合には、冷媒供給手段の駆動を停止し、上記推定温度が上記判定値を超えている場合には、冷媒供給手段の駆動を継続するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６にいずれか１項に記載の永久磁石埋込型回転電機。
【国際調査報告】
2015019402.tif 000012
2015019402.tif 000013
2015019402.tif 000014
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