(57)【要約】【課題】  周方向の磁極数に制限がなく、かつ外周部に設けられる永久磁石片を均一に冷却することができるロータおよび永久磁石電動装置を提供する。【解決手段】  ロータ１は、３種類のコア部材２１〜２３を積層して構成され、軸線方向一端部および外周部の複数の位置で開口する冷媒供給通路１３が形成されるとともに、軸線方向他端部および外周部の複数の位置で開口する冷媒回収通路１７が形成される。この冷媒供給通路１３に冷却空気を供給して、ギャップ７に吐出させ、冷媒回収通路１７を介してギャップ７から冷却空気を回収する。このようにしてギャップ７に温度の低い冷却空気を分散させて供給し、迅速に交換することができる。したがってロータ１の永久磁石片およびステータ３のコイルを効率良く均一に冷却することができる。またこのような構造は、ロータに設けられる磁極数に制限がなく、多極のロータにも適用が可能である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動用のコイルが設けられる円筒状のステータと、ステータ内に収容されて回転可能に支持され、外周部に駆動用の永久磁石片が設けられるロータとを含む永久磁石電動装置のロータであって、
軸線方向に間隔をあけた複数の吐出口によって、外周部で開口する冷媒供給通路が形成されることを特徴とするロータ。
【請求項２】
軸線方向に間隔をあけた複数の吸込口によって、外周部で開口する冷媒回収通路が形成されることを特徴とする請求項１記載のロータ。
【請求項３】
ロータコアの外周部に永久磁石片が設けられて構成されるロータであって、
ロータコアは、外周部を除く部分に軸線方向に貫通する第１透孔が形成される第１コア部材と、厚み方向に貫通するとともに半径方向に開放する第２透孔が形成される第２コア部材とが、第１および第２透孔を軸線方向に連通させるように積層されて構成されることを特徴とする請求項１記載のロータ。
【請求項４】
ロータコアの外周部に永久磁石片が設けられて構成されるロータであって、
ロータコアは、外周部を除く部分で周方向に等間隔に配置される偶数個の第１領域に、軸線方向に貫通する第１透孔が形成される第１コア部材と、前記第１領域に対応する第２領域に、軸線方向に貫通する第２透孔が形成され、各第２透孔が周方向に１つおきに半径方向外方に開放される第２コア部材と、前記第１領域に対応する各領域のうち周方向に１つおきの領域となる第３領域に、軸線方向に貫通する第３透孔が形成される第３コア部材とが、軸線方向に積層されて構成され、
ロータコアにおける第１〜第３コア部材の積層構成は、軸線方向両端層が第３コア部材によってそれぞれ構成され、各第３コア部材は、周方向に第１領域の配置間隔角度ずれて配置され、各第３コア部材間における相互に間隔をあけた複数の層が第２コア部材によって構成され、各第２コア部材は、第２領域のうち周方向に１つおきの領域が第３領域と周方向に関して一致するように配置され、軸線方向に隣り合う第２コア部材は、周方向に第１領域の配置間隔角度ずれて配置され、第２および第３コア部材が設けられた層を除く残余の層が第１コア部材によって構成され、各第１コア部材は、第１領域が第２領域と周方向に関して一致するように配置されることを特徴とする請求項２記載のロータ。
【請求項５】
駆動用のコイルが設けられる円筒状のステータと、
ステータ内に収容されて回転可能に支持され、外周部に駆動用の永久磁石片が設けられる請求項１〜４のいずれか１つに記載のロータと、
ロータに形成される冷媒供給通路に冷媒を供給する冷媒供給手段とを含むことを特徴とする永久磁石電動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外周部に駆動用の永久磁石片が設けられるロータおよびそれを備える永久磁石電動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石片をロータの外周面部に貼り付けたロータが、コイルを備えるステータ内に設けられる永久磁石電動機では、永久磁石片が渦電流損によって発熱するとともに、コイルが発熱する。したがって永久磁石電動機では、永久磁石片およびコイルを冷却する必要がある。外方側に配置されるステータのコイルは、外方から冷却することも可能であるが、内方側に配置されるロータの永久磁石片は、外方から冷却することができないので、ロータおよびステータ間の空隙を利用し、この空隙に軸線方向一端部から他端部に向けて冷却用空気を流下させることによって、コイルと共に冷却している。
【０００３】
永久磁石電動装置の効率を高くするために、前記ロータおよびステータ間の空隙の半径方向寸法ができるだけ小さく構成されており、この空隙に冷却空気を流下させることは困難である。さらに冷却空気は、永久磁石片およびコイルを冷却することによって温度上昇するので、軸線方向一端部付近では、永久磁石片およびコイルを効率良く冷却することができるが、軸線方向他端部に近づくにつれて、永久磁石片およびコイルの冷却効率が悪くなってしまう。
【０００４】
冷却構造を備える永久磁石電動機のロータに関する従来文献技術として、ロータ内部に永久磁石片を埋め込み、永久磁石片の近傍に軸線方向に挿通する通路を形成し、この通路に冷却空気を流し、ロータを冷却する技術が知られている。これら従来文献技術では、通路にロータから軸線方向に突出するように仕切板を設け、または通路を軸線に対して傾斜させて形成することによって、通路に冷却空気を流下させている（たとえば特許文献１および２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−７８２９１号公報
【特許文献２】特開２００１−２５２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の技術は、内部に永久磁石片が埋め込まれたロータにおける冷却構造であり、外周部に永久磁石片が設けられるロータを効率良く冷却できる構造ではない。また冷却空気が軸線方向一端部から他端部に通路内を流下しながら永久磁石片を冷却する構造であり、軸線方向他端部側での冷却効率が悪くなってしまう課題が残り、永久磁石片を均一に冷却することができない。さらに内部に埋め込まれた永久磁石片近傍に通路を形成する構成では、周方向に多数の磁極が形成されるロータに適用することができない。
【０００７】
したがって本発明の目的は、周方向の磁極数に制限がなく、かつ外周部に設けられる永久磁石片を均一に冷却することができるロータおよびそれを備える永久磁石電動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の本発明は、駆動用のコイルが設けられる円筒状のステータと、ステータ内に収容されて回転可能に支持され、外周部に駆動用の永久磁石片が設けられるロータとを含む永久磁石電動装置のロータであって、
軸線方向に間隔をあけた複数の吐出口によって、外周部で開口する冷媒供給通路が形成されることを特徴とするロータである。
【０００９】
本発明に従えば、コイルが設けられるステータ内に収容されて回転可能に支持され、外周部に駆動用の永久磁石片が設けられるロータには、冷媒供給通路が形成される。この冷媒供給通路は、軸線方向に間隔をあけた複数の吐出口によって、外周部で開口する。この冷媒供給通路に冷媒を供給することによって、その冷媒を、ロータの外周部で開口する吐出口から吐出させ、ロータとステータとのギャップ（以下、単に「ギャップ」という場合がある）に供給することができる。このように軸線方向に間隔をあけて形成される複数の吐出口から冷媒を吐出させることができるので、ギャップに軸線方向に分散させて冷媒を供給することができる。これによってギャップに軸線方向一端部から、直接、冷媒を供給する構成に比べて、冷媒供給通路からギャップに冷媒を容易に供給することができ、しかも温度の低い冷媒を、軸線方向に分散させて供給することができる。したがってロータの外周部に設けられる永久磁石片を効率良く均一に冷却することができるうえ、前記ギャップに臨むステータのコイルも効率良く均一に冷却することができる。またこのような構造は、ロータに設けられる磁極数に制限がなく、多極のロータにも適用が可能である。
【００１０】
請求項２記載の本発明は、軸線方向に間隔をあけた複数の吸込口によって、外周部で開口する冷媒回収通路が形成されることを特徴とする。
【００１１】
本発明に従えば、ロータには冷媒回収通路が形成される。この冷媒回収通路は、軸線方向に間隔をあけた複数の吸込口によって、外周部で開口する。この冷媒回収通路によって、ギャップの冷媒を、吸込口から吸い込んで回収することができる。このように軸線方向に間隔をあけて形成される複数の吸込口から冷媒を吸い込むことができるので、永久磁石片およびコイルを冷却して昇温したギャップの冷媒を回収することができる。これによってギャップ全体に分散している昇温した冷媒を、容易に回収することができ、ギャップの冷媒を温度の低い冷媒と迅速に交換し、冷却効率を向上することができる。
【００１２】
請求項３記載の本発明は、ロータコアの外周部に永久磁石片が設けられて構成されるロータであって、
ロータコアは、外周部を除く部分に軸線方向に貫通する第１透孔が形成される第１コア部材と、厚み方向に貫通するとともに半径方向に開放する第２透孔が形成される第２コア部材とが、第１および第２透孔を軸線方向に連通させるように積層されて構成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、第１および第２コア部材を積層して、ロータコアを構成することによって、ロータコアに軸線方向に挿通する通路を形成することができるとともに、軸線方向に間隔をあけた位置でその通路を開口させることができる。この通路は、冷媒供給通路として利用することができ、このようにして冷媒供給通路が形成されるロータコアを容易に組み立てることができる。
【００１４】
請求項４記載の本発明は、ロータコアの外周部に永久磁石片が設けられて構成されるロータであって、
ロータコアは、外周部を除く部分で周方向に等間隔に配置される偶数個の第１領域に、軸線方向に貫通する第１透孔が形成される第１コア部材と、前記第１領域に対応する第２領域に、軸線方向に貫通する第２透孔が形成され、各第２透孔が周方向に１つおきに半径方向外方に開放される第２コア部材と、前記第１領域に対応する各領域のうち周方向に１つおきの領域となる第３領域に、軸線方向に貫通する第３透孔が形成される第３コア部材とが、軸線方向に積層されて構成され、
ロータコアにおける第１〜第３コア部材の積層構成は、軸線方向両端層が第３コア部材によってそれぞれ構成され、各第３コア部材は、周方向に第１領域の配置間隔角度ずれて配置され、各第３コア部材間における相互に間隔をあけた複数の層が第２コア部材によって構成され、各第２コア部材は、第２領域のうち周方向に１つおきの領域が第３領域と周方向に関して一致するように配置され、軸線方向に隣り合う第２コア部材は、周方向に第１領域の配置間隔角度ずれて配置され、第２および第３コア部材が設けられた層を除く残余の層が第１コア部材によって構成され、各第１コア部材は、第１領域が第２領域と周方向に関して一致するように配置されることを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、第１〜第３コア部材を積層して、ロータコアを構成することによって、ロータコアに、軸線方向一端部で開口するとともに軸線方向他端部で閉塞する第１通路と、軸線方向一端部で閉塞するとともに軸線方向他端部で開口する第２通路とを形成することができる。これら第１および第２通路は、軸線方向に間隔をあけた位置でそれぞれ開口している。これら第１および第２通路は、冷媒供給通路および冷媒回収通路として利用することができる。このようにして３種類のコア部材を用いて、冷媒供給通路および冷媒回収通路が形成されるロータコアを容易に組み立てることができる。
【００１６】
請求項５記載の本発明は、駆動用のコイルが設けられる円筒状のステータと、
ステータ内に収容されて回転可能に支持され、外周部に駆動用の永久磁石片が設けられる請求項１〜４のいずれか１つに記載のロータと、
ロータに形成される冷媒供給通路に冷媒を供給する冷媒供給手段とを含むことを特徴とする永久磁石電動装置である。
【００１７】
本発明に従えば、冷媒供給手段によってロータの冷媒供給通路に冷媒を供給することによって、永久磁石片およびコイルを効率良く冷却することができる永久磁石電動装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載の本発明によれば、冷媒供給通路からギャップに冷媒を容易に供給することができ、しかも温度の低い冷媒を、軸線方向に分散させて供給することができる。したがってロータの外周部に設けられる永久磁石片を効率良く冷却することができるうえ、前記ギャップに臨むステータのコイルも効率良く冷却することができる。
【００１９】
請求項２記載の本発明によれば、ギャップ全体に分散している昇温した冷媒を、容易に回収することができ、ギャップの冷媒を温度の低い冷媒と迅速に交換し、冷却効率を向上することができる。
【００２０】
請求項３記載の本発明によれば、第１および第２コア部材を積層して、ロータコアを構成することによって、冷媒供給通路が形成されるロータコアを容易に組み立てることができる。
【００２１】
請求項４記載の本発明によれば、第１〜第３コア部材を積層して、つまり３種類のコア部材を積層して、ロータコアを構成することによって、冷媒供給通路および冷媒回収通路が形成されるロータコアを容易に組み立てることができる。
【００２２】
請求項５記載の本発明によれば、永久磁石片およびコイルを効率良く冷却することができる永久磁石電動装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明の実施の一形態のロータ１を備える永久磁石電動機２を示す断面図である。電動機２は、駆動用のコイルが設けられるステータ３と、駆動用の永久磁石片が設けられるロータ１と、を備える永久磁石電動装置である。電動機２は、ケーシング４を有しており、このケーシング４内にステータ３およびロータ１が収容されている。図解を容易にするために、永久磁石片およびコイルは、図示を省略する。
【００２４】
ステータ３は、円筒状であり、ケーシング４に固定される。ロータ１は、ロータ本体５とロータ本体５を同軸に挿通するロータ軸６とを有し、ロータ本体５の外周部に永久磁石片が設けられている。このロータ１は、ステータ３内に同軸に収容された状態で、ケーシング４によって、ロータ軸６が支持され、ロータ軸６の軸線であるロータ１の軸線Ｌまわりに回転可能に設けられる。
【００２５】
電動機２は、コイルが通電されることによって、永久磁石片とコイルとの磁気的作用によってロータ１が回転する。このようにロータ１を回転させるとき、永久磁石片が渦電流損によって発熱するとともに、コイルが通電されることによって発熱する。このような発熱は、電動機の性能低下に繋がるので、永久磁石片およびコイルを冷却する必要がある。
【００２６】
外方側に配置されるステータ３のコイルは、外側からの冷却も可能であるが、内方側に配置されるロータ１は、外側から冷却することができないので、冷媒供給手段８を設け、この冷媒供給手段８によって、ロータ１とステータ３との間の半径方向のギャップ（以下、単に「ギャップ」という場合がある）７に、冷媒としての冷却空気を供給して流下させて、ロータ１の外周部に設けられる永久磁石片を冷却する。
【００２７】
図２は、ロータ１の一部を簡略化して示す斜視図である。図３は、ロータ１の一部を示す断面図である。図４は、ロータ１の一部を図３と異なる角度位置で切断して示す断面図である。図３および図４は、共に軸線Ｌを含む平面で切断した断面図であり、相互に軸線まわりに４５度ずれた平面で切断した断面図である。図１を併せて参照して、ロータ１のロータ本体５は、ロータコア１０の外周部に永久磁石片（図解容易のために図示省略）が貼着されて構成される。ロータコア１０は、軸線付近の中央部に軸線方向に挿通する軸挿通孔１１が形成されており、この軸挿通孔１１にロータ軸６が挿通される。
【００２８】
ロータコア１０には、軸線方向に間隔をあけた複数の吐出口１２によって、外周部で開口する冷媒供給通路１３が形成される。冷媒供給通路１３は、ロータコア１０の内周部および外周部を避けて、その間に挟まれる中間部において軸線方向に延び、軸線方向一端部で開口するとともに軸線方向他端部で閉塞する供給本通路部１４と、供給本通路部１４から軸線方向に間隔をあけた複数の位置で分岐して半径方向外方に延び、外周部で開口する供給枝通路部１５とを有する。したがって各供給枝通路部１５が各吐出口１２でそれぞれ開口している。
【００２９】
またロータコア１０には、軸線方向に間隔をあけた複数の吸込口１６によって、外周部で開口する冷媒回収通路１７形成される。冷媒回収通路１７は、ロータコア１０の内周部および外周部を避けて、その間に挟まれる中間部において軸線方向に延び、軸線方向一端部で閉塞するとともに軸線方向他端部で開口する回収本通路部１８と、回収本通路部１８から軸線方向に間隔をあけた複数の位置で分岐して半径方向外方に延び、外周部で開口する回収枝通路部１９とを有する。したがって各回収枝通路部１９が各吸込口１６でそれぞれ開口している。
【００３０】
本実施の形態では、ロータコア１０には、４つの冷媒供給通路１３と、これと同数である４つの冷媒回収通路１７とが形成される。各冷媒供給通路１３は、周方向に等間隔毎、したがって９０度毎に、相互に独立して形成される。各冷媒回収通路１７は、周方向に等間隔毎、したがって９０度毎に、相互に独立して形成される。各冷媒供給通路１３と各冷媒回収通路１７とは、周方向に関して交互に形成され、周方向に隣接する冷媒供給通路１３と冷媒回収通路１７とは、相互に４５度ずつずれた位置に形成されている。
【００３１】
また各吐出口１２は、軸線方向に等間隔に並んで形成され、かつ周方向に等間隔に並んで形成され、各吸込口１６は、軸線方向に等間隔に並んで形成され、かつ周方向に等間隔に並んで形成されている。周方向に隣接する冷媒供給通路１３の各吐出口１２と冷媒回収通路１７の各吸込口１６とは、周方向に４５度ずれた位置で、軸線方向に隣接する２つの吐出口１２間に吸込口１６がそれぞれ１つずつ形成されるように形成される。いわばロータコア１０には、各吐出口１２および各吸込口１６から成る開口群が、千鳥状に形成されている。
【００３２】
図５は、第１コア部材２１を示す正面図である。図６は、第２コア部材２２を示す正面図である。図７は、第３コア部材２３を示す正面図である。ロータコア１０は、複数のコア部材２１〜２３を用いて、これら各コア部材２１〜２３が軸線方向に積層されて構成される。各コア部材２１〜２３は、第１コア部材２１、第２コア部材２２および第３コア部材２３の３種類のコア部材を有する。
【００３３】
第１コア部材２１は、ロータコア１０の外径と同一の外径の円板に、中央部の軸孔２５と、軸孔２５を外囲するように周方向に並べて、偶数、本実施の形態では８つの第１透孔２６が形成された構成である。軸孔２５は、ロータコア１０の軸挿通孔１１を構成する円形状の孔であり、軸線方向に挿通して形成される。
【００３４】
各第１透孔２６は、外周部を除く部分で周方向に等間隔に配置される偶数個、本実施の形態では周方向に４５度毎に配置される８個の第１領域に、軸線方向に貫通して形成される。各第１領域は、互いに独立しており、軸孔２５に臨む内周部を除く部分に配置されている。各第１透孔２６は、略台形状であり、短い底辺に相当する部分を半径方向内方側に配置して形成されている。これら各第１透孔２６は、相互に独立しているとともに、軸孔２５からも独立し、さらに半径方向外方にも開放されていない。
【００３５】
第２コア部材２２は、ロータコア１０の外径と同一の外径の円板に、中央部の軸孔２７と、軸孔２７を外囲するように周方向に並べて、第１透孔２６と同数である８つの第２透孔２８が形成された構成である。軸孔２７は、第１コア部材２１の軸孔２５と同様の構成であり、ロータコア１０の軸挿通孔１１を構成する円形状の孔であり、軸線方向に挿通して形成される。
【００３６】
各第２透孔２８は、第１領域に対応する領域であって、かつ外周部を除く部分で周方向に等間隔に配置される偶数個、本実施の形態では８個の第２領域に、軸線方向に貫通して形成される。第１領域と対応する領域とは、第１および第２コア部材２１，２２を軸線方向に重ね合せたときに第１領域と一致する領域である。各第２領域は、互いに独立しており、軸孔２７に臨む内周部を除く部分に配置されている。各第２透孔２８は、第１透孔２６と同様の構成であり、略台形状であり、短い底辺に相当する部分を半径方向内方側に配置して形成されている。
【００３７】
さらに各第２領域のうち周方向に関して１つおきの領域の半径方向外方側の領域は、切除されている。したがって各第２透孔２８は、周方向に１つおきに半径方向外方に開放される。このように各第２透孔２８は、相互に独立しているとともに、軸孔２５からも独立し、さらに周方向１つおきに半径方向外方に開放し、残余は半径方向外方に開放されていない。つまり各第２透孔２８は、半径方向外方に開放されない第２透孔２８ａと、半径方向外方に開放される第２透孔２８ｂとが、周方向に交互に形成される。以下、不特定の第２透孔を指す場合には、添え字「ａ」，「ｂ」を省略する。
【００３８】
第３コア部材２３は、ロータコア１０の外径と同一の外径の円板に、中央部の軸孔２９と、軸孔２９を外囲するように周方向に並べて、第１透孔２６の半数である４つの第３透孔３０が形成された構成である。軸孔２９は、第１コア部材２１の軸孔２５と同様の構成であり、ロータコア１０の軸挿通孔１１を構成する円形状の孔であり、軸線方向に挿通して形成される。
【００３９】
各第３透孔３０は、第１領域に対応する領域のうち周方向に１つおきの領域となる第３領域に、軸線方向に貫通して形成される。各第３領域は、互いに独立しており、軸孔２９に臨む内周部を除く部分に配置されている。各第３透孔３０は、同様の構成であり、略台形状であり、短い底辺に相当する部分を半径方向内方側に配置して形成されている。図７には、第１領域と対応する領域であって、かつ第３透孔が形成されない領域を仮想線で示す。
【００４０】
このような図５〜図７に示す第１〜第３コア部材２１〜２３が、軸線方向に積層されて、ロータコア１０が構成される。ロータコア１０における第１〜第３コア部材２１〜２３の具体的な積層構成は、軸線方向両端層が第３コア部材２３によってそれぞれ構成され、第３コア部材２３が配置される軸線方向両端層間の中間層群のうち、軸線方向に間隔をあけた複数の層が、第２コア部材２２によって構成され、第２および第３コア部材２２，２３が設けられた層を除く残余の層が第１コア部材２１によって構成される。本実施の形態では、第２コア部材２２は、たとえば、第３コア部材２３から５層の間隔をあけて６層目に設けられるとともに、相互に５層の間隔をあけて６層目毎に設けられている。
【００４１】
軸線方向両端に配置される各第３コア部材２３は、軸線方向一端部から他端部に向かって見たときに、図７（１）および図７（２）のように、周方向に第１領域の配置間隔角度、具体的には４５度ずれて配置される。つまり各第３コア部材２３は、第３透孔３０が、周方向に４５度ずれるように、配置されている。
【００４２】
各第２コア部材２２は、第２領域のうち周方向に１つおきの領域が第３コア部材２３の第３領域と周方向に関して一致するように配置される。さらに詳細には、第２領域のうち周方向に１つおきの領域が一方の第３コア部材２３の第３領域と一致し、第２領域のうちの残余の領域が他方の第３コア部材２３の第３領域と一致するように配置される。また軸線方向に隣り合う２つの第２コア部材２２は、周方向に第１領域の配置間隔角度、具体的には４５度ずれて配置される。つまり軸線方向に隣り合う２つの第２コア部材２２は、一方の第２コア部材２２の外方に開放されない第２透孔２８ａと、他方の第２コア部材２２の外方に開放される第２透孔２８ｂとが一致し、他方の第２コア部材２２の外方に開放されない第２透孔２８ａと、一方の第２コア部材２２の外方に開放される第２透孔２８ｂとが一致するように、配置される。
【００４３】
各第１コア部材２１は、第１領域が各第２コア部材２２の第２領域２８と周方向に関して一致するように配置される。また第１〜第３コア部材２１〜２３は、同軸に配置されており、各軸孔２５，２７，２９が軸線方向に垂直な面内で一致するように配置されている。
【００４４】
このように第１〜第３の３種類のコア部材２１〜２３を組み合わせて積層することによって、前述のような冷媒供給通路１３および冷媒回収通路１７が形成されるロータコア１０を形成することができる。つまりロータコア１０には、軸線方向一端部で開口するとともに、外周部における軸線方向および周方向に間隔をあけた複数の位置で開口する冷媒供給通路１３が形成され、軸線方向他端部で開口するとともに、外周部における軸線方向および周方向に間隔をあけた複数の位置で開口する冷媒回収通路１７が形成される。
【００４５】
なお各第１〜第３コア部材２１〜２３は、たとえばキーなどを用いてロータ軸６に回り止めされて設けられる。また永久磁石片は、各吐出口１２および各吸込口１６が形成される領域を除く領域における外周部に貼着されている。
【００４６】
このようなロータ１を備える電動機２において、冷媒供給手段８によって、ロータ１の軸線方向両端部付近に、一端部付近が高圧となりかつ他端部付近が低圧となる差圧を与えることによって、矢符Ａで示すように、冷却空気をロータコア１０の軸線方向一端部に向けて供給することができ、その冷却空気を、矢符Ｂで示すように、冷媒供給通路１３に供給することができる。冷媒供給手段８は、たとえばロータコア１０の軸線方向一端部付近に向けて冷却空気を送る送風ファン８ａと、ロータコア１０の軸線方向他端部付近から冷却空気を吸引する吸引ファン８ｂとから構成されてもよい。この冷媒供給手段８は、外部から空気を取り込んで、その空気を冷却空気としてロータコア１０の軸線方向一端部付近に向けて送り、かつロータコア１０の軸線方向他端部付近から吸引した冷却空気を外部に排出する構成であってもよい。またロータコア１０の軸線方向他端部付近から吸引した冷却空気を熱交換器などを用いて冷却させ、ロータコア１０の軸線方向一端部付近に向けて送る構成、つまり熱交換器が介在される循環路を循環させる構成であってもよい。
【００４７】
このように構成すれば、冷媒供給手段８によって、冷媒供給通路１３に供給される冷却空気は、ロータ１の内部を流下して、矢符Ｃで示すように、外周部で開口する各吐出口１２から吐出され、ロータ１とステータ３とのギャップ７に供給することができる。このように軸線方向および周方向に間隔をあけて散在して形成される複数の吐出口１２から冷却空気を吐出させることができるので、ギャップ７に軸線方向および周方向に分散させて冷却空気を供給することができる。
【００４８】
これによってギャップ７に軸線方向一端部から、直接、冷却空気を供給する構成に比べて、冷媒供給通路１３からギャップ７に冷却空気を容易に供給することができ、しかも冷却空気は、冷媒供給通路を流下する間は昇温されないので、温度の低い冷却空気を、軸線方向および周方向に分散させて供給することができる。したがってロータ１の外周部に設けられる永久磁石片を効率良く均一に冷却することができるうえ、前記ギャップ７に臨むステータ３のコイルも効率良く均一に冷却することができる。
【００４９】
さらにギャップ７の冷却空気を、矢符Ｄで示すように、たとえばその冷却空気が吐出された吐出口１２近傍の吸込口１６など、ロータ１の外周部の各吸込口１６から吸い込んで回収し、冷媒回収通路１７によって軸線方向他端部に導いて、矢符Ｅ、Ｆで示すように排出することができる。このように軸線方向および周方向に間隔をあけて形成される複数の吸込口１６から冷却空気を吸い込むことができるので、冷媒供給通路１３によって供給され永久磁石片およびコイルを冷却して昇温したギャップの冷却空気を回収することができる。これによってギャップ７に分散している昇温した冷却空気を容易に回収することができ、ギャップ７の冷却空気を温度の低い冷却空気と迅速に交換し、冷却効率を向上することができる。
【００５０】
さらに前述のような冷却構造を成し得るロータ１は、第１〜第３コア部材２１〜２３を積層して、ロータコア１０を構成することによって実現できる。つまり第１〜第３コア部材２１〜２３を積層することによって、ロータコア１０に、軸線方向一端部で開口するとともに軸線方向他端部で閉塞する第１通路と、軸線方向一端部で閉塞するとともに軸線方向他端部で開口する第２通路とを形成することができる。これら第１および第２通路は、軸線方向に間隔をあけた位置でそれぞれ開口している。これら第１および第２通路は、冷媒供給通路１３および冷媒回収通路１７となる。このようにして３種類のコア部材２１〜２３を用いて、冷媒供給通路１３および冷媒回収通路１７が形成されるロータコア１０を容易に組み立てることができる。
【００５１】
しかも第１〜第３コア部材２１〜２３は、前述のような極めて単純な構造であり、製造が容易である。また組立も、予め定める周方向一カ所の基準位置を、他の部材の同様の基準位置と合せるかまたは第１領域の配置間隔角度（４５度）ずらして積層すればよく、つまり周方向に関して２位置の位置決めができればよく、容易に組み立てることができる。
【００５２】
そしてこのようなロータ１を備えることによって、冷媒供給手段８によってロータ１の冷媒供給通路１３に冷却空気を供給することによって、永久磁石片およびコイルを効率良く冷却することができる電動機２を実現することができる。このような電動機２は、たとえば船舶のポッド（ＰＯＤ）推進機に内蔵される電動機として用いることができる。ＰＯＤ推進機では、全体が海水中など水中に埋没され、外部から水冷される構成であるので、ロータ１の冷却を主とする本発明の構造が有効である。もちろんＰＯＤ推進機の電動機以外として用いられてもよい。
【００５３】
またこのような構成は、外周部における吐出口１２および吸込口１６が形成される部分には永久磁石片を設けることができないが、それ以外の部分には永久磁石片を設けることができ、磁極数に制限がなく、たとえば周方向に４８極形成するような多極の電動機にも好適に実施することができる。しかもロータ１だけの構成で実現することができ、ステータ３の構成に制限を受けることがなく、設計上の自由度を高くすることができる。
【００５４】
図８は、本発明の実施の他の形態のロータ１Ａを備える電動機２Ａを示す断面図である。本実施の形態の電動機２Ａは、図１〜図７の前述の実施の形態の電動機２と類似しており、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成は同一の符号を付して説明を省略する。本実施の形態では、ロータ１Ａには、冷媒供給通路１３は形成されるが、冷媒回収通路１７は形成されない。ロータ１Ａの構造自体は、前述の実施の形態のロータ１と同様であり、第１〜第３コア部材２１〜２３が同様に積層されて、軸線方向一端部で開口するとともに軸線方向他端部で閉塞する第１通路と、軸線方向一端部で閉塞するとともに軸線方向他端部で開口する第２通路とを形成されている。これら第１および第２通路が、両方とも冷媒供給通路１３として用いられる。
【００５５】
本実施の形態では、冷媒供給手段８Ａは、ロータ１Ａの軸線方向両端部付近に冷却空気を供給する２つの送風ファン８ａを有している。冷媒供給手段８Ａによって、ロータコア１０の軸線方向両端部付近に、矢符Ａで示すように、冷却空気を供給することによって、その冷却空気を、矢符Ｂで示すように、冷媒供給通路１３に供給することができる。冷媒供給手段８Ａは、前述の実施の形態の冷媒供給手段８と同様に、外部から空気を取り込んで、その空気を冷却空気としてロータコア１０の軸線方向両端部付近に向けて送る構成でもよい。さらに熱交換器が介在される循環路を循環させる構成でもよい。このようにして、冷却空気を、ロータ１Ａの内部を流下させて、矢符Ｃで示すように各吐出口１２から吐出させ、ギャップ７に軸線方向および周方向に分散させて供給することができる。
【００５６】
さらに本実施の形態では、ステータ３Ａに、軸線方向に間隔をあけて複数の冷媒排出孔３５が形成されている。各冷媒排出孔３５は、ステータ３Ａを半径方向に挿通して形成されている。これによってギャップ７に供給された冷却空気は、矢符Ｇで示すように、各冷媒排出孔３５を流下してステータの外方に排出し、矢符Ｈで示すように回収する。
【００５７】
このような構成であっても、ギャップ７に軸線方向一端部から、直接、冷却空気を供給する構成に比べて、冷媒供給通路１３からギャップ７に冷却空気を容易に供給することができ、しかも冷却空気は、冷媒供給通路を流下する間は昇温されないので、温度の低い冷却空気を、軸線方向および周方向に分散させて供給することができる。したがってロータ１Ａの外周部に設けられる永久磁石片を効率良く冷却することができるうえ、前記ギャップ７に臨むステータ３Ａのコイルも効率良く冷却することができる。
【００５８】
もちろんロータコア１０を第１〜第３コア部材２１〜２３によって構成する効果を同様に達成することができる。またこのようにステータ３Ａを半径方向に流下させて冷却空気を回収する構成において、ロータ１の軸線方向一端部からギャップ７に導く通路と、ロータ１の軸線方向他端部からギャップ７に導く通路とを独立させ、各通路によってロータ１Ａの全体にわたって分散させて冷却空気を供給するので、万一、冷媒供給手段８Ａが故障するなどして、軸線方向両端部のいずれかへの冷却空気の供給ができなくなっても、ギャップ７に冷却空気を分散させて供給することができ、信頼性の高い電動機を実現することができる。
【００５９】
前述の各実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内で構成を変更することができる。たとえばロータには、周方向に４５度毎に８つの通路が形成される構成であったけれども、これに限定されることはなく、偶数個の通路が形成され、交互に、軸線方向一端部で開口する通路と軸線方向他端部で開口する通路とが形成される構成であればよい。また第１〜第３部材２１〜２３の具体的形状も限定されることはなく、また層構成も限定されることはない。たとえば第１〜第３コア部材２１〜２３に形成される第１〜第３透孔２６，２８，３０は、円形など他の形状であってもよいし、軸線方向に隣り合う第２コア部材２２間に配置される第１コア部材２１の枚数は、１〜４および６枚以上であってもよい。もちろん第１〜第３コア部材２１〜２３の１枚の厚み（軸線方向寸法）は、限定されず、相互に同一であってもよいし、異なってもよい。また各吐出口１２および各吸込口１６は、均一に分散させて形成してもよいし、不均一に分散させて形成してもよい。たとえば熱の発生量の分布などに基づいて配置するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の一形態のロータ１を備える電動機２を示す断面図である。
【図２】ロータ１の一部を簡略化して示す斜視図である。
【図３】ロータ１の一部を示す断面図である。
【図４】ロータ１の一部を図３と異なる角度位置で切断して示す断面図である。
【図５】第１コア部材２１を示す正面図である。
【図６】第２コア部材２２を示す正面図である。
【図７】第３コア部材２３を示す正面図である。
【図８】本発明の実施の他の形態のロータ１Ａを備える電動機２Ａを示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１，１Ａ  ロータ
２，２Ａ  永久磁石電動機
３，３Ａ  ステータ
４  ケーシング
５  ロータ本体
６  ロータ軸
１０  ロータコア
１１  軸挿通孔
１２  吐出口
１３  冷媒供給通路
１６  吸込口
１７  冷媒回収通路
２１  第１コア部材
２２  第２コア部材
２３  第３コア部材
２６  第１透孔
２８  第２透孔
３０  第３透孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005045941.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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