(57)【要約】【課題】永久磁石型モータのシステム効率を向上させる。【解決手段】冷媒が流通する中心孔２２と、中心孔２２と外面とを連通する連通孔２８とを有するロータシャフト２１と、ロータシャフト２１の外面に固定されるロータコア２３と、ロータコア２３に固定された永久磁石２５と、ロータコア２３を軸方向に貫通する貫通孔３１と、連通孔２８と貫通孔３１とを連通する半径方向孔２９と、連通孔２８と半径方向孔２９と間に配置され、連通孔２８と半径方向孔２９とを開閉する冷媒流路開閉機構７０と、を備える。冷媒流路開閉機構７０は、ロータ２０の回転数がｒ1以下の場合には連通孔２８を閉とし、ロータ２０の回転数がｒ1よりも大きいｒ2以上の場合には、半径方向孔２９を閉とし、ロータ２０の回転数がｒ1を超えてｒ2未満の場合には、連通孔２８と半径方向孔２９の両方を開とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内部に軸方向に延びて冷媒が流通する第１冷媒流路と、前記第１冷媒流路とその外面とを連通する第２冷媒流路とを有するロータシャフトと、
積層鋼板からなり、前記ロータシャフトの外面に固定されるロータコアと、
前記ロータコアに固定された永久磁石と、を含むロータと、
前記永久磁石の近傍に配置され、前記ロータコアを軸方向に貫通する第３冷媒流路と、
前記ロータに設けられ、前記第２冷媒流路と前記第３冷媒流路とを連通する第４冷媒流路と、
前記第２冷媒流路と、前記第４冷媒流路との間に配置され、前記第２冷媒流路と前記第４冷媒流路とを開閉する冷媒流路開閉機構と、を備える永久磁石型モータであって、
前記冷媒流路開閉機構は、前記ロータの回転数が第１の所定値以下の場合には前記第２冷媒流路を閉とし、前記ロータの回転数が前記第１の所定値よりも大きい第２の所定値以上の場合には、前記第４冷媒流路を閉とし、前記ロータの回転数が前記第１の所定値を超えて第２の所定値未満の場合には、前記第２冷媒流路と前記第４冷媒流路の両方を開とすること、
を特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項２】
請求項１に記載の永久磁石型モータであって、
前記冷媒流路開閉機構は、前記第２冷媒流路の開度の増減と前記第４冷媒流路の開度の増減とが反対となるように前記第２冷媒流路と前記第４冷媒流路の開度を変化させること、
を特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の永久磁石型モータであって、
前記ロータシャフトは、その外面と前記第１冷媒流路との間を貫通するガイド孔を有し、
前記冷媒流路開閉機構は、
前記第２冷媒流路を塞ぐ第１弁体部と、前記第４冷媒流路を塞ぐ第２弁体部と、前記第１冷媒流路の冷媒圧力を受圧する受圧部とを含み、前記ガイド孔によってガイドされて半径方向に移動する弁部材と、
前記弁部材を前記第１冷媒流路に向かって半径方向に付勢する弾性部材と、を備えること、
を特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項４】
請求項３に記載の永久磁石型モータであって、
前記弁部材の前記第１弁体部が前記第２冷媒流路を塞いだ際に、前記受圧部の冷媒圧力を受ける面が前記第１冷媒流路の表面よりも半径方向外側に位置していること、
を特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項５】
請求項３または４に記載の永久磁石型モータであって、
前記ガイド孔の前記第１冷媒流路表面の開口周縁は、前記第１冷媒流路表面から半径方向外側に向かって凹んでいること、
を特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の永久磁石型モータであって、
前記第４冷媒流路は、前記ロータコアの内部に設けられ、半径方向に延びる流路であること、
を特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１項に記載の永久磁石型モータであって、
前記第４冷媒流路は、前記ロータコアの外部に設けられ、半径方向に延びる流路であること、
を特徴とする永久磁石型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石型モータの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層鋼板で構成されたロータコアの表面や内部に永久磁石を取り付け、ステータで発生する回転磁界とロータコアに働く電磁力によってロータを回転させる永久磁石型モータが用いられている。このような永久磁石型モータの駆動制御には、インバータによるパルス制御が用いられる場合が多いが、パルスによるリップル電流によって永久磁石が発熱してしまうので、永久磁石の近傍に設けた流路に冷媒を流して永久磁石を冷却する方法が用いられている。
【０００３】
冷媒流路は、積層鋼板のロータコアを軸方向に貫通させるものであるが、ロータの回転数が高くなると、遠心力のために冷媒流路を流れる冷媒の一部が積層した鋼板の隙間からロータとステータとの隙間に流出し、ロータの回転抵抗となってモータの運転効率を低下させてしまうという問題があった。そこで、ロータの回転数が高くなった際に、永久磁石近傍の冷媒流路への冷媒の供給量を低減する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、永久磁石型モータでは、ロータの回転数が低い場合には、永久磁石の発熱が小さいので、永久磁石近傍の冷媒流路への冷媒供給量を制限し、回転数の高い場合に永久磁石の近傍の冷媒流路に冷媒を供給することにより、ロータによる冷媒の攪拌損失や冷媒ポンプの損失を低減し、モータの運転効率を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２９０９７９号公報
【特許文献２】特開２００９−１１８７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、パルス制御によって制御する永久磁石型モータを電動車両の駆動源として用いる場合、出力や車両の運転状態に応じてパルス制御の方式がＰＷＭ制御、過変調制御、矩形波制御の間で変化する。このため、モータの回転数が中間程度の回転数領域において、永久磁石の温度が高くなり、ロータの回転数が低回転数領域や高回転数領域では、あまり永久磁石の温度が高くならない傾向がある。
【０００７】
しかし、特許文献１，２に記載された従来技術では、ロータの回転数が高回転領域にある場合、または、ロータの回転数が低回転領域にある場合のいずれか一方においてのみ冷媒流量を低減することができるのみで、永久磁石の温度が高くなる中程度の回転数領域において冷媒の流量を増加させ、それ以外の回転数領域では冷媒の流量を低減することは困難で、冷却系統を含む永久磁石型モータのシステム効率の向上には限度があった。
【０００８】
また、特許文献１，２に記載された従来技術は、いずれも部材質量に掛かる遠心力と拮抗する弾性材料の反力によって冷媒流路の開閉を行うため、部材の形状、質量（重量）が精度よく管理されていない場合には、冷媒流量がばらついてしまい、冷媒流量が過剰となってモータの運転効率が低下したり、冷媒流量が不足して永久磁石の温度が高くなり、ロータのトルク損失が増加したりするという問題があった。更に、流量のばらつきを考慮して冷媒供給ホンプを大きくすることが必要となる場合があり、この場合には、さらに永久磁石型モータのシステム効率が低下してしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、永久磁石型モータのシステム効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の永久磁石型モータは、その内部に軸方向に延びて冷媒が流通する第１冷媒流路と、前記第１冷媒流路とその外面とを連通する第２冷媒流路とを有するロータシャフトと、積層鋼板からなり、前記ロータシャフトの外面に固定されるロータコアと、前記ロータコアに固定された永久磁石と、を含むロータと、前記永久磁石の近傍に配置され、前記ロータコアを軸方向に貫通する第３冷媒流路と、前記ロータに設けられ、前記第２冷媒流路と前記第３冷媒流路とを連通する第４冷媒流路と、前記第２冷媒流路と、前記第４冷媒流路との間に配置され、前記第２冷媒流路と前記第４冷媒流路とを開閉する冷媒流路開閉機構と、を備える永久磁石型モータであって、前記冷媒流路開閉機構は、前記ロータの回転数が第１の所定値以下の場合には前記第２冷媒流路を閉とし、前記ロータの回転数が前記第１の所定値よりも大きい第２の所定値以上の場合には、前記第４冷媒流路を閉とし、前記ロータの回転数が前記第１の所定値を超えて第２の所定値未満の場合には、前記第２冷媒流路と前記第４冷媒流路の両方を開とすること、を特徴とする。
【００１１】
本発明の永久磁石型モータにおいて、前記冷媒流路開閉機構は、前記第２冷媒流路の開度の増減と前記第４冷媒流路の開度の増減とが反対となるように前記第２冷媒流路と前記第４冷媒流路の開度を変化させること、としても好適である。
【００１２】
本発明の永久磁石型モータにおいて、前記ロータシャフトは、その外面と前記第１冷媒流路との間を貫通するガイド孔を有し、前記冷媒流路開閉機構は、前記第２冷媒流路を塞ぐ第１弁体部と、前記第４冷媒流路を塞ぐ第２弁体部と、前記第１冷媒流路の冷媒圧力を受圧する受圧部とを含み、前記ガイド孔によってガイドされて半径方向に移動する弁部材と、前記弁部材を前記第１冷媒流路に向かって半径方向に付勢する弾性部材と、を備えること、としても好適である。
【００１３】
本発明の永久磁石型モータにおいて、前記弁部材の前記第１弁体部が前記第２冷媒流路を塞いだ際に、前記受圧部の冷媒圧力を受ける面が前記第１冷媒流路の表面よりも半径方向外側に位置していること、としても好適であるし、前記ガイド孔の前記第１冷媒流路表面の開口周縁は、前記第１冷媒流路表面から半径方向外側に向かって凹んでいること、としても好適である。
【００１４】
本発明の永久磁石型モータにおいて、前記第４冷媒流路は、前記ロータコアの内部に設けられ、半径方向に延びる流路であること、としても好適であるし、前記第４冷媒流路は、前記ロータコアの外部に設けられ、半径方向に延びる流路であること、としても好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、永久磁石型モータのシステム効率を向上させるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態における永久磁石型モータの断面図である。
【図２】図１に示すＡ部の拡大図である。
【図３】本発明の実施形態における永久磁石型モータの軸方向の断面図である。
【図４】本発明の実施形態における永久磁石型モータの冷媒流路開閉機構の動作を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態における永久磁石型モータの冷媒流路開閉機構の動作を示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態における永久磁石型モータの永久磁石高温領域を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態における永久磁石型モータのロータの回転数に対するトルク損失の変化を示すグラフである。
【図８】本発明の永久磁石型モータの他の実施形態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態の永久磁石型モータ１００は、ケーシング１０と、ケーシング１０の内面に固定されたステータ４０と、ステータ４０の内周側に配置され、ケーシング１０に回転自在に支持されるロータ２０とを備えている。ステータ４０は、薄い電磁鋼板を積層し、内周側に複数のスロットを備えるステータコア４１と、ステータコア４１の各スロットに巻回されたコイルがステータコア４１の軸方向の両端面からそれぞれ突出した第１、第２コイルエンド４２，４３とを備えている。ロータ２０は、中心孔２２を有する中空形状のロータシャフト２１と、薄い電磁鋼板２４を積層し、ロータシャフト２１の外面２１ｂに固定されたロータコア２３と、ロータコア２３の中に取り付けられた永久磁石２５と、ロータコア２３と永久磁石２５とを軸方向に両側から挟みこむ第１、第２エンドプレート２６，２７とを備えている。ロータシャフト２１の第１、第２端部２１ｅ，２１ｆは、ケーシング１０の第１端板１１、第２端板１２にそれぞれ取り付けられた第１、第２ボールベアリング１３，１４によって回転軸９１の周りに回転自在にケーシング１０に取り付けられている。ロータシャフト２１の中心孔２２は、冷媒が回転軸９１の方向に流れる第１冷媒流路である。また、各エンドプレート２６，２７は、ロータコア２３と共にロータシャフト２１の外面２１ｂに固定されている。
【００１８】
ロータ２０の第１エンドプレート２６のロータシャフト２１の側は、ロータシャフト２１の第１端部２１ｅに向かって軸方向に突き出した突部３５が設けられており、その突部３５の内部にはリング状のキャビティ３４が設けられている。また、第１エンドプレート２６の突部３５より半径方向外周側の内部には、キャビティ３４に連通し、半径方向に延びる半径方向孔２９と、半径方向孔２９に連通する軸方向孔３０とを備えている。
【００１９】
ロータコア２３には、永久磁石２５に沿って回転軸９１の方向にロータコア２３を貫通する貫通孔３１が設けられており、第１エンドプレート２６に設けられた軸方向孔３０は、貫通孔３１と半径方向及び周方向に同一位置で、貫通孔３１に連通している。そして、ロータ２０の第２エンドプレート２７は、貫通孔３１と半径方向及び周方向に同一位置にあり、貫通孔３１と連通する軸方向孔３２が設けられている。貫通孔３１は、第３冷媒流路である。
【００２０】
ロータシャフト２１には、第１エンドプレート２６に設けられたキャビティ３４と連通する連通孔２８が設けられている。連通孔２８は、キャビティ３４、半径方向孔２９、軸方向孔３０を介して第３冷媒流路である貫通孔３１と第１冷媒流路である中心孔２２とを連通する第２冷媒流路であり、半径方向孔２９は、キャビティ３４、軸方向孔３０を介して第２冷媒流路である連通孔２８と第３冷媒流路である貫通孔３１と連通する第４冷媒流路である。また、半径方向孔２９は、ロータコア２３の外側の第１エンドプレート２６に設けられていることから、ロータコア２３の外部に設けられた第４冷媒流路である。
【００２１】
第２冷媒流路である連通孔２８と第４冷媒流路である半径方向孔２９との間のキャビティ３４には、連通孔２８と半径方向孔２９を開閉して冷媒の各孔２８，２９の流通を開放、遮断する冷媒流路開閉機構７０が設けられている。図２，３に示す様に、冷媒流路開閉機構７０は、弁部材７１と、弁部材７１を半径方向に付勢する弾性部材７６とを含んでいる。弁部材７１は、第２冷媒流路である連通孔２８のキャビティ３４側の端部に嵌まり込んで連通孔２８の冷媒の流通を遮断する第１弁体部７２と、第４冷媒流路である半径方向孔２９のキャビティ３４側の端部に嵌まり込んで半径方向孔２９の冷媒の流通を遮断する第２弁体部７３と、ロータシャフト２１に設けられたガイド孔３３にガイドされるガイド部７４とを備えている。第１弁体部７２と第２弁体部は、先端の丸い、すり鉢型の突起であり、先端がそれぞれ連通孔２８又は半径方向孔２９の中に入り、根元付近のテーパ面が連通孔２８、半径方向孔２９のキャビティ３４側の開口端面に当たると連通孔２８、半径方向孔２９の冷媒の流通を遮断し、根元付近のテーパ面が連通孔２８、半径方向孔２９のキャビティ３４側の開口端面から離れると連通孔２８、半径方向孔２９に冷媒を流通させる。また、根元付近のテーパ面と連通孔２８、半径方向孔２９のキャビティ３４側の開口端面との間の隙間によって冷媒の流量を増減させることができる。
【００２２】
ガイド孔３３は中心孔２２とキャビティ３４との間を半径方向に連通するようにロータシャフト２１に設けられた孔であり、中心孔２２側の周縁は、中心孔２２の表面、或いは中空状のロータシャフト２１の内面２１ａから半径方向外側に凹むように座グリ３６が設けられている。弁部材７１のガイド部７４の中心孔２２側の端面は、中心孔２２に流入する冷媒の圧力Ｐを受ける受圧面７５となっている。この受圧面７５は、第１弁体部７２が連通孔２８に嵌まり込んだ際、その半径方向の位置がガイド孔３３の領域となるよう構成されている。なお、その際、受圧面７５は中心孔２２の表面或いはロータシャフト２１の内面２１ａよりも半径方向外側に位置していればよく、ガイド孔３３の領域まで入っていなくてもよい。
【００２３】
図３に示す様に、弁部材７１の周方向の両端面には、ロータシャフト２１の外面に設けられたラグ７７との間を周方向に接続する弾性部材７６が取り付けられている。図３に示す様に、ラグ７７は、ガイド孔３３に沿った方向（中心線９３の方向）に第１弁体部７２よりも水平方向の中心線９２に寄った位置に設けられていることから、弾性部材７６の張力によって弁部材７１の第１弁体部７２は連通孔２８のキャビティ３４側の端面に押し付けられている。つまり、弾性部材７６は、弁部材７１を半径方向内側に向かって付勢している。
【００２４】
本実施形態の永久磁石型モータ１００は、ステータ４０の各コイルエンド４２，４３と、ロータシャフト２１の中心孔２２とに冷媒を供給する冷媒供給ポンプ５１と冷媒供給ポンプ５１の出口に接続された冷媒供給管５２と、冷媒供給管５２から分岐して冷媒を各コイルエンド４２，４３に導く冷媒管５３〜５５と、冷媒管５４，５５に接続され、各コイルエンド４２，４３に冷媒を吹き付ける第１、第２冷媒吹きつけ管６１，６２と、冷媒管５３〜５５に取り付けられ、中心孔２２と、各コイルエンド４２，４３に供給する冷媒の流量割合を調整するオリフィス５６〜５８と、を備えている。図１に示す様に、冷媒供給ポンプ５１で加圧された冷媒の一部は、冷媒供給管５２からロータシャフト２１の中心孔２２に流入し、冷媒流路開閉機構７０が開となっている場合には、中心孔２２から連通孔２８、キャビティ３４、半径方向孔２９、軸方向孔３０を通ってロータコア２３の貫通孔３１を通って永久磁石２５を冷却し、軸方向孔３２からケーシング１０の内部に排出される。また、冷媒供給ポンプ５１によって加圧された冷媒の一部は、冷媒管５３，５４を通って第１冷媒吹きつけ管６１，６２から第１、第２コイルエンド４２，４３に吹き付けられる。
【００２５】
本実施形態の永久磁石型モータ１００は、図６の線ａに示す様な回転数と最大出力特性をもっている。図６に示す様に、ロータの回転数がｒ0以下の場合は、回転数に関わらず最大出力（トルク）は、Ｔ0一定で、ロータの回転数がｒ0を超えると、回転数が高くなるにつれて最大出力（トルク）は次第に低下してくる。また、ロータの回転数がｒ1を超えると、制御方法がＰＷＭ制御となり、出力が線ａに近い最大出力近傍において、リップル電流により永久磁石２５の温度が高くなる。そして、ロータの回転数がｒ2を超えると、制御方法が矩形波制御或いは過変調制御に移行するのでリップル電流が少なくなり、永久磁石２５の温度はさほど高くならない。図６において、点線ｂによって囲まれるハッチングした領域ｃが永久磁石２５の温度が高くなる領域である。
【００２６】
以上説明したような構造と永久磁石２５の温度特性とを有する本実施形態の永久磁石型モータ１００における冷媒流路開閉機構７０の動作と永久磁石２５の冷却動作について説明する。
【００２７】
ロータの回転数が低い場合には、弁部材７１に加わる遠心力は弾性部材７６の張力によって弁部材７１に加わる図３の中心線９２に向かう押し付け力よりも小さく、弁部材７１の第１弁体部７２の先端は、連通孔２８の中に入り、根元付近のテーパ面が連通孔２８（第２冷媒流路）のキャビティ３４側の開口端面に当たって連通孔２８（第２冷媒流路）の冷媒の流通を遮断している。従って、冷媒供給ポンプ５１から吐出された冷媒は、ロータシャフト２１の中心孔２２からロータコア２３の貫通孔３１には流れず、冷媒管５３〜５５を通って各コイルエンド４２，４３に吹き掛けられる。なお、図２，３に示す様に、この状態では、第２弁体部７３は半径方向孔２９のキャビティ３４側の開口から半径方向内側に入った位置にあり、キャビティ３４と半径方向孔２９とは連通した状態となっている。
【００２８】
ロータ２０の回転数が高くなってくると、弁部材７１に加わる遠心力が次第に大きくなってくる。また、ロータシャフト２１の中心孔２２に入っている冷媒にも遠心力が加わるため、弁部材７１の受圧面７５に加わる冷媒の圧力Ｐも次第に高くなってくる。本実施形態の永久磁石型モータ１００では、中心孔２２側の周縁に座グリ３６が設けられ、受圧面７５は、第１弁体部７２が連通孔２８に嵌まり込んだ状態では、その半径方向の位置がガイド孔３３の領域で、中心孔２２の表面或いはロータシャフト２１の内面２１ａよりも半径方向外側に位置するように構成されている。このため、ロータ２０が回転した際に受圧面７５に掛かる冷媒の圧力は、座グリ３６の無いロータシャフト２１の内面２１ａ又は中心孔２２の表面（第１冷媒流路の表面）に掛かる冷媒の圧力よりも高くなっている。ロータ２０の回転数が高くなると、弁部材７１に加わる遠心力と、弁部材７１の受圧面７５に加わる冷媒の圧力Ｐによる半径方向外側への荷重の合計も増大するが、ロータ２０の回転数がｒ1以下の場合には、弾性部材７６の張力によって弁部材７１に加わる図３の中心線９２に向かう押し付け力よりも半径方向外側への荷重の合計の方が小さいため、弁部材７１の第１弁体部７２は連通孔２８を遮断した状態となっている。弁部材７１が半径方向に移動しないので、第２弁体部７３は半径方向孔２９のキャビティ３４側の開口から半径方向内側に入った位置に留まっており、キャビティ３４と半径方向孔２９とは連通した状態となっている。
【００２９】
そして、更にロータ２０の回転数が高くなり、ロータ２０の回転数がｒ1を超えると、弁部材７１に加わる遠心力と、弁部材７１の受圧面７５に加わる冷媒の圧力Ｐによる半径方向外側への荷重の合計が、弾性部材７６の張力によって弁部材７１に加わる図３の中心線９２に向かう押し付け力よりも大きくなる。すると、図４に示す様に、弁部材７１は半径方向外側に向かって移動し、第１弁体部７２の根元付近のテーパ面は連通孔２８（第２冷媒流路）のキャビティ３４側の開口端面から離れる。この際、図４に示す様に、第２弁体部７３の先端は、まだ半径方向孔２９に入っておらず、半径方向孔２９のキャビティ３４側の開口端は開放されている。従って、冷媒供給ポンプ５１から吐出された冷媒は、図４に示す矢印のように、ロータシャフト２１の中心孔２２から連通孔２８、キャビティ３４、半径方向孔２９、軸方向孔３０を通ってロータコア２３の貫通孔３１に流れ、永久磁石２５を冷却し始める。
【００３０】
ロータ２０の回転数がｒ1を超えて上昇すると、それに伴って弁部材７１に加わる遠心力と、弁部材７１の受圧面７５に加わる冷媒の圧力Ｐによる半径方向外側への荷重の合計が、より大きくなり、弁部材７１の半径方向外側への移動量は次第に大きくなってくる。すると、第１弁体部７２の根元付近のテーパ面と連通孔２８のキャビティ３４側の開口端面との隙間が大きくなり、図４に示す矢印のように、ロータシャフト２１の中心孔２２から連通孔２８、キャビティ３４、半径方向孔２９、軸方向孔３０を通ってロータコア２３の貫通孔３１に流れる冷媒の流量が増加していく。
【００３１】
そして、ロータ２０の回転数が更に上昇すると、弁部材７１の半径方向外側への移動によって、第２弁体部７３の先端が半径方向孔２９の中に進入し始める。すると、第２弁体部７３の根元付近のテーパ面と半径方向孔２９のキャビティ３４側の開口端面との隙間が次第に小さくなり、図４に示す矢印のように、ロータシャフト２１の中心孔２２から連通孔２８、キャビティ３４、半径方向孔２９、軸方向孔３０を通ってロータコア２３の貫通孔３１に流れる冷媒の流量が減少していく。このように、弁部材７１の半径方向外側への移動によって第１弁体部７２と連通孔２８（第２冷媒流路）との間の隙間、即ち、第２冷媒流路の開度が増加すると、反対に第２弁体部７３と半径方向孔２９（第４冷媒流路）との間の隙間、即ち、第４冷媒流路の開度が減少する。しかし、ロータ２０の回転数がｒ2未満の場合には、第２弁体部７３の根元付近のテーパ面は半径方向孔２９のキャビティ３４側の開口端面に接しておらず、冷媒は貫通孔３１に流れ続けている。
【００３２】
そして、ロータ２０の回転数がｒ2超えると、弁部材７１は大きな遠心力と受圧面７５に加わる冷媒の圧力上昇による半径方向外向きの荷重により、弾性部材７６の張力によって弁部材７１に加わる図３の中心線９２に向かう押し付け力に打ち勝って更に半径方向外側に移動する。そして、図５に示す様に、第２弁体部７３の先端が、半径方向孔２９の中に入り、根元付近のテーパ面が半径方向孔２９（第４冷媒流路）のキャビティ３４側の開口端面に当たって半径方向孔２９（第４冷媒流路）の冷媒の流通を遮断する。すると、冷媒供給ポンプ５１から吐出された冷媒は、ロータシャフト２１の中心孔２２からロータコア２３の貫通孔３１には流れず、冷媒管５３〜５５を通って各コイルエンド４２，４３に吹き掛けられようになる。
【００３３】
ロータ２０の回転数がｒ2よりも高い状態から低下してくる場合には上記と反対に、回転数がｒ2よりも低くなると、第２弁体部７３と半径方向孔２９とが流通して冷媒が貫通孔３１に流れる。回転数が更に低くなると、弁部材７１の半径方向内側への移動によって第２弁体部７３と半径方向孔２９（第４冷媒流路）との間の隙間、即ち、第４冷媒流路の開度が増加すると、反対に第１弁体部７２の連通孔２８（第２冷媒流路）との間の隙間、即ち、第２冷媒流路の開度が減少する。そして、更にロータ２０の回転数が低下してｒ1以下となると、弾性部材７６の張力によって弁部材７１に加わる図３の中心線９２に向かう押し付け力よって第１弁体部７２のテーパ面が連通孔２８のキャビティ３４側の開口端面に接して連通孔２８を遮断し、冷媒の貫通孔３１への流通が遮断される。
【００３４】
なお、本実施形態では、ロータ２０の回転数がｒ1において第１弁体部７２が連通孔２８を開閉し、回転数がｒ2において第２弁体部７３が半径方向孔２９を開閉するように、弁部材７１の重量、受圧面７５の面積、弾性部材７６の張力が調整されている。第１、第２弁体部７２，７３が開閉動作を行うロータ２０の回転数は、例えば、弾性部材７６の弾性率、受圧面７５の面積などを調整することによって、永久磁石型モータ１００に適合するよう調整する。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態の永久磁石型モータ１００は、永久磁石２５の温度が高くなる中回転数領域で永久磁石２５の近傍に冷媒を流して永久磁石２５を冷却し、低回転数領域と高回転数領域では、永久磁石２５の近傍への冷媒の流通を遮断することができる。これにより、低回転数領域、高回転数領域においては、不必要な冷媒の流通を抑制することにより、冷媒供給ポンプ５１の吐出量を低減することによって永久磁石型モータ１００のシステム効率を向上させることができる。また、ロータ２０の回転数がｒ2を超えると、ロータコア２３の貫通孔３１に冷媒が流通しなくなるので、遠心力により貫通孔３１から積層された電磁鋼板２４の隙間を通ってロータコア２３の外面に冷媒が漏れ出してロータコア２３とステータコア４１との間に滞留することによるロータ２０のトルク損失特性が図７の線ｆで示す状態から線ｅに示す状態となる。これにより高回転数領域でのトルク損失が大きく低減され、高回転領域でも永久磁石型モータ１００のシステム効率を向上させることができる。
【００３６】
また、本実施形態の永久磁石型モータ１００の冷媒流路開閉機構７０は、弁部材７１に掛かる遠心力のみでなく、受圧面７５に掛かる冷媒の圧力Ｐによる半径方向外側に向かう荷重を合わせた荷重により弁部材７１を半径方向に移動させるよう構成されている。このため、従来技術のように、単にその部材に掛かる遠心力のみによって部材を半径方向に移動させて冷媒の流量を調整する方式に比べて、冷媒を流通させるロータ２０の回転数範囲を広い範囲で調整することができ、永久磁石型モータ１００の大きさ、出力に応じて冷媒が通流するロータ２０の回転数を最適化し、そのシステム効率を向上させることができる。また、遠心力のみでなく、冷媒の圧力Ｐによる荷重を合わせて弁部材７１に加わる半径方向外側に向かう荷重としているので、弁部材７１の遠心力のみにより弁部材７１を半径方向外側に移動させる構造に比較して、弁部材７１の重量を小さくすることができ、永久磁石型モータ１００を小型化、軽量化することができる。更に、弁部材７１の形状、重量の精度があまり高くなくても、所定の回転数において冷媒流路の開閉を確実に行い、永久磁石２５を冷却する冷媒流量を精度よく調整することができるので、冷媒流量のばらつき、冷媒流量の過不足を抑制し、運転効率の低下を抑制することができる。
【００３７】
次に、図８を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。先に図１から図７を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付し、説明は省略する。図８に示す様に、本実施形態の永久磁石型モータ１００は、ロータコア２３の回転軸９１方向の中央部分の電磁鋼板２４を切り欠いてキャビティ３７を形成し、電磁鋼板２４の一部を切り欠いてキャビティ３７から半径方向に延びて貫通孔３１（第３冷媒流路）に連通する半径方向孔２９（第４冷媒流路）を形成したものである。つまり、半径方向孔２９は、ロータコア２３の内部に設けられた第４冷媒流路である。また、ロータシャフト２１の中心孔２２（第１冷媒流路）とキャビティ３７と連通する連通孔２８（第２冷媒流路）、ガイド孔３３はキャビティ３７に対向する位置のロータシャフト２１に設けられており、弁部材７１もガイド孔３３、連通孔２８、半径方向孔２９の回転軸９１方向の位置に合わせてロータコア２３の回転軸９１方向の略中央に配置されている。また、これに合わせて弾性部材７６、ラグ７７もロータコア２３の軸方向の略中央に配置されている。
【００３８】
本実施形態の永久磁石型モータ１００では、ロータシャフト２１の第１端部２１ｅ側からロータシャフト２１の中心孔２２（第１冷媒流路）に供給された冷媒は、ロータコア２３の軸方向中央位置まで中心孔２２を流れてくる。そして、ロータ２０の回転数がｒ1を超えてｒ2未満の場合、冷媒流路開閉機構７０によって連通孔２８（第２冷媒流路）、半径方向孔２９（第４冷媒流路）が共に開放状態となり、冷媒は、中心孔２２（第１冷媒流路）から連通孔２８（第２冷媒流路）、キャビティ３７、ロータコア２３の軸方向中央の位置に配置された半径方向孔２９（第４冷媒流路）を通って貫通孔３１（第３冷媒流路）に流入する。半径方向孔２９を通って貫通孔３１に流入した冷媒は、半径方向孔２９の位置からロータシャフト２１の第１端部２１ｅ、第２端部２１ｆの方向に分かれて貫通孔３１の中を軸方向に反対方向に流れ、エンドプレート２６，２７にそれぞれ設けられた軸方向孔３０，３２からケーシング１０の内部に排出される。
【００３９】
本実施形態の冷媒流路開閉機構７０の動作は、先に図１から図７を参照して説明した実施形態と同様であり、その効果も先に図１から図７を参照して説明した実施形態と同様である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  ケーシング、１１，１２  端板、１３，１４  ボールベアリング、２０  ロータ、２１  ロータシャフト、２１ａ  内面、２１ｂ  外面、２１ｅ  第１端部、２１ｆ  第２端部、２２  中心孔、２３  ロータコア、２４  電磁鋼板、２５  永久磁石、２６，２７  エンドプレート、２８  連通孔、２９  半径方向孔、３０，３２  軸方向孔、３１  貫通孔、３３  ガイド孔、３４，３７  キャビティ、３５  突部、３６  座グリ、４０  ステータ、４１  ステータコア、４２，４３  コイルエンド、５１  冷媒供給ポンプ、５２  冷媒供給管、５３〜５５  冷媒管、５６〜５８  オリフィス、６１，６２  冷媒吹きつけ管、７０  冷媒流路開閉機構、７１  弁部材、７２  第１弁体部、７３  第２弁体部、７４  ガイド部、７５  受圧面、７６  弾性部材、７７  ラグ、９１  回転軸、９２，９３  中心線、１００  永久磁石型モータ。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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