(57)【要約】【課題】電磁鋼板を積層したロータコア内の冷却流路を流れる冷却液が、電磁鋼板同士の隙間を通ってロータの外周面に漏出することを防止する。【解決手段】ロータコア２０は電磁鋼板を積層して形成される。ロータコア２０内には、冷却液が流れる冷却流路３０が設けられている。さらに、ロータコア２０の外周面を覆うように樹脂部材４８が形成されている。積層された電磁鋼板同士の隙間を通ってロータコア外周面に向かう冷却液は、樹脂部材４８に堰き止められ、ロータコア外周面からの漏出が抑えられる。【選択図】図１
2013021811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋼板を積層して形成されたロータコアと、
ロータコアの周に沿って配列された永久磁石と、
ロータコア内に形成され、冷却液が流れる冷却流路であって、当該冷却流路を流れる冷却液が前記永久磁石に接するように形成された冷却流路と、
ロータコアの外周面を覆うように形成された樹脂部材と、
を有する、回転電機のロータ。
【請求項２】
前記樹脂部材は磁性材料が配合されている、請求項１に記載の回転電機のロータ。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機のロータであって、前記樹脂部材は、ロータコアの外周面からロータコアの端面に延び、ロータコアの端面の外周部分の少なくとも一部を覆う、回転電機のロータコア。
【請求項４】
電磁鋼板を積層して形成され、電磁鋼板にあけられた孔を連ねて冷却流路が形成され、前記冷却流路には冷却液が流れる、ロータコアと、
ロータコアの外周面を覆うように形成された樹脂部材と、
を有する、回転電機のロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のロータに関し、特にロータの冷却に係る構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力を回転運動に変換する電動機、回転運動から電力を得る発電機、および電動機と発電機の両方の機能を備えた電気機器が知られている。以下において、これらの電気機器を回転電機と記して説明する。
【０００３】
ロータに永久磁石を設けた回転電機が知られている。また、ロータの温度上昇を抑制するために冷却液により冷却する技術が知られている。下記特許文献１においては、電磁鋼板を積層して形成されたロータコアと、ロータコアの端に配置されたエンドプレートとの間に冷却液を導入する回転電機のロータが記載されている。回転軸線方向においてロータコアに隣接配置されるエンドプレートに、ロータコアに向く方向に予荷重を与え、遠心力が作用したときの、エンドプレートとロータコアの間からの冷却液の漏出を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１９１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ロータコア内に冷却液の流路を形成する場合、積層された電磁鋼板同士の隙間から冷却液が漏出するという問題がある。上記特許文献１においては、電磁鋼板の間に接着剤が設けられ、冷却液の漏出をある程度抑制しているが、十分ではなかった。
【０００６】
本発明は、ロータコア内を流れる冷却液が、ロータコアを構成する積層された電磁鋼板同士の隙間を通ってロータコアの周面から漏出しないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の回転電機のロータは、電磁鋼板を積層して形成されたロータコアを有する。ロータコアの周に沿って永久磁石が配列され、またロータコア内には冷却液が流れる冷却流路が形成されている。冷却流路は、この流路を流れる冷却液が永久磁石に接するように形成されている。ロータコアの外周面を覆うように樹脂部材が形成されている。
【０００８】
樹脂部材は、磁性材料を配合するようにできる。さらに、樹脂部材はロータコアの外周面から、ロータコアの端面に延び、ロータコア端面の外周部分を覆うようにしてよい。
【発明の効果】
【０００９】
ロータコアの外周面を樹脂部材で覆ったことにより、積層された電磁鋼板同士の隙間を通って冷却液がロータコア外周面に漏出することが防止される。
【００１０】
樹脂部材に、磁性材料を配合することにより、ロータとステータの間に樹脂部材が介在することに起因する磁気特性の低下を抑制できる。
【００１１】
樹脂部材を、ロータコア外周面からロータコアの端面に延びて、ロータコアの端面の外周部分を覆うようにしたことで、ロータコアの電磁鋼板が剥がれることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の回転電機の概略構成を示す、回転軸線を含む断面図である。
【図２】本実施形態の回転電機の概略構成を示す、回転軸線に直交する断面図である。
【図３】本実施形態の回転電機の他の構成を示す、回転軸線を含む断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、本実施形態の回転電機１０の概略構成を示す、回転電機の回転軸線を含む断面図である。
【００１４】
回転電機１０は、電動機として機能する際、回転する磁界を形成するステータ１２と、ステータ１２により形成された回転磁界との相互作用により回転するロータ１４を有する。ステータ１２は、概略円筒形状のステータコア１６とステータコアに巻回されたコイル１８を有し、コイルに電流を流すことにより円筒形状のステータコア１６の内側空間に回転磁界を形成する。ロータ１４は、略円柱形状のロータコア２０と、ロータコア２０の円柱の中心線と同軸に配置された中空軸のロータ軸２２を含む。ロータコア２０とロータ軸２２は結合され、一体となって回転する。ロータコア２０は、電磁鋼板を回転軸線方向に積層して形成され、積層方向の両端にはエンドプレート２４，２６が配置され、エンドプレート２４，２６により電磁鋼板が挟まれている。ロータコア２０内、特にその円柱側面の近傍には、永久磁石２８が周方向に配列され、この永久磁石２８とステータ１２の形成する回転磁界の相互作用により、ロータ１４は回転する。
【００１５】
回転電機１０が発電機として機能する際には、ロータ軸２２が外部からの入力により回転され、ロータ１４が回転する。この回転に伴って、永久磁石２８もステータ１２の内周面に沿って周回する。この周回する永久磁石２８により形成される磁界により、コイル１８内に電流が誘導される。
【００１６】
図２は、回転軸線に直交するロータ１４の概略断面図である。図１および図２により、ロータ１４の構造を更に説明する。永久磁石２８は、図２に図示するように断面が長方形であり、２個が１組となって一つの極を形成している。組となる２個の永久磁石２８は、組をなす２個がくの字形を形成するように配置される。２個の永久磁石の対向する内側端が、外側の端よりロータの半径方向内側に位置して、くの字形が形成されている。また、永久磁石の形状は、長方形以外の断面形状であってもよい。また、長方形またはそれ以外の断面形状の永久磁石１個で一つの極を形成するようにしてもよい。
【００１７】
ロータコア２０には、回転軸線方向に、特に回転軸線と平行に延びる冷却流路３０が形成されている。冷却流路３０は、ロータコア２０を構成する電磁鋼板の一枚一枚にあけられた孔を連ねることにより形成される。冷却流路３０は、ロータコア２０の一方の端から他方の端まで延び、回転軸線に平行な態様以外の態様、例えば螺旋状に設けることもできる。この冷却流路３０とロータ軸２２内の軸内流路３２は、ロータ１４内を半径方向に延びる導入流路３４により繋がっている。導入流路３４は、ロータ軸２２に、その半径方向にあけられた導入孔３６と、一方のエンドプレート２４に設けられた導入溝３８からなる。導入溝３８は、エンドプレート２４の、ロータコア２０に対向する面に穿たれた溝であり、この溝はロータコア２０の端面により蓋されることにより周囲が囲まれた管路となっている。
【００１８】
エンドプレート２４には、一端が導入流路３４に繋がるノズル流路４０が形成されている。ノズル流路４０は、導入流路３４の半径方向外側の端部に繋がる。ノズル流路４０の他端は、エンドプレート２４の、ロータコア２０とは反対側の端面に開放している。つまり、ノズル流路４０は、ロータ２４の回転軸線方向の一方の端面に開放している。
【００１９】
ポンプ４４から送り出された冷却液は、軸内流路３２から導入流路３４を通して冷却流路３０およびノズル流路４０に達する。ノズル流路４０を通って、冷却液がロータ１４の端面から吐出され、回転電機のロータ以外の部分の冷却を行う。ノズル流路４０から吐出された冷却液は、ロータ１４が回転しているときには、遠心力により半径方向外側に向かい、コイル１８の、コイルエンドと呼ばれるステータコア１６の両端から出ている部分に掛かり冷却が行われる。一方、冷却流路３０に達した冷却液は、冷却流路３０を反対側のエンドプレート２６に設けられた開口４２に向けて流れる。開口４２から流出した冷却液は、回転電機１０の他の部分、例えばコイルエンド部分を冷却する。冷却液は、例えば、回転電機の軸受等の可動部分を潤滑する潤滑油であってよい。ポンプ４４は、ロータ軸２２または他の軸により駆動されるギアポンプとすることができる。
【００２０】
さらに、ロータ軸２２に半径方向の孔をあけ、この孔から吐出される冷却液をコイルエンドに掛けるようにしてもよい。
【００２１】
ロータコア２０には、ロータコア２０の単体、つまり永久磁石２８等が装着されていない状態において、回転軸線方向に延びる空洞であるキャビティ４６が形成されている。キャビティ４６は、ロータコア２０を構成する電磁鋼板の一枚一枚にあけられた孔を連ねることにより形成してよい。キャビティ４６は、ロータコア２０の一方の端から他方の端まで延びている。キャビティ４６の断面形状は、キャビティ４６が延びる方向において一定にしてよい。キャビティ４６内には、永久磁石２８が配置される。永久磁石２８は、キャビティ４６内の所定位置、例えばキャビティ４６の外側の面に隣接する位置（図２参照）に接着剤等により固定されている。１個のキャビティ４６内に１個の永久磁石２８を配置するようにできる。永久磁石２８が配置された後のキャビティ４６の残余の空間の少なくとも一部が冷却流路３０として規定される。よって、冷却流路３０は、キャビティ４６と同様、ロータの回転軸線の延びる方向に延びて配置される。冷却流路３０は、キャビティ４６の壁面と、永久磁石２８の面に囲まれており、冷却流路３０を流れる冷却液は、永久磁石に直に接している。
【００２２】
ロータコア２０の外周面には、外周面を覆うように樹脂部材４８が形成されている。樹脂部材４８は、ロータコア外周面を被覆する被覆層を形成する。また、樹脂部材４８は、ロータコア２０の外周面全体を覆うようにできる。樹脂部材４８は、モールド成形により形成することができる。つまり、ロータコア２０を、ステータコアの外周を囲むモールド型内に配置し、ロータコア２０の外周面とモールド型の内周面との間に隙間または空間を形成し、ここに液状の樹脂を流し込み、樹脂を硬化させて樹脂部材４８を形成することができる。
【００２３】
前述のように、冷却流路３０は、キャビティ４６の壁面により規定されており、冷却流路を流れる冷却液はキャビティ４６の壁面に直に接する。ロータコア２０は、電磁鋼板を積層して形成されたものであるから、キャビティ４６の壁面には、積層された電磁鋼板の端面が現れる。冷却液は、積層された電磁鋼板同士の隙間に進入し、回転するロータの遠心力によって、ロータコア２０の外周に向かう。また、ロータの回転が停止している場合であっても、重力により電磁鋼板同士の隙間を落下して、ロータ下部へと向かう場合がある。ロータコア２０の外周面には、これを覆う樹脂部材が設けられているため、電磁鋼板の隙間に進入した冷却液がロータコア２０の外周面から漏出することが防止される。ロータコア２０の外周面とステータコアの内周面（具体的には磁極の先端面）との間隙に冷却液が進入すると、ロータの回転の妨げとなり引きずり損失が発生するが、この実施形態の回転電機の場合、冷却液のロータコア外周面への漏出が防止されるので、引きずり損失が小さく抑えられる。
【００２４】
樹脂部材４８を設ける分、ステータコア１６とロータコア２０の間隔が広がり、この部分の磁気抵抗が大きくなる。この磁気特性の低下を抑制するため、樹脂部材４８を構成する樹脂材料に磁性材料を配合するようにしてよい。磁性材料は、例えば鉄粉が挙げられる。
【００２５】
図３は、本発明の他の態様の回転電機５０の概略構成を示す断面図である。前述の回転電機１０と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。この実施形態において特徴的な点は、ロータ５２、特にロータ５２の外周部分に設けられる樹脂部材５４とエンドプレート５６，５８の構成である。樹脂部材５４は、ロータコア２０の外周面を覆う部分である周面部分５４ａと、ロータコア２０の回転軸線方向における端面の外周部分を覆う端面部分５４ｂを有する。周面部分５４ａは、前述の樹脂部材４８と同様にロータコア２０の外周面を覆う。端面部分５４ｂは、周面部分５４ａの端から、ロータコア端面に向かって巻き込むように延びている。端面部分５４ｂは、ロータコア端面の外周部分全体にわたって設けられている。また、周方向の複数箇所に分割して設けられてもよい。端面部分５４ｂがロータコア２０の電磁鋼板の外周部分を支えることにより、ロータ端部の電磁鋼板の剥がれが防止できる。このため、エンドプレートによって電磁鋼板の外周部を支持する必要がなくなり、エンドプレート５６，５８の直径をロータコア２０の直径よりも小さくすることができる。エンドプレート５６は、導入流路３４が確保できる程度に小径化され、エンドプレート５８は更に小径化されている。エンドプレート５８は、その外径が冷却流路３０よりも内側に位置するようにができる。樹脂部材５４も、モールド成形により形成することができる。
【００２６】
以上の実施形態においては、冷却流路を流れる冷却液が直に永久磁石と接していたが、永久磁石と冷却流路は離して配置してもよい。また、冷却流路が延びる方向において、冷却流路の一部においてのみ冷却液が直に永久磁石と接するようにもできる。
【００２７】
以上の実施形態においては、ロータコアの外周面は円柱側面の形状であったが、円柱側面に溝や窪みが設けられた異形形状であっても、本発明を適用して、冷却液の漏出を抑えることができる。すなわち、溝や窪みを形成しているロータコア表面も、樹脂部材で覆うようにすることで、冷却液のロータコア外周部分、すなわちロータコアとステータコアの間隙への冷却液の漏出を抑えることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０  回転電機、１２  ステータ、１４  ロータ、２０  ロータコア、２２  ロータ軸、２４，２６  エンドプレート、２８  永久磁石、３０  冷却流路、４６  キャビティ、４８  樹脂部材、５０  回転電機、５４  樹脂部材、５６，５８  エンドプレート。
【図１】
2013021811.tif 000003
【図２】
2013021811.tif 000004
【図３】
2013021811.tif 000005