(57)【要約】【課題】ロータ軸方向に供給される冷媒量の不足を解消することである。【解決手段】ロータコア２２内において軸方向に延びてロータコア２２の端面に開口する軸方向排出流路２８と、ロータコア２２内において径方向に延びてロータコア２２の外周面に開口する径方向排出流路２７と、ロータコア２２内において径方向に延在して、一端２６ａが冷媒供給流路２５ｂに接続し、他端２６ｂが軸方向排出流路２８及び径方向排出流路２７に接続する径方向接続流路２６とを備え、径方向接続流路２６、径方向排出流路２７及び軸方向排出流路２８が接続している接続部２９において、軸方向排出流路２８の接続部２９における端部が、接続部２９に向かって流路の断面積が大きくなるテーパ部３０であるので、径方向接続流路２６からの冷媒が軸方向排出流路２８に流入しやすくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に冷媒供給流路を備えた回転軸と、
前記回転軸の外周に固定されたロータコアと、
前記ロータコア内において軸方向に延びて前記ロータコアの端面に開口する軸方向排出流路と、
前記ロータコア内において径方向に延びて前記ロータコアの外周面に開口する径方向排出流路と、
前記ロータコア内において径方向に延在して、一端が前記冷媒供給流路に接続し、他端が前記軸方向排出流路及び前記径方向排出流路に接続する径方向接続流路と、
を備え、
前記径方向接続流路、前記軸方向排出流路及び前記径方向排出流路が接続している接続部において、前記軸方向排出流路の前記接続部における端部が、前記接続部に向かって流路の断面積が大きくなる形状であることを特徴と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、ロータの回転軸から供給される冷媒をロータ外周面から吐出してステータを冷却するロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機のステータやロータを冷却する構造として様々な構造が提案されている。その１つに、ロータの回転軸内の冷媒流路と連通し、ロータ径方向に延びるロータ冷媒流路をロータ内に形成し、回転軸内の冷媒流路からの冷媒をロータ外周面の開口から吐出する構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、ロータ径方向に延びるロータ冷媒流路の他に、ロータ軸方向に延びるロータ冷媒流路を備えた構造も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２８５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ロータ径方向及びロータ軸方向のロータ冷媒流路内の冷媒は、ロータの遠心力の影響を受ける。この遠心力の影響によってロータ軸方向に供給される冷媒量よりも、ロータ径方向に供給される冷媒量のほうが多くなり、ロータ軸方向とロータ径方向とに供給される冷媒量が偏ってしまう。このため、ロータ軸方向に供給される冷媒量が不足する。
【０００５】
そこで、本発明では、ロータ軸方向に供給される冷媒量の不足を解消する回転電機のロータ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】
【０００６】
本発明の回転電機のロータは、内部に冷媒供給流路を備えた回転軸と、前記回転軸の外周に固定されたロータコアと、前記ロータコア内において軸方向に延びて前記ロータコアの端面に開口する軸方向排出流路と、前記ロータコア内において径方向に延びて前記ロータコアの外周面に開口する径方向排出流路と、前記ロータコア内において径方向に延在して、一端が前記冷媒供給流路に接続し、他端が前記軸方向排出流路及び前記径方向排出流路に接続する径方向接続流路とを備え、前記径方向接続流路、前記軸方向排出流路及び前記径方向排出流路が接続している接続部において、前記径方向接続流路、前記軸方向排出流路及び前記径方向排出流路が接続している接続部において、前記軸方向排出流路の前記接続部における端部が、前記接続部に向かって流路の断面積が大きくなる形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ロータ軸方向とロータ径方向とに供給される冷媒量の偏りを抑制し、ロータ軸方向に供給される冷媒量の不足を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】回転電機の概略構成を示す断面図である。
【図２】ロータの横断面図であり、（Ａ）は図１のＡ−Ａ断面を、（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面を、（Ｃ）は図１のＣ−Ｃ断面をそれぞれ示す。
【図３】接続部形状の変形例を示す要部構成図である。
【図４】接続部形状の別の変形例を示す要部構成図であり、（Ａ）は径方向接続流路の下流側に凹部を形成した図を、（Ｂ）は径方向排出流路の上流側に凹部を形成した図をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態における回転電機は、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車等に搭載されるモータジェネレータである。図１に示すように、モータジェネレータ１は、円環状のステータ１０と、その内部に配置されるロータ２０とを備えている。ステータ１０の内周面とロータ２０の外周面との間には、所定量のギャップが形成されている。
【００１０】
ステータ１０は、筒状の磁性体からなるステータコア１１と、このステータコア１１の内周部に突設されて周方向に等間隔で配置された複数のティースの周囲に巻装されたステータコイル１２とを備えている。ステータコア１１は、それぞれ略円環状に打ち抜き加工された多数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して一体に連結して構成されている。ステータコイル１２は、ステータコア１１の軸方向端面から外側へ突出するコイルエンド１２ａ，１２ｂを備えている。
【００１１】
図１、２に示すように、ロータ２０は、回転軸２１と、この回転軸２１の外周に固定される筒状のロータコア２２と、ロータコア２２に埋め込まれた永久磁石２３とを備えている。ロータコア２２は、ステータコア１１と同様に、それぞれ略円環状に打ち抜き加工された多数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して一体に連結して構成されている。また、ロータコア２２は、ステータコア１１と略同じ軸方向長さを有しており、軸方向端面同士が略面一に配置されている。永久磁石２３は、ロータコア２２の軸方向と同じ長さの板状部材であり、回転軸２１を中心としてロータコア２２の周方向に９０度間隔で４つ設けられている。なお、図２において永久磁石２３は断面矩形状であるが、ハの字形状としてもよい。
【００１２】
ステータ１０及びロータ２０は、図示しない円筒状のケース内に収容されている。ケースには、ロータ２０の回転軸２１を回転可能に支持する２つの軸受部材が軸方向両側に設けられている。
【００１３】
次にロータ２０の内部の冷媒流路について説明する。冷媒としては、例えば、ＡＴＦ等の冷却油が使用される。図１に示すように、回転軸２１の内部には、回転軸２１の外部に冷却油を供給する冷媒供給流路２５が設けられている。冷媒供給流路２５は、この回転軸２１の軸方向に貫通する軸方向供給流路２５ａと、この軸方向供給流路２５ａから回転軸２１の径方向に延びて回転軸２１の外周面に開口する径方向供給流路２５ｂとを備えている。軸方向供給流路２５ａの一端には、図示しないオイルポンプが接続されており、このオイルポンプから圧送される冷却油が供給される。径方向供給流路２５ｂは、ロータ２０の軸方向の中間部分において、軸方向供給流路２５ａから放射状に９０度間隔で４つ設けられている。
【００１４】
ロータコア２２には、一端２６ａが径方向供給流路２５ｂに接続する径方向接続流路２６と、この径方向接続流路２６の他端２６ｂに接続して、ロータコア２２の外周面から冷却油を排出する径方向排出流路２７と、径方向接続流路２６の他端２６ｂからロータコア２２の軸方向の両端面に向かってそれぞれ分岐して、ロータコア２２の軸方向の両端面から冷却油を排出する軸方向排出流路２８とが設けられている。すなわち、径方向接続流路２６の他端２６ｂには、径方向排出流路２７及び軸方向排出流路２８が接続されており、この接続部２９からロータコア２２の外周面及びロータコア２２の軸方向の両端面の３方向に向かって流路が分岐して、これら３方向から冷却油が排出される。
【００１５】
径方向排出流路２７は、径方向接続流路２６をロータコア２２内においてロータコア２２の外周面に向かって径方向に延びるように、径方向接続流路２６の延長線上に形成されており、ロータコア２２の外周面に開口する排出口２７ａを備えている。軸方向排出流路２８は、ロータコア２２内において軸方向に延びて形成され、ロータコア２２の両端面に開口する排出口２８ａ，２８ｂをそれぞれ備えている。また、径方向接続流路２６、径方向排出流路２７及び軸方向排出流路２８の断面形状はそれぞれ正方形であり、その断面積は同じである。
【００１６】
軸方向排出流路２８の接続部２９に向かう端部には、接続部２９の中心に向かうほど流路の断面積が大きくなるテーパ部３０が形成されている。テーパ部３０は、径方向接続流路２６に向かって徐々に傾斜した形状である。
【００１７】
ロータコア２２における径方向排出流路２７、軸方向排出流路２８及びテーパ部３０は、これらに対応する電磁鋼板にスリットを形成して、この電磁鋼板を積層することによって形成される。図１のＡ−Ａ断面である図２（Ａ）に示すように、軸方向排出流路２８に対応する電磁鋼板には、軸方向排出流路２８の流路となる正方形状のスリット２８ｃが形成されている。図１のＢ−Ｂ断面である図２（Ｂ）に示すように、軸方向排出流路２８及びテーパ部３０に対応する電磁鋼板には、軸方向排出流路２８の流路を含み、テーパ部３０の一部となる矩形状のスリット３０ｃが形成されている。スリット３０ｃは、スリット２８ｃを径方向接続流路２６の上流側に向かって延長した矩形状である。この電磁鋼板の上下に隣接する電磁鋼板において、矩形状のスリット３０ｃの長手方向の長さを順次変えることによってテーパ部３０が形成される。図１のＣ−Ｃ断面である図２（Ｃ）に示すように、径方向接続流路２６及び径方向排出流路２７に対応する電磁鋼板では、電磁鋼板の中心から外周まで連続するスリット２６ｃ及びスリット２７ｃが形成されている。このスリット２６ｃ及びスリット２７ｃが形成された電磁鋼板を複数枚重ねることによって径方向接続流路２６及び径方向排出流路２７が形成される。
【００１８】
なお、滑らかなテーパ部３０とするためには、長手方向の長さが少しづつ異なるスリット３０ｃが形成された電磁鋼板を多数用意する必要があるが、テーパ形状を階段形状として、長さの異なるスリット３０ｃが形成された電磁鋼板の数を減らしてもよく、この場合にはスリット形状が異なる電磁鋼板が少なくて済みコスト低減を図ることができる。
【００１９】
次にロータ２０における冷却油（冷媒）の流れについて説明する。図１において冷却油の流れを矢印Ｆ１〜Ｆ６で示す。矢印Ｆ１で示すように、オイルポンプにより圧送された冷却油が回転軸２１の軸方向供給流路２５ａに供給される。軸方向供給流路２５ａに供給された冷却油は、矢印Ｆ２で示すように、径方向供給流路２５ｂを介してロータコア２２の径方向接続流路２６に流入する。
【００２０】
径方向接続流路２６に流入した冷却油は、オイルポンプによる圧送力にロータコア２２の回転による遠心力が加わることによりその流入速度が加速される。冷却油がテーパ部３０に到達すると、矢印Ｆ３で示すように、冷却油はテーパ部３０のテーパ形状に沿って流れ拡がって軸方向排出流路２８に流入する。また、矢印Ｆ４で示すように、接続部２９の角部に衝突した冷却油も軸方向排出流路２８に流入する。その他の冷却油は、矢印Ｆ５で示すように、径方向排出流路２７に流入する。
【００２１】
径方向排出流路２７に流入した冷却油は、径方向排出流路２７の排出口２７ａから吐出されてステータコイル１２やステータコア１１に吹き付けられる。また、矢印Ｆ６で示すように、軸方向排出流路２８に流入した冷却油は、軸方向排出流路２８の排出口２８ａ，２８ｂから吐出されて、ロータコア２２の遠心力によってロータコア２２の径方向に流れ出て、コイルエンド１２ａ，１２ｂやステータコア１１に吹き付けられる。
【００２２】
このように、径方向接続流路２６、径方向排出流路２７及び軸方向排出流路２８の接続部２９におけるテーパ部３０によって冷却油の流れが拡散されるので、径方向排出流路２７への冷却油の集中が抑制される。このため、径方向排出流路２７と軸方向排出流路２８とに流入する冷却油の偏りが抑制されて、軸方向排出流路２８にも冷却油を十分に供給することができる。
【００２３】
また、テーパ部３０のテーパ角度を適宜調節すること、あるいは、テーパ部３０の形状を、例えば、円錐形状、四角錐形状等とすることによって、冷却油の流れを調節することができ、軸方向排出流路２８への冷却油の供給量を径方向排出流路２７よりも増やすことも可能である。
【００２４】
次に径方向接続流路２６、径方向排出流路２７及び軸方向排出流路２８の接続部２９の形状の変形例について説明する。図３に示すように、軸方向排出流路２８の接続部２９に向かう端部には、接続部２９の中心に向かうほど流路の断面積が大きくなるテーパ部３１が形成されている。テーパ部３１は、径方向排出流路２７に向かって徐々に傾斜した形状である。
【００２５】
このようにテーパ部３１を径方向排出流路２７の接続部２９の近傍端部に形成した場合では、矢印Ｆ１０で示すように、径方向接続流路２６から冷却油がテーパ部３１に到達すると、冷却油は、径方向排出流路２７に流入する他に、テーパ部３１のテーパ面に衝突して一時的に接続部２９に滞留する。このため、矢印Ｆ１１で示すように、接続部２９において一時的な冷却油溜まりが形成されて、この冷却油溜まりの冷却油が軸方向排出流路２８に流入する。よって、径方向排出流路２７への冷却油の集中が抑制されて、径方向排出流路２７と軸方向排出流路２８とに流入される冷却油の偏りが抑制される。
【００２６】
また、図３に示す変形例では、径方向排出流路２７の排出口２７ａにもテーパ部３２が形成されている。このテーパ部３２によって、矢印Ｆ１２で示すように、排出口２７ａから吐出される冷却油は拡散されるので、ステータコイル１２やステータコア１１の一部に冷却油が集中することが抑制されて、冷却油の集中によるステータコイル１２やステータコア１１の絶縁被膜の剥がれを抑制することができる。
【００２７】
なお、接続部２９における、径方向接続流路２６の下流側及び径方向排出流路２７の上流側の両方にテーパ部３０，３１をそれぞれ形成してもよい。接続部２９の下流側、上流側の両方にテーパ部３０，３１を設けることによって、接続部２９において冷却油が滞留する冷却油溜まりが形成されて、径方向排出流路２７への冷却油の集中がより抑制される。また、テーパ部３０，３１とのテーパ角度をそれぞれ異なる角度とすることによって、冷却油の流れをより調節することができる。
【００２８】
さらに、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、テーパ部３０，３１に代えて凹形状の凹部３３，３４としてもよい。また、凹部３３，３４を接続部２９における径方向接続流路２６の下流側及び径方向排出流路２７の上流側の両方に形成してもよい。テーパ形状では、スリット長が異なる複数の電磁鋼板が必要となるが、このような凹部３３，３４とすることで、電磁鋼板の形状の種類が少なくなりコスト低減を図ることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  モータジェネレータ、１０  ステータ、１１  ステータコア、１２  ステータコイル、１２ａ，１２ｂ  コイルエンド、２０  ロータ、２１  回転軸、２２  ロータコア、２３  永久磁石、２５  冷媒供給流路、２５ａ  軸方向供給流路、２５ｂ  径方向供給流路、２６  径方向接続流路、２６ｃ，２７ｃ，２８ｃ  スリット、２７  径方向排出流路、２７ａ，２８ａ，２８ｂ  排出口、２８  軸方向排出流路、２９  接続部、３０，３１，３２  テーパ部、３３，３４  凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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