(57)【要約】【課題】簡易な構成でありながら、モータの出力性能を悪化させることなく、冷却性能を向上できる回転電機のロータを提供する。【解決手段】ロータ１０のロータコア１２には、回転軸５０内に形成された軸内冷媒路５２から供給された冷媒を当該ロータコア１２の外周端まで導いて、ステータとの間のギャップに放出する１以上のコア内冷媒路が形成されている。前記コア内冷媒路は、一部が回転電機のｑ軸に対してロータ周方向にずれた位置に形成され、前記ロータコア１２の内周端から永久磁石１６より内周側の位置まで延びる第一冷媒路２２と、回転電機のｑ軸上に形成され、前記ロータコア１２の外周端から前記ロータコア１２の内周側に延びる第二冷媒路２４と、前記第一冷媒路２２と第二冷媒路２４とを流体的に連通するべく、周方向に延びる第三冷媒路２６と、を備え、前記第二冷媒路２４と第三冷媒路２６がロータ軸方向にずれて形成されている。【選択図】図１
2016012979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータコアと、前記ロータコアに埋め込まれた永久磁石と、を備え、回転軸により回転自在に支持される回転電機のロータであって、
前記ロータコアには、前記回転軸内に形成された軸内冷媒路から供給された冷媒を当該ロータコアの外周端まで導いて、ステータとの間のギャップに放出する１以上のコア内冷媒路が形成されており、
前記コア内冷媒路は、
回転電機のｑ軸とロータ周方向にずれた位置に形成され、前記ロータコアの内周端から前記永久磁石より内周側の位置まで延びる第一冷媒路と、
回転電機のｑ軸上に形成され、前記ロータコアの外周端から前記ロータコアの内周側に延びる第二冷媒路と、
前記第一冷媒路と第二冷媒路とを流体的に連通するべく、周方向に延びる第三冷媒路と、
を備え、前記第二冷媒路と第三冷媒路がロータ軸方向にずれて形成されている、
ことを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機のロータであって、
前記第三冷媒路は、前記永久磁石に沿って延びる、ことを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の回転電機のロータであって、
前記コア内冷媒路が形成されているロータ軸方向位置は、１箇所のみである、ことを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の回転電機のロータであって、
前記第一冷媒路は、回転電機のｄ軸上に延びる、ことを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機のロータであって、
前記ロータコアは、複数の電磁鋼板をロータ軸方向に積層して構成され、
前記第三冷媒路は、前記二第冷媒路が形成された電磁鋼板と隣接する電磁鋼板に形成される、ことを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項６】
請求項５に記載の回転電機のロータであって、
前記第一冷媒路と第二冷媒路は、同じ電磁鋼板に形成され、
前記第三冷媒路は、前記第一冷媒路および第二冷媒路が形成された電磁鋼板と隣接する電磁鋼板に形成される、
ことを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の回転電機のロータであって、
前記第三冷媒路は、前記第一冷媒路の長軸線上および第二冷媒路の長軸線上において分断されており、
前記第一冷媒路および第二冷媒路の端部には、二本の第三冷媒路が接続されている、
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、ロータコアと、前記ロータコアの外周近傍に埋め込まれた永久磁石と、を備えた回転電機のロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータコアの内部に永久磁石を埋め込んだ永久磁石同期回転電機では、回転電機の駆動に伴いロータが温度上昇すると、磁石性能が低下してトルクや効率が低下するばかりでなく、高温になると永久磁石の減磁が発生する。保磁力の高い磁石を採用すれば、減磁の問題を回避できるが、その場合、重希土類の含有率を増やす必要があり、コストアップの原因となっていた。
【０００３】
そこで、従来から、回転電機を冷却するために、様々な構造が提案されている。例えば、特許文献１には、回転軸の内部に形成した供給油路から供給したオイルをロータコアの内部に形成した複数の冷却油路を経て排出することでロータを冷却する技術が開示されている。この特許文献１では、冷却油路は、回転電機のｄ軸上に延びている。一つのｄ軸上に延びる冷却油路は、一枚の電磁鋼板の内周端から外周端までｄ軸上に延びる一つのスロットから構成されてもよいし、連続して並ぶ複数の電磁鋼板ごとに径方向範囲をずらして形成された複数のスロットから構成されてもよい。また、特許文献２にも同様の技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献３にも、回転軸の内部に形成した供給油路から供給したオイルをロータコアの内部に形成した複数の冷却油路を経て排出することでロータを冷却する技術が開示されている。この特許文献３では、連続して並ぶ複数の電磁鋼板ごとに、回転電機のｑ軸上に延びるスロットを、その径方向範囲をずらして形成することで、ｑ軸上に延びる冷却油路を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０６７７７７号公報
【特許文献２】特開２００８−２２８５２３号公報
【特許文献３】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】
【０００６】
ところで、周知の通り、永久磁石同期回転電機では、永久磁石によるマグネットトルクのほかにリラクタンストルクも利用する。大きなマグネットトルクを確保するためには、ｑ軸を横断するようなｄ軸磁路が確保されていることが必要となる。また、大きなリラクタンストルクを確保するためには、ｄ軸を横断するようなｑ軸磁路が確保されていることが必要となる。
【０００７】
しかし、従来の特許文献１，２の技術では、ｑ軸磁路途中に、冷媒油路として機能するスリットが形成されており、当該スリットが磁路のエアギャップとなり、リラクタンストルクの低下を招いていた。また、特許文献３の技術では、ｄ軸磁路途中に、冷媒流路として機能するスリットが形成されており、当該スリットが磁路のエアギャップとなり、マグネットトルクの低下を招いていた。
【０００８】
そこで、本発明では、簡易な構成でありながら、モータの出力性能を悪化させることなく、冷却性能を向上でき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】
【０００９】
本発明の回転電機のロータは、ロータコアと、前記ロータコアに埋め込まれた永久磁石と、を備え、回転軸により回転自在に支持される回転電機のロータであって、前記ロータコアには、前記回転軸内に形成された軸内冷媒路から供給された冷媒を当該ロータコアの外周端まで導いて、ステータとの間のギャップに放出する１以上のコア内冷媒路が形成されており、前記コア内冷媒路は、回転電機のｑ軸とロータ周方向にずれた位置に形成され、前記ロータコアの内周端から前記永久磁石より内周側の位置まで延びる第一冷媒路と、回転電機のｑ軸上に形成され、前記ロータコアの外周端から前記ロータコアの内周側に延びる第二冷媒路と、前記第一冷媒路と第二冷媒路とを流体的に連通するべく、周方向に延びる第三冷媒路と、を備え、前記第二冷媒路と第三冷媒路がロータ軸方向にずれて形成されている、ことを特徴とする。
【００１０】
好適な態様では、前記第三冷媒路は、前記永久磁石に沿って延びる、ことが望ましい。他の好適な態様では、前記コア内冷媒路が形成されているロータ軸方向位置は、１箇所のみである。他の好適な態様では、前記第一冷媒路は、回転電機のｄ軸上に延びる。
【００１１】
他の好適な態様では、前記ロータコアは、複数の電磁鋼板をロータ軸方向に積層して構成され、前記第三冷媒路は、前記二第冷媒路が形成された電磁鋼板と隣接する電磁鋼板に形成される。この場合、前記第一冷媒路と第二冷媒路は、同じ電磁鋼板に形成され、前記第三冷媒路は、前記第一冷媒路および第二冷媒路が形成された電磁鋼板と隣接する電磁鋼板に形成されることが望ましい。
【００１２】
他の好適な態様では、前記第三冷媒路は、前記第一冷媒路の長軸線上および第二冷媒路の長軸線上において分断されており、前記第一冷媒路および第二冷媒路の端部には、二本の第三冷媒路が接続されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ｑ軸磁路およびｄ軸磁路の双方の磁気抵抗を低く抑えることができるため、リラクタンストルクおよびマグネットトルクの双方を有効に活用できる。結果として、モータの出力性能を悪化させることなく、冷却性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態であるロータの横断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線における回転電機の断面図である。
【図３】第一鋼板および第二鋼板の構造を示す図である。
【図４】第一鋼板および第二鋼板の他の構造を示す図である。
【図５】第一鋼板および第二鋼板の他の構造を示す図である。
【図６】他の実施形態におけるロータコアの横断面図である。
【図７】他の実施形態におけるロータコアの横断面図である。
【図８】従来のロータの電磁鋼板の構成を示す図である。
【図９】従来のロータの電磁鋼板の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である回転電機６０に用いられるロータ１０の横断面図である。また、図２は、図１のＸ−Ｘ線における回転電機６０の断面図である。ただし、発明を分かりやすくするために、図２における径方向長さは、図１と同じではなく若干誇張して描いており、また、各電磁鋼板の厚み等も実際とは異なっている。
【００１６】
本実施形態の回転電機６０は、ロータコア１２の内部に永久磁石１６を埋め込んだ永久磁石同期回転電機である。この回転電機６０は、ロータ１０およびステータ６２を備えている。ステータ６２は、その内周に複数のティースが形成された略環状のステータコア６４と、各ティースに巻回されたステータコイル６６と、から構成される。ロータ１０は、このステータ６２の内側に、ステータ６２と同心に配される。ロータ１０の外周面とステータ６２の内周面との間には、ほぼ均一な距離のギャップＧが存在している。
【００１７】
ロータ１０は、ロータコア１２および当該ロータコア１２に埋め込まれた永久磁石１６を備えている。ロータコア１２の中心には、回転軸５０が挿通されており、当該回転軸５０は、ベアリング（図示せず）等を介してケース（図示せず）に対して回転自在に支持されている。ロータ１０は、この回転軸５０とともに回転自在となっている。
【００１８】
ロータコア１２は、複数の電磁鋼板１４をロータ軸方向に積層して構成される。各電磁鋼板１４は、円盤形状であり、例えば、ケイ素電磁鋼板等である。ロータコア１２の外周近傍には、永久磁石１６を埋め込むための磁石孔２０が複数形成されている。複数の磁石孔２０は、ロータコア１２の周方向に均等に並んでおり、各磁石孔２０は、ロータコア１２をロータ軸方向（図１における紙面垂直方向）に貫通している。
【００１９】
各磁石孔２０には、磁極１８を構成する永久磁石１６が埋め込まれている。ロータコア１２の外周側に向かって略Ｖ字状に広がるような姿勢で配置された一対の永久磁石１６で一つの磁極１８を構成する。本実施形態では、ロータコア１２の外周端近傍に、１６個の永久磁石１６、８個の磁極１８が形成されている。各永久磁石１６は、それぞれ、扁平矩形状の断面を有するとともに、ロータコア１２と略同じ軸方向長さを有する板状となっている。なお、ここで説明した永久磁石１６や磁極１８の数は、一例であり、その数は、適宜変更されてよい。また、本実施形態では、一対の永久磁石１６で一つの磁極１８を構成しているが、一つの永久磁石１６で一つの磁極１８を構成してもよい。
【００２０】
回転軸５０およびロータコア１２には、ロータ１０およびステータ６２を冷却するための冷媒が通る冷媒流路が形成されている。冷媒流路は、回転軸５０内に形成された軸内冷媒路５２と、ロータコア１２内に形成されたコア内冷媒路に大別される。軸内冷媒路５２は、回転軸５０の軸心を通る穴である。軸内冷媒路５２は、回転軸５０の一端から、回転軸５０のほぼ中央まで延びた後、径方向に分岐し、ロータコア１２の内周端まで延びる。
【００２１】
コア内冷媒路は、ロータコア１２の軸方向中心に位置する二種類三枚の電磁鋼板に形成された冷媒路で構成される。二種類の電磁鋼板は、径方向に延びる第一冷媒路２２および第二冷媒路２４が形成された第一鋼板１４ａと、当該第一鋼板１４ａを挟むように配され、周方向に延びる第三冷媒路２６が形成された二枚の第二鋼板１４ｂと、からなる。
【００２２】
第一鋼板１４ａは、図１に示すとおり、軸内冷媒路５２の終端と同じロータ軸方向位置に位置しており、軸内冷媒路５２と第一冷媒路２２が流体的に連通するようになっている。また、第一冷媒路２２の外周側端部および第二冷媒路２４の内周側端部は、それぞれ、第三冷媒路２６の端部と流体的に連通している。したがって、ロータコア１２内には、第一冷媒路２２から第三冷媒路２６、第三冷媒路２６から第二冷媒路２４へと続くコア冷媒路が形成されている。
【００２３】
冷媒は、ポンプ等により、回転電機６０の外部に設けられた冷媒供給源から軸内冷媒路５２に供給される。軸内冷媒路５２に供給された冷媒は、続いて、コア内冷媒路を通って、ロータコア１２の外周端から、ギャップＧへと放出される。この放出された冷媒は、ギャップＧ内を進んだ後、回転電機６０のケース底部に落下する。ケースの底部に落下した冷媒は、適宜、回収され、冷却された後、冷媒供給源に戻される。なお、冷媒は、ロータ１０およびステータ６２に対して好適な冷却性能を発揮できる液体であれば、特に限定されないが、本実施形態では、冷却油を冷媒として用いている。
【００２４】
以上の説明から明らかな通り、本実施形態において、冷媒は、回転軸５０の内部からコアの内部、ギャップＧ内を順次通過していく。この通過の過程で、ロータコア１２や、磁石、ステータコア６４の熱が冷媒に奪われることで、これらの冷却が図られる。本実施形態では、この冷却の効率を上げるとともに、モータの出力性能の悪化を防止するために、コア内冷媒路の構成を特殊な構成としている。これについて、図３を参照して詳説する。
【００２５】
図３は、第一鋼板１４ａおよび第二鋼板１４ｂの構造を示す図である。また、図３において、一点鎖線は、回転電機６０のｄ軸を、二点鎖線は、回転電機６０のｑ軸を示している。既述した通り、第一鋼板１４ａには、二種類の冷媒路、すなわち、第一冷媒路２２と第二冷媒路２４が形成されている。
【００２６】
第一冷媒路２２は、第一鋼板１４ａを貫通するスリットである。この第一冷媒路２２は、回転電機６０のｄ軸、すなわち、各磁極１８の中心位置（一つの磁極１８を構成する二つの永久磁石１６の間の中心位置）とロータ中心軸とを通る軸上に延びている。ｄ軸は、ロータ１０に設けられた磁極１８の数だけ、周方向に均等に存在するため、第一冷媒路２２も磁極１８の数だけ周方向に均等に形成されている。第一冷媒路２２は、ロータコア１２の内周端から永久磁石１６よりも内周側位置まで、回転電機６０のｄ軸方向に延びている。第一冷媒路２２の外周側端部は、略楕円形に広がっている。
【００２７】
第二冷媒路２４も、第一鋼板１４ａを貫通するスリットである。この第二冷媒路２４は、回転電機６０のｑ軸、すなわち、隣接する磁極１８間の中心位置（突極の中心位置）とロータ１０中心軸とを通る軸上に延びている。ｑ軸は、ロータ１０に設けられた磁極１８の数だけ、周方向に均等に存在するため、第二冷媒路２４も磁極１８の数だけ周方向に均等に形成されている。第二冷媒路２４は、ロータコア１２の外周端からロータ１０内周側に向かってｑ軸方向に延びている。第二冷媒路２４の内周側端部は、略三角形状に広がっている。
【００２８】
第二鋼板１４ｂには、第三冷媒路２６が形成されている。第三冷媒路２６は、第二鋼板１４ｂを貫通するスリットである。この第三冷媒路２６は、永久磁石１６より内周側位置において、永久磁石１６に沿って延びており、永久磁石１６と同様に、ロータコア１２の外周側に向かって略Ｖ字状に広がるように配されている。第三冷媒路２６は、第一冷媒路２２の長軸線上、および、第二冷媒路２４の長軸線上で、互いに分断されている。結果として、第三冷媒路２６は、永久磁石１６の数だけ、周方向に均等に形成される。
【００２９】
各第三冷媒路２６の一端は、第一冷媒路２２の外周側端部である楕円形部分と重複する位置にあり、各第三冷媒路２６の他端は、第二冷媒路２４の内周側端部である三角形部分と重複する位置にある。
【００３０】
この第二鋼板１４ｂを、第一鋼板１４ａに重ねることで、第三冷媒路２６が、第一冷媒路２２および第二冷媒路２４を流体的に接続する。図２から明らかな通り、第一冷媒路２２の外周側端部は、二本の第三冷媒路２６の一端と重複しており、一つの第一冷媒路２２の外周側端部には、二本の第三冷媒路２６が接続されている。また、第二冷媒路２４の内周側端部は、二本の第三冷媒路２６の他端と重複しており、一つの第二冷媒路２４の内周側端部には、互いに反対側から近づく二本の第三冷媒路２６が接続されている。
【００３１】
なお、図３から明らか通り、本実施形態では、隣接する二つの第三冷媒路２６の端部間が、狭くなり、強度的に弱くなりやすい。そこで、本実施形態では、この隣接する二つの第三冷媒路２６の端部間を少しでも広く保ちつつ、二つの第三冷媒路２６を一つの第一冷媒路２２または第二冷媒路２４に連結するために、第一冷媒路２２および第二冷媒路２４の端部を幅広としている。
【００３２】
また、一つの第一冷媒路２２を通過した冷媒は、二枚の第二鋼板１４ｂに形成された合計四本の第三冷媒路２６に分岐し、その後、一つの第二冷媒路２４に流入する。この冷媒路２２，２４，２６を流れる冷媒の圧力を一定に保つことを考えれば、第一冷媒路２２と第二冷媒路２４は、ほぼ同じ幅（断面積）とし、第三冷媒路２６は、第一冷媒路２２および第二冷媒路２４の約１／４の幅（断面積）にすることが望ましい。ただし、第二冷媒路２４が形成されているｑ軸上は、磁石孔２０に挟まれており、非常に狭い箇所であるため、十分な広さの冷媒路が確保できない場合がある。また、第三冷媒路２６の断面積を過度に小さくすると、表面抵抗が大きくなり、冷媒が円滑に流れない恐れがある。そのため、各冷媒路の幅（断面積）は、ロータコア１２の強度や、表面抵抗（流体抵抗）等を考慮し、調整することが望ましい。
【００３３】
以上の説明から明らかな通り、第一、第二、第三冷媒路２２，２４，２６で構成されるコア内冷媒路は、ロータコア１２の内周側端部からｄ軸上を進んだ後、永久磁石１６より内周側位置においてロータ軸方向にシフトした後、永久磁石１６に沿って周方向に延び、ｑ軸付近で、ロータ軸方向に再びシフトしたうえで、ロータコア１２の外周側端部までｑ軸上を進む。このように、コア内冷媒路を適宜、屈曲させるとともに、ロータ軸方向にシフトさせることで、回転電機６０の出力性能を悪化させることなく、ロータ１０の冷却性能を向上できる。これについて、従来技術と比較して説明する。
【００３４】
従来でも、ロータコア１２の内部に冷媒流路を形成してロータ１０およびステータ６２を冷却する技術が提案されている。例えば、特許文献１では、図８に示すように、二枚の電磁鋼板１４ａ，１４ｂに、径方向に延びる複数のスリット１００，１０２で冷媒流路を形成することが開示されている。この特許文献１では、複数のスリット１００，１０２は、磁石孔２０より内周側では回転電機６０のｄ軸上、磁石孔２０より外周側では、磁石孔２０の両サイドに形成されている。
【００３５】
また、特許文献３では、図９に示すように、三枚の電磁鋼板１４ａ，１４ｂ，１４ｃに径方向延びる複数のスリット１０４，１０６，１０８で冷媒流路を形成することが開示されている。この特許文献３では、複数のスリット１０４，１０６，１０８は、回転電機６０のｑ軸上に形成されている。
【００３６】
こうした従来技術によれば、冷媒を、ロータコアの内部からギャップＧへと放出することができるため、ロータ１０およびステータ６２を冷却できる。しかしながら、こうした従来の技術では、マグネットトルクまたはリラクタンストルクの一方が低下する恐れがあった。すなわち、周知の通り、ＩＰＭ回転電機は、永久磁石１６によるマグネットトルクとリラクタンストルクの双方を有効に活用することで、出力性能を向上している。マグネットトルクを有効に活用するためには、ｄ軸電流による鎖交磁束の磁路（以下「ｄ軸磁路」という）における磁気抵抗を低くすることが必要となる。また、リラクタンストルクを有効に活用するためには、ｑ軸電流による鎖交磁束の磁路（以下「ｑ軸磁路」という）における磁気抵抗を低くすることが必要となる。
【００３７】
ここで、ｑ軸磁路は、回転電機６０のｄ軸を横断するような磁路となる。そのため、特許文献１のように、ｄ軸上に冷媒流路のためのスリット１００，１０２を形成すると、ｑ軸磁路途中に、磁気抵抗の高いスリット１００，１０２が位置することになり、ｑ軸磁路の磁気抵抗が大幅に増加し、リラクタンストルクの低下を招く。また、ｄ軸磁路は、回転電機６０のｑ軸を横断するような磁路となる。そのため、特許文献３のように、ｑ軸上に冷媒流路のためのスリット１０４，１０６，１０８を形成すると、ｄ軸磁路途中に、磁気抵抗の高いスリット１０４，１０６，１０８が位置することになり、ｄ軸磁路の磁気抵抗が大幅に増加し、マグネットトルクの低下を招く。
【００３８】
もちろん、冷媒流路を構成するための電磁鋼板１４の種類数を増やすとともに、一枚の電磁鋼板１４に形成するスリットの距離を短くすれば、冷媒流路をｑ軸上またはｄ軸上に形成したとしても、十分な広さの磁路を確保でき、マグネットトルクおよびリラクタンスの低下を防止できる。しかし、その場合は、スリットの形成位置が異なる複数種類の電磁鋼板１４を用意しなければならず、部品種類数の増加や、組み付けの手間の増加といった問題が生じる。
【００３９】
さらに、特許文献３のように、ｑ軸上にのみ冷媒流路を形成する構成の場合、永久磁石１６の近傍に冷媒が流れず、永久磁石１６の冷却効率が低下するという問題も発生する。永久磁石１６の温度が過度に上昇すると、マグネットトルクが低下するだけでなく、磁石の減磁が生じてしまい、回転電機６０の性能低下を招く。こうした減磁は、保磁力の高い磁石を採用することで防止できるが、この場合、重希土類の含有量を増やさなければならず、コストアップの原因となる。
【００４０】
本実施形態では、こうした問題を避け、回転電機６０の出力性能を悪化させることなく、ロータ１０の冷却性能を向上するために、コア内冷媒路を適宜、屈曲させるとともに、ロータ軸方向にシフトさせている。すなわち、図３に示す通り、マグネットトルクを生みだすためのｄ軸電流による鎖交磁束は、一つの磁極１８の中心を通るように、ロータコア１２内に進んだ後、隣接する他の磁極１８の中心を通るようにしてロータコア１２外に出る。したがって、ｄ軸磁路Ｌｄは、回転電機６０のｑ軸を横断するような磁路となる。本実施形態では、このｄ軸磁路Ｌｄを阻害しないように、周方向に延びる第三冷媒路２６とｑ軸上に延びる第二冷媒路２４を別の電磁鋼板１４に形成するとともに、第二冷媒路２４を、電磁鋼板１４の径方向半ばまでしか延ばしていない。そのため、第一鋼板１４ａにおいては、第二冷媒路２４の内周側端部から電磁鋼板１４の内周端までが、ｄ軸磁路Ｌｄとして利用することができ、ｄ軸磁路の広く保つことができる。また、第二鋼板１４ｂでは、ｑ軸上には冷媒路が形成されておらず、ｄ軸磁路Ｌｄを分断する冷媒路が存在していない。その結果、ｄ軸磁路Ｌｄの磁気抵抗を低く抑えることができる。
【００４１】
また、リラクタンストルクを生みだすためのｑ軸電流による鎖交磁束は、磁極１８間に形成される突極からロータコア１２内に進んだ後、隣接する他の突極を通るようにしてロータコア１２の外部に出る。本実施形態では、このｑ軸磁路Ｌｑを阻害しないように、ｑ軸上に延びる第一冷媒路２２を、永久磁石１６よりも内周側位置までしか延ばしておらず、第三冷媒路２６も、永久磁石１６よりも内周側位置を進むようにしている。そのため、第一鋼板１４ａにおいては、第一冷媒路２２の内周端と永久磁石１６との間をｑ軸磁路Ｌｑとして利用でき、ｑ軸磁路Ｌｑが冷媒路で分断されないようになっている。また、第二鋼板１４ｂでは、ｑ軸電流による鎖交磁束とほぼ平行な方向に第三冷媒路２６が延びているため、やはり、ｑ軸磁路Ｌｑが冷媒路で分断されず、磁気抵抗を小さく抑えることができる。つまり、本実施形態によれば、ｄ軸磁路Ｌｄおよびｑ軸磁路Ｌｑの双方が冷媒路により分断されないため、マグネットトルクおよびリラクタンストルクの双方を有効に活用でき、ひいては、回転電機６０の出力性能の悪化を防止できる。
【００４２】
さらに、本実施形態では、永久磁石１６に沿うように、第三冷媒路２６が形成されており、当該第三冷媒路２６内を冷媒が流れる。そのため、永久磁石１６を効率的に冷却することができ、永久磁石１６の性能低下や減磁を防止できる。また、これまでの説明で明らかなとおり、本実施形態では、ロータコア１２の内周端から外周端まで冷媒を導く冷媒流路を二種類の電磁鋼板１４ａ，１４ｂで構成している。そのため、冷媒の形成位置が異なる電磁鋼板を多数用意する必要がなく、部品種類数を削減でき、組み付けの手間も低減できる。
【００４３】
さらに、本実施形態では、コア内冷媒流路を、ロータ軸方向の一カ所にだけ設けている。かかる構成とすることで、冷媒のギャップＧ内における滞留を防止でき、ひいては、引き摺り損失を低減できる。すなわち、コア内冷媒流路を、ロータ軸方向に二カ所以上、設けた場合、一カ所のコア内冷媒流路からギャップＧ内に噴出した冷媒と、他の箇所のコア内冷媒流路からギャップＧ内に噴出した冷媒とが、互いに干渉しあう。その結果、冷媒が迅速にギャップＧの外に流れ出ず、ギャップＧ内に滞留する。この場合、冷媒がロータ１０の回転抵抗となり、引き摺り損失が増大する。一方、本実施形態のように、ロータ軸方向の一カ所にのみコア内冷媒流を設けることで、コア内冷媒流路からギャップＧ内に噴出した冷媒は、他の冷媒と干渉することなく、迅速にギャップＧ外に排出される。その結果、引き摺り損失を低減でき、回転電機６０の効率をより向上できる。
【００４４】
なお、これまで説明した構成は、一例であり、少なくとも、ｑ軸とは周方向にずれた位置においてロータコア１２の内周端からロータコア１２の内部まで延びる第一冷媒路２２と、ロータコア１２の外周端からロータコア１２の内部までｑ軸上に延びる第二冷媒路２４と、第一冷媒路２２および第二冷媒路２４を接続するべく周方向に延びる第三冷媒路２６と、を備え、第二冷媒路２４と第三冷媒路２６とがロータ軸方向にシフトしているのであれば、その他の構成は適宜、変更されてもよい。
【００４５】
例えば、本実施形態では、第一、第二冷媒路２２，２４が形成された第一鋼板１４ａの両側に第三冷媒路２６が構成された第二鋼板１４ｂを配しており、第二鋼板１４ｂを二枚設けているが、第二鋼板１４ｂは、一枚でもよい。第二鋼板１４ｂを一枚だけにした場合、その分、当該第二鋼板１４ｂに形成される第三冷媒路２６の幅（断面積）を広くすることが望ましい。
【００４６】
また、第二冷媒路２４と第三冷媒路２６が隣接する別の電磁鋼板１４に形成されるのであれば、第一冷媒路２２、第三冷媒路２６、第二冷媒路２４を全て異なる電磁鋼板１４に形成するようにしてもよい。また、第一冷媒路２２は、第三冷媒路２６と同じ電磁鋼板１４に形成されてもよい。すなわち、図４に示すように、第一鋼板１４ａに、第二冷媒路２４のみを形成し、第二鋼板１４ｂに、第一冷媒路２２および第三冷媒路２６を構成してもよい。
【００４７】
また、これまでの説明では、電磁鋼板１４を貫通するスリットで冷媒路を構成したが、スリットに変えて電磁鋼板１４を貫通しない溝で冷媒路を構成してもよい。さらに、本実施形態では、電磁鋼板１４を積層した積層鋼板からなるロータコア１２のみを例示したが、例えば、強度的特性および磁気的特性を保てるのであれば、ロータコア１２を、積層鋼板以外、例えば、圧粉磁心等から構成してもよい。
【００４８】
さらに、本実施形態では、第一冷媒路２２を、ｄ軸上に配置しているが、第一冷媒路２２は、ｑ軸とロータ周方向にずれた位置に形成されるのであれば、ｄ軸上に限らず、他の箇所に設けられてもよい。例えば、図５に示すように、ｄ軸を挟んで両側に二本の第一冷媒路２２を設けてもよい。ただし、永久磁石１６の冷却効率を考えれば、永久磁石１６に沿って延びる第三冷媒路２６の距離が長くなるように、第一冷媒路２２の外周側端は、極力、ｄ軸上に位置させることが望ましい。また、電磁鋼板１４の強度を考えれば、第一冷媒路２２の個数は、極力少ないことが望ましい。
【００４９】
また、これまでの説明では、永久磁石１６をＶ字形に配したロータ１０のみを例示したが、ロータコア１２内に永久磁石１６を埋め込んだロータ１０であれば、永久磁石１６の形状は、図６、図７に示すように、矩形であってもよいし、アーク形であってもよい。さらに、図１の実施形態では、第三冷媒路２６は、ｄ軸上（第一冷媒路２２の長軸線上）およびｑ軸上（第二冷媒路２４の長軸線上）において分断されているが、第三冷媒路２６は、ロータ周方向に延びて、第一冷媒路２２と第二冷媒路２４を接続できるのであれば、適宜、連続していてもよい。例えば、図６に示すように、第三冷媒路２６は、ｄ軸において分断せず、一つのｑ軸から隣接する他のｑ軸まで連続して延びる冷媒路としてもよい。ただし、電磁鋼板１４の強度を確保するためには、第三冷媒路２６は、ｄ軸上およびｑ軸上の双方で、分断されていることが望ましい。
【００５０】
いずれにしても、ｑ軸とロータ周方向にずれた位置においてロータコア１２の内周端から延びる第一冷媒路２２と、ｑ軸上においてロータコア１２の外周端から延びる第二冷媒路２４と、第一冷媒路２２と第二冷媒路２４とを流体的に連通するべく周方向に延びる第三冷媒路２６と、を設けるとともに、第二冷媒路２４と第三冷媒路２６をロータ軸方向にずらせばよい。かかる構成とすれば、ｑ軸磁路およびｄ軸磁路の双方の磁気抵抗を低く抑えることができる。そして、結果として、回転電機６０の出力性能を悪化させることなく、ロータ１０の冷却性能を向上できる。
【符号の説明】
【００５１】
１０  ロータ、１２  ロータコア、１４  電磁鋼板、１６  永久磁石、１８  磁極、２０  磁石孔、２２  第一冷媒路、２４  第二冷媒路、２６  第三冷媒路、５０  回転軸、５２  軸内冷媒路、６０  回転電機、６２  ステータ、６４  ステータコア、６６  ステータコイル、１００，１０２，１０４，１０６，１０８  スリット、Ｇ  ギャップ。
【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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【図９】
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