(57)【要約】【課題】同一形状の一対の端部プレートを用いるとともに、構成を簡素化し、且つ、組み立て作業性を向上させることを可能にする。【解決手段】ロータ１０は、ロータコア１６の積層方向両端に第１端部プレート２２ａ及び第２端部プレート２２ｂを備える。第１端部プレート２２ａは、回転シャフト２０の径方向流路４２ａとロータコア１６の冷却媒体流通路３４とを連通する連通流路４４ａを有する。第２端部プレート２２ｂは、冷却媒体流通路３４を外部に連通する排出流通路４６ａを有する。第１端部プレート２２ａ及び第２端部プレート２２ｂは、互いに同一形状に設定される。【選択図】図２
2016201868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の金属板が積層されるとともに、前記金属板には、複数の磁石挿入孔及び複数の肉抜き孔が形成されるロータコアと、
前記磁石挿入孔に挿入される永久磁石と、
前記ロータコアの中央部に挿入される回転シャフトと、
前記ロータコアの金属板積層方向両端に配置され、互いに同一形状を有する第１端部プレート及び第２端部プレートと、
を備えるとともに、
前記複数の肉抜き孔は、前記ロータコアの内部で互いに連通し、冷却媒体を前記金属板積層方向に流通させる冷却媒体流通路を形成する回転電機のロータであって、
前記回転シャフトは、軸方向に流通した前記冷却媒体を、周面部から径方向外方に流通させる径方向流路を有し、
前記第１端部プレートには、前記複数の肉抜き孔の中、第１の肉抜き孔と前記径方向流路とを連通させる連通流路が形成される一方、
前記第２端部プレートには、前記冷却媒体流通路を外部に連通させて前記冷却媒体を排出する排出流通路が形成され、
前記第１端部プレートには、前記金属板積層方向から見て、前記第１の肉抜き孔以外の第２の肉抜き孔と重なる部分にダミー排出流通路が形成され、前記ダミー排出流通路は、前記排出流通路と同一形状で且つ前記金属板積層方向から見て互いに重なる位置に配置されるとともに、
前記第２端部プレートには、前記第１端部プレートの前記連通流路と同一形状で且つ前記金属板積層方向から見て互いに重なる位置にダミー連通流路が形成され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記載のロータにおいて、前記第１端部プレートには、前記回転シャフトの直径方向外方に延在して一対の前記連通流路が形成されるとともに、
前記一対の連通流路の外方端部は、一対の前記第１の肉抜き孔に連通す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又は２記載のロータにおいて、前記磁石挿入孔は、第１の角度間隔毎に離間して第１の円周方向に沿って配列されるとともに、
前記肉抜き孔は、前記第１の角度間隔と異なる第２の角度間隔毎に離間し、且つ、前記第１の円周方向よりも小径な第２の円周方向に沿って配列され、
前記金属板は、所定の枚数毎に前記第１の角度間隔づつ位相をずらして積層され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、複数枚の金属板が積層されるとともに、前記金属板には、複数の磁石挿入孔及び複数の肉抜き孔が形成されるロータコアを備える回転電機のロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、回転電機では、円環状に配置されたステータの内周側に、永久磁石を有するロータが設けられており、前記ステータに巻回された巻線に通電することにより、前記ロータを回転させるように構成されている。
【０００３】
その際、ロータを高速回転させると、このロータに配置されている永久磁石に大きな遠心力が作用するとともに、渦電流によりロータが発熱し易い。この熱は、永久磁石に伝導されることにより、前記永久磁石が減磁するという問題がある。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に開示されているモータの冷却回路が知られている。この冷却回路では、ロータシャフトは、軸方向油路及び該軸方向油路に連通する径方向油路を有している。コアは、該コアを軸方向に貫通する軸方向油路を有し、ロータのコアの軸方向両端に第１のプレート及び第２のプレートが設けられている。
【０００５】
第１のプレー卜には、ロータシャフトの径方向油路の油をコアの軸方向油路の一端へ導く連絡油路が、前記コアの端面に当て付けられる面側に形成されている。第２のプレートには、コアの軸方向油路の他端に連通し、ステータのコイルエンドの径方向内側で開口する油孔が形成されている。そして、ロータシャフトの軸方向油路に油を供給する供給手段が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１８２３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１では、ロータのコアの軸方向両端に設けられた第１のプレート及び第２のプレートは、構成が複雑であるとともに、互いに異なる位相に配置されている。このため、第１のプレート及び第２のプレートの製造コストが高騰して回転電機が高価になるとともに、組み立て作業性が悪く、作業効率が低下するという問題がある。
【０００８】
本発明は、この種の課題を解決するものであり、同一形状の一対の端部プレートを用いることにより、構成を簡素化し、且つ、組み立て作業性を向上させることが可能な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】
本発明に係る回転電機のロータは、ロータコアと、永久磁石と、回転シャフトと、第１端部プレート及び第２端部プレートとを備えている。ロータコアは、複数枚の金属板が積層されるとともに、前記金属板には、複数の磁石挿入孔及び複数の肉抜き孔が形成されている。永久磁石は、磁石挿入孔に挿入されている。回転シャフトは、ロータコアの中央部に挿入されている。
【００１０】
第１端部プレート及び第２端部プレートは、ロータコアの金属板積層方向両端に配置され、互いに同一形状を有している。そして、複数の肉抜き孔は、ロータコアの内部で互いに連通し、冷却媒体を金属板積層方向に流通させる冷却媒体流通路を形成している。
【００１１】
回転シャフトは、軸方向に流通した冷却媒体を、周面部から径方向外方に流通させる径方向流路を有している。第１端部プレートには、複数の肉抜き孔の中、第１の肉抜き孔と径方向流路とを連通させる連通流路が形成されている。一方、第２端部プレートには、冷却媒体流通路を外部に連通させて冷却媒体を排出する排出流通路が形成されている。
【００１２】
第１端部プレートには、金属板積層方向から見て、第１の肉抜き孔以外の第２の肉抜き孔と重なる部分にダミー排出流通路が形成されている。ダミー排出流通路は、排出流通路と同一形状で且つ金属板積層方向から見て互いに重なる位置に配置されている。第２端部プレートには、第１端部プレートの連通流路と同一形状で且つ金属板積層方向から見て互いに重なる位置にダミー連通流路が形成されている。
【００１３】
また、このロータでは、第１端部プレートには、回転シャフトの直径方向外方に延在して一対の連通流路が形成されるとともに、前記一対の連通流路の外方端部は、一対の第１の肉抜き孔に連通することが好ましい。
【００１４】
さらに、磁石挿入孔は、第１の角度間隔毎に離間して第１の円周方向に沿って配列されることが好ましい。肉抜き孔は、第１の角度間隔と異なる第２の角度間隔毎に離間し、且つ、第１の円周方向よりも小径な第２の円周方向に沿って配列されることが好ましい。その際、金属板は、所定の枚数毎に第１の角度間隔づつ位相をずらして積層されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、第１端部プレートには、金属板積層方向から見て、第２の肉抜き孔と重なる部分にダミー排出流通路が形成され、前記ダミー排出流通路は、排出流通路と同一形状で且つ前記金属板積層方向から見て互いに重なる位置に配置されている。一方、第２端部プレートには、連通流路と同一形状で且つ金属板積層方向から見て互いに重なる位置にダミー連通流路が形成されている。
【００１６】
このため、第１端部プレートと第２端部プレートとは、全く同一のプレートを使用することができ、構成の簡素化を図るとともに、回転電機のコストダウンを容易に図ることが可能になる。
【００１７】
しかも、第１端部プレートと第２端部プレートとは、同一の位相に配置されている。従って、第１端部プレートと第２端部プレートとの相対的な位相を代えて組み付ける必要がない。これにより、回転電機の組み立て作業性を良好に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るロータが適用される回転電機の要部正面説明図である。
【図２】前記ロータの要部分解斜視説明図である。
【図３】前記ロータの要部断面説明図である。
【図４】前記ロータを構成する鋼板の正面説明図である。
【図５】前記ロータの冷却媒体入口側からの正面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１には、本発明の実施形態に係るロータ１０が適用される回転電機１２が示される。回転電機１２は、円環状のステータ１４を備え、前記ステータ１４の中央部にロータ１０が回転自在に挿通される。回転電機１２は、例えば、３相交流式のブラシレスモータである。
【００２０】
図２及び図３に示すように、ロータ１０は、ロータコア１６と、永久磁石１８と、回転シャフト２０と、第１端部プレート２２ａ及び第２端部プレート２２ｂとを備える。
【００２１】
ロータコア１６は、複数枚の金属板、例えば、鋼板２４が積層される。図４に示すように、鋼板２４は、円板状を有するとともに、外周縁部には、複数個、例えば、８個の磁石挿入孔２６が第１の角度間隔α゜（４５゜）毎に離間して第１の円周方向２８ａに沿って独立して配列される。磁石挿入孔２６は、単一の長方形状を有するが、２個以上に分割されてもよい。鋼板２４の中央部には、シャフト挿入孔３０が形成される。
【００２２】
鋼板２４には、シャフト挿入孔３０と磁石挿入孔２６との間に、複数個、例えば、１０個の肉抜き孔３２が形成される。肉抜き孔３２は、第１の角度間隔α゜と異なる第２の角度間隔β゜（３６゜）毎に離間し、第１の円周方向２８ａよりも小径な第２の円周方向２８ｂに沿って独立して配列される。肉抜き孔３２は、略三角形状を有するが、種々の形状に設定することができる。
【００２３】
図２に示すように、複数枚の鋼板２４は、所定の枚数毎、例えば、１枚毎に第１の角度間隔α゜づつ位相をずらして積層される。複数枚の鋼板２４の積層体では、積層方向（矢印Ａ方向）から見て、各磁石挿入孔２６が同一の位置に配置され、前記積層方向に一体に連通する８個の断面長方形状又は正方形状の磁石挿入連通孔２６ass.が形成される。各磁石挿入孔２６には、永久磁石１８が収容される。
【００２４】
複数枚の鋼板２４の積層体では、積層方向から見て、各鋼板２４の肉抜き孔３２が互いに一部を重ねるように配置される。第１の角度間隔α゜と第２の角度間隔β゜とが異なるからである。積層方向に互いに隣接する肉抜き孔３２は、一部が連通しており、複数枚の鋼板２４全体として、前記積層方向にスパイラル形状を有する冷却媒体流通路３４が形成される。ロータコア１６では、８個の冷却媒体流通路３４が互いに連通して積層方向に延在し、冷却媒体（例えば、冷却水）を流通させる。
【００２５】
図２及び図３に示すように、回転シャフト２０は、略円筒形状を有し、一端部側外周部には、第２端部プレート２２ｂに当接するフランジ部３６が膨出形成される。回転シャフト２０の外周部には、第１端部プレート２２ａに当接してロータコア１６を積層方向（矢印Ａ方向）に締め付け保持する止め部材３８が螺合する。
【００２６】
図３に示すように、回転シャフト２０の内部には、冷却媒体を軸方向に流通させる軸方向流路４０が形成される。回転シャフト２０の外周面部には、冷却媒体を軸方向流路４０から径方向外方に流通させる一対の径方向流路（孔部）４２ａが設けられる。径方向流路４２ａ、４２ａは、第１端部プレート２２ａに隣接し、互いに回転シャフト２０の直径方向外方に延在して形成される。
【００２７】
第１端部プレート２２ａ及び第２端部プレート２２ｂは、ロータコア１６の積層方向（矢印Ａ方向）両端に配置され、互いに同一形状、例えば、リング形状を有する。図２及び図５に示すように、第１端部プレート２２ａのロータコア１６に対向する内面２２ａｆには、複数の肉抜き孔３２の中、第１の肉抜き孔３２ａ、３２ａと径方向流路４２ａ、４２ａとを連通させる連通流路４４ａ、４４ａが形成される。
【００２８】
連通流路４４ａ、４４ａは、内面２２ａｆに矩形状の溝を形成することにより構成される。図３に示すように、連通流路４４ａ、４４ａの内方一端は、径方向流路４２ａ、４２ａに連通する。連通流路４４ａ、４４ａの外方端部は、第１の肉抜き孔３２ａ、３２ａに連通する（図５参照）。
【００２９】
図１及び図２に示すように、第２端部プレート２２ｂのロータコア１６に対向する内面２２ｂｆには、冷却媒体流通路３４を外部に連通させて冷却媒体を排出する複数個の排出流通路４６ａが形成される。排出流通路４６ａは、仮想円上に配置される矩形状の開口部であるが、円形状の開口部であってもよい。排出流通路４６ａは、第２端部プレート２２ｂに隣接する鋼板２４の複数個の肉抜き孔３２に連通する。
【００３０】
図２及び図５に示すように、第１端部プレート２２ａには、積層方向から見て、第１の肉抜き孔３２ａ以外の第２の肉抜き孔３２ｂと重なる部分にダミー排出流通路４６ｂが形成される。ダミー排出流通路４６ｂは、排出流通路４６ａと同一形状で且つ積層方向から見て互いに重なる位置に配置される。
【００３１】
図１に示すように、第２端部プレート２２ｂには、第１端部プレート２２ａの連通流路４４ａ、４４ａと同一形状で且つ積層方向から見て互いに重なる位置に、ダミー連通流路４４ｂ、４４ｂが形成される。
【００３２】
このように構成されるロータ１０の動作について、回転電機１２との関連で、以下に説明する。
【００３３】
先ず、回転電機１２を構成するステータ１４の巻線（図示せず）に通電することにより、ロータ１０は、回転シャフト２０を中心に回転する。その際、図３に示すように、回転シャフト２０の軸方向流路４０に冷却媒体が流入する。冷却媒体は、軸方向流路４０に沿って矢印Ａ方向に流通した後、前記軸方向流路４０に連通する一対の径方向流路４２ａに導入される。
【００３４】
各径方向流路４２ａは、図５に示すように、第１端部プレート２２ａに形成された各連通流路４４ａに連通しており、冷却媒体は、前記連通流路４４ａを流通して各第１の肉抜き孔３２ａに注入される。各第１の肉抜き孔３２ａは、図２に示すように、積層方向にスパイラル形状を有する冷却媒体流通路３４を構成している。このため、冷却媒体は、冷却媒体流通路３４に沿って矢印Ａ方向に流通するとともに、他の冷却媒体流通路３４に分配される。
【００３５】
従って、２個の冷却媒体流通路３４に導入された冷却媒体は、８個の冷却媒体流通路３４に分配されて積層方向に流通した後、複数個の排出流通路４６ａから外部に排出される。これにより、ロータコア１６は、全体に亘って良好に冷却されるとともに、構成の簡素化を図り、且つ複数個の肉抜き孔３２による軽量化が遂行可能になる。
【００３６】
この場合、本実施形態では、図２及び図５に示すように、第１端部プレート２２ａには、積層方向から見て、第２の肉抜き孔３２ｂと重なる部分にダミー排出流通路４６ｂが形成されている。ダミー排出流通路４６ｂは、排出流通路４６ａと同一形状で且つ積層方向から見て互いに重なる位置に配置されている。一方、図１及び図２に示すように、第２端部プレート２２ｂには、第１端部プレート２２ａの連通流路４４ａ、４４ａと同一形状で、且つ積層方向から見て互いに重なる位置にダミー連通流路４４ｂ、４４ｂが形成されている。
【００３７】
このため、第１端部プレート２２ａと第２端部プレート２２ｂとは、同一のプレートを使用することができ、構成の簡素化を図るとともに、回転電機１２のコストダウンを容易に図ることが可能になる。
【００３８】
しかも、第１端部プレート２２ａと第２端部プレート２２ｂとは、同一の位相に配置されている。従って、第１端部プレート２２ａと第２端部プレート２２ｂとの相対的な位相を代えて組み付ける必要がない。これにより、回転電機１２の組み立て作業性を良好に向上させることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０…ロータ                        １２…回転電機
１４…ステータ                      １６…ロータコア
１８…永久磁石                      ２０…回転シャフト
２２ａ、２２ｂ…端部プレート        ２４…鋼板
２６…磁石挿入孔                    ３２…肉抜き孔
３４…冷却媒体連通路                ４０…軸方向流路
４２ａ…径方向流路                  ４４ａ…連通流路
４４ｂ…ダミー連通流路              ４６ａ…排出流通路
４６ｂ…ダミー排出流通路
【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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