特開 2024-128356 ロータシャフト

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024128356

(43)【公開日】2024-09-24

(54)【発明の名称】ロータシャフト

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/32 20060101AFI20240913BHJP

【ＦＩ】

H02K1/32 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023037289

(22)【出願日】2023-03-10

(71)【出願人】

【識別番号】000100805

【氏名又は名称】アイシン高丘株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(72)【発明者】

【氏名】山田 英雄

(72)【発明者】

【氏名】近藤 雄介

(72)【発明者】

【氏名】服部 達也

(72)【発明者】

【氏名】久保江 悟

【テーマコード（参考）】

5H601

【Ｆターム（参考）】

5H601AA16

5H601CC01

5H601DD01

5H601DD09

5H601DD11

5H601DD30

5H601EE25

5H601EE26

5H601GE02

5H601GE10

5H601GE11

(57)【要約】

【課題】冷却性能がより高められたロータシャフトを提供する。
【解決手段】
電気モータが有するロータコアＣの中心部に、ロータコアＣと一体的に設けられるロータシャフト１０は、軸方向の両端で開口する中空構造を有している。外周部にロータコアＣが設けられるシャフト本体１１の中空部２１ａには、ロータコアＣを冷却する冷媒が供給される。シャフト本体１１の周壁のうち、ロータコアＣが設けられる範囲には、中空部２１ａの内外を貫通する窓部２４が設けられている。中空部２１ａに冷媒が供給されると、ロータシャフト１０の回転により生じる遠心力により、冷媒はシャフト本体１１の内周面に沿って流れる。その途中で窓部２４に至った冷媒は、ロータコアＣと直に触れて、ロータコアＣの熱と熱交換される。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気モータが有するロータコアの中心部に、前記ロータコアを貫通するように当該ロータコアと一体的に設けられるロータシャフトであって、
外周部に前記ロータコアが設けられるシャフト本体と、
軸方向の両端で開口し、前記ロータコアを冷却する冷媒が供給される、前記シャフト本体の中空部と、
前記シャフト本体の前記中空部を形成する周壁のうち、前記ロータコアが設けられる範囲に設けられ、前記シャフト本体の内外を貫通する窓部と、
を備えていることを特徴とするロータシャフト。

【請求項2】

前記窓部は、前記範囲の端部間の全域にわたり、軸方向に延びるように、又は軸方向に沿って断続的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータシャフト。

【請求項3】

前記シャフト本体の周壁に設けられ、外周面に凹凸が形成されることなく内側に向けて突出するリブを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のロータシャフト。

【請求項4】

前記冷媒を排出する冷媒排出口を備えており、
前記リブは、前記冷媒が供給される位置から前記冷媒排出口が設けられた側に向けて、螺旋をなすように形成されていることを特徴とする請求項３に記載のロータシャフト。

【請求項5】

前記冷媒を排出する冷媒排出口を備えており、
前記リブは、軸方向に沿った縦断面において軸方向と交差する方向に延びて環状をなし、軸方向に沿って複数の前記リブが設けられており、
前記縦断面における前記リブの上縁は、前記冷媒排出口に向けて冷媒が流れる方向の側に、正弦波形状の頂点がずれた弧状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のロータシャフト。

【請求項6】

前記リブは、軸方向に沿った縦断面において軸方向と交差する方向に延びて環状をなし、軸方向に沿って複数の前記リブが設けられており、
隣接する前記リブの間に形成された複数のリブ間通路と、
隣接する前記リブ間通路を連通する第１連通路と、
前記複数のリブのうち軸方向の端にあるリブの軸方向外側に設けられ、前記冷媒を排出する冷媒排出口と、
前記複数のリブ間通路のうち軸方向の端に設けられたリブ間通路と、前記冷媒排出口が設けられた領域とを連通する第２連通路と、
を備えていることを特徴とする請求項３に記載のロータシャフト。

【請求項7】

前記第１連通路及び前記第２連通路は、周方向に位置をずらして設けられていることを特徴とする請求項６に記載のロータシャフト。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気モータに用いられるロータシャフトに関する。

【背景技術】

【0002】

近年普及が進むハイブリット自動車や電気自動車では、電気モータがその駆動源として用いられている。電気モータは、ステータに設けられるコイル内の電気抵抗による損失やロータやステータの磁界変化による損失により、稼働中に発熱する。電気モータのロータコアに設けられる磁石は、電気モータの発熱によって過熱されると不可逆減磁が生じるため、それを避けるためにロータコアを冷却することが必要となる。

【0003】

ロータコアの冷却構造として、従来、ロータコアの中心部に当該ロータコアと一体的に設けられるロータシャフトを中空構造とし、中空部を形成する周壁を介してロータコアの熱と熱交換する構成が知られている（例えば特許文献１参照）。この場合、冷媒としてＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）等が用いられ、ロータシャフトの中空部に導入される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【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】

【0005】

電気モータに求められる性能は年々向上しており、それに伴って電気モータの発熱量も増大しつつある。しかしながら、従来の冷却構造ではその冷却性能は十分でなく、電気モータの発熱量の増大に対応することが不十分であった。

【0006】

本発明は、この課題に鑑みてなされたものであり、冷却性能がより高められたロータシャフト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】

【0007】

上記課題を解決すべく、第１の発明は、電気モータが有するロータコアの中心部に、前記ロータコアを貫通するように当該ロータコアと一体的に設けられるロータシャフトであって、
外周部に前記ロータコアが設けられるシャフト本体と、
軸方向の両端で開口し、前記ロータコアを冷却する冷媒が供給される、前記シャフト本体の中空部と、
前記シャフト本体の前記中空部を形成する周壁のうち、前記ロータコアが設けられる範囲に設けられ、前記シャフト本体の内外を貫通する窓部と、
を備えていることを特徴とする。

【0008】

第２の発明は、前記窓部が、前記範囲の端部間の全域にわたり、軸方向に延びるように、又は軸方向に沿って断続的に形成されていることを特徴とする。

【0009】

第３の発明は、前記シャフト本体の周壁に設けられ、外周面に凹凸が形成されることなく内側に向けて突出するリブを備えていることを特徴とする。

【0010】

第４の発明は、前記冷媒を排出する冷媒排出口を備えており、
前記リブは、前記冷媒が供給される位置から前記冷媒排出口が設けられた側に向けて、螺旋をなすように形成されていることを特徴とする。

【0011】

第５の発明では、前記冷媒を排出する冷媒排出口を備えており、
前記リブは、軸方向に沿った縦断面において軸方向と交差する方向に延びて環状をなし、軸方向に沿って複数の前記リブが設けられており、
前記縦断面における前記リブの上縁は、前記冷媒排出口に向けて冷媒が流れる方向の側に、正弦波形状の頂点がずれた弧状に形成されていることを特徴とする。

【0012】

第６の発明では、前記リブは、軸方向に沿った縦断面において軸方向と交差する方向に延びて環状をなし、軸方向に沿って複数の前記リブが設けられており、
隣接する前記リブの間に形成された複数のリブ間通路と、
隣接する前記リブ間通路を連通する第１連通路と、
前記複数のリブのうち軸方向の端にあるリブの軸方向外側に設けられ、前記冷媒を排出する冷媒排出口と、
前記複数のリブ間通路のうち軸方向の端に設けられたリブ間通路と、前記冷媒排出口が設けられた領域とを連通する第２連通路と、
を備えていることを特徴とする。

【0013】

第７の発明では、前記第１連通路及び前記第２連通路は、周方向に位置をずらして設けられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

第１の発明によれば、シャフト本体の中空部に冷媒が供給されると、ロータシャフトの高速回転によって生じる遠心力により、シャフト本体の内周面に付着した冷媒は、内周面に沿って冷媒排出側に向かって流れる。その流れの途中で窓部に至った冷媒は、周壁を介してロータコアの熱と熱交換されるのではなく、ロータコアに直に触れて熱交換される。そのため、窓部におけるロータコアの冷却は、周壁を介した間接的な冷却よりも高い冷却効果が得られる。

【0015】

第２の発明によれば、窓部が広範囲にわたって、連続する長孔のように又は断続的に設けられているため、冷媒がロータコアに直に触れる部分が多くなり、熱交換量が増大し、より一層高い冷却効果が得られる。

【0016】

第３の発明によれば、シャフト本体の周壁に設けられたリブにより、中空部を形成する内周面に凹凸が形成され、シャフト本体の外周面に凹凸が形成されない。そのため、外周側に設けられるロータコアとの結合構造は従前の構造を維持しながら、内周面の表面積を増大させることができる。これにより、冷媒と接触する内周面の面積が増えて、その分冷媒による熱交換量も増大し、表面に凹凸のない内周面と比べて高い冷却効果が得られる。また、中空部の内外を貫通する窓部が形成されているために不足するシャフト本体の強度は、このリブによって補強される。そのため、冷却性能を向上させるために窓部が設けられていても、シャフト本体の強度低下を抑制することができる。

【0017】

第４の発明によれば、シャフト本体の内周面には、冷媒が供給される位置から冷媒排出口に向けて、リブによって区画された螺旋通路が形成される。中空部に供給された冷媒は、ロータシャフトの回転によって生じる遠心力により、この螺旋通路に沿って冷媒排出口に向かって流れる。リブが螺旋をなすように形成されていることで、冷媒排出口に向かうスムーズな冷媒の流れを形成することができる。

【0018】

第５の発明によれば、隣接するリブによって区画されたリブ間通路に溜まった冷媒が、ロータシャフトの回転によって生じる遠心力により冷媒排出口に向けて流れる場合に、その流れの方向に隣接するリブ間通路へ、リブの頂点を超えて冷媒が流れやすくなる。これにより、リブ間通路に冷媒が滞留することを抑制し、冷媒排出口への冷媒の流通性を高めることができる。

【0019】

第６の発明によれば、リブ間通路に溜まった冷媒が、第１連通路を通じて隣のリブ間通路に流れることが可能となる。これにより、リブ間通路に冷媒が滞留することが抑制され、冷媒排出口への冷媒の流通性が高められる。また、軸方向の端にあるリブ間通路に至った冷媒は、第２連通路を通じて冷媒排出口が設けられた領域に流れることが可能となる。これにより、軸方向の端にあるリブ間通路に冷媒が滞留することが抑制され、冷媒排出口への冷媒の流通性が高められる。

【0020】

第７の発明によれば、隣接するリブ間通路が迷路のように連通され、冷媒が周方向に沿って流れたり、隣のリブ間通路に流れたりしながら冷媒排出口まで流れる。このように複雑な冷媒の流れが形成されるため、冷媒による熱交換を効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】第１実施形態のロータシャフトの縦断面図。

【図2】ロータシャフトの中空部においてＡＴＦの流れを示す縦断面図。

【図3】図２の一部拡大図。

【図4】第１実施形態のロータシャフトの別例を示す縦断面図。

【図5】第１実施形態のロータシャフトの別例を示す縦断面図。

【図6】第１実施形態のロータシャフトの別例を示す縦断面図。

【図7】第１実施形態のロータシャフトの別例を示す縦断面図。

【図8】第１実施形態のロータシャフトの別例を示す一部拡大断面図。

【図9】第１実施形態のロータシャフトの別例を示す縦断面図。

【図10】第２実施形態のロータシャフトの縦断面図。

【図11】第２実施形態のロータシャフトの別例を示す縦断面図。

【図12】第２実施形態のロータシャフトの別例を示す縦断面図。

【図13】第２実施形態のロータシャフトの別例を示す縦断面図。

【図14】第２実施形態のロータシャフトの別例を示す一部拡大断面図。

【図15】第２実施形態のロータシャフトの別例を示す縦断面図。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、ロータシャフトの第１実施形態と第２実施形態とについて、図面を参照しながら説明する。ロータシャフトは、電気モータのロータコアの中心部において当該ロータコアを貫通し、かつロータコアと一体的に設けられてロータを構成する。

【0023】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のロータシャフト１０を軸方向に沿って切断した場合の断面（縦断面という。）を示している。図１に示すように、このロータシャフト１０は、全体として長尺状をなす円筒体であり、鋳鉄等の金属材料を用いて鋳造されることによって形成されている。ロータシャフト１０は、その両端部において、長手方向に沿った軸線を中心として回転可能に軸支される。ロータシャフト１０は、シャフト本体１１と、一対の本体延長部１２，１３とを有している。

【0024】

シャフト本体１１は、電気モータのロータコアＣに圧入されて、その外周部にロータコアＣが設けられる部位である。一対の本体延長部１２，１３は、シャフト本体１１の軸方向の両端部に設けられ、シャフト本体１１を軸方向に延長している。各本体延長部１２，１３には、シャフト本体１１よりも厚肉に形成されており、その外周部にはベアリングや磁極位置を検出するレゾルバ等が設けられる。

【0025】

ロータシャフト１０は中空構造を有し、シャフト本体１１と一対の本体延長部１２，１３とを軸方向に沿って貫く中空部２１が設けられている。中空部２１は、ロータシャフト１０の軸方向両端において、軸方向に向かって開口している。中空部２１のうち、シャフト本体１１に設けられた中空部２１ａと、一対の本体延長部１２，１３にそれぞれ設けられた中空部２１ｂ，２１ｃとを比較すると、シャフト本体１１の中空部２１ａが若干大きい内径を有している。シャフト本体１１の中空部２１ａは、その軸方向両側が本体延長部１２，１３の中空部２１ｂ，２１ｃに連通している。一方、本体延長部１２，１３の中空部２１ｂ，２１ｃは、軸方向両側のうち一方がシャフト本体１１の中空部２１ａに連通し、他方は外部に向けて開口している。

【0026】

シャフト本体１１の中空部２１ａには、ロータコアＣを冷却するための冷媒が供給される。冷媒は、例えば、ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）が用いられる。図２に示すように、冷媒は、ロータシャフト１０の中空部２１に設けられた冷媒供給パイプ３１により、シャフト本体１１の中空部２１ａに供給される。冷媒供給パイプ３１は、本体延長部１２，１３の一方（第１実施形態では図１の右側の本体延長部１２）の開口から中空部２１に挿入され、ロータシャフト１０の軸方向に沿って延びている。第１実施形態では、冷媒供給パイプ３１は、シャフト本体１１の中空部２１ａにおいて、挿入側とは反対側の端部に先端部が配置されている。冷媒供給パイプ３１の少なくとも先端部には冷媒吐出口３２が設けられており、冷媒吐出口３２から冷媒がシャフト本体１１の中空部２１ａに向けて散布される。

【0027】

図１に戻り、一対の本体延長部１２，１３の中空部２１ｂ，２１ｃを形成する内周面には、シャフト本体１１の中空部２１ａに導入された冷媒を排出するための冷媒排出口２２が設けられている。なお、この冷媒排出口２２の配置は例示であり、シャフト本体１１に冷媒排出口２２が設けられる場合もある。つまり、ロータシャフト１０において、冷媒排出口２２が設けられる箇所や数は任意である。

【0028】

一対の本体延長部１２，１３には、冷媒を外部に排出するための排出通路２３が形成されている。排出通路２３を通じて排出された冷媒は、冷却装置（図示略）で冷却された後、再び冷媒供給パイプ３１に供給される。冷媒供給パイプ３１の内部通路、冷媒吐出口３２、シャフト本体１１の中空部２１ａ、冷媒排出口２２及び排出通路２３は、冷媒が循環する冷却回路の一部を構成している。冷媒排出口２２及びそれに連通する排出通路２３は、シャフト本体１１の周壁の周方向に沿って１つ又は複数設けられている。第１実施形態では、４つの冷媒排出口２２及び排出通路２３が、シャフト本体１１の周壁の周方向に沿って等間隔で設けられている。

【0029】

ここで、第１実施形態のロータシャフト１０は、上記の基本構成に加え、シャフト本体１１に窓部２４と、リブ２５ａとが設けられており、この点を特徴としている。

【0030】

まず、窓部２４は、シャフト本体１１の周壁に設けられ、シャフト本体１１の内外を貫通している。窓部２４は軸方向に沿って延びる長孔であり、シャフト本体１１の軸方向の端部間において、その略全域にわたって形成されている。窓部２４は、内周面の周方向において複数の箇所に設けられている。第１実施形態では、４つの窓部２４が設けられ、周方向に沿って等間隔に配置されている。

【0031】

次に、リブ２５ａは、シャフト本体１１の内周面から内側に突出している。リブ２５ａが設けられることにより、シャフト本体１１の内周面には凹凸が形成されている。一方、シャフト本体１１の周壁それ自体が凹凸をなすように形成されているのではなく、シャフト本体１１の外周面には従来の構成と同じく凹凸が形成されていない。リブ２５ａを軸方向に沿って切断した断面（縦断面）の上縁２６（図３も参照）は、円弧状をなすように形成されている。

【0032】

リブ２５ａは、シャフト本体１１の内周面において、ロータコアＣが設けられる範囲内で、螺旋をなすように形成されている。この螺旋は、ロータシャフト１０の回転方向に応じ、冷媒が供給される冷媒供給パイプ３１の先端側から冷媒排出口２２が設けられた側に向けて形成されている。第１実施形態のロータシャフト１０では、図１の縦断面を基準として、左下から右上に向けて斜めの延びるリブ２５ａが形成され、これが連続する螺旋が形成されている。これにより、シャフト本体１１の内周面には、隣接するリブ２５ａによって区画された通路であって、冷媒供給パイプ３１の先端側の端部からパイプ導入側の端部に向かう螺旋通路２７が形成されている。

【0033】

螺旋をなすリブ２５ａにより、窓部２４は複数の小窓部２４ａに区画されている。そのため、軸方向に沿って見ると、シャフト本体１１の軸方向の略全域にわたり、複数の小窓部２４ａが断続的に形成されている。また、螺旋通路２７に沿って見ると、螺旋通路２７の通路途中に小窓部２４ａが等間隔に配置された構成となっている。そして、このようなリブ２５ａが設けられていることにより、軸方向の略全域にわたって窓部２４が形成されているために不足するシャフト本体１１の強度が補強される。つまり、リブ２５ａはシャフト本体１１の強度を補強する機能を果たしている。

【0034】

上記のように構成されたロータシャフト１０では、図２に示すように、ロータシャフト１０の回転中に、冷媒供給パイプ３１の冷媒吐出口３２から冷媒がシャフト本体１１の中空部２１ａに散布される。散布された冷媒はシャフト本体１１の内周面に付着し、ロータシャフト１０の高速回転によって生じる遠心力によってリブ２５ａ同士の間にいったん溜まる。リブ２５ａ同士の間に溜まった冷媒は、さらにその遠心力により、螺旋通路２７に沿って、冷媒供給パイプ３１の導入側に設けられた冷媒排出口２２に向かって内周面に沿いつつ流れる。冷媒がこのように流れることにより、シャフト本体１１の周壁を介してロータコアＣの熱が冷媒の熱と熱交換される。熱交換によって昇温した冷媒は、冷媒排出口２２に至り、排出通路２３を通じて排出される。

【0035】

凹凸がない従来の内周面と異なり、シャフト本体１１の内周面はリブ２５ａによって凹凸が形成されてその表面積が増大している。これにより、シャフト本体１１の内周面では、冷媒と接触する面積（濡れ面積）が増えるため、冷媒による熱交換量も増大し、より高い冷却効果が得られる。

【0036】

それに加え、図３に示すように、冷媒が螺旋通路２７に沿って流れる途中、冷媒は小窓部２４ａに至る。なお、図３では、冷媒が存在することが符号Ｒで示されている。小窓部２４ａでは中空部２１ａの内外が貫通しているため、小窓部２４ａに至った冷媒はロータコアＣの内面に直接触れる。小窓部２４ａでは、シャフト本体１１の周壁を介してロータコアＣの熱が冷媒の熱と熱交換されるのではなく、冷媒がロータコアＣに直に触れて熱交換され、周壁を介した熱交換よりも高い冷却効果が得られる。螺旋通路２７では、このような小窓部２４ａが所定間隔ごとに存在するため、濡れ面積が増やされた螺旋通路２７を流れて熱交換されることと相まって、冷却性能がさらに高まる。なお、シャフト本体１１がロータコアＣに圧入されていることにより、小窓部２４ａの周囲は面シールされており、ロータコアＣとシャフト本体１１との間から冷媒が漏れることが防止されている。

【0037】

以上の詳述をまとめると、第１実施形態のロータシャフト１０によれば、次のような効果が得られる。

【0038】

（１）シャフト本体１１に、その中空部２１ａの内外を貫通する窓部２４が設けられている。ロータシャフト１０の回転中に、シャフト本体１１の中空部２１ａに冷媒が供給されると、ロータシャフト１０の高速回転によって生じる遠心力により、冷媒は、シャフト本体１１の内周面に付着し、その後、螺旋通路２７に沿って冷媒排出口２２に向かって流れる。その流れの途中で小窓部２４ａに至った冷媒は、シャフト本体１１の周壁を介してロータコアＣの熱と熱交換されるのではなく、ロータコアＣに直に触れて熱交換される。そのため、周壁を介した熱交換よりも高い冷却効果が得られる。

【0039】

（２）シャフト本体１１の軸方向の端部間において、その略全域にわたり、軸方向に沿って複数の小窓部２４ａが断続的に形成されている。このように、小窓部２４ａが軸方向の広範囲にわたって設けられていることから、冷媒がロータコアＣに直に触れる部分が多くなり、熱交換量が増大するため、より高い冷却効果が得られる。

【0040】

（３）シャフト本体１１の内周面には、内側に突出するリブ２５ａが設けられている。ロータシャフト１０は、鍛造ではなく鋳造により形成されるため、中子にリブ形成用の加工を施すことにより、シャフト本体１１の内周面にリブ２５ａを容易に設けることができる。

【0041】

そして、リブ２５ａにより、シャフト本体１１の外周面に凹凸は形成されず、シャフト本体１１の内周面に凹凸が形成され、その表面積が増大している。そのため、冷媒と接触する内周面の濡れ面積が増え、冷媒による熱交換量が増大し、凹凸がない内周面と比べて高い冷却効果が得られる。また、シャフト本体１１の内外を貫通する小窓部２４ａが形成されていることにより、その分、シャフト本体１１の強度が不足するものの、このリブ２５ａによって不足分が補強される。そのため、冷却性能を向上させるために小窓部２４ａが設けられていても、シャフト本体１１の強度低下を抑制することができる。

【0042】

（４）リブ２５ａは、冷媒が中空部２１ａに導入される部位から、冷媒排出口２２に向かって螺旋をなすように形成されている。これにより、シャフト本体１１の内周面には、リブ２５ａによって区画された螺旋通路２７が前記部位から冷媒排出口２２に向かって形成されている。中空部２１ａに供給された冷媒は、ロータシャフト１０の高速回転によって生じる遠心力により、螺旋通路２７に沿って冷媒排出口２２に向かって流れる。螺旋をなすリブ２５ａが設けられていることにより、このような冷媒の流れを形成し、冷媒排出口２２まで冷媒をスムーズに流すことができる。

【0043】

なお、第１実施形態のロータシャフト１０は、上記形態に限らず、例えば次のような構成を採用してもよい。

【0044】

（ａ）リブ２５ａの螺旋を、図１の縦断面を基準として左右反転させ、右下から左上に向けて斜めの延びるリブ２５ａが形成されて、これが連続する螺旋としてもよい。また、図４に示すリブ２５ｂのように、窓部２４と交差する部分を軸方向と略直交する方向に延びる形状とし、縦断面においてＳ字をなすような螺旋状に形成されてもよい。

【0045】

（ｂ）図５に示すリブ２５ｃのように、縦断面において、その切断箇所にかかわらず、軸方向と略直交する方向に（つまり縦に）延びるように形成されてもよい。この構成ではリブ２５ｃは環状をなし、軸方向に複数のリブ２５ｃが設けられる。隣接するリブ２５ｃの間に形成されたリブ間通路２８は周方向に沿って延びており、隣接するリブ間通路２８は互いに連通せずに独立している。なお、縦に延びるリブ２５ｃではなく、窓部２４と斜めに交差していてもよい。これらの構成であっても、シャフト本体１１の内周面に凹凸が形成されることでその表面積が増大するため、冷媒と接触する内周面の濡れ面積が増えて冷媒による熱交換量も増大し、凹凸のない内周面の場合と比べて高い冷却効果が得られる。

【0046】

（ｃ）上記（ｂ）の別例の構成を基本とし、図６に示すように、隣接するリブ間通路２８を連通する第１連通路２９ａが設けられていてもよい。また、軸方向の端に設けられたリブ間通路２８と、その外側の冷媒排出口２２が設けられた領域とを連通する第２連通路２９ｂが設けられていてもよい。これらの連通路２９ａ，２９ｂが複数設けられる場合、図６に示すように、連通路２９ａ，２９ｂが設けられる周方向の位置をそろえて、一直線状をなすように設けられてもよいし、蛇行するように設けられていてもよい。また、図７に示すように、連通路２９ａ，２９ｂが一直線状とならないように、第１連通路２９ａと第２連通路２９ｂとが周方向に位置をずらして設けられていてもよい。なお、図７において、第１連通路２９ａが示されていないリブ２５ｃにも、図示では見えない箇所に第１連通路２９ａが設けられている。

【0047】

リブ間通路２８に溜まった冷媒は、第１連通路２９ａを通じて隣のリブ間通路２８に流れることが可能となるため、リブ間通路２８に冷媒が滞留することが抑制され、冷媒排出口２２への冷媒の流通性が高められる。また、軸方向の端にあるリブ間通路２８に至った冷媒は、第２連通路２９ｂを通じて冷媒排出口２２が設けられた領域に流れることが可能となるため、その端にあるリブ間通路２８に冷媒が滞留することが抑制され、冷媒排出口２２への冷媒の流通性が高められる。

【0048】

そして、連通路２９ａ，２９ｂが一直線状とならないように周方向に位置をずらして設けられることで、リブ間通路２８が迷路のように連通される。これにより、冷媒が周方向に沿って流れたり、隣のリブ間通路２８に流れたりして、複雑な冷媒の流れが形成され、冷媒による熱交換を効率よく行うことができる。

【0049】

（ｄ）図８に示すように、リブ２５ｄを軸方向に沿って切断した断面（縦断面）の上縁２６は、冷媒排出口２２に向けて冷媒が流れる方向の側に、正弦波形状の頂点がずれた弧状をなすように形成されていてもよい。この構成によれば、リブ間通路２８に溜まった冷媒が冷媒排出口２２に向けて流れる場合に、その流れの方向に隣接するリブ間通路２８へ、リブ２５ｄの頂点を超えて冷媒が流れやすくなる。そのため、リブ間通路２８に冷媒が滞留することが抑制され、冷媒排出口２２への冷媒の流通性が高められる。

【0050】

（ｅ）図９に示すように、リブ２５ａを省略して窓部２４だけが設けられた構成としてもよい。リブ２５ａが設けられていなくても、窓部２４によって冷媒がロータコアＣに直に触れて熱交換されるため、シャフト本体１１の周壁を介した熱交換よりも高い冷却効果が得られる。なお、リブ２５ａが設けられずに窓部２４のみが形成される場合は、鍛造によってロータシャフト１０を形成することが可能となる。

【0051】

（ｆ）螺旋状をなすリブ２５ａであっても、非螺旋状のリブ２５ｂ～２５ｄであっても、リブ２５ａ～２５ｄ同士の間隔をより小さくしてより密にリブ２５ａ～２５ｄが形成されていてもよいし、間隔をより大きくしてより疎にリブ２５ａ～２５ｄが形成されていてもよい。

【0052】

（ｇ）冷媒供給パイプ３１や冷媒吐出口３２の配置は任意であり、例えば、冷媒供給パイプ３１の先端部がシャフト本体１１の軸方向中央部に設けられ、その先端部に冷媒吐出口３２が設けられた構成であってもよい。

【0053】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態のロータシャフト４１について説明する。なお、ここでは第１実施形態と異なる構成を中心に説明し、第１実施形態のロータシャフト１０と同じ構成を有する部位は同じ名称と同じ符号を付して説明を省略する。

【0054】

図１０に示すように、第２実施形態のロータシャフト４１は、第１実施形態のロータシャフト１０と異なり、窓部２４が設けられていない。シャフト本体１１の中空部２１ａには、周方向に沿ってリブ２５ｅが設けられていない非凹凸部４２を有している。非凹凸部４２は環状をなしており、ロータシャフト４１の縦断面において、その切断箇所にかかわらず、軸方向と略直交する方向に（つまり縦に）延びている。

【0055】

非凹凸部４２を中心として、軸方向両側の冷媒排出口２２に向けて螺旋状をなすリブ２５ｅが設けられている。リブ２５ｅが設けられることにより、シャフト本体１１の内周面には凹凸が形成されている。一方、シャフト本体１１の周壁それ自体が凹凸をなすように形成されているのではなく、シャフト本体１１の外周面には従来の構成と同じく凹凸が形成されていない。リブ２５ｅは、図１０に示す縦断面において、緩いＳ字をなすように形成されている。リブ２５ｅを軸方向に沿って切断した断面の上縁２６は、円弧状をなすように形成され、リブ２５ｅ同士の間も円弧状をなすような凹みが形成されている。そのため、シャフト本体１１の内周面の縦断面は、連続する正弦波の波形をなしている。

【0056】

また、リブ２５ｅの螺旋は非凹凸部４２を中心として左右反転しており、図１０の断面を基準として、非凹凸部４２よりも右側は左下から右上に向けてＳ字をなしながら斜めに延び、非凹凸部４２よりも左側は右下から左上に向けてＳ字をなしながら斜めに延びている。これにより、シャフト本体１１の内周面には、隣接するリブ２５ｅによって区画された通路であって、非凹凸部４２から軸方向両側の冷媒排出口２２にそれぞれ向かう螺旋通路４３，４４が形成されている。なお、冷媒供給パイプ３１の先端部は非凹凸部４２の内側空間に配置されており、冷媒吐出口３２はその先端部に設けられている。

【0057】

第２実施形態のロータシャフト４１では、冷媒吐出口３２からシャフト本体１１の中空部２１ａに冷媒が散布されると、散布された冷媒は非凹凸部４２に付着し、ロータシャフト４１の高速回転によって生じる遠心力によって非凹凸部４２にいったん溜まる。そして、非凹凸部４２に溜まった冷媒は、さらにその遠心力により、螺旋通路４３，４４に沿って、軸方向両側の冷媒排出口２２に向かって内周面に沿いつつ流れる。冷媒がこのように流れることにより、シャフト本体１１の周壁を介してロータコアＣの熱が冷媒の熱と熱交換される。熱交換によって昇温した冷媒は、冷媒排出口２２から排出される。

【0058】

凹凸のない従来の内周面と異なり、第２実施形態のロータシャフト４１においても、シャフト本体１１の内周面はリブ２５ｅによって凹凸が形成されてその表面積が増大している。これにより、冷媒と接触する面積（濡れ面積）が増えるため、冷媒による熱交換量も増大し、より高い冷却効果が得られる。

【0059】

以上の詳述をまとめると、第２実施形態のロータシャフト４１によれば、次のような効果が得られる。

【0060】

（１）第１実施形態の効果（３）と同様に、鋳造によってシャフト本体１１の内周面にリブ２５ｅを容易に設けることができ、そのリブ２５ｅによって形成される内周面の凹凸により、冷媒と接触する内周面の濡れ面積が増えて熱交換量を増大させることができる。これにより、冷却性能が高まる。

【0061】

（２）冷媒がシャフト本体１１の中空部２１ａに供給されると、遠心力により、冷媒は非凹凸部４２にいったん溜まり、その後、軸方向両側のそれぞれの冷媒排出口２２に向けて螺旋通路４３，４４に沿って流れる。螺旋状をなすリブ２５ｅが設けられていることにより、このような冷媒の流れを形成し、冷媒排出口２２まで冷媒をスムーズに流すことができる。

【0062】

なお、第２実施形態のロータシャフト４１は、上記形態に限らず、例えば次のような構成を採用してもよい。

【0063】

（ａ）図１１に示すリブ２５ｆのように、ロータシャフト４１の縦断面において、その切断箇所にかかわらず、軸方向と略直交する方向に（つまり縦に）延びるように形成されてもよい。この構成では、リブ２５ｆは環状をなし、軸方向に複数のリブ２５ｆが設けられる。隣接するリブ２５ｆの間に形成されたリブ間通路４５は周方向に沿って延びており、隣接するリブ間通路４５は互いに連通せずに独立している。なお、縦に延びるリブ２５ｆではなく、軸方向に対して斜めに形成されてもよい。これらの構成であっても、リブ２５ｆによってシャフト本体１１の内周面に凹凸が形成されることで表面積が増大するため、冷媒と接触する内周面の濡れ面積が増えて冷媒による熱交換量も増大し、凹凸のない内周面の場合と比べて高い冷却効果が得られる。

【0064】

（ｂ）上記（ａ）の別例の構成を基本とし、図１２及び図１３に示すように、第１実施形態のロータシャフト１０の別例（ｃ）と同様、第１連通路２９ａや第２連通路２９ｂが設けられていてもよい。第１連通路２９ａや第２連通路２９ｂの構成態様やその効果は、第１実施形態のロータシャフト１０の別例（ｃ）と同様である。

【0065】

（ｃ）図１４に示すように、第１実施形態のロータシャフト１０の別例（ｄ）と同じく、縦断面におけるリブ２５ｇの上縁２６が、冷媒排出口２２に向けて冷媒が流れる方向の側に、正弦波形状の頂点がずれた弧状をなすように形成されていてもよい。図１４では、右側に冷媒が流れる場合の例を示している。この別例では、リブ２５ｇと、リブ２５ｇ同士の間の弧状をなす凹部とで、連続した波形形状が形成されている。

【0066】

（ｅ）シャフト本体１１の内周面において、非凹凸部４２が設けられる位置は任意であり、例えば、軸方向の端部寄りの位置であってもよい。冷媒吐出口３２の配置等の構成により、所望の位置に変更することができる。

【0067】

（ｆ）シャフト本体１１の中空部２１ａから排出される冷媒を、ロータコアＣに導入しつつ循環させる場合にも、シャフト本体１１の内周面にリブ２５ｈを設け、内周面の凹凸により冷却を促進する構成を適用することができる。例えば、図１５に示すロータシャフト５１では、一方の開口（図の左側）からシャフト本体１１の中空部２１ａに冷媒が供給され、他方の開口（図の右側）に向けて冷媒が流れる。かかるロータシャフト５１は、そのシャフト本体１１において、冷媒が供給される開口の側寄りの位置に複数の冷媒排出口５２が設けられ、シャフト本体１１の内周面にはその冷媒排出口５２に向けて冷媒を誘導する誘導路５３が設けられている。冷媒排出口５２から排出された冷媒はロータコアＣに導入された後、冷却装置（図示略）に送られる。

【0068】

冷媒排出口５２よりも他方の開口の側において、シャフト本体１１の内周面にリブ２５ｈが形成されている。ここでも、シャフト本体１１の外周面には従来の構成と同じく凹凸が形成されていない。リブ２５ｈは、ロータシャフト５１の縦断面において、その切断箇所にかかわらず、軸方向と略直交する方向に（つまり縦に）延びている。リブ２５ｈは環状をなし、軸方向に複数のリブ２５ｈが設けられる。隣り合うリブ２５ｈの間にはリブ間通路５４が形成されており、リブ２５ｈが設けられた部分の全域にわたり、隣接するリブ間通路５４を連通する連通路５５が設けられている。一連の連通路５５は、蛇行するように設けられている。

【0069】

この構成では、シャフト本体１１の中空部２１ｃに供給された冷媒は、その一部が誘導路５３に誘導されて冷媒排出口５２から排出され、ロータコアＣに導入される。誘導路５３に誘導されず、他方の開口に向けて流れた冷媒は、リブ２５ｈが設けられた内周面に沿って流れる。この時、リブ２５ｈによって冷媒と接触する内周面の濡れ面積が増えているため、冷媒による熱交換量も増大し、凹凸のない内周面の場合と比べて高い冷却効果が得られる。

【0070】

ここに、第２実施形態から把握できる技術的思想を付記する。

【0071】

付記１．電気モータが有するロータコアの中心部に、前記ロータコアを貫通するように当該ロータコアと一体的に設けられるロータシャフトであって、
外周部に前記ロータコアが設けられるシャフト本体と、
軸方向の両端で開口し、前記ロータコアを冷却する冷媒が供給される、前記シャフト本体の中空部と、
前記シャフト本体の周壁に設けられ、外周面に凹凸が形成されることなく内側に突出するリブと、
を備えていることを特徴とするロータシャフト。

【0072】

付記２．前記冷媒を排出する冷媒排出口を備えており、
前記リブは、前記冷媒が供給される位置から前記冷媒排出口が設けられた側に向けて、螺旋をなすように形成されていることを特徴とする付記１に記載のロータシャフト。

【0073】

付記３．前記冷媒を排出する冷媒排出口を備えており、
前記リブは、軸方向に沿った縦断面において前記軸方向と交差する方向に延びて環状をなし、軸方向に沿って複数の前記リブが設けられており、
前記縦断面における前記リブの上縁は、前記冷媒排出口に向けて冷媒が流れる方向の側に、正弦波形状の頂点がずれた弧状に形成されていることを特徴とする付記１に記載のロータシャフト。

【0074】

付記４．前記リブは、軸方向に沿った縦断面において前記軸方向と交差する方向に延びて環状をなし、軸方向に沿って複数の前記リブが設けられており、
隣接する前記リブの間に形成された複数のリブ間通路と、
隣接する前記リブ間通路を連通する第１連通路と、
前記複数のリブのうち軸方向の端にあるリブの軸方向外側に設けられ、前記冷媒を排出する冷媒排出口と、
前記複数のリブ間通路のうち軸方向の端に設けられたリブ間通路と、前記冷媒排出口が設けられた領域とを連通する第２連通路と、
を備えていることを特徴とする付記１に記載のロータシャフト。

【0075】

付記５．前記第１連通路及び前記第２連通路は、周方向に位置をずらして設けられていることを特徴とする付記４に記載のロータシャフト。

【符号の説明】

【0076】

１０…ロータシャフト、１１…シャフト本体、２１ａ…中空部、２２…冷媒排出口、２４…窓部、２５ａ～２５ｄ…リブ、２６…上縁、２７…リブ間通路、２９ａ…第１連通路、２９ｂ…第２連通路、Ｃ…ロータコア。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】