特許 7611990 回転電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-26

(45)【発行日】2025-01-10

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/32 20060101AFI20241227BHJP

   H02K 1/276 20220101ALI20241227BHJP

【ＦＩ】

H02K1/32 Z

H02K1/276

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023193204

(22)【出願日】2023-11-13

【審査請求日】2024-04-30

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】523429519

【氏名又は名称】ＭＣＦ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｒｉｖｅ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121728

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 勝守

(74)【代理人】

【識別番号】100165803

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100179648

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 咲江

(74)【代理人】

【識別番号】100222885

【弁理士】

【氏名又は名称】早川 康

(74)【代理人】

【識別番号】100140338

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100227695

【弁理士】

【氏名又は名称】有川 智章

(74)【代理人】

【識別番号】100170896

【弁理士】

【氏名又は名称】寺薗 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100219313

【弁理士】

【氏名又は名称】米口 麻子

(74)【代理人】

【識別番号】100161610

【弁理士】

【氏名又は名称】藤野 香子

(72)【発明者】

【氏名】板坂 直樹

【審査官】永田 勝也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１７７７０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５４６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０２３６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４７６４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １／３２

Ｈ０２Ｋ １／２７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転電機であって、
永久磁石を有するロータと、
前記ロータを回転自在に支持するシャフトと、
前記シャフトの内部に設けられたシャフト内通路と、
前記ロータの内周面に開口する流入口を介して前記シャフト内通路から液体冷媒が流入するロータ内通路と、を備え、
前記ロータ内通路は、前記流入口から径方向外側に延びる上流側通路と、前記上流側通路に接続されるとともに軸方向に延びる下流側通路と、を有し、
前記上流側通路は、前記ロータの周方向に並べられた第１上流側通路及び第２上流側通路を備え、
前記流入口は、前記ロータの軸方向中央部分に設けられており、
前記下流側通路は、前記上流側通路の軸方向一方側に設けられた第１下流側通路と、前記上流側通路の軸方向他方側に設けられた第２下流側通路と、を有し、
前記第１上流側通路の外周端の径方向位置は、前記第２上流側通路の外周端の径方向位置よりも径方向内側の位置に設定され、
前記第１上流側通路の径方向外側には、軸方向に延び、かつ、前記第１下流側通路と前記第２下流側通路とを接続する接続通路が設けられている回転電機。

【請求項2】

請求項１に記載の回転電機において、
前記第１上流側通路は、ｑ軸方向に沿って延びており、
前記第２上流側通路は、ｄ軸方向に沿って延びている回転電機。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の回転電機において、
前記第１上流側通路及び前記第２上流側通路は、前記ロータの周方向において交互に備えられている回転電機。

【請求項4】

請求項１又は２に記載の回転電機において、
前記上流側通路の外周部分は、軸方向断面が楕円形状に構成されている回転電機。

【請求項5】

請求項１又は２に記載の回転電機において、
前記ロータの径方向外側に備えられたステータと、
前記ステータの軸方向端部に備えられたコイルエンドと、
前記ロータの軸方向端部に備えられたエンドプレートと、
前記エンドプレートに設けられ、かつ、径方向に延びる流出通路と、を更に有し、
前記流出通路は、その内周部分が前記下流側通路に接続され、かつ、外周端に設けられた流出口が前記コイルエンドに向いている回転電機。

【請求項6】

請求項１又は２に記載の回転電機において、
前記ロータと前記シャフトとは、焼嵌めにより固定されている回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、電気自動車の走行駆動源に用いることが可能な回転電機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、回転電機に備えられた永久磁石の冷却技術が提案されている。例えば、特許文献１では、シャフトの内部に設けられた冷媒通路を介して、冷却油がロータの内部に設けられた冷媒流路に供給されている。そして、冷媒流路を流通する冷却油により、永久磁石が冷却されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－１７６２３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ロータは、例えば、周方向位置に応じて存在する媒質（例えば、電磁鋼板、永久磁石、空隙など）が異なっていると、周方向位置に応じて機械的特性に差異が生じる場合がある。この周方向位置に応じた機械的特性の差異を考慮せずに、ロータに特許文献１のような冷媒流路を設けてしまうと、ロータにおける所定の周方向位置において機械的特性が比較的低い部分が生まれてしまうことがある。そして、この機械的特性が比較的低い部分において、ロータ回転時に遠心力による局所的な応力集中が発生すると、ロータの信頼性に影響を与えてしまうおそれがある。

【0005】

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、永久磁石を冷却しつつ従来よりもロータの信頼性を高めることが可能な回転電機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するために、本発明は、回転電機であって、永久磁石を有するロータと、前記ロータを回転自在に支持するシャフトと、前記シャフトの内部に設けられたシャフト内通路と、前記ロータの内周面に開口する流入口を介して前記シャフト内通路から液体冷媒が流入するロータ内通路と、を備え、前記ロータ内通路は、前記流入口から径方向外側に延びる上流側通路と、前記上流側通路に接続されるとともに軸方向に延びる下流側通路と、を有し、前記上流側通路は、前記ロータの周方向に並べられた第１上流側通路及び第２上流側通路を備え、前記流入口は、前記ロータの軸方向中央部分に設けられており、前記下流側通路は、前記上流側通路の軸方向一方側に設けられた第１下流側通路と、前記上流側通路の軸方向他方側に設けられた第２下流側通路と、を有し、前記第１上流側通路の外周端の径方向位置は、前記第２上流側通路の外周端の径方向位置よりも径方向内側の位置に設定され、前記第１上流側通路の径方向外側には、軸方向に延び、かつ、前記第１下流側通路と前記第２下流側通路とを接続する接続通路が設けられている。

【0007】

このように構成された本発明によれば、シャフト内通路からロータ内通路に流入した液体冷媒により、永久磁石を冷却することができる。また、第１上流側通路の外周端の径方向位置と第２上流側通路の外周端の径方向位置とを異ならせることで、周方向位置に応じて異なるロータの機械的特性の差異を従来よりも小さくすることが可能となる。これにより、ロータ回転時に遠心力による局所的な応力集中が発生した場合であっても、ロータの信頼性に影響を与えてしまうのを抑制することができる。さらに、流入口がロータの軸方向中央部分に設けられているので、シャフト内通路から上流側通路に流入する液体冷媒を用いて、永久磁石における最も温度が高くなり易い軸方向中央部分を他の部分に優先して冷却することが可能となる。これにより、永久磁石の軸方向中央部分が高温になるのを抑制することができる。また、接続通路の径方向内側に備えられている第１上流側通路の外周端の径方向位置が第２上流側通路の外周端の径方向位置よりも径方向内側に設定されることで、第１上流側通路及び接続通路が設けられた周方向位置と第２上流側通路が設けられた周方向位置とで生じる機械的特性の差異を小さくすることが可能となる。

【0008】

本発明において、好ましくは、前記第１上流側通路は、ｑ軸方向に沿って延びており、前記第２上流側通路は、ｄ軸方向に沿って延びている。

【0009】

このように構成された本発明によれば、ｑ軸方向に沿って延びる第１上流側通路の外周端の径方向位置とｄ軸方向に沿って延びる第２上流側通路の外周端の径方向位置とを異ならせることで、ｑ軸方向に対応する周方向位置とｄ軸方向に対応する周方向位置とで生じるロータの機械的特性の差異を従来よりも小さくすることが可能となる。

【0010】

本発明において、好ましくは、前記第１上流側通路及び前記第２上流側通路は、前記ロータの周方向において交互に備えられている。

【0011】

このように構成された本発明によれば、第１上流側通路及び第２上流側通路は、ロータの周方向において交互に備えられるようになる。これにより、周方向位置に応じて異なるロータの機械的特性の差異を従来よりも更に小さくすることが可能となる。

【0012】

本発明において、好ましくは、前記上流側通路の外周部分は、軸方向断面が楕円形状に構成されている。

【0013】

このように構成された本発明によれば、上流側通路の外周部分の軸方向断面が楕円形状とされている。これにより、上流側通路の外周端部のＲが円形状の場合に比べて大きくなるため、例えば、ロータ回転時に上流側通路の外周端部に作用する応力を分散させることが可能となる。

【0016】

本発明において、好ましくは、前記ロータの径方向外側に備えられたステータと、前記ステータの軸方向端部に備えられたコイルエンドと、前記ロータの軸方向端部に備えられたエンドプレートと、前記エンドプレートに設けられ、かつ、径方向に延びる流出通路と、を更に有し、前記流出通路は、その内周部分が前記下流側通路に接続され、かつ、外周端に設けられた流出口が前記コイルエンドに向いている。

【0017】

このように構成された本発明によれば、下流側通路を通過する際に永久磁石の冷却に用いられた液体冷媒が、流出口から流出してコイルエンドに供給されるようになる。これにより、永久磁石を冷却後の液体冷媒をコイルエンドの冷却にも用いることができる。

【0018】

本発明において、好ましくは、前記ロータと前記シャフトとは、焼嵌めにより固定されている。

【0019】

このように構成された本発明によれば、ロータとシャフトとが焼嵌めにより固定されるようになるので、ロータとシャフトとを確実に固定することができる。また、ロータの内周面に開口する流入口から径方向外側に延びている上流側通路により、ロータに作用する焼嵌め応力を緩和することができる。これにより、ロータの信頼性を更に高めることができる。

【発明の効果】

【0020】

永久磁石を冷却しつつ従来よりもロータの信頼性を高めることが可能な回転電機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施形態に係る回転電機を示す概略断面図である。

【図2】第１電磁鋼板の一部を示す図である。

【図3】第２電磁鋼板の一部を示す図である。

【図4】図１のIV－IVにおける概略断面図である。

【図5】図１のV－Vにおける概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

【0023】

図１は、本発明の実施形態に係る回転電機１を示す。回転電機１は、例えば、電気自動車の走行駆動源に用いることが可能な埋込磁石型の電気モータである。

【0024】

回転電機１は、シャフト２と、シャフト２の外周面に固定されたロータ３と、ロータ３の径方向外側にロータ３と径方向に所定の間隔を空けて配設されたステータ４とを備えている。シャフト２は、ロータ３を回転自在に支持している。ステータ４の軸方向端部には、コイルエンド４ａが備えられている。

【0025】

シャフト２は、軸状をなし、かつ、軸受（不図示）を介して回転電機１のケース（不図示）に回転自在に支持されている。また、シャフト２の内部には、シャフト内通路５が設けられている。

【0026】

シャフト内通路５は、シャフト２の内部を軸方向に延びる第１シャフト内通路５ａと、シャフト２の内部を径方向に延びる複数の第２シャフト内通路５ｂとが設けられている。

【0027】

第１シャフト内通路５ａの軸方向一方端は、閉塞されている。また、第１シャフト内通路５ａの軸方向他方端には、第１流入口５ｃが設けられている。そして、第１流入口５ｃを介してオイルポンプ６から冷却油（液体冷媒）が第１シャフト内通路５ａに供給されるようになっている。本実施形態では、オイルポンプ６は、シャフト２又はシャフト２と車輪（不図示）との間の動力伝達軸により駆動されるようになっている。

【0028】

回転電機１が生成するトルクは、減速機（不図示）を介して車輪（不図示）に伝達されるようになっている。そして、オイルポンプ６から第１シャフト内通路５ａに供給される冷却油は、減速機（不図示）の潤滑油としても用いることが可能となっている。換言すると、回転電機１の冷却油と減速機（不図示）の潤滑油とが共用されている。本実施形態では、冷却油は、オートマチックトランスミッションフルード（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｆｌｕｉｄ）が用いられている。

【0029】

複数の第２シャフト内通路５ｂは、シャフト２の周方向に互いに所定の間隔を空けて並設されている。各第２シャフト内通路５ｂの内周端は、第１シャフト内通路５ａの軸方向中央部分に接続されている。また、各第２シャフト内通路５ｂの外周端には、第１流出口５ｄが設けられている。本実施形態では、第１流出口５ｄがシャフト２の外周面において周方向で２２．５度毎に設けられている。

【0030】

ロータ３は、略円筒状をなし、かつ、中央部分に貫通形成された貫通孔３ａにシャフト２が挿入された状態において該シャフト２に固定されるようになっている。本実施形態では、シャフト２とロータ３とは、焼嵌めにより固定されている。焼嵌めは、例えば、ロータ３を加熱して、ロータ３の貫通孔３ａを拡げた後、該貫通孔３ａにシャフト２を挿入し、しかる後、ロータ３を冷却して貫通孔３ａを狭めることにより、ロータ３とシャフト２とが固定されるようになっている。

【0031】

また、ロータ３は、ロータコア７と、複数の永久磁石８（例えば、ネオジム等の希土類磁石）と、一対のエンドプレート９とを備えている。エンドプレート９は、略円盤状をなし、かつ、ロータコア７の軸方向両側にそれぞれ配設されている。換言すると、一対のエンドプレート９は、ロータコア７を軸方向に挟持するようにロータ３の軸方向端部に備えられている。

【0032】

また、ロータコア７には、略円盤状をなす第１電磁鋼板２０及び第２電磁鋼板３０がそれぞれ複数備えられている。そして、第１電磁鋼板２０及び第２電磁鋼板３０が軸方向に積層されることにより、ロータコア７が構成されるようになっている。本実施形態では、第１電磁鋼板２０が軸方向中央部分に位置しており、第１電磁鋼板２０の軸方向両側に第２電磁鋼板３０がそれぞれ位置している。

【0033】

図２に示すように、第１電磁鋼板２０には、その内周面から径方向外側に延びる複数の第１スリット２１及び第２スリット２２が設けられている。複数の第１スリット２１及び第２スリット２２は、周方向に互いに所定の間隔を空けて並設されている。本実施形態では、第１スリット２１及び第２スリット２２は、第１電磁鋼板２０の内周部において周方向で２２．５度毎に交互に設けられている。

【0034】

また、第１電磁鋼板２０における複数の第１スリット２１及び第２スリット２２の径方向外側の位置には、周方向に延びる複数の第３スリット２３が設けられている。複数の第３スリット２３は、周方向に互いに所定の間隔を空けて並設されている。本実施形態では、第３スリット２３は、第１電磁鋼板２０の径方向中途部において周方向で４５度毎に設けられている。

【0035】

また、第１電磁鋼板２０における複数の第３スリット２３の径方向外側の位置には、径方向に交差する方向に延びる複数の第４スリット２４が設けられている。

【0036】

図３に示すように、第２電磁鋼板３０には、軸方向視で略台形状をなす複数の第５スリット３１が設けられている。複数の第５スリット３１は、周方向に互いに所定の間隔を空けて並設されている。本実施形態では、第５スリット３１は、第２電磁鋼板３０の内周部及び径方向中途部において周方向で４５度毎に設けられている。

【0037】

また、第２電磁鋼板３０における複数の第５スリット３１の径方向外側の位置には、径方向に交差する方向に延びる複数の第６スリット３２が設けられている。

【0038】

本実施形態では、各電磁鋼板（第１電磁鋼板２０及び第２電磁鋼板３０）の各スリット（第１スリット２１～第６スリット３２）が軸方向に連通するように各電磁鋼板の周方向位置を位置合わせした状態において、ロータコア７を構成する全ての電磁鋼板（第１電磁鋼板２０及び第２電磁鋼板３０）を軸方向に積層することにより、上流側通路４０、下流側通路５０、接続通路６０及び収容部７０が形成されるようになっている（図１、図４及び図５を参照）。より詳細に説明すると、ロータコア７を構成する全ての第１電磁鋼板２０に設けられた第１スリット２１及び第２スリット２２を軸方向に連通させることにより、上流側通路４０が形成されるようになっている。また、ロータコア７を構成する全ての第２電磁鋼板３０に設けられた第５スリット３１を軸方向に連通させることにより、下流側通路５０が形成されるようになっている。また、ロータコア７を構成する全ての第１電磁鋼板２０に設けられた第３スリット２３を軸方向に連通させることにより、接続通路６０が形成されるようになっている。また、ロータコア７を構成する全ての第１電磁鋼板２０に設けられた第４スリット２４と第２電磁鋼板に設けられた第６スリット３２とを軸方向に連通させることにより、収容部７０が形成されるようになっている。

【0039】

上流側通路４０は、第１上流側通路４１及び第２上流側通路４２をそれぞれ複数備えている（図４を参照）。第１上流側通路４１は、複数の第１電磁鋼板２０に設けられた第１スリット２１により構成されている。第２上流側通路４２は、複数の第１電磁鋼板２０に設けられた第２スリット２２により構成されている。

【0040】

ロータコア７には、ロータコア７の内周面に開口する第２流入口４３が複数設けられている。第２流入口４３は、シャフト２の第１流出口５ｄに対向する位置に設けられている。本実施形態では、第２流入口４３は、１６箇所設けられており、ロータコア７の内周面において周方向で２２．５度毎に設けられている。

【0041】

複数の第１上流側通路４１及び第２上流側通路４２は、それぞれが対応する第２流入口４３から径方向外側に延びるように設けられている。

【0042】

第１上流側通路４１と第２上流側通路４２とは、周方向に交互に１つずつ設けられている。本実施形態では、第１上流側通路４１は、ｑ軸方向に沿って延びている。第２上流側通路４２は、ｄ軸方向に沿って延びている。本実施形態において、ｄ軸方向は永久磁石８の磁極の中心軸方向であり、ｑ軸方向はロータ３の周方向で隣り合う永久磁石８の磁極間の中心軸方向である。

【0043】

また、複数の第１上流側通路４１及び第２上流側通路４２は、軸方向断面が略茸状に構成されている。換言すると、複数の第１上流側通路４１及び第２上流側通路４２の外周部分は、それぞれの内周部分よりも周方向寸法が大きくなっている。本実施形態では、複数の第１上流側通路４１及び第２上流側通路４２の外周部分は、軸方向断面が楕円形状に構成されている。

【0044】

図４において、シャフト２からｄ軸方向とｑ軸方向とをみたとき、それぞれの方向に対応する周方向位置に存在する媒質が異なっている。ｄ軸方向に対応する周方向位置では、径方向内側から径方向外側に向かって順に空隙（第２上流側通路４２）の領域、電磁鋼板（第１電磁鋼板２０）の領域が存在している。一方、ｑ軸方向に対応する周方向位置では、径方向内側から径方向外側に向かって順に空隙（第１上流側通路４１）の領域、電磁鋼板（第１電磁鋼板２０）の領域、空隙（接続通路６０）の領域、電磁鋼板（第１電磁鋼板２０）の領域が存在している。したがって、ｑ軸方向に対応する周方向位置では、ｄ軸方向に対応する周方向位置に比べて電磁鋼板の占める割合が少なくなる。該電磁鋼板の占める割合が少ないほど、換言すると、空隙の占める割合が多いほど、径方向に対する機械的特性（例えば、ロータ３の回転時に発生する遠心力に対する機械的強度）が低くなり易い。また、図４において、ロータ３におけるｄ軸と直近の空隙（収容部７０）との周方向距離が、ｑ軸と直近の空隙（収容部７０）との周方向距離よりも短くなっている。ここで、各軸（ｄ軸、ｑ軸）から直近の空隙（収容部７０）までの周方向距離が短いほど、径方向に対する機械的特性が低くなり易い。なお、図４に示す本実施形態では、ロータ３におけるｄ軸方向に対応する周方向位置が、ｑ軸方向に対応する周方向位置よりも径方向に対する機械的特性が低くなっている例を示している。

【0045】

また、図４に示すように、ロータ３においてｑ軸方向に略対応する周方向位置における第１上流側通路４１と接続通路６０との径方向距離が、ｄ軸方向に略対応する周方向位置における第２上流側通路４２と収容部７０との径方向距離よりも短くなっている。これにより、ロータ３の径方向において第１上流側通路４１と接続通路６０との間の部分が、第２上流側通路４２と収容部７０との間の部分よりもロータ３の周方向に対する機械的特性が低くなっている。

【0046】

ロータ３の回転時には、該ロータ３の回転により発生する遠心力により、ロータ３における径方向に対する機械的特性が比較的低い周方向位置の部分がその他の部分に比べて径方向外側に向けて伸びるように変形し易くなる。本実施形態では、ロータ３におけるｄ軸方向に対応する周方向位置がｑ軸方向に対応する周方向位置よりも径方向に対する機械的特性が低くなっているため、ロータ３におけるｄ軸方向に対応する周方向位置の部分がロータ３におけるｑ軸方向に対応する周方向位置の部分に比べて、径方向外側に向けて伸びるように変形する。この変形に伴って、ロータ３の中途部分（第１上流側通路４１と接続通路６０との間の部分及び第２上流側通路４２と収容部７０との間の部分）において周方向側への応力が発生する。これに対して、本実施形態では、第１上流側通路４１の外周端の第１径方向位置Ｒ１は、第２上流側通路４２の外周端の第２径方向位置Ｒ２よりも径方向内側に設定されている。このようにすることで、第１径方向位置Ｒ１が第２径方向位置Ｒ２と同じ径方向位置に設定される場合に比べて、第１上流側通路４１と接続通路６０との径方向距離が長くなる。これにより、第１上流側通路４１と接続通路６０との間の部分は、ロータ３の周方向に対する機械的特性が高くなるので、周方向に延びるように変形し難くなる。つまり、ロータ３の周方向位置に応じて異なるロータ３の周方向に対する機械的特性の差異（例えば、ロータ３におけるｄ軸方向に略対応する周方向位置とｑ軸方向に略対応する周方向位置との間の周方向に対する機械的特性の差異）を従来よりも小さくすることが可能となる。その結果、ロータ３における周方向に対する機械的特性が比較的低い部分が発生するのを抑制することができる。これにより、この周方向に対する機械的特性が比較的低い部分において、ロータ３回転時の遠心力による局所的な応力集中が発生してしまい、ロータ３の信頼性に影響を与えてしまうのを抑制することができる。

【0047】

さらに、第１上流側通路４１の外周端の第１径方向位置Ｒ１を第２上流側通路４２の外周端の第２径方向位置Ｒ２よりも径方向内側に設定することにより、第１上流側通路４１の外周端のＲを大きくし易くなる。これにより、例えば、ロータ３の回転時に第１上流側通路４１の外周部分に作用する応力を分散させることが可能となる。

【0048】

また、本実施形態では、第２上流側通路４２の外周端の第２径方向位置Ｒ２は、第１上流側通路４１の外周端の第１径方向位置Ｒ１よりも径方向外側に設定されている。このようにすることで、第２径方向位置Ｒ２が第１径方向位置Ｒ１と同じ径方向位置に設定される場合に比べて、ｄ軸方向に略対応する周方向位置における第２上流側通路４２と収容部７０との径方向距離が短くなる。これにより、第２上流側通路４２と収容部７０との間の部分は、ロータ３の周方向に対する機械的特性が低くなるので、第１上流側通路４１と接続通路６０との間の部分に作用する応力を緩和することが可能となる。

【0049】

図１に示すように、下流側通路５０は、上流側通路４０の軸方向一方側に設けられた第１下流側通路５１と、上流側通路４０の軸方向他方側に設けられた第２下流側通路５２とを備えている。

【0050】

第１下流側通路５１は、第１電磁鋼板２０の軸方向一方側に位置する全ての第２電磁鋼板３０の第５スリット３１が軸方向に連通するように、上記第２電磁鋼板３０を軸方向に積層することにより形成されている。

【0051】

第２下流側通路５２は、第１電磁鋼板２０の軸方向他方側に位置する全ての第２電磁鋼板３０の第５スリット３１が軸方向に連通するように、上記第２電磁鋼板３０を軸方向に積層することにより形成されている。

【0052】

第１下流側通路５１の軸方向他方端部及び第２下流側通路５２の軸方向一方端部は、上流側通路４０（第１上流側通路４１及び第２上流側通路４２）の外周部分に接続されている。換言すると、上流側通路４０の外周部分は、その軸方向一方側の部分において第１下流側通路５１と接続され、かつ、軸方向他方側の部分において第２下流側通路５２と接続されている。

【0053】

本実施形態では、ロータコア７は、第５スリット３１の径方向位置が異なる２種類の第２電磁鋼板３０が備えている。そして、第５スリット３１が比較的径方向内側に設けられた第２電磁鋼板３０は、第１電磁鋼板２０側（軸方向中央側）に配置される一方、第５スリット３１が比較的径方向外側に設けられた第２電磁鋼板３０は、エンドプレート９側（軸方向端部側）に配置されている。これにより、第１下流側通路５１及び第２下流側通路５２は、縦方向断面が段差形状に構成されている。換言すると、第１下流側通路５１及び第２下流側通路５２のそれぞれの下流側の部分（エンドプレート９側の部分）がそれぞれの上流側の部分（第１電磁鋼板２０側の部分）よりも径方向外側に位置している。

【0054】

また、第１下流側通路５１の軸方向他方端部及び第２下流側通路５２の軸方向一方端部は、上流側通路４０の径方向外側に設けられた接続通路６０を介して接続されている。換言すると、接続通路６０は、その軸方向一方側の部分において第１下流側通路５１と接続され、かつ、軸方向他方側の部分において第２下流側通路５２と接続されている。本実施形態では、第１下流側通路５１、第２下流側通路５２及び接続通路６０は、ロータ３とステータ４とが発生させる磁束の主要な経路（不図示）よりも径方向内側に設けられている。これにより、主要な磁束成分（不図示）と第１下流側通路５１、第２下流側通路５２及び接続通路６０とが干渉するのを抑制可能となるので、第１下流側通路５１などの通路の設置に伴う回転電機１の出力低下を防ぐことができる。

【0055】

図５に示すように、本実施形態では、１つの下流側通路５０（図５では、第１下流側通路５１の例を図示）は、１つの第１上流側通路４１と、該第１上流側通路４１の周方向両側にそれぞれ隣接して形成されている２つの第２上流側通路４２と接続されている。これにより、１つの下流側通路５０には、３つの上流側通路４０からの冷却油が流入するようになっている。

【0056】

図１に示すように、第１下流側通路５１の軸方向一方端部及び第２下流側通路５２の軸方向他方端部には、第２流出口７ｂがそれぞれ設けられている。

【0057】

エンドプレート９には、径方向に延びる複数の流出通路９ａが周方向に互いに所定の間隔を空けて並設されている。本実施形態では、流出通路９ａは、エンドプレート９におけるロータコア７と対向する面がロータコア７から軸方向で遠ざかる方向に凹設されている。

【0058】

流出通路９ａの内周端部における第２流出口７ｂと対向する位置には、第３流入口９ｂが設けられている。換言すると、下流側通路５０の第２流出口７ｂと流出通路９ａの第３流入口９ｂとは接続されている。

【0059】

また、流出通路９ａの外周端部には、第３流出口９ｃが設けられている。第３流出口９ｃの径方向外側には、該第３流出口９ｃと径方向に所定の間隔を空けてステータ４のコイルエンド４ａが配設されている。換言すると、第３流出口９ｃは、コイルエンド４ａを向いている。本実施形態では、第３流出口９ｃは、ロータコア７の外周面において周方向で４５度毎に設けられている。

【0060】

収容部７０は、ロータコア７を構成する全ての第１電磁鋼板２０に設けられた第４スリット２４及び第２電磁鋼板３０に設けられた第６スリット３２が軸方向に連通することにより形成されている。

【0061】

また、収容部７０には、軸方向に延びる永久磁石８が収容されている。本実施形態では、収容部７０に収容された永久磁石８は、軸方向視で２層のＶ字状の配置となっている（図４及び図５を参照）。

【0062】

次に、図１を用いて、回転電機１（シャフト２及びロータ３）の回転時（例えば、力行時又は回生時）における冷却油の流れについて説明する。

【0063】

まず、オイル貯留部（不図示）に貯められた冷却油は、オイルポンプ６によりシャフト２の第１シャフト内通路５ａに供給される。その後、第１シャフト内通路５ａ内の冷却油は、シャフト２及びロータ３の回転による遠心力により、第２シャフト内通路５ｂを介してロータコア７の上流側通路４０（第１上流側通路４１及び第２上流側通路４２）に流入する（図４を参照）。

【0064】

次に、上流側通路４０内に流入した冷却油は、シャフト２及びロータ３の回転による遠心力により、上流側通路４０内をその外周部分まで径方向外側に向けて流れる。その後、上流側通路４０の外周部分に到達した冷却油は、上流側通路４０の外周部分に接続されている下流側通路５０に流入する。

【0065】

本実施形態では、上流側通路４０内の冷却油は、上流側通路４０の軸方向一方側に設けられた第１下流側通路５１及び上流側通路４０の軸方向他方側に設けられた第２下流側通路５２に流入する。ここで、第１下流側通路５１と第２下流側通路５２とが、接続通路６０を介して接続されている。これにより、第１下流側通路５１内の冷却油を接続通路６０を介して第２下流側通路５２に流入させること、及び、第２下流側通路５２内の冷却油を接続通路６０を介して第１下流側通路５１に流入させることができる。したがって、接続通路６０により、第１下流側通路５１を流れる冷却油の量と第２下流側通路５２を流れる冷却油の量とをバランスさせることが可能となっている。

【0066】

下流側通路５０内に流入した冷却油は、下流側通路５０内を軸方向に流れた後、流出通路９ａに流入する。ここで、下流側通路５０は、収容部７０の径方向内側において該収容部７０に沿って軸方向に延びるように設けられている。これにより、下流側通路５０内を冷却油が流れると、ロータコア７における収容部７０の径方向内側部分が冷却されるようになる。この径方向内側部分が冷却されると、収容部７０に収容された永久磁石８が径方向内側から冷却されるようになるので、例えば、不可逆減磁が発生し得る温度まで永久磁石８が昇温されるのを抑制することが可能となる。

【0067】

流出通路９ａ内に流入した冷却油は、シャフト２及びロータ３の回転による遠心力により、流出通路９ａ内を径方向外側に流れた後、第３流出口９ｃから径方向外側に向けて流出する。ここで、第３流出口９ｃは、コイルエンド４ａに向いているので、第３流出口９ｃから流出した冷却油はコイルエンド４ａにかけられる（供給される）ようになる。これにより、永久磁石８の冷却に用いられた冷却油をコイルエンド４ａの冷却にも利用することができる。また、第３流出口９ｃは、周方向において所定間隔毎に設けられているので（本実施形態では、４５度毎に計８箇所設けられているので）、コイルエンド４ａ全体に亘って第３流出口９ｃから流出した冷却油をかけることが可能になる。これにより、冷却油のかかり方がコイルエンド４ａの周方向位置によって異なる、つまり、周方向において温度分布が発生するのを抑制することが可能となる。

【0068】

以上より、本実施形態によれば、シャフト内通路５からロータ内通路（上流側通路４０及び下流側通路５０）に流入した冷却油により、永久磁石８を冷却することができる。また、第１上流側通路４１の外周端の第１径方向位置Ｒ１と第２上流側通路４２の外周端の第２径方向位置Ｒ２とを異ならせることで、周方向位置に応じて異なるロータ３の機械的特性の差異を従来よりも小さくすることが可能となる。これにより、ロータ３回転時に遠心力による局所的な応力集中が発生した場合であっても、ロータ３の信頼性に影響を与えてしまうのを抑制することができる。

【0069】

また、ｑ軸方向に沿って延びる第１上流側通路４１の外周端の第１径方向位置Ｒ１とｄ軸方向に沿って延びる第２上流側通路４２の外周端の第２径方向位置Ｒ２とを異ならせることで、ｑ軸方向に対応する周方向位置とｄ軸方向に対応する周方向位置とで生じるロータ３の機械的特性の差異を従来よりも小さくすることが可能となる。

【0070】

また、第１上流側通路４１及び第２上流側通路４２は、ロータ３の周方向において交互に備えられるようになる。これにより、周方向位置に応じて異なるロータ３の機械的特性の差異を従来よりも更に小さくすることが可能となる。

【0071】

また、上流側通路４０の外周部分の軸方向断面が楕円形状とされている。これにより、上流側通路４０の外周部分のＲが円形状の場合に比べて大きくなるため、例えば、ロータ３回転時に上流側通路４０の外周部分に作用する応力を分散させることが可能となる。

【0072】

また、第２流入口４３がロータ３の軸方向中央部分に設けられているので、シャフト内通路５から上流側通路４０に流入する冷却油を用いて、永久磁石８における最も温度が高くなり易い軸方向中央部分を他の部分に優先して冷却することが可能となる。これにより、永久磁石８の軸方向中央部分が高温になるのを抑制することができる。また、接続通路６０の径方向内側に備えられている第１上流側通路４１の外周端の径方向位置が第２上流側通路４２の外周端の径方向位置よりも径方向内側に設定されるようになる。これにより、接続通路６０が設けられた周方向位置における第１上流側通路４１（空隙）の占める割合を相対的に減らすことができるので、第１上流側通路４１及び接続通路６０が設けられた周方向位置と第２上流側通路４２が設けられた周方向位置とで生じるロータ３の機械的特性の差異を小さくすることが可能となる。

【0073】

また、下流側通路５０を通過する際に永久磁石８の冷却に用いられた冷却油が、第３流出口９ｃから流出してコイルエンド４ａに供給されるようになる。これにより、永久磁石８を冷却後の冷却油をコイルエンド４ａの冷却にも用いることができる。

【0074】

また、ロータ３とシャフト２とが焼嵌めにより固定されるようになるので、ロータ３とシャフト２とを確実に固定することができる。また、ロータ３の内周面に開口する第２流入口４３から径方向外側に延びている上流側通路４０により、ロータ３に作用する焼嵌め応力を緩和することができる。これにより、ロータ３の信頼性を更に高めることができる。

【0075】

また、第１下流側通路５１及び第２下流側通路５２の上流側部分をそれぞれの下流側部分よりも径方向内側に位置させることで、第１下流側通路５１及び第２下流側通路５２と接続される上流側通路の外周端の位置を径方向内側に位置させることが可能となる。これにより、上流側通路４０が径方向に長くなることによって、ロータ３の機械的特性が低下するのを抑制することができる。さらに、第１下流側通路５１及び第２下流側通路５２の下流側部分をそれぞれの上流側部分よりも径方向外側に位置させることで、該下流側部分が永久磁石８と径方向に近接するようになるので、第１下流側通路５１及び第２下流側通路５２を流れる冷却油による永久磁石８の冷却性能を更に高めることが可能となる。

【0076】

また、接続通路６０により第１下流側通路５１と第２下流側通路５２とが接続されるようになるので、第１下流側通路５１を流れる冷却油の量及び第２下流側通路５２を流れる冷却油の量との差異を小さくすることが可能となる。

【0077】

なお、本実施形態では、回転電機１として電気モータの例を用いて説明したが、発電機に用いてもよい。また、回転電機１を電気自動車の走行駆動源以外に用いてもよい。

【0078】

また、本実施形態では、回転電機１として埋込磁石型の例を用いて説明したが、表面磁石型であってもよい。

【0079】

また、本実施形態では、ロータコア７は、複数の電磁鋼板を積層することにより構成されていたが、鋳物等の単一の部品により構成してもよい。

【0080】

また、本実施形態では、永久磁石８は、軸方向視でＶ字状に配置されていたが、Ｖ字状以外（例えば、∇字状）の配置であってもよい。

【0081】

また、本実施形態では、第２上流側通路４２の外周端の径方向位置が、第１上流側通路４１の外周端の径方向位置よりも径方向外側の位置に設定されている例について説明したが、第２上流側通路４２の外周端の径方向位置を第１上流側通路４１の外周端の径方向位置よりも径方向内側の位置に設定してもよい。このようにすることで、例えば、周方向位置に応じて異なるロータ３の径方向に対する機械的特性の差異を従来よりも小さくすることが可能となる。より詳細に説明すると、上流側通路４０の外周端が径方向外側に位置しているほど、ロータコア７の周方向位置における上流側通路４０が占める割合が多くなるので、該周方向位置の径方向に対する機械的特性が比較的低くなる。一方、上流側通路４０の外周端が径方向内側に位置しているほど、ロータコア７の周方向位置における上流側通路４０が占める割合が少なくなるので、該周方向位置の径方向に対する機械的特性が比較的高くなる。そこで、ロータコア７における径方向に対する機械的特性が比較的低い周方向位置では、第２上流側通路４２の外周端の径方向位置を比較的内周側（径方向内側）に設定して第２上流側通路４２（空隙）が占める割合を減らす、つまり、電磁鋼板の占める割合を増やすことで、該周方向位置の径方向に対する機械的特性を高くする。一方、ロータコア７における径方向に対する機械的特性が比較的高い周方向位置では、第１上流側通路４１の外周端の径方向位置を比較的外周側（径方向外側）に設定して第２上流側通路４２（空隙）が占める割合を増やす、つまり、電磁鋼板が占める割合を減らすことで、該周方向位置の径方向に対する機械的特性を低くすることが可能となる。このように、第１上流側通路４１及び第２上流側通路４２の外周端の径方向位置を調整することで、ロータコア７の周方向位置間で径方向に対する機械的特性にバラつきが発生するのを抑えることが可能となる。

【0082】

また、本実施形態では、第１上流側通路４１は、ｑ軸方向に沿って延びており、かつ、第２上流側通路４２は、ｄ軸方向に沿って延びていたが、第１上流側通路４１は、ｄ軸方向に沿って延びており、かつ、第２上流側通路４２は、ｑ軸方向に沿って延びていてもよい。

【0083】

また、本実施形態では、例えば、ロータ３の周方向位置に応じた周方向に対する機械的特性の差異を考慮して第１上流側通路４１の外周端の径方向位置を、第２上流側通路４２の外周端の径方向位置よりも径方向内側に設定していたが、ロータ３の周方向位置に応じた径方向に対する機械的特性及び周方向に対する機械的特性の少なくとも一方の差異が生じる種々の要因を考慮して、上記周方向位置に応じた径方向に対する機械的特性及び周方向に対する機械的特性の少なくとも一方の差異が小さくなるように各上流側通路４０の外周端の径方向位置を設定してもよい。なお、上記要因は、例えば、ロータ３における空隙の領域、電磁鋼板の領域及び永久磁石８の領域の有無、大きさ、材質、形状、並びに、各軸（ｄ軸、ｑ軸）と空隙との間の径方向距離、隣接する複数の空隙間の周方向距離及び隣接する複数の空隙間の径方向距離等であるが、これらには限定されない。

【0084】

また、本実施形態では、第１上流側通路４１と第２上流側通路４２とがロータ３の周方向において交互に備えられていたが、交互に備えられていなくてもよく、例えば、第１上流側通路４１が周方向に連続して並ぶように備えられていてもよい。

【0085】

また、本実施形態では、上流側通路４０（第１上流側通路４１及び第２上流側通路４２）の外周部分は、軸方向断面が楕円形状に構成されていたが、軸方向断面が楕円形状以外の形状（例えば、円形状）であってもよい。

【0086】

また、本実施形態では、第２流入口４３は、ロータ３の軸方向において中央部分に設けられていたが、該中央部分以外の部分に設けられていてもよい。

【0087】

また、本実施形態では、第１下流側通路５１及び第２下流側通路５２が設けられていたが、いずれか一方のみ設けられていてもよい。

【0088】

また、本実施形態では、第１下流側通路５１及び第２下流側通路５２は、それぞれの下流側の部分がそれぞれの上流側の部分よりも径方向外側に位置するように径方向断面が段差状に構成されていたが、第１下流側通路５１及び第２下流側通路５２が下流側に行くに従って径方向外側に位置するように構成してもよく、第１下流側通路５１及び第２下流側通路５２が下流側に行くに従って径方向内側に位置するように構成してもよく、又は、第１下流側通路５１及び第２下流側通路５２が下流側に行くに従って径方向位置が変わらないように構成してもよい。

【0089】

また、本実施形態では、第１上流側通路４１と第２上流側通路４２とを接続する接続通路６０が設けられていたが、接続通路６０を設けなくてもよい。

【0090】

また、本実施形態では、流出通路９ａから流出した冷却油がコイルエンド４ａにかかるように構成されていたが、冷却油がコイルエンド４ａ以外の冷却又は潤滑が必要な箇所にかかるように流出通路９ａを構成してもよい。

【0091】

また、本実施形態では、流出通路９ａが設けられていたが、流出通路９ａを設けなくてもよい。この場合、例えば、エンドプレート９を厚み方向（軸方向）に貫通するように形成された孔（不図示）を介して、第１下流側通路５１及び第２下流側通路５２内の冷却油を軸方向に流出させてもよい。

【0092】

また、本実施形態では、シャフト２とロータ３とは、焼嵌めにより固定されていたが、シャフト２とロータ３との相対回転を規制可能であれば、焼嵌め以外の手段を用いてシャフト２とロータ３とを固定するようにしてもよく、又は、シャフト２とロータ３とを一体形成してもよい。

【0093】

また、本実施形態では、液体冷媒として冷却油を用いた例について説明したが、冷却油以外の液体冷媒（例えば、冷却水）を用いてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0094】

本発明は、例えば、電気自動車の走行駆動源に用いることが可能な回転電機に適している。

【符号の説明】

【0095】

１ 回転電機
２ シャフト
３ ロータ
４ ステータ
４ａ コイルエンド
５ シャフト内通路
８ 永久磁石
９ エンドプレート
９ａ 流出通路
９ｃ 第３流出口（流出口）
４０ 上流側通路（ロータ内通路）
４１ 第１上流側通路
４２ 第２上流側通路
４３ 第２流入口（流入口）
５０ 下流側通路（ロータ内通路）

【要約】

【課題】永久磁石を冷却しつつ従来よりもロータの信頼性を高めることが可能な回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機１は、永久磁石８を有するロータ３と、ロータ３を回転自在に支持するシャフト２と、シャフト２の内部に設けられたシャフト内通路５から冷却油が流入するロータ内通路と、を備えている。ロータ内通路は、ロータ３の内周面に開口する第２流入口４３と、第２流入口４３から径方向外側に延びる上流側通路４０と、上流側通路４０に接続されるとともに軸方向に延びる下流側通路５０と、を有し、上流側通路４０は、ロータ３の周方向に並べられた第１上流側通路４１及び第２上流側通路４２を備え、第１上流側通路４１の外周端の第１径方向位置Ｒ１は、第２上流側通路４２の外周端の第２径方向位置Ｒ２よりも径方向内側の位置に設定されている。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】