JP2014183602A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【課題】ロータコアに設けた磁石の冷却性能を向上させることが可能な回転電機を提供すること。
【解決手段】回転軸1に一体的に回転可能に支持されたロータコア20に、周方向に複数の永久磁石21が支持されたロータ2と、ロータコア20に軸方向に貫通して周方向に複数並設され、永久磁石21を挿入状態で支持する磁石挿入穴25と、を備えた回転電機であって、回転軸1に軸方向に形成されて冷却用流体が供給される回転軸流路41と、この回転軸流路41の冷却用流体を、回転軸1及びロータ2を通って磁石挿入穴25まで径方向に導く径方向流路42と、磁石挿入穴25の内周と永久磁石21の外周との間に形成され、径方向流路42の冷却用流体を軸方向に導くロータ軸方向流路43と、このロータ軸方向流路43から冷却用流体をロータ外部に導く吐出部としての吐出流路44と、を備えた冷却用流体流路40が設けられていることを特徴とする回転電機とした。
【選択図】図1
【解決手段】回転軸1に一体的に回転可能に支持されたロータコア20に、周方向に複数の永久磁石21が支持されたロータ2と、ロータコア20に軸方向に貫通して周方向に複数並設され、永久磁石21を挿入状態で支持する磁石挿入穴25と、を備えた回転電機であって、回転軸1に軸方向に形成されて冷却用流体が供給される回転軸流路41と、この回転軸流路41の冷却用流体を、回転軸1及びロータ2を通って磁石挿入穴25まで径方向に導く径方向流路42と、磁石挿入穴25の内周と永久磁石21の外周との間に形成され、径方向流路42の冷却用流体を軸方向に導くロータ軸方向流路43と、このロータ軸方向流路43から冷却用流体をロータ外部に導く吐出部としての吐出流路44と、を備えた冷却用流体流路40が設けられていることを特徴とする回転電機とした。
【選択図】図1
Description
本発明は、電動機や発電機として用いることができる回転電機に関し、特に、その冷却構造に関する。
従来、冷却油をロータに循環させる冷却用流体流路を有した回転電機が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この冷却用流体流路は、回転軸に貫通された回転軸油路からロータコアへ径方向に延びる径方向油路と、径方向油路からロータコアを軸方向に貫通した軸方向油路と、軸方向油路からステータのコイルエンドに向け開口した油孔と、を備えている。
したがって、供給手段から回転軸油路に供給された冷却油は、回転軸油路から径方向油路を通ってロータコア内に供給され、ロータコアの軸方向油路を通り、油孔からステータのコイルエンドへ供給される。これにより、冷却油はロータコアの軸方向油路を流れる際に、ロータコアの磁石を冷却した後、油孔から放出されて、ステータの両端のコイルエンドを冷却することができる。
この冷却用流体流路は、回転軸に貫通された回転軸油路からロータコアへ径方向に延びる径方向油路と、径方向油路からロータコアを軸方向に貫通した軸方向油路と、軸方向油路からステータのコイルエンドに向け開口した油孔と、を備えている。
したがって、供給手段から回転軸油路に供給された冷却油は、回転軸油路から径方向油路を通ってロータコア内に供給され、ロータコアの軸方向油路を通り、油孔からステータのコイルエンドへ供給される。これにより、冷却油はロータコアの軸方向油路を流れる際に、ロータコアの磁石を冷却した後、油孔から放出されて、ステータの両端のコイルエンドを冷却することができる。
しかしながら、上述の従来技術にあっては、ロータコアの軸方向油路は、ロータコアにおいて、磁石を支持する位置の内径方向位置に独立して貫通させて形成している。
このため、軸方向油路は、磁石から内径方向に離れた位置に配置され、磁石の冷却を十分に行うことができなかった。
このため、軸方向油路は、磁石から内径方向に離れた位置に配置され、磁石の冷却を十分に行うことができなかった。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ロータコアに設けた磁石の冷却性能を向上させることが可能な回転電機を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、
冷却用流体流路が、回転軸に軸方向に形成されて冷却用流体が供給される回転軸流路と、この回転軸流路の冷却用流体を、前記回転軸及びロータコアを通って磁石挿入穴まで径方向に導く径方向流路と、前記磁石挿入穴内周と磁石外周との間に形成され、前記径方向流路の前記冷却用流体を軸方向に導くロータ軸方向流路と、このロータ軸方向流路から前記冷却用流体をロータ外部に導く吐出部と、を備えていることを特徴とする回転電機とした。
冷却用流体流路が、回転軸に軸方向に形成されて冷却用流体が供給される回転軸流路と、この回転軸流路の冷却用流体を、前記回転軸及びロータコアを通って磁石挿入穴まで径方向に導く径方向流路と、前記磁石挿入穴内周と磁石外周との間に形成され、前記径方向流路の前記冷却用流体を軸方向に導くロータ軸方向流路と、このロータ軸方向流路から前記冷却用流体をロータ外部に導く吐出部と、を備えていることを特徴とする回転電機とした。
本発明の回転電機では、冷却用流体が、回転軸の回転軸流路から、径方向回路を介して磁石挿入穴に供給され、この磁石挿入穴と永久磁石との間に設けられたロータ軸方向流路を軸方向に流れ、吐出部からロータ外部へ吐出される。したがって、冷却用流体は、永久磁石に直接接触して冷却するため、従来のように、永久磁石から内径方向に離れた流路を通って冷却するものと比較して、冷却性能を向上させることが可能である。
以下、本発明の前後進切替装置を実施するための形態を、図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
(実施の形態1)
まず、構成を説明する。
図1は本発明実施の形態1の回転電機の要部の断面図であって、この実施の形態1の回転電機は、回転軸1とロータ2とステータ3とを備えている。
回転軸1は、図示を省略したハウジングに回転可能に支持されている。そして、回転軸1には、回転軸流路41が軸方向に形成されている。この回転軸流路41には、例えば、オイルポンプなどの冷却用流体供給手段5から、図示を省略した冷却油などの冷却用流体が軸方向に供給される。また、この回転軸流路41は、冷却用流体流路40を構成するもので、この冷却用流体流路40の詳細については、後述する。
(実施の形態1)
まず、構成を説明する。
図1は本発明実施の形態1の回転電機の要部の断面図であって、この実施の形態1の回転電機は、回転軸1とロータ2とステータ3とを備えている。
回転軸1は、図示を省略したハウジングに回転可能に支持されている。そして、回転軸1には、回転軸流路41が軸方向に形成されている。この回転軸流路41には、例えば、オイルポンプなどの冷却用流体供給手段5から、図示を省略した冷却油などの冷却用流体が軸方向に供給される。また、この回転軸流路41は、冷却用流体流路40を構成するもので、この冷却用流体流路40の詳細については、後述する。
ロータ2は、回転軸1に対して、周方向に位置決めされて、回転軸1と一体的に回転する。このロータ2は、ロータコア20と、このロータコア20の外周部に図2に示すように周方向に一定の間隔で複数設けられた永久磁石21と、を備えている。
ロータコア20は、電磁鋼板製の図2に示すロータコアプレート22を、図1に示すように、軸方向に複数積層し、これを軸方向両端から第1蓋部材としての第1エンドプレート23及び第2蓋部材としての第2エンドプレート24により挟んで形成されている。
ロータコアプレート22は、図2に示すように、内周に回転軸1を挿通させる軸挿通穴22aが形成された環状のプレートにより形成されている。そして、ロータコアプレート22の外周縁部に、その接線に沿う方向に延在された磁石挿入穴25が、軸方向に貫通されている。
この磁石挿入穴25は、本体部25aと、その周方向の両端に連続して設けられた拡幅部25bとを備えている。
本体部25aは、永久磁石21を挿入可能に永久磁石21と略同一断面形状に形成されている。拡幅部25bは、本体部25aの周方向の両端から周方向に延在されており、さらに、永久磁石21の径方向寸法よりも小さな径方向寸法となるように、半円の断面形状に形成されている。
本体部25aは、永久磁石21を挿入可能に永久磁石21と略同一断面形状に形成されている。拡幅部25bは、本体部25aの周方向の両端から周方向に延在されており、さらに、永久磁石21の径方向寸法よりも小さな径方向寸法となるように、半円の断面形状に形成されている。
したがって、ロータコアプレート22を図1に示すように軸方向に積層したときに、本体部25aにより永久磁石21を挿入して支持するための穴がロータコア20の軸方向全長に亘って形成される。また、永久磁石21の周方向両側面に沿って空間が形成され、この空間により後述するロータ軸方向流路43が、ロータコア20の軸方向全長に亘って形成される。
両エンドプレート23,24は、ロータコアプレート22と略同一外径寸法であり、かつ、厚肉に形成されている。
また、両エンドプレート23,24は、回転軸流路41と軸方向で重なる位置に配置されており、第1エンドプレート23は、回転軸流路41の最も奥の位置と軸方向に重なって配置されている。
また、両エンドプレート23,24は、回転軸流路41と軸方向で重なる位置に配置されており、第1エンドプレート23は、回転軸流路41の最も奥の位置と軸方向に重なって配置されている。
ステータ3は、ロータ2の外径方向位置に周状に設けられて図示を省略したハウジングに固定されている。また、このステータ3は、電磁鋼板からなる鉄心を軸方向に多数積層したステータコア31と、ステータコア31のスロット部分(図示省略)に挿通されたコイル32と、を備えている。そして、コイル32は、ステータコア31の軸方向両端から張り出したコイルエンド32aを備えている。
実施の形態1の回転電機は、永久磁石21の冷却のための冷却用流体流路40を備えており、以下に、その冷却用流体流路40について説明する。
この冷却用流体流路40は、回転軸流路41と、径方向流路42と、ロータ軸方向流路43と、吐出流路(吐出部)44と、を備えている。
この冷却用流体流路40は、回転軸流路41と、径方向流路42と、ロータ軸方向流路43と、吐出流路(吐出部)44と、を備えている。
回転軸流路41は、前述したように、回転軸1の軸心に沿って設けられている。
径方向流路42は、回転軸流路41から、回転軸1及びロータ2を通って磁石挿入穴25まで延在されている。この径方向流路42は、回転軸径方向流路42aとロータ径方向流路42bとにより形成されている。
径方向流路42は、回転軸流路41から、回転軸1及びロータ2を通って磁石挿入穴25まで延在されている。この径方向流路42は、回転軸径方向流路42aとロータ径方向流路42bとにより形成されている。
回転軸径方向流路42aは、回転軸流路41の軸方向で最も奥の位置から、回転軸1の外周まで外径方向に回転軸1を外径方向に貫通して形成されている。
ロータ径方向流路42bは、第1エンドプレート23において、内周から磁石挿入穴25と径方向に重なるまで外径方向に延在させた第1の孔と、この第1の孔から磁石挿入穴25まで軸方向に延在された第2の孔とにより形成されている。
このロータ径方向流路42bは、周方向に複数配置された磁石挿入穴25の全てに連通されているが、その連通には、各ロータ径方向流路42bを、放射状に磁石挿入穴25の数だけ形成してもよい。あるいは、前述の第1の孔の数は、磁石挿入穴25の数よりも減らし、第2の孔を周状に形成することにより、各磁石挿入穴25に連通させてもよい。
なお、ロータ径方向流路路42bは、第1エンドプレート23においてロータコアプレート22に接する側の端面に磁石挿入穴25と径方向で重なる位置まで径方向に溝を延在させ、ロータコアプレート22との間に形成してもよい。
ロータ径方向流路42bは、第1エンドプレート23において、内周から磁石挿入穴25と径方向に重なるまで外径方向に延在させた第1の孔と、この第1の孔から磁石挿入穴25まで軸方向に延在された第2の孔とにより形成されている。
このロータ径方向流路42bは、周方向に複数配置された磁石挿入穴25の全てに連通されているが、その連通には、各ロータ径方向流路42bを、放射状に磁石挿入穴25の数だけ形成してもよい。あるいは、前述の第1の孔の数は、磁石挿入穴25の数よりも減らし、第2の孔を周状に形成することにより、各磁石挿入穴25に連通させてもよい。
なお、ロータ径方向流路路42bは、第1エンドプレート23においてロータコアプレート22に接する側の端面に磁石挿入穴25と径方向で重なる位置まで径方向に溝を延在させ、ロータコアプレート22との間に形成してもよい。
ロータ軸方向流路43は、径方向流路42からの冷却用流体を、永久磁石21の冷却のために、ロータ2の軸方向に沿って流すためのもので、前述のように、永久磁石21の外周と磁石挿入穴25の内周との間に形成されている。そして、本実施の形態1では、ロータ軸方向流路43は、図2に示す磁石挿入穴25の拡幅部25bを用いて形成されている。
吐出流路44は、ロータ軸方向流路43に連続して、第2エンドプレート24を軸方向に貫通して形成されており、ロータ軸方向流路43の冷却用流体をロータ2の外部(ハウジング内)に吐出させる。
(作用の説明)
次に、実施の形態1の作用を説明する。
回転電機を、電動機あるいは発電機として作動させた際には、冷却用流体供給手段5を作動させ、冷却用流体を、冷却用流体流路40に供給する。
このとき、冷却用流体は、図1の矢印に示すように、回転軸流路41を軸方向に進み、そこから径方向流路42を外径方向に進み、さらにロータ軸方向流路43を通ってロータ2を軸方向に進んだ後、吐出流路44からロータ2の外部に排出される。
次に、実施の形態1の作用を説明する。
回転電機を、電動機あるいは発電機として作動させた際には、冷却用流体供給手段5を作動させ、冷却用流体を、冷却用流体流路40に供給する。
このとき、冷却用流体は、図1の矢印に示すように、回転軸流路41を軸方向に進み、そこから径方向流路42を外径方向に進み、さらにロータ軸方向流路43を通ってロータ2を軸方向に進んだ後、吐出流路44からロータ2の外部に排出される。
このとき、ロータ軸方向流路43では、冷却用流体は、図2に示すように、永久磁石21の側部に形成された拡幅部25bを通り、永久磁石21に直接接触して冷却する。したがって、永久磁石21を効果的に冷却し、加熱による減磁現象、特に不可逆減磁の発生を抑えることができる。
(実施の形態1の効果)
実施の形態1の前後進切替装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
(a)実施の形態1の回転電機は、
回転軸1と、
この回転軸1に一体的に回転可能に支持されたロータコア20に、周方向に複数の永久磁石21が支持されたロータ2と、
ロータ2の外径方向位置に周状に設けられ、周方向位置で巻線されたコイル32を備え、このコイル32の電磁力でロータ2に回転力を付与するステータ3と、
ロータコア20に軸方向に貫通して周方向に複数並設され、永久磁石21を挿入状態で支持する磁石挿入穴25と、
を備えた回転電機であって、
回転軸1に軸方向に形成されて冷却用流体が供給される回転軸流路41と、この回転軸流路41の冷却用流体を、回転軸1及びロータ2を通って磁石挿入穴25まで径方向に導く径方向流路42と、磁石挿入穴25の内周と永久磁石21の外周との間に形成され、径方向流路42の冷却用流体を軸方向に導くロータ軸方向流路43と、このロータ軸方向流路43から冷却用流体をロータ外部に導く吐出部としての吐出流路44と、を備えた冷却用流体流路40が設けられていることを特徴とする。
したがって、冷却用流体がロータ軸方向流路43を通過する際には、冷却用流体が永久磁石21に直接接しながら流れる。このため、従来のように永久磁石21よりも内径方向位置に冷却用流体を流して、ロータコア20の一部を介して永久磁石21を冷却するものと比較して、冷却効率を向上させることができる。
これにより、永久磁石21の加熱による減磁現象、特に不可逆減磁の発生を抑えることができる。
加えて、ロータ軸方向流路43を磁石挿入穴25により形成するようにしたため、別途、ロータ軸方向流路専用の穴が設けられているものと比較して、これらの穴の周方向の位置決めや、製造時の寸法精度を簡略化できる。
実施の形態1の前後進切替装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
(a)実施の形態1の回転電機は、
回転軸1と、
この回転軸1に一体的に回転可能に支持されたロータコア20に、周方向に複数の永久磁石21が支持されたロータ2と、
ロータ2の外径方向位置に周状に設けられ、周方向位置で巻線されたコイル32を備え、このコイル32の電磁力でロータ2に回転力を付与するステータ3と、
ロータコア20に軸方向に貫通して周方向に複数並設され、永久磁石21を挿入状態で支持する磁石挿入穴25と、
を備えた回転電機であって、
回転軸1に軸方向に形成されて冷却用流体が供給される回転軸流路41と、この回転軸流路41の冷却用流体を、回転軸1及びロータ2を通って磁石挿入穴25まで径方向に導く径方向流路42と、磁石挿入穴25の内周と永久磁石21の外周との間に形成され、径方向流路42の冷却用流体を軸方向に導くロータ軸方向流路43と、このロータ軸方向流路43から冷却用流体をロータ外部に導く吐出部としての吐出流路44と、を備えた冷却用流体流路40が設けられていることを特徴とする。
したがって、冷却用流体がロータ軸方向流路43を通過する際には、冷却用流体が永久磁石21に直接接しながら流れる。このため、従来のように永久磁石21よりも内径方向位置に冷却用流体を流して、ロータコア20の一部を介して永久磁石21を冷却するものと比較して、冷却効率を向上させることができる。
これにより、永久磁石21の加熱による減磁現象、特に不可逆減磁の発生を抑えることができる。
加えて、ロータ軸方向流路43を磁石挿入穴25により形成するようにしたため、別途、ロータ軸方向流路専用の穴が設けられているものと比較して、これらの穴の周方向の位置決めや、製造時の寸法精度を簡略化できる。
(b)実施の形態1の回転電機は、
ロータ2は、ロータコア20の軸方向両端部に、ロータ軸方向流路43を塞ぐ第1蓋部材としての第1エンドプレート23及び第2蓋部材としての第2エンドプレート24が設けられ、
径方向流路42においてロータ2に形成されたロータ径方向流路42bは、第1エンドプレート23に形成され、
吐出部としての吐出流路44は、第2エンドプレート24に形成されていることを特徴とする。
このように、実施の形態1では、両エンドプレート23,24を利用してロータ径方向流路42b及び吐出流路44を形成した。これにより、ロータコアプレート22として複数の形状を備えたものよりも、部品点数を抑えて両流路42b,44の形成の容易化を図ることができる。また、ロータ軸方向流路43の全長をより長く形成し、永久磁石21の全長に亘って冷却し、ロータ径方向流路42bをロータ2の中間部に設け、ロータ軸方向流路43をロータ2の軸方向の一部に形成したものと比較して、より冷却効率を高めることができる。
ロータ2は、ロータコア20の軸方向両端部に、ロータ軸方向流路43を塞ぐ第1蓋部材としての第1エンドプレート23及び第2蓋部材としての第2エンドプレート24が設けられ、
径方向流路42においてロータ2に形成されたロータ径方向流路42bは、第1エンドプレート23に形成され、
吐出部としての吐出流路44は、第2エンドプレート24に形成されていることを特徴とする。
このように、実施の形態1では、両エンドプレート23,24を利用してロータ径方向流路42b及び吐出流路44を形成した。これにより、ロータコアプレート22として複数の形状を備えたものよりも、部品点数を抑えて両流路42b,44の形成の容易化を図ることができる。また、ロータ軸方向流路43の全長をより長く形成し、永久磁石21の全長に亘って冷却し、ロータ径方向流路42bをロータ2の中間部に設け、ロータ軸方向流路43をロータ2の軸方向の一部に形成したものと比較して、より冷却効率を高めることができる。
(c)実施の形態1の回転電機は、
磁石挿入穴25は、永久磁石21と略同一断面形状の本体部25aと、この本体部25aから周方向に延在されて、永久磁石21の径方向寸法よりも小さな径方向寸法に形成された拡幅部25bと、を備え、
ロータ軸方向流路43は、拡幅部25bと永久磁石21との間に形成されていることを特徴とする。
したがって、ロータ軸方向流路43は、永久磁石21の周方向の両側面を冷却することができ、例えば、両側面の一方や、中央部のみを冷却するものよりも冷却効率に優れる。
しかも、拡幅部25bは、永久磁石21よりも径方向寸法を小さくしたため、拡幅部25bを形成しても、永久磁石21が磁石挿入穴25に対して周方向に移動するのを規制して、高い支持性能を得ることができる。
加えて、拡幅部25bは、半円断面形状に形成したため、上記永久磁石21の周方向の移動は記載しながらも、冷却用流体を永久磁石21の側面に全幅に亘って接触させることが可能である。よって、この拡幅部25bの全体を、本体部25aの径方向寸法よりも小さく形成したものと比較して、冷却効率に優れる。
磁石挿入穴25は、永久磁石21と略同一断面形状の本体部25aと、この本体部25aから周方向に延在されて、永久磁石21の径方向寸法よりも小さな径方向寸法に形成された拡幅部25bと、を備え、
ロータ軸方向流路43は、拡幅部25bと永久磁石21との間に形成されていることを特徴とする。
したがって、ロータ軸方向流路43は、永久磁石21の周方向の両側面を冷却することができ、例えば、両側面の一方や、中央部のみを冷却するものよりも冷却効率に優れる。
しかも、拡幅部25bは、永久磁石21よりも径方向寸法を小さくしたため、拡幅部25bを形成しても、永久磁石21が磁石挿入穴25に対して周方向に移動するのを規制して、高い支持性能を得ることができる。
加えて、拡幅部25bは、半円断面形状に形成したため、上記永久磁石21の周方向の移動は記載しながらも、冷却用流体を永久磁石21の側面に全幅に亘って接触させることが可能である。よって、この拡幅部25bの全体を、本体部25aの径方向寸法よりも小さく形成したものと比較して、冷却効率に優れる。
(他の実施の形態)
以下に、他の実施の形態について説明する。なお、他の実施の形態を説明するのにあたり、実施の形態1と共通する構成については実施の形態1と同じ符号を付して説明を省略する。
以下に、他の実施の形態について説明する。なお、他の実施の形態を説明するのにあたり、実施の形態1と共通する構成については実施の形態1と同じ符号を付して説明を省略する。
(実施の形態2)
実施の形態2の回転電機を、その要部の断面図である図3に基づいて説明する。
この実施の形態2の回転電機は、実施の形態1の変形例であり、冷却用流体流路240の構成要素である第2エンドプレート24に設けた吐出流路244の構成が実施の形態1と異なる。
実施の形態2の回転電機は、吐出流路244が、ステータ3の軸方向両端部に設けられたコイルエンド32aに向けて開口して外径方向に延在された吐出孔244aを備えている。
したがって、冷却用流体流路240を流れる冷却用流体が、コイルエンド32aに向けて噴射され、冷却用流体は、永久磁石21の冷却と同時にコイル32を冷却することができる。
実施の形態2の回転電機を、その要部の断面図である図3に基づいて説明する。
この実施の形態2の回転電機は、実施の形態1の変形例であり、冷却用流体流路240の構成要素である第2エンドプレート24に設けた吐出流路244の構成が実施の形態1と異なる。
実施の形態2の回転電機は、吐出流路244が、ステータ3の軸方向両端部に設けられたコイルエンド32aに向けて開口して外径方向に延在された吐出孔244aを備えている。
したがって、冷却用流体流路240を流れる冷却用流体が、コイルエンド32aに向けて噴射され、冷却用流体は、永久磁石21の冷却と同時にコイル32を冷却することができる。
(d)実施の形態2の回転電機は、吐出流路244は、ステータ3の軸方向両端部に設けられたコイルエンド32aの少なくとも一方に向けて開口されていることを特徴とする。
よって、冷却用流体流路240を流れる冷却用流体が、永久磁石21の冷却と同時にコイル32を冷却することができる。
よって、冷却用流体流路240を流れる冷却用流体が、永久磁石21の冷却と同時にコイル32を冷却することができる。
(実施の形態3)
実施の形態3の回転電機を図4、図5に基づいて説明する。
この実施の形態2の回転電機は、冷却用流体流路340が実施の形態1と異なる。
図4は、実施の形態3の回転電機の要部の断面図であり、この図4に示すように、回転軸1に形成された回転軸流路341は、ロータ2の軸方向の中央位置近傍まで延在されている。
実施の形態3の回転電機を図4、図5に基づいて説明する。
この実施の形態2の回転電機は、冷却用流体流路340が実施の形態1と異なる。
図4は、実施の形態3の回転電機の要部の断面図であり、この図4に示すように、回転軸1に形成された回転軸流路341は、ロータ2の軸方向の中央位置近傍まで延在されている。
また、冷却用流体流路340において、回転軸流路341の冷却用流体を、回転軸1及びロータ2を通って磁石挿入穴25まで径方向に導く径方向流路342は、回転軸径方向流路342aとロータ径方向流路342bとを備えている。
回転軸径方向流路342aは、回転軸流路341の先端部に連続して外径方向に形成されている。
回転軸径方向流路342aは、回転軸流路341の先端部に連続して外径方向に形成されている。
ロータ径方向流路342bは、軸方向に積層されて形成されたロータコア20の軸方向中間部に配置されたものに形成されている。ロータコアプレート22において、このロータ径方向流路342bを形成するものは、図5に示すように、径方向溝22dが形成されている。さらに、この径方向溝22dに連続する磁石挿入穴325は、他の磁石挿入穴25よりも内径方向に拡大された拡大部25eを備えている。したがって、ロータ径方向流路342bは、径方向溝22dと拡大部25eとにより形成され、実施の形態1と同様の拡幅部25bにより形成されたロータ軸方向流路343に連通されている。
また、図4に示すように、両エンドプレート23,24には、ロータ軸方向流路343に軸方向に連続する吐出流路344が形成され、この吐出流路344は、各コイルエンド32aに向けて開口して外径方向に延在された吐出孔344aを備えている。
したがって、冷却用流体流路340を流れる冷却用流体は、図4において矢印により示すように、回転軸流路341から径方向流路342を経て、ロータ軸方向流路343の軸方向中央部に供給される。そして、ロータ軸方向流路343において、軸方向中央部から両端に向かって進み、各エンドプレート23,24の吐出流路344,344から各コイルエンド32a,32aに向けて噴射される。
(e)実施の形態3の回転電機は、径方向流路342においてロータ2に形成されたロータ径方向流路342bは、ロータコア20の軸方向中間部に形成され、
吐出流路344は、ロータ軸方向流路343の両端部の両エンドプレート23,24に形成されていることを特徴とする。
したがって、冷却用流体は、高温となる永久磁石21の軸方向中心部を効果的に冷却することができる。
吐出流路344は、ロータ軸方向流路343の両端部の両エンドプレート23,24に形成されていることを特徴とする。
したがって、冷却用流体は、高温となる永久磁石21の軸方向中心部を効果的に冷却することができる。
(f)実施の形態3では、吐出流路344は、ステータ3の軸方向両端部に設けられた両コイルエンド32a,32aに向けて開口されていることを特徴とする。
したがって、コイル32に対し、軸方向両端の両コイルエンド32aから均等に冷却でき、一方のコイルエンド32aのみを冷却するものよりも、コイル32をいっそう効果的に冷却することができる。
したがって、コイル32に対し、軸方向両端の両コイルエンド32aから均等に冷却でき、一方のコイルエンド32aのみを冷却するものよりも、コイル32をいっそう効果的に冷却することができる。
(実施の形態4)
実施の形態4の回転電機を図6、図7に基づいて説明する。
図6は、実施の形態4の回転電機の要部の断面図であり、回転軸1は、軸本体410と径方向延長部411とロータ支持筒部412とを備えている。
軸本体410は、回転中心部に設けられて円柱状に形成されている。
径方向延長部411は、軸本体410から径方向に延びて軸本体410よりも軸方向寸法が短く形成されている。
ロータ支持筒部412は、径方向延長部411の外径方向の先端部に結合されて、軸方向に延在された円筒状に形成されており、ロータコア420を支持している。
すなわち、実施の形態4の回転電機は、いわゆる扁平構造に形成されている。
実施の形態4の回転電機を図6、図7に基づいて説明する。
図6は、実施の形態4の回転電機の要部の断面図であり、回転軸1は、軸本体410と径方向延長部411とロータ支持筒部412とを備えている。
軸本体410は、回転中心部に設けられて円柱状に形成されている。
径方向延長部411は、軸本体410から径方向に延びて軸本体410よりも軸方向寸法が短く形成されている。
ロータ支持筒部412は、径方向延長部411の外径方向の先端部に結合されて、軸方向に延在された円筒状に形成されており、ロータコア420を支持している。
すなわち、実施の形態4の回転電機は、いわゆる扁平構造に形成されている。
また、冷却用流体流路340において、回転軸流路441の冷却用流体を、回転軸1及びロータ2を通って磁石挿入穴25まで径方向に導く径方向流路442は、回転軸径方向流路442aと、ロータ径方向流路442bとを備えている。
回転軸径方向流路442aは、径方向延長部411及びロータ支持筒部412を貫通して形成されている。
そして、ロータ径方向流路442bは、図7にも示すように、実施の形態3と同様に、径方向溝422dと拡大部425eとにより形成され、実施の形態1と同様の拡幅部25bにより形成されたロータ軸方向流路443に連通されている。
また、各エンドプレート423,424には、コイルエンド32aに向けて開口した吐出孔444aを備えた吐出流路444が形成されている。
また、各エンドプレート423,424には、コイルエンド32aに向けて開口した吐出孔444aを備えた吐出流路444が形成されている。
したがって、冷却用流体流路440を流れる冷却用流体は、図6において矢印により示すように、回転軸流路441から径方向流路442である回転軸径方向流路442a及びロータ径方向流路442bを通り、ロータ軸方向流路443に供給される。そして、ロータ軸方向流路443の軸方向中央部から、軸方向の両端に向かって進み、各エンドプレート423,424の吐出流路444,444から各コイルエンド32a,32aに向けて噴射される。
(g)実施の形態4の回転電機は、
回転軸1は、回転中心部に設けられた軸本体410と、この軸本体410から径方向に延びて軸本体410よりも軸方向寸法が短く形成された径方向延長部411と、この径方向延長部411の外径方向の先端部に結合されて、軸方向に延在された円筒状に形成され、ロータコア420を支持するロータ支持筒部412と、を備え、
径方向流路442において回転軸1に形成された回転軸径方向流路442aは、径方向延長部411及びロータ支持筒部412を貫通して形成されていることを特徴とする。
したがって、扁平タイプの回転電機にあっても、冷却用流体は、高温となる永久磁石21の軸方向中心部を効果的に冷却することができる。加えて、コイル32に対し、軸方向両端の両コイルエンド32aから均等に冷却でき、コイル32も、一方のコイルエンド32aのみを冷却するものよりも、いっそう効果的に冷却することができる。
回転軸1は、回転中心部に設けられた軸本体410と、この軸本体410から径方向に延びて軸本体410よりも軸方向寸法が短く形成された径方向延長部411と、この径方向延長部411の外径方向の先端部に結合されて、軸方向に延在された円筒状に形成され、ロータコア420を支持するロータ支持筒部412と、を備え、
径方向流路442において回転軸1に形成された回転軸径方向流路442aは、径方向延長部411及びロータ支持筒部412を貫通して形成されていることを特徴とする。
したがって、扁平タイプの回転電機にあっても、冷却用流体は、高温となる永久磁石21の軸方向中心部を効果的に冷却することができる。加えて、コイル32に対し、軸方向両端の両コイルエンド32aから均等に冷却でき、コイル32も、一方のコイルエンド32aのみを冷却するものよりも、いっそう効果的に冷却することができる。
以上、本発明の回転電機を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、実施の形態では、ロータ径方向流路をロータに形成するのにあたり、ロータの軸方向端部では、蓋部材としてのエンドプレートに形成した例を示した。しかし、ロータ径方向流路を、ロータの軸方向の端部に形成する場合であっても、ロータコアプレートにおいて軸方向端部に配置されたものに、実施の形態3に示した径方向溝及び拡大部を設けて形成してもよい。
また、実施の形態では、冷却用流体として冷却油を示したが、この冷却用流体としては、気体を含み、油以外の流体を用いてもよい。
また、実施の形態では、ロータコアの両端部に第1・第2蓋部材を設け、吐出部を、両蓋部材に形成した例を示したが、吐出部は、ロータコアのロータ径方向流路の軸方向両端部の開口を、そのまま吐出部としてもよい。
また、実施の形態では、冷却用流体として冷却油を示したが、この冷却用流体としては、気体を含み、油以外の流体を用いてもよい。
また、実施の形態では、ロータコアの両端部に第1・第2蓋部材を設け、吐出部を、両蓋部材に形成した例を示したが、吐出部は、ロータコアのロータ径方向流路の軸方向両端部の開口を、そのまま吐出部としてもよい。
1 回転軸
2 ロータ
3 ステータ
5 冷却用流体供給手段
20 ロータコア
21 永久磁石
22 ロータコアプレート
23 第1エンドプレート(第1蓋部材)
24 第2エンドプレート(第2蓋部材)
25 磁石挿入穴
25a 本体部
25b 拡幅部
32 コイル
32a コイルエンド
40 冷却用流体流路
41 回転軸流路
42 径方向流路
42a 回転軸径方向流路
42b ロータ径方向流路
43 ロータ軸方向流路
44 吐出流路(吐出部)
2 ロータ
3 ステータ
5 冷却用流体供給手段
20 ロータコア
21 永久磁石
22 ロータコアプレート
23 第1エンドプレート(第1蓋部材)
24 第2エンドプレート(第2蓋部材)
25 磁石挿入穴
25a 本体部
25b 拡幅部
32 コイル
32a コイルエンド
40 冷却用流体流路
41 回転軸流路
42 径方向流路
42a 回転軸径方向流路
42b ロータ径方向流路
43 ロータ軸方向流路
44 吐出流路(吐出部)
Claims (6)
- 回転軸と、
この回転軸に一体的に回転可能に支持されたロータコアに、周方向に複数の磁石が支持されたロータと、
前記ロータの外径方向位置に周状に設けられ、周方向位置で巻線されたコイルを備え、このコイルの電磁力で前記ロータに回転力を付与するステータと、
前記ロータコアに軸方向に貫通して周方向に複数並設され、前記磁石を挿入状態で支持する磁石挿入穴と、
を備えた回転電機であって、
前記回転軸に軸方向に形成されて冷却用流体が供給される回転軸流路と、この回転軸流路の冷却用流体を、前記回転軸及び前記ロータを通って前記磁石挿入穴まで径方向に導く径方向流路と、前記磁石挿入穴の内周と前記磁石の外周との間に形成され、前記径方向流路の前記冷却用流体を軸方向に導くロータ軸方向流路と、このロータ軸方向流路から前記冷却用流体をロータ外部に導く吐出部と、を備えた冷却用流体流路が設けられていることを特徴とする回転電機。 - 請求項1に記載の回転電機において、
前記吐出流路は、前記ステータの前記軸方向両端部に設けられたコイルエンドの少なくとも一方に向けて開口されていることを特徴とする回転電機。 - 請求項1または請求項2に記載の回転電機において、
前記ロータは、前記ロータコアの軸方向両端部に、前記ロータ軸方向流路を塞ぐ第1蓋部材及び第2蓋部材が設けられ、
前記径方向流路において前記ロータに形成されたロータ径方向流路は、両蓋部材の一方である前記第1蓋部材に形成され、
前記吐出部は、前記第2蓋部材に形成されていることを特徴とする回転電機。 - 請求項1または請求項2に記載の回転電機において、
前記径方向流路において前記ロータに形成されたロータ径方向流路は、前記ロータコアの軸方向中間部に形成され、
前記吐出部は、前記ロータ軸方向流路の軸方向の両端部に設けられていることを特徴とする回転電機。 - 請求項4に記載の回転電機において、
前記回転軸は、回転中心部に設けられた軸本体と、この軸本体から径方向に延びて前記軸本体よりも軸方向寸法が短く形成された径方向延長部と、この径方向延長部の外径方向の先端部に結合されて、軸方向に延在された円筒状に形成され、前記ロータコアを支持するロータ支持筒部と、を備え、
前記径方向流路において前記回転軸に形成された回転軸径方向流路は、前記径方向延長部及び前記ロータ支持筒部を貫通して形成されていることを特徴とする回転電機。 - 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の回転電機において、
前記磁石挿入穴は、磁石と略同一断面形状の本体部と、この本体部から周方向に延在されて、永久磁石の径方向寸法よりも小さな径方向寸法に形成された拡幅部と、を備え、
前記ロータ軸方向流路は、前記拡幅部と前記磁石との間に形成されていることを特徴とする回転電機。
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