JP2018074758A - 回転電機のロータ - Google Patents

Abstract

【課題】鋼板の強度を維持可能であるとともに１種類の鋼板の積層構造によりシャフト内の冷媒通路とロータコア内の冷媒通路とを連通する連通通路を構築可能な回転電機のロータを提供する。【解決手段】本発明に係る回転電機のロータは、鋼板積層型のロータコアと、ロータコア内の複数の磁石と、内部冷媒通路を備えるシャフトと、を備える。ロータコアは、シャフトが挿通される挿通孔と、複数のコア内冷媒通路と、を備える。鋼板は、鋼板が積層されることにより挿通孔を形成する貫通孔と、鋼板が積層されることによりコア内冷媒通路を形成する複数の通路形成孔と、を備える。鋼板は、貫通孔と一体に形成された内側スリットと、通路形成孔と一体に形成された外側スリットと、を備える。そして、所定の回転角度で当該鋼板が回転積層されることで、挿通孔とコア内冷媒通路とを連通する連通通路が内側スリット及び外側スリットを介して形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機のロータに関する。

従来、磁石が埋設された回転電機のロータにおいて、冷却油等の冷媒を用いてロータを冷却することが知られている。このロータは、冷媒を供給可能なシャフトに支持されたロータコアにおいて、シャフトを貫通する貫通孔と磁石を冷却する冷媒が流通する冷媒通路を形成する通路形成孔とを連通するスリットが形成された電磁鋼板を軸方向に積層して組み合わせることで、当該スリットがコアの内周（シャフト）から冷媒通路に連通する連通通路を形成している。ところで、このようなスリットを形成すると、回転時の遠心力によって電磁鋼板のスリット形成部分に作用することとなる応力が大きくなって電磁鋼板の強度が低下することが知られている。

この問題を解決するため、特許文献１では、前述の貫通孔と一体であるとともに前述の通路形成孔から離間している第１のスリットを備える第１の鋼板と、通路形成孔と一体であるとともに貫通孔から離間している第２スリットを備える第２の鋼板と、第１の鋼板と第２の鋼板との間に挟まれ、貫通孔及び通路形成孔から離間するとともに、第１のスリットの一部及び第２のスリットの一部に積層方向から連通する第３のスリットを備える第３の鋼板と、の積層構造により、貫通孔が形成するシャフトの挿通孔が、第１のスリット、第３のスリット、第２のスリットを介して通路形成孔が形成する冷媒通路に連通したロータコアを開示している。

特開２０１４−１７６２３５号公報

しかし、特許文献１の構成では、複数種類の鋼板を作成する必要があり、それぞれの鋼板を製造するための装置が必要となるため、生産設備費が高くなるといった問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に着目し、鋼板の強度を維持可能であるとともに１種類の鋼板の積層構造によりシャフト内の冷媒通路とロータコア内の冷媒通路とを連通する連通通路を構築可能な回転電機のロータを提供することを目的とする。

本発明の一態様における回転電機のロータは、鋼板を積層して形成されるロータコアと、ロータコアの軸方向に延びて配置された複数の磁石と、ロータコアを支持するとともに、磁石を冷却するための冷媒をロータコアに供給する内部冷媒通路を備えたシャフトと、を備える。ここで、ロータコアは、シャフトが挿通される挿通孔と、磁石に隣接するとともに、ロータコアの周方向に等間隔に形成され、軸方向に延びる複数のコア内冷媒通路と、を備える。また、鋼板は、鋼板が積層されることにより挿通孔を形成する貫通孔と、鋼板が積層されることによりコア内冷媒通路を形成する複数の通路形成孔と、を備える。さらに、鋼板のうち、ロータコアの少なくとも一部を構成する鋼板は、貫通孔と一体に形成され、径方向の外側に延びるように形成された内側スリットと、複数の通路形成孔のうち、内側スリットと周方向で異なる位置に形成された通路形成孔と一体に形成され、径方向の内側に延びるように形成された外側スリットと、を備える。そして、通路形成孔によりコア内冷媒通路を形成可能な回転角度で当該鋼板が回転積層されることで、挿通孔とコア内冷媒通路とを連通する連通通路が内側スリット及び外側スリットを介して形成されていることを特徴とする。

上記態様であれば、１種類の鋼板を回転積層させるだけでシャフトが挿通される挿通孔と磁石を冷却する冷媒が流通するコア内冷媒通路とを連通する連通通路が形成され、かつ強度が維持されたロータコアを構築することができ、コスト増を抑制することができる。

図１は、第１実施形態に係る回転電機の軸方向に沿った断面図である。 図２は、第１実施形態に係る回転電機を構成するロータコアとして積層される鋼板の平面図である。 図３は、図２に図示した鋼板の上に９０度回転させた鋼板を積層させた平面図である。 図４は、第１実施形態に係る回転電機を構成するロータコアの積層方向の終端に取り付けられるエンドプレートの平面図である。 図５は、第１実施形態の回転電機において、ロータコアの一部を構成する鋼板に内側スリット及び外側スリットを形成した場合の断面図である。 図６は、第２実施形態に係る回転電機の軸方向に沿った断面図である。 図７は、第２実施形態に係る回転電機を構成するロータコアとして積層される鋼板の平面図である。 図８は、図７に図示した鋼板の上に９０度回転させた鋼板を積層させた平面図である。 図９は、第３実施形態に係る回転電機の軸方向に沿った断面図である。 図１０は、第３実施形態に係る回転電機を構成するロータコアとして積層される鋼板の平面図である。 図１１は、図１０に図示した鋼板の上に９０度の回転角度で３枚の鋼板を回転積層させた平面図である。 図１２は、第４実施形態に係る回転電機の軸方向に沿った断面図である。 図１３は、第４実施形態に係る回転電機を構成するロータコアとして積層される鋼板の平面図である。 図１４は、図１３に図示した鋼板の上に９０度回転させた鋼板を積層させた平面図である。 図１５は、第５実施形態に係る回転電機の軸方向に沿った断面図である。 図１６は、第５実施形態に係る回転電機を構成するロータコアとして積層される鋼板の平面図である。 図１７は、図１６に図示した鋼板の上に６０度回転させた鋼板を積層させた平面図である。 図１８は、第６実施形態に係る回転電機の軸方向に沿った断面図である。 図１９は、第６実施形態に係る回転電機を構成するロータコアとして積層される鋼板の平面図である。 図２０は、図１９に図示した鋼板の上に６０度の回転角度で５枚の鋼板を回転積層させた平面図である。 図２１は、第７実施形態に係る回転電機の軸方向に沿った断面図である。 図２２は、第７実施形態に係る回転電機を構成するロータコアとして積層される鋼板の平面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る回転電機１０の軸方向に沿った断面図である。本実施形態の回転電機１０は、ステータ１２とロータ２０とを備える。ステータ１２は、例えば略円環状に打ち抜き加工された電磁鋼板を軸方向に積層して形成された筒状のステータコア１４と、ステータコア１４の内側に周方向に等間隔で突設された複数のティースに巻装されたコイル１６とを有する。回転電機１０の外部からコイル１６に例えば交流電圧が印加されることによって、ステータ１２の内側に回転磁界が生成されるようになる。

ロータ２０は、ステータ１２の内側にギャップ１８を隔てて配置されている。ロータ２０は、軸受部材（不図示）によって回転可能に支持されたシャフト３２と、シャフト３２の外周に固定されたロータコア２２とを備える。ロータ２０は、ステータ１２の内周側に生成される回転磁界に対する吸引反発作用によって回転駆動するように構成されている。

シャフト３２の内部には、例えば冷却油（その他、水、空気でもよい）等の冷媒が流通する内部冷媒通路３４が形成されている。内部冷媒通路３４は、シャフト３２の回転軸に沿って延びて形成されている。またシャフト３２の側壁には、内部冷媒通路３４から冷媒をロータコア２２に供給する冷媒供給口３６が形成されている。

ロータコア２２は、例えば円柱状の外形を有する。また、ロータコア２２は、後述のように例えば円環状に打ち抜き加工された鋼板３８（電磁鋼板）を軸方向に積層（回転積層）して構成されている。ロータコア２２の中心部にはシャフト３２が挿通する挿通孔２４が軸方向に貫通して形成されている。ロータコア２２は、挿通孔２４にシャフト３２が挿通された状態で、かしめ、圧入、締り嵌め（焼嵌め）、溶接、ねじ留め等の手法によりシャフト３２に固定される。

ロータコア２２の周縁部には磁石３０が周方向に等間隔で複数埋設されている（図２）。磁石３０は、ロータコア２２に形成され、ロータコア２２とほぼ同じ長さを有して軸方向に延びる収容部２６に収容されている。

ロータコア２２内部には冷媒を流通させる通路が形成されており、磁石３０に沿って径方向の内側の近傍で軸方向に延びるコア内冷媒通路２８と、シャフト３２の冷媒供給口３６とコア内冷媒通路２８とを連通する連通通路５０とを備える。

冷媒は、図中の破線の矢印によりその流れる方向が図示されている。冷媒は、図示しないポンプによりシャフト３２内部に導入され、連通通路５０を介してコア内冷媒通路２８に供給される。そして、ポンプは、コア内冷媒通路２８から排出された冷媒をくみ上げることで冷媒をロータコア２２内を循環させている。

図２は、第１実施形態に係る回転電機１０を構成するロータコア２２として積層される鋼板３８の平面図である。図３は、図２に図示した鋼板３８の上に９０度回転させた鋼板３８を積層させた平面図である。図４は、第１実施形態に係る回転電機１０を構成するロータコア２２の積層方向の終端に取り付けられるエンドプレート５２の平面図である。

図２に示すように、鋼板３８は、鋼板３８が積層されることによりシャフト３２が挿通する挿通孔２４を形成する貫通孔４０と、鋼板３８が積層されることによりコア内冷媒通路２８を形成する通路形成孔４４（通路形成孔４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ）と、鋼板３８が積層されることにより収容部２６を形成する収容部形成孔４２と、を有する。また、鋼板３８には、鋼板３８が積層されることにより連通通路５０を形成する内側スリット４６及び外側スリット４８を有する。

貫通孔４０は、鋼板３８の中心に形成されている。また、収容部形成孔４２は、貫通孔４０（シャフト３２の軸心）を中心として４回対称となるように鋼板３８の径方向の外周側に形成されている。通路形成孔４４は、貫通孔４０と収容部形成孔４２の間であって収容部形成孔４２に隣接して形成されており、収容部形成孔４２と同様に４回対称となるように形成されている。

本実施形態では、周方向で互いに隣接する２つの通路形成孔４４（例えば通路形成孔４４Ａと通路形成孔４４Ｂ）が貫通孔４０の中心を見込む中心角は９０度となっている。内側スリット４６は、貫通孔４０と一体であるとともに例えば通路形成孔４４Ａに向けて径方向の外側に延び、且つ通路形成孔４４Ａから離間して形成されている。外側スリット４８は、例えば通路形成孔４４Ｂと一体であるとともに、貫通孔４０に向けて径方向の内側に延び、且つ貫通孔４０から離間して形成されている。

ここで、内側スリット４６の径方向で最も外側となる端部は、外側スリット４８の径方向で最も内側となる端部よりも径方向で外側となる位置に形成される。よって、例えば、貫通孔４０を中心として内側スリット４６を外側スリット４８に向けて当該中心角（９０度）の回転角度により回転して得られる内側スリット４６の写像を考えると、当該写像の径方向の外側部分と、外側スリット４８の径方向の内側部分とが互いに重なった状態となる（図３参照）。

ロータコア２２は、鋼板３８を積層することにより形成される。その際、新たに積層する鋼板３８を最後に積層した鋼板３８に対して９０度同一方向に回転させて積層する工程を繰り返して鋼板３８を回転積層させることで内側スリット４６の一部と外側スリット４８の一部が積層方向で連通し、ロータコア内において連通通路５０が形成される。

図１の上部を回転電機１０の上部と考えたとき、図２に示す鋼板３８を反時計回りに９０度回転させて回転積層することで、内側スリット４６の径方向の外側部分と当該内側スリット４６が形成された鋼板３８より一段下の鋼板３８の外側スリット４８の内側部分とが積層方向で連通して連通通路５０が形成される（図３）。逆に図２に示す鋼板３８を時計回りに９０度回転させて回転積層することで、内側スリット４６の径方向の外側部分と当該内側スリット４６が形成された鋼板３８より一段上の鋼板３８の外側スリット４８の内側部分とが積層方向で連通して連通通路５０が形成される。

また、回転積層後のロータコア２２中の内側スリット４６及び外側スリット４８（後述の中間スリット５４も同様）は、貫通孔４０（シャフト３２）を軸芯として貫通孔４０から径方向に所定距離離れた位置で周方向に回転している螺旋状の軌跡上にそれぞれ配置され、連通通路５０も螺旋状の軌跡上に配置されることになる。

ロータコア２２の積層方向の両端となる位置にはエンドプレート５２が取り付けられている。エンドプレート５２は、例えば鋼板３８と同一の材料、同一の外形で形成されるが、内側スリット４６及び外側スリット４８を省略した形状を有している。よって、エンドプレート５２は、ロータコア２２の積層方向の両端に表れる内側スリット４６、外側スリット４８（後述の中間スリット）を閉塞する。このエンドプレート５２により、内側スリット４６若しくは外側スリット４８（後述の中間スリット５４等）からコア内冷媒通路２８を経ずに外部に冷媒が流出するのを防止できる。

なお、図１に示すように、冷媒供給口３６はシャフト３２において内側スリット４６（連通通路５０の冷媒の導入口）に対向する位置に形成することが好適である。よって、冷媒供給口３６もシャフト３２において、連通通路５０と同一のピッチで螺旋状に並ぶように形成される。

なお、第１実施形態において、例えば、内側スリット４６を図２同様に通路形成孔４４Ａに向かうように形成した状態で、外側スリット４８を通路形成孔４４Ｃと一体となるように形成してもよい。この場合、１８０度の回転角度で回転積層させることで連通通路５０を備えたロータコア２２を構築することができる。また、この場合、通路形成孔４４Ｂ及び通路形成孔４４Ｄを結ぶ線を中心として鋼板３８を交互に反転させながら鋼板３８を積層することで連通通路５０を備えたロータコア２２を構築することもできる。

図５は、第１実施形態の回転電機１０において、ロータコア２２の一部を構成する鋼板３８に内側スリット４６及び外側スリット４８を形成した場合の断面図である。なお、以後の実施形態に係る図面においては、磁石３０及びステータ１２の図示を省略する。図５に示すように、ロータコア２２においては、本実施形態の鋼板３８を５枚連続で回転積層させるだけで、４個のコア内冷媒通路２８にそれぞれ連通する４個の連通通路５０を構築することができる。鋼板３８ａは、鋼板３８において内側スリット４６及び外側スリット４８を省略したものであり、エンドプレート５２と同一形状（図４参照）となるものである。よって、ロータコア２２の積層方向の両端は、鋼板３８ａでもよいし、エンドプレート５２でもよい。なお、鋼板３８は、ロータコア２２の中央領域を構成するように配置することが好ましく、これにより、コア内冷媒通路２８の軸方向の両方向に均一に冷媒を供給して磁石３０（図５では不図示）を効率的に冷却することができる。

［第１実施形態の効果］
以上説明したように、第１実施形態の回転電機１０のロータ２０は、鋼板３８を積層して形成されるロータコア２２と、ロータコア２２の軸方向に延びて配置された複数の磁石３０と、ロータコア２２を支持するとともに、磁石３０を冷却するための冷媒をロータコア２２に供給する内部冷媒通路３４を備えたシャフト３２と、を備える。ここで、ロータコア２２は、シャフト３２が挿通される挿通孔２４と、磁石３０に隣接するとともに、ロータコア２２の周方向に等間隔に形成され、軸方向に延びる複数のコア内冷媒通路２８と、を備える。また、鋼板３８（３８ａ）は、鋼板３８（３８ａ）が積層されることにより挿通孔２４を形成する貫通孔４０と、鋼板３８（３８ａ）が積層されることによりコア内冷媒通路２８を形成する複数の通路形成孔４４（通路形成孔４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ）と、を備える。鋼板３８（３８ａ）のうち、ロータコア２２の少なくとも一部を構成する鋼板３８は、貫通孔４０と一体に形成され、径方向の外側に延びるように形成された内側スリット４６と、複数の通路形成孔４４のうち、内側スリット４６と周方向で異なる位置に形成された通路形成孔４４と一体に形成され、径方向の内側に延びるように形成された外側スリット４８と、を備える。そして、通路形成孔４４によりコア内冷媒通路２８を形成可能な回転角度で鋼板３８が回転積層されることで、挿通孔２４とコア内冷媒通路２８とを連通する連通通路５０が内側スリット４６及び外側スリット４８を介して形成されていることを特徴とする。

また、第１実施形態の回転電機１０のロータ２０は、鋼板３８を積層して形成されるロータコア２２と、ロータコア２２の軸方向に延びて配置された複数の磁石３０と、ロータコア２２を支持するとともに磁石３０を冷却するための冷媒をロータコア２２に供給する内部冷媒通路３４を備えたシャフト３２と、を備える。ここで、ロータコア２２は、シャフト３２が挿通される挿通孔２４と、周方向で等間隔に配置され軸方向に延びる複数のコア内冷媒通路２８と、鋼板３８に形成されロータコア２２の軸心から所定の径方向の位置に配置されたスリット（内側スリット４６、外側スリット４８）により構成され、積層方向から見てスリットが鋼板３８の積層順に周方向で互いに隣接する２つのコア内冷媒通路２８がロータコア２２の軸心を見込む中心角若しくは当該中心角の整数倍の角度の回転角度で回転した位置ごとに周方向で等間隔に並んで配置されることでロータコア２２内においてスリットが螺旋形の軌跡上に複数配置されて形成されたスリット集合体（内側スリット４６のスリット集合体、外側スリット４８のスリット集合体、後述の中間スリットのスリット集合体）と、を備える。スリット集合体は、互いに径方向の異なる位置に複数形成されるとともに、スリットが挿通孔２４から離れる順に当該中心角の回転角度で回転した位置に並ぶように形成される。スリット集合体のうち、挿通孔２４に最も近い位置に形成されたスリット集合体を構成するスリット（内側スリット４６）は挿通孔２４と一体であるとともにコア内冷媒通路２８から離間し、コア内冷媒通路２８に最も近い位置に形成されたスリット集合体を構成するスリット（外側スリット４８）はコア内冷媒通路２８と一体であるとともに挿通孔２４から離間している。そして、互いに接触する２つの鋼板３８の一方の鋼板３８のスリット（例えば、内側スリット４６）の一部と他方の鋼板３８のスリットであって積層方向から見て径方向で互いに隣接するスリット（例えば、外側スリット４８）の一部が積層方向で連通することで、スリットにより挿通孔２４とコア内冷媒通路２８とを連通する連通通路５０が形成されていることを特徴とする。

これにより、１種類の鋼板３８を回転積層させるだけでシャフト３２が挿通される挿通孔２４と磁石３０を冷却する冷媒が流通するコア内冷媒通路２８とを連通する連通通路５０が形成され、かつ強度が維持されたたロータコア２２を構築することができ、コスト増を抑制することができる。

連通通路５０は、鋼板３８の積層方向で互いに接触する２つの鋼板３８のうちの一方の鋼板３８の内側スリット４６の一部と他方の鋼板３８の外側スリット４８の一部とが積層方向で互いに連通することにより形成されていることを特徴とする。これにより、簡易な構成で連通通路５０を形成することができる。

シャフト３２の側壁には、内部冷媒通路３４に連通した冷媒供給口３６が形成され、冷媒供給口３６は、内側スリット４６に対向する位置に形成されていることを特徴とする。これにより、シャフト３２と挿通孔２４との接触面積を高め、シャフト３２とロータコア２２の接合強度を確保することができる。

ロータコア２２の両端に取り付けられ、シャフト３２が貫通する貫通孔４０（第２の貫通孔）と、コア内冷媒通路２８に連通する通路形成孔４４（第２の通路形成孔）と、を備えたエンドプレート５２を備えることを特徴とする。これにより、内部冷媒通路３４からコア内冷媒通路２８を経ずにロータコア２２の外部に冷媒が流出することを防止できる。

［第２実施形態］
図６は、第２実施形態に係る回転電機１０の軸方向に沿った断面図である。図７は、第２実施形態に係る回転電機１０を構成するロータコア２２として積層される鋼板３８の平面図である。図８は、図７に図示した鋼板３８の上に９０度回転させた鋼板３８を積層させた平面図である。また、以後の実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同一番号を付し、必要な場合を除いてその説明を省略する。

図７に示すように、第２実施形態の回転電機１０のロータコア２２の鋼板３８において、内側スリット４６及び外側スリット４８は、周方向で交互に並ぶようにそれぞれ複数形成（本実施形態では２個）されている。内側スリット４６としては、通路形成孔４４Ａに向かうように形成された内側スリット４６と、その反対方向となる通路形成孔４４Ｃに向かうように形成された内側スリット４６と、がある。外側スリット４８としては、通路形成孔４４Ｂと一体となる外側スリット４８と、通路形成孔４４Ｄと一体となる外側スリット４８と、がある。

図７に示す鋼板３８の上に９０度回転させた本実施形態の鋼板３８を新たに積層することにより、図８に示すように、４つの連通通路５０を同時に形成することができる。ただし、図８において、平面視で上下方向に延びるように形成された２つの連通通路５０は、下にある鋼板３８の内側スリット４６の外側部分と、上にある鋼板３８の外側スリット４８の内側部分が積層方向で連通しており、平面視で左右方向に延びるように形成された２つの連通通路５０は、下にある鋼板３８の外側スリット４８の内側部分と、上にある鋼板３８の内側スリット４６の外側部分が積層方向で連通している。

図８に示す回転積層を繰り返すことにより、図６に示すロータコア２２が構築される。このとき、内側スリット４６の内側部分は当該内側スリット４６が形成された鋼板３８を挟み込む２つの鋼板３８の外側スリット４８の外側部分に同じ位置で積層方向に連通している。よって、シャフト３２から内側スリット４６（連通通路５０の冷媒の導入口）に導入された冷媒は、当該内側スリット４６が形成された鋼板３８を挟み込む一方の鋼板３８の外側スリット４８と他方の鋼板３８の外側スリット４８を経由してコア内冷媒通路２８に供給される。

このように第２実施形態では、第１実施形態に比べてシャフト３２（冷媒供給口３６）とコア内冷媒通路２８とを連通する連通通路５０が多数形成されるので、冷媒に対する圧力損失を軽減してコア内冷媒通路２８に供給する冷媒の供給量を増加させることができる。なお、本実施形態では、ロータコア２２の例えば中央領域を構成する部分に２枚の鋼板３８を回転積層させて４つの連通通路５０を形成し、他の部分を前述の鋼板３８ａとしてもよい。

［第３実施形態］
図９は、第３実施形態に係る回転電機１０の軸方向に沿った断面図である。図１０は、第３実施形態に係る回転電機１０を構成するロータコア２２として積層される鋼板３８の平面図である。図１１は、図１０に図示した鋼板３８の上に９０度の回転角度で３枚の鋼板３８を回転積層させた平面図である。第３実施形態では、前述の内側スリット４６と外側スリット４８が直接連通するのではなく、中間スリット５４、中間スリット５６を介して内側スリット４６と外側スリット４８が連通する。

図１０に示すように、内側スリット４６は、貫通孔４０と一体であるとともに通路形成孔４４Ａに向かう方向に延び、且つ通路形成孔４４Ａから離間して形成されている。中間スリット５４は、貫通孔４０と通路形成孔４４Ｂとの間に形成され、貫通孔４０及び通路形成孔４４Ｂから離間して形成されている。中間スリット５６は、貫通孔４０と通路形成孔４４Ｃとの間に形成され、貫通孔４０及び通路形成孔４４Ｃから離間して形成されている。外側スリット４８は、通路形成孔４４Ｄと一体であるとともに、貫通孔４０に向かう方向に延び、且つ貫通孔４０から離間して形成されている。

内側スリット４６、中間スリット５４、中間スリット５６、外側スリット４８は、周方向において前述の中心角（９０度）の回転角度で回転した位置ごとに等間隔に形成されるとともに、周方向の並び順に鋼板３８の中心側から外側へ向かってずれていくように径方向で互いに異なる位置に形成されている。ここで、内側スリット４６の径方向の外側の端部は、中間スリット５４の径方向の内側の端部よりも径方向の外側に形成される。中間スリット５４の径方向の外側の端部は、中間スリット５６の径方向の内側の端部よりも径方向の外側に形成される。中間スリット５６の径方向の外側に端部は、外側スリット４８の径方向の内側の端部よりも径方向の外側に形成される。

よって、図１０に示す鋼板３８に、同じ鋼板３８を９０度の回転角度で３枚回転積層させることにより、内側スリット４６、中間スリット５４、中間スリット５６、外側スリット４８が連通して連通通路５０が１つ形成される。そして、この回転積層を繰り返すことで、図９に示すロータコア２２が構築される。

本実施形態によれば、中間スリット５４、中間スリット５６を適用することにより、鋼板３８の貫通孔４０と通路形成孔４４とを結ぶ線上においてスリットにより欠損する部分の長さを短くすることができるので、鋼板３８の軸周りの回転強度、すなわちロータコア２２の回転強度を高めることができる。

なお、本実施形態において、中間スリット（中間スリット５４，５６）は、一つだけでもよい。この場合、中間スリットは、内側スリット４６及び外側スリット４８に対して周方向において９０度回転した位置に形成されればよく、鋼板３８において、内側スリット４６、中間スリット、外側スリット４８の順で周方向に並ぶように配置されればよい。例えば、中間スリットは、貫通孔４０と通路形成孔４４Ｂとの間において、貫通孔４０及び通路形成孔４４Ｂから離間して形成すればよい。また、外側スリット４８は、通路形成孔４４Ｃと一体であるとともに、貫通孔４０に向かう方向に延び、且つ貫通孔４０から離間して形成すればよい。このとき、内側スリット４６の径方向の外側の端部が、中間スリット（中間スリット５４参照）の径方向の内側の端部よりも径方向の外側に形成されればよい。また、中間スリット（中間スリット５６参照）の径方向の外側の端部が、外側スリット４８の径方向の内側の端部よりも径方向の外側に形成されればよい。そして、鋼板３８を９０度の回転角度で２枚回転積層させることにより、内側スリット４６、中間スリット、外側スリット４８が連通して連通通路５０が形成される。そして、この回転積層を繰り返すことで、ロータコア２２が構築される。また、本実施形態では、ロータコア２２の例えば中央領域を構成する部分に７枚の鋼板３８を回転積層させて４つの連通通路５０を形成し、他の部分を前述の鋼板３８ａとしてもよい。

［第４実施形態］
図１２は、第４実施形態に係る回転電機１０の軸方向に沿った断面図である。図１３は、第４実施形態に係る回転電機１０を構成するロータコア２２として積層される鋼板３８の平面図である。図１４は、図１３に図示した鋼板３８の上に９０度回転させた鋼板３８を積層させた平面図である。第４実施形態に係る回転電機１０のロータコア２２の鋼板３８は、第３実施形態の鋼板３８において、内側スリット４６、中間スリット５４、中間スリット５６、外側スリット４８が貫通孔４０を挟んだ反対側にも形成されたものとなっている。

よって、図１３に示す鋼板３８に、同じ鋼板３８を９０度の回転角度で１枚回転積層させると、図１４に示すように、内側スリット４６、中間スリット５４、中間スリット５６、外側スリット４８が連通して連通通路５０が４つ形成される。そして、この回転積層を繰り返すことで、図１２に示すロータコア２２が構築される。

図１２に示すように、中間スリット５４の径方向の内側の一部が、当該中間スリット５４が形成された鋼板３８を挟む一方の鋼板３８に形成された内側スリット４６の一部、及び他方の鋼板３８に形成された内側スリット４６の一部に積層方向で連通している。また、中間スリット５４の径方向の外側の一部が、当該中間スリット５４が形成された鋼板３８を挟む一方の鋼板３８に形成された中間スリット５６の一部、及び他方の鋼板３８に形成された中間スリット５６の一部に積層方向で連通している。

そして、中間スリット５６の径方向の内側の一部が、当該中間スリット５６が形成された鋼板３８を挟む一方の鋼板３８に形成された中間スリット５４の一部、及び他方の鋼板３８に形成された中間スリット５４の一部に積層方向で連通している。また、中間スリット５６の径方向の外側の一部が、当該中間スリット５６が形成された鋼板３８を挟む一方の鋼板３８に形成された外側スリット４８の一部、及び他方の鋼板３８に形成された外側スリット４８の一部に積層方向で連通している。

これにより、シャフト３２（冷媒供給口３６）とコア内冷媒通路２８とを連通する連通通路５０はメッシュ状に形成される。このように連通通路５０をメッシュ状に形成することで、冷媒の圧力損失を低減するとともに、コア内冷媒通路２８に対して冷媒を積層方向で均一に供給することができる。なお、本実施形態では、ロータコア２２の例えば中央領域を構成する部分に２枚の鋼板３８を回転積層させて４つの連通通路５０を形成し、他の部分を前述の鋼板３８ａとしてもよい。

［第５実施形態］
図１５は、第５実施形態に係る回転電機１０の軸方向に沿った断面図である。図１６は、第５実施形態に係る回転電機１０を構成するロータコア２２として積層される鋼板３８の平面図である。図１７は、図１６に図示した鋼板３８の上に６０度回転させた鋼板３８を積層させた平面図である。

第５実施形態に係る回転電機１０のロータ２０は、磁石３０（不図示）が周方向に等間隔で６個埋設されたものとなっている。これに対応してロータコア２２には、磁石３０に隣接する位置において、コア内冷媒通路２８が周方向に等間隔で６個形成されている。よって、鋼板３８（エンドプレート５２も同様）には周方向に６つ等間隔に並んだ収容部形成孔４２及び通路形成孔４４が形成される。これにより、鋼板３８において、周方向で互いに隣接する２つの通路形成孔４４から貫通孔４０の中心を見込む中心角は６０度となる。本実施形態において、内側スリット４６と外側スリット４８は、周方向で当該中心角６０度の回転角度で回転した位置ごとに等間隔に交互に並ぶようにそれぞれ３個形成され、それぞれ貫通孔４０を中心として３回対称の配置となっている。本実施形態においても、内側スリット４６の径方向の外側の端部は、外側スリット４８の径方向の内側の端部よりも径方向の外側に形成される。

よって、図１６に示す鋼板３８に、同じ鋼板３８を６０度の回転角度で回転積層させると、図１７に示すように、内側スリット４６及び外側スリット４８が連通して連通通路５０が６個形成される。そして、この回転積層を繰り返すことで、図１５に示すロータコア２２が構築される。

図１５に示すように、内側スリット４６の径方向の外側の一部が、当該内側スリット４６が形成された鋼板３８を挟む一方の鋼板３８に形成された外側スリット４８の一部、及び他方の鋼板３８に形成された外側スリット４８の一部に同じ位置において積層方向で連通している。また、冷媒供給口３６は、内側スリット４６（連通通路５０の冷媒の導入口）に対向する位置に形成されるが、シャフト３２を周方向に１２０度回転した位置ごとに形成され、シャフト３２全体において３重の螺旋の軌跡を描くように形成される。

本実施形態では、第２実施形態と同様に連通通路５０が多数形成され、第２実施形態と同様の作用効果を有する。また、本実施形態のロータコア２２には６個の磁石３０が埋設されているが、これらの磁石３０に隣接する６つのコア内冷媒通路２８、各コア内冷媒通路２８に連通する複数の連通通路５０を構築することができ、回転積層の回転角が異なっていても１種類の鋼板３８によりロータコア２２において連通通路５０を構築することができる。なお、本実施形態では、ロータコア２２の例えば中央領域を構成する部分に２枚の鋼板３８を回転積層させて６個の連通通路５０を形成し、他の部分を前述の鋼板３８ａとしてもよい。

［第６実施形態］
図１８は、第６実施形態に係る回転電機１０の軸方向に沿った断面図である。図１９は、第６実施形態に係る回転電機１０を構成するロータコア２２として積層される鋼板３８の平面図である。図２０は、図１９に図示した鋼板３８の上に６０度の回転角度で５枚の鋼板３８を回転積層させた平面図である。

第６実施形態に係る回転電機１０のロータコア２２は、第５実施形態と同様に磁石３０（不図示）が６個埋設されコア内冷媒通路２８が６個形成されている。しかし、第６実施形態ではさらに、中間スリット５４、中間スリット５６、中間スリット５８、中間スリット６０が形成されている。

内側スリット４６、中間スリット５４、中間スリット５６、中間スリット５８、中間スリット６０、外側スリット４８は、周方向において前述の中心角（６０度）の回転角度で回転した位置ごとに等間隔で形成されるとともに、周方向の並び順に鋼板３８の中心側から外側へ向かって径方向で互いに異なる位置に形成されている。ここで、内側スリット４６の径方向の外側の端部は、中間スリット５４の径方向の内側の端部よりも径方向の外側に形成される。中間スリット５４の径方向の外側の端部は、中間スリット５６の径方向の内側の端部よりも径方向の外側に形成される。中間スリット５６の径方向の外側に端部は、中間スリット５８の径方向の内側の端部よりも径方向の外側に形成される。中間スリット５８の径方向の外側に端部は、中間スリット６０の径方向の内側の端部よりも径方向の外側に形成される。中間スリット６０の径方向の外側に端部は、外側スリット４８の径方向の内側の端部よりも径方向の外側に形成される。

内側スリット４６、中間スリット５４、中間スリット５６、中間スリット５８、中間スリット６０、外側スリット４８は、貫通孔４０を挟んだ反対側にも形成されている。これにより、ロータコア２２において積層方向で同じ位置に２つの連通通路５０を形成できるので、その分、コア内冷媒通路２８に対する冷媒の供給効率を高めることができる。

よって、図１９に示す鋼板３８に、同じ鋼板３８を６０度の回転角度で５枚回転積層させることにより、図２０に示すように、内側スリット４６、中間スリット５４、中間スリット５６、中間スリット５８、中間スリット６０、外側スリット４８が連通して連通通路５０が２個形成される。そして、この回転積層を繰り返すことで、図１８に示すロータコア２２が構築される。なお、本実施形態では、ロータコア２２の例えば中央領域を構成する部分に８枚の鋼板３８を回転積層させて６個の連通通路５０を形成し、他の部分を前述の鋼板３８ａとしてもよい。

本実施形態においては、第３実施形態と同様に、鋼板３８の貫通孔４０と通路形成孔４４とを結ぶ線上においてスリットにより欠損する部分の長さを短くすることができるので、鋼板３８の軸周りの回転強度、すなわちロータコア２２の回転強度を高めることができる。

［第７実施形態］
図２１は、第７実施形態に係る回転電機１０の軸方向に沿った断面図である。図２２は、第７実施形態に係る回転電機１０を構成するロータコア２２として積層される鋼板３８の平面図である。

第７実施形態の回転電機１０のロータコア２２は、周方向で同じ方向に向けられた複数枚の鋼板３８を積層して形成された積層鋼板３８Ａが、所定の回転角度で回転積層されたものとなっている。また、挿通孔２４（貫通孔４０）の内壁には、シャフト３２に当接してロータコア２２をシャフト３２に対して支持するための複数の突起４０ａが設けられ、挿通孔２４（貫通孔４０）とシャフト３２との間に隙間４０ｂが形成されたものである。

本実施形態では、第１実施形態（他の実施形態でもよい）と同様の鋼板３８を周方向で同じ向きにした状態で２枚（３枚以上でもよい）重ね合わせて積層鋼板３８Ａを構築している。そして、積層鋼板３８Ａを９０度の回転角度により回転積層させて図２１に示すロータコア２２を構築している。また、第５実施形態、第６実施形態の鋼板３８により積層鋼板３８Ａを構築した場合は６０度の回転角度により積層鋼板３８Ａを回転積層させてロータコア２２を構築することになる。なお、積層鋼板３８Ａにおける鋼板３８の積層枚数は統一する必要はなく、回転積層させる積層鋼板３８Ａごとに任意に積層枚数を変えてもよい。このように、ロータコア２２を構築する際に積層鋼板３８Ａを回転積層させることにより、回転積層の回数を低減して作業コストを低減することができる。

図２２に示すように、貫通孔４０の内壁には突起４０ａが複数設けれ、シャフト３２の断面形状に倣って円弧状に形成されている。突起４０ａの配置位置は任意であるが、少なくとも内側スリット４６とは異なる位置に設けられる。また、突起４０ａは、ロータコア２２を構築した際に、積層方向から見て周方向で同じ位置に揃っている必要はない。なお、エンドプレート５２は、収容部形成孔４２、通路形成孔４４、貫通孔４０ｃ（図２１）を有するが、貫通孔４０ｃの直径がシャフト３２の外形とほぼ等しくなっており、当該貫通孔４０ｃにシャフトが接続される。

図２１に示すように、シャフト３２の冷媒供給口３６から供給された冷媒は、隙間４０ｂを通じて内側スリット４６（連通通路５０の冷媒の導入口）に導かれ、コア内冷媒通路２８に供給される。よって、本実施形態において冷媒供給口３６は、ロータコア２２の挿通孔２４に対向する範囲内においてシャフト３２の任意の位置に形成することができ、冷媒供給口３６の設計の自由度を高めることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１０ 回転電機
２０ ロータ
２２ ロータコア
２８ コア内冷媒通路
３０ 磁石
３２ シャフト
３４ 内部冷媒通路
３６ 冷媒供給口
３８ 鋼板
４０ 貫通孔
４４ 通路形成孔
４６ 内側スリット
４８ 外側スリット
５０ 連通通路

Claims (10)

1. 鋼板を積層して形成されるロータコアと、
   前記ロータコアの軸方向に延びて配置された複数の磁石と、
   前記ロータコアを支持するとともに、前記磁石を冷却するための冷媒を前記ロータコアに供給する内部冷媒通路を備えたシャフトと、を備え、
   前記ロータコアは、
   前記シャフトが挿通される挿通孔と、
   前記磁石に隣接するとともに、前記ロータコアの周方向に等間隔に形成され、軸方向に延びる複数のコア内冷媒通路と、を備え、
   前記鋼板は、
   前記鋼板が積層されることにより前記挿通孔を形成する貫通孔と、
   前記鋼板が積層されることにより前記コア内冷媒通路を形成する複数の通路形成孔と、を備え、
   前記鋼板のうち、前記ロータコアの少なくとも一部を構成する前記鋼板は、
   前記貫通孔と一体に形成され、径方向の外側に延びるように形成された内側スリットと、
   複数の前記通路形成孔のうち、前記内側スリットと前記周方向で異なる位置に形成された前記通路形成孔と一体に形成され、前記径方向の内側に延びるように形成された外側スリットと、を備え、
   前記通路形成孔により前記コア内冷媒通路を形成可能な回転角度で当該鋼板が回転積層されることで、前記挿通孔と前記コア内冷媒通路とを連通する連通通路が前記内側スリット及び前記外側スリットを介して形成されていることを特徴とする回転電機のロータ。
2. 請求項１に記載の回転電機のロータにおいて、
   前記ロータコアは、
   前記周方向で同じ方向に向けられた複数枚の前記鋼板を積層して形成された積層鋼板が、前記回転角度で回転積層されたものであることを特徴とする回転電機のロータ。
3. 請求項１または２に記載の回転電機のロータにおいて、
   前記連通通路は、
   前記鋼板の積層方向で互いに接触する２つの前記鋼板のうちの一方の前記鋼板の前記内側スリットの一部と他方の前記鋼板の前記外側スリットの一部とが前記積層方向で互いに連通することにより形成されていることを特徴とする回転電機のロータ。
4. 請求項３に記載の回転電機のロータにおいて、
   前記内側スリット及び前記外側スリットは、前記周方向で交互に並ぶようにそれぞれ複数形成されていることを特徴とする回転電機のロータ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転電機のロータにおいて、
   前記鋼板は、
   前記内側スリットと前記外側スリットに対して前記周方向において前記回転角度で回転した位置に形成された中間スリットを備えるとともに、前記鋼板において、前記内側スリット、前記中間スリット、前記外側スリットの順で前記周方向に並ぶように配置され、
   前記連通通路は、
   前記鋼板が前記回転角度で回転積層されることで、前記内側スリットと前記外側スリットが前記中間スリットを介して連通することにより形成されていることを特徴とする回転電機のロータ。
6. 請求項５に記載の回転電機のロータにおいて、
   前記中間スリットは、前記回転角度で回転した位置ごとに前記周方向で等間隔に複数形成されるとともに前記周方向の並び順に前記鋼板の中心側から外側へ向かってずれていくように前記径方向で互いに異なる位置に形成されていることを特徴とする回転電機のロータ。
7. 請求項５または６に記載の回転電機のロータにおいて、
   前記内側スリット、前記中間スリット、及び前記外側スリットは、前記貫通孔を挟んだ反対側にも形成されていることを特徴とする回転電機のロータ。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の回転電機のロータにおいて、
   前記挿通孔の内壁には、前記シャフトに当接して前記ロータコアを前記シャフトに対して支持するための複数の突起が設けられ、
   前記挿通孔と前記シャフトとの間には隙間が形成されていることを特徴とする回転電機のロータ。
9. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の回転電機のロータにおいて、
   前記シャフトの側壁には、前記内部冷媒通路に連通した冷媒供給口が形成され、
   前記冷媒供給口は、前記内側スリットに対向する位置に形成されていることを特徴とする回転電機のロータ。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の回転電機のロータにおいて、
    前記ロータコアの両端に取り付けられ、前記シャフトが貫通する第２の貫通孔と、前記コア内冷媒通路に連通する第２の通路形成孔と、を備えたエンドプレートを備えることを特徴とする回転電機のロータ。

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