JP5549857B2

JP5549857B2 - 回転電機用ロータ

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Publication number: JP5549857B2
Application number: JP2010033487A
Authority: JP
Inventors: 尚実井上; 聡村上
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2010-02-18
Filing date: 2010-02-18
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2030-02-18
Also published as: JP2011172375A

Description

本発明は、ロータ軸に平行な円筒状の外周面を有するロータコアを備えた回転電機用ロータに関する。

従来、様々な機器に亘って駆動用の動力源の一つとして回転電機が用いられている。この種の回転電機は、コイルを有するステータと永久磁石を有するロータとを備えて構成される。特に、被駆動側の機器から大きな出力が要求されると、回転電機の各部、特にコイルや永久磁石からの発熱量が大きくなる。このような発熱の原因の一つとして銅損や鉄損が挙げられる。

銅損はコイルに電流を流した場合に当該電流の大小に拘らず常に発生する損失であり、コイルに流れる電流の２乗に比例して増加する。一方、鉄損はヒステリシス損とうず電流損とからなり、磁性材料を交番磁界の中においた際に発生する損失である。ヒステリシス損は鉄心の磁区が交番磁界によって磁界の向きを変える時に発生する損失であり、うず電流損は導体の内部において磁束が変化しているところで発生するうず電流に起因する損失である。これらの損失が熱エネルギー、即ちジュール熱として発散されるため、回転電機のコイルや永久磁石は発熱する。

このような発熱が過度に進行すると、回転電機の回転効率が悪化し、最終的には回転電機として機能しなくなる。このため、回転電機には当該回転電機が備える永久磁石やコイルを適切に冷却することが可能な冷却手段が備えられているものがある。この種の冷却手段として、例えば下記の特許文献１に記載のものがある。

特許文献１に記載のモータの冷却回路は、ロータシャフト及びコア（本願「ロータコア」に相当）を有するロータと、ステータとを備えて構成されるモータの冷却に利用される。当該冷却回路は、ロータシャフトの軸心部に形成された軸方向油路（以下「ロータシャフトの軸方向油路」とする）と、コアをロータ軸方向に貫通する軸方向油路（以下「コアの軸方向油路」とする）とを備えて構成される。ロータシャフトの軸方向油路に冷媒が供給され、当該冷媒はロータシャフトの回転により生じる遠心力で、ロータシャフトの軸方向油路の周面に沿って流れる。また、冷媒はロータシャフトの軸方向油路からコアの軸方向油路にも供給され流通する。これにより、コアの軸方向に備えられる永久磁石が冷却される。また、コアの軸方向油路を流通した冷媒は、コアのロータ軸方向端部に備えられたプレートの油孔からロータシャフトの回転による遠心力によりステータのコイルエンドに放出される。これにより、コイルが冷却される。

特開平９−１８２３７５号公報

上述の特許文献１に記載のモータは、ロータコアの外周面とステータの内周面との間にギャップを有して形成される。特許文献１に記載の技術を用いてモータを冷却した場合、ロータの回転速度及び冷媒の粘性によっては、プレートの油孔から放出された冷媒がプレートの径方向外側を伝って移動し、前記ギャップに流入することが考えられる。冷媒がギャップに流入すると、ロータの回転速度や冷媒の粘性によっては、当該冷媒が、ロータが回転する際の回転力に対して抵抗として作用しうる。したがって、このような場合には、ロータの回転によって生じる回転損失が増大し、モータの回転効率を悪化させる原因となってしまう。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、冷却液のロータコアの外周面への流通を抑制することが可能な回転電機用ロータを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る回転電機用ロータの特徴構成は、ロータ軸に平行な円筒状の外周面を有するロータコアを備えると共に、前記ロータコアのロータ軸方向端部に設けられたエンドプレートと、前記ロータコアの内部から冷却液を排出する冷却液排出口と、冷却液放出部と、を備え、前記冷却液排出口が、前記エンドプレートのロータ軸方向端面に設けられ、前記冷却液放出部が、前記冷却液排出口よりロータ径方向外側にある前記エンドプレートの外周面に、ロータ周方向全域に亘って設けられ、前記冷却液放出部は、ロータ径方向における前記冷却液排出口と前記ロータコアの外周面との間にあって前記ロータ軸に平行な円筒状の仮想面である仮想基準面に対して径方向内側に引退した凹状部と、当該凹状部に対してロータ軸方向で前記ロータコア側とは反対側にあって前記仮想基準面まで突出する凸状部と、を有する点にある。

このような特徴構成とすれば、冷却液排出口とロータコアの外周面との間に、ロータ軸に平行な仮想基準面に対して径方向内側に引退した凹状部がロータ周方向に沿って設けられ、当該凹状部と冷却液排出口との間に、仮想基準面まで突出する凸状部が設けられるので、回転電機用ロータが回転している場合には、冷却液排出口から排出された冷却液が凸状部から凹状部へ移動することがない。このため、冷却液がロータコアの外周面に流通することを確実に抑制することができる。したがって、ロータコアの径方向外側にステータが設けられる場合、冷却液が、ロータコアの外周面とステータの内周面との間に形成されるギャップに流入することがないので、冷却液が回転電機用ロータの回転力の抵抗となることがない。これにより、回転電機用ロータの回転中に冷却液が前記ギャップに侵入することによって生じる回転損失の増大を抑制することが可能となる。また、このような構成とすれば、ロータ軸方向端部にエンドプレートを備えたロータコアであっても、エンドプレートに設けられた冷却液排出口とロータコアの外周面との間に冷却液放出部が設けられるので、ロータコアの外周面への冷却液の流通を抑制することができる。

また、上記目的を達成するための本発明に係る回転電機用ロータの別の特徴構成は、ロータ軸に平行な円筒状の外周面を有するロータコアを備えると共に、ロータ軸方向端面に設けられ、前記ロータコアの内部から冷却液を排出する冷却液排出口と、前記冷却液排出口と前記外周面との間の所定位置に、ロータ周方向全域に亘って設けられた冷却液放出部と、を備え、前記冷却液放出部は、前記ロータ軸方向端面に取り付けられた円環板状部材を用いて構成されると共に、前記冷却液放出部は、ロータ径方向における前記冷却液排出口と前記外周面との間にあって前記ロータ軸に平行な円筒状の仮想面である仮想基準面に対して径方向内側に引退した凹状部と、当該凹状部に対してロータ軸方向で前記ロータコア側とは反対側にあって前記仮想基準面まで突出する凸状部と、を有し、前記円環板状部材のロータ径方向外側端部が、前記ロータ軸方向端面の径方向外側縁よりロータ径方向外側に突出するように設けられている点にある。

このような特徴構成とすれば、冷却液排出口とロータコアの外周面との間に、ロータ軸に平行な仮想基準面に対して径方向内側に引退した凹状部がロータ周方向に沿って設けられ、当該凹状部と冷却液排出口との間に、仮想基準面まで突出する凸状部が設けられるので、回転電機用ロータが回転している場合には、冷却液排出口から排出された冷却液が凸状部から凹状部へ移動することがない。このため、冷却液がロータコアの外周面に流通することを確実に抑制することができる。したがって、ロータコアの径方向外側にステータが設けられる場合、冷却液が、ロータコアの外周面とステータの内周面との間に形成されるギャップに流入することがないので、冷却液が回転電機用ロータの回転力の抵抗となることがない。これにより、回転電機用ロータの回転中に冷却液が前記ギャップに侵入することによって生じる回転損失の増大を抑制することが可能となる。また、このような構成とすれば、ロータ軸方向端面の外径よりも大きな外径の円環板状部材をロータコアの軸心と合わせてロータ軸方向端面に配設するだけで冷却液放出部を形成できる。したがって、凹状部と凸状部とを形成する加工が必要ないので、ロータコアの外周面への冷却液の流通を抑制できる回転電機用ロータを低コストで実現することができる。

また、上記目的を達成するための本発明に係る回転電機用ロータの別の特徴構成は、ロータ軸に平行な円筒状の外周面を有するロータコアを備えると共に、ロータ軸方向端面に設けられ、前記ロータコアの内部から冷却液を排出する冷却液排出口と、前記冷却液排出口と前記外周面との間の所定位置に、ロータ周方向全域に亘って設けられた冷却液放出部と、を備え、前記冷却液放出部は、前記ロータ軸方向端面に取り付けられた円環板状部材を用いて構成されると共に、前記冷却液放出部は、ロータ径方向における前記冷却液排出口と前記外周面との間にあって前記ロータ軸に平行な円筒状の仮想面である仮想基準面に対して径方向内側に引退した凹状部と、当該凹状部に対してロータ軸方向で前記ロータコア側とは反対側にあって前記仮想基準面まで突出する凸状部と、を有し、前記円環板状部材のロータ径方向外側端部が、前記ロータ軸方向端面に対して隙間を有するように設けられている点にある。

このような特徴構成とすれば、冷却液排出口とロータコアの外周面との間に、ロータ軸に平行な仮想基準面に対して径方向内側に引退した凹状部がロータ周方向に沿って設けられ、当該凹状部と冷却液排出口との間に、仮想基準面まで突出する凸状部が設けられるので、回転電機用ロータが回転している場合には、冷却液排出口から排出された冷却液が凸状部から凹状部へ移動することがない。このため、冷却液がロータコアの外周面に流通することを確実に抑制することができる。したがって、ロータコアの径方向外側にステータが設けられる場合、冷却液が、ロータコアの外周面とステータの内周面との間に形成されるギャップに流入することがないので、冷却液が回転電機用ロータの回転力の抵抗となることがない。これにより、回転電機用ロータの回転中に冷却液が前記ギャップに侵入することによって生じる回転損失の増大を抑制することが可能となる。また、このような構成とすれば、例えばロータ軸方向中央側からロータ軸方向外側に離れるにしたがって外径が大きくなる外周面を備えた形状等のように、ロータ径方向外側端部がロータ軸方向端面に対して隙間を有する円環板状部材をロータコアの軸心と合わせてロータ軸方向端面に配設するだけで冷却液放出部を形成できる。したがって、凹状部と凸状部とを形成する加工が必要ないので、ロータコアの外周面への冷却液の流通を抑制できる回転電機用ロータを低コストで実現することができる。

また、前記凹状部は、ロータ径方向外側に向かって開口すると共にロータ周方向に延びる凹溝であると好適である。

このような構成とすれば、ロータ周方向の全周に亘って凹状部が形成されるので、ロータ軸方向端面に設けられる冷却液排出口の位置に拘らず、確実に冷却液がロータコアの外周面に流通することを防止できる。

また、前記冷却液放出部は、前記ロータコアの前記外周面に対してロータ径方向内側であって、当該外周面に対してロータ軸方向端面側に設けられていると好適である。

このような構成とすれば、冷却液が冷却液放出部よりもロータ軸方向中央側に流通することがないので、ロータコアの外周面への冷却液の流通を確実に防止できる。したがって、ロータコアの外周面とステータの内周面との間で形成されるギャップに冷却液が流入することを防止できるので、冷却液による回転電機用ロータの回転エネルギーの消費を低減することができる。また、このような構成とすれば、冷却液排出口と冷却液放出部との間の距離を短く設定することができる。このため、冷却液排出口から排出された冷却液がロータ軸方向端面を伝って移動する距離が短くなるので、冷却液排出口から排出された冷却液を冷却液放出部まで移動させるのに要する運動エネルギーを低減することができる。したがって、回転電機用ロータの回転エネルギーの消費を低減することができるので、回転電機用ロータの回転効率を高めることが可能となる。

また、上記目的を達成するための本発明に係る回転電機用ロータの別の特徴構成は、ロータ軸に平行な円筒状の外周面を有するロータコアを備えると共に、ロータ軸方向端面に設けられ、前記ロータコアの内部から冷却液を排出する冷却液排出口と、前記冷却液排出口と前記外周面との間の所定位置に、ロータ周方向全域に亘って設けられた冷却液放出部と、を備え、前記冷却液放出部は、前記ロータコアの前記外周面に対してロータ径方向内側であって、当該外周面に対してロータ軸方向端面側に設けられていると共に、前記冷却液放出部は、ロータ径方向における前記冷却液排出口と前記外周面との間にあって前記ロータ軸に平行な円筒状の仮想面である仮想基準面に対して径方向内側に引退した凹状部と、当該凹状部に対してロータ軸方向で前記ロータコア側とは反対側にあって前記仮想基準面まで突出する凸状部と、を有する点にある。

このような特徴構成とすれば、冷却液排出口とロータコアの外周面との間に、ロータ軸に平行な仮想基準面に対して径方向内側に引退した凹状部がロータ周方向に沿って設けられ、当該凹状部と冷却液排出口との間に、仮想基準面まで突出する凸状部が設けられるので、回転電機用ロータが回転している場合には、冷却液排出口から排出された冷却液が凸状部から凹状部へ移動することがない。このため、冷却液がロータコアの外周面に流通することを確実に抑制することができる。したがって、ロータコアの径方向外側にステータが設けられる場合、冷却液が、ロータコアの外周面とステータの内周面との間に形成されるギャップに流入することがないので、冷却液が回転電機用ロータの回転力の抵抗となることがない。これにより、回転電機用ロータの回転中に冷却液が前記ギャップに侵入することによって生じる回転損失の増大を抑制することが可能となる。また、このような構成とすれば、冷却液が冷却液放出部よりもロータ軸方向中央側に流通することがないので、ロータコアの外周面への冷却液の流通を確実に防止できる。したがって、ロータコアの外周面とステータの内周面との間で形成されるギャップに冷却液が流入することを防止できるので、冷却液による回転電機用ロータの回転エネルギーの消費を低減することができる。また、このような構成とすれば、冷却液排出口と冷却液放出部との間の距離を短く設定することができる。このため、冷却液排出口から排出された冷却液がロータ軸方向端面を伝って移動する距離が短くなるので、冷却液排出口から排出された冷却液を冷却液放出部まで移動させるのに要する運動エネルギーを低減することができる。したがって、回転電機用ロータの回転エネルギーの消費を低減することができるので、回転電機用ロータの回転効率を高めることが可能となる。

回転電機の側方断面を示す図である。ロータのロータ軸方向端部の斜視図である。冷却液放出部の拡大図である。その他の実施形態に係る冷却液放出部について示す図である。その他の実施形態に係る冷却液放出部について示す図である。その他の実施形態に係る冷却液放出部について示す図である。その他の実施形態に係る冷却液放出部について示す図である。その他の実施形態に係る冷却液放出部について示す図である。その他の実施形態に係る冷却液放出部について示す図である。

以下、本発明に係る回転電機用ロータＲ（以下「ロータＲ」とする）に関して説明する。本ロータＲは、冷却液がロータＲの外周面３０とステータＳの内周面４０との間に形成されるギャップＧに流入することを防止することが可能なように構成されている。なお、この冷却液は一般的な冷却オイルを用いると好適であるが、これに限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係るロータＲが配設される回転電機Ｍの側方断面図である。図１に示されるように、回転電機Ｍはケース本体ＭＣ１と当該ケース本体ＭＣ１の開口部を覆うカバーＭＣ２とで形成される空間内に、ステータＳとロータＲとが収納されるように構成され、ステータＳはケース本体ＭＣ１に固定される。なお、ケース本体ＭＣ１及びカバーＭＣ２は、回転電機Ｍを収納するケースに相当するため、以降の説明においては、ケース本体ＭＣ１及びカバーＭＣ２のいずれかを区別をする必要がない場合には、共にケースＭＣ１、ＭＣ２として説明する。

回転電機Ｍは、当該回転電機Ｍが発生する駆動力（回転動力）を回転電機Ｍの外部に出力することが可能である。このような場合には回転電機Ｍは電動機として機能する。また、回転電機Ｍに外部から駆動力（回転動力）を伝達することにより、当該回転電機Ｍが発電を行う発電機として機能することも可能である。本実施形態では回転電機Ｍが電動機として機能している場合の例を用いて説明する。

電動機として機能する回転電機Ｍは、コイルＣと永久磁石ＰＭとの電磁作用により回転動力を取得する。この回転動力の取得は公知技術であるため説明は省略する。本実施形態においては、コイルＣはステータＳに備えられ、永久磁石ＰＭはロータＲに備えられるものとして説明する。

ロータＲは、ロータコアＲＣ、冷却液流通空間Ｒ１、冷却液排出口２０、冷却液放出部７０を備えて構成される。ロータコアＲＣは、ロータ軸１０に平行な円筒状の外周面３０を有する。ロータコアＲＣは、その外周が円形であり、且つその中心部が当該外周と同心であって当該外周よりも小径の円形の孔が設けられたリング状（ドーナツ状）の板からなる円環板状の部材を積層して構成される。円環板状の部材は所定の厚さ（例えば数ｍｍ）のコア材（鋼板）をこのようなリング状に打ち抜いて（打ち抜き加工により）形成される。ロータコアＲＣは、このように打ち抜き加工により形成された同一形状の複数の円環板状の部材を積層して円筒状に形成される。円環板状の部材を積層する際には、夫々の部材の軸心が一致するように積層される。したがって、円筒状の外周面３０は、ロータ軸１０に平行に形成される。ロータコアＲＣは、その径方向中心部にロータ軸方向に沿った貫通孔を有する円筒状で形成される。この貫通孔には、当該ロータコアＲＣと一体回転するように固定されたロータ軸１０を有して構成される。

冷却液流通空間Ｒ１は、ロータ軸１０の径方向内側に設けられ、冷却液が供給され流通される。上述のようにロータコアＲＣは径方向中心部にロータ軸方向に沿った貫通孔を有する円筒状で形成される。本実施形態では、この貫通孔にロータ軸１０が貫通され、当該ロータ軸１０の径方向中心側に冷却液流通空間Ｒ１が形成される。この冷却液流通空間Ｒ１は、後述する回転軸Ａの軸中心部に形成された冷却液流通路Ａ１から冷却液が供給される。

回転軸Ａは、ロータコアＲＣと一体回転可能に支持ベアリングＢＲＧを介して、ケース本体ＭＣ１及びケースＭＣ２に対して回転可能に支持される。回転軸Ａの軸中心部には、冷却液流通路Ａ１が形成される。そして、冷却液流通路Ａ１には、当該冷却液流通路Ａ１から冷却液流通空間Ｒ１に冷却液を供給する冷却液供給口Ａ２が形成される。冷却液供給口Ａ２は、その内径が冷却液流通空間Ｒ１の内径よりも小さくなるように形成される。これにより、一旦、冷却液供給口Ａ２から冷却液流通空間Ｒ１に供給された冷却液が、冷却液流通路Ａ１へ戻ること（冷却液流通路Ａ１への逆流）を適切に防止することができる。

冷却液流通空間Ｒ１のロータ軸方向端部には、流通孔１２が形成される。図１に示されるように、流通孔１２は、冷却液流通空間Ｒ１の内部と外部とを連通する孔とされる。この流通孔１２はロータ軸方向視において周方向に沿って複数形成される。例えば、ロータ軸方向視において周方向に４５度毎に形成することも可能であるし、他の角度毎に形成することも当然に可能である。このように形成することにより、回転軸Ａの軸中心部に形成された冷却液流通路Ａ１から供給された冷却液流通空間Ｒ１内の冷却液が、ロータＲの回転により生じる遠心力によって流通孔１２を介して径方向外側に向けて排出されることになる。なお、図１では、流通孔１２は冷却液流通空間Ｒ１の冷却液供給口Ａ２に近い側のロータ軸方向端部にのみ設けられているように示しているが、冷却液流通空間Ｒ１の双方のロータ軸方向端部に設けることも当然に可能である。また、冷却液流通空間Ｒ１の冷却液供給口Ａ２に遠い側のロータ軸方向端部にのみ設けることも当然に可能である。

流通孔１２には、ロータ径方向に沿って形成された径方向流路１３が連接される。径方向流路１３は、流通孔１２の夫々に対して設けられる。また、径方向流路１３には、連通路１４が連接して設けられる。これにより、流通孔１２から排出された冷却液は、径方向流路１３及び連通路１４を流通することが可能となる。

ロータコアＲＣには、ロータ軸平行方向に冷却液流通路１１が形成される。冷却液流通路１１は、ロータコアＲＣをロータ軸方向に貫通し、流通孔１２から排出された冷却液が供給可能に形成される。上述のように、流通孔１２は、ロータ軸方向視において周方向に所定の角度毎に形成される。冷却液流通路１１も、また、流通孔１２と同様にロータ軸方向視において周方向に所定の角度毎に形成される。冷却液流通路１１は、上述の連通路１４と連接して設けられる。したがって、流通孔１２から排出された冷却液は、径方向流路１３及び連通路１４を介して冷却液流通路１１に供給可能とされる。

冷却液流通路１１に供給された冷却液は、ロータＲの回転により生じる遠心力によって冷却液流通路１１の内周面に沿って流通される。これにより、ロータコアＲＣにロータ軸方向に沿って備えられる永久磁石ＰＭが冷却される。冷却液流通路１１に供給された冷却液は、後述する冷却液排出口２０に流通される。また、冷却液排出口２０には、冷却液流通路１１を流通する前の冷却液、即ち、冷却液流通空間Ｒ１の流通孔１２から排出され、連通路１４を流通した冷却液も流通される。

冷却液排出口２０は、ロータ軸方向端面４４に設けられ、ロータコアＲＣの内部から冷却液を排出する。上述のようにロータコアＲＣには、その内部に、冷却液流通空間Ｒ１及び冷却液流通路１１が形成される。よって、ロータコアＲＣの内部とは、冷却液流通空間Ｒ１及び冷却液流通路１１が相当する。また、本実施形態では、図２に示されるように、ロータコアＲＣのロータ軸方向端部には、エンドプレートＥＰが備えられる。よって、ロータ軸方向端面４４とは、エンドプレートＥＰの軸方向端面が相当する。したがって、冷却液排出口２０からは、エンドプレートＥＰのロータ軸方向端面４４に設けられ、冷却液流通空間Ｒ１及び冷却液流通路１１を流通した冷却液が排出される。また、冷却液排出口２０は、ロータ軸方向視において周方向に沿って複数形成される。図２の斜視図では、ロータ軸方向視において周方向に９０度毎に形成された冷却液排出口２０が示される。もちろん、他の角度毎に形成することも当然に可能である。

冷却液放出部７０は、冷却液排出口２０と外周面３０との間の所定位置に、ロータ周方向全域に亘って設けられる。本実施形態では、上述のように冷却液排出口２０はエンドプレートＥＰのロータ軸方向端面４４に設けられる。また、外周面３０とは、ロータコアＲＣの円筒状の外周面である。冷却液排出口２０と外周面３０との間とは、本実施形態では、エンドプレートＥＰの冷却液排出口２０よりも径方向外側とエンドプレートＥＰの外周面４５とにより規定される領域が相当する。したがって、冷却液放出部７０は、エンドプレートＥＰにおける冷却液排出口２０よりロータ径方向外側に設けられる。冷却液放出部７０は、エンドプレートＥＰのロータ軸方向端面４４に設けることも可能であるし、エンドプレートＥＰの外周面４５に設けることも可能である。また、ロータ周方向全域に亘って設けられるとは、ロータ周方向に関して全周囲に設けられることを意味する。本実施形態では、図２に示されるように、冷却液放出部７０は、エンドプレートＥＰの外周面４５の全周囲に亘って設けられた場合の例を用いて説明する。

冷却液放出部７０は、凹状部７１と凸状部７２とを有する。これらの凹状部７１及び凸状部７２を拡大した断面図が図３に示される。凹状部７１は、ロータ軸１０に平行な円筒状の仮想基準面ＩＰに対して径方向内側に引退してなる。仮想基準面ＩＰは、ロータ軸１０と同じ軸心で形成される円筒状の仮想面である。したがって、仮想基準面ＩＰはロータ軸１０に対して平行となる。凹状部７１は、このような仮想基準面ＩＰに対して径方向内側に引退して、周方向全周に亘って形成される。

特に本実施形態では、凹状部７１は、ロータ径方向外側に向かって開口すると共にロータ周方向に延びる凹溝が相当する。ロータ径方向外側に向かって開口するとは、開口がロータ軸方向に対して直交する形態にのみ限定されるものではなく、開口がロータ軸方向と交差する形態であれば良い。ロータ周方向に延びるとは、凹溝の延在方向がロータ周方向であることを示す。

凸状部７２は、凹状部７１の冷却液排出口２０側にあって仮想基準面ＩＰまで凹状部７１に対して突出してなる。本実施形態では、冷却液放出部７０は、エンドプレートＥＰの外周面４５に形成される。したがって、凹状部７１の冷却液排出口２０側とは、エンドプレートＥＰの外周面４５における凹状部７１が形成された位置よりロータ軸方向外側の部分及びエンドプレートＥＰにおける冷却液排出口２０が形成された位置から径方向外側のロータ軸方向端面４４の部分に相当する。凸状部７２は、このような領域の所定位置において、上述の仮想基準面ＩＰまで突出する部分が相当する。

このように形成される冷却液放出部７０は、図１−図３に示されるように、ロータコアＲＣの外周面３０に対してロータ径方向内側であって、外周面３０に対してロータ軸方向端面４４側に設けられる。

ここで、ロータコアＲＣの径方向外側には、ステータＳが配設される。当該ステータＳは、ケース本体ＭＣ１に固定されるステータコアＳＣを備えて構成される。このステータコアＳＣに巻かれるコイルＣのコイルエンドＣＥが、ステータコアＳＣの軸方向両端外側に位置される構成となっている。ステータコアＳＣは、円板状の鋼板を多数枚、ロータコアＲＣの軸心方向に沿って積層して構成される。

コイルＣはステータコアＳＣに導線を巻くことにより形成される。このようなコイルＣは、ステータコアＳＣの内周側に設けられ複数のスロット内に挿入されると共に、２つのスロット間をつなぐコイルＣの部分がステータコアＳＣから軸方向両端に突出して形成される。このようなステータコアＳＣから軸方向両端に突出する突出部がコイルエンドＣＥとなる。

冷却液放出部７０は、ステータＳのコイルエンドＣＥに向けて冷却液を噴射する噴射孔として用いられる。すなわち、コイルエンドＣＥに対して、ロータＲの回転によって生じる遠心力により冷却液放出部７０の凸状部７２から径方向外側へ向けて冷却液が噴射される。したがって、回転電機Ｍの回転に応じて発熱するコイルＣを適切に冷却することが可能となる。冷却液放出部７０から噴射される冷却液が、図１において破線６０で示される。このようにコイルエンドＣＥに冷却液を噴射することにより、ロータＲ（ロータＲが備える永久磁石ＰＭ）を冷却した冷却液を利用して、更にステータＳのコイルエンドＣＥを介してコイルＣを適切に冷却することが可能となる。

以下に、冷却液放出部７０から放出される冷却液について図を用いて説明する。図３に示されるように、ロータコアＲＣのロータ軸方向端部には、エンドプレートＥＰが備えられる。このエンドプレートＥＰは、ロータコアＲＣと同様に、回転軸Ａの回転軸中心を中心としてロータコアＲＣのロータ軸方向端面を覆うように設けられる。冷却液放出部７０は、一方の端部が連通路１４と連通し、エンドプレートＥＰをロータ軸平行方向に貫通するように形成される。なお、ロータ軸平行方向とはロータ軸に平行な方向である。

冷却液放出部７０は、エンドプレートＥＰの外周面４５に形成される。冷却液放出部７０は、ロータ軸１０に平行な仮想基準面ＩＰから径方向内側に引退して形成された凹状部７１と、当該凹状部７１よりもロータ軸方向外側に、仮想基準面ＩＰまで突出して形成された凸状部７２とを有して形成される。本実施形態における凹状部７１は、図３に示されるように断面が四角形状で形成される。また、凹状部７１は、エンドプレートＥＰの外周面４５において周方向に沿って全周に亘って形成される。

また、上述のように、冷却液放出部７０は、ロータコアＲＣの外周面３０に対してロータ径方向内側であって、外周面３０に対してロータ軸方向端面側に設けられる。ここで、ロータコアＲＣが回転している場合には、冷却液排出口２０から放出された冷却液にはロータコアＲＣの回転により生じる遠心力が作用する。このため、冷却液排出口２０から排出された冷却液は、遠心力によってエンドプレートＥＰのロータ軸方向端面４４を伝って径方向外側へ移動する。この際、冷却液は、遠心力に逆らって、エンドプレートＥＰの外周面４５から径方向内側に引退して形成された凹状部７１を径方向内側へ移動することは不可能である。したがって、冷却液が、凹状部７１を超えてロータコアＲＣの外周面３０に到達することはない。すなわち、図３において破線６０で示されるように、冷却液は、少なくとも凸状部７２のロータ軸方向中央側の部分（先端）で離れてコイルエンドＣＥに向けて径方向外側へ放射される。したがって、ロータコアＲＣの外周面３０とステータＳの内周面４０との間のギャップＧに冷却液が流入されることを抑制できる。

また、冷却液放出部７０は、ロータコアＲＣの外周面３０に対してロータ径方向内側に設けられると好適である。冷却液放出部７０をロータコアＲＣの外周面３０に対してロータ径方向内側に形成することにより、冷却液排出口２０から排出された冷却液をエンドプレートＥＰからいち早く離間させることが可能となる。このため、冷却液をエンドプレートＥＰを伝って移動させるのに必要な運動エネルギーの消費を少なくすることができる。

上述したように、本ロータＲによれば、冷却液排出口２０とロータコアＲＣの外周面３０との間に、ロータ軸１０に平行な仮想基準面ＩＰに対して径方向内側に引退した凹状部７２がロータ周方向に沿って設けられ、当該凹状部７２と冷却液排出口２０との間に、仮想基準面ＩＰまで突出する凸状部７１が設けられるので、ロータＲが回転している場合には、冷却液排出口２０から排出された冷却液が凸状部７１から凹状部７２へ移動することがない。このため、冷却液がロータコアＲＣの外周面３０に流通することを確実に抑制することができる。したがって、ロータコアＲＣの径方向外側にステータＳが設けられる場合、冷却液が、ロータコアＲＣの外周面３０とステータＳの内周面４０との間に形成されるギャップＧに流入することがないので、冷却液がロータＲの回転抵抗となることが抑制される。これにより、回転電機Ｍが冷却液を回転させるために用いられる運動エネルギーの損失を少なく抑えることができるので、回転電機Ｍのエネルギー効率を高めることができる。

〔その他の実施形態〕
（１）上記実施形態では、図３に示されるように、凹状部７１の断面が四角形状であるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、図４に示されるように凹状部７１の断面をＵ字形状となるように形成することも当然に可能である。また、図５に示されるように凹状部７１の断面が三角形状で形成することも当然に可能である。このような場合であっても、冷却液が冷却液放出部７１よりもロータ軸方向中心側に移動することなく、凸状部７２でロータ径方向外側に放射させることが可能である。したがって、冷却液がギャップＧに流入することを防止できるので、ロータＲの回転によって生じる回転損失を増大を抑制しつつ、永久磁石ＰＭとコイルＣとを冷却することが可能となる。

（２）上記実施形態では、冷却液放出部７０が、エンドプレートＥＰの外周面４５に備えられるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、図６に示されるように、冷却液放出部７０をロータ軸方向端面４４に取り付けられた円環板状部材５５を用いて構成され、当該円環板状部材５５のロータ径方向外側端部が、ロータ軸方向端面４４の径方向外側縁よりロータ径方向外側に突出するように設けることも可能である。円環板状部材５５は、エンドプレートＥＰのロータ軸方向端面４４の径方向外側縁５６よりも、その外径が大きくなるよう形成される。このように円環板状部材５５をエンドプレートＥＰのロータ軸方向端面４４に装着した場合には、円環板状部材５５がエンドプレートＥＰの径方向外側縁５６よりも径方向外側に突出することになる。したがって、この突出した部が、上述の凸状部７２に相当し、当該凸状部７２のロータ軸方向中央側の部分が凹状部７１に相当する。すなわち、この例では凹状部７１は、エンドプレートＥＰの外周面４５と円環板状部材５５のロータ軸方向中央側の面とにより構成される。このように、円環板状部材５５を用いて冷却液放出部７０を形成した場合であっても、凸状部７２で冷却液を径方向外側に放出して、ギャップＧに冷却液が流入することを抑制できる。

（３）また、図７に示されるように、円環板状部材５５をエンドプレートＥＰの径方向外側縁５６よりも径方向内側に設けることも当然に可能である。係る場合には、円環板状部材５５のロータ径方向外側端部が、ロータ軸方向端面４４に対して隙間を有するように設けられる。例えば、円環板状部材５５の外径が、エンドプレートＥＰのロータ軸方向端面４４から離れるにつれて大きくなるように形成すると好適である。このように形成した円環板状部材５５が、図７に示される。このように形成した場合、円環板状部材５５のロータ径方向外側端部が凸状部７２を構成し、当該円環板状部材５５のロータ径方向外側端部とエンドプレートＥＰのロータ軸方向端面４４との隙間が、凹状部７１を構成する。したがって、ギャップＧに冷却液が流入することを適切に抑制できる。
また、例えば、冷却液放出部７０を図８に示されるように、エンドプレートＥＰから突出する円環板状部材５５で形成することも可能である。図８に示される円環板状部材５５は、平行部分８２、屈曲部８３、突出部分８４を有して構成される。平行部分８２は、エンドプレートＥＰのロータ軸方向端面４４に平行に形成され、当該ロータ軸方向端面４４に当接して備えられる。突出部分８４は、ロータ軸方向端面４４から離れ、ロータ軸方向外側へ突出して形成される。屈曲部８３は、平行部分８２と突出部分８４との間に位置し、上述の突出部分８４がロータ軸方向端面４４から離れるべく屈曲して形成された部分である。このように円環板状部材５５を形成した場合、突出部分８４が凸状部７２を構成し、当該突出部分８４のロータ軸方向中央側の面とエンドプレートＥＰのロータ軸方向端面４４との隙間が凹状部７１を構成する。したがって、ギャップＧに冷却液が流入することを適切に抑制できる。

（４）上記実施形態では、冷却液放出部７０が、ロータコアＲＣの外周面３０に対してロータ径方向内側に設けられているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。冷却液放出部７０を、図９に示されるように、ロータコアＲＣの外周面３０と同じ径方向位置に設けることも当然に可能である。ここでは、仮想基準面ＩＰとロータコアＲＣの外周面３０とが一致するように構成される。また、エンドプレートＥＰは、ロータ軸方向中央側の径方向外側部分を周方向に切り欠いて形成された切欠部分９９を備えて構成される。このような場合には、凹状部７１は、エンドプレートＥＰの切欠部分９９と、ロータコアＲＣのロータ軸方向端面とにより構成される。このような場合であっても、凸状部７２よりもロータ軸方向中央側に凹状部７１を設けることにより、ロータコアＲＣの外周面３０とステータＳの内周面４０との間に形成されるギャップＧに冷却液が流入しないようにすることができる。したがって、ロータＲの回転によって生じる回転損失を増大を抑制しつつ、永久磁石ＰＭとコイルＣとを冷却することが可能である。

（５）上記実施形態では、連通孔１２から排出された冷却液が、ロータコアＲＣ内に形成された冷却液流通路１１を介して冷却液排出口２０に流通されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。連通孔１２から排出された冷却液が、冷却液流通路１１を介さずに、冷却液排出口２０に流通する構成とすることも当然に可能である。

（６）上記実施形態では、ロータコアＲＣのロータ軸方向外側にエンドプレートＥＰが備えられるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。エンドプレートＥＰを備えずに、ロータＲを構成することも当然に可能である。係る場合には、ロータ軸方向端面４４は、ロータコアＲＣのロータ軸方向端面が相当する。このような場合には、ロータコアＲＣのロータ軸方向端面４４に、例えば図８で示されるような円環板状部材５５を備えることにより、凹状部７１及び凸状部７２を構成することが可能である。このような場合、円環板状部材５５の突出部分８４が凸状部７２を構成し、当該突出部分８４のロータ軸方向中央側の面とロータコアＲＣのロータ軸方向端面４４との隙間が、凹状部７１を構成する。したがって、ギャップＧに冷却液が流入することを適切に抑制できる。

本発明は、ロータ軸に平行な円筒状の外周面を有するロータコアを備えた回転電機用ロータに利用可能である。

１０：ロータ軸
１１：冷却液流通路
２０：冷却液排出口
３０：外周面
４０：内周面
４４：ロータ軸方向端面
７０：冷却液放出部
７１；凸状部
７２：凹状部
Ｃ：コイル
ＣＥ：コイルエンド
ＥＰ：エンドプレート
Ｇ：ギャップ
Ｍ：回転電機
Ｒ：ロータ（回転電機用ロータ）
Ｒ１：冷却液流通空間
ＲＣ：ロータコア
ＳＣ：ステータコア

Claims

ロータ軸に平行な円筒状の外周面を有するロータコアを備えた回転電機用ロータであって、
前記ロータコアのロータ軸方向端部に設けられたエンドプレートと、
前記ロータコアの内部から冷却液を排出する冷却液排出口と、
冷却液放出部と、を備え、
前記冷却液排出口が、前記エンドプレートのロータ軸方向端面に設けられ、
前記冷却液放出部が、前記冷却液排出口よりロータ径方向外側にある前記エンドプレートの外周面に、ロータ周方向全域に亘って設けられ、
前記冷却液放出部は、ロータ径方向における前記冷却液排出口と前記ロータコアの外周面との間にあって前記ロータ軸に平行な円筒状の仮想面である仮想基準面に対して径方向内側に引退した凹状部と、当該凹状部に対してロータ軸方向で前記ロータコア側とは反対側にあって前記仮想基準面まで突出する凸状部と、を有する回転電機用ロータ。
ロータ軸に平行な円筒状の外周面を有するロータコアを備えた回転電機用ロータであって、
ロータ軸方向端面に設けられ、前記ロータコアの内部から冷却液を排出する冷却液排出口と、
前記冷却液排出口と前記外周面との間の所定位置に、ロータ周方向全域に亘って設けられた冷却液放出部と、を備え、
前記冷却液放出部は、前記ロータ軸方向端面に取り付けられた円環板状部材を用いて構成されると共に、
前記冷却液放出部は、ロータ径方向における前記冷却液排出口と前記外周面との間にあって前記ロータ軸に平行な円筒状の仮想面である仮想基準面に対して径方向内側に引退した凹状部と、当該凹状部に対してロータ軸方向で前記ロータコア側とは反対側にあって前記仮想基準面まで突出する凸状部と、を有し、
前記円環板状部材のロータ径方向外側端部が、前記ロータ軸方向端面の径方向外側縁よりロータ径方向外側に突出するように設けられている回転電機用ロータ。
ロータ軸に平行な円筒状の外周面を有するロータコアを備えた回転電機用ロータであって、
ロータ軸方向端面に設けられ、前記ロータコアの内部から冷却液を排出する冷却液排出口と、
前記冷却液排出口と前記外周面との間の所定位置に、ロータ周方向全域に亘って設けられた冷却液放出部と、を備え、
前記冷却液放出部は、前記ロータ軸方向端面に取り付けられた円環板状部材を用いて構成されると共に、
前記冷却液放出部は、ロータ径方向における前記冷却液排出口と前記外周面との間にあって前記ロータ軸に平行な円筒状の仮想面である仮想基準面に対して径方向内側に引退した凹状部と、当該凹状部に対してロータ軸方向で前記ロータコア側とは反対側にあって前記仮想基準面まで突出する凸状部と、を有し、
前記円環板状部材のロータ径方向外側端部が、前記ロータ軸方向端面に対して隙間を有するように設けられている回転電機用ロータ。
前記凹状部は、ロータ径方向外側に向かって開口すると共にロータ周方向に延びる凹溝である請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電機用ロータ。
前記冷却液放出部は、前記ロータコアの前記外周面に対してロータ径方向内側であって、当該外周面に対してロータ軸方向端面側に設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機用ロータ。
ロータ軸に平行な円筒状の外周面を有するロータコアを備えた回転電機用ロータであって、
ロータ軸方向端面に設けられ、前記ロータコアの内部から冷却液を排出する冷却液排出口と、
前記冷却液排出口と前記外周面との間の所定位置に、ロータ周方向全域に亘って設けられた冷却液放出部と、を備え、
前記冷却液放出部は、前記ロータコアの前記外周面に対してロータ径方向内側であって、当該外周面に対してロータ軸方向端面側に設けられていると共に、
前記冷却液放出部は、ロータ径方向における前記冷却液排出口と前記外周面との間にあって前記ロータ軸に平行な円筒状の仮想面である仮想基準面に対して径方向内側に引退した凹状部と、当該凹状部に対してロータ軸方向で前記ロータコア側とは反対側にあって前記仮想基準面まで突出する凸状部と、を有する回転電機用ロータ。