JP5991545B2 - 回転電機のロータ及びそのロータを備えた回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両や電気自動車等の車両等に搭載されて電動機や発電機として用いられる回転電機のロータ及びそのロータを備えた回転電機に関する。

従来、車両等に搭載されて使用される回転電機は、回転軸に固定されて該回転軸と一体回転可能に設けられたロータと、ロータと径方向に対向して配置されたステータとを備えている。そして、回転軸とロータコアとの締結方法として、例えば特許文献１に開示されているようなキー嵌合や、回転軸とロータコアとの接触面にローレット加工を施すことや、圧入などの方法が一般的に採用されている。

特開２０１１−２５９６８９号公報

ところで、キー嵌合の場合には、互いに嵌合するキー溝間において不可避的に形成される周方向の隙間（ガタ）を有することから、高速回転中にロータの揺れや振動が起こり、回転ずれによるトルク変動が発生するという問題がある。また、ガタを有することによって、初期設定の際に調整された回転電機の特性とこれに接続されるインバータの特性とがずれてしまうという問題もある。

また、ローレット加工の場合には、一体的に回転中のロータと回転軸に作用する遠心力の大きさに差があるため、高速回転時においてロータコアと回転軸との接触面の間にガタが発生し、トルク変動が発生し易い。但し、高速回転時に発生したガタは、低速回転時あるいは回転停止時に修復される。

また、圧入の場合には、通常、一体的に回転するロータと回転軸の回転数が最大となった時に、ロータコアと回転軸の締め代が０となるように設定されることから、圧入作業を行う際には、製造公差を含めて締め代が最大となり、強大な圧入応力が掛かる。そのため、圧入応力によりロータコアが変形し、ロータコアと径方向に対向して配置されるステータとの間に設定された所定のエアギャップが変化するという問題が発生する。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、回転軸とロータコアを圧入により締結する際に、圧入応力によるロータコアの変形を緩和し得るようにした回転電機のロータ及びそのロータを備えた回転電機を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、回転軸（１３）が圧入される軸孔（２２）及び周方向に配列された複数の一対の磁石収容孔（２３）を有するロータコア（２１）と、各前記一対の磁石収容孔にそれぞれ収容されて周方向に極性が交互に異なる磁極を形成する複数の一対の永久磁石（２４）と、を備え、圧入構造を有して締結されている前記ロータコアと前記回転軸が一体的に回転する回転数が最大となった時における前記ロータコアと前記回転軸の締め代が０となる埋込磁石型の回転電機のロータにおいて、前記ロータコアの前記軸孔を区画する内周面に、径方向外方側へ凹んで軸方向に延び前記回転軸に接触しない非接触凹溝（２２ａ）と、径方向内方側へ突出して軸方向に延び前記回転軸に圧接する圧接凸条（２２ｂ）とが周方向に交互に形成されているとともに、前記圧接凸条の径方向外方側に、前記ロータコアを軸方向に貫通する貫通孔（２７）が設けられ、前記一対の永久磁石は、前記圧接凸条の周方向中心の遠心方向位置に設けられ、前記貫通孔は、前記圧接凸条と前記一対の永久磁石との間に位置するように設けられ、その周方向幅（Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５）が前記圧接凸条の周方向幅（Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６）よりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、ロータコアの軸孔を区画する内周面には、径方向外方側へ凹んで軸方向に延び回転軸に接触しない非接触凹溝と、径方向内方側へ突出して軸方向に延び回転軸に圧接する圧接凸条とが周方向に交互に形成されているとともに、圧接凸条の径方向外方側に、ロータコアを軸方向に貫通する貫通孔が設けられている。そのため、ロータコアの軸孔に回転軸を圧入する際には、ロータコアに作用する圧入応力が非接触凹溝以外の各圧接凸条に分散されるとともに、各圧接凸条に作用した圧入応力によるロータコアの変位は、各圧接凸条の径方向外方側に設けられた貫通孔によって吸収される。これにより、ロータコアの外周部に到達するロータコアの変位が低減するので、圧入応力によるロータコアの変形を効果的に緩和することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各部材や部位、手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

実施形態１に係る回転電機の軸方向に沿う模式断面図である。 実施形態１に係るロータの軸方向に沿う断面図であって図３のII−II線矢視断面図である。 実施形態１に係るロータの軸直角方向に沿う断面図であって図２のIII −III 線矢視断面図である。 実施形態１に係るロータの１磁極部分を示す部分平面図である。 変形例１に係るロータの１磁極部分を示す部分平面図である。 実施形態２に係るロータの軸方向に沿う断面図であって図７のVI−VI線矢視断面図である。 実施形態２に係るロータの軸直角方向に沿う断面図であって図６のVII −VII 線矢視断面図である。 実施形態２に係るロータの１磁極部分を示す部分平面図である。 実施形態３に係るロータの軸方向に沿う断面図である。 実施形態４に係る回転電機の軸方向に沿う模式断面図である。 実施形態４に係る回転電機の要部の軸方向に沿う部分断面図である。

以下、本発明に係るロータ及びそのロータを備えた回転電機の実施形態について図面を参照して具体的に説明する。

〔実施形態１〕
図１に示す回転電機１は、車両用のインナロータ型電動発電機であって、ハウジング１０、回転軸１３、ロータ２０、ステータ３０、電力変換装置５０、冷却油供給手段６０などを備えている。回転電機１と電力変換装置５０は、入出力線１７等で接続されている。回転電機１のハウジング１０と電力変換装置５０のケース部材（図示せず）とは、個別に形成されて固定手段で固定されるか、一体に形成される。前者の固定手段は、例えばボルト・ナット、雄ねじ・雌ねじ、貫通穴・割ピン、溶接などの接合、端片のかしめなどが該当する。これらのうちで二以上の手段を適宜に選択して組み合わせて固定してもよい。

ハウジング１０は、両端が閉口した概ね円筒状に形成されている。回転軸１３は、その両端部がハウジング１０の軸方向両端の壁部に軸受け１１を介して回転可能に支持されている。この回転軸１３は、中空の円筒状に形成されており、その内部空間には、冷却油供給手段６０により供給される冷却油が流通する油路６１が形成されている。回転軸１３のハウジング１０内に収容された中央部外周には、回転軸１３と一体回転可能にロータ２０が嵌合固定されている。

ロータ２０は、図１〜図３に示すように、回転軸１３が圧入される軸孔２２及び周方向に配列された複数の磁石収容孔２３を有するロータコア２１と、各磁石収容孔２３にそれぞれ収容されて周方向に極性が交互に異なる磁極を形成する複数の永久磁石２４と、磁石収容孔２３内に充填されて永久磁石２４を固定する樹脂部材２５と、ロータコア２１の軸方向両側に配置されてロータコア２１を挟持する一対の端板２６，２６とを備えている。

ロータコア２１は、中央に回転軸１３が圧入される軸孔２２を有する円環状の電磁鋼板を軸方向に複数積層して厚肉円筒状に形成されている。本実施形態のロータコア２１は、軸方向に４個に分割された分割コアを軸方向に積層して形成されている。図３及び図４に示すように、ロータコア２１の軸孔２２を区画する内周面には、径方向外方側へ凹んで軸方向に延び回転軸１３に接触しない非接触凹溝２２ａと、径方向内方側へ突出して軸方向に延び回転軸１３に圧接する圧接凸条２２ｂとが周方向に交互に形成されている。

本実施形態の場合には、後述する、Ｖ字状に配置された一対の永久磁石２４，２４により形成される各磁極の中心と対応する位置に、各圧接凸条２２ｂが設けられている。非接触凹溝２２ａの周方向幅は、圧接凸条２２ｂの周方向幅の１．５倍程度にされている。各非接触凹溝２２ａは、図２及び図３に示すように、回転軸１３の軸方向中央部の１箇所に放射状に形成された複数の冷却油導入孔１３ａを介して回転軸１３の内部に形成された油路６１と連通している。

ロータコア２１の圧接凸条２２ｂの径方向外方側には、ロータコア２１を軸方向に貫通する断面が楕円形状の貫通孔２７が設けられている。即ち、本実施形態の場合、貫通孔２７は、圧接凸条２２ｂと磁極中心との間に設けられている。この貫通孔２７は、長径側が周方向を向くように形成されており、その周方向幅Ｗ１は、圧接凸条２２ｂの周方向幅Ｗ２よりも大きくされている。

なお、貫通孔２７の形成位置は、貫通孔２７の周方向中心と圧接凸条２２ｂの周方向中心とが、ロータコア２１の中心軸線から径方向に延びる直線上に位置するようにするのが好ましい。このようにすれば、ロータコア２１の軸孔２２に回転軸１３を圧入した際に、圧入応力をより均一化して緩和することが可能となる。

このロータコア２１の、ステータ３０の内周面と対向する外周面側には、軸方向に貫通する複数（本実施形態では１６個）の磁石収容孔２３が周方向に所定距離を隔てて設けられている。各磁石収容孔２３は、ロータコア２１の中心軸線と直角方向の断面形状が略長方形であり、外周側に開くＶ字状に配置された２個で対をなす合計８対の磁石収容孔２３が周方向に等間隔に設けられている。

各磁石収容孔２３には、ロータコア２１の中心軸線と直角方向の断面形状が長方形の永久磁石２４がそれぞれ埋め込まれている。本実施形態の場合、Ｖ字状に配置された一対の磁石収容孔２３，２３に収容された一対の永久磁石２４，２４により１つの磁極が形成されている。この場合、８対の永久磁石２４，２４によって、周方向に極性が交互に異なる複数の磁極（本実施形態では８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４））が形成されている。各磁石収容孔２３に埋め込まれた永久磁石２４は、磁石収容孔２３内に充填された非磁性材料よりなる樹脂部材２５によりロータコア２１に固定されている。

なお、図４に示すように、各磁石収容孔２３の周方向両側には、磁気的空隙部としてのバリア２３ａが設けられている。また、一対の磁石収容孔２３，２３の間には、当該部位に磁束飽和を起こさせ、磁気回路の形成を阻害させるためのブリッジ２８が径方向に延伸するように形成されている。

一対の端板２６，２６は、鉄系金属板でリング状に形成されている。各端板２６，２６は、ロータコア２１の内径と同じ内径を有し、ロータコア２１の外径よりも小さい外径を有する。各端板２６，２６は、ロータコア２１と共に回転軸１３の外周面に圧入固定されて、ロータコア２１の軸方向両側に配置されている。各端板２６，２６の内周側端部には、ロータコア２１に形成された各非接触凹溝２２ａの軸方向両端の開口と連通する複数の冷却油導出孔２６ａが設けられている。

ステータ３０は、円環状に形成されて周方向に配列された複数のスロット（図示せず）を有するステータコア３１と、ステータコア３１のスロットに巻装され電力変換装置５０に接続されたステータコイル３５とを有する。このステータ３０は、ステータコア３１の外周部がハウジング１０の軸方向中央部の内壁面に固定され、ロータ２０の径方向外方側に所定のエアギャップを介して対向配置されている。

非接触凹溝２２ａに冷却油を供給する冷却油供給手段６０は、図１に示すように、回転軸１３の油路６１に例えばＡＴＦなどの冷却油（図示せず）を搬送するポンプ６２と、回収された冷却油の熱を放出させる放熱器６３と、を備えている。これら油路６１、ポンプ６２及び放熱器６３は、冷却油搬送用の配管で接続されており、冷却油の循環回路上に設置されている。

本実施形態では、ポンプ６２から吐出された冷却油は、放熱器６３を経由して回転軸１３の油路６１に搬送され、油路６１から各冷却油導入孔１３ａを介して各非接触凹溝２２ａの軸方向中央部に供給される。各非接触凹溝２２ａに供給された冷却油は、各非接触凹溝２２ａ内を軸方向中央部から両端に向かってロータコア２１を冷却しつつ流動し、各端板２６，２６の冷却油導出孔２６ａからハウジング１０内に流出する。ハウジング１０内に流出した冷却油は、ハウジング１０の底部に設けられた導出口６４からポンプ６２に戻された後、再びポンプ６２から吐出されて循環回路を循環するようにされている。

以上のように構成された回転電機１は次のように作動する。図１において、電力変換装置５０から供給される電力変換された駆動電流に基づいてステータ３０を励磁させると、その励磁作用によって回転トルク（動力となる場合を含む）が発生してロータ２０が回転する。この場合、回転電機１は電動機として作動する。発生した回転トルクは、ロータ２０と回転軸１３を介して回転体（例えば車輪やプロペラ等）に出力される。回転軸１３と回転体との間に動力伝達機構を介在させてもよい。当該動力伝達機構には、例えばシャフト、カム、ラック＆ピニオン、歯車（ギア）などのうちで一以上を含む。

また、電力変換装置５０が電力変換信号を出力せず、かつ、回転体が回転力（動力を含む）を発生する場合には、回転体の回転力を受けてロータ２０も回転するので、ステータ３０のステータコイル３５に逆起電力が発生する。発生した逆起電力（回生電力）は、電力変換装置５０を介してバッテリに充電することができる。この場合、回転電機１は発電機として作動する。

このように回転電機１が、電動機又は発電機のいずれの場合であっても、ロータ２０の回転に伴って永久磁石２４が発熱し、ロータコア２１が高温に加熱される。本実施形態の回転電機１は、電動機又は発電機としての作動を開始すると同時に、冷却油供給手段６０も作動を開始する。これにより、ポンプ６２から吐出された冷却油が、回転軸１３の油路６１から各冷却油導入孔１３ａを介してロータコア２１の各非接触凹溝２２ａに供給され、各非接触凹溝２２ａを流通することによってロータコア２１及び回転軸１３が効率良く冷却される。

以上のように構成された本実施形態のロータ２０によれば、ロータコア２１の軸孔２２を区画する内周面に、回転軸１３に接触しない非接触凹溝２２ａと、回転軸１３に圧接する圧接凸条２２ｂとが周方向に交互に形成されているとともに、圧接凸条２２ｂの径方向外方側に、ロータコア２１を軸方向に貫通する貫通孔２７が設けられている。そのため、ロータコア２１の軸孔２２に回転軸１３を圧入する際には、ロータコア２１に作用する圧入応力が非接触凹溝２２ａ以外の各圧接凸条２２ｂに分散されるとともに、各圧接凸条２２ｂに作用した圧入応力によるロータコア２１の変位は、各圧接凸条２２ｂの径方向外方側に設けられた各貫通孔２７によって吸収される。

特に、本実施形態では、貫通孔２７の周方向幅Ｗ１が圧接凸条２２ｂの周方向幅Ｗ２よりも大きくされているので、各圧接凸条２２ｂに作用した圧入応力によるロータコア２１の変位を、貫通孔２７でより確実に吸収することができる。これにより、ロータコア２１の外周部に到達するロータコア２１の変位が低減するので、圧入応力によるロータコア２１の変形を効果的に緩和することができる。

また、本実施形態の回転電機１は、回転軸１３に設けられた油路６１を介して非接触凹溝２２ａに冷却油を供給する冷却油供給手段６０を備えている。これにより、ロータコア２１に設けられた非接触凹溝２２ａを利用してロータコア２１及び回転軸１３を効率良く冷却することができる。

〔変形例１〕
上記の実施形態１では、ロータコア２１の軸孔２２を区画する内周面に設けられる圧接凸条２２ｂが、Ｖ字状に配置された一対の永久磁石２４，２４により形成される各磁極の中心と対応する位置に設けられていたが、図５に示す変形例１のように、圧接凸条２２ｂを、隣接する２個の磁極の間の位置に設けてもよい。この場合、圧接凸条２２ｂの径方向外方側に設けられる貫通孔２７Ａは、断面が円形のものであるが、貫通孔２７Ａの周方向幅Ｗ３は、実施形態１と同様に、圧接凸条２２ｂの周方向幅Ｗ４よりも大きくされている。

なお、変形例１では、貫通孔２７Ａの周方向幅Ｗ３が、実施形態１の貫通孔２７の周方向幅Ｗ１よりも小さいことから、非接触凹溝２２ａの周方向幅が、圧接凸条２２ｂの周方向幅の２倍強程度にされている。

〔実施形態２〕
実施形態２のロータ２０Ａは、実施形態１のロータ２０に代えて、実施形態１の回転電機１に搭載されている。このロータ２０Ａは、ロータコア２１の圧接凸条２２ｂの径方向外方側に設けられる貫通孔が磁気的空隙部としてのバリア２７Ｂである点と、端板２６が第１連通路２６ｂを有する点で、実施形態１のロータ２０と異なる。よって、実施形態１と共通する部材や構成についての詳しい説明は省略し、以下、異なる点及び重要な点を説明する。なお、実施形態１と共通する部材については同じ符号を用いる。

実施形態２のロータ２０Ａは、図６〜図８に示すように、回転軸１３が圧入される軸孔２２及び複数の磁石収容孔２３を有するロータコア２１と、各磁石収容孔２３にそれぞれ収容されて周方向に極性が交互に異なる磁極（８極）を形成する複数の永久磁石２４と、磁石収容孔２３内に充填されて永久磁石２４を固定する樹脂部材２５と、ロータコア２１の軸方向両側に配置された一対の端板２６，２６と、を備えている。

ロータコア２１の軸孔２２を区画する内周面には、実施形態１の場合と同様に、径方向外方側へ凹んで軸方向に延び回転軸１３に接触しない非接触凹溝２２ａと、径方向内方側へ突出して軸方向に延び回転軸１３に圧接する圧接凸条２２ｂとが周方向に交互に形成されている。実施形態２の場合にも、実施形態１と同様に、Ｖ字状に配置された一対の永久磁石２４，２４により形成される各磁極の中心と対応する位置に、各圧接凸条２２ｂが設けられている。

そして、図７及び図８に示すように、ロータコア２１の各圧接凸条２２ｂの径方向外方側に圧入応力緩和用に設けられる貫通孔は、実施形態２の場合には、各永久磁石２４の内周側に形成されてロータコア２１に発生する磁束の内周側への漏れを防止する磁気的空隙部として形成された一対のバリア２７Ｂ，２７Ｂが併用されている。一対のバリア２７Ｂ，２７Ｂは、対をなす磁石収容孔２３，２３のそれぞれの磁極中心側に、それぞれの磁石収容孔２３，２３の磁極中心側端部からロータコア２１の内周側に広がるように形成されている。

一対の磁石収容孔２３，２３の間には、当該部位に磁束飽和を起こさせ、磁気回路の形成を阻害させるためのブリッジ２８が径方向に延伸するように形成されている。このブリッジ２８は、各圧接凸条２２ｂの周方向中心と対応する位置に設けられている。実施形態２の場合にも、各バリア２７Ｂの周方向幅Ｗ５は、各圧接凸条２２ｂの周方向幅Ｗ６よりも大きくされている。

実施形態２の一対の端板２６，２６は、ロータコア２１の非接触凹溝２２ａとバリア２７Ｂとをそれぞれ連通する第１連通路２６ｂを有する。この第１連通路２６ｂは、ロータコア２１の軸方向端面と対向する内面に円環に形成されている。そして、ロータコア２１に形成された各バリア２７Ｂの軸方向両端の開口と対向する位置には、第１連通路２６ｂから軸方向外方へ冷却油を流出させる冷却油導出孔２６ａが設けられている。

即ち、実施形態２に場合には、冷却油供給手段６０により回転軸１３の油路６１から各冷却油導入孔１３ａを介して各非接触凹溝２２ａに供給された冷却油が、第１連通路２６ｂ及び各バリア２７Ｂを経由して冷却油導出孔２６ａからハウジング１０の内部に流出するように構成されている。これにより、冷却油供給手段６０により供給される冷却油が各バリア２７Ｂを流通するようにされているので、ロータ２０の冷却を促進することができる。

以上のように構成された実施形態２のロータ２０Ａによれば、ロータコア２１の軸孔２２を区画する内周面に、非接触凹溝２２ａと圧接凸条２２ｂが周方向に交互に形成されているとともに、圧接凸条２２ｂの径方向外方側にロータコア２１を軸方向に貫通するバリア２７Ｂが設けられているので、圧入応力によるロータコア２１の変形を効果的に緩和することができるなど、実施形態１のロータ２０と同様の作用及び効果を奏する。

特に、実施形態２のロータ２０Ａは、圧入応力緩和用に設けられる貫通孔として一対のバリア２７Ｂ，２７Ｂが採用されているので、ｄ軸インダクタンスを低下させてリラクタンストルクの増加を図りつつ、圧入応力の集中を緩和することができる。また、各非接触凹溝２２ａに供給された冷却油を、第１連通路２６ｂから各バリア２７Ｂに流通させるようにしているので、ロータ２０のより高い冷却効果を得ることができる。

また、一対の端板２６，２６には、ロータコア２１の非接触凹溝２２ａとバリア２７Ｂとをそれぞれ連通する第１連通路２６ｂが設けられており、冷却油供給手段６０により回転軸１３の油路６１から各非接触凹溝２２ａに供給された冷却油を、第１連通路２６ｂから各バリア２７Ｂに流通させるようにしているため、ロータ２０のより高い冷却効果を得ることができる。

〔実施形態３〕
実施形態３のロータ２０Ｂは、実施形態２のロータ２０Ａに対して、一対の端板２６，２６にバリア（貫通孔）２７Ｂと各磁石収容孔２３とを連通する第２連通路２６ｃが付加されている点で異なる。よって、実施形態２と共通する部材や構成についての詳しい説明は省略し、以下、図９を参照して異なる点及び重要な点を説明する。なお、実施形態２と共通する部材については同じ符号を用いる。

実施形態３のロータ２０Ｂは、実施形態２と同様に、回転軸１３が圧入される軸孔２２及び複数の磁石収容孔２３を有するロータコア２１と、各磁石収容孔２３にそれぞれ収容されて周方向に極性が交互に異なる磁極（８極）を形成する複数の永久磁石２４と、磁石収容孔２３内に充填されて永久磁石２４を固定する樹脂部材２５と、ロータコア２１の軸方向両側に配置された一対の端板２６，２６と、を備えている。ロータコア２１の軸孔２２を区画する内周面に、非接触凹溝２２ａと圧接凸条（図示せず）とが周方向に交互に形成されている。

そして、実施形態３の一対の端板２６，２６は、バリア（貫通孔）２７Ｂと磁石収容孔２３とをそれぞれ連通する第２連通路２６ｃを有する。この第２連通路２６ｃは、ロータコア２１の軸方向端面と対向する内面に設けられた第１連通路２６ｂの径方向外方側に、第１連通路２６ｂを拡張した状態で円環状に形成されている。なお、実施形態３の場合、各磁石収容孔２３に充填されて永久磁石２４を固定する樹脂部材２５は、各磁石収容孔２３の軸直角方向断面における全域に充填されていない。これにより、各磁石収容孔２３には、各磁石収容孔２３の軸方向両端を連通する第３連通路２３ｂが形成されている。

即ち、実施形態３の場合には、冷却油供給手段６０により回転軸１３の油路６１から各冷却油導入孔１３ａを介して各非接触凹溝２２ａに供給された冷却油が、第１連通路２６ｂから各バリア２７Ｂを経由する第１流通路と、第２連通路２６ｃから各磁石収容孔２３を経由する第２流通路とを有し、第１及び第２流通路から冷却油導出孔２６ａを介してハウジング１０の内部に流出するように構成されている。

以上のように構成された実施形態３のロータ２０Ｂによれば、実施形態２のロータ２０Ａと同様の作用及び効果を奏する。そして、冷却油供給手段６０により供給される冷却油が各バリア２７Ｂ及び各磁石収容孔２３を流通するようにされているので、実施形態２に比べてロータ２０の冷却をさらに促進することができる。

〔実施形態４〕
実施形態４に係る回転電機２は、回転軸１３に設けられた油路６１から非接触凹溝２２ｂに冷却油を供給してロータ２０を冷却する冷却油供給手段６０に加えて、ステータ３０を内部に収容保持するハウジング１０に設けられた水路７１に冷却水を供給してステータ３０を冷却する冷却水供給手段７０を有する点で、実施形態１の回転電機１と異なる。よって、実施形態１と共通する部材や構成についての詳しい説明は省略し、以下、図１０及び図１１を参照して異なる点及び重要な点を説明する。なお、実施形態１と共通する部材については同じ符号を用いる。

実施形態４の冷却油供給手段６０において、回転軸１３に設けられた油路６１は、回転軸１３の軸方向一端側（図１０の右側）に流入口６１ａを有し、軸方向他端側（図１０の左側）に流出口６１ｂを有する。そして、図１１に示すように、回転軸１３の油路６１の上流側（図１１の下方側）には、各非接触凹溝２２ａの軸方向一端側（図１１の下方側）にそれぞれ連通する複数の冷却油導入孔１３ａが放射状に形成されている。また、回転軸１３の油路６１の下流側（図１１の上方側）には、各非接触凹溝２２ａの軸方向他端側（図１１の上方側）にそれぞれ連通する複数の冷却油導出孔１３ｂが放射状に形成されている。

実施形態４の冷却油供給手段６０は、実施形態１と同様に、回転軸１３の流入口６１ａから油路６１に冷却油（図示せず）を搬送するポンプ６２と、回転軸１３の流出口６１ｂから回収された冷却油の熱を放出させる放熱器６３と、を備えている。これら油路６１、ポンプ６２及び放熱器６３は、冷却油搬送用の配管で接続されており、冷却油の循環回路上に設置されている。

実施形態４では、ポンプ６２から吐出された冷却油は、放熱器６３を経由して回転軸１３の流入口６１ａから油路６１に搬送され、油路６１から各冷却油導入孔１３ａを介して各非接触凹溝２２ａに供給される。各非接触凹溝２２ａに供給された冷却油は、ロータコア２１を冷却しつつ各非接触凹溝２２ａ内を流動し、各冷却油導出孔１３ｂから油路６１に流出する。油路６１に流出した冷却油は、流出口６１ｂからポンプ６２に戻された後、再びポンプ６２から吐出されて循環回路を循環するようにされている。

なお、実施形態１において、各端板２６に設けられていた冷却油導出孔２６ａは、実施形態４では設けられていない。これにより、各非接触凹溝２２ａに供給された冷却油のハウジング１０内への流出が阻止されている。

冷却水供給手段７０は、ハウジング１０の軸方向中央部に周方向に一周するように形成され水路７１と、冷却水導入口１０ａから水路７１に冷却水を搬送するポンプ７２と、冷却水導出口１０ｂから回収された冷却水の熱を放出させる放熱器７３と、を備えている。水路７１は、ステータ３０を内部に収容保持するハウジング１０のステータ３０の径方向外方に設けられている。また、冷却水導入口１０ａは、ハウジング１０の上方部に設けられており、冷却水導出口１０ｂは、ハウジング１０の下方部に設けられている。これら水路７１、ポンプ７２及び放熱器７３は、冷却水搬送用の配管で接続されており、冷却水の循環回路上に設置されている。

実施形態４では、ポンプ７２から吐出された冷却水は、放熱器７３を経由して冷却水導入口１０ａから水路７１に搬送されて供給される。水路７１に供給された冷却水は、冷却水導出口１０ｂに向かってステータコア３１を冷却しつつ水路７１を流動する。冷却水導出口１０ｂに到達した冷却水は、ポンプ６２に戻された後、再びポンプ６２から吐出されて循環回路を循環するようにされている。

以上のように構成された実施形態４の回転電機２によれば、実施形態１と同様のロータ２０を備えているので、圧入応力によるロータコア２１の変形を効果的に緩和することができるなど、実施形態１のロータ２０と同様の作用及び効果を奏する。

また、実施形態４の回転電機２は、ロータ２０を冷却する冷却油供給手段６０と、ステータ３０を冷却する冷却水供給手段７０とを備えているので、ロータ２０及びステータ３０の両方を良好に冷却することができる。特に、実施形態４では、ステータ３０を冷却する水冷システムを搭載した回転電機において、通常、水冷システムでは困難なロータ２０の冷却を、ロータコア２１の軸孔２２に設けられた非接触凹溝２２ａを利用して冷却油供給手段６０で実施することができる。

〔他の実施形態〕
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。

例えば、実施形態４では、冷却油供給手段６０によって冷却油をロータ２０の非接触凹溝２２ａにだけ通流させるようにしていたが、実施形態２，３のように、端板２６に第１連通路２６ｂや第２連通路２６ｃを設けて、バリア（貫通孔）２７Ｂや磁石収容孔２３にも冷却油を流通させるようにしてもよい。このようにすれば、ロータ２０のより高い冷却効果を得ることができる。

また、上記の実施形態では、本発明に係る回転電機のロータを、電動機と発電機を選択的に使用し得る回転電機に適用した例を説明したが、電動機や発電機として単独に機能する回転電機にも、本発明を適用することができる。

１，２…回転電機、 １０…ハウジング、 １３…回転軸、 ２０，２０Ａ，２０Ｂ…ロータ、 ２１…ロータコア、 ２２…軸孔、 ２３…磁石収容孔、 ２４…永久磁石、 ２６…端板、 ２６ａ…冷却油導出孔、 ２６ｂ…第１連通孔、 ２６ｃ…第２連通孔、 ２７，２７Ａ，２７Ｂ…貫通孔（バリア）、 ３０…ステータ、 ６０…冷却油供給手段、 ６１…油路、 ７０…冷却水供給手段、 ７１…水路、 Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５…貫通孔（バリア）の周方向幅、 Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６…圧接凸条の周方向幅。

Claims (7)

1. 回転軸（１３）が圧入される軸孔（２２）及び周方向に配列された複数の一対の磁石収容孔（２３）を有するロータコア（２１）と、各前記一対の磁石収容孔にそれぞれ収容されて周方向に極性が交互に異なる磁極を形成する複数の一対の永久磁石（２４）と、を備え、圧入構造を有して締結されている前記ロータコアと前記回転軸が一体的に回転する回転数が最大となった時における前記ロータコアと前記回転軸の締め代が０となる埋込磁石型の回転電機のロータにおいて、
   前記ロータコアの前記軸孔を区画する内周面に、径方向外方側へ凹んで軸方向に延び前記回転軸に接触しない非接触凹溝（２２ａ）と、径方向内方側へ突出して軸方向に延び前記回転軸に圧接する圧接凸条（２２ｂ）とが周方向に交互に形成されているとともに、
   前記圧接凸条の径方向外方側に、前記ロータコアを軸方向に貫通する貫通孔（２７）が設けられ、
   前記一対の永久磁石は、前記圧接凸条の周方向中心の遠心方向位置に設けられ、
   前記貫通孔は、前記圧接凸条と前記一対の永久磁石との間に位置するように設けられ、その周方向幅（Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５）が前記圧接凸条の周方向幅（Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６）よりも大きいことを特徴とする回転電機のロータ。
2. 前記貫通孔は、各前記永久磁石の内周側に形成されて前記ロータコアに発生する磁束の内周側への漏れを防止するバリアであることを特徴とする請求項１に記載の回転電機のロータ。
3. 請求項１又は２に記載のロータ（２０）と、前記ロータと径方向に対向して配置されたステータ（３０）と、前記回転軸に設けられた油路（６１）を介して前記非接触凹溝に冷却油を供給する冷却油供給手段（６０）と、を備えていることを特徴とする回転電機。
4. 前記ロータは、前記ロータコアの軸方向両側に配置され、前記非接触凹溝と前記貫通孔とを連通する第１連通路（２６ｂ）が形成された端板（２６）を備えていることを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
5. 前記端板は、前記貫通孔と前記磁石収容孔とを連通する第２連通路（２６ｃ）を有することを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
6. 前記端板は、前記非接触凹溝に供給された前記冷却油を軸方向外方へ流出させる冷却油導出孔（２６ａ）を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の回転電機。
7. 前記ステータを内部に収容保持するハウジング（１０）に設けられた水路（７１）に冷却水を供給して前記ステータを冷却する冷却水供給手段（７０）を備えているとともに、
   前記ロータは、前記ロータコアの軸方向両側に配置され、前記非接触凹溝に供給された前記冷却油の軸方向外方への流出を阻止する端板（２６）を備えていることを特徴とする請求項３〜５の何れか一項に記載の回転電機。

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