JP2018074759A - 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、鋼板を積層して形成されたロータコアと、ロータコアに配置された複数の磁石と、を備える。ここで、ロータコアは、磁石を収容する複数の収容部を備える。また、鋼板は、鋼板が積層されることにより収容部を形成する複数の収容部形成孔と、収容部形成孔に隣接して配置された複数のスリットと、を備える。そして、収容部を形成する回転角度で鋼板が回転積層されることで、互いに接触する一方の鋼板のスリットの一部と他方の鋼板のスリットの一部が積層方向で互いに連通し、ロータコアにおいて磁石を冷却するための冷媒が流通する冷媒通路が形成される。【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スリットと、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、当該スリットが冷媒通路を形成している。ところで、このようなロータコアでは、磁石を効率的に冷却するために、ロータコア内部の周方向において冷媒を満遍なく供給できるようにすることが重要となっている。

特許文献１では、第１電磁鋼板と第２電磁鋼板を軸方向に積層したロータコアであって、第１電磁鋼板に形成されロータコアの冷媒通路を構成する孔部と、第２電磁鋼板に形成され前記冷媒通路を形成する孔部とが、周方向において互いにずれた位置に形成したロータコアを開示している。

特許第５１１８９２０号

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、１種類の鋼板の積層構造によりロータコア内部の周方向において冷媒を満遍なく供給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とともにシャフトに支持されたロータコアと、ロータコアの軸方向に延びて配置された複数の磁石と、を備える。ここで、ロータコアは、磁石を収容するとともに周方向に沿って配置された複数の収容部を備える。また、鋼板は、鋼板が積層されることにより収容部を形成する複数の収容部形成孔と、収容部形成孔に隣接して配置されるとともに収容部形成孔の個数及びその約数及び倍数とは異なる個数で周方向に並んで形成された複数のスリットと、を備える。そして、収容部を形成する回転角度で鋼板が回転積層されることで、互いに接触する一方の鋼板のスリットの一部と他方の鋼板のスリットの一部が積層方向で互いに連通し、ロータコアにおいて磁石を冷却するための冷媒が流通する冷媒通路が形成されていることを特徴とする。

上記態様であれば、１種類の鋼板の積層構造により周方向において冷媒を満遍なく供給可能な冷媒通路を備えたロータ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。また、冷媒通路は、鋼板のスリットの端面部分のみならずスリットの間にある梁となる部分も壁面となるので、その分、冷媒通路を形成する壁面の表面積を大きくして、冷却効率を高めることができる。

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同じ鋼板を反時計回りに９０度回転させて積層させた平面図である。 図４は、図３の一点鎖線に示す円によりロータコアを切断した切断面の周方向の展開断面図である。 図５は、図２に示す鋼板を複数枚周方向で同じ向きにして積層させた積層鋼板を回転積層させた場合の模式図である。 図６は、図２に示す鋼板を反時計回りに４５度回転させて積層して形成したロータコアの展開断面図である。 図７は、第２実施形態に係る回転電機を構成する鋼板の平面図である。 図８は、図７に図示した鋼板の上に同じ鋼板を反時計回りに９０度回転させて積層させた場合の平面図である。 図９は、図８の一点鎖線に示す円によりロータコアを切断した切断面の周方向の展開断面図である。 図１０は、第２実施形態のロータコアにおけるスキューの境界を示す周方向の展開断面図である。 図１１は、第３実施形態の回転電機を構成する鋼板の平面図である。 図１２は、図１１に図示した鋼板の上に同じ鋼板を反時計回りに９０度回転させて積層させた場合の平面図である。 図１３は、図１２の一点鎖線に示す円によりロータコアを切断した切断面の周方向の展開断面図である。 図１４は、第４実施形態に係る回転電機を構成する鋼板の平面図である。 図１５は、図１４に図示した鋼板の上に同じ鋼板を反時計回りに９０度回転させて積層させた場合の平面図である。 図１６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１７は、第５実施形態に係る回転電機を構成する鋼板の平面図である。 図１８は、図１７に図示した鋼板の上に同じ鋼板を反時計回りに９０度回転させて積層させた場合の平面図である。 図１９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２０は、第６実施形態に係る回転電機を構成する鋼板の平面図である。 図２１は、図２０に図示した鋼板の上に同じ鋼板を反時計回りに９０度回転させて積層させた場合の平面図である。

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、ベアリング３１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。

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２参照）。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沿って延びる収容部２６に収容されている。

シャフト３２には、ロータコア２２の積層方向の端部に接続するフランジ部３５が設けられている。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。ロータコア２２内部には冷媒を流通させる冷媒通路２８が形成されており、磁石３０に隣接して形成されている。内部冷媒通路３４は、シャフト３２の中央部及びフランジ部３５を介してロータコア２２の積層方向の端部に開口する冷媒通路２８に連通しており、冷媒を冷媒通路２８に供給できるようになっている。冷媒通路２８の詳細については後述する。

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内部冷媒通路３４に導入され、フランジ部３５を介して冷媒通路２８に供給される。そして、ポンプは、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内に循環させている。

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の上に同じ鋼板３８を９０度回転させて積層させた平面図である。図４は、図３の一点鎖線に示す円によりロータコア２２を切断した切断面の周方向の展開断面図である。

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が回転積層されることにより冷媒通路２８を形成するスリット４４が形成されている。

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）を中心として周方向に等間隔に鋼板３８の径方向の周縁部に形成されている。ここで、本実施形態では収容部形成孔は８個形成され、これにより、貫通孔４０を中心として鋼板を９０度（４５度も可能）回転させることで、回転後の収容部形成孔４２が回転前の収容部形成孔４２に重なることになる。

本実施形態において、スリット４４は、収容部形成孔４２に隣接するとともに貫通孔４０を中心として周方向に等間隔に９個形成されている。図において、スリット４４の周方向の長さと、周方向で互いに隣接するスリット４４の間にある梁４６の周方向の長さが等しくなるように形成されているが、これに限られない。またスリット４４の個数は、収容部形成孔４２の個数（８個）及びその約数及び倍数とは異なる個数である限り任意に設計することができる。

図３に示すように、鋼板３８の上に同じ鋼板３８を反時計回りに９０度回転させた状態で積層すると、上にあるスリット４４と下にあるスリット４４ａが積層方向で連通する。しかし、上にあるスリット４４は下にあるスリット４４ａに対して周方向で鋼板３８の回転方向と同一の方向にずれた態様で上にあるスリット４４の一部と下にあるスリット４４ａの一部が積層方向で連通している。

よって、鋼板３８を反時計回り９０度の回転角度で回転積層させていくと、図４に示すように、積層方向で互いに接触する一方のスリット４４の一部と他方のスリット４４の一部が積層方向で連通するとともに積層方向に連なる複数のスリット４４がその積層順に鋼板の回転方向側に前進するようにずれていき、ロータコア２２において螺旋形の冷媒通路２８が形成される。

本実施形態では、回転角度が９０度で鋼板３８を回転積層しているため、鋼板３８の上に４枚の鋼板３８を回転積層させると最初の鋼板３８と最後に積層した鋼板３８の周方向の向きが同じになる。また、図４に示すように、周方向の互いに異なる位置に冷媒通路２８が形成されるが、これらは互いに交わることはない。よって、本実施形態では、ロータコア２２において９個の冷媒通路２８が螺旋状に形成される。

ここで、本実施形態のように、積層方向に連なる複数のスリット４４がその積層順に鋼板３８の回転方向側に前進するようにずれていくことで冷媒通路２８が形成される条件を考える。

図３に示すように、回転方向を反時計回りに周回する方向と考え、いずれか一つのスリット４４の回転方向の終端となる位置を回転方向の原点（ゼロ度）とする。そして、原点を基準として当該スリット４４の回転方向で隣接するスリット４４の終端の角度（当該終端と貫通孔４０の中心を結ぶ線の角度）をαとし、始端の角度を（１−Ｐ）・αとし、回転積層の回転角度をθとする。ここで、角度αは、全周角度（３６０度）をスリット４４の個数で除算して得られる角度である。また、Ｐは、角度αと、スリット４４の周方向の両端から貫通孔４０の中心を見込む中心角との割合（０＜Ｐ＜１）を表すものであり、スリット４４が貫通孔４０の中心を見込む中心角はα・Ｐとなる。

このスリット４４を回転角度θで回転させると、スリット４４は、回転前のスリット４４ａに積層方向で連通するが、連通するスリット４４ａに対して回転方向側にずれた位置であってスリット４４ａの回転方向側において隣接するスリット４４ｂから離間した位置に移動する。スリット４４の終端の角度はα＋θとなり、始端の角度は（１−Ｐ）・α＋θとなる。一方、スリット４４ａの終端の角度は、［θ／α］・α＋α（α＜（θ／２））となり、始端の角度は、［θ／α］・α＋（１−Ｐ）・αとなる。さらに、スリット４４ｂの始端の角度は、［θ／α］・α＋α＋（１−Ｐ）・αとなる。なお、［θ／α］は、θ／αを超えない最大の整数を表す。

本実施形態では、回転後のスリット４４の始端が、回転前のスリット４４ａ上に配置されることが条件であるから、［θ／α］・α＋（１−Ｐ）・α＜（１−Ｐ）・α＋θ＜［θ／α］・α＋αの関係が成り立つ。これを整理すると、０＜（θ／α）−［θ／α］＜Ｐとなる。

また、回転後のスリット４４の終端が、回転前のスリット４４ａとスリット４４ｂの間にある梁４６の上に配置されることが条件であるから、［θ／α］・α＋α＜α＋θ＜［θ／α］・α＋α＋（１−Ｐ）・αとなる。これを整理すると、０＜（θ／α）−［θ／α］＜１−Ｐとなる。

図５は、図２に示す鋼板３８を複数枚周方向で同じ向きにして積層させた積層鋼板３８Ａを回転積層させた場合の模式図である。図５に示すように、ロータコア２２は、鋼板３８を同じ回転角度の配置で複数積層して形成された積層鋼板３８Ａを、当該回転角度で回転積層して構築してもよい。ここで、鋼板３８は、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を構築してもよい。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５に示すロータコア２２を構築してもよい。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６は、図２に示す鋼板３８を反時計回りに４５度回転させて積層して形成したロータコア２２の模式図である。本実施形態では、収容部形成孔４２が８回対称であるので、鋼板３８を４５度の回転角度で回転積層しても冷媒通路２８を備えるロータコア２２を構築することができる。この場合、鋼板３８を９枚重ねることにより、最下段の鋼板３８のスリット４４と最上段の鋼板３８のスリットが周方向で一致する。

［第１実施形態の効果］
第１実施形態に係る回転電機１０のロータ２０は、鋼板３８を積層して形成されるとともにシャフト３２に支持されたロータコア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、を備える。ここで、ロータコア２２は、磁石３０を収容するとともに周方向に並んで配置された複数の収容部２６を備える。また、鋼板３８は、鋼板３８が積層されることにより収容部２６を形成する複数の収容部形成孔４２と、収容部形成孔４２に隣接して配置されるとともに鋼板３８に形成された収容部形成孔４２の個数及びその約数及び倍数とは異なる個数で周方向に並んで形成された複数のスリット４４と、を備える。そして、収容部２６を形成する回転角度で鋼板３８が回転積層されることで、互いに接触する一方の鋼板３８のスリット４４の一部と他方の鋼板３８のスリット４４の一部が積層方向で互いに連通し、ロータコア２２において磁石３０を冷却するための冷媒が流通する冷媒通路２８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の積層構造により周方向において冷媒を満遍なく供給可能な冷媒通路２８を備えたロータ２０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。また、冷媒通路２８は、鋼板３８のスリット４４の端面部分のみならずスリット４４の間にある梁４６となる部分も壁面となるので、その分、冷媒通路２８を形成する壁面の表面積を大きくして、冷却効率を高めることができる。

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、当該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。これにより、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で、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。

回転積層における回転角度をθ、全周角度（３６０度）を鋼板３８に形成されたスリット４４の個数で除算して得られる角度をα、角度αとスリット４４の周方向の両端から鋼板３８の中心を見込む中心角との割合をＰ、としたとき、０＜（θ／α）−［θ／α］＜Ｐ、かつ、０＜（θ／α）−［θ／α］＜１−Ｐ（ただし、［θ／α］は、θ／αを超えない最大の整数）の関係を満たすことを特徴とする。これにより、積層方向に連なる複数のスリット４４がその積層順に鋼板３８の回転方向側に前進するようにずれていくことで複数の螺旋状の冷媒通路２８を形成することができる。

［第２実施形態］
図７は、第２実施形態に係る回転電機１０（図１）を構成する鋼板３８の平面図である。図８は、図７に図示した鋼板３８の上に同じ鋼板３８を反時計回りに９０度回転させて積層させた場合の平面図である。図９は、図８の一点鎖線に示す円によりロータコア２２を切断した切断面の周方向の展開断面図である。以下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実施形態の鋼板３８において、スリット４４が収容部形成孔４２に隣接するとともに周方向に等間隔で７個形成されている。また、スリット４４の周方向の長さがスリット４４間の梁４６の周方向の長さよりも長くなるように形成されている。

図８に示すように、鋼板３８の上に同じ鋼板３８を反時計回りに９０度回転させた状態で積層すると、上にあるスリット４４と下にあるスリット４４ａが積層方向で連通する。しかし、上にあるスリット４４は下にあるスリット４４ａに対して周方向で鋼板の回転方向とは反対の方向にずれた態様で上にあるスリット４４の一部と下にあるスリット４４ａの一部が積層方向に連通している。

よって、鋼板３８を反時計回り９０度の回転角度で回転積層させていくと、図９に示すように、積層方向で互いに接触する一方のスリット４４の一部と他方のスリット４４の一部が積層方向で連通するとともに積層方向に連なる複数のスリット４４がその積層順に鋼板の回転方向の反対方向に後退するようにずれていき、ロータコア２２において螺旋形の冷媒通路２８が形成される。本実施形態では、周方向の互いに異なる位置に冷媒通路２８が７個形成されるが、これらは互いに交わることはない。よって、本実施形態では、ロータコア２２において７個の冷媒通路２８が螺旋状に形成される。

本実施形態のように、積層方向に連なる複数のスリット４４がその積層順に鋼板３３の回転方向の反対方向に後退するようにずれていくことで冷媒通路２８が形成される条件を第１実施形態と同様に考える。スリット４４を回転角度θで回転させると、スリット４４は、回転前のスリット４４ａに積層方向で連通するが、連通するスリット４４に対して回転方向の反対側にずれた位置であって連通するスリット４４ａの回転方向の反対側において隣接するスリット４４ｃから離間した位置に移動する。スリット４４の終端の角度はα＋θとなり、始端の角度は（１−Ｐ）・α＋θとなる。一方、スリット４４ａの終端の角度は、［θ／α］・α＋２α（α＞（θ／２））となり、始端の角度は、［θ／α］・α＋α＋（１−Ｐ）・αとなる。さらに、スリット４４ｃの終端の角度は、［θ／α］・α＋αとなる。

本実施形態では、回転後のスリット４４の始端が、回転前のスリット４４ａとスリット４４ｃの間にある梁４６の上に配置されることが条件であるから、［θ／α］・α＋α＜（１−Ｐ）・α＋θ＜［θ／α］・α＋α＋（１−Ｐ）・αの関係が成り立つ。これを整理すると、Ｐ＜（θ／α）−［θ／α］＜１となる。

また、回転後のスリット４４の終端が、回転前のスリット４４ａ上に配置されることが条件であるから、［θ／α］・α＋α＋（１−Ｐ）・α＜α＋θ＜［θ／α］・α＋２αとなる。これを整理すると、１−Ｐ＜（θ／α）−［θ／α］＜１となる。

図１０は、第２実施形態のロータコア２２におけるスキュー３８Ｂの境界を示す周方向の展開断面図である。複数の鋼板３８を積層順に順次回転させて形成したスキュー３８Ｂを複数構築し、このスキュー３８Ｂを積層することでロータコア２２を構築する場合がある。このとき、スキュー３８Ｂの境界において、一方の鋼板３８の周方向の向きと他方の鋼板３８の周方向の向きとの関係は任意となる。よって、前述の一方の鋼板３８のスリット４４と他方の鋼板３８の梁４６とが対向し、冷媒通路２８がスキュー３８Ｂの境界において閉塞される可能性がある。

しかし、本実施形態では、スリット４４の周方向の長さが梁４６の周方向の長さよりも長くなるように形成しているので、スリット４４が梁４６により完全に閉塞されることはない。よって、前述の一方の鋼板３８のスリット４４の一部と他方の鋼板３８のスリット４４の一部が互いに連通することになる。したがって、スキュー３８Ｂの周方向の向きを任意であってもロータコア２２において冷媒通路２８を形成することができる。

本実施形態では、鋼板３８において、回転角度をθ、全周角度を鋼板３８に形成されたスリット４４の個数で除算したときの角度をα、角度αとスリット４４の周方向の両端から鋼板３８の中心を見込む中心角との割合をＰ、としたとき、Ｐ＜（θ／α）−［θ／α］＜１、かつ、１−Ｐ＜（θ／α）−［θ／α］＜１（ただし、［θ／α］は、θ／αを超えない最大の整数）の関係を満たすことを特徴とする。これにより、積層方向に連なる複数のスリット４４がその積層順に鋼板３８の回転方向の反対側に後退するようにずれていくことで複数の螺旋状の冷媒通路２８を形成することができる。

また、スリット４４の周方向の長さが、周方向で互いに隣接するスリット４４の間にある梁４６の周方向の長さよりも長いことを特徴とする。これにより、回転積層させる鋼板３８の回転角度が任意であってもロータコア２２において冷媒通路２８を構築することができる。

［第３実施形態］
図１１は、第３実施形態の回転電機１０（図１）を構成する鋼板３８の平面図である。図１２は、図１１に図示した鋼板３８の上に同じ鋼板３８を反時計回りに９０度回転させて積層させた場合の平面図である。図１３は、図１２の一点鎖線に示す円によりロータコア２２を切断した切断面の周方向の展開断面図である。第３実施形態のロータコア２２において、冷媒通路２８がメッシュ状に形成されたものである。図１１に示すように、スリット４４は、６回対称に形成され、スリット４４の周方向の長さが梁４６の周方向の長さよりも長くなるように形成されている。

図１２に示すように、鋼板３８の上に同じ鋼板３８を反時計回りに９０度回転させた状態で積層すると、上の鋼板３８のスリット４４が下の鋼板３８の梁４６に対向し、互いに隣接する２つのスリット４４に積層方向で同時に連通する。また、この鋼板３８の上にさらに鋼板３８を回転積層させると、一番上にある鋼板３８のスリット４４が一つ下の梁４６に対向し、互いに隣接する２つのスリット４４に積層方向で同時に連通する。よって、このような回転積層を繰り返すことにより、図１３に示すように、ロータコア２２においてメッシュ状の冷媒通路２８が形成される。

本実施形態のように、積層方向に連なる複数のスリット４４によりメッシュ状の冷媒通路２８が形成される条件を考える。

前述同様に、スリット４４を回転角度θで回転させると、スリット４４の終端の角度はα＋θとなり、始端の角度は（１−Ｐ）・α＋θとなる。一方、回転後のスリット４４の回転方向側の一部に連通する回転前のスリット４４ｂの終端の角度は、［θ／α］・α＋２α（α＞（θ／２））となり、始端の角度は、［θ／α］・α＋α＋（１−Ｐ）・αとなる。また、回転後のスリット４４ｂに回転方向の反対側の一部に連通する回転前のスリット４４ｃの終端の角度は、［θ／α］・α＋αとなり、始端の角度は、［θ／α］・α＋（１−Ｐ）・αとなる。

本実施形態では、回転後のスリット４４の始端が、回転前のスリット４４ｃ上に配置されることが条件であるから、［θ／α］・α＋（１−Ｐ）・α＜（１−Ｐ）・α＋θ＜［θ／α］・α＋α＋の関係が成り立つ。これを整理すると、０＜（θ／α）−［θ／α］＜Ｐとなる。

また、回転後のスリット４４の終端が、回転前のスリット４４ｂ上に配置されることが条件であるから、［θ／α］・α＋α＋（１−Ｐ）・α＜α＋θ＜［θ／α］・α＋２αとなる。これを整理すると、１−Ｐ＜（θ／α）−［θ／α］＜１となる。

本実施形態では、０＜（θ／α）−［θ／α］＜Ｐ、かつ、１−Ｐ＜（θ／α）−［θ／α］＜１となるようにスリット４４を形成することで、冷媒通路２８がメッシュ状に形成されるため、ロータコア２２において冷媒を均一に供給させることができる。

［第４実施形態］
図１４は、第４実施形態に係る回転電機１０（図１）を構成する鋼板３８の平面図である。図１５は、図１４に図示した鋼板３８の上に同じ鋼板３８を反時計回りに９０度回転させて積層させた場合の平面図である。

図示は省略するが、本実施形態では、大きなリラクタンストルクを発生させるため、ロータコア２２には、Ｖ字配置の磁石（磁石３０）が周方向に８対埋設されている。これに対応して、鋼板３８には、Ｖ字配置の収容部形成孔４２ａが８対形成されている。また、スリット４４は鋼板３８に複数（図１４、図１５では１９個）形成されているが、その径方向の位置がスリット４４の周方向の並び順に周期的に変化するように形成されている。すなわち、スリット４４は、収容部形成孔４２ａの対称性（８回対称）に係る回転角度（４５度）を周期として径方向に振幅しつつ周方向に周回する帯４８の外形に倣って形成されている。そして、帯４８の径方向の外側に突出した部分が、周方向においてＶ字配置の収容部形成孔４２ａの間に入り込んでいる。このようにスリット４４を形成することにより、Ｖ字配置の磁石等、任意の場所に配置された磁石を冷却するための冷媒通路２８を任意の場所に構築することができる。

図１５に示すように、本実施形態の鋼板３８に対して同じ鋼板３８を反時計回りに９０度回転させて積層すると、新たに積層した鋼板３８のスリット４４は、回転前のスリット４４に積層方向で連通するが、図３と同様に回転前のスリット４４に対して鋼板３８の回転方向にずれた位置に配置される。よって、この回転積層を繰り返してロータコア２２を構築すると、１９個の螺旋状の冷媒通路２８（図４等参照）が形成される。

［第５実施形態］
図１６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１７は、第５実施形態に係る回転電機１０を構成する鋼板３８ａの平面図である。図１８は、図１７に図示した鋼板３８ａの上に同じ鋼板３８ａを反時計回りに９０度回転させて積層させた場合の平面図である。第５実施形態では、ロータコア２２の軸心（シャフト３２から）冷媒を冷媒通路２８に供給する構成となっている。

鋼板３８ａには、貫通孔４０とスリット４４とを連通する径方向スリット５０が形成されている。径方向スリット５０は、図１７に示すように、貫通孔４０と一体であるとともに径方向の外側に延び、複数のスリット４４のうちの一つに連通させたものである。ここで、鋼板３８ａは、第１実施形態（図２）に示す鋼板３８に径方向スリット５０を追加したものとなっているが、他の実施形態の鋼板３８でもよい。

一方、シャフト３２では、フランジ部３５（図１）が省略され、シャフト３２内の内部冷媒通路３４がシャフト３２の長手方向の端部に及ぶ位置まで延びるように形成されている。そして、シャフト３２の側面には、内部冷媒通路３４に連通する冷媒供給口３６が形成されている。冷媒供給口３６は、径方向スリット５０に対向する位置に形成されている。よって、内部冷媒通路３４は、冷媒供給口３６を介して径方向スリット５０に連通する。

ここで、図１８に示すように、図１７に示す鋼板３８ａの上に、同じ鋼板３８ａを９０度の回転角度で反時計回りに回転させた鋼板３８ａを積層すると、径方向スリット５０により挿通孔２４（貫通孔４０）と冷媒通路２８（スリット４４）とを連通する２つの連通通路５６が形成される。

鋼板３８ａによる９０度の回転角度での回転積層を継続することにより、図１６に示すように、径方向スリット５０がシャフト３２から冷媒通路２８に冷媒をそれぞれ供給する連通通路５６となるロータコア２２を構築することができる。ただし、ロータコア２２の積層方向の両端を構成する部分は径方向スリット５０のない鋼板３８を用いることが好適である。

また、ロータコア２２の一部（中央領域が好ましい）を構成する鋼板３８ａを９０度の回転角度で９枚積層し、残りを鋼板３８（径方向スリット５０なし）で積層することにより、全ての冷媒通路２８に径方向スリット５０を介してシャフト３２から冷媒を供給するロータコア２２を構築できる。

本実施形態では、スリット４４の個数が、収容部形成孔４２の個数及びその約数及び倍数とは異なる個数であるので、径方向スリット５０を備えた鋼板３８ａを回転積層することにより、ロータコア２２中央部から全ての冷媒通路２８に連通通路５６（径方向スリット５０）を介して冷媒を供給することができる。なお、図１６において、鋼板３８ａに径方向スリット５０が１個形成されているが、２個以上形成してもよい。

［第６実施形態］
図１９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２０は、第６実施形態に係る回転電機１０を構成する鋼板３８ｂの平面図である。図２１は、図２０に図示した鋼板３８ｂの上に同じ鋼板３８ｂを反時計回りに９０度回転させて積層させた場合の平面図である。第６実施形態は、第５実施形態と同様に、ロータコア２２の軸心（シャフト３２から）冷媒を冷媒通路２８に供給する構成となっている。

鋼板３８ｂには、内側スリット５２と外側スリット５４が設けられている。内側スリット５２は、貫通孔４０と一体であるとともに、例えば複数のスリット４４のいずれか一つのスリット４４に向けて径方向の外側に向けて延びるとともに当該スリット４４から離間するように形成されている。外側スリット５４は、内側スリット５２から周方向で鋼板３８ｂの回転角度（９０度）回転した位置にあるスリット４４に一体に形成され、例えば貫通孔４０に向けて、径方向の内側に延びるとともに貫通孔４０に離間するように形成されている。ここで、内側スリット５２の径方向の外側の端部は、外側スリット５４の径方向の内側の端部よりも径方向で外側となるように形成されている。

一方、シャフト３２の側面には、内部冷媒通路３４に連通する冷媒供給口３６が形成されている。冷媒供給口３６は、内側スリット５２に対向する位置に形成されている。よって、内部冷媒通路３４は、冷媒供給口３６を介して内側スリット５２に連通する。

ここで、図２１に示すように、図２０に示す鋼板３８ｂの上に、同じ鋼板３８ｂを９０度の回転角度で反時計回りに回転させた鋼板３８ｂを積層すると、内側スリット５２と外側スリット５４が積層方向で互いに連通して貫通孔４０とスリット４４とを連通する連通通路５６が形成される。

鋼板３８ｂによる９０度の回転角度での回転積層を継続することにより、図１９に示すように、内側スリット５２及び外側スリット５４が、シャフト３２（冷媒供給口３６）から全ての冷媒通路２８に冷媒をそれぞれ供給する連通通路５６となるロータコア２２を構築することができる。ただし、ロータコア２２の積層方向の両端を構成する部分は径方向スリット５０のない鋼板３８を用いることが好適である。

また、ロータコア２２の一部（中央領域が好ましい）を構成する鋼板３８ｂを９０度の回転角度で１０枚積層し、残りを鋼板３８で積層することにより、全ての冷媒通路２８に内側スリット５２及び外側スリット５４を介してシャフト３２から冷媒を供給するロータコア２２を構築できる。

本実施形態においても、スリット４４の個数が、収容部形成孔４２の個数及びその約数及び倍数とは異なる個数であるので、内側スリット５２及び外側スリット５４を備えた鋼板３８ｂを回転積層することにより、ロータコア２２中央部から全ての冷媒通路２８に連通通路５６（内側スリット５２及び外側スリット５４）を介して冷媒を供給することができる。なお、図２１において、内側スリット５２及び外側スリット５４は、貫通孔４０を挟んだ反対側にも形成してよい。

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 冷媒通路
３０ 磁石
３２ シャフト
３８ 鋼板
４４ スリット

Claims (8)

1. 鋼板を積層して形成されるとともにシャフトに支持されたロータコアと、
   前記ロータコアの軸方向に沿って配置された複数の磁石と、を備え、
   前記ロータコアは、
   前記磁石を収容するとともに周方向に並んで配置された複数の収容部を備え、
   前記鋼板は、
   前記鋼板が積層されることにより前記収容部を形成する複数の収容部形成孔と、
   前記収容部形成孔に隣接して形成されるとともに前記収容部形成孔の個数及びその約数及び倍数とは異なる個数で前記周方向に並んで形成された複数のスリットと、を備え、
   前記収容部を形成する回転角度で前記鋼板が回転積層されることで、互いに接触する一方の前記鋼板の前記スリットの一部と他方の前記鋼板の前記スリットの一部が積層方向で互いに連通し、前記ロータコアにおいて前記磁石を冷却するための冷媒が流通する冷媒通路が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、
   複数の前記スリットは、
   径方向の位置が前記スリットの前記周方向の並び順に周期的に変化するように形成されてい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、
   前記ロータコアは、
   前記鋼板を同じ前記回転角度の配置で複数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。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機のロータにおいて、
   前記回転角度をθ、
   全周角度を前記鋼板に形成された前記スリットの個数で除算して得られる角度をα、
   角度αと前記スリットの前記周方向の両端から前記鋼板の中心を見込む中心角との割合をＰ、としたとき、
   ０＜（θ／α）−［θ／α］＜Ｐ、かつ、０＜（θ／α）−［θ／α］＜１−Ｐ
   または、
   Ｐ＜（θ／α）−［θ／α］＜１、かつ、１−Ｐ＜（θ／α）−［θ／α］＜１（ただし、［θ／α］は、θ／αを超えない最大の整数）
   の関係を満たすことを特徴とする回転電機のロータ。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機のロータにおいて、
   前記回転角度をθ、
   全周角度を前記鋼板に形成された前記スリットの個数で除算して得られる角度をα、
   角度αと前記スリットの前記周方向の両端から前記鋼板の中心を見込む中心角との割合をＰ、としたとき、
   ０＜（θ／α）−［θ／α］＜Ｐ、かつ、１−Ｐ＜（θ／α）−［θ／α］＜１（ただし、［θ／α］は、θ／αを超えない最大の整数）
   の関係を満たすことを特徴とする回転電機のロータ。
6. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機のロータにおいて、
   前記スリットの前記周方向の長さが、前記周方向で互いに隣接する２つの前記スリットの間にある梁の前記周方向の長さよりも長いことを特徴とする回転電機のロータ。
7. 請求項１乃至６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、
   前記シャフトが貫通する貫通孔と、
   前記貫通孔と複数の前記スリットの少なくとも一つに連通する径方向スリットと、を備え、
   前記シャフトは、前記冷媒を流通させる内部冷媒通路と、前記径方向スリットに対向する位置に形成され前記内部冷媒通路に連通する冷媒供給口と、を備え、
   当該鋼板が回転積層されることで、前記径方向スリットが前記シャフトから前記冷媒通路に前記冷媒をそれぞれ供給する連通通路になっ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６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、
   前記シャフトが貫通する貫通孔と、
   前記貫通孔と一体に形成されるとともに径方向の外側に延びる内側スリットと、
   前記内側スリットから前記周方向で前記回転角度により回転した位置において前記スリットと一体に形成されるとともに径方向の内側に延びる外側スリットと、を備え、
   前記シャフトは、前記冷媒を流通させる内部冷媒通路と、前記内側スリットに対向する位置に形成され前記内部冷媒通路に連通する冷媒供給口と、を備え、
   当該鋼板が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積層方向で連通され、前記シャフトから前記冷媒通路に前記冷媒を供給する連通通路が形成されていることを特徴とする回転電機のロータ。

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