本发明涉及一种旋转电机的转子。

专利文献1中，公开了一种转子，其具备：转子轴孔，其紧固转子轴；制冷剂流路孔，其具有多个孔部，该多个孔部在径向上设置于该转子轴孔的外侧且沿周向配置；以及电磁部，其具有多个磁铁插入孔，该多个磁铁插入孔在径向上设置于制冷剂流路孔的外侧且分别供磁铁插入。
在专利文献1中，记载有利用由转子的旋转引起的离心力将制冷剂供给至线圈端部，该制冷剂在设置于转子铁心的制冷剂流路孔中流动。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2010-081657号
然而，近年来随着旋转电机的大型化，由磁铁的发热引起的旋转电机的性能下降不容忽视，正在摸索一种有效冷却磁铁的方法。专利文献1所记载的转子是冷却定子的线圈，并不是冷却配置于转子上的磁铁。因此，不能够按原样沿用在专利文献1所记载的制冷剂流路孔。为了对配置于转子的磁铁进行冷却，需要将制冷剂流路孔靠近磁铁，但若将制冷剂供给孔配置于磁极部附近，则有时会通过转子轴的向转子轴孔的紧固载荷而使制冷剂的供给孔变形，并且转子铁心的外周部变形。

本发明提供一种转子，其能够抑制通过转子轴的紧固载荷而使转子铁心的外周部变形，且冷却性能优异。
本发明的转子，其具备：
转子铁心，其具有紧固转子轴的转子轴孔、以及沿周向设置的多个磁铁插入孔；以及多个磁极部，它们由插入到所述磁铁插入孔中的磁铁构成，
其中，
所述转子铁心具备：冷却部，其具有多个制冷剂流路孔，多个所述制冷剂流路孔在径向上设置于多个所述磁极部的内侧且沿周向配置，
多个所述制冷剂流路孔配置于各磁极部的周向两端部侧，
所述制冷剂流路孔具备在径向上向内侧突出的内径侧顶部，
所述制冷剂流路孔的外周壁具备在径向上向外侧突出的外径侧顶部。
发明效果
根据本发明，由于制冷剂流路孔具备在径向上向内侧突出的内径侧顶部，因此内径侧顶部应对转子轴的紧固载荷以被向径向外侧推压的方式变形。由此，能够吸收转子轴的紧固载荷，并且能够抑制转子铁心的外周部变形，因此能够将制冷剂流路孔配置于转子铁心的靠外周侧，提高转子的冷却性能。并且，由于制冷剂流路孔的外周壁具备在径向上向外侧突出的外径侧顶部，因此能够在转子铁心的靠外周侧构成制冷剂流路，提高转子的冷却性能。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的转子铁心的主视图。
图2是图1的局部放大图。
图3A是第一孔部组的孔部的放大图。
图3B是表示第一孔部组的外径侧顶部位于比交点X靠内侧时所作用的力的图。
图3C是表示第一孔部组的外径侧顶部位于交点X时所作用的力的图。
图3D是表示第一孔部组的外径侧顶部位于比交点X靠外侧时所作用的力的图。
图4A是第二孔部组的孔部的放大图。
图4B是表示作用于第二孔部组的孔部的力的图。
附图标记说明：
1  转子铁心；
2  转子轴；
3  磁铁；
3a  径向内侧端面；
4  转子轴孔；
14  磁铁插入孔；
20  磁极部；
30  制冷剂流路孔；
30c  外径侧顶部；
30d  内径侧顶部；
30e  外周壁；
33  冷却部；
100  转子。

以下，根据附图对本发明的一实施方式进行说明。
[转子铁心]
转子铁心1是将多个电磁钢板沿转子轴2的轴向层叠而构成，并且与在转子铁心1上组装的转子轴2及多个磁铁3一同构成马达的转子100。
如图1所示，转子铁心1具有在中心CL设置有转子轴孔4的圆环形状，该转子轴孔4通过压入而紧固转子轴2。转子铁心1具备：第一孔部组6，其设置于转子轴孔4的径向外侧，且具有沿周向配置的多个孔部5；以及轴保持部7，其在径向上设置于转子轴孔4与第一孔部组6之间。转子铁心1还具备：第二孔部组9，其设置于第一孔部组6的径向外侧，且具有沿周向配置的多个孔部8；圆环部10，其在径向上设置于第一孔部组6与第二孔部组9之间；冷却部33，其在径向上设置于第二孔部组9的外侧，且具有沿周向配置的多个制冷剂流路孔30；以及电磁部15，其在径向上设置于制冷剂流路孔30的外侧，且具有分别供磁铁3插入的多个磁铁插入孔14。
[电磁部]
电磁部15配置于转子铁心1的外周部，且与未图示的定子对置。在电磁部15中，多个磁极部20沿周向等间隔地形成。各磁极部20由两个磁铁3构成，该两个磁铁3被插入到配置成向径向外侧开口的大致V字形状的两个磁铁插入孔14中。磁铁3是例如钕磁铁等永久磁铁。
需要说明的是，磁极部20优选构成为周向中央部比周向两端部靠转子铁心1的径向内侧。例如磁极部20可以由三个磁铁构成，该三个磁铁被插入到配置成向径向内侧凸出的大致圆弧状的三个磁铁插入孔中，磁极部20也可以由一个圆弧磁铁构成，该一个圆弧磁铁配置于形成为向径向内侧凸出的圆弧状的一个磁铁插入孔中。
[冷却部]
冷却部33配置于电磁部15的径向内侧，并且具有沿周向配置的多个制冷剂流路孔30。
制冷剂流路孔30与设置于转子轴2的内部的未图示的制冷剂供给路连通，且制冷剂在轴向上从制冷剂流路孔30的一侧向另一侧流动，由此对配置于各磁极部20的磁铁3进行冷却。需要说明的是，制冷剂也可以在轴向上通过从制冷剂流路孔30的中央向两侧流动来对配置于各磁极部20的磁铁3进行冷却。对配置于各磁极部20的磁铁3进行了冷却的制冷剂可以从转子铁心1的端面向外部排出，也可以返回到转子轴2。
[制冷剂流路孔的配置]
制冷剂流路孔30位于通过各磁极部20的周向端部和转子铁心1的中心CL的假想线L2上，以使制冷剂流路孔30相对于连接各磁极部20的中心和转子铁心1的中心CL的假想线L1成线对称。需要说明的是，假想线L1与磁极部20的中心轴即d轴一致，假想线L2与相对d轴以电角度90°相隔的q轴一致。
而且，在磁极部20的周向两端部中的位于周向第一端部侧的制冷剂流路孔30与位于与该周向第一端部侧相邻的磁极部20的周向第二端部侧的制冷剂流路孔30共用，在磁极部20的周向两端部中的位于周向第二端部侧的制冷剂流路孔30与位于与该周向第二端部侧相邻的磁极部20的周向第一端部侧的制冷剂流路孔30共用。
因此，制冷剂在制冷剂流路孔30中流动，从而磁极部20的周向第一端部侧、以及与该周向第一端部侧相邻的磁极部20的周向第二端部侧被冷却，同样地，磁极部20的周向第二端部侧、以及与该周向第二端部侧相邻的磁极部20的周向第一端部侧被冷却，因此能够简化转子铁心1的结构。
[制冷剂流路孔的形状]
如图2所示，制冷剂流路孔30具有向周向两侧及径向两侧凸出的大致四边形形状。制冷剂流路孔30具有：第一端部30a及第二端部30b，它们形成周向两端部；外径侧顶部30c，其配置于假想线L2上，外径侧顶部30c距转子铁心1的中心CL的径向距离比第一端部30a及第二端部30b距转子铁心1的中心CL的径向距离长且形成径向外侧的顶部；以及内径侧顶部30d，其配置于假想线L2上，内径侧顶部30d距转子铁心1的中心CL的径向距离比第一端部30a及第二端部30b距转子铁心1的中心CL的径向距离短且形成径向内侧的顶部。
进而，制冷剂流路孔30具备外周壁30e，该外周壁30e具有：第一外周壁30f，其从第一端部30a以大致直线状延伸至外径侧顶部30c；以及第二外周壁30g，其从第二端部30b以大致直线状延伸至外径侧顶部30c。并且，制冷剂流路孔30具备内周壁30h，该内周壁30h具有：第一内周壁30i，其从第一端部30a以大致直线状延伸至内径侧顶部30d；以及第二内周壁30j，其从第二端部30b以大致直线状延伸至内径侧顶部30d。
制冷剂流路孔30的外径侧顶部30c位于比磁极部20的最内径部靠径向外侧。由此，能够在磁极部20的周向端部附近形成制冷剂流路，因此提高了转子100的冷却性能。
关于位于磁极部20的周向第一端部侧的制冷剂流路孔30的外周壁30e，第二外周壁30g与配置于磁极部20的周向第一端部侧的磁铁3的径向内侧端面3a大致平行，第一外周壁30f与配置在与该周向第一端部侧相邻的磁极部20的周向第二端部侧的磁铁3的径向内侧端面
3a大致平行。同样地，关于位于磁极部20的周向第二端部侧的制冷剂流路孔30的外周壁
30e，第一外周壁30f与配置于磁极部20的周向第二端部侧的磁铁3的径向内侧端面3a大致平行，第二外周壁30g与配置于与该周向第二端部侧相邻的磁极部20的周向第一端部侧的磁铁3的径向内侧端面3a大致平行。
由此，能够确保q轴磁路并且在磁极部20的周向端部附近形成制冷剂流路孔30，因此在不降低q轴电感的情况下提高了转子100的冷却性能。
关于制冷剂流路孔30的内周壁30h，第一内周壁30i与在后面叙述的肋17的周向第一端部侧相邻的第二孔部组9的孔部8的第二外周壁8g大致平行，第二内周壁30j与在后面叙述的肋17的周向第二端部侧相邻的第二孔部组9的孔部8的第一外周壁8f大致平行。
由于制冷剂流路孔30的内径侧顶部30d配置于假想线L2上，因此制冷剂流路孔30应对转子轴2的紧固载荷以内径侧顶部30d被向径向外侧推压的方式变形。转子轴2的紧固载荷通过该制冷剂流路孔30的变形而由制冷剂流路孔30被吸收。由此，能够抑制转子铁心的外周部因转子轴2的紧固载荷而变形的情况，并且使制冷剂流路孔30配置于靠转子铁心1的外周侧，因此提高了转子100的冷却性能。
接着，对配置于冷却部33的径向内侧的、第一孔部组6及第二孔部组9、以及由这些孔部组6、9形成的圆环部10进行说明。圆环部10作为吸收由转子的旋转引起的离心力及转子轴2的紧固载荷的区域发挥功能。
[孔部的配置]
第一孔部组6的各孔部5配置在与假想线L1交叉的位置，以及与假想线L2交叉的位置。
第一孔部组6中的相邻的孔部5之间形成有肋16。第二孔部组9的各孔部8配置成与通过转子铁心1的中心CL和肋16的周向中心位置的肋16的假想延长线即假想线L16交叉。即，第一孔部组6的孔部5与第二孔部组9的孔部8在周向上彼此交错配置。由此，能够由第二孔部组9的孔部8吸收离心力，并且能够抑制离心力传递至肋16。
本实施方式的第二孔部组9的各孔部8配置成周向中心位置位于假想线L16上。进而，第二孔部组9的各孔部8具有比肋16长的周向长度，并且在周向上与隔着该肋16而相邻的两个孔部5重叠。
第二孔部组9中的相邻的孔部8之间形成有肋17。肋17配置成周向中心位置位于假想线L1或假想线L2上。
并且，第一孔部组6的多个孔部5、及第二孔部组9的多个孔部8分别在周向上等间隔地配置。由此，各孔部组6、9能够在整个周向上均匀地承受离心力。
[孔部的形状]
如图3A所示，第一孔部组6的各孔部5具有向径向外侧凸出的大致三角形状。第一孔部组6的孔部5具有：第一端部5a及第二端部5b，它们形成周向两端部；以及外径侧顶部5c，其距转子铁心1的中心CL的径向距离比第一端部5a及第二端部5b距转子铁心1的中心CL的径向距离长，且形成径向外侧的顶部。外径侧顶部5c位于假想线L1上或假想线L2上。第一孔部组6的孔部5还具备外周壁5e，该外周壁e5具有：第一外周壁5f，其从第一端部5a以大致直线状延伸至外径侧顶部5c；以及第二外周壁5g，其从第二端部5b以大致直线状延伸至外径侧顶部5c。并且，第一孔部组6的孔部5具备内周壁5h，该内周壁5h与假想线L1或假想线L2大致正交，并且从第一端部5a以大致直线状延伸至第二端部5b。
第一孔部组6的各孔部5应对离心力以外径侧顶部5c被向径向外侧拉伸的方式变形。离心力通过该孔部5的变形而由孔部5被吸收。由此，能够抑制离心力传递至转子铁心1的径向内侧，因此能够抑制通过离心力使转子轴孔4扩大而过盈量减少。
进而，关于第一孔部组6的孔部5，由于内周壁5h具有与假想线L1或假想线L2大致正交的大致直线状，因此在离心力作用于孔部5的外径侧顶部5c时，作用于内周壁5h的力在内周壁5h的周向中央部几乎不具有径向成分。因此，能够降低轴保持部7的变形，因此能够抑制通过离心力使转子轴孔4的扩大而过盈量减少。
第一孔部组6的孔部5的外径侧顶部5c位于假想线L2上，并且具有关于假想线L2对称的形状。
第一孔部组6的孔部5的外径侧顶部5c位于假想线L4与假想线L6的交点X，或位于比交点X靠径向外侧，该假想线L4与将转子铁心1的中心CL和第一端部5a进行连接的假想线L3正交且通过第一端部5a，该假想线L6与将转子铁心1的中心CL和第二端部5b进行连接的假想线L5正交且通过第二端部5b。在本实施方式中，第一孔部组6的孔部5的外径侧顶部5c位于比交点X靠径向外侧。
如图3B所示，当外径侧顶部5c位于比交点X靠径向内侧时，若离心力F作用于外径侧顶部5c，则在外周壁5e产生张力Te以外，还产生径向内侧方向的弯曲应力Se。因此，在外周壁
5e的第一端部5a及第二端部5b周边区域，弯曲力矩变大，弯曲应力集中。
相对于此，如图3C所示，当外径侧顶部5c位于交点X时，由于第一外周壁5f沿着假想线L4，并且第二外周壁5g沿着假想线L6，因此即使离心力F作用于外径侧顶部5c，在外周壁5e也几乎不发生弯曲应力。因此，能够缓和向外周壁5e的第一端部5a及第二端部5b周边区域的应力集中。
并且，如图3D所示，当外径侧顶部5c位于比交点X靠径向外侧时，在外周壁5e与从第一端部5a至交点X的假想线L4上之间、以及在外周壁5e与从第二端部5b至交点X的假想线L6上之间形成空洞。因此，若离心力F作用于外径侧顶部5c，则在外周壁5e产生张力以外，还在内周壁5h产生张力Th。从而，通过作用于外径侧顶部5c的离心力F而在孔部5产生的应力分散到外周壁5e及内周壁5h。由此，能够降低在外周壁5e产生的弯曲应力，能够缓和向外周壁5e的第一端部5a及第二端部5b周边区域的应力集中。
这样，第一孔部组6的孔部5的外径侧顶部5c通过位于假想线L4与假想线L6的交点X，或位于比交点X靠径向外侧，从而能够降低产生离心力时在第一外周壁5f及第二外周壁5g产生的弯曲应力，因此能够缓和由离心力引起的向外周壁5e的第一端部5a及第二端部5b周边区域的应力集中。
关于第一孔部组6的孔部5，由于内周壁5h具有大致直线形状，因此在离心力作用于孔部5的外径侧顶部5c时，作用于内周壁5h的力在内周壁5h的周向中央部几乎不具有径向成分。因此，能够抑制通过离心力使转子轴孔4扩大而过盈量减少。
如图4A所示，第二孔部组9的各孔部8具有向周向两侧及径向两侧凸出的大致四边形形状。第二孔部组9的各孔部8具有：第一端部8a及第二端部8b，它们形成周向两端部；外径侧顶部8c，其距转子铁心1的中心CL的径向距离比第一端部8a及第二端部8b距转子铁心1的中心CL的径向距离长，且形成径向外侧的顶部；以及内径侧顶部8d，其距转子铁心1的中心CL的径向距离比第一端部8a及第二端部8b距转子铁心1的中心CL的径向距离短，且形成径向内侧的顶部。由此，能够增大孔部8的孔面积，并且能够实现转子铁心1的轻质化。并且，能够缓和由离心力及转子轴2的紧固载荷引起的第一端部8a及第二端部8b的应力集中。
进而，第二孔部组9的孔部8还具备外周壁8e，该外周壁8e具有：第一外周壁8f，其从第一端部8a以大致直线状延伸至外径侧顶部8c；以及第二外周壁8g，其从第二端部8b以大致直线状延伸至外径侧顶部8c。并且，第二孔部组9的孔部8具备内周壁8h，该内周壁8h具有：
第一内周壁8i，其从第一端部8a以大致直线状延伸至内径侧顶部8d；以及第二内周壁8j，其从第二端部8b以大致直线状延伸至内径侧顶部8d。
第二孔部组9的各孔部8应对离心力以外径侧顶部8c被向径向外侧拉伸的方式变形。通过该孔部8的变形而离心力由孔部8吸收。由此，能够抑制离心力传递至转子铁心1的径向内侧，因此能够抑制通过离心力使转子轴孔4扩大而过盈量减少。
进而，第二孔部组9的孔部8应对转子轴2的紧固载荷以内径侧顶部8d被向径向外侧推压的方式变形。通过该孔部8的变形而由孔部8吸收转子轴2的紧固载荷。由此，能够抑制转子轴2的紧固载荷传递至转子铁心1的径向外侧，因此能够抑制因转子轴2的紧固载荷而使转子铁心1的外周部变形。
第二孔部组9的孔部8的外径侧顶部8c及内径侧顶部8d位于假想线L16上，并且具有关于假想线L16对称的形状。
第二孔部组9的孔部8的外径侧顶部8c位于假想线L8与假想线L10的交点Y，或位于比交点Y靠径向外侧，该假想线L8与将转子铁心1的中心CL和第一端部8a进行连接的假想线L7正交且通过第一端部8a，该假想线L10与将转子铁心1的中心CL和第二端部8b进行连接的假想线L9正交且通过第二端部8b。在本实施方式中，第二孔部组9的孔部8的外径侧顶部8c位于比交点Y靠径向外侧。
由此，第二孔部组9的孔部8能够在产生离心力时降低在第一外周壁8f及第二外周壁8g产生的弯曲应力，因此能够缓和由离心力引起的向外周壁8e的第一端部8a及第二端部8b周边区域的应力集中。
返回到图2，第二孔部组9的孔部8的内周壁8h与隔着圆环部10而对置的孔部5的外周壁
5e平行。更具体而言，第二孔部组9的孔部8的第一内周壁8i与隔着圆环部10而对置的孔部5的第二外周壁5g大致平行。同样地，第二孔部组9的孔部8的第二内周壁8j与隔着圆环部10而对置的孔部5的第一外周壁5f大致平行。
进而，孔部5的第一端部5a与在周向上与该第一端部5a相邻的孔部5的第二端部5b之间的距离成为肋16的宽度W16。同样地，孔部8的第一端部8a与在周向上与该第一端部8a相邻的孔部8的第二端部8b之间的距离成为肋17的宽度W17。
而且，肋17的宽度W17比肋16的宽度W16宽。即，肋越位于转子铁心1的径向外侧则宽度越宽。
从而，肋越位于转子铁心1的径向外侧则宽度越宽，因此转子铁心1趋向径向外侧刚性变高且难以变形。由此，能够抑制通过离心力使转子铁心1的外周部的变形。并且，由于肋越位于转子铁心1的径向外侧则宽度越宽，因此能够缓和离心力对肋的应力集中。
返回到图4A，第二孔部组9的孔部8的第一外周壁8f与第二外周壁8g的形成角度θ1、以及第二孔部组9的孔部8的第一内周壁8i与第二内周壁8j的形成角度θ2，在将转子铁心1的中心CL中的第一端部8a与第二端部8b的形成角度设为φ时，满足以下式(1)。需要说明的是，θ1及θ2均是大于0°且小于180°的角。φ是大于0°且小于360°/(转子铁心1的磁极部20的数量)的角。在本实施方式中，由于转子铁心1的磁极部20的数量为12，因此φ是大于0°且小于30°的角。
θ1+2φ≥θ2≥θ1……(1)
如图4B所示，若离心力F1作用于孔部8的外径侧顶部8c，则在第一端部8a产生沿假想线L8朝向交点Y方向作用的力Fa，在第二端部8b产生沿假想线L10朝向交点Y方向作用的力Fb，在内径侧顶部8d产生沿假想线L1向径向内侧作用的力F2。
由于第二孔部组9的孔部8是关于假想线L16对称的形状，因此若将通过离心力F1在第一外周壁8f产生的张力设为f1，则以下式(2)成立。
F1＝2·f1·cos(θ1/2)……(2)
同样地，若将通过力F2在第一内周壁8i产生的张力设为f2，则以下式(3)成立。
F2＝2·f2·cos(θ2/2)……(3)
将第二孔部组9的孔部8的第一端部8a上的第一外周壁8f与假想线L8的形成角度设为θ
3，将第一端部8a上的第一内周壁8i与假想线L8的形成角度设为θ4时，以下式(4)成立。
Fa＝f1·cosθ3+f2·cosθ4……(4)
进而，由于作用于第一端部8a的力Fa仅作用于沿假想线L8朝向交点Y的方向，因此与假想线L8正交的成分相互抵消，以下式(5)成立。
f1·sinθ3＝f2·sinθ4……(5)
并且，由于第二孔部组9的孔部8是关于假想线L16对称的形状，因此以下式(6)及式(7)成立。
θ3＝90°-(θ1+φ)/2……(6)
θ4＝90°-(θ2-φ)/2……(7)
根据式(2)至(7)，若消去f1、f2、θ3、θ4及Fa，则导出以下式(8)。
其中，由于θ1、θ2及φ满足式(1)，因此以下式(9)及式(10)成立。
θ1+φ≥θ2-φ……(9)
θ2≥θ1……(10)
故此，以下式(11)及式(12)成立。