JP2016129447A

JP2016129447A - Rotary electric machine

Info

Publication number: JP2016129447A
Application number: JP2015003131A
Authority: JP
Inventors: 侑生土屋; Yui Tsuchiya; 服部　宏之; Hiroyuki Hattori; 宏之服部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-01-09
Filing date: 2015-01-09
Publication date: 2016-07-14

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary electric machine capable of improving cooling characteristics while suppressing deterioration of a torque.SOLUTION: A rotary electric machine 10 comprises: a rotor 20 to which a permanent magnet 24 is disposed; and a stator 30 disposed to an outer peripheral side of the rotor 20. The stator 30 includes: a stator core 32 to which a plurality of magnetic material thin plates having a toric yoke 36 and a plurality of teeth 38 projecting to an inner diameter side from the yoke 36 is laminated; and a phase coil 34 wounded to the plurality of teeth 38 so as to form a predetermined pole pitch P. By an arrangement pitch different from the pole pitch P, a coolant passage 50 is arranged toward a tip surface of the tooth 38 from a coolant supply port 42 of the outer peripheral surface of the yoke 36 to the tooth 38.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、回転電機に係り、特に、ステータに冷媒流路を設ける回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine, and more particularly, to a rotating electrical machine in which a refrigerant flow path is provided in a stator.

永久磁石でロータの磁極を形成する方式の回転電機では、動作に伴うステータのコイルの発熱等によって永久磁石の温度が上昇し、永久磁石が減磁することが生じる。そのために、ステータを冷却すると共にロータも冷却することが望まれる。 In a rotating electrical machine that uses a permanent magnet to form a magnetic pole of a rotor, the temperature of the permanent magnet rises due to heat generated by the stator coil during operation, and the permanent magnet is demagnetized. Therefore, it is desired to cool the rotor as well as the stator.

特許文献1には、回転電機におけるステータコアのティースを構成する電気鋼板に冷媒が流れる溝を設けることが開示されている。溝は、ステータコアのバックヨーク外周面とティースの先端面を結んで設けられる。 Patent Document 1 discloses that a groove through which a refrigerant flows is provided in an electric steel sheet constituting a tooth of a stator core in a rotating electrical machine. The groove is provided by connecting the outer peripheral surface of the back yoke of the stator core and the tip surface of the tooth.

特許文献２には、回転電機を構成する分割コアであるステータコアのそれぞれについて、外周面からスロットへ向かう径方向流路を設ける構造として、通常のスロット形状を有する第1電磁鋼板を積層する際に積層の中間の位置に、スロットを外径側に延ばす形状を有するように切欠きを設けた第２電磁鋼板と、スロットと分離し第２電磁鋼板の切欠きと重なり合う外周側切欠きが設けられる第３電磁鋼板とを積層して、軸方向と径方向とに食い違いを有する径方向流路を形成することが開示されている。 In Patent Document 2, when a first electromagnetic steel sheet having a normal slot shape is laminated as a structure in which a radial flow path from an outer peripheral surface to a slot is provided for each of stator cores that are divided cores constituting a rotating electric machine. A second electromagnetic steel sheet provided with a notch so as to have a shape that extends the slot toward the outer diameter side and an outer peripheral side notch that is separated from the slot and overlaps with the notch of the second electromagnetic steel sheet are provided at an intermediate position in the stack. It is disclosed that a third magnetic steel sheet is laminated to form a radial flow path having a discrepancy between the axial direction and the radial direction.

特開２０１１−５５６４５号公報JP 2011-55645 A 特開２０１２−１８６８８０号公報JP 2012-186880 A

ステータコアのティースに外周側から内周側に冷媒流路を設けることで、ステータを冷却しながらロータに冷媒を供給して永久磁石を冷却できる。この方式では、冷媒流路の構造によってはステータにおける磁路が分断される。引用文献２のような分割コアのように全てのティースに冷媒流路が設けられると、磁路における磁気抵抗が高くなり、回転電機としてのトルクや効率が低下し、トルク変動が大きくなる。 By providing the refrigerant flow path from the outer peripheral side to the inner peripheral side in the teeth of the stator core, the permanent magnet can be cooled by supplying the refrigerant to the rotor while cooling the stator. In this method, the magnetic path in the stator is divided depending on the structure of the refrigerant flow path. When the refrigerant flow paths are provided in all the teeth as in the split core as in the cited document 2, the magnetic resistance in the magnetic path is increased, the torque and efficiency as the rotating electrical machine are decreased, and the torque fluctuation is increased.

本発明の目的は、トルクの低下を抑制しながら冷却特性を向上できる回転電機を提供することである。 The objective of this invention is providing the rotary electric machine which can improve a cooling characteristic, suppressing the fall of a torque.

本発明に係る回転電機は、永久磁石が配置されるロータ、及びロータの外周側に配置されるステータを備える回転電機であって、ステータは、円環状のヨークとヨークから内径側に突き出す複数のティースとを形成した複数の磁性体薄板を積層したステータコアと、予め定められた極ピッチを形成するように複数のティースに巻回される各相コイルと、を含み、極ピッチと異なる配置ピッチで、ティースにヨーク外周面からティース先端面に向かって冷媒流路が設けられることを特徴とする。 A rotating electrical machine according to the present invention is a rotating electrical machine including a rotor on which a permanent magnet is disposed, and a stator disposed on an outer peripheral side of the rotor, and the stator includes a plurality of annular yokes and a plurality of protrusions protruding from the yoke toward the inner diameter side. A stator core in which a plurality of magnetic thin plates formed with teeth are laminated, and each phase coil wound around the plurality of teeth so as to form a predetermined pole pitch, with an arrangement pitch different from the pole pitch The teeth are provided with a coolant channel from the outer peripheral surface of the yoke toward the tip end surface of the tooth.

本発明に係る回転電機によれば、極ピッチと異なる配置ピッチでステータのティースに冷媒流路が設けられるので、極ピッチで配置される冷媒流路に比較して、磁気抵抗の増加が抑制される。これにより、トルクの低下、トルク変動を抑制しながら冷却特性を向上できる。 According to the rotating electrical machine of the present invention, since the refrigerant flow path is provided in the stator teeth at an arrangement pitch different from the pole pitch, an increase in magnetic resistance is suppressed compared to the refrigerant flow path arranged at the pole pitch. The As a result, the cooling characteristics can be improved while suppressing the decrease in torque and torque fluctuation.

本発明に係る実施の形態における回転電機の構成図である。図１（ａ）は、軸方向から見た構成図で、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。It is a block diagram of the rotary electric machine in embodiment which concerns on this invention. Fig.1 (a) is a block diagram seen from the axial direction, (b) is sectional drawing along the BB line of (a). 本発明に係る実施の形態の回転電機のステータコアにおける冷媒流路の構成を示す図である。図２（ａ）は、冷媒流路の形成を示す模式図であり、（ｂ）は、図１（ｂ）のステータコアの部分を示す断面図であり、（ｃ）は、冷媒流路を形成する３種類の磁性体薄板の積層順序を示す分解図である。It is a figure which shows the structure of the refrigerant | coolant flow path in the stator core of the rotary electric machine of embodiment which concerns on this invention. 2A is a schematic view showing the formation of the refrigerant flow path, FIG. 2B is a cross-sectional view showing a portion of the stator core of FIG. 1B, and FIG. 2C shows the formation of the refrigerant flow path. FIG. 他の冷媒流路の配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of another refrigerant flow path.

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、車両搭載用の回転電機を述べるが、これは説明のための例示であって、車両搭載用以外の用途に用いられる回転電機でも構わない。以下に述べる寸法、形状、材質、極数、極ピッチの角度、ティースの数等は、説明のための例示であって、回転電機の仕様等により、適宜変更が可能である。また、以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, a rotating electrical machine for mounting on a vehicle will be described, but this is an example for explanation, and a rotating electrical machine used for purposes other than mounting on a vehicle may be used. The dimensions, shape, material, number of poles, pole pitch angle, number of teeth, etc. described below are examples for explanation, and can be appropriately changed depending on the specifications of the rotating electrical machine. In the following description, the same elements are denoted by the same reference symbols in all the drawings, and redundant description is omitted.

図１は、車両搭載用の回転電機１０の構成を示す図である。図１（ａ）は、回転電機１０の軸方向から見た図である。（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図１には、回転電機１０の周方向θ、径方向Ｒ、軸方向Ｚを示した。径方向Ｒは、内径側から外径側に向かう方向を＋Ｒとし、軸方向Ｚは、図１（ａ）の紙面の裏側から紙面の手前側に向かう方向Ｚを＋Ｚとする。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a rotating electrical machine 10 mounted on a vehicle. FIG. 1A is a diagram when viewed from the axial direction of the rotating electrical machine 10. (B) is sectional drawing along the BB line of (a). FIG. 1 shows the circumferential direction θ, the radial direction R, and the axial direction Z of the rotating electrical machine 10. In the radial direction R, the direction from the inner diameter side to the outer diameter side is + R, and in the axial direction Z, the direction Z from the back side of the paper surface of FIG.

回転電機１０は、車両が力行するときは電動機として機能し、車両が制動時にあるときは発電機として機能するモータ・ジェネレータで、三相同期型回転電機である。回転電機は、図１に示されるロータ２０と、ロータ２０の外周側に所定のギャップである隙間１２を隔てて配置される円環状のステータ３０とで構成される。 The rotating electrical machine 10 is a three-phase synchronous rotating electrical machine that functions as an electric motor when the vehicle is powered and functions as a generator when the vehicle is braking. The rotating electrical machine includes a rotor 20 shown in FIG. 1 and an annular stator 30 that is disposed on the outer peripheral side of the rotor 20 with a gap 12 being a predetermined gap.

ロータ２０は、ロータコア２２と、複数の永久磁石２４と、ロータコア２２に設けられる中心穴２６に挿入固定されるロータ回転軸を含む。図１ではロータ回転軸の図示を省略した。ロータコア２２は、所定の形状に成形された複数の磁性体薄板を積層して形成される円環状の磁性体部品である。磁性体薄板としては、電磁鋼板を用いることができる。磁性体薄板の積層体に代えて、磁性粉末を一体化成形したものを用いてもよい。ロータ２０が回転電機１０に用いられるときには、ロータコア２２と一体化されたロータ回転軸の軸方向の両端が軸受によって回転自在に支持され、ステータ３０との磁気的協働作用により、ロータコア２２と共にロータ回転軸が回転する。回転電機１０においては、中心穴２６に設けられるロータ回転軸がトルクを出力する出力軸となる。 The rotor 20 includes a rotor core 22, a plurality of permanent magnets 24, and a rotor rotation shaft that is inserted and fixed in a center hole 26 provided in the rotor core 22. In FIG. 1, illustration of the rotor rotation shaft is omitted. The rotor core 22 is an annular magnetic part formed by laminating a plurality of magnetic thin plates formed in a predetermined shape. An electromagnetic steel plate can be used as the magnetic thin plate. Instead of the laminated body of magnetic thin plates, a magnetic powder integrally molded may be used. When the rotor 20 is used in the rotating electrical machine 10, both ends in the axial direction of a rotor rotation shaft integrated with the rotor core 22 are rotatably supported by bearings, and the rotor and the rotor core 22 together with the rotor core 22 due to magnetic cooperation with the stator 30. The rotating shaft rotates. In the rotating electrical machine 10, the rotor rotation shaft provided in the center hole 26 serves as an output shaft that outputs torque.

永久磁石２４は、ロータコア２２の周方向にそって予め定められた数で設けられ、ロータコア２２の磁極を形成する磁石である。図１では、８つの永久磁石２４が設けられ、磁極数＝８で、磁極の間隔である極ピッチＰは、機械角度で（３６０度／８）＝４５度である。永久磁石２４はＲ方向に沿って着磁され、隣り合う磁極では、永久磁石の着磁方向は互いに逆方向である。図１では隣り合う３つについて永久磁石２３，２４，２５として示したが、永久磁石２４においてロータコア２２の外周側がＮ極、内周側がＳ極に着磁されるときは、永久磁石２３，２５においてロータコア２２の外周側がＳ極、内周側がＮ極に着磁される。かかる永久磁石２３，２４，２５としては、ネオジムと鉄とホウ素を主成分とするネオジム磁石、サマリウムとコバルトを主成分とするサマリウムコバルト磁石等の希土類磁石が用いられる。場合によっては、フェライト磁石、アルニコ磁石等を用いてもよい。 The permanent magnets 24 are magnets that are provided in a predetermined number along the circumferential direction of the rotor core 22 and form the magnetic poles of the rotor core 22. In FIG. 1, eight permanent magnets 24 are provided, the number of magnetic poles = 8, and the pole pitch P, which is the interval between the magnetic poles, is (360 degrees / 8) = 45 degrees in mechanical angle. The permanent magnet 24 is magnetized along the R direction, and the magnetizing directions of the permanent magnets are opposite to each other at adjacent magnetic poles. In FIG. 1, three adjacent magnets 23, 24, and 25 are shown as permanent magnets 23, 24, and 25. However, in the permanent magnet 24, when the outer peripheral side of the rotor core 22 is magnetized to the N pole and the inner peripheral side is magnetized to the S pole. , The outer peripheral side of the rotor core 22 is magnetized to the S pole and the inner peripheral side is magnetized to the N pole. As the permanent magnets 23, 24, 25, rare earth magnets such as neodymium magnets mainly composed of neodymium, iron and boron, and samarium cobalt magnets mainly composed of samarium and cobalt are used. In some cases, a ferrite magnet, an alnico magnet, or the like may be used.

ステータ３０は、ステータコア３２と、ステータコア３２に巻回されるコイル３４を含んで構成される。図１（ａ）では、Ｗ相コイルの一部をコイル３４として示した。 The stator 30 includes a stator core 32 and a coil 34 wound around the stator core 32. In FIG. 1A, a part of the W-phase coil is shown as a coil 34.

ステータコア３２は、円環状の磁性体部品で、外周側円環状のヨーク３６とヨーク３６から内周側に突き出す複数のティース３８とを含む。隣接するティース３８の間の空間は、スロット４０である。ティース３８は、コイル３４が巻回されてステータ３０の回転磁極となる突出部である。極数は、ロータ２０と同じ８で、ティース３８の総数は、（極数８）×（相数３）＝２４である。極ピッチＰは、機械角度で（３６０度／８）＝４５度である。ティース３８の間隔は、機械角度で（３６０度／２４）＝１５度である。 The stator core 32 is an annular magnetic part, and includes an outer circumferential annular yoke 36 and a plurality of teeth 38 protruding from the yoke 36 toward the inner circumferential side. A space between adjacent teeth 38 is a slot 40. The teeth 38 are protrusions around which the coils 34 are wound to become the rotating magnetic poles of the stator 30. The number of poles is 8, which is the same as that of the rotor 20, and the total number of teeth 38 is (number of poles 8) × (number of phases 3) = 24. The pole pitch P is (360 degrees / 8) = 45 degrees in mechanical angle. The interval between the teeth 38 is (360 degrees / 24) = 15 degrees in mechanical angle.

かかるステータコア３２は、ヨーク３６とティース３８を含み、スロット４０が形成されるように所定の形状に成形された円環状の磁性体薄板を複数積層したものが用いられる。磁性体薄板としては、電磁鋼板を用いることができる。磁性体薄板の形状としては、冷媒流路５０，５２，５４のために３種類の形状を用いるが、その詳細は後述する。 The stator core 32 includes a yoke 36 and teeth 38, and is formed by stacking a plurality of annular magnetic thin plates formed in a predetermined shape so that the slots 40 are formed. An electromagnetic steel plate can be used as the magnetic thin plate. As the shape of the magnetic thin plate, three types of shapes are used for the refrigerant flow paths 50, 52, and 54, details of which will be described later.

コイル３４は、１つのティース３８に１つの相巻線が所定巻数で巻回された集中巻型コイルである。図１では詳細な図示を省略したが、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線がそれぞれ８つのティース３８に集中巻される。 The coil 34 is a concentrated winding coil in which one phase winding is wound around one tooth 38 with a predetermined number of turns. Although not shown in detail in FIG. 1, the U-phase winding, the V-phase winding, and the W-phase winding are each concentratedly wound around the eight teeth 38.

コイル３４は、絶縁皮膜付きの導体を１つのティース３８に所定の巻数で集中巻し、巻き終わりを渡り線３５によって次の同相のティース３８に延ばし、そこで所定の巻数で集中巻し、これをステータコア３２の周方向に沿った一周について繰り返して形成される。ステータコア３２の軸方向の両端側でコイル３４の巻線の外周側が突き出す部分はコイルエンドと呼ばれる。コイル３４を集中巻でなく、複数のティース３８にまたがって１つの相巻線を形成する分布巻としてもよい。 The coil 34 is formed by concentrating a conductor with an insulating film on one tooth 38 with a predetermined number of turns, extending the winding end to the next in-phase tooth 38 with a crossover wire 35, and concentrating it with a predetermined number of turns. It is formed repeatedly for one turn along the circumferential direction of the stator core 32. The portion where the outer peripheral side of the winding of the coil 34 protrudes at both axial ends of the stator core 32 is called a coil end. The coil 34 may be distributed winding that forms one phase winding across a plurality of teeth 38 instead of concentrated winding.

絶縁皮膜付き導線の素線としては、銅線、銅錫合金線、銀メッキ銅錫合金線等を用いることができる。素線としては、断面形状が矩形の平角線が用いられる。絶縁皮膜としては、ポリアミドイミドのエナメル皮膜が用いられる。これに代えて、ポリエステルイミド、ポリイミド、ポリエステル、ホルマール等を用いることができる。 A copper wire, a copper tin alloy wire, a silver-plated copper tin alloy wire, or the like can be used as the strand of the conductive wire with an insulating film. As the element wire, a rectangular wire having a rectangular cross-sectional shape is used. As the insulating film, a polyamide-imide enamel film is used. Instead of this, polyesterimide, polyimide, polyester, formal and the like can be used.

冷媒流路５０，５２，５４は、ヨーク３６の外周面からティース３８の先端面に向かって設けられ、冷媒７０（図１（ｂ）参照）を流してステータ３０を冷却しながらロータ２０を冷却するための流路である。冷媒７０は、ヨーク３６の外周面に設けられる冷媒供給口４２から冷媒流路５０，５２，５４を通り、ティース３８の内周側先端から流れ出る。流れ出た冷媒７０は、流れ出た箇所のロータ２０の外周面を冷却すると共に、ロータ２０とステータ３０の間の隙間１２を通ってロータ２０の外周面を軸方向に流れ、永久磁石２４を冷却する。 The refrigerant flow paths 50, 52, 54 are provided from the outer peripheral surface of the yoke 36 toward the tip surface of the teeth 38, and cool the rotor 20 while cooling the stator 30 by flowing the refrigerant 70 (see FIG. 1B). It is a channel for doing. The refrigerant 70 flows from the refrigerant supply port 42 provided on the outer peripheral surface of the yoke 36 through the refrigerant flow paths 50, 52, 54, and flows out from the tip on the inner peripheral side of the tooth 38. The refrigerant 70 that has flowed out cools the outer peripheral surface of the rotor 20 where it has flowed out, and flows in the axial direction on the outer peripheral surface of the rotor 20 through the gap 12 between the rotor 20 and the stator 30, thereby cooling the permanent magnet 24. .

かかる冷媒７０としては、冷却水、冷却油等を用いることができる。場合によっては、空気を冷媒として用いてもよい。冷媒７０の供給や循環に流体ポンプを用いてもよい。 As the refrigerant 70, cooling water, cooling oil, or the like can be used. In some cases, air may be used as the refrigerant. A fluid pump may be used for supplying and circulating the refrigerant 70.

冷媒流路は１つ設けるのみでもよいが、冷却効率を向上させるには複数の冷媒流路を設けることがよい。その場合に、好ましくは周方向に沿って等間隔に設けることがよい。複数の冷媒流路を配置する場合には、冷媒流路を全てのティース３８に配置せずに、極ピッチＰと異なる配置ピッチで配置する。冷媒流路がステータ３０の磁極であるティース３８に設けられるので、磁気回路における磁気抵抗が高くなり、回転電機１０のトルクが低下し、これに伴いトルク変動が大きくなることが生じ得る。極ピッチと異なる冷媒流路の配置は、これを抑制するためである。 Although only one refrigerant channel may be provided, a plurality of refrigerant channels may be provided in order to improve cooling efficiency. In that case, it is preferable to provide them at equal intervals along the circumferential direction. When arranging a plurality of refrigerant flow paths, the refrigerant flow paths are not arranged in all the teeth 38, but are arranged at an arrangement pitch different from the pole pitch P. Since the refrigerant flow path is provided in the tooth 38 that is the magnetic pole of the stator 30, the magnetic resistance in the magnetic circuit is increased, the torque of the rotating electrical machine 10 is decreased, and the torque fluctuation can be increased accordingly. The arrangement of the refrigerant flow path different from the pole pitch is to suppress this.

図１（ａ）の例では、３つの冷媒流路５０，５２，５４が配置される。極ピッチＰ＝（３ティース間隔）であるので、これ以外の配置ピッチで冷媒流路５０，５２，５４を配置する。図１（ａ）の例では、冷媒流路５０と冷媒流路５２との間、冷媒流路５２と冷媒流路５４との間、冷媒流路５４と冷媒流路５０との間は、いずれも８ティース間隔である。これによって、トルク低下、トルク変動を抑制しながら、ステータ３０と共に、ロータ２０の永久磁石２４を効果的に冷却することができる。 In the example of FIG. 1A, three refrigerant flow paths 50, 52, and 54 are arranged. Since the pole pitch P = (three teeth interval), the refrigerant flow paths 50, 52, 54 are arranged at other arrangement pitches. In the example of FIG. 1 (a), between the refrigerant channel 50 and the refrigerant channel 52, between the refrigerant channel 52 and the refrigerant channel 54, and between the refrigerant channel 54 and the refrigerant channel 50, whichever Is also an interval of 8 teeth. Thus, the permanent magnet 24 of the rotor 20 can be effectively cooled together with the stator 30 while suppressing torque reduction and torque fluctuation.

ステータコア３２における冷媒流路の構成は、冷媒流路５０，５２，５４のいずれにおいても同じであるので、以下では、冷媒流路５０について述べる。図１（ｂ）に示すように、冷媒流路５０は、ステータコア３２の軸方向のほぼ中央の位置に１箇所設けられる。ステータコア３２の軸方向に沿って２箇所以上設けるものとしてもよい。 Since the configuration of the refrigerant flow path in the stator core 32 is the same in any of the refrigerant flow paths 50, 52, and 54, the refrigerant flow path 50 will be described below. As shown in FIG. 1 (b), the refrigerant flow path 50 is provided at one location at a substantially central position in the axial direction of the stator core 32. Two or more locations may be provided along the axial direction of the stator core 32.

冷媒流路５０は、ヨーク３６の外周面に設けられる冷媒供給口４２からティース３８の内周側先端に向かって真っ直ぐ設けられる流路ではなく、図１（ｂ）に示すように、軸方向と径方向とに食い違いのある屈曲流路である。屈曲流路にする理由は、１枚の磁性体薄板に対し、径方向に沿ってヨーク３６からティース３８に真っ直ぐな流路を設けようとすると、磁性体薄板が分断されるので、これを避け、磁気回路における磁気抵抗が増加するのを抑制するためである。なお、１枚の磁性体薄板に溝を設ける方法も考えられるが、やはり磁気抵抗が高くなる。 The refrigerant flow path 50 is not a flow path that is provided straight from the refrigerant supply port 42 provided on the outer peripheral surface of the yoke 36 toward the inner peripheral side tip of the tooth 38, but as shown in FIG. It is a bent channel having a discrepancy with the radial direction. The reason for using a bent flow path is to avoid the magnetic thin plate being divided if a straight flow path is provided from the yoke 36 to the teeth 38 along the radial direction for one magnetic thin plate. This is to suppress an increase in magnetoresistance in the magnetic circuit. Although a method of providing a groove in one magnetic thin plate is also conceivable, the magnetic resistance is also increased.

冷媒流路５０の屈曲構造は、３種類の磁性体薄板８０，８２，８４を用いて形成される。図２は、冷媒流路５０の屈曲構造の形成を示す図である。図２（ａ）は、冷媒流路５０の形成を示す模式図であり、（ｂ）は、図１（ｂ）と同様にステータコア３２の部分を示す断面図であり、（ｃ）は、３種類の磁性体薄板８０，８２，８４の積層順序を示す分解図である。 The bent structure of the refrigerant flow path 50 is formed using three types of magnetic thin plates 80, 82, and 84. FIG. 2 is a diagram illustrating the formation of a bent structure of the refrigerant flow path 50. 2A is a schematic view showing the formation of the refrigerant flow path 50, FIG. 2B is a cross-sectional view showing a portion of the stator core 32 as in FIG. 1B, and FIG. It is an exploded view which shows the lamination | stacking order of a kind of magnetic body thin plate 80,82,84.

ステータコア３２は、３種類の磁性体薄板８０，８２，８４を予め定められた順序で積層して形成される。３種類の磁性体薄板８０，８２，８４の平面図が図３（ｃ）に示される。 The stator core 32 is formed by laminating three kinds of magnetic thin plates 80, 82, 84 in a predetermined order. A plan view of the three types of magnetic thin plates 80, 82, 84 is shown in FIG.

磁性体薄板８０は、ティース３８とスロット４０が形成された形状を有する。冷媒流路５０を設けない従来技術では、この磁性体薄板８０を所定の枚数積層することでステータコアが形成される。 The magnetic thin plate 80 has a shape in which the teeth 38 and the slots 40 are formed. In the prior art in which the refrigerant flow path 50 is not provided, a stator core is formed by laminating a predetermined number of the magnetic thin plates 80.

磁性体薄板８２は、磁性体薄板８０においてヨーク３６に窓部７２を設けた構造を有する。窓部７２は、冷媒流路５０が設けられるティース３８に対応した周方向位置に形成される。窓部７２の周方向に沿った幅寸法は、ティース３８の幅寸法よりも小さめに設定される。窓部７２の内径側の辺の位置は、スロット４０の外径側底部の位置とほぼ同じか、やや外径側の位置に設定される。窓部７２の外径側の辺の位置は、ヨーク３６の外周端よりも内径側に設定される。したがって、窓部７２の径方向に沿った長さ寸法Ｄ₁は、ヨーク３６の径方向幅寸法よりも短い。 The magnetic thin plate 82 has a structure in which a window 72 is provided in the yoke 36 in the magnetic thin plate 80. The window part 72 is formed in the circumferential direction position corresponding to the teeth 38 in which the refrigerant flow path 50 is provided. The width dimension along the circumferential direction of the window portion 72 is set to be smaller than the width dimension of the teeth 38. The position of the side on the inner diameter side of the window portion 72 is set to be substantially the same as the position of the bottom portion on the outer diameter side of the slot 40 or a position slightly on the outer diameter side. The position of the side on the outer diameter side of the window portion 72 is set on the inner diameter side of the outer peripheral end of the yoke 36. Therefore, the length dimension D ₁ along the radial direction of the window portion 72 is shorter than the radial width dimension of the yoke 36.

磁性体薄板８４は、磁性体薄板８０において２つの切欠部７４，７６を設けた構造を有する。２つの切欠部７４，７６は、ステータコア３２の径方向に沿って延び、互いにＤ₂の間隔で離間し、冷媒流路５０が設けられるティース３８に対応した周方向位置に形成される。離間距離Ｄ₂は、磁性体薄板８２の窓部７２の径方向に沿った長さ寸法Ｄ₁よりも長い。切欠部７４，７６の周方向に沿った幅寸法は、磁性体薄板８２の窓部７２の周方向に沿った幅寸法よりも小さく設定される。 The magnetic thin plate 84 has a structure in which two cutout portions 74 and 76 are provided in the magnetic thin plate 80. Two notches 74 and 76, extend along the radial direction of the stator core 32, spaced at intervals D ₂ together, the coolant flow path 50 is formed on the circumferential position corresponding to the tooth 38 provided. The separation distance D ₂ is longer than the length dimension D ₁ along the radial direction of the window 72 of the magnetic thin plate 82. The width dimension along the circumferential direction of the notches 74 and 76 is set smaller than the width dimension along the circumferential direction of the window part 72 of the magnetic thin plate 82.

切欠部７４は、磁性体薄板８４の外周側から所定の長さで切り込まれる。切欠部７４の所定の長さは、磁性体薄板８４を磁性体薄板８２に外周面を一致するように重ねたときに、切欠部７４の内径側の底部が、磁性体薄板８２の窓部７２の外径側の辺の位置よりも内径側に来るように設定される。 The cutout 74 is cut from the outer peripheral side of the magnetic thin plate 84 with a predetermined length. The predetermined length of the notch 74 is such that when the magnetic thin plate 84 is overlapped with the magnetic thin plate 82 so that the outer peripheral surfaces thereof coincide with each other, the bottom on the inner diameter side of the notch 74 is the window portion 72 of the magnetic thin plate 82. It is set so as to come closer to the inner diameter side than the position of the side on the outer diameter side.

切欠部７６は、磁性体薄板８４の冷媒流路５０が設けられるティース３９の先端面から所定の長さで外径側に切り込まれる。切欠部７６の所定の長さは、磁性体薄板８４を磁性体薄板８２に外周面を一致するように重ねたときに、切欠部７６の外径側の底部が、磁性体薄板８２の窓部７２の内径側の辺の位置よりも外径側に来るように設定される。 The notch 76 is cut to the outer diameter side with a predetermined length from the tip surface of the tooth 39 where the refrigerant flow path 50 of the magnetic thin plate 84 is provided. The predetermined length of the notch 76 is such that when the magnetic thin plate 84 is stacked on the magnetic thin plate 82 so that the outer peripheral surfaces thereof coincide with each other, the bottom of the notch 76 on the outer diameter side is the window portion of the magnetic thin plate 82. 72 is set to be closer to the outer diameter side than the position of the side on the inner diameter side of 72.

図２（ａ）は、磁性体薄板８２と磁性体薄板８４とをそれぞれの外周面を一致するように重ねたときに、切欠部７４と窓部７２と切欠部７６の重なり関係を示す模式図である。ここに示されるように、磁性体薄板８２と磁性体薄板８４を重ねることで、径方向と積層方向である軸方向とに食い違いを有する屈曲流路として冷媒流路５０が形成される。すなわち、冷媒供給口４２に供給された冷媒７０は、切欠部７４−（切欠部７４と窓部７２とが重なる開口部）−窓部７２−（窓部７２と切欠部７６とが重なる開口部）−切欠部７６を通ってロータ２０に面する隙間１２に流れ出し（図１（ｂ）の矢印付冷媒の流れを参照）軸方向に沿って軸方向端部に流れる。これにより、冷媒７０は、滞留することなく、ロータ２０が回転するときに冷媒７０を引きずることも抑制され、ステータコア３２を冷却しながら、ロータ２０の永久磁石２４を冷却できる。 FIG. 2A is a schematic diagram showing the overlapping relationship of the notch 74, the window 72, and the notch 76 when the magnetic thin plate 82 and the magnetic thin plate 84 are overlapped so that their outer peripheral surfaces coincide with each other. It is. As shown here, by laminating the magnetic thin plate 82 and the magnetic thin plate 84, the refrigerant flow path 50 is formed as a bent flow path that has a discrepancy between the radial direction and the axial direction that is the stacking direction. That is, the refrigerant 70 supplied to the refrigerant supply port 42 has a notch 74-(an opening where the notch 74 and the window 72 overlap)-a window 72-(an opening where the window 72 and the notch 76 overlap). ) -Flows through the notch 76 into the gap 12 facing the rotor 20 (see the flow of the refrigerant with the arrow in FIG. 1 (b)) and flows to the axial end along the axial direction. As a result, the refrigerant 70 is prevented from staying and dragging the refrigerant 70 when the rotor 20 rotates, and the permanent magnet 24 of the rotor 20 can be cooled while cooling the stator core 32.

ステータコア３２は、図２（ｂ）に示すように、−Ｚ方向から＋Ｚ方向に向かって、（複数枚の磁性体薄板８０）−（１枚の磁性体薄板８２）−（１枚の磁性体薄板８４）−（１枚の磁性体薄板８２）−（複数枚の磁性体薄板８０）の順に積層して形成される。これによって、冷媒流路５０によって生じる磁気回路の磁気抵抗の増加を抑制し、ロータ２０の永久磁石２４の冷却を効率的に行うことができる。 As shown in FIG. 2 (b), the stator core 32 is composed of (a plurality of magnetic thin plates 80)-(one magnetic thin plate 82)-(one magnetic body) from the -Z direction to the + Z direction. The thin plate 84)-(one magnetic thin plate 82)-(a plurality of magnetic thin plates 80) are laminated in this order. Thereby, an increase in the magnetic resistance of the magnetic circuit caused by the refrigerant flow path 50 can be suppressed, and the permanent magnet 24 of the rotor 20 can be efficiently cooled.

上記では、冷媒流路５０，５２，５４の３つを用いたが、極ピッチＰと異なる配置ピッチで配置できる数であれば、３以外の数でもよい。回転電機１０が三相型であるときは、冷媒流路の数は、３の倍数が好ましい。図３は、６つの冷媒流路５０，５２，５４，５６，５８，６０を用いる例を示す図である。この配置の場合でも、図１の回転電機１０と同様の作用効果を奏する。 In the above description, three refrigerant flow paths 50, 52, and 54 are used. When the rotating electrical machine 10 is a three-phase type, the number of refrigerant flow paths is preferably a multiple of three. FIG. 3 is a diagram showing an example in which six refrigerant flow paths 50, 52, 54, 56, 58, 60 are used. Even in the case of this arrangement, the same effects as the rotating electrical machine 10 of FIG.

上記構成の回転電機１０の作用効果をまとめると、以下の通りである。まず、冷媒７０がステータ３０の外周側から内周側に流れ、冷媒７０が隙間１２に供給されてロータ２０の表面を冷却でき、永久磁石２４を冷却できる。これによって永久磁石２４の減磁が抑制され、永久磁石２４の使用量を削減できる。例えば、保持力が高いが高価な希土類磁石の使用量を削減できる。また、回転電機１０の冷却能力が向上するので、回転電機１０の運転範囲を拡大できる。さらに、回転電機１０の小型化を図ることができる。また、極ピッチＰと異なる配置ピッチで冷媒流路を配置するので、冷媒流路による磁気回路の磁気抵抗の増加を抑制でき、回転電機１０のトルク低下、トルク変動を抑制できる。これによって、回転電機１０の振動が抑制され、騒音が抑制される。 The effects of the rotating electrical machine 10 having the above configuration are summarized as follows. First, the refrigerant 70 flows from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the stator 30, the refrigerant 70 is supplied to the gap 12, the surface of the rotor 20 can be cooled, and the permanent magnet 24 can be cooled. Thereby, the demagnetization of the permanent magnet 24 is suppressed, and the usage amount of the permanent magnet 24 can be reduced. For example, it is possible to reduce the amount of expensive rare earth magnets that have high holding power. Moreover, since the cooling capacity of the rotating electrical machine 10 is improved, the operating range of the rotating electrical machine 10 can be expanded. Furthermore, the rotating electrical machine 10 can be reduced in size. Further, since the refrigerant flow paths are arranged at a different arrangement pitch from the pole pitch P, an increase in the magnetic resistance of the magnetic circuit due to the refrigerant flow paths can be suppressed, and torque reduction and torque fluctuation of the rotating electrical machine 10 can be suppressed. Thereby, vibration of the rotating electrical machine 10 is suppressed and noise is suppressed.

１０回転電機、１２隙間、２０ロータ、２２ロータコア、２３，２４，２５永久磁石、２６中心穴、３０ステータ、３２ステータコア、３４コイル、３５渡り線、３６ヨーク、３８，３９ティース、４０スロット、４２冷媒供給口、５０，５２，５４，５６，５８，６０冷媒流路、７０冷媒、７２窓部、７４，７６切欠部、８０，８２，８４磁性体薄板。 10 Rotating machine, 12 Clearance, 20 Rotor, 22 Rotor core, 23, 24, 25 Permanent magnet, 26 Center hole, 30 Stator, 32 Stator core, 34 Coil, 35 Crossover, 36 York, 38, 39 Teeth, 40 Slot, 42 Refrigerant supply port, 50, 52, 54, 56, 58, 60 Refrigerant flow path, 70 Refrigerant, 72 Window part, 74, 76 Notch part, 80, 82, 84 Magnetic thin plate.

Claims

A rotating electrical machine including a rotor in which a permanent magnet is disposed, and a stator disposed on the outer peripheral side of the rotor,
The stator is
A stator core formed by laminating a plurality of magnetic thin plates formed with an annular yoke and a plurality of teeth protruding from the yoke to the inner diameter side;
Each phase coil wound around a plurality of teeth to form a predetermined pole pitch;
Including
A rotating electrical machine characterized in that a refrigerant flow path is provided in a tooth from a yoke outer peripheral surface toward a tooth tip surface at an arrangement pitch different from a pole pitch.