JP2007020334A - コイルエンド油冷構造 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルエンドの高温部に十分な冷却液を供給して、全供給量に対する冷却効率が低くならないようにすると共に、冷却液をコイルエンド表面に加えてコイルエンド内部にも供給し、コイルエンドの内部での冷却効率が表面に比べて低くならないコイルエンド油冷構造を提供する。
【解決手段】コイルエンド１０と、コイルエンド１０を冷却するための冷却油Ｏを供給する冷却油供給路１１の冷却油出口１２の間に、一端１３ａを冷却油出口１２に臨ませ、他端１３ｂをコイルエンド１０に接触させた、コイルエンド１０の発熱による加熱状態を冷却油Ｏに伝熱する伝熱部材１３を有する。伝熱部材１３は、コイルエンド１０から冷却油出口１２まで、コイルエンド１０と冷却油供給路１１が設置された設置空間に配置されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、コイルエンド油冷構造に関し、特に、回転電機内のコイルエンドを冷却油で冷却するコイルエンド油冷構造に関する。

従来、回転電機内のコイルエンドに冷却油を供給して、コイルエンドを冷却するコイルエンド油冷構造が知られている。このような油冷構造として、例えば、「回転電機」（特許文献１参照）がある。
従来の「回転電機」（特許文献１参照）は、回転電機内のコイルエンド外周から上方に離間した位置に、コイルエンド外周に沿って延設された樋を有しており、樋の底面には、複数の冷却液供給口が設けられている。この冷却液供給口から、ガイドを伝い、所望の方向に向けて、冷却油が排出される。つまり、回転電機内のコイルエンドを冷却するために、複数の冷却液供給口を有する樋を、コイルエンド外周に沿って設けている。
特開２００４−１８０３７６号公報

しかしながら、従来の回転電機は、冷却液が、冷却液供給口からコイルエンド表面に自重で排出される構成になっていたため、複数の冷却液供給口から、コイルエンドの温度分布に関係なく冷却液が一定量排出される。従って、コイルエンドの高温部に十分な冷却液が供給されず、全供給量に対する冷却効率が低くなってしまうのが避けられなかった。
また、冷却液供給口からコイルエンドの表面に冷却液を供給する構成になっていたため、冷却液がコイルエンド表面には供給されるがコイルエンド内部には供給されず、表面に比べ内部での冷却効率が低くなってしまう。

この発明の目的は、コイルエンドの高温部に十分な冷却液を供給して、全供給量に対する冷却効率が低くならないようにすると共に、冷却液をコイルエンド表面に加えてコイルエンド内部にも供給し、コイルエンドの内部での冷却効率が表面に比べて低くならないコイルエンド油冷構造を提供することである。

上記目的を達成するため、この発明に係るコイルエンド油冷構造は、コイルエンドと、前記コイルエンドを冷却するための冷却油を供給する冷却油供給路の冷却油出口の間に、一端を前記冷却油出口に臨ませ、他端を前記コイルエンドに接触させた、前記コイルエンドの発熱による加熱状態を前記冷却油に伝熱する伝熱部材を有している。

この発明によれば、コイルエンドと、コイルエンドを冷却するための冷却油を供給する冷却油供給路の冷却油出口の間には、一端を冷却油出口に臨ませ、他端をコイルエンドに接触させた、伝熱部材が設けられており、この伝熱部材により、コイルエンドの発熱による加熱状態が冷却油に伝熱される。これにより、コイルエンドの高温部に十分な冷却油を供給して、全供給量に対する冷却効率が低くならないようにすると共に、冷却油をコイルエンド表面に加えてコイルエンド内部にも供給し、コイルエンドの内部での冷却効率が表面に比べて低くならない。

以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係るコイルエンド油冷構造を有するコイルエンドの一部破断した正面説明図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図３は、図１の冷却油供給路の底面の一部を示し、（ａ）は伝熱部材の配置状態の平面説明図、（ｂ）は他の伝熱部材の配置状態の平面説明図である。

図１及び図２に示すように、回転電機内のコイルエンド１０には、コイルエンド１０の外周上方にコイルエンド外周に沿って、冷却油Ｏを供給する冷却油供給路１１が配置されている。
冷却油供給路１１は、例えば、断面が円環或いは矩形開口の貫通空間を有する管状体からなり、底面１１ａには、路面延長方向に略等間隔離間して複数の冷却油出口１２が設けられている（図１参照）。各冷却油出口１２は、底面１１ａを貫通してコイルエンド１０の外周面に面する円形開口（図３参照）からなり、各冷却油出口１２とコイルエンド１０の間には、伝熱部材１３が配置されている（図１，２参照）。

伝熱部材１３は、例えば、円形断面を有する（図３（ａ）参照）、熱伝導効率が良好な部材からなり、回転電機の内部空間を通って、一端１３ａを冷却油出口１２に、他端１３ｂをコイルエンド１０の内部に、それぞれ位置させている（図２参照）。
図３に示すように、伝熱部材１３は、一端１３ａが臨んでいる冷却油出口１２と一端１３ａ外周との間に、冷却油Ｏが流れ出ることができるリング状の隙間ｓを有するように、外径が、各冷却油出口１２の内径より小さく形成されている。そして、伝熱部材１３は、一端１３ａが冷却油出口１２の略中央に位置するように、例えば、等間隔離間して４箇所に設置した支持部１４で冷却油出口１２に支持固定されている。

従って、冷却油供給路１１の頂部に開けられた冷却油入口１５（図１，２参照）から冷却油供給路１１に送り込まれた冷却油Ｏは、各冷却油出口１２の隙間ｓから伝熱部材１３の外周面を伝ってコイルエンド１０の外周面に達し（図１，２、矢印参照）、更に、コイルエンド１０内部に供給される（図２参照）。また、コイルエンド１０には、３つの相のコイル端末を結線して形成した中性点１６が設けられている（図１参照）。

なお、冷却油出口１２に、冷却油出口１２の内径より小径の伝熱部材１３を配置する（図３（ａ）参照）代わりに、中空構造の伝熱部材１７を配置してもよい（図３（ｂ）参照）。伝熱部材１７は、縦軸中心を円形通路１７ａが貫通すると共に、冷却油出口１２に隙間無く装着することができる外径の円形断面を有する、熱伝導効率が良好な部材からなる。この伝熱部材１７を、冷却油出口１２に一端が臨むように装着することにより、伝熱部材１７の内部に、冷却油Ｏが流れ出ることができる円形開口の隙間ｓ（円形通路１７ａ）が形成される。

上述したように、冷却油出口１２に伝熱部材１３を配置することにより、コイルエンド１０の温度が伝熱部材１３を介して、冷却油供給路１１に送り込まれた冷却油Ｏに伝わることになる。

図４は、コイルエンドの発熱による冷却油流量の増加を説明する伝熱部材配置部における説明図である。図４に示すように、先ず、回転電機の作動中、導線の抵抗と流れる電流により、コイルエンド１０が発熱する（ａ参照）。コイルエンド１０が発熱し高温になると、発熱状態が、コイルエンド１０内に位置する他端１３ｂから伝熱部材１３へと伝わり、伝熱部材１３が加熱される（ｂ参照）。伝熱部材１３が加熱されることにより、冷却油出口１２に位置する一端１３ａを介して、冷却油供給路１１に送り込まれた冷却油Ｏに伝熱し、冷却油Ｏが加熱される（ｃ参照）。

次に、冷却油Ｏが加熱され高温になると、冷却油Ｏの特性により冷却油Ｏの粘度が下がる（ｄ参照）。このため、伝熱部材１３と冷却油出口１２に形成された隙間ｓを流れる冷却油Ｏの量が増える。当然、伝熱部材１３の外周面を伝ってコイルエンド１０に送られる冷却油Ｏの量も増えることになる（ｅ参照）。また、粘度が下がった冷却油Ｏは、コイルエンド１０の表面に達した後、コイルエンド１０の内部まで容易に浸透し易く、その上、伝熱部材１３の他端１３ｂはコイルエンド１０の内部に挿入されているので、コイルエンド１０の表面だけでなくコイルエンド１０の内部からも、冷却油Ｏにより抜熱することができる。この傾向は、コイルエンド１０の発熱が大きい部位程、顕著である。

この結果、コイルエンド１０が発熱すると、冷却油Ｏが加熱されてコイルエンド１０に供給される冷却油Ｏの量が増加することになり、コイルエンド１０から冷却油Ｏへの伝熱面積が増えることによって、冷却油Ｏによるコイルエンド１０を冷却するための抜熱量も増加する。
つまり、コイルエンド１０の高温部に、より多くの冷却油Ｏが供給されると共に、冷却油Ｏの粘度の低下により熱伝達率が向上するため、冷却油Ｏの供給量に対する冷却性能を向上させることができる。また、コイルエンド１０の各部の温度により、自律的に冷却油Ｏの供給量が調節されるため、コイルエンド１０の全体が均一に冷却され、絶縁材の寿命が延びる。

更に、伝熱部材１３は、コイルエンド１０の表面から冷却油出口１２迄の、コイルエンド１０と冷却油供給路１１が設置された設置空間である、回転電機の内部空間に配置されている。このため、コイルエンド１０の表面のみでなく、回転電機の内部空間に位置する伝熱部材１３からも放熱するので、放熱面積が増大して冷却能力も向上させることができる。

また、伝熱部材１３は、一端１３ａが冷却油出口１２の略中央に位置するように、支持部１４で冷却油出口１２に支持固定されている。このため、伝熱部材１３は、冷却油出口１２の中央に保持されることになり、冷却油出口１２からコイルエンド１０への冷却油Ｏの排出を確実に行うことができると共に、コイルエンド１０における冷却油Ｏの接触面積が増大し、冷却能力が向上する。

このように、この発明によれば、コイルエンド１０と、コイルエンド１０を冷却するための冷却油Ｏを供給する冷却油供給路１１の冷却油出口１２の間には、一端１３ａを冷却油出口１２に臨ませ、他端１３ｂをコイルエンド１０に接触させた、伝熱部材１３が設けられており、この伝熱部材１３により、コイルエンド１０の発熱による加熱状態が冷却油Ｏに伝熱されるので、コイルエンド１０の高温部に十分な冷却油Ｏを供給して、全供給量に対する冷却効率が低くならないようにすると共に、冷却油Ｏをコイルエンド１０表面に加えてコイルエンド１０内部にも供給し、コイルエンド１０の内部での冷却効率が表面に比べて低くならないようにすることができる。

この発明の一実施の形態に係るコイルエンド油冷構造を有するコイルエンドの一部破断した正面説明図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１の冷却油供給路の底面の一部を示し、（ａ）は伝熱部材の配置状態の平面説明図、（ｂ）は他の伝熱部材の配置状態の平面説明図である。 コイルエンドの発熱による冷却油流量の増加を説明する伝熱部材配置部における説明図である。

符号の説明

１０ コイルエンド
１１ 冷却油供給路
１１ａ 底面
１２ 冷却油出口
１３，１７ 伝熱部材
１３ａ 一端
１３ｂ 他端
１４ 支持部
１５ 冷却油入口
１６ 中性点
１７ａ 円形通路
Ｏ 冷却油
ｓ 隙間

Claims (4)

1. コイルエンドと、前記コイルエンドを冷却するための冷却油を供給する冷却油供給路の冷却油出口の間に、一端を前記冷却油出口に臨ませ、他端を前記コイルエンドに接触させた、前記コイルエンドの発熱による加熱状態を前記冷却油に伝熱する伝熱部材を有するコイルエンド油冷構造。
2. 前記伝熱部材は、前記コイルエンドから前記冷却油出口まで、前記コイルエンドと前記冷却油供給路が設置された設置空間に配置されている請求項１に記載のコイルエンド油冷構造。
3. 前記伝熱部材は、他端を前記コイルエンドの内部に挿入している請求項１または２に記載のコイルエンド油冷構造。
4. 前記伝熱部材は、一端が、前記冷却油出口の間に間隙を形成するように前記冷却油出口の中央に位置させて支持固定されている請求項１から３のいずれか一項に記載のコイルエンド油冷構造。
   
   

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