JP2010110025A - Cooling device for rotating electric machine - Google Patents

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JP2010110025A
JP2010110025A JP2008276273A JP2008276273A JP2010110025A JP 2010110025 A JP2010110025 A JP 2010110025A JP 2008276273 A JP2008276273 A JP 2008276273A JP 2008276273 A JP2008276273 A JP 2008276273A JP 2010110025 A JP2010110025 A JP 2010110025A
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JP
Japan
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refrigerant
stator core
frame
cooling jacket
stator
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JP2008276273A
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Japanese (ja)
Inventor
Muhammad Enamul Kabil
カビル・ムハマド・エナムル
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling device for a rotating machine, capable of highly efficiently discharging heat generated in a stator coil. <P>SOLUTION: The rotating electric machine includes: a stator core 800 fitted to the inside of a frame 200 and having a plurality of slots for housing a stator coil 900 in its inner circumferential portion; rotors 500 disposed so as to oppose to each other via a gap on the internal circumferential surface of the stator core 800; the frame 200 provided outside the stator core 800; brackets 80a, 80b for supporting the load side and an anti-load side of the stator 500; and a cooling jacket 300 for circulating a coolant between the stator core 800 and the frame 200. In the rotating electric machine, the cooling jacket 300 configures cooling jackets 300b, 300c and 300d having a plurality of microchannels formed concentrically with the frame so as to highly efficiently transmit loss heat generated in the stator coil and the stator core to the frame. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、モータや発電機より構成される回転電機の冷却装置に関する。   The present invention relates to a cooling device for a rotating electrical machine composed of a motor and a generator.

従来の回転型モータの冷却装置は、固定子鉄心とフレームの間に螺旋状の中空銅管で構成した冷却ジャケットを設け、冷却ジャケットの冷媒通路に冷媒を通すことにより、固定子鉄心のスロットに巻装された固定子コイルの発熱を抜熱してモータを冷却しているものがある(例えば、特許文献1参照)。
また、従来はモータのコイルエンドにジェット状の冷媒を定常的にコイルエンドに噴出してコイルで発生する熱を抜熱し、モータを冷却しているものもある(例えば、特許文献2参照)。
In a conventional rotary motor cooling device, a cooling jacket composed of a spiral hollow copper tube is provided between the stator core and the frame, and the coolant is passed through the coolant passage of the cooling jacket, so that the slots of the stator core are provided. There is a motor that cools a motor by removing heat generated from a wound stator coil (see, for example, Patent Document 1).
In addition, conventionally, there is a type in which a jet-like refrigerant is constantly ejected to the coil end of the motor and the heat generated in the coil is removed to cool the motor (for example, see Patent Document 2).

図4は第1従来技術を示すモータ冷却装置の側断面図である。
図4において、100はモータ、200はフレーム、300は冷却ジャケット、40は冷媒供給口、50は冷媒排出口、60a、60bは熱伝導性樹脂、70a、70bはコイルエンド、80a、80bはブラケット、350は螺旋状の中空銅管で構成した冷媒通路、500は回転子、700は固定子、800は固定子鉄心、900は固定子コイルである。
モータ100は、円筒状のフレーム200と、フレーム200の内側に嵌合されると共に固定子コイル900を収納する複数のスロットを内周部に設けた固定子鉄心800と、より構成される固定子700と、固定子鉄心800の内周面に磁気的空隙を介して対向配置された回転子500と、固定子鉄心800の外側に設けたフレーム200と、フレーム200の両端に配置すると共に軸受を介して回転子500の負荷側および反負荷側を支持するブラケット80a、80bと、固定子鉄心800とフレーム200の間に冷媒を通す螺旋状の冷媒通路350を備えた冷却ジャケット300と、から構成されている。冷却ジャケット300には図示しない外部の冷媒供給装置からの冷媒を受け取る冷媒供給口40を設けると共に、他方端に冷媒を外部の冷媒供給装置に排出する冷媒排出口50を設けている。また、固定子コイル900と固定子鉄心800で発生した損失熱を効率良くフレーム200に熱伝達するために、コイルエンド70a、70bと冷却ジャケット300の間に熱伝導性樹脂60a、60bを充填している。
まず、図示しない外部の冷媒供給装置によって、冷媒供給口40を介して冷却ジャケット300に冷媒が供給され、冷却ジャケット300に供給された冷媒は、冷却ジャケット300の冷媒通路350内を螺旋状に回りながら冷媒排出口50に向かって流れて行き、この過程で固定子コイル900と固定子鉄心800で発生した損失熱を抜熱してモータ100の冷却を行うようになっている。
FIG. 4 is a side sectional view of the motor cooling device showing the first prior art.
In FIG. 4, 100 is a motor, 200 is a frame, 300 is a cooling jacket, 40 is a refrigerant supply port, 50 is a refrigerant discharge port, 60a and 60b are thermally conductive resins, 70a and 70b are coil ends, and 80a and 80b are brackets. , 350 is a refrigerant passage formed of a spiral hollow copper tube, 500 is a rotor, 700 is a stator, 800 is a stator core, and 900 is a stator coil.
The motor 100 includes a cylindrical frame 200, a stator core 800 that is fitted inside the frame 200 and has a plurality of slots that accommodate the stator coil 900 and that is provided on the inner periphery thereof. 700, a rotor 500 disposed opposite to the inner peripheral surface of the stator core 800 via a magnetic gap, a frame 200 provided outside the stator core 800, and both ends of the frame 200 and bearings. And a cooling jacket 300 having a spiral refrigerant passage 350 for passing a refrigerant between the stator core 800 and the frame 200. The brackets 80a and 80b support the load side and the anti-load side of the rotor 500 via Has been. The cooling jacket 300 is provided with a refrigerant supply port 40 that receives refrigerant from an external refrigerant supply device (not shown), and a refrigerant discharge port 50 that discharges the refrigerant to the external refrigerant supply device at the other end. Further, in order to efficiently transfer heat loss generated in the stator coil 900 and the stator core 800 to the frame 200, the heat conductive resins 60a and 60b are filled between the coil ends 70a and 70b and the cooling jacket 300. ing.
First, a refrigerant is supplied to the cooling jacket 300 via the refrigerant supply port 40 by an external refrigerant supply device (not shown), and the refrigerant supplied to the cooling jacket 300 spirally passes through the refrigerant passage 350 of the cooling jacket 300. While flowing toward the refrigerant discharge port 50, the heat loss generated in the stator coil 900 and the stator core 800 in this process is removed to cool the motor 100.

また、図5は第2従来技術を示すモータ冷却装置の側断面図、図6は図5の装置に流す冷媒の時間と流量の関係を示している。
なお、第2従来技術が第1従来技術と同じ構成要素については説明を省略する。
図5において、45は冷媒噴出ノズルである。フレ―ム200における負荷側ブラケット80aと反負荷側ブラケット80bの近傍には、フレ―ム200を貫通するように固定子内側に冷媒噴出ノズル45が設けられ、冷媒噴出ノズル45には、図示しない外部の冷却供給源に連結された冷媒管から冷媒を供給し、ジェット状の冷媒をコイルエンド70aおよび70bに向かって定常的に噴出することにより、固定子コイル900で発生する熱を抜熱してモータ100の冷却を行うようになっている。
特開平8−251872公報 実用新案第2602410号
FIG. 5 is a side sectional view of the motor cooling device showing the second prior art, and FIG. 6 shows the relationship between the time and flow rate of the refrigerant flowing through the device of FIG.
In addition, description is abbreviate | omitted about the component with the 2nd prior art same as the 1st prior art.
In FIG. 5, 45 is a refrigerant | coolant jet nozzle. In the vicinity of the load side bracket 80a and the anti-load side bracket 80b in the frame 200, a refrigerant jet nozzle 45 is provided inside the stator so as to penetrate the frame 200. The refrigerant jet nozzle 45 is not shown in the figure. Refrigerant is supplied from a refrigerant pipe connected to an external cooling supply source, and the jet refrigerant is steadily ejected toward the coil ends 70a and 70b, thereby removing heat generated in the stator coil 900. The motor 100 is cooled.
JP-A-8-251872 Utility model No. 2602410

ところが、第1従来技術におけるモータ冷却装置の冷却ジャケットの場合、モータ体積あたりの出力が上昇していくと、固定子鉄心から冷却ジャケットへ伝達される熱を冷媒通路を流れる冷媒により熱交換のために必要な伝熱面積を得ることには固定子鉄心から冷却ジャケットに至る熱伝達率に限界があるため、モータ発熱を効率よく抜熱することが出来ないという問題があった。
また、モータコイルの軸方向の熱伝導率は径方向の熱伝導率に比べて数十倍高く、コイルで発生する熱は軸方向に流れやすいことから、第2従来技術におけるモータ冷却装置では、コイルエンドから熱を効率よく抜熱するために、コイルエンドにジェット状の冷媒を、図6に示すごとく、定常的に流して冷却を行ったが、モータの体積あたりの出力が上昇していくと、ジェット状の冷媒によるコイルエンドから熱を抜熱する冷却方法でも限界があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、固定子コイルで発生する熱を効率よく抜熱することができる回転電機の冷却装置を提供することを目的とする。
However, in the case of the cooling jacket of the motor cooling device according to the first prior art, when the output per motor volume increases, the heat transferred from the stator core to the cooling jacket is exchanged by the refrigerant flowing through the refrigerant passage. In order to obtain the necessary heat transfer area, there is a limit to the heat transfer rate from the stator core to the cooling jacket, so that there has been a problem that motor heat cannot be efficiently removed.
In addition, since the heat conductivity in the axial direction of the motor coil is several tens of times higher than the heat conductivity in the radial direction, the heat generated in the coil tends to flow in the axial direction. In order to efficiently remove heat from the coil end, cooling was performed by constantly flowing a jet refrigerant through the coil end as shown in FIG. 6, but the output per unit volume of the motor increased. In addition, there is a limit to the cooling method in which heat is extracted from the coil end using a jet refrigerant.
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a cooling device for a rotating electrical machine that can efficiently remove heat generated in a stator coil.

上記問題を解決するため、本発明の請求項1に記載の発明は、円筒状のフレームと前記フレームの内側に嵌合されると共に固定子コイルを収納する複数のスロットを内周部に設けた固定子鉄心とより構成される固定子と、前記固定子鉄心の内周面に磁気的空隙を介して対向配置された回転子と、前記フレームの両端に配置すると共に軸受を介して前記回転子の負荷側および反負荷側を支持するブラケットと、前記固定子鉄心と前記フレームの間に冷媒を通す冷却ジャケットと、を備えた回転電機において、前記冷却ジャケットは、前記固定子コイルおよび前記固定子鉄心で発生した損失熱を前記フレームに効率良く熱伝達するように、前記フレームと同心円状に形成された複数のマイクロ流路チャンネルを備えた冷却ジャケットであることを特徴としている。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1記載の回転電機において、前記冷却ジャケットは、前記固定子鉄心と前記フレームの間に対向する位置に前記固定子鉄心の外周に接するように設けたマイクロ流路チャンネルを有する第1の冷却ジャケットと、前記固定子鉄心端部と前記負荷側のブラケットの間に位置するように配置されたマイクロ流路チャンネルを有する第2の冷却ジャケットと、前記固定子鉄心端部と前記反負荷側のブラケットの間に位置するように配置されたマイクロ流路チャンネルを有する第3の冷却ジャケットと、を備えており、前記第2冷却ジャケットと前記第3冷却ジャケットにおける前記固定子コイルのコイルエンド側に、外部装置によりジェット状の冷媒を前記コイルエンドに向かって間欠的に噴出させる冷媒噴出ノズルを備えたことを特徴としている。
また、請求項3に記載の発明は、請求項2記載の回転電機において、前記回転電機の底部に、前記コイルエンドに向かって冷媒を間欠的に噴出させた後に前記冷媒を回収するための冷媒回収チャンネルを設けたことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 of the present invention is provided with a cylindrical frame and a plurality of slots which are fitted inside the frame and which accommodate a stator coil. A stator composed of a stator core, a rotor disposed opposite to the inner peripheral surface of the stator core via a magnetic gap, and the rotor disposed at both ends of the frame and via bearings A rotating electrical machine comprising: a bracket that supports a load side and an anti-load side of the motor; and a cooling jacket that passes a refrigerant between the stator core and the frame. The cooling jacket includes the stator coil and the stator. A cooling jacket having a plurality of micro flow channels formed concentrically with the frame so as to efficiently transfer heat loss generated in the iron core to the frame. It is a symptom.
According to a second aspect of the present invention, in the rotating electric machine according to the first aspect, the cooling jacket is provided at a position facing the stator iron core and the frame so as to be in contact with an outer periphery of the stator iron core. A first cooling jacket having a micro-channel channel, a second cooling jacket having a micro-channel channel disposed between the stator core end and the load-side bracket, A third cooling jacket having a micro-channel channel disposed so as to be positioned between the stator core end and the anti-load side bracket, and the second cooling jacket and the third cooling jacket. A refrigerant jet that intermittently jets a jet of refrigerant toward the coil end by an external device on the coil end side of the stator coil in the jacket. It is characterized in that a nozzle.
The invention according to claim 3 is the rotating electrical machine according to claim 2, wherein the coolant is recovered after intermittently ejecting the coolant toward the coil end at the bottom of the rotating electrical machine. It features a collection channel.

請求項1に記載の発明によると、固定子鉄心とフレームの間にマイクロ流路チャンネルを有する冷却ジャケットを設けることにより、固定子コイルに発生する熱を効率よく抜熱することができ、モータ冷却効率を向上することができる。
また、請求項2に記載の発明によると、マイクロ流路チャンネルを持つ冷却ジャケットを、請求項1記載の固定子鉄心のフレーム対向側に設けた冷却ジャケットに加え、固定子鉄心端部と負荷側のブラケットの間および固定子鉄心端部と反負荷側のブラケットの間の合計3箇所に渡って設け、それぞれに冷媒供給口を設けることにより、各冷却ジャケットの流量制御を独立して行うことができると共に、請求項1記載の発明に比べて熱伝達量が増大するため、より一層の抜熱効果が得られる。
さらに、第2の冷却ジャケットと第3の冷却ジャケットに設けた冷媒噴出ノズルからジェット状の冷却冷媒を間欠的にモータコイルのコイルエンドに当たるようにすることで、高い熱伝達率でコイルエンドに発生する熱を効率よく抜熱することができ、モータ冷却効率を請求項1記載の発明よりも一層向上することができる。
また、請求項3に記載の発明によると、コイル発熱を抜熱するために、コイルエンドにジェット状に噴出させた冷媒をモータ底部に設けた冷媒回収チャンネルにて受け取り、冷媒回収チャンネルに設けた冷媒流出口から放出させた冷媒を冷却供給装置に戻して冷却し、再度、冷却供給装置から供給される冷媒を冷却ジャケットに循環させることで、効率的にコイル発熱を抜熱することができ、モータ冷却効率を請求項2記載の発明よりも一層向上することができる。
According to the first aspect of the present invention, by providing the cooling jacket having the micro flow channel between the stator core and the frame, the heat generated in the stator coil can be efficiently removed, and the motor cooling Efficiency can be improved.
According to the second aspect of the present invention, in addition to the cooling jacket provided on the frame facing side of the stator core according to the first aspect, the cooling jacket having the micro flow channel is added to the stator core end and the load side. By providing a total of three locations between the brackets and between the stator core end and the anti-load side bracket, and by providing a refrigerant supply port for each, the flow control of each cooling jacket can be performed independently. In addition, since the heat transfer amount is increased as compared with the first aspect of the invention, a further heat removal effect can be obtained.
Furthermore, jet cooling refrigerant is intermittently applied to the coil ends of the motor coils from the refrigerant jet nozzles provided in the second cooling jacket and the third cooling jacket, so that they are generated at the coil ends with a high heat transfer coefficient. The heat to be discharged can be efficiently removed, and the motor cooling efficiency can be further improved as compared with the invention according to claim 1.
According to the invention described in claim 3, in order to remove the heat generated in the coil, the refrigerant jetted to the coil end is received by the refrigerant recovery channel provided at the bottom of the motor, and provided in the refrigerant recovery channel. The refrigerant released from the refrigerant outlet is returned to the cooling supply device for cooling, and again, the refrigerant supplied from the cooling supply device is circulated through the cooling jacket, so that the coil heat can be efficiently removed. The motor cooling efficiency can be further improved as compared with the second aspect of the invention.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の第1実施例を示すモータ冷却装置の側断面図である。なお、本発明が従来技術と同じ構成要素についてはその説明を省略し、異なる点のみ説明する。
図1において、40aは冷媒供給口、50aは冷媒排出口、300aは冷却ジャケットである。
本発明が従来技術と異なる点は、固定子鉄心800とフレーム200の間に設けた冷却ジャケット300aが従来の螺旋状の中空銅管で構成したものに替えて、固定子コイルおよび固定子鉄心で発生した損失熱をフレームに効率良く熱伝達するように、フレームと同心円状に形成された複数のマイクロ流路チャンネルを備えた構造とした点である。
この冷却ジャケット300a内部に設けた複数のマイクロ流路チャンネルは、負荷側ブラケット80aの端部から反負荷側ブラケット80bの端部の間に設けたフレーム200の内側に同心円状に設けられており、冷却ジャケット300aの一方端に図示しない外部の冷媒供給装置からの冷媒を受け取る冷媒供給口40aを設け、他方端に冷媒を排出する冷媒排出口50aを設けている。
FIG. 1 is a sectional side view of a motor cooling apparatus according to a first embodiment of the present invention. It should be noted that the description of the same constituent elements as those of the prior art is omitted, and only different points will be described.
In FIG. 1, 40a is a refrigerant supply port, 50a is a refrigerant discharge port, and 300a is a cooling jacket.
The present invention is different from the prior art in that a cooling jacket 300a provided between the stator core 800 and the frame 200 is replaced with a conventional spiral hollow copper tube, and a stator coil and a stator core are used. The structure is provided with a plurality of micro-channel channels formed concentrically with the frame so that the generated heat loss is efficiently transferred to the frame.
The plurality of micro flow channels provided inside the cooling jacket 300a are provided concentrically inside the frame 200 provided between the end of the load side bracket 80a and the end of the anti-load side bracket 80b. A refrigerant supply port 40a for receiving refrigerant from an external refrigerant supply device (not shown) is provided at one end of the cooling jacket 300a, and a refrigerant discharge port 50a for discharging the refrigerant is provided at the other end.

次に、マイクロ流路チャンネルを持つ冷却ジャケット300aを上記に示した固定子鉄心とフレームの間に設けることによって得られる効果について、以下に説明する。
マイクロ流路チャンネルは、円筒状のフレーム200とモータ固定子700の間において、同心円状に微細な加工により流体の流路として多数形成していることから、従来技術に比べて冷媒流路の伝熱面積が増大するため、単位面積あたりの熱伝達量(熱伝達能力)が非常に大きいと考えられ、例えば、モータの体積あたりの出力が上昇していく場合を考えると、マイクロ流路チャンネルを流れる冷媒によって、固定子コアからフレーム側への単位体積あたりの熱移動量が非常に大きくなるという特徴がある。
したがって、本発明の第1実施例は、マイクロ流路チャンネルを持つ冷却ジャケットを、固定子鉄心のフレーム対向側に設けたので、従来の螺旋状の中空銅管で構成した冷却ジャケットに比べて伝熱面積が増え、熱伝達量が高くなることから、熱交換性能をより一層向上させることができ、従来技術より高い冷却効率で固定子コイルに発生する熱を抜熱することができる。
Next, effects obtained by providing the cooling jacket 300a having the micro flow channel between the stator core and the frame described above will be described below.
Since many micro flow channels are formed as fluid flow channels between the cylindrical frame 200 and the motor stator 700 by fine processing in a concentric manner, the flow of the refrigerant flow channel is larger than that in the conventional technique. Since the heat area increases, the heat transfer amount (heat transfer capacity) per unit area is considered to be very large. For example, when the output per volume of the motor increases, The flowing refrigerant is characterized in that the amount of heat transfer per unit volume from the stator core to the frame side becomes very large.
Therefore, in the first embodiment of the present invention, since the cooling jacket having the micro flow channel is provided on the frame facing side of the stator core, the transmission is compared with the cooling jacket configured by the conventional spiral hollow copper tube. Since the heat area is increased and the amount of heat transfer is increased, the heat exchange performance can be further improved, and the heat generated in the stator coil can be extracted with higher cooling efficiency than the prior art.

図2は本発明の第2実施例を示すモータ冷却装置の側断面図で、図3は図2におけるA−A線に沿う断面図である。
図2において、40bは冷媒供給口、40c、40dは冷媒供給口を兼ねた冷媒噴出ノズル、50b、50cは冷媒排出口である。300bは第1の冷却ジャケット、300cは第2の冷却ジャケット、300dは第3の冷却ジャケットで、何れもマイクロ流路チャンネルを有している。また、170は冷媒回収チャンネルである。
第2実施例が第1実施例と異なる点は、冷却ジャケットが固定子鉄心800とフレーム200の間に対向する位置に固定子鉄心800の外周に接するように設けたマイクロ流路チャンネルを有する第1の冷却ジャケット300bと、固定子鉄心800の端部と負荷側のブラケット80aの間に位置するように配置されたマイクロ流路チャンネルを有する第2の冷却ジャケット300cと、固定子鉄心800の端部と反負荷側のブラケット80bの間に位置するように配置されたマイクロ流路チャンネルを有する第3の冷却ジャケット300dと、を備えており、第2冷却ジャケット300cと第3冷却ジャケット300dにおける固定子コイル900のコイルエンド70a、70bは側に、外部装置によりジェット状の冷媒を該コイルエンドに向かって間欠的に噴出させる冷媒噴出ノズル40c、40dを備えた点である。
また、モータの底部に、コイルエンドに向かって冷媒を間欠的に噴出させた後に前記冷媒を回収するための冷媒回収チャンネル170を設けるようにしたものとなっている。
FIG. 2 is a sectional side view of a motor cooling apparatus according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG.
In FIG. 2, 40b is a refrigerant supply port, 40c and 40d are refrigerant jet nozzles that also serve as the refrigerant supply port, and 50b and 50c are refrigerant discharge ports. Reference numeral 300b denotes a first cooling jacket, 300c denotes a second cooling jacket, and 300d denotes a third cooling jacket, both of which have microchannel channels. Reference numeral 170 denotes a refrigerant recovery channel.
The second embodiment is different from the first embodiment in that the cooling jacket has a micro-channel channel provided at a position facing the stator core 800 and the frame 200 so as to contact the outer periphery of the stator core 800. One cooling jacket 300b, a second cooling jacket 300c having a microchannel channel disposed so as to be positioned between the end of the stator core 800 and the load-side bracket 80a, and the end of the stator core 800 And a third cooling jacket 300d having a micro flow channel disposed so as to be positioned between the bracket and the anti-load side bracket 80b, and are fixed to the second cooling jacket 300c and the third cooling jacket 300d. The coil ends 70a and 70b of the child coil 900 are supplied with a jet-like refrigerant on the side by an external device. Headed refrigerant jet nozzle 40c for intermittently ejected, a point having a 40d.
Further, a refrigerant recovery channel 170 for recovering the refrigerant after intermittently ejecting the refrigerant toward the coil end is provided at the bottom of the motor.

したがって、本発明の第2実施例は、固定子鉄心のフレーム対向側および固定子鉄心端部と負荷側のブラケットの間および固定子鉄心端部と反負荷側のブラケットの間の合計3箇所に渡って設けたので、第1実施例よりも伝熱面積が増え、熱伝達量が高くなることから、熱交換性能をより一層向上させることができると共に、高い冷却効率で固定子コイルから発生する熱を抜熱することができる。
また、冷媒を外部装置によって非定常的に第2の冷却ジャケットと第3の冷却ジャケットに流して、冷媒噴出ノズルからコイルエンドに向かって間欠的にジェット状に噴出すると、従来技術のコイルエンドに定常的にジェット状の冷媒を流して抜熱する場合に比べて、コイルエンド伝熱面に流れる冷媒に発生する温度境界層に激しい乱流を起こし高い熱伝達率で固定子コイルに発生する熱を抜熱することができる。
また、従来技術では冷媒管に所定の間隔で冷媒噴出ノズルを設けて冷媒を流した場合、冷媒噴出ノズルごとに流量のばらつきでコイルエンドを均一的に冷却することが難しかったが、マイクロ流路チャンネルを使用することで冷媒噴出ノズルごとに流路の設計を可能にし、流量のばらつきの問題を解決することができるため、コイルエンドを均一に冷却することができる。
さらに、マイクロ流路チャンネルに外部冷却供給装置から各冷却ジャケットに単独で冷媒を流入することにより各部の流量を最適に制御することができ、各冷却ジャケットが最大の熱伝達効率で固定子コイルに発生する熱を抜熱することができる。
またさらに、コイルエンドから抜熱した冷媒をモータの底部に設けた冷媒回収チャンネル170に集めて冷媒排出口50cより外部に設けた冷却供給装置をとしてまたモータ冷却ジャケットに流入する。本実施例の構成により従来技術より高い熱伝達率でコイルエンドから発生する熱を抜熱することができ効率よくモータを冷却することができる。
なお、マイクロ流路チャンネルを備えた冷却ジャケットは、必要に応じて負荷側ブラケット、反負荷側ブラケットの内周面に設けても構わない。
Therefore, in the second embodiment of the present invention, the stator core has a total of three locations on the frame facing side, between the stator core end and the load side bracket, and between the stator core end and the anti-load side bracket. Since the heat transfer area is increased and the heat transfer amount is higher than in the first embodiment, the heat exchange performance can be further improved, and the stator coil is generated with high cooling efficiency. Heat can be extracted.
Further, when the refrigerant is unsteadily flowed to the second cooling jacket and the third cooling jacket by an external device and is intermittently jetted from the refrigerant jet nozzle toward the coil end, Heat generated in the stator coil with a high heat transfer rate due to intense turbulence in the temperature boundary layer generated in the refrigerant flowing on the coil end heat transfer surface, compared to the case where heat is extracted by flowing a jet-like refrigerant constantly. The heat can be removed.
Further, in the prior art, when a refrigerant jet nozzle is provided at a predetermined interval in the refrigerant pipe and the refrigerant flows, it is difficult to uniformly cool the coil end due to flow rate variation for each refrigerant jet nozzle. By using the channel, it is possible to design a flow path for each refrigerant jet nozzle and solve the problem of flow rate variation, so that the coil end can be cooled uniformly.
In addition, the flow rate of each part can be optimally controlled by allowing the refrigerant to flow into the cooling jacket independently from the external cooling supply device into the micro flow channel, and each cooling jacket can be transferred to the stator coil with maximum heat transfer efficiency. The generated heat can be removed.
Still further, the refrigerant extracted from the coil end is collected in the refrigerant recovery channel 170 provided at the bottom of the motor and flows into the motor cooling jacket as a cooling supply device provided outside from the refrigerant discharge port 50c. With the configuration of the present embodiment, the heat generated from the coil end can be extracted with a higher heat transfer rate than the prior art, and the motor can be efficiently cooled.
In addition, you may provide the cooling jacket provided with the microchannel channel in the inner peripheral surface of a load side bracket and an anti-load side bracket as needed.

本発明はモータの固定子鉄心とフレームの間にマイクロ流路チャンネルを持つ冷却ジャケット設け、コイルエンドの近傍にある冷却ジャケットに設けた複数の冷媒噴出ノズルから外部装置により間欠的にジェット状の冷媒を直接コイルエンドに噴出させることによって、高い熱伝達率でコイルに発生する熱を固定子鉄心とコイルエンドから抜熱することができ、効率よくモータを冷却することができることから、発電機の冷却にも適用することができる。   The present invention provides a cooling jacket having a micro flow channel between a stator core of a motor and a frame, and intermittently jets refrigerant from a plurality of refrigerant jet nozzles provided in the cooling jacket near the coil end by an external device. The heat generated in the coil can be removed from the stator core and the coil end with a high heat transfer rate, and the motor can be cooled efficiently. It can also be applied to.

本発明の第1実施例を示すモータ冷却装置の側断面図1 is a side sectional view of a motor cooling device showing a first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施例を示すモータ冷却装置の側断面図Side sectional view of a motor cooling device showing a second embodiment of the present invention. 図3におけるA−A’線に沿う断面図Sectional drawing which follows the A-A 'line in FIG. 従来技術を示すモータ冷却装置の側断面図Side sectional view of motor cooling device showing conventional technology 従来技術を示すモータ冷却装置の側断面図Side sectional view of motor cooling device showing conventional technology 図5の装置に流す冷媒の時間と流量の関係を示したものFig. 5 shows the relationship between the time and flow rate of refrigerant flowing through the device of Fig. 5.

符号の説明Explanation of symbols

100 モータ
40、40a、40b 冷媒供給口
40c、40d 冷媒噴出ノズル
50、50a、50b、50c 冷媒排出口
60a、60b 熱伝導性樹脂
70a、70b コイルエンド
80a、80b ブラケット
160 ジェット状冷媒
170 冷媒回収チャンネル
200 フレーム
300 冷却ジャケット
300a、300b、300c、300d 冷却ジャケット(マイクロ流路チャンネル)
350 冷媒通路
500 回転子
700 固定子
800 固定子鉄心
900 固定子コイル
100 Motors 40, 40a, 40b Refrigerant supply ports 40c, 40d Refrigerant jet nozzles 50, 50a, 50b, 50c Refrigerant discharge ports 60a, 60b Thermally conductive resins 70a, 70b Coil ends 80a, 80b Bracket 160 Jet refrigerant 170 Refrigerant recovery channel 200 Frame 300 Cooling jacket 300a, 300b, 300c, 300d Cooling jacket (micro flow channel)
350 Refrigerant passage 500 Rotor 700 Stator 800 Stator core 900 Stator coil

Claims (3)

円筒状のフレームと、前記フレームの内側に嵌合されると共に固定子コイルを収納する複数のスロットを内周部に設けた固定子鉄心と、より構成される固定子と、
前記固定子鉄心の内周面に磁気的空隙を介して対向配置された回転子と、
前記フレームの両端に配置すると共に軸受を介して前記回転子の負荷側および反負荷側を支持するブラケットと、
前記固定子鉄心と前記フレームの間に冷媒を通す冷却ジャケットと、
を設けた回転電機において、
前記冷却ジャケットは、前記固定子コイルおよび前記固定子鉄心で発生した損失熱を前記フレームに効率良く熱伝達するように、前記フレームと同心円状に形成された複数のマイクロ流路チャンネルを備えた冷却ジャケットであることを特徴とする回転電機の冷却装置。
A stator composed of a cylindrical frame, a stator core that is fitted inside the frame and that has a plurality of slots in the inner peripheral portion for accommodating a stator coil, and
A rotor disposed opposite to the inner peripheral surface of the stator core via a magnetic gap;
A bracket that is disposed at both ends of the frame and supports the load side and the anti-load side of the rotor via bearings;
A cooling jacket for passing a refrigerant between the stator core and the frame;
In the rotating electrical machine provided with
The cooling jacket includes a plurality of micro flow channel channels concentrically formed with the frame so as to efficiently transfer heat loss generated in the stator coil and the stator core to the frame. A cooling device for a rotating electric machine, characterized by being a jacket.
前記冷却ジャケットは、前記固定子鉄心と前記フレームの間に対向する位置に前記固定子鉄心の外周に接するように設けたマイクロ流路チャンネルを有する第1の冷却ジャケットと、前記固定子鉄心端部と前記負荷側のブラケットの間に位置するように配置されたマイクロ流路チャンネルを有する第2の冷却ジャケットと、前記固定子鉄心端部と前記反負荷側のブラケットの間に位置するように配置されたマイクロ流路チャンネルを有する第3の冷却ジャケットと、を備えており、
前記第2冷却ジャケットと前記第3冷却ジャケットにおける前記固定子コイルのコイルエンド側に、外部装置によりジェット状の冷媒を前記コイルエンドに向かって間欠的に噴出させる冷媒噴出ノズルを備えたことを特徴とする請求項1記載の回転電機の冷却装置。
The cooling jacket includes a first cooling jacket having a micro-channel channel provided at a position facing the stator core and the frame so as to be in contact with the outer periphery of the stator core, and an end of the stator core And a second cooling jacket having a microchannel channel disposed so as to be positioned between the load side bracket and the load side bracket, and disposed so as to be positioned between the stator core end and the counter load side bracket. A third cooling jacket having a microchannel channel formed,
A refrigerant jet nozzle for intermittently jetting a jet-like refrigerant toward the coil end by an external device is provided on the coil end side of the stator coil in the second cooling jacket and the third cooling jacket. The cooling device for a rotating electrical machine according to claim 1.
前記回転電機の底部に、前記コイルエンドに向かって冷媒を間欠的に噴出させた後に前記冷媒を回収するための冷媒回収チャンネルを設けたことを特徴とする請求項2記載の回転電機の冷却装置。   The cooling device for a rotating electric machine according to claim 2, wherein a refrigerant recovery channel for recovering the refrigerant after intermittently ejecting the refrigerant toward the coil end is provided at the bottom of the rotating electric machine. .
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