JP2011223803A - Revolving armature rotor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステータに対し回転可能に配置して使用されるロータコアと、冷媒通路とを備える回転電機用ロータに関する。 The present invention relates to a rotor for a rotating electrical machine that includes a rotor core that is disposed so as to be rotatable with respect to a stator and a refrigerant passage.
従来から知られている、車両用電動機等の回転電機は、ステータとロータとを備える。例えば、回転電機は、固定部分であるモータケースに固定したステータと、ステータの径方向内側に対向配置したロータとを備える。ロータは、モータケースに回転可能に支持した回転軸に固定する。 2. Description of the Related Art Conventionally known rotating electrical machines such as vehicle electric motors include a stator and a rotor. For example, a rotating electrical machine includes a stator fixed to a motor case that is a fixed portion, and a rotor arranged to face the inside in the radial direction of the stator. The rotor is fixed to a rotating shaft that is rotatably supported by the motor case.
このような回転電機で、従来からロータに冷媒通路を設けて、冷媒通路に冷媒である冷却油を流し、ロータを冷却する構成が知られている。例えば、特許文献1には、ロータに給油路を設けたモータの冷却構造が記載されている。ロータは、ロータ回転軸の外周に筒状のロータスピンドルを設け、ロータスピンドルの外周にロータコアを取り付けてなる。ロータ回転軸の外周面とロータスピンドルの内周面との間に、端面が開口した冷却用空間を形成する。冷却用空間に対面するロータスピンドルの内周面は端面側ほど大径となるテーパ状とする。ロータ回転軸の内部に設けた給油路の吐出口を、冷却用空間に対面するロータ回転軸の外周面に形成している。 In such a rotating electric machine, a configuration is conventionally known in which a coolant passage is provided in a rotor and cooling oil, which is a coolant, is allowed to flow through the coolant passage to cool the rotor. For example, Patent Document 1 describes a motor cooling structure in which an oil supply passage is provided in a rotor. The rotor is formed by providing a cylindrical rotor spindle on the outer periphery of the rotor rotation shaft and attaching a rotor core to the outer periphery of the rotor spindle. A cooling space having an open end surface is formed between the outer peripheral surface of the rotor rotation shaft and the inner peripheral surface of the rotor spindle. The inner circumferential surface of the rotor spindle facing the cooling space is tapered so that the diameter increases toward the end surface. A discharge port of an oil supply passage provided inside the rotor rotation shaft is formed on the outer peripheral surface of the rotor rotation shaft facing the cooling space.
また、特許文献2には、ロータコアの軸方向端部に密着するエンドプレートに、周方向に複数設けられ、径方向内側の冷却液流入口から流入した冷却液を貯留させるための複数の空間と、冷却液をステータのコイルエンドに向け噴出させる冷却液噴出口とを有するモータが記載されている。冷却液噴出口は、エンドプレートの側面に周方向に複数離れて配置している。例えば、エンドプレート内の1の空間に流入した冷却液は、回転方向と逆向きに流れ、回転方向に対し空間の後方側の噴出口から排出される冷却液が、エンドプレートから最も遠いコイルエンドの外側方向に向け噴出され、回転方向に対し空間の前方側の噴出口から排出される冷却液が、エンドプレートから最も近いコイルエンドの内側方向に向け噴出されるとされている。 Further, in Patent Document 2, a plurality of circumferentially provided end plates that are in close contact with the axial end of the rotor core, and a plurality of spaces for storing the coolant flowing in from the radially inward coolant inlet, And a motor having a coolant outlet for ejecting coolant toward the coil end of the stator. A plurality of coolant jets are arranged on the side surface of the end plate so as to be separated from each other in the circumferential direction. For example, the coolant flowing into one space in the end plate flows in the direction opposite to the rotation direction, and the coolant discharged from the jet outlet on the rear side of the space with respect to the rotation direction is the coil end farthest from the end plate. It is said that the cooling liquid ejected toward the outer side of the coil and discharged from the ejection port on the front side of the space with respect to the rotation direction is ejected toward the inner side of the coil end closest to the end plate.
また、特許文献3には、第1電磁鋼板と第2電磁鋼板とを軸方向に積層することにより構成するロータコアを備えるロータが記載されている。第1電磁鋼板は、オイル通路を構成する孔部を有し、第2電磁鋼板は、オイル通路を構成し、第1電磁鋼板の孔部と周方向にずれた位置に形成された孔部を有する。回転シャフトに設けたオイル通路から径方向外側に向けロータコア内のオイル通路に流れ、このオイル通路を流れた後、エンドプレートから流出する。ロータコアの全周にわたって孔部が形成されるので、ロータコアの周方向全体にわたって満遍なくオイルが供給されるとされている。また、特許文献3の図13には、ロータコア内のオイル通路を構成する孔部の位置を流入側から流出側に向かって、径方向外側にずらせるように形成してもよいとされている。この場合、油圧力に加えて、ロータの回転に伴う遠心力を利用して、オイルの流れを促進できるとされている。 Patent Document 3 describes a rotor including a rotor core configured by laminating a first electromagnetic steel plate and a second electromagnetic steel plate in the axial direction. The first electromagnetic steel plate has a hole that constitutes an oil passage, and the second electromagnetic steel plate has an oil passage that has a hole formed at a position shifted in the circumferential direction from the hole of the first electromagnetic steel plate. Have. The oil flows from the oil passage provided in the rotating shaft toward the radially outer side to the oil passage in the rotor core, flows through the oil passage, and then flows out from the end plate. Since the hole is formed over the entire circumference of the rotor core, the oil is supposed to be supplied uniformly over the entire circumferential direction of the rotor core. Moreover, in FIG. 13 of patent document 3, it is supposed that the position of the hole which comprises the oil path in a rotor core may be formed so that it may shift to the radial direction outward from the inflow side toward the outflow side. . In this case, it is said that the oil flow can be promoted by utilizing the centrifugal force accompanying the rotation of the rotor in addition to the oil pressure.
また、特許文献4には、ロータコアを構成する複数の鋼板に径方向に伸びる切欠を形成し、これらの鋼板を90度ずつ位相をずらして積層することで放射状に伸びる冷却油路を構成するロータが記載されている。ロータ軸に設けた油路に供給されたオイルは、外周面に設けられた油路から、ロータコアの冷却油路に流入し、遠心力で径方向外側に流れ、径方向外端から飛散するとされている。
Patent Document 4 discloses a rotor that forms a radially extending cooling oil passage by forming notches extending in the radial direction in a plurality of steel plates constituting a rotor core, and laminating these
上記の特許文献1から特許文献4のいずれの構成の場合も、ロータに冷却油を流すための冷媒通路を設けている。ただし、ロータコアの軸方向両側面に開口する冷媒通路を備える構成で、冷媒通路の片側の端部開口とロータコアのステータ側周面との間の径方向の距離を大きくして、かつ、冷媒の圧力損失を低減させることを考慮した構成は、特許文献1から特許文献4のいずれにも開示されていない。 In any of the configurations of Patent Document 1 to Patent Document 4 described above, a refrigerant passage for flowing cooling oil through the rotor is provided. However, in the configuration including the refrigerant passages that open on both side surfaces of the rotor core in the axial direction, the radial distance between the end opening on one side of the refrigerant passage and the stator side peripheral surface of the rotor core is increased, and None of Patent Documents 1 to 4 discloses a configuration that considers reducing pressure loss.
すなわち、本発明者は、本発明に先立って、回転軸にロータコアを外嵌するとともにロータコアの軸方向両端部に一対のエンドプレートを設けて、一対のエンドプレートによりロータコアを挟むとともに、ロータコアに設けた永久磁石の軸方向の抜け防止を図るロータにおいて、ロータコアに冷媒である冷却油を流す冷媒通路を設けている、先発明のロータを考えた。冷媒通路は、ロータコアの軸方向両側面にそれぞれ開口する冷媒流入側の開口部と冷媒流出側の開口部とを有する。また、ロータコアの冷媒流入側開口部は、片側のエンドプレートに形成したプレート側流入通路と、回転軸に形成した軸側冷媒通路とに通じさせ、ロータコアの冷媒流出側開口部は、他側のエンドプレートに形成したプレート側流出通路に通じさせる。圧送ポンプ等の冷却油供給源から軸側冷媒通路及びプレート側流入通路を通じてロータコアの冷媒通路に流した冷却油は、プレート側流出通路を通じて外側に噴出させる。 That is, prior to the present invention, the inventor externally fits the rotor core to the rotating shaft, provides a pair of end plates at both axial ends of the rotor core, sandwiches the rotor core between the pair of end plates, and provides the rotor core to the rotor core. Further, in the rotor for preventing the permanent magnets from coming off in the axial direction, the rotor of the prior invention is considered, in which a coolant passage through which cooling oil, which is a coolant, flows is provided in the rotor core. The refrigerant passage has an opening on the refrigerant inflow side and an opening on the refrigerant outflow side that respectively open on both axial sides of the rotor core. Further, the refrigerant inflow side opening of the rotor core communicates with a plate side inflow passage formed in one end plate and an axial side refrigerant passage formed in the rotating shaft, and the refrigerant outflow side opening of the rotor core is connected to the other side. It leads to the plate side outflow passage formed in the end plate. The cooling oil that has flowed from the cooling oil supply source such as a pressure feed pump to the refrigerant passage of the rotor core through the shaft-side refrigerant passage and the plate-side inflow passage is ejected to the outside through the plate-side outflow passage.
このような先発明のロータによれば、ロータコアを、冷媒通路を流れる冷却油により冷却できる。一方、ロータコアに軸方向に磁石挿入孔を設けるとともに、磁石挿入孔に永久磁石を挿入した状態で、磁石挿入孔に樹脂を注入し、固化させることにより、ロータコアに永久磁石を固定することが考えられる。この場合、磁石挿入孔の片側に樹脂のペレット状の塊を配置して、加熱によりこの樹脂を溶融し、加圧等により磁石挿入孔に液状の樹脂を注入することが考えられる。この場合、樹脂の注入作業性を向上する面から、ロータコアの端部の磁石挿入孔の開口端周辺部に、面積が大きく、磁石挿入孔以外に孔がない樹脂対向壁部を設けることが望まれる。また、磁石挿入孔は、性能確保の面から、ロータコアにおいてステータに対向する周面側に設けられる。このため、本発明者は、ロータコアに設ける冷媒通路の開口端のうち、少なくとも片側の開口端を小さくするとともに、この片側の開口端とロータコアのステータに対向する周面との間の径方向の距離を大きくできれば、冷媒通路よりも径方向に関してステータ側に磁石挿入孔を配置する場合でも、樹脂と対向し、磁石挿入孔以外に孔がない樹脂対向壁部の面積を大きくして樹脂の注入作業性を向上できると考えた。 According to such a rotor of the prior invention, the rotor core can be cooled by the cooling oil flowing through the refrigerant passage. On the other hand, it is possible to fix the permanent magnet to the rotor core by providing a magnet insertion hole in the rotor core in the axial direction and injecting resin into the magnet insertion hole and solidifying it with the permanent magnet inserted into the magnet insertion hole. It is done. In this case, it is conceivable that a pellet-like lump of resin is arranged on one side of the magnet insertion hole, the resin is melted by heating, and a liquid resin is injected into the magnet insertion hole by pressurization or the like. In this case, in terms of improving the resin injection workability, it is desirable to provide a resin facing wall portion having a large area and no holes other than the magnet insertion hole in the periphery of the opening end of the magnet insertion hole at the end of the rotor core. It is. Further, the magnet insertion hole is provided on the peripheral surface side facing the stator in the rotor core from the viewpoint of ensuring performance. For this reason, the present inventor reduces at least one of the opening ends of the refrigerant passages provided in the rotor core in the radial direction between the opening end on one side and the circumferential surface facing the stator of the rotor core. If the distance can be increased, even when the magnet insertion hole is arranged on the stator side in the radial direction with respect to the refrigerant passage, the resin is injected by increasing the area of the resin facing wall that faces the resin and has no holes other than the magnet insertion hole. We thought that workability could be improved.
ただし、この場合、ロータが回転し、冷却油に遠心力が作用するとともに、冷却油に冷媒通路の回転方向後側面から回転方向に強く押し付ける力が作用するので、冷媒通路の開口端の位置を工夫しないと冷媒通路を流れる冷却油の圧力損失が大きくなる可能性がある。この圧力損失が大きくなる場合には、冷却油の排出能力が低下してロータの冷却性能の低下を招くだけでなく、圧送ポンプ等の冷却油供給源の吐出圧力を高くする必要があり、冷却油供給源の大型化やコスト上昇を生じる可能性がある。特に、ロータに冷却油を流すための冷却油供給源と、ステータに冷却油を流すための冷却油供給源とを同じとする場合には、冷却油供給源の吐出量を大きくする必要があり、容量を大きくする必要が生じる。例えば、ロータの冷媒通路から吐出された冷却油によりステータのコイルエンドを冷却する場合も、同様の不都合が生じる可能性がある。 However, in this case, the rotor rotates, centrifugal force acts on the cooling oil, and force that strongly presses the cooling oil in the rotational direction from the rear side in the rotational direction of the refrigerant passage. If not devised, the pressure loss of the cooling oil flowing through the refrigerant passage may increase. When this pressure loss increases, not only the cooling capacity of the cooling oil is reduced and the cooling performance of the rotor is lowered, but also the discharge pressure of the cooling oil supply source such as a pressure pump must be increased. There is a possibility of increasing the size of the oil supply source and increasing the cost. In particular, when the cooling oil supply source for flowing the cooling oil to the rotor and the cooling oil supply source for flowing the cooling oil to the stator are the same, it is necessary to increase the discharge amount of the cooling oil supply source. Therefore, it is necessary to increase the capacity. For example, the same inconvenience may occur when the coil end of the stator is cooled by the cooling oil discharged from the refrigerant passage of the rotor.
このようにロータコアに設ける冷媒通路の開口端部を十分に大きくできない場合でも、冷媒の圧力損失を低減できるようにすることは、特許文献1から特許文献4のいずれの構成の場合も考慮されていない。なお、上記においては、ロータの径方向外側にステータを配置する場合を説明したが、ロータの径方向内側にステータを対向させる構成でも、同様の不都合を生じる可能性がある。 Even when the opening end of the refrigerant passage provided in the rotor core cannot be made sufficiently large in this way, it is possible to reduce the pressure loss of the refrigerant in any of the configurations of Patent Document 1 to Patent Document 4. Absent. In the above description, the case where the stator is disposed on the radially outer side of the rotor has been described. However, the same inconvenience may occur even in the configuration in which the stator is opposed to the radially inner side of the rotor.
本発明の目的は、回転電機用ロータにおいて、ロータコアの軸方向両側面に開口する冷媒通路を備える構成で、冷媒通路の片側の端部開口とロータコアのステータ側周面との間の径方向の距離を大きくして、かつ、冷媒の圧力損失を低減させることを目的とする。 An object of the present invention is to provide a rotor for a rotating electrical machine having a refrigerant passage that opens on both axial sides of a rotor core, and a radial direction between an end opening on one side of the refrigerant passage and a stator side peripheral surface of the rotor core. The object is to increase the distance and reduce the pressure loss of the refrigerant.
本発明に係る回転電機用ロータは、ステータに対し回転可能に配置して使用されるロータコアと、ロータコアの軸方向両側面に開口し、冷媒が流通する冷媒通路と、を備え、冷媒通路は、冷媒通路本体と、冷媒通路本体において、冷媒流入端または冷媒流出端に連結され、冷媒通路本体の断面積よりも小さい断面積を有する端部開口とを含み、端部開口は、冷媒通路本体の周方向及び径方向の中央を通る仮想中心線に対し、周方向及び径方向のいずれにもずれて配置されていることを特徴とする回転電機用ロータである。 A rotor for a rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor core that is used so as to be rotatable with respect to a stator, and a refrigerant passage that opens on both side surfaces in the axial direction of the rotor core and through which a refrigerant circulates. A refrigerant passage main body and an end opening connected to the refrigerant inflow end or the refrigerant outflow end in the refrigerant passage main body and having a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the refrigerant passage main body. The rotor for a rotating electrical machine is characterized by being displaced in both the circumferential direction and the radial direction with respect to a virtual center line passing through the center in the circumferential direction and the radial direction.
また、本発明に係る回転電機用ロータにおいて、好ましくは、ステータの径方向内側に対向配置して使用されるものであり、端部開口は、冷媒通路本体の冷媒流入端に連結された冷媒入口であって、冷媒通路本体の仮想中心線よりも周方向である、ロータの回転方向前側にずれて、かつ、径方向内側にずれて配置されている冷媒入口である。 Further, in the rotor for a rotating electrical machine according to the present invention, preferably, the rotor is used so as to be opposed to the radially inner side of the stator, and the end opening is a refrigerant inlet connected to the refrigerant inflow end of the refrigerant passage body. And it is the refrigerant | coolant inlet_port | entrance which has shifted | deviated to the rotation direction front side of a rotor which is a circumferential direction rather than the virtual centerline of a refrigerant path main body, and has shifted | deviated to radial inside.
また、本発明に係る回転電機用ロータにおいて、好ましくは、ステータの径方向外側に対向配置して使用されるものであり、端部開口は、冷媒通路本体の冷媒流出端に連結された冷媒出口であって、冷媒通路本体の仮想中心線よりも周方向である、ロータの回転方向後側にずれて、かつ、径方向外側にずれて配置されている冷媒出口である。 In the rotor for a rotating electrical machine according to the present invention, preferably, the rotor outlet is used so as to be opposed to the radially outer side of the stator, and the end opening is a refrigerant outlet connected to the refrigerant outflow end of the refrigerant passage body. And it is the refrigerant | coolant exit arrange | positioned shifted | deviated to the rotation direction rear side of a rotor which is a circumferential direction rather than the virtual center line of a refrigerant path main body, and shifted | deviated to radial direction outer side.
また、本発明に係る回転電機用ロータにおいて、好ましくは、ロータコアは、冷媒通路よりも径方向に関してステータ側に、軸方向に設けた磁石挿入孔と、磁石挿入孔に挿入され、磁石挿入孔に注入された樹脂により固定されている磁石とを備える。 In the rotor for a rotating electrical machine according to the present invention, preferably, the rotor core is inserted in the magnet insertion hole provided in the axial direction on the stator side in the radial direction from the refrigerant passage, and the magnet insertion hole. And a magnet fixed by the injected resin.
本発明に係る回転電機用ロータによれば、ロータコアの軸方向両側面に開口する冷媒通路を備える構成で、冷媒通路の片側の端部開口とロータコアのステータ側周面との間の径方向の距離を大きくして、かつ、冷媒の圧力損失を低減させることができる。 According to the rotor for a rotating electrical machine according to the present invention, the configuration includes the refrigerant passages that are open on both axial sides of the rotor core, and the radial direction between the end opening on one side of the refrigerant passage and the stator side peripheral surface of the rotor core. The distance can be increased and the pressure loss of the refrigerant can be reduced.
[第1の発明の実施の形態]
以下において、図1から図4を用いて本発明に係る第1の実施の形態を説明する。本実施の形態のロータ10を組み込んだ回転電機12は、例えばハイブリッド車両に搭載するモータジェネレータとして使用する。モータジェネレータは、モータとしての機能と、発電機としての機能とを有する。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. The rotating
図1に示すように、回転電機12は、固定部分である図示しないモータケースに固定したステータ14と、ステータ14の径方向内側に対向配置するロータ10とを備える。モータケースに回転軸16を回転可能に支持しており、回転軸16の外径側にロータ10を固定している。このようなロータ10は、いわゆるインナーロータとして使用される。
As shown in FIG. 1, the rotating
ステータ14は、例えば、図示のように、ステータコア18と、ステータコア18の内周面に径方向に突出するように設けた複数のティース20と、複数のティース20に巻装したステータ巻線22とを含む。複数のステータ巻線22は、例えば、3相のステータ巻線であり、3相の交流電流を入力することにより、ステータ14において、回転磁界を生成する。
The
また、ロータ10は、ロータコア24と、ロータコア24の径方向外側部分の周方向複数個所に設けられた永久磁石26と、ロータコア24の軸方向両側に設けた一対のエンドプレート44,46とを備える。ロータコア24は、複数の鋼板を積層してなる積層鋼板により構成しており、径方向外側部分(図1の下側部分)の周方向複数個所に、軸方向に貫通する磁石挿入孔28を設けている。なお、本実施の形態における以下の説明では、特に断らない限り、「径方向」はロータの径方向を意味し、「周方向」はロータの周方向を意味する。
The
また、各磁石挿入孔28に永久磁石26を挿入した状態で、各磁石挿入孔28に液状の樹脂を注入し、固化させることにより、ロータコア24に永久磁石26を固定している。図2、図3に示すように、永久磁石26は、ロータコア24において、それぞれ一対ずつの組み合わせを複数組設けており、各組の永久磁石26で、径方向外側(図2、図3の下側)に向かうほど互いの周方向の間隔が大きくなるように、それぞれ径方向に対し傾斜して配置している。したがって、各組の永久磁石26で、略V字形に配置されている。なお、永久磁石26の配置は、このように径方向に対し傾斜した構成に限定するものではなく、各永久磁石26の径方向外側面を、径方向にまっすぐに向くように配置することもできる。
In addition, the
また、図1に示すように、ロータコア24は、磁石挿入孔28よりも径方向内側(図1の上側)に、冷媒である冷却油が流通する冷媒通路30を備える。すなわち、ロータコア24は、冷媒通路30よりも径方向に関してステータ14側に、軸方向に設けた磁石挿入孔28と、磁石挿入孔28に挿入され、磁石挿入孔28に注入された樹脂により固定されている永久磁石26とを備える。冷媒通路30の構成と、ロータコア24に対する永久磁石26の固定方法とは、後で詳しく説明する。このようなロータコア24は、回転軸16に固定した状態で、ステータ14に対し回転可能に配置して使用される。
Further, as shown in FIG. 1, the
次に、ロータコア24に設ける冷媒通路30について説明する。冷媒通路30は、ロータコア24を構成する積層鋼板のうち、軸方向両端の一対の鋼板である、入口側鋼板32及び出口側鋼板34を除く複数の鋼板36のそれぞれに、軸方向に貫通するように設けた通孔を、互いに整合させることにより、軸方向の冷媒通路本体38を構成する。なお、図2、図3に示すように、冷媒通路本体38は、断面形状を五角形としているが、断面形状はこれに限定するものではなく、円形、矩形等、種々の形状を採用できる。
Next, the
また、図1に示すように、積層鋼板の軸方向一端(図1の左端)の1枚の鋼板である入口側鋼板32と、軸方向他端(図1の右端)の1枚の鋼板である出口側鋼板34とに、それぞれ端部開口である冷媒入口40と冷媒出口42とを、それぞれ軸方向に貫通するように設けている。冷媒入口40及び冷媒出口42は、それぞれ断面円形で、冷媒通路本体38の断面積よりも小さい断面積を有する。なお、冷媒入口40及び冷媒出口42の断面形状は、円形に限定するものではなく、種々の形状を採用できる。
Moreover, as shown in FIG. 1, an inlet-
図2に示すように、冷媒入口40は、冷媒通路本体38の周方向及び径方向の中央を通る仮想中心線O1に対し、周方向及び径方向のいずれにもずれて、すなわちオフセットして配置している。すなわち、冷媒入口40は、仮想中心線O1よりも周方向である、ロータ10の回転方向前側にずれて、かつ、径方向内側にずれて配置している。すなわち、ロータ10が図2、図3の時計方向に回転する場合には、冷媒入口40は、仮想中心線O1よりも時計方向前側(図2の左側)に位置する。
As shown in FIG. 2, the
これに対して、図3に示すように、冷媒出口42は、冷媒通路本体38の仮想中心線O1に対し、周方向及び径方向のいずれにも冷媒入口40(図2)と反対側にずれて、すなわちオフセットして配置している。すなわち、冷媒出口42は、仮想中心線O1よりも周方向である、ロータ10の回転方向後側にずれて、かつ、径方向外側にずれて配置している。すなわち、ロータ10が図2、図3の時計方向に回転する場合には、冷媒出口42は、仮想中心線O1よりも時計方向後側(図3の右側)に位置する。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the
そして図1に示すように、入口側鋼板32と出口側鋼板34とを含むすべての鋼板32,34,36を積層し、積層鋼板によりロータコア24を構成した状態で、冷媒通路本体38の冷媒流入端に冷媒入口40を連結し、冷媒通路本体38の冷媒流出端に冷媒出口42を連結することにより冷媒通路30を構成している。このような冷媒通路30は、ロータコア24の軸方向両側面に、冷媒入口40と冷媒出口42とが開口し、内側に冷媒が流通する。
As shown in FIG. 1, all the
また、一対のエンドプレート44,46は、ロータコア24の軸方向両端部にロータコア24を挟むように設けている。また、一対のエンドプレート44,46のうち、冷媒入口40側の片側エンドプレート44の片側面に、プレート側流入通路48を設けている。プレート側流入通路48を構成するために、片側エンドプレート44の径方向内端から径方向中間部にわたり、径方向に直線状に伸びるように溝部を設けている。入口側鋼板32に片側エンドプレート44を重ね合わせることで、溝部により一端がエンドプレート44の内周面に開口し、他端が冷媒入口40に連結されるプレート側流入通路48が構成される。
Further, the pair of
また、一対のエンドプレート44,46のうち、冷媒出口42側の他側エンドプレート46に軸方向に貫通するプレート側流出通路50を設けている。プレート側流出通路50の一端(図1の左端)は冷媒出口42に連結し、他端(図1の右端)は外部に開口させている。
Further, of the pair of
このようなロータ10は、回転軸16に固定して使用する。回転軸16は、内部に設けられた軸側冷媒通路52を含む。軸側冷媒通路52は、軸方向に伸びる軸方向通路54と、軸方向通路54に連結され、回転軸16の径方向に伸びる径方向通路56とを有する。径方向通路56は、回転軸16の外周面に開口させ、その開口端は、プレート側流入通路48の径方向内端に連結する。
Such a
また、ロータコア24に永久磁石26を固定するために、図4に示すように磁石挿入孔28に樹脂を注入している。すなわち、それぞれ金型である上型58と下型60との間にロータコア24を挟むように配置する。この場合、ロータコア24の磁石挿入孔28に永久磁石26を挿入しておく。また、冷媒入口40を有する入口側鋼板32を上にし、冷媒出口42を有する出口側鋼板34を下にする。また、上型58において、磁石挿入孔28に対向する部分に孔部62を設けるとともに、孔部62にペレット状の樹脂64を挿入し、入口側鋼板32上に配置する。この場合、冷媒入口40を冷媒通路本体38の仮想中心線よりも径方向内側(図4の右側)にずれて配置しているので、ロータコア24の上端部の磁石挿入孔28の開口端周辺部に、面積が大きく、磁石挿入孔28以外に孔がない樹脂対向壁部Pを設けることができる。
Further, in order to fix the
そしてこの状態で、樹脂を加熱等により溶融させ、上側からプランジャ等により加圧する等により、液状の樹脂を磁石挿入孔28に注入し、ロータコア24を加熱する等により硬化、すなわち固化させる。これにより、ロータコア24に永久磁石26が固定される。
In this state, the resin is melted by heating or the like, and liquid resin is injected into the
このように構成するロータ10は、ステータ14の径方向内側に対向配置して、回転電機12を構成した状態で使用する。回転電機12の使用時には、圧送ポンプ等の図示しない冷却油供給源から、軸側冷媒通路52に冷却油を流す。軸側冷媒通路52から径方向通路56を通じてプレート側流入通路48に進入し、径方向に流れた冷却油は、冷媒入口40、冷媒通路本体38、冷媒出口42、及び、プレート側流出通路50を通じてロータ10の軸方向外側に向け噴出する。冷媒通路30に冷却油が流れることにより、ロータコア24及び永久磁石26は冷却される。
The
この場合、ロータ10の回転に伴って、冷媒通路30を流れる冷却油に遠心力が作用するので、冷却油は径方向外側に向け流れるが、冷媒入口40を冷媒通路本体38の仮想中心線O1に対し径方向内側にずれて設けているので、冷媒通路30の壁面が径方向内側に冷却油に押し付ける力を弱めることができる。しかも、ロータ10の回転に伴って、冷媒通路30の回転方向後側面から冷却油に回転方向に押し付ける力が作用するが、冷媒入口40は、冷媒通路本体38の仮想中心線O1に対し回転方向前側にずれて設けているので、冷媒通路30の回転方向後側面が回転方向に冷却油に押し付ける力を弱めることができる。
In this case, centrifugal force acts on the cooling oil flowing through the
このため、冷却油の圧力損失を低減でき、冷却油の排出能力を大きくできる。したがって、ロータ10の冷却性能を向上できるとともに、圧送ポンプ等の冷却油供給源の吐出圧力を低くでき、冷却油供給源として過度に高性能のものを使用する必要がなくなり、また、冷却油供給源の小型化及び低コスト化を図れる。
For this reason, the pressure loss of the cooling oil can be reduced, and the discharge capacity of the cooling oil can be increased. Therefore, the cooling performance of the
しかも、ロータコア24に設ける冷媒通路30の冷媒入口40を小さくするとともに、この冷媒入口40を冷媒通路本体38の中心よりも径方向内側にずれて設けているので、冷媒入口40と、ロータコア24においてステータ14に対向する外周面との間の径方向の距離を大きくできる。このため、上記のように、冷媒通路30よりも径方向に関してステータ14側に磁石挿入孔28を配置する場合に、樹脂と対向し、磁石挿入孔28以外に孔がない樹脂対向壁部となる部分の面積を大きくでき、磁石挿入孔28への樹脂の注入作業性を向上できる。この結果、ロータコア24の軸方向両側面に開口する冷媒通路30を備える構成で、冷媒通路30の片側の端部開口とロータコア24のステータ14側周面との間の径方向の距離を大きくして、かつ、冷却油の圧力損失を低減させることができる。
In addition, since the
なお、ロータコア24に設ける冷媒通路30の数は限定するものではなく、1または複数を設けることができる。複数の冷媒通路を設ける場合には、それに対応して、回転軸16に設ける軸側冷媒通路に複数の径方向通路を設け、それぞれの径方向通路の開口端を、片側エンドプレート44に設けるプレート側流入通路48を通じて複数の冷媒通路の冷媒入口に通じさせる。
The number of
[第2の発明の実施の形態]
図5は、本発明に係る第2の実施の形態の回転電機用ロータを組み込んだ回転電機を示す部分断面図である。本実施の形態のロータ10では、上記の第1の実施の形態において、ロータコア24を構成する出口側鋼板34に設ける冷媒出口42の断面の形状及び大きさを、冷媒通路本体38の断面の形状及び大きさと、それぞれ同じとしている。このため、上記の第1の実施の形態の場合に比べて、冷媒出口42が大きくなり、冷媒通路30を流れる冷却油の圧力損失をさらに低減することができる。その他の構成及び作用は、上記の第1の実施の形態と同様であるので、重複する図示及び説明を省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a rotating electrical machine incorporating the rotor for a rotating electrical machine according to the second embodiment of the present invention. In the
[第3の発明の実施の形態]
図6は、本発明に係る第3の実施の形態の回転電機用ロータを組み込んだ回転電機を示す部分断面図である。図7は、図6からロータコアを取り出して冷媒入口を示す、図6の右側から左側に見た図である。図8は、冷媒出口を示す、図6のB−B断面図である。
[Third Embodiment]
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a rotating electrical machine incorporating the rotor for a rotating electrical machine according to the third embodiment of the present invention. 7 is a view seen from the right side to the left side of FIG. 6, showing the refrigerant inlet by taking out the rotor core from FIG. 6. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 6 showing the refrigerant outlet.
図6に示すように、本実施の形態のロータ66は、上記の各実施の形態の場合と異なり、ステータ68の径方向外側に対向配置して回転電機70を構成するために使用する。
As shown in FIG. 6, the
すなわち、回転電機70は、固定部分であり、筐体であるモータケース72に直接または別の部分を介してステータ68を固定しており、ステータ68の径方向外側(図6の上側)にロータ66を対向配置している。ロータ66は、図示を省略する支持部材に固定し、支持部材は、モータケース72に対し軸受等により回転可能に支持している。このため、ロータ66は、モータケース72に回転可能に配置される。このようなロータ66は、いわゆるアウターロータとして使用される。
That is, the rotating
ロータ66は、ロータコア74と、ロータコア74の径方向内側(図6の下側)部分の周方向複数個所に設けられた永久磁石26と、一対のエンドプレート90,92とを備える。ロータコア74は、複数の鋼板を積層してなる積層鋼板により構成しており、径方向内側部分の周方向複数個所に、軸方向に貫通する磁石挿入孔28を設けている。なお、本実施の形態における以下の説明では、特に断らない限り、「径方向」はロータ66の径方向を意味し、「周方向」はロータ66の周方向を意味する。
The
また、各磁石挿入孔28に永久磁石26を挿入した状態で、各磁石挿入孔28に液状の樹脂を注入し、固化させることにより、ロータコア74に永久磁石26を固定している。図7、図8に示すように、永久磁石26は、ロータコア74において、それぞれ一対ずつの組み合わせを複数組設けており、各組の永久磁石26で、径方向内側(図7、図8の下側)に向かうほど互いの周方向の間隔が大きくなるように、それぞれ径方向に対し傾斜して配置している。したがって、各組の永久磁石26で、略V字形に配置されている。なお、永久磁石26の配置は、このように径方向に対し傾斜した構成に限定するものではなく、各永久磁石26の径方向内側面を、径方向にまっすぐ向くように配置することもできる。
Further, the
また、図6に示すように、ロータコア74は、磁石挿入孔28よりも径方向外側(図6の上側)に、冷媒である冷却油が流通する冷媒通路76を備える。すなわち、ロータコア74は、冷媒通路76よりも径方向に関してステータ68側に、軸方向に設けた磁石挿入孔28と、磁石挿入孔28に挿入され、磁石挿入孔28に注入された樹脂により固定されている永久磁石26とを備える。
Further, as shown in FIG. 6, the
また、冷媒通路76は、積層鋼板のうち、軸方向両端の一対の鋼板である、入口側鋼板78及び出口側鋼板80を除く複数の鋼板82のそれぞれに、軸方向に貫通するように設けた通孔を、互いに整合させることにより、軸方向の冷媒通路本体84を構成する。なお、本実施の形態の場合も、上記の図1から図4に示した第1の実施の形態と同様に、冷媒通路本体84の断面形状を五角形としているが、断面形状はこれに限定するものではなく、円形、矩形等、種々の形状を採用できる。
The
また、積層鋼板を構成する軸方向片側(図6の右側)の入口側鋼板78と、軸方向他側(図6の左側)の出口側鋼板80とに、それぞれ端部開口である冷媒入口86と冷媒出口88とを、それぞれ軸方向に貫通するように設けている。冷媒入口86及び冷媒出口88は、それぞれ断面円形で、冷媒通路本体84の断面積よりも小さい断面積を有する。なお、冷媒入口86及び冷媒出口88の断面形状も円形に限定するものではなく、種々の形状を採用できる。
Moreover, the refrigerant | coolant inlet_port |
図7に示すように、冷媒入口86は、冷媒通路本体84の周方向及び径方向の中央を通る仮想中心線O2に対し、周方向及び径方向のいずれにもずれて、すなわちオフセットして配置している。すなわち、冷媒入口86は、仮想中心線O2よりも周方向である、ロータ66の回転方向前側にずれて、かつ、径方向内側にずれて配置している。すなわち、ロータ66が図7、図8の時計方向に回転する場合には、冷媒入口86は、仮想中心線O1よりも時計方向前側(図7の右側)に位置する。
As shown in FIG. 7, the
これに対して、図8に示すように、冷媒出口88は、冷媒通路本体84の仮想中心線O2に対し、周方向及び径方向のいずれにも冷媒入口86と反対側にずれて、すなわちオフセットして配置している。すなわち、冷媒出口88は、仮想中心線O2よりも周方向である、ロータ66の回転方向後側にずれて、かつ、径方向外側にずれて配置している。すなわち、ロータ66が図7、図8の時計方向に回転する場合には、冷媒出口88は、仮想中心線O2よりも時計方向後側(図8の左側)に位置する。
On the other hand, as shown in FIG. 8, the
そして図6に示すように、入口側鋼板78と出口側鋼板80とを含むすべての鋼板78,80,82を積層し、積層鋼板によりロータコア74を構成した状態で、冷媒通路本体84の冷媒流入端に冷媒入口86を連結し、冷媒通路本体84の冷媒流出端に冷媒出口88を連結することにより冷媒通路76を構成している。このような冷媒通路76は、ロータコア74の軸方向両側面に、冷媒入口86と冷媒出口88とが開口し、内側に冷媒が流通する。
Then, as shown in FIG. 6, all the
また、一対のエンドプレート90,92は、ロータコア74の軸方向両端部にロータコア74を挟むように設けている。一対のエンドプレート90,92のうち、冷媒入口86側の片側エンドプレート90の片側面に、プレート側流入通路94を設けている。プレート側流入通路94を構成するために、片側エンドプレート90の径方向外端から径方向中間部にわたり、径方向に直線状に伸びるように溝部を設けている。入口側鋼板78に片側エンドプレート90を重ね合わせることで、溝部により一端がエンドプレート90の外周面に開口し、他端が冷媒入口86に連結されるプレート側流入通路94が構成される。
Further, the pair of
また、一対のエンドプレート90,92のうち、冷媒出口88側の他側エンドプレート92に軸方向に貫通するプレート側流出通路96を設けている。プレート側流出通路96の一端(図6の右端)は冷媒出口88に連結し、他端(図6の左端)は外部に開口させている。
In addition, a plate-
このようなロータ66は、上記の図示しない支持部材に固定して使用する。また、ロータコア74は、モータケース72の内周面に接触または近接対向させ、相対回転可能に配置しており、モータケース72の内部にケース側冷媒通路98を設けている。ケース側冷媒通路98において、モータケース72の内周面側開口は、片側エンドプレート90の外周面に開口する、プレート側流入通路94の開口端に対向可能としている。また、ケース側冷媒通路98からプレート側流入通路94へ常に冷却油が供給されることを可能とするために、例えば、片側エンドプレート90の外周面に全周にわたる環状の凹溝を設け、凹溝の底部にプレート側流入通路94の一端を開口させることもできる。
Such a
また、ロータコア74に永久磁石26を固定するために、ロータコア74の磁石挿入孔28に永久磁石26を挿入した状態で、冷媒出口88を有する出口側鋼板80を上にし、冷媒入口86を有する入口側鋼板78を下にする。また、出口側鋼板80に対向させる上型において、磁石挿入孔28に対向する部分に孔部を設けるとともに、この孔部にペレット状の樹脂を挿入し、出口側鋼板80上に配置する。この場合、冷媒出口88を冷媒通路本体84の仮想中心線O2よりも径方向外側にずれて配置しているので、ロータコア74の上端部の磁石挿入孔28の開口端周辺部に、面積が大きく、磁石挿入孔28以外に孔がない樹脂対向壁部を設けることができる。
In addition, in order to fix the
そしてこの状態で、樹脂を加熱等により溶融させ、上側からプランジャ等により加圧する等により、液状の樹脂を磁石挿入孔28に注入し、ロータコア74を加熱する等により硬化、すなわち固化させる。これにより、ロータコア74に永久磁石26が固定される。
In this state, the resin is melted by heating or the like, and liquid resin is injected into the
このように構成するロータ66を組み込んだ回転電機70の使用時には、圧送ポンプ等の図示しない冷却油供給源から、ケース側冷媒通路98に冷却油を流す。ケース側冷媒通路98からプレート側流入通路94に進入し、径方向に流れた冷却油は、冷媒入口86、冷媒通路本体84、冷媒出口88、及び、プレート側流出通路96を通じてロータ66の軸方向外側に噴出する。冷媒通路76に冷却油が流れることにより、ロータコア74及び永久磁石26は冷却される。
When the rotating
この場合、ロータ66の回転に伴って、冷媒通路76を流れる冷却油に遠心力が作用するので、冷却油は径方向外側に流れるが、冷媒入口86を冷媒通路本体84の仮想中心線O2に対し径方向内側にずれて設けるとともに、冷媒出口88を冷媒通路本体84の仮想中心線O2に対し径方向外側にずれて設けている。このため、冷媒通路76の壁面が径方向内側に冷却油に押し付ける力を弱めることができる。しかも、ロータ66の回転に伴って、冷媒通路76の回転方向後側面から冷却油に回転方向に押し付ける力が作用するが、冷媒入口86は、冷媒通路本体84の仮想中心線O2に対し回転方向前側にずれて設けるとともに、冷媒出口88は、冷媒通路本体84の仮想中心線O2に対し回転方向後側にずれて設けている。このため、冷媒通路76の回転方向後側面が回転方向に冷却油に押し付ける力を弱めることができる。
In this case, as the
このため、冷却油の圧力損失を低減でき、冷却油の排出能力を大きくできる。したがって、ロータ66の冷却性能を向上できるとともに、圧送ポンプ等の冷却油供給源の吐出圧力を低くでき、冷却油供給源として過度に高性能のものを使用する必要がなくなり、また、冷却油供給源の小型化及び低コスト化を図れる。
For this reason, the pressure loss of the cooling oil can be reduced, and the discharge capacity of the cooling oil can be increased. Therefore, the cooling performance of the
しかも、ロータコア74に設ける冷媒通路76の冷媒出口88を小さくするとともに、この冷媒出口88を冷媒通路本体84の中心よりも径方向外側にずれて設けているので、冷媒出口88と、ロータコア74のステータ68に対向する内周面との間の径方向の距離を大きくできる。このため、上記のように、冷媒通路76よりも径方向に関してステータ68側に磁石挿入孔28を配置する場合に、樹脂と対向し、磁石挿入孔28以外に孔がない樹脂対向壁部となる部分の面積を大きくでき、磁石挿入孔28への樹脂の注入作業性を向上できる。その他の構成及び作用は、上記の図1から図4に示した第1の実施の形態と同様である。なお、本実施の形態において、入口側鋼板78に設ける冷媒入口86の断面の形状及び大きさを、冷媒通路本体84の断面の形状及び大きさと、それぞれ同じとすることもできる。
In addition, since the
10 ロータ、12 回転電機、14 ステータ、16 回転軸、18 ステータコア、20 ティース、22 ステータ巻線、24 ロータコア、26 永久磁石、28 磁石挿入孔、30 冷媒通路、32 入口側鋼板、34 出口側鋼板、36 鋼板、38 冷媒通路本体、40 冷媒入口、42 冷媒出口、44,46 エンドプレート、48 プレート側流入通路、50 プレート側流出通路、52 軸側冷媒通路、54 軸方向通路、56 径方向通路、58 上型、60 下型、62 孔部、64 樹脂、66 ロータ、68 ステータ、70 回転電機、72 モータケース、74 ロータコア、76 冷媒通路、78 入口側鋼板、80 出口側鋼板、82 鋼板、84 冷媒通路本体、86 冷媒入口、88 冷媒出口、90,92 エンドプレート、94 プレート側流入通路、96 プレート側流出通路、98 ケース側冷媒通路。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
ロータコアの軸方向両側面に開口し、冷媒が流通する冷媒通路と、を備え、
冷媒通路は、冷媒通路本体と、冷媒通路本体において、冷媒流入端または冷媒流出端に連結され、冷媒通路本体の断面積よりも小さい断面積を有する端部開口とを含み、
端部開口は、冷媒通路本体の周方向及び径方向の中央を通る仮想中心線に対し、周方向及び径方向のいずれにもずれて配置されていることを特徴とする回転電機用ロータ。 A rotor core that is used so as to be rotatable with respect to the stator;
A refrigerant passage that opens on both axial sides of the rotor core and through which the refrigerant flows,
The refrigerant passage includes a refrigerant passage main body, and an end opening connected to the refrigerant inflow end or the refrigerant outflow end in the refrigerant passage main body and having a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the refrigerant passage main body,
The rotor for a rotating electrical machine is characterized in that the end openings are arranged so as to be shifted in both the circumferential direction and the radial direction with respect to a virtual center line passing through the center in the circumferential direction and the radial direction of the refrigerant passage main body.
ステータの径方向内側に対向配置して使用されるものであり、
端部開口は、冷媒通路本体の冷媒流入端に連結された冷媒入口であって、冷媒通路本体の仮想中心線よりも周方向である、ロータの回転方向前側にずれて、かつ、径方向内側にずれて配置されている冷媒入口であることを特徴とする回転電機用ロータ。 The rotor for a rotating electrical machine according to claim 1,
It is used by being opposed to the radial inner side of the stator,
The end opening is a refrigerant inlet connected to the refrigerant inflow end of the refrigerant passage body, and is shifted from the front side in the rotational direction of the rotor in the circumferential direction from the virtual center line of the refrigerant passage body and radially inward. A rotor for a rotating electrical machine, wherein the rotor is a refrigerant inlet arranged so as to be offset.
ステータの径方向外側に対向配置して使用されるものであり、
端部開口は、冷媒通路本体の冷媒流出端に連結された冷媒出口であって、冷媒通路本体の仮想中心線よりも周方向である、ロータの回転方向後側にずれて、かつ、径方向外側にずれて配置されている冷媒出口であることを特徴とする回転電機用ロータ。 The rotor for a rotating electrical machine according to claim 1,
It is used by being opposed to the radial outside of the stator,
The end opening is a refrigerant outlet connected to the refrigerant outflow end of the refrigerant passage main body, and is shifted in the radial direction from the imaginary center line of the refrigerant passage main body, shifted to the rear side in the rotational direction of the rotor. A rotor for a rotating electrical machine, wherein the rotor is a refrigerant outlet that is shifted outward.
ロータコアは、冷媒通路よりも径方向に関してステータ側に、軸方向に設けた磁石挿入孔と、
磁石挿入孔に挿入され、磁石挿入孔に注入された樹脂により固定されている磁石とを備えることを特徴とする回転電機用ロータ。 The rotor for a rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3,
The rotor core has a magnet insertion hole provided in the axial direction on the stator side with respect to the radial direction from the refrigerant passage,
A rotor for a rotating electrical machine comprising: a magnet inserted into a magnet insertion hole and fixed by a resin injected into the magnet insertion hole.
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