JP2012075244A - Rotating electric machine and cooling mechanism - Google Patents

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Daisuke Tokozakura
大輔 床桜
Arata Murakami
新 村上
Hiroya Takahashi
裕哉 高橋
Keisuke Ichige
敬介 市毛
Masanori Iritani
昌徳 入谷
Tsuguharu Matsunaga
継春 松永
Kisaburo Hayakawa
喜三郎 早川
Hideyuki Suzuki
秀之 鈴木
Yasushi Hirano
泰史 平野
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Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotating electric machine and a cooling mechanism enabling appropriate cooling of each part.SOLUTION: The rotating electric machine includes: a stator 2 forming a hollow portion on the inner side thereof; a rotor 3 arranged on the inner side of the stator 2 rotatably around a rotating axial line X1; and a medium passage 72 arranged at an end in a direction along the rotating axial line X1 of the rotor 3, allowing a medium to flow therein and having an outflow opening 72c which is arranged on an end face in the direction along the rotating axial line X1 of the rotor 3 and from which the medium can flow out. Surface treatment for repelling the medium is applied at an end of the rotor 3 in which the medium passage 72 is arranged. Therefore, this configuration allows for appropriate cooling of each part.

Description

本発明は、回転電機及び冷却機構に関する。   The present invention relates to a rotating electrical machine and a cooling mechanism.

例えば、車両を駆動する駆動装置等には、電気エネルギを機械的動力に変換して出力する電動機や、機械的動力を電気エネルギに変換して回収する発電機等のいわゆる回転電機を備えたものが知られている。このような回転電機は、例えば、ハイブリッド車両(HV:Hybrid Vehicle)、電気車両(EV:Electric Vehicle)、燃料電池車両(FCV:Fuel Cell Vehicle)等に走行用駆動源として搭載される。そして、この回転電機は、作動に伴って熱を発生するものであるため、種々の冷却機構を備え、例えば、潤滑油等の冷却媒体によって冷却される。   For example, a drive device for driving a vehicle is provided with a so-called rotating electrical machine such as an electric motor that converts electric energy into mechanical power and outputs it, or a generator that converts mechanical power into electric energy and recovers it. It has been known. Such a rotating electrical machine is mounted as a driving source for traveling in, for example, a hybrid vehicle (HV), an electric vehicle (EV), a fuel cell vehicle (FCV), and the like. And since this rotary electric machine produces | generates heat with an action | operation, it is equipped with various cooling mechanisms, for example, is cooled with cooling media, such as lubricating oil.

従来の回転電機として、例えば、特許文献1には、ロータの軸方向端部に設けられたエンドプレートに、冷媒が流通可能な冷媒通路が形成され、この冷媒通路に連通した排出孔がロータの径方向内方に位置する回転電機が開示されている。この回転電機は、ロータの回転に伴う遠心力により冷媒が冷媒通路を通って径方向内側から外側に向けて移動し排出孔から排出されることで、ステータに設けられた永久磁石を含む冷却対象部を冷媒によって冷却することができる。   As a conventional rotating electric machine, for example, in Patent Document 1, a refrigerant passage through which a refrigerant can flow is formed in an end plate provided at an axial end portion of a rotor, and a discharge hole communicating with the refrigerant passage is provided in the rotor. A rotating electrical machine located radially inward is disclosed. This rotating electrical machine is a cooling object including a permanent magnet provided in a stator by a centrifugal force accompanying the rotation of the rotor causing the refrigerant to move from the radially inner side to the outer side through the refrigerant passage and discharged from the discharge hole. The part can be cooled by the refrigerant.

特開2009−027837号公報JP 2009-027837 A

ところで、上述のような特許文献1に記載の回転電機は、例えば、より適正に各部を冷却することが望まれている。   By the way, as for the rotary electric machine of the above-mentioned patent documents 1, it is desired to cool each part more appropriately, for example.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、各部を適正に冷却することができる回転電機及び冷却機構を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of said situation, Comprising: It aims at providing the rotary electric machine and cooling mechanism which can cool each part appropriately.

上記目的を達成するために、本発明に係る回転電機は、内側に中空部分を形成するステータと、前記ステータの内側に回転軸線を中心として回転自在に設けられるロータと、前記ロータの前記回転軸線に沿った方向の端部に設けられ、内部を媒体が流動可能であると共に、前記ロータの前記回転軸線に沿った方向の端面に前記媒体が流出可能な流出開口を有する媒体通路とを備え、前記ロータは、前記媒体通路が設けられた前記端部に、前記媒体をはじく表面処理が施されていることを特徴する。   In order to achieve the above object, a rotating electrical machine according to the present invention includes a stator that forms a hollow portion inside, a rotor that is rotatably provided around the rotation axis inside the stator, and the rotation axis of the rotor. And a medium passage having an outflow opening through which the medium can flow out on an end surface in the direction along the rotation axis of the rotor. The rotor is characterized in that a surface treatment for repelling the medium is applied to the end portion where the medium passage is provided.

また、上記回転電機では、前記ロータは、前記回転軸線に沿った方向の端部を構成し、前記媒体通路が設けられると共に前記表面処理が施されたエンドプレートを有するものとすることができる。   In the rotating electrical machine, the rotor may include an end plate in a direction along the rotation axis, the end of the medium passage being provided, and the surface treatment being performed.

また、上記回転電機では、前記エンドプレートは、前記ロータのロータコアとの間に、少なくとも前記媒体通路の一部を形成するものとすることができる。   In the rotating electrical machine, the end plate may form at least a part of the medium passage between the end plate and the rotor core of the rotor.

また、上記回転電機では、前記媒体通路は、前記回転軸線に沿った方向及び前記回転軸線と直交する方向に対して、前記流出開口側が前記ロータの外側に向かって傾斜する傾斜部を有するものとすることができる。   Further, in the rotating electrical machine, the medium passage has an inclined portion in which the outflow opening side is inclined toward the outside of the rotor with respect to a direction along the rotation axis and a direction orthogonal to the rotation axis. can do.

また、上記回転電機では、前記ロータのロータコアの前記媒体通路に面する表面、及び、前記ロータコアの前記媒体通路に面する表面と向き合い前記表面処理が施された表面に凹凸が設けられるものとすることができる。   In the rotating electric machine, the surface of the rotor core of the rotor facing the medium passage and the surface of the rotor core facing the medium passage facing the surface of the rotor core are provided with irregularities. be able to.

上記目的を達成するために、本発明に係る冷却機構は、回転電機のロータの前記回転軸線に沿った方向の端部に設けられ、内部をオイルが流動可能であると共に、前記ロータの前記回転軸線に沿った方向の端面に前記オイルが流出可能な流出開口を有する通路を備え、前記ロータは、前記通路が設けられた前記端部に、前記オイルをはじく撥油処理が施されていることを特徴する。   In order to achieve the above object, a cooling mechanism according to the present invention is provided at an end portion in a direction along the rotation axis of a rotor of a rotating electrical machine, and oil can flow inside and the rotation of the rotor. A passage having an outflow opening through which the oil can flow out is provided on an end surface in a direction along the axis, and the rotor is subjected to an oil repellency treatment for repelling the oil at the end where the passage is provided. Features.

本発明に係る回転電機、冷却機構は、各部を適正に冷却することができる、という効果を奏する。   The rotating electrical machine and the cooling mechanism according to the present invention have an effect that each part can be appropriately cooled.

図1は、実施形態1に係る回転電機の模式的な概略構成図である。FIG. 1 is a schematic schematic configuration diagram of a rotating electrical machine according to the first embodiment. 図2は、実施形態1に係る回転電機におけるオイルの流れを説明する部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating the flow of oil in the rotating electrical machine according to the first embodiment. 図3は、実施形態2に係る回転電機のロータ通路を含む部分断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view including a rotor passage of the rotating electrical machine according to the second embodiment. 図4は、実施形態2に係る回転電機のロータ回転数とコイルエンド部へのオイル供給量との関係の一例を示す線図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the relationship between the rotor rotational speed of the rotating electrical machine according to the second embodiment and the amount of oil supplied to the coil end portion. 図5は、実施形態3に係る回転電機のロータ通路を含む部分断面図である。FIG. 5 is a partial cross-sectional view including the rotor passage of the rotating electrical machine according to the third embodiment. 図6は、実施形態3に係るロータコアの端面の接触角を説明する模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the contact angle of the end face of the rotor core according to the third embodiment. 図7は、実施形態3に係るエンドプレートの対向面の接触角を説明する模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the contact angle of the facing surface of the end plate according to the third embodiment.

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。   Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.

[実施形態1]
図1は、実施形態1に係る回転電機の模式的な概略構成図、図2は、実施形態1に係る回転電機におけるオイルの流れを説明する部分断面図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic schematic configuration diagram of a rotating electrical machine according to the first embodiment, and FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating the flow of oil in the rotating electrical machine according to the first embodiment.

本実施形態の回転電機1は、図1に示すように、固定子であるステータ2と回転子であるロータ3とを備えるものである。この回転電機1は、電気エネルギを機械的動力に変換して出力する電動機や機械的動力を電気エネルギに変換して回収する発電機等として適用されるものである。回転電機1は、例えば、ハイブリッド車両(HV:Hybrid Vehicle)、電気車両(EV:Electric Vehicle)、燃料電池車両(FCV:Fuel Cell Vehicle)等の車両を駆動するための駆動装置に主として走行用回転電機として搭載される。   As shown in FIG. 1, the rotating electrical machine 1 of the present embodiment includes a stator 2 that is a stator and a rotor 3 that is a rotor. The rotating electrical machine 1 is applied as an electric motor that converts electric energy into mechanical power and outputs it, a generator that converts mechanical power into electric energy, and recovers it. The rotating electrical machine 1 is mainly used for a driving device for driving a vehicle such as a hybrid vehicle (HV), an electric vehicle (EV), and a fuel cell vehicle (FCV). Mounted as an electric machine.

なお、以下の説明では、特に断りのない限り、ロータ3の回転中心である回転軸線X1に沿った方向を軸方向といい、回転軸線X1に直交する方向、すなわち、軸方向に直交する方向を径方向といい、回転軸線X1周りの方向を周方向という。また、径方向において回転軸線X1側を径方向内側といい、反対側を径方向外側という。また、以下で説明する回転電機は、電動機と発電機とはほぼ同じ構造を有するため、ここでは主として電動機(電動モータ)について説明し発電機に関する説明をできるだけ省略する。   In the following description, unless otherwise specified, the direction along the rotation axis X1 that is the rotation center of the rotor 3 is referred to as the axial direction, and the direction orthogonal to the rotation axis X1, that is, the direction orthogonal to the axial direction. It is referred to as the radial direction, and the direction around the rotation axis X1 is referred to as the circumferential direction. Further, in the radial direction, the rotation axis X1 side is referred to as a radial inner side, and the opposite side is referred to as a radial outer side. In the rotating electric machine described below, since the electric motor and the generator have substantially the same structure, the electric motor (electric motor) will be mainly described here, and the description regarding the generator will be omitted as much as possible.

具体的には、本実施形態の回転電機1は、ステータ2と、ロータ3と、ケース4と、ロータ軸5とを備えている。回転電機1は、例えば両端が閉塞した円筒状のケース4の内部空間部にステータ2、ロータ3、ロータ軸5等が収容される。回転電機1は、ステータ2がケース4の内部空間部に固定されて支持されるのに対して、ロータ3がケース4の内部空間部に回転軸線X1を回転中心として回転可能に支持される。この回転電機1は、ステータ2、ロータ3、ロータ軸5の中心軸線が回転軸線X1で一致するようにケース4に位置決めされる。   Specifically, the rotating electrical machine 1 of the present embodiment includes a stator 2, a rotor 3, a case 4, and a rotor shaft 5. In the rotating electrical machine 1, for example, a stator 2, a rotor 3, a rotor shaft 5, and the like are accommodated in an internal space portion of a cylindrical case 4 whose both ends are closed. In the rotating electrical machine 1, the stator 2 is fixed and supported in the internal space portion of the case 4, while the rotor 3 is supported in the internal space portion of the case 4 so as to be rotatable about the rotation axis X <b> 1 as a rotation center. The rotating electrical machine 1 is positioned in the case 4 so that the central axes of the stator 2, the rotor 3, and the rotor shaft 5 coincide with the rotational axis X1.

具体的には、ステータ2は、円筒状に形成され内側に中空部分を形成する。ステータ2は、円筒形の中心軸線がロータ3の回転軸線X1と一致するようにケース4の内周面に固定される。すなわち、ステータ2は、回転軸線X1と同軸の円筒状に形成され、ケース4の内部空間部にこのケース4に対して相対回転不能に支持される。   Specifically, the stator 2 is formed in a cylindrical shape and has a hollow portion inside. The stator 2 is fixed to the inner peripheral surface of the case 4 so that the cylindrical center axis coincides with the rotation axis X 1 of the rotor 3. That is, the stator 2 is formed in a cylindrical shape coaxial with the rotation axis X <b> 1, and is supported in the internal space of the case 4 so as not to rotate relative to the case 4.

ステータ2は、ステータコア(ステータ鉄心)21と、ステータコイル22とを含んで構成される。   The stator 2 includes a stator core (stator iron core) 21 and a stator coil 22.

ステータコア21は、ステータ2の円筒状の鉄心をなし、軸方向に沿って複数の電磁鋼板(積層鋼板)を積層させて構成される。なお、このステータコア21は、電磁鋼板に限定されず、例えば圧粉磁心から構成されてもよい。   The stator core 21 forms a cylindrical iron core of the stator 2 and is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates (laminated steel plates) along the axial direction. In addition, this stator core 21 is not limited to an electromagnetic steel plate, For example, you may be comprised from a dust core.

ステータコイル22は、ステータコア21に巻回されて設けられる。ステータコイル22は、例えば、三相ケーブル等を介して車両の制御装置(不図示)に電気的に接続されている。例えば、この制御装置には、車両に搭載されたECU(Electrical Control Unit)から回転電機1が出力すべきトルク指令値が送られる。そして、この制御装置は、そのトルク指令値によって指定されたトルクを出力するための制御電流を生成し、その制御電流を三相ケーブルを介してステータコイル22に供給する。   The stator coil 22 is provided by being wound around the stator core 21. The stator coil 22 is electrically connected to a vehicle control device (not shown) via, for example, a three-phase cable. For example, a torque command value to be output from the rotating electrical machine 1 is sent to the control device from an ECU (Electrical Control Unit) mounted on the vehicle. And this control apparatus produces | generates the control current for outputting the torque designated with the torque command value, and supplies the control current to the stator coil 22 via a three-phase cable.

ロータ3は、円筒状に形成される。ロータ3は、ステータ2の内周面23側、すなわち、ステータ2の径方向内側に回転軸線X1を中心として回転自在に設けられる。ロータ3は、円柱状に形成されるロータ軸5の外周面に設けられる。このロータ軸5は、軸受を介して回転軸線X1を回転中心として回転可能にケース4に支持される。つまり、ロータ3は、ケース4の内部空間部にロータ軸5やロータ軸5を回転自在に支持する軸受を介して回転軸線X1を回転中心として回転可能に支持される。ロータ3は、ロータ軸5と共にケース4、ステータ2に対して回転軸線X1を中心として相対回転可能である。   The rotor 3 is formed in a cylindrical shape. The rotor 3 is provided on the inner peripheral surface 23 side of the stator 2, that is, on the radially inner side of the stator 2 so as to be rotatable about the rotation axis X <b> 1. The rotor 3 is provided on the outer peripheral surface of the rotor shaft 5 formed in a columnar shape. The rotor shaft 5 is supported by the case 4 through a bearing so as to be rotatable about the rotation axis X1. That is, the rotor 3 is rotatably supported around the rotation axis X1 in the internal space portion of the case 4 via the rotor shaft 5 and the bearing that rotatably supports the rotor shaft 5. The rotor 3 can rotate relative to the case 4 and the stator 2 together with the rotor shaft 5 about the rotation axis X1.

ロータ3は、ロータコア(ロータ鉄心)31と、永久磁石32と、エンドプレート33とを含んで構成される。   The rotor 3 includes a rotor core (rotor core) 31, a permanent magnet 32, and an end plate 33.

ロータコア31は、ロータ3の円筒状の鉄心をなし、軸方向に沿って複数の電磁鋼板(積層鋼板)を積層させて構成される。なお、このロータコア31は、電磁鋼板に限定されず、例えば圧粉磁心から構成されてもよい。   The rotor core 31 forms a cylindrical iron core of the rotor 3 and is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates (laminated steel plates) along the axial direction. In addition, this rotor core 31 is not limited to an electromagnetic steel plate, For example, you may be comprised from a dust core.

永久磁石32は、ロータコア31に複数埋め込まれて設けられている。複数の永久磁石32は、例えば、ロータコア31の周方向に沿って等間隔で設けられており、周方向にとなりあう2つの永久磁石32の極性が互いに異なるように設定されている。なおここでは、ロータ3は、埋込磁石型の永久磁石ロータを使用することとしたが、これに限らず、例えば、表面磁石型の永久磁石ロータを使用することにしてもよい。   A plurality of permanent magnets 32 are embedded in the rotor core 31. The plurality of permanent magnets 32 are provided, for example, at equal intervals along the circumferential direction of the rotor core 31, and the two permanent magnets 32 that are arranged in the circumferential direction are set to have different polarities. Here, the rotor 3 is an embedded magnet type permanent magnet rotor. However, the present invention is not limited to this. For example, a surface magnet type permanent magnet rotor may be used.

エンドプレート33は、ロータ3の回転軸線X1に沿った軸方向の端部を構成する。エンドプレート33は、回転軸線X1を中心軸線とする円環板状に形成され、ロータコア31の軸方向両端部に一対で設けられる。つまり、ロータコア31は、軸方向に対して一対のエンドプレート33で挟まれている。各エンドプレート33は、ロータコア31の軸方向の各端面31aにそれぞれ対向して密着して設けられる。   The end plate 33 constitutes an end portion in the axial direction along the rotation axis X <b> 1 of the rotor 3. The end plates 33 are formed in an annular plate shape having the rotation axis line X1 as the central axis, and are provided as a pair at both ends of the rotor core 31 in the axial direction. That is, the rotor core 31 is sandwiched between the pair of end plates 33 in the axial direction. Each end plate 33 is provided in close contact with each axial end surface 31 a of the rotor core 31.

そして、ステータ2とロータ3とは、ステータ2の内周面23とロータ3の外周面34とが径方向に対向する。また、ステータ2とロータ3とは、ステータ2の軸方向に沿った長さがロータ3の軸方向に沿った長さより長く設定されている。ここでは、ステータ2とロータ3とは、ステータコア21とロータコア31の軸方向に沿った長さがほぼ同等に設定されているが、ステータコア21から軸方向両側に突出したステータコイル22のコイルエンド部24の分だけステータ2がロータ3よりも軸方向の両側に突出した形状となっている。   In the stator 2 and the rotor 3, the inner peripheral surface 23 of the stator 2 and the outer peripheral surface 34 of the rotor 3 are opposed to each other in the radial direction. The length of the stator 2 and the rotor 3 along the axial direction of the stator 2 is set longer than the length along the axial direction of the rotor 3. Here, the stator 2 and the rotor 3 are set to have substantially the same length in the axial direction of the stator core 21 and the rotor core 31, but the coil end portion of the stator coil 22 that protrudes from the stator core 21 on both sides in the axial direction. The stator 2 has a shape protruding from both sides of the rotor 3 in the axial direction by 24.

各コイルエンド部24は、ステータ2の軸方向の両端部において周方向に沿って円環状に形成される。ステータ2は、ステータコア21の軸方向両端面から軸方向両側に突出するこの一対のコイルエンド部24を例えば樹脂モールドすることで両端部に一対の樹脂モールドコイルエンド部を有する構成としてもよい。   Each coil end portion 24 is formed in an annular shape along the circumferential direction at both axial end portions of the stator 2. The stator 2 may be configured to have a pair of resin-molded coil end portions at both ends by, for example, resin-molding the pair of coil end portions 24 protruding from both end surfaces of the stator core 21 in the axial direction.

そして、この回転電機1は、作動に伴って熱を発生するものであるため、冷却機構6を備え、冷却媒体、ここではオイル(潤滑油)によって冷却している。回転電機1は、いわゆる軸芯油冷型の回転電機であり、冷却機構6は、典型的には、ロータ3の内部にオイルを導入してこのロータ3等を冷却するものである。具体的には、冷却機構6は、内部を冷却媒体としてのオイルが流動可能なオイル通路7を含んで構成され、このオイル通路7にオイル供給装置8からオイルが供給される。オイル通路7は、ロータ軸通路71と、媒体通路としてのロータ通路72とを含んで構成される。   And since this rotary electric machine 1 generate | occur | produces heat with an action | operation, it is equipped with the cooling mechanism 6 and is cooled with a cooling medium, oil (lubricating oil) here. The rotary electric machine 1 is a so-called shaft oil cooling type rotary electric machine, and the cooling mechanism 6 typically introduces oil into the rotor 3 to cool the rotor 3 and the like. Specifically, the cooling mechanism 6 includes an oil passage 7 in which oil as a cooling medium can flow, and oil is supplied to the oil passage 7 from an oil supply device 8. The oil passage 7 includes a rotor shaft passage 71 and a rotor passage 72 as a medium passage.

ロータ軸通路71は、ロータ軸5の内部に設けられオイルが流動可能なものである。ロータ軸5は、内部に中空部が形成されこの中空部がロータ軸通路71をなす。このロータ軸通路71は、オイル供給装置8から供給されるオイルをロータ通路72に導くものである。ロータ軸通路71は、主通路部71aと、分岐通路部71bとを含んで構成される。主通路部71aは、ロータ軸5の内部に軸方向に沿って設けられる。主通路部71aは、軸方向の一端部が閉塞して形成される一方、軸方向の他端部が種々の通路を介してオイル供給装置8に接続される。分岐通路部71bは、ロータ軸5の内部に、主通路部71aから分岐して径方向に沿って設けられる。分岐通路部71bは、複数設けられ、それぞれ径方向内側の端部が主通路部71aと連通する一方、径方向外側の端部が後述のロータ通路72と連通する。   The rotor shaft passage 71 is provided inside the rotor shaft 5 and allows oil to flow. The rotor shaft 5 has a hollow portion formed therein, and this hollow portion forms a rotor shaft passage 71. The rotor shaft passage 71 guides oil supplied from the oil supply device 8 to the rotor passage 72. The rotor shaft passage 71 includes a main passage portion 71a and a branch passage portion 71b. The main passage portion 71a is provided in the rotor shaft 5 along the axial direction. The main passage portion 71a is formed by closing one end portion in the axial direction, and the other end portion in the axial direction is connected to the oil supply device 8 through various passages. The branch passage portion 71b is provided in the rotor shaft 5 along the radial direction by branching from the main passage portion 71a. A plurality of branch passage portions 71b are provided, and the radially inner end portion communicates with the main passage portion 71a, while the radially outer end portion communicates with a rotor passage 72 described later.

ロータ通路72は、ロータ3の内部に設けられ、内部をオイルが流動可能なものである。ロータ通路72は、ロータ3の軸方向の端部に設けられ、ここでは、ロータ3の軸方向の端部を構成するエンドプレート33に設けられる。ロータ通路72は、ロータ軸通路71から導入されるオイルを径方向内側から外側に向かって導くものである。   The rotor passage 72 is provided inside the rotor 3 and allows oil to flow inside. The rotor passage 72 is provided at the end portion of the rotor 3 in the axial direction, and here, is provided in the end plate 33 constituting the end portion of the rotor 3 in the axial direction. The rotor passage 72 guides oil introduced from the rotor shaft passage 71 from the radially inner side to the outer side.

ロータ通路72は、永久磁石32の軸方向の端部近傍を経由してオイルが流通可能であり、ここでは、径方向通路72aと、流出通路72bと、流出開口72cとを含んで構成される。径方向通路72aは、ロータ3の内部に軸方向に交差する方向に沿って、ここでは径方向に沿って設けられる。流出通路72bは、ロータ3の内部に軸方向に沿って設けられる。流出開口72cは、オイルが流出可能な排出口である。   The rotor passage 72 allows oil to flow through the vicinity of the end portion of the permanent magnet 32 in the axial direction. Here, the rotor passage 72 includes a radial passage 72a, an outflow passage 72b, and an outflow opening 72c. . The radial passage 72a is provided inside the rotor 3 along the direction intersecting the axial direction, here along the radial direction. The outflow passage 72b is provided in the rotor 3 along the axial direction. The outflow opening 72c is a discharge port through which oil can flow out.

具体的には、径方向通路72aは、ロータ3の軸方向の両端部側に、すなわち、一対のエンドプレート33にそれぞれ設けられ、永久磁石32を軸方向に挟むようにして複数設けられる。複数の径方向通路72aは、例えば、各エンドプレート33において、ロータ3の周方向に沿って等間隔で設けられている。径方向通路72aは、エンドプレート33の対向面33aに溝状に形成され、このエンドプレート33の対向面33aとロータコア31の端面31aとの間に区画される。ここで、対向面33aは、エンドプレート33において軸方向に端面31aと対向する側の面である。つまり、各エンドプレート33は、各対向面33aとロータコア31の各端面31aとの間に、少なくともロータ通路72の一部として径方向通路72aを形成する。各径方向通路72aは、径方向内側の端部がそれぞれ対応する分岐通路部71bを介してロータ軸通路71の主通路部71aと連通する一方、径方向外側の端部が永久磁石32の軸方向の端部近傍で閉塞して形成される。   Specifically, the radial passages 72a are provided on both ends of the rotor 3 in the axial direction, that is, on the pair of end plates 33, and a plurality of radial passages 72a are provided so as to sandwich the permanent magnet 32 in the axial direction. For example, the plurality of radial passages 72 a are provided at equal intervals along the circumferential direction of the rotor 3 in each end plate 33. The radial passage 72 a is formed in a groove shape on the facing surface 33 a of the end plate 33, and is defined between the facing surface 33 a of the end plate 33 and the end surface 31 a of the rotor core 31. Here, the facing surface 33a is a surface of the end plate 33 on the side facing the end surface 31a in the axial direction. That is, each end plate 33 forms a radial passage 72 a as at least a part of the rotor passage 72 between each opposing surface 33 a and each end surface 31 a of the rotor core 31. Each radial passage 72a communicates with the main passage portion 71a of the rotor shaft passage 71 via the corresponding branch passage portion 71b at the radially inner end portion, while the radially outer end portion is the axis of the permanent magnet 32. Closed near the end of the direction.

流出通路72bは、径方向通路72aに対応して複数設けられる。各流出通路72bは、一方の端部がそれぞれ対応する径方向通路72aと連通する一方、他方の端部が流出開口72cにて開口する。流出開口72cは、ロータ3の軸方向の端面、ここでは、各エンドプレート33の軸方向端面33bに設けられる。軸方向端面33bは、軸方向における対向面33aの背面側の面である。   A plurality of outflow passages 72b are provided corresponding to the radial passages 72a. Each outflow passage 72b has one end communicating with the corresponding radial passage 72a, while the other end opens at the outflow opening 72c. The outflow opening 72c is provided on the end face in the axial direction of the rotor 3, here, the end face 33b in the axial direction of each end plate 33. The axial end surface 33b is a surface on the back side of the opposing surface 33a in the axial direction.

上記のように構成される回転電機1は、ステータコイル22に電力が供給されることで、ステータ2に電磁力が生じ、この電磁力によりロータ3が回転駆動する。すなわち、回転電機1は、ステータ2のステータコイル22からの磁束がロータ3内を通りロータ3が回転する。ロータ3の回転は、ロータ軸5から車両の動力伝達部材に入力され、最終的には車両の駆動輪に伝達され、この駆動輪を回転駆動させる。   In the rotating electrical machine 1 configured as described above, when electric power is supplied to the stator coil 22, an electromagnetic force is generated in the stator 2, and the rotor 3 is rotationally driven by the electromagnetic force. That is, in the rotating electrical machine 1, the magnetic flux from the stator coil 22 of the stator 2 passes through the rotor 3 and the rotor 3 rotates. The rotation of the rotor 3 is input from the rotor shaft 5 to the power transmission member of the vehicle, and finally transmitted to the drive wheels of the vehicle to drive the drive wheels to rotate.

この間、冷却機構6は、回転電機1の全体を冷却する。すなわち、回転電機1は、オイル供給装置8からロータ軸通路71の主通路部71aに冷却用のオイルが供給される。主通路部71aに供給されたオイルは、ロータ3及びロータ軸5の回転に伴って径方向内側から外側に向けて遠心力が作用することにより、各分岐通路部71bにて分岐し、各分岐通路部71bを介して各ロータ通路72の各径方向通路72aに導入される。各径方向通路72aに導入されたオイルは、ロータ3及びロータ軸5の回転に伴って遠心力が作用することにより、この径方向通路72aの内部を径方向内側から外側に向かって導かれて流動し、永久磁石32の軸方向端部近傍まで流れ、また、各流出通路72bに流入した後、各流出開口72cを介してロータ3の外部に流出する。この間、オイルは、ロータ軸通路71の主通路部71a、分岐通路部71b、ロータ通路72の径方向通路72a、流出通路72b等を通過することで、ロータコア31や永久磁石32等の回転電機1の各部を冷却し、この結果、この回転電機1は、過剰な温度上昇が抑制される。   During this time, the cooling mechanism 6 cools the entire rotating electrical machine 1. That is, in the rotating electrical machine 1, cooling oil is supplied from the oil supply device 8 to the main passage portion 71 a of the rotor shaft passage 71. The oil supplied to the main passage portion 71a is branched at each branch passage portion 71b by the centrifugal force acting from the radially inner side to the outer side as the rotor 3 and the rotor shaft 5 are rotated. It is introduced into each radial passage 72a of each rotor passage 72 via the passage portion 71b. The oil introduced into each radial passage 72a is guided from the inside to the outside in the radial direction by the centrifugal force acting as the rotor 3 and the rotor shaft 5 rotate. It flows to the vicinity of the axial end of the permanent magnet 32, and flows into each outflow passage 72b and then flows out of the rotor 3 through each outflow opening 72c. During this time, the oil passes through the main passage portion 71a, the branch passage portion 71b of the rotor shaft passage 71, the radial passage 72a of the rotor passage 72, the outflow passage 72b, etc., so that the rotating electrical machine 1 such as the rotor core 31 and the permanent magnet 32 is obtained. As a result, the rotating electrical machine 1 is suppressed from excessive temperature rise.

そして、本実施形態の回転電機1は、ロータ3のロータ通路72が設けられた端部に、オイルをはじく表面処理が施されることで、より適正に各部を冷却することを可能としている。ここでは、回転電機1は、ロータ3の軸方向の端部を構成するエンドプレート33にロータ通路72が設けられると共にオイルをはじく表面処理として、撥油処理(冷却媒体が水である場合には撥水処理)が施される。   And the rotary electric machine 1 of this embodiment makes it possible to cool each part more appropriately by performing the surface treatment which repels oil to the edge part in which the rotor channel | path 72 of the rotor 3 was provided. Here, in the rotating electrical machine 1, an oil repellent treatment (when the cooling medium is water is used as a surface treatment in which the rotor passage 72 is provided in the end plate 33 constituting the axial end portion of the rotor 3 and the oil is repelled). Water repellent treatment).

本実施形態のエンドプレート33は、対向面33a、軸方向端面33b、流出開口72cを形成する開口部33c、径方向外側端面33d等を含む表面全体に撥油処理が施される。エンドプレート33の表面に対する撥油処理は、典型的には、フッ素系処理剤(例えばフルオロアルキルシラン等)、フッ素系樹脂(例えばポリテトラフルオロエチレン等)等であって表面張力が20mN/m程度以下の処理液を使用した表面処理を用いることができる。また、処理方法は、例えば、エンドプレート33を上記の処理液中に沈めた後、引き出し速度を調節しながら当該エンドプレート33を引き出し、その後、熱処理等を行う方法(例えば、ディッピング処理方法、ゾルゲル処理方法等)を用いることができる。   The end plate 33 of this embodiment is subjected to an oil repellency treatment on the entire surface including the facing surface 33a, the axial end surface 33b, the opening 33c forming the outflow opening 72c, the radially outer end surface 33d, and the like. The oil repellency treatment for the surface of the end plate 33 is typically a fluorine treatment agent (for example, fluoroalkylsilane), a fluorine resin (for example, polytetrafluoroethylene), etc., and has a surface tension of about 20 mN / m. Surface treatment using the following treatment liquid can be used. The processing method is, for example, a method in which after the end plate 33 is submerged in the above-described processing solution, the end plate 33 is pulled out while adjusting the pulling speed, and then heat treatment or the like is performed (for example, dipping processing method, sol gel For example, a processing method).

エンドプレート33は、表面に撥油処理が施されることで、表面のオイルに対する濡れ性が相対的に低下し、相対的に高い撥油性(オイルをはじく性質)を有することとなる。これにより、エンドプレート33は、表面が撥油表面として作用し、表面にてオイルがはじきやすくなる。   Since the surface of the end plate 33 is subjected to an oil repellency treatment, the wettability of the surface with respect to oil is relatively lowered, and the end plate 33 has a relatively high oil repellency (property to repel oil). Thereby, the surface of the end plate 33 acts as an oil-repellent surface, and the oil easily repels on the surface.

上記のように構成される回転電機1の冷却機構6は、ロータ3の軸方向の端部、すなわち、エンドプレート33に撥油処理が施されることで、エンドプレート33の表面全体でオイルがはじきやすくなることから、適正に各部を冷却することができる。   The cooling mechanism 6 of the rotating electrical machine 1 configured as described above has the oil repellent treatment applied to the end portion in the axial direction of the rotor 3, that is, the end plate 33, so that the oil is applied to the entire surface of the end plate 33. Since it becomes easy to repel, each part can be cooled appropriately.

すなわち、冷却機構6は、エンドプレート33の軸方向端面33bにおいてオイルがはじきやすくなることで、この軸方向端面33bにオイルが付着することを抑制することができ、例えば、軸方向端面33bの図2中に囲み線Aで示す領域にてロータ3の回転に伴ったオイルの攪拌を抑制することができる。これにより、回転電機1は、ロータ3が回転した際に、エンドプレート33の軸方向端面33bにおけるオイルの攪拌損失を低減することができる。この結果、回転電機1は、回転効率を向上した上で、各部を適正に冷却することができる。   That is, the cooling mechanism 6 can suppress oil from adhering to the axial end surface 33b by facilitating oil repelling on the axial end surface 33b of the end plate 33. For example, FIG. In the region indicated by the encircled line A in FIG. Thereby, the rotary electric machine 1 can reduce the oil stirring loss in the axial end surface 33b of the end plate 33 when the rotor 3 rotates. As a result, the rotating electrical machine 1 can appropriately cool each part while improving the rotation efficiency.

また、冷却機構6は、エンドプレート33の開口部33cにおいてオイルがはじきやすくなることで、流出通路72bの内壁面や開口部33cの図2中に囲み線Bで示す領域にて流出開口72cから流出したオイルをエンドプレート33からすばやくはじき飛ばすことができ、オイルがロータ3に付着することを抑制することができ、また、ステータ2の内周面23とロータ3の外周面34との間の図2中に囲み線Cで示す領域にオイルが入り込むことを抑制し、入り込むオイル量を低減することができる。冷却機構6は、例えば、流出開口72cから流出するオイルの流速が比較的に遅い状態であっても、流出通路72bの内壁面や開口部33cの撥油性によりオイルがはじき飛ばされることで、このオイルがエンドプレート33に付着したりステータ2の内周面23とロータ3の外周面34との間にオイルが侵入したりすることを抑制することができる。さらに、冷却機構6は、エンドプレート33の開口部33cと共に径方向外側端面33dにおいてオイルがはじきやすくなることで、ステータ2の内周面23とロータ3の外周面34との間にオイルが入り込むことをより確実に抑制することができる。これにより、回転電機1は、ロータ3が回転した際に、エンドプレート33の軸方向端面33bにおけるオイルの攪拌損失やステータ2とロータ3との間におけるオイルの引き摺り損失を低減することができる。この結果、回転電機1は、回転効率を向上した上で、各部を適正に冷却することができる。   In addition, the cooling mechanism 6 makes it easy for oil to repel in the opening 33c of the end plate 33, so that the inner wall surface of the outflow passage 72b and the area of the opening 33c shown in FIG. The oil that has flowed out can be quickly ejected from the end plate 33, the oil can be prevented from adhering to the rotor 3, and the gap between the inner peripheral surface 23 of the stator 2 and the outer peripheral surface 34 of the rotor 3 can be reduced. It is possible to suppress the oil from entering the region indicated by the encircling line C in FIG. 2 and reduce the amount of oil entering. For example, even if the flow rate of the oil flowing out from the outflow opening 72c is relatively slow, the cooling mechanism 6 can repel the oil by the oil repellency of the inner wall surface of the outflow passage 72b and the opening 33c. Can be prevented from adhering to the end plate 33 or from entering between the inner peripheral surface 23 of the stator 2 and the outer peripheral surface 34 of the rotor 3. Further, in the cooling mechanism 6, the oil easily repels on the radially outer end surface 33 d together with the opening 33 c of the end plate 33, so that the oil enters between the inner peripheral surface 23 of the stator 2 and the outer peripheral surface 34 of the rotor 3. This can be suppressed more reliably. Thereby, when the rotor 3 rotates, the rotary electric machine 1 can reduce oil agitation loss at the axial end surface 33 b of the end plate 33 and oil drag loss between the stator 2 and the rotor 3. As a result, the rotating electrical machine 1 can appropriately cool each part while improving the rotation efficiency.

さらに、冷却機構6は、エンドプレート33の対向面33a、例えば、図2中に囲み線Dで示す領域においてオイルがはじきやすくなることで、各径方向通路72aの端面31a側を流れるオイルの流速が対向面33a側を流れるオイルの流速より相対的に高くなる。これにより、回転電機1は、端面31a側を流れるオイルの流速が高くなることで、例えば、下記の数式(1)に例示するように、流速uが大きくなることで、端面31a側にてオイルによる冷却の際の熱伝導率が向上することから、ロータコア31や永久磁石32の冷却性能を向上することができる。   Further, the cooling mechanism 6 makes it easy for oil to repel in the facing surface 33a of the end plate 33, for example, the region indicated by the encircling line D in FIG. Becomes relatively higher than the flow velocity of the oil flowing on the facing surface 33a side. As a result, the rotating electrical machine 1 increases the flow velocity of the oil flowing on the end surface 31a side. For example, as illustrated in the following formula (1), the rotating electrical machine 1 increases the flow velocity u so that the oil flows on the end surface 31a side. Since the thermal conductivity at the time of cooling by is improved, the cooling performance of the rotor core 31 and the permanent magnet 32 can be improved.

Figure 2012075244
Figure 2012075244

また、回転電機1は、流出開口72cから流出したオイルがステータ2の内周面23とロータ3の外周面34との間に入り込むことが抑制されるので、オイルがロータ3の回転に対する引き摺り抵抗や攪拌抵抗として作用することによる摩擦熱等の発熱を抑制することができる。これにより、回転電機1は、オイルがロータ3の回転に対する引き摺り抵抗や攪拌抵抗として作用することによる発熱を抑制することができることから、オイル自体の温度上昇を抑制することができ、回転電機1の冷却効率が悪化することを抑制することができ、回転電機1の温度が過剰に上昇することを確実に抑制することができる。この結果、回転電機1は、回転電機1の冷却効率が悪化することを抑制することができ、回転電機1の温度が過剰に上昇することを確実に抑制することができるので、耐熱性の相対的に低い永久磁石32が高温となることを防止することができ、永久磁石32の減磁を抑制することができ、永久磁石32の磁石としての特性が低下することを抑制することができる。したがって、回転電機1は、永久磁石32の磁石としての特性が低下することを抑制することができるので、モータトルクが減少しモータ効率が悪化することを抑制することができる。   Further, since the rotating electrical machine 1 suppresses oil flowing out from the outflow opening 72c from entering between the inner peripheral surface 23 of the stator 2 and the outer peripheral surface 34 of the rotor 3, drag resistance against rotation of the rotor 3 is achieved. And heat generation such as frictional heat due to acting as a stirring resistance can be suppressed. Thereby, since the rotary electric machine 1 can suppress heat generation due to the oil acting as drag resistance and stirring resistance against the rotation of the rotor 3, the temperature rise of the oil itself can be suppressed. It can suppress that cooling efficiency deteriorates, and can suppress reliably that the temperature of the rotary electric machine 1 rises excessively. As a result, the rotating electrical machine 1 can suppress the deterioration of the cooling efficiency of the rotating electrical machine 1 and can reliably suppress the temperature of the rotating electrical machine 1 from rising excessively. Therefore, it is possible to prevent the low permanent magnet 32 from becoming high temperature, to suppress the demagnetization of the permanent magnet 32, and to suppress the deterioration of the characteristics of the permanent magnet 32 as a magnet. Therefore, since the rotary electric machine 1 can suppress that the characteristic as the magnet of the permanent magnet 32 falls, it can suppress that motor torque reduces and motor efficiency deteriorates.

以上で説明した実施形態に係る回転電機1によれば、内側に中空部分を形成するステータ2と、ステータ2の内側に回転軸線X1を中心として回転自在に設けられるロータ3と、ロータ3の回転軸線X1に沿った方向の端部に設けられ、内部をオイルが流動可能であると共に、ロータ3の回転軸線X1に沿った方向の端面にオイルが流出可能な流出開口72cを有するロータ通路72とを備え、ロータ3は、ロータ通路72が設けられた端部に、オイルをはじく表面処理が施されている。以上で説明した実施形態に係る冷却機構6によれば、回転電機1のロータ3の回転軸線X1に沿った方向の端部に設けられ、内部をオイルが流動可能であると共に、ロータ3の回転軸線X1に沿った方向の端面にオイルが流出可能な流出開口72cを有するロータ通路72を備え、ロータ3は、ロータ通路72が設けられた端部に、オイルをはじく撥油処理が施されている。したがって、回転電機1、冷却機構6は、各部を適正に冷却することができる。   According to the rotating electrical machine 1 according to the embodiment described above, the stator 2 that forms a hollow portion inside, the rotor 3 that is provided inside the stator 2 so as to be rotatable around the rotation axis X1, and the rotation of the rotor 3 A rotor passage 72 provided at an end portion in the direction along the axis X1 and having an outflow opening 72c through which oil can flow and at the end surface in the direction along the rotation axis X1 of the rotor 3 can flow out. The rotor 3 is subjected to a surface treatment for repelling oil at the end where the rotor passage 72 is provided. According to the cooling mechanism 6 according to the embodiment described above, the cooling mechanism 6 is provided at an end portion in the direction along the rotation axis X1 of the rotor 3 of the rotating electrical machine 1, the oil can flow inside, and A rotor passage 72 having an outflow opening 72c through which oil can flow out is provided on an end face in the direction along the axis X1, and the rotor 3 is subjected to an oil repellent treatment for repelling oil at an end portion where the rotor passage 72 is provided. Yes. Therefore, the rotary electric machine 1 and the cooling mechanism 6 can cool each part appropriately.

[実施形態2]
図3は、実施形態2に係る回転電機のロータ通路を含む部分断面図、図4は、実施形態2に係る回転電機のロータ回転数とコイルエンド部へのオイル供給量との関係の一例を示す線図である。実施形態2に係る回転電機、冷却機構は、媒体通路が傾斜部を有する点で実施形態1とは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、主要な構成については適宜図1を参照する(以下で説明する実施形態も同様である。)。
[Embodiment 2]
3 is a partial cross-sectional view including a rotor passage of the rotating electrical machine according to the second embodiment, and FIG. 4 is an example of a relationship between the rotor rotational speed of the rotating electrical machine according to the second embodiment and the amount of oil supplied to the coil end portion. FIG. The rotating electrical machine and the cooling mechanism according to the second embodiment are different from the first embodiment in that the medium passage has an inclined portion. In addition, about the structure, an effect | action, and effect which are common in embodiment mentioned above, while overlapping description is abbreviate | omitted as much as possible, refer FIG. 1 suitably about main structures (embodiment described below is also the same). .

図3に示す実施形態の回転電機201は、冷却機構206を備え、冷却機構206は、媒体通路としてのロータ通路272を含んで構成される。ロータ通路272は、径方向通路72aと、傾斜部としての流出通路272bと、流出開口72cとを含んで構成される。   The rotating electrical machine 201 of the embodiment shown in FIG. 3 includes a cooling mechanism 206, and the cooling mechanism 206 includes a rotor passage 272 as a medium passage. The rotor passage 272 includes a radial passage 72a, an outflow passage 272b as an inclined portion, and an outflow opening 72c.

流出通路272bは、径方向通路72aに対応して複数設けられる。各流出通路272bは、一方の端部がそれぞれ対応する径方向通路72aと連通する一方、他方の端部が流出開口72cにて開口する。本実施形態の流出通路272bは、回転軸線X1に沿った軸方向及び回転軸線X1と直交する径方向に対して、傾斜するように設けられる。流出通路272bは、流出開口72c側がロータ3の外側、すなわち、径方向外側に向かって傾斜している。   A plurality of outflow passages 272b are provided corresponding to the radial passages 72a. Each outflow passage 272b has one end communicating with the corresponding radial passage 72a, while the other end opens at the outflow opening 72c. The outflow passage 272b of the present embodiment is provided to be inclined with respect to the axial direction along the rotation axis X1 and the radial direction perpendicular to the rotation axis X1. The outflow passage 272b is inclined on the outflow opening 72c side toward the outside of the rotor 3, that is, radially outward.

上記のように構成される回転電機201、冷却機構206は、流出通路272bが径方向外側に向かって傾斜していることから、ロータ3の回転に伴って流出開口72cからオイルが流出する際に、流出開口72cにおけるオイルの流出方向が径方向外側に向かう方向となると共に、オイルに作用する遠心力が増大し流出開口72cから流出したオイルの飛距離が相対的に増加する。そして、回転電機201、冷却機構206、図4中に実線L1で例示するように、流出通路272bの内壁面や開口部33cの撥油性による作用と、径方向外側に傾斜した流出通路272bの作用とによって、例えば、コイルエンド部24に達するオイルの量が相対的に増加するので、ステータ2の内周面23とロータ3の外周面34との間にオイルが入り込むことを大幅に抑制することができると共に、コイルエンド部24をより効果的に冷却することができる。なお、図4中、点線L2は、エンドプレートに撥油処理が施されておらず流出通路が軸方向に沿っている場合、点線L3は、エンドプレートに撥油処理が施されておらず流出通路が径方向外側に向かって傾斜している場合を示している。   In the rotating electric machine 201 and the cooling mechanism 206 configured as described above, when the oil flows out from the outflow opening 72c as the rotor 3 rotates, the outflow passage 272b is inclined radially outward. The outflow direction of the oil at the outflow opening 72c is directed in the radially outward direction, and the centrifugal force acting on the oil is increased, so that the flying distance of the oil flowing out of the outflow opening 72c is relatively increased. Then, as illustrated by the rotating electric machine 201, the cooling mechanism 206, and the solid line L1 in FIG. 4, the action of the inner wall surface of the outflow passage 272b and the oil repellency of the opening 33c and the action of the outflow passage 272b inclined outward in the radial direction. For example, since the amount of oil reaching the coil end portion 24 is relatively increased, it is possible to greatly suppress the oil from entering between the inner peripheral surface 23 of the stator 2 and the outer peripheral surface 34 of the rotor 3. In addition, the coil end portion 24 can be cooled more effectively. In FIG. 4, the dotted line L2 indicates that the end plate is not subjected to oil repellency and the outflow passage is along the axial direction, and the dotted line L3 indicates that the end plate is not subjected to oil repellency. The case where the channel | path is inclined toward the radial direction outer side is shown.

以上で説明した実施形態に係る回転電機201、冷却機構206によれば、ロータ通路272は、回転軸線X1に沿った方向及び回転軸線X1と直交する方向に対して、流出開口72c側がロータ3の外側に向かって傾斜する流出通路272bを有する。したがって、回転電機201、冷却機構206は、オイルの引き摺り損失の大幅な低減と冷却性能の向上とを両立することができる。   According to the rotating electrical machine 201 and the cooling mechanism 206 according to the embodiment described above, the rotor passage 272 has the outflow opening 72c side of the rotor 3 with respect to the direction along the rotation axis X1 and the direction orthogonal to the rotation axis X1. It has an outflow passage 272b that is inclined outward. Therefore, the rotating electrical machine 201 and the cooling mechanism 206 can achieve both a significant reduction in oil drag loss and an improvement in cooling performance.

[実施形態3]
図5は、実施形態3に係る回転電機のロータ通路を含む部分断面図、図6は、実施形態3に係るロータコアの端面の接触角を説明する模式図、図7は、実施形態3に係るエンドプレートの対向面の接触角を説明する模式図である。実施形態3に係る回転電機、冷却機構は、所定の表面に凹凸が設けられている点で実施形態1とは異なる。
[Embodiment 3]
FIG. 5 is a partial cross-sectional view including the rotor passage of the rotating electrical machine according to the third embodiment, FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the contact angle of the end face of the rotor core according to the third embodiment, and FIG. It is a schematic diagram explaining the contact angle of the opposing surface of an end plate. The rotating electrical machine and the cooling mechanism according to Embodiment 3 differ from Embodiment 1 in that irregularities are provided on a predetermined surface.

図5に示す実施形態の回転電機301は、冷却機構306を備え、冷却機構306は、媒体通路としてのロータ通路72を含んで構成される。そして、本実施形態の回転電機301は、ロータコア31のロータ通路72に面する表面、ここでは、図5中に囲み線Eで示すロータコア31の端面31aに凹凸335が設けられる。さらに、回転電機301は、ロータコア31のロータ通路72に面する表面である端面31aと向き合い表面処理が施された表面、ここでは、図5中に囲み線Dで示すエンドプレート33の対向面33aに凹凸336が設けられる。凹凸335、336は、微細な凹凸であり、いわゆるフラクタル構造をなす。凹凸335、336は、例えば、端面31a、対向面33aに対してエッチング処理やショットブラスト処理等を行うことで設けることができる。   5 includes a cooling mechanism 306, and the cooling mechanism 306 includes a rotor passage 72 as a medium passage. And the rotary electric machine 301 of this embodiment is provided with the unevenness | corrugation 335 in the surface which faces the rotor channel | path 72 of the rotor core 31, here, the end surface 31a of the rotor core 31 shown by the enclosure line E in FIG. Further, the rotating electrical machine 301 faces the end surface 31a which is a surface facing the rotor passage 72 of the rotor core 31 and is subjected to a surface treatment, here, an opposing surface 33a of the end plate 33 indicated by a surrounding line D in FIG. Concavities and convexities 336 are provided on the surface. The irregularities 335 and 336 are fine irregularities and have a so-called fractal structure. The irregularities 335 and 336 can be provided, for example, by performing an etching process or a shot blasting process on the end surface 31a and the opposing surface 33a.

ロータコア31は、図6に示すように、端面31aに凹凸335が設けられることで、端面31aにおけるオイル(媒体)との接触角θ1が相対的に小さくなる。ここでは、ロータコア31は、端面31aにおけるオイルとの接触角θ1が5°未満となるように端面31aに凹凸335が設けられる(θ1<5°)。   As shown in FIG. 6, the rotor core 31 is provided with irregularities 335 on the end surface 31a, so that the contact angle θ1 with the oil (medium) on the end surface 31a becomes relatively small. Here, as for the rotor core 31, the unevenness | corrugation 335 is provided in the end surface 31a so that the contact angle (theta) 1 with the oil in the end surface 31a may be less than 5 degrees ((theta) 1 <5 degrees).

ここで、端面31aとオイルとの接触角θ1は、液体側からみた固体表面、ここでは端面31aとオイルとがなす角度である。ロータコア31は、この接触角θ1が0°に近くなると端面31a上のオイルと面的に接触するような状態となりオイルが付着しやすくなることから、端面31aのオイルに対する濡れ性が相対的に増加し高い親油性、ここでは、超親油性を有することとなる。つまり、端面31aは、超親油表面として作用する。   Here, the contact angle θ <b> 1 between the end surface 31 a and the oil is an angle formed by the solid surface as viewed from the liquid side, here the end surface 31 a and the oil. When the contact angle θ1 is close to 0 °, the rotor core 31 is in a state of being in surface contact with the oil on the end surface 31a, and the oil easily adheres to it, so that the wettability of the end surface 31a with respect to the oil is relatively increased. However, it has high lipophilicity, here super-lipophilicity. That is, the end surface 31a acts as a super lipophilic surface.

エンドプレート33は、図7に示すように、対向面33aに凹凸336が設けられた上で、上記で説明した撥油処理が施され、フッ素系処理剤(例えばフルオロアルキルシラン等)、フッ素系樹脂(例えばポリテトラフルオロエチレン等)等によって表面処理膜337が形成されることで、凹凸336におけるオイル(媒体)との接触角θ2が相対的に大きくなる。ここでは、エンドプレート33は、対向面33aにおけるオイルとの接触角θ2が130°より大きくなるように対向面33aに凹凸336が設けられる(θ2>130°)。   As shown in FIG. 7, the end plate 33 is provided with unevenness 336 on the opposing surface 33 a and is subjected to the oil-repellent treatment described above to obtain a fluorine-based treatment agent (for example, fluoroalkylsilane), fluorine-based treatment, and the like. By forming the surface treatment film 337 with a resin (for example, polytetrafluoroethylene) or the like, the contact angle θ2 with the oil (medium) in the unevenness 336 becomes relatively large. Here, the end plate 33 is provided with irregularities 336 on the facing surface 33a (θ2> 130 °) so that the contact angle θ2 with the oil on the facing surface 33a is greater than 130 °.

ここで、対向面33aとオイルとの接触角θ2は、液体側からみた固体表面、ここでは対向面33aとオイルとがなす角度である。エンドプレート33は、この接触角θ2が180°に近くなると対向面33a上のオイルとほぼ点的に接触するような状態となりオイルがはじかれやすくなることから、対向面33aのオイルに対する濡れ性が相対的に低下し高い撥油性、ここでは、超撥油性を有することとなる。 つまり、対向面33aは、超撥油表面として作用する。   Here, the contact angle θ2 between the facing surface 33a and the oil is an angle formed by the solid surface, here, the facing surface 33a and the oil as viewed from the liquid side. When the contact angle θ2 is close to 180 °, the end plate 33 comes into a state where it almost contacts the oil on the opposing surface 33a, and the oil is easily repelled. It is relatively lowered and has high oil repellency, here, super oil repellency. That is, the facing surface 33a acts as a super oil repellent surface.

上記のように構成される回転電機301、冷却機構306は、端面31aが超親油表面として作用することで、ロータコア31の端面31aとオイルとの接触面積が相対的に大きくなる。また、回転電機301、冷却機構306は、対向面33aが超撥油表面として作用することで、エンドプレート33の対向面33aにおいてオイルがよりはじきやすくなり、これにより、各径方向通路72aの端面31a側を流れるオイルの流速が対向面33a側を流れるオイルの流速より相対的に高くなる作用が、さらに顕著になる。   In the rotating electrical machine 301 and the cooling mechanism 306 configured as described above, the contact surface area between the end surface 31a of the rotor core 31 and the oil becomes relatively large because the end surface 31a acts as a super-oleophilic surface. Further, in the rotating electrical machine 301 and the cooling mechanism 306, the opposing surface 33a acts as a super oil-repellent surface, so that the oil is more easily repelled on the opposing surface 33a of the end plate 33, thereby the end surface of each radial passage 72a. The effect that the flow velocity of the oil flowing on the 31a side is relatively higher than the flow velocity of the oil flowing on the facing surface 33a side becomes more remarkable.

この結果、回転電機301、冷却機構306は、例えば、上述した数式(1)に例示するように、対向面33aの超撥油性の作用により流速uがさらに大きくなり、端面31aの超親油性の作用により長さLが長くなることで、端面31a側にてオイルによる冷却の際の熱伝導率がさらに向上することから、ロータコア31や永久磁石32の冷却性能をさらに向上することができる。また、回転電機301、冷却機構306は、冷却性能が向上することから、ロータ軸通路71、ロータ通路72に供給するオイル量を相対的に低減しても十分な冷却性能を確保することができ、これにより、攪拌されたり引き摺られたりするオイルの量を低減することができ、攪拌損失や引き摺り損失を低減することができる。この結果、回転電機301は、さらに回転効率を向上することができる。   As a result, in the rotating electrical machine 301 and the cooling mechanism 306, for example, as illustrated in the above formula (1), the flow velocity u is further increased by the super-oleophobic action of the facing surface 33a, and the super-lipophilic property of the end surface 31a is increased. Since the length L is increased by the action, the thermal conductivity at the time of cooling with oil is further improved on the end face 31a side, so that the cooling performance of the rotor core 31 and the permanent magnet 32 can be further improved. Further, since the rotating electrical machine 301 and the cooling mechanism 306 have improved cooling performance, sufficient cooling performance can be ensured even if the amount of oil supplied to the rotor shaft passage 71 and the rotor passage 72 is relatively reduced. Thus, the amount of oil that is stirred or dragged can be reduced, and stirring loss and dragging loss can be reduced. As a result, the rotating electrical machine 301 can further improve the rotation efficiency.

以上で説明した実施形態に係る回転電機301、冷却機構306によれば、ロータ3のロータコア31のロータ通路72に面する表面(端面31a)、及び、ロータコア31のロータ通路72に面する表面と向き合い表面処理が施された表面(対向面33a)に凹凸335、336が設けられる。したがって、回転電機301、冷却機構306は、冷却性能をさらに向上することができる。   According to the rotating electrical machine 301 and the cooling mechanism 306 according to the embodiment described above, the surface (end surface 31a) facing the rotor passage 72 of the rotor core 31 of the rotor 3 and the surface facing the rotor passage 72 of the rotor core 31; Concavities and convexities 335 and 336 are provided on the surface (opposing surface 33a) subjected to the facing surface treatment. Therefore, the rotating electrical machine 301 and the cooling mechanism 306 can further improve the cooling performance.

なお、上述した本発明の実施形態に係る回転電機及び冷却機構は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。本実施形態に係る回転電機及び冷却機構は、以上で説明した実施形態を複数組み合わせることで構成してもよい。   In addition, the rotary electric machine and cooling mechanism which concern on embodiment of this invention mentioned above are not limited to embodiment mentioned above, A various change is possible in the range described in the claim. The rotating electrical machine and the cooling mechanism according to the present embodiment may be configured by combining a plurality of the embodiments described above.

以上の説明では、回転電機は、車両を駆動するための駆動装置に備えられる走行用回転電機であるものとして説明したが、これに限らない。回転電機は、車両の作業用回転電機や補機用回転電機等として適用してもよいし、車両に限らず他の装置の電動機又は発電機として適用してもよい。   In the above description, the rotating electrical machine has been described as being a traveling rotating electrical machine provided in a drive device for driving a vehicle, but the present invention is not limited thereto. The rotating electrical machine may be applied as a working rotating electrical machine for vehicles, an auxiliary rotating electrical machine, or the like, and may be applied not only to a vehicle but also to an electric motor or a generator of another device.

以上で説明した回転電機、冷却機構は、エンドプレートを備えず、ロータコアの軸方向端部に直接的に媒体通路が設けられ、表面処理が施される構成であってもよい。また、冷却媒体は、オイル(潤滑油)以外の液体、例えば、水等であってもよい。   The rotating electrical machine and the cooling mechanism described above may be configured such that a medium passage is directly provided at the axial end portion of the rotor core and a surface treatment is performed without providing an end plate. The cooling medium may be a liquid other than oil (lubricating oil), such as water.

以上のように本発明に係る回転電機及び冷却機構は、種々の車両に搭載される回転電機及び冷却機構に適用して好適である。   As described above, the rotating electrical machine and the cooling mechanism according to the present invention are suitable for application to rotating electrical machines and cooling mechanisms mounted on various vehicles.

1、201、301 回転電機
2 ステータ
3 ロータ
6、206、306 冷却機構
21 ステータコア
22 ステータコイル
24 コイルエンド部
31 ロータコア
31a 端面
33 エンドプレート
33a 対向面
33b 軸方向端面
33c 開口部
33d 径方向外側端面
72、272 ロータ通路(媒体通路)
72a 径方向通路
72b 流出通路
72c 流出開口
272b 流出通路(傾斜部)
335、336 凹凸
X1 回転軸線
1, 201, 301 Rotating electrical machine 2 Stator 3 Rotor 6, 206, 306 Cooling mechanism 21 Stator core 22 Stator coil 24 Coil end portion 31 Rotor core 31a End surface 33 End plate 33a Opposing surface 33b Axial end surface 33c Opening portion 33d Radial outer end surface 72 272 Rotor passage (medium passage)
72a Radial passage 72b Outflow passage 72c Outflow opening 272b Outflow passage (inclined portion)
335, 336 Uneven X1 axis of rotation

Claims (6)

内側に中空部分を形成するステータと、
前記ステータの内側に回転軸線を中心として回転自在に設けられるロータと、
前記ロータの前記回転軸線に沿った方向の端部に設けられ、内部を媒体が流動可能であると共に、前記ロータの前記回転軸線に沿った方向の端面に前記媒体が流出可能な流出開口を有する媒体通路とを備え、
前記ロータは、前記媒体通路が設けられた前記端部に、前記媒体をはじく表面処理が施されていることを特徴する、
回転電機。
A stator that forms a hollow portion inside;
A rotor provided inside the stator so as to be rotatable about a rotation axis;
Provided at an end portion of the rotor in the direction along the rotation axis, the medium can flow inside, and has an outflow opening through which the medium can flow out on an end surface in the direction along the rotation axis of the rotor. A medium passage,
The rotor is characterized in that a surface treatment for repelling the medium is applied to the end where the medium passage is provided.
Rotating electric machine.
前記ロータは、前記回転軸線に沿った方向の端部を構成し、前記媒体通路が設けられると共に前記表面処理が施されたエンドプレートを有する、
請求項1に記載の回転電機。
The rotor constitutes an end portion in a direction along the rotation axis, and has an end plate on which the medium passage is provided and the surface treatment is performed.
The rotating electrical machine according to claim 1.
前記エンドプレートは、前記ロータのロータコアとの間に、少なくとも前記媒体通路の一部を形成する、
請求項2に記載の回転電機。
The end plate forms at least a part of the medium passage with the rotor core of the rotor.
The rotating electrical machine according to claim 2.
前記媒体通路は、前記回転軸線に沿った方向及び前記回転軸線と直交する方向に対して、前記流出開口側が前記ロータの外側に向かって傾斜する傾斜部を有する、
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の回転電機。
The medium passage has an inclined portion in which the outflow opening side is inclined toward the outside of the rotor with respect to a direction along the rotation axis and a direction orthogonal to the rotation axis.
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3.
前記ロータのロータコアの前記媒体通路に面する表面、及び、前記ロータコアの前記媒体通路に面する表面と向き合い前記表面処理が施された表面に凹凸が設けられる、
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の回転電機。
The surface of the rotor core of the rotor facing the medium passage, and the surface of the rotor core facing the medium passage facing the surface of the rotor core are provided with irregularities.
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 4.
回転電機のロータの前記回転軸線に沿った方向の端部に設けられ、内部をオイルが流動可能であると共に、前記ロータの前記回転軸線に沿った方向の端面に前記オイルが流出可能な流出開口を有する通路を備え、
前記ロータは、前記通路が設けられた前記端部に、前記オイルをはじく撥油処理が施されていることを特徴する、
冷却機構。
An outflow opening provided at an end portion of the rotor of the rotating electrical machine in the direction along the rotation axis, through which oil can flow and at the end surface of the rotor in the direction along the rotation axis. Comprising a passage having
The rotor is characterized in that an oil repellent treatment for repelling the oil is applied to the end portion where the passage is provided.
Cooling mechanism.
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