JP2012244881A - Stator cooling structure for rotary electric machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a cooling medium of a stator from flowing toward a gap between the stator and a rotor in a stator cooling structure for a rotary electric machine.SOLUTION: A rotary electric machine 10 comprises: a stator core 14 including coil ends 16 and 17 in both terminals in an axial direction; and an outer tubular ring 20 which supports the stator core 14 at an inner circumferential side and includes a wall part at the inner circumferential side of both terminal parts 22 further extending axially from both end faces of the stator core 14 in the axial direction as a channel bottom wall part 33 of an annular channel 30 in a coolant flow passage 34 in the case where a cooling medium of a stator flows. A distance from a center axis position C of the outer tubular ring 20 to the channel bottom wall part 33 in a radial direction is defined as a maximum outer diameter of the coolant flow passage 34, the maximum outer diameter of the coolant flow passage 34 is made larger gradually from an upstream side to a downstream side of the coolant flow passage 34 and regarding the coolant flow passage 34, the downstream side is made wider than the upstream side.

Description

本発明は、回転電機のステータ冷却構造に係り、特に、回転電機の外筒リングで囲まれる空間に冷却用媒体を流す回転電機のステータ冷却構造に関する。   The present invention relates to a stator cooling structure for a rotating electrical machine, and more particularly to a stator cooling structure for a rotating electrical machine that allows a cooling medium to flow in a space surrounded by an outer ring of the rotating electrical machine.

回転電機のステータに巻回されるコイルには駆動電流が流れるので発熱する。そこで、ステータの冷却が行われる。   Since a drive current flows through the coil wound around the stator of the rotating electrical machine, the coil generates heat. Therefore, the stator is cooled.

特許文献1には、冷却用媒体を流すためのものではないが、回転電機の固定子の鉄心を固定するフレームを金属製としたまま、フレームの内周面にスリットを設ける構成が開示されている。   Patent Document 1 discloses a configuration in which a slit is provided on the inner peripheral surface of the frame while the frame for fixing the iron core of the stator of the rotating electrical machine is made of metal, although it is not for flowing a cooling medium. Yes.

特許文献2には、回転電機の冷却構造として、前部ハウジングと後部ハウジングによって軸方向の両端側が接続される円筒状のハウジングに、冷却水が流れる環状のジャケットを形成し、ジャケットの内壁と外壁とを接続する両持ち放熱フィンと、ジャケットの内壁に設けられ外壁に向かう片持ち放熱フィンが設けられ、これらのフィンは、環状ジャケットの周方向に沿って平行に配置される構成が開示される。ここでは、ハウジングと前部ハウジング、後部ハウジングを相互に接続して一体化するためのボルトをはめ込むボス部によって、冷却液の上流側で、ジャケットの流路断面積を絞ることが開示されている。これによって、冷却水の流れを乱流化して放熱フィンによる熱交換が効果的に行われると述べられている。   In Patent Document 2, as a cooling structure of a rotating electrical machine, an annular jacket through which cooling water flows is formed in a cylindrical housing to which both ends in the axial direction are connected by a front housing and a rear housing, and the inner wall and outer wall of the jacket And a cantilever radiation fin provided on the inner wall of the jacket and directed toward the outer wall, and a configuration in which these fins are arranged in parallel along the circumferential direction of the annular jacket is disclosed. . Here, it is disclosed that the flow passage cross-sectional area of the jacket is narrowed on the upstream side of the coolant by a boss portion into which a bolt for connecting and integrating the housing, the front housing, and the rear housing is integrated. . Thus, it is stated that the heat exchange by the radiating fins is effectively performed by making the flow of the cooling water turbulent.

特許文献3には、永久磁石が配置されるロータを有する回転電機の内部に潤滑油を循環させる構成において、ロータの支持軸に潤滑油の入口通路を設け、ロータ内部の永久磁石の径方向内側に軸方向に延びてロータの外側の出口に接続される通路を設け、この通路と入口通路を結ぶ径方向に延びる通路を設け、これらの通路を経由してロータ内部に潤滑油が流れる構成が開示されている。ここでは、ロータ内部で径方向に延びる通路と、軸方向に延びる通路の接続部で、永久磁石の近傍に、凹部形状のコンタミナント区画を設けることが述べられている。これにより、潤滑油に含まれる鉄粉等のコンタミナントを、永久磁石の磁力と、ロータが回転することによる遠心力で、コンタミナント区画に収集されると述べられている。   In Patent Document 3, in a configuration in which lubricating oil is circulated inside a rotating electrical machine having a rotor in which a permanent magnet is disposed, an inlet passage for the lubricating oil is provided on a support shaft of the rotor, and a radially inner side of the permanent magnet inside the rotor is provided. A passage extending in the axial direction and connected to the outlet on the outside of the rotor is provided, a passage extending in the radial direction connecting the passage and the inlet passage is provided, and the lubricating oil flows into the rotor through these passages. It is disclosed. Here, it is described that a concave-shaped contaminant section is provided in the vicinity of a permanent magnet at a connecting portion between a passage extending in the radial direction inside the rotor and a passage extending in the axial direction. Accordingly, it is stated that contaminants such as iron powder contained in the lubricating oil are collected in the contaminant compartment by the magnetic force of the permanent magnet and the centrifugal force generated by the rotation of the rotor.

特許文献4には、動力伝達装置と電動機とを備える車両で、動力伝達装置に用いられる潤滑油を電動機の冷却に用いるとき、潤滑油は動力伝達装置内部を循環するので微細な鉄粉粒子が多く含まれ、例えば、電動機のコイルエンドに鉄粉粒子が侵入すると電動機の絶縁品質を損なう恐れがあることが述べられている。そこで、従来技術としては、動力伝達装置の油溜り部にフィルタ、磁石を設けて、鉄粉粒子を除去することが述べられている。ここでは、動力伝達装置と電動機を収納するケーシングに、潤滑油の蓄液領域、潤滑油案内領域を含むキャッチタンクが設けられ、キャッチタンクに複数の磁石が配置されることが開示されている。   In Patent Document 4, in a vehicle including a power transmission device and an electric motor, when the lubricating oil used in the power transmission device is used for cooling the motor, the lubricating oil circulates inside the power transmission device, so that fine iron powder particles are generated. For example, it is stated that if the iron powder particles enter the coil end of the motor, the insulation quality of the motor may be impaired. Therefore, as a prior art, it is described that a filter and a magnet are provided in an oil reservoir of a power transmission device to remove iron powder particles. Here, it is disclosed that a catch tank including a lubricating oil storage region and a lubricating oil guide region is provided in a casing that houses a power transmission device and an electric motor, and a plurality of magnets are disposed in the catch tank.

特開2006−340496号公報JP 2006-340696 A 特開平8−19218号公報JP-A-8-19218 特開2007−174755号公報JP 2007-174755 A 特開2005−83491号公報JP 2005-83491 A

回転電機のステータを冷却するために、回転電機のケースの内部に冷却用媒体を流すことにすると、冷却用媒体に異物が混入することがある。特許文献3,4では、潤滑油を冷却用媒体として用いる際に鉄粉等が混入することが述べられているが、その他にも、ステータからの異物が冷却用媒体に混入することがある。例えば、ステータコアとして分割コアを用いるとき、分割コアの合わせ面は機械的に接触しているだけであるので、使用中の耐久劣化等により、スラジと呼ばれる鉄粉異物が発生して堆積し、この鉄粉異物が冷却用媒体に混入する。   In order to cool the stator of the rotating electrical machine, if a cooling medium is allowed to flow inside the case of the rotating electrical machine, foreign matter may be mixed into the cooling medium. Patent Documents 3 and 4 describe that iron powder or the like is mixed when lubricating oil is used as a cooling medium. In addition, foreign matter from the stator may be mixed into the cooling medium. For example, when a split core is used as a stator core, since the mating surfaces of the split core are only in mechanical contact, iron powder foreign matter called sludge is generated and accumulated due to durability deterioration during use. Iron powder foreign matter enters the cooling medium.

回転電機のケースの内部に流れる冷却用媒体に異物が混入すると、その異物がステータとロータとの隙間に入り込む等によって、回転電機の構成部品を傷つける恐れがある。特許文献3ではロータ磁石を用い、特許文献4では、動力伝達機構に磁石を配置して、冷却用媒体中の鉄粉異物を除去することが述べられているが、冷却用媒体がステータとロータとの隙間に流れ込む前に異物を除去することができない。   If foreign matter enters the cooling medium flowing inside the rotating electrical machine case, the foreign matter may enter the gap between the stator and the rotor, and may damage the components of the rotating electrical machine. In Patent Document 3, a rotor magnet is used, and in Patent Document 4, it is described that a magnet is disposed in a power transmission mechanism to remove iron powder foreign matter in the cooling medium. The foreign matter cannot be removed before flowing into the gap.

本発明の目的は、ステータの冷却用媒体の流れがステータとロータの隙間に向かうことを抑制することが可能な回転電機のステータ冷却構造を提供することである。   The objective of this invention is providing the stator cooling structure of the rotary electric machine which can suppress that the flow of the cooling medium of a stator goes to the clearance gap between a stator and a rotor.

本発明に係る回転電機のステータ冷却構造は、軸方向両端にコイルエンドを有するステータと、内周側でステータを支持し、ステータの軸方向両端面よりもさらに軸方向に延びた両端部の内周側の壁部をステータの冷却用媒体を流すときの冷媒流路における外周側壁部とする外筒リングと、を備え、外筒リングの中心軸位置から径方向に沿って外周側壁部までの距離を冷媒流路の外径として、冷媒流路の上流側から下流側に向かって冷媒流路の外径を次第に大きくし、冷媒流路について上流側よりも下流側の方を広くすることを特徴とする。   The stator cooling structure for a rotating electrical machine according to the present invention includes a stator having coil ends at both ends in the axial direction, a stator supported on the inner peripheral side, and inner ends of both ends extending in the axial direction further than the axial end surfaces of the stator. An outer cylindrical ring that serves as an outer peripheral side wall in the refrigerant flow channel when the cooling medium of the stator is passed through the peripheral side wall, and from the central axis position of the outer cylindrical ring to the outer peripheral side wall along the radial direction. With the distance as the outer diameter of the refrigerant flow path, the outer diameter of the refrigerant flow path is gradually increased from the upstream side to the downstream side of the refrigerant flow path, and the downstream side of the refrigerant flow path is made wider than the upstream side. Features.

また、本発明に係る回転電機のステータ冷却構造において、外筒リングは、その両端部の軸方向に沿って予め定めた溝幅で設けられる環状溝を有し、外筒リングの中心軸位置から径方向に沿って溝底壁部までの距離を冷媒流路の最大外径として、冷媒流路の上流側から下流側に向かって冷媒流路の最大外径を次第に大きくすることが好ましい。   Further, in the stator cooling structure for a rotating electric machine according to the present invention, the outer cylinder ring has an annular groove provided with a predetermined groove width along the axial direction of both end portions thereof, from the center axis position of the outer cylinder ring. It is preferable to gradually increase the maximum outer diameter of the refrigerant channel from the upstream side to the downstream side of the refrigerant channel with the distance to the groove bottom wall portion along the radial direction as the maximum outer diameter of the refrigerant channel.

また、本発明に係る回転電機のステータ冷却構造において、環状溝に配置されて冷却用媒体に含まれる異物を収集する磁石を有することが好ましい。   In the stator cooling structure for a rotating electrical machine according to the present invention, it is preferable to have a magnet that is disposed in the annular groove and collects foreign substances contained in the cooling medium.

上記構成により、回転電機のステータ冷却構造は、ステータの軸方向両端面よりもさらに軸方向に延びた両端部の内周側の壁部をステータの冷却用媒体を流すときの冷媒流路における外周側壁部とする外筒リングを備える。そして、ステータの冷却用媒体の流れる上流側から下流側に向かって、冷媒流路の外径を次第に大きくして、冷媒流路について上流側よりも下流側の方が広くなるようにする。このように、冷媒流路を下流側に向かって広くすることで、冷却用媒体が冷媒流路の外周側壁部にぶつかって跳ね返ることを緩和し、それによって、冷却用媒体が、内径側のコイルエンド側、すなわち、ステータとロータとの間の隙間に向かうことを抑制できる。   With the above configuration, the stator cooling structure of the rotating electrical machine has an outer periphery in the refrigerant flow path when the cooling medium of the stator flows through the inner peripheral wall portions of both end portions that extend in the axial direction further than the axial end surfaces of the stator. An outer cylinder ring as a side wall portion is provided. Then, the outer diameter of the refrigerant channel is gradually increased from the upstream side where the cooling medium of the stator flows toward the downstream side so that the downstream side of the refrigerant channel is wider than the upstream side. In this way, by widening the refrigerant flow path toward the downstream side, the cooling medium is mitigated from colliding with the outer peripheral side wall portion of the refrigerant flow path and rebounding, so that the cooling medium is moved to the inner diameter side coil. It can suppress going to the end side, ie, the clearance gap between a stator and a rotor.

また、回転電機のステータ冷却構造において、外筒リングは、その両端部の軸方向に沿って予め定めた溝幅で設けられる環状溝を有する。外筒リングの中心軸位置から径方向に沿って溝底壁部までの距離が冷媒流路の最大外径となるので、冷媒流路の上流側から下流側に向かって冷媒流路の最大外径を次第に大きくする。このようにして、冷媒流路を下流側に向かって広くすることができる。   Further, in the stator cooling structure of the rotating electrical machine, the outer cylinder ring has an annular groove provided with a predetermined groove width along the axial direction of both end portions thereof. Since the distance from the center axis position of the outer ring to the groove bottom wall portion along the radial direction is the maximum outer diameter of the refrigerant flow path, the maximum outside of the refrigerant flow path from the upstream side to the downstream side of the refrigerant flow path. Increase the diameter gradually. In this way, the refrigerant channel can be widened toward the downstream side.

また、回転電機のステータ冷却構造において、環状溝に配置されて冷却用媒体に含まれる異物を収集する磁石を有するので、冷却用媒体がステータとロータとの間の隙間に向かう前に、異物を回収することができる。   Further, in the stator cooling structure of the rotating electrical machine, since the magnet is disposed in the annular groove and collects the foreign matter contained in the cooling medium, the foreign matter is removed before the cooling medium moves toward the gap between the stator and the rotor. It can be recovered.

本発明に係る実施の形態において、回転電機のステータ冷却構造の内容を説明する図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure explaining the content of the stator cooling structure of a rotary electric machine. 図1のA−A線に沿った断面図であり、冷却用媒体が流れる冷媒流路を広くすることを示す図である。It is sectional drawing along the AA line of FIG. 1, and is a figure which shows widening the refrigerant | coolant flow path through which the cooling medium flows. 本発明に係る実施の形態における回転電機のステータ冷却構造の作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an effect | action of the stator cooling structure of the rotary electric machine in embodiment which concerns on this invention. 比較例として、従来技術の回転電機のステータ冷却構造の作用を説明するための図である。As a comparative example, it is a figure for demonstrating the effect | action of the stator cooling structure of the rotary electric machine of a prior art.

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、回転電機として、車両に搭載される回転電機を説明するが、車両搭載以外に用いられるものでもよい。以下では、ステータの冷却用媒体として、車両に回転電機とともに搭載される動力伝達機構に用いられる潤滑油を用いるものとして説明するが、これ以外の冷却用媒体であってもよい。例えば、回転電機の冷却のみに用いられる循環冷却用媒体であってもよい。その場合に、回転電機の軸受潤滑油を冷却用媒体としてもよく、冷却水等を用いてもよい。以下で説明する環状溝の形状等は例示であって、回転電機の仕様に応じて適宜変更が可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Below, the rotary electric machine mounted in a vehicle is demonstrated as a rotary electric machine, However, You may use other than vehicle mounting. In the following description, it is assumed that the lubricating oil used in the power transmission mechanism mounted on the vehicle together with the rotating electrical machine is used as the cooling medium for the stator. However, other cooling media may be used. For example, a circulating cooling medium used only for cooling a rotating electrical machine may be used. In that case, bearing lubricating oil of the rotating electrical machine may be used as a cooling medium, or cooling water or the like may be used. The shape and the like of the annular groove described below are examples, and can be appropriately changed according to the specifications of the rotating electrical machine.

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。   Below, the same code | symbol is attached | subjected to the same element in all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In the description in the text, the symbols described before are used as necessary.

図1は、ステータ冷却構造を有する回転電機10の構成を説明する図である。この回転電機10は、車両搭載用の回転電機で、同じく車両に搭載される動力伝達機構において潤滑と冷却に用いられる流体を回転電機10のステータの冷却用媒体として用いている。このように、動力伝達機構において潤滑と冷却に用いられる流体は、ATF(Automatic Transformer Fluid)と呼ばれる。図1の右側の図は断面図で、左側の図が正面図である。回転電機10は、ロータ12と、ロータ12の外周側に配置されるステータと、ステータを固定するケースとを含んで構成される。ここで、ステータの冷却構造としては、ステータコア14、外筒リング20、冷媒流路34、磁石40等を含む部分の構造である。図1では、ステータ冷却構造を主に説明するため、回転電機10を構成する要素の図示を以下のように省略している。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a rotating electrical machine 10 having a stator cooling structure. The rotating electrical machine 10 is a rotating electrical machine mounted on a vehicle, and uses a fluid used for lubrication and cooling in a power transmission mechanism mounted on the vehicle as a cooling medium for the stator of the rotating electrical machine 10. As described above, the fluid used for lubrication and cooling in the power transmission mechanism is called ATF (Automatic Transformer Fluid). The right side of FIG. 1 is a sectional view and the left side is a front view. The rotating electrical machine 10 includes a rotor 12, a stator disposed on the outer peripheral side of the rotor 12, and a case for fixing the stator. Here, the stator cooling structure is a structure of a portion including the stator core 14, the outer cylinder ring 20, the refrigerant flow path 34, the magnet 40, and the like. In FIG. 1, in order to mainly explain the stator cooling structure, elements constituting the rotating electrical machine 10 are omitted as follows.

ロータ12は、出力軸を備える回転電機10の回転子である。図1では、ロータ12が想像線で示されている。出力軸の中心軸はC−Cで示されている。正面図では、Cの位置が回転電機10の回転中心位置である。図1には、XYZ軸の方向が示されているが、出力軸の軸方向がX軸方向で、重力方向がZ軸方向である。正面図はYZ平面で見た様子を示す図である。   The rotor 12 is a rotor of the rotating electrical machine 10 that includes an output shaft. In FIG. 1, the rotor 12 is indicated by an imaginary line. The central axis of the output shaft is indicated by CC. In the front view, the position C is the rotation center position of the rotating electrical machine 10. Although the directions of the XYZ axes are shown in FIG. 1, the axial direction of the output shaft is the X-axis direction, and the gravity direction is the Z-axis direction. A front view is a figure which shows a mode seen on the YZ plane.

ステータは、ステータコア14と、ステータコア14に巻回されるコイルとを含んで構成される。図1では、ステータコア14の軸方向の両端部に張り出したコイル部分がコイルエンド16,17として示されている。   The stator includes a stator core 14 and a coil wound around the stator core 14. In FIG. 1, coil portions projecting from both axial ends of the stator core 14 are shown as coil ends 16 and 17.

ケースは、ステータコア14の外周側を固定する外筒リング20と、外筒リング20の両端を閉じる蓋部とで構成される。図1では、蓋部の図示を省略した。したがって、正面図では、蓋部が除かれて、ステータコア14とコイルエンド16が示されている。   The case includes an outer cylinder ring 20 that fixes the outer peripheral side of the stator core 14 and lid portions that close both ends of the outer cylinder ring 20. In FIG. 1, the lid portion is not shown. Therefore, in the front view, the lid is removed and the stator core 14 and the coil end 16 are shown.

外筒リング20は、円筒状の部材で、内周側でステータコア14を支持する部材である。外筒リング20の中心軸位置は、回転電機10の回転中心位置と一致し、Cの位置である。   The outer cylinder ring 20 is a cylindrical member and is a member that supports the stator core 14 on the inner peripheral side. The center axis position of the outer ring 20 coincides with the rotation center position of the rotating electrical machine 10 and is a position C.

外筒リング20の外周側に突き出して設けられる取付部24は、回転電機10を車両に固定して取り付けるために用いられる。取付部24にはボルト穴26が設けられる。このボルト穴26に締結部材であるボルトを挿入し、車両の他の構成要素に回転電機10を取り付けることができる。   The mounting portion 24 that protrudes from the outer peripheral side of the outer cylinder ring 20 is used to fix and attach the rotating electrical machine 10 to the vehicle. The mounting portion 24 is provided with a bolt hole 26. A bolt as a fastening member can be inserted into the bolt hole 26, and the rotating electrical machine 10 can be attached to other components of the vehicle.

外筒リング20は、ステータコア14の軸方向長さよりも長い軸方向長さを有する。図1では、その長い部分が、ステータコア14の軸方向両端面よりもさらに軸方向に延びた両端部22,23として示されている。   The outer cylinder ring 20 has an axial length longer than the axial length of the stator core 14. In FIG. 1, the long portions are shown as both end portions 22 and 23 extending in the axial direction further than the both end surfaces in the axial direction of the stator core 14.

外筒リング20の両端部22,23と、コイルエンド16,17と、ステータコア14の軸方向両端面とで区画される空間は、ステータの冷却用媒体を流すときの冷媒流路34である。したがって、両端部22,23の内周側の壁部は、冷媒流路34における外周側壁部32である。   A space defined by both end portions 22 and 23 of the outer ring 20, coil ends 16 and 17, and both end surfaces in the axial direction of the stator core 14 is a refrigerant flow path 34 for flowing a cooling medium for the stator. Therefore, the inner peripheral wall portions of the both end portions 22 and 23 are the outer peripheral side wall portions 32 in the refrigerant flow path 34.

外筒リング20には、図示を省略したが、冷却媒体導入口と冷却媒体排出口が設けられる。図1の正面図には、冷却媒体導入口に流れ込む冷却媒体流れ50と、冷却媒体排出口から排出される冷却媒体流れ52が白抜き矢印で示されている。このように、冷却媒体流れは、外筒リング20のZ方向の上部側に設けられ、冷却媒体排出口は、外筒リング20のZ方向の下部側に設けられる。図1で示されるL−L線は、ケースが閉じられたときに貯留される冷却用媒体の液面レベルを示す線である。   Although not shown, the outer cylinder ring 20 is provided with a cooling medium inlet and a cooling medium outlet. In the front view of FIG. 1, the cooling medium flow 50 flowing into the cooling medium introduction port and the cooling medium flow 52 discharged from the cooling medium discharge port are indicated by white arrows. Thus, the cooling medium flow is provided on the upper side in the Z direction of the outer cylinder ring 20, and the cooling medium discharge port is provided on the lower side in the Z direction of the outer cylinder ring 20. The LL line shown in FIG. 1 is a line indicating the liquid level of the cooling medium stored when the case is closed.

外筒リング20の冷却媒体導入口から流れ込む冷却媒体流れ50は、冷媒流路34を通って、Z方向の下方に向かって流れる。そして、L−L線の液面レベルで貯留され、冷却媒体流れ52として冷却媒体排出口から外部に排出される。排出された冷却用媒体は、車両に搭載されている動力伝達機構に戻され、適当な熱交換器で除熱され、適当な循環ポンプ等を用いて、再び冷却媒体導入口に戻される。   The cooling medium flow 50 flowing from the cooling medium introduction port of the outer cylinder ring 20 flows downward in the Z direction through the refrigerant flow path 34. And it is stored by the liquid level of the LL line, and is discharged | emitted from the cooling medium discharge port as the cooling medium flow 52 outside. The discharged cooling medium is returned to the power transmission mechanism mounted on the vehicle, heat is removed by an appropriate heat exchanger, and is returned again to the cooling medium inlet using an appropriate circulation pump or the like.

外筒リング20の両端部22,23における環状溝30は、両端部22,23の軸方向に沿って予め定めた溝幅Wで、周方向に沿って環状に設けられる溝である。環状溝30は、冷媒流路34における外周側壁部32の位置を溝深さ分だけ外周側に広げる機能を有する。   The annular grooves 30 at both end portions 22 and 23 of the outer cylinder ring 20 are grooves provided in an annular shape along the circumferential direction with a predetermined groove width W along the axial direction of both end portions 22 and 23. The annular groove 30 has a function of expanding the position of the outer peripheral side wall portion 32 in the refrigerant flow path 34 to the outer peripheral side by the groove depth.

図1には、外筒リング20の中心軸位置Cから径方向に沿って冷媒流路34の外周側壁部32までの距離がR0として示されている。このR0は、環状溝30が設けられないときの冷媒流路34の外径である。 In FIG. 1, the distance from the central axis position C of the outer ring 20 to the outer peripheral side wall 32 of the refrigerant flow path 34 along the radial direction is shown as R 0 . This R 0 is the outer diameter of the refrigerant flow path 34 when the annular groove 30 is not provided.

図1には、さらに、外筒リング20の中心軸位置Cから径方向に沿って、環状溝30の溝底壁部33までの距離がRθとして示されている。このRθは、環状溝30によって広げられた冷媒流路34の外径を示すもので、これを冷媒流路34の最大外径と呼ぶことができる。   In FIG. 1, the distance from the central axis position C of the outer cylindrical ring 20 to the groove bottom wall portion 33 of the annular groove 30 is indicated as Rθ along the radial direction. This Rθ indicates the outer diameter of the refrigerant flow path 34 widened by the annular groove 30, and this can be called the maximum outer diameter of the refrigerant flow path 34.

冷媒流路34の最大外径であるRθは、一定ではなく、冷媒流路34の上流側から下流側に向かって次第に大きな値となる。つまり、環状溝30の部分では、冷媒流路34の最大外径Rθは、冷媒流路34の上流側で小さく、下流側で大きい。これによって、冷媒流路34は、上流側よりも下流側が広くなる。   Rθ, which is the maximum outer diameter of the refrigerant flow path 34, is not constant and gradually increases from the upstream side to the downstream side of the refrigerant flow path 34. That is, in the annular groove 30, the maximum outer diameter Rθ of the refrigerant channel 34 is small on the upstream side of the refrigerant channel 34 and large on the downstream side. As a result, the refrigerant flow path 34 is wider on the downstream side than on the upstream side.

環状溝30に設けられる磁石40,42,43,44は、冷却用媒体に含まれる鉄粉等の異物を収集する機能を有する。磁石42,43は、冷媒流路34の最も下流側の位置に設けられる。すなわち、環状溝30のZ方向位置の最も下方側に設けられる。磁石40,44は、冷媒流路34の中流部分に設けられる。図1の例では、外筒リング20の取付部24が配置される位置に対応する箇所に設けられる。   The magnets 40, 42, 43, and 44 provided in the annular groove 30 have a function of collecting foreign matters such as iron powder contained in the cooling medium. The magnets 42 and 43 are provided at the most downstream position of the refrigerant flow path 34. That is, the annular groove 30 is provided on the lowermost side in the Z direction position. The magnets 40 and 44 are provided in the midstream portion of the refrigerant flow path 34. In the example of FIG. 1, the outer cylinder ring 20 is provided at a position corresponding to the position where the mounting portion 24 is disposed.

図2は、図1のA−A線に沿った断面図である。図2は、図1を90度回転した位置関係で示されている。図2に示されるように、外筒リング20の中心軸位置Cから径方向に沿ってRθの距離の位置に、環状溝30の溝底壁部33がある。溝底壁部33のところに磁石40,41が配置される。したがって、環状溝30を流れてくる冷却用媒体に含まれる鉄粉異物53は、磁石40,41によって捕捉され、環状溝30の溝底の部分に保持される。このように、環状溝30を設けることで、冷却用媒体を磁石40,41に向かって流れるように誘導でき、また、環状溝30のくぼみ部分によって鉄粉異物53の保持が容易になる。   FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 2 shows the positional relationship of FIG. 1 rotated 90 degrees. As shown in FIG. 2, the groove bottom wall 33 of the annular groove 30 is located at a distance of Rθ along the radial direction from the central axis position C of the outer cylindrical ring 20. Magnets 40 and 41 are disposed at the groove bottom wall portion 33. Accordingly, the iron powder foreign matter 53 contained in the cooling medium flowing through the annular groove 30 is captured by the magnets 40 and 41 and held at the groove bottom portion of the annular groove 30. Thus, by providing the annular groove 30, the cooling medium can be guided to flow toward the magnets 40 and 41, and the iron powder foreign material 53 can be easily held by the recessed portion of the annular groove 30.

上記では、冷媒流路34の外径は、環状溝30の部分で拡大されるものとしたが、環状溝30の溝幅Wを、外筒リング20の両端部22,23の軸方向長さまで広げてもよい。この場合には、両端部22,23の軸方向長さの全体に渡って、冷媒流路34の上流側から下流側に向かって冷媒流路34の外径が次第に大きくなる。   In the above description, the outer diameter of the refrigerant flow path 34 is enlarged at the annular groove 30, but the groove width W of the annular groove 30 is increased to the axial length of both end portions 22 and 23 of the outer cylinder ring 20. You can spread it. In this case, the outer diameter of the refrigerant flow path 34 gradually increases from the upstream side to the downstream side of the refrigerant flow path 34 over the entire axial length of both end portions 22 and 23.

上記構成の作用について、図3を用いて説明する。図3は、図1の正面図に対応する図で、ここでは、冷媒流路34の外周側壁部32を、上記の環状溝30の溝底壁部33と同じとして示されている。すなわち、外筒リング20の中心軸位置Cから径方向に沿って冷媒流路34の外周側壁部32までの距離をRθとして、冷媒流路34の上流側から下流側に向かってRθが次第に大きく設定される。   The operation of the above configuration will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a view corresponding to the front view of FIG. 1, in which the outer peripheral side wall portion 32 of the coolant channel 34 is shown as being the same as the groove bottom wall portion 33 of the annular groove 30. That is, the distance from the central axis position C of the outer ring 20 to the outer peripheral side wall 32 of the refrigerant flow path 34 along the radial direction is Rθ, and Rθ gradually increases from the upstream side to the downstream side of the refrigerant flow path 34. Is set.

図3では、冷媒流路34の最も上流側として冷却媒体流れ50が流れ込む冷却媒体導入口の位置におけるRθをR0とし、冷媒流路34の最も下流側として、外筒リング20の中心軸位置Cの真下の位置におけるRθをR1としてある。R0は、外筒リング20の元々の内周壁部の外径であり、Rθの最小値であり、R1はRθの最大値である。 In FIG. 3, Rθ at the position of the coolant introduction port through which the coolant flow 50 flows as the most upstream side of the coolant channel 34 is R 0, and the center axis position of the outer ring 20 as the most downstream side of the coolant channel 34. Rθ at a position directly below C is R 1 . R 0 is the outer diameter of the original inner peripheral wall portion of the outer ring 20, is the minimum value of Rθ, and R 1 is the maximum value of Rθ.

図3では、冷媒流路34における冷却用媒体の流れ60の様子が太線矢印の向きで示されている。冷媒流路34は下流側に向かって裾広がりとなって次第に広くされるので、冷却用媒体が冷媒流路34の外周側壁部32にぶつかって跳ね返ることを緩和し、それによって、冷却用媒体が、内径側のコイルエンド16側、すなわち、ステータとロータとの間の隙間に向かうことを抑制できる。また、磁石40,42,44によって、冷却用媒体に含まれる鉄粉異物53が収集されるので、鉄粉異物53によって回転電機10の構成部品を傷つけることを防止できる。   In FIG. 3, the state of the flow 60 of the cooling medium in the refrigerant flow path 34 is indicated by the direction of the thick arrow. Since the refrigerant flow path 34 is gradually widened toward the downstream side, the cooling medium is mitigated from colliding with the outer peripheral side wall 32 of the refrigerant flow path 34 and rebounding. Further, it is possible to suppress the coil end 16 side on the inner diameter side, i.e., toward the gap between the stator and the rotor. Moreover, since the iron powder foreign material 53 contained in the cooling medium is collected by the magnets 40, 42, and 44, it is possible to prevent the iron powder foreign material 53 from damaging the components of the rotating electrical machine 10.

図4は、比較として、外筒リング20の中心軸位置Cから径方向に沿って冷媒流路35の外周側壁部31までの距離をR0の一定値とし、磁石も設けない場合を示す図である。図4でも冷媒流路35における冷却用媒体の流れ70の様子が太線矢印の向きで示されている。冷媒流路35は上流側も下流側も同じ広さであるので、冷却用媒体が冷媒流路35の外周側壁部31にぶつかって跳ね返ることが多くなる。それによって、冷却用媒体が、内径側のコイルエンド16側、すなわち、ステータとロータとの間の隙間に向かうことが多くなる。冷却用媒体には鉄粉異物等が含まれるので、回転電機10の構成部品を傷つける可能性が生じ得る。また、磁石が設けられないので、冷却用媒体に含まれる鉄粉異物等を回収することができない。 FIG. 4 shows, as a comparison, a case where the distance from the central axis position C of the outer cylinder ring 20 to the outer peripheral side wall 31 of the refrigerant flow path 35 along the radial direction is a constant value of R 0 and no magnet is provided. It is. Also in FIG. 4, the state of the flow 70 of the cooling medium in the refrigerant flow path 35 is indicated by the direction of the thick arrow. Since the refrigerant flow path 35 has the same size on both the upstream side and the downstream side, the cooling medium often hits the outer peripheral side wall portion 31 of the refrigerant flow path 35 and rebounds. As a result, the cooling medium often goes to the coil end 16 side on the inner diameter side, that is, toward the gap between the stator and the rotor. Since the cooling medium contains iron powder foreign matter or the like, there is a possibility that the components of the rotating electrical machine 10 may be damaged. In addition, since no magnet is provided, it is not possible to recover the iron powder foreign matter contained in the cooling medium.

本発明に係る回転電機のステータ冷却構造は、車両に搭載される回転電機等に利用できる。   The stator cooling structure for a rotating electrical machine according to the present invention can be used for a rotating electrical machine mounted on a vehicle.

10 回転電機、12 ロータ、14 ステータコア、16,17 コイルエンド、20 外筒リング、22,23 両端部、24 取付部、26 ボルト穴、30 環状溝、31,32 外周側壁部、33 溝底壁部、34,35 冷媒流路、40,41,42,43,44 磁石、53 鉄粉異物。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotating electrical machine, 12 Rotor, 14 Stator core, 16, 17 Coil end, 20 Outer ring, 22, 23 Both ends, 24 Mounting part, 26 Bolt hole, 30 Annular groove, 31, 32 Outer peripheral side wall part, 33 Groove bottom wall Part, 34, 35 refrigerant flow path, 40, 41, 42, 43, 44 magnet, 53 iron powder foreign matter.

Claims (3)

軸方向両端にコイルエンドを有するステータと、
内周側でステータを支持し、ステータの軸方向両端面よりもさらに軸方向に延びた両端部の内周側の壁部をステータの冷却用媒体を流すときの冷媒流路における外周側壁部とする外筒リングと、
を備え、
外筒リングの中心軸位置から径方向に沿って外周側壁部までの距離を冷媒流路の外径として、冷媒流路の上流側から下流側に向かって冷媒流路の外径を次第に大きくし、冷媒流路について上流側よりも下流側の方を広くすることを特徴とする回転電機のステータ冷却構造。
A stator having coil ends at both axial ends;
An outer peripheral side wall portion in a refrigerant flow path for supporting a stator on the inner peripheral side and flowing a cooling medium of the stator through inner peripheral wall portions of both end portions extending in the axial direction further than the axial end surfaces of the stator; An outer ring to be
With
The distance from the central axis position of the outer ring to the outer peripheral side wall along the radial direction is defined as the outer diameter of the refrigerant flow path, and the outer diameter of the refrigerant flow path is gradually increased from the upstream side to the downstream side of the refrigerant flow path. A stator cooling structure for a rotating electrical machine, characterized in that the downstream side of the refrigerant flow path is made wider than the upstream side.
請求項1に記載の回転電機のステータ冷却構造において、
外筒リングは、その両端部の軸方向に沿って予め定めた溝幅で設けられる環状溝を有し、
外筒リングの中心軸位置から径方向に沿って溝底壁部までの距離を冷媒流路の最大外径として、冷媒流路の上流側から下流側に向かって冷媒流路の最大外径を次第に大きくすることを特徴とする回転電機のステータ冷却構造。
The stator cooling structure for a rotating electrical machine according to claim 1,
The outer cylinder ring has an annular groove provided with a predetermined groove width along the axial direction of both ends thereof,
The distance from the center axis position of the outer cylinder ring to the groove bottom wall along the radial direction is the maximum outer diameter of the refrigerant flow path, and the maximum outer diameter of the refrigerant flow path from the upstream side to the downstream side of the refrigerant flow path is A stator cooling structure for a rotating electrical machine, characterized by being gradually enlarged.
請求項2に記載の回転電機のステータ冷却構造において、
環状溝に配置されて冷却用媒体に含まれる異物を収集する磁石を有することを特徴とする回転電機のステータ冷却構造。
The stator cooling structure for a rotating electrical machine according to claim 2,
A stator cooling structure for a rotating electrical machine, comprising a magnet arranged in an annular groove for collecting foreign matter contained in a cooling medium.
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