JP2014138465A - Rotor of rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機のロータ、特にその構造に関する。 The present invention relates to a rotor of a rotating electrical machine, and more particularly to its structure.
電気エネルギを回転の運動エネルギに変換する電動機、回転の運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機、さらに電動機と発電機どちらにも機能する電気機器が知られている。以下において、これらの電気機器を回転電機と記す。 An electric motor that converts electrical energy into rotational kinetic energy, a generator that converts rotational kinetic energy into electrical energy, and an electric device that functions as both the motor and the generator are known. Hereinafter, these electric devices are referred to as rotating electric machines.
下記特許文献1には、回転電機において、液冷媒を、回転シャフト(140)からロータの半径方向外側に向けて送出し、ステータ(170)のコイルエンド(173)の冷却を行う技術が開示されている。ロータコア(121)の端に配置されたマグネットプレート(130)およびエンドプレート(131)に設けられた切欠部(160,161)と、ロータコア(121)をロータの回転軸線方向から支持する台(142)および固定部材(145)とで液冷媒を半径方向外側に送る流路を形成している。この流路により送られた液冷媒でコイルエンドが冷却される。なお、引用文献1に関する説明で用いている括弧付きの符号は、当該文献中で用いられている符号である。 Patent Document 1 listed below discloses a technique in a rotating electrical machine in which liquid refrigerant is sent from the rotating shaft (140) toward the radially outer side of the rotor to cool the coil end (173) of the stator (170). ing. The magnet plate (130) disposed at the end of the rotor core (121) and the notches (160, 161) provided in the end plate (131), and the base (142) for supporting the rotor core (121) from the direction of the rotation axis of the rotor ) And the fixing member (145) form a flow path for sending the liquid refrigerant radially outward. The coil end is cooled by the liquid refrigerant sent through this flow path. In addition, the code | symbol with the parenthesis used by description regarding the cited reference 1 is a code | symbol used in the said literature.
上記特許文献1に記載された構造において、台(142)および固定部材(145)はロータコア(121)を支持する機能を有しており、この支持機能を維持しつつ液冷媒送出方向を変更する設計変更は容易ではない。 In the structure described in Patent Document 1, the base (142) and the fixing member (145) have a function of supporting the rotor core (121), and the liquid refrigerant delivery direction is changed while maintaining this support function. Design changes are not easy.
本発明は、冷却液(液冷媒)の送出方向を変更する設計変更が容易なロータの構造を提供する。 The present invention provides a rotor structure that is easy to change in design to change the delivery direction of the coolant (liquid refrigerant).
本発明の回転電機のロータは、ロータ軸のコア装着部に特徴的な構造を有する。コア装着部は、その外周にロータコア部が装着される。ロータコア部には、その回転軸線方向端面に開口する冷却液吐出口が設けられている。コア装着部には、ロータコア部を支持する支持部と、冷却液を案内する冷却液案内片が設けられる。支持部は、ロータコア部の端面を回転軸線方向から支持する。冷却液案内片は、冷却液吐出口から間隔を開けて配置され、ロータコア部の端面に開口する冷却液吐出口に対向するように位置する。冷却液案内片は、冷却液吐出口から吐出された冷却液を回転の半径方向外側に向ける。 The rotor of the rotating electrical machine of the present invention has a characteristic structure in the core mounting portion of the rotor shaft. The core mounting portion has a rotor core portion mounted on the outer periphery thereof. The rotor core portion is provided with a coolant discharge port that opens to the end surface in the rotation axis direction. The core mounting portion is provided with a support portion that supports the rotor core portion and a coolant guide piece that guides the coolant. A support part supports the end surface of a rotor core part from a rotating shaft direction. The coolant guide piece is disposed at a distance from the coolant discharge port, and is positioned to face the coolant discharge port that opens at the end surface of the rotor core portion. The coolant guide piece directs the coolant discharged from the coolant discharge port outward in the radial direction of rotation.
支持部と冷却液案内片は、回転周方向において異なる位置に配置することができる。また、冷却液案内片の先端が、冷却液吐出口より半径方向外側に位置するようにできる。さらに、冷却液案内片の、回転周方向の側辺に壁を設け、冷却液案内片が、冷却液が流れる溝形状を有するようにできる。 The support portion and the coolant guide piece can be arranged at different positions in the rotational circumferential direction. Further, the tip of the coolant guide piece can be positioned radially outward from the coolant discharge port. Furthermore, a wall can be provided on the side of the coolant guide piece in the circumferential direction of the rotation, and the coolant guide piece can have a groove shape through which the coolant flows.
ロータコア部を支持する支持部と、冷却液を案内する冷却液案内片を別個に設けることにより、支持の態様とは独立して冷却液の案内を行うことができる。 By separately providing the support part for supporting the rotor core part and the coolant guide piece for guiding the coolant, the coolant can be guided independently of the support mode.
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図1は、本実施形態の回転電機10の概略構成を示す図であり、回転電機10の回転軸線12を含む断面を示す図である。以降の説明において、回転軸線12に平行な方向を回転軸線方向、回転軸線12を中心として周回する方向を回転周方向、回転軸線12に直交する方向を半径方向と記す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a rotating
回転電機10は、回転軸線12回りに回転するロータ14と、ロータ14の周囲を囲むように設けられたステータ16を含む。ロータ14は、略円筒形のロータコア部18を有する。ロータコア部18は、所定の断面形状を有する電磁鋼板を回転軸線方向に積層したロータコア20と、ロータコア20の回転軸線方向両端に配置される端面板22を有する。端面板22は、ロータコア20を形成する電磁鋼板を回転軸線方向より押さえ、電磁鋼板の変形を抑制する。電磁鋼板の変形が問題とならない場合には、端面板22の一方、または両方を省略することができる。端面板22が省略された態様においては、ロータコア20がロータコア部18を形成する。
The rotating
ステータ16は、ロータコア20を取り囲むように位置するステータコア24を含む。ステータコア24は、ロータコア部18の外周面と対向する内周面を有する略円筒形状を有する。ステータコア24は、所定の断面形状を有する電磁鋼板を積層して形成される。ステータコア24の内周面には、ティース(不図示)が周方向に間隔を空けて配列され、ティースには導線が巻回されてコイル26が形成されている。図1において、コイル26は、ステータコア24の回転軸線方向における端面から出た部分のみが示されており、ティース間に収められた部分は示されていない。このステータコア24の端面から出た部分は、コイルエンド28と呼ばれている。
The
コイル26に電力を供給するとステータ16により回転磁界が形成され、この回転磁界とロータコア20との相互作用によりロータ14が回転する。回転磁界との相互作用を生じさせるために、例えばロータコア20に永久磁石(不図示)を内蔵させることができる。
When electric power is supplied to the
ロータ14は、ロータコア部18が装着されるロータ軸30を有する。ロータ軸30は、動力伝達軸となる軸部32と、軸部32より半径方向外側に位置し、ロータコア部18が外周に装着されるコア装着部34とを有する。コア装着部34の円筒形の外周面36上にロータコア部18が装着される。
The
ロータコア部18内部には、冷却液が流れる冷却液流路38が設けられている。この回転電機10において、冷却液流路38は、ロータコア部18の内周面に設けられ回転軸線方向に延びる溝と、コア装着部の外周面36とにより囲まれて形成される。コア装着部34には、冷却液流路38に冷却液を供給する冷却液供給孔40が設けられている。冷却液供給孔40は、コア装着部34の円筒部分の内周面と外周面を繋ぐように貫通して設けられ、コア装着部34の内側の空間42内の冷却液を遠心力によって冷却液流路38に送る。冷却液流路38は、ロータコア部18の回転軸線方向における端面(図1中のロータコア部18の左端)に開口している。この開口から、冷却液が吐出される。よって、この開口は、ロータコア部18の端面に設けられた冷却液を吐出する冷却液吐出口44である。
A
冷却液流路は、回転軸線12に対して傾斜して配置されてもよい。例えば、回転軸線12を中心軸線とする一つの円筒面内に位置し、かつ回転軸線12に対して傾斜して配置されてよい。これは、ロータコア部18を形成する電磁鋼板および端面板22を、これらに設けられる穴または切り欠きを徐々に周方向にずらすようにして積層することにより達成される。冷却液は、回転電機10の摺動部分を潤滑する潤滑油と兼用することができる。
The coolant flow path may be arranged to be inclined with respect to the
図1〜図3を参照して、ロータコア部18の支持の態様について説明する。コア装着部34の回転軸線方向の一端(図1において右端)には、フランジ46が設けられ、これにロータコア部18が突き当たっている。他端においては、コア装着部34の円筒形状の端部が半径方向外側に曲げられてロータコア部18の端面に当接している。この部分を支持部48と記す。支持部48は、ロータコア部18の端面を回転軸線方向において支持し、フランジ46と協働してロータコア部18の回転軸線方向の位置を決めている。
With reference to FIGS. 1-3, the aspect of the support of the
図2は、支持部48による支持の態様の詳細を示す斜視図であり、支持部48を通る回転軸線12を含む断面が示されている。ロータコア部18の内周面は、コア装着部の外周面36に密着している。コア装着部34の端は、ロータコア部18の回転軸線方向における端面を越えて延び、この延びている部分が半径方向外側に曲げられて、ロータコア部18の端面に当接している。
FIG. 2 is a perspective view showing details of a mode of support by the
図1に戻って説明する。コア装着部34の端(図1において左端)には、冷却液吐出口44に対向する位置に冷却液案内片50が設けられている。冷却液案内片50は、ロータコア部18の端面から間隔を空けて位置しており、これにより冷却液吐出口44を塞がずに、開放している。冷却液案内片50は、ロータコア部18の端面に当接しておらず、ロータコア部18の回転軸線方向における支持の機能を担っていない。また、冷却液案内片50の先端は、冷却液吐出口44より半径方向外側に位置している。この配置により、冷却液吐出口44から吐出された冷却液が確実に冷却液案内片50に当たるようにできる。
Returning to FIG. A
図3は、冷却液案内片50を通り回転軸線12を含む断面を示す斜視図である。コア装着部34の端の一部が、半径方向外側に曲げられ冷却液案内片50を形成している。冷却液案内片50とロータコア部18の端面の間には、隙間が形成されている。冷却液吐出口44から吐出された冷却液は、冷却液吐出口44に対向している冷却液案内片50に当たり、半径方向外側に向きを変えられる。効率的に向きを変えるために、冷却液案内片50の、冷却液吐出口44に対向する部分を曲面とすることができる。図1および図3の断面で示されるように、冷却液案内片50は、冷却液吐出口44に対向する部分は略円弧形状とされ、この曲面部分によって、冷却液の向きが変えられる。半径方向外側に向かった冷却液は、コイルエンド28に達し、これを冷却する。冷却液案内片50の、冷却液吐出口44に対向する部分を斜面とすることもできる。傾斜の向きおよび角度は、この斜面に当たった冷却液が半径方向外側、特にコイルエンド28に向かうように定められる。また、前述のように冷却液案内片50の先端が冷却液吐出口44より半径方向外側に位置していることにより、送出される冷却液の向きをより確実に変更することができる。
FIG. 3 is a perspective view showing a cross section including the
支持部48と冷却液案内片50は、回転周方向において異なる位置に設けられている。したがって、冷却液案内片50は、支持部48の形状等に影響されずに、それ自身の形状を決定することができる。よって、冷却液を送出する方向の調節等を冷却液案内片50の形状変更のみで対応することができ、ロータコア部18の支持に影響を及ぼさない。
The
冷却液案内片50と支持部48の回転周方向の間には、これらを曲げ加工するとき互いに干渉しないように切り込み52を設けることが好ましい。この切り込み52の回転周方向の幅は、小さいことが好ましい。切り込みの幅を小さくすることで、コア装着部端部の、支持部48および冷却液案内片50ではない利用されない部分を少なくすることができる。また、冷却液案内片50は、1個であっても、複数であっても良い。また、複数設ける場合は、回転周方向に等間隔で配置することが好ましい。
It is preferable to provide a
以上のように、冷却液は、図1中の矢印に従って、コア装着部34の円筒内側の空間42から冷却液供給孔40および冷却液流路38を通って冷却液吐出口44に達し、ここから吐出され、冷却液案内片50により半径方向外側に向けられ、コイルエンド28に向けて送出される。
As described above, the coolant reaches the
ロータ14の製造過程の概略は次のとおりである。
(1)コア装着部を有するロータ軸を準備する。
(2)略円筒形かつ円筒端面に冷却液吐出口を有するロータコア部を準備する。
(3)コア装着部の周囲を取り囲むようにロータコア部を配置する。
(4)コア装着部の、ロータ軸の軸線方向における端部を曲げて、ロータコア部端面に当接させ、ロータコア部を支持する支持部を形成する。
(5)コア装着部の、ロータ軸の軸線方向における端部であって、支持部となる部分以外の部分の少なくとも一部を曲げて、冷却液吐出口から間隔を空けて対向し、冷却液吐出口から吐出された冷却液をロータの半径方向外側に向ける冷却液案内片を形成する。
The outline of the manufacturing process of the
(1) A rotor shaft having a core mounting portion is prepared.
(2) A rotor core portion having a substantially cylindrical shape and a coolant discharge port on a cylindrical end surface is prepared.
(3) The rotor core portion is disposed so as to surround the periphery of the core mounting portion.
(4) The end portion of the core mounting portion in the axial direction of the rotor shaft is bent and brought into contact with the end surface of the rotor core portion to form a support portion that supports the rotor core portion.
(5) At least a part of the core mounting portion in the axial direction of the rotor shaft, other than the portion serving as the support portion, is bent and opposed at a distance from the coolant discharge port. A coolant guide piece for directing the coolant discharged from the discharge port to the outside in the radial direction of the rotor is formed.
図4および図5は、ロータ14の製造過程、特にロータコア部18の装着に係る過程の説明図である。図4は、ロータコア部18をコア装着部34の周囲を囲むように配置した状態を示す図である。ロータ軸のコア装着部34の一端(図4,5において上端)は、回転軸線方向にまっすぐに延びた状態となっている。図4において、後に支持部48となる部分が符号54で示されており、この部分を以降、支持部形成部54と記す。同様に、後に冷却液案内片50となる部分が符号56で示されており、この部分を以降、案内片形成部56と記す。支持部形成部54と案内片形成部56の間には、切り込み52が設けられている。切り込み52は、ロータコア部18をコア装着部34の周囲に配置したとき、ロータコア部18の端面と少なくとも同じ位置(深さ)まで切り込まれている。また、ロータコア部18をコア装着部34に配置する際には、冷却液吐出口44の位置と案内片形成部56の位置がそろうようにする。
4 and 5 are explanatory diagrams of the manufacturing process of the
ロータコア部18を配置した後、支持部形成部54および案内片形成部56を半径方向外側に曲げる。支持部形成部54は、図2に示したように、ロータコア部18の端面に当接するように曲げられて支持部48を形成する。前述のように、この支持部48は、ロータコア部18を回転軸線方向において支持する。冷却液案内片50は、ロータコア部18の端面から離した状態に曲げられる。これにより、冷却液吐出口44から吐出される冷却液が冷却液案内片50によって妨げられずに送出される。支持部形成部54と案内片形成部56の間に切り込み52が位置することにより、支持部形成部54と案内片形成部56の曲げが、互いに相手に影響を与えないようにしている。支持部形成部54と案内片形成部56の曲げ加工は、同時に行うことができ、また別々に行うこともできる。
After the
図6〜8は、冷却液案内片の他の実施形態を示す図である。冷却液案内片以外の構成は、前述の実施形態の構成と同じであり、同一の符号を付して説明を省略する。これらの図に示される冷却液案内片60は、前述の冷却液案内片50に相当する底部62と、底部62の、周方向の側辺に設けられた側壁64を有する(図8参照)。図8には、底部62の図中の奥側に設けられた一つの側壁64しか示されていないが、底部62の手前側側辺にも側壁64が設けられている。底部62と二つの側壁64により、略コの字形の断面形状を有する溝が形成される。
6-8 is a figure which shows other embodiment of a coolant guide piece. The configuration other than the coolant guide piece is the same as the configuration of the above-described embodiment, and the same reference numerals are given and description thereof is omitted. The
図6は、支持部48および冷却液案内片60が形成される前の状態が示されている。後に冷却液案内片60となる案内片形成部66は、回転軸線方向に延びた状態である。案内片形成部66は、後に底部62となる底部形成部68と、後に側壁64となる側壁形成部70を有する。側壁形成部70は、底部形成部68から周方向に延びている。図においては、奥に延びる側壁形成部70が示されているが、手前側にも側壁形成部70が設けられている。冷却液案内片60を形成するために、まず図7に示すように側壁形成部70が、半径方向外側に向くように折り曲げられる。図には示されていない手前側の側壁形成部70も同様に折り曲げられる。この結果、案内片形成部66は、略コの字形の断面形状に成形される。そして、底部形成部68が半径方向外側に向くように曲げられ、図8のように冷却液案内片60が形成される。冷却液案内片60は、前述の冷却液案内片50と同様にステータコア部18の端面から間隔を空け、かつ冷却液吐出口44に対向するように位置する。冷却液案内片60は、側壁64の先端がロータコア部18の端面に達するまで曲げるようにできる。
FIG. 6 shows a state before the
冷却液案内片60の側壁64は、冷却液が周方向に逸れることを防止するのに役立つ。つまり、冷却液案内片60が、半径方向に延びる溝形状であることにより、この溝に沿って冷却液が流れ、半径方向外側に向けて送出される。
The
上述した実施形態の冷却液案内片50,60は、支持部48とは別個に設けられ、支持部48の態様を変えることなく、形状の変更を実施することができる。これにより、例えば冷却液の送出方向の変更を容易に行うことができる。
The
10 回転電機、14 ロータ、16 ステータ、18 ロータコア部、20 ロータコア、22 端面板、32 軸部、34 コア装着部、38 冷却液流路、44 冷却液吐出口、48 支持部、50,60 冷却液案内片、54 支持部形成部、56 案内片形成部、62 底部、64 側壁。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
コア装着部を有し、回転軸線回りに回転可能なロータ軸と、
コア装着部の外周に装着されたロータコア部と、
コア装着部に設けられ、ロータコア部の端面を回転軸線方向から支持する支持部と、
ロータコア部の回転軸線方向端面に開口する冷却液吐出口と、
コア装着部から延び、冷却液吐出口から間隔を空けて冷却液吐出口に対向するように位置し、冷却液吐出口から吐出された冷却液を半径方向外側に向ける冷却液案内片と、
を有する、回転電機のロータ。 A rotor of a rotating electric machine,
A rotor shaft having a core mounting portion and rotatable about a rotation axis;
A rotor core portion mounted on the outer periphery of the core mounting portion;
A support portion provided in the core mounting portion and supporting the end surface of the rotor core portion from the rotation axis direction;
A coolant discharge port that opens to the end surface of the rotor core in the rotation axis direction;
A cooling liquid guide piece that extends from the core mounting portion, is positioned to face the cooling liquid discharge opening at a distance from the cooling liquid discharge opening, and directs the cooling liquid discharged from the cooling liquid discharge opening outward in the radial direction;
A rotor for a rotating electrical machine.
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