JP2014212586A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は回転電機に関し、とくに2つのロータを備えるものに関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine, and more particularly, to an apparatus including two rotors.
ダブルロータモータにおいて、内側ロータ(たとえば巻線ロータ)を冷却するために、回転軸に穴を設けておき、回転軸内に注入した冷却油を、この穴を利用して遠心力で外部へ飛ばし、これによって内側ロータの巻線を冷却する構成が知られている。このような構成の例は特許文献1に記載されている。
In a double rotor motor, in order to cool an inner rotor (for example, a winding rotor), a hole is provided in the rotating shaft, and cooling oil injected into the rotating shaft is blown out to the outside by centrifugal force using this hole. In this way, a configuration for cooling the winding of the inner rotor is known. An example of such a configuration is described in
しかしながら、従来の構成では、内側ロータが停止しているときには遠心力が働かず、十分な冷却効果が得られないという問題があった。 However, the conventional configuration has a problem that the centrifugal force does not work when the inner rotor is stopped, and a sufficient cooling effect cannot be obtained.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、内側ロータが停止した状態における冷却効率を向上する回転電機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine that improves the cooling efficiency in a state where the inner rotor is stopped.
上述の問題を解決するため、この発明に係る回転電機は、ケーシング、ステータ、外側ロータおよび内側ロータを備える回転電機であって、ケーシングは冷却油供給孔を有し、外側ロータは、外側ロータコアと、回転軸に対して外側ロータコアを回転可能に支持する回転支持部材とを備え、回転支持部材は開口部を有し、冷却油が、冷却油供給孔からステータおよび開口部に供給され、開口部を介して内側ロータに供給される。 In order to solve the above-described problem, a rotating electrical machine according to the present invention is a rotating electrical machine including a casing, a stator, an outer rotor, and an inner rotor, the casing has a cooling oil supply hole, and the outer rotor has an outer rotor core and A rotation support member that rotatably supports the outer rotor core with respect to the rotation shaft, the rotation support member having an opening, and cooling oil is supplied from the cooling oil supply hole to the stator and the opening. To the inner rotor.
このような構成によれば、冷却油が、ケーシングの冷却油供給孔から開口部を介して内側ロータに供給される。 According to such a configuration, the cooling oil is supplied from the cooling oil supply hole of the casing to the inner rotor via the opening.
冷却油は、冷却油供給孔からステータコイルのコイルエンドを介して開口部に供給されてもよい。
ステータにおいて、ステータコアとステータコイルのコイルエンドとの間には隙間が形成され、冷却油は、冷却油供給孔から隙間を介して開口部に供給されてもよい。
冷却油は、隙間を介して開口部に供給される場合に、所定の供給領域の一部を通って供給され、所定の供給領域は、回転軸に垂直な断面において、ステータより上側、かつ、回転軸を含む鉛直面に対して回転方向とは逆側の領域であってもよい。
回転支持部材はインペラ状のリブを備え、開口部の少なくとも一部はリブによって構成されてもよい。
The cooling oil may be supplied from the cooling oil supply hole to the opening via the coil end of the stator coil.
In the stator, a gap may be formed between the stator core and the coil end of the stator coil, and the cooling oil may be supplied from the cooling oil supply hole to the opening via the gap.
When the cooling oil is supplied to the opening through the gap, the cooling oil is supplied through a part of the predetermined supply region, and the predetermined supply region is above the stator in a cross section perpendicular to the rotation axis, and It may be a region opposite to the rotation direction with respect to the vertical plane including the rotation axis.
The rotation support member may include an impeller-shaped rib, and at least a part of the opening may be configured by the rib.
本発明に係る回転電機によれば、冷却油が、内側ロータの回転による遠心力に依存せず供給されるので、内側ロータが停止した状態における冷却効率が向上する。 According to the rotating electrical machine according to the present invention, the cooling oil is supplied without depending on the centrifugal force generated by the rotation of the inner rotor, so that the cooling efficiency in a state where the inner rotor is stopped is improved.
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
この発明の実施の形態に係る回転電機10の構成を図1および図2に示す。図1は回転電機10の部分断面斜視図であり、図2は回転電機10の部品展開斜視図である。
回転電機10は、ステータ20、外側ロータ30および内側ロータ40を備えるダブルロータモータである。外側ロータ30は本実施形態では磁石ロータであり、内側ロータ40は本実施形態では巻線ロータである。外側ロータ30および内側ロータ40は、共通の回転軸Aの周りに回転可能に設けられ、回転方向Rとして示す矢印の向きに回転する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
A configuration of a rotating
The rotating
回転電機10は図示しないケーシングを備え、このケーシングがステータ20、外側ロータ30および内側ロータ40を収容する。ステータ20はケーシングにより固定支持される。また、ケーシングは、内側の構造(すなわちステータ20、外側ロータ30および内側ロータ40)に対して冷却油を供給するための冷却油供給孔を有する。
The rotating
ステータ20は、ステータコア21と、ステータコア21の周囲に巻回されるステータコイル22とを備える。ステータコア21と、ステータコイル22のコイルエンドとの間には隙間23が形成される。隙間23は、たとえば、ステータコア21の軸方向両端においてスロットからステータコイル22のコイル束が露出する部分において、隣り合うコイル束の間に形成される空間を意味する。隙間23の具体的な配置、形状およびサイズは、冷却油が重力に導かれて通過可能な程度であればよく、当業者が適宜設計可能である。
The
外側ロータ30は、外側ロータコア31、第1回転支持部材32および第2回転支持部材33を備える。外側ロータコア31は内部に磁石を有する。外側ロータコア31、第1回転支持部材32および第2回転支持部材33は、ピン53およびナット54により互いに締結されて固定され、回転軸Aの周りに一体に回転する。
The
内側ロータ40は、内側ロータコア41と、内側ロータコア41の周囲に巻回される内側ロータコイル42と、ブラケット43とを備える。
The
外側ロータ30の第1回転支持部材32は、第1ベアリング51を介し、ブラケット43に対して回転可能に支持される。また、外側ロータ30の第2回転支持部材33は、第2ベアリング52を介し、ブラケット43に対して回転可能に支持される。第1回転支持部材32および第2回転支持部材33は、回転軸Aの方向において、外側ロータコア31の両端に設けられる。このような構成により、第1回転支持部材32および第2回転支持部材33は外側ロータコア31を回転可能に支持する。なお、図示しないが、第1回転支持部材32は、さらに図示しないベアリングを介し、図示しないケーシングに対して回転可能に支持されている。
The first
外側ロータ30において、第1回転支持部材32は第1開口部60を有する。第1開口部60は、第1回転支持部材32を径方向に貫通する開口である。第1回転支持部材32はインペラ状の複数の第1リブ34を備え、隣接する2つの第1リブ34の間の空間が第1開口部60となる。
In the
同様に、外側ロータ30において、第2回転支持部材33は第2開口部61を有する。第2開口部61は、第2回転支持部材33を径方向に貫通する開口である。第2回転支持部材33はインペラ状の複数の第2リブ35を備え、隣接する2つの第2リブ35の間の空間が第2開口部61となる。
Similarly, in the
図3は、図1のIII−III線に沿った断面図である。
第1開口部60は、第1リブ34によって構成されている(より厳密には、第1開口部60の周方向両側は、隣接する2つの第1リブ34の、対向する周方向の面によって構成されている)。第1リブ34はインペラ状に形成され、周方向に等間隔に配置されており、回転方向Rへの回転に伴って周囲の流体を内側に押し込むようになっている。具体的には、たとえば図3に示すように、第1リブ34の前面34aの外側端34bの位置は、内側端34cの位置よりも回転方向前方に位置している。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
The first opening 60 is constituted by the first ribs 34 (more strictly speaking, both sides in the circumferential direction of the first opening 60 are formed by opposing circumferential surfaces of the two adjacent
冷却油が、冷却油供給位置S1において供給される。ここで、冷却油供給位置S1は、図示しないケーシングの冷却油供給孔と一致または整合する位置であってもよいし、冷却油供給孔から供給された冷却油が結果的に通過する位置であってもよい。冷却油供給位置S1は、軸方向において第1開口部60と一致する位置または少なくとも一部が重複する位置である。冷却油供給位置S1において冷却油が通過する開口または断面の形状およびサイズ等は、当業者が適宜決定可能である。
The cooling oil is supplied at the cooling oil supply position S1. Here, the cooling oil supply position S1 may be a position that matches or aligns with a cooling oil supply hole of a casing (not shown), or a position through which the cooling oil supplied from the cooling oil supply hole passes as a result. May be. The cooling oil supply position S <b> 1 is a position that coincides with the
冷却油供給孔から供給され冷却油供給位置S1に到達した冷却油は、重力により導かれてステータコア21およびステータコイル22に供給される。冷却油の一部は、ステータコイル22のコイルエンドを介して、または隙間23を介して、ステータ20の内側に達する。ステータ20の内側に達した冷却油の一部は、第1開口部60に供給される。なお、図3および後述する図4には隙間23を示さないが、図3および図4に現れる位置に隙間23が形成されていてもよい。
The cooling oil supplied from the cooling oil supply hole and reaching the cooling oil supply position S <b> 1 is guided by gravity and supplied to the
さらに、第1開口部60に達した冷却油の一部は、第1開口部60を径方向内側に向けて通過し、内側ロータ40に供給される。とくに、外側ロータ30が回転している場合には、冷却油が第1リブ34の前面34aにより強制的に径方向内側に送られる。
Further, a part of the cooling oil that has reached the first opening 60 passes through the first opening 60 inward in the radial direction and is supplied to the
図4は、図1のIV−IV線に沿った断面図である。
第2開口部61は、第2リブ35によって構成されている(より厳密には、第2開口部61の周方向両側は、隣接する2つの第2リブ35の、対向する周方向の面によって構成されている)。第2リブ35はインペラ状に形成され、周方向に等間隔に配置されており、回転方向Rへの回転に伴って周囲の流体を内側に押し込むようになっている。具体的には、たとえば図4に示すように、第2リブ35の前面35aの外側端35bの位置は、内側端35cの位置よりも回転方向前方に位置している。
4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
The
冷却油が、冷却油供給位置S2において供給される。ここで、冷却油供給位置S2は、図示しないケーシングの冷却油供給孔と一致または整合する位置であってもよいし、冷却油供給孔から供給された冷却油が結果的に通過する位置であってもよい。冷却油供給位置S2は、軸方向において第2開口部61と一致する位置または少なくとも一部が重複する位置である。冷却油供給位置S2において冷却油が通過する開口または断面の形状およびサイズ等は、当業者が適宜決定可能である。また、単一の冷却油供給孔が、図3の冷却油供給位置S1および図4の冷却油供給位置S2を含む形状に構成されてもよい。
The cooling oil is supplied at the cooling oil supply position S2. Here, the cooling oil supply position S2 may be a position that matches or aligns with a cooling oil supply hole of a casing (not shown), or a position through which the cooling oil supplied from the cooling oil supply hole passes as a result. May be. The cooling oil supply position S2 is a position that coincides with the
図3の場合と同様にして、冷却油供給孔から供給され冷却油供給位置S2に到達した冷却油の一部は、第2開口部61に供給される。さらに、第2開口部61に達した冷却油の一部は、第2開口部61を径方向内側に向けて通過し、内側ロータ40に供給される。とくに、外側ロータ30が回転している場合には、冷却油が第2リブ35の前面35aにより強制的に径方向内側に送られる。
As in the case of FIG. 3, part of the cooling oil supplied from the cooling oil supply hole and reaching the cooling oil supply position S <b> 2 is supplied to the
このように、本発明の実施の形態1に係る回転電機10によれば、冷却油が、内側ロータ40の回転による遠心力に依存せず、外側から第1開口部60および第2開口部61を介して供給されるので、内側ロータ40が停止した状態における冷却効率が向上する。このため、内側ロータ40が停止していても、内側ロータ40を十分に冷却することができる。
Thus, according to the rotating
実施の形態1では、外側ロータ30において、第1回転支持部材32および第2回転支持部材33のそれぞれが開口部を有するが、第1回転支持部材32および第2回転支持部材33のいずれか一方のみが開口部を有する構成であってもよい。
In the first embodiment, in the
冷却油供給位置S1および冷却油供給位置S2の位置は、図3および図4に示す位置に限らず、所定の領域内に設けられればよい。図5にこの領域の例として供給領域S3を示す。図5の供給領域S3は、図3の冷却油供給位置S1を配置し得る領域を示す。冷却油は、ステータコイル22のコイルエンドまたは隙間23を介して第1開口部60または第2開口部61に供給される場合に、この供給領域S3の一部を通って供給されることになる。
The positions of the cooling oil supply position S1 and the cooling oil supply position S2 are not limited to the positions shown in FIGS. 3 and 4, and may be provided within a predetermined region. FIG. 5 shows a supply area S3 as an example of this area. The supply area S3 in FIG. 5 shows an area where the cooling oil supply position S1 in FIG. 3 can be arranged. When the cooling oil is supplied to the
供給領域は、たとえば回転軸Aと直交する断面において、次の条件をすべて満たす位置として定義される。図5の供給領域S3はこのような位置の存在範囲の例である。
‐ステータ20より上側である。ここで、上下はたとえば重力の向きと平行に定義される。また、「ステータ20より上側」とは、たとえば、ステータ20の上端より上側の位置を言うが、ステータコア21の上端より上側の位置やステータコイル22の上端より上側の位置としてもよい。
‐外側ロータ30の回転方向Rとは逆側である。図5の例では、外側ロータコア31の中央よりも左側である。「回転方向Rとは逆側」とは、たとえば、回転軸Aを含む鉛直な平面に対して回転方向Rとは逆側として定義される。また、「ある平面に対して回転方向とは逆側」とは、外側ロータ30の回転に伴い、外側ロータ30の一部がその平面に向かって運動する場合に、上向きの運動量成分を持つこととなる側を意味する。
‐鉛直方向から見て外側ロータ30の一部と重なる。図5の例では、外側ロータコア31の左端よりも右側である。
The supply region is defined as a position that satisfies all of the following conditions in a cross section orthogonal to the rotation axis A, for example. The supply area S3 in FIG. 5 is an example of the existence range of such positions.
-Above the
The rotation direction R of the
-It overlaps with a part of the
冷却油供給孔の位置および冷却油の経路は、冷却油供給孔から供給された冷却油の少なくとも一部がその経路を介して第1開口部60または第2開口部61に到達する構成であれば、上記のものに限らない。たとえば、ステータコイル22の露出部分、隙間23、ステータコイル22の軸方向両端よりもさらに外側、等の様々に形成可能な経路のうち、少なくとも1つが形成されていればよい。
The position of the cooling oil supply hole and the path of the cooling oil may be configured such that at least a part of the cooling oil supplied from the cooling oil supply hole reaches the
10 回転電機、20 ステータ、21 ステータコア、22 ステータコイル、23 隙間、30 外側ロータ、31 外側ロータコア、32 第1回転支持部材(回転支持部材)、33 第2回転支持部材(回転支持部材)、34 第1リブ(リブ)、35 第2リブ(リブ)、40 内側ロータ、41 内側ロータコア、42 内側ロータコイル、
43 ブラケット、60 第1開口部(開口部)、61 第2開口部(開口部)、A 回転軸、R 回転方向、S1,S2 冷却油供給位置、S3 供給領域。
DESCRIPTION OF
43 bracket, 60 first opening (opening), 61 second opening (opening), A rotating shaft, R rotating direction, S1, S2 cooling oil supply position, S3 supply region.
Claims (5)
前記ケーシングは冷却油供給孔を有し、
前記外側ロータは、外側ロータコアと、回転軸に対して前記外側ロータコアを回転可能に支持する回転支持部材とを備え、前記回転支持部材は開口部を有し、
冷却油が、前記冷却油供給孔から前記ステータおよび前記開口部に供給され、前記開口部を介して前記内側ロータに供給される、回転電機。 A rotating electrical machine comprising a casing, a stator, an outer rotor and an inner rotor,
The casing has a cooling oil supply hole;
The outer rotor includes an outer rotor core and a rotation support member that rotatably supports the outer rotor core with respect to a rotation axis, and the rotation support member has an opening,
A rotating electrical machine in which cooling oil is supplied from the cooling oil supply hole to the stator and the opening, and is supplied to the inner rotor through the opening.
前記冷却油は、前記冷却油供給孔から前記隙間を介して前記開口部に供給される、請求項1または2に記載の回転電機。 In the stator, a gap is formed between the stator core and the coil end of the stator coil,
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the cooling oil is supplied from the cooling oil supply hole to the opening through the gap.
前記所定の供給領域は、回転軸に垂直な断面において、前記ステータより上側、かつ、回転軸を含む鉛直面に対して回転方向とは逆側の領域である
請求項3に記載の回転電機。 When the cooling oil is supplied to the opening through the gap, the cooling oil is supplied through a part of a predetermined supply region,
4. The rotating electrical machine according to claim 3, wherein the predetermined supply region is a region on the upper side of the stator and on the opposite side to the rotation direction with respect to a vertical plane including the rotation shaft in a cross section perpendicular to the rotation shaft.
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