JP2015053831A - Rotor of rotating electrical machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機のロータに関し、特にその冷却構造に関する。 The present invention relates to a rotor of a rotating electrical machine, and more particularly to a cooling structure thereof.
下記特許文献1の回転電機のロータでは、ロータコアに複数の磁石挿入孔がロータ周方向に互いに間隔をおいて形成され、各磁石挿入孔に磁石が挿入されている。そして、ロータコアにおけるロータ周方向に隣接する磁石挿入孔の中間位置に冷却油の通る冷媒通路が形成されている。 In the rotor of the rotating electrical machine described in Patent Document 1 below, a plurality of magnet insertion holes are formed in the rotor core at intervals in the circumferential direction of the rotor, and magnets are inserted into the respective magnet insertion holes. A refrigerant passage through which cooling oil passes is formed at an intermediate position between magnet insertion holes adjacent to each other in the rotor circumferential direction in the rotor core.
特許文献1のようにロータコアの磁石挿入孔に磁石が挿入された構造では、磁石の飛散防止のためにモールド材を磁石挿入孔に充填して磁石を固定することが望ましい。ただし、モールド材で磁石を固定する際の温度変化によって、磁石・ロータコア・モールド材の熱膨張率の違いによる熱応力が発生する。特許文献1のようにロータコアにおけるロータ周方向に隣接する磁石挿入孔の中間位置に冷媒通路が形成された構造では、磁石挿入孔と冷媒通路間のロータコアの厚さが薄くなるため、この熱応力に対するロータ強度が低下しやすくなる。 In the structure in which the magnet is inserted into the magnet insertion hole of the rotor core as in Patent Document 1, it is desirable to fix the magnet by filling the magnet insertion hole with a molding material in order to prevent scattering of the magnet. However, a thermal stress due to a difference in thermal expansion coefficient between the magnet, the rotor core, and the mold material is generated due to a temperature change when the magnet is fixed with the mold material. In the structure in which the refrigerant passage is formed at the intermediate position of the magnet insertion hole adjacent to the rotor circumferential direction in the rotor core as in Patent Document 1, the thickness of the rotor core between the magnet insertion hole and the refrigerant passage is reduced. Rotor strength tends to decrease.
本発明は、ロータ周方向に隣接する磁石挿入孔の中間位置に冷媒通路が形成されたロータにおいて、モールド材で磁石を固定する際の熱応力に対するロータ強度を確保することを目的とする。 An object of the present invention is to secure rotor strength against thermal stress when a magnet is fixed with a molding material in a rotor in which a refrigerant passage is formed at an intermediate position between magnet insertion holes adjacent in the rotor circumferential direction.
本発明に係る回転電機のロータは、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。 The rotor of the rotating electrical machine according to the present invention employs the following means in order to achieve the above-described object.
本発明に係る回転電機のロータは、複数の磁石挿入孔がロータ周方向に互いに間隔をおいて形成され、ロータ周方向に隣接する磁石挿入孔の中間位置に液体冷媒の通る冷媒通路が形成されたロータコアと、各々が各磁石挿入孔に挿入された複数の磁石と、磁石を固定するために磁石挿入孔に設けられたモールド材と、を備え、ロータコアは、複数の第1磁石挿入孔がロータ周方向に互いに間隔をおいて形成された第1コア板と、複数の第2磁石挿入孔がロータ周方向に互いに間隔をおいて形成された第2コア板と、を含み、第1磁石挿入孔と第2磁石挿入孔がロータ軸方向に対向するよう第1コア板と第2コア板をロータ軸方向に交互に積み重ねることで、磁石挿入孔の形成されたロータコアが構成され、モールド材は、第1磁石挿入孔に設けられ、冷媒通路は、第2コア板の第2磁石挿入孔間のブリッジ部分に設けられていることを要旨とする。 In the rotor of the rotating electrical machine according to the present invention, a plurality of magnet insertion holes are formed at intervals in the circumferential direction of the rotor, and a refrigerant passage through which liquid refrigerant passes is formed at an intermediate position between adjacent magnet insertion holes in the circumferential direction of the rotor. A rotor core, a plurality of magnets each inserted into each magnet insertion hole, and a molding material provided in the magnet insertion hole for fixing the magnet, wherein the rotor core has a plurality of first magnet insertion holes. A first magnet including a first core plate formed at intervals in the rotor circumferential direction and a second core plate having a plurality of second magnet insertion holes formed at intervals in the rotor circumferential direction. By alternately stacking the first core plate and the second core plate in the rotor axial direction so that the insertion hole and the second magnet insertion hole face each other in the rotor axial direction, a rotor core in which the magnet insertion hole is formed is configured. Is installed in the first magnet insertion hole. Is, the refrigerant passage is summarized in that provided in the bridge portion between the second magnet insertion holes of the second core plate.
本発明によれば、ロータ周方向に隣接する磁石挿入孔の中間位置に冷媒通路が形成されたロータにおいて、モールド材で磁石を固定する際の熱応力よる影響を低減することができ、熱応力に対するロータ強度を確保することができる。 According to the present invention, in a rotor in which a refrigerant passage is formed at an intermediate position between magnet insertion holes adjacent in the circumferential direction of the rotor, it is possible to reduce the influence due to thermal stress when fixing a magnet with a molding material. The rotor strength against can be ensured.
以下、本発明を実施するための形態(以下実施形態という)を図面に従って説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施形態に係るロータ20を備える回転電機の概略構成を示す図であり、図2,3は本発明の実施形態に係るロータ20の第1コア板31及び第2コア板41の概略構成を示す図である。図1はロータ回転中心軸16aと直交する方向から見た図を示し、図2,3はロータ回転中心軸16aに沿った方向から見た図を示す。図2,3では、ロータ周方向に関してロータ20の構成の一部を図示しているが、図示を省略している残りの部分の構成は、図示している部分と同様の構成である。回転電機は、回転が固定されたステータ10と、ステータ10に対し相対回転可能なロータ20と、ロータ20とともに回転するロータシャフト16とを備え、ロータ回転中心軸16aと直交する径方向においてステータ10とロータ20が所定の微小空隙を空けて対向配置され、ロータ20がステータ10の内周側に配置されている。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a rotating electrical machine including a
ロータシャフト16は、その内部に空間17が形成された筒形状であり、ロータシャフト16の外周面にはロータ20が取り付けられている。ロータシャフト16の内部空間17には、液体冷媒としての冷却油が供給される。ロータ20は、ロータコア21と、ロータコア21に配設された複数の永久磁石22とを含む。ロータコア21の外周部には、複数の磁石挿入孔23がロータ周方向に互いに間隔をおいて(等間隔で)形成されている。各永久磁石22は、各磁石挿入孔23に挿入されることで、ロータコア21の外周部に埋設される。さらに、ロータ回転時における各永久磁石22の外れ防止のために、モールド樹脂(モールド材)24が各磁石挿入孔23(例えば永久磁石22が届かないロータ周方向端部)に設けられることで、各永久磁石22がロータコア21に固定される。モールド樹脂24としては、例えば熱硬化性樹脂を用いることが可能である。図2,3に示す例では、磁石挿入孔23が一対でV字状に形成され、各一対のV字状の永久磁石22により磁極が構成される。ロータ周方向に隣接するV字状の永久磁石22においては、磁極の方向が互いに逆方向である。図2,3に示すように、ロータ20において、磁極のロータ周方向中央位置(V字の谷位置)を通る磁石磁束の方向をd軸(磁束軸)とし、ロータ周方向に隣接する磁極間の位置(d軸と電気角で90°ずれた位置)をq軸(トルク軸)とする。なお、磁石挿入孔23(永久磁石22)の形状はV字状以外であってもよい。
The
ロータコア21には、ロータシャフト16の内部空間17に供給された冷却油をロータ20とステータ10間の空隙まで導くための複数(図1の例では3つ)の冷却油通路51,52,53が、一部を互いに開口してロータ径方向に連結した冷媒通路を形成するように設けられている。各冷却油通路51は、ロータコア21の内周側の位置に形成され、その径方向内側端部がロータシャフト16に形成された冷却油吐出口18を介してロータシャフト16の内部空間17と連通する。各冷却油通路53は、ロータコア21の外周側(冷却油通路51より径方向外側)の位置に形成され、その径方向外側端部がロータコア21の外周面に開口し、ロータ20とステータ10間の空隙に連通する。そして、各冷却油通路52の径方向内側端部は、各冷却油通路51の径方向外側端部と連通し、各冷却油通路52の径方向外側端部は、各冷却油通路53の径方向内側端部と連通する。これによって、ロータシャフト16の内部空間17が、冷却油通路51,52,53を介してロータ20とステータ10間の空隙まで連通する。ロータシャフト16の内部空間17に供給された冷却油が、ロータ回転時の遠心力によって冷却油通路51,52,53を通ることで、ロータ20(永久磁石22)の冷却を行うことができる。さらに、冷却油通路51,52,53を通る冷却油が、遠心力によってロータ20とステータ10間の空隙に供給されることで、ステータ10の冷却も行うことができる。冷却油通路51,52,53は、ロータ周方向において、隣接する磁極間(q軸)の位置に形成されている。
In the
ロータコア21は、図1に示すように、第1コア板31と第2コア板41をロータ回転中心軸方向に交互に複数積み重ねて構成される。第1コア板31の外周部には、図2に示すように、複数の第1磁石挿入孔33がロータ周方向に互いに間隔をおいて(等間隔で)形成され、第2コア板41の外周部には、図3に示すように、複数の第2磁石挿入孔43がロータ周方向に互いに間隔をおいて(等間隔で)形成されている。第1磁石挿入孔33と第2磁石挿入孔43の形状は同一である。第1磁石挿入孔33と第2磁石挿入孔43がロータ回転中心軸方向に対向するよう第1コア板31と第2コア板41をロータ回転中心軸方向に積層することでロータコア21が構成され、ロータ回転中心軸方向につながる第1磁石挿入孔33及び第2磁石挿入孔43により磁石挿入孔23が形成される。
As shown in FIG. 1, the
図2,3に示すように、冷却油通路51は、第1コア板31及び第2コア板41のうち、第1コア板31に形成されておらず、第2コア板41にだけ形成されている。一方、冷却油通路52は、第1コア板31及び第2コア板41のうち、第2コア板41に形成されておらず、第1コア板31にだけ形成されている。そして、冷却油通路51の径方向外側端部と冷却油通路52の径方向内側端部がつながる。また、冷却油通路53は、第1コア板31におけるロータ周方向に隣接する第1磁石挿入孔33の中間位置(q軸)、及び第2コア板41におけるロータ周方向に隣接する第2磁石挿入孔43の中間位置(q軸)のうち、第1磁石挿入孔33の中間位置に形成されておらず、第2磁石挿入孔43の中間位置にだけ形成されている。そして、冷却油通路52の径方向外側端部と冷却油通路53の径方向内側端部がつながる。図1では、説明の便宜上、この冷却油通路のつながりを強調して示しており、コア板の厚さと冷却油通路の厚さとは合っていない。さらに、本実施形態では、モールド樹脂24は、磁石挿入孔23を形成する第1磁石挿入孔33及び第2磁石挿入孔43のうち、第2磁石挿入孔43に設けられておらず、第1磁石挿入孔33にだけ設けられている。第1磁石挿入孔33のロータ周方向端部等、永久磁石22が挿入されていない部分は、モールド樹脂24が充填されているのに対して、第2磁石挿入孔43のロータ周方向端部等、永久磁石22が挿入されていない部分は、空隙となっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
次に、ロータ20の製造方法の一例について説明する。まず図4に示すように、第1コア板31の第1磁石挿入孔33に永久磁石22を挿入し、さらに、第1磁石挿入孔33(例えば永久磁石22が届かないロータ周方向端部)にモールド樹脂24を充填することで、第1磁石挿入孔33内の永久磁石22を固定する。次に図5に示すように、第2磁石挿入孔43が第1磁石挿入孔33とロータ回転中心軸方向に対向する状態で、第2コア板41を第1コア板31に積層する。この結果、図6に示すように、第2コア板41の第2磁石挿入孔43に永久磁石22が挿入され、さらに、第2磁石挿入孔43(例えば永久磁石22が届かないロータ周方向端部)にモールド樹脂24を充填することなく、接着剤等により第2磁石挿入孔43内の永久磁石22を固定する。次に図7に示すように、第1コア板31を第2コア板41に積層する。以上の工程を繰り返すことで、ロータ20を製造することができる。なお、第2磁石挿入孔43内に永久磁石22を圧入により固定することも可能である。
Next, an example of a method for manufacturing the
磁石挿入孔23にモールド樹脂24を充填して磁石挿入孔23内の永久磁石22を固定する際には、加熱によりモールド樹脂24を高温で熱硬化させるが、樹脂成形後に常温まで冷却すると、永久磁石22・ロータコア21・モールド樹脂24の線膨張率の違いによる熱応力が発生する。その際には、図8の矢印に示すように、常温への冷却によりロータコア21が収縮し、永久磁石22によりモールド樹脂24を介して押されることで、ロータコア21(特に磁石挿入孔23間のブリッジ部分61)に大きな応力が発生する。本実施形態のように磁石挿入孔23間(q軸)の位置に冷却油通路53が形成された構造では、磁石挿入孔23と冷媒通路53間のブリッジ部分61の厚さが薄くなるため、この応力に対するロータ強度が低下しやすくなる。強度確保のためブリッジ部分61の厚さを厚くすると、ブリッジ部分61を通る漏れ磁束(トルクに寄与しない磁束)が増加してトルクが低下する。
When the
これに対して本実施形態では、ブリッジ部分61(第2磁石挿入孔43間)に冷却油通路53が形成された第2コア板41の第2磁石挿入孔43にはモールド樹脂24を設けず、ブリッジ部分62(第1磁石挿入孔33間)に冷却油通路53が形成されていない第1コア板31の第1磁石挿入孔33にモールド樹脂24を選択的に設けている。これによって、冷却油通路53が形成された第2コア板41について、第2磁石挿入孔43と冷却油通路53間のブリッジ部分61の厚さが薄くても、このブリッジ部分61に過大な熱応力が作用するのを防ぐことができ、ロータ強度を確保することができる。一方、冷却油通路53が形成されていない第1コア板31については、第1磁石挿入孔33間のブリッジ部分62の厚さが第2コア板41よりも厚いため、第1磁石挿入孔33にモールド樹脂24を設けて永久磁石22を固定しても、熱応力に対するロータ強度を確保することができる。
In contrast, in this embodiment, the
このように、本実施形態によれば、磁極間(q軸)の位置に冷却油通路53が形成されたロータ20において、磁石挿入孔23にモールド樹脂24を設けて永久磁石22を固定する際の熱応力による影響を低減することができ、熱応力に対するロータ強度を確保することができる。その際には、磁石挿入孔23と冷却油通路53間のブリッジ部分61の厚さを厚くする必要もないため、ブリッジ部分61を通る漏れ磁束を減少させてトルクの低下を防ぐことができる。
Thus, according to the present embodiment, when the
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.
10 ステータ、16 ロータシャフト、20 ロータ、21 ロータコア、22 永久磁石、23 磁石挿入孔、24 モールド樹脂、31 第1コア板、33 第1磁石挿入孔、41 第2コア板、43 第2磁石挿入孔、51,52,53 冷却油通路、61,62 ブリッジ部分。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
各々が各磁石挿入孔に挿入された複数の磁石と、
磁石を固定するために磁石挿入孔に設けられたモールド材と、
を備え、
ロータコアは、
複数の第1磁石挿入孔がロータ周方向に互いに間隔をおいて形成された第1コア板と、
複数の第2磁石挿入孔がロータ周方向に互いに間隔をおいて形成された第2コア板と、
を含み、
第1磁石挿入孔と第2磁石挿入孔がロータ軸方向に対向するよう第1コア板と第2コア板をロータ軸方向に交互に積み重ねることで、磁石挿入孔の形成されたロータコアが構成され、
モールド材は、第1磁石挿入孔に設けられ、
冷媒通路は、第2コア板の第2磁石挿入孔間のブリッジ部分に設けられている、回転電機のロータ。 A rotor core in which a plurality of magnet insertion holes are formed spaced apart from each other in the rotor circumferential direction, and a refrigerant passage through which liquid refrigerant passes is formed at an intermediate position between magnet insertion holes adjacent in the rotor circumferential direction;
A plurality of magnets each inserted into each magnet insertion hole;
Mold material provided in the magnet insertion hole to fix the magnet,
With
The rotor core
A first core plate in which a plurality of first magnet insertion holes are formed spaced apart from each other in the circumferential direction of the rotor;
A second core plate in which a plurality of second magnet insertion holes are formed spaced apart from each other in the circumferential direction of the rotor;
Including
The first core plate and the second core plate are alternately stacked in the rotor axial direction so that the first magnet insertion hole and the second magnet insertion hole face each other in the rotor axial direction, thereby forming the rotor core in which the magnet insertion hole is formed. ,
The mold material is provided in the first magnet insertion hole,
The refrigerant passage is a rotor of a rotating electrical machine provided in a bridge portion between the second magnet insertion holes of the second core plate.
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