JP2015159655A - Cooling device of slip ring for rotary electric machine - Google Patents

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浅海 周
Shu Asaumi
周 浅海
渡辺 隆男
Takao Watanabe
隆男 渡辺
村上 新
Arata Murakami
新 村上
富永 聡
Satoshi Tominaga
聡 富永
清 上辻
Kiyoshi Kamitsuji
清 上辻
修士 湯本
Shuji Yumoto
修士 湯本
弘文 藤原
Hirofumi Fujiwara
弘文 藤原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling device of a slip ring which enables liquid cooling of slide parts while preventing a coolant from adhering to the slide parts of conductive rings and conductive brushes.SOLUTION: A rotary shaft 30 of a rotary electric machine is inserted through conductive rings 36A to 36C. In the rotary shaft 30, a first coolant passage 50 extending in an axial direction is formed and branch paths 52 allowing the first coolant passage 50 and an outer peripheral surface to communicate with each other are also formed. Second coolant passages 56 are formed in the conductive rings 36A to 36C. Further, a cooling device 10 includes connection pipes 54, each of which connects the branch path 52 with the second coolant passage 56.

Description

本発明は、回転電機において静止側と回転電機子との電力授受を行うスリップリングを冷却する冷却装置に関する。   The present invention relates to a cooling device that cools a slip ring that transmits and receives power between a stationary side and a rotating armature in a rotating electric machine.

従来から、静止側に導電ブラシを設けるとともに、回転電機子側に導電リングを設け、両者を摺動させることで静止側と回転電機子との電力授受を行う、スリップリングが知られている。   Conventionally, a slip ring is known in which a conductive brush is provided on the stationary side, a conductive ring is provided on the rotating armature side, and power is transferred between the stationary side and the rotating armature by sliding both of them.

回転電機子が三相等複数相の場合には、導電リングは相数分設けられる。相間導通を避けるため、各導電リングは互いに離間絶縁された状態で、回転電機子側、例えば回転電機のシャフトに配置される。   When the rotary armature has a plurality of phases such as three phases, the conductive rings are provided for the number of phases. In order to avoid interphase conduction, the conductive rings are arranged on the rotary armature side, for example, the shaft of the rotary electric machine, in a state of being insulated from each other.

導電リングと導電ブラシとの摺動に伴い、その摺動部から磨耗粉が生じる。磨耗粉が導電リング周辺に堆積すると、隣り合う導電リングが導通するおそれがある。ここで、磨耗粉は、摺動部の温度が高温であるほど、発生量が多くなることが経験的に知られている。磨耗粉の発生量を抑えるために、従来から、摺動部を冷却させる冷却装置が用いられている。   As the conductive ring and the conductive brush slide, wear powder is generated from the sliding portion. When the wear powder accumulates around the conductive ring, adjacent conductive rings may become conductive. Here, it is empirically known that the amount of generated wear powder increases as the temperature of the sliding portion increases. In order to suppress the generation amount of wear powder, conventionally, a cooling device for cooling the sliding portion has been used.

摺動部への冷却手段として、冷却気体を摺動部に吹き掛ける空冷式と、冷却液を摺動部に供給する液冷式が挙げられる。両者のうち、磨耗粉の飛散を防止する観点から、後者による冷却手段を用いることが好適である。例えば特許文献1では、導電リングと導電ブラシをケース内に収容するとともに、ケース内に冷却液を送り込んで導電リングと導電ブラシをこの冷却液に浸すことで、摺動部を冷却している。   Examples of the cooling means for the sliding portion include an air cooling method in which a cooling gas is blown onto the sliding portion and a liquid cooling method in which a cooling liquid is supplied to the sliding portion. Among them, it is preferable to use the latter cooling means from the viewpoint of preventing the abrasion powder from scattering. For example, in Patent Document 1, a conductive ring and a conductive brush are housed in a case, and a cooling liquid is fed into the case to immerse the conductive ring and the conductive brush in the cooling liquid, thereby cooling the sliding portion.

特開2013−183559号公報JP 2013-183559 A

ところで、導電リングと導電ブラシの摺動部に冷却液体が付着すると、接触抵抗が変動して、静止側と回転電機子との電力授受が不安定になるおそれがある。そこで、本発明は、摺動部への冷却液の付着を避けつつ、摺動部の液冷が可能な、スリップリングの冷却装置を提供することを目的とする。   By the way, if the cooling liquid adheres to the sliding portions of the conductive ring and the conductive brush, the contact resistance may fluctuate, and power transfer between the stationary side and the rotating armature may become unstable. Therefore, an object of the present invention is to provide a slip ring cooling device capable of cooling the sliding portion while avoiding the adhesion of the cooling liquid to the sliding portion.

本発明は、静止側に導電ブラシを設けるともに、回転電機子側に導電リングを設け、両者を摺動させることで、静止側と回転電機子との電力授受を行う、回転電機用スリップリングの冷却装置に関するものである。前記導電リングは、回転電機の回転シャフトに嵌挿され、前記回転シャフトには、その内部に軸方向に延設する第1の冷却液流路が形成されるともに、前記第1の冷却液流路から外周面まで連通する分岐路が形成され、前記導電リングの内部には、第2の冷却液流路が形成されている。さらに、前記冷却装置は、前記分岐路と前記第2の冷却液流路を繋ぐ接続管を備える。   The present invention provides a slip ring for a rotating electrical machine in which a conductive brush is provided on the stationary side, a conductive ring is provided on the rotating armature side, and power is transferred between the stationary side and the rotating armature by sliding both of them. The present invention relates to a cooling device. The conductive ring is fitted into a rotating shaft of a rotating electrical machine, and the rotating shaft has a first coolant channel extending in an axial direction therein, and the first coolant flow A branch path communicating from the path to the outer peripheral surface is formed, and a second coolant flow path is formed inside the conductive ring. Furthermore, the cooling device includes a connection pipe that connects the branch path and the second coolant flow path.

また、上記発明において、前記接続管は、前記導電リングから前記回転電機子に向かって延設され両者を電気的に接続させるバスバーと一体に設けられていることが好適である。   In the above invention, it is preferable that the connecting pipe is provided integrally with a bus bar that extends from the conductive ring toward the rotating armature and electrically connects the two.

また、上記発明において、前記接続管は、前記バスバーの材料よりも高剛性の材料から形成されていることが好適である。   Moreover, in the said invention, it is suitable for the said connection pipe to be formed from the material of higher rigidity than the material of the said bus-bar.

また、上記発明において、前記第2の冷却液流路は、当該流路内の冷却液流れが屈曲するように形成されていることが好適である。   In the above invention, it is preferable that the second coolant channel is formed so that the coolant flow in the channel is bent.

また、上記発明において、前記第2の冷却液流路は、複数流路に分岐されていることが好適である。   In the above invention, it is preferable that the second coolant channel is branched into a plurality of channels.

また、上記発明において、前記回転電機子は、複数相の巻線が設けられ、前記導電リングは、前記回転電機子の相数個設けられ、複数の前記導電リングは、それぞれ離間されるとともに絶縁部材を介して前記回転シャフトに嵌挿され、前記接続管は、前記バスバーから前記分岐路に延設するとともに絶縁材料からなる延設部を備えることが好適である。   In the above invention, the rotating armature is provided with a plurality of phases of windings, the conductive ring is provided in the number of phases of the rotating armature, and the plurality of conductive rings are separated from each other and insulated. It is preferable that the connecting pipe is inserted into the rotating shaft via a member, and the connecting pipe includes an extending portion made of an insulating material while extending from the bus bar to the branch path.

また、上記発明において、前記導電リングは、前記回転シャフトの軸方向に沿って離間するように複数設けられ、複数の前記導電リングのうち、相対的に前記回転電機子に近い導電リングには、相対的に前記回転電機子に遠い導電リングからの前記バスバーを通過させるための開口が形成されていることが好適である。   Further, in the above invention, a plurality of the conductive rings are provided so as to be separated along the axial direction of the rotating shaft, and among the plurality of the conductive rings, a conductive ring that is relatively close to the rotating armature includes: It is preferable that an opening for passing the bus bar from the conductive ring relatively far from the rotary armature is formed.

また、上記発明において、前記開口と当該開口を通過するバスバーとの間には、絶縁部材が設けられていることが好適である。   Moreover, in the said invention, it is suitable that the insulating member is provided between the said opening and the bus-bar which passes the said opening.

また、上記発明において、前記導電リングは、軸方向に2分割された分割体を接合することで形成され、前記分割体の一方の径は、他方の径よりも大径となるように形成され、前記一方の分割体が前記他方の分割体を覆うようにして両者が接合されることが好適である。   In the above invention, the conductive ring is formed by joining two divided bodies in the axial direction, and one diameter of the divided body is formed to be larger than the other diameter. It is preferable that the two divided bodies are joined so that the one divided body covers the other divided body.

本発明によれば、導電リングと導電ブラシとの摺動部への冷却液の付着を避けつつ、摺動部の液冷が可能となる。   According to the present invention, it is possible to cool the sliding portion while avoiding the adhesion of the cooling liquid to the sliding portion between the conductive ring and the conductive brush.

本実施形態に係る冷却装置を含む駆動機構を例示する側面図である。It is a side view which illustrates the drive mechanism containing the cooling device concerning this embodiment. 図1のA−A断面斜視図であって、回転シャフト周辺の拡大斜視図である。FIG. 2 is an AA cross-sectional perspective view of FIG. 1, and an enlarged perspective view around a rotating shaft. 導電リングの配列を説明する図である。It is a figure explaining the arrangement | sequence of a conductive ring. 第2冷却液流路の流路パターンを説明する図である。It is a figure explaining the channel pattern of the 2nd coolant channel. 第2冷却液流路の流路パターンを説明する図である。It is a figure explaining the channel pattern of the 2nd coolant channel. 第2冷却液流路の流路パターンを説明する図である。It is a figure explaining the channel pattern of the 2nd coolant channel. 導電リングの組み立てについて説明する図である。It is a figure explaining assembly of a conductive ring. 導電リングの組み立てについて説明する図である。It is a figure explaining assembly of a conductive ring.

図1には、本実施形態に係る冷却装置10を含む駆動機構12が例示されている。駆動機構12は、例えばハイブリッド車両の駆動源として用いられる。駆動機構12は、例えば、内燃機関(図1にてE/Gと記載)と変速機(図1にてT/Mと記載)との間に設けられ、内燃機関からの駆動力を変速機に伝達する。また、駆動機構12は、内燃機関と協働して、または独立して、変速機を駆動させる。この変速機を介して、図示しない車輪に駆動力が伝達される。   FIG. 1 illustrates a drive mechanism 12 including a cooling device 10 according to the present embodiment. The drive mechanism 12 is used as a drive source of a hybrid vehicle, for example. The drive mechanism 12 is provided, for example, between an internal combustion engine (denoted as E / G in FIG. 1) and a transmission (denoted as T / M in FIG. 1), and transmits drive force from the internal combustion engine to the transmission. To communicate. The drive mechanism 12 drives the transmission in cooperation with or independently of the internal combustion engine. A driving force is transmitted to wheels (not shown) via this transmission.

駆動機構12は、回転電機14、固定電機子側インバータ16、回転電機子側インバータ18、蓄電装置20、スリップリング22、及び冷却装置10を備える。   The drive mechanism 12 includes a rotary electric machine 14, a fixed armature side inverter 16, a rotary armature side inverter 18, a power storage device 20, a slip ring 22, and a cooling device 10.

回転電機14は、回転電機子24、回転界磁子26、及び固定電機子28を備える。回転電機子24は、内燃機関から駆動力が伝達される回転シャフト30に嵌挿固定され、回転シャフト30と共回りする。回転電機子24には、複数相(例えば三相)の巻線が巻き回されている。   The rotating electrical machine 14 includes a rotating armature 24, a rotating field element 26, and a fixed armature 28. The rotating armature 24 is fitted and fixed to the rotating shaft 30 to which the driving force is transmitted from the internal combustion engine, and rotates together with the rotating shaft 30. A plurality of phases (for example, three phases) are wound around the rotary armature 24.

回転界磁子26は、回転電機子24の外周側に、当該電機子24とは離間して配置される、略円筒形状の界磁子である。回転界磁子26には永久磁石32が設けられており、これにより回転界磁子26は、回転電機子24及び固定電機子28と電磁気的に結合される。回転界磁子26は、クラッチ34を介して、変速機に駆動力を伝達する。クラッチ34の開放時には、回転界磁子26は、回転電機子24とは相対回転可能となる。また、クラッチ34の結合時には、回転界磁子26は、回転電機子24と同期回転する。   The rotating field element 26 is a substantially cylindrical field element that is disposed on the outer peripheral side of the rotating armature 24 so as to be separated from the armature 24. The rotating field element 26 is provided with a permanent magnet 32, whereby the rotating field element 26 is electromagnetically coupled to the rotating armature 24 and the fixed armature 28. The rotating field element 26 transmits a driving force to the transmission via the clutch 34. When the clutch 34 is released, the rotating field element 26 can rotate relative to the rotating armature 24. When the clutch 34 is engaged, the rotating field element 26 rotates synchronously with the rotating armature 24.

固定電機子28は、回転界磁子26の外周側に、当該界磁子26とは離間して配置された、略円筒形状の電機子である。固定電機子28には、回転電機子24と同様に、複数相(例えば三相)の巻線が巻き回されている。   The fixed armature 28 is a substantially cylindrical armature disposed on the outer peripheral side of the rotating field element 26 and spaced from the field element 26. As with the rotary armature 24, a plurality of (for example, three-phase) windings are wound around the fixed armature 28.

回転電機子側インバータ18は、蓄電装置20と回転電機子24の間に設けられた直交変換器である。また、固定電機子側インバータ16は、蓄電装置20と固定電機子28の間に設けられた直交変換器である。蓄電装置20は、例えばバッテリー等の充放電可能な二次電池から構成される。   The rotary armature side inverter 18 is an orthogonal converter provided between the power storage device 20 and the rotary armature 24. Further, the fixed armature side inverter 16 is an orthogonal converter provided between the power storage device 20 and the fixed armature 28. The power storage device 20 is configured by a chargeable / dischargeable secondary battery such as a battery.

内燃機関(E/G)からの駆動力は、回転シャフト30を介して回転電機子24に伝達される。この駆動力は、回転電機子24の巻線と回転界磁子26の永久磁石32との電磁気結合によって、回転界磁子26に伝達される。これにより、内燃機関の駆動力を変速機(T/M)及びその先の車輪に伝達することができる。   A driving force from the internal combustion engine (E / G) is transmitted to the rotating armature 24 via the rotating shaft 30. This driving force is transmitted to the rotating field element 26 by electromagnetic coupling between the winding of the rotating armature 24 and the permanent magnet 32 of the rotating field element 26. Thereby, the driving force of the internal combustion engine can be transmitted to the transmission (T / M) and the wheels ahead thereof.

また、スリップリング22及び回転電機子側インバータ18を介して、蓄電装置20と回転電機子24の巻線との間で電力の授受が可能になる。このことから、回転電機子側インバータ18により、回転電機子24の巻線の電力を制御することで、変速機に出力する駆動力や回転速度を制御することができる。   In addition, power can be transferred between the power storage device 20 and the winding of the rotary armature 24 via the slip ring 22 and the rotary armature side inverter 18. From this, by controlling the electric power of the winding of the rotary armature 24 by the rotary armature-side inverter 18, it is possible to control the driving force and the rotational speed output to the transmission.

例えば、回転電機子24の回転速度が回転界磁子26の回転速度よりも高いときは、回転電機子24の巻線の発電電力が回転電機子側インバータ18を介して蓄電装置20側へ供給される。また、回転電機子24の回転速度が回転界磁子26の回転速度よりも低いときは、蓄電装置20の電力が回転電機子側インバータ18を介して回転電機子24の巻線に供給される。   For example, when the rotation speed of the rotating armature 24 is higher than the rotation speed of the rotating field element 26, the generated power of the winding of the rotating armature 24 is supplied to the power storage device 20 side via the rotating armature side inverter 18. Is done. When the rotation speed of the rotary armature 24 is lower than the rotation speed of the rotary field element 26, the electric power of the power storage device 20 is supplied to the windings of the rotary armature 24 via the rotary armature side inverter 18. .

また、固定電機子28の巻線と回転界磁子26の永久磁石32とが電磁気的に結合される。このことから、固定電機子側インバータ16を介して蓄電装置20側から固定電機子28の巻線に電力を供給することで、回転界磁子26に駆動力を発生させることができる。つまり、固定電機子側インバータ16により、固定電機子28の巻線への電力供給を制御することで、変速機に伝達されるトルクを制御することができる。   Further, the winding of the fixed armature 28 and the permanent magnet 32 of the rotating field element 26 are electromagnetically coupled. From this, by supplying electric power from the power storage device 20 side to the winding of the fixed armature 28 via the fixed armature side inverter 16, it is possible to generate a driving force in the rotating field element 26. That is, the torque transmitted to the transmission can be controlled by controlling the power supply to the windings of the fixed armature 28 by the fixed armature-side inverter 16.

スリップリング22は、静止側と回転電機子24との電力授受を行う。スリップリング22は、導電リング36及び導電ブラシ38を備える。導電ブラシ38は静止側に設けられる。静止側とは回転電機子24の回転に対して静止する側を指しており、例えば固定電機子28とともに駆動機構12の図示しないフレーム等に固定される側を指している。導電ブラシ38は例えばカーボン等の導電性材料から構成される。   The slip ring 22 exchanges power between the stationary side and the rotary armature 24. The slip ring 22 includes a conductive ring 36 and a conductive brush 38. The conductive brush 38 is provided on the stationary side. The stationary side refers to the side that is stationary with respect to the rotation of the rotary armature 24, for example, the side that is fixed to the frame (not shown) of the drive mechanism 12 together with the fixed armature 28. The conductive brush 38 is made of a conductive material such as carbon.

導電リング36は、回転電機子24側に設けられる、略円環状の部材である。導電リング36は、図2に示すように、回転シャフト30に嵌挿固定される。導電リング36と導電ブラシ38が摺動することで、静止側と回転電機子24との電力授受が可能となる。導電リング36は、例えば銅などの導電性部材から構成される。   The conductive ring 36 is a substantially annular member provided on the rotary armature 24 side. As shown in FIG. 2, the conductive ring 36 is fitted and fixed to the rotary shaft 30. When the conductive ring 36 and the conductive brush 38 slide, power can be exchanged between the stationary side and the rotary armature 24. The conductive ring 36 is made of a conductive member such as copper.

導電リング36は、回転電機子24の相数個設けられ、例えば図2に示すように、3個設けられる。これら複数の導電リング36A〜36Cを回転シャフト30に嵌挿する際に、互いの導通を避けるために、各導電リング36A〜36Cは離間絶縁された状態で、回転シャフト30に嵌挿される。例えば、複数の導電リング36A〜36Cのそれぞれを、回転シャフト30の軸方向に沿って離間させるとともに、絶縁材料からなる円筒部材であるカラー40を介して回転シャフト30に嵌挿させる。   For example, as shown in FIG. 2, three conductive rings 36 are provided. When the plurality of conductive rings 36 </ b> A to 36 </ b> C are inserted into the rotating shaft 30, the conductive rings 36 </ b> A to 36 </ b> C are inserted into the rotating shaft 30 in a state of being separated and insulated in order to avoid mutual conduction. For example, each of the plurality of conductive rings 36 </ b> A to 36 </ b> C is spaced along the axial direction of the rotating shaft 30 and is fitted into the rotating shaft 30 via a collar 40 that is a cylindrical member made of an insulating material.

また、それぞれの導電リング36A〜36Cは、回転電機子24の各相の巻線に接続される。例えば、各導電リング36A〜36Cには、バスバー42A〜42Cがそれぞれ設けられている。バスバー42A〜42Cは、導電リング36A〜36Cから回転電機子24に向かって延設して両者を電気的に接続させる、棒状の導電性部材である。   In addition, each of the conductive rings 36 </ b> A to 36 </ b> C is connected to a winding of each phase of the rotary armature 24. For example, bus bars 42A to 42C are provided in the conductive rings 36A to 36C, respectively. The bus bars 42A to 42C are rod-shaped conductive members that extend from the conductive rings 36A to 36C toward the rotary armature 24 and electrically connect them.

バスバー42A〜42Cは、例えば、回転シャフト30の軸方向に沿って延設される。バスバー42A〜42Cは、互いに干渉しないように配置される。例えば導電リング36A〜36Cの周回りに間隔を空けて各バスバー42A〜42Cが配置される。例えば導電リング36A〜36Cの周回りに120°間隔で、各バスバー42A〜42Cが配置される。   The bus bars 42 </ b> A to 42 </ b> C extend, for example, along the axial direction of the rotary shaft 30. The bus bars 42A to 42C are arranged so as not to interfere with each other. For example, the bus bars 42A to 42C are arranged at intervals around the circumference of the conductive rings 36A to 36C. For example, the bus bars 42A to 42C are arranged around the circumference of the conductive rings 36A to 36C at intervals of 120 °.

図3には、図2から導電リング36A〜36C及びバスバー42A〜42Cを抜き出した図が例示されている。相対的に回転電機14から遠い導電リングのバスバーが、その延設された中途で、相対的に回転電機14に近い導電リングに接触することを避けるために、導電リング36A,36Bには、バスバー42B,42Cを通過させる開口44が形成されていることが好適である。開口44は、例えば、導電リング36A,36Bの内周に形成された切欠きであってよい。開口44は、バスバー42よりも大きくなるように形成されていればよい。また、バスバー42と導電リング36との電気的接触を避けるために、開口44と当該開口44を通過するバスバー42の間に、絶縁部材を挟ませてもよい。   FIG. 3 illustrates a view in which the conductive rings 36A to 36C and the bus bars 42A to 42C are extracted from FIG. In order to avoid that the bus bar of the conductive ring relatively far from the rotating electrical machine 14 comes into contact with the conductive ring relatively close to the rotating electrical machine 14 in the middle of the extension, the conductive ring 36A, 36B includes a bus bar. It is preferable that an opening 44 through which 42B and 42C pass is formed. For example, the opening 44 may be a notch formed in the inner periphery of the conductive rings 36A and 36B. The opening 44 may be formed so as to be larger than the bus bar 42. In order to avoid electrical contact between the bus bar 42 and the conductive ring 36, an insulating member may be sandwiched between the opening 44 and the bus bar 42 passing through the opening 44.

バスバー42A〜42Cの回転電機子24側の末端は、回転電機子24と接していなくてもよい。例えば、バスバー42A〜42Cの回転電機子24側の末端部を図示しないクランプで挟むとともに、クランプから延設されたケーブルを、回転電機子24の各相巻線に接続させてもよい。   The ends of the bus bars 42 </ b> A to 42 </ b> C on the rotary armature 24 side may not be in contact with the rotary armature 24. For example, the end portions of the bus bars 42 </ b> A to 42 </ b> C on the rotary armature 24 side may be sandwiched by clamps (not shown), and cables extended from the clamps may be connected to the respective phase windings of the rotary armature 24.

図2に戻り、冷却装置10は、スリップリング22を冷却する。冷却装置10は、冷却液タンク46、送液ポンプ48、第1冷却液流路50、分岐路52、接続管54、及び第2冷却液流路56(図4参照)を備える。   Returning to FIG. 2, the cooling device 10 cools the slip ring 22. The cooling device 10 includes a coolant tank 46, a liquid feed pump 48, a first coolant channel 50, a branch channel 52, a connecting pipe 54, and a second coolant channel 56 (see FIG. 4).

冷却液タンク46は、例えば駆動機構12の外部に設けられ、冷却液を貯留する。冷却液は、例えばオートマチックトランスミッションフルード(ATF)であってよい。冷却液タンク46にて貯留された冷却液は、送液ポンプ48によって第1冷却液流路50に送られる。   The coolant tank 46 is provided, for example, outside the drive mechanism 12 and stores the coolant. The coolant may be, for example, automatic transmission fluid (ATF). The coolant stored in the coolant tank 46 is sent to the first coolant channel 50 by the liquid feed pump 48.

第1冷却液流路50は、回転シャフト30の内部に、軸方向に沿って延設される。例えば、回転シャフト30として中空円筒部材を用いるとともに、この中空部を第1冷却流路50として使用する。第1冷却液流路50は、回転シャフト30の軸方向端面まで貫通していてよく、この場合、回転シャフト30の軸方向端部開口を介して、送液ポンプ48から第1冷却液流路50に、冷却液が供給される。   The first coolant channel 50 extends inside the rotary shaft 30 along the axial direction. For example, a hollow cylindrical member is used as the rotating shaft 30, and this hollow portion is used as the first cooling channel 50. The first coolant channel 50 may penetrate to the axial end surface of the rotary shaft 30, and in this case, the first coolant channel from the liquid feed pump 48 through the axial end opening of the rotary shaft 30. 50 is supplied with coolant.

回転シャフト30には、第1冷却液流路50に加えて、当該流路50からシャフト外周面まで連通する分岐路52も形成されている。分岐路52は、後述する延設部64と同数設けられてよい。例えば、各導電リング36A〜36Cの冷却液の供給ラインに応じて、分岐路52は3個設けられてよい。また、分岐路52は、回転シャフト30の軸方向端部に設けられていてもよいし、図2に示すように軸方向中間部に設けられていてもよい。   In addition to the first coolant flow path 50, a branch path 52 that communicates from the flow path 50 to the outer peripheral surface of the shaft is also formed in the rotary shaft 30. The number of the branch paths 52 may be provided as many as the extending portions 64 described later. For example, three branch paths 52 may be provided in accordance with the coolant supply lines of the conductive rings 36A to 36C. Moreover, the branch path 52 may be provided in the axial direction edge part of the rotating shaft 30, and may be provided in the axial direction intermediate part as shown in FIG.

第2冷却液流路56は、導電リング36A〜36Cの内部に設けられる。図4には、導電リング36Aの平面断面図が例示されている。第2冷却液流路56は、導電リング36A〜36Cの外部まで延設された流入口58から流出口60まで、導電リング36A〜36Cの周方向に沿って延設されている。   The second coolant channel 56 is provided inside the conductive rings 36A to 36C. FIG. 4 illustrates a cross-sectional plan view of the conductive ring 36A. The second coolant channel 56 extends from the inlet 58 extending to the outside of the conductive rings 36A to 36C to the outlet 60 along the circumferential direction of the conductive rings 36A to 36C.

第2冷却液流路56は、当該流路内の冷却液流れが屈曲するようにして形成されていることが好適である。このようにすることで、熱交換面積の増加や、乱流を生じさせることが可能となり、冷却効率の向上を図ることができる。例えば図4に示すように、導電リング36A〜36Cの周方向に沿って蛇行するように、第2冷却液流路56を形成してもよい。さらに、図5に示すように、第2冷却液流路56内に突起を設けるようにしてもよい。   The second coolant channel 56 is preferably formed such that the coolant flow in the channel is bent. By doing in this way, it becomes possible to increase a heat exchange area and to generate a turbulent flow, and to improve cooling efficiency. For example, as shown in FIG. 4, the second coolant channel 56 may be formed so as to meander along the circumferential direction of the conductive rings 36 </ b> A to 36 </ b> C. Further, as shown in FIG. 5, a protrusion may be provided in the second coolant channel 56.

さらに、図6に示すように、第2冷却液流路56は、複数流路に分岐されていてもよい。このようにすることで、熱交換面積が増加され、冷却効率の向上を図ることができる。   Furthermore, as shown in FIG. 6, the second coolant channel 56 may be branched into a plurality of channels. By doing in this way, a heat exchange area can be increased and a cooling efficiency can be improved.

なお、導電リング36A〜36C内部に第2冷却液流路56を形成するために、導電リング36A〜36Cを複数のパーツからなる分割体から構成してもよい。例えば図7に示すように、軸方向に分割された2つのパーツを重ね合わせることで導電リング36A〜36Cを構成してもよい。分割体の対向面には第2冷却液流路56が形成され、分割体を重ね合わせることで、第2冷却液流路56が導電リング36A〜36C内に収容される。   In addition, in order to form the 2nd cooling fluid flow path 56 inside the conductive rings 36A-36C, you may comprise the conductive rings 36A-36C from the division body which consists of several parts. For example, as shown in FIG. 7, the conductive rings 36 </ b> A to 36 </ b> C may be configured by overlapping two parts divided in the axial direction. A second coolant channel 56 is formed on the opposing surface of the divided body, and the second coolant channel 56 is accommodated in the conductive rings 36A to 36C by overlapping the divided bodies.

なお、2つの分割体を同径となるように形成すると、分割体を重ね合わせた際に、導電リング36A〜36Cの側面に接合によるスリット62が形成される。スリット62が形成されることで、導電リング36A〜36Cの側面に摺接する導電ブラシ38との間で異常磨耗が生じるおそれがある。   When the two divided bodies are formed so as to have the same diameter, a slit 62 is formed on the side surfaces of the conductive rings 36A to 36C when the divided bodies are overlapped. By forming the slit 62, abnormal wear may occur between the conductive brushes 38 that are in sliding contact with the side surfaces of the conductive rings 36A to 36C.

そこで、図8に示すように、導電リング36A〜36Cの各分割体の一方を、他方よりも大径として、一方が他方を覆う(一方を他方に被せる)ようにして両者を接合させてもよい。このようにすることで、導電リング36A〜36Cの側面にスリットが形成されることを防止できる。   Therefore, as shown in FIG. 8, even if one of the divided members of the conductive rings 36 </ b> A to 36 </ b> C has a larger diameter than the other and one covers the other (covers one over the other), Good. By doing in this way, it can prevent that a slit is formed in the side surface of electroconductive rings 36A-36C.

図2に戻り、接続管54は、回転シャフト30の分岐路52と第2冷却液流路56を繋ぐ。接続管54は、例えば、第2冷却液流路56の流入口58及び流出口60にそれぞれ接続されるように、導電リング36A〜36Cごとに2個(一対)設けられている。   Returning to FIG. 2, the connecting pipe 54 connects the branch path 52 of the rotating shaft 30 and the second coolant flow path 56. For example, two (a pair) of the connection pipes 54 are provided for each of the conductive rings 36 </ b> A to 36 </ b> C so as to be connected to the inlet 58 and the outlet 60 of the second coolant channel 56.

接続管54は、回転シャフト30の軸方向に沿って延設される。図3に示すように、接続管54は、同じく回転シャフト30の軸方向に沿って延設される、バスバー42と一体に設けられていてよい。例えば、接続管54をバスバー42A〜42Cに埋設させる。このようにすることで、導電リング36A〜36C周辺の構造を簡素化することができる。また、バスバー42A〜42Cとは別の開口44を導電リング36A〜36Cに設ける手間を省くことができる。   The connection pipe 54 extends along the axial direction of the rotary shaft 30. As shown in FIG. 3, the connecting pipe 54 may be provided integrally with the bus bar 42 that is also extended along the axial direction of the rotating shaft 30. For example, the connection pipe 54 is embedded in the bus bars 42A to 42C. In this way, the structure around the conductive rings 36A to 36C can be simplified. Further, it is possible to save the trouble of providing the opening 44 different from the bus bars 42A to 42C in the conductive rings 36A to 36C.

また、上述したように、バスバー42A〜42Cは、その末端部においてクランプに挟まれる。この挟み込みによって接続管54がつぶれることを防ぐために、接続管54は、バスバーの材料よりも高剛性の材料から形成されていることが好適である。例えば、バスバー42A〜42Cの構成材料からなる管材と同径の管材を形成したときに、つぶれ剛性が相対的に高い材料を、接続管54に用いることが好適である。また、電力供給路であるバスバー42A〜42Cの導電性の低下を抑えるために、接続管54は導電材料から構成されていることが好適である。例えば、接続管54はつぶれ剛性が高い導電材料である鋼管材から構成される。   Further, as described above, the bus bars 42 </ b> A to 42 </ b> C are sandwiched between clamps at the end portions. In order to prevent the connecting pipe 54 from being crushed by this pinching, it is preferable that the connecting pipe 54 is made of a material having higher rigidity than the material of the bus bar. For example, it is preferable to use a material with relatively high crushing rigidity for the connecting pipe 54 when a pipe material having the same diameter as the pipe material made of the constituent materials of the bus bars 42A to 42C is formed. Moreover, in order to suppress the electrical conductivity fall of bus-bar 42A-42C which is an electric power supply path, it is suitable for the connecting pipe 54 to be comprised from the electrically-conductive material. For example, the connecting pipe 54 is made of a steel pipe material that is a conductive material having high crushing rigidity.

図2に戻り、上述したように、接続管54は第2冷却液流路56と回転シャフト30の分岐路52とを繋ぐ。これに当たり、回転シャフト30を介した、各導電リング36A〜36Cの相間導通を防ぐために、接続管54の少なくとも一部を絶縁材料から構成することが好適である。例えば、バスバー42から分岐路52に延設される延設部64を、樹脂材料などの、絶縁材料から構成するようにしてもよい。   Returning to FIG. 2, as described above, the connection pipe 54 connects the second coolant flow path 56 and the branch path 52 of the rotary shaft 30. In this case, in order to prevent interphase conduction between the conductive rings 36 </ b> A to 36 </ b> C via the rotary shaft 30, it is preferable that at least a part of the connection pipe 54 is made of an insulating material. For example, the extending portion 64 extending from the bus bar 42 to the branch path 52 may be made of an insulating material such as a resin material.

本実施形態に係る冷却装置10における冷却液の経路は、以下のようになる。送液ポンプ48から送り出された冷却液は、第1冷却液流路50に流入する。その後、冷却液は分岐路52に流れ込み、延設部64及び接続管54を経由して第2冷却液流路56に至る。これにより導電リング36が冷却される。導電リング36を流通した冷却液は、第2冷却液流路56の流出口60(図4参照)から接続管54(分岐路52とは接続されていない方の接続管)に流れ込み、最終的に回転シャフト30の径方向外側に排出される。   The path of the coolant in the cooling device 10 according to the present embodiment is as follows. The coolant sent out from the liquid feed pump 48 flows into the first coolant flow path 50. Thereafter, the coolant flows into the branch path 52 and reaches the second coolant channel 56 via the extending portion 64 and the connecting pipe 54. Thereby, the conductive ring 36 is cooled. The coolant flowing through the conductive ring 36 flows into the connection pipe 54 (the connection pipe not connected to the branch path 52) from the outlet 60 (see FIG. 4) of the second coolant flow path 56, and finally. Is discharged to the outside in the radial direction of the rotary shaft 30.

10 冷却装置、12 駆動機構、14 回転電機、22 スリップリング、24 回転電機子、30 回転シャフト、36A-36C 導電リング、38 導電ブラシ、42A-42C バスバー、44 開口、50 第1冷却液流路、52 分岐路、54 接続管、56 第2冷却液流路、64 延設部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cooling device, 12 Drive mechanism, 14 Rotating electric machine, 22 Slip ring, 24 Rotating armature, 30 Rotating shaft, 36A-36C Conductive ring, 38 Conductive brush, 42A-42C Bus bar, 44 Opening, 50 1st coolant flow path 52 branch pipe, 54 connecting pipe, 56 second coolant flow path, 64 extension part.

Claims (9)

回転電機用スリップリングの冷却装置であって、
導電リングは、回転電機の回転シャフトに嵌挿され、
前記回転シャフトには、その内部に軸方向に延設する第1の冷却液流路が形成されるともに、前記第1の冷却液流路から外周面まで連通する分岐路が形成され、
前記導電リングの内部には、第2の冷却液流路が形成され、
前記分岐路と前記第2の冷却液流路を繋ぐ接続管を備えることを特徴とする、回転電機用スリップリングの冷却装置。
A cooling device for a slip ring for a rotating electrical machine,
The conductive ring is inserted into the rotating shaft of the rotating electrical machine,
The rotary shaft is formed with a first coolant flow path extending in the axial direction therein, and a branch path communicating from the first coolant flow path to the outer peripheral surface is formed.
A second coolant flow path is formed inside the conductive ring,
A cooling device for a slip ring for a rotating electrical machine, comprising a connection pipe connecting the branch path and the second coolant flow path.
請求項1に記載の、回転電機用スリップリングの冷却装置であって、
前記接続管は、前記導電リングから回転電機子に向かって延設され両者を電気的に接続させるバスバーと一体に設けられていることを特徴とする、回転電機用スリップリングの冷却装置。
A cooling device for a slip ring for a rotating electrical machine according to claim 1,
The cooling apparatus for a slip ring for a rotating electrical machine, wherein the connecting pipe is provided integrally with a bus bar that extends from the conductive ring toward the rotating armature and electrically connects both.
請求項2に記載の、回転電機用スリップリングの冷却装置であって、
前記接続管は、前記バスバーの材料よりも高剛性の材料から形成されていることを特徴とする、回転電機用スリップリングの冷却装置。
A cooling device for a slip ring for a rotating electrical machine according to claim 2,
The cooling device for a slip ring for a rotating electrical machine, wherein the connection pipe is formed of a material having rigidity higher than that of the bus bar.
請求項1から3のいずれかに記載の、回転電機用スリップリングの冷却装置であって、
前記第2の冷却液流路は、当該流路内の冷却液流れが屈曲するように形成されていることを特徴とする、回転電機用スリップリングの冷却装置。
A cooling device for a slip ring for a rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3,
The cooling device for a slip ring for a rotating electrical machine, wherein the second coolant channel is formed so that a coolant flow in the channel is bent.
請求項1から4のいずれかに記載の、回転電機用スリップリングの冷却装置であって、
前記第2の冷却液流路は、複数流路に分岐されていることを特徴とする、回転電機用スリップリングの冷却装置。
A cooling device for a slip ring for a rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 4,
The cooling apparatus for a slip ring for a rotating electrical machine, wherein the second coolant channel is branched into a plurality of channels.
請求項2から5のいずれかに記載の、回転電機用スリップリングの冷却装置であって、
前記回転電機子は、複数相の巻線が設けられ、
前記導電リングは、前記回転電機子の相数個設けられ、
複数の前記導電リングは、それぞれ離間されるとともに絶縁部材を介して前記回転シャフトに嵌挿され、
前記接続管は、前記バスバーから前記分岐路に延設するとともに絶縁材料からなる延設部を備えることを特徴とする、回転電機用スリップリングの冷却装置。
A cooling device for a slip ring for a rotating electrical machine according to any one of claims 2 to 5,
The rotating armature is provided with a plurality of phase windings,
The conductive ring is provided for the number of phases of the rotating armature,
The plurality of conductive rings are respectively spaced apart and inserted into the rotating shaft via an insulating member,
The said connecting pipe is provided with the extending part which consists of an insulating material while extending from the said bus bar to the said branch path, The cooling device of the slip ring for rotary electric machines characterized by the above-mentioned.
請求項2から6のいずれかに記載の、回転電機用スリップリングの冷却装置であって、
前記導電リングは、前記回転シャフトの軸方向に沿って離間するように複数設けられ、
複数の前記導電リングのうち、相対的に前記回転電機子に近い導電リングには、相対的に前記回転電機子に遠い導電リングからの前記バスバーを通過させるための開口が形成されていることを特徴とする、回転電機用スリップリングの冷却装置。
A cooling device for a slip ring for a rotating electrical machine according to any one of claims 2 to 6,
A plurality of the conductive rings are provided so as to be separated along the axial direction of the rotating shaft,
Among the plurality of conductive rings, the conductive ring relatively close to the rotary armature is formed with an opening for allowing the bus bar from the conductive ring relatively far from the rotary armature to pass therethrough. A cooling device for a slip ring for a rotating electrical machine.
請求項7に記載の、回転電機用スリップリングの冷却装置であって、
前記開口と当該開口を通過するバスバーとの間には、絶縁部材が設けられていることを特徴とする、回転電機用スリップリングの冷却装置。
The cooling device for a slip ring for a rotating electrical machine according to claim 7,
An insulating member is provided between the opening and the bus bar that passes through the opening.
請求項1から8のいずれかに記載の、回転電機用スリップリングの冷却装置であって、
前記導電リングは、軸方向に2分割された分割体を接合することで形成され、
前記分割体の一方の径は、他方の径よりも大径となるように形成され、前記一方の分割体が前記他方の分割体を覆うようにして両者が接合されることを特徴とする、回転電機用スリップリングの冷却装置。
A cooling device for a slip ring for a rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 8,
The conductive ring is formed by joining two divided parts in the axial direction,
One diameter of the divided body is formed to be larger than the other diameter, and the two divided bodies are joined so as to cover the other divided body, Cooling device for slip rings for rotating electrical machines.
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