JP2015192474A - Rotary electric machine device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータやジェネレータ等の回転電機と、当該回転電機に係る電力制御を行う電力制御装置と、を有する回転電機装置に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine apparatus including a rotating electrical machine such as a motor and a generator, and a power control device that performs power control related to the rotating electrical machine.
従来、回転電機装置は、モータやジェネレータ等の回転電機と、当該回転電機に係る電力制御を行うインバータ装置等の電力制御装置と、を有して構成されている。これらの回転電機装置において、インバータ装置等の電力制御装置は、他の装置に比べて熱に弱い為、回転電機装置としては、回転電機によって生じる熱が電力制御装置に対して及ぼす影響を考慮する必要がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, a rotating electrical machine apparatus includes a rotating electrical machine such as a motor and a generator, and a power control device such as an inverter device that performs power control related to the rotating electrical machine. In these rotating electrical machines, power control devices such as inverter devices are vulnerable to heat compared to other devices. Therefore, the rotating electrical machine device considers the effect of heat generated by the rotating electrical machines on the power control device. There is a need.
この点に鑑みてなされた発明として、例えば、特許文献1記載の発明が知られている。特許文献1記載の回転電機装置は、回転電機本体と、インバータ装置により構成されており、回転電機本体のハウジングに対して、インバータ装置を直接接触させて一体化して構成されている。回転電機本体は、ファンを備えた回転子と、固定子とを、ハウジング内部に収容して構成されており、インバータ装置は、ケース内部に配設された複数の電力制御用スイッチング半導体素子によって、回転電機本体に対する電力制御を行うように構成されている。特許文献1記載の回転電機装置においては、ハウジングのインバータ装置側端面に形成された孔を介して、回転子と共に回転するファンによって生じた冷却風をインバータ装置に吹き付けることによって、当該インバータ装置の温度上昇の抑制を図っている。 As an invention made in view of this point, for example, an invention described in Patent Document 1 is known. The rotating electrical machine device described in Patent Document 1 is configured by a rotating electrical machine main body and an inverter device, and is configured by integrating the inverter device directly in contact with the housing of the rotating electrical machine body. The rotating electrical machine main body is configured by housing a rotor including a fan and a stator inside the housing, and the inverter device includes a plurality of power control switching semiconductor elements disposed inside the case. It is comprised so that the electric power control with respect to a rotary electric machine main body may be performed. In the rotating electrical machine apparatus described in Patent Document 1, the temperature of the inverter device is blown by blowing cooling air generated by a fan rotating with the rotor to the inverter device through a hole formed in the end surface of the housing on the inverter device side. The rise is suppressed.
上述したように、特許文献1記載の回転電機装置においては、インバータ装置のカバーが、回転電機本体のハウジングに対して直接取り付けられている為、回転電機の動作に伴い発生した熱は、回転電機本体のハウジングを介して、インバータ装置に伝達し、伝達した熱によりインバータ装置の動作に制限がかかってしまう虞がある。 As described above, in the rotating electrical machine device described in Patent Document 1, since the cover of the inverter device is directly attached to the housing of the rotating electrical machine body, the heat generated by the operation of the rotating electrical machine is There is a possibility that the operation of the inverter device may be limited by the heat transmitted to the inverter device through the housing of the main body and the transmitted heat.
又、これらの回転電機装置において、インバータ装置自体も、その動作に伴い発熱するので、インバータ装置の周囲を暖めてしまう。インバータ装置の周囲が暖められた状態では、インバータ装置の冷却や放熱を妨げる要因となる。従って、インバータ装置に対する熱の影響を考慮する上では、インバータ装置の周囲の温度環境にも配慮する必要がある。 Further, in these rotating electrical machines, the inverter device itself generates heat with its operation, so that the periphery of the inverter device is warmed. When the periphery of the inverter device is warmed, it becomes a factor that hinders cooling and heat dissipation of the inverter device. Therefore, when considering the influence of heat on the inverter device, it is necessary to consider the temperature environment around the inverter device.
本発明は、モータやジェネレータ等の回転電機と、当該回転電機に係る電力制御を行う電力制御装置と、を有する回転電機装置に関し、電力制御装置に対する熱の影響を低減し得る回転電機装置を提供する。 The present invention relates to a rotating electrical machine apparatus having a rotating electrical machine such as a motor and a generator, and a power control apparatus that performs power control related to the rotating electrical machine, and provides a rotating electrical machine apparatus that can reduce the influence of heat on the power control apparatus. To do.
本発明の一側面に係る回転電機装置は、回転可能に配設された回転軸に対して固設され、前記回転軸とともに回転するロータと、前記ロータの径方向外側に配設されたステータコア及び、前記ステータコアに巻装され導線により構成されるコイルとを有するステータと、前記ロータと前記ステータとを内部に収容するハウジングと、を有する回転電機と、前記ハウジングに対して前記軸方向の一方側に配設され、前記回転電機の動作及び前記回転電機の出力電力を制御する電力制御装置と、を有する回転電機装置であって、前記回転軸は、当該回転軸に沿った軸方向の一方側に位置する前記ハウジングの軸方向端面よりも一方側であり、前記電力制御装置との間となる部分に形成された吸入口と、前記軸方向他方側にあたる前記ハウジングの軸方向端面よりも他方側に形成された排出口とを連通する冷媒通路を、内部に有し、前記冷媒通路の内部であって、前記吸入口と前記排出口との間となる位置に、ファンを有し、前記ハウジングは、当該ハウジングを構成する他の部分よりも熱伝導性が低く形成された第1カバーを、前記電力制御装置側に有することを特徴とする。 A rotating electrical machine apparatus according to one aspect of the present invention is provided with a rotor that is fixed to a rotating shaft that is rotatably arranged, and that rotates together with the rotating shaft, a stator core that is disposed radially outside the rotor, and A rotating electric machine having a stator having a coil wound around the stator core and configured by a conductive wire; a rotor housing the rotor and the stator therein; and one axial side of the housing And a power control device that controls the operation of the rotating electrical machine and the output power of the rotating electrical machine, wherein the rotating shaft is on one side in the axial direction along the rotating shaft A suction port formed in a portion on the one side of the end surface in the axial direction of the housing located between the power control device and the housing on the other side in the axial direction. A refrigerant passage that communicates with a discharge port that is formed on the other side of the direction end face, and is located inside the refrigerant passage and at a position between the suction port and the discharge port. The housing has a first cover formed on the side of the power control device, the first cover having a lower thermal conductivity than other parts constituting the housing.
当該回転電機装置は、回転軸に固設されたロータ及び当該ロータの径方向外側に配設されたステータを、ハウジング内部に収容して構成された回転電機と、前記回転電機の動作及び前記回転電機の出力電力を制御する電力制御装置と、を有している。ここで、回転電機は、ロータを回転軸と共に回転させて駆動すると、それに伴い熱を発生する。当該回転電機装置によれば、ハウジングにおける電力制御装置側に、第1カバーを有しており、当該第1カバーは、当該ハウジングを構成する他の部分よりも熱伝導性が低く形成されている。従って、当該回転電機装置によれば、ハウジングの他の部分よりも熱伝導性の低い第1カバーを電力制御装置側に配置することによって、ハウジング内部で回転電機の動作に伴って生じた熱が電力制御装置に対して伝達することを抑制することができる。
又、前記回転軸は、軸方向の一方側にあたる前記ハウジングの軸方向端面よりも一方側であり、前記電力制御装置との間となる部分に吸入口を有し、前記軸方向他方側にあたる前記ハウジングの軸方向端面よりも他方側に排出口を有している。更に、当該回転軸は、吸入口と排出口とを連通する冷媒通路を有しており、冷媒通路内部における吸入口と排出口の間に、ファンを有している。従って、当該回転電機装置によれば、回転電機の動作に伴いロータ及び回転軸の回転により、ファンが、冷媒通路内部において回転軸と共に回転する為、冷媒通路内部の冷媒に流れを生じさせることができ、軸方向一方側におけるハウジングと電力制御装置の間に位置する冷媒を、吸入口を介して、冷媒通路内部に導入し、排出口を介して、ハウジングの他方側に排出することができる。即ち、当該回転電機装置によれば、電力制御装置の周囲に位置する冷媒を循環させることができ、電力制御装置に対する熱の影響を低減することができる。
The rotating electrical machine device includes a rotating electrical machine configured by housing a rotor fixed to a rotating shaft and a stator disposed radially outside the rotor in a housing, and the operation and rotation of the rotating electrical machine. And a power control device that controls the output power of the electric machine. Here, when the rotating electrical machine is driven by rotating the rotor together with the rotating shaft, heat is generated accordingly. According to the rotating electrical machine apparatus, the housing has the first cover on the power control apparatus side, and the first cover is formed to have lower thermal conductivity than the other parts constituting the housing. . Therefore, according to the rotating electrical machine apparatus, by disposing the first cover having lower thermal conductivity than the other part of the housing on the power control apparatus side, the heat generated by the operation of the rotating electrical machine inside the housing can be reduced. Transmission to the power control device can be suppressed.
Further, the rotating shaft is on one side of the axial end surface of the housing on one side in the axial direction, has a suction port in a portion between the rotating shaft and the power control device, and is on the other side in the axial direction. A discharge port is provided on the other side of the housing in the axial direction. Further, the rotating shaft has a refrigerant passage that connects the suction port and the discharge port, and has a fan between the suction port and the discharge port inside the refrigerant passage. Therefore, according to the rotating electrical machine apparatus, the fan rotates with the rotating shaft inside the refrigerant passage due to the rotation of the rotor and the rotating shaft in accordance with the operation of the rotating electric machine. In addition, the refrigerant positioned between the housing and the power control device on one side in the axial direction can be introduced into the refrigerant passage through the suction port and discharged to the other side of the housing through the discharge port. That is, according to the rotating electrical machine apparatus, the refrigerant positioned around the power control apparatus can be circulated, and the influence of heat on the power control apparatus can be reduced.
そして、本発明の他の側面に係る回転電機装置は、請求項1記載の回転電機装置であって、前記第1カバーは、前記ロータ及び前記ステータの前記電力制御装置側を遮蔽するように配設されていることを特徴とする。 A rotating electrical machine apparatus according to another aspect of the present invention is the rotating electrical machine apparatus according to claim 1, wherein the first cover is arranged so as to shield the rotor and the stator from the power control apparatus side. It is provided.
当該回転電機装置において、前記第1カバーは、前記ロータ及び前記ステータの前記電力制御装置側を遮蔽するように配設されている。従って、当該回転電機装置によれば、軸方向一方側において、回転電機のハウジング内部と、電力制御装置周囲との間における冷媒の移動を遮ることができるので、ハウジング内部で回転電機の動作に伴って生じた熱が電力制御装置に対して伝達することを、より抑制することができる。 In the rotating electrical machine apparatus, the first cover is disposed so as to shield the rotor and the stator from the power control apparatus side. Therefore, according to the rotating electrical machine apparatus, the movement of the refrigerant between the inside of the housing of the rotating electrical machine and the periphery of the power control device can be blocked on one side in the axial direction. It is possible to further suppress the heat generated in this way from being transmitted to the power control device.
又、本発明の他の側面に係る回転電機装置は、請求項1又は請求項2記載の回転電機装置であって、前記第1カバーは、前記ステータと対向する面に、熱移動を低減する断熱材を有していることを特徴とする。
A rotating electrical machine apparatus according to another aspect of the present invention is the rotating electrical machine apparatus according to
当該回転電機装置によれば、前記第1カバーは、前記ステータと対向する面に、熱移動を低減する断熱材を有している為、回転電機における熱の発生源の一つであるステータからの熱移動を、断熱材によって低減することができるので、ハウジング内部で回転電機の動作に伴って生じた熱が電力制御装置に対して伝達することを、より抑制し得る。 According to the rotating electrical machine apparatus, since the first cover has a heat insulating material that reduces heat transfer on the surface facing the stator, the first cover includes a stator that is one of heat generation sources in the rotating electrical machine. Therefore, the heat generated by the operation of the rotating electrical machine inside the housing can be further suppressed from being transmitted to the power control device.
そして、本発明の他の側面に係る回転電機装置は、請求項1乃至請求項3の何れかに記載の回転電機装置であって、前記ハウジングは、前記第1カバーを除く他の部分の外表面に、突起状に形成されたフィンを有していることを特徴とする。 A rotating electrical machine apparatus according to another aspect of the present invention is the rotating electrical machine apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the housing is outside of other portions except the first cover. It has the fin formed in the shape of a protrusion on the surface.
当該回転電機装置において、前記ハウジングは、前記第1カバーを除く他の部分の外表面に、突起状に形成されたフィンを有しており、当該フィンによって、当該ハウジングの外部に位置する冷媒との接触面積を大きくすることができる。これにより、当該回転電機装置によれば、ハウジングにおける第1カバーを除く他の部分に形成されたフィンによって、ハウジング内部のロータ、ステータで生じた熱を、電力制御装置とは異なる方向へ、より効率よく放熱することができ、もって、電力制御装置に対する熱の影響を低減することができる。 In the rotating electrical machine apparatus, the housing has fins formed in a protruding shape on an outer surface of the other part excluding the first cover, and the fins are used to form a refrigerant positioned outside the housing. The contact area can be increased. As a result, according to the rotating electrical machine apparatus, the heat generated in the rotor and stator inside the housing by the fins formed on the other portions of the housing excluding the first cover in a direction different from that of the power control apparatus. Heat can be radiated efficiently, and the influence of heat on the power control device can be reduced.
又、本発明の他の側面に係る回転電機装置は、請求項1乃至請求項4の何れかに記載の回転電機装置であって、前記ハウジングは、前記軸方向他方側に配設され、前記第1カバーよりも熱伝導性が高く形成された第2カバーを有し、前記第2カバーは、軸方向他方側に位置する面を軸方向に沿って貫通する貫通孔を有し、前記回転軸には、前記軸方向他方側における前記ハウジング内において、前記ロータのロータコアの軸方向端面よりも端部側に、外付ファン部材が固設されており、当該外付ファン部材は、前記回転軸と共に回転することで、前記軸方向他方側に向かう冷媒の流れを発生させることを特徴とする。 A rotating electrical machine apparatus according to another aspect of the present invention is the rotating electrical machine apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the housing is disposed on the other side in the axial direction. A second cover having a higher thermal conductivity than the first cover, the second cover having a through-hole penetrating along a surface located on the other side in the axial direction; An external fan member is fixed to the shaft on the end side with respect to the axial end surface of the rotor core of the rotor in the housing on the other axial side, and the external fan member By rotating together with the shaft, the refrigerant flows toward the other side in the axial direction.
当該回転電機装置においては、ハウジングの軸方向他方側に、貫通孔を有する第2カバーを有しており、ハウジング内部における軸方向他方側の回転軸には、外付ファン部材が固設されている。従って、回転電機の動作により回転軸が回転すると、外付ファン部材も回転し、前記軸方向他方側に向かう冷媒の流れを発生させることができる。この冷媒の流れは、第2カバーの貫通孔を介して、ハウジングの内部から外部へ向かって流れるので、ハウジング内部の熱を外部へ放出することができる。又、貫通孔を通過する際に、第2カバーと冷媒との間で熱交換が行われるので、当該回転電機装置によれば、第2カバーを用いた回転電機の放熱を促進することができる。 The rotating electrical machine apparatus has a second cover having a through hole on the other side in the axial direction of the housing, and an external fan member is fixed to the rotating shaft on the other side in the axial direction inside the housing. Yes. Therefore, when the rotating shaft is rotated by the operation of the rotating electrical machine, the external fan member is also rotated, and a refrigerant flow toward the other side in the axial direction can be generated. Since the flow of the refrigerant flows from the inside of the housing to the outside through the through hole of the second cover, the heat inside the housing can be released to the outside. In addition, since heat exchange is performed between the second cover and the refrigerant when passing through the through hole, according to the rotating electrical machine apparatus, heat dissipation of the rotating electrical machine using the second cover can be promoted. .
又、本発明の他の側面に係る回転電機装置は、請求項5記載の回転電機装置であって、前記第2カバーの貫通孔は、当該貫通孔の内面に、前記軸方向に沿って伸びる突条に形成された孔内フィンを有していることを特徴とする。 A rotating electrical machine apparatus according to another aspect of the present invention is the rotating electrical machine apparatus according to claim 5, wherein the through hole of the second cover extends along the axial direction to the inner surface of the through hole. It has the fin in a hole formed in the protrusion.
当該回転電機装置によれば、第2カバーの貫通孔の内面には、孔内フィンが、軸方向に沿って伸びる突条に形成されているので、貫通孔内を流れる冷媒との接触面積を大きくすることができる。これにより、当該回転電機装置によれば、貫通孔を通過する際に、第2カバーと冷媒との間で熱交換を効率よく行うことができ、第2カバーを用いた回転電機の放熱を更に促進することができる。 According to the rotating electrical machine apparatus, since the in-hole fin is formed on the inner surface of the through hole of the second cover with the protrusion extending along the axial direction, the contact area with the refrigerant flowing in the through hole is reduced. Can be bigger. Thereby, according to the said rotary electric machine apparatus, when passing a through-hole, heat exchange can be performed efficiently between a 2nd cover and a refrigerant | coolant, and also the heat dissipation of the rotary electric machine using a 2nd cover is further carried out. Can be promoted.
以下、本発明に係る回転電機装置を、回転電機装置1に具体化した実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下の説明においては、回転電機装置1を構成する回転電機10の回転軸30が載置面に対して平行となるように配置した場合に、当該回転軸30の軸方向を、回転電機装置1の前後方向とする。そして、この状態の回転電機装置1を基準として、回転電機装置1の上下方向及び左右方向を定義して説明する。
Hereinafter, an embodiment in which a rotating electrical machine apparatus according to the present invention is embodied in the rotating electrical machine apparatus 1 will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, when the rotating
先ず、本実施形態に係る回転電機装置1は、回転電機10と、インバータユニット80とを有して構成されており、インバータユニット80は、回転電機10のハウジング60後部に対して、取付部材85を介して一体化されている。そして、当該回転電機装置1において、回転電機10は、例えば、車両の駆動機器を構成し、動力伝達部(図示せず)と、インバータユニット80との間に配設されたハウジング60内部に、ロータ20、ステータ50を収納して構成されている。そして、インバータユニット80は、回転電機10の動作及び回転電機10の出力電力を制御するために配設されている。尚、上述の動力伝達部は、例えば、ギアボックスであったり、ギア、プーリといった回転力を伝達する機構である。
First, the rotating electrical machine apparatus 1 according to the present embodiment includes a rotating
図1に示すように、回転電機10は、かご型三相誘導電動機であり、かご型回転子として構成されたロータ20と、三相交流電流によって回転磁束を発生させるステータ50とを、ハウジング60内部に収容することにより構成されている。当該回転電機10は、後述するステータ50から発生する回転磁束と、かご型回転子として構成されたロータ20の二次導体22に発生する誘導電流とが鎖交することにより、ロータ20を回転軸30と共に回転させ得る。
As shown in FIG. 1, the rotating
当該回転電機10のロータ20は、かご型回転子として構成されており、回転軸30の軸芯周りに回転可能に固設されている。図1に示すように、ロータ20は、円筒形状のロータコア21と、ロータコア21の周方向に分散配置された複数の二次導体22と、二次導体22の軸方向両端部と接合するエンドリング23と、を有している。
The
ロータコア21は、複数の電磁鋼板製のプレートを積層することによって、回転軸30を取り囲むように円筒形状に構成されており、回転軸30に対して固定されている。又、当該ロータコア21の外周面は、ステータ50の内周面(回転軸30側の面)と間隔を隔てた状態で対向している。
The
複数の二次導体22は、導電材によって中実の棒状に形成されており、ロータコア21の周方向に沿って、等間隔で分散配置されている。図1に示すように、各二次導体22は、ロータコア21の軸方向に沿って一直線状に延びるように配設されている。又、各二次導体22の長さ寸法は、ロータコア21の軸方向寸法とほぼ等しく形成されている。
The plurality of
エンドリング23は、端絡環又は短絡環と呼ばれる部材であり、二次導体22と同様に導電材によって、円環状に形成されている。当該エンドリング23は、回転軸30の軸方向におけるロータコア21の両端面に沿って配設されており、各二次導体22の端部に接合されている。これにより、各二次導体22は、一対のエンドリング23と接合されることにより、短絡されている。
The
そして、回転軸30は、ハウジング60に配設されたベアリング70を介して、ハウジング60内に回転可能に支持されており、ロータ20の回転中心として機能する(図1参照)。回転軸30は、回転電機10の鉛直断面におけるステータ50の中心において、前後方向に延びている。
The rotating
図1に示すように、回転軸30は、中空状に形成された軸部材であり、冷媒通路としての通気路31と、吸入口としての吸気口32と、排出口としての排気口33とを有している。通気路31は、回転軸30の軸方向に沿って延びており、吸気口32と排気口33との間を連結している。
As shown in FIG. 1, the rotating
図1に示すように、吸気口32は、インバータユニット80側のハウジング60の軸方向端面(即ち、リアカバー66)よりもインバータユニット80側に形成されており、ハウジング60の軸方向端面と、インバータユニット80との間の空間と連通している。本実施形態において、吸気口32は、回転軸30におけるインバータユニット80側において、回転軸30の軸方向端面と、回転軸30の外周面の複数個所に形成されている。当該吸気口32は、ハウジング60の軸方向端面と、インバータユニット80との間に位置する冷媒としての空気を、通気路31内部に吸気する開口部として機能する。
As shown in FIG. 1, the
尚、本実施形態において、吸気口32は、前記ハウジング60の軸方向端面よりも一方側(即ち、インバータユニット80側)に位置する回転軸30の端面、及び回転軸30の外周面における複数個所に形成されているが、この位置に限定されるものではない。ハウジング60の軸方向端面よりもインバータユニット80側であり、インバータユニット80との間であれば、吸気口32は、回転軸30における種々の箇所に形成することができる。
In the present embodiment, the
そして、排気口33は、図1に示すように、インバータユニット80側の逆側(即ち、回転電機装置1の前方側、動力伝達部側)において、ハウジング60におけるフロントカバー63の軸方向端面よりも前方側に形成されている。本実施形態において、排気口33は、回転軸30における前方側の端面に形成されており、例えば、ギアやプーリが接続されていれば、ギアやプーリを貫通した回転軸30の端面に形成されている。そして、排気口33は、通気路31内部の空気を、回転電機装置1における前方側へ排気する開口部として機能する。
As shown in FIG. 1, the
尚、本実施形態においては、排気口33は、前記ロータ20の軸方向端面よりも他方側(即ち、回転電機装置1の前方側、動力伝達部側)に位置する回転軸30の端面に形成されているが、この位置に限定されるものではない。フロントカバー63の軸方向端面よりも前方側であれば、排気口33は、回転軸30における種々の箇所に形成することができる。
In the present embodiment, the
図1、図2に示すように、回転軸30の通気路31内部には、ファン部材40が、吸気口32と排気口33の間に、焼き嵌めにより固設されている。ファン部材40は、円筒部材の内部に、当該ファン部材40の軸方向に従って螺旋を描く複数(本実施形態においては、8枚)の羽根部41を有しており(図3、図4参照)、当該ファン部材40を回転させることで、軸方向へ向かう気流を発生させる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1に示すように、ステータ50は、ハウジング60内部において固定されており、略円筒形状のステータコア51と、ステータコア51に巻装されたステータコイルと、を備えている。ステータコア51は、複数枚の電磁鋼板を積層して形成された略円筒形状をなす。又、ステータコア51は、周方向に分散配置されて軸方向に延びる複数のティース及びスロット(図示せず)を有している。各スロットは、夫々、2つのティースの周方向の間に形成されている。
As shown in FIG. 1, the
ステータコイルは、導体で構成されており、ステータコア51に形成された各スロットを通ってティースに巻装されている。上述したように、当該ステータ50は、三相交流で駆動される誘導電動機のステータである為、U相、V相、及びW相の三相のステータコイルを備え、各相の交流電流が供給されることによって、回転磁束を発生させる。そして、各相のステータコイルは、ステータコア51の軸方向端面にかぶさるように、ステータコア51に形成された複数のスロットを跨って巻装されている。従って、ステータコア51の軸方向両側には、コイルエンド部52が、当該ステータ50におけるステータコイルの一部として、ステータコア51の軸方向端面から突出するように形成されている。
The stator coil is made of a conductor and is wound around the teeth through each slot formed in the
ハウジング60は、ロータ20と、ステータ50とを収容するケースであり、ステータ固定部61と、フロントカバー63と、リアカバー66とを有している(図1参照)。ステータ固定部61は、フロントカバー63とリアカバー66との間に位置する筒状の筐体であり、筒状の筐体における内径に対して、ステータコア51が圧入されることにより、ハウジング60内部の所定位置に、ステータ50を固定している。そして、当該ステータ固定部61は、ハウジング60を構成するリアカバー66よりも熱伝導性が高く形成されており、例えば、鉄鋼、アルミ合金、マグネシウム合金の構成比率を調整することにより、リアカバー66よりも熱伝導性が高くなるように形成されている。
The
ステータ固定部61の外表面には、複数の外部フィン62が形成されている。各外部フィン62は、ステータ固定部61の外側方向に突出した突条として形成されており、ステータ固定部61の周囲に位置する空気との接触面積を増大させている。これにより、ステータ固定部61は、回転電機10の駆動に伴って生じ、ステータ固定部61に伝達した熱の放熱を、当該複数の外部フィン62によって促進させることができる。
A plurality of
フロントカバー63は、ハウジング60における前方側(動力伝達部側)の部分を構成し、回転電機装置1の前方側におけるロータ20及びステータ50を覆っている。フロントカバー63は、その前方側の側面に、ベアリング70を有しており、当該ベアリング70によって、回転軸30を回転可能に支持している。当該フロントカバー63は、ステータ固定部61と同様に、ハウジング60を構成するリアカバー66よりも熱伝導性が高く形成されており、例えば、鉄鋼、アルミ合金、マグネシウム合金の構成比率を調整することにより、リアカバー66よりも熱伝導性が高くなるように形成されている。
The
図1、図5に示すように、フロントカバー63の外表面には、複数の外部フィン64が形成されている。各外部フィン64は、フロントカバー63の外側方向に突出した突条として形成されており、フロントカバー63の周囲に位置する空気との接触面積を増大させている。これにより、フロントカバー63は、回転電機10の駆動に伴って生じ、ステータ固定部61に伝達した熱の放熱を、当該複数の外部フィン64によって促進させることができる。
As shown in FIGS. 1 and 5, a plurality of
そして、フロントカバー63は、回転電機装置1の前方側端面を構成する側面に、複数の通気孔65を有している。図5に示すように、複数の通気孔65は、回転電機装置1の前方側端面を構成する側面において、回転軸30の周囲に一定の間隔を隔てた3カ所に形成されている。当該通気孔65は、夫々、ハウジング60の内部と回転電機装置1の外部を連通するように、フロントカバー63の側面を貫通している。従って、当該回転電機装置1によれば、フロントカバー63の各通気孔65を介して、ハウジング60内部の気体を、回転電機装置1の前方側(即ち、インバータユニット80とが逆側)に排出することができる。
The
又、各通気孔65の内面には、複数の孔内フィン65Aが、夫々、軸方向に沿って伸びる突条として形成されている(図5参照)。各孔内フィン65Aは、夫々、通気孔65内を通過する基体との接触面積を増やすことができるので、当該気体との間の熱交換を促進することができ、もって、回転電機装置1における放熱効率を更に向上させ得る。
A plurality of in-
そして、リアカバー66は、ハウジング60後方側(インバータユニット80)の部分を構成し、インバータユニット80側におけるロータ20、ステータ50を覆っている。リアカバー66は、インバータユニット80側の面に、フロントカバー63と同様に、ベアリング70を有しており、当該ベアリング70によって、回転軸30を回転可能に支持している。当該リアカバー66は、ハウジング60を構成するステータ固定部61、外部フィン64よりも熱伝導性が低く形成されており、例えば、鉄鋼、アルミ合金、マグネシウム合金の構成比率を調整することにより、ステータ固定部61、外部フィン64よりも熱伝導性が低くなるように形成されている。
The
又、リアカバー66の内側には、断熱材67が配設されている。断熱材67は、リアカバー66の構成材料よりも更に熱伝導性の低い樹脂により形成されており、ハウジング60内部においてステータ50と対向する面(即ち、ハウジング60の内側面)に配設されている。従って、回転電機10の駆動に伴う熱の発生源であるステータ50のコイルエンド部52からの熱の伝達を、当該断熱材67によって抑制することができる。
A
図1に示すように、当該ハウジング60内部には、外付ファン部材75が、回転軸30に対して固設されている。外付ファン部材75は、ロータ20のロータコア21の軸方向端面よりも回転電機装置1の前方側に配設されており、回転軸30と共に回転するように構成されている。従って、当該外付ファン部材75は、回転軸30と共に回転することで、前記ロータ20の軸方向(ロータ20やステータ50)に向かう気流を発生させ得る。これにより、当該回転電機10は、回転電機10の駆動に伴い暖められたハウジング60内部の空気を、フロントカバー63に形成された複数の通気孔65を介して、外付ファン部材75により生じる気流としてハウジング60外部(回転電機装置1の前方側)に排出することができる。
As shown in FIG. 1, an
続いて、本実施形態に係る回転電機装置1のインバータユニット80について、図面を参照しつつ説明する。図1に示すように、インバータユニット80は、回転電機装置1において、回転電機10の後方に配置されており、複数の取付部材85を介して、ハウジング60のリアカバー66と一体化されている。インバータユニット80は、回転電機10の動作及び回転電機10の出力電力を制御するために配設されており、ケース内部に、制御装置や複数の電力制御用スイッチング半導体素子をモールドして構成されている。即ち、インバータユニット80は、回転電機10がモータとして動作する場合には、バッテリ等の外部の直流電源からの直流電力を、3相交流電力に変換し、3相分のステータコイルの各相のコイルにステータ電流として供給する。回転電機10が発電機として動作する場合は、インバータユニット80は、ステータ50のステータコイルに発生したステータ電流を同期整流し、発生した直流電力を外部のバッテリ等に蓄電する。当該インバータユニット80は、直流電力を交流電力に変換する為に、少なくとも6個の電力制御用スイッチング半導体素子を有しており、各電力制御用スイッチング半導体素子として、MOS−FETが用いられている。
Next, the
図1、図6に示すように、インバータユニット80は、複数の板状フィン81と、複数のピン状フィン82を、回転電機10と対向する面(即ち、インバータユニット80の前面)に有している。板状フィン81は、インバータユニット80のケース表面に対して立設されており、回転軸30を中心とした放射状に延びる板状に形成されている。そして、複数のピン状フィン82は、インバータユニット80のケース表面において、回転軸30の周囲に配置されており、当該ケース表面に立設されている。各板状フィン81及び各ピン状フィン82は、インバータユニット80のケースと一体に成形されており、インバータユニット80の駆動に伴って、複数の電力制御用スイッチング半導体素子に生じた熱の放熱を促進する。
As shown in FIGS. 1 and 6, the
上述した構成を有する回転電機装置1における熱の移動について説明する。回転電機装置1において、回転電機10の駆動によって、回転軸30と共にロータ20が回転すると、ステータ50のコイルエンド部52等が発熱し、ハウジング60内部に熱が発生する。又、回転電機10の駆動に際して、インバータユニット80による電力制御が行われる為、インバータユニット80にも、熱が生じる。
The heat transfer in the rotating electrical machine apparatus 1 having the above-described configuration will be described. In the rotating electrical machine apparatus 1, when the
ハウジング60内部のロータ20やステータ50に生じた熱は、ハウジング60に対して伝達されることになる。ここで、ハウジング60において、インバータユニット80側に位置するリアカバー66は、ステータ固定部61、フロントカバー63よりも熱伝導性が低く形成されており、且つ、ハウジング60内面側に、断熱材67を有している。従って、ハウジング60内部のロータ20、ステータ50等に生じた熱が、リアカバー66側に伝導することを抑制することができ、もって、インバータユニット80に対する熱の影響を低減することができる。
Heat generated in the
そして、ハウジング60に対して伝達された熱は、ハウジング60を構成する部材の内、リアカバー66ではなく、熱伝導性の高いステータ固定部61、フロントカバー63側に伝達されている。ステータ固定部61、フロントカバー63に伝達された熱は、夫々、外部フィン62や、外部フィン64を介して、ハウジング60の周囲に放熱される。図1からもわかるように、ハウジング60におけるステータ固定部61、フロントカバー63は、回転電機装置1におけるインバータユニット80から離れた位置に配置されているので、当該回転電機装置1によれば、ステータ固定部61、フロントカバー63から放熱された熱がインバータユニット80に与える影響を小さくすることができる。
The heat transmitted to the
又、ハウジング60内部に生じた熱は、ハウジング60内部の気体を暖め、ハウジング60を含む回転電機10の温度上昇の要因となる。この点、回転電機装置1の前方側において、外付ファン部材75が回転軸30に対して固設されており、ハウジング60の前方側に位置するフロントカバー63に複数の通気孔65を有している(図1参照)。従って、回転電機10の駆動に伴い暖められたハウジング60内部の空気は、回転電機10の駆動に伴う外付ファン部材75の回転により生じる気流によって、各通気孔65を介して、ハウジング60の外部である回転電機装置1の前方側に排気される。これにより、ハウジング60内部に暖められた気体を、ハウジング60外部に排出することができるので、当該回転電機装置1によれば、回転電機10の温度上昇を抑制することができ、もって、インバータユニット80に対する熱の影響を抑制することができる。
Further, the heat generated inside the
そして、フロントカバー63の各通気孔65内面には、図5に示すように、複数の孔内フィン65Aが形成されており、通気孔65内を通過する気流との接触面積を増大している。従って、フロントカバー63に伝達された熱と、通気孔65内を通過する気流との熱交換を促進させることができるので、当該回転電機装置1によれば、インバータユニット80に対する熱の影響を低減させることができる。
As shown in FIG. 5, a plurality of in-
上述したように、インバータユニット80においては、回転電機10に対する電力制御に伴って熱が生じ、当該熱は、複数の板状フィン81及び複数のピン状フィン82を介して、インバータユニット80の周囲に放熱される。図1に示すように、板状フィン81及びピン状フィン82は、インバータユニット80における回転電機10側(即ち、リアカバー66側)の面に形成されている。従って、当該回転電機装置1においては、回転電機10のリアカバー66と、インバータユニット80との間に位置する気体が、インバータユニット80から放熱された熱によって暖められる。
As described above, in the
図1に示すように、本実施形態に係る回転電機10においては、回転軸30の吸気口32は、リアカバー66とインバータユニット80の間の空間と連通しており、回転軸30の排気口33は、フロントカバー63よりも前方側の空間と連通している。更に、当該回転軸30は、吸気口32と排気口33とを連通する通気路31を有しており、通気路31内部における吸気口32と排気口33の間に、ファン部材40を有している。当該回転電機10によれば、ロータ20及び回転軸30の回転により、ファン部材40が、通気路31内部において回転軸30と共に回転する為、通気路31内部に、吸気口32から排気口33へと向かう気流を生じさせ得る。
As shown in FIG. 1, in the rotating
これにより、リアカバー66とインバータユニット80との間の空気を、吸気口32を介して、通気路31内部に導入し、排気口33を介して、回転電機10を介して、インバータユニット80と逆側の空間に排出することができる。従って、当該回転電機装置1によれば、インバータユニット80の駆動に伴う熱によって暖められたリアカバー66とインバータユニット80の間に位置する空気を、インバータユニット80から移動させることができるので、インバータユニット80に対する熱の影響を低減することができる。
As a result, the air between the
このように、本実施形態に係る回転電機装置1によれば、ハウジング60のリアカバー66の熱伝導性や、ステータ固定部61、フロントカバー63の構成、外付ファン部材75によって、回転電機10の駆動に伴って生じた熱のインバータユニット80に対する影響を低減すると同時に、回転軸30の通気路31を介して気体の移動によって、インバータユニット80の駆動に伴い生じた熱がインバータユニット80自体に及ぼす影響を低減することができる。
As described above, according to the rotating electrical machine apparatus 1 according to the present embodiment, the heat conductivity of the
以上説明したように、本実施形態に係る回転電機装置1は、回転軸30に固設されたロータ20及び当該ロータ20の径方向外側に配設されたステータ50を、ハウジング60内部に収容して構成された回転電機10と、前記回転電機10の動作及び前記回転電機10の出力電力を制御するインバータユニット80と、を有している(図1参照)。ここで、回転電機10は、ロータ20を回転軸30と共に回転させて駆動すると、それに伴い熱を発生する。当該回転電機装置1によれば、ハウジング60におけるインバータユニット80側に、リアカバー66を有しており、当該リアカバー66は、当該ハウジング60を構成する他の部分(即ち、ステータ固定部61、フロントカバー63)よりも熱伝導性が低く形成されている。従って、当該回転電機装置1によれば、ハウジング60の他の部分(ステータ固定部61、フロントカバー63)よりも熱伝導性の低いリアカバー66をインバータユニット80側に配置することによって、ハウジング60内部で回転電機10の動作に伴って生じた熱がインバータユニット80に対して伝達することを抑制することができる。
As described above, the rotating electrical machine apparatus 1 according to the present embodiment accommodates the
又、前記回転軸30は、軸方向の一方側にあたる前記リアカバー66の軸方向端面よりも一方側であり、前記インバータユニット80との間となる部分に吸気口32を有し、と、前記軸方向他方側にあたるフロントカバー63の軸方向端面よりも他方側に排気口33を有している。更に、当該回転軸30は、吸気口32と排気口33とを連通する通気路31を有しており、通気路31内部における吸気口32と排気口33の間に、ファン部材40を有している。従って、当該回転電機装置1によれば、回転電機10の動作に伴いロータ20及び回転軸30の回転により、ファン部材40が、通気路31内部において回転軸30と共に回転する為、通気路31内部の気体に流れを生じさせることができ、リアカバー66とインバータユニット80の間に位置する気体を、吸気口32を介して、通気路31内部に導入し、排気口33を介して、フロントカバー63の前方側に排出することができる。即ち、当該回転電機装置1によれば、インバータユニット80の周囲に位置する気体を循環させることができ、インバータユニット80に対する熱の影響を低減することができる。
The
図1に示すように、リアカバー66は、前記ロータ20及び前記ステータ50の前記インバータユニット80を遮蔽するように配設されているので、当該回転電機装置1によれば、回転電機装置1の後方側において、回転電機10のハウジング60内部と、インバータユニット80周囲との間における気体の移動を遮ることができるので、ハウジング60内部で回転電機10の動作に伴って生じた熱がインバータユニット80に対して伝達することを、より抑制することができる。
As shown in FIG. 1, the
更に、前記リアカバー66は、前記ステータ50と対向する内面側に、熱移動を低減する断熱材67を有している為、回転電機10における熱の発生源の一つであるステータ50からの熱移動を、断熱材67によって低減することができ、もって、インバータユニット80に対する熱の影響を低減し得る。
Furthermore, since the
当該回転電機装置において、前記ハウジング60は、前記リアカバー66を除く他の部分(即ち、ステータ固定部61、フロントカバー63)の外表面に、突起状に形成された外部フィン62、外部フィン64を複数有しており、当該外部フィン62、外部フィン64によって、当該ハウジング60の外部に位置する気体との接触面積を大きくすることができる。これにより、当該回転電機装置1によれば、ハウジング60のステータ固定部61に形成された外部フィン62、フロントカバー63に形成された外部フィン64によって、ハウジング60内部のロータ20、ステータ50で生じた熱を、インバータユニット80から離れた位置へ、より効率よく放熱することができ、もって、インバータユニット80に対する熱の影響を低減することができる。
In the rotating electrical machine apparatus, the
当該回転電機装置1において、ハウジング60の前方側に、複数の通気孔65を有するフロントカバー63を有しており、ハウジング60内部における軸方向前方側の回転軸30には、外付ファン部材75が固設されている。従って、回転電機10の動作により回転軸30が回転すると、外付ファン部材75も回転し、前方側に向かう気流を発生させることができる。この気流は、フロントカバー63の複数の通気孔65を介して、ハウジング60の内部から外部へ向かって流れるので、ハウジング60内部の熱を外部へ放出することができる。又、通気孔65を通過する際に、フロントカバー63と気流媒との間で熱交換が行われるので、当該回転電機装置1によれば、フロントカバー63を用いた回転電機10の放熱を促進することができる。
The rotating electrical machine apparatus 1 includes a
更に、図5に示すように、フロントカバー63の各通気孔65の内面には、複数の孔内フィン65Aが、軸方向に沿って伸びる突条に形成されているので、通気孔65内を流れる気体との接触面積を大きくすることができる。これにより、当該回転電機装置1によれば、各通気孔65を通過する際に、フロントカバー63と気体との間で熱交換を効率よく行うことができ、フロントカバー63を用いた回転電機10の放熱を更に促進することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 5, a plurality of in-
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、上述した実施形態においては、本発明における回転電機を、かご型三相誘導電動機に適応していたが、この態様に限定されるものではなく、回転電機であれば、本発明を適応することができる。具体的には、例えば、本発明に係る回転電機を、IPMモータに適応することができる。 Although the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the rotating electrical machine according to the present invention is applied to a squirrel-cage three-phase induction motor, but is not limited to this aspect, and the present invention is applied to any rotating electrical machine. be able to. Specifically, for example, the rotating electrical machine according to the present invention can be applied to an IPM motor.
上述した実施形態においては、ハウジング60を構成するステータ固定部61、フロントカバー63、リアカバー66の熱伝導性は、鉄鋼、アルミ合金、マグネシウム合金の構成比率を調整したものを用いること、及び、リアカバー66内面に断熱材67を配設することによって、リアカバー66の熱伝導性が他の構成部品より低くなるように構成していたが、この態様に限定されるものではない。即ち、ハウジング60を構成する構成部品の内、インバータユニット80側に位置するリアカバー66が、ステータ固定部61、フロントカバー63と比較して熱伝導性が低く形成されていればよく、その実現方法は問わない。
In the above-described embodiment, the heat conductivity of the
例えば、図7に示すように、リアカバー66の厚み方向に関して、鉄鋼、アルミ合金、マグネシウム合金等の金属層と、樹脂等の断熱材層とを交互に積層して構成することで、ステータ固定部61、フロントカバー63よりも、リアカバー66の熱伝導性を低くする構成であってもよい。
For example, as shown in FIG. 7, with respect to the thickness direction of the
又、リアカバー66の構造によって、ハウジング60を構成するステータ固定部61、フロントカバー63よりも熱伝導性を低くしてもよい。例えば、リアカバー66の壁部分に中空部分を形成し、当該中空部分内の空気を断熱材として機能させる構成であってもよい。
Further, the heat conductivity may be made lower than that of the
又、リアカバー66に対して断熱材67を必ず配設する必要はなく、リアカバー66の熱伝導性がステータ固定部61、フロントカバー63よりも低く構成されていれば、夫々の構成材料を選択することのみで実現してもよい。例えば、ハウジング60の構成材料としての鉄鋼、アルミ合金、マグネシウム合金の構成比率を調整することで実現してもよい。例えば、ステータ固定部61、フロントカバー63の構成材料としては、マグネシウム合金「AZ91B」を用い、リアカバー66の構成材料として、アルミニウム合金「AC4C」を用いる構成であってもよい。
又、取付部材85も、リアカバー66と同様に、ステータ固定部61、フロントカバー63と比較して熱伝導性が低く形成されていることが望ましい。
Further, it is not always necessary to provide the
Further, it is desirable that the mounting
又、上述した実施形態においては、冷媒として空気(気体)を用いていたが、水や油を用いた液冷式としてもよい。
又、排出口としての排気口33を、回転電機装置1の前方側における回転軸30の端部に設けたが、ハウジング60の軸方向端面よりも前方側に設ければよく、回転軸30の外周面に設けても良い。
In the above-described embodiment, air (gas) is used as the refrigerant, but a liquid cooling type using water or oil may be used.
Further, although the
1 回転電機装置
10 回転電機
20 ロータ
30 回転軸
31 通気路
32 吸気口
33 排気口
40 ファン部材
50 ステータ
60 ハウジング
61 ステータ固定部
62 外部フィン
63 フロントカバー
64 外部フィン
65 通気孔
65A 孔内フィン
66 リアカバー
67 断熱材
75 外付ファン部材
80 インバータユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating
Claims (6)
前記ハウジングに対して前記軸方向の一方側に配設され、前記回転電機の動作及び前記回転電機の出力電力を制御する電力制御装置と、を有する回転電機装置であって、
前記回転軸は、
当該回転軸に沿った軸方向の一方側に位置する前記ハウジングの軸方向端面よりも一方側であり、前記電力制御装置との間となる部分に形成された吸入口と、前記軸方向他方側にあたる前記ハウジングの軸方向端面よりも他方側に形成された排出口とを連通する冷媒通路を、内部に有し、
前記冷媒通路の内部であって、前記吸入口と前記排出口との間となる位置に、ファンを有し、
前記ハウジングは、
当該ハウジングを構成する他の部分よりも熱伝導性が低く形成された第1カバーを、前記電力制御装置側に有する
ことを特徴とする回転電機装置。 A rotor fixed to a rotatable rotation shaft and rotated together with the rotation shaft, a stator core disposed radially outside the rotor, and a conductive wire wound around the stator core. A rotating electrical machine having a stator having a coil, and a housing that accommodates the rotor and the stator therein;
A rotating electrical machine device that is disposed on one side in the axial direction with respect to the housing and has a power control device that controls operation of the rotating electrical machine and output power of the rotating electrical machine,
The rotation axis is
A suction port formed on a portion of the housing located on one side in the axial direction along the rotation axis and between the power control device and on the other side in the axial direction; A refrigerant passage communicating with a discharge port formed on the other side of the axial end surface of the housing corresponding to the housing,
Inside the refrigerant passage, at a position between the suction port and the discharge port, has a fan,
The housing is
A rotating electrical machine apparatus comprising a first cover formed on the side of the power control device, the first cover having a lower thermal conductivity than the other parts constituting the housing.
前記第1カバーは、
前記ロータ及び前記ステータの前記電力制御装置側を遮蔽するように配設されている
ことを特徴とする回転電機装置。 The rotating electrical machine apparatus according to claim 1,
The first cover is
A rotating electrical machine apparatus that is disposed so as to shield the rotor and the stator from the power control device side.
前記第1カバーは、
前記ステータと対向する面に、熱移動を低減する断熱材を有している
ことを特徴とする回転電機装置。 The rotating electrical machine apparatus according to claim 1 or 2,
The first cover is
A rotating electrical machine apparatus comprising a heat insulating material for reducing heat transfer on a surface facing the stator.
前記ハウジングは、
前記第1カバーを除く他の部分の外表面に、突起状に形成されたフィンを有している
ことを特徴とする回転電機装置。 A rotating electrical machine apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The housing is
A rotating electrical machine apparatus having a fin formed in a protruding shape on an outer surface of the other part excluding the first cover.
前記ハウジングは、
前記軸方向他方側に配設され、前記第1カバーよりも熱伝導性が高く形成された第2カバーを有し、
前記第2カバーは、
軸方向他方側に位置する面を軸方向に沿って貫通する貫通孔を有し、
前記回転軸には、
前記軸方向他方側における前記ハウジング内において、前記ロータのロータコアの軸方向端面よりも端部側に、外付ファン部材が固設されており、
当該外付ファン部材は、
前記回転軸と共に回転することで、前記軸方向他方側に向かう冷媒の流れを発生させる
ことを特徴とする回転電機装置。 A rotating electrical machine apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The housing is
A second cover disposed on the other side in the axial direction and having a higher thermal conductivity than the first cover;
The second cover is
Having a through hole penetrating the surface located on the other side in the axial direction along the axial direction;
The rotating shaft includes
In the housing on the other side in the axial direction, an external fan member is fixedly provided on the end side of the rotor core of the rotor in the axial direction.
The external fan member is
A rotating electrical machine apparatus that generates a refrigerant flow toward the other side in the axial direction by rotating together with the rotating shaft.
前記第2カバーの貫通孔は、
当該貫通孔の内面に、前記軸方向に沿って伸びる突条に形成された孔内フィンを有している
ことを特徴とする回転電機装置。 The rotating electrical machine apparatus according to claim 5,
The through hole of the second cover is
A rotating electrical machine apparatus characterized by having an in-hole fin formed on a protrusion extending along the axial direction on the inner surface of the through hole.
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