JP2016129438A - Motor cooling structure - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、モータ冷却構造に関する。 The present disclosure relates to a motor cooling structure.
従来から、コイルエンドの外周面に向けて冷却媒体を吐出するための吐出孔を有する冷却媒体路を備える回転電機の冷却装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この冷却装置においては、冷却媒体路は、ステータの軸方向に沿って延在し、冷却媒体のコイルエンドからの跳ね返り量が最小となる所定の入射角で冷却媒体がコイルエンドに入射するように、吐出孔から冷却媒体を吐出する。 2. Description of the Related Art Conventionally, a cooling device for a rotating electrical machine including a cooling medium path having a discharge hole for discharging a cooling medium toward an outer peripheral surface of a coil end is known (see, for example, Patent Document 1). In this cooling device, the cooling medium path extends along the axial direction of the stator so that the cooling medium enters the coil end at a predetermined incident angle at which the amount of rebound of the cooling medium from the coil end is minimized. The cooling medium is discharged from the discharge holes.
また、ステータコアと、ステータコアの軸方向端部から突出するコイルエンドと、コイルエンドの外周面に沿って前記コイルエンドの外周面に対して鉛直方向上方に配置され、内周側と外周側とを連通する複数の連通孔を備えた桶と、桶の外周側に冷却油を供給する冷却油供給部とを備えるステータ冷却構造が知られている(例えば、特許文献2参照)。 Further, the stator core, a coil end protruding from the axial end of the stator core, and the coil end are disposed vertically above the outer peripheral surface of the coil end along the outer peripheral surface of the coil end. A stator cooling structure is known that includes a cage provided with a plurality of communication holes that communicate with each other and a cooling oil supply unit that supplies cooling oil to the outer periphery of the cage (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、上記の特許文献1に記載の構成では、冷却媒体路はステータの軸方向に沿って延在するので、ステータ軸方向の両側のコイルエンドのそれぞれに対して、周方向で2点しか冷却油を当てることができない。従って、上記の特許文献1に記載の構成では、各コイルエンドの周方向に沿って均一な冷却を実現することができないという問題点がある。
However, in the configuration described in
また、上記の特許文献2に記載の構成では、ステータ軸方向の両側のコイルエンドの一方しか冷却することができず、両側のコイルエンドを冷却するためには同様の構成が追加で必要となり、装置が大型化及び複雑化するという問題点がある。
Further, in the configuration described in
そこで、本開示は、簡易な構成で小型化とコスト低減を図りつつ、各コイルエンドの周方向に沿ってより均一な冷却が可能なモータ冷却構造の提供を目的とする。 Therefore, an object of the present disclosure is to provide a motor cooling structure capable of cooling more uniformly along the circumferential direction of each coil end while achieving downsizing and cost reduction with a simple configuration.
本開示の一局面によれば、ステータコアの外周面に対向しつつ、前記ステータコアの周方向に延在する管部材であって、冷媒の流路を内部に形成する管部材と、
前記ステータコアの軸方向で前記管部材の両側に、それぞれ2箇所以上設けられる冷媒噴出部であって、前記ステータコアの軸方向の両端部で突出するそれぞれのコイルエンドに向けて冷媒を噴出する冷媒噴出部とを含む、モータ冷却構造が提供される。
According to one aspect of the present disclosure, a tube member that extends in the circumferential direction of the stator core while facing the outer peripheral surface of the stator core, and the tube member that forms a refrigerant flow path therein,
Refrigerant jets that are provided at two or more locations on both sides of the pipe member in the axial direction of the stator core, and jet the refrigerant toward the coil ends that protrude at both axial ends of the stator core. A motor cooling structure is provided.
本開示によれば、簡易な構成で小型化とコスト低減を図りつつ、各コイルエンドの周方向に沿ってより均一な冷却が可能なモータ冷却構造が得られる。 According to the present disclosure, it is possible to obtain a motor cooling structure capable of performing more uniform cooling along the circumferential direction of each coil end while achieving downsizing and cost reduction with a simple configuration.
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、一実施例によるモータ冷却構造1を示す斜視図である。図2は、モータ冷却構造1の2面図であり、(A)は側面図であり、(B)は上面図である。図3は、管部材10の断面図である。図4は、図2(A)のA−A断面を示す図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a
モータ冷却構造1は、モータのステータ2に適用される。以下では、径方向、周方向及び軸方向は、ステータ2の中心軸Iを基準とし、中心軸Iを中心として内径側及び外径側を定義する。例えば、内径側とは、中心軸Iの径方向で中心軸Iに近い側を指す。以下では、前提として、モータは、ステータコア20の軸方向が水平になる向きで搭載されているものとする。また、図2(A)に示すY方向が鉛直方向下向き(重力方向)であるとする。
The
ステータ2は、インナロータ型の任意のモータで使用されてもよい。例えば、ステータ2は、ハイブリッド車又は電気自動車で使用される走行用モータで使用されてもよい。走行用モータは、例えば永久磁石モータであってもよいし、電磁石と永久磁石とを併用するハイブリッド型のモータであってもよい。
The
ステータ2は、ステータコア20と、コイル30とを含む。
ステータコア20は、例えば積層鋼板から形成される。ステータコア20は、複数の分割コアから形成されてもよい。ステータコア20は、内径側にティース部24と、外径側にバックヨーク部26とを含む。ティース部24は、周方向に等間隔で複数個形成され、周方向で隣接するティース部24間にスロットが画成される。尚、ステータコア20の外周面21は、バックヨーク部26の外周面により画成される。尚、ステータコア20の外周面21は、ステータコア20の径方向外側の周面である。
The
ステータコア20の外周面21には、フランジ22が形成される。フランジ22は、ステータコア20の外周面21に焼き嵌めされるリング部材により形成されてもよい。図1に示す例では、フランジ22は、3箇所設けられており、3つのフランジ22は、120度間隔で配置されている。フランジ22は、ステータコア20をケース(図示せず)等に固定(締結)するために形成される。このため、フランジ22は、締結具が通過する孔23を有してよい。尚、フランジ22の数や形成位置は任意である。また、図1に示す例では、フランジ22は、ステータコア20の軸方向の両端面間に延在しているが、軸方向の一部のみに延在してもよい。
A
コイル30は、ステータコア20のスロットに設けられる。コイル30は、任意の態様でステータコア20に巻回されてもよい。コイル30は、ステータコア20の軸方向の両端部で突出するコイルエンド32L,32Rを含む。コイルエンド32L,32Rは、U,V,W各相の端子までの動力線等を含んでよい。
The
モータ冷却構造1は、ステータコア20の周方向に延在する管部材(パイプ)10を含む。管部材10は、ステータコア20の径方向外側に設けられ、ステータコア20の外周面21に径方向で対向する。管部材10は、内部に冷媒が流される。尚、管部材10は、金属等の任意の材料で形成されてよい。管部材10は、典型的には、可撓性の無い部材であるが、可撓性があってもよい。
The
管部材10は、一端から冷媒が導入される。図1に示す例では、管部材10は、冷却導入部13に接続部16を介して接続される。冷却導入部13は、ケース内の油路に接続されてよい。また、管部材10の他端は、閉塞されてもよいし(冷媒を塞き止めてもよいし)、ドレイン(タンク)に接続されてもよい。図1に示す例では、管部材10は、接続部15を介して端部12で終端する。尚、図1に示す例では、接続部15及び接続部16は、管部材10と一体に形成されている。
The
モータ冷却構造1は、また、ステータコア20の軸方向で管部材10の両側にそれぞれ2箇所以上設けられる冷媒噴出部14L,14Rを含む。図1に示す例では、冷媒噴出部14L,14Rは、図3に示すように、管部材10に形成される各孔(貫通孔)により形成される。但し、冷媒噴出部14L,14Rは、ノズルの形態で管部材10に形成又は取り付けされてもよい。図1に示す例では、冷媒噴出部14L,14Rは、それぞれ、5個設けられる。冷媒噴出部14Lの数及び冷媒噴出部14Rの数は、2個以上であれば任意である。
The
次に、モータ冷却構造1による冷却動作について図1及び図2、図4を参照しつつ説明する。図1及び図2には、冷媒の軌跡が符合70にて指示されている。尚、冷媒は、油等であってよい。
Next, the cooling operation by the
管部材10には、一端(図1に示す例では冷却導入部13)から冷媒が導入される。冷媒は、ポンプ(図示せず)により圧送されて導入される。管部材10に冷媒が導入されると、図1、図2及び図4に符合70にて示すように、冷媒噴出部14Lからコイルエンド32Lに向けて冷媒が噴出されると共に、冷媒噴出部14Rからコイルエンド32Rに向けて冷媒が噴出される。これにより、コイルエンド32L、32Rに冷媒が(直接)当たり、コイルエンド32L、32Rを効率的に冷却することができる。このようにして、1本の管部材10により双方のコイルエンド32L、32Rを同時に冷却することができるので、冷却構造の簡素化による小型化とコスト低減を図ることができる。また、コイルエンド32L、32Rのそれぞれは、周方向に離間した複数の箇所(図1及び図2に示す例では5箇所)で冷媒が当たるので、コイルエンド32L、32Rの周方向に沿った均一な冷却を実現することができる。尚、コイルエンド32L、32Rに当たった冷媒は、その後、図4にて矢印71に示すように、コイルエンド32L、32Rを冷却しつつ、重力の作用によりコイルエンド32L、32R内を流れる。
The refrigerant is introduced into the
尚、冷媒噴出部14L,14Rは、図1及び図2に示すように、周方向で同一の位置に形成されてもよいし、互い違いに形成されてもよい。また、冷媒噴出部14Lの数と冷媒噴出部14Rの数とは異なってもよい。また、図3に示す例では、冷媒噴出部14L,14Rは、管部材10の円形断面における斜め下方位置(角度αL=αR)に対称に形成されているが、異なる位置(角度αL≠αR)に形成されてもよい。角度αL、αRは、冷媒噴出部14L,14Rから噴射された冷媒がコイルエンド32L,32Rに当たるように、決定される。従って、同一側の複数の冷媒噴出部14Lについても、角度αLは異なる場合もありうる。これは、冷媒噴出部14Lでの冷媒の圧力(噴射圧)が周方向の各位置(冷却導入部13からの距離)で異なりうるためである。
In addition, as shown in FIG.1 and FIG.2, the refrigerant |
ここで、図1及び図2に示す例では、管部材10は、ステータコア20の外周面21に沿って周方向に延在する。即ち、管部材10は、図2(A)に示すように、側面視で円弧状に延在する(ステータコア20の外周面21から径方向で略等距離を保って延在する)。これにより、管部材10内の冷媒の圧力が周方向で略一定であるときは、各冷媒噴出部14Lの構成(角度αL等)を同一に設定することができ、各冷媒噴出部14Rの構成(角度αR等)を同一に設定することができる。但し、管部材10は、ステータコア20の外周面21に対向して配置されていればよく、ステータコア20の外周面21からの径方向の距離が、管部材10の周方向で変化してもよい。例えば、管部材10は、一部又は全部が側面視で直線状に延在してもよい。この場合も、各冷媒噴出部14Lの構成(角度αL等)及び各冷媒噴出部14Rの構成(角度αR等)は、冷媒噴出部14L,14Rから噴射された冷媒がコイルエンド32L,32Rに当たるように設定されればよい。
Here, in the example shown in FIGS. 1 and 2, the
また、図1及び図2に示す例では、管部材10は、ステータコア20の軸方向の中央に位置する。即ち、管部材10は、ステータコア20の積層方向の中央に位置する。これにより、管部材10内の冷媒の圧力が周方向で略一定であるときは、各冷媒噴出部14L、14Rの構成(角度αL、αR等)を同一に設定することができる。また、管部材10内の冷媒の圧力が周方向で変化する場合も、管部材10における同一の周位置にある冷媒噴出部14L、14Rの構成(角度αL、αR等)を同一に設定することができる。但し、管部材10は、ステータコア20の外周面21に対向して配置されていればよく、ステータコア20の軸方向の中央に対して軸方向でオフセットして位置してもよい。この場合も、各冷媒噴出部14Lの構成(角度αL等)及び各冷媒噴出部14Rの構成(角度αR等)は、冷媒噴出部14L,14Rから噴射された冷媒がコイルエンド32L,32Rに当たるように設定されればよい。また、同様の観点から、図1及び図2に示す例では、図2(B)に示す上面視で、管部材10は、ステータコア20の軸方向の中央で真っ直ぐに延在しているが、軸方向に延在する部分を有してもよい(例えば蛇行してもよい)。
Further, in the example shown in FIGS. 1 and 2, the
また、図1及び図2に示す例では、管部材10は、ステータコア20における鉛直方向上側の外周面21に対向する。これにより、重力を利用して、コイルエンド32L,32Rを鉛直方向上方から効率的に冷却することができる。例えば、コイルエンド32L,32Rにおける鉛直方向の最も高い位置にある部位に当たった後の冷媒は、コイルエンド32L,32Rを周方向に伝いつつ下方に流れる。尚、図1及び図2に示す例では、図2(A)に最も良く示すように、各冷媒噴出部14L,14Rの噴射方向は、ステータコア20の中心軸Iに向かう向きであるが、かかる向きは変更されてもよい。例えば、コイルエンド32L,32Rを周方向に沿った均一な冷却を実現するために、図2(A)に示すように、冷媒噴出部14L,14Rの噴射方向は、ステータコア20の中心軸Iに向かう向きに対して角度βをなすように設定されてもよい。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the
また、図1及び図2に示す例では、管部材10は、周方向で、ステータコア20の鉛直方向上側の2つのフランジ22の間に延在する。これにより、フランジ22と干渉することなく、径方向のスペースを有効に利用して管部材10を配置することができる。但し、管部材10は、フランジ22を周方向で跨いで延在してもよいし、異なる2つのフランジ22間に、それぞれ設けられてもよい。尚、図1及び図2に示す例では、管部材10が間に延在する2つのフランジ22は、ステータコア20の中心軸Iを通る鉛直面で左右を分けたとき、左右対称ではないが、左右対称に設定されてもよい。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the
また、図1及び図2に示す例では、管部材10における冷媒噴出部14L,14Rの形成範囲は、周方向で角度γである。角度γは、任意であるが、コイルエンド32L,32Rの周方向の均一な冷却が実現されるように決定される。例えば、角度γは、管部材10が2つのフランジ22の間に延在できるように、当該2つのフランジ22の間の角度(本例では120度)よりも僅かに小さい角度であってもよい。尚、図1及び図2に示す例では、管部材10における冷媒噴出部14L,14Rの形成範囲は、ステータコア20の中心軸Iを通る鉛直面で左右を分けたとき、左右対称ではないが、左右対称に設定されてもよい。
Moreover, in the example shown in FIG.1 and FIG.2, the formation range of the refrigerant |
次に、コイルエンド32L,32Rの形状の好ましい実施例について、図4及び図5を参照して説明する。図5は、コイルエンド32L,32Rの断面形状を示す断面図であり、図4の断面(図2(A)のA−A断面)に相当する断面図である。 Next, a preferred embodiment of the shape of the coil ends 32L and 32R will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a cross-sectional shape of the coil ends 32L and 32R, and is a cross-sectional view corresponding to the cross-section of FIG. 4 (A-A cross section of FIG. 2A).
図4に示す例では、コイルエンド32L,32Rの最外径は、ステータコア20よりも径方向内側に位置する。これに対して、図5に示す例では、コイルエンド32L,32Rの最外径は、ステータコア20よりも径方向外側に位置する。即ち、コイルエンド32L,32Rは、ステータコア20よりも径方向外側に張り出す張出部80L、80Rを含む。張出部80L、80Rは、コイルエンド32L,32Rを径方向外側に張り出すように成形することにより形成されてもよい。尚、張出部80L、80Rは、コイルエンド32L,32Rの周方向における一部(冷媒噴出部14L,14Rからの冷媒が当たる範囲)のみに形成されてもよい。
In the example illustrated in FIG. 4, the outermost diameters of the coil ends 32 </ b> L and 32 </ b> R are located on the radially inner side of the
張出部80L、80Rの軸方向内側の冷媒受け面(径方向に延在する面)82L、82Rには、冷媒噴出部14L,14Rから噴射された冷媒が当たる。これにより、張出部80L、80Rに当たった冷媒は、軸方向外側に飛散し難くなり、コイルエンド32L,32Rの冷却に寄与しない冷媒を低減することができる。
Refrigerant ejected from the
ここで、冷媒受け面82L、82Rの向きは、任意であり、例えば、図5(A)に示すように、軸方向に対して直角であってもよいし、図5(B)に示すように、軸方向に対して直角な面に対して傾斜してもよい。例えば、図5(B)に示す例では、冷媒受け面82L、82Rは、冷媒噴出部14L,14Rから噴射された冷媒が略直角に当たるような角度に傾斜されている。これにより、冷媒が冷媒受け面82L、82Rに当たるときの飛散が低減され、コイルエンド32L,32Rの冷却に寄与しない冷媒を低減することができる。
Here, the directions of the refrigerant receiving surfaces 82L and 82R are arbitrary, and may be, for example, perpendicular to the axial direction as shown in FIG. 5A or as shown in FIG. 5B. Further, it may be inclined with respect to a plane perpendicular to the axial direction. For example, in the example shown in FIG. 5B, the refrigerant receiving surfaces 82L and 82R are inclined at such an angle that the refrigerant injected from the
尚、図5に示す例では、張出部80L、80Rの双方が形成されているが、張出部80L、80Rのいずれか一方のみが形成されてもよい。また、図5(A)に示す構成と図5(B)に示す構成とは組み合わせられてもよい。例えば、張出部80Lは、図5(A)に示す構成を有し、張出部80Rは、図5(B)に示す構成を有してもよい。また、図4に示す例では、コイルエンド32Lは、コイルエンド32Rよりも径方向外側に張り出しているが、かかる張り出しが無い構成であってもよい。
In the example shown in FIG. 5, both the
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。 Although each embodiment has been described in detail above, it is not limited to a specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope described in the claims. It is also possible to combine all or a plurality of the components of the above-described embodiments.
例えば、上述した実施例では、前提として、モータは、ステータコア20の軸方向が水平になる向きで搭載されているが、モータの搭載の向きは任意である。例えば、ステータコア20の軸方向が鉛直方向に対応する場合でも、例えば管部材10をステータコア20の略全周に亘って設けることで、コイルエンド32L,32Rの周方向で均一な冷却を実現することができる。この場合、重力の影響を考慮して、冷媒噴出部14L,14Rからの冷媒の噴射圧を高めることとしてよい。
For example, in the above-described embodiments, the motor is mounted in a direction in which the axial direction of the
1 モータ冷却構造
2 ステータ
10 管部材
12 端部
13 冷却導入部
14L、14R 冷媒噴出部
20 ステータコア
22 フランジ
24 ティース部
26 バックヨーク部
30 コイル
32L、32R コイルエンド
70 冷媒の軌跡
80L、80R 張出部
82L、82R 冷媒受け面
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ステータコアの軸方向で前記管部材の両側に、それぞれ2箇所以上設けられる冷媒噴出部であって、前記ステータコアの軸方向の両端部で突出するそれぞれのコイルエンドに向けて冷媒を噴出する冷媒噴出部とを含む、モータ冷却構造。 A pipe member extending in the circumferential direction of the stator core while facing the outer peripheral surface of the stator core, and forming a refrigerant flow path therein;
Refrigerant jets that are provided at two or more locations on both sides of the pipe member in the axial direction of the stator core, and jet the refrigerant toward the coil ends that protrude at both axial ends of the stator core. And a motor cooling structure.
前記管部材は、前記ステータコアにおける鉛直方向上側の外周面に対向する、請求項1〜5のうちのいずれか1項に記載のモータ冷却構造。 The motor is mounted so that the axial direction of the stator core is horizontal,
The motor cooling structure according to any one of claims 1 to 5, wherein the pipe member faces an outer peripheral surface on an upper side in a vertical direction of the stator core.
前記管部材は、周方向で所定の2つの前記締結用フランジ間に延在する、請求項1〜6のうちのいずれか1項に記載のモータ冷却構造。 The stator core includes a plurality of fastening flanges formed on an outer peripheral surface, the stator core including a plurality of fastening flanges spaced apart from each other in the circumferential direction,
The motor cooling structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the pipe member extends between two predetermined fastening flanges in a circumferential direction.
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2014
- 2014-03-27 WO PCT/JP2014/058972 patent/WO2014157555A1/en active Application Filing
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110247513A (en) * | 2018-03-08 | 2019-09-17 | 本田技研工业株式会社 | Cooling device |
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