JP2016144356A - Rotor for rotary electric 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、ロータの回転軸から供給される冷媒をロータ外周面から吐出してステータを冷却するロータに関する。 The present invention relates to a rotor of a rotating electrical machine, and more particularly to a rotor that cools a stator by discharging a refrigerant supplied from a rotor rotating shaft from an outer peripheral surface of the rotor.
回転電機のステータやロータを冷却する構造として様々な構造が提案されている。その1つに、ロータの回転軸内の冷媒流路と連通し、ロータ径方向に延びるロータ冷媒流路をロータ内に形成し、回転軸内の冷媒流路からの冷媒をロータ外周面の開口から吐出する構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、ロータ径方向に延びるロータ冷媒流路の他に、ロータ軸方向に延びるロータ冷媒流路を備えた構造も知られている。 Various structures have been proposed as a structure for cooling a stator and a rotor of a rotating electrical machine. One of them is a rotor refrigerant flow path that communicates with a refrigerant flow path in the rotating shaft of the rotor and extends in the rotor radial direction in the rotor, and the refrigerant from the refrigerant flow path in the rotating shaft is opened on the outer peripheral surface of the rotor. The structure which discharges from is known (for example, refer patent document 1). In addition to the rotor refrigerant flow path extending in the rotor radial direction, a structure including a rotor refrigerant flow path extending in the rotor axial direction is also known.
ロータ径方向及びロータ軸方向のロータ冷媒流路内の冷媒は、ロータの遠心力の影響を受ける。この遠心力の影響によってロータ軸方向に供給される冷媒量よりも、ロータ径方向に供給される冷媒量のほうが多くなり、ロータ軸方向とロータ径方向とに供給される冷媒量が偏ってしまう。このため、ロータ軸方向に供給される冷媒量が不足する。 The refrigerant in the rotor refrigerant flow path in the rotor radial direction and the rotor axial direction is affected by the centrifugal force of the rotor. Due to the centrifugal force, the amount of refrigerant supplied in the rotor radial direction is larger than the amount of refrigerant supplied in the rotor axial direction, and the amount of refrigerant supplied in the rotor axial direction and rotor radial direction is biased. . For this reason, the amount of refrigerant supplied in the rotor axial direction is insufficient.
そこで、本発明では、ロータ軸方向に供給される冷媒量の不足を解消する回転電機のロータを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a rotor of a rotating electrical machine that solves the shortage of the amount of refrigerant supplied in the rotor axial direction.
本発明の回転電機のロータは、内部に冷媒供給流路を備えた回転軸と、前記回転軸の外周に固定されたロータコアと、前記ロータコア内において軸方向に延びて前記ロータコアの端面に開口する軸方向排出流路と、前記ロータコア内において径方向に延びて前記ロータコアの外周面に開口する径方向排出流路と、前記ロータコア内において径方向に延在して、一端が前記冷媒供給流路に接続し、他端が前記軸方向排出流路及び前記径方向排出流路に接続する径方向接続流路とを備え、前記径方向接続流路、前記軸方向排出流路及び前記径方向排出流路が接続している接続部において、前記径方向接続流路、前記軸方向排出流路及び前記径方向排出流路が接続している接続部において、前記軸方向排出流路の前記接続部における端部が、前記接続部に向かって流路の断面積が大きくなる形状であることを特徴とする。 The rotor of the rotating electrical machine according to the present invention includes a rotating shaft provided with a refrigerant supply channel therein, a rotor core fixed to the outer periphery of the rotating shaft, an axial direction extending in the rotor core, and an opening at an end surface of the rotor core. An axial discharge passage, a radial discharge passage extending radially in the rotor core and opening on an outer peripheral surface of the rotor core, a radial extension extending in the rotor core, and one end of the refrigerant supply passage A radial connection flow path, the other end of which is connected to the axial discharge flow path and the radial discharge flow path, the radial connection flow path, the axial discharge flow path, and the radial discharge flow In the connection part to which the flow path is connected, in the connection part to which the radial connection flow path, the axial discharge flow path, and the radial discharge flow path are connected, the connection part of the axial discharge flow path The end of Wherein the cross-sectional area of the flow path toward the parts is larger shape.
本発明によれば、ロータ軸方向とロータ径方向とに供給される冷媒量の偏りを抑制し、ロータ軸方向に供給される冷媒量の不足を解消することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the bias | inclination of the refrigerant | coolant amount supplied to a rotor axial direction and a rotor radial direction can be suppressed, and the shortage of the refrigerant | coolant amount supplied to a rotor axial direction can be eliminated.
本発明の実施形態における回転電機は、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車等に搭載されるモータジェネレータである。図1に示すように、モータジェネレータ1は、円環状のステータ10と、その内部に配置されるロータ20とを備えている。ステータ10の内周面とロータ20の外周面との間には、所定量のギャップが形成されている。
The rotating electrical machine in the embodiment of the present invention is a motor generator mounted on, for example, a hybrid vehicle or an electric vehicle. As shown in FIG. 1, the motor generator 1 includes an
ステータ10は、筒状の磁性体からなるステータコア11と、このステータコア11の内周部に突設されて周方向に等間隔で配置された複数のティースの周囲に巻装されたステータコイル12とを備えている。ステータコア11は、それぞれ略円環状に打ち抜き加工された多数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して一体に連結して構成されている。ステータコイル12は、ステータコア11の軸方向端面から外側へ突出するコイルエンド12a,12bを備えている。
The
図1、2に示すように、ロータ20は、回転軸21と、この回転軸21の外周に固定される筒状のロータコア22と、ロータコア22に埋め込まれた永久磁石23とを備えている。ロータコア22は、ステータコア11と同様に、それぞれ略円環状に打ち抜き加工された多数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して一体に連結して構成されている。また、ロータコア22は、ステータコア11と略同じ軸方向長さを有しており、軸方向端面同士が略面一に配置されている。永久磁石23は、ロータコア22の軸方向と同じ長さの板状部材であり、回転軸21を中心としてロータコア22の周方向に90度間隔で4つ設けられている。なお、図2において永久磁石23は断面矩形状であるが、ハの字形状としてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ステータ10及びロータ20は、図示しない円筒状のケース内に収容されている。ケースには、ロータ20の回転軸21を回転可能に支持する2つの軸受部材が軸方向両側に設けられている。
The
次にロータ20の内部の冷媒流路について説明する。冷媒としては、例えば、ATF等の冷却油が使用される。図1に示すように、回転軸21の内部には、回転軸21の外部に冷却油を供給する冷媒供給流路25が設けられている。冷媒供給流路25は、この回転軸21の軸方向に貫通する軸方向供給流路25aと、この軸方向供給流路25aから回転軸21の径方向に延びて回転軸21の外周面に開口する径方向供給流路25bとを備えている。軸方向供給流路25aの一端には、図示しないオイルポンプが接続されており、このオイルポンプから圧送される冷却油が供給される。径方向供給流路25bは、ロータ20の軸方向の中間部分において、軸方向供給流路25aから放射状に90度間隔で4つ設けられている。
Next, the refrigerant flow path inside the
ロータコア22には、一端26aが径方向供給流路25bに接続する径方向接続流路26と、この径方向接続流路26の他端26bに接続して、ロータコア22の外周面から冷却油を排出する径方向排出流路27と、径方向接続流路26の他端26bからロータコア22の軸方向の両端面に向かってそれぞれ分岐して、ロータコア22の軸方向の両端面から冷却油を排出する軸方向排出流路28とが設けられている。すなわち、径方向接続流路26の他端26bには、径方向排出流路27及び軸方向排出流路28が接続されており、この接続部29からロータコア22の外周面及びロータコア22の軸方向の両端面の3方向に向かって流路が分岐して、これら3方向から冷却油が排出される。
The
径方向排出流路27は、径方向接続流路26をロータコア22内においてロータコア22の外周面に向かって径方向に延びるように、径方向接続流路26の延長線上に形成されており、ロータコア22の外周面に開口する排出口27aを備えている。軸方向排出流路28は、ロータコア22内において軸方向に延びて形成され、ロータコア22の両端面に開口する排出口28a,28bをそれぞれ備えている。また、径方向接続流路26、径方向排出流路27及び軸方向排出流路28の断面形状はそれぞれ正方形であり、その断面積は同じである。
The radial
軸方向排出流路28の接続部29に向かう端部には、接続部29の中心に向かうほど流路の断面積が大きくなるテーパ部30が形成されている。テーパ部30は、径方向接続流路26に向かって徐々に傾斜した形状である。
A
ロータコア22における径方向排出流路27、軸方向排出流路28及びテーパ部30は、これらに対応する電磁鋼板にスリットを形成して、この電磁鋼板を積層することによって形成される。図1のA−A断面である図2(A)に示すように、軸方向排出流路28に対応する電磁鋼板には、軸方向排出流路28の流路となる正方形状のスリット28cが形成されている。図1のB−B断面である図2(B)に示すように、軸方向排出流路28及びテーパ部30に対応する電磁鋼板には、軸方向排出流路28の流路を含み、テーパ部30の一部となる矩形状のスリット30cが形成されている。スリット30cは、スリット28cを径方向接続流路26の上流側に向かって延長した矩形状である。この電磁鋼板の上下に隣接する電磁鋼板において、矩形状のスリット30cの長手方向の長さを順次変えることによってテーパ部30が形成される。図1のC−C断面である図2(C)に示すように、径方向接続流路26及び径方向排出流路27に対応する電磁鋼板では、電磁鋼板の中心から外周まで連続するスリット26c及びスリット27cが形成されている。このスリット26c及びスリット27cが形成された電磁鋼板を複数枚重ねることによって径方向接続流路26及び径方向排出流路27が形成される。
The radial
なお、滑らかなテーパ部30とするためには、長手方向の長さが少しづつ異なるスリット30cが形成された電磁鋼板を多数用意する必要があるが、テーパ形状を階段形状として、長さの異なるスリット30cが形成された電磁鋼板の数を減らしてもよく、この場合にはスリット形状が異なる電磁鋼板が少なくて済みコスト低減を図ることができる。
In order to obtain a
次にロータ20における冷却油(冷媒)の流れについて説明する。図1において冷却油の流れを矢印F1〜F6で示す。矢印F1で示すように、オイルポンプにより圧送された冷却油が回転軸21の軸方向供給流路25aに供給される。軸方向供給流路25aに供給された冷却油は、矢印F2で示すように、径方向供給流路25bを介してロータコア22の径方向接続流路26に流入する。
Next, the flow of cooling oil (refrigerant) in the
径方向接続流路26に流入した冷却油は、オイルポンプによる圧送力にロータコア22の回転による遠心力が加わることによりその流入速度が加速される。冷却油がテーパ部30に到達すると、矢印F3で示すように、冷却油はテーパ部30のテーパ形状に沿って流れ拡がって軸方向排出流路28に流入する。また、矢印F4で示すように、接続部29の角部に衝突した冷却油も軸方向排出流路28に流入する。その他の冷却油は、矢印F5で示すように、径方向排出流路27に流入する。
The cooling oil that has flowed into the radial
径方向排出流路27に流入した冷却油は、径方向排出流路27の排出口27aから吐出されてステータコイル12やステータコア11に吹き付けられる。また、矢印F6で示すように、軸方向排出流路28に流入した冷却油は、軸方向排出流路28の排出口28a,28bから吐出されて、ロータコア22の遠心力によってロータコア22の径方向に流れ出て、コイルエンド12a,12bやステータコア11に吹き付けられる。
The cooling oil that has flowed into the radial
このように、径方向接続流路26、径方向排出流路27及び軸方向排出流路28の接続部29におけるテーパ部30によって冷却油の流れが拡散されるので、径方向排出流路27への冷却油の集中が抑制される。このため、径方向排出流路27と軸方向排出流路28とに流入する冷却油の偏りが抑制されて、軸方向排出流路28にも冷却油を十分に供給することができる。
As described above, the flow of the cooling oil is diffused by the tapered
また、テーパ部30のテーパ角度を適宜調節すること、あるいは、テーパ部30の形状を、例えば、円錐形状、四角錐形状等とすることによって、冷却油の流れを調節することができ、軸方向排出流路28への冷却油の供給量を径方向排出流路27よりも増やすことも可能である。
Further, the flow of the cooling oil can be adjusted by adjusting the taper angle of the
次に径方向接続流路26、径方向排出流路27及び軸方向排出流路28の接続部29の形状の変形例について説明する。図3に示すように、軸方向排出流路28の接続部29に向かう端部には、接続部29の中心に向かうほど流路の断面積が大きくなるテーパ部31が形成されている。テーパ部31は、径方向排出流路27に向かって徐々に傾斜した形状である。
Next, a modified example of the shape of the connecting
このようにテーパ部31を径方向排出流路27の接続部29の近傍端部に形成した場合では、矢印F10で示すように、径方向接続流路26から冷却油がテーパ部31に到達すると、冷却油は、径方向排出流路27に流入する他に、テーパ部31のテーパ面に衝突して一時的に接続部29に滞留する。このため、矢印F11で示すように、接続部29において一時的な冷却油溜まりが形成されて、この冷却油溜まりの冷却油が軸方向排出流路28に流入する。よって、径方向排出流路27への冷却油の集中が抑制されて、径方向排出流路27と軸方向排出流路28とに流入される冷却油の偏りが抑制される。
Thus, when the
また、図3に示す変形例では、径方向排出流路27の排出口27aにもテーパ部32が形成されている。このテーパ部32によって、矢印F12で示すように、排出口27aから吐出される冷却油は拡散されるので、ステータコイル12やステータコア11の一部に冷却油が集中することが抑制されて、冷却油の集中によるステータコイル12やステータコア11の絶縁被膜の剥がれを抑制することができる。
Further, in the modification shown in FIG. 3, the tapered
なお、接続部29における、径方向接続流路26の下流側及び径方向排出流路27の上流側の両方にテーパ部30,31をそれぞれ形成してもよい。接続部29の下流側、上流側の両方にテーパ部30,31を設けることによって、接続部29において冷却油が滞留する冷却油溜まりが形成されて、径方向排出流路27への冷却油の集中がより抑制される。また、テーパ部30,31とのテーパ角度をそれぞれ異なる角度とすることによって、冷却油の流れをより調節することができる。
In addition, in the
さらに、図4(A)、(B)に示すように、テーパ部30,31に代えて凹形状の凹部33,34としてもよい。また、凹部33,34を接続部29における径方向接続流路26の下流側及び径方向排出流路27の上流側の両方に形成してもよい。テーパ形状では、スリット長が異なる複数の電磁鋼板が必要となるが、このような凹部33,34とすることで、電磁鋼板の形状の種類が少なくなりコスト低減を図ることができる。
Further, as shown in FIGS. 4A and 4B, concave-shaped
1 モータジェネレータ、10 ステータ、11 ステータコア、12 ステータコイル、12a,12b コイルエンド、20 ロータ、21 回転軸、22 ロータコア、23 永久磁石、25 冷媒供給流路、25a 軸方向供給流路、25b 径方向供給流路、26 径方向接続流路、26c,27c,28c スリット、27 径方向排出流路、27a,28a,28b 排出口、28 軸方向排出流路、29 接続部、30,31,32 テーパ部、33,34 凹部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor generator, 10 Stator, 11 Stator core, 12 Stator coil, 12a, 12b Coil end, 20 Rotor, 21 Rotating shaft, 22 Rotor core, 23 Permanent magnet, 25 Refrigerant supply flow path, 25a Axial supply flow path, 25b Radial direction Supply flow path, 26 radial connection flow path, 26c, 27c, 28c slit, 27 radial discharge flow path, 27a, 28a, 28b discharge port, 28 axial discharge flow path, 29 connection section, 30, 31, 32 taper Part, 33, 34 recess.
Claims (1)
前記回転軸の外周に固定されたロータコアと、
前記ロータコア内において軸方向に延びて前記ロータコアの端面に開口する軸方向排出流路と、
前記ロータコア内において径方向に延びて前記ロータコアの外周面に開口する径方向排出流路と、
前記ロータコア内において径方向に延在して、一端が前記冷媒供給流路に接続し、他端が前記軸方向排出流路及び前記径方向排出流路に接続する径方向接続流路と、
を備え、
前記径方向接続流路、前記軸方向排出流路及び前記径方向排出流路が接続している接続部において、前記軸方向排出流路の前記接続部における端部が、前記接続部に向かって流路の断面積が大きくなる形状であることを特徴とする回転電機のロータ。
A rotating shaft having a refrigerant supply channel therein;
A rotor core fixed to the outer periphery of the rotating shaft;
An axial discharge passage extending in the axial direction in the rotor core and opening in an end surface of the rotor core;
A radial discharge passage extending radially in the rotor core and opening to the outer peripheral surface of the rotor core;
A radially connecting flow path extending in a radial direction in the rotor core, having one end connected to the refrigerant supply flow path and the other end connected to the axial discharge flow path and the radial discharge flow path;
With
In the connection portion where the radial connection flow channel, the axial discharge flow channel, and the radial discharge flow channel are connected, an end portion of the axial discharge flow channel in the connection portion faces the connection portion. A rotor of a rotating electrical machine having a shape in which a cross-sectional area of a flow path is increased.
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JP2015020032A JP2016144356A (en) | 2015-02-04 | 2015-02-04 | Rotor for rotary electric machine |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2018178815A (en) * | 2017-04-10 | 2018-11-15 | 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 | Screw compressor |
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2015
- 2015-02-04 JP JP2015020032A patent/JP2016144356A/en active Pending
Cited By (2)
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JP2018178815A (en) * | 2017-04-10 | 2018-11-15 | 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 | Screw compressor |
JP7075721B2 (en) | 2017-04-10 | 2022-05-26 | 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 | Screw compressor |
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