JP2017046545A - Rotary electric machine rotor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロータコアと、ロータコアに埋め込まれた磁石とを備え、回転軸に固定される回転電機用ロータに関する。 The present invention relates to a rotor for a rotating electrical machine that includes a rotor core and a magnet embedded in the rotor core and is fixed to a rotating shaft.
ロータコアの内部に磁石を埋め込んだ磁石型回転電機では、回転電機の駆動に伴いロータが温度上昇する。これにより、磁石性能が低下して回転電機のトルク及び効率が低下するとともに、高温では磁石の減磁が発生する。保磁力の高い磁石を採用すれば、減磁の問題を回避できるが、その場合には、磁石において重希土類の含有率を増やす必要があり、コストアップの原因となっている。 In a magnet-type rotating electrical machine in which magnets are embedded in the rotor core, the temperature of the rotor increases as the rotating electrical machine is driven. As a result, the magnet performance is lowered, the torque and efficiency of the rotating electrical machine are lowered, and the magnet is demagnetized at a high temperature. If a magnet having a high coercive force is employed, the problem of demagnetization can be avoided, but in that case, it is necessary to increase the content of heavy rare earth in the magnet, which causes an increase in cost.
そこで、従来から、ロータを冷却するための構造が提案されている。例えば、特許文献1には、回転軸の内部に形成した供給油路から供給されたオイルがロータコアの内部に形成した複数の冷却油路を通過して排出されることでロータを冷却する構成が開示されている。この構成では、軸方向に連続して並んだ複数の電磁鋼板のそれぞれにおいて、磁石と周方向位置が一致するd軸方向に切欠を形成し、その切欠の周方向位置を複数の電磁鋼板でずらして配置することで、d軸上に伸びる冷却油路を形成している。 Therefore, conventionally, a structure for cooling the rotor has been proposed. For example, Patent Document 1 has a configuration in which the rotor is cooled by oil discharged from a supply oil passage formed inside the rotating shaft passing through a plurality of cooling oil passages formed inside the rotor core. It is disclosed. In this configuration, a notch is formed in the d-axis direction where the circumferential position of the magnet coincides with the magnet in each of the plurality of electromagnetic steel sheets that are continuously arranged in the axial direction, and the circumferential position of the notch is shifted by the plurality of electrical steel sheets. The cooling oil passage extending on the d-axis is formed.
また、特許文献2には、回転電機のロータコアにおいて隣り合う磁石間のq軸上に冷却油路が伸びる構成が開示されている。この構成では、この冷却油路を形成するために、軸方向に連続して並んだ複数の電磁鋼板において半径方向に異なる位置で伸びるようにスリットを形成し、隣り合う電磁鋼板でスリットを連通させている。 Patent Document 2 discloses a configuration in which a cooling oil passage extends on the q axis between adjacent magnets in a rotor core of a rotating electrical machine. In this configuration, in order to form this cooling oil passage, slits are formed so as to extend at different positions in the radial direction in a plurality of electromagnetic steel sheets continuously arranged in the axial direction, and the slits are communicated with adjacent electromagnetic steel sheets. ing.
特許文献1,2に記載された構成では、ロータコアの内部から軸方向端面に冷媒を導く冷媒路が形成されていない。これにより、ロータの冷却効率を高くする面から改良の余地がある。また、ロータの冷却性能を高くするために、単にロータコアの外周端と軸方向端とに冷媒を導く冷媒路を形成する構成では、ロータコアの外周面とステータとの間隙であるギャップ内に冷媒が効率よく排出されない可能性がある。これにより、ロータ及びステータのギャップに面する部分を効率よく冷却できない可能性がある。 In the configurations described in Patent Documents 1 and 2, a refrigerant path that guides the refrigerant from the inside of the rotor core to the axial end surface is not formed. As a result, there is room for improvement in terms of increasing the cooling efficiency of the rotor. In addition, in order to improve the cooling performance of the rotor, in the configuration in which the refrigerant path that guides the refrigerant to the outer peripheral end and the axial end of the rotor core is simply formed, the refrigerant is in the gap that is the gap between the outer peripheral surface of the rotor core and the stator. It may not be discharged efficiently. Thereby, there is a possibility that the portion facing the gap between the rotor and the stator cannot be efficiently cooled.
また、特許文献1に記載された構成では、ロータコアにd軸上に伸びる冷媒路が形成されている。この構成では、ロータコア内の冷却油路を流れた冷媒により磁石を冷却することを主目的としており、その冷却油路を流れた冷媒をギャップ内に放出することを主目的とはしていない。この構成では、冷却油路の中間部が磁石で大きく遮られるので、この冷却油路を流れる冷媒がギャップに放出される量が少なくなり、ロータ及びステータにおいてギャップに面する部分を効率よく冷却できない可能性がある。 In the configuration described in Patent Document 1, a refrigerant path extending on the d-axis is formed in the rotor core. In this configuration, the main purpose is to cool the magnet with the refrigerant flowing through the cooling oil passage in the rotor core, and the main purpose is not to discharge the refrigerant flowing through the cooling oil passage into the gap. In this configuration, since the intermediate portion of the cooling oil passage is largely blocked by the magnet, the amount of refrigerant flowing through the cooling oil passage is reduced to the gap, and the portion facing the gap in the rotor and the stator cannot be efficiently cooled. there is a possibility.
本発明の回転電機用ロータは、ロータコアが冷媒を外周端と軸方向端とに導く冷媒路を有する構成で、ロータコアとステータとの間のギャップ内への冷媒供給量を多くしてロータ及びステータの冷却効率を高くすることを目的とする。 The rotor for a rotating electrical machine according to the present invention has a configuration in which the rotor core has a refrigerant path that guides the refrigerant to the outer peripheral end and the axial end, and increases the amount of refrigerant supplied into the gap between the rotor core and the stator to increase the rotor and the stator. The purpose is to increase the cooling efficiency.
本発明の回転電機用ロータは、ロータコアと、前記ロータコアに埋め込まれた磁石とを備え、回転軸に固定される回転電機用ロータであって、前記ロータコアは、前記回転軸の内部に形成された軸側冷媒路から供給された冷媒を前記ロータコアの外周端と軸方向端とに導いて、ステータとの間のギャップと軸方向外側とに放出するコア側冷媒路を含み、前記コア側冷媒路は、前記磁石より内周側で軸方向に伸び、前記ロータコアの軸方向端面に開口する軸方向流路と、前記軸側冷媒路と前記軸方向流路とを連通する内周側流路と、半径方向に伸び、前記軸方向流路と前記ギャップとを連通する外周側流路とを有し、前記軸方向流路において、前記外周側流路との分岐部より前記ロータコアの軸方向端側に位置する部分の最小断面積が、前記外周側流路の最小断面積より小さい。 The rotor for a rotating electrical machine of the present invention is a rotor for a rotating electrical machine that includes a rotor core and a magnet embedded in the rotor core and is fixed to a rotating shaft, and the rotor core is formed inside the rotating shaft. A core-side refrigerant path that includes a core-side refrigerant path that guides the refrigerant supplied from the axial-side refrigerant path to an outer peripheral end and an axial end of the rotor core and discharges the refrigerant to a gap between the stator and the axially outer side; Is an axial flow path that extends in the axial direction on the inner peripheral side from the magnet and opens in the axial end surface of the rotor core, and an inner peripheral flow path that connects the axial refrigerant path and the axial flow path. An outer circumferential side channel that extends in a radial direction and communicates the axial channel and the gap. In the axial channel, an axial end of the rotor core from a branch portion with the outer circumferential channel The minimum cross-sectional area of the portion located on the side is Smaller minimum cross-sectional area of the side channels.
本発明の回転電機用ロータによれば、ロータコアが冷媒を外周端と軸方向端とに導く冷媒路を有する構成で、外周側流路を流れる冷媒量を多くできるので、ロータコアとステータとの間のギャップ内への冷媒供給量を多くして冷却効率を高くできる。 According to the rotor for a rotating electrical machine of the present invention, the rotor core has a refrigerant path that guides the refrigerant to the outer peripheral end and the axial end, and the amount of refrigerant flowing in the outer peripheral flow path can be increased. The cooling efficiency can be increased by increasing the amount of refrigerant supplied into the gap.
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。以下で説明する形状、材料、及び個数は、説明のための例示であって、回転電機の仕様に応じて適宜変更することができる。以下において複数の実施形態や、変形例などが含まれる場合、それらを適宜組み合わせて実施することができる。以下ではすべての図面において同等の要素には同一の符号を付して説明する。また、本文中の説明においては、必要に応じてそれ以前に述べた符号を用いるものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The shapes, materials, and numbers described below are illustrative examples, and can be changed as appropriate according to the specifications of the rotating electrical machine. In the following, when a plurality of embodiments and modified examples are included, they can be implemented by appropriately combining them. In the following description, identical elements are denoted by the same reference symbols in all drawings. In the description in the text, the symbols described before are used as necessary.
図1は、実施形態の回転電機用ロータ10を軸方向一方から他方に見て上半部を示す図である。図2は、ロータ10を含む回転電機60において、図1のA−A断面に対応する図である。なお、図2では、発明を分かりやすくするために、ロータ10の全体の半径方向長さを、図1と同じではなく誇張して示している。また、図2では、各電磁鋼板16の厚みを実際よりも大きくして示している。
FIG. 1 is a diagram illustrating an upper half portion of a
ロータ10は、回転電機60を形成するために用いられる。例えば、回転電機60は、3相交流電流で駆動する永久磁石型同期電動機である。例えば、回転電機60は、ハイブリッド車両を駆動するモータとして、または、発電機として、または、その両方の機能を有するモータジェネレータとして用いられる。
The
ロータ10は、円筒状の部材であり、使用時には、回転軸50がロータ10の内側に挿入されて固定される。ロータ10は、使用時にケース(図示せず)の内側に配置される。ケースの内側にロータ10が配置された状態で、回転軸50の両端部は、軸受(図示せず)によりケースに回転可能に支持される。ケースの内側において、ロータ10の半径方向外側には、図2に示すように円筒状のステータ62が固定される。ステータ62は、略筒状のステータコア63と、ステータコア63の内周面から突出する複数のティース64に巻回されたステータコイル65とを含んで構成される。ロータ10の外周面とステータ62の内周面との間には、ギャップGが存在する。これによって、回転電機60が形成される。以下の説明では、「半径方向」は、ロータ10の半径方向である放射方向をいい、「周方向」はロータ10の中心軸Oを中心とした円形に沿う方向をいう。「軸方向」は、ロータ10の中心軸Oに沿う方向をいう。
The
図1に示すように、ロータ10は、ロータコア12と、ロータコア12の周方向複数位置に埋め込まれた永久磁石である磁石14とを含んでいる。ロータコア12は、磁性材である複数の電磁鋼板16を積層することにより形成される積層体である。ロータコア12の中心部には軸孔18が形成され、軸孔18の周囲には複数の磁石孔20が形成される。磁石孔20は、軸方向一方側から見た形状が略長方形である。複数の磁石孔20は、ロータコア12の周方向に沿って間隔をあけて配置される。
As shown in FIG. 1, the
電磁鋼板16は、円盤形状であり、例えばケイ素電磁鋼板である。電磁鋼板16は、例えば厚みが0.5mm以下の薄板の鋼板を環状に打ち抜いて形成される。電磁鋼板16では、その打ち抜きによって中心部の軸孔とその周囲の複数の磁石孔20a(図3A、図3b、図3c)とが形成される。
The
複数の電磁鋼板16の軸孔が軸方向に接続されることにより、ロータコア12の軸孔18が形成される。複数の電磁鋼板16の複数の磁石孔20aが軸方向に接続されることにより、ロータコア12の複数の磁石孔20が形成される。各磁石孔20には磁石14が挿入される。
The shaft holes 18 of the
磁石14は、軸方向に長尺な直方体形状であり、その磁化方向は外周側面及び内周側面に対し直交する方向である。磁石孔20に樹脂が充電されることにより、磁石孔20内に磁石14が固定される。隣り合う2つの磁石14で1つの磁極15が形成される。1つの磁極15を形成する2つの磁石14は、ロータコア12の外周側に向かって略V字形に広がって配置される。なお、3つ以上の磁石で1つの磁極が形成されてもよい。
The
回転軸50およびロータコア12には、ロータ10およびステータ62を冷却するために冷媒が通る冷媒路が形成される。冷媒路は、回転軸50内に形成された軸側冷媒路52と、ロータコア12内に形成されたコア側冷媒路21とに大別される。軸側冷媒路52は、回転軸50の軸心を通る穴である。図2に示すように、軸側冷媒路52は、回転軸50の一端(図2の左端)から軸方向略中央まで伸びる軸方向流路53と、回転軸50の略中央に位置する軸方向流路53の一端から半径方向に伸びて回転軸50の外周端まで達する径方向流路54とを有する。
A refrigerant path through which a refrigerant passes in order to cool the
コア側冷媒路21は、軸側冷媒路52から供給された冷媒を、ロータコア12の外周端及びロータコア12の軸方向両端に導いて、ロータコア12の外部、具体的にはステータ62とのギャップG及び軸方向外側に放出する冷媒路である。冷媒は、例えば冷却油などの液体である。冷媒は、回転電機60の外部に設けられてポンプ等を含む冷媒供給源(図示せず)から軸側冷媒路52に供給される。軸側冷媒路52に供給された冷媒の一部は、コア側冷媒路21を通って、ロータコア12の外周端からギャップGへと放出される。ギャップGに放出された冷媒は、ギャップG内を進んだ後、回転電機60のケースの底部に落下する。
The core-
また、ギャップGに放出されない冷媒は、ロータコア12の軸方向両端から外部へと放出され、ケースの底部に落下する。ケースの底部に落下した冷媒は、回収されてケースの底部または別の部分で冷却された後、冷媒供給源に戻される。
In addition, the refrigerant that is not released into the gap G is released from both ends of the
コア側冷媒路21は、軸方向流路22と、内周側流路24と、外周側流路26とに大別される。軸方向流路22は、ロータコア12の軸方向に伸びて貫通する冷媒路である。図1に示すように、軸方向流路22は、磁石14より内周側位置で、かつ、回転電機60(図2)のq軸上に設けられている。なお、q軸とは、隣り合う2つの磁極15の間の周方向中心位置とロータ10の中心とを通る軸である。また、d軸は、1つの磁極15の周方向中心位置とロータ10の中心とを通る軸である。実施形態では、軸方向流路22は各q軸上に設けられている。
The core-
軸方向流路22は、ロータコア12の軸方向両端面に開口しており、その開口から冷媒が吐出される。図2に示すように、軸方向流路22の軸方向に対し直交する平面における断面積は、ロータコア12の中央に位置する1枚の電磁鋼板16で最も大きくなっており、その両側の電磁鋼板16では互いに同じ大きさで中央の断面積よりも小さい。
The
内周側流路24は、軸側冷媒路52と軸方向流路22とを連通する冷媒路である。この内周側流路24は、ロータコア12の軸方向の略中央に設けられている。各内周側流路24は、ロータコア12の内周端から半径方向に伸びる第1流路24aと、第1流路24aと軸方向流路22とを連通する第2流路24bとを有する。図1に示すように、第1流路24aは、各d軸上に延びる流路であり、その一端は軸側冷媒路52に接続され、他端は磁石14よりも内周側に配置される。第1流路24aの他端は、第2流路24bとの連通を容易にするために略楕円状に広がっている。第1流路24a及び第2流路24bの長手方向に対し直交する平面についての断面形状は矩形である。
The inner
第2流路24bは、磁石14よりも内周側位置に設けられる。第2流路24bの一端は、第1流路24aの他端と重複する位置にある。そして、図2に示すように、第2流路24bが形成された電磁鋼板16を、第1流路24aが形成された電磁鋼板16に隣接して積層することで、第2流路24bと第1流路24aとを連通している。
The
図1に示すように、第2流路24bの他端は、軸方向流路22に接続されている。また、図2に示すように、軸方向中央の第1流路24aの他端の軸方向両側には、第2流路24bが接続される。また、第1流路24aの軸方向一方側(図2の左側)に隣接する位置では、図1に示すように、1つの第1流路24aの他端において、周方向に対し反対側に傾斜して伸びる2つの第2流路24bが接続される。第1流路24aの軸方向他方側(図2の右側)に隣接する位置でも、1つの第1流路24aの他端において軸方向一方側と同様に2つの第2流路24bが接続される。したがって、1つの第1流路24aには、軸方向両側で合計4つの第2流路24bが接続される。
As shown in FIG. 1, the other end of the
外周側流路26は、軸方向流路22の軸方向の中央から半径方向外側に伸びて、軸方向流路22とギャップGとを連通する冷媒路である。外周側流路26の一端は軸方向流路に接続され、外周側流路26の他端はロータコア12の外周面に開口する。そして、この外周側流路26の他端開口から冷媒が吐出される。外周側流路26は、ロータコア12の軸方向中央位置である軸方向の1つの位置にのみ設けられている。また、外周側流路26は、各q軸上に設けられている。
The outer
そして、軸方向流路22において、外周側流路26との分岐部T1,T2(図2)よりロータコア12の軸方向端側に位置する部分の最小断面積S1が、外周側流路26の最小断面積S2より小さくなっている(S1<S2)。具体的には、軸方向流路22の長手方向、すなわち軸方向に対し直交する平面についての断面形状は円形である。また、外周側流路26の長手方向、すなわちロータ10の半径方向に対し直交する平面についての断面形状は矩形である。また、軸方向流路22のうち、第2流路24bより軸方向端側に接続される部分の直径をd1とし、外周側流路26の軸方向幅をd2とした場合に、直径d1は軸方向幅d2より小さい(d1<d2)。外周側流路26の断面積は、外周側流路26の半径方向の全長で同じである。したがって、コア側冷媒路21では、冷媒が外周側流路26で軸方向流路22より多く流れる。これにより、後述のように、ギャップG内への冷媒供給量を高くして冷却効率を高くできる。
In the
上記のコア側冷媒路21は、ロータコア12を形成する電磁鋼板16に、適宜、孔、スロット、または連通路を形成することで形成される。ロータコア12を形成する電磁鋼板16の形状は、ロータコア12における軸方向位置に応じて異なる。これについて、図3A〜図3Cを参照して説明する。
The core-
ロータコア12を形成する電磁鋼板16の種類は、大きく分けて3つである。具体的には、ロータコア12は、図3Aに示す電磁鋼板16と、図3Bに示す電磁鋼板16と、図3Cに示す電磁鋼板16とを積層することにより形成される。以下、図3Aに示す電磁鋼板16は第1電磁鋼板16aといい、図3Bに示す電磁鋼板16は第2電磁鋼板16bといい、図3Cに示す電磁鋼板16は第3電磁鋼板16cという場合がある。
There are roughly three types of
図3Aに示す第1電磁鋼板16aには、複数の磁石孔20aと、第1孔22aとが形成される。第1電磁鋼板16aは、ロータコア12の軸方向中央付近を除いた大部分に配置される。第1孔22aは、磁石孔20aより内周側で、かつ、q軸上に配置される貫通孔であり、軸方向流路22(図1、図2)を形成する。第1電磁鋼板16aに形成される第1孔22aは、第2電磁鋼板16b及び第3電磁鋼板16cに形成される後述の第2孔22b(図3B、図3C)より小さい。第1孔22aの外周縁は、第2孔22bの外周側に寄っている。
A plurality of
図3Bに示す第2電磁鋼板16bには、複数の磁石孔20aと、第2孔22bと、内周側スロット28及び外周側スロット30とが形成される。第2電磁鋼板16bは、ロータコア12の軸方向中央に配置される。内周側スロット28は、d軸に沿って、内周側端部から半径方向外側に伸びるスロットであり、第1流路24a(図1、図2)を構成する。外周側スロット30は、q軸に沿って、外周側端部から径方向内側に伸びるスロットであり、外周側流路26(図1、図2)を構成する。第2孔22bは、この外周側スロット30に接続されている。
A plurality of
図3Cに示す第3電磁鋼板16cには、複数の磁石孔20aと、第2孔22bと、中間スロット32とが形成される。第3電磁鋼板16cは、図3Bの第2電磁鋼板16bの軸方向両側に配置される。中間スロット32は、磁石孔20より内周側位置において周方向に対し傾斜する方向に伸びるスロットであり、第2流路24b(図1、図2)を構成する。第3電磁鋼板16cの第2孔22bは、この中間スロット32に接続される。
A plurality of
このような複数種類の電磁鋼板16a、16b、16cが積層されることにより、コア側冷媒路21(図1、図2)を有するロータコア12が形成される。
The
さらに、実施形態では、軸方向流路22において、外周側流路26との分岐部T1,T2(図2)よりロータコア12の軸方向端側に位置する部分の最小断面積S1が、外周側流路26の最小断面積S2より小さい(S1<S2)。これにより、ロータコア12が冷媒を外周端と軸方向端とに導くコア側冷媒路21を有する構成で、外周側流路26を流れる冷媒量を多くできるので、ギャップG内への冷媒供給量を多くして冷却効率を高くできる。例えば、図2の実線矢印αで示すように軸側冷媒路52からコア側冷媒路21に供給された冷媒は、ロータ10の回転時の遠心力により、径方向外側の力を受ける。また、外周側流路26の断面積は軸方向流路22の断面積より大きい。この結果、コア側冷媒路21内の冷媒の多くは、図2の実線矢印βで示すように、内周側流路24から軸方向流路22、外周側流路26を通って、ギャップGへと進む。ギャップGへ進んだ冷媒は、ロータコア12の外周側端及びステータ62の内周側端を効率よく冷却するので、ロータ10及びステータ62の冷却効率を高くできる。例えばロータコア12の外周端の温度上昇はロータ全体の損失に及ぼす影響が大きいので、この外周端を冷却することで損失を効率よく低減できる。また、ステータ62の内周側端に冷媒を供給することでステータコイル65を効率よく冷却できる。
Furthermore, in the embodiment, in the
また、軸方向流路22の軸方向両端からも図2の破線矢印γで示すように冷媒が排出される。これにより、この冷媒は、ロータコア12の内部及び軸方向両端を冷却する。このとき、冷媒の流速が高くなることで、ロータ10を効率よく冷却できる。
Further, the refrigerant is also discharged from both axial ends of the
また、冷媒が外周側流路26からギャップGに放出される。外周側流路26は、ロータコア12の軸方向中央にのみ設けている。これにより、ロータコア12の外周面では、冷媒の吐出口は、軸方向中央にのみ存在する。したがって、この軸方向中央から放出された冷媒は、ギャップGの軸方向両端に進む過程でロータコア12の外周面の別の吐出口から放出された冷媒と干渉することがなく、ギャップGの外部に迅速に放出される。この結果、冷媒の滞留に起因する引き摺り損失を効果的に防止できる。
Further, the refrigerant is discharged from the outer peripheral
また、冷媒は、磁石14より内周側にある軸方向流路22と、磁石14より外周側にあるギャップGとの両方に流れる。これにより、磁石14は、内周側および外周側の両方から冷却されることになり、磁石14をより効果的に冷却できる。このため、熱による磁石14の性能低下及び減磁を防止できる。このように磁石14を効果的に冷却できるので、磁石14における重希土類の使用量を削減できる。このため、コスト低減を図れる。また、上記のようにロータ10を効率よく冷却できるので、回転電機60の運転範囲を拡大でき、かつ、回転電機60の小型化を図れる。
In addition, the refrigerant flows through both the
さらに、実施形態では、コア側冷媒路21が、d軸磁路Ld及びq軸磁路Lqを分断しないように配置されている。これにより、回転電機60の磁石トルクおよびリラクタンストルクの両方を有効に活用できるので、回転電機60の出力性能の悪化を防止できる。
Furthermore, in the embodiment, the core-
具体的には、図3A〜図3Cの破線矢印で示すように、d軸磁路Ldは、1つの磁極15(図1)を形成する2つの磁石孔20aの周方向中心を通るように、ロータコア12内に進む。そして、d軸磁路Ldは、q軸を横断して、隣り合う別の磁極15を形成する2つの磁石孔20aの周方向中心を通ってロータコア12外に出る。
Specifically, as indicated by the dashed arrows in FIGS. 3A to 3C, the d-axis magnetic path Ld passes through the circumferential center of the two
一方、図3A〜図3Cの二点鎖線矢印で示すように、q軸磁路Lqは、隣り合う磁極15の間からロータコア12内に進んだ後、d軸磁路Ldを横断して、隣り合う別の磁極15の間を通るようにロータコア12の外部に出る。このようなd軸磁路Ld及びq軸磁路Lqの経路の途中にスロットなどの孔または溝が存在すると、磁石トルク及びリラクタンストルクが低下する。
On the other hand, as indicated by the two-dot chain line arrows in FIGS. 3A to 3C, the q-axis magnetic path Lq advances from between the adjacent
実施形態では、d軸磁路Ldを大きく阻害することがないように、斜め方向に伸びる第2流路24bの中間スロット32が第3電磁鋼板16cに形成される。また、q軸上に伸びる外周側流路26が第3電磁鋼板16cとは異なる第2電磁鋼板16bに形成される。また、第1流路24aの内周側スロット28は、第2電磁鋼板16bの径方向半ばまでしか伸びていない。これにより、d軸磁路Ldがコア側冷媒路21で分断されず、d軸磁路Ldの磁気抵抗を低く抑えることができる。
In the embodiment, the
また、実施形態では、q軸磁路Lqを大きく阻害することがないように、q軸上に伸びる外周側流路26が、第2電磁鋼板16bの磁石14よりも内周側位置までしか伸びていない。また、第1流路24aの内周側スロット28が、第2電磁鋼板16bの径方向半ばまでしか伸びていない。これにより、q軸磁路Lqもコア側冷媒路21で分断されず、磁気抵抗を低く抑えることができる。
Moreover, in the embodiment, the outer
図4は、ロータの比較例を示している図2に対応する図である。比較例では、図1から図3Cに示した実施形態において、軸方向流路22において、外周側流路26との分岐部T1,T2よりロータコア12の軸方向端側に位置する部分の最小断面積S1は、外周側流路26の最小断面積S2より大きい(S1>S2)。また、軸方向流路22のうち、第2流路24bより軸方向端側に接続される部分の直径をd3とし、外周側流路26の軸方向幅をd2とした場合に、直径d3は軸方向幅d2より大きい(d3>d2)。
FIG. 4 is a diagram corresponding to FIG. 2 showing a comparative example of the rotor. In the comparative example, in the embodiment shown in FIGS. 1 to 3C, in the
このような比較例では、コア側冷媒路21を流れる冷媒のうち、軸方向流路22を流れる冷媒量が図1から図3Cに示した実施形態よりも多くなる。これにより、外周側流路26を流れる冷媒量が少なくなるので、ギャップG内への冷媒供給量が減少してロータ10及びステータ62の冷却効率が悪化する可能性がある。上記の実施形態によれば、このような不都合を防止できる。
In such a comparative example, among the refrigerant flowing through the core-
図5は、実施形態のロータ10の別例を示している図2に対応する図である。図5の別例では、図1から図3Cに示した実施形態において、内周側流路24を有する2枚の電磁鋼板16の軸方向外側に隣接して配置される1枚の電磁鋼板16の第1孔22aの直径d1を、外周側流路26の軸方向幅d2よりも小さくしている。そして、その直径d1を有する第1孔22aの断面積は、外周側流路26の断面積より小さくなっている。これにより、軸方向流路22のうち、一部の断面積のみが外周側流路26の断面積より小さくなる。一方、軸方向流路22の残りの部分の断面積は、外周側流路26の断面積より大きくなっている。
FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 2 illustrating another example of the
この別例の構成でも、図1から図3Cに示した実施形態と同様に、軸方向流路22において、外周側流路26との分岐部T1,T2よりロータコア12の軸方向端側に位置する部分の最小断面積S1は、外周側流路26の最小断面積S2より小さい(S1<S2)。これにより、外周側流路26を流れる冷媒量を多くできるので、ギャップG内への冷媒供給量を多くしてロータ10及びステータ62の冷却効率を高くできる。その他の構成及び作用は、図1から図3Cに示した実施形態と同様である。図5の構成において、軸方向流路22の断面積を小さくする電磁鋼板16は軸方向両側で1枚ずつに限定するものではなく、2枚以上の任意の枚数とすることができる。
Even in the configuration of this other example, as in the embodiment shown in FIGS. 1 to 3C, the
上記の各例の実施形態では、第1流路24a、第2流路24b、及び外周側流路26は、電磁鋼板16を貫通するスロットにより構成したが、スロットに代えて電磁鋼板16を貫通しない溝によって、上記の各流路24a、24b、26が構成されてもよい。また、第1流路24a、第2流路24b、及び外周側流路26は、1枚の電磁鋼板16ではなく、複数の電磁鋼板16を積層した部分で構成されてもよい。また、実施形態では、ロータコア12が、電磁鋼板16を積層した積層鋼板からなる場合を説明したが、強度的特性および磁気的特性を保てるのであれば、ロータコア12を、積層鋼板以外、例えば、圧粉磁心などから構成してもよい。
In the embodiments of the above examples, the
さらに、実施形態では、第1流路24a及び内周側スロット28をd軸上に配置しているが、第1流路24a及び内周側スロット28はq軸に対して周方向にずれた位置に形成されるのであれば、d軸上に限らず、他の位置に設けられてもよい。また、軸方向流路22は、ロータコア12において、2つの磁極15おきに形成されてもよい。このとき、軸方向流路22に接続される第1流路24a、第2流路24b、外周側流路26の数を適宜変更することができる。
Furthermore, in the embodiment, the
10 回転電機用ロータ(ロータ)、12 ロータコア、14 磁石、15 磁極 16 電磁鋼板、16a 第1電磁鋼板、16b 第2電磁鋼板、16c 第3電磁鋼板、18 軸孔、20,20a 磁石孔、21 コア側冷媒路、22 軸方向流路、22a 第1孔、22b 第2孔、24 内周側流路、24a 第1流路、24b 第2流路、26 外周側流路、28 内周側スロット、30 外周側スロット、32 中間スロット、50 回転軸、52 軸側冷媒路、53 軸方向流路、54 径方向流路、60 回転電機、62 ステータ、63 ステータコア、64 ティース、65 ステータコイル。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記ロータコアは、前記回転軸の内部に形成された軸側冷媒路から供給された冷媒を前記ロータコアの外周端と軸方向端とに導いて、ステータとの間のギャップと軸方向外側とに放出するコア側冷媒路を含み、
前記コア側冷媒路は、
前記磁石より内周側で軸方向に伸び、前記ロータコアの軸方向端面に開口する軸方向流路と、
前記軸側冷媒路と前記軸方向流路とを連通する内周側流路と、
半径方向に伸び、前記軸方向流路と前記ギャップとを連通する外周側流路とを有し、
前記軸方向流路において、前記外周側流路との分岐部より前記ロータコアの軸方向端側に位置する部分の最小断面積が、前記外周側流路の最小断面積より小さい、回転電機用ロータ。 A rotor for a rotating electrical machine comprising a rotor core and a magnet embedded in the rotor core and fixed to a rotating shaft,
The rotor core is led to the refrigerant supplied from the shaft side refrigerant passage formed in the interior of the rotary shaft and the outer peripheral edge and an axial end of the rotor core, released into the gap and axially outer between the stator Including a core side refrigerant path to
The core-side refrigerant path is
An axial flow path extending in the axial direction on the inner peripheral side from the magnet and opening in the axial end surface of the rotor core;
An inner circumferential flow path that communicates the axial refrigerant path and the axial flow path;
An outer circumferential channel that extends in the radial direction and communicates the axial channel and the gap;
A rotor for a rotating electrical machine, wherein a minimum cross-sectional area of a portion located in an axial direction end side of the rotor core is smaller than a minimum cross-sectional area of the outer peripheral side flow path in the axial flow path. .
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