JP2019154156A - Outer rotor type rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステータの径方向外側にロータが対向配置されたアウターロータ型回転電機に関する。 The present invention relates to an outer rotor type rotating electrical machine in which a rotor is disposed opposite to a radially outer side of a stator.
一般的なアウターロータ型回転電機では、ロータの軸方向一方側がロータホルダで支持される片持ち構造が採用されているが、この片持ち構造ではロータの回転時に振動が発生しやすい。そこで、例えば、特許文献1では、ロータの軸方向他方側を転がり軸受で支持することで両持ち構造とした回転電機が提案されている。 A general outer rotor type rotating electrical machine employs a cantilever structure in which one side of the rotor in the axial direction is supported by a rotor holder. In this cantilever structure, vibration is likely to occur when the rotor rotates. Therefore, for example, Patent Document 1 proposes a rotating electrical machine having a dual-support structure by supporting the other axial side of the rotor with a rolling bearing.
また、近年、駆動源として回転電機が用いられるハイブリッド車両やEV車両において、回転電機の性能に大きな影響を及ぼすロータの温度上昇が問題となっており、適切に冷却することが課題となっている。 Further, in recent years, in hybrid vehicles and EV vehicles in which a rotating electrical machine is used as a drive source, a rise in the temperature of the rotor that greatly affects the performance of the rotating electrical machine has become a problem, and it is a problem to cool appropriately. .
そこで、特許文献2に記載のアウターロータ型回転電機では、回転するロータに循環ファンをつけて、冷媒が流れるステータに形成された孔と空気が熱交換をすることにより、冷えた空気を循環させることが提案されている。また、特許文献3に記載のアウターロータ型回転電機では、ロータにフィンをつけて空気を循環させることで内部部品を冷却することが提案されている。 Therefore, in the outer rotor type rotating electrical machine described in Patent Document 2, a circulating fan is attached to the rotating rotor, and heat is exchanged between the holes formed in the stator through which the refrigerant flows and the air to circulate the cooled air. It has been proposed. In the outer rotor type rotating electrical machine described in Patent Document 3, it has been proposed to cool internal components by attaching fins to the rotor and circulating air.
しかしながら、特許文献1に記載のアウターロータ型回転電機では、ステータの配線を外部へ接続するために、転がり軸受が大型化し、ロータの高速回転時に偏心が発生しやすいという課題があった。 However, the outer rotor type rotating electrical machine described in Patent Document 1 has a problem that the rolling bearing is increased in size to connect the stator wiring to the outside, and eccentricity is likely to occur during high-speed rotation of the rotor.
また、特許文献2、3に記載のアウターロータ型回転電機では、ロータを適切に冷却するという点で改善の余地があった。 Further, the outer rotor type rotating electrical machines described in Patent Documents 2 and 3 have room for improvement in that the rotor is appropriately cooled.
本発明は、ロータの偏心を抑制可能であって、ロータを適切に冷却可能なアウターロータ型回転電機を提供する。 The present invention provides an outer rotor type rotating electrical machine capable of suppressing the eccentricity of a rotor and appropriately cooling the rotor.
本発明は、
ステータと、
該ステータの径方向外側に、前記ステータに対向配置されたロータと、
前記ロータと一体に回転するロータシャフトと、
前記ステータ及び前記ロータを収納し、前記ロータシャフトを回転可能に支持するハウジングと、を備えたアウターロータ型回転電機であって、
前記ロータシャフトには、
冷媒が供給されるシャフト内流路と、
前記冷媒を前記ロータに供給する冷媒供給部と、が設けられ、
前記ロータは、すべり軸受を介して前記ハウジングに回転可能に支持され、
前記ロータには、前記冷媒供給部から前記すべり軸受まで前記冷媒を供給する冷媒流路が設けられている。
The present invention
A stator,
A rotor disposed opposite to the stator on a radially outer side of the stator;
A rotor shaft that rotates integrally with the rotor;
A housing for housing the stator and the rotor and rotatably supporting the rotor shaft;
In the rotor shaft,
A flow path in the shaft to which the refrigerant is supplied; and
A refrigerant supply unit configured to supply the refrigerant to the rotor,
The rotor is rotatably supported by the housing via a slide bearing,
The rotor is provided with a refrigerant flow path for supplying the refrigerant from the refrigerant supply unit to the slide bearing.
本発明によれば、ロータはすべり軸受を介してハウジングに回転可能に支持される。すべり軸受は転がり軸受に比べて部品点数が少なく大径化しても偏心が発生しづらいので、高速回転時における偏心等の不具合が発生するのを抑制することができる。また、ロータには、ロータシャフトの冷媒供給部からすべり軸受まで冷媒を供給する冷媒流路が設けられているので、ロータの内部を冷やしながら、すべり軸受の良好な潤滑を維持することができる。 According to the present invention, the rotor is rotatably supported by the housing via the slide bearing. A slide bearing has fewer parts than a rolling bearing, and even if the diameter is increased, it is difficult for eccentricity to occur. Therefore, it is possible to suppress occurrence of problems such as eccentricity during high-speed rotation. Further, since the rotor is provided with a refrigerant flow path for supplying refrigerant from the refrigerant supply portion of the rotor shaft to the slide bearing, it is possible to maintain good lubrication of the slide bearing while cooling the interior of the rotor.
以下、本発明の一実施形態のアウターロータ型回転電機を、添付図面に基づいて説明する。なお、本明細書等では説明を簡単且つ明確にするために、上下左右を図中に示すように定義し、上方をU、下方をD、左方をL、右方をR、として示す。なお、図中に示す上下左右は、アウターロータ型回転電機を搭載する製品の上下左右とは無関係である。 Hereinafter, an outer rotor type rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this specification and the like, in order to simplify and clarify the description, the top, bottom, left, and right are defined as shown in the figure, and the upper part is shown as U, the lower part as D, the left side as L, and the right side as R. In addition, the top, bottom, left, and right shown in the figure are unrelated to the top, bottom, left, and right of the product on which the outer rotor type rotating electrical machine is mounted.
本実施形態のアウターロータ型回転電機10(以下、単に回転電機とも呼ぶ。)は、図1に示すように、ステータ11と、ステータ11の径方向外側に、ステータ11に対向配置されたロータ12と、ロータ12と一体に回転するロータシャフト13と、ステータ11及びロータ12を収納し、ロータシャフト13を回転可能に支持するハウジング14と、を備える。
As shown in FIG. 1, an outer rotor type rotating electrical machine 10 (hereinafter, also simply referred to as a rotating electrical machine) of the present embodiment includes a
ハウジング14は、円筒部40と、一対の左側壁部41L及び右側壁部41Rと、から構成され、略円筒形状を有している。一対の左側壁部41L及び右側壁部41Rには、内周部に円形の開口部が設けられ、この開口部に設けられた軸受42L、42Rを介して、ロータシャフト13を回転自在に支持している。
The
左側壁部41Lには、開口部の周囲に円環状のステータ支持部43が設けられている。ステータ11は、ステータコア11aの内周部に設けられたステータ固定部11bを貫通する複数のボルト15で左側壁部41Lのステータ支持部43に固定されている。図1中、符号17は、ステータ11に巻回されたコイルである。
The
ステータ11の径方向外側に対向配置されるロータ12は、ロータヨーク部20と、ロータヨーク部20の内部に配置された複数の磁石21と、ロータヨーク部20の右端部側に位置し、ロータヨーク部20を保持するともにロータシャフト13に接続される円盤状のヨークホルダ部22と、を有する。
The
ロータ12は、ロータヨーク部20がヨークホルダ部22によって保持された片持ち構造である。この片持ち構造ではロータ12の回転時に振動が発生しやすい。そこで、本実施形態のアウターロータ型回転電機10では、ロータヨーク部20の外周面にすべり軸受50が相対回転不能に嵌合している。これにより、ロータ12は、すべり軸受50を介してロータヨーク部20がハウジング14の円筒部40に回転可能に支持される。本実施形態では、すべり軸受50は、磁石21と略同等の軸方向長さに設定され、ロータヨーク部20の大部分がすべり軸受50を介してハウジング14の円筒部40に回転可能に支持されている。
The
すべり軸受50は、図2に示すように、ヘリングボーン型のすべり軸受であって、外周面にV字状に配置された一対の溝部51が周方向に複数所定の間隔で形成されている。また、すべり軸受50には、周方向で隣り合う一対の溝部51間に軸方向に複数(本実施形態では3つ)の軸受内流路52が設けられている。この軸受内流路52は、すべり軸受50を径方向に貫通する貫通孔であって、ロータシャフト13からロータ12を介してATF、潤滑油等の冷媒Rが供給され、すべり軸受50とハウジング14との摺動面18に冷媒Rを供給する。以下、アウターロータ型回転電機10に組み込まれた冷媒供給機構30について図3及び図4を参照しながら説明する。
As shown in FIG. 2, the sliding bearing 50 is a herringbone type sliding bearing, and a plurality of pairs of
冷媒供給機構30は、図3に示すように、中空状のロータシャフト13の内部に設けられたシャフト内流路31と、ロータシャフト13を径方向に貫通する冷媒供給部32と、ロータ12の内部に設けられ、冷媒供給部32からすべり軸受50まで冷媒Rを供給する冷媒流路33と、上記すべり軸受50に設けられた軸受内流路52と、から構成される。
As shown in FIG. 3, the
冷媒供給部32は、周方向に等間隔で複数設けられ、シャフト内流路31の冷媒Rをロータ12の冷媒流路33に供給する。
A plurality of
冷媒流路33は、ヨークホルダ部22に設けられ径方向に延びるホルダ内流路33aと、ロータヨーク部20に設けられ軸方向に延びるヨーク部内流路33bと、を有する。
The
ホルダ内流路33aは、ロータシャフト13に設けられた冷媒供給部32に連通するとともに、ロータヨーク部20に設けられたヨーク部内流路33bと連通する。
The in-
ヨーク部内流路33bは、図3示すように、磁石21の径方向外側を軸方向に延設される流路38を含んでもよく、図4に示すように、磁石21の径方向外側を軸方向に延設される流路38に加えて、磁石21の内部を軸方向に延設される流路39を含んでもよい。ヨーク部内流路33bが磁石21の径方向外側を軸方向に延設される流路38を含む場合、磁石21に特別な加工が不要であり、磁石21を効果的に冷却できる。一方、ヨーク部内流路33bが磁石21の内部を軸方向に延設される流路39を含む場合、磁石21を直接冷却することができる。なお、ヨーク部内流路33bは、軸方向の複数箇所(本実施形態では3か所)で分岐して、軸受内流路52と連通する。
As shown in FIG. 3, the in-yoke
このように構成されたアウターロータ型回転電機10の冷媒供給機構30では、不図示のポンプから供給された冷媒Rが、シャフト内流路31を通って冷媒供給部32から冷媒流路33に供給され、遠心力によってホルダ内流路33aを径方向外側に流れた後、ヨーク部内流路33bを流れる。このとき、冷媒Rは発熱体である磁石21を間接的に(図3又は直接的に(図4)冷却することで温度が上昇し粘度が低下する。粘度が低下した冷媒Rは、ヨーク部内流路33bからすべり軸受50の軸受内流路52に供給され、すべり軸受50とハウジング14との摺動面18に供給される。
In the
すべり軸受50の外周面には、V字状に配置された一対の溝部51が周方向に複数所定の間隔で形成されているので、一時的に冷媒Rを貯留することができ、長期に亘ってすべり軸受50の潤滑性が維持される。
Since a plurality of a pair of
また、図3に記載の回転電機10では、ヨーク部内流路33bがロータヨーク部20の左端面に開口しているので、この開口部33cから排出される冷媒Rがステータ11に巻回されたコイル17のコイルエンド17aに供給され、ロータ12とともにステータ11も冷却できる。
Further, in the rotating
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、すべり軸受50は、1つに限らず、複数のすべり軸受から構成されてもよい。また、ヘリングボーン型のすべり軸受に限らず、任意のすべり軸受が適用可能である。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.
For example, the
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。 This specification describes at least the following matters. In addition, although the component etc. which respond | correspond in the above-mentioned embodiment are shown in a parenthesis, it is not limited to this.
(1) ステータ(ステータ11)と、
該ステータの径方向外側に、前記ステータに対向配置されたロータ(ロータ12)と、
前記ロータと一体に回転するロータシャフト(ロータシャフト13)と、
前記ステータ及び前記ロータを収納し、前記ロータシャフトを回転可能に支持するハウジング(ハウジング14)と、を備えたアウターロータ型回転電機(アウターロータ型回転電機10)であって、
前記ロータシャフトには、
冷媒(冷媒R)が供給されるシャフト内流路(シャフト内流路31)と、
前記冷媒を前記ロータに供給する冷媒供給部(冷媒供給部32)と、が設けられ、
前記ロータは、すべり軸受(すべり軸受50)を介して前記ハウジングに回転可能に支持され、
前記ロータには、前記冷媒供給部から前記すべり軸受まで前記冷媒を供給する冷媒流路(冷媒流路33)が設けられている、アウターロータ型回転電機。
(1) a stator (stator 11);
A rotor (rotor 12) disposed opposite to the stator on the radially outer side of the stator;
A rotor shaft (rotor shaft 13) that rotates integrally with the rotor;
An outer rotor type rotating electrical machine (outer rotor type rotating electrical machine 10) including a housing (housing 14) that houses the stator and the rotor and rotatably supports the rotor shaft;
In the rotor shaft,
An in-shaft channel (in-shaft channel 31) to which a refrigerant (refrigerant R) is supplied;
A refrigerant supply unit (refrigerant supply unit 32) for supplying the refrigerant to the rotor,
The rotor is rotatably supported by the housing via a slide bearing (slide bearing 50),
An outer rotor type rotating electrical machine in which the rotor is provided with a refrigerant flow path (refrigerant flow path 33) for supplying the refrigerant from the refrigerant supply section to the slide bearing.
(1)によれば、ロータはすべり軸受を介してハウジングに回転可能に支持される。すべり軸受は転がり軸受に比べて部品点数が少なく大径化しても偏心が発生しづらいので、高速回転時における偏心等の不具合が発生するのを抑制することができる。また、ロータには、ロータシャフトの冷媒供給部からすべり軸受まで冷媒を供給する冷媒流路が設けられているので、ロータの内部を冷やしながら、すべり軸受の良好な潤滑を維持することができる。 According to (1), the rotor is rotatably supported by the housing via the slide bearing. A slide bearing has fewer parts than a rolling bearing, and even if the diameter is increased, it is difficult for eccentricity to occur. Therefore, it is possible to suppress occurrence of problems such as eccentricity during high-speed rotation. Further, since the rotor is provided with a refrigerant flow path for supplying refrigerant from the refrigerant supply portion of the rotor shaft to the slide bearing, it is possible to maintain good lubrication of the slide bearing while cooling the interior of the rotor.
(2) (1)に記載のアウターロータ型回転電機であって、
前記ロータは、
ロータヨーク部(ロータヨーク部20)と、
該ロータヨーク部の内部に配置された磁石(磁石21)と、
該ロータヨーク部の軸方向一端側に位置し、前記ロータヨーク部を保持するともに前記ロータシャフトに接続されるヨークホルダ部(ヨークホルダ部22)と、を有し、
前記冷媒流路は、前記ヨークホルダ部に設けられるホルダ内流路(ホルダ内流路33a)と、前記ロータヨーク部に設けられるヨーク部内流路(ヨーク部内流路33b)と、を有し、
前記すべり軸受は、前記ヨーク部内流路から、前記すべり軸受と前記ハウジングとの摺動面まで前記冷媒を供給する軸受内流路(軸受内流路52)を有する、アウターロータ型回転電機。
(2) The outer rotor type rotating electrical machine according to (1),
The rotor is
A rotor yoke portion (rotor yoke portion 20);
A magnet (magnet 21) disposed inside the rotor yoke portion;
A yoke holder part (yoke holder part 22) located on one axial end side of the rotor yoke part and holding the rotor yoke part and connected to the rotor shaft;
The refrigerant flow path has a flow path in the holder (flow
The sliding bearing is an outer rotor type rotating electrical machine having an in-bearing passage (in-bearing passage 52) that supplies the refrigerant from the in-yoke portion passage to the sliding surface between the sliding bearing and the housing.
(2)によれば、冷媒は、ホルダ内流路、ヨーク部内流路、軸受内流路を経てすべり軸受とハウジングとの摺動面に供給される。これにより、ヨーク部を冷やした後の高温の冷媒が摺動面に供給されるので、すべり軸受の引き摺り抵抗を下げることができる。 According to (2), the refrigerant is supplied to the sliding surface between the slide bearing and the housing via the holder inner passage, the yoke portion inner passage, and the bearing inner passage. Thereby, since the high temperature refrigerant | coolant after cooling a yoke part is supplied to a sliding surface, the drag resistance of a slide bearing can be lowered | hung.
(3) (2)に記載のアウターロータ型回転電機であって、
前記ヨーク部内流路は、前記磁石の径方向外側を軸方向に延設される流路(流路38)を含む、アウターロータ型回転電機。
(3) The outer rotor type rotating electrical machine according to (2),
The yoke inner flow path includes an outer rotor type rotating electrical machine including a flow path (flow path 38) extending in the axial direction on the radially outer side of the magnet.
(3)によれば、磁石に特別な加工が不要であり、磁石を効果的に冷却しながら冷媒をすべり軸受に供給することができる。 According to (3), no special processing is required for the magnet, and the refrigerant can be supplied to the slide bearing while the magnet is effectively cooled.
(4) (2)又は(3)に記載のアウターロータ型回転電機であって、
前記ヨーク部内流路は、前記磁石の内部を軸方向に延設される流路(流路39)を含む、アウターロータ型回転電機。
(4) The outer rotor type rotating electrical machine according to (2) or (3),
The yoke inner flow path includes an outer rotor type rotating electrical machine including a flow path (flow path 39) extending in the axial direction inside the magnet.
(4)によれば、磁石を直接冷却しながら、冷媒をすべり軸受に供給することができる。 According to (4), the refrigerant can be supplied to the slide bearing while directly cooling the magnet.
10 アウターロータ型回転電機
11 ステータ
12 ロータ
13 ロータシャフト
14 ハウジング
20 ロータヨーク部
21 磁石
22 ヨークホルダ部
31 シャフト内流路
32 冷媒供給部
33a ホルダ内流路
33b ヨーク部内流路
38 流路
39 流路
50 すべり軸受
52 軸受内流路
R 冷媒
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該ステータの径方向外側に、前記ステータに対向配置されたロータと、
前記ロータと一体に回転するロータシャフトと、
前記ステータ及び前記ロータを収納し、前記ロータシャフトを回転可能に支持するハウジングと、を備えたアウターロータ型回転電機であって、
前記ロータシャフトには、
冷媒が供給されるシャフト内流路と、
前記冷媒を前記ロータに供給する冷媒供給部と、が設けられ、
前記ロータは、すべり軸受を介して前記ハウジングに回転可能に支持され、
前記ロータには、前記冷媒供給部から前記すべり軸受まで前記冷媒を供給する冷媒流路が設けられている、アウターロータ型回転電機。 A stator,
A rotor disposed opposite to the stator on a radially outer side of the stator;
A rotor shaft that rotates integrally with the rotor;
A housing for housing the stator and the rotor and rotatably supporting the rotor shaft;
In the rotor shaft,
A flow path in the shaft to which the refrigerant is supplied; and
A refrigerant supply unit configured to supply the refrigerant to the rotor,
The rotor is rotatably supported by the housing via a slide bearing,
An outer rotor type rotating electrical machine in which the rotor is provided with a refrigerant flow path for supplying the refrigerant from the refrigerant supply unit to the slide bearing.
前記ロータは、
ロータヨーク部と、
該ロータヨーク部の内部に配置された磁石と、
該ロータヨーク部の軸方向一端側に位置し、前記ロータヨーク部を保持するともに前記ロータシャフトに接続されるヨークホルダ部と、を有し、
前記冷媒流路は、前記ヨークホルダ部に設けられるホルダ内流路と、前記ロータヨーク部に設けられるヨーク部内流路と、を有し、
前記すべり軸受は、前記ヨーク部内流路から、前記すべり軸受と前記ハウジングとの摺動面まで前記冷媒を供給する軸受内流路を有する、アウターロータ型回転電機。 The outer rotor type rotating electrical machine according to claim 1,
The rotor is
The rotor yoke part,
A magnet disposed inside the rotor yoke portion;
A yoke holder portion positioned on one end side in the axial direction of the rotor yoke portion and holding the rotor yoke portion and connected to the rotor shaft;
The refrigerant flow path has a flow path in the holder provided in the yoke holder part, and a flow path in the yoke part provided in the rotor yoke part,
The sliding bearing is an outer rotor type rotating electrical machine having an in-bearing passage for supplying the refrigerant from the in-yoke portion passage to a sliding surface between the sliding bearing and the housing.
前記ヨーク部内流路は、前記磁石の径方向外側を軸方向に延設される流路を含む、アウターロータ型回転電機。 An outer rotor type rotating electrical machine according to claim 2,
The yoke part internal flow path is an outer rotor type rotating electrical machine including a flow path extending in the axial direction on the radially outer side of the magnet.
前記ヨーク部内流路は、前記磁石の内部を軸方向に延設される流路を含む、アウターロータ型回転電機。 An outer rotor type rotating electrical machine according to claim 2 or 3,
The yoke part internal flow path is an outer rotor type rotating electrical machine including a flow path extending in the axial direction inside the magnet.
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