JP2019154197A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷却液によって冷却を行う回転電機に関するものである。 The present invention relates to a rotating electrical machine that performs cooling with a coolant.
車両等に搭載される回転電機として、回転軸と一体に回転するロータと、ロータの径方向外側に配置されるステータと、を備え、ロータの外周に複数の永久磁石が配置されるとともに、ステータにコイルが巻装されたものがある。この種の回転電機は、運転中にステータのコイルのコイルエンド部分が発熱し易い。
この対策として、ステータ側のコイルエンド部分を冷却液によって冷却するようにした回転電機が知られている(例えば、特許文献1参照)。
A rotating electrical machine mounted on a vehicle or the like includes a rotor that rotates integrally with a rotating shaft, and a stator that is disposed radially outside the rotor. A plurality of permanent magnets are disposed on the outer periphery of the rotor, and the stator Some have coils wound around. In this type of rotating electrical machine, the coil end portion of the stator coil tends to generate heat during operation.
As a countermeasure, a rotating electrical machine is known in which a coil end portion on the stator side is cooled by a coolant (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の回転電機は、ロータとステータの外側を覆うハウジングに冷却液の導入路が設けられ、その導入路を通してコイルのコイルエンドに冷却液が供給される。また、ハウジングのうちの、コイルエンドに軸方向外側から対峙する端部壁の内面は平坦に形成されている。端部壁は、コイルエンドに当たって跳ね返った冷却液をハウジングの下方に誘導する。 In the rotating electrical machine described in Patent Document 1, a coolant introduction path is provided in a housing that covers the outside of the rotor and the stator, and the coolant is supplied to the coil end of the coil through the introduction path. In addition, the inner surface of the end wall of the housing that faces the coil end from the outside in the axial direction is formed flat. The end wall guides the coolant that has bounced off the coil end down the housing.
しかしながら、上記従来の回転電機は、コイルエンドに対峙するハウジングの端部壁が平坦に形成されているため、コイルエンドで跳ね返って端部壁を伝う冷却液の流量が増加すると、その分、コイルエンドに対する冷却液の回り込み量(冷却に使用される冷却液の流量)が減少してしまう。このため、コイルエンドに対する冷却効率の面では好ましくない。 However, in the conventional rotating electrical machine, since the end wall of the housing facing the coil end is formed flat, if the flow rate of the coolant that bounces back at the coil end and propagates through the end wall increases, The amount of the coolant that wraps around the end (the flow rate of the coolant used for cooling) decreases. For this reason, it is not preferable in terms of cooling efficiency with respect to the coil end.
そこで本発明は、コイルのコイルエンドを冷却液によって効率良く冷却することができる回転電機を提供しようとするものである。 Accordingly, the present invention is intended to provide a rotating electrical machine that can efficiently cool the coil end of a coil with a coolant.
本発明に係る回転電機は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
即ち、本発明に係る回転電機は、回転軸(例えば、実施形態の回転軸13)と一体に回転するロータ(例えば、実施形態のロータ12)と、前記ロータの径方向外側に配置されるステータ(例えば、実施形態のステータ11)と、前記ロータと前記ステータの外側を覆うハウジング(例えば、実施形態のハウジング14)と、を備え、前記ステータは、ステータコア(例えば、実施形態のステータコア16)にコイル(例えば、実施形態のコイル17)が巻装され、前記ステータの軸方向の端部から外側に露出した前記コイルのコイルエンド(例えば、実施形態のコイルエンド18f)が冷却液によって冷却される回転電機において、前記ハウジングのうちの、前記コイルエンドに軸方向外側から対峙する端部壁の内面には、冷却液を前記コイルエンドの方向に向けて誘導する冷却液誘導面(例えば、実施形態の傾斜面22a)が設けられていることを特徴とする。
The rotating electrical machine according to the present invention employs the following configuration in order to solve the above problems.
That is, the rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor (for example, the
上記の構成により、冷却液がハウジング内に導入されると、冷却液の一部はコイルエンドの周囲に回り込んでコイルエンドを冷却する。また、ハウジングの端部壁の内面に直接流れ込んだ冷却液や、コイルエンドに当たって端部壁の内面に飛散した冷却液は、端部壁の内面の冷却液誘導面に誘導されてコイルエンドの方向に流れ込む。この結果、ハウジング内に導入された多くの冷却液がコイルエンドの周囲に回り込み、コイルエンドを効率良く冷却することが可能になる。 With the above configuration, when the coolant is introduced into the housing, a part of the coolant flows around the coil end and cools the coil end. In addition, the coolant that has flowed directly into the inner surface of the end wall of the housing, or the coolant that has hit the coil end and splashed onto the inner surface of the end wall is guided to the coolant guide surface on the inner surface of the end wall, and the direction of the coil end Flow into. As a result, a lot of cooling liquid introduced into the housing flows around the coil end, and the coil end can be efficiently cooled.
前記冷却液誘導面は、上方から下方に向かって前記コイルエンドの方向に迫り出す傾斜面(例えば、実施形態の傾斜面22a)によって構成されるようにしても良い。
この場合、端部壁の内面では冷却液が傾斜面に沿って流れることにより、冷却液がコイルエンドの周囲にスムーズに回り込むようになる。
The coolant guiding surface may be configured by an inclined surface (for example, the
In this case, the coolant flows along the inclined surface on the inner surface of the end wall, so that the coolant smoothly flows around the coil end.
前記冷却液誘導面は、前記端部壁の内面に上下方向に複数設けられるようにしても良い。
この場合、冷却液が下方に流れ落ちる間に、コイルエンドから端部壁方向に跳ね返った冷却液をコイルエンド方向に繰り返し戻すことができるため、コイルエンドをより効率良く冷却することができる。
A plurality of the coolant guiding surfaces may be provided in the vertical direction on the inner surface of the end wall.
In this case, while the coolant flows downward, the coolant that has bounced back from the coil end toward the end wall can be repeatedly returned to the coil end direction, so that the coil end can be cooled more efficiently.
本発明によれば、ハウジングの端部壁の内面に設けられた冷却液誘導面により、端部壁の内面に流れ込んだ冷却液をコイルエンドに向かって誘導することができるため、コイルのコイルエンドを冷却液によって効率良く冷却することができる。 According to the present invention, the coolant flowing into the inner surface of the end wall can be guided toward the coil end by the coolant guiding surface provided on the inner surface of the end wall of the housing. Can be efficiently cooled by the coolant.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、実施形態の回転電機10を軸方向に沿って縦断面にして示した図である。
本実施形態の回転電機10は、例えば、電動車両の駆動源に用いられる。回転電機10は、回転磁界を発生するステータ11と、ステータ11で発生した回転磁界を受けて回転するロータ12と、ロータ12に同軸に設けらた回転軸13と、ステータ11を内部に保持し、ロータ12とステータ11の外側を覆うハウジング14と、を備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view showing a rotary
The rotating
ステータ11は、複数の電磁鋼板が積層されて成る略円筒状のステータコア16と、ステータコア16の内周側の縁部に巻装されたコイル17と、を有している。コイル17は、U相,V相,W相の三相コイルによって構成されている。本実施形態のコイル17は、互いに連結されて使用されるセグメントコイルによって構成されている。セグメントコイルは、ステータコア16のスロット7に挿入される一対の挿入部と、挿入部同士を連結する折り返し連結部と、を有するセグメント導体によって構成されている。一対の挿入部のうちの折り返し連結部と逆側の端部は、隣接する他のセグメント導体と接続される連結部とされている。
The
コイル17は、ステータ11の軸方向の一端側に各セグメント導体の連結部が配置され、ステータ11の軸方向の他端側に折り返し連結部が配置されている。連結部と折り返し連結部は、ステータ11の軸方向の各端部から外側に突出している(外部に露出している)。連結部と折り返し連結部は、コイル17のコイルエンド18f,18sを構成している。一方のコイルエンド18fには、外部の電力線が接続されている。コイル17には、電力線を通して電流が通電される。
In the
ロータ12は、回転軸13の外面に一体に結合されたロータコア19と、ロータコア19の外周縁部に円周方向に離間して配置された複数の永久磁石20と、を有している。ロータコア19は、複数の電磁鋼板が積層されて略円筒状に形成されている。回転軸13は、軸受9を介してハウジング14に回転可能に支持されている。回転軸13は、ロータ12がステータ11の回転磁界を受けて回転することにより、ロータ12と一体に回転する。
The
ハウジング14は、ステータコア16の外周部を覆うハウジング本体14Aの一端部に、コイル17の一方のコイルエンド18fの外周部と軸方向外側の端面とを覆う端部カバー14Bが取り付けられている。端部カバー14Bの周壁14Baの上部領域には、一方のコイルエンド18fの上部に冷却液を流すための冷却液導入孔21が形成されている。冷却液導入孔21は、図示しないポンプ装置に接続され、ポンプ装置から送給された冷却液が導入されるようになっている。冷却液導入孔21からハウジング14内に導入された冷却液の多くは、一方のコイルエンド18fを伝って下方に流れ、その間にコイルエンド18fを冷却する。
In the
図2は、端部カバー14Bを軸方向内側から見た図である。
図2にも示すように、端部カバー14Bは、周壁14Baの一端部に端部壁14Bbが連設されている。端部壁14Bbの内面うちの、コイルエンド18fに軸方向外側から対峙する円環状の領域には、上方から流れ込んだ冷却液をコイルエンド18f方向に向けて誘導する複数の傾斜面22aが設けられている。各傾斜面22aは、端部壁14Bbに形成された縦断面が略三角形状の窪み部22の下側の斜面によって構成されている。傾斜面22aは、上方から下方に向かってコイルエンド18fの方向に斜めに迫り出す斜面である。本実施形態では、傾斜面22aが冷却液誘導面を構成している。傾斜面22aに流れ込んだ冷却液は、重力によって下方に流れる際にコイルエンド18f方向に向かって斜め下方に誘導される。
FIG. 2 is a view of the
As shown in FIG. 2, the
また、端部壁14Bbの内面のうちの、窪み部22の形成領域よりも径方向内側部分には、軸方向内側(ロータ12の方向)に突出する環状壁30が突設されている。環状壁30は、端部壁14Bbの内面を伝って流れる冷却液が、コイルエンド18fの形状に略沿って円環状に流れるように冷却液を案内する。
In addition, an
本実施形態では、複数の傾斜面22aは、端部壁14Bbの内面に上下方向に等間隔に離間して設けられている。ただし、各傾斜面22aの配置や個数、傾斜角度等は、各回転電機の仕様や冷却液の流量等に応じて適宜変更しても良い。また、本実施形態では、端部カバー14Bの複数の窪み部(傾斜面)は、ダイカストによって端部カバー14Bの本体部と一体に形成することが望ましい。この場合、製造コストの低減を図ることができる。
In the present embodiment, the plurality of
本実施形態の回転電機10では、冷却液導入孔21から冷却液がハウジング14内に導入されると、その冷却液の多くはコイルエンド18fの上部に直接流れ込み、一部は端部カバー14Bの端部壁14Bbの内面方向に流れる。端部壁14Bbの内面方向に流れ込んだ冷却水は、端部壁14Bbの各傾斜面22aに沿ってコイルエンド18fの方向に誘導される。また、コイルエンド18fの外面に当たって端部壁14Bb方向に飛散した冷却液も、上記と同様に端部壁14Bbの傾斜面22aに沿ってコイルエンド18fの方向に誘導される。したがって、冷却液導入孔21からハウジング14内に導入された冷却液の一部は、コイルエンド18fの外面での跳ね返りと傾斜面22aからの再流入を繰り返しながら、ハウジング14内の下方に流れ落ちる。コイルエンド18fは、この間に冷却液によって冷却される。
In the rotating
以上のように、本実施形態の回転電機10は、ハウジング14のうちの、一方のコイルエンド18fに対峙する端部壁14Bbの内面に、冷却液をコイルエンド18fの方向に向けて誘導する傾斜面22aが設けられている。このため、ハウジング14の端部壁14Bbの内面に直接流れ込んだ冷却液や、コイルエンド18fに当たって端部壁14Bbの内面に飛散した冷却液を、傾斜面22aによってコイルエンド18fの方向に誘導することができる。したがって、本実施形態の回転電機10を採用した場合には、ハウジング14内に導入された多くの冷却液をコイルエンド18fの周囲に回り込ませ、コイルエンド18fを効率良く冷却することができる。
As described above, the rotating
また、本実施形態の回転電機10では、ハウジング14の端部壁14Bbの内面において、冷却液をコイルエンド18fの方向に向けて誘導する冷却液誘導面が、上方から下方に向かってコイルエンド18fの方向に迫り出す傾斜面22aによって構成されている。このため、簡単な構成でありながら、冷却液をコイルエンド18fの周囲にスムーズに回り込ませることができる。
Further, in the rotating
また、本実施形態の回転電機10では、冷却液誘導面を構成する傾斜面22aが、ハウジング14の端部壁14Bbの内面に上下方向に複数設けられている。このため、ハウジング14内に導入された冷却液が下方に流れ落ちる間に、コイルエンド18fから端部壁14Bb方向に跳ね返った冷却液をコイルエンド18f方向に繰り返し戻すことができる。したがって、この構成を採用した場合には、コイルエンド18fをより効率良く冷却することができる。
Further, in the rotating
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、コイルエンド18fに冷却液を流すために、端部カバー14Bの周壁14Baの上部領域に冷却液導入孔21を形成しているが、コルイエンド18fに冷却液を流す手段はこれに限らず、コイルエンド18fの上方に冷却液導入用のパイプを設置しても良い。
また、上記の実施形態では、軸方向の一端側のコイルエンド18fのみが冷却液によって冷却される構成とされているが、他方側のコイルエンド18sも同様の冷却構造によって冷却するようにしても良い。この場合、ハウジング14のうちの、他方側のコイルエンド18sに軸方向外側から対峙する端部壁に、一端側の端部壁と同様の傾斜面(冷却液誘導面)を設けることが望ましい。
In addition, this invention is not limited to said embodiment, A various design change is possible in the range which does not deviate from the summary. For example, in the above embodiment, the
In the above embodiment, only the
10…回転電機
11…ステータ
12…ロータ
13…回転軸
14…ハウジング
14Bb…端部壁
16…ステータコア
17…コイル
18f…コイルエンド
22a…傾斜面(冷却液誘導面)
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ロータの径方向外側に配置されるステータと、
前記ロータと前記ステータの外側を覆うハウジングと、を備え、
前記ステータは、ステータコアにコイルが巻装され、前記ステータの軸方向の端部から外側に露出した前記コイルのコイルエンドが冷却液によって冷却される回転電機において、
前記ハウジングのうちの、前記コイルエンドに軸方向外側から対峙する端部壁の内面には、冷却液を前記コイルエンドの方向に向けて誘導する冷却液誘導面が設けられていることを特徴とする回転電機。 A rotor that rotates integrally with the rotation shaft;
A stator disposed radially outside the rotor;
A housing that covers the rotor and the outside of the stator;
In the rotating electrical machine in which the stator has a coil wound around a stator core and the coil end of the coil exposed to the outside from the axial end of the stator is cooled by a coolant.
A cooling liquid guiding surface for guiding the cooling liquid toward the coil end is provided on the inner surface of the end wall of the housing that faces the coil end from the outside in the axial direction. Rotating electric machine.
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