JP2019165587A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機に関するものである。 The present invention relates to a rotating electrical machine.
従来、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源として回転電機が使用されている。回転電機では、コイルに電流が供給されることでステータコアに磁界が形成され、ロータの永久磁石とステータコアとの間に磁気的な吸引力や反発力が生じる。これにより、ロータがステータに対して回転する。
ところで、特に高負荷運転時において、ステータのコイルに電流が流れると、銅損によってコイルが発熱する。コイルの発熱は、回転電機の性能を低下させる要因となる。したがって、ステータのコイルを冷却するための技術が種々提案されている。
Conventionally, a rotating electrical machine has been used as a power source for hybrid vehicles and electric vehicles. In a rotating electrical machine, when a current is supplied to a coil, a magnetic field is formed in the stator core, and a magnetic attractive force or repulsive force is generated between the permanent magnet of the rotor and the stator core. Thereby, a rotor rotates with respect to a stator.
By the way, especially during high load operation, when a current flows through the stator coil, the coil generates heat due to copper loss. The heat generated by the coil is a factor that degrades the performance of the rotating electrical machine. Therefore, various techniques for cooling the stator coil have been proposed.
例えば特許文献1には、ロータシャフトの内部に形成された軸方向油路と、ロータコアの両端に設けられた第1のプレートおよび第2のプレートと、第1のプレートに形成された連絡油路と、ロータコア内に形成された軸方向油路と、第2のプレートに形成された油孔と、を備えたモータの冷却回路が記載されている。
特許文献1に記載の技術によれば、ロータシャフトの軸方向油路へ供給された油は、ロータの遠心力によって第1のプレートの連絡油路、ロータコアの軸方向油路を順に流れ、第2のプレートの油孔を通じてロータから放出される。油孔から放出された油は、最終的にステータのコイルエンド部に吹きかけられる。このように、特許文献1の構成では、油がロータコアの内部を通過する過程で永久磁石を冷却しつつ、油孔から放出される油によってコイルエンド部を冷却できるとされている。
For example,
According to the technique described in
しかしながら、上述した特許文献1に記載の技術にあっては、油孔から放出される油の流速を確保できない場合には、コイルエンド部のうち、ステータコア寄りに位置する根元部に対して径方向の内側から局所的に冷媒が供給される可能性がある。この場合には、コイルの冷却むらが生じるおそれがある。したがって、従来技術にあっては、コイルエンド部への濡れ面積を拡大し、コイルエンド部を均一に冷却する回転電機の提供という点で課題があった。
また、従来の回転電機では、コイルエンド部の根元部への油の供給量が多すぎると、ロータとステータコアの間に形成されるエアギャップ内に油が入り込み易くなり、フリクションを増加させる要因となっていた。
However, in the technique described in
Further, in the conventional rotating electrical machine, if the amount of oil supplied to the root portion of the coil end portion is too large, the oil easily enters the air gap formed between the rotor and the stator core, which increases the friction. It was.
そこで、本発明は、上記事情に鑑みたものであって、コイルエンド部への濡れ面積を拡大し、コイルエンド部を均一に冷却するとともに、フリクションの増加を抑制できる回転電機を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a rotating electrical machine capable of expanding the wetted area to the coil end portion, uniformly cooling the coil end portion, and suppressing increase in friction. Objective.
上記の課題を解決するため、請求項1に記載の発明に係る回転電機(例えば、実施形態における回転電機1)は、筒状のステータコア(例えば、実施形態におけるステータコア31)および前記ステータコアに装着されたコイル(例えば、実施形態におけるコイル12)を有するステータ(例えば、実施形態におけるステータ3)と、前記ステータに対して径方向の内側で回転可能に構成されるロータ(例えば、実施形態におけるロータ4)と、前記ロータに設けられ、前記ロータの回転に伴い冷媒が流通可能な冷媒流路(例えば、実施形態における冷媒流路6)と、を有し、前記冷媒流路は、前記ロータの内部に形成されるロータ内部流路(例えば、実施形態におけるロータ内部流路61)と、前記ロータ内部流路に連通し、前記ロータの中心軸が延びる方向に面する端面上で開口するノズル部(例えば、実施形態におけるノズル部62)と、を有し、冷媒の流れ方向に垂直な断面において、前記ノズル部の断面積は、前記ロータ内部流路の断面積よりも小さいことを特徴としている。
In order to solve the above problems, a rotating electrical machine (for example, the rotating
また、請求項2に記載の発明に係る回転電機は、前記ノズル部は、前記流れ方向の上流側から下流側に向かうに従い前記断面積が漸次縮小するテーパ部(例えば、実施形態におけるテーパ部67)を有していることを特徴としている。
Further, in the rotating electrical machine according to the second aspect of the present invention, the nozzle portion has a tapered portion (for example, a
また、請求項3に記載の発明に係る回転電機は、前記ノズル部は、前記流れ方向において前記テーパ部の下流端に連なるとともに、前記断面積が一様なストレート部(例えば、実施形態におけるストレート部68)を有していることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the rotating electrical machine according to the third aspect, the nozzle portion is connected to the downstream end of the tapered portion in the flow direction, and the straight section having a uniform cross-sectional area (for example, the straight portion in the embodiment). Part 68).
また、請求項4に記載の発明に係る回転電機は、前記中心軸方向から見た正面視において、前記ノズル部の開口面(例えば、実施形態における開口面69)の形状は、前記中心軸の周方向に沿ったスリット形状となっていることを特徴としている。
Further, in the rotating electrical machine according to the invention described in
また、請求項5に記載の発明に係る回転電機は、前記ロータは、永久磁石(例えば、実施形態における永久磁石43)を保持する磁石保持孔(例えば、実施形態における磁石保持孔42)を有するロータコア(例えば、実施形態におけるロータコア41)と、前記ロータコアの前記中心軸が延びる方向に面する端面に対向配置され、前記磁石保持孔を覆う端面板(例えば、実施形態における第1端面板45および第2端面板46)と、を備え、前記ノズル部は、前記端面板に設けられていることを特徴としている。
In the rotating electrical machine according to the invention described in
本発明の請求項1に記載の回転電機によれば、冷媒流路は、ロータの内部に形成されるロータ内部流路と、ロータ内部流路に連通し、ロータの中心軸が延びる方向に面する端面上で開口するノズル部とを有するので、ノズル部から噴射される冷媒は、中心軸方向の外側(ステータコアから離間する方向)に流れる過程で、ロータの回転による遠心力によって径方向の外側に導かれる。これにより、コイルのうち、ステータコアから中心軸方向に突出するコイルエンド部に対して冷媒を供給できる。
ここで、本発明の請求項1に記載の回転電機では、冷媒の流れ方向に垂直な断面において、ノズル部の断面積がロータ内部流路の断面積よりも小さいので、ロータの回転に伴いロータ内部流路からノズル部へ供給された冷媒は、ノズル部の内部において軸方向に加速される。これにより、ノズル部から噴射される冷媒の軸方向への直進性を向上させることができる。そのため、ノズル部から噴射される冷媒がロータの遠心力によって径方向の外側に導かれた際に、コイルエンド部のうち、軸方向においてノズル部の開口面から離れた部分(末端部寄り)まで到達し易くなる。これにより、冷媒は、従来技術と比較してコイルエンド部の中心軸方向の広範囲を冷却することができる。したがって、本発明によれば、コイルエンド部への濡れ面積を拡大し、コイルエンド部を中心軸方向の全体に亘って均一に冷却し易くなる。
また、本発明の回転電機によれば、ノズル部から噴射される冷媒の軸方向への流速を加速することで、ロータとステータコアとの間のエアギャップ内に入り込む冷媒量を減らすことができる。したがって、本発明によれば、冷媒によるフリクションの増加が抑制された、高性能な回転電機とすることができる。
According to the rotating electrical machine of the first aspect of the present invention, the refrigerant flow path is connected to the rotor internal flow path formed inside the rotor, the rotor internal flow path, and the surface in the direction in which the central axis of the rotor extends. And the nozzle portion that opens on the end surface to be circulated, so that the refrigerant injected from the nozzle portion flows radially outward by the centrifugal force due to the rotation of the rotor in the process of flowing outward in the central axis direction (direction away from the stator core). Led to. Thereby, a refrigerant | coolant can be supplied with respect to the coil end part which protrudes in a center axis direction from a stator core among coils.
Here, in the rotary electric machine according to
Moreover, according to the rotating electrical machine of the present invention, the amount of refrigerant entering the air gap between the rotor and the stator core can be reduced by accelerating the flow velocity in the axial direction of the refrigerant injected from the nozzle portion. Therefore, according to the present invention, a high-performance rotating electrical machine in which an increase in friction due to the refrigerant is suppressed can be provided.
本発明の請求項2に記載の回転電機によれば、ノズル部は、流れ方向の上流側から下流側に向かうに従い断面積が漸次縮小するテーパ部を有しているので、ロータ内部流路から供給された冷媒は、開口面に向かって流速が漸次加速される過程において生じる渦の発生等による損失が抑えられる。これにより、冷媒は、コイルエンド部の末端部寄りまで到達し易くなり、コイルエンド部を広範囲に亘って冷却することができる。したがって、本発明によれば、コイルエンド部への濡れ面積を拡大し、コイルエンド部を均一に冷却することができる回転電機を提供することができる。
According to the rotating electric machine according to
本発明の請求項3に記載の回転電機によれば、ノズル部は、流れ方向においてテーパ部の下流端に連なるとともに、断面積が一様なストレート部を有しているので、加速された冷媒は、ストレート部を通過することで整流され、軸方向への直進性が向上する。これにより、冷媒は、コイルエンド部の末端部寄りまで到達し易くなり、コイルエンド部を広範囲に亘って冷却することができる。したがって、本発明によれば、コイルエンド部への濡れ面積を拡大し、コイルエンド部を均一に冷却することができる回転電機を提供することができる。
According to the rotating electric machine according to
本発明の請求項4に記載の回転電機によれば、中心軸方向から見た正面視において、ノズル部の開口面の形状は、中心軸の周方向に沿ったスリット形状となっているので、冷媒は周方向に広がりを持って噴射される。これにより、コイルエンド部の周方向での濡れ面積を拡大することができる。したがって、本発明によれば、コイルエンド部への濡れ面積を拡大し、コイルエンド部を均一に冷却することができる回転電機を提供することができる。
According to the rotating electrical machine according to
本発明の請求項5に記載の回転電機によれば、ノズル部が端面板に設けられているので、磁性鋼板の積層構造等によって形成されるロータコアにノズル部を形成する場合に比べてノズル部の加工が容易になる。したがって、本発明によれば、従来技術と比較して簡素な構成によって、高い冷却性能を有する回転電機を提供することができる。
According to the rotating electric machine according to
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
<回転電機>
図1は、実施形態に係る回転電機の概略構成を示す断面図である。
図1に示す回転電機1は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される走行用モータである。但し、本発明の構成は、走行用モータに限らず、発電用モータやその他用途のモータ、車両用以外の回転電機(発電機を含む)にも適用可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Rotating electrical machinery>
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a rotating electrical machine according to an embodiment.
A rotating
回転電機1は、ケース2と、ステータ3と、ロータ4と、出力シャフト5と、冷媒流路6(図2参照)と、を備えている。
ケース2は、ステータ3、ロータ4及び出力シャフト5を収容している。ケース2の内部には、冷媒(不図示)が収容されている。上述したステータ3は、ケース2の内部において、一部が冷媒に浸漬された状態で配置されている。なお、冷媒としては、トランスミッションの潤滑や動力伝達等に用いられる作動油である、ATF(Automatic Transmission Fluid)等が好適に用いられている。
The rotating
The
出力シャフト5は、ケース2に回転可能に支持されている。なお、以下の説明では、出力シャフト5の中心軸Cに沿う方向を単に軸方向といい、中心軸Cに直交する方向を径方向といい、中心軸C周りの方向を周方向という場合がある。
The
<ステータ>
図2は、ロータおよびコイルの冷却構造を示す回転電機の部分断面図である。
ステータ3は、ステータコア31と、ステータコア31に装着されたコイル12と、を備えている。ステータコア31は、軸線Cと同軸に配置された筒状である。ステータコア31は、ケース2の内周面に固定されている。ステータコア31は、電磁鋼板が軸方向に積層されて構成されている。なお、ステータコア31は、いわゆる圧粉コアであっても構わない。
<Stator>
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the rotating electrical machine showing the rotor and coil cooling structure.
The
コイル12は、ステータコア31に装着されている。コイル12は、周方向に関して所定の位相差をもって配置されたU相コイル、V相コイル及びW相コイルを有している。コイル12は、ステータコア31のスロット(不図示)に挿通された挿通部13と、ステータコア31から軸方向に突出したコイルエンド部15,16と、を有している。ステータコア31には、コイル12に電流が流れることで磁界が発生する。
The
<ロータ>
ロータ4は、ステータ3に対して径方向の内側に、間隔をあけて配置されている。ロータ4は、出力シャフト5に固定され、中心軸C回りに出力シャフト5と一体で回転可能に構成されている。具体的に、ロータ4は、ロータコア41と、永久磁石43と、端面板(第1端面板45および第2端面板46)と、を主に備えている。
<Rotor>
The
ロータコア41は、中心軸Cと同軸に配置された筒状に形成されている。ロータコア41の内側には、出力シャフト5が圧入固定されている。なお、ロータコア41は、ステータコア31と同様に電磁鋼板が軸方向に積層されて構成されていても、圧粉コアであっても構わない。
The
ロータコア41の外周部分には、ロータコア41を軸方向に貫通する磁石保持孔42が形成されている。磁石保持孔42は、周方向に間隔をあけて複数形成されている。各磁石保持孔42の内部には、永久磁石43が挿入されている。
永久磁石43は、例えば希土類磁石である。希土類磁石としては、例えばネオジム磁石やサマリウムコバルト磁石、プラセオジム磁石等が挙げられる。
A
The
第1端面板45は、ロータコア41に対して軸方向の第1側に配置されている。第1端面板45は、出力シャフト5に圧入固定された状態で、ロータコア41における少なくとも磁石保持孔42を軸方向の第1側から覆っている。
第2端面板46は、ロータコア41に対して軸方向の第2側に配置されている。第2端面板46は、出力シャフト5に圧入固定された状態で、ロータコア41における少なくとも磁石保持孔42を軸方向の第2側から覆っている。
The first
The second
<出力シャフト>
出力シャフト5は、軸芯流路51と、シャフト流路53と、を備えている。軸芯流路51は、出力シャフト5の内部において、中心軸Cと同軸となる位置を軸方向に延在している。軸芯流路51の内部には、冷媒ポンプから送出される冷媒が軸方向に沿って流通する。なお、冷媒ポンプは、出力シャフト5の回転に連動して駆動する、いわゆるメカポンプであってもよく、出力シャフト5の回転に対して独立して駆動する、電動ポンプであっても構わない。
シャフト流路53は、出力シャフト5の内部において、軸方向で第1端面板45と重なる部分を径方向に延在している。シャフト流路53における径方向の内側端部は、軸芯流路51の内部に連通している。シャフト流路53における径方向の外側端部は、出力シャフト5の外周面上で開口している。シャフト流路53の内部には、軸芯流路51の内部を流れる冷媒が流入する。
<Output shaft>
The
The
<冷媒流路>
冷媒流路6は、ロータ内部流路61と、ノズル部62と、を備えている。ロータ内部流路61は、第1端面板流路65と、軸方向流路66と、を備えている。
<Refrigerant channel>
The
第1端面板流路65は、第1端面板45におけるロータコア41との対向面(中心軸Cが延びる方向に面する第2側の端面)上で開口する溝状に形成されている。第1端面板流路65は、ロータコア41によって軸方向で閉塞されている。但し、第1端面板流路65は、第1端面板45のみによって周囲が画成されていてもよい。
The first end face
第1端面板流路65は、第1端面板45を径方向に延在している。第1端面板流路65における径方向の内側端部は、上述したシャフト流路53の内部に連通している。すなわち、第1端面板流路65の内部には、シャフト流路53を流れる冷媒が流入する。第1端面板流路65における径方向の外側端部は、第1端面板45において、第1端面板45の外周縁よりも径方向の内側で終端している。第1端面板流路65は、軸方向流路66の内部に連通している。第1端面板流路65の内部を流れる冷媒は、径方向の外側に向けて流通する過程で、軸方向流路66の内部に流入可能とされている。
The first end
軸方向流路66は、ロータコア41のうち、磁石保持孔42に対して径方向の外側に位置する部分に形成されている。軸方向流路66は、ロータコア41を軸方向に貫通している。軸方向流路66における軸方向の第1側端部は、第1端面板流路65における径方向の外側端部に連通している。軸方向流路66の内部には、第1端面板流路65を流れる冷媒が流入する。すなわち、軸方向流路66は、ロータコア41を冷却する冷却通路としても機能する。軸方向流路66における軸方向の第2側端部は、ロータコア41における第2端面板46との対向面(中心軸Cが延びる方向に面する第2側の端面)上で開口している。なお、軸方向流路66における径方向の位置は、適宜設計変更が可能である。例えば、軸方向流路66は、磁石保持孔42に対して径方向の内側に配置されていてもよい。
The
ノズル部62は、第2端面板46に設けられている。ノズル部62は、第2端面板46を軸方向に貫通している。ノズル部62における軸方向の第1側(上流側)端部は、軸方向流路66における軸方向の第2側(下流側)端部に連通している。すなわち、ノズル部62の内部には、軸方向流路66を流れる冷媒が流入する。ノズル部62における軸方向の第2側(下流側)端部は、第2端面板46の中心軸Cが延びる方向に面する第2側の端面上で開口している。
The
図3は、ノズル部の詳細を示す回転電機の部分断面図である。
ノズル部62は、テーパ部67と、ストレート部68と、を備えている。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the rotating electrical machine showing details of the nozzle portion.
The
テーパ部67は、ノズル部62における軸方向の第1側(上流側)に形成されている。テーパ部67は、冷媒の流れ方向(軸方向)の上流側から下流側に向かうに従い、流れ方向に垂直な面における断面積が漸次縮小している。テーパ部67における上流側端部は、第2端面板46における中心軸Cが延びる方向に面する第1側の端面上で開口している。テーパ部67における上流側端部は、軸方向流路66の下流端部に連通している。テーパ部67の上流側端部における開口面の形状は、軸方向流路66の下流端部における開口面の形状と略同一に形成されている。但し、テーパ部67の上流側端部における開口面の形状と、軸方向流路66の下流端部における開口面の形状と、は互いに異なっていてもよい。
The tapered
ストレート部68は、ノズル部62における軸方向の第2側(下流側)に形成されている。ストレート部68は、冷媒の流れ方向の上流側から下流側に向かうに従い、内径が一様に形成されている。本実施形態のノズル部62は、テーパ部67の下流側端部からストレート部68の下流側端部に至る部分が、ノズル部62の最小断面積部分となっている。本実施形態の冷媒流路6において、ノズル部62の最小断面積は、軸方向流路66の下流端部の断面積よりも小さくなっている。なお、軸方向流路66における下流端部の断面積に対するノズル部62の最小断面積の割合は、ノズル部62から排出される際に必要な流速等に応じて適宜変更が可能である。
The
ストレート部68における軸方向の上流側端部は、テーパ部67の下流側端部に連通している。ストレート部68の上流側端部において、流れ方向に直交する断面形状は、テーパ部67の下流側端部における断面形状と同一に形成されている。ストレート部68の下流側端部は、第2端面板46における中心軸Cが延びる方向に面する第2側の端面上で開口している。すなわち、ノズル部62の開口面69は、第2端面板46の中心軸Cが延びる方向に面する第2側の端面上に位置している。なお、図示の例において、テーパ部67及びストレート部68の軸方向の長さは、互いに同等に設定されている。但し、テーパ部67及びストレート部68の軸方向の長さは、適宜設計変更が可能である。
The axially upstream end of the
図4は、軸方向から見た第2端面板の外側端面に形成されたノズル部の開口面の正面図である。
図4に示すように、開口面69は、軸方向から見た正面視で例えば円形状に形成される。但し、開口面69の正面視形状は、円形状に限らず、三角形状や矩形状等、適宜設計変更が可能である。
FIG. 4 is a front view of the opening surface of the nozzle portion formed on the outer end face of the second end face plate as viewed from the axial direction.
As shown in FIG. 4, the opening
上述した冷媒流路6は、中心軸Cを中心として放射状に複数形成されている。したがって、上述した開口面69は、第2端面板46における中心軸Cが延びる方向に面する第2側の端面において、周方向に間隔をあけて複数形成されている。
A plurality of the
次に、上述した回転電機1の作用について説明する。
出力シャフト5の内部の軸芯流路51を流れる冷媒は、ロータ4の回転に伴う遠心力によってシャフト流路53の内部に流入する。シャフト流路53の内部に流入した冷媒は、シャフト流路53の内部を径方向の外側に向けて流れた後、第1端面板45の第1端面板流路65の内部に流入する。
第1端面板流路65の内部に流入した冷媒は、ロータ4の回転に伴う遠心力によって第1端面板流路65の内部を径方向の外側に向けて流れた後、軸方向流路66の内部に流入する。軸方向流路66の内部に流入した冷媒は、軸方向流路66の内部を軸方向の第2側に向けて流れる。これにより、ロータ4が冷却される。
Next, the effect | action of the rotary
The refrigerant flowing through the axial
The refrigerant that has flowed into the first end face
軸方向流路66を通過した冷媒は、ノズル部62の内部に流入する。ノズル部62の内部に流入した冷媒は、テーパ部67およびストレート部68を通過した後、ロータ4の外部に排出される。
The refrigerant that has passed through the
ここで、上述したように冷媒の流れ方向に垂直な断面において、ストレート部68の断面積は軸方向流路66の下流端部における断面積よりも小さい。そのため、ストレート部68の内部を通過する冷媒は、軸方向流路66を通過する冷媒よりも軸方向の流速が加速される。具体的に、軸方向流路66の断面積をA1、軸方向流路66の内部における流速をV1、ストレート部68の断面積をA2、ストレート部68の内部における流速をV2とする。この場合、A1×V1=A2×V2(連続の式)が成り立つので、ストレート部68における流速V2は、軸方向流路66における流速V1と比較してA1/A2の割合だけ加速される。
Here, as described above, in the cross section perpendicular to the refrigerant flow direction, the cross-sectional area of the
さらに、ノズル部62から排出された冷媒は、遠心力によって径方向の外側に導かれて飛散し、ステータコア31に対して軸方向の第2側に位置するコイルエンド部16に供給される。このとき、ノズル部62から排出された冷媒の一部は、ノズル部62より排出されてからコイルエンド部16に付着するまでの間に、慣性力により軸方向の第2側に向かって移動を続ける。ノズル部62によって加速された冷媒は、この間における軸方向への移動量が増加するため、コイルエンド部16のうち、軸方向においてノズル部62の開口面69から離れた末端部16bに付着する。一方、ノズル部62から排出された冷媒のうち、軸方向の流速が比較的遅い冷媒、あるいは油滴の大きさが大きい冷媒においては、遠心力が支配的になる。そのため、コイルエンド部16のうち、軸方向においてノズル部62の開口面69から近い根元部16aに付着する。したがって、冷媒は、コイルエンド部16の根元部16aから末端部16bにわたって軸方向の広範囲に供給される。
Further, the refrigerant discharged from the
このように、本実施形態では、軸方向に垂直な面において、ノズル部62の断面積が軸方向流路66の断面積よりも小さい構成とした。
この構成によれば、ノズル部62から噴射される冷媒が軸方向に加速され、軸方向への直進性を向上させることができる。そのため、ノズル部62から噴射される冷媒がロータ4の遠心力によって径方向の外側に導かれた際に、コイルエンド部16のうち、軸方向においてノズル部62の開口面69から離れた末端部16bまで到達し易くなる。したがって、コイルエンド部16への濡れ面積(冷媒がコイルエンド部16に付着する面積)を拡大し、コイルエンド部16を軸方向の全体に亘って均一に冷却できる。
As described above, in the present embodiment, the cross-sectional area of the
According to this structure, the refrigerant | coolant injected from the
また、本実施形態では、ノズル部62から噴射される冷媒の軸方向への流速を加速することで、ロータ4とステータコア31との間のエアギャップ内に入り込む冷媒量を減らすことができる。したがって、従来技術よりも冷媒によるフリクションの増加を抑制し、高い性能を発揮できる。なお、図3に示すように、本実施形態の回転電機1は、ステータコア31及びロータコア41において、軸方向の第1側端面同士、及び第2側端面同士がそれぞれ同等の位置に配置されている。したがって、ノズル部62の開口面69は、ステータコア31における軸方向の第2側端面よりも軸方向の第2側に突出した位置に配置される。そのため、ノズル部62から噴射された冷媒がエアギャップに進入するのをより確実に抑制できる。
In the present embodiment, the amount of the refrigerant entering the air gap between the
本実施形態では、ノズル部62が軸方向流路66の下流端部に接続される構成とした。
この構成によれば、冷媒は、軸芯流路51からノズル部62へ供給される過程において、ロータコア41を冷却する。したがって、コイルエンド部16とロータコア41を同一の冷却手段によって効果的に冷却することができる。
In the present embodiment, the
According to this configuration, the refrigerant cools the
本実施形態では、ノズル部62を第2端面板46に設ける構成とした。
この構成によれば、磁性鋼板の積層構造等によって形成されるロータコア41にノズル部62を形成する場合に比べてノズル部62の加工が容易になる。したがって、構成の簡素化やメンテナンス性の向上を図ることができる。
In the present embodiment, the
According to this configuration, the processing of the
本実施形態では、ノズル部62は、断面積が一様なストレート部68を有する構成とした。
この構成によれば、冷媒は、ストレート部68を通過することで整流され、軸方向への直進性が向上する。これにより、テーパ部67のみを有する場合に比べ、冷媒は、コイルエンド部16の末端部16b寄りまで到達し易くなる。したがって、コイルエンド部16への濡れ面積を拡大し、コイルエンド部16を均一に冷却することができる。
In the present embodiment, the
According to this configuration, the refrigerant is rectified by passing through the
本実施形態では、ノズル部62は、流れ方向の上流側から下流側に向かうに従い断面積が漸次縮小するテーパ部67を有する構成とした。
この構成によれば、冷媒は、下流側に向かって流速が漸次加速される過程において渦の発生等による損失が抑えられる。これにより、冷媒は、コイルエンド部16の末端部16b寄りまで到達し易くなる。したがって、コイルエンド部16への濡れ面積を拡大し、コイルエンド部16を均一に冷却することができる。
In the present embodiment, the
According to this configuration, the loss of the refrigerant due to the generation of vortices and the like is suppressed in the process in which the flow velocity is gradually accelerated toward the downstream side. As a result, the refrigerant can easily reach the
(第1変形例)
上述した実施形態では、ノズル部62の開口面69の形状が円形状に形成された構成について説明したが、この構成のみに限られない。開口面69の形状は、周方向に沿ったスリット形状(図5参照)に形成されていても構わない。この場合、冷媒は周方向に広がりを持って噴射される。したがって、コイルエンド部16への濡れ面積を拡大し、コイルエンド部16を均一に冷却することができる。
(First modification)
In the above-described embodiment, the configuration in which the shape of the opening
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
例えば、上述した実施形態では、第1端面板45に形成された第1端面板流路65を通じて冷媒を軸方向流路66まで供給した場合について説明したが、この構成のみに限られない。ロータコア41の内部を径方向に延在した流路を通じて軸方向流路66に冷媒を供給してもよい。また、ノズル部62が、第1端面板45に設けられている構成であってもよい。
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments. Additions, omissions, substitutions, and other modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. The present invention is not limited by the foregoing description, but only by the appended claims.
For example, in the above-described embodiment, the case where the refrigerant is supplied to the
上述した実施形態において、ストレート部68は、中心軸Cと平行な直線状に形成されている構成について説明したが、この構成のみに限らず、中心軸Cと交差する方向に延在していてもよい。
上述した実施形態では、ストレート部68の上流側にテーパ部67が設けられた構成について説明したが、この構成のみに限られない。例えばノズル部62の全体がストレート部68であってもよく、ストレート部68の下流側にさらに拡径部分が設けられていてもよい。すなわち、ノズル部62の最小断面積が、軸方向流路66の下流端部の断面積よりも小さい構成であれば、ノズル部62の形状は適宜設計変更が可能である。
上述した実施形態では、ステータコア31における軸方向の第2側端面よりも突出した位置にノズル部62の開口面69が配置された構成について説明したが、この構成のみに限られない。すなわち、開口面69の軸方向の位置は、ロータ4における中心軸Cが延びる方向に面する端面上で開口していれば、ステータコア31の第2側端面に対して同等、若しくは第1側であってもよい。
In the above-described embodiment, the
In the above-described embodiment, the configuration in which the tapered
In the above-described embodiment, the configuration in which the opening
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した変形例を適宜組み合わせてもよい。 In addition, in the range which does not deviate from the meaning of this invention, it is possible to replace suitably the component in the embodiment mentioned above by the known component, and you may combine the modification mentioned above suitably.
1 回転電機
3 ステータ
4 ロータ
6 冷媒流路
12 コイル
31 ステータコア
41 ロータコア
42 磁石保持孔
43 永久磁石
45 第1端面板
46 第2端面板
61 ロータ内部流路
62 ノズル部
67 テーパ部
68 ストレート部
69 開口面
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ステータに対して径方向の内側で回転可能に構成されるロータと、
前記ロータに設けられ、前記ロータの回転に伴い冷媒が流通可能な冷媒流路と、
を有し、
前記冷媒流路は、
前記ロータの内部に形成されるロータ内部流路と、
前記ロータ内部流路に連通し、前記ロータの中心軸が延びる方向に面する端面上で開口するノズル部と、
を有し、
冷媒の流れ方向に垂直な断面において、前記ノズル部の断面積は、前記ロータ内部流路の断面積よりも小さい回転電機。 A stator having a cylindrical stator core and a coil attached to the stator core;
A rotor configured to be rotatable radially inward with respect to the stator;
A refrigerant flow path provided in the rotor and capable of circulating a refrigerant along with the rotation of the rotor;
Have
The refrigerant flow path is
A rotor internal flow path formed inside the rotor;
A nozzle portion that communicates with the rotor internal flow path and opens on an end surface facing a direction in which the central axis of the rotor extends;
Have
A rotating electrical machine in which a cross-sectional area of the nozzle portion is smaller than a cross-sectional area of the rotor internal flow path in a cross section perpendicular to the flow direction of the refrigerant.
永久磁石を保持する磁石保持孔を有するロータコアと、
前記ロータコアの前記中心軸が延びる方向に面する端面に対向配置され、前記磁石保持孔を覆う端面板と、を備え、
前記ノズル部は、前記端面板に設けられている請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回転電機。 The rotor is
A rotor core having a magnet holding hole for holding a permanent magnet;
An end face plate disposed opposite to an end face of the rotor core facing in a direction in which the central axis extends, and covering the magnet holding hole,
The rotating electric machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the nozzle portion is provided on the end face plate.
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JP2018053112A JP2019165587A (en) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | Rotary electric machine |
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