JP2019187063A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine.
従来、シャフトと、ロータコアのそれぞれに、モータの軸方向に延びる冷媒流路が設けられたモータの冷却構造が知られている。特許文献1には、ロータコアの軸方向両端面に設けられたエンドプレートの一方にシャフトとロータコアの冷媒流路を連結する通路が、他方のエンドプレートに冷媒の排出口が形成されたモータの冷却構造が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a motor cooling structure in which a refrigerant flow path extending in the axial direction of a motor is provided in each of a shaft and a rotor core. Patent Document 1 discloses a cooling of a motor in which a passage connecting a shaft and a coolant flow path of a rotor core is connected to one end plate provided on both axial end surfaces of a rotor core, and a coolant discharge port is formed on the other end plate. A structure is disclosed.
このモータの冷却構造では、シャフトの軸方向一方端面から冷媒が流され、一方のエンドプレートに形成された連結通路を介してロータコアの冷媒流路に冷媒が供給された後、他方のエンドプレートを介して排出口から冷媒が排出される。排出された冷媒は、ロータを取り囲むステータ内のコイルエンドに噴きかかる。 In this motor cooling structure, the refrigerant flows from one end surface in the axial direction of the shaft, and after the refrigerant is supplied to the refrigerant flow path of the rotor core through the connecting passage formed in one end plate, the other end plate is The refrigerant is discharged from the discharge port. The discharged refrigerant sprays on the coil end in the stator surrounding the rotor.
また、特許文献2には、シャフト内部に軸方向に延設された冷媒流路と、シャフトの外周面に螺旋状に設けられた冷媒流路とを、シャフトの軸方向中央部に設けた径方向の流路によって接続するモータの冷却構造が開示されている。シャフトの外周面に設けられた螺旋状の冷媒流路は、両端部がロータコア両端のエンドプレートに設けられた排出口と接続している。 Patent Document 2 discloses a diameter in which a refrigerant flow path extending in the axial direction inside the shaft and a refrigerant flow path spirally provided on the outer peripheral surface of the shaft are provided in the central portion in the axial direction of the shaft. A cooling structure for a motor connected by a directional flow path is disclosed. Both ends of the spiral refrigerant flow path provided on the outer peripheral surface of the shaft are connected to discharge ports provided in end plates on both ends of the rotor core.
このモータの冷却構造では、軸方向に延びるシャフト内部の冷媒流路に流された冷媒が、シャフトの軸方向中央部から径方向に延びる流路を通って、シャフトの外周面に設けられた螺旋状の冷媒流路へと供給される。シャフト外周面の冷媒流路に供給された冷媒は、両端部に向かって2方向に流れ、端部に到達するとエンドプレートに設けられた排出口から排出される。 In this motor cooling structure, the refrigerant flowed in the axially extending refrigerant flow path in the shaft passes through the flow path extending in the radial direction from the axial central portion of the shaft, and the spiral provided on the outer peripheral surface of the shaft. Is supplied to the refrigerant flow path. The refrigerant supplied to the refrigerant flow path on the outer peripheral surface of the shaft flows in two directions toward both ends, and is discharged from a discharge port provided in the end plate when reaching the end.
モータの冷却構造では、モータを構成するロータ及びステータのうち、特に高温化しやすいロータ内の磁石及びステータ内のコイルを冷却することが求められる。特許文献1に記載されたモータの冷却構造では、冷媒の排出口が一方のエンドプレートにのみ設けられているため、ステータコアの軸方向両端のコイルエンドのうち、一方のコイルエンドのみに冷媒が吹き付けられる。そのため、他方のコイルエンドは冷却されず、ステータコイルを十分に冷却することができない。 In the motor cooling structure, it is required to cool a magnet in the rotor and a coil in the stator that are particularly likely to be heated to a high temperature among the rotor and the stator constituting the motor. In the motor cooling structure described in Patent Document 1, since the refrigerant discharge port is provided only in one end plate, the refrigerant sprays only on one coil end of the coil ends at both axial ends of the stator core. It is done. Therefore, the other coil end is not cooled, and the stator coil cannot be sufficiently cooled.
一方、特許文献2に記載されたモータの冷却構造では、シャフトの軸方向の冷媒流路を少なくともシャフトの軸方向中央部付近まで延設する必要があり、シャフト内に長い冷媒流路を設けなければならない。そのため、シャフト内に冷媒流路を設けるために必要なドリル加工の長さも長くなり、加工費が高くなる。 On the other hand, in the motor cooling structure described in Patent Document 2, it is necessary to extend at least the axial refrigerant path in the axial direction of the shaft to the vicinity of the central portion in the axial direction of the shaft, and a long refrigerant flow path must be provided in the shaft. I must. Therefore, the length of drilling required to provide the coolant channel in the shaft also increases, and the processing cost increases.
本発明は上記課題に鑑み、ロータ、及びステータコアの軸方向両端のコイルエンドを十分に冷却可能であり、且つ、冷媒流路を設ける際の加工が容易な回転電機を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine that can sufficiently cool the coil ends at both ends in the axial direction of the rotor and the stator core and that can be easily processed when providing the refrigerant flow path. .
本発明の一態様によれば、シャフトと、シャフトが取り付けられるロータコアと、ロータコアの軸方向の両端面に設けられる第1及び第2エンドプレートと、を含むロータと、ロータを取り囲むように配置されたステータと、を備える回転電機が提供される。該回転電機は、シャフトに設けられ、第1エンドプレートに近い側の端面から直線的に延設された後に第1エンドプレートに向かって延設される第1流路と、ロータコアに形成され、第1エンドプレート側の端面から第2エンドプレート側端面に向かって冷媒を流す第2及び第3流路と、ロータコアに形成され、第2エンドプレート側の端面から第1エンドプレート側端面に向かって冷媒を流す第4流路と、第1エンドプレートに形成され、第1流路と第2流路とを接続するとともに、第1流路と第3流路とに接続される第5流路と、第2エンドプレートに形成され、第3流路と第4流路とを接続するUターン流路と、を備える。第1エンドプレートには、第4流路を通過した冷媒をロータの外部に排出する第1排出ポートが形成され、第2エンドプレートには、第2流路を通過した冷媒をロータの外部に排出する第2排出ポートが形成される。 According to one aspect of the present invention, a rotor including a shaft, a rotor core to which the shaft is attached, and first and second end plates provided on both end surfaces in the axial direction of the rotor core, and the rotor are disposed so as to surround the rotor. A rotating electric machine is provided. The rotating electrical machine is formed in a rotor core, a first flow path provided on a shaft, linearly extending from an end surface near the first end plate, and extending toward the first end plate, Second and third flow paths for flowing the refrigerant from the end face on the first end plate side toward the end face on the second end plate side, and formed in the rotor core, from the end face on the second end plate side toward the end face on the first end plate side. A fifth flow path formed in the first end plate, connected to the first flow path and the third flow path, and connected to the first flow path and the third flow path. And a U-turn flow path formed in the second end plate and connecting the third flow path and the fourth flow path. The first end plate is formed with a first discharge port that discharges the refrigerant that has passed through the fourth flow path to the outside of the rotor, and the second end plate has the refrigerant that has passed through the second flow path outside of the rotor. A second discharge port for discharging is formed.
本発明によれば、シャフトの第1流路から第2流路に供給された冷却オイルは、第1排出ポートから液圧によってコイルエンドに噴きかかる。一方、シャフトの第1流路から第3流路に供給された冷却オイルは、Uターン流路によってUターンされ、第4流路を第2流路とは逆方向に流れ、第2排出ポートから液圧によってコイルエンドに噴きかかる。これにより、ロータ、及びステータコアの軸方向両端のコイルエンドを十分に冷却することができる。また、シャフトに形成された第1流路が、シャフトの第1エンドプレートに近い側の端面から直線的に延設された後に第1エンドプレートに向かって延設されている。このため、シャフト内の第1流路は短く構成される。これにより、シャフト内の流路を設けるためのドリル加工の長さを短くでき、加工費を低減することができる。 According to the present invention, the cooling oil supplied from the first flow path of the shaft to the second flow path is sprayed from the first discharge port to the coil end by hydraulic pressure. On the other hand, the cooling oil supplied from the first flow path of the shaft to the third flow path is U-turned by the U-turn flow path, flows through the fourth flow path in the direction opposite to the second flow path, and is discharged to the second discharge port. Sprayed to the coil end by hydraulic pressure. Thereby, the coil ends at both axial ends of the rotor and the stator core can be sufficiently cooled. Moreover, the 1st flow path formed in the shaft is extended toward the 1st end plate, after extending linearly from the end surface near the 1st end plate of a shaft. For this reason, the 1st flow path in a shaft is comprised short. Thereby, the length of the drill process for providing the flow path in a shaft can be shortened, and processing cost can be reduced.
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係るモータ1を示す概略構成図である。図1に示すモータ1は、バッテリ等の電源から電力の供給を受けて回転し、車両の車輪を駆動する電動機として機能する。また、モータ1は、外力により駆動されて発電する発電機としても機能する。従って、モータ1は、電動機及び発電機として機能する、いわゆる回転電機(モータジェネレータ)として構成されている。なお、モータ1は、車両駆動用のモータではなく、車両以外のシステムの駆動源として用いられてもよい。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a motor 1 according to the first embodiment of the present invention. A motor 1 shown in FIG. 1 functions as an electric motor that rotates by receiving power supplied from a power source such as a battery and drives wheels of a vehicle. The motor 1 also functions as a generator that is driven by an external force to generate power. Therefore, the motor 1 is configured as a so-called rotating electric machine (motor generator) that functions as an electric motor and a generator. The motor 1 may be used as a drive source for a system other than the vehicle, not a motor for driving the vehicle.
図1に示すように、モータ1は、ロータ10と、ロータ10の外周側に配置されるステータ20と、を備えている。ロータ10とステータ20は、ケース(図示しない)に収容されている。
As shown in FIG. 1, the motor 1 includes a
ロータ10は、ステータ20の内部に、ステータ20に対して回転可能に配置されている。ロータ10は、回転軸としてのシャフト11、複数枚の電磁鋼板を積層して形成された円筒状部材であるロータコア12、及びロータコア12の軸方向の両端面上にそれぞれ設けられる円環形状の第1及び第2エンドプレート13,14から構成されている。シャフト11は、ケースに設けられた軸受15,16により回転自在に支持されている。ロータコア12は、例えば内周面の一部にシャフト11を圧入するなどして、シャフト11と締結されている。第1及び第2エンドプレート13,14は、内周面がシャフト11の外周面と接しており、ロータコア12の軸方向の両端面において、例えば収縮締結などの方法で、シャフト11に固定されている。第1及び第2エンドプレート13,14は、後述する磁石17の飛び出し等を防止する。
The
ステータ20は、複数枚の電磁鋼板を積層して形成された円筒状部材であるステータコア21と、ステータコア21のティースに巻き回されているステータコイルから構成される。巻回されたステータコイルの端部(以下、コイルエンド22という)は、ステータコア21よりもモータ1の軸方向外側に突出している。ステータコア21の外周面は、ケースの内周面に面接触した状態でケースに固定されている。
The
シャフト11の軸方向の一方側には、軸受15,16よりも軸方向外側に、シャフト11外周上に設置されたレゾルバロータ18が備えられている。レゾルバロータ18は、シャフト11と一体回転し、ロータ10の回転角度を検出するために設けられている。
On one side in the axial direction of the
ロータコア12の外周よりの位置には、磁石17を収納するための複数(例えば8本)の孔171が軸方向に穿設され、この孔171に磁石17が挿入されている。
A plurality of (for example, eight)
次に、図1〜図5を参照して、ロータ10内に設けられた冷却油路(冷媒流路)30について説明する。
Next, the cooling oil passage (refrigerant passage) 30 provided in the
ロータ10内の冷却油路30は、第1〜第5の流路31〜35、Uターン流路37及び第1、第2の排出ポート36,38から構成され、冷却油路30内を冷却オイルが流れることで、モータ1が冷却される。
The cooling
図1に示すように、第1流路31はシャフト11内に形成され、シャフト11の第1エンドプレート13に近い側の端面から直線的に延設された後、第1エンドプレート13に向かって2本に分岐して延設されている。第1流路31は、ロータ10外部でオイルポンプ(図示しない)に接続されており、オイルポンプから冷却オイルが供給される。なお、本実施形態では、第1流路31は2本に分岐しているが、これに限られない。例えば、第1流路31は分岐せずに第1エンドプレート13に向かって延設されていてもよく、また、3本以上に分岐して、それぞれ第1エンドプレート13に向かって延設されていてもよい。
As shown in FIG. 1, the
第2流路32は、ロータコア12内に4本形成され、ロータコア12の軸方向一方端面から他方端面まで、例えば直線状にモータ1の軸方向に延設される。第2流路32を冷却オイルが流れると、ロータコア12及びロータコア12に嵌装された磁石17が冷却される。
Four
第3流路33は、内周面の一部がシャフト11の外周面により構成され、ロータコア12の第2流路32よりも内周側の位置に8本形成される。第3流路33は、ロータコア12の軸方向一方端面から他方端面まで、例えば直線状にモータ1の軸方向に延設される。
A part of the inner peripheral surface of the
第4流路34は、ロータコア12内に4本形成され、ロータコア12の軸方向一方端面から他方端面まで、例えば直線状にモータ1の軸方向に延設される。第4流路34は、ロータコア12の中心軸から第2流路32までの距離と、ロータコア12の中心軸から第4流路34までの距離とが等しくなるような位置に形成される。第4流路34を冷却オイルが流れると、ロータコア12及びロータコア12に嵌装された磁石17が冷却される。
Four
第5流路35は、第1エンドプレート13のロータコア12の一方端面と接する位置に、シャフト11の外周面に沿って形成される。第5流路35の内周面はシャフト11の外周面で構成され、底部350はロータコア12の端面で構成される。第5流路35は、第1エンドプレート13の内周面(シャフト11の外周面)において、第1流路31と接続し、底部350において第2流路32及び第3流路33と接続している。即ち、第5流路35は、第1流路31と第2流路32とを接続するとともに、第1流路31と第3流路33とを接続する。
The
Uターン流路37は、第2エンドプレート14のロータコア12の他方端面と接する位置に、シャフト11の外周面に沿って形成される。Uターン流路37の内周面はシャフト11の外周面で構成され、上部370はロータコア12の端面で構成される。Uターン流路37は、上部370において、第3流路33及び第4流路34と接続している。即ち、Uターン流路37は、第3流路33と第4流路34とを接続する。
The
第1排出ポート36は、第2エンドプレート14に4本形成され、第2エンドプレート14のロータコア12と接する端面(第2エンドプレート14の上端面)から他方の端面(第2エンドプレート14の下端面)まで延設される。第1排出ポート36は、第2エンドプレート14の上端面において、それぞれ4本の第2流路32に接続され、第2エンドプレート14の下端面には、ロータ10外部に向かって開口された開口部361を備える。
Four
第2排出ポート38は、第1エンドプレート13に4本形成され、第1エンドプレート13のロータコア12に接する端面(第1エンドプレート13の下端面)から他方の端面(第1エンドプレート13の上端面)まで延設される。第2排出ポート38は、第1エンドプレート13の下端面において、それぞれ4本の第4流路34に接続され、第1エンドプレート13の上端面には、ロータ10外部に向かって開口された開口部381を備える。
Four
図2は、モータ1の軸方向から見た第1エンドプレート13の径方向断面図である。図2に示すように、第5流路35は、内周部351、連結部352から構成される。内周部351は、シャフト11の外周面を取り囲むように形成され、シャフト11の外周面において第1流路31と接続している。また、内周部351は、第5流路35の底部350において、シャフト11の外周面に接する8本の第3流路33に接続している。連結部352は、内周部351から、第3流路33よりも外周側に形成された4本の第2流路32のそれぞれに向かって延設され、第2流路32と接続している。このように、第5流路35は、内周部351を介して第1流路31と8本の第3流路33とを接続し、内周部351及び連結部352を介して第1流路31と4本の第2流路32とを接続している。なお、第5流路35の構成は上記に限られるものではなく、第1流路31と、第2流路32及び第3流路33とを接続するように形成されていればよい。
FIG. 2 is a radial cross-sectional view of the
図3は、モータ1の軸方向から見た第2エンドプレート14の径方向断面図である。図3に示すように、Uターン流路37は、内周部371、連結部372から構成される。内周部371は、シャフト11の外周面を取り囲むように形成され、また内周部371は、Uターン流路37の上部370において、シャフト11の外周面に接する8本の第3流路33と接続している。連結部372は、内周部371から、第3流路33よりも外周側に形成された4本の第4流路34のそれぞれに向かって延設され、第4流路34と接続している。このように、Uターン流路37は、内周部371及び連結部372を介して8本の第3流路33と4本の第4流路34とを接続している。なお、Uターン流路37の構成は上記に限られるものではなく、第3流路33と、第4流路34とを接続するように形成されていればよい。例えば2本の第3流路33と1本の第4流路34を接続するUターン流路37をそれぞれ4つ設けるような構成にしてもよい。
FIG. 3 is a radial sectional view of the
以上のように構成された冷却油路30によれば、オイルポンプにより第1流路31に供給された冷却オイルは、シャフト11の外周面から第5流路35に流入する。第5流路35に流入した冷却オイルは、第5流路35の内周部351を介して第3流路33に、内周部351及び連結部352を介して第2流路32に、それぞれ供給される。第2流路32に供給された冷却オイルは、第2エンドプレート14の上端面から第1排出ポート36に流入し、第2エンドプレート14の下端面の開口部361からロータ外部に排出される。開口部361から排出される冷却オイルは、液圧によって一方のコイルエンド22aに噴きかかり、コイルエンド22aを冷却する。一方、第3流路33に供給された冷却オイルは、第2エンドプレート14の上部370からUターン流路37に流入する。Uターン流路37に流入した冷却オイルは、Uターン流路37の内周部371を介して連結部372から第4流路34に、Uターンするように供給される。第4流路34に供給された冷却オイルは、第1エンドプレート13の下端面から第2排出ポート38に流入し、第1エンドプレート13の上端面の開口部381からロータ外部に排出される。開口部381から排出される冷却オイルは、液圧によって他方のコイルエンド22bに噴きかかり、コイルエンド22bを冷却する。
According to the cooling
このように、冷却油路30は、第1流路31から第5流路35、第2流路32及び第1排出ポート36を流れるルートと、第1流路31から第5流路35、第3流路33、Uターン流路37、第4流路34及び第2排出ポート38を流れるルートという2種類の経路を備えている。
As described above, the cooling
図4は、モータ1の軸方向から見たロータコア12の径方向一部断面図である。図4に示すように、ロータコア12には、磁石17が挿入された孔171、第2流路32、第3流路33、第4流路34が形成されている。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view in the radial direction of the
磁石17が挿入される孔171は、ロータコア12の外周寄りの位置に形成され、2つの孔171が略V字型をなすように設けられている。磁石17は2枚で1磁極を構成し、ロータコア12の周方向に沿って、2つの磁石17が構成する磁極が互いに等間隔で、且つ、互いに隣接する磁極の極性が異極性となるように配置されている。この2枚の磁石17がつくる1磁極の中心とロータ10の回転中心を結ぶ直線をd軸、d軸と電気的に直交する方向をq軸とする。
The
磁石17は、長手方向の幅が孔171よりも小さく形成されており、孔171の周方向両端部分には、空間部分としてのフラックスバリア172が形成される。この空間部分は、電磁鋼板よりも透磁率が低く、磁気抵抗が大きい。従って、フラックスバリア172は、磁石17がロータコア12に構成する磁気回路において、磁束が通りにくい磁気的障壁として作用する。
The
第3流路33は、ロータコア12の径方向断面視において略半円状(弓状)に形成され、第2流路32及び第4流路34よりも内周側に、1磁極ごとに2本ずつ配置されている。第3流路33の内周面の一部はシャフト11の外周面により構成されている。ロータコア12は、内周面の一部にシャフト11を圧入してシャフト11と締結されるが、第3流路33は、ロータコア12の内周面のうち、圧入機能を持たない部分に形成されている。なお、本実施形態では、第3流路33の内周面の一部をシャフト11の外周面により構成しているが、必ずしもこれに限られず、シャフト11に接しない位置に第3流路33を形成してもよい。また、本実施形態では、第3流路33は略半円状(弓状)に形成されているが、第3流路33の形状はこれに限られない。
The
第2流路32及び第4流路34は、ロータコア12の径方向断面視において楕円形状をなし、1磁極ごとに1本ずつ、第3流路33よりも外周側の孔171近傍に形成され、且つ2枚の磁石17がつくる磁極のd軸をはさんで線対称な位置に配置されている。即ち、第2流路32及び第4流路34は、第3流路33よりも磁石17に近い位置に、d軸をはさんで線対称に形成されている。
The
図5は、冷却油路30の軸方向断面の概略構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an axial cross section of the cooling
図5に示すように、第2流路32及び第4流路34は径方向断面積が等しく、かつ第3流路33よりも径方向断面積が小さい。流路を流れる冷媒の流速は、流路の断面積に反比例するため、第3流路33よりも径方向断面積が小さい第2流路32及び第4流路34を流れる冷却オイルの流速は、第3流路33を流れる冷却オイルの流速よりも速くなる。また、熱伝達率は流速に比例するため、第2流路32及び第4流路34を流れる冷却オイルによる冷却効率はほぼ等しくなる。
As shown in FIG. 5, the
上記した第1実施形態のモータ1によれば、以下の効果を得ることができる。 According to the motor 1 of the first embodiment described above, the following effects can be obtained.
モータ1(回転電機)は、ロータコア12に第2流路32、第3流路33及び第4流路34を備えている。第2流路32は第1排出ポート36に接続し、第3流路33はUターン流路37によって第4流路34に接続し、第4流路34は第2排出ポート38に接続する。このため、第2流路32を流れた冷却オイルは、第1排出ポート36の開口部361から液圧によってコイルエンド22aに噴きかかる。一方、第3流路33を流れた冷却オイルは、Uターン流路37によってUターンされ、第4流路34を第2流路32とは逆方向に流れ、第2排出ポート38の開口部381から液圧によってコイルエンド22bに噴きかかる。これにより、ロータ10、及びステータコア21の軸方向両端のコイルエンド22a,22bを十分に冷却することができる。
The motor 1 (rotating electrical machine) includes a
モータ1は、シャフト11に形成された第1流路31が、シャフト11の第1エンドプレート13に近い側の端面から直線的に延設された後に第1エンドプレート13に向かって延設されている。このため、シャフト11内の第1流路31は短く構成される。これにより、シャフト11内の流路を設ける際のドリル加工の長さを短くでき、加工費を低減することができる。また、ドリル加工の長さが長くなると、より太いドリルを使用する必要が生じ、シャフト11内の流路の径が大きくなり、シャフト11に設けられた回転検出器も大型のものを使用しなければならなくなる。一方、本実施形態のモータ1は、ドリル加工の長さが短いため、細いドリルにより加工することができ、より細いシャフト11を使用することができる。従って、レゾルバロータ18も小型のものを使用でき、省スペース化及びコストダウンを図ることができる。
The motor 1 extends toward the
モータ1は、シャフト11に形成された第1流路31と、ロータコア12に形成された第2、第3流路32,33とを接続する第5流路35を第1エンドプレート13に設けている。ロータコアは一般的に電磁鋼板を積層して構成されているため、ロータコア12に径方向の流路を設けてシャフト11の流路とロータコア12の流路を接続する場合、加工が複雑になる。即ち、ロータコア12に径方向の流路を設ける場合、一部の積層鋼板には軸方向及び径方向の流路を設け、一部の積層鋼板は軸方向の流路のみを設けることになり、積層鋼板への加工を一括して行うことができない。一方、本実施形態のモータ1は、シャフト11の流路とロータコア12の流路とを接続する径方向の流路を第1エンドプレート13に設けているため、ロータコア12に径方向流路を設ける場合に比べ、ロータコア12への加工が容易である。
In the motor 1, the
モータ1は、互いに軸方向における反対方向に冷却オイルが流れる第2流路32と第4流路34が、d軸をはさんで線対称な位置に配置されている。これにより、磁石17を均等に冷却することができ、一部の磁石17のみが冷却されないなどの悪影響を防止することができる。
In the motor 1, the
また、モータ1は、第2流路32及び第4流路34の径方向断面積が等しい。このため、第2流路32及び第4流路34を流れる冷媒の流速が等しくなり、第2流路32及び第4流路34における熱伝導率もほぼ等しくなる。従って、第2流路32及び第4流路34を流れる冷却オイルによる冷却効率はほぼ等しくなり、磁石17を均等に冷却することができる。また、第2流路32と第4流路34を対称に配置し、かつ断面積も等しくすることで、ロータ10の内部応力が対称に等しく生じるため、ロータ回転時のバランスも良好になる。
In the motor 1, the radial cross-sectional areas of the
また、モータ1は、第2流路32及び第4流路34の径方向断面積が第3流路33の径方向断面積より小さく、且つ第2流路32及び第4流路34が、第3流路33よりも磁石17に近い位置に形成されている。流路を流れる冷媒の流速は、径方向断面積小さい第2流路32及び第4流路34の方が第3流路33より速くなり、第2流路32及び第4流路34の熱伝達率は第3流路33より高くなる。即ち、第2流路32及び第4流路34による冷却効率は第3流路33より高くなる。このように、冷却効率の高い第2流路32及び第4流路34が、第3流路33よりも磁石17に近い位置に形成されているため、磁石17の冷却効率が向上する。
Further, the motor 1 has a radial cross-sectional area of the
なお、本実施形態では、磁石17を8枚、第2流路32を4本、第3流路33を8本、第4流路34を4本形成しているが、磁石17、流路の数はこれらに限られない。
In the present embodiment, eight
また、本実施形態では、磁石17が略V字型をなすように配置されているが、磁石17の配置はこれに限られない。
Moreover, in this embodiment, although the
(第1実施形態の変形例)
図6を参照して、第1実施形態の変形例によるモータ1を説明する。
(Modification of the first embodiment)
A motor 1 according to a modification of the first embodiment will be described with reference to FIG.
図6は、第1実施形態の変形例によるモータ1における、軸方向から見たロータコア12の径方向一部断面図である。図6に示すように、本変形例では、第2流路32及び第4流路34がq軸をはさんで線対称な位置に配置されている。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view in the radial direction of the
このような構成によっても、磁石17を均等に冷却することができ、一部の磁石17のみが冷却されないなどの悪影響を防止することができる。
Even with such a configuration, the
なお、第1実施形態及びその変形例では、第2流路32及び第4流路34が楕円形状をなしているが、流路の形状はこれに限られない。例えば、図7のように、第2流路32及び第4流路34がロータコア12の径方向断面視において、丸形状をなしていてもよく、図8のように長穴形状をなしていてもよく、また図9のように四角穴形状をなしていてもよい。また、後述する第2及び第3実施形態においても同様に、流路の形状を自由に変形することができる。
In the first embodiment and its modifications, the
(第2実施形態)
図10を参照して、第2実施形態によるモータ1を説明する。
(Second Embodiment)
The motor 1 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
図10は、第2実施形態によるモータ1における、軸方向から見たロータコア12の径方向一部断面図である。第2実施形態では、第2流路32及び第4流路34の配置と本数が第1実施形態と異なる。なお、以下の実施形態では第1実施形態と同じ機能を果たす構成には同一の符号を用い、重複する記載を適宜省略して説明する。
FIG. 10 is a partial cross-sectional view in the radial direction of the
図10に示すように、本実施形態では、第2流路32が、1磁極ごとに2本ずつ形成され、該2本の第2流路32は、ロータコア12の中心軸から等距離の位置に、d軸をはさんで線対称に配置されている。第4流路34は、1磁極ごとに2本ずつ形成され、該2本の第4流路34は、第2流路32よりも内周側に、ロータコア12の中心軸から等距離の位置に、d軸をはさんで線対称に配置されている。
As shown in FIG. 10, in the present embodiment, two
このような構成によっても、磁石17を均等に冷却することができ、一部の磁石17のみが冷却されないなどの悪影響を防止することができる。
Even with such a configuration, the
なお、本実施形態では、第2流路32及び第4流路34が1磁極ごとに2本ずつ形成されているが、第2流路32及び第4流路34の数はこれに限られず、例えば図11のように1磁極ごとに4本ずつ、それぞれd軸をはさんで線対称に形成されていてもよい。
In the present embodiment, two
また、本実施形態では、複数の第2流路32及び複数の第4流路34がそれぞれd軸をはさんで線対称に配置されているが、複数の第2流路32及び複数の第4流路34がそれぞれq軸をはさんで線対称に配置されていてもよい。
In the present embodiment, the plurality of
また、本実施形態では、第4流路34が第2流路32よりも内周側に配置されているがこれに限られず、第4流路34が第2流路32よりも外周側に配置されていてもよい。
In the present embodiment, the
(第3実施形態)
図12を参照して、第3実施形態によるモータ1を説明する。
(Third embodiment)
The motor 1 according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
図12は、第3実施形態によるモータ1における、軸方向から見たロータコア12の径方向一部断面図である。第3実施形態では、第2流路32と第4流路34がd軸及びq軸上に形成される点が他の実施形態と異なる。
FIG. 12 is a partial cross-sectional view in the radial direction of the
図12に示すように、第2流路32はd軸及びq軸上にそれぞれ1本ずつ形成される。また、第4流路34は、第2流路32よりも内周側に、d軸及びq軸上にそれぞれ1本ずつ形成される。
As shown in FIG. 12, one
このような構成によっても、上記した第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 Even with such a configuration, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
なお、本実施形態では、第2流路32及び第4流路34がd軸及びq軸上にそれぞれ1本ずつ形成されているが、流路の本数はこれに限られず、d軸及びq軸上にそれぞれ2本以上形成されていてもよい。
In the present embodiment, one
また、本実施形態では、第4流路34が第2流路32よりも内周側に配置されているがこれに限られず、第4流路34が第2流路32よりも外周側に配置されていてもよい。
In the present embodiment, the
(第4実施形態)
図13を参照して、第4実施形態によるモータ1を説明する。
(Fourth embodiment)
With reference to FIG. 13, the motor 1 by 4th Embodiment is demonstrated.
図13は、第4実施形態によるモータ1における、軸方向から見たロータコア12の径方向一部断面図である。第4実施形態では、第2流路32と第4流路34がd軸上のみに形成される点が第3実施形態と異なる。
FIG. 13 is a partial cross-sectional view in the radial direction of the
図13に示すように、第2流路32はロータコア12の径方向断面視において楕円形状をなし、d軸上の磁石17近傍に、1磁極ごとに1本形成される。また、第4流路34はロータコア12の径方向断面視において楕円形状をなし、d軸上の第2流路32よりも内周側に、1磁極ごとに1本形成される。
As shown in FIG. 13, the
このような構成によっても、上記した第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 Even with such a configuration, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
なお、本実施形態では、第2流路32及び第4流路34がd軸上にそれぞれ1本ずつ形成されているが、流路の本数はこれに限られず、d軸上にそれぞれ2本以上形成されていてもよい。
In the present embodiment, one
また、本実施形態では、第4流路34が第2流路32よりも内周側に形成されているが、第4流路34がd軸上の磁石17近傍に、第2流路32がd軸上の第4流路34よりも内周側に形成されていてもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、第2流路32及び第4流路34がd軸上のみに形成されているが、これに限らず、第2流路32及び第4流路34はq軸上のみに形成されていてもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、第2流路32及び第4流路34が、ロータコア12の径方向断面視において楕円形状をなしているが、流路の形状はこれに限られず、例えば図14のように第2流路32及び第4流路34が、ロータコア12の径方向断面視において長方形をなしていてもよい。
In the present embodiment, the
(第5実施形態)
図15を参照して、第5実施形態によるモータ1を説明する。
(Fifth embodiment)
With reference to FIG. 15, a motor 1 according to a fifth embodiment will be described.
図15は、第5実施形態によるモータ1における、軸方向から見たロータコア12の径方向一部断面図である。第5実施形態では、フラックスバリア172を第2流路32及び第4流路34としている点が他の実施形態と異なる。
FIG. 15 is a partial cross-sectional view in the radial direction of the
図15に示すように、1磁極を構成する2枚の磁石17が挿入される2つの孔171のd軸に近い側の端部に形成されたフラックスバリア172a,172cは、第2流路32として活用される。また、1磁極を構成する2枚の磁石17が挿入される2つの孔171のq軸に近い側の端部に形成されたフラックスバリア172b,172dは、第4流路34として活用される。両端部にフラックスバリア172が形成される孔171は、1磁極ごとに2つ、d軸対称に配置されているため、第2流路32及び第4流路34もそれぞれ1磁極ごとに2本、d軸をはさんで線対称に形成されている。
As shown in FIG. 15, the
上記した第5実施形態のモータ1によれば、第1実施形態のモータ1により得られる効果に加えて、以下の効果を得ることができる。 According to the motor 1 of the fifth embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects obtained by the motor 1 of the first embodiment.
モータ1は、磁石17の両端に形成されたフラックスバリア172を、第2流路32及び第4流路34として活用している。このように構成されたモータ1は、冷却オイルが流れる第2流路32及び第4流路34が磁石17に接するため、磁石17の冷却効率が向上する。また、フラックスバリア172を利用して冷却用の流路としているため、ロータコア12に別途冷却用の流路を設ける必要がなく、ロータコア強度への悪影響を低減できる。
The motor 1 uses the
また、第2流路32及び第4流路34は、それぞれ1磁極ごとに2本ずつ、d軸をはさんで線対称に配置される。従って、磁石17を均等に冷却することができ、一部の磁石17のみが冷却されないなどの悪影響を防止することができる。
In addition, the
なお、本実施形態では、d軸に近い側のフラックスバリア172a,172cに第2流路32が、q軸に近い側のフラックスバリア172b,172dに第4流路34が形成されているが、これに限られない。図16のように、d軸に近い側のフラックスバリア172a,172cに第4流路34が、q軸に近い側のフラックスバリア172b,172dに第2流路32が形成されていてもよい。
In the present embodiment, the
(第5実施形態の変形例)
図17を参照して、第5実施形態の変形例によるモータ1を説明する。
(Modification of the fifth embodiment)
A motor 1 according to a modification of the fifth embodiment will be described with reference to FIG.
図17は、第5実施形態の変形例によるモータ1における、軸方向から見たロータコア12の径方向一部断面図である。図17に示すように、1磁極を構成する2枚の磁石17のうち、一方の磁石17両端部に形成されたフラックスバリア172a,172bを、第2流路32として活用している。また、1磁極を構成する2枚の磁石17のうち、他方の磁石17両端部に形成されたフラックスバリア172c,172dを、第4流路34として活用している。且つ、第2流路32及び第4流路34はd軸をはさんで線対称に形成される。
FIG. 17 is a partial cross-sectional view in the radial direction of the
このような構成によっても、上記した第5実施形態と同様の効果を得ることができる。 Even with such a configuration, the same effects as those of the fifth embodiment described above can be obtained.
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.
なお、いずれの実施形態においても、冷媒流路30を流れる冷媒を冷却オイルとしたが、冷媒はこれに限られず、例えば窒素ガスなどの気体であってもよい。
In any of the embodiments, the refrigerant flowing through the
上記した各実施形態は、それぞれ単独の実施形態として説明したが、適宜組み合わせてもよい。 Each of the above embodiments has been described as a single embodiment, but may be combined as appropriate.
1 モータ
10 ロータ
11 シャフト
12 ロータコア
13 第1エンドプレート
14 第2エンドプレート
20 ステータ
21 ステータコア
22 コイルエンド
30 冷却油路
31 第1流路
32 第2流路
33 第3流路
34 第4流路
35 第5流路
36 第1排出ポート
37 Uターン流路
38 第2排出ポート
172 フラックスバリア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
前記ロータを取り囲むように配置されたステータと、を備える回転電機であって、
前記シャフトに設けられ、前記第1エンドプレートに近い側の端面から直線的に延設された後に前記第1エンドプレートに向かって延設される第1流路と、
前記ロータコアに形成され、前記第1エンドプレート側の端面から前記第2エンドプレート側の端面に向かって冷媒を流す第2及び第3流路と、
前記ロータコアに形成され、前記第2エンドプレート側の端面から前記第1エンドプレート側の端面に向かって冷媒を流す第4流路と、
前記第1エンドプレートに形成され、前記第1流路と前記第2流路とを接続するとともに、前記第1流路と前記第3流路とに接続される第5流路と、
前記第2エンドプレートに形成され、前記第3流路と前記第4流路とを接続するUターン流路と、を備え、
前記第1エンドプレートには、前記第4流路を通過した冷媒を前記ロータの外部に排出する第1排出ポートが形成され、
前記第2エンドプレートには、前記第2流路を通過した冷媒を前記ロータの外部に排出する第2排出ポートが形成される、
回転電機。 A rotor including a shaft, a rotor core to which the shaft is attached, a plurality of permanent magnets fitted to the rotor core, and first and second end plates provided on both end surfaces in the axial direction of the rotor core;
A rotating electric machine comprising a stator arranged so as to surround the rotor,
A first flow path provided on the shaft and extending linearly from an end surface near the first end plate and then extending toward the first end plate;
Formed in the rotor core, and second and third flow paths for flowing a refrigerant from an end surface on the first end plate side toward an end surface on the second end plate side;
A fourth flow path formed in the rotor core and configured to flow a refrigerant from an end surface on the second end plate side toward an end surface on the first end plate side;
A fifth flow path formed on the first end plate, connecting the first flow path and the second flow path, and connected to the first flow path and the third flow path;
A U-turn flow path formed on the second end plate and connecting the third flow path and the fourth flow path;
The first end plate is formed with a first discharge port for discharging the refrigerant that has passed through the fourth flow path to the outside of the rotor,
The second end plate is formed with a second discharge port for discharging the refrigerant that has passed through the second flow path to the outside of the rotor.
Rotating electric machine.
前記第3流路は、1磁極ごとに複数本形成される、
ことを特徴とする請求項1に記載の回転電機。 One or a plurality of the second and fourth flow paths are formed for each magnetic pole,
A plurality of the third flow paths are formed for each magnetic pole.
The rotating electrical machine according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の回転電機。 The second flow path and the fourth flow path are arranged symmetrically with respect to the d axis constituting one magnetic pole or the q axis electrically orthogonal to the d axis.
The rotating electrical machine according to claim 1 or 2, characterized in that
前記第3流路は、1磁極ごとに複数本形成され、
複数の前記第2流路の各々は、隣り合う前記第2流路と1磁極が構成するd軸またはd軸と電気的に直交するq軸をはさんで線対称に配置され、且つ、複数の前記第4流路の各々は、隣り合う前記第4流路とd軸またはq軸をはさんで線対称に配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載の回転電機。 A plurality of the second and fourth flow paths are formed for each magnetic pole,
A plurality of the third flow paths are formed for each magnetic pole,
Each of the plurality of second flow paths is arranged in line symmetry with respect to the d axis formed by the adjacent second flow path and one magnetic pole or the q axis electrically orthogonal to the d axis. Each of the fourth flow paths is arranged symmetrically with respect to the adjacent fourth flow path across the d axis or the q axis.
The rotating electrical machine according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の回転電機。 The third flow path is disposed closer to the inner periphery of the rotor core than the second flow path and the fourth flow path.
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 4, wherein
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の回転電機。 The radial cross-sectional areas of the second flow path and the fourth flow path are equal and smaller than the radial cross-sectional area of the third flow path,
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 5, wherein
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載の回転電機。 The second flow path and the fourth flow path are formed at positions closer to the permanent magnet than the third flow path,
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 6, wherein
前記フラックスバリアは、前記第2流路及び前記第4流路を構成する、
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか一つに記載の回転電機。 The rotor core includes a plurality of holes in which a plurality of permanent magnets are fitted and flux barriers are formed at both end portions,
The flux barrier constitutes the second flow path and the fourth flow path.
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 7, wherein
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