JP2020028154A - Cooling structure of rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータジェネレータ等の回転電機に関し、特に油等の冷却液を内部に導入して冷却を行う回転電機の冷却構造に関するものである。 The present invention relates to a rotating electric machine such as a motor generator, and more particularly to a cooling structure of a rotating electric machine that performs cooling by introducing a cooling liquid such as oil into the inside.
車両の駆動源として用いられるモータジェネレータ等の回転電機において、自動変速機の作動潤滑油(ATF)を、回転電機の内部となるロータとステータとの間の空隙に導入し、ロータの回転を利用して回転電機全体の冷却を図ろうとする技術が知られている。(特許文献1) 2. Description of the Related Art In a rotating electric machine such as a motor generator used as a drive source of a vehicle, a working lubricant (ATF) for an automatic transmission is introduced into a gap between a rotor and a stator inside the rotating electric machine, and the rotation of the rotor is used. There is known a technique for cooling the entire rotating electric machine by cooling. (Patent Document 1)
回転電機において発熱量が多くなる部分は、ステータを構成する複数のコイルであり、回転電機を効率良く冷却するには、この複数のコイルの間により多くのATF等の冷却液を供給する必要がある。
しかしながら、各コイルのロータに対向する面側(コイルが巻回されるインシュレータのロータ側の部分)には、コイルとロータとの絶縁及びコイルの脱落を防止する目的で夫々フランジが形成されており、ロータの回転方向に沿う各フランジはその間隔が略0となるように極めて密接して配設されている。
このため、ロータ−ステータ間の空隙に冷却液を導入しても各コイル間には十分な冷却液を供給することができず、特に車両への搭載状態において上方となる回転電機の上側部分はさらに供給量が少なくなって冷却効果が期待できなくなる。なお、回転電機の下側部分は冷却液の自然落下と内部残留によってある程度の冷却効果を期待できる。
The portion of the rotating electric machine that generates a large amount of heat is a plurality of coils constituting the stator. In order to efficiently cool the rotating electric machine, it is necessary to supply more cooling liquid such as ATF between the plurality of coils. is there.
However, flanges are formed on the surface of each coil facing the rotor (the rotor-side portion of the insulator around which the coil is wound) for the purpose of insulating the coil from the rotor and preventing the coil from falling off. The flanges along the rotation direction of the rotor are arranged very closely so that the interval between them is substantially zero.
For this reason, even if the coolant is introduced into the gap between the rotor and the stator, it is not possible to supply a sufficient coolant between the coils. Further, the supply amount is reduced and the cooling effect cannot be expected. The lower part of the rotating electric machine can be expected to have a certain cooling effect due to the natural fall of the cooling liquid and the residual inside.
本発明は、上記のような課題に鑑み創案されたものであり、冷却液を効率よく複数のコイル間(インシュレータ間)に供給することのできる回転電機の冷却構造を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide a cooling structure of a rotating electric machine that can efficiently supply a coolant between a plurality of coils (between insulators). .
(1)上記の目的を達成するために、本発明の回転電機の冷却構造は、ロータと、各々の外側にコイルが巻回された複数のインシュレータを前記ロータの外周に前記ロータの径方向に空隙を存して環状に配設して成るステータとを備え、前記各インシュレータの内周側に該インシュレータの外方へ向けて突出するフランジが形成され、前記ロータの軸方向の少なくとも一方側から前記空隙へ冷却液が供給される回転電機において、前記フランジが前記ロータの周方向において互いに対向する部分に前記冷却液を前記インシュレータ間に導入する導入部を形成したことを特徴としている。 (1) In order to achieve the above object, a cooling structure for a rotating electric machine according to the present invention comprises a rotor and a plurality of insulators each having a coil wound around the outside thereof on the outer periphery of the rotor in a radial direction of the rotor. A stator that is annularly disposed with a gap, a flange is formed on an inner peripheral side of each of the insulators so as to protrude outward of the insulator, and the flange is formed from at least one side in the axial direction of the rotor. In the rotating electric machine in which the cooling liquid is supplied to the gap, an introduction portion for introducing the cooling liquid between the insulators is formed at a portion where the flanges are opposed to each other in a circumferential direction of the rotor.
(2)前記導入部が、二つの前記フランジ間に形成された間隙で構成されていることが好ましい。
(3)前記間隙が、前記一方側とは反対側となる前記軸方向の他方側において前記軸方向に沿って所定長さだけ形成されていることが好ましい。
(4)前記間隙の前記周方向に沿う幅が、前記軸方向の前記一方側よりも前記一方側とは反対側となる前記軸方向の他方側の方が大きくなるように形成されていることが好ましい。
(2) It is preferable that the introduction section is constituted by a gap formed between the two flanges.
(3) It is preferable that the gap is formed by a predetermined length along the axial direction on the other side in the axial direction opposite to the one side.
(4) The gap is formed so that the width along the circumferential direction is larger on the other side in the axial direction, which is on the opposite side to the one side than on the one side in the axial direction. Is preferred.
(5)また、前記間隙が、前記ロータの主回転方向における手前側に位置する前記フランジの前記ロータに対向する面の縁部を面取りすることにより形成されていることが好ましい。
(6)前記間隙が、前記ロータの前記主回転方向における後側に位置する前記フランジの前記ロータに対向する面と反対側の面の縁部を面取りすることにより形成されていることが好ましい。
(7)さらに、前記間隙が形成された部分の前記フランジの肉厚を、前記間隙が形成されていない他部の肉厚よりも厚くすることが好ましい。
(8)前記肉厚を厚くした前記フランジは、前記ロータの主回転方向における後側に位置する前記フランジであることが好ましい。
(9)また、前記肉厚を厚くした前記フランジの前記間隙を構成する面と、前記ロータの前記主回転方向における手前側に位置する前記フランジの前記ロータに対向する面に形成された前記間隙を構成する面とが略平行であることが好ましい。
(5) Preferably, the gap is formed by chamfering an edge of a surface of the flange located on the near side in the main rotation direction of the rotor facing the rotor.
(6) Preferably, the gap is formed by chamfering an edge of a surface of the flange located on a rear side in the main rotation direction of the rotor on a side opposite to a surface facing the rotor.
(7) Further, it is preferable that the thickness of the flange at the portion where the gap is formed is larger than the thickness of the other portion where the gap is not formed.
(8) It is preferable that the thickened flange is the flange located on the rear side in the main rotation direction of the rotor.
(9) In addition, a surface forming the gap of the flange having the increased thickness, and the gap formed on a surface of the flange located on the near side in the main rotation direction of the rotor facing the rotor. Is preferably substantially parallel to the surface constituting
本発明によれば、密接して配設されたインシュレータのフランジ間に、冷却液の導入部を形成したので、より多量の冷却液をインシュレータ間(コイル間)に供給することが可能となり、回転電機で最も大きな発熱源となるコイルを効率良く冷却することができる。 According to the present invention, since the coolant introduction portion is formed between the flanges of the insulators arranged closely, it is possible to supply a larger amount of coolant between the insulators (between the coils), The coil, which is the largest heat source in the electric machine, can be efficiently cooled.
また、本発明によれば、導入部を各フランジ間に形成された間隙で構成し、この間隙を、冷却液が導入される軸方向の一方側とは反対側となる他方側において、所定長さだけ形成、若しくはその幅を大きくするようにしたので、導入される一方側における冷却液の自然落下を抑制し、同一方側の近傍にある冷却液を、ロータの回転によって回転電機の上方へ掻き上げて上方にある間隙からインシュレータ間に供給することができ、回転電機全体を冷却することができる。 Further, according to the present invention, the introduction portion is constituted by a gap formed between the flanges, and the gap is formed with a predetermined length on the other side opposite to the one side in the axial direction where the coolant is introduced. As it is formed only or its width is increased, the spontaneous fall of the coolant on one side to be introduced is suppressed, and the coolant near the same side is moved upward of the rotating electric machine by rotation of the rotor. It can be scraped up and supplied to the gap between the insulators from above, and the entire rotating electric machine can be cooled.
さらに、前記間隙を、インシュレータの縁部を面取りすることにより形成したので、フランジ間の実施的距離を変えることなく間隙を形成することができ、インシュレータの絶縁機能の低下を抑制できる。またロータの回転で掻き上げられた冷却液の飛散方向に対向する間隙の開口面積を大きくすることができ、より多くの冷却液をコイル間に供給することができる。 Furthermore, since the gap is formed by chamfering the edge of the insulator, the gap can be formed without changing the practical distance between the flanges, and a decrease in the insulating function of the insulator can be suppressed. In addition, the opening area of the gap facing the scattering direction of the coolant raked up by the rotation of the rotor can be increased, and more coolant can be supplied between the coils.
また、間隙が形成された部分のフランジの肉厚を、間隙が形成されていない他部の肉厚よりも厚くしたので、その分絶縁距離が長くなり、間隙が形成されることによりフランジのロータ回転方向における長さが他部よりも短くなった場合の絶縁機能の低下を抑制することができる。 In addition, since the thickness of the flange at the portion where the gap is formed is made thicker than the thickness of the other portion where the gap is not formed, the insulation distance is increased by that amount, and the rotor of the flange is formed by forming the gap. When the length in the rotation direction is shorter than the other parts, it is possible to suppress a decrease in the insulating function.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Note that the embodiments described below are merely examples, and there is no intention to exclude various modifications and application of technology not explicitly described in the following embodiments.
車両の駆動源として搭載されるモータジェネレータ等の回転電機10は、図1に示すように、ボルト等(図示略)で連結されたケース12とカバー14とに軸受16を介して回転自在に軸支されたロータ18と、ケース12内に固定されると共にロータ18の径方向に空隙20を存するように配設された環状のステータ22とを備えている。
また、ケース12にはATF等の冷却液を導入するための供給孔24が設けられ、ケース12の内面に形成されたガイド12aによって、前記ロータ18の回転軸18aの軸方向に沿う一方側(図中左方)から空隙20へ前記冷却液が供給されるように構成されている。
As shown in FIG. 1, a rotating
The
ステータ22は、図2に示すように、各々の外周にコイル26が巻回された複数の略角筒状のインシュレータ28をロータ18の周方向に沿って環状に連接することにより構成されている。なお、インシュレータ28は、図示しない周知のティース(ステータコア)によって支持されている。
そして、各インシュレータ28の内周側(図2中の下側)には、インシュレータ28の外方(ロータ18の回転方向及び軸方向)に向けてフランジ30が突設されており、各インシュレータ28は、ロータ18の回転方向に沿う側に形成された各横フランジ部30a間の間隔が略0となるように密接して配設されている。(図3参照。図3はインシュレータ28のみの断面を示しており、コイル26、ティース等は省略している。)
As shown in FIG. 2, the
A
そして、図3に示すように、各横フランジ部30aの互いに対向する部分である縁部30bに、各インシュレータ28間(各コイル26間でもある。)に冷却液を導入する導入部としての間隙32が形成されている。図3における上方が、冷却液が供給されるロータ18の軸方向の一方側18bであり、各間隙32は、一方側18bと反対側となるロータ18の軸方向の他方側18cにロータ18の軸方向に沿って所定長さL1に亘って形成されている。なお、この所定長さL1は、フランジ30の軸方向に沿う全長L2の1/2〜1/3程度とするのが好適である。
また、間隙32は、図3及び図4(a)に示すように、横フランジ部30aの縁部30bの一部を単純に切り欠いた切欠き30cにより形成されている。
Then, as shown in FIG. 3, a gap as an introduction part for introducing the coolant between the insulators 28 (also between the coils 26) is provided at the
As shown in FIGS. 3 and 4A, the
上記構成を備えた本発明の第一実施態様によれば、密着するように連接されたインシュレータ28の各フランジ30間に、冷却液を導入するための導入部としての間隙32を形成したので、空隙20に導入された冷却液を間隙32からインシュレータ28間(コイル26間)により多量に供給することが可能となり、回転電機10で最も大きな発熱源となるコイル26を効率良く冷却することができる。
According to the first embodiment of the present invention having the above-described configuration, the
また、間隙32を、冷却液が供給される軸方向の一方側18bとは反対側となる他方側18cに形成したので、一方側18bから間隙32までの間での冷却液の自然落下(特に、回転電機10の下半部での自然落下)が抑制されてより多量の冷却液が空隙20に保持される。このため、保持されている冷却液を、ロータ18の回転によって回転電機10内の上方部へ掻き上げて、回転電機10上方側に配設されたインシュレータ28間(コイル26間)に間隙32からより多量に供給することができ、回転電機10全体をより効率的に冷却することが可能となる。
Further, since the
間隙32は、図3,図4(a)に示す構成のみでなく、図4(b)に示すように、ロータ18の主回転方向(車両の前進走行時における回転方向)Rにおける手前側(図4(b)の左側)に位置する横フランジ部30aのロータ18に対向する面(図4(b)の下側面)30adの縁部30bを面取りした面取り部30ccで形成しても良い。
この形状によれば、フランジ30間の実施的距離を変えることなく間隙32を形成することができ、インシュレータ28の絶縁機能の低下を抑制できる。またロータ18の回転で掻き上げられた冷却液の飛散方向(ロータ18外面の接線方向に近似する方向)に対向する間隙32の開口面積を、最小限の面取り部30ccのみでより大きく設定することができ、より多くの冷却液をコイル26間に供給することができる。
The
According to this shape, the
なお、図4(b)に破線30cdで示すように、面取り部30ccに加えて、ロータ18の主回転方向Rにおける後側(図4(b)の右側)に位置する横フランジ部30aのロータ18に対向する面とは反対側の面(図4(b)の上側面)30auの縁部30bを面取りすれば、上記と同様に絶縁機能の低下を抑制しつつ、間隙32の流通面積をより大きくでき、冷却液をより多量にコイル26間に供給できる。
In addition, as shown by a broken line 30cd in FIG. 4B, in addition to the chamfered portion 30cc, the rotor of the
また、図4(a)に示す単純な切欠き30cによる間隙32では、間隙32が形成された部分におけるフランジ30間(横フランジ部30a間)の距離が大きくなって絶縁機能が低下する可能性があるが、図4(c)に示すように、間隙32が形成されている部分における横フランジ部30aの肉厚T1を、間隙32が形成されていない他部分における横フランジ部30aの肉厚T2よりも厚く(大きく)することで、絶縁距離を長くし絶縁機能の低下を抑制することができる。
Further, in the
さらに、図4(d)に示すように、ロータ18の主回転方向Rにおける手前側に位置する横フランジ部30aに図4(b)と同様の面取り部30ccを形成し、主回転方向Rにおける後側に位置する横フランジ部30aに設けた切欠き30cの切欠き面30cnを面取り部30ccと略平行となるように形成し、且つ切欠き30c部分における横フランジ部30aの肉厚を図4(c)と同様に他部の肉厚よりも厚くすることで、冷却液の飛散方向に対向する間隙32の開口面積をより大きくでき且つ厚肉による大きな切欠き面30cnが冷却液の受け口となってより多くの冷却液をコイル26間に供給することが可能となる。また、絶縁機能の低下も十分に抑制でき、図4(a)〜図4(d)に示す4種類の間隙32の構成では、図4(d)に示すものが最も大きな作用効果を発揮する構成と言える。
Further, as shown in FIG. 4D, a chamfered portion 30cc similar to that shown in FIG. 4B is formed in the
次に、本発明の第二実施形態を図5に従って説明する。但し、第一実施形態と同一または実質的に同一の部材には同一符号を付して説明を省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. However, the same or substantially the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
第二実施形態は、各横フランジ部30aの互いに対向する部分である縁部30bに形成される間隙40の周方向(図5の横方向)に沿う幅を、軸方向の一方側18bよりも他方側18cが大きくなるように構成したものである。なお、間隙40の断面形状は、図4(a)〜図4(d)に示す構成の何れでも良い。
なお、間隙40の軸方向に沿う長さは、図5に示した部分的なものに限らず、フランジ30の軸方向長さの略全長に亘るように形成しても良い。第二実施形態の構成によれば、冷却液が供給される一方側18bの間隙40の幅を狭くしているので、この一方側18b部分で、冷却液の空隙20内での滞留を確保しつつある程度の自然落下も促すことができる。
従って、この第二実施形態によっても第一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
In the second embodiment, the width along the circumferential direction (the horizontal direction in FIG. 5) of the
The length of the
Therefore, the second embodiment can also provide the same operation and effect as the first embodiment.
なお、上記各実施態様では、間隙32,40をステータ22の内周全周に亘って設けることを前提に説明したが、段落0004でも説明したように、回転電機10の下側部分はある程度の冷却機能を確保できるので、間隙32,40は回転電機10の上側部分のみに設けるようにしても良い。
In each of the above embodiments, the description has been made on the premise that the
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態を適宜変形して実施することができる。
上記各実施態様では、冷却液の導入部を間隙32,40で構成する例を示したが、導入部の構成はこれに限られるものではなく、例えば、横フランジ部30aの縁部30b近傍において横フランジ部30aの肉厚を貫通する複数の孔で構成することもできる。
The embodiments of the present invention have been described above, but the present invention can be implemented by appropriately modifying such embodiments.
In each of the above-described embodiments, the example in which the cooling liquid introduction portion is configured by the
10 回転電機
18 ロータ
20 空隙
22 ステータ
24 冷却液の供給孔
26 コイル
28 インシュレータ
30 フランジ
32,40 間隙(導入部)
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記フランジが前記ロータの周方向において互いに対向する部分に前記冷却液を前記インシュレータ間に導入する導入部を形成した
ことを特徴とする回転電機の冷却構造。 A rotor, and a stator having a plurality of insulators each having a coil wound on the outside thereof and annularly arranged on the outer periphery of the rotor with an air gap in the radial direction of the rotor, and In a rotating electric machine, a flange is formed on a circumferential side of the insulator so as to protrude outward, and a coolant is supplied to the gap from at least one axial side of the rotor.
A cooling structure for a rotating electric machine, wherein an introduction portion for introducing the cooling liquid between the insulators is formed at a portion where the flanges are opposed to each other in a circumferential direction of the rotor.
ことを特徴とする請求項1に記載の回転電機の冷却構造。 The cooling structure for a rotating electric machine according to claim 1, wherein the introduction portion is configured by a gap formed between the two flanges.
ことを特徴とする請求項2に記載の回転電機の冷却構造。 The cooling structure for a rotating electric machine according to claim 2, wherein the gap is formed by a predetermined length along the axial direction on the other side of the axial direction opposite to the one side. .
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の回転電機の冷却構造。 The width of the gap along the circumferential direction is formed such that the other side in the axial direction, which is opposite to the one side in the axial direction, is larger than the one side in the axial direction. The cooling structure for a rotating electric machine according to claim 2, wherein
ことを特徴とする請求項2〜4の何れか1項に記載の回転電機の冷却構造。 The said gap is formed by chamfering the edge part of the surface which opposes the said rotor of the said flange located in the front side in the main rotation direction of the said rotor, The any one of Claims 2-4 characterized by the above-mentioned. 2. The cooling structure for a rotating electric machine according to claim 1.
ことを特徴とする請求項5に記載の回転電機の冷却構造。 The said gap is formed by chamfering the edge part of the surface opposite to the surface facing the rotor of the said flange located behind in the said main rotation direction of the said rotor. 6. The cooling structure for a rotating electric machine according to claim 5.
ことを特徴とする請求項2〜6の何れか1項に記載の回転電機の冷却構造。 The rotation according to any one of claims 2 to 6, wherein a thickness of the flange at a portion where the gap is formed is larger than a thickness of another portion where the gap is not formed. Electric motor cooling structure.
ことを特徴とする請求項7に記載の回転電機の冷却構造。 The cooling structure for a rotating electric machine according to claim 7, wherein the flange with the increased thickness is the flange located on the rear side in the main rotation direction of the rotor.
ことを特徴とする請求項8に記載の回転電機の冷却構造。 A surface forming the gap of the flange having the increased thickness, and a surface forming the gap formed on a surface of the flange located on the near side in the main rotation direction of the rotor facing the rotor. Are substantially parallel to each other.
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