JP2023135990A

JP2023135990A - 誘導機

Info

Publication number: JP2023135990A
Application number: JP2022041370A
Authority: JP
Inventors: 洸太塩谷; Kota Shiotani
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2022-03-16
Filing date: 2022-03-16
Publication date: 2023-09-29

Abstract

【課題】ロータの冷却について改善した回転電機を提供することである。【解決手段】誘導機は、中心軸に沿って延びるシャフトを有するロータと、前記シャフトを前記ロータよりも軸方向一方側で軸支する第１軸受と、前記シャフトを前記ロータよりも軸方向他方側で軸支する第２軸受と、前記ロータの径方向外側にエアギャップを介して配置されるステータと、を備え、ロータコアは、軸方向他方側端から軸方向一方側端に貫通し冷媒液が流れる第２貫通孔を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、誘導機に関する。

従来、誘導電動機のエンドリングを冷却する技術が知られている。特許文献１では、回転軸を軸方向に貫通するオイル流路を設けるとともに回転軸の軸方向両端にエンドリングに向けてオイルを吐出するオイル吐出口を設けることで、エンドリングを冷却する構造を開示している。

特開２０１３－１９２３３９号公報

誘導機の場合、連続使用した際のロータの発熱量が、永久磁石型ロータよりも大きい。このため、例えば永久磁石モータでは使用可能なロータ周辺部品が、誘導機では熱影響をより受け、部品耐熱や寿命を満足できない。また誘導機ロータ自身の発熱により、誘導機の連続使用時間が制限されてしまう。このため、誘導機においては、ロータの冷却が重要になってくる。

しかしながら、特許文献１では、オイルは回転軸のオイル流路を流れてエンドリングを冷却するのみであって、ロータのエンドリング以外の部分の冷却については開示がない。このため、ロータを十分に冷却することが出来ず、ロータの冷却について改善の余地があった。

本発明は、ロータの冷却について改善した誘導機を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る誘導機は、中心軸に沿って延びるシャフトを有するロータと、前記シャフトを前記ロータよりも軸方向一方側で軸支する第１軸受と、前記シャフトを前記ロータよりも軸方向他方側で軸支する第２軸受と、前記ロータの径方向外側にエアギャップを介して配置されるステータと、を備え、前記ロータは、ロータコアと、前記ロータコアよりも軸方向一方側に位置する第１エンドリングと、前記ロータコアよりも軸方向他方側に位置する第２エンドリングと、を有し、前記シャフトは、軸方向他方側端から軸方向一方側に延び冷媒液が流れる第１流路を有し、前記シャフトは、前記第２エンドリングの軸方向位置で、前記第１流路から径方向外側に貫通する第１貫通孔を有し、前記ロータコアは、軸方向他方側端から軸方向一方側端に貫通する第２貫通孔を有する。

上記の一態様の誘導機において、前記第２エンドリングは、前記第１貫通孔の径方向外側端からの冷媒液を前記第２貫通孔の軸方向他方側端に誘導する第１誘導部を有する。

上記の一態様の誘導機において、前記第１誘導部は、径方向内側の面から径方向外側に凹み軸方向に延びる第１溝部であって、前記第１溝部は、軸方向他方側で閉じ、軸方向一方側で前記第２貫通孔の軸方向他方側端に向けて開く。

上記の一態様の誘導機において、前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアよりも軸方向一方側に位置する第１コイルエンドと、前記ステータコアよりも軸方向他方側に位置する第２コイルエンドと、を有し、前記第２エンドリングは、前記第１貫通孔の径方向外側端からの冷媒液を前記第２コイルエンドに誘導する第２誘導部を有し、前記第１エンドリングは、前記第２貫通孔の軸方向一方側端からの冷媒液を前記第１コイルエンドに誘導する第３誘導部を有する。

上記の一態様の誘導機において、前記第２誘導部は、軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹み径方向に延びる第２溝部であって、前記第２溝部は、径方向内側で前記前記第１貫通孔の径方向外側端に向けて開き、径方向外側で前記第２コイルエンドに向けて開き、前記第３誘導部は、軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹み径方向に延びる第３溝部であって、前記第３溝部は、径方向内側で前記第２貫通孔の軸方向一方側端に向けて開き、径方向外側で前記第１コイルエンドに向けて開く。

上記の一態様の誘導機において、前記シャフトは、前記第２軸受の軸方向位置で、前記第１流路から径方向外側に貫通する第２貫通孔を有する。

上記の一態様の誘導機において、前記第２貫通孔は、軸方向他方側の孔壁の径方向外側端よりも軸方向一方側の孔壁の径方向外側端の方が径方向外側に位置する。

本発明の一態様によれば、ロータの冷却について改善した誘導機を提供することが出来る。

本発明の第１実施形態に係るモータの斜視図である。図１のモータ１００を、中心軸Ｊを通りＸ軸と直交する面で切断し、＋Ｘ側から見た側断面図である。図１のモータ１００を、中心軸Ｊを通りＹ軸と直交する面で切断し、－Ｙ側から見た側断面図である。図１のモータ１００を、－Ｚ側から見た側面図である。図１のモータ１００を、Ｚ軸と直交し貫通孔１１２の位置の面で切断し、－Ｚ側から見た側断面図である。図１のモータ１００を、Ｚ軸と直交し貫通孔１１３の位置の面で切断し、－Ｚ側から見た側断面図である。図１のモータ１００を、Ｚ軸と直交しロータコア１２１の軸方向中央位置の面で切断し、－Ｚ側から見た側断面図である。図１のモータ１００を、＋Ｚ側から見た側面図である。エンドリング１４０の斜視図である。エンドリング１４０を図９と異なる向きで示す斜視図である。エンドリング１３０の斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る回転電機について説明する。なお、以下の図面においては、各構成をわかり易くするために、実際の構造と各構造における縮尺及び数等を異ならせる場合がある。

また、図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、図１に示す中心軸Ｊの軸方向と平行な方向とする。Ｙ軸方向は、中心軸Ｊに対する径方向のうち図２の上下方向とする。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向及びＹ軸方向の両方と直交する方向とする。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向のいずれにおいても、図中に示す矢印が指す側を＋側、反対側を－側とする。

また、以下の説明においては、Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側）を「一方側」と呼び、Ｚ軸方向の負の側（－Ｚ側）を「他方側」と呼ぶ。なお、一方側及び他方側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係及び方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Ｊに平行な方向（Ｚ軸方向）を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向、すなわち、中心軸Ｊの軸周りを単に「周方向」と呼ぶ。径方向において中心軸Ｊに近づく側を「径方向内側」と呼び、中心軸Ｊから遠ざかる側を「径方向外側」と呼ぶ。

なお、本明細書において、「軸方向に延びる」とは、厳密に軸方向（Ｚ軸方向）に延びる場合に加えて、軸方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また、本明細書において、「径方向に延びる」とは、厳密に径方向、すなわち、軸方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な方向に延びる場合に加えて、径方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また「平行」とは、厳密に平行な場合に加えて、互いに成す角が４５°未満の範囲で傾いた場合も含む。

＜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の斜視図である。図１のモータ１００は、誘導機の一例である。モータ１００は、中心軸Ｊに沿って延びるシャフト１１０を有するロータ１２０と、ロータ１２０の径方向外側にエアギャップを介して配置されるステータ１６０と、ステータ１６０を収容するモータケースと、を有する。

図２は、図１のモータ１００を、中心軸Ｊを通りＸ軸と直交する面で切断し、＋Ｘ側から見た側断面図である。シャフト１１０は、中心軸Ｊを回転軸にして回転可能である。シャフト１１０は、ロータ１２０よりも軸方向一方側で軸受１５１によって軸支され、ロータ１２０よりも軸方向他方側で軸受１５２によって軸支される。

ロータ１２０は、ロータコア１２１と、ロータコア１２１よりも軸方向一方側に位置するエンドリング１３０と、ロータコア１２１よりも軸方向他方側に位置するエンドリング１４０と、エンドリング１３０とエンドリング１４０との間に接続されたロータバー（不図示）と、を有する。

ステータ１６０は、ステータコア１６１と、ステータコア１６１に巻き回されたステータコイル１６４と、を有する。ステータコイル１６４は、ステータコア１６１の軸方向一方側でステータコア１６１から露出するコイルエンド１６２を有する。ステータコイル１６４は、ステータコア１６１の軸方向他方側でステータコア１６１から露出するコイルエンド１６３を有する。

シャフト１１０は、オイルが流れる流路１１１を有する。オイルは、冷媒液の一例である。流路１１１は、シャフト１１０の軸方向他方側端から軸方向一方側に延びる。流路１１１は、シャフト１１０と同軸である。シャフト１１０は、軸方向他方側端に流路１１１の開口を有し、オイルは、この開口からモータ１００内に流入する。オイルは、流路１１１を軸方向一方側に流れる。流路１１１は、ロータコア１２１の軸方向他方側端よりも軸方向一方側に延びる。流路１１１は、シャフト１１０の軸方向一方側端に貫通しない。

シャフト１１０は、軸受１５２の軸方向位置で、流路１１１から径方向外側に貫通する貫通孔１１２を有する。流路１１１を流れるオイルは、貫通孔１１２を介して軸受１５２に達して軸受１５２を冷却する。シャフト１１０は、エンドリング１４０の軸方向位置で、流路１１１から径方向外側に貫通する貫通孔１１３を有する。流路１１１を流れるオイルは、貫通孔１１３の径方向外側端からシャフト１１０外へと流出し、径方向外側に位置するエンドリング１４０に達する。

エンドリング１４０は、溝部１４２を有する。ロータコア１２１は、軸方向他方側端から軸方向一方側端に貫通する貫通孔１２２を有する。溝部１４２は、貫通孔１１３の径方向外側端からのオイルを、貫通孔１２２の軸方向他方側端に誘導する第１誘導部の一例である。第１誘導部は、溝部１４２とは異なる既知の如何なる形状でオイルを貫通孔１２２に誘導するものであってもよい。貫通孔１１３の径方向外側端からエンドリング１４０に達したオイルは、溝部１４２に誘導されて、貫通孔１２２の軸方向他方側端から貫通孔１２２内に流入する。

貫通孔１２２は、軸方向他方側の孔径よりも軸方向一方側の孔径の方が大きい。貫通孔１２２は、軸方向他方側の孔壁の径方向外側端よりも軸方向一方側の孔壁の径方向外側端の方が径方向外側に位置する。このため、貫通孔１２２内のオイルは、ロータ１２０の回転により生じる遠心力を受け、軸方向一方側に流れる。

エンドリング１３０は、溝部１３１を有する。溝部１３１は、貫通孔１２２の軸方向一方側端からのオイルを、コイルエンド１６２に誘導する第３誘導部の一例である。第３誘導部は、溝部１３１とは異なる既知の如何なる形状でオイルをコイルエンド１６２に誘導するものであってもよい。

図３は、図１のモータ１００を、中心軸Ｊを通りＹ軸と直交する面で切断し、－Ｙ側から見た側断面図である。エンドリング１４０は、溝部１４１を有する。溝部１４１は、貫通孔１１３の径方向外側端からのオイルを、コイルエンド１６３に誘導する第２誘導部の一例である。第２誘導部は、溝部１４１とは異なる既知の如何なる形状でオイルをコイルエンド１６３に誘導するものであってもよい。

図４は、図１のモータ１００を、－Ｚ側から見た側面図である。エンドリング１４０は、周方向に複数の溝部１４１を有する。本実施形態では、エンドリング１４０は、周方向に１８０°間隔で２個の溝部１４１を有する。溝部１４１の数は１以上であればよい。

エンドリング１４０は、周方向に複数の溝部１４２を有する。本実施形態では、エンドリング１４０は、周方向に１８０°間隔で２個の溝部１４２を有する。溝部１４２の数は１以上であればよい。溝部１４２の周方向位置は、溝部１４１の周方向位置と一致しない。溝部１４２の周方向位置は、貫通孔１２２の周方向位置と一致する。

図５は、図１のモータ１００を、Ｚ軸と直交し貫通孔１１２の位置の面で切断し、－Ｚ側から見た側断面図である。シャフト１１０は、周方向に複数の貫通孔１１２を有する。本実施形態では、シャフト１１０は、周方向に９０°間隔で４個の貫通孔１１２を有する。貫通孔１１２の数は１以上であればよい。

図６は、図１のモータ１００を、Ｚ軸と直交し貫通孔１１３の位置の面で切断し、－Ｚ側から見た側断面図である。シャフト１１０は、周方向に複数の貫通孔１１３を有する。本実施形態では、シャフト１１０は、周方向に９０°間隔で４個の貫通孔１１３を有する。貫通孔１１３の数は１以上であればよい。

図７は、図１のモータ１００を、Ｚ軸と直交しロータコア１２１の軸方向中央位置の面で切断し、－Ｚ側から見た側断面図である。ロータコア１２１は、周方向に複数の貫通孔１２２を有する。本実施形態では、ロータコア１２１は、周方向に１８０°間隔で２個の貫通孔１２２を有する。貫通孔１２２の数は１以上であればよい。

図８は、図１のモータ１００を、＋Ｚ側から見た側面図である。エンドリング１３０は、周方向に複数の溝部１３１を有する。本実施形態では、エンドリング１４０は、周方向に１８０°間隔で２個の溝部１３１を有する。溝部１３１の数は１以上であればよい。溝部１３１の周方向位置は、貫通孔１２２の周方向位置と一致する。

図９は、エンドリング１４０の斜視図である。図３及び図９を参照してわかるように、溝部１４１は、エンドリング１４０の軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹み径方向に延びる。溝部１４１は、径方向内側で貫通孔１１３の径方向外側端に向けて開き、径方向外側でコイルエンド１６３に向けて開く。

図１０は、エンドリング１４０を図９と異なる向きで示す斜視図である。図２及び図９を参照してわかるように、溝部１４２は、エンドリング１４０の径方向内側の面から径方向外側に凹み軸方向に延びる。溝部１４２は、軸方向他方側で閉じ、軸方向一方側で貫通孔１２２の軸方向他方側端に向けて開く。

図１１は、エンドリング１３０の斜視図である。
図２及び図１１を参照してわかるように、溝部１３１は、エンドリング１３０の軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹み径方向に延びる。溝部１３１は、径方向内側で貫通孔１２２の軸方向一方側端に向けて開き、径方向外側でコイルエンド１６２に向けて開く。

本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。加えて、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１００…モータ、１１０…シャフト、１１１…流路、１１２…貫通孔、１１３…貫通孔、１２０…ロータ、１２２…貫通孔、１３０…エンドリング、１４０…エンドリング、１６０…ステータ、１６２…コイルエンド、１６３…コイルエンド

Claims

中心軸に沿って延びるシャフトを有するロータと、
前記シャフトを前記ロータよりも軸方向一方側で軸支する第１軸受と、
前記シャフトを前記ロータよりも軸方向他方側で軸支する第２軸受と、
前記ロータの径方向外側にエアギャップを介して配置されるステータと、
を備え、
前記ロータは、ロータコアと、前記ロータコアよりも軸方向一方側に位置する第１エンドリングと、前記ロータコアよりも軸方向他方側に位置する第２エンドリングと、を有し、
前記シャフトは、軸方向他方側端から軸方向一方側に延び冷媒液が流れる第１流路を有し、
前記シャフトは、前記第２エンドリングの軸方向位置で、前記第１流路から径方向外側に貫通する第１貫通孔を有し、
前記ロータコアは、軸方向他方側端から軸方向一方側端に貫通する第２貫通孔を有する、
誘導機。
前記第２エンドリングは、前記第１貫通孔の径方向外側端からの冷媒液を前記第２貫通孔の軸方向他方側端に誘導する第１誘導部を有する、
請求項１に記載の誘導機。
前記第１誘導部は、径方向内側の面から径方向外側に凹み軸方向に延びる第１溝部であって、
前記第１溝部は、軸方向他方側で閉じ、軸方向一方側で前記第２貫通孔の軸方向他方側端に向けて開く、
請求項２に記載の誘導機。
前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアよりも軸方向一方側に位置する第１コイルエンドと、前記ステータコアよりも軸方向他方側に位置する第２コイルエンドと、を有し、
前記第２エンドリングは、前記第１貫通孔の径方向外側端からの冷媒液を前記第２コイルエンドに誘導する第２誘導部を有し、
前記第１エンドリングは、前記第２貫通孔の軸方向一方側端からの冷媒液を前記第１コイルエンドに誘導する第３誘導部を有する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の誘導機。
前記第２誘導部は、軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹み径方向に延びる第２溝部であって、
前記第２溝部は、径方向内側で前記前記第１貫通孔の径方向外側端に向けて開き、径方向外側で前記第２コイルエンドに向けて開き、
前記第３誘導部は、軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹み径方向に延びる第３溝部であって、
前記第３溝部は、径方向内側で前記第２貫通孔の軸方向一方側端に向けて開き、径方向外側で前記第１コイルエンドに向けて開く、
請求項４に記載の誘導機。
前記シャフトは、前記第２軸受の軸方向位置で、前記第１流路から径方向外側に貫通する第２貫通孔を有する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の誘導機。
前記第２貫通孔は、軸方向他方側の孔壁の径方向外側端よりも軸方向一方側の孔壁の径方向外側端の方が径方向外側に位置する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の誘導機。