JP2024049706A - Stator cooling structure for rotating electrical machine - Google Patents

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Abstract

【課題】回転電機の姿勢に関わらずにステータ冷却性能を改善する。【解決手段】ステータ冷却構造は、ステータ5とロータ4との間に配置される第1部分21及び軸線方向においてコイル19に対向する第2部分22を含み、前記ケースと協働して、ステータ5を覆うことにより、ステータ5を冷却するための冷却通路25を画定するステータカバー20と、ステータ5カバーの第2部分22にコイル19に対向するように環状に形成され、冷媒が供給される環状通路28と、ステータ5カバーの第2部分22にコイル19のそれぞれに対応するように形成され、環状通路28を冷却通路25に連通させる複数の連通孔29と、径方向に延在し且つ周方向に互いに隣接する1対のコイル19の間に進入するように、ステータカバー20の第2部分22に突出形成された突条35と、を有する。【選択図】図1[Problem] To improve stator cooling performance regardless of the attitude of a rotating electric machine. [Solution] The stator cooling structure includes a stator cover 20 including a first portion 21 disposed between a stator 5 and a rotor 4 and a second portion 22 facing a coil 19 in the axial direction, and covers the stator 5 in cooperation with the case to define a cooling passage 25 for cooling the stator 5, an annular passage 28 formed in the second portion 22 of the stator 5 cover in an annular shape facing the coil 19 and through which a coolant is supplied, a plurality of communication holes 29 formed in the second portion 22 of the stator 5 cover corresponding to each of the coils 19 and connecting the annular passage 28 to the cooling passage 25, and a protrusion 35 formed on the second portion 22 of the stator cover 20 so as to extend radially and enter between a pair of coils 19 adjacent to each other in the circumferential direction. [Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、回転電機のステータ冷却構造に関する。 The present invention relates to a stator cooling structure for a rotating electrical machine.

従来、コイルをオイルによって冷却する油冷構造のモータが知られている。全てのコイルにオイルを掛けることで冷却能力を向上させたモータの冷却構造として、特許文献1が公知である。この冷却構造では、ロータ及びステータコアを内蔵するハウジングの内側に、モータの周方向に沿って延在する周方向油路が形成され、コイルを冷却する複数の噴射孔がコイル間の隙間に対向して周方向に沿って配列されている。周方向通路を通って複数の噴射孔に所定の圧力で供給されたオイルは、コイル間の隙間に向かって噴出され、全てのコイルにオイルが掛けられる。 Conventionally, motors with an oil-cooled structure in which the coils are cooled with oil are known. Patent Document 1 is known as a cooling structure for a motor in which all coils are sprayed with oil to improve cooling capacity. In this cooling structure, a circumferential oil passage extending along the circumferential direction of the motor is formed inside a housing that contains a rotor and a stator core, and multiple injection holes for cooling the coils are arranged along the circumferential direction facing the gaps between the coils. Oil supplied to the multiple injection holes at a predetermined pressure through the circumferential passage is sprayed toward the gaps between the coils, and the oil is sprayed onto all coils.

特許第5347380号公報Patent No. 5347380

しかし、上記の従来技術では、噴出孔から噴出されたオイルはコイルに付着すると勢いを失う。モータが回転軸を鉛直にした姿勢で使用され、コイルの上方に噴出孔が設けられた場合には、オイルがコイルに付着したままコイルの下端まで流れるため、コイルの全体が冷却される。しかし、それ以外の姿勢では、コイルに付着して勢いがなくなったオイルは重力によって周方向に流れてしまうため、高い位置にあるコイルが十分に冷却されない虞がある。そのため、冷却性能の改善が望まれる。 However, in the above-mentioned conventional technology, the oil ejected from the nozzle loses momentum when it adheres to the coil. When the motor is used with the rotating shaft vertical and the nozzle is provided above the coil, the oil flows to the bottom end of the coil while remaining attached to the coil, and the entire coil is cooled. However, in any other position, the oil that has adhered to the coil and lost momentum flows circumferentially due to gravity, and there is a risk that the coil located at a high position will not be sufficiently cooled. Therefore, improvements in cooling performance are desired.

本発明は、以上の背景に鑑み、回転電機の姿勢に関わらずにステータ冷却性能を改善することを課題とする。 In view of the above background, the present invention aims to improve the stator cooling performance regardless of the attitude of the rotating electric machine.

上記課題を解決するために本発明のある態様は、回転電機(1)のステータ冷却構造であって、ケース(3)と、前記ケースに固定され、前記回転電機の軸線(2)を中心に環状に並べられてそれぞれコイル(19)を巻回された複数のティース(16)を備えたステータコア(18)を有するステータ(5)と、前記軸線を中心に回転可能に前記ケースに支持されたロータ(4)と、前記ステータと前記ロータとの間に配置される第1部分(21)及び、前記回転電機の軸線方向において前記コイルに対向する第2部分(22)を含み、前記ケースと協働して、前記ステータを覆うことにより、前記ステータを冷却するための冷却通路(25)を画定するステータカバー(20)と、前記ステータカバーの前記第2部分に前記コイルに対向するように環状に形成され、冷媒が供給される環状通路(28)と、前記ステータカバーの前記第2部分に前記コイルのそれぞれに対応するように形成され、前記環状通路を前記冷却通路に連通させる複数の連通孔(29)と、前記回転電機の径方向に延在し、且つ前記回転電機の周方向に互いに隣接する1対の前記コイルの間に進入するように、前記ステータカバーの前記第2部分に突出形成された突条(35)と、を有する。 In order to solve the above problem, one aspect of the present invention is a stator cooling structure for a rotating electric machine (1), which includes a case (3), a stator (5) fixed to the case and having a stator core (18) with a plurality of teeth (16) arranged in an annular shape around the axis (2) of the rotating electric machine and each of which is wound with a coil (19), a rotor (4) supported by the case so as to be rotatable around the axis, a first portion (21) disposed between the stator and the rotor, and a second portion (22) facing the coil in the axial direction of the rotating electric machine, and which cooperates with the case to cover the stator. The stator cover (20) defines a cooling passage (25) for cooling the stator, an annular passage (28) is formed in the second part of the stator cover so as to face the coil and through which a coolant is supplied, a plurality of communication holes (29) are formed in the second part of the stator cover so as to correspond to each of the coils and connect the annular passage to the cooling passage, and a protrusion (35) is formed on the second part of the stator cover so as to extend in the radial direction of the rotating electric machine and to protrude between a pair of the coils adjacent to each other in the circumferential direction of the rotating electric machine.

この態様によれば、環状通路に供給された冷媒は複数の連通孔を通って、複数のコイルに略均等に分配され、冷却通路に供給される。各コイルに対して均等に供給された冷媒は、突条があることによって隣のコイルの方へ流れることを抑制され、対応するコイルに沿って冷却通路を流通してコイルを冷却する。このように、突条が仕切り壁として機能し、コイルに均等に供給された冷媒が周方向に流れずにコイルに沿って流れることにより、回転電機の姿勢に関わらずに全てのコイルが略均等に冷却される。これにより、ステータ冷却性能が改善される。 According to this aspect, the coolant supplied to the annular passage passes through multiple communication holes, is distributed approximately evenly to the multiple coils, and is then supplied to the cooling passage. The coolant supplied evenly to each coil is prevented from flowing toward the adjacent coil by the presence of the ridges, and flows through the cooling passage along the corresponding coil to cool the coil. In this way, the ridges function as partition walls, and the coolant supplied evenly to the coils flows along the coils rather than flowing circumferentially, so that all of the coils are cooled approximately evenly regardless of the attitude of the rotating electric machine. This improves the stator cooling performance.

上記の態様において、前記ステータカバーは、前記環状通路の前記コイルから離反した側を画定するカバー本体(26)と、前記カバー本体に取り付けられ、前記環状通路の前記コイルに近接する側を画定する通路形成部材(27)とを含み、複数の前記連通孔及び複数の前記突条が前記通路形成部材に形成されているとよい。 In the above aspect, the stator cover includes a cover body (26) that defines the side of the annular passage away from the coil, and a passage forming member (27) that is attached to the cover body and defines the side of the annular passage close to the coil, and the plurality of communication holes and the plurality of ridges are preferably formed in the passage forming member.

この態様によれば、環状通路の形成並びに連通孔及び突条の形成が容易であり、突条を所望の形状にすることができる。 This aspect makes it easy to form the annular passage, the communication holes, and the protrusions, and allows the protrusions to have the desired shape.

上記の態様において、前記突条は、前記通路形成部材に突出形成され、前記周方向について第1の幅を有する基部(36)と、前記第1の幅よりも小さい第2の幅を有し、前記基部の前記周方向の中央から前記軸線方向に更に突出する延長部(37)とを含むとよい。 In the above aspect, the protrusion may include a base portion (36) that is formed to protrude from the passage forming member and has a first width in the circumferential direction, and an extension portion (37) that has a second width smaller than the first width and further protrudes in the axial direction from the center of the base portion in the circumferential direction.

この態様によれば、突条が基部と延長部とを含むことで、配置スペースに合わせて突条の突出寸法を大きくすることができ、これにより突条による冷却通路仕切り効果を向上させることができる。 According to this aspect, since the protrusion includes a base and an extension, the protrusion dimension of the protrusion can be increased to match the arrangement space, thereby improving the cooling passage partitioning effect of the protrusion.

上記の態様において、前記延長部が、前記周方向に互いに隣接する1対の前記コイルの輪郭曲線に沿う先細り形状をなすとよい。 In the above aspect, the extension may have a tapered shape that follows the contour curves of a pair of the coils that are adjacent to each other in the circumferential direction.

この態様によれば、仕切りとして機能する突条の先端部の形状を隣り合うコイルの輪郭曲線に沿わせることができる。これにより、突条とコイルとの隙間が小さくなり、冷媒の混流(他コイル側への漏洩)が抑制されるため、冷媒の流れの指向性が向上する。したがって、複数のコイルがより均等に冷却される。 According to this embodiment, the shape of the tip of the ridge that functions as a partition can be made to match the contour curve of the adjacent coil. This reduces the gap between the ridge and the coil, suppressing the mixing of the refrigerant (leakage to the other coil), improving the directionality of the refrigerant flow. Therefore, the multiple coils are cooled more evenly.

上記の態様において、前記延長部は、前記周方向に互いに隣接する1対の前記コイルの輪郭に沿うように、前記径方向の両端部において前記径方向の中間部よりも更に前記軸線方向に突出する1対の突起(38)を有するとよい。 In the above aspect, the extension may have a pair of projections (38) that protrude further in the axial direction than the radial middle portion at both radial ends so as to follow the contours of a pair of the coils that are adjacent to each other in the circumferential direction.

この態様によれば、延長部がコの字形状をなし、1対の突起がコイル間の隙間を埋めるように突出することにより、連通孔からコイルに供給された冷媒が隣接するコイルへ流れることが効果的に抑制される。これにより、複数のコイルがより均等に冷却される。 According to this aspect, the extension is U-shaped and the pair of protrusions protrude to fill the gap between the coils, effectively preventing the refrigerant supplied to the coil from the communication hole from flowing to the adjacent coil. This allows the multiple coils to be cooled more evenly.

上記の態様において、前記通路形成部材は、複数の前記延長部が複数の前記基部と一体をなす樹脂の一体成形品であるとよい。 In the above aspect, the passage forming member may be an integrally molded resin product in which the multiple extensions are integral with the multiple bases.

この態様によれば、仕切りとして機能する複数の突条の基部及び延長部が通路形成部材に一体成形されることで、部品点数が削減されると共に、組付け性の改善によって生産性が向上する。 In this embodiment, the base and extension of the multiple protrusions that function as partitions are integrally molded into the passage forming member, reducing the number of parts and improving assembly, thereby increasing productivity.

以上の態様によれば、回転電機の姿勢に関わらずにステータ冷却性能を改善することができる。 The above aspects allow for improved stator cooling performance regardless of the position of the rotating electric machine.

実施形態に係るモータの断面図1 is a cross-sectional view of a motor according to an embodiment of the present invention; モータのアウタ部分の分解斜視図An exploded perspective view of the outer part of the motor モータのアウタ部分を破断して示す斜視図FIG. 3 is a perspective view showing an outer portion of the motor in a cutaway view. 図3中のIV部の拡大断面図FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of part IV in FIG. 内側から視たカバー部材の要部斜視図FIG. 4 is a perspective view of a main part of the cover member as viewed from the inside; 連通孔を通る断面で示すステータ要部の展開断面図FIG. 1 is an exploded cross-sectional view of a main part of a stator, the cross-section passing through a communication hole. 連通孔の寸法と冷却性能との関係を示すグラフGraph showing the relationship between the size of the communication hole and the cooling performance 突条の3つの変形例を示す断面図3 is a cross-sectional view showing three modified examples of the protrusions.

以下、図面を参照して、本発明に係る冷却構造が適用されたモータ1の実施形態について詳細に説明する。 Below, an embodiment of a motor 1 to which the cooling structure according to the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

図1は実施形態に係るモータ1の断面図である。図1に示すように、モータ1は、軸線2を中心とする円筒形をなすケース3と、ケース3によって軸線2の回りに回転可能に支持されたロータ4と、ロータ4の外周側に配置され、ケース3に固定されたステータ5とを有している。すなわち、モータ1は、インナロータ型且つラジアルギャップ型モータとして構成されている。モータ1は、軸線2が水平に延在する図1に示す姿勢で使用されているが、軸線2が鉛直に延在する姿勢で使用されてもよい。 Figure 1 is a cross-sectional view of a motor 1 according to an embodiment. As shown in Figure 1, the motor 1 has a cylindrical case 3 centered on an axis 2, a rotor 4 supported by the case 3 so as to be rotatable around the axis 2, and a stator 5 disposed on the outer periphery of the rotor 4 and fixed to the case 3. In other words, the motor 1 is configured as an inner rotor type radial gap type motor. The motor 1 is used in the position shown in Figure 1 in which the axis 2 extends horizontally, but it may also be used in a position in which the axis 2 extends vertically.

ケース3は、軸線方向に分割可能なケース本体6とケース蓋体7とを有し、ロータ4及びステータ5を収容する収容空間を内部に画定している。ケース本体6は円筒形の側壁8と、側壁8の下端を塞ぐ底壁9とを有している。ケース本体6の底壁9及びケース蓋体7には、軸線2を中心とする貫通孔10が形成されている。 The case 3 has a case body 6 and a case lid 7 that can be separated in the axial direction, and defines an internal storage space for housing the rotor 4 and the stator 5. The case body 6 has a cylindrical side wall 8 and a bottom wall 9 that closes the lower end of the side wall 8. A through hole 10 is formed in the bottom wall 9 of the case body 6 and the case lid 7, centered on the axis 2.

ロータ4は、軸線2に沿って延在し、モータ1の出力軸をなす回転軸11と、回転軸11の周りに配置されたロータハブ12と、ロータハブ12の外端に設けられた円筒状のヨーク13(ロータコア)と、複数の永久磁石(単に磁石14という)とを備えている。ロータハブ12は、回転軸11に一体に設けられていてもよく、遊星歯車機構等を介して回転軸11に相対回転可能に設けられていてもよい。いずれの構成においても、ロータハブ12の回転に伴って回転軸11が回転する。 The rotor 4 includes a rotating shaft 11 that extends along the axis 2 and forms the output shaft of the motor 1, a rotor hub 12 arranged around the rotating shaft 11, a cylindrical yoke 13 (rotor core) provided at the outer end of the rotor hub 12, and a plurality of permanent magnets (simply referred to as magnets 14). The rotor hub 12 may be provided integrally with the rotating shaft 11, or may be provided so as to be rotatable relative to the rotating shaft 11 via a planetary gear mechanism or the like. In either configuration, the rotating shaft 11 rotates in conjunction with the rotation of the rotor hub 12.

回転軸11は、ケース本体6及びケース蓋体7にベアリング15を介して回転可能に支持されている。回転軸11はケース本体6及びケース蓋体7の貫通孔10を貫通してケース3の両面から軸線方向に突出している。他の実施形態では、回転軸11は、ケース3の片方の面のみから突出していてもよい。ヨーク13は、軸線2を中心とした略円筒形状の回転子鉄心であり、ロータハブ12の外縁に一体に形成され、ロータハブ12と一体に回転する。モータ1は、永久磁石同期モータであり、ヨーク13の外周には、複数の磁石14が周方向に所定の配列をもって配置される。ロータ4はモータ1の界磁子をなす。 The rotating shaft 11 is rotatably supported by the case body 6 and the case cover 7 via bearings 15. The rotating shaft 11 passes through the through holes 10 in the case body 6 and the case cover 7 and protrudes in the axial direction from both sides of the case 3. In other embodiments, the rotating shaft 11 may protrude from only one side of the case 3. The yoke 13 is a rotor core having a substantially cylindrical shape centered on the axis 2, is formed integrally with the outer edge of the rotor hub 12, and rotates integrally with the rotor hub 12. The motor 1 is a permanent magnet synchronous motor, and a plurality of magnets 14 are arranged in a predetermined circumferential arrangement on the outer periphery of the yoke 13. The rotor 4 forms a field element of the motor 1.

ステータ5は、ロータ4の外面との間に径方向に所定のギャップを介してケース本体6の側壁8に沿って配置される。ステータ5は、複数のティース16と、ティース16の外側に配置されてティース16を保持するティース保持リング17(ステータヨーク)とを有するステータコア18と、ティース16に巻回された複数のコイル19とを備えている。ステータ5はモータ1の電機子をなす。ティース保持リング17は円筒状をしており、軸線2を中心として配置される。ティース16はティース保持リング17に沿って周方向に並べられ、ティース保持リング17の内面から径方向内側に突出する。 The stator 5 is arranged along the side wall 8 of the case body 6 with a predetermined radial gap between it and the outer surface of the rotor 4. The stator 5 includes a stator core 18 having a plurality of teeth 16 and a teeth retaining ring 17 (stator yoke) arranged on the outside of the teeth 16 to retain the teeth 16, and a plurality of coils 19 wound around the teeth 16. The stator 5 forms the armature of the motor 1. The teeth retaining ring 17 is cylindrical and is arranged around the axis 2. The teeth 16 are arranged in the circumferential direction along the teeth retaining ring 17 and protrude radially inward from the inner surface of the teeth retaining ring 17.

図2は、図1に示すモータ1の、アウタ部分の分解斜視図である。図2に併せて示すように、ケース本体6には、ケース本体6と協働してステータ5を覆うステータカバー20が取り付けられる。図1の拡大図に示すように、ステータカバー20は、円筒状の第1部分21と、第1部分21の軸線方向の一端から径方向外側に延出する円環板状の第2部分22と、第1部分21の軸線方向の他端から径方向内側に延出する円環板状の第3部分23とを含む。ステータカバー20は、透磁率が小さい非磁性体であり、例えば合成樹脂の射出成形品であってよい。第1部分21は、ステータ5とロータ4との間(すなわち、上記ギャップ)に配置される。第2部分22は、モータ1の軸線方向においてコイル19に対向し、外縁においてシール部材24を介してケース本体6の側壁8に密着する。第3部分23は、内縁においてシール部材24を介してケース本体6の底壁9に密着する。 2 is an exploded perspective view of the outer part of the motor 1 shown in FIG. 1. As also shown in FIG. 2, a stator cover 20 that cooperates with the case body 6 to cover the stator 5 is attached to the case body 6. As shown in the enlarged view of FIG. 1, the stator cover 20 includes a cylindrical first part 21, a ring-shaped second part 22 that extends radially outward from one axial end of the first part 21, and a ring-shaped third part 23 that extends radially inward from the other axial end of the first part 21. The stator cover 20 is a non-magnetic material with low magnetic permeability, and may be, for example, an injection-molded product of a synthetic resin. The first part 21 is disposed between the stator 5 and the rotor 4 (i.e., the above-mentioned gap). The second part 22 faces the coil 19 in the axial direction of the motor 1, and is in close contact with the side wall 8 of the case body 6 via a seal member 24 at its outer edge. The third portion 23 adheres to the bottom wall 9 of the case body 6 at its inner edge via a seal member 24.

このように、ステータカバー20は、ケース本体6と協働して、ステータ5を覆うことにより、ステータ5を冷却するための冷却通路25を画定する。冷却通路25は円筒形状をしており、冷媒として供給されるオイルが冷却通路25を軸線方向に流通する。 In this way, the stator cover 20 cooperates with the case body 6 to cover the stator 5, thereby defining a cooling passage 25 for cooling the stator 5. The cooling passage 25 has a cylindrical shape, and oil supplied as a refrigerant flows through the cooling passage 25 in the axial direction.

図3はモータ1のアウタ部分を破断して示す斜視図である。図1及び図3に示すように、ステータカバー20は、第1部分21、第2部分22の一部及び第3部分23をなすカバー本体26と、第2部分22においてカバー本体26に取り付けられた円環状の通路形成部材27とを有している。通路形成部材27は、コイル19に対向する位置に冷却通路25に冷媒を分配するための環状通路28を形成するための部材であり、環状通路28のコイル19に近接する側を画定している。カバー本体26は環状通路28のコイル19から離反した側を画定している。 Figure 3 is a perspective view showing the outer part of the motor 1 in a cutaway state. As shown in Figures 1 and 3, the stator cover 20 has a cover body 26 that constitutes the first part 21, a part of the second part 22, and the third part 23, and an annular passage forming member 27 attached to the cover body 26 in the second part 22. The passage forming member 27 is a member for forming an annular passage 28 for distributing refrigerant to the cooling passage 25 at a position facing the coil 19, and defines the side of the annular passage 28 close to the coil 19. The cover body 26 defines the side of the annular passage 28 away from the coil 19.

本実施形態では、通路形成部材27はカバー本体26に一体成形されることによってカバー本体26に一体に取り付けられている。他の実施形態では、通路形成部材27は成形後に接着剤や溶着などによって一体になるようにカバー本体26に取り付けられてもよい。このように環状通路28がカバー本体26と通路形成部材27とにより形成されるため、環状通路28の形成が容易である。 In this embodiment, the passage forming member 27 is integrally attached to the cover body 26 by being molded integrally with the cover body 26. In other embodiments, the passage forming member 27 may be attached to the cover body 26 after molding so as to be integral with the cover body 26 by adhesive, welding, or the like. In this way, the annular passage 28 is formed by the cover body 26 and the passage forming member 27, so that the annular passage 28 can be easily formed.

通路形成部材27には、環状通路28を冷却通路25に連通させる複数の連通孔29が形成されている。ケース本体6の上端部には、環状通路28の上部に連通する冷媒供給路30が形成されている。冷媒供給路30から環状通路28に供給された冷媒は、連通孔29を通って円筒状の冷却通路25に概ね均等に分配される。 The passage forming member 27 is formed with a plurality of communication holes 29 that connect the annular passage 28 to the cooling passage 25. A refrigerant supply passage 30 that connects to the upper part of the annular passage 28 is formed at the upper end of the case body 6. The refrigerant supplied from the refrigerant supply passage 30 to the annular passage 28 passes through the communication holes 29 and is distributed approximately evenly to the cylindrical cooling passage 25.

ケース本体6の底壁9とコイル19との間には、冷却通路25を通ってステータ5のコイル19を冷却した冷媒を集合させるために環状の集合通路31が設けられている。集合通路31は、底壁9の冷却通路25側の内面に形成された環状凹部32によって形成される。ケース本体6の下端部には、集合通路31の下部に連通する冷媒排出路33が形成されている。コイル19を冷却して集合通路31によって集められた冷媒は、冷媒排出路33を通って外部へ排出される。 Between the bottom wall 9 of the case body 6 and the coil 19, an annular collecting passage 31 is provided to collect the refrigerant that has passed through the cooling passage 25 to cool the coil 19 of the stator 5. The collecting passage 31 is formed by an annular recess 32 formed on the inner surface of the bottom wall 9 on the cooling passage 25 side. A refrigerant discharge passage 33 that communicates with the lower part of the collecting passage 31 is formed at the lower end of the case body 6. The refrigerant that has cooled the coil 19 and is collected by the collecting passage 31 is discharged to the outside through the refrigerant discharge passage 33.

図4は図3中のIV部の拡大断面図であり、図5は内側から視たカバー部材の要部斜視図であり、図6は連通孔29を通る断面で示すステータ要部の展開断面図である。図4~図6に示すように、連通孔29は複数のコイル19のそれぞれに対応するようにコイル19毎に通路形成部材27に設けられている。よって、環状通路28を流通する冷媒は連通孔29を通って、複数のコイル19に略均等に分配され、冷却通路25に供給される。 Figure 4 is an enlarged cross-sectional view of part IV in Figure 3, Figure 5 is a perspective view of the main parts of the cover member as viewed from the inside, and Figure 6 is an expanded cross-sectional view of the main parts of the stator shown in a cross section passing through the communication hole 29. As shown in Figures 4 to 6, the communication holes 29 are provided in the passage forming member 27 for each of the multiple coils 19 so as to correspond to each of the multiple coils 19. Therefore, the refrigerant flowing through the annular passage 28 passes through the communication holes 29, is distributed approximately evenly to the multiple coils 19, and is supplied to the cooling passage 25.

また、通路形成部材27における互いに隣接する2つの連通孔29の間に対応する部分のそれぞれには、突条35が形成されている。突条35は、モータ1の径方向に延在し、周方向に互いに隣接する2つのコイル19の間に形成される隙間に進入するように配置されている。図6に矢印で示されるように、各コイル19に対して供給された冷媒は、突条35があることによって隣のコイル19の方へ流れることを抑制され、対応するコイル19に沿って冷却通路25を流通してコイル19を冷却する。このように、突条35が仕切り壁として機能し、コイル19に均等に供給された冷媒が周方向に流れずにコイル19に沿って流れる。これにより、モータ1の姿勢に関わらずに全てのコイル19が略均等に冷却される。したがって、ステータ冷却性能が改善される。 In addition, a protrusion 35 is formed in each of the portions of the passage forming member 27 corresponding to the space between two adjacent communication holes 29. The protrusion 35 extends in the radial direction of the motor 1 and is arranged to enter the gap formed between two coils 19 adjacent to each other in the circumferential direction. As shown by the arrows in FIG. 6, the refrigerant supplied to each coil 19 is prevented from flowing toward the adjacent coil 19 by the presence of the protrusion 35, and flows through the cooling passage 25 along the corresponding coil 19 to cool the coil 19. In this way, the protrusion 35 functions as a partition wall, and the refrigerant supplied evenly to the coils 19 flows along the coils 19 without flowing in the circumferential direction. As a result, all coils 19 are cooled approximately evenly regardless of the position of the motor 1. Therefore, the stator cooling performance is improved.

上記のように複数の連通孔29及び複数の突条35は通路形成部材27に形成されている。そのため、連通孔29及び突条35の形成が容易であり、突条35を所望の形状にすることができる。 As described above, the multiple communication holes 29 and multiple protrusions 35 are formed in the passage forming member 27. Therefore, the communication holes 29 and protrusions 35 are easily formed, and the protrusions 35 can be formed into the desired shape.

図6に示すように、突条35は、通路形成部材27に突出形成され、周方向について第1の幅W1を有する基部36と、第1の幅W1よりも小さい第2の幅W2を有し、基部36の周方向の中央から軸線方向に更に突出する延長部37とを含んでいる。突条35の基部36は、先端が2つのコイル19の間に進入するように配置されている。突条35の延長部37は、先端が2つのコイル19の間に進入するように配置されている。このように突条35が基部36と延長部37とを含むことで、配置スペースに合わせて突条35の突出寸法を大きくすることが可能になる。これにより突条35による冷却通路25の仕切り効果が向上する。 As shown in FIG. 6, the ridge 35 is formed to protrude from the passage forming member 27 and includes a base 36 having a first width W1 in the circumferential direction and an extension 37 having a second width W2 smaller than the first width W1 and protruding further in the axial direction from the circumferential center of the base 36. The base 36 of the ridge 35 is arranged so that its tip enters between the two coils 19. The extension 37 of the ridge 35 is arranged so that its tip enters between the two coils 19. By including the base 36 and the extension 37 in this way, it is possible to increase the protruding dimension of the ridge 35 to match the arrangement space. This improves the partitioning effect of the ridge 35 on the cooling passage 25.

図4及び図5に示すように、延長部37は、周方向に互いに隣接する1対のコイル19の輪郭に沿うように、径方向の両端部において径方向の中間部よりも更に軸線方向に突出する1対の突起38を有している。つまり、延長部37はコの字形状(ステープル形状)をなしている。このように1対の突起38がコイル19間の隙間を埋めるように突出することにより、連通孔29からコイル19に供給された冷媒が隣接するコイル19へ流れることが効果的に抑制される。これにより、複数のコイル19がより均等に冷却される。 As shown in Figures 4 and 5, the extension 37 has a pair of protrusions 38 that protrude further in the axial direction than the radial middle part at both radial ends so as to follow the contours of a pair of circumferentially adjacent coils 19. In other words, the extension 37 has a U-shape (staple shape). In this way, the pair of protrusions 38 protrude to fill the gap between the coils 19, effectively preventing the refrigerant supplied to the coils 19 from the communication hole 29 from flowing to the adjacent coils 19. This allows the multiple coils 19 to be cooled more evenly.

突条35の延長部37は、基部36と同じ材料から形成されてもよく、基部36とは異なる材料から形成されてもよい。本実施形態では、延長部37は基部36と異なる材料から形成されている。この場合、延長部37は基部36の材料に比べて弾性率が小さく変形しやすい材料から形成されるとよい。いずれの場合においても、延長部37は基部36と一体に成形されるよい。 The extension 37 of the protrusion 35 may be formed from the same material as the base 36, or from a material different from the base 36. In this embodiment, the extension 37 is formed from a material different from the base 36. In this case, the extension 37 is preferably formed from a material that has a smaller elastic modulus and is more easily deformed than the material of the base 36. In either case, the extension 37 is preferably molded integrally with the base 36.

図5に示すように、突条35の延長部37は、径方向外側においてリング部39によって互いに接続されて環状をなすように基部36に一体に成形されている。すなわち、通路形成部材27は、複数の延長部37が複数の基部36と一体をなし且つ互いに接続されて環状をなすように成形された樹脂の一体成形品である。このように、仕切りとして機能する複数の突条35の基部36及び延長部37が通路形成部材27に一体成形されることで、部品点数が削減されると共に、組付け性の改善によって生産性が向上する。 As shown in FIG. 5, the extensions 37 of the ridges 35 are connected to each other by rings 39 on the radially outer side and molded integrally with the base 36 to form a ring. In other words, the passage forming member 27 is a one-piece molded resin product in which the multiple extensions 37 are molded integrally with the multiple bases 36 and connected to each other to form a ring. In this way, the bases 36 and extensions 37 of the multiple ridges 35 that function as partitions are molded integrally with the passage forming member 27, reducing the number of parts and improving assembly, thereby improving productivity.

ここで、連通孔29の寸法とステータ冷却性能との関係について説明する。連通孔29が大きいと、圧力損失が小さい一方、円筒状の冷却通路25に冷媒を均等に分配することができず、各コイル19への冷媒供給量のばらつきが大きい。逆に、連通孔29が小さいと、各コイル19への冷媒供給量のばらつきが小さい一方、圧力損失が大きい。そこで発明者は、連通孔29を正方形とし、連通孔29の一辺の長さを0.75mm、0.8mm、0.9mmにした各場合について、圧力損失と冷媒供給量のばらつきとの関係を確認した。冷媒温度は80℃、冷媒流用は15L/minとした。冷媒供給量のばらつきは、最大流量と最小流量との差であり、流量で表される。結果は、図7に示す通りであった。 Here, the relationship between the dimensions of the communication hole 29 and the stator cooling performance will be explained. If the communication hole 29 is large, the pressure loss is small, but the refrigerant cannot be distributed evenly to the cylindrical cooling passage 25, and the refrigerant supply amount to each coil 19 varies greatly. Conversely, if the communication hole 29 is small, the refrigerant supply amount to each coil 19 varies little, but the pressure loss is large. Therefore, the inventor confirmed the relationship between the pressure loss and the variation in the refrigerant supply amount for each case in which the communication hole 29 is a square and the length of one side of the communication hole 29 is 0.75 mm, 0.8 mm, and 0.9 mm. The refrigerant temperature was 80°C, and the refrigerant flow rate was 15 L/min. The variation in the refrigerant supply amount is the difference between the maximum flow rate and the minimum flow rate, and is expressed as the flow rate. The results are as shown in Figure 7.

図7は連通孔29の寸法と冷却性能との関係を示すグラフである。図7に示すように、本実施形態では、連通孔29の一辺の長さが0.8mmの場合、圧力損失は38kPaであり、ばらつきは0.0063L/minであり、これが最適と判断した。なお、連通孔29の寸法は、連通孔29の数、冷媒の温度、粘性、冷媒供給量、冷媒圧力等に応じて適宜設定されてよい。 Figure 7 is a graph showing the relationship between the dimensions of the communication holes 29 and the cooling performance. As shown in Figure 7, in this embodiment, when the length of one side of the communication holes 29 is 0.8 mm, the pressure loss is 38 kPa and the variation is 0.0063 L/min, which was determined to be optimal. The dimensions of the communication holes 29 may be set appropriately depending on the number of communication holes 29, the temperature and viscosity of the refrigerant, the amount of refrigerant supplied, the refrigerant pressure, etc.

≪変形例≫
次に、図8を参照して実施形態に係る冷却構造の変形例について説明する。なお、上記実施形態と同一又は同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図8(A)~(C)は3つの変形例を示している。これらの変形例では、突条35の延長部37の形状が上記実施形態と相違する。いずれの変形例においても延長部37は先願側の幅が基端側に比べて狭い先細り形状をなしている。なお、図8においては、後述する変形作用の理解を容易にするために、1対の延長部37が先端を対向させるように示されている。図8(A)の変形例では、延長部37の先端の幅は基端の幅に比べてわずかに小さい。図8(C)の変形例では、延長部37の先端の幅は略0である。図8(B)の変形例では、延長部37の先端の幅は(A)の幅と(C)の幅との中間であり、(A)の幅の半分程度である。
<<Variations>>
Next, a modified example of the cooling structure according to the embodiment will be described with reference to FIG. 8. Elements that are the same as or similar to those in the above embodiment are given the same reference numerals, and duplicated descriptions will be omitted. FIGS. 8(A) to (C) show three modified examples. In these modified examples, the shape of the extension 37 of the protrusion 35 is different from that of the above embodiment. In each modified example, the extension 37 has a tapered shape in which the width on the front end side is narrower than the width on the base end side. In FIG. 8, a pair of extensions 37 are shown with their tips facing each other to facilitate understanding of the deformation action described below. In the modified example of FIG. 8(A), the width of the tip of the extension 37 is slightly smaller than the width of the base end. In the modified example of FIG. 8(C), the width of the tip of the extension 37 is approximately 0. In the modified example of FIG. 8(B), the width of the tip of the extension 37 is intermediate between the widths of (A) and (C), and is approximately half the width of (A).

いずれの例においても、延長部37は、先端の先細り形状部が周方向に互いに隣接する1対のコイル19の輪郭曲線に沿うように配置される。このように、延長部37が周方向に互いに隣接する1対のコイル19の輪郭曲線に沿う先細り形状をなすことにより、仕切りとして機能する突条35の先端部の形状を隣り合うコイル19の輪郭曲線に沿わせることができる。これにより、突条35とコイル19との隙間が小さくなり、冷媒の混流(他のコイル19側への漏洩)が抑制されるため、冷媒の流れの指向性が向上する。したがって、複数のコイル19がより均等に冷却される。 In either example, the extension 37 is arranged so that the tapered tip portion follows the contour curve of a pair of circumferentially adjacent coils 19. In this way, the extension 37 has a tapered shape that follows the contour curve of a pair of circumferentially adjacent coils 19, so that the shape of the tip of the ridge 35 that functions as a partition can follow the contour curve of the adjacent coil 19. This reduces the gap between the ridge 35 and the coil 19, suppressing the mixing of the refrigerant (leakage to the other coil 19), improving the directionality of the refrigerant flow. Therefore, the multiple coils 19 are cooled more evenly.

延長部37は、先端の幅が小さいほど撓みやすい(先端において変形しやすい)。したがって、延長部37の幅方向の両側に圧力差があると、延長部37が撓むことによって冷媒が圧力の高い方から低い方へ流れ、延長部37の両側の圧力差が小さくなる。そこで、圧力が低い位置に配置される突条35については延長部37を撓みやすくし、圧力が高い位置に配置される突条35については延長部37を撓みにくくすることにより、周方向へ流れる冷媒の流量を調整するとよい。 The smaller the width of the tip of the extension 37, the easier it is to bend (the easier it is to deform at the tip). Therefore, if there is a pressure difference on both sides of the width of the extension 37, the extension 37 will bend, causing the refrigerant to flow from the higher pressure side to the lower pressure side, reducing the pressure difference on both sides of the extension 37. Therefore, it is advisable to adjust the flow rate of the refrigerant flowing in the circumferential direction by making the extension 37 easier to bend for the protrusions 35 located in positions of low pressure and harder to bend for the protrusions 35 located in positions of high pressure.

以上で具体的な実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態や変形例に限定されることなく、幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、本発明がモータ1に適用されているが、本発明は回転電機に適用することができ、ジェネレータ或いはモータ・ジェネレータに適用されてもよい。また、モータ1は、軸線2が水平面に対して傾斜した姿勢や軸線2が鉛直に延在する姿勢で使用されてもよい。この他、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、素材など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更することができる。また、上記実施形態は、構成の一部又は全部を互いに組み合わせてもよい。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。 Although the description of the specific embodiment is finished above, the present invention is not limited to the above embodiment and modified examples, and can be widely modified. For example, in the above embodiment, the present invention is applied to the motor 1, but the present invention can be applied to a rotating electric machine, and may be applied to a generator or a motor generator. Furthermore, the motor 1 may be used in a position in which the axis 2 is inclined relative to the horizontal plane, or in a position in which the axis 2 extends vertically. In addition, the specific configuration, arrangement, quantity, material, etc. of each member and part can be appropriately changed within the scope of the invention. Furthermore, the above embodiment may be combined with some or all of the configurations. On the other hand, not all of the components shown in the above embodiment are necessarily required, and can be selected as appropriate.

1 :モータ(回転電機一例)
2 :軸線
3 :ケース
4 :ロータ
5 :ステータ
16 :ティース
18 :ステータコア
19 :コイル
20 :ステータカバー
21 :第1部分
22 :第2部分
25 :冷却通路
26 :カバー本体
27 :通路形成部材
28 :環状通路
29 :連通孔
35 :突条
36 :基部
37 :延長部
38 :突起
1: Motor (an example of a rotating electrical machine)
Reference Signs List 2: Axis 3: Case 4: Rotor 5: Stator 16: Teeth 18: Stator core 19: Coil 20: Stator cover 21: First portion 22: Second portion 25: Cooling passage 26: Cover body 27: Passage forming member 28: Annular passage 29: Communication hole 35: Ridge 36: Base portion 37: Extension portion 38: Protrusion

Claims (6)

回転電機のステータ冷却構造であって、
ケースと、
前記ケースに固定され、前記回転電機の軸線を中心に環状に並べられてそれぞれコイルを巻回された複数のティースを備えたステータコアを有するステータと、
前記軸線を中心に回転可能に前記ケースに支持されたロータと、
前記ステータと前記ロータとの間に配置される第1部分及び、前記回転電機の軸線方向において前記コイルに対向する第2部分を含み、前記ケースと協働して、前記ステータを覆うことにより、前記ステータを冷却するための冷却通路を画定するステータカバーと、
前記ステータカバーの前記第2部分に前記コイルに対向するように環状に形成され、冷媒が供給される環状通路と、
前記ステータカバーの前記第2部分に前記コイルのそれぞれに対応するように形成され、前記環状通路を前記冷却通路に連通させる複数の連通孔と、
前記回転電機の径方向に延在し、且つ前記回転電機の周方向に互いに隣接する1対の前記コイルの間に進入するように、前記ステータカバーの前記第2部分に突出形成された突条と、を有する回転電機のステータ冷却構造。
A stator cooling structure for a rotating electric machine, comprising:
Case and
a stator having a stator core fixed to the case, the stator core including a plurality of teeth arranged in an annular shape around an axis of the rotating electric machine, each of the teeth being wound with a coil;
a rotor supported by the case so as to be rotatable about the axis;
a stator cover including a first portion disposed between the stator and the rotor and a second portion facing the coil in the axial direction of the rotating electric machine, the stator cover covering the stator in cooperation with the case to define a cooling passage for cooling the stator;
an annular passage formed in the second portion of the stator cover so as to face the coil and through which a coolant is supplied;
a plurality of communication holes formed in the second portion of the stator cover so as to correspond to the coils, the communication holes connecting the annular passage to the cooling passage;
a protrusion formed on the second portion of the stator cover, the protrusion extending radially of the rotating electric machine and penetrating between a pair of the coils adjacent to each other in the circumferential direction of the rotating electric machine;
前記ステータカバーは、前記環状通路の前記コイルから離反した側を画定するカバー本体と、前記カバー本体に取り付けられ、前記環状通路の前記コイルに近接する側を画定する通路形成部材とを含み、
複数の前記連通孔及び複数の前記突条が前記通路形成部材に形成されている、請求項1に記載の回転電機のステータ冷却構造。
the stator cover includes a cover body defining a side of the annular passage away from the coil, and a passage forming member attached to the cover body and defining a side of the annular passage adjacent to the coil,
The stator cooling structure for a rotating electrical machine according to claim 1 , wherein a plurality of said communication holes and a plurality of said protrusions are formed in said passage forming member.
前記突条は、前記通路形成部材に突出形成され、前記周方向について第1の幅を有する基部と、前記第1の幅よりも小さい第2の幅を有し、前記基部の前記周方向の中央から前記軸線方向に更に突出する延長部とを含む、請求項2に記載の回転電機のステータ冷却構造。 The stator cooling structure of a rotating electric machine according to claim 2, wherein the protrusion is formed to protrude from the passage forming member and includes a base portion having a first width in the circumferential direction and an extension portion having a second width smaller than the first width and protruding further in the axial direction from the center of the base portion in the circumferential direction. 前記延長部が、前記周方向に互いに隣接する1対の前記コイルの輪郭曲線に沿う先細り形状をなす、請求項3に記載の回転電機のステータ冷却構造。 The stator cooling structure of a rotating electric machine according to claim 3, wherein the extension portion has a tapered shape that follows the contour curves of a pair of the coils adjacent to each other in the circumferential direction. 前記延長部は、前記周方向に互いに隣接する1対の前記コイルの輪郭に沿うように、前記径方向の両端部において前記径方向の中間部よりも更に前記軸線方向に突出する1対の突起を有する、請求項3又は4に記載の回転電機のステータ冷却構造。 The stator cooling structure for a rotating electric machine according to claim 3 or 4, wherein the extension portion has a pair of protrusions that protrude further in the axial direction than the radial middle portion at both ends in the radial direction so as to follow the contours of a pair of the coils adjacent to each other in the circumferential direction. 前記通路形成部材は、複数の前記延長部が複数の前記基部と一体をなす樹脂の一体成形品である、請求項3又は4に記載の回転電機のステータ冷却構造。 The stator cooling structure for a rotating electric machine according to claim 3 or 4, wherein the passage forming member is an integrally molded resin product in which the multiple extensions are integral with the multiple bases.
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