JP4100170B2 - Cooling structure of rotating electric machine - Google Patents

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JP4100170B2
JP4100170B2 JP2002377223A JP2002377223A JP4100170B2 JP 4100170 B2 JP4100170 B2 JP 4100170B2 JP 2002377223 A JP2002377223 A JP 2002377223A JP 2002377223 A JP2002377223 A JP 2002377223A JP 4100170 B2 JP4100170 B2 JP 4100170B2
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spline
inner shaft
cooling structure
outer cylinder
refrigerant
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正和 小林
孝 恒吉
祐樹 中島
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Nissan Motor Co Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機(モータ、ジェネレータ又はモータ兼ジェネレータなど)の発熱を抑制する回転電機の冷却構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の回転電機では、表面に流入通路溝及び流出通路溝を刻設した棒材と、内周面に冷却通路溝を形成した外筒とを、前記流入通路溝及び冷却通路溝を連通する第1連通路、並びに、冷却通路溝及び流出通路溝を連通する第2連通路があらかじめ形成されているロータ軸に組み込んだものが知られている。この冷却構造では、冷媒をロータ軸の外周の上方から供給すると、その冷媒が、流入通路→第1連通路→冷却通路→第2連通路→流出通路と流れて下方に落下するものである(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−295818号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来の冷却構造では、軸の構造が複雑であるので、高コスト化が避けられなかった。また、回転時には、外周面に冷媒を出入りさせる通路において、二次流れによる圧損が生じて冷媒を供給するための動力損失が大きくなり、システム効率を悪化させるという問題点もあった。
【0005】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、簡単な構造で高い冷却性能を発揮するとともに、高回転時にもシステム効率の低下がなく、かつ低コストな回転電機の冷却構造を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【0007】
本発明は、ケース(40)に回転自在に支持されたロータ軸と一体的に回転するロータ(10)と、該ロータの外周側に、コイルが巻装された複数のステータコアを周方向に有するステータ(30)とを備える回転電機であって、前記ロータ軸は、ロータコアを固定する中空の外筒部(12)と、前記外筒部内に挿入され、ケースに回転自在に支持される内軸部(11)とを有し、前記外筒部と前記内軸部との間に形成された間隙通路(12b)と、前記内軸部内に軸方向に形成された冷媒導入孔(11a)と、前記間隙通路(12b)とを連通する連通路(11b)と、前記外筒部とともに回転し、ケースに設けられたシール(42)とともに冷媒室(41)を形成し、前記冷媒導入孔(11a)から前記連通路(11b)及び前記間隙通路(12b)を通流してロータ軸の外に流出した冷媒がその冷媒室(41)に流れ込むようにすることで、前記ロターコアとステータとの間のエアギャップへ冷媒が流れ込むことを防止するシール部(12c)とを備えることを特徴とする。
【0008】
【作用・効果】
本発明によれば、外筒部と内軸部とを嵌合することによって冷媒通路を形成するので、構造が簡単である。また、冷媒を内軸部に形成された軸方向に形成された冷媒導入孔から供給するので、軸の回転にかかわらず冷媒の供給が可能である。したがって、高回転時にもシステム効率の低下がなく、かつ低コストな回転電機の冷却構造を得ることが可能である。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しく説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明による回転電機のロータ(回転子)の第1実施形態を示す図であり、図1(A)は側断面図、図1(B)は回転軸方向から見た図、図1(C)は図1(A)のC−C断面図を示す。
【0010】
ロータ10は、内軸部11と、外筒部12と、ロータコア13とを備える回転子である。
【0011】
内軸部11は、軸受20で回転自在に支持されている。内軸部11は、軸方向に形成された冷媒導入孔11aを有する中空軸である。なお、図1では、冷媒導入孔11aは内軸部11を貫通するように形成されているが、このような貫通孔には限定されるものではない。また、内軸部11の中央付近には、連通孔11bが形成されている。この連通孔11bは、内軸部11の冷媒導入孔11aと外周面とを連通する孔である。本実施形態では、この連通孔11bは、4本形成されている(図1(C))。内軸部11の一端には、小孔11dが開けられた挿入キャップ11cが挿入されている。このように挿入キャップ11cで内軸部11の一端が閉塞されているので、冷媒導入孔11aから導入された冷媒が連通孔11bに流れる(図8参照)。また、内軸部11には、スプライン嵌合部に合わせて形成された突起11g(図6(B)参照)によって内軸部11と外筒部12とのスラスト方向の動きを制限するカラー11eが取り付けられている。内軸部11の最太部分の外周面には、スプライン11fが形成されており、この部分が外筒部12に嵌合する(図1(C))。なお、このスプライン11fは、連通孔11bとは重ならないように形成されている。
【0012】
外筒部12は、内軸部11を嵌合する。この外筒部12の内周面には、スプライン12aが形成されており(図1(C))、このスプライン12aが内軸部11のスプライン11fを嵌合する。
【0013】
外筒部12に形成されたスプライン12aの歯数は、内軸部11に形成されたスプライン11fの歯数よりも多い。ちなみに、図1(C)では、外筒部12に形成されたスプライン溝12aは36本であり、内軸部11に形成されたスプライン歯11fは4本である。このため、外筒部12に形成されたスプライン溝12aの中には、内軸部11のスプライン歯11fが挿入されない溝12bがある。内軸部11に形成された連通孔11bは、内軸部11の冷媒導入孔11aと、この溝12bとを連通して、この溝12bを冷媒通路にするのである。
【0014】
また、外筒部12の両端部分には、シール12cが取り付けられている。このシール12cは、後述のように、冷媒がロータ10とステータ30との間のエアギャップに流れ込むのを防止する。
【0015】
ロータコア13は、外筒部12に固定されている。ロータコア13は、電磁鋼板13aが圧入固定され、さらに、その両端がエンドプレート13bで固定されている。このエンドプレート13bは、外筒部12に溶接固定されている。
【0016】
図2〜図7は、本実施形態のロータの製造方法を示す図である。なお、各図(A)は側断面図、図(B)は回転軸方向から見た図を示す。
【0017】
(図2;スプライン形成工程)
外筒部12の内周全面にスプライン12aを形成する。
【0018】
(図3;内軸部嵌合工程)
次に、冷媒導入孔11a、連通孔11b等を形成してある内軸部11を、外筒部12に挿入する。このようにすることで、内軸部11の連通孔11bによって、内軸部11の冷媒導入孔11aと外筒部12のスプライン溝12a(12b)とが連通する。
【0019】
(図4;電磁鋼板取付工程)
続いて、外筒部12の外周に、電磁鋼板13aを圧入固定し、その電磁鋼板13aを抑えるためのエンドプレート13bを圧入して溶接固定する。なお、本実施形態では、外筒部12に内軸部11を嵌め合わせた後、電磁鋼板13aを固定することとしているが、電磁性能を損なうおそれがなければ、外筒部12に電磁鋼板13a等を固定した後、内軸部11を嵌め合わせてもよい。また、エンドプレート13bの固定は、溶接に限らずネジ式としてもよい。
【0020】
(図5;シール取付工程)
次に、外筒部12の両端部分にシール12cを固定する。このシール12cによって、冷媒がロータ10とステータ30との間のエアギャップに流れ込むのを防止する(図8参照)。なお、本実施形態では、シール12cを外筒部12に固定したが、これに限るものではなく、例えば、エンドプレート13bに固定してもよい。
【0021】
(図6;カラー取付工程)
続いて、内軸部11のスプライン嵌合部に、カラー11eの突起11gを合わせて挿入し固定する。この突起11gによって、内軸部11と外筒部12とのスラスト方向の移動が制限される。
【0022】
(図7;軸受取付工程)
最後に、内軸部11に軸受20を固定する。
【0023】
図8は、本実施形態によるロータを回転電機に組み込んだ状態を示す図である。図中の矢印は冷媒の流れを示す。
【0024】
ケース40の内周面には、ステータ30が取り付けられており、その内側に軸受20によってロータ10が回転自在に支持されている。また、外筒部12の両端部分に設けられたシール12cは、ケースに設けられたシール42とともに冷媒室41を形成している。
【0025】
回転電機を冷却するときは、ロータ10の内軸部11の一端(図8では左端)から冷媒を導入する。すると、冷媒は、冷媒導入孔11a→連通孔11b→スプライン溝12bを通流してロータ軸の外に流出し、冷媒室41を通ってオイルパン43に流れる。
【0026】
このように冷媒を流すので回転電機を効率よく冷却することができる。また、冷媒をロータ軸から導入するので、回転電機の作動にかかわらず、冷却可能である。
【0027】
本実施形態によれば、内軸部11及び外筒部12をスプライン嵌合構造としたので、大きなトルクを伝達することが可能であり、しかも安価に製造することができる。
【0028】
また、外筒部12のスプライン12aの歯数を内軸部11のスプライン11fの歯数よりも多くしたので、内軸部11から導入された冷媒が、内軸スプラインと嵌め合わされていない外筒スプライン12bに沿って流れ、ロータを冷却することが可能である。そして、このとき、外筒スプライン12aはフィン効果を示すので、非常に大きな冷却性能を得ることができる。
【0029】
さらに、外筒部12の両端部分にはシール12cを固定してあるので、冷媒がロータ11とステータ30との間のエアギャップに入り込むことを防止でき、フリクションを低減することができる。
【0030】
さらにまた、内軸部11と外筒部12とは、スプライン嵌合部に合わせた突起11gを有するカラー11eと、その外側に固定された軸受20を通じて固定されるので、スラスト方向の動きが抑制され、振動などの弊害が生じることがない。
【0031】
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、簡単な構造で高い冷却性能を発揮し、高回転時にもシステム効率の低下がなく、かつ低コストな回転電機の冷却構造を得ることが可能である。
【0032】
(第2実施形態)
図9は、本発明による回転電機のロータの第2実施形態を示す図であり、図9(A)は側断面図、図9(B)は回転軸方向から見た図を示す。なお、図中の矢印は、冷媒の流れを示す。
【0033】
以下に示す各実施形態では、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
【0034】
上記第1実施形態においては、上述の通り、連通孔11bを内軸部11の中央付近に設け、スプライン溝12bによって形成された冷媒通路の両端を開放していたが、本実施形態では、連通孔11bを内軸部11の一端側(図9(A)では左端側)に寄せるとともに、その一端側の冷媒通路(スプライン溝12bによって形成された冷媒通路)をカラー11hで閉塞し、反対側(図9(A)では右端側)の端部のみ開放する。このとき、冷媒の漏れをより少なくするために、カラーと軸との間に、樹脂材などを介在させてもよい。
【0035】
なお、本実施形態では、図9(A)に示すように、連通孔11bを冷媒流入口側の端部近くに形成したが、冷媒流入口と反対側の端部の近くに設けてもよい。この場合は、連通孔11bを、冷媒流入口と反対側(図9(A)の右端側)の端部の近くに形成するとともに、その端部側の冷媒通路(スプライン溝12bによって形成された冷媒通路)を閉塞し、反対側(図9(A)では左端側)の端部のみ開放する。
【0036】
本実施形態によれば、冷媒が冷媒通路を一方向に流れるので、その流速が上記第1実施形態に比べて速くなる。このため、さらに大きな冷却性能を得ることができる。
【0037】
(第3実施形態)
図10は、本発明による回転電機のロータの第3実施形態を示す図であり、図10(A)は側断面図、図10(B)は回転軸方向から見た図を示す。
【0038】
本実施形態では、内軸部11と外筒部12とを、歯数が少なくとも3以上であって歯が間欠的に形成された歯欠スプラインで嵌合している。図10(B)では、歯数4のスプラインを例示している。
【0039】
本実施形態によれば、流路面積の大きな冷媒通路12bを形成することができるので、冷却性能をさらに向上させることができる。なお、この歯数は、必要な冷却性能や、伝達トルク等を考慮して、適宜決めるとよい。
【0040】
(第4実施形態)
図11は、本発明による回転電機のロータの第4実施形態を示す図であり、図11(A)は側断面図、図11(B)は回転軸方向から見た図を示す。
【0041】
本実施形態では、内軸部11と外筒部12との1カ所ずつにキー溝を形成し、そこにキー14を嵌合した。また、内軸部11の2カ所には、突起15を形成した。
【0042】
本実施形態によっても、流路面積の大きな冷媒通路12bを形成することができるので、冷却性能をさらに向上させることができる。
【0043】
(第5実施形態)
図12は、本発明による回転電機のロータの第5実施形態を示す図であり、図12(A)は側断面図、図12(B)は回転軸方向から見た図を示す。
【0044】
本実施形態では、内軸部11と外筒部12との3カ所ずつにキー溝を形成し、そこにキー14を嵌合した。
【0045】
本実施形態によっても、流路面積の大きな冷媒通路12bを形成することができるので、冷却性能をさらに向上させることができる。なお、このキーの数は、必要な冷却性能や、伝達トルク等を考慮して、適宜決めるとよい。
【0046】
(第6実施形態)
図13は、本発明による回転電機のロータの第6実施形態を示す図であり、図13(A)は側断面図、図13(B)は回転軸方向から見た図を示す。
【0047】
本実施形態では、内軸部11と外筒部12との端部付近にのみ、キー溝を形成し、そこにキー14を嵌合している点で、内軸部11と外筒部12との嵌合全長に渡ってキー溝を形成してキー14を嵌合している第5実施例と相違する。
【0048】
本実施形態によっても、流路面積の大きな冷媒通路12bを形成することができるので、冷却性能をさらに向上させることができる。また、キー14が小形であるので、軽量化を図ることができる。なお、このキーの数は、必要な冷却性能や、伝達トルク等を考慮して、適宜決めるとよい。
【0049】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【0050】
例えば、第3〜第6実施形態において、第2実施形態のように、連通孔11bの位置を変更してもよい。
【0051】
また、スプラインを使用する場合(第1〜第3実施形態)や、キーを1カ所にしか使用しない場合(第4実施形態)に、第6実施形態のように、スプラインやキーの位置を限定的なものにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による回転電機のロータの第1実施形態を示す図である。
【図2】本実施形態のロータの製造方法(スプライン形成工程)を示す図である。
【図3】本実施形態のロータの製造方法(内軸部嵌合工程)を示す図である。
【図4】本実施形態のロータの製造方法(電磁鋼板取付工程)を示す図である。
【図5】本実施形態のロータの製造方法(シール取付工程)を示す図である。
【図6】本実施形態のロータの製造方法(カラー取付工程)を示す図である。
【図7】本実施形態のロータの製造方法(軸受取付工程)を示す図である。
【図8】本実施形態によるロータを回転電機に組み込んだ状態を示す図である。
【図9】本発明による回転電機のロータの第2実施形態を示す図である。
【図10】本発明による回転電機のロータの第3実施形態を示す図である。
【図11】本発明による回転電機のロータの第4実施形態を示す図である。
【図12】本発明による回転電機のロータの第5実施形態を示す図である。
【図13】本発明による回転電機のロータの第6実施形態を示す図である。
【符号の説明】
10 ロータ
11 内軸部
11a 冷媒導入孔
11b 連通孔(連通路)
11f スプライン
12 外筒部
12a スプライン
12b スプライン溝(冷媒通路;間隙通路)
12c シール
13 ロータコア
13a 電磁鋼板
13b エンドプレート
14 キー
20 軸受
30 ステータ
40 ケース
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling structure for a rotating electrical machine that suppresses heat generation of the rotating electrical machine (such as a motor, a generator, or a motor / generator).
[0002]
[Prior art]
In a conventional rotating electrical machine, a rod member having an inflow passage groove and an outflow passage groove formed on the surface thereof and an outer cylinder having a cooling passage groove formed on the inner peripheral surface thereof are communicated with the inflow passage groove and the cooling passage groove. There is known one in which a single communication path and a second communication path that communicates a cooling path groove and an outflow path groove are incorporated in a rotor shaft that is formed in advance. In this cooling structure, when the refrigerant is supplied from above the outer periphery of the rotor shaft, the refrigerant flows in the inflow passage → first communication passage → cooling passage → second communication passage → outflow passage and falls downward ( For example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-295818
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional cooling structure described above, the shaft structure is complicated, so that the cost increase cannot be avoided. Further, at the time of rotation, pressure loss due to the secondary flow occurs in the passage through which the refrigerant enters and exits the outer peripheral surface, and power loss for supplying the refrigerant increases, resulting in a problem of system efficiency.
[0005]
The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and exhibits a high cooling performance with a simple structure, and does not cause a reduction in system efficiency even at a high rotation speed, and is a low-cost rotating electrical machine. It aims to provide a cooling structure.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.
[0007]
The present invention includes a rotor (10) that rotates integrally with a rotor shaft that is rotatably supported by a case (40), and a plurality of stator cores that have coils wound around the outer periphery of the rotor. A rotating electrical machine comprising a stator (30), wherein the rotor shaft is inserted into the outer cylinder portion (12) for fixing a rotor core, and the inner shaft is rotatably supported by the case. A gap passage (12b) formed between the outer tube portion and the inner shaft portion, and a refrigerant introduction hole (11a) formed in the axial direction in the inner shaft portion. The refrigerant passage (11b) communicating with the gap passage (12b) and the outer cylinder portion rotate together with the seal (42) provided in the case to form a refrigerant chamber (41), and the refrigerant introduction hole ( 11a) to the communication passage (11b) and the gap passage (12b) A seal portion that prevents the refrigerant from flowing into the air gap between the rotor core and the stator by allowing the refrigerant flowing out of the rotor shaft to flow into the refrigerant chamber (41). (12c) .
[0008]
[Action / Effect]
According to the present invention, since the refrigerant passage is formed by fitting the outer cylinder portion and the inner shaft portion, the structure is simple. Further, since the refrigerant is supplied from the refrigerant introduction hole formed in the axial direction formed in the inner shaft portion, the refrigerant can be supplied regardless of the rotation of the shaft. Therefore, it is possible to obtain a cooling structure for a rotating electrical machine that does not decrease the system efficiency even at high revolutions and that is low in cost.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a view showing a first embodiment of a rotor (rotor) of a rotating electrical machine according to the present invention, FIG. 1 (A) is a side sectional view, and FIG. FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
[0010]
The rotor 10 is a rotor that includes an inner shaft portion 11, an outer cylinder portion 12, and a rotor core 13.
[0011]
The inner shaft portion 11 is rotatably supported by a bearing 20. The inner shaft portion 11 is a hollow shaft having a refrigerant introduction hole 11a formed in the axial direction. In FIG. 1, the refrigerant introduction hole 11 a is formed so as to penetrate the inner shaft portion 11, but is not limited to such a through hole. A communication hole 11 b is formed near the center of the inner shaft portion 11. The communication hole 11b is a hole that communicates the refrigerant introduction hole 11a of the inner shaft portion 11 with the outer peripheral surface. In the present embodiment, four communication holes 11b are formed (FIG. 1C). An insertion cap 11c having a small hole 11d is inserted into one end of the inner shaft portion 11. Since one end of the inner shaft portion 11 is closed by the insertion cap 11c as described above, the refrigerant introduced from the refrigerant introduction hole 11a flows into the communication hole 11b (see FIG. 8). Further, the inner shaft portion 11 has a collar 11e that restricts the movement of the inner shaft portion 11 and the outer cylinder portion 12 in the thrust direction by a projection 11g (see FIG. 6B) formed in accordance with the spline fitting portion. Is attached. A spline 11f is formed on the outer peripheral surface of the thickest portion of the inner shaft portion 11, and this portion is fitted to the outer cylinder portion 12 (FIG. 1C). The spline 11f is formed so as not to overlap the communication hole 11b.
[0012]
The outer cylinder part 12 fits the inner shaft part 11. A spline 12 a is formed on the inner peripheral surface of the outer cylinder portion 12 (FIG. 1C), and the spline 12 a fits the spline 11 f of the inner shaft portion 11.
[0013]
The number of teeth of the spline 12a formed on the outer cylinder portion 12 is larger than the number of teeth of the spline 11f formed on the inner shaft portion 11. Incidentally, in FIG. 1C, there are 36 spline grooves 12a formed in the outer cylinder portion 12, and there are four spline teeth 11f formed in the inner shaft portion 11. For this reason, in the spline groove 12a formed in the outer cylinder part 12, there is a groove 12b into which the spline teeth 11f of the inner shaft part 11 are not inserted. The communication hole 11b formed in the inner shaft portion 11 communicates the refrigerant introduction hole 11a of the inner shaft portion 11 with the groove 12b, and makes the groove 12b a refrigerant passage.
[0014]
Further, seals 12 c are attached to both end portions of the outer cylinder portion 12. The seal 12c prevents the refrigerant from flowing into the air gap between the rotor 10 and the stator 30, as will be described later.
[0015]
The rotor core 13 is fixed to the outer cylinder portion 12. The rotor core 13 is press-fitted with an electromagnetic steel plate 13a, and both ends thereof are fixed with end plates 13b. The end plate 13b is fixed to the outer cylinder portion 12 by welding.
[0016]
2-7 is a figure which shows the manufacturing method of the rotor of this embodiment. In addition, each figure (A) shows a sectional side view, and figure (B) shows the figure seen from the rotating shaft direction.
[0017]
(Figure 2; Spline formation process)
Splines 12 a are formed on the entire inner periphery of the outer cylinder portion 12.
[0018]
(Figure 3; Inner shaft fitting process)
Next, the inner shaft portion 11 in which the refrigerant introduction hole 11 a, the communication hole 11 b and the like are formed is inserted into the outer cylinder portion 12. By doing in this way, the refrigerant introduction hole 11a of the inner shaft part 11 and the spline groove 12a (12b) of the outer cylinder part 12 communicate with each other through the communication hole 11b of the inner shaft part 11.
[0019]
(Fig. 4; Electrical steel sheet mounting process)
Subsequently, the electromagnetic steel plate 13a is press-fitted and fixed to the outer periphery of the outer cylinder portion 12, and an end plate 13b for suppressing the electromagnetic steel plate 13a is press-fitted and fixed by welding. In the present embodiment, the electromagnetic steel sheet 13a is fixed after the inner shaft part 11 is fitted to the outer cylinder part 12, but if there is no risk of impairing the electromagnetic performance, the electromagnetic steel sheet 13a is fixed to the outer cylinder part 12. After fixing etc., you may fit the inner shaft part 11 together. Further, the fixing of the end plate 13b is not limited to welding, and may be a screw type.
[0020]
(Figure 5: Seal installation process)
Next, the seal 12 c is fixed to both end portions of the outer cylinder portion 12. The seal 12c prevents the refrigerant from flowing into the air gap between the rotor 10 and the stator 30 (see FIG. 8). In the present embodiment, the seal 12c is fixed to the outer cylinder portion 12, but the present invention is not limited to this, and may be fixed to the end plate 13b, for example.
[0021]
(Fig. 6; collar mounting process)
Subsequently, the projection 11g of the collar 11e is inserted into the spline fitting portion of the inner shaft portion 11 and fixed. The protrusion 11g restricts the movement of the inner shaft portion 11 and the outer cylinder portion 12 in the thrust direction.
[0022]
(Fig. 7; Bearing mounting process)
Finally, the bearing 20 is fixed to the inner shaft portion 11.
[0023]
FIG. 8 is a view showing a state in which the rotor according to the present embodiment is incorporated in a rotating electrical machine. The arrows in the figure indicate the flow of the refrigerant.
[0024]
The stator 30 is attached to the inner peripheral surface of the case 40, and the rotor 10 is rotatably supported by the bearing 20 inside thereof. Further, the seals 12 c provided at both end portions of the outer cylinder part 12 form a refrigerant chamber 41 together with the seals 42 provided in the case.
[0025]
When the rotating electrical machine is cooled, the refrigerant is introduced from one end (the left end in FIG. 8) of the inner shaft portion 11 of the rotor 10. Then, the refrigerant flows through the refrigerant introduction hole 11a → the communication hole 11b → the spline groove 12b, flows out of the rotor shaft, and flows into the oil pan 43 through the refrigerant chamber 41.
[0026]
Since the refrigerant flows in this way, the rotating electrical machine can be efficiently cooled. Further, since the refrigerant is introduced from the rotor shaft, it can be cooled regardless of the operation of the rotating electrical machine.
[0027]
According to the present embodiment, since the inner shaft portion 11 and the outer cylinder portion 12 have a spline fitting structure, it is possible to transmit a large torque and to manufacture at a low cost.
[0028]
Moreover, since the number of teeth of the spline 12a of the outer cylinder part 12 is made larger than the number of teeth of the spline 11f of the inner shaft part 11, the refrigerant introduced from the inner shaft part 11 is not fitted to the inner shaft spline. It is possible to flow along the spline 12b and cool the rotor. At this time, since the outer cylinder spline 12a exhibits a fin effect, a very large cooling performance can be obtained.
[0029]
Furthermore, since the seals 12c are fixed to both end portions of the outer cylinder portion 12, the refrigerant can be prevented from entering the air gap between the rotor 11 and the stator 30, and the friction can be reduced.
[0030]
Furthermore, since the inner shaft part 11 and the outer cylinder part 12 are fixed through the collar 11e having a projection 11g matched to the spline fitting part and the bearing 20 fixed to the outside thereof, the movement in the thrust direction is suppressed. And no adverse effects such as vibration occur.
[0031]
As described above in detail, according to the present embodiment, it is possible to obtain a cooling structure for a rotating electrical machine that exhibits high cooling performance with a simple structure, does not decrease system efficiency even at high speeds, and is low in cost. Is possible.
[0032]
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a view showing a second embodiment of the rotor of the rotating electrical machine according to the present invention, FIG. 9 (A) is a side sectional view, and FIG. 9 (B) is a view seen from the direction of the rotation axis. In addition, the arrow in a figure shows the flow of a refrigerant | coolant.
[0033]
In each embodiment shown below, the same code | symbol is attached | subjected to the part which fulfill | performs the same function as 1st Embodiment mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted suitably.
[0034]
In the first embodiment, as described above, the communication hole 11b is provided near the center of the inner shaft portion 11 and both ends of the refrigerant passage formed by the spline groove 12b are opened. The hole 11b is brought closer to one end side (the left end side in FIG. 9A) of the inner shaft portion 11, and the refrigerant passage (the refrigerant passage formed by the spline groove 12b) on the one end side is closed with the collar 11h, and the opposite side Only the end portion (the right end side in FIG. 9A) is opened. At this time, in order to reduce the leakage of the refrigerant, a resin material or the like may be interposed between the collar and the shaft.
[0035]
In this embodiment, as shown in FIG. 9A, the communication hole 11b is formed near the end on the refrigerant inlet side, but may be provided near the end on the opposite side of the refrigerant inlet. . In this case, the communication hole 11b is formed near the end opposite to the refrigerant inlet (the right end side in FIG. 9A), and at the end side, the refrigerant passage (formed by the spline groove 12b). The refrigerant passage) is closed and only the end on the opposite side (the left end side in FIG. 9A) is opened.
[0036]
According to the present embodiment, since the refrigerant flows in one direction through the refrigerant passage, the flow velocity is faster than that in the first embodiment. For this reason, larger cooling performance can be obtained.
[0037]
(Third embodiment)
FIG. 10 is a view showing a third embodiment of the rotor of the rotating electrical machine according to the present invention, FIG. 10 (A) is a side sectional view, and FIG. 10 (B) is a view seen from the direction of the rotation axis.
[0038]
In the present embodiment, the inner shaft portion 11 and the outer cylinder portion 12 are fitted with toothless splines having at least three teeth and intermittently formed teeth. FIG. 10B illustrates a spline having 4 teeth.
[0039]
According to this embodiment, since the refrigerant passage 12b having a large flow path area can be formed, the cooling performance can be further improved. The number of teeth may be appropriately determined in consideration of necessary cooling performance, transmission torque, and the like.
[0040]
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is a view showing a fourth embodiment of the rotor of the rotating electrical machine according to the present invention, FIG. 11 (A) is a side sectional view, and FIG. 11 (B) is a view seen from the direction of the rotation axis.
[0041]
In the present embodiment, a key groove is formed in each of the inner shaft portion 11 and the outer cylinder portion 12, and the key 14 is fitted therein. Further, projections 15 were formed at two locations on the inner shaft portion 11.
[0042]
Also according to this embodiment, since the refrigerant passage 12b having a large flow path area can be formed, the cooling performance can be further improved.
[0043]
(Fifth embodiment)
FIG. 12 is a view showing a fifth embodiment of the rotor of the rotating electrical machine according to the present invention, FIG. 12 (A) is a sectional side view, and FIG. 12 (B) is a view seen from the direction of the rotation axis.
[0044]
In the present embodiment, key grooves are formed at three locations of the inner shaft portion 11 and the outer cylinder portion 12, and the key 14 is fitted therein.
[0045]
Also according to this embodiment, since the refrigerant passage 12b having a large flow path area can be formed, the cooling performance can be further improved. The number of keys may be determined as appropriate in consideration of necessary cooling performance, transmission torque, and the like.
[0046]
(Sixth embodiment)
FIG. 13 is a view showing a sixth embodiment of the rotor of the rotating electrical machine according to the present invention, FIG. 13 (A) is a side sectional view, and FIG. 13 (B) is a view seen from the direction of the rotation axis.
[0047]
In the present embodiment, the inner shaft portion 11 and the outer tube portion 12 are formed in such a manner that a key groove is formed only near the end portions of the inner shaft portion 11 and the outer tube portion 12 and the key 14 is fitted therein. This is different from the fifth embodiment in which a key groove is formed over the entire fitting length and the key 14 is fitted.
[0048]
Also according to this embodiment, since the refrigerant passage 12b having a large flow path area can be formed, the cooling performance can be further improved. Moreover, since the key 14 is small, weight reduction can be achieved. The number of keys may be determined as appropriate in consideration of necessary cooling performance, transmission torque, and the like.
[0049]
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are equivalent to the present invention.
[0050]
For example, in the third to sixth embodiments, the position of the communication hole 11b may be changed as in the second embodiment.
[0051]
Also, when using a spline (first to third embodiments) or when using a key only in one place (fourth embodiment), the positions of the spline and key are limited as in the sixth embodiment. You may make it.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a rotor of a rotating electrical machine according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a rotor manufacturing method (spline forming step) of the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a rotor manufacturing method (inner shaft portion fitting step) according to the present embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a rotor manufacturing method (magnetic steel plate mounting step) according to the present embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a rotor manufacturing method (seal mounting step) according to the present embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a rotor manufacturing method (collar mounting step) according to the present embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing a rotor manufacturing method (bearing mounting step) according to the present embodiment.
FIG. 8 is a view showing a state in which the rotor according to the present embodiment is incorporated in a rotating electrical machine.
FIG. 9 is a diagram showing a second embodiment of the rotor of the rotating electrical machine according to the present invention.
FIG. 10 is a view showing a third embodiment of the rotor of the rotating electrical machine according to the present invention.
FIG. 11 is a view showing a fourth embodiment of the rotor of the rotating electrical machine according to the present invention.
FIG. 12 is a view showing a fifth embodiment of the rotor of the rotating electrical machine according to the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a sixth embodiment of the rotor of the rotating electrical machine according to the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Rotor 11 Inner shaft portion 11a Refrigerant introduction hole 11b Communication hole (communication path)
11f Spline 12 Outer cylinder portion 12a Spline 12b Spline groove (refrigerant passage; gap passage)
12c Seal 13 Rotor core 13a Magnetic steel plate 13b End plate 14 Key 20 Bearing 30 Stator 40 Case

Claims (9)

ケースに回転自在に支持されたロータ軸と一体的に回転するロータと、
該ロータの外周側に、コイルが巻装された複数のステータコアを周方向に有するステータと、
を備える回転電機であって、
前記ロータ軸は、
ロータコアを固定する中空の外筒部と、
前記外筒部内に挿入され、ケースに回転自在に支持される内軸部と、
を有し、
前記外筒部と前記内軸部との間に形成された間隙通路と、
前記内軸部内に軸方向に形成された冷媒導入孔と、前記間隙通路とを連通する連通路と、
前記外筒部とともに回転し、ケースに設けられたシールとともに冷媒室を形成し、前記冷媒導入孔から前記連通路及び前記間隙通路を通流してロータ軸の外に流出した冷媒がその冷媒室に流れ込むようにすることで、前記ロターコアとステータとの間のエアギャップへ冷媒が流れ込むことを防止するシール部と、
を備えることを特徴とする回転電機の冷却構造。
A rotor that rotates integrally with a rotor shaft that is rotatably supported by the case;
A stator having a plurality of stator cores around which coils are wound in the circumferential direction on the outer peripheral side of the rotor;
A rotating electric machine comprising:
The rotor shaft is
A hollow outer cylinder for fixing the rotor core;
An inner shaft portion inserted into the outer cylinder portion and rotatably supported by the case;
Have
A gap passage formed between the outer tube portion and the inner shaft portion;
A refrigerant introduction hole formed in the axial direction in the inner shaft portion, and a communication passage communicating the gap passage;
The refrigerant that rotates together with the outer cylinder portion forms a refrigerant chamber together with a seal provided on the case, and the refrigerant that flows out of the rotor shaft through the communication passage and the gap passage from the refrigerant introduction hole enters the refrigerant chamber. A seal portion that prevents the refrigerant from flowing into the air gap between the rotor core and the stator,
A cooling structure for a rotating electrical machine comprising:
前記外筒部の内周全面に形成された歯数mのスプラインと、
前記内軸部の外周面に形成され、前記外筒部のスプラインと嵌合可能な歯数n(ただしn<m)のスプラインと、
を有し、
前記間隙通路は、前記外筒部に形成されたスプライン溝のうち、前記内軸部のスプライン歯が嵌合しないスプライン溝である、
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。
A spline having the number of teeth m formed on the entire inner circumference of the outer cylinder portion;
A spline having the number of teeth n (where n <m) is formed on the outer peripheral surface of the inner shaft portion and can be fitted to the spline of the outer cylinder portion;
Have
The gap passage is a spline groove in which the spline teeth of the inner shaft portion are not fitted among the spline grooves formed in the outer cylinder portion.
The cooling structure for a rotating electric machine according to claim 1.
前記外筒部の内周面の所定の位置に間欠的に形成された歯数nのスプラインと、
前記内軸部の外周面に形成され、前記外筒部のスプラインと嵌合可能な歯数nのスプラインと、
を有し、
前記間隙通路は、前記スプラインの形成されていない、前記外筒部及び内軸部の隙間空間部分である、
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。
A spline having the number of teeth n intermittently formed at a predetermined position on the inner peripheral surface of the outer cylindrical portion;
A spline having n teeth that is formed on the outer peripheral surface of the inner shaft portion and can be fitted to the spline of the outer cylinder portion;
Have
The gap passage is a gap space portion between the outer tube portion and the inner shaft portion where the spline is not formed.
The cooling structure for a rotating electric machine according to claim 1.
前記スプラインの歯数nは、少なくとも3以上である、
ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の回転電機の冷却構造。
The number of teeth n of the spline is at least 3 or more.
The cooling structure for a rotating electrical machine according to claim 2 or 3, wherein the cooling structure is used.
前記内軸部の外径は前記外筒部の内径よりも小径であり、
前記間隙通路は、その径差によって形成された隙間空間部分であり、
前記外筒部及び前記内軸部には、キー溝が形成されており、
前記キー溝に嵌合するキーを備える、
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 outer diameter of the inner shaft portion is smaller than the inner diameter of the outer cylinder portion,
The gap passage is a gap space portion formed by the difference in diameter,
A keyway is formed in the outer cylinder part and the inner shaft part,
A key that fits into the keyway,
The cooling structure for a rotating electric machine according to claim 1.
前記スプラインは、前記外筒部と前記内軸部との嵌合部分の全長に渡って形成されている、
ことを特徴とする請求項2から請求項までのいずれか1項に記載の回転電機の冷却構造。
The spline is formed over the entire length of the fitting portion between the outer tube portion and the inner shaft portion.
The cooling structure for a rotating electric machine according to any one of claims 2 to 4 , wherein the cooling structure is provided.
前記スプラインは、前記外筒部と前記内軸部との嵌合部分の両端部分付近に形成されている、
ことを特徴とする請求項2から請求項までのいずれか1項に記載の回転電機の冷却構造。
The spline is formed near both end portions of a fitting portion between the outer tube portion and the inner shaft portion.
The cooling structure for a rotating electric machine according to any one of claims 2 to 4 , wherein the cooling structure is provided.
前記連通路は、前記間隙通路のほぼ中央付近に連通するように形成されている、
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 communication path is formed so as to communicate with the vicinity of the center of the gap path.
The cooling structure for a rotating electric machine according to claim 1.
前記連通路は、前記間隙通路の一端付近に連通するように形成され、
前記間隙通路は、前記一端側の端部が閉塞されている、
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 communication path is formed so as to communicate near one end of the gap path,
The gap passage is closed at the end on the one end side,
The cooling structure for a rotating electric machine according to claim 1.
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