JP5174119B2 - Cooling structure of rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機の冷却構造に係り、特に、ステータコイルのコイルエンド部を冷却液により冷却する回転電機の冷却構造に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine cooling structure, and more particularly to a rotating electrical machine cooling structure that cools a coil end portion of a stator coil with a coolant.
従来、円筒状のステータコアの内周部に複数のステータコイル(以下、適宜にコイルとだけいう)を周方向に配列して設けたステータを備える回転電機が知られている。上記コイルは、ステータコアの内周部に径方向内側に向かって突設されたティース部の周囲に巻装されており、ステータの軸方向の両端においてはコイルの両端部が外側にそれぞれ突出してコイルエンド部を構成している。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a rotating electrical machine including a stator in which a plurality of stator coils (hereinafter referred to simply as coils) are arranged in the circumferential direction on the inner peripheral portion of a cylindrical stator core. The coil is wound around a tooth portion inner peripheral portion projecting inward in the radial direction in the stator core in the axial direction of both ends of the stator at both ends of the coil protrude respectively to the outer coil It constitutes the end part.
上記コイルはリード線が接続されており、このリード線を介して外部から電圧が印加されることによりコイルに電流が流れる。このとき、コイルを構成する例えば絶縁被覆された銅線等の導電素線の内部において電気抵抗による所謂銅損が生じ、これによりコイルが発熱する。この発熱によってコイル温度が上昇すると、コイルの絶縁性能が低下する。回転電機が多相交流モータである場合には、特に、電位差が大きくなる異相コイルのコイルエンド部間において放電が発生しやすくなる。このような放電を防止するために、上記コイルのコイルエンド部を例えば冷却油等の冷却液によって冷却することが行われている。 The coil is connected to a lead wire, and a current flows through the coil when a voltage is applied from the outside through the lead wire. At this time, a so-called copper loss due to electrical resistance occurs inside a conductive element wire such as an insulation-coated copper wire constituting the coil, and the coil generates heat. When the coil temperature rises due to this heat generation, the insulation performance of the coil decreases. When the rotating electrical machine is a multiphase AC motor, discharge tends to occur particularly between the coil end portions of the different phase coils where the potential difference becomes large. In order to prevent such discharge, the coil end portion of the coil is cooled by a coolant such as cooling oil.
これに関連する先行技術文献として特開2006−271150号公報(特許文献1)がある。特許文献1には、モータジェネレータの冷却構造が開示されている。この冷却構造では、ステータコアの軸方向端面において外側へ略環状に突出しているコイルエンド部を冷却ジャケットによって液密的に覆い、ジャケット内部に冷却用オイルを充満させるように供給し、これによりコイルエンド部を円周方向の全体において冷却用オイルに接触させることでコイルを冷却することが記載されている。また、この冷却構造では、ステータが円筒状のケース内に収容され、このケースの軸方向両側に側板がそれぞれ取り付けられている。そして、その側板および冷却ジャケットにオイル供給口が形成されおり、オイル供給口は軸方向両端のコイルエンド部に対応して、軸方向両側にそれぞれ設けられている。 JP-A-2006-271150 (Patent Document 1) is a related art document related to this. Patent Document 1 discloses a motor generator cooling structure. In this cooling structure, the coil end portion that protrudes outward in a ring shape on the end surface in the axial direction of the stator core is liquid-tightly covered with a cooling jacket, and the jacket is filled with cooling oil, thereby supplying the coil end. It is described that the coil is cooled by bringing the part into contact with the cooling oil in the entire circumferential direction. In this cooling structure, the stator is housed in a cylindrical case, and side plates are attached to both sides of the case in the axial direction. An oil supply port is formed in the side plate and the cooling jacket, and the oil supply ports are provided on both sides in the axial direction corresponding to the coil end portions at both ends in the axial direction.
上記特許文献1の冷却構造では、ステータの軸方向両側に設けた冷却ジャケットにオイル供給口をそれぞれ設けて、各オイル供給口から軸方向両側のコイルエンド部にそれぞれ冷却用オイルを供給する構成である。そして、これら2つのオイル供給口は、軸方向の反対側に向かってそれぞれ開口形成されている。そのため、この冷却構造を組み込んだモータジェネレータを走行用動力源としてトランスミッション組付時に上記のように相反する方向に向いて形成されているオイル供給口にオイル供給パイプを接続しようとすると、モータジェネレータの組付け姿勢、組付けスペース、作業スペース等の関係から上記パイプ接続作業が困難になる場合がある。 In the cooling structure of Patent Document 1, oil supply ports are provided in cooling jackets provided on both axial sides of the stator, and cooling oil is supplied from the respective oil supply ports to the coil end portions on both axial sides. is there. And these two oil supply ports are each formed as an opening toward the opposite side in the axial direction. Therefore, if the motor generator incorporating this cooling structure is used as a driving power source and an attempt is made to connect the oil supply pipe to the oil supply port formed in the opposite direction as described above when the transmission is assembled, The pipe connection work may be difficult due to the relationship between the assembly posture, the assembly space, the work space, and the like.
本発明の目的は、コイルエンド部を環状に覆って軸方向両側に形成される2つの冷却液室内に冷却液をそれぞれ供給するための2つの冷却液供給口に対して冷却液供給管を接続する作業を容易に行うことができる回転電機の冷却構造を提供することにある。 An object of the present invention is to connect a coolant supply pipe to two coolant supply ports for supplying coolant to two coolant chambers formed on both sides in the axial direction so as to cover the coil end portion in an annular shape. It is an object of the present invention to provide a cooling structure for a rotating electrical machine that can easily perform the work to be performed.
本発明に係る回転電機の冷却構造は、筒状のステータコアとこのステータコアの周方向に複数巻装されるコイルとを含むステータにおいてステータ軸方向のステータコア両端面からそれぞれ外側に突出するコイルエンド部を冷却液で冷却する回転電機の冷却構造であって、前記コイルに給電するリード線が接続されるリード側コイルエンド部を覆って内部に冷却液を収容する第1冷却液室を形成するリード側カバー部材と、前記リード側コイルエンド部に対して前記軸方向の反対に位置する反リード側コイルエンド部を覆って内部に冷却液を収容する第2冷却液室を形成する反リード側カバー部材と、前記リード側カバー部材または前記反リード側カバー部材に形成され、少なくとも一方のカバー部材に形成された冷却液供給路を介して前記第1冷却液室に冷却液を供給する第1冷却液供給口と、
前記リード側カバー部材または前記反リード側カバー部材に形成され、少なくとも一方のカバー部材に形成された冷却液供給路を介して前記第2冷却液室に冷却液を供給する第2冷却液供給口と、
前記第1および第2冷却液供給口に接続される冷却液供給管と、を備え、
前記第1および第2冷却液供給口は、前記冷却液供給管が前記第1および第2冷却液供給口に対して一方向から接続されるように同じ方向を向いて形成されている。
A cooling structure for a rotating electrical machine according to the present invention includes a coil end portion that protrudes outward from both end faces of the stator core in the stator axial direction in a stator including a cylindrical stator core and a plurality of coils wound in the circumferential direction of the stator core. A cooling structure for a rotating electrical machine that cools with a cooling liquid, the lead side forming a first cooling liquid chamber that covers a lead side coil end portion to which a lead wire for supplying power to the coil is connected and accommodates the cooling liquid therein An anti-lead-side cover member that covers the cover member and the anti-lead-side coil end portion that is positioned opposite to the axial direction with respect to the lead-side coil end portion to form a second cooling liquid chamber that contains the cooling liquid therein When, wherein formed on the lead-side cover member or said counter-lead side cover member, via the coolant supply passage formed in at least one cover member A first coolant supply port for supplying cooling liquid to the first cooling liquid chamber,
Wherein formed on the lead-side cover member or said counter-lead side cover member, at least one of the second coolant supply you supplying cooling liquid formed in the cover member through the coolant supply passage to the second coolant chamber Mouth ,
A coolant supply pipe connected to the first and second coolant supply ports ,
Said first and second coolant supply port, the coolant supply tube is made form the same direction so as to be connected from one direction relative to the first and second coolant supply port.
本発明に係る回転電機の冷却構造において、前記冷却液供給管は1つの一方端部から受け入れた冷却液を2つの他方端部から放出する分岐管であり、前記2つの他方端部が前記第1および第2冷却液供給口に対して一方向から挿入されてカバー部材に連結されてもよい。 In the rotating electrical machine cooling structure according to the present invention, the coolant supply pipe is a branch pipe that discharges the coolant received from one end portion from two other end portions, and the two other end portions are the first end portions. The first and second coolant supply ports may be inserted from one direction and connected to the cover member.
また、本発明に係る回転電機の冷却構造において、前記第1および第2冷却液供給口が前記リード側カバー部材の軸方向端面に開口して形成されていてもよい。 Moreover, in the cooling structure for a rotating electrical machine according to the present invention, the first and second coolant supply ports may be formed so as to open to an axial end surface of the lead side cover member.
また、本発明に係る回転電機の冷却構造において、前記第1および第2冷却液室にそれぞれ供給される冷却液量を調節するために、前記第1冷却液供給口と前記第2冷却液供給口とで開口径を異ならせるか、または、前記各冷却液供給口にそれぞれ連結される前記冷却液供給管の内径を異ならせてもよい。 In the rotating electrical machine cooling structure according to the present invention, the first coolant supply port and the second coolant supply may be used to adjust the amount of coolant supplied to each of the first and second coolant chambers. The opening diameter may be different depending on the opening, or the inner diameter of the cooling liquid supply pipe connected to each of the cooling liquid supply ports may be different.
さらに、本発明に係る回転電機の冷却構造において、前記第1および第2冷却液室への冷却液進入経路がコイルエンド部の径方向外側の外周面に対して直交しない斜め方向に向けて略V字状に形成されていてもよい。 Furthermore, in the cooling structure for a rotating electrical machine according to the present invention, the coolant entrance path to the first and second coolant chambers is substantially directed in an oblique direction that is not orthogonal to the radially outer peripheral surface of the coil end portion. It may be formed in a V shape.
本発明に係る回転電機の冷却構造では、リード側の第1冷却液室に冷却液を供給する第1冷却液供給口と反リード側の第2冷却液室に冷却液を供給するための第2冷却液供給口とが、一方のカバー部材に同じ方向を向いて形成されているか、または、各カバー部材に同じ方向を向いて別々に形成されている。このため、第1および第2冷却液供給口に冷却液供給管を接続する作業を接続部のシール状態を確認しながら一方向から容易に行うことができる。 In the rotating electrical machine cooling structure according to the present invention, the first coolant supply port for supplying the coolant to the first coolant chamber on the lead side and the second coolant for supplying the coolant to the second coolant chamber on the non-lead side are provided. and 2 coolant supply port, if it were made form the same direction to the cover member of the hand, or are formed separately in the same direction on each cover member. For this reason, the operation | work which connects a coolant supply pipe | tube to a 1st and 2nd coolant supply port can be easily performed from one direction, confirming the sealing state of a connection part.
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In this description, specific shapes, materials, numerical values, directions, and the like are examples for facilitating the understanding of the present invention, and can be appropriately changed according to the application, purpose, specification, and the like.
以下の説明では、本実施形態である回転電機の冷却構造で用いられる冷却液は、冷却油または冷却オイルであるものとして説明するが、本発明における冷却構造の冷却液がこれに限定されるものではなく、冷却水(たとえばLLC)等の他の冷却液が用いられてもよい。 In the following description, the cooling liquid used in the cooling structure for a rotating electrical machine according to the present embodiment is described as cooling oil or cooling oil, but the cooling liquid in the cooling structure in the present invention is limited to this. Instead, other cooling liquids such as cooling water (eg, LLC) may be used.
図1は、回転電機用ステータ12に組み付けられた本実施形態の回転電機の冷却構造10を示す斜視図であり、図2は図1中におけるA−A線断面図、図3は図1中におけるB−B線断面図である。ここで、図1において軸Xは筒状に形成されるステータおよびステータコアの中心軸であり、この中心軸Xに沿う方向を軸方向、この中心軸Xに直交する方向を径方向、中心軸X上にある点を中心にその直交平面上に描かれる円の円周に沿う方向を周方向という。また、図2,3では円筒状をなすステータ12の周方向における径方向一方側の軸方向断面、すなわち、中心軸Xが水平方向に沿うようにして回転電機が車両に搭載された場合の鉛直方向下側半分の軸方向断面のみを示している。
FIG. 1 is a perspective view showing a
図1に示すように、ステータ12は、円筒状をなすステータコア14と、ステータコア14の内周部に設けられるコイル16とを備える。ステータコア14は、たとえば珪素鋼板等の電磁鋼板をリング状に打ち抜き加工されたものを複数枚積層してかしめ、溶接、接着、挟持等の手法で一体に連結して構成されている。ステータ12内には、図示しないIPM型ロータが回転可能に設けられ、ステータ12内に電気的に形成される回転磁界によってロータが回転駆動されるようになっている。
As shown in FIG. 1, the
ステータコア14の内周部には、複数のティース部18(図9,10参照)が形成されている。ティース部18は、径方向に所定間隔で配列されるとともに径方向内側へ向かって突設され、ステータコア14と同じ軸方向長さを有して軸方向に延伸して形成されている。そして、径方向に隣接するティース部18間には、ティース部18と同数のスロット20が形成されている。空間部であるスロット20内には後述するようにコイル16の一部が収容されている。
A plurality of teeth portions 18 (see FIGS. 9 and 10) are formed on the inner peripheral portion of the
コイル16は、ティース部18の周囲にたとえばエナメル銅線等の導電素線を巻回して構成される。コイル16の巻き方は、集中巻きであってもよいし、又は、分布巻きであってもよい。また、コイル16を構成する導電素線は、円形断面であってもよいし矩形断面であってもよい。さらに、コイル16は、冶具等を用いて巻くことによりコイル16に予め形成されたものをティース部18に径方向内側から嵌め込んで装着されてもよいし、巻線機を用いてティース部18の周囲に導電素線を巻きながらコイル16を形成してもよいし、あるいは、たとえば矩形断面を有する比較的剛直な角線を曲げてU字状に形成したセグメント導体を軸方向一端側からスロット20内に径方向に複数並べてティース部18を跨いだ状態で挿入し、スロット20の軸方向他方側の開口部から突出したセグメント導体の2本の脚部の一方を、径方向に隣接する別のセグメント導体の2本の脚部の他方と結線してコイル16が構成されてもよい。
The
コイル16は、ステータコア14のスロット20内に位置するスロット部分22と、ステータコア14の軸方向の両端面13a,13bから軸方向外側へそれぞれ突出して形成されているコイルエンド部24a,24bとからなっている。コイルエンド部24a,24bは、ステータ12を軸方向から見たときステータコア14の端面13a,13b上において概ね円環状をなしている。
The
図1に示すように、ステータ12のコイル16の一方のコイルエンド部24には、リード線2u,2v,2wが電気的に接続されている。リード線2u,2v,2wは、外部からコイル16に電圧を印加するためものである。ステータ12がたとえば三相交流型回転電機に用いられるとした場合、複数のコイル16はU相、V相およびW相のコイル群に分かれており、3本のリード線2u,2v,2wが各相コイル群の一端部にそれぞれ接続されていて、各相コイルの他端部が中性点において互いに電気接続されている。以下において、リード線2u,2v,2wが接続されるコイルエンド部24aをリード側コイルエンド部といい、軸方向において反対側に位置する他方のコイルエンド部24bを反リード側コイルエンド部という。
As shown in FIG. 1, lead
本実施形態の回転電機の冷却構造10は、リード側コイルエンド部24aを覆って内部に第1冷却油室26aを液密状に形成するリード側カバー部材28aと、反リード側コイルエンド部24bを覆って内部に第2冷却油室26bを形成する反リード側カバー部材28bと、後に詳述する冷却油供給管60とを含む。以下において、2つのカバー部材を総称するときは、単にカバー部材28という。このことは他の要素を示す参照符号についても同様である。
The cooling
カバー部材28は、たとえば金属鋳物、または、金属板の絞り加工や金属管の溶接等の組合わせ等によって好適に形成されることができる。また、カバー部材28は、各コイルエンド部24a,24bを全周にわたって覆うように略コ字状またはL字型の断面形状を有する円環状部材として形成されている。さらに、カバー部材28は、たとえばゴムパッキン等のシール部材を介してステータコア14の端面13a,13b上に固定される。これにより、ステータコア14の端面13a,13b上において第1および第2冷却油室26,26bから冷却油が漏れ出るのが防止されている。
The cover member 28 can be suitably formed by, for example, a metal casting or a combination such as drawing of a metal plate or welding of a metal tube. The cover member 28 is formed as an annular member having a substantially U-shaped or L-shaped cross section so as to cover the
図1を参照すると、カバー部材28の軸方向縁部には、3つのタブ(図1中には2つのみ図示)30が周方向に均等位置で径方向外側へ突設されている。各タブ30には、ボルト挿通孔32が貫通して形成されている。一方、ステータコア14の外周面上には、上記タブ30と対応する位置にボルト挿通部34が膨出形成されており、内部にボルト挿通孔(図示せず)が軸方向に貫通して形成されている。これにより、ステータ12とカバー部材28とを図1に示す状態に組み立てて、ステータコア14のボルト挿通部34とその上下にある2つのタブ30とをボルトを貫通して挿入しナットで締め付けることにより、カバー部材28がステータ12に対して液密状態に固定される。
Referring to FIG. 1, three tabs 30 (only two are shown in FIG. 1) 30 project radially outward at equal positions in the circumferential direction at the edge of the cover member 28 in the axial direction. Each
なお、上記タブ30およびボルト挿通部34に挿通するボルトに長いものを用い、回転電機が収納されるケース(図示せず)の内壁面に形成された雌ねじ穴に上記ボルトの先端を螺合させて締め付けることにより、ステータコア14に対する各カバー部材28a,28bの組付けと共にステータ12をケース内に固定してもよい。
A long bolt is inserted into the
リード側カバー部材28の径方向外周面には、リード線2u,2v,2wを通すための開口部29が形成されている。リード線2u,2v,2wをリード側コイルエンド部24aに電気接続する作業は、ステータ12にリード側カバー部材28aを取り付ける前に行ってもよいし、又は、カバー部材28aの取り付け後に開口部29を介して行ってもよい。
An
リード側カバー部材28aの開口部29は、リード線2u,2v,2wを通しながら液密状態を確保するためのシール部材(図示せず)によって塞がれるか、あるいは、後に詳述するように第1冷却油室26aに供給された冷却油を排出する冷却油排出口として用いてもよい。
The
図1および2を参照すると、リード側カバー部材28aの外周部には、径方向外側に膨出する第1供給路形成部36aが軸方向に延伸して形成されている。第1供給路形成部36aは、リード側カバー部材28aにおいて第1冷却油室26aを形成する部分よりも軸方向に長く形成されており、ステータ12に対して接して又は隙間を空けてステータコア14の外周面の軸方向中央位置まで延びている。ただし、後述するように第1供給路形成部36a内には、第1冷却油室26aに冷却油を供給する第1冷却油供給路だけが形成されるため、第1冷却油室26aを形成する部分と同じ軸方向長さに形成されてもよく、この場合、第1供給路形成部36aに対応した膨出部を反リード側カバー部材28bに設ける必要はない。
Referring to FIGS. 1 and 2, a first supply
第1供給路形成部36aの軸方向端面、すなわちリード側カバー部材28aの軸方向端面には、第1冷却油供給口38aが形成されている。そして、第1供給路形成部36a内には、第1冷却油室26aと第1冷却油供給口38aとを連通する第1冷却油供給路40aが形成されている。
A first cooling
図1および3を参照すると、リード側カバー部材28aの外周部には、上記第1供給路形成部36aから周方向に所定間隔だけ離れた位置において径方向外側に膨出するリード側第2供給路形成部36cが軸方向に延伸して形成されている。第2供給路形成部36cは、リード側カバー部材28aにおいて第1冷却油室26aを形成する部分よりも軸方向に長く形成されており、ステータ12に対して接して又は隙間を空けてステータコア14の外周面の軸方向中央位置まで延びている。
Referring to FIGS. 1 and 3, the lead-side second supply that bulges outward in the radial direction at a predetermined distance in the circumferential direction from the first supply
また、反リード側カバー部材28bの外周部にも、径方向外側に膨出する反リード側第2供給路形成部36bが軸方向に延伸して形成されている。反リード側第2供給路形成部36bは、反リード側カバー部材28bにおいて第2冷却油室26bを形成する部分よりも軸方向に長く形成されており、ステータ12に対して接して又は隙間を空けてステータコア14の外周面の軸方向中央位置まで延びている。
Further, an anti-lead-side second supply
反リード側第2供給路形成部36bは、冷却構造10がステータ12に組み付けられたときにリード側カバー部材28aのリード側第2供給路形成部36cと連なって1つの突条をなすように構成されている。つまり、リード側第2供給路形成部36cの軸方向端部(図1中の下端部、図3中の左側端部)37aと、反リード側第2供給路形成部(図1中の上端部、図2中の右側端部)37bとが、ステータコア14の外周面外側において互いに圧接されて連結され、これにより2つの第2供給路形成部36b,36cにより第2供給路形成部36が構成されている。
The non-lead-side second supply
第2供給路形成部36内には、第2冷却油室26bに連通する第2冷却油供給路40bが軸方向に沿って延伸形成されている。第2冷却油供給路40bは、リード側第2供給路部分42aと反リード側第2供給路部分42bとが接続されて構成される。そして、その接続部はたとえばOリング等の適当なシール部材44によってシールされている。これにより、接続部からの冷却油漏れが確実に防止される。
In the 2nd supply path formation part 36, the 2nd cooling
第2冷却油供給路40bは、リード側第2供給路形成部36cの軸方向端面、すなわち第1冷却油供給口38aが開口形成されているリード側カバー部材28aの軸方向端面上において開口形成されている。この開口部が第2冷却油室26bに冷却油を供給するための第2冷却油供給口38bとなっている。これを換言すれば、第1冷却油供給口38aと第2冷却油供給口38bとは、リード側カバー部材28a上で同じ方向を向いて別々に形成されている。
The second cooling
なお、本実施形態では、第1および第2冷却油供給口38a,38bがリード側カバー部材28aに形成された例について説明するが、これに限定されるものではなく、両供給口が反リード側カバー部材28bに形成されてもよい。
In the present embodiment, an example in which the first and second cooling
図1に示すように、リード側カバー部材28aに形成された第1および第2冷却油供給口38a,38bには、冷却油供給管60が接続される。冷却油供給管60は、図4Aに示すように小文字「h」状に形成された分岐管であり、一方端部62から受け入れた冷却油を2つの他方端部64a,64bから放出するように構成されている。そして、上記1つの他方端部64aが第1冷却液供給口38aに圧入等により連結され、もう1つの他方端部64bが第2冷却液供給口38bに圧入等によって連結されている。各連結部には、たとえばOリング等の適当なシール部材66によってシールされ、これにより冷却油供給口38と冷却油供給管60とが液密状態で接続されて、冷却油が漏れ出るのを確実に防止できる。
As shown in FIG. 1, a cooling
ここで、第1冷却油供給口38aに接続される1つの他方端部64aの内径d1と、第2冷却油供給口38bに接続されるもう1つの他方端部64bのd2とを異ならせてもよい。具体的には、内径d1よりも内径d2を小さく形成してもよい。このようにすることで、第1および第2冷却油室26a,26bにそれぞれ供給される冷却油量を所望に調整することができる。たとえば、リード側コイルエンド部24aが反リード側コイルエンド部24bに比べて大きく形成される場合、リート側コイルエンド部24aの冷却性能を比較的大きくするために上記のように上記1つの他方端部64aの内径d1を比較的大きく形成して第1冷却油室26aへの冷却油供給量を増やしてもよい。
Here, the inner diameter d1 of one
これと同様のことを第1および第2冷却油供給口38a,38b、ならびに、第1および第2冷却油供給路40a,40bの少なくとも一方について実施してもよい。すなわち、第1および第2冷却油供給口38a,38bの開口径を異ならせてもよいし、あるいは、第1および第2冷却油供給路40a,40bの少なくとも一部分につき流路断面を異ならせてもよい。これらのことは、冷却油供給管60の管内径を異ならせるのに代えて又は組み合わせて実施してもよい。
The same thing as this may be carried out for at least one of the first and second cooling
なお、本実施形態では小文字「h」状の冷却油供給管60を用いるものとして説明するが、これに限定されるものではない。たとえば、図4Bに示すように、略Y字状の分岐管からなる冷却油供給管が用いられてもよい。このような形状にすることで一方端62から受け入れた冷却油を2つの他方端部64a,64bへと均等に分岐させて流すことができ、第1および第2冷却油室26a,26bに同量の冷却油を供給するのに有効である。また、上記では冷却油供給管60が分岐管であると説明するが、これに限定されず、第1および第2冷却油供給口38a,38bに個別の冷却油供給管がそれぞれ接続されてもよい。この場合、個別の冷却油供給管ごとに供給する冷却油量を調整すればよい。
In the present embodiment, the cooling
図5は、図2中におけるD−D線断面図である。第1冷却油供給路40aは、第1冷却油室26aへの冷却油進入経路がリード側コイルエンド部24aの径方向外側の外周面に対して直交しない斜め方向に向けて略V字状に広がる2本の分岐流路41,41を含む。これにより、第1冷却油供給路40aの分岐流路41から第1冷却油室26aに送り込まれた冷却油は、リード側コイルエンド部24aの径方向外側の外周面に沿って低抵抗で流れることができ、第1冷却油室26aに冷却油を円滑に供給することができる。なお、第2冷却油室26bに冷却油を供給する第2冷却油供給路40bについても同様であるため、図示および説明を省略する。
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. The first cooling
図6,7は、リード側第2供給路部分42aと反リード側第2供給路部分42bとの接続部における変形例を示す。図6に示す変形例では、反リード側カバー部材28bの第2供給路形成部36bの端部37bが細く形成され、一方、リード側カバー部材28aの第2供給路形成部36cの端部37a内に凹部37cが形成されている。この凹部37cは、反リード側供給路形成部36bの細くなった端部37bを圧入により嵌合可能な内径および軸方向長さに形成されている。そして、嵌合連結された接続部がたとえばOリング等の適当なシール部材44によってシールされている。このようにリード側第2供給路部分42aと反リード側第2供給路部分42bとの接続部が圧入により嵌合連結されてシール部材によってシールされることで、上記接続部における冷却油の漏れをより確実に防止することができる。
6 and 7 show a modification of the connecting portion between the lead-side second
図7に示す変形例では、第2供給路形成部36b,36cの端部37a,37b間に隙間が空くように軸方向長さが図2に示すものよりも短く設定されており、リード側第2供給路部分42aと反リード側第2供給路部分42bとに両端が圧入された中空の接続管46によって接続されている。そして、接続管46の両端部近傍の外周に例えばOリング等の適当なシール部材44を配置してシールしている。このように接続管46で接続するとともにシール部材44でシールすることにより、上記接続部における冷却油の漏れをより確実に防止することができ、しかも、2つの第2供給路形成部36b,36cの周方向位置および軸方向長さの誤差を接続管46を介在させることによって吸収することができるので冷却構造10の組立性も向上する。
In the modification shown in FIG. 7, the axial length is set shorter than that shown in FIG. 2 so that a gap is provided between the
図8は、図1中におけるE−E線断面図である。本実施形態の冷却構造10は、リード側コイルエンド部24aの周囲に形成される第1冷却油室26aと反リード側コイルエンド部24bの周囲に形成される第2冷却油室26bとを連通させる連通路48を有している。連通路48は、図1に示すように、カバー部材28の外周部において径方向外側へ膨出するとともに軸方向に延伸して形成された連通路形成部50内に形成されている。
8 is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. The cooling
本実施形態では、カバー部材28について第1および第2供給路形成部の間に2つの連通路形成部50が周方向に間隔を置いて設けられており、各連通路形成部50内に連通路48がそれぞれ形成されている。このような位置に連通路48を設けることで、中心軸Xが水平方向に沿うように回転電機が設置されたときに連通路48もまた冷却油供給路40と同様に鉛直方向下方側に配置されることができる。
In the present embodiment, two communication
連通路48は、リード側連通路部分48aと反リード側連通路部分48bとが接続されて形成されている。リード側連通路部分48aを含むリード側連通路形成部50aと反リード側連通路部分48bを含む反リード側連通路形成部50bの端部同士の連結は、図3,6,7参照して説明した第2供給路形成部36b,36cの場合と同様であるため、ここでの説明を援用により省略する。
The
このように連通路48を介して第1および第2冷却油室26a,26bを互いに連通させることで、各冷却油室への冷却油の供給圧および/または供給量が異なる場合でも、連通路48を介して冷却液が流れることによって各冷却油室間で冷却油の油量や圧力が平準化される。その結果、リード側コイルエンド部24aと反リード側コイルエンド部24bとについて同等の冷却性能を確保および維持することができる。
Thus, even if the supply pressure and / or supply amount of the cooling oil to each cooling oil chamber differ by making the 1st and 2nd cooling
次に、図9,10を参照して、ステータ12のスロット内周部のシールについて説明する。図9は、ステータ12のスロット内周開口部のシール状態を示す拡大図である。図10は、スロット内周開口部に挿入されるシール部材を示す図である。なお、図10においてコイルの図示は省略されている。
Next, referring to FIGS. 9 and 10, the seal of the inner peripheral portion of the slot of the
図9に示すように、ステータコア14の内周部には、ティース部18に形成されるスロット20が軸方向に延伸して開口している。スロット20内には、たとえばシート状の絶縁部材52によって囲まれた状態でコイル16のスロット部分22が収容されている。
As shown in FIG. 9, a
スロット20の径方向内側の開口部21は、たとえば樹脂成形品からなるシール部材54によって液密状態に閉じられている。シール部材54は、図10に示すように、スロット20の径方向開口部21に軸方向から挿入されて接着等の方法によって固定される。また、周方向に分割された複数のシール部材54がステータコア14の内周全体に装着されることで、すべてのスロット開口部21が封止されることになる。ここでシール部材54は、コイル16がスロット20内に配置された後にスロット開口部21に装着されるが、セグメント型コイルである場合にはコイル装着前にシール部材54をステータコア14に取り付けてもよい。
The
このようにスロット20の径方向開口部21がシール部材54によってシールされていることにより、少なくとも何れかの冷却油室26a,26bからスロット20内のコイルスロット部分の隙間に冷却油が流れ込んでもステータ12の内周に漏れ出ることはなく、その結果、漏れ出た冷却油がステータ12内のロータに接触して回転の妨げとなるのを防止できる。
Since the
なお、本実施形態ではシール部材をスロット開口部に軸方向から挿入してシールする構成としたが、スロット開口部21のシール形態はどのようにしてもよい。たとえば、ティース部18にコイルを巻装した後にスロット開口部21にたとえばパテを練り込んで埋めて油漏れを防止してもよいし、あるいは、ステータコア14の内周に薄い粘着シートを貼着してスロット開口部21を塞いでもよいし、あるいは、カバー部材28とステータコア14との間にシール部材を挟持して設けてスロット20の軸方向開口部から冷却油がスロット20内に流れ込まないようにしてもよい。
In the present embodiment, the seal member is inserted into the slot opening portion from the axial direction and sealed, but the
続いて、上述した構成からなる冷却構造10を備えた回転電機の動作について説明する。
Subsequently, the operation of the rotating electrical machine including the
リード線2u,2v,2wを介してステータコイル16に三相交流電圧が印加されると、コイル16が巻回されているティース部18が励磁され、これによりステータ12内に回転磁界が形成される。そして、この回転磁界によって、ステータ12内のロータが回転駆動される。
When a three-phase AC voltage is applied to the
通電によってコイル16は発熱して温度が上昇する。これを放置すると絶縁性能が低下し、特に、コイルエンド部24において電位差が大きくなる異相コイル間で放電が生じやすくなる。しかし、本実施形態の冷却構造10では、コイルエンド部24の全周を覆って冷却油室26が形成されており、この冷却油室26には冷却油供給口38から供給された冷却油が満たされている。そのため、コイルエンド部24は径方向の内外面および軸方向端面の全側面において冷却油に接触していることで効率的に冷却される。したがって、本実施形態の冷却構造10を備えた回転電機では、コイル16の絶縁性能を維持または向上させることができ、その結果、コイル16に流す電流密度を高めることによる回転電機の小型化、コイルエンド部で異相コイル間に挟んでいた絶縁紙の廃止による低コスト化等を図ることができる。
When energized, the
コイルエンド部24の冷却によって温度が上昇した冷却油は、たとえばリード開口部29から外部に排出され、オイルクーラ等を通過して放熱することによって温度が低下し、そして、オイルポンプによって冷却油供給口38へと循環供給されることになる。
The cooling oil whose temperature has been increased by cooling the coil end portion 24 is discharged to the outside through, for example, the
また、本実施形態の冷却構造10では、第1および第2冷却液室内26a,26bに冷却油を供給するための第1および第2冷却油供給口38a,38bが軸方向一方側のリード側カバー部材28aの軸方向端面上で同じ方句に向いて形成されているので、冷却構造10を組み込んだ回転電機を走行用動力源としてトランスミッションに組付けて冷却油供給管60を接続する作業を行う場合、リード側カバー部材28aの軸方向端面側だけに作業スペースが確保されているだけで接続部のシール状態を確認しながら接続作業を一方向から容易に行うことができる。
In the
なお、本発明に係る回転電機の冷却構造は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の改良および変更が可能である。 In addition, the cooling structure of the rotary electric machine which concerns on this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various improvement and change are possible.
上記においては第1および第2冷却液供給口38a,38bをリード側カバー部材28aの軸方向端面上に開口形成したが、これに限定されるものではなく、たとえばリード側カバー部材28aの周方向外側壁上に開口形成してもよい。この場合、第1および第2冷却油供給口の周方向間隔がそれほど大きくなければ同じ方向を向いているといえ、したがって上記の場合と同様に冷却油供給管の接続作業を一方向から行うことが可能である。
In the above description, the first and second
また、図11に示すように、リード側カバー部材28aの周方向外側壁に第1冷却油供給口38aを形成する一方、反リード側カバー部材28bの周方向外側壁に第2冷却油供給口38bを同じ方向に向けて別々に形成してもよい。ここで第1および第2冷却油供給口38a,38bは軸方向に沿って整列していてもよいし、あるいは、軸方向に揃っていない位置に設けられてもよい。いずれにしても、略F字状をなす冷却油供給管61の2つの端部64a,64bを回転電機のステータ12の下方から第1および第2冷却油供給口38a,38bに挿入して接続することができ、上記と同様の作用効果を得ることができる。
Further, as shown in FIG. 11, the first cooling
2u,2v,2w リード線、10 回転電機の冷却構造、12 ステータ、13a,13b ステータコア端面、14 ステータコア、16 ステータコイルまたはコイル、18 ティース部、20 スロット、21 スロット径方向開口部、22 コイルスロット部分、24 コイルエンド部、24a リード側コイルエンド部、24b 反リード側コイルエンド部、26 冷却油室、26a 第1冷却油室、26b 第2冷却油室、28 カバー部材、28a リード側カバー部材、28b 反リード側カバー部材、29 リード開口部、30 タブ、32 ボルト挿通孔、34 ボルト挿通部、36a 第1供給路形成部、36b 反リード側第2供給路形成部、36c リード側第2供給路形成部、37a,37b 端部、37c 凹部、38 冷却油供給口、38a 第1冷却油供給口、38b 第2冷却油供給口、40a 第1冷却油供給路、40b 第2冷却油供給路、41 分岐路、42a リード側第2供給路部分、42b 反リード側第2供給路部分、44,66 シール部材、46 接続管、48 連通路、48a リード側連通路部分、48b 反リード側連通路部分、50 通路形成部、50a リード側連通路形成部、50b 反リード側連通路形成部、52 絶縁部材、54 シール部材、60,61 冷却油供給管、62 一方端部、64a,64b 他方端部、X 中心軸。 2u, 2v, 2w Lead wire, 10 Cooling structure for rotating electrical machine, 12 Stator, 13a, 13b End face of stator core, 14 Stator core, 16 Stator coil or coil, 18 teeth, 20 slots, 21 Slot radial opening, 22 Coil slot Part, 24 coil end part, 24a lead side coil end part, 24b counter lead side coil end part, 26 cooling oil chamber, 26a first cooling oil chamber, 26b second cooling oil chamber, 28 cover member, 28a lead side cover member 28b Anti-lead side cover member, 29 Lead opening, 30 Tab, 32 Bolt insertion hole, 34 Bolt insertion part, 36a First supply path forming part, 36b Anti-lead side second supply path forming part, 36c Lead side second Supply path forming part, 37a, 37b end part, 37c recessed part, 38 Cooling oil Supply port, 38a 1st cooling oil supply port, 38b 2nd cooling oil supply port, 40a 1st cooling oil supply channel, 40b 2nd cooling oil supply channel, 41 branch channel, 42a Lead side 2nd supply channel part, 42b Lead side second supply path part, 44, 66 seal member, 46 connecting pipe, 48 communication path, 48a lead side communication path part, 48b anti-lead side communication path part, 50 path forming part, 50a lead side communication path forming part, 50b Anti-lead side communication path forming part, 52 Insulating member, 54 Seal member, 60, 61 Cooling oil supply pipe, 62 One end part, 64a, 64b The other end part, X Central axis.
Claims (5)
前記コイルに給電するリード線が接続されるリード側コイルエンド部を覆って内部に冷却液を収容する第1冷却液室を形成するリード側カバー部材と、
前記リード側コイルエンド部に対して前記軸方向の反対に位置する反リード側コイルエンド部を覆って内部に冷却液を収容する第2冷却液室を形成する反リード側カバー部材と、
前記リード側カバー部材または前記反リード側カバー部材に形成され、少なくとも一方のカバー部材に形成された冷却液供給路を介して前記第1冷却液室に冷却液を供給する第1冷却液供給口と、
前記リード側カバー部材または前記反リード側カバー部材に形成され、少なくとも一方のカバー部材に形成された冷却液供給路を介して前記第2冷却液室に冷却液を供給する第2冷却液供給口と、
前記第1および第2冷却液供給口に接続される冷却液供給管と、を備え、
前記第1および第2冷却液供給口は、前記冷却液供給管が前記第1および第2冷却液供給口に対して一方向から接続されるように同じ方向を向いて形成されている、
回転電機の冷却構造。 In a stator including a cylindrical stator core and a plurality of coils wound in the circumferential direction of the stator core, a cooling structure for a rotating electrical machine that cools coil end portions protruding outward from both end faces of the stator core in the stator axial direction with a coolant. There,
A lead-side cover member that forms a first coolant chamber that covers a lead-side coil end portion to which a lead wire that feeds power to the coil is connected and accommodates a coolant therein;
An anti-lead-side cover member that covers the anti-lead-side coil end portion located opposite to the lead-side coil end portion in the axial direction and forms a second cooling liquid chamber that contains cooling liquid therein;
A first coolant supply port that is formed in the lead-side cover member or the non-lead-side cover member and supplies the coolant to the first coolant chamber via a coolant supply path formed in at least one cover member. and,
Wherein formed on the lead-side cover member or said counter-lead side cover member, at least one of the second coolant supply you supplying cooling liquid formed in the cover member through the coolant supply passage to the second coolant chamber Mouth ,
A coolant supply pipe connected to the first and second coolant supply ports ,
Said first and second coolant supply port, the coolant supply tube is made form the same direction so as to be connected from one direction relative to the first and second coolant inlet,
Cooling structure for rotating electrical machines.
前記冷却液供給管は1つの一方端部から受け入れた冷却液を2つの他方端部から放出する分岐管であり、前記2つの他方端部が前記第1および第2冷却液供給口に対して一方向から挿入されてカバー部材に連結される、回転電機の冷却構造。 The cooling structure for a rotating electrical machine according to claim 1,
The cooling liquid supply pipe is a branch pipe that discharges the cooling liquid received from one end portion from two other end portions, and the two other end portions are connected to the first and second cooling liquid supply ports. A cooling structure for a rotating electrical machine that is inserted from one direction and connected to a cover member.
前記第1および第2冷却液供給口が前記リード側カバー部材の軸方向端面に開口して形成されている、回転電機の冷却構造。 The cooling structure for a rotating electrical machine according to claim 1 or 2,
A cooling structure for a rotating electrical machine, wherein the first and second coolant supply ports are formed to open in an axial end surface of the lead side cover member.
前記第1および第2冷却液室にそれぞれ供給される冷却液量を調節するために、前記第1冷却液供給口と前記第2冷却液供給口とで開口径を異ならせるか、または、前記各冷却液供給口にそれぞれ連結される前記冷却液供給管の内径を異ならせてある、回転電機の冷却構造。 In the cooling structure of the rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3,
In order to adjust the amount of the coolant supplied to each of the first and second coolant chambers, the first coolant supply port and the second coolant supply port have different opening diameters, or A cooling structure for a rotating electric machine, wherein inner diameters of the cooling liquid supply pipes connected to the respective cooling liquid supply ports are made different.
前記第1および第2冷却液室への冷却液進入経路がコイルエンド部の径方向外側の外周面に対して直交しない斜め方向に向けて略V字状に形成されている、回転電機の冷却構造。
In the rotating electrical machine cooling structure according to any one of claims 1 to 4,
Cooling of the rotating electrical machine, wherein the coolant entrance path to the first and second coolant chambers is formed in a substantially V shape in an oblique direction that is not orthogonal to the radially outer peripheral surface of the coil end portion. Construction.
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