JP5201212B2 - Rotating machine cooling structure - Google Patents
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Description
本発明は、回転機の冷却構造に関し、特に、高効率にコイルエンドの冷却を行う回転機の冷却構造に関する。 The present invention relates to a cooling structure for a rotating machine, and more particularly to a cooling structure for a rotating machine that cools a coil end with high efficiency.
回転機における発熱の大部分は固定子の巻き線(コイル)によるものであり、従来、このような回転機を冷却する手段として空冷、水冷、油冷などが知られている。空冷の場合は回転機のモータフレームにフィンを設け、ファン等により送風を行って冷却している。また、水冷の場合はモータフレームに冷却水の流路を設けて冷却水を循環させて冷却を行っている。 Most of the heat generated in the rotating machine is due to the winding (coil) of the stator, and conventionally, air cooling, water cooling, oil cooling and the like are known as means for cooling such a rotating machine. In the case of air cooling, fins are provided on the motor frame of the rotating machine, and cooling is performed by blowing air with a fan or the like. In the case of water cooling, cooling water is circulated in the motor frame to circulate the cooling water for cooling.
一方、上述したような空冷、水冷に対し、油冷の場合は、絶縁油を冷媒とし、冷却油を直接コイルに吹きかけることで冷却を行っている。例えば、モータの上部からケーシング内のコイルエンド部に冷却油を供給し、コイルエンド部を冷却したケーシングの底部に落下した冷却油をモータ下部から回収する。そして、オイルクーラー等で回収した冷却油の温度を下げた後、再びモータ上部からコイルエンド部に送り込むというような循環システムが知られている。このように油冷によって回転機を冷却する手段としては、より効果的にコイルに油を吹きかけるための案がいくつか考案されている。 On the other hand, in the case of oil cooling in contrast to the above-described air cooling and water cooling, cooling is performed by using insulating oil as a refrigerant and spraying cooling oil directly on the coil. For example, cooling oil is supplied from the upper part of the motor to the coil end part in the casing, and the cooling oil that has dropped to the bottom part of the casing that has cooled the coil end part is recovered from the lower part of the motor. A circulation system is known in which the temperature of the cooling oil collected by an oil cooler or the like is lowered, and then sent again from the upper part of the motor to the coil end part. As means for cooling the rotating machine by oil cooling in this way, several proposals for spraying oil on the coil more effectively have been devised.
例えば、下記特許文献1には、コイルエンドの円周方向の全周または上半分に、外部から供給される冷却油を誘導するための冷却油溝を設け、コイルエンドの冷却を行うようにしたものが開示されている。また、下記特許文献2には、コイルエンドの外周及び内周に油路溝を形成してコイルエンドへの接触油量及び接触面積を増大し、冷却性能の向上と、油の熱伝達率の低下防止とを図るようにしたものが開示されている。
For example, in the following
しかしながら、コイルエンドは細い電線を束ねたものであって各電線はエナメル等で絶縁されているため、このコイルエンドに強い圧力を局所的に付与し、コイルエンドを変形させることにより溝を成形すれば、エナメル被覆が剥離してコイルの絶縁が不完全な状態となるおそれがあり、これがモータの故障に繋がる可能性があるという問題があった。また、エナメル被覆が剥離しないように整形しようとすると、作業が煩雑になるという問題があった。 However, since the coil end is a bundle of thin wires, and each wire is insulated with enamel etc., a strong pressure is locally applied to the coil end, and the groove is formed by deforming the coil end. For example, there is a possibility that the enamel coating may be peeled off and the insulation of the coil may be incomplete, which may lead to a failure of the motor. In addition, there is a problem that the work becomes complicated when trying to shape the enamel coating so as not to peel off.
このようなことから本発明は、簡素な構成で高効率にコイルエンドの冷却を行うことが可能な回転機の冷却構造を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a cooling structure for a rotating machine that can cool a coil end with a simple configuration and high efficiency.
上記の課題を解決するための第1の発明に係る回転機の冷却構造は、冷却油をコイルエンドの上部に供給する冷却油供給手段と、前記コイルエンドの下方から前記冷却油を排出する冷却油排出手段とを備えた回転機の冷却構造において、前記回転機のケーシング内面に外周部が固定され、前記コイルエンドの軸方向の端部に当接して、前記冷却油の一部を前記コイルエンドとの接触部分に沿って周方向に誘導する冷却油誘導体を設けたことを特徴とする。 A cooling structure for a rotating machine according to a first aspect of the present invention for solving the above problems includes a cooling oil supply means for supplying cooling oil to an upper portion of a coil end, and cooling for discharging the cooling oil from below the coil end. In the cooling structure for a rotating machine provided with an oil discharging means , an outer peripheral part is fixed to an inner surface of the casing of the rotating machine, abutting against an axial end of the coil end, and a part of the cooling oil is transferred to the coil A cooling oil derivative that guides in a circumferential direction along a contact portion with the end is provided.
また、第2の発明に係る回転機の冷却構造は、第1の発明に係る回転機の冷却構造において、前記冷却油誘導体が、環状に形成された板体であることを特徴とする。 A rotating machine cooling structure according to a second invention is characterized in that, in the rotating machine cooling structure according to the first invention, the cooling oil derivative is a plate formed in an annular shape.
また、第3の発明に係る回転機の冷却構造は、第2の発明に係る回転機の冷却構造において、前記冷却油誘導体が、電気的絶縁性かつ耐熱性を有する部材からなることを特徴とする。 A rotating machine cooling structure according to a third invention is characterized in that, in the rotating machine cooling structure according to the second invention, the cooling oil derivative is made of a member having electrical insulation and heat resistance. To do.
また、第4の発明に係る回転機の冷却構造によれば、第1の発明に係る回転機の冷却構造において、前記コイルエンドが、絶縁体を介して複数の電線を束ねものであることを特徴とする。 Further, according to the cooling structure for a rotating machine according to the fourth invention, in the cooling structure for the rotating machine according to the first invention, the coil end bundles a plurality of electric wires via an insulator. Features.
上述した第1の発明に係る回転機の冷却構造によれば、冷却油をコイルエンドの上部に供給する冷却油供給手段と、コイルエンドの下方から冷却油を排出する冷却油排出手段とを備えた回転機の冷却構造において、前記回転機のケーシング内面に外周部が固定され、コイルエンドの軸方向の端部に当接して、冷却油の一部を前記コイルエンドとの接触部分に沿って周方向に誘導する冷却油誘導体を設けたので、冷却油供給手段からコイルエンドの上部に供給された冷却油が、重力に従ってコイルエンドの端部側へ移動し、コイルエンドと冷却油誘導体とによって形成される空間に沿って周方向に誘導され、その後、コイルエンドの下方から冷却油排出手段から排出されることとなり、冷却油を確実にコイルエンドに接触させることができ、簡素な構成で確実にコイルエンドの冷却を行うことが可能になる。 According to the cooling structure for a rotating machine according to the first aspect described above, the cooling oil supply means for supplying the cooling oil to the upper part of the coil end and the cooling oil discharge means for discharging the cooling oil from below the coil end are provided. In the cooling structure of the rotating machine, the outer peripheral part is fixed to the inner surface of the casing of the rotating machine, abutting against the axial end of the coil end, and a part of the cooling oil along the contact part with the coil end. Since the cooling oil derivative that guides in the circumferential direction is provided, the cooling oil supplied to the upper part of the coil end from the cooling oil supply means moves to the end side of the coil end according to gravity, and the coil end and the cooling oil derivative It is guided in the circumferential direction along the space to be formed, and then is discharged from the cooling oil discharge means from below the coil end, so that the cooling oil can be reliably brought into contact with the coil end. Reliably it can perform the coil end cooling at Do configuration.
また、第2の発明に係る回転機の冷却構造によれば、前記冷却油誘導体が、環状に形成された板体であるので、必要最小限の面積でコイルエンドの軸方向端部に確実に当接させることができる。 Further, according to the cooling structure for a rotating machine according to the second invention, since the cooling oil derivative is a plate formed in an annular shape, the coil end can be reliably attached to the axial end of the coil end with the minimum necessary area. It can be made to contact.
また、第3の発明に係る回転機の冷却構造によれば、前記冷却油誘導体が、電気的絶縁性かつ耐熱性を有する部材からなるので、冷却油によるコイルエンドの冷却を安全に実施することができる。 Moreover, according to the cooling structure for a rotating machine according to the third aspect of the invention, the cooling oil derivative is made of a member having electrical insulation and heat resistance, so that the coil end can be cooled safely with the cooling oil. Can do.
また、第4の発明に係る回転機の冷却構造によれば、前記コイルエンドが、絶縁体を介して複数の電線を束ねたものであるので、コイルエンドに冷却油用の溝を形成する等の加工を施さなければ、各電線を絶縁するエナメル被覆等の絶縁体が剥離する虞がない。 Further, according to the cooling structure for a rotating machine according to the fourth aspect of the invention, the coil end is a bundle of a plurality of electric wires via an insulator, so that a groove for cooling oil is formed in the coil end, etc. If this processing is not performed, there is no possibility that an insulator such as enamel coating for insulating each electric wire will be peeled off.
以下、図面を用いて本発明に係る回転機の冷却構造の実施例を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a cooling structure for a rotating machine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本実施例に係る回転機の冷却構造を示す断面図、図2は図1のA−A矢視方向からみた断面図、図3はコイルエンドの冷却油の流れを示す説明図である。 1 is a cross-sectional view showing a cooling structure of a rotating machine according to the present embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view as seen from the direction of arrows AA in FIG. 1, and FIG. 3 is an explanatory view showing the flow of cooling oil at a coil end. is there.
図1に示すように、本実施例に係る冷却構造が適用される回転機は、ケーシング1内にベアリング2を介して回転自在に支持されるシャフト3と、シャフト3の外周部に固定されたロータ4と、ロータ4の外周部にエアギャップを介して対向配置され、ケーシング1の内面に固定されたステータ5とを備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, a rotating machine to which the cooling structure according to the present embodiment is applied is fixed to a
ロータ4は、ロータコア6と、このロータコア6の内部に埋め込まれた複数の永久磁石7とを備え、また、ステータ5は、ステータコア8と、このステータコア8に巻着されたコイルとを備え、このコイルの軸方向の両端部がステータコア8から突出してコイルエンド9を形成している。
The rotor 4 includes a
そして、ケーシング1にはその上部のコイルエンド9に対向する位置に、それぞれコイルエンド9に冷却油を供給するための冷却油供給手段としての冷却油注入口10が設けられる一方、ケーシング1の下部のコイルエンド9に対向する位置にそれぞれケーシング1内の冷却油を排出するための冷却油排出手段としての冷却油排出口11が設けられている。
The
さらに、本実施例において、ケーシング1内には二つの冷却油誘導体としての冷却油ガイド板12が設けられている。冷却油ガイド板12は、電気的絶縁材料であってかつ耐熱性を有する材料からなる板体を環状に形成してなり(図2参照)、それぞれの外周部がケーシング1の内面に固定され、シャフト3の軸方向に直交する面12aがコイルエンド9の軸方向の端部に当接している。なお、この冷却油ガイド板12の内径はコイルエンド9の軸方向の端部が冷却油ガイド板12に当接可能な程度の大きさとなっている。
Further, in the present embodiment, the
ここで、ガイド板12の材料としては、例えば、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリイミド(特に、耐熱・耐寒性のポリイミド材)や、フッ素樹脂等のエンジニアリングプラスチックを適用することができる。
Here, as the material of the
以下、本実施例に係る回転機の冷却構造の作用を説明する。回転機においては、駆動されコイルに電流が流れることにより、または、ステータコア8の発熱がコイルエンド9に熱伝導することにより、コイルエンド9が発熱する。このように発熱したコイルエンド9を冷却するため、コイルエンド9には冷却油注入口10から冷却油が供給される。
Hereinafter, the operation of the cooling structure of the rotating machine according to the present embodiment will be described. In the rotating machine, the
冷却油注入口10からコイルエンド9の上部に供給された冷却油は、図1中に矢印で示すように重力に従って軸方向、周方向等に移動する。ここで、従来であれば、図3に二点鎖線で示すようにコイルエンド9に供給された冷却油のうちコイルエンド9のステータコア8側とは反対側の軸方向端部側へ向かって移動した冷却油は、そのまま鉛直下方へと落下していた。
The cooling oil supplied from the
これに対し、本実施例ではケーシング1内にコイルエンド9の軸方向の端部に当接する冷却油ガイド板12を設ける構成としているため、コイルエンド9に供給された冷却油のうちコイルエンド9のステータコア8側とは反対側の軸方向端部側へ向かって移動した冷却油は、コイルエンド9が冷却油ガイド板12と当接した位置まで移動すると、この冷却油ガイド板12によって軸心側への移動を規制される一方、コイルエンド9と冷却油ガイド板12との接触部分(例えば、図3中破線で示すA部)に沿って、重力に従い、図3に示すように周方向へ誘導される。
On the other hand, in the present embodiment, the
そして、コイルエンド9に接触し、このコイルエンド9の熱を吸収した冷却油は、ケーシング1の底面に落下し、冷却油排出口11からケーシング1の外部へと排出される。こうして冷却油排出口11から排出された冷却油は、オイルクーラー等で冷却された後、繰り返し冷却油注入口10からコイルエンド9へ供給される。
Then, the cooling oil that contacts the
このように、本実施例に係る回転機の冷却構造によれば、ケーシング1の内部にコイルエンド9の軸方向の端部に当接するように冷却油ガイド板12を設けたことにより、コイルエンド9と冷却油ガイド板12との接触部分(A部)に沿って冷却油を誘導し、冷却油がコイルエンド9の軸方向端部へ移動し、そのまま下方へ滴下することを防止することができる。そのため、冷却油を確実にコイルエンド9に接触させることが可能となり、回転機の冷却効率を向上させることができる。
As described above, according to the cooling structure for a rotating machine according to the present embodiment, the cooling
さらに、冷却油ガイド板12を用いて冷却油をコイルエンド9に周方向にわたって確実に接触させる構造としたことにより、コイルエンド9に冷却油を接触させるために、このコイルエンド9に冷却油用の溝を形成する等の加工を施す必要がなくなるため、コイルを構成する各電線を絶縁するためのエナメル被覆が剥離するなどという不具合が生じるおそれがなく、簡素な構成で確実にコイルエンド9を冷却することができる。
Further, the cooling
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、例えば、上述した実施例では冷却油ガイド板12として環状の板体を用いる例を示したが、冷却油ガイド板12は環状以外の形状であってもよく、また、冷却油ガイド板12の材料は上述したものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above, For example, although the example which uses a cyclic | annular board as the cooling
Claims (4)
前記回転機のケーシング内面に外周部が固定され、前記コイルエンドの軸方向の端部に当接して、前記冷却油の一部を前記コイルエンドとの接触部分に沿って周方向に誘導する冷却油誘導体を設けた
ことを特徴とする回転機の冷却構造。In a cooling structure for a rotating machine comprising cooling oil supply means for supplying cooling oil to an upper part of a coil end, and cooling oil discharge means for discharging the cooling oil from below the coil end,
Cooling in which an outer peripheral portion is fixed to an inner surface of the casing of the rotating machine, abuts against an axial end portion of the coil end, and guides a part of the cooling oil in a circumferential direction along a contact portion with the coil end. A cooling structure for a rotating machine, characterized in that an oil derivative is provided.
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