JP5270635B2 - Cooling structure of rotating electric machine - Google Patents
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Abstract
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に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 projecting radially inwardly on the inner peripheral portion of the stator core, and both ends of the coil project outward at both ends in the axial direction of the stator. 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。 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.
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。これに関連する先行技術文献として特開平2006−271150号公報(特許文献1)がある。 In order to prevent such discharge, the coil end portion of the coil is cooled by a coolant such as cooling oil. JP-A-2006-271150 (Patent Document 1) is a related art document related to this.
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。 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。 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.
しかしながら、ステータコイルに給電するためのリード線が電気的に接続される一方のコイルエンド部すなわちリード側コイルエンド部と、これとは軸方向反対側に位置する他方のコイルエンド部すなわち反リード側コイルエンド部とでは、大きさ(軸方向長さおよび/または径方向幅)や形状が異なることがある。特に、ステータコイルが、略U字状に曲げられた導電素線の2本の脚部を軸方向一方側からステータコアのティース部を跨いでスロット内に径方向に複数並べて挿入し、軸方向他端側から外側に突出した上記2本の脚部を隣接する導電素線の脚部と順次に結線して略らせん状のコイルを形成する所謂セグメントコイルである場合には、リード側コイルエンド部が反リード側コイルエンド部よりも大きく形成される傾向にある。 However, one coil end portion, that is, a lead side coil end portion to which a lead wire for supplying power to the stator coil is electrically connected, and the other coil end portion that is located on the opposite side in the axial direction, that is, the opposite lead end side The size (axial length and / or radial width) and shape of the coil end portion may be different. In particular, the stator coil is inserted in the slot in the radial direction, with two legs of the conductive wire bent in a substantially U-shape straddling the teeth of the stator core from one side in the axial direction. In the case of a so-called segment coil in which the two legs protruding outward from the end side are sequentially connected to the legs of the adjacent conductive wire to form a substantially spiral coil, the lead-side coil end portion Tends to be formed larger than the non-lead-side coil end portion.
このような場合に、同じような形状の冷却ジャケットを用いて軸方向両側のコイルエンド部についてオイル室をそれぞれ形成し、軸方向両側に設けたオイル供給口から各オイル室に冷却用オイルを供給すると、各オイル室に対する冷却用オイルの供給圧や供給量が上記コイルエンド部の大きさ等の相違によって不均衡となり、コイルエンド部について均等な冷却性能ひいては絶縁性能が得られないことがある。 In such a case, oil chambers are formed for the coil end portions on both sides in the axial direction using cooling jackets having the same shape, and cooling oil is supplied to the oil chambers from the oil supply ports provided on both sides in the axial direction. Then, the supply pressure and the supply amount of the cooling oil to each oil chamber become unbalanced due to the difference in the size of the coil end portion and the like, and the cooling performance and thus the insulation performance cannot be obtained for the coil end portion.
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つの冷却液室内の冷却液量を均衡させることによりコイル冷却性能を軸方向両側で同等にする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。 The object of the present invention is to rotate the coil cooling performance so that the coil cooling performance can be made equal on both sides in the axial direction by balancing the amount of coolant in the two coolant chambers formed on both sides in the axial direction while covering the coil end portion in an annular shape. It is to provide a cooling structure for an electric machine.
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を備え、前記第1および第2冷却液室間を冷却液が流通可能に連通する冷却液連通路が前記ステータの外周面の径方向外側に設けられ、前記冷却液連通路は、前記リード側カバー部材に形成されるリード側連通路部分と前記反リード側カバー部材に形成される反リード側連通路部分とからなり、前記リード側連通路部分および反リード側連通路部分は前記ステータコアの外周面外側において液密状に接続されており、前記冷却液連通路は、前記リード側カバー部材および前記反リード側カバー部材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突条をなすように形成された連通路形成部の内部に形成されている。 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 coolant with the door, the cooling fluid communication path between said first and second coolant chamber coolant communicates possible flow is provided radially outside the outer peripheral surface of the stator, the cooling The liquid communication path includes a lead-side communication path portion formed in the lead-side cover member and an anti-lead-side communication path portion formed in the anti-lead-side cover member, and the lead-side communication path portion and the anti-lead side The communication passage portion is connected in a liquid-tight manner outside the outer peripheral surface of the stator core, and the cooling liquid communication passage bulges radially outward in the lead-side cover member and the anti-lead-side cover member and is axial. It is formed in the inside of the communicating path formation part formed so that it might extend | stretch and make a protrusion .
本発明に係る回転電機の冷却構造において、前記リード側カバー部材には前記リード側コイルエンド部に電気接続されるリード線を通すための開口部が形成されており、該開口部は前記冷却液室に供給された冷却液を排出する冷却液排出口として用いられてもよい。また、本発明に係る回転電機の冷却構造において、回転電機の中心軸が水平方向に沿うように設置されたとき、前記連通路が鉛直方向下方側に配置されてもよい。 In the cooling structure for a rotating electric machine according to the present invention, the lead-side cover member is formed with an opening for passing a lead wire electrically connected to the lead-side coil end portion, and the opening is formed with the coolant. the cooling liquid supplied to the chamber may be found using a coolant discharge port for discharging. In the rotating electrical machine cooling structure according to the present invention, when the central axis of the rotating electrical machine is installed along the horizontal direction, the communication path may be disposed on the lower side in the vertical direction.
本発明に係る回転電機の冷却構造において、前記リード側連通路部分を含むリード側連通路形成部と前記反リード側連通路部分を含む反リード側連通路形成部とは、軸方向の端面同士がシール部材を介して液密状に連結されてもよし、軸方向の端部同士が互いに嵌合して連結されてもよいし、または、各連通路部分内に両端部が挿入された接続管を介して連結されてもよい。 In the cooling structure for a rotating electrical machine according to the present invention, the lead-side communication path forming portion including the lead-side communication path portion and the anti-lead-side communication path forming portion including the anti-lead-side communication path portion are axial end surfaces. May be connected in a liquid-tight manner through a seal member, axial ends may be fitted together and connected, or a connection in which both ends are inserted into each communication passage portion It may be connected via a tube.
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冷却液室に冷却液を供給する第1冷却液供給路と、前記第2冷却液室に冷却液を供給する第2冷却液供給路とを有し、前記第1冷却液供給路と前記第2冷却液供給路とで供給路内径を異ならせてもよい。 In the rotating electrical machine cooling structure according to the present invention, a first cooling liquid supply passage for supplying a cooling liquid to the first cooling liquid chamber, and a second cooling liquid supply for supplying the cooling liquid to the second cooling liquid chamber. A first cooling liquid supply path and a second cooling liquid supply path may have different supply path inner diameters.
この場合、前記第1および第2冷却液供給路の冷却液室近傍部分はそれぞれ、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形成されてもよい。 In this case, the vicinity of the coolant chambers of the first and second coolant supply paths may be formed in an oblique direction that is not orthogonal to the outer peripheral surface on the radially outer side of the coil end portion.
本発明に係る回転電機の冷却構造では、リード側カバー部材によって形成される第1冷却液室と、反リード側カバー部材によって形成される第2冷却液室とが、冷却液連通路を介して連通している。これにより、各冷却液室への冷却液の供給量や供給圧が異なる場合にも、連通路を介して二室間を冷却液が移動することで各冷却液室の液量を均衡させることができ、その結果、コイル冷却性能を軸方向両側で同等にすることができる。 In the rotating electrical machine cooling structure according to the present invention, the first coolant chamber formed by the lead-side cover member and the second coolant chamber formed by the non-lead-side cover member are disposed via the coolant communication path. Communicate. As a result, even when the supply amount and supply pressure of the cooling liquid to each cooling liquid chamber are different, the cooling liquid moves between the two chambers via the communication path to balance the liquid amount in each cooling liquid chamber. As a result, the coil cooling performance can be made equal on both axial sides.
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
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。
The
ステータコア14の内周部には、複数のティース部18(図8,9参照)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. 8 and 9) 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コイル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コイルの2本の脚部の一方を、径方向に隣接する別のセグメントコイルの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ブラケット状の断面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 bracket-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
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リード側供給路形成部36aが軸方向に延伸して形成されている。リード側供給路形成部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、その端部がステータ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 2, a lead-side supply
リード側供給路形成部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、冷却油供給口38が形成されている。そして、リード側供給路形成部36a内には、第1冷却油室26aと冷却油供給口38とを連通する第1冷却油供給路40aが形成されている。リード側供給路形成部36a内には更に、軸方向に延伸して端部において開口するリード側供給路部分42aが形成されている。リード側供給路部分42aは、第1冷却油供給路40aおよび冷却油供給口38に連通している。このリード側供給路部分42aは、後述する第2冷却油供給路40bの一部を構成するものである。
A cooling
一方、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、その端部がステータ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。
On the other hand, an anti-lead-side supply
反リード側カバー部材28bの反リード側供給路形成部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のリード側供給路形成部36a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、リード側供給路形成部36aの軸方向端部(図1中の下端部、図2中の左側端部)37aと、反リード側供給路形成部(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連結されている。
The anti-lead-side supply
反リード側カバー部材28bの反リード側供給路形成部36bには、第2冷却油室26b内に冷却油を供給するための第2冷却油供給路40bが形成されている。第2冷却油供給路40bは、上記反リード側供給路形成部36b内に軸方向に沿って延伸形成された反リード側供給路部分42bを含み、反リード側供給路形成部36bの軸方向端部において開口している。これにより、カバー部材28からなる冷却構造10がステータ12に組み付けられたときにリード側供給路形成部36aおよび反リード側供給路形成部36bの軸方向の端部同士がたとえばOリング等の適当なシール部材44を介して連結され、第2冷却油供給路を構成するリード側供給路部分42aおよび反リード側供給路部分42bが接続される。その結果、反リード側カバー部材28b内の第2冷却油室26bが、第2冷却油供給路40b(42a,42bを含む)と第1冷却油供給路40aの一部とを介して、冷却油供給口38に連通することになる。
A second cooling
上記のように本実施形態では、供給路形成部36の端面同士がシール部材44を介して圧接されて連結されることにより、第2冷却油供給路40bを構成するリード側供給路部分42aと反リード側供給路部分42bとの接続部における冷却油の漏れが確実に防止される。
As described above, in the present embodiment, the end surfaces of the supply path forming portion 36 are pressed and connected via the
本実施形態の冷却構造10では、上記のような供給路形成部36が径方向に離れて2箇所設けられており、これに対応して冷却油供給口38もリード側カバー部材28aの軸方向端面に2つ形成されている。このように2つの冷却油供給口38から第1および第2冷却油室26a,26b内に冷却油を供給できるようにすることで、冷却油室26a,26bへの冷却油の供給および充満をより迅速かつ確実に行うことができる。ただし、冷却油供給口38は2つに限定されるものではなく、1つであってもよいし又は3つ以上設けられてもよい。
In the
一対の冷却油供給口38ならびにこれに連通する第1および第2冷却油供給路40a,40bは、ステータ中心軸Xが水平方向に沿うように回転電機が車両に搭載されているとき、中心軸Xに対して鉛直方向下方に位置するように設けられている。これに対し、リード線2u,2v,2wが挿通される開口部29はリード側カバー部材28aにおいて上記一対の冷却油供給口38等と径方向に略対向する位置に形成されるのが好ましい。このようにすることで開口部29を冷却油排出口として用いるときに、温度が比較的低い冷却油を冷却構造10の下部から各冷却油室26a,26bに供給し、コイルエンド部24a,24bを冷却することによって比較的温度が高くなった冷却油を冷却油室26の上部に位置する開口部29から排出することができ、ステータコイル16に対する冷却性能をより高いものにできる。
The pair of cooling
図3は、第1および第2冷却油供給路の内径寸法を異ならせた例を示す図である。図3に示す例では、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よりも大きく形成されている。すなわち、リード側コイルエンド部24aの軸方向長さDおよび径方向幅Wは、反リード側コイルエンド部24bのそれらよりも大きな寸法になっている。これに伴って第1冷却油室26aは、第2冷却油室26よりも冷却油容量が大きくなるように形成されている。このようにすることで反リード側コイルエンド部に比べて比較的大きな発熱量を生じるリード側コイルエンド部24aについても十分かつ反リード側コイルエンド部24bと同等の冷却性能を確保することができる。
FIG. 3 is a diagram showing an example in which the inner diameter dimensions of the first and second cooling oil supply paths are made different. In the example shown in FIG. 3, the lead-side
また、第1冷却油供給路40aの冷却室近傍部分における内径は、第2冷却油供給路40bの冷却室近傍部分の内径よりも大きく形成されている。これにより、冷却油供給口38から供給される冷却油が第1冷却油室26aに比較的多く供給されるようにしている。このように冷却油供給路の供給路内径を第1冷却油供給路26aと第2冷却油供給路26bとで異ならせることにより、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調整してもよい。なお、上記では第2冷却油供給路40bの一部について第1冷却油供給路40aよりも細く形成してあるが、第2冷却油供給路の全体について比較的細く形成してもよい。
Further, the inner diameter of the first cooling
図4,5は、リード側供給路部分42aと反リード側供給路部分42bとの接続部における変形例を示す。図5に示す変形例では、反リード側カバー部材28bの供給路形成部36bの端部37bが細く形成され、一方、リード側カバー部材28aの供給路形成部36a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供給路部分42aと反リード側供給路部分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。
4 and 5 show modifications of the connecting portion between the lead-side
図5に示す変形例では、供給路形成部36a,36bの端部37a,37b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、リード側供給路部分42aと反リード側供給路部分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つの供給路形成部36a,36b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. 5, the length in the axial direction is set to be shorter than that shown in FIG. 2 so that gaps are formed in the
図6は、図2中におけるB−B線断面図である。第1冷却油室26aに連通する第1冷却油供給路40aは、冷却液室近傍部分であるリード側供給路形成部36内において、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形成されている。具体的には、第1冷却油供給路40aは、軸方向延伸部分から略V字状に拡がるように分岐して第1冷却油室26aにつながる2本の分岐路41,41を含む。これにより、第1冷却油供給路40aの分岐路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。
6 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. The first cooling
図7は、図1中におけるC−C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。
7 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. The cooling
本実施形態では、カバー部材28について2つの供給路形成部36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2,4,5を参照して説明した供給路形成部36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8,9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8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9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9においてコイルの図示は省略されている。
Next, referring to FIGS. 8 and 9, the seal of the inner peripheral portion of the slot of the
図8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. 8, 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9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冷却液供給路40a,40bを介して第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冷却油供給口38が軸方向一方側のリード側カバー部材28aだけに形成されているので、この冷却構造10を含む回転電機の冷却油供給口38に対して冷却液供給配管を液密状態で連結する作業が軸方向の一方側から行うことができ、その結果、回転電機の組付性が向上すると共にこのような回転電機を車両に組付ける際の組付性も向上する。
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.
たとえば、上記冷却構造10では、第1および第2冷却油室26a,26bに冷却油を供給するための冷却油供給口をリード側カバー部材28a自体に設けたが、これに限定されるものではなく、リード側カバー部材と同じ側であってカバー部材とは別個に冷却油供給口を設けてこの冷却油供給口と第1および第2冷却油供給路とをパイプ接続してもよい。
For example, in the
また、上記においては冷却油供給口をリード側カバー部材28aに形成して第1および第2冷却油室26a,26bに冷却油を供給するようにしたが、これに限定されるものではなく、冷却油はリード側カバー部材に形成された冷却油供給口から第1冷却油室に供給され、反リード側カバー部材28bに形成された冷却油供給口から第2冷却油室に供給されてもよい。
In the above, the cooling oil supply port is formed in the lead-
さらに、上記においては1つの冷却油供給口38に対して第1および第2冷却油供給路40a,40bを連通するように構成したが、これに限定されるものではなく、図10に示すように2つの冷却油供給口38のうちの一方を第1冷却油供給路40aを介して第1冷却油室26aに接続し、図11に示すように他方の冷却油供給口38を第2冷却油供給路40bを介して第2冷却油室26bに接続するように構成してもよい。
Further, in the above, the first and second 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、36 供給路形成部、36a リード側供給路形成部、36b 反リード側供給路形成部、37a,37b 端部、37c 凹部、38 冷却油供給口、40 冷却油供給路、40a 第1冷却油供給路、40b 第2冷却油供給路、41 分岐路、42a リード側供給路部分、42b 反リード側供給路部分、44 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、D 軸方向長さ、W 径方向幅、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, 36 Supply path forming part, 36a Lead side supply path forming part, 36b Anti lead side supply path forming part, 37a 37b end, 37c recess, 38 cooling oil supply port, 40 Rejection oil supply path, 40a First cooling oil supply path, 40b Second cooling oil supply path, 41 Branch path, 42a Lead side supply path section, 42b Anti-lead side supply path section, 44 Seal member, 46 Connection pipe, 48 stations Passage, 48a Lead side communication passage portion, 48b Anti-lead side communication passage portion, 50 Passage formation portion, 50a Lead side communication passage formation portion, 50b Anti-lead side communication passage formation portion, 52 Insulating member, 54 Seal member, D axial direction Length, W radial width, X center axis.
Claims (8)
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を備え、
前記第1および第2冷却液室間を冷却液が流通可能に連通する冷却液連通路が前記ステータの外周面の径方向外側に設けられ、前記冷却液連通路は、前記リード側カバー部材に形成されるリード側連通路部分と前記反リード側カバー部材に形成される反リード側連通路部分とからなり、前記リード側連通路部分および反リード側連通路部分は前記ステータコアの外周面外側において液密状に接続されており、
前記冷却液連通路は、前記リード側カバー部材および前記反リード側カバー部材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突条をなすように形成された連通路形成部の内部に形成されている、
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 a cooling liquid therein.
A cooling fluid communication path that allows the cooling liquid to flow between the first and second cooling liquid chambers is provided on a radially outer side of the outer peripheral surface of the stator, and the cooling liquid communication path is formed on the lead side cover member. A lead-side communication path portion formed on the anti-lead-side cover member, and the lead-side communication path portion and the anti-lead-side communication path portion on the outer peripheral surface of the stator core. Connected in a liquid-tight manner,
The cooling liquid communication path swells radially outward in the lead-side cover member and the anti-lead-side cover member and extends in the axial direction to form a ridge. Formed,
Cooling structure for rotating electrical machines.
前記リード側カバー部材には前記リード側コイルエンド部に電気接続されるリード線を通すための開口部が形成されており、該開口部は前記冷却液室に供給された冷却液を排出する冷却液排出口として用いられる、回転電機の冷却構造。 The cooling structure for a rotating electrical machine according to claim 1,
The lead-side cover member is formed with an opening for passing a lead wire electrically connected to the lead-side coil end, and the opening cools the coolant supplied to the coolant chamber. Cooling structure for rotating electrical machines used as a liquid discharge port .
回転電機の中心軸が水平方向に沿うように設置されたとき、前記連通路が鉛直方向下方側に配置される、回転電機の冷却構造。 The cooling structure for a rotating electrical machine according to claim 1 ,
A cooling structure for a rotating electrical machine , wherein the communication path is arranged on the lower side in the vertical direction when the central axis of the rotating electrical machine is installed along the horizontal direction .
前記リード側連通路部分を含むリード側連通路形成部と、前記反リード側連通路部分を含む反リード側連通路形成部とは、軸方向の端面同士がシール部材を介して液密状に連結されている、回転電機の冷却構造。 The cooling structure for a rotating electrical machine according to claim 1 ,
The lead-side communication passage forming portion including the lead-side communication passage portion and the anti-lead-side communication passage forming portion including the anti-lead-side communication passage portion are formed in a liquid-tight manner in such a manner that end surfaces in the axial direction are liquid-tight via a seal member A cooling structure for rotating electrical machines that is connected.
前記リード側連通路部分を含むリード側連通路形成部と、前記反リード側連通路部分を含む反リード側連通路形成部とは、軸方向の端部同士が互いに嵌合して連結されている、回転電機の冷却構造。 The cooling structure for a rotating electrical machine according to claim 1 ,
The lead-side communication path forming portion including the lead-side communication path portion and the anti-lead-side communication path forming portion including the anti-lead-side communication path portion are coupled with each other in an axial direction. The rotating electrical machine cooling structure.
前記リード側連通路部分を含むリード側連通路形成部と、前記反リード側連通路部分を含む反リード側連通路形成部とは、各連通路部分内に両端部が挿入された接続管を介して連結されている、回転電機の冷却構造。 The cooling structure for a rotating electrical machine according to claim 1 ,
The lead-side communication path forming part including the lead-side communication path part and the anti-lead-side communication path forming part including the anti-lead-side communication path part are connection pipes in which both ends are inserted into each communication path part. A cooling structure for a rotating electrical machine that is connected to each other.
前記第1冷却液室に冷却液を供給する第1冷却液供給路と、前記第2冷却液室に冷却液を供給する第2冷却液供給路とを有し、前記第1冷却液室への冷却液供給量を比較的多くするために前記第1冷却液供給路と前記第2冷却液供給路とで供給路内径を異ならせてある、回転電機の冷却構造。 In the rotating electrical machine cooling structure according to any one of claims 1 to 6 ,
A first coolant supply passage for supplying a coolant to the first coolant chamber; and a second coolant supply passage for supplying a coolant to the second coolant chamber, to the first coolant chamber. A cooling structure for a rotating electrical machine in which the inner diameters of the supply passages are made different between the first coolant supply passage and the second coolant supply passage in order to relatively increase the coolant supply amount .
前記第1および第2冷却液供給路の冷却液室近傍部分はそれぞれ、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 7 ,
A cooling structure for a rotating electrical machine, wherein each of the first and second coolant supply paths in the vicinity of the coolant chamber is formed in an oblique direction that is not orthogonal to the outer peripheral surface on the radially outer side of the coil end portion.
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