JP5483095B2 - 回転電機の冷却構造 - Google Patents
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Description
前記支軸の軸芯から第1距離だけ離間する第1内壁を有する第1空間と、前記支軸の軸芯から第1距離より長い第2距離だけ離間する第2内壁を有する第2空間とが独立した状態で前記支軸に備えられ、
前記第1空間から前記ロータに形成された冷却路を介して前記第2空間に冷媒を送る冷媒流路と、前記第2空間から冷媒を排出することで前記第2空間において前記軸芯から冷媒の液面位置までの距離を前記第1距離より長くする冷媒排出流路と、前記第1空間に冷媒を補給する冷媒補給手段とが備えられている点にある。
その結果、冷媒をロータに供給するために必要とするエネルギーを小さくして回転電機のエネルギー損失の低減が可能な冷却構造が得られた。
〔基本構成〕
図1に示すように、ケース10の内部に支軸20により回転自在にロータ30を支持し、ケース10の内部においてロータ30の外周に近接する位置でこのロータ30を囲む位置にステータ40を備えてブラシレス型の回転電機が構成されている。
この回転電機では、回転時に冷媒としてのオイル1を図1、図2に矢印として示すように流動させる形態でロータ30に供給することによりロータ30と永久磁石33との冷却を実現する冷却構造を備えている。この冷却構造は、支軸20に備えた第1空間S1から冷媒としてのオイル1をロータ30の冷却路32に供給してロータ30と永久磁石33との冷却を行い、この冷却路32から支軸20に備えた第2空間S2に戻す冷媒流路Tを備えている。更に、この冷却構造は、第2空間S2からオイル1を排出する冷媒排出流路EXと、この冷媒排出流路EXからケース内部の貯留空間13に送り出されたオイル1を第1空間S1に送る冷媒補給手段Uとを備えている。
前記支軸20は、一端側の内径が他端側の内径より小さい筒状体が用いられている。具体的には、筒状体として、一端側(第1空間側)の内壁の第1半径R1(第1距離の一例)が、他端側(第2空間側)の内壁の第2半径R2(第2距離の一例)より小さく断面形状が円筒となる形状のものが用いられている。この支軸20(筒状体)の中間部分に隔壁23を備えることにより、この支軸20の一端側に第1空間S1と、他端側に第2空間S2とが独立した状態で支軸20に備えられている。
図1に示すように支軸20の他端側を第2空間S2を軸芯Xに沿う方向に開放させる形態となるように冷媒排出流路EXが形成されている。また、この冷媒排出流路EXから送り出されたオイル1を貯留空間13に送る排出油路14が第1ケース11に形成されている。
貯留空間13のオイル1は、第1補給油路U1を介して油圧ポンプPに送られ、この油圧ポンプPから第2補給油路U2に介装された放熱手段としてのラジエータ2を通過して第1空間S1に戻す循環系が構成されている。この第1補給油路U1と第2補給油路U2と油圧ポンプPとで前述した冷媒補給手段Uが構成されている。
このような構成から、回転電機の稼動時(ロータ30の回転時)には遠心力によって第1空間S1に存在するオイル1は第1内壁F1の方向に押し付けられ、第2空間S2に存在するオイル1は第2内壁F2に押し付けられる。第2空間S2には軸端側に開放する冷媒排出流路EXが形成されているため、この第2空間S2に存在するオイル1の液面は第2内壁F2と略一致することになり、この液面は第1空間S1に存在するオイル1の液面より軸芯Xから長い距離に存在することになる。尚、図1、図2では第2空間S2に存在するオイル1を所定の厚さで示しているが、これは理解を助けるために誇張して示したものである。
本発明は、上記した実施の形態以外に以下のように構成しても良い(この別実施形態で実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している)。
このように、回転電機の駆動時にはロータ30と一体的に回転する支軸20に備えられた第1空間S1と第2空間S2との構造から圧力差を作り出し、ポンプ類を用いることなく冷媒としてのオイル1の流れを作り出し、ロータ30と永久磁石33との冷却を実現している。また、このオイル1の流れは、遠心力により第1空間S1から供給路T1に存在するオイル1に作用する圧力と、遠心力により第2空間S2から還元路T2に存在するオイル1に作用する圧力との差によって作り出されることから、還元路T2において第2空間S2の方向にオイル1が流れる際にも、この流れを遠心力が抑制することになり、オイル1の流れの高速化が抑制される。このような理由から回転電機の駆動力がオイル1の流れを作り出すエネルギーとして無駄に消費される不都合を解消する。
2 放熱手段(ラジエータ)
20 支軸
21 供給孔
22 還元孔
23 隔壁
24 供給路形成部材
25 還元路形成部材
30 ロータ
32 冷却路
40 ステータ
54 取出管
55 還元管
F1 第1内壁
F2 第2内壁
P ポンプ(油圧ポンプ)
R1 第1距離(第1半径)
R2 第2距離(第2半径)
S1 第1空間
S2 第2空間
U 冷媒補給手段
T 冷媒流路
T1 供給路
X 軸芯
Claims (6)
- 支軸と一体回転するロータと、このロータを取り囲む位置から前記ロータに磁力を作用させるステータとを備えて回転電機が構成されると共に、
前記支軸の軸芯から第1距離だけ離間する第1内壁を有する第1空間と、前記支軸の軸芯から前記第1距離より長い第2距離だけ離間する第2内壁を有する第2空間とが独立した状態で前記支軸に備えられ、
前記第1空間から前記ロータに形成された冷却路を介して前記第2空間に冷媒を送る冷媒流路と、前記第2空間から冷媒を排出することで前記第2空間において前記軸芯から冷媒の液面位置までの距離を前記第1距離より長くする冷媒排出流路と、前記第1空間に冷媒を補給する冷媒補給手段とが備えられている回転電機の冷却構造。 - 前記支軸として一端側の内径が他端側の内径より小さい筒状体が用いられ、この筒状体の軸芯方向での中間位置に隔壁を備えることより、この筒状体の前記一端側に前記第1空間が形成され、この筒状体の前記他端側に前記第2空間が形成されている請求項1記載の回転電機の冷却構造。
- 前記筒状体を半径方向に貫通することで前記第1空間に連通する供給孔と、前記筒状体を半径方向に貫通することで前記第2空間に連通する還元孔とが形成されると共に、前記冷媒流路が、前記供給孔から前記冷却路に冷媒を送る供給路を形成するための供給路形成部材と、前記冷却路からの冷媒を前記還元孔に送る還元路を形成する還元路形成部材とで構成されている請求項2記載の回転電機の冷却構造。
- 前記冷媒補給手段が、前記冷媒排出流路によって排出された冷媒を前記第1空間に供給するポンプを備えている請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転電機の冷却構造。
- 前記冷媒排出流路から排出された前記冷媒を冷却する放熱手段が備えられている請求項1〜4のいずれか一項に記載の回転電機の冷却構造。
- 前記軸芯が水平姿勢に設定されると共に、前記冷媒排出流路が前記第2空間の冷媒を取り出す取出管で構成され、前記冷媒補給手段が、前記取出管で取り出された冷媒を自重によって前記第1空間に流すように前記軸芯に沿って配置された還元管で構成されている請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転電機の冷却構造。
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