JP5782980B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機の構造に関する。 The present invention relates to a structure of a rotating electrical machine.
電動車両に用いられるモータやモータジェネレータ等の回転電機は、冷媒を吹き掛けてステータの冷却を行うことが多い。この場合、冷媒を導入する開放端と、開放端の反対側の閉止端と、冷媒を噴出させる複数の噴出孔を有する冷却パイプをケーシングの中に設置し、開放端から流入した冷媒を噴出孔からステータコイルに向けて噴射させる方法が用いられる。冷却パイプは、その開放端側がステータケーシングに嵌り込み、閉止端側は弾性部材を介してステータケーシングの蓋に嵌るように構成され、ステータケーシングの蓋をステータケーシングに取り付けると冷却パイプは蓋とケーシングとによって軸方向に挟みこまれ、ケーシングの内部に固定される(例えば、特許文献1参照)。 Rotating electrical machines such as motors and motor generators used in electric vehicles often spray a coolant to cool the stator. In this case, a cooling pipe having an open end for introducing the refrigerant, a closed end opposite to the open end, and a plurality of ejection holes for ejecting the refrigerant is installed in the casing, and the refrigerant flowing from the open end is ejected from the ejection hole. The method of injecting toward the stator coil is used. The cooling pipe is configured such that the open end side is fitted into the stator casing and the closed end side is fitted to the lid of the stator casing via an elastic member. When the lid of the stator casing is attached to the stator casing, the cooling pipe Are fixed in the casing (see, for example, Patent Document 1).
また、複数の噴射孔を設けた複数の管路に冷媒を分配する分配流路構造をステータコアの軸方向の両端面に設け、各管路の各噴出孔からステータコイルに冷媒を噴射する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Also, there is a method in which a distribution channel structure that distributes the refrigerant to a plurality of pipelines provided with a plurality of injection holes is provided on both end faces in the axial direction of the stator core, and the refrigerant is injected from each ejection hole of each pipeline to the stator coil. It has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
電動車両に搭載されたモータやモータジェネレータは、走行中に大きな振動を受けるため冷却パイプはケーシングにしっかりと固定しておくことが必要となる。しかし、特許文献1に記載された従来技術のように、冷却パイプをケーシングと蓋との間に挟み込んで固定する構造の場合、モータの温度等により冷却パイプを安定して固定することが難しいという問題がある。また、冷媒はステータコイルの温度分布に応じた流量分布とすることが求められるが、特許文献1に記載された従来技術の冷却パイプは、一端から冷媒が流入するので、噴出孔からの吹き出し流量を最適流量にできない場合があった。特許文献2に記載れた様な冷媒分配構造は、ステータの円周方向に複数の冷媒管路が配置されるので、ステータの円周方向の冷媒の噴射量を調整することはできるが、ステータの軸方向の冷媒の流量を最適流量にできない場合がある。また、特許文献2に記載された冷媒分配構造は、構造が複雑で重量も大きくなってしまうという問題があった。
Motors and motor generators mounted on electric vehicles are subject to large vibrations during travel, so the cooling pipe must be firmly fixed to the casing. However, in the case of a structure in which the cooling pipe is sandwiched and fixed between the casing and the lid as in the prior art described in Patent Document 1, it is difficult to stably fix the cooling pipe due to the temperature of the motor or the like. There's a problem. Moreover, although it is calculated | required that a refrigerant | coolant shall be flow volume distribution according to the temperature distribution of a stator coil, since the refrigerant | coolant flows in from the end, the cooling pipe of the prior art described in patent document 1 has the blowing flow volume from an ejection hole. In some cases, the optimum flow rate could not be achieved. In the refrigerant distribution structure as described in
本発明は、簡便な構成で安定して冷却パイプを固定することを目的とする。 An object of this invention is to fix a cooling pipe stably with a simple structure.
本発明の回転電機は、ステータの格納されるケーシングと、前記ステータを冷却する冷媒を供給する冷却パイプと、を備える回転電機であって、前記冷却パイプは、その外形から突出し、前記ケーシングに固定される締結フランジを有し、前記締結フランジの表面近傍で2本の管部材を接合して構成されており、前記冷却パイプの軸と前記締結フランジの前記ケーシングへの固定点とは、前記冷却パイプを前記ケーシングに取り付けた状態で略水平面上となっていること、を特徴とする。 A rotating electrical machine according to the present invention is a rotating electrical machine including a casing in which a stator is stored and a cooling pipe that supplies a coolant that cools the stator, and the cooling pipe projects from the outer shape and is fixed to the casing. A fastening flange that is formed by joining two pipe members in the vicinity of the surface of the fastening flange, and the cooling pipe shaft and the fastening point of the fastening flange to the casing are the cooling The pipe is mounted on the casing and is substantially horizontal.
本発明の回転電機において、前記締結フランジは、前記冷却パイプの軸から前記ケーシングへの固定点の方向に向かって突出し、前記冷却パイプの軸と前記ケーシングへの固定点を結ぶ線に対して対称であること、としても好適である。 In the rotating electrical machine of the present invention, the fastening flange protrudes from the cooling pipe shaft toward the fixing point to the casing, and is symmetrical with respect to a line connecting the cooling pipe shaft and the fixing point to the casing. it is also Ru suitable der as.
本発明は、簡便な構成で安定して冷却パイプを固定することができるという効果を奏する。 The present invention has an effect that the cooling pipe can be stably fixed with a simple configuration.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。以下の説明では、本発明をモータに適用した場合について説明するが、本発明は、モータに限らず、モータジェネレータ、発電機など他の型式の回転電機に適用することができる。図1(a)に示す様に、本実施形態のモータ100は、ロータ13と、ステータ12の格納されるケーシング11と、ステータ12の上側にステータ12を冷却する冷媒を噴出させる噴出孔23が設けられた冷却パイプ20とを備えている。冷却パイプ20は、その外形から突出した締結フランジ25を備えており、この締結フランジ25を図1(b)に示すボルト31によってケーシング11の内面に突出した取り付けラグ15に固定することにより、ケーシング11に固定されている。冷却パイプ20は、その長手方向の中心線54が、ロータ13あるステータ12の長手方向の中心線51と平行で、ロータ13の上下方向の中心線52の上となるように固定されている。この様に、冷却パイプ20は締結フランジ25を介してボルト31によってケーシング11に固定されているので、特許文献1に記載された従来技よりも安定して冷却パイプ20をケーシング11に固定することができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a case where the present invention is applied to a motor will be described. However, the present invention is not limited to a motor, and can be applied to other types of rotating electrical machines such as a motor generator and a generator. As shown in FIG. 1A, the
図1(b)、図1(c)に示す様に、締結フランジ25は、冷却パイプ20の長手方向の中心線54からボルト31の長手方向の中心線56の方向に向かって伸びる楕円形状の板であり、冷却パイプ20の長円方向の反対側にボルト31が嵌まる貫通孔27が設けられている。図2(a)、図2(b)に示す様に、締結フランジ25の各中心線54,56と直交方向に伸びる締結フランジ25の板厚方向の中心線57との各交点C,Fは、それぞれ冷却パイプ20の固定中心点、締結フランジ25のラグ15への固定点である。従って、締結フランジ25は、冷却パイプ20の長手方向の軸から固定点Fの方向に向かって突出している。
As shown in FIGS. 1B and 1C, the
図1(c)に示す様に、冷却パイプ20と締結フランジ25の固定点F或いはボルト31の中心或いは貫通孔27の中心とを結ぶ線54は、締結フランジ25の長手方向の中心線である。締結フランジ25は、この長手方向の中心線54に対して上下方向に対象となっている。また、図1(b),図1(c)に示す様に、この中心線54は、ロータの水平方向の中心線51と平行となっており、水平方向に伸びている。従って、冷却パイプ20の中心線54と、締結フランジ25の固定点Fとは水平方向の面上に位置している。
As shown in FIG. 1C, a
図2(a)、図2(b)に示す様に、冷却パイプ20は、第1パイプ21と第2パイプ22とを接合部26で接合した構成となっている。図2(b)に示す様に、本実施形態では、接合部26は、締結フランジ25のラグ15の面側から第2パイプ22に少し寄った位置となっており、締結フランジ25は第1パイプ21と一体となるように成形或いは接合されている。このように、接合部26が締結フランジ25の表面近傍となっているので、接合部26の曲げ等に対する強度は、図3に示す様に、冷却パイプ20の周方向位置によって変化する。図1(c)に示す、水平方向に伸びる締結フランジ25の長手方向の中心線54の上で、固定点Fの側にある冷却パイプ20の点pの強度は、締結フランジ25の強度によって補強されるため、一番大きな強度T2を持つ。締結フランジ25の長手方向の中心線54の上で、固定点Fと反対側にある点rは、締結フランジ25によって補強される強度が小さく,その強度は一番小さい強度T0となる。一方、冷却パイプ20の長手方向の中心線54を通るロータ12の垂直方向の中心線52の上にある点qと点sは、締結フランジ25がその水平方向に伸びる長手方向中心線54に対して上下対象となっていることから、冷却パイプ20の外側に張り出している締結フランジ25の幅が等しく、冷却パイプ20を補強する度合いが点pと点rとの中間程度で同一の大きさとなる。このため、冷却パイプ20の点qと点sの強度はそれぞれ中間の強度T1となる。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
以上のように構成されたモータ100が電動車両に搭載され、走行する場合について説明する。電動車両が走行すると、モータ100は、図1に示す上下方向に大きく振動し、その振動によって冷却パイプ20も上下方向に振動する。冷却パイプ20は、振動によって締結フランジ25の長手方向の中心線54の周りに曲げ変形する。この際、冷却パイプ20の上側の点qと下側の点sとは、冷却パイプ20の上下方向の振動に応じて略同様の圧縮、引っ張りの応力が加わる。この応力は、冷却パイプ20の周方向でそれぞれ最大となる。一方、締結フランジ25の長手方向の中心線54の上にある点p、点rには、大きな応力が加わらない。このように、冷却パイプ20の強度が一番低くなる点rが水平方向となるように配置することによって点rに加わる応力を低減することができ、冷却パイプ20の接合部26を小型化することができる。
The case where the
もし、本実施形態と異なり、例えば、冷却パイプ20を締結フランジ25の長手方向中心線54が垂直方向となるようにケーシング11のラグ15に取り付けた場合、冷却パイプ20の点rは真下に位置することとなり、車両の上下方向の振動により冷却パイプ20に最も大きな応力が加わることとなってしまう。このため、例えば、締結フランジ25を突出方向と反対側にも一部突出させて冷却パイプ20の点r近傍の強度を増加させたり、接合部26の接合強度を大きくしたりして接合部26が損傷しないようにすることが必要となる。
Unlike this embodiment, for example, when the cooling
しかし、本実施形態では、締結フランジ25と固定点Fとを結ぶ中心線54が水平方向となるように冷却パイプ20をケーシング11に固定している。このため、先に述べたように、上下方向の振動による応力が強度の低い点rにはほとんど発生せず、冷却パイプ20を締結フランジ25の長手方向中心線54が垂直方向となるように配置した場合のように、冷却パイプ20の点r近傍の強度を大きくすることが必要なく、冷却パイプ20の接合部26を小型化することができる。また、接合部26の構造を簡略化することができるので、全体として冷却パイプ20を軽量化することができる。更に、車両が上下方向に振動した際に、冷却パイプ20の上側の点qと下側の点sとは、冷却パイプ20の上下方向の振動に応じて略同様の圧縮、引っ張りの応力が加わるが、この点qと点sに加わる応力が冷却パイプ20に加わる応力の最大値となる。この最大値が上下で同一であることから上下いずれか一方の強度を大きくしたり、追加の補強を行ったりすることなく冷却パイプ20を構成することができる。
However, in this embodiment, the cooling
更に、本実施形態のように一端が閉止端となった第1パイプ21と第2パイプ22の2本のパイプを接合して1本の冷却パイプ20を構成することにより、図1に示す様に、冷却パイプ20の中央近傍に冷媒入口ノズル24を配置し、冷媒入口ノズル24から冷却パイプ20の左右に向かって冷媒を分流し、各噴射孔23からステータ12に冷媒を吹き掛けることができるので、ステータ12への冷媒の吹きかけ量の分布を最適分布に近くすることができ、効果的にステータ12を冷却することができる。
Further, as shown in FIG. 1, a
以上の説明では、冷却パイプ20の接合部26は第2パイプ22の側で締結フランジ25の表面近傍として説明したが、接合部26は第1パイプ21の側で締結フランジ25の表面近傍に設け、締結フランジ25を第2パイプ22と一体構造とするようにしてもよい。また、締結フランジ25は、楕円形状の板として説明したが、冷却パイプ20の中心線54と固定点Fとが水平方向に配置されるものであれば、外径形状はどのような形状であってもよく、例えば、長円板や、矩形板のような形状であっても良い。更に、締結フランジ25をケーシング11のラグ15に固定する方法は、ボルト31に限られず、例えば、圧入ピン等によって固定する様にしてもよい。
In the above description, the
11 ケーシング、12 ステータ、13 ロータ、15 ラグ、20 冷却パイプ、21 第1パイプ、22 第2パイプ、23 噴出孔、24 冷媒入口ノズル、25 締結フランジ、26 接合部、27 貫通孔、31 ボルト、51,52,54,56,57 中心線、100 モータ。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記ステータを冷却する冷媒を供給する冷却パイプと、を備える回転電機であって、
前記冷却パイプは、その外形から突出し、前記ケーシングに固定される締結フランジを有し、前記締結フランジの表面近傍で2本の管部材を接合して構成されており、
前記冷却パイプの軸と前記締結フランジの前記ケーシングへの固定点とは、前記冷却パイプを前記ケーシングに取り付けた状態で略水平面上となっていること、
を特徴とする回転電機。 A casing in which the stator is stored;
A rotating electric machine comprising a cooling pipe for supplying a refrigerant for cooling the stator,
The cooling pipe protrudes from its outer shape, has a fastening flange fixed to the casing, and is configured by joining two pipe members near the surface of the fastening flange,
The axis of the cooling pipe and the fixing point of the fastening flange to the casing are on a substantially horizontal plane with the cooling pipe attached to the casing.
Rotating electric machine.
前記締結フランジは、前記冷却パイプの軸から前記ケーシングへの固定点の方向に向かって突出し、前記冷却パイプの軸と前記ケーシングへの固定点を結ぶ線に対して対称であること、
を特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 1,
The fastening flange protrudes from the axis of the cooling pipe toward the fixing point to the casing and is symmetrical with respect to a line connecting the axis of the cooling pipe and the fixing point to the casing;
Rotating electric machine.
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