JP5920108B2 - 回転電機装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機装置に関し、詳しくは、ステータコアに巻回される巻線により構成されこのステータコアの軸方向外側に突出するコイルエンド部を有するコイルと内部に冷却媒体を流通可能な空間をもってコイルエンド部を覆うコイルエンドカバーとを有する回転電機と、回転電機へ冷却媒体を供給する冷却媒体供給系と、を備える回転電機装置に関する。

従来、この種の回転電機装置としては、ステータコアの端面から突出するコイルエンド部の周囲に内部が冷却油通路となるコイルエンドカバーを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この回転電機装置では、コイルエンドカバーに形成された給油口から供給した冷却油をコイルエンド部に流通させてコイルエンドカバーに形成された排油口から排出することにより、コイルを冷却している。

特開２０１０−１２４６５７号公報

上述の回転電機装置では、コイルエンドカバーの給油口から供給される冷却油の流量が低下すると、コイルエンド部を流通する冷却油の流量が低下してコイルを良好に冷却できなくなる場合がある。

本発明の回転電機は、コイルを良好に冷却することを主目的とする。

本発明の回転電機は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の回転電機装置は、
ステータコアに巻回される巻線により構成され該ステータコアの軸方向外側に突出するコイルエンド部を有するコイルと内部に冷却媒体を流通可能な空間をもって前記コイルエンド部を覆うコイルエンドカバーとを有する回転電機と、前記回転電機へ冷却媒体を供給する冷却媒体供給系と、を備える回転電機装置において、
前記冷却媒体供給系は、
冷却媒体が流通する冷却媒体流通パイプと、
前記冷却媒体流通パイプの下流に配置され、前記冷却媒体流通パイプからの冷却媒体をコイルエンドカバーの内部の空間へ流通させる流路を形成するバスパイプと、
前記冷却媒体流通パイプの下流に配置され、前記冷却媒体流通パイプからの冷却媒体を前記コイルエンド部へ噴射する噴射パイプと、
前記冷却媒体流通パイプを流通する冷却媒体の流量が所定流量以上であるときには前記冷却媒体流通パイプからの冷却媒体の少なくとも一部を前記バスパイプに供給し、前記冷却媒体流通パイプを流通する冷却媒体の流量が前記所定流量未満であるときには前記供給された冷却媒体を前記噴射パイプに供給する供給切替機構と、
を有する
ことを要旨とする。

この本発明の回転電機装置では、冷却媒体流通パイプを流通する冷却媒体の流量が所定流量以上であるときには、供給切替機構により冷却媒体流通パイプからの冷却媒体の少なくとも一部がバスパイプに供給され、オイルバスに供給された冷却媒体はバスパイプからコイルエンドカバーの内部の空間へ流通する。これにより、バスパイプからの冷却媒体でコイルを冷却することができる。そして、冷却媒体流通パイプを流通する冷却媒体の流量が所定流量未満であるときには、供給切替機構により冷却媒体流通パイプからの冷却媒体を噴射パイプに供給され、冷却媒体を供給された噴射パイプはコイルエンド部へ冷却媒体を噴射する。冷却媒体流通パイプを流通する冷却媒体の流量が所定流量未満であっても噴射パイプで比較的速い流速の冷却媒体をコイルエンド部へ噴射することができるから、コイルエンド部を良好に冷却してコイルを良好に冷却することができる。

本発明の一実施例としての回転電機装置１０の構成の概略を示す構成図である。 ステータ４０の構成の概略を示す構成図である。 コイルエンドカバー５０および冷却オイル供給系６０の構成の概略を示す説明図である。 オイル供給パイプ６２に供給される冷却オイルの流量とコイル４６の放熱量との関係を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は本発明の一実施例としての回転電機装置１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は回転電機２０のステータ４０の要部の構成の概略を示す外観図であり、図３はコイルエンドカバー５０および冷却オイル供給系６０の構成の概略を示す説明図である。回転電機装置１０は、図示するように、同期発電電動機として構成された回転電機２０と、回転電機２０を冷却する冷却オイル供給系６０とを備える。

回転電機２０は、円環状の無方向性電磁鋼板を複数積層して構成されると共に内部に永久磁石（図示せず）を複数有し回転軸２２と共に回転するロータ３０と、ロータ３０を回転駆動するステータ４０とを備える。

ステータ４０は、図１，図２に示すように、円環状の無方向性電磁鋼板を積層してなるステータコア４２と、ステータコア４２の内周側に形成された複数のスロットに分布巻きなどにより巻回される巻線により構成されステータコア４２の軸方向外側に突出するコイルエンド４４を有するコイル４６と、冷却オイルを流通可能な空間であるオイルバス４８を内部にもった状態でコイルエンド４４を覆うコイルエンドカバー５０とを備える。コイルエンドカバー５０には、図３に示すように、冷却オイルを導入する２つの導入口５０ａ，５０ｂと、冷却オイルを排出する排出口５０ｃが設けられている。排出口５０ｃは、冷却オイル供給系６０に供給された冷却オイルの圧力が所定圧力以上であるときにオイルバス４８内が液密状態となる排出力を有するよう形成されている。

冷却オイル供給系６０は、図３に示すように、図示しないオイルポンプから供給された冷却オイルが流通するオイル供給パイプ６２と、供給された冷却オイルをオイルバス４８へ流通させるオイルバスパイプ６４と、小径の孔形状に形成された冷却オイル供給口を少なくとも１つ有しオイルバスパイプ６４より内径が小さく冷却オイル供給口からコイルエンド４４に冷却オイルを高流速で噴射可能な噴射パイプ６６と、オイル供給パイプ６２を流通する冷却オイルの圧力に応じてオイル供給パイプ６２とオイルバスパイプ６４と噴射パイプ６６との間の冷却オイルの流れを調整する圧力制御弁６８とを備える。圧力制御弁６８は、オイル供給パイプ６２からの冷却オイルの圧力が所定圧力以上であるときにはオイル供給パイプ６２からの冷却オイルを噴射パイプ６６とオイルバスパイプ６４とに流通させ、オイル供給パイプ６２からの冷却オイルの圧力が所定圧力未満であるときにはオイル供給パイプ６２からの冷却オイルを噴射パイプ６６へ流通させる。

こうして構成された回転電機２０では、オイル供給パイプ６２を流通する冷却オイルの圧力が所定圧力以上、つまり、オイル供給パイプ６２を流通する冷却オイルの流量が高いときには、圧力制御弁６８がオイル供給パイプ６２からの冷却オイルを噴射パイプ６６とオイルバスパイプ６４とに流通させる。実施例では、オイルバスパイプ６４の内径が噴射パイプ６６の内径より大きいから、供給パイプからの冷却オイルは主としてオイルバスパイプ６４に供給される。コイルエンドカバー５０の排出口５０ｃはオイル供給パイプ６２からの冷却オイルの圧力が所定圧力以上のときにオイルバス４８内が液密状態となる排出力を有するよう形成されているから、オイル供給パイプ６２からの冷却オイルの圧力が所定圧力以上のときにはオイルバス４８内が液密状態となり、冷却オイルによるコイルエンド４４の被覆面積を稼ぐことによってコイルエンド４４を良好に冷却してコイル４６を良好に冷却することができる。

また、オイル供給パイプ６２を流通する冷却オイルの圧力が所定圧力未満、つまり、オイル供給パイプ６２を流通する冷却オイルの流量が低いときには、圧力制御弁６８がオイル供給パイプ６２からの冷却オイルを噴射パイプ６６に流通させ、噴射パイプ６６から冷却オイルがコイルエンド４４へ噴射される。これにより、コイルエンド４４の表面に比較的高い流速の冷却オイルを流すことができ、コイルエンド４４を良好に冷却してコイル４６を良好に冷却することができる。

図４は、オイル供給パイプ６２に供給される冷却オイルの流量（オイル供給量）とコイル４６の放熱量との関係を示す説明図である。図中、実線は冷却オイルを噴射パイプ６６のみに流通させて噴射パイプ６６でコイルエンド４４に冷却オイルを噴射した場合の冷却オイルの流量とコイル４６の放熱量との関係を示し、破線は冷却オイルをオイルバスパイプ６４のみに流通させてオイルバス４８内を液密状態にしたときの冷却オイルの流量とコイル４６の放熱量との関係を示している。図示するように、冷却オイルの流量が低いときはオイルバス４８に冷却オイルを噴射した場合のほうが放熱量が高く、冷却オイルの流量が高いときはオイルバス４８内を液密状態とした場合のほうが放熱量が高い。したがって、実施例のように、オイル供給パイプ６２を流通する冷却オイルの圧力が所定圧力以上であるときには主としてオイルバス４８内を液密状態にしてコイルエンド４４を冷却し、オイル供給パイプ６２を流通する冷却オイルの圧力が所定圧力未満であるときにはコイルエンド４４への噴射によりコイルエンド４４を冷却することにより、コイル４６の冷却を良好に行なうことができる。

以上説明した実施例の回転電機装置１０によれば、供給された冷却オイルをオイルバス４８へ流通させるオイルバスパイプ６４と、供給された冷却オイルをコイルエンド４４へ噴射する噴射パイプ６６と、オイル供給パイプ６２からの冷却オイルの圧力が所定圧力未満であるときにはオイル供給パイプ６２からの冷却オイルを噴射パイプ６６へ流通させると共にオイル供給パイプ６２からの冷却オイルの圧力が所定圧力以上であるときにはオイル供給パイプ６２からの冷却オイルを噴射パイプ６６とオイルバスパイプ６４とに流通させる圧力制御弁６８とを設けることにより、コイル４６の冷却を良好に行なうことができる。

実施例の回転電機装置１０では、オイル供給パイプ６２とオイルバスパイプ６４と噴射パイプ６６との間に圧力制御弁６８を配置するものとしたが、オイル供給パイプ６２とオイルバスパイプ６４と噴射パイプ６６との間には、オイル供給パイプ６２を流通する冷却オイルの流量が所定流量未満であるときには噴射パイプ６６に冷却オイルを供給し、オイル供給パイプ６２を流通する冷却オイルの流量が所定流量以上であるときには主としてオイルバスパイプ６４に冷却オイルを供給するように流路を切り替える機構を設ければよく、例えば、電気信号により制御されるソレノイドバルブ等の方向制御弁を設けるものとしてもよい。この場合、オイル供給パイプ６２を流通する冷却オイルの流量や冷却オイルの流路を反映するパラメータに応じて方向制御弁を制御して、オイル供給パイプ６２とオイルバスパイプ６４と噴射パイプ６６との間の流路を切り替えるものとすればよい。冷却オイルの流量を反映するパラメータとしては、例えば、冷却オイルを供給する図示しないオイルポンプから冷却オイルの流量が回転電機２０の回転数に応じて変化する場合にはロータの回転数を用いるものとしてもよいし、こうした回転電機２０がエンジンと共に車両に搭載されエンジンの回転数に応じて冷却オイルの流量が変化する場合にはエンジンの回転数などを用いればよく、こうしたパラメータを複数組み合わせるものとしてもよい。

実施例の回転電機装置１０では、圧力制御弁６８は、オイル供給パイプ６２からの冷却オイルの圧力が所定圧力以上であるときにはオイル供給パイプ６２からの冷却オイルを噴射パイプ６６とオイルバスパイプ６４とに流通させるものとしたが、オイル供給パイプ６２からの冷却オイルをオイルバスパイプ６４のみに流通させるものとしてもよい。

実施例の回転電機装置１０では、冷却オイルを用いて回転電機２０を冷却するものとしたが、回転電機２０の冷却媒体としてはこうした冷却オイルに限定されるものではなく、回転電機２０を冷却可能であれば如何なる冷却媒体を用いても構わない。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ステータコア４２が「ステータコア」に相当し、コイル４６が「コイル」に相当し、コイルエンドカバー５０が「コイルエンドカバー」に相当し、回転電機２０が「回転電機」に相当し、冷却オイル供給系６０が「冷却媒体供給系」に相当し、オイル供給パイプ６２が「冷却媒体流通パイプ」に相当し、オイルバスパイプ６４が「バスパイプ」に相当し、噴射パイプ６６が「噴射パイプ」に相当し、圧力制御弁６８が「供給切替機構」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、回転電機装置の製造産業などに利用可能である。

１０ 回転電機装置、２０ 回転電機、２２ 回転軸、３０ ロータ、４０ ステータ、４２ ステータコア、４４ コイルエンド、４６ コイル、４８ オイルバス、５０ コイルエンドカバー、５０ａ，５０ｂ 導入口、５０ｃ 排出口、６０ 冷却オイル供給系、６２ オイル供給パイプ、６４ オイルバスパイプ、６６ 噴射パイプ、６８ 圧力制御弁。

Claims (1)

1. ステータコアに巻回される巻線により構成され該ステータコアの軸方向外側に突出するコイルエンド部を有するコイルと内部に冷却媒体を流通可能な空間をもって前記コイルエンド部を覆うコイルエンドカバーとを有する回転電機と、前記回転電機へ冷却媒体を供給する冷却媒体供給系と、を備える回転電機装置において、
   前記冷却媒体供給系は、
   冷却媒体が流通する冷却媒体流通パイプと、
   前記冷却媒体流通パイプの下流に配置され、前記冷却媒体流通パイプからの冷却媒体をコイルエンドカバーの内部の空間へ流通させる流路を形成するバスパイプと、
   前記冷却媒体流通パイプの下流に配置され、前記冷却媒体流通パイプからの冷却媒体を前記コイルエンド部へ噴射する噴射パイプと、
   前記冷却媒体流通パイプを流通する冷却媒体の流量が所定流量以上であるときには前記冷却媒体流通パイプからの冷却媒体の少なくとも一部を前記バスパイプに供給し、前記冷却媒体流通パイプを流通する冷却媒体の流量が前記所定流量未満であるときには前記供給された冷却媒体を前記噴射パイプのみに供給する供給切替機構と、
   を有する
   回転電機装置。