JP6300035B2 - Electric motor cooling structure - Google Patents

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Description

本発明は、電動モータの冷却構造に関し、特にグラフェンシートを用いた電動モータの冷却構造に関する。   The present invention relates to an electric motor cooling structure, and more particularly to an electric motor cooling structure using a graphene sheet.

従来より、電動モータ(電動機)は、様々な分野で動力源として使用に供されている。
電動モータが、電気エネルギを運動エネルギに変換することによって回動するとき、一部の電気エネルギが熱エネルギに変換されて発熱される。
また、安全性の観点から、ハウジングの内壁部とステータのコイルエンドとの間を空気絶縁させるため、両者の間に所定距離離隔するための空間部が設けられている。
これに伴い、コイルエンドからハウジングへの熱伝導性を高くすることが難しく、電動モータ内の熱対策が必要であった。
特に、電気自動車に搭載されるような大型(高出力)の電動モータ程、大きな発熱量になり、この発熱量は電動モータの効率低下を招くため、種々の冷却技術が提案されている。
Conventionally, electric motors (electric motors) have been used as power sources in various fields.
When the electric motor rotates by converting electric energy into kinetic energy, a part of the electric energy is converted into heat energy to generate heat.
In order to insulate the inner wall portion of the housing from the coil end of the stator from the viewpoint of safety, a space portion is provided between them for a predetermined distance.
Accordingly, it is difficult to increase the thermal conductivity from the coil end to the housing, and it is necessary to take measures against heat in the electric motor.
In particular, a large (high output) electric motor mounted on an electric vehicle has a larger heat generation amount, and this heat generation amount causes a reduction in the efficiency of the electric motor. Therefore, various cooling techniques have been proposed.

特許文献1の電動モータの冷却構造は、ロータと、ステータコイルが巻回されたステータと、これらロータ及びステータを収容するハウジングと、このハウジングと一端側のコイルエンドとの間に形成された潤滑油用第1貯留槽と、ハウジングと他端側のコイルエンドとの間に形成された潤滑油用第2貯留槽と、これら第1貯留槽と第2貯留槽とを連通する連通路とを備え、連通路の上側部分を第1,第2貯留槽に貯留される潤滑油の油面よりも上方になるように形成している。
これにより、連通路内の潤滑油の滞留を抑制しながらコイルエンドを油没させて冷却を図っている。
The cooling structure of the electric motor of Patent Document 1 includes a rotor, a stator around which a stator coil is wound, a housing that houses the rotor and the stator, and a lubrication formed between the housing and a coil end on one end side. A first storage tank for oil, a second storage tank for lubricating oil formed between the housing and the coil end on the other end side, and a communication path communicating the first storage tank and the second storage tank. And the upper part of the communication path is formed to be above the oil level of the lubricating oil stored in the first and second storage tanks.
As a result, the coil end is submerged while cooling of the lubricating oil in the communication passage is suppressed, thereby achieving cooling.

近年、優れた移動度性能を有する素材としてグラフェン(グラフェンシートともいう)が注目されている。グラフェンは、炭素原子が六角形の網目を描くように結合した1原子層分の厚みしかない平面状物質である。
グラフェン中の荷電粒子(電子)の移動度は、室温で15000cm/Vsである一方、移動度に関連する特性(電気、熱、強度等)の発現は平面方向に限定されている。グラフェンは、通常、複数積層させた積層物(グラファイト)の形態で使用されている。
In recent years, graphene (also referred to as graphene sheet) has attracted attention as a material having excellent mobility performance. Graphene is a planar substance having a thickness of only one atomic layer in which carbon atoms are bonded so as to draw a hexagonal network.
The mobility of charged particles (electrons) in graphene is 15000 cm 2 / Vs at room temperature, while the development of properties related to mobility (electricity, heat, strength, etc.) is limited to the planar direction. Graphene is usually used in the form of a laminate (graphite) in which a plurality of graphenes are laminated.

特開2014−225971号公報JP 2014-225971 A

特許文献1の電動モータの冷却構造は、絶縁用空間部を潤滑油用貯留槽に利用し、別途ハウジング内に通気口を形成することなく、連通路内の潤滑油の滞留を抑制している。
しかし、特許文献1の電動モータの冷却構造では、コイルエンドを油没させて冷却する、所謂潤滑油との熱交換型湿式冷却であるため、潤滑油と、この潤滑油を循環させるための油路、更には、潤滑油のメンテナンス等が必要とされ、生産コストが高価になる虞がある。
また、大型の電動モータの場合、昇温速度が極めて速く(例えば3secで約200℃上昇)、潤滑油を用いた熱交換型湿式冷却では電動モータ内の各部材に対する冷却能力が追いつかない虞もある。
特許文献1の技術は、潤滑油を用いた冷却機構に加え、ハウジングの壁部内に別途冷却水路を形成し、電動モータ内の冷却能力の更なる向上を図っているものの、構造の複雑化及びコストの観点で依然として課題が残る。
The cooling structure of the electric motor of Patent Document 1 uses the insulating space for the lubricating oil reservoir, and suppresses the retention of the lubricating oil in the communication path without forming a vent in the housing. .
However, since the cooling structure of the electric motor of Patent Document 1 is a heat exchange type wet cooling with a so-called lubricating oil in which the coil end is submerged and cooled, the lubricating oil and the oil for circulating the lubricating oil are used. Roads and further maintenance of the lubricating oil is required, which may increase the production cost.
In the case of a large electric motor, the rate of temperature rise is extremely fast (for example, about 200 ° C. increase in 3 seconds), and there is a possibility that the heat exchange type wet cooling using lubricating oil may not be able to catch up with the cooling capacity of each member in the electric motor. is there.
Although the technology of Patent Document 1 forms a cooling water channel separately in the wall of the housing in addition to a cooling mechanism using lubricating oil, and further improves the cooling capacity in the electric motor, Issues still remain from a cost perspective.

前述のように、特定の使用条件下において、グラフェンの熱伝導性が優れていること自体は知られているため、グラフェンを冷却機構に活用することも考えることができる。
グラフェンを冷却機構に活用する場合、面方向と厚さ方向とで物性値が大きく異るという特異性を考慮した上で、その適用部位や適用形態等を設定する必要がある。
そこで、本発明者が検討を行った結果、冷却対象部位であるコイルエンドにグラフェンを単に面接触させても、所定押圧力以上で一様に面接触させなければ冷却能を確保できる熱量がコイルエンドからグラフェンに対して伝導されないことを知見した。
しかも、コイルエンドが配置される絶縁用空間部の構造は狭隘且つ複雑であるため、コイルエンドにグラフェンを一様な押圧力で面接触させることは容易ではない。
As described above, since it is known that graphene is excellent in thermal conductivity under a specific use condition, it can be considered to utilize graphene for a cooling mechanism.
When graphene is used for a cooling mechanism, it is necessary to set an application site, an application form, and the like in consideration of the peculiarity that a physical property value is greatly different between a surface direction and a thickness direction.
Therefore, as a result of the study by the present inventor, even if the graphene is simply brought into surface contact with the coil end that is the part to be cooled, the amount of heat that can secure the cooling ability is ensured if the surface contact is not made uniformly over a predetermined pressing force. It was found that no conduction from graphene to graphene from the end.
In addition, since the structure of the insulating space where the coil end is arranged is narrow and complicated, it is not easy to bring the graphene into surface contact with the coil end with a uniform pressing force.

本発明の目的は、コイルエンドにグラフェンシートの積層体を一様な押圧力で面接触させることにより冷却能力を向上可能な電動モータの冷却構造等を提供することである。   An object of the present invention is to provide a cooling structure or the like of an electric motor that can improve the cooling capacity by bringing a laminate of graphene sheets into surface contact with a coil end with a uniform pressing force.

請求項1の発明は、ロータと、ステータコイルが巻回されたステータと、前記ロータ及びステータを収容するハウジングと、このハウジングとステータのコイルエンドとの間に形成された絶縁用空間部とを備えた電動モータの冷却構造において、前記絶縁用空間部に配設され且つ複数のグラフェンシートを夫々積層した複数の積層体と、前記コイルエンドとハウジングに対して前記複数の積層体を厚さ方向から押圧する加圧空気を収容した加圧空気収容バッグとを有することを特徴としている。   The invention of claim 1 includes a rotor, a stator around which a stator coil is wound, a housing that accommodates the rotor and the stator, and an insulating space formed between the housing and the coil end of the stator. In the cooling structure of the electric motor provided, a plurality of laminates arranged in the space for insulation and laminated with a plurality of graphene sheets, and the plurality of laminates in the thickness direction with respect to the coil end and the housing And a pressurized air containing bag containing pressurized air to be pressed from above.

この電動モータの冷却構造では、絶縁用空間部に配設され且つ複数のグラフェンシートを夫々積層した複数の積層体を備えるため、潤滑油等の熱交換用冷却媒体を省略することができ、また、安全性の観点からから必要不可欠な空気絶縁用空間部を維持しつつ、この絶縁用空間部を利用して複数の積層体を配設することができる。コイルエンドとハウジングに対して複数の積層体を厚さ方向から押圧する加圧空気を収容した加圧空気収容バッグを備えるため、絶縁用空間部の形状に拘らず、コイルエンドとハウジングとの間に空気絶縁層を確保しながら、コイルエンドにグラフェンシートを一様な押圧力で面接触させることができる。   In this electric motor cooling structure, since it has a plurality of laminated bodies arranged in the insulating space and laminated with a plurality of graphene sheets, a heat exchange cooling medium such as lubricating oil can be omitted. From the viewpoint of safety, it is possible to dispose a plurality of laminates using the insulating space while maintaining the air insulating space that is indispensable. Since it includes a compressed air storage bag that stores compressed air that presses a plurality of laminates from the thickness direction against the coil end and the housing, the coil end and the housing are not affected by the shape of the insulating space. The graphene sheet can be brought into surface contact with the coil end with a uniform pressing force while securing an air insulating layer.

請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記加圧空気収容バッグの内圧が100〜700kPaに設定されていることを特徴としている。
この構成によれば、グラフェンシートの優位な熱伝導特性を確実に発揮させることができる。
The invention of claim 2 is characterized in that, in the invention of claim 1, an internal pressure of the pressurized air accommodation bag is set to 100 to 700 kPa.
According to this configuration, the superior heat conduction characteristics of the graphene sheet can be reliably exhibited.

請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、前記ハウジングが前記ロータの軸心方向端部を塞ぐハウジングエンド部材を備え、前記加圧空気収容バッグに、前記ハウジングエンド部材を貫通して外部に延びる加圧空気導入路と、前記加圧空気導入路の先端に配設された調圧バルブとを設けたことを特徴としている。
この構成によれば、加圧空気収容バッグを非充填状態で組み付けることができるため、組付作業性を向上でき、組付け後に加圧空気収容バッグを充填状態にするため、加圧空気収容バッグの圧力管理を容易化することができる。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the housing includes a housing end member that closes an axial end portion of the rotor, and the pressurized air storage bag penetrates the housing end member. And a pressurized air introduction path extending to the outside, and a pressure regulating valve disposed at the tip of the pressurized air introduction path.
According to this configuration, since the pressurized air storage bag can be assembled in an unfilled state, the assembly workability can be improved, and the compressed air storage bag is filled after assembly. The pressure management can be facilitated.

請求項4の発明は、請求項1〜3の何れか1項の発明において、前記積層体は、前記複数のグラフェンシートを夫々積層して形成された中間積層体を平行な2辺において前記ロータの軸心と平行な折畳み線を含む折畳み線により複数回折畳んで構成されていることを特徴としている。
この構成によれば、コイルエンド及びハウジングに対する積層体の専有面積に拘らず、コイルエンドからハウジングまでの熱伝導経路の熱伝導量を増加することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the laminated body includes an intermediate laminated body formed by laminating the plurality of graphene sheets, and the rotor on two parallel sides. It is characterized in that it is constituted by a plurality of diffractions by a fold line including a fold line parallel to the axis.
According to this configuration, the heat conduction amount of the heat conduction path from the coil end to the housing can be increased regardless of the area occupied by the laminated body with respect to the coil end and the housing.

本発明の電動モータの冷却構造によれば、コイルエンドとハウジングとの間に空気絶縁層を確保しながら、コイルエンドにグラフェンシートの積層体を一様な押圧力で面接触させることにより冷却能力を向上することができる。   According to the cooling structure of the electric motor of the present invention, the cooling capacity is obtained by bringing the laminate of graphene sheets into surface contact with the coil end with uniform pressing force while securing an air insulating layer between the coil end and the housing. Can be improved.

実施例1に係る電動モータの縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view of an electric motor according to Embodiment 1. FIG. 図1の収容バッグ周辺部分の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the storage bag periphery part of FIG. 図2の段差部周辺部分の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the step part periphery part of FIG. 電動モータのロータを除く分解斜視図である。It is a disassembled perspective view except the rotor of an electric motor. グラフェンシートの説明図である。It is explanatory drawing of a graphene sheet. 中間積層体の説明図である。It is explanatory drawing of an intermediate | middle laminated body. 積層体の斜視図である。It is a perspective view of a laminated body. グラフェンシートの押圧力と熱伝導率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the pressing force of a graphene sheet, and thermal conductivity. 折畳み工程の説明図である。It is explanatory drawing of a folding process. 積層体の挿通部周辺部分の平面図である。It is a top view of the penetration part periphery part of a laminated body. 熱伝導ボルトの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of a heat conduction bolt. 図3の熱伝導ボルトと積層体との接触部分の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the contact part of the heat conductive volt | bolt of FIG. 3, and a laminated body. 図7のXIII−XIII線断面図である。It is the XIII-XIII sectional view taken on the line of FIG. 延長部の変形例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the modification of an extension part.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下の説明は、本発明を所定の制御部によって駆動が制御される永久磁石同期モータに適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。尚、以下、図における左側を左方とし、図における上側を上方として説明する。また、図3,図7,図10,図13において、熱の伝達方向を矢印を用いて示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The following description exemplifies the application of the present invention to a permanent magnet synchronous motor whose drive is controlled by a predetermined control unit, and does not limit the present invention, its application, or its use. . In the following description, the left side in the figure is the left side, and the upper side in the figure is the upper side. Moreover, in FIG.3, FIG.7, FIG.10, FIG. 13, the heat transfer direction is shown using the arrow.

以下、本発明の実施例1について図1〜図13に基づいて説明する。
図1に示すように、電動機としての電動モータ1は、円筒状のロータ10と、このロータ10の外周側に配設された円筒状のステータ20と、ロータ10及びステータ20を収容する円筒状のハウジング30等を備えている。
この電動モータ1は、ステータ20に制御された交流電流が流されることにより発生する磁界によって、ステータ20の内側に収容されたロータ10が回転するように構成されている。
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, an electric motor 1 as an electric motor includes a cylindrical rotor 10, a cylindrical stator 20 disposed on the outer peripheral side of the rotor 10, and a cylindrical shape that houses the rotor 10 and the stator 20. Housing 30 and the like.
The electric motor 1 is configured such that the rotor 10 housed inside the stator 20 is rotated by a magnetic field generated when a controlled alternating current flows through the stator 20.

まず、ロータ10について説明する。
図1に示すように、ロータ10は、電動モータ1の出力軸を兼ねたロータシャフト11と、ロータコア12と、左右1対のエンドプレート13とを備えている。
ロータシャフト11は、右端部が負荷装置2に連結され、左端部及び右端側途中部が軸受35,36を介してハウジング30に回転自在に支持されている。
First, the rotor 10 will be described.
As shown in FIG. 1, the rotor 10 includes a rotor shaft 11 that also serves as an output shaft of the electric motor 1, a rotor core 12, and a pair of left and right end plates 13.
The rotor shaft 11 has a right end connected to the load device 2 and a left end and a middle portion on the right end side supported rotatably on the housing 30 via bearings 35 and 36.

ロータコア12は、電磁鋼板からなる鉄心が左右方向に多数積層され、熱圧着等により一体形成されている。このロータコア12は、ロータシャフト11に回り止め嵌合され、その外径側内部には周方向に所定数の永久磁石(図示略)が埋設されている。
左右1対のエンドプレート13は、ロータコア12の左右両端部に当接状に設けられ、ロータシャフト11に対してロータコア12の左右方向の位置決めを行っている。
A large number of iron cores made of electromagnetic steel plates are laminated in the left-right direction, and the rotor core 12 is integrally formed by thermocompression bonding or the like. The rotor core 12 is fitted to the rotor shaft 11 to prevent rotation, and a predetermined number of permanent magnets (not shown) are embedded in the outer diameter side in the circumferential direction.
The pair of left and right end plates 13 are provided in contact with both left and right end portions of the rotor core 12 to position the rotor core 12 in the left-right direction with respect to the rotor shaft 11.

次に、ステータ20について説明する。
図1,図2,図4に示すように、ステータ20は、円筒状のステータコア21と、ステータコイル22等を備えている。
ステータコア21は、電磁鋼板からなる鉄心が左右方向に多数積層され、熱圧着等により一体形成されている。このステータコア21は、ハウジング30の内壁部31cに外周が回り止め嵌着され、その内径部分がロータコア12の外径部分と微小な間隔を空けて対向配置されている。ステータコア21には、周方向に等間隔で複数のリブ(図示略)が突設され、これらのリブにU相コイル群、V相コイル群及びW相コイル群から構成された銅製エナメル線のステータコイル22が定法に従って巻装されている。
Next, the stator 20 will be described.
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the stator 20 includes a cylindrical stator core 21, a stator coil 22, and the like.
The stator core 21 has a large number of iron cores made of electromagnetic steel plates laminated in the left-right direction, and is integrally formed by thermocompression bonding or the like. The outer periphery of the stator core 21 is fixed to the inner wall 31c of the housing 30 and the inner diameter portion of the stator core 21 is disposed opposite to the outer diameter portion of the rotor core 12 with a small gap. The stator core 21 is provided with a plurality of ribs (not shown) at regular intervals in the circumferential direction, and a copper enameled wire stator composed of a U-phase coil group, a V-phase coil group, and a W-phase coil group on these ribs. The coil 22 is wound according to a standard method.

ステータコイル22は、ステータコア21の左右両端部から夫々左右(軸心)方向外側に突出した状態で折り返された左右1対のコイルエンド23を備えている。
図1,図2に示すように、左右1対のコイルエンド23は、ステータコア21から離隔した位置に形成された大径部23aと、この大径部23aとステータコア21との間に形成され且つ縦断面視にて大径部23aよりも上下方向の幅が狭く形成された小径部23bとを備えている。ステータコア21の左右両側には、ステータコア21の縦壁部と小径部23bと大径部23aとによって、縦断面視にてロータシャフト11の内径(軸心)方向に向かって凹入した凹部24が夫々形成されている。
The stator coil 22 includes a pair of left and right coil ends 23 that are folded back from the left and right ends of the stator core 21 so as to protrude outward in the left and right (axial center) direction.
As shown in FIGS. 1 and 2, the pair of left and right coil ends 23 are formed between a large diameter portion 23 a formed at a position separated from the stator core 21, and between the large diameter portion 23 a and the stator core 21. And a small-diameter portion 23b having a narrower vertical width than the large-diameter portion 23a in a longitudinal sectional view. On both the left and right sides of the stator core 21, there are recessed portions 24 that are recessed toward the inner diameter (axial center) of the rotor shaft 11 in a longitudinal sectional view by the vertical wall portion, the small diameter portion 23b, and the large diameter portion 23a of the stator core 21. Each is formed.

左右1対のコイルエンド23(大径部23a及び小径部23b)の絶縁被覆の表面には、絶縁性放熱ペーストが夫々塗布されている。
絶縁性放熱ペーストは、絶縁性を確保しつつ、熱伝導性や放熱性を確保する材質、例えば、アルコキシド化合物の加水分解反応とシラノール脱水縮合反応により生成されたペーストが用いられている。尚、この絶縁性放熱ペーストは、ステータコア21の縦壁部にも塗布されている。
An insulating heat dissipating paste is applied to the surfaces of the insulating coatings of the pair of left and right coil ends 23 (large diameter portion 23a and small diameter portion 23b).
As the insulating heat dissipation paste, a material that ensures thermal conductivity and heat dissipation while ensuring insulation, for example, a paste generated by a hydrolysis reaction and silanol dehydration condensation reaction of an alkoxide compound is used. This insulating heat radiation paste is also applied to the vertical wall portion of the stator core 21.

ステータコイル22の巻線方式は、集中巻方式と分布巻方式に大別することができる。
集中巻方式は、各磁極の重なりがなく、ステータコイル22同士の干渉が少ないため、コイルエンド23の左右長を短くできる反面、出力トルク当りの磁石の使用量が多く、コギングが大きくなる。
分布巻方式は、各相の磁極が部分的に重なり、コイルエンド23にてステータコイル22が交差する形状になるため、コイルエンド23の左右長が長くなり、形状が複雑化する反面、出力トルク当りの磁石の使用量が少なく、コギングが小さくなる。
本実施例では、ステータコア21から露出するコイルエンド23の露出面積を大きく確保するために、コイルエンド23の左右長が長くなる分布巻方式を採用している。
The winding method of the stator coil 22 can be roughly divided into a concentrated winding method and a distributed winding method.
In the concentrated winding method, the magnetic poles do not overlap and the interference between the stator coils 22 is small, so that the left and right lengths of the coil ends 23 can be shortened, but the amount of magnets used per output torque is large and cogging increases.
In the distributed winding method, since the magnetic poles of each phase partially overlap and the stator coil 22 intersects at the coil end 23, the left and right lengths of the coil end 23 become longer and the shape becomes complicated, but the output torque The amount of magnet used per hit is small and cogging is reduced.
In the present embodiment, in order to ensure a large exposed area of the coil end 23 exposed from the stator core 21, a distributed winding method in which the left and right lengths of the coil end 23 are increased is adopted.

次に、ハウジング30について説明する。
図1〜図4に示すように、ハウジング30は、アルミニウム合金材材料で形成され、有底筒状の本体部31と、この本体部31の右側開口を閉塞する略円板状のエンド部32(ハウジングエンド部材)等を備えている。それ故、本体部31及びエンド部32に入熱された熱量は、速やかにこれらの内部を伝達されて外部に放熱される。
本体部31には、軸受35と、3つのボルト穴34hと、段差部31aと、この段差部31aに設けられた複数の凹入部31d及び複数のボルト穴44hが形成されている。
軸受35は、左側縦壁中央部分に設置されたベアリングにより構成されている。3つのボルト穴34hは、右端部の端壁部31bに周方向に等間隔になるように形成されている。
図3に示すように、複数の円筒状凹入部31dは、段差部31aの底部から左方へ凹入するように形成されている。複数のボルト穴44hは、凹入部31dよりも小径に形成され、複数の凹入部31dの底部から左方へ凹入するように夫々形成されている。
Next, the housing 30 will be described.
As shown in FIGS. 1 to 4, the housing 30 is made of an aluminum alloy material, and has a bottomed cylindrical main body portion 31 and a substantially disc-shaped end portion 32 that closes the right opening of the main body portion 31. (Housing end member) and the like. Therefore, the amount of heat input to the main body portion 31 and the end portion 32 is quickly transmitted through the inside and radiated to the outside.
The main body 31 is formed with a bearing 35, three bolt holes 34h, a step portion 31a, a plurality of recessed portions 31d provided in the step portion 31a, and a plurality of bolt holes 44h.
The bearing 35 is configured by a bearing installed in the central portion of the left vertical wall. The three bolt holes 34h are formed in the end wall portion 31b at the right end portion at equal intervals in the circumferential direction.
As shown in FIG. 3, the plurality of cylindrical recessed portions 31d are formed so as to be recessed leftward from the bottom of the stepped portion 31a. The plurality of bolt holes 44h are formed to have a smaller diameter than the recessed portions 31d, and are respectively formed so as to be recessed leftward from the bottoms of the plurality of recessed portions 31d.

エンド部32には、軸受36と、3つの開口32aと、バルブ開口32bが形成されている。軸受36は、縦壁中央部分に設置されたベアリングにより構成されている。
3つの開口32aは、周方向に等間隔になる位置において外径方向に張り出した3つのボルトボス部に夫々形成されている。バルブ開口32bは、エンド部32の縦壁の径方向途中部において縦壁を左右に貫通するように形成されている。
エンド部32は、開口32aに挿通されたボルト34をボルト穴34hに夫々締結することにより本体部31に固定されている。
In the end portion 32, a bearing 36, three openings 32a, and a valve opening 32b are formed. The bearing 36 is configured by a bearing installed at the central portion of the vertical wall.
The three openings 32a are respectively formed in three bolt boss portions projecting in the outer diameter direction at positions at equal intervals in the circumferential direction. The valve opening 32 b is formed so as to penetrate the vertical wall left and right in the middle in the radial direction of the vertical wall of the end portion 32.
The end portion 32 is fixed to the main body portion 31 by fastening the bolts 34 inserted through the openings 32a into the bolt holes 34h, respectively.

図1,図2に示すように、コイルエンド23とハウジング30とを空気絶縁させるため、コイルエンド23が、本体部31、エンド部32、後述する押え板40から所定距離離隔されている。それ故、大径部23aの端部分23c、大径部23aの外径部分23d、小径部23bの外径部分23e、本体部31(ハウジング30)の内壁部31c、エンド部32等によって空間部33(絶縁用空間部)が形成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the coil end 23 is separated from the main body portion 31, the end portion 32, and a presser plate 40 described later by a predetermined distance in order to insulate the coil end 23 from the housing 30. Therefore, the end portion 23c of the large diameter portion 23a, the outer diameter portion 23d of the large diameter portion 23a, the outer diameter portion 23e of the small diameter portion 23b, the inner wall portion 31c of the main body portion 31 (housing 30), the end portion 32, etc. 33 (insulating space) is formed.

右側の空間部33内には、アルミニウム合金製の押え板40と、この押え板40よりも左方に配設された複数の積層体50と、これら複数の積層体50を所定の加圧力で押圧するための収容バッグ60(加圧空気収容バッグ)等が配設されている。
本実施例では、右側の空間部33に複数の積層体50やこれらを押圧する収容バッグ60等を配設しているため、以下、右側部分の構成について主に説明する。
尚、左右両側の空間部33に複数の積層体50や収容バッグ60等を夫々配設しても良い。
In the space 33 on the right side, a pressing plate 40 made of an aluminum alloy, a plurality of laminated bodies 50 disposed on the left side of the pressing plate 40, and the plurality of laminated bodies 50 with a predetermined pressure. A storage bag 60 (pressurized air storage bag) for pressing is disposed.
In the present embodiment, since the plurality of laminated bodies 50 and the storage bags 60 that press these are disposed in the right space portion 33, the configuration of the right side portion will be mainly described below.
In addition, you may arrange | position the several laminated body 50, the accommodation bag 60, etc. in the space part 33 of both right and left sides, respectively.

図1〜図4に示すように、押え板40は、円環状の円環部41と、円筒部42とによって一体的に構成されている。
円環部41は、ロータシャフト11の軸心に対して直交するように配置され、外径部分が段差部31aの底部に複数の熱伝導ボルト44を介して固定されている。
円環部41には、熱伝導ボルト44を挿通可能な複数の開口41aと、バルブ開口32bに対向配置されたバルブ開口41bとが形成されている。
図4に示すように、複数の開口41aは、正三角形の頂点の位置に配置された3つ1組の開口41aが周方向に複数組形成されている。
円環部41の内径縁部は、押え板40が段差部31aの底部に固定されたとき、ステータコア21の内径部分と略同じ高さ位置になるように構成されている。
円筒部42は、円環部41の内径縁部から大径部23aの内径部分に対向する位置に亙ってロータシャフト11の軸心に対して平行状に左方へ延設されている。
円筒部42の左端部分は、大径部23aの内径部分から上下方向に所定距離離隔している。
As shown in FIGS. 1 to 4, the presser plate 40 is integrally configured by an annular ring portion 41 and a cylindrical portion 42.
The annular portion 41 is disposed so as to be orthogonal to the axis of the rotor shaft 11, and the outer diameter portion is fixed to the bottom portion of the step portion 31 a via a plurality of heat conduction bolts 44.
The annular portion 41 is formed with a plurality of openings 41a through which the heat conduction bolts 44 can be inserted, and a valve opening 41b disposed to face the valve opening 32b.
As shown in FIG. 4, the plurality of openings 41 a are formed by a plurality of sets of three openings 41 a arranged at the apex of the regular triangle in the circumferential direction.
The inner peripheral edge portion of the annular portion 41 is configured to be at substantially the same height as the inner diameter portion of the stator core 21 when the presser plate 40 is fixed to the bottom portion of the step portion 31a.
The cylindrical portion 42 extends to the left in parallel to the axis of the rotor shaft 11 from a position facing the inner diameter portion of the large diameter portion 23 a from the inner diameter edge portion of the annular portion 41.
The left end portion of the cylindrical portion 42 is separated from the inner diameter portion of the large diameter portion 23a by a predetermined distance in the vertical direction.

次に、複数の積層体50について説明する。
複数の積層体50は、コイルエンド23から入熱された熱量をハウジング30の内壁部31c等に伝達することによりコイルエンド23を冷却する乾式冷却機構を構成している。これら複数の積層体50は、空間部33に周方向において所定間隔おきに配設されている。
尚、複数の積層体50は、何れも同一の構成であるため、1つの積層体50を例として説明する。
Next, the some laminated body 50 is demonstrated.
The plurality of stacked bodies 50 constitute a dry cooling mechanism that cools the coil end 23 by transmitting the heat input from the coil end 23 to the inner wall portion 31 c of the housing 30. The plurality of laminated bodies 50 are disposed in the space portion 33 at predetermined intervals in the circumferential direction.
In addition, since all the laminated bodies 50 are the same structures, the one laminated body 50 is demonstrated as an example.

図5〜図7に示すように、積層体50は、炭素原子の網目状結晶の1層のみが平面状に存在するグラフェンシート51を均一に複数層積み重ねた中間積層体52(グラファイト)によって構成されている。層状結晶体である中間積層体52は、例えば、約75μmの厚さを有している。中間積層体52(グラフェンシート51)の荷電粒子(電子)の移動度は、層方向(平面方向)において、室温で15000cm/Vsであり、優れた熱伝導性能(1000〜1500W/m・K)を備えている。
図8に示すように、この中間積層体52は、熱源に対して面直交方向からの押圧力が大きい程熱伝導率が増加し、押圧力が十分に大きくなった時点で熱伝導率が収束する特性を有している。
As shown in FIGS. 5 to 7, the laminated body 50 is configured by an intermediate laminated body 52 (graphite) in which a plurality of graphene sheets 51 in which only one layer of a network crystal of carbon atoms exists in a planar shape is stacked uniformly. Has been. The intermediate laminate 52 that is a layered crystal has a thickness of, for example, about 75 μm. The mobility of charged particles (electrons) of the intermediate laminate 52 (graphene sheet 51) is 15000 cm 2 / Vs at room temperature in the layer direction (plane direction), and excellent heat conduction performance (1000 to 1500 W / m · K). ).
As shown in FIG. 8, in the intermediate laminate 52, the thermal conductivity increases as the pressing force from the direction perpendicular to the surface with respect to the heat source increases, and the thermal conductivity converges when the pressing force becomes sufficiently large. It has the characteristic to do.

図7に示すように、グラフェンシート51が積層された中間積層体52を平行な2辺の折畳み線52aで偶数回、例えば28回折畳むことにより約2mmの厚さを有する長尺状の積層体50を形成している。ここで、積層の意味は、グラフェンシート51を複数層重ねること、及び中間積層体52を複数回折畳んで複数層重ねることを含むものである。
積層体50のうち、最下層の中間積層体52に入熱された熱量は、複数の折畳み線52aを経由して最上層の中間積層体52まで高い熱伝導率で伝達されている。
As shown in FIG. 7, a long laminate having a thickness of about 2 mm is obtained by folding the intermediate laminate 52 on which the graphene sheets 51 are laminated by an even number of times, for example, 28 diffractions, with two parallel folding lines 52a. 50 is formed. Here, the meaning of stacking includes stacking a plurality of graphene sheets 51 and stacking a plurality of intermediate stacks 52 by diffracting a plurality of layers.
Of the laminate 50, the amount of heat input to the lowermost intermediate laminate 52 is transmitted to the uppermost intermediate laminate 52 with a high thermal conductivity via a plurality of folding lines 52a.

また、最下層の中間積層体52の左端側部分に入熱された熱量は、図7の矢印に示すように、折畳まれた全ての中間積層体52を熱伝導経路として右端側部分まで伝達される。
ここで、グラフェンシート51の六角形格子構造に格子欠陥が生じた場合は、グラフェンシート51の構造上、熱伝導経路が減少するため、熱伝導率が低下し、熱伝導性能が損なわれる虞がある。
即ち、積層体50の折畳み線52aを完全屈曲させた場合、グラフェンシート51に格子欠陥が生じるため、折畳み線52aを完全屈曲させないように所定の曲率が形成されている。そこで、図9に示すように、積層体50の折畳み工程において、各折畳み線52aに断面円形の棒状治具70を夫々当接させた後、棒状治具70を対応する一側の折畳み線52aが重なり合うように一箇所に集約させ、他側の折畳み線52aが重なり合うように一箇所に集約させることにより、中間積層体52(グラフェンシート51)を完全屈曲させることなく中間積層体52を折畳んでいる。
Further, the amount of heat input to the left end portion of the lowermost intermediate laminate 52 is transmitted to the right end portion using all the folded intermediate laminates 52 as heat conduction paths as shown by arrows in FIG. Is done.
Here, when a lattice defect occurs in the hexagonal lattice structure of the graphene sheet 51, the heat conduction path is reduced due to the structure of the graphene sheet 51, so that the thermal conductivity is lowered and the heat conduction performance may be impaired. is there.
That is, when the folding line 52a of the laminated body 50 is completely bent, a lattice defect is generated in the graphene sheet 51. Therefore, a predetermined curvature is formed so that the folding line 52a is not completely bent. Therefore, as shown in FIG. 9, in the folding process of the laminated body 50, the rod-shaped jigs 70 having a circular cross section are brought into contact with the respective folding lines 52 a, respectively, and then the bar-shaped jig 70 is folded on the corresponding one side. The intermediate laminated body 52 is folded without completely bending the intermediate laminated body 52 (graphene sheet 51) by concentrating them at one place so that they overlap each other and concentrating them at one place so that the other folding lines 52a overlap. It is.

図7に示すように、積層体50には、長手方向に等間隔に並んだ4つの連結部53と、右半部に3つの挿通部54〜56が形成されている。
4つの連結部53は、最下層の中間積層体52の一側長辺から一側方向に延設された延長部52bと、最上層の中間積層体52の一側長辺から一側方向に延設された延長部52cとを接着材等により連結することにより夫々構成されている。そして、積層体50の他側の全ての折畳み線52aを接着材等により連結することにより折畳まれた長尺形状を維持可能な積層体50を形成している。
As shown in FIG. 7, the laminated body 50 is formed with four connecting portions 53 arranged at equal intervals in the longitudinal direction and three insertion portions 54 to 56 in the right half portion.
The four connecting portions 53 are extended in one direction from one long side of the lowermost intermediate laminate 52, and extended from one long side of the uppermost intermediate laminate 52 to one side. Each of the extended portions 52c is connected by an adhesive or the like. And the laminated body 50 which can maintain the folded long shape is formed by connecting all the folding lines 52a of the other side of the laminated body 50 with an adhesive material etc.

図7,図10に示すように、3つの挿通部54〜56は、夫々略正三角形の頂点に対応する位置に形成されている。挿通部54は、図7及び図10の矢印に示す熱伝達方向下流側(右側)位置に主頂点として設けられ、挿通部55,56は、挿通部54よりも上流側位置に底辺頂点として夫々設けられている。
これら挿通部54〜56は、積層体50を本体部31に対して固定するとき、各積層体50に対応した3つの凹入部31dに夫々重なり合うように形成されている。
挿通部54〜56は、熱伝導ボルト44の円柱部44cよりも小径に形成された挿通孔54a〜56aと、これら挿通孔54a〜56aから放射状に90度間隔で形成されたスリット部54b〜56bとによって夫々構成されている。
図10に示すように、スリット部54bは、熱伝達方向に対して平行方向及び直交方向に十字状に形成されている。スリット部55b,56bは、熱伝導経路の経路幅を最大限確保するため、熱伝達方向に対して45度方向及び135度方向に交差するようにX字状に形成されている。スリット部54b〜56bには、挿通孔54a〜56aに対して反対側の端部に引き裂き防止用丸形状部が夫々形成されている。
尚、挿通部55,56は同じ構成であり、挿通部54と挿通部55,56はスリット部の設置方向(角度)を除き同じ構成である。
As shown in FIGS. 7 and 10, the three insertion portions 54 to 56 are formed at positions corresponding to the vertices of a substantially equilateral triangle, respectively. The insertion part 54 is provided as a main vertex at the downstream (right side) position in the heat transfer direction indicated by the arrows in FIGS. 7 and 10, and the insertion parts 55 and 56 are respectively provided as base vertexes at positions upstream of the insertion part 54. Is provided.
These insertion portions 54 to 56 are formed so as to overlap the three recessed portions 31 d corresponding to the respective stacked bodies 50 when the stacked body 50 is fixed to the main body portion 31.
The insertion portions 54 to 56 include insertion holes 54 a to 56 a formed with a smaller diameter than the cylindrical portion 44 c of the heat conduction bolt 44, and slit portions 54 b to 56 b formed radially from the insertion holes 54 a to 56 a at intervals of 90 degrees. Respectively.
As shown in FIG. 10, the slit portion 54 b is formed in a cross shape in a direction parallel to and perpendicular to the heat transfer direction. The slit portions 55b and 56b are formed in an X shape so as to intersect the 45 ° direction and the 135 ° direction with respect to the heat transfer direction in order to ensure the maximum width of the heat conduction path. In the slit portions 54b to 56b, tearing prevention round portions are respectively formed at end portions opposite to the insertion holes 54a to 56a.
In addition, the insertion parts 55 and 56 are the same structures, and the insertion part 54 and the insertion parts 55 and 56 are the same structures except the installation direction (angle) of a slit part.

図11に示すように、金属製熱伝導ボルト44は、締付工具(図示略)に内嵌可能な頭部44aと、この頭部44aに連なる軸部44bとを備えている。
軸部44bは、頭部44aに連なる円柱部44cと、この円柱部44cに連なり円柱部44cよりも小径に形成されたねじ部44dを有している。円柱部44cの直径は、ボルト穴44hの直径よりも大きく、スリット部の2倍の長さよりも小さく設定されている。これにより、熱伝導ボルト44を挿通部54〜56を介してボルト穴44hに締結するとき、熱伝導ボルト44は、挿通孔54a〜56a及びスリット部54b〜56bの各近傍部分を締結方向に向けて折り曲げて進行する。
円柱部44cの軸方向長さは、円柱部44cの左端部が凹入部31dの底部に当接したとき、積層体50に作用する熱伝導ボルト44からの押圧力が所定圧力になるように設定されている。具体的には、円柱部44cの左端部が凹入部31dの底部に当接して締結完了したとき、100〜700kPaの範囲内で且つ積層体50の折畳み線52aを完全屈曲させない押圧力になるように円柱部44cの軸方向長さが規定されている。
円柱部44cの左端外周部分には、断面鋭角状に形成された方向変換部44eが設けられている。
As shown in FIG. 11, the metal heat conduction bolt 44 includes a head portion 44a that can be fitted in a tightening tool (not shown), and a shaft portion 44b that is continuous with the head portion 44a.
The shaft portion 44b includes a cylindrical portion 44c that is continuous with the head portion 44a, and a screw portion 44d that is continuous with the cylindrical portion 44c and has a smaller diameter than the cylindrical portion 44c. The diameter of the cylindrical portion 44c is set to be larger than the diameter of the bolt hole 44h and smaller than twice the length of the slit portion. Accordingly, when the heat conduction bolt 44 is fastened to the bolt hole 44h via the insertion portions 54 to 56, the heat conduction bolt 44 directs the vicinity portions of the insertion holes 54a to 56a and the slit portions 54b to 56b in the fastening direction. Bend and proceed.
The axial length of the cylindrical portion 44c is set so that the pressing force from the heat conduction bolt 44 acting on the laminated body 50 becomes a predetermined pressure when the left end portion of the cylindrical portion 44c comes into contact with the bottom of the recessed portion 31d. Has been. Specifically, when the left end portion of the cylindrical portion 44c is in contact with the bottom portion of the recessed portion 31d and the fastening is completed, the pressing force is within a range of 100 to 700 kPa and does not cause the folding line 52a of the stacked body 50 to be completely bent. The axial length of the cylindrical portion 44c is defined.
A direction changing portion 44e having a sharp cross section is provided on the outer peripheral portion of the left end of the cylindrical portion 44c.

次に、収容バッグ60について説明する。
図1,図2,図4に示すように、収容バッグ60は、加圧空気が充填された充填状態のとき、積層体50を積層体50の厚さ方向から均一な加圧力で押圧し、ステータコア21の縦壁部、コイルエンド23、及び本体部31の内壁部31cに対して均一な押圧力で面接触するように構成されている。
収容バッグ60は、加圧空気を収容可能なリング状のバッグ部61と、このバッグ部61に連結されたパイプ状の導入路62(加圧空気導入路)と、加圧空気をバッグ部61内に注入し且つ内圧を所定圧力に調圧可能な調圧バルブ63を備えている。
Next, the storage bag 60 will be described.
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the storage bag 60 presses the laminated body 50 with a uniform applied pressure from the thickness direction of the laminated body 50 in a filled state filled with pressurized air, The vertical wall portion of the stator core 21, the coil end 23, and the inner wall portion 31 c of the main body portion 31 are configured to be in surface contact with a uniform pressing force.
The storage bag 60 includes a ring-shaped bag portion 61 capable of storing pressurized air, a pipe-shaped introduction path 62 (pressurized air introduction path) connected to the bag section 61, and a bag section 61 There is provided a pressure regulating valve 63 that can be injected into the inside and can regulate the internal pressure to a predetermined pressure.

バッグ部61は、主素材に繊維補強材を混入し、その表面を表面処理されている。
主素材は、所定の耐熱性且つ耐油性ゴム材、例えばSi(シリコンゴム)、FKM(フッ素ゴム)、IIR(ブチルゴム)、EPDM(エチレンプロピレンゴム)、CR(クロロプレンゴム)、NBR(ニトリルゴム)等である。
繊維補強材は、アラミド、鋼線、合成繊維等である。被覆表面処理は、PEEKコート、ポリイミドコート、ポリアミドイミドコート等である。
Bag part 61 mixes a fiber reinforcement in the main material, and the surface is surface-treated.
Main materials are predetermined heat and oil resistant rubber materials such as Si (silicon rubber), FKM (fluorine rubber), IIR (butyl rubber), EPDM (ethylene propylene rubber), CR (chloroprene rubber), NBR (nitrile rubber) Etc.
The fiber reinforcing material is aramid, steel wire, synthetic fiber or the like. The coating surface treatment is PEEK coating, polyimide coating, polyamideimide coating, or the like.

加圧空気が排出された非充填状態でバッグ部61が空間部33に配置されたとき、導入路62はバルブ開口41b,32bを貫通して外部に突出されている。
導入路62の先端に装着された調圧バルブ63は、加圧空気供給装置(図示略)から加圧空気を供給され、バッグ部61の内圧を所定圧力、例えば、大気圧に対して+100〜+700kPaに調圧している。加圧空気が充填された充填状態の収容バッグ60は、左右方向位置を円環部41と大径部23aの端部分23cとステータコア21の縦壁部との3箇所によって当接規制され、上下方向位置を大径部23aの外径部分23dと本体部31の内壁部31cとの2箇所によって当接規制されている。衝撃や振動等の要因で、大径部23aの外径部分23dと本体部31の内壁部31cによる上下方向位置の規制が外れた場合、円筒部42が収容バッグ60を支持するため、収容バッグ60の上下方向位置が維持され、収容バッグ60が空間部33から離脱しない。
When the bag portion 61 is disposed in the space portion 33 in a non-filled state where the pressurized air is discharged, the introduction path 62 penetrates the valve openings 41b and 32b and protrudes to the outside.
The pressure regulating valve 63 attached to the leading end of the introduction path 62 is supplied with pressurized air from a pressurized air supply device (not shown), and the internal pressure of the bag unit 61 is set to a predetermined pressure, for example, +100 to the atmospheric pressure. The pressure is adjusted to +700 kPa. The storage bag 60 in a filled state filled with pressurized air is contact-regulated at three positions of the annular portion 41, the end portion 23 c of the large diameter portion 23 a and the vertical wall portion of the stator core 21 in the left-right direction. The directional position is abutted and restricted by two locations, the outer diameter portion 23 d of the large diameter portion 23 a and the inner wall portion 31 c of the main body portion 31. When the restriction of the vertical position by the outer diameter portion 23d of the large diameter portion 23a and the inner wall portion 31c of the main body portion 31 is removed due to factors such as impact or vibration, the cylindrical portion 42 supports the storage bag 60. The vertical position of 60 is maintained, and the storage bag 60 does not leave the space portion 33.

次に、積層体50の設置手順について説明する。
まず、本体部31内部にロータ10及びステータ20等を組み付ける。
次に、複数の積層体50を、空間部33内において周方向に配置した状態で、本体部31の段差部31a及び内壁部31cと、ステータコア21の縦壁部と、コイルエンド23の端部分23c及び外径部分23dに沿うように形状を整える。
このため、配置後の折畳み線52aには、ロータシャフト11の軸心に平行になる部分とロータシャフト11の軸心に直交する部分とが存在している。
Next, the installation procedure of the laminated body 50 is demonstrated.
First, the rotor 10 and the stator 20 are assembled in the main body 31.
Next, in a state where the plurality of laminated bodies 50 are arranged in the circumferential direction in the space portion 33, the stepped portion 31 a and the inner wall portion 31 c of the main body portion 31, the vertical wall portion of the stator core 21, and the end portion of the coil end 23. The shape is adjusted so as to be along 23c and the outer diameter portion 23d.
For this reason, the folding line 52 a after the arrangement includes a portion that is parallel to the axis of the rotor shaft 11 and a portion that is orthogonal to the axis of the rotor shaft 11.

各積層体50の挿通部54〜56は、各積層体50に対応した3つ1組の凹入部31dに夫々重なり合うように位置決めされる。
また、積層体50の位置決めに当り、予め、凹部24において余剰的に軸心方向へ膨出した撓み部50aを形成する。ステータ20やハウジング30の熱収縮等に起因した積層体50の損傷を撓み部50aによって緩和するためである。
The insertion portions 54 to 56 of each stacked body 50 are positioned so as to overlap with a set of three recessed portions 31d corresponding to each stacked body 50, respectively.
In addition, when positioning the laminated body 50, a bending portion 50a that bulges excessively in the axial direction in the recess 24 is formed in advance. This is because damage to the laminated body 50 due to thermal contraction of the stator 20 and the housing 30 is alleviated by the bending portion 50a.

次に、押え板40の円筒部42に収容バッグ60を挿通させて仮置きし、複数の熱伝導ボルト44を円環部41の開口41aに挿通させる。これと同時に、導入路62をバルブ開口41bに挿通させる。そして、円環部41を貫通した複数の熱伝導ボルト44と各積層体50の挿通部54〜56とを位置合わせした後、複数の積層体50の段差部31aへの締結固定を開始する。   Next, the accommodation bag 60 is inserted through the cylindrical portion 42 of the presser plate 40 and temporarily placed, and the plurality of heat conduction bolts 44 are inserted through the openings 41 a of the annular portion 41. At the same time, the introduction path 62 is inserted through the valve opening 41b. And after aligning the some heat conductive volt | bolt 44 which penetrated the annular part 41, and the insertion parts 54-56 of each laminated body 50, the fastening fixation to the level | step-difference part 31a of the several laminated body 50 is started.

熱伝導ボルト44が挿通部54(55,56)に挿通され、ねじ部44dがボルト穴44hに締結されるとき、方向変換部44eが、積層体50の挿通孔54a及びスリット部54bの近傍部分を引き摺りながら締結方向(左方)に進行するため、挿通孔54a及びスリット部54bの近傍部分が締結方向に折り曲げられて円柱部44cの周面と密着状に面接触する。また、方向変換部44eがポンチ機能を発揮したとき、方向変換部44eによって挿通孔54a及びスリット部54bの近傍部分が切断されると共に、図12に示すように、積層体50の鱗片状のグラファイトが締結方向に方向変換され、鱗片状のグラファイトが円柱部44cの周面と密着状に面接触する。
これにより、図3の矢印に示すように、積層体50による直接的なハウジング30への熱伝達に加え、積層体50は固定用熱伝導ボルト44を介してハウジング30へ熱伝達している(図3参照)。
When the heat conduction bolt 44 is inserted into the insertion portion 54 (55, 56) and the screw portion 44d is fastened to the bolt hole 44h, the direction changing portion 44e is a portion near the insertion hole 54a and the slit portion 54b of the laminate 50. Since it advances in the fastening direction (leftward) while dragging, the vicinity of the insertion hole 54a and the slit portion 54b is bent in the fastening direction and comes into close contact with the peripheral surface of the cylindrical portion 44c. Further, when the direction changing portion 44e exhibits a punch function, the direction changing portion 44e cuts the vicinity of the insertion hole 54a and the slit portion 54b and, as shown in FIG. 12, the scale-like graphite of the laminate 50. Is changed in the fastening direction, and the scaly graphite comes into surface contact with the peripheral surface of the cylindrical portion 44c in close contact.
Thereby, as shown by the arrow in FIG. 3, in addition to the heat transfer directly to the housing 30 by the laminated body 50, the laminated body 50 conducts heat to the housing 30 via the fixing heat conduction bolts 44 ( (See FIG. 3).

方向変換部44eが凹入部31dの底部に到達したとき、熱伝導ボルト44の締結が完了する。積層体50に作用するが予め規定された所定圧力に設定されているため、積層体50は折畳み線52aで完全屈曲されることなく段差部31aに固定される。
これにより、図13の矢印に示すように、積層体50の最下層に入熱された熱量は、折畳み線52aを介して直上の層に伝達され、この伝達形態を繰り返して最上層に伝達される。また、層方向に伝達された熱量は、熱伝導ボルト44の押圧による挿通部54〜56の面当接構造によって順次直上の層に伝達され、この伝達形態を繰り返して最上層に伝達される。即ち、積層体50に入熱された熱量は、積層体50の全ての層を用いて下流側に伝達されている。
When the direction changing portion 44e reaches the bottom of the recessed portion 31d, the fastening of the heat conduction bolt 44 is completed. Since it acts on the laminated body 50 but is set to a predetermined pressure that is defined in advance, the laminated body 50 is fixed to the stepped portion 31a without being completely bent by the fold line 52a.
As a result, as shown by the arrows in FIG. 13, the amount of heat input to the lowermost layer of the stacked body 50 is transmitted to the uppermost layer via the folding line 52a, and this transmission form is repeated and transmitted to the uppermost layer. The Further, the amount of heat transmitted in the layer direction is sequentially transmitted to the layer immediately above by the surface contact structure of the insertion portions 54 to 56 by pressing of the heat conduction bolt 44, and is transmitted to the uppermost layer by repeating this transmission form. That is, the amount of heat input to the stacked body 50 is transmitted to the downstream side using all the layers of the stacked body 50.

次に、本体部31のボルト穴34hとエンド部32の32aとを位置合わせした後、ボルト34を締結する。これと同時に、導入路62をバルブ開口32bに挿通させる。
最後に、加圧空気供給装置を用いて収容バッグ60内部の圧力が所定圧力になるように加圧空気を供給する。複数の積層体50が、本体部31の段差部31a及び内壁部31cと、ステータコア21の縦壁部と、コイルエンド23の端部分23c及び外径部分23dに対して面接触するように均一な押圧力で押圧される。
ステータコイル22が分布巻方式であるため、コイルエンド23と積層体50との接触面積(入熱面積)を増加することができ、コイルエンド23からハウジング30への直接的な熱伝導経路を確保しているため、潤滑油を省略できる。
Next, after aligning the bolt hole 34 h of the main body 31 and the end 32 a, the bolt 34 is fastened. At the same time, the introduction path 62 is inserted through the valve opening 32b.
Finally, pressurized air is supplied using a pressurized air supply device so that the pressure inside the storage bag 60 becomes a predetermined pressure. The plurality of laminated bodies 50 are uniform so as to be in surface contact with the stepped portion 31a and the inner wall portion 31c of the main body portion 31, the vertical wall portion of the stator core 21, and the end portion 23c and the outer diameter portion 23d of the coil end 23. Pressed with pressing force.
Since the stator coil 22 is a distributed winding method, the contact area (heat input area) between the coil end 23 and the laminated body 50 can be increased, and a direct heat conduction path from the coil end 23 to the housing 30 is ensured. Therefore, lubricating oil can be omitted.

また、本実施例では、図1に示すように、ハウジング30と金属製基台とを積層体50と同様の積層体によって接続している。ハウジング30の途中部と積層体の一端部分とをボルト締結し、基台と積層体の他端部分とをボルト締結することによって、コイルエンド23からハウジング30へ伝達された熱量をハウジング30からの大気放射に加えて、積層体を介して直接的に基台へ放熱している。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the housing 30 and the metal base are connected by a laminate similar to the laminate 50. The amount of heat transferred from the coil end 23 to the housing 30 is transferred from the housing 30 by bolting the middle portion of the housing 30 and one end portion of the laminate, and bolting the base and the other end portion of the laminate. In addition to atmospheric radiation, heat is radiated directly to the base via the laminate.

次に、上記電動モータ1の冷却構造の作用、効果について説明する。
本電動モータ1の冷却構造によれば、空間部33に配設され且つ複数のグラフェンシート51を夫々積層した複数の積層体50を備えるため、潤滑油等の熱交換用冷却媒体を省略することができ、また、安全性の観点からから必要不可欠な空間部33を維持しつつ、この空間部33を利用して複数の積層体50を配設することができる。コイルエンド23とハウジング30に対して複数の積層体50を厚さ方向から押圧する加圧空気を収容した収容バッグ60を備えるため、空間部30の形状に拘らず、コイルエンド23とハウジング30との間に空気絶縁層を確保しながら、コイルエンド23にグラフェンシート51を一様な押圧力で面接触させることができる。
Next, the operation and effect of the cooling structure of the electric motor 1 will be described.
According to the cooling structure of the electric motor 1, the cooling structure for heat exchange such as lubricating oil is omitted because it includes the plurality of stacked bodies 50 that are disposed in the space portion 33 and are each stacked with the plurality of graphene sheets 51. In addition, it is possible to dispose a plurality of stacked bodies 50 using the space portion 33 while maintaining the space portion 33 that is indispensable from the viewpoint of safety. Since the housing bag 60 containing the pressurized air that presses the plurality of laminated bodies 50 against the coil end 23 and the housing 30 from the thickness direction is provided, the coil end 23 and the housing 30 The graphene sheet 51 can be brought into surface contact with the coil end 23 with a uniform pressing force while securing an air insulating layer therebetween.

収容バッグ60の内圧が100〜700kPaに設定されているため、グラフェンシート51の優位な熱伝導特性を確実に発揮させることができる。   Since the internal pressure of the storage bag 60 is set to 100 to 700 kPa, the superior heat conduction characteristics of the graphene sheet 51 can be reliably exhibited.

ハウジング30が右側開口端部を塞ぐエンド部32を備え、収容バッグ60に、エンド部32を貫通して外部に延びる導入路62と、導入路62の先端に配設された調圧バルブ63とを設けている。これにより、収容バッグ60を非充填状態で組み付けることができるため、組付作業性を向上でき、組付け後に収容バッグ60を充填状態にするため、収容バッグ60の圧力管理を容易化することができる。   The housing 30 includes an end portion 32 that closes the right-side opening end portion, and the storage bag 60 includes an introduction path 62 that extends through the end section 32 to the outside, and a pressure regulating valve 63 that is disposed at the tip of the introduction path 62. Is provided. Thereby, since the storage bag 60 can be assembled in an unfilled state, the assembly workability can be improved, and the storage bag 60 can be filled after assembly so that the pressure management of the storage bag 60 can be facilitated. it can.

積層体50は、複数のグラフェンシート51を夫々積層して形成された中間積層体52を平行な2辺においてロータ10の軸心と平行な折畳み線52aを含む折畳み線52aにより複数回折畳んで構成されているため、コイルエンド23及びハウジング30に対する積層体50の専有面積に拘らず、コイルエンド23からハウジング30までの熱伝導経路の熱伝導量を増加することができる。   The laminated body 50 is formed by diffracting a plurality of intermediate laminated bodies 52 formed by laminating a plurality of graphene sheets 51 by folding lines 52a including folding lines 52a parallel to the axis of the rotor 10 on two parallel sides. Therefore, the heat conduction amount of the heat conduction path from the coil end 23 to the housing 30 can be increased regardless of the area occupied by the laminated body 50 with respect to the coil end 23 and the housing 30.

次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
1〕前記実施形態においては、中間積層体を平行な2辺の折畳み線で28回折畳んだ積層体の例を説明したが、中間積層体の折畳み回数は任意に設定しても良い。
中間積層体の厚さを薄くすることにより、積層体の厚さを一定に維持しながら折畳み回数を増加でき、積層体の熱伝導率を増加することができる。
また、長方形状の積層体の例を説明したが、台形形状の積層体を形成し、コイルエンドに対して放射状に隙間なく敷き詰めても良い。
Next, a modified example in which the embodiment is partially changed will be described.
1] In the above embodiment, an example of a laminated body in which the intermediate laminated body is diffracted 28 times by two parallel folding lines has been described, but the number of folding of the intermediate laminated body may be arbitrarily set.
By reducing the thickness of the intermediate laminate, the number of foldings can be increased while keeping the thickness of the laminate constant, and the thermal conductivity of the laminate can be increased.
Moreover, although the example of the rectangular laminated body was demonstrated, a trapezoidal laminated body may be formed, and it may spread on the coil end radially without a gap.

2〕前記実施形態においては、ステータコイルの巻線方式として分布巻方式の例を説明したが、集中巻方式の電動モータに適用しても良い。積層体をコイルエンド及びハウジング内壁部に面接触させることが可能であれば、電動モータの型式に拘らず、何れの型式のモータにも適用することができる。 2] In the above embodiment, the example of the distributed winding method has been described as the winding method of the stator coil. However, it may be applied to a concentrated winding type electric motor. As long as the laminate can be brought into surface contact with the coil end and the inner wall of the housing, it can be applied to any type of motor regardless of the type of the electric motor.

3〕前記実施形態においては、最下層の中間積層体の一側長辺から一側方向に延設された延長部と最上層の中間積層体の一側長辺から一側方向に延設された延長部とを接着した連結部によって長尺形状を維持可能な積層体の例を説明したが、図14に示すように、延長部を最下層及び最上層から切り出した切出部によって形成しても良い。これにより、素材となる中間積層体(グラフェンシート)を四角形にすることができ、歩留まりを増すことができる。尚、切出部の長辺直交方向幅は熱伝導経路を減少させるため、必要最小限に形成する。 3] In the above-described embodiment, the extending portion is extended in one direction from one side long side of the lowermost intermediate laminate, and is extended in one side direction from one long side of the uppermost intermediate laminate. Although the example of the laminated body that can maintain the long shape by the connecting portion bonded to the extended portion has been described, as shown in FIG. 14, the extended portion is formed by the cutout portion cut out from the lowermost layer and the uppermost layer. May be. Thereby, the intermediate | middle laminated body (graphene sheet) used as a raw material can be made into a square, and a yield can be increased. Note that the width in the direction perpendicular to the long side of the cutout portion is formed to the minimum necessary to reduce the heat conduction path.

4〕前記実施形態においては、熱伝導型乾式冷却機構のみを備えた電動モータの例を説明したが、ハウジング内に冷却水路を形成し、水冷機構を併用しても良い。また、ハウジングにフィン等を設け、空冷機構と併用することも可能である。 4] In the above embodiment, an example of an electric motor having only a heat conduction type dry cooling mechanism has been described. However, a cooling water passage may be formed in the housing, and a water cooling mechanism may be used in combination. Further, a fin or the like can be provided in the housing, and it can be used in combination with an air cooling mechanism.

5〕前記実施形態においては、収容バッグのバッグ部の主素材に繊維補強材を混入した例を説明したが、強度条件を満たす場合、繊維補強材を省略しても良い。繊維補強材を省略した場合、バッグ部の局所的な引張応力のムラ(起点)が生じ難くなり、バッグ部の破裂を抑制することができる。 5] In the above embodiment, the example in which the fiber reinforcing material is mixed into the main material of the bag portion of the storage bag has been described. However, the fiber reinforcing material may be omitted when the strength condition is satisfied. When the fiber reinforcing material is omitted, local tensile stress unevenness (starting point) in the bag portion is less likely to occur, and rupture of the bag portion can be suppressed.

6〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。 6) In addition, those skilled in the art can implement the present invention in various forms added with various modifications without departing from the spirit of the present invention, and the present invention includes such modifications. is there.

1 電動モータ
10 ロータ
20 ステータ
22 ステータコイル
23 コイルエンド
30 ハウジング
32 エンド部
33 空間部
50 積層体
51 グラフェンシート
52 中間積層体
52a 折畳み線
60 収容バッグ
62 導入路
63 調圧バルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric motor 10 Rotor 20 Stator 22 Stator coil 23 Coil end 30 Housing 32 End part 33 Space part 50 Laminate body 51 Graphene sheet 52 Intermediate laminate body 52a Folding line 60 Storage bag 62 Introduction path 63 Pressure regulation valve

Claims (4)

ロータと、ステータコイルが巻回されたステータと、前記ロータ及びステータを収容するハウジングと、このハウジングとステータのコイルエンドとの間に形成された絶縁用空間部とを備えた電動モータの冷却構造において、
前記絶縁用空間部に配設され且つ複数のグラフェンシートを夫々積層した複数の積層体と、
前記コイルエンドとハウジングに対して前記複数の積層体を厚さ方向から押圧する加圧空気を収容した加圧空気収容バッグとを有することを特徴とする電動モータの冷却構造。
Electric motor cooling structure comprising a rotor, a stator around which a stator coil is wound, a housing for housing the rotor and the stator, and an insulating space formed between the housing and a coil end of the stator In
A plurality of laminated bodies arranged in the space for insulation and laminated with a plurality of graphene sheets, and
A cooling structure for an electric motor, comprising: a pressurized air containing bag containing pressurized air that presses the plurality of laminated bodies from the thickness direction against the coil end and the housing.
前記加圧空気収容バッグの内圧が100〜700kPaに設定されていることを特徴とする請求項1に記載の電動モータの冷却構造。   The cooling structure for an electric motor according to claim 1, wherein an internal pressure of the pressurized air storage bag is set to 100 to 700 kPa. 前記ハウジングが前記ロータの軸心方向端部を塞ぐハウジングエンド部材を備え、
前記加圧空気収容バッグに、前記ハウジングエンド部材を貫通して外部に延びる加圧空気導入路と、前記加圧空気導入路の先端に配設された調圧バルブとを設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載の電動モータの冷却構造。
The housing includes a housing end member that closes an axial end of the rotor;
The pressurized air storage bag is provided with a pressurized air introduction path extending through the housing end member to the outside, and a pressure regulating valve disposed at a tip of the pressurized air introduction path. The cooling structure of the electric motor according to claim 1 or 2.
前記積層体は、前記複数のグラフェンシートを夫々積層して形成された中間積層体を平行な2辺において前記ロータの軸心と平行な折畳み線を含む折畳み線により複数回折畳んで構成されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電動モータの冷却構造。   The laminated body is configured such that an intermediate laminated body formed by laminating the plurality of graphene sheets is diffracted by a plurality of folding lines including folding lines parallel to the axis of the rotor on two parallel sides. The cooling structure for an electric motor according to any one of claims 1 to 3.
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