JP6523403B1 - Electric rotating machine - Google Patents
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Abstract
【課題】ハウジングにて冷媒流路を構成せず、ハウジング内部に冷媒流路を形成するとともに、他の機器との組み付け性が良好となる回転電機を得る。【解決手段】ステータ7を取り巻くフレーム4の外周に冷媒流路3を設け、その冷媒流路3に冷媒導入/排出の配管となるジョイント部12を接続する。ジョイント部12は、冷媒流路3から軸径方向外側に伸びる軸径方向配管部12aと、軸方向に沿って伸びる軸方向配管部12bが連結された配管部材である。冷媒流路3を構成する流路形成部40およびジョイント部12は、ハウジング1とは別の部材で構成され、ハウジング1を構成する軸に交差する面部には、外部機器と結合される軸方向配管部12bの端部を露出させる軸方向貫通孔8が設けられる。軸方向配管部12bは配管固定部材10を介してフレーム4に支持される。【選択図】図3A rotary electric machine is provided in which a refrigerant flow path is not formed in a housing, a refrigerant flow path is formed inside the housing, and the assemblability with other devices is improved. A refrigerant flow path 3 is provided on the outer periphery of a frame 4 surrounding a stator 7, and a joint portion 12 serving as a refrigerant introduction / discharge pipe is connected to the refrigerant flow path 3. The joint portion 12 is a piping member in which an axial radial piping portion 12 a extending outward in the axial radial direction from the refrigerant flow path 3 and an axial piping portion 12 b extending along the axial direction are connected. The flow path forming portion 40 and the joint portion 12 constituting the refrigerant flow path 3 are constituted by members different from the housing 1, and in the surface portion intersecting the shaft constituting the housing 1, the axial direction coupled with the external device An axial through hole 8 is provided to expose the end of the pipe portion 12b. The axial piping portion 12 b is supported by the frame 4 via the piping fixing member 10. [Selected figure] Figure 3
Description
本発明は、回転電機に関し、特にモータを冷却するための冷媒流路をハウジングの内部に設けた回転電機に関するものである。 The present invention relates to a rotating electrical machine, and more particularly to a rotating electrical machine in which a refrigerant flow path for cooling a motor is provided inside a housing.
従来のハイブリッド車用駆動装置では、水または油等の冷媒を用いて回転電機を冷却する構造が一般的であり、回転電機の高出力化に伴い、冷却性能の向上が要求されている。 A conventional drive device for a hybrid vehicle generally has a structure in which a rotating electrical machine is cooled using a refrigerant such as water or oil, and as the power of the rotating electrical machine increases, improvement in cooling performance is required.
そして、従来のハイブリッド車用駆動装置では、モータはハウジングの内部に組み付けられており、モータを冷却するための冷媒流路もモータの構造部材の一部であるため、ハウジングの内部に組み付けられた状態となっている。 And, in the conventional hybrid vehicle drive device, the motor is assembled inside the housing, and the refrigerant flow path for cooling the motor is also a part of the structural member of the motor, so it is assembled inside the housing It is in the state.
また、ハウジングはアルミニウムで構成されることが一般的であるが、アルミニウム製のハウジングに冷媒流路の配管の一部を作り込んだ構成とする場合、ハウジングの製作コストが高くなるという課題があった。 In addition, although the housing is generally made of aluminum, there is a problem that the manufacturing cost of the housing becomes high when a part of the refrigerant flow path piping is built in the aluminum housing. The
さらに、回転電機と、冷媒流路を共有する外部機器との冷媒流路を結合させる場合、ハウジング外に連結部品を配設する構成であるため、組み付け性が悪く、また流路連結に必要となる部品点数も多くなるという問題があった(例えば、特許文献1参照)。 Furthermore, in the case of combining the refrigerant flow path between the rotating electrical machine and the external device sharing the refrigerant flow path, the connecting parts are disposed outside the housing, so that the assemblability is poor and it is necessary for the flow path connection There is a problem that the number of parts is increased (for example, see Patent Document 1).
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、ハウジングを構成要素としない冷媒流路を形成するとともに、その冷媒流路を共通とする外部機器との接続部をハウジングに設けて組み付け性を向上させることが可能な回転電機を得ることを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the problems as described above, and forms a refrigerant flow path that does not have a housing as a component, and a connection portion with an external device having the refrigerant flow path in common. It is an object of the present invention to obtain a rotary electric machine which can be provided in the above to improve the assemblability.
ハウジング、上記ハウジング内に配設され、シャフトに固定されたロータ、上記ロータの周囲に設けられたステータ、上記ステータの外周部を取り巻くフレーム、上記フレームの外周部を包囲し、上記フレームの外周部に接する冷媒流路を形成する流路形成部、上記ハウジングの外部と上記流路形成部とを接続する配管であり、上記ハウジングの外部から上記冷媒流路に冷媒を供給するとともに上記冷媒流路を通過した冷媒を上記ハウジングの外部に排出するジョイント部を備え、上記ジョイント部は、上記流路形成部から上記シャフトの径方向外側に伸びる軸径方向配管部と、上記軸径方向配管部の外径側端部に連結され上記シャフトの軸方向に沿って伸びる軸方向配管部とを有し、上記流路形成部および上記ジョイント部は、上記ハウジングとは別の部材で構成され、上記ハウジングを構成する上記軸に交差する面部には、上記軸方向配管部の端部を露出させる外部機器連結用の軸方向貫通孔が設けられたことを特徴とするものである。
Housing, a rotor disposed in the housing and fixed to the shaft, a stator provided around the rotor, a frame surrounding the outer periphery of the stator, and an outer periphery of the frame surrounding the outer periphery of the frame And a pipe connecting the outside of the housing and the flow path forming part, and supplying the refrigerant from the outside of the housing to the refrigerant flow path, the refrigerant flow path A joint portion for discharging the refrigerant that has passed through the outside of the housing , the joint portion being an axial radial piping portion extending outward in the radial direction of the shaft from the flow passage forming portion; and a axial pipe portion extending along the axial direction of which is connected to an outer diameter end the shaft, the flow path forming portion and the joint portion, the housings And an axial through hole for connecting an external device, which exposes the end of the axial piping portion, is provided in a surface portion which is constituted by a member different from the housing and which intersects the axis constituting the housing. It is a feature.
この発明の回転電機によれば、フレームの外周部に接する冷媒流路を形成したため、ステータの冷却性を向上させることができ、ハウジングの外部機器連結用の軸方向貫通孔を用いて、ジョイント部の軸方向配管部の端部に外部機器を連結させることができ、ジョイント部をハウジングとは別の部材で構成したため、製造コストを低減することができる。 According to the rotating electrical machine of the present invention, since the refrigerant flow path in contact with the outer peripheral portion of the frame is formed, the cooling performance of the stator can be improved, and the joint portion is formed using the axial through holes for connecting external devices of the housing. The external device can be connected to the end of the axial piping portion, and since the joint portion is formed of a member different from the housing, the manufacturing cost can be reduced.
実施の形態1.
図1および図2(a)、図2(b)は、本発明の実施の形態1に係る回転電機100を示す要部断面図である。図1において、ハウジング1は、モータ2およびモータ2の冷却に用いる冷媒流路3を包囲するアルミダイカスト製の部材であり、ハウジング1自体は冷媒流路3を構成しない構造であり、シャフト15の軸方向に対して交差する(例えば直交する)面部に、冷媒流路3を共有する外部機器(他の機器)を取り付ける構成となっている。
FIG. 1 and FIG. 2 (a), FIG.2 (b) are principal part sectional drawings which show the rotary
さらに、この回転電機100では、ステータ7を保持するフレーム4の外周部に周接させた冷媒流路3を、ジョイント部12によって、軸に垂直なハウジング1の平面部近傍まで引き出し、面接合により組み付けられる他の機器の冷媒流路に接続できるよう構成しているため、冷却源を同一とし、直列に冷媒流路が接続される二つの機器の間には、冷媒流路の配管が露出しない構成となっている。
Furthermore, in the rotary
本発明の実施の形態1に係る回転電機100について、より詳細に説明する。回転電機100は、図1に示すように、回転軸となるシャフト15に固定されたロータ14と、そのロータ14を囲繞するように配設されるステータ7と、ステータ7を内部に保持するフレーム4と、ロータ14およびステータ7等のモータ2構成部材を内部に収容するハウジング1(ハウジングケース、アルミハウジング)とを備えている。
なお、ハウジング1内には、モータ2の構成要素である結線板9等が配設されているが、その他の構成要素は省略して記載するものとする。
The rotary
In addition, although the
ロータ14は、例えば電磁鋼板を積層して構成されたロータコアと、ロータコアの外周面側に軸方向に延在するように埋め込まれて周方向に等角ピッチに配設された永久磁石と、ロータコアの軸心位置を挿通してロータコアに固着されたシャフト15とを備えている。そして、ロータ14の永久磁石は、N極とS極とが周方向に交互に並ぶように、ロータコアに装着される。
ステータ7は、例えば、電磁鋼板を積層して構成された円環状のステータコア5と、ステータコア5に絶縁部材を介して巻装されたステータコイル6とを備えている。
The
The
フレーム4は、例えば、鉄系材料を用いて鋳造や鍛造により作製され、ステータコア5の外周に接して設けられた円筒状のステータコア収納部4aと、ステータコア収納部4aの一端に連なって形成された厚肉のフレーム取付部4bとを備えている。図1において、フレーム4のステータコア収納部4aは、ステータコア5の上部(外周部)に接して配置された部分であり、フレーム取付部4bは、ステータコア収納部4aの端部から上方(径方向)に突き出す部分である。図1ではフレーム4のフレーム取付部4bの上部が、ハウジング1の内壁面から内側に突出する部分と接して係合した状態となっていることを例示している。
そして、ステータコア5がステータコア収納部4aの内部に固定されることによって、ステータ7はフレーム4に保持された状態となっている。
The
The
冷媒流路3は、フレーム4のステータコア収納部4aの外側を取り囲むように1周しており、一端から冷媒を導入し、他端から冷媒を排出する。図1に示すように、冷媒流路3の外側の壁面は、フレーム4とは別の部材(例えば金属材料よりなる)である流路形成部40によって構成され、フレーム4と流路形成部40との間にできる空間が冷媒流路3となる。
The
流路形成部40には、冷媒を導入/排出するための配管部であるジョイント部12が連結される。そして、図1に例示するように、流路形成部40の軸径方向外側の部分に冷媒流路孔部3aが開口され、この冷媒流路孔部3aにてジョイント部12の内部空間と冷媒流路3の内部空間とが導通状態となって一続きの流路が形成されている。
A
ジョイント部12は、図1に例示するように、流路断面がL字形状となるように形成された配管部であり、冷媒の流れを軸径方向から軸方向に、またはその逆方向に変更する部品となっている。このジョイント部12は、冷媒流路3から軸径方向外側に伸びる配管部が軸径方向配管部12a、軸径方向配管部12aの外側に位置する端部から軸に垂直となるハウジング1の平面部に向かって伸びる配管部が軸方向配管部12bとなっている。軸方向配管部12bのハウジング1の壁面近傍の開口端は、冷媒流路3を共有する他の機器の流路が連結されるジョイント端部12cである。
The
ここで、ジョイント部12が連結されるモータ2側の部材、流路形成部40の冷媒流路孔部3aの内周部には、シール材として、例えばOリングが装着されており、ジョイント部12の軸径方向配管部12aがOリングに圧入されて流路の連結がなされる。そして、軸方向配管部12bの側も同様に、Oリング等のシール材を介して、他の機器の配管部との連結がなされる。
Here, an O-ring, for example, is mounted as a seal material on a member on the
ハウジング1は、以上説明したモータ2や冷媒流路3を包囲し、この冷媒流路3を共有する他の機器との連結用の軸方向貫通孔8を、軸に交差する、例えば軸に直交する平面部に開口し、その軸方向貫通孔8からは、ジョイント端部12cが露出している。さらに、ハウジング1の外側面側の軸方向貫通孔8の周囲には、他の機器との接続時に面シールを施すための平坦な面シール部11が確保されている。
The
ここで、図1では、1本のジョイント部12の断面構造を例示しているが、ジョイント部12は、冷媒導入のための第一のジョイント部材、冷媒排出のための第二のジョイント部材の二本の配管を平行配置した形態とする場合があり、図1では、第一、第二のジョイント部材の一方を示した状態となっている。
Here, although FIG. 1 illustrates the cross-sectional structure of one
ジョイント部12を構成する第一、第二のジョイント部材は、流路形成部40に開口された別々の開口部(冷媒流路孔部3a)に連結され、冷媒は、第一のジョイント部材を介して冷媒流路3に導入され、冷媒流路3を一周して、第一のジョイント部材に近接配置された第二のジョイント部材を介して排出される。
なお、ジョイント部12は、1本の配管で冷媒の導入と排出の両方の役割を担えるような仕組みのものを用いる場合、1本の配管にて構成する場合もある。その場合、例えば、1本の配管の流路内に流路抵抗を配設し、流路を分割する方法を適用することができる。
The first and second joint members constituting the
The
また、ジョイント部12は、L字形状の配管部材であることを例示したが、冷媒流路3から径方向への流路(軸径方向配管部12aの取り付け端部)と、ジョイント端部12cに繋がる流路(軸方向配管部12bのジョイント端部12c側の部分)を備えていれば、屈曲部を直角に折り曲げる形状とする以外に、冷媒の流れをスムーズにするためにカーブ形状とする、または、段階的に折り曲げる形状とするなど、流路中間部の形状を変形させて用いることも可能であることは言うまでもない。
Also, although the
次に、本発明の実施の形態1による回転電機100と外部機器(他の機器、例えばインバータ装置20)との組み付けについて説明する。図2(a)、図2(b)は、本発明の実施の形態1の回転電機100に、冷媒流路を共有するインバータ装置20を接続する前の状態、接続した後の状態をそれぞれ示す要部断面図である。
インバータ装置20を回転電機100に組み付ける場合、車両に取り付けられた回転電機100に対し、図2(a)に示すように、冷媒流路3を共有するインバータ装置20を軸方向に沿って回転電機100側に移動させ、図2(b)に示すように、インバータ装置20の連結部20aを、回転電機100のハウジング1の外部機器連結用となる軸方向貫通孔8に挿通させ、連結部20a(冷媒流路配管の端部)をジョイント端部12cに嵌合させることで、インバータ装置20を回転電機100に、軸方向に結合することができる。
このとき、例えば、ジョイント端部12cの内周部にOリング等のシール材を介在させて、インバータ装置20の連結部20aの外周部を圧入させることで封止することができる。
Next, assembly of the rotary
When the
At this time, for example, a seal material such as an O-ring can be interposed on the inner peripheral portion of the
図2(a)、図2(b)に示すように、インバータ装置20の軸に垂直な平面(筐体平面)と、ハウジング1の軸方向貫通孔8が開口された軸に垂直な平面とが同一面となるように接合され、面シール部11にて、軸方向貫通孔8を封止できるため、回転電機100と他の機器との取り付け性を向上させることができる。
また、インバータ装置20とモータ2側のハウジング1との間を面シールすることにより、装置間にホースなどの追加部品を使用することなく、また配管を筐体の外部に露出させることなく接続することができる。
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), a plane (housing plane) perpendicular to the axis of the
In addition, by face sealing between the
さらに、ジョイント部12を備えたことにより、ステータコア5を冷却するための冷媒流路3をハウジング1内部の軸方向端部近傍まで引き出すことができ、また、ジョイント部12の流路中間位置にて冷媒の流れの方向を、径方向から軸方向へ変更することができる。
Furthermore, by providing the
また、ジョイント部12を配設した構成とすることにより、冷媒流路3を共有する他の機器、例えばインバータ装置20の連結部20aの配置や寸法のバラツキ、流路形成部40に開口した冷媒流路孔部3aの配置や寸法のバラツキを吸収することができる。
その際、ジョイント部12の構成部材自体を、可撓性を持つ樹脂製として、相手側の組み付け時の寸法バラツキ等を吸収することが可能であり、また、ジョイント部12を金属製とし、他機器とのつなぎ部分を確保する(擦り合わせ部を大きくとる、シール材を介在させる等の手段を用いる)ことで寸法バラツキ等を吸収できる構造とする。
Further, by arranging the
At that time, it is possible to make the component itself of the
この発明の実施の形態1の回転電機100によれば、アルミニウム製のハウジング1に冷媒流路3の配管の一部を作り込むことが不要となり、コスト低減が可能となる。また、冷媒流路3が、ステータコア5が保持されている鉄製のフレーム4側に設けられているので熱の伝導に有利であり、冷却効率が向上する。さらに、ハウジング1の軸端面の面シール部11により、冷媒流路3を共有する他の機器を軸方向に接合させることができる。これにより、回転電機100と他機器との筐体同士が同一平面でシール部を形成した状態となり、ホースなどの他機器との接続のための追加部品も不要となり、取り付け性を向上させることができる。
なお、ジョイント部12の端部にてOリング等のシール材(径シール)を介して他の機器との封止を行うことについて上述したが、そのシール材によって、軸径方向配管部12aの端部においては軸径方向の配置や寸法のバラツキを吸収し、軸方向配管部12bにおいては軸方向の配置や寸法のバラツキを吸収することができる。
According to the rotating
In addition, although it mentioned above performing sealing with another apparatus via sealing materials (diameter seal | sticker), such as O-ring, at the edge part of the
また、上述の例では、冷媒流路3をフレーム4と流路形成部40によって形成する場合を示していたが、金属材料を用いて溶接等の手段で固定された流路を形成する以外に、例えば、耐性のある樹脂材料等により、流路形成部を形成し、フレーム4の外周に貼り付けて冷媒流路3として用いるというような外付けの構成とすることも可能である。
なお、ここで示す回転電機100には、例えば、交流発電機、電動機等が含まれ、それらの機器に上述した本発明の構成を適用させることができる。
Moreover, in the above-mentioned example, although the case where the refrigerant |
The rotary
実施の形態2.
本発明の実施の形態2による回転電機100について、図3、図4(a)、図4(b)を用いて説明する。上述の実施の形態1においては、ジョイント部12とフレーム4との支持構造について示していなかったが、この図3に示すように、ジョイント部12の軸方向配管部12bを、フレーム4に支持された配管固定部材10(ジョイント固定板)に圧入固定させることで、ジョイント部12の振動を抑制することが可能である。
Second Embodiment
A rotary
この配管固定部材10は、例えば、鉄板をプレス加工、鍛造または切削加工することによって作製し、フレーム4に固定して用いることができる。また、フレーム4のフレーム取付部4bを延在させてフレーム4と一体に設けることも可能である。
なお、図3では、フレーム4のフレーム取付部4bの直上に延在する位置に配管固定部材10を設けた状態を示したが、配管固定部材10が、フレーム4に固定されていれば、その配置に限定することなく、軸方向において、よりハウジング1に近い側に移動した位置に配設するなど、位置を調整して用いることが可能である。
The
Although FIG. 3 shows a state in which the
さらに、図4(a)から図4(b)の状態に遷移するように、回転電機100にインバータ装置20を連結させる際、インバータ装置20側の冷媒流路端部となる連結部20aには、モータ2側のジョイント端部12cと接する部分にOリングが装着されている。そして、その連結部20aをジョイント端部12cに圧入させるため、ジョイント部12はOリングの反力に耐えてポジションを維持する必要がある。この実施の形態2のジョイント部12は、その軸方向配管部12bの中間部分が配管固定部材10により支持されているため、上記のような軸方向に加えられる反力に耐えることができる。
なお、配管固定部材10により、ジョイント部12の軸方向配管部12bのフレーム4からの距離が規制されているため、軸径方向における配置も安定していることは言うまでもない。
Furthermore, when connecting the
In addition, since the distance from the flame |
また、図3に示す回転電機100は、冷媒流路孔部3aの周囲において、ジョイント部12の軸径方向配管部12aと流路形成部40とがOリング等の径シールにより封止される構成である。そのOリングが可撓性材料であるために、流路連結時の圧入やモータ2の振動等によってジョイント部12自体が振動し騒音の原因となる場合があるが、配管固定部材10により、このジョイント部12をフレーム4側に固定することによって、ジョイント部12の軸方向および軸径方向に生じる振動を抑制し騒音を防止することが可能となる。
Further, in the rotary
ここで、配管固定部材10は、平行に構成された冷媒の流入側、流出側の配管(第一、第二のジョイント部材)を個別に支持するように、独立した二つの部材(第一、第二の配管固定部材)をフレーム4に固定して用いることができる。これにより回転電機100の製造時、配管固定部材10をジョイント部12のジョイント端部12cに圧入し固定する際に、圧入荷重を別々に管理することができる。また、ジョイント部12の高さ、Oリングの位置、冷媒流路孔の高さを流入側、流出側で適宜変更することが可能となる。
なお、配管固定部材10へのジョイント部12の固定は、圧入以外の方法によっても実施可能であり、また、一枚の配管固定部材10によって、流入側、流出側の二つの配管を保持する構成とすることも可能であることは言うまでもない。
Here, the
In addition, fixation of the
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, each embodiment can be freely combined, or each embodiment can be appropriately modified or omitted.
1 ハウジング、 2 モータ、 3 冷媒流路、 3a 冷媒流路孔部、
4 フレーム、 4a ステータコア収納部、 4b フレーム取付部、
5 ステータコア、 6 ステータコイル、 7 ステータ、 8 軸方向貫通孔、
9 結線板、 10 配管固定部材、 11 面シール部、 12 ジョイント部、
12a 軸径方向配管部、 12b 軸方向配管部、 12c ジョイント端部、
14 ロータ、 15 シャフト、 20 インバータ装置、 40 流路形成部、
20a 連結部、 100 回転電機
1 housing, 2 motor, 3 refrigerant channels, 3a refrigerant channel holes,
4 frame, 4a stator core storage, 4b frame attachment,
5 stator core, 6 stator coils, 7 stators, 8 axial through holes,
9 connection plate, 10 pipe fixing member, 11 face seal part, 12 joint part,
12a axial radial piping, 12b axial piping, 12c joint end,
14 rotors, 15 shafts, 20 inverter devices, 40 flow path forming parts,
20a connecting part, 100 rotating electric machine
Claims (10)
上記ジョイント部は、上記流路形成部から上記シャフトの径方向外側に伸びる軸径方向配管部と、上記軸径方向配管部の外径側端部に連結され上記シャフトの軸方向に沿って伸びる軸方向配管部とを有し、上記流路形成部および上記ジョイント部は、上記ハウジングとは別の部材で構成され、上記ハウジングを構成する上記軸に交差する面部には、上記軸方向配管部の端部を露出させる外部機器連結用の軸方向貫通孔が設けられたことを特徴とする回転電機。 Housing, a rotor disposed in the housing and fixed to the shaft, a stator provided around the rotor, a frame surrounding the outer periphery of the stator, and an outer periphery of the frame surrounding the outer periphery of the frame And a pipe connecting the outside of the housing and the flow path forming part, and supplying the refrigerant from the outside of the housing to the refrigerant flow path, the refrigerant flow path A joint that discharges the refrigerant that has passed through to the outside of the housing ,
The joint portion is connected to an axial radial piping portion extending from the flow passage forming portion to the radial outer side of the shaft and an outer diameter side end portion of the axial radial piping portion and extends along the axial direction of the shaft An axial piping portion, the flow passage forming portion and the joint portion are constituted by members different from the housing, and the axial piping portion is provided in a surface portion intersecting the axis constituting the housing An electric rotating machine characterized in that an axial through hole for connecting an external device is provided to expose an end portion of the electric motor.
Priority Applications (1)
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