JP6565827B2

JP6565827B2 - motor

Info

Publication number: JP6565827B2
Application number: JP2016159219A
Authority: JP
Inventors: 中村　喜代治; 喜代治中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-08-15
Filing date: 2016-08-15
Publication date: 2019-08-28
Anticipated expiration: 2036-08-15
Also published as: JP2018029411A

Description

本発明は、モータに関する。 The present invention relates to a motor.

近年、モータの高回転化が要求されているが、モータの高回転化に伴い渦電流が発生して当該モータが発熱するため、一般的にモータを冷却機構によって冷却している。 In recent years, there has been a demand for higher rotation of a motor, but since the eddy current is generated and the motor generates heat with the increase in rotation of the motor, the motor is generally cooled by a cooling mechanism.

例えば、特許文献１のモータは、ステータのスロットに挿入されたコイルを固定するための樹脂モールドにロータの軸方向に延在する溝を形成し、当該溝にオイルを流すことでステータを冷却する構成とされている。 For example, in the motor of Patent Document 1, a groove extending in the axial direction of the rotor is formed in a resin mold for fixing a coil inserted in a slot of the stator, and the stator is cooled by flowing oil in the groove. It is configured.

特開２０１４−２３３８７号公報JP 2014-23387 A

モータは、ステータだけでなく、ロータも発熱する場合がある。しかしながら、特許文献１のモータは、ステータを冷却することはできるが、ロータにオイルを供給することができる構成とされていないため、ロータを十分に冷却できない可能性がある。 The motor may generate heat not only in the stator but also in the rotor. However, although the motor of patent document 1 can cool a stator, since it is not set as the structure which can supply oil to a rotor, there exists a possibility that a rotor cannot fully be cooled.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ロータの冷却性能に優れたモータを実現する。 The present invention has been made in view of such problems, and realizes a motor excellent in rotor cooling performance.

本発明の一態様に係るモータは、
回転軸を中心に回転するロータと、
前記ロータを囲むように配置されたステータと、
前記ロータの軸方向の端部に配置され、前記回転軸を中心に回転するスペーサと、
前記スペーサにおける前記ロータに対して逆側に配置され、前記回転軸を支持するベアリングと、
前記ステータを収容する筐体に形成され、前記スペーサに冷却液を供給すると共に前記ベアリングに冷却液を供給する流路と、
を備え、
前記スペーサの外形は、前記ロータ側に向かうに従って径が大きくなる円錐形状であり、
前記スペーサの表面には、前記ロータの回転方向に対して逆方向に沿って当該ロータ側に向かう螺旋溝が形成されている。
このような構成により、ロータが回転すると、スペーサに供給された冷却液には、螺旋溝によってロータ側に向かう力が付与され、冷却液が螺旋溝に沿ってロータ側に向かって移動し、ロータの表面にかかる。その結果、冷却液によってロータを冷却することができる。そのため、ロータの冷却性能が優れている。 A motor according to one aspect of the present invention is provided.
A rotor that rotates about a rotation axis;
A stator arranged to surround the rotor;
A spacer that is disposed at an axial end of the rotor and rotates about the rotation axis;
A bearing disposed on the opposite side to the rotor in the spacer, and supporting the rotating shaft;
A flow path that is formed in a housing that accommodates the stator and supplies the coolant to the spacer and the coolant to the bearing;
With
The outer shape of the spacer is a conical shape whose diameter increases toward the rotor side,
A spiral groove is formed on the surface of the spacer toward the rotor along a direction opposite to the rotation direction of the rotor.
With such a configuration, when the rotor rotates, the coolant supplied to the spacer is given a force toward the rotor side by the spiral groove, and the coolant moves toward the rotor side along the spiral groove. Take on the surface. As a result, the rotor can be cooled by the coolant. Therefore, the cooling performance of the rotor is excellent.

本発明によれば、ロータの冷却性能に優れたモータを実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the motor excellent in the cooling performance of the rotor is realizable.

実施の形態のモータを模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the motor of embodiment typically. 実施の形態のモータにおけるスペーサを模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the spacer in the motor of embodiment.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.

先ず、本実施の形態のモータの基本構成を説明する。図１は、本実施の形態のモータを模式的に示す断面図である。ここで、以下の説明では、説明を明確にするために、図１に示すようにモータの上下方向及び左右方向を規定するが、これらの方向はモータの使用形態によって、適宜、変更される。 First, the basic configuration of the motor according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a motor according to the present embodiment. Here, in the following description, for the sake of clarity, the vertical direction and the horizontal direction of the motor are defined as shown in FIG. 1, but these directions are appropriately changed depending on the usage form of the motor.

本実施の形態のモータ１は、ＦＣ（燃料電池）用コンプレッサのモータとして好適であり、図１に示すように、筐体２、ロータ３、ステータ４及び冷却機構５を備えている。このようなモータ１は、予め設定された一方向（例えば、図１の矢印方向）のみに回転する。但し、本実施の形態のモータ１は、ＦＣ用コンプレッサのモータとして構成しているが、他のモータであっても同様に実施することができる。 The motor 1 of the present embodiment is suitable as a motor for an FC (fuel cell) compressor, and includes a housing 2, a rotor 3, a stator 4 and a cooling mechanism 5, as shown in FIG. Such a motor 1 rotates only in one preset direction (for example, the arrow direction in FIG. 1). However, although the motor 1 of the present embodiment is configured as an FC compressor motor, other motors can be similarly implemented.

筐体２は、ロータ３及びステータ４を収容する第１の収容部２ａ、空気の吸気口２ｂ、吸気口２ｂから供給された空気を排出する排気口２ｃ、及び吸気口２ｂと排気口２ｃとを連通する第１の流路２ｄを備えている。 The housing 2 includes a first accommodating portion 2a that accommodates the rotor 3 and the stator 4, an air inlet 2b, an air outlet 2c that discharges air supplied from the air inlet 2b, and an air inlet 2b and an air outlet 2c. Is provided with a first flow path 2d.

ロータ３は、図１に示すように、磁石３ａ、筒体３ｂ及びエンドプレート３ｃを備えている。磁石３ａは、ロータ３の左右方向に貫通部が延在する円筒形状に形成されている。筒体３ｂは、ロータ３の左右方向に貫通部が延在する円筒形状に形成されており、磁石３ａに圧縮応力が付与されるように、筒体３ｂの貫通部に磁石３ａが圧入されている。エンドプレート３ｃは、磁石３ａの貫通部と略等しい内径を有する貫通部を有し、磁石３ａを磁石３ａの左右方向から挟み込むように筒体３ｂの貫通部に嵌め込まれている。 As shown in FIG. 1, the rotor 3 includes a magnet 3a, a cylindrical body 3b, and an end plate 3c. The magnet 3 a is formed in a cylindrical shape with a penetrating portion extending in the left-right direction of the rotor 3. Cylindrical body 3b is formed in a cylindrical shape with a penetrating portion extending in the left-right direction of rotor 3, and magnet 3a is press-fitted into the penetrating portion of cylindrical body 3b so that compressive stress is applied to magnet 3a. Yes. The end plate 3c has a penetrating portion having an inner diameter substantially equal to the penetrating portion of the magnet 3a, and is fitted into the penetrating portion of the cylindrical body 3b so as to sandwich the magnet 3a from the left-right direction of the magnet 3a.

このようなロータ３の磁石３ａ及びエンドプレート３ｃの貫通部には、モータ１の左右方向に延在する回転軸６が圧入されている。そして、ロータ３は、筐体２の第１の収容部２ａに収容された状態で、回転軸６を介して筐体２に回転可能に支持されている。 A rotating shaft 6 extending in the left-right direction of the motor 1 is press-fitted into the through portion of the magnet 3 a and the end plate 3 c of the rotor 3. The rotor 3 is rotatably supported by the housing 2 via the rotating shaft 6 while being accommodated in the first housing portion 2 a of the housing 2.

本実施の形態では、モータ１の左右方向からロータ３を挟み込むように回転軸６にスペーサ７、ベアリング８及びシール材９が設けられており、ベアリング８及びシール材９を介して回転軸６が筐体２に回転可能に支持されている。つまり、ロータ３の軸方向の端部にスペーサ７が配置され、さらにスペーサ７におけるロータ３に対して逆側にベアリング８が配置されている。これにより、ロータ３が回転軸６を介して筐体２に回転可能に支持されることになる。なお、スペーサ７の具体的な形状については後述する。 In the present embodiment, the rotation shaft 6 is provided with the spacer 7, the bearing 8, and the seal material 9 so as to sandwich the rotor 3 from the left and right directions of the motor 1, and the rotation shaft 6 is interposed via the bearing 8 and the seal material 9. The housing 2 is rotatably supported. That is, the spacer 7 is disposed at the end portion of the rotor 3 in the axial direction, and the bearing 8 is disposed on the opposite side of the spacer 7 with respect to the rotor 3. As a result, the rotor 3 is rotatably supported by the housing 2 via the rotating shaft 6. The specific shape of the spacer 7 will be described later.

回転軸６の右側部分には、ロータ３の回転角度を検出するためのレゾルバ１０が設けられている。そして、回転軸６の右端部にねじ込まれたナット１１の軸力で、ロータ３、左右のスペーサ７、左右のベアリング８、シール材９、レゾルバ１０を当該回転軸６に形成されたフランジ部６ａとの間で締結してロータ３と回転軸６を回転可能に支持している。ちなみに、本実施の形態では、筐体２に形成された第２の収容部２ｅにレゾルバ１０が収容されているが、レゾルバ１０の配置は限定されない。 A resolver 10 for detecting the rotation angle of the rotor 3 is provided on the right side portion of the rotation shaft 6. The rotor 3, the left and right spacers 7, the left and right bearings 8, the seal material 9, and the resolver 10 are formed on the rotating shaft 6 by the axial force of the nut 11 screwed into the right end portion of the rotating shaft 6. And the rotor 3 and the rotary shaft 6 are rotatably supported. Incidentally, in this Embodiment, although the resolver 10 is accommodated in the 2nd accommodating part 2e formed in the housing | casing 2, arrangement | positioning of the resolver 10 is not limited.

回転軸６の左側部分（回転軸６のフランジ部６ａより左側の部分）は、筐体２の第１の流路２ｄに突出している。そして、回転軸６の左側部分には、筐体２の第１の流路２ｄ内に配置されたタービン１２が通されており、タービン１２を回転軸６のフランジ部６ａとの間で固定するように当該回転軸６の左端部にナット１３がねじ込まれている。そのため、回転軸６が回転すると、筐体２の吸気口２ｂから吸い込まれた空気はタービン１２で圧縮されて筐体２の排気口２ｃから排気され、例えば、ＦＣスタックに供給される。 The left portion of the rotating shaft 6 (the portion on the left side of the flange portion 6 a of the rotating shaft 6) protrudes into the first flow path 2 d of the housing 2. A turbine 12 disposed in the first flow path 2d of the housing 2 is passed through the left side portion of the rotating shaft 6, and the turbine 12 is fixed to the flange portion 6a of the rotating shaft 6. Thus, the nut 13 is screwed into the left end portion of the rotary shaft 6. Therefore, when the rotating shaft 6 rotates, the air sucked from the intake port 2b of the housing 2 is compressed by the turbine 12, exhausted from the exhaust port 2c of the housing 2, and supplied to, for example, the FC stack.

ステータ４は、ロータ３を囲むように配置されており、筐体２の第１の収容部２ａに収容された状態で当該筐体２に固定されている。ステータ４は、ステータコア４ａ及びステータコイル４ｂを備えている。ステータコア４ａは、複数枚の磁性鋼板４ｃを積層して成り、内部をロータ３が貫通している。ステータコイル４ｂは、ステータコア４ａに形成された所定のティースに捲回されている。 The stator 4 is disposed so as to surround the rotor 3, and is fixed to the housing 2 in a state of being housed in the first housing portion 2 a of the housing 2. The stator 4 includes a stator core 4a and a stator coil 4b. The stator core 4a is formed by laminating a plurality of magnetic steel plates 4c, and the rotor 3 passes through the inside. The stator coil 4b is wound around a predetermined tooth formed on the stator core 4a.

冷却機構５は、ロータ３及びステータ４を冷却する。本実施の形態の冷却機構５は、ポンプ５ａ及び冷却器５ｂを備えている。ポンプ５ａは、筐体２における第１の収容部２ａの下方に形成された受け部２ｆに溜まった冷却液を冷却器５ｂに送り出す。 The cooling mechanism 5 cools the rotor 3 and the stator 4. The cooling mechanism 5 of this embodiment includes a pump 5a and a cooler 5b. The pump 5a sends out the coolant stored in the receiving portion 2f formed below the first housing portion 2a in the housing 2 to the cooler 5b.

ちなみに、冷却液は、一般的にベアリング８を潤滑するために用いられているＡＴＦ（Automatic transmission fluid）などのオイルが好適である。 Incidentally, as the coolant, oil such as ATF (Automatic Transmission Fluid) generally used for lubricating the bearing 8 is suitable.

冷却器５ｂは、ポンプ５ａから送り出された冷却液を冷却して筐体２に形成された第２の流路２ｇに供給する。第２の流路２ｇには、スペーサ７及びベアリング８に冷却液を導く第３の流路２ｈ、及びステータ４に冷却液を導く第４の流路２ｉが接続されている。 The cooler 5 b cools the coolant sent from the pump 5 a and supplies it to the second flow path 2 g formed in the housing 2. The second flow path 2g is connected to a third flow path 2h that guides the cooling liquid to the spacer 7 and the bearing 8, and a fourth flow path 2i that guides the cooling liquid to the stator 4.

これにより、第２の流路２ｇに供給された冷却液は、第３の流路２ｈを介してスペーサ７及びベアリング８に供給される。また、第２の流路２ｇに供給された冷却液は、第４の流路２ｉを介してステータ４に供給される。 As a result, the coolant supplied to the second flow path 2g is supplied to the spacer 7 and the bearing 8 via the third flow path 2h. Further, the coolant supplied to the second flow path 2g is supplied to the stator 4 via the fourth flow path 2i.

その結果、ベアリング８及びステータ４を冷却することができる。ちなみに、供給された冷却液は、筐体２の受け部２ｆに集められ、再び、ポンプ５ａで冷却器５ｂに送り出される。 As a result, the bearing 8 and the stator 4 can be cooled. Incidentally, the supplied cooling liquid is collected in the receiving portion 2f of the housing 2, and is again sent out to the cooler 5b by the pump 5a.

ここで、本実施の形態のモータ１は、ステータ４やベアリング８だけでなく、ロータ３の冷却性能に優れた構成とされており、スペーサ７を介してロータ３に冷却液を供給できる構成とされている。 Here, the motor 1 of the present embodiment is configured to have excellent cooling performance not only for the stator 4 and the bearing 8 but also for the rotor 3, and can supply coolant to the rotor 3 via the spacer 7. Has been.

次に、本実施の形態のモータ１におけるスペーサ７の構成を説明する。図２は、本実施の形態のモータにおけるスペーサを模式的に示す斜視図である。なお、ロータ３に対して右側に配置されたスペーサ７を代表して説明するが、左側に配置されたスペーサ７も等しい構成とされている。 Next, the structure of the spacer 7 in the motor 1 of the present embodiment will be described. FIG. 2 is a perspective view schematically showing a spacer in the motor of the present embodiment. In addition, although the spacer 7 arrange | positioned on the right side with respect to the rotor 3 is demonstrated as a representative, the spacer 7 arrange | positioned on the left side is also set as the same structure.

本実施の形態のスペーサ７は、図２に示すように、モータ１の左右方向に貫通する貫通部７ａを備えている。そして、スペーサ７の外形は、ロータ３側に向かうに従って径が大きくなる円錐形状を基本形態としている。例えば、スペーサ７におけるロータ３側の端部の外径は、ロータ３の外径と略等しく、スペーサ７におけるベアリング８側の端部の外径は、ベアリング８の内輪８ａの外径と略等しい。このようなスペーサ７は、スペーサ７の貫通部７ａに回転軸６が通され、ナット１１の軸力でロータ３と締結されている。そのため、スペーサ７は、ロータ３と共に回転軸６を中心に回転する。 As shown in FIG. 2, the spacer 7 of the present embodiment includes a through portion 7 a that penetrates the motor 1 in the left-right direction. The outer shape of the spacer 7 is basically a conical shape whose diameter increases toward the rotor 3 side. For example, the outer diameter of the end of the spacer 7 on the rotor 3 side is substantially equal to the outer diameter of the rotor 3, and the outer diameter of the end of the spacer 7 on the bearing 8 side is substantially equal to the outer diameter of the inner ring 8 a of the bearing 8. . In such a spacer 7, the rotating shaft 6 is passed through the through portion 7 a of the spacer 7, and is fastened to the rotor 3 by the axial force of the nut 11. Therefore, the spacer 7 rotates around the rotation shaft 6 together with the rotor 3.

スペーサ７の表面には、ロータ３の回転方向に対して逆方向に沿って当該ロータ３側に向かう螺旋溝７ｂが形成されている。そのため、ロータ３が回転すると、スペーサ７に供給された冷却液には、螺旋溝７ｂによってロータ３側に向かう力が付与され、冷却液が螺旋溝７ｂに沿ってロータ３側に向かって移動する。 On the surface of the spacer 7, a spiral groove 7 b is formed along the direction opposite to the rotation direction of the rotor 3 toward the rotor 3. Therefore, when the rotor 3 rotates, the coolant supplied to the spacer 7 is given a force toward the rotor 3 by the spiral groove 7b, and the coolant moves toward the rotor 3 along the spiral groove 7b. .

このとき、冷却液は、表面張力によって螺旋溝７ｂに付着する。また、スペーサ７の螺旋溝７ｂに沿って移動する冷却液に引き込まれて、ベアリング８に供給された冷却液が当該ベアリング８の内輪８ａを伝ってスペーサ７側に移動し、スペーサ７に冷却液が供給される。 At this time, the cooling liquid adheres to the spiral groove 7b due to surface tension. Further, the coolant that is drawn into the coolant that moves along the spiral groove 7 b of the spacer 7 moves to the spacer 7 side through the inner ring 8 a of the bearing 8, and the coolant 7 moves to the spacer 7. Is supplied.

このようにロータ３側に移動した冷却液は、ロータ３の表面にかかる。その結果、冷却液によってロータ３を冷却することができる。そのため、本実施の形態のモータ１は、ロータ３の冷却性能に優れた構成にすることができる。 The coolant thus moved to the rotor 3 side is applied to the surface of the rotor 3. As a result, the rotor 3 can be cooled by the coolant. Therefore, the motor 1 of the present embodiment can be configured to have excellent cooling performance of the rotor 3.

しかも、ロータ３の表面にかかった冷却液は、ロータ３の回転によって飛散し、ステータ４にかけることができる。そのため、本実施の形態のモータ１は、ステータ４の冷却性能も優れた構成にすることができる。 Moreover, the coolant applied to the surface of the rotor 3 is scattered by the rotation of the rotor 3 and can be applied to the stator 4. Therefore, the motor 1 of the present embodiment can be configured to have excellent cooling performance of the stator 4.

また、ベアリング８の冷却系統とロータ３の冷却系統を共通化することができ、モータ１の構成を簡略化することができる。 In addition, the cooling system for the bearing 8 and the cooling system for the rotor 3 can be shared, and the configuration of the motor 1 can be simplified.

本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

１モータ
２筐体ｍ２ａ第１の収容部、２ｂ吸気口、２ｃ排気口、２ｄ第１の流路、２ｅ第２の収容部、２ｆ受け部、２ｇ第２の流路、２ｈ第３の流路、２ｉ第４の流路
３ロータ、３ａ磁石、３ｂ筒体、３ｃエンドプレート
４ステータ
４ａステータコア、４ｃ磁性鋼板
４ｂステータコイル
５冷却機構、５ａポンプ、５ｂ冷却器
６回転軸、６ａフランジ部
７スペーサ、７ａ貫通部、７ｂ螺旋溝
８ベアリング、８ａ内輪
９シール材
１０レゾルバ
１１、１３ナット
１２タービン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor 2 Housing | casing m2a 1st accommodating part, 2b Intake port, 2c Exhaust port, 2d 1st flow path, 2e 2nd accommodating part, 2f Receiving part, 2g 2nd flow path, 2h 3rd flow Path, 2i fourth flow path 3 rotor, 3a magnet, 3b cylinder, 3c end plate 4 stator 4a stator core, 4c magnetic steel plate 4b stator coil 5 cooling mechanism, 5a pump, 5b cooler 6 rotating shaft, 6a flange portion 7 Spacer, 7a Through-hole, 7b Spiral groove 8 Bearing, 8a Inner ring 9 Sealing material 10 Resolver 11, 13 Nut 12 Turbine

Claims

A rotor that rotates about a rotation axis;
A stator arranged to surround the rotor;
A spacer that is disposed at an axial end of the rotor and rotates about the rotation axis;
A bearing disposed on the opposite side to the rotor in the spacer, and supporting the rotating shaft;
A flow path that is formed in a housing that accommodates the stator and supplies the coolant to the spacer and the coolant to the bearing;
With
The outer shape of the spacer is a conical shape whose diameter increases toward the rotor side,
A motor having a spiral groove formed on a surface of the spacer toward a rotor side along a direction opposite to a rotation direction of the rotor.