JP6877315B2 - Cooling structure of rotary electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機の冷却構造に関する。特に冷却液によりステータコイルを冷却する液冷式の回転電機冷却構造に関する。 The present invention relates to a cooling structure of a rotary electric machine. In particular, the present invention relates to a liquid-cooled rotary electric machine cooling structure in which a stator coil is cooled by a coolant.
回転電機は、電気自動車やハイブリッド自動車などを含め、多彩な用途に使用されている。回転電機は、モータジェネレータなどとも呼ばれ、電力を動力に変換するモータとしても、動力(回転力)を電力に変換するジェネレータとしても動作可能である。回転電機の構造としては、永久磁石を内蔵し回転可能に設けられたロータと、ロータを取り巻くように設けられたステータとにより構成される構造が一般的である。ステータに設けられたステータコイルと永久磁石の相互作用により、電力と動力の相互変換が行われる。 Rotating electric machines are used in a variety of applications, including electric vehicles and hybrid vehicles. A rotary electric machine is also called a motor generator or the like, and can operate as a motor that converts electric power into electric power or as a generator that converts electric power (rotational force) into electric power. The structure of a rotary electric machine is generally a structure composed of a rotor having a built-in permanent magnet and rotatably provided, and a stator provided so as to surround the rotor. The mutual conversion of electric power and power is performed by the interaction between the stator coil provided on the stator and the permanent magnet.
ステータコイルは電流が流れることにより発熱するため、冷却が行われる。自動車などに用いられる回転電機においては、ステータコイルにオイルなどをかけ流して、コイルを液冷する技術が開発されている。
例えば、特許文献1には、モータの冷却構造において、冷却液を流す管部材に複数の噴出穴を設け、噴出された液がコイルエンドにかかるまでの距離がより長くなる噴出穴を、同距離がより短くなる噴出穴よりも、冷却液の供給源に近くなるように配置する技術が開示されている。当該技術によれば、コイルエンドにおける冷媒がかかる範囲を広げ、コイルエンドを効率的に冷却できる。
Since the stator coil generates heat when an electric current flows, it is cooled. In rotary electric machines used in automobiles and the like, a technique has been developed in which oil or the like is poured over a stator coil to cool the coil in liquid form.
For example, in
また、特許文献2には、オイルパイプの上部に吐出孔を設ける一方で、回転電機のケースに1対のガイドリブを設け、上部の吐出孔から吐出されたオイルをガイドリブによりコイルの上方に導く技術が開示されている。当該技術によれば、冷却液の圧力調整が簡単に行えるようになり、回転電機の冷却性能を向上させることができる。
Further,
回転電機が高出力化するに伴い、冷却性をより高めることが求められるようになってきたが、従来技術においても、冷却液によってより効果的にコイルを冷却することが望まれるようになってきた。特に、冷却液配管から離れた位置にあるコイルに対し、的確に冷却液を供給することが望まれるようになってきた。 As the output of rotary electric machines has increased, it has become necessary to further improve the cooling performance, but even in the prior art, it has become desirable to more effectively cool the coil with a coolant. It was. In particular, it has become desired to accurately supply the coolant to the coil located away from the coolant pipe.
本発明の目的は、冷却液供給管から回転電機の周方向に隔たった位置に配置されたステータコイルに対しても、冷却液を的確に供給し、効果的に冷却を行えるような回転電機の冷却構造を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a rotary electric machine capable of accurately supplying the coolant and effectively cooling the stator coil located at a position separated from the coolant supply pipe in the circumferential direction of the rotary electric machine. To provide a cooling structure.
発明者は、鋭意検討の結果、吐出された冷却液を導くガイド部材を冷却液供給管に一体化すると共に、回転電機の周方向に冷却液を吐出して、冷却液をガイド部材の表面に沿って流し、ガイド部材の冷却液供給管から隔たった位置に分散して配置された複数の流れ変更部を利用して、冷却液の流れの方向を変化させると、上記課題を解決できることを知見し、本発明を完成させた。 As a result of diligent studies, the inventor integrated the guide member that guides the discharged coolant into the coolant supply pipe, and discharged the coolant in the circumferential direction of the rotary electric machine to apply the coolant to the surface of the guide member. It was found that the above problem can be solved by changing the direction of the flow of the coolant by using a plurality of flow changing portions that flow along the guide member and are dispersed and arranged at positions separated from the coolant supply pipe of the guide member. And completed the present invention.
本発明は、軸周りに回転可能なロータと、前記ロータを取り囲むように前記ロータの外周部に設けられたステータコアおよび前記ステータコアに捲回されるステータコイルを有するステータと、を備える回転電機の冷却構造であって、前記ロータの軸方向に延在するように設けられ、冷却液が流通する管路と、前記ステータコイルに対し冷却液を吐出する少なくとも1つ以上の吐出孔とを有する冷却液供給管を備え、前記冷却液供給管に一体化されたガイド部材を備え、前記ガイド部材は、回転電機の周方向に沿って延在する面を有し、前記吐出孔の少なくとも一部からは、軸方向に沿って見て回転電機の周方向に沿う方向に冷却液が吐出され、当該吐出孔から吐出された冷却液がガイド部材の前記面に沿って流れ、前記ガイド部材には、冷却液供給管から隔たった位置に、複数の流れ変更部が軸方向に分散して配置されており、ガイド部材の前記面に沿って流れる冷却液が、流れ変更部により、前記ステータコイルに向かうよう導かれる、回転電機の冷却構造である(第1発明)。 The present invention cools a rotary electric machine including a rotor rotatable around an axis, a stator core provided on an outer peripheral portion of the rotor so as to surround the rotor, and a stator having a stator coil wound around the stator core. A coolant having a structure, which is provided so as to extend in the axial direction of the rotor and has a conduit through which the coolant flows and at least one or more discharge holes for discharging the coolant to the stator coil. A supply pipe is provided, and a guide member integrated with the coolant supply pipe is provided. The guide member has a surface extending along the circumferential direction of the rotary electric machine, and is provided from at least a part of the discharge hole. , The cooling liquid is discharged in the direction along the circumferential direction of the rotary electric machine when viewed along the axial direction, and the cooling liquid discharged from the discharge hole flows along the surface of the guide member, and the guide member is cooled. A plurality of flow changing portions are arranged in an axially dispersed position at a position separated from the liquid supply pipe, so that the cooling liquid flowing along the surface of the guide member is directed toward the stator coil by the flow changing portion. It is a cooling structure of a rotating electric machine to be guided (first invention).
第1発明において、好ましくは、複数の流れ変更部が、流れ変更部と冷却液供給管の間の距離が異なるようにガイド部材に設けられる(第2発明)。また、第1発明において、好ましくは、吐出孔から吐出された冷却液が、ガイド部材の前記面に沿って軸方向に拡散するように流れる(第3発明)。また、第1発明において、好ましくは、流れ変更部が前記面から立設された円弧状であり、弧の中心が弧に対し吐出孔側に配置されている(第4発明)。また、第1発明において、好ましくは、吐出孔側に面する流れ変更部の一部が、スロープ状に形成されている(第5発明)。 In the first invention, preferably, a plurality of flow changing portions are provided on the guide member so that the distance between the flow changing portion and the coolant supply pipe is different (second invention). Further, in the first invention, preferably, the cooling liquid discharged from the discharge hole flows so as to diffuse in the axial direction along the surface of the guide member (third invention). Further, in the first invention, preferably, the flow changing portion has an arc shape erected from the surface, and the center of the arc is arranged on the discharge hole side with respect to the arc (fourth invention). Further, in the first invention, preferably, a part of the flow changing portion facing the discharge hole side is formed in a slope shape (fifth invention).
本発明の回転電機の冷却構造(第1発明)によれば、冷却液供給管から回転電機の周方向に隔たった位置に配置されたステータコイルに対しても、ロータ軸方向の複数個所に冷却液を的確に供給し、効果的に冷却を行える。 According to the cooling structure of the rotary electric machine (first invention) of the present invention, even for the stator coils arranged at positions separated from the coolant supply pipe in the circumferential direction of the rotary electric machine, the stator coils are cooled at a plurality of locations in the rotor axial direction. The liquid can be supplied accurately and cooled effectively.
また、第2発明のようにされていれば、周方向に離間した複数の箇所に対しても、冷却液を流すことができ、冷却がより効率的になる。また、第3発明のようにされていれば、吐出孔を減らしても、冷却が効率的に行うことができる。また、第4発明や第5発明のようにされていると、流れ変更部を通過した冷却液を集中的にコイルの特定の箇所に向けることができ、冷却効率がより高められる。
Further, according to the second invention, the cooling liquid can flow to a plurality of places separated in the circumferential direction, and the cooling becomes more efficient. Further, as in the third invention, cooling can be efficiently performed even if the number of discharge holes is reduced. Further, according to the fourth invention and the fifth invention, the cooling liquid that has passed through the flow changing portion can be concentratedly directed to a specific portion of the coil, and the cooling efficiency can be further improved.
以下図面を参照しながら、ハイブリッド自動車に用いられる回転電機(モータジェネレータ)を例として、発明の実施形態について説明する。発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described by taking a rotary electric machine (motor generator) used in a hybrid vehicle as an example with reference to the drawings. The invention is not limited to the individual embodiments shown below, and the embodiments can be modified and implemented.
図1は、本発明に係る回転電機の冷却構造の一実施形態を示す断面図である。回転電機は、回転可能なロータ91と、ロータの周囲に配されたステータ94とを備える。この回転電機は、自動車に用いられる場合には、ロータの回転軸が自動車のトランスミッションなど駆動機構に接続されていて、電力により駆動力を発生するモータ(電動機)として、あるいは、回転力を電力に変換するジェネレータ(発電機)として動作するよう、構成される。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a cooling structure for a rotary electric machine according to the present invention. The rotary electric machine includes a
ロータ91には、永久磁石が取付けられていて、回転軸m周りに回転可能に回転電機のケース(図示せず)に支持されている。回転電機は、ロータ91に永久磁石を用いないタイプのものであってもよい。
A permanent magnet is attached to the
ステータ94は、ロータ91の外周を取り囲むようにロータ外周部に並んで配置された複数のステータコア92,92と、それぞれのステータコア92,92に捲回されたステータコイル(以下単に「コイル」とも呼ぶ)93,93とにより構成されている。ステータ94は、回転電機のケースの内部に固定されている。また、ステータ94において、回転軸mの両端部では、コイルが露出しており、この部分はコイルエンドと呼ばれる。
The
ケースの内部には、好ましくはケースとステータ94の間を通過するように、冷却液供給管11が設けられている。冷却液供給管11は、ロータの回転軸mと略平行に延在するように設けられる。冷却液供給管11は、内部に冷却液が流通する管路を備える管体である。冷却液供給管11は、ステータコイル93に対し冷却液を吐出する少なくとも1つ以上の吐出孔を有する。
Inside the case, a
冷却液供給管11は、後述するようにガイド部材12と一体化されており、図1のY−Y断面に示すように、ガイド部材12がおおむね回転電機の周方向に延在するような姿勢で、冷却液供給管11とガイド部材12が取付けられる。冷却液供給管11の本数や配置は特に限定されないが、吐出した冷却液が重力により流れてコイルを冷却するよう、コイル93の上側や斜め上側、横側に面して配置されることが好ましい。
The
冷却液は、ポンプ等により回収・加圧され、ケースに設けられた管路等を通じて冷却液供給管11に供給される。冷却液供給管11の吐出孔13から吐出された冷却液がコイルエンドにかけられ、コイルを伝って下方に流れていく際にコイルが冷却される。吐出された冷却液は、ケース下部で回収され、循環してコイルを冷却する。冷却液は、典型的にはオイルである。冷却液の循環経路に、冷却液を冷却するオイルクーラーなどを備えさせることが好ましい。
The coolant is collected and pressurized by a pump or the like, and is supplied to the
図1のX−X断面に示すように、ステータコイル93は、ステータコア92に対し、回転軸mの両側で露出しており、この部分をコイルエンド93a、93bとして図示している。冷却液供給管11から吐出される冷却液は、典型的には、コイルエンド93a、93bにかけられて、主にこの部分を冷却する。なお、両側のコイルエンド93a、93bの中間部、即ち、ステータコア92の部分にも冷却液供給管に吐出孔を設けて、この部分も冷却液で冷却するようにしてもよい。
As shown in the XX cross section of FIG. 1, the
必須ではないが、冷却液供給管11は、軸方向に分割して構成してもよい。例えば、回転軸の一端側に位置するコイルエンド93aに冷却液を供給する部分と、回転軸の他端側に位置するコイルエンド93bに冷却液を供給する部分とを別体に設け、両者をつなぎ合わせて、一連の管路にするようにしてもよい。また、冷却液供給管11において、冷却液が供給される側とは反対側の端部は、本実施形態のように、閉じられていることが好ましいが、これは必須ではなく、他の管路等に接続されていてもよい。
Although not essential, the
本発明に係る回転電機の冷却構造では、冷却液供給管11に加え、ガイド部材12が備えられている。図2、図3に示すように、ガイド部材12は、冷却液供給管11に一体化されており、管体に板状部材が一体化されたような形態の冷却液供給部材1となって、冷却構造に備えられている。ガイド部材12と冷却液供給管11の一体化は、樹脂の射出成形を利用した一体成形による一体化であることが好ましい。
In the cooling structure of the rotary electric machine according to the present invention, a
ガイド部材12の形態について説明する。ガイド部材12は、冷却液供給管11との接続部12a付近では、回転電機の周方向に沿って延在している。すなわち、ガイド部材12は、冷却液供給管11との接続部12a付近に、回転電機の周方向に沿って延在する面12Pを有している。後述するように、冷却液供給管11に設けられた吐出孔13の一部から、軸方向に沿って見て回転電機の周方向に沿う方向に冷却液が吐出されると、吐出孔13から吐出された冷却液がガイド部材12の前記面12Pに沿って流れる。
The form of the
ガイド部材12には、冷却液供給管から回転電機周方向に隔たった位置に、複数の流れ変更部17a,17bが、軸方向に分散して配置されている。ガイド部材12の前記面12Pに沿って流れる冷却液は、流れ変更部17a,17bにより、前記ステータコイル93に向かうよう導かれる。
A plurality of
本実施形態においては、ガイド部材12の回転電機周方向の端部にかけて、ステータコイル93に向かう方向にガイド部材が屈曲もしくは湾曲して、スロープ状になっており、この部分が流れ変更部17a,17bに相当する。本実施形態においては、冷却液供給管11との接続部12a付近では、ガイド部材は、回転電機の周方向に延在する平板状に設けられると共に、ガイド部材12の周方向の端部では、ガイド部材が軸方向に分割されていて、それぞれの端部が回転電機の中心即ちコイルやロータが存在する方向に向かって湾曲している。必須ではないが、ガイド部材12のそれぞれの流れ変更部17a,17bは、その末端部が、回転電機の径方向にほぼ沿って延在するように設けられることが好ましい。
In the present embodiment, the guide member is bent or curved in the direction toward the
また、必須ではないが、本実施形態においては、一部の流れ変更部17a,17aが、他の流れ変更部17b、17bよりも、冷却液供給管11から周方向に遠い位置に設けられている。すなわち、本実施形態においては、複数の流れ変更部17a,17bが、流れ変更部と冷却液供給管11の間の距離が異なるように設けられている。このようにされていると、冷却液供給管の軸方向にも径方向(即ち回転電機の周方向)にも異なる複数の位置に対し冷却液を効率的に供給できる。
Further, although not essential, in the present embodiment, some
必須ではないが、狭いスペースに配置しやすくするため、ガイド部材12は板状に設けられることが好ましい。ガイド部材は中空の箱状であってもよい。また、ガイド部材は、本実施形態の冷却液供給部材1においてそうであるように、冷却液供給管11を挟んで両側に設けられることが好ましい。
Although not essential, the
冷却液供給管11に設けられる吐出孔について説明する。冷却液供給管11には、管の内部に供給された冷却液を外部に吐出する吐出孔が、管体の内外を貫通して設けられている。吐出孔の少なくとも一部は、ロータの回転軸方向に沿って見て、回転電機の周方向に沿う方向に冷却液が吐出されるよう設けられている。このような吐出孔を、以下、「第1吐出孔13」と称する。本実施形態においては、図3のように、冷却液供給管11が延在する方向に沿って見て、管の中心から回転電機の周方向に沿う方向(即ち、図3における左右方向)に、第1吐出孔13,13が空けられている。また、必須ではないが、本実施形態においては、回転電機の径方向に沿って見て、冷却液供給管11の延在方向と直交する方向に、第1吐出孔13,13が空けられている。
The discharge hole provided in the
図4、図5に示すように、第1吐出孔13,13から吐出された冷却液は、ガイド部材12,12の表面12Pに沿って流れて、流れ変更部17a,17bによって方向を変えられて、ステータコイル(コイルエンド93a,93b)に導かれる。本実施形態においては、流れ変更部17a,17bにおいて湾曲したスロープ状部分によって、効率的に、冷却液の流れ方向がコイルエンドに向けられる。なお、図4,5においては、吐出された冷却液の流れを白抜き矢印で示している。冷却液の流れの図示については、他の図も同様である。
As shown in FIGS. 4 and 5, the coolant discharged from the first discharge holes 13 and 13 flows along the
また、本実施形態においては図示していないが、冷却液供給管11は、従来公知の冷却液供給管が有していたようなステータコイルに向けて直接オイルがかかるように吐出する吐出孔(以下「第2吐出孔」とも称する)を有していてもよい。第2吐出孔は、冷却液供給管11が延在する方向に沿って見て、管の中心からコイル93に向かう方向(典型的には、回転電機の径方向)に空けられる。第2吐出孔から吐出される冷却液は、コイルエンド93a,93bに直接かけられ、コイルを冷却する。
Further, although not shown in the present embodiment, the
上記実施形態の回転電機の冷却構造を構成する冷却液供給部材1の製造方法について説明する。回転電機やその他の構成部材については公知の構造や公知の製造方法により調達すればよい。
A method of manufacturing the
必須ではないが、上記構造を有する冷却液供給部材1は、例えば、熱可塑性樹脂の射出成形を利用して製造することができる。
射出成形を利用した製造方法において、冷却液供給管11の部分の冷却液が流通する管路については、コア型により形成してもよいし、いわゆるフローティングコア法により形成することもできる。形状によっては、射出成形後にドリルにより管路を空けてもよい。また、半割れ体を射出成形してから、半割れ体同士を溶着して、冷却液が流通する管路を有する冷却液供給管11としてもよい
Although not essential, the
In the manufacturing method using injection molding, the conduit through which the coolant flows in the portion of the
吐出孔(第1吐出孔13、第2吐出孔)は、可能であれば、管体11を射出成形する際に、ピンやスライド型などを利用して形成することが好ましいが、ドリルなどにより後加工して吐出孔をあけてもよい。
If possible, the discharge holes (
ガイド部材12や流れ変更部17a,17bは、射出成形を利用して、冷却液供給管11と一体成形することが好ましいが、一体成形することは必須ではなく、冷却液供給管11とガイド部材12や流れ変更部17a,17bをそれぞれ独立に形成して、それらを組み立てて冷却液供給部材1を製造してもよい。
また、冷却液供給管11やガイド部材12、流れ変更部17a,17bを構成する材料は、射出成形可能な合成樹脂に限定されるものではなく、金属等であってもよい。金属の場合には、溶接やかしめ、切削加工などの公知の加工方法を利用して冷却液供給部材1を製造すればよい。
It is preferable that the
Further, the material constituting the
上記実施形態の回転電機の冷却構造の作用及び効果について説明する。上記実施形態の冷却構造によれば、ガイド部材12は、回転電機の周方向に沿って延在する面12aを有し、吐出孔の少なくとも一部(第1吐出孔13)からは、軸方向に沿って見て回転電機の周方向に沿う方向に冷却液が吐出され、当該吐出孔13から吐出された冷却液がガイド部材の前記面12aに沿って流れ、ガイド部材12には、冷却液供給管11から隔たった位置に、複数の流れ変更部17a,17bが配置されており、ガイド部材の前記面12aに沿って流れる冷却液が、流れ変更部17a,17bにより、ステータコイル93に向かうよう導かれるので、冷却液供給管11から回転電機の周方向に隔たった位置に配置されたステータコイルの部位に対して、冷却液を的確に供給することができ、効果的に冷却を行える。
The operation and effect of the cooling structure of the rotary electric machine of the above embodiment will be described. According to the cooling structure of the above embodiment, the
また、複数の流れ変更部17a,17bが軸方向に分散して設けられているため、ステータコイルに対し、軸方向に異なる複数の箇所に冷却液を的確に導くことができ、冷却の効率性が高められる。
Further, since the plurality of
特許文献1に記載された従来技術においては、軸方向に沿って見て、管部材から冷媒が斜め方向にも噴射され、管部材から離れた位置にも冷媒が供給される。しかしながら、特許文献1の技術により、管部材から周方向に離れた位置にも冷媒を供給しようとすると、ステータコイルの外周面に対しかなり傾いた角度(寝た角度)で冷媒が供給され、供給された冷媒がステータコイルの外周面ではねてしまってコイル内部に入り込みにくく、管部材から周方向に離れた位置のコイルに冷媒を効率的に届けることができないという課題を発明者らは発見した。
In the prior art described in
また、特許文献2に記載された従来技術においては、オイルパイプの上部の突出孔から吐出されたオイルが、ケース等に設けられたガイドリブによりコイルの上部に滴下される。しかしながら、特許文献2の従来技術においては、オイルパイプの上部の突出孔から吐出されたオイルは、さまざまな方向に拡散してしまい、狙った箇所に集中的に流すことができないため、吐出したオイルによるコイルの冷却効率が低いとの課題を発明者らは発見した。
Further, in the prior art described in
本発明に係る上記実施形態の回転電機の冷却構造によれば、第1吐出孔13,13から回転電機の周方向に沿う方向に吐出された冷却液は、ガイド部材12の表面12aに沿って流れて、軸方向に分散配置された流れ変更部17a,17bでコイルに向かうように導かれる。そのため、第1吐出孔13,13から吐出させた冷却液を、あまり散逸させることなく、冷却液供給管11から回転電機の周方向に隔たった位置(流れ変更部が設けられた位置)に効率的に送ることができる。しかも、本発明によれば、冷却液を軸方向に異なる複数の箇所に対し的確に導くことができ、冷却の効率性が高められる。このような作用により、吐出した冷却液の利用効率を高めながら、効果的にステータコイル93,93を冷却することができる。また、冷却液を冷却液供給管11から回転電機の周方向に隔たった位置に効率的に送ることができるので、配置すべき冷却液供給管の本数を減らせる場合もある。
According to the cooling structure of the rotary electric machine according to the above embodiment of the present invention, the coolant discharged from the first discharge holes 13 and 13 in the circumferential direction of the rotary electric machine is along the
上記第1実施形態のように、流れ変更部17a,17bがスロープ状に形成されていると、ガイド部材12の表面12aに沿って流れる冷却液の勢いを利用して、効率的にコイルの特定部位に向かうように流れを変更でき、冷却液が散逸してしまうことが抑制され、冷却の効率性がより高められる。
When the
また、上記第1実施形態のように、複数の流れ変更部17a,17bが、流れ変更部17a,17bと冷却液供給管11の間の距離が異なるようにガイド部材に設けられていれば、1本の冷却液供給管によって、回転電機の周方向においてより多数の箇所で、軸方向にも周方向にも分散したマトリクス状に、コイルに対し冷却液を的確に供給できるようになる。したがって、この場合には、冷却液供給管の必要な本数をより減らせる場合もある。
Further, as in the first embodiment, if a plurality of
発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその詳細な説明を省略する。また、これら実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施できる。 The invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented with various modifications. Other embodiments of the invention will be described below, but in the following description, parts different from the above-described embodiments will be mainly described, and detailed description of similar parts will be omitted. Moreover, these embodiments can be carried out by combining some of them with each other or replacing some of them.
上記実施形態の説明においては、ガイド部材12が、回転電機の周方向に沿って延在する面12Pを有することを述べたが、ガイド部材の面12Pの延在方向と回転電機の周方向とは、厳密に一致していなければならないわけではなく、第1吐出孔から周方向に沿うように吐出された冷却液がおおむねガイド部材の壁面に沿って流れるようになっていればよい。
In the description of the above embodiment, it has been described that the
また、上記実施形態の説明においては、第1吐出孔13が、回転電機の周方向に沿う方向に冷却液が吐出されるよう設けられることを述べたが、冷却液の吐出方向と回転電機の周方向とは、厳密に一致していなければならないわけではなく、軸方向に沿って見た際に、第1吐出孔から吐出された冷却液がおおむね回転電機の周方向に流れればよい。両者の間に許容される角度は好ましくは30度以下、より好ましくは15度以下である。
Further, in the description of the above embodiment, it has been described that the
また、第1吐出孔13、13の具体的形状は特に限定されない。穴の輪郭の形状は、円形であってもよいし、矩形状、半円状、かまぼこ形状等であってもよい。必須ではないが、第1吐出孔13、13が設けられる位置は、図3に示したように、冷却液供給管11の管体の中心から回転電機の周方向に向かった位置付近であることが好ましい。また、第1吐出孔13、13が、冷却液供給管11の管壁を貫通する方向は、図3に示したように、回転電機の周方向に沿った方向であることが好ましい。また、必須ではないが、冷却液を流れ変更部17a,17bからコイルの特定部位に対し集中的に供給するとの観点からは、本実施形態のように、それぞれの流れ変更部17a,17bに対し、第1吐出孔13、13が1つずつ対応付けられるように設けられ、第1吐出孔13から吐出された冷却液がビーム状に集中して流れ変更部17a,17bに到達することが好ましい。
Further, the specific shapes of the first discharge holes 13 and 13 are not particularly limited. The shape of the contour of the hole may be circular, rectangular, semicircular, semi-circular, or the like. Although not essential, the positions where the first discharge holes 13 and 13 are provided are, as shown in FIG. 3, near the position from the center of the body of the
また、上記実施形態の説明においては、ガイド部材の流れ変更部17a,17bが、湾曲形成されたスロープ状である実施形態について説明したが、湾曲することは必須ではなく、流れ変更部17a,17bは屈曲した形態であってもよい。なお、屈曲形態とする場合には、吐出された冷却液の流れが遮られにくいように、屈曲する角度を60度以下にすることが好ましい。また、流れ変更部17a,17bを屈曲したスロープ状に設ける場合には、一度に大きな角度で屈曲させるのではなく、複数個所で少しずつ段階的に屈曲させることが好ましい。
Further, in the description of the above-described embodiment, the embodiment in which the
また、流れ変更部17a,17bの末端部(コイル側の端部)は、軸方向に沿って見て、流れ変更部17a,17bの末端部と回転電機の径方向がなす角が、好ましくは40度以下、より好ましくは25度以下となるようにするとよい。上記実施形態のように、流れ変更部17a,17bの末端部が、概ね回転電機の径方向に沿って延在することが、特に好ましい。このようにすれば、冷却液が、流れ変更部17a,17bの湾曲した部分で曲がって流れて、流れ変更部17a,17bの末端部からコイルの奥に届くようにかけられやすく、冷却液の利用効率がより高められる。冷却液供給部材1が、回転電機のコイルの真上ではなく、斜め上や横(側面)に設けられる場合には、特に、このような構成とすることが好ましい。
Further, the end portions (end portions on the coil side) of the
図6は、冷却液供給管21にガイド部材22,22及び流れ変更部27a,27bが一体化された第2実施形態の冷却液供給部材2を示す斜視図である。この実施形態においても、第1吐出孔23,23から回転電機の周方向に吐出された冷却液が、ガイド部材22の表面に沿って流れ、流れ変更部27a,27bによりコイルエンドに向かう方向に導かれる点は、第1実施形態と同様である。また、複数の流れ変更部27a,27bが、流れ変更部と冷却液供給管21の間の距離が異なるようにガイド部材22に設けられる点も同様である。
FIG. 6 is a perspective view showing the
本実施形態においては、流れ変更部27a,27bが、ガイド部材の面から立設された円弧状であり、円弧の弧の中心が弧に対し吐出孔側に配置されている点が第1実施形態と異なっている。すなわち、本実施形態においては、それぞれの流れ変更部27a,27bは、円筒を中心軸に沿う面で半割にしたような形状でガイド部材に立設されており、半割れの開いた側(円弧の弧の中心に相当する側)が、吐出孔23,23の方を向くように設けられている。
In the first embodiment, the first embodiment is that the
この様な構成を有する流れ変更部27a,27bによれば、図7に示すように、ガイド部材の表面に沿って流れてくる冷却液を効率よく集めて、コイルの方に集中的に流すことができ、コイルの特定箇所をより効率的に冷却できるようになる。
According to the
また、本実施形態においては、第1吐出孔23,23は、長穴状に設けられており、図7にも示すように、第1吐出孔23,23から流れる冷却液が、ガイド部材22の表面に沿って軸方向に拡散するように流れる。流れを拡散させやすくするためには、図7にも示したように、冷却液供給管の管壁の内側から外側に向かうにつれて第1吐出孔が拡大するように設けられていることが好ましい。
Further, in the present embodiment, the first discharge holes 23, 23 are provided in an elongated hole shape, and as shown in FIG. 7, the cooling liquid flowing from the first discharge holes 23, 23 is a
本実施形態のように、第1吐出孔23,23から流れる冷却液が、ガイド部材22の表面に沿って軸方向に拡散するように流れれば、第1吐出孔の数を減らしながらも、軸方向においてより多数の箇所に冷却液を流すことができるようになる。そのため、第1吐出孔の数を減らしながら、即ち第1吐出孔を設けるための加工コストや製造コストを減らしながら、コイルの冷却を効率的に行うことができる。
If the cooling liquid flowing from the first discharge holes 23, 23 flows so as to diffuse in the axial direction along the surface of the
図8は、冷却液供給管31にガイド部材32,32と流れ変更部37,37が一体化された第3実施形態の冷却液供給部材3を示す斜視図である。本実施形態においては、流れ変更部37,37は、第1吐出孔33からガイド部材32の表面に沿って流れてくる冷却液を、コイルに向かって導く傾斜面を有する。流れ変更部37,37における傾斜面は、ガイド部材32の表面に対し、屈曲するような角度のスロープ状に設けられている。
FIG. 8 is a perspective view showing the
流れ変更部37,37の傾斜面は、本実施形態のように、ガイド部材32の表面に沿って流れてきた冷却液の流れ方向が、冷却液供給管31の軸方向にも変化するように、回転電機の径方向に沿って見て、冷却液供給管31の径方向に対し、傾斜面の法線が傾くように設けられていてもよい。このようにされていると、コイルに対し冷却液を届けうる範囲をより広くすることができ、コイルの冷却性能を高める上で、より好ましい。
On the inclined surfaces of the
図9は、冷却液供給管41にガイド部材42,42及び流れ変更部47,47が一体化された第4実施形態の冷却液供給部材4を示す。本実施形態においては、円柱状に形成された流れ変更部47,47が、軸方向に離間して配置されている一方で、ガイド板42の周方向端部42bがコイルに向かう方向に湾曲形成されている。
FIG. 9 shows the
本実施形態のように、流れ変更部は柱状であってもよく、このような構成でも、図10に示すように、第1吐出孔43,43からガイド部材42に沿って流れる冷却液が、流れ変更部47,47にぶつかることにより、その箇所で流れがコイルに向かうように変化し、冷却液供給管41から離れた位置でも効率的にコイルを冷却できる。
As in the present embodiment, the flow changing portion may be columnar, and even in such a configuration, as shown in FIG. 10, the cooling liquid flowing from the first discharge holes 43, 43 along the
また、本実施形態のように、ガイド部材の端部42bがコイルに向かう方向に湾曲形成されていると、第1吐出孔43,43からの冷却液の流れの一部が、流れ変更部47,47にぶつからずにガイド部材の端部42bに達し、その部位でコイルに向かって供給されることになる。このような構成とされていても、回転機器の周方向の複数個所で冷却液をコイルに供給できることができて好ましい。
Further, when the
なお、図6ないし図10に示した第2実施形態ないし第4実施形態でも、第1実施形態と同様に第2吐出孔の具体的な記載は省略したが、これら実施形態においても、第1実施形態と同様に第2吐出孔を設けてもよい。 In the second to fourth embodiments shown in FIGS. 6 to 10, the specific description of the second discharge hole is omitted as in the first embodiment, but also in these embodiments, the first A second discharge hole may be provided as in the embodiment.
また、ガイド部材の表面に沿って流れる冷却液の流れを制御するために、ガイド部材の表面に溝を形成して、吐出孔から吐出された冷却液が溝に沿って流れ、ステータコイルに導かれるようにしてもよい。溝は、冷却液の流れを妨げないよう、冷却液供給管からガイド部材の端部に向かう方向に沿って形成されることが好ましい。ガイド部材が板状に形成された部材である場合には、ガイド部材を波板状に形成することにより、溝が形成されていてもよい。あるいは、ガイド部材の表面に複数のリブを設けて、リブとリブの間の部分が溝になるようにしてもよい。 Further, in order to control the flow of the cooling liquid flowing along the surface of the guide member, a groove is formed on the surface of the guide member, and the cooling liquid discharged from the discharge hole flows along the groove and is guided to the stator coil. You may be able to do it. The groove is preferably formed along the direction from the coolant supply pipe to the end of the guide member so as not to obstruct the flow of the coolant. When the guide member is a plate-shaped member, a groove may be formed by forming the guide member in a corrugated plate shape. Alternatively, a plurality of ribs may be provided on the surface of the guide member so that the portion between the ribs becomes a groove.
また、上記実施形態の説明において、冷却液供給管とガイド部材が一体化された冷却液供給部材に関し、取付け部や固定部の詳細の説明は省略した。また、冷却液供給管における他の管路や管路閉塞部材等との接続部等の詳細についても、記載を省略した。これらについては、公知技術を利用すればよい。また、管路等の接続部については、適宜シール部を設けてもよい。 Further, in the description of the above-described embodiment, the detailed description of the mounting portion and the fixing portion has been omitted with respect to the coolant supply member in which the coolant supply pipe and the guide member are integrated. Further, the details of the connection portion between the coolant supply pipe and other pipe lines and the pipe line closing member, etc. are also omitted. For these, known techniques may be used. Further, a seal portion may be appropriately provided for the connection portion such as the pipeline.
上記実施形態の回転電機の冷却構造の応用については、ハイブリッド自動車に用いられる回転電機に限定されず、回転可能なロータとその外周に設けられるステータを有し、ステータコイルを冷却液で冷却する回転電機が利用される用途であれば広く利用可能である。例えば、そのような回転電機は、電気自動車や、産業用の動力モータや、発電設備などにも利用可能である。 The application of the cooling structure of the rotary electric machine of the above embodiment is not limited to the rotary electric machine used in the hybrid vehicle, and has a rotatable rotor and a stator provided on the outer periphery thereof, and the stator coil is cooled by a coolant. It can be widely used in applications where electric machines are used. For example, such rotary electric machines can also be used in electric vehicles, industrial power motors, power generation equipment, and the like.
上記実施形態の回転電機の冷却構造は、例えばハイブリッド自動車に使用されるモータジェネレータの冷却に使用でき、産業上の利用価値が高い。 The cooling structure of the rotary electric machine of the above embodiment can be used for cooling a motor generator used in, for example, a hybrid vehicle, and has high industrial utility value.
1 冷却液供給部材
11 冷却液供給管
12 ガイド部材
13 第1吐出孔
17a,17b 流れ変更部
91 ロータ
94 ステータ
92 ステータコア
93 ステータコイル
1
Claims (5)
前記ロータの軸方向に延在するように設けられ、冷却液が流通する管路と、前記ステータコイルに対し冷却液を吐出する少なくとも1つ以上の吐出孔とを有する冷却液供給管を備え、
前記冷却液供給管に一体化されたガイド部材を備え、
前記ガイド部材は、回転電機の周方向に沿って延在する面を有し、
前記吐出孔の少なくとも一部からは、軸方向に沿って見て回転電機の周方向に沿う方向に冷却液が吐出され、当該吐出孔から吐出された冷却液がガイド部材の前記面に沿って流れ、
前記ガイド部材には、冷却液供給管から隔たった位置に、複数の流れ変更部が軸方向に分散して配置されており、
ガイド部材の前記面に沿って流れる冷却液が、流れ変更部により前記ステータコイルに向かうよう導かれる、
回転電機の冷却構造。 A cooling structure for a rotary electric machine including a rotor that can rotate around an axis, a stator core provided on an outer peripheral portion of the rotor so as to surround the rotor, and a stator having a stator coil wound around the stator core. ,
A coolant supply pipe provided so as to extend in the axial direction of the rotor and having a conduit through which the coolant flows and at least one discharge hole for discharging the coolant to the stator coil is provided.
A guide member integrated with the coolant supply pipe is provided.
The guide member has a surface extending along the circumferential direction of the rotary electric machine.
A coolant is discharged from at least a part of the discharge holes in a direction along the circumferential direction of the rotary electric machine when viewed along the axial direction, and the coolant discharged from the discharge holes is along the surface of the guide member. flow,
A plurality of flow changing portions are arranged in the guide member at positions separated from the coolant supply pipe in an axially dispersed manner.
The coolant flowing along the surface of the guide member is guided toward the stator coil by the flow changing portion.
Cooling structure of rotary electric machine.
請求項1に記載の回転電機の冷却構造。 A plurality of flow changing portions are provided on the guide member so that the distance between the flow changing portion and the coolant supply pipe is different.
The cooling structure for a rotary electric machine according to claim 1.
請求項1に記載の回転電機の冷却構造。 The coolant discharged from the discharge hole flows so as to diffuse in the axial direction along the surface of the guide member.
The cooling structure for a rotary electric machine according to claim 1.
請求項1に記載の回転電機の冷却構造。 The cooling structure for a rotary electric machine according to claim 1, wherein the flow changing portion has an arc shape erected from the surface, and the center of the arc is arranged on the discharge hole side with respect to the arc.
請求項1に記載の回転電機の冷却構造。 A part of the flow changing part facing the discharge hole side is formed in a slope shape.
The cooling structure for a rotary electric machine according to claim 1.
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