JP6996356B2 - Rotating machine cooling device - Google Patents
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Description
本開示は、回転電機の冷却装置に関する。 The present disclosure relates to a cooling device for a rotary electric machine.
従来、電動モータにおいて、ロータのコアに油路を設け、この油路に冷却油を供給し、さらに、油路の開口からハウジングの内部に噴射する冷却装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、上記の従来技術では、油路にポンプの吐出側を接続し、モータハウジングの底部にポンプの吸入側を接続し、冷却油を油路に循環させるようになっている。
Conventionally, in an electric motor, a cooling device in which an oil passage is provided in the core of a rotor, cooling oil is supplied to the oil passage, and the cooling oil is further injected into the inside of a housing from an opening of the oil passage is known (for example, Patent Document). 1).
Further, in the above-mentioned conventional technique, the discharge side of the pump is connected to the oil passage, the suction side of the pump is connected to the bottom of the motor housing, and the cooling oil is circulated in the oil passage.
上記の従来技術では、冷却油がハウジング内で攪拌された際に泡が発生する。そして、この泡を含んだ冷却油が、ポンプで吸入されて油路に供給され、再び、ハウジング内に噴射される、という循環を繰り返す。
このため、気泡が熱により体積膨張して油漏れを引き起こしたり、気泡により冷却油の熱伝達率が低下して冷却性能の低下を招いたりするおそれがある。
In the above prior art, bubbles are generated when the cooling oil is agitated in the housing. Then, the cooling oil containing the bubbles is sucked by a pump, supplied to the oil passage, and injected into the housing again, and the circulation is repeated.
Therefore, there is a possibility that the bubbles expand in volume due to heat and cause oil leakage, or the heat transfer coefficient of the cooling oil is lowered by the bubbles and the cooling performance is deteriorated.
本発明は、上記問題に着目して成されたもので、冷却油に生じる気泡を低減し、油漏れや冷却性能の低下を抑制可能な回転電機の冷却装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made by paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a cooling device for a rotary electric machine capable of reducing air bubbles generated in cooling oil and suppressing oil leakage and deterioration of cooling performance.
上述の目的を達成するため、本開示の回転電機の冷却装置は、
冷却油が流れるハウジング油路に、筒状に形成された筒状部と、筒状部の外周に沿って螺旋状に形成された螺旋状油路と、筒状部の内側に形成された中空部と螺旋状油路とを連通する気液分離連通路と、を備える気液分離部が設けられている。
In order to achieve the above-mentioned object, the cooling device of the rotary electric machine of the present disclosure is used.
A tubular portion formed in a tubular shape, a spiral oil passage formed spirally along the outer circumference of the tubular portion, and a hollow formed inside the tubular portion in the housing oil passage through which the cooling oil flows. A gas-liquid separation section including a gas-liquid separation communication passage that communicates the section and the spiral oil passage is provided.
本開示の回転電機の冷却装置では、ハウジング油路を流れる冷却油から気泡を取り除き、冷却油に含まれる気泡を原因とする油漏れや冷却性能低下を抑制可能である。 In the cooling device of the rotary electric machine of the present disclosure, it is possible to remove air bubbles from the cooling oil flowing through the housing oil passage and suppress oil leakage and deterioration of cooling performance caused by the air bubbles contained in the cooling oil.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(実施の形態1)
まず、図1に基づいて、実施の形態1の回転電機の冷却装置(以下、単に冷却装置と称する)について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
First, the cooling device of the rotary electric machine of the first embodiment (hereinafter, simply referred to as a cooling device) will be described with reference to FIG.
この冷却装置は、冷却油を用いてモータMの内部の冷却対象部位としてのロータ1(図2参照)やステータ2(図2参照)を冷却するもので、オイルポンプ10および冷却油を循環させる循環油路20を備える。
This cooling device uses cooling oil to cool the rotor 1 (see FIG. 2) and the stator 2 (see FIG. 2) as cooling target portions inside the motor M, and circulates the
循環油路20は、下部油路21、第1側部油路22、ハウジング油路23、第2側部油路24、モータ内部油路25を備える。
下部油路21は、モータMの外郭を形成するモータハウジング30の底部に設けられたオイルパン31とオイルポンプ10の吸入口とを接続する。
The
The
第1側部油路22は、モータハウジング30の軸方向(矢印方向)の一端(図1において左側端部)を塞ぐ第1のカバー51を通り、オイルポンプ10の吐出側からモータハウジング30の上部に延在される油路である。
The first
ハウジング油路23は、モータハウジング30の上部においてモータMの回転中心軸に沿う方向である軸方向(図1の矢印Cの方向)に沿って形成された油路である。
さらに、モータハウジング30には、モータハウジング30を図1の矢印SS方向から見た側面図に示すように、ステータ2を囲むように略C形断面形状を成す冷却水路32が、モータハウジング30において軸方向に沿って設けられている。なお、詳細な説明は省略するが、モータMは、冷却水路32を循環する冷却水により冷却される。
そして、ハウジング油路23は、冷却水路32の近傍に並設されている。
The
Further, in the
The
第2側部油路24は、モータハウジング30の軸方向のもう一端(図1において右側端部)を塞ぐ第2のカバー52に形成され、ハウジング油路23とモータ内部油路25とを連通して上下方向に延在された油路である。
The second
モータ内部油路25は、モータMの発熱部に冷却油を供給する油路である。このようなモータ内部油路25としては、例えば、特許文献1に記載のものと同様に、モータMのロータ1の回転軸1aおよびロータコア1bの内部を通り、その外周のステータ2に向けてオイルを飛散させるよう開口したものを用いることができる。なお、図1に示すように、モータ内部油路25から、モータMのロータ1などを収容するモータ室30aに飛散されたオイルは、前述のオイルパン31に落下し一時的に溜められる。
The
(螺旋状油路の説明)
ハウジング油路23には、一対の螺旋状油路61,61が設けられている。
これらの螺旋状油路61,61は、断面形状が円形の円管状穴33と、この円管状穴33に挿入された図3に示す螺旋状油路形成部材70とにより形成されている。
(Explanation of spiral oil passage)
The
These spiral
図3は螺旋状油路形成部材70を示す斜視図である。
螺旋状油路形成部材70は、図示のように、円管状に形成された内筒部71と、この内筒部71の外周から立ち上げられて内筒部71の軸心を中心とする螺旋形状の一対の螺旋状縦壁72,72を有する。
FIG. 3 is a perspective view showing a spiral oil
As shown in the figure, the spiral oil
そして、螺旋状油路形成部材70は、円管状穴33に挿入され、かつ、螺旋状縦壁72,72の先端部が円管状穴33の内周に当接あるいは近接されることで、内筒部71と円管状穴33との間に、一対の螺旋状油路61,61が形成されている。
The spiral oil
なお、円管状穴33は、モータハウジング30に直接形成してもよいが、本実施の形態1では、内周面を円管状穴33とする外管75(図4参照)に螺旋状油路形成部材70を挿入したものを、モータハウジング30に形成した穴33aに一体的に挿入している。
The circular
また、内筒部71は、中空の筒状に形成され、その内側には断面円形の空気路(中空路)73が設けられている。
Further, the
図4は、モータハウジング30のハウジング油路23および第2のカバー52の第2側部油路24の部分を拡大して示す断面図である。図4に示すように、ハウジング油路23において螺旋状油路61,61を有する部位は、軸方向で非気液分離部61aと気液分離部61bとに分けられている。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of the
気液分離部61bは、後述するように、冷却油を、気泡を含む冷却油(気)と気泡を含まない冷却油(液)とに分離する領域であり、各螺旋状油路61,61と空気路73とを連通する気液分離連通路74(図8C、図9B参照)を備える。
一方、非気液分離部61aは、気液分離連通路74を有することなく、内筒部71により各螺旋状油路61,61と空気路73とが遮断されている。
As will be described later, the gas-
On the other hand, the non-air-
次に、上記の非気液分離部61a、気液分離部61bの説明を含む螺旋状油路形成部材70の詳細について説明する。
螺旋状油路形成部材70は、図5A、図5Bに示す平面形状を有する第1板材81および第2板材82を、軸方向に沿う方向に積層することにより形成されている。
Next, the details of the spiral oil
The spiral oil
各板材81,82は、円環部81a,82aと、円環部81a,82aの外周から外径方向に延在され、円環部81a,82aにおいて周方向で180度異なる位置に対称に設けられた一対のリブ81b、82bとを備える。そして、第2板材82は、円環部82aにおいて両リブ81b、81bの間の中央位置に、円環部82aを切断してその内外を連通する切欠部82cが形成されている。
The
そして、各リブ81b,82bの先端部において表裏面の一方(図において上面)に、軸方向に沿う方向に突出した突起部81d,82dが設けられている。これらの突起部81d,82dの軸方向に沿う方向への突出代は、各板材81,82の板厚に等しい寸法となっている。また、突起部81d,82dは、各板材81,82を成形して形成されている。
At the tips of the
さらに、本実施の形態1では、第1板材81および第2板材82は、ロータコア1bを形成するのに用いる、図6に示す電磁鋼板100から形成されている。すなわち、ロータコア1bとして円環状の板材101を積層して形成することが知られている。このような電磁鋼板100を打ち抜いて円環状の板材101を形成する際には、その内周に端材102が生じる。本実施の形態1では、この端材102を打ち抜いて第2板材82およびこの図6では図示を省略した第1板材81を形成している。したがって、端材102の有効利用を図ることができる。
Further, in the first embodiment, the
次に、第1板材81および第2板材82を軸方向に積層して螺旋状油路形成部材70を製造する手順および螺旋状油路形成部材70について説明する。
螺旋状油路形成部材70において、非気液分離部61aは、第1板材81を積層して形成する。また、気液分離部61bは、第2板材82を積層して形成する。
Next, a procedure for manufacturing the spiral oil
In the spiral oil
これら両板材81,82の積層の際に、図7Aに示す積層治具200を用いる。
積層治具200は、円板状のベース部201に、円筒部202を直角に立設して形成されている。また、円筒部202は、各板材81,82の円環部81a,82aと相対回動可能に嵌合可能に、その外径が、円環部81a,82aの内径よりも僅かに小さな寸法に形成されている。
When laminating the two
The
そして、各板材81,82を、その円環部81a,82aに積層治具200の円筒部202を挿入して、図7Aに示すように、ベース部201の上に積層する。
この積層の際に、まず、非気液分離部61aを形成するために、第1板材81を積層する。さらに、この積層を行った後、第1板材81の円環部81aの内周を回動穴として使用し、積層治具200の円筒部202に対して、第1板材81を回動させる。
Then, the
At the time of this laminating, first, the
すなわち、図7Bに示すように、下側の第1板材81に対し、上側の第1板材81を、図において時計回り方向に回動させると、その回動は、上側の第1板材81のリブ81bの時計回り方向の端縁が、下側のリブ81bの突起部81dに当接して規制される。
That is, as shown in FIG. 7B, when the upper
このような積層および時計回り方向の回動を繰り返しながら下側から順に第1板材81を重ねることで、上下に隣り合う第1板材81どうしが、突起部81dの幅寸法だけ、周方向の位置がずれ、リブ81bが螺旋状に連続して配置される。このように連続して配置されたリブ81bにより、一対の螺旋状縦壁72(図2参照)が軸方向に沿う方向に離れて並設され、この螺旋状縦壁72,72の間に、各螺旋状油路61,61が形成される。また、円環部81aの内周が軸方向に連続することで、内筒部71および空気路73が形成される。
By stacking the
次に、気液分離部61bの形成について説明する。
上述のように、所定の枚数の第1板材81を積層して非気液分離部61aを形成したら、その上に、第2板材82を第1板材81と同様に積層と時計回り方向の回動を繰り返すことで、気液分離部61bを形成することができる。すなわち、切欠部82cが螺旋状に連続的に、あるいは不連続に配置されて気液分離連通路74(図9B参照)が形成され両螺旋状油路61,61と空気路73とを連通させる。
Next, the formation of the gas-
As described above, after a predetermined number of
なお、図5Bに示すように、1枚の第2板材82が、1つの切欠部82cしか有しない構造の場合、一対の螺旋状油路61、61のそれぞれと空気路73とを連通する気液分離連通路74を形成する必要がある。
As shown in FIG. 5B, when one
そこで、第2板材82を複数枚積層して、一対の螺旋状油路61、61の一方と空気路73とを連通する気液分離連通路74を形成したら、その後、もう一方の螺旋状油路61と空気路73とを連通する気液分離連通路74を形成する。
Therefore, a plurality of
具体的には、一方の気液分離連通路74(第1の気液分離連通路74)を、例えば、図5Bに示す位置に切欠部82cが配置された第2板材82を時計回り方向に位相をずらしながら複数枚積層して形成する。その場合、もう一方の螺旋状油路61と空気路73とを連通する気液分離連通路74(第2の気液分離連通路74)は、第2板材82を図5Bに示す第2板材82に対し、時計回り方向に180度位相をずらして相対的に左右逆に配置した状態で積層して形成する。
Specifically, one of the gas-liquid separation communication passages 74 (first gas-liquid separation communication passage 74) is, for example, a
なお、上記では、第2板材82を複数枚積層すると記載しているが、例えば、180度時計回り方向の位相をずらした第2板材82を交互に配置してもよい。この場合、第1の気液分離連通路74と第2の気液分離連通路74とは、螺旋の方向に不連続、第2板材82の1枚置きに配置される。
In the above, it is described that a plurality of the
いずれにしても(気液分離連通路74がある程度連続していても不連続であっても)、気液分離連通路74が、軸方向に沿う方向で螺旋状縦壁72どうしの中間位置で内筒部71を径方向に貫通して形成される(図9B参照)。
In any case (whether the gas-liquid
なお、積層した両板材81,82どうしは、接着、溶接、係合などにより一体的に結合させる。あるいは、円筒部202をベース部201から取り外し可能とし、この円筒部202に装着したまま積層した両板材81,82を軸方向に沿う方向の両側から締結部材などにより挟持して固定してもよい。
The laminated two
次に、図4、図8A、図8B、図8C、図8D、図8E、図8Fに基づいて、両螺旋状油路61,61および空気路73と、第1側部油路22、第2側部油路24およびモータ室30aとの接続について説明する。
なお、図8A、図8B、図8C、図8D、図8E、図8Fは、それぞれ、図4において、S8A-S8A線、S8B-S8B線、S8C-S8C線、S8D-S8D線、S8E-S8E線、S8F-S8F線の位置の断面を示す。また、図4では、各螺旋状油路61,61は、螺旋状縦壁72の図示を省略して軸方向に連続した形状で表示している。
Next, based on FIGS. 4, 8A, 8B, 8C, 8D, 8E, and 8F, the two
8A, 8B, 8C, 8D, 8E, and 8F are S8A-S8A line, S8B-S8B line, S8C-S8C line, S8D-S8D line, and S8E-S8E, respectively, in FIG. The cross section of the position of the line, S8F-S8F line is shown. Further, in FIG. 4, the
図4に示すように、各螺旋状油路61,61の上流側端部(図において左側端部)の冷却油入口61cは、第1側部油路22に接続されている。各螺旋状油路61,61は、螺旋状縦壁72により仕切られているため、第1側部油路22は、各螺旋状油路61,61に接続される図8Aに示す2つの接続口22a,22aを有する。したがって、各螺旋状油路61,61の冷却油入口61cは、それぞれ、第1側部油路22の接続口22aに接続されている。
As shown in FIG. 4, the cooling
そして、非気液分離部61a(図4参照)の位置では、図8Bに示すように、各螺旋状油路61,61は、円環部81aで形成された内筒部71により空気路73と遮断されている。
Then, at the position of the non-air-
一方、気液分離部61b(図4参照)の位置では、図8Cに示すように、両螺旋状油路61,61の内周と空気路73とが、切欠部82cにより形成される気液分離連通路74により内筒部71を貫通して連通されている。
On the other hand, at the position of the gas-
そして、モータハウジング30において螺旋状油路形成部材70の下流側端部(図4において右方向端部)に隣接する部位(図4のS8D-S8D線の位置)には、図8Dに示す連通油路34と、気泡排出路35とが形成されている。
The communication shown in FIG. 8D is connected to a portion (position of the S8D-S8D line in FIG. 4) adjacent to the downstream end portion (rightward end portion in FIG. 4) of the spiral oil
連通油路34は、両螺旋状油路61,61の出口(螺旋状油路出口)61d、61dに軸方向に連続する位置で円環状に形成されている。また、気泡排出路35は、空気路73の図4において右方向の端部の中空部出口73aに軸方向に連続して配置されて、図8Dに示すように、断面円形の管路状に形成されている。なお、気泡排出路35は、螺旋状油路形成部材70の内筒部71と略同径の円筒部36により連通油路34と遮断されている。
The
さらに、モータハウジング30は、第2のカバー52の近傍位置(図4のS8E-S8E線の位置)では、図8Eに示すように、円筒部36と一体に形成されて連通油路34の下部を軸方向に遮断する遮断壁部37が設けられている。
Further, the
また、モータハウジング30において、さらに第2のカバー52に近付いた図4のS8F-S8F線の位置には、図8Fに示すように、気泡排出路35から遮断壁部37を通ってモータ室30aに連通された気泡排出垂下路38が形成されている。なお、気泡排出垂下路38がモータ室30aに連通されている点は、図4参照のこと。
Further, in the
また、連通油路34は、図4に示すように、遮断壁部37および気泡排出垂下路38と干渉することなく第2のカバー52に形成された第2側部油路24に接続されている。
Further, as shown in FIG. 4, the
次に、両螺旋状油路61,61の詳細および作用について説明する。
第1側部油路22から各螺旋状油路61,61に冷却油が供給されると、冷却油は、軸方向に沿って流れる際に、螺旋状縦壁72に沿って螺旋状に流れ、図9Aの矢印FLに示すように外径方向に遠心力が作用する。
Next, the details and operations of both spiral
When the cooling oil is supplied from the first
このとき、遠心力(遠心加速度a(m/s2))は、螺旋状油路61,61の油路半径をr(m:図9A参照)、入力流量をV(L/min)、油路断面積をS(m2:図9B参照)としたとき、下記式(1)で表すことができる。
a∝[V2/(S2・r)] ・・・(1)
At this time, the centrifugal force (centrifugal acceleration a (m / s 2 )) is such that the
a∝ [V 2 / ( S2 ・ r)] ・ ・ ・ (1)
したがって、遠心力(遠心加速度a)は、入力流量Vに比例し、油路断面積Sおよび油路半径rに反比例する。なお、油路断面積Sは、各板材81,82の厚さおよび積層枚数により決定される螺旋状縦壁72、72どうしの間隔dと、リブ81b,82bの径方向の長さhrとに基づいて設定することが可能である。
そして、実施の形態1では、冷却油に作用する遠心力(遠心加速度a)が気泡の浮力よりも大きくなるように、これらの値を設定している。
Therefore, the centrifugal force (centrifugal acceleration a) is proportional to the input flow rate V and inversely proportional to the oil passage cross-sectional area S and the oil passage radius r. The oil passage cross-sectional area S is determined by the distance d between the spiral
Then, in the first embodiment, these values are set so that the centrifugal force (centrifugal acceleration a) acting on the cooling oil becomes larger than the buoyancy of the bubbles.
これにより、冷却油が各螺旋状油路61,61を流れた際には、気泡および気泡を含む体積率の低い冷却油が各螺旋状油路61,61の内径方向である内筒部71の外周に集る。一方、気泡を含まないあるいは気泡の含有量が少ない体積率の高い冷却油は、各螺旋状油路61,61の外径方向である円管状穴33の内周に集る。
As a result, when the cooling oil flows through the
図10は、気泡を含む冷却油を、実際に各螺旋状油路61,61に流した際における、体積率の異なる冷却油の分布を示す図である。
この図に示すように、図において左側の各螺旋状油路61,61の冷却油入口61cに流入した流入初期(非気液分離部61aに相当する)では、全体的に冷却油の体積率が低く、気泡は全体的に分散している。
FIG. 10 is a diagram showing the distribution of cooling oils having different volume fractions when the cooling oil containing bubbles is actually flowed into the
As shown in this figure, in the initial inflow (corresponding to the non-gas-
それに対し、図において左右方向の中間以降の流入後期(気液分離部61bに相当)では、体積率が高い冷却油、すなわち、気泡を多く含まない冷却油が、螺旋の外周に沿って移動する。一方、体積率が低い冷却油、すなわち、気泡を多く含む冷却油は、軸心部分の空気路73を移動しているのが分かる。
On the other hand, in the late inflow period (corresponding to the gas-
このように、気泡を多く含む冷却油は、各螺旋状油路61,61の気液分離部61bを通る際に、螺旋状油路61の内周に集められ、気液分離連通路74から空気路73に集められる。
As described above, the cooling oil containing a large amount of air bubbles is collected in the inner circumference of the
したがって、冷却油が、ハウジング油路23の各螺旋状油路61,61を通過する際に、気液分離部61bにおいて、気泡の多くが空気路73に回収されて、図1の矢印Buに示すように、気泡排出垂下路38を通りモータ室30aに戻される。
Therefore, when the cooling oil passes through the
一方、気液分離部61bで気泡が取り除かれた冷却油は、モータハウジング30の連通油路34から第2のカバー52の第2側部油路24を通り、モータ内部油路25に供給され、モータMのロータ1、ステータ2などの発熱対象部位の冷却を行う。
On the other hand, the cooling oil from which the air bubbles have been removed by the gas-
したがって、気泡を含む冷却油を、直接、モータMの発熱部位に供給する場合と比較して、冷却油の熱伝導性を高く保持し、冷却性能を向上できる。さらには、気泡の熱による体積拡大による冷却油漏れの発生の抑制や、気泡を含むことによる潤滑性低下や、それによるキャビテーション、騒音の発生および劣化の促進を抑制できる。 Therefore, as compared with the case where the cooling oil containing bubbles is directly supplied to the heat generating portion of the motor M, the thermal conductivity of the cooling oil can be maintained high and the cooling performance can be improved. Further, it is possible to suppress the occurrence of cooling oil leakage due to the volume expansion due to the heat of the bubbles, the deterioration of the lubricity due to the inclusion of the bubbles, and the promotion of cavitation, noise generation and deterioration due to the suppression.
(実施の形態1の効果)
(1)実施の形態1の回転電機の冷却装置は、
モータMの内部に冷却油を循環させてモータMの内部の発熱部を冷却する回転電機の冷却装置であって、
冷却油を循環させる循環油路20の一部を形成するハウジング油路23が、モータハウジング30に設けられ、
ハウジング油路23に、筒状に形成された筒状部としての内筒部71と、冷却油の流路であり、内筒部71の外周に沿って螺旋状に形成された螺旋状油路61,61と、内筒部71の内側に形成された中空部としての空気路73と螺旋状油路61とを連通する気液分離連通路74と、を備える気液分離部61bが設けられている。
したがって、循環油路20を循環される冷却油がハウジング油路23を流れる際に、気泡を空気路73に取り除くことができる。
これにより、冷却油に含まれる気泡を原因とする油漏れや冷却性能低下を抑制可能である。
(Effect of Embodiment 1)
(1) The cooling device for the rotary electric machine according to the first embodiment is
A cooling device for a rotary electric machine that circulates cooling oil inside the motor M to cool the heat generating portion inside the motor M.
A
In the
Therefore, when the cooling oil circulating in the circulating
This makes it possible to suppress oil leakage and deterioration of cooling performance caused by air bubbles contained in the cooling oil.
(2)実施の形態1の回転電機の冷却装置は、
気液分離部61bへの冷却油の導入口として、螺旋状油路61の冷却油の流れの方向の上流端に設けられた冷却油入口61cを備え、
気液分離部61bからの冷却油の出口として、螺旋状油路61における冷却油の流れの方向の下流端に設けられた螺旋状油路出口61dと、空気路73における冷却油の流れの方向で、気液分離連通路74よりも下流に設けられた中空部出口73aとを備える。
したがって、気液分離部61bを流れる冷却油は、気泡を多く含む冷却油を、中空部出口73aから排出し、一方、気泡を含まない冷却油を、螺旋状油路出口61dから排出することができる。
(2) The cooling device for the rotary electric machine according to the first embodiment is
A cooling
As the outlet of the cooling oil from the gas-
Therefore, the cooling oil flowing through the gas-
(3)実施の形態1の回転電機の冷却装置は、
螺旋状油路出口61dは、循環油路20の発熱部よりも上流に接続され、
中空部出口73aは、モータハウジング30の内部のモータ室30aに開口されている。
したがって、気泡を取り除いた冷却油を循環油路20において発熱部に供給する一方、気泡を含む冷却油は中空部出口73aからモータ室30aに排出し、発熱部を経由しないようにすることができる。
よって、より確実に、冷却油に含まれる気泡を原因とする油漏れや冷却性能低下を抑制可能である。
(3) The cooling device for the rotary electric machine according to the first embodiment is
The spiral
The
Therefore, while the cooling oil from which bubbles have been removed is supplied to the heat generating portion in the circulating
Therefore, it is possible to more reliably suppress oil leakage and deterioration of cooling performance caused by air bubbles contained in the cooling oil.
(4)実施の形態1の回転電機の冷却装置は、
ハウジング油路23は、
気液分離部61bの上流に、螺旋状油路61と空気路73とが遮断された非気液分離部61aを備える。
したがって、非気液分離部61aにおいて、気泡を確実に内径側に移動させて十分に気液分離した状態の冷却油を気液分離部61bに供給して、気泡を含む冷却油を、効率良く空気路73に移動させることができる。
これにより、効率良く気液分離を行うことができる。
(4) The cooling device for the rotary electric machine according to the first embodiment is
The
A non-gas-
Therefore, in the non-gas-
As a result, gas-liquid separation can be performed efficiently.
(5)実施の形態1の回転電機の冷却装置は、
気液分離部61bは、冷却油の入力流量(V)、油路断面積(S)および油路半径(r)が、螺旋状油路61を流れる冷却油に作用する遠心力(遠心加速度a)が、前記冷却油に含まれる気泡の浮力を上回るように設定されている。
したがって、冷却油が螺旋状油路61を流れる際に、遠心力により気泡を含まない冷却油を外径側に集めるとともに、気泡を内径側の内筒部71に押し付け、空気路73に移動させることができる。
(5) The cooling device for the rotary electric machine according to the first embodiment is
In the gas-
Therefore, when the cooling oil flows through the
(6)実施の形態1の回転電機の冷却装置は、
気液分離部61bは、第2板材82を軸方向に積層して形成され、
第2板材82は、積層治具200の円筒部202を挿入し、円筒部202を中心に回動可能な回動穴としての円環部82aの内周と、積層した状態で内筒部71を形成する環状部としての円環部82aと、円環部82aから外径方向に延在され、積層した状態で螺旋状油路61の螺旋状縦壁72を形成するリブ82bと、円環部82aの径方向の内外を連通する切欠部82cと、を備える。
したがって、第2板材82を積層して、螺旋状油路61を形成するための、複雑な形状である螺旋状縦壁72を有した螺旋状油路形成部材70を形成することができる。したがって、型成形などにより螺旋状油路形成部材70を形成するのと比較して、容易かつ安価に製造することが可能となる。
(6) The cooling device for the rotary electric machine according to the first embodiment is
The gas-
The
Therefore, the
(7)実施の形態1の回転電機の冷却装置は、
第1板材81および第2板材82は、各板材81、82を、回動穴としての円環部81a、82aを中心として回動させた際に、積層の方向に隣り合う各板材81、82のリブ81b、82bと回動方向にずれて重なり合う位置で係合する係合部としての突起部81d、82dを備える。
したがって、第1板材81および第2板材82を、隣り合う各板材81、82どうしで相対的に回動方向に位置をずらしながら積層する作業が容易となり、作業性を向上できる。
(7) The cooling device for the rotary electric machine according to the first embodiment is
In the
Therefore, it becomes easy to stack the
(8)実施の形態1の回転電機の冷却装置は、
第1板材81および第2板材82は、モータMのロータ1を形成する電磁鋼板100の内周の端材102により形成されている。
したがって、端材102の有効利用を図り、第1板材81および第2板材82のコストダウンを図ることができる。
(8) The cooling device for the rotary electric machine according to the first embodiment is
The
Therefore, the
(9)実施の形態1の回転電機の冷却装置は、
モータハウジング30には、冷却水路32が設けられ、
ハウジング油路23が、冷却水路32に並設されている。
したがって、ハウジング油路23を移動する冷却油を冷却することができ、冷却油を効率良く冷却することができる。
(9) The cooling device for the rotary electric machine according to the first embodiment is
The
The
Therefore, the cooling oil moving in the
(10)実施の形態1の回転電機の冷却装置は、
ハウジング油路23が、モータハウジング30の上部に設けられている。
したがって、空気路73から排出する泡をモータ室30aに戻すのが容易である。
(10) The cooling device for the rotary electric machine according to the first embodiment is
A
Therefore, it is easy to return the bubbles discharged from the
(他の実施の形態)
以下に、他の実施の形態の回転電機の冷却装置について説明する。なお、他の実施の形態の回転電機の冷却装置について説明するのにあたり、共通するものには共通する符号を付けて説明を省略する。
(Other embodiments)
The cooling device of the rotary electric machine of another embodiment will be described below. In addition, in describing the cooling device of the rotary electric machine of another embodiment, common reference numerals are given to common ones and the description thereof will be omitted.
(実施の形態2)
実施の形態2の回転電機の冷却装置は、第1板材(不図示)および第2板材282(図11A参照)の形状が実施の形態1と異なる。
(Embodiment 2)
In the cooling device of the rotary electric machine of the second embodiment, the shapes of the first plate material (not shown) and the second plate material 282 (see FIG. 11A) are different from those of the first embodiment.
第2板材282は、円環部282aから外径方向に延びるリブ282bが一本のみとした例である。また、円環部282aには、実施の形態1と同様に円環部282aの径方向の内外を連通する切欠部282cが形成され、かつ、リブ282bには、突起部282dが形成されている。
The
また、不図示の第1板材は、実施の形態1と同様に、第2板材282との相違点は、切欠部282cを有しない点だけである。なお、円環部282aの内周は、実施の形態1と同様に、積層治具200の円筒部202を挿通して回動させる回動穴として用いる。
Further, the first plate material (not shown) is different from the
このような第1板材(不図示)と第2板材282とを、突起部282dを用いて実施の形態1と同様に、周方向に位置を異ならせながら積層すると、実施の形態2では不図示の内筒部の周囲に一本の螺旋状油路が形成される。
したがって、実施の形態2では、螺旋状油路形成部材(実施の形態2では不図示)が1つの螺旋状油路(実施の形態2では不図示)を有する点が実施の形態1と相違する。
When such a first plate material (not shown) and a
Therefore, the second embodiment differs from the first embodiment in that the spiral oil passage forming member (not shown in the second embodiment) has one spiral oil passage (not shown in the second embodiment). ..
よって、実施の形態2においても、螺旋状油路を流れる冷却油が螺旋状に流れて冷却油に遠心力が作用し、気泡が内筒部の内部の空気路に集められ、気泡が少ない冷却油と分離される。 Therefore, also in the second embodiment, the cooling oil flowing through the spiral oil passage flows spirally, centrifugal force acts on the cooling oil, bubbles are collected in the air passage inside the inner cylinder portion, and cooling with few bubbles is performed. Separated from oil.
(実施の形態3)
実施の形態3の回転電機の冷却装置も、第1板材(不図示)および第2板材382(図11B参照)の形状が実施の形態1と異なる。
(Embodiment 3)
Also in the cooling device of the rotary electric machine of the third embodiment, the shapes of the first plate material (not shown) and the second plate material 382 (see FIG. 11B) are different from those of the first embodiment.
図11Bに示すように、第2板材382のリブ382bは、その外径方向の先端部に、円環部382aの軸心を中心とする円弧状のフランジ382fが一体に形成されている。なお、円環部382aは、切欠部382cを有し、リブ382bは突起部382dを有する。
また、不図示の第1板材は、実施の形態1,2と同様に、第2板材382との相違点は、切欠部382cを有しない点のみである。
As shown in FIG. 11B, the
Further, the first plate material (not shown) is different from the
したがって、実施の形態3にあっても、第1板材(不図示)と第2板材382とを積層して螺旋状油路形成部材を形成する。そして、実施の形態3では、螺旋状油路形成部材(70)の縦壁(72)が、フランジ382fにより形成される円周方向の壁を一体に有する。
よって、この周方向の壁を有しないものと比較して、遠心力により外径方向に移動する冷却油を確実に縦壁(72)の先端部近傍に溜めることができる。
Therefore, even in the third embodiment, the first plate material (not shown) and the
Therefore, the cooling oil that moves in the outer diameter direction due to the centrifugal force can be reliably stored in the vicinity of the tip portion of the vertical wall (72) as compared with the one having no wall in the circumferential direction.
(実施の形態4)
実施の形態4の回転電機の冷却装置も、第1板材(不図示)および第2板材482(図11C参照)の形状が実施の形態1と異なる。
(Embodiment 4)
The shape of the first plate material (not shown) and the second plate material 482 (see FIG. 11C) of the rotary electric machine cooling device of the fourth embodiment is also different from that of the first embodiment.
図11Cに示すように、第2板材482は、円環部482aの内側にリブ482b,482bどうしを連結する連結部482eを備える。また、連結部382eには、円環部482aは、円環部482aの軸心の位置に、円形の回動穴482fを有する。さらに、実施の形態4では、円環部482aは、周方向でリブ482b,482bの中間位置に2つの切欠部482cを有する。なお、リブ482bは、実施の形態1~3と同様に突起部482dを有する。
また、不図示の第1板材(81)は、実施の形態1~3と同様に、切欠部482cを有しない点のみである。
As shown in FIG. 11C, the
Further, the first plate material (81) (not shown) is only a point that does not have a
この実施の形態4では、第1板材(不図示)と第2板材482とを積層して螺旋状油路形成部材を形成する際には、回動穴482fに円筒(不図示)あるいは(円柱)を挿入し、両板材482を回動させる。
In the fourth embodiment, when the first plate material (not shown) and the
そして、実施の形態4において形成された螺旋状油路形成部材(70)は、切欠部482cにより形成される気液分離連通路(不図示)は、各螺旋状油路(不図示)に連続的に形成することができる。
The spiral oil passage forming member (70) formed in the fourth embodiment has a gas-liquid separation communication passage (not shown) formed by the
以上、本開示の回転電機の冷却装置を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られず、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加などは許容される。 The cooling device for the rotary electric machine of the present disclosure has been described above based on the embodiment, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and the gist of the invention according to each claim is described. Design changes and additions are acceptable as long as they do not deviate.
例えば、実施の形態では、気液分離部61bの上流に非気液分離部61aを設けた例を示したが、これに限定されず、非気液分離部61aを設けることなく、螺旋状油路61の全長に亘って気液分離連通路74を設け、気液分離部61bとしてもよい。
また、実施の形態では、螺旋状油路形成部材70は、金属製の各板材81,82を積層させて形成した例を示したが、これに限定されない。例えば、螺旋状油路形成部材70を、鋳造や切削加工などを用いて形成してもよい。また、螺旋状油路形成部材70を形成する素材として樹脂などを用いた場合は、型成形など他の製造方法を用いることができる。
さらに、実施の形態では、冷却装置を回転電機としてのモータに適用した例を示したが、発電機にも適用することができる。
また、板材を、積層し回動穴を中心に回動させた際に、隣り合う板材と係合する係合部として突起部を示したが、これに限定されず、例えば、板材の一部を切り起こしてもよいし、あるいは、切り起こし部分と切欠部分とが係合する構造であってもよい。さらに、この係合部を設ける位置は、リブと係合するものは、リブに設けるが、上記のように切り起こしと切欠部分とで係合する場合は、円環部に設けてもよい。
For example, in the embodiment, an example in which the non-gas-
Further, in the embodiment, the spiral oil
Further, in the embodiment, an example in which the cooling device is applied to a motor as a rotary electric machine is shown, but it can also be applied to a generator.
Further, when the plate materials are laminated and rotated around the rotation hole, a protrusion is shown as an engaging portion that engages with the adjacent plate materials, but the present invention is not limited to this, and for example, a part of the plate material. It may be cut and raised, or it may have a structure in which the cut and raised portion and the cutout portion are engaged with each other. Further, the position where the engaging portion is provided is provided on the rib if it engages with the rib, but may be provided on the annular portion when the cut-up portion and the notch portion are engaged as described above.
1 ロータ
20 循環油路
23 ハウジング油路
30 モータハウジング
30a モータ室
32 冷却水路
61 螺旋状油路
61a 非気液分離部
61b 気液分離部
61c 冷却油入口
61d 螺旋状油路出口
70 螺旋状油路形成部材
71 内筒部
72 螺旋状縦壁
73 空気路(中空部)
73a 中空部出口
74 気液分離連通路
75 外管
81 第1板材
81a 円環部
81b リブ
81d 突起部(係合部)
82 第2板材
82a 円環部(回動穴)
82b リブ
82c 切欠部
82d 突起部(係合部)
100 電磁鋼板
102 端材
200 積層治具
202 円筒部
M モータ(回転電機)
1
73a
82
100
Claims (9)
前記冷却油を循環させる循環路の一部を形成するハウジング油路が、前記回転電機のハウジングに設けられ、
前記ハウジング油路に、筒状に形成された筒状部と、前記冷却油の流路であり、前記筒状部の外周に沿って螺旋状に形成された螺旋状油路と、前記筒状部の内側に形成された中空部と前記螺旋状油路とを連通する気液分離連通路と、を備える気液分離部が設けられている回転電機の冷却装置。 A cooling device for a rotary electric machine that circulates cooling oil inside the rotary electric machine to cool a heat generating portion inside the rotary electric machine.
A housing oil passage forming a part of the circulation passage for circulating the cooling oil is provided in the housing of the rotary electric machine.
A tubular portion formed in a tubular shape in the housing oil passage, a spiral oil passage spirally formed along the outer periphery of the tubular portion, which is a flow path for the cooling oil, and the tubular portion. A cooling device for a rotary electric machine provided with a gas-liquid separation section including a gas-liquid separation communication passage for communicating a hollow portion formed inside the section and the spiral oil passage.
前記気液分離部への前記冷却油の導入口として、前記螺旋状油路の前記冷却油の流れの方向の上流端に設けられた冷却油入口を備え、
前記気液分離部からの前記冷却油の出口として、前記螺旋状油路における前記冷却油の流れの方向の下流端に設けられた螺旋状油路出口と、前記中空部における前記冷却油の流れの方向で、前記気液分離連通路よりも下流に設けられた中空部出口とを備える回転電機の冷却装置。 In the cooling device of the rotary electric machine according to claim 1,
The cooling oil inlet provided at the upstream end of the spiral oil passage in the direction of the cooling oil flow is provided as the cooling oil inlet to the gas-liquid separation portion.
As outlets for the cooling oil from the gas-liquid separation portion, a spiral oil passage outlet provided at a downstream end in the direction of the flow of the cooling oil in the spiral oil passage, and a flow of the cooling oil in the hollow portion. A cooling device for a rotary electric machine provided with a hollow portion outlet provided downstream of the gas-liquid separation communication passage in the above direction.
前記螺旋状油路出口は、前記循環路の前記発熱部よりも上流に接続され、
前記中空部出口は、前記ハウジングの内部に開口されている回転電機の冷却装置。 In the cooling device of the rotary electric machine according to claim 2.
The spiral oil passage outlet is connected upstream of the heat generating portion of the circulation passage.
The hollow portion outlet is a cooling device for a rotary electric machine that is opened inside the housing.
前記ハウジング油路は、
前記気液分離部の上流に、前記螺旋状油路と前記中空部とが遮断された非気液分離部を備える回転電機の冷却装置。 The cooling device for a rotary electric machine according to any one of claims 1 to 3.
The housing oil passage is
A cooling device for a rotary electric machine provided with a non-gas-liquid separation section in which the spiral oil passage and the hollow portion are blocked upstream of the gas-liquid separation section.
前記気液分離部は、前記冷却油の入力流量、油路断面積および油路半径が、前記螺旋状油路を流れる前記冷却油に作用する遠心力が、前記冷却油に含まれる気泡の浮力を上回るように設定されている回転電機の冷却装置。 The cooling device for a rotary electric machine according to any one of claims 1 to 4.
In the gas-liquid separation section, the input flow rate of the cooling oil, the cross-sectional area of the oil passage, and the radius of the oil passage have a centrifugal force acting on the cooling oil flowing through the spiral oil passage, and the buoyancy of bubbles contained in the cooling oil. Rotating electric machine cooling device set to exceed.
前記気液分離部は、板材を軸方向に積層して形成され、
前記板材は、治具を挿入し、前記治具を中心に回動可能な回動穴と、前記積層した状態で前記筒状部を形成する環状部と、前記環状部から外径方向に延在され、前記積層した状態で前記螺旋状油路の螺旋状縦壁を形成するリブと、前記環状部の径方向の内外を連通する切欠部と、を備える回転電機の冷却装置。 The cooling device for a rotary electric machine according to any one of claims 1 to 5.
The gas-liquid separation portion is formed by laminating plate materials in the axial direction.
The plate material has a rotary hole that can be rotated around the jig into which a jig is inserted, an annular portion that forms the tubular portion in a laminated state, and an annular portion that extends in the outer diameter direction from the annular portion. A cooling device for a rotary electric machine, which is provided with a rib forming a spiral vertical wall of the spiral oil passage in a laminated state, and a notch portion communicating inside and outside the annular portion in the radial direction.
前記板材は、前記板材を、前記回動穴を中心に回動させた際に、前記積層の方向に隣り合う前記板材の前記リブと回動方向にずれて重なり合う位置で係合する係合部を備える回転電機の冷却装置。 In the cooling device of the rotary electric machine according to claim 6.
The plate material is an engaging portion that engages with the rib of the plate material adjacent to the stacking direction at a position where the plate material is displaced and overlaps in the rotation direction when the plate material is rotated around the rotation hole. A rotating electric cooling device equipped with.
前記板材は、前記回転電機のロータを形成する電磁鋼板の内周の端材により形成されている回転電機の冷却装置。 In the cooling device of the rotary electric machine according to claim 6 or 7.
The plate material is a cooling device for a rotary electric machine formed of scraps on the inner circumference of an electromagnetic steel sheet forming the rotor of the rotary electric machine.
前記ハウジングには、冷却水路が設けられ、
前記ハウジング油路が、前記冷却水路に並設されている回転電機の冷却装置。
The cooling device for a rotary electric machine according to any one of claims 1 to 8.
The housing is provided with a cooling water channel.
A cooling device for a rotary electric machine in which the housing oil passage is juxtaposed with the cooling water passage.
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