JP7115912B2 - Rotor manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、ロータ及び回転電機に関するものである。 The present invention relates to rotors and rotating electric machines.
従来、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源として回転電機が使用されている。回転電機では、ロータコアに内蔵された磁石と、コイルが巻回されたステータと、の間に磁気的な吸引力や反発力が生じる。これにより、ロータがステータに対して回転する。 2. Description of the Related Art Conventionally, rotating electrical machines have been used as power sources for hybrid vehicles and electric vehicles. 2. Description of the Related Art In a rotating electrical machine, magnetic attraction and repulsion are generated between a magnet built in a rotor core and a stator around which a coil is wound. This causes the rotor to rotate relative to the stator.
ところで、ロータは、回転時に磁石に発生する渦電流等の影響により発熱する。磁石の発熱により磁力が低下(いわゆる熱減磁)すると、回転電機の性能が低下する可能性がある。 By the way, the rotor generates heat under the influence of eddy currents and the like generated in the magnets during rotation. If the magnet's heat generation reduces the magnetic force (so-called thermal demagnetization), the performance of the rotating electric machine may deteriorate.
そこで、例えば特許文献1には、ロータコアを軸方向に貫通する肉抜き孔内に冷媒を流通させる構成が開示されている。この構成によれば、冷媒が肉抜き孔を通過する過程でロータを冷却できるとされている。
In view of this, for example,
しかしながら、上述した特許文献1の技術では、肉抜き孔内において冷媒をスムーズに通過させる点で未だ改善の余地があった。すなわち、特許文献1の技術では、ロータの回転により肉抜き孔の外周側に偏った冷媒が肉抜き孔内に滞留し易い。肉抜き孔内に滞留した冷媒がロータとの熱交換によって高温になると、ロータの冷却効率が低下する。
However, the technique of
そこで、本発明は、冷却効率を向上させることができるロータの製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a rotor manufacturing method capable of improving cooling efficiency.
上記の課題を解決するため、請求項1に記載の発明に係るロータの製造方法は、軸線(例えば、第1実施形態における軸線C)回りに回転可能に構成されるとともに、冷媒が流通する軸芯冷却路(例えば、第1実施形態における軸芯冷却路15)を有する出力シャフト(例えば、第1実施形態における出力シャフト5)と、前記出力シャフトに固定されるとともに、ロータ内部流路(例えば、第1実施形態におけるロータ内部流路12)を有するロータコア(例えば、第1実施形態におけるロータコア4)と、を備え、前記ロータ内部流路は、上流側端部が前記軸芯冷却路に連通するとともに、下流側端部が前記ロータコアの軸方向に面する端面(例えば、第1実施形態における第1側コア端面48及び第2側コア端面49)で開口し、前記ロータ内部流路は、前記上流側端部から前記下流側端部に向かう過程で径方向の外側に延びる傾斜部(例えば、第1実施形態における第1傾斜部26及び第2傾斜部27)を少なくとも一部に有しているロータ(例えば、第1実施形態におけるロータ7)を製造する方法において、前記ロータ内部流路が形成されたスリーブ(例えば、第1実施形態におけるスリーブ2)を別体にて形成し、前記ロータコアには周方向に複数の連通孔(例えば、第1実施形態における連通孔47)を形成し、前記連通孔に前記スリーブを挿入することを特徴としている。
In order to solve the above problems, the method for manufacturing a rotor according to the first aspect of the invention provides a rotor that is configured to be rotatable around an axis (for example, the axis C in the first embodiment) and an axis through which a coolant flows. An output shaft (e.g., the
請求項2に記載の発明に係るロータの製造方法は、前記スリーブにおける前記軸方向の中央には、径方向に沿って延びるスリーブ連絡路(例えば、第1実施形態におけるスリーブ連絡路28)が形成されていることを特徴としている。
In the rotor manufacturing method according to the second aspect of the invention, a radially extending sleeve communication path (for example, the
請求項3に記載の発明に係るロータの製造方法は、前記連通孔及び前記スリーブは、前記軸方向から見た平面視で前記軸線を中心とした円弧状に形成されていることを特徴としている。 A rotor manufacturing method according to a third aspect of the invention is characterized in that the communication hole and the sleeve are formed in an arc shape centered on the axis line in a plan view seen from the axial direction. .
本発明の請求項1に記載のロータの製造方法によれば、ロータ内部流路は上流側端部から下流側端部に向かう過程で径方向の外側に延びる傾斜部を少なくとも一部に有している。そのため、軸芯冷却路からロータ内部流路に供給された冷媒は、ロータの回転に伴う遠心力により、傾斜部の壁面を伝って上流側端部から下流側端部に向かって移動する。その後、冷媒は、ロータコアにおける軸方向に面する端面から排出される。これにより、冷媒は、ロータ内部流路内に滞留することなく安定的にロータ内部流路を流れるので、ロータに対して低温の冷媒を供給し易くなり、ロータを効率的に冷却できる。
したがって、本発明によれば、冷却効率を向上させることができるロータの製造方法を提供することができる。
ロータ内部流路は、ロータコアと別体のスリーブに形成されているので、ロータコアに直接ロータ内部流路を形成する場合に比べて、ロータ内部流路の加工を容易にすることができる。
したがって、ロータの製造を容易にできる。
ロータコアの周方向に設けられた複数の連通孔にスリーブが配置されているので、スリーブによりロータ内部流路の加工を容易にすることができるとともに、ロータコアには、軸方向に沿って一様な形状を有する連通孔を形成するだけでよいので、ロータコアの加工を容易にすることができる。
また、複数のロータ内部流路を簡単に周方向に配置することができるので、ロータの冷却効率を向上できる。
したがって、本発明によれば、冷却効率を向上し、かつ加工が容易なロータの製造方法を提供することができる。
According to the rotor manufacturing method according to
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a rotor manufacturing method capable of improving cooling efficiency.
Since the rotor internal flow path is formed in a sleeve separate from the rotor core, machining of the rotor internal flow path can be facilitated compared to the case where the rotor internal flow path is formed directly in the rotor core.
Therefore, manufacturing of the rotor can be facilitated.
Since the sleeves are arranged in the plurality of communication holes provided in the circumferential direction of the rotor core, the sleeves facilitate machining of the rotor internal flow path, and the rotor core has a uniform distribution along the axial direction. Since it is only necessary to form a communicating hole having a shape, machining of the rotor core can be facilitated.
In addition, since a plurality of rotor internal flow paths can be easily arranged in the circumferential direction, the cooling efficiency of the rotor can be improved.
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a rotor that improves cooling efficiency and facilitates processing.
本発明の請求項2に記載のロータの製造方法によれば、スリーブ連絡路は、ロータコアにおける軸方向の中央部に設けられるので、冷媒は、スリーブ連絡路から軸方向の両側に均等に分かれて供給され易い。これにより、ロータの第1側と第2側とで冷却効果のアンバランスによる温度差が生じるのを抑制できる。また、ロータは、軸方向において、ロータコアの軸方向の中央部を中心とした対称な構造とすることができるので、軸方向の第1側と第2側とでロータの重量バランスを均一にすることができる。その結果、ロータの軸ブレを抑制し、ロータを安定して回転させることができる。また、ロータ内部流路内の冷媒流れによる重心の偏りを抑制できる。
したがって、本発明によれば、冷却効率を向上させることができ、ロータの偏りが抑制された安定的で高性能なロータの製造方法とすることができる。
According to the rotor manufacturing method according to
Therefore, according to the present invention, the cooling efficiency can be improved, and a stable and high-performance rotor manufacturing method in which the bias of the rotor is suppressed can be provided.
本発明の請求項3に記載のロータの製造方法によれば、連通孔及びスリーブは、軸方向から見た平面視で軸線を中心とした円弧状に形成されているので、スリーブを連通孔に挿入する際、スリーブの向きが唯1つに決まる。これにより、スリーブの誤組付けを防ぐことができる。したがって、取付性及び作業性を向上したロータの製造方法とすることができる。
According to the rotor manufacturing method according to
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
(回転電機)
図1は、実施形態に係る回転電機の概略構成を示す断面図である。
図1に示す回転電機1は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される走行用モータである。但し、本発明の構成は、走行用モータに限らず、発電用モータやその他用途のモータ、車両用以外の回転電機(発電機を含む)にも適用可能である。
(First embodiment)
(Rotating electric machine)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a rotating electrical machine according to an embodiment.
A rotating
回転電機1は、ケース11と、ステータ3と、ロータ7と、を備える。
ケース11は、ステータ3及びロータ7を収容している。ケース11の内部には、冷媒(不図示)が収容されている。上述したステータ3は、ケース11の内部において、一部が冷媒に浸漬された状態で配置されている。なお、冷媒としては、トランスミッションの潤滑や動力伝達等に用いられる作動油である、ATF(Automatic Transmission Fluid)等が好適に用いられている。
以下の説明では、ロータ7における出力シャフト5の軸線Cに沿う方向を単に軸方向といい、軸線Cに直交する方向を径方向といい、軸線C周りの方向を周方向という場合がある。
The rotating
In the following description, the direction along the axis C of the
(ステータ)
ステータ3は、ステータコア30と、ステータコア30に装着されたコイル32と、を備える。ステータコア30は、軸線Cと同軸に配置された筒状である。ステータコア30は、ケース11の内周面に固定されている。ステータコア30は、電磁鋼板が軸方向に積層されて構成されている。なお、ステータコア30は、いわゆる圧粉コアであってもよい。
(stator)
The
コイル32は、ステータコア30に装着されている。コイル32は、周方向に関して所定の位相差をもって配置されたU相コイル、V相コイル及びW相コイルを有している。コイル32は、ステータコア30のスロット(不図示)に挿通された挿通部33と、ステータコア30から軸方向の第1側に突出したコイルエンド部34と、ステータコア30から軸方向の第2側に突出したコイルエンド部35と、を有する。ステータコア30には、コイル32に電流が流れることで磁界が発生する。
A
(ロータ)
図2は、ロータの冷却構造を示す回転電機の部分断面図である。また、図3は、ロータコアの図2のIII-III線に沿う断面図である。
図2、図3に示すように、ロータ7は、軸線C回りに回転可能に構成されている。ロータ7は、ロータコア4と、出力シャフト5と、磁石6と、スリーブ2と、を備える。
(rotor)
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a rotating electric machine showing a rotor cooling structure. 3 is a cross-sectional view of the rotor core taken along line III-III in FIG.
As shown in FIGS. 2 and 3, the
(出力シャフト)
図2に示すように、出力シャフト5は、ケース11に回転可能に支持されている。
出力シャフト5は、軸芯冷却路15と、径方向流路14と、を有する。
(output shaft)
As shown in FIG. 2, the
The
軸芯冷却路15は、出力シャフト5の内部において、軸線Cと同軸となる位置を軸方向に延在している。軸芯冷却路15の内部には、冷媒ポンプから送出される冷媒が軸方向に沿って流通する。なお、冷媒ポンプは、出力シャフト5の回転に連動して駆動する、いわゆるメカポンプであってもよく、出力シャフト5の回転に対して独立して駆動する、電動ポンプであってもよい。
The
径方向流路14は、出力シャフト5の内部における軸方向の中央部を径方向に延在している。
径方向流路14における径方向の内側端部は、軸芯冷却路15の内部に連通している。径方向流路14の内部には、軸芯冷却路15の内部を流れる冷媒が流入可能とされている。
径方向流路14における径方向の外側端部は、出力シャフト5の外周面上で開口している。
また、径方向流路14は周方向に複数(本実施形態では8個)形成されている。なお、径方向流路14は、軸方向の中央部に対して第1側又は第2側にずれて配置されていてもよい。
The
A radially inner end portion of the
A radially outer end of the
In addition, a plurality of (eight in the present embodiment)
(ロータコア)
ロータコア4は、ステータ3に対して径方向の内側に、間隔をあけて配置されている。ロータコア4は、軸線Cと同軸に配置された筒状に形成されている。ロータコア4の径方向中央部には、ロータコア4を軸方向に貫通するシャフト貫通孔41が形成されている。シャフト貫通孔41内には、出力シャフト5が例えば圧入等により固定されている。したがって、ロータコア4は、軸線C回りにロータコア4と一体で回転可能に構成されている。
(rotor core)
The
ロータコア4の外周部分には、ロータコア4を軸方向に貫通する磁石保持孔46が形成されている。磁石保持孔46は、周方向に間隔をあけて複数形成されている。各磁石保持孔46の内部には、磁石6が挿入されている。
磁石6は、例えば希土類磁石である。希土類磁石としては、例えばネオジム磁石やサマリウムコバルト磁石、プラセオジム磁石等が挙げられる。
A
図3に示すように、ロータコア4は、径方向において磁石保持孔46とシャフト貫通孔41との間に、連通孔47と、コア連絡路(連絡路)45と、を有する。
連通孔47は、ロータコア4を軸方向に貫通している。連通孔47は断面円形状で内径が一様に形成されている。連通孔47は周方向に複数(本実施形態では8個)形成されている。
As shown in FIG. 3, the
The
コア連絡路45は、ロータコア4における軸方向の中央部に設けられ、連通孔47とシャフト貫通孔41との間を径方向に延在している。コア連絡路45における径方向の内側端部は、シャフト貫通孔41の内周面上で開口している。コア連絡路45における径方向の内側端部は、径方向流路14における径方向の外側端部に連通している。これにより、径方向流路14を流れる冷媒は、コア連絡路45に流入可能とされている。
コア連絡路45における径方向の外側端部は、連通孔47の内部に連通している。なお、コア連絡路45は、軸方向の中央部に対して軸方向の第1側又は第2側にずれて配置されていてもよい。
The
A radially outer end portion of the
(スリーブ)
図4は、スリーブの外観斜視図であり、図5は、スリーブの断面図である。
図4及び図5に示すように、スリーブ2は、円柱状の部材であり、例えば熱伝導率の高い樹脂が好適に用いられる。スリーブ2は、ロータコア4の連通孔47に挿入されている。なお、スリーブ2は、ロータコア4の連通孔47内に接着等で固定されていてもよく、連通孔47内に圧入等によって固定されていてもよい。
(sleeve)
4 is an external perspective view of the sleeve, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the sleeve.
As shown in FIGS. 4 and 5, the
スリーブ2における軸方向の第1側に面する端面(以下、第1側スリーブ端面16という。)は、ロータコア4における軸方向の第1側に面する端面(以下、第1側コア端面48という。)と面一とされている。スリーブ2における軸方向の第2側に面する端面(以下、第2側スリーブ端面17という。)は、ロータコア4における軸方向の第2側に面する端面(以下、第2側コア端面49という。)と面一とされている。スリーブ2は、各連通孔47内にそれぞれ配置されている。
The end surface of the
ここで、第1側に突出したコイルエンド部34は、第1側スリーブ端面16及び第1側コア端面48に対して軸方向の外側に位置している。
また、第2側に突出したコイルエンド部35は、第2側スリーブ端面17及び第2側コア端面49に対して軸方向の外側に位置している。
なお、各スリーブ2は、いずれも同様の構成であるため、以下の説明では、1つのスリーブ2を例にして説明する。
Here, the
In addition, the
Since each
スリーブ2には、冷媒が流通する冷媒流路20が形成されている。冷媒流路20は、スリーブ連絡路(連絡路)28と、第1冷媒運搬路22と、第2冷媒運搬路23と、を有する。
A
スリーブ連絡路28は、スリーブ2における軸方向の中央部を径方向に延在している。スリーブ連絡路28における径方向の内側端部は、スリーブ2の外周面上で開口している。スリーブ連絡路28における径方向の内側端部は、ロータコア4のコア連絡路45における径方向の外側端部と連通している。また、スリーブ連絡路28における径方向の外側端部は、スリーブ2の内部で終端している。
なお、本実施形態では、上述したコア連絡路45と、スリーブ2の冷媒流路20と、によってロータ内部流路12を構成している。
The
In this embodiment, the
第1冷媒運搬路22は、スリーブ連絡路28から軸方向の第1側に向けて延びている。第1冷媒運搬路22は、第1傾斜部26と、第1出口部24と、を有する。
第1傾斜部26は、上流側端部(軸方向の中央部)から下流側端部(軸方向の第1側端部)に向かう過程で径方向の外側に延びている。第1傾斜部26における上流側端部は、スリーブ連絡路28における径方向の外側端部と連通している。本実施形態において、第1傾斜部26は、軸方向の全体に亘って内径が一様で、かつ軸方向の全体に亘って径方向の外側に傾斜している。
The first
The first
第1出口部24は、スリーブ2における第1側スリーブ端面16上で開口されている。第1出口部24は、第1傾斜部26の下流側端部に連なっている。第1出口部24は、断面円形状に形成されている。
The
第2冷媒運搬路23は、スリーブ連絡路28から軸方向の第2側に向けて延びている。第2冷媒運搬路23は、第2傾斜部27と、第2出口部25と、を有する。
第2傾斜部27は、上流側端部(軸方向の中央部)から下流側端部(軸方向の第2側端部)に向かう過程で径方向の外側に延びている。第2傾斜部27における上流側端部は、スリーブ連絡路28における径方向の外側端部と連通している。本実施形態において、第2傾斜部27は、軸方向の全体に亘って内径が一様で、かつ軸方向の全体に亘って径方向の外側に傾斜している。
The second
The second
第2出口部25は、スリーブ2における第2側スリーブ端面17上で開口されている。第2出口部25は、第2傾斜部27の下流側端部に連なっている。第2出口部25は、断面円形状に形成されている。
The
第1冷媒運搬路22及び第2冷媒運搬路23は、スリーブ2の軸方向の中央部に対して対称な構成とされている。また、第1冷媒運搬路22と、第2冷媒運搬路23とは、上流側端部において互いに連通している。よって、スリーブ連絡路28から流入した冷媒は、第1冷媒運搬路22又は第2冷媒運搬路23のいずれかに流入可能とされている。
The first
本実施形態において、ロータ内部流路12(特に、冷媒運搬路22,23)及び磁石6は、径方向から見た側面視において少なくとも一部が重なり合った状態で、軸方向に沿って延在している。
In this embodiment, the rotor internal flow path 12 (in particular, the
(回転電機の作用、効果)
次に、上述した回転電機1の作用について説明する。
出力シャフト5の軸芯冷却路15を流れる冷媒は、ロータ7の回転に伴う遠心力によって径方向流路14に流入する。径方向流路14に流入した冷媒は、径方向流路14の内部を径方向の外側に向けて流れる。次に、径方向流路14を流れる冷媒は、ロータコア4のコア連絡路45に流入する。
(Action and effect of rotating electric machine)
Next, the operation of the rotating
The coolant flowing through the axial
コア連絡路45に流入した冷媒は、遠心力により、コア連絡路45の内部を径方向の外側に向けて流れる。次に、コア連絡路45を流れる冷媒は、スリーブ2の冷媒流路20に流入する。具体的に、コア連絡路45の冷媒は、まずスリーブ連絡路28に流入する。次に、スリーブ連絡路28を流れる冷媒は、スリーブ連絡路28における径方向の外側端部において、ロータコア4の第1冷媒運搬路22及び第2冷媒運搬路23に分配される。第1冷媒運搬路22に流入した冷媒は、遠心力により、第1傾斜部26の壁面のうち、主に径方向の外側に位置する外向壁面を伝って上流側端部から下流側端部に向かって移動し、ロータコア4の第1側スリーブ端面16で開口する第1出口部24から排出される。第2冷媒運搬路23に流入した冷媒は、遠心力により、第2傾斜部27の壁面のうち、主に径方向の外側に位置する外向壁面を伝って上流側端部から下流側端部に向かって移動し、ロータコア4の第2側スリーブ端面17で開口する第2出口部25から排出される。
The refrigerant that has flowed into the
各冷媒運搬路22,23内を流れる冷媒は、各冷媒運搬路22,23を流れる過程でスリーブ2を介してロータコア4や磁石6と熱交換される。これにより、ロータコアや磁石を冷却できる。特に、本実施形態では、磁石6が、ロータ内部流路12に沿って配置されているので、磁石6で発生した熱は、ロータコア4を伝熱してロータ内部流路12を流れる冷媒に吸熱される。
これにより、冷媒は、ロータコア4に収容された磁石6を効果的に冷却することができる。
Refrigerant flowing through each of the refrigerant conveying
Thereby, the coolant can effectively cool the
このように、本実施形態では、冷媒運搬路22,23の少なくとも一部に傾斜部26,27を有している構成とした。
この構成によれば、ロータ7の回転による遠心力によって冷媒を出口部24,25に案内させ易くなる。これにより、冷媒は、冷媒運搬路22,23内に滞留することなく安定的にロータ7の内部を流れる。そのため、ロータ7に対して低温の冷媒を供給し易くなり、ロータ7の冷却効率を向上させることができる。
Thus, in this embodiment, at least a part of the
According to this configuration, the centrifugal force generated by the rotation of the
ここで、第1冷媒運搬路22の傾斜部26を流れる冷媒には、遠心力の分力により、軸方向の第1側を向く力が作用する。これにより、第1冷媒運搬路22から排出された冷媒は、軸方向の第1側に向けて加速される。よって、第1冷媒運搬路22から排出された冷媒は、ロータコア4の第1側スリーブ端面16から軸方向の外側に向かって飛散する。さらに、第1冷媒運搬路22から排出された冷媒は、遠心力によって径方向の外側に導かれて飛散し、ステータコア30に対して軸方向の第1側に位置するコイルエンド部34に供給される。
Here, a force directed toward the first side in the axial direction acts on the refrigerant flowing through the
同様に、第2冷媒運搬路23の傾斜部27を流れる冷媒には、遠心力の分力により、軸方向の第2側を向く力が作用する。これにより、第2冷媒運搬路23から排出された冷媒は、軸方向の第2側に向けて加速される。よって、第2冷媒運搬路23から排出された冷媒は、ロータコア4の第2側スリーブ端面17から軸方向外側に向かって飛散する。さらに、第2冷媒運搬路23から排出された冷媒は、遠心力によって径方向の外側に導かれて飛散し、ステータコア30に対して軸方向の第2側に位置するコイルエンド部35に供給される。
Similarly, the force directed toward the second side in the axial direction acts on the refrigerant flowing through the
特に、本実施形態では、コイルエンド部34,35がコア端面48,49(スリーブ端面16,17)に対して軸方向の外側に位置しているので、ロータコア4の端面から排出された冷媒がコイルエンド部34,35に吹き付けられ易くなる。これにより、発熱量の大きいコイル32のコイルエンド部34,35に直接冷媒を吹き付け、効率的にコイル32を冷却することができる。また、軸方向において、冷媒がロータコア4のコア端面48,49からそれぞれ離れる向きに飛散するので、ステータ3とロータ7との間のギャップに冷媒が入り込むのを抑制できる。
したがって、冷却効率を向上させた上で、ステータ3とロータ7との間のギャップに冷媒が入り込みにくい、高性能な回転電機1とすることができる。
In particular, in this embodiment, since the
Therefore, the cooling efficiency is improved, and the high-performance rotating
また、本実施形態では、上述したように冷媒がロータ内部流路12を流れる過程で、ロータ7から軸方向に離れる方向に冷媒が加速される。そのため、例えばロータコア4のコア端面48,49に、ロータ7の端面より軸方向の外側に向けて冷媒を誘導するためのガイド部等を設ける必要がない。よって、ロータコア4の外側にガイド部を設ける場合と比較して、ロータ7の簡素化や部品点数の削減ができる。
したがって、簡素な構成により冷却効率を向上することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the coolant is accelerated in a direction away from the
Therefore, the cooling efficiency can be improved with a simple configuration.
ここで、コア連絡路45及びスリーブ連絡路28は、ロータコア4における軸方向の中央部に設けられているので、冷媒は、コア連絡路45及びスリーブ連絡路28を通った後、第1冷媒運搬路22及び第2冷媒運搬路23に均等に分かれて供給され易い。これにより、ロータ7の第1側と第2側とで冷却効果のアンバランスによる温度差が生じるのを抑制できる。また、ロータ7は、軸方向において、ロータコア4の軸方向の中央部を中心とした対称な構造とすることができるので、軸方向の第1側と第2側とでロータ7の重量バランスを均一にすることができる。その結果、ロータ7の軸ブレを抑制し、ロータ7を安定して回転させることができる。また、ロータ内部流路内12の冷媒流れによる重心の偏りを抑制できる。
さらに、軸方向の中央部から各冷媒運搬路22,23に分配されることで、ロータ7において高温になり易い軸方向の中央部に対して低温の冷媒を供給できる。これによっても、ロータ7における軸方向位置での温度勾配を抑えることができる。
したがって、本発明によれば、冷却効率を向上させることができ、ロータ7の偏りが抑制された安定的で高性能なロータ7とすることができる。
Here, since the
Furthermore, by distributing the refrigerant from the axial central portion to the respective
Therefore, according to the present invention, the cooling efficiency can be improved, and the stable and high-
本実施形態によれば、ロータ内部流路12はロータコア4と別体のスリーブ2に形成されている。そのため、ロータコア4に直接ロータ内部流路12を形成する場合と比較して、材料選択の自由度を向上させるともに、ロータ内部流路12の加工を容易にすることができる。
According to this embodiment, the rotor
また、スリーブ2は樹脂であるため、例えば電磁鋼板を積層することにより金属のスリーブ2にロータ内部流路12を形成する場合と比較して、加工が容易で、かつロータ内部流路12の表面を滑らかにすることができる。これにより、冷媒流路内で冷媒を流れやすくすることができる。また、スリーブ2に用いる樹脂として、熱伝達率が高い樹脂を選定することで、スリーブ2に形成されたロータ内部流路12を流れる冷媒は、樹脂を介してロータコア4を冷却することができる。
したがって、本発明によれば、加工が容易で、冷却効率の高いロータ7を提供することができる。
また、金属のスリーブ2を用いる場合と比較して軽量化されるため、ロータ7の回転による遠心力に対する応力発生を抑えることができる。
In addition, since the
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide the
Moreover, since the weight is reduced as compared with the case where the
また、スリーブ2は、ロータコア4の周方向に設けられた複数の連通孔47に挿入されることで、ロータコア4の内部に配置される。このように、スリーブ2によりロータ内部流路12の加工を容易にすることができるとともに、ロータコア4には、軸方向に沿って一様な形状を有する連通孔47を形成するだけでよいので、加工が容易となり、ロータコア4を簡素な構成とすることができる。
また、スリーブ2を連通孔47に挿入するだけで複数のロータ内部流路12を簡単にロータコア4の周方向に配置することができるので、ロータ内部流路12の追加に伴う製造効率の低下を抑制した上で、ロータ7の冷却効率を向上できる。
したがって、本発明によれば、冷却効率を向上し、かつ加工が容易なロータ7を提供することができる。
The
In addition, since the plurality of rotor
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide the
次に、第2実施形態~第5実施形態を図6~図18に基づいて説明する。なお、第2実施形態~第5実施形態において第1実施形態と同一類似部材については同じ符号を付して詳しい説明を省略する。以下の説明において、図6~図18に記載された以外の構成に係る符号については、適宜図1から図5を参照されたい。 Next, second to fifth embodiments will be described with reference to FIGS. 6 to 18. FIG. In the second to fifth embodiments, the same or similar members as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In the following description, please refer to FIGS. 1 to 5 as appropriate for reference numerals relating to configurations other than those described in FIGS.
(第2実施形態)
本発明に係る第2実施形態について説明する。図6は、第2実施形態に係るロータコアの側面図である。また、図7は実施形態2に係るスリーブの外観斜視図であり、図8は第2実施形態に係るスリーブの断面図である。本実施形態では、スリーブ2及び連通孔47が軸方向から見た断面視で三角形状に形成されている点で上述した実施形態と相違している。
(Second embodiment)
A second embodiment according to the present invention will be described. FIG. 6 is a side view of the rotor core according to the second embodiment. 7 is an external perspective view of the sleeve according to
本実施形態において、ロータコア4には、断面三角形状の連通孔47が形成されている。連通孔47は、三角形状の1つの角部が径方向の内側を向くように形成されている。連通孔47は、周方向に複数(本実施形態では8個)形成されている。
In this embodiment, the
図7及び図8に示すように、スリーブ2の外形は、軸方向から見た断面視で三角形状に形成されている。また、スリーブ連絡路28は、三角形状の1つの角部に設けられている。ロータコア4にスリーブ2を挿入する際は、スリーブ2のスリーブ連絡路28を有する角部が、ロータコア4における径方向の内側を向く連通孔47の角部と一致するように配置される。
As shown in FIGS. 7 and 8, the outer shape of the
各冷媒運搬路22,23は、第1実施形態と同様に軸方向の外側に向かうに従い径方向の外側に延在している。本実施形態において、各冷媒運搬路22,23は、スリーブ2のうち、スリーブ連絡路28が形成された1つの角部の対辺に向けて延在している。
Each of the
このように、スリーブ2および連通孔47が断面三角形状に形成されているので、ロータコア4の連通孔47にスリーブ2を挿入する際、連通孔47の角部にスリーブ2の角部を合わせて組み付けるだけで、コア連絡路45とスリーブ連絡路28との位置決めを容易に行うことができる。これにより、誤組付の発生を抑制できる。また、スリーブ2が連通孔47内で回転するのを抑制できるので、長期に亘って冷媒流路20の信頼性を確保できる。
Since the
(第2実施形態の第1変形例)
図9は、第実施形態2の第1変形例に係るスリーブの外観斜視図である。
第1変形例では、スリーブ2の第1冷媒運搬路22及び第2冷媒運搬路23がそれぞれ2つずつ形成されている点で上述した実施形態と相違している。図9に示すように、スリーブ2は、2つの第1冷媒運搬路22,22と、2つの第2冷媒運搬路23,23と、2つの第1出口部24,24と、2つの第2出口部25,25と、を有する。
(First Modification of Second Embodiment)
9 is an external perspective view of a sleeve according to a first modified example of the second embodiment. FIG.
The first modification differs from the above-described embodiment in that the
第1冷媒運搬路22,22は、軸方向の第1側に向かうに従い径方向の外側で、かつ周方向で互いに離間する方向に延在している。
第2冷媒運搬路23,23は、軸方向の第2側に向かうに従い径方向の外側で、かつ周方向で互いに離間する方向に延在している。
The first
The second
第1出口部24,24は、第1側スリーブ端面16上に開口している。第1出口部24,24は、スリーブ連絡路28を有する角部に対向する面と平行に並んでいる。2つの第1冷媒運搬路22,22のうち、一方の第1冷媒運搬路22は、スリーブ連絡路28と、一方の第1出口部24とをそれぞれ連通させている。他方の第1冷媒運搬路22は、スリーブ連絡路28と、他方の第1出口部24とをそれぞれ連通させている。
第2出口部25,25は、第2側スリーブ端面17上に開口している。第2出口部25,25は、スリーブ連絡路28を有する角部に対向する面と略平行に並んでいる。2つの第2冷媒運搬路23,23のうち、一方の第2冷媒運搬路23は、スリーブ連絡路28と、一方の第2出口部25とをそれぞれ連通させている。他方の第2冷媒運搬路23は、スリーブ連絡路28と、他方の第2出口部25とをそれぞれ連通させている。なお、同一のスリーブ2に形成された第1出口部24,24同士及び第2出口部25,25同士は、それぞれ周方向に並んで形成されていてもよい。
The
The
本構成によれば、第1冷媒運搬路22及び第2冷媒運搬路23が1つずつ形成されている場合と比較して、冷媒を周方向に分配することができる。これにより、ロータ7を周方向に均等に冷却し易くなる。したがって、ロータ7を効率的に冷却することができる。また、周方向の広範囲に冷媒が飛散されるので、コイルエンド部34,35の全体に亘って広範囲に冷媒を供給できる。したがって、コイル32を効率的に冷却できる。
According to this configuration, the refrigerant can be distributed in the circumferential direction compared to the case where one first
(第3実施形態)
次に、本発明に係る第3実施形態について説明する。図10は、第3実施形態に係るロータコアの側面図である。また、図11は実施形態3に係るスリーブの外観斜視図であり、図12は第3実施形態に係るスリーブの断面図である。本実施形態では、スリーブ2及び連通孔47が軸方向から見た断面視で台形状に形成されている点で上述した実施形態と相違している。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment according to the present invention will be described. FIG. 10 is a side view of the rotor core according to the third embodiment. 11 is an external perspective view of a sleeve according to
本実施形態において、ロータコア4には、断面等脚台形状の連通孔47が形成されている。連通孔47は、対向する底面のうち一方の底面(本実施形態では、短辺側の底面)が径方向の内側を向くように形成されている。連通孔47は、周方向に複数(本実施形態では8個)形成されている。
In this embodiment, the
図11及び図12に示すように、スリーブ2は外形が断面等脚台形状に形成されている。また、スリーブ連絡路28は、一方の底面(本実施形態では、短辺側の底面)に設けられている。スリーブは、短辺側の底面が連通孔47の短辺側の底面と一致するようにして、連通孔47内に配置されている。
各冷媒運搬路22,23は、第1実施形態と同様に軸方向の外側に向かうに従い径方向の外側に延在している。本実施形態において、各冷媒運搬路22,23は、他方の底面(本実施形態では、長辺側の底面)に向けて延在している。
As shown in FIGS. 11 and 12, the outer shape of the
Each of the
本実施形態によれば、ロータコア4の連通孔47に対してスリーブ2の取り付け方向が唯1つに決定される。したがって、スリーブ2の位置決めを容易に行うことができ、取付性を向上できる。
According to this embodiment, only one mounting direction of the
(第3実施形態の第1変形例)
図13は、実施形態3の第1変形例に係るスリーブの外観斜視図である。
第1変形例では、スリーブ2の出口部24,25が長孔状に形成されている点で上述した実施形態と相違している。図13に示すように、出口部24,25は、径方向に対して略垂直方向に長軸を有する長孔として形成されている。
本構成によれば、第1出口部24及び第2出口部25が周方向に延びているので、冷媒を周方向の広範囲に行き渡らせることができる。これにより、ロータを周方向に均等に冷却し易くなる。したがって、ロータ7を効率的に冷却することができる。また、周方向に連続して広範囲に冷媒が飛散されるので、コイルエンド部34,35の全体に亘って広範囲に冷媒を供給できる。したがって、コイル32を効率的に冷却できる。
(First modification of the third embodiment)
13 is an external perspective view of a sleeve according to a first modified example of
The first modification differs from the above-described embodiment in that the
According to this configuration, since the
(第4実施形態)
次に、本発明に係る第4実施形態について説明する。図14は、第4実施形態に係るロータコアの側面図である。また、図15は実施形態4に係るスリーブの外観斜視図であり、図16は第4実施形態に係るスリーブの断面図である。本実施形態では、スリーブ2及び連通孔47が軸方向から見た断面視でロータコア4の軸線Cを中心とした円弧状に形成されている点で上述した実施形態と相違している。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described. FIG. 14 is a side view of the rotor core according to the fourth embodiment. 15 is an external perspective view of a sleeve according to
本実施形態において、ロータコア4には、断面円弧状の連通孔47が形成されている。具体的に、連通孔47は、軸方向からみた断面視において、外周円弧部、内周円弧部、一側面部、他側面部の4つの辺により構成されている。外周円弧部は、円弧状の中心がロータコア4の軸線Cと一致している。内周円弧部は、円弧状の中心がロータコア4の軸線Cと一致し、外周円弧部よりも径方向の内側に位置している。一側面部は、径方向に延びて、外周円弧部及び内周円弧部の周方向一方側の端部を連結している。他側面部は、径方向に延びて、外周円弧部及び内周円弧部の周方向他方側の端部を連結している。連通孔47は、周方向に複数(本実施形態では4個)形成されている。
In this embodiment, the
図15及び図16に示すように、スリーブ2は外形が断面円弧状に形成されている。また、スリーブ連絡路28は、円弧状の内周円弧部に設けられている。これによりロータコア4の連通孔47に対してスリーブ2の取り付け方向が唯1つに決定される。したがって、スリーブ2の位置決めを容易に行うことができ、取付性を向上できる。
本実施形態において、第1冷媒運搬路22及び第2冷媒運搬路23は、軸方向から見た断面視で外周円弧部に沿う円弧状に形成されている。第1冷媒運搬路22及び第2冷媒運搬路23は、上流側端部から下流側端部まで断面形状が一様とされている。このように、第1冷媒運搬路22及び第2冷媒運搬路23は断面円弧状に形成されているので、冷媒は、周方向に広がりを持って出口部24,25から排出される。したがって、コイルエンド部34,35の全体に亘って広範囲に冷媒を供給できる。
As shown in FIGS. 15 and 16, the outer shape of the
In the present embodiment, the first
(第5実施形態)
次に、本発明に係る第5実施形態について説明する。図17は、第5実施形態に係るロータの冷却構造を示す回転電機の部分断面図である。本実施形態では、ロータコア4に直接ロータ内部流路12が形成されている点で上述した実施形態と相違している。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment according to the present invention will be described. FIG. 17 is a partial cross-sectional view of a rotating electric machine showing a rotor cooling structure according to a fifth embodiment. This embodiment differs from the above-described embodiments in that the rotor
本実施形態において、ロータコア4には、ロータ内部流路12が形成されている。ロータ内部流路12は、コア連絡路45と、第1冷媒運搬路22と、第2冷媒運搬路23と、を有する。ロータ内部流路12は、周方向に間隔をあけて複数配置されている。ロータ内部流路12には、ロータ7の回転に伴い、出力シャフト5の軸芯冷却路15を流れる冷媒が流通可能とされている。
In this embodiment, the
コア連絡路45は、ロータコア4の内部における軸方向の中央部を径方向に延在している。コア連絡路45における径方向の内側端部は、シャフト貫通孔41の内周面上で開口している。コア連絡路45における径方向の内側端部は、出力シャフト5における径方向流路14の外側端部と連通している。コア連絡路45の内部には、径方向流路14の内部を流れる冷媒が流入可能とされている。
また、コア連絡路45における径方向の外側端部は、ロータコア4の内部で終端している。
The
A radially outer end of the
第1冷媒運搬路22は、ロータコア4の軸方向の第1側に設けられている。第1冷媒運搬路22は、上流側端部から下流側端部に向かう過程で径方向の外側に延びている。第1冷媒運搬路22の上流側端部は、コア連絡路45における径方向の外側端部と連通している。第1冷媒運搬路22の下流側端部は、ロータコア4の第1側コア端面48上で開口している。
第2冷媒運搬路23は、ロータコア4の軸方向の第2側に設けられている。第2冷媒運搬路23は、上流側端部から下流側端部に向かう過程で径方向の外側に延びている。第2冷媒運搬路23の上流側端部は、コア連絡路45における径方向の外側端部と連通している。第2冷媒運搬路23の下流側端部は、ロータコア4の第2側コア端面49上で開口している。
The first
The second
第1冷媒運搬路22及び第2冷媒運搬路23は、軸方向の中央部に対して対称な構成とされている。また、第1冷媒運搬路22の上流側端部と、第2冷媒運搬路23の上流側端部とは、互いに連通している。よって、コア連絡路45から流入した冷媒は、第1冷媒運搬路22又は第2冷媒運搬路23のいずれかに流入可能とされている。
The first
本実施形態のロータコア4を、例えば電磁鋼板の積層により形成する際には、まず電磁鋼板に対して冷媒運搬路22,23になる冷媒孔を形成する。この際、冷媒孔は、ロータコア4を構成する電磁鋼板のうち、ロータコア4における軸方向の中央部に配置されるものほど径方向の内側に位置するように形成する。その後、冷媒孔の形成位置が径方向で異なる電磁鋼板を軸線Cに沿って同軸で積層する。これにより、上述したロータ内部流路12を有するロータコア4が形成される。
When forming the
本実施形態では、上述した実施形態と同様の作用効果を奏するとともに、スリーブ2を設ける場合と比較して部品点数の削減や、スリーブ2を固定するための工程の省略により作業性を向上できる。また、冷媒によって直接ロータコア4を冷却することができる。
In this embodiment, the same effect as the above-described embodiment can be obtained, and workability can be improved by reducing the number of parts and omitting the process for fixing the
(第5実施形態の第1変形例)
図18は、第5実施形態の第1変形例に係るロータの冷却構造を示す回転電機の部分断面図である。
第5実施形態の第1変形例として、例えば図18に示すように、冷媒運搬路22,23の径方向の内側部分全体がストレート部29で構成されていてもよい。
(First Modification of Fifth Embodiment)
FIG. 18 is a partial cross-sectional view of a rotating electric machine showing a rotor cooling structure according to a first modification of the fifth embodiment.
As a first modified example of the fifth embodiment, for example, as shown in FIG. 18 , the entire radially inner portions of the refrigerant conveying
第1変形例において、第1冷媒運搬路22は、第1傾斜部26と、ストレート部29と、を有する。第1傾斜部26は、第1冷媒運搬路22における径方向の外側部分に形成されている。ストレート部29は、第1冷媒運搬路22における径方向の内側部分に形成されている。これにより、第1冷媒運搬路22は、上流側端部から下流側端部へ向うにしたがい、内径が漸次拡大している。
第2冷媒運搬路23は、第2傾斜部27と、ストレート部29と、を有する。第2傾斜部27は、第2冷媒運搬路23における径方向の外側部分に形成されている。ストレート部29は、第2冷媒運搬路23における径方向の内側部分に形成されている。これにより、第2冷媒運搬路23は、上流側端部から下流側端部へ向うにしたがい、内径が漸次拡大している。
また、第1冷媒運搬路22のストレート部29と、第2冷媒運搬路23のストレート部29とは、径方向におけるロータコア4からの距離が等しく形成されていることが好ましい。
In the first modified example, the first
The second
Further, it is preferable that the
このように、傾斜部26,27は、冷媒運搬路22,23における径方向の外側部分の少なくとも一部に形成されている構成としてもよい。また、スリーブ2を用いる場合であっても、同様に、径方向内側部分をストレート部29としてもよい。
これにより、例えばロータコア4及びスリーブ2を圧粉コア又は金型で形成する場合に、冷媒運搬路22,23の加工を容易とすることができる。
In this manner, the
As a result, for example, when the
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
例えば、上述した実施形態では、スリーブ2が樹脂である場合について説明したが、この構成のみに限られない。スリーブ2は、金属であってもよい。この場合、例えば鋼板を軸方向に積層してスリーブ2が形成される。または、軸方向に沿って分割された2つの部材により形成されてもよい。
Although preferred embodiments of the invention have been described above, the invention is not limited to these embodiments. Configuration additions, omissions, substitutions, and other changes are possible without departing from the scope of the present invention. The present invention is not limited by the foregoing description, but only by the appended claims.
For example, in the above-described embodiment, the
上述した実施形態では、スリーブ2の平面視外形が真円や三角形、台形、円弧状等である場合について説明したが、この構成のみに限られない。スリーブ2は、真円以外の円形状(例えば、楕円や長円)であってもよく、三角形や台形以外の多角形状等、上述した以外の形状であってもよい。スリーブ2を真円以外の形状とした場合には、軸方向から見た断面視において、スリーブ2の重心からの距離が異なる部分を有することで、上述したようにロータコア4に対するスリーブ2の回り止めや誤組付の抑制を図ることができる。
In the above-described embodiments, cases where the outer shape of the
なお、上述した実施形態では、ロータコア4のコア端面48,49に端面板を設けない構成としたが、この構成のみに限られない。ロータコア4のコア端面48,49のいずれか一方もしくは両方に端面板が設けられてもよい。この場合、端面板は、出口部24,25に対応する位置に、冷媒が排出されるための孔が設けられていることが望ましい。
In addition, in the above-described embodiment, the core end faces 48 and 49 of the
上述した実施形態では、軸方向の全体に亘って傾斜部26,27が形成された構成について説明したが、スリーブ連絡路28から出口部24,25の間の少なくとも一部に傾斜部26,27が形成されていればよい。
上述した実施形態では、冷媒流路20が軸方向の中央部から各冷媒運搬路22,23に分岐する構成について説明したが、この構成のみに限られない。例えば、スリーブ連絡路28を軸方向の第1側端部に形成し、冷媒運搬路23が軸方向の第1側端部から第2側端部に向かうに従い径方向の外側に延在する構成であってもよい。
In the above-described embodiment, the configuration in which the
In the above-described embodiment, the configuration in which the
上述した実施形態では、電磁鋼板の積層によりロータコア4を形成した場合について説明したが、この構成のみに限られない。ロータコア4は、いわゆる圧粉コアであってもよく、いわゆる3Dプリンタを用いて成形してもよい。すなわち、3Dプリンタでは、金属粉が層状に供給された粉体層を、ロータコアの断面データに基づいて選択的に溶融固化させることで、ロータコア4を成形できる。
上述した実施形態では、連通孔47内にスリーブ2を配置する構成について説明したが、この構成のみに限られない。例えば、ロータコア4が出力シャフト5に嵌合される内筒、及び内筒の周囲を取り囲む外筒を有し、内筒及び外筒の間に筒状のスリーブを配置してもよい。
上述した実施形態では、ロータコア4とスリーブ2とを別体で形成した場合について説明したが、この構成のみに限らず、ロータコア4に対してインサート成形等によってスリーブ2を一体で形成してもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
In the above-described embodiment, the configuration in which the
In the above embodiment, the case where the
1 回転電機
2 スリーブ
3 ステータ
4 ロータコア
5 出力シャフト
6 磁石
7 ロータ
12 ロータ内部流路
15 軸芯冷却路
22 第1冷媒運搬路(冷媒運搬路)
23 第2冷媒運搬路(冷媒運搬路)
26 第1傾斜部(傾斜部)
27 第2傾斜部(傾斜部)
28 スリーブ連絡路(連絡路)
30 ステータコア
32 コイル
34 コイルエンド部
35 コイルエンド部
45 コア連絡路(連絡路)
47 連通孔
48 第1側コア端面
49 第2側コア端面
C 軸線
1 rotating
23 second refrigerant transport path (refrigerant transport path)
26 first inclined portion (inclined portion)
27 second inclined portion (inclined portion)
28 sleeve connecting path (connecting path)
30
47
Claims (3)
前記出力シャフトに固定されるとともに、ロータ内部流路を有するロータコアと、
を備え、
前記ロータ内部流路は、上流側端部が前記軸芯冷却路に連通するとともに、下流側端部が前記ロータコアの軸方向に面する端面で開口し、
前記ロータ内部流路は、前記上流側端部から前記下流側端部に向かう過程で径方向の外側に延びる傾斜部を少なくとも一部に有しているロータを製造する方法において、
前記ロータ内部流路が形成されたスリーブを別体にて形成し、
前記ロータコアには周方向に複数の連通孔を形成し、
前記連通孔に前記スリーブを挿入することを特徴とするロータの製造方法。 an output shaft configured to be rotatable about its axis and having an axial cooling passage through which a coolant flows;
a rotor core fixed to the output shaft and having a rotor internal flow path;
with
an upstream end of the rotor internal flow channel communicates with the axial core cooling passage, and a downstream end of the rotor internal flow channel is open at an end face facing the axial direction of the rotor core;
In the method of manufacturing a rotor, wherein the rotor internal flow path has at least a part thereof with an inclined portion extending radially outward in the process from the upstream end to the downstream end,
forming a separate sleeve in which the rotor internal flow path is formed;
A plurality of communication holes are formed in the rotor core in the circumferential direction,
A method of manufacturing a rotor , wherein the sleeve is inserted into the communication hole .
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