JP7421967B2 - Rotating electrical machine unit - Google Patents
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Description
本発明は、電動車両などに搭載される回転電機ユニットに関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine unit mounted on an electric vehicle or the like.
従来から、ハイブリッド車、バッテリ駆動車、燃料電池車等の電動車両には、電動機、発電機等の回転電機が搭載されている。近年、電動車両に搭載される回転電機は、高トルク、高出力化が進んでいる。回転電機は、駆動によって銅損や鉄損、機械損といった損失が生じ、これら損失に応じて発熱するため、高トルク、高出力化が進むほど、発熱量が増大する。そして、回転電機は、発熱によって過度に高温になると、永久磁石の減磁等が生じ、出力性能が低下してしまう。 BACKGROUND ART Conventionally, electric vehicles such as hybrid vehicles, battery-powered vehicles, and fuel cell vehicles have been equipped with rotating electric machines such as electric motors and generators. In recent years, rotating electric machines installed in electric vehicles have been increasing in torque and output. A rotating electric machine generates losses such as copper loss, iron loss, and mechanical loss when driven, and generates heat in accordance with these losses. Therefore, the higher the torque and the higher the output, the more the amount of heat generated increases. If the rotating electric machine becomes excessively high temperature due to heat generation, permanent magnets may be demagnetized, resulting in a decrease in output performance.
そのため、回転電機ユニットには、より一層の冷却性能の向上が求められている。そして、回転電機ユニットの冷却構造として、軸心冷却構造が知られている。例えば、特許文献1には、ロータシャフトの内部に軸方向に延びる冷媒流路が設けられており、ロータシャフト内部の冷媒流路に供給された冷媒を、回転電機のロータ及びステータに供給して、回転電機のロータ及びステータを冷却する、軸心冷却構造を有する回転電機ユニットが開示されている。
Therefore, rotating electric machine units are required to further improve their cooling performance. A shaft center cooling structure is known as a cooling structure for a rotating electric machine unit. For example, in
しかしながら、特許文献1の回転電機ユニットは、ロータシャフト内部の冷媒流路から、回転電機のロータ及びステータに常に冷媒が供給され、ロータシャフト内部の冷媒流路から供給された冷媒の一部は、ロータとステータとの間に流れ込む。特許文献1の回転電機ユニットは、冷媒の暖機が不要の場合や、回転電機が低温で冷却不要である場合も、ロータとステータとの間に冷媒が流れ込むため、冷媒の暖機が不要の場合や、回転電機が低温で冷却不要である場合に、ロータとステータとの間に流れ込んだ冷媒の粘性抵抗によって、回転電機の出力効率が低下することが課題となっていた。
However, in the rotating electrical machine unit of
本発明は、回転電機の冷却効率を低下させることなく、回転電機の出力効率の低下を抑制できる回転電機ユニットを提供する。 The present invention provides a rotating electrical machine unit that can suppress a decrease in the output efficiency of the rotating electrical machine without reducing the cooling efficiency of the rotating electrical machine.
本発明は、
ロータ及びステータを有する回転電機と、
前記ロータと一体に回転可能に接続され、内部に冷媒が流通する冷媒流路が設けられたロータシャフトと、
前記冷媒流路に前記冷媒を供給する冷媒供給装置と、を備え、
前記冷媒流路を通る前記冷媒が、前記ロータ及び前記ステータに供給され、前記回転電機を冷却する、回転電機ユニットであって、
前記冷媒供給装置は、
前記冷媒流路に前記冷媒が供給される軸心冷却実施状態と、前記冷媒流路に前記冷媒が供給されない軸心冷却停止状態と、を切り換える切換部と、
前記切換部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記冷媒の温度である冷媒温度を算出する冷媒温度算出部を備え、
前記冷媒温度算出部で算出した前記冷媒温度が所定冷媒温度域の温度である場合に、前記軸心冷却停止状態となるように前記切換部を制御し、
前記所定冷媒温度域は、第1所定冷媒温度以上、かつ、該第1所定冷媒温度よりも高い第2所定冷媒温度以下の温度域である。
The present invention
A rotating electric machine having a rotor and a stator;
a rotor shaft that is rotatably connected to the rotor and is provided with a refrigerant flow path through which refrigerant flows;
a refrigerant supply device that supplies the refrigerant to the refrigerant flow path,
A rotating electrical machine unit in which the refrigerant passing through the refrigerant flow path is supplied to the rotor and the stator to cool the rotating electrical machine,
The refrigerant supply device includes:
a switching unit that switches between a shaft cooling implementation state in which the refrigerant is supplied to the refrigerant flow path and a shaft cooling stop state in which the refrigerant is not supplied to the refrigerant flow path;
a control section that controls the switching section;
The control unit includes:
comprising a refrigerant temperature calculation unit that calculates a refrigerant temperature that is the temperature of the refrigerant,
When the refrigerant temperature calculated by the refrigerant temperature calculation unit is within a predetermined refrigerant temperature range, controlling the switching unit so that the shaft center cooling is stopped;
The predetermined refrigerant temperature range is a temperature range that is equal to or higher than the first predetermined refrigerant temperature and equal to or lower than the second predetermined refrigerant temperature, which is higher than the first predetermined refrigerant temperature .
本発明によれば、制御部は、冷媒温度算出部で算出された冷媒温度が所定冷媒温度域の温度である場合に、ロータシャフトの冷媒流路に冷媒が供給されない軸心冷却停止状態となるように切換部を制御するので、ロータとステータとの間に流れ込む冷媒が減少し、回転電機の出力効率の低下を抑制できる。さらに、ロータシャフトの冷媒流路に冷媒が供給されなくても回転電機の冷却効率が低下しない温度域を所定冷媒温度域とすることが可能であるので、回転電機の冷却効率を低下させることなく、回転電機の出力効率の低下を抑制できる。 According to the present invention, when the refrigerant temperature calculated by the refrigerant temperature calculation unit is within the predetermined refrigerant temperature range, the control unit enters the shaft center cooling stop state in which refrigerant is not supplied to the refrigerant flow path of the rotor shaft. Since the switching unit is controlled in this manner, the amount of refrigerant flowing between the rotor and the stator is reduced, and a decrease in the output efficiency of the rotating electric machine can be suppressed. Furthermore, it is possible to set the predetermined refrigerant temperature range to a temperature range in which the cooling efficiency of the rotating electric machine does not decrease even if the refrigerant is not supplied to the coolant flow path of the rotor shaft, so there is no need to reduce the cooling efficiency of the rotating electric machine. , it is possible to suppress a decrease in the output efficiency of the rotating electric machine.
以下、本発明の回転電機ユニット1の一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one embodiment of the rotating
<回転電機ユニット>
図1及び図2に示すように、本実施形態の回転電機ユニット1は、ロータ20及びステータ30を有する回転電機10と、ロータシャフト40と、冷媒供給装置60と、を備える。回転電機10及びロータシャフト40はケース80に収容されている。
<Rotating electrical machine unit>
As shown in FIGS. 1 and 2, the rotating
なお、本明細書等では、軸方向、径方向、周方向というときは、回転電機10の回転軸線を基準にした方向をいう。また、軸方向内側とは、軸方向における回転電機10の中央側をいい、軸方向外側とは、軸方向における回転電機10の中央から離れる側をいう。
Note that in this specification and the like, the terms axial direction, radial direction, and circumferential direction refer to directions based on the rotational axis of the rotating
ロータシャフト40は、ロータ20と一体に回転可能に接続された中空のシャフトであり、内部に冷媒が流通する冷媒流路51が設けられている。冷媒流路51は、ロータシャフト40の内部で軸方向に延びており、冷媒が外部から供給可能に構成される。冷媒としては、例えば、ATF(Automatic Transmission Fluid)が用いられる。ロータシャフト40には、冷媒流路51から外周面へと径方向に貫通する冷媒導入路52が形成されている。冷媒流路51は、ケース80に形成された冷媒供給路53に接続されている。ロータシャフト40には、ロータ20の回転速度を検出するロータ回転速度検出部91が設けられている。ロータ回転速度検出部91は、例えば、レゾルバである。
The
回転電機10は、略円環形状を有するロータ20と、ロータ20の外周面から径方向に所定の間隔を隔てて対向するように配置された略円環形状を有するステータ30と、を備える。
The rotating
ロータ20は、略円環形状を有する。ロータ20は、軸方向と平行な磁石挿入孔23が外周側に周方向に沿って複数設けられたロータコア21と、各磁石挿入孔23に挿入された永久磁石25と、ロータコア21の軸方向の一方側に配置された第1端面板27a及び他方側に配置された第2端面板27bと、を備える。
The
ロータコア21は、略円環形状の電磁鋼板が軸方向に複数積層されて構成されている。ロータコア21は、軸方向において、一方側の端面である第1端面21aと、他方側の端面である第2端面21bと、を有する。ロータコア21には、第1端面21aから第2端面21bへと軸方向に貫通して形成された複数のロータ内部流路54が設けられている。本実施形態では、ロータコア21には、ロータ内部流路54は、外径側と内径側に、径方向において2本のロータ内部流路54が設けられている。
The
第1端面板27a及び第2端面板27bは、いずれも軸方向から見た形状がロータコア21と略同一となる略円環形状を有する。軸方向において、第1端面板27aは、ロータコア21の第1端面21a側に配置されており、第2端面板27bは、ロータコア21の第2端面21b側に配置されている。
The
ロータコア21の第1端面21aと対向する第1端面板27aの軸方向内側面には、径方向内側の端部に、ロータシャフト40に設けられた冷媒導入路52と連通する環状溝55が形成されている。さらに、ロータコア21の第1端面21aと対向する第1端面板27aの軸方向内側面には、環状溝55と、ロータコア21に設けられた各ロータ内部流路54と、を連通する導入溝56が複数設けられている。複数の導入溝56は、環状溝55から径方向の外側に放射状に延びている。
On the axially inner surface of the
第2端面板27bには、外径側のロータ内部流路54よりも径方向の外側に、軸方向に貫通する排出孔57が周方向に沿って複数設けられている。ロータコア21の第2端面21bと対向する第2端面板27bの軸方向内側面には、ロータコア21に設けられた各ロータ内部流路54と、排出孔57と、を連通する排出溝58が複数設けられている。
The
ステータ30は、ボルトによってケース80に固定されている。ステータ30は、ロータ20の外周面から径方向に所定の間隔を隔てて対向するように配置されている。ステータ30は、略円環形状のステータコア31と、ステータコア31に取り付けられたコイル33と、を備える。
ステータコア31は、略円環形状の電磁鋼板が軸方向に複数積層されて構成されている。ステータコア31は、軸方向において、一方側(ロータコア21の第1端面21a側)の端面である第1端面31aと、他方側(ロータコア21の第2端面21b側)の端面である第2端面31bと、を有する。ステータコア31の第1端面31aは、軸方向の位置がロータコア21の第1端面21aと略同位置であり、ステータコア31の第2端面31bは、軸方向の位置がロータコア21の第2端面21bと略同位置である。
The
コイル33は、ステータコア31の第1端面31aから前方に突出した第1コイルエンド部33aと、ステータコア31の第2端面31bから後方に突出した第2コイルエンド部33bと、を有する。したがって、第1コイルエンド部33aは、ロータコア21の第1端面21aよりも軸方向外側に突出しており、第2コイルエンド部33bは、ロータコア21の第2端面21bよりも軸方向外側に突出している。第2コイルエンド部33bには、第2コイルエンド部33bの温度を検出するコイルエンド温度検出部92が設置されている。コイルエンド温度検出部92は、例えば、サーミスタである。
The
外部からロータシャフト40の冷媒流路51に供給された冷媒は、冷媒導入路52から第1端面板27aの環状溝55及び導入溝56を介してロータコア21のロータ内部流路54に供給され、ロータコア21の第1端面21aから第2端面21bへとロータ内部流路54を流れてロータ20を冷却する。ロータ20を冷却し、ロータコア21の第2端面21bに到達した冷媒は、第2端面板27bの排出溝58を介して、排出孔57から排出される。回転電機が駆動している場合、ロータ20は回転しているので、排出孔57から排出された冷媒は、回転するロータ20の遠心力によって、径方向外側に向かって排出され、第2コイルエンド部33bの内周面からコイル33を冷却する。このようにして、ロータシャフト40の冷媒流路51に供給された冷媒は、回転電機10のロータ20及びステータ30に供給され、回転電機10のロータ20及びステータ30を冷却する。
The refrigerant supplied from the outside to the
排出孔57から排出された冷媒は、ロータ20の遠心力によって、径方向外側に向かって排出され、第2コイルエンド部33bの内周面からコイル33を冷却した後、重力によって落下し、ケース80の底部に形成されたオイルパン81に貯留する。ケース80のオイルパン81には、貯留した冷媒の温度を検出する冷媒温度検出部93が設置されている。冷媒温度検出部93は、例えば、サーミスタである。
The refrigerant discharged from the
(冷媒供給装置)
冷媒供給装置60は、ケース80のオイルパン81に貯留した冷媒を循環させて、ロータシャフト40の冷媒流路51に再度供給する装置である。
(refrigerant supply device)
The
冷媒供給装置60は、ストレーナ62、ポンプ63、ATFクーラ64、が設けられた冷媒循環路61と、切換部65と、切換部65から延びる第1冷媒流路66a及び第2冷媒流路66bと、を備える。冷媒循環路61は、一端側がケース80のオイルパン81に接続しており、他端側が切換部65に接続している。
The
ストレーナ62は、ケース80のオイルパン81に貯留した冷媒を濾過して、ポンプ63に供給する。ポンプ63は、電動式又は機械式のいずれの方式のポンプであってもよい。ATFクーラ64は、冷媒を冷却する。ケース80のオイルパン81に貯留した冷媒は、ポンプ63の駆動によって、ストレーナ62で濾過された後、冷媒循環路61を通って、ATFクーラ64で冷却され、切換部65に供給される。
The
切換部65は、冷媒循環路61から供給された冷媒を、第1冷媒流路66aと、第2冷媒流路66bと、に供給する。切換部65は、例えば、電磁石の磁力を用いてプランジャを動かすことでバルブを開閉する、ソレノイドバルブである。
The switching
第1冷媒流路66aは、ケース80に形成された冷媒供給路53に接続しており、第1冷媒流路66aに供給された冷媒は、冷媒供給路53を通って、ロータシャフト40の冷媒流路51に供給される。
The first
第2冷媒流路66bは、ロータシャフト40の冷媒流路51には接続されていない。したがって、第2冷媒流路66bに供給された冷媒は、ロータシャフト40の冷媒流路51に供給されない。第2冷媒流路66bは、例えば、ケース80のオイルパン81に直接接続されていてもよいし、ステータ30に冷媒を滴下する、ケース80内に設けられた不図示の冷媒滴下パイプに接続されていてもよい。
The second
切換部65は、ソレノイドバルブを開閉することによって、第1冷媒流路66aへ冷媒の供給を行う冷媒供給状態と、第1冷媒流路66aへ冷媒の供給を停止する冷媒供給停止状態と、を切り換える。切換部65が第1冷媒流路66aへ冷媒の供給を停止する冷媒供給停止状態の時、冷媒循環路61から供給された冷媒は、全て第2冷媒流路66bへ供給される。切換部65が第1冷媒流路66aへ冷媒の供給を行う冷媒供給状態の時、冷媒循環路61から供給された冷媒は、全て第1冷媒流路66aへ供給されてもよいし、第1冷媒流路66a及び第2冷媒流路66bの双方へ供給されてもよい。
The switching
したがって、切換部65が第1冷媒流路66aへ冷媒の供給を行う冷媒供給状態の時は、ロータシャフト40の冷媒流路51に冷媒が供給される軸心冷却実施状態となり、切換部65が第1冷媒流路66aへ冷媒の供給を停止する冷媒供給停止状態の時は、ロータシャフト40の冷媒流路51に冷媒が供給されない軸心冷却停止状態となる。
Therefore, when the switching
冷媒供給装置60は、切換部65を制御する制御部70を備える。制御部70には、ロータ回転速度検出部91、コイルエンド温度検出部92、及び冷媒温度検出部93が接続している。
制御部70は、冷媒温度算出部71と、コイル温度算出部72と、磁石温度算出部73と、ロータ回転速度算出部74と、を備える。
The
冷媒温度算出部71は、ロータ回転速度検出部91、コイルエンド温度検出部92、及び冷媒温度検出部93で検出した、ロータ20の回転速度、第2コイルエンド部33bの温度、及びオイルパン81に貯留した冷媒の温度に基づいて、回転電機ユニット1を循環する冷媒の温度である冷媒温度Trを算出する。冷媒温度Trは、ロータ回転速度検出部91、コイルエンド温度検出部92、及び冷媒温度検出部93で検出した、ロータ20の回転速度、第2コイルエンド部33bの温度、及びオイルパン81に貯留した冷媒の温度のいずれか1つ又は2つに基づいて算出してもよい。
The refrigerant
コイル温度算出部72は、ロータ回転速度検出部91、コイルエンド温度検出部92、及び冷媒温度検出部93で検出した、ロータ20の回転速度、第2コイルエンド部33bの温度、及びオイルパン81に貯留した冷媒の温度に基づいて、コイル33の温度であるコイル温度Tcを算出する。コイル温度Tcは、ロータ20の回転速度、第2コイルエンド部33bの温度、及びオイルパン81に貯留した冷媒の温度のいずれか1つ又は2つに基づいて算出してもよい。コイル温度Tcは、推定により算出された、コイル33の軸方向中央部における温度であることが好ましい。
The coil
磁石温度算出部73は、ロータ回転速度検出部91、コイルエンド温度検出部92、及び冷媒温度検出部93で検出した、ロータ20の回転速度、第2コイルエンド部33bの温度、及びオイルパン81に貯留した冷媒の温度に基づいて、ロータ20の永久磁石25の温度である磁石温度Tmを推定により算出する。磁石温度Tmは、ロータ20の回転速度、第2コイルエンド部33bの温度、及びオイルパン81に貯留した冷媒の温度のいずれか1つ又は2つに基づいて、推定により算出してもよい。また、磁石温度Tmは、ロータ20の永久磁石25の温度を検出する磁石温度検出部を設け、制御部70に接続することによって、磁石温度検出部で検出された磁石温度に基づいて算出してもよい。
The magnet
ロータ回転速度算出部74は、ロータ回転速度検出部91で検出した、ロータ20の回転速度に基づいて、ロータ20の回転速度であるロータ回転速度Revを算出する。
The rotor rotational
(切換部の制御)
次に、図3を参照しながら、制御部70における切換部65の制御について説明する。
(Control of switching section)
Next, control of the
まず、ステップS110に進む。ステップS110では、冷媒温度算出部71で算出された冷媒温度Trが、第1所定冷媒温度Tr1以上、かつ、該第1所定冷媒温度Tr1よりも高い第2所定冷媒温度Tr2以下の温度域である所定冷媒温度域の温度であるか否かを判定する。冷媒温度Trが、第1所定冷媒温度Tr1以上、かつ、第2所定冷媒温度Tr2以下の所定冷媒温度域の温度である場合には、ステップS202に進み、冷媒温度Trが、第1所定冷媒温度Tr1以上、かつ、第2所定冷媒温度Tr2以下の所定冷媒温度域の温度でない場合には、ステップS120に進む。第1所定冷媒温度Tr1は、例えば、冷媒の暖機が不要な最低温度である。第1所定冷媒温度Tr1は、例えば、30℃である。第2所定冷媒温度Tr2は、例えば、ロータシャフト40の冷媒流路51から冷媒が供給されなくても回転電機10を十分に冷却可能な最高温度である。第2所定冷媒温度Tr2は、例えば、80℃である。
First, the process proceeds to step S110. In step S110, the refrigerant temperature Tr calculated by the refrigerant
ステップS120では、コイル温度算出部72で算出されたコイル温度Tcが、所定コイル温度Tcs未満であるか否かを判定する。コイル温度Tcが、所定コイル温度Tcs未満である場合には、ステップS202に進み、コイル温度Tcが、所定コイル温度Tcs未満でない場合には、ステップS130に進む。所定コイル温度Tcsは、例えば、ロータシャフト40の冷媒流路51から冷媒が供給されなくてもコイル33を十分に冷却可能な最高温度である。所定コイル温度Tcsは、例えば、100℃である。
In step S120, it is determined whether the coil temperature Tc calculated by the coil
ステップS130では、磁石温度算出部73で算出された磁石温度Tmが、所定磁石温度Tms未満であるか否かを判定する。磁石温度Tmが、所定磁石温度Tms未満である場合には、ステップS202に進み、磁石温度Tmが、所定磁石温度Tms未満でない場合には、ステップS140に進む。所定磁石温度Tmsは、例えば、ロータシャフト40の冷媒流路51から冷媒が供給されなくても永久磁石25を十分に冷却可能な最高温度である。所定磁石温度Tmsは、例えば、100℃である。
In step S130, it is determined whether the magnet temperature Tm calculated by the magnet
ステップS140では、ロータ回転速度算出部74で算出されたロータ回転速度Revが、所定ロータ回転速度Rev-s未満であるか否かを判定する。ロータ回転速度Revが、所定ロータ回転速度Rev-s未満である場合には、ステップS202に進み、ロータ回転速度Revが、所定ロータ回転速度Rev-s未満でない場合には、ステップS201に進む。所定ロータ回転速度Rev-sは、例えば、ロータシャフト40の冷媒流路51から冷媒が供給されなくても回転電機10を十分に冷却可能な最高速度である。所定ロータ回転速度Rev-sは、例えば、8000rpmである。
In step S140, it is determined whether the rotor rotation speed Rev calculated by the rotor rotation
ステップS201では、制御部70は、第1冷媒流路66aへ冷媒の供給を行う冷媒供給状態となるように、切換部65を制御する。すなわち、制御部70は、ロータシャフト40の冷媒流路51に冷媒が供給される軸心冷却実施状態となるように、切換部65を制御する。そしてステップS300へと進む。
In step S201, the
ステップS202では、制御部70は、第1冷媒流路66aへ冷媒の供給を停止する冷媒供給停止状態となるように、切換部65を制御する。すなわち、制御部70は、ロータシャフト40の冷媒流路51に冷媒が供給されない軸心冷却停止状態となるように、切換部65を制御する。そしてステップS300へと進む。
In step S202, the
ステップS300では、制御部70における切換部65の制御を終了するか否かを判定する。制御部70における切換部65の制御を終了する場合は、制御を終了し、制御部70における切換部65の制御を終了しない場合は、ステップS110に戻る。
In step S300, it is determined whether the control of the
ところで、第2端面板27bの排出孔57から径方向の外側に冷媒が排出されると、冷媒の一部がロータ20とステータ30との間に流れ込み、ロータ20とステータ30との間に流れ込んだ冷媒の粘性抵抗によって回転電機10の出力効率が低下する。
By the way, when the refrigerant is discharged radially outward from the
ロータシャフト40の冷媒流路51に冷媒が供給されない軸心冷却停止状態である場合は、第2端面板27bの排出孔57から径方向の外側に冷媒が排出されないため、ロータ20とステータ30との間に流れ込む冷媒が減少し、回転電機10の出力効率の低下が抑制される。
When the coolant is not supplied to the
制御部70は、冷媒温度算出部71で算出した冷媒温度Trが所定冷媒温度域の温度である場合に、ロータシャフト40の冷媒流路51に冷媒が供給されない軸心冷却停止状態となるように切換部65を制御するので、ロータ20とステータ30との間に流れ込む冷媒が減少し、回転電機10の出力効率の低下を抑制できる。さらに、冷媒温度算出部71で算出した冷媒温度Trが所定冷媒温度域の温度である場合は、ロータシャフト40の冷媒流路51に冷媒が供給されなくても回転電機10の冷却効率は低下しない。
The
このように、制御部70は、冷媒温度算出部71で算出された冷媒温度Trが所定冷媒温度域の温度である場合に、ロータシャフト40の冷媒流路51に冷媒が供給されない軸心冷却停止状態となるように切換部65を制御するので、回転電機10の冷却効率を低下させることなく、回転電機10の出力効率の低下を抑制できる。
In this way, when the refrigerant temperature Tr calculated by the refrigerant
さらに、所定冷媒温度域は、第1所定冷媒温度Tr1以上、かつ、第2所定冷媒温度Tr2以下の温度域であるので、冷媒の暖機が不要、かつ、回転電機10が低温で冷却不要である場合に、軸心冷却停止状態とすることができ、回転電機10の冷却効率を低下させることなく、回転電機10の出力効率の低下を抑制できる。
Furthermore, since the predetermined refrigerant temperature range is a temperature range that is equal to or higher than the first predetermined refrigerant temperature Tr1 and equal to or lower than the second predetermined refrigerant temperature Tr2, there is no need to warm up the refrigerant, and the rotating
また、制御部70は、コイル温度算出部72で算出されたコイル温度Tcが、所定コイル温度Tcs未満の場合に、ロータシャフト40の冷媒流路51に冷媒が供給されない軸心冷却停止状態となるように切換部65を制御するので、コイル33が低温で冷却不要の場合に軸心冷却停止状態とすることができ、回転電機10の冷却効率を低下させることなく、回転電機10の出力効率の低下を抑制できる。
Further, when the coil temperature Tc calculated by the coil
また、制御部70は、磁石温度算出部73で算出された磁石温度Tmが、所定磁石温度Tms未満である場合に、ロータシャフト40の冷媒流路51に冷媒が供給されない軸心冷却停止状態となるように切換部65を制御するので、ロータ20の永久磁石25が低温で冷却不要の場合に軸心冷却停止状態とすることができ、回転電機10の冷却効率を低下させることなく、回転電機10の出力効率の低下を抑制できる。
Further, when the magnet temperature Tm calculated by the magnet
また、制御部70は、ロータ回転速度算出部74で算出されたロータ回転速度Revが、所定ロータ回転速度Rev-s未満である場合に、ロータシャフト40の冷媒流路51に冷媒が供給されない軸心冷却停止状態となるように切換部65を制御するので、ロータ20の回転速度が低く、回転電機10の温度が上昇しにくい状態の場合に軸心冷却停止状態とすることができ、回転電機10の冷却効率を低下させることなく、回転電機10の出力効率の低下を抑制できる。
Further, the
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified, improved, etc. as appropriate.
また、本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。 Furthermore, this specification describes at least the following matters. Note that, although components corresponding to those in the above-described embodiment are shown in parentheses, the present invention is not limited thereto.
(1) ロータ(ロータ20)及びステータ(ステータ30)を有する回転電機(回転電機10)と、
前記ロータと一体に回転可能に接続され、内部に冷媒が流通する冷媒流路(冷媒流路51)が設けられたロータシャフト(ロータシャフト40)と、
前記冷媒流路に前記冷媒を供給する冷媒供給装置(冷媒供給装置60)と、を備え、
前記冷媒流路を通る前記冷媒が、前記ロータ及び前記ステータに供給され、前記回転電機を冷却する、回転電機ユニット(回転電機ユニット1)であって、
前記冷媒供給装置は、
前記冷媒流路に前記冷媒が供給される軸心冷却実施状態と、前記冷媒流路に前記冷媒が供給されない軸心冷却停止状態と、を切り換える切換部(切換部65)と、
前記切換部を制御する制御部(制御部70)と、を有し、
前記制御部は、
前記冷媒の温度である冷媒温度(冷媒温度Tr)を算出する冷媒温度算出部(冷媒温度算出部71)を備え、
前記冷媒温度算出部で算出した前記冷媒温度が所定冷媒温度域の温度である場合に、前記軸心冷却停止状態となるように前記切換部を制御する、回転電機ユニット。
(1) A rotating electrical machine (rotating electrical machine 10) having a rotor (rotor 20) and a stator (stator 30),
a rotor shaft (rotor shaft 40) that is rotatably connected to the rotor and provided with a refrigerant flow path (refrigerant flow path 51) through which a refrigerant flows;
A refrigerant supply device (refrigerant supply device 60) that supplies the refrigerant to the refrigerant flow path,
A rotating electrical machine unit (rotating electrical machine unit 1) in which the refrigerant passing through the refrigerant flow path is supplied to the rotor and the stator to cool the rotating electrical machine,
The refrigerant supply device includes:
a switching unit (switching unit 65) that switches between a shaft cooling implementation state in which the refrigerant is supplied to the refrigerant flow path and a shaft cooling stop state in which the refrigerant is not supplied to the refrigerant flow path;
A control unit (control unit 70) that controls the switching unit,
The control unit includes:
A refrigerant temperature calculation unit (refrigerant temperature calculation unit 71) that calculates a refrigerant temperature (refrigerant temperature Tr) that is the temperature of the refrigerant,
A rotating electrical machine unit that controls the switching unit to enter the shaft core cooling stop state when the refrigerant temperature calculated by the refrigerant temperature calculation unit is within a predetermined refrigerant temperature range.
(1)によれば、制御部は、冷媒温度算出部で算出された冷媒温度が所定冷媒温度域の温度である場合に、ロータシャフトの冷媒流路に冷媒が供給されない軸心冷却停止状態となるように切換部を制御するので、ロータとステータとの間に流れ込む冷媒が減少し、回転電機の出力効率の低下を抑制できる。さらに、ロータシャフトの冷媒流路に冷媒が供給されなくても回転電機の冷却効率が低下しない温度域を所定冷媒温度域とすることが可能であるので、回転電機の冷却効率を低下させることなく、回転電機の出力効率の低下を抑制できる。 According to (1), when the refrigerant temperature calculated by the refrigerant temperature calculation unit is within a predetermined refrigerant temperature range, the control unit determines the shaft center cooling stop state in which refrigerant is not supplied to the refrigerant flow path of the rotor shaft. Since the switching unit is controlled so that the amount of refrigerant flowing between the rotor and the stator is reduced, it is possible to suppress a decrease in the output efficiency of the rotating electric machine. Furthermore, it is possible to set the predetermined refrigerant temperature range to a temperature range in which the cooling efficiency of the rotating electric machine does not decrease even if the refrigerant is not supplied to the coolant flow path of the rotor shaft, so there is no need to reduce the cooling efficiency of the rotating electric machine. , it is possible to suppress a decrease in the output efficiency of the rotating electric machine.
(2) (1)に記載の回転電機ユニットであって、
前記所定冷媒温度域は、第1所定冷媒温度(第1所定冷媒温度Tr1)以上、かつ、該第1所定冷媒温度よりも高い第2所定冷媒温度(第2所定冷媒温度Tr2)以下の温度域である、回転電機ユニット。
(2) The rotating electric machine unit according to (1),
The predetermined refrigerant temperature range is a temperature range that is not less than a first predetermined refrigerant temperature (first predetermined refrigerant temperature Tr1) and not more than a second predetermined refrigerant temperature (second predetermined refrigerant temperature Tr2) higher than the first predetermined refrigerant temperature. A rotating electric machine unit.
(2)によれば、所定冷媒温度域は、第1所定冷媒温度以上、かつ、第2所定冷媒温度以下の温度域であるので、冷媒の暖機が不要、かつ、回転電機が低温で冷却不要である場合に、軸心冷却停止状態とすることができ、回転電機の冷却効率を低下させることなく、回転電機の出力効率の低下を抑制できる。 According to (2), the predetermined refrigerant temperature range is a temperature range that is above the first predetermined refrigerant temperature and below the second predetermined refrigerant temperature, so there is no need to warm up the refrigerant and the rotating electric machine is cooled at a low temperature. When it is not necessary, the cooling of the shaft core can be stopped, and a decrease in the output efficiency of the rotating electrical machine can be suppressed without reducing the cooling efficiency of the rotating electrical machine.
(3) (1)又は(2)に記載の回転電機ユニットであって、
前記ステータは、コイル(コイル33)を備え、
前記制御部は、
前記コイルの温度であるコイル温度(コイル温度Tc)を算出するコイル温度算出部(コイル温度算出部72)を備え、
前記コイル温度が所定コイル温度(所定コイル温度Tcs)未満の場合に、前記軸心冷却停止状態となるように前記切換部を制御する、回転電機ユニット。
(3) The rotating electric machine unit according to (1) or (2),
The stator includes a coil (coil 33),
The control unit includes:
A coil temperature calculation unit (coil temperature calculation unit 72) that calculates a coil temperature (coil temperature Tc) that is the temperature of the coil,
A rotating electric machine unit that controls the switching section so that the shaft core cooling is stopped when the coil temperature is less than a predetermined coil temperature (predetermined coil temperature Tcs).
(3)によれば、コイル温度算出部で算出されたコイル温度が、所定コイル温度未満の場合に、ロータシャフトの冷媒流路に冷媒が供給されない軸心冷却停止状態となるので、コイルが低温で冷却不要の場合に軸心冷却停止状態とすることができ、回転電機の冷却効率を低下させることなく、回転電機の出力効率の低下を抑制できる。 According to (3), when the coil temperature calculated by the coil temperature calculation unit is lower than the predetermined coil temperature, the shaft center cooling is stopped in which no refrigerant is supplied to the refrigerant flow path of the rotor shaft, so the coil is at a low temperature. When cooling is not required, the shaft core cooling can be stopped, and a decrease in the output efficiency of the rotating electrical machine can be suppressed without reducing the cooling efficiency of the rotating electrical machine.
(4) (1)~(3)のいずれかに記載の回転電機ユニットであって、
前記ロータは、永久磁石(永久磁石25)を備え、
前記制御部は、
前記永久磁石の温度である磁石温度(磁石温度Tm)を算出する磁石温度算出部(磁石温度算出部73)を備え、
前記磁石温度が所定磁石温度(所定磁石温度Tms)未満の場合に、前記軸心冷却停止状態となるように前記切換部を制御する、回転電機ユニット。
(4) The rotating electric machine unit according to any one of (1) to (3),
The rotor includes a permanent magnet (permanent magnet 25),
The control unit includes:
A magnet temperature calculation unit (magnet temperature calculation unit 73) that calculates a magnet temperature (magnet temperature Tm) that is the temperature of the permanent magnet,
A rotating electric machine unit that controls the switching section so that the shaft core cooling is stopped when the magnet temperature is less than a predetermined magnet temperature (predetermined magnet temperature Tms).
(4)によれば、磁石温度算出部で算出された磁石温度が所定磁石温度未満の場合に、ロータシャフトの冷媒流路に冷媒が供給されない軸心冷却停止状態となるので、ロータの永久磁石が低温で冷却不要の場合に軸心冷却停止状態とすることができ、回転電機の冷却効率を低下させることなく、回転電機の出力効率の低下を抑制できる。 According to (4), when the magnet temperature calculated by the magnet temperature calculation unit is lower than the predetermined magnet temperature, the shaft core cooling is stopped in which refrigerant is not supplied to the refrigerant flow path of the rotor shaft. When the temperature is low and cooling is not necessary, the cooling of the shaft core can be stopped, and a decrease in the output efficiency of the rotating electrical machine can be suppressed without reducing the cooling efficiency of the rotating electrical machine.
(5) (1)~(4)のいずれかに記載の回転電機ユニットであって、
前記制御部は、
前記ロータの回転速度であるロータ回転速度(ロータ回転速度Rev)を算出するロータ回転速度算出部(ロータ回転速度算出部74)を備え、
前記ロータ回転速度が、所定ロータ回転速度(所定ロータ回転速度Rev-s)未満の場合に、前記軸心冷却停止状態となるように前記切換部を制御する、回転電機ユニット。
(5) The rotating electric machine unit according to any one of (1) to (4),
The control unit includes:
A rotor rotation speed calculation unit (rotor rotation speed calculation unit 74) that calculates a rotor rotation speed (rotor rotation speed Rev) that is the rotation speed of the rotor,
A rotating electric machine unit that controls the switching section so that the shaft core cooling is stopped when the rotor rotation speed is less than a predetermined rotor rotation speed (predetermined rotor rotation speed Rev-s).
(5)によれば、ロータ回転速度算出部で算出されたロータ回転速度が、所定ロータ回転速度未満である場合に、ロータシャフトの冷媒流路に冷媒が供給されない軸心冷却停止状態となるので、ロータの回転速度が低く、回転電機の温度が上昇しにくい状態の場合に軸心冷却停止状態とすることができ、回転電機の冷却効率を低下させることなく、回転電機の出力効率の低下を抑制できる。 According to (5), when the rotor rotation speed calculated by the rotor rotation speed calculation section is less than the predetermined rotor rotation speed, the shaft center cooling is stopped in which no refrigerant is supplied to the refrigerant flow path of the rotor shaft. , when the rotational speed of the rotor is low and the temperature of the rotating electric machine is difficult to rise, the shaft center cooling can be stopped, and the output efficiency of the rotating electric machine can be reduced without reducing the cooling efficiency of the rotating electric machine. It can be suppressed.
1 回転電機ユニット
10 回転電機
20 ロータ
25 永久磁石
30 ステータ
33 コイル
40 ロータシャフト
51 冷媒流路
60 冷媒供給装置
65 切換部
70 制御部
71 冷媒温度算出部
72 コイル温度算出部
73 磁石温度算出部
74 ロータ回転速度算出部
Tr 冷媒温度
Tr1 第1所定冷媒温度
Tr2 第2所定冷媒温度
Tc コイル温度
Tcs 所定コイル温度
Tm 磁石温度
Tms 所定磁石温度
Rev ロータ回転速度
Rev-s 所定ロータ回転速度
1 Rotating
Claims (4)
前記ロータと一体に回転可能に接続され、内部に冷媒が流通する冷媒流路が設けられたロータシャフトと、
前記冷媒流路に前記冷媒を供給する冷媒供給装置と、を備え、
前記冷媒流路を通る前記冷媒が、前記ロータ及び前記ステータに供給され、前記回転電機を冷却する、回転電機ユニットであって、
前記冷媒供給装置は、
前記冷媒流路に前記冷媒が供給される軸心冷却実施状態と、前記冷媒流路に前記冷媒が供給されない軸心冷却停止状態と、を切り換える切換部と、
前記切換部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記冷媒の温度である冷媒温度を算出する冷媒温度算出部を備え、
前記冷媒温度算出部で算出した前記冷媒温度が所定冷媒温度域の温度である場合に、前記軸心冷却停止状態となるように前記切換部を制御し、
前記所定冷媒温度域は、第1所定冷媒温度以上、かつ、該第1所定冷媒温度よりも高い第2所定冷媒温度以下の温度域である、回転電機ユニット。 A rotating electric machine having a rotor and a stator;
a rotor shaft that is rotatably connected to the rotor and is provided with a refrigerant flow path through which refrigerant flows;
a refrigerant supply device that supplies the refrigerant to the refrigerant flow path,
A rotating electrical machine unit in which the refrigerant passing through the refrigerant flow path is supplied to the rotor and the stator to cool the rotating electrical machine,
The refrigerant supply device includes:
a switching unit that switches between a shaft cooling implementation state in which the refrigerant is supplied to the refrigerant flow path and a shaft cooling stop state in which the refrigerant is not supplied to the refrigerant flow path;
a control section that controls the switching section;
The control unit includes:
comprising a refrigerant temperature calculation unit that calculates a refrigerant temperature that is the temperature of the refrigerant;
When the refrigerant temperature calculated by the refrigerant temperature calculation unit is within a predetermined refrigerant temperature range, controlling the switching unit so that the shaft center cooling is stopped;
The predetermined refrigerant temperature range is a temperature range that is equal to or higher than a first predetermined refrigerant temperature and equal to or lower than a second predetermined refrigerant temperature higher than the first predetermined refrigerant temperature .
前記ステータは、コイルを備え、
前記制御部は、
前記コイルの温度であるコイル温度を算出するコイル温度算出部を備え、
前記コイル温度が所定コイル温度未満の場合に、前記軸心冷却停止状態となるように前記切換部を制御する、回転電機ユニット。 The rotating electrical machine unit according to claim 1 ,
The stator includes a coil,
The control unit includes:
comprising a coil temperature calculation unit that calculates a coil temperature that is the temperature of the coil,
A rotating electric machine unit that controls the switching section so that the shaft core cooling is stopped when the coil temperature is less than a predetermined coil temperature.
前記ロータは、永久磁石を備え、
前記制御部は、
前記永久磁石の温度である磁石温度を算出する磁石温度算出部を備え、
前記磁石温度が所定磁石温度未満の場合に、前記軸心冷却停止状態となるように前記切換部を制御する、回転電機ユニット。 The rotating electric machine unit according to claim 1 or 2 ,
The rotor includes a permanent magnet,
The control unit includes:
comprising a magnet temperature calculation unit that calculates a magnet temperature that is the temperature of the permanent magnet,
A rotating electric machine unit that controls the switching section so that the shaft core cooling is stopped when the magnet temperature is less than a predetermined magnet temperature.
前記制御部は、
前記ロータの回転速度であるロータ回転速度を算出するロータ回転速度算出部を備え、
前記ロータ回転速度が、所定ロータ回転速度未満の場合に、前記軸心冷却停止状態となるように前記切換部を制御する、回転電機ユニット。 The rotating electric machine unit according to any one of claims 1 to 3 ,
The control unit includes:
comprising a rotor rotation speed calculation unit that calculates a rotor rotation speed that is the rotation speed of the rotor,
A rotating electric machine unit that controls the switching section so that the shaft core cooling is stopped when the rotor rotation speed is less than a predetermined rotor rotation speed.
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