WO2010041673A1 - 回転機の冷却構造 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a cooling structure for a rotating machine, and more particularly to a cooling structure for a rotating machine that cools a coil end with high efficiency.
- air cooling most of the heat generated in a rotating machine is due to the winding (coil) of the stator, and conventionally, air cooling, water cooling, oil cooling, etc. are known as means for cooling such a rotating machine.
- air cooling fins are provided on the motor frame of the rotating machine, and cooling is performed by blowing air with a fan or the like.
- water cooling cooling water is circulated in the motor frame to circulate the cooling water for cooling.
- cooling is performed by spraying cooling oil directly on the coil using insulating oil as a refrigerant.
- cooling oil is supplied from the upper part of the motor to the coil end part in the casing, and the cooling oil that has dropped to the bottom part of the casing that has cooled the coil end part is recovered from the lower part of the motor.
- a circulation system is known in which the temperature of the cooling oil collected by an oil cooler or the like is lowered, and then sent again from the upper part of the motor to the coil end part.
- Patent Document 1 a cooling oil groove for guiding cooling oil supplied from the outside is provided on the entire circumference or upper half in the circumferential direction of the coil end to cool the coil end.
- Patent Document 2 an oil passage groove is formed on the outer periphery and inner periphery of the coil end to increase the amount of contact oil and the contact area to the coil end, thereby improving the cooling performance and the heat transfer coefficient of the oil.
- a device designed to prevent the decrease is disclosed.
- the coil end is a bundle of thin wires, and each wire is insulated with enamel etc.
- a strong pressure is locally applied to the coil end, and the groove is formed by deforming the coil end.
- the enamel coating may be peeled off and the insulation of the coil may be incomplete, which may lead to a failure of the motor.
- the work becomes complicated when trying to shape the enamel coating so as not to peel off.
- an object of the present invention is to provide a cooling structure for a rotating machine that can cool a coil end with a simple configuration and high efficiency.
- a cooling structure for a rotating machine for solving the above problems includes a cooling oil supply means for supplying cooling oil to an upper portion of a coil end, and cooling for discharging the cooling oil from below the coil end.
- a cooling structure for a rotating machine having an oil discharge means a part of the cooling oil is guided in a circumferential direction along a contact portion with the coil end by contacting an end portion in the axial direction of the coil end.
- a cooling oil derivative is provided.
- the rotating machine cooling structure according to the second invention is characterized in that, in the rotating machine cooling structure according to the first invention, the cooling oil derivative is an annular plate.
- a rotating machine cooling structure according to a third invention is characterized in that, in the rotating machine cooling structure according to the second invention, the cooling oil derivative is made of a member having electrical insulation and heat resistance. To do.
- the coil end bundles a plurality of electric wires via an insulator.
- the cooling oil supply means for supplying the cooling oil to the upper part of the coil end and the cooling oil discharge means for discharging the cooling oil from below the coil end are provided.
- the cooling structure of the rotating machine provided with a cooling oil derivative that abuts the axial end of the coil end and guides a part of the cooling oil in the circumferential direction along the contact portion with the coil end.
- the cooling oil supplied to the upper part of the coil end from the cooling oil supply means moves toward the end of the coil end according to gravity and is guided in the circumferential direction along the space formed by the coil end and the cooling oil derivative. Thereafter, the cooling oil is discharged from below the coil end, so that the cooling oil can be reliably brought into contact with the coil end, and the coil end can be reliably cooled with a simple configuration. Possible to become.
- the cooling oil derivative is a plate formed in an annular shape, the coil end can be reliably attached to the axial end of the coil end with the minimum necessary area. It can be made to contact.
- the cooling oil derivative is made of a member having electrical insulation and heat resistance, so that the coil end can be cooled safely with the cooling oil. Can do.
- the coil end is a bundle of a plurality of electric wires via an insulator, so that a groove for cooling oil is formed in the coil end, etc. If this processing is not performed, there is no possibility that an insulator such as enamel coating for insulating each electric wire will be peeled off.
- FIG. 2 is a cross-sectional view seen from the direction of arrows AA in FIG. It is explanatory drawing which shows the flow of the cooling oil in the rotary machine which concerns on the Example of this invention.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cooling structure of a rotating machine according to the present embodiment
- FIG. 2 is a cross-sectional view seen from the direction of arrows AA in FIG. 1
- FIG. 3 is an explanatory view showing a flow of cooling oil at a coil end. is there.
- a rotating machine to which the cooling structure according to the present embodiment is applied is fixed to a shaft 3 that is rotatably supported in a casing 1 via a bearing 2 and an outer peripheral portion of the shaft 3.
- the rotor 4 and the outer periphery of the rotor 4 are arranged so as to face each other through an air gap, and the stator 5 is fixed to the inner surface of the casing 1.
- the rotor 4 includes a rotor core 6 and a plurality of permanent magnets 7 embedded in the rotor core 6.
- the stator 5 includes a stator core 8 and a coil wound around the stator core 8. Both end portions in the axial direction of the coil protrude from the stator core 8 to form a coil end 9.
- the casing 1 is provided with cooling oil inlets 10 as cooling oil supply means for supplying cooling oil to the coil ends 9 at positions facing the upper coil ends 9, respectively.
- Cooling oil discharge ports 11 serving as cooling oil discharging means for discharging the cooling oil in the casing 1 are provided at positions facing the coil ends 9.
- the casing 1 is provided with two cooling oil guide plates 12 as cooling oil derivatives.
- the cooling oil guide plate 12 is formed by annularly forming a plate made of a heat-resistant material that is an electrically insulating material (see FIG. 2), and each outer peripheral portion is fixed to the inner surface of the casing 1, A surface 12 a orthogonal to the axial direction of the shaft 3 is in contact with the axial end of the coil end 9. Note that the inner diameter of the cooling oil guide plate 12 is large enough to allow the end of the coil end 9 in the axial direction to contact the cooling oil guide plate 12.
- the material of the guide plate 12 for example, polyacetal, polyamide, polycarbonate, modified polyphenylene ether, polybutylene terephthalate, polyimide (particularly heat-resistant / cold-resistant polyimide material), engineering plastics such as fluororesin is applied. be able to.
- the coil end 9 generates heat when it is driven and a current flows through the coil or when heat generated by the stator core 8 conducts heat to the coil end 9.
- cooling oil is supplied to the coil end 9 from the cooling oil inlet 10.
- the cooling oil supplied from the cooling oil inlet 10 to the upper part of the coil end 9 moves in the axial direction, the circumferential direction, and the like according to gravity as indicated by arrows in FIG.
- the cooling oil supplied to the coil end 9 moves toward the axial end of the coil end 9 opposite to the stator core 8 side.
- the casing 1 is provided with the cooling oil guide plate 12 that contacts the axial end of the coil end 9, so that the coil end 9 out of the cooling oil supplied to the coil end 9 is configured.
- the cooling oil guide plate 12 causes the axial center of the cooling oil to move. While the movement to the side is restricted, along the contact portion between the coil end 9 and the cooling oil guide plate 12 (for example, A portion indicated by a broken line in FIG. 3), it follows the gravity and follows the circumferential direction as shown in FIG. To be guided to.
- the cooling oil that contacts the coil end 9 and absorbs the heat of the coil end 9 falls to the bottom surface of the casing 1 and is discharged from the cooling oil discharge port 11 to the outside of the casing 1.
- the cooling oil discharged from the cooling oil discharge port 11 is cooled by an oil cooler or the like and then repeatedly supplied from the cooling oil injection port 10 to the coil end 9.
- the cooling oil guide plate 12 is provided in the casing 1 so as to be in contact with the axial end portion of the coil end 9.
- the cooling oil is guided along the contact portion (A part) between the cooling oil guide plate 12 and the cooling oil guide plate 12 to prevent the cooling oil from moving to the axial end of the coil end 9 and dropping downward as it is. it can. Therefore, the cooling oil can be reliably brought into contact with the coil end 9 and the cooling efficiency of the rotating machine can be improved.
- the cooling oil guide plate 12 is used to reliably contact the cooling oil with the coil end 9 in the circumferential direction, so that the cooling oil is brought into contact with the coil end 9. Therefore, there is no possibility that the enamel coating for insulating each electric wire constituting the coil is peeled off, and the coil end 9 can be securely connected with a simple structure. Can be cooled.
- this invention is not limited to the Example mentioned above,
- the cooling oil guide plate 12 is other than cyclic
- the material of the cooling oil guide plate 12 is not limited to that described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Absent.
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Abstract
冷却油をコイルエンド（９）の上部に供給する冷却油注入口（１０）と、コイルエンド（９）の下方から冷却油を排出する冷却油排出口（１１）とを備えた回転機の冷却構造に、コイルエンド（９）の軸方向の端部に当接して、冷却油の一部をコイルエンド（９）との接触部分に沿って周方向に誘導する冷却油ガイド板（１２）を設けたので、簡素な構成で高効率にコイルエンド（９）の冷却を行うことが可能な回転機の冷却構造を提供できた。
Description
本発明は、回転機の冷却構造に関し、特に、高効率にコイルエンドの冷却を行う回転機の冷却構造に関する。
回転機における発熱の大部分は固定子の巻き線（コイル）によるものであり、従来、このような回転機を冷却する手段として空冷、水冷、油冷などが知られている。空冷の場合は回転機のモータフレームにフィンを設け、ファン等により送風を行って冷却している。また、水冷の場合はモータフレームに冷却水の流路を設けて冷却水を循環させて冷却を行っている。
一方、上述したような空冷、水冷に対し、油冷の場合は、絶縁油を冷媒とし、冷却油を直接コイルに吹きかけることで冷却を行っている。例えば、モータの上部からケーシング内のコイルエンド部に冷却油を供給し、コイルエンド部を冷却したケーシングの底部に落下した冷却油をモータ下部から回収する。そして、オイルクーラー等で回収した冷却油の温度を下げた後、再びモータ上部からコイルエンド部に送り込むというような循環システムが知られている。このように油冷によって回転機を冷却する手段としては、より効果的にコイルに油を吹きかけるための案がいくつか考案されている。
例えば、下記特許文献１には、コイルエンドの円周方向の全周または上半分に、外部から供給される冷却油を誘導するための冷却油溝を設け、コイルエンドの冷却を行うようにしたものが開示されている。また、下記特許文献２には、コイルエンドの外周及び内周に油路溝を形成してコイルエンドへの接触油量及び接触面積を増大し、冷却性能の向上と、油の熱伝達率の低下防止とを図るようにしたものが開示されている。
しかしながら、コイルエンドは細い電線を束ねたものであって各電線はエナメル等で絶縁されているため、このコイルエンドに強い圧力を局所的に付与し、コイルエンドを変形させることにより溝を成形すれば、エナメル被覆が剥離してコイルの絶縁が不完全な状態となるおそれがあり、これがモータの故障に繋がる可能性があるという問題があった。また、エナメル被覆が剥離しないように整形しようとすると、作業が煩雑になるという問題があった。
このようなことから本発明は、簡素な構成で高効率にコイルエンドの冷却を行うことが可能な回転機の冷却構造を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するための第１の発明に係る回転機の冷却構造は、冷却油をコイルエンドの上部に供給する冷却油供給手段と、前記コイルエンドの下方から前記冷却油を排出する冷却油排出手段とを備えた回転機の冷却構造において、前記コイルエンドの軸方向の端部に当接して、前記冷却油の一部を前記コイルエンドとの接触部分に沿って周方向に誘導する冷却油誘導体を設けたことを特徴とする。
また、第２の発明に係る回転機の冷却構造は、第１の発明に係る回転機の冷却構造において、前記冷却油誘導体が、環状に形成された板体であることを特徴とする。
また、第３の発明に係る回転機の冷却構造は、第２の発明に係る回転機の冷却構造において、前記冷却油誘導体が、電気的絶縁性かつ耐熱性を有する部材からなることを特徴とする。
また、第４の発明に係る回転機の冷却構造によれば、第１の発明に係る回転機の冷却構造において、前記コイルエンドが、絶縁体を介して複数の電線を束ねものであることを特徴とする。
上述した第１の発明に係る回転機の冷却構造によれば、冷却油をコイルエンドの上部に供給する冷却油供給手段と、コイルエンドの下方から冷却油を排出する冷却油排出手段とを備えた回転機の冷却構造において、コイルエンドの軸方向の端部に当接して、冷却油の一部を前記コイルエンドとの接触部分に沿って周方向に誘導する冷却油誘導体を設けたので、冷却油供給手段からコイルエンドの上部に供給された冷却油が、重力に従ってコイルエンドの端部側へ移動し、コイルエンドと冷却油誘導体とによって形成される空間に沿って周方向に誘導され、その後、コイルエンドの下方から冷却油排出手段から排出されることとなり、冷却油を確実にコイルエンドに接触させることができ、簡素な構成で確実にコイルエンドの冷却を行うことが可能になる。
また、第２の発明に係る回転機の冷却構造によれば、前記冷却油誘導体が、環状に形成された板体であるので、必要最小限の面積でコイルエンドの軸方向端部に確実に当接させることができる。
また、第３の発明に係る回転機の冷却構造によれば、前記冷却油誘導体が、電気的絶縁性かつ耐熱性を有する部材からなるので、冷却油によるコイルエンドの冷却を安全に実施することができる。
また、第４の発明に係る回転機の冷却構造によれば、前記コイルエンドが、絶縁体を介して複数の電線を束ねたものであるので、コイルエンドに冷却油用の溝を形成する等の加工を施さなければ、各電線を絶縁するエナメル被覆等の絶縁体が剥離する虞がない。
以下、図面を用いて本発明に係る回転機の冷却構造の実施例を詳細に説明する。
図１は本実施例に係る回転機の冷却構造を示す断面図、図２は図１のＡ－Ａ矢視方向からみた断面図、図３はコイルエンドの冷却油の流れを示す説明図である。
図１に示すように、本実施例に係る冷却構造が適用される回転機は、ケーシング１内にベアリング２を介して回転自在に支持されるシャフト３と、シャフト３の外周部に固定されたロータ４と、ロータ４の外周部にエアギャップを介して対向配置され、ケーシング１の内面に固定されたステータ５とを備えて構成されている。
ロータ４は、ロータコア６と、このロータコア６の内部に埋め込まれた複数の永久磁石７とを備え、また、ステータ５は、ステータコア８と、このステータコア８に巻着されたコイルとを備え、このコイルの軸方向の両端部がステータコア８から突出してコイルエンド９を形成している。
そして、ケーシング１にはその上部のコイルエンド９に対向する位置に、それぞれコイルエンド９に冷却油を供給するための冷却油供給手段としての冷却油注入口１０が設けられる一方、ケーシング１の下部のコイルエンド９に対向する位置にそれぞれケーシング１内の冷却油を排出するための冷却油排出手段としての冷却油排出口１１が設けられている。
さらに、本実施例において、ケーシング１内には二つの冷却油誘導体としての冷却油ガイド板１２が設けられている。冷却油ガイド板１２は、電気的絶縁材料であってかつ耐熱性を有する材料からなる板体を環状に形成してなり（図２参照）、それぞれの外周部がケーシング１の内面に固定され、シャフト３の軸方向に直交する面１２ａがコイルエンド９の軸方向の端部に当接している。なお、この冷却油ガイド板１２の内径はコイルエンド９の軸方向の端部が冷却油ガイド板１２に当接可能な程度の大きさとなっている。
ここで、ガイド板１２の材料としては、例えば、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリイミド（特に、耐熱・耐寒性のポリイミド材）や、フッ素樹脂等のエンジニアリングプラスチックを適用することができる。
以下、本実施例に係る回転機の冷却構造の作用を説明する。回転機においては、駆動されコイルに電流が流れることにより、または、ステータコア８の発熱がコイルエンド９に熱伝導することにより、コイルエンド９が発熱する。このように発熱したコイルエンド９を冷却するため、コイルエンド９には冷却油注入口１０から冷却油が供給される。
冷却油注入口１０からコイルエンド９の上部に供給された冷却油は、図１中に矢印で示すように重力に従って軸方向、周方向等に移動する。ここで、従来であれば、図３に二点鎖線で示すようにコイルエンド９に供給された冷却油のうちコイルエンド９のステータコア８側とは反対側の軸方向端部側へ向かって移動した冷却油は、そのまま鉛直下方へと落下していた。
これに対し、本実施例ではケーシング１内にコイルエンド９の軸方向の端部に当接する冷却油ガイド板１２を設ける構成としているため、コイルエンド９に供給された冷却油のうちコイルエンド９のステータコア８側とは反対側の軸方向端部側へ向かって移動した冷却油は、コイルエンド９が冷却油ガイド板１２と当接した位置まで移動すると、この冷却油ガイド板１２によって軸心側への移動を規制される一方、コイルエンド９と冷却油ガイド板１２との接触部分（例えば、図３中破線で示すＡ部）に沿って、重力に従い、図３に示すように周方向へ誘導される。
そして、コイルエンド９に接触し、このコイルエンド９の熱を吸収した冷却油は、ケーシング１の底面に落下し、冷却油排出口１１からケーシング１の外部へと排出される。こうして冷却油排出口１１から排出された冷却油は、オイルクーラー等で冷却された後、繰り返し冷却油注入口１０からコイルエンド９へ供給される。
このように、本実施例に係る回転機の冷却構造によれば、ケーシング１の内部にコイルエンド９の軸方向の端部に当接するように冷却油ガイド板１２を設けたことにより、コイルエンド９と冷却油ガイド板１２との接触部分（Ａ部）に沿って冷却油を誘導し、冷却油がコイルエンド９の軸方向端部へ移動し、そのまま下方へ滴下することを防止することができる。そのため、冷却油を確実にコイルエンド９に接触させることが可能となり、回転機の冷却効率を向上させることができる。
さらに、冷却油ガイド板１２を用いて冷却油をコイルエンド９に周方向にわたって確実に接触させる構造としたことにより、コイルエンド９に冷却油を接触させるために、このコイルエンド９に冷却油用の溝を形成する等の加工を施す必要がなくなるため、コイルを構成する各電線を絶縁するためのエナメル被覆が剥離するなどという不具合が生じるおそれがなく、簡素な構成で確実にコイルエンド９を冷却することができる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、例えば、上述した実施例では冷却油ガイド板１２として環状の板体を用いる例を示したが、冷却油ガイド板１２は環状以外の形状であってもよく、また、冷却油ガイド板１２の材料は上述したものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
Claims (4)
- 冷却油をコイルエンドの上部に供給する冷却油供給手段と、前記コイルエンドの下方から前記冷却油を排出する冷却油排出手段とを備えた回転機の冷却構造において、
前記コイルエンドの軸方向の端部に当接して、前記冷却油の一部を前記コイルエンドとの接触部分に沿って周方向に誘導する冷却油誘導体を設けた
ことを特徴とする回転機の冷却構造。 - 前記冷却油誘導体が、環状に形成された板体であることを特徴とする請求項１記載の回転機の冷却構造。
- 前記冷却油誘導体が、電気的絶縁性かつ耐熱性を有する部材からなることを特徴とする請求項２記載の回転機の冷却構造。
- 前記コイルエンドが、絶縁体を介して複数の電線を束ねものであることを特徴とする請求項１記載の回転機の冷却構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010532934A JP5201212B2 (ja) | 2008-10-09 | 2009-10-07 | 回転機の冷却構造 |
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| JP2008-262542 | 2008-10-09 | ||
| JP2008262542 | 2008-10-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2010041673A1 true WO2010041673A1 (ja) | 2010-04-15 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| PCT/JP2009/067461 WO2010041673A1 (ja) | 2008-10-09 | 2009-10-07 | 回転機の冷却構造 |
Country Status (2)
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| WO (1) | WO2010041673A1 (ja) |
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- 2009-10-07 WO PCT/JP2009/067461 patent/WO2010041673A1/ja active Application Filing
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2010041673A1 (ja) | 2012-03-08 |
| JP5201212B2 (ja) | 2013-06-05 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 09819207 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2010532934 Country of ref document: JP |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 09819207 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |