WO2025004288A1 - 回転電機 - Google Patents

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智 荊
健一 中山
勇輝 熊田
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil

Definitions

  • the present invention relates to a rotating electric machine.
  • Patent Document 1 discloses a technology in which a circular refrigerant flow path 43 is defined in a motor, surrounded by a cutout 42 in a resin molded part 31, an end face 3A of the stator 3 in the direction of the rotation axis O, and the inner circumferential surface of the housing 4, thereby supplying refrigerant to both the end face of the stator 3 and the coil ends, thereby improving cooling efficiency while preventing the motor from becoming larger.
  • a rotating electric machine having a stator and a rotor, and a housing that covers the stator and the rotor, the stator having an annular stator core, and a coil inserted into the stator core and having a coil end protruding from an end face of the stator core to the outside of the stator core, the housing having an annular supply passage formed by a first wall and a second wall provided radially inward from the first wall, and a discharge passage that discharges a medium circulating within the supply passage to the coil end, the discharge passage being formed in cross section by an open end that is the end face of the second wall that protrudes toward the stator core, and the end face of the stator core.
  • the present invention provides a rotating electric machine that achieves reduced costs, improved housing strength, improved cooling performance, and compact size.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a motor according to an embodiment of the present invention
  • Enlarged view of FIG. 1 is a circumferential overall view of a supply passage according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a discharge passage according to an embodiment of the present invention.
  • the motor 100 includes a rotor 14 and a stator.
  • the rotor 14 and the stator are covered by a housing 1.
  • the stator has a stator core 5 and a coil 2.
  • the stator core 5 is formed in an annular shape in the circumferential direction and has a plurality of slots (not shown) in the circumferential direction, into which a coil 2 is inserted.
  • a supply passage 8 for cooling the stator is formed in the axial direction.
  • the coil 2 (FIG. 1) of the stator core 5 has coil ends 2a at both axial ends.
  • the coil ends 2a protrude from both axial end faces of the stator core 5 to the outside of the stator core 5.
  • the housing 1 has a first wall 3 and a second wall 4 provided on the inner peripheral side of the first wall 3.
  • the supply passage 8 is a flow path for circulating a coolant that cools the motor 100, and is formed by the first wall 3 and the second wall 4 in the radial direction.
  • the supply passage 8 is formed in a circumferential ring shape as shown in FIG. 3 described below.
  • the supply passage 8 also extends in the axial direction on the outer periphery of the stator core 5 (see FIG. 1), allowing the refrigerant to be supplied to both axial sides of the stator core 5.
  • the stator core 5 is fixed to the housing 1 by the fixing portion 6, and is positioned so as to erode a part of the supply passage 8 extending in the axial direction.
  • the fixing portion 6 is, for example, a bolt, and is provided radially inward from the first wall 3. This allows the motor 100 to be made more compact.
  • the supply path 8 has a shift portion 7 that aligns with the location of the fixed portion 6 in the circumferential direction. This allows the supply path 8 to be formed in the circumferential direction so as to avoid the fixed portion 6, making it possible to reduce the size.
  • FIG. 3 shows the supply passage 8 formed in the circumferential direction of the rotating electric machine 100, but the flow passage provided in the axial direction on the outer periphery of the stator core 5 and the supply passage 8 formed on the opposite side of the stator core 5 in Fig. 2 are not shown. Also, the circumferential supply passage 8 is shown alone to clearly show its shape, but as described above, the supply passage 8 is actually a space formed between the first wall 3 and the second wall 4 inside the motor housing 1.
  • the supply path 8 allows the coolant to flow through it to flow in through the coolant supply port 8a.
  • the supply path 8 also has a shift section 7 that is shifted in the axial direction to avoid the fixed section 6 in accordance with the shape of the fixed section 6, thereby preventing the rotating electric machine 100 from expanding in the axial direction and contributing to miniaturization.
  • the supply passage 8 has a discharge passage 9 extending radially inward.
  • the discharge passage 9 is formed along the supply passage 8 extending circumferentially.
  • the discharge passage 9 is provided vertically and radially inward with respect to the supply passage 8 extending axially, and the refrigerant is discharged to the coil end 2a provided radially inward of the discharge passage 9, thereby directly cooling the coil 2.
  • the discharge passage 9 is formed by an open end 10, which is the end face of the second wall 4 that is formed to protrude toward the stator core 5, and a core end face 11, which is the end face of a portion of the stator core 5.
  • the discharge passage 9 may also be formed in the shift section 7 ( Figures 2 and 3) in the supply passage 8 in a similar manner.
  • the discharge passage 9 for directly cooling the coil 2 to improve heat dissipation efficiency, it is formed from the housing 1 (open end 10) and the stator core 5 (core end face 11), which eliminates the need to drill new holes in the housing 1 and contributes to improving the strength of the housing 1 and reducing costs.
  • the discharge passage 9 can be designed with a high degree of freedom in the circumferential direction in areas other than the fixed portion 6.
  • the first distance 12, which is the distance from the first wall 3 to the outer peripheral surface of the stator core 5, is smaller than the distance from the first wall 3 to the second distance 13, which is the radial size of the supply path 8. This contributes to the miniaturization of the motor 100.
  • a rotating electric machine 100 having a stator and a rotor 14 and a housing 1 covering the stator and the rotor, the stator having an annular stator core 5 and a coil 2 inserted into the stator core 5 and having a coil end 2a protruding from an end face of the stator core 5 to the outside of the stator core 5.
  • the housing 1 has an annular supply passage 8 formed by a first wall 3 and a second wall 4 provided radially inward from the first wall 3, and a discharge passage 9 that discharges a medium flowing through the supply passage 8 to the coil end 2a.
  • the discharge passage 9 is formed in cross section by an open end 10, which is the end face of the second wall 4 protruding toward the stator core 5, and an end face 11 of the stator core 5.
  • the discharge passage 9 is arranged vertically and radially inward with respect to the supply passage 8 which is arranged in the axial direction. This improves the cooling effect.
  • the stator core 5 is provided with a fixed portion 6 that fixes the stator core 5 to the housing 1, and the supply passage 8 is provided with a shift portion 7 that is formed by shifting the supply passage 8 in the axial direction to avoid the fixed portion 6 in accordance with the shape of the fixed portion 6. This contributes to miniaturization.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and other configurations can be combined without departing from the spirit of the invention. Furthermore, the present invention is not limited to those having all of the configurations described in the above-described embodiment, and also includes those in which some of the configurations have been omitted.

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Abstract

固定子および回転子を有し、前記固定子および前記回転子を覆うハウジング、を備える回転電機であって、前記固定子は、環状の固定子コアと、前記固定子コアに挿入されかつ前記固定子コアの端面から前記固定子コアの外部にコイルエンドを突出させるコイルと、を備え、前記ハウジングは、第１壁と、前記第１壁より径方向内側に設けられる第２壁と、によって形成される環状の供給路と、前記供給路内を流通する媒体を前記コイルエンドに吐出する吐出路と、を備え、前記吐出路は、断面上において、前記固定子コアに向かって突出する前記第２壁の端面である解放端と、前記固定子コアの端面と、によって形成される。

Description

回転電機
　本発明は、回転電機に関する。
　モータの高出力化に伴いコイルの冷却要求が高くなるため、例えば、コイルエンドに冷媒オイルを直接かけることで冷却効率を向上させる手段が知られている。このような冷却手段について、例えば特許文献１には、モータにおいて、樹脂モールド部３１の切欠部４２と、固定子３の回転軸線Ｏ方向の端面３Ａと、ハウジング４の内周面と、によって周囲を囲まれる円環状の冷媒流路４３を画成することで、固定子３の端面とコイルエンドの両方に冷媒を供給して、モータが大型化することを抑制しつつ、冷却効率を向上させる技術が開示されている。
特開２００５－３５４８２１号公報
　従来の技術では、冷媒のコイルエンドへの直接冷却を実施するにあたり、ハウジングの冷却ジャケットに冷媒の流出孔を新たに設ける必要があり、固定子の周方向に設けられるコイルエンドをすべて冷却するには、ハウジングに多数の流出孔を開ける必要がある。これにより加工コストが高くなり、かつハウジング強度が低下する課題が生じる。
　固定子および回転子を有し、前記固定子および前記回転子を覆うハウジング、を備える回転電機であって、前記固定子は、環状の固定子コアと、前記固定子コアに挿入されかつ前記固定子コアの端面から前記固定子コアの外部にコイルエンドを突出させるコイルと、を備え、前記ハウジングは、第１壁と、前記第１壁より径方向内側に設けられる第２壁と、によって形成される環状の供給路と、前記供給路内を流通する媒体を前記コイルエンドに吐出する吐出路と、を備え、前記吐出路は、断面上において、前記固定子コアに向かって突出する前記第２壁の端面である解放端と、前記固定子コアの端面と、によって形成される。
　本発明によれば、コスト低減、ハウジングの強度向上、冷却性の向上、小型化を実現した回転電機を提供できる。
本発明の一実施形態に係る、モータの断面図 図１のＡ拡大図 本発明の一実施形態に係る、供給路の周方向全体図 本発明の一実施形態に係る、吐出路の説明図
　以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。
　図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
（一実施形態と全体構成）
（図１）
　モータ１００は、回転子１４と固定子を備える。回転子１４および固定子は、ハウジング１によって覆われている。固定子は、固定子コア５とコイル２を有する。固定子コア５は、周方向に環状に形成されかつ周方向に複数のスロット（図示せず）を有しており、各スロットにはコイル２が挿入されている。固定子コア５の外周側には、固定子を冷却するための供給路８が軸方向に形成されている。
（図２）
　固定子コア５が有するコイル２（図１）は、軸方向両端にコイルエンド２ａを有している。コイルエンド２ａは、固定子コア５の軸方向両端面から固定子コア５の外部に突出している。ハウジング１は、第１壁３と、第１壁３よりも内周側に設けられる第２壁４と、を有する。供給路８はモータ１００を冷却する冷媒を流通させる流路であり、径方向において第１壁３と第２壁４によって形成される。
　供給路８は、後述の図３に示すように周方向に環状に形成されている。供給路８は、固定子コア５の外周側において軸方向にも流路を延伸しており（図１参照）、これにより固定子コア５の軸方向両側に冷媒を供給することができる。
　固定子コア５は、固定部６によってハウジング１に固定され、かつ、軸方向に延伸する供給路８の一部を侵食するように配置される。固定部６は、例えばボルトであり、第１壁３よりも径方向内側に備えられている。これにより、モータ１００を小型化できる。
　供給路８は、周方向において固定部６が設けられる箇所に合わせてシフト部７を有している。これにより、供給路８は、固定部６を避けるようにして、周方向に形成することができるため、小型化できる。
（図３）
　回転電機１００の周方向に形成される供給路８について図３に図示したが、固定子コア５の外周側に軸方向に設けられる流路と、図２において固定子コア５の反対側に形成される供給路８とについては、図示を割愛している。また、周方向の供給路８は、形状を分かりやすく示すため、供給路８を単独で図示しているが、前述した通り、実際には供給路８はモータハウジング１の内部において第１壁３と第２壁４の間に形成される空間である。
　供給路８は、内部に流通させる冷媒を冷媒供給口８ａから流入させる。また供給路８は、固定部６の形状に沿って固定部６を軸方向に避けるようにシフトして設けられているシフト部７を有することで、回転電機１００の軸方向の拡大化を避け、小型化に貢献する。
（図４）
　供給路８は、径方向内側に向かって設けられている吐出路９を有している。吐出路９は、周方向に設けられている供給路８に沿って形成されている。吐出路９は、軸方向に設けられる供給路８に対して、鉛直方向かつ径方向内側に向かって設けられており、吐出路９の径方向内側に設けられているコイルエンド２ａに対して冷媒を吐出させることで、コイル２の直接冷却を実現している。
　吐出路９は、断面上において、固定子コア５に向かって突出して形成されている第２壁４の端面である解放端１０と、固定子コア５の一部の端面であるコア端面１１と、によって形成されている。なお図示していないが、吐出路９は、供給路８におけるシフト部７（図２，図３）においても同様に形成されていてもよい。
　これにより、放熱効率を向上させるためにコイル２を直接冷却するための吐出路９を形成するにあたり、ハウジング１（解放端１０）と固定子コア５（コア端面１１）で形成されていることで、ハウジング１に新たな加工穴を設ける必要がなくなり、かつハウジング１の強度の向上とコスト低減に貢献する。また、吐出路９は、周方向において固定部６以外の領域で自由度の高い設計ができる。
　また、固定部６によってハウジング１に固定される固定子コア５の配置によって、第１壁３から固定子コア５の外周面までの距離である第１距離１２は、供給路８の径方向の大きさである第１壁３から第２距離１３までの距離よりも小さい。これにより、モータ１００の小型化に貢献する。
　以上説明した本発明の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）固定子および回転子１４を有し、固定子および回転子を覆うハウジング１、を備える回転電機１００であって、固定子は、環状の固定子コア５と、固定子コア５に挿入されかつ固定子コア５の端面から固定子コア５の外部にコイルエンド２ａを突出させるコイル２と、を備える。ハウジング１は、第１壁３と、第１壁３より径方向内側に設けられる第２壁４と、によって形成される環状の供給路８と、供給路８内を流通する媒体をコイルエンド２ａに吐出する吐出路９と、を備える。吐出路９は、断面上において、固定子コア５に向かって突出する第２壁４の端面である解放端１０と、固定子コア５の端面１１と、によって形成される。このようにしたことで、コスト低減、ハウジングの強度向上、冷却性の向上、小型化を実現した回転電機１００を提供できる。
（２）径方向において、第１壁３から固定子コア５の外周面までの距離である第１距離１２は、第１壁３から第２壁４までの距離である第２距離１３より小さい。このようにしたことで、小型化に貢献する。
（３）吐出路９は、軸方向に設けられる供給路８に対して、鉛直方向かつ径方向内側に向かって設けられる。このようにしたことで、冷却効果が向上する。
（４）固定子コア５をハウジング１に固定する固定部６を備え、供給路８は、固定部６の形状に沿って固定部６を避けるように軸方向にシフトして形成されるシフト部７を備える。このようにしたことで、小型化に貢献する。
　なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や他の構成を組み合わせることができる。また本発明は、上記の実施形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。
１　ハウジング
２　コイル
　２ａ　コイルエンド
３　第１壁
４　第２壁
５　固定子コア
６　固定部
７　シフト部
８　供給路
　８ａ　冷媒供給口
９　吐出路
１０　解放端
１１　コア端面
１２　第１距離
１３　第２距離
１４　回転子
１００　モータ

Claims (4)

  1. 　固定子および回転子を有し、前記固定子および前記回転子を覆うハウジング、を備える回転電機であって、
    　前記固定子は、環状の固定子コアと、前記固定子コアに挿入されかつ前記固定子コアの端面から前記固定子コアの外部にコイルエンドを突出させるコイルと、を備え、
    　前記ハウジングは、第１壁と、前記第１壁より径方向内側に設けられる第２壁と、によって形成される環状の供給路と、前記供給路内を流通する媒体を前記コイルエンドに吐出する吐出路と、を備え、
    　前記吐出路は、断面上において、前記固定子コアに向かって突出する前記第２壁の端面である解放端と、前記固定子コアの端面と、によって形成される
    　回転電機。
  2. 　請求項１に記載の回転電機であって、
    　径方向において、前記第１壁から前記固定子コアの外周面までの距離である第１距離は、前記第１壁から前記第２壁までの距離である第２距離より小さい
    　回転電機。
  3. 　請求項１に記載の回転電機であって、
    　前記吐出路は、軸方向に設けられる前記供給路に対して、鉛直方向かつ径方向内側に向かって設けられる
    　回転電機。
  4. 　請求項２に記載の回転電機であって、
    　前記固定子コアを前記ハウジングに固定する固定部を備え、
    　前記供給路は、前記固定部の形状に沿って前記固定部を避けるように軸方向にシフトして形成されるシフト部を備える
    　回転電機。
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