WO2025211107A1 - Rotary machine - Google Patents
Rotary machineInfo
- Publication number
- WO2025211107A1 WO2025211107A1 PCT/JP2025/008711 JP2025008711W WO2025211107A1 WO 2025211107 A1 WO2025211107 A1 WO 2025211107A1 JP 2025008711 W JP2025008711 W JP 2025008711W WO 2025211107 A1 WO2025211107 A1 WO 2025211107A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- stator
- cooling
- pipe
- rotating machine
- rotor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- FIG. 2 is a schematic diagram of an EPU according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor shown in FIG. 1 .
- FIG. 3 is a plan view of the rotor shown in FIG. 2 as viewed from the axial direction.
- FIG. 3 is a perspective view of a portion of the stator shown in FIG. 2 .
- 3 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 2.
- FIG. 3 is a perspective view of the stator core and connecting piping shown in FIG. 2 .
- FIG. 10 is a cross-sectional view showing a stator and cooling piping according to a second embodiment.
- FIG. 10 is a cross-sectional view showing a stator and cooling piping according to a second embodiment.
- the rotating machine 10 shown in Figure 2 is a motor device that is driven to rotate by being supplied with AC power.
- the rotating machine 10 includes a case 20, a stator 30, a rotor 40, a rotating shaft 50, a bearing BR, etc.
- the rotor 40 is positioned so that an axial gap is provided with respect to the stator 30.
- the rotors 40 are positioned on both sides of the stator 30 in the direction of the rotation axis.
- the rotor 40 has multiple magnets 41 and a metallic rotor body 42.
- the magnets 41 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of rotation.
- the surfaces of the magnets 41 that face the stator 30 are exposed from the rotor main body 42.
- the aforementioned axial gap is formed between the exposed surfaces of the magnets 41 and the stator core 31 of the stator 30.
- the rotor body 42 is disk-shaped and holds the magnet 41.
- An axial hole 42a is formed in the center of the rotor body 42.
- the rotating shaft 50 is inserted into the axial hole 42a.
- Multiple through holes 42b are formed in the rotor body 42 around the axial hole 42a.
- Bolts BT are inserted into the through holes 42b.
- the multiple through holes 42b are formed at equal intervals in the circumferential direction.
- the rotating shaft 50 is made of metal and has a shaft main body 51 and a fastening portion 52. A portion of the shaft main body 51 is inserted into the shaft hole 42a. A portion of the shaft main body 51 is supported by a bearing BR.
- the fastening portion 52 extends radially from the shaft main body 51 and faces the rotor main body 42.
- the fastening portion 52 has multiple threaded holes for fastening with bolts BT. With this bolt fastening, the rotating shaft 50 is connected to the two rotors 40 and rotates integrally with the rotors 40.
- the stator 30 has a stator core 31, windings 32, and a resin body 33.
- the stator core 31 has a core 311 and a bobbin 312.
- the core 311 is constructed by stacking multiple electromagnetic steel plates in the axial direction.
- the bobbin 312 is electrically insulating and is attached to the core 311.
- the windings 32 are wound around the core 311 via the bobbin 312.
- a magnetic field generated by passing current through the windings 32 is emitted to the outside of the stator 30 through the stator core 31.
- the magnetic field emitted in this manner rotates when current is switched on and off to the coils of each phase. In this way, the stator 30 generates a rotating magnetic field.
- the rotation of the rotating shaft 50 can continue by passing current through the other group, and the rotation of the propeller 2 can also continue.
- the rotating machine 10 functions as a three-phase motor.
- the rotating machine 10 functions as a six-phase motor.
- the resin body 33 is electrically insulating.
- the resin body 33 adheres closely to the windings 32 to protect and support the windings 32.
- the resin body 33 is formed in a cylindrical shape that surrounds the rotating shaft 50, following the shape of the stator core 31. Note that the dotted lines in Figure 5 indicate the area where the resin body 33 is located.
- the outer surface of the resin body 33 which is the stator outer surface 33a (annular outer surface), adheres closely to the inner surface 20a (inner wall surface) of the case 20.
- the inner surface of the resin body 33 which is the stator inner surface 33b (annular inner surface), adheres closely to the outer surface of the cooling piping 60, which will be described later.
- the resin body 33 includes a molded resin body 331 and an adhesive resin body 332 (see Figure 4).
- the molded resin body 331 molds the windings 32 so as to cover the entire windings 32.
- the adhesive resin body 332 is applied to the surface of the molded resin body 331.
- the molded resin body 331 has enough rigidity to support the windings 32.
- the windings 32 generate heat when current is applied. This heat raises the temperature of the stator 30, and ultimately the rotor 40 and rotating shaft 50. This temperature rise in the rotating machine 10 leads to a decrease in rotational output. In particular, the increased electrical resistance of the windings 32 leads to a decrease in rotational output. Therefore, in this embodiment, the inner surface of the stator 30 is cooled by cooling piping 60, and the outer surface of the stator 30 is cooled by heat dissipation fins F10.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
Description
この出願は、2024年4月3日に日本に出願された特許出願第2024-060445号を基礎としており、基礎の出願の内容を、全体的に、参照により援用している。 This application is based on Patent Application No. 2024-060445, filed in Japan on April 3, 2024, and the contents of the original application are incorporated by reference in their entirety.
この明細書における開示は、ステータおよびロータを備える回転機に関する。 The disclosure in this specification relates to a rotating machine having a stator and a rotor.
特許文献1には、ステータおよびロータを備える回転機が記載されている。ステータは、コアと、コアに巻き回された巻線を有している。この回転機では、コアと巻線を冷却液に浸漬させて冷却させている。具体的には、回転機は、冷却液の循環通路の一部を形成するチャネル構造体を備えている。コアと巻線は、チャネル構造体の内部に冷却液とともに収容されている。 Patent Document 1 describes a rotating machine that includes a stator and a rotor. The stator has a core and windings wound around the core. In this rotating machine, the core and windings are cooled by immersing them in a coolant. Specifically, the rotating machine includes a channel structure that forms part of the coolant circulation path. The core and windings are housed inside the channel structure together with the coolant.
しかし、上記チャネル構造体は、コアと巻線を内部に収容しつつ、冷却液を漏出させない密閉構造であることが要求される。そのため、チャネル構造体は複雑なシール構造を有することになる。例えば、巻線へ電力供給する配線をチャネル構造体の外部から内部へ配策する必要があり、その配線とチャネル構造体との間には複雑なシール構造を要する。 However, the above-mentioned channel structure is required to have a sealed structure that prevents coolant leakage while accommodating the core and windings inside. This means that the channel structure has a complex sealing structure. For example, the wiring that supplies power to the windings needs to be routed from the outside to the inside of the channel structure, necessitating a complex sealing structure between the wiring and the channel structure.
開示される1つの目的は、簡素な構造でステータを冷却できる回転機を提供することである。 One disclosed objective is to provide a rotating machine that can cool the stator with a simple structure.
上記目的を達成するため、本開示の一態様による回転機は、
回転磁界を生じさせる環状のステータと、
ステータに対してアキシャルギャップが設けられるように配置されたロータと、
ステータの環状内周面に熱的に接続され、冷却液を流通させる通路を内部に有する冷却配管と、を備える。
In order to achieve the above object, a rotating machine according to one aspect of the present disclosure includes:
an annular stator that generates a rotating magnetic field;
a rotor disposed relative to the stator so as to provide an axial gap;
The rotor includes a cooling pipe that is thermally connected to the annular inner peripheral surface of the stator and has a passage therein through which a cooling liquid flows.
ここに開示された回転機によると、ステータの環状内周面に冷却配管が接続される。そのため、冷却液に浸漬させることなくステータを冷却できる。しかも、熱がこもりやすいステータの環状内側から、ステータを効率的に冷却できる。したがって、簡素な構造でありながらも、ステータを十分に冷却できる。 In the rotating machine disclosed herein, cooling piping is connected to the annular inner peripheral surface of the stator. This allows the stator to be cooled without being immersed in a cooling liquid. Furthermore, the stator can be efficiently cooled from the annular inner side of the stator, where heat tends to build up. Therefore, the stator can be sufficiently cooled despite the simple structure.
尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。 Note that the reference numbers in parentheses above merely indicate an example of the correspondence with the specific configurations in the embodiments described below, and do not in any way limit the technical scope.
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 Below, several embodiments for implementing the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to matters described in the preceding embodiment will be assigned the same reference numerals, and duplicate explanations may be omitted. In each embodiment, where only part of the configuration is described, other previously described embodiments may be applied to the remaining parts of the configuration. In addition to combinations of parts that are specifically stated as being possible in each embodiment, it is also possible to partially combine embodiments even if not explicitly stated, as long as there are no particular problems with the combination.
(第1実施形態)
図1に示すプロペラ2は、飛行体に搭載されたものである。対象とする飛行体は、垂直離着陸型のeVTOLである。eVTOLは、Electric Vertical Take-off and Landingの略称である。対象とするプロペラは、垂直離着陸時やホバリング時の飛行推力を発揮させるプロペラであってもよいし、水平飛行による巡航時の飛行推力を発揮させるプロペラであってもよい。
(First embodiment)
The propeller 2 shown in Figure 1 is mounted on an aircraft. The aircraft in question is a vertical take-off and landing (eVTOL). eVTOL is an abbreviation for Electric Vertical Take-off and Landing. The propeller in question may be a propeller that generates flight thrust during vertical take-off and landing or hovering, or a propeller that generates flight thrust during cruising in horizontal flight.
プロペラ2は、電動推進ユニット(EPU3)によって回転駆動される。EPUは、Electric Propulsion Unitの略称である。EPU3は、回転機10、冷却器70、インバータ装置80、空冷ダクト90等を備える。インバータ装置80は、eVTOLに搭載された図示しないバッテリに蓄電された直流電力を交流に変換して回転機10へ供給する。回転機10の回転軸50は、減速機4に接続されて減速される。減速機4の出力軸4aは、減速された回転力をプロペラ2へ伝達する。 The propeller 2 is driven to rotate by an electric propulsion unit (EPU 3). EPU is an abbreviation for Electric Propulsion Unit. The EPU 3 includes a rotating machine 10, a cooler 70, an inverter device 80, an air-cooled duct 90, etc. The inverter device 80 converts DC power stored in a battery (not shown) installed on the eVTOL into AC power and supplies it to the rotating machine 10. The rotating shaft 50 of the rotating machine 10 is connected to a reducer 4 and is slowed down. The output shaft 4a of the reducer 4 transmits the reduced rotational force to the propeller 2.
回転軸50には空冷ファン5が取り付けられている。空冷ファン5は、回転軸50によって回転して空冷ダクト90へ送風する。空冷ダクト90は、回転軸方向に延びる円筒形状である。なお、回転軸方向とは、回転軸50の回転中心線Cに沿う方向のことである。本明細書では、回転軸方向が単に軸方向と記載される場合もある。空冷ダクト90の内部には、回転機10、インバータ装置80および後述する熱交換器71が配置されている。 An air-cooled fan 5 is attached to the rotating shaft 50. The air-cooled fan 5 rotates around the rotating shaft 50 and blows air into the air-cooled duct 90. The air-cooled duct 90 has a cylindrical shape extending in the direction of the rotation axis. Note that the rotation axis direction is the direction along the rotation center line C of the rotating shaft 50. In this specification, the rotation axis direction is sometimes simply referred to as the axial direction. The rotating machine 10, inverter device 80, and heat exchanger 71, which will be described later, are arranged inside the air-cooled duct 90.
プロペラ2、減速機4、空冷ファン5、回転機10、インバータ装置80、熱交換器71は、軸方向に並べて配置されている。図1に示す例では、図中の矢印に示すように空冷ファン5が空冷ダクト90へ外気を押し込む向きに送風する。なお、空冷ファン5は、空冷ダクト90から引き込む向きに送風してもよい。 The propeller 2, reducer 4, air-cooled fan 5, rotating machine 10, inverter device 80, and heat exchanger 71 are arranged in the axial direction. In the example shown in Figure 1, the air-cooled fan 5 blows air in a direction that pushes outside air into the air-cooled duct 90, as indicated by the arrow in the figure. However, the air-cooled fan 5 may also blow air in a direction that draws air from the air-cooled duct 90.
回転機10、インバータ装置80および熱交換器71の各々は、放熱フィンF10、F80、F70を有する。空冷ファン5によって送風された外気は、空冷ダクト90の流入口90aから流入し、放熱フィンF10、F80、F70と熱交換して流出口90bから流出する。これにより、回転機10、インバータ装置80および熱交換器71は、外気と熱交換して空冷される。放熱フィンF10、F80、F70は、軸方向および回転径方向に延びるプレート形状である。放熱フィンF10、F80、F70は、回転周方向に複数並べて配置されている。なお、図中の符号ADは軸方向を示し、符号RDは回転径方向を示す。 The rotating machine 10, inverter unit 80, and heat exchanger 71 each have heat dissipation fins F10, F80, and F70. Outside air blown by the air-cooling fan 5 flows in through the inlet 90a of the air-cooling duct 90, exchanges heat with the heat dissipation fins F10, F80, and F70, and then flows out through the outlet 90b. As a result, the rotating machine 10, inverter unit 80, and heat exchanger 71 are air-cooled by exchanging heat with the outside air. The heat dissipation fins F10, F80, and F70 are plate-shaped and extend in the axial and radial directions. Multiple heat dissipation fins F10, F80, and F70 are arranged in a row in the circumferential direction. Note that in the diagram, the symbol AD indicates the axial direction, and the symbol RD indicates the radial direction.
図2に示す回転機10は、交流の電力が供給されることによって回転駆動するモータ装置である。回転機10は、ケース20、ステータ30、ロータ40、回転軸50、ベアリングBR等を備える。 The rotating machine 10 shown in Figure 2 is a motor device that is driven to rotate by being supplied with AC power. The rotating machine 10 includes a case 20, a stator 30, a rotor 40, a rotating shaft 50, a bearing BR, etc.
ケース20は、ステータ30およびロータ40を内部に収容する金属製の筐体である。ケース20には一対のベアリングBRが取り付けられている。ベアリングBRは、回転可能な状態で回転軸50をケース20に保持させる。 The case 20 is a metal housing that houses the stator 30 and rotor 40. A pair of bearings BR are attached to the case 20. The bearings BR hold the rotating shaft 50 in the case 20 in a rotatable state.
図3に示すように、ロータ40は、ステータ30に対してアキシャルギャップが設けられるように配置されている。本実施形態では、ステータ30に対して回転軸方向の一方側と他方側の両方にロータ40が配置されている。ロータ40は、複数の磁石41および金属製のロータ本体部42を有する。 As shown in Figure 3, the rotor 40 is positioned so that an axial gap is provided with respect to the stator 30. In this embodiment, the rotors 40 are positioned on both sides of the stator 30 in the direction of the rotation axis. The rotor 40 has multiple magnets 41 and a metallic rotor body 42.
磁石41は、回転周方向に等間隔で並べられている。磁石41のうちステータ30に対向する面は、ロータ本体部42から露出している。磁石41の露出面とステータ30の固定子コア31との間で、先述したアキシャルギャップが形成されている。 The magnets 41 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of rotation. The surfaces of the magnets 41 that face the stator 30 are exposed from the rotor main body 42. The aforementioned axial gap is formed between the exposed surfaces of the magnets 41 and the stator core 31 of the stator 30.
ロータ本体部42は、磁石41を保持する円盤形状である。ロータ本体部42の中心には軸穴42aが形成されている。軸穴42aには回転軸50が挿通されている。ロータ本体部42のうち軸穴42aの周囲の部分には、貫通孔42bが複数形成されている。貫通孔42bにはボルトBTが挿通されている。複数の貫通孔42bは、周方向に等間隔で形成されている。 The rotor body 42 is disk-shaped and holds the magnet 41. An axial hole 42a is formed in the center of the rotor body 42. The rotating shaft 50 is inserted into the axial hole 42a. Multiple through holes 42b are formed in the rotor body 42 around the axial hole 42a. Bolts BT are inserted into the through holes 42b. The multiple through holes 42b are formed at equal intervals in the circumferential direction.
回転軸50は、軸本体部51および締結部52を有する金属製である。軸本体部51の一部は軸穴42aに挿入配置される。軸本体部51の一部はベアリングBRに支持される。締結部52は、軸本体部51から回転径方向に延びる形状であり、ロータ本体部42と対向する。締結部52には、ボルトBTと締結される複数のネジ穴が形成されている。このようなボルト締結により、回転軸50は2つのロータ40に接続され、ロータ40と一体となって回転する。 The rotating shaft 50 is made of metal and has a shaft main body 51 and a fastening portion 52. A portion of the shaft main body 51 is inserted into the shaft hole 42a. A portion of the shaft main body 51 is supported by a bearing BR. The fastening portion 52 extends radially from the shaft main body 51 and faces the rotor main body 42. The fastening portion 52 has multiple threaded holes for fastening with bolts BT. With this bolt fastening, the rotating shaft 50 is connected to the two rotors 40 and rotates integrally with the rotors 40.
図4に示すように、ステータ30は、固定子コア31、巻線32、および樹脂体33を有する。固定子コア31は、コア311およびボビン312を有する。コア311は、複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層配置して構成されている。ボビン312は、電気絶縁性を有しており、コア311に組付けられている。巻線32は、ボビン312を介してコア311に巻き回されている。巻線32への通電により生じた磁界は固定子コア31を通じてステータ30の外部へ放出される。このように放出される磁界は、各相コイルへの通電オンオフの切り替えにより回転する。このように、ステータ30は回転磁界を生じさせる。 As shown in Figure 4, the stator 30 has a stator core 31, windings 32, and a resin body 33. The stator core 31 has a core 311 and a bobbin 312. The core 311 is constructed by stacking multiple electromagnetic steel plates in the axial direction. The bobbin 312 is electrically insulating and is attached to the core 311. The windings 32 are wound around the core 311 via the bobbin 312. A magnetic field generated by passing current through the windings 32 is emitted to the outside of the stator 30 through the stator core 31. The magnetic field emitted in this manner rotates when current is switched on and off to the coils of each phase. In this way, the stator 30 generates a rotating magnetic field.
図5に示すように、巻線32には、U相コイルU1,U2、V相コイルV1,V2、W相コイルW1,W2として機能する部分が含まれている。U相コイルU1,U2、V相コイルV1,V2、W相コイルW1,W2は、スター結線またはデルタ結線されている。U相コイルU1,U2、V相コイルV1,V2、W相コイルW1,W2には、第1グループに係るU相コイルU1、V相コイルV1およびW相コイルW1と、第2グループに係るU相コイルU2、V相コイルV2およびW相コイルW2とが含まれている。第1グループのコイルと第2グループのコイルは周方向に交互に配置されている。 As shown in FIG. 5, winding 32 includes portions that function as U-phase coils U1 and U2, V-phase coils V1 and V2, and W-phase coils W1 and W2. The U-phase coils U1 and U2, V-phase coils V1 and V2, and W-phase coils W1 and W2 are star-connected or delta-connected. The U-phase coils U1 and U2, V-phase coils V1 and V2, and W-phase coils W1 and W2 include the U-phase coil U1, V-phase coil V1, and W-phase coil W1 of a first group, and the U-phase coil U2, V-phase coil V2, and W-phase coil W2 of a second group. The coils of the first group and the coils of the second group are arranged alternately in the circumferential direction.
第1グループと第2グループを備えることで、冗長性が確保されている。すなわち、一方のグループに断線等の異常が生じても、他方のグループへ通電することで回転軸50の回転を継続させることができ、プロペラ2の回転を継続できる。いずれか一方のグループへ通電してロータ40を回転駆動させる場合、回転機10は3相モータとして機能する。両方のグループへ通電してロータ40を回転駆動させる場合、回転機10は6相モータとして機能する。 By providing a first group and a second group, redundancy is ensured. In other words, even if an abnormality such as a broken wire occurs in one group, the rotation of the rotating shaft 50 can continue by passing current through the other group, and the rotation of the propeller 2 can also continue. When current is passed through either group to drive the rotor 40, the rotating machine 10 functions as a three-phase motor. When current is passed through both groups to drive the rotor 40, the rotating machine 10 functions as a six-phase motor.
樹脂体33は電気絶縁性を有している。樹脂体33は、巻線32に密着して巻線32を保護するとともに、巻線32を支持している。樹脂体33は、固定子コア31の形状に倣って、回転軸50を取り囲む円筒形状に形成されている。なお、図5中の網点は、樹脂体33が存在する部分を示す。樹脂体33の外周面であるステータ外周面33a(環状外周面)は、ケース20の内周面20a(内壁面)に密着している。樹脂体33の内周面であるステータ内周面33b(環状内周面)は、後述する冷却配管60の外周面に密着している。 The resin body 33 is electrically insulating. The resin body 33 adheres closely to the windings 32 to protect and support the windings 32. The resin body 33 is formed in a cylindrical shape that surrounds the rotating shaft 50, following the shape of the stator core 31. Note that the dotted lines in Figure 5 indicate the area where the resin body 33 is located. The outer surface of the resin body 33, which is the stator outer surface 33a (annular outer surface), adheres closely to the inner surface 20a (inner wall surface) of the case 20. The inner surface of the resin body 33, which is the stator inner surface 33b (annular inner surface), adheres closely to the outer surface of the cooling piping 60, which will be described later.
樹脂体33には、モールド樹脂体331および密着樹脂体332が含まれている(図4参照)。モールド樹脂体331は、巻線32の全体を覆うように巻線32をモールドしている。密着樹脂体332は、モールド樹脂体331の表面に塗布されている。モールド樹脂体331は、巻線32を支持できる程度の剛性を有する。 The resin body 33 includes a molded resin body 331 and an adhesive resin body 332 (see Figure 4). The molded resin body 331 molds the windings 32 so as to cover the entire windings 32. The adhesive resin body 332 is applied to the surface of the molded resin body 331. The molded resin body 331 has enough rigidity to support the windings 32.
密着樹脂体332は、モールド樹脂体331より低剛性である。密着樹脂体332は、塑性変形した状態でケース20および冷却配管60に密着している。密着樹脂体332は、樹脂に繊維材を混在させた材質である。繊維材の具体例としては、炭素繊維や窒化アルミ繊維が挙げられる。ケース20および冷却配管60の表面には、製造過程で形成される微細な凹凸が存在する。この表面凹凸に倣って、密着樹脂体332は変形して密着してもよい。ケース20の外周面20b(外壁面)には放熱フィンF10が設けられている。放熱フィンF10が設けられる軸方向範囲A1は、樹脂体33が密着する部分の軸方向範囲A2を包含する。 The adhesive resin body 332 has lower rigidity than the molded resin body 331. The adhesive resin body 332 adheres to the case 20 and the cooling piping 60 in a plastically deformed state. The adhesive resin body 332 is made of a material in which fibrous material is mixed with resin. Specific examples of fibrous material include carbon fiber and aluminum nitride fiber. The surfaces of the case 20 and the cooling piping 60 have fine irregularities formed during the manufacturing process. The adhesive resin body 332 may deform to match these surface irregularities and adhere to them. Heat dissipation fins F10 are provided on the outer peripheral surface 20b (outer wall surface) of the case 20. The axial range A1 in which the heat dissipation fins F10 are provided includes the axial range A2 in which the resin body 33 adheres.
巻線32は通電に伴い発熱する。この熱は、ステータ30を温度上昇させ、ひいてはロータ40や回転軸50をも温度上昇させる。このような回転機10の温度上昇は、回転出力の低下を招く。特に、巻線32の電気抵抗が高くなることに伴い、回転出力の低下を招く。そこで本実施形態では、ステータ30の内周面側を冷却配管60が冷却し、ステータ30の外周面側を放熱フィンF10が冷却している。 The windings 32 generate heat when current is applied. This heat raises the temperature of the stator 30, and ultimately the rotor 40 and rotating shaft 50. This temperature rise in the rotating machine 10 leads to a decrease in rotational output. In particular, the increased electrical resistance of the windings 32 leads to a decrease in rotational output. Therefore, in this embodiment, the inner surface of the stator 30 is cooled by cooling piping 60, and the outer surface of the stator 30 is cooled by heat dissipation fins F10.
具体的には、巻線32で生じた熱の一部は、モールド樹脂体331、密着樹脂体332、冷却配管60へと順に熱伝導し、冷却配管60の内部を流通する冷却液へと放出される。つまり、ステータ30は、内周側から冷却配管60によって液冷される。また、巻線32で生じた熱の一部は、モールド樹脂体331、密着樹脂体332、ケース20、放熱フィンF10へと順に熱伝導し、空冷ダクト90を流通する外気へと放出される。つまり、ステータ30は、外周側から放熱フィンF10によって空冷される。 Specifically, some of the heat generated in the windings 32 is thermally conducted through the molded resin body 331, the adhesive resin body 332, and the cooling piping 60, in that order, and is then released into the coolant flowing inside the cooling piping 60. In other words, the stator 30 is liquid-cooled from the inner periphery by the cooling piping 60. In addition, some of the heat generated in the windings 32 is thermally conducted through the molded resin body 331, the adhesive resin body 332, the case 20, and the heat dissipation fins F10, in that order, and is then released into the outside air flowing through the air-cooled duct 90. In other words, the stator 30 is air-cooled from the outer periphery by the heat dissipation fins F10.
図1に示すように、インバータ装置80には、第1インバータ装置80Aおよび第2インバータ装置80Bが含まれている。図1では、回転機10をeMOT、第1インバータ装置80AをMCUA、第2インバータ装置80BをMCUBと図示している。MCUは、Motor Control Unitの略称である。第1インバータ装置80Aは、バッテリから供給される直流電力を交流に変換して、第1グループに係るU相コイルU1、V相コイルV1およびW相コイルW1へ供給する。第2インバータ装置80Bは、バッテリから供給される直流電力を交流に変換して、第2グループに係るU相コイルU2、V相コイルV2およびW相コイルW2へ供給する。 As shown in FIG. 1, the inverter device 80 includes a first inverter device 80A and a second inverter device 80B. In FIG. 1, the rotating machine 10 is illustrated as eMOT, the first inverter device 80A as MCUA, and the second inverter device 80B as MCUB. MCU is an abbreviation for Motor Control Unit. The first inverter device 80A converts DC power supplied from the battery into AC and supplies it to the U-phase coil U1, V-phase coil V1, and W-phase coil W1 of the first group. The second inverter device 80B converts DC power supplied from the battery into AC and supplies it to the U-phase coil U2, V-phase coil V2, and W-phase coil W2 of the second group.
第1インバータ装置80Aおよび第2インバータ装置80Bは、各々が独立して電力変換するよう作動可能である。このように、1つの回転機10に対して複数のインバータ装置を設けることで、回転機10への電力供給に冗長性を持たせている。 The first inverter device 80A and the second inverter device 80B can each operate independently to convert power. In this way, by providing multiple inverter devices for one rotating machine 10, redundancy is provided in the power supply to the rotating machine 10.
第1インバータ装置80Aおよび第2インバータ装置80Bの各々は、インバータ回路部品、インバータ制御部およびインバータケースを有している。インバータケースは、インバータ回路部品およびインバータ制御部を収容している。インバータ回路部品には、少なくともスイッチング素子および平滑コンデンサ等が含まれる。スイッチング素子は、上下アーム回路を形成し、インバータ制御部によってオンオフ作動が制御される。先述した放熱フィンF80は、インバータケースの外周面に設けられている。通電に伴いスイッチング素子で生じた熱は、インバータケースから放熱フィンF80へ熱伝導し、空冷ダクト90を流通する外気へと放出される。つまり、インバータ回路部品は放熱フィンF80によって空冷される。 Each of the first inverter device 80A and the second inverter device 80B has inverter circuit components, an inverter control unit, and an inverter case. The inverter case houses the inverter circuit components and the inverter control unit. The inverter circuit components include at least switching elements and smoothing capacitors. The switching elements form upper and lower arm circuits, and their on/off operation is controlled by the inverter control unit. The aforementioned heat dissipation fins F80 are provided on the outer surface of the inverter case. Heat generated in the switching elements when current is applied is conducted from the inverter case to the heat dissipation fins F80 and released into the outside air flowing through the air-cooled duct 90. In other words, the inverter circuit components are air-cooled by the heat dissipation fins F80.
図1に示す冷却器70は、冷却液を循環させ、その冷却液によってステータ30を冷却する。冷却液は、相変化することなく液体のまま循環する。冷却液は、油であってもよいし、水であってもよい。冷却液に油を用いる場合には、減速機4が有するギアの潤滑油の一部を冷却液として流用してもよい。冷却液に水を用いる場合には、水の凍結を抑制させる不凍液や防錆剤を水に添加させてもよい。 The cooler 70 shown in Figure 1 circulates a coolant, which cools the stator 30. The coolant circulates as a liquid without undergoing a phase change. The coolant may be oil or water. If oil is used as the coolant, some of the lubricating oil for the gears in the reducer 4 may be used as the coolant. If water is used as the coolant, antifreeze or anti-rust agents may be added to the water to prevent the water from freezing.
冷却器70は、熱交換器71、ポンプ72およびリザーブタンク73を有する。熱交換器71は、配管部71aおよび放熱フィンF70を有する。配管部71aは、冷却液の循環経路に接続され、冷却液を流通させる冷却液通路を内部に形成する。放熱フィンF70は、配管部71aに設けられている。冷却液通路を流通する冷却液の熱は、配管部71aを介して放熱フィンF70へと伝わり、空冷ダクト90を流通する外気へと放出される。つまり、ステータ30から受熱して高温になった冷却液は、放熱フィンF80によって外気と熱交換して冷却される。 The cooler 70 has a heat exchanger 71, a pump 72, and a reserve tank 73. The heat exchanger 71 has a piping section 71a and heat dissipation fins F70. The piping section 71a is connected to the coolant circulation path and forms a coolant passage therein through which the coolant flows. The heat dissipation fins F70 are provided on the piping section 71a. The heat of the coolant flowing through the coolant passage is transferred to the heat dissipation fins F70 via the piping section 71a and released into the outside air flowing through the air-cooled duct 90. In other words, the coolant, which has received heat from the stator 30 and become hot, is cooled by heat exchange with the outside air by the heat dissipation fins F80.
ポンプ72は、冷却液の循環経路に配置され、冷却液を吸入して吐出する。リザーブタンク73は、冷却液の循環経路に配置され、循環する冷却液を一時的に貯留させる。ポンプ72から吐出された冷却液は、供給配管63、接続配管61、冷却配管60、接続配管62、排出配管64、熱交換器71の内部通路、リザーブタンク73を順に流れ、ポンプ72へ吸入される。つまり、ポンプ72、供給配管63、接続配管61、冷却配管60、接続配管62、排出配管64および熱交換器71によって循環経路は形成される。冷却配管60を流通する冷却液が、主にステータ30から吸熱する。熱交換器71を流通する冷却液が、放熱フィンF70から外気へ放熱する。 Pump 72 is located in the coolant circulation path and draws in and discharges the coolant. Reserve tank 73 is located in the coolant circulation path and temporarily stores the circulating coolant. The coolant discharged from pump 72 flows sequentially through supply pipe 63, connection pipe 61, cooling pipe 60, connection pipe 62, discharge pipe 64, the internal passage of heat exchanger 71, and reserve tank 73, before being drawn into pump 72. In other words, the circulation path is formed by pump 72, supply pipe 63, connection pipe 61, cooling pipe 60, connection pipe 62, discharge pipe 64, and heat exchanger 71. The coolant flowing through cooling pipe 60 absorbs heat mainly from stator 30. The coolant flowing through heat exchanger 71 dissipates heat to the outside air through heat dissipation fins F70.
次に、冷却配管60による液冷構造について、詳細に説明する。本実施形態に係る冷却配管60の材質は、樹脂等の非磁性体である。但し、冷却配管60は金属製であってもよい。図2および図4に示すように、冷却配管60は、冷却液を流通させる通路60aを内部に有する。通路60aは、周方向に延びる円弧形状であり、複数設けられている。複数の通路60aは、軸方向に並べて配置されている。1つの接続配管61から供給された冷却液が複数の通路60aに分配されるよう、複数の通路60aは互いに連通している。また、通路60aを流通した冷却液が集合して1つの接続配管62から排出されるよう、複数の通路60aは互いに連通している。 Next, the liquid cooling structure using the cooling pipes 60 will be described in detail. The cooling pipes 60 in this embodiment are made of a non-magnetic material such as resin. However, the cooling pipes 60 may also be made of metal. As shown in Figures 2 and 4, the cooling pipes 60 have passages 60a inside them through which the coolant flows. The passages 60a are arc-shaped and extend circumferentially, and multiple passages 60a are provided. The multiple passages 60a are arranged side by side in the axial direction. The multiple passages 60a are connected to each other so that the coolant supplied from one connection pipe 61 is distributed to the multiple passages 60a. The multiple passages 60a are also connected to each other so that the coolant that has flowed through the passages 60a is collected and discharged from one connection pipe 62.
図5に示すように、冷却配管60は、ステータ内周面33bに沿って周方向に延びる円弧形状である。冷却配管60は、軸方向の周りに延びる形状であるとも言える。冷却配管60のうち、冷却液の流通方向に対して垂直に切った断面の形状は、四角形である。冷却配管60の外周面である配管外周面60bは、ステータ内周面33bに熱的に接続されている。つまり、樹脂体33から冷却配管60へ十分に熱伝導するよう、配管外周面60bは密着樹脂体332に密着している。 As shown in Figure 5, the cooling pipe 60 has an arc shape that extends circumferentially along the stator inner surface 33b. The cooling pipe 60 can also be said to have a shape that extends around the axial direction. The cross section of the cooling pipe 60 cut perpendicular to the direction of flow of the coolant is rectangular. The pipe outer surface 60b, which is the outer surface of the cooling pipe 60, is thermally connected to the stator inner surface 33b. In other words, the pipe outer surface 60b is in close contact with the adhesive resin body 332 to ensure sufficient heat conduction from the resin body 33 to the cooling pipe 60.
冷却配管60の軸方向寸法は、樹脂体33の軸方向寸法と同一である。但し、配管外周面60bの全体がステータ内周面33bに密着していれば、冷却配管60の軸方向寸法は、樹脂体33の軸方向寸法より小さくてもよい。或いは、ステータ内周面33bの全体が配管外周面60bに密着していれば、樹脂体33の軸方向寸法は、冷却配管60の軸方向寸法より小さくてもよい。 The axial dimension of the cooling pipe 60 is the same as the axial dimension of the resin body 33. However, as long as the entire pipe outer surface 60b is in close contact with the stator inner surface 33b, the axial dimension of the cooling pipe 60 may be smaller than the axial dimension of the resin body 33. Alternatively, as long as the entire stator inner surface 33b is in close contact with the pipe outer surface 60b, the axial dimension of the resin body 33 may be smaller than the axial dimension of the cooling pipe 60.
図2および図5に示すように、冷却配管60の内周面である配管内周面60cは、回転軸50の締結部52に対して回転径方向に離間しつつ、締結部52の外周面に対向している。配管内周面60cは、締結部52の外周面に沿って周方向に延びる形状である。 As shown in Figures 2 and 5, the inner circumferential surface 60c of the cooling pipe 60 is spaced apart in the radial direction from the fastening portion 52 of the rotating shaft 50 and faces the outer circumferential surface of the fastening portion 52. The inner circumferential surface 60c extends circumferentially along the outer circumferential surface of the fastening portion 52.
冷却配管60は、軸方向周りに延びる形状ではあるが、環状に繋がってはいない円弧形状である。冷却配管60の円弧の一端は接続配管61に接続され、円弧の他端は接続配管62に接続されている。但し、冷却配管60を環状に繋がる形状に形成し、接続配管61に接続される部分と接続配管62に接続される部分との間に、通路60aを仕切る部材を設けてもよい。 The cooling pipe 60 is an arc-shaped pipe that extends axially but is not connected in a ring shape. One end of the arc of the cooling pipe 60 is connected to the connection pipe 61, and the other end of the arc is connected to the connection pipe 62. However, the cooling pipe 60 may be formed in a ring-shaped shape, and a member that separates the passage 60a may be provided between the portion connected to the connection pipe 61 and the portion connected to the connection pipe 62.
接続配管61の一端は冷却配管60の一端に接続され、接続配管61の他端は供給配管63に接続される。接続配管62の一端は冷却配管60の他端に接続され、接続配管62の他端は排出配管64に接続される。本実施形態に係る接続配管61、62は樹脂製であるが、金属製であってもよい。接続配管61、62のうち、冷却液の流通方向に対して垂直に切った断面の形状は、四角形である。 One end of the connection pipe 61 is connected to one end of the cooling pipe 60, and the other end of the connection pipe 61 is connected to the supply pipe 63. One end of the connection pipe 62 is connected to the other end of the cooling pipe 60, and the other end of the connection pipe 62 is connected to the discharge pipe 64. In this embodiment, the connection pipes 61 and 62 are made of resin, but they may also be made of metal. The cross section of the connection pipes 61 and 62 taken perpendicular to the flow direction of the cooling liquid has a rectangular shape.
ここで、図6に示すように、ステータ30の固定子コア31は、本体部31aおよびフランジ部31bを有する。本体部31aは、軸方向に延びる形状である。本体部31aには巻線32が巻き回される。フランジ部31bは、本体部31aの軸方向両端に設けられている。フランジ部31bは、本体部31aの端部から、軸方向に対して垂直に拡がる板形状である。フランジ部31bは、巻線32が軸方向に移動して本体部31aから外れてしまうことを防止する。なお、図6では、巻線32の図示を省略している。 As shown in Figure 6, the stator core 31 of the stator 30 has a main body portion 31a and a flange portion 31b. The main body portion 31a has a shape that extends in the axial direction. A winding 32 is wound around the main body portion 31a. The flange portions 31b are provided on both axial ends of the main body portion 31a. The flange portions 31b are plate-shaped and extend perpendicular to the axial direction from the ends of the main body portion 31a. The flange portions 31b prevent the winding 32 from moving axially and coming off the main body portion 31a. Note that the winding 32 is not shown in Figure 6.
接続配管61、62は、フランジ部31bと巻線32との間に配置されている。接続配管61、62は、フランジ部31bと巻線32との間で軸方向に挟まれている。図2に示す例では、一対のフランジ部31bのうち、軸方向においてプロペラ2の側に位置するフランジ部31bに、接続配管61、62は接している。但し、プロペラ2の反対側に位置するフランジ部31bと接するように、接続配管61、62は配置されていてもよい。或いは、一対のフランジ部31bの一方に接続配管61が接し、他方のフランジ部31bに接続配管62が接するように、接続配管61、62は配置されていてもよい。 The connection pipes 61, 62 are arranged between the flange portion 31b and the winding 32. The connection pipes 61, 62 are sandwiched axially between the flange portion 31b and the winding 32. In the example shown in FIG. 2, the connection pipes 61, 62 contact the flange portion 31b of the pair that is located on the propeller 2 side in the axial direction. However, the connection pipes 61, 62 may also be arranged so that they contact the flange portion 31b located on the opposite side of the propeller 2. Alternatively, the connection pipes 61, 62 may be arranged so that the connection pipe 61 contacts one of the pair of flange portions 31b, and the connection pipe 62 contacts the other flange portion 31b.
接続配管61、62は、ステータ30を径方向に横切るように延びており、さらにはケース20を貫通して延びている。つまり、接続配管61、62の一部はケース20の貫通穴に位置する。接続配管61、62は、ケース20の内部から外部に亘って延びている。 The connection pipes 61, 62 extend radially across the stator 30 and also extend through the case 20. In other words, a portion of the connection pipes 61, 62 is located in the through-hole of the case 20. The connection pipes 61, 62 extend from the inside to the outside of the case 20.
供給配管63および排出配管64は、ケース20の外部に配置されている。供給配管63および排出配管64は、ケース20の外面に沿って軸方向に延びるように配置されている。供給配管63および排出配管64は、周方向において複数の放熱フィンF10の間に配置されている。つまり、供給配管63および排出配管64は、複数の放熱フィンF10とともに周方向に並べられている。図5の例では、周方向において、供給配管63と排出配管64の間に放熱フィンF10が配置されていないが、供給配管63と排出配管64の間に放熱フィンF10が配置されていてもよい。 The supply pipes 63 and exhaust pipes 64 are arranged outside the case 20. The supply pipes 63 and exhaust pipes 64 are arranged to extend axially along the outer surface of the case 20. The supply pipes 63 and exhaust pipes 64 are arranged circumferentially between multiple heat dissipation fins F10. In other words, the supply pipes 63 and exhaust pipes 64 are arranged circumferentially together with multiple heat dissipation fins F10. In the example of Figure 5, no heat dissipation fins F10 are arranged circumferentially between the supply pipes 63 and exhaust pipes 64, but heat dissipation fins F10 may be arranged between the supply pipes 63 and exhaust pipes 64.
以上により、本実施形態によれば、ステータ30に対してアキシャルギャップが設けられるようにロータ40を配置した回転機10において、回転機10は冷却配管60を備える。冷却配管60は、冷却液を流通させる通路60aを内部に有する。冷却配管60は、ステータ内周面33bに熱的に接続されている。そのため、固定子コア31や巻線32を冷却液に浸漬させることなく、ステータ30を冷却液で冷却できる。しかも、熱がこもりやすいステータ30の環状内側から、ステータ30を効率的に冷却できる。したがって、簡素な構造でありながらも、ステータ30を十分に冷却できる。 As described above, according to this embodiment, the rotating machine 10 has a rotor 40 arranged so that an axial gap is provided with respect to the stator 30, and the rotating machine 10 is equipped with a cooling pipe 60. The cooling pipe 60 has a passage 60a therein through which coolant flows. The cooling pipe 60 is thermally connected to the stator inner surface 33b. Therefore, the stator 30 can be cooled with coolant without immersing the stator core 31 or windings 32 in the coolant. Furthermore, the stator 30 can be efficiently cooled from the inside annular region of the stator 30, where heat tends to build up. Therefore, the stator 30 can be sufficiently cooled despite the simple structure.
ここで、冷却配管60の径方向内側には、回転軸50が存在する。そのため、冷却配管60へ冷却液を供給する経路を冷却配管60の径方向内側で確保しようとすると、供給経路が複雑になる。この点を鑑み、本実施形態の回転機10は、接続配管61および供給配管63を備える。接続配管61は、ステータ30の径方向に延びる形状である。接続配管61の一端は冷却配管60と接続され、接続配管61の他端はステータ30の径方向外側に位置する。供給配管63は、接続配管61の他端に接続され、接続配管61を通じて冷却配管60へ冷却液を供給する。これによれば、冷却配管60の径方向外側から冷却配管60へ冷却液を供給できるので、冷却液の供給経路を簡素にできる。 Here, the rotating shaft 50 is located radially inside the cooling pipe 60. Therefore, if a path for supplying coolant to the cooling pipe 60 were to be secured radially inside the cooling pipe 60, the supply path would become complicated. In consideration of this, the rotating machine 10 of this embodiment is equipped with a connection pipe 61 and a supply pipe 63. The connection pipe 61 is shaped to extend radially from the stator 30. One end of the connection pipe 61 is connected to the cooling pipe 60, and the other end of the connection pipe 61 is located radially outside the stator 30. The supply pipe 63 is connected to the other end of the connection pipe 61 and supplies coolant to the cooling pipe 60 through the connection pipe 61. This allows coolant to be supplied to the cooling pipe 60 from the radially outside of the cooling pipe 60, simplifying the coolant supply path.
さらに本実施形態では、ステータ30の固定子コア31は、軸方向に延びて巻線32が巻き回される本体部31aと、本体部31aの軸方向端部に設けられたフランジ部31bと、を有する。そして、フランジ部31bと巻線32の間に接続配管61、62は配置されている。これによれば、フランジ部31bと巻線32の間のスペースを接続配管61、62の配置スペースとして有効に利用できる。よって、冷却液の供給経路を設けることによる回転機10の大型化を、効果的に抑制できる。特に本実施形態では、ロータ40が、ステータ30に対して軸方向の一方側と他方側の両方に配置されている。この場合には、フランジ部31bと巻線32の間に接続配管61、62を配置する上記レイアウトを採用することで、冷却液の供給経路を設けることによる回転機10の軸方向の大型化を、効果的に抑制できる。 Furthermore, in this embodiment, the stator core 31 of the stator 30 has a main body portion 31a that extends axially and around which the windings 32 are wound, and a flange portion 31b provided at the axial end of the main body portion 31a. The connection pipes 61, 62 are arranged between the flange portion 31b and the windings 32. This allows the space between the flange portion 31b and the windings 32 to be effectively used as arrangement space for the connection pipes 61, 62. This effectively prevents the rotating machine 10 from becoming larger in size due to the provision of a coolant supply path. In particular, in this embodiment, the rotor 40 is arranged on both one and the other axial sides of the stator 30. In this case, by adopting the above layout in which the connection pipes 61, 62 are arranged between the flange portion 31b and the windings 32, it is possible to effectively prevent the rotating machine 10 from becoming larger in size in the axial direction due to the provision of a coolant supply path.
さらに本実施形態では、供給配管63は、ケース20の外部に配置され、かつ、ケース20の外面に沿ってロータ40の軸方向に延びるように配置されている。これによれば、ケース20の外面に沿って軸方向に冷却風が流れるにあたり、供給配管63が冷却風の流れの妨げになることを抑制できる。 Furthermore, in this embodiment, the supply pipe 63 is arranged outside the case 20 and is arranged to extend in the axial direction of the rotor 40 along the outer surface of the case 20. This prevents the supply pipe 63 from interfering with the flow of cooling air in the axial direction along the outer surface of the case 20.
さらに本実施形態では、ケース20の外周面20bには放熱フィンF10が設けられている。そして、ケース20の内周面20aには、ステータ外周面33aが熱的に接続されている。これによれば、ステータ30を冷却するにあたり、ステータ内周面33bから液冷することに加え、ステータ外周面33aから空冷される。よって、ステータ30からの放熱量を増大でき、冷却性能を向上できる。 Furthermore, in this embodiment, heat dissipation fins F10 are provided on the outer peripheral surface 20b of the case 20. The inner peripheral surface 20a of the case 20 is thermally connected to the stator outer peripheral surface 33a. As a result, when cooling the stator 30, in addition to liquid cooling from the stator inner peripheral surface 33b, it is also air-cooled from the stator outer peripheral surface 33a. This increases the amount of heat dissipated from the stator 30, improving cooling performance.
ここで、巻線32をモールドする樹脂体33に柔らかい材質を用いると、樹脂体33と冷却配管60との密着性を向上でき、巻線32を冷却する性能を向上できる。しかし、その背反として、樹脂体33は巻線32を十分に支持できなくなる。この点を鑑み、本実施形態のステータ30は、モールド樹脂体331および密着樹脂体332を有する。モールド樹脂体331は巻線32をモールドする。密着樹脂体332は、モールド樹脂体331に比べて塑性変形しやすい樹脂体である。密着樹脂体332は、モールド樹脂体331と冷却配管60との間に配置され、モールド樹脂体331および冷却配管60に密着する。これによれば、モールド樹脂体331によって巻線32を十分に支持することができ、なおかつ、密着樹脂体332によって冷却配管60との密着性を向上できる。よって、巻線32を支持する機能を確保しつつ、樹脂体33の冷却性能を向上できる。 Here, if a soft material is used for the resin body 33 that molds the windings 32, the adhesion between the resin body 33 and the cooling piping 60 can be improved, and the performance of cooling the windings 32 can be improved. However, the tradeoff is that the resin body 33 cannot adequately support the windings 32. In consideration of this, the stator 30 of this embodiment has a molded resin body 331 and an adhesive resin body 332. The molded resin body 331 molds the windings 32. The adhesive resin body 332 is a resin body that is more susceptible to plastic deformation than the molded resin body 331. The adhesive resin body 332 is disposed between the molded resin body 331 and the cooling piping 60, and is in close contact with the molded resin body 331 and the cooling piping 60. This allows the molded resin body 331 to adequately support the windings 32, and the adhesive resin body 332 can improve adhesion with the cooling piping 60. This improves the cooling performance of the resin body 33 while still maintaining the function of supporting the winding 32.
ここで、冷却配管60の直上にはロータ40が存在するため、冷却配管60を金属製にすると、冷却配管60に渦電流が生じてしまう。その結果、渦電流損による出力低下と温度上昇を招いてしまう。この点を鑑み、本実施形態では、冷却配管60の材質は樹脂等の非磁性体である。そのため、上述のような渦電流の発生を回避でき、渦電流損による出力低下と温度上昇を回避できる。 Here, because the rotor 40 is located directly above the cooling pipe 60, if the cooling pipe 60 were made of metal, eddy currents would be generated in the cooling pipe 60. As a result, eddy current loss would cause a decrease in output and a rise in temperature. In consideration of this, in this embodiment, the cooling pipe 60 is made of a non-magnetic material such as resin. This prevents the generation of eddy currents as described above, and also prevents a decrease in output and a rise in temperature due to eddy current loss.
(第2実施形態)
図7に示す本実施形態では、冷却配管60は、複数の部材を組み合わせて構成されている。冷却配管60は、径方向の内周側に位置する第1部材601と、径方向の外周側に位置する第2部材602とを組み合わせた構造である。本実施形態に係る第1部材601および第2部材602は樹脂製であるが、金属製であってもよい。第1部材601および第2部材602は、互いに異なる材質である。
Second Embodiment
In the present embodiment shown in Fig. 7, the cooling pipe 60 is configured by combining multiple members. The cooling pipe 60 has a structure in which a first member 601 located on the radially inner side and a second member 602 located on the radially outer side are combined. In this embodiment, the first member 601 and the second member 602 are made of resin, but they may also be made of metal. The first member 601 and the second member 602 are made of different materials.
第2部材602はステータ30に密着する部材であるため、第1部材601に比べて熱伝導性に優れた材質が第2部材602に用いられている。第1部材601には、第2部材602に比べて強度に優れた材質が用いられ、冷却配管60の強度を確保させるようにしてもよい。或いは、第2部材602によって冷却配管60の強度が十分に確保されている場合には、第2部材602に比べて低密度の材質を第1部材601に用いて、軽量化を図ってもよい。 Because the second member 602 is in close contact with the stator 30, a material with better thermal conductivity than the first member 601 is used for the second member 602. A material with better strength than the second member 602 may be used for the first member 601 to ensure the strength of the cooling piping 60. Alternatively, if the strength of the cooling piping 60 is sufficiently ensured by the second member 602, a material with a lower density than the second member 602 may be used for the first member 601 to achieve weight reduction.
第2部材602には、複数の仕切壁602aが形成されている。仕切壁602aは、周方向に円弧状に延びる形状であり、かつ、第1部材601へ向けて径方向に突出する形状である。複数の仕切壁602aは軸方向に並べて配置されている。図7の例では、2つの仕切壁602aによって、3つの通路60aが形成されている。 The second member 602 is formed with multiple partition walls 602a. The partition walls 602a extend in an arc shape in the circumferential direction and protrude radially toward the first member 601. The multiple partition walls 602a are arranged side by side in the axial direction. In the example shown in Figure 7, three passages 60a are formed by two partition walls 602a.
仕切壁602aの突出端は、第1部材601から離間している。つまり、仕切壁602aの突出端と第1部材601との間には隙間が設けられている。これにより、第1部材601および第2部材602の寸法ばらつきによって第1部材601と第2部材602を組み合わせることができなくなる、といった懸念を回避できる。つまり、上記隙間によって、第1部材601と第2部材602の寸法公差が吸収される。 The protruding end of the partition wall 602a is spaced apart from the first member 601. In other words, a gap is provided between the protruding end of the partition wall 602a and the first member 601. This avoids the concern that dimensional variations between the first member 601 and the second member 602 may make it impossible to combine the first member 601 and the second member 602. In other words, the gap absorbs the dimensional tolerances between the first member 601 and the second member 602.
(第3実施形態)
上記第1実施形態に係る回転機10は冷却配管60を1つ備えるが、本実施形態に係る回転機10は、図8に示すように冷却配管60を複数備える。複数の冷却配管60は周方向に並べて配置されている。冷却配管60の数は、回転機10に供給される交流電力の相数と同じ数である。本実施形態では3相交流で駆動することを想定して、3つの冷却配管60が備えられている。3つの冷却配管60の周長は同じである。3つの冷却配管60の各々に、接続配管61、62が接続されている。
(Third embodiment)
While the rotating machine 10 according to the first embodiment has one cooling pipe 60, the rotating machine 10 according to this embodiment has a plurality of cooling pipes 60 as shown in FIG. 8 . The plurality of cooling pipes 60 are arranged side by side in the circumferential direction. The number of cooling pipes 60 is the same as the number of phases of AC power supplied to the rotating machine 10. In this embodiment, assuming that the rotating machine 10 is driven by three-phase AC, three cooling pipes 60 are provided. The three cooling pipes 60 have the same circumferential length. Connection pipes 61 and 62 are connected to each of the three cooling pipes 60.
本実施形態によれば、図9に示すように冷却配管60の1つ当たりの周長が短くなる。そのため、長大な冷却配管60を製造する場合に比べて、冷却配管60の製造を容易にできる。また、冷却配管60の1つ当たりの周長が短くなるので、圧力損失の低減を図ることができる。また、複数の冷却配管60でステータ30を冷却するので、冷却ムラを抑制でき、ステータ30の温度分布に偏りが生じることを抑制できる。 According to this embodiment, as shown in FIG. 9, the circumferential length of each cooling pipe 60 is shortened. This makes it easier to manufacture the cooling pipes 60 than when manufacturing long, large cooling pipes 60. Furthermore, because the circumferential length of each cooling pipe 60 is shortened, pressure loss can be reduced. Furthermore, because the stator 30 is cooled by multiple cooling pipes 60, uneven cooling can be suppressed, and bias in the temperature distribution of the stator 30 can be suppressed.
(第4実施形態)
上記第1実施形態に係る冷却配管60では、通路60aを流れる冷却液の流れ方向が、複数の通路60aで同じ向きになっている。これに対し本実施形態では、図10に示すように、複数の通路60aで冷却液の流れ方向が異なる向きになっている。図10の例では、4つの通路60aのうち2つには、接続配管61から供給された冷却液が流入し、図5において反時計回りの向きに流れる。その後、残り2つの通路60aへ流入して時計回りの向きに流れ、接続配管62から排出される。
(Fourth embodiment)
In the cooling pipe 60 according to the first embodiment, the flow direction of the coolant flowing through the passages 60a is the same for all of the passages 60a. In contrast, in this embodiment, as shown in Fig. 10 , the flow direction of the coolant is different for each of the passages 60a. In the example of Fig. 10 , the coolant supplied from the connection pipe 61 flows into two of the four passages 60a and flows counterclockwise in Fig. 5 . The coolant then flows into the remaining two passages 60a, flows clockwise, and is discharged from the connection pipe 62.
本実施形態によれば、冷却配管60によるステータ30の冷却ムラを抑制でき、ステータ30の温度分布に偏りが生じることを抑制できる。 According to this embodiment, uneven cooling of the stator 30 by the cooling pipes 60 can be suppressed, and bias in the temperature distribution of the stator 30 can be suppressed.
(第5実施形態)
図11に示す本実施形態では、回転機10は、ステータ内周面33bに密着する冷却配管60に加えて、外周冷却配管610を備える。外周冷却配管610はステータ外周面33aに密着する。外周冷却配管610の内周面は、冷却配管60と同様にして密着樹脂体332に密着する。外周冷却配管610の外周面は、ケース20の内周面20aに密着する。また、図8に示す第3実施形態では、3つの冷却配管60が備えられているが、本実施形態では2つの冷却配管60が備えられている。
Fifth Embodiment
In the present embodiment shown in Fig. 11, the rotating machine 10 includes an outer circumferential cooling pipe 610 in addition to the cooling pipe 60 that is in close contact with the stator inner circumferential surface 33b. The outer circumferential cooling pipe 610 is in close contact with the stator outer circumferential surface 33a. The inner circumferential surface of the outer circumferential cooling pipe 610 is in close contact with the adhesive resin body 332, similar to the cooling pipe 60. The outer circumferential surface of the outer circumferential cooling pipe 610 is in close contact with the inner circumferential surface 20a of the case 20. Furthermore, while three cooling pipes 60 are provided in the third embodiment shown in Fig. 8, two cooling pipes 60 are provided in this embodiment.
なお、本実施形態に係る外周冷却配管610は、ケース20の内周面20aに沿うように配置されている。これに対し、外周冷却配管610は、ケース20の外周面20bに沿うように配置されていてもよい。その場合、外周冷却配管610は、空冷ダクト90を流れる外気で空冷されることになる。 Note that the outer circumferential cooling piping 610 according to this embodiment is arranged so as to follow the inner circumferential surface 20a of the case 20. However, the outer circumferential cooling piping 610 may also be arranged so as to follow the outer circumferential surface 20b of the case 20. In this case, the outer circumferential cooling piping 610 is air-cooled by the outside air flowing through the air-cooled duct 90.
本実施形態によれば、外周冷却配管610を流通する冷却液は、ケース20を介して放熱フィンF10から放熱される。よって、ステータ30の冷却性能を向上できる。或いは、熱交換器71の熱交換負荷を軽減でき、熱交換器71の小型化を図ることができる。或いは、熱交換器71の廃止を図ることができる。 In this embodiment, the coolant flowing through the outer circumferential cooling piping 610 dissipates heat from the heat dissipation fins F10 via the case 20. This improves the cooling performance of the stator 30. Alternatively, the heat exchange load on the heat exchanger 71 can be reduced, allowing the heat exchanger 71 to be made smaller. Alternatively, the heat exchanger 71 can be eliminated.
また、本実施形態によっても複数の冷却配管60を備えるので、冷却配管60の1つ当たりの周長が短くなる。そのため、冷却配管60の製造を容易にできるとともに、圧力損失の低減を図ることができる。また、複数の冷却配管60でステータ30を冷却するので、冷却ムラを抑制でき、ステータ30の温度分布ムラを抑制できる。 Furthermore, since this embodiment also includes multiple cooling pipes 60, the circumferential length of each cooling pipe 60 is shortened. This makes it easier to manufacture the cooling pipes 60 and reduces pressure loss. Furthermore, since the stator 30 is cooled by multiple cooling pipes 60, uneven cooling can be suppressed, and uneven temperature distribution in the stator 30 can also be suppressed.
(第6実施形態)
上記第5実施形態では、2つの冷却配管60の冷却水の流れ方向が、互いに逆向きになっている。つまり、一方の冷却配管60では図11において時計回りの向きに流れ、他方の冷却配管60では反時計回りの向きに流れる。これに対し本実施形態では、図12に示すように、2つの冷却配管60の冷却水の流れ方向が、互いに同じ向きになっている。つまり、一方の冷却配管60では図12において時計回りの向きに流れ、他方の冷却配管60でも時計回りの向きに流れる。これによれば、ステータ30の温度分布ムラ抑制を促進できる。
Sixth Embodiment
In the fifth embodiment, the cooling water flows in opposite directions in the two cooling pipes 60. That is, the cooling water flows clockwise in one cooling pipe 60 in FIG. 11 , and counterclockwise in the other cooling pipe 60. In contrast, in the present embodiment, as shown in FIG. 12 , the cooling water flows in the same direction in the two cooling pipes 60. That is, the cooling water flows clockwise in one cooling pipe 60 in FIG. 12 , and also clockwise in the other cooling pipe 60. This can help suppress uneven temperature distribution in the stator 30.
(第7実施形態)
図13に示すように、本実施形態に係るインバータ装置80は、インバータ回路810およびインバータケース820を有する。インバータ回路810は、上下アーム回路を構成する複数のスイッチング素子や、平滑コンデンサ等を有する。インバータケース820は、インバータ回路810を内部に収容する。インバータケース820は、軸方向の周りに延びる環状の内周面821および環状の外周面822を有した環状の形状である。外周面822には、放熱フィンF80が設けられている。
Seventh Embodiment
As shown in Fig. 13, the inverter device 80 according to this embodiment includes an inverter circuit 810 and an inverter case 820. The inverter circuit 810 includes a plurality of switching elements constituting upper and lower arm circuits, a smoothing capacitor, and the like. The inverter case 820 houses the inverter circuit 810. The inverter case 820 has an annular shape with an annular inner circumferential surface 821 and an annular outer circumferential surface 822 extending axially. The outer circumferential surface 822 is provided with heat dissipation fins F80.
図14に示すように、内周面821はインバータ通路821aを形成する。インバータ通路821aは、空冷ファン5によって送風された外気をインバータ装置80の内部に貫通して流通させる通路である。インバータ通路821aは貫通外気通路とも称される。インバータ通路821aは、第1インバータ装置80Aおよび第2インバータ装置80Bの各々に設けられている。インバータ通路821aは、回転中心線Cと同軸上に形成されている。インバータ通路821aは、軸線に沿って直線状に延びる形状である。 As shown in FIG. 14, the inner circumferential surface 821 forms an inverter passage 821a. The inverter passage 821a is a passage that allows outside air blown by the air-cooling fan 5 to pass through the inside of the inverter unit 80. The inverter passage 821a is also called a through-outside air passage. An inverter passage 821a is provided in each of the first inverter unit 80A and the second inverter unit 80B. The inverter passage 821a is formed coaxially with the rotation center line C. The inverter passage 821a has a shape that extends linearly along the axis.
第1インバータ装置80Aのインバータケースの上面823には、インバータ通路821aの流入口823aが形成されている。第2インバータ装置80Bのインバータケースの下面824には、インバータ通路821aの流出口824aが形成されている。インバータケースの上面823は、回転機10のケース20の下面に対向している。上面823は、ケース20の下面との間に隙間通路823bを形成する。 An inlet 823a for the inverter passage 821a is formed on the upper surface 823 of the inverter case of the first inverter unit 80A. An outlet 824a for the inverter passage 821a is formed on the lower surface 824 of the inverter case of the second inverter unit 80B. The upper surface 823 of the inverter case faces the lower surface of the case 20 of the rotating machine 10. A gap passage 823b is formed between the upper surface 823 and the lower surface of the case 20.
放熱フィンF10を通過した外気は、空冷ダクト90と外周面822との間の通路と隙間通路823bとに分岐して流れる。隙間通路823bへ流入した外気は、流入口823aからインバータ通路821aへと流入し、流出口824aから熱交換器71へと流入する。上面823には、先述した放熱フィンF80とは別の上側フィンF81が設けられている。したがって、インバータケース820の熱は、放熱フィンF80に加えて上側フィンF81からも放出される。 The outside air that passes through the heat dissipation fins F10 branches off into a passage between the air-cooled duct 90 and the outer peripheral surface 822 and a gap passage 823b. The outside air that flows into the gap passage 823b flows into the inverter passage 821a through the inlet 823a and into the heat exchanger 71 through the outlet 824a. An upper fin F81, separate from the heat dissipation fins F80 mentioned above, is provided on the top surface 823. Therefore, heat from the inverter case 820 is dissipated not only from the heat dissipation fins F80 but also from the upper fins F81.
本実施形態に係る熱交換器71の配管部71aは、流出口824aの周りを環状に延びる形状である。図14中の矢印に示すように、配管部71a内の冷却水は、回転中心線Cの周りの周方向に流れる。配管部71aには、先述した放熱フィンF70に加え、放熱フィンである内側フィンF71が備えられている。放熱フィンF70は、配管部71aの環状外側に設けられている。内側フィンF71は、配管部71aの環状内側に設けられている。 The piping section 71a of the heat exchanger 71 according to this embodiment extends in a ring shape around the outlet 824a. As shown by the arrows in FIG. 14, the cooling water in the piping section 71a flows in a circumferential direction around the rotation center line C. In addition to the heat dissipation fins F70 described above, the piping section 71a is equipped with inner fins F71, which are heat dissipation fins. The heat dissipation fins F70 are provided on the outer ring side of the piping section 71a. The inner fins F71 are provided on the inner ring side of the piping section 71a.
配管部71aの環状内周面は、熱交換器通路71bを形成する。熱交換器通路71bは、インバータ通路821aの流出口824aから流出した外気を、内側フィンF71と熱交換させる通路である。熱交換器通路71bは、回転中心線Cと同軸上に形成されている。熱交換器通路71bは、軸線に沿って直線状に延びる形状である。熱交換器通路71bの流入口は、インバータ通路821aの流出口824aに対向配置されている。 The annular inner peripheral surface of the piping section 71a forms the heat exchanger passage 71b. The heat exchanger passage 71b is a passage through which the outside air flowing out from the outlet 824a of the inverter passage 821a exchanges heat with the inner fins F71. The heat exchanger passage 71b is formed coaxially with the rotation center line C. The heat exchanger passage 71b has a shape that extends linearly along the axis. The inlet of the heat exchanger passage 71b is positioned opposite the outlet 824a of the inverter passage 821a.
図14中の一点鎖線は、流出口824aを軸方向に投影させた領域を示す。図14の例では、流出口824aの全体が熱交換器通路71bに対向しているが、流出口824aの一部が熱交換器通路71bに対向していてもよい。また、図14の例では、流出口824aの投影領域の全体が熱交換器通路71bに含まれているが、投影領域の一部が熱交換器通路71bに含まれてもよいし、熱交換器通路71bの流入口の全体が上記投影領域に含まれていてもよい。 The dashed dotted line in Figure 14 indicates the area where the outlet 824a is projected in the axial direction. In the example of Figure 14, the entire outlet 824a faces the heat exchanger passage 71b, but only a portion of the outlet 824a may face the heat exchanger passage 71b. Also, in the example of Figure 14, the entire projected area of the outlet 824a is included in the heat exchanger passage 71b, but only a portion of the projected area may be included in the heat exchanger passage 71b, or the entire inlet of the heat exchanger passage 71b may be included in the above projected area.
以上により、本実施形態に係る電動ユニットとしてのEPU3は、回転機10(モータ装置)、インバータ装置80および熱交換器71を備える。熱交換器71は、配管部71aおよび内側フィンF71を有する。配管部71aは、循環経路に接続された冷却液通路を内部に形成する。内側フィンF71は、配管部71aに設けられて外気と熱交換する放熱フィンである。回転機10、インバータ装置80および熱交換器71は、回転軸方向に並ぶように配置されている。インバータ装置80には、装置内部に外気を貫通して流通させる貫通外気通路821aが設けられている。内側フィンF71は、貫通外気通路821aの流出口824aに対向して配置されている。 As described above, the EPU 3 serving as an electric unit according to this embodiment includes a rotating machine 10 (motor device), an inverter device 80, and a heat exchanger 71. The heat exchanger 71 has a piping section 71a and inner fins F71. The piping section 71a defines a coolant passage therein that is connected to the circulation path. The inner fins F71 are heat dissipation fins that are provided on the piping section 71a and exchange heat with outside air. The rotating machine 10, inverter device 80, and heat exchanger 71 are aligned in the direction of the rotation axis. The inverter device 80 is provided with a through-flow outside air passage 821a that allows outside air to pass through and circulate inside the device. The inner fins F71 are positioned opposite the outlet 824a of the through-flow outside air passage 821a.
ここで、本実施形態のように熱交換器71をEPU3に搭載させようとすると、熱交換器71へ外気を導く導入経路の配置が課題となる。つまり、本実施形態に反した位置に導入経路を設けると、EPU3全体の大型化を招いてしまう。この課題に対し本実施形態では、インバータ装置80を貫通するインバータ通路821aを用いて、熱交換器71へ外気が導かれる。よって、EPU3の大型化を抑制させつつ、熱交換器71をEPU3に搭載させることが可能となる。 However, if the heat exchanger 71 is to be mounted on the EPU 3 as in this embodiment, the placement of the intake path that guides outside air to the heat exchanger 71 becomes an issue. In other words, if the intake path is located in a position contrary to this embodiment, it will result in an increase in the size of the entire EPU 3. To address this issue, in this embodiment, the outside air is guided to the heat exchanger 71 using the inverter passage 821a that passes through the inverter device 80. Therefore, it is possible to mount the heat exchanger 71 on the EPU 3 while preventing the EPU 3 from becoming larger.
さらに本実施形態では、配管部71aは、流出口824aの周りを環状に延びる形状である。内側フィンF71は、配管部71aの環状内側に設けられている。そのため、EPU3の大型化抑制を促進できる。 Furthermore, in this embodiment, the piping section 71a has a shape that extends in an annular shape around the outlet 824a. The inner fin F71 is provided on the annular inner side of the piping section 71a. This helps to prevent the EPU 3 from becoming too large.
(第8実施形態)
図15および図16に示す本実施形態では、上記第7実施形態に対して熱交換器71を変更させている。本実施形態に係る熱交換器71では、放熱フィンF72および配管部71aは、所定方向に交互に複数並べて配置されている。この所定方向は、図15の左右方向であり、図16の左右方向でもある。配管部71aは、所定方向および軸方向に対して直交する方向に延びる形状、つまり図16の上下方向に延びる形状である。
Eighth Embodiment
In this embodiment shown in Figures 15 and 16, the heat exchanger 71 is modified from that of the seventh embodiment. In the heat exchanger 71 according to this embodiment, a plurality of heat dissipation fins F72 and piping sections 71a are arranged alternately in a predetermined direction. This predetermined direction is the left-right direction in Figure 15 and also the left-right direction in Figure 16. The piping sections 71a extend in a direction perpendicular to the predetermined direction and the axial direction, that is, in the up-down direction in Figure 16.
複数の配管部71aの一端は、流入タンク71dに接続されている。複数の配管部71aの他端は、流出タンク71cに接続されている。ポンプ72から吐出された冷却液は、流入タンク71dへ流入した後、複数の配管部71aへ分配される。その後、複数の配管部71aを流通した冷却液は、流出タンク71cに集合され、ポンプ72によって循環経路を循環する。なお、図16では、流入タンク71dおよび流出タンク71cの図示を省略している。 One end of the multiple pipe sections 71a is connected to inflow tank 71d. The other end of the multiple pipe sections 71a is connected to outflow tank 71c. The coolant discharged from pump 72 flows into inflow tank 71d and is then distributed to the multiple pipe sections 71a. The coolant that has flowed through the multiple pipe sections 71a is then collected in outflow tank 71c and circulated through the circulation path by pump 72. Note that inflow tank 71d and outflow tank 71c are not shown in Figure 16.
放熱フィンF72は、図16に示すコルゲート形状である。複数の配管部71aは、所定間隔で所定方向に並べて配置されている。隣り合う配管部71a同士の間によって、外気を流通させる熱交換器通路71bが複数形成される。各々の熱交換器通路71bに放熱フィンF72は配置されている。放熱フィンF72は配管部71aの外面に接触している。 The heat dissipation fins F72 have a corrugated shape as shown in Figure 16. Multiple piping sections 71a are arranged in a predetermined direction at predetermined intervals. Multiple heat exchanger passages 71b, through which outside air circulates, are formed between adjacent piping sections 71a. A heat dissipation fin F72 is arranged in each heat exchanger passage 71b. The heat dissipation fins F72 are in contact with the outer surface of the piping section 71a.
熱交換器通路71bの流入口の一部は、インバータ通路821aの流出口824aに対向配置されている。図16中の一点鎖線は、流出口824aを軸方向に投影させた領域を示す。図16の例では、流出口824aの全体が熱交換器通路71bに対向しているが、流出口824aの一部が熱交換器通路71bに対向していてもよい。 A portion of the inlet of the heat exchanger passage 71b is positioned opposite the outlet 824a of the inverter passage 821a. The dashed dotted line in Figure 16 indicates the area where the outlet 824a is projected in the axial direction. In the example of Figure 16, the entire outlet 824a faces the heat exchanger passage 71b, but only a portion of the outlet 824a may face the heat exchanger passage 71b.
以上により、本実施形態によっても上記第7実施形態と同様にして、インバータ装置80には貫通外気通路821aが設けられている。放熱フィンF72は、貫通外気通路821aの流出口824aに対向して配置されている。そのため、EPU3の大型化を抑制させつつ、熱交換器71をEPU3に搭載させることが可能となる。 As described above, in this embodiment, as in the seventh embodiment, the inverter device 80 is provided with a through-flow outside air passage 821a. The heat dissipation fins F72 are arranged opposite the outlet 824a of the through-flow outside air passage 821a. This makes it possible to mount the heat exchanger 71 on the EPU 3 while preventing the EPU 3 from becoming larger.
さらに本実施形態では、放熱フィンF72および配管部71aは、所定方向に交互に複数並べて配置されている。その所定方向に並ぶ複数の放熱フィンF72が、流出口824aに対向して配置されている。そのため、EPU3の大型化抑制を促進できる。 Furthermore, in this embodiment, the heat dissipation fins F72 and piping sections 71a are arranged alternately in a predetermined direction. The heat dissipation fins F72 arranged in the predetermined direction are arranged opposite the outlet 824a. This helps to prevent the EPU 3 from becoming larger.
(他の実施形態)
上記各実施形態に係る回転機10は、1つのステータ30に対して2つのロータ40を設けたダブルアキシャルギャップモータである。これに対し、回転機10は、1つのステータ30に対して1つのロータ40を設けた構造であってもよいし、2つのステータ30に対して1つのロータ40を設けた構造であってもよい。また、上述したロータ40は磁石41で界磁を生じさせているが、ロータ40は、磁石41に替えて界磁巻線を備える構成であってもよい。
(Other embodiments)
The rotating machine 10 according to each of the above embodiments is a double axial gap motor in which two rotors 40 are provided for one stator 30. In contrast, the rotating machine 10 may have a structure in which one rotor 40 is provided for one stator 30, or a structure in which one rotor 40 is provided for two stators 30. Furthermore, although the rotor 40 described above generates a field magnet with the magnet 41, the rotor 40 may have a structure in which a field winding is provided instead of the magnet 41.
回転機10は、飛行体のプロペラ動力に限らず、車両に搭載された走行動力に用いられてもよいし、定置式のモータや発電機等に用いられてもよい。 The rotating machine 10 is not limited to being used to power the propeller of an aircraft, but may also be used to power the running of a vehicle, or as a stationary motor or generator, etc.
上記各実施形態では、排出配管64および供給配管63はケース20の外部に配置されている。これに対し、排出配管64および供給配管63の少なくとも一方は、ケース20の内部に配置され、接続配管61が廃止されていてもよい。上記各実施形態では、排出配管64および供給配管63は、軸方向に延びる形状である。これに対し、排出配管64および供給配管63の一部が、軸方向に対して斜めまたは垂直に延びる形状であってもよい。 In each of the above embodiments, the exhaust pipe 64 and the supply pipe 63 are arranged outside the case 20. Alternatively, at least one of the exhaust pipe 64 and the supply pipe 63 may be arranged inside the case 20, and the connection pipe 61 may be eliminated. In each of the above embodiments, the exhaust pipe 64 and the supply pipe 63 extend in the axial direction. Alternatively, a portion of the exhaust pipe 64 and the supply pipe 63 may extend diagonally or perpendicularly to the axial direction.
上記各実施形態では、接続配管61、62は、フランジ部31bと巻線32の間に配置されている。これに対し、接続配管61、62は、フランジ部31bに対して巻線32の反対側に配置されていてもよい。 In each of the above embodiments, the connection pipes 61, 62 are arranged between the flange portion 31b and the winding 32. However, the connection pipes 61, 62 may also be arranged on the opposite side of the flange portion 31b from the winding 32.
上記各実施形態では、ケースの外部を流れる空気と熱交換する放熱フィンF10が設けられている。つまり、回転機10の内側からは液冷し、回転機10の外側からは空冷し、液冷と空冷の両方で回転機10は冷却されている。これに対し、回転機10の外側からも液冷にしてもよい。また、放熱フィンF10を廃止しつつ、外回転機10の外側を空冷にしてもよい。 In each of the above embodiments, heat dissipation fins F10 are provided to exchange heat with the air flowing outside the case. In other words, the rotating machine 10 is liquid-cooled from the inside and air-cooled from the outside, and is cooled by both liquid and air. However, the rotating machine 10 may also be liquid-cooled from the outside. Furthermore, the heat dissipation fins F10 may be eliminated and the outside of the outer rotating machine 10 may be air-cooled.
上記第7および第8実施形態では、貫通外気通路にインバータ通路821aが含まれている。これに対し、回転機10においてケース20内部に外気を貫通して流通させるモータ通路が形成されていてもよい。そして、貫通外気通路にモータ通路が含まれていてもよい。また、インバータ通路821aおよびモータ通路の少なくとも一方が貫通外気通路に含まれていてもよい。 In the seventh and eighth embodiments described above, the through-flow outside air passage includes the inverter passage 821a. Alternatively, the rotating machine 10 may have a motor passage formed inside the case 20 that allows outside air to pass through. The motor passage may also be included in the through-flow outside air passage. Furthermore, at least one of the inverter passage 821a and the motor passage may be included in the through-flow outside air passage.
上記第7および第8実施形態では、熱交換器71は貫通外気通路の外気流れ下流側に配置されている。これに対し、熱交換器71は貫通外気通路の上流側に配置されていてもよい。この場合、空冷ファン5は空冷ダクト90内の空気を吸引するように機能する。つまり、空冷ダクト90の流入口90aが流出口として機能し、流出口90bが流入口として機能することになる。また、インバータ通路821aの流入口823aが流出口として機能し、流出口824aが流入口として機能することになる。この場合、貫通外気通路の流入口が、内側フィンF71や放熱フィンF72と対向することになる。 In the seventh and eighth embodiments described above, the heat exchanger 71 is arranged downstream of the outside air flow in the through-passage. Alternatively, the heat exchanger 71 may be arranged upstream of the through-passage. In this case, the air-cooled fan 5 functions to draw air into the air-cooled duct 90. That is, the inlet 90a of the air-cooled duct 90 functions as an outlet, and the outlet 90b functions as an inlet. Furthermore, the inlet 823a of the inverter passage 821a functions as an outlet, and the outlet 824a functions as an inlet. In this case, the inlet of the through-passage of the outside air faces the inner fins F71 and the heat dissipation fins F72.
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態が本開示に示されているが、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範ちゅうや思想範囲に入るものである。 Although the present disclosure has been described with reference to examples, it is understood that the present disclosure is not limited to those examples or structures. The present disclosure also encompasses various modifications and modifications within the scope of equivalents. In addition, while various combinations and forms are shown in the present disclosure, other combinations and forms including only one element, more, or less are also within the scope and spirit of the present disclosure.
(技術的思想の開示)
この明細書は、以下に列挙する複数の項に記載された複数の技術的思想を開示している。いくつかの項は、後続の項において先行する項を択一的に引用する多項従属形式(a multiple dependent form)により記載されている場合がある。さらに、いくつかの項は、他の多項従属形式の項を引用する多項従属形式(a multiple dependent form referring to another multiple dependent form)により記載されている場合がある。これらの多項従属形式で記載された項は、複数の技術的思想を定義している。
(Disclosure of technical ideas)
This specification discloses multiple technical ideas described in the following multiple clauses. Some clauses may be described in a multiple dependent form, with the subsequent clause alternatively referring to the preceding clause. Furthermore, some clauses may be described in a multiple dependent form, referring to another multiple dependent clause. These multiple dependent clauses define multiple technical ideas.
(技術的思想1)
回転磁界を生じさせる環状のステータ(30)と、
前記ステータに対してアキシャルギャップが設けられるように配置されたロータ(40)と、
前記ステータの環状内周面(33b)に熱的に接続され、冷却液を流通させる通路(60a)を内部に有する冷却配管(60)と、を備える回転機。
(Technical thought 1)
an annular stator (30) that generates a rotating magnetic field;
a rotor (40) arranged to provide an axial gap with respect to the stator;
a cooling pipe (60) that is thermally connected to the annular inner peripheral surface (33b) of the stator and has a passage (60a) therein through which a cooling liquid flows.
(技術的思想2)
前記ステータの径方向に延び、一端が前記冷却配管と接続され、他端が前記ステータの径方向外側に位置する接続配管(61)と、
前記他端に接続され、前記接続配管を通じて前記冷却配管へ冷却液を供給する供給配管(63)と、を備える、技術的思想1に記載の回転機。
(Technical thought 2)
a connecting pipe (61) extending in the radial direction of the stator, one end of which is connected to the cooling pipe and the other end of which is located radially outside the stator;
a supply pipe (63) connected to the other end and supplying a coolant to the cooling pipe through the connection pipe.
(技術的思想3)
前記ステータは、固定子コア(31)と、前記固定子コアに巻き回される巻線(32)と、を有し、
前記固定子コアは、前記ロータの軸方向に延びて前記巻線が巻き回される本体部(31a)と、前記本体部の軸方向端部に設けられたフランジ部(31b)と、を有し、
前記接続配管は、前記フランジ部と前記巻線との間に配置されている、技術的思想2に記載の回転機。
(Technical thought 3)
The stator has a stator core (31) and a winding (32) wound around the stator core,
The stator core has a main body portion (31 a) extending in the axial direction of the rotor and around which the winding is wound, and a flange portion (31 b) provided at an axial end of the main body portion,
The rotating machine according to Technical Concept 2, wherein the connection pipe is disposed between the flange portion and the winding.
(技術的思想4)
前記供給配管は、前記ステータおよび前記ロータを内部に収容するケース(20)の外部に配置され、かつ、前記ケースの外面に沿って前記ロータの軸方向に延びるように配置されている、技術的思想2または3に記載の回転機。
(Technical thought 4)
The rotating machine according to Technical Idea 2 or 3, wherein the supply pipe is arranged outside a case (20) that houses the stator and the rotor inside, and is arranged to extend in the axial direction of the rotor along the outer surface of the case.
(技術的思想5)
前記ステータおよび前記ロータを内部に収容するケース(20)を備え、
前記ケースの外壁面(20b)には、前記ケースの外部を流れる空気と熱交換する放熱フィン(F10)が設けられ、
前記ケースの内壁面(20a)には、前記ステータの環状外周面(33a)が熱的に接続されている、技術的思想1~4のいずれか1つに記載の回転機。
(Technical Thought 5)
a case (20) for accommodating the stator and the rotor therein;
The outer wall surface (20b) of the case is provided with a heat dissipation fin (F10) for exchanging heat with the air flowing outside the case,
The rotating machine according to any one of Technical Ideas 1 to 4, wherein an annular outer peripheral surface (33a) of the stator is thermally connected to an inner wall surface (20a) of the case.
(技術的思想6)
前記ロータは、前記ステータに対して軸方向の一方側と他方側の両方に配置されている、技術的思想1~5のいずれか1つに記載の回転機。
(Technical Thought 6)
The rotating machine according to any one of Technical Ideas 1 to 5, wherein the rotor is disposed on both one side and the other side of the stator in the axial direction.
(技術的思想7)
前記ステータは、
巻線(32)をモールドするモールド樹脂体(331)と、
前記モールド樹脂体に比べて塑性変形しやすい樹脂体であって、前記モールド樹脂体と前記冷却配管との間に配置され、前記モールド樹脂体および前記冷却配管に密着する密着樹脂体(332)と、を有する技術的思想1~6のいずれか1つに記載の回転機。
(Technical Thought 7)
The stator includes:
a molded resin body (331) for molding the winding (32);
A rotating machine according to any one of technical ideas 1 to 6, having an adhesive resin body (332) that is more easily plastically deformed than the molded resin body, that is disposed between the molded resin body and the cooling piping, and that is in close contact with the molded resin body and the cooling piping.
(技術的思想A1)
回転駆動するモータ装置(10)と、
直流の電力を交流に変換して前記モータ装置へ供給するインバータ装置(80)と、
前記モータ装置および前記インバータ装置の少なくとも一方を冷却する冷却液の循環経路に設けられ、冷却液を外気と熱交換させる熱交換器(71)と、
を備え、
前記熱交換器は、前記循環経路に接続された冷却液通路を内部に形成する配管部(71a)と、前記配管部に設けられて外気と熱交換する放熱フィン(F71)と、を有し、
前記モータ装置、前記インバータ装置および前記熱交換器は、前記モータ装置の回転軸方向に並ぶように配置され、
前記モータ装置および前記インバータ装置の少なくとも一方には、装置内部に外気を貫通して流通させる貫通外気通路(821a)が設けられ、
前記放熱フィンは、前記貫通外気通路の流入口(823a)または流出口(824a)に対向して配置されている、電動ユニット。
(Technical philosophy A1)
a motor device (10) that rotates;
an inverter device (80) that converts DC power into AC power and supplies the AC power to the motor device;
a heat exchanger (71) provided in a circulation path of a coolant that cools at least one of the motor device and the inverter device, and that exchanges heat between the coolant and outside air;
Equipped with
The heat exchanger includes a piping portion (71a) that defines a coolant passage therein and is connected to the circulation path, and a heat dissipation fin (F71) that is provided in the piping portion and exchanges heat with outside air,
the motor device, the inverter device, and the heat exchanger are arranged to be aligned in a direction of a rotation axis of the motor device,
At least one of the motor device and the inverter device is provided with a through-air passage (821a) for allowing outside air to pass through the device interior,
The heat dissipation fin is disposed opposite an inlet (823a) or an outlet (824a) of the through-passage of the outside air.
(技術的思想A2)
前記配管部は、前記流入口または前記流出口の周りを環状に延びる形状であり、
前記放熱フィンは、前記配管部の環状内側に設けられている、技術的思想A1に記載の電動ユニット。
(Technical philosophy A2)
the piping portion has a shape extending in an annular shape around the inlet or the outlet,
The electric unit according to Technical Idea A1, wherein the heat dissipation fins are provided on the annular inner side of the piping portion.
(技術的思想A3)
前記放熱フィンおよび前記配管部は、所定方向に交互に複数並べて配置され、
前記所定方向に並ぶ複数の前記放熱フィンが、前記流入口または前記流出口に対向して配置されている、技術的思想A1に記載の電動ユニット。
(Technical philosophy A3)
a plurality of the heat dissipation fins and the plurality of the piping portions are arranged alternately in a predetermined direction;
The electric unit according to Technical Idea A1, wherein the plurality of heat dissipation fins arranged in the predetermined direction are arranged opposite the inlet or the outlet.
(技術的思想A4)
前記インバータ装置は、インバータ回路(810)と、前記インバータ回路を内部に収容するインバータケース(820)と、を有し、
前記インバータケースは、前記回転軸方向の周りに延びる環状の内周面(821)および環状の外周面(822)を有した形状であり、
前記内周面は、前記インバータ装置に外気を貫通して流通させるインバータ通路(821a)を形成し、
前記貫通外気通路には前記インバータ通路が含まれている、技術的思想A1~A3のいずれか1つに記載の電動ユニット。
(Technical philosophy A4)
The inverter device includes an inverter circuit (810) and an inverter case (820) that houses the inverter circuit therein,
The inverter case has a shape having an annular inner peripheral surface (821) and an annular outer peripheral surface (822) extending around the rotation axis direction,
The inner circumferential surface forms an inverter passage (821a) through which outside air passes to the inverter device,
The electric unit according to any one of technical ideas A1 to A3, wherein the through outside air passage includes the inverter passage.
技術的思想A1~A4による1つの目的は、大型化を抑制させつつ熱交換器を搭載可能にした電動ユニットを提供することである。 One objective of technical concepts A1 to A4 is to provide an electric unit that can be fitted with a heat exchanger while minimizing its size.
Claims (7)
前記ステータに対してアキシャルギャップが設けられるように配置されたロータ(40)と、
前記ステータの環状内周面(33b)に熱的に接続され、冷却液を流通させる通路(60a)を内部に有する冷却配管(60)と、を備える回転機。 an annular stator (30) that generates a rotating magnetic field;
a rotor (40) arranged to provide an axial gap with respect to the stator;
a cooling pipe (60) that is thermally connected to the annular inner peripheral surface (33b) of the stator and has a passage (60a) therein through which a cooling liquid flows.
前記他端に接続され、前記接続配管を通じて前記冷却配管へ冷却液を供給する供給配管(63)と、を備える、請求項1に記載の回転機。 a connecting pipe (61) extending in the radial direction of the stator, one end of which is connected to the cooling pipe and the other end of which is located radially outside the stator;
a supply pipe (63) connected to the other end of the cooling pipe and supplying a coolant to the cooling pipe through the connecting pipe, the rotating machine according to claim 1 .
前記固定子コアは、前記ロータの軸方向に延びて前記巻線が巻き回される本体部(31a)と、前記本体部の軸方向端部に設けられたフランジ部(31b)と、を有し、
前記接続配管は、前記フランジ部と前記巻線との間に配置されている、請求項2に記載の回転機。 The stator has a stator core (31) and a winding (32) wound around the stator core,
The stator core has a main body portion (31 a) extending in the axial direction of the rotor and around which the winding is wound, and a flange portion (31 b) provided at an axial end of the main body portion,
The rotating machine according to claim 2 , wherein the connecting pipe is disposed between the flange portion and the winding.
前記ケースの外壁面(20b)には、前記ケースの外部を流れる空気と熱交換する放熱フィン(F10)が設けられ、
前記ケースの内壁面(20a)には、前記ステータの環状外周面(33a)が熱的に接続されている、請求項1~3のいずれか1つに記載の回転機。 a case (20) for accommodating the stator and the rotor therein;
The outer wall surface (20b) of the case is provided with a heat dissipation fin (F10) for exchanging heat with the air flowing outside the case,
4. The rotating machine according to claim 1, wherein an annular outer peripheral surface (33a) of the stator is thermally connected to an inner wall surface (20a) of the case.
巻線(32)をモールドするモールド樹脂体(331)と、
前記モールド樹脂体に比べて塑性変形しやすい樹脂体であって、前記モールド樹脂体と前記冷却配管との間に配置され、前記モールド樹脂体および前記冷却配管に密着する密着樹脂体(332)と、を有する請求項1~3のいずれか1つに記載の回転機。 The stator includes:
a molded resin body (331) for molding the winding (32);
4. The rotating machine according to claim 1, further comprising: an adhesive resin body (332) that is more easily plastically deformed than the molded resin body, that is disposed between the molded resin body and the cooling piping, and that is in close contact with the molded resin body and the cooling piping.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024060445A JP2025158022A (en) | 2024-04-03 | 2024-04-03 | Rotating machines |
| JP2024-060445 | 2024-04-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025211107A1 true WO2025211107A1 (en) | 2025-10-09 |
Family
ID=97266933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2025/008711 Pending WO2025211107A1 (en) | 2024-04-03 | 2025-03-10 | Rotary machine |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2025158022A (en) |
| WO (1) | WO2025211107A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN121395809A (en) * | 2025-12-24 | 2026-01-23 | 安徽大学 | Phase change-liquid composite circulating cooling structure of axial flux motor |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0377260U (en) * | 1989-08-25 | 1991-08-02 | ||
| JP2003259602A (en) * | 2002-02-28 | 2003-09-12 | Tamagawa Seiki Co Ltd | Motor structure |
| JP2003339136A (en) * | 2002-05-20 | 2003-11-28 | Kumamoto Technology & Industry Foundation | Annular motor |
| JP2006014564A (en) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Nissan Motor Co Ltd | Stator cooling structure for disk-type rotating electrical machine |
| JP2015231291A (en) * | 2014-06-05 | 2015-12-21 | 株式会社神戸製鋼所 | Electric motor |
| WO2017208675A1 (en) * | 2016-06-01 | 2017-12-07 | 株式会社日立製作所 | Motor apparatus |
| WO2018062093A1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | 日本電産トーソク株式会社 | Pump device |
| JP2022146085A (en) * | 2021-03-22 | 2022-10-05 | 住友重機械工業株式会社 | motor |
-
2024
- 2024-04-03 JP JP2024060445A patent/JP2025158022A/en active Pending
-
2025
- 2025-03-10 WO PCT/JP2025/008711 patent/WO2025211107A1/en active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0377260U (en) * | 1989-08-25 | 1991-08-02 | ||
| JP2003259602A (en) * | 2002-02-28 | 2003-09-12 | Tamagawa Seiki Co Ltd | Motor structure |
| JP2003339136A (en) * | 2002-05-20 | 2003-11-28 | Kumamoto Technology & Industry Foundation | Annular motor |
| JP2006014564A (en) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Nissan Motor Co Ltd | Stator cooling structure for disk-type rotating electrical machine |
| JP2015231291A (en) * | 2014-06-05 | 2015-12-21 | 株式会社神戸製鋼所 | Electric motor |
| WO2017208675A1 (en) * | 2016-06-01 | 2017-12-07 | 株式会社日立製作所 | Motor apparatus |
| WO2018062093A1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | 日本電産トーソク株式会社 | Pump device |
| JP2022146085A (en) * | 2021-03-22 | 2022-10-05 | 住友重機械工業株式会社 | motor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN121395809A (en) * | 2025-12-24 | 2026-01-23 | 安徽大学 | Phase change-liquid composite circulating cooling structure of axial flux motor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2025158022A (en) | 2025-10-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5908741B2 (en) | Rotating electric machine | |
| JP3289698B2 (en) | Rotating electric machine | |
| JP4187606B2 (en) | Electric motor | |
| US12424897B2 (en) | Electric motor with integrated cooling system | |
| CN111864992B (en) | Cooling devices, motors and wind turbines | |
| US20100176670A1 (en) | Machine cooling scheme | |
| US20110241350A1 (en) | Permanent magnetic rotating electric machine and wind power generating system | |
| JPWO2015008390A1 (en) | Liquid-cooled electric motor | |
| JP2006174541A (en) | Rotating electric machine | |
| US20210288553A1 (en) | Motor arrangement | |
| US20090206688A1 (en) | Cooling structure for stator | |
| JP2010213495A (en) | Toroidal winding motor | |
| CN111864993B (en) | Cooling system, motor and wind generating set | |
| WO2025211107A1 (en) | Rotary machine | |
| CN116724479A (en) | Magnetic gear transmission electric machinery and power generation system using it | |
| KR102598494B1 (en) | Tank Generator Recipe | |
| JP2022128979A (en) | Vehicle drive device | |
| US12556062B2 (en) | Vehicle drive device | |
| CN118611310A (en) | An axial flux motor with integrated inner and outer double ring oil spray cooling and air-oil heat exchange | |
| JP2024087794A (en) | Electric motor | |
| US20220294305A1 (en) | Electric motor with an air-guiding element | |
| WO2022086459A1 (en) | A liquid - cooled cooling method for electric motors and alternators | |
| US12483087B2 (en) | Rotary electrical machine | |
| JP3289721B2 (en) | Rotating electric machine | |
| JP7339882B2 (en) | Wheel built-in electric device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 25782263 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |