JP2009038940A - Motor cooling device, motor cooling method, and vehicle mounted with motor having motor cooling device - Google Patents
Motor cooling device, motor cooling method, and vehicle mounted with motor having motor cooling device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009038940A JP2009038940A JP2007202999A JP2007202999A JP2009038940A JP 2009038940 A JP2009038940 A JP 2009038940A JP 2007202999 A JP2007202999 A JP 2007202999A JP 2007202999 A JP2007202999 A JP 2007202999A JP 2009038940 A JP2009038940 A JP 2009038940A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- passages
- motor
- passage
- cooling device
- 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
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
Description
本発明は、モータの冷却装置および冷却方法並びにその冷却装置付きモータを搭載した車両に関する。 The present invention relates to a motor cooling device, a cooling method, and a vehicle equipped with the motor with the cooling device.
電気自動車の駆動方式の1つとして、タイヤホイールの中にモータを組み込んだインホイールドライブ方式が提案されており、このインホイールドライブ方式は車室内の有効利用空間が拡大することや各輪独立駆動による従来の自動車と異なる運転感覚が得られるという特徴がある。 As an electric vehicle drive system, an in-wheel drive system in which a motor is incorporated in a tire wheel has been proposed. This in-wheel drive system expands the effective use space in the passenger compartment and drives each wheel independently. It has the feature that the driving sensation different from the conventional car can be obtained.
このようなドライブシステムを実現するにはモータのコンパクト化が必須であるが、モータ体積を小さくすると損失により発生する熱を放熱する面積も減るため、温度の上昇が顕著になり、ひいては、モータの冷却が大きな問題となる。 In order to realize such a drive system, it is essential to make the motor compact. However, if the motor volume is reduced, the area that dissipates the heat generated by the loss also decreases, so the temperature rises significantly. Cooling is a big problem.
この冷却には液冷方式や空冷方式等が知られるが、液冷方式では高い冷却効率が期待できるが、タイヤホイールに取り付けられたモータに冷媒液を循環するためのポンプなどの循環装置や配管部品が必要となり、この場合、一般的にはフロントグリル近傍に冷媒液の熱交換器を設けて、この熱交換器とモータとを長い配管で繋ぐことになり、冷却システム全体が大型化してしまう。 Liquid cooling method and air cooling method are known for this cooling, but liquid cooling method can be expected to have high cooling efficiency, but circulation devices such as pumps and piping for circulating refrigerant liquid to the motor attached to the tire wheel Parts are required, and in this case, a refrigerant liquid heat exchanger is generally provided in the vicinity of the front grille, and this heat exchanger and the motor are connected by a long pipe, which increases the size of the entire cooling system. .
一方、密閉型電動圧縮機で、モータハウジングの外壁に給湯用の水を流通させるチューブを巻き付け、吸入冷媒をモータハウジング内に流通させるようにしたものがあり、この場合、冷媒を循環させるためのポンプを一体に組み付けてある(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、かかる従来の密閉型電動圧縮機では冷媒を循環させるポンプを一体に組み付けた場合にも、その冷媒を冷却するための給湯用チューブ内の水は外部動力で循環させる必要があり、この場合にあっても冷却システムが大型化してしまうとともに、前記冷媒の循環は一体に組付けたとはいえ、やはりポンプが必要となり、その電動圧縮機をモータに適用した場合にもモータの大型化が余儀なくされる。 However, in such a conventional hermetic electric compressor, even when a pump for circulating the refrigerant is assembled integrally, the water in the hot water supply tube for cooling the refrigerant needs to be circulated by external power. In this case, the cooling system becomes larger, and the circulation of the refrigerant is integrated, but a pump is still necessary, and the motor must be enlarged even when the electric compressor is applied to the motor. Is done.
そこで、本発明は、冷媒を自己循環させることにより、冷却システムのコンパクト化および軽量化を達成できるモータの冷却装置および冷却方法並びにその冷却装置付きモータを搭載した車両を得ることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a motor cooling device and cooling method that can achieve a compact and lightweight cooling system by self-circulating the refrigerant, and a vehicle equipped with the motor with the cooling device.
本発明のモータの冷却装置は、回転軸と、この回転軸に結合されたロータと、このロータの外周を囲繞するステータと、を備えたモータであって、モータの発熱で液相から気相に変化する冷媒を溜めたリザーバタンクと、モータの発熱部に並列配置される複数の冷媒蒸発通路と、前記複数の冷媒蒸発通路の下流側にそれぞれ連通されて低温部に配置される複数の冷媒凝縮通路と、前記リザーバタンク内の冷媒を第1の逆止弁を介して前記複数の冷媒蒸発通路に分配して供給する冷媒供給通路と、前記複数の冷媒凝縮通路を通過した冷媒を集合させて第2の逆止弁を介して前記リザーバタンクに戻す冷媒還流通路と、を備えたことを最も主要な特徴とする。 The motor cooling device of the present invention is a motor including a rotating shaft, a rotor coupled to the rotating shaft, and a stator surrounding the outer periphery of the rotor, and the motor generates heat to generate a gas phase from a liquid phase. And a plurality of refrigerant evaporating passages arranged in parallel to the heat generating portion of the motor, and a plurality of refrigerants communicating with the downstream side of the plurality of refrigerant evaporating passages and arranged in the low temperature portion A condensation passage, a refrigerant supply passage for distributing and supplying the refrigerant in the reservoir tank to the plurality of refrigerant evaporation passages via a first check valve, and the refrigerant that has passed through the plurality of refrigerant condensation passages. And a refrigerant recirculation passage that returns to the reservoir tank via a second check valve.
本発明のモータの冷却装置によれば、リザーバタンク内に溜めた冷媒が、冷媒供給通路、冷媒蒸発通路、冷媒凝縮通路および冷媒還流通路を経て再度リザーバタンクに戻るという閉ループが構成されており、冷媒蒸発通路で冷媒の気相化により発生した蒸気の圧力で、冷媒凝縮通路で液相化した冷媒を冷媒還流通路に押し出す作用と、冷媒供給通路および冷媒還流通路にそれぞれ設けた第1および第2の逆止弁の作用と、によって冷媒の自己循環が可能になるとともに、モータの発熱部の廃熱を冷媒蒸発通路内の冷媒が蒸発潜熱として回収し、その熱回収した冷媒が冷媒凝縮通路内に導入されることにより凝縮潜熱として放出されてモータを冷却することができるようになる。その結果、冷却装置のコンパクト化を図ることができる。
According to the motor cooling device of the present invention, a closed loop is configured in which the refrigerant accumulated in the reservoir tank returns to the reservoir tank again through the refrigerant supply passage, the refrigerant evaporation passage, the refrigerant condensing passage, and the refrigerant recirculation passage. The action of pushing out the refrigerant that has been liquefied in the refrigerant condensing passage to the refrigerant recirculation passage with the pressure of the vapor generated by the vaporization of the refrigerant in the refrigerant evaporation passage, and the first and the first provided in the refrigerant supply passage and the refrigerant recirculation passage, respectively. The self-circulation of the refrigerant becomes possible by the action of the
また、冷媒蒸発通路を複数並列配置させるとともに、冷媒凝縮通路を冷媒蒸発通路にそれぞれ連通させて複数並列配置させることで、複数の冷媒蒸発通路および冷媒凝縮通路の径や長さがそれぞれ同一条件で形成されている場合であっても、各通路において微少な偏りが存在するため、各通路における蒸発のタイミングが同一になることがない。すなわち、各通路のうち少なくとも1つの通路における蒸発のタイミングを異ならせることができる。このように、蒸発のタイミングを異ならせることで、最初に蒸発が発生した冷媒蒸発通路内の圧力が他の冷媒蒸発通路にも影響することとなり、複数の冷媒蒸発通路および冷媒凝縮通路を流れる液相の冷媒に振動流を発生させることができる。 In addition, a plurality of refrigerant evaporating passages are arranged in parallel, and a plurality of refrigerant condensing passages are connected to the refrigerant evaporating passage and arranged in parallel, so that the diameters and lengths of the plurality of refrigerant evaporating passages and the refrigerant condensing passages are the same. Even if it is formed, since there is a slight bias in each passage, the timing of evaporation in each passage will not be the same. That is, the evaporation timing in at least one of the passages can be varied. In this way, by varying the timing of evaporation, the pressure in the refrigerant evaporation passage where vaporization first occurs also affects other refrigerant evaporation passages, and the liquid flowing through the plurality of refrigerant evaporation passages and the refrigerant condensation passages. An oscillating flow can be generated in the phase refrigerant.
こうして、振動流を発生させることにより各冷媒蒸発通路に液相の状態で流れ込む冷媒量を減少させることができ、ひいては、冷媒凝縮通路での気相化された冷媒の凝縮効率を上昇させることができるようになる。その結果、冷媒凝縮通路の容量を小さくすることができ、冷却装置の更なるコンパクト化を達成することができる。 Thus, by generating an oscillating flow, it is possible to reduce the amount of refrigerant flowing into each refrigerant evaporation passage in the liquid state, and thus to increase the condensation efficiency of the vaporized refrigerant in the refrigerant condensation passage. become able to. As a result, the capacity of the refrigerant condensing passage can be reduced, and further downsizing of the cooling device can be achieved.
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。なお、以下では、インホイールドライブ方式の電気自動車に用いられるモータを例示して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, a motor used in an in-wheel drive type electric vehicle will be described as an example.
(第1実施形態)
図1〜図8は本発明にかかるモータの冷却装置および冷却方法並びにその冷却装置付きモータを搭載した車両の第1実施形態を示し、図1はインホイールドライブ方式としてモータの組み込み状態を示すタイヤホイールの斜視図である。
(First embodiment)
1 to 8 show a first embodiment of a vehicle equipped with a motor cooling device and cooling method and a motor with the cooling device according to the present invention, and FIG. 1 shows a tire in which a motor is incorporated as an in-wheel drive system. It is a perspective view of a wheel.
本実施形態の冷却装置10が適用されるモータ1は、図1に示すように、インホイールドライブ方式として車輪アクスルW・Aに設けられている。このモータ1はハウジング側が車輪アクスルW・Aに取付支持されており、モータ1の駆動軸側がタイヤホイールT・Wの内側凹部Wh内に挿入されて車輪を駆動するようになっている。
As shown in FIG. 1, the
なお、本実施形態では、車輪Wはアッパ,ロアリンクL・U,L・LおよびショックアブソーバS・Aを備えたダブルウイッシュボーン方式のサスペンション装置Sによって車体側に支持されているが、特にサスペンションはこのダブルウイッシュボーンに限定するものではない。 In this embodiment, the wheel W is supported on the vehicle body side by a double wishbone suspension device S including an upper, a lower link L · U, L·L, and a shock absorber S · A. Is not limited to this double wishbone.
図2は冷却装置を設けたモータの縦断面図、図3は図2中A−A線に沿った断面図であり、これら図2,図3に示すように、モータ1は、回転軸2と、この回転軸2に結合したロータ3と、このロータ3の外周を囲繞するステータ4と、を備え、これら回転軸2、ロータ3、ステータ4は円筒状のハウジング5内に収納される。
2 is a longitudinal sectional view of a motor provided with a cooling device, and FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2. As shown in FIGS. 2 and 3, the
回転軸2はロータ3と一体となって、両端部がハウジング5の両端を閉止するエンドプレート5E1,5E2に軸受6A,6Bを介して回転自在に支持されるとともに、ロータ3の周縁部内部には周方向に等間隔(中心角90゜)をもって4個のロータ磁石7が回転軸2の軸方向に沿って配置されている。
The
ステータ4はハウジング5の内周に固定され、そのステータ4の内周には周方向に等間隔(中心角60゜)をもって6本のステータ凸極部4Sが突設され、それぞれのステータ凸極部4Sにはモータコイル8が巻回されている。モータコイル8は、モータ1を駆動するに際して通電されると発熱し、そのモータコイル8の発熱がステータ凸極部4Sからステータ4全体に伝導し、ひいては、モータ1全体が発熱されることになる。
The
ここで、冷却装置10は、図2,図3に示すように、モータ1の発熱で液相から気相に変化する冷媒を溜めたリザーバタンク11と、モータ1の発熱部となるステータ4の内部に、ステータ凸極部4Sにそれぞれ対応して並列配置される複数(6本)の冷媒蒸発通路12a〜12fと、それら複数の冷媒蒸発通路12a〜12fの下流側にそれぞれ連通されて低温部、例えば、ハウジング5の外側に配置される複数(6本)の冷媒凝縮通路13a〜13fと、リザーバタンク11内の冷媒を上流側逆止弁(第1の逆止弁)14を介して前記複数の冷媒蒸発通路12a〜12fに分配して供給する冷媒供給通路15と、前記複数の冷媒凝縮通路13a〜13fを通過した冷媒を集合させて下流側逆止弁(第2の逆止弁)16を介してリザーバタンク11に戻す冷媒還流通路17と、を備えている。
Here, as shown in FIGS. 2 and 3, the
そして、本実施形態では、リザーバタンク11に溜めた冷媒を、上流側逆止弁14を介してモータ1の発熱部(ステータ4)に並列配置した複数の冷媒蒸発通路12a〜12fに分配して供給した後、それら複数の冷媒蒸発通路12a〜12fを通過した冷媒を、各冷媒蒸発通路12a〜12fの下流側にそれぞれ設けた冷媒凝縮通路13a〜13fに導入し、それら複数の冷媒凝縮通路13a〜13fを通過した冷媒を集合した後、下流側逆止弁16を介して前記リザーバタンク11に戻すようにしてある。
In this embodiment, the refrigerant stored in the
冷媒蒸発通路12a〜12fは、図3に示すように、ステータ4のステータ凸極部4Sに対応した肉厚内に穿設され、本実施形態では各冷媒蒸発通路12a〜12fはそれぞれ同径に形成されている。
As shown in FIG. 3, the refrigerant
また、冷媒凝縮通路13a〜13fは、通路となる配管の外周に多数のフィンを設けるなどして構成されており、それらフィンを介して外気と通路内の冷媒との熱交換を図るようになっている。
In addition, the
図4は図2中矢視B方向から見たモータの右側面図であり、同図および図2に示すように、複数の冷媒蒸発通路12a〜12fのエンドプレート5E1内側端に位置する上流側端は、分岐通路18a〜18fを介して単管で形成された冷媒供給通路15の下流側端15aに連通される。そして、上流側逆止弁14が冷媒供給通路15に設けられている。
4 is a right side view of the motor as viewed from the direction of arrow B in FIG. 2, and as shown in FIG. 2 and FIG. 2, the upstream end located at the inner end of the end plate 5E1 of the plurality of
図5は図2中矢視C方向から見たモータの左側面図であり、同図および図2に示すように、複数の冷媒蒸発通路12a〜12fのエンドプレート5E2内側端に位置する下流側端は、それぞれに対応した連通路19a〜19fを介して複数の冷媒凝縮通路13a〜13fの上流側端に連通される。そして、各冷媒凝縮通路13a〜13fの下流側端は集合通路20を介して、単管で形成された冷媒還流通路17の上流側端17aに連通される。さらに、下流側逆止弁16が冷媒還流通路17に設けられている。
5 is a left side view of the motor as viewed from the direction of arrow C in FIG. 2, and as shown in FIG. 2 and FIG. 2, the downstream end located at the inner end of the end plate 5E2 of the plurality of
したがって、本実施形態にかかる冷却装置10には、リザーバタンク11内の冷媒が、上流側逆止弁14を設けた冷媒供給通路15、分岐通路18a〜18f、冷媒蒸発通路12a〜12f、連通路19a〜19f、冷媒凝縮通路13a〜13f、集合通路20および下流側逆止弁16を設けた冷媒還流通路17を通ってリザーバタンク11に戻るという閉ループが構成されることとなる。
Therefore, in the
そして、冷媒蒸発通路12a〜12fでは、冷媒がモータ1の発熱部となるステータ4の廃熱を蒸発潜熱として回収して気相化され、一方、冷媒凝縮通路13a〜13fでは、導入された気相化された冷媒が凝縮潜熱として放出されて液相化される。これによって冷媒蒸発通路12a〜12fで回収した熱が冷媒凝縮通路13a〜13fから外部に放出されてモータ1の冷却が行われる。
In the
以下、図6,図7および図8を用いて本実施形態の冷却装置10の作用を説明する。
Hereinafter, the operation of the
図6(a)は本実施形態の冷却装置を簡略化して示す概略図、図6(b)は本実施形態と比較する冷却装置を簡略化して示す概略図である。 FIG. 6A is a schematic diagram showing a simplified cooling device of the present embodiment, and FIG. 6B is a schematic diagram showing a simplified cooling device compared with the present embodiment.
冷却装置100は、図6(a)に示すように、リザーバタンク111と、モータの発熱部に並列配置される2本の冷媒蒸発通路112a,112bと、それら冷媒蒸発通路112a,112bの下流側にそれぞれ連通された2本の冷媒凝縮通路113a,113bと、リザーバタンク111内の冷媒を上流側逆止弁114を介して冷媒蒸発通路112a,112bに分配して供給する冷媒供給通路115と、冷媒凝縮通路113a,113bを通過した冷媒を集合させて連通し下流側逆止弁116を介してリザーバタンク111に戻す冷媒還流通路117と、を備えて概略構成されている。
As shown in FIG. 6A, the
また、冷媒供給通路115と冷媒蒸発通路112a,112bとは分岐通路118a,118bによって連通されるとともに、冷媒蒸発通路112a,112bと冷媒凝縮通路113a,113bとはそれぞれ連通路119a,119bによって連通され、かつ、冷媒凝縮通路113a,113bと冷媒還流通路117とは集合通路120によって連通されている。
In addition, the
このように、冷却装置100では、冷媒蒸発通路112a,112bや冷媒凝縮通路113a,113bが2本となっているが、これらの通路が3本以上設けられている冷却装置10の場合でも基本的な作用は同様である。
As described above, in the
一方、比較対象となる冷却装置200は、図6(b)に示すように、リザーバタンク211と、モータの発熱部に直列配置される2本の冷媒蒸発通路212a,212bと、下流側の冷媒蒸発通路212bに連通された冷媒凝縮通路213と、リザーバタンク211内の冷媒を上流側逆止弁214を介して上流側の前記冷媒蒸発通路212aに供給する冷媒供給通路215と、冷媒凝縮通路213を通過した冷媒を下流側逆止弁216を介してリザーバタンク211に戻す冷媒還流通路217と、を備えて概略構成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 6B, the
また、冷媒供給通路215と冷媒蒸発通路212aとは通路218によって連通されるとともに、冷媒蒸発通路212bと冷媒凝縮通路213とは連通路219によって連通され、かつ、冷媒凝縮通路213と冷媒還流通路217とは通路220によって連通されている。
The
つまり、後者の冷却装置200は、2本の冷媒蒸発通路212a,212bが直列配置されている。また、これら冷媒蒸発通路212a,212bは、前者の冷却装置100の冷媒蒸発通路112a,112bとそれぞれが等しい長さであり、かつ、後者の冷却装置200の冷媒凝縮通路213は、前者の冷却装置100の2本の冷媒凝縮通路113a,113bを合わせた長さとなるように形成されている。
That is, in the
そして、前記冷却装置100では、冷媒蒸発通路112a,112bが複数並列に設けられたことにより、これら冷媒蒸発通路112a,112bに存在する液相冷媒が往復動して、振動流が発生する。以下、図7に基づき、複数の通路を並列に設けることで振動流が発生する理由を説明する。
In the
図7は図6(a)に示す冷却装置の冷媒蒸発通路内温度、圧力および冷媒供給通路内流量の時間履歴をそれぞれグラフで示す説明図である。 FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating, in the form of a graph, the time history of the temperature and pressure in the refrigerant evaporation passage and the flow rate in the refrigerant supply passage of the cooling device shown in FIG.
まず、冷却装置100の形成の際に、冷媒蒸発通路112a,112b、冷媒凝縮通路113a,113bが、冷媒供給通路115と冷媒還流通路117との間において対称、つまり、径や長さが同一条件となるように形成したとしても、現実的には各通路において微少な偏りが存在する。例えば、冷媒凝縮通路113a,113bに接触する冷却風の温度や流速の微妙な違いによる冷媒冷却性能の偏りやモータ1の発熱部(ステータ4)からの熱量の偏り、冷媒蒸発通路112a,112bと発熱部との距離変化等によって、各通路に偏りが生じてしまうことがある。
First, when forming the
これらの偏りにより、冷媒蒸発通路112a,112bのいずれか一方、例えば、冷媒蒸発通路112aの冷媒が先に蒸発を始めた場合には、冷媒蒸発通路112aの中心部112Caで温度および圧力が高い気液二相流が流れることとなる。このとき、気液二相流は、冷媒凝縮通路113aに流れるとともに、分岐通路118a,118bに逆流して他方の冷媒蒸発通路112bにも流れ込むため、冷媒蒸発通路112b内の温度を低下させる。
Due to these biases, when one of the
そして、図7(a),(b)に示すように、一方の冷媒蒸発通路112aの中心部112Caの温度が最大値T1、圧力が最大値P1で、他方の冷媒蒸発通路112bの中心部112Cbの温度が最小値T′1、圧力が最小値P′1になると、一方の冷媒凝縮通路113aに導入された気相冷媒が凝縮するため、上記中心部112Caでの温度および圧力が下がり始める。
7A and 7B, the temperature of the central portion 112Ca of one
このように、中心部112Caでの圧力が減少すると、他方の中心部112Cbでの飽和圧力も減少するので、冷媒蒸発通路112b内で冷媒が蒸発を始めるとともに、分岐通路118a,118b内の液相冷媒は一方の冷媒蒸発通路112aに流入し、他方の中心部112Cbで温度および圧力が極大値T′2,P′2となり、一方の中心部112Caで温度が極小値T2となる。
Thus, when the pressure at the center portion 112Ca decreases, the saturation pressure at the other center portion 112Cb also decreases, so that the refrigerant starts to evaporate in the
このような振動流が何回か繰り返されると、分岐通路118a,118bの液相冷媒量は減少し、両冷媒蒸発通路112a,112b内で蒸発が発生するとともに、上流側逆止弁114が開弁して、図7(c)に示すように、リザーバタンク111から冷媒供給通路115に液相冷媒が流入する。
When such an oscillating flow is repeated several times, the amount of liquid refrigerant in the
そして、冷媒供給通路115に流入した液相冷媒は、分岐通路118a,118bから冷媒蒸発通路112a,112bに導入され、上述したようにそれら冷媒蒸発通路112a,112b内で振動流が再度発生し、このようなサイクルが繰り返されることになる。
Then, the liquid-phase refrigerant that has flowed into the
一方、図8は図6(b)に示す冷却装置の冷媒蒸発通路内温度、圧力および冷媒供給通路内流量の時間履歴をそれぞれグラフで示す説明図である。なお、冷却装置200の下流側の冷媒蒸発通路212bの中心部212Caでの温度および圧力の値は、形状が相似で、かつ、上流側の冷媒蒸発通路212aの中心部212Caから下流側の上記中心部212Cbに至るまでの流路抵抗の分だけずれたグラフとなっており、煩雑になるので、図8では、下流側の中心部212Cbでの温度および圧力の値を省略して示してある。
On the other hand, FIG. 8 is an explanatory diagram showing, in the form of graphs, time histories of the temperature and pressure in the refrigerant evaporation passage and the flow rate in the refrigerant supply passage of the cooling device shown in FIG. The temperature and pressure values at the center portion 212Ca of the
上記冷却装置200では、まず、上流側逆止弁214が開弁してリザーバタンク211から液相冷媒が冷媒供給通路215を介して上流側の冷媒蒸発通路212aおよび下流側の冷媒蒸発通路211bに供給されると、液相冷媒はそれら冷媒蒸発通路212a,212b内で温度上昇する。そして、図8(a)中T1および図8(b)中P1に示す値を超えると沸騰を開始する。
In the
このように液相冷媒の一部が蒸発して気液混合状態になると、通路219および冷媒凝縮通路213内に存在する液相冷媒を下流側逆止弁216方向に押し出そうとする。しかしながら、下流側逆止弁216は所定値以上の圧力にならないと開弁しないので、通路内の圧力および飽和温度は徐々に上昇していき、やがて、圧力が最大値P2になるとともに、飽和温度も最大値T2となる。
When a part of the liquid-phase refrigerant evaporates and enters a gas-liquid mixed state in this way, the liquid-phase refrigerant present in the
そして、圧力および飽和温度が上昇して下流側逆止弁216が開弁し、通路219および冷媒凝縮通路213内に存在する液相の冷媒が押し出されると、T3〜T4の間およびP3〜P4の間で示すように、温度および圧力が一定となり、冷媒蒸発通路212a,212b内の液相冷媒は蒸発し続ける状態になる。そして、冷媒凝縮通路213内の気液二相流のクオリティ(かわき度)が大きくなると冷媒凝縮通路213内で凝縮が起こり、冷媒蒸発通路212a,212b内の圧力が下降して上流側逆止弁214が開弁し、液相冷媒が冷媒蒸発通路212a,212bに供給される。
Then, when the pressure and saturation temperature rise, the
このとき、液相冷媒の流入により、冷媒蒸発通路212a,212b内温度は最小値T5となる。その後、上記サイクルが繰り返されることになる。なお、図8(a)に示すように、T1〜T4においては冷媒蒸発通路212a,212b内の冷媒は沸騰状態にあり、T4〜T6間においては冷媒は沸騰していない状態にある。
At this time, the temperature in the
以上説明したように、冷却装置200とは違い、冷却装置100では、冷媒蒸発通路112a,112b内の液相冷媒に振動流が発生するため、上流側逆止弁14が開弁されて冷媒蒸発通路112a,112bへ流入する液相冷媒の流入量を、冷却装置200の冷媒蒸発通路212a,212bに流入する液相冷媒の流入量と較べて大幅に少なくすることができる。
As described above, unlike the
ここで、上述のクオリティ(かわき度)Xの定義式は、
クオリティX=Gg/(Gg+Gl)…(1)
となる。
Here, the definition formula of the above-mentioned quality (the degree of cuteness) X is
Quality X = Gg / (Gg + Gl) (1)
It becomes.
ただし、Gg(=Wg/A):気相質量速度、Gl(=Wl/A):液相質量速度、Wg:気相質量流量、Wl:液相質量流量、A:流路断面積
である。
Where Gg (= Wg / A): gas phase mass velocity, Gl (= Wl / A): liquid phase mass velocity, Wg: gas phase mass flow rate, Wl: liquid phase mass flow rate, A: channel cross-sectional area .
また、液相凝縮通路内の流路断面積を一定とすれば、
X=Wg/(Wg+Wl)…(2)
となる。
Also, if the cross-sectional area of the liquid phase condensing passage is constant,
X = Wg / (Wg + Wl) (2)
It becomes.
ここで、除熱量をH、潜熱をLとすれば、発生蒸気量はGg=H/Lとなり、冷媒蒸発通路内に流入する液相冷媒の平均質量流量をW0lとすれば、
Wl=W0l−Wg…(3)
となり、クオリティXは、
X=H/(L・W0l)…(4)
となる。
Here, if the heat removal amount is H and the latent heat is L, the generated steam amount is Gg = H / L, and if the average mass flow rate of the liquid-phase refrigerant flowing into the refrigerant evaporation passage is W01,
Wl = W01-Wg (3)
And quality X is
X = H / (L · W01) (4)
It becomes.
したがって、クオリティXを大きくするには、冷媒蒸発通路に流入する液相冷媒の平均質量流量を小さくすれば良いことが理解される。 Therefore, it is understood that the average mass flow rate of the liquid phase refrigerant flowing into the refrigerant evaporation passage may be reduced in order to increase the quality X.
また、通路内凝縮における熱伝達率αの概略値推算法として以下に述べるShahの式がある。 Further, as an approximate value estimation method of the heat transfer coefficient α in the condensation in the passage, there is a Shah equation described below.
α=αl{(1−X)0.8+3.8X0.76(1−X)0.04(Ps/Pcrt)−0.38}…(5)
ただし、αl:通路内を液相冷媒のみが流れると仮定したときの熱伝達率、X:クオリティ、Ps:飽和圧力、Pcrt:臨界圧力
である。
α = αl {(1-X) 0.8 + 3.8X 0.76 (1-X) 0.04 (Ps / Pcrt) −0.38 } (5)
However, αl is a heat transfer coefficient when it is assumed that only the liquid refrigerant flows in the passage, X: quality, Ps: saturation pressure, and Pcrt: critical pressure.
冷媒凝縮通路内の熱伝達係数αは、X=1の付近を除いてXの単調増加関数となるので、冷媒凝縮通路に流入する流体のクオリティXが大きくなれば、冷媒凝縮通路の熱伝達率が大きくなり、結果として冷媒凝縮通路の面積を小さくすることができる。 The heat transfer coefficient α in the refrigerant condensing passage is a monotonically increasing function of X except for the vicinity of X = 1. Therefore, if the quality X of the fluid flowing into the refrigerant condensing passage increases, the heat transfer coefficient of the refrigerant condensing passage. As a result, the area of the refrigerant condensing passage can be reduced.
ちなみに、図6(a),(b)の冷却装置100,200において、リザーバタンク111,211を大気開放するとともに、全通路断面直径を4mmとし、1.4kWの熱量を除熱する実験を行ったところ、平均質量流量はそれぞれ61g/minと183g/minであった。
Incidentally, in the
また、冷媒として水を用いて、その水の飽和温度100゜C近辺の蒸発潜熱を2260kJ/kgとすれば、1.4kWの熱量を除熱する場合、
1.4/220=6.19×10−4kg/s=6.19×10−4×60×1000=37g/min
となり、毎分37gの水を供給すれば良いことになる。このことは、逆に、毎分37gの水が蒸気になることにより、1.4kWの除熱ができることを意味する。
Further, when water is used as a refrigerant and the latent heat of vaporization near the saturation temperature of 100 ° C. is 2260 kJ / kg, the heat quantity of 1.4 kW is removed,
1.4 / 220 = 6.19 × 10 −4 kg / s = 6.19 × 10 −4 × 60 × 1000 = 37 g / min
Thus, it is sufficient to supply 37 g of water per minute. Conversely, this means that heat of 1.4 kW can be removed by converting 37 g of water into steam.
したがって、図6(a)の冷却装置100の流路系のクオリティXは、
X=Wg/W0l=37/61=0.61…(イ)
となる。また、図6(b)の冷却装置200の流路系のクオリティXは、
X=Wg/W0l=37/183=0.20…(ロ)
となる。
Therefore, the quality X of the flow path system of the
X = Wg / W01 = 37/61 = 0.61 (A)
It becomes. Moreover, the quality X of the flow path system of the
X = Wg / W01 = 37/183 = 0.20 (b)
It becomes.
上記(イ),(ロ)で算出したクオリティ0.61および0.20に対して、前記(5)のShahの式を用いて凝縮熱伝達率を計算すると、それぞれ、13.5kW/(m2・K)および6.4kW/(m2・K)となる。ただし、式中の物性値には簡単のため1気圧の値(リザーバタンクが大気開放のため)を用いてある。また、αlは発達した通路内層流熱伝達を仮定して、一般的に用いられるNu(ヌッセルト数)=4より、αl=677W/(m2・K)とした。 For the qualities of 0.61 and 0.20 calculated in (i) and (b) above, when the condensation heat transfer coefficient is calculated using the Shah equation in (5), 13.5 kW / (m 2 · K) and 6.4 kW / (m 2 · K). However, for the sake of simplicity, the value of 1 atm (because the reservoir tank is open to the atmosphere) is used as the physical property value in the formula. Further, αl is assumed to be αl = 677 W / (m 2 · K) from commonly used Nu (Nussell number) = 4, assuming the developed laminar flow heat transfer in the passage.
したがって、図6(a)の冷却装置100の流路系の冷媒凝縮通路は、図6(b)の冷却装置200の流路系のそれに比べて2.09(=13.5/6.4)倍となる。このとき、冷却装置100の冷媒凝縮通路112a,112bの熱伝達率が、冷却装置200の冷媒凝縮通路212a,212bと同等の熱伝達率となるようにした場合、試算によれば、冷却装置100の冷媒凝縮通路112a,112bの全面積(この場合、凝縮通路長さ)を20%(2つの冷媒凝縮通路112a,112bのそれぞれで10%づつ)削除することができることとなる。
Therefore, the refrigerant condensing passage of the flow path system of the
ところで、本実施形態の図2に示す冷却装置10の作用を、図6(a)に示す簡略化した冷却装置100を便宜上用いて説明したが、勿論、上記冷却装置10にあっても、通路の本数が増加するのみで同様の作用効果を奏することができる。
Incidentally, the operation of the
以上の構成による本実施形態のモータ1の冷却装置10および冷却方法によれば、冷却装置10には、リザーバタンク11内に溜めた冷媒が、冷媒供給通路15、冷媒蒸発通路12a〜12f、冷媒凝縮通路13a〜13fおよび冷媒還流通路17を経て再度リザーバタンク11に戻るという閉ループが構成されており、冷媒蒸発通路12a〜12fで冷媒の気相化により発生した蒸気の圧力で、冷媒凝縮通路13a〜13fで液相化した冷媒を冷媒還流通路17に押し出す作用と、冷媒供給通路15および冷媒還流通路17にそれぞれ設けた逆止弁14,16の作用と、によって冷媒の自己循環が可能になるとともに、モータ1の発熱部(ステータ4)の廃熱を冷媒蒸発通路12a〜12f内の冷媒が蒸発潜熱として回収し、その熱回収した冷媒が冷媒凝縮通路13a〜13f内に導入されることにより凝縮潜熱として放出されてモータ1を冷却することができるようになる。その結果、冷却装置10のコンパクト化を図ることができる。
According to the
このとき、冷媒蒸発通路12a〜12fが複数並列配置されたことにより、これに伴って冷媒凝縮通路13a〜13fも複数並列配置されることとなる。このように、冷媒蒸発通路12a〜12fおよび冷媒凝縮通路13a〜13fを複数並列配置することで、本実施形態のように、複数の冷媒蒸発通路12a〜12fおよび冷媒凝縮通路13a〜13fの径や長さがそれぞれ同一条件で形成されている場合であっても、各通路において微少な偏りが存在するため、各通路における蒸発のタイミングが同一になることがない。すなわち、各通路のうち少なくとも1つの通路における蒸発のタイミングを異ならせることができる。このように、蒸発のタイミングを異ならせることで、最初に蒸発が発生した冷媒蒸発通路12a〜12f内の圧力が他の冷媒蒸発通路12a〜12fにも影響することとなり、複数の冷媒蒸発通路12a〜12fおよび冷媒凝縮通路13a〜13fを流れる液相の冷媒に振動流を発生させることができる。
At this time, since a plurality of refrigerant evaporating
こうして、振動流を発生させることにより冷却装置10を構成する閉ループを流れる液相の冷媒流量を減少させることができるため、各冷媒蒸発通路12a〜12fに液相の状態で流れ込む冷媒量が減少し、ひいては、冷媒凝縮通路13a〜13fでの気相化された冷媒の凝縮効率を上昇できるようになる。その結果、冷媒凝縮通路13a〜13fの容量を小さくすることができ、冷却装置10の更なるコンパクト化を達成することができる。
Thus, since the flow rate of the liquid phase flowing through the closed loop constituting the
また、本実施形態によってコンパクト化した冷却装置10を用いることで、車輪駆動用のモータ1を、タイヤホイールT・Wへ組み付けることが可能となり、かつ、そのモータ1を効率良く冷却することができるので、高負荷にも耐え得るモータ1を搭載したインホイールドライブ方式の車両を得ることができる。
Further, by using the
ところで、本実施形態では、上記リザーバタンク11は、図2に示したように各冷媒蒸発通路12a〜12fの形成位置よりも鉛直上方に配置することなく、それら冷媒蒸発通路12a〜12fの鉛直下方に配置してもよく、また、冷媒凝縮通路13a〜13fは任意の位置に設置することができる。さらに、リザーバタンク11を大気開放させてもよい。
By the way, in this embodiment, the
また、上記冷媒凝縮通路13a〜13fの通路部分は、それぞれを直管として図示したが、必ずしも直管である必要はなく、適宜湾曲させた管や蛇行させた管で形成することができる。さらに、冷媒蒸発通路12a〜12fは6本に限ることなく、その本数や位置はモータ1内で熱回収を効率良く達成できるように任意に設定することができる。
Further, although the passage portions of the
(第2実施形態)
図9は本発明の第2実施形態を示し、前記第1実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図9は冷却装置を設けたモータの縦断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 9 shows a second embodiment of the present invention, in which the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted, and FIG. 9 is a diagram of a motor provided with a cooling device. It is a longitudinal cross-sectional view.
本実施形態にかかる冷却装置10Aは、図9に示すように、基本的に第1実施形態の冷却装置10と同様の構成となり、リザーバタンク11と、ステータ4の内部に並列配置される複数(6本)の冷媒蒸発通路12a〜12fと、各冷媒蒸発通路12a〜12fの下流側にそれぞれ連通される複数(6本)の冷媒凝縮通路13a〜13fと、上流側逆止弁14を設けた冷媒供給通路15と、下流側逆止弁16を設けた冷媒還流通路17と、を備えて構成されている。
As shown in FIG. 9, the
そして、本実施形態が第1実施形態と主に異なる点は、複数の冷媒蒸発通路12a〜12fのうち、少なくとも1つの径を異ならせたことにある。
The main difference between the present embodiment and the first embodiment is that at least one of the plurality of
本実施形態では、最も鉛直上方に位置する冷媒蒸発通路12aの径を、他の冷媒蒸発通路12b〜12fの径よりも大径としてある。このとき、他の冷媒蒸発通路12b〜12fはそれぞれ同径となっている。
In this embodiment, the diameter of the
ここで、冷媒蒸発通路12a〜12fに温度T0の液相冷媒が満たされている場合に、その冷媒蒸発通路12a〜12fに熱量Hsが加えられて、飽和温度Tsubに達するまでの時間τは、
τ=(ρ・Cp・Ls・ΔTsub・A)/Hs…(6)
となる。
Here, when the
τ = (ρ · Cp · Ls · ΔTsub · A) / Hs (6)
It becomes.
ただし、ρ:液相冷媒密度、Cp:液相冷媒比熱、Ls:冷媒蒸発通路の長さ、ΔTsub=Tsub−T0、A:冷媒蒸発通路の断面積、Hs:印加熱量である。 Where ρ: liquid phase refrigerant density, Cp: liquid phase refrigerant specific heat, Ls: length of refrigerant evaporation passage, ΔTsub = Tsub−T0, A: cross sectional area of refrigerant evaporation passage, Hs: applied heat quantity.
上記(6)式から断面積Aを変化させると、飽和温度Tsubに達するまでの時間、つまり、液相冷媒に蒸発が起こるまでの時間が変化することになる。 When the cross-sectional area A is changed from the above equation (6), the time until the saturation temperature Tsub is reached, that is, the time until evaporation occurs in the liquid refrigerant changes.
したがって、本実施形態の冷却装置10Aによれば、鉛直最上方に位置する特定の冷媒蒸発通路12aは、他の冷媒蒸発通路12b〜12fに対して長さLsは等しいが、断面積Aが大きくなっているため、特定の冷媒蒸発通路12a内の冷媒は他の冷媒蒸発通路12b〜12fよりも蒸発が始まるまでの時間が遅くなる。
Therefore, according to the
したがって、このように冷媒蒸発通路12a〜12fの少なくとも1つの径を、冷媒蒸発通路12a〜12fの他の径と異ならせることにより、冷媒の流路系に積極的に振動流を発生させることができるようになり、冷媒凝縮通路13a〜13fでの凝縮効率をより向上させて、冷却装置10Aの更なるコンパクト化を達成することができる。
Therefore, by making at least one diameter of the
(第3実施形態)
図10は本発明の第3実施形態を示し、上記第1実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図10は冷却装置を設けたモータの縦断面図である。
(Third embodiment)
FIG. 10 shows a third embodiment of the present invention, in which the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted, and FIG. 10 shows a motor provided with a cooling device. It is a longitudinal cross-sectional view.
本実施形態の冷却装置10Bは、図10に示すように、基本的に第1実施形態の冷却装置10と同様の構成となり、リザーバタンク11と、ステータ4の内部に並列配置される複数(6本)の冷媒蒸発通路12a〜12fと、各冷媒蒸発通路12a〜12fの下流側にそれぞれ連通される複数(6本)の冷媒凝縮通路13a〜13fと、上流側逆止弁14を設けた冷媒供給通路15と、下流側逆止弁16を設けた冷媒還流通路17と、を備えて構成されている。
As shown in FIG. 10, the
そして、本実施形態が第1実施形態と主に異なる点は、前記複数の冷媒蒸発通路12a〜12fのそれぞれの径Da〜Dfを、鉛直上方に位置するものほど大きくしたことにある。
The main difference between the present embodiment and the first embodiment is that the diameters Da to Df of the plurality of
すなわち、本実施形態の冷却装置10Bは、図10に示すように、任意に設定した基準位置Bhからの冷媒蒸発通路12aの高さをH1、冷媒蒸発通路12b,12fの高さをH2、冷媒蒸発通路12c,12eの高さをH3、冷媒蒸発通路12dの高さをH4とした場合にH1>H2>H3>H4となっており、かつ、冷媒蒸発通路12aの径をDa、冷媒蒸発通路12b,12fの径をDb,Df、冷媒蒸発通路12c,12eの径をDc,De、冷媒蒸発通路12dの径をDdとした場合に、H1>H2>H3>H4であるので、Da>Db=Df>Dc=De>Ddとしてある。
That is, as shown in FIG. 10, the
したがって、本実施形態では第2実施形態で示した(6)式中、断面積A(∝Da,Db,Dc,Dd,De,Df)が変化するため、鉛直上方に位置する冷媒蒸発通路程、液相冷媒の蒸発が起こるまでの時間が遅くなる。 Therefore, in the present embodiment, the cross-sectional area A (で Da, Db, Dc, Dd, De, Df) changes in the equation (6) shown in the second embodiment, so that the refrigerant evaporation passage located vertically above The time until the liquid phase refrigerant evaporates is delayed.
一方、冷媒蒸発通路12a〜12fの鉛直方向の高さが大きくなると位置水頭が変化するため、より低い位置にある冷媒蒸発通路12a〜12fに液相冷媒が流入し易くなる。
On the other hand, since the position head changes when the vertical height of the
このとき、第1実施形態で述べたように冷媒蒸発通路12a〜12fに振動流を起こさせる点からは冷媒流入量に差があることは望ましいが、その流入量の差が大きすぎると、モータ1の上部と下部で冷却性能に顕著な差が生じてしまうことになる。そこで、本実施形態では、より高い位置に在る冷媒蒸発通路12a〜12fの断面積を大きくすることで、各冷媒蒸発通路12a〜12fへの液相冷媒の流入量がほぼ均一となるようにしている。さらに、冷媒蒸発通路12a〜12fの断面積を変化させて冷媒が蒸発するまでの時間を変化させることにより、第1実施形態で述べた振動流を起こし易くしている。
At this time, as described in the first embodiment, it is desirable that there is a difference in refrigerant inflow from the viewpoint of causing an oscillating flow in the
したがって、本実施形態の冷却装置10Bによれば、複数の冷媒蒸発通路12a〜12fのそれぞれの径Da〜Dfを、鉛直上方に位置するものほど大きくしたので、冷媒蒸発通路12a〜12fへの液相冷媒の流入量を均一化することができるとともに、冷媒蒸発通路12a〜12fの断面積を変えて蒸発するまでの時間を変化させることで振動流を発生させることができる。
Therefore, according to the
これによって、冷却装置10Bの流路系を流れる液相の冷媒流量を減少させることができるため、冷媒凝縮通路13a〜13fに液相の状態で流入する冷媒量が減り、もって、冷媒凝縮通路13a〜13fの凝縮効率が向上させることができる。その結果、冷媒凝縮通路13a〜13fの容量を小さくして、冷却装置10Bの更なるコンパクト化を図ることができる。
As a result, the flow rate of the liquid-phase refrigerant flowing through the flow path system of the
(第4実施形態)
図11〜図14は本発明の第4実施形態を示し、前記第1実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図11は冷却装置を設けたモータの縦断面図、図12は図11中D−D線に沿った断面図である。
(Fourth embodiment)
11 to 14 show a fourth embodiment of the present invention, in which the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted, and FIG. 11 is provided with a cooling device. FIG. 12 is a sectional view taken along line DD in FIG.
本実施形態の冷却装置10Cは、図11,図12に示すように、基本的に第1実施形態の冷却装置10と同様の構成となり、リザーバタンク11と、ステータ4の内部に並列配置される複数(6本)の冷媒蒸発通路12a〜12fと、各冷媒蒸発通路12a〜12fの下流側にそれぞれ連通される複数(6本)の冷媒凝縮通路13a〜13fと、上流側逆止弁14を設けた冷媒供給通路15と、下流側逆止弁16を設けた冷媒還流通路17と、を備えて構成されている。
As shown in FIGS. 11 and 12, the
そして、本実施形態が第1実施形態と主に異なる点は、複数の冷媒蒸発通路12a〜12fのうち、少なくとも1つの長さを異ならせたことにある。特に、本実施形態では、複数の冷媒蒸発通路12a〜12fの長さLa〜Lfを異ならせるにあたって、それぞれの長さLa〜Lfを鉛直上方に位置するものほど長くなるようにしてある。
The main difference between the present embodiment and the first embodiment is that at least one of the plurality of
すなわち、本実施形態の冷却装置10Cは、図11に示すように、任意に設定した基準位置Bhからの冷媒蒸発通路12aの高さをH1、冷媒蒸発通路12b,12fの高さをH2、冷媒蒸発通路12c,12eの高さをH3、冷媒蒸発通路12dの高さをH4とした場合にH1>H2>H3>H4となっているため、冷媒蒸発通路12aの長さ>冷媒蒸発通路12b,12fの長さ>冷媒蒸発通路12c,12eの長さ>冷媒蒸発通路12dの長さとなるようにしている。
That is, in the cooling device 10C of this embodiment, as shown in FIG. 11, the height of the
このとき、前記冷媒蒸発通路12a〜12fの長さを変化させるにあたって、図12に示すように、最長となる冷媒蒸発通路12aの長さは、ステータ4の長さ方向(図中左右方向)に蛇行して2往復する流路12a1〜12a4で形成し、次に長くなる冷媒蒸発通路12b,12fの長さは、ステータ4の長さ方向に蛇行して一往復半する流路12b1〜12b3および流路12f1〜12f3で形成し、次に長くなる冷媒蒸発通路12c,12eの長さは、ステータ4の長さ方向に折り返して一往復する流路12c1,12c2および流路12e1,12e2で形成するとともに、最も短くなる冷媒蒸発通路12dの長さは、ステータ4の長さ方向に形成したそれ自体(12d)で形成してある。
At this time, when changing the length of the
したがって、鉛直最下方に位置する冷媒蒸発通路12dの長さに対して、高さH1の冷媒蒸発通路12aの長さは略4倍、高さH2の冷媒蒸発通路12b,12fの長さは略3倍、高さH3の冷媒蒸発通路12c,12eの長さは略2倍となっている。
Therefore, the length of the
図13は図11中矢視E方向から見たモータの右側面図、図14は図11中矢視F方向から見たモータの左側面図であり、図13に示すように、冷媒供給通路15と各冷媒蒸発通路12a〜12fとを接続する分岐通路18a〜18fは、第1実施形態と同様に図中右側のエンドプレート5E1側に配置されるが、それら分岐通路18a〜18fのうち、分岐通路18aは上記冷媒蒸発通路12aの流路12a1に接続され、分岐通路18b,18fは冷媒蒸発通路12b,12fの流路12b1,12f1に接続され、分岐通路18c,18eは冷媒蒸発通路12c,12eの流路12c1,12e1に接続され、分岐通路18dは冷媒蒸発通路12dに接続される。
13 is a right side view of the motor viewed from the direction E of the arrow in FIG. 11, FIG. 14 is a left side view of the motor viewed from the direction of the arrow F in FIG. 11, and as shown in FIG. The
一方、各冷媒蒸発通路12a〜12fと各冷媒凝縮通路13a〜13fとを接続する連通路19a〜19fのうち、連通路19a,19c,19eは図13に示すように図中右側のエンドプレート5E1側に配置されるとともに、連通路19b,19d,19fは図14に示すように図中左側のエンドプレート5E2側に配置される。
On the other hand, among the
そして、図13に示すように、連通路19aは冷媒蒸発通路12aの流路12a4に接続され、連通路19cは冷媒蒸発通路12cの流路12c2に接続され、連通路19eは冷媒蒸発通路2eの流路12e2に接続されるとともに、図14に示すように、連通路19bは冷媒蒸発通路12bの流路12b3に接続され、連通路19dは冷媒蒸発通路12dに接続され、連通路19fは冷媒蒸発通路12fの流路12f3に接続される。
As shown in FIG. 13, the
また、本実施形態では、複数の冷媒蒸発通路12b〜12fには、冷媒蒸発通路の位置が鉛直上方となるにつれて開口径が大きくなるオリフィス21b〜21fが設けられている。
In the present embodiment, the plurality of
すなわち、図11に示すように、鉛直最上方に位置する冷媒蒸発通路12aを除いた残りの冷媒蒸発通路12b〜12fの入口部となるエンドプレート5E1近傍に、それぞれオリフィス21b〜21fが設けられ、それらオリフィス21b〜21fは冷媒蒸発通路の位置が鉛直上方となるにつれて開口径が大きくなるように設定される。
That is, as shown in FIG. 11, orifices 21b to 21f are provided in the vicinity of the end plate 5E1 that becomes the inlet portions of the remaining
このとき、冷媒蒸発通路12aの径>オリフィス21b,21fの開口径>オリフィス21c,21eの開口径>オリフィス21dの開口径となるように形成されている。
At this time, it is formed so that the diameter of the
したがって、本実施形態では第2実施形態で示した(6)式中、長さLsが変化するため、鉛直上方に位置する冷媒蒸発通路程、液相冷媒の蒸発が起こるまでの時間が遅くなる。 Therefore, in the present embodiment, the length Ls changes in the expression (6) shown in the second embodiment, so that the time until the liquid-phase refrigerant evaporates is delayed as the refrigerant evaporating passage is positioned vertically upward. .
一方、冷媒蒸発通路12a〜12fの鉛直方向の高さが大きくなると位置水頭が変化するため、より低い位置にある冷媒蒸発通路12a〜12fに液相冷媒が流入し易くなる。
On the other hand, since the position head changes when the vertical height of the
このとき、第1実施形態で述べたように冷媒蒸発通路12a〜12fに振動流を起こさせる点からは冷媒流入量に差があることは望ましいが、その流入量の差が大きすぎると、モータ1の上部と下部で冷却性能に顕著な差が生じてしまうことになる。そこで、本実施形態ではより高い位置に在る冷媒蒸発通路12a〜12fの通路面積が大きく、つまり、冷媒蒸発通路12aの径>オリフィス21b,21fの開口径>オリフィス21c,21eの開口径>オリフィス21dの開口径となるように形成してあるので、各冷媒蒸発通路12a〜12fへの液相冷媒の流入量がほぼ均一になるとともに、冷媒蒸発通路12a〜12fの通路面積を変化させて冷媒が蒸発するまでの時間を変化させることにより、第1実施形態で述べた振動流を起こし易くしている。
At this time, as described in the first embodiment, it is desirable that there is a difference in refrigerant inflow from the viewpoint of causing an oscillating flow in the
したがって、本実施形態の冷却装置10Cによれば、複数の冷媒蒸発通路12a〜12fのうち、少なくとも1つの長さを異ならせたので、その長さを異ならせた冷媒蒸発通路12a〜12f内で液相冷媒が蒸発するまでに要する時間を変化させることができるため、第1実施形態に示したように冷媒蒸発通路12a〜12f内に振動流を発生させて、冷媒凝縮通路13a〜13fでの凝縮効率を向上し、冷却装置10Cのコンパクト化を達成することができる。
Therefore, according to the cooling device 10C of the present embodiment, since at least one of the plurality of
また、複数の冷媒蒸発通路12a〜12fの長さを異ならせるにあたって、それぞれの長さを鉛直上方に位置するものほど長くしたので、それぞれの長さの変化により液相冷媒が蒸発するまでの時間を変化させて振動流を効率良く発生させることができる。
In addition, when the lengths of the plurality of refrigerant evaporating
さらに、複数の冷媒蒸発通路12a〜12fには、鉛直上方に位置するにしたがって開口径が大きくなるオリフィス21b〜21fを設けたので、位置水頭の差によって、より低い位置にある冷媒蒸発通路12a〜12fに液相冷媒が流入し易くなるが、鉛直上方に位置するにしたがって冷媒蒸発通路12a〜12fの通路面積を大きくすることにより、各冷媒蒸発通路12a〜12fへの液相冷媒の流入量をほぼ均一にするとともに、冷媒蒸発通路12a〜12fの通路面積を変化させて冷媒が蒸発するまでの時間を変化させ、振動流をより起こし易くすることができる。
Furthermore, the plurality of refrigerant evaporating
なお、本実施形態では鉛直最上方に位置する冷媒蒸発通路12aにはオリフィスを除外してあるが、その冷媒蒸発通路12aには、冷媒蒸発通路12b,12fに設けたオリフィス21b,21fの開口径よりも大径の開口径を設けたオリフィスを設けてもよい。
In this embodiment, the orifice is excluded from the
(第5実施形態)
図15,図16は本発明の第5実施形態を示し、前記第1実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図15は冷却装置を設けたモータの縦断面図、図16は図15中矢視Gから見たモータの右側面図である。
(Fifth embodiment)
15 and 16 show a fifth embodiment of the present invention, in which the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted, and FIG. 15 is provided with a cooling device. FIG. 16 is a right side view of the motor viewed from the arrow G in FIG.
本実施形態の冷却装置10Dは、図15に示すように、基本的に第1実施形態の冷却装置10と同様の構成となり、リザーバタンク11と、ステータ4の内部に並列配置される複数(6本)の冷媒蒸発通路12a〜12fと、各冷媒蒸発通路12a〜12fの下流側にそれぞれ連通される複数(6本)の冷媒凝縮通路13a〜13fと、上流側逆止弁14を設けた冷媒供給通路15と、下流側逆止弁16を設けた冷媒還流通路17と、を備えて構成されている。
As shown in FIG. 15, the
そして、本実施形態が第1実施形態と主に異なる点は、複数の冷媒蒸発通路12a〜12fのそれぞれの上流側に冷媒冷却通路22a〜22fを設けたことにある。
The main difference of the present embodiment from the first embodiment is that
前記冷媒蒸発通路12a〜12fは分岐通路18a〜18fを介して冷媒供給通路15に接続されるが、本実施形態では上記分岐通路18a〜18fと冷媒供給通路15との間に前記冷媒冷却通路22a〜22fが介在されており、それら冷媒冷却通路22a〜22fは、それぞれ対応する分岐通路18a〜18fの上流側に連通される。
The
上記冷媒冷却通路22a〜22fは、前記冷媒凝縮通路13a〜13fと同様に、通路となる配管の外周に多数のフィンを設けるなどして構成され、それらフィンを介して外気と通路内の冷媒との熱交換を図るようになっている。
The
したがって、本実施形態では冷媒蒸発通路12a〜12fには、冷媒冷却通路22a〜22fによって冷却された液相冷媒が供給されるため、第2実施形態で示した(6)式中、ΔTsub(=Tsub−T0)が大きくなる。これによって、第1実施形態で述べた振動流が持続する時間が延び、冷媒蒸発通路12a〜12fに液相冷媒を流入させる流量を、第1実施形態に比べてさらに小さくすることができる。
Therefore, in this embodiment, since the liquid-phase refrigerant cooled by the
その結果、本実施形態の冷却装置10Dによって冷媒冷却通路22a〜22fを新たに加えた場合でも、冷媒凝縮通路13a〜13fと冷媒冷却通路22a〜22fとを全て加算した総面積を、第1実施形態の冷却装置10に設けた冷媒凝縮通路13a〜13fの総面積以下とすることができ、冷却装置10Dのコンパクト化をさらに促進することができる。
As a result, even when the
ところで、本発明のモータの冷却装置は前記第1〜第5実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができ、例えば、モータ1はインホイールドライブ方式の電気自動車に用いられる場合に限ることなく、通常のモータにあっても本発明の冷却装置を適用することができる。
The motor cooling device of the present invention has been described with reference to the first to fifth embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various other embodiments are employed without departing from the spirit of the present invention. For example, the
1 モータ
2 回転軸
3 ロータ
4 ステータ(発熱部)
5 ハウジング
10,10A,10B,10C,10D 冷却装置
11 リザーバタンク
12a〜12f 冷媒蒸発通路
13a〜13f 冷媒凝縮通路
14 逆止弁(第1の逆止弁)
15 冷媒供給通路
16 逆止弁(第2の逆止弁)
17 冷媒還流通路
21b〜21f オリフィス
22a〜22f 冷媒冷却通路
W・A 車輪アクスル
1
5
15
17 Refrigerant recirculation passage 21b-
Claims (9)
モータの発熱で液相から気相に変化する冷媒を溜めたリザーバタンクと、
モータの発熱部に並列配置される複数の冷媒蒸発通路と、
前記複数の冷媒蒸発通路の下流側にそれぞれ連通されて低温部に配置される複数の冷媒凝縮通路と、
前記リザーバタンク内の冷媒を第1の逆止弁を介して前記複数の冷媒蒸発通路に分配して供給する冷媒供給通路と、
前記複数の冷媒凝縮通路を通過した冷媒を集合させて第2の逆止弁を介して前記リザーバタンクに戻す冷媒還流通路と、を備えたことを特徴とするモータの冷却装置。 A motor comprising a rotating shaft, a rotor coupled to the rotating shaft, and a stator surrounding the outer periphery of the rotor,
A reservoir tank that stores a refrigerant that changes from a liquid phase to a gas phase by the heat generated by the motor;
A plurality of refrigerant evaporating passages arranged in parallel in the heat generating part of the motor;
A plurality of refrigerant condensing passages which are respectively communicated to the downstream side of the plurality of refrigerant evaporating passages and are arranged in the low temperature part;
A refrigerant supply passage that distributes and supplies the refrigerant in the reservoir tank to the plurality of refrigerant evaporation passages via a first check valve;
A cooling device for a motor, comprising: a refrigerant recirculation passage that collects the refrigerant that has passed through the plurality of refrigerant condensation passages and returns the refrigerant to the reservoir tank via a second check valve.
リザーバタンクに溜めた冷媒を、第1の逆止弁を介してモータの発熱部に並列配置した複数の冷媒蒸発通路に分配して供給した後、それら複数の冷媒蒸発通路を通過した冷媒を、各冷媒蒸発通路の下流側にそれぞれ設けた冷媒凝縮通路に導入し、それら複数の冷媒凝縮通路を通過した冷媒を集合した後、第2の逆止弁を介して前記リザーバタンクに戻すことを特徴とするモータの冷却方法。 A motor comprising a rotating shaft, a rotor coupled to the rotating shaft, and a stator surrounding the outer periphery of the rotor,
After the refrigerant stored in the reservoir tank is distributed and supplied to the plurality of refrigerant evaporation passages arranged in parallel to the heat generating portion of the motor via the first check valve, the refrigerant that has passed through the plurality of refrigerant evaporation passages is supplied. The refrigerant is introduced into a refrigerant condensing passage provided on the downstream side of each refrigerant evaporating passage, the refrigerant passing through the plurality of refrigerant condensing passages is collected, and then returned to the reservoir tank via a second check valve. Motor cooling method.
モータの発熱部に並列配置される複数の冷媒蒸発通路と、
前記複数の冷媒蒸発通路の下流側にそれぞれ連通されて低温部に配置される複数の冷媒凝縮通路と、
前記リザーバタンク内の冷媒を第1の逆止弁を介して前記複数の冷媒蒸発通路に分配して供給する冷媒供給通路と、
前記複数の冷媒凝縮通路を通過した冷媒を集合させて第2の逆止弁を介して前記リザーバタンクに戻す冷媒還流通路と、を備えた冷却装置をモータに設け、当該モータをタイヤホイールの中に組み込んだことを特徴とする冷却装置付きモータを搭載した車両。 A reservoir tank that stores a refrigerant that changes from a liquid phase to a gas phase by the heat generated by the motor;
A plurality of refrigerant evaporating passages arranged in parallel in the heat generating part of the motor;
A plurality of refrigerant condensing passages which are respectively communicated to the downstream side of the plurality of refrigerant evaporating passages and are arranged in the low temperature part;
A refrigerant supply passage that distributes and supplies the refrigerant in the reservoir tank to the plurality of refrigerant evaporation passages via a first check valve;
The motor is provided with a cooling device including a refrigerant recirculation passage that collects the refrigerant that has passed through the plurality of refrigerant condensation passages and returns the refrigerant to the reservoir tank via a second check valve. A vehicle equipped with a motor with a cooling device, which is characterized by being incorporated in the vehicle.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007202999A JP2009038940A (en) | 2007-08-03 | 2007-08-03 | Motor cooling device, motor cooling method, and vehicle mounted with motor having motor cooling device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007202999A JP2009038940A (en) | 2007-08-03 | 2007-08-03 | Motor cooling device, motor cooling method, and vehicle mounted with motor having motor cooling device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009038940A true JP2009038940A (en) | 2009-02-19 |
Family
ID=40440409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007202999A Pending JP2009038940A (en) | 2007-08-03 | 2007-08-03 | Motor cooling device, motor cooling method, and vehicle mounted with motor having motor cooling device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009038940A (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013068408A (en) * | 2011-08-25 | 2013-04-18 | Nuovo Pignone Spa | Integrated pressure compensating heat exchanger, and method |
| US20130221774A1 (en) * | 2010-10-07 | 2013-08-29 | Bruno Agostini | Cooling Of An Electric Machine |
| CN105703541A (en) * | 2016-03-17 | 2016-06-22 | 中国科学院电工研究所 | Motor cooling system |
| CN105871125A (en) * | 2015-01-21 | 2016-08-17 | 东方电气集团东方电机有限公司 | Rotary motor atomizing evaporative cooling system, motor and cooling method thereof |
| DE102016101292A1 (en) * | 2016-01-26 | 2017-07-27 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Cooling device for an electric drive unit of a vehicle |
| WO2017145313A1 (en) * | 2016-02-25 | 2017-08-31 | 三菱電機株式会社 | Dynamo-electric machine |
| WO2018225878A1 (en) * | 2017-06-05 | 2018-12-13 | 엘지전자 주식회사 | Motor |
| JP2019520261A (en) * | 2016-06-23 | 2019-07-18 | テスラ,インコーポレイテッド | Integrated coolant bottle assembly |
| JP2020025442A (en) * | 2018-07-25 | 2020-02-13 | 株式会社デンソー | Rotating electric machine |
| JP2023150379A (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-16 | 日本電動株式会社 | Heat exchanger |
-
2007
- 2007-08-03 JP JP2007202999A patent/JP2009038940A/en active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130221774A1 (en) * | 2010-10-07 | 2013-08-29 | Bruno Agostini | Cooling Of An Electric Machine |
| US9154018B2 (en) * | 2010-10-07 | 2015-10-06 | Abb Research Ltd. | Cooling of an electric machine |
| JP2013068408A (en) * | 2011-08-25 | 2013-04-18 | Nuovo Pignone Spa | Integrated pressure compensating heat exchanger, and method |
| US9863723B2 (en) | 2011-08-25 | 2018-01-09 | Silvio Giachetti | Integrated pressure compensating heat exchanger and method |
| CN105871125A (en) * | 2015-01-21 | 2016-08-17 | 东方电气集团东方电机有限公司 | Rotary motor atomizing evaporative cooling system, motor and cooling method thereof |
| DE102016101292A1 (en) * | 2016-01-26 | 2017-07-27 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Cooling device for an electric drive unit of a vehicle |
| WO2017145313A1 (en) * | 2016-02-25 | 2017-08-31 | 三菱電機株式会社 | Dynamo-electric machine |
| CN105703541A (en) * | 2016-03-17 | 2016-06-22 | 中国科学院电工研究所 | Motor cooling system |
| JP2019520261A (en) * | 2016-06-23 | 2019-07-18 | テスラ,インコーポレイテッド | Integrated coolant bottle assembly |
| WO2018225878A1 (en) * | 2017-06-05 | 2018-12-13 | 엘지전자 주식회사 | Motor |
| JP2020025442A (en) * | 2018-07-25 | 2020-02-13 | 株式会社デンソー | Rotating electric machine |
| JP2023150379A (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-16 | 日本電動株式会社 | Heat exchanger |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2009038940A (en) | Motor cooling device, motor cooling method, and vehicle mounted with motor having motor cooling device | |
| JP4078766B2 (en) | Heat exchanger | |
| CN102428325B (en) | Hybrid serial counterflow dual refrigerant circuit chiller | |
| JP6716227B2 (en) | Evaporator, turbo refrigerator equipped with the same | |
| JP3056151B2 (en) | Heat exchanger | |
| US20070199339A1 (en) | Apparatus for cooling a heat-generating member and method | |
| JP5274175B2 (en) | Cold storage heat exchanger | |
| JP7364930B2 (en) | Heat exchanger | |
| US20190145710A1 (en) | Side mounted refrigerant distributor in a flooded evaporator and side mounted inlet pipe to the distributor | |
| WO2007099868A1 (en) | Heat exchanger and integrated-type heat exchanger | |
| JP2015215144A (en) | Thermal energy recovery device | |
| JP2007271197A (en) | Absorption refrigeration system | |
| JP2018189337A (en) | Refrigerant evaporator and manufacturing method thereof | |
| JP4654672B2 (en) | Motor cooling device and cooling method thereof. | |
| CN100582630C (en) | Heat exchangers for refrigeration units | |
| US20110024083A1 (en) | Heat exchanger | |
| JP5838605B2 (en) | Refrigeration equipment | |
| JP5194279B2 (en) | Evaporator | |
| JP2008533430A (en) | Accumulator integrated with heat exchanger header | |
| WO2006101562A2 (en) | Heat exchanger arrangement | |
| JP6776949B2 (en) | Condenser | |
| JP2019018680A (en) | Vehicle cooling module | |
| JP6904190B2 (en) | Vehicle heat exchanger | |
| JP2014035169A (en) | Intermediate heat exchanger | |
| JP4720558B2 (en) | Absorption refrigerator generator |