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JP2010288373A - Partition member for motor cooling - Google Patents

Partition member for motor cooling Download PDF

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JP2010288373A
JP2010288373A JP2009140360A JP2009140360A JP2010288373A JP 2010288373 A JP2010288373 A JP 2010288373A JP 2009140360 A JP2009140360 A JP 2009140360A JP 2009140360 A JP2009140360 A JP 2009140360A JP 2010288373 A JP2010288373 A JP 2010288373A
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JP
Japan
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partition member
stator
rotor
cooling
partition
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2009140360A
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Japanese (ja)
Inventor
Hisashi Murai
悠 村井
Tamotsu Kawamura
保 河村
Hiroshi Tanaka
浩 田中
Masaru Nomata
勝 野俣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Arisawa Mfg Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Arisawa Mfg Co Ltd
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Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd, Arisawa Mfg Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
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Abstract

【課題】簡易な構成でステータ収容室の冷媒がロータ収容室に漏れるのを防止することができる電動機冷却用隔壁部材を提供する。
【解決手段】ステータ11を収容するステータ収容室20とロータ12を収容するロータ収容室30を分割する電動機冷却用隔壁部材17であって、隔壁部材17は強化繊維171を捲回して形成された円筒状の繊維強化プラスチックからなる。
【選択図】図2
A partition member for cooling an electric motor capable of preventing a refrigerant in a stator housing chamber from leaking into a rotor housing chamber with a simple configuration.
An electric motor cooling partition member (17) that divides a stator storage chamber (20) for storing a stator (11) and a rotor storage chamber (30) for storing a rotor (12), wherein the partition wall member (17) is formed by winding reinforcing fibers (171). Made of cylindrical fiber reinforced plastic.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、ステータを収容するステータ収容室とロータを収容するロータ収容室を分割する電動機冷却用隔壁部材に関する。   The present invention relates to a partition member for cooling an electric motor that divides a stator accommodating chamber that accommodates a stator and a rotor accommodating chamber that accommodates a rotor.

従来、ステータを冷却する冷却構造を備えた回転電機として、例えば特許文献1に記載の回転電機が知られている。この回転電機200は、図10及び図11に示すように、スロット201とティース202が内周面に交互に形成されたステータコア203にコイル204が装着されたステータ205と、ステータ205の内周部に配置され回転自在なロータ206と、ステータ205とロータ206を収容するハウジング207と、を備えて構成されている。   Conventionally, for example, a rotating electrical machine described in Patent Document 1 is known as a rotating electrical machine having a cooling structure for cooling a stator. As shown in FIGS. 10 and 11, the rotating electrical machine 200 includes a stator 205 in which a coil 204 is mounted on a stator core 203 in which slots 201 and teeth 202 are alternately formed on an inner peripheral surface, and an inner peripheral portion of the stator 205. And a rotatable rotor 206, a stator 205, and a housing 207 that accommodates the rotor 206.

また、ステータ205を冷却する構造として、スロット201の開口部付近にスロット201を閉塞するプレート208を配置するとともに、プレート208とステータコア203の内周側及び外周側に金型を配置しそこに樹脂を充填することでステータ205の両端とハウジング207の側壁部212、212間に隔壁209、209を形成し、ハウジング207内をステータ205を収容するステータ収容室210とロータ206を収容するロータ収容室211に分割している。
そして、ステータ収容室210に形成された導入口213からハウジング207内に冷却用の冷媒を導入し、導出口214から冷媒を外部に導出し、ステータ205を冷却することが記載されている。
Further, as a structure for cooling the stator 205, a plate 208 that closes the slot 201 is disposed in the vicinity of the opening of the slot 201, and molds are disposed on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the plate 208 and the stator core 203, and resin is provided there. Partition walls 209 and 209 are formed between both ends of the stator 205 and the side walls 212 and 212 of the housing 207, and the housing 207 has a stator housing chamber 210 for housing the stator 205 and a rotor housing chamber for housing the rotor 206. It is divided into 211.
In addition, it is described that a cooling refrigerant is introduced into the housing 207 from the introduction port 213 formed in the stator housing chamber 210, the refrigerant is led out to the outside through the outlet port 214, and the stator 205 is cooled.

特開2003−61285号公報JP 2003-61285 A

しかしながら特許文献1に記載の回転電機200は、ステータコア203を磁性板を積層した積層構造とした場合に、ステータ収容室210に導入された冷媒が積層間の隙間からロータ収容室211に漏れるおそれがあった。漏れた冷媒がロータ206に付着すると機械損失が増加し、また、ロータ収容室211から外部へ冷媒を排出しようとすると別途、排出機構が必要になるなどの問題があった。
また、プレート208の両端の隔壁209、209は、金型を用いて樹脂を充填して形成されるため構造が複雑であるとともに、製造工程も複雑であった。
However, in the rotating electrical machine 200 described in Patent Document 1, when the stator core 203 has a laminated structure in which magnetic plates are laminated, the refrigerant introduced into the stator accommodating chamber 210 may leak into the rotor accommodating chamber 211 from the gap between the laminates. there were. When the leaked refrigerant adheres to the rotor 206, the mechanical loss increases, and when the refrigerant is discharged from the rotor accommodating chamber 211 to the outside, a separate discharge mechanism is required.
Further, since the partition walls 209 and 209 at both ends of the plate 208 are formed by filling a resin using a mold, the structure is complicated and the manufacturing process is also complicated.

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、その目的は、簡易な構成でステータ収容室の冷媒がロータ収容室に漏れるのを防止することができる電動機冷却用隔壁部材を提供することにある。   The present invention has been made in view of the circumstances described above, and an object thereof is to provide a partition member for cooling an electric motor that can prevent the refrigerant in the stator housing chamber from leaking into the rotor housing chamber with a simple configuration. It is in.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、
ステータ(例えば、後述の実施形態におけるステータ11)を収容するステータ収容室(例えば、後述の実施形態におけるステータ収容室20)とロータ(例えば、後述の実施形態におけるロータ12)を収容するロータ収容室(例えば、後述の実施形態におけるロータ収容室30)を分割する電動機冷却用隔壁部材(例えば、後述の実施形態における隔壁部材17)であって、
前記隔壁部材は繊維(例えば、後述の実施形態における強化繊維171)を捲回して形成された円筒状の繊維強化プラスチックからなることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1
A stator housing chamber (e.g., stator housing chamber 20 in the embodiment described later) and a rotor housing chamber (e.g., rotor 12 in the embodiment described later) for housing a stator (e.g., stator 11 in the embodiment described later). An electric motor cooling partition member (for example, a partition member 17 in an embodiment described later) that divides (e.g., a rotor accommodating chamber 30 in an embodiment described later),
The partition member is made of a cylindrical fiber reinforced plastic formed by winding a fiber (for example, a reinforcing fiber 171 in an embodiment described later).

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明の構成に加えて、
前記繊維の捲回方向が、前記隔壁部材の中心軸線に対し傾斜することを特徴とする。
In addition to the configuration of the invention described in claim 1, the invention described in claim 2
The winding direction of the fiber is inclined with respect to the central axis of the partition member.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明の構成に加えて、
前記繊維は、アルミナ繊維又はガラス繊維からなり、
前記繊維の捲回方向が、前記隔壁部材の中心軸線に対し±50°〜±80°傾斜することを特徴とする。
In addition to the configuration of the invention described in claim 1 or 2, the invention described in claim 3
The fiber is made of alumina fiber or glass fiber,
The winding direction of the fibers is inclined by ± 50 ° to ± 80 ° with respect to the central axis of the partition member.

請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明の構成に加えて、
前記繊維強化プラスチックのマトリックス樹脂(例えば、後述の実施形態におけるマトリックス樹脂172)が、ビスマレイミド樹脂又はエポキシ樹脂からなることを特徴とする。
In addition to the configuration of the invention according to any one of claims 1 to 3, the invention according to claim 4
The fiber reinforced plastic matrix resin (for example, a matrix resin 172 in an embodiment described later) is made of bismaleimide resin or epoxy resin.

請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明の構成に加えて、
前記隔壁部材は、フィラメントワインディング成形法により形成されることを特徴とする。
In addition to the structure of the invention in any one of Claims 1-4, the invention of Claim 5 is
The partition member is formed by a filament winding molding method.

請求項1の発明によれば、ステータ収容室とロータ収容室を分割する隔壁が1つの円筒状の隔壁部材から構成され、隔壁部材はハウジングに液密に支持されるため簡易な構成で、ステータ収容室の冷媒がロータ収容室に漏れるのを防止することができる。これにより、冷媒がロータに付着することによる機械損失を低減することができ効率を向上させることができる。また、ロータ収容室から冷媒を外部へ排出する排出機構を設ける必要がないので回転電機を小型化することができる。
さらに隔壁部材が繊維強化プラスチックから構成されるので、冷媒による径方向外側からの圧力に対して強度を確保することができる。これにより、隔壁部材の厚さを薄くすることで回転電機のトルクや効率を向上させることができるとともに、回転電機の寸法と重量増加を避けつつ冷却能力を向上させることができる。
According to the first aspect of the present invention, the partition that divides the stator housing chamber and the rotor housing chamber is constituted by one cylindrical partition member, and the partition member is supported in a liquid-tight manner by the housing. The refrigerant in the storage chamber can be prevented from leaking into the rotor storage chamber. Thereby, the mechanical loss by a refrigerant | coolant adhering to a rotor can be reduced, and efficiency can be improved. Further, since there is no need to provide a discharge mechanism for discharging the refrigerant from the rotor housing chamber to the outside, the rotating electrical machine can be reduced in size.
Furthermore, since the partition member is made of fiber reinforced plastic, the strength can be ensured against the pressure from the outside in the radial direction by the refrigerant. Thus, the torque and efficiency of the rotating electrical machine can be improved by reducing the thickness of the partition member, and the cooling capacity can be improved while avoiding an increase in the size and weight of the rotating electrical machine.

請求項2の発明によれば、繊維の捲回方向が隔壁部材の中心軸線に対し傾斜しているので、更なる強度の向上を図ることができる。   According to the invention of claim 2, since the winding direction of the fibers is inclined with respect to the central axis of the partition wall member, it is possible to further improve the strength.

請求項3の発明によれば、繊維がアルミナ繊維又はガラス繊維からなり、繊維の捲回方向が、隔壁部材の中心軸線に対し±50°〜±80°傾斜することにより、更なる強度の向上を図ることができる。また、繊維が非磁性及び非導電性材料にて形成されているので、隔壁部材をステータとロータとの間に配置しても回転磁界の阻害及び渦電流に基づく発熱を防止することができる。   According to the invention of claim 3, the fibers are made of alumina fibers or glass fibers, and the winding direction of the fibers is inclined by ± 50 ° to ± 80 ° with respect to the central axis of the partition wall member, thereby further improving the strength. Can be achieved. In addition, since the fibers are formed of a nonmagnetic and nonconductive material, even if the partition member is disposed between the stator and the rotor, the rotating magnetic field can be inhibited and heat generation based on eddy current can be prevented.

請求項4の発明によれば、繊維強化プラスチックのマトリックス樹脂が、ビスマレイミド樹脂又はエポキシ樹脂からなるので、磁気特性に影響を与えずに更なる強度の向上を図ることができる。   According to the invention of claim 4, since the fiber reinforced plastic matrix resin is made of a bismaleimide resin or an epoxy resin, the strength can be further improved without affecting the magnetic properties.

請求項5の発明によれば、隔壁部材がフィラメントワインディング成形法により形成されるので、更なる強度の向上を図ることができる。   According to the invention of claim 5, since the partition member is formed by the filament winding molding method, the strength can be further improved.

本発明に係る隔壁部材を備えた回転電機の一実施形態の軸方向断面図であり、図2のI−I線断面図である。It is an axial sectional view of an embodiment of a rotating electrical machine provided with a partition member according to the present invention, and is a sectional view taken along line II in FIG. 図1に示す回転電機の軸直交方向断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the axis of the rotating electrical machine shown in FIG. 1. 図1に示す回転電機における隔壁部材の変形モードを説明する軸方向断面図である。It is an axial sectional view explaining the deformation mode of the partition member in the rotating electrical machine shown in FIG. 隔壁部材の中心軸線に対する繊維の傾斜角度と成形法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the inclination angle and forming method of the fiber with respect to the central axis of the partition member. 耐圧試験に用いた歪ゲージを取り付けた隔壁部材の斜視図である。It is a perspective view of the partition member which attached the strain gauge used for the pressure test. 耐圧試験装置を示す図であり、(a)は耐圧試験装置の軸直交方向断面図であり、(b)は(a)のB−B線断面図である。It is a figure which shows a pressure | voltage resistant test apparatus, (a) is an axial orthogonal direction sectional view of a pressure | voltage resistant test apparatus, (b) is the BB sectional drawing of (a). 耐圧試験装置における隔壁部材の変形を示す図である。It is a figure which shows the deformation | transformation of the partition member in a pressure | voltage resistant test apparatus. 実施例1〜4の耐圧試験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the pressure | voltage resistant test result of Examples 1-4. 実施例1〜5及び比較例1、2の耐圧試験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the pressure | voltage resistant test result of Examples 1-5 and Comparative Examples 1 and 2. FIG. 特許文献1に記載の回転電機の軸方向断面図である。3 is an axial sectional view of a rotating electrical machine described in Patent Document 1. FIG. 特許文献1に記載の回転電機のステータの軸直交方向の部分断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view in a direction perpendicular to the axis of a stator of a rotating electrical machine described in Patent Document 1.

以下、本発明に係る回転電機の各実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, each embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本実施の形態による回転電機10は、例えば図1及び図2に示すように、ステータ11と、ステータ11の内周側にエアギャップSを介して対向配置されたロータ12と、ステータ11とロータ12を収容するハウジング13と、を備えて構成されている。   The rotating electrical machine 10 according to the present embodiment includes, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, a stator 11, a rotor 12 that is disposed to face the inner peripheral side of the stator 11 via an air gap S, and the stator 11 and the rotor. And a housing 13 that accommodates the housing 12.

ハウジング13は、円筒状の円筒壁部131と、円筒壁部131の両側をOリング14、14を介して液密に閉塞した側壁部132、132と、側壁部132、132の軸方向内側に接合され円筒壁部131より小径で軸方向長さの短い環状支持部133と、から構成されている。円筒壁部131には、外部からハウジング内部へ冷媒を導入する導入口131aが穿設されるとともにハウジング内部から外部へ冷媒を導出する導出口131bが穿設されている。そして、円筒壁部131の内周面には、ステータ11が固定されている。   The housing 13 includes a cylindrical cylindrical wall portion 131, side wall portions 132 and 132 in which both sides of the cylindrical wall portion 131 are liquid-tightly closed via O-rings 14 and 14, and axially inner sides of the side wall portions 132 and 132. An annular support portion 133 that is joined and has a smaller diameter than the cylindrical wall portion 131 and a shorter axial length is formed. The cylindrical wall 131 is provided with an introduction port 131a for introducing a refrigerant from the outside to the inside of the housing and an outlet port 131b for drawing the refrigerant from the inside of the housing to the outside. The stator 11 is fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical wall 131.

ステータ11は、内径側に所定の間隔で突出する複数のティース111が設けられてティース111とスロット112が周方向に交互に形成されたステータコア110と、ステータコア110の各ティース111に捲回されたコイル114とから構成されている。ステータコア110は、複数層の電磁鋼板が積層されて構成されている。   The stator 11 is wound around each of the teeth 111 of the stator core 110 and the stator core 110 in which a plurality of teeth 111 protruding at a predetermined interval are provided on the inner diameter side, and the teeth 111 and the slots 112 are alternately formed in the circumferential direction. The coil 114 is configured. The stator core 110 is configured by laminating a plurality of layers of electromagnetic steel plates.

ロータ12は、回転軸15と一体に回転可能なロータコア120と、ロータコア120内に周方向に等間隔に配置された不図示の永久磁石とから構成されている。回転軸15はハウジング13の側壁部132、132に軸受16、16を介して回転自在に支持されており、ロータコア120はステータコア110により与えられる回転磁束に対して反力を生じて回転軸15と一体に回転可能となっている。   The rotor 12 includes a rotor core 120 that can rotate integrally with the rotary shaft 15, and permanent magnets (not shown) that are arranged in the rotor core 120 at equal intervals in the circumferential direction. The rotating shaft 15 is rotatably supported on the side wall portions 132 and 132 of the housing 13 via bearings 16 and 16, and the rotor core 120 generates a reaction force against the rotating magnetic flux applied by the stator core 110 and It can rotate as a unit.

ここで、本実施形態の回転電機10は、ステータ11の内周面とロータ12の外周面間に形成されたエアギャップSに1つの円筒状の隔壁部材17が設けられ、隔壁部材17の両端部の内周面がOリング18、18を介してハウジング13の環状支持部133、133に支持されている。   Here, in the rotating electrical machine 10 according to the present embodiment, one cylindrical partition member 17 is provided in the air gap S formed between the inner peripheral surface of the stator 11 and the outer peripheral surface of the rotor 12. The inner peripheral surface of each part is supported by the annular support parts 133 and 133 of the housing 13 via O-rings 18 and 18.

隔壁部材17は、非磁性且つ非導電性の強化繊維171がマトリックス樹脂172で覆われた繊維強化プラスチックから構成されている。強化繊維171としてアルミナ繊維、ガラス繊維を用い、マトリックス樹脂172には耐熱性の高いビスマレイミド樹脂、多官能エポキシ樹脂もしくは通常のエポキシ樹脂を用いることが好ましい。ガラス繊維としては、高強度ガラス繊維が好ましく、例えばAGY社製S−2ガラス、日東防製T−ガラスなどを用いることできる。また、該強化繊維171が隔壁部材17の中心軸線Oに対し傾斜するようにヘリカル捲きされることが好ましく、フィラメントワインディング(FW)成形法により製造されることがさらに好ましい。図4に示す隔壁部材17の中心軸線Oに対する強化繊維171の傾斜角度をθとすると、傾斜角度θは±50°〜±80°が好ましく、略±70°がさらに好ましい。±50°以上であれば断面剛性が高いため、外圧によって圧壊するおそれをさらに低減でき、±80°以下であれば軸方向の拘束力が高いため、外圧により曲げが発生し破断するおそれをさらに低減できる。また、フィラメントワインディング成形法によれば、耐圧性、耐熱性を向上できる。   The partition member 17 is made of a fiber reinforced plastic in which a nonmagnetic and nonconductive reinforcing fiber 171 is covered with a matrix resin 172. It is preferable to use alumina fiber or glass fiber as the reinforcing fiber 171 and use a bismaleimide resin, a polyfunctional epoxy resin or a normal epoxy resin with high heat resistance as the matrix resin 172. As the glass fiber, high-strength glass fiber is preferable. For example, S-2 glass manufactured by AGY, T-glass manufactured by Nittobo, etc. can be used. The reinforcing fibers 171 are preferably helically wound so as to be inclined with respect to the central axis O of the partition member 17, and more preferably manufactured by a filament winding (FW) molding method. Assuming that the inclination angle of the reinforcing fiber 171 with respect to the central axis O of the partition wall member 17 shown in FIG. 4 is θ, the inclination angle θ is preferably ± 50 ° to ± 80 °, and more preferably about ± 70 °. If it is ± 50 ° or more, since the cross-sectional rigidity is high, the possibility of crushing due to external pressure can be further reduced, and if it is ± 80 ° or less, the axial restraint force is high, so that the possibility of bending due to external pressure and breakage is further increased. Can be reduced. Moreover, according to the filament winding molding method, pressure resistance and heat resistance can be improved.

隔壁部材17は、軸方向で対向するハウジング13の側壁部132、132間距離と略等しい軸方向長さを有し、厚さ(径方向長さ)は所定の強度を確保できるようにエアギャップSより短い厚さに設定されている。   The partition member 17 has an axial length substantially equal to the distance between the side wall portions 132, 132 of the housing 13 facing in the axial direction, and the thickness (radial length) is an air gap so as to ensure a predetermined strength. The thickness is set to be shorter than S.

ここで図4を参照して、フィラメントワインディング(FW)成形法による隔壁部材17の製造方法について説明する。
予め、隔壁部材17の所定の内径になるような金属性のマンドレル173を用意する。これにマトリックス樹脂172として、耐熱性を得るために配合した無溶剤型の多官能エポキシ樹脂を用意し、この樹脂を含浸させた強化繊維171としてのAGY社製S−2ガラス繊維をマンドレル173に中心軸線Oに対して±70°の角度(図4のθ)になるよう、捲回積層する。
この捲回を繰り返し、多官能エポキシ樹脂を含浸させたガラス繊維層が所定の厚さになったら、捲回を停止し、この捲回したガラス繊維層をポリプロピレンのフィルムで封止する。
この封止状態で150℃×20時間の雰囲気で多官能エポキシ樹脂を硬化させ、マンドレル173を所定の脱芯機で抜去する。これにより中心軸線Oに対して強化繊維171が±70°で捲回された繊維強化プラスチック製の円環体を得ることが出来る。
その後、封止していたポリプロピレンのフィルムを剥ぎ取り、外表面を所定の厚さに機械加工することで隔壁部材17が出来上がる。
Here, with reference to FIG. 4, the manufacturing method of the partition member 17 by a filament winding (FW) shaping | molding method is demonstrated.
A metallic mandrel 173 having a predetermined inner diameter of the partition member 17 is prepared in advance. A solvent-free polyfunctional epoxy resin blended to obtain heat resistance is prepared as matrix resin 172, and AG-2 S-2 glass fiber as reinforcing fiber 171 impregnated with this resin is applied to mandrel 173. The laminated layers are wound so as to have an angle of ± 70 ° with respect to the central axis O (θ in FIG. 4).
This winding is repeated, and when the glass fiber layer impregnated with the polyfunctional epoxy resin reaches a predetermined thickness, the winding is stopped and the wound glass fiber layer is sealed with a polypropylene film.
In this sealed state, the polyfunctional epoxy resin is cured in an atmosphere of 150 ° C. × 20 hours, and the mandrel 173 is removed by a predetermined decentering machine. As a result, an annular body made of fiber-reinforced plastic in which the reinforcing fiber 171 is wound at ± 70 ° with respect to the central axis O can be obtained.
Thereafter, the sealed polypropylene film is peeled off, and the outer surface is machined to a predetermined thickness, whereby the partition member 17 is completed.

このように製造された隔壁部材17の外周面はティース111の内周面であるティース先端面111aとインロー嵌合している。隔壁部材17は、ステータ11を収容するステータ収容室20とロータ12を収容するロータ収容室30とにハウジング13内を分割する隔壁として機能し、隔壁部材17の内周面と環状支持部133、133間に設けられたOリング18、18によりステータ収容室20がロータ収容室30から液密に隔離されている。   The outer peripheral surface of the partition wall member 17 manufactured in this way is in-fit with a tooth front end surface 111 a that is an inner peripheral surface of the tooth 111. The partition member 17 functions as a partition that divides the interior of the housing 13 into a stator housing chamber 20 that houses the stator 11 and a rotor housing chamber 30 that houses the rotor 12, and the inner peripheral surface of the partition member 17 and the annular support portion 133, The stator housing chamber 20 is liquid-tightly isolated from the rotor housing chamber 30 by O-rings 18, 18 provided between 133.

そして、ハウジング13の円筒壁部131に形成された導入口131aから絶縁性の冷媒が供給され、ステータ収容室20が冷媒で充填されることによりステータ11が冷却される。このとき円筒状の隔壁部材17の変形モードは、図3に示すように両端支持の分布荷重曲げとなる。   Then, an insulating refrigerant is supplied from an inlet 131a formed in the cylindrical wall 131 of the housing 13, and the stator 11 is cooled by filling the stator housing chamber 20 with the refrigerant. At this time, the deformation mode of the cylindrical partition member 17 is distributed load bending with both ends supported as shown in FIG.

以上、説明したように本実施形態の回転電機10によれば、ステータ収容室20とロータ収容室30を分割する隔壁が1つの円筒状の隔壁部材17から構成され、隔壁部材17はハウジング13に液密に支持されるため簡易な構成で、ステータ収容室20の冷媒がロータ収容室30に漏れるのを防止することができる。これにより、冷媒がロータ12に付着することによる機械損失を低減することができ効率を向上させることができる。また、ロータ収容室30から冷媒を外部へ排出する排出機構を設ける必要がないので回転電機10を小型化することができる。   As described above, according to the rotating electrical machine 10 of the present embodiment, the partition wall that divides the stator housing chamber 20 and the rotor housing chamber 30 is composed of one cylindrical partition wall member 17, and the partition wall member 17 is attached to the housing 13. Since it is supported in a liquid-tight manner, the refrigerant in the stator housing chamber 20 can be prevented from leaking into the rotor housing chamber 30 with a simple configuration. Thereby, the mechanical loss by a refrigerant | coolant adhering to the rotor 12 can be reduced, and efficiency can be improved. Further, since there is no need to provide a discharge mechanism for discharging the refrigerant from the rotor housing chamber 30 to the outside, the rotating electrical machine 10 can be reduced in size.

さらに隔壁部材17が繊維強化プラスチックから構成されるので、冷媒による径方向外側からの圧力に対して強度を確保することができる。これにより、隔壁部材17の厚さを薄くすることで回転電機10のトルクや効率を向上させることができるとともに、回転電機10の寸法と重量増加を避けつつ冷却能力を向上させることができる。従って、冷却性能向上のために冷媒流量をあげても隔壁部材17の変形や破壊を回避することができる。   Furthermore, since the partition member 17 is made of fiber reinforced plastic, it is possible to ensure strength against pressure from the outside in the radial direction due to the refrigerant. Thus, by reducing the thickness of the partition member 17, the torque and efficiency of the rotating electrical machine 10 can be improved, and the cooling capacity can be improved while avoiding an increase in the size and weight of the rotating electrical machine 10. Therefore, even if the refrigerant flow rate is increased to improve the cooling performance, deformation and destruction of the partition wall member 17 can be avoided.

また、隔壁部材17を構成する強化繊維171の捲回方向が隔壁部材17の中心軸線Oに対し傾斜しているので、更なる強度の向上を図ることができる。従って、隔壁部材17は、同じ耐圧性を有する部材を隔壁部材とした場合に比べて、隔壁部材の肉厚を小さくできるため、ロータ11とステータ12間のエアギャップSを小さくでき、回転電機10のトルク及び効率を向上させることができる。また、ロータ11とステータ12間のエアギャップSを小さくすることにより、同じトルクを出力する回転電機と比べて径方向の体格を小さくでき、寸法及び重量を小さくできる。   Further, since the winding direction of the reinforcing fibers 171 constituting the partition wall member 17 is inclined with respect to the central axis O of the partition wall member 17, the strength can be further improved. Therefore, the partition member 17 can reduce the wall thickness of the partition member as compared with the case where a member having the same pressure resistance is used as the partition member. Therefore, the air gap S between the rotor 11 and the stator 12 can be reduced. Torque and efficiency can be improved. Further, by reducing the air gap S between the rotor 11 and the stator 12, the physique in the radial direction can be reduced and the dimensions and weight can be reduced as compared with a rotating electrical machine that outputs the same torque.

また、本実施形態の回転電機10によれば、強化繊維171がアルミナ繊維又はガラス繊維からなり、強化繊維171の捲回方向が、隔壁部材17の中心軸線Oに対し±50°〜±80°傾斜することにより、更なる強度の向上を図ることができる。また、強化繊維171が非磁性及び非導電性材料にて形成されているので、隔壁部材17をステータ11とロータ12との間に配置しても回転磁界の阻害及び渦電流に基づく発熱を防止することができる。   Further, according to the rotating electrical machine 10 of the present embodiment, the reinforcing fiber 171 is made of alumina fiber or glass fiber, and the winding direction of the reinforcing fiber 171 is ± 50 ° to ± 80 ° with respect to the central axis O of the partition wall member 17. By inclining, the strength can be further improved. Further, since the reinforcing fiber 171 is formed of a nonmagnetic and nonconductive material, even if the partition member 17 is disposed between the stator 11 and the rotor 12, obstruction of the rotating magnetic field and generation of heat based on eddy currents are prevented. can do.

また、本実施形態の回転電機10によれば、隔壁部材17を構成するマトリックス樹脂172が、ビスマレイミド樹脂又はエポキシ樹脂からなるので、磁気特性に影響を与えずに更なる強度の向上を図ることができる。   Further, according to the rotating electrical machine 10 of the present embodiment, since the matrix resin 172 constituting the partition member 17 is made of bismaleimide resin or epoxy resin, the strength can be further improved without affecting the magnetic characteristics. Can do.

また、本実施形態の回転電機10によれば、ステータ収容室20に冷媒が供給されると冷媒により隔壁部材17の外周面に液圧が作用するが、Oリング18、18が隔壁部材17の内周面と当接するので、冷媒の液圧がOリング18、18をつぶす方向に作用するため、シール性を向上させることができる。   Further, according to the rotating electrical machine 10 of the present embodiment, when refrigerant is supplied to the stator housing chamber 20, hydraulic pressure acts on the outer peripheral surface of the partition wall member 17 by the coolant, but the O-rings 18 and 18 are connected to the partition wall member 17. Since it abuts on the inner peripheral surface, the fluid pressure of the refrigerant acts in the direction of crushing the O-rings 18 and 18, so that the sealing performance can be improved.

次に、図5〜図7を参照して円筒状の隔壁部材の耐圧試験について説明する。
図5に示すように、試験用サンプルとして円筒状の隔壁部材Saを用意し、隔壁部材Saの内周面の軸方向両側に周方向に等間隔で4つの歪ゲージ(A〜D,E〜H)を貼り付けた。試験装置40は、図6(a)及び(b)に示すように、隔壁部材Saより大径の円筒部41と該円筒部41の内周面から突出し周方向等間隔に設けられた突出部42を有する円筒状部材43と、軸方向両端に設けられ互いに対向する軸部材44、44と、を備え、内部に冷媒を供給可能に構成されている。そして、試験装置40に隔壁部材Saを装着し、隔壁部材Saの外周面をティースに相当する突出部42にインロー嵌合させるとともに、隔壁部材Saの内周面をOリング45、45により液密にして軸方向両端の軸部材44、44に固定した。このように隔壁部材Saを試験装置40に装着し、隔壁部材Saの外周側の空間に冷媒を供給し、隔壁部材Saの歪を調べた。
Next, a pressure resistance test of the cylindrical partition member will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 5, a cylindrical partition member Sa is prepared as a test sample, and four strain gauges (A to D, E to C) are equally spaced circumferentially on both sides in the axial direction of the inner peripheral surface of the partition member Sa. H) was pasted. As shown in FIGS. 6A and 6B, the test apparatus 40 includes a cylindrical portion 41 having a diameter larger than that of the partition wall member Sa and protruding portions that protrude from the inner peripheral surface of the cylindrical portion 41 and are provided at equal intervals in the circumferential direction. A cylindrical member 43 having 42 and shaft members 44 and 44 provided at both ends in the axial direction and opposed to each other are configured to be able to supply a refrigerant therein. Then, the partition member Sa is attached to the test apparatus 40, and the outer peripheral surface of the partition member Sa is fitted into the protrusions 42 corresponding to the teeth, and the inner peripheral surface of the partition member Sa is liquid-tightened by O-rings 45 and 45. The shaft members 44 and 44 at both ends in the axial direction were fixed. Thus, the partition member Sa was mounted on the test apparatus 40, the refrigerant was supplied to the space on the outer peripheral side of the partition member Sa, and the strain of the partition member Sa was examined.

隔壁部材Saとして、表1に示す7つのサンプル(実施例1〜4、比較例1〜3)を用いて測定を行なった。全ての隔壁部材Saの形状は、φ48×150mm、肉厚0.5mmとし、冷媒の油温120℃として50kPa上昇後30秒保持を繰り返して隔壁部材Saが破断するまでの圧力を調べた。なお、表2は強化繊維の材料物性値を示している。   Measurement was performed using seven samples (Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3) shown in Table 1 as the partition member Sa. The shape of all the partition members Sa was φ48 × 150 mm, the wall thickness was 0.5 mm, and the pressure until the partition member Sa broke was examined by repeatedly holding for 30 seconds after raising the refrigerant oil temperature to 120 ° C. and 50 kPa. Table 2 shows material property values of the reinforcing fibers.

Figure 2010288373
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Figure 2010288373
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図7は、耐圧試験における隔壁部材Saが破壊に至る過程を模式的に示したものである。
図7(a)に示すように、油圧がかかっていないときには略真円断面を有する隔壁部材Saが、油圧を上げていくことで次第に図7(b)〜(d)に示すように変形する過程が観測された。油圧が比較的低い状態では、図7(b)に示すように4箇所の歪ゲージには全て圧縮応力が作用しており、次第に油圧を上げていくと、図7(c)に示すように一箇所で引張応力が作用した。そして、さらに油圧を上げることで図7(d)に示すように、図7(c)における引張応力発生部から隔壁部材Saが破損した。
この耐圧試験結果から、隔壁部材Saに外圧を作用させると、油圧の上昇によって隔壁部材Saが等方圧縮されていく過程で、肉厚のばらつきなどによる微小領域での変形挙動の乱れがきっかけとなって円筒の変形が不均一となり、結果として引張応力発生部から隔壁部材Saが破損することがわかった。
FIG. 7 schematically shows a process of breaking the partition wall member Sa in the pressure resistance test.
As shown in FIG. 7A, when no oil pressure is applied, the partition wall member Sa having a substantially perfect circular cross section gradually deforms as shown in FIGS. 7B to 7D by increasing the oil pressure. A process was observed. In a state where the hydraulic pressure is relatively low, compressive stress is applied to all four strain gauges as shown in FIG. 7B, and when the hydraulic pressure is gradually increased, as shown in FIG. 7C. Tensile stress was applied at one location. Further, as shown in FIG. 7 (d), the partition wall member Sa was damaged from the tensile stress generating portion in FIG. 7 (c) by further increasing the hydraulic pressure.
From this pressure resistance test result, when an external pressure is applied to the partition wall member Sa, the deformation behavior in a minute region due to a variation in thickness is triggered in the process in which the partition wall member Sa is isotropically compressed due to an increase in hydraulic pressure. As a result, it was found that the deformation of the cylinder became non-uniform, and as a result, the partition wall member Sa was damaged from the tensile stress generation part.

図8及び図9は、耐圧試験結果をグラフにしたものである。図8は実施例1〜4についてそれぞれ3回繰り返し測定を行なった耐圧測定値とその平均値を示したものであり、縦軸に耐圧(kPa)をとったものである。図9は、図8に示した実施例1〜4の平均値と比較例1〜3の測定結果を表わしており、縦軸に耐圧(kPa)、横軸に耐熱温度(℃)をとったものである。なお、耐圧温度は樹脂材料の耐熱温度を示している。
ここで、回転電機10に必要な耐圧及び耐熱温度をそれぞれ450KPa、120℃とすると、0.5mmの肉厚の隔壁部材Saにおいて実施例1〜4はこれらの耐圧及び耐熱温度を十分満たすものであったが、比較例1のガラスファイバー30%を含むPPSの射出成形材は耐圧及び耐熱温度を満たさず、比較例2のガラスファイバー30%を含むPEEKの射出成形材は耐圧を満たさなかった。また、比較例3は、耐圧及び耐熱温度を一応満たすものであったが、耐圧の点で満足するものではなかった。
8 and 9 are graphs of the pressure resistance test results. FIG. 8 shows a measured pressure resistance value obtained by repeatedly measuring each of Examples 1 to 4 three times and an average value thereof, and the vertical axis represents the withstand voltage (kPa). FIG. 9 shows the average values of Examples 1 to 4 shown in FIG. 8 and the measurement results of Comparative Examples 1 to 3, with the vertical axis representing the withstand pressure (kPa) and the horizontal axis representing the heat resistant temperature (° C.). Is. The pressure resistance temperature indicates the heat resistant temperature of the resin material.
Here, if the pressure resistance and heat resistant temperature required for the rotating electrical machine 10 are 450 KPa and 120 ° C., respectively, the first to fourth embodiments sufficiently satisfy these pressure resistance and heat resistant temperature in the partition member Sa having a thickness of 0.5 mm. However, the PPS injection molding material containing 30% glass fiber of Comparative Example 1 did not satisfy the pressure resistance and heat resistance temperature, and the PEEK injection molding material containing 30% glass fiber of Comparative Example 2 did not satisfy the pressure resistance. Moreover, although the comparative example 3 satisfy | filled the pressure | voltage resistance and the heat-resistant temperature once, it was not satisfied at the point of a proof pressure.

以上の測定結果から、隔壁部材Saとしてフィラメントワインディング成形法により強化繊維を捲回して形成された繊維強化プラスチックを用いることにより射出成形材に比べて耐圧性が向上することがわかった。   From the above measurement results, it was found that the pressure resistance is improved as compared with the injection molded material by using a fiber reinforced plastic formed by winding reinforcing fibers by a filament winding molding method as the partition wall member Sa.

また、隔壁部材Saの中心軸線Oに対し傾斜角度を0°/90°とした隔壁部材Sa(比較例3)に比べて、隔壁部材17の中心軸線Oに対し傾斜して形成された隔壁部材Sa(実施例1〜4)の方が、耐圧性が向上することがわかった。   Further, the partition member formed to be inclined with respect to the central axis O of the partition member 17 as compared with the partition member Sa (Comparative Example 3) having an inclination angle of 0 ° / 90 ° with respect to the central axis O of the partition member Sa. It was found that Sa (Examples 1 to 4) improved pressure resistance.

また、強化繊維材料としてガラス繊維よりも弾性率の大きいアルミナ繊維を用いることにより耐圧性が向上し、傾斜角度が±55°よりも±70°の方が耐圧性が向上することがわかった。さらに、破損部位を目視観察すると、強化繊維材料としてガラス繊維よりもアルミナ繊維の方が、且つ、傾斜角度が±55°よりも±70°の方が破損部位が少なく、破損時の変形も少なかったものと推察される。   Further, it was found that the pressure resistance is improved by using alumina fiber having a higher elastic modulus than the glass fiber as the reinforcing fiber material, and the pressure resistance is improved when the inclination angle is ± 70 ° rather than ± 55 °. Further, when the damaged part is visually observed, alumina fiber is more reinforcing fiber material than glass fiber, and the inclined part is less than ± 55 ° and ± 70 ° is less damaged, and the deformation at the time of damage is also less. Inferred.

なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では隔壁部材17をティース先端面111aにインロー嵌合させたが、必ずしも隔壁部材17をティース先端面111aにインロー嵌合させる必要はなく、隔壁部材17の外周面とティース先端面111aとの間に所定の隙間を設けてもよい。これにより、隔壁部材17の外径寸法を厳密に管理する必要はなく隔壁部材17の製造を容易にすることができる。
In addition, this invention is not limited to what was illustrated to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.
For example, in the above-described embodiment, the partition wall member 17 is fitted in the tooth tip surface 111a with an inlay, but the partition member 17 is not necessarily fitted in the tooth tip surface 111a, and the outer peripheral surface of the partition member 17 and the tooth tip surface A predetermined gap may be provided between 111a. Thereby, it is not necessary to strictly manage the outer diameter of the partition member 17, and the manufacture of the partition member 17 can be facilitated.

10 回転電機
11 ステータ
110 ステータコア
111 ティース
111a ティース先端面
112 スロット
114 コイル
12 ロータ
13 ハウジング
131a 導入口
131b 導出口
133 環状支持部
17 隔壁部材
171 強化繊維(繊維)
172 マトリックス樹脂
173 マンドレル
18 Oリング
20 ステータ収容室
30 ロータ収容室
S エアギャップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotating electrical machine 11 Stator 110 Stator core 111 Teeth 111a Teeth front end surface 112 Slot 114 Coil 12 Rotor 13 Housing 131a Inlet 131b Outlet 133 Annular support 17 Partition member 171 Reinforcing fiber (fiber)
172 Matrix resin 173 Mandrel 18 O-ring 20 Stator accommodating chamber 30 Rotor accommodating chamber S Air gap

Claims (5)

ステータを収容するステータ収容室とロータを収容するロータ収容室を分割する電動機冷却用隔壁部材であって、
前記隔壁部材は繊維を捲回して形成された円筒状の繊維強化プラスチックからなることを特徴とする電動機冷却用隔壁部材。
A partition member for cooling an electric motor that divides a stator accommodating chamber for accommodating a stator and a rotor accommodating chamber for accommodating a rotor,
The partition member for cooling an electric motor, wherein the partition member is made of a cylindrical fiber reinforced plastic formed by winding fibers.
前記繊維の捲回方向が、前記隔壁部材の中心軸線に対し傾斜することを特徴とする請求項1に記載の電動機冷却用隔壁部材。   The partition member for cooling an electric motor according to claim 1, wherein a winding direction of the fibers is inclined with respect to a central axis of the partition member. 前記繊維は、アルミナ繊維又はガラス繊維からなり、
前記繊維の捲回方向が、前記隔壁部材の中心軸線に対し±50°〜±80°傾斜することを特徴とする請求項1又は2に記載の電動機冷却用隔壁部材。
The fiber is made of alumina fiber or glass fiber,
The partition member for cooling an electric motor according to claim 1 or 2, wherein a winding direction of the fibers is inclined by ± 50 ° to ± 80 ° with respect to a central axis of the partition member.
前記繊維強化プラスチックのマトリックス樹脂が、ビスマレイミド樹脂又はエポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電動機冷却用隔壁部材。   The partition member for cooling an electric motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the fiber reinforced plastic matrix resin is made of bismaleimide resin or epoxy resin. 前記隔壁部材は、フィラメントワインディング成形法により形成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電動機冷却用隔壁部材。   The partition member for cooling an electric motor according to claim 1, wherein the partition member is formed by a filament winding molding method.
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