JP2019088057A - Cooling structure of rotating electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機の冷却構造に関する。特に冷却液によりステータコイルを冷却する液冷式の回転電機冷却構造に関する。 The present invention relates to a cooling structure of a rotating electrical machine. In particular, the present invention relates to a liquid-cooled rotary electric machine cooling structure that cools a stator coil with a coolant.
回転電機は、電気自動車やハイブリッド自動車などを含め、多彩な用途に使用されている。回転電機は、モータジェネレータなどとも呼ばれ、電力を動力に変換するモータとしても、動力(回転力)を電力に変換するジェネレータとしても動作可能である。回転電機の構造としては、永久磁石を内蔵し回転可能に設けられたロータと、ロータを取り巻くように設けられたステータとにより構成される構造が一般的である。ステータに設けられたステータコイルと永久磁石の相互作用により、電力と動力の相互変換が行われる。 Rotating electrical machines are used in a variety of applications, including electric vehicles and hybrid vehicles. The rotating electrical machine is also called a motor generator or the like, and can operate as a motor that converts electric power to motive power or as a generator that converts motive power (rotational force) to electric power. As a structure of a rotary electric machine, a structure constituted by a rotor provided with a permanent magnet and rotatably provided and a stator provided so as to surround the rotor is general. The interaction between the stator coils provided in the stator and the permanent magnets provides mutual conversion of power and power.
ステータコイルは電流が流れることにより発熱するため、冷却が行われる。自動車などに用いられる回転電機においては、ステータコイルにオイルなどをかけ流して、コイルを液冷する技術が開発されている。
例えば、特許文献1には、モータの冷却構造において、冷却液を流す管部材に複数の噴出穴を設け、噴出された液がコイルエンドにかかるまでの距離がより長くなる噴出穴を、同距離がより短くなる噴出穴よりも、冷却液の供給源に近くなるように配置する技術が開示されている。当該技術によれば、コイルエンドにおける冷媒がかかる範囲を広げ、コイルエンドを効率的に冷却できる。
The stator coil generates heat when current flows, so cooling is performed. In a rotating electrical machine used for an automobile or the like, a technology has been developed in which oil or the like is poured over a stator coil to flow and cool the coil.
For example, in
また、特許文献2には、オイルパイプの上部に吐出孔を設ける一方で、回転電機のケースに1対のガイドリブを設け、上部の吐出孔から吐出されたオイルをガイドリブによりコイルの上方に導く技術が開示されている。当該技術によれば、冷却液の圧力調整が簡単に行えるようになり、回転電機の冷却性能を向上させることができる。 Further, in Patent Document 2, while providing a discharge hole in the upper portion of the oil pipe, a technique of providing a pair of guide ribs in the case of the rotary electric machine and guiding oil discharged from the upper discharge hole to the upper side of the coil by the guide rib Is disclosed. According to this technique, pressure adjustment of the coolant can be easily performed, and the cooling performance of the rotating electrical machine can be improved.
回転電機が高出力化するに伴い、冷却性をより高めることが求められるようになってきたが、従来技術においても、冷却液によってより効果的にコイルを冷却することが望まれるようになってきた。特に、冷却液配管から離れた位置にあるコイルに対し、的確に冷却液を供給することが望まれるようになってきた。 With the increasing output of rotating electric machines, it has been required to further improve the cooling performance, but in the prior art as well, it has become desirable to more effectively cool the coil by the cooling liquid. The In particular, it has become desirable to supply the coolant accurately to the coil located away from the coolant piping.
本発明の目的は、冷却液供給管から回転電機の周方向に隔たった位置に配置されたステータコイルに対しても、冷却液を的確に供給し、効果的に冷却を行えるような回転電機の冷却構造を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a cooling fluid appropriately supplied to a stator coil disposed at a position spaced apart from a cooling fluid supply pipe in the circumferential direction of the rotating electrical machine, thereby effectively performing cooling. It is in providing a cooling structure.
発明者は、鋭意検討の結果、吐出された冷却液を導くガイド部材を冷却液供給管に一体化すると共に、回転電機の周方向に冷却液を吐出して、冷却液をガイド部材の表面に沿って流し、ガイド部材の湾曲や屈曲を利用して冷却液の流れの方向を変化させると、上記課題を解決できることを知見し、本発明を完成させた。 As a result of intensive investigations, the inventor integrates a guide member for guiding the discharged coolant into the coolant supply pipe, and discharges the coolant in the circumferential direction of the rotary electric machine to apply the coolant to the surface of the guide member. The inventors have found that the above problems can be solved by flowing along and changing the direction of the flow of the coolant by utilizing the curvature or bending of the guide member, and the present invention has been completed.
本発明は、軸周りに回転可能なロータと、前記ロータを取り囲むように前記ロータの外周部に設けられたステータコアおよび前記ステータコアに捲回されるステータコイルを有するステータと、を備える回転電機の冷却構造であって、前記ロータの軸方向に延在するように設けられ、冷却液が流通する管路と、前記ステータコイルに対し冷却液を吐出する少なくとも1つ以上の吐出孔とを有する冷却液供給管を備え、前記冷却液供給管に一体化されたガイド部材を備え、前記ガイド部材は、冷却液供給管との接続部付近では、回転電機の周方向に沿って延在すると共に、周方向の端部にかけて前記ステータコイルに向かう方向に屈曲もしくは湾曲しており、前記吐出孔の少なくとも一部は、軸方向に沿って見て回転電機の周方向に沿う方向に冷却液が吐出されるよう設けられ、当該吐出孔から吐出された冷却液がガイド部材の表面に沿って流れて前記ステータコイルに導かれる、回転電機の冷却構造である(第1発明)。 The present invention is a cooling of a rotating electrical machine including a rotor rotatable about an axis, a stator core provided on an outer peripheral portion of the rotor so as to surround the rotor, and a stator coil wound around the stator core. A coolant having a structure extending in the axial direction of the rotor and having a pipe through which the coolant flows and at least one discharge hole for discharging the coolant to the stator coil. And a guide member integrated with the coolant supply pipe, the guide member extending along the circumferential direction of the rotary electric machine near the connection portion with the coolant supply pipe, It is bent or curved in the direction toward the stator coil to the end of the direction, and at least a part of the discharge hole is in the direction along the circumferential direction of the rotary electric machine as viewed along the axial direction Provided that 却液 is discharged, coolant discharged from the discharge hole is flowing along the surface of the guide member guided in the stator coil, a cooling structure of a rotating electric machine (first invention).
第1発明において、好ましくは、前記ガイド部材には溝が形成されていて、吐出孔から吐出された冷却液が前記溝に沿って流れて、ステータコイルに導かれる(第2発明)。さらに、第2発明において、好ましくは、前記ガイド部材の周方向端部における前記溝の軸方向位置と、当該溝に冷却液を吐出する吐出孔の軸方向位置とが、異なる位置とされる(第3発明)。また、さらに、第2発明において、好ましくは、少なくとも前記ガイド部材の周方向端部が波板状に形成されている(第4発明)。また、さらに、第2発明において、好ましくは、前記ガイド部材には複数のリブが立設されていて、リブとリブの間が前記溝となる(第5発明)。 In the first invention, preferably, a groove is formed in the guide member, and the coolant discharged from the discharge hole flows along the groove and is led to the stator coil (second invention). Furthermore, in the second invention, preferably, the axial position of the groove at the circumferential end of the guide member is different from the axial position of the discharge hole for discharging the coolant to the groove ( 3rd invention). Furthermore, in the second invention, preferably, at least the circumferential end of the guide member is formed in a corrugated plate shape (fourth invention). Furthermore, in the second invention, preferably, a plurality of ribs are provided upright on the guide member, and the space between the ribs is the groove (the fifth invention).
また、第1発明において、好ましくは、回転電機の径方向に沿って見て、周方向に対し傾斜した方向に、吐出孔から冷却液が吐出されて、当該冷却液がガイド部材により導かれる(第6発明)。 In the first aspect of the invention, preferably, the coolant is discharged from the discharge hole in a direction inclined with respect to the circumferential direction as viewed along the radial direction of the rotating electrical machine, and the coolant is guided by the guide member ( Sixth invention).
本発明の回転電機の冷却構造(第1発明)によれば、冷却液供給管から回転電機の周方向に隔たった位置に配置されたステータコイルに対しても、冷却液を的確に供給し、効果的に冷却を行える。 According to the cooling structure (first invention) of the rotating electrical machine of the present invention, the cooling fluid can be accurately supplied also to the stator coil disposed at a position separated in the circumferential direction of the rotating electrical machine from the cooling fluid supply pipe, It can cool effectively.
また、第2発明や第3発明、第4発明、第5発明のようにされていれば、周方向に離れた位置のコイルの所定の箇所に対して、集中して冷却液を流すことができ、冷却がより効率的になる。また、第3発明や第6発明のようにされていれば、冷却液の吐出孔を設ける位置や冷却液供給管の長さ等の設計自由度が増し、回転電機の冷却構造をより効果的、効率的に実現できる。
Further, if the second invention, the third invention, the fourth invention and the fifth invention are used, it is possible to concentrate the flow of the coolant on a predetermined portion of the coil at a position distant in the circumferential direction. Yes, cooling is more efficient. In addition, if it is done as in the third invention and the sixth invention, design freedom such as the position where the coolant discharge hole is provided and the length of the coolant supply pipe is increased, and the cooling structure of the rotating electrical machine is more effective. Can be realized efficiently.
以下図面を参照しながら、ハイブリッド自動車に用いられる回転電機(モータジェネレータ)を例として、発明の実施形態について説明する。発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。 Hereinafter, embodiments of the invention will be described by taking a rotating electrical machine (motor generator) used in a hybrid vehicle as an example with reference to the drawings. The invention is not limited to the specific embodiments described below, but may be modified in form.
図1は、本発明に係る回転電機の冷却構造の一実施形態を示す断面図である。回転電機は、回転可能なロータ91と、ロータの周囲に配されたステータ94とを備える。この回転電機は、自動車に用いられる場合には、ロータの回転軸が自動車のトランスミッションなど駆動機構に接続されていて、電力により駆動力を発生するモータ(電動機)として、あるいは、回転力を電力に変換するジェネレータ(発電機)として動作するよう、構成される。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a cooling structure of a rotating electrical machine according to the present invention. The rotary electric machine includes a
ロータ91には、永久磁石が取付けられていて、回転軸m周りに回転可能に回転電機のケース(図示せず)に支持されている。なお、回転電機はロータ91に永久磁石を用いないタイプのものであってもよい。
A permanent magnet is attached to the
ステータ94は、ロータ91の外周を取り囲むようにロータ外周部に並んで配置された複数のステータコア92,92と、それぞれのステータコア92,92に捲回されたステータコイル(以下単に「コイル」とも呼ぶ)93,93とにより構成されている。ステータ94は、回転電機のケースの内部に固定されている。また、ステータ94において、回転軸mの両端部では、コイルが露出しており、この部分はコイルエンドと呼ばれる。
The
ケースの内部には、好ましくはケースとステータ94の間を通過するように、冷却液供給管11が設けられている。冷却液供給管11は、ロータの回転軸mと略平行に延在するように設けられる。冷却液供給管11は、内部に冷却液が流通する管路を備える管体である。冷却液供給管11は、ステータコイル93に対し冷却液を吐出する少なくとも1つ以上の吐出孔を有する。
Inside the case, a
冷却液供給管11は、後述するようにガイド部材12と一体化されており、図1のY−Y断面に示すように、ガイド部材12がおおむね回転電機の周方向に延在するような姿勢で、冷却液供給管11とガイド部材12が取付けられる。冷却液供給管11の本数や配置は特に限定されないが、吐出した冷却液が重力により流れてコイルを冷却するよう、コイル93の上側や斜め上側、横側に面して配置されることが好ましい。
The
冷却液は、ポンプ等により回収・加圧され、ケースに設けられた管路等を通じて冷却液供給管11に供給される。冷却液供給管11の吐出孔13,14から吐出された冷却液がコイルエンドにかけられ、コイルを伝って下方に流れていく際にコイルが冷却される。吐出された冷却液は、ケース下部で回収され、循環してコイルを冷却する。冷却液は、典型的にはオイルである。冷却液の循環経路に、冷却液を冷却するオイルクーラーなどを備えさせることが好ましい。
The coolant is recovered and pressurized by a pump or the like, and supplied to the
図1のX−X断面に示すように、ステータコイル93は、ステータコア92に対し、回転軸mの両側で露出しており、この部分をコイルエンド93a、93bとして図示している。冷却液供給管11から吐出される冷却液は、典型的には、コイルエンド93a、93bにかけられて、主にこの部分を冷却する。なお、両側のコイルエンド93a、93bの中間部、即ち、ステータコア92の部分にも冷却液供給管に吐出孔を設けて、この部分も冷却液で冷却するようにしてもよい。
As shown in the X-X cross section of FIG. 1, the
必須ではないが、冷却液供給管11は、軸方向に分割して構成してもよい。例えば、回転軸の一端側に位置するコイルエンド93aに冷却液を供給する部分と、回転軸の他端側に位置するコイルエンド93bに冷却液を供給する部分とを別体に設け、両者をつなぎ合わせて、一連の管路にするようにしてもよい。また、冷却液供給管11において、冷却液が供給される側とは反対側の端部は、本実施形態のように、閉じられていることが好ましいが、これは必須ではなく、他の管路等に接続されていてもよい。
Although not essential, the
本発明に係る回転電機の冷却構造では、冷却液供給管11に加え、ガイド部材12が備えられている。図2、図3に示すように、ガイド部材12は、冷却液供給管11に一体化されており、管体に板状部材が一体化されたような形態の冷却液供給部材1となって、冷却構造に備えられている。ガイド部材12と冷却液供給管11の一体化は、樹脂の射出成形を利用した一体成形による一体化であることが好ましい。
In the cooling structure of the rotating electrical machine according to the present invention, in addition to the cooling
ガイド部材12の形態について説明する。ガイド部材12は、冷却液供給管11との接続部12a付近では、回転電機の周方向に沿って延在すると共に、ガイド部材12の回転電機周方向の端部12bにかけて、ステータコイル93に向かう方向に屈曲もしくは湾曲している。本実施形態においては、冷却液供給管11との接続部12a付近では、ガイド部材は、回転電機の周方向に延在する平板状に設けられると共に、ガイド部材12の周方向の端部12bは、回転電機の中心即ちコイルやロータが存在する方向に向かって湾曲するように形成されている。必須ではないが、ガイド部材12の周方向の端部12bは、その末端部において、回転電機の径方向にほぼ沿って延在するように設けられることが好ましい。
The form of the
必須ではないが、狭いスペースに配置しやすくするため、ガイド部材12は板状に設けられることが好ましい。ガイド部材は中空の箱状であってもよい。また、ガイド部材は、本実施形態の冷却液供給部材1においてそうであるように、冷却液供給管11を挟んで両側に設けられることが好ましい。
Although not essential, in order to facilitate arrangement in a narrow space, the
冷却液供給管11に設けられる吐出孔について説明する。冷却液供給管11には、管の内部に供給された冷却液を外部に吐出する吐出孔が、管体の内外を貫通して設けられている。吐出孔の少なくとも一部は、ロータの回転軸方向に沿って見て、回転電機の周方向に沿う方向に冷却液が吐出されるよう設けられている。このような吐出孔を、以下、「第1吐出孔13」と称する。本実施形態においては、図3のように、冷却液供給管11が延在する方向に沿って見て、管の中心から回転電機の周方向に沿う方向(即ち、図3における左右方向)に、第1吐出孔13,13が空けられている。また、必須ではないが、本実施形態においては、回転電機の径方向に沿って見て、冷却液供給管11の延在方向と直交する方向に、第1吐出孔13,13が空けられている。
The discharge holes provided in the
図4、図5に示すように、第1吐出孔13,13から吐出された冷却液は、ガイド部材12,12の表面に沿って流れて、ガイド部材12,12の湾曲形状もしくは屈曲形状によって方向を変えられて、ステータコイル(コイルエンド93a,93b)に導かれる。なお、図4,5においては、吐出された冷却液の流れを白抜き矢印で示している。後述する図8も同様である。
As shown in FIGS. 4 and 5, the coolant discharged from the first discharge holes 13, 13 flows along the surfaces of the
また、冷却液供給管11は、従来公知の冷却液供給管が有していたようなステータコイルに向けて直接オイルがかかるように吐出する吐出孔(以下「第2吐出孔14」とも称する)を有していてもよい。第2吐出孔14、14は、図3のように、冷却液供給管11が延在する方向に沿って見て、管の中心からコイル93に向かう方向(典型的には、回転電機の径方向)に空けられている。第2吐出孔14、14から吐出される冷却液は、コイルエンド93a,93bに直接かけられ、コイルを冷却する。
Further, the
上記実施形態の回転電機の冷却構造を構成する冷却液供給部材1の製造方法について説明する。回転電機やその他の構成部材については公知の構造や公知の製造方法により調達すればよい。
The manufacturing method of the cooling
必須ではないが、上記構造を有する冷却液供給部材1は、例えば、熱可塑性樹脂の射出成形を利用して製造することができる。
射出成形を利用した製造方法において、冷却液供給管11の部分の冷却液が流通する管路については、コア型により形成してもよいし、いわゆるフローティングコア法により形成することもできる。形状によっては、射出成形後にドリルにより管路を空けてもよい。また、半割れ体を射出成形してから、半割れ体同士を溶着して、冷却液が流通する管路を有する冷却液供給管11としてもよい
Although not essential, the
In the manufacturing method using injection molding, the pipeline through which the coolant flows in the portion of the
吐出孔13,14は、可能であれば、管体11を射出成形する際に、ピンやスライド型などを利用して形成することが好ましいが、ドリルなどにより後加工して吐出孔をあけてもよい。
It is preferable that the discharge holes 13 and 14 be formed by using a pin or a slide mold when injection molding of the
ガイド部材12は、射出成形を利用して、冷却液供給管11と一体成形することが好ましいが、一体成形することは必須ではなく、冷却液供給管11とガイド部材12をそれぞれ独立に形成して、それらを組み立てて冷却液供給部材1を製造してもよい。
また、冷却液供給管11やガイド部材12を構成する材料は、射出成形可能な合成樹脂に限定されるものではなく、金属等であってもよい。金属の場合には、溶接やかしめ、切削加工などの公知の加工方法を利用して冷却液供給部材1を製造すればよい。
The
Moreover, the material which comprises the cooling fluid supply pipe |
上記実施形態の回転電機の冷却構造の作用及び効果について説明する。上記実施形態の冷却構造によれば、ガイド部材12は、冷却液供給管11との接続部12a付近では、回転電機の周方向に沿って延在すると共に、周方向の端部12bにかけてステータコイル93に向かう方向に屈曲もしくは湾曲しており、さらに、ロータの回転軸に沿って見て、回転電機の周方向に沿う方向に冷却液が吐出されるように第1吐出孔13が設けられ、第1吐出孔13から吐出された冷却液がガイド部材12の表面に沿って流れてステータコイル93に導かれるようにされているので、冷却液供給管11から回転電機の周方向に隔たった位置に配置されたステータコイルの部位に対して、冷却液を的確に供給することができ、効果的に冷却を行える。
The operation and effects of the cooling structure of the rotating electrical machine according to the above embodiment will be described. According to the cooling structure of the above embodiment, the
特許文献1に記載された従来技術においては、軸方向に沿って見て、管部材から冷媒が斜め方向にも噴射され、管部材から離れた位置にも冷媒が供給される。しかしながら、特許文献1の技術により管部材から周方向に離れた位置にも冷媒を供給しようとすると、ステータコイルの外周面に対しかなり傾いた角度(寝た角度)で冷媒が供給され、供給された冷媒がステータコイルの外周面ではねてしまってコイル内部に入り込みにくく、管部材から周方向に離れた位置のコイルに冷媒を効率的に届けることができないという課題を発明者らは発見した。
In the prior art described in
また、特許文献2に記載された従来技術においては、オイルパイプの上部の突出孔から吐出されたオイルが、ケース等に設けられたガイドリブによりコイルの上部に滴下される。しかしながら、特許文献2の従来技術においても、オイルパイプの上部の突出孔から吐出されたオイルは、回転電機の軸方向にも拡散してしまい、吐出したオイルの一部しかコイルの冷却に活用されないとの課題を発明者らは発見した。 Moreover, in the prior art described in patent document 2, the oil discharged from the protrusion hole of the upper part of the oil pipe is dripped at the upper part of a coil by the guide rib provided in the case etc. However, even in the prior art of Patent Document 2, the oil discharged from the protruding hole at the top of the oil pipe also diffuses in the axial direction of the rotating electrical machine, and only a part of the discharged oil is used for cooling the coil The inventors found out the problem with
本発明に係る上記実施形態の回転電機の冷却構造によれば、第1吐出孔13,13から回転電機の周方向に沿う方向に吐出された冷却液は、ガイド部材12の表面に沿って、あまり拡散することなく流れて、ガイド部材が湾曲もしくは屈曲形成されたガイド部材の端部付近でコイルに向かうように導かれる。そのため、第1吐出孔13,13から吐出させた冷却液を、あまり拡散させることなく、冷却液供給管11から回転電機の周方向に隔たった位置に効率的に送ることができる。このような作用により、吐出した冷却液の利用効率を高めながら、効果的にステータコイル93,93を冷却することができる。また、冷却液を冷却液供給管11から回転電機の周方向に隔たった位置に効率的に送ることができるので、配置すべき冷却液供給管の本数を減らせる場合もある。
According to the cooling structure of the rotating electrical machine of the above embodiment of the present invention, the coolant discharged from the first discharge holes 13 and 13 in the direction along the circumferential direction of the rotating electrical machine is along the surface of the
発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその詳細な説明を省略する。また、これら実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施できる。 The invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented with various modifications. Other embodiments of the present invention will be described below. In the following description, parts different from the above embodiment will be mainly described, and the detailed description of the same parts will be omitted. In addition, these embodiments can be implemented by combining some of them with each other or replacing some of them.
上記実施形態の説明においては、ガイド部材12が、冷却液供給管11との接続部付近12aでは、回転電機の周方向に沿って延在することを述べたが、ガイド部材の延在方向と回転電機の周方向とは、厳密に一致していなければならないわけではなく、第1吐出孔から周方向に沿うように吐出された冷却液がおおむねガイド部材の壁面に沿って流れるようになっていればよい。
In the description of the above embodiment, it has been described that the
また、上記実施形態の説明においては、第1吐出孔13が、回転電機の周方向に沿う方向に冷却液が吐出されるよう設けられることを述べたが、冷却液の吐出方向と回転電機の周方向とは、厳密に一致していなければならないわけではなく、軸方向に沿って見た際に、第1吐出孔から吐出された冷却液がおおむね回転電機の周方向に流れればよい。両者の間に許容される角度は好ましくは30度以下、より好ましくは15度以下である。 Moreover, in the description of the above embodiment, it has been described that the first discharge holes 13 are provided such that the coolant is discharged in the direction along the circumferential direction of the rotating electrical machine. The circumferential direction does not have to be exactly the same, and the coolant discharged from the first discharge hole may flow generally in the circumferential direction of the rotary electric machine when viewed along the axial direction. The allowable angle between both is preferably 30 degrees or less, more preferably 15 degrees or less.
また、第1吐出孔13、13の具体的形状は特に限定されない。穴の輪郭の形状は、円形であってもよいし、矩形状、半円状、かまぼこ形状等であってもよい。必須ではないが、第1吐出孔13、13が設けられる位置は、図3に示したように、冷却液供給管11の管体の中心から回転電機の周方向に向かった位置付近であることが好ましい。また、第1吐出孔13、13が、冷却液供給管11の管壁を貫通する方向は、図3に示したように、回転電機の周方向に沿った方向であることが好ましい。
Further, the specific shape of the first discharge holes 13, 13 is not particularly limited. The shape of the outline of the hole may be circular, rectangular, semicircular, semicylindrical or the like. Although not essential, as shown in FIG. 3, the positions where the first discharge holes 13, 13 are provided are in the vicinity of a position in the circumferential direction of the rotary electric machine from the center of the tube of the
また、上記実施形態の説明においては、ガイド部材が周方向の端部で湾曲形成されている実施形態について説明したが、湾曲することは必須ではなく、屈曲した形態であってもよい。なお、屈曲形態とする場合には、吐出された冷却液の流れが遮られにくいように、屈曲する角度を60度以下、より好ましくは45度以下にすることが好ましい。また、ガイド部材の表面を屈曲させる場合には、一度に大きな角度で屈曲させるのではなく、複数個所で少しずつ段階的に屈曲させることが好ましい。 Moreover, in the description of the above embodiment, the embodiment in which the guide member is formed to be curved at the end portion in the circumferential direction has been described, but it is not essential to be curved, and it may be bent. In the case of the bending form, it is preferable to set the bending angle to 60 degrees or less, more preferably 45 degrees or less, so that the flow of the discharged coolant is not easily blocked. When the surface of the guide member is to be bent, it is preferable that the guide member be bent stepwise at a plurality of places instead of being bent at a large angle at one time.
また、ガイド部材の周方向の末端部で、軸方向に沿って見て、ガイド部材の末端部と回転電機の径方向がなす角が、好ましくは40度以下、より好ましくは25度以下となるようにするとよい。上記実施形態のように、ガイド部材の周方向の末端部が、概ね回転電機の径方向に沿って延在することが、特に好ましい。このようにすれば、冷却液が、ガイド部材の湾曲した端部で曲がって流れて、ガイド部材の末端部からコイルの奥に届くようにかけられやすく、冷却液の利用効率がより高められる。冷却液供給部材1が、回転電機のコイルの真上ではなく、斜め上や横(側面)に設けられる場合には、特に、このような構成とすることが好ましい。
Further, at the circumferential end of the guide member, the angle between the end of the guide member and the radial direction of the rotary electric machine is preferably 40 degrees or less, more preferably 25 degrees or less, as viewed along the axial direction. You should do it. As in the above embodiment, it is particularly preferable that the circumferential end portion of the guide member extends generally along the radial direction of the rotating electrical machine. In this way, the coolant is likely to be bent and flow at the curved end of the guide member so as to reach from the end of the guide member to the back of the coil, and the use efficiency of the coolant is further enhanced. In the case where the
図6は、冷却液供給管21にガイド部材22,22が一体化された第2実施形態の冷却液供給部材2を示す斜視図である。この実施形態においても、第1吐出孔23,23から回転電機の周方向に吐出された冷却液が、ガイド部材22の表面に沿って流れ、ガイド部材22の端部22bで湾曲形成された部分でコイルエンドに向かう方向に導かれる点は、第1実施形態と同様である。
FIG. 6 is a perspective view showing the coolant supply member 2 of the second embodiment in which the
本実施形態においては、ガイド部材22の表面には溝22cが形成されていて、吐出孔23から吐出された冷却液が前記溝22cに沿って流れて、ステータコイルに導かれる。溝22cは、冷却液の流れを妨げないよう、冷却液供給管21からガイド部材22の端部22bに向かう方向に沿って形成されている。
より具体的には、ガイド部材22は板状に形成された部材であり、ガイド部材22を波板状に形成することにより、溝22cが形成されている。溝22cは、ガイド部材22がコイルに向かう方向に湾曲もしくは屈曲する周方向端部(冷却液供給管21とは反対側の部分)22bに形成されていることが好ましい。
In the present embodiment, a
More specifically, the
ガイド部材に溝が形成され、吐出された冷却液が溝に沿って流れれば、冷却液供給管から隔たった位置であっても、所望する位置に効率的に冷却液をかけることができ、冷却の効率性が増す。また、少なくともガイド部材22の周方向端部22bが波板状に形成されていれば、かかる部分の溝に冷却液が集まりやすくなり、所望する位置に、より効率的に冷却液をかけることができるようになる。
If a groove is formed in the guide member and the discharged coolant flows along the groove, the coolant can be efficiently applied to the desired position even at a position separated from the coolant supply pipe. Cooling efficiency is increased. In addition, if at least the
また、本実施形態においては、回転電機の径方向に沿って見て、溝22c、22cが放射状に、即ち、冷却液供給管21の側からガイド部材22の端部22bに向かうにしたがって、隣接する溝の中心間の距離が大きくなるように、溝22c、22cが設けられている。この溝の構成に伴い、冷却液供給管21の第1吐出孔23,23は、管の軸線方向中央部に密集して設けられている。すなわち、本実施形態において、一部の吐出孔に関しては、ガイド部材22の周方向端部22bにおける溝22cの軸方向位置と、当該溝22cに冷却液を吐出する吐出孔23の軸方向位置とが、異なる位置とされている。
Further, in the present embodiment, when viewed along the radial direction of the rotary electric machine, the
この様な構成とすると、回転電機の軸方向位置に関し、吐出孔23と冷やしたいコイルの位置の互いの位置関係の自由度が高められる。そのため、冷却液を供給できる範囲が拡大したり、冷却液供給管を短くできたりして、設計上の自由度が高められ、回転電機の冷却構造がより効果的、効率的に実現できる。
With such a configuration, the degree of freedom of the positional relationship between the
図7は、冷却液供給管31にガイド部材32,32が一体化された第3実施形態の冷却液供給部材3を示す斜視図である。本実施形態においては、ガイド部材32,32には複数のリブ35,35が立設されていて、リブ35とリブ35の間の部分が溝となって、第2実施形態における溝22cのように機能する。したがって、リブ35,35は、少なくともガイド部材32の周方向端部32bに設けられていることが好ましい。このようなリブは射出成形を利用して成形しやすく、第1吐出孔33,33から吐出された冷却液の拡散を抑制する効果も高い。
FIG. 7 is a perspective view showing the
上記第2実施形態や第3実施形態のように、ガイド部材に溝を形成する場合には、ガイド部材の周方向末端に向かうにしたがって、溝の幅が狭くなっていくようにしてもよく、このようにすれば、冷却液の拡散が抑制され、特定の箇所に集中してオイルをかけることに好適である。 When the groove is formed in the guide member as in the second embodiment and the third embodiment, the width of the groove may be narrowed toward the circumferential end of the guide member. In this way, the diffusion of the coolant is suppressed, which is suitable for concentrating the oil on a specific location.
図8は、冷却液供給管41にガイド部材42,42が一体化された第4実施形態の冷却液供給部材4を示す。本実施形態の冷却液供給部材4の構成は、図2、図3に示した第1実施形態の冷却液供給部材1とおおむね同様であるが、主に第1吐出孔43a,43b,43cが設けられる形態が異なっている。図8に示すように、本実施形態では、第1吐出孔の一部(43a,43c)は、回転電機の径方向から見て、周方向に対し傾斜した方向に、冷却液が吐出されるように設けられている。すなわち、図8の下側の図において、第1吐出孔43aは、斜め上方に冷却液を吐出し、第1吐出孔43cは、斜め下方に冷却液を吐出する。その結果、冷却液供給管41の軸方向の位置に関し、第1吐出孔43a,43cは、軸方向に異なる位置に冷却液を効率的に供給可能となっている。このような構成であっても、回転電機の軸方向位置に関し、吐出孔43a,43cと冷やしたいコイルの位置の互いの位置関係の自由度が高められる。そのため、冷却液を供給できる範囲が拡大したり、冷却液供給管を短くできたりして、回転電機の冷却構造がより効果的、効率的に実現できる。
FIG. 8 shows a
なお、第2実施形態ないし第4実施形態では、第1実施形態に設けられていた第2吐出孔14,14の記載は省略したが、これら実施形態においても、第1実施形態と同様に第2吐出孔を設けてもよい。 In the second to fourth embodiments, the description of the second discharge holes 14 and 14 provided in the first embodiment is omitted, but also in these embodiments, as in the first embodiment, the second discharge holes 14 and 14 are omitted. 2 Discharge holes may be provided.
また、上記実施形態の説明において、冷却液供給管とガイド部材が一体化された冷却液供給部材に関し、取付け部や固定部の詳細の説明は省略した。また、冷却液供給管における他の管路や管路閉塞部材等との接続部等の詳細についても、記載を省略した。これらについては、公知技術を利用すればよい。また、管路等の接続部については、適宜シール部を設けてもよい。 Further, in the description of the above-described embodiment, regarding the coolant supply member in which the coolant supply pipe and the guide member are integrated, the detailed description of the mounting portion and the fixing portion is omitted. Moreover, description is abbreviate | omitted also about the detail of a connection part with the other pipe line in a coolant supply pipe, a pipe line blocking member, etc., etc. FIG. Known techniques may be used for these. In addition, a seal portion may be provided as appropriate for a connection portion such as a conduit.
上記実施形態の回転電機の冷却構造の応用については、ハイブリッド自動車に用いられる回転電機に限定されず、回転可能なロータとその外周に設けられるステータを有し、ステータコイルを冷却液で冷却する回転電機が利用される用途であれば広く利用可能である。例えば、そのような回転電機は、電気自動車や、産業用の動力モータや、発電設備などにも利用可能である。 The application of the cooling structure of the rotating electrical machine according to the above embodiment is not limited to the rotating electrical machine used in a hybrid vehicle, and includes a rotatable rotor and a stator provided on the outer periphery thereof to cool the stator coil with a coolant. It can be widely used if it is an application where an electric machine is used. For example, such a rotating electric machine can be used for an electric car, an industrial power motor, a power generation facility, and the like.
上記実施形態の回転電機の冷却構造は、例えばハイブリッド自動車に使用されるモータジェネレータの冷却に使用でき、産業上の利用価値が高い。 The cooling structure of the rotating electrical machine according to the above-described embodiment can be used, for example, to cool a motor generator used in a hybrid vehicle, and has high industrial utility value.
1 冷却液供給部材
11 冷却液供給管
12 ガイド部材
13 第1吐出孔
14 第2吐出孔
91 ロータ
94 ステータ
92 ステータコア
93 ステータコイル
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ロータの軸方向に延在するように設けられ、冷却液が流通する管路と、前記ステータコイルに対し冷却液を吐出する少なくとも1つ以上の吐出孔とを有する冷却液供給管を備え、
前記冷却液供給管に一体化されたガイド部材を備え、
前記ガイド部材は、冷却液供給管との接続部付近では、回転電機の周方向に沿って延在すると共に、周方向の端部にかけて前記ステータコイルに向かう方向に屈曲もしくは湾曲しており、
前記吐出孔の少なくとも一部は、軸方向に沿って見て回転電機の周方向に沿う方向に冷却液が吐出されるよう設けられ、当該吐出孔から吐出された冷却液がガイド部材の表面に沿って流れて前記ステータコイルに導かれる、
回転電機の冷却構造。 A cooling structure of a rotating electrical machine, comprising: a rotor rotatable about an axis; a stator core provided on an outer peripheral portion of the rotor so as to surround the rotor; and a stator having a stator coil wound around the stator core. ,
The cooling fluid supply pipe is provided so as to extend in the axial direction of the rotor, and has a conduit through which the cooling fluid flows, and at least one discharge hole for discharging the cooling fluid to the stator coil.
A guide member integrated with the coolant supply pipe;
The guide member extends along the circumferential direction of the rotary electric machine near the connection portion with the coolant supply pipe, and is bent or curved in the direction toward the stator coil toward the circumferential end portion,
At least a portion of the discharge hole is provided such that the coolant is discharged in a direction along the circumferential direction of the rotary electric machine as viewed along the axial direction, and the coolant discharged from the discharge hole is formed on the surface of the guide member. Flows along and is led to the stator coil,
Cooling structure of the rotating electrical machine.
請求項1に記載の回転電機の冷却構造。 A groove is formed in the guide member, and the coolant discharged from the discharge hole flows along the groove and is led to the stator coil.
The cooling structure of the rotary electric machine according to claim 1.
請求項2に記載の回転電機の冷却構造。 The axial position of the groove at the circumferential end of the guide member and the axial position of the discharge hole for discharging the coolant to the groove are different positions.
The cooling structure of the rotary electric machine according to claim 2.
請求項2に記載の回転電機の冷却構造。 At least the circumferential end of the guide member is formed in a corrugated plate shape,
The cooling structure of the rotary electric machine according to claim 2.
請求項2に記載の回転電機の冷却構造。 A plurality of ribs are erected on the guide member, and the space between the ribs is the groove,
The cooling structure of the rotary electric machine according to claim 2.
請求項1に記載の回転電機の冷却構造。 The coolant is discharged from the discharge hole in a direction inclined with respect to the circumferential direction as viewed along the radial direction of the rotating electrical machine, and the coolant is guided by the guide member.
The cooling structure of the rotary electric machine according to claim 1.
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