JP5908741B2 - 回転電機 - Google Patents
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Description
(第1実施形態)
以下、第1実施形態による回転電機について、図1および図2を参照して説明する。
図1に示すように、本実施形態による回転電機10は、筐体11内に、固定子12、回転子13および冷却油移送部14を備えている。なお、図1は回転電機10を設置した状態を模式的に示しており、以下の説明では、回転電機10が設置された状態において重力に沿った方向を上下とする。本実施形態では、回転電機10として、所謂電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に設置され、当該車両の駆動用に用いられる車両用の電動機を想定している。
さて、冷却油Xを用いて回転電機10を冷却する場合、冷却油Xを移送(循環)するためのポンプ26などが必要となる。しかし、一般的な車両では、電動機を搭載したとしても、ラジエータ液などに用いられる所謂LLC(Long Life Coolant)を利用して駆動回路のインバータ等の水冷などは行われるものの、冷却油XとしてのATFを電動機に供給することは考慮されていないことが多い。その場合、冷却油Xを循環させるためのポンプを別途設置する必要があり、設置スペースの増加を招いてしまう。また、冷却油Xを循環させるためにポンプを使用すると電力消費量が増加することから、電気自動車やハイブリッド自動車ではポンプの使用は避けたいという実情がある。
回転電機10は、油貯留室32に冷却油Xが貯留されている。この冷却油Xは、羽根車33の回転によって冷却油経路30中を移送される。具体的には、冷却油Xは、羽根車33の回転に伴って、油貯留室32から後部フランジ17側へ流れ、後部フランジ17の内部に形成されている冷却油経路30中を上方に向かって流れていく。このとき、冷却油Xの一部はベアリング23側に向かって流れるとともに、残りは胴部15の上部側に設けられている冷却油経路30に向かって流れた後、流下口29から筐体11の内部に流下する。そして、冷却油Xは、コイル19や固定子12および回転子13に直接的に接触した後、重力によって下方に流れて再び油貯留室32に貯留される。これにより、コイル19や固定子12および回転子13ならびにベアリング23は、冷却油Xと接触することで発生した熱が奪われる。つまり、コイル19や固定子12および回転子13ならびにベアリング23は、冷却油Xによって冷却される。
この場合、冷却水Wの流れを利用して冷却油Xを循環させていることから、消費電力の増加を抑制することができ、電気自動車やハイブリッド自動車に好適な回転電機10を提供することができる。また、冷却油Xを循環させる配管などを必要としないため、軽量化をも実現できることから、車両への搭載を促進することができる。
また、冷却水Wは、ポンプ26により駆動されることから、回転電機10が停止している状態(電力は供給されているが、回転駆動は行っていない状態)であっても流れている。回転電機10は、例えば回転駆動を開始する始動時などにおいて、停止している状態であっても大きな電流が流れることで発熱することがある。そこで、回転電機10の駆動状態に関わらず流れていると推測される冷却水Wを駆動源とすることにより、冷却油Xは、回転電機10の駆動状態に関わらず筐体11内を循環可能になっている。これにより、始動時などにおいても回転電機10を冷却することができる。
冷却油Xは、ベアリング23にも直接的に接触する。このため、固定子12や回転子13に加えて、回転軸部材22が回転するときなどに発生する摩擦熱が生じるベアリング23も直接的に冷却することができる。つまり、回転電機10全体としての発熱をさらに抑制することができる。
油貯留室32の底部32aを開口部17aとは逆の方向に傾斜させているので、オイル中のゴミなどが開口部17aから冷却油経路30に流れ込むおそれを低減することができる。
第2実施形態による回転電機について図3を参照して説明する。第2実施形態では、冷却油移送手段および変換機構部の配置が第1実施形態と異なっている。なお、回転電機の主な構成は第1実施形態と実質的に共通するため、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
第2実施形態の回転電機100は、図3に示すように、筐体11の外部に羽根車33を有する冷却油移送部14と、変換機構部としてのシャフト34および水車35が設けられている。また、冷却油経路30は、筐体11の外部に設けられている冷却油配管40によっても形成されている。この場合、冷却油Xは、油流入口41から筐体11内に流入し、固定子12などを冷却した後、筐体11の下部に設けられている油流出口42から筐体11の外部に流出する。このとき、冷却油Xは、第1実施形態と同様に、冷却水Wの流れによって駆動される冷却油移送部14により移送される。この冷却油配管40は、冷却水経路24を形成する冷却水配管25と近接して設けられている。このような構成によっても、第1実施形態と同様に回転電機100を効率良く冷却できるなどの効果を得ることができる。
羽根部材として羽根車33を例示したが、冷却油Xを移送可能なものであれば羽根車33以外の構成としてもよい。
胴部15の内部に冷却水経路24を形成した例を示したが、胴部15の外側に冷却水経路24を設けても良い。例えば、冷却水経路24を形成する配管部材を胴部15に巻き付け、間接的に胴部15すなわち筐体11を冷却することが考えられる。
第1実施形態では後部フランジ17の内部に冷却油経路30を形成したが、胴部15に冷却油経路30を設ける構成としても良い。また、筐体11の内部の空間に配管するなどの構成としてもよい。
Claims (6)
- 固定子および回転子を収容する筐体と、
前記筐体を設置した状態において前記固定子および前記回転子の上方から流下して当該固定子および回転子を直接的に冷却した冷却油を、再び前記固定子および前記回転子の上方へ移送する冷却油移送手段と、
前記冷却油移送手段によって移送される前記冷却油が流れる経路であって、当該筐体内でその経路が完結している冷却油経路と、
前記冷却油経路とは独立して設けられている経路であって、冷却水が流れる冷却水経路と、を備え、
前記冷却油移送手段は、前記冷却油経路に設けられ、回転駆動されることで前記冷却油を移送する羽根部材を有しており、
前記羽根部材は、前記冷却水経路に設けられ、前記冷却水の流れを回転力に変換する変換機構部により回転駆動されることを特徴とする回転電機。 - 前記冷却水は、前記筐体あるいは当該回転電機に関連する制御装置を冷却するものであり、
前記冷却水経路は、その一部が、前記筐体の上部および下部のうち少なくとも一方に設けられていることを特徴とする請求項1記載の回転電機。 - 前記冷却油と前記冷却水との間で熱交換を行う熱交換部材をさらに備えることを特徴とする請求項1または2記載の回転電機。
- 前記筐体は、筒状の胴部と当該胴部の開口を塞ぐフランジとで構成されており、
前記羽根部材は、前記筐体内の下部に形成されている油貯留室に連通している前記フランジの内側、または、前記胴部の内側、に設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の回転電機。 - 前記回転子に設けられている回転軸部材を回転可能に支持する軸受部材をさらに備え、
前記冷却油は、前記固定子および前記回転子に加えて、前記軸受部材を直接的に冷却することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の回転電機。 - 前記変換機構部は、前記筐体内に設けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項記載の回転電機。
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