JP2008263753A - Cooling device for vehicular rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載される回転電機（モータ、ジェネレータ、モータジェネレータ等）の冷却装置に関し、特に、車両の運転状態に応じて変化する銅損と鉄損とを的確に冷却する液冷媒を用いた冷却装置に関する。 The present invention relates to a cooling device for a rotating electrical machine (such as a motor, a generator, and a motor generator) mounted on a vehicle, and in particular, a liquid refrigerant that accurately cools copper loss and iron loss that change according to the driving state of the vehicle. It relates to the cooling device used.
自動車等の車両に搭載されるモータや発電機は、回転子（ロータ）と、その周囲に配設されステータ巻線が巻き付けられたステータコアとを有する。モータはステータ巻線に通電して回転力を得て、発電機はロータの回転によりステータ巻線に流れる電流を取り出す。そして、ロータ回転時にステータ巻線に電流が流れると、ステータコアやステータ巻線が発熱する。このような発熱を放置して、ステータコアやコイルエンドの温度が過度に上昇すると、ステータとコアとの間の絶縁破壊、ステータコイル焼損、永久磁石の熱減磁等の不具合が発生する可能性がある。 A motor or a generator mounted on a vehicle such as an automobile includes a rotor (rotor) and a stator core that is disposed around the rotor and has a stator winding wound thereon. The motor energizes the stator windings to obtain rotational force, and the generator extracts the current flowing through the stator windings by the rotation of the rotor. When a current flows through the stator winding during the rotation of the rotor, the stator core and the stator winding generate heat. If the temperature of the stator core and the coil end is excessively increased by leaving such heat generation, problems such as dielectric breakdown between the stator and the core, stator coil burnout, and permanent magnet thermal demagnetization may occur. is there.
ところで、モータのトルクＴがより大きい場合、銅損が増加する。コイルエンド部はステータコア部に比べて一般的に熱容量が小さいため、巻線の温度上昇速度の方がステータコアに比べて速く、主としてコイルエンド（巻線）部の冷却能力を強めた方が効果的である。一方、モータの回転数Ｎがより大きい場合、鉄損が増加して、ステータコア部の温度が上昇するため、主としてステータコア部の冷却能力を強めた方が効果的である。 By the way, when the torque T of the motor is larger, the copper loss increases. Since the coil end generally has a smaller heat capacity than the stator core, the temperature rise rate of the winding is faster than that of the stator core, and it is more effective to increase the cooling capacity of the coil end (winding) mainly. It is. On the other hand, when the rotational speed N of the motor is larger, the iron loss increases and the temperature of the stator core portion increases, so it is more effective to mainly increase the cooling capacity of the stator core portion.
特開２００６−０７４９６２号公報（特許文献１）は、これらを考慮して、効率的に電動機を冷却する電動機用冷却装置を開示する。電動機用冷却装置は、電動機が備えるステータコアを冷却する第１の冷却流体を循環させる第１の循環部と、ステータコアに巻かれた巻線を冷却する第２の冷却流体を循環させる第２の循環部と、第１の循環部による第１の冷却流体の流量と第２の循環部による第２の冷却流体の流量を制御する流量制御部とを有することを特徴とする。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-074962 (Patent Document 1) discloses a cooling device for an electric motor that efficiently cools the electric motor in consideration of these. The motor cooling device includes a first circulation unit that circulates a first cooling fluid that cools a stator core included in the motor, and a second circulation that circulates a second cooling fluid that cools a winding wound around the stator core. And a flow rate controller for controlling the flow rate of the first cooling fluid by the first circulation unit and the flow rate of the second cooling fluid by the second circulation unit.
この電動機用冷却装置によると、少ない消費電力で効率良く電動機を冷却する電動機用冷却装置を提供することができる。すなわち、より具体的には、第１の冷却流体は、電動のコア用ポンプによりコア用冷却流路内を循環することにより、ステータ側からステータコアおよび巻線を冷却する。第１の冷却流体によるステータコアの冷却能力は、コア用冷却流路内の第１の冷却流体の流量により定まる。第１の冷却流体の流量は、コア用ポンプの回転数により定まる。同様に、第２の冷却流体は、電動の巻線用ポンプにより巻線用冷却流路内を循環することにより、コイルエンド側から巻線を冷却する。第２の冷却流体による巻線の冷却能力は、巻線用冷却流路内の第２の冷却流体の流量により定まる。第２の冷却流体の流量は、巻線用ポンプの回転数により定まる。
しかしながら、上述した特許文献１においては、鉄損と銅損の発生度合いに応じて、コア用ポンプの回転数を制御しつつ、巻線用ポンプの回転数を制御しなければならない。このため、ポンプが２つ必要となり、制御も複雑になる。さらに、冷却流路が、コア用冷却流路および巻線用冷却流路が必要となり、電動機の体格が大型化する可能性がある。
However, in
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ステータコアおよびステータコイルエンドを、鉄損と銅損との発生度合いに応じて、より冷却が必要な方により多くの液冷媒を簡易な構成で供給することができる、車両用回転電機の冷却装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to provide a stator core and a stator coil end that are more required to be cooled depending on the degree of occurrence of iron loss and copper loss. It is an object of the present invention to provide a vehicular rotating electrical machine cooling device capable of supplying a large amount of liquid refrigerant with a simple configuration.
第１の発明に係る車両用回転電機の冷却装置は、複数のスロットとティースとが交互に形成され、スロットにコイルが装着された中空円筒形状のステータコアと、ステータコアの中空部の内周側に配置された回転自在なロータとから構成される車両用回転電機を冷却する。スロットには絶縁体が装着されてステータコイルが巻着され、ステータコアから回転軸方向の外側にステータコイルエンドが形成される。この冷却装置は、ステータコアおよびステータコイルエンドの上方であって、回転軸に並行な方向に設けられた、ステータコイルエンドへ供給される冷却油量よりも多い冷却油量をステータコアに供給するために、下方に開口した冷却油噴出口を有する第１の供給配管と、第１の供給配管に並行して設けられた、ステータコアへ供給される冷却油量よりも多い冷却油量をステータコイルエンドに供給するために、下方に開口した冷却油噴出口を有する第２の供給配管と、第１の供給配管および第２の供給配管のいずれかに冷却油を供給するように配管の接続を切換えるための切換手段と、切換手段を介して、第１の供給配管および第２の供給配管のいずれかと連通して、冷却油を供給するための１台のポンプと、回転電機の回転数およびトルクに基づいて、切換手段を制御するための制御手段とを含む。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a cooling apparatus for a rotating electrical machine for a vehicle in which a plurality of slots and teeth are alternately formed, a hollow cylindrical stator core having a coil mounted in the slot, and an inner peripheral side of the hollow portion of the stator core. A rotating electrical machine for a vehicle constituted by a rotatable rotor arranged is cooled. An insulator is attached to the slot, and a stator coil is wound thereon, and a stator coil end is formed outside the stator core in the rotation axis direction. This cooling device is provided above the stator core and the stator coil end, and is provided in a direction parallel to the rotating shaft to supply the stator core with a cooling oil amount larger than the cooling oil amount supplied to the stator coil end. A first supply pipe having a cooling oil jet opening that opens downward, and a cooling oil amount provided in parallel to the first supply pipe, which is larger than the cooling oil amount supplied to the stator core. To switch the connection of the piping so that the cooling oil is supplied to either the first supply piping or the second supply piping, and the second supply piping having a cooling oil jet opening that opens downward for supply. Switching means, one pump for supplying cooling oil in communication with either the first supply pipe or the second supply pipe via the switching means, and the rotational speed and torque of the rotating electrical machine. Based on, and a control means for controlling the switching means.
第１の発明によると、車両走行用に搭載された回転電機（モータ、モータジェネレータ等）は、車両の走行に応じて、高回転数領域や、高トルク領域で使用される場合がある。高回転領域においては鉄損が増加してステータコアを冷却する必要がある。高トルク領域においては銅損が増加してステータコイルエンドを冷却する必要がある。１台のポンプから吐出された冷却油は、切換弁により第１の供給配管および第２の供給配管のいずれかに供給される。ここで、回転電機の回転数が高いと鉄損が多いのでステータコアを冷却するために、第１の供給配管に冷却油が供給されて、ステータコアがより冷却される。一方、回転電機のトルクが高いと銅損が多いのでステータコイルエンドを冷却するために、第２の供給配管に冷却油が供給されて、ステータコイルエンドがより冷却される。このように、熱的損失の割合に応じて、１台のポンプから供給された冷却油が、切換手段により配分される。これにより、より効率的に、かつ、簡易な構成で、車両走行用に搭載された回転電機を冷却することができる。その結果、ステータコアおよびステータコイルエンドを、鉄損と銅損との発生度合いに応じて、より冷却が必要な方により多くの液冷媒を簡易な構成で供給することができる、車両用回転電機の冷却装置を提供することができる。 According to the first invention, a rotating electrical machine (motor, motor generator, etc.) mounted for vehicle travel may be used in a high rotational speed region or a high torque region depending on the travel of the vehicle. In the high rotation region, the iron loss increases and the stator core needs to be cooled. In the high torque region, the copper loss increases and the stator coil end needs to be cooled. The cooling oil discharged from one pump is supplied to either the first supply pipe or the second supply pipe by the switching valve. Here, since there is much iron loss when the rotation speed of a rotary electric machine is high, in order to cool a stator core, cooling oil is supplied to 1st supply piping, and a stator core is cooled more. On the other hand, if the torque of the rotating electrical machine is high, there is a large amount of copper loss, so that cooling oil is supplied to the second supply pipe to cool the stator coil end in order to cool the stator coil end. Thus, the cooling oil supplied from one pump is distributed by the switching means according to the rate of thermal loss. Thereby, the rotary electric machine mounted for vehicle travel can be cooled more efficiently and with a simple configuration. As a result, the stator core and the stator coil end can be supplied with more liquid refrigerant in a simple configuration depending on the degree of occurrence of iron loss and copper loss. A cooling device can be provided.
第２の発明に係る車両用回転電機の冷却装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、回転電機の回転数およびトルクに基づいて、鉄損の発生が多い場合には、第１の供給配管に冷却油を供給するように、切換手段を制御するための手段を含む。 In the cooling apparatus for a rotating electrical machine for a vehicle according to the second aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect of the invention, the control means may cause the iron loss to occur based on the rotational speed and torque of the rotating electrical machine. And means for controlling the switching means to supply the cooling oil to the first supply pipe.
第２の発明によると、回転電機の回転数が高いと鉄損が多いのでステータコアを冷却するために、第１の供給配管に冷却油が供給されて、ステータコアがステータコイルエンドより冷却される。 According to the second invention, since the iron loss is large when the rotational speed of the rotating electrical machine is high, the cooling oil is supplied to the first supply pipe to cool the stator core from the stator coil end in order to cool the stator core.
第３の発明に係る車両用回転電機の冷却装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、回転電機の回転数およびトルクに基づいて、銅損の発生が多い場合には、第２の供給配管に冷却油を供給するように、切換手段を制御するための手段を含む。 In the vehicular rotating electrical machine cooling apparatus according to the third aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect of the invention, the control means is configured to generate a copper loss based on the rotational speed and torque of the rotating electric machine. And means for controlling the switching means to supply the cooling oil to the second supply pipe.
第３の発明によると、回転電機のトルクが高いと銅損が多いのでステータコイルエンドを冷却するために、第２の供給配管に冷却油が供給されて、ステータコイルエンドがステータコアより冷却される。 According to the third invention, since the copper loss is large when the torque of the rotating electrical machine is high, the cooling oil is supplied to the second supply pipe to cool the stator coil end from the stator core in order to cool the stator coil end. .
第４の発明に係る車両用回転電機の冷却装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、第１の供給配管は、ステータコアに対応する位置においてステータコイルエンドに対応する位置よりも、大きな冷却油噴出口またはより多くの冷却油噴出口を備え、第２の供給配管は、ステータコイルエンドに対応する位置において、ステータコアに対応する位置よりも、大きな冷却油噴出口またはより多くの冷却油噴出口を備えるものである。 In the cooling device for a rotating electrical machine for a vehicle according to the fourth invention, in addition to the configuration of any one of the first to third inventions, the first supply pipe corresponds to the stator coil end at a position corresponding to the stator core. A cooling oil jet outlet or a larger number of cooling oil jet outlets than the position, and the second supply pipe has a larger cooling oil jet outlet or a position at a position corresponding to the stator coil end than at a position corresponding to the stator core. More cooling oil outlets are provided.
第４の発明によると、第１の供給配管には、ステータコアに対応する位置に、下方に向けて（第１の供給配管はステータコアの上方に設けられている）、大きな冷却油噴出口またはより多くの冷却油噴出口があるので、簡易な構成で、ステータコイルエンドよりもステータコアをより冷却することができる。また、第２の供給配管には、ステータコイルエンドに対応する位置に、下方に向けて（第２の供給配管はステータコイルエンドの上方に設けられている）、大きな冷却油噴出口またはより多くの冷却油噴出口があるので、簡易な構成で、ステータコアよりもステータコイルエンドをより冷却することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the first supply pipe has a large cooling oil jet outlet or more at a position corresponding to the stator core facing downward (the first supply pipe is provided above the stator core). Since there are many cooling oil jet nozzles, the stator core can be cooled more than the stator coil end with a simple configuration. In addition, the second supply pipe has a large cooling oil outlet or more at a position corresponding to the stator coil end facing downward (the second supply pipe is provided above the stator coil end). Therefore, the stator coil end can be cooled more than the stator core with a simple configuration.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
なお、以下の説明においては、本発明における回転電機を電動機（以下、モータと記載する場合がある）として説明するが、本発明は電動機に限定されて適用されるものではない。たとえば、モータジェネレータ、ジェネレータやオルタネータなどの回転電機に適用するものであっても構わない。 In the following description, the rotating electric machine according to the present invention is described as an electric motor (hereinafter sometimes referred to as a motor), but the present invention is not limited to the electric motor. For example, it may be applied to a rotating electrical machine such as a motor generator, a generator, or an alternator.
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る冷却装置が適用される、車両に搭載される電動機について説明する。車両には図１に示すように回転軸を水平あるいはほぼ水平な状態にして搭載される。 With reference to FIG. 1, an electric motor mounted on a vehicle to which a cooling device according to an embodiment of the present invention is applied will be described. As shown in FIG. 1, the vehicle is mounted with the rotating shaft horizontal or substantially horizontal.
図１は、このような電動機の横断面図を示す。この電動機は、２つのベアリング１０２０により回転自在に支持されたロータ１０１０を含むロータ部と、ロータ１０１０の外周方向に設置されたステータコア２０００を含むステータ部とから構成される。このロータ１０１０は、ベアリング１０２０により支持され、回転軸１０００を中心として回転して、回転トルクを車両のパワートレーンに伝達する。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of such an electric motor. This electric motor includes a rotor part including a
ロータ１０１０に対応して、わずかなギャップを介して対向した位置には、ステータコア２０００が設けられる。ステータコア２０００には、回転軸に平行な方向にステータコア２０００を貫通するように設けられたスリットに、コイルが巻着される。このコイルに電流が流されて、ステータコア２０００は、ロータ１０１０を回転させるための磁界を発生させる。
A
また、ステータコア２０００に巻着されたステータコイルの端部がステータコイルエンド２０１０として形成されている。ステータコイルは、図２に示すように、ステータコア２０００のスロット２１１０に絶縁紙２０１２が設けられている。またスロット２１１０間にはティース２１２０が形成されている。図２に示すように、絶縁紙２０１２は、スロット２１１０からはみ出すように設けられている。そのため、ステータコイルエンド２０１０の根元には絶縁紙２０１２が被さっている。
An end portion of the stator coil wound around the
なお、図２に示すロータ１０１０におけるスロット２１１０およびティース２１２０の数および形状は一例であって、本発明はこのような数および形状に限定されるものではない。また、ロータ１０１０は、多数の電磁鋼板（０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の薄板）を積層して構成されたものであっても、一体的なものであってもいずれでもよい。
Note that the numbers and shapes of the
なお、これらの構成部品である、回転軸１０００、ロータ１０１０、ベアリング１０２０、ステータコア２０００、ステータコイルエンド２０１０は、ハウジング３０００内に収められている。
Note that the
図３を参照して、本実施の形態に係る冷却装置の構成について説明する。図３は、冷却装置を回転軸１０００方向から見た図である。
With reference to FIG. 3, the structure of the cooling device according to the present embodiment will be described. FIG. 3 is a view of the cooling device as viewed from the direction of the
ステータコイルエンド２０１０およびステータコア２０００に冷却油を供給する２本のパイプＡ３０３０およびパイプ３０５０が、ステータコイルエンド２０１０およびステータコア２０００の上方に配置されている。詳しくは後述するが、パイプＡ３０３０が鉄損に起因して発生する熱を冷却するためのパイプであって、ステータコイルエンド２０１０へ供給される冷却油量が少なく、ステータコア２０００へ供給される冷却油量が多い。また、パイプＢ３０５０が銅損に起因して発生する熱を冷却するためのパイプであって、ステータコイルエンド２０１０へ供給される冷却油量が多く、ステータコア２０００へ供給される冷却油量が少ない。
Two pipes A 3030 and a pipe 3050 for supplying cooling oil to the
これらのパイプＡ３０３０は接続配管３０２０を介して、パイプＢ３０５０は接続配管３０４０を介して、切換弁３０１０に接続され、切換弁３１０は供給配管３００５を介して、図示しないオイルポンプに接続されている。なお、オイルポンプは１台でよい。
These pipes A3030 are connected to a
切換弁３０１０は、パイプＡ３０３０側の接続配管３０２０と供給配管３００５とを接続する状態とパイプＢ３０５０側の接続配管３０４０と供給配管３００５とを接続する状態とを切換える。さらに、切換弁３０１０は、パイプＡ３０３０側の接続配管３０２０およびパイプＢ３０５０側の接続配管３０４０と供給配管３００５とを接続する状態や、接続配管３０２０および接続配管３０４０と供給配管３００５とを接続しない状態を実現するものであっても構わない。なお、この切換弁３０１０は、後述するＥＣＵ（Electronic Control Unit）により制御される。
The switching
図４を参照して、パイプＡ３０３０の構成について説明する。パイプＡ３０３０は、ステータコア２０００に対応する位置に大きな噴出口を有し、ステータコイルエンド２０１０に対応する位置に小さな噴出口を有する。なお、大きな噴出口ではなく多くの噴出口であっても構わないし、小さな噴出口ではなく少ない噴出口であっても構わない。さらに、パイプＡ３０３０には紙面右方向から左方向だけでなく、紙面左方向から右方向に、冷却油を流通させることも好ましい。
The configuration of the pipe A3030 will be described with reference to FIG. The pipe A 3030 has a large jet nozzle at a position corresponding to the
このような構成を有するパイプＡ３０３０では、損失のなかで鉄損の発生割合が大きいモータの動作領域においては、鉄損が多く発生して高熱になるステータコア２０００を十分に冷却できる。一方、少ない銅損が発生しているステータコイルエンド２０１０をも冷却できる。
In the pipe A3030 having such a configuration, the
図５を参照して、パイプＢ３０５０の構成について説明する。パイプＢ３０５０は、ステータコア２０００に対応する位置に小さな噴出口を有し、ステータコイルエンド２０１０に対応する位置に大きな噴出口を有する。なお、大きな噴出口ではなく多くの噴出口であっても構わないし、小さな噴出口ではなく少ない噴出口であっても構わない。さらに、パイプＢ３０５０には紙面右方向から左方向だけでなく、紙面左方向から右方向に、冷却油を流通させることも好ましい。
The configuration of the pipe B3050 will be described with reference to FIG. The pipe B3050 has a small jet nozzle at a position corresponding to the
このような構成を有するパイプＢ３０５０では、損失のなかで銅損の発生割合が大きいモータの動作領域においては、銅損が多く発生して高熱になるステータコイルエンド２０１０を十分に冷却できる。一方、少ない鉄損が発生しているステータコア２０００をも冷却できる。
In the pipe B3050 having such a configuration, the
図６にモータの作動状態を判断するためのマップを示す。このマップは、横軸をモータ回転数として、縦軸をモータトルクとしたマップである。曲線は、モータの最大出力曲線を示している。 FIG. 6 shows a map for determining the operating state of the motor. This map is a map in which the horizontal axis represents motor rotation speed and the vertical axis represents motor torque. The curve shows the maximum output curve of the motor.
モータの運転状態は、図６に示す３つの領域に分類することができる。モータの定格トルクをＴｑ（１）と、最大トルクをＴｑＭＡＸと、基準回転数をＮ（１）と、最大回転数をＮｍａｘとすると、図６において、定格トルクＴｑ（１）以下かつ基準回転数Ｎ（１）以下の領域（１）は通常の運転状態である。また、定格トルクＴｑ（１）以下かつ基準回転数Ｎ（１）以上の領域（２）は、短時間で行なわれる運転状態である。また、定格トルクＴｑ（１）以上かつ基準回転数Ｎ（１）以下の領域（３）は、最大トルク出力領域であり、短時間で行われる運転状態である。 The operation state of the motor can be classified into three regions shown in FIG. Assuming that the rated torque of the motor is Tq (1), the maximum torque is TqMAX, the reference rotational speed is N (1), and the maximum rotational speed is Nmax, in FIG. 6, the rated torque Tq (1) or less and the reference rotational speed Region (1) below N (1) is the normal operating state. Further, the region (2) that is equal to or less than the rated torque Tq (1) and equal to or greater than the reference rotational speed N (1) is an operation state that is performed in a short time. Further, the region (3) not less than the rated torque Tq (1) and not more than the reference rotational speed N (1) is a maximum torque output region, which is an operation state performed in a short time.
一般的に、モータ回転数Ｎの上昇に伴いモータの鉄損が増加し、ステータコア２０１０の積層鋼板部分の発熱量が大きくなる。これに対し、モータトルクＴの上昇に伴いモータの銅損が増加し、ステータコイルエンドの部分の発熱量が大きくなる。
Generally, as the motor rotation speed N increases, the motor iron loss increases and the amount of heat generated in the laminated steel plate portion of the
本実施の形態に係る冷却装置においては、モータの動作点が、モータの回転数Ｎがより大きく鉄損が大きい領域（２）に含まれると判断された場合に、パイプＡ３０３０を用いて、主としてステータコア２０００を冷却する。なお、ステータコア２０００の熱がステータコイルエンド２０１０に回り込んむ可能性があること、銅損も０ではないことからステータコイルエンド２０１０も高温になることも有り得るので、パイプＡ３０３０でステータコイルエンド２０１０も冷却する。
In the cooling device according to the present embodiment, when it is determined that the operating point of the motor is included in the region (2) in which the rotational speed N of the motor is larger and the iron loss is larger, the pipe A3030 is mainly used. The
これに対して、モータの動作点が、モータのトルクＴがより大きく銅損が大きい領域（３）に含まれると判断された場合に、パイプＢ３０５０を用いて、主としてステータコイルエンド２０１０を冷却する。なお、ステータコイルエンド２０１０の熱がステータコア２０００に回り込んむ可能性があること、鉄損も０ではないことからステータコア２０００も高温になることも有り得るので、パイプＢ３０５０でステータコア２０００も冷却する。
On the other hand, when it is determined that the operating point of the motor is included in the region (3) where the motor torque T is larger and the copper loss is larger, the
なお、図６に示したマップは一例であって、本発明が、この図６に示すマップに限定されるものではない。 Note that the map shown in FIG. 6 is an example, and the present invention is not limited to the map shown in FIG.
本実施の形態に係る冷却装置は、この図６に示すマップを用いて、予め定められたサイクルタイム毎に、モータ回転数ＮおよびモータトルクＴを検出または算出して、図６のマップ上にモータの動作領域を判断する。冷却装置は、この動作領域に従ってパイプＡ３０３０またはパイプＢ３０５０のいずれで冷却するのかを決定する。 The cooling device according to the present embodiment uses the map shown in FIG. 6 to detect or calculate the motor rotation speed N and the motor torque T for each predetermined cycle time, and on the map of FIG. Determine the operating range of the motor. The cooling device determines whether to cool with pipe A3030 or pipe B3050 according to this operating region.
本実施の形態に係る冷却装置は、デジタル回路やアナログ回路の構成を主体としたハードウェアでも、ＥＣＵに含まれるＣＰＵ（Central Processing Unit)およびメモリとメモリから読み出されてＣＰＵで実行されるプログラムとを主体としたソフトウェアでも実現することが可能である。一般的に、ハードウェアで実現した場合には動作速度の点で有利で、ソフトウェアで実現した場合には設計変更の点で有利であると言われている。以下においては、ソフトウェアとして冷却装置を実現した場合を説明する。 The cooling device according to the present embodiment includes a CPU (Central Processing Unit) included in the ECU, a memory, and a program that is read from the memory and executed by the CPU even in hardware mainly composed of digital circuits and analog circuits. It can also be realized with software based on the above. In general, it is said that it is advantageous in terms of operation speed when realized by hardware, and advantageous in terms of design change when realized by software. In the following, a case where a cooling device is realized as software will be described.
図７を参照して、本実施の形態に係る冷却装置を実現するために、ＥＣＵが実行する、プログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、サブルーチンであって、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。 With reference to FIG. 7, the control structure of the program executed by the ECU in order to realize the cooling device according to the present embodiment will be described. This program is a subroutine and is repeatedly executed at a predetermined cycle time.
ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１０００にて、ＥＣＵは、モータ冷却を開始するか否かを判断する。たとえば、モータが作動開始されるとモータ冷却を開始すると判断するようにしたり、モータが作動開始されてから予め定められた時間が経過するとモータ冷却を開始すると判断するようにしたりする。モータ冷却を開始すると判断されると（Ｓ１０００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１０００にてＮＯ）、このサブルーチン処理は終了する。 In step (hereinafter, step is abbreviated as S) 1000, the ECU determines whether or not to start motor cooling. For example, it may be determined that the motor cooling is started when the motor is started, or the motor cooling is determined to be started when a predetermined time has elapsed after the motor is started. If it is determined that motor cooling is to be started (YES in S1000), the process proceeds to S1010. Otherwise (NO in S1000), this subroutine process ends.
Ｓ１０１０にて、ＥＣＵは、モータ回転数Ｎを検出する。Ｓ１０２０にて、ＥＣＵは、モータトルクＴを算出する。 In S1010, the ECU detects the motor rotation speed N. In S1020, the ECU calculates motor torque T.
Ｓ１０３０にて、ＥＣＵは、検出したモータ回転数Ｎおよび算出したモータトルクＴに基づいて、図６の３つの領域のいずれの領域にモータの動作点が含まれるのかを判定する。 In S1030, the ECU determines which of the three regions in FIG. 6 includes the operating point of the motor based on the detected motor rotation speed N and the calculated motor torque T.
Ｓ１０４０にて、ＥＣＵは、モータの動作点は、図６の領域（１）、領域（２）および領域（３）のいずれに属するのかを判定する。モータの動作点が、図６の領域（１）に属すると判断されると（Ｓ１０４０にて（１））、処理はＳ１０５０へ移される。モータの動作点が、図６の領域（２）に属すると判断されると（Ｓ１０４０にて（２））、処理はＳ１０６０へ移される。モータの動作点が、図６の領域（３）に属すると判断されると（Ｓ１０４０にて（３））、処理はＳ１０７０へ移される。 In S1040, the ECU determines whether the operating point of the motor belongs to region (1), region (2), or region (3) in FIG. If it is determined that the operating point of the motor belongs to region (1) in FIG. 6 ((1) in S1040), the process proceeds to S1050. If it is determined that the operating point of the motor belongs to region (2) in FIG. 6 ((2) in S1040), the process proceeds to S1060. If it is determined that the operating point of the motor belongs to region (3) in FIG. 6 ((3) in S1040), the process proceeds to S1070.
Ｓ１０５０にて、ＥＣＵは、パイプＡ３０３０および／またはパイプＢに冷却油を供給するように切換弁３０１０を制御する。なお、ここで、モータの冷却が必要ない場合には（たとえば、モータ内部に設けられたサーミスタからの温度信号に基づいて判断される）パイプＡ３０３０およびパイプＢに冷却油を供給しないように切換弁３０１０を制御して、オイルポンプの作動を停止させて、エネルギーの浪費を回避することもできる。
In S1050, ECU controls switching
Ｓ１０６０にて、ＥＣＵは、パイプＡ３０３０に冷却油を供給するように切換弁３０１０を制御する。なお、オイルポンプは作動している。その後、この処理はＳ１０８０へ移される。
In S1060, ECU controls switching
Ｓ１０７０にて、ＥＣＵは、パイプＢ３０５０に冷却油を供給するように切換弁３０１０を制御する。なお、オイルポンプは作動している。その後、この処理はＳ１０８０へ移される。
In S1070, ECU controls switching
Ｓ１０８０にて、ＥＣＵは、モータ冷却を終了するか否かを判断する。たとえば、モータが作動終了されるとモータ冷却を終了すると判断するようにする。モータ冷却を終了すると判断されると（Ｓ１０８０にてＹＥＳ）、このサブルーチン処理は終了する。もしそうでないと（Ｓ１０８０にてＮＯ）、この処理はＳ１０１０へ戻される。 In S1080, the ECU determines whether or not to end the motor cooling. For example, when the operation of the motor is finished, it is determined that the motor cooling is finished. If it is determined that the motor cooling is to be terminated (YES in S1080), this subroutine processing is terminated. Otherwise (NO at S1080), the process returns to S1010.
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る冷却装置の動作について説明する。 The operation of the cooling device according to the present embodiment based on the above-described structure and flowchart will be described.
モータに作動指令信号が出力されるようになるとモータ冷却が開始される（Ｓ１０００にてＹＥＳ）。モータ回転数Ｎが検出され（Ｓ１０１０）、モータトルクＴが検出され（Ｓ１０２０）、モータ回転数ＮとモータトルクＴとをパラメータとした、モータの動作点が判定される（Ｓ１０３０）。 When an operation command signal is output to the motor, motor cooling is started (YES in S1000). The motor rotational speed N is detected (S1010), the motor torque T is detected (S1020), and the operating point of the motor is determined using the motor rotational speed N and the motor torque T as parameters (S1030).
図６に示したような、モータ回転数ＮとモータトルクＴとをパラメータとしたマップにおいて、モータの動作点が、領域（１）、領域（２）および領域（３）のいずれに属するのかが判断される（Ｓ１０４０）。 In the map having the motor rotation speed N and the motor torque T as parameters as shown in FIG. 6, whether the motor operating point belongs to the region (1), the region (2), or the region (3). Determination is made (S1040).
モータの動作点が、モータの回転数Ｎがより大きく鉄損が大きい領域（２）に含まれると判断された場合には（Ｓ１０４０にて（２））、切換弁３０１０がパイプＡ３０３０側の接続配管３０２０と供給配管３００５とを接続として、パイプＡ３０３０に冷却油が供給される。このとき、パイプＡ３０３０が用いられて冷却されるので、主としてステータコア２０００が冷却されることになる。さらに、このとき、ステータコア２０００の熱がステータコイルエンド２０１０に回り込んむ可能性があること、銅損も０ではないことからステータコイルエンド２０１０もパイプＡ３０３０で冷却される。
When it is determined that the operating point of the motor is included in the region (2) in which the rotational speed N of the motor is larger and the iron loss is larger ((2) in S1040), the switching
モータの動作点が、モータのトルクＴがより大きく銅損が大きい領域（３）に含まれると判断された場合には（Ｓ１０４０にて（３））、切換弁３０１０がパイプＢ３０５０側の接続配管３０４０と供給配管３００５とを接続として、パイプＢ３０５０に冷却油が供給される。このとき、パイプＢ３０５０が用いられて冷却されるので、主としてステータコイルエンド２０１０が冷却されることになる。なお、ステータコイルエンド２０１０の熱がステータコア２０００に回り込んむ可能性があること、鉄損も０ではないことからステータコア２０００もパイプＢ３０５０で冷却される。
If it is determined that the operating point of the motor is included in the region (3) where the motor torque T is larger and the copper loss is larger ((3) in S1040), the switching
以上のようにして、本実施の形態に係る冷却装置によると、モータの鉄損、銅損の割合に応じた適切な冷却油量をステータコアおよびステータコイルエンドへ、それぞれ供給できるので、簡易な構成で、効率的に冷却することができる。 As described above, according to the cooling device according to the present embodiment, an appropriate amount of cooling oil corresponding to the ratio of the iron loss and copper loss of the motor can be supplied to the stator core and the stator coil end, respectively. Thus, it can be efficiently cooled.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
１０００ 回転軸、１０１０ ロータ、１０２０ ベアリング、２０００ ステータコア、２０１０ ステータコイルエンド、２０１２ 絶縁紙、２１１０ スロット、２１２０ ティース、３０００ ハウジング、３０１０ 切換弁、３０３０ パイプＡ、３０５０ パイプＢ。 1000 rotating shaft, 1010 rotor, 1020 bearing, 2000 stator core, 2010 stator coil end, 2012 insulating paper, 2110 slot, 2120 teeth, 3000 housing, 3010 switching valve, 3030 pipe A, 3050 pipe B.
Claims (4)
前記ステータコアおよび前記ステータコイルエンドの上方であって、回転軸に並行な方向に設けられた、前記ステータコイルエンドへ供給される冷却油量よりも多い冷却油量を前記ステータコアに供給するために、下方に開口した冷却油噴出口を有する第１の供給配管と、
前記第１の供給配管に並行して設けられた、前記ステータコアへ供給される冷却油量よりも多い冷却油量を前記ステータコイルエンドに供給するために、下方に開口した冷却油噴出口を有する第２の供給配管と、
前記第１の供給配管および第２の供給配管のいずれかに冷却油を供給するように配管の接続を切換えるための切換手段と、
前記切換手段を介して、前記第１の供給配管および前記第２の供給配管のいずれかと連通して、前記冷却油を供給するための１台のポンプと、
前記回転電機の回転数およびトルクに基づいて、前記切換手段を制御するための制御手段とを含む、車両用回転電機の冷却装置。 A vehicle comprising a hollow cylindrical stator core in which a plurality of slots and teeth are alternately formed, and a coil is mounted in the slot, and a rotatable rotor disposed on the inner peripheral side of the hollow portion of the stator core A cooling device for a rotary electric machine for an electric machine, wherein an insulator is mounted on the slot and a stator coil is wound, and a stator coil end is formed on the outer side in the rotation axis direction from the stator core,
In order to supply the stator core with a cooling oil amount which is provided above the stator core and the stator coil end and is provided in a direction parallel to the rotation axis, which is larger than the cooling oil amount supplied to the stator coil end. A first supply pipe having a cooling oil outlet opening downward;
In order to supply a cooling oil amount, which is provided in parallel with the first supply pipe, to the stator coil end, a cooling oil amount larger than the cooling oil amount supplied to the stator core is provided. A second supply line;
Switching means for switching the connection of the pipe so as to supply the cooling oil to either the first supply pipe or the second supply pipe;
One pump for supplying the cooling oil in communication with either the first supply pipe or the second supply pipe via the switching means;
A cooling device for a vehicular rotating electrical machine, comprising: control means for controlling the switching means based on the rotational speed and torque of the rotating electrical machine.
前記第２の供給配管は、前記ステータコイルエンドに対応する位置において、前記ステータコアに対応する位置よりも、大きな冷却油噴出口またはより多くの冷却油噴出口を備える、請求項１〜３のいずれかに記載の車両用回転電機の冷却装置。 The first supply pipe includes a larger cooling oil outlet or more cooling oil outlets at a position corresponding to the stator core than at a position corresponding to the stator coil end.
The said 2nd supply piping is provided with a larger cooling oil jet nozzle or more cooling oil jet nozzles in the position corresponding to the said stator coil end than the position corresponding to the said stator core. A cooling apparatus for a vehicular rotating electrical machine according to claim 1.
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Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011108479A1 (en) * | 2010-03-04 | 2011-09-09 | Ntn株式会社 | In-wheel motor drive device and design method therefor |
| JP2011217438A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Toyota Motor Corp | Cooling system for rotating electric machine |
| WO2012165339A1 (en) * | 2011-06-02 | 2012-12-06 | 株式会社 日立製作所 | Axial gap type rotary electrical machine |
| WO2013031982A1 (en) * | 2011-09-02 | 2013-03-07 | 株式会社 東芝 | Water-cooled wind power generation device, and generator cooling method for wind power generation device |
| JP2013526826A (en) * | 2010-05-19 | 2013-06-24 | シーレイト リミテッド ライアビリティー カンパニー | Heat removal from motor |
| JP2014042414A (en) * | 2012-08-23 | 2014-03-06 | Toyota Motor Corp | Rotary electric machine |
| JP2014107905A (en) * | 2012-11-26 | 2014-06-09 | Mitsubishi Motors Corp | Rotary electric machine |
| JP2014117034A (en) * | 2012-12-07 | 2014-06-26 | Toshiba Corp | Stator and rotating electric machine |
| JP2016073163A (en) * | 2014-10-02 | 2016-05-09 | 三菱電機株式会社 | Operational method of rotary electric machine |
| US9397591B2 (en) | 2010-05-19 | 2016-07-19 | Deep Science Llc | Motor with rotor-mounted control circuitry |
| JP2019115206A (en) * | 2017-12-25 | 2019-07-11 | 本田技研工業株式会社 | Stator of rotary electric machine |
| US20190288581A1 (en) * | 2018-03-15 | 2019-09-19 | Honda Motor Co., Ltd. | Rotary electric machine system and vehicle |
| CN112152344A (en) * | 2019-06-28 | 2020-12-29 | 日本电产株式会社 | Drive device |
| JP2021019453A (en) * | 2019-07-22 | 2021-02-15 | 日本電産株式会社 | Motor unit and manufacturing method of the same |
| JP2021052524A (en) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | 日本電産株式会社 | Drive device |
-
2007
- 2007-04-13 JP JP2007105891A patent/JP2008263753A/en not_active Withdrawn
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102782999A (en) * | 2010-03-04 | 2012-11-14 | Ntn株式会社 | In-wheel motor drive device and design method therefor |
| WO2011108479A1 (en) * | 2010-03-04 | 2011-09-09 | Ntn株式会社 | In-wheel motor drive device and design method therefor |
| JP2011217438A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Toyota Motor Corp | Cooling system for rotating electric machine |
| US9722468B2 (en) | 2010-05-19 | 2017-08-01 | Deep Science Llc | Motor with rotor-mounted control circuitry |
| JP2013526826A (en) * | 2010-05-19 | 2013-06-24 | シーレイト リミテッド ライアビリティー カンパニー | Heat removal from motor |
| US9397591B2 (en) | 2010-05-19 | 2016-07-19 | Deep Science Llc | Motor with rotor-mounted control circuitry |
| WO2012165339A1 (en) * | 2011-06-02 | 2012-12-06 | 株式会社 日立製作所 | Axial gap type rotary electrical machine |
| WO2013031982A1 (en) * | 2011-09-02 | 2013-03-07 | 株式会社 東芝 | Water-cooled wind power generation device, and generator cooling method for wind power generation device |
| JP2013053548A (en) * | 2011-09-02 | 2013-03-21 | Toshiba Corp | Water-cooled wind power generation device, and generator cooling method for wind power generation device |
| JP2014042414A (en) * | 2012-08-23 | 2014-03-06 | Toyota Motor Corp | Rotary electric machine |
| JP2014107905A (en) * | 2012-11-26 | 2014-06-09 | Mitsubishi Motors Corp | Rotary electric machine |
| JP2014117034A (en) * | 2012-12-07 | 2014-06-26 | Toshiba Corp | Stator and rotating electric machine |
| JP2016073163A (en) * | 2014-10-02 | 2016-05-09 | 三菱電機株式会社 | Operational method of rotary electric machine |
| US9847698B2 (en) | 2014-10-02 | 2017-12-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Rotating electric machine and method of operating the same |
| JP2019115206A (en) * | 2017-12-25 | 2019-07-11 | 本田技研工業株式会社 | Stator of rotary electric machine |
| US20190288581A1 (en) * | 2018-03-15 | 2019-09-19 | Honda Motor Co., Ltd. | Rotary electric machine system and vehicle |
| CN110277880A (en) * | 2018-03-15 | 2019-09-24 | 本田技研工业株式会社 | Dynamo-electric machine system and vehicle |
| US10910915B2 (en) | 2018-03-15 | 2021-02-02 | Honda Motor Co., Ltd. | Rotary electric machine system and vehicle |
| CN112152344A (en) * | 2019-06-28 | 2020-12-29 | 日本电产株式会社 | Drive device |
| JP2021019453A (en) * | 2019-07-22 | 2021-02-15 | 日本電産株式会社 | Motor unit and manufacturing method of the same |
| JP7363154B2 (en) | 2019-07-22 | 2023-10-18 | ニデック株式会社 | Motor unit and motor unit manufacturing method |
| JP2021052524A (en) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | 日本電産株式会社 | Drive device |
| JP7310491B2 (en) | 2019-09-25 | 2023-07-19 | ニデック株式会社 | drive |
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