JP2014045532A - Rotor of rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸心冷却機構を備えた、回転電機のロータに関する。 The present invention relates to a rotor of a rotating electrical machine provided with an axis cooling mechanism.
従来から、回転電機の冷却機構として、いわゆる軸心冷却機構が使用されている。例えば引用文献1では、ロータシャフトに中空部を設けるとともに、中空部から分岐する流路の開口が、ロータシャフトの外周面に形成されている。さらに、開口をエンドプレートとロータコアの間に挟み、両者の間隙を冷媒流路とする。
Conventionally, a so-called axial cooling mechanism has been used as a cooling mechanism for rotating electrical machines. For example, in cited
エンドプレートは、開口を挟んでロータコアの端面と対向する側壁部と、側壁部からロータコアの端面に当接して、端面との隙間を封止する、封止部を備えている。中空部に冷媒を供給すると、遠心力により、冷媒は開口を経由して、エンドプレートとロータコアの冷媒流路に流れ込む。これにより、ロータコアが冷却される。 The end plate includes a side wall portion that faces the end surface of the rotor core across the opening, and a sealing portion that contacts the end surface of the rotor core from the side wall portion and seals a gap between the end plate. When the refrigerant is supplied to the hollow portion, the refrigerant flows into the refrigerant flow path of the end plate and the rotor core via the opening due to centrifugal force. Thereby, the rotor core is cooled.
ところで、従来、エンドプレートの封止部のシール性能は、エンドプレートをロータシャフトに組み付ける際の、押し付け荷重によって定められる。例えば、焼き嵌めによりエンドプレートをロータシャフトに嵌着する場合、加熱して膨張したエンドプレートをロータシャフトに遊嵌するとともに、ロータコアの端面にエンドプレートの封止部を押し付ける。この状態でエンドプレートが冷却されて収縮し、エンドプレートがロータシャフトに嵌着される。このとき、封止部が収縮して押し付け荷重が低下し、十分なシール性能が得られないおそれがある。 By the way, conventionally, the sealing performance of the sealing portion of the end plate is determined by the pressing load when the end plate is assembled to the rotor shaft. For example, when the end plate is fitted to the rotor shaft by shrink fitting, the heated end plate is loosely fitted to the rotor shaft, and the end plate sealing portion is pressed against the end surface of the rotor core. In this state, the end plate is cooled and contracted, and the end plate is fitted to the rotor shaft. At this time, the sealing portion contracts and the pressing load decreases, and there is a possibility that sufficient sealing performance cannot be obtained.
本発明に係る回転電機のロータは、冷媒が供給される中空部が形成されるとともに前記中空部の冷媒が送出される開口が外周面に形成されたロータシャフトと、前記開口を避けて前記ロータシャフトに嵌着されるロータコアと、前記開口を挟んで前記ロータコアの端面と対向するように前記ロータシャフトに嵌着される側壁部と前記側壁部から前記端面に当接し前記端面との隙間を封止する封止部とを備えたエンドプレートと、を備える。前記エンドプレートの側壁部は、嵌着時に前記ロータシャフトの外周面と嵌合する内周面を備え、前記側壁部の内周面は、前記ロータコア側が拡径される。嵌着時に前記側壁部の内周面が前記ロータシャフトの外周面から受ける圧縮荷重により、前記エンドプレートの側壁部が前記ロータコア側に倒れ、前記エンドプレートの封止部を前記ロータコアの端面に密着させ、高いシール性を確保する。 A rotor of a rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor shaft in which a hollow portion to which a refrigerant is supplied is formed and an opening through which the refrigerant in the hollow portion is sent is formed on an outer peripheral surface, and the rotor avoiding the opening A rotor core that is fitted to the shaft, and a side wall portion that is fitted to the rotor shaft so as to face the end surface of the rotor core across the opening, and a gap between the end surface by sealing against the end surface from the side wall portion. And an end plate having a sealing portion to be stopped. The side wall portion of the end plate includes an inner peripheral surface that fits with the outer peripheral surface of the rotor shaft when fitted, and the inner peripheral surface of the side wall portion is enlarged in diameter on the rotor core side. Due to the compressive load that the inner peripheral surface of the side wall portion receives from the outer peripheral surface of the rotor shaft when fitted, the side wall portion of the end plate falls to the rotor core side, and the sealing portion of the end plate closely contacts the end surface of the rotor core To ensure high sealing performance.
また、上記発明において、前記側壁部の内周面の拡径形状は、プレス打ち抜き時のせん断加工によって形成されることが好適である。 Moreover, in the said invention, it is suitable for the diameter expansion shape of the internal peripheral surface of the said side wall part to be formed by the shearing process at the time of press punching.
本発明によれば、従来よりもエンドプレートの封止部のシール性を向上させることが可能となる。 According to the present invention, the sealing performance of the sealing portion of the end plate can be improved as compared with the conventional art.
図1に、本発明の実施形態に係る、回転電機のロータ10の側面断面図を例示する。ロータ10は、ロータシャフト12、ロータコア14、及びエンドプレート16を備える。
FIG. 1 illustrates a side cross-sectional view of a
ロータシャフト12は、ロータ10の回転軸であり、回転電機のケーシング18に、回転可能に支持されている。例えば、ロータシャフト12は、軸受20を介して、ケーシング18に支持されている。ロータシャフト12は筒状部材であって、長手方向に延伸する中空部22が形成されている。また、中空部22から分岐流路24が形成されており、その開口26がロータシャフト12の外周面28に形成されている。中空部22には、図示しない供給源から、冷媒が供給される。冷媒は、例えばオートマチックトランスミッションフルード(ATF)であってよい。中空部22の冷媒は、ロータシャフト12の回転に伴い、分岐流路24から開口26に送出される。
The rotor shaft 12 is a rotating shaft of the
ロータコア14は、ステータ30に生じる回転磁界を受け、これにより発生するトルクをロータシャフト12に伝える。ロータコア14は、例えば円筒形状であり、ロータシャフト12に嵌着される。この嵌着の際、ロータシャフト12の開口26を避けた近傍に、ロータコア14が配置される。ロータコア14は、例えば透磁率の高い電磁鋼板の積層体から構成され、さらに、ロータコア14には、永久磁石が取り付けられていてもよい。
The
また、ロータコア14内には、冷媒流路32が形成される。この冷媒流路32は、ロータコア14の端面34に設けられた、流入開口36及び流出開口38を有する。
A
エンドプレート16は、ロータコア14の端面34とともに冷媒流路40を形成する。エンドプレート16は、ステンレス材等の非磁性材料から構成され、側壁部42及び封止部46を備える。封止部46は、側壁部42から延伸してロータコア14の端面34に当接することで、端面34との隙間を封止する。封止部46は、側壁部42の外周側からロータ軸方向に沿って延伸する環形状の部材から成る。また、封止部46は、ロータコア14の流入開口36と流出開口38の間の面に当接して冷媒流路40をシールする。
The
エンドプレート16の側壁部42は、ロータシャフト12に嵌着される部材である。側壁部42は、中空の環形状の部材から成り、ロータシャフト12の開口26を挟んで、ロータコア14の端面34と対向する。
The side wall portion 42 of the
エンドプレート16の側壁部42、封止部46、及びロータコア14の端面34によって、冷媒流路40が形成され、開口26から流入した冷媒は、冷媒流路40を経由して、端面34の流入開口36から、ロータコア14の冷媒流路32に流れる。
The side wall portion 42 of the
また、エンドプレート16の側壁部42には、ロータシャフト12への嵌着時に、ロータシャフト12の外周面28と焼き嵌め等で嵌合する内周面48を備えている。内周面48は、ロータコア14側が拡径する形状に形成されている。例えば、図2に示すように、ロータコア14側に行くほど径が拡がる、テーパ面48aを設けることが好適である。ロータコア14から離れる側に設けられた平行面48bの径r2は、常温環境下で、ロータシャフト12の嵌着面の径r1より小さくなるように形成されている。
Further, the side wall portion 42 of the
また、図3左側に示すように、側壁部42の内周面48の断面形状を段差形状として、平行面48bよりも大径の拡径面48cをロータコア14側(封止部46の張り出している側)に設けてもよい。また、図3右側に示すように、内周面48の全面をテーパ面48aとしてもよい。
Further, as shown on the left side of FIG. 3, the cross-sectional shape of the inner
内周面48にテーパ面48aを設ける上で、プレス打ち抜きのせん断加工を用いることが好適である。側壁部42の内周面48をプレス加工によって打ち抜いたとき、その切り口面には、せん断面と破断面が形成される。このうち破断面は、内径が拡がるような、テーパ形状となることが知られている。また、プレス加工の際、ポンチとダイス間の間隔(クリアランス)が大きいほど、切り口面における破断面の割合が大きくなり、また、破断面の傾きが大きくなることが知られている。したがって、クリアランスを調節することで、内周面48のテーパ面48aを所望の形状とすることが可能となる。
In providing the taper surface 48a on the inner
内周面48のロータコア14側が拡径されていることで、エンドプレート16をロータシャフト12に嵌着させる際に、側壁部42がロータコア14側に屈曲(倒れ変形)する。この原理について、図4を用いて説明する。
When the diameter of the inner
図4には、焼き嵌めにより、エンドプレート16をロータシャフト12に嵌着させるときの模式図が示されている。エンドプレート16は、加熱により内径が拡げられた状態でロータシャフト12に遊嵌される。エンドプレート16は、冷却時に、もとの径に戻ろうとして収縮する。一方、ロータシャフト12の外周面28のうち、エンドプレート16の内周面48と接触する面には、エンドプレート16の収縮に抗する力が作用する。つまり、エンドプレート16の内周面48のうち、ロータシャフト12の外周面28に接触する面は、ロータシャフト12からの圧縮荷重を受ける。
FIG. 4 shows a schematic diagram when the
ここで、エンドプレート16の内周面48では、テーパ面48aより先に、平行面48bがロータシャフト12の外周面28に接触する。平行面48bは、ロータシャフト12の外周面28からの圧縮荷重を受けて、収縮が規制される。一方、テーパ面48aは、外周面28と離間しているために、破線で示すように、収縮を続ける。このとき、平行面48b上の部分42bと、テーパ面48a上の部分42aの境界面では、一点鎖線上の矢印で示すように、テーパ面48a上の部分42aが平行面48b上の部分42bを引っ張るような力が働く。この力が曲げ力となって、側壁部42をロータコア14側に倒れ屈曲させる。
Here, on the inner
屈曲した側壁部42は、エンドプレート16の封止部46をロータコア14の端面34に密着して押圧する。封止部46が端面34に押圧されることで、封止部46と端面34とが密着し、シール性能が向上する。
The bent side wall portion 42 presses the sealing portion 46 of the
なお、図4では、圧入や焼き嵌め等の、エンドプレート16の径を拡げる嵌着について説明したが、ロータシャフト12の径を収縮させてエンドプレート16を嵌着させる冷やし嵌めを行っても、本実施形態では、シール性能の向上を図ることが可能である。
In addition, although FIG. 4 demonstrated the fitting which expands the diameter of the
10 ロータ、12 ロータシャフト、14 ロータコア、16 エンドプレート、18 ケーシング、20 軸受、22 中空部、24 分岐流路、26 開口、28 ロータシャフトの外周面、30 ステータ、32 ロータコアの冷媒流路、34 端面、36 流入開口、38 流出開口、40 エンドプレートの冷媒流路、42 側壁部、46 封止部、48 側壁部の内周面、48a テーパ面、48b 平行面、48c 拡径面。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記開口を避けて前記ロータシャフトに嵌着される、ロータコアと、
前記開口を挟んで前記ロータコアの端面と対向するように、前記ロータシャフトに嵌着される側壁部と、前記側壁部から前記ロータコアの端面に当接し、前記端面との隙間を封止する封止部とを備えた、エンドプレートと、
を備えた、回転電機のロータであって、
前記エンドプレートの側壁部は、嵌着時に前記ロータシャフトの外周面と嵌合する内周面を備え、
前記内周面は、前記ロータコア側が拡径され、
嵌着時に前記側壁部の内周面が前記ロータシャフトの外周面から受ける圧縮荷重により、前記側壁部が前記ロータコア側に倒れ、前記封止部を前記端面に密着して押圧することを特徴とする、回転電機のロータ。 A rotor shaft in which a hollow portion to which a refrigerant is supplied is formed, and an opening through which the refrigerant in the hollow portion is delivered is formed on the outer peripheral surface;
A rotor core that is fitted to the rotor shaft to avoid the opening; and
A side wall portion that is fitted to the rotor shaft so as to face the end surface of the rotor core across the opening, and a seal that contacts the end surface of the rotor core from the side wall portion and seals a gap between the end surface An end plate with a portion,
A rotor of a rotating electric machine,
The side wall portion of the end plate includes an inner peripheral surface that fits with the outer peripheral surface of the rotor shaft when fitted,
The inner peripheral surface is enlarged in diameter on the rotor core side,
The inner peripheral surface of the side wall portion is fitted to the rotor core side by a compressive load received from the outer peripheral surface of the rotor shaft when fitted, and the sealing portion is pressed against the end surface in close contact with the end surface. The rotor of a rotating electrical machine
前記内周面は、プレス打ち抜きのせん断加工によって形成されることを特徴とする、回転電機のロータ。 The rotor of the rotating electrical machine according to claim 1,
The rotor of a rotating electrical machine, wherein the inner peripheral surface is formed by press punching shearing.
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