JP2014187834A - Rotary electric machine and rotary electric machine driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステータの回転磁界と磁気結合する複数の永久磁石対と永久磁石対を冷却するために周方向複数個所において軸方向に延びる複数の軸方向冷媒流路とを含むロータを備える回転電機と、この回転電機を含む回転電機駆動装置に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine including a rotor including a plurality of permanent magnet pairs magnetically coupled to a rotating magnetic field of a stator, and a plurality of axial refrigerant flow paths extending in the axial direction at a plurality of circumferential positions to cool the permanent magnet pairs. And a rotating electrical machine driving apparatus including the rotating electrical machine.
特許文献1には、周方向複数個所に設けられ、一対の永久磁石のV字形配置により形成される複数の磁石対と、各磁石対の周方向両端部外側に均等に配置された複数の軸方向の冷媒流路とを含むロータを備える永久磁石付回転電機が記載されている。
In
従来の永久磁石付回転電機において、ロータの回転時に、各磁石対の周方向の同じ側の永久磁石が受ける反磁界の大きさが、周方向の逆の側の永久磁石が受ける反磁界の大きさよりも大きくなる場合がある。永久磁石の反磁界が大きくなる場合、永久磁石を多く冷却して温度低下させないと、永久磁石の減磁が生じやすくなってしまう。しかしながら、各磁石対の両側の永久磁石を均等に冷却するロータでは、反磁界が大きい永久磁石の冷却が不足し、永久磁石の減磁が進行するおそれがある。 In a conventional rotating electrical machine with permanent magnets, the magnitude of the demagnetizing field received by the permanent magnet on the same circumferential side of each magnet pair when the rotor rotates is the magnitude of the demagnetizing field received by the permanent magnet on the opposite side in the circumferential direction. It may be larger than this. When the demagnetizing field of the permanent magnet becomes large, demagnetization of the permanent magnet is likely to occur unless the permanent magnet is cooled and the temperature is lowered. However, in a rotor that uniformly cools the permanent magnets on both sides of each magnet pair, cooling of the permanent magnet having a large demagnetizing field is insufficient, and demagnetization of the permanent magnet may proceed.
本発明の目的は、ロータが複数の永久磁石対を含む構成で、各永久磁石対の回転方向一方側の永久磁石を多く冷却できる回転電機及び回転電機駆動装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a rotating electrical machine and a rotating electrical machine driving apparatus that can cool a large number of permanent magnets on one side in the rotational direction of each permanent magnet pair, with the rotor including a plurality of permanent magnet pairs.
本発明に係る回転電機は、回転軸に固定され回転可能に配置されたロータと、前記ロータの外周に対向配置されたステータと、前記回転軸の内側に冷媒を供給する冷媒供給機構とを備える回転電機であって、前記ロータは、周方向複数個所に設けられロータ磁極を形成する複数の永久磁石対と、周方向複数個所において軸方向に延びる複数の軸方向冷媒流路と、前記各軸方向冷媒流路に接続され、前記回転軸の内側から供給される冷媒を前記各軸方向冷媒流路に向かって流す複数の内径側接続冷媒流路とを含み、前記各軸方向冷媒流路は、前記各永久磁石対の回転方向一方側の永久磁石にのみ片寄って配置されることを特徴とする。 A rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor that is fixed to a rotating shaft and rotatably arranged, a stator that is disposed to face the outer periphery of the rotor, and a refrigerant supply mechanism that supplies a refrigerant to the inside of the rotating shaft. The rotor includes a plurality of permanent magnet pairs that are provided at a plurality of locations in the circumferential direction to form rotor magnetic poles, a plurality of axial refrigerant passages that extend in the axial direction at a plurality of locations in the circumferential direction, and the shafts. A plurality of inner diameter side connecting refrigerant channels that are connected to the directional refrigerant channel and flow the refrigerant supplied from the inside of the rotating shaft toward the axial refrigerant channel, The permanent magnets are arranged so as to be offset from the permanent magnets on one side in the rotational direction of each permanent magnet pair.
本発明に係る回転電機駆動装置は、本発明に係る回転電機と、前記ステータに設けられたステータコイルにステータ電流を供給して前記ロータを駆動するインバータと、前記インバータを制御して前記ロータを正回転方向に回転させる制御部とを備え、前記ロータの正回転方向の回転時に、前記永久磁石対のうちの回転方向一方側の永久磁石の反磁界が、回転方向他方側の永久磁石の反磁界よりも大きくなることを特徴とする。 A rotating electrical machine drive device according to the present invention includes a rotating electrical machine according to the present invention, an inverter that supplies a stator current to a stator coil provided in the stator to drive the rotor, and controls the inverter to control the rotor. A controller that rotates in the forward rotation direction, and when the rotor rotates in the forward rotation direction, the demagnetizing field of the permanent magnet on one side in the rotation direction of the pair of permanent magnets is counteracted by the permanent magnet on the other side in the rotation direction. It is characterized by being larger than the magnetic field.
本発明によれば、ロータが複数の永久磁石対を含む構成で、各永久磁石対において回転方向一方側の永久磁石を多く冷却できる。また、本発明の回転電機駆動装置によれば、反磁界が大きく減磁が生じやすい永久磁石を多く冷却でき、効率よく冷却できる。 According to the present invention, with the configuration in which the rotor includes a plurality of permanent magnet pairs, a large number of permanent magnets on one side in the rotational direction can be cooled in each permanent magnet pair. In addition, according to the rotating electrical machine drive device of the present invention, it is possible to cool many permanent magnets that have a large demagnetizing field and are likely to be demagnetized, and can be efficiently cooled.
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。以下では、回転電機が電動モータである場合を説明するが、回転電機は、発電機、または電動モータ及び発電機の両方の機能を有するモータジェネレータであってもよい。電動モータまたはモータジェネレータは、ハイブリッド車両または電気自動車の車輪を駆動する駆動源として使用されてもよい。以下では、すべての図面において同様の要素には同一の符号を付して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, a case where the rotating electrical machine is an electric motor will be described, but the rotating electrical machine may be a generator or a motor generator having both functions of the electric motor and the generator. The electric motor or the motor generator may be used as a drive source for driving the wheels of the hybrid vehicle or the electric vehicle. Below, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the same element in all the drawings.
図1は、本実施形態の回転電機12の断面と、回転電機駆動装置10の回転電機12以外の構成要素であるバッテリ16、制御部17、及びインバータ18とを示している。回転電機12は、ロータ14と、ステータ20と、回転軸22と、冷媒供給機構36とを含む。
FIG. 1 shows a cross section of the rotating
ステータ20は、ケース24の内側に固定されたステータコア26と、ステータコア26の内径側の複数のティース28に巻回されたU相、V相、W相の3相のステータコイル30とを含む。ステータコア26は、複数の電磁鋼板の積層体によって形成される。ステータ20では、3相のステータコイル30に3相の交流電流を流すことで、ロータ14に作用する回転磁界が発生する。ステータコア26は、磁性粉末を加圧成形した圧粉磁心によって形成されてもよい。ステータ20は、ロータ14の外周に対向配置される。
回転軸22は、両端部が軸受によってケース24に回転可能に支持される。回転軸22は、中心部に軸方向に沿って設けられた軸側冷媒流路32と、図2、図3に示すように径方向に対し傾斜する方向に設けられた複数の第2軸側冷媒流路34とを有する。各第2軸側冷媒流路34は、外径側に向かって反時計方向に傾斜する。図1に示す軸側冷媒流路32の一端である図1の左端は、回転軸22の軸方向端面に開口し、後述する冷媒供給機構36の流路に接続される。軸側冷媒流路32の他端である図1の右端は、回転軸22の他端開口部に固定された図示しない軸部材により塞がれる。軸部材の代わりに蓋部材により回転軸22の他端開口を塞いでもよい。
Both ends of the rotating
各第2軸側冷媒流路34は、回転軸22の同一円周上に設けられ、径方向内端が軸側冷媒流路32に接続され、径方向外端が回転軸22の外周面に開口する。後述するロータコア38は、回転軸22を中心部の貫通孔42に軸方向に貫通させて固定することで回転軸22の外径側に固定される。後述する冷媒供給機構36によって冷媒である冷却油が軸側冷媒流路32に供給されることで、その冷却油は、ロータ14の回転時に第2軸側冷媒流路34と、ロータコア38の内部の流路48,46とを介してロータコア38の軸方向両端から外側に噴出される。なお、冷却油として、ATF(Automatic Transmission Fluid)を用いてもよい。また、冷媒として冷却水を用いてもよい。
Each second shaft-side
ロータ14は、回転軸22の外径側に固定されるロータコア38と、ロータコア38に固定される複数の永久磁石対40n,40sとを含み、ケース24の内側に回転可能に配置される。
The
図2は、図1のA−A断面を示している。ロータコア38は、電磁鋼板の積層体により、中心部に軸方向の貫通孔42を有する円筒状に形成される。ロータコア38は、外径寄り部分の周方向複数個所に軸方向に貫通して形成された磁石孔44と、磁石孔44よりも内径側に設けられた複数の軸方向冷媒流路46及び内径側接続冷媒流路48とを含む。
FIG. 2 shows an AA cross section of FIG. The
磁石孔44は2つを1組として、ロータコア38の周方向複数個所にそれぞれ外径側に向かって広がるV字形に配置される。ロータコア38は、磁性粉末を加圧成形した圧粉磁心によって形成されてもよい。
The two
各永久磁石対40n,40sは、磁石孔44に挿入配置され、周方向両側に隣り合う同じ磁気特性を有する一対の永久磁石50n1,50n2及び50s1,50s2により形成される。このため、各永久磁石対40n,40sは、ロータ14の外径側に向かって広がるV字形に配置される。永久磁石50n1,50n2は、径方向外側がN極となる磁気特性を有するように配置され、永久磁石50s1,50s2は、径方向外側がS極となる磁気特性を有するように配置される。一対の永久磁石50n1,50n2で1つの永久磁石対40nが形成され、一対の永久磁石50s1,50s2で1つの永久磁石対40sが形成される。永久磁石50n1,50n2同士及び永久磁石50s1,50s2同士は、それぞれ周方向中央に対して対称形状に配置される。永久磁石対40nと永久磁石対40sとがロータ14の周方向に交互に配置されることで、ロータコア38の外周部にN極のロータ磁極52nとS極のロータ磁極52sとが交互に形成される。
Each pair of
図1に示す回転電機駆動装置10では、後述するように制御部17がインバータ18を制御することにより、ロータ14は正回転方向である図2、図3の時計方向に回転する。後述するように、ロータ14の回転時に、永久磁石50n1,50n2同士及び永久磁石50s1,50s2同士のそれぞれで反磁界の大きさが異なり、回転方向前側である図2、図3の時計方向側の永久磁石50n2,50s2が受ける反磁界は、回転方向後側である図2、図3の反時計方向側の永久磁石50n1,50s1の反磁界よりも大きくなる。
In the rotating electrical
複数の軸方向冷媒流路46は、ロータコア38の磁石孔44よりも内径側で、周方向の離れた複数個所に、軸方向に延びて貫通するように形成される。この場合、ロータコア38は、各永久磁石対40nまたは40sを1つずつ含んで中心角θが等しくなるように、設計上設定される複数の断面扇形領域Na,Saで区分される。軸方向冷媒流路46は、各断面扇形領域Na,Saに1つずつ設けられる。
The plurality of axial direction
また、各軸方向冷媒流路46は、永久磁石対40s,40nの永久磁石50s2,50n2の内径側面Fs(図4参照)の外径側端Foと内径側端Fiとの径方向の間領域である、砂地で示す略三角形の領域Us,Un内に配置される。領域Unは、図2、図3に示している。また、領域Us内で、各軸方向冷媒流路46は、永久磁石対40s,40nの中心軸Oを通る周方向中央線Lよりも矢印α側の永久磁石50s2側にのみ片寄って配置される。領域Un内の各軸方向冷媒流路46は周方向中央線Lよりも矢印α側の永久磁石50n2側にのみ片寄って配置される。このため、各永久磁石対40n,40sで周方向の同じ側の永久磁石50s2,50n2を、周方向の逆の側の永久磁石50s1,50n1よりも多く冷却できるが、これについては後述する。
Each axial
各軸方向冷媒流路46は、各電磁鋼板の周方向複数個所に設けられた軸方向の孔部を、隣り合う電磁鋼板同士で軸方向に連結することにより形成される。
Each axial
図1、図3に示すように、複数の内径側接続冷媒流路48は、ロータコア38の同一円周上において、径方向に対し同じ側に傾斜する方向に設けられる。複数の内径側接続冷媒流路48の径方向外端は、複数の軸方向冷媒流路46の軸方向中間部に接続される。複数の内径側接続冷媒流路48の径方向内端は、回転軸22の第2軸側冷媒流路34を介して軸側冷媒流路32に接続される。
As shown in FIGS. 1 and 3, the plurality of inner diameter side connecting
複数の内径側接続冷媒流路48は、ロータ14の回転時の遠心力の作用によって、軸側冷媒流路32から供給される冷却油を各軸方向冷媒流路46に向かって流す。
The plurality of inner diameter side connecting
図4は、図2のC部拡大図を示している。各軸方向冷媒流路46は、ロータコア38の軸方向両端面でロータ14の外側に開口する冷媒吐出口Poを有する。各冷媒吐出口Poは、ロータ14の外径側が突となる三角形状を有する。領域Usに配置される冷媒吐出口Poの三角形の外径側端部Qは、各永久磁石対40n,40sで永久磁石50s2における外径側端部の角部周辺部に向いている。
FIG. 4 shows an enlarged view of part C of FIG. Each axial
一方、図2に示すように、領域Unに配置される冷媒吐出口Poの三角形の外径側端部は、永久磁石50n2の外径側端部に向いている。また、各軸方向冷媒流路46の冷媒吐出口Po以外の中間部の断面形状も、冷媒吐出口Poの形状と合わせて三角形としている。なお、軸方向冷媒流路46において、冷媒吐出口Po以外の断面形状を、四角形のように冷媒吐出口Poと一致しない形状としてもよい。また、各冷媒吐出口Poは、外径側が突となる五角形のように、三角形以外の形状としてもよい。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the triangular outer diameter side end of the refrigerant discharge port Po disposed in the region Un faces the outer diameter side end of the permanent magnet 50n2. In addition, the cross-sectional shape of the intermediate portion other than the refrigerant discharge port Po of each axial
図1に戻って、冷媒供給機構36は、回転軸22内側の軸側冷媒流路32に冷却油を供給する。冷媒供給機構36は、ケース24の下部に溜まった冷却油を配管54を介して吸い上げる冷却油ポンプ56を有し、冷却油ポンプ56から配管58を介して軸側冷媒流路32に冷却油を供給する。ロータ14が回転するのに応じて冷却油に遠心力が加わるので、冷却油が第2軸側冷媒流路34及び内径側接続冷媒流路48を外径側に向かって流れて、その後、軸方向冷媒流路46を軸方向両側に向けて流れロータコア38の軸方向両端から冷媒吐出口Poを通じて外側に噴出される。冷却油がロータコア38の内部を通過することでロータコア38が冷却される。冷却油はケース24の下部及び配管54,58で冷却される。
Returning to FIG. 1, the
なお、冷媒供給機構36の冷媒循環経路に冷却油を冷却するオイルクーラを設けてもよい。また、ロータコア38の軸方向両端に、回転軸22に固定された一対のエンドプレートを配置して、一対のエンドプレートによりロータコア38を挟み込んでもよい。この場合、各エンドプレートに、軸方向冷媒流路46と接続される軸方向の貫通孔が形成されてもよい。
An oil cooler that cools the cooling oil may be provided in the refrigerant circulation path of the
次に回転電機12以外の回転電機駆動装置10の構成を説明する。インバータ18は、2つのスイッチング素子が直列に接続された図示しない3相のアームを有し、バッテリ16に接続される。スイッチング素子として、IGBTのようなトランジスタが用いられてもよい。各スイッチング素子には、逆方向電流を流すダイオードが並列接続される。インバータ18は、バッテリ16から供給された直流電流を、3相の交流電流に変換して3相のステータコイル30に供給する。直流電源としてキャパシタを用いてもよい。
Next, the configuration of the rotating electrical
制御部17は、CPU、メモリを有するマイクロコンピュータを含み、インバータ18のスイッチング素子のスイッチングのオンオフを制御する。制御部17は、図示しない外部の制御部から入力されるトルク指令に基づいて、予め記憶部で記憶したマップのデータから駆動信号を決定し、駆動信号をインバータ18に出力することで、各スイッチング素子のスイッチングを制御する。制御部17がインバータ18を制御することで、3相のステータコイル30に3相交流のステータ電流が供給され、ステータ20に回転磁界が発生する。この結果、トルク指令に応じたトルクでロータ14が、回転磁界に同期して正回転方向に回転する。正回転方向は、例えば回転電機12を車両に設けられる車輪の駆動源として使用する場合に、高頻度で使用される車両の前進方向に対応する方向である。
The
上記の回転電機12では、次のようにロータ14の回転時において、各永久磁石対40n,40sで周方向両側の永久磁石同士の反磁界の大きさが異なる。図5は、ロータ14の回転方向に応じて、永久磁石対40nの永久磁石50n1,50n2同士の間で反磁界の大きさが異なる様子の1例を示している。図5では、U相、V相、W相の3相のステータコイル30u,30v,30wのうち、ステータコイル30uが巻回されたティース28がN極の特性を発揮する瞬間を示している。矢印βは、ステータ20からロータ14に作用し、ロータ14にトルクを発生させる主磁束の方向である。この場合、永久磁石対40nにおいて、回転方向前側の永久磁石50n2の回転方向前端部では、外周側のN極から内周側のS極に矢印γ方向に磁束が戻るので、この磁束は主磁束と同方向でS極に戻りやすい。このため、永久磁石50n2の回転方向前端部でδ1方向の反磁界が大きくなる。また、ロータ14の外周部において、永久磁石50n2の角部が配置される外側で面積が小さくなることで、ロータ14自身の外周部の磁界が自己強化されず小さくなる。これによっても永久磁石50n2の回転方向前端部で磁束がS極に戻りやすい。このため、永久磁石50n2の回転方向前端部で反磁界が大きくなる。
In the rotating
一方、永久磁石50n2の回転方向後端部では永久磁石50n2のN極からS極に戻る磁束が主磁束と逆方向になるので、反磁界は小さくなる。 On the other hand, since the magnetic flux returning from the north pole to the south pole of the permanent magnet 50n2 is opposite to the main magnetic flux at the rear end portion in the rotation direction of the permanent magnet 50n2, the demagnetizing field is reduced.
回転方向後側の永久磁石50n1では、回転方向前端部で永久磁石50n1のN極からS極に戻る磁束が主磁束と同方向になるが、ロータコア38の外周面から離れるので主磁束が小さくなってδ2方向の反磁界も小さくなる。永久磁石50n1の回転方向後端部では、永久磁石50n1のN極からS極に戻る磁束が主磁束と逆方向になるので反磁界は小さくなる。この結果、回転方向前側の永久磁石50n2の反磁界は回転方向後側の永久磁石50n1の反磁界よりも大きくなり、しかも、永久磁石50n2のうちでも回転方向前端部で反磁界がより大きくなる。また、ロータ14の回転方向が逆になる場合には、永久磁石50n1,50n2同士の間での反磁界の大小関係は逆になる。上記では永久磁石50n1、n2の場合を説明したが、永久磁石50s1、s2の場合も同様に、回転方向前側の永久磁石で回転方向後側の永久磁石よりも反磁界が大きくなる。
In the permanent magnet 50n1 on the rear side in the rotational direction, the magnetic flux returning from the north pole to the south pole of the permanent magnet 50n1 at the front end in the rotational direction is in the same direction as the main magnetic flux. Thus, the demagnetizing field in the δ2 direction is also reduced. At the rear end portion of the permanent magnet 50n1 in the rotation direction, the magnetic flux returning from the N pole to the S pole of the permanent magnet 50n1 is in the opposite direction to the main magnetic flux, so the demagnetizing field is reduced. As a result, the demagnetizing field of the permanent magnet 50n2 on the front side in the rotational direction is larger than the demagnetizing field on the permanent magnet 50n1 on the rear side in the rotational direction, and the demagnetizing field is larger at the front end portion in the rotational direction among the permanent magnets 50n2. When the rotation direction of the
一般的に、永久磁石付ロータを有する回転電機では、使用時に永久磁石が鉄損で発熱して不可逆減磁を生じるおそれがある。不可逆減磁の生じやすさは、磁石温度と永久磁石に作用する反磁界の大きさとで決まり、反磁界が大きくなる場合、または磁石温度が高くなる場合に不可逆減磁が生じやすい。特に永久磁石の反磁界が大きく、しかも磁石温度が高い場合に不可逆減磁がより多い頻度で生じやすい。不可逆減磁が生じると、回転電機のトルクが低下するので、回転電機を駆動源とする車両の動力性能が低下する。このため、従来構造では、反磁界が大きくなる永久磁石を多く冷却して、不可逆減磁を抑制することが望まれている。本発明ではこれを改善することを目的として、上記のように永久磁石対の位置との関係で軸方向冷媒流路46の位置を規制した。
In general, in a rotating electrical machine having a rotor with a permanent magnet, the permanent magnet may generate heat due to iron loss during use, resulting in irreversible demagnetization. The likelihood of irreversible demagnetization is determined by the magnet temperature and the magnitude of the demagnetizing field acting on the permanent magnet, and irreversible demagnetization tends to occur when the demagnetizing field increases or when the magnet temperature increases. In particular, when the demagnetizing field of the permanent magnet is large and the magnet temperature is high, irreversible demagnetization tends to occur more frequently. When the irreversible demagnetization occurs, the torque of the rotating electrical machine decreases, so that the power performance of the vehicle using the rotating electrical machine as a drive source decreases. For this reason, in the conventional structure, it is desired to cool many permanent magnets with a large demagnetizing field to suppress irreversible demagnetization. In the present invention, for the purpose of improving this, the position of the axial
図6は、本発明の実施形態において、軸方向冷媒流路46及び内径側接続冷媒流路48と永久磁石対40n,40sとの位置関係を示している。図6及び後述する図7では、永久磁石対として2つの永久磁石対40n,40sのみを示している。図6のようにロータ14の正回転方向が規定される場合、正回転方向の回転時に、斜格子の四角で示す回転方向前側の永久磁石50n2,50s2で、白の四角で示す回転方向後側の永久磁石50n1,50s1よりも反磁界が大きくなる。特に永久磁石50n2,50s2でも、ηの丸で囲んだ回転方向前側で反磁界がより大きくなる。また、永久磁石50s2の反磁界は永久磁石50n1の反磁界よりも大きい。
FIG. 6 shows the positional relationship between the axial direction
領域Usの軸方向冷媒流路46は、永久磁石対40sのうちの回転方向前側の永久磁石50s2側にのみ片寄って配置され、領域Unの軸方向冷媒流路46は、永久磁石対40nのうちの回転方向前側の永久磁石50n2側にのみ片寄って配置される。このため、各永久磁石対40n、40sにおいて、回転方向前側の永久磁石50n2,50s2に軸方向冷媒流路46を近づけることができる。したがって、永久磁石50n2,50s2を多く冷却できる。
The axial direction
また、回転電機駆動装置10によれば、正回転方向の回転時に、永久磁石対40s,40nのうちの反磁界が大きくなる回転方向前側の永久磁石50s2,50n2にのみ軸方向冷媒流路46が片寄って配置される。このため、反磁界が大きく減磁が生じやすい永久磁石50n2,50s2を多く冷却でき、減磁の抑制の面で効率よく冷却できる。この結果、減磁を抑制するために永久磁石50n2,50s2に対するDy添加量を多くする必要がないので、コスト低減を図れる。また、回転電機12の内部への冷媒供給量を多くする必要がないので、冷却油ポンプ56の回転速度を低下でき、損失低減によって燃費性能を向上できる。また、冷却油ポンプ56の小型化及び低コスト化を図れる。
Further, according to the rotating electrical
図7は、比較例において、軸方向冷媒流路46及び内径側接続冷媒流路48と永久磁石対40n,40sとの位置関係を示している。比較例では、各永久磁石対40n,40sのうちの永久磁石50n1,50n2または50s1,50s2の周方向中央に軸方向冷媒流路46が形成される。軸方向冷媒流路46には、ロータ14の内径側に径方向の内径側接続冷媒流路48が接続される。この比較例では、各永久磁石対40n、40sの両側の永久磁石50n1,50n2または50s1,50s2が均等に冷却される。このため、ロータ14の正回転方向の回転時に回転方向前側の永久磁石50n2,50s2の反磁界が永久磁石50n1,50s1の反磁界よりも大きくなる場合に、反磁界が大きい永久磁石50n2,50s2の冷却が不足するおそれがある。したがって、反磁界が大きい永久磁石50n2,50s2の減磁を抑制するために回転電機12内部への冷媒供給量を多くする必要がある。この場合、冷却油ポンプ56を高回転で駆動させることにより損失が増大し、燃費性能が悪化する要因となる。本発明ではこのような不都合を解消できる。
FIG. 7 shows the positional relationship between the axial direction
また、本実施形態では、軸方向冷媒流路46において、各冷媒吐出口Poは、各永久磁石対40n,40sの回転方向一方側の永久磁石50n2,50s2に向かって外径側が突となる形状を有する。このため、各冷媒吐出口Poから噴出された冷媒が反磁界が大きい永久磁石50n2,50s2に向かうようにできる。このため、各冷媒吐出口Poから噴出された冷媒により、ロータ14の軸方向端面付近で反磁界が大きい永久磁石50n2,50s2をより多く冷却でき、各永久磁石50n1,50n2,50s1,50s2より効率よく冷却できる。
Moreover, in this embodiment, in the axial direction
なお、本実施形態では、各永久磁石対40n,40sで回転方向前側の永久磁石50n2,50s2が回転方向後側の永久磁石50n1,50s1よりも反磁界が大きくなっている。一方、ロータ14の磁石孔44の形状、大きさ、及び磁石孔44の周方向に対する傾斜度の少なくともいずれか1つの条件の違いによって、ロータの回転方向において、各永久磁石対の反磁界の大小関係が本実施形態とは逆になる場合がある。この場合でも、本発明によれば、その回転方向に応じて反磁界が大きい永久磁石に、反磁界が小さい永久磁石よりも軸方向冷媒流路46を近づけて配置でき、永久磁石を減磁が抑制されるように効率よく冷却できる。反磁界の大小関係は、実験または計算により求めることができる。
In this embodiment, the demagnetizing field of the permanent magnets 50n2 and 50s2 on the front side in the rotation direction is larger than that on the rear side in the rotation direction in the permanent magnet pairs 40n and 40s. On the other hand, the magnitude of the demagnetizing field of each permanent magnet pair in the rotation direction of the rotor depends on the difference in at least one of the shape and size of the
また、上記では、ロータ14に設ける内径側接続冷媒流路48が径方向に対し傾斜する場合を説明したが、内径側接続冷媒流路は、ロータコア38の径方向に沿って形成してもよい。また、上記では各永久磁石対がV字形配置される場合を説明したが、これに限定するものではなく種々の形状で対となるように永久磁石を配置してもよい。
In the above description, the case where the inner diameter side connecting
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら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内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.
10 回転電機駆動装置、12 回転電機、14 回転電機用ロータ、16 バッテリ、17 制御部、18 インバータ、20 ステータ、22 回転軸、24 ケース、26 ステータコア、28 ティース、30 ステータコイル、32 軸側冷媒流路、34 第2軸側冷媒流路、36 冷媒供給機構、38 ロータコア、40n,40s 永久磁石対、42 貫通孔、44 磁石孔、46 軸方向冷媒流路、48 内径側接続冷媒流路、50n1,50n2,50s1,50s2 永久磁石、52n,52s ロータ磁極、54 配管、56 冷却油ポンプ、58 配管。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ロータは、
周方向複数個所に設けられロータ磁極を形成する複数の永久磁石対と、
周方向複数個所において軸方向に延びる複数の軸方向冷媒流路と、
前記各軸方向冷媒流路に接続され、前記回転軸の内側から供給される冷媒を前記各軸方向冷媒流路に向かって流す複数の内径側接続冷媒流路とを含み、
前記各軸方向冷媒流路は、前記各永久磁石対の回転方向一方側の永久磁石にのみ片寄って配置されることを特徴とする回転電機。 A rotating electrical machine comprising: a rotor fixed to a rotating shaft and rotatably arranged; a stator disposed opposite to the outer periphery of the rotor; and a refrigerant supply mechanism that supplies a refrigerant to the inside of the rotating shaft,
The rotor is
A plurality of pairs of permanent magnets that are provided at a plurality of locations in the circumferential direction to form rotor magnetic poles;
A plurality of axial refrigerant flow paths extending in the axial direction at a plurality of circumferential positions;
A plurality of inner diameter side connecting refrigerant flow paths that are connected to the respective axial refrigerant flow paths and flow the refrigerant supplied from the inside of the rotating shaft toward the respective axial refrigerant flow paths,
Each of the axial refrigerant flow paths is disposed so as to be offset from only one permanent magnet in the rotational direction of each permanent magnet pair.
前記各内径側接続冷媒流路は、周方向複数個所において径方向または径方向に対し傾斜する方向に設けられることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1,
Each of the inner diameter side connecting refrigerant channels is provided in a radial direction or in a direction inclined with respect to the radial direction at a plurality of locations in the circumferential direction.
前記各永久磁石対は、前記ロータの外径側に向かって広がるV字形に配置され、
前記各軸方向冷媒流路は、隣り合う前記永久磁石対の周方向中央線よりも前記回転方向一方側の永久磁石側で、前記回転方向一方側の永久磁石の内径側面の外径側端と内径側端との径方向の間領域に配置されることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1 or 2,
Each of the permanent magnet pairs is arranged in a V shape that widens toward the outer diameter side of the rotor,
Each axial refrigerant flow path is on the permanent magnet side on the one side in the rotational direction with respect to the circumferential center line of the adjacent permanent magnet pair, and on the outer diameter side end of the inner diameter side surface of the permanent magnet on the one side in the rotational direction. A rotating electrical machine, wherein the rotating electrical machine is disposed in a region between a radial direction end and an inner diameter side end.
前記各軸方向冷媒流路は、前記ロータの軸方向両端面に開口する冷媒吐出口を有し、
前記各冷媒吐出口は、前記各永久磁石対の回転方向一方側の永久磁石に向かって外径側が突となる形状を有することを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3,
Each of the axial refrigerant flow paths has a refrigerant discharge opening that opens at both axial end surfaces of the rotor,
Each of the refrigerant discharge ports has a shape in which an outer diameter side protrudes toward a permanent magnet on one side in the rotation direction of each pair of permanent magnets.
前記ステータに設けられたステータコイルにステータ電流を供給して前記ロータを駆動するインバータと、
前記インバータを制御して前記ロータを正回転方向に回転させる制御部とを備え、
前記ロータの正回転方向の回転時に、前記永久磁石対のうちの回転方向一方側の永久磁石の反磁界が、回転方向他方側の永久磁石の反磁界よりも大きくなることを特徴とする回転電機駆動装置。 The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 4,
An inverter for driving the rotor by supplying a stator current to a stator coil provided in the stator;
A control unit that controls the inverter and rotates the rotor in a normal rotation direction;
When the rotor rotates in the positive rotation direction, the demagnetizing field of the permanent magnet on one side in the rotation direction of the permanent magnet pair is larger than the demagnetizing field of the permanent magnet on the other side in the rotation direction. Drive device.
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US10658895B2 (en) | 2015-05-15 | 2020-05-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Rotary electric machine |
WO2020175715A1 (en) * | 2019-02-25 | 2020-09-03 | 엘지전자 주식회사 | Rotor and electric motor including same |
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- 2013-03-25 JP JP2013061827A patent/JP2014187834A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10658895B2 (en) | 2015-05-15 | 2020-05-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Rotary electric machine |
DE112016002202B4 (en) | 2015-05-15 | 2021-10-28 | Mitsubishi Electric Corporation | Electric rotary machine |
JP6195691B1 (en) * | 2017-02-21 | 2017-09-13 | 三菱電機株式会社 | Power converter and power module |
WO2020175715A1 (en) * | 2019-02-25 | 2020-09-03 | 엘지전자 주식회사 | Rotor and electric motor including same |
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