JP2016073163A - 回転電機の運転方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ステータ及びロータの両方に並行して冷媒を流すことでステータ及びロータを並行して冷却可能にすることで全体の冷却効率が向上した電動機本体を得る。
【解決手段】この電動機は、第1の冷媒流入口10から流入した自動変速機油は、シャフト内流路、ロータ内流路27を通過した後、冷媒排出口20を通ってハウジング18の外部に流出し、第2の冷媒流入口11から流入した自動変速機油は、ハウジング18とステータ17との間の隙間31、ステータコイル16のコイルエンド29を通過した後、冷媒排出口20を通ってハウジング18の外部に流出するようになっている。
【選択図】図2
【解決手段】この電動機は、第1の冷媒流入口10から流入した自動変速機油は、シャフト内流路、ロータ内流路27を通過した後、冷媒排出口20を通ってハウジング18の外部に流出し、第2の冷媒流入口11から流入した自動変速機油は、ハウジング18とステータ17との間の隙間31、ステータコイル16のコイルエンド29を通過した後、冷媒排出口20を通ってハウジング18の外部に流出するようになっている。
【選択図】図2
Description
この発明は、内部を流通する冷媒により冷却される回転電機、及びその運転方法に関する。
従来、中空シャフトへ供給された冷媒がシャフト自身の回転で飛散してステータのコイルエンドを冷却した回転電機が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、ステータコアの外周に設けられるリング部材と、前記ステータコアと前記リング部材とを収納するケースとを備え、前記リング部材とケースとの間に冷媒が供給され、リング部材の孔からステータのコイルエンドに前記冷媒を供給した回転電機が知られている(例えば、特許文献2参照)。
また、ステータコアの外周に設けられるリング部材と、前記ステータコアと前記リング部材とを収納するケースとを備え、前記リング部材とケースとの間に冷媒が供給され、リング部材の孔からステータのコイルエンドに前記冷媒を供給した回転電機が知られている(例えば、特許文献2参照)。
上記公報に記載の回転電機は、何れもステータのコイルエンドを冷却する構造であり、その部位を積極的に冷却するも、ステータの他の部位、及びステータの内側に配置されたロータに関しては積極的に冷却されてなく、全体としての冷却効率が低いという問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、ステータ及びロータの両方に並行して冷媒を流すことでステータ及びロータを並行して冷却可能にすることで全体の冷却効率が向上した回転電機を得ることを目的とする。
また、回転電機の内部状態の物理量から、ステータ側、ロータ側に流れる冷媒の流量配分を変えることで、ステータ及びロータをそれぞれ効率よく冷却する回転電機の運転方法を得ることを目的とする。
この発明に係る回転電機は、
シャフトと、このシャフトに固定されたロータと、このロータの外周面を囲った、ステータコア及びステータコイルを有するステータと、このステータ及び前記ロータを囲ったハウジングと、を有する回転電機本体を備えた回転電機であって、
前記ハウジングは、冷媒を内部に導く、第1の冷媒流入口及び第2の冷媒流入口、並びに前記ハウジング内の前記冷媒を外部に排出する冷媒排出口を有し、
前記シャフトは、端面が前記第1の冷媒流入口に対向し前記冷媒を前記シャフトの内部に導くシャフト内流路を有し、
前記ロータは、前記シャフト内流路と連通しているとともに前記ロータの軸線方向に沿って貫通し、前記シャフト内流路から流出した前記冷媒を前記ロータの外部に導くロータ内流路を有し、
前記第1の冷媒流入口から流入した前記冷媒は、前記シャフト内流路、前記ロータ内流路を通過した後、前記冷媒排出口を通って前記ハウジングの外部に流出し、
前記第2の冷媒流入口から流入した前記冷媒は、前記ハウジングと前記ステータとの間の隙間、前記ステータコイルのコイルエンドを通過した後、前記冷媒排出口を通って前記ハウジングの外部に流出するようになっている。
シャフトと、このシャフトに固定されたロータと、このロータの外周面を囲った、ステータコア及びステータコイルを有するステータと、このステータ及び前記ロータを囲ったハウジングと、を有する回転電機本体を備えた回転電機であって、
前記ハウジングは、冷媒を内部に導く、第1の冷媒流入口及び第2の冷媒流入口、並びに前記ハウジング内の前記冷媒を外部に排出する冷媒排出口を有し、
前記シャフトは、端面が前記第1の冷媒流入口に対向し前記冷媒を前記シャフトの内部に導くシャフト内流路を有し、
前記ロータは、前記シャフト内流路と連通しているとともに前記ロータの軸線方向に沿って貫通し、前記シャフト内流路から流出した前記冷媒を前記ロータの外部に導くロータ内流路を有し、
前記第1の冷媒流入口から流入した前記冷媒は、前記シャフト内流路、前記ロータ内流路を通過した後、前記冷媒排出口を通って前記ハウジングの外部に流出し、
前記第2の冷媒流入口から流入した前記冷媒は、前記ハウジングと前記ステータとの間の隙間、前記ステータコイルのコイルエンドを通過した後、前記冷媒排出口を通って前記ハウジングの外部に流出するようになっている。
この発明に係る回転電機の運転方法は、
電動機本体の内部状態の物理量である、ステータ及びロータの温度、前記ロータの回転数、前記電動機本体の出力トルクのうち、少なくとも一つの前記物量量を選択し、その物理量に基いて前記ロータ側に流れる自動変速機油の量と、前記ステータ側に流れる自動変速機油の量との流量配分を変える。
電動機本体の内部状態の物理量である、ステータ及びロータの温度、前記ロータの回転数、前記電動機本体の出力トルクのうち、少なくとも一つの前記物量量を選択し、その物理量に基いて前記ロータ側に流れる自動変速機油の量と、前記ステータ側に流れる自動変速機油の量との流量配分を変える。
この発明に係る回転電機によれば、ステータ及びロータの両方に並行して冷媒を流すことでステータ及びロータは並行して冷却可能になり、全体の冷却効率を向上させることができる。
また、この発明に係る回転電機の運転方法によれば、回転電機の内部状態の物理量から、ステータ側、ロータ側に流れる冷媒の流量配分を変えることで、適正量の冷媒がステータ及びロータに送られ、ステータ及びロータを、それぞれ効率よく冷却することができる。
以下、この発明の各実施の形態の電動機1について説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における回転電機である電動機1の冷媒回路図である。
自動車に搭載される、この電動機1は、回転電機本体である電動機本体2とポンプ5とが往路配管3及び復路配管4を介して接続されている。
往路配管3は、ポンプ5に一端部が接続された配管本体6の他端部に三方弁7が取付けられている。この三方弁7の下流では、配管本体6から第1の往路配管部8及び第2の往路配管部9が分岐されている。第1の往路配管部8の先端部は、電動機本体2の第1の冷媒流入口10に接続されている。第2の往路配管部9の先端部は、電動機本体2の第2の冷媒流入口11に接続されている。
復路配管4は、中間部に二方弁12及び冷却装置30が取付けられている。
図1はこの発明の実施の形態1における回転電機である電動機1の冷媒回路図である。
自動車に搭載される、この電動機1は、回転電機本体である電動機本体2とポンプ5とが往路配管3及び復路配管4を介して接続されている。
往路配管3は、ポンプ5に一端部が接続された配管本体6の他端部に三方弁7が取付けられている。この三方弁7の下流では、配管本体6から第1の往路配管部8及び第2の往路配管部9が分岐されている。第1の往路配管部8の先端部は、電動機本体2の第1の冷媒流入口10に接続されている。第2の往路配管部9の先端部は、電動機本体2の第2の冷媒流入口11に接続されている。
復路配管4は、中間部に二方弁12及び冷却装置30が取付けられている。
図2は、図1の電動機本体2を示す正断面図である。
この電動機本体2は、減速機(図示せず)に端部が接続されたシャフト13と、このシャフト13に固定されたロータ14と、このロータ14の外周面を囲った、ステータ17と、このステータ17及びロータ14を囲ったハウジング18と、ロータ14を軸線方向の両側から挟んだ、第1のプレート23及び第2のプレート24と、を有している。ハウジング18の内周壁面とステータコア15の外周面との間には、隙間31が形成されている。
ハウジング18は、軸受19で回転自在に支持されたシャフト13の片側端面に対向して第1の冷媒流入口10が形成されている。また、上部に第2の冷媒流入口11が形成されている。ハウジング18は、下部に冷媒排出口20が形成されている。
冷媒である自動変速機油は、ハウジング18の内部に第1の冷媒流入口10及び第2の冷媒流入口11から流入し、冷媒排出口20から外部に流出する。
シャフト13は、端面が第1の冷媒流入口10に対向し自動変速機油をシャフト13の内部に導くシャフト内流路を有している。
シャフト内流路は、シャフト13の軸線方向に沿って形成され第1の冷媒流入口10からの自動変速機油をシャフト13の内部に導く第1のシャフト内流路部21と、第1のシャフト内流路部21からシャフト13の径方向に延び周方向に沿って等間隔で形成された複数の第2のシャフト内流路部22とから構成されている。各第2のシャフト内流路部22の先端面は、円盤皿形状の第1のプレート23の内側に形成された空間部である溜まり部25に臨んでいる。
この電動機本体2は、減速機(図示せず)に端部が接続されたシャフト13と、このシャフト13に固定されたロータ14と、このロータ14の外周面を囲った、ステータ17と、このステータ17及びロータ14を囲ったハウジング18と、ロータ14を軸線方向の両側から挟んだ、第1のプレート23及び第2のプレート24と、を有している。ハウジング18の内周壁面とステータコア15の外周面との間には、隙間31が形成されている。
ハウジング18は、軸受19で回転自在に支持されたシャフト13の片側端面に対向して第1の冷媒流入口10が形成されている。また、上部に第2の冷媒流入口11が形成されている。ハウジング18は、下部に冷媒排出口20が形成されている。
冷媒である自動変速機油は、ハウジング18の内部に第1の冷媒流入口10及び第2の冷媒流入口11から流入し、冷媒排出口20から外部に流出する。
シャフト13は、端面が第1の冷媒流入口10に対向し自動変速機油をシャフト13の内部に導くシャフト内流路を有している。
シャフト内流路は、シャフト13の軸線方向に沿って形成され第1の冷媒流入口10からの自動変速機油をシャフト13の内部に導く第1のシャフト内流路部21と、第1のシャフト内流路部21からシャフト13の径方向に延び周方向に沿って等間隔で形成された複数の第2のシャフト内流路部22とから構成されている。各第2のシャフト内流路部22の先端面は、円盤皿形状の第1のプレート23の内側に形成された空間部である溜まり部25に臨んでいる。
ロータ14は、シャフト13に圧入、焼き嵌めもしくはキーなどで固定された、薄板鋼板で積層されたロータコア26と、このロータコア26の外周側に周方向に間隔をおいて埋設された複数の永久磁石(図示せず)と、を有している。
ロータコア26は、その軸線方向に沿って貫通した複数のロータ内流路27が、周方向に沿って等間隔で形成されている。なお、第2のプレート24にも、ロータ内流路27と同軸線上にプレート内流路28が複数形成されている。
ロータコア26は、その軸線方向に沿って貫通した複数のロータ内流路27が、周方向に沿って等間隔で形成されている。なお、第2のプレート24にも、ロータ内流路27と同軸線上にプレート内流路28が複数形成されている。
ステータ17は、薄板鋼板が積層されたステータコア15と、ステータコイル16とを有している。
ステータコア15は、その軸線方向に沿って延び周方向に沿って等間隔で形成された複数のスロット(図示せず)が形成されている。
ステータコイル16は、スロットに導線が巻回され、ステータコア15の両端面から軸線方向の外側に突出したコイルエンド29を有している。
ステータコア15は、その軸線方向に沿って延び周方向に沿って等間隔で形成された複数のスロット(図示せず)が形成されている。
ステータコイル16は、スロットに導線が巻回され、ステータコア15の両端面から軸線方向の外側に突出したコイルエンド29を有している。
上記電動機本体2では、ステータコイル16に三相交流電流を流すことでステータ17には回転磁界が生じ、この回転磁界がロータ14の永久磁石群を引っ張ることで、ロータ14は、シャフト13を中心にして回転する。
この電動機本体2の駆動により、ステータ17及びロータ14は発熱して温度が上昇すると、電動機本体2の運転効率が低下してしまう。
この運転効率の低下を防止するために、冷媒である自動変速機油によりステータ17及びロータ14が並行して冷却されている。
この電動機本体2の駆動により、ステータ17及びロータ14は発熱して温度が上昇すると、電動機本体2の運転効率が低下してしまう。
この運転効率の低下を防止するために、冷媒である自動変速機油によりステータ17及びロータ14が並行して冷却されている。
上記構成の電動機1では、ポンプ5の駆動により自動変速機油は、図1及び図2の矢印に示すように、配管本体6、三方弁7を通過した後は、第1の往路配管部8及び第2の往路配管部9にそれぞれ分流され、第1の往路配管部8を流れる自動変速機油は、第1の冷媒流入口10、第1のシャフト内流路部21、第2のシャフト内流路部22、流れ溜まり部25に流れる。
その後、自動変速機油は、引き続きロータ内流路27、プレート内流路28及びハウジング18の内部空間部を通過後、冷媒排出口20に達する。
一方、第2の往路配管部9に流れた自動変速機油は、第2の冷媒流入口11、ハウジング18とステータコア15との間の隙間31、コイルエンド29を通過後、冷媒排出口20に達する。
この後、三方弁7で分流された自動変速機油は、冷媒排出口20から復路配管4、冷却装置30を通過した後ポンプ5に戻る。
こうして、自動変速機油は、ポンプ5と電動機本体2との間で循環し、ロータ14及びステータ17での発熱した熱量は、自動変速機油を介して冷却装置30で積極的に外部に放出される。
その後、自動変速機油は、引き続きロータ内流路27、プレート内流路28及びハウジング18の内部空間部を通過後、冷媒排出口20に達する。
一方、第2の往路配管部9に流れた自動変速機油は、第2の冷媒流入口11、ハウジング18とステータコア15との間の隙間31、コイルエンド29を通過後、冷媒排出口20に達する。
この後、三方弁7で分流された自動変速機油は、冷媒排出口20から復路配管4、冷却装置30を通過した後ポンプ5に戻る。
こうして、自動変速機油は、ポンプ5と電動機本体2との間で循環し、ロータ14及びステータ17での発熱した熱量は、自動変速機油を介して冷却装置30で積極的に外部に放出される。
ところで、第1の冷媒流入口10を通じてロータ14側に流れる自動変速機油の量と、第2の冷媒流入口11を通じてステータ17側に流れる自動変速機油の量とは、電動機本体2の内部状態の物理量(温度、回転数、トルク)に応じて三方弁7を作動させることで、調整される。
ここで、電動機本体2の内部状態の物理量のうち、温度とは、ステータ17及びロータ14の温度であり、回転数とはロータ14の回転数であり、トルクとは電動機本体2の出力トルクである。
ここで、電動機本体2の内部状態の物理量のうち、温度とは、ステータ17及びロータ14の温度であり、回転数とはロータ14の回転数であり、トルクとは電動機本体2の出力トルクである。
図3は、自動車に搭載された電動機本体2でのロータ14の回転数と、電動機本体2のトルクとの関係を示す関係図であり、実線は最大トルクであり、点線は連続定格トルクである。
図3において、領域Aは、自動車が発進、登り坂運転等の時であり、このときは、ロータ14の回転数が小さく、電動機本体2の負荷トルクが大である。
ロータ14の回転数が低く、電動機本体2の負荷トルクが大のときには、ステータコイル16には大きな電流が流れ、ステータ17の発熱量が増大し(銅損)、このときには、ステータ17側がロータ14側と比較して大きな冷却能力が要求される。
従って、この場合には、三方弁7の作動により、ポンプ5から配管本体6を流れる自動変速機油のうち、第1の冷媒流入口10に流入する量を少なくし、第2の冷媒流入口11に流入する量を多くすることで、ステータ17側の冷却能力をロータ14側と比較して高めるようにすることができる。
図3において、領域Aは、自動車が発進、登り坂運転等の時であり、このときは、ロータ14の回転数が小さく、電動機本体2の負荷トルクが大である。
ロータ14の回転数が低く、電動機本体2の負荷トルクが大のときには、ステータコイル16には大きな電流が流れ、ステータ17の発熱量が増大し(銅損)、このときには、ステータ17側がロータ14側と比較して大きな冷却能力が要求される。
従って、この場合には、三方弁7の作動により、ポンプ5から配管本体6を流れる自動変速機油のうち、第1の冷媒流入口10に流入する量を少なくし、第2の冷媒流入口11に流入する量を多くすることで、ステータ17側の冷却能力をロータ14側と比較して高めるようにすることができる。
また、図3において、領域Bは、自動車が巡航、下り坂のアクセルオフ運転等の時であり、このときはロータ14の回転数が大きく、電動機本体2の負荷トルクは小である。
このように、電動機本体2のロータ14の回転数が高いときには、ロータ14は、ステータ17からの回転磁界との交鎖頻度が増大し、磁束変動が大きくなり磁束の周りに渦電流が流れるので、ロータ14では渦電流による電気抵抗による発熱量が増大し(鉄損)、このときには、ロータ14側がステータ17側と比較して大きな冷却能力が要求される。
従って、この場合には、三方弁7の作動により、ポンプ5から配管本体6を流れる自動変速機油のうち、第1の冷媒流入口10に流入する量を多くし、第2の冷媒流入口11に流入する量を少なくすることで、ロータ14側の冷却能力をステータ17側と比較して高めるようにすることができる。
このように、電動機本体2のロータ14の回転数が高いときには、ロータ14は、ステータ17からの回転磁界との交鎖頻度が増大し、磁束変動が大きくなり磁束の周りに渦電流が流れるので、ロータ14では渦電流による電気抵抗による発熱量が増大し(鉄損)、このときには、ロータ14側がステータ17側と比較して大きな冷却能力が要求される。
従って、この場合には、三方弁7の作動により、ポンプ5から配管本体6を流れる自動変速機油のうち、第1の冷媒流入口10に流入する量を多くし、第2の冷媒流入口11に流入する量を少なくすることで、ロータ14側の冷却能力をステータ17側と比較して高めるようにすることができる。
また、図3において、領域Aの領域と領域Bの領域とで挟まれた領域では、ロータ14の許容上限温度X、ロータ14の検出温度X1、ステータ17の許容上限温度Y、ステータ17の検出温度Y1とした場合、X1/X及びY1/Yのそれぞれの値を比較し、三方弁7を作動させることで、その値の高い側のロータ14側、またはステータ17側に多量の自動変速機油が流れるように流量配分することができる。
また、電動機本体2の連続定格トルクを超える運転時には、ステータコイル16には大きな電流が流れることになり、このときには、ステータ17の発熱量が増大することから、三方弁7を作動させることで、ステータ17側に多量の自動変速機油を流すようにすることができる。
また、電動機本体2のロータ14の回転数が高く、ステータコイル16に電流が流れない無負荷回転運転時には、ポンプ5を停止することで消費電力を抑えることができる。
なお、ポンプ5の停止直後は、ポンプ5のファンが惰性で回転するので、その間は自動変速機油をロータ14側、ステータ17側に流すことができる。
なお、ポンプ5の停止直後は、ポンプ5のファンが惰性で回転するので、その間は自動変速機油をロータ14側、ステータ17側に流すことができる。
また、電動機本体2のロータ14の回転数が高く、ステータコイル16に電流が流れない無負荷回転運転時には、ポンプ5を停止し、三方弁7を閉じるようにしてもよい。
このようにすることで、エンジン駆動のような機械式ポンプで動力伝達の切断ができないポンプ5の場合、機械ロスをなくすることができ、電動機本体2の出力を向上させることができる。
このようにすることで、エンジン駆動のような機械式ポンプで動力伝達の切断ができないポンプ5の場合、機械ロスをなくすることができ、電動機本体2の出力を向上させることができる。
実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2における電動機1の冷媒回路図である。
この実施の形態では、往路配管3は、一端部がポンプ5に接続され他端部が電動機本体2の第1の冷媒流入口10に接続された第1の第1の往路配管部8Aと、一端部がポンプ5に接続され他端部が電動機本体2の第2の冷媒流入口11に接続された第2の往路配管部9Aとから構成されている。
第1の第1の往路配管部8Aの中間部には、第1の二方弁32、第2の往路配管部9Aの中間部には、第2の二方弁33が取付けられている。
他の構成は、実施の形態1の電動機1と同じである。
図4はこの発明の実施の形態2における電動機1の冷媒回路図である。
この実施の形態では、往路配管3は、一端部がポンプ5に接続され他端部が電動機本体2の第1の冷媒流入口10に接続された第1の第1の往路配管部8Aと、一端部がポンプ5に接続され他端部が電動機本体2の第2の冷媒流入口11に接続された第2の往路配管部9Aとから構成されている。
第1の第1の往路配管部8Aの中間部には、第1の二方弁32、第2の往路配管部9Aの中間部には、第2の二方弁33が取付けられている。
他の構成は、実施の形態1の電動機1と同じである。
実施の形態1の電動機1では、自動変速機油のロータ14側、ステータ17側に流れる量は、三方弁7の調整により行われており、それぞれの量の多少は互いに連動していたのに対して、この実施の形態2のものでは、ロータ14側に流れる自動変速機油の量は、第1の二方弁32で決定され、ステータ17側に流れる自動変速機油の量は、第2の二方弁33で決定され、それぞれの量は、独立で調整される。
なお、上記各実施の形態では、電動機本体2の内部状態の物理量である、ステータ17及びロータ14の温度、ロータ14の回転数、電動機本体2の出力トルクのうち、図3の領域A及び領域Bでは、ロータ14の回転数と電動機本体2の出力トルクの値とに基いて、ロータ14側に流れる自動変速機油の量と、ステータ17側に流れる自動変速機油の量との流量配分を変えており、領域Aと領域Bとで挟まれた領域では、ステータ17及びロータ14の温度に基いてロータ14側に流れる自動変速機油の量と、ステータ17側に流れる自動変速機油の量との流量配分を変えているが、それぞれの物理量の選択は一例である。
電動機本体2の運転状況に応じて、電動機本体2の内部状態の物理量である、ステータ17及びロータ14の温度、ロータ14の回転数、電動機本体2の出力トルクは変化するが、それらの物量量のうち少なくとも一つの物量量を選択し、その物理量に基いてロータ14側に流れる自動変速機油の量と、ステータ17側に流れる自動変速機油の量との流量配分を変えることができる。
また、回転電機として自動車に搭載されて電動機1について説明したが、他の用途に用いられる電動機であってもよい。
また、回転電機として発電機であってもよい。
また、冷媒として自動車の潤滑油である自動変速機油の場合について説明したが、用途によっては、冷媒は空気等の気体であってもよい。
また、回転電機が設置される環境によっては、冷却装置30を用いなくてもよい。
電動機本体2の運転状況に応じて、電動機本体2の内部状態の物理量である、ステータ17及びロータ14の温度、ロータ14の回転数、電動機本体2の出力トルクは変化するが、それらの物量量のうち少なくとも一つの物量量を選択し、その物理量に基いてロータ14側に流れる自動変速機油の量と、ステータ17側に流れる自動変速機油の量との流量配分を変えることができる。
また、回転電機として自動車に搭載されて電動機1について説明したが、他の用途に用いられる電動機であってもよい。
また、回転電機として発電機であってもよい。
また、冷媒として自動車の潤滑油である自動変速機油の場合について説明したが、用途によっては、冷媒は空気等の気体であってもよい。
また、回転電機が設置される環境によっては、冷却装置30を用いなくてもよい。
1 電動機(回転電機)、2 電動機本体(回転電機本体)、3 往路配管、4 復路配管、5 ポンプ、6 配管本体、7 三方弁、8,8A 第1の往路配管部、9,9A 第2の往路配管部、10 第1の冷媒流入口、11 第2の冷媒流入口、12 三方弁、13 シャフト、14 ロータ、15 ステータコア、16 ステータコイル、17 ステータ、18 ハウジング、19 軸受、20 冷媒排出口、21 第1のシャフト内流路部、22 第2のシャフト内流路部、23 第1のプレート、24 第2のプレート、25 留まり部、26 ロータコア、27 ロータ内流路、28 プレート内流路、29 コイルエンド、30 冷却装置、31 隙間、32 第1の二方弁、33 第2の二方弁。
この発明は、内部を流通する冷媒により冷却される回転電機の運転方法に関する。
従来、中空シャフトへ供給された冷媒がシャフト自身の回転で飛散してステータのコイルエンドを冷却した回転電機が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、ステータコアの外周に設けられるリング部材と、前記ステータコアと前記リング部材とを収納するケースとを備え、前記リング部材とケースとの間に冷媒が供給され、リング部材の孔からステータのコイルエンドに前記冷媒を供給した回転電機が知られている(例えば、特許文献2参照)。
また、ステータコアの外周に設けられるリング部材と、前記ステータコアと前記リング部材とを収納するケースとを備え、前記リング部材とケースとの間に冷媒が供給され、リング部材の孔からステータのコイルエンドに前記冷媒を供給した回転電機が知られている(例えば、特許文献2参照)。
上記公報に記載の回転電機は、何れもステータのコイルエンドを冷却する構造であり、その部位を積極的に冷却するも、ステータの他の部位、及びステータの内側に配置されたロータに関しては積極的に冷却されてなく、全体としての冷却効率が低いという問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、ステータ及びロータの両方に並行して冷媒を流すことでステータ及びロータを並行して冷却可能にした回転電機の内部状態の物理量から、ステータ側、ロータ側に流れる冷媒の流量配分を変えることで、ステータ及びロータをそれぞれ効率よく冷却する回転電機の運転方法を得ることを目的とする。
この発明に係る回転電機の運転方法は、シャフトと、このシャフトに固定されたロータと、このロータの外周面を囲った、ステータコア及びステータコイルを有するステータと、このステータ及び前記ロータを囲ったハウジングと、を有する回転電機本体を備えた回転電機であって、
前記ハウジングは、冷媒を内部に導く、第1の冷媒流入口及び第2の冷媒流入口、並びに前記ハウジング内の前記冷媒を外部に排出する冷媒排出口を有し、
前記シャフトは、端面が前記第1の冷媒流入口に対向し前記冷媒を前記シャフトの内部に導くシャフト内流路を有し、
前記ロータは、前記シャフト内流路と連通しているとともに前記ロータの軸線方向に沿って貫通し、前記シャフト内流路から流出した前記冷媒を前記ロータの外部に導くロータ内流路を有し、
前記第1の冷媒流入口から流入した前記冷媒は、前記シャフト内流路、前記ロータ内流路を通過した後、前記冷媒排出口を通って前記ハウジングの外部に流出し、
前記第2の冷媒流入口から流入した前記冷媒は、前記ハウジングと前記ステータとの間の隙間、前記ステータコイルのコイルエンドを通過した後、前記冷媒排出口を通って前記ハウジングの外部に流出し、
前記回転電機本体とポンプとの間には、前記ポンプからの前記冷媒を前記回転電機本体に導く往路配管と、前記回転電機本体からの前記冷媒を前記ポンプに導く復路配管とがそれぞれ接続されており、
前記往路配管は、前記ポンプに一端部が接続されているとともに他端部に弁が取付けられた配管本体と、前記弁を介して前記配管本体と接続されているとともに前記配管本体から分岐された、第1の往路配管部及び第2の往路配管部とから構成され、
前記第1の往路配管部は、先端部が前記第1の冷媒流入口に接続され、
前記第2の往路配管部は、先端部が前記第2の冷媒流入口に接続されており、
前記回転電機本体は、自動車に搭載された電動機本体、前記冷媒は、自動変速機油であ
する回転電機の運転方法であって、
前記電動機本体の内部状態の物理量である、前記ステータ及び前記ロータの温度、前記ロータの回転数、前記電動機本体の出力トルクのうち、少なくとも一つの前記物理量を選択し、その物理量に基いて前記ロータ側に流れる自動変速機油の量と、前記ステータ側に流れる自動変速機油の量との流量配分を変え、
前記ロータの許容上限温度X、前記ロータの検出温度X1、前記ステータの許容上限温度Y、前記ステータの検出温度Y1とした場合、X1/X及びY1/Yのそれぞれの値を比較し、前記弁の作動により、前記値の高い方の前記ロータ側、または前記ステータ側に流れる前記自動変速機油を多くし、前記値の低い方の前記ステータ側、または前記ロータ側に流れる前記自動変速機油を少なくする。
前記ハウジングは、冷媒を内部に導く、第1の冷媒流入口及び第2の冷媒流入口、並びに前記ハウジング内の前記冷媒を外部に排出する冷媒排出口を有し、
前記シャフトは、端面が前記第1の冷媒流入口に対向し前記冷媒を前記シャフトの内部に導くシャフト内流路を有し、
前記ロータは、前記シャフト内流路と連通しているとともに前記ロータの軸線方向に沿って貫通し、前記シャフト内流路から流出した前記冷媒を前記ロータの外部に導くロータ内流路を有し、
前記第1の冷媒流入口から流入した前記冷媒は、前記シャフト内流路、前記ロータ内流路を通過した後、前記冷媒排出口を通って前記ハウジングの外部に流出し、
前記第2の冷媒流入口から流入した前記冷媒は、前記ハウジングと前記ステータとの間の隙間、前記ステータコイルのコイルエンドを通過した後、前記冷媒排出口を通って前記ハウジングの外部に流出し、
前記回転電機本体とポンプとの間には、前記ポンプからの前記冷媒を前記回転電機本体に導く往路配管と、前記回転電機本体からの前記冷媒を前記ポンプに導く復路配管とがそれぞれ接続されており、
前記往路配管は、前記ポンプに一端部が接続されているとともに他端部に弁が取付けられた配管本体と、前記弁を介して前記配管本体と接続されているとともに前記配管本体から分岐された、第1の往路配管部及び第2の往路配管部とから構成され、
前記第1の往路配管部は、先端部が前記第1の冷媒流入口に接続され、
前記第2の往路配管部は、先端部が前記第2の冷媒流入口に接続されており、
前記回転電機本体は、自動車に搭載された電動機本体、前記冷媒は、自動変速機油であ
する回転電機の運転方法であって、
前記電動機本体の内部状態の物理量である、前記ステータ及び前記ロータの温度、前記ロータの回転数、前記電動機本体の出力トルクのうち、少なくとも一つの前記物理量を選択し、その物理量に基いて前記ロータ側に流れる自動変速機油の量と、前記ステータ側に流れる自動変速機油の量との流量配分を変え、
前記ロータの許容上限温度X、前記ロータの検出温度X1、前記ステータの許容上限温度Y、前記ステータの検出温度Y1とした場合、X1/X及びY1/Yのそれぞれの値を比較し、前記弁の作動により、前記値の高い方の前記ロータ側、または前記ステータ側に流れる前記自動変速機油を多くし、前記値の低い方の前記ステータ側、または前記ロータ側に流れる前記自動変速機油を少なくする。
この発明に係る回転電機の運転方法によれば、回転電機の内部状態の物理量から、ステータ側、ロータ側に流れる冷媒の流量配分を変えることで、適正量の冷媒がステータ及びロータに送られ、ステータ及びロータを、それぞれ効率よく冷却することができる。
以下、この発明の各実施の形態の電動機1について説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における回転電機である電動機1の冷媒回路図である。
自動車に搭載される、この電動機1は、回転電機本体である電動機本体2とポンプ5とが往路配管3及び復路配管4を介して接続されている。
往路配管3は、ポンプ5に一端部が接続された配管本体6の他端部に三方弁7が取付けられている。この三方弁7の下流では、配管本体6から第1の往路配管部8及び第2の往路配管部9が分岐されている。第1の往路配管部8の先端部は、電動機本体2の第1の冷媒流入口10に接続されている。第2の往路配管部9の先端部は、電動機本体2の第2の冷媒流入口11に接続されている。
復路配管4は、中間部に二方弁12及び冷却装置30が取付けられている。
図1はこの発明の実施の形態1における回転電機である電動機1の冷媒回路図である。
自動車に搭載される、この電動機1は、回転電機本体である電動機本体2とポンプ5とが往路配管3及び復路配管4を介して接続されている。
往路配管3は、ポンプ5に一端部が接続された配管本体6の他端部に三方弁7が取付けられている。この三方弁7の下流では、配管本体6から第1の往路配管部8及び第2の往路配管部9が分岐されている。第1の往路配管部8の先端部は、電動機本体2の第1の冷媒流入口10に接続されている。第2の往路配管部9の先端部は、電動機本体2の第2の冷媒流入口11に接続されている。
復路配管4は、中間部に二方弁12及び冷却装置30が取付けられている。
図2は、図1の電動機本体2を示す正断面図である。
この電動機本体2は、減速機(図示せず)に端部が接続されたシャフト13と、このシャフト13に固定されたロータ14と、このロータ14の外周面を囲った、ステータ17と、このステータ17及びロータ14を囲ったハウジング18と、ロータ14を軸線方向の両側から挟んだ、第1のプレート23及び第2のプレート24と、を有している。ハウジング18の内周壁面とステータコア15の外周面との間には、隙間31が形成されている。
ハウジング18は、軸受19で回転自在に支持されたシャフト13の片側端面に対向して第1の冷媒流入口10が形成されている。また、上部に第2の冷媒流入口11が形成されている。ハウジング18は、下部に冷媒排出口20が形成されている。
冷媒である自動変速機油は、ハウジング18の内部に第1の冷媒流入口10及び第2の冷媒流入口11から流入し、冷媒排出口20から外部に流出する。
シャフト13は、端面が第1の冷媒流入口10に対向し自動変速機油をシャフト13の内部に導くシャフト内流路を有している。
シャフト内流路は、シャフト13の軸線方向に沿って形成され第1の冷媒流入口10からの自動変速機油をシャフト13の内部に導く第1のシャフト内流路部21と、第1のシャフト内流路部21からシャフト13の径方向に延び周方向に沿って等間隔で形成された複数の第2のシャフト内流路部22とから構成されている。各第2のシャフト内流路部22の先端面は、円盤皿形状の第1のプレート23の内側に形成された空間部である溜まり部25に臨んでいる。
この電動機本体2は、減速機(図示せず)に端部が接続されたシャフト13と、このシャフト13に固定されたロータ14と、このロータ14の外周面を囲った、ステータ17と、このステータ17及びロータ14を囲ったハウジング18と、ロータ14を軸線方向の両側から挟んだ、第1のプレート23及び第2のプレート24と、を有している。ハウジング18の内周壁面とステータコア15の外周面との間には、隙間31が形成されている。
ハウジング18は、軸受19で回転自在に支持されたシャフト13の片側端面に対向して第1の冷媒流入口10が形成されている。また、上部に第2の冷媒流入口11が形成されている。ハウジング18は、下部に冷媒排出口20が形成されている。
冷媒である自動変速機油は、ハウジング18の内部に第1の冷媒流入口10及び第2の冷媒流入口11から流入し、冷媒排出口20から外部に流出する。
シャフト13は、端面が第1の冷媒流入口10に対向し自動変速機油をシャフト13の内部に導くシャフト内流路を有している。
シャフト内流路は、シャフト13の軸線方向に沿って形成され第1の冷媒流入口10からの自動変速機油をシャフト13の内部に導く第1のシャフト内流路部21と、第1のシャフト内流路部21からシャフト13の径方向に延び周方向に沿って等間隔で形成された複数の第2のシャフト内流路部22とから構成されている。各第2のシャフト内流路部22の先端面は、円盤皿形状の第1のプレート23の内側に形成された空間部である溜まり部25に臨んでいる。
ロータ14は、シャフト13に圧入、焼き嵌めもしくはキーなどで固定された、薄板鋼板で積層されたロータコア26と、このロータコア26の外周側に周方向に間隔をおいて埋設された複数の永久磁石(図示せず)と、を有している。
ロータコア26は、その軸線方向に沿って貫通した複数のロータ内流路27が、周方向に沿って等間隔で形成されている。なお、第2のプレート24にも、ロータ内流路27と同軸線上にプレート内流路28が複数形成されている。
ロータコア26は、その軸線方向に沿って貫通した複数のロータ内流路27が、周方向に沿って等間隔で形成されている。なお、第2のプレート24にも、ロータ内流路27と同軸線上にプレート内流路28が複数形成されている。
ステータ17は、薄板鋼板が積層されたステータコア15と、ステータコイル16とを有している。
ステータコア15は、その軸線方向に沿って延び周方向に沿って等間隔で形成された複数のスロット(図示せず)が形成されている。
ステータコイル16は、スロットに導線が巻回され、ステータコア15の両端面から軸線方向の外側に突出したコイルエンド29を有している。
ステータコア15は、その軸線方向に沿って延び周方向に沿って等間隔で形成された複数のスロット(図示せず)が形成されている。
ステータコイル16は、スロットに導線が巻回され、ステータコア15の両端面から軸線方向の外側に突出したコイルエンド29を有している。
上記電動機本体2では、ステータコイル16に三相交流電流を流すことでステータ17には回転磁界が生じ、この回転磁界がロータ14の永久磁石群を引っ張ることで、ロータ14は、シャフト13を中心にして回転する。
この電動機本体2の駆動により、ステータ17及びロータ14は発熱して温度が上昇すると、電動機本体2の運転効率が低下してしまう。
この運転効率の低下を防止するために、冷媒である自動変速機油によりステータ17及びロータ14が並行して冷却されている。
この電動機本体2の駆動により、ステータ17及びロータ14は発熱して温度が上昇すると、電動機本体2の運転効率が低下してしまう。
この運転効率の低下を防止するために、冷媒である自動変速機油によりステータ17及びロータ14が並行して冷却されている。
上記構成の電動機1では、ポンプ5の駆動により自動変速機油は、図1及び図2の矢印に示すように、配管本体6、三方弁7を通過した後は、第1の往路配管部8及び第2の往路配管部9にそれぞれ分流され、第1の往路配管部8を流れる自動変速機油は、第1の冷媒流入口10、第1のシャフト内流路部21、第2のシャフト内流路部22、溜まり部25に流れる。
その後、自動変速機油は、引き続きロータ内流路27、プレート内流路28及びハウジング18の内部空間部を通過後、冷媒排出口20に達する。
一方、第2の往路配管部9に流れた自動変速機油は、第2の冷媒流入口11、ハウジング18とステータコア15との間の隙間31、コイルエンド29を通過後、冷媒排出口20に達する。
この後、三方弁7で分流された自動変速機油は、冷媒排出口20から復路配管4、冷却装置30を通過した後ポンプ5に戻る。
こうして、自動変速機油は、ポンプ5と電動機本体2との間で循環し、ロータ14及びステータ17での発熱した熱量は、自動変速機油を介して冷却装置30で積極的に外部に放出される。
その後、自動変速機油は、引き続きロータ内流路27、プレート内流路28及びハウジング18の内部空間部を通過後、冷媒排出口20に達する。
一方、第2の往路配管部9に流れた自動変速機油は、第2の冷媒流入口11、ハウジング18とステータコア15との間の隙間31、コイルエンド29を通過後、冷媒排出口20に達する。
この後、三方弁7で分流された自動変速機油は、冷媒排出口20から復路配管4、冷却装置30を通過した後ポンプ5に戻る。
こうして、自動変速機油は、ポンプ5と電動機本体2との間で循環し、ロータ14及びステータ17での発熱した熱量は、自動変速機油を介して冷却装置30で積極的に外部に放出される。
ところで、第1の冷媒流入口10を通じてロータ14側に流れる自動変速機油の量と、第2の冷媒流入口11を通じてステータ17側に流れる自動変速機油の量とは、電動機本体2の内部状態の物理量(温度、回転数、トルク)に応じて三方弁7を作動させることで、調整される。
ここで、電動機本体2の内部状態の物理量のうち、温度とは、ステータ17及びロータ14の温度であり、回転数とはロータ14の回転数であり、トルクとは電動機本体2の出力トルクである。
ここで、電動機本体2の内部状態の物理量のうち、温度とは、ステータ17及びロータ14の温度であり、回転数とはロータ14の回転数であり、トルクとは電動機本体2の出力トルクである。
図3は、自動車に搭載された電動機本体2でのロータ14の回転数と、電動機本体2のトルクとの関係を示す関係図であり、実線は最大トルクであり、点線は連続定格トルクである。
図3において、領域Aは、自動車が発進、登り坂運転等の時であり、このときは、ロータ14の回転数が小さく、電動機本体2の負荷トルクが大である。
ロータ14の回転数が低く、電動機本体2の負荷トルクが大のときには、ステータコイル16には大きな電流が流れ、ステータ17の発熱量が増大し(銅損)、このときには、ステータ17側がロータ14側と比較して大きな冷却能力が要求される。
従って、この場合には、三方弁7の作動により、ポンプ5から配管本体6を流れる自動変速機油のうち、第1の冷媒流入口10に流入する量を少なくし、第2の冷媒流入口11に流入する量を多くすることで、ステータ17側の冷却能力をロータ14側と比較して高めるようにすることができる。
図3において、領域Aは、自動車が発進、登り坂運転等の時であり、このときは、ロータ14の回転数が小さく、電動機本体2の負荷トルクが大である。
ロータ14の回転数が低く、電動機本体2の負荷トルクが大のときには、ステータコイル16には大きな電流が流れ、ステータ17の発熱量が増大し(銅損)、このときには、ステータ17側がロータ14側と比較して大きな冷却能力が要求される。
従って、この場合には、三方弁7の作動により、ポンプ5から配管本体6を流れる自動変速機油のうち、第1の冷媒流入口10に流入する量を少なくし、第2の冷媒流入口11に流入する量を多くすることで、ステータ17側の冷却能力をロータ14側と比較して高めるようにすることができる。
また、図3において、領域Bは、自動車が巡航、下り坂のアクセルオフ運転等の時であり、このときはロータ14の回転数が大きく、電動機本体2の負荷トルクは小である。
このように、電動機本体2のロータ14の回転数が高いときには、ロータ14は、ステータ17からの回転磁界との交鎖頻度が増大し、磁束変動が大きくなり磁束の周りに渦電流が流れるので、ロータ14では渦電流による電気抵抗による発熱量が増大し(鉄損)、このときには、ロータ14側がステータ17側と比較して大きな冷却能力が要求される。
従って、この場合には、三方弁7の作動により、ポンプ5から配管本体6を流れる自動変速機油のうち、第1の冷媒流入口10に流入する量を多くし、第2の冷媒流入口11に流入する量を少なくすることで、ロータ14側の冷却能力をステータ17側と比較して高めるようにすることができる。
このように、電動機本体2のロータ14の回転数が高いときには、ロータ14は、ステータ17からの回転磁界との交鎖頻度が増大し、磁束変動が大きくなり磁束の周りに渦電流が流れるので、ロータ14では渦電流による電気抵抗による発熱量が増大し(鉄損)、このときには、ロータ14側がステータ17側と比較して大きな冷却能力が要求される。
従って、この場合には、三方弁7の作動により、ポンプ5から配管本体6を流れる自動変速機油のうち、第1の冷媒流入口10に流入する量を多くし、第2の冷媒流入口11に流入する量を少なくすることで、ロータ14側の冷却能力をステータ17側と比較して高めるようにすることができる。
また、図3において、領域Aの領域と領域Bの領域とで挟まれた領域では、ロータ14の許容上限温度X、ロータ14の検出温度X1、ステータ17の許容上限温度Y、ステータ17の検出温度Y1とした場合、X1/X及びY1/Yのそれぞれの値を比較し、三方弁7を作動させることで、その値の高い側のロータ14側、またはステータ17側に多量の自動変速機油が流れるように流量配分することができる。
また、電動機本体2の連続定格トルクを超える運転時には、ステータコイル16には大きな電流が流れることになり、このときには、ステータ17の発熱量が増大することから、三方弁7を作動させることで、ステータ17側に多量の自動変速機油を流すようにすることができる。
また、電動機本体2のロータ14の回転数が高く、ステータコイル16に電流が流れない無負荷回転運転時には、ポンプ5を停止することで消費電力を抑えることができる。
なお、ポンプ5の停止直後は、ポンプ5のファンが惰性で回転するので、その間は自動変速機油をロータ14側、ステータ17側に流すことができる。
なお、ポンプ5の停止直後は、ポンプ5のファンが惰性で回転するので、その間は自動変速機油をロータ14側、ステータ17側に流すことができる。
また、電動機本体2のロータ14の回転数が高く、ステータコイル16に電流が流れない無負荷回転運転時には、ポンプ5を停止し、三方弁7を閉じるようにしてもよい。
このようにすることで、エンジン駆動のような機械式ポンプで動力伝達の切断ができないポンプ5の場合、機械ロスをなくすることができ、電動機本体2の出力を向上させることができる。
このようにすることで、エンジン駆動のような機械式ポンプで動力伝達の切断ができないポンプ5の場合、機械ロスをなくすることができ、電動機本体2の出力を向上させることができる。
実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2における電動機1の冷媒回路図である。
この実施の形態では、往路配管3は、一端部がポンプ5に接続され他端部が電動機本体2の第1の冷媒流入口10に接続された第1の往路配管部8Aと、一端部がポンプ5に接続され他端部が電動機本体2の第2の冷媒流入口11に接続された第2の往路配管部9Aとから構成されている。
第1の往路配管部8Aの中間部には、第1の二方弁32、第2の往路配管部9Aの中間部には、第2の二方弁33が取付けられている。
他の構成は、実施の形態1の電動機1と同じである。
図4はこの発明の実施の形態2における電動機1の冷媒回路図である。
この実施の形態では、往路配管3は、一端部がポンプ5に接続され他端部が電動機本体2の第1の冷媒流入口10に接続された第1の往路配管部8Aと、一端部がポンプ5に接続され他端部が電動機本体2の第2の冷媒流入口11に接続された第2の往路配管部9Aとから構成されている。
第1の往路配管部8Aの中間部には、第1の二方弁32、第2の往路配管部9Aの中間部には、第2の二方弁33が取付けられている。
他の構成は、実施の形態1の電動機1と同じである。
実施の形態1の電動機1では、自動変速機油のロータ14側、ステータ17側に流れる量は、三方弁7の調整により行われており、それぞれの量の多少は互いに連動していたのに対して、この実施の形態2のものでは、ロータ14側に流れる自動変速機油の量は、第1の二方弁32で決定され、ステータ17側に流れる自動変速機油の量は、第2の二方弁33で決定され、それぞれの量は、独立で調整される。
なお、上記各実施の形態では、電動機本体2の内部状態の物理量である、ステータ17及びロータ14の温度、ロータ14の回転数、電動機本体2の出力トルクのうち、図3の領域A及び領域Bでは、ロータ14の回転数と電動機本体2の出力トルクの値とに基いて、ロータ14側に流れる自動変速機油の量と、ステータ17側に流れる自動変速機油の量との流量配分を変えており、領域Aと領域Bとで挟まれた領域では、ステータ17及びロータ14の温度に基いてロータ14側に流れる自動変速機油の量と、ステータ17側に流れる自動変速機油の量との流量配分を変えているが、それぞれの物理量の選択は一例である。
電動機本体2の運転状況に応じて、電動機本体2の内部状態の物理量である、ステータ17及びロータ14の温度、ロータ14の回転数、電動機本体2の出力トルクは変化するが、それらの物理量のうち少なくとも一つの物理量を選択し、その物理量に基いてロータ14側に流れる自動変速機油の量と、ステータ17側に流れる自動変速機油の量との流量配分を変えることができる。
また、回転電機として自動車に搭載されて電動機1について説明したが、他の用途に用いられる電動機であってもよい。
また、回転電機として発電機であってもよい。
また、冷媒として自動車の潤滑油である自動変速機油の場合について説明したが、用途によっては、冷媒は空気等の気体であってもよい。
また、回転電機が設置される環境によっては、冷却装置30を用いなくてもよい。
電動機本体2の運転状況に応じて、電動機本体2の内部状態の物理量である、ステータ17及びロータ14の温度、ロータ14の回転数、電動機本体2の出力トルクは変化するが、それらの物理量のうち少なくとも一つの物理量を選択し、その物理量に基いてロータ14側に流れる自動変速機油の量と、ステータ17側に流れる自動変速機油の量との流量配分を変えることができる。
また、回転電機として自動車に搭載されて電動機1について説明したが、他の用途に用いられる電動機であってもよい。
また、回転電機として発電機であってもよい。
また、冷媒として自動車の潤滑油である自動変速機油の場合について説明したが、用途によっては、冷媒は空気等の気体であってもよい。
また、回転電機が設置される環境によっては、冷却装置30を用いなくてもよい。
1 電動機(回転電機)、2 電動機本体(回転電機本体)、3 往路配管、4 復路配管、5 ポンプ、6 配管本体、7 三方弁、8,8A 第1の往路配管部、9,9A 第2の往路配管部、10 第1の冷媒流入口、11 第2の冷媒流入口、12 三方弁、13 シャフト、14 ロータ、15 ステータコア、16 ステータコイル、17 ステータ、18 ハウジング、19 軸受、20 冷媒排出口、21 第1のシャフト内流路部、22 第2のシャフト内流路部、23 第1のプレート、24 第2のプレート、25 留まり部、26 ロータコア、27 ロータ内流路、28 プレート内流路、29 コイルエンド、30 冷却装置、31 隙間、32 第1の二方弁、33 第2の二方弁。
Claims (14)
- シャフトと、このシャフトに固定されたロータと、このロータの外周面を囲った、ステータコア及びステータコイルを有するステータと、このステータ及び前記ロータを囲ったハウジングと、を有する回転電機本体を備えた回転電機であって、
前記ハウジングは、冷媒を内部に導く、第1の冷媒流入口及び第2の冷媒流入口、並びに前記ハウジング内の前記冷媒を外部に排出する冷媒排出口を有し、
前記シャフトは、端面が前記第1の冷媒流入口に対向し前記冷媒を前記シャフトの内部に導くシャフト内流路を有し、
前記ロータは、前記シャフト内流路と連通しているとともに前記ロータの軸線方向に沿って貫通し、前記シャフト内流路から流出した前記冷媒を前記ロータの外部に導くロータ内流路を有し、
前記第1の冷媒流入口から流入した前記冷媒は、前記シャフト内流路、前記ロータ内流路を通過した後、前記冷媒排出口を通って前記ハウジングの外部に流出し、
前記第2の冷媒流入口から流入した前記冷媒は、前記ハウジングと前記ステータとの間の隙間、前記ステータコイルのコイルエンドを通過した後、前記冷媒排出口を通って前記ハウジングの外部に流出する回転電機。 - 前記シャフト内流路は、前記第1の冷媒流入口に指向した第1のシャフト内流路部と、この第1のシャフト内流路部から前記シャフトの径方向に延びた第2のシャフト内流路部とから構成されている請求項1に記載の回転電機。
- 前記ロータの前記第1の冷媒流入口側の端面には、前記第2のシャフト内流路部及び前記ロータ内流路を繋ぐ空間部である溜まり部を有するプレートが設けられている請求項2に記載の回転電機。
- 前記回転電機本体とポンプとの間には、前記ポンプからの前記冷媒を前記回転電機本体に導く往路配管と、前記回転電機本体からの前記冷媒を前記ポンプに導く復路配管とがそれぞれ接続されており、
前記往路配管は、前記ポンプに一端部が接続されているとともに他端部に弁が取付けられた配管本体と、前記弁を介して前記配管本体と接続されているとともに前記配管本体から分岐された、第1の往路配管部及び第2の往路配管部とから構成され、
前記第1の往路配管部は、先端部が前記第1の冷媒流入口に接続され、
前記第2の往路配管部は、先端部が前記第2の冷媒流入口に接続されている請求項1〜3の何れか1項に記載の回転電機。 - 前記回転電機本体とポンプとの間には、前記ポンプからの前記冷媒を前記回転電機本体に導く往路配管と、前記回転電機本体からの前記冷媒を前記ポンプに導く復路配管とがそれぞれ接続されており、
前記往路配管は、中間部に弁が取付けられ、前記ポンプに一端部が接続されているとともに他端部が前記第1の冷媒流入口に接続された第1の往路配管部と、
中間部に弁が取付けられ、前記ポンプに一端部が接続されているとともに他端部が前記第2の冷媒流入口に接続された第2の往路配管部とから構成されている請求項1〜3の何れか1項に記載の回転電機。 - 前記復路配管には前記冷媒の熱を外部に放出する冷却装置が取付けられている請求項4または5に記載の回転電機。
- 前記回転電機本体は、自動車に搭載された電動機本体、前記冷媒は、自動変速機油である請求項4〜6の何れか1項に記載の回転電機。
- 請求項7に記載の回転電機の運転方法であって、前記電動機本体の内部状態の物理量である、前記ステータ及び前記ロータの温度、前記ロータの回転数、前記電動機本体の出力トルクのうち、少なくとも一つの前記物量量を選択し、その物理量に基いて前記ロータ側に流れる自動変速機油の量と、前記ステータ側に流れる自動変速機油の量との流量配分を変える回転電機の運転方法。
- 前記電動機本体の前記ロータの回転数が低いときには、前記弁の作動により、前記第1の冷媒流入口に流入する前記自動変速機油の量を少なくし、前記第2の冷媒流入口に流入する前記自動変速機油の量を多くする請求項8に記載の回転電機の運転方法。
- 前記電動機本体の前記ロータの回転数が高いときには、前記弁の作動により、前記第1の冷媒流入口に流入する前記自動変速機油の量を多くし、前記第2の冷媒流入口に流入する前記自動変速機油の量を少なくする請求項8に記載の回転電機の運転方法。
- 前記ロータの許容上限温度X、前記ロータの検出温度X1、前記ステータの許容上限温度Y、前記ステータの検出温度Y1とした場合、X1/X及びY1/Yのそれぞれの値を比較し、前記弁の作動により、前記値の高い方の前記ロータ側、または前記ステータ側に流れる前記前記自動変速機油を多くし、前記値の低い方の前記ステータ側、または前記ロータ側に流れる前記前記自動変速機油を少なくする請求項8に記載の回転電機の運転方法。
- 前記電動機本体の連続定格トルクを超える運転時には、前記弁の作動により、前記第1の冷媒流入口に流入する前記自動変速機油の量を少なくし、前記第2の冷媒流入口に流入する前記自動変速機油の量を多くする請求項8に記載の回転電機の運転方法。
- 前記電動機本体の前記ロータの回転数が高く、無負荷回転運転時には、前記ポンプを停止する請求項8に記載の回転電機の運転方法。
- 前記電動機本体の前記ロータの回転数が高く、無負荷回転運転時には、前記ポンプを停止し、前記弁を閉じる請求項8に記載の回転電機の運転方法。
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