JP6500464B2 - Cooling structure of rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、ロータ軸の内部に形成された供給油路を通じてロータコアの内部に形成された冷却油路にオイルを供給してロータを冷却する回転電機の冷却構造に関する。 The present invention relates to a cooling structure of a rotating electrical machine that supplies oil to a cooling oil passage formed inside a rotor core through an oil supply passage formed inside a rotor shaft to cool the rotor.
従来の回転電機では、ロータコアの内部に形成された冷却油路にロータ軸からオイルを供給することでロータの冷却を行うものがあり、そのような回転電機の冷却構造として特許文献1が開示されている。 Some conventional rotary electric machines perform cooling of the rotor by supplying oil from a rotor shaft to a cooling oil passage formed inside the rotor core, and Patent Document 1 is disclosed as a cooling structure of such a rotary electric machine. ing.
特許文献1に開示された回転電機の冷却構造では、ロータ軸の内部を通して供給した冷却油路のオイルをロータコアの径方向外側へ流し、永久磁石挿入孔に冷却油路を連通させ、オイルで永久磁石を直接冷却していた。 In the cooling structure of the rotating electrical machine disclosed in Patent Document 1, the oil in the cooling oil passage supplied through the inside of the rotor shaft flows outward in the radial direction of the rotor core, and the cooling oil passage is communicated with the permanent magnet insertion hole to make the oil permanent. The magnet was directly cooled.
しかしながら、上述した従来の回転電機の冷却構造では、永久磁石挿入孔の内部でオイルの流れるスペースが非常に狭くなるので、圧力損失が増大してオイルの流量が低下してしまう。これにより、オイルによる熱輸送量が低下して回転電機の冷却性能が低下してしまうという問題点があった。 However, in the cooling structure of the conventional rotary electric machine described above, since the space in which the oil flows inside the permanent magnet insertion hole becomes very narrow, the pressure loss increases and the oil flow rate decreases. As a result, there has been a problem that the amount of heat transport by oil decreases and the cooling performance of the rotating electrical machine decreases.
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、冷却油路における圧力損失の増大を防止して冷却性能を向上させることのできる回転電機の冷却構造を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described situation, and it is an object of the present invention to provide a cooling structure of a rotating electrical machine capable of improving cooling performance by preventing an increase in pressure loss in a cooling oil passage. I assume.
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る回転電機の冷却構造は、ロータコアとロータ軸とを備えたロータにおいて、ロータ軸の内部に形成された供給油路を通じてロータコアの内部に形成された冷却油路にオイルを供給する。そして、ロータコアを構成する複数枚の鋼板にはロータコアの中心からの距離が異なる位置に切欠きが設けられ、複数枚の鋼板を転積することで切欠きによって冷却油路を形成し、この冷却油路は、永久磁石を挿入する永久磁石挿入孔とロータ軸との間に形成され、且つ、永久磁石の長手面に沿って配置される。 In order to solve the problems described above, a cooling structure of a rotating electrical machine according to one aspect of the present invention is a rotor provided with a rotor core and a rotor shaft, and is provided inside the rotor core through a supply oil passage formed inside the rotor shaft. The oil is supplied to the formed cooling oil passage. And a notch is provided in a position where distance from the center of a rotor core differs in a plurality of steel plates which constitute a rotor core, and a cooling oil path is formed by a notch by rolling a plurality of steel plates, and this cooling The oil passage is formed between the permanent magnet insertion hole for inserting the permanent magnet and the rotor shaft, and is disposed along the longitudinal surface of the permanent magnet.
本発明の回転電機の冷却構造によれば、オイルを永久磁石挿入孔に流すことがないので、冷却油路における圧力損失の増大を防止して冷却性能を向上させることができる。 According to the cooling structure of the rotating electrical machine of the present invention, since oil does not flow in the permanent magnet insertion hole, it is possible to prevent an increase in pressure loss in the cooling oil passage and improve the cooling performance.
以下、本発明を適用した一実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
[ロータの構造]
図1は、本実施形態に係る回転電機のロータの構造を示す図であり、ロータ軸に平行な方向における断面図である。図1に示すように、本実施形態に係る回転電機のロータ1は、ロータ軸3と、ロータコア5とを備えている。ロータ軸3は、内部に供給油路7を備えている。ロータコア5は、内部に冷却油路12と、導入油路14と、排出油路16と、永久磁石18とを備えている。
[Structure of rotor]
FIG. 1 is a view showing a structure of a rotor of a rotating electrical machine according to the present embodiment, and is a cross-sectional view in a direction parallel to a rotor axis. As shown in FIG. 1, the rotor 1 of the rotating electrical machine according to the present embodiment includes a
ロータ1は、ロータ軸3によって図示しないモータハウジングにボールベアリングを介して回転自在に支持されている。ロータ1の外側には、モータハウジングに固定されたステータ(図示なし)がロータ1を取り囲むように設置されている。そして、ロータ1の冷却構造は、ロータ軸3の内部に形成された供給油路7を通じてロータコア5の内部に形成された冷却油路12にオイルを供給することによってロータ1を冷却する。
The rotor 1 is rotatably supported by a
ロータ軸3は、ロータコア5の中心に配置され、その内部には供給油路7が形成されている。供給油路7は、図1に示すようにロータ軸3の端部からロータコア5の中心付近まで延びている。そして、そこから放射状に外側へ複数の油路に分かれ、複数の導入油路14のそれぞれに連通する。
The
ロータコア5は、複数枚の鋼板を積層することで形成され、外周部には永久磁石18が配置されている。ここで、ロータコア5を構成する鋼板の構造を、図2を参照して説明する。図2は、ロータコア5を構成する1枚の鋼板の構造を示す平面図である。図2に示すように、鋼板10は、切欠き12a〜12dと、導入油路14と、排出油路16と、永久磁石挿入孔18a、18bとを備えている。
The
切欠き12a〜12dは、それぞれロータコア5の中心からの距離が異なる位置に配置されている。具体的に図2では、ロータコア5の中心から最も近い位置に切欠き12aが形成され、切欠き12aよりも中心から少し離れて切欠き12bと切欠き12cが順番に形成され、ロータコア5の中心から最も離れた位置に切欠き12dが形成されている。このように切欠き12a〜12dを形成したことにより、鋼板10を転積、すなわち45度ずつ回転させて積層することで、切欠き12a〜12dが図3に示すようにそれぞれ少しずつずれた状態で重なり合い、図4に示すような階段状の冷却油路12が形成される。また、切欠き12a〜12dは、永久磁石挿入孔18bの近傍に沿って配置されている。尚、図3では4つの切欠き12a〜12dによって1つの冷却油路12を形成しているが、4つ以外に2つや3つ、あるいは5つ以上の切欠きによって冷却油路を形成してもよい。
The
冷却油路12は、図1に示すようにロータ軸側の端部が導入油路14に連通され、外周側の端部が排出油路16に連通されている。また、図3に示すように、冷却油路12は、永久磁石18を冷却するために永久磁石挿入孔18bの十分近傍に形成され、さらに永久磁石挿入孔18bの長手面に沿ってほぼ平行に配置されている。これにより、冷却油路12は、永久磁石18からの熱を効率的に吸収することができる。また、冷却油路12は、永久磁石挿入孔18bの長手面にほぼ平行に配置されているので、永久磁石挿入孔18bに連通することがない。これにより、冷却油路12では、オイルの流れるスペースが狭くなることがないので、圧力損失の増大によるオイルの流量低下を防止することができる。
As shown in FIG. 1, the end of the
導入油路14は、図1に示すようにロータ軸3に平行な方向に形成され、供給油路7と冷却油路12に連通している。また、導入油路14の両側の端部はそれぞれ閉鎖されている。したがって、導入油路14は、供給油路7から供給されたオイルをロータ軸3に平行な方向に流して複数ある冷却油路12にそれぞれ分配する。
The
排出油路16は、図1に示すようにロータ軸3に平行な方向に形成され、冷却油路12に連通するとともにロータコア5を貫通している。したがって、排出油路16は、冷却油路12から排出されたオイルを集めてロータ軸3に平行な方向に流してロータコア5の両側の側面から排出する。また、排出油路16は、冷却油路12が形成されている位置よりも外周側の位置に配置されている。すなわち、冷却油路12よりも径方向の外側に配置されている。これにより、排出油路16は、ロータ1の回転による遠心力で冷却油路12から効率良くオイルを集めることができる。
The
永久磁石18は、永久磁石挿入孔18a、18b内に挿入されている。永久磁石挿入孔18a、18bの形状は、永久磁石18の形状に対応しているので、永久磁石18が永久磁石挿入孔18a、18b内で移動したり、ガタついたりすることはない。また、永久磁石18を接着剤で固定してもよい。尚、本実施形態では、図2、3に示したように、永久磁石18をナブラ形に配置した場合を例示しているが、その他の形状に永久磁石18を配置してもよい。
The
[回転電機の冷却構造の作用]
回転電機が動作を開始してロータ1が回転を始めると、モータハウジングのオイルパンに溜まっているオイルがオイルポンプによって吸い上げられ、ロータ軸3の供給油路7に供給される。供給油路7に供給されたオイルは、供給油路7が行き止まる先端部で放射状に8つの方向に分かれて、8本ある導入油路14にそれぞれ流れていく。
[Function of cooling structure of rotating electric machine]
When the rotary electric machine starts operation and the rotor 1 starts to rotate, the oil accumulated in the oil pan of the motor housing is sucked up by the oil pump and supplied to the
導入油路14では、オイルがロータ軸3に平行な方向に流れていくので、複数ある冷却油路12のそれぞれにオイルが分配される。そして、ロータ1の回転による遠心力を利用して、オイルはそれぞれの冷却油路12に流れ込んでいく。この後、オイルは、階段状に形成された冷却油路12内を、ロータ1の回転による遠心力で圧送される。このとき、冷却油路12が永久磁石18の長手面に沿った近傍に配置されているので、オイルは永久磁石18の熱を効率良く吸収することができる。また、冷却油路12は階段状の形状をしているので、さらに熱の吸収効率を向上させることができる。
Since the oil flows in the direction parallel to the
こうして冷却油路12で永久磁石18の熱を吸収したオイルは、冷却油路12から排出油路16に流出する。排出油路16では、オイルがロータ軸3に平行な方向に流れて集められ、ロータコア5の両側の側面から排出される。このようにロータコア5を貫通して排出油路16を設けたことにより、オイルをロータコア5の側面から排出できるので、フリクションロスの発生を防止することができる。すなわち、ロータコア5の外周面にはステータが接しているので、オイルをロータコア5の外周面に排出すると、ステータとロータコア5との間のエアギャップにオイルを排出してしまい、フリクションロスが発生する。しかし、本実施形態では、排出油路16によりオイルをロータコア5の外周面ではなく側面に排出するので、ステータとの間のフリクションロスを防止することができる。
Thus, the oil which has absorbed the heat of the
こうして排出油路16から排出されたオイルは、モータハウジングのオイルパンに集められ、再びオイルポンプによって吸い上げられてロータ1内を循環し、ロータ1の冷却を行う。
Thus, the oil discharged from the
[変形例]
次に、図5〜7を参照して、本実施形態に係る回転電機の冷却構造の変形例を説明する。図5は、第1変形例に係る回転電機の冷却構造における永久磁石の配置を示す図である。上述した実施形態では永久磁石をナブラ形に配置していたが、図5では永久磁石51をV形に配置している。永久磁石51をV形に配置した場合でも、その他の構造は同一であり、冷却油路12は永久磁石51の長手面に沿って配置されている。
[Modification]
Next, with reference to FIGS. 5-7, the modification of the cooling structure of the rotary electric machine which concerns on this embodiment is demonstrated. FIG. 5 is a view showing the arrangement of permanent magnets in the cooling structure of the rotating electrical machine according to the first modification. Although the permanent magnet is arranged in a nabbler shape in the embodiment described above, the
また、図6は、第2変形例に係る回転電機の冷却構造における永久磁石の配置を示す図である。図6では永久磁石61を直線形に配置している。永久磁石61を直線形に配置したことにより、冷却油路63はT字形に形成されている。すなわち、まず導入油路14から外周方向に永久磁石61の近傍まで冷却油路63を形成し、そこで冷却油路63を左右に分岐して永久磁石61に沿ってほぼ平行に形成する。この場合も冷却油路63は、永久磁石61の長手面に沿って配置される。尚、排出油路16は、1つの冷却油路63に対して2つずつ形成されている。
Moreover, FIG. 6 is a figure which shows arrangement | positioning of the permanent magnet in the cooling structure of the rotary electric machine which concerns on a 2nd modification. In FIG. 6, the
図7は、第3変形例に係る回転電機の冷却構造における導入油路の配置を示す図である。図7では、導入油路71をロータコア5ではなく、ロータ軸3の内部に形成している。これにより、切欠き12aはロータ軸3に接する位置に形成され、冷却油路12はロータ軸3に接する位置から排出油路16まで形成される。
FIG. 7 is a view showing the arrangement of the introductory oil passage in the cooling structure of the rotating electrical machine according to the third modification. In FIG. 7, the
[実施形態の効果]
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る回転電機の冷却構造では、複数枚の鋼板にロータコアの中心からの距離が異なる位置に切欠きを設け、これらの鋼板を転積することで冷却油路を形成し、この冷却油路を永久磁石の長手面に沿って配置する。これにより、永久磁石挿入孔にオイルを流して永久磁石を直接冷却していた従来と比較して、冷却油路における圧力損失の増大を防止して冷却性能を向上させることができる。特に、永久磁石挿入孔にオイルを流すと、オイルの流量が低下して冷却油路の熱輸送量が低下してしまうが、本実施形態では冷却油路を永久磁石の長手面に沿って配置したので、熱輸送量の低下を防止して冷却性能を向上させることができる。
[Effect of the embodiment]
As described above in detail, in the cooling structure of the rotating electrical machine according to the present embodiment, a plurality of steel plates are provided with notches at different positions from the center of the rotor core, and these steel plates are rolled to cool An oil passage is formed, and the cooling oil passage is disposed along the longitudinal surface of the permanent magnet. As a result, compared with the prior art in which oil is allowed to flow through the permanent magnet insertion hole to directly cool the permanent magnet, it is possible to prevent an increase in pressure loss in the cooling oil passage and improve the cooling performance. In particular, when oil flows into the permanent magnet insertion hole, the flow rate of oil decreases and the heat transport amount of the cooling oil passage decreases, but in the present embodiment, the cooling oil passage is disposed along the longitudinal surface of the permanent magnet Therefore, the cooling performance can be improved by preventing the decrease in the amount of heat transport.
また、本実施形態に係る回転電機の冷却構造では、冷却油路の外周側の端部を、ロータ軸に平行な方向に形成された排出油路に連通し、この排出油路はロータコアを貫通している。これにより、排出油路から排出されるオイルはロータコアの側面から排出されるので、ロータとステータとの間のエアギャップに排出されることがなくなり、フリクションロスの発生を防止することができる。 Further, in the cooling structure of the rotating electrical machine according to the present embodiment, the end portion on the outer peripheral side of the cooling oil passage is communicated with the discharge oil passage formed in the direction parallel to the rotor shaft, and the discharge oil passage penetrates the rotor core. doing. As a result, the oil discharged from the discharge oil passage is discharged from the side surface of the rotor core, so it is not discharged into the air gap between the rotor and the stator, and the occurrence of friction loss can be prevented.
さらに、本実施形態に係る回転電機の冷却構造では、冷却油路のロータ軸側の端部を、供給油路に連通した導入油路に連通させ、この導入油路はロータ軸に平行な方向に形成されている。これにより、ロータ軸に平行な方向にオイルを均一に分配することができるので、ロータコアを均一に冷却することができる。 Furthermore, in the cooling structure of the rotating electrical machine according to the present embodiment, the end portion on the rotor shaft side of the cooling oil passage is communicated with the introduction oil passage communicated with the supply oil passage, and the introduction oil passage is in a direction parallel to the rotor shaft. Is formed. Thus, the oil can be uniformly distributed in the direction parallel to the rotor shaft, so that the rotor core can be uniformly cooled.
また、本実施形態に係る回転電機の冷却構造では、冷却油路が形成された位置よりも外周側に排出油路を配置しているので、ロータの回転による遠心力を利用してオイルを効率良く圧送することができ、冷却性能を向上させることができる。 Further, in the cooling structure of the rotating electrical machine according to the present embodiment, since the discharge oil passage is disposed on the outer peripheral side than the position where the cooling oil passage is formed, the oil is made efficient using centrifugal force by the rotation of the rotor. The pressure can be pumped well, and the cooling performance can be improved.
なお、上述の実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることは勿論である。 The above embodiment is an example of the present invention. For this reason, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and even if it is a form other than this embodiment, according to design etc., if it is a range which does not deviate from the technical idea concerning the present invention. Of course, various modifications are possible.
1 ロータ
3 ロータ軸
5 ロータコア
7 供給油路
10 鋼板
12、63 冷却油路
12a〜12d 切欠き
14、71 導入油路
16 排出油路
18、51、61 永久磁石
18a、18b 永久磁石挿入孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記複数枚の鋼板には前記ロータコアの中心からの距離が異なる位置に切欠きが設けられ、前記複数枚の鋼板を転積することで前記切欠きによって前記冷却油路を形成し、前記冷却油路は、永久磁石を挿入する永久磁石挿入孔とロータ軸との間に形成され、且つ、前記永久磁石の長手面に沿って配置されることを特徴とする回転電機の冷却構造。
A rotor core formed by laminating a plurality of steel plates and having a permanent magnet disposed on the outer peripheral portion thereof, and a rotor shaft disposed at the center of the rotor core, through an oil supply passage formed inside the rotor shaft A cooling structure of a rotating electrical machine for supplying oil to a cooling oil passage formed inside the rotor core to cool the rotor,
The plurality of steel plates are provided with notches at different positions from the center of the rotor core, and the plurality of steel plates are rolled to form the cooling oil passage by the notches, and the cooling oil is provided. A passage is formed between a permanent magnet insertion hole for inserting a permanent magnet and a rotor shaft, and is disposed along a longitudinal surface of the permanent magnet.
前記排出油路は、前記ロータコアを貫通していることを特徴とする請求項1に記載の回転電機の冷却構造。 An outer peripheral end of the cooling oil passage is in communication with a discharge oil passage formed in a direction parallel to the rotor shaft,
The cooling structure of a rotating electrical machine according to claim 1, wherein the discharge oil passage penetrates the rotor core.
前記導入油路は、前記ロータ軸に平行な方向に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の回転電機の冷却構造。 An end of the cooling oil passage on the rotor shaft side is in communication with an introduction oil passage in communication with the supply oil passage,
The cooling structure of a rotating electrical machine according to claim 1, wherein the introduction oil passage is formed in a direction parallel to the rotor shaft.
The cooling structure of a rotating electrical machine according to claim 2 or 3, wherein the discharge oil passage is disposed on an outer peripheral side than a position where the cooling oil passage is formed.
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