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JP2017093207A - 回転電機 - Google Patents

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Abstract

【課題】冷却液の流量を抑えて、効率的にステータ及びコイルを冷却できるようにする。【解決手段】この回転電機1は、回転軸2と、回転軸2に設けられたロータ3と、ステータ4と、ハウジング5と、を備えている。ステータ4は、ロータ3の外周に配置されたステータコア16と、ステータコア16に巻回されるとともに回転軸2の軸方向に沿った方向においてステータコア16から露出するエンドコイル17a,17bを有するコイル17と、を有する。ハウジング5は、回転軸2を回転自在に支持するとともに、内部にロータ3及びステータ4が収容され、内壁面にステータコア16の外周及びエンドコイル17a,17bを冷却するための冷却液が流通する直列のハウジング流路28が形成されている。【選択図】図1

Description

本発明は、回転電機、特に冷却用の流路を有する回転電機に関する。
ハイブリッドカー及び電気自動車などの動力源として回転電機が用いられている。回転電機は、使用中に発熱するために冷却する必要がある。例えば特許文献1に示された回転電機は、ハウジング内にロータ及びステータが配置されており、さらにハウジング内部に冷却液用の流路が設けられている。流路は、ハウジングの上部に回転軸の軸方向に沿って設けられ、ハウジングの内部に冷却液を供給する。
特開2014−107905号公報
特許文献1の回転電機では、前述のように、ハウジング内部に冷却液が供給される流路が設けられている。そして、この流路から複数の噴出孔を通してステータ外周及びコイルに対して冷却液が供給される。このような構成では、流路から複数の噴出孔を通してステータ外周及びコイルに並列的に冷却液が供給されるために、冷却液のトータル流量を多くする必要がある。
本発明の課題は、冷却液の流量を抑えて、効率的にステータ及びコイルを冷却できるようにすることにある。
(1)本発明に係る回転電機は、回転軸と、回転軸に設けられたロータと、ステータと、ハウジングと、を備えている。ステータは、ロータの外周に配置されたステータコアと、ステータコアに巻回されるとともに回転軸の軸方向に沿った方向においてステータコアから露出するエンドコイルを有するコイルと、を有する。ハウジングは、回転軸を回転自在に支持するとともに、内部にロータ及びステータが収容され、内壁面にステータコアの外周及びエンドコイルを冷却するための冷却液が流通する直列のハウジング流路が形成されている。
ここでは、ハウジングの内壁面に形成された直列のハウジング流路を通して、ステータコア及びエンドコイルが冷却される。すなわち、冷却液は、ハウジング流路を直列的に流通してステータコア及びエンドコイルを冷却するので、従来の並列的に冷却液を流す構成に比較して、少ない冷却液で各部を効率的に冷却することができる。
(2)好ましくは、ハウジングは、ハウジング流路に冷却液を流入するための流入口を有している。そして、冷却液は、流入口からハウジング流路に導入され、ステータコア外周に沿って流れた後にエンドコイルに向かって流れる。
ここで、ステータコアとエンドコイルでは、エンドコイルの方が高温になる。したがって、仮に冷却液をエンドコイル側からステータコアに向かって流すと、エンドコイルによって加熱された冷却液がステータコアに流れ、ステータコアを効率よく冷却することができない。
そこで、ここでは、温度の低いステータコアから温度の高いエンドコイルに向かって冷却液を流すようにしている。
(3)好ましくは、ハウジングの回転軸の軸方向両端部に、エンドコイルと対向するように配置され、ハウジングと一体又は別体で形成された1対のカバーをさらに備えている。そして、ステータコアの軸方向端面と各カバーとの間にはハウジング流路に連通する軸端流路が形成されている。
ここでは、ハウジング流路を流れた冷却液は軸端流路に供給される。そして、この軸端流路を冷却液が流れることによって、エンドコイルを効率よく冷却することができる。
(4)好ましくは、ハウジングは、軸端流路からの冷却液をドレンに排出するための排出口を有している。
(5)好ましくは、ハウジング流路は、環状流路と軸方向流路とを有している。環状流路はハウジングの内壁面の全周にわたって形成されている。軸方向流路は、ハウジングの内壁面に、回転軸の軸方向に沿った方向にエンドコイルの外周側にまで延び、環状流路に連通する。
(6)好ましくは、軸端流路は軸方向流路に連通している。
以上のような本発明では、冷却液のトータル流量を抑えて、効率的にステータ及びコイルを冷却することができる。
本発明の一実施形態による回転電機の縦断面図。 回転電機のハウジングの正面断面図。 ハウジングの外観斜視図。 他の実施形態によるハウジングの正面断面図。
本発明の一実施形態による回転電機1を図1に示している。図1は回転電機1の縦断面図である。回転電機1は、回転軸2と、回転軸2に設けられたロータ3と、ステータ4と、ハウジング5と、ハウジング5と一体で形成された第1カバー6と、ハウジング5に取り外し自在に装着された第2カバー7と、を備えている。
[装置構成]
回転軸2は、両端がそれぞれ軸受10,11によって第1カバー6及び第2カバー7に回転自在に支持され、これにより、ハウジング5に支持されている。
ロータ3は、回転軸2に装着されており、ロータコア13と、1対のエンドプレート14a,14bと、を有している。ロータコア13は複数の磁性体プレートを回転軸2の軸方向に沿って積層して構成されている。1対のエンドプレート14a,14bは、それぞれロータコア13の軸方向の両端に装着されている。
ステータ4は、ステータコア16と、コイル17と、を有している。ステータコア16は、複数の磁性体プレートを回転軸2の軸方向に沿って積層して形成されている。コイル17は、ステータコア16に巻回されており、軸方向において、ロータコア13とほぼ同じ長さを有している。また、コイル17は、軸方向に沿った方向において、ステータコア16から露出したエンドコイル17a,17bを有している。
ハウジング5は、軸方向の一端側に第1カバー6を有するとともに、他端側が開放された円筒形状に形成されている。そして、この他端側に第2カバー7が装着されている。このハウジング5の内部に、ロータ3及びステータ4が収容されている。
ハウジング5の軸方向両端部の内周面には、第1スリーブ21及び第2スリーブ22が配置されている。第1スリーブ21は、第1カバー6とステータコア16の一方の端面との間に、エンドコイル17aと径方向で対向するように配置されている。また、第2スリーブ22は、第2カバー7とステータコア16の他方の端面との間に、エンドコイル17bと径方向で対向するように配置されている。なお、第1及び第2スリーブ21,22はエンドコイル17a,17bとハウジング5とを絶縁するために絶縁性の材料で形成されている。
第1カバー6と第1スリーブ21の端面との間、及び第2カバー7と第2スリーブ22との間には、それぞれシール部材24,25が配置されている。なお、図1では設けられていないが、ステータコア16の一方の端面と第1スリーブ21の端面との間、及びステータコア16の他方の端面と第2スリーブ22の端面との間に、それぞれシール部材を配置してもよい。
[冷却構造]
この回転電機1は、主にステータコア16及びエンドコイル17a,17bを冷却液で冷却するための冷却構造を有している。冷却構造は、ハウジング5に形成されたハウジング流路28と、ハウジング5と第1及び第2カバー6,7との間に形成された軸端流路29と、を有している。
ハウジング流路28は、図2及ぶ図3に示すように、環状溝(環状流路)28aと軸方向溝(軸方向流路)28bと、を有している。なお、図2はハウジング5の正面断面図であり、図3はハウジング5の外観斜視図である。
環状溝28aは、ハウジング5の内壁面の全周にわたって形成されている。環状溝28aは、軸方向において、ステータコア16よりは短いが、ステータコア16の全長とほぼ同じ長さに形成されている。また、ハウジング5の下端部には、環状溝28aに連通する流入口5aがハウジング5を貫通して形成されている。
軸方向溝28bは、軸方向に延びて形成されている。軸方向溝28bは、環状溝28aと連通し、第1カバー6の端部から第2カバー7にまで延びて形成されている。すなわち、軸方向溝28bは第1スリーブ21の外周から第2スリーブ22の外周にまで延びて形成されている。また、第1及び第2スリーブ21,22には、それぞれ軸方向溝28bに連通するように、径方向に貫通する連絡孔21a,22aが形成されている。
軸端流路29は、第1カバー6側の第1軸端流路29aと、第2カバー7側の第2軸端流路29bと、を有している。第1軸端流路29aは第1スリーブ21の連絡孔21aを介してハウジング流路28の軸方向溝28bと連通している。また、第2軸端流路29bは第2スリーブ22の連絡孔22aを介してハウジング流路28の軸方向溝28bと連通している。
第1軸端流路29aは、ステータコア16の一方の端面(軸方向の端面)と第1カバー6との間に形成されている。すなわち、第1軸端流路29aは、エンドコイル17aの軸方向端面と外周部とに冷却液を流すように形成されている。また、第2軸端流路29bは、ステータコア16の他方の端面(軸方向の端面)と第2カバー7との間に形成されている。すなわち、第2軸端流路29bは、エンドコイル17bの軸方向端面と外周部とに冷却液を流すように形成されている。
第1スリーブ21及び第2スリーブ22の下端部には、それぞれ径方向に貫通する孔21b,22bが形成され、これらの孔21b,22bと連通するように、ハウジング5の下端部には、第1排出口5b及び第2排出口5cが形成されている。これらの第1及び第2排出口5b,5cはドレンに接続されている。
以上のような構成では、流入口5a→環状溝28a→軸方向溝28b→第1軸端流路29a→第1排出口5bの第1直列流路に冷却液を流すことによって、ステータコア16の外周及び一方のエンドコイル17aを冷却することができる。また、流入口5a→環状溝28a→軸方向溝28b→第2軸端流路29b→第2排出口5cの第2直列流路に冷却液を流すことによって、ステータコア16の外周及び他方のエンドコイル17bを冷却することができる。
ここでは、ステータコア16及びエンドコイル17a,17bを、それぞれ直列の流路に沿って冷却液を流すことによって冷却することができる。したがって、従来の並列的に冷却液を流して冷却する場合に比較して、冷却液の必要流量を抑えることができ、冷却液用のポンプを小型化することができる。
また、冷却液を、比較的温度の低いステータコア16に流し、その後ステータコア16よりも温度が高くなるエンドコイル17a,17bに流しているので、ステータコア16及びエンドコイル17a,17bを効率よく冷却することができる。
[他の実施形態]
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
前記実施形態では、ハウジング5の下端部に冷却液の流入口5aを設けたが、図4に示すように、ハウジング5’の上部に流入口5’dを形成し、環状溝28aに沿って一方向に冷却液を流して軸方向溝28bに流すようにしてもよい。
1 回転電機
2 回転軸
3 ロータ
4 ステータ
5 ハウジング
5a 流入口
5b,5c 排出口
6 第1カバー
7 第2カバー
16 ステータコア
17 コイル
17a,17b エンドコイル
28 ハウジング流路
28a 環状溝(環状流路)
28b 軸方向溝(軸方向流路)
29 軸端流路

Claims (6)

  1. 回転軸と、
    前記回転軸に設けられたロータと、
    前記ロータの外周に配置されたステータコアと、前記ステータコアに巻回されるとともに前記回転軸の軸方向に沿った方向において前記ステータコアから露出するエンドコイルを有するコイルと、を有するステータと、
    前記回転軸を回転自在に支持するとともに、内部に前記ロータ及びステータが収容され、内壁面に前記ステータコアの外周及び前記エンドコイルを冷却するための冷却液が流通する直列のハウジング流路が形成されたハウジングと、
    を備えた回転電機。
  2. 前記ハウジングは、前記ハウジング流路に冷却液を流入するための流入口を有し、
    冷却液は、前記流入口から前記ハウジング流路に導入され、前記ステータコア外周に沿って流れた後に前記エンドコイルに向かって流れる、
    請求項1に記載の回転電機。
  3. 前記ハウジングの前記回転軸の軸方向両端部に、前記エンドコイルと対向するように配置され、前記ハウジングと一体又は別体で形成された1対のカバーをさらに備え、
    前記ステータコアの軸方向端面と前記各カバーとの間には前記ハウジング流路に連通する軸端流路が形成されている、
    請求項1又は2に記載の回転電機。
  4. 前記ハウジングは、前記軸端流路からの冷却液をドレンに排出するための排出口を有している、請求項3に記載の回転電機。
  5. 前記ハウジング流路は、
    前記ハウジングの内壁面の全周にわたって形成された環状流路と、
    前記ハウジングの内壁面に、前記回転軸の軸方向に沿った方向に前記エンドコイルの外周側にまで延び、前記環状流路に連通する軸方向流路と、
    を有する、
    請求項1から4のいずれかに記載の回転電機。
  6. 前記軸端流路は前記軸方向流路に連通している、請求項5に記載の回転電機。
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