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JP2009284718A - Cooler and cooling method for coil end of rotary electric machine - Google Patents

Cooler and cooling method for coil end of rotary electric machine Download PDF

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JP2009284718A
JP2009284718A JP2008136411A JP2008136411A JP2009284718A JP 2009284718 A JP2009284718 A JP 2009284718A JP 2008136411 A JP2008136411 A JP 2008136411A JP 2008136411 A JP2008136411 A JP 2008136411A JP 2009284718 A JP2009284718 A JP 2009284718A
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JP
Japan
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coil
coil end
stator core
refrigerant
cooling device
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008136411A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomonori Furukawa
友則 古川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the cooling properties of a coil end projecting from a stator core of a rotary electric machine. <P>SOLUTION: A coolant injected from a coolant groove 16 of an end plate 8 fixed in a rotor core of the rotary electric machine (motor-generator) to a vicinity of the outer side of the end face of the stator core 9, is received by a guide portion of a coolant guide member 17 fixed in the end face of the stator core 9, and guided to a part facing the end face of the stator core 9 of the coil end 11, to cool efficiently the interior likely to have a high temperature in the coil end 11. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転電機におけるステータコイルのステータコアから突出するコイルエンドを冷却する技術に関する。   The present invention relates to a technique for cooling a coil end protruding from a stator core of a stator coil in a rotating electrical machine.

回転電機では、ステータコイルの通電による発熱によりステータ(ステータコイルおよびステータコア)が温度上昇すると性能が低下するため、冷却が必要となる。   In a rotating electrical machine, when the temperature of the stator (stator coil and stator core) rises due to heat generated by energization of the stator coil, the performance decreases, and cooling is necessary.

特許文献1には、ロータの回転軸(ロータシャフト)に設けた冷媒吐出口から飛散した冷媒を、ステータのコイルエンドに供給して冷却する構造が開示されている。
特開2005−73351号
Patent Document 1 discloses a structure in which a coolant scattered from a coolant discharge port provided on a rotating shaft (rotor shaft) of a rotor is supplied to a coil end of a stator to be cooled.
JP-A-2005-73351

特許文献1等に開示される従来のコイルエンド冷却構造では、ステータコア端面とコイルエンドとの間の空隙を冷媒が素通りしてしまうため、コイルエンドを十分に冷却できなかった。   In the conventional coil end cooling structure disclosed in Patent Literature 1 and the like, the refrigerant passes through the gap between the stator core end face and the coil end, and thus the coil end cannot be sufficiently cooled.

また、コイルエンドが限界温度以上に上昇することを防止するため、コイルエンドの温度を検出し、検出温度がしきい値を超えたときにステータコイルへの通電量を減少するようにしているが、温度センサをコイルエンドの最も高温となる内部に取り付けることが難しく、その結果、コイルエンドの過度の温度上昇を十分に防止できなかった。   Also, in order to prevent the coil end from rising above the limit temperature, the temperature of the coil end is detected, and when the detected temperature exceeds the threshold value, the energization amount to the stator coil is reduced. Therefore, it is difficult to attach the temperature sensor to the inside of the coil end where the temperature is highest, and as a result, an excessive temperature rise at the coil end cannot be sufficiently prevented.

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、ステータのコイルエンドに冷媒を効率よく供給することにより、コイルエンドひいてはステータの冷却効果を高めることを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and an object of the present invention is to increase the cooling effect of the coil end and thus the stator by efficiently supplying a refrigerant to the coil end of the stator.

また、その結果コイルエンドの温度分布を変えることにより、温度検出値に基づくフェールセーフ制御を良好に遂行して、コイルエンドの過度の温度上昇を十分に防止できるようにすることを目的とする。   Another object of the present invention is to perform fail-safe control based on a temperature detection value by changing the temperature distribution of the coil end, thereby sufficiently preventing an excessive temperature rise of the coil end.

本発明は、上記第1の目的を達成するため、
ロータのエンドプレート内の冷媒通路によってステータコア端面の外側近傍に向けて噴出させ、
ステータコアの端部に冷媒ガイド部材を配設し、該ガイド部材のコイルエンドとステータコア端面との間の空隙に臨ませたガイド部によって、前記冷媒通路から噴出された冷媒を受け、コイルエンドのステータコア端面と対向する部分に導く構成とした。
In order to achieve the first object, the present invention provides:
The refrigerant passage in the rotor end plate is ejected toward the outside of the stator core end surface,
A refrigerant guide member is disposed at an end portion of the stator core, and the coolant ejected from the refrigerant passage is received by the guide portion facing the gap between the coil end of the guide member and the stator core end surface, and the stator core at the coil end is received. It was set as the structure guided to the part facing an end surface.

また、上記第2の目的を達成するため、上記構成に加え、
コイルエンドのロータ回転軸周りの外周面で複数のコイルエンドによってはさまれる位置に温度センサを設けてコイルエンドの温度を検出し、
コイルエンド温度がしきい値を超えたときにステータコイルへの通電量を減少する構成とした。
In order to achieve the second object, in addition to the above configuration,
A temperature sensor is provided at a position sandwiched by a plurality of coil ends on the outer peripheral surface around the rotor rotation axis of the coil end to detect the temperature of the coil end.
When the coil end temperature exceeds the threshold value, the energization amount to the stator coil is reduced.

エンドプレート内の冷媒通路からステータコア端面の外側近傍に向けて噴出された冷媒は、ガイド部材のガイド部で受けられ、ガイド部に案内されてコイルエンドのステータコア端面と対向する部分に導かれる。   The refrigerant ejected from the refrigerant passage in the end plate toward the outside of the stator core end surface is received by the guide portion of the guide member, guided to the guide portion, and guided to the portion of the coil end facing the stator core end surface.

これにより、コイルエンドのステータコア端面と対向する部分に集中的に冷媒が供給されるため、コイルエンド内部を効率よく冷却することができ、コイルエンドひいてはステータの冷却効果を高めることができる。   Thereby, since a refrigerant | coolant is intensively supplied to the part facing the stator core end surface of a coil end, the inside of a coil end can be cooled efficiently and the cooling effect of a coil end and a stator can be heightened.

また、この結果、冷媒が掛かる部分から離れたコイルエンドのロータ回転軸周りの外周側が最も高温となる。したがって、コイルエンドの外周面で、隣接する2つのコイルエンドによってはさまれる位置に温度センサを設けることで、コイルエンドの最も高温となる位置で温度を検出することができる。   As a result, the outer peripheral side around the rotor rotation axis of the coil end away from the portion where the refrigerant is applied becomes the highest temperature. Therefore, by providing the temperature sensor at a position sandwiched between two adjacent coil ends on the outer peripheral surface of the coil end, the temperature can be detected at a position where the coil end is at the highest temperature.

これにより、コイルエンドの最高温度を精度よく検出しつつ、該温度検出値に基づき過度の温度上昇を防止するフェールセーフ制御を、適切に遂行することができる。   Thus, fail-safe control for preventing an excessive temperature rise based on the detected temperature value can be appropriately performed while accurately detecting the maximum temperature of the coil end.

本発明の実施の形態を、図を用いて説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係るコイルエンド冷却装置を備えた回転電機の概略構成を示す。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a rotating electrical machine provided with a coil end cooling device according to an embodiment of the present invention.

本実施形態の回転電機は、ハイブリッド車において電動機と発電機とを兼ねるモータジェネレータであり、ロータ1とステータ2とで構成され、T/A(トランスアクスル)のケース3内に収納される。   The rotating electrical machine according to the present embodiment is a motor generator that serves as both an electric motor and a generator in a hybrid vehicle, and includes a rotor 1 and a stator 2 and is housed in a case 3 of a T / A (transaxle).

ロータ1は、図示しないエンジン(内燃機関)のクランクシャフトに連動して回転するオイルポンプのポンプシャフト4の外周に、ポンプシャフト4と相対回転自由に軸受されたロータシャフト5と、電磁鋼板を積層して形成されロータシャフト5の外周に固定されたロータコア6と、ロータコア6の外周面近傍に埋設された複数の永久磁石7と、ロータコア6の両端を挟んで固定される非磁性体材料のエンドプレート8からなる。   The rotor 1 is formed by laminating an electromagnetic steel plate and a rotor shaft 5 which is rotatably supported relative to the pump shaft 4 on the outer periphery of a pump shaft 4 of an oil pump rotating in conjunction with a crankshaft of an engine (internal combustion engine) (not shown). The rotor core 6 formed and fixed to the outer periphery of the rotor shaft 5, the plurality of permanent magnets 7 embedded in the vicinity of the outer peripheral surface of the rotor core 6, and the end of the nonmagnetic material fixed with the both ends of the rotor core 6 sandwiched therebetween It consists of a plate 8.

ロータ1の外周に近接して配設されるステータ2は、ケース3に固定され、電磁鋼板を積層して形成されたステータコア9と、ステータコア9に形成された複数のスロット内に納められた3相のステータコイル10からなり、ステータコイル10のステータコア9から外側に突出した部分がコイルエンド11を形成している。   The stator 2 disposed in the vicinity of the outer periphery of the rotor 1 is fixed to the case 3 and has a stator core 9 formed by laminating electromagnetic steel sheets, and 3 stored in a plurality of slots formed in the stator core 9. A portion of the stator coil 10 that protrudes outward from the stator core 9 of the stator coil 10 forms a coil end 11.

従って、ステータコイル10に供給する電流による磁界でロータ1を回転させて、ロータシャフト5を出力軸とすることで、電動機として動作し、また、ロータシャフト5を入力軸として、ロータ1の回転によりステータコイル10に電流を発生させることで、発電機として動作する。   Accordingly, the rotor 1 is rotated by a magnetic field generated by a current supplied to the stator coil 10 and the rotor shaft 5 is used as an output shaft, thereby operating as an electric motor. Also, the rotor shaft 5 is used as an input shaft and the rotor 1 is rotated. By generating a current in the stator coil 10, it operates as a generator.

かかる構成を有した回転電機(モータジェネレータ)を電動機または発電機として動作する際に、ロータ1と共にステータ2が発熱するため、冷媒をコイルエンド11に供給して冷却する。   When the rotating electric machine (motor generator) having such a configuration is operated as an electric motor or a generator, the stator 2 generates heat together with the rotor 1, so that the refrigerant is supplied to the coil end 11 to be cooled.

上記コイルエンド11の冷却装置について説明する。   The cooling device for the coil end 11 will be described.

ポンプシャフト4の中心軸部には、冷媒(潤滑油:ATF)を導入する冷媒導入路12および冷媒導入路12から径方向に分岐してポンプシャフト4の外周面に至る分岐路13が形成される。   In the central shaft portion of the pump shaft 4, there are formed a refrigerant introduction path 12 for introducing a refrigerant (lubricating oil: ATF) and a branch path 13 branched radially from the refrigerant introduction path 12 to reach the outer peripheral surface of the pump shaft 4. The

ポンプシャフト4の外周面とロータシャフト5の内周面との間に空隙を設け、この空隙を、前記分岐路13から流出した冷媒を軸方向両側に分配する分配通路14として形成する。   A gap is provided between the outer peripheral surface of the pump shaft 4 and the inner peripheral surface of the rotor shaft 5, and this gap is formed as a distribution passage 14 that distributes the refrigerant flowing out of the branch passage 13 to both sides in the axial direction.

ロータシャフト5には、分配通路14に臨む内周面部分と外周面とを貫通する冷媒孔15が、周方向等間隔毎に複数(例えば4個)形成される。   In the rotor shaft 5, a plurality of (for example, four) refrigerant holes 15 are formed at equal intervals in the circumferential direction through the inner peripheral surface portion facing the distribution passage 14 and the outer peripheral surface.

各エンドプレート8には、前記複数の冷媒孔15と重合する複数(例えば4個)の冷媒溝16が形成される。   Each end plate 8 is formed with a plurality of (for example, four) refrigerant grooves 16 that overlap with the plurality of refrigerant holes 15.

一方、ステータコア9の端面に、前記冷媒溝16から噴出する冷媒を受けてコイルエンド11のステータコア9端面と対向する部分の中心部に導く冷媒ガイド部材17を固定する。   On the other hand, a coolant guide member 17 that receives the coolant ejected from the coolant groove 16 and guides it to the center of the portion of the coil end 11 that faces the end surface of the stator core 9 is fixed to the end surface of the stator core 9.

前記冷媒ガイド部材17は、以下のように形成される。   The refrigerant guide member 17 is formed as follows.

図2は、冷媒ガイド部材17の加工前の状態を示し、板金をプレスで打ち抜いて形成され、外周側の円環部171と、該円環部171の内周側に円環の中心方向に向かって伸びる複数個の短冊部172とを有する。   FIG. 2 shows a state before processing of the coolant guide member 17, which is formed by punching a sheet metal with a press, and is arranged on the outer ring side 171 and the inner ring side of the ring part 171 in the center direction of the ring. And a plurality of strip portions 172 extending toward the top.

短冊部172は、ステータコイルが納められるスロットの数(=スロット間のティースの数)と同一個設けられる。   The strips 172 are provided in the same number as the number of slots (= number of teeth between slots) in which the stator coils are accommodated.

各短冊部172は、円環の径方向中間部分の図示折れ線aで、それぞれ同一側に折り曲げられ、円環部171に繋がる外周側部分172Aは、後述のように円環部171と共にステータコア9への取付部を構成する。   Each strip portion 172 is bent on the same side along the illustrated broken line a in the radial intermediate portion of the ring, and the outer peripheral side portion 172A connected to the ring portion 171 is connected to the stator core 9 together with the ring portion 171 as described later. The mounting part is configured.

一方、折れ線aより内周側部分172Bは、折れ線aの両端と内周側部分172Bの内周端の中心とを結ぶ1対の折れ線bで、折り曲げられる。   On the other hand, the inner peripheral portion 172B from the broken line a is bent by a pair of bent lines b connecting both ends of the bent line a and the center of the inner peripheral end of the inner peripheral portion 172B.

図3は、冷媒ガイド部材17をステータコア9に取り付けた状態の詳細を示す。   FIG. 3 shows details of a state in which the refrigerant guide member 17 is attached to the stator core 9.

円環部171と外周側部分172Aからなる取付部は、ステータコア9の端面に接合され、複数個所をスポット溶接(図示s)することによってステータコア9の端面に固定される。   An attachment portion composed of the annular portion 171 and the outer peripheral side portion 172A is joined to the end surface of the stator core 9 and fixed to the end surface of the stator core 9 by spot welding (s) in a plurality of places.

内周側部分172Bは、コイルエンド11とステータコア9の端面との間の空隙に臨むように折れ線aで折り曲げられる。さらに、折れ線aと、1対の折れ線bとを3辺とする2等辺3角形状の中央ガイド部172b1に対し、該中央ガイド部172b1の両側の両側ガイド部172b2が、それぞれステータコア9端面から遠ざかる側に折れ線bで折り曲げられる。   The inner peripheral side portion 172B is bent at a fold line a so as to face the gap between the coil end 11 and the end face of the stator core 9. Furthermore, the two side guide portions 172b2 on both sides of the central guide portion 172b1 move away from the end surface of the stator core 9 with respect to the central guide portion 172b1 having an isosceles triangle shape having three sides of the broken line a and a pair of bent lines b. Folded along the fold line b.

内周側部分172Bの中央ガイド部172b1は、内周端(2等辺3角形の底辺)から外周側へ向かってステータコア9端面から遠ざかりコイルエンド11に近づく方向に傾斜し、両側ガイド部172b2は、中央ガイド部172b1より、さらにコイルエンド11に近づく方向に傾斜して配設される。このように折り曲げられて、中央ガイド部172b1と両側ガイド部172b2を有する内周側部分172Bは、後述するように冷媒をコイルエンド11のステータコア9端面に対向する部分の中心部に導くガイド部を構成する。   The central guide portion 172b1 of the inner peripheral side portion 172B is inclined away from the end surface of the stator core 9 toward the outer peripheral side from the inner peripheral end (the base of the isosceles triangle) and approaches the coil end 11, and both guide portions 172b2 are From the center guide part 172b1, it arrange | positions inclining in the direction which approaches the coil end 11 further. The inner peripheral side portion 172B having the central guide portion 172b1 and the both side guide portions 172b2 bent as described above serves as a guide portion that guides the refrigerant to the center portion of the coil end 11 facing the end surface of the stator core 9 as will be described later. Constitute.

なお、上記構成の冷媒ガイド部材17は、その形状により、先にステータコア9に取り付けられ、その後に、ステータコイル10がステータコア9に巻回される。   The refrigerant guide member 17 having the above configuration is first attached to the stator core 9 according to its shape, and then the stator coil 10 is wound around the stator core 9.

以上のように構成されたコイルエンドの冷却装置の作用を、図4を参照して説明する。   The operation of the coil end cooling device configured as described above will be described with reference to FIG.

ポンプシャフト4の端部には、図示しないオイルポンプが連結されており、該オイルポンプから吐出された冷媒は、ポンプシャフト4の冷媒導入路12内に導入され、分岐路13から分配通路14に流出して、該分配通路14内を図示左右方向に分配される
分配された冷媒は、ポンプ吐出圧に遠心力が加わって冷媒孔15を経て冷媒溝16から高圧で噴出する。
An oil pump (not shown) is connected to the end of the pump shaft 4, and the refrigerant discharged from the oil pump is introduced into the refrigerant introduction path 12 of the pump shaft 4, and then from the branch path 13 to the distribution path 14. The refrigerant that has flowed out and is distributed in the horizontal direction in the drawing in the distribution passage 14 is jetted from the refrigerant groove 16 at a high pressure through the refrigerant hole 15 by adding centrifugal force to the pump discharge pressure.

ステータコア9の冷媒溝16から、ステータコア9端面とコイルエンド11との間に向けて噴出された冷媒は、冷媒ガイド部材17のガイド部で受けられ、コイルエンド11のステータコア9端面と対向する部分の中心部に導かれる。   Refrigerant jetted from the coolant groove 16 of the stator core 9 between the end surface of the stator core 9 and the coil end 11 is received by the guide portion of the coolant guide member 17 and is a portion of the coil end 11 facing the end surface of the stator core 9. Guided to the center.

詳細には、冷媒溝16から噴出した冷媒が中央ガイド部172b1及び両側ガイド部172b2に当たると、これらガイド部の傾斜面に沿って、あるいは、傾斜面に跳ね返されて、コイルエンド11のステータコア9端面に対向する部分に噴きつけられ、特に、この部分の中心部には、各方向から飛散する冷媒が重なりあって最も多くの冷媒が噴きつけられる。   Specifically, when the refrigerant ejected from the refrigerant groove 16 hits the central guide part 172b1 and the both side guide parts 172b2, the end face of the stator core 9 of the coil end 11 is bounced back or along the inclined surfaces of these guide parts. In particular, the refrigerant that scatters from each direction overlaps at the center of this part, and the most refrigerant is sprayed.

この結果、図5(A)に示すように、コイルエンド11の冷媒が最も多く噴きつけられた部分、すなわち、外周側と内周側との間の中間層が最も効率よく冷却されて、最も低温な領域となる。次いで、内周側部分にも相当量の冷媒が噴きつけられるので、中低温領域となり、冷媒が最も当たりにくい外周部が比較的温度の高い中温領域となる。   As a result, as shown in FIG. 5A, the portion of the coil end 11 where the refrigerant is sprayed most, that is, the intermediate layer between the outer peripheral side and the inner peripheral side is cooled most efficiently, It becomes a low temperature region. Next, since a considerable amount of the refrigerant is sprayed also on the inner peripheral side portion, it becomes an intermediate / low temperature region, and the outer peripheral portion where the refrigerant hardly hits becomes an intermediate temperature region where the temperature is relatively high.

冷媒ガイド部材を設けない場合には、同図(B)に示すように、コイルエンド11とステータコア9端面との間の空隙に向かって噴出する冷媒は、空隙を素通りしてコイルエンド11には殆ど当たらないので、コイルエンド11断面の中心部が、熱がこもることにより最も高温な領域となる。   When the refrigerant guide member is not provided, as shown in FIG. 5B, the refrigerant that is ejected toward the gap between the coil end 11 and the end face of the stator core 9 passes through the gap and enters the coil end 11. Since it hardly hits, the central part of the cross section of the coil end 11 becomes the hottest region due to heat accumulation.

また、コイルエンド11のスロットに近い突出部分は、冷媒溝16から噴出した冷媒が直接噴き付けられて冷却される。   In addition, the protruding portion near the slot of the coil end 11 is cooled by being directly sprayed with the refrigerant ejected from the refrigerant groove 16.

このように、冷媒ガイド部材17を設けることにより、従来冷媒が供給されにくくなっていたコイルエンド11のステータコア9端面に対向する部分に、十分な量の冷媒を噴き付けて冷却することにより、コイルエンド11を効率よく冷却することができ、ひいてはステータ全体を十分に冷却して、回転電機の性能を良好に維持することができる。   Thus, by providing the coolant guide member 17, a sufficient amount of coolant is sprayed onto the portion of the coil end 11 facing the end surface of the stator core 9 where the coolant has conventionally been difficult to be supplied, thereby cooling the coil. The end 11 can be efficiently cooled, and as a result, the entire stator can be sufficiently cooled, and the performance of the rotating electrical machine can be maintained well.

また、図示しないが、円環部をステータコアのステータコイル内周側に固定する取付部として形成し、円環部から放射状に延びてガイド部を形成する短冊部を設ける構成としてもよい。   Moreover, although not shown in figure, it is good also as a structure which forms an annular part as an attaching part which fixes to the stator coil inner peripheral side of a stator core, and provides the strip part which extends radially from an annular part and forms a guide part.

図6は、冷媒ガイド部材の別の形態を示す。   FIG. 6 shows another form of the refrigerant guide member.

同図(A)は、折り曲げ前の状態を示し、非磁性金属からなる板金をプレスで打ち抜いて形成することは、第1実施形態と同様であるが、直線状に延びる帯部171’と、該帯部171’の長手方向に対し直角な方向に櫛歯状に伸びる複数の短冊部172’とを有して形成される。   FIG. 4A shows a state before bending, and forming a sheet metal made of a nonmagnetic metal by stamping is the same as in the first embodiment, but a strip 171 ′ extending linearly, The strip portion 171 ′ is formed to have a plurality of strip portions 172 ′ extending like comb teeth in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the strip portion 171 ′.

帯部171’は、丸めて円筒状とし、短冊部172’をコイルエンド11側に位置させてステータコア9の外周面に接合し、両端部を重合してスポット溶接により結合する。   The belt portion 171 ′ is rounded into a cylindrical shape, the strip portion 172 ′ is positioned on the coil end 11 side and joined to the outer peripheral surface of the stator core 9, and both ends are overlapped and joined by spot welding.

短冊部172’は、帯部171’との境界(図示折れ線c)をステータコア9の外周面と端面との境界エッジ部分に接合させてステータコア9端面側に折り曲げ、中間部の折れ線aより外周側をステータコア9端面に接合して、複数個所をスポット溶接して固定する。   The strip portion 172 ′ is joined to the boundary edge portion between the outer peripheral surface and the end surface of the stator core 9 at the boundary with the strip portion 171 ′ and bent toward the end surface side of the stator core 9, and is outer peripheral from the bent line a in the intermediate portion. Are joined to the end face of the stator core 9 and fixed at a plurality of locations by spot welding.

折れ線aより内周側は、折れ線bで折り曲げてステータコア9端面とコイルエンド11との間の空隙に臨む中央ガイド部172b1’及び両側ガイド部172b2'からなるガイド部を形成することは第1実施形態同様であるが、端部側に向かって幅広に形成されているため、両側ガイド部172b2’をより大きく形成することができ、冷媒の受け面積を増大できる。   It is the first embodiment that the inner peripheral side of the broken line a is bent along the broken line b to form a guide portion composed of a central guide portion 172b1 ′ and both side guide portions 172b2 ′ facing the gap between the end face of the stator core 9 and the coil end 11. Although it is the same as the form, since it is formed wide toward the end side, both side guide portions 172b2 ′ can be formed larger, and the receiving area of the refrigerant can be increased.

第2実施形態では、第1実施形態に比較して加工工数(折り曲げ回数)は増えるが、スロット数が大きい場合でもガイド部を形成する部分の間隔に比較的余裕があるので、上記のように両側ガイド部172b2’を大きく形成しやすい。   In the second embodiment, the number of processing steps (the number of bendings) increases compared to the first embodiment, but even when the number of slots is large, there is a relatively large space between the portions forming the guide portions. Both side guide portions 172b2 'can be easily formed large.

また、第2実施形態でも、冷媒ガイド部材をステータコイルより先にステータコアに取り付けることもできるが、ステータコイルを先に巻回した後、折り曲げたガイド部をステータコア9端面とコイルエンドとの間の空隙に差し込みながら、帯部171’をステータコア9外周面に巻き付けて固定することもできる。   Also in the second embodiment, the refrigerant guide member can be attached to the stator core prior to the stator coil. However, after winding the stator coil first, the bent guide portion is placed between the end face of the stator core 9 and the coil end. The band portion 171 ′ can be wound around the outer peripheral surface of the stator core 9 and fixed while being inserted into the gap.

また、第1実施形態では円環部171、第2実施形態では帯部171’を設け、これらに複数の短冊部172,172’を一体に形成した構成としたため、冷媒ガイド部材17’をステータコア9へ取り付けやすく、部品点数も少なくて済む。但し、ガイド部を構成する各短冊を個々に切り離し形成してもよく、ステータコイル巻回後に、短冊を固定することができる。   Further, since the annular portion 171 is provided in the first embodiment and the belt portion 171 ′ is provided in the second embodiment, and a plurality of strip portions 172, 172 ′ are integrally formed thereon, the refrigerant guide member 17 ′ is used as the stator core. 9 is easy to install and requires fewer parts. However, the respective strips constituting the guide portion may be separated and formed, and the strips can be fixed after winding the stator coil.

また、冷媒ガイド部材17を非磁性金属で形成したことにより、磁界への影響を無くして回転電機の性能を良好に維持できる。   In addition, since the refrigerant guide member 17 is formed of a nonmagnetic metal, the performance of the rotating electrical machine can be favorably maintained without affecting the magnetic field.

なお、図7に示す第3実施形態のように、ガイド部172”を断面U字状に湾曲して形成してもよい。   Note that, as in the third embodiment shown in FIG. 7, the guide portion 172 ″ may be formed to be curved in a U-shaped cross section.

また、冷媒ガイド部材を樹脂材で形成することも可能であり、耐冷媒性を有した接着剤を用いて固定し、あるいは、図8に示すように、ガイド部173と取付部174とを一体に備えた2部材に分割して形成し、半円筒状の取付部174の端部を外径方向に突出して設けたフランジ部175相互を、ボルト176によって締結するような構成としてもよい。   Also, the refrigerant guide member can be formed of a resin material, and is fixed using an adhesive having refrigerant resistance, or the guide portion 173 and the attachment portion 174 are integrated as shown in FIG. It is good also as a structure which divides | segments into two members with which it was prepared, and the flange part 175 which provided the end part of the semicylindrical attachment part 174 protruded in the outer-diameter direction is fastened with the volt | bolt 176.

ところで冷媒によってコイルエンドを冷却しても、何らかの要因で過渡的にはコイルエンドが過度に温度上昇することがありえる。そこで、既述したようにコイルエンドに温度センサを取り付け、検出されたコイルエンドの温度がしきい値を超えたときにステータコイルへの通電電流を減少させて、限界温度以内に維持するフェールセーフ制御が行われている。   By the way, even if the coil end is cooled by the refrigerant, the coil end may excessively rise in temperature transiently for some reason. Therefore, as described above, a temperature sensor is attached to the coil end, and when the detected coil end temperature exceeds the threshold value, the current flowing to the stator coil is reduced and maintained within the limit temperature. Control is taking place.

以下に、上記フェールセーフ制御を、上記各実施形態に適用した実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments in which the fail-safe control is applied to the above-described embodiments will be described.

以上示した実施形態によれば、図5(A)に示したように、コイルエンド11で最も高温となる領域は、冷媒が掛かりにくいロータ回転軸周りの外周部で、かつ、ステータコア9から最も離れた部分にシフトされる。   According to the embodiment described above, as shown in FIG. 5A, the region where the coil end 11 is the hottest is the outer peripheral portion around the rotor rotation axis where the refrigerant is difficult to be applied, and the most from the stator core 9. Shifted away.

そこで、本実施形態では、図9に示すように、コイルエンド11の温度を検出する温度センサ18を、ステータ2の各極を形成する複数のコイルエンド11の中で、ロータ回転軸周りの外周面付近で隣接する2つのコイルエンド11A,11Bによってはさまれる位置に設ける。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, the temperature sensor 18 that detects the temperature of the coil end 11 is used as an outer periphery around the rotor rotation axis among the plurality of coil ends 11 that form each pole of the stator 2. It is provided at a position sandwiched between two coil ends 11A and 11B adjacent in the vicinity of the surface.

上記温度センサ18の取り付け位置は、冷媒が掛かりにくく、かつ、2つのコイルエンドに挟まれてコイルエンドとの接触面積を大きくすることができるので、コイルエンドで最も高温となる部分の温度を検出することができる。   The mounting position of the temperature sensor 18 is difficult to be applied with the refrigerant, and can be sandwiched between two coil ends to increase the contact area with the coil end, so that the temperature of the highest temperature portion at the coil end is detected. can do.

なお、上側のコイルエンド11は、下側のコイルエンド11に比較して冷媒が重力に逆らって飛散する分、冷却しにくいから、温度センサ18は、最上部付近に配置することがより望ましい。   Since the upper coil end 11 is more difficult to cool than the lower coil end 11 because the refrigerant scatters against gravity, it is more desirable that the temperature sensor 18 be disposed near the top.

前記温度センサ18の出力は、ECU(電子制御ユニット)19に入力され、ECU19は、入力されたコイルエンド11の検出値に基づいて、コイルエンド11の過度の温度上昇を防止するフェールセーフ制御を行う。   The output of the temperature sensor 18 is input to an ECU (electronic control unit) 19, and the ECU 19 performs fail-safe control for preventing an excessive temperature rise of the coil end 11 based on the input detection value of the coil end 11. Do.

図10は、上記フェールセーフ制御の概要のフローを示し、温度センサ18で検出したコイルエンドの温度を読み込んで、限界温度より低温に設定されたしきい値と比較し(S1,S2)、しきい値を超えたと判定されたときに、ステータコイルへの通電電流を減少補正して(S3)、ステータコイルからの発熱量を減少させることにより、コイルエンドの過度の温度上昇を防止することができる。   FIG. 10 shows a general flow of the fail-safe control. The temperature of the coil end detected by the temperature sensor 18 is read and compared with a threshold value set lower than the limit temperature (S1, S2). When it is determined that the threshold value has been exceeded, the current flowing to the stator coil is corrected to decrease (S3), thereby reducing the amount of heat generated from the stator coil, thereby preventing an excessive temperature rise at the coil end. it can.

本実施形態では、コイルエンドの最高温度を精度よく検出できるため、制御に遅れを生じたり、逆に不必要に制御が行われたりすることなく、フェールセーフ制御を最適に遂行することができる。   In the present embodiment, since the maximum temperature of the coil end can be detected with high accuracy, fail-safe control can be optimally performed without causing a delay in control or conversely unnecessary control.

本発明の一実施形態に係るコイルエンド冷却装置を備えた回転電機の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of the rotary electric machine provided with the coil end cooling device which concerns on one Embodiment of this invention. 同上実施形態の冷媒ガイド部材の加工前の状態を示す図The figure which shows the state before a process of the refrigerant | coolant guide member of embodiment same as the above. 同上ガイド部材をステータコアに取り付けた状態の詳細を示す図The figure which shows the detail of the state which attached the guide member same as the above to the stator core 同上実施形態の作用を示す図The figure which shows the effect | action of embodiment same as the above 同上実施形態におけるコイルエンドの温度分布を、冷媒ガイド部材を備えない場合と比較して示す図The figure which shows the temperature distribution of the coil end in embodiment same as the above compared with the case where a refrigerant guide member is not provided. 別の冷媒ガイド部材を備えた第2実施形態を示す図The figure which shows 2nd Embodiment provided with another refrigerant | coolant guide member. 冷媒ガイド部材のガイド部の形状が異なる第3実施形態を示す図The figure which shows 3rd Embodiment from which the shape of the guide part of a refrigerant | coolant guide member differs. さらに別の冷媒ガイド部材を備えた第4実施形態を示す図The figure which shows 4th Embodiment provided with another refrigerant guide member. コイル温度検出値に基づくフェールセーフ制御を適用した第5実施形態を示す図The figure which shows 5th Embodiment which applied the fail safe control based on a coil temperature detection value. 同上フェールセーフ制御の概要のフローを示すフローチャートFlowchart showing the general flow of failsafe control

符号の説明Explanation of symbols

1 ロータ
2 ステータ
6 ロータコア
8 エンドプレート
9 ステータコア
10 ステータコイル
11 コイルエンド
12 冷媒導入路
13 分岐路
14 分配通路
15 冷媒孔
16 冷媒溝
17、17’ 冷媒ガイド部材
18 温度センサ
19 ECU(電子制御ユニット)
171 円環部
171’ 帯部
172、172’ 短冊部
172b1、172b1’ 中央ガイド部
172b2、172b2’ 両側ガイド部
173 ガイド部
174 取付部
175 フランジ部
176 ボルト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotor 2 Stator 6 Rotor core 8 End plate 9 Stator core 10 Stator coil 11 Coil end 12 Refrigerant introduction path 13 Branch path 14 Distribution path 15 Refrigerant hole 16 Refrigerant groove 17, 17 'Refrigerant guide member 18 Temperature sensor 19 ECU (electronic control unit)
171 Circular portion 171 ′ Band portions 172, 172 ′ Strip portions 172b1, 172b1 ′ Central guide portions 172b2, 172b2 ′ Both side guide portions 173 Guide portions 174 Mounting portions 175 Flange portions 176 Bolts

Claims (13)

ロータコアの端部にエンドプレートが固定されたロータと、ステータコアの端部からコイルエンドが突出するステータと、を有する回転電機のコイルエンド冷却装置であって、
前記エンドプレートに形成され、冷媒をステータコア端面の外側近傍に向けて噴出させる冷媒通路と、
前記ステータコアの端部に配設され、前記コイルエンドとステータコア端面との間の空隙に臨むガイド部を有し、該ガイド部が前記冷媒通路から噴出された冷媒を受けてコイルエンドのステータコア端面と対向する部分に導く形状に形成された冷媒ガイド部材と、
を含んで構成される回転電機のコイルエンド冷却装置。
A coil end cooling device for a rotating electrical machine comprising: a rotor having an end plate fixed to an end portion of a rotor core; and a stator having a coil end protruding from the end portion of the stator core,
A refrigerant passage formed in the end plate and ejecting the refrigerant toward the outside of the stator core end surface;
A guide portion disposed at an end portion of the stator core and facing a gap between the coil end and the end surface of the stator core, the guide portion receiving the refrigerant ejected from the refrigerant passage and the stator core end surface of the coil end; A refrigerant guide member formed in a shape leading to the facing portion;
The coil end cooling device of the rotary electric machine comprised including.
前記ガイド部材は、ステータコアの端部に固定される取付部と、該取付部に連なり複数の前記空隙に臨む複数のガイド部と、を含んで構成される請求項1に記載の回転電機のコイルエンド冷却装置。   The coil of the rotating electrical machine according to claim 1, wherein the guide member includes an attachment portion fixed to an end portion of the stator core, and a plurality of guide portions that are continuous with the attachment portion and face the plurality of gaps. End cooling device. 前記取付部は、平坦な円環状に形成されてステータコアの端面の外周縁部または内周縁部に固定される請求項2に記載の回転電機のコイルエンド冷却装置。   The coil end cooling device for a rotating electrical machine according to claim 2, wherein the mounting portion is formed in a flat annular shape and is fixed to an outer peripheral edge portion or an inner peripheral edge portion of an end surface of the stator core. 前記取付部は、円筒状に形成されてステータコアの端部の外周面に締結される部分を含む請求項2に記載の回転電機のコイルエンド冷却装置。   The coil end cooling device for a rotating electrical machine according to claim 2, wherein the attachment portion includes a portion formed in a cylindrical shape and fastened to an outer peripheral surface of an end portion of the stator core. 前記ガイド部は、該ガイド部が臨む空隙の中心部において、ステータコア端面に近接する内周側から外周側に向かって、コイルエンドのステータコア端面と対向する部分に近づく方向に傾斜する中央ガイド部と、該中央ガイド部のロータ回転方向の両側に連なって、中央ガイド部よりステータコア端面から遠ざかる側に屈曲して形成される両側ガイド部と、を含んで形成される請求項2〜請求項4のいずれか1つに記載の回転電機のコイルエンド冷却装置。   The guide portion is a central guide portion that is inclined in a direction approaching a portion facing the stator core end surface of the coil end from the inner peripheral side close to the stator core end surface toward the outer peripheral side in the central portion of the gap facing the guide portion. And a both-side guide portion formed to bend to the side away from the end face of the stator core from the center guide portion, being connected to both sides of the center guide portion in the rotor rotation direction. The coil end cooling device for a rotating electrical machine according to any one of the above. 前記中央ガイド部は、ステータコア端面の内周端側に底辺を有し、外周側に頂点を有する三角形状に形成される請求項5に記載の回転電機のコイルエンド冷却装置。   The coil end cooling device for a rotating electrical machine according to claim 5, wherein the central guide portion is formed in a triangular shape having a base on the inner peripheral end side of the stator core end surface and having a vertex on the outer peripheral side. 前記ガイド部材は、非磁性体で形成される請求項1〜請求項6のいずれか1つに記載の回転電機のコイルエンド冷却装置。   The coil end cooling device for a rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 6, wherein the guide member is formed of a nonmagnetic material. 前記ガイド部材は、非磁性金属板を屈曲して形成される請求項7に記載の回転電機のコイルエンド冷却装置。   The coil end cooling device for a rotating electric machine according to claim 7, wherein the guide member is formed by bending a nonmagnetic metal plate. コイルエンドの温度を検出する温度センサを、コイルエンドのロータ回転軸周りの外周側で、かつ、ステータコア端面から離れる方向の端部近傍に設けてなる請求項1〜請求項8のいずれか1つに記載の回転電機のコイルエンド冷却装置。   The temperature sensor for detecting the temperature of the coil end is provided on the outer peripheral side of the coil end around the rotor rotation axis and in the vicinity of the end in the direction away from the end surface of the stator core. A coil end cooling device for a rotating electric machine according to claim 1. 前記温度センサを、コイルエンドのロータ回転軸周りの外周面で、隣接する2つのコイルエンドによってはさまれる位置に設けてなる請求項9に記載の回転電機のコイルエンド冷却装置。   The coil end cooling device for a rotating electrical machine according to claim 9, wherein the temperature sensor is provided at a position sandwiched between two adjacent coil ends on an outer peripheral surface of the coil end around the rotor rotation axis. 前記温度センサによって検出されるコイルエンド温度がしきい値を超えたときにステータコイルへの通電量を減少する制御手段を含んで構成される請求項9または請求項10に記載の回転電機のコイルエンド冷却装置。 The coil of the rotating electrical machine according to claim 9 or 10, comprising control means for reducing an energization amount to the stator coil when a coil end temperature detected by the temperature sensor exceeds a threshold value. End cooling device. ロータコアの端部にエンドプレートが固定されたロータと、ステータコアの端部からコイルエンドが突出するステータと、を有する回転電機のコイルエンド冷却方法であって、
前記エンドプレート内の冷媒通路からステータコア端面の外側近傍に向けて噴出された冷媒を受け、
該冷媒を、前記コイルエンドのステータコア端面と対向する部分の中心部に導いて噴射する
回転電機のコイルエンド冷却方法。
A coil end cooling method for a rotating electrical machine comprising: a rotor having an end plate fixed to an end portion of a rotor core; and a stator in which a coil end protrudes from the end portion of the stator core,
Receiving refrigerant jetted from the refrigerant passage in the end plate toward the outside near the end face of the stator core,
A method for cooling a coil end of a rotating electric machine, wherein the refrigerant is guided to a central portion of a portion of the coil end facing the end face of the stator core.
前記検出したコイルエンド温度がしきい値を超えたときにステータコイルへの通電量を減少する
請求項12に記載の回転電機のコイルエンド冷却方法。
The coil end cooling method for a rotating electrical machine according to claim 12, wherein when the detected coil end temperature exceeds a threshold value, the energization amount to the stator coil is reduced.
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