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JP4355555B2 - Rotating electric machine - Google Patents

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JP4355555B2 JP2003380068A JP2003380068A JP4355555B2 JP 4355555 B2 JP4355555 B2 JP 4355555B2 JP 2003380068 A JP2003380068 A JP 2003380068A JP 2003380068 A JP2003380068 A JP 2003380068A JP 4355555 B2 JP4355555 B2 JP 4355555B2
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  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Description

本発明は、回転電機、特に、固定子を液体冷媒によって直接冷却することを特徴とするラジアル型の回転電機の改良に関する。   The present invention relates to a rotating electrical machine, and more particularly to an improvement in a radial rotating electrical machine characterized in that a stator is directly cooled by a liquid refrigerant.

ラジアル型回転電機の小型化・高性能化を実現するには、熱負荷の増大に対応する技術が必要である。特に、電気自動車やハイブリッド車の実用化が行われている現在、回転電機のさらなる小型化・高性能化が求められている。   In order to reduce the size and increase the performance of a radial rotating electrical machine, a technology that can cope with an increase in heat load is required. In particular, as electric vehicles and hybrid vehicles are being put into practical use, further downsizing and higher performance of rotating electric machines are required.

ラジアル型回転電機の発熱は、固定子内の鉄心とコイル(あるいは磁石)、回転子内の磁石(あるいは鉄心とコイル)のように、構成要素の磁束発生領域で発生する。また、固定子(あるいは回転子)内でコイルを巻回される鉄心は発熱量が大きく、回転数依存性がコイルより大きいことから高回転化に伴い発熱密度も増大する。さらに、鉄心にはコイル発熱も加わるため、コイル近傍の鉄心は冷却の必要性が大きい。   Heat generation of the radial type rotating electric machine is generated in a magnetic flux generation region of components such as an iron core and a coil (or a magnet) in a stator and a magnet (or an iron core and a coil) in a rotor. In addition, the iron core around which the coil is wound in the stator (or the rotor) generates a large amount of heat, and its rotational speed dependency is larger than that of the coil, so that the heat generation density increases as the rotation speed increases. Furthermore, since coil heating is also applied to the iron core, the iron core in the vicinity of the coil is highly required to be cooled.

例えば、回転電機の発熱密度は、(1)汎用モータで0.1W/cm3以下であり、(2)小型・高負荷モータから0.2〜0.6W/cm3へ増大し、(3)高回転化を図ったモータでは1〜10W/cm3にも推移する。(1)で示した汎用モータでは現状実用化されている空冷方式を適当とするが、(2),(3)に至っては液体による冷却方式を取らざるを得ない。 For example, the heat generation density of a rotating electrical machine is (1) 0.1 W / cm 3 or less for a general-purpose motor, (2) increases from 0.2 to 0.6 W / cm 3 from a small and high load motor, (3 ) Motors with high rotation speeds also change to 1-10 W / cm 3 . For the general-purpose motor shown in (1), the air-cooling method currently in practical use is suitable, but in order to reach (2) and (3), a cooling method using liquid is unavoidable.

従来から、モータに代表される回転電機の液体冷媒による固定子冷却については、いくつかの技術が開示されている。これらのモータは同軸円筒状のラジアル型モータを対象とし、固定子内に冷媒流路が設けられている。下記特許文献1に記載されているモータでは、固定子のヨーク部において軸に沿った冷媒流路を設定している。しかしながら、鉄心には、効果的な磁束確保のために積層鋼鈑を用いることを前提としている。このような積層鋼鈑を用いた構造では、任意の流路を設定することは困難であり、冷媒流路として設定できるのは軸に並行な流路のみである。そして、ポンプ、熱交換器を含めた冷却閉回路を構成するためには、冷媒流路を形成する積層鋼鈑を多数結合する継ぎ手が必要であるものの、積層鋼鈑を対象とする限り溶接構造やネジ構造を採ることは困難である。また、積層鋼鈑を用いた構造では、冷媒の漏れ発生は不可避となり、実用的ではない。冷媒漏れの改善として、固定子の冷媒流路に別途流路管を挿入することも可能ではあるが、この場合には冷媒流路内面と流路管外表面との間に接触熱抵抗が存在するので液体直接冷却の効果を大きく減ずることになる。したがって、下記特許文献1のような従来技術での液体冷媒による固定子の直接冷却は、実現性の少ないものである。   Conventionally, several techniques have been disclosed for stator cooling by a liquid refrigerant of a rotating electrical machine represented by a motor. These motors are intended for coaxial cylindrical radial motors, and a refrigerant flow path is provided in the stator. In the motor described in Patent Document 1 below, the refrigerant flow path along the axis is set in the yoke portion of the stator. However, it is assumed that a laminated steel plate is used for the iron core in order to ensure effective magnetic flux. In such a structure using a laminated steel plate, it is difficult to set an arbitrary flow path, and only a flow path parallel to the axis can be set as a refrigerant flow path. In order to construct a closed cooling circuit including a pump and a heat exchanger, a joint for joining a large number of laminated steel plates that form a refrigerant flow path is required. It is difficult to adopt a screw structure. Moreover, in the structure using laminated steel plates, the occurrence of refrigerant leakage is unavoidable and is not practical. In order to improve the leakage of the refrigerant, it is possible to insert a separate channel pipe in the refrigerant channel of the stator. In this case, however, there is a contact thermal resistance between the inner surface of the refrigerant channel and the outer surface of the channel tube. Therefore, the effect of direct liquid cooling is greatly reduced. Therefore, the direct cooling of the stator by the liquid refrigerant in the prior art as in Patent Document 1 below is less feasible.

さらに、下記特許文献2には、同じくラジアル型モータのヨーク部外周面に溝加工を施し、外殻ケースとの間を液体冷媒流路とする発明が開示されている。この発明の場合には、冷媒流路が円周状であり、ケースとの間に設置される液体シールに複雑な機構を必要とする。さらに、磁束との干渉を避けるためにコイルから離れた領域に流路を設定する必要があり、直接冷却の効果を減少させてしまうことになる(その他同様の技術として、例えば、下記特許文献3参照)。   Further, Patent Document 2 below discloses an invention in which a groove is formed on the outer peripheral surface of a yoke portion of a radial motor, and a liquid refrigerant channel is formed between the outer casing and the outer casing. In the case of the present invention, the refrigerant flow path is circumferential, and a complicated mechanism is required for the liquid seal installed between the case and the case. Furthermore, in order to avoid interference with the magnetic flux, it is necessary to set a flow path in a region away from the coil, and the effect of direct cooling is reduced (as another similar technique, for example, Patent Document 3 below) reference).

特開2002−165410号公報JP 2002-165410 A 特開平08−322170号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-322170 特開平05−236705号公報JP 05-236705 A

背景技術で説明した通り、従来技術では、現在の電気自動車やハイブリッド車などにおいて求められている回転電機のさらなる小型化・高性能化を実現することは困難である。したがって、ラジアル型の回転電機においては、発熱量と発熱密度の高い固定子鉄心を冷却効果の高い液体冷媒によって直接冷却可能とすることによって、ラジアル型回転電機の小型化・高性能化を図る技術が求められていた。   As described in the background art, it is difficult to achieve further downsizing and higher performance of the rotating electrical machine that is required in current electric vehicles, hybrid vehicles, and the like. Therefore, in a radial type rotating electrical machine, a technology to reduce the size and increase the performance of the radial type rotating electrical machine by making it possible to directly cool the stator core having a high calorific value and heat generation density with a liquid refrigerant having a high cooling effect. Was demanded.

本発明は、ラジアル型回転電機の小型化・高性能化を図るための全く新しい鉄心冷却構造を提供することによって、ラジアル型回転電機の小型化・高性能化を図るものである。   The present invention aims to reduce the size and performance of a radial rotating electrical machine by providing a completely new iron core cooling structure for reducing the size and performance of a radial rotating electrical machine.

本発明に係る回転電機は、界磁束発生源である回転子と、前記回転子を回転させる回転磁界を発生する複数相の固定子コイルが複数組固定子鉄心に巻回されて構成された固定子と、を含むラジアル型の回転電機において、前記固定子鉄心は、固定子コイルが巻回される複数のティースと、前記ティースの一端側に配設されるバックヨークであって、前記固定子鉄心の軸方向にティースの端面よりも突出する鍔部を有するバックヨークと、を備え、前記複数のティースと前記バックヨークとが圧粉磁心材料によって形成され、前記バックヨークには、内部に冷媒流路が設けられ、前記冷媒流路は、前記ティースの背面中心に沿って固定子鉄心の軸方向に延びる軸方向部と、周方向に隣接する前記軸方向部を繋ぐ、前記鍔部に設けられた転向部と、を有する。A rotating electrical machine according to the present invention is a stationary electric machine in which a rotor that is a field magnetic flux generation source and a plurality of stator coils that generate a rotating magnetic field that rotates the rotor are wound around a plurality of sets of stator cores. In the radial type rotating electric machine including a child, the stator core is a plurality of teeth around which a stator coil is wound, and a back yoke disposed on one end side of the teeth, the stator A back yoke having a flange projecting from the end surface of the tooth in the axial direction of the iron core, and the plurality of teeth and the back yoke are formed of a dust core material, and the back yoke includes a refrigerant therein. A flow path is provided, and the refrigerant flow path is provided in the flange portion that connects the axial direction portion extending in the axial direction of the stator core along the back center of the tooth and the axial direction portion adjacent in the circumferential direction. With the turned part Having.

一方、本発明に係る別の回転電機において、前記固定子鉄心は圧粉磁心材料によって一体成形され、この一体成形された固定子鉄心全体に渡って前記冷媒流路が形成されていることを特徴とする。   On the other hand, in another rotating electrical machine according to the present invention, the stator core is integrally formed of a powder magnetic core material, and the refrigerant flow path is formed over the entire integrally formed stator core. And

さらに、本発明に係る回転電機において、前記冷媒流路の出入口部は、前記固定子鉄心のコイル設置面以外の面、または、前記固定子鉄心の回転子側以外の面に設けられていることを特徴とする。   Furthermore, in the rotating electrical machine according to the present invention, the inlet / outlet portion of the refrigerant flow path is provided on a surface other than the coil installation surface of the stator core or a surface other than the rotor side of the stator core. It is characterized by.

またさらに、本発明に係る回転電機において、前記冷媒流路の壁面には、耐腐食膜が形成されていることを特徴とする。   Furthermore, in the rotating electrical machine according to the present invention, a corrosion-resistant film is formed on the wall surface of the refrigerant flow path.

本発明によれば、回転電機の性能特性への影響を抑制し、しかも冷却効果の高い液体を冷媒として、発熱量と発熱密度の高い固定子鉄心を直接冷却することができる。このように冷却効果を高めることによって、小型化・高性能化を実現した回転電機を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the influence on the performance characteristic of a rotary electric machine can be suppressed, and the stator core with a high emitted-heat amount and a high heat-generation density can be directly cooled by using the liquid with a high cooling effect as a refrigerant | coolant. By increasing the cooling effect in this way, it is possible to provide a rotating electrical machine that achieves downsizing and high performance.

発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、本発明の技術的範囲は下記実施形態に記載の範囲には限定されず、下記実施形態に多様な変更又は改良を加えることが可能である。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Preferred embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. The technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the following embodiments, and various modifications or improvements can be added to the following embodiments. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

まず、本実施形態が適用されるラジアル型モータの構造について説明する。図1は、従来のラジアル型モータの構成を示す図であり、(a)はラジアル型モータの軸方向の断面概略図であり、(b)はラジアル型モータの径方向の断面概略図である。   First, the structure of a radial motor to which this embodiment is applied will be described. 1A and 1B are diagrams showing a configuration of a conventional radial motor, where FIG. 1A is a schematic sectional view in the axial direction of the radial motor, and FIG. 1B is a schematic sectional view in the radial direction of the radial motor. .

本実施形態におけるラジアル型モータは、永久磁石を複数内在する円筒状の回転子10と、鉄心材料(固定子鉄心)11に固定子コイル12が巻回された複数の極を持つ固定子13とを同軸で配置するものである。回転子10は、永久磁石によって界磁束発生源となり、固定子13から発生する回転磁界に従って回転可能となっている。一方、固定子13は、固定子鉄心11が有するティース11a部分に固定子コイル12が巻回されたものであり、図1で例示するラジアル型モータの場合には、8極モータを示している。また、固定子鉄心11が備える複数のティース11aの一端(外)側には、複数の固定子コイル12を嵌め込むことができるようにバックヨーク11bが配設されており、これらが固定子鉄心11を構成している。すなわち、固定子13は、回転子10を回転させるための回転磁界を発生する複数相の固定子コイル12が複数組固定子鉄心11に巻回されることによって構成されている。なお、固定子鉄心11は、極全体が単一の固定子鉄心11として構成されても良いし、一極ごとに分割された鉄心を構成し、この鉄心の集合体として固定子鉄心11を形成することとしても良い。   The radial motor in the present embodiment includes a cylindrical rotor 10 having a plurality of permanent magnets, a stator 13 having a plurality of poles around which a stator coil 12 is wound around an iron core material (stator core) 11, and Are arranged coaxially. The rotor 10 becomes a field magnetic flux generation source by a permanent magnet, and can be rotated in accordance with a rotating magnetic field generated from the stator 13. On the other hand, the stator 13 is obtained by winding the stator coil 12 around the teeth 11a of the stator core 11. In the case of the radial motor illustrated in FIG. 1, the stator 13 is an 8-pole motor. . A back yoke 11b is disposed on one end (outer side) of the plurality of teeth 11a provided in the stator core 11 so that the plurality of stator coils 12 can be fitted therein. 11 is constituted. That is, the stator 13 is configured by winding a plurality of pairs of stator coils 12 that generate a rotating magnetic field for rotating the rotor 10 around a plurality of sets of stator cores 11. The stator core 11 may be configured as a single stator core 11 as a whole of the pole, or may constitute a core that is divided for each pole, and the stator core 11 is formed as an aggregate of the cores. It is also good to do.

さらに、従来の積層鋼鈑によって形成された固定子鉄心について詳細に説明する。図2は、積層鋼鈑で構成されたラジアル型モータの固定子鉄心の一部を示す図である。図2では、積層鋼鈑で構成された固定子鉄心を通過する磁束線15の方向と、磁束線15を避けることによって設けることが可能な冷媒流路の設置可能領域16を示している。   Furthermore, the stator core formed of the conventional laminated steel sheet will be described in detail. FIG. 2 is a view showing a part of a stator core of a radial motor composed of laminated steel plates. In FIG. 2, the direction of the magnetic flux line 15 which passes the stator core comprised with the laminated steel plate, and the installation area | region 16 of the refrigerant flow path which can be provided by avoiding the magnetic flux line 15 are shown.

前述した従来のラジアル型モータの固定子鉄心11では、積層鋼鈑が軸方向に積層されるため、コイル12の中心軸方向に発生し、固定子鉄心11内を通る磁束線15を軸方向へ迂回させることは困難であった。これは、軸方向の磁束経路では積層面を通過しなければならず、磁気抵抗が増加してしまうためである。このことは、積層鋼板製の固定子鉄心11が有する磁束線15の通過方向の制約から、磁束経路を回避した領域に設けられる冷媒流路の設置可能領域16が小さくならざるを得ないということを示している。すなわち、積層鋼板製の固定子鉄心11では、磁束線15の経路は積層鋼鈑に沿った方向以外に設定することができないので、任意の冷却流路を設定することによって冷媒流路の拡大を図るという対策を採ることが非常に困難であるということを示している。なお、図2に示される冷媒流路の設置可能領域16は、ラジアル型モータの固定子鉄心に積層鋼鈑を用いる場合に共通となる、一般的な冷却流路である。   In the stator core 11 of the conventional radial type motor described above, since the laminated steel plates are laminated in the axial direction, the magnetic flux lines 15 generated in the central axis direction of the coil 12 and passing through the stator core 11 are axially directed. It was difficult to get around. This is because the axial magnetic flux path must pass through the laminated surface, increasing the magnetic resistance. This means that due to restrictions on the direction of passage of the magnetic flux lines 15 of the laminated steel stator core 11, the refrigerant flow path installable area 16 provided in the area avoiding the magnetic flux path must be reduced. Is shown. That is, in the stator core 11 made of laminated steel sheets, the path of the magnetic flux lines 15 cannot be set in a direction other than the direction along the laminated steel sheet, so that the refrigerant flow path can be expanded by setting an arbitrary cooling flow path. This shows that it is very difficult to take measures. 2 is a general cooling flow path that is common when a laminated steel plate is used for the stator core of the radial motor.

そこで、本発明では、従来積層鋼鈑で構成されていた固定子鉄心を圧粉磁心材料で構成することとした。本実施形態におけるラジアル型モータについて、図面を用いて説明する。   Therefore, in the present invention, the stator core that has been conventionally constituted by laminated steel sheets is constituted by a dust core material. A radial motor according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

図3は、本発明をラジアル型モータの固定子鉄心に適用した場合における、固定子鉄心の一部を示す図である。図3では、固定子鉄心23を通過する磁束線25の方向と、磁束線25を避けることによって設けることが可能な冷媒流路26の設置可能領域を示している。また、図4は、本実施形態におけるラジアル型モータの構成を示す図であり、(a)はラジアル型モータの軸方向の断面概略図であり、(b)はラジアル型モータの径方向の断面概略図である。   FIG. 3 is a diagram showing a part of the stator core when the present invention is applied to a stator core of a radial motor. In FIG. 3, the direction of the magnetic flux line 25 which passes the stator core 23, and the installation possible area | region of the refrigerant flow path 26 which can be provided by avoiding the magnetic flux line 25 are shown. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the radial motor in the present embodiment, (a) is a schematic cross-sectional view in the axial direction of the radial motor, and (b) is a radial cross-section of the radial motor. FIG.

ここで、圧粉磁心材料とは、微小鉄粉材料に電気絶縁性の皮膜を施した後、加圧成型するものであり、絶縁材同士が圧着接合するためにバルク材のようなブロックとして所望の形態をした製品を得ることができるものである。この圧粉磁心材料による成型品は、全体が微小な鉄粉の集合体となっているため、任意の三次元形状を単体で形作ることができる。マクロ的に観ると電気的、熱的な異方性がないので、内部の磁束線方向に制限がなく、磁束線の三次元的な偏向を可能にするという大きな特徴を有している。   Here, the powder magnetic core material is an object that is pressure-molded after an electrically insulating film is applied to a fine iron powder material, and is desirable as a block like a bulk material because the insulating materials are pressure-bonded to each other. A product in the form of can be obtained. Since the molded product of the dust core material is an aggregate of fine iron powder as a whole, an arbitrary three-dimensional shape can be formed alone. When viewed macroscopically, there is no electrical or thermal anisotropy, so there is no limitation on the direction of the internal magnetic flux lines, and it has the great feature of enabling three-dimensional deflection of the magnetic flux lines.

このような特徴を有する圧粉磁心材料によって固定子鉄心23を形成することにより、磁束線25に三次元性が許容されるので、鉄心から抜ける磁束線25に周方向のみならず、軸方向への偏向分が加わることになる。さらに、積層鋼鈑では無意味であった軸方向に鍔状に設けられる付加領域23aを追加することにより、磁路の拡大を図ることが可能となる。したがって、全磁束線25が鉄心の軸方向全体に分配されることから鉄心背面の冷却可能領域26が広がることになるのである。なお、図3(b)および図3(c)では、冷媒流路設置可能領域26について従来の場合と本実施形態の場合とを比較して表しているが、本実施形態における冷媒流路設置可能領域26が背面から観て円周方向はもちろん軸方向にも広がり、さらに鉄心内深く設定可能となっていることが示されている。   By forming the stator core 23 with the dust core material having such characteristics, the magnetic flux lines 25 are allowed to have three-dimensionality. Therefore, the magnetic flux lines 25 passing from the core are not only in the circumferential direction but also in the axial direction. Will be added. Furthermore, it is possible to increase the magnetic path by adding the additional region 23a provided in a bowl shape in the axial direction, which is meaningless in the laminated steel sheet. Therefore, since all the magnetic flux lines 25 are distributed over the entire axial direction of the iron core, the coolable region 26 on the back surface of the iron core is expanded. 3B and 3C, the refrigerant flow path installable region 26 is shown by comparing the conventional case with the case of the present embodiment, but the refrigerant flow path installation in the present embodiment is shown. It is shown that the possible region 26 extends in the axial direction as well as the circumferential direction when viewed from the back, and can be set deep inside the iron core.

このように、本実施形態によれば、固定子鉄心23を圧粉磁心材料で形成し、この固定子鉄心23に鍔状の付加領域23aを追加することによって、磁束線25の偏向による磁路の確保と冷却可能領域26の拡大を実現することができる。なお、固定子鉄心23内の磁束は固定子コイル22周囲で固定子から回転子の磁石にわたって発生するところ、固定子鉄心23内は磁束に応じて損失熱が発生すると同時に固定子コイル22自身の電流損としての発熱も加わるので、固定子鉄心23内で磁束を取り巻く領域に冷媒流路26を設定することが望ましい。つまり、固定子コイル22によって発生し、固定子鉄心23内を通過する磁束線25の稠密部と干渉しない領域である固定子鉄心の内部または表面に冷媒流路26を備えることが好適なのである。   Thus, according to the present embodiment, the stator core 23 is formed of a dust core material, and the hook-shaped additional region 23a is added to the stator core 23, whereby the magnetic path due to the deflection of the magnetic flux lines 25 is achieved. And the enlargement of the coolable region 26 can be realized. Note that the magnetic flux in the stator core 23 is generated around the stator coil 22 from the stator to the rotor magnet. In the stator core 23, heat is lost according to the magnetic flux, and at the same time, the stator coil 22 itself. Since heat is also generated as a current loss, it is desirable to set the refrigerant flow path 26 in a region surrounding the magnetic flux in the stator core 23. That is, it is preferable to provide the refrigerant flow path 26 in or on the stator core, which is a region that is generated by the stator coil 22 and does not interfere with the dense portion of the magnetic flux lines 25 that pass through the stator core 23.

次に、具体的な冷媒流路の構成について説明する。図5は、図3で示した固定子鉄心23の流路設定可能領域26を側面から見た図である。図5は、半径方向から見た場合を示す断面図である。図5では単一極を例示しており、固定子鉄心23内部には必要除熱量を確保する冷媒流路26aが設置される。従来の固定子鉄心13と比較して、非常に広い領域を冷媒流路26aとすることが可能となっている。なお、以下に説明する本実施形態では、冷媒出入口部27をコイル22設置側の反対面とすることを特徴としている。単一極の集合体では極間側への取り出しも可能ではあるが、コイル反対側の方が利便性は高いためである。ただし、冷媒流路の冷媒出入口部27は、固定子鉄心のコイル設置面以外の面、または、固定子鉄心の回転子側以外の面に設けることが可能である。   Next, a specific configuration of the refrigerant flow path will be described. FIG. 5 is a side view of the flow path setting region 26 of the stator core 23 shown in FIG. 3. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the case viewed from the radial direction. FIG. 5 illustrates a single pole, and a refrigerant flow path 26 a that secures a necessary heat removal amount is installed inside the stator core 23. Compared to the conventional stator core 13, a very wide area can be used as the refrigerant flow path 26a. In addition, in this embodiment demonstrated below, the refrigerant | coolant entrance / exit part 27 is made into the surface opposite to the coil 22 installation side, It is characterized by the above-mentioned. This is because a single pole assembly can be taken out between the poles, but convenience is higher on the opposite side of the coil. However, the refrigerant inlet / outlet portion 27 of the refrigerant flow path can be provided on a surface other than the coil installation surface of the stator core or a surface other than the rotor side of the stator core.

図6は、背面の広い面積に冷媒流路26aを設定する例で、ロストワックスなどの加圧成型の特徴を利用した鋳造技術の応用で実現させることができる。流路出入口27は背面から自由度のあるケース側へ取り出すことにより圧粉磁心材料とのシール性も良く、漏れのない実用的な流路構成とすることができる。   FIG. 6 is an example in which the refrigerant flow path 26a is set in a large area on the back surface, and can be realized by application of a casting technique using a feature of pressure molding such as lost wax. By taking out the flow path inlet / outlet 27 from the back to the case side with the degree of freedom, the flow path inlet / outlet 27 has a good sealing property with the dust core material, and can have a practical flow path configuration without leakage.

図7は、固定子コイル22の発熱ポイントに対応するために、鉄心内部かつコイル22近傍へ冷媒流路26aを設定するものである。冷媒流路26aの接続などは図6と同様である。   In FIG. 7, in order to correspond to the heat generation point of the stator coil 22, the refrigerant flow path 26 a is set inside the iron core and in the vicinity of the coil 22. The connection of the refrigerant flow path 26a and the like are the same as in FIG.

図8は、従来の積層鋼鈑を用いた固定子鉄心において、鉄心表面を冷媒流路16aとした場合を例示する図である。図8で例示する従来の固定子鉄心では、切削等の機械加工によって冷媒流路16aを形成しているが、同様の方法を本発明にも適用することが可能である。図9がその実施例であり、図5で示した流路設定可能領域26に対応した領域に機械加工による冷媒流路26aを形成したものである。磁束の三次元性から冷媒流路26aを壁面から深く設定できる。また、フィン状の形態をとることによって伝熱面積を増加し、冷却効果を増加させることも可能である。図9で例示されるフィン状の冷媒流路26aでは、鉄心内部流路と比較して冷媒流路を簡便に実現できるという特徴がある。なお、本実施形態では、モータケース18,28との間に冷媒流路を形成するため、Oリングなどの液体冷媒の漏れ防止機構を付加する必要がある。   FIG. 8 is a diagram illustrating a case where the surface of the iron core is a refrigerant flow path 16a in a stator iron core using a conventional laminated steel plate. In the conventional stator core illustrated in FIG. 8, the coolant channel 16a is formed by machining such as cutting, but the same method can be applied to the present invention. FIG. 9 shows the embodiment, in which a coolant channel 26a is formed by machining in a region corresponding to the channel settable region 26 shown in FIG. Due to the three-dimensional nature of the magnetic flux, the coolant channel 26a can be set deep from the wall surface. Moreover, it is also possible to increase a heat-transfer area by taking a fin shape and to increase a cooling effect. The fin-like refrigerant flow path 26a illustrated in FIG. 9 is characterized in that the refrigerant flow path can be easily realized as compared with the iron core internal flow path. In this embodiment, since a refrigerant flow path is formed between the motor cases 18 and 28, it is necessary to add a liquid refrigerant leakage prevention mechanism such as an O-ring.

図10は、圧粉磁心材料の特徴を活かした鉄心表面への冷媒流路形成例を示している。熱負荷に応じた流路長さ(面積)をコイル反対面に設定するものである。冷媒出入口部27は、やはりコイル反対側に設定することが好適である。   FIG. 10 shows an example of refrigerant flow path formation on the iron core surface utilizing the characteristics of the dust core material. The flow path length (area) corresponding to the heat load is set on the coil opposite surface. It is preferable that the refrigerant inlet / outlet part 27 is also set on the opposite side of the coil.

なお、本発明は固定子コイルの巻き方によらず適用することが可能である。すなわち、集中巻き、分布巻きの違いによらず冷媒流路26aを設定可能である。また、鉄心の極分割方法によらず、単一極の場合または多極集合体の場合のいずれにも適用することができる。   The present invention can be applied regardless of how the stator coil is wound. That is, the refrigerant flow path 26a can be set regardless of the difference between concentrated winding and distributed winding. Further, the present invention can be applied to either a single pole or a multipole assembly regardless of the pole splitting method of the iron core.

次に、ラジアル型モータの全外観形状を示して本実施形態を説明する。図11は、従来のラジアル型モータの固定子の外観形状を示すものであり、ティースの円周外表面側に軸方向の内部流路46aを設けるものである(これを外表面から見て溝加工する例もある)。軸方向の冷媒出入口47はシールを介して側板を押し当てるほか無く、冷媒の漏れ防止は容易でない。これに対して、本発明を適用した場合の実施例を図12に示す。ティースの円周外表面側は磁束へ影響を与えない観点から冷媒流路56aとして適切な領域であり、そこへの流路設定は従来技術と同じである。しかし、鉄心を圧粉磁心材料とすることから、軸方向端面を延長した鍔状の付加領域52aを設けることにより、付加領域52aへの流路設定が流路転向部56bとして可能となる。したがって、冷却能の大きい直列流路を磁束に影響を与えず構成することができる。また、外表面に冷媒出入口部を設定することができるので、従来技術では困難であった漏れの無い冷媒流路56aを容易に設けることが可能となる。   Next, this embodiment will be described by showing the overall appearance of a radial motor. FIG. 11 shows the external shape of a stator of a conventional radial type motor, in which an axial internal flow path 46a is provided on the circumferential outer surface side of the teeth (grooves as viewed from the outer surface). There are examples of processing). The refrigerant inlet / outlet 47 in the axial direction has nothing but to press the side plate through a seal, and it is not easy to prevent leakage of the refrigerant. On the other hand, the Example at the time of applying this invention is shown in FIG. From the viewpoint of not affecting the magnetic flux, the outer circumferential surface side of the teeth is an appropriate area as the refrigerant flow path 56a, and the flow path setting there is the same as in the prior art. However, since the iron core is made of a powder magnetic core material, a flow path setting to the additional area 52a can be made as the flow path turning portion 56b by providing the hook-shaped additional area 52a with the axial end face extended. Therefore, it is possible to configure the series flow path having a large cooling capacity without affecting the magnetic flux. Moreover, since the refrigerant inlet / outlet part can be set on the outer surface, it is possible to easily provide the refrigerant flow path 56a without leakage, which was difficult in the prior art.

以上の説明について図13にまとめて示して説明すると、鉄心を圧粉磁心材料で形成した場合の冷媒流路構成は、鉄心内の磁束可能方向が3次元的に任意であることから、(1)磁束の影響の少ない領域に鉄心部を拡大してそこに流路を形成することができ、(2)従来の積層鋼鈑では磁束の影響が強く、流路形成が困難な領域でも磁束の方向を別方向に変えることにより、磁束の影響が弱い領域に対して冷媒流路の設定が可能となり、(3)磁束の影響の少ない領域に鉄心部を拡大し、そこに磁束を導くことによって固定子のヨーク厚さを薄くし、モータの小型化を図ることができる、という従来技術には無い効果を得ることができる。   The above description will be shown collectively in FIG. 13. When the iron core is formed of a dust core material, the refrigerant flow path configuration has a three-dimensional arbitrary magnetic flux possible direction in the iron core. ) It is possible to expand the iron core to an area where the influence of magnetic flux is small and to form a flow path there. (2) The conventional laminated steel plate has a strong influence of the magnetic flux, and even if the flow path is difficult to form, By changing the direction to another direction, it is possible to set the refrigerant flow path for the area where the influence of the magnetic flux is weak. (3) By expanding the iron core to the area where the influence of the magnetic flux is small and guiding the magnetic flux there It is possible to obtain an effect not in the prior art that the thickness of the stator yoke can be reduced and the motor can be miniaturized.

また、冷媒流路に導入される液体冷媒については、油、水、フレオン、フロリナート、CO2など冷却作動流体とできるもので有ればどのようなものを用いても良い。さらに、冷媒流路の壁面には、冷媒流路を構成する圧粉磁心材料の長寿命化のために、その表面に有機あるいは無機の耐腐食膜を形成することが好適である。 Any liquid refrigerant introduced into the refrigerant flow path may be used as long as it can be a cooling working fluid such as oil, water, freon, fluorinate, and CO 2 . Furthermore, it is preferable to form an organic or inorganic corrosion-resistant film on the surface of the coolant channel in order to extend the life of the dust core material constituting the coolant channel.

従来のラジアル型モータの構成を示す図であり、(a)はラジアル型モータの軸方向の断面概略図であり、(b)はラジアル型モータの径方向の断面概略図である。It is a figure which shows the structure of the conventional radial type motor, (a) is the cross-sectional schematic of the axial direction of a radial type motor, (b) is the cross-sectional schematic of the radial direction of a radial type motor. 積層鋼鈑で構成されたラジアル型モータの固定子鉄心の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of stator core of the radial type motor comprised with the laminated steel plate. 本発明をラジアル型モータの固定子鉄心に適用した場合における、固定子鉄心の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of stator core at the time of applying this invention to the stator core of a radial type motor. 本実施形態におけるラジアル型モータの構成を示す図であり、(a)はラジアル型モータの軸方向の断面概略図であり、(b)はラジアル型モータの径方向の断面概略図である。It is a figure which shows the structure of the radial type motor in this embodiment, (a) is the cross-sectional schematic of the axial direction of a radial type motor, (b) is the cross-sectional schematic of the radial direction of a radial type motor. 図3で示した固定子鉄心の流路設定可能領域を側面から見た図である。It is the figure which looked at the flow-path setting possible area | region of the stator core shown in FIG. 3 from the side surface. 本実施形態における固定子鉄心に形成される具体的な冷媒流路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the concrete refrigerant | coolant flow path formed in the stator core in this embodiment. 本実施形態における固定子鉄心に形成される具体的な冷媒流路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the concrete refrigerant | coolant flow path formed in the stator core in this embodiment. 従来の積層鋼鈑を用いた固定子鉄心において、鉄心表面を冷媒流路とした場合を例示する図である。It is a figure which illustrates the case where the iron core surface is used as a refrigerant channel in the conventional stator iron core using laminated steel plates. 本実施形態の固定子鉄心において、鉄心表面を冷媒流路とした場合を例示する図である。In the stator iron core of this embodiment, it is a figure which illustrates the case where the iron core surface is used as a refrigerant flow path. 圧粉磁心材料の特徴を活かした鉄心表面への冷媒流路形成例を示す図である。It is a figure which shows the example of refrigerant | coolant flow path formation to the iron core surface using the characteristic of a powder magnetic core material. 従来のラジアル型モータの固定子の外観形状を示す図である。It is a figure which shows the external appearance shape of the stator of the conventional radial type motor. 本発明をラジアル型モータの固定子に適用した場合の実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example at the time of applying this invention to the stator of a radial type motor. 本発明の全体概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the whole outline | summary of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 回転子、11,23 固定子鉄心、11a ティース、11b バックヨーク、12,22 固定子コイル、13 固定子、15,25 磁束線、16,26,56a 冷媒流路設置可能領域、18,28 モータケース、23a,52a 付加領域、16a,26a 冷媒流路、27,47 冷媒出入口部、46a 内部流路、56b 流路転向部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotor, 11, 23 Stator iron core, 11a teeth, 11b Back yoke, 12, 22 Stator coil, 13 Stator, 15, 25 Magnetic flux line, 16, 26, 56a Refrigerant flow path installation area | region, 18, 28 Motor case, 23a, 52a additional region, 16a, 26a Refrigerant flow path, 27, 47 Refrigerant inlet / outlet part, 46a Internal flow path, 56b Flow path turning part.

Claims (4)

界磁束発生源である回転子と、
前記回転子を回転させる回転磁界を発生する複数相の固定子コイルが複数組固定子鉄心に巻回されて構成された固定子と、
を含むラジアル型の回転電機において、
前記固定子鉄心は、
固定子コイルが巻回される複数のティースと、
前記ティースの一端側に配設されるバックヨークであって、前記固定子鉄心の軸方向にティースの端面よりも突出する鍔部を有するバックヨークと、
を備え、
前記複数のティースと前記バックヨークとが圧粉磁心材料によって形成され、
前記バックヨークには、内部に冷媒流路が設けられ、
前記冷媒流路は、前記ティースの背面中心に沿って固定子鉄心の軸方向に延びる軸方向部と、周方向に隣接する前記軸方向部を繋ぐ、前記鍔部に設けられた転向部と、を有する、
ことを特徴とする回転電機。
A rotor which is a field magnetic flux generation source;
A stator composed of a plurality of sets of stator coils wound around a plurality of stator cores that generate a rotating magnetic field for rotating the rotor;
In a radial type rotating electric machine including
The stator core is
A plurality of teeth around which a stator coil is wound;
A back yoke disposed on one end side of the tooth, the back yoke having a flange protruding from the end surface of the tooth in the axial direction of the stator core;
With
The plurality of teeth and the back yoke are formed of a dust core material,
The back yoke is provided with a refrigerant flow path therein,
The refrigerant flow path includes an axial portion extending in the axial direction of the stator core along the center of the back surface of the teeth, and a turning portion provided in the flange portion that connects the axial direction portions adjacent to each other in the circumferential direction. Having
Rotating electric machine characterized by that.
請求項1に記載の回転電機において、前記固定子鉄心は、圧粉磁性材料によって一体成形され、この一体成形された固定子鉄心全体に渡って前記冷媒流路が形成されていることを特徴とする回転電機。2. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the stator iron core is integrally formed of a powder magnetic material, and the refrigerant flow path is formed over the integrally formed stator iron core. Rotating electric machine. 請求項1または2に記載の回転電機において、前記冷媒流路の出入口部は、前記固定子鉄心のコイル設置面以外の面、または、前記固定子鉄心の回転子側以外の面に設けられていることを特徴とする回転電機。3. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein an inlet / outlet portion of the refrigerant flow path is provided on a surface other than the coil installation surface of the stator core or a surface other than the rotor side of the stator core. A rotating electric machine characterized by 請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転電機において、前記冷媒流路の壁面には、耐腐食膜が形成されてい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, wherein a corrosion-resistant film is formed on a wall surface of the refrigerant flow path.
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