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JP7729365B2 - electric motor - Google Patents
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JP7729365B2 - electric motor - Google Patents

electric motor

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JP7729365B2 JP2023141197A JP2023141197A JP7729365B2 JP 7729365 B2 JP7729365 B2 JP 7729365B2 JP 2023141197 A JP2023141197 A JP 2023141197A JP 2023141197 A JP2023141197 A JP 2023141197A JP 7729365 B2 JP7729365 B2 JP 7729365B2
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Description

本開示は、電動機のロータを冷却する構造に関するものである。 This disclosure relates to a structure for cooling the rotor of an electric motor.

従来の電動機のロータの冷却構造としては、特許文献1に記載されたものがある。従来の電動機1は、図6に示すように、電動機1の筐体2内にステータ4が固定され、その内側にロータ6が回転可能に支持されている。ロータ6は、両端が軸受け14によって回転可能に支持されたシャフト8と、シャフト8の周囲に固定されたロータコア10と、ロータコア10のシャフト軸方向両側に固定されたエンドプレート12とを有する。ロータコア10内には図示しない磁石が埋め込まれている。 A conventional cooling structure for the rotor of an electric motor is described in Patent Document 1. As shown in Figure 6, a conventional electric motor 1 has a stator 4 fixed within a housing 2 of the motor 1, with a rotor 6 rotatably supported inside the stator 4. The rotor 6 has a shaft 8 rotatably supported at both ends by bearings 14, a rotor core 10 fixed around the shaft 8, and end plates 12 fixed to both sides of the rotor core 10 in the axial direction of the shaft. A magnet (not shown) is embedded within the rotor core 10.

ロータ6を冷却するために、シャフト8、ロータコア10及びエンドプレート12には冷媒(例えば、オイル)の流路16が形成されている。シャフト8の端部に形成された冷媒入口18にはこれを挟むように一対のシールリング20が設けられ、筐体2に形成された流路22の出口がこの一対のシールリング20の間に臨んでいる。この構造により、ロータ6が回転中でも冷媒をロータ6内へ供給し、ロータコア10を冷却可能となっている。図中の矢印は、冷媒の流れを示している。 To cool the rotor 6, a flow path 16 for a coolant (e.g., oil) is formed in the shaft 8, rotor core 10, and end plate 12. A pair of seal rings 20 are provided on either side of a coolant inlet 18 formed at the end of the shaft 8, and the outlet of a flow path 22 formed in the housing 2 faces between the pair of seal rings 20. This structure allows coolant to be supplied into the rotor 6 even while the rotor 6 is rotating, cooling the rotor core 10. The arrows in the figure indicate the flow of coolant.

筐体2内には、ステータ4を冷却する冷媒(例えば、オイル)をステータ4に向けて噴射するステータ用ノズル25が複数設けられ、冷媒をステータ4にかけて冷却するようになっている。 A number of stator nozzles 25 are provided within the housing 2, which spray a refrigerant (e.g., oil) toward the stator 4 to cool it, so that the refrigerant is sprayed onto the stator 4 to cool it.

ロータ6の流路16を通ってロータ6を冷却した冷媒と、ステータ4にかけられてステータ4を冷却した冷媒は、筐体2に形成された図示しない排出口より排出される。 The refrigerant that cools the rotor 6 by passing through the flow path 16 in the rotor 6 and the refrigerant that cools the stator 4 by being applied to it are discharged from an outlet (not shown) formed in the housing 2.

特開2019-170150号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-170150

従来の電動機は、高速で回転するロータ内に冷媒を供給するための流路やシールリング等の構造が複雑となっている。また、シールリングを設ける等構造が複雑となることによって回転抵抗が増し、電動機のエネルギー効率が低下している。 Conventional electric motors have complex structures, including flow channels and seal rings for supplying refrigerant to the rotor, which rotates at high speed. Furthermore, the complex structure, including the addition of seal rings, increases rotational resistance, reducing the energy efficiency of the motor.

本開示は、簡単な構造でロータを冷却し、エネルギー効率の良い電動機を提供することを目的とする。 The objective of this disclosure is to provide an electric motor that cools the rotor with a simple structure and is energy efficient.

本開示の電動機は、筐体内に固定されたステータと、シャフトと、前記シャフトに固定されたロータコアと、前記ロータコアを前記シャフトの軸方向両端側から挟持する第1のエンドプレート及び第2のエンドプレートと、を有し、前記ステータの内側に回転可能に支持されたロータと、前記筐体内に設けられ、前記第1のエンドプレートへ向けて冷媒を噴射するロータ用ノズルと、を有し、前記第1のエンドプレート、前記第2のエンドプレート及び前記ロータコアがそれぞれ有する複数の貫通孔により、前記第1のエンドプレートから前記第2のエンドプレートへ貫通する複数の冷媒流路が形成され、前記第1のエンドプレートの前記ロータコアと反対側の表面に、前記ロータ用ノズルから噴射された冷媒を前記冷媒流路へ導くガイド部が前記複数の貫通孔の間に形成されており、前記第1のエンドプレートに形成された複数の貫通孔は前記シャフトの軸を中心にした同一円周上に形成され、前記ガイド部は、前記第1のエンドプレートに形成された複数の貫通孔を連結するように前記円周の内側に前記円周に沿って形成されている The electric motor of the present disclosure comprises a stator fixed within a housing, a shaft, a rotor core fixed to the shaft, and first and second end plates that sandwich the rotor core from both axial ends of the shaft; a rotor rotatably supported inside the stator; and a rotor nozzle provided within the housing that sprays refrigerant toward the first end plate. The first end plate, the second end plate, and the rotor core each have a plurality of through holes that form a plurality of refrigerant flow paths that pass from the first end plate to the second end plate. Guide portions that guide the refrigerant sprayed from the rotor nozzle to the refrigerant flow paths are formed between the plurality of through holes on the surface of the first end plate opposite the rotor core. The plurality of through holes formed in the first end plate are formed on the same circumference around the axis of the shaft, and the guide portions are formed inside and along the circumference to connect the plurality of through holes formed in the first end plate .

本開示によれば、簡単な構造でロータを冷却し、エネルギー効率の良い電動機を提供することが可能となる。 This disclosure makes it possible to provide an electric motor that cools the rotor with a simple structure and is energy efficient.

電動機の内部構造を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the internal structure of an electric motor. 第1のエンドプレートを示す図である。FIG. 10 is a view showing a first end plate. 第2のエンドプレートを示す図である。FIG. 10 shows a second end plate. 電動機を冷却する際の冷媒の流れを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the flow of a refrigerant when cooling an electric motor. 第1のエンドプレートの変形例を示す図である。10A and 10B are diagrams showing modified examples of the first end plate; 従来の電動機の内部構造を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the internal structure of a conventional electric motor.

以下、図面に沿って本開示の電動機の一例を説明する。図1は、本開示の電動機1の概略を示す。筐体2にはステータ4が固定されている。ステータ4は、ステータコアと、ステータコアに巻回されたコイルとを有する。 An example of an electric motor according to the present disclosure will now be described with reference to the drawings. Figure 1 shows an outline of an electric motor 1 according to the present disclosure. A stator 4 is fixed to a housing 2. The stator 4 has a stator core and a coil wound around the stator core.

ステータ4の内側には、ロータ6が筐体2に軸支されている。ロータ6は、シャフト8と、シャフト8に固定されたロータコア10と、ロータコア10をシャフト8の軸方向両側から挟持する第1のエンドプレート30及び第2のエンドプレート40とを有する。また、ロータコア10には軸方向に開口が形成されており、内部に磁石が埋め込まれている。シャフト8の両端は軸受け14によって筐体に支持されている。 A rotor 6 is journaled inside the stator 4 and supported by the housing 2. The rotor 6 has a shaft 8, a rotor core 10 fixed to the shaft 8, and a first end plate 30 and a second end plate 40 that sandwich the rotor core 10 from both axial sides of the shaft 8. An opening is formed in the rotor core 10 in the axial direction, and a magnet is embedded inside. Both ends of the shaft 8 are supported by bearings 14 on the housing.

第1のエンドプレート30及び第2のエンドプレート40並びにロータコア10にはそれぞれ複数の貫通孔が形成されている。そして、これらの貫通孔は軸方向に整列しており、全体として複数の冷媒通路46が形成されている。 The first end plate 30, the second end plate 40, and the rotor core 10 each have a plurality of through holes formed therein. These through holes are aligned in the axial direction, forming a plurality of refrigerant passages 46 as a whole.

筐体2内には、第1のエンドプレート30に向けて冷媒を噴射するロータ用ノズル24が設けられている。ロータ用ノズル24は、エンドプレート30の中心方向に向けられている。また、ステータ4の端部に冷媒を噴射するステータ用ノズル25が複数設けられている。 A rotor nozzle 24 is provided within the housing 2, spraying refrigerant toward the first end plate 30. The rotor nozzle 24 is directed toward the center of the end plate 30. Additionally, multiple stator nozzles 25 are provided, spraying refrigerant toward the end of the stator 4.

図2、3にエンドプレートの詳細を示す。図2は、ロータ用ノズル24が設けられる側の第1のエンドプレート30を示す。全体形状は円形であり、中央にシャフト8が貫通するシャフト孔35が形成されている。シャフト孔35の外側には、略円弧形状の複数の貫通孔31が同一円周上に等間隔で形成されている。隣接する貫通孔31の内側には貫通孔31間を連結するように略円弧形状のガイド凸部33が形成されている。 Figures 2 and 3 show the end plates in detail. Figure 2 shows the first end plate 30 on the side where the rotor nozzle 24 is provided. The overall shape is circular, with a shaft hole 35 formed in the center through which the shaft 8 passes. Outside the shaft hole 35, multiple roughly arc-shaped through holes 31 are formed at equal intervals on the same circumference. Inside adjacent through holes 31, roughly arc-shaped guide protrusions 33 are formed to connect the through holes 31.

図3は、ロータ用ノズル24とは反対側の第2のエンドプレート40を示す。第1のエンドプレート30と略同じ大きさの円形形状をしており、シャフト孔45及び貫通孔41も第1のエンドプレート30と略同形状のものが同位置に形成されている。また、貫通孔41よりも外側には、貫通孔41を取り囲むように環状凸部43が形成されている。 Figure 3 shows the second end plate 40, located on the opposite side from the rotor nozzle 24. It has a circular shape and is approximately the same size as the first end plate 30, and the shaft hole 45 and through hole 41 are also approximately the same shape as those in the first end plate 30 and are formed in the same positions. In addition, an annular protrusion 43 is formed outside the through hole 41 to surround the through hole 41.

第1のエンドプレート30は、ガイド凸部33がロータコア10とは反対側になるようにシャフト8に嵌合され、第2のエンドプレート40は、環状凸部43がロータコア10とは反対側になるようにシャフト8に嵌合され、両エンドプレート30、40でロータコア10を挟持するように設けられている。このとき、両エンドプレート30、40の貫通孔31、41とロータコア10の貫通孔47はシャフト8の軸方向に一直線上に整列するように位置合わせされている。 The first end plate 30 is fitted onto the shaft 8 so that the guide protrusion 33 faces away from the rotor core 10, and the second end plate 40 is fitted onto the shaft 8 so that the annular protrusion 43 faces away from the rotor core 10, with the rotor core 10 sandwiched between the two end plates 30, 40. At this time, the through holes 31, 41 of the two end plates 30, 40 and the through hole 47 of the rotor core 10 are aligned so that they are in a straight line in the axial direction of the shaft 8.

図4は、ロータ回転時にロータ用ノズル24及びステータ用ノズル25から冷媒を噴射している状態を示している。ロータ用ノズル24から噴射された冷媒は、第1のエンドプレート30とシャフト8の接続部分近傍に噴射されると、遠心力によって第1のエンドプレート30上を外側へ移動する。そして、貫通孔31へ到達した冷媒はその一部が貫通孔31及び貫通孔47を通って第2のエンドプレート40の貫通孔41からロータ6の外へ出る。 Figure 4 shows the state in which refrigerant is sprayed from the rotor nozzle 24 and the stator nozzle 25 while the rotor is rotating. When the refrigerant sprayed from the rotor nozzle 24 is sprayed near the connection between the first end plate 30 and the shaft 8, it moves outward on the first end plate 30 due to centrifugal force. Then, some of the refrigerant that reaches the through hole 31 passes through the through hole 31 and through hole 47 and exits the rotor 6 through the through hole 41 in the second end plate 40.

また、第1のエンドプレート30上を移動してガイド凸部33へ到達した冷媒はその一部が貫通孔31方向へガイドされて移動し、同じく貫通孔31及び貫通孔47を通って第2のエンドプレート40の貫通孔41からロータ6の外へ出る。 Furthermore, a portion of the refrigerant that moves along the first end plate 30 and reaches the guide protrusion 33 is guided toward the through hole 31, and similarly passes through the through hole 31 and through hole 47 before exiting the rotor 6 through the through hole 41 in the second end plate 40.

ロータ6の外へ出た冷媒は、遠心力によって第2のエンドプレート40上を外側へ移動する。そして、環状凸部43へ到達した冷媒は環状凸部43に乗り上げて、ステータ4にかからないように外側へ飛散して筐体2へ到達し、重力によって筐体2の下部へ至る。 The refrigerant that leaves the rotor 6 moves outward on the second end plate 40 due to centrifugal force. When it reaches the annular protrusion 43, it climbs onto the annular protrusion 43 and splashes outward to avoid contact with the stator 4, reaching the housing 2 and then, due to gravity, reaching the bottom of the housing 2.

ステータ用ノズル25から噴射された冷媒は、ステータ4を冷却し、重力によって筐体2の下部へ至る。 The refrigerant sprayed from the stator nozzle 25 cools the stator 4 and reaches the bottom of the housing 2 due to gravity.

筐体2の下部へ至った冷媒は、筐体2に設けられた図示しない排出口から筐体2の外へ排出される。 The refrigerant that reaches the bottom of the housing 2 is discharged outside the housing 2 through an outlet (not shown) provided in the housing 2.

図5は、第1のエンドプレートの変形例を示す。この例では、複数の貫通孔51の外側に環状のキャッチャ55が形成されている。キャッチャ55は、複数の貫通孔51に隣接して外側に形成され、ガイド凸部53と同程度の高さを有する環状の凸部である。 Figure 5 shows a modified example of the first end plate. In this example, annular catchers 55 are formed on the outside of the multiple through holes 51. The catchers 55 are annular protrusions formed on the outside adjacent to the multiple through holes 51 and have a height similar to that of the guide protrusions 53.

この変形例によれば、貫通孔51に入らなかった冷媒がキャッチャ55によって受け止められるので、貫通孔51へ導かれる冷媒の量を増やすことができ、より効率的にロータ6が冷却される。 In this modified example, the refrigerant that does not enter the through-hole 51 is caught by the catcher 55, thereby increasing the amount of refrigerant guided into the through-hole 51 and cooling the rotor 6 more efficiently.

上記の実施形態は、特許請求の範囲で特定される範囲で適宜変更可能である。第1のエンドプレート及び第2のエンドプレート並びにロータコアに形成される貫通孔の数や形状、位置は、ロータの発熱の程度等に応じて適宜設計される。ガイド凸部や環状凸部の大きさや形状、設けられる位置は、冷媒が貫通構内へ効率的に導かれるよう適宜設計される。 The above embodiment can be modified as appropriate within the scope specified in the claims. The number, shape, and position of the through holes formed in the first end plate, second end plate, and rotor core are designed as appropriate depending on the degree of heat generation of the rotor, etc. The size, shape, and position of the guide protrusions and annular protrusions are designed as appropriate to efficiently guide the refrigerant into the through-hole structure.

本開示によれば、電動機のロータを好適に冷却できる。 This disclosure allows for optimal cooling of the motor rotor.

1 電動機
2 筐体
4 ステータ
6 ロータ
8 シャフト
10 ロータコア
14 軸受け
24 ロータ用ノズル
25 ステータ用ノズル
30 第1のエンドプレート
33 ガイド凸部
40 第2のエンドプレート
43 環状凸部
50 第1のエンドプレート(変形例)
53 ガイド凸部
REFERENCE SIGNS LIST 1 Electric motor 2 Housing 4 Stator 6 Rotor 8 Shaft 10 Rotor core 14 Bearing 24 Rotor nozzle 25 Stator nozzle 30 First end plate 33 Guide protrusion 40 Second end plate 43 Annular protrusion 50 First end plate (modified example)
53 Guide protrusion

Claims (3)

筐体内に固定されたステータと、
シャフトと、前記シャフトに固定されたロータコアと、前記ロータコアを前記シャフトの軸方向両端側から挟持する第1のエンドプレート及び第2のエンドプレートと、を有し、前記ステータの内側に回転可能に支持されたロータと、
前記筐体内に設けられ、前記第1のエンドプレートへ向けて冷媒を噴射するロータ用ノズルと、
を有し、
前記第1のエンドプレート、前記第2のエンドプレート及び前記ロータコアがそれぞれ有する複数の貫通孔により、前記第1のエンドプレートから前記第2のエンドプレートへ貫通する複数の冷媒流路が形成され、
前記第1のエンドプレートの前記ロータコアと反対側の表面に、前記ロータ用ノズルから噴射された冷媒を前記冷媒流路へ導くガイド部が前記複数の貫通孔の間に形成されており、
前記第1のエンドプレートに形成された前記複数の貫通孔は前記シャフトの軸を中心にした同一円周上に形成され、前記ガイド部は、前記第1のエンドプレートに形成された前記複数の貫通孔を連結するように前記円周の内側に前記円周に沿って形成されている、
電動機。
a stator fixed within a housing;
a rotor having a shaft, a rotor core fixed to the shaft, and a first end plate and a second end plate sandwiching the rotor core from both axial ends of the shaft, the rotor being rotatably supported inside the stator;
a rotor nozzle provided in the housing and configured to spray a coolant toward the first end plate;
and
a plurality of through holes formed in the first end plate, the second end plate, and the rotor core define a plurality of refrigerant flow paths extending from the first end plate to the second end plate;
a guide portion for guiding the refrigerant sprayed from the rotor nozzle to the refrigerant flow path is formed between the plurality of through holes on a surface of the first end plate opposite to the rotor core,
the plurality of through holes formed in the first end plate are formed on the same circumference around the axis of the shaft, and the guide portion is formed along the circumference on the inside of the circumference so as to connect the plurality of through holes formed in the first end plate;
Electric motor.
前記第1のエンドプレートの表面には、前記貫通孔の外側にキャッチャが形成されている、
請求項1に記載の電動機。
a catcher is formed on the surface of the first end plate outside the through hole;
2. The electric motor according to claim 1.
前記第2のエンドプレートの貫通孔の外側に環状凸部が形成されている、
請求項1に記載の電動機。
an annular protrusion is formed on the outer side of the through hole of the second end plate;
2. The electric motor according to claim 1.
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