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JP6154602B2 - Cooling device for rotating electric machine - Google Patents

Cooling device for rotating electric machine Download PDF

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JP6154602B2
JP6154602B2 JP2012264520A JP2012264520A JP6154602B2 JP 6154602 B2 JP6154602 B2 JP 6154602B2 JP 2012264520 A JP2012264520 A JP 2012264520A JP 2012264520 A JP2012264520 A JP 2012264520A JP 6154602 B2 JP6154602 B2 JP 6154602B2
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Description

本発明は、ステータとロータとを備えた回転電機に冷却液を供給して冷却を行う回転電機の冷却装置に関する。   The present invention relates to a cooling device for a rotating electrical machine that supplies a cooling liquid to a rotating electrical machine including a stator and a rotor to perform cooling.

従来、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車のモータ、ジェネレータ、或いは、モータジェネレータとして用いられる回転電機は、車両の燃費(電費)向上のため、小型、高出力化が進められている。同時に、この種の回転電機について、各運転領域における性能を確保するためには、十分な冷却を行う必要がある。   2. Description of the Related Art Conventionally, for example, rotating motors used as motors, generators, or motor generators of hybrid vehicles and electric vehicles have been promoted to be smaller and have higher outputs in order to improve vehicle fuel efficiency (electricity costs). At the same time, it is necessary to sufficiently cool this type of rotating electrical machine in order to ensure the performance in each operation region.

ところで、回転電機には、一般に、巻線を構成する導線の電気抵抗によって失われる電気エネルギー(銅損)と、磁性材料の鉄心を交流で磁化したときに失われる電機エネルギー(鉄損)と、が発生する。従って、この種の回転電機では、運転状況に応じて、エネルギー損失の発生状況が変化し、主たる発熱部位が変化する。すなわち、例えば、回転電機が低回転(低速)、高トルクで運転されている場合、コイルに流れる電流が大きくなるため、銅損が大きくなる。一方、例えば、回転電機が高回転(高速)、低トルクで運転されている場合、ロータの高回転化に伴う磁場の乱れによる鉄損が大きくなる。   By the way, in a rotating electrical machine, in general, electrical energy (copper loss) lost due to electrical resistance of a conductive wire constituting a winding, and electrical energy (iron loss) lost when an iron core of a magnetic material is magnetized by alternating current, Will occur. Therefore, in this type of rotating electrical machine, the state of occurrence of energy loss changes depending on the operating state, and the main heat generation site changes. That is, for example, when the rotating electrical machine is operated at a low rotation speed (low speed) and a high torque, the current flowing through the coil increases, and thus the copper loss increases. On the other hand, for example, when the rotating electrical machine is operated at a high rotation (high speed) and a low torque, the iron loss due to the magnetic field disturbance accompanying the high rotation of the rotor becomes large.

そこで、例えば、特許文献1には、永久磁石を冷却する冷媒が流通する第一流路と、コイルを冷却する第2流路とを選択的に切り替える流通切替手段を備え、回転電機の回転数が所定の切替回転数以上の場合に、永久磁石を冷却する第一流路に冷媒を流通し、回転電機の回転数が切替回転数未満の場合に、コイルを冷却する第二流路に冷媒を流通する技術が開示されている。このような技術によれば、永久磁石が発熱しやすい状態では永久磁石へ冷媒を供給し、コイルが発熱しやすい状態ではコイルへ冷媒を供給することにより、冷却が必要な部位を効率的に冷却することが可能となる。   Therefore, for example, Patent Document 1 includes a flow switching unit that selectively switches between a first flow path through which a refrigerant for cooling the permanent magnet flows and a second flow path for cooling the coil, and the rotational speed of the rotating electrical machine is When the rotation speed is equal to or higher than a predetermined switching speed, the refrigerant flows through the first flow path for cooling the permanent magnet. When the rotation speed of the rotating electrical machine is less than the switching rotation speed, the refrigerant flows through the second flow path for cooling the coil. Techniques to do this are disclosed. According to such a technique, when the permanent magnet easily generates heat, the refrigerant is supplied to the permanent magnet, and when the coil easily generates heat, the refrigerant is supplied to the coil, thereby efficiently cooling a portion requiring cooling. It becomes possible to do.

特開2009−118686号公報JP 2009-118686 A

しかしながら、特許文献1に開示された技術のように、永久磁石或いはコイルの何れか一方に対して冷媒を選択的に供給する構成では、回転電機に対して十分な冷却を行うことが困難となる虞がある。すなわち、例えば、主として鉄損による発熱が発生している運転領域において、銅損による発熱も鉄損ほどではないが無視できないレベルで発生している場合(或いは、逆の場合)、上述のように、何れか一方に対してのみ冷媒を選択的に供給する構成では、十分な冷却を行うことが困難となる虞がある。   However, as in the technique disclosed in Patent Document 1, in the configuration in which the refrigerant is selectively supplied to either the permanent magnet or the coil, it is difficult to sufficiently cool the rotating electrical machine. There is a fear. That is, for example, in the operation region where heat is generated mainly due to iron loss, if heat generation due to copper loss is not as high as iron loss but is not negligible (or vice versa), as described above. In the configuration in which the refrigerant is selectively supplied to only one of them, it may be difficult to perform sufficient cooling.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、幅広い運転領域において十分な冷却能力を効率よく発揮することができる回転電機の冷却装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the cooling device of the rotary electric machine which can exhibit sufficient cooling capability efficiently in a wide driving | operation area | region.

本発明の一態様による回転電機の冷却装置は、ステータ或いはロータの何れか一方にコイルが設けられ、他方に永久磁石が設けられた回転電機の冷却装置であって、冷媒を吐出するポンプが上流側に接続されるとともに、下流側が前記コイル側に冷媒を供給する第1の分岐通路と前記永久磁石側に冷媒を供給する第2の分岐通路とに分岐された冷媒供給通路と、前記冷媒供給通路に介装され、前記第1の分岐通路と前記第2の分岐通路とを流通する冷媒の流量配分を連続的に切り換える切換手段と、前記回転電機を駆動制御するための目標トルク及び目標回転数に基づいて前記回転電機の総発熱量を推定するとともに、前記コイル側の発熱量と前記永久磁石側の発熱量とをそれぞれ推定する発熱量推定手段と、前記回転電機の総発熱量に基づいて前記ポンプからの冷媒の吐出量を制御するとともに、前記コイル側及び前記永久磁石側の各発熱量に基づいて前記切換手段を通じた冷媒の流量配分制御を行う流量制御手段と、を備えたものである。 A cooling apparatus for a rotating electrical machine according to an aspect of the present invention is a cooling apparatus for a rotating electrical machine in which a coil is provided on one of a stator and a rotor and a permanent magnet is provided on the other, and a pump for discharging a refrigerant is upstream. A refrigerant supply passage branched to a first branch passage that is connected to the coil and has a downstream side supplying refrigerant to the coil side, and a second branch passage supplying refrigerant to the permanent magnet side, and the refrigerant supply Switching means interposed in the passage and continuously switching the flow rate distribution of the refrigerant flowing through the first branch passage and the second branch passage; and target torque and target rotation for driving and controlling the rotating electrical machine A total heat generation amount of the rotating electrical machine based on the number , a heat generation amount estimating means for estimating a heat generation amount on the coil side and a heat generation amount on the permanent magnet side, and a total heat generation amount of the rotating electrical machine. Z Flow rate control means for controlling the refrigerant discharge amount from the pump and performing flow rate distribution control of the refrigerant through the switching means on the basis of the respective calorific values on the coil side and the permanent magnet side. It is.

本発明の回転電機の冷却装置によれば、幅広い運転領域において十分な冷却能力を効率よく発揮することができる。   According to the cooling device for a rotating electrical machine of the present invention, sufficient cooling capacity can be efficiently exhibited in a wide range of operation.

回転電機の冷却装置を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing a cooling device for a rotating electrical machine 冷媒の循環系を回転電機の要部断面とともに示す回路図Circuit diagram showing the refrigerant circulation system along with the cross-section of the main part of the rotating electrical machine 回転電機の冷却制御ルーチンを示すフローチャートFlow chart showing a cooling control routine of a rotating electrical machine 発熱量推定用のマップを示す説明図Explanatory drawing showing a map for heat generation estimation 目標トルクが一定である場合の目標回転数と冷媒配分量との関係を示す特性図A characteristic diagram showing the relationship between the target rotational speed and the refrigerant distribution amount when the target torque is constant 冷媒の循環系の変形例を回転電機の要部断面とともに示す回路図Circuit diagram showing a modification of the refrigerant circulation system together with a cross section of the main part of the rotating electrical machine

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図1は回転電機の冷却装置を示す概略構成図、図2は冷媒の循環系を回転電機の要部断面とともに示す回路図、図3は回転電機の冷却制御ルーチンを示すフローチャート、図4は発熱量推定用のマップを示す説明図、図5は目標トルクが一定である場合の目標回転数と冷媒配分量との関係を示す特性図、図6は冷媒の循環系の変形例を回転電機の要部断面とともに示す回路図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a cooling device for a rotating electric machine, FIG. 2 is a circuit diagram showing a refrigerant circulation system together with a cross section of the main part of the rotating electric machine, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a map for estimating the heat generation amount, FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the target rotational speed and the refrigerant distribution amount when the target torque is constant, and FIG. It is a circuit diagram which shows the modification of the circulation system of a refrigerant | coolant with the principal part cross section of a rotary electric machine.

図1,2において符号1は、例えば、電気自動車の走行用モータとして用いられる高出力型の回転電機を示す。   1 and 2, reference numeral 1 indicates a high-output type rotating electrical machine that is used, for example, as a driving motor for an electric vehicle.

図2に示すように、回転電機1は、ハウジング5内に、ロータ6と、ステータ7とが収容されて要部が構成されている。   As shown in FIG. 2, the rotating electrical machine 1 includes a rotor 6 and a stator 7 that are housed in a housing 5 to form a main part.

ハウジング5は、一端側に壁部10aを有するとともに他端側が開放された筒状のハウジング本体10と、このハウジング本体10の他端側の開口部を閉塞する蓋体11と、を有して構成されている。   The housing 5 includes a cylindrical housing body 10 having a wall portion 10a on one end side and having the other end side opened, and a lid 11 that closes an opening on the other end side of the housing body 10. It is configured.

ロータ6は、ハウジング5の壁部10a及び蓋体11にベアリング16を介して回動自在に支承されたロータ軸15を有する。本実施形態において、ロータ軸15の外周部には、例えば、円環状をなす複数の電磁鋼板の積層体で構成されたロータ本体17が設けられている。さらに、このロータ本体17には、複数の永久磁石18が、ロータ軸15を中心とする所定回転角度毎に保持されている。   The rotor 6 includes a rotor shaft 15 that is rotatably supported on the wall portion 10 a of the housing 5 and the lid body 11 via a bearing 16. In the present embodiment, a rotor main body 17 composed of a laminated body of a plurality of electromagnetic steel plates having an annular shape is provided on the outer peripheral portion of the rotor shaft 15, for example. Further, the rotor body 17 holds a plurality of permanent magnets 18 at predetermined rotation angles around the rotor shaft 15.

ステータ7は、例えば、円環状をなす複数の電磁鋼板の積層体で構成されたステータコア20を有する。このステータコア20は、内周側がロータ6に対して微少なギャップを有して対向された状態で、ハウジング本体10に保持されている。また、ステータコア20には、複数のコイル21が巻装されている。   The stator 7 includes, for example, a stator core 20 made of a laminated body of a plurality of electromagnetic steel plates that form an annular shape. The stator core 20 is held by the housing body 10 with the inner peripheral side facing the rotor 6 with a slight gap. In addition, a plurality of coils 21 are wound around the stator core 20.

ここで、図1に示すように、ステータ7のコイル21には、インバータ22を介して制御ユニット25が接続されている。制御ユニット25は、例えば、アクセル開度センサ26及び車速センサ27等からの信号に基づいて、目標トルク及び目標回転数を設定し、これらに応じた制御信号をインバータ22に出力する。インバータ22は制御信号に応じた駆動電流をコイル21に供給し、この駆動電流によってコイル21に発生した電磁力により、ステータ7に対してロータ6が相対回転する。   Here, as shown in FIG. 1, a control unit 25 is connected to the coil 21 of the stator 7 via an inverter 22. For example, the control unit 25 sets a target torque and a target rotational speed based on signals from the accelerator opening sensor 26, the vehicle speed sensor 27, and the like, and outputs a control signal corresponding to these to the inverter 22. The inverter 22 supplies a drive current corresponding to the control signal to the coil 21, and the rotor 6 rotates relative to the stator 7 by the electromagnetic force generated in the coil 21 by this drive current.

次に、このように構成された回転電機1の冷却装置30の構成について説明する。本実施形態の冷却装置30は、例えば、冷却オイルを冷媒として用いて回転電機1の各部を冷却する油冷式の冷却装置である。   Next, the configuration of the cooling device 30 for the rotating electrical machine 1 configured as described above will be described. The cooling device 30 of the present embodiment is an oil-cooled cooling device that cools each part of the rotating electrical machine 1 using, for example, cooling oil as a refrigerant.

この冷却装置30は、リザーバタンク32に貯留された冷媒を吐出するポンプ31を有し、このポンプ31には、下流側が第1の分岐通路33aと第2の分岐通路33bとに分岐された冷媒供給通路33の上流端部が接続されている。   The cooling device 30 has a pump 31 that discharges refrigerant stored in a reservoir tank 32. The pump 31 has a refrigerant branched downstream into a first branch passage 33a and a second branch passage 33b. The upstream end of the supply passage 33 is connected.

第1の分岐通路33aは、主としてステータ7側(すなわち、本実施形態においては、コイル21側)に冷媒を供給するためのものであり、この第1の分岐通路33aの下流端部は、ハウジング本体10に開口する冷媒吐出口10bに連通されている。冷媒吐出口10bは、例えば、コイル21のコイルエンド21aに対向して複数設けられており、これら冷媒吐出口10bを介してハウジング5内に冷媒が供給されることにより、主たる熱源の1つであるコイル21が冷却される。   The first branch passage 33a is mainly for supplying refrigerant to the stator 7 side (that is, the coil 21 side in the present embodiment), and the downstream end of the first branch passage 33a is a housing. The refrigerant discharge port 10 b that opens in the main body 10 is communicated. For example, a plurality of the refrigerant discharge ports 10b are provided to face the coil end 21a of the coil 21, and the refrigerant is supplied into the housing 5 through the refrigerant discharge ports 10b, thereby being one of the main heat sources. A certain coil 21 is cooled.

第2の分岐通路33bは、主としてロータ6側(すなわち、本実施形態においては、永久磁石18側)に冷媒を供給するためのものであり、この第2の分岐通路33bの下流端部は、ロータ軸15の軸心方向に穿設された冷媒導入通路15aに連通されている。ここで、ロータ本体17には、永久磁石18に近接する複数の冷却通路17aが、ロータ軸15を中心とする所定回転角度毎に穿設されている。これら冷却通路17aの一端側は冷媒導入通路15aに連通され、他端側はハウジング5内に開放されている。これにより、冷却通路17a内には冷媒導入通路15aからの冷媒が流通され、この冷媒の流通により、主たる熱源の1つである永久磁石18が冷却される。   The second branch passage 33b is mainly for supplying the refrigerant to the rotor 6 side (that is, the permanent magnet 18 side in the present embodiment), and the downstream end of the second branch passage 33b is The refrigerant is communicated with a refrigerant introduction passage 15 a formed in the axial direction of the rotor shaft 15. Here, a plurality of cooling passages 17 a that are close to the permanent magnet 18 are formed in the rotor body 17 at predetermined rotation angles about the rotor shaft 15. One end side of these cooling passages 17 a communicates with the refrigerant introduction passage 15 a, and the other end side is opened in the housing 5. Thus, the refrigerant from the refrigerant introduction passage 15a is circulated in the cooling passage 17a, and the permanent magnet 18 that is one of the main heat sources is cooled by the circulation of the refrigerant.

ここで、ハウジング本体10の底部には、ロータ6及びステータ7を冷却した後の冷媒を排出するためのドレーン開口部10cが開口されている。このドレーン開口部10cには、リターン通路34の上流端部が連通されている。リターン通路34の中途には、冷媒を冷却するためのクーラ35が介装され、さらに、リターン通路34の下流端にはリザーバタンク32が接続されている。これにより、回転電機1を冷却後の冷媒は、クーラ35で冷却された後、リザーバタンク32に還流される。   Here, a drain opening 10 c for discharging the refrigerant after cooling the rotor 6 and the stator 7 is opened at the bottom of the housing body 10. The drain opening 10 c communicates with the upstream end of the return passage 34. A cooler 35 for cooling the refrigerant is interposed in the middle of the return passage 34, and a reservoir tank 32 is connected to the downstream end of the return passage 34. Thereby, the refrigerant after cooling the rotating electrical machine 1 is cooled by the cooler 35 and then returned to the reservoir tank 32.

このような冷媒の循環系において、冷媒供給通路33には、第1の分岐通路33aと第2の分岐通路33bを流通する冷媒の流量配分を連続的に切り換えるための切換手段としての切換部36が介装されている。図2に示すように、本実施形態において、切換部36は、第1の分岐通路33aに介装された第1の制御弁36aと、第2の分岐通路33bに介装された第2の制御弁36bと、を有して構成されている。これら第1,第2の制御弁36a,36bは、例えば、制御ユニット25においてポンプ31とともに駆動制御されるものであり、より具体的には、第1,第2の制御弁36a,36bは、例えば、制御ユニット25からの制御信号(デューティ信号等)に応じてその開度が連続的に変化する電磁弁によって構成されている。   In such a refrigerant circulation system, the refrigerant supply passage 33 is provided with a switching unit 36 as switching means for continuously switching the flow rate distribution of the refrigerant flowing through the first branch passage 33a and the second branch passage 33b. Is intervening. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the switching unit 36 includes a first control valve 36a interposed in the first branch passage 33a and a second control passage 36b interposed in the second branch passage 33b. And a control valve 36b. The first and second control valves 36a and 36b are, for example, driven and controlled together with the pump 31 in the control unit 25. More specifically, the first and second control valves 36a and 36b are For example, it is comprised by the solenoid valve from which the opening degree changes continuously according to the control signal (duty signal etc.) from the control unit 25. FIG.

ここで、制御ユニット25は、例えば、回転電機1の動作状態を示すパラメータとして上述した目標トルク及び目標回転数を用い、これら目標トルク及び目標回転数に基づいて、回転電機1の総発熱量を推定するとともに、コイル21側の発熱量と永久磁石18側の発熱量とをそれぞれ推定する。そして、制御ユニット25は、推定した回転電機1の総発熱量に基づいてポンプ31からの吐出量を制御するとともに、ステータ7側(コイル21側)及びロータ6側(永久磁石18側)の各発熱量に基づいて各制御弁36a,36bを通じた冷媒の流量配分制御を行う。このように、本実施形態において、制御ユニット25は、発熱量推定手段、及び、流量制御手段としての各機能を実現する。   Here, for example, the control unit 25 uses the target torque and the target rotational speed described above as parameters indicating the operating state of the rotating electrical machine 1, and calculates the total heat generation amount of the rotating electrical machine 1 based on the target torque and the target rotational speed. In addition to estimation, the heat generation amount on the coil 21 side and the heat generation amount on the permanent magnet 18 side are estimated. Then, the control unit 25 controls the discharge amount from the pump 31 based on the estimated total heat generation amount of the rotating electrical machine 1, and each of the stator 7 side (coil 21 side) and the rotor 6 side (permanent magnet 18 side). Based on the calorific value, refrigerant flow rate distribution control through the control valves 36a, 36b is performed. Thus, in this embodiment, the control unit 25 implement | achieves each function as a emitted-heat amount estimation means and a flow control means.

次に、制御ユニット25において実行される回転電機1に対する冷却制御について、図3に示す冷却制御ルーチンのフローチャートに従って説明する。このルーチンは、設定時間毎に繰り返し実行されるものであり、ルーチンがスタートすると、制御ユニット25は、先ず、ステップS101において、回転電機1の目標トルク、及び、目標回転数の設定を行う。すなわち、ステップS101において、制御ユニット25は、例えば、アクセル開度センサ26で検出されたアクセル開度、及び、車速センサ27で検出された自車速等に基づいて、回転電機1の作動状態を示すパラメータとして、目標トルク及び目標回転数を設定する。   Next, the cooling control for the rotating electrical machine 1 executed in the control unit 25 will be described according to the flowchart of the cooling control routine shown in FIG. This routine is repeatedly executed every set time. When the routine starts, the control unit 25 first sets the target torque and the target rotational speed of the rotating electrical machine 1 in step S101. That is, in step S101, the control unit 25 indicates the operating state of the rotating electrical machine 1 based on, for example, the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 26, the own vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 27, and the like. A target torque and a target rotational speed are set as parameters.

ステップS101からステップS102に進むと、制御ユニット25は、設定した目標トルク及び目標回転数に基づいて、回転電機1の熱損失(発熱量)を推定する。具体的に説明すると、制御ユニット25には、例えば、予め実験等によって求められた目標トルク及び目標回転数と発熱量(例えば、コイル21側及び永久磁石18側の各発熱量)との関係がマップ化されて格納されており(図4参照)、制御ユニット25は、このマップを参照してコイル21側及び永久磁石18側の各発熱量を推定するとともに、これらの和である回転電機1の総発熱量を推定する。   When the process proceeds from step S101 to step S102, the control unit 25 estimates the heat loss (heat generation amount) of the rotating electrical machine 1 based on the set target torque and target rotational speed. More specifically, the control unit 25 has, for example, a relationship between a target torque and a target rotational speed obtained in advance through experiments or the like and a heat generation amount (for example, each heat generation amount on the coil 21 side and the permanent magnet 18 side). The control unit 25 refers to this map to estimate the amount of heat generated on the coil 21 side and the permanent magnet 18 side, and the rotary electric machine 1 that is the sum of these values is stored (see FIG. 4). Estimate the total calorific value.

ステップS102からステップS103に進むと、制御ユニット25は、推定した総発熱量に基づいて必要冷却容量を推定する。   When the process proceeds from step S102 to step S103, the control unit 25 estimates the required cooling capacity based on the estimated total heat generation amount.

続くステップS104において、制御ユニット25は、推定した必要冷却容量に応じたポンプ吐出量を設定するとともに、第1の分岐通路33a側と第2の分岐通路33b側との冷媒の配分量を設定する(例えば、図5参照)。なお、図5に示す例は、説明を簡略化するため、目標トルクが一定である場合における、目標回転数と冷媒配分量との関係を示すものである。   In subsequent step S104, the control unit 25 sets the pump discharge amount according to the estimated required cooling capacity, and sets the refrigerant distribution amount between the first branch passage 33a side and the second branch passage 33b side. (See, for example, FIG. 5). In addition, the example shown in FIG. 5 shows the relationship between the target rotation speed and the refrigerant distribution amount when the target torque is constant for the sake of simplicity.

そして、ステップS105に進むと、制御ユニット25は、設定したポンプ吐出量に基づいてポンプ31を駆動制御するとともに、冷媒の配分量に基づいて第1,第2の制御弁36a,36bを駆動制御した後、ルーチンを抜ける。   In step S105, the control unit 25 drives and controls the pump 31 based on the set pump discharge amount, and drives and controls the first and second control valves 36a and 36b based on the refrigerant distribution amount. Then exit the routine.

このような実施形態によれば、ポンプ31からの冷媒を回転電機1に供給する冷媒供給通路33の下流側を、コイル21側に冷媒を供給する第1の分岐通路33aと、永久磁石18側に冷媒を供給する第2の分岐通路33bとに分岐させ、第1,第2の分岐通路33a,33bを流通する冷媒の流量を連続的に切り換える切換部36を冷媒供給通路33に介装し、制御ユニット25において、回転電機1の作動状態に基づく総発熱量を推定するとともに、コイル21側の発熱量と永久磁石18側の発熱量とをそれぞれ推定し、回転電機1の総発熱量に基づいてポンプ31からの冷媒の吐出量を制御するとともに、コイル21側及び永久磁石18側の各発熱量に基づいて切換部36を通じた冷媒の流量配分制御を行うことにより、幅広い運転領域において十分な冷却能力を効率よく発揮することができる。   According to such an embodiment, the downstream side of the refrigerant supply passage 33 that supplies the refrigerant from the pump 31 to the rotating electrical machine 1, the first branch passage 33 a that supplies the refrigerant to the coil 21 side, and the permanent magnet 18 side. The refrigerant supply passage 33 is provided with a switching unit 36 that branches into the second branch passage 33b that supplies the refrigerant to the refrigerant and continuously switches the flow rate of the refrigerant flowing through the first and second branch passages 33a and 33b. In the control unit 25, the total heat generation amount based on the operating state of the rotating electrical machine 1 is estimated, and the heat generation amount on the coil 21 side and the heat generation amount on the permanent magnet 18 side are estimated, respectively. The refrigerant discharge amount from the pump 31 is controlled on the basis of this, and the flow rate distribution control of the refrigerant through the switching unit 36 is performed based on the respective calorific values on the coil 21 side and the permanent magnet 18 side, so that a wide operating range can be obtained. It can be efficiently produced a sufficient cooling capacity in the.

すなわち、回転電機1の動作状態に応じて総発熱量を推定してポンプ31からの冷媒の吐出量を制御するとともに、主要な発熱源であるコイル21側と永久磁石18側の発熱量をそれぞれ推定し、推定した発熱量に応じて流量配分を連続的に変化させながら各部に冷媒を供給することにより、冷媒の供給をコイル側或いは永久磁石側の何れかに対して選択的に行う場合等に比べ、余剰な冷媒の流量を発生させることなく、効率的且つ的確に回転電機1の冷却を実現することができる。従って、例えば、ポンプ31の駆動電力等についても必要最低限にとどめることができ、消費電力量を抑制することができる。   That is, the total heat generation amount is estimated according to the operating state of the rotating electrical machine 1 to control the refrigerant discharge amount from the pump 31, and the heat generation amounts on the coil 21 side and the permanent magnet 18 side, which are the main heat generation sources, respectively. When the refrigerant is selectively supplied to either the coil side or the permanent magnet side by supplying the refrigerant to each part while continuously changing the flow rate distribution according to the estimated heat generation amount, etc. Compared to the above, cooling of the rotating electrical machine 1 can be realized efficiently and accurately without generating an excessive flow rate of the refrigerant. Therefore, for example, the drive power of the pump 31 can be kept to the minimum necessary, and the power consumption can be suppressed.

ここで、上述の実施形態においては、第1の分岐通路33aの流量を制御する第1の制御弁36aと、第2の分岐通路33bの流量を制御する第2の制御弁36bと、を有して切換部36を構成した一例について説明したが、例えば、図6に示すように、第1の分岐通路33aの流量を制御する第1の制御弁36aのみによって切換部36を構成することも可能である。このような構成によれば、第1の制御弁36aの開度によって変化する第1,第2の分岐通路33a,33b間の有効径のバランスを、第1の制御弁36aの開度制御によって変更することにより、流量配分を制御することができる。この場合、例えば、図6に示すように、第1の分岐通路33aと第2の分岐通路33bとの通路径を異ならせ、制御弁が介装されていない第2の分岐通路33b側の通路径を第1の分岐通路33a側の通路径よりも相対的に細く設定することにより、単一の制御弁(第1の制御弁36a)によって、幅広い配分比での流量制御を実現することができる。このように構成すれば、より簡単な構成によって、回転電機1の冷却を実現することが可能となる。なお、第1の制御弁36aに代えて第2の制御弁36bのみによって切換部36を構成してもよいことは勿論である。   Here, in the above-described embodiment, the first control valve 36a for controlling the flow rate of the first branch passage 33a and the second control valve 36b for controlling the flow rate of the second branch passage 33b are provided. However, for example, as shown in FIG. 6, the switching unit 36 may be configured by only the first control valve 36a that controls the flow rate of the first branch passage 33a. Is possible. According to such a configuration, the balance of the effective diameter between the first and second branch passages 33a and 33b, which changes depending on the opening degree of the first control valve 36a, is obtained by the opening degree control of the first control valve 36a. By changing, the flow distribution can be controlled. In this case, for example, as shown in FIG. 6, the passage diameters of the first branch passage 33a and the second branch passage 33b are made different, and the second branch passage 33b side where no control valve is interposed is provided. By setting the path diameter to be relatively narrower than the path diameter on the first branch passage 33a side, flow control with a wide distribution ratio can be realized by a single control valve (first control valve 36a). it can. If comprised in this way, it will become possible to implement | achieve cooling of the rotary electric machine 1 with a simpler structure. Of course, the switching unit 36 may be configured by only the second control valve 36b instead of the first control valve 36a.

なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。例えば、上述の実施形態においては、回転電機1を走行用モータとして用いる場合の一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、回転電機をジェネレータ或いはモータジェネレータ等として用いてもよいことは勿論である。   In addition, this invention is not limited to each embodiment described above, A various deformation | transformation and change are possible, and they are also in the technical scope of this invention. For example, in the above-described embodiment, an example in which the rotating electrical machine 1 is used as a traveling motor has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, the rotating electrical machine is used as a generator or a motor generator. Of course, it may be.

また、上述の実施形態においては、ロータ6の外側にステータ8を配置し、ロータ6側に永久磁石18を配置し、ステータ7側にコイル21を配置した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ロータ側にコイルを配置し、ステータ側に永久磁石を配置する、あるいはロータを外側に、ステータを内側に配置した構成であってもよいことは勿論である。   In the above-described embodiment, an example in which the stator 8 is disposed outside the rotor 6, the permanent magnet 18 is disposed on the rotor 6 side, and the coil 21 is disposed on the stator 7 side has been described. Of course, for example, a coil may be arranged on the rotor side and a permanent magnet may be arranged on the stator side, or the rotor may be arranged outside and the stator arranged inside. .

1 … 回転電機
5 … ハウジング
5 … ハウジング
6 … ロータ
7 … ステータ
10 … ハウジング本体
10a … 壁部
10b … 冷媒吐出口
10c … ドレーン開口部
11 … 蓋体
15 … ロータ軸
15a … 冷媒導入通路
16 … ベアリング
17 … ロータ本体
17a … 冷却通路
18 … 永久磁石
20 … ステータコア
21 … コイル
21a … コイルエンド
22 … インバータ
25 … 制御ユニット(発熱量推定手段、流量制御手段)
26 … アクセル開度センサ
27 … 車速センサ
30 … 冷却装置
31 … ポンプ
32 … リザーバタンク
33 … 冷媒供給通路
33a … 第1の分岐通路
33b … 第2の分岐通路
34 … リターン通路
35 … クーラ
36 … 切換部(切換手段)
36a … 第1の制御弁
36b … 第2の制御弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotating electrical machine 5 ... Housing 5 ... Housing 6 ... Rotor 7 ... Stator 10 ... Housing main body 10a ... Wall part 10b ... Refrigerant discharge port 10c ... Drain opening 11 ... Lid 15 ... Rotor shaft 15a ... Refrigerant introduction passage 16 ... Bearing DESCRIPTION OF SYMBOLS 17 ... Rotor main body 17a ... Cooling passage 18 ... Permanent magnet 20 ... Stator core 21 ... Coil 21a ... Coil end 22 ... Inverter 25 ... Control unit (heat generation amount estimation means, flow rate control means)
26 ... Accelerator opening sensor 27 ... Vehicle speed sensor 30 ... Cooling device 31 ... Pump 32 ... Reservoir tank 33 ... Refrigerant supply passage 33a ... First branch passage 33b ... Second branch passage 34 ... Return passage 35 ... Cooler 36 ... Switching Part (switching means)
36a ... 1st control valve 36b ... 2nd control valve

Claims (4)

ステータ或いはロータの何れか一方にコイルが設けられ、他方に永久磁石が設けられた回転電機の冷却装置であって、
冷媒を吐出するポンプが上流側に接続されるとともに、下流側が前記コイル側に冷媒を供給する第1の分岐通路と前記永久磁石側に冷媒を供給する第2の分岐通路とに分岐された冷媒供給通路と、
前記冷媒供給通路に介装され、前記第1の分岐通路と前記第2の分岐通路とを流通する冷媒の流量配分を連続的に切り換える切換手段と、
前記回転電機を駆動制御するための目標トルク及び目標回転数に基づいて前記回転電機の総発熱量を推定するとともに、前記コイル側の発熱量と前記永久磁石側の発熱量とをそれぞれ推定する発熱量推定手段と、
前記回転電機の総発熱量に基づいて前記ポンプからの冷媒の吐出量を制御するとともに、前記コイル側及び前記永久磁石側の各発熱量に基づいて前記切換手段を通じた冷媒の流量配分制御を行う流量制御手段と、を備えたことを特徴とする回転電機の冷却装置。
A cooling device for a rotating electrical machine in which a coil is provided on either the stator or the rotor and a permanent magnet is provided on the other,
A pump that discharges the refrigerant is connected to the upstream side, and a refrigerant branched into a first branch passage that supplies the refrigerant to the coil side and a second branch passage that supplies the refrigerant to the permanent magnet side A supply passage;
Switching means interposed in the refrigerant supply passage, for continuously switching the flow rate distribution of the refrigerant flowing through the first branch passage and the second branch passage;
The total heat generation amount of the rotating electrical machine is estimated based on the target torque and target rotational speed for driving and controlling the rotating electrical machine, and the heat generation amount for estimating the heat generation amount on the coil side and the heat generation amount on the permanent magnet side, respectively. A quantity estimation means;
The refrigerant discharge amount from the pump is controlled based on the total heat generation amount of the rotating electrical machine, and the refrigerant flow distribution control is performed through the switching means based on the heat generation amounts on the coil side and the permanent magnet side. And a flow rate control means.
前記切換手段は、前記第1の分岐通路或いは前記第2の分岐通路を流通する冷媒の流量を調整する単一の制御弁によって構成されていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機の冷却装置。   2. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the switching unit is configured by a single control valve that adjusts a flow rate of a refrigerant flowing through the first branch passage or the second branch passage. Cooling system. 前記流量制御手段は、前記ロータの回転数が高くなるほど、前記第2の分岐通路を流通する冷媒の流量を増加させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回転電機の冷却装置。   3. The cooling device for a rotating electrical machine according to claim 1, wherein the flow rate control unit increases the flow rate of the refrigerant flowing through the second branch passage as the rotational speed of the rotor increases. . 前記発熱量推定手段は、前記目標トルク及び前記目標回転数と、前記コイル側の発熱量及び前記永久磁石の発熱量との関係をマップ化したマップを参照して、前記コイル側の発熱量と前記永久磁石側の発熱量の和である前記回転電機の発熱量を推定することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の回転電機の冷却装置。  The heat generation amount estimation means refers to a map that maps the relationship between the target torque and the target rotation speed, the heat generation amount on the coil side, and the heat generation amount of the permanent magnet, and The cooling device for a rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3, wherein a heat generation amount of the rotating electrical machine that is a sum of heat generation amounts on the permanent magnet side is estimated.
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