BR102018070460B1 - Estrutura de arrefecimento para máquina rotativa elétrica - Google Patents

Abstract

ESTRUTURA DE REFRIGERAÇÃO PARA MÁQUINA ROTATIVA ELÉTRICA. Uma estrutura de arrefecimento (80) para uma máquina elétrica rotativa (20) inclui um primeiro tubo de alimentação (32) que é disposto verticalmente acima de uma máquina elétrica rotativa (20) e que tem um orifício de descarga (76) através do qual um fluido refrigerante é descarregado em direção à máquina elétrica rotativa (20); um segundo tubo de alimentação (34) que está disposto em paralelo com o primeiro tubo de alimentação (32) verticalmente acima da máquina elétrica rotativa (20) e que tem um orifício de descarga (76) através do qual o fluido refrigerante é descarregado em direção à máquina elétrica rotativa (20); e uma bomba (42, 44) configurada para fornecer o fluido refrigerante ao primeiro tubo de alimentação (32) e ao segundo tubo de alimentação (34) de tal modo que uma direção do fluido refrigerante fluindo através do primeiro tubo de alimentação (32) e uma direção do fluido refrigerante que flui através do segundo tubo de alimentação (34) é oposta uma à outra.

Description

ANTECDENTES DA INVENÇÃO 1. Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se a uma estrutura de arrefecimento que resfria uma máquina elétrica rotativa.

2. Descrição da Técnica Relacionada

[002] Acionamentos de motores elétricos que convertem energia elétrica em energia cinética de rotação, geradores que convertem energia cinética de rotação em energia elétrica e dispositivos elétricos que funcionam tanto como acionamento de motor elétrico quanto como gerador são conhecidos. A seguir, os dispositivos elétricos descritos acima são representados como máquinas elétricas rotativas.

[003] Uma máquina elétrica rotativa tem dois elementos, que são dispostos de modo coaxial e girados um em relação ao outro. Normalmente, um elemento é fixo e o outro elemento é rodado. Uma bobina é disposta no elemento fixo (estator), e um campo magnético que é girado pela alimentação de energia elétrica para a bobina é formado. O outro elemento (rotor) é girado devido a uma interação com o campo magnético descrito acima.

[004] São conhecidos os veículos elétricos, tais como um veículo híbrido (HV), um veículo híbrido de conectar (PHV), incluindo uma máquina elétrica rotativa, como um motor primário em conjunto com um motor de combustão interna, e um automóvel elétrico (EV). Como uma unidade de energia para os veículos elétricos acima descritos, um que tenha uma configuração na qual uma máquina elétrica rotativa está integrada com um transeixo ou transmissão foi posto em prática. Na unidade de força para os veículos elétricos, a máquina elétrica rotativa é alojada dentro de uma caixa, como o transeixo, e o resfriamento direto com ar ambiente não pode ser esperado. Assim, o óleo lubrificante incluído no transeixo ou similar ou um fluido hidráulico para controle do dispositivo é suprido à máquina elétrica rotativa para resfriar a máquina elétrica rotativa.

[005] Por exemplo, a Publicação de Pedido de Patente Japonesa Não Examinado No. 2009-96326 (JP 2009-96326 A) descreve que o óleo é alimentado a partir de uma unidade de bomba de óleo constituída por uma bomba de óleo mecânica acionada por um motor de combustão interna e uma bomba de óleo elétrica impelida por um acionamento de motor elétrico a um mecanismo de transmissão de força e lubrificação e resfriamento de partes individuais do mecanismo de transmissão de energia é executado.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] Além de altos rendimentos e redução de tamanho das máquinas elétricas rotativas, nas máquinas elétricas rotativas dos veículos elétricos, incluindo EV e PHV que estão em desenvolvimento, a carga das máquinas rotativas tende a tornar-se alta, em comparação com HV da técnica relacionada.

[007] A invenção fornece uma estrutura de resfriamento para uma máquina elétrica rotativa capaz de melhorar ainda mais a estabilidade de alimentação de um fluido refrigerante e melhorar ainda mais o desempenho do resfriamento da máquina elétrica rotativa, e a estrutura de arrefecimento para a máquina elétrica rotativa inclui um tubo de alimentação da máquina elétrica rotativa que fornece o fluido refrigerante a partir de cima.

[008] Um aspecto da invenção refere-se a uma estrutura de resfriamento para uma máquina elétrica rotativa incluindo um primeiro tubo de alimentação, uma segunda alimentação e uma bomba. O primeiro tubo de alimentação é disposto verticalmente acima de uma máquina elétrica rotativa e tem um orifício de descarga através do qual um fluido refrigerante é descarregado em direção à máquina elétrica rotativa. O segundo tubo de alimentação é disposto em paralelo com o primeiro tubo de alimentação verticalmente acima da máquina elétrica rotativa e tem um orifício de descarga através do qual o fluido refrigerante é descarregado em direção à máquina elétrica rotativa. A bomba está configurada para entregar o fluido refrigerante ao primeiro tubo de alimentação e ao segundo tubo de alimentação de tal modo que uma direção do fluido refrigerante que escoa através do primeiro tubo de alimentação e uma direção do fluido refrigerante que escoa através do segundo tubo de alimentação são opostas uma à outra.

[009] Na estrutura de arrefecimento de acordo com o aspecto da invenção, a bomba pode incluir uma primeira bomba que entrega o fluido refrigerante ao primeiro tubo de alimentação e uma segunda bomba que entrega o fluido refrigerante ao segundo tubo de alimentação.

[010] Na estrutura de arrefecimento de acordo com o aspecto da invenção, a primeira bomba pode ser uma bomba de óleo mecânica; e a segunda bomba pode ser uma bomba de óleo elétrica.

[011] Em virtude da configuração acima descrita, na estrutura de arrefecimento para a máquina elétrica rotativa incluindo o tubo de alimentação da máquina elétrica rotativa que abastece o fluido refrigerante a partir de cima, a estabilidade de fornecimento do fluido refrigerante pode ser ainda melhorada, e o desempenho de arrefecimento da máquina elétrica rotativa pode ser adicionalmente melhorado.

[012] De acordo com o aspecto da invenção, em um caso em que taxa de fluxo ou a pressão do fluido refrigerante fornecido ao primeiro tubo de alimentação e ao segundo tubo de alimentação aumenta a taxa de fluxo ou a pressão do fluido refrigerante fornecido ao outro pode ser controlado de forma independente. Por conseguinte, a faixa de descarga do fluido refrigerante para a máquina elétrica rotativa pode ser ajustada para uma faixa mais desejável do ponto de vista do desempenho do arrefecimento, e podem ser realizadas melhorias no desempenho do arrefecimento da máquina elétrica rotativa.

[013] De acordo com o aspecto da invenção, o fluido refrigerante é bombeado para um primeiro tubo de alimentação e para o segundo tubo de alimentação utilizando a bomba de óleo mecânica, e o fluido refrigerante é bombeado para o outro utilizando a bomba de óleo elétrica. Como resultado, o desempenho de resfriamento da máquina elétrica rotativa pode ser melhorado aumentando a quantidade de descarga do fluido refrigerante usando a bomba de óleo mecânica, em que a quantidade de bombeamento do fluido refrigerante aumenta ou diminui de acordo com a quantidade de carga sob a condição de que uma carga alta seja aplicada à máquina elétrica rotativa, para um tubo de alimentação, e a faixa de descarga do fluido refrigerante para a máquina elétrica rotativa pode ser otimizada do ponto de vista do desempenho de resfriamento ajustando apropriadamente a direção de descarga do fluido refrigerante usando a bomba de óleo elétrica, que pode ajustar a quantidade de bombeamento do fluido refrigerante sem depender da quantidade de carga, para o outro tubo de alimentação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[014] As características, vantagens e significado técnico e industrial de concretizações exemplificativas da invenção serão descritas a seguir com referência aos desenhos anexos, em que números semelhantes indicam elementos semelhantes, e em que:

[015] FIGURA 1 é uma vista que ilustra a configuração de um sistema de controle de veículo na presente concretização;

[016] FIGURA 2 é uma vista que ilustra a configuração de uma máquina elétrica rotativa e uma estrutura de arrefecimento para a mesma na presente concretização;

[017] FIGURA 3 é uma vista que ilustra a configuração da máquina elétrica rotativa e a estrutura de arrefecimento para a mesma na presente concretização;

[018] FIGURA 4A é uma vista que ilustra um estado de descarga de um fluido refrigerante pela estrutura de arrefecimento para a máquina elétrica rotativa da presente concretização;

[019] FIGURA 4B é uma vista que ilustra um estado de descarga de um fluido refrigerante pela estrutura de arrefecimento para a máquina elétrica rotativa da presente concretização; e

[020] FIGURA 5 é uma vista que ilustra a configuração de uma máquina elétrica rotativa e uma estrutura de arrefecimento para a mesma na técnica relacionada.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES

[021] A seguir, as concretizações relacionadas com a invenção serão descritas em detalhe com referência aos desenhos. A seguir, um veículo híbrido no qual um motor de combustão interna, duas máquinas elétricas rotativas, uma bomba de óleo mecânica, uma bomba de óleo elétrica e similares são montados será descrito como um veículo. Este é apenas um exemplo para descrição.

[022] A FIGURA 1 é uma vista que ilustra a configuração de um sistema de controle de veículo 10 com respeito a um veículo híbrido. O sistema de controle do veículo 10 inclui uma unidade de força 14 montada no veículo híbrido.

[023] A unidade de força 14 inclui um motor (não ilustrado) que é um motor de combustão interna, uma primeira máquina elétrica rotativa 18 ilustrada como MG1, uma segunda máquina elétrica rotativa 20 ilustrada como MG2 e um mecanismo de transmissão de força 16 fornecido entre a primeira máquina elétrica rotativa 18 e a segunda máquina elétrica rotativa 20.

[024] A primeira máquina elétrica rotativa 18 e a segunda máquina elétrica rotativa 20 são motores - geradores (MG) montados no veículo e funcionam como motores quando a energia elétrica é alimentada. A primeira máquina elétrica rotativa 18 e a segunda máquina elétrica rotativa 20 são máquinas rotativas que são máquinas elétricas rotativas de três fases do tipo síncrono que funcionam como geradores quando são freadas ou acionadas pelo motor. Aqui, a primeira máquina elétrica rotativa 18 e a segunda máquina elétrica rotativa 20 são utilizadas principalmente como um gerador para a carga de uma bateria (não ilustrada) e a outra das mesmas é utilizada principalmente como um motor de acionamento para o funcionamento do veículo.

[025] Por exemplo, a primeira máquina elétrica rotativa 18 é usada como um gerador que é acionado pelo motor para gerar energia elétrica e alimenta a bateria com a energia elétrica gerada. A segunda máquina elétrica rotativa 20 é usada para o funcionamento do veículo, e recebe abastecimento de energia elétrica a partir da bateria para funcionar como um motor para acionar os eixos do veículo, no momento da energização. A segunda máquina elétrica rotativa 20 pode funcionar como um gerador para regenerar a energia de frenagem para alimentar a bateria com a energia de frenagem, no momento da frenagem. A seguir, será descrito um caso em que a primeira máquina elétrica rotativa 18 é usada como o gerador e a segunda máquina elétrica rotativa 20 é usada como o motor.

[026] O mecanismo de transmissão de energia 16 é um mecanismo que tem a função de distribuir a energia a ser alimentada ao veículo híbrido entre a saída do motor e a saída da primeira máquina elétrica rotativa 18 e da segunda máquina elétrica rotativa 20. Como mecanismo de transmissão de energia 16, tal como descrito acima, um eixo de saída do motor, os eixos de saída da primeira máquina elétrica rotativa 18 e da segunda máquina elétrica rotativa 20, e mecanismos de engrenagens planetárias que estão respectivamente conectados aos eixos de saída para os eixos do veículo podem ser usados. O eixo de saída do motor conecta o mecanismo de transmissão de força 16 e o motor, é conectado a um eixo de acionamento de uma bomba de óleo mecânica 42 através de um eixo de conexão, e é usado para acionar a bomba de óleo mecânica 42.

[027] A carga de uma bateria passível de carregar (fonte de energia) é realizada, por exemplo, acionando a primeira máquina elétrica rotativa 18 com o motor e alimentando a energia elétrica gerada pela primeira máquina elétrica rotativa 18. A bateria pode ser constituída por uma bateria de íons de lítio com uma tensão terminal de aproximadamente 300 V a cerca de 200 V. O grupo de baterias é um em que uma pluralidade de baterias tem uma tensão terminal de 1 V a vários V, as quais são referidas como baterias individuais ou células de bateria, são combinadas para obter a tensão terminal predeterminada acima descrita. Como as baterias, os capacitores de grande capacidade podem ser usados além das baterias secundárias, tal como o grupo de baterias de íon de lítio e um grupo de baterias de hidrogênio-níquel.

[028] Um corpo de caixa 24 é um invólucro que inclui o mecanismo de transmissão de força 16, a primeira máquina elétrica rotativa 18 e a segunda máquina elétrica rotativa 20, e é também referida como um transeixo. Óleo para realizar a lubrificação de partes móveis do mecanismo de transmissão de força 16, da primeira máquina elétrica rotativa 18 e da segunda máquina elétrica rotativa 20 e arrefecimento do mecanismo de transmissão de força 16, a primeira máquina elétrica rotativa 18, e a segunda máquina elétrica rotativa 20 é armazenada num espaço interno do corpo da caixa 24. Como o óleo também tem uma função de fluido refrigerante, por exemplo, o óleo lubrificante referido como um fluido de transmissão automática (ATF) pode ser usado.

[029] Um sistema de arrefecimento 12 tem uma primeira passagem de alimentação 28 incluindo a bomba de óleo mecânica 42 e uma segunda passagem de alimentação 30 incluindo uma bomba de óleo elétrica 44, como um circuito de arrefecimento que circula e fornece o óleo a ser utilizado para arrefecer a primeira máquina elétrica rotativa 18 e a segunda máquina elétrica rotativa 20. A bomba de óleo mecânica 42 e a bomba de óleo elétrica 44 circulam e alimentam respectivamente o óleo que serve como fluido refrigerante no espaço interno do corpo da caixa 24.

[030] A bomba de óleo mecânica 42 e a bomba de óleo elétrica 44 são configuradas para aspirar o óleo através de uma peneira 58 a partir de um cárter de óleo (não ilustrado) em que o óleo está armazenado. Especificamente, uma passagem de admissão de fluido refrigerante 38 está ligada à peneira 58 proporcionado em um lado inferior do corpo da caixa 24, e a passagem de entrada de fluido refrigerante 38 se ramifica para um lado da bomba de óleo elétrica 44 e para um lado da bomba de óleo mecânica 42 a jusante da peneira 58. Ou seja, a bomba de óleo mecânica 42 e a bomba de óleo elétrica 44 são conectadas em paralelo ao filtro 58.

[031] A primeira passagem de alimentação 28 está configurada para incluir a bomba de óleo mecânica 42, um resfriador de óleo do tipo arrefecimento por ar (daqui em diante referido como um "resfriador") 50, uma primeira válvula de retenção 54, um tubo de alimentação MG1 36, e um primeiro tubo de alimentação 32.

[032] A bomba de óleo mecânica 42 é uma bomba de fluido refrigerante mecânica na qual o eixo de acionamento está conectado ao eixo de saída do motor e é acionado quando o motor opera. Isto é, quando o veículo funciona com a força do motor, a bomba de óleo mecânica 42 entrega o óleo a partir de uma abertura de distribuição. O óleo alimentado a partir da bomba mecânica de óleo 42 é fornecido ao mecanismo de transmissão de força 16 e à primeira máquina elétrica rotativa 18 para funcionar como óleo lubrificante e funciona como o fluido refrigerante da primeira máquina elétrica rotativa 18 e da segunda máquina elétrica rotativa 20 através da primeira passagem de alimentação 28. A bomba de óleo mecânica 42 começa a ser acionada com a partida do motor e finaliza de ser acionada quando o motor para.

[033] A primeira válvula de retenção 54 é fornecida entre a bomba de óleo mecânica 42 e o resfriador 50, e tem a função de restringir um contra-fluxo do óleo no lado do orifício de entrega da bomba de óleo mecânica 42. O óleo alimentado pela bomba de óleo mecânica 42 passa através da primeira válvula de retenção 54 e é bombeado para o resfriador 50.

[034] Um ponto de ramificação P é uma posição onde uma passagem de fluxo se ramifica para o lado do resfriador 50 e o lado da primeira máquina elétrica rotativa 18 entre a bomba de óleo mecânica 42 e o resfriador 50. O óleo fornecido pela bomba de óleo mecânica 42 é alimentado à primeira máquina elétrica rotativa 18 e ao mecanismo de transmissão de força 16 sem passar pelo resfriador 50 quando é bombeado para a primeira máquina elétrica rotativa 18 e pelo mecanismo de transmissão de energia 16 no ponto de ramificação P. Por outro lado, o óleo bombeado para o lado do resfriador 50 no ponto de ramificação P flui para dentro do resfriador 50.

[035] O resfriador 50 é um trocador de calor que realiza troca de calor entre o óleo e o ar (por exemplo, ar ambiente do veículo), e possui desempenho de resfriamento superior ao resfriador de arrefecimento a água 52. Uma vez que o resfriador 50 é fornecido no exterior do corpo da caixa 24, o óleo bombeado para a primeira passagem de alimentação 28 flui primeiro para fora do corpo da caixa 24, e depois volta para o interior do corpo da caixa 24 novamente.

[036] A primeira passagem de alimentação 28 está provida de duas válvulas de alívio 40 que ajustam a pressão hidráulica dentro da primeira passagem de alimentação 28. Cada válvula de alívio 40 tem um orifício de alimentação conectado à primeira passagem de alimentação 28 e tem uma abertura de orifício de descarga em direção ao interior do corpo da caixa 24. Por exemplo, as pressões de alívio das duas válvulas de alívio 40 são ajustadas para magnitudes diferentes. O óleo dentro da primeira passagem 28 de alimentação está configurado para ser fornecido a partir de cada válvula de alívio 40 para o interior do corpo da caixa 24 no momento da sobrepressão.

[037] A primeira passagem de alimentação 28 ramifica-se para o lado do tubo de alimentação MG1 36 que alimenta o fluido refrigerante para a primeira máquina elétrica rotativa 18, e o lado do primeiro tubo de alimentação 32 que alimenta o fluido refrigerante para a segunda máquina elétrica rotativa 20, em um ponto de ramificação Q a jusante do resfriador 50. O tubo de alimentação MG1 36 é uma passagem de fluxo proporcionada no interior do corpo da caixa 24, é proporcionado por cima da primeira máquina elétrica rotativa 18, e descarrega o fluido refrigerante para a primeira máquina elétrica rotativa 18. O primeiro tubo de alimentação 32 é uma passagem de fluxo fornecida dentro do corpo da caixa 24, é fornecido acima da segunda máquina elétrica rotativa 20, e descarrega o fluido refrigerante para a segunda máquina elétrica rotativa 20. Assim sendo, o óleo arrefecido a ar pelo resfriador 50 é alimentado a cada uma das máquinas, a primeira máquina elétrica rotativa 18 e a segunda máquina elétrica rotativa 20.

[038] A segunda passagem de alimentação 30 está configurada para incluir a bomba de óleo elétrica 44, um resfriador de óleo tipo arrefecimento de água (doravante referido como "resfriador de arrefecimento de água") 52, uma segunda válvula de retenção 56 e um segundo tubo de alimentação 34.

[039] A bomba de óleo elétrica 44 é uma bomba de fluido refrigerante elétrica que é acionada por um motor elétrico 48 e é controlada por um dispositivo de controle 46. O dispositivo de controle 46 é constituído por um dispositivo de controle eletrônico bem conhecido que pode controlar a bomba de óleo elétrica 44, e controla o acionamento da bomba de óleo elétrica 44 controlando o motor elétrico 48. O dispositivo de controle 46 pode ser constituído por um computador adequado para montagem no veículo híbrido. O dispositivo de controle 46 pode ser uma parte de outro dispositivo de controle a ser montado no veículo híbrido, por exemplo, um dispositivo de controle que comanda elementos individuais do sistema de arrefecimento 12 ou um dispositivo de controle integrado que efetua o controle total do veículo.

[040] O resfriador de arrefecimento a água 52 é um trocador de calor que realiza a troca de calor entre o óleo e um fluido refrigerante. Uma vez que o resfriador de arrefecimento por água 52 é proporcionado fora do corpo da caixa 24, o óleo bombeado para dentro da segunda passagem de alimentação 30 flui primeiro para fora do corpo da caixa 24 e depois volta para o interior do corpo da caixa 24 novamente.

[041] A segunda válvula de retenção 56 é proporcionada entre o resfriador de arrefecimento por água 52 e o segundo tubo de alimentação 34 e tem a função de restringir um contra-fluxo do óleo no lado do orifício de distribuição da bomba de óleo elétrica 44. O óleo fornecido pela bomba de óleo elétrica 44 passa através do resfriador de arrefecimento por água 52 e da segunda válvula de retenção 56, e é bombeado para o segundo tubo de alimentação 34.

[042] O segundo tubo de alimentação 34 é uma passagem de fluxo proporcionada no interior do corpo da caixa 24, é proporcionado por cima da segunda máquina 20 elétrica rotativa e descarrega o fluido refrigerante para a segunda máquina 20 elétrica rotativa. Em conformidade, o óleo arrefecido por água pelo resfriador de arrefecimento a água 52 é fornecido à segunda máquina 20 elétrica rotativa.

[043] Para arrefecer eficazmente a segunda máquina elétrica rotativa 20, o sistema de arrefecimento 12 relacionado com a presente concretização pode bombear o óleo (fluido refrigerante) arrefecido pelo resfriador 50 e o resfriador de arrefecimento por água 52 com diferentes desempenhos de arrefecimento, em diferentes trajetos, e fornecer o óleo do primeiro tubo de alimentação 32 e do segundo tubo de alimentação 34, que são diferentes uns dos outros, para a segunda máquina elétrica rotativa 20. Uma pluralidade de trajetos de arrefecimento que atingem a segunda máquina elétrica rotativa 20 é formada no sistema de arrefecimento 12 como descrito acima.

[044] Embora tanto a primeira passagem de alimentação 28 como a segunda passagem de alimentação 30 possam ser constituídas por elementos tubulares, uma ou ambas disso, podem ser passagens de fluxo formadas ao fazer orifícios no corpo da caixa 24.

[045] A seguir, uma estrutura que resfria a segunda máquina elétrica rotativa 20 será descrita em detalhe, referindo-se aos desenhos. As FIGURAS 2 e 3 são vistas ilustrando a configuração de uma estrutura de arrefecimento 80 da segunda máquina 20 elétrica rotativa relacionada com a presente concretização. Uma seção transversal incluindo um eixo de rotação, especialmente, uma seção transversal de um estator é ilustrada na FIGURA 2, e uma seção ortogonal a um eixo de rotação da segunda máquina elétrica rotativa 20 é ilustrada na FIGURA 3. As FIGURAS 4A e 4B são vistas que ilustram um estado de descarga do óleo pela estrutura de arrefecimento 80, FIGURA 4A é uma vista em corte parcial ao longo da linha IVA-IVA ilustrada na FIGURA 2, e FIGURA 4B é uma vista em corte parcial ao longo da linha IVB-IVB ilustrada na FIGURA 2.

[046] A segunda máquina elétrica rotativa 20 tem um estator cilíndrico ou anelar 60, e um rotor em forma de coluna ou em forma de disco 62 que está disposto de modo coaxial com a forma cilíndrica do estator 60. Um eixo rotativo 64 passa através do centro do rotor 62. O eixo rotativo 64 funciona como um eixo de saída para produzir uma força de rotação para o exterior quando a segunda máquina elétrica rotativa 20 funciona como um acionador de motor elétrico. O eixo rotativo 64 funciona como um eixo de entrada para introduzir uma força de rotação a partir do exterior quando a segunda máquina elétrica rotativa 20 opera como gerador. A segunda máquina elétrica rotativa 20 é usada, por exemplo, em um estado em que o eixo rotativo 64 está disposto lateralmente como ilustrado.

[047] O estator 60 inclui um núcleo de estator 66, no qual as irregularidades são dispostas alternadamente em uma direção circunferencial em uma periferia interna. Um fio condutor de bobina é recebido em uma parte rebaixada proporcionada na periferia interna do núcleo de estator 66, e uma bobina 68 é formada de tal modo que o fio condutor da bobina enrola uma parte saliente. Um campo magnético rotativo é formado em um espaço dentro do estator 60, fornecendo energia elétrica à bobina 68. Em outras palavras, a bobina 68 é enrolada em torno do núcleo de estator 66, de tal forma que um campo magnético rotativo é formado quando a energia elétrica é alimentada.

[048] A parte saliente da periferia interna do núcleo de estator 66 é também referida como dentes e a parte rebaixada é também referida como ranhuras. Em regiões adjacentes às superfícies de extremidade do núcleo de estator 66, uma pluralidade de fios condutores de bobina é empacotada de maneira complicada. Uma parte na qual os fios condutores de bobina são agrupados é uma extremidade de bobina 70. Na extremidade de bobina 70, os fios condutores de bobina são empacotados de forma complicada como descrito acima, e uma parte tendo um espaço está presente entre os fios condutores de bobina. No entanto, a seção da extremidade da bobina tem uma forma anelar retangular como um todo e está localizada adjacente a uma superfície de extremidade cilíndrica do núcleo de estator 66. Na FIGURA 2, na extremidade da bobina 70, os fios condutores individuais empacotados não são estirados e são ilustrados em uma forma anelar simplificada.

[049] O rotor 62 tem uma forma cilíndrica como um todo, e é disposto com uma pequena folga de uma periferia interna, especialmente, pontas de dentes do estator 60. No rotor 62, por exemplo, um ímã permanente é embutido perto de uma superfície periférica externa ou de uma superfície periférica exterior do rotor, de modo a rodar devido à interação com o campo magnético rotativo formado pelo estator 60. Podem ser proporcionadas partes com diferentes resistências magnéticas (relutâncias) na direção circunferencial do rotor 62, e o rotor 62 pode ser rodado devido a uma interação entre as partes que têm resistências magnéticas (relutâncias) diferentes e o campo magnético rotativo. O eixo rotativo 64 está fixo no rotor de modo a rodar integralmente com o rotor 62.

[050] Aqui, embora o calor gerado nos fios condutores de bobina dentro das fendas flua para o núcleo de estator circundante 66, não existe um bom condutor para o calor em torno da extremidade da bobina 70. Portanto, a temperatura tende a subir. Por esta razão, o arrefecimento eficiente da extremidade da bobina 70 é desejado. Geralmente, como o líquido possui uma condutividade térmica melhor que o gás, pode-se esperar um resfriamento eficiente no resfriamento pelo óleo. Ao suspender o óleo a partir de cima e tomar calor quando o óleo flui através da extremidade da bobina 70, a quantidade do óleo usado pode ser reduzida em comparação com um caso em que a extremidade da bobina 70 está imersa no óleo.

[051] Na estrutura de arrefecimento 80 da presente concretização, como descrito acima, dois sistemas são fornecidos como os trajetos de arrefecimento que distribuem o óleo a ser utilizado para arrefecer a segunda máquina elétrica rotativa 20. Isto é, na estrutura de arrefecimento 80 da presente concretização, a segunda máquina 20 elétrica rotativa incluindo a extremidade da bobina 70 é arrefecida fornecendo o óleo do primeiro tubo de alimentação 32 e do segundo tubo de alimentação 34 dispostos em paralelo acima da segunda máquina elétrica rotativa 20.

[052] A estrutura do primeiro tubo de alimentação 32 e um estado de descarga do óleo pelo primeiro tubo de alimentação 32 estão ilustrados na FIGURA 4A. O primeiro tubo de alimentação 32 está disposto em paralelo com o eixo rotativo 64 acima do núcleo de estator 66. O primeiro tubo de alimentação 32 tem uma parede lateral tubular, por exemplo, cilíndrica 72, e uma parede de extremidade 74 proporcionada de modo a fechar uma extremidade do tubo. Um orifício de descarga 76 é provido em uma superfície da parede lateral 72 que enfrenta a segunda máquina elétrica rotativa 20. Na presente concretização, três orifícios de descarga 76 são providos em uma direção do comprimento do primeiro tubo de alimentação 32. Dois dos três orifícios de descarga 76 estão dispostos em posições voltadas para a extremidade da bobina 70 em ambos os lados do núcleo do estator 66, e o restante está disposto em uma posição que está voltada para uma periferia externa do núcleo do estator 66. Consequentemente, como indicado pelas setas na FIGURA 4A, o óleo fornecido para o primeiro tubo de alimentação 32 flui através do primeiro tubo de alimentação 32 para parede de extremidade 74 a partir de uma extremidade aberta (um lado direito da FIGURA 4A) do tubo e é descarregado em direção à segunda máquina elétrica rotativa 20 a partir dos orifícios de descarga individuais 76.

[053] Aqui, uma estrutura de arrefecimento 90 da técnica relacionada ilustrada na FIGURA 5 será descrita. Na estrutura de arrefecimento 90 ilustrado na FIGURA 5, a alimentação de fluido refrigerante para a segunda máquina elétrica rotativa 20 é realizada de forma independente pelo primeiro tubo de alimentação 32 disposto por cima da segunda máquina elétrica rotativa 20. Como descrito acima, o óleo bombeado pela bomba de óleo mecânica 42 é entregue no primeiro tubo de alimentação 32 e é descarregado dos orifícios de descarga individuais 76. As posições dos orifícios de descarga individuais 76 são determinadas, por exemplo, de tal modo que o óleo é descarregado em uma região desejada para arrefecimento, tal como a extremidade da bobina 70 ou uma região onde um efeito de arrefecimento é relativamente elevado, embora tendo em consideração uma direção de descarga do óleo a partir dos orifícios de descarga 76. No entanto, como o eixo de acionamento da bomba de óleo mecânica 42 está conectado ao eixo de saída do motor, quando o motor opera em rotação de alta velocidade, a vazão e a pressão do óleo a ser bombeado podem aumentar e a direção de descarga do óleo pode desviar-se em uma direção de descarga b no lado da parede de extremidade 74 de uma direção de descarga a (por exemplo, direção vertical) na FIGURA 4A. Como resultado, na estrutura de arrefecimento 90 da técnica relacionada, em que a alimentação do refrigerante é realizada de forma independente pelo primeiro tubo de alimentação 32, existe uma possibilidade do fluido refrigerante não ser alimentado em uma quantidade assumida ou dentro de uma faixa assumida e o desempenho de arrefecimento desejado da segunda máquina elétrica rotativa 20 não é suficientemente obtido.

[054] Os problemas acima descritos não estão limitados à bomba de óleo mecânica 42, e podem ocorrer mesmo em um caso em que um fluido refrigerante para resfriamento de uma máquina elétrica rotativa é bombeado para um tubo de alimentação por uma bomba de óleo elétrica em uma estrutura de resfriamento que fornece o fluido refrigerante pelo um tubo de alimentação. Por exemplo, em um caso em que a saída da máquina elétrica rotativa aumenta ou em um caso em que a temperatura da máquina elétrica rotativa aumenta, um dispositivo de controle da bomba de óleo elétrica pode aumentar a taxa de fluxo do óleo bombeado a partir da bomba de óleo elétrica com a finalidade de melhorar ainda mais o desempenho de refrigeração da máquina elétrica rotativa. Como resultado, no exemplo da estrutura de arrefecimento 90 ilustrada na FIGURA 5, uma possibilidade de que a taxa de fluxo e a pressão do óleo que flui através do primeiro tubo de alimentação 32 aumentem, o desvio do sentido da descarga do óleo dos orifícios de descarga 76 em relação a uma direção assumida ocorrer e o desempenho de arrefecimento desejado não ser suficientemente obtido é considerada.

[055] Na estrutura de arrefecimento 80 da presente concretização, como ilustrado na FIGURA 2, para além do primeiro tubo de alimentação 32, o segundo tubo de alimentação 34 configurado de tal modo que a direção do óleo que flui através dele enfrenta a direção do óleo que flui através do primeiro o tubo de alimentação 32 proporcionado como um tubo de alimentação que fornece o fluido refrigerante para arrefecer a segunda máquina elétrica rotativa 20.

[056] A estrutura do segundo tubo de alimentação 34 que constitui a estrutura de arrefecimento 80 e o estado de descarga do óleo é ilustrada na FIGURA 4B. Embora o segundo tubo de alimentação 34 tenha a mesma configuração que o primeiro tubo de alimentação 32, a direção na qual o óleo flui é uma direção que fica voltada para o primeiro tubo de alimentação 32. Ou seja, o segundo tubo de alimentação 34 tem um elemento tubular, por exemplo, uma parede lateral tubular, e uma parede de extremidade 74 proporcionada de modo a fechar uma extremidade do tubo. Contudo, a parede de extremidade 74 é proporcionada em um lado (um lado direito da figura 4B) oposto ao primeiro tubo de alimentação 32 na direção do comprimento. Três orifícios de descarga 76 são providos na direção do comprimento em uma superfície da parede lateral 72 do segundo tubo de alimentação 34 que enfrenta a segunda máquina elétrica rotativa 20. Dois dos três orifícios de descarga 76 estão dispostos em posições voltadas para a extremidade da bobina 70 em ambos os lados do núcleo do estator 66, e o restante está disposto em uma posição que está voltada para uma periferia externa do núcleo do estator 66. Consequentemente, como indicado por setas na FIGURA 4B, o óleo fornecido para o primeiro tubo de alimentação 34 flui através do primeiro tubo de alimentação 34 para a parede de extremidade 74 a partir de uma extremidade aberta (um lado esquerdo da FIGURA 4B) do tubo e é descarregado em direção à segunda máquina elétrica rotativa 20 a partir dos orifícios de descarga individuais 76.

[057] Na estrutura de arrefecimento 80 da presente concretização, um caso onde a taxa de fluxo e a pressão do óleo, que é bombeado pela bomba de óleo mecânica 42 e flui através do primeiro tubo de alimentação 32, aumenta e a direção de descarga do óleo dos orifícios de descarga individuais 76 desvia-se para o lado da parede de extremidade 74 é considerado. Neste caso, na estrutura de arrefecimento 80 da presente concretização, a direção de descarga do óleo dos orifícios de descarga individuais 76 do segundo tubo de alimentação 34 é deslocada para o lado oposto de acordo com o desvio da direção de descarga do óleo dos orifícios de descarga individuais 76 do primeiro tubo de alimentação 32. Por exemplo, ao comandar o acionamento da bomba de óleo elétrica 44 com o dispositivo de controle 46 para aumentar a taxa de fluxo e a pressão do óleo que flui do segundo tubo de alimentação 34, a direção de descarga do óleo é alterada a partir de uma direção de descarga a’ do óleo, ilustrada na FIGURA 4B para uma direção de descarga b' no lado da parede de extremidade 74. Como resultado, o desvio do sentido de descarga do óleo no primeiro tubo de alimentação 32 e o desvio do sentido de descarga do óleo no segundo tubo de alimentação 34 pode ser cancelado e o óleo pode ser descarregado dentro de um intervalo desejado. Como descrito acima, na estrutura de arrefecimento 80 relacionada com a presente concretização, mesmo em um caso em que a taxa de fluxo e a pressão do óleo que flui através do primeiro tubo de alimentação 32 ou do segundo tubo de alimentação 34 aumentam em comparação com a estrutura de arrefecimento 90 usando o primeiro tubo de alimentação 32 independentemente, o óleo que arrefece a segunda máquina 20 elétrica rotativa pode ser descarregado para uma região tendo um efeito de arrefecimento relativamente alto ou para uma região onde o arrefecimento é desejado. Como resultado, a estabilidade de alimentação do fluido refrigerante pode ser ainda melhorada, o desempenho de arrefecimento da segunda máquina elétrica rotativa 20 pode ser ainda melhorado, e podem ser realizadas melhorias no desempenho de potência do veículo híbrido.

[058] Desde que as direções do óleo que flui através dos tubos de alimentação sejam no mesmo sentido, mesmo quando os tubos de alimentação para fornecer o fluido refrigerante às máquinas elétricas rotativas forem alimentados, a direção de descarga do óleo a partir do orifício de descarga se desvia quando a taxa de fluxo e a pressão do óleo que flui através dos tubos de alimentação aumenta. Por conseguinte, os problemas acima descritos em que o desempenho de arrefecimento não é satisfatório podem ocorrer ainda.

[059] Na estrutura de arrefecimento 80 da presente concretização, o bombeamento do óleo para o primeiro tubo de alimentação 32 é realizado utilizando a bomba de óleo mecânica 42. Por outro lado, o bombeamento do óleo para o segundo tubo de alimentação 34 é realizado utilizando a bomba de óleo elétrica 44, e as respectivas bombas de óleo são diferentes uma da outra. Quando as diferentes bombas de óleo são usadas nos trajetos de resfriamento individuais, conforme descrito acima, a taxa de fluxo ou a pressão do óleo fornecido ao outro caminho de resfriamento pode ser controlada independentemente em um caso em que a taxa de fluxo ou a pressão do óleo entregue a um trajeto de resfriamento aumenta. Consequentemente, a faixa de descarga do óleo para a segunda máquina elétrica rotativa 20 pode ser ajustada para uma gama mais desejável do ponto de vista do desempenho de arrefecimento. Como resultado, podem ser realizadas melhorias no desempenho de arrefecimento da segunda máquina elétrica rotativa 20.

[060] Na descrição acima, um aspecto em que o bombeamento do óleo para o primeiro tubo de alimentação 32 e para o segundo tubo de alimentação 34 pelas bombas de óleo que são independentes uma da outra é mostrado. Contudo, o bombeamento do óleo para o primeiro tubo de alimentação 32 e para o segundo tubo de alimentação 34 pode ser realizado por uma bomba de óleo. Em um caso em que o bombeamento do óleo para o primeiro tubo de alimentação 32 e para o segundo tubo de alimentação 34 é realizado por uma bomba de óleo, considera-se que os aumentos as taxas de fluxo ou as pressões do óleo em ambos os tubos de alimentação pela bomba de óleo são quase os mesmos e os desvios das direções de descarga do óleo dos orifícios de descarga 76 são também quase os mesmos. Na estrutura de arrefecimento 80 da presente concretização, uma vez que as direções do óleo que flui através do primeiro tubo de alimentação 32 e do segundo tubo de alimentação 34 ficam frente a frente, o desvio da faixa de descarga do óleo para a segunda máquina 20 elétrica rotativa é promediado, conseqüentemente. Como resultado, em comparação com a estrutura de arrefecimento utilizando o primeiro tubo de alimentação 32 independentemente, podem ser realizadas melhorias no desempenho de arrefecimento da segunda máquina elétrica rotativa 20, em um caso em que a taxa de fluxo e a pressão do óleo são aumentadas.

[061] Na presente concretização, o óleo é bombeado para o primeiro tubo de alimentação 32 e para o segundo tubo de alimentação 34, utilizando a bomba de óleo mecânica 42, e o óleo é bombeado para o outro utilizando a bomba de óleo elétrica 44. Como resultado, o desempenho de resfriamento da máquina elétrica rotativa pode ser adicionalmente melhorado aumentando a quantidade de descarga do fluido refrigerante para a máquina elétrica rotativa com a bomba de óleo mecânica 42 em que a quantidade de bombeamento do óleo aumenta de acordo com a quantidade de carga sob a condição de que uma alta carga seja aplicada à máquina elétrica rotativa, e a faixa de descarga do fluido refrigerante para a máquina elétrica rotativa pode ser otimizada do ponto de vista do desempenho de resfriamento, ajustando apropriadamente a direção de descarga do fluido refrigerante bombeado a partir da bomba elétrica de óleo 44 com a bomba elétrica de óleo 44, na qual a quantidade de bombeamento de óleo não depende da quantidade de carga.

[062] Na presente concretização, o óleo é bombeado tanto para o tubo de alimentação 36 da MG1 para alimentação de óleo para a primeira máquina elétrica rotativa 18 utilizada como gerador e o primeiro tubo de alimentação 32 para alimentação de óleo à segunda máquina elétrica rotativa 20 utilizada como o motor pela bomba de óleo mecânica 42. A primeira máquina elétrica rotativa 18 pode alimentar o óleo para arrefecer a primeira máquina elétrica rotativa 18 com uma quantidade de acordo com a quantidade de carga da primeira máquina elétrica rotativa 18 ao alimentar o óleo ao tubo de alimentação 36 da MG1 com a bomba mecânica de óleo 42 em que a quantidade de bombeamento do fluido refrigerante aumenta e a temperatura também se eleva, de acordo com a condução do motor, e da mesma forma, a quantidade de carga aumenta de acordo com a condução do motor.

[063] Na presente concretização, a primeira passagem de alimentação 28 que fornece o fluido refrigerante ao primeiro tubo de alimentação 32 inclui o resfriador 50, e o fluido refrigerante a ser fornecido ao primeiro tubo de alimentação 32 é arrefecido pelo resfriador 50. Na presente concretização, a segunda passagem de alimentação 30 que fornece o fluido refrigerante ao segundo tubo de alimentação 34 inclui o resfriador de arrefecimento por água 52, e o fluido refrigerante a ser fornecido ao segundo tubo de alimentação 34 é arrefecido pelo resfriador de arrefecimento por água 52. Como descrito acima, o refrigerante fornecido ao primeiro tubo de alimentação e ao segundo tubo de alimentação é arrefecido pelo resfriador 50, e o fluido refrigerante fornecido ao outro é arrefecido pelo resfriador de arrefecimento por água 52. Como resultado, é possível fornecer de forma independente o fluido refrigerante arrefecido pelo resfriador 50 e o resfriador de arrefecimento por água 52 com diferentes características de arrefecimento, e o arrefecimento necessário para a segunda máquina 20 elétrica rotativa pode ser adequadamente transportado.

[064] Na presente concretização, uma configuração na qual a invenção é aplicada ao veículo híbrido (HV), em que a primeira máquina elétrica rotativa 18 e a segunda máquina elétrica rotativa 20 são fornecidas como propulsor principal juntamente com o motor tem sido descrita. Contudo, a invenção pode ser aplicada a automóveis elétricos, tais como um veículo híbrido de conectar (PHV) e um veículo elétrico (EV), no qual as máquinas elétricas rotativas são fornecidas como os principais propulsores.

[065] Na presente concretização, foi descrita uma configuração na qual um primeiro tubo de alimentação 32 e um segundo tubo de alimentação 34 estão dispostos. Contudo, um ou ambos, o primeiro tubo de alimentação 32 e o segundo tubo de alimentação 34 podem ser constituídos por dois ou mais tubos.

[066] Embora as concretizações para a realização da invenção tenham sido descritas acima em detalhe, a invenção não está limitada às concretizações acima descritas, e várias alterações ou mudanças podem ser feitas dentro do âmbito da invenção descrita nas reivindicações.

Claims (1)

1. Estrutura de arrefecimento (80) para uma máquina elétrica rotativa (20), a estrutura de arrefecimento (80) caracterizada pelo fato de que compreende: um primeiro tubo de alimentação (32) que é disposto verticalmente acima de uma máquina elétrica rotativa (20) e que tem um orifício de descarga (76) através do qual óleo é descarregado em direção à máquina elétrica rotativa (20); um segundo tubo de alimentação (34) que é disposto em paralelo com o primeiro tubo de alimentação (32) verticalmente acima da máquina elétrica rotativa (20) e que tem um orifício de descarga (76) através do qual o óleo é descarregado em direção à máquina elétrica rotativa (20); uma primeira bomba de óleo mecânica (42) configurada para fornecer o óleo ao primeiro tubo de alimentação (32); uma segunda bomba de óleo elétrica (44) configurada para fornecer o óleo ao segundo tubo de alimentação (34); um motor elétrico (48) configurado para acionar a segunda bomba elétrica de óleo (44); e um dispositivo de controle (46) configurado para controlar o motor elétrico (48) para controlar o acionamento da segunda bomba de óleo elétrica (44); em que a estrutura de arrefecimento (80) é configurada de modo que uma direção do óleo que flui através do primeiro tubo de abastecimento (32) e uma direção do óleo que flui através do segundo tubo de abastecimento (34) sejam opostas uma à outra; e em que o dispositivo de controle (46) é ainda configurado para controlar o acionamento da segunda bomba de óleo elétrica (44) para aumentar a taxa de fluxo e a pressão do óleo que flui através do segundo tubo de alimentação (34) em resposta a um aumento na taxa de fluxo e pressão do óleo bombeado pela primeira bomba de óleo mecânica (42) através do primeiro tubo de alimentação (32).