CN106100186A - 旋转电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种旋转电机。若为了对转子进行冷却而利用多个构件构成冷却液流路，则存在若不提高构件之间的气密性则冷却液会泄漏，从而导致冷却效率降低的问题。利用作为转子的径向冷却液流路的第一冷却液流路以及与所述第一冷却液流路连通并作为所述转子的轴向冷却液流路的第二冷却液流路构成对所述转子进行冷却的冷却液流路结构，在所述第二冷却液流路的出口具有随着所述转子的旋转使所述冷却液流路结构的出口成为负压的负压结构。

Description

旋转电机
技术领域
本发明涉及旋转电机，尤其涉及旋转电机的转子的冷却结构。
背景技术
旋转电机被用作发电机和电动机，但无论是哪种情况都会因电流流过转子以及定子的线圈而发热，该发热会导致工作效率降低。因此，对转子和定子进行冷却来维持工作效率。
若电流流过旋转电机的定子线圈，则会因焦耳热的产生而发热，此外，在转子的周向上埋入有永磁体，伴随着转子的旋转会在永磁体中产生涡流，该涡流会导致永磁体发热。
为了对定子的线圈和永磁体进行冷却，提出设置使转子的轴成为中空以用于供冷却液沿轴向流过的轴内冷却液流路、以及用于使冷却液沿径向流向转子端板的径向冷却液流路，并且利用泵使冷却液流动，从而对转子进行冷却。
对于该旋转电机的冷却，例如在日本专利特开2010-239799号公报(专利文献1)中提出了如下冷却结构：使冷却液从转子转轴的轴内冷却液流路通过端板的径向冷却液流路而流动，从而对转子进行冷却，在进行该转子冷却后，冷却液向定子喷出，从而对定子进行冷却。
在如转子和端板那样利用多个构件构成上述冷却液的流路的情况下，存在下述问题，即；若转子进行高速旋转，则作用于冷却液的离心力会变强，导致冷却液从转子与端板的间隙漏出。针对这一问题，例如在日本专利特开2011-254574号公报(专利文献2)中，利用了转子旋转所产生的离心力，设置根据离心力来增加转子与端板的密合性的机构，从而减少冷却液的泄漏。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2010－239799号公报
专利文献2：日本专利特开2011－254574号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在如上述那样利用多个构件构成冷却液流路的情况下，如果不提高构件之间的气密性，则存在冷却液泄漏导致冷却效率降低的问题，针对该问题，若采用专利文献2那样的用于提高密合性的利用离心力的结构，则会产生整个装置变大这一新的问题。
本发明为了解决上述课题而完成，其目的在于提供一种旋转电机，利用多个构件构成对转子进行冷却的冷却液流路，并且具有即使使该转子高速旋转也不会有冷却液泄漏且整个装置不会明显大型化的冷却结构。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的旋转电机中，转子由转子芯体以及设置在转子芯体的轴向两端的端板构成，利用作为转子的径向的冷却液流路的第一冷却液流路、以及与所述第一冷却液流路连通并作为所述转子的轴向的冷却液流路的第二冷却液流路构成对所述转子进行冷却的冷却液流路结构，在所述第二冷却液流路的出口具有随着所述转子的旋转而使所述冷却液流路结构的出口成为负压的负压结构。
作为使所述出口成为负压的负压结构，所述冷却液流路结构的出口从所述端板的壁面突出。
为了高效地产生负压，包括与所述转子一体旋转从而对轴向的所述出口产生径向气流的风机。
在转子内部埋入有磁体的情况下，为了对磁体进行冷却，使所述冷却液流路结构的所述第二冷却液流路与磁体相接。
发明效果
根据本发明，利用负压结构使所述冷却液流路结构的出口成为负压从而使冷却液流动，因此能减少从转子的转子芯体与端板的间隙泄漏的冷却液的泄漏量，从而能高效地对转子进行冷却。
此外，由于所述冷却液流路结构的出口从所述端板的壁面突出，因此能恰当地产生负压。
此外，通过设置风机来对所述冷却液流路结构的出口沿着径向产生气流，使得所述冷却液流路结构的出口变为负压，冷却液整体的压力降低，因此能减少冷却液从转子与端板的间隙泄漏的情况。
附图说明
图1是本发明实施方式1的旋转电机的轴向的示意剖视图。
图2是本发明实施方式1的旋转电机的转子的径向的示意剖视图。
图3是表示本发明的实施方式2的旋转电机的截面的一部分的示意图。
图4是本发明实施方式3的旋转电机的轴向的示意剖视图。
图5是本发明实施方式4的旋转电机的转子的径向的示意剖视图。
图6是表示将冷却液引导到本发明实施方式5的旋转电机的转子的分支冷却液流路的平板的示意结构的剖视图。
具体实施方式
实施方式1
下面，对本发明的实施方式1进行说明。
图1表示本发明实施方式1中的旋转电机的示意结构。
如图1所示，旋转电机构成在由前侧外壳1以及后侧外壳2构成的外壳中，前侧外壳1上设有前侧轴承3，后侧外壳2上设有后侧轴承4，利用该前侧轴承3和后侧轴承4使得轴5以可旋转的方式被安装。轴5上安装有转子芯体6，在该转子芯体6的外周隔着间隙配置有定子芯体11。轴5上在转子芯体6的轴向两侧固定有前侧端板7以及后侧端板8。即，利用轴5、前侧端板7、转子芯体6以及后侧端板8构成转子9。定子10由定子芯体11、以及卷绕在定子芯体11上的线圈12构成。
转子芯体6如图2所示，埋入有多个磁体14。
在该结构的旋转电机中，为了对转子芯体6进行冷却，按下述方式构成冷却液流路。
首先，在设置于后侧外壳2上部的冷却液流入部2a接受由泵(未图示)推送出的冷却液，冷却液从后侧外壳2的上部喷射到外壳内，一部分被用于对定子10的定子芯体11和线圈12进行冷却，一部分在外壳的内壁面上传输，并储存在由后侧外壳2以及盖板13构成的冷却液储存部T中，剩余的冷却液在外壳的内壁面上传输以对整体进行冷却，同时流向设置于后侧外壳2下部的冷却液流出部2b。
冷却液储存部T的冷却液被用于转子芯体6的冷却。后侧外壳2与轴5之间被密封构件15密封，冷却液储存部T的冷却液进入唯一的开口即设置于轴5端面的冷却液导入孔A。冷却液导入孔A是朝向轴5的轴向设置的连通孔，其前方连接到由轴5、转子芯体6以及后侧端板8构成的冷却液流路B。该冷却液流路B是在转子芯体6的壁面与后侧端板8之间沿着轴5的径向呈辐射状进行设置的流路。该冷却液流路B的前方连接到沿着轴向贯穿转子芯体6内部的冷却液流路C。冷却液流路C如图2的剖视图所示，在周向上均匀配置地设有多个贯通孔。
该冷却液流路C的前方连接到前侧端板7的冷却液流路出口D。由于该冷却液流路出口D以大致与前侧端板7的表面垂直的方式开口，因此若转子9高速旋转，则转子9周边的气体具有流速，因此会在冷却液流路出口D处产生负压。特别是，由于转子9旋转、即前侧端板7本身的旋转，使得冷却液流路出口D附近的冷却液受到负压和离心力的相乘效应的作用，位于冷却液流路C中的冷却液被从前端侧端板7的冷却液流路出口D吸出，从而顺畅地形成冷却液的流动。
由于冷却液成为负压，因此即使转子芯体6与前侧端板7之间存在间隙，并且即使转子芯体6与后侧端板8之间存在间隙，也能减少冷却液的泄漏量。
实施方式2
图3表示本发明的实施方式2中的旋转电机的结构。图3中，在前侧端板7的冷却液流路出口D侧设有突出的出口16。由于该出口16突出，因而会受到因轴5的旋转而形成的向径向外侧的空气流动所引起的强烈影响，因此能增大在冷却液流路出口D产生的负压。因此，能减少液体制冷剂从转子芯体6和后侧端板8的轴向间隙泄漏的泄漏量。
在供冷却液流过的冷却液流路因例如来自泵Z(未图示)的压力而流过冷却液的情况下，当泵Z的容量较小时，冷却液流路出口D的泵效应＞泵Z，泵Z会成为压力损耗从而不会有大流量流过。然而，通过如图1所示那样设置冷却液储存部T并向大气开放，从而能最大限度地利用转速带来的泵效应。或者，在多个旋转电机或发电机共用冷却流路的入口配管时，能够使得泵效应不会因彼此转速的差异而产生变化，因而不会相互干扰。此外，由于无需利用油泵向冷却液导入孔A进行推送，因此能减少需要确保高气密性的流路长度。
实施方式3
图4表示本发明的实施方式3中的旋转电机的结构。如图4所示，在轴承3与前侧端板7之间，转子风机17固定在轴5上。通过转子风机17的旋转产生向径向外侧流动的空气，能增大在冷却液流路出口D处产生的负压。因此，能减少液体制冷剂从转子芯体6和后侧端板8的轴向间隙泄漏的泄漏量。
实施方式4
图5表示本发明的实施方式4中的旋转电机的结构。如图5所示，除了轴向的冷却液流路C以外，还设有在轴向上分叉的分支冷却液流路C0，以使得通过埋入在转子芯体6中的磁体14的表面。由于在该分支冷却液流路C0中流动的液体制冷剂与磁体14直接接触，因此能高效地进行冷却。此外，由于能使用耐热等级较低的廉价磁体，因此能降低旋转电机的成本。
实施方式5
图6表示本发明的实施方式5，示出了实施方式4所示那样用于将冷却液引导到分支冷却液流路C0的结构，虽然没有特意图示，但示出了由后侧端板8和板18构成的冷却液流路结构的形状。设置于轴5的冷却液导入孔A位于该图6的中心位置，为了将进入该中心位置的冷却液导入孔A的冷却液引导到末端的分支冷却液流路C0，在将该冷却液引导到与冷却液导入孔A连通的径向的冷却液流路R从而沿径向进行引导之后，进一步使径向的流路分叉从而引导到分支冷却液流路C0。即，通过将在相当于流路末端部的位置选择性地设有贯通孔的板18与形成有冷却液流路以及流路的分支图案的槽的后侧端板8相重叠，从而形成从轴5的中心部向径向末端的流路。即使如上述那样使后侧端板8与平板重叠来形成冷却液的流路，由于在该流路中流动的冷却液为负压，因此冷却液从重叠的间隙漏出的情况也较少，能使冷却液流动。
另外，在上述实施方式中，作为使冷却液流路出口D为负压的负压结构，示出了以大致垂直于前侧端板7的表面的状态开口的情况，但也可从中心向外侧倾斜。即，在从前侧端板7与转子芯体6相接的部分向冷却液流路出口D带有倾斜的情况下，在转子9旋转时，使得沿着在前侧端板7的表面产生的空气流动来将冷却液吸出，从而进一步提升了效果。另外，对于该倾斜结构，通过使前侧端板7的流路部分倾斜，从而能在不增加转子芯体6的加工步骤的情况下，采用低成本的操作。
另外，实施方式中将冷却液设为通常的冷却液进行了说明，但不限于此，也能使用自动变速箱油(Automatic Transmission Fluid：ATF)、冷却油等作为冷却介质。
此外，在上述实施例中，为便于说明，采用了前和后那样的方式，但哪一侧为前哪一侧为后并没有关系，也可以将名称调换来称呼。
此外，本发明在其发明的范围内能够自由组合各实施方式，能够对各实施方式进行适当的变形和省略。
标号说明
1 前侧外壳
2 后侧外壳
3 前侧轴承
4 后侧轴承
5 轴
6 转子芯体
7 前侧端板
8 后侧端板
9 转子
10 定子
11 定子芯体
12 线圈
13 盖板
14 磁体
15 密封构件
16 突出的出口
17 转子风机
18 板
A 冷却液导入孔
B 冷却液流路
C 冷却液流路
D 冷却液流路出口
T 冷却液储存部
R 冷却液流路
C0 分支冷却液流路

Claims (6)

1.一种旋转电机，其特征在于，
利用作为转子的径向的冷却液流路的第一冷却液流路、以及与所述第一冷却液流路连通并作为所述转子的轴向的冷却液流路的第二冷却液流路构成对所述转子进行冷却的冷却液流路结构，该转子由转子芯体以及设置在转子芯体的轴向两端的端板构成，在所述第二冷却液流路的出口具有随着所述转子的旋转而使所述冷却液流路结构的出口成为负压的负压结构。
2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
作为使所述出口成为负压的负压结构，所述冷却液流路结构的出口从所述端板的壁面突出。
3.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
包括与所述转子一体旋转从而对轴向的所述出口产生径向气流的风机。
4.如权利要求1至3的任一项所述的旋转电机，其特征在于，
所述第二冷却液流路沿轴向通过埋入在所述转子芯体中的磁体的表面。
5.如权利要求1至3的任一项所述的旋转电机，其特征在于，
在所述第一冷却液流路的入口设有向大气开放的冷却液储存部，冷却液从所述冷却液储存部流向所述第一冷却液流路。
6.一种旋转电机，其特征在于，
利用作为转子的径向的冷却液流路的第一冷却液流路、以及与所述第一冷却液流路连通并作为所述转子的轴向的冷却液流路的多个第二冷却液流路构成对所述转子进行冷却的冷却液流路结构，该转子由转子芯体以及设置在转子芯体的轴向两端的端板构成，通过将形成有轴向流路和径向流路的端板、与选择性地设置有贯通孔的平板相重合来构成流向所述多个第二冷却液流路的分支，在所述第二冷却液流路的出口具有随着所述转子的旋转而使所述冷却液流路结构的出口成为负压的负压结构。
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