CN107078606B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

为了有效地对旋转电机的定子和转子进行冷却，通过泵以加压状态将冷却油供给至设置于外壳内的上部的第一贮存部，并使冷却油从第一贮存部喷出，之后，利用冷却油的自重将冷却油引导至定子的线圈端的冷却结构以及转子的轴承和转子铁芯的冷却结构。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及旋转电机，特别是涉及通过冷却油对定子和转子进行冷却的旋转电机。

背景技术

旋转电机由旋转自如的转子和设置成包围转子的定子构成，并且，对卷绕于定子的定子线圈通电而获得转子的旋转力的旋转电机是电动机，通过使转子旋转而在定子线圈中产生电流的旋转电机是发电机。在上述旋转电机中，由于在转子旋转时定子线圈中流通有电流，因此定子和定子线圈会发热，该发热会导致运转效率降低。因此，对转子和定子进行冷却而维持运转效率。

作为上述冷却的方法，提出了一种方案，为了将冷却油供给至组装于旋转电机内部的定子和转子的润滑部位和冷却部位，使冷却油贮存在旋转电机的外壳内，并利用旋转电机的转子或减速机的齿轮的旋转运动搅起冷却油，使其暂时贮存于设置在转子上部的贮存部，之后，将冷却油供给至转子的中空轴内而进行转子的润滑和冷却(例如，参照专利文献1)。

此外，提出了一种使用泵对冷却油加压并将冷却油引导至定子的方式(例如，专利文献2)，或者为了冷却转子而将转子的轴形成中空的圆筒形状，并使用泵将冷却油压送至圆筒部分的方式(例如，参照专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2009－209965号公报。

专利文献2：日本专利特开2011－193642号公报。

专利文献3：日本专利特开2010－104206号公报。

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献1所提出的旋转电机的冷却方法中，利用转子等的旋转运动搅起冷却油，因此存在不需要用于压送冷却油的泵的优点，但在将油面搅起时会产生转矩损失，并且根据油面的状况，搅起的冷却油的量会变动，因此存在转子的冷却性能不稳定这样的不良状况。

此外，在专利文献2和3所提出的冷却方法中，由于使用泵供给冷却油，因此冷却油的供给量稳定，但由于冷却的对象独立，因此需要拥有冷却定子的泵和冷却转子的泵这两个泵，旋转电机的大型化和高成本成了问题。即使设置单个泵并设置单条供给冷却油的路径，由于利用配管连接而向位置分离的定子和转子供给冷却油，因此路径变长导致压损变高，需要更高性能的泵，与上述同样存在无法避免旋转电机的大型化、高成本化这样的问题。

本发明为解决上述现有的问题而作，其目的在于提供一种能利用以低压损供给的冷却油对定子和转子双方进行冷却的旋转电机。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的旋转电机包括如下的机构：该机构通过泵以加压状态将冷却油供给至设置于外壳内的上部的第一贮存部，并使冷却油从第一贮存部喷出，利用冷却油的自重将冷却油引导至定子的冷却结构和转子的冷却结构，从而有效地对定子和转子这两者进行冷却。

此外，转子的冷却结构具有对引导来的冷却油进行贮存的第二贮存部，并且该冷却结构构成为将冷却油引导至轴承油路和转子的转轴的轴油路，上述轴承油路将冷却油从上述第二贮存部供给至转子的轴承。

发明效果

在本发明中，采用通过泵将冷却油压送并暂时贮存在旋转电机内，在使冷却油喷出之后利用自重将冷却油供给至定子和转子的冷却结构，由此能提供一种旋转电机，其具有的冷却结构可以将压损抑制到最小限度，并且能将冷却油可靠地供给至定子和转子这两者，不需要冷却油的搅起机构，且能实现旋转电机的小型轻量化和高效率化。

附图说明

图1是本发明实施方式的旋转电机的示意剖视图。

图2是示出图1的第一贮存部中的冷却油的流动的图。

图3是示出图1的第二贮存部中的冷却油的流动的图。

图4是示出图3的转子的A-A剖面的剖视图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明旋转电机的实施方式进行说明。

图1是示出本发明旋转电机100的一实施方式的示意剖视图，即旋转电机100的转轴方向的剖视图。

旋转电机100的外壳50包括主体部分的中间框架51以及前框架52和后框架53，并形成通过前框架52和后框架53封闭上述中间框架51两端的结构，定子10固定于上述外壳50的中间框架51，转子20的转轴21分别经由轴承521、531支承于前框架52和后框架53。此外，定子10呈以圆环状配置的分割型筒状，并嵌合固定于铁制框架511，而且铁制框架511固定于铝制的中间框架51。在定子10的非负载一侧的端面配置有母线保持件11，该母线保持件11收容向UVW的各相供电的母线。此外，在定子10的轴向两端部具有线圈端12。

转子20设置有轴21和转子铁芯22，上述轴21被负载侧的轴承521和非负载侧的轴承531支承，上述转子铁芯22设置于轴21的周面。磁体收容孔23沿周向等间隔地配置于转子铁芯22，上述磁体收容孔23用于以与转轴方向平行的方式收容永磁体。

针对上述旋转电机100的结构，以如下方式构成冷却的结构。

即，如图1和图2所示，在构成外壳50的中间框架51、前框架52和后框架53的上部区域设置第一贮存部61，将从外部的泵80压送来的冷却油从入口70输入。从上述第一贮存部61的入口70进入的冷却油流至前框架52和后框架53，因此，上述第一贮存部61不仅贮存冷却油，也可以说是沿中间框架51的轴向贯通的第一油路。

进入第一贮存部61的冷却油从线圈喷出孔522、532朝向线圈端12喷出而冷却定子10，上述线圈喷出孔522设置于前框架52，上述线圈喷出孔532设置于后框架53。而且，冷却油从设置于前框架52的轴承喷出孔523朝向负载侧的轴承521喷出而被用于轴承521的润滑和冷却。

此外，除了线圈喷出孔532以外，在后框架53还设置有轴喷出孔533，且上述后框架53构成为将冷却油引导至转子20的轴21的端部。即，在后框架53还设置有后盖534而形成冷却油的流路。因此，从轴喷出孔533喷出的冷却油被冷却油导入部541引导而贮存于第二贮存部62，上述冷却油导入部541由盖540隔出，上述第二贮存部62设置在轴21的上部。在上述第二贮存部62设置有直径较小的孔621，并且上述第二贮存部62构成为将从上述孔621流出的冷却油引导至非负载侧的轴承531。此外，从第二贮存部62溢出的冷却油通过后盖534引导至轴21的端部而用于转子20的冷却。

使用图3和图4对转子20的冷却进行说明。图3是将图1的剖视图的局部放大的图，特别是示出了从后框架53的轴喷出孔533喷出的冷却油的流动。虽然在图1中未说明，但作为冷却油的流路的贯通孔24以与轴21的轴向平行的方式与磁体收容孔23同样沿转子铁芯22的周向等间隔地设置于转子铁芯22。在上述转子铁芯22的端面安装有非负载侧端板25，上述非负载侧端板25设置有贯通孔以与贯通孔24配合，而且，在非负载侧端板25的外侧安装有油路板26。在非负载侧端板25与油路板26之间设置有空隙，通过该空隙构成从转轴的中心以放射状延伸的油路。如图4的剖视图所示，上述油路的形状呈从中心部形成放射状，并且贯通孔24位于放射状的前端部分。

此外，在转子20的轴21中设置有第一轴油路211和第二轴油路212，上述第一轴油路211从非负载侧沿轴向开设，上述第二轴油路212从第一轴油路211沿径向延伸，第二轴油路212配置成与上述非负载侧端板25和油路板26的空隙重叠。在非负载侧端板25设置有转子铁芯22的贯通孔24以及与设置于油路板26的放射状油路的外形侧端部的至少一部分重叠的贯通孔。

根据上述结构，供给至轴21的第一轴油路211的冷却油在伴随轴21的旋转而产生的离心力的作用下从第二轴油路212喷出，并通过油路板26引导、压送至贯通孔24，从而喷出至转子铁芯22的负载侧，通过上述冷却油的流动对转子铁芯22和永磁体进行冷却。

另外，虽然未图示，但通过泵80加压并供给至第一贮存部的冷却油被贮存到设置于外壳50的下部的油盘，然后利用泵80将油盘的冷却油吸起，从而循环使用。

如上所述，不利用分别连接至需要冷却的区域的高压配管进行连接，而是将冷却油压送至第一贮存部，并使冷却油从第一贮存部喷出，来将冷却油引导至定子的冷却结构和转子的冷却结构，从而分别对定子和转子进行冷却，因此不需要较长的配管，旋转电机整体的压力损失变小，因此，能实现将冷却油加压输出的泵的小型化并缩短油路，所以能实现框架生产率的提高和框体的小型化。此外，由于没有利用转子或齿轮将冷却油搅起的结构，因此转矩损失变少，能提高旋转电机的效率。

此外，如图中的箭头所示，从位于第一贮存部61的轴喷出孔533喷出的冷却油从第二贮存部62到达至轴21的端部。在本发明中，通过在各种配置中设置高低差，能利用重力将冷却油引导至轴21，从而能实现旋转电机结构的简化、轻量化以及低成本化。

在轴21的油路中包括如第二轴油路212那样的沿径向延伸的油路结构，由此，在转子旋转时，转子自身通过离心力产生将冷却油排出、吸入的效果，因此，即使不利用泵对由自重引导的冷却油进行压送，也能在转子的冷却中获得足够的冷却油流量。因此，能实现旋转电机结构的简化、轻量化以及低成本化。

在本发明实施方式中，示出了除了轴喷出孔533以外，还设置有轴承喷出孔523和线圈喷出孔522、533的结构，但无论另外设置多少喷出孔，只要仅着眼于从第一贮存部61喷出的冷却油的压损和流量分配就能进行设计，也可基于削减设计工时和抑制冷却系统整体的压损上升，且能实现泵的低成本化和冷却油配管结构的简化，根据需要追加喷出孔。

此外，对通过使一部分的冷却油从设置于盖540的孔621流出来冷却、润滑位于孔621下方的非负载侧的轴承531进行了说明，另外，通过在第二贮存部62的下端设置台阶，即使在流入轴的冷却油量变得过剩的情况下，作为轴承润滑用的冷却油，也能始终确保由台阶产生的容积量。

在以上说明的旋转电机中，直接从线圈喷射孔522、532对线圈端12加冷却油，但也可根据线圈喷出孔522、532的配置而经由其他构件将冷却油引导至线圈端12。这对于轴承也是相同的。此外，也可将如上所述分别设有一个的各喷射孔设成多个朝向各部位的喷射孔。

在以上说明的旋转电机中，将框架的结构形成为前、中间、后这种一分为三的结构，但也可选择各种分割方式，如分割成后框架以及形成一体的前框架及中间框架的一分为二的结构，或者分割成前框架以及形成一体的中间框架和后框架的结构。

在以上说明的旋转电机中，示出了铁制框架511安装于中间框架51的结构，但也可以是铁制框架511安装于后框架53或者前框架52的结构。

另外，本发明可以在其发明范围内对各实施方式进行自由组合，或者对各实施方式适当地进行变形、省略。

Claims (7)

1.一种旋转电机，其特征在于，包括：

第一贮存部，该第一贮存部设置在外壳内的上部，并且该第一贮存部具有供冷却油喷出的喷出孔；

泵，该泵以加压状态将所述冷却油供给至所述第一贮存部；以及

引导机构，该引导机构利用所述冷却油的自重将从所述第一贮存部喷出的所述冷却油引导至定子的冷却结构和转子的冷却结构，

所述转子的冷却结构具有第二贮存部，该第二贮存部设于所述转子的轴的上部，且贮存从所述第一贮存部喷出的冷却油，并且，所述转子的冷却结构设有将所述冷却油从所述第二贮存部供给至所述转子的轴的轴油路，且利用重力来供给所述冷却油。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述转子的冷却结构将所述冷却油从所述第二贮存部分开供给至轴承油路和所述轴油路，所述轴承油路将冷却油供给至所述转子的轴承。

3.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，在所述转子的轴中连通地设置有所述轴的转轴方向的油路和所述轴的径向的油路。

4.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述转子的冷却结构包括轴承的冷却，所述冷却油从所述第一贮存部的所述喷出孔供给至所述轴承。

5.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述定子的冷却结构包括定子的线圈端的冷却，所述冷却油从所述第一贮存部的所述喷出孔供给至所述定子的线圈端。

6.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，在构成所述第二贮存部的零件中设置有孔，将所述冷却油从所述孔供给至所述轴承。

7.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，所述轴承油路排出所述冷却油的位置位于比所述轴油路排出所述冷却油的位置高的位置。