CN107979233A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够以简单的结构有效地冷却永久磁铁和线圈的旋转电机。旋转电机(10)具备：转子(20)，其具有转子铁芯(21)、配置于转子铁芯(21)的多个永久磁铁(22)及配置成内侧面(23a)与转子铁芯(21)的端面接触的端面板(23)；定子(30)，其具有定子铁芯(31)和配置于定子铁芯(31)的线圈(32)，且该定子(30)在转子(20)的外周侧配置成与转子(20)对置；以及壳体(50)，其收容转子(20)及定子(30)，且具有在内部贮存液体的贮存部(51)。转子(20)的下部浸渍于贮存部(51)，在端面板(23)上，在外侧面(23b)设置有沿径向延伸的液体引导槽(23c)或液体引导孔(23f)。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种能够搭载于运输工具等的旋转电机。

背景技术

近年来，在使用旋转电机作为驱动源的混合动力车辆或EV车辆中，对旋转电机的性能产生较大影响的永久磁铁的温度上升及线圈的温度上升成为问题，且有效地进行冷却成为课题。

在专利文献1所记载的驱动装置中，记载有将来自收集罐的制冷剂经由形成于端面板的内侧的制冷剂通路供给至永久磁铁及线圈的情况，其中，收集罐接收由齿轮带起的制冷剂。并且，记载有在向形成于端面板的内侧的制冷剂通路供给制冷剂时，在支承端面板的转子轴的凸缘部形成缺口部，从该缺口部向端面板的供给口供给制冷剂。

并且，在专利文献2所记载的旋转电机中记载有：在端面板的外侧配置制冷剂喷出装置，将通过液压泵的喷出压力而在转子轴内的制冷剂流路中通过的制冷剂经由端面板的制冷剂喷出孔供给至制冷剂喷出装置，并从制冷剂喷出装置供给至线圈。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5369634号公报

专利文献2：日本专利第5751105号公报

发明要解决的课题

然而，在专利文献1所记载的结构中，由于由齿轮带起制冷剂，因此需要收集罐，使外壳形状变得复杂，并且转子轴的形状也变得复杂。

并且，在专利文献2所记载的结构中，无法充分冷却永久磁铁，并且，为了轴心供油，转子轴的形状变得复杂，并且需要另行设置液压泵及制冷剂喷出装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够以简单的结构有效地冷却永久磁铁及线圈的旋转电机。

用于解决课题的方案

为了实现上述目的，技术方案1所述的发明为旋转电机(例如为后述的实施方式的旋转电机10)，其特征在于，具备：

转子(例如为后述的实施方式的转子20)，其具有转子铁芯(例如为后述的实施方式的转子铁芯21)、配置于该转子铁芯的多个永久磁铁(例如为后述的实施方式的永久磁铁22)及配置成内侧面(例如为后述的实施方式的内侧面23a)与该转子铁芯的端面接触的至少一个端面板(例如为后述的实施方式的端面板23)；

定子(例如为后述的实施方式的定子30)，其具有定子铁芯(例如为后述的实施方式的定子铁芯31)和配置于该定子铁芯的线圈(例如为后述的实施方式的线圈32)，且该定子在所述转子的外周侧配置成与所述转子对置；以及

壳体(例如为后述的实施方式的壳体50)，其收容所述转子及所述定子，且具有在内部贮存液体的贮存部(例如为后述的实施方式的贮存部51)，

所述转子的一部分浸渍于所述贮存部，

在所述端面板上，在外侧面(例如为后述的实施方式的外侧面23b)设置有沿径向延伸的液体引导槽(例如为后述的实施方式的液体引导槽23c)或液体引导孔(例如为后述的实施方式的液体引导孔23f)。

并且，技术方案2所述的发明在技术方案1所述的发明的基础上，其特征在于，

所述液体引导槽或所述液体引导孔从外周面(例如为后述的实施方式的外周面23d)向径向内侧延伸。

并且，技术方案3所述的发明在技术方案1或2所述的发明的基础上，其特征在于，

所述线圈具有从所述定子铁芯的轴向一侧的端面突出的线圈端部(例如为后述的实施方式的线圈端部32a)，

所述液体引导槽或所述液体引导孔与所述线圈端部在轴向上重叠。

并且，技术方案4所述的发明在技术方案1至3中任一项所述的发明的基础上，其特征在于，

所述液体引导槽或所述液体引导孔在周向上等间隔地设置有多个。

并且，技术方案5所述的发明在技术方案2至4中任一项所述的发明的基础上，其特征在于，

所述液体引导孔配置成在周向相邻的所述永久磁铁之间沿径向延伸。

并且，技术方案6所述的发明在技术方案5所述的发明的基础上，其特征在于，

所述转子铁芯具有收容所述永久磁铁的永久磁铁收容部(例如为后述的实施方式的磁铁收容孔21b)，并在该永久磁铁收容部的内周侧具有减重部(例如为后述的实施方式的减重孔21c)，

所述液体引导孔与所述减重部连通。

并且，技术方案7所述的发明在技术方案1至4中任一项所述的发明的基础上，其特征在于，

所述转子铁芯具有收容所述永久磁铁的永久磁铁收容部(例如为后述的实施方式的磁铁收容孔21b)，并在该永久磁铁收容部的内周侧具有减重部(例如为后述的实施方式的减重孔21c)，

所述液体引导槽具有与所述减重部连通的贯通孔(例如为后述的实施方式的贯通孔23g)。

发明效果

根据技术方案1所述的发明，转子的一部分浸渍于贮存部，因此配置于转子铁芯的多个永久磁铁由贮存于贮存部的液体冷却。并且，通过转子的旋转，贮存于贮存部的液体积存于端面板的液体引导槽或液体引导孔，并通过离心力而飞散，从而冷却位于转子的外周侧的线圈。由此，不使用液压泵等的驱动力也能够冷却永久磁铁与线圈这两者。

而且，低速旋转时，贮存部的液面较高，因此能够积极地冷却永久磁铁，高速旋转时，贮存部的液面下降的同时飞散的液体增加，因此能够积极地冷却线圈。

根据技术方案2所述的发明，液体引导槽或液体引导孔从外周面向径向内侧延伸，因此能够使积存于液体引导槽或液体引导孔的液体在离心力的作用下容易朝向线圈飞散。

根据技术方案3所述的发明，液体引导槽或液体引导孔与线圈端部在轴向上重叠，因此能够将从端面板飞散的液体供给至线圈端部。

根据技术方案4所述的发明，液体引导槽或液体引导孔在周向上等间隔地设置有多个，由此在转子的旋转中能够将液体连续地供给至线圈。

根据技术方案5所述的发明，贯通孔配置成在周向相邻的永久磁铁之间沿径向延伸，因此不会阻碍永久磁铁的防脱落这样的端面板的功能。

根据技术方案6所述的发明，端面板的液体引导孔与转子铁芯的减重部连通，由此从液体引导孔供给的液体被供给到转子铁芯的内部，因此能够从转子铁芯的内部冷却永久磁铁。

根据技术方案7所述的发明，在端面板的液体引导槽形成的贯通孔与转子铁芯的减重部连通，由此从贯通孔供给的液体被供给到转子铁芯的内部，因此能够从转子铁芯的内部冷却永久磁铁。

附图说明

图1是本发明的一实施方式所涉及的旋转电机的剖视图。

图2是转子铁芯的侧视图。

图3A是端面板的侧视图，图3B是图3A的A-A线剖视图。

图4是转子的侧视图。

图5A是低速旋转时的旋转电机的主要部分侧视图，图5B是高速旋转时的旋转电机的主要部分侧视图。

图6A是第1变形例的端面板的侧视图，图6B是图6A的B-B线剖视图。

图7A是第2变形例的端面板的侧视图，图7B是图7A的C-C线剖视图。

图8是第2变形例的转子的侧视图。

图9A是第3变形例的端面板的侧视图，图9B是图9A的D-D线剖视图，图9C是图9A的E-E线剖视图。

图10是第3变形例的转子的侧视图。

符号说明：

10 旋转电机

20 转子

21 转子铁芯

21b 磁铁收容孔

21c 减重孔

22 永久磁铁

23 端面板

23a 内侧面

23b 外侧面

23c 液体引导槽

23d 外周面

23f 液体引导孔

23g 贯通孔

30 定子

31 定子铁芯

32 线圈

32a 线圈端部

50 壳体

51 贮存部

具体实施方式

以下，根据图1至图5A和图5B，对本发明的旋转电机的一实施方式进行说明。另外，附图是沿着符号的朝向来观察的。

[旋转电机]

如图1所示，本实施方式所涉及的旋转电机10为所谓内转子型的旋转电机，其具备转子20、与转子20的外周侧隔着微小的间隙而对置配置的定子30、以与转子20一体旋转的方式安装于转子20的内周部的转子轴40、以及收容转子20和定子30并将转子轴40支承为旋转自如的壳体50。

[壳体]

壳体50具有大致圆筒形状，并在内周部固定有定子30。壳体50的下部成为贮存液体(例如润滑油)的贮存部51。

[定子]

定子30具有定子铁芯31及卷绕于该定子铁芯31的线圈32。定子铁芯31通过沿轴向层叠被冲裁后的多片钢板而构成。在定子铁芯31的内周部形成有多个齿，在相邻的齿之间划分形成的多个插槽沿轴向贯通定子铁芯31且在周向上等间隔地配置。

线圈32卷绕于各齿，且线圈端部32a从定子铁芯31的轴向两端面突出。线圈32在旋转电机10旋转驱动时发热，因此为了避免因发热引起的性能的降低或部件的劣化而需要进行冷却。

[转子]

转子20具有转子铁芯21、配置于该转子铁芯21的多个永久磁铁22及固定于转子铁芯21的两端面的一对端面板23。转子铁芯21由沿轴向层叠的多个钢板构成。在转子铁芯21的中心部，沿轴向贯通转子铁芯21而形成有轴插入孔21a，在转子铁芯21的外周部，沿轴向贯通转子铁芯21而形成有多个磁铁收容孔21b。还参照图2，磁铁收容孔21b以两个作为一组，在周向上等间隔地形成有总计8组磁铁收容孔21b。在转子铁芯21中，还在径向上且在轴插入孔21a与磁铁收容孔21b之间，沿周向等间隔地形成有将转子铁芯21沿轴向贯通的多个减重孔21c。

永久磁铁22使用稀土类磁铁构成，并安装于转子铁芯21的磁铁收容孔21b。永久磁铁22在旋转电机10旋转驱动时发热，因此为了避免因发热引起的性能的降低或部件的劣化而需要进行冷却。

转子20以下部浸渍于在壳体50中设置的贮存部51的状态，旋转自如地支承于转子轴40。因此，在转子铁芯21的磁铁收容孔21b中安装的多个永久磁铁22中的任一个即使在旋转电机10旋转驱动时也浸渍于贮存部51。

[端面板]

在转子铁芯21的两端面固定的端面板23具有与构成转子铁芯21的钢板相同形状的圆环形状，内侧面23a与转子铁芯21的端面接触而发挥固定于磁铁收容孔21b的永久磁铁22的防脱落功能。

在端面板23的中心部，沿轴向贯通端面板23而形成有轴插入孔23e。

如图3A和图3B及图4所示，在端面板23的外侧面23b，在周向上等间隔且以沿径向延伸的方式设置有多个液体引导槽23c。液体引导槽23c为从端面板23的外侧面23b凹陷的截面矩形形状的凹槽，配置成在轴向上与线圈端部32a重叠。即，图1中左侧的端面板23的液体引导槽23c与从转子铁芯21的左端面突出的线圈端部32a在轴向上重叠，右侧的端面板23的液体引导槽23c与从转子铁芯21的右端面突出的线圈端部32a在轴向上重叠。

在本实施方式中，8个液体引导槽23c形成为从端面板23的外周面23d呈直线状延伸至不与在转子铁芯21上形成且配置的减重孔21c交叉的位置，并配置成沿着各液体引导槽23c延伸至内周侧的假想线与转子铁芯21的轴心一致。

[作用]

接着，参照图5A和图5B，对这样构成的旋转电机10的冷却作用进行说明。图5A是转子20的低速旋转时的示意图，图5B是转子20的高速旋转时的示意图。图5A和图5B中，符号L是贮存部51的液面。

在转子20的低速旋转时，转子20的下部浸渍于在壳体50中设置的贮存部51，因此在转子20的旋转中，永久磁铁22经由转子铁芯21的外周面及端面板23而被冷却。并且，位于转子20的下部的外周侧的定子30的下部始终浸渍于贮存部51，因此浸渍于液体中的线圈32也始终被冷却。

另一方面，由于位于比贮存部51的液面靠上方的线圈32从贮存部51露出，因此容易变得高温，但是由于通过转子20的旋转而端面板23也旋转，因此积存于液体引导槽23c的液体通过与转子20的旋转相伴的离心力而飞散，位于转子20的外周侧的定子30也由飞散的液体冷却。因此，位于比贮存部51的液面靠上方的线圈32也由飞散的液体冷却。

转子20的高速旋转时也同样，转子20的下部及定子30的下部浸渍于在壳体50中设置的贮存部51，因此在转子20的旋转中，永久磁铁22经由转子铁芯21的外周面及端面板23而被冷却，并且浸渍于液体中的线圈32也始终被冷却。并且，通过转子20的旋转而端面板23也旋转，因此积存于液体引导槽23c的液体通过与转子20的旋转相伴的离心力而飞散，因此位于比贮存部51的液面靠上方的线圈32也由飞散的液体冷却。

液体引导槽23c配置成与线圈端部32a在轴向上重叠，因此飞散的液体主要被供给至线圈32的线圈端部32a。因而，线圈32从轴向两侧被冷却，因此能够更有效地进行冷却。

若对转子20的低速旋转时与高速旋转时进行比较，则高速旋转时液体的飞散量增加，因此向位于比贮存部51的液面L靠上方的线圈32的液体供给量增大，从而能够积极地冷却线圈32。另一方面，在高速旋转时，随着飞散量的增加而贮存部51的液面降低，因此低速旋转时能够积极地冷却经由转子铁芯21进行冷却的永久磁铁22。即，根据本实施方式，通过转子20的转速来调整液体的飞散量。需要说明的是，液体的飞散量也能够通过液体引导槽23c的数量、形状、槽的深度来调整。

如以上说明的那样，根据本实施方式，转子20的下部浸渍于贮存部51，因此配置于转子铁芯21的永久磁铁22由贮存于贮存部51的液体冷却。并且，通过转子20的旋转，贮存于贮存部51的液体积存于端面板23的液体引导槽23c，并通过离心力而飞散，由此冷却位于转子20的外周侧的线圈32。由此，不使用液压泵等的驱动力也能够对永久磁铁22与线圈32这两者进行冷却。

另外，在转子20的低速旋转时，由于贮存部51的液面较高，因此能够积极地冷却永久磁铁22，在转子20的高速旋转时，由于贮存部51的液面下降的同时飞散的液体增加，因此能够积极地冷却线圈32。

并且，液体引导槽23c从外周面23d向径向内侧延伸，因此能够使积存于液体引导槽23c的液体在离心力的作用下容易朝向线圈32飞散。

并且，液体引导槽23c与线圈端部32a在轴向上重叠，因此能够将从端面板23飞散的液体供给至线圈端部32a。

并且，液体引导槽23c在周向上等间隔地设置有多个，由此在转子20的旋转中，能够将液体连续地供给至线圈。

接着，对本实施方式的旋转电机10的变形例进行说明。

<第1变形例>

如图6A和图6B所示，第1变形例的旋转电机10在第1实施方式的端面板23上代替液体引导槽23c而设置有将内侧面23a与外侧面23b贯通的液体引导孔23f。

液体引导孔23f形成为从端面板23的外周面23d呈直线状地延伸至不与在转子铁芯21上形成且配置的减重孔21c交叉的位置，并配置成沿着各液体引导孔23f延伸至内周侧的假想线与转子铁芯21的轴心一致。

端面板23固定于转子铁芯21的端面，由此通过转子铁芯21的外表面21d与端面板23的液体引导孔23f形成凹槽，在本变形例的旋转电机10中，也通过转子20的旋转将贮存于贮存部51的液体积存于端面板23的液体引导孔23f，并通过离心力而飞散，由此冷却位于转子20的外周侧的线圈32。

并且，在端面板23上形成液体引导孔23f，由此贮存部51的液体通过端面板23的液体引导孔23f直接与转子铁芯21的端面接触，因此能够提高永久磁铁22的冷却效率。

另外，优选液体引导孔23f配置成在周向相邻的永久磁铁22之间沿径向延伸。由此，不会阻碍永久磁铁22的防脱落这样的端面板23本来的功能。

<第2变形例>

第2变形例的旋转电机10如图7A和图7B及图8所示，将第1变形例的液体引导孔23f形成为从端面板23的外周面23d横跨在转子铁芯21上形成且配置的减重孔21c而呈直线状地延伸至轴插入孔23e的附近。

液体引导孔23f配置成横跨转子铁芯21的减重孔21c，由此与转子铁芯21的减重孔21c连通。因此，在第2变形例的旋转电机10中，除了基于液体引导孔23f得到的线圈32的冷却作用以外，还能够在转子20的下部浸渍于在壳体50中设置的贮存部51的状态下，使贮存部51的液体经由端面板23的液体引导孔23f进入到转子铁芯21的内部(减重孔21c)，从而也能够从转子铁芯21的内部冷却永久磁铁22。

<第3变形例>

第3变形例的旋转电机10如图9A、图9B、图9C及图10所示，将在第1实施方式的端面板23上形成的液体引导槽23c形成为横跨在转子铁芯21上形成且配置的减重孔21c而呈直线状地延伸至轴插入孔23e的附近，并且在与减重孔21c重叠的位置形成有贯通孔23g。

贯通孔23g配置于与转子铁芯21的减重孔21c重叠的位置，从而与转子铁芯21的减重孔21c连通。因此，在第3变形例的旋转电机10中，除了基于液体引导槽23c得到的线圈32的冷却作用以外，还能够在转子20的下部浸渍于在壳体50中设置的贮存部51的状态下，使贮存部51的液体经由端面板23的贯通孔23g进入到转子铁芯21的内部(减重孔21c)，从而也能够从转子铁芯21的内部冷却永久磁铁22。

需要说明的是，本发明不限定于前述实施方式及各变形例，能够适当地进行变形、改良等。

例如，本发明的旋转电机除了电动马达以外，还可以为发电机或作为电动马达及发电机而发挥功能的电动发电机。

并且，能够适当地设定液体引导槽23c及液体引导孔23f的数量或形状、配置区域。

Claims (7)

1.一种旋转电机，其特征在于，具备：

转子，其具有转子铁芯、配置于该转子铁芯的多个永久磁铁及配置成内侧面与该转子铁芯的端面接触的至少一个端面板；

定子，其具有定子铁芯和配置于该定子铁芯的线圈，且该定子在所述转子的外周侧配置成与所述转子对置；以及

壳体，其收容所述转子及所述定子，且具有在内部贮存液体的贮存部，

所述转子的一部分浸渍于所述贮存部，

在所述端面板上，在外侧面设置有沿径向延伸的液体引导槽或液体引导孔。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，

所述液体引导槽或所述液体引导孔从外周面向径向内侧延伸。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中，

所述线圈具有从所述定子铁芯的轴向一侧的端面突出的线圈端部，

所述液体引导槽或所述液体引导孔与所述线圈端部在轴向上重叠。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其中，

所述液体引导槽或所述液体引导孔在周向上等间隔地设置有多个。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的旋转电机，其中，

所述液体引导孔配置成在周向上相邻的所述永久磁铁之间沿径向延伸。

6.根据权利要求5所述的旋转电机，其中，

所述转子铁芯具有收容所述永久磁铁的永久磁铁收容部，并在该永久磁铁收容部的内周侧具有减重部，

所述液体引导孔与所述减重部连通。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的旋转电机，其中，

所述转子铁芯具有收容所述永久磁铁的永久磁铁收容部，并在该永久磁铁收容部的内周侧具有减重部，

所述液体引导槽具有与所述减重部连通的贯通孔。