CN108110956B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是解决线圈的冷却效率变差并且作为旋转电机的性能降低这一技术问题，旋转电机包括转子，该转子具有固定于转轴的转子铁芯、设置于转子铁芯与转子铁芯的前侧端板之间并用于防止磁体飞散的端板及形成为碗状的端板，设置由贯通转子铁芯的孔和连通转轴与端板及碗状的端板的孔构成的流路，经由上述流路供给液体制冷剂，使从流路排出的液体制冷剂沿着碗状的端板的内周面旋转飞散，并使液体制冷剂到达定子的线圈端面与对线圈进行支承的绝缘体的端面之间。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及旋转电机，特别是涉及旋转电机的冷却结构。

背景技术

以往，作为旋转电机的冷却结构，已知例如包括将供给至转轴的液体制冷剂引导至端板的外周侧并通过转子的旋转使上述液体制冷剂朝定子线圈端飞散的结构的冷却结构(例如，专利文献1)。

此外，已知包括将供给至转轴的液体制冷剂引导至端板的外周侧并通过转子的旋转使上述液体制冷剂朝定子线圈端飞散的结构，且在绝缘体的内径侧设置开口部使线圈露出的冷却结构(例如，专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011－83139号公报

专利文献2：日本专利特许第5166566号公报

在如上述那样的以往的旋转电机中，通过转子的旋转而飞散的液体制冷剂与绝缘体碰撞，因此存在线圈的冷却效率差这样的问题。

此外，虽然通过在绝缘体设置开口部来使液体制冷剂经由该开口部与线圈碰撞，能使冷却效率提高，但为了在绕线时确保绝缘体的强度，需要增大绝缘体的厚度，其结果是，存在线圈的绕线空间减小、作为旋转电机的性能降低这样的问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种使冷却效率提高并且高性能的旋转电机。

本发明的旋转电机包括：

外壳；转子，该转子具有以能旋转的方式支承于上述外壳内的转轴、埋设有磁体并固定于上述转轴的转子铁芯、安装于上述转子铁芯的两端的前侧端板及后侧端板、设置于上述转子铁芯与上述前侧端板之间并用于防止上述磁体飞散的端板及形成为碗状的端板；以及定子，该定子以与上述转子相对的方式保持于上述外壳的内周面，设置由贯通上述转子铁芯的孔和连通上述转轴与上述端板及上述碗状的端板的孔构成的流路，经由上述流路供给液体制冷剂，使从上述流路排出的液体制冷剂沿着上述碗状的端板的内周面旋转飞散，并使上述液体制冷剂到达上述定子的线圈端面与对上述定子的线圈进行支承的绝缘体的端面之间。

根据本发明，能使液体制冷剂与定子线圈端直接碰撞，从而能提高冷却效果。此外，能避开绝缘体将液体制冷剂供给至定子线圈，无需增大绝缘体的壁厚，因此能使旋转电机的性能提高。

本发明的上述及其它目的、特征及效果由以下实施方式的详细说明及附图得以明确。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的旋转电机的剖视图。

图2是将图1的主要部分放大表示的剖视图。

图3是表示沿着图2的X-X线的旋转电机的转子部形状的剖视图。

图4是表示本发明实施方式2的旋转电机的剖视图。

图5是表示本发明实施方式3的旋转电机的剖视图。

图6是表示本发明实施方式4的旋转电机的剖视图。

(符号说明)

1：前支架

2：后支架

5：转轴

6：转子铁芯

7：前侧端板

8：后侧端板

9：端板

10：碗状的端板

11：定子

12：盖

13：磁体

T：油积存部

A：制冷剂导入孔

B、C：流路

D：流路出口

具体实施方式

实施方式1

图1是表示本发明实施方式1的旋转电机的结构的剖视图，图2是将图1的主要部分放大表示的剖视图，图3是表示沿着图2的X-X线的旋转电机的转子部形状的剖视图。另外，图1表示沿着图3的Y-Y线的剖面。

在图1中，旋转电机构成为包括：前支架1及筒状的后支架2，该前支架1及后支架2构成外壳；转轴5，该转轴5经由轴承3、4以能旋转的方式安装于上述支架1、2；转子铁芯6，该转子铁芯6固定于上述转轴5，并且由构成转子的层叠板构成；前侧端板7及后侧端板8，该前侧端板7及后侧端板8安装于转子铁芯6的两端；端板9及碗状的端板10，该端板9及碗状的端板10设置于转子铁芯6与前侧端板7之间并用于防止磁体飞散；以及定子11，该定子11保持于后支架2的内周面(参照将主要部分放大表示的图2)。

在此，在后支架2设置有液体制冷剂流入孔2a和液体制冷剂排出孔2b，并且通过后支架2和覆盖该后支架2的端面的盖12形成油积存部T，其中，上述液体制冷剂流入孔2a将冷却用油等液体制冷剂供给至外壳内，上述液体制冷剂排出孔2b将供给的液体制冷剂排出，上述油积存部T积存液体制冷剂。此外，在转轴5中形成有制冷剂导入孔A，该制冷剂导入孔A由与上述油积存部T相对且沿轴向延长的中心孔和从上述中心孔朝转轴5的外周方向延长的多个孔构成。

而且，构成有流路B，该流路B由与上述制冷剂导入孔A的多个孔相对且形成于转子铁芯6及后侧端板8的多个贯通孔构成。此外，在转子铁芯6中，如图3所示沿着轴向设置有多条由贯通孔构成的流路C，该流路C与上述流路B相对，与多条上述流路C连通地设置有端板9及端板10的孔，并形成有贯通转子铁芯6的液体制冷剂的流路出口D。

另一方面，在后支架2(或前支架1)上，与转子铁芯6的外周相对地固定有定子11，上述定子11包括定子铁芯11a、绝缘体11b以及定子线圈11c，其中，上述绝缘体11b安装于定子铁芯11a，上述定子线圈11c卷绕于上述绝缘体11b。

在此，碗状的端板10形成为液体制冷剂能到达定子线圈11c的端面与绝缘体11b的端面之间L。

另外，在转子铁芯6中如图3所示沿着多条由贯通孔构成的流路C埋设有多个磁体13，通过端板9来防止磁体13的飞散。

根据上述结构，若驱动转轴5旋转，则转子铁芯6旋转，通过磁体13产生的交链磁通而在定子线圈11c中产生电流。此时，为了对产生的热进行冷却而从泵(未图示)经由后支架2的流入孔2a将冷却油等液体制冷剂压送至外壳内。

被压送的液体制冷剂从流入孔2a流入后，从后支架2的上部朝外壳内的大气压中喷射，并流向由后支架2及盖12构成的油积存部T。上述油积存部T通过安装于后支架2的密封构件14而被密封，因此流入油积存部T的液体制冷剂进入与油积存部T连通的转轴5的制冷剂导入孔A并从转轴5的中心流向外周后，在由转轴5、转子铁芯6和后侧端板8构成的流路B中沿径向流动，进而在沿转子铁芯6的轴向贯通转子铁芯6的流路C中流动，并从设置于端板9及端板10的流路出口D的孔排出。

之后，如图2中箭头所示，液体制冷剂沿着碗状的端板10的内周面流动，并伴随着端板10的旋转而朝外周飞散。此时，由于碗状的端板10形成为比绝缘体11b朝轴向突出，因此，飞散的液体制冷剂不会与绝缘体11b的外周面直接碰撞，而是朝定子线圈11c的线圈端外周面及绝缘体11b的端面飞散。之后，液体制冷剂从排出孔2b流向外壳之外。

另外，也可以以将从泵供给的液体制冷剂压送至转轴5的制冷剂导入孔A的方式形成引导流路。

通过如上所述地构成，能使液体制冷剂与定子线圈11c的线圈端直接碰撞，从而能提高冷却效果。此外，无需在绝缘体11b设置开口部就能使液体制冷剂朝线圈端飞散，因此，能防止绝缘体11b的强度降低，从而能使可靠性提高。另外，由于能扩大定子线圈11c的绕线空间，因此能使马达性能提高。而且此外，通过使流路C位于从转轴5离开的转子铁芯6的外周侧，与使流路C位于转轴5中心侧的情况相比较，能增大用于使液体制冷剂从转子飞散的旋转能量。

因此，即使在转子的转速低的情况下，也能使液体制冷剂到达线圈端，从而能在低旋转至高旋转的范围内提高冷却效率。

另外，流路C可以贯通转子铁芯6的任何部分，通过如图3所示使流路C以与磁体13部分接触的方式贯通，也能对磁体13有效地进行冷却。此外，液体制冷剂在从流路C泄漏至转子铁芯6与端板9之间的情况下会沿着转子壁面流动，但通过将流路C设置于转子铁芯6的外周面侧，能减少液体制冷剂沿着转子壁面流动的距离，其结果是，能减少因粘性导致的能量损失。而且，从流路C泄漏至转子铁芯6与端板9之间及端板9与碗状的端板10之间的液体制冷剂会被碗状的端板10的外周面和定子线圈11c弹回，能期待对定子线圈11c进行冷却的效果。

图4是表示本发明实施方式2的旋转电机的剖视图。

在图中，旋转电机构成为：在防止来自转子铁芯6的磁体飞散的端板9的流路出口D侧形成因内缘翻边等而形成的突起，上述突起前端位于比碗状的端板10的孔突出的位置。其它结构与实施方式1的旋转电机的结构相同，因此省略其说明。

通过构成这样的实施方式2的结构，在端板9与碗状的端板10的抵接面在冲压成型等制造时弯曲而无法保持平面度的情况下，能消除液体制冷剂从抵接面的间隙泄漏的缺点。此外，通过形成因内缘翻边等而形成的突起，能允许端板9的弯曲。

此外，碗状的端板10通过形成为与端板9抵接的抵接面和朝轴向延伸的壁面呈钝角，能使油无法持续积存于碗状的端板10的内壁。即，能减小液体制冷剂因离心力而施加于碗状的端板10的力，在强度上有利。此外，通过将碗状的端板10的内侧形成为仅由平面而无加强肋等的凹凸构成的结构，不需要增大用于使积存于碗状的端板10的凹凸的液体制冷剂飞散的离心力，能消除提高碗状的端板10的强度的必要性。因此，能将碗状的端板10形成为壁薄、轻量且简单的形状。

除此以外，从流路C泄漏至转子铁芯6与端板9之间的液体制冷剂被碗状的端板10的外周面弹回定子线圈11c的内周侧，能期待冷却效果的提高。

图5是表示本发明实施方式3的旋转电机的剖视图。

在上述实施方式2中，构成为在端板9设置突出部，但在实施方式3中，在碗状的端板10通过内缘翻边加工等设置朝转子铁芯6的流路C内周侧突出的突出部。通过这样构成，能消除液体制冷剂从转子铁芯6与端板9的抵接面及端板9与碗状的端板10的抵接面的间隙泄漏的缺点。

图6是表示本发明实施方式4的旋转电机的剖视图。

在图中，在碗状的端板10的朝轴向延伸的壁面上形成有一个或多个开口10a，其它结构与实施方式1的旋转电机的结构相同，因此省略其说明。

通过这样构成，即使是如分布绕组那样的线圈端长度较长的定子，也能使液体制冷剂有效地飞散至定子线圈11c的线圈端，从而能提高冷却效率。

另外，在上述实施方式中，在转子发生旋转不平衡的情况下，通过对固定碗状的端板10的端板7进行平衡加工，能消除转子的不平衡，而无需使碗状的端板10具有用于平衡调节的材料厚度，因此能将碗状的端板10形成壁薄、轻量且简单的形状。

此外，通过以非磁性材料构成碗状的端板10，能防止磁通泄漏，其结果是，能防止作为旋转电机的性能降低。

而且，作为磁性材料的前侧端板7以夹持碗状的端板10和端板9的方式固定于作为磁性材料的转轴5，能使碗状的端板10的固定结构简化。此外，在前侧端板7施加用于平衡调节的去除加工的情况下，由于前侧端板7的比重大，因此能获得较多的去除量，从而能容易加工。

而且，通过在防止磁体飞散的端板9与碗状的端板10之间或端板9与转子铁芯6之间夹装粘接剂而进行粘接，或者在防止磁体飞散的端板9与碗状的端板10之间以及端板9与转子铁芯6之间夹装粘接剂而进行粘接，能防止液体制冷剂通过这些抵接面的间隙而泄漏至定子11侧的缺点。此外，通过与实施方式2(图4)或实施方式3(图5)所示的由内缘翻边加工形成的突出部进行组合，能进一步可靠地防止液体制冷剂泄漏的缺点。

而且此外，通过将碗状的端板10的沿轴向延伸的壁面的前端面构成为平坦面，与在端面具有狭缝的情况相比，不会因离心力而打开壁面，从而不会在强度上不利。

此外，在上述实施方式中，构成为在后支架2设置液体制冷剂的流入孔2a及排出孔2b，但也可以设置在构成外壳的前支架1。

另外，本发明能在本发明的范围内对各实施方式进行适当变形、省略。

Claims (9)

1.一种旋转电机，其特征在于，包括：

外壳；

转子，该转子具有以能旋转的方式支承于所述外壳内的转轴、埋设有磁体并固定于所述转轴的转子铁芯、安装于所述转子铁芯的两端的前侧端板及后侧端板、设置于所述转子铁芯与所述前侧端板之间并用于防止所述磁体飞散的端板、与防止所述磁体飞散的端板抵接的抵接面和朝轴向延伸的壁面呈钝角的且形成为碗状的端板；以及

定子，该定子以与所述转子相对的方式保持于所述外壳的内周面，

设置有由贯通所述转子铁芯的孔和连通所述转轴与所述端板及所述碗状的端板的孔构成的流路，经由所述流路供给液体制冷剂，使从所述流路排出的液体制冷剂沿着所述碗状的端板的内周面旋转飞散，并使所述液体制冷剂到达所述定子的线圈端面与对所述定子的线圈进行支承的绝缘体的端面之间。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

形成有朝防止所述磁体飞散的端板的流路出口侧突出的突起，所述突起突出到比所述碗状的端板的孔突出的位置。

3.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

在所述碗状的端板形成有朝所述转子铁芯的流路内周侧突出的突起。

4.如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

在所述碗状的端板上比所述绝缘体的轴向端面突出的位置形成有一个或多个径向的开口。

5.如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述碗状的端板由非磁性材料构成。

6.如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

将所述碗状的端板固定于所述转轴的所述前侧端板由磁性材料构成。

7.如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述碗状的端板的内周侧由平面构成。

8.如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述碗状的端板的沿轴向延伸的壁面的端面形成为平坦面。

9.如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

对防止所述磁体飞散的端板与所述碗状的端板之间、或防止所述磁体飞散的端板与所述转子铁芯之间进行粘接，或者对防止所述磁体飞散的端板与所述碗状的端板之间以及防止所述磁体飞散的端板与所述转子铁芯之间进行粘接。

Images