CN109962578B - 旋转电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种旋转电机,其能够对根据旋转速度而变化的要冷却部位适当地进行冷却。旋转电机(1)的转子(4)具有:筒状部件(5),其具有封闭端和开口端,并且在封闭端侧被固定于旋转轴(3);以及永久磁铁(6),其被安装在筒状部件(5)的外周部,通过设置在侧罩(11)上的冷却油通路(12)向筒状部件(5)的封闭端供给冷却油。在转子(4)的旋转速度较低的低速运转状态和旋转速度较高的高速运转状态下,主要通过流入孔(22、23)向筒状部件(5)的内侧的永久磁铁(6)的安装部供给冷却油,在低速运转状态与高速运转状态之间的中速运转状态下,主要通过流入孔(27)和冷却油通路(28)向定子(8)的绕组(8a)供给冷却油。
Description
技术领域
本发明涉及包括具有永久磁铁的转子和对转子进行旋转驱动的定子的旋转电机,特别涉及通过冷却油来进行转子和定子绕组的冷却的旋转电机。
背景技术
专利文献1中示出了如下的旋转电机,其具有定子和转子,该转子在定子的内侧被固定在旋转轴上,通过由定子生成的磁通而旋转,转子是通过在具有封闭端和开口端的筒状部件上安装永久磁铁而构成的。该旋转电机从旋转轴的一端侧向筒状部件的封闭端供给冷却油,构成为冷却油通过设置在筒状部件的封闭端的2个通孔流入筒状部件的内侧。通过这种结构,对配置于筒状部件的内侧的部件和安装在转子上的永久磁铁进行冷却。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2015-70656号公报
发明内容
发明要解决的课题
在旋转电机的旋转速度较低的低旋转速度区域(例如4000rpm以下的区域)内,降低永久磁铁的温度可有助于输出扭矩特性的提高,然而在中旋转速度区域(例如4000~6000rpm的区域)内,希望通过抑制永久磁铁的冷却,使永久磁铁生成的磁通密度降低,减小弱磁电流,而且在高旋转速度区域(例如6000rpm以上的区域)内,永久磁铁的温度上升幅度大,因此需要充分进行永久磁铁的冷却。即,要求满足根据旋转速度而使主要的冷却部位改变的冷却要求。
在上述现有的旋转电机的结构中,难以按照充分满足每个旋转速度区域中不同的冷却要求的方式供给冷却油。
本发明就是着眼于以上情况而完成的,其目的在于提供能够对根据旋转速度而变化的要冷却部位适当地进行冷却的旋转电机。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的,本发明的第一方面是一种旋转电机1,其具有:定子8,其被固定在壳体2上,生成磁通;旋转轴3,其以能够旋转的方式被支承在所述壳体上;以及转子4,其在所述定子8的内侧被固定在所述旋转轴3上,通过由所述定子8生成的磁通而旋转,该旋转电机1的特征在于,所述转子4具有:筒状部件5,其具有封闭端和开口端,并且在所述封闭端侧被固定于所述旋转轴3;以及永久磁铁6,其被安装在该筒状部件5的外周部,该旋转电机1具有:冷却油供给单元12、14,其向所述筒状部件5的封闭端供给冷却油;以及供给目的地变更单元,其设置于所述封闭端,根据所述转子4的旋转速度来变更所述冷却油的主要供给目的地,在所述旋转速度较低的低速运转状态和所述旋转速度较高的高速运转状态下,所述供给目的地变更单元主要在所述筒状部件5的内侧向所述永久磁铁6的安装部供给所述冷却油,在所述旋转速度是所述低速运转状态与高速运转状态之间的旋转速度的中速运转状态下,所述供给目的地变更单元主要向所述定子8的绕组8a供给所述冷却油。
根据这种结构,在旋转速度较低的低速运转状态和旋转速度较高的高速运转状态下,主要在筒状部件的内侧向永久磁铁的安装部供给冷却油,在旋转速度是低速运转状态与高速运转状态之间的旋转速度的中速运转状态下,主要向定子的绕组供给冷却油,因此可满足上述的冷却要求,能够对应于旋转速度区域进行适当的冷却。
本发明的第二方面基于第一方面记载的旋转电机,其特征在于,所述供给目的地变更单元构成为包括:第1和第2流入孔22、23,它们被设置在封闭所述封闭端的底部21,供所述冷却油流入所述筒状部件5的内侧;第1和第2突出部24、25,其与所述旋转轴3呈同心圆状地设置在所述底部21的所述第1和第2流入孔22、23的径向外侧,从所述封闭端向所述冷却油供给单元侧突出;第3突出部26,其与所述旋转轴3呈同心状地设置在所述第1突出部24与第2突出部25之间,从所述封闭端向所述冷却油供给单元侧突出;第3流入孔27,其设置在该第3突出部26的径向内侧;以及冷却油通路28,其从该第3流入孔27通过所述底部21的内部,并在所述底部21的径向外侧开口,所述第2流入孔23配置在所述第1流入孔22的径向外侧,并且所述第3突出部26的突出量PX3大于所述第1突出部的突出量PX1,所述第2突出部25的突出量PX2大于所述第3突出部的突出量PX3。
根据这种结构,在低速运转状态下,施加给冷却油的离心力较小,因此冷却油从第1突出部通过第1流入孔流入筒状部件的内侧,促进了永久磁铁的冷却。在高速运转状态下,施加给冷却油的离心力较大,因此冷却油从第2突出部通过第2流入孔流入筒状部件的内侧,促进了永久磁铁的冷却。而在中速运转状态下,冷却油通过第3突出部和冷却油通路被供给至位于转子的径向外侧的定子的绕组,促进了绕组的冷却。
本发明的第三方面基于第一方面记载的旋转电机,其特征在于,所述供给目的地变更单元构成为包括:底部21a,其封闭所述封闭端;薄板带状的第1弹性部件42,其具有朝向径向外侧的作用力;以及第2弹性部件43,其对该第1弹性部件42向径向内侧施力,所述底部21a具有:第1和第2流入孔44、45,它们供所述冷却油流入所述筒状部件5a的内侧;第1突出部46,其与所述旋转轴3呈同心圆状地设置在所述第2流入孔45的径向外侧,从所述封闭端向所述冷却油供给单元侧突出;第2突出部47,其与所述旋转轴3呈同心圆状地设置在与所述旋转轴3接触的位置处,从所述封闭端向所述冷却油供给单元侧突出;以及环状部件41,其以离开所述封闭端的方式配置在所述封闭端的所述冷却油供给单元侧,并与所述旋转轴3呈同心状地设置在所述第1流入孔44和第2流入孔45之间的与所述封闭端对置的位置处,所述环状部件41被从所述第2突出部47向径向外侧方向延伸的支承部41a支承,所述第1弹性部件42以所述旋转速度越高则越能够增加实际直径的方式配设在所述第1突出部46的径向内侧的包围所述旋转轴3的位置处,所述第2弹性部件43配设在所述第1弹性部件42与所述第1突出部46之间,所述第2流入孔45配置在所述第1流入孔44的径向外侧,并且所述第1弹性部件13具有能够封闭所述第2流入孔45的厚度,所述第1和第2弹性部件42、43的作用力被设定为,在所述低速运转状态下所述第1弹性部件42封闭所述环状部件41与所述封闭端的间隙,在所述中速运转状态下所述第1弹性部件42封闭所述第2流入孔45,在所述高速运转状态下所述第1弹性部件42位于所述第2流入孔45的径向外侧。
根据这种结构,在低速运转状态下通过第1弹性部件封闭环状部件与封闭端的间隙,因此冷却油主要通过第1流入孔被供给至永久磁铁的安装部,在高速运转状态下,第1弹性部件的实际直径通过离心力而扩大,第1弹性部件位于第2流入孔的径向外侧,因此冷却油主要通过第2流入孔被供给至永久磁铁的安装部。因此,在低速运转状态和高速运转状态下,促进了永久磁铁的冷却。另一方面,在中速运转状态下,通过第1弹性部件封闭第2流入孔,作用于冷却油的离心力大于低速运转状态时的离心力,因此冷却油绕过第1弹性部件而被供给至定子的绕组,促进了绕组的冷却。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的旋转电机的要部剖视图。
图2是用于进一步详细说明筒状部件5的图。
图3是用于说明本发明的第2实施方式的供给目的地变更单元的图(低速运转状态)。
图4是用于说明本发明的第2实施方式的供给目的地变更单元的图(中速运转状态)。
图5是用于说明本发明的第2实施方式的供给目的地变更单元的图(高速运转状态)。
标号说明
1:旋转电机,2:壳体,3:旋转轴,5:筒状部件,6:永久磁铁,7:转子主体,8:定子,8a:绕组,11:侧罩,12:冷却油通路,21、21a:底部,22:第1流入孔,23:第2流入孔,24:第1突出部,25:第2突出部,26:第3突出部,27:第3流入孔,28:冷却油通路,41:环状部件,42:第1弹性部件,43:第2弹性部件,44:第1流入孔,45:第2流入孔,46:第1突出部,47:第2突出部。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[第1实施方式]
图1是本发明的一实施方式的旋转电机的要部剖视图,旋转电机1具有:定子8,其被固定在壳体2上,生成磁通;旋转轴3,其通过轴承(未图示)以能够旋转的方式被支承在壳体2上;转子4,其在定子8的内侧被固定于旋转轴3,通过由定子8生成的磁通而旋转;以及被固定在壳体2上的侧罩11。
转子4构成为包括:筒状部件5,其具有封闭端和开口端,并且在封闭端侧被固定于旋转轴3;以及转子主体7,其被安装在筒状部件5的外周部。转子主体7具有由磁性材料构成的基部7a和永久磁铁6。定子8上卷绕有绕组8a。
侧罩11上形成有供给冷却油的冷却油通路12,该冷却油用于对配置在壳体2内的转子主体7和定子8(绕组8a)等进行冷却,通过未图示的冷却油泵和油路向流入孔13供给冷却油。流入冷却油通路12的冷却油从排出孔14被排出,流入设置于旋转轴3的内部的通路15,并且在旋转电机1工作期间,冷却油通过离心力被供给至转子主体7和定子8(绕组8a)。在筒状部件5的内部和壳体2内的空间30设置有传递旋转轴3的扭矩的机构,而由于与本发明不存在直接关系,因而省略图示。旋转轴3上设置有将通路15与空间30连通的排出孔16,冷却油作为润滑油被供给至未图示的机构。
图2是用于进一步详细说明筒状部件5的图,该图的(a)是从图1的左方向观察的筒状部件5的主视图,该图的(b)是该图的(a)所示的A-A线剖视图(相当于图1的一部分,包含转子主体7),该图的(c)是该图的(a)所示的B-B线剖视图(包含转子主体7、定子8和绕组8a,仅示出旋转轴3的上侧部分)。
在封闭筒状部件5的封闭端的底部21设置有:4个第1流入孔22和4个第2流入孔23,它们供冷却油流入筒状部件5的内侧;第1突出部24,其与旋转轴3呈同心圆状地设置在第1流入孔22的径向外侧,从封闭端向侧罩11侧突出;第2突出部25,其与旋转轴3呈同心圆状地设置在第2流入孔23的径向外侧,从封闭端向侧罩11侧突出;第3突出部26,其与旋转轴3呈同心状地设置在第1突出部24与第2突出部25之间,从封闭端向侧罩11侧突出;4个第3流入孔27,其设置在第3突出部26的径向内侧;以及冷却油通路28,其从第3流入孔27通过底部21的内部,并且在底部21的径向外侧开口。
第2流入孔23配置在第1流入孔22的径向外侧,并且构成为第3突出部26的突出量PX3大于第1突出部24的突出量PX1,第2突出部25的突出量PX2大于第3突出部的突出量PX3。
根据图2所示的结构,在旋转电机1以较低的旋转速度(例如4000rpm以下)旋转的低速运转状态下,施加给冷却油的离心力较小,因此如图2的(b)中实线的箭头线(带箭头的线)所示,冷却油主要从第1突出部24通过第1流入孔22流入筒状部件5的内侧,促进了永久磁铁6的冷却。在旋转电机1以较高的旋转速度(例如6000rpm以上)旋转的高速运转状态下,施加给冷却油的离心力较大,因此如图2的(b)中虚线的箭头线所示,冷却油主要从第2突出部25通过第2流入孔23流入筒状部件5的内侧,与低速运转状态同样地促进了永久磁铁6的冷却。另一方面,在中速运转状态(例如旋转速度处于4000至6000rpm的范围内的状态)下,如图2的(c)中实线的箭头线所示,冷却油主要通过第3突出部26、第3流入孔27和冷却油通路28被供给至位于转子主体7的径向外侧的定子8的绕组8a,促进了绕组8a的冷却。其结果是,可满足在低速运转状态和高速运转状态下促进永久磁铁6的冷却,在中速运转状态下促进定子绕组8a的冷却这样的对应于旋转速度的冷却要求。
在本实施方式中,通过侧罩11和冷却油通路12构成冷却油供给单元,由设置在筒状部件5的底部21的第1~第3突出部24、25、26、第1和第2流入孔22、23、第3流入孔27和冷却油通路28构成供给目的地变更单元。
[第2实施方式]
图3~图5是用于说明本发明的第2实施方式的供给目的地变更单元的图,图3、图4和图5分别对应于旋转电机1的低速运转状态、中速运转状态和高速运转状态。在这些图中,各图的(a)是从图1的左方向观察的、将筒状部件5替换为筒状部件5a的情况下的主视图,各图的(b)是该图的(a)所示的A-A线剖视图(包含转子主体7),图3的(c)是该图的(a)所示的B-B线剖视图(包含转子主体7)。另外,图4的(b)中还示出了定子8和绕组8a。
在本实施方式中,供给目的地变更单元构成为包括:对第1实施方式的筒状部件5进行变形而得到的筒状部件5a的底部21a;薄板带状的第1弹性部件42,其具有朝向径向外侧的作用力;以及第2弹性部件43,其对第1弹性部件42向径向内侧施力。第1和第2弹性部件42、43例如由不锈钢构成,可使用与作为构成箔带轴承的顶部箔带(日文:トップフォイル)和凸起箔带(日文:バンプフォイル)(背部箔带(日文:バックフォイル))而已知的结构同样的部件。
底部21a具有:分别设置有4个的第1流入孔44和第2流入孔45,它们是供冷却油流入筒状部件5a的内侧的流入孔;第1突出部46,其与旋转轴3呈同心圆状地设置在第2流入孔45的径向外侧,从封闭端向侧罩11侧突出;第2突出部47,其与旋转轴3呈同心圆状地设置在与旋转轴3接触的位置处,从封闭端向侧罩11侧突出;以及环状部件41,其以离开封闭端的方式配置在封闭端的侧罩11侧,并与旋转轴3呈同心状地设置在第1流入孔44和第2流入孔45之间的与封闭端对置的位置处,环状部件41被从第2突出部47向径向外侧方向延伸的支承部41a支承。
第1弹性部件42以旋转速度越高则越能够通过离心力增加实际直径的方式配置在第1突出部46的径向内侧的包围旋转轴3的位置处。第2弹性部件43配设在第1弹性部件42与第1突出部46之间。第2流入孔45配置在第1流入孔44的径向外侧,并且第1弹性部件42具有能够封闭第2流入孔45的厚度。
第1和第2弹性部件42、43的作用力被设定为,在旋转电机1的低速运转状态下,如图3所示,第1弹性部件42封闭环状部件41与封闭端的间隙,在中速运转状态下,如图4所示,第1弹性部件42封闭第2流入孔45,在高速运转状态下,如图5所示,第1弹性部件42位于第2流入孔45的径向外侧。另外,在图3的(a)中,用较粗的虚线示出第1弹性部件42被环状部件41挡住的部分。另外,在图5的(a)中通过虚线示出第2弹性部件43。
根据以上所述的结构,在低速运转状态下,如图3的(b)中箭头线所示,冷却油主要通过第1流入孔44被供给至永久磁铁6的安装部,在高速运转状态下,如图5的(b)中箭头线所示,冷却油主要通过第2流入孔45被供给至永久磁铁6的安装部,在中速运转状态下,如图4的(b)中箭头线所示,冷却油主要绕过第1弹性部件42而被供给至定子8的绕组8a。其结果是,可满足在低速运转状态和高速运转状态下促进永久磁铁6的冷却,在中速运转状态下促进定子绕组8a的冷却这样的对应于旋转速度的冷却要求。
在本实施方式中,由设置于筒状部件5a的底部21a的第1和第2突出部46、47、第1和第2流入孔44、45、环状部件41、第1和第2弹性部件42、43构成供给目的地变更单元。
另外,在上述实施方式中,设置于底部21或21a上的流入孔22、23等的数量为“4”,然而不限于这种情况,可根据所需的冷却效果来适当进行变更。
Claims (3)
1.一种旋转电机,其具有:定子,其被固定在壳体上,生成磁通;旋转轴,其以能够旋转的方式被支承在所述壳体上;以及转子,其在所述定子的内侧被固定在所述旋转轴上,通过由所述定子生成的磁通而旋转,该旋转电机的特征在于,
所述转子具有:筒状部件,其具有封闭端和开口端,并且在所述封闭端侧被固定于所述旋转轴;以及永久磁铁,其被安装在该筒状部件的外周部,
该旋转电机具有:
冷却油供给单元,其向所述筒状部件的封闭端供给冷却油;以及
供给目的地变更单元,其设置于所述封闭端,根据所述转子的旋转速度来变更所述冷却油的主要供给目的地,
在所述旋转速度为4000rpm以下的低速运转状态和所述旋转速度为6000rpm以上的高速运转状态下,所述供给目的地变更单元主要在所述筒状部件的内侧向所述永久磁铁的安装部供给所述冷却油,在所述旋转速度是所述低速运转状态与高速运转状态之间的旋转速度的中速运转状态下,所述供给目的地变更单元主要向所述定子的绕组供给所述冷却油。
2.根据权利要求1所述的旋转电机,其特征在于,
所述供给目的地变更单元构成为包括:第1流入孔和第2流入孔,它们被设置在封闭所述封闭端的底部,供所述冷却油流入所述筒状部件的内侧;第1突出部和第2突出部,其与所述旋转轴呈同心圆状地设置在所述底部的所述第1流入孔和第2流入孔的径向外侧,从所述封闭端向所述冷却油供给单元侧突出;第3突出部,其与所述旋转轴呈同心状地设置在所述第1突出部与第2突出部之间,从所述封闭端向所述冷却油供给单元侧突出;第3流入孔,其设置在该第3突出部的径向内侧;以及冷却油通路,其从该第3流入孔通过所述底部的内部,并在所述底部的径向外侧开口,
所述第2流入孔配置在所述第1流入孔的径向外侧,并且所述第3突出部的突出量大于所述第1突出部的突出量,所述第2突出部的突出量大于所述第3突出部的突出量。
3.根据权利要求1所述的旋转电机,其特征在于,
所述供给目的地变更单元构成为包括:底部,其封闭所述封闭端;薄板带状的第1弹性部件,其具有朝向径向外侧的作用力;以及第2弹性部件,其对该第1弹性部件向径向内侧施力,
所述底部具有:第1流入孔和第2流入孔,它们供所述冷却油流入所述筒状部件的内侧;第1突出部,其与所述旋转轴呈同心圆状地设置在所述第2流入孔的径向外侧,从所述封闭端向所述冷却油供给单元侧突出;第2突出部,其与所述旋转轴呈同心圆状地设置在与所述旋转轴接触的位置处,从所述封闭端向所述冷却油供给单元侧突出;以及环状部件,其以离开所述封闭端的方式配置在所述封闭端的所述冷却油供给单元侧,并与所述旋转轴呈同心状地设置在所述第1流入孔和第2流入孔之间的与所述封闭端对置的位置处,所述环状部件被从所述第2突出部向径向外侧方向延伸的支承部支承,
所述第1弹性部件以所述旋转速度越高则越能够增加实际直径的方式配设在所述第1突出部的径向内侧的包围所述旋转轴的位置处,所述第2弹性部件配设在所述第1弹性部件与所述第1突出部之间,
所述第2流入孔配置在所述第1流入孔的径向外侧,并且所述第1弹性部件具有能够封闭所述第2流入孔的厚度,
所述第1弹性部件和第2弹性部件的作用力被设定为,在所述低速运转状态下所述第1弹性部件封闭所述环状部件与所述封闭端的间隙,在所述中速运转状态下所述第1弹性部件封闭所述第2流入孔,在所述高速运转状态下所述第1弹性部件位于所述第2流入孔的径向外侧。
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