CN110289731B - 旋转电机及具备该旋转电机的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够在不被转子的旋转影响的状态下进行油路的切换的旋转电机及具备该旋转电机的车辆。电动机(100)具备转子(110)、定子(120)、旋转轴(130)、设置在旋转轴(130)内且不旋转的进料管(140)、以及设置于进料管(140)且根据温度对制冷剂导出孔(141)进行开闭的导出孔开闭机构(150)。导出孔开闭机构(150)具有：一端固定于进料管(140)的外壁部的双金属件(151)；以及安装于双金属件(151)的另一端且将制冷剂导出孔(141)堵塞的盖部(152)。

Description

旋转电机及具备该旋转电机的车辆

技术领域

本发明涉及旋转电机及具备旋转电机的车辆。

背景技术

混合动力车辆等的车辆用驱动装置并列设置有电动机/发电机(旋转电机)，电动机/发电机分别具有旋转轴，且配置为彼此的旋转轴以同轴状重叠。电动机具备非旋转侧的定子和旋转侧的转子。

在电动机的冷却回路中，将从配置在与转子同轴心上的轴内供给的油向转子内部的轴向油路供给，在将转子冷却之后，利用转子的离心力，将油从油孔向比定子沿轴向突出的环状的线圈端供给，该油孔形成于配置在转子的两端的一对端板的一方。

另外，成为冷却油始终从轴中通过固定的孔口(冷却孔)而向转子内流入的结构。通过了转子的冷却油碰到定子，还进入转子与定子之间而引发摩擦。当产生因冷却油引起的摩擦时，在转子中产生旋转损失(油剪切损失)。另外，由于从转子通过旋转将油释放而产生的旋转损失即泵损失的产生，导致燃料经济性变差。

在专利文献1中记载了设置有双金属件或形状存储合金的车辆的电机冷却装置，该双金属件或形状存储合金设置为能够在油供给油路与轴向油路之间进行开闭，当转子的温度达到预先设定冷却需要温度时，该双金属件或形状存储合金发生变形而使所述油供给油路与所述轴向油路连通。专利文献1所记载的电机冷却装置在旋转体内部设置有油路切换装置(双金属件或形状存储合金)。在专利文献1中，能够根据车辆的行驶状态来控制向电机供给的油。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-125167号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在专利文献1所记载的电机冷却装置中，在电动机的高旋转化发展的现状中，对于在旋转体内部设置油路切换装置而言，存在成为故障的原因、较大地受到重量的增加所造成的惯性影响这样的课题。

本发明是鉴于这样的背景而完成的，其目的在于，提供一种能够在不被转子的旋转影响的状态下进行油路的切换的旋转电机及具备该旋转电机的车辆。

用于解决课题的方案

为了解决所述课题，技术方案1所述的旋转电机的特征在于，具备：定子；转子，其具备制冷剂路；旋转轴，其设定有多个针对所述制冷剂路的制冷剂供给孔；以及制冷剂管路，其配置在所述旋转轴的半径方向内侧且不旋转，所述制冷剂管路具有轴心冷却结构，该轴心冷却结构具备：制冷剂导出孔；以及根据制冷剂的温度对所述制冷剂导出孔进行开闭的导出孔开闭单元。

发明效果

根据本发明，可提供能够在不被转子的旋转影响的状态下进行油路的切换的旋转电机及具备该旋转电机的车辆。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的旋转电机的剖视图。

图2是对上述第一实施方式的旋转电机的导出孔开闭机构的动作进行说明的图，图2的(a)是其油温为低温时的导出孔开闭机构的主要部分剖视图，图2的(b)是其油温为高温时的导出孔开闭机构150的主要部分剖视图。

图3是对上述第一实施方式的旋转电机的油温为低温时的导出孔开闭机构的动作进行说明的图，图3的(a)是示出其从上游侧观察到的进料管及导出孔开闭机构的径向剖视图，图3的(b)是示出其进料管的轴向剖视图，图3的(c)是示出其从下游侧观察到的进料管及导出孔开闭机构的径向剖视图。

图4是对上述第一实施方式的旋转电机的油温为高温时的导出孔开闭机构的动作进行说明的图，图4的(a)是示出其进料管的轴向剖视图，图4的(b)是示出其从下游侧观察到的进料管及导出孔开闭机构的径向剖视图。

图5是示出本发明的第二实施方式的旋转电机的导出孔开闭机构的结构的主要部分剖视图，图5的(a)是示出其油温为低温时的导出孔开闭机构的主要部分剖视图，图5的(b)是示出其油温为高温时的导出孔开闭机构的主要部分剖视图。

图6是对上述第二实施方式的旋转电机的导出孔开闭机构的动作进行说明的图，图6的(a)是示出其从下游侧观察到的进料管及油温为低温时的导出孔开闭机构的径向剖视图，图6的(b)是示出其进料管及油温为低温时的导出孔开闭机构的轴向剖视图，图6的(c)是示出其进料管及油温为高温时的导出孔开闭机构的轴向剖视图。

附图标记说明：

1 混合动力车辆；

100 电动机(旋转电机)；

110 转子；

111 转子铁心；

120 定子；

121 定子铁心；

122 线圈；

130 旋转轴(旋转轴)；

131 制冷剂供给孔；

130a 中空部(内侧轴向油路)；

140、440 进料管(制冷剂管路)；

141、441 制冷剂导出孔；

142 壁部；

142a、442a 安装部；

142b、442b 圆环壁部；

142c、442c 圆筒部；

150、250 导出孔开闭机构(导出孔开闭单元)；

151、252 双金属件；

152 盖部；

180 壳体(外壳)；

251 制冷剂流通孔。

具体实施方式

接着，适当参照附图对本发明的实施方式的旋转电机及具备该旋转电机的车辆详细进行说明。需要说明的是，在各图中，针对共用的部分标注相同的标号并省略重复的说明。

(第一实施方式)

图1是本发明的第一实施方式的旋转电机的剖视图。

本实施方式的电动机100(旋转电机)例如是搭载于混合动力车1(车辆)的薄型的电动机。电动机100以横向状态、即轴线O1方向沿着左右方向的状态搭载于混合动力车1。

电动机100具备：以轴线O1为中心而旋转的圆筒状的转子110；同轴地配置在转子110的径向外侧的圆筒状的定子120；中空的筒状构件即旋转轴130(旋转轴)；设置于旋转轴130内且不旋转的进料管140(制冷剂管路)；设置于进料管140、且根据温度对制冷剂导出孔141(后述)进行开闭的导出孔开闭机构150(导出孔开闭单元)；轴承160、161；配置在电动机100的定子120上的制冷剂流路170；以及收容上述构件的壳体180。

制冷剂流路170向沿着定子120的周向配置的多个冷却用滴管(省略图示)供给制冷剂。

在壳体180上固定有中空管形状的进料管140。壳体180将来自油路形成构件(省略图示)及油泵(省略图示)的冷却油(制冷剂)向进料管140引导。

<转子110>

转子110是通过定子120产生的磁力而旋转的旋转件。转子110具备：圆筒状的转子铁心111；与转子铁心111的轴线O1方向平行地形成、且用于埋设固定永久磁铁(省略图示)的磁铁插入孔112；以及用于避免转子铁心111向旋转轴130的一端方向位移的端面板113。转子铁心111通过薄环板状的转子铁心用电磁钢板114沿轴线O1方向层叠并铆接结合而成。该永久磁铁(省略图示)在转子铁心111的外周面侧(径向外侧、定子120侧)沿周向等间隔地配置。端面板113由不锈钢、铝等非磁性体的金属形成。

<定子120>

定子120通过从外部的逆变器(省略图示)供给三相(U相、V相、W相)交流电流而产生用于使转子110旋转的磁力。定子120具备定子铁心121和多个线圈122。定子铁心121通过薄环板状的定子铁心用电磁钢板123在轴线O1方向上层叠多个而构成，在其径向内侧具备沿周向等间隔地配置的多个齿(省略图示)。在各齿上卷绕有线圈122。

<旋转轴130>

旋转轴130具有中空筒状形状，通过轴承160、161，以沿左右方向延伸的轴线O1为中心而旋转自如地配置。

在旋转轴130的轴线O1中心设置有沿轴线O1方向延伸的进料管140(制冷剂管路)，旋转轴130的除了进料管140之外的中空部130a、即旋转轴130的中空内壁部与进料管140的外壁部之间的空间成为内侧轴向油路。

在旋转轴130的周壁部形成有将内外的油路连通的制冷剂供给孔131。而且，内侧轴向油路的冷却油通过制冷剂供给孔131向径向外侧排出。

<进料管140>

进料管140是配置在旋转轴130的半径方向内侧且固定于壳体180(外壳)的制冷剂管路。

进料管140是中空管形状的工作油供给管，从壳体180侧通过制冷剂导出孔141(后述)向旋转轴130的内侧轴向油路供给冷却油。

进料管140具备：在周壁部上将内外的油路连通的制冷剂导出孔141；对制冷剂导出孔141进行开闭的导出孔开闭机构150(后述)；以及在轴线O1方向上以规定间隔向外周侧突出的多个壁部142。

壁部142具备：设置于进料管140的外周部的安装部142a；被安装部142a支承且沿径向竖立设置的圆环壁部142b；以及从圆环壁部142b的端部与轴线O1方向平行地延伸的圆筒部142c。壁部142与旋转轴130的制冷剂供给孔131对应地设置有多个。

<导出孔开闭机构150>

导出孔开闭机构150具有：一端固定于进料管140的外壁部的双金属件151；以及安装于双金属件151的另一端且将制冷剂导出孔141堵塞的盖部152。

双金属件151通过使热膨胀率不同的两张金属板贴合而成，根据温度的变化，弯曲方式发生变化。双金属件151以制冷剂导出孔141的上游侧为基点而沿着轴线O1方向设置，使得不妨碍冷却油的流动。具体而言，双金属件151的一端通过焊接或螺纹固定等固定于制冷剂导出孔141的冷却油上游的进料管140的外壁部，在双金属件151的另一端安装盖部152，利用盖部152堵塞制冷剂导出孔141。盖部152是沿轴线O1方向延伸的长方体形状，与进料管140的外壁部的周向的形状配合地在下方具有凹陷的底部152a(参照图3的(c)及图4的(c))。

以下，针对如上述那样构成的旋转电机的油温为低温时/高温时的导出孔开闭机构150的动作进行说明。

图2是对旋转电机的导出孔开闭机构150的动作进行说明的图，图2的(a)是其油温为低温时的导出孔开闭机构150的主要部分剖视图，图2的(b)是其油温为高温时的导出孔开闭机构150的主要部分剖视图。

<油温为低温时>

图3是对旋转电机的油温为低温时的导出孔开闭机构150的动作进行说明的图，图3的(a)是其从上游侧观察到的进料管140及导出孔开闭机构150的径向剖视图，图3的(b)是其进料管140的轴向剖视图，图3的(c)是其从下游侧观察到的进料管140及导出孔开闭机构150的径向剖视图。

如图2的(a)及图3所示，在冷却油为低温时，双金属件151伸展，盖部152将进料管140的制冷剂导出孔141堵塞。因此，不从壳体180侧向进料管140供给冷却油。

在无需对电动机100积极进行冷却的低温时，将通往转子110的冷却油路闭合，切断冷却油或使冷却油成为少量。

<油温为高温时>

图4是对旋转电机的油温为高温时的导出孔开闭机构150的动作进行说明的图，图4的(a)是其进料管140的轴向剖视图，图4的(b)是其从下游侧观察到的进料管140及导出孔开闭机构150的径向剖视图。

如图2的(b)及图4所示，当冷却油的温度上升到预先设定的冷却需要温度以上时，由于热膨胀率的变化，双金属件151沿进料管140的径向弯曲。伴随着双金属件151的弯曲，安装于双金属件151的另一端的盖部152向外侧移动，将进料管140的制冷剂导出孔141敞开。然后，进料管140的油路与旋转轴130的内侧轴向油路(中空部130a)的油路连通。因此，如图2的(b)及图4的(a)的箭头所示，从壳体180向进料管140内供给冷却油，供给到进料管140内的冷却油通过制冷剂导出孔141而向旋转轴130的内侧轴向油路供给。

如图2的(b)所示，供给到旋转轴130的内侧轴向油路的冷却油通过在旋转轴130的周壁部沿径向形成的制冷剂供给孔131而向径向外侧排出。排出到径向外侧的冷却油借助离心力，从形成于端板(省略图示)与转子铁心111之间的间隙、构成转子铁心111的层叠钢板之间的微小间隙向径向外侧释放而供给到线圈端(省略图示)。由此，将线圈端冷却。

如以上说明的那样，电动机100具备转子110、定子120、旋转轴130、设置在旋转轴130内且不旋转的进料管140、以及设置在进料管140且根据温度对制冷剂导出孔141进行开闭的导出孔开闭机构150。导出孔开闭机构150具有：一端固定于进料管140的外壁部的双金属件151；以及安装于双金属件151的另一端且将制冷剂导出孔141堵塞的盖部152。

根据该结构，在固定于壳体(外壳)180的进料管140上设置导出孔开闭机构150，导出孔开闭机构150根据温度来对通往旋转轴130的内侧轴向油路的连通进行开闭，通过该轴心冷却结构而向转子110供给冷却油。

由于在固定了的进料管140上设置导出孔开闭机构150，因此能够在不被转子110的旋转(离心力)影响的状态下进行油路的切换。设置于进料管140的双金属件不受离心力的影响。由此，能够降低故障的原因。另外，旋转体的重量能够降低，从而能够减小因重量的增加造成的惯性影响。

另外，在无需对电动机100积极进行冷却的低温时，将通往转子110的冷却油路闭合，切断冷却油或使冷却油成为少量，由此，能够减少向转子110与定子120之间供给的油量，实现摩擦的降低。

(第二实施方式)

图5是示出本发明的第二实施方式的旋转电机的导出孔开闭机构250的结构的主要部分剖视图，图5的(a)是其油温为低温时的导出孔开闭机构250的主要部分剖视图，图5的(b)是其油温为高温时的导出孔开闭机构250的主要部分剖视图。

如图5所示，电动机100A具备旋转轴130(旋转轴)、设置在旋转轴130内且不旋转的进料管440(制冷剂管路)；以及设置在进料管440的外周部、且根据温度对通往旋转轴130的内侧轴向油路的连通进行开闭的导出孔开闭机构250(导出孔开闭单元)。

进料管440的制冷剂导出孔441设置在轴线O1方向的流路上游，在该位置处，进料管440的油路与旋转轴130的内侧轴向油路的油路连通。

进料管440具备设置在比制冷剂导出孔441靠流路下游且向外周侧突出的壁部442。

壁部442具有：设置于进料管440的外周部的安装部442a；由安装部442a支承且沿径向竖立设置的圆环壁部442b；以及从圆环壁部442b的端部与轴线O1方向平行地延伸的圆筒部442c。

导出孔开闭机构250具有设置于圆环壁部442b的制冷剂流通孔251、以及对制冷剂流通孔251进行开闭的双金属件252。双金属件252的一端通过焊接或螺纹固定等固定于圆环壁部442b(参照图6的(c))。

以下，针对如上述那样构成的旋转电机的低温时/高温时的导出孔开闭机构250的动作进行说明。

图6是对旋转电机的导出孔开闭机构250的动作进行说明的图，图6的(a)是其从下游侧观察到的进料管440及油温为低温时的导出孔开闭机构250的径向剖视图，图6的(b)是其进料管440及油温为低温时的导出孔开闭机构250的轴向剖视图，图6的(c)是其进料管440及油温为高温时的导出孔开闭机构250的轴向剖视图。

<油温为低温时>

如图5的(a)及图6的(a)、图6的(b)所示，在冷却油为低温时，双金属件251伸展，双金属件251将圆环壁部442b的制冷剂流通孔251堵塞。因此，进料管440的油路与旋转轴130的内侧轴向油路的油路不连通。不从壳体180侧向进料管440供给冷却油。在无需对电动机100积极进行冷却的低温时，将通往转子110的冷却油路闭合，切断冷却油或使冷却油成为少量。

<油温为高温时>

如图5的(b)及图的6的(c)所示，当冷却油的温度上升到预先设定的冷却需要温度以上时，由于热膨胀率的变化，双金属件252弯曲，将圆环壁部442b的制冷剂流通孔251敞开。进料管440的油路与旋转轴130的内侧轴向油路(中空部130a)的油路连通。因此，如图5的(b)及图6的(c)的箭头所示，从壳体180侧向进料管440内供给冷却油，供给到进料管440内的冷却油通过制冷剂导出孔441、进一步通过圆环壁部442b的制冷剂流通孔251而向旋转轴130的内侧轴向油路供给。

如图5的(b)所示，供给到旋转轴130的内侧轴向油路的冷却油通过在旋转轴130的周壁部沿径向形成的制冷剂供给孔131而向径向外侧排出。

这样，在本实施方式中，与第一实施方式同样地，由于在固定了的进料管440上设置导出孔开闭机构250，因此，能够在不被转子110的旋转影响的状态下进行油路的切换。由此，能够降低故障及降低旋转体的重量。

需要说明的是，本发明不局限于上述各实施方式，当然能够基于该说明书的记载内容而采用各种结构。

例如，第二实施方式的导出孔开闭机构250也可以与第一实施方式的导出孔开闭机构150同样地，在进料管440设置多个。另外，导出孔开闭机构150、250也可以组合热膨胀率不同的多个双金属件来使用。根据这样构成，能够根据冷却油的温度，阶段性地改变向旋转轴130的内侧轴向油路供给的油量。

作为冷却结构而举出了混合动力车辆1，但只要为具备旋转电机(电动机及发电机)且需要将其冷却的结构体即可，不局限于此。例如，混合动力车辆1也可以为不具有发动机而仅将电动机作为驱动源的电动汽车或燃料电池车辆。

Claims (3)

1.一种旋转电机，其特征在于，

所述旋转电机具备：

定子；

转子，其具备制冷剂路；

旋转轴，其设定有多个针对所述制冷剂路的制冷剂供给孔；

制冷剂管路，其配置在所述旋转轴的半径方向内侧且不旋转；以及

中空内壁部，其设于具有中空筒状形状的所述旋转轴，

所述制冷剂管路具有轴心冷却结构，

该轴心冷却结构具备：

制冷剂导出孔；以及

在所述中空内壁部与所述制冷剂管路的外壁部之间的空间，根据制冷剂的温度对所述制冷剂导出孔进行开闭的导出孔开闭单元。

2.一种旋转电机，其特征在于，

所述旋转电机具备：

定子；

转子，其具备制冷剂路；

旋转轴，其设定有多个针对所述制冷剂路的制冷剂供给孔；

制冷剂管路，其配置在所述旋转轴的半径方向内侧且不旋转；以及

中空内壁部，其设于具有中空筒状形状的所述旋转轴，

所述制冷剂管路具有轴心冷却结构，

该轴心冷却结构具备：

制冷剂导出孔；

向外周侧突出的壁部；

设置于所述壁部的制冷剂流通孔；以及

在所述中空内壁部与所述制冷剂管路的外壁部之间的空间，根据制冷剂的温度对所述制冷剂流通孔进行开闭的导出孔开闭单元。

3.一种车辆，其中，

所述车辆搭载有权利要求1或2所述的旋转电机。

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