CN110718978B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转电机。在转子(12)的端面上直立设置圆环形状的转子侧周壁(52)。此外，在与转子(12)的端面对置的端罩(46)的内壁面上，以与转子侧周壁(52)接近的方式而直立设置圆弧形状的壳体侧周壁(56)。通过转子(12)的端面、端罩(46)的内壁面、转子侧周壁(52)及壳体侧周壁(56)，从而形成接受并积存冷却液的冷却液积存部(58)。转子芯(24)具有在沿着旋转轴线(L)的方向上延伸并贯通的冷却液流道(36)。冷却液流道(36)以相对于冷却液积存部(58)而开口的方式被配置。从冷却液积存部(58)流至冷却液流道(36)的冷却液从内部对转子芯(24)进行冷却。

Description

旋转电机

本申请要求于2018年7月13日提交的日本专利申请No.2018-133388的优先权，其公开内容通过引用整体而并入本文，包括说明书、权利要求书、附图和摘要。

技术领域

本公开内容涉及一种旋转电机，尤其涉及一种转子的冷却结构。

背景技术

已知一种将电能转换为旋转的动能的电动机、将旋转的动能转换为电能的发电机、以及既能够作为电动机又能够作为发电机而发挥功能的电子设备。在下文中，将这些电子设备统称地记为旋转电机。

在下述专利文献1中，公开了一种通过机油来实施冷却的电机。机油通过第一油路(91)和第二油路(92)而被供给至电机(2)。第一油路(91)包括中空的轴(21)，机油经由轴(21)而被供给至转子芯(24)内的芯贯通孔(24e)中。第二油路(92)将机油供给至被设置于电机(2)的上方的贮液器(98)中。机油从贮液器(98)被供给至定子(30)的线圈端部(31a)处。另外，括号内的符号为下述专利文献1中所使用的符号，与本申请的实施方式的说明中所使用的符号没有关联。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-27003号公报

发明内容

存在由于旋转电机的结构、特别是旋转电机的输出轴及其周边的结构，从而无法将机油等的冷却液经由输出轴而供给至转子内部的情况。

本公开内容的目的在于，在不经由旋转电机的输出轴的条件下将冷却液供给至转子内部。

本公开内容所涉及的旋转电机具备壳体、和以能够围绕旋转轴线进行旋转的方式被所述壳体支承的转子。该旋转电机具有位于与转子的端面邻接的位置处、并对冷却液进行积存的冷却液积存部。冷却液积存部通过由转子端面所规定的第一侧面、由与转子端面对置的壳体的内壁面所规定的第二侧面、和由在转子端面与壳体内壁面之间围绕转子的旋转轴线而在周向上延伸的周壁所规定的周面而被形成。周壁包括被直立设置于壳体内壁面上且围绕旋转轴线而在周向上延伸的壳体侧周壁、和被直立设置于转子端面上且围绕旋转轴线而以跨及整周的方式延伸的转子侧周壁。并且，该旋转电机具有在沿着所述旋转轴线的方向上延伸并贯通转子的冷却液流道。冷却液流道的一端以相对于冷却液积存部而开口的方式被配置。

冷却液从冷却液积存部流至冷却液流道，从而能够从内部对转子进行冷却。

转子侧周壁能够设为如下结构，即，位于与壳体侧周壁相比靠半径方向外侧处，且在转子侧周壁的顶端边缘处具有内向凸缘，所述内向凸缘朝向半径方向内侧延伸、且顶端与壳体侧周壁的外侧表面邻接。由此能够缩小转子侧周壁与壳体侧周壁的间隙，从而易于对冷却液进行积存。

转子能够设为如下结构，即，包括在沿着旋转轴线的方向上被层压而形成转子芯的转子芯板(rotor core plate)、和位于被层压的转子芯板的两端处的端板(end plate)，并且，能够在冷却液积存部侧的端板上形成成为冷却液流道的一部分的端板冷却孔，并能够在转子芯板上形成成为冷却液流道的一部分且位于与端板冷却孔相比而向半径方向外侧偏离的位置处的芯板冷却孔。

通过使端板冷却孔与芯板冷却孔在半径方向上偏离，从而能够制作出在冷却液流道内倾斜的部分。而且，由转子的旋转而产生的离心力会作用于倾斜的部分的冷却液，从而促进其在冷却液路径内的流动。

即使在无法经由旋转电机的输出轴而向转子内部供给冷却液的情况下，也能够从转子端面向转子内部供给冷却液。

附图说明

图1为表示本实施方式的旋转电机的截面的示意图。

图2为表示转子的立体图。

图3为表示转子的端面的图。

图4为表示作为壳体的一部分的端罩的立体图。

图5为表示端罩的轴承保持部周边的图。

图6为表示冷却液积存部的结构的示意图。

具体实施方式

以下，根据附图来对本公开内容的实施方式进行说明。图1为示意性地示出本实施方式的旋转电机10的主要部分结构的剖视图。旋转电机10具备：以能够以旋转轴线L为中心进行旋转的方式而被支承的转子12、和以包围转子12的方式被配置的定子14。转子12及定子14被收纳于壳体16内，转子12以能够旋转的方式而被壳体16支承，定子14被固定于壳体16上。旋转电机10在被设置或被使用时，以使旋转轴线L成为水平的方式而被配置。以下，将沿着旋转轴线L的方向记为轴线方向，将围绕旋转轴线L周围的方向记为周向，将与旋转轴线L正交的方向记为半径方向。

定子14包括定子芯18和线圈20，所述定子芯18作为整体而具有圆筒形状、且在圆筒内周处具有以在周向上隔开间隔的方式而排列的多个齿，所述线圈20被卷绕在所述齿上。定子芯18通过在沿着旋转轴线L的方向上将被形成为预定的形状的多个电磁钢板进行层压而被形成。在图1中，线圈20仅呈现出从定子14在轴线方向上的端面上突出的部分、即所谓的线圈端部22。通过对线圈通以预定的交流电流，从而在定子14的圆筒内侧的空间内形成旋转磁场。

转子12包括大致圆柱形状的转子芯24、和沿着该圆柱的中心线而贯通转子芯24的转子轴26。转子芯24通过在沿着旋转轴线L的方向上对被形成为预定的形状的多个电磁钢板进行层压而被形成。将形成转子芯24的电磁钢板记为转子芯板。转子轴26以使其中心线与旋转轴线L一致的方式，经由轴承而被壳体16支承。转子芯24从轴线方向的两端被端板28、30夹持。将端板28记为第一端板28，将端板30记为第二端板30。转子12与通过定子14而被形成的旋转磁场相互作用，从而以旋转轴线L为中心而进行旋转。

转子芯24与转子轴26被相互结合，并且能够成为一体而围绕旋转轴线L进行旋转。转子轴26为中空轴，在其内部空间内，配置有贯通该空间的传动轴32。传动轴32也经由轴承而以能够进行旋转的方式被壳体16支承，并且，在图1所示的范围的右外侧处与转子轴26结合。在传动轴32的左端处，设置有用于与其他轴或驱动对象进行结合的联轴器34。

在转子12上，于周向上排列有在沿着轴线方向的方向上延伸的多个冷却液流道36。冷却液流道36通过使在形成转子芯24的各个转子芯板上被开出的孔(以下，芯板冷却孔38)、与在第一及第二端板28、30上被开出的孔40、42相连，从而被形成。将第一端板28的孔40记为第一端板冷却孔40，将第二端板30的孔42记为第二端板冷却孔42。

壳体16包括对定子14的周围进行包围的壳体主体44、和对壳体主体44的开口端进行覆盖的端罩46。端罩46具有对轴承进行保持的轴承保持部48，所述轴承对转子轴26及传动轴32进行支承。

图2为表示转子12的立体图，图3为表示转子12的、端罩46侧的端面的图。第一端板28位于与转子芯24的端罩46侧的端部邻接的位置处。第一端板28包括圆环板状的基板部50、和转子侧周壁52，其中，所述基板部50于中心处被开有供转子轴26通过的孔，所述转子侧周壁52为被直立设置于基板部50上的圆环形状的周壁。基板部50的与端罩46对置的面为转子12的端面，转子侧周壁52为，被直立设置于该端面的外侧、且以跨及整周的方式而围绕旋转轴线L延伸的壁。前述的第一端板冷却孔40以与转子侧周壁52的内侧邻接的方式而被开设于基板部50上。

图4为表示端罩46的壳体内侧的立体图，图5为在沿着旋转轴线L的方向上对端罩46的轴承保持部48进行观察的图。作为端罩46的壳体内侧的表面的壳体内壁面54包括轴承保持部48。在轴承保持部48的与转子12对置的面上，直立设置有于周向上围绕旋转轴线L延伸的壳体侧周壁56。壳体侧周壁56为圆弧形状，且在设置了旋转电机10时，以在转子轴26的下侧处对转子轴26进行包围的方式而被设置。此外，壳体侧周壁56被设置为，在转子12的旋转方向A上后方的一端56r成为与前方的一端56f相比而较高的位置。在该旋转电机10中，壳体侧周壁56为，中心角为180°的圆弧形状、即半圆形。

由图1可知，转子侧周壁52与壳体侧周壁56被接近地配置，其间隙被设为较窄。该间隙被缩窄为，对实施可动部分的润滑和发热部分的冷却的机油通过进行抑制的程度。在以下，将机油记为冷却液。如前文所述，通过缩小转子侧周壁52与壳体侧周壁56的间隙来抑制冷却液的流动，从而能够于转子12与壳体16之间的部分处形成冷却液积存部58，所述冷却液积存部58对被送至壳体16内的上部并在此之后流下的冷却液进行承接并积存。被设置于转子12内的冷却液流道36以在端罩46侧的端部处相对于冷却液积存部58而开口的方式被配置。

图6为，表示转子12的端面与壳体的内壁面对置的部分、特别是转子侧周壁52与壳体侧周壁56的周围部分的放大剖视图。转子侧周壁52位于壳体侧周壁56的半径方向外侧，转子侧周壁52与壳体侧周壁56的顶端部彼此在半径方向上邻接。在转子侧周壁52的顶端边缘处，以跨及整周的方式而设置有向半径方向内侧延伸的内向凸缘60。通过实施机械加工等来提高内向凸缘60的顶端的尺寸精度，从而能够缩小与壳体侧周壁56的间隙，进而能够效率良好地对冷却液进行积存。

冷却液积存部58通过由相互对置的转子12的端面和壳体16的内壁面所规定的第一侧面及第二侧面、和由转子侧周壁52及壳体侧周壁56所规定的周面而被形成。第一侧面通过转子12的端面、具体而言通过第一端板28的基板部50的、在轴线方向上与壳体16对置的面中的转子侧周壁52的内侧部分而被规定。第二侧面通过壳体内壁面54(参照图4)中的、壳体侧周壁56的内侧的弓形的部分而被规定。特别是，在此实施方式中，第二侧面为半圆形。周面通过壳体侧周壁56的内周面56a、顶端边缘面56b以及与内向凸缘60相比而靠顶端侧的外周面56c、转子侧周壁52的内周面52a、和内向凸缘60的内侧侧面60a而被规定。

作为冷却液流道36的一部分的第一端板冷却孔40在与转子侧周壁52相比而靠半径方向内侧处，以与转子侧周壁52邻接的方式而被形成。与第一端板冷却孔40一同形成冷却液流道36的芯板冷却孔38及第二端板冷却孔42在维持与第一端板冷却孔40重叠的部分的同时、从第一端板冷却孔40向半径方向外侧偏离地形成。由此，在第一端板冷却孔40与芯板冷却孔38邻接的部分处形成有倾斜。在转子12进行旋转时，作用在位于该倾斜部分处的冷却液上的离心力将作为使该冷却液沿着倾斜而下落(使之趋向于半径方向外侧)的驱动力而发挥作用。通过该驱动力，从而促进了冷却液从冷却液积存部58起贯通转子芯24而朝向相反侧的转子12的端面的流动。

在旋转电机10中，积存在壳体16内的下部的冷却液通过泵(未图示)而被送至上部，并被淋到发热的线圈20、特别是线圈端部22上，从而对这些构件进行冷却。此外，该冷却液还实施对轴承的润滑。通过了线圈端部22的冷却液的一部分会被冷却液积存部58承接，并积存于此。此外，冷却液会通过转子12或与转子12一同进行旋转的结构从而被撩起，该被撩起的冷却液的一部分也会被冷却液积存部58承接。各个冷却液流道36的冷却液积存部58侧的开口会随着转子12的旋转而间歇性地没入冷却液积存部58中。在冷却液流道36的开口相对于冷却液积存部58而开口时，冷却液会从冷却液积存部58起通过冷却液流道36而流向相反侧的端面，在此过程中从内部对转子芯24进行冷却。

虽然在旋转电机10中，采用了转子侧周壁52与壳体侧周壁56的一部分在半径方向上对置的结构，但并不限定于此，也可以以使转子侧周壁与壳体侧周壁的顶端边缘彼此对置的方式而进行配置。此外，也可以代替被设置于转子侧周壁52上的内向凸缘60，而在壳体侧周壁56上设置外向的凸缘。

在如旋转电机10那样、采用使传动轴32在中空的转子轴26内贯穿的同轴结构的情况下，经由转子轴26向转子芯24供给冷却液较为困难。在该旋转电机10中，通过以与转子12的端面对置的方式而设置冷却液积存部58，从而能够从此处向转子芯24的内部输送冷却液。此外，在采用于转子轴上不设置冷却液流道的实心轴结构的情况下，也能够从转子的端面向转子芯的内部输送冷却液。

符号说明

10…旋转电机；12…转子；14…定子；16…壳体；18…定子芯；20…线圈；22…线圈端部；24…转子芯；26…转子轴；28…第一端板；30…第二端板；32…传动轴；34…联轴器；36…冷却液流道；38…芯板冷却孔；40…第一端板冷却孔；42…第二端板冷却孔；44…壳体主体；46…端罩；48…轴承保持部；50…基板部；52…转子侧周壁；54…壳体内壁面；56…壳体侧周壁；58…冷却液积存部；60…内向凸缘。

Claims (2)

1.一种旋转电机，具有：

壳体；

转子，其以能够围绕旋转轴线进行旋转的方式而被所述壳体支承；

冷却液积存部，其位于与所述转子的转子端面邻接的位置处，并对冷却液进行积存，且通过由所述转子端面所规定的第一侧面、由与所述转子端面对置的所述壳体的壳体内壁面所规定的第二侧面和由壳体侧周壁及转子侧周壁所规定的周面而被形成，其中，所述壳体侧周壁被直立设置于所述壳体内壁面上且围绕所述旋转轴线而在周向上延伸，所述转子侧周壁被直立设置于所述转子端面上且围绕所述旋转轴线而以跨及整周的方式延伸，

冷却液流道，其在沿着所述旋转轴线的方向上延伸并贯通所述转子，且一端以相对于所述冷却液积存部而开口的方式被配置，并且所述冷却液流道中流有所述冷却液，

所述转子侧周壁位于与所述壳体侧周壁相比靠半径方向外侧处，在所述转子侧周壁的顶端边缘处具有内向凸缘，所述内向凸缘朝向半径方向内侧延伸且顶端与所述壳体侧周壁的外侧表面邻接。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其中，

所述转子包括在沿着所述旋转轴线的方向上被层压而形成转子芯的转子芯板和位于被层压的所述转子芯板的两端处的端板，

在所述冷却液积存部侧的所述端板上，形成有成为所述冷却液流道的一部分的端板冷却孔，

在所述转子芯板上分别形成有芯板冷却孔，所述芯板冷却孔成为所述冷却液流道的一部分且位于与所述端板冷却孔相比而向半径方向外侧偏离的位置处。

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