CN111384798B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够在不使转子的外周部向轴向外侧隆起的情况下抑制冷却介质向气隙的进入的旋转电机。本发明的旋转电机(1)具备：筒状的定子(3)，其装配有线圈(12)；转子(4)，其构成为在相对于定子隔开气隙(37)的状态下能够旋转。转子具备：转子铁心(32)，其具有保持永久磁铁(33)的磁铁保持孔(36)；端面板(34、35)，其与转子铁心(32)的轴向端面(32a、32b)对置配置，且覆盖磁铁保持孔(36)。在端面板的外周面(34c、35c)上具备分离面(38、39)，该分离面具有轴向及径向中的至少一个方向的分量且朝向气隙(37)的方向，并且在径向上与端面板的外周面相比更从气隙分离。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种旋转电机。

背景技术

在旋转电机中，通过向线圈供给电流，从而在定子铁心形成磁场，在转子的永久磁铁与定子铁心之间产生磁吸引力、磁斥力。由此，转子以旋转轴为轴而相对于定子旋转。

在上述的旋转电机中，例如在高负荷运转时，因在磁铁产生的涡流等的影响而使转子发热。当因磁铁的发热而磁力降低(所谓的热退磁)时，存在旋转电机的性能降低的可能性。

作为冷却旋转电机的方法，已知有如下方法：例如旋转轴内的冷却介质在由转子铁心的旋转产生的离心力的作用下经过转子铁心与端面板之间被向转子铁心的内部引导，由此冷却转子铁心。冷却转子铁心后的冷却介质经过端面板的贯通孔而在由转子铁心的旋转产生的离心力的作用下沿着端面板中的朝向轴向的外侧的外侧面被向端面板的外周缘引导。被引导到端面板的外周缘的冷却介质在由转子铁心的旋转产生的离心力的作用下被向线圈引导，对线圈进行冷却。

然而，在上述的冷却方法中，认为沿着端面板的外侧面被引导到端面板的外周缘的冷却介质会向在定子铁心与转子铁心之间形成的空间(气隙)进入。当冷却介质向气隙进入时，认为因在转子与冷却介质之间产生的摩擦而对转子的旋转效率产生影响。

作为其对策，例如在专利文献1(日本特开2013-27244号公报)中，已知有使端面板的外周部向轴向的外侧呈倾斜状地隆起的技术。通过使端面板的外周部呈倾斜状地隆起，由此利用倾斜状的隆起能够使被引导到端面板的外周缘的冷却介质以远离气隙的方式向轴向的外侧飞散。由此，能够抑制冷却介质向气隙进入的情况。

发明的概要

发明要解决的课题

然而，根据专利文献1的结构，需要使端面板(即，转子)的外周部向轴向的外侧隆起。因此，存在旋转电机在轴向上大型化的可能性。

另外，因使端面板的外周部向轴向的外侧隆起而端面板的外周部(即，转子)的重量增加。因此，认为会对转子的旋转效率产生影响。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够在不使转子的外周部向轴向外侧隆起的情况下抑制冷却介质向气隙的进入的旋转电机。

用于解决课题的方案

(1)本发明的一方案的旋转电机(例如，实施方式中的旋转电机1)具备：筒状的定子(例如，实施方式中的定子3)，其装配有线圈(例如，实施方式中的线圈12)；以及转子(例如，实施方式中的转子4)，其构成为相对于所述定子在径向的内侧隔开间隔(例如，实施方式中的气隙37)的状态下能够旋转，所述转子具备：转子铁心(例如，实施方式中的转子铁心32)，其具有保持磁铁(例如，实施方式中的永久磁铁33)的磁铁保持孔(例如，实施方式中的磁铁保持孔36)；以及端面板(例如，实施方式中的端面板34、35)，其与所述转子铁心的朝向轴向的端面(例如，实施方式中的轴向端面32a、32b)对置配置，且覆盖所述磁铁保持孔，在所述端面板的外周面(例如，实施方式中的外周面34c、35c)上形成有分离面(例如，实施方式中的分离面38、39)，该分离面具有轴向及径向中的至少一个方向的分量(成分)且朝向所述间隔的方向，并且在径向上与所述端面板的外周面相比更从所述间隔分离。

(2)在上述(1)的方案的旋转电机中，也可以是，所述分离面与所述端面板中的和所述转子铁心对置的对置面(例如，实施方式中的内侧面34a、35a)相连。

(3)在上述(1)或(2)的方案的旋转电机中，也可以是，所述分离面通过倒角而形成。

(4)在上述(1)～(3)中任一方案的旋转电机中，也可以是，所述定子的轴向的端面(例如，实施方式中的第一轴向端面11a、第二轴向端面11b)与所述转子铁心的轴向的端面在轴向上位置一致。

发明效果

根据上述(1)的方案，在端面板中的分离面与外周缘的轴向之间，能够减小外周面的表面积。由此，能够减少被向端面板的外周面引导的冷却介质量。因此，能够将作用于被引导到外周面的冷却介质的表面张力抑制得较小。而且，能够使被引导到外周面的冷却介质在轴向上离开间隔。

因此，能够抑制被引导到外周面的冷却介质在表面张力的作用下向间隔进入的情况，能够使冷却介质指向与转子铁心(间隔)相反的方向。

尤其是通过在端面板的外周面上形成分离面，由此能够在不使端面板在轴向上向远离间隔的外侧隆起的情况下抑制冷却介质向间隔的进入。其结果是，能够抑制旋转电机的轴向上的大型化，能够在不对转子的旋转效率产生影响的情况下抑制冷却介质向间隔的进入。

根据上述(2)的方案，在端面板的分离面及对置面、以及转子铁心中的朝向轴向的端面之间形成有槽部。由此，能够抑制到达端面板的外周面后的冷却介质到达转子铁心的外周面而向气隙37进入。

根据上述(3)的方案，通过倒角(即，C(chamfer)倒角)而形成了分离面。由此，例如在将端面板组装于转子的前工序中，能够容易在单体的端面板上形成分离面。

根据上述(4)的方案，定子的轴向端面与转子铁心的轴向端面位置一致。在转子铁心的轴向端面设有端面板。因而，端面板配置于在轴向上离开在定子与转子铁心之间形成的气隙的位置。即，能够将分离面配置于在轴向上离开气隙的位置。

由此，能够使被引导到端面板的外周缘的冷却介质在轴向上离开气隙。因此，能够抑制被引导到端面板的外周缘的冷却介质在表面张力的作用下向气隙进入的情况。

附图说明

图1是表示实施方式的旋转电机的简要结构的剖视图。

图2是实施方式的旋转电机的局部剖视图。

图3是表示实施方式的旋转电机的第一分离面与气隙的关系的剖视图。

图4是变形例的与图3对应的剖视图。

图5是变形例的与图3对应的剖视图。

图6是表示比较例的旋转电机的主要部分的剖视图。

符号说明：

1…旋转电机；3…定子；4…转子；11…定子铁心；11a…第一轴向端面(端面)；11b…第二轴向端面(端面)；32…转子铁心；32a…第一轴向端面(端面)；32b…第二轴向端面(端面)；33…永久磁铁；36…磁铁保持孔；34…第一端面板(端面板)；34a…内侧面(对置面)；34c…外周面(外周面)；35…第二端面板(端面板)；35c…外周面；38…第一分离面(分离面)；39…第二分离面(分离面)。

具体实施方式

以下，基于附图来对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示实施方式的旋转电机1的简要结构的剖视图。

图1所示的旋转电机1例如是搭载于混合动力机动车、电动机动车等车辆的行驶用马达。但是，本发明的结构不限于行驶用马达，也可以适用于发电用马达、其他用途的马达、车辆用以外的旋转电机(包括发电机)。

旋转电机1具备壳体2、定子3、转子4以及冷却介质供给部5(参照图2)。在以下的说明中，有时将沿着后述的轴31的轴线C的方向简称为轴向，将与轴线C正交的方向称为径向，并将绕轴线C的方向称为周向。

壳体2收容定子3及转子4。在壳体2内收容有冷却介质10(参照图3)。上述的定子3在壳体2内以一部分浸渍于冷却介质10的状态配置。需要说明的是，作为冷却介质10，能够适当地使用作为在变速器的润滑、动力传递等中使用的工作油的ATF(AutomaticTransmission Fluid)等。

图2是旋转电机1的局部剖视图。

如图2所示，定子3具备定子铁心11和装配于定子铁心11的线圈12。

定子铁心11为与轴线C同轴地配置的筒状。定子铁心11例如固定于壳体2(参照图1)的内周面。定子铁心11具有朝向轴向的第一轴向端面(定子3的轴向的端面)11a及第二轴向端面(定子3的轴向的端面)11b。

定子铁心11通过将电磁钢板沿轴向层叠而构成。需要说明的是，定子铁心11也可以是所谓的压粉铁心。

线圈12装配于定子铁心11。线圈12具备在周向上相互具有120°的相位差而配置的U相线圈、V相线圈及W相线圈。线圈12具有穿过定子铁心11的插槽(未图示)的插通部12a和从定子铁心11沿轴向突出的线圈端部12b、12c。通过使电流在线圈12中流动，从而在定子铁心11产生磁场。

转子4相对于定子3在径向的内侧隔开间隔37而配置。转子4构成为与定子3对置且能够绕轴线C旋转。转子4具备轴31、转子铁心32、永久磁铁33、以及端面板(第一端面板34及第二端面板35)。以下，将定子3与转子4之间的间隔37称为“气隙37”。

轴31经由轴承(第一轴承41及第二轴承42)以能够绕轴线C旋转的方式支承于壳体2。

转子铁心32形成为与轴线C同轴地配置的筒状。在转子铁心32的内侧压入固定有轴31。需要说明的是，转子铁心32既可以与定子铁心11同样地通过将电磁钢板沿轴向层叠而构成，也可以是压粉铁心。

转子铁心32具有朝向轴向的第一轴向端面(轴向的端面)32a及第二轴向端面(轴向的端面)32b。

转子铁心32的第一轴向端面32a和定子铁心11的第一轴向端面11a以在轴线C的轴向上成为同一面的方式使位置一致。另外，转子铁心32的第二轴向端面32b和定子铁心11的第二轴向端面11b以在轴线C的轴向上成为同一面的方式使位置一致。但是，第一轴向端面11a、32a彼此的轴向的位置、以及第二轴向端面11b、32b彼此的轴向的位置也可以互不相同。

在此，在定子铁心11与转子铁心32之间形成有气隙37。因而，气隙37中的轴向的第一侧端部以在轴向上与转子铁心32的第一轴向端面32a成为同一面的方式使位置一致。另外，气隙37中的轴向的第二侧端部以在轴向上与转子铁心32的第二轴向端面32b成为同一面的方式使位置一致。

在转子铁心32的外周部分形成有将转子铁心32沿轴向贯通的磁铁保持孔36。磁铁保持孔36在周向上隔开间隔而形成有多个。在各磁铁保持孔36中插入有永久磁铁33。需要说明的是，在转子铁心32的内周部分形成有将转子铁心32沿轴向贯通的贯通孔40。贯通孔40在周向及径向上隔开间隔而形成有多个。

第一端面板34以内侧面34a在轴向上与转子铁心32的第一轴向端面32a接触的状态设置。第一端面板34在压入固定于轴31的状态下从轴向的第一侧覆盖转子铁心32中的至少磁铁保持孔36。

在该状态下，第一端面板34的外侧面34b配置于第一轴向端面32a的相反侧。第一端面板34的外侧面34b形成转子4的轴向的第一端部表面，且形成为与轴向正交的平坦面。

另外，第一端面板34的外周面34c以在径向上与转子铁心32的外周面32c成为同一面的方式使位置一致。在第一端面板34的外周面34c上形成有第一分离面(分离面)38。第一分离面38沿外周面34c形成为环状。

第二端面板35以内侧面35a在轴向上与转子铁心32的第二轴向端面32b接触的状态设置。第二端面板35在压入固定于轴31的状态下从轴向的第二侧覆盖转子铁心32中的至少磁铁保持孔36。

在该状态下，第二端面板35的外侧面35b配置于第二轴向端面32b的相反侧。第二端面板35的外侧面35b形成转子4的轴向的第二端部表面，且形成为与轴向正交的平坦面。

另外，第二端面板35的外周面35c以在径向上与转子铁心32的外周面32c成为同一面的方式使位置一致。在第二端面板35的外周面35c上形成有第二分离面(分离面)39。第二分离面39沿外周面35c形成为环状。

这样，第一分离面38形成于第一端面板34，第二分离面39形成于第二端面板35。因而，例如能够在将第一分离面38、第二分离面39组装于转子铁心32的前工序中，在第一端面板34上形成第一分离面38，在第二端面板35上形成第二分离面39。由此，能够容易在第一端面板34上形成第一分离面38，且容易在第二端面板35上形成第二分离面39。

冷却介质供给部5将通过冷却介质泵的驱动而送出的冷却介质10向定子3、转子4等供给。需要说明的是，冷却介质泵既可以是与轴31的旋转连动而驱动的所谓的机械泵，也可以是相对于轴31的旋转独立地驱动的所谓的电动泵。

冷却介质供给部5具备轴流路51、第一端面板流路52以及第二端面板流路53。

轴流路51具备轴心流路61和喷出口62。

轴心流路61在轴31内的与轴线C同轴的位置沿轴向延伸。从冷却介质泵送出的冷却介质10沿轴向在轴心流路61内流通。

喷出口62在轴31中形成于在轴向上与第一端面板34同等的位置。喷出口62在轴31中沿径向延伸。喷出口62中的径向的内侧端部与轴心流路61内连通。喷出口62中的径向的外侧端部在轴31的外周面上开口。在轴心流路61内流动的冷却介质10流入喷出口62内。

第一端面板流路52通过与转子4的旋转相伴的离心力使从喷出口62流入的冷却介质10从径向的内侧朝向外侧流通。具体而言，第一端面板流路52具备转子入口流路71和定子供给路72。

转子入口流路71在第一端面板34中沿径向延伸。转子入口流路71中的径向的内侧端部与上述的喷出口62内连通。即，在喷出口62流动的冷却介质10流入转子入口流路71内。转子入口流路71中的径向的外侧端部在第一端面板34的外周部分形成终端。

转子入口流路71在第一端面板34的内侧面34a上开口。转子入口流路71与上述的贯通孔40内连通。在转子入口流路71内流动的冷却介质10在朝向径向的外侧流通的过程中可能会流入贯通孔40内。

即，贯通孔40还作为冷却转子铁心32的冷却通路而发挥功能。

定子供给路72与转子入口流路71的下游端部(径向的外侧端部)连接。定子供给路72在第一端面板34内沿轴向贯通。即，上述的转子入口流路71通过定子供给路72与转子4的外部连通。

第二端面板流路53例如通过与转子4的旋转相伴的离心力将在转子4的内部流动的冷却介质10从转子4排出。第二端面板流路53具有汇合流路81和定子供给路82。

汇合流路81在第二端面板35中沿径向延伸。汇合流路81在第二端面板35的内侧面35a上开口。汇合流路81与上述的磁铁保持孔36、贯通孔40连通。

定子供给路82与汇合流路81中的径向的外侧端部连通。定子供给路82将第二端面板35沿轴向贯通。即，上述的汇合流路81通过定子供给路82与转子4的外部连通。需要说明的是，第一端面板流路52、第二端面板流路53电可以在周向上形成有多个。

在此，在第一端面板34的外周面34c上如上述那样形成有第一分离面38。另外，在第二端面板35的外周面35c上如上述那样形成有第二分离面39。第一分离面38及第二分离面39在轴向上对称地形成。即，在转子4的外周面中，在轴向上的第一端部具备第一分离面38，在轴向上的第二端部具备第二分离面39。因此，以下对第一分离面38进行详细说明而省略第二分离面39的详细说明。

图3是表示旋转电机1的第一分离面38与气隙37的关系的剖视图。

如图3所示，第一分离面38例如通过第一端面板34的外周面34c倒角(C(chamfer)倒角)而形成为与轴向交叉地延伸的直线状。即，第一分离面38是法线方向具有轴向及径向中的至少一个方向的分量且朝向气隙37的方向，并且在径向上与第一端面板34的外周面34c相比更从气隙37分离的面。本实施方式的第一分离面38形成为随着从轴向的外侧趋向内侧(从外侧面34b趋向内侧面34a侧)而朝向径向的内侧延伸的倾斜面。通过第一端面板34的外周面34c且沿轴向延伸的假想线L与第一分离面38所成的角度θ形成为锐角。即，本实施方式的第一分离面38的法线方向与轴向及径向分别交叉。

第一分离面38与第一端面板34的内侧面34a相连。由此，在第一分离面38与第一轴向端面32a之间形成有槽部46。槽部46形成为截面V字状，由此在第一端面板34的外周面34c形成有开口部46a。

[作用]

接着，基于图2～图4来说明通过冷却介质10冷却上述的旋转电机1的作用。

如图2所示，向轴流路51的轴心流路61引导冷却介质10(参照图3)。被引导到轴心流路61的冷却介质10通过冷却介质泵的作用和与转子4的旋转相伴的离心力，主要沿着轴心流路61的内周面从轴向的第二侧朝向第一侧流动。

被引导到轴心流路61的冷却介质10的一部分向喷出口62内流入。流入到喷出口62内的冷却介质10在喷出口62中朝向径向的外侧流动后，向第一端面板流路52的转子入口流路71内流入。需要说明的是，在第一端面板流路52中，通过与转子4的旋转相伴的离心力而使冷却介质10从径向的内侧朝向外侧流动。

流入到转子入口流路71内的冷却介质10中的一部分冷却介质10在转子入口流路71内向径向的外侧流动的过程中，向定子供给路72内流入。流入到定子供给路72内的冷却介质10通过定子供给路72向转子4的外部喷出。从定子供给路72喷出后的冷却介质10通过离心力向径向的外侧飞散，向相对于定子铁心11位于轴向的第一侧的线圈端部12b供给。由此，线圈端部12b被冷却。

利用图3详细说明通过离心力使冷却介质10向径向的外侧飞散的作用。

另一方面，流入到转子入口流路71内的冷却介质10中的一部分冷却介质10在转子入口流路71内向径向的外侧流动的过程中，向贯通孔40内流入。流入到贯通孔40内的冷却介质10在贯通孔40内朝向轴向的第二侧流动。由此，转子4被冷却。通过贯通孔40后的冷却介质10向汇合流路81内流入。流入到汇合流路81内的冷却介质10在汇合流路81内朝向径向的外侧流动后，通过定子供给路82向转子4的外部排出。需要说明的是，从定子供给路82排出后的冷却介质10通过离心力向径向的外侧飞散，向相对于定子铁心11位于轴向的第二侧的线圈端部12c供给。由此，线圈端部12c被冷却。

接着，基于图3详细说明通过离心力使冷却介质10向径向的外侧飞散的作用。

如图3所示，从转子入口流路71流入到定子供给路72的冷却介质10通过定子供给路72向第一端面板34的外部(转子4的外部)喷出。

被喷出到转子4的外部的冷却介质10经过第一端面板34的外侧面34b及外周缘34d被向外周面34c引导。

在此，在本实施方式中，形成为具有第一分离面38的结构，该第一分离面38的法线方向具有轴向及径向中的至少一个方向的分量且朝向气隙37的方向，并且第一分离面38在径向上与第一端面板34的外周面34c相比更从气隙37分离。

根据该结构，在第一分离面38与外周缘34d的轴向之间，能够减小外周面34c的表面积。由此，能够减少向第一端面板34的外周面34c引导的冷却介质量。因此，能够将作用于被引导到外周面34c的冷却介质10的表面张力抑制得较小。而且，能够使被引导到外周面34c的冷却介质10在轴向上离开气隙37。

因此，能够抑制被引导到外周面34c的冷却介质10在表面张力的作用下向气隙37进入的情况，能够使冷却介质10指向与转子铁心32(气隙37)相反的方向。

尤其是通过在第一端面板34的外周面34c上形成第一分离面38，从而能够在不使第一端面板34在轴向上向远离气隙37的外侧隆起的情况下抑制冷却介质10向气隙37的进入。其结果是，能够抑制旋转电机1的轴向上的大型化，能够在不对转子4的旋转效率产生影响的情况下抑制冷却介质10向气隙37的进入。

在本实施方式中，形成为第一分离面38与第一端面板34的内侧面34a相连的结构。

根据该结构，在第一分离面38与第一轴向端面32a之间形成槽部46。由此，能够抑制到达第一端面板34的外周面34c后的冷却介质10到达转子铁心32的外周面32c而向气隙37进入。

在本实施方式中，第一分离面38通过倒角而形成，因此例如在将第一端面板34组装于转子铁心32的前工序中，能够容易在单体的第一端面板34上形成第一分离面38。

在本实施方式中，气隙37中的轴向的第一侧端部以在轴向上与转子铁心32的第一轴向端面32a成为同一面的方式使位置一致。

由此，能够使被引导到第一端面板34的外周缘34d的冷却介质10在轴向上离开气隙37。因此，能够抑制被引导到第一端面板34的外周缘34d的冷却介质10在表面张力的作用下向气隙37进入的情况。

图6是表示比较例的旋转电机100的主要部分的剖视图。在图6中，对与实施方式的旋转电机1相同或类似的结构标注相同的符号并省略详细的说明。

比较例的旋转电机100在第一端面板101的外周面101a上未形成实施方式的第一分离面38。因而，第一端面板101的外周面101a的表面积比实施方式的外周面34c的表面积大。

因此，与向实施方式的外周面34c引导的冷却介质10相比，向第一端面板101的外周面101a引导的冷却介质10被引导的冷却介质量增加。由此，外周面101a的冷却介质10被引导到接近气隙37的位置，认为冷却介质10会向气隙37进入。

需要说明的是，本发明的技术范围并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变更。

例如，在上述实施方式中，对通过倒角而将第一分离面38形成为直线状的例子进行了说明，但不限定于此。作为其他的例子，例如也可以如图4所示那样将第一分离面38形成为弯曲状，或如图5所示那样将第一分离面38形成为台阶状等。在这样的情况下，第一分离面38的法线方向也具有轴向及径向中的至少一个方向的分量且朝向气隙37的方向，并且第一分离面38在径向上与第一端面板34的外周面34c相比更从气隙37分离。

在上述实施方式中，对在第一端面板34的外周面34c的局部形成有第一分离面38的情况进行了说明，但并非仅限定于该结构。也可以在外周面34c的整体形成第一分离面38。

在上述实施方式中，对第一分离面38与第一端面板34的内侧面34a相连的结构进行了说明，但并非仅限定于该结构。

在上述实施方式中，对分离面38、39形成为环状的结构进行了说明，但并非仅限于该结构，也可以在周向上间歇地形成。

在上述实施方式中，对冷却介质10在通过轴心流路61后附着于外周面34c、35c的情况进行了说明，但并非仅限定于该结构。即，也可以是冷却介质从转子4的外部附着于端面板34、35(外周面34c、35c)的情况。

此外，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够适当将上述的实施方式中的构成要素替换为周知的构成要素，另外，也可以适当组合上述的变形例。

Claims (4)

1.一种旋转电机，其中，

所述旋转电机具备：

筒状的定子，其装配有线圈；以及

转子，其构成为相对于所述定子在径向的内侧隔开间隔的状态下能够旋转，

所述转子具备：

转子铁心，其具有保持磁铁的磁铁保持孔；以及

端面板，其与所述转子铁心的朝向轴向的端面对置配置，且覆盖所述磁铁保持孔，

在所述端面板中形成有沿径向延伸的转子入口流路，

定子供给路与所述转子入口流路的径向的外侧端部连接，且在所述端面板内沿轴向贯通，

所述端面板的外周面整体形成与所述转子铁心的轴向端面分离的分离面，该分离面具有轴向及径向这双方的分量且朝向所述间隔的方向，并且在径向上与所述端面板的外周面相比更从所述间隔分离，

所述分离面随着在轴向上朝向所述转子铁心而在径向上从所述间隔分离的方向上连续地延伸，

通过所述分离面能够减少被向所述端面板的外周面引导的冷却介质量。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，

所述分离面与所述端面板中的和所述转子铁心对置的对置面相连。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中，

所述分离面通过倒角而形成。

4.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中，

所述定子的轴向的端面与所述转子铁心的轴向的端面在轴向上位置一致。

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