CN111600419A

CN111600419A - 旋转电机

Info

Publication number: CN111600419A
Application number: CN202010090039.2A
Authority: CN
Inventors: 木本裕辅; 中村成志
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2020-02-13
Publication date: 2020-08-28
Anticipated expiration: 2040-02-13
Also published as: CN111600419B; JP2020137269A; JP6749438B2

Abstract

一种旋转电机，能够提高定子的冷却性能。旋转电机(1)包括：轴(20)；转子(30)，转子(30)固定于轴(20)；定子(40)，定子(40)设置于转子(30)的径向外侧而将转子(30)的外周覆盖；圆筒状的保持框架(50)，保持框架(50)设置于定子(40)的径向外侧而将定子(40)的外周覆盖，并且对定子(40)进行保持；圆筒状的外壳(10)，外壳(10)设置于保持框架(50)的径向外侧而将保持框架(50)的外周覆盖；以及一对支架，一对支架将保持框架(50)和外壳(10)的轴向的两端部覆盖，在一对支架之间且在保持框架(50)与外壳(10)之间形成有供制冷剂流动的流路(70)，流路(70)的轴向的宽度比定子(40)的轴向的宽度大。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种设置有供制冷剂流动的流路的旋转电机。

背景技术

目前，已知一种旋转电机，在将发热体即定子芯部以及由绕线构成的定子的外侧覆盖的马达壳体内，沿马达壳体的周向设置有环状的流路，通过使冷却水在流路流动而对定子进行冷却(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-109817号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在上述现有的旋转电机中，由于轴向上的流路的宽度比定子的轴向的宽度小，因此，定子的轴向的两端部分未得到充分冷却，存在对定子进行冷却的效率较差这一技术问题。

本发明是为了解决上述技术问题而形成的，其目的在于获得一种能够提高对定子进行冷却的效率的旋转电机。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的旋转电机包括：轴；转子，转子固定于轴；定子，定子设置于转子的径向外侧而将转子的外周覆盖；圆筒状的保持框架，保持框架设置于定子的径向外侧而将定子的外周覆盖，并且对定子进行保持；圆筒状的外壳，外壳设置于保持框架的径向外侧而将保持框架的外周覆盖；以及一对支架，一对支架将保持框架和外壳的轴向的两端部覆盖，在一对支架之间且在保持框架与外壳之间形成有供制冷剂流动的流路，流路的轴向的宽度比定子的轴向的宽度大。

发明效果

根据本发明的旋转电机，能够对定子进行充分冷却直到该定子的轴向的两端部分。因此，能够实现对定子进行冷却的效率的提高。

附图说明

图1是本发明实施方式一的旋转电机的沿轴向的剖视图。

图2是沿图1的Ⅱ-Ⅱ线的剖视图。

图3是表示实施方式一的旋转电机的变形例的图。

图4是本发明实施方式二的旋转电机的沿轴向的剖视图。图5是表示实施方式二的旋转电机的变形例的图。

图6是表示本发明实施方式三的旋转电机的保持框架的立体图。

图7是表示本发明实施方式三的旋转电机的保持框架的第一变形例的局部立体图。

图8是表示图7的保持框架的截面的图。

图9是表示本发明实施方式三的旋转电机的保持框架的第二变形例的立体图。

图10是表示本发明实施方式三的旋转电机的保持框架的第三变形例的立体图。

图11是表示本发明实施方式三的旋转电机的保持框架的第四变形例的立体图。

图12是表示本发明实施方式三的旋转电机的保持框架的第五变形例的立体图。

图13是表示本发明实施方式三的旋转电机的保持框架的第六变形例的立体图。

图14是表示本发明实施方式三的旋转电机的保持框架的第七变形例的立体图。

图15是表示图14的保持框架的截面的图。

图16是表示本发明实施方式三的旋转电机的保持框架的第八变形例的立体图。

图17是表示图16的保持框架的截面的图。

图18是表示本发明实施方式三的旋转电机的保持框架的第九变形例的立体图。

图19是表示图18的保持框架的截面的图。

图20是表示本发明实施方式三的旋转电机的保持框架的第十变形例的立体图。

图21是表示本发明实施方式三的旋转电机的保持框架的第十一变形例的立体图。

图22是表示本发明实施方式三的旋转电机的保持框架的第十二变形例的立体图。

符号说明

1旋转电机；

2壳体；

10外壳；

11第一支架；

12第二支架；

13、14轴承；

20轴；

30转子；

31转子芯部；

32第一端板；

33第二端板；

34永磁体；

40定子；

41定子芯部；

42线圈部；

50保持框架；

51凸缘部；

52凹部；

70流路；

71供给口；

72排出口；

73流路限位件；

80O形环；

101径向内侧表面；

501径向外侧表面。

具体实施方式

以下，参照附图，对实施本发明的方式进行说明。

实施方式一

图1是本发明实施方式一的旋转电机的沿轴向的剖视图。图2是沿图1的Ⅱ-Ⅱ线的剖视图。

旋转电机1包括壳体2、沿着壳体2的轴向以能够旋转的方式支承于壳体2的轴20、固定于轴20的转子30以及将转子30的外周覆盖的定子40。此处的“轴向”是指沿着轴20的转轴的方向。此外，“径向”是指沿着轴20的半径方向的方向。另外，“周向”是指沿着轴20的外周的方向。

轴20、转子30、定子40以及壳体2呈同心圆状地配置。在图1中，轴20从壳体2突出的一侧即图1的左侧是旋转电机1的输出侧，相反一侧是非输出侧。

壳体2由圆筒状的外壳10、在外壳10的内侧隔开间隔地设置的圆筒状的保持框架50、将外壳10以及保持框架50的轴向的一端侧覆盖的第一支架11、将外壳10以及保持框架50的轴向的另一端侧覆盖的第二支架12构成。外壳10、第一支架11以及第二支架12由金属或树脂形成。外壳10和保持框架50呈同心圆状地配置。

轴20的输出侧通过轴承13支承于第一支架11。轴20的非输出侧通过轴承14支承于第二支架12。

转子30由圆筒形的转子芯部31、多个永磁体34、圆板状的第一端板32以及第二端板33构成。转子芯部31固定于轴20。

转子芯部31通过将具有高磁导率以及铁损较小的薄钢板沿轴向层叠的方式形成。

多个永磁体34沿转子芯部31的周向埋入转子芯部31内。多个永磁体34的形状是长方体。多个永磁体34的材料例如是铝镍钴、铁氧体、钕。另外，在图1和图2中，将多个永磁体34合并简化为一个且表示成圆筒状。

第一端板32安装于转子芯部31的输出侧。第二端板33安装于转子芯部31的非输出侧。

定子40由圆环状的定子芯部41、设置于定子芯部41的轴向的两端部分的线圈部42构成。定子40相对于转子30隔开间隔地配置于径向外侧。定子40和转子30呈同心圆状地配置。

定子芯部41通过烧嵌保持于圆环状的保持框架50的径向内侧。与转子芯部31相同地，定子芯部41通过将具有高磁导率以及铁损较小的薄钢板沿轴向层叠的方式形成。

线圈部42通过卷绕于定子芯部41的未图示的极齿部的导线形成。构成线圈部42的导线由具有高导电率的铜制成。导线的截面形状是圆形。导线的截面形状也可是平角形状。

保持框架50隔开间隔地固定于圆筒状的外壳10的径向内侧。保持框架50和外壳10呈同心圆状地配置。保持框架50通过具有与定子芯部41相同的热力学特性和机械特性的钢材制成。因此，在定子芯部41由于来自外部的负载、环境温度等而发生了变形的情况下，保持框架50也跟随着发生变形。因此，能够抑制定子芯部41从保持框架50脱落。

保持框架50的输出侧的端面与第一支架11的非输出侧表面111接触。保持框架50的非输出侧的端面与第二支架12的输出侧表面121接触。保持框架50通过焊接、螺栓、粘接等固定方法分别固定于第一支架11和第二支架12。在保持框架50的径向外侧隔开间隔地安装有外壳10。

外壳10的输出侧的端面固定于第一支架11的非输出侧表面111。外壳10的非输出侧的端面固定于第二支架12的输出侧表面121。外壳10通过焊接、螺栓、粘接等固定方法分别固定于第一支架11和第二支架12。

在外壳10与保持框架50之间沿着保持框架50的径向外侧表面501形成有流路70。流路70在第一支架11与第二支架12之间即在一对支架之间形成在保持框架50的径向外侧表面501与外壳10的径向内侧表面101之间。流路70形成为以轴20的轴为中心的环状。流路70供对发热体即定子40进行冷却的制冷剂流动。

流路70的轴向的宽度比定子40的轴向的宽度大。此外，流路70的轴向的两端部分分别位于比定子40的轴向的两端部分靠轴向的外侧的位置处。

在流路70的轴向的两端部分分别安装有O形环80。O形环80防止制冷剂从构成流路70的保持框架50与第一支架11和第二支架12的结合部泄漏至旋转电机1的内部。此外，O形环80防止制冷剂从构成流路70的外壳10与第一支架11和第二支架12的结合部泄漏至旋转电机1的外部。

另外，在将保持框架50与外壳10通过焊接固定的情况下，也可不安装O形环80。在未安装O形环80的情况下，流路70的径向的宽度不取决于O形环80的外径尺寸。因此，能够将流路70的径向的宽度设得比O形环80的厚度小。因此，能够将旋转电机1的外径设得较小。

如图2所示，在外壳10的径向外侧设置有将制冷剂供给至流路70的供给口71以及将制冷剂从流路70排出的排出口72。在本例中，在流路70内设置有沿轴向延伸的流路限位件73。流路限位件73是在流路70内进行分隔的壁。

供给口71和排出口72设置成将流路限位件73夹在中间而靠近流路70的两侧。从供给口71供给而来的制冷剂在图2的流路70中沿逆时针流动，并且从排出口72排出。

定子40的发热被传递至保持框架50。传递至保持框架50的热量被传递至在流路70中流动的制冷剂。由于来自保持框架50的热传递而变为高温的制冷剂从流路70的排出口72排出至旋转电机1的外部。排出至旋转电机1的外部的高温的制冷剂通过未图示的冷却机构冷却。通过冷却机构冷却后的制冷剂从供给口71返回至流路70。通过设置于外部的冷却机构使制冷剂循环，因此，在流路70内始终流动有温度较低的制冷剂。因此，能够迅速对定子40进行冷却。

如此一来，在实施方式一的旋转电机1中，在发热体即定子40的径向外侧设置流路70而始终使温度较低的制冷剂循环。因此，能够使定子40的发热通过制冷剂迅速地散发。

此外，将流路70的轴向的宽度设得比定子40的轴向的宽度大。另外，使流路70的轴向的两端部分分别位于比定子40的轴向的两端部分靠轴向的外侧的位置处。因此，能够充分地冷却定子40直到该定子40的轴向的两端部分。因此，能够使定子40的发热更迅速地散发，从而能够实现对定子40进行冷却的效率的提高。

此外，流路70的轴向的两端部分分别通过O形环80密封。因此，能够防止制冷剂从保持框架50与外壳10的结合部泄漏。因此，能够抑制由于制冷剂进入壳体2的内部而产生漏电这一情况。另外，能够抑制由于制冷剂从流路70泄漏出来而引起的冷却性能降低这一情况。

另外，在实施方式一中，在流路70内设置流路限位件73，将供给口71和排出口72配置成夹着流路限位件73而靠近。不过，供给口71和排出口72的配置不限于此。例如，也可如图3所示的变形例那样，将供给口71和排出口72配置于夹着轴20而位于流路70的相对位置。

在本例中，从供给口71供给而来的制冷剂在图3的流路70内分岔成顺时针方向和逆时针方向地流动。以分岔的方式在流路70中流动的制冷剂在排出口72附近合流而从排出口72排出。通过分岔而在流路70中流动的制冷剂的流量是在实施方式一的旋转电机1的流路70中流动的制冷剂的流量的一半左右。不过，由于在流路70内不存在流路限位件73，因此，流路70内的压力损失降低。因此，能够使送出制冷剂所需要的泵的能力降低。

实施方式二

接着，使用图4，对实施方式二的旋转电机1进行说明。实施方式二的旋转电机1中的保持框架50的形状与实施方式一中的不同。其它结构与实施方式一相同。

在实施方式二的旋转电机1的保持框架50的输出侧形成有从保持框架50的径向外侧表面501向径向外侧突出的凸缘部51。凸缘部51的输出侧表面511与第一支架11的非输出侧表面111接触。凸缘部51通过焊接、螺栓、粘接等固定方法固定于第一支架11。保持框架50的非输出侧的端面与第二支架12的输出侧表面121接触。保持框架50通过焊接、螺栓、粘接等固定方法固定于第二支架12。

外壳10的输出侧的端面固定于凸缘部51的非输出侧表面512。外壳10的非输出侧的端面固定于第二支架12的输出侧表面121。外壳10通过焊接、螺栓、粘接等固定方法分别固定于凸缘部51和第二支架12。

在流路70的轴向的两端部分分别安装有O形环80。O形环80防止制冷剂从构成流路70的保持框架50与第二支架12的结合部泄漏至旋转电机1的内部。此外，O形环80防止制冷剂从构成流路70的外壳10与保持框架50和第二支架12的结合部泄漏至旋转电机1的外部。

另外，在实施方式二中，保持框架50通过凸缘部51的输出侧表面511固定于第一支架11的非输出侧表面111。不过，也可如图5所示的变形例那样，将保持框架50固定于外壳10。

在本例中，在外壳10的输出侧的端部设置有台阶部102，该台阶部102的内径比外壳10的其他部位的内径大。保持框架50的凸缘部51嵌入外壳10的台阶部102而固定于外壳10。在该情况下，由于外壳10与凸缘部51的接触面积增加，因此，流路70的密封性提高。另外，在实施方式二中，凸缘部51形成于第一支架11侧，不过，并不限定于此。例如，凸缘部51也可形成于第二支架12侧。

实施方式三

接着，使用图6，对实施方式三的旋转电机1进行说明。实施方式三的旋转电机1中的保持框架50的径向外侧的表面形状与实施方式一、二中的不同。其它结构与实施方式一、二相同。

图6是构成实施方式三的旋转电机1的保持框架50的立体图。在保持框架50的径向外侧表面501设置有沿轴向和周向排列的多个凹部52。

多个凹部52形成为在保持框架50的径向外侧具有开口部的圆柱状。多个凹部52沿轴向和周向等间隔地配置。

定子40的发热通过保持框架50被传递至制冷剂。由此，定子40得到冷却。若将制冷剂的导热率以及制冷剂的流量设为恒定，则流路70的冷却效果取决于制冷剂的流速以及与制冷剂接触的径向外侧表面501的表面积。

流路70中的制冷剂的流速随着保持框架50与外壳10的间隙变小而变快。不过，若将保持框架50与外壳10的间隙设得较小，则在流路70内流动的制冷剂的压力损失将变大。因此，需要提高将制冷剂送出至流路70内的泵的能力。

在径向外侧表面501是平滑的面的情况下，保持框架50的径向外侧表面501的表面积最小。因此，径向外侧表面501的表面积能够通过在径向外侧表面501设置凹凸的方式增加。不过，若在流路70内设置阻挡制冷剂的流动的凸部，那么，与将保持框架50与外壳10的间隙设得较小时的情况相同的是，制冷剂的压力损失将变大。

因此，在实施方式三的旋转电机1中，通过在保持框架50的径向外侧表面501设置多个凹部52，使径向外侧表面501的表面积增加。由此，能够在不增大在流路70内流动的制冷剂的压力损失的情况下，实现对定子40进行冷却的效率的提高。

另外，在实施方式三的保持框架50中，将多个凹部52的形状设置成在径向外侧具有开口部的圆柱状。不过，多个凹部52的形状不限于此。例如，多个凹部52的形状也可如图7的局部立体图和图8的剖视图所示的第一变形例的保持框架50那样为半球状。

此外，多个凹部52的形状也可如图9的立体图所示的第二变形例的保持框架50那样，是开口部为椭圆形状的柱状。

此外，多个凹部52的形状也可如图10的局部立体图所示的第三变形例的保持框架50那样，是开口部为三角形的三角柱状。

此外，多个凹部52的形状也可如图11的局部立体图所示的第四变形例的保持框架50那样，是开口部为三角形的三角锥状。

此外，多个凹部52的形状也可如图12的局部立体图所示的第五变形例的保持框架50那样，是开口部为四边形的四棱柱状。

此外，多个凹部52的形状也可如图13的局部立体图所示的第六变形例的保持框架50那样，是开口部为四边形的四棱锥状。

此外，多个凹部52的形状也可如图14的局部立体图和图15的剖视图所示的第七变形例的保持框架50那样，是开口部为圆形的圆锥状。

此外，多个凹部52的形状也可如图16的局部立体图和图17的剖视图所示的第八变形例的保持框架50那样，是开口部为多边形的柱状。

此外，多个凹部52的形状也可如图18的局部立体图和图19的剖视图所示的第九变形例的保持框架50那样，是开口部为多边形的穹顶状。

另外，第二变形例的椭圆的开口部、第三～第六变形例以及第八、九变形例的多边形的开口部也可相对制冷剂的流动方向以任意的朝向配置。

此外，在实施方式三中，多个凹部52沿轴向和周向配置有多个。不过，多个凹部52的配置不限于此。例如，也可如图20所示的第十变形例的保持框架50那样，将多个凹部52仅沿周向这一个方向配置多个。

另外，还可如图21的立体图所示的第十一变形例的保持框架50那样，将多个凹部52沿轴向配置两个，并且沿周向配置多个。另外，在第十变形例和第十一变形例中，将多个凹部52的形状设置成具有长方形的开口部的柱状。不过，多个凹部52的形状不限于此。例如，多个凹部52的形状也可是第一变形例至第九变形例中的任一形状。此外，多个凹部52也可由第一变形例至第十一变形例中的多个凹部52组合而成。

此外，在实施方式三的保持框架50和第一变形例至第九变形例的保持框架50中，将多个凹部52配置成格子状。不过，多个凹部52的配置不限于此。例如，多个凹部52也可如图22所示的第十二变形例那样配置成交错状。第一变形例至第十二变形例的多个凹部52与实施方式三的多个凹部52具有相同的效果。

Claims

1.一种旋转电机，其特征在于，包括：

轴；

转子，所述转子固定于所述轴；

定子，所述定子设置于所述转子的径向外侧而将所述转子的外周覆盖；

圆筒状的保持框架，所述保持框架设置于所述定子的径向外侧而将所述定子的外周覆盖，并且对所述定子进行保持；

圆筒状的外壳，所述外壳设置于所述保持框架的径向外侧而将所述保持框架的外周覆盖；以及

一对支架，所述一对支架将所述保持框架和所述外壳的轴向的两端部覆盖，

在所述一对支架之间且在所述保持框架与所述外壳之间形成有供制冷剂流动的流路，

所述流路的轴向的宽度比所述定子的轴向的宽度大。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

在形成所述流路的所述保持框架的径向外侧表面设置有多个凹部。

3.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

所述凹部在轴向以及周向中的至少一个方向上排列。

4.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

所述多个凹部配置成格子状。

5.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

所述多个凹部配置成交错状。

6.如权利要求1至5中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述保持框架具有从轴向的一端侧向径向外侧突出的凸缘部，

所述凸缘部固定于所述一对支架中的位于轴向的一端侧的支架，

所述流路形成在所述凸缘部与所述一对支架中的位于轴向的另一端侧的支架之间。

7.如权利要求6所述的旋转电机，其特征在于，

所述凸缘部固定于所述外壳的台阶部。

8.如权利要求1至7中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

在所述流路的轴向的两端部分分别安装有O形环。