CN111934460A - 旋转电机 - Google Patents
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Abstract
一种旋转电机,具备能够针对向励磁线圈的通电而进行有效的冷却的功能。旋转电机具备:非旋转部件(1);定子(3),固定于所述非旋转部件(1);励磁线圈(18),固定于所述非旋转部件(1)且配置在所述定子(3)的内径侧,并且将绕组卷绕于铁芯(4);以及转子(5),被配置为能够在所述定子(3)与所述励磁线圈(18)之间旋转。在所述励磁线圈(18)的铁芯(4)中,沿着轴向形成有供给以及排出热交换介质的流路(24、25)。
Description
技术领域
本发明涉及旋转电机。
背景技术
以往,公知一种旋转电机,其具备:轴;转子,具备与所述轴一体旋转的磁极;定子,对置配置在所述转子的外侧;托架,将所述轴支承为旋转自如,并收纳所述转子以及所述定子;磁轭部,固定于所述托架且内周面隔着空隙与所述转子对置,并且与所述转子以及所述定子一起形成磁路;线轴,与所述磁轭部中的外径比其他的部分小的薄壁部的外周面卡合;励磁线圈,卷绕于所述线轴且用于产生磁通量;以及保持材料,与所述薄壁部接合而将所述线轴保持在轴向上(例如,参照专利文献1)。
然而,在所述以往的旋转电机中,未考虑到用于抑制由于驱动时的通电而引起的发热的结构。因此,若对励磁线圈通电,则存在由于绕组的电阻而发热,导致绕组的绝缘膜被破坏的风险。反之,为了使绕组的绝缘膜不被破坏,有必要对电流值设置限制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-244806号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明的技术问题在于,提供具备能够有效冷却励磁线圈的功能的旋转电机。
用于解决技术问题的方案
本发明作为用于解决所述技术问题的方案,提供一种旋转电机,具备:非旋转部件;定子,固定于所述非旋转部件;励磁线圈,固定于所述非旋转部件且配置在所述定子的内径侧,并且将励磁线圈卷绕于铁芯;以及转子,被配置为能够在所述定子与所述励磁线圈之间旋转,在所述励磁线圈的铁芯中,沿着轴向形成有供给以及排出热交换介质的流路。
根据该结构,通过以形成于铁芯的流路来使热交换介质流动,从而能够有效地冷却励磁线圈的绕组。另外,能够将励磁线圈配置在转子的内径侧,从而能够采用在轴向上非大型化的紧凑的结构。
优选的是,所述铁芯的所述流路具备流动孔以及管,且由所述管内的第一流路以及所述流动孔与所述管之间的第二流路构成,其中,所述流动孔从所述铁芯的一端朝向另一端侧而形成,所述管插入所述流动孔内,所述第二流路与所述第一流路连通。
能够通过该流动孔和管构成的简单的结构来形成使热交换介质循环的流路,从而能够实现有效的冷却。
优选的是,所述铁芯的流路由多个流动孔和连通孔构成,其中,所述多个流动孔从所述铁芯的一端朝向另一端侧而形成,所述连通孔在另一端侧连通所述多个流动孔。
根据该结构,能够形成如下的流路:从任意流动孔供给热交换介质,并经由连通孔从其他的流动孔排出。由此,能够仅通过铁芯构成流路,而不需要额外部件。
优选的是,所述流动孔形成于除了所述铁芯的轴心之外的外径侧。
根据该结构,能够在作为冷却对象的励磁线圈的绕组的附近形成流路,从而能够提高冷却效果。
发明效果
根据本发明,由于在励磁线圈的铁芯形成供给以及排出热交换介质的流路,所以能够针对向励磁线圈的绕组的通电引起的发热进行有效的冷却。
附图说明
图1是本实施方式所涉及的旋转电机的局部剖视的立体图。
图2是示出图1的外壳的局部剖视的立体图。
图3是示出图1的励磁线圈铁芯的局部剖视的立体图。
图4是示出图1的转子的局部剖视的立体图。
图5是其他的实施方式所涉及的旋转电机的局部剖视的立体图。
图6是其他的实施方式所涉及的旋转电机的局部剖视的立体图。
图7是其他的实施方式所涉及的转子的局部剖视的立体图。
图8是其他的实施方式所涉及的转子的局部剖视的立体图。
图9是其他的实施方式所涉及的转子的局部剖视的立体图。
图10是其他的实施方式所涉及的转子以及励磁线圈铁芯的局部剖视的立体图。
图11是其他的实施方式所涉及的励磁线圈铁芯的局部剖视的立体图。
具体实施方式
以下,根据附图对本发明所涉及的实施方式进行说明。此外,以下的说明实质上只是例示,并非是为了限制本发明、发明的应用或者发明的用途。
本发明的旋转电机可以应用于HEV(Hybrid Electric Vehicle,混合动力汽车)、EV(Electric Vehicle,电动汽车)、以及其他包括将电动机作为结构的机械。在本实施方式中,作为一例对EV(电动汽车)用的旋转电机进行说明。
图1是本实施方式所涉及的旋转电机的局部剖视的立体图。该旋转电机具备:外壳1,作为非旋转部件的一例;防护罩2,遮盖外壳1的外周面;定子3、励磁线圈铁芯4及转子5,设置在外壳1内,并且转子5构成为相对于外壳1、定子3以及励磁线圈铁芯4旋转。
如图2所示,外壳1由有底筒状的外壳主体6和遮盖该外壳主体6的一端侧开口部的盖体(未图示)构成。在外壳主体6的另一端侧的壁部7的中央形成有带有阶梯的凹部8。在带有阶梯的凹部8的中心形成有贯穿孔9。通过带有阶梯的凹部8在壁部7的内表面侧形成有引导部10。引导部10为带有阶梯的形状,并从末端侧起由第一凸部10a、第二凸部10b以及第三凸部10c构成。在壁部7的外端面形成有:带有阶梯的凹部8的周围的内径侧环状肋部11a、外周缘的外径侧环状肋部11b、以及多个向径向延伸且连接内径侧环状肋部11a与外径侧环状肋部11b的直线肋部11c。另外,遍及全周在外壳主体6的外周面形成有环状槽12。
如图1所示,防护罩2形成为遮盖外壳1的外周面的圆筒状。防护罩2遮盖外壳1的环状槽12且划分冷却水路13,该冷却水路13使作为热交换介质的一例的冷却水流动。在防护罩2形成有多个与冷却水路13连通的连通孔(未图示),并且构成为能够经由这些连通孔而在冷却水路13中流动冷却水。
定子3具备定子铁芯14和线圈15。定子铁芯14能够通过层叠多个电磁钢板而获得。定子铁芯14以使电磁钢板的层叠方向与励磁线圈铁芯4的轴向一致的方式安装于外壳1。线圈15以从其轴向两端部延伸的方式卷绕于定子铁芯14。
如图3所示,励磁线圈铁芯4具备:励磁线圈铁芯主体16、励磁线圈铁芯凸缘部17以及励磁线圈18。励磁线圈铁芯主体16由铁芯部19和凸缘部20构成。在凸缘部20的端面中央形成有圆形状的定位凹部21。在定位凹部21的中心形成有流动孔22。流动孔22超过铁芯部19的长边方向的中央位置并延伸,且到达了末端附近。另外,在凸缘部20的端面外周侧形成有环状凸部23。励磁线圈铁芯凸缘部17固定于铁芯部19的末端。励磁线圈18被卷绕于在与凸缘部20之间形成的线圈卷绕部。
励磁线圈铁芯4将其励磁线圈铁芯凸缘部17固定于引导部10,所述引导部10形成于外壳1的壁部7的内表面。即,引导部10的第一凸部10a嵌合于励磁线圈铁芯凸缘部17的定位凹部21,引导部10的第二凸部10b嵌合于环状凸部23。由此,励磁线圈铁芯4在所谓悬臂状态下被外壳1支承。在该状态下,外壳1的贯穿孔9与励磁线圈铁芯4的流动孔22连通。经由贯穿孔9向流动孔22插入管24,所述管24具有比流动孔22小的外径尺寸。由此,若经由管24的中心孔(第一流路)向流动孔22内供给冷却水,则该冷却水穿过管24的中心孔到达流动孔22的底部,并且在形成于流动孔22与管24之间的环状通路25(第二流路)中流动到贯穿孔8侧后,被排出到流动孔22的外部。此外,通过嵌合环状凸部23与第二凸部10b,从而在第二凸部10b的外周部分形成有呈环状连接的槽。轴承26配置于该槽。
如图4所示,转子5具备第一转子部27和第二转子部28,并且在励磁线圈铁芯4的外周侧,被支承为能够相对于定子3和励磁线圈铁芯4旋转。
第一转子部27具备第一环状部29。从第一环状部29起突出有直径比该第一环状部29小的筒部30。第一环状部29隔着轴承26被外壳1的引导部10支承为能够旋转。另外,从第一环状部29起向筒部30的相反侧突出有多个第一延伸部31。第一延伸部31以预定间距形成在第一环状部29的周向上,并且相邻的两个第一延伸部31之间成为第一退避部32。第一转子部27由磁性材料构成,通过对励磁线圈31的绕组进行通电例如成为S极。
第二转子部28具备第二环状部33。第二环状部33被支承为能够相对于定子5和励磁线圈31旋转。从第二环状部33起突出有直径比该第二环状部33小的基座部34。从基座部34的中央突出有旋转轴35。旋转轴35的旋转力向未图示的被驱动部传递。另外,从第二环状部33起向基座部34的相反侧突出有多个第二延伸部36。第二延伸部36以预定间距形成在第二环状部33的周向上,并且相邻的两个第二延伸部36之间成为第二退避部37。第二转子部28由磁性材料构成,通过对励磁线圈31的绕组进行通电例如成为N极。
在分别使第一转子部27的第一延伸部31位于第二转子部28的第二退避部37、第二转子部28的第二延伸部36位于第一转子部27的第一退避部32的状态下,第一转子部27与第二转子部28通过磁性绝缘的定位销38互相连结。由此,防止了第一转子部27与第二转子部28在周向以及轴向上的错位,并且由第一延伸部31与第二延伸部36形成了筒状部39。
在所述结构的旋转电机中,通过从未图示的逆变器对线圈15进行通电而使转子5电旋转,从而经由旋转轴35驱动被驱动部。这时,通过向线圈15通电而导致线圈15本身发热。因此,向由外壳1和防护罩2形成的冷却水路13供给冷却水。所供给的冷却水在冷却水路13中流动,并且从外壳1的外周面吸收内部的热。另外,经由管24向励磁线圈铁芯4的流动孔22供给冷却水。所供给的冷却水在形成在流动孔22与管24之间的环状通路25中流动,并且经由励磁线圈铁芯4来吸收励磁线圈31的热。
这样,根据所述实施方式所涉及的旋转电机,通过不仅向外壳1与防护罩2之间的冷却水路13供给冷却水,还向励磁线圈铁芯4内供给冷却水,从而也能够从内侧冷却。因此,尽管是将具有励磁线圈18的励磁线圈铁芯4配置在转子5的内径侧的结构,但是能够有效地去除从励磁线圈18产生的热,从而确保良好的驱动状态。
此外,本发明并非限定于所述实施方式所记载的结构,可以进行各种变更。
在所述实施方式中,设置为水冷式,但是也可以设置为油冷式等利用其他的热交换介质的冷却方式。
在所述实施方式中,转子5的筒状部39形成为几乎厚度均等的圆筒状,但是也可以将其一部分设置为薄壁,或者设置为厚壁。
在图5中,分别在第一转子部27的外周面和第二转子部28的外周面形成有在周向上连接的槽部40(仅图示了第一环状部29侧)。各槽部40分别与定子3的两端部侧对置。由此,能够使磁通量集中在从定子3的中央部朝向转子5的部分,而能够使转子5的旋转状态稳定。
在图6中,第一转子部27的第一延伸部31以及第二转子部28的第二延伸部36的内表面由弯曲面35a构成,所述弯曲面35a随着朝向末端而壁厚渐渐地向外径侧渐变。即,使得第一延伸部31以及第二延伸部36的壁厚在基部侧较厚,并且随着朝向末端而渐渐地变薄。由此,使得能够在与第二延伸部36的定子3对置的部分,获得几乎均等的磁通量分布。
这种情况下,优选将励磁线圈铁芯4的卷绕于铁芯部19的励磁线圈18的形状设置为带有阶梯的形状。在这里,通过以形成为多个阶梯状的方式进行卷绕,从而作为整体将励磁线圈18设置为橄榄球状,并且形成为沿着第一延伸部31以及第二延伸部36的内表面形状。由此,能够有效利用转子5的内侧的空间,并且使励磁线圈18的有效剖面面积变大。
在所述实施方式中,设置为用定位销38连结第一转子部27和第二转子部28的方式,但是也可以以如下的方式构成。
在图7中,在第一转子部27与第二转子部28之间,配置有由非磁性材料构成的第一中间部件41。详细而言,第一中间部件41被配置为:填塞在第一延伸部31与第二延伸部36的周向上的缝隙中。针对第一延伸部31和第二延伸部36,在宽度方向的中心处,从末端朝向基部侧形成有槽36a(第一延伸部31侧未图示)。在第一中间部件41的两侧面分别形成有与该槽嵌合的突条部41a,该突条部41a在宽度方向的中心向长边方向延伸。槽36a以及突条部41a只要是剖面矩形形状即可,但优选为如下的方面:如果通过设置为剖面T字形而使其成为从端面侧滑动并卡合的结构的话,则能够可靠地防止在径向上的错位。
在图8中,在第一转子部27与第二转子部28之间配置有由永磁体构成的第一中间部件41。
在图9中,进一步在第一延伸部31的末端与第二退避部37之间、以及第二延伸部36的末端与第一退避部32之间,配置有由永磁体构成的第二中间部件42。另外,第二中间部件42也与所述第一中间部件41同样地,也可以由非磁性材料构成。这种情况下,也与所述第一中间部件41同样地,只要在第一转子部27和第二转子部28形成槽,另一方面在第二中间部件42形成突条部并且使两者嵌合即可。由此,分别通过第一中间部件41防止向转子5在周向上的错位,通过第二中间部件42防止在转子5的轴向上的错位。
在图10中,在转子5的内径侧配置有加强环43。加强环43为中空的圆筒状,并且分别形成有从两端开口边缘向长边方向延伸的多个狭缝44。在加强环43的一端侧,分别形成在与第一转子部27的各第一延伸部31所对应的位置处,在另一端侧,分别形成在与第二转子部28的各第二延伸部36所对应的位置处。在各第一延伸部31以及各第二延伸部36分别形成有与各狭缝44卡合的剖面T字形的突条部36b(第一延伸部31侧未图示)。根据图10的结构,即使不需要图9所示的第一中间部件41、第二中间部件42,也能够在提高转子5的旋转强度的同时,定位第一转子部27和第二转子部28。
在所述实施方式中,设置为在励磁线圈铁芯4的铁芯部19的中心形成流动孔22的方式,但该流动孔22也可以以如下的方式构成。
在图11中,在铁芯部19的外周侧的同一圆周上形成有多个流动孔45。各流动孔45贯穿铁芯部19的两端。在励磁线圈铁芯凸缘部17形成有连通多个所述流动孔45的槽46。根据该结构,从任意流动孔45流入的热交换介质在从铁芯部19的一端侧向另一端侧流动后,在槽46中流动并经由剩余的其他的任意流动孔45向一端侧流动。由此,成为能够冷却铁芯部19的外周侧,从而与设置于中心部的情况相比能够进一步发挥冷却效果。
工业实用性
本发明例如可以应用于HEV(混合动力汽车)、EV(电动汽车)、以及其他包括将电动机作为结构的机械。
附图标记说明
1…外壳;2…防护罩;3…定子;4…励磁线圈铁芯;5…转子;6…外壳主体;7…壁部;8…带有阶梯的凹部;9…贯穿孔;10…引导部;11…肋部;12…环状槽;13…冷却水路;14…定子铁芯;15…线圈;16…励磁线圈铁芯主体;17…励磁线圈铁芯凸缘部;18…励磁线圈;19…铁芯部;20…凸缘部;21…定位凹部;22…流动孔;23…环状凸部;24…管(流路);25…环状通路(流路);26…轴承;27…第一转子部;28…第二转子部;29…第一环状部;30…筒部;31…第一延伸部;32…第一退避部;33…第二环状部;34…基座部;35…旋转轴;36…第二延伸部;37…第二退避部;38…定位销;39…筒状部;40…槽部;41…第一中间部件;42…第二中间部件;43…加强环;44…狭缝;45…流动孔;46…槽。
Claims (4)
1.一种旋转电机,其特征在于,具备:
非旋转部件;
定子,固定于所述非旋转部件;
励磁线圈,固定于所述非旋转部件且配置在所述定子的内径侧,并且将绕组卷绕于铁芯;以及
转子,被配置为能够在所述定子与所述励磁线圈的铁芯之间旋转,
在所述励磁线圈的铁芯中,沿着轴向形成有供给以及排出热交换介质的流路。
2.根据权利要求1所述的旋转电机,其特征在于,
所述铁芯的所述流路具备流动孔以及管,且由所述管内的第一流路以及所述流动孔与所述管之间的第二流路构成,其中,所述流动孔从所述铁芯的一端朝向另一端侧而形成,所述管插入所述流动孔内,所述第二流路与所述第一流路连通。
3.根据权利要求1所述的旋转电机,其特征在于,
所述铁芯的流路由多个流动孔和连通孔构成,其中,所述多个流动孔从所述铁芯的一端朝向另一端侧而形成,所述连通孔在另一端侧连通全部的所述流动孔。
4.根据权利要求3所述的旋转电机,其特征在于,
所述流动孔形成于除了所述铁芯的轴心之外的外径侧。
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