CN112840538A - 旋转电机和马达单元 - Google Patents

Abstract

本发明的一个方式的旋转电机具有：转子，其位于壳体内，具有以中心轴线为中心进行旋转的轴；定子，其与所述转子在径向上隔着间隙而对置；壳体，其收纳所述转子和所述定子，并且具有能够贮存油的贮存部；泵部，其经由所述轴而被驱动；油路，其连接所述泵部和所述贮存部；以及热交换器，其设置在所述油路中，与所述油之间进行热交换，所述热交换器在轴向上设置于所述泵部与所述贮存部的下端之间。

Description

旋转电机和马达单元

技术领域

本发明涉及主要用于车辆的驱动和发电的旋转电机和马达单元。

背景技术

公知有具有贮存用于定子和转子等的润滑和冷却的润滑用流体的外壳的旋转电机。例如，在专利文献1中记载了搭载于车辆的旋转电机。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-055728号公报

发明内容

发明要解决的课题

有时在上述那样的旋转电机中设置有吸取贮存于外壳的油的泵部。通过由泵部吸取油并向例如转子和定子提供油，能够对转子和定子进行冷却。在该情况下，可以考虑在旋转电机的轴内设置油路，通过泵部将油输送到轴内的油路，并从轴内的油路向定子等提供油。但是，在泵部是机械泵的情况下，与电动泵相比，用于将油输送至轴内的油路的油路容易复杂化，有时油路的全长变长，在该情况下，存在需要较大的输出的泵而装置整体大型化的问题。

用于解决课题的手段

本发明的一个方式的旋转电机具有：转子，其位于壳体内，具有以中心轴线为中心进行旋转的轴；定子，其与所述转子在径向上隔着间隙而对置；壳体，其收纳所述转子和所述定子，并且具有能够贮存油的贮存部；泵部，其经由所述轴而被驱动；油路，其连接所述泵部和所述贮存部；以及热交换器，其设置在所述油路中，与所述油之间进行热交换，所述热交换器在轴向上设置于所述泵部与所述贮存部的下端之间。

发明效果

根据本发明的一个方式，能够简化贮存部和泵部的油路。

附图说明

图1是第1实施方式的旋转电机的概念图。

图2是旋转电机的主要部分放大图。

图3是从轴向观察泵部的图。

图4是第2实施方式的旋转电机的概念图。

具体实施方式

在本说明书中，将与中心轴线J1的轴向平行的方向简称为“轴向”，将以中心轴线J1为中心的径向简称为“径向”，将以中心轴线J1为中心的周向简称为“周向”。另外，将轴向中的图1的左侧称为“轴向一侧”，将轴向中的图1的右侧称为“轴向另一侧”。另外，将重力方向上侧称为“上侧”，将重力方向下侧称为“下侧”。

图1是第1实施方式的旋转电机的概念图。参照图1，旋转电机1具有壳体10、转子50、定子20、泵部30、油路60、热交换器70、过滤器80以及轴承91、92，其中，该转子50具有以中心轴线为中心进行旋转的轴51。旋转电机1被用作电动汽车或混合动力汽车等的驱动装置或者发电机。壳体10具有主体部11和盖12。主体部11呈至少一侧端部开口的筒形状。在本实施方式中，主体部11呈轴向的端部开口的圆筒形状。盖12封闭主体部11的轴向另一侧的开口。盖12形成油路60的一部分。在本实施方式中，壳体10为筒形状，但也可以为箱形状。

壳体10收纳转子50、定子20、过滤器80以及轴承91、92。轴51位于壳体10内，轴51的轴向一侧端部从壳体10内向壳体10的外侧突出。热交换器70安装于壳体10。油O位于壳体10的内部。壳体10的重力方向下侧是积存油O的贮存部16。油O以图1中箭头所示的路径在壳体10内循环，从而进行冷却和润滑。具体而言，在泵部30被驱动时，油O从贮存部16经由过滤器80、第1油路11、热交换器70、第2油路62、泵部30以及轴51内部而被提供到转子50、定子20以及轴承91、92。所提供的油O由于自重而再次积存于贮存部16。在本实施方式中，贮存部16是壳体10中的贮存定子20和定子20的收纳空间中的油O的部分。

壳体10对定子20和轴承91、92进行支承。在壳体10的轴向另一侧设置有泵部30。在壳体10的轴向另一侧安装有热交换器70。具体而言，热交换器70配置于盖12的轴向另一侧、即盖12的与主体部11相反的一侧。壳体10是通过组合多个部件而构成的。壳体10使用金属材料来形成。具体而言，壳体10是使用铝合金来形成的压铸成型品。但是，壳体10也可以使用树脂材料来形成。

旋转电机1是具有定子20和旋转自如地配置于定子20的内侧的转子50的所谓的内转子型的旋转电机。转子50具有轴51、转子铁芯52以及省略图示的转子磁铁。轴51被位于轴向一侧和轴向另一侧的轴承91、92支承为能够相对于壳体10进行旋转。通过从省略图示的电池向定子20提供电力，转子50通过在与定子20之间产生的磁作用而进行旋转。另外，转子50通过外力进行旋转，由此在定子20上产生感应电压，从而能够进行发电。

定子20具有定子铁芯21、线圈22以及配置于定子铁芯21与线圈22之间的绝缘部件(未图示)。定子20保持于壳体10。定子铁芯21具有环状的铁芯背部(未图示)和从铁芯背部朝向径向内侧突出的多个齿(未图示)。定子铁芯21是通过层叠多个磁性钢板而形成的。但是，定子铁芯21也可以是压粉磁芯等其他结构。在本实施方式中，齿设置有48个。在本实施方式中，线圈22通过所谓的分布式绕组而卷绕在齿上。

图2是壳体10的轴向另一侧的放大图。参照图2，壳体10的轴向一侧的盖12从轴向一侧依次具有第1盖部13、第2盖部14以及第3盖部15。第1盖部13、第2盖部14以及第3盖部15在轴向上彼此相邻，并且直接或间接地固定于主体部11。第1盖部13配置成面向贮存部16，并对轴向另一侧的轴承92进行支承。第2盖部14在第1盖部13的与贮存部16相反的一侧与第1盖部13相邻地配置，形成后述的泵室40的一部分。另外，第2盖部14具有槽部142，与第1盖部13一起形成后述的第2油路62。在第2盖部14的轴向另一侧设置有热交换器70。

第3盖部15在第2盖部14的与第1盖部13相反的一侧与第2盖部14相邻地配置，形成后述的泵室40的一部分。热交换器70在第2盖部14的与第1盖部13相反的一侧配置于与第3盖部15不同的部位。具体而言，第3盖部15配置于热交换器70的上侧。第3盖部15形成第3油路63。

第1油路61是连接贮存部16和热交换器70的油路。在第1油路61的贮存部侧的前端设置有过滤器80。过滤器80具有过滤网，将存在于油O内的金属粉等异物去除。

热交换器70在内部具有供冷却水流动的部分和供油O流动的部分(热交换器油路)，通过冷却水和油O的流动来进行热交换。热交换器油路与盖12所构成的油路直接连接。具体而言，热交换器油路与第1油路61和第2油路62直接连接。热交换器70在重力方向上设置于泵部30的下端与贮存部16的下端之间。热交换器油路的整体至少在重力方向上位于比泵部30的上端靠下侧的位置且位于比贮存部16的下端靠上侧的位置。在本实施方式中，贮存部16的下端是指壳体10中的形成定子20和转子50的收纳空间的内表面中的位于最下侧的部分。

从未图示的水泵向热交换器70提供冷却水。在热交换器70中从油O移动到冷却水的热通过冷却水移动到散热器并在散热器中进行散热而被释放到空气中。

第2油路62是连接热交换器70和泵部30的油路。第2油路62由第1盖部13和第2盖部14中的至少一方形成。在本实施方式中，第2盖部14具有贯通孔141、槽部142以及贯通孔143。贯通孔141与热交换器油路连通，并且沿轴向贯穿第2盖部14。贯通孔141在其上端的一部分与槽部142连通。槽部142从贯通孔141的上端的一部分向上方延伸。第2槽部142的上端与沿轴向贯穿第2槽部142的贯通孔143连通。贯通孔143与泵部30连通，成为泵部30的吸入口44。

泵部30经由轴51而被驱动。换言之，泵部30是由轴51驱动的机械泵。泵部30具有形成油O的油路60的泵室40。泵室40设置于第2盖部14与第3盖部15之间。换言之，第2盖部14和第3盖部15形成泵室40、即泵部30的一部分。即，作为壳体10的一部分的盖12形成泵室40，该泵室40形成泵部30内的油路60。更具体而言，在第2盖部14的轴向另一侧的面上设置有向轴向一侧凹陷的凹部，凹部与第3盖部15的轴向一侧的面对置，从而形成泵室40。

参照图3，与轴51连结的外齿齿轮42和内齿齿轮43位于泵室40内。内齿齿轮43包围外齿齿轮42的径向外侧，并与外齿齿轮42啮合。当轴51进行旋转时，外齿齿轮42进行旋转。外齿齿轮42在外周面具有多个齿部42a。内齿齿轮43在内周面具有多个齿部43a。齿部42a与齿部43a相互啮合。外齿齿轮42和内齿齿轮43的齿部的齿形是次摆线齿形。这样，由于外齿齿轮42的齿部的齿形和内齿齿轮43的齿部的齿形是次摆线齿形，因此能够构成次摆线泵。因此，能够降低从泵部30产生的噪音，容易使从泵部30排出的油O的压力和量稳定。

吸入口44与第2油路62相连。吸入口44向泵室40的轴向一侧开口。吸入口44与外齿齿轮42和内齿齿轮43之间的间隙相连。吸入口44能够经由第2油路62而将贮存于贮存部16的油O吸入到泵室40内(更详细而言是外齿齿轮42与内齿齿轮43之间的间隙内)。

排出口45与第3油路63连接。排出口45向泵室40的轴向另一侧开口。排出口45与外齿齿轮42和内齿齿轮43之间的间隙相连。排出口45能够从泵室46内(更详细而言是外齿齿轮42与内齿齿轮43之间的间隙内)排出油O。

第3油路63是连接泵室40和轴51内部的空洞511的油路。第3油路63设置于第3盖部15。第3油路63的一端与上述排出口45连接。第3油路63的另一端与轴51的空洞511的轴向另一端部对置。即，泵部30和轴51在重力方向上设置于重叠的位置。

轴51是在径向内侧具有作为圆筒状的空洞511的第4油路64的中空轴。从第3油路63向第4油路64提供油。在轴51中，在轴向上设置有4处连接空洞511和外周面的连通孔512。更具体而言，连通孔512设置于定子20的轴向一侧的线圈端附近、定子20的轴向另一侧的线圈端附近、轴向一侧的轴承91附近以及轴向另一侧的轴承92附近。各处的连通孔可以是一个，也可以沿周向设置多个。

当通过向定子20提供电力或者通过外力使轴51进行旋转而对旋转电机1进行驱动时，轴51进行旋转，从而泵部30被驱动。通过对泵部30进行驱动，贮存部16内的油O经由第1油路61、热交换器油路以及第2油路62而向泵室40内移动。另外，通过对泵部30进行驱动，油O从泵室40经由排出口45而被排出，并经由第3油路63向第4油路64移动。通过轴51进行旋转，位于第4油路64内的油O由于离心力而经由连通孔512向径向外侧飞散。飞散的油O的一部分附着于定子20的线圈端，从而线圈22的热向油O移动。另外，飞散的油O的一部分附着于轴承91、92而进行润滑。这些油O在附着于线圈端或者轴承91、92之后，由于自重而向贮存部16移动。这样，油O在壳体10内进行循环。

在本实施方式中，贮存于贮存部16的油O的液面OS位于比过滤器80的吸入口靠上侧的位置。由此，过滤器80的吸入口露出到贮存于贮存部16的油O。油O的液面OS通过由泵部30吸取油O而变动，但至少在转子50旋转时配置于比转子50靠下侧的位置。由此，在转子50进行旋转时，能够抑制油O成为转子50的旋转阻力。

在本实施方式中，热交换器70在重力方向上设置于泵部30与贮存部16的下端之间，因此与热交换器70设置于比贮存部16的下端靠下侧的位置或者泵部30的上侧的结构相比，能够抑制从贮存部16至泵部30的油路在重力方向上变长。即，能够简化从贮存部16至泵部30的油路。

在本实施方式中，泵部30和轴51在重力方向上设置于重叠的位置。由此，与泵部30和轴51在重力方向上设置于彼此不重叠的位置的结构相比，能够抑制旋转电机1的大型化。

在本实施方式中，盖12形成油路60的一部分，具体而言形成从贮存部16至泵部30的油路。由此，与和盖12分开设置形成从贮存部16至泵部30的油路的部件的结构相比，能够减少旋转电机1的部件数量，从而能够抑制旋转电机1大型化。

在本实施方式中，盖12形成泵室40。由此，与和盖12分开设置形成泵室40的部件的结构相比，能够减少旋转电机1的部件数量，从而能够抑制旋转电机1大型化。

在本实施方式中，盖12所构成的油路60与热交换器油路直接连接。即，能够利用热交换器油路从贮存部16向泵部30引导油O。其结果为，与热交换器油路经由与盖12不同的部件所形成的油路而间接地与盖12所构成的油路连接的结构相比，能够简化第1盖部13、第2盖部14等构成壳体10的部件的结构。特别是，在本实施方式中，针对第2油路62，对第2盖部14进行追加加工，形成槽部142和贯通孔143。通过利用热交换器油路，如果在不存在热交换器70的部分形成槽部142和贯通孔143，则能够构成第2油路62。其结果为，能够使追加加工的加工工时为最小限度，能够以简单的结构从贮存部16向泵部30引导油O。另外，盖12能够缩短从贮存部16至泵部30的油路的路径。因此，能够使用小型的泵。

另外，第1盖部13和第2盖部14是构成壳体10的轴向另一端侧的部件。因此，对第1盖部13和第2盖部14要求机械强度。根据本实施方式，能够简化油路60的结构，因此能够使设置于第1盖部13和第2盖部14的贯通孔141、槽部142以及贯通孔143为最小限度，因此在强度的观点上是有利的。

在本实施方式中，盖12使用金属材料来形成。由此，与盖12使用树脂材料来形成的结构相比，能够提高强度。另外，金属材料一般比树脂材料等难加工，但由于在本实施方式中能够简化油路60的结构，因此能够抑制加工工时增加并且确保强度。

图4是第2实施方式的马达单元100的概念图。马达单元100除了旋转电机1以外还具有齿轮部200。齿轮部传递旋转电机1的动力。另外，马达单元100还可以具有逆变器。

壳体10具有：马达收纳部17，其收纳转子50和定子20；以及齿轮收纳部18，其收纳齿轮部200。齿轮收纳部18位于马达收纳部17的轴向一侧。马达收纳部17的下端部位于比齿轮收纳部18的下端部靠上侧的位置。马达收纳部17的内部和齿轮收纳部18的内部在轴向上被分隔壁划分。

齿轮部200具有减速装置210和差动装置220。减速装置210具有如下的功能：减小旋转电机1的旋转速度，使从转子50输出的扭矩根据减速比而增大。减速装置210将从转子50输出的扭矩向差动装置220传递。差动装置220是用于将扭矩传递到车辆的车轮的装置。差动装置220具有如下的功能：在车辆转弯时，吸收左右车轮的速度差，并且向一对输出轴222传递相同的扭矩。

减速装置210具有小齿轮211、中间轴212、固定于中间轴212的副齿轮213以及驱动齿轮214。从旋转电机1输出的扭矩经由轴51、小齿轮211、副齿轮213以及驱动齿轮214而向差动装置220的齿圈221传递。各齿轮的齿轮比和齿轮的个数等能够根据所需要的减速比而进行各种变更。减速装置210是各齿轮的轴芯平行地配置的平行轴齿轮型的减速器。

差动装置220具有齿圈221和一对输出轴222。另外，差动装置220具有从齿圈221向一对输出轴222传递相等的扭矩的传递部。一对输出轴222沿着轴向延伸。一对输出轴222将旋转电机1的扭矩经由车轮而传送到路面。

与第1实施方式相同，油O在通过贮存部16、第1油路61、第2油路62、第3油路63以及第4油路64而附着于线圈端或者轴承91、92之后返回到贮存部16，由此在马达收纳部17内循环。油O除了进入马达收纳部17之外，还进入齿轮收纳部18，也用作减速装置210和差动装置220的润滑油。例如，齿轮收纳部18内的油O被副齿轮213或者齿圈221搅起而被提供到未图示的收集罐和轴承，从而在齿轮收纳部18中循环。

另外，也可以采用油O在马达收纳部17和齿轮收纳部18双方的内部循环的结构。例如，形成沿轴向贯穿壳体10的分隔壁的贯通孔，马达收纳部17的贮存部16内的油O流向齿轮收纳部18。在该结构中，例如，通过副齿轮213或者齿圈221的搅起和泵的吸引等，齿轮收纳部18内的油O在分隔壁以外的部位被引导至马达收纳部17内。然后，油O由于自重而流向贮存部16，并经由分隔壁的贯通孔而再次返回到齿轮收纳部18。

在本实施方式中，壳体10具有马达收纳部17和齿轮收纳部18。由此，在马达单元100具有旋转电机1和齿轮部200的结构中，与齿轮收纳部18与马达收纳部18分开配置的结构相比，能够抑制马达单元100的大型化。

以上，对上述实施方式进行了各种说明，但本发明并不限于此。在上述实施方式中，示出了泵部30和轴51在重力方向上设置于重叠的位置的例子，但并不限定于此。也可以采用将泵部30安装于与轴51不同的轴，经由齿轮等通过轴51的旋转来驱动泵部30的结构。另外，在本实施方式中，示出了盖12形成从贮存部16至泵部30的油路的例子，但并不限定于此。也可以采用由盖以外的部件形成从贮存部16至泵部30的油路的例子。

标号说明

1：旋转电机；10：壳体；11：主体部；12：盖；13：第1盖部；14：第2盖部；141：贯通孔；142：槽部；143：贯通孔；15：第3盖部；16：贮存部；17：马达收纳部；18：齿轮收纳部；20：定子；21：定子铁芯；22：线圈；30：泵部；40：泵室；42：外齿齿轮；43：内齿齿轮；44：吸入口；45：排出口；50：转子；51：轴；511：空洞；512：连通孔；52：转子铁芯；60：油路；61：第1油路；62：第2油路；63：第3油路；64：第4油路；70：热交换器；80：过滤器；91、92：轴承；100：马达单元；200：齿轮部；210：减速装置；211：小齿轮；212：中间轴；213：副齿轮；214：驱动齿轮；220：差动装置；221：齿圈；222：输出轴。

Claims (9)

1.一种旋转电机，其具有：

转子，其位于壳体内，具有以中心轴线为中心进行旋转的轴；

定子，其与所述转子在径向上隔着间隙而对置；

壳体，其收纳所述转子和所述定子，并且具有能够贮存油的贮存部；

泵部，其经由所述轴而被驱动；

油路，其连接所述泵部和所述贮存部；以及

热交换器，其设置在所述油路中，与所述油之间进行热交换，

所述热交换器在重力方向上设置于所述泵部与所述贮存部的下端之间。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，

所述泵部和所述轴在重力方向上设置于重叠的位置。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中，

所述壳体具有：

主体部，其呈至少一侧端部开口的筒形状；以及

盖，其封闭所述主体部的开口，

所述热交换器配置于所述盖的与所述主体部相反的一侧，

所述盖形成所述油路。

4.根据权利要求3所述的旋转电机，其中，

所述盖形成泵室，该泵室在所述泵部中构成所述油路。

5.根据权利要求3或4所述的旋转电机，其中，

所述盖所构成的所述油路与所述热交换器所构成的所述油路直接连接。

6.根据权利要求3至5中的任意一项所述的旋转电机，其中，

所述盖具有在轴向上彼此相邻的多个盖部。

7.根据权利要求6所述的旋转电机，其中，

该旋转电机还具有将所述轴支承为能够旋转的轴承，

所述盖具有：

第1盖部，其配置成面向所述贮存部，并对所述轴承进行支承；

第2盖部，其配置于所述第1盖部的与所述贮存部相反的一侧；以及

第3盖部，其配置于所述第2盖部的与所述第1盖部相反的一侧，

所述热交换器在所述第2盖部的与所述第1盖部相反的一侧配置于与所述第3盖部不同的部位，

所述第2盖部所形成的所述油路与所述热交换器所构成的所述油路直接连接。

8.根据权利要求3至7中的任意一项所述的旋转电机，其中，

所述盖部使用金属材料来形成。

9.一种马达单元，其具有：

权利要求1至8中的任意一项所述的旋转电机；以及

齿轮部，其传递所述旋转电机的动力，

所述壳体具有：

马达收纳部，其收纳所述转子、所述定子以及所述泵部；以及

齿轮收纳部，其收纳所述齿轮部。

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