CN114362444A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

根据一个实施方式，一种旋转电机包括第一壳体、定子、转子、轴承、油槽和冷却单元。转子包括收容在第一壳体中的转子芯和固定有转子芯的轴。轴承以轴可相对于第一壳体旋转的方式来支承轴。油槽储存用于润滑轴承的润滑油。冷却单元包括第二壳体、冷却部、泵和电动机，并且连接到第一壳体。冷却部收容在第二壳体中，对润滑油进行冷却。泵收容在第二壳体中，并使润滑油在油槽和冷却部之间循环。电动机用于驱动泵。

Description

旋转电机

相关申请的交叉引用

本申请基于2020年9月30日提交的日本专利申请No.2020-165572，并要求享受其优先权，故以引用方式将其全部内容并入本文。

技术领域

概括地说，本文描述的实施方式涉及旋转电机。

背景技术

传统上已知的旋转电机包括冷却部，该冷却部被构造为冷却用于轴承的润滑油来冷却轴承，其中轴承支承转子的轴。

例如，在日本专利申请公开No.2019-201516号中描述了传统技术。

如果能够获得例如使得易于将旋转电机安装在用于安装该旋转电机的位置的新颖构造，则这种类型的旋转电机是有益的。

发明内容

因此，本发明的一个目的是获得一种具有新颖构造的旋转电机，该新颖的构造使得易于将旋转电机安装在其安装位置。

根据一个实施方式，总体上一种旋转电机包括：第一壳体；收容在所述第一壳体中的定子；具有转子芯和轴的转子，其中所述转子芯收容在所述第一壳体中，所述转子芯固定到所述轴；轴承，以所述轴可相对于所述第一壳体旋转的方式来支承所述轴；油槽，储存用于润滑所述轴承的润滑油；以及安装到所述第一壳体的冷却单元，所述冷却单元包括：第二壳体；冷却部，收容在所述第二壳体中，对所述润滑油进行冷却；泵，收容在所述第二壳体中，使所述润滑油在所述油槽和所述冷却部之间循环；以及驱动所述泵的驱动源。

附图说明

图1是根据一个实施方式的全封闭外部风扇冷却型旋转电机的示意性侧视图；

图2是根据该实施方式的全封闭外部风扇冷却型旋转电机的示意性主视图；

图3是根据该实施方式的全封闭外部风扇冷却型旋转电机中的旋转电机主体的示意剖面图；以及

图4是根据该实施方式的全封闭外部风扇冷却型旋转电机中的轴承冷却装置的示意性构造图。

具体实施方式

下面公开了本发明的例示性实施方式。以下描述的实施方式的构造(技术特征)只是示例，并且由这些构造带来的以下描述的动作和结果(效果)也是示例。

全封闭外部风扇冷却型旋转电机1的构造

图1是根据一个实施方式的全封闭外部风扇冷却型旋转电机1的示意性侧视图。图2是根据一个实施方式的全封闭外部风扇冷却型旋转电机1的示意性主视图。

如图1和图2所示，全封闭外部风扇冷却型旋转电机1包括进行旋转运动的旋转电机主体2、冷却装置3、轴承冷却装置4和控制装置5。在全封闭外部风扇冷却型旋转电机1内部的旋转电机主体2与冷却装置3之间，设置有充满诸如空气之类的冷却气体的密闭空间。通过在冷却装置3中发生的在旋转电机主体2的发热所加热的密闭空间中的冷却气体和外部空气之间的热交换，对旋转电机主体2进行冷却。轴承冷却装置4通过冷却旋转电机主体2的轴承16的润滑油，来冷却轴承16。控制装置5控制全封闭外部风扇冷却型旋转电机1的旋转运动，并且还控制冷却单元50。全封闭外部风扇冷却型旋转电机1是旋转电机的一个例子。

旋转电机主体2

图3是根据该实施方式的全封闭外部风扇冷却型旋转电机1中的旋转电机主体2的示意剖面图。如图1至图3中所示，旋转电机主体2包括壳体11、转子12、定子13、轴承16和油槽17。在图3中，省略了油槽17的图示。

在下面的描述中，为了方便起见，定义了彼此垂直的三个方向。X方向沿着壳体11的纵向方向和转子12的旋转中心轴Ax的轴向。Y方向沿着壳体11的横向方向和垂直于旋转中心轴Ax的轴向的方向。Z方向沿着壳体11的上下方向。X方向、Y方向和Z方向彼此正交。Y方向是垂直于旋转中心轴Ax的方向的一个例子。这里，旋转中心轴Ax是转子12的轴14的中心轴(中心线)。也就是说，旋转中心轴Ax的轴向、径向、以及周向与轴14的轴向、径向和周向相同。在以下的描述中，术语“轴向”、“径向”和“周向”是指旋转中心轴Ax的轴向、径向和周向，也就是说，除非另外说明，否则其是指轴14的轴向、径向和周向。

壳体11形成为箱形。壳体11收容转子12和定子13的一部分。壳体11是第一壳体的一个例子。

壳体11具有多个壁，例如底壁11a、顶壁11b、两个端壁11c和11d、两个侧壁11e和11f。

底壁11a和顶壁11b均沿垂直于Z方向的方向(X-Y平面)延伸，并且在Z方向上彼此隔开间隔并彼此平行。底壁11a形成壳体11的下端部，顶壁11b形成壳体11的上端部。

端壁11c和端壁11d均沿着垂直于轴向(即，垂直于X方向)的方向(Y-Z平面)延伸，在X方向上彼此隔开间隔并平行地设置。端壁11c在底壁11a和顶壁11b的与X方向相反的方向的端部之间的跨度上延伸。端壁11d在底壁11a和顶壁11b的X方向的端部之间的跨度上延伸。端壁11c和11d中的每一个是第一壁的一个例子。

侧壁11e和侧壁11f均沿着垂直于轴向(即，垂直于Y方向)的方向(X-Z平面)延伸，在Y方向上彼此隔开间隔并平行地设置。侧壁11e在底壁11a和顶壁11b的面向Y方向的端部之间的跨度上延伸。侧壁11f在底壁11a和顶壁11b的面向与Y方向相反的方向上的端部之间的跨度上延伸。侧壁11e和11f中的每一个是第二壁的一个例子。

顶壁11b上连接有冷却装置3。侧壁11e上连接有轴承冷却装置4的冷却单元50。侧壁11f上连接有控制装置5。也就是说，冷却单元50和控制装置5相对于壳体11设置在相反侧。换句话说，壳体11设置在冷却单元50和控制装置5之间。冷却装置3、冷却单元50和控制装置5均设置在壳体11的外部。

转子12包括轴14和转子芯15。轴14的在其轴向上的相对端部之间的一部分，固定有转子芯15。

轴14可绕旋转中心轴Ax旋转地通过两个轴承16而被支承于壳体11。换句话说，两个轴承16以轴14相对于壳体11可旋转的方式来支承轴14。将两个轴承16的位置定位成在轴向上的转子芯15的相对侧。也就是说，转子芯15在轴向上位于两个轴承16之间。

轴14的沿轴向方向的一个端部14a和另一端部14b从壳体11突出到壳体11的外部。所述一个端部14a结合到该端部14a将结合的物体(没有示出)。另一端部14b上固定有外部风扇(没有示出)。外部风扇与轴14一体旋转。另外，轴14具有固定在两个轴承16中的每一个和转子芯15之间的内部风扇18。内部风扇18与轴14一体旋转。

两个轴承16分别设置在两个端壁11c和11d上。例如，轴承16是滑动轴承或滚动轴承。用润滑油对轴承16进行润滑。

图1和图2所示的油槽17中储存有用于轴承16的润滑油。针对各个轴承16设置有油槽17。也就是说，设置有两个油槽17。在两个端壁11c和11d上设置两个油槽17。将每个油槽17设置在对应的轴承16的下方，即，在与Z方向相反的方向上的一侧。油槽17也被称为储油槽。

如图3中所示，定子13包括定子芯19和定子绕组20。定子芯19固定于壳体11。也就是说，定子13固定于壳体11。定子芯19在径向上位于转子芯15的外侧，并且形成为围绕转子芯15的圆筒状。定子绕组20以穿过多个槽(没有示出)的方式固定于定子芯19，其中以沿轴向延伸的方式在定子芯19的内圆周部分19a上形成所述多个槽。

冷却装置3

如图1和图2中所示，冷却装置3堆叠在壳体11的顶壁11b上并固定到顶壁11b。冷却装置3通过在壳体11内部的空气与外部空气(即，壳体11外部的空气)之间进行热交换，来冷却转子12和定子13。壳体11内部的空气通过内部风扇18在壳体11与冷却装置3之间循环，而外部空气通过外部风扇被引入到冷却装置3中。

轴承冷却装置4

如图1和图2中所示，轴承冷却装置4包括冷却单元50和两个配管部55。冷却单元50经由两个配管部55连接到两个轴承16和两个油槽17。从油槽17流出的润滑油经由两个配管部55流入冷却单元50，从冷却单元50流出的润滑油在供给至轴承16之后，流入油槽17。

图4是根据该实施方式的全封闭外部风扇冷却型旋转电机1中的轴承冷却装置4的示意性构造图。如图4中所示，冷却单元50包括壳体51、冷却部53、泵52、电动机60、以及交流至直流(AC-DC)转换器54。

壳体51形成为箱形。壳体11在其中收容冷却部53、泵52、电动机60和AC-DC转换器54。壳体51通过结合件(例如，螺栓)，固定至旋转电机主体2的壳体11的侧壁11e。壳体51设置有用于对壳体51的内部空气进行换气的通风口。壳体51是第二壳体的一个例子。

冷却部53冷却润滑油。冷却部53包括润滑油流过的热交换器和风扇。润滑油流过热交换器。风扇产生风，以使得空气沿着热交换器的表面流动。通过与存在于热交换器外部的空气(外部空气)进行热交换，来冷却热交换器内部的润滑油。从AC-DC转换器54向冷却部53的风扇供电。

泵52通过由电动机60驱动而使润滑油在冷却部53与油槽17之间循环。从AC-DC转换器54向电动机60供电。电动机60是驱动源的一例。

在本实施方式中，泵52、电动机60以及冷却部53分别各设置一个。泵52使润滑油在冷却部53与两个油槽17之间循环。

每个配管部55包括多个管道55a至55e。配管部55的入口侧的端部55f与对应的油槽17连接，配管部55的出口侧的另一端部55g与轴承16连接。管道55a和55b遍及油槽17和泵52之间。管道55a包括端部55f。管道55c遍及泵52和冷却部53之间。管道55d和55e遍及冷却部53和轴承16之间。管道55e包括端部55g。

在管道55a与管道55b之间以及管道55d与管道55e之间设置连结部56。管道55a与管道55b之间的连结部56将管道55a与管道55b彼此可拆卸地连结。管道55d与管道55e之间的连结部56将管道55d与管道55e彼此可拆卸地连结。每个连结部56包括设置在管道55a和55d中的一个上的凸缘57、设置在管道55b和55e中的另一个上的另一个凸缘57、以及将两个凸缘57连接在一起的诸如螺栓之类的结合件58。通过取下结合件58，两个凸缘57可以彼此分离。这里，配管部55中的管道55b至55d包括在冷却单元50中。因此，冷却单元50可从管道55a和55e拆卸，并且因此可从轴承16和油槽17拆卸。

在具有以上构造的轴承冷却装置4中，当电动机60驱动泵52以进行旋转时，润滑油在油槽17与冷却部53之间循环。具体而言，从两个油槽17中的每一个里流出的润滑油在穿过相应的管道55a和55b、泵52和管道55c之后流入冷却部53。流入冷却部53的润滑油在流过冷却部53时被冷却部53冷却后，从冷却部53流出。从冷却部53流出的润滑油在通过相应的管道55d和55e之后，供送到每个轴承16。因此，轴承16在被润滑的同时被冷却。供给到每个轴承16的润滑油进入到对应的油槽17。也就是说，润滑油返回到油槽17。

实施方式的效果

如上所述，在本实施方式中，全封闭外部风扇冷却型旋转电机1(旋转电机)包括壳体11(第一壳体)、定子13、转子12、轴承16、油槽17和冷却单元50。定子13收容在壳体11中。转子13包括收容在壳体11中的转子芯15、以及固定有转子芯15的轴14。轴承16以轴14相对于壳体11可旋转的方式支承轴14。油槽17储存有润滑轴承16的润滑油。冷却单元50包括壳体51、冷却部53、泵52和电动机60(驱动源)，并安装到壳体11上。冷却部53收容在壳体51中，并冷却润滑油。泵52收容在壳体51中，并使润滑油在冷却部53与油槽17之间循环。电动机60驱动泵52。

根据这样的构造，包括冷却部53、泵52和电动机60的冷却单元50安装到壳体11。因此，例如，作为用于冷却润滑油的结构的冷却部53、泵52和电动机60，与不安装到壳体11的结构相比，全封闭的外部风扇冷却型旋转电机1更容易安装在要安装全封闭的外部风扇冷却型旋转电机1的安装位置。在冷却部53、泵52和电动机60不安装到壳体11的结构的情况下，由于例如必须在安装现场将冷却部53、泵52和电动机60连接到轴承16和油槽17，因此全封闭的外部风扇冷却型旋转电机1的安装较费工夫。安装全封闭的外部风扇冷却型旋转电机1的场所的示例是各种工厂。此外，根据上述构造，通过冷却单元50实现的润滑油循环，使得能够既向轴承16供给润滑油又对轴承16进行冷却。因此，例如，不必在轴承16上配备强制润滑机构或水冷机构。因此，可以降低全封闭的外部风扇冷却型旋转电机1的成本。这里，例如，当横向设置的全封闭外部风扇冷却型旋转电机1是高速型或具有高温环境的规格时，使用配备有强制润滑机构的轴承。例如在构造为纵向设置(竖立)型的全封闭的外部风扇冷却型旋转电机(没有示出)中，使用配备有水冷机构的轴承。

另外，在本实施方式中，设有两个轴承16和两个油槽17。转子芯15在轴14的轴向方向上位于两个轴承16之间。泵52、电动机60和冷却部53分别各设置一个。泵52使润滑油在冷却部53与两个油槽17之间循环。

根据这种构造，可以通过各一个的泵52、电动机60和冷却部53来冷却和润滑两个轴承16。因此，与对应于两个轴承16而分别各设置两个泵52、两个电动机60和两个冷却部53的结构相比，全封闭的外部风扇冷却型旋转电机1的结构可以更简单。

此外，在本实施方式中，壳体11具有沿轴向彼此隔开间隔地设置的两个端壁11c和11d(第一壁)、以及在垂直于轴向的方向上彼此隔开间隔地设置的两个侧壁11e和11f(第二壁)。轴承16设置在各个端壁11c和11d上。冷却单元50布置在壳体11的外部，并且固定到两个侧壁11e和11f中的一个(例如，侧壁11e)上。

根据这种构造，冷却单元50固定至没有安装两个轴承16和两个油槽17的侧壁11e。因此，能容易地确保用于安装冷却单元50的区域，并且可以容易地安装和拆卸冷却单元50。

根据本发明的一个实施方式，可以获得容易在安装现场进行安装的新颖构造的旋转电机。

虽然已经描述了几个实施方式，但是这些实施方式仅仅是通过示例的方式给出，并不旨在限制本发明的保护范围。实际上，本文描述的新颖方法和系统可以以多种其它形式来体现；此外，在不脱离本发明的精神的情况下可以对本文所描述的方法和系统的形式进行各种省略、替换和改变。所附权利要求及其等同物旨在覆盖落入本发明的保护范围和精神内的这种形式或修改。

Claims (3)

1.一种旋转电机，包括：

第一壳体；

收容在所述第一壳体中的定子；

具有转子芯和轴的转子，其中所述转子芯收容在所述第一壳体中，所述转子芯固定到所述轴；

轴承，以所述轴可相对于所述第一壳体旋转的方式来支承所述轴；

油槽，储存用于润滑所述轴承的润滑油；以及

安装到所述第一壳体的冷却单元，

所述冷却单元包括：

第二壳体；

冷却部，收容在所述第二壳体中，对所述润滑油进行冷却；

泵，收容在所述第二壳体中，使所述润滑油在所述油槽和所述冷却部之间循环；以及

驱动所述泵的驱动源。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，

所述轴承和所述油槽分别设置有两个；

所述转子芯在所述轴的轴向上位于两个所述轴承之间；

所述泵、所述驱动源和所述冷却部分别各设置一个；

所述泵使所述润滑油在所述冷却部和两个所述油槽之间循环。

3.根据权利要求2所述的旋转电机，其中，

所述第一壳体包括在所述轴向上彼此隔开间隔配置的两个第一壁、以及在垂直于所述轴向的方向上彼此隔开间隔配置的两个第二壁；

所述轴承设置在所述第一壁的每一个上；

所述冷却单元配置在所述第一壳体的外部并安装于两个所述第二壁中的一个。

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