CN116806408A - 转子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及转子。该转子在转子轴上在供转子铁芯设置的轴向的范围内的位置配置轴孔，并且从轴向的一侧以堰部、轴孔、制冷剂排出孔的顺序配置它们。

Description

转子

技术领域

本发明涉及转子。

背景技术

以往，公知有具备包含排出冷却用制冷剂的制冷剂排出孔的制冷剂供给管的转子。例如在日本特开2016-146704号公报中公开了这样的转子。

日本特开2016-146704号公报所记载的转子具备转子铁芯、和嵌合在转子铁芯的转子轴。另外，转子具备通过转子轴的内部的中空部并沿着转子的轴向延伸的制冷剂供给轴(制冷剂供给管)。制冷剂供给轴从制冷剂供给轴的制冷剂排出口(制冷剂排出孔)向转子轴的内部排出液体制冷剂(冷却用制冷剂)。向转子轴的内部排出的液体制冷剂通过转子旋转时的离心力流入转子轴的制冷剂流入口。而且，流入到转子轴的制冷剂流入口的液体制冷剂被导入转子铁芯内的冷却流路。

专利文献1：日本特开2016-146704号公报

这里，在日本特开2016-146704号公报所记载的转子中，从制冷剂排出口(制冷剂排出孔)排出的液体制冷剂(冷却用制冷剂)的一部分有时没有流入转子轴的制冷剂流入口，而相对于制冷剂流入口向与制冷剂排出口相反的一侧流动。在该情况下，认为没有流入转子轴的制冷剂流入口的液体制冷剂没有被导入转子铁芯的内部，所以转子铁芯的冷却效率低。因此，为了提高转子铁芯的冷却效率，期望一种能够使从制冷剂供给轴(制冷剂供给管)向转子轴的内部排出的冷却用制冷剂高效地流入转子轴的制冷剂流入口(轴孔)的转子。

发明内容

本发明正是为了解决上述那样的课题而完成的，本发明的一个目的在于提供一种能够使从制冷剂供给管向转子轴的内部排出的冷却用制冷剂高效地流入转子轴的轴孔的转子。

为了实现上述目的，本发明的一个方面的转子具备：转子铁芯，其包含沿轴向延伸的轴插入孔、以及冷却用制冷剂向内部流动的第一流路；中空的转子轴，其插入轴插入孔；以及制冷剂供给管，其插入转子轴，具有冷却用制冷剂向内部流动的第二流路，并且包含排出冷却用制冷剂的制冷剂排出孔，转子轴包含：通过向转子轴的外部排出冷却用制冷剂而向转子铁芯的第一流路导入冷却用制冷剂的轴孔；以及设置为从转子轴的内周面突出，阻挡转子轴的内周面与制冷剂供给管的外周面之间的冷却用制冷剂向轴向的移动的堰部，在转子轴中，在供转子铁芯设置的轴向的范围内的位置配置轴孔，并且从轴向的一侧按堰部、轴孔、制冷剂排出孔的顺序配置它们。

在本发明的一个方面的转子中，如上述那样，从轴向的一侧按堰部、轴孔、制冷剂排出孔的顺序配置它们。由此，能够通过堰部阻挡从制冷剂排出孔排出的冷却用制冷剂中的没有流入轴孔而流向堰部侧的一部分并且使其返回轴孔侧。其结果是，与没有设置堰部的情况相比，能够使从制冷剂供给管向转子轴的内部排出的冷却用制冷剂高效地流入转子轴的轴孔。

另外，通过在转子轴中在供转子铁芯设置的轴向的范围内的位置配置轴孔，与将轴孔设置在上述范围外的情况相比，能够容易减少轴孔与设置在转子铁芯的内部的第一流路之间的距离。由此，能够将冷却用制冷剂经由轴孔高效地导入第一流路。并且，如上述那样，通过以堰部、轴孔、制冷剂排出孔的顺序配置它们，能够使冷却用制冷剂高效地流入转子轴的轴孔，所以能够更高效地将冷却用制冷剂导入第一流路。其结果是，能够通过冷却用制冷剂更高效地冷却转子铁芯。

根据本发明，能够使从制冷剂供给管向转子轴的内部排出的冷却用制冷剂高效地流入转子轴的轴孔。

附图说明

图1是表示一实施方式的旋转电机的结构的俯视图。

图2是沿着一实施方式的旋转电机的轴向的剖视图。

图3是一实施方式的转子的平面的剖视图。

图4是表示一实施方式的油面内径和离心液压的关系的图。

具体实施方式

以下，结合附图来说明本发明的实施方式。

参照图1～图4对本实施方式的转子1进行说明。

在本申请说明书中，“轴向”是指沿着转子1的旋转轴线C的方向，是指图中的Z方向。另外，“径向”是指转子1的径向(R1方向或者R2方向)，“周向”是指转子1的周向(E1方向或者E2方向)。

如图1所示，转子1与定子2一起构成旋转电机100。另外，转子1以及定子2分别形成为圆环状。而且，转子1与定子2的径向内侧对置而配置。即、在本实施方式中，旋转电机100构成为内转子型的旋转电机。另外，转子1具备转子轴3。转子轴3配置在转子1(后述的转子铁芯4)的径向内侧。转子轴3经由齿轮等旋转力传递部件与发动机、车轴等连接。例如，旋转电机100构成为马达、发电机或者马达兼发电机，并构成为搭载于车辆。

另外，转子1具备转子铁芯4。转子铁芯4层叠多个电磁钢板4a(参照图3)，包含沿电磁钢板4a的层叠方向(Z方向)延伸的磁铁插入孔10a。另外，转子1(转子铁芯4)包含永久磁铁5。永久磁铁5被插入(配置)到转子铁芯4的磁铁插入孔10a。

在转子铁芯4设置有多个磁铁插入孔10a(在本实施方式中为20个)。即、旋转电机100构成为埋入永久磁铁型马达(IPM马达：Interior Permanent Magnet Motor)。

转子铁芯4包含形成包含沿周向相邻的一对磁铁插入孔10a的磁极的多个磁极形成部10。磁极形成部10在转子铁芯4中，在从旋转轴线C方向观察下，沿着周向等角度间隔地设置有十个。另外，磁极形成部10的一对磁铁插入孔10a在径向内侧(R1侧)配置为凸V字形。

如图1所示，转子铁芯4绕旋转轴线C旋转。另外，转子铁芯4包含沿轴向延伸的轴插入孔4c。轴插入孔4c从转子铁芯4的轴向观察(从Z1方向侧观察)，设置在转子铁芯4的中央部。另外，转子轴3被插入轴插入孔4c。构成为转子轴3旋转，由此向转子铁芯4传递转子轴3的旋转力，转子铁芯4旋转。

另外，如图2所示，转子1包含支承转子轴3的旋转的轴轴承部7。轴轴承部7设置在转子轴3的轴向的两侧的端部附近。

另外，转子铁芯4在内部包含冷却用油90流动的冷却流路40。冷却流路40在转子铁芯4中设置有多个(在本实施方式中是十个)。冷却流路40包含沿着径向延伸的径向流路41(参照图2)、以及与径向流路41连接并沿着方向延伸的轴向流路42。冷却用油90在后述的油轴6、转子轴3、径向流路41、轴向流路42中依次流动，经由设置在转子铁芯4的轴向一侧(Z1侧)的端面4d以及轴向另一侧(Z2侧)的端面4e的各个的轴向流路42的开口部42a而被向转子铁芯4的外部排出。在冷却流路40中流动的冷却用油90利用经由电磁钢板4a的导热效应来冷却永久磁铁5(转子铁芯4)。冷却流路40设置于在周向上相邻的磁极形成部10彼此之间。轴向流路42配置在比磁极形成部10靠径向内侧。此外，冷却流路40是技术方案的“第一流路”的一个例子。

径向流路41形成为阶梯状。其结果是，与径向流路41没有形成为阶梯状的(在径向上直线地延伸)情况相比，能够在每个电磁钢板4a中减少材料被除去的量。其结果是，在电磁钢板4a中，对于材料被除去部，将径向外侧的部分与径向内侧的部分连接的部分被缩小，所以能够防止转子1旋转时的由转子1本身的离心力引起的应力集中的情况。另外，径向流路41从径向内侧向径向外侧分支为二股。另外，径向流路41在转子铁芯4中，设置在轴向的中央部。

另外，如图1所示，定子2包含定子铁芯2a、以及卷绕(配置)在定子铁芯2a的线圈2b。定子铁芯2a配置在转子铁芯4的径向外侧。定子铁芯2a例如沿轴向层叠多个电磁钢板(硅钢板)，并构成为能够使磁通通过。线圈2b与外部的电源部连接，并构成为被供给电力(例如三相交流的电力)。而且，线圈2b构成为通过电力的供给，产生磁场。另外，转子1以及转子轴3构成为即使在没有向线圈2b供给电力的情况下，也伴随着发动机等的驱动相对定子2旋转。此外，在图1中，虽仅图示了线圈2b的一部分，但线圈2b遍及定子铁芯2a的整周配置。

永久磁铁5的与轴向正交的剖面具有长方形形状。例如，永久磁铁5构成为磁化方向(磁化方向)为短边方向。另外，在磁铁插入孔10a配置有固定配置在磁铁插入孔10a的永久磁铁5的未图示的树脂材料。

另外，如图2所示，转子轴3形成为筒状。即、转子轴3具有中空构造。

另外，转子1具备插入转子轴3的油轴6。油轴6经由转子轴3的插入孔3a被插入转子轴3的内部。油轴6在内部包含冷却用油90流动的油流路6a。另外，油轴6包含排出冷却用油90的排出孔6b。即、在油流路6a中流动的冷却用油90被从排出孔6b排出。排出孔6b设置在油轴6中的轴向的规定位置。此外，油轴6以及冷却用油90分别是技术方案的“制冷剂供给管”以及“冷却用制冷剂”的一个例子。另外，油流路6a以及排出孔6b分别是技术方案的“第二流路”以及“制冷剂排出孔”的一个例子。

油轴6安装于未图示的油泵。油泵构成为向油轴6的油流路6a输送冷却用油90。另外，油轴6的Z2侧的端部由保持部6d保持。

另外，转子轴3包含轴孔3b。轴孔3b针对多个冷却流路40的每一个各设置一个。轴孔3b通过向转子轴3的外部排出冷却用油90而将冷却用油90导入转子铁芯4的冷却流路40(径向流路41)。具体而言，轴孔3b设置为沿径向与径向流路41对置。详细而言，轴孔3b设置为在径向上与设置在转子铁芯4的内周面亦即铁芯内周面4b的径向流路41的导入口41a对置。作为转子轴3的内周面的轴内周面3c与油轴6的外周面6e之间的冷却用油90通过转子1旋转时的离心力，流入轴孔3b并且被从轴孔3b向转子轴3的外部排出。此外，轴内周面3c是技术方案的“内周面”的一个例子。

这里，如图3所示，若将ρ设为冷却用油90的密度，将r1设为冷却用油90的油面内径，将r2设为转子轴3的内径，将ω设为转子1的角速度，则由转子1旋转时的离心力引起的冷却用油90的压力(离心液压P)由下述式(1)表示。此外，在图3中，为了简化，仅图示了一个轴孔3b(径向流路41)，实际上，轴孔3b(径向流路41)设置有与磁极形成部10相同的数量(即、十个)。

[数1]

根据上述式(1)，如图4所示，油面内径r1越小，离心液压P越大。即、冷却用油90的油面高度((r2-r1)/2)越大，离心液压P越大。另外，基于下述式(2)，离心液压P的变化量(ΔP)越大，从轴孔3b流出的冷却用油90的流量(Q)越大。此外，式(2)的α以及A分别是流量系数(由解析结果决定)以及轴孔3b的截面积。

[数2]

另外，如图2所示，转子轴3包含设置为从转子轴3的轴内周面3c突出的堰部3d。堰部3d设置为对在轴内周面3c与油轴6的外周面6e之间的冷却用油90的轴向的移动进行阻挡。具体而言，堰部3d限制冷却用油90向堰部3d的相反侧(Z1侧)移动的情况。堰部3d沿着转子轴3的轴内周面3c设置为周状(圆环状)。

堰部3d通过锻造加工而形成。具体而言，堰部3d通过从轴向的两侧拉拔转子轴3的径向内侧的壁而形成。

这里，在转子1中，在转子轴3中设置转子铁芯4的轴向的范围内的位置配置轴孔3b，并且从轴向的一侧(Z1侧)以堰部3d、轴孔3b、排出孔6b的顺序配置它们。换言之，在轴向上，轴孔3b配置在供堰部3d配置的位置与共排出孔6b配置的位置之间的位置。

由此，能够通过堰部3d阻挡从排出孔6b排出的冷却用油90中的没有流入轴孔3b而流向堰部3d侧的一部分，并且使其向轴孔3b侧返回。其结果是，与没有设置堰部3d的情况相比，能够使从油轴6向转子轴3的内部排出的冷却用油90高效地流入转子轴3的轴孔3b。

另外，通过在转子轴3中设置转子铁芯4的轴向的范围内的位置配置轴孔3b，与将轴孔3b设置在上述范围外的情况相比，能够容易地减小轴孔3b与设置在转子铁芯4的内部的冷却流路40之间的距离。由此，能够将冷却用油90经由轴孔3b高效地导入冷却流路40。并且，如上述那样，通过以堰部3d、轴孔3b、排出孔6b的顺序配置它们，能够使冷却用油90高效地流入转子轴3的轴孔3b，所以能够更高效地将冷却用油90导入冷却流路40。其结果是，能够通过冷却用油90更高效地冷却永久磁铁5(转子铁芯4)。

另外，在轴向上，轴孔3b配置在堰部3d与排出孔6b之间，所以轴孔3b没有配置在堰部3d与排出孔6b之间的情况相比，能够减少到达堰部3d的冷却用油90的量。其结果是，能够防止冷却用油90越过堰部3d而流动的情况，所以能够使更多的冷却用油90流入轴孔3b。

另外，堰部3d在轴向上，配置在供轴向的一侧(Z1侧)的转子铁芯4的端面4d设置的位置的附近位置。此外，供端面4d设置的位置的附近是包含在轴向上，与供端面4d设置的位置重叠的位置、以及供端面4d设置的位置的附近位置双方的意思。

由此，与堰部3d从转子铁芯4的端面4d的轴向的位置的附近向轴向的另一侧(Z2侧)离开而设置的情况相比，能够增大冷却用油90在转子轴3内积存的轴向的范围(排出孔6b与堰部3d之间的轴向范围)、与供转子铁芯4设置的轴向范围的重叠量。其结果是，能够通过冷却用油90经由转子轴3更高效地冷却永久磁铁5(转子铁芯4)。

另外，与堰部3d从转子铁芯4的端面4d的轴向的位置的附近向轴向的一侧(Z1侧)离开而设置的情况相比，能够减少冷却用油90在转子轴3内积存的轴向的范围(排出孔6b与堰部3d之间的轴向范围)。其结果是，在转子轴3内能够增大冷却用油90的油面高度((r2-r1)/2)。这里，油面高度越高，则向轴孔3b导入的冷却用油90的液压(离心液压P)越大，所以能够增加上述液压。其结果是，能够更高效地向轴孔3b导入冷却用油90，所以能够向转子铁芯4的冷却流路40进一步高效地导入冷却用油90。另外，能够使存留在转子轴3内的冷却用油90的量比较少，所以能够防止转子1旋转时的惯性(惯性力矩)增大的情况。

另外，堰部3d在轴向上具有规定的厚度t。而且，转子铁芯4的端面4d在轴向上，配置在供堰部3d设置的轴向的范围内的位置。详细而言，转子铁芯4的端面4d在轴向上，配置在堰部3d的轴向另一侧(Z2侧)的端部3e、与堰部3d的中央之间的位置。换言之，转子铁芯4的端面4d在轴向上，靠近堰部3d的轴向另一侧(Z2侧)的端部3e而配置。

另外，堰部3d在轴向上，配置在转子轴3的中央部附近的位置。此外，中央部附近是包含中央部和中央部的附近双方的意思。由此，能够使设置在堰部3d的轴向一侧以及轴向另一侧的各个的转子轴3的部分的长度比较短。其结果是，能够使在锻造加工中使用的夹具的轴向两侧的冲程量(能够使夹具沿轴向移动的距离)均匀地接近。

另外，堰部3d没有相对于油轴6的排出孔6b设置在轴向的另一侧(Z2侧)，而相对于排出孔6b以及轴孔3b在轴向的一侧(Z1侧)与转子轴3一体地形成。具体而言，堰部3d是通过锻造加工使转子轴3的一部分变形而形成的部分。

由此，与堰部3d相对于油轴6的排出孔6b还设置在轴向的另一侧(Z2侧)的情况相比，能够简化转子轴3的构造。另外，在通过锻造加工等将转子轴3成型的情况下，能够简化转子轴3的制造工序。

另外，堰部3d与转子轴3一体地形成，由此与堰部3d与转子轴3分开设置(安装于转子轴3)的情况相比，能够提高堰部3d的机械强度，并且由于不需要安装用的紧固部件等，所以能够减少部件个数。

另外，油轴6构成为一边旋转一边排出冷却用油90。

转子1相对于油轴6的排出孔6b在没有设置堰部3d的轴向的另一侧(Z2侧)具备设置在转子轴3的内部的油轴轴承部8。油轴轴承部8设置为支承油轴6的旋转并且阻挡冷却用油90向轴向的另一侧(Z2侧)的移动。具体而言，油轴轴承部8设置为夹在转子轴3的轴内周面3c与油轴6的保持部6d之间。此外，油轴轴承部8是技术方案的“轴承部”的一个例子。

由此，即使相对于油轴6的排出孔6b没有在轴向的另一侧设置堰部3d，也能够通过油轴轴承部8阻挡冷却用油90向轴向的另一侧(Z2侧)的移动。其结果是，能够简化转子轴3的构造，并且能够阻挡冷却用油90向轴向的另一侧的移动。

另外，转子铁芯4相对于油轴轴承部8设置在轴向的一侧。

这里，油轴6的排出孔6b在轴向上，配置在供转子铁芯4设置的轴向的范围内的位置。

由此，与油轴6的排出孔6b在轴向上，设置在供转子铁芯4设置的轴向的范围外且轴向的另一侧(Z2侧)的位置的情况相比，能够增加排出孔6b与油轴轴承部8之间的距离。其结果是，能够减少流向油轴轴承部8的冷却用油90的量，所以能够防止在油轴轴承部8中产生拖曳(因摩擦发热而产生损失)的情况。

[变形例]

此外，应认为本次公开的实施方式在所有方面只不过是例示而并非限制性的。本发明的范围由技术方案而并非由上述实施方式的说明来表示，而且包含与技术方案等同的含义以及范围内的所有变更(变形例)。

例如，在上述实施方式中，虽示出了转子铁芯4的端面4d在轴向上，配置在供堰部3d设置的轴向的范围内的位置的例子，但本发明并不限于此。转子铁芯4的端面4d也可以在轴向上，配置在供堰部3d设置的轴向的范围外的位置。

另外，在上述实施方式中，虽示出了堰部3d在轴向上，配置在供转子铁芯4的端面4d设置的位置的附近的位置的例子，但本发明并不限于此。堰部3d也可以在轴向上，配置在供转子铁芯4的端面4d设置的位置的附近以外的位置。

另外，在上述实施方式中，虽示出了堰部3d相对于油轴6(制冷剂供给管)的排出孔6b(制冷剂排出孔)没有设置在轴向的另一侧的例子，但本发明并不限于此。堰部3d也可以相对于油轴6的排出孔6b设置在轴向的另一侧。

另外，在上述实施方式中，虽示出了堰部3d与转子轴3一体形成的例子，但本发明并不限于此。堰部3d也可以与转子轴3分开设置。即、堰部3d也可以(通过紧固部件或者粘合等)安装于转子轴3。

另外，在上述实施方式中，虽示出了油轴6(制冷剂供给管)的排出孔6b(制冷剂排出孔)在轴向上，配置在供转子铁芯4设置的轴向的范围内的位置的例子，但本发明并不限于此。油轴6的排出孔6b也可以在轴向上，配置在供转子铁芯4设置的轴向的范围外(轴向的另一侧，Z2侧)的位置。

另外，在上述实施方式中，虽示出了堰部3d通过锻造加工而形成的例子，但本发明并不限于此。堰部3d也可以通过锻造加工以外的方法(例如，使模具紧贴于材料而成型的塞式成型)而形成。

另外，在上述实施方式中，虽示出了通过冷却用油90(冷却用制冷剂)冷却转子1的例子，但本发明并不限于此。也可以通过冷却用油90以外的液体的制冷剂(例如冷却水)来冷却转子1。

本领域技术人员可以理解，上述示例性的实施方式是以下实施方式的具体例。

堰部(3d)在轴向上具有规定的厚度(t)。转子铁芯(4)的端面(4d)在轴向上，配置在供堰部(3d)设置的轴向的范围内(堰部3d的厚度t的范围内)的位置。

附图标记的说明

1…转子，3…转子轴，3b…轴孔，3c…轴内周面(内周面)，3d…堰部，4…转子铁芯，4c…轴插入孔，4d…端面，6…油轴(制冷剂供给管)，6a…油流路(第一流路)，6b…排出孔(制冷剂排出孔)，6e…外周面，8…油轴轴承部(轴承部)，40…冷却流路(第一流路)，90…冷却用油(冷却用制冷剂)。

Claims (5)

1.一种转子，其具备：

转子铁芯，其包含沿轴向延伸的轴插入孔、以及冷却用制冷剂向内部流动的第一流路；

中空的转子轴，其插入上述轴插入孔；以及

制冷剂供给管，其插入上述转子轴，具有上述冷却用制冷剂向内部流动的第二流路，并且包含排出上述冷却用制冷剂的制冷剂排出孔，

上述转子轴包含：通过向上述转子轴的外部排出上述冷却用制冷剂而向上述转子铁芯的上述第一流路导入上述冷却用制冷剂的轴孔；以及设置为从上述转子轴的内周面突出，阻挡上述转子轴的上述内周面与上述制冷剂供给管的外周面之间的上述冷却用制冷剂向上述轴向的移动的堰部，

在上述转子轴中，在供上述转子铁芯设置的上述轴向的范围内的位置配置上述轴孔，并且从上述轴向的一侧按上述堰部、上述轴孔、上述制冷剂排出孔的顺序配置它们。

2.根据权利要求1所述的转子，其中，

上述堰部在上述轴向上，配置在供上述轴向的一侧的上述转子铁芯的端面设置的位置的附近位置。

3.根据权利要求1或2所述的转子，其中，

上述堰部相对于上述制冷剂供给管的上述制冷剂排出孔没有设置在上述轴向的另一侧，而相对于上述制冷剂排出孔以及上述轴孔，在上述轴向的一侧与上述转子轴一体形成。

4.根据权利要求3所述的转子，其中，

上述制冷剂供给管构成为一边旋转一边排出上述冷却用制冷剂，

还具备轴承部，该轴承部在相对于上述制冷剂供给管的上述制冷剂排出孔未设置上述堰部的上述轴向的另一侧设置在上述转子轴的内部，并设置为支承上述制冷剂供给管的旋转并且阻挡上述冷却用制冷剂向上述轴向的另一侧的移动。

5.根据权利要求4所述的转子，其中，

上述转子铁芯相对于上述轴承部设置在上述轴向的一侧，

上述制冷剂供给管的上述制冷剂排出孔在上述轴向上，配置在供上述转子铁芯设置的上述轴向的范围内的位置。