CN116848764A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

旋转电机具备：定子，该定子为圆筒状，在内侧收容转子，并且在内周侧缠绕线圈；以及壳体，该壳体嵌合于定子的外周面，从外侧覆盖定子，并且在面对定子的外周面的内周面形成有槽，旋转电机具有油路，该油路由定子的外周面和壳体的槽形成，并使冷却油流向定子的外周。上述槽包括：第1槽，该第1槽配置在定子的中间部，并在定子的周向延伸；以及多个第2槽，该第2槽从第1槽分岔且在与第1槽交叉的方向延伸，并将来自第1槽的冷却油导向定子的轴向端部。第2槽在定子的周向空开间隔地配置。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及旋转电机。

背景技术

以往，为了提高缠绕于定子芯的线圈的冷却效率，提出了使冷却油与定子的外周接触来冷却定子的旋转电机。例如，专利文献1公开了以下旋转电机：在定子芯的外周刻出槽，在框架与定子之间在周向或者轴向形成有冷却油的流路。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010－187490号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1中，为了使冷却油遍及至定子的外周，从定子的周向的多处供给冷却油。因而，冷却油的供给管的布局、加工变得复杂，制造成本有所增加。例如在相对于在轴向延伸的多个槽分别设置冷却油的供给口的场合，旋转电机的制造成本会进一步增加。

另外，在专利文献1中，由于在定子芯的外周形成槽，所以，在定子外周的槽附近，磁通密度会在局部变高，担心因磁通的饱和导致旋转电机的转矩降低。

另外，可知在相对于旋转电机的框架通过热套来紧固定子的场合，由于紧固量的压应力作用于定子而导致电动机的铁损增加，故而也希望抑制该铁损。

本发明是鉴于上述的状况而作出的，其提供能以比较简易的结构使冷却油遍及至定子的外周并能抑制转矩的降低、铁损的旋转电机。

用于解决课题的方案

本发明的一个方式的旋转电机具备：定子，该定子为圆筒状，在内侧收容转子，并且在内周侧缠绕线圈；以及壳体，该壳体嵌合于定子的外周面，从外侧覆盖定子，并且在面对定子的外周面的内周面形成有槽，旋转电机具有油路，该油路由定子的外周面和壳体的槽形成，并使冷却油流向定子的外周。上述槽包括：第1槽，该第1槽配置在定子的中间部，并在定子的周向延伸；以及多个第2槽，该第2槽从第1槽分岔且在与第1槽交叉的方向延伸，并将来自第1槽的冷却油导向定子的轴向端部。第2槽在定子的周向空开间隔地配置。

在上述的旋转电机中，也可以构成为：第2槽在定子的轴向延伸。

在上述的旋转电机中，也可以构成为：由第1槽得到的流路的截面积大于由第2槽得到的流路的截面积。

在上述的旋转电机中，也可以构成为：第2槽以线圈的周向的配置间隔以下的配置间隔在周向配置。

在上述的旋转电机中，也可以构成为：壳体具有1个供油路，该供油路与第1槽连通，并将冷却油导向第1槽。另外，与相距供油路的距离小的上游侧相比，在相距供油路的距离大的下游侧，将由第2槽得到的流路的截面积设定得较大。

发明效果

根据本发明的一个方式的旋转电机，能以比较简易的结构使冷却油遍及至定子的外周，并且能抑制转矩的降低及铁损。

附图说明

图1是示出本实施方式的电动机的立体图。

图2是本实施方式的电动机的纵剖视图。

图3是壳体的立体图。

图4是示意性示出电动机内的第2油路的形状的立体图。

图5是放大示出周向流路以及排出流路的轴向剖视图。

图6是放大示出排出流路的周向剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。

在实施方式中，为了使说明容易理解，对于本发明的主要部分以外的结构、要素进行简化或者省略说明。另外，在附图中，对相同的要素标注相同的附图标记。另外，附图所示的各要素的形状、尺寸等是示意性示出的构成，并不表示实际的形状、尺寸等。

图1是示出作为旋转电机的一例的本实施方式的电动机的立体图。图2是本实施方式的电动机1的纵剖视图。本实施方式的电动机1是内转子型电动机，具备转子2、定子3和壳体4。

转子2例如是磁铁内嵌型或表面磁铁型的转子。在转子2的中心，以沿着旋转轴Ax贯通铁芯的方式嵌入有轴5。另外，在以下的说明中，将以旋转轴Ax为中心的周向简称为周向，将以旋转轴Ax为中心的径向简称为径向。

定子3具有圆筒状的定子芯，隔开微小气隙地呈同心状配置在转子2的外周。在将转子2收容于内侧的定子芯的内周，在周向隔开相等间隔地呈梳齿状设有多个朝着旋转轴Ax向径向内侧突出的齿(未图示)。在定子芯的相邻的齿之间(线圈槽)缠绕着线圈6。另外，定子芯的齿以及线圈槽都沿着轴向延伸。

在电动机1中，通过线圈6的电流控制，按顺序切换定子3侧的磁场，由此，借助跟转子2的磁场的吸引力或者排斥力，转子2以旋转轴Ax为中心进行旋转。

壳体4是轴向的一侧以及另一侧开口的具有圆筒状空间的框体。在壳体4的圆筒状空间内配置定子3以及转子2。定子3通过热套嵌合在壳体4的内周，壳体4以覆盖定子3的外周面的方式安装。另外，在壳体4的一侧以及另一侧，分别安装对轴5进行轴支撑的盖体(未图示)，由盖体闭塞壳体4的两侧的开口。另外，壳体4和各盖体都通过铸造来制造。

在壳体4的内周面，如图3所示那样，刻出了用于构成后述的周向流路14的第1槽4a以及用于构成后述的排出流路15的第2槽4b。第2槽4b也发挥减小与热套在壳体4的内周的定子3的接触面积的功能。

另外，电动机1具有使冷却油流通的第1油路11以及第2油路12。第1油路11是用于向线圈6的线圈端6a散布冷却油的油路，第2油路12是使冷却油流向定子3的外周的油路。

如图2所示那样，第1油路11配置在比定子3靠图1、图2中的上侧的位置，沿着轴向在壳体4内延伸。第1油路11具有从油泵(未图示)接收冷却油的入口11a。在壳体4的一侧以及另一侧的第1油路11的两端部，分别安装有向线圈端6a散布冷却油的喷淋头(未图示)。

第2油路12具有：形成于壳体4的连接油路13；以及形成在壳体4与定子3之间的周向流路14以及多个排出流路15。

如图2所示那样，第2油路12的连接油路13配置在电动机1的上侧，从第1油路11分岔而朝下侧延伸。连接油路13与位于比第1油路11靠径向内侧的位置的周向流路14连通，发挥着作为从第1油路11向周向流路14引导冷却油的供油路的功能。另外，连接油路13也可以不经由第1油路11而是从油泵直接接收冷却油。

图4是示意性示出电动机1内的第2油路12的形状的立体图。图5是放大示出周向流路14以及排出流路15的轴向剖视图。图6是放大示出排出流路15的周向剖视图。

如图5所示那样，周向流路14由刻在壳体4的内周的第1槽4a(参照图3)和热套于壳体4的定子3的外周面形成。另外，如图5、图6所示那样，排出流路15由刻在壳体4的内周的第2槽4b(参照图3)和热套于壳体4的定子3的外周面形成。因此，周向流路14以及排出流路15都面对定子3的外周面。

用于构成周向流路14的第1槽4a配置在壳体4的轴向中央，沿着定子3的外周呈环状形成。周向流路14发挥着在定子3的轴向中央在周向引导冷却油并且向各个排出流路15供给冷却油的功能。

排出流路15是以周向流路14为基端分别形成在轴向的一侧和另一侧的流路。用于构成排出流路15的第2槽4b在定子3的周向隔开相等间隔地配置有多个。各个第2槽4b从第1槽4a分岔而沿着轴向延伸至壳体4的一侧的端部或者另一侧的端部。因此，排出流路15能在轴向引导来自周向流路14的冷却油。另外，在通过铸造形成壳体4的场合，若将第2槽4b设成在轴向延伸的形状，则槽的形成变容易。

另外，定子3热套于壳体4，但如图6所示那样，在排出流路15的位置，定子3与壳体4不接触。在周向配置的多个排出流路15也作为减小定子3与壳体4的周向的接触部分并将因热套作用于定子3的压应力释放掉的空间发挥作用。因此，通过由排出流路15缓和因热套导致的定子3内部的残留应力，能抑制电动机1的铁损。

在此，考虑线圈6的冷却效果、电动机1的铁损抑制效果，例如像以下那样设定周向流路14以及排出流路15的规格。

对于线圈6的温度分布，随着远离散热容易的线圈端6a而温度上升，一般是线圈槽内的轴向中央成为高热。另外，为了向多个排出流路15分配冷却油，需要使周向流路14的流量比排出流路15的流量大。因而，周向流路14的截面积设定得比排出流路15的截面积大。

由此，周向流路14的冷却油的流量大于排出流路15的冷却油的流量。于是，在线圈槽内的线圈6的高温部位(轴向中央)容易进行与冷却油的热交换，能提高定子3的高温部位的冷却能力。另外，通过使排出流路15的截面积小于周向流路14的截面积，排出流路15中的冷却油的流速变快，能沿着轴向有效地冷却线圈槽内的线圈6。

另外，可认为因热套导致的定子3内部的残留应力在齿的厚壁部分比在线圈槽的薄壁部分更高。因而，为了更适当地缓和定子3内部的残留应力，优选的是，将排出流路15的配置间隔设定成定子3的线圈槽的配置间隔以下。由此，由于1个以上的排出流路15面对各齿，所以，能将定子3的齿部位处的残留应力缓和成在周向大致均匀。作为一例，在线圈槽数为48的定子的场合，优选的是，排出流路15的配置间隔在周向上以7.5°以下的间隔(360°/48＝7.5°)配置。

另外，排出流路15和线圈6的位置既可以在周向一致，也可以错开。例如，在周向使线圈6和排出流路15的位置一致的场合，由于从排出流路15到线圈6距离变短，所以，能通过流经排出流路15的冷却油有效地冷却作为发热源的线圈6。另一方面，出于缓和因热套导致的定子3内部的残留应力的观点，优选的是，在残留应力高的齿的位置配置排出流路15。因此，排出流路15的配置只要考虑线圈6的冷却性能、定子3内部的残留应力的缓和程度来适当调整即可。

另外，排出流路15的截面积也可以对应于周向的位置而有所不同。例如，若比较靠近连接油路13的上游侧的排出流路15和远离连接油路13的下游侧的排出流路15，则难以向下游侧的排出流路15输送冷却油。另外，与经过周向流路14的距离变长的程度相应，在下游侧的排出流路15中会因中途的热交换导致冷却油的温度也变高。

因而，为了提高下游侧的排出流路15的冷却效率，也可以将下游侧的排出流路15的截面积设定得比上游侧的排出流路15的截面积大。根据上述的构成，在下游侧的排出流路15中，冷却油的流量以与截面积相对变大的程度相应的量增加，能抑制上游侧和下游侧的排出流路15间的冷却性能的偏差。

在如上述那样增大下游侧的排出流路15的截面积的场合，既可以增大第2槽4b的径向的深度，也可以增大第2槽4b的周向的宽度。另外，在增大第2槽4b的周向的宽度的场合，由于定子3与壳体4的周向的接触部分变得更小，所以，在抑制因热套导致的定子3内部的残留应力的方面也是有利的。

在此，在本实施方式中，由冷却油对定子3的冷却如以下这样进行。

首先，冷却油从第1油路11的入口11a供给而流向第1油路11的两端。从第1油路11流向壳体4的一侧的冷却油经过一侧的喷淋头而从上侧散布于一侧的线圈端6a。同样，从第1油路11流向壳体4的另一侧的冷却油经过另一侧的喷淋头而从上侧散布于另一侧的线圈端6a。由此，与线圈端6a接触的冷却油吸取热，将线圈端6a冷却。

另外，流经第1油路11的冷却油的一部分从第2油路12的连接油路13流入周向流路14。从连接油路13向周向流路14的上侧供给的冷却油从周向流路14的左转方向和右转方向的两侧朝下侧流动。由此，在定子3的轴向中央，冷却油遍及周向流路14的整个周向，定子3的轴向中央通过与冷却油的热交换而被冷却。

另外，周向流路14的冷却油从周向流路14分岔而流入各个排出流路15。在排出流路15流动的冷却油沿着轴向流向壳体4的一侧的端部或者另一侧的端部，向线圈端6a侧的空间排出。由流经各个排出流路15的冷却油从外周冷却定子3，从而线圈槽内的线圈6沿着轴向被冷却。另外，从排出流路15排出的冷却油的一部分与线圈端6a接触而冷却线圈端6a。

并且，经过第1油路11从上侧散布来的冷却油和从第2油路12的排出流路15排出的冷却油储存在壳体4的底面附近的油盘区域。冷却油通过油泵(未图示)的驱动而从底面侧的油盘区域再次被供给至第1油路11的入口11a。

以下，说明本实施方式的电动机1的效果。

在本实施方式的第2油路12中，利用第1槽4a的周向流路14，在定子3的轴向中央使冷却油遍布周向地流动。并且，利用第2槽4b的排出流路15，使冷却油从周向流路14分岔而沿着定子3的轴向流动。由此，通过使冷却油遍及至定子3的外周，能冷却线圈槽内的线圈6的高温部位。

另外，在本实施方式的第2油路12中，若从上侧一处的供油路(连接油路13)向周向流路14供给冷却油，则能使冷却油遍及至定子3的外周。因而，本实施方式的电动机1的构成比从多个供油路向定子的外周供给冷却油的构成更简洁，也能抑制制造成本。

另外，在本实施方式中，由于在壳体4侧形成槽4a、4b，在与定子3的外周之间形成第2油路12，所以，能使定子3的外周面在周向变平滑。因而，与在定子3侧设置槽而使冷却油流动的构成相比，难以产生定子3中的磁通饱和，能抑制电动机1的转矩降低。

另外，在本实施方式中，通过在壳体4的周向配置的多个第2槽4b，缓和了因热套造成的定子3内部的残留应力。因而，能抑制电动机1的铁损。

本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的构思的范围内可进行各种改进以及设计的变更。

在上述实施方式中，作为旋转电机的一例说明了电动机1的构成例，本发明的旋转电机也能应用于发电机。

在上述实施方式中，说明了排出流路15沿着轴向并列地延伸的构成例。但是，本发明的旋转电机也可以是排出流路15在相对于轴向倾斜的方向并列地延伸的歪斜状的构成。

在上述实施方式中，说明了周向流路14配置在定子3的轴向中央的例子。但是，在本发明的旋转电机中，也可以包括周向流路14的位置从定子3的轴向中央偏移的构成。也就是，周向流路14也可以形成在定子3的除了轴向端部以外的中间部。

在上述实施方式中，说明了将周向流路14在周向形成为环状的构成例。但是，在本发明的旋转电机中，周向流路也可以不在整个周向设置，例如可以在下侧有未形成周向流路的部分。

此外，应认为此次公开的实施方式在所有方面均为例示，并非限制性的构成。本发明的范围并不由上述说明表示，而是由权利要求书表示，意在涵盖与权利要求书等同的意思以及范围内的所有变更。

附图标记的说明

1…电动机，2…转子，3…定子，4…壳体，4a…第1槽，4b…第2槽，5…轴，6…线圈，6a…线圈端，11…第1油路，11a…入口，12…第2油路，13…连接油路，14…周向流路，15…排出流路。

Claims (6)

1.一种旋转电机，其特征在于，

上述旋转电机具备：

定子，该定子为圆筒状，在内侧收容转子，并且在内周侧缠绕线圈；以及

壳体，该壳体嵌合于上述定子的外周面，从外侧覆盖上述定子，并且在面对上述定子的外周面的内周面形成有槽，

上述旋转电机具有油路，该油路由上述定子的外周面和上述壳体的槽形成，并使冷却油流向上述定子的外周，

上述槽包括：

第1槽，该第1槽配置在上述定子的中间部，并在上述定子的周向延伸；以及

多个第2槽，该第2槽从上述第1槽分岔且在与上述第1槽交叉的方向延伸，并将来自上述第1槽的上述冷却油导向上述定子的轴向端部，

上述第2槽在上述定子的周向空开间隔地配置。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

上述第2槽在上述定子的轴向延伸。

3.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

取决于上述第1槽的流路的截面积大于取决于上述第2槽的流路的截面积。

4.如权利要求1～3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

上述第2槽以上述线圈的周向的配置间隔以下的配置间隔在上述周向配置。

5.如权利要求1～4中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

上述壳体具有1个供油路，该供油路与上述第1槽连通，并将上述冷却油导向上述第1槽。

6.如权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，

与相距上述供油路的距离小的上游侧相比，在相距上述供油路的距离大的下游侧，将取决于上述第2槽的流路的截面积设定得大。