CN107240985A

CN107240985A - 旋转电机

Info

Publication number: CN107240985A
Application number: CN201611115203.0A
Authority: CN
Inventors: 坂田幸孝; 尾岛宏; 尾岛宏一; 井上正哉; 高木勝成; 村上直司
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2017-10-10
Anticipated expiration: 2036-12-07
Also published as: JP2017184351A; JP6190910B1; CN107240985B

Abstract

本发明涉及一种旋转电机。在使冷却液流至芯来对永磁体进行冷却的旋转电机中，以通过简便的方法实现有效的冷却为目的，包括：轴(11)，该轴以能旋转的方式支承于外壳(2)；轴套(12)，该轴套固定于轴；转子芯(13)及永磁体(14)，该转子芯及永磁体安装于轴套的外周面；端板(15、16)，该端板安装于转子芯的两端面；以及引导板(18)，该引导板配置于轴套的圆筒部端面，并与轴的外周部和轴套的内筒部内周面一起形成空间，轴(11)设置有从轴端连通至空间的贯通油路孔，并且端板(15)的内周面设置有油路槽(15a)，该油路槽连通至转子芯(13)和永磁体(14)间的间隙，并且轴套(12)设置有将空间与油路槽(15a)连通的贯通油路孔(12a)。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种旋转电机的转子的冷却结构。

背景技术

作为现有的旋转电机的冷却装置，例如已知有如下冷却装置，如专利文献1所示，使轴和对该轴进行增强的轴套部等多个部件组合来构成转子轴，其中，在轴的轴芯部以及轴与轴套间的紧固部分别设置冷却油路，经由该冷却油路供给冷却油，对转子及定子等进行冷却。

专利文献1：日本专利特许第5448559号公报

但是，在上述专利文献1所示的冷却装置中，由于从轴的轴芯部的孔将轴与轴套的紧固部连通，并设置到达轴套外周面的通孔来形成转子的油路，因此，在轴套这样的圆筒部件中很难加工在径向上较长的孔，存在生产成本变高这样的问题。

此外，由于设置与轴和轴套间的紧固部连通的油路，因此，存在因各部件的尺寸精度或组装精度而导致在紧固部处的油路直径产生偏差的可能性，并存在制品间的油量不恒定而使得转子的冷却性产生偏差这样的问题。

另外，为了高效地对转子进行冷却，优选是对作为转子的热源的永磁体进行冷却，但由于油路长，因此，供给至永磁体的冷却液会成为与轴套及转子芯进行热交换后的高温化的冷却液，存在冷却不充分的问题。

此外，油路增长会导致压力损失的增大，因此，为了确保冷却所需要的油量，需要使油路直径大径化，存在因各部件的大型化而使得成本增加及重量增加的问题。

另外，在上述专利文献1所示的冷却装置中，构成为在转子芯之间设置垫圈，并利用转子旋转所产生的离心力使冷却液扩散，将油也飞溅到定子芯以对定子也进行冷却，但因垫圈的厚度而使输出会下降，因此，存在为了获得必要的输出而必须使电动机大型化的问题。除此之外，从转子飞溅出的冷却液会进入转子与定子间的空隙，在转子旋转时因被剪切而发热，因此，还存在冷却液成为热源的问题。

此外，在混合动力汽车及电动汽车等的旋转电机中，希望在发动机的燃油效率差的低速旋转区域中具有高转矩，但在利用因转子旋转所产生的离心力的情况下，由于转子的冷却性取决于转速，因此，存在在低速旋转区域内冷却液的供给不充分、输出不足的问题。

发明内容

本发明为解决上述这样的问题而作，其目的在于以简单的结构使在转子中产生的热有效地冷却。

本发明的旋转电机，其特征在于，包括：外壳；轴，该轴通过轴承以能旋转的方式支承于所述外壳；轴套，该轴套固定于所述轴；转子芯，该转子芯安装于所述轴套的圆筒部外周面；永磁体，该永磁体隔有间隙地安装于所述转子芯的外周；一对端板，这一对端板安装于所述转子芯的两端面；以及引导板，该引导板配置于所述轴套的圆筒部端面，并与所述轴的外周部和所述轴套的内筒部内周面一起形成空间，所述轴设置有从轴端连通至所述空间的贯通油路孔，并且所述端板的内周面设置有油路槽，该油路槽连通至所述转子芯和所述永磁体间的间隙，并且所述轴套设置有将所述空间与所述油路槽连通的贯通油路孔。

根据本发明的旋转电机，由于能缩短由轴和轴套构成的转子轴的油路长度，因此，能容易地进行转子轴的加工。

此外，由于不需要将轴的贯通油路孔和轴套的贯通油路孔设置在相对位置处，另外，对端板的内周端面进行槽加工来形成油路槽，因此，槽形状的自由度高，能相对于轴套的贯通油路孔容易地设置考虑了尺寸精度或组装精度的开口部，其结果是，能使油路直径的偏差小，并能以简便的方法获得稳定的冷却性。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的旋转电机的示意结构的剖视图。

图2是用于对图1中的转子内的冷却液的流动进行说明的剖视图。

图3是表示沿图2中的B－B线的轴套和端板的主要部分剖视图。

图4是对本发明实施方式1的旋转电机中的冷却液的其它流动进行说明的剖视图。

图5是表示本发明实施方式2的旋转电机的示意结构的剖视图。

图6是表示图5中的引导板的示意结构的立体图。

图7是对本发明实施方式2的旋转电机中的冷却液的流动进行说明的剖视图。

(符号说明)

1 旋转电机

2 外壳

2a、2b 外壳构件

3 轴承

7 油路

7a、7b 喷射孔

7c 油路

10 转子

11 轴

11a 贯通油路孔

12 轴套

12a 贯通油路孔

13 转子芯

14 永磁体

15、16 端板

15a 油路槽

17 夹持构件

18 引导板

18a 轴向面

20 定子

21 定子芯

22 绝缘体

23 定子线圈

23a 线圈端

24 线圈端盖

具体实施方式

实施方式1

以下，参照作为实施方式1的图1～图3，对本发明进行说明。

另外，各图中，相同符号表示相同或相当的部分。

这种旋转电机具有作为电动机或发电机的功能，能装载于例如混合动力汽车或电动汽车等。

在图1中，旋转电机1构成为包括：外壳2，该外壳2使一对碗状的构件2a、2b对接而形成；定子20，该定子20呈圆周状配置在上述外壳2内；以及转子10，该转子10与定子20之间隔着一定的空隙，以能旋转的方式配置于外壳2。

在此，定子20包括：圆环状的定子芯21；绝缘体22，该绝缘体22组装于定子芯21的两端面；定子线圈23，该定子线圈23夹着绝缘体22卷绕于定子芯21；以及线圈端盖24，该线圈端盖24以覆盖定子线圈23的线圈端23a的方式配置于定子芯21的两端面。

另一方面，转子10包括：轴11，该轴11经由安装在外壳2内的轴承3被支承成能旋转；轴套12，该轴套12用于对上述轴11进行增强且具有固定于轴11的支承部及圆筒部；转子芯13，该转子芯13安装于上述轴套12的外周；永磁体14，该永磁体14构成配置于上述定子芯13外周的磁极；以及一对端板15、16和夹持构件17，这一对端板15、16和夹持构件17与轴套12的外周部嵌合，并用于对转子芯13及永磁体14进行固定。

此外，包括引导板18，该引导板18与轴套12的内周侧侧端部抵接而配置，由上述引导板18、轴11的外周部和轴套12的内周部、轴11与轴套12间的紧固部在转子10内形成空间A。另外，在轴11上形成有贯通油路孔11a，该贯通油路孔11a由从一端沿轴向设置的轴向孔和从上述轴向孔沿径向延长且与空间A连通的径向孔构成。此外，在轴套12上设置有与空间A连通的多个贯通油路孔12a，另外，在一方的端板15上形成有多个油路槽15a，该油路槽15a能与转子芯13和配置于转子芯13的外周部的永磁体14间的间隙连通。

此外，外壳2形成有注入口及排出口(均未图示)、油路7、多个喷射孔7a、多个喷射孔7b、油路7c(与油路7的连结部分未图示)，其中，上述注入口及排出口用于将从外部泵压送来的冷却液导入、排出，上述油路7用于将从注入口注入的冷却液输送至定子20的两端，多个上述喷射孔7a用于将从油路7输送来的冷却液5朝向线圈端23a或线圈端盖24的内壁喷射，多个上述喷射孔7b使冷却液5朝向轴承3喷射，上述油路7c用于将冷却液供给至设于轴11的贯通油路孔11a。

接着，对如上所述构成的旋转电机1的冷却作用进行说明。

首先，在汽车等的发动机启动时，外部泵及旋转电机1动作，利用外部泵将冷却液经由油路7、喷射孔7a、7b、7c压送至旋转电机1内部。经由上述油路7、喷射孔7a、7b、7c供给来的冷却液从轴11的贯通油路孔11a释放至空间A，在转子10旋转的情况下利用转子10的离心力而被集中至轴套12的内周面，或者是在转子10极低速旋转或不旋转的情况下利用自重而被集中至轴套12的内周面。此时，如图2所示，设于轴套12的端面的引导板18起到堤坝的作用，预先将冷却液(图中用虚线表示)积存在形成于轴套12的内周面的空间A中，并能抑制冷却液向轴向流出。

此外，积存于空间A的冷却液经由轴套12的贯通油路孔12a、与该贯通油路孔12a连通的设于端板15的油路槽15a，而如图2中用箭头表示的那样供给至转子芯13与永磁体14间的间隙。藉此，能将最大程度抑制了热交换的冷却液供给至永磁体14，并能实现转子10更有效的冷却。

另外，图3表示沿图2中的B－B线的轴套和端板的主要部分截面。

在此，形成于由轴11和轴套12构成的转子轴的油路能仅设置为与空间A连通的轴11的贯通油路孔11a和从空间A朝永磁体14侧连通的轴套12的贯通油路孔12a。其结果是，能缩短轴11与轴套12间的油路长度，因此，能容易地进行转子轴的加工。

此外，由于不需要将轴11的贯通油路孔11a和轴套12的贯通油路孔12a设置在相面对的位置处，另外，对端板15的内周端面实施槽加工来形成油路槽15a，因此，槽形状的自由度高，能相对于轴套12的贯通油路孔12a容易地设置考虑了尺寸精度或组装精度的开口部。因而，能使油路直径的偏差小，且能以简便的方法获得稳定的冷却性。

此外，由于能缩短从轴套12的内周面到永磁体14的油路，因此，能使冷却液的压力损失变小，通过预先利用引导板18积存冷却液，即便在转子轴极低速旋转时的微小的离心力的作用下，也能足够将冷却液供给至永磁体14，且在转子轴没有旋转的情况下，也能利用冷却液的自重进行供给，从而能加速转子10的冷却。

除此之外，引导板18起到散热风扇的作用，通过使转子10旋转来对引导板18进行空冷，与引导板18接触的冷却液也会被间接地冷却，能将温度更低的冷却液供给至永磁体14，并能实现转子10更有效的冷却。

接着，基于图4，对这样的实施方式1中的其它冷却作用进行说明。

在实施方式1中，如图4所示，构成为使对轴承3进行支承的外壳2的轴承部2c的轴向端面相对于外壳构件2a的内壁部突出。

通过这样使轴承部2c突出，当从形成于外壳构件2a的喷射孔7b喷出的冷却液沿外壳构件2a的内周壁流过之后，能在轴承部2c附近沿轴承部2c的突出方向改变液流，然后，利用位于轴承部2c的轴向端面的冷却液的表面张力，能形成如下三个液流，即，沿着轴承部2c的端面流至轴承3的液流X，在由轴承部2c的轴向端面、引导板18的端面及轴11形成的空间C内流动的液流Y，利用冷却液的自重而从轴承部2c落下的液流Z。

藉此，由于能利用液流X使轴承3润滑，并且能利用液流Y、Z使飞散至空间C间的冷却液与引导板18抵接，因此，能利用油冷使通过空冷冷却后的引导板18进一步冷却。因而，能对积存在引导板18与轴套12内周部间的冷却液进行冷却，并能进行更有效的冷却。

实施方式2

在上述实施方式1中，将引导板18设置成大致圆盘状，将轴承部2c的轴向端面配置于在轴向上与轴套12分开的位置，但在实施方式2中，如图5、图6所示，构成为将引导板18设置成大致杯状的形状，并且使对轴承3进行支承的外壳构件2a的轴承部2c突出，并使引导板18的轴向的面18a与轴套12的内周面及轴承部2c的外周面隔着间隙地相对。

通过如上所述构成，从轴11的贯通油路孔11a放出的冷却液能被积存在轴套12的内周面与大致杯状的引导板18的轴向面18a间的空间，并能增大与引导板18接触的冷却液的表面积。因而，通过转子10旋转而能使引导板18空冷，随之，能对滞留在空间A的冷却液进行冷却，从而能进行更有效的冷却。

此外，如图7所示，通过使引导板18的轴向面18a与沿轴向突出的轴承部2c的外周面重叠，由于不仅液流Y的冷却液，从轴承部2c落下的液流Z的冷却液也能与引导板18抵接，因此，能使更多的冷却液与引导板18的宽敞面接触，从而能进一步提高冷却效果。

另外，本发明不限定于上述实施方式，能在不脱离其精神的范围内进行适当变形、省略。

Claims

1.一种旋转电机，其特征在于，包括：外壳；轴，该轴通过轴承以能旋转的方式支承于所述外壳；轴套，该轴套固定于所述轴；转子芯，该转子芯安装于所述轴套的圆筒部外周面；永磁体，该永磁体隔有间隙地安装于所述转子芯的外周；一对端板，这一对端板安装于所述转子芯的两端面；以及引导板，该引导板配置于所述轴套的圆筒部端面，并与所述轴的外周部和所述轴套的内筒部内周面一起形成空间，

所述轴设置有从轴端连通至所述空间的贯通油路孔，并且所述端板的内周面设置有油路槽，该油路槽连通至所述转子芯和所述永磁体间的间隙，并且所述轴套设置有将所述空间与所述油路槽连通的贯通油路孔。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述引导板形成为大致杯状。

3.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

使所述外壳的对所述轴承进行支承的轴承部沿轴向突出，所述引导板的轴向的面与所述轴套的内周面及所述轴承部的外周面隔着空间地相对。