CN111446794B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转电机，其能够从转子铁心的内部对转子的磁极部进行冷却，并且能够利用从转子铁心排出的冷却介质对定子的线圈也适当地进行冷却。旋转电机具备转子以及定子。第一端板具有：第一冷却介质排出孔，其与第二冷却介质流路孔连通且向第一线圈端部供给冷却介质；以及第一槽部，其将从冷却介质流路供给的冷却介质向第一冷却介质流路孔供给，且不向第一冷却介质排出孔及第二冷却介质流路孔供给。第二端板具有：第二冷却介质排出孔，其向第二线圈端部供给冷却介质；以及第二槽部，其将从第一冷却介质流路孔供给的冷却介质向第二冷却介质流路孔供给，且向第二冷却介质排出孔供给。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种旋转电机。

背景技术

随着近年来的旋转电机的大型化，由于磁极部的发热引起的旋转电机性能的下降变得无法被忽略，正在摸索有效地冷却磁极部的方法。在专利文献1中记载有一种旋转电机的转子，其具备转子铁心以及配置于该转子铁心的两端面的一对端面板，所述旋转电机的转子中，将从转子轴供给的冷却介质从在一个端面板上形成的环状槽导入到转子铁心的内部，借助在转子铁心的内部形成的贯通孔从另一个端面板排出。由此，能够从内部对转子铁心进行冷却。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2018-33265号公报

另一方面，在旋转电机中，定子的线圈也发热，因此需要同时对定子的线圈也进行冷却。然而，在专利文献1所记载的旋转电机的转子中，对冷却定子的线圈的方法没有任何记载。在专利文献1所记载的旋转电机的转子中，即使试图利用从端面板排出的冷却介质对定子的线圈进行冷却，也仅能够向位于另一个端面板的外径侧的线圈端部供给冷却介质，有可能无法充分冷却定子的线圈。

发明内容

本发明提供一种旋转电机，其能够从转子铁心的内部对转子的磁极部进行冷却，并且能够利用从转子铁心排出的冷却介质对定子的线圈也适当地进行冷却。

本发明是一种旋转电机，其具备转子以及配置于该转子的径向外侧的定子，

所述转子具备：

转子轴，其在内部设置有冷却介质流路；

转子铁心，其具有供所述转子轴穿过的转子轴孔、沿着周向设置的多个磁铁***孔以及沿轴向贯通的第一冷却介质流路孔及第二冷却介质流路孔；

多个磁极部，它们由***到所述磁铁***孔中的磁铁构成；

第一端板，配置于所述转子铁心的轴向一端侧；以及

第二端板，配置于所述转子铁心的轴向另一端侧，

所述定子具有：

第一线圈端部，位于所述第一端板的径向外侧；以及

第二线圈端部，位于所述第二端板的径向外侧，

所述旋转电机中，

所述第一端板具有：

第一冷却介质排出孔，与所述第二冷却介质流路孔连通；以及

第一槽部，将从所述冷却介质流路供给的冷却介质向所述第一冷却介质流路孔供给，且不向所述第一冷却介质排出孔及所述第二冷却介质流路孔供给，

所述第二端板具有：

第二冷却介质排出孔；以及

第二槽部，将从所述第一冷却介质流路孔供给的冷却介质向所述第二冷却介质流路孔供给，且向所述第二冷却介质排出孔供给。

发明效果

根据本发明，能够通过向第一冷却介质流路及第二冷却介质流路供给的冷却介质来从内部对转子铁心进行冷却，并且能够通过从第一冷却介质排出孔及第二冷却介质排出孔排出的冷却介质来对第一线圈端部及第二线圈端部进行冷却。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的旋转电机的立体图。

图2是局部切开第一端板来示出的第一实施方式的旋转电机的转子的主视图。

图3是局部切开第二端板来示出的第一实施方式的旋转电机的转子的后视图。

图4是图2及图3的A-A线剖视图。

图5是图2及图3的B-B线剖视图。

图6是图2及图3的C-C线剖视图。

附图标记说明：

10 转子轴；

11 冷却介质流路；

20 转子铁心；

21 转子轴孔；

24 磁铁***孔；

25 第一冷却介质流路孔；

25e 最外径部；

26 第二冷却介质流路孔；

26e 外径侧顶部(外径侧端部)；

30 磁极部；

31 磁铁；

40a 第一端板；

40b 第二端板；

42a 第一冷却介质排出孔；

42b 第二冷却介质排出孔；

44a 第一槽部；

44b 第二槽部；

50 旋转电机；

51 转子；

52 定子；

98a 第一线圈端部；

98b 第二线圈端部。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的一实施方式的旋转电机进行说明。

如图1所示，旋转电机50是具备转子51以及配置成在转子51的外径侧隔着少许间隙对置的定子52的、所谓的内转子型旋转电机。

[转子]

如图2～图6所示，第一实施方式的转子51具备：转子轴10；转子铁心20，其轴支于转子轴10；多个磁极部30；第一端板40a，其配置于转子铁心20的轴向一端侧；以及第二端板40b，其配置于转子铁心20的轴向另一端侧。

在转子轴10中形成有冷却介质流路11，在该冷却介质流路11的内部流通有冷却介质。冷却介质流路11构成为在转子轴10的内部沿轴向延伸，且能够从外部供给冷却介质。作为冷却介质，例如使用ATF(自动变速箱油，Automatic Transmission Fluid)。冷却介质流路11与在收容旋转电机50的未图示的外壳上形成的循环路径连接。

[转子铁心]

转子铁心20例如通过如下方法来构成：沿轴向层叠通过冲压加工形成的多个电磁钢板，并进行铆接或粘接等接合。

转子铁心20具备：转子轴孔21，其供转子轴10穿过；冷却部22，其在径向上设置于转子轴孔21的外侧；以及电磁部23，其在径向上设置于冷却部22的外侧。

电磁部23配置于转子铁心20的外周部，且与定子52对置。在电磁部23中，沿着周向以等间隔形成有多个磁极部30。各磁极部30由被***到三个磁铁***孔24中的三个磁铁31构成，所述三个磁铁***孔24配置成向径向内侧凸出的大致圆弧状。磁铁31例如为钕磁铁等永久磁铁。需要说明的是，磁极部30也可以由配置于两个磁铁***孔中的两个磁铁构成，所述两个磁铁***孔配置成朝向径向外侧打开的大致V字形状，也可以由一个平板磁铁或圆弧磁铁构成。

冷却部22具有：第一冷却介质流路孔25，其沿着周向以等间隔配置；以及第二冷却介质流路孔26及第三冷却介质流路孔27，它们在相邻的第一冷却介质流路孔25之间沿着周向交替配置。即，相对于一个第一冷却介质流路孔25，在与周向上的一方侧的第一冷却介质流路孔25之间设置有第二冷却介质流路孔26，并且在与周向上的另一方侧的第一冷却介质流路孔25之间设置有第三冷却介质流路孔27。

第一冷却介质流路孔25位于连结各磁极部30的中心和转子51的中心CL的d轴上。第二冷却介质流路孔26位于通过各磁极部30的周向一端部和转子51的中心CL的q轴上。第三冷却介质流路孔27位于通过各磁极部30的周向另一端部和转子51的中心CL的q轴上。

第一冷却介质流路孔25为具有向径向内侧突出的顶部的大致五边形形状，且具有向径向内侧突出的内径侧顶部25d。第二冷却介质流路孔26及第三冷却介质流路孔27具有相同的形状。第二冷却介质流路孔26及第三冷却介质流路孔27分别为向周向两侧及径向两侧凸出的大致四边形状，且具有向径向内侧突出的内径侧顶部26d、27d。第二冷却介质流路孔26及第三冷却介质流路孔27的内径侧顶部26d、27d位于比第一冷却介质流路孔25的内径侧顶部25d靠径向外侧的位置。即，在转子铁心20的冷却部22中，第一冷却介质流路孔25的内径侧顶部25d位于在径向上最靠内侧的位置。另外，第二冷却介质流路孔26及第三冷却介质流路孔27的外径侧顶部26e、27e位于比第一冷却介质流路孔25的最外径部25e靠径向外侧的位置。

[端板]

如图2及图6所示，第一端板40a以与转子铁心20的轴向一端侧的端面对置的方式配置。在第一端板40a的中央形成有供转子轴10穿过的插通孔41，在比插通孔41靠径向外侧的位置，以从轴向观察时与在转子铁心20形成的第二冷却介质流路孔26相重叠的方式，沿周向以等间隔形成有多个(本实施方式中为六个)第一冷却介质排出孔42a。即，第一冷却介质排出孔42a与第二冷却介质流路孔26连通。

另外，在第一端板40a的内侧面形成有：环状的冷却介质导入槽43，其在插通孔41的内径侧角部与在转子轴10形成的冷却介质流路12连通；以及环状的第一槽部44a，其与冷却介质导入槽43连通，并且与转子铁心20的第一冷却介质流路孔25连通。

第一槽部44a为具有半径D1的环状的凹槽，所述环状的凹槽从冷却介质导入槽43连续，所述半径D1大于从转子51的中心CL到第一冷却介质流路孔25的内径侧顶部25d的距离，小于从转子51的中心CL到第一冷却介质排出孔42a的距离，且小于从转子51的中心CL到第二冷却介质流路孔26及第三冷却介质流路孔27的内径侧顶部26d、27d的距离。因此，第一槽部44a将从冷却介质流路12供给的冷却介质向第一冷却介质流路孔25供给，且并不直接向第一冷却介质排出孔42a、第二冷却介质流路孔26及第三冷却介质流路孔27供给。若对该第一槽部44a附近的第一冷却介质的流动进行具体说明，则在冷却介质流路11中流动的冷却介质如图2及图4的箭头T0所示那样，从冷却介质导入槽43导入第一槽部44a，接着，从第一槽部44a向转子铁心20的第一冷却介质流路孔25供给。供给至第一冷却介质流路孔25中的冷却介质如图4的箭头T1所示那样，在轴向上在第一冷却介质流路孔25中从第一端板40a侧向第二端板40b侧流动，由此对配置于各磁极部30的磁铁31进行冷却。

第二端板40b以与转子铁心20的轴向另一端侧的端面对置的方式配置。在第二端板40b的中央形成有供转子轴10穿过的插通孔41，在比插通孔41靠径向外侧的位置，以从轴向观察时与形成于转子铁心20的第三冷却介质流路孔27在周向上相重叠的方式，沿周向以等间隔形成有多个(本实施方式中，为六个)第二冷却介质排出孔42b。

因此，从轴向观察时，设置成在周向上与第二冷却介质流路孔26相重叠的第一冷却介质排出孔42a和设置成在周向上与第三冷却介质流路孔27相重叠的第二冷却介质排出孔42b沿周向交替配置。从轴向观察时，第一冷却介质流路孔25在周向上配置于第一冷却介质排出孔42a与第二冷却介质排出孔42b之间。

在第二端板40b的内侧面形成有第二槽部44b，该第二槽部44b与转子铁心20的第一冷却介质流路孔25、第二冷却介质流路孔26及第三冷却介质流路孔27连通，并且与第二端板40b的第二冷却介质排出孔42b连通。

第二槽部44b为具有半径D2的环状的凹槽，所述环状的凹槽从插通孔41连续，所述半径D2大于从转子51的中心CL到第二端板40b的第一冷却介质排出孔42a的距离。因此，从第一冷却介质流路孔25供给至第二槽部44b的冷却介质如图3及图5的箭头T2所示那样，从第二端板40b的第二冷却介质排出孔42b排出。另外，从第一冷却介质流路孔25供给至第二槽部44b的冷却介质如图6的箭头T3所示那样，向转子铁心20的第二冷却介质流路孔26供给，且在轴向上在第二冷却介质流路孔26中从第二端板40b侧向第一端板40a侧流动，由此对配置于各磁极部30的磁铁31进行冷却。在第二冷却介质流路孔26中流动的冷却介质如图2及图6的箭头T4所示那样，从第一端板40a的第一冷却介质排出孔42a排出。

第一端板40a及第二端板40b的冷却介质排出孔42a、42b均具备在径向外侧具有顶部的大致三角形状，但冷却介质排出孔42a、42b的形状能够适当变更。

[定子]

定子52具备定子铁心91以及卷绕于在定子铁心91上形成的多个插槽中的线圈92。线圈92具备：第一线圈端部98a，其从定子铁心91的一端面91a侧向轴向突出；以及第二线圈端部98b，其从定子铁心91的另一端面91b侧向轴向突出。第一线圈端部98a位于第一端板40a的径向外侧，并且第二线圈端部98b位于第二端板40b的径向外侧。因此，从第一端板40a的第一冷却介质排出孔42a排出的冷却介质向第一线圈端部98a供给，从第二端板40b的第二冷却介质排出孔42b排出的冷却介质向第二线圈端部98b供给。

[冷却作用]

接着，对旋转电机50的冷却作用进行说明。

在本实施方式的旋转电机50中，通过未图示的冷却介质泵来加压输送的冷却介质借助循环路径向转子轴10供给。供给至冷却介质流路11的冷却介质向沿径向贯通转子轴10的冷却介质流路12供给。

冷却介质流路12的冷却介质在作用于冷却介质的离心力的作用下，如图2及图4的箭头T0所示那样，通过第一端板40a的冷却介质导入槽43及第一槽部44a，并向转子铁心20的第一冷却介质流路孔25供给，且如图4的箭头T1所示那样，在第一冷却介质流路孔25中流动而从内部对转子铁心20进行冷却。第一冷却介质流路孔25配置于磁极部30的附近，因此能够对发热量最大的磁铁31有效地进行冷却。

在第一冷却介质流路孔25中流动的冷却介质如图3及图5的箭头T2所示那样，借助第二槽部44b向第二端板40b的第二冷却介质排出孔42b供给，并且如图6的箭头T3所示那样，借助第二槽部44b向转子铁心20的第二冷却介质流路孔26供给。从轴向观察时，第一冷却介质排出孔42a(第二冷却介质流路孔26)及第二冷却介质排出孔42b沿周向交替配置，且在第一冷却介质排出孔42a(第二冷却介质流路孔26)与第二冷却介质排出孔42b之间配置有第一冷却介质流路孔25，因此在第一冷却介质流路孔25中流动的冷却介质大致均等地分配于第二冷却介质流路孔26及第二冷却介质排出孔42b。因此，供给至第一冷却介质流路孔25中的冷却介质的一部分在轴向上在转子铁心中向一方向流动，在第一冷却介质流路孔25中流动的剩余的冷却介质以在轴向上在转子铁心中向一方向流动之后向反方向折回的方式流动。第二冷却介质流路孔26的外径侧顶部26e位于比第一冷却介质流路孔25的最外径部25e靠径向外侧的位置，因此容易向第二冷却介质流路孔26引导冷却介质。

供给至第二端板40b的第二冷却介质排出孔42b中的冷却介质从第二冷却介质排出孔42b排出，且向第二线圈端部98b供给。

在轴向上在第二冷却介质流路孔26中从第二端板40b侧向第一端板40a侧流动的冷却介质对配置于各磁极部30的磁铁31进行冷却。

在第二冷却介质流路孔26中流动的冷却介质如图2及图6的箭头T4所示那样，从第一端板40a的第一冷却介质排出孔42a排出，且向第一线圈端部98a供给。

因此，能够通过向第一冷却介质流路孔25及第二冷却介质流路孔26供给的冷却介质从内部对转子铁心20进行冷却，并且能够通过从第一冷却介质排出孔42a及第二冷却介质排出孔42b排出的冷却介质对第一线圈端部98a及第二线圈端部98b进行冷却。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够适当进行变形、改良等。例如，上述实施方式中，可以不设置第三冷却介质流路孔27。

本说明书中至少记载有以下事项。需要说明的是，括弧内示出了上述实施方式中对应的构成要素等，但并不限定于此。

(1)一种旋转电机(旋转电机50)，其具备转子(转子51)以及配置于该转子的径向外侧的定子(定子52)，

所述转子具备：

转子轴(转子轴10)，其在内部设置有冷却介质流路(冷却介质流路11)；

转子铁心(转子铁心20)，其具有供所述转子轴穿过的转子轴孔(转子轴孔21)、沿着周向设置的多个磁铁***孔(磁铁***孔24)以及沿轴向贯通的第一冷却介质流路孔(第一冷却介质流路孔25)及第二冷却介质流路孔(第二冷却介质流路孔26)；

多个磁极部(磁极部30)，它们由***到所述磁铁***孔中的磁铁(磁铁31)构成；

第一端板(第一端板40a)，其配置于所述转子铁心的轴向一端侧；以及

第二端板(第二端板40b)，其配置于所述转子铁心的轴向另一端侧，

所述定子具有：

第一线圈端部(第一线圈端部98a)，其位于所述第一端板的径向外侧；以及

第二线圈端部(第二线圈端部98b)，其位于所述第二端板的径向外侧，

所述旋转电机(50)中，

所述第一端板具有：

第一冷却介质排出孔(第一冷却介质排出孔42a)，其与所述第二冷却介质流路孔连通；以及

第一槽部(第一槽部44a)，其将从所述冷却介质流路供给的冷却介质向所述第一冷却介质流路孔供给，且不向所述第一冷却介质排出孔及所述第二冷却介质流路孔供给，

所述第二端板具有：

第二冷却介质排出孔(第二冷却介质排出孔42b)；以及

第二槽部(第二槽部44b)，其将从所述第一冷却介质流路孔供给的冷却介质向所述第二冷却介质流路孔供给，且向所述第二冷却介质排出孔供给。

根据(1)，第一端板的第一槽部并不将从冷却介质流路供给的冷却介质向第一冷却介质排出孔及第二冷却介质流路孔供给，而向第一冷却介质流路孔供给，因此能够通过在第一冷却介质流路孔中流动的冷却介质从内部对转子铁心进行冷却。

第二端板的第二槽部将从第一冷却介质流路孔供给的冷却介质向第二冷却介质排出孔供给，因此从第二冷却介质排出孔排出的冷却介质向第二线圈端部供给。另外，第二端板的第二槽部将从第一冷却介质流路孔供给的冷却介质还向第二冷却介质流路孔供给，因此通过在第二冷却介质流路孔中流动的冷却介质也能够从内部对转子铁心进行冷却。

而且，第一端板的第一冷却介质排出孔与第二冷却介质流路孔连通，因此在第二冷却介质流路孔中流动的冷却介质从第一冷却介质排出孔排出，并向第一线圈端部供给。

因此，能够通过向第一冷却介质流路及第二冷却介质流路供给的冷却介质从内部对转子铁心进行冷却，并且能够通过从第一冷却介质排出孔及第二冷却介质排出孔排出的冷却介质对第一线圈端部及第二线圈端部进行冷却。

(2)根据(1)所述的旋转电机，其中，

所述第二冷却介质流路孔的外径侧端部(外径侧顶部26e)位于比所述第一冷却介质流路孔的最外径部(最外径部25a)靠径向外侧的位置。

根据(2)，第二冷却介质流路孔的外径侧端部位于比第一冷却介质流路孔的最外径部靠径向外侧的位置，由此容易向第二冷却介质流路孔引导冷却介质。

(3)根据(1)或(2)所述的旋转电机，其中，

所述第一冷却介质排出孔设置成在周向上与所述第二冷却介质流路孔相重叠，

所述第一冷却介质排出孔及所述第二冷却介质流路孔沿周向以等间隔设置多个，

所述第二冷却介质排出孔沿周向以等间隔设置多个，

所述第一冷却介质排出孔及所述第二冷却介质排出孔沿周向交替配置，

所述第一冷却介质流路孔在周向上配置于所述第一冷却介质排出孔与所述第二冷却介质排出孔之间。

根据(3)，从轴向观察时，第一冷却介质排出孔及第二冷却介质排出孔沿周向交替配置，在第一冷却介质排出孔与第二冷却介质排出孔之间配置有第一冷却介质流路孔，因此能够将在第一冷却介质流路孔中流动的冷却介质大致均等地分配于第二冷却介质流路孔(第一冷却介质排出孔)及第二冷却介质排出孔。

(4)根据(3)所述的旋转电机，其中，

所述转子铁心还具有沿轴向贯通的第三冷却介质流路孔(第三冷却介质流路孔27)，

所述第二冷却介质排出孔设置成在周向上与所述第三冷却介质流路孔相重叠。

根据(4)，第二冷却介质排出孔设置成在周向上与在转子铁心上设置的第三冷却介质流路孔相重叠，因此能够在周向上将第一冷却介质流路孔至第三冷却介质流路孔平衡性良好地配置于转子铁心的内部。

Claims (3)

1.一种旋转电机，其具备转子以及配置于该转子的径向外侧的定子，

所述转子具备：

转子轴，其在内部设置有冷却介质流路；

转子铁心，其具有供所述转子轴穿过的转子轴孔、沿着周向设置的多个磁铁***孔以及沿轴向贯通的第一冷却介质流路孔及第二冷却介质流路孔；

多个磁极部，它们由***到所述磁铁***孔中的磁铁构成；

第一端板，其配置于所述转子铁心的轴向一端侧；以及

第二端板，其配置于所述转子铁心的轴向另一端侧，

所述定子具有：

第一线圈端部，其位于所述第一端板的径向外侧；以及

第二线圈端部，其位于所述第二端板的径向外侧，

所述旋转电机中，

所述第一端板具有：

第一冷却介质排出孔，其与所述第二冷却介质流路孔连通；以及

第一槽部，其将从所述冷却介质流路供给的冷却介质向所述第一冷却介质流路孔供给，且不向所述第一冷却介质排出孔及所述第二冷却介质流路孔供给，

所述第二端板具有：

第二冷却介质排出孔；以及

第二槽部，其将从所述第一冷却介质流路孔供给的冷却介质向所述第二冷却介质流路孔供给，且向所述第二冷却介质排出孔供给，

所述第一冷却介质排出孔设置成在周向上与所述第二冷却介质流路孔相重叠，

所述第一冷却介质排出孔及所述第二冷却介质流路孔沿周向以等间隔设置多个，

所述第二冷却介质排出孔沿周向以等间隔设置多个，

所述第一冷却介质排出孔及所述第二冷却介质排出孔沿周向交替配置，

所述第一冷却介质流路孔在周向上配置于所述第一冷却介质排出孔与所述第二冷却介质排出孔之间。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，

所述第二冷却介质流路孔的外径侧端部位于比所述第一冷却介质流路孔的最外径部靠径向外侧的位置。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中，

所述转子铁心还具有沿轴向贯通的第三冷却介质流路孔，

所述第二冷却介质排出孔设置成在周向上与所述第三冷却介质流路孔相重叠。

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