CN118266150A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

旋转电机具备：转子；轴，该轴沿着旋转轴贯通转子，被轴承进行轴支承；定子，该定子在内侧收容转子；转子罩，该转子罩安装在转子的轴向端面；以及外壳，该外壳具有向轴承供给油的流路。转子罩具有：油接收部，该油接收部在与轴之间形成同心状的间隙，由间隙接收来自轴承的油；以及配油路，该配油路从油接收部与转子的轴向端面连通。旋转电机通过离心力将被导入间隙的油向配油路供给来进行转子的冷却。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及旋转电机。

背景技术

对于收容在旋转电机的转子中的磁铁，会发生在高温下磁通减少的现象(高温减磁)。该高温减磁虽能例如通过应用重稀土类的含有比率高的磁铁而得到抑制，但在该场合会导致旋转电机的制造成本的增加。一般来讲，转子通过向空气的散热而被空冷，但出于使旋转电机的性能提高的观点，期望转子的更高效的冷却。

例如也已知以下冷却结构：为了实现转子等的冷却而使油等制冷剂流向旋转电机的转子内。作为这种冷却结构的一例，在专利文献1中提出了以下构成：在转子轴的内部沿着轴向形成供油路，通过离心力朝转子的径向外侧供给来自转子轴的冷却油。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010－220340号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在像专利文献1那样从转子轴内对转子供给油的冷却结构中，为了向轴内送出油而需要通过泵来充分提高冷却油的压力，另外相对于旋转的轴还需要在送出油的部分处的油封。因而，冷却结构的成本会增加。另外，在专利文献1的构成中，由于转子轴成为中空结构，所以转子轴的刚性也会降低。

本发明是鉴于上述状况而做出的，提供无需在转子轴内形成油的流路就能由油冷却转子的旋转电机。

用于解决课题的方案

本发明的一个方式的旋转电机具备：转子；轴，该轴沿着旋转轴贯通转子，并被轴承进行轴支承；定子，该定子在内侧收容转子；转子罩，该转子罩安装在转子的轴向端面；以及外壳，该外壳具有向轴承供给油的流路。转子罩具有：油接收部，该油接收部在与轴之间形成同心状的间隙，由间隙接收来自轴承的油；以及配油路，该配油路从油接收部与转子的轴向端面连通。旋转电机通过离心力将被导入间隙的油向配油路供给来进行转子的冷却。

在上述的一个方式的旋转电机中，转子也可以具有在轴向贯通转子的空隙部，配油路也可以与空隙部连接。并且，也可以使油从配油路流向空隙部来进行转子的冷却。

另外，空隙部也可以面对配置于转子的磁铁，也可以使在空隙部流动的油与磁铁接触。

在上述的一个方式的旋转电机中，轴也可以具有送出部，该送出部在间隙的内侧在径向突出，将油向油接收部送出。

在上述的一个方式的旋转电机中，外壳也可以还具有从线圈的上侧散布油的油散布部以及向油散布部供给油的供油路。另外，流路也可以供给从供油路分支的油。

发明效果

根据本发明的一个方式，无需在转子轴内形成油的流路就能由油冷却转子。

附图说明

图1是示出本实施方式的旋转电机的一例的立体图。

图2是图1的A－A线剖视图。

图3是示出转子的轴向端面的主视图。

图4是将负荷侧的壳体罩拆掉的状态的旋转电机的主视图。

图5是示出负荷侧的壳体罩的内面侧的图。

图6是负荷侧的转子罩的剖切立体图

图7是从转子的负荷侧观看的立体图。

图8是图2中的负荷侧的轴承附近的放大图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

在实施方式中，为了容易理解说明，关于本发明的除主要部分以外的结构或要素予以简化或省略来进行说明。另外，在附图中，对相同的要素标注相同的附图标记。再有，附图所示的各要素的形状、尺寸等是示意性的示例，并非表示实际的形状、尺寸等。

在附图中，作为三维直角坐标系适当地示出XYZ坐标系。在XYZ坐标系中，Z方向是与旋转轴平行的方向。X方向是与Z方向正交的方向，与图2的纸面垂直方向对应。Y方向是与X方向及Z方向这两者正交的方向，与图2的上下方向对应。另外，在附图中，根据需要而由附图标记AX表示旋转电机的旋转轴。再有，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。

图1是示出本实施方式的旋转电机1的一例的立体图。图2是图1的A－A线剖视图。图3是示出转子的轴向端面的主视图。图4是将负荷侧的壳体罩6拆掉的状态的旋转电机1的主视图。图5是示出负荷侧的壳体罩6的内面侧的图。再有，在图3中，由虚线示出后述的配油路24的配置。

本实施方式的旋转电机1是内转子型马达，具备转子2、轴3和定子4。转子2、轴3以及定子4收容在具有壳体主体5以及壳体罩6的外壳中。再有，壳体主体5以及壳体罩6都是通过铸造而制成。

转子2例如是磁铁埋入型或表面磁铁型的转子。转子2的铁心通过在轴向层叠多个电磁钢板等而形成。在转子2的中心，以沿着旋转轴AX贯通铁心的方式嵌入有轴3。另外，如图2所示那样，在转子2的轴向两端，分别安装端板11a、11b和转子罩12a、12b。

如图3所示那样，在转子2的铁心，以沿着周向等间隔地构成主磁极的方式配置多个永久磁铁9。在转子2中在周向相邻的主磁极，分别以成为相反极性的方式配置永久磁铁9。

永久磁铁9形成为轴向尺寸与铁心的轴向尺寸大致相同的矩形块状，嵌入在铁心的磁铁孔10中。另外，在转子2的铁心中在永久磁铁9的周向端部，分别形成有作为磁通屏障发挥功能的空隙部10a，空隙部10a面对永久磁铁9。再有，磁铁孔10以及空隙部10a贯通铁心而沿着轴向延伸。

轴3如图2所示那样在从转子2的铁心朝负荷相反侧(图2的右侧)露出的部位具有凸缘部3b。另外，轴3在从转子2的铁心向负荷侧(图2的左侧)露出的部位具有锥形区域3a。

轴3的凸缘部3b在轴3的径向呈环状突出，与负荷相反侧的端板11b抵接。另外，轴3的锥形区域3a呈现随着远离转子2而缩径并朝负荷侧变细的锥形形状。锥形区域3a是送出部的一例。

端板11a、11b在中央部开设有供轴3插通的孔，是比转子2小径的环状构件。配置在负荷侧(图2的左侧)的端板11a与转子2的负荷侧的轴向端面(第1端面)紧贴。另外，配置在负荷相反侧的端板11b夹设在轴3的凸缘部3b与转子2之间，与转子2的负荷相反侧的轴向端面(第2端面)紧贴。端板11a、11b从轴向的两侧推压转子2，发挥着保持由层叠钢板构成的转子2的铁心的功能。

配置在负荷侧的转子罩12a从外侧覆盖端板11a和转子2的第1端面，与第1端面紧贴而固定于转子2。另外，配置在负荷相反侧的转子罩12b从外侧覆盖端板11b和转子2的第2端面，与第2端面紧贴而固定于转子2。再有，关于转子罩12a、12b的构成将在后叙述。

定子4具有圆筒状的定子芯，隔着微小的气隙在内侧收容转子2。在定子4的内周沿着轴向形成多个狭槽(未图示)，在狭槽中卷绕有线圈。线圈的线圈端部7在定子4的轴向两端分别从定子4伸出，在周向呈环状。

在旋转电机1中，通过线圈的电流控制按顺序切换定子4的磁场，从而产生与转子2的磁场的吸引力或排斥力。由此，转子2以及轴3旋转，旋转电机1进行驱动。此时，由于通电，线圈发热。另外，由于电磁感应，收容于转子2的永久磁铁9也带有热。

旋转电机1的壳体主体5是具有使轴向的两侧开口的圆筒状空间的外壳。在壳体主体5的圆筒状空间内，呈同心状配置了定子4和嵌入有轴3的转子2。定子4嵌合在壳体主体5的内周，壳体主体5安装成覆盖定子4的外周面。

在壳体主体5的轴向的两侧分别安装有壳体罩6。由此，壳体主体5的两侧的开口分别由壳体罩6封堵。另外，分别在各个壳体罩6设有轴承8，轴3通过壳体罩6的轴承8而能旋转地被进行轴支承。再有，轴3的负荷侧的端部贯通壳体罩6而朝外侧突出。

另外，壳体主体5具有用于将线圈端部7油冷的供油路13。供油路13是供经由油冷却器以及油泵(均未图示)的冷却油流动的油路，与接收冷却油的油入口14连接。供油路13相比定子4配置在图2中上侧。供油路13在壳体主体5内在轴向延伸，两侧由壳体罩6封堵。另外，供油路13的端部与第1流路15和第2流路16连接。再有，第1流路15以及第2流路16分别形成在旋转电机1的负荷侧以及负荷相反侧，两者的构成大致相同。

第1流路15是从供油路13分支而在周向延伸的流路，在流路中朝下开设有多个孔。第1流路15的各个孔在面对线圈端部7的外周面的位置与壳体主体5的内部空间连通。第1流路15是油散布部的一例，发挥着将来自供油路13的冷却油从上侧向线圈端部散布的功能。

第2流路16是经由壳体罩6向轴承8供给油的流路。第2流路16具有：形成于壳体罩6的槽部17；以及将供油路13和槽部17相连的连络孔18。

第2流路16的槽部17形成在壳体罩6的内面侧，如图2、图4所示那样，从供油路13至轴承8沿着旋转电机1的径向在上下延伸。在图4中，示出了负荷侧的壳体罩6的槽部17，但负荷相反侧的壳体罩6的槽部17也与负荷侧同样地构成。

第2流路16的连络孔18在壳体罩6中从供油路13的端部相对于轴向朝下侧倾斜地形成，与槽部17的上端连通。由此，来自供油路13的冷却油的一部分经过第2流路16的连络孔18以及槽部17而被供给至轴承8。

另外，壳体主体5的底面附近作为贮存与线圈端部7热交换后的油的油盘发挥功能。在壳体主体5设有将油盘所贮存的油吸出的油出口19。壳体主体5的油出口19与油泵连接。

另外，本实施方式的旋转电机1具有将供给至轴承8的油从转子罩12a导向转子2的轴向端面来冷却转子2以及永久磁铁9的功能。以下，对本实施方式中的转子2的冷却进行说明。

图6是负荷侧的转子罩12a的剖切立体图。图7是从转子2的负荷侧观看的立体图。图8是图2中的负荷侧的轴承附近的放大图。再有，在图7中，为了表示后述的配油路24的配置，由虚线示出转子罩12a。

转子罩12a是金属制的圆板状构件，具有罩主体21、油接收部22和配油路24。转子罩12的罩主体21在中央部具有能供轴3插通的开口部，且是具有与转子2的外径对应的尺寸的圆板状。罩主体21的正面面对壳体罩6的内面，罩主体21的背面面对端板11a和转子2的轴向端面。罩主体21通过覆盖转子2的轴向端面，发挥着抑制永久磁铁9从转子2脱落的功能。

油接收部22呈环状形成在罩主体21的内周侧的外缘，发挥着由形成在与轴3的外周面之间的间隙接收来自轴承8的油的功能。油接收部22在旋转电机1的轴向上相比罩主体21的正面突出，并且呈现随着从转子罩12a的正面侧去往背面侧而内周面扩径的锥形形状。

如图2、图8所示那样，转子罩12a的油接收部22配置在与轴3的锥形区域3a对应的位置。并且，油接收部22相对于轴3的锥形区域3a呈同心状地配置，从外侧覆盖该锥形区域3a。

油接收部22的内径设定得比轴3的外径大，在轴3的周围在与油接收部22之间形成同心状的间隙。另外，转子罩12a以在轴向上使油接收部22的末端与轴承8相向的方式安装于转子2。

配油路24形成在转子罩12a的背面侧，发挥着将由油接收部22接收的来自轴承8的油导向转子2的径向外周侧的功能。配油路24从油接收部22在转子罩12a的径向延伸，以油接收部22为中心呈放射状地在转子罩12a形成有多个。例如，如图3、图7所示那样，配油路24在周向每隔45度地隔开间隔地形成有8条。再有，如图7所示那样，也可以在端板11a的表面与配油路24的位置对应地形成有槽。

各个配油路24在沿着轴向的剖面(图2、图8)中呈现在经过端板11a的表面以及周面之后与转子2的轴向端面连通的台阶差状。另外，如图3中虚线所示那样，各个配油路24配置在转子2的磁极之间(d－q轴坐标的q轴)，配油路24的宽度是与在周向相向的2个空隙部10a的位置重叠的尺寸。因而，配油路24与空隙部10a连接，在配油路24流动的油从配油路24被导向空隙部10a。

在此，负荷相反侧的转子罩12b是与负荷侧的转子罩12a同样的金属制的圆板状构件，但在不具有油接收部22这点上与转子罩12a构成不同。另外，负荷相反侧的转子罩12b如图2所示那样具有用于将被引导至空隙部10a的油从转子2排出的排出口25。排出口25配置在转子2的磁极之间且与空隙部10a对应的位置，贯通转子罩12b地形成。

以下，对本实施方式的旋转电机1中的油的流动进行说明。

在旋转电机1中，贮存在壳体主体5的油盘中的油通过油泵的驱动而从油出口19被吸出，由油冷却器冷却。由油冷却器冷却后的油从油入口14向位于壳体主体5的上侧的供油路13被送出。在供油路13中，油流向轴向的一侧(负荷相反侧)和另一侧(负荷侧)，而在以下的说明中，对流向供油路13的负荷侧的油进行说明，省略流向负荷相反侧的油的相关重复说明。

向供油路13的负荷侧流动的油在供油路13的端部分别向第1流路15以及第2流路16分支。流入到第1流路15的油从上侧散布在线圈端部7，在线圈端部7的外周从逆时针方向和顺时针方向这两侧流朝下侧流动。此时，与线圈端部7接触的油吸收热，从而冷却线圈端部7。

另一方面，流入到第2流路16的油如图8中箭头所示那样，经过连络孔18以及槽部17而被导向轴承8。并且，相对于轴承8，从壳体罩6与轴承8之间供给经由第2流路16的油，确保轴承8的润滑。

另外，在旋转电机1的负荷侧，如图8中箭头所示那样，从壳体罩6与轴承8之间向轴承8供给的油例如在轴承8内经过而到达转子2侧。然后，油顺着轴3流入到形成在轴3与转子罩12a的油接收部22之间的间隙。在此，在旋转电机1驱动时，转子2以及轴3旋转，因而对流入到轴3与油接收部22的间隙中的油作用离心力。另外，流入到轴3与油接收部22的间隙中的油利用在径向突出的轴3的锥形区域3a而朝径向外侧被刮出并送出。

于是，如图8中箭头所示那样，油从油接收部22向配油路24流入，通过离心力向径向外侧被引导。并且，油从配油路24向空隙部10a流入，经过在轴向贯通转子2的空隙部10a从转子2的负荷侧到达负荷相反侧。然后，油经过转子罩12b的排出口25从转子2被排出。

如上述那样，通过使油流向转子罩12b的配油路24以及转子2的空隙部10a，油与嵌入在磁铁孔10中的永久磁铁9以及转子2的铁心接触而进行热交换而被冷却。尤其是永久磁铁9以及转子2容易在轴向的中央部分有热阻滞而容易变成高温，但根据本实施方式，通过使油沿着转子的轴向流动，难以产生永久磁铁9以及转子2的轴向的温度不均。

另外，在本实施方式中，由于通过因转子2以及轴3的旋转产生的离心力将油向各个配油路24送出，所以，向各个配油路24大致均等地分配油。因而，也难以产生周向的配油路24间的温度不均。

再有，从上侧向线圈端部7散布的油和从转子罩12b的排出口25排出的油都向油盘回流并被贮存。并且，油盘的油通过油泵的驱动朝油冷却器再次被送出。

如以上那样，在本实施方式的旋转电机1中，具有油接收部22和配油路24的转子罩12a安装于转子2。油接收部22在与轴3之间形成同心状的间隙，由间隙接收来自轴承8的油。被引导至间隙的油通过离心力而被供给至配油路24以及空隙部10a来进行转子2的冷却。通过由油冷却转子2，例如即便将重稀土类的含有比率低的磁铁应用于转子，也能抑制因高温减磁导致的性能降低，也可有助于旋转电机1的制造成本的抑制。

再有，在本实施方式的构成中，由于不用在轴内设置油的流路，所以，能抑制冷却结构的成本，另外也不会发生轴的刚性降低。

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

在上述实施方式中，作为旋转电机1的一例说明了马达的构成例，但本发明的旋转电机也能应用于油冷型的发电机。

另外，在上述实施方式中，说明了作为送出部在轴3形成锥形区域3a并使之与转子罩12a的油接收部22相向的构成例，但送出部的构成并不限定于上述形式。例如，也可以构成为：在轴3的周向形成一个以上的突起，由突起将来自轴承8的油刮起而向油接收部22送出。另外，也可以构成为：不在轴3侧形成锥形或突起，而是通过离心力使来自轴承8的油向油接收部22移动。

另外，上述实施方式的转子2中的永久磁铁9以及空隙部10a的配置、形状只不过是一例，可适当变更。另外，与转子罩12a的配油路24连接的转子2的空隙部也可以不必与永久磁铁9接触。

另外，上述实施方式中的转子罩12a处的配油路24的形状等只不过是一例，例如也可以是涡旋状等其他配置。

另外，在上述实施方式中，说明了在转子罩12a形成配油路24并从转子罩12b的排出口25排出油的构成。但是，例如也可以将具有油接收部22、配油路24以及排出口25的转子罩分别配置在转子2的负荷侧以及负荷相反侧。在该场合，只要在转子2的负荷侧和负荷相反侧使相互的转子罩的配油路24和排出口25的相位错开地配置而使油的流动方向交替地变化即可。

另外，在上述实施方式中，也可以设置向线圈端部7的内周喷射油来将定子4的线圈冷却的冷却结构。例如也可以在转子罩12a的油接收部22沿着径向开设孔，通过离心力朝线圈端部7喷射油。另外，也可以调整转子罩12b的排出口25的朝向，向线圈端部7喷射油。

此外，应认为此次公开的实施方式在所有方面都是例示性的而非限制性的。本发明的范围并非由上述的说明表示而是由权利要求书表示，意在包含处于与权利要求书等同的意思以及范围内的所有变更。

附图标记说明

1…旋转电机，2…转子，3…轴，3a…锥形区域，4…定子，5…壳体主体，6…壳体罩，7…线圈端部，8…轴承，9…永久磁铁，10…磁铁孔，10a…空隙部，12a、12b…转子罩，13…供油路，15…第1流路，16…第2流路，17…槽部，18…连络孔，21…罩主体，22…油接收部，24…配油路，25…排出口。

Claims (5)

1.一种旋转电机，其特征在于，

上述旋转电机具备：转子；轴，该轴沿着旋转轴贯通上述转子，并被轴承进行轴支承；定子，该定子在内侧收容上述转子；转子罩，该转子罩安装在上述转子的轴向端面；以及外壳，该外壳具有向上述轴承供给油的流路，

上述转子罩具有：

油接收部，该油接收部在与上述轴之间形成同心状的间隙，由上述间隙接收来自上述轴承的上述油；以及

配油路，该配油路从上述油接收部与上述转子的轴向端面连通，

上述旋转电机通过离心力将被导入上述间隙的油向上述配油路供给来进行上述转子的冷却。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

上述转子具有在轴向贯通上述转子的空隙部，

上述配油路与上述空隙部连接，

上述旋转电机使上述油从上述配油路流向上述空隙部来进行上述转子的冷却。

3.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

上述空隙部面对配置于上述转子的磁铁，

在上述空隙部流动的上述油与上述磁铁接触。

4.如权利要求1～3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

上述轴具有送出部，该送出部在上述间隙的内侧在径向突出，将上述油向上述油接收部送出。

5.如权利要求1～4中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

上述外壳还具有从上述线圈的上侧散布上述油的油散布部以及向上述油散布部供给上述油的供油路，

上述流路供给从上述供油路分支的上述油。