旋转电机的冷却构造及其控制方法技术

本发明专利技术中，在利用泵向旋转电机的定子和转子提供冷却介质来冷却所述定子及所述转子的旋转电机的冷却构造中，包括从所述泵向所述定子提供冷却介质的第1流路、从所述泵向所述转子提供冷却介质的第2流路、及调整所述第1流路的冷却介质的流量和所述第2流路的冷却介质的流量的阀，利用所述阀来控制所述定子的冷却状态和所述转子的冷却状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】旋转电机的冷却构造及其控制方法
本专利技术涉及旋转电机的冷却构造及其控制方法，尤其涉及利用冷却液来对装载于车辆的旋转电机进行冷却的冷却构造及其控制方法。
技术介绍
装载于汽车等车辆的旋转电机具有转子(rotor)和设置在其周围的定子(stator)。旋转电机用作为电动机、发电机，且以如下方式来使用：即，在电动机的情况下，使电流流过定子并在转子中产生旋转力，在发电机的情况下，利用转子的旋转来获取定子中流过的电流。而且，在旋转电机中产生较大输出的情况下，来自旋转电机的转子及定子的发热增大。若转子及定子的温度上升，则产生转子的磁力下降、定子中的绝缘不良等问题。因此，在旋转电机中采用冷却构造。作为旋转电机的冷却构造，已知有使从泵通过转子内的冷却介质喷射到定子从而冷却转子及定子的构造(专利文献1)。此外，提出有利用1个泵来冷却混合动力车辆用驱动装置的发电机和电动机这2台旋转电机双方的结构(专利文献2)。在使通过转子内的冷却介质喷射到定子的冷却构造中，为了尽可能简化构造，构成为利用转子的旋转所产生的离心力来使冷却介质喷射到定子。此外，在混合动力车辆用驱动装置中，已提案了用于不仅进行发电机的冷却还进行电动机的冷却的冷却介质的路径、储存冷却介质的位置的最优化。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2014-183602号公报专利文献2：日本专利第5196268号
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在利用转子的旋转所产生的离心力来向定子喷射冷却介质的冷却构造中，冷却介质的喷射依赖于转子的转速，因此，在转子为低转速的情况下，提供给定子的冷却介质的量变少，存在无法充分进行定子的冷却的问题。对于该问题，一般考虑在各个部分设置提供所需流量的冷却介质的多个泵，或者增加液体量的总量。然而，作为装置整体，在设定了小型轻量化的条件的情况下，设置多个泵并非是恰当的解决对策。此外，在冷却多个旋转电机的转子及定子的情况下，也存在如下问题：仅仅是共有泵并单纯地连接冷却介质的流路，无法根据冷却介质向旋转电机的流路阻力的差异及与旋转电机的转子的转速相对应的吸入效应的差异等，向各个旋转电机提供所需流量的冷却介质。本专利技术是着眼于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能根据旋转电机的运转状况来提高定子和转子的冷却性能的旋转电机。解决技术问题的技术方案为了达到上述目的，本专利技术为一种旋转电机的冷却构造，该旋转电机的冷却构造利用泵向旋转电机的定子和转子提供冷却介质，以冷却所述定子及所述转子，包括从所述泵向所述定子提供冷却介质的第1流路、从所述泵向所述转子提供冷却介质的第2流路、及调整所述第1流路的冷却介质的流量和所述第2流路的冷却介质的流量的阀，利用所述阀的操作来控制所述定子的冷却状态和所述转子的冷却状态。此外，为了提高冷却性能，在泵启动时控制阀，控制提供给定子及转子的冷却介质的流量。专利技术效果本专利技术中，对于旋转电机的冷却中使用的冷却介质，能够不依赖于旋转电机的转速，而根据定子和转子的状态，将冷却介质高效地分配提供给定子和转子，因此，可提高旋转电机的冷却性能。此外，通过提高转子的冷却效率，不会降低转子的磁力，因此，可削减一般用于使磁体的磁力上升的高价稀土类元素的使用，从而降低成本。此外，通过提高定子的冷却效率，从而能降低线圈、绝缘材料的耐热性。此外，冷却介质能顺畅地流动，因此，冷却性能得以提高。附图说明图1是表示本专利技术实施方式1的旋转电机的冷却构造的简要结构图。图2是本专利技术实施方式1的旋转电机的冷却构造的结构图。图3是表示本专利技术实施方式1的旋转电机的冷却构造启动时的动作的流程图。图4是表示本专利技术实施方式1的旋转电机的运转状态的图。图5是表示本专利技术实施方式1的旋转电机的冷却构造的控制系统的图。图6是本专利技术实施方式2的旋转电机的冷却构造的结构图。具体实施方式实施方式1图1是表示本专利技术的旋转电机的冷却构造的简要结构图。如图1所示，旋转电机10包括定子1和转子2，为了向该定子1及转子2提供冷却介质，外部安装有泵3。在泵3与定子1之间设置有第1流路41，从泵3向定子1提供冷却介质。在泵3与转子2之间设置有第2流路42，从泵3向转子2提供冷却介质。实际上，并非直接向定子1提供冷却介质，而是从泵3通过第1流路41提供给设置在旋转电机10上部的冷却介质的上部液体储存部51，冷却介质从该上部储存部51向定子1落下或喷射。在旋转轴21及转子2沿轴向及径向设置有冷却介质的通路。从第2流路42提供给转子2的冷却介质注入到在转子2的旋转轴21的中心设置的冷却介质的通路，利用旋转轴21的旋转所产生的离心力，通过径向的冷却介质的通路，排放到转子2的外周。此处，若转子2的旋转增大，则利用伴随该旋转的离心力，冷却介质产生被吸入、排出的自泵浦效应。浇注到定子1及转子3的冷却介质吸取其各自的热量，落下并储存在设置于旋转电机10下部的下部液体储存部52。下部液体储存部52的冷却介质被泵3吸引，再次通过第1流路41及第2流路42提供给定子1及转子2。为了产生上述自泵浦效应，不仅是转子2的构造，还需要使冷却介质充满从下部液体储存部52至转子2的旋转轴21的冷却介质的循环流路。即，这是因为虽然在利用转子2的旋转使得离心力起作用从而排出冷却介质时，吸引力起作用，但若不是流路被冷却介质充满的状态，冷却介质不会被吸引。在设置于泵3与定子1之间的第1流路41设置有阀6，控制从第1流路41向定子1提供的冷却介质的流量。此处，对于泵3的喷射，流路有第1流路和第2流路这两个，因此，若缩小阀6以减少第1流路41中的流量，则第2流路42中流过的冷却介质的流量变多。此处，作为阀6，优选能进行电控制的阀，例如适用电磁阀和电动阀，为了高速进行流路的开关动作，适用电磁阀，而为了多阶段地精细控制流量的调整，适用电动阀。若简化表示该图1所示的结构，则如图2所示。即，来自泵3的流路强制地使冷却介质流入定子1和转子2，在冷却定子1及转子2之后，冷却介质从定子1的下部回收到泵3。在具备该冷却构造的旋转电机中，在启动时，以图3所示的顺序进入正常运转。另外，在该图3所示的流程图中，以在图1的冷却介质的第1流路41和第2流路42的两侧设置有阀6的结构的情况为例进行说明。此处，如图1所示，无论在仅在第1流路41设置有阀6的情况、在第1流路41及第2流路42双方设置有阀6的情况、还是在第1流路41和第2流路42的分岔设置有三通阀的情况下，总之只要是控制各个流路中流过的冷却介质的流量，从这一意义上说采用哪种情况都可获得同样的效果。如图3的流程图所示，若开始启动时的控制，则作为步骤1，将定子1侧的阀6设置为高压损侧，将转子2侧的阀设置在低压损侧。若这样进行阀6的操作，则作为步骤2，增加冷却介质至转子2的流量，限制提供给定子1侧的冷却介质的流量。通过该操作，排出流路中的空气。在不进行该操作的情况下，泵3中施加压力的部分中有空气进入，空气被压缩，产生泵3的空转，产生无法提供冷却介质的问题，或者产生异常声音或来自转子2的喷射能力下降而导致冷却不充分的问题。若该启动时的控制完成，则作为步骤3，根据旋转电机10的温度分布，进行阀6的控制，转移至正常运转。对于图3所示的流程图，在图4中示出转子2的运转和阀6的操作及泵3的输出的关系。首先，在启动状态下，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转电机的冷却构造，该旋转电机的冷却构造利用泵向旋转电机的定子和转子提供冷却介质，从而冷却所述定子及所述转子，该旋转电机的冷却构造的特征在于，包括从所述泵向所述定子提供冷却介质的第1流路、从所述泵向所述转子提供冷却介质的第2流路、及调整所述第1流路的冷却介质的流量和所述第2流路的冷却介质的流量的阀，利用所述阀来控制所述定子的冷却状态和所述转子的冷却状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种旋转电机的冷却构造，该旋转电机的冷却构造利用泵向旋转电机的定子和转子提供冷却介质，从而冷却所述定子及所述转子，该旋转电机的冷却构造的特征在于，包括从所述泵向所述定子提供冷却介质的第1流路、从所述泵向所述转子提供冷却介质的第2流路、及调整所述第1流路的冷却介质的流量和所述第2流路的冷却介质的流量的阀，利用所述阀来控制所述定子的冷却状态和所述转子的冷却状态。2.如权利要求1所述的旋转电机的冷却构造，其特征在于，在所述转子的旋转轴上包括径向的流路，具有利用所述转子的旋转所产生的离心力从所述流路吸入、排出冷却介质的自泵浦效应。3.如权利要求1所述的旋转电机的冷却构造，其特征在于，所述定子及所述转子设置有多个，在多个所述定子设置所述第1流路，在多个所述转子设置所述第2流路。4.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：村上直司，井上正哉，尾岛宏一，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP