旋转电机的制作方法

1.本发明涉及一种旋转电机。


背景技术：

2.近年来，作为应对地球气候变动的具体对策，面向实现低碳社会或脱碳社会的举措正在活跃化。在车辆等移动体中，也强烈要求co2排放量的削减和能源效率的提高，驱动源的电动化正在急速发展。具体而言，电动汽车(electrical vehicle)或者混合动力电动汽车(hybrid electrical vehicle)这样的、具备作为车辆的驱动源的电动机和作为能够向该电动机供给电力的二次电池的蓄电池的车辆的开发正在推进。
3.在电动机、发电机等旋转电机中，伴随旋转电机的旋转可能会产生轴电流。高转速、高输出的旋转电机尤其容易受到轴电流的影响。例如，关于专利文献1中记载的旋转电机，有如下记载：为了抑制由轴电流引起的轴承的电腐蚀，将框架(壳体)的侧板分割为外侧侧板和内侧侧板这两部分，在外侧侧板和内侧侧板之间夹设绝缘物。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开平04-156246号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的课题
8.然而，在专利文献1所记载的轴电流对策中，对于部件数量增加等存在改善的余地。
9.本发明提供了一种能够适当地抑制轴电流产生的旋转电机。
10.用于解决课题的方案
11.本发明涉及一种旋转电机，其具备：
12.转子；
13.定子；以及
14.壳体，其收纳所述转子和所述定子，其中，
15.所述转子的转子轴的夹着所述转子在轴向上的一端侧和另一端侧分别经由轴承支承于所述壳体，
16.所述轴承使所述转子轴与所述壳体电绝缘。
17.发明效果
18.根据本发明，能够抑制伴随旋转电机的动作而产生轴电流这一情况。
附图说明
19.图1是马达10的立体图。
20.图2是马达10的剖视图。
21.图3是图2的局部放大图。
22.图4是示出伴随马达10的动作而产生的轴电流的路径的图。
23.附图标记说明
24.10马达(旋转电机)
25.20转子轴
26.22套筒(密封保持部)
27.23密封部件(密封部)
28.30转子
29.31定子
30.35旋转变压器(旋转状态获取部)
31.40壳体
32.50轴承
33.61第一密封机构
34.62第二密封机构
35.80水套(冷却部)
36.90电绝缘部
37.91 第一电绝缘层
38.92 第二电绝缘层
39.s1 转子收纳空间
40.s2 轴承收纳空间。
具体实施方式
41.以下，参照附图对本发明的旋转电机的一实施方式进行说明。如图1和图2所示，本发明的旋转电机的一实施方式即马达10具备：转子轴20；转子30，其以与转子轴20一体旋转的方式安装；定子31，其隔着间隙与转子30的外周侧对置配置；壳体40，其收纳转子30和定子31；以及一对轴承50，它们夹着转子30在轴向上配置于一端侧和另一端侧，将转子轴20支承为能够相对于壳体40旋转。
42.壳体40具备与定子31的外周嵌合的圆筒状的主壳体41、夹着主壳体41在轴向上配置于一端侧和另一端侧的板状且圆盘状的侧壳体42、以及夹着侧壳体42在轴向上配置于一端侧和另一端侧的薄板状且圆盘状的端部壳体43，壳体40整体具有圆柱形状。
43.一对轴承50分别配置于侧壳体42的内周部，转子轴20的一端部20l和另一端部20r从端部壳体43的轴孔45向外部露出。各轴承50由第一密封机构61和第二密封机构62定位，第一密封机构61与转子轴20的台阶部抵接，第二密封机构62夹着该轴承50在轴向上配置于与第一密封机构61相反的一侧。
44.一对第一密封机构61分别配置于侧壳体42的内周部，一对第二密封机构62分别配置于端部壳体43的内周部。
45.在这样构成的壳体40上形成有：转子收纳空间s1，它们被一对第一密封机构61密封；以及一对轴承收纳空间s2，它们夹着转子收纳空间s1在轴向上配置于一端侧和另一端侧，并被第一密封机构61和第二密封机构62密封。
46.更具体地说明的话，转子收纳空间s1是由转子轴20、主壳体41、一对侧壳体42以及一对第一密封机构61围成的空间，收纳转子30和定子31。轴承收纳空间s2是由转子轴20、形成于侧壳体42的环状的切口部42a、形成于端部壳体43的环状的切口部43a、第一密封机构61以及第二密封机构62围成的空间，轴承收纳空间s2中配置有轴承50。第一密封机构61使液状介质无法从轴承收纳空间s2移动至转子收纳空间s1，通过第一密封机构61和第二密封机构62，轴承收纳空间s2与外部液密地密封。此外，后述的油流路70与轴承收纳空间s2连通。
47.在此，对第一密封机构61和第二密封机构62进行说明。此外，第一密封机构61和第二密封机构62具有相同的结构，因此仅对第一密封机构61进行说明。另外，第一密封机构61具有夹着转子30在一端侧和另一端侧以转子30为基准呈线对称的结构，因此以一端侧(图2的左侧)的第一密封机构61为例并参照图3进行说明。
48.如图3所示，第一密封机构61具备以与转子轴20一体旋转的方式安装于转子轴20的动子(runner)21、隔着规定的间隙与动子21的外周侧对置配置的套筒22、以及安装于套筒22的内周部的密封部件23。
49.在动子21中，截面具有矩形形状的槽部21a环状地设置于动子21的外周面。套筒22以一端设置有凸缘22a且密封部件23收纳于动子21的槽部21a的方式安装于侧壳体42。密封部件23例如是将c字形的环形部件沿轴向排列多个而得的密封环。在第一密封机构61中，旋转侧即动子21隔着规定的间隙与固定侧即套筒22和密封部件23对置。由此，允许与转子轴20一体旋转的动子21的旋转，并且限制液状介质在密封部件23的一侧和另一侧的移动。
50.在轴承收纳空间s2中设置有从形成于侧壳体42的油流路70延伸的喷油嘴71。配置在轴承收纳空间s2中的轴承50被从喷油嘴71喷射出的油润滑。由此，即使在高负荷和/或高转速环境下，也能够抑制损伤轴承50，从而能够在高负荷和/或高转速环境下使用。
51.另一方面，在通过第一密封机构61而与轴承收纳空间s2液密地密封的转子收纳空间s1中，不供给油等液状介质，未收纳有液状介质。由此，即使转子30旋转也不会产生由液状介质引起的摩擦，从而能够使转子30在高负荷和/或高转速环境下旋转。
52.返回图2，在主壳体41中，在相对于定子31而与转子30相反的一侧形成有对定子31进行冷却的水套80。通过向水套80供给的制冷剂，即使不向转子收纳空间s1供给液状介质，也能够冷却在马达10被驱动时发热的定子31和卷绕于定子31的线圈(未图示)，能够抑制壳体40内的温度上升。
53.假设在高负荷和/或高转速环境下使用这样构成的马达10。然而，尤其是在高负荷和/或高转速环境下，旋转侧即转子轴20与固定侧即壳体40之间经由轴承50而电连接，由此马达10可能会产生轴电流。图4的箭头p表示伴随马达10的动作而产生的轴电流的路径。
54.于是，轴承50构成为将转子轴20与壳体40电绝缘。作为绝缘方法，可以对轴承50的一部分或全部实施绝缘处理，也可以由绝缘体构成轴承50的一部分或全部。例如，也可以将轴承50的滚动体设为陶瓷球。绝缘处理和/或绝缘体的材料没有特别限定，可以使用ptfe、玻璃纤维、氧化铝(al2o3)陶瓷、氮化硅(si3n4)陶瓷等。由此，轴承使转子轴20与壳体40电绝缘，因此能够抑制伴随马达10的动作而产生轴电流这一情况。
55.另外，转子轴20与壳体40之间不仅经由轴承50电连接，还经由第一密封机构61和/或第二密封机构62电连接，由此马达10可能会产生轴电流。通常，在第一密封机构61和/或
第二密封机构62的密封部件23与动子21的槽部21a之间，在轴向上设有推力间隙，因此密封部件23与槽部21a不导通。然而，当转子轴20在马达10被驱动时而在轴向上位移或振动时，密封部件23可能与槽部21a接触而导通。
56.于是，第一密封机构61和第二密封机构62构成为使转子轴20与壳体40(在第一密封机构61中为侧壳体42，在第二密封机构62中为端部壳体43)电绝缘。具体而言，在套筒22与保持套筒22的壳体40之间设置有电绝缘部90。在本实施方式中，电绝缘部90由设置于套筒22的与壳体40对置的部分的第一电绝缘层91和设置于壳体40的与套筒22对置的部分的第二电绝缘层92构成。通过将电绝缘部90设为多层构造，能够更适当地抑制轴电流的产生。
57.此外，电绝缘部90也可以仅由第一电绝缘层91和第二电绝缘层92中的任一方构成。通过将第一电绝缘层91设置在相对于壳体40而言别的套筒22上，与将电绝缘层设置在壳体40上相比，能够更容易地形成电绝缘层。另一方面，通过在壳体40上配置第二电绝缘层92，能够更可靠地抑制伴随马达10的动作而产生通过壳体40的轴电流这一情况。
58.这样，第一密封机构61和第二密封机构62构成为使转子轴20与壳体40电绝缘，因此即使转子轴20与密封部件23接触，套筒22与壳体40之间也被绝缘，因此能够抑制伴随马达10的动作而产生轴电流这一情况。另外，电绝缘部90设置在同为固定侧的套筒22与壳体40之间，因此能够抑制伴随转子轴20的旋转而损伤电绝缘部90这一情况。
59.另外，通过抑制轴电流的产生，抑制了传感器噪声的产生。因此，能够将传感器类配置在转子30的附近。在本实施方式中，如图2所示，在转子收纳空间s1中配置有获取转子30的旋转状态的旋转传感器即旋转变压器35。更具体地说明的话，在转子收纳空间s1的转子30的一端侧(图中左侧)、即轴向上的一端侧(图中左侧)的第一密封机构61与转子30之间配置有旋转变压器35。旋转变压器35具备以与转子轴20一体旋转的方式安装于转子轴20的旋转变压器转子36、在旋转变压器转子36的外周侧与旋转变压器转子36对置配置的旋转变压器定子37、以及安装在主壳体41和侧壳体42上并保持旋转变压器定子37的旋转变压器支架38。
60.以往，为了抑制传感器噪声的影响，旋转变压器35一般与转子30分离地配置。然而，通过如上述那样实施绝缘对策，即使将旋转变压器35配置在转子30的附近，也能够抑制传感器噪声。这样，根据本发明，旋转变压器35的配置自由度提高，能够使马达10小型化。
61.以上，参照附图对各种实施方式进行了说明，但本发明当然并不限定于这样的例子。显然，本领域技术人员可以在技术方案所记载的范围内想到各种变更例或修正例，这些变更例或修正例当然也属于本发明的技术范围。另外，在不脱离发明的主旨的范围内，也可以将上述实施方式中的各构成要素任意地组合。
62.例如，通过将转子轴20、动子21、套筒22、密封部件23替换为绝缘材料或实施了绝缘处理的材料，能够进一步提高绝缘性。另外，使主壳体41、侧壳体42、端部壳体43具有切断轴电流环路的构造也有助于进一步提高绝缘性。
63.另外，在上述实施方式中，密封部件23配置为与和转子轴20一体旋转的动子21对置，并将密封部件23与动子21之间密封，但动子21并不是必须的，也可以是密封部件23与转子轴20对置，并将密封部件23与转子轴20之间密封。
64.本说明书中至少记载有以下事项。此外，在括号内示出了在上述实施方式中对应的构成要素等，但本发明并不限定于此。
65.(1)一种旋转电机(马达10)，其具备：
66.转子(转子30)；
67.定子(定子31)；以及
68.壳体(壳体40)，其收纳所述转子和所述定子，其中，
69.所述转子的转子轴(转子轴20)的夹着所述转子在轴向上的一端侧和另一端侧分别经由轴承(轴承50)支承于所述壳体，
70.所述轴承使所述转子轴与所述壳体电绝缘。
71.根据(1)，轴承使转子轴与壳体电绝缘，因此能够抑制伴随旋转电机的动作而产生轴电流这一情况。
72.(2)根据(1)所述的旋转电机，其中，
73.所述壳体具有：
74.转子收纳空间(转子收纳空间si)，其收纳所述转子和所述定子；以及
75.轴承收纳空间(轴承收纳空间s2)，其供所述轴承配置，
76.所述转子收纳空间和所述轴承收纳空间通过第一密封机构(第一密封机构61)相互液密地密封，
77.所述轴承被向所述轴承收纳空间供给的液状介质润滑。
78.根据(2)，轴承被向轴承收纳空间的供给的液状介质润滑，因此能够在高负荷和/或高转速环境下使用。
79.(3)根据(2)所述的旋转电机，其中，
80.不向所述转子收纳空间供给液状介质。
81.根据(3)，不向转子收纳空间供给液状介质，因此能够使转子在高负荷和/或高转速环境下旋转。
82.(4)根据(2)或(3)所述的旋转电机，其中，
83.所述第一密封机构使所述转子轴与所述壳体电绝缘。
84.根据(4)，也通过第一密封机构进行绝缘，由此能够抑制伴随旋转电机的动作而产生轴电流这一情况。
85.(5)根据(4)所述的旋转电机，其中，
86.所述旋转电机还具备：
87.旋转状态获取部(旋转变压器35)，其获取所述转子的旋转状态，
88.所述旋转状态获取部在所述轴向上配置于所述第一密封机构与所述转子之间。
89.根据(5)，在抑制了轴电流的产生的区域内设置有旋转状态获取部，因此能够抑制轴电流的影响并获取旋转电机的旋转状态。另外，以往，为了抑制传感器噪声的影响，需要将旋转状态获取部与转子分离地配置，但通过实施绝缘对策，能够抑制传感器噪声，配置自由度提高。由此，能够使旋转电机小型化。
90.(6)根据(5)所述的旋转电机，其中，
91.在所述轴向上相对于所述轴承而与所述转子相反的一侧配置有第二密封机构(第二密封机构62)，
92.所述第二密封机构使所述转子轴与所述壳体电绝缘。
93.根据(6)，也通过第二密封机构进行绝缘，由此能够抑制伴随旋转电机的动作而产
生轴电流这一情况。
94.(7)根据(6)所述的旋转电机，其中，
95.所述第一密封机构和第二密封机构分别具有：
96.密封部(密封部件23)，其与所述转子轴或旋转部件对置，该旋转部件与所述转子轴一体旋转；以及
97.密封保持部(套筒22)，其配置于所述密封部的外周侧并保持所述密封部，
98.在所述密封保持部与所述壳体之间设置有电绝缘部(电绝缘部90)。
99.根据(7)，即使转子轴与密封部接触，因为密封保持部与壳体之间绝缘，所以也能够抑制伴随旋转电机的动作而产生轴电流这一情况。另外，电绝缘部设置在密封保持部与壳体之间，因此能够抑制损伤电绝缘部。
100.(8)根据(7)所述的旋转电机，其中，
101.所述电绝缘部包括第一电绝缘层(第一电绝缘层91)，该第一电绝缘层设置于所述密封保持部的与所述壳体对置的部分。
102.根据(8)，在相对于壳体而言别的密封保持部上配置有第一电绝缘层，因此与将电绝缘层设置在壳体侧相比，能够更容易地形成电绝缘层。
103.(9)根据(7)或(8)所述的旋转电机，其中，
104.所述电绝缘部包括第二电绝缘层(第二电绝缘层92)，该第二电绝缘层设置于所述壳体的与所述密封保持部对置的部分。
105.根据(9)，在壳体上设置有第二电绝缘层，因此能够抑制伴随旋转电机的动作而产生通过壳体的轴电流这一情况。
106.(10)根据(1)至(9)中任一项所述的旋转电机，其中，
107.所述壳体具有冷却部(水套80)，该冷却部设置在相对于所述定子而与所述转子相反的一侧，并对所述定子进行冷却。
108.根据(10)，即使不向收纳定子和转子的转子收纳空间供给液状介质，也能够抑制壳体内的温度上升，能够在高负荷和/或高转速环境下使用。

技术特征：
1.一种旋转电机，其具备：转子；定子；以及壳体，其收纳所述转子和所述定子，其中，所述转子的转子轴的夹着所述转子在轴向上的一端侧和另一端侧分别经由轴承支承于所述壳体，所述轴承使所述转子轴与所述壳体电绝缘。2.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，所述壳体具有：转子收纳空间，其收纳所述转子和所述定子；以及轴承收纳空间，其供所述轴承配置，所述转子收纳空间和所述轴承收纳空间通过第一密封机构相互液密地密封，所述轴承被向所述轴承收纳空间供给的液状介质润滑。3.根据权利要求2所述的旋转电机，其中，不向所述转子收纳空间供给液状介质。4.根据权利要求2或3所述的旋转电机，其中，所述第一密封机构使所述转子轴与所述壳体电绝缘。5.根据权利要求4所述的旋转电机，其中，所述旋转电机还具备：旋转状态获取部，其获取所述转子的旋转状态，所述旋转状态获取部在所述轴向上配置于所述第一密封机构与所述转子之间。6.根据权利要求5所述的旋转电机，其中，在所述轴向上相对于所述轴承而与所述转子相反的一侧配置有第二密封机构，所述第二密封机构使所述转子轴与所述壳体电绝缘。7.根据权利要求6所述的旋转电机，其中，所述第一密封机构和第二密封机构分别具有：密封部，其与所述转子轴或旋转部件对置，该旋转部件与所述转子轴一体旋转；以及密封保持部，其配置于所述密封部的外周侧并保持所述密封部，在所述密封保持部与所述壳体之间设置有电绝缘部。8.根据权利要求7所述的旋转电机，其中，所述电绝缘部包括第一电绝缘层，该第一电绝缘层设置于所述密封保持部的与所述壳体对置的部分。9.根据权利要求7或8所述的旋转电机，其中，所述电绝缘部包括第二电绝缘层，该第二电绝缘层设置于所述壳体的与所述密封保持部对置的部分。10.根据权利要求1至9中任一项所述的旋转电机，其中，所述壳体具有冷却部，该冷却部设置在相对于所述定子而与所述转子相反的一侧，并对所述定子进行冷却。

技术总结
本发明提供一种能够适当地抑制轴电流的产生的旋转电机。马达(10)具备：转子(30)；定子(31)；以及壳体(40)，其收纳转子(30)和定子(31)。转子(30)的转子轴(20)的夹着转子(30)在轴向上的一端侧和另一端侧分别由轴承(50)支承于壳体(40)，轴承(50)使转子轴(20)与壳体(40)电绝缘。(40)电绝缘。(40)电绝缘。


技术研发人员：河村康宏 胁畑行博 田中宏树 马场纮士朗
受保护的技术使用者：本田技研工业株式会社
技术研发日：2023.01.10
技术公布日：2023/7/26