Устройство вращающейся электрической машины

Изобретение относится к системе вращающихся электрических машин, включающей в себя охлаждающее устройство для циркуляции охлаждающей среды через две вращающиеся электрические машины. Технический результат заключается в создании системы вращающихся электрических машин с охлаждающим устройством, которое не вызывает разность давлений между упомянутыми машинами, с простой конфигурацией. Система вращающихся электрических машин содержит первую вращающуюся электрическую машину, вторую вращающуюся электрическую машину, насос и соединительную трубу. Первая машина включает в себя первый ротор, первый статор и первый корпус для вмещения первого ротора и первого статора. Вторая машина включает в себя второй ротор, второй статор и второй корпус для вмещения второго ротора и второго статора. Насос подает охлаждающую жидкость в первую и вторую машины. Соединительная труба связывает газовые фазы в первом и втором корпусах так, что внутренние давления корпусов уравновешены друг с другом. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству вращающейся электрической машины, включающему в себя охлаждающее устройство для циркуляции охлаждающей среды через две вращающиеся электрические машины.

Предшествующий уровень техники

[0002] Гибридное транспортное средство включает в себя генератор для генерирования электроэнергии посредством приведения в действие двигателем и электродвигатель для приведения в действие приводных колес, используя электроэнергию, создаваемую генератором. Когда двигатель потребляет электроэнергию или генератор генерирует электроэнергию, сопротивлением проводников двигателя и генератора вырабатывается тепло. В связи с этим двигатель и генератор охлаждаются охлаждающим устройством для циркуляции охлаждающей среды через них.

[0003] Согласно охлаждающему устройству гибридного транспортного средства, раскрытому в патентном документе 1, охлаждающее устройство выполнено с возможностью охлаждать двигатель и генератор. Охлаждающее устройство включает в себя охлаждающий тракт, в котором последовательно расположены теплообменник, блок охлаждения двигателя и блок охлаждения генератора. Блок охлаждения генератора расположен на передней стороне блока охлаждения двигателя и задней стороне теплообменника. Охлаждающая вода используется в качестве охлаждающей среды. Блок охлаждения двигателя образован в форме кольца так, чтобы окружать весь корпус двигателя. Смазочное масло для охлаждения содержится во внутренней области корпуса генератора. Смазочное масло хранится в резервуаре для смазочного масла, обеспеченном на дне корпуса. Блок охлаждения генератора обеспечен смежно с резервуаром для смазочного масла и выполнен с возможностью опосредованно охлаждать генератор передачей тепла смазочного масла охлаждающей воде.

[0004] Патентный документ 1: JP A-2011-213290.

[0005] При этом в случае содержания и двигателя, и генератора как в патентном документе 1 вместе они называются двигатель-генератор или устройство вращающейся электрической машины. Двигатель-генератор переключается между режимом генерирования электроэнергии, когда функционирует главным образом генератор, и режимом привода, когда функционирует главным образом электродвигатель, в зависимости от условий функционирования транспортного средства. Когда один из них активно функционирует, возникает разность скорости вращения или температурная разность. Из-за этих разностей возникает разность между давлением в корпусе двигателя и давлением в корпусе генератора.

[0006] Для того чтобы охлаждать двигатель и генератор соответственно, охлаждающее масло, также служащее в качестве смазки, подается в корпус двигателя и корпус генератора одним насосом. Во время, когда разница между давлениями в соответственных корпусах становится больше, существует возможность того, что охлаждающее масло не протекает плавно, а застаивается или течет обратно. В этом случае не только двигатель и генератор не охлаждаются должным образом, но и затруднена циркуляция охлаждающего масла. И, таким образом, в корпусе накапливается больше охлаждающего масла, чем необходимо, или возникает нехватка охлаждающего масла. Для того чтобы решить эти проблемы, предполагается обеспечить насос, независимый от двигателя и генератора, или обеспечить клапанное устройство для регулирования скорости потока распределяемого охлаждающего масла. Однако в этом случае стоимость является высокой, а связанные устройства увеличиваются.

Краткое изложение сущности изобретения

[0007] Настоящее изобретение обеспечивает устройство вращающейся электрической машины, включающее в себя охлаждающее устройство, которое не вызывает разность давлений между двумя вращающимися электрическими машинами, с простой конфигурацией.

[0008] Согласно одному аспекту настоящего изобретения устройство вращающейся электрической машины включает в себя первую вращающуюся электрическую машину, которая включает в себя первый ротор, первый статор и первый корпус для вмещения первого ротора и первого статора, вторую вращающуюся электрическую машину, которая включает в себя второй ротор, второй статор и второй корпус для вмещения второго ротора и второго статора, насос, который подает охлаждающую жидкость в первую вращающуюся электрическую машину и вторую вращающуюся электрическую машину, и соединительную трубу, которая связывает газовую фазу в первом корпусе и газовую фазу во втором корпусе так, что внутренние давления первого корпуса и второго корпуса уравновешиваются друг с другом.

[0009] В вышеупомянутой конфигурации, предпочтительно, что первая вращающаяся электрическая машина включает в себя первую защитную пластину для покрытия одного концевого отверстия соединительной трубы, соединенной с первым корпусом, а вторая вращающаяся электрическая машина включает в себя вторую защитную пластину для покрытия другого концевого отверстия соединительной трубы, соединенной со вторым корпусом.

Также предпочтительно, что первая вращающаяся электрическая машина включает в себя первый сапун для связи внутренней части и наружной части первого корпуса в области, окруженной первой защитной пластиной, когда разность давлений между внутренней частью и наружной частью первого корпуса превышает некоторый уровень, а вторая вращающаяся электрическая машина включает в себя второй сапун для связи внутренней части и наружной части второго корпуса в области, окруженной второй защитной пластиной, когда разность давлений между внутренней частью и наружной частью второго корпуса превышает некоторый уровень.

[0010] Первая вращающаяся электрическая машина может включать в себя первую крышку, которая покрывает первое отверстие, образованное на первом корпусе, и которая является отсоединяемой от первого корпуса, а вторая вращающаяся электрическая машина может включать в себя вторую крышку, которая покрывает второе отверстие, образованное на втором корпусе, и которая является отсоединяемой от второго корпуса.

Охлаждающая жидкость, выпускаемая из насоса, может параллельно подаваться в первую вращающуюся электрическую машину и вторую вращающуюся электрическую машину через канал охладителя, разветвленный в средине. В этой конфигурации охлаждающая жидкость, выпускаемая из первой вращающейся электрической машины, возвращается в насос через резервуар для жидкости, обеспеченный на нижнем участке второй вращающейся электрической машины.

Канал охладителя для возвращения охлаждающей жидкости, выпускаемой из первой вращающейся электрической машины, в насос и канал охладителя для возвращения охлаждающей жидкости, выпускаемой из второй вращающейся электрической машины, в насос могут быть объединены и далее соединены с насосом.

[0011] Согласно устройству вращающейся электрической машины настоящего изобретения за счет того, что обеспечена соединительная труба, устраняется разность между давлением в первом корпусе первой вращающейся электрической машины и давлением во втором корпусе второй вращающейся электрической машины. Так как разность давления устраняется, изменение скорости потока или застой охлаждающей жидкости, текущей по направлению к первой вращающейся электрической машине и второй вращающейся электрической машине, не возникает, и в связи с этим хладопроизводительность становится устойчивой.

[0012] Дополнительно, так как в устройстве вращающейся электрической машины обеспечены первая защитная пластина и вторая защитная пластина, покрывающие отверстия соединительной трубы, блокирование отверстий соединительной трубы от капель охлаждающей жидкости, разбрасываемых вращением каждого из первого ротора первой вращающейся электрической машины и второго ротора второй вращающейся электрической машины, может быть предотвращено.

[0013] Более того, в случае, когда каждая из первой вращающейся электрической машины и второй вращающейся электрической машины включает в себя сапун, эти сапуны размещены в пределах области, окруженной первой защитной пластиной и второй защитной пластиной, и в связи с этим изнашивание от разбрасываемых капель охлаждающей жидкости при функционировании сапунов может быть предотвращено.

[0014] В случае, когда охлаждающая жидкость параллельно подается в первую вращающуюся электрическую машину и вторую вращающуюся электрическую машину через канал охладителя, разветвленный в середине, устройство вращающейся электрической машины настоящего изобретения включает в себя соединительную трубу, и в связи с этим легко распределять охлаждающую жидкость на каждую из первой вращающейся электрической машины и второй вращающейся электрической машины одним насосом без обеспечения сложного механизма.

[0015] В случае, когда охлаждающая жидкость, выпускаемая из первой вращающейся электрической машины, возвращается в насос с помощью резервуара для жидкости, обеспеченного во второй вращающейся электрической машине, устройство вращающейся электрической машины настоящего изобретения может обеспечивать циркуляцию охлаждающей жидкости в среднем независимо от рабочей скорости первой вращающейся электрической машины и второй вращающейся электрической машины. Соответственно, не только температура охлаждающей жидкости становится устойчивой, но и чистота охлаждающей жидкости легко достигнута.

В случае, когда первая вращающаяся электрическая машина включает в себя первую крышку, которая покрывает первое отверстие, образованное на первом корпусе, и которая является отсоединяемой от первого корпуса, а вторая вращающаяся электрическая машина включает в себя вторую крышку, которая покрывает второе отверстие, образованное на втором корпусе, и которая является отсоединяемой от второго корпуса, засорение соединительной трубы или сапуна является легкоустранимым, так как крышка, в которую вставлены соединительная труба и сапуны, является отсоединяемой от корпуса.

Краткое описание чертежей

[0016] Фиг.1 представляет собой вид, схематически показывающий устройство вращающейся электрической машины согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения.

Фиг.2 представляет собой вид в перспективе, показывающий соединительную трубу газовой фазы и ее окружение устройства вращающейся электрической машины согласно второму варианту выполнения настоящего изобретения.

Фиг.3 представляет собой вид в разрезе, взятом вдоль линии F3-F3 на фиг.2, показывающий концевой участок соединительной трубы и ее окружение.

Фиг.4 представляет собой вид в перспективе, показывающий внутреннюю область корпуса, если смотреть в направлении, обозначенном стрелкой F4 на фиг.3.

Описание предпочтительного варианта выполнения

[0017] Устройство 1 вращающейся электрической машины, согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения, будет описано со ссылкой на фиг.1. Устройство 1 вращающейся электрической машины, показанное на фиг.1, установлено на гибридном транспортном средстве и включает в себя охлаждающее устройство 2 для удаления тепла, вырабатываемого, когда электрический ток течет через первую вращающуюся электрическую машину 11 и вторую вращающуюся электрическую машину 12. Устройство 1 вращающейся электрической машины, согласно первому варианту выполнения, включает в себя первую вращающуюся электрическую машину 11, вторую вращающуюся электрическую машину 12, насос 21 и соединительную трубу 30. Первая вращающаяся электрическая машина 11 главным образом служит в качестве двигателя, а вторая вращающаяся электрическая машина 12 главным образом служит в качестве генератора. Охлаждающая жидкость L используется в качестве охлаждающей среды. В качестве охлаждающей жидкости L настоящего варианта выполнения используется охлаждающее масло, также служащее в качестве смазки.

[0018] В первой вращающейся электрической машине 11 первый ротор 112 и первый статор 113, соответственно, содержатся в первом корпусе 111. Во второй вращающейся электрической машине 12 второй ротор 122 и второй статор 123, соответственно, содержатся во втором корпусе 121. Насос 21 выпускает охлаждающую жидкость L и подает охлаждающую жидкость L в первую вращающуюся электрическую машину 11 и вторую вращающуюся электрическую машину 12 через канал 22 охладителя. Охлаждающая жидкость L распределяется через канал 22 охладителя, разветвленный в середине, и подается в первый корпус 111 и второй корпус 121. То есть, в настоящем варианте выполнения охлаждающая жидкость L параллельно подается в первую вращающуюся электрическую машину 11 и вторую вращающуюся электрическую машину 12.

[0019] Первый корпус 111 и второй корпус 121, соответственно, включают в себя резервуары 114, 124 для жидкости в их самом нижнем положении. Охлаждающая жидкость L подается в каждую из первой вращающейся электрической машины 11 и второй вращающейся электрической машины 12 сверху так, чтобы находиться в контакте с первым ротором 112 и вторым ротором 122, и накапливается в резервуарах 114, 124 для жидкости. Накопленная охлаждающая жидкость L собирается в насосе 21. В это время охлаждающая жидкость L, выпускаемая из резервуара 114 для жидкости первой вращающейся электрической машины 11, возвращается в насос 21 через резервуар 124 для жидкости второй вращающейся электрической машины 12.

[0020] Соединительная труба 30 связывает газовую фазу в первом корпусе 111 и газовую фазу во втором корпусе 121 так, что внутренние давления этих корпусов уравновешиваются. Открытые участки 115, 125 обеспечены соответственно на верхних участках первого корпуса 111 и второго корпуса 121 и покрыты крышками 116, 126. Соединительная труба 30 устанавливается так, чтобы проходить через крышки 116, 126.

[0021] Согласно устройству 1 вращающейся электрической машины, выполненному как описано выше, в то время как функционирует первая вращающаяся электрическая машина 11, первый ротор 112 и первый статор 113 нагреваются путем нагревания сопротивлением, и в связи с этим газ в первом корпусе 111 также нагревается. Подобным образом, в то время как функционирует вторая вращающаяся электрическая машина 12, второй ротор 122 и второй статор 123 нагреваются путем нагревания сопротивлением, и в связи с этим газ во втором корпусе 121 также нагревается. В случае, когда первый корпус 111 и второй корпус 121 обеспечены независимо друг от друга, возникает разность между внутренними давлениями этих корпусов 111, 121.

[0022] В настоящем варианте выполнения, так как газовая фаза в первом корпусе 111 и газовая фаза во втором корпусе 121 связаны друг с другом посредством соединительной трубы 30, разность давлений не возникает. Соответственно, когда охлаждающая жидкость L направляется в первый корпус 111 и второй корпус 121 насосом 21, разность в величине подачи из-за разности давлений не возникает. Дополнительно, разность в количестве охлаждающей жидкости L, собранной из первого корпуса 111 и второго корпуса 121, не возникает.

[0023] Дополнительно, в первом варианте выполнения охлаждающая жидкость L собирается из резервуара 114 для жидкости первой вращающейся электрической машины 11 с помощью резервуара 124 для жидкости второй вращающейся электрической машины 12. Резервуар 114 для жидкости первой вращающейся электрической машины 11 расположен в более высоком положении, чем резервуар 124 для жидкости второй вращающейся электрической машины 12. Так как первый корпус 111 и второй корпус 121 соединены друг с другом соединительной трубой 30, охлаждающая жидкость L течет из первой вращающейся электрической машины 11 во вторую вращающуюся электрическую машину 12 независимо от рабочих условий первой вращающейся электрической машины 11 и второй вращающейся электрической машины 12. Соответственно, насос 21 собирает охлаждающую жидкость L из резервуара 124 для жидкости второй вращающейся электрической машины 12, посредством чего охлаждающая жидкость L плавно циркулирует без застаивания в первой вращающейся электрической машине 11 и второй вращающейся электрической машине 12.

[0024] В первом варианте выполнения внутреннее давление в первом корпусе 111 и внутреннее давление во втором корпусе 121 находятся, по существу, в сбалансированном состоянии за счет соединительной трубы 30. Другими словами, отсутствует возможность того, что охлаждающая жидкость L потечет обратно из стороны более высокого внутреннего давления в сторону более низкого внутреннего давления между первой вращающейся электрической машиной 11 и второй вращающейся электрической машиной 12. Охлаждающая жидкость L, выпускаемая из резервуара 114 для жидкости первой вращающейся электрической машины 11, может соединяться с охлаждающей жидкостью L, выпускаемой из резервуара 124 для жидкости второй вращающейся электрической машины 12, и далее собираться в насосе 21.

[0025] Устройство 1 вращающейся электрической машины, согласно второму варианту выполнения настоящего изобретения, будет описано со ссылкой на фиг.2-фиг.4. Компоненты, имеющие такие же функции, что и компоненты устройства 1 вращающейся электрической машины первого варианта выполнения, обозначены такими же ссылочными позициями и их описание относится к описанию первого варианта выполнения. Дополнительно вся конфигурация устройства 1 вращающейся электрической машины относится к первому варианту выполнения и фиг.1.

[0026] Как показано на фиг.2-фиг.4, устройство 1 вращающейся электрической машины второго варианта выполнения отличается от устройства 1 вращающейся электрической машины первого варианта выполнения конфигурациями соединительной трубы 30 и ее окружением. Как показано на фиг.2, устройство 1 вращающейся электрической машины второго варианта выполнения включает в себя первый сапун 31 и второй сапун 32, соответственно, вблизи соединительной трубы 30, соединенной с крышками 116, 126. В случае, когда разность давлений между внутренней частью и наружной частью первого корпуса 111 первой вращающейся электрической машины 11 превышает некоторый уровень, первый сапун 31 связывает внутреннюю часть и наружную часть первого корпуса 111. В случае, когда разность давлений между внутренней частью и наружной частью второго корпуса 121 второй вращающейся электрической машины 12 превышает некоторый уровень, второй сапун 32 связывает внутреннюю часть и наружную часть второго корпуса 121. При этом, так как первый корпус 111 и второй корпус 121 соединены друг с другом так, что внутренние давления корпусов 111, 121 уравновешиваются за счет соединительной трубы 30, может быть обеспечен только один из первого сапуна 31 и второго сапуна 32.

[0027] Как показано на фиг.3, первая вращающаяся электрическая машина 11 включает в себя первую защитную пластину 41 для покрытия отверстия 301 соединительной трубы 30 внутри первого корпуса 111. Первая защитная пластина 41 расположена вдоль плоскости, поперечной направлению, в котором отверстие 301 соединительной трубы 30 открывается внутрь первого корпуса 111. Как показано на фиг.4, первая защитная пластина 41 обеспечена на ее периферии с зазором G для циркуляции газа (воздуха в настоящем варианте выполнения) в первом корпусе без сопротивления. Первая защитная пластина 41 также окружает концевой участок первого сапуна 31, расположенный вблизи соединительной трубы 30, как показано на фиг.3.

[0028] Дополнительно, во втором варианте выполнения концевой участок соединительной трубы 30, соединенный с крышкой 126 второго корпуса 121 второй вращающейся электрической машины 12, и второй сапун 32, установленный во втором корпусе 121, выполнены тем же образом, что и на фиг.3. Другими словами, вторая вращающаяся электрическая машина 12 включает в себя вторую защитную пластину 42 для покрытия отверстия 302 соединительной трубы 30 внутри второго корпуса 121. Вторая защитная пластина 42 расположена вдоль плоскости, поперечной направлению, в котором отверстие 302 соединительной трубы 30 открывается внутрь второго корпуса 121. Вторая защитная пластина 42 также окружает концевой участок второго сапуна 32, расположенного вблизи отверстия 302 соединительной трубы 30, соединенного со вторым корпусом 121. Ссылочные позиции этих конфигураций обозначены в скобках на фиг.3.

[0029] Согласно устройству 1 вращающейся электрической машины второго варианта выполнения, выполненного как описано выше, так как отверстия 301, 302 соединительной трубы 30 покрыты первой защитной пластиной 41 и второй защитной пластиной 42, блокирование отверстий 301, 302 соединительной трубы 30 или концевых участков первого сапуна 31 и второго сапуна 32 от охлаждающей жидкости L, разбрасываемой первым ротором 112 первой вращающейся электрической машины 11 и вторым ротором 122 второй вращающейся электрической машины 12, может быть предотвращено.

[0030] В первом варианте выполнения крышка 116 первого корпуса 111 и крышка 126 второго корпуса 121 расположены наклонно, по существу, под таким же углом, который показан на фиг.1. Углы крышек 116, 126 могут быть установлены так, что крышки 116, 126 легко отсоединяются для обслуживания первой вращающейся электрической машины 11 и второй вращающейся электрической машины 12. Альтернативно, углы крышек 116, 126 могут быть размещены относительно тангенциального направления вращения роторов 112, 122.

1. Система вращающихся электрических машин, содержащая:
первую вращающуюся электрическую машину, которая включает в себя первый ротор, первый статор и первый корпус для вмещения первого ротора и первого статора;
вторую вращающуюся электрическую машину, которая включает в себя второй ротор, второй статор и второй корпус для вмещения второго ротора и второго статора;
насос, который подает охлаждающую жидкость в первую вращающуюся электрическую машину и вторую вращающуюся электрическую машину; и
соединительную трубу, которая связывает газовую фазу в первом корпусе и газовую фазу во втором корпусе так, что внутренние давления первого корпуса и второго корпуса уравновешены друг с другом.

2. Система вращающихся электрических машин по п.1, которая содержит защитную пластину для покрытия одного концевого отверстия соединительной трубы, размещенную в одной из первой вращающейся электрической машины или второй вращающейся электрической машины.

3. Система вращающихся электрических машин по п.1, в которой первая вращающаяся электрическая машина включает в себя первую защитную пластину для покрытия одного концевого отверстия соединительной трубы, соединенной с первым корпусом, а
вторая вращающаяся электрическая машина включает в себя вторую защитную пластину для покрытия другого концевого отверстия соединительной трубы, соединенной со вторым корпусом.

4. Система вращающихся электрических машин по п.2, в которой первая вращающаяся электрическая машина включает в себя первый сапун для связи внутренней части и наружной части первого корпуса в области, окруженной первой защитной пластиной, а
вторая вращающаяся электрическая машина включает в себя второй сапун для связи внутренней части и наружной части второго корпуса в области, окруженной второй защитной пластиной.

5. Система вращающихся электрических машин по п.4, в которой первая вращающаяся электрическая машина включает в себя первую крышку, которая покрывает первое отверстие, образованное на первом корпусе, и которая является отсоединяемой от первого корпуса,
вторая вращающаяся электрическая машина включает в себя вторую крышку, которая покрывает второе отверстие, образованное на втором корпусе, и которая является отсоединяемой от второго корпуса.

6. Система вращающихся электрических машин по любому из пп.1-5, в которой охлаждающая жидкость, выпускаемая из насоса, параллельно подается в первую вращающуюся электрическую машину и вторую вращающуюся электрическую машину через канал охладителя, разветвленный в середине.

7. Система вращающихся электрических машин по п.5, в которой охлаждающая жидкость, выпускаемая из первой вращающейся электрической машины, возвращается в насос через резервуар для жидкости, обеспеченный на нижнем участке второй вращающейся электрической машины.

8. Система вращающихся электрических машин по п.6, в которой канал охладителя для возвращения охлаждающей жидкости, выпускаемой из первой вращающейся электрической машины в насос, и канал охладителя для возвращения охлаждающей жидкости, выпускаемой из второй вращающейся электрической машины в насос, объединены и далее соединены с насосом.