旋轉(zhuǎn)電機(jī)和用于控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方法
【專利摘要】一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)(100)包括轉(zhuǎn)子(30),該轉(zhuǎn)子(30)被布置成使得轉(zhuǎn)子(30)的旋轉(zhuǎn)軸(60)在水平方向上延伸;定子(20),該定子(20)設(shè)置有線圈端(22),在重力方向上將冷卻劑從線圈端(22)上方的位置處供應(yīng)到線圈端(22)上;以及溫度傳感器(23),該溫度傳感器被布置在線圈端(22)的外周面上在包括轉(zhuǎn)子(30)的旋轉(zhuǎn)軸(60)的水平面附近的位置處。當(dāng)冷卻劑的流量低于預(yù)定閾值時,溫度傳感器(23)測量線圈溫度。當(dāng)冷卻劑的流量在預(yù)定閾值以上,使得冷卻劑與溫度傳感器(23)直接接觸時,溫度傳感器測量冷卻劑溫度。
【專利說明】旋轉(zhuǎn)電機(jī)和用于控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)電機(jī),以及用于控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在諸如電動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中,定子的線圈的溫度在操作期間增加。因此,采用通過使溫度傳感器壓向線圈來測量線圈的溫度的方法(例如參見日本專利申請公開N0.2003-92858 (JP2003-92858A))。近年來,將磁鐵嵌入轉(zhuǎn)子中的交流(AC)電動機(jī)和交流(AC)電動發(fā)電機(jī)已經(jīng)廣泛使用。在將磁鐵嵌入轉(zhuǎn)子的這種旋轉(zhuǎn)電機(jī)中,轉(zhuǎn)子的磁鐵的溫度在操作期間增加。因此,在轉(zhuǎn)子中形成沿磁鐵延伸的冷卻油通道,并且通過使冷卻油通過冷卻油通道來冷卻磁鐵。然而,因為磁鐵與轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn),難以直接地測量磁鐵的溫度。因此,提出了下述方法。根據(jù)該方法,將用于磁鐵的冷卻油從冷卻油通道的出口在徑向方向上朝向到裝配到定子的溫度傳感器供應(yīng),并且由溫度傳感器檢測已經(jīng)冷卻磁鐵并因此其溫度已經(jīng)增加的冷卻油的溫度。用這種方式,估算磁鐵的溫度。根據(jù)該方法,基于磁鐵的估算溫度,增加或減小用于磁鐵的冷卻劑的流量(例如,參考日本專利申請公開N0.2008-178243 (JP2008-178243A))。
[0003]同時,采用下述冷卻定子的線圈端的方法。根據(jù)該方法,在轉(zhuǎn)子中形成冷卻油通道,并且在徑向方向上將冷卻油從轉(zhuǎn)子朝向線圈端供應(yīng),以冷卻線圈端(例如參見日本專利申請公開N0.2009-284718 (JP2009-284718A))。在該方法中,提出了提供將冷卻油引導(dǎo)到線圈端的引導(dǎo)構(gòu)件,使得將冷卻油有效地供應(yīng)到線圈端。JP2009-284718A還提出了提供對線圈端的熱保護(hù)的方法。根據(jù)該方法,將溫度傳感器在不太可能接觸冷卻油的部分處裝配到線圈端,以檢測線圈端中的最高溫度。
[0004]在近來的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中,通常采用將冷卻油在垂直方向上從定子的線圈端上的位置朝向線圈端供應(yīng)的方法,以更有效地冷卻定子。在這種情況下,為對線圈和冷卻油兩者提供熱保護(hù),限制旋轉(zhuǎn)電機(jī)的負(fù)載,以保持線圈的溫度低于預(yù)定上限溫度,并且保持冷卻油的溫度低于預(yù)定上限溫度。當(dāng)改變冷卻油的流量時,有必要控制冷卻油的流量,使得線圈的溫度落在預(yù)定溫度范圍內(nèi),并且使得冷卻油的溫度落在預(yù)定溫度范圍內(nèi)。例如,控制冷卻油的流量,使得當(dāng)線圈的溫度低時,冷卻油的流量也低,并且隨著線圈的溫度增加,冷卻油的流量也增加。此外,當(dāng)隨著線圈的溫度增加,冷卻油本身的溫度也增加時,降低冷卻油的流量,使得冷卻油本身的溫度低于上限溫度。換句話說,當(dāng)冷卻油的溫度低時,根據(jù)線圈的溫度來確定冷卻油的流量,并且當(dāng)冷卻油的溫度增加到某一程度時,根據(jù)冷卻油本身的溫度,來確定冷卻油的流量。
[0005]在這種情況下,有必要檢測線圈的溫度和冷卻油的溫度兩者。然而,在JP2003-92858A、JP2008-178243A和JP2009-284718A中所述的相關(guān)技術(shù)的任何一個中,建議測量線圈的溫度和冷卻油的溫度中的僅一個。因此,為了檢測線圈的溫度和冷卻油本身的溫度,需要設(shè)置多個溫度傳感器。這可能會使構(gòu)造復(fù)雜化。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)電機(jī),其通過簡單的構(gòu)造,對線圈和冷卻劑均提供熱保護(hù),以及一種用于控制該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方法。
[0007]本發(fā)明的第一方面涉及一種旋轉(zhuǎn)電機(jī),該旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括:轉(zhuǎn)子,該轉(zhuǎn)子被布置為使得轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸在水平方向上延伸;定子,該定子設(shè)置有線圈端,將冷卻劑從在重力方向上在線圈端上方的位置供應(yīng)到線圈端上;以及溫度傳感器,該溫度傳感器被布置在線圈端的外周面上在包括轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸的水平面附近的位置處。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一方面的旋轉(zhuǎn)電機(jī)可以進(jìn)一步包括傳感器弓I導(dǎo)件,該傳感器弓I導(dǎo)件被布置在溫度傳感器在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的徑向方向上的外側(cè),并且沿重力方向向上延伸。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一方面的旋轉(zhuǎn)電機(jī)可以進(jìn)一步包括第一控制單元,該第一控制單元被配置為限制旋轉(zhuǎn)電機(jī)的負(fù)載。第一控制單元可以限制旋轉(zhuǎn)電機(jī)的負(fù)載,使得當(dāng)冷卻劑的流量低于預(yù)定閾值時,由溫度傳感器檢測的溫度不超過線圈端的上限溫度,并且限制旋轉(zhuǎn)電機(jī)的負(fù)載,使得當(dāng)冷卻劑的流量等于或高于預(yù)定閾值時,由溫度傳感器檢測的溫度不超過冷卻劑的上限溫度。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第一方面的旋轉(zhuǎn)電機(jī)可以進(jìn)一步包括第二控制單元,該第二控制單元被配置為增加或減小冷卻劑的流量。第二控制單元可以增加或減小冷卻劑的流量,使得當(dāng)冷卻劑的流量低于預(yù)定閾值時,由溫度傳感器檢測的溫度不超過線圈端的上限溫度,并且增加或減小冷卻劑的流量,使得當(dāng)冷卻劑的流量等于或高于預(yù)定閾值時,由溫度傳感器檢測的溫度不超過冷卻劑的上限溫度。
[0011 ] 在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中,傳感器弓I導(dǎo)件可以被布置在離開線圈端的位置;并且傳感器引導(dǎo)件可以改變在線圈端的外周面上流動的冷卻劑中的至少一部分的流動方向,使得冷卻劑中的該至少一部分的流動引向溫度傳感器。
[0012]在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中,溫度傳感器可以測量線圈端的表面的溫度和冷卻劑的溫度中的一個或兩者。
[0013]本發(fā)明的第二方面涉及一種控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方法,該旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括轉(zhuǎn)子,該轉(zhuǎn)子被布置成使得轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸在水平方向上延伸;定子,該定子設(shè)置有線圈端,將冷卻劑從在重力方向上在線圈端上方的位置供應(yīng)到線圈端上;以及溫度傳感器,該溫度傳感器被布置在線圈端的外周面上在包括轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸的水平面附近的位置處。該方法包括:限制旋轉(zhuǎn)電機(jī)的負(fù)載,使得當(dāng)冷卻劑的流量低于預(yù)定閾值時,由溫度傳感器檢測的溫度不超過線圈端的上限溫度,并且限制旋轉(zhuǎn)電機(jī)的負(fù)載,使得當(dāng)冷卻劑的流量等于或高于預(yù)定閾值時,由溫度傳感器檢測的溫度不超過冷卻劑的上限溫度。
[0014]在本發(fā)明的方面中,通過簡單的構(gòu)造,對線圈和冷卻劑兩者提供熱保護(hù)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]參考附圖,在本發(fā)明的示例性實施例的下述詳細(xì)描述中,將描述本發(fā)明的特征、優(yōu)點和技術(shù)及工業(yè)重要性,其中,相同的數(shù)字表示相同的元件,并且其中:
[0016]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動發(fā)電機(jī)的說明圖,并且移除了線圈端側(cè)上的蓋。
[0017]圖2A和圖2B是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)的示意圖。[0018]圖3A和圖3B是示出當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動發(fā)電機(jī)中的冷卻油的流量低時,冷卻油的流動的說明圖。
[0019]圖4A和圖4B是示出當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動發(fā)電機(jī)中的冷卻油的流量高時,冷卻油的流動的說明圖。
[0020]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的電動發(fā)電機(jī)的操作的流程圖。
[0021]圖6是用于根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的電動發(fā)電機(jī)的輸出限制曲線的例子。
[0022]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的電動發(fā)電機(jī)的操作的流程圖。
【具體實施方式】
[0023]在下文中,將參考附圖,描述本發(fā)明的第一實施例。在下述描述中,將描述電動發(fā)電機(jī)(MG) 100作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的例子。本發(fā)明不僅可以應(yīng)用于電動發(fā)電機(jī)(MG) 100,而且可以應(yīng)用于電動機(jī)和發(fā)電機(jī)。如圖1所不,根據(jù)第一實施例的電動發(fā)電機(jī)100包括外殼10、定子20和轉(zhuǎn)子30。電動發(fā)電機(jī)100安裝在例如電動車輛中,使得轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)軸60 (在下文中,稱為“旋轉(zhuǎn)軸60”)水平地延伸。此外,如圖1所示,中心軸61是通過旋轉(zhuǎn)軸60的水平軸,并且中心軸62是通過旋轉(zhuǎn)軸60的垂直軸。定子20包括定子鐵心21和線圈端22。定子鐵心21設(shè)置有繞組線圈。線圈端22在轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)軸60的方向上,從定子鐵心21的端面伸出,并且在定子鐵心21的齒上延伸。線圈端22具有環(huán)形形狀。在沿包括旋轉(zhuǎn)軸60的平面截取的截面圖中的外周的上和下部分是拱形或大致半圓形形狀。在外殼10中布置三個電源端子26、27、28,并且電源端子26、27、28連接到定子20的各相線圈。電源端子26、27、28供應(yīng)用于驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)100的三相AC電力,或輸出由電動發(fā)電機(jī)100生成的三相AC電力。
[0024]將溫度傳感器23布置成在包括定子20的水平中心軸61的平面附近的位置處與環(huán)形線圈端22的外周面接觸。傳感器引導(dǎo)件24裝配到位于溫度傳感器23與線圈端22相反側(cè)上的溫度傳感器23的面。傳感器引導(dǎo)件24布置成從溫度傳感器23基本上垂直地向上延伸。傳感器線25連接到溫度傳感器23。傳感器引導(dǎo)件24在作為通常沿與線圈端22成切線的方向的方向上朝向溫度傳感器23引導(dǎo)傳感器線25。傳感器引導(dǎo)件24環(huán)繞傳感器線25。傳感器引導(dǎo)件24可以是朝線圈端22開口的大致U形板構(gòu)件,或可以是具有盒形以便環(huán)繞傳感器線25的整個周邊的構(gòu)件。從傳感器引導(dǎo)件24延伸的傳感器線25沿定子鐵心21的端面布線。因此,傳感器線25從與電源端子26、27、28相鄰的位置朝向外殼10的外側(cè)布線。
[0025]注意,圖1是示出移除了布置在線圈端22側(cè)上的外殼10的蓋,使得容納在外殼10中的定子20和轉(zhuǎn)子30可見的狀態(tài)的說明圖。在垂直于繪制圖1的紙的方向上,布置在線圈端22與定子鐵心21相反側(cè)上的部件未被示出。冷卻油噴嘴33布置在基本上垂直方向上的線圈端22上方的位置。換句話說,冷卻油噴嘴33布置在重力方向上在線圈端22正上方的位置。冷卻油噴嘴33將用作冷卻劑的冷卻油在基本上垂直方向上從在線圈端22上面的位置朝向線圈端22的上外周面供應(yīng)。因此,從在線圈端22上面的位置提供的冷卻油沿線圈端22的表面向下流動,并且通過在外殼10的下部中形成的孔11滴入油盤(未示出)中。
[0026]如圖2所示,根據(jù)第一實施例的電動發(fā)電機(jī)100包括如上參考圖1所述的定子20和轉(zhuǎn)子30。在旋轉(zhuǎn)軸60的方向上伸出的線圈端22布置在定子20在旋轉(zhuǎn)軸60的方向上的端面上。在包括轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)軸60的水平面附近的位置處,將溫度傳感器23裝配到線圈端22的外周面。溫度傳感器60覆蓋有沿重力方向向上延伸的傳感器引導(dǎo)件24。如圖2所示,在傳感器引導(dǎo)件24和線圈端22之間形成間隙。從溫度傳感器23延伸的傳感器線25連接到控制單元50。由溫度傳感器23檢測的溫度被輸入到控制單元50。電動發(fā)電機(jī)100的電源端子26、27、28經(jīng)由各個電力電纜連接到逆變器29。逆變器29從能充放電力的二次電池(未示出)接收電力。將來自二次電池的電力轉(zhuǎn)換成用于驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)100的三相AC電力,然后輸出到電動發(fā)電機(jī)100。另一方面,將由電動發(fā)電機(jī)100生成的三相AC電力通過逆變器29轉(zhuǎn)換成DC電力,然后提供給二次電池。逆變器29連接到控制單元50,并在來自控制單元50的命令的基礎(chǔ)上而被驅(qū)動。
[0027]如圖2所示,電動發(fā)電機(jī)100包括被配置為冷卻線圈端22的冷卻系統(tǒng)200。冷卻系統(tǒng)200包括油盤34、冷卻油泵31、三通閥32、冷卻油吸入管35和冷卻油排出管36。油盤34存儲用作冷卻劑的冷卻油。冷卻油泵31將存儲在油盤34中的冷卻油導(dǎo)入到在基本上垂直方向上布置在線圈端22上面的位置處的冷卻油噴嘴33。三通閥32調(diào)整從冷卻油噴嘴33供應(yīng)到線圈端22上的冷卻油的流量。冷卻油吸入管35使冷卻油泵31和油盤34彼此連通。冷卻油排出管36連接到冷卻油泵31的排出口。冷卻油泵31連接到轉(zhuǎn)子30,并且由轉(zhuǎn)子30旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。冷卻油泵31可以機(jī)械地連接到轉(zhuǎn)子30,并且以與轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)速度成比例的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。換句話說,冷卻油泵31可以被配置成使得從冷卻油泵31排出的冷卻油的流量與轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)速度成比例地增加或減小。替代地,從冷卻油泵31排出的冷卻油的流量不需要簡單地與轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)速度成比例地增加或減小??梢耘c轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)速度無關(guān)地,由例如液力聯(lián)軸節(jié)控制冷卻油泵31的旋轉(zhuǎn)速度。當(dāng)基于轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)速度確定從冷卻油泵31排出的冷卻油的流量時,可以通過圖2所示的三通閥32將冷卻油的一部分直接返回到油盤34或通過使用冷卻油的一部分冷卻其他部件,來調(diào)整供應(yīng)到線圈端22上的冷卻油的流量。當(dāng)與轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)速度無關(guān)地,調(diào)整從冷卻油泵31排出的冷卻油的流量時,可以將冷卻油泵31連接到控制單元50,并且可以在來自控制單元50的命令的基礎(chǔ)上增加或減小流量。注意,控制單元50是包括CPU和存儲控制程序和控制數(shù)據(jù)的存儲器的計算機(jī)。
[0028]將參考圖3A、3B、圖4A、4B和圖5,描述當(dāng)根據(jù)第一實施例的電動發(fā)電機(jī)100安裝在電動車輛中時的電動發(fā)電機(jī)100的操作。如圖5的步驟SlOl所示,控制單元50確定是否起動安裝電動發(fā)電機(jī)100的電動車輛。可以通過確定是否接通點火開關(guān),或通過確定是否按壓起動開關(guān),來確定是否起動電動車輛。當(dāng)起動電動車輛時,控制單元50獲取供應(yīng)到線圈端22上的冷卻油的流量,如圖5的步驟S102所示。當(dāng)從冷卻油泵31排出的冷卻油的流量與轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)速度成比例時,可以基于轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)速度,獲取冷卻油的流量。當(dāng)存在直接檢測冷卻油泵31的旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)速度傳感器時,可以基于來自旋轉(zhuǎn)速度傳感器的輸出,獲取冷卻油的流量。替代地,當(dāng)在來自控制單元50的命令的基礎(chǔ)上,控制冷卻油泵31的旋轉(zhuǎn)速度時,可以基于命令值,獲取冷卻油的流量。此外,除上述的值中的一個外,還可以基于來自圖2所示的三通閥32的開度信號,獲取冷卻油的流量。換句話說,當(dāng)從冷卻油泵31排出的冷卻油的一部分未被從冷卻油噴嘴33供應(yīng)到線圈端22上時,可以將通過從上述的值中的一個,減去與由來自三通閥32的開口信號指示的開度對應(yīng)的冷卻油的流量獲得的值獲取為冷卻油的流量。[0029]如圖5的步驟S103所示,控制信號50將根據(jù)上述方法中的一個獲取的信號值與預(yù)定閾值比較,以確定冷卻油的流量是否低于閾值。當(dāng)冷卻油的流量低于預(yù)定閾值時,如圖3A中的箭頭所示,從冷卻油噴嘴33供應(yīng)到線圈端22的上外周面上的冷卻油滴下。換句話說,冷卻油從線圈端22的頂部向下沿線圈端22的表面滴下,并且還沿圓周方向從頂部附近的部分向下沿線圈端22的外周面滴下。從在旋轉(zhuǎn)軸60的方向上伸出的線圈端22的上部的表面滴下的冷卻油的部分在旋轉(zhuǎn)軸60的方向上伸出的線圈端22的下部的表面上流過,同時冷卻線圈端22的下部,并且滴入油盤34中。
[0030]如圖3B所示,線圈端22是環(huán)形構(gòu)件,并且線圈端22的外周部在沿旋轉(zhuǎn)軸60截取的截面中,具有大致半圓形的形狀。因此,如圖3B的箭頭所示,供應(yīng)到線圈端22的頂部上的冷卻油沿線圈端22的表面流過。換句話說,冷卻油的流動在線圈端22在其厚度方向上的中心處分支成在旋轉(zhuǎn)軸60的方向上對齊的多個流,并且冷卻油流向位于線圈端22與定子鐵心21相反側(cè)上的線圈端22的端面,以及定子鐵心21側(cè)上的端面。當(dāng)冷卻油的流量低于預(yù)定閾值時,如圖3A和3B所示,冷卻油僅在作為線圈端22在中心軸61的方向上的中心部分的陰影區(qū)41的表面上流動。另一方面,冷卻油不接觸圖3A、圖3B中未加陰影的線圈端22的區(qū)域。因此,與冷卻油不在其上流動的線圈端22的區(qū)域的表面接觸的溫度傳感器23檢測線圈端22的溫度。
[0031]如圖5的步驟S104所示,控制單元50獲取由溫度傳感器23檢測的溫度??刂茊卧?0識別冷卻油的流量低于如上所述的預(yù)定閾值。因此,控制單元50確定所檢測的溫度是線圈端22的溫度,并且在線圈的溫度的基礎(chǔ)上,執(zhí)行對電動發(fā)電機(jī)100的負(fù)載的限制,如圖5的步驟S105和S106所示。當(dāng)在線圈的溫度的基礎(chǔ)上,執(zhí)行對電動發(fā)電機(jī)100的負(fù)載的限制時,控制單元50通過使用圖6中的線6A所示的限制曲線,限制供應(yīng)到電動發(fā)電機(jī)100的電力或由電動發(fā)電機(jī)100生成的電力。如圖6的線6A所示,當(dāng)所檢測的溫度不超過作為預(yù)定閾值的溫度T2時,允許供應(yīng)到電動發(fā)電機(jī)100的電力或從電動發(fā)電機(jī)100輸出的電力達(dá)到全負(fù)載匕。另一方面,當(dāng)所檢測的溫度超過預(yù)定溫度T2時,隨著溫度的增加,從全負(fù)載P。減小供應(yīng)到電動發(fā)電機(jī)100的電力或從電動發(fā)電機(jī)100輸出的電力,如線6A所示。在這種情況下,控制用于電動發(fā)電機(jī)100的負(fù)載命令值,使得即使當(dāng)由于加速器操作量或車速的增加,要求電動發(fā)電機(jī)100的輸出更大時,電動發(fā)電機(jī)100的輸出變得既不等于也不大于由圖6中的線6A所限制的輸出。其中,用作閾值的溫度T2是基于線圈溫度的負(fù)載限制起始溫度(用于線圈溫度的閾值)。用于線圈溫度的閾值可以是線圈端22的上限溫度。
[0032]當(dāng)控制單元50如圖5的步驟S106所示地開始對電動發(fā)電機(jī)100的負(fù)載限制時,控制單元50返回到圖5中的步驟S105,以確定由溫度傳感器23檢測的溫度是否超過預(yù)定閾值T2。然后,控制單元50繼續(xù)對電動發(fā)電機(jī)100的負(fù)載的限制,直到由溫度傳感器23檢測的溫度降至低于預(yù)定閾值T2為止。當(dāng)由溫度傳感器23檢測的溫度降至低于預(yù)定閾值T2時,控制單元50基于線圈溫度,停止對電動發(fā)電機(jī)100的負(fù)載的限制,如圖5的步驟S107所示。然后,控制單元50返回到圖5中的步驟S102,以獲取冷卻油的流量,并且確定冷卻油的流量是否低于預(yù)定閾值,如圖5的步驟S103所示。
[0033]當(dāng)冷卻油的流量等于或高于預(yù)定閾值時,如同上述參考圖3Α和圖3Β所示的情形,如圖4Α的箭頭所示,從冷卻油噴嘴33供應(yīng)到線圈端22的上外周面的冷卻油沿線圈端22的表面從線圈端22的頂部滴下,并且還沿線圈端22的外周面,從圓周方向上的頂部附近的部分滴下。在圖4A所示的情形中,因為冷卻油的流量和流速均高于在參考圖3A所示的情形中的流量和流速,因此冷卻油在與參考圖3A所述的情形中相比在中心軸61的方向上的更寬區(qū)域上流過。因此,冷卻油流過的線圈端22的端面的區(qū)域是與在圖3A所示的區(qū)域41相比在中心軸61的方向上更寬的陰影區(qū)43。如圖4A所示,當(dāng)冷卻油的流量等于或高于預(yù)定閾值時,冷卻油在沿旋轉(zhuǎn)軸60的方向上伸出的線圈端22的、除線圈端22在中心軸61的方向上的兩端外的端面的大部分區(qū)域上,從頂部流向底部。然后,從在旋轉(zhuǎn)軸60的方向上伸出的線圈端22的上部的表面滴下的冷卻油部分在線圈端22的下部的表面上流動,同時冷卻線圈端22的下部,并且滴入油盤34中。
[0034]在與線圈端22的外周面成切線的方向上從冷卻油噴嘴33供應(yīng)的冷卻油的部分,從在與線圈端22的外周面成切線的方向上,從線圈端22的外周面線性地繼續(xù)前進(jìn),而不沿線圈端22的外周面流動,如圖4A中的箭頭所示。換句話說,冷卻油傾斜地向下線性繼續(xù)前進(jìn),以便進(jìn)一步遠(yuǎn)離線圈端22的外周面。如圖4A所示,從線圈端22的外周面線性地繼續(xù)前進(jìn)的冷卻油撞上傳感器引導(dǎo)件24在線圈端22側(cè)上的面。然后,冷卻油沿傳感器引導(dǎo)件24在線圈端22側(cè)上的面向下流動,并且在溫度傳感器23的表面上流動,然后滴入油盤34中。
[0035]同時,如圖4B中的箭頭所示,供應(yīng)到線圈端22的頂部上的冷卻油沿線圈端22的表面流動。換句話說,冷卻油的流動在線圈端22在其厚度方向上的中心處分支成在旋轉(zhuǎn)軸60的方向上對齊的多個流,并且冷卻油流向在線圈端22的與定子鐵心21相反的側(cè)面上的線圈端22的端面,以及在定子鐵心21側(cè)上的端面,如同上述參考圖3B所示的情形。當(dāng)冷卻油的流量等于或高于預(yù)定閾值時,因為冷卻油的流速高,因此,冷卻油在比圖3B所示的區(qū)域41更寬的陰影區(qū)43的表面上向下流動。因此,如在參考圖4A所示的情形中,冷卻油的一部分繼續(xù)前進(jìn),以便從在與線圈端22成切線的方向上,從線圈端22的外周面進(jìn)一步遠(yuǎn)離線圈端22的外周面。如圖4B所示,繼續(xù)前進(jìn)以便進(jìn)一步遠(yuǎn)離線圈端22的外周面的冷卻油撞上傳感器引導(dǎo)件24在線圈端22側(cè)上的面。傳感器引導(dǎo)件24布置線圈端22在其厚度方向上的中心部處。然后,冷卻油沿傳感器引導(dǎo)件24在線圈端22側(cè)上的面向下流動。冷卻油在溫度傳感器23的表面上流動,然后滴入油盤34中。因此,冷卻油總與溫度傳感器23接觸,因此,溫度傳感器23檢測冷卻油的溫度。所檢測的冷卻油的溫度通常低于線圈的溫度。
[0036]如圖5的步驟S108所示,控制單元50獲取由溫度傳感器23檢測的溫度。因為控制單元50識別冷卻油的流量等于或高于如上所述的預(yù)定閾值,控制單元50確定所檢測的溫度是冷卻油的溫度。然后,控制單元50在冷卻油的溫度的基礎(chǔ)上,執(zhí)行對電動發(fā)電機(jī)100的負(fù)載的限制,如圖5的步驟S109和SllO所示。當(dāng)在冷卻油的溫度的基礎(chǔ)上,執(zhí)行對電動發(fā)電機(jī)100的負(fù)載的限制時,控制單元50通過使用圖6的線6B所示的限制曲線,限制供應(yīng)到電動發(fā)電機(jī)100的電力或由電動發(fā)電機(jī)100生成的電力。如圖6的線6B所示,當(dāng)所檢測的溫度不超過溫度作為預(yù)定閾值的T1時,允許供應(yīng)到電動發(fā)電機(jī)100的電力或由電動發(fā)電機(jī)100輸出的電力達(dá)到全負(fù)載匕。另一方面,當(dāng)所檢測的溫度超過用作預(yù)定閾值的溫度T1時,隨著溫度的增加,從全負(fù)載Po降低供應(yīng)到電動發(fā)電機(jī)100的電力或從電動發(fā)電機(jī)100輸出的電力,如線6B所示。在這種情況下,控制用于電動發(fā)電機(jī)100的負(fù)載命令值,使得即使當(dāng)由于加速度操作量或車速的增加,要求電動發(fā)電機(jī)100的輸出更大時,電動發(fā)電機(jī)100的輸出也不會變得等于或大于在圖6的線6B中限制的輸出。其中,用作閾值的溫度T1是基于線圈溫度的負(fù)載限制起始溫度(用于冷卻油溫度的閾值)。用于冷卻油溫度的閾值T1低于如上所述的、基于線圈溫度的負(fù)載限制起始溫度T2。此外,用于冷卻油溫度的閾值可以是冷卻油的上限溫度。
[0037]當(dāng)控制單元50開始對電動發(fā)電機(jī)100的負(fù)載的限制時,如圖5的步驟SllO所示,控制單元50返回到圖5的步驟S109,以確定由溫度傳感器23檢測的溫度是否超過預(yù)定閾值1\。然后,控制單元50繼續(xù)對電動發(fā)電機(jī)100的負(fù)載的限制,直到由溫度傳感器23檢測的溫度降至低于預(yù)定閾值T1為止。當(dāng)由溫度傳感器23檢測的溫度降至低于預(yù)定閾值T1時,控制單元50基于冷卻油的溫度,停止對電動發(fā)電機(jī)100的負(fù)載限制,如圖5的步驟Slll所示。然后,控制單元50返回到圖5的步驟S102以獲取冷卻油的流量,并且確定冷卻油的流量是否低于預(yù)定閾值,如圖5的步驟S103所示。
[0038]如上所述,在根據(jù)第一實施例的電動發(fā)電機(jī)100中,當(dāng)冷卻油的流量低,并且因此冷卻油不與溫度傳感器23接觸時,由溫度傳感器23檢測線圈的溫度。然后,基于線圈的溫度,在輸出限制曲線的基礎(chǔ)上,限制電動發(fā)電機(jī)100的輸出。另一方面,當(dāng)冷卻油的流量高并且冷卻油總是接觸溫度傳感器23時,由溫度傳感器23檢測冷卻油的溫度。然后,基于冷卻油的溫度,在輸出限制曲線的基礎(chǔ)上,限制電動發(fā)電機(jī)100的輸出。因此,通過使用單一溫度傳感器,能精確地檢測線圈的溫度和冷卻油的溫度。因此,可以通過簡單的構(gòu)造,對線圈和冷卻油均提供熱保護(hù)。
[0039]參考圖7,將描述本發(fā)明的第二實施例。第二實施例涉及與轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)無關(guān)地控制從電動發(fā)電機(jī)100的冷卻油泵31排出的冷卻油的流量的情形。注意,將用與第一實施例中相同的參考數(shù)字,來表示與在參考圖1至圖6所述的第一實施例中的相同的部分,并且將省略其描述。
[0040]如圖7的步驟S201所示,控制單元50確定安裝電動發(fā)電機(jī)100的電動車輛是否起動。當(dāng)起動電動車輛時,控制單元50獲取冷卻油的流量,如圖7的步驟S202所示。在第二實施例中,基于來自控制單元50的命令,控制從冷卻油泵31排出的冷卻油的流量。同時,基于來自控制單元50的命令,控制三通閥32的開度。因此,控制單元50在用于冷卻油泵31的驅(qū)動命令值和用于三通閥32的開度命令值的基礎(chǔ)上,獲取冷卻油的流量。然后,如圖7的步驟S203所示,當(dāng)根據(jù)與預(yù)定閾值的比較結(jié)果,確定流量低于預(yù)定閾值時,確定冷卻油的流量低。換句話說,控制單元50確定冷卻油僅在線圈端22的中心部分上流動,如圖3Α所示,因此,溫度傳感器23檢測線圈的溫度。然后,控制單元50從溫度傳感器23獲取溫度,如圖7的步驟S204所示。當(dāng)由溫度傳感器23檢測的溫度超過某一閾值時,例如,稍微低于線圈的上限溫度的溫度,控制單元50確定線圈端22的溫度接近上限溫度。當(dāng)控制單元50確定線圈端22的溫度接近上限溫度時,控制單元50輸出用于增加從冷卻油泵31排出的冷卻油的流量的命令,如圖7的步驟S206所示。
[0041]控制單元50再次獲取冷卻油的流量,如圖7的步驟S207所示。然后,控制單元50確定冷卻油的流量是否低于預(yù)定閾值,如圖7的步驟S208所示。當(dāng)冷卻油的流量低于預(yù)定閾值時,控制單元50確定冷卻油不接觸溫度傳感器23,如圖3Α所示,因此,溫度傳感器23檢測線圈的溫度。然后,控制單元50返回到圖7的步驟S205,以將所檢測的溫度與用于線圈溫度的閾值比較。當(dāng)所檢測的溫度超過該閾值時,控制單元50再次增加冷卻油的流量,如圖7的步驟S207所示。另一方面,當(dāng)由溫度傳感器23檢測的溫度低于用于線圈溫度的閾值時,控制單元50降低冷卻油的流量,如圖7的步驟S212所示。然后,控制單元50返回到圖7的步驟S202以便再次獲取冷卻油的流量。
[0042]另一方面,當(dāng)在圖7的步驟S208,控制單元50確定冷卻油的流量超過預(yù)定閾值時,控制單元50確定冷卻油以參考圖4A和圖4B所述的方式流動并總是與溫度傳感器23接觸,并且溫度傳感器23檢測低于線圈的溫度的冷卻油的溫度。然后,在圖7的步驟S209中,控制單元50從溫度傳感器23獲取所檢測的溫度,并且將由溫度傳感器23檢測的溫度與用于冷卻油溫度的預(yù)定閾值比較,例如與稍微低于冷卻油不會劣化的溫度的上限的溫度比較,如圖7的步驟S210所示。當(dāng)所檢測的溫度超過用于冷卻油溫度的閾值時,控制單元50增加冷卻油的流量,如圖7的步驟S211所示。然后,控制單元50返回到圖7的步驟S210,以將冷卻油的溫度與用于冷卻油溫度的閾值比較。當(dāng)冷卻油的溫度低于用于冷卻油溫度的閾值時,控制單元50降低冷卻油的流量,如圖7的步驟S213所示,然后返回到圖7的步驟S202以再次獲取冷卻油的流量。
[0043]在第二實施例中,每次由溫度傳感器23檢測的溫度超過用于線圈溫度的閾值或用于冷卻油溫度的閾值時,增加冷卻油的流量以降低線圈的溫度或冷卻油的溫度。因此,可以通過簡單的構(gòu)造,即,通過使用單一溫度傳感器23,對線圈和冷卻油均提供熱保護(hù)。同時,每次由溫度傳感器23檢測的溫度超過用于線圈溫度的閾值或用于冷卻油溫度的閾值時,可以增加冷卻油的流量,以降低線圈的溫度或冷卻油的溫度,此外,可以限制電動發(fā)電機(jī)100的輸出。
【權(quán)利要求】
1.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)(100),包括: 轉(zhuǎn)子(30 ),所述轉(zhuǎn)子(30 )被布置為使得所述轉(zhuǎn)子(30 )的旋轉(zhuǎn)軸(60 )在水平方向上延伸; 定子(20), 所述定子(20)設(shè)置有線圈端(22),將冷卻劑從在重力方向上在所述線圈端(22 )上方的位置供應(yīng)到所述線圈端(22 )上;以及 溫度傳感器(23),所述溫度傳感器(23)被布置在所述線圈端(22)的外周面上在包括所述轉(zhuǎn)子(30)的所述旋轉(zhuǎn)軸(60)的水平面附近的位置處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(100),進(jìn)一步包括傳感器引導(dǎo)件(24),所述傳感器弓丨導(dǎo)件(24 )被布置在所述溫度傳感器(23 )在所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(100 )的徑向方向上的外側(cè),并且沿重力方向向上延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(100),進(jìn)一步包括第一控制單元(50),所述第一控制單元(50)被配置為限制所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(100)的負(fù)載,其中 當(dāng)所述冷卻劑的流量低于預(yù)定閾值時,所述第一控制單元(50)限制所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(100)的負(fù)載,使得由所述溫度傳感器(23)檢測的溫度不超過所述線圈端(22)的上限溫度,并且 當(dāng)所述冷卻劑的流量等于或高于所述預(yù)定閾值時,所述第一控制單元(50)限制所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(100)的負(fù)載,使得由所述溫度傳感器(23)檢測的溫度不超過所述冷卻劑的上限溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(100),進(jìn)一步包括第二控制單元(50),所述第二控制單元(50)被配置為增加或減小所述冷卻劑的流量,其中當(dāng)所述冷卻劑的流量低于預(yù)定閾值時,所述第二控制單元(50)增加或減小所述冷卻劑的流量,使得由所述溫度傳感器(23)檢測的溫度不超過所述線圈端(22)的上限溫度,并且當(dāng)所述冷卻劑的流量等于或高于所述預(yù)定閾值時,所述第二控制單元(50)增加或減小所述冷卻劑的流量,使得由所述溫度傳感器(23)檢測的溫度不超過所述冷卻劑的上限溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任何一項所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(100),其中: 所述傳感器引導(dǎo)件(24)被布置在離開所述線圈端(22)的位置;并且 所述傳感器引導(dǎo)件(24)改變在所述線圈端(22)的所述外周面上流動的所述冷卻劑中的至少一部分的流動方向,使得所述冷卻劑的所述至少一部分的流動引向所述溫度傳感器(23)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任何一項所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(100),其中,所述溫度傳感器(23)測量所述線圈端(22)的表面的溫度和所述冷卻劑的溫度中的一個或兩者。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任何一項所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(100),進(jìn)一步包括冷卻劑噴嘴(33),所述冷卻劑噴嘴(33)被配置為將所述冷卻劑從在重力方向上在所述線圈端(22)上方的所述位置供應(yīng)到所述線圈端(22)。
8.一種用于控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)(100)的方法,所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(100)包括:轉(zhuǎn)子(30),所述轉(zhuǎn)子(30 )的旋轉(zhuǎn)軸(60 )在水平方向上延伸;定子(20 ),所述定子(20 )設(shè)置有線圈端(22 ),將冷卻劑從在重力方向上在所述線圈端(22)上方的位置供應(yīng)到所述線圈端(22)上;以及溫度傳感器(23),所述溫度傳感器(23)被布置在所述線圈端(22)的外周面上在包括所述轉(zhuǎn)子(30)的所述旋轉(zhuǎn)軸(60)的水平面附近的位置處,所述方法包括: 當(dāng)所述冷卻劑的流量低于預(yù)定閾值時,限制所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(100)的負(fù)載,使得由所述溫度傳感器(23)檢測的溫度不超過所述線圈端(22)的上限溫度,以及 當(dāng)所述冷卻劑的流量等于或高于所述預(yù)定閾值時,限制所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(100)的負(fù)載,使得由所述溫度傳感器(23 )檢測的溫度不超過所述冷卻劑的上限溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)(100)的方法,進(jìn)一步包括: 當(dāng)所述冷卻劑的流量低于所述預(yù)定閾值時,增加或減小所述冷卻劑的流量,使得由所述溫度傳感器(23)檢測的溫度不超過所述線圈端(22)的所述上限溫度,以及 當(dāng)所述冷卻劑的流量等于或高于所述預(yù)定閾值時,增加或減小所述冷卻劑的流量,使得由所述溫度傳感器(23 )檢測的溫度不超過所述冷卻劑的所述上限溫度。
【文檔編號】H02K11/00GK103703659SQ201280036376
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月28日
【發(fā)明者】服部宏之 申請人:豐田自動車株式會社