CN103069693B - 旋转电机的壳体 - Google Patents

Abstract

该旋转电机的壳体具备：冷却通路，其在该壳体的内部沿所述壳体的周向设置且能够供冷却流体流通；冷却流体入口及冷却流体出口，它们与所述冷却通路连通；肋，其设置在所述冷却通路的内部，将所述冷却通路的所述壳体的径向的内侧的壁部和所述径向的外侧的壁部沿所述周向连结，且该肋在所述壳体的轴向上彼此分离配置而将所述冷却通路划分成多个，所述冷却流体入口的中心轴与所述壳体的所述轴向平行地配置，所述冷却流体入口与由所述肋划分出的所述冷却通路中的配置在所述轴向的一方的端部侧的冷却通路连通，所述肋具有在所述冷却流体入口的所述中心轴的延长线上从所述冷却通路的沿所述中心轴的方向的一侧向沿所述中心轴的方向的另一侧贯通的开口。

Description

旋转电机的壳体

技术领域

本发明涉及内转式旋转电机的壳体。

本申请基于2011年2月18日向日本申请的日本特愿2011-033526号而主张优先权，并其内容援引于此。

背景技术

已知有在壳体的内侧固定圆环状的定子，且转子在该定子的内侧进行旋转的内转式电动机。所述定子通过在定子铁芯的多个插槽中卷绕线圈而构成，通过使例如三相的电流在所述线圈中流过而产生的旋转磁场，使具备永久磁铁的转子旋转。

在定子的线圈中流过电流时，线圈及定子铁芯发热，定子铁芯的温度上升。与此相对，存在以如下方式构成的旋转电机：不仅依赖于向外部气体的自然散热，还在所述壳体的内部设置冷却通路，使冷却流体在该冷却通路中流通，由此使定子铁芯的热经由壳体向冷却流体散热，从而积极地抑制定子的温度上升。

如上所述，在内部具备冷却通路的壳体中，为了提高壳体的刚性而在冷却通路内分散配置有将壳体的内壁和外壁连结的圆柱状的支柱。另外，为了防止壳体的外壁的面振动而在壳体的外壁的外表面上设有肋(例如，参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2010-41835号公报

发明的概要

发明要解决的问题

然而，对于在冷却通路内分散配置圆柱状的支柱的结构来说，铸造时的型芯分型变复杂，型芯出砂的工时增加，制造成本上升。并且，若在冷却通路内分散配置圆柱状的支柱，则难以对在冷却通路中流动的冷却流体的流动方向进行控制。

发明内容

本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于提供一种旋转电机的壳体，其能够实现刚性提高及防止面振动，并同时还能够降低成本，且容易控制冷却流体的流动。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题实现所述目的，本发明采用了以下的手段。

(1)即，本发明的一方式的旋转电机的壳体为在内转式旋转电机的定子的外周侧配置的筒状的旋转电机的壳体，其具备：冷却通路，其在该壳体的内部沿所述壳体的周向设置且能够供冷却流体流通；冷却流体入口及冷却流体出口，它们与所述冷却通路连通；以及肋，其设置在所述冷却通路的内部，将所述冷却通路的所述壳体的径向的内侧的壁部和所述径向的外侧的壁部沿所述周向连结，且该肋在所述壳体的轴向上彼此分离配置而将所述冷却通路划分成多个，其中，所述冷却流体入口的中心轴与所述壳体的所述轴向平行地配置，所述冷却流体入口与由所述肋划分出的所述冷却通路中的配置在所述轴向的一方的端部侧的冷却通路连通，所述肋具有在所述冷却流体入口的所述中心轴的延长线上从所述冷却通路的沿所述中心轴的方向的一侧向沿所述中心轴的方向的另一侧贯通的开口。

(2)在上述(1)所述的旋转电机的壳体的基础上，还可以构成为，所述旋转电机的壳体具备多个所述肋，分别设置于各所述肋的所述开口呈以所述冷却流体入口的所述中心轴的所述延长线为中心的圆形，所述开口的开口面积随着从配置在沿所述中心轴的方向的一侧的所述肋的所述开口向配置在沿所述中心轴的方向的另一侧的所述肋的所述开口前进而逐渐减小。

(3)在上述(1)所述的旋转电机的壳体的基础上，还可以构成为，所述旋转电机的壳体具备多个所述肋，分别设置于各所述肋的所述开口的中心随着从配置在沿所述中心轴的方向的一侧的所述肋的所述开口向配置在沿所述中心轴的方向的另一侧的所述肋的所述开口前进而逐渐沿所述周向错开。

(4)在上述(1)～(3)中任一项所述的旋转电机的壳体的基础上，还可以构成为，所述肋在所述冷却流体入口和所述冷却流体出口之间的所述周向位置具有从所述冷却通路的所述轴向一侧向所述轴向另一侧贯通的第二开口，在所述第二开口附近设有与所述冷却通路连通的扩开室。

发明效果

在上述(1)所述的旋转电机的壳体中，冷却通路的径向内侧的壁部和径向外侧的壁部由肋沿周向连结。因此，壳体的刚性提高，能够抑制壳体的外周部的面振动。另外，在冷却通路的内部，为沿周向仅设置肋的结构，所以冷却通路的形状简化，铸造时的型芯分型及型芯的出砂也容易，能够大幅度减少砂残留量。其结果是，能够减少出砂工时，能够降低生产成本。

并且，通过沿周向设置肋，肋的冷却水传热面积增大。此外，通过将肋沿壳体的轴向彼此分离配置而将冷却通路划分成多个，因此冷却流体容易沿周向流动，且压力损失降低，其结果是，冷却能力得以提高。

而且，由于在肋上，在冷却流体入口的中心轴延长线上设有开口，所以从冷却流体入口流入的冷却流体在该开口中通过而被沿中心轴方向分配，进而被沿周向分配。因此，能够将冷却流体分配到由肋划分出的各流体通路中。

另外，通过降低肋的高度，能够加快冷却流体的流速，提高冷却能力。另外，通过降低肋的高度，能够实现壳体的小型·轻量化，进而能够实现旋转电机的小型·轻量化。

在上述(2)所记载的旋转电机的壳体中，能够将从冷却流体入口流入的冷却流体沿中心轴方向均匀地分配。

在上述(3)所记载的旋转电机的壳体中，能够进行从冷却流体入口流入的冷却流体的向周向的流量调整。

在上述(4)所记载的旋转电机的壳体中，由于在冷却通路中流动的冷却流体流入扩开室而成为紊流，因此能够促进扩开室附近的冷却。

附图说明

图1是第一实施方式的旋转电机的定子及壳体的外观立体图。

图2是第一实施方式的旋转电机的定子及壳体的剖视图。

图3是将第一实施方式的旋转电机的壳体沿与轴向正交的方向剖开的整体剖视图。

图4是图3的A-A剖视图。

图5是在第一实施方式的旋转电机的壳体中的包含冷却流体入口及冷却流体出口的位置处沿直径方向剖开时的立体图。

图6是图3的B-B剖视图。

图7是表示第一实施方式的旋转电机的壳体内的冷却通路的形状的立体图。

图8是第二实施方式的旋转电机的壳体中的与图6对应的剖视图。

图9是示意地表示图8的C-C截面的图。

具体实施方式

以下，参照图1～图9，对本发明的实施方式的旋转电机的壳体进行说明。该实施方式中的旋转电机是作为电动机的形式，特别是作为当作行驶用驱动源而搭载在车辆上的电动机的形式。

首先，参照图1～图7，对该第一实施方式的旋转电机的壳体进行说明。

在图1中，符号1是内转式电动机(旋转电机)的壳体。符号50是所述电动机的定子，定子50固定在壳体1的内侧。也就是说，壳体1配置在定子50的外侧。

如图1、图2所示，定子50包括：在圆环状的定子铁芯51中向径向内侧突出而形成的多个齿54；在相邻的齿54、54之间形成的多个插槽52；卷绕于多个插槽52的多个线圈53。在该定子50的内侧配置有未图示的转子，通过使三相的电流在线圈53中流过而产生旋转磁场，来使所述转子旋转。

壳体1为铝制，通过铝压铸加工或重力铸造等制造。壳体1以包围定子50的外周的方式呈环状，壳体1的轴向长度比定子铁芯51的轴向长度长。在本实施方式中，壳体1的轴向与所述转子的轴向(定子50的轴向)一致。

如图2、图3所示，在壳体1的内部形成有能够供冷却水(冷却流体)流通的冷却通路2。另外，在壳体1的轴向一端侧的端面3设有用于导入冷却水的冷却水入口孔(冷却流体入口)4，冷却水入口孔4的中心轴与壳体1的轴向平行地配置。在壳体1的外周面5的轴向大致中央且从冷却水入口孔4沿周向分离大约180度的部位设有用于排出冷却水的冷却水出口孔(冷却流体出口)6，冷却水出口孔6的中心轴与壳体1的轴向呈直角配置。冷却水入口孔4和冷却水出口孔6与冷却通路2连通。

冷却通路2通过除掉铸造壳体1时置于模具内的砂型型芯而形成。在壳体1的外周面5上，沿周向以90度的间隔设有用于在所述模具内沿径向对所述型芯进行定位支承的3个型芯支承孔7a、7b、7c(以下，无需区分时记作“型芯支承孔7”)。3个型芯支承孔7a、7b、7c中的配置在周向中央的型芯支承孔7b从冷却水入口孔4沿周向分离大约30度而配置。其他的型芯支承孔7a、7c分别从冷却水出口孔6或冷却水入口孔4沿周向分离大约60度而配置。型芯支承孔7与冷却通路2连通，兼作在铸造后排出型芯的砂的砂排出孔。如图1、图2所示，在形成为作为完成品的定子50时，型芯支承孔7由盖60闭塞。

参照图3～图6，对冷却通路2进行详细叙述。图3是将壳体1在与轴向正交的方向上剖开的整体剖视图。图4是图3的A-A剖视图。图5是在壳体1中的包含冷却水入口孔5及冷却水出口孔7的位置上沿直径方向剖开时的立体图。图6是图3的B-B剖视图。

如图2、图4所示，壳体1在轴向中央部形成有定子安装部10，在比定子安装部10靠轴向两侧设有连结端部11、11。冷却通路2形成在定子安装部10的内部，被在冷却通路2的径向内侧形成的内侧壁部12、在冷却通路2的径向外侧形成的外侧壁部13、冷却通路2的轴向两侧的连结端部11、11包围而形成，呈环状。

如图3、图5所示，冷却通路2的厚度、即内侧壁部12和外侧壁部13之间的间隔在冷却水入口孔4和冷却水出口孔6的附近比周向上的其他的位置大。在冷却水入口孔4和冷却水出口孔6的附近以外的部分，无论在周向上还是在轴向上都为相同尺寸。

在定子安装部10中，内侧壁部12的内径比连结端部11的内径小少许。定子50通过热压配合等方法嵌合固定在该内侧壁部12上，使内侧壁部12的内周面和定子铁芯51的外周面形成为面接触。通过使内侧壁部12的内周面和定子铁芯51的外周面面接触，从而定子铁芯51和壳体1之间的热传导性得以提高。其结果是，定子铁芯51的热容易经由壳体1向冷却水或者空气散热，冷却性能得以提高。

如图2、图4、图5所示，冷却通路2被在壳体1的轴向上彼此分离配置的3个肋14A、14B、14C(以下，无需区分时记作“肋14”)在轴向上分割成4部分。以下，为了便于说明，在必要的时候区分为冷却通路2a、2b、2c、2d。肋14将内侧壁部12和外侧壁部13沿周向连结。相邻的肋14彼此平行配置。

各肋14在周向上被分割成多个部分。参照图3详细叙述，在各肋14上，在配置有型芯支承孔7a、7b、7c的位置分别形成有开口(第二开口)15，在配置有冷却水出口孔6的位置形成有开口16，在开口15、15之间形成有开口17，在开口15和开口16之间形成有开口18。这6个开口15、16、17、18沿轴向贯通各肋14，由此将各肋14沿周向分割成6个部分。

在各肋14A、14B、14C上，在冷却水入口孔4的中心轴延长线上沿中心轴方向贯通而形成有冷却水分配用的圆形的贯通孔(开口)19A、19B、19C(以下，无需区分时记作“贯通孔19”)。各贯通孔19的中心位于冷却水入口孔4的中心轴延长线上。

如图5、图6所示，对上述贯通孔19A、19B、19C的开口面积进行比较时，在最靠近冷却水入口孔4侧配置的肋14A的贯通孔19A的开口面积最大。在中心轴方向的中间配置的肋14B的贯通孔19B的开口面积比贯通孔19A的开口面积小，最远离冷却水入口孔4配置的肋14C的贯通孔19C的开口面积比贯通孔19B的开口面积小。即，随着从冷却水入口孔4远离，贯通孔19的开口面积变小。该各贯通孔的开口面积比可以自由设定。

例如，当想要在轴向上分割成4部分的冷却通路2a、2b、2c、2d中均匀(以同一流量)地流过冷却水的情况下，在冷却水入口孔4的开口面积为S时，只要使贯通孔19A的开口面积为(3/4)S，使贯通孔19B的开口面积为(1/2)S，使贯通孔19C的开口面积为(1/4)S即可。

图7是只表示流体通路2的立体图。参照图7对壳体1中的冷却水的流动进行说明。

从冷却水入口孔4流入的冷却水向与冷却水入口孔4最靠近的第一冷却通路2a流入。流入到第一冷却通路2a的冷却水的一部分沿第一冷却通路2a的周向分为左右两路而朝向冷却水出口孔6流动。没有沿第一冷却通路2a的周向流动的冷却水通过肋14A的贯通孔19A向第二冷却通路2b流入。流入到第二冷却通路2b的冷却水的一部分沿第二冷却通路2b的周向分为左右两路而朝向冷却水出口孔6流动。没有沿第二冷却通路2b的周向流动的冷却水通过肋14B的贯通孔19B向第三冷却通路2c流入。流入到第三冷却通路2c的冷却水的一部分沿第三冷却通路2c的周向分为左右两路而朝向冷却水出口孔6流动。没有沿第三冷却通路2c的周向流动的冷却水通过肋14C的贯通孔19C向第四冷却通路2d流入，并沿第四冷却通路2d的周向分为左右两路而朝向冷却水出口孔6流动。

也就是说，在肋14A、14B、14C上，在冷却水入口孔4的中心轴延长线上设有贯通孔19A、19B、19C，因此从冷却水入口孔4流入的冷却水能够在贯通孔19A、19B、19C中通过而在中心轴方向上进行分配。并且，由于肋14A、14B、14C沿壳体1的周向设置在大致整周上，因此能够将冷却水在周向上进行分配。

在配置有型芯支承孔7a、7b、7c的周向位置，冷却通路2b、2c通过开口15连通。即使在型芯支承孔7a、7b、7c上安装有盖60的状态下，与型芯支承孔7a、7b、7c对应的部分也作为扩开室向径向外侧鼓出，所以如图7所示，在冷却通路2b、2c中流动的冷却水向该型芯支承孔7a、7b、7c流入而产生紊流。其结果是，申请人通过分析的结果明确了在该扩开室(型芯支承孔7a、7b、7c)中冷却效果变大。

根据上述那样构成的电动机的壳体1，在形成有冷却通路2的定子安装部10中，内侧壁部12和外侧壁部13被肋14A、14B、14C沿周向在大致整周上连结，因此壳体1的刚性提高，能够抑制壳体1的外周部的面振动。

另外，在冷却通路2的内部，为沿周向仅设置肋14A、14B、14C的结构，所以冷却通路2的形状简化，铸造时的型芯分型也容易，型芯的出砂也容易，砂残留量减少。其结果，能够减少出砂工时，并且能够降低生产成本。

另外，通过将肋14A、14B、14C沿周向设置在大致整周上，从而肋14A、14B、14C的冷却水传热面积增大。此外，通过将肋14A、14B、14C在壳体1的轴向上彼此分离配置，从而将冷却通路2划分为4个冷却通路2a、2b、2c、2d，因此冷却水容易沿周向流动，压力损失降低。其结果是，冷却能力得以提高。

另外，通过降低肋14的高度，能够加快冷却水的流速，提高冷却能力。另外，通过降低肋14的高度，能够实现壳体1的小型·轻量化，进而能够实现电动机的小型·轻量化。

另外，由于在肋14上，且在冷却水入口孔4的中心轴延长线上设有贯通孔19，因此从冷却水入口孔4流入的冷却水在该贯通孔19中通过，从而被沿中心轴方向分配，进而被沿周向分配。因此，能够将冷却水向被肋14划分出的流体通路2a、2b、2c、2d分配。

如上所述，贯通孔19A、19B、19C的开口面积比能够根据流量分配的方式而自由设定。例如，也可以使第一实施方式的旋转电机的壳体中的中央的贯通孔19B的开口面积最大，从而与冷却通路2a、2b相比，能够在冷却通路2b、2c中流入更多的冷却水。即，通过在肋14上设置的贯通孔19的大小，从而沿轴向分配冷却水时的流量调整变得容易。

另外，如上所述，在扩开室(型芯支承孔7a、7b、7c)中能够增大冷却效果。

接着，参照图8、图9，对第二实施方式的旋转电机的壳体1进行说明。

第二实施方式的旋转电机的壳体1与第一实施方式的旋转电机的壳体不同之处在于设置在肋14A、14B、14C上的贯通孔19A、19B、19C的方式。除此之外的结构与第一实施方式的旋转电机的壳体相同，因此省略说明。参照图8、图9，仅对不同之处进行说明。

图8是与第一实施方式的旋转电机的壳体中的图6对应的剖视图。图9是示意地表示图8的C-C截面的图。

在第二实施方式的旋转电机的壳体中，冷却水入口孔4和形成在肋14A、14B、14C上的贯通孔19A、19B、19C的内径全部为同一直径这一点与第一实施方式的旋转电机的壳体不同。另外，虽然贯通孔19A、19B、19C包含冷却水入口孔4的中心轴延长线而在中心轴方向上重复配置，但各孔4、19A、19B、19C的中心向周向同一方向逐渐错开配置这一点与第一实施方式的旋转电机的壳体不同。

若如上述那样形成贯通孔19A、19B、19C，则各贯通孔19A、19B、19C的实质性的开口如图9中实线箭头R1、R2、R3所示那样变窄。因此，能够使贯通孔19A的实质性的开口面积比冷却水入口孔4的开口面积小。能够使贯通孔19B的实质性的开口面积比贯通孔19A的实质性的开口面积小，使贯通孔19C的实质性的开口面积比贯通孔19B的实质性的开口面积小。即，第二实施方式的旋转电机的壳体的情况也与第一实施方式的旋转电机的壳体的情况同样，能够将冷却水在轴向上以规定的流量比(也包含均等)分配。

冷却水在从冷却水入口孔4流入到冷却通路2a时，与肋14A中比冷却水入口孔4向周向突出的突出部W1碰撞。因此，向朝着具有该突出部W1的一侧沿周向延伸的冷却通路2a流动的冷却水流量Q1比向朝着周向相反侧延伸的冷却通路2a流动的冷却水流量Q2多。

肋14B中比贯通孔19A向周向突出的突出部W2及肋14C中比贯通孔19B向周向突出的突出部W3也具有同样的作用。即，向朝着具有突出部W2、W3的一侧沿周向延伸的冷却通路2b、2c流动的冷却水流量Q1比向朝着周向相反侧延伸的冷却通路2b、2c流动的冷却水流量Q2多。

图9表示将冷却水在壳体1的轴向上均等地分配的情况。在图9中，表示壳体1的轴向与车轴延伸的方向一致，壳体1的径向的一侧配置在车身前方(Fr)、另一侧配置在车身后方(Rr)的情况。这种情况下，壳体1中配置在车身后方侧的部分的冷却能力比配置在车身前方侧的部分的冷却能力大。也就是说，通过在肋14A、14B、14C上设置突出部W1、W2、W3，可以进行相对于车身前方侧的周向和车身后方侧的周向的流量调整，从而能够在壳体1的车身前后侧改变冷却能力。

第二实施方式的旋转电机的壳体中也可以与第一实施方式的旋转电机的壳体同样，改变贯通孔19A、19B、19C的内径来进行基于开口面积比的流量调整。

〔其他的实施方式〕

本发明不限于前述的实施方式。

例如，肋14的根数、肋14之间的分离尺寸(即肋间隔)、轴向及周向上的冷却流体的流量分配可以根据壳体1的温度分布而适当设定。

旋转电机不限于电动机，可以是发电机(generator)，也可以是电动发电机。

冷却流体不限于冷却水，可以是冷却液或者冷却气体。

产业上的可利用性

根据本发明，可以得到实现刚性提高及防止面振动，且同时能够降低成本，并容易控制冷却流体的流动的旋转电机的壳体。

符号说明：

1 壳体

2 冷却通路

4 冷却水入口孔(冷却流体入口)

6 冷却水出口孔(冷却流体出口)

12 内侧壁部(冷却通路的径向内侧的壁部)

13 外侧壁部(冷却通路的径向外侧的壁部)

14、14A、14B、14C 肋

15 开口(第二开口)

Claims (4)

1.一种旋转电机的壳体，其为在内转式旋转电机的定子的外周侧配置的筒状的旋转电机的壳体，其特征在于，具备：

冷却通路，其在该壳体的内部沿所述壳体的周向设置且能够供冷却流体流通；

冷却流体入口及冷却流体出口，它们与所述冷却通路连通；以及

肋，其设置在所述冷却通路的内部，将所述冷却通路的径向内侧的壁部和径向外侧的壁部沿所述周向连结，且该肋在所述壳体的轴向上彼此分离配置而将所述冷却通路划分成多个，

所述冷却流体入口的中心轴与所述壳体的所述轴向平行地配置，所述冷却流体入口与由所述肋划分出的所述冷却通路中的配置在所述轴向的一方的端部侧的冷却通路连通，

所述肋具有在所述冷却流体入口的所述中心轴的延长线上从所述冷却通路的沿所述中心轴的方向的一侧向沿所述中心轴的方向的另一侧贯通的开口。

2.根据权利要求1所述的旋转电机的壳体，其特征在于，

所述旋转电机的壳体具备多个所述肋，分别设置于各所述肋的所述开口呈以所述冷却流体入口的所述中心轴的所述延长线为中心的圆形，所述开口的开口面积随着从配置在沿所述中心轴的方向的一侧的所述肋的所述开口向配置在沿所述中心轴的方向的另一侧的所述肋的所述开口前进而逐渐减小。

3.根据权利要求1所述的旋转电机的壳体，其特征在于，

所述旋转电机的壳体具备多个所述肋，分别设置于各所述肋的所述开口的中心随着从配置在沿所述中心轴的方向的一侧的所述肋的所述开口向配置在沿所述中心轴的方向的另一侧的所述肋的所述开口前进而逐渐沿所述周向错开。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的旋转电机的壳体，其特征在于，

所述肋在所述冷却流体入口和所述冷却流体出口之间的所述周向位置具有从所述冷却通路的所述轴向一侧向所述轴向另一侧贯通的第二开口，在所述第二开口附近设有与所述冷却通路连通的扩开室。

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