CN114982102A - 壳体以及包括该壳体的旋转电机 - Google Patents

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Abstract

旋转电机(10)包括容纳定子(58)的壳体(12)。壳体(12)包括具有与定子(58)的外周面对置的内周面(16)的筒状部(14)。在筒状部(14)的内部设置有冷却水路(32)。冷却水路(32)包括呈锯齿状地在筒状部(14)的周向上延伸的主水路(34)和将主水路(34)彼此连结的旁通水路(36)。优选，旁通水路(36)设置于主水路(34)中的筒状部(14)的轴向的两端部，主水路(34)的宽度(W1)比主水路(34)的厚度(T)大，旁通水路(36)的宽度(W2)比主水路(34)的宽度(W1)小。

Description

壳体以及包括该壳体的旋转电机
技术领域
本发明涉及壳体以及包含该壳体的旋转电机，更具体地涉及移动性驱动用的壳体以及包含该壳体的旋转电机。
背景技术
在专利文献1中公开了这种现有技术的一例。在专利文献1中公开了电动机的壳体。壳体呈两端面分别开口的圆筒状，具有圆筒状的内周面。壳体由以铝系的合金为材料的铸件构成，实施了用于改善抗拉强度和硬度的热处理。在壳体的一端部一体形成有座板。
在壳体上形成有水套(Water Jackets)。水套是用于对定子铁心进行强制冷却的冷却水的流通路，位于壳体的厚度内。水套在上端部和下端部将沿圆周方向排列的多个纵长的通路之间交替地连接而成，呈蜿蜒状。
在壳体上，位于轴向的中央部而一体形成有插塞口。插塞口形成为从壳体的外周面突出的圆筒状，并与水套内相通。在插塞口的内周面固定有钢板制成的插塞，插塞将插塞口塞住。
在壳体上一体形成有两个接头口。两个接头口分别形成为从壳体的外周面突出的圆筒状，两个接头口中的一个与水套内的一端部连通，另一个与水套内的另一端部连通。在两个接头口各自的内周面固定有钢板制的接头。
这样的壳体如下所述地制造。
在铸模内容纳盐芯的状态下浇铸熔融金属。铸模用于成形壳体。盐芯模仿水套，由通过与水接触而溶解的盐成形形成。通过使铸模内的熔融金属凝固而成形壳体，将壳体从铸模内取出。对壳体实施热处理(T6)。盐芯通过热处理中的热冲击力而被粉碎，在热处理结束后，盐芯的粉碎物残留在壳体的厚度内。从一个接头向水套内注入温水。盐芯的粉碎物溶解在该温水中，与温水一起从另一个接头排出。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-143697号公报
发明内容
发明所要解决的问题
这样，在专利文献1中，在壳体的铸造中使用的模芯是模仿蜿蜒状的水套的一体物，因此无法增大模芯的强度。因此，模芯在为了制造壳体而被搬运时、或者容纳于铸模内时，有时会破损，无法提高壳体的生产率。
因此，本发明的主要目的在于提供一种能够提高生产率的壳体以及包括该壳体的旋转电机。
用于解决问题的手段
根据本发明的某个观点，提供一种壳体，用于容纳旋转电机的定子，其包括：筒状部，其具有与定子的外周面对置的内周面；以及冷却水路，其设置于筒状部的内部；冷却水路包括：主水路，其以锯齿状沿筒状部的周向延伸；以及旁通水路，其将主水路彼此连结。
在本发明中，设置于筒状部的内部的冷却水路不仅包括形成为锯齿状的主水路，还包括将主水路彼此连结的旁通水路。在此，为了在铸造时在壳体形成冷却水路，使用模仿了冷却水路的一体物的模芯，但通过冷却水路具有连结主水路的旁通水路，能够提高模芯的强度。因此，在为了制造壳体而搬运模芯时、或将其容纳于铸模内时，能够抑制模芯破损，从而能够提高壳体的生产率。
优选，旁通水路设置于主水路中的筒状部的轴向的端部。在该情况下，由于以锯齿状延伸的主水路中的筒状部的轴向的端部被连结，因此对于在搬运模芯时、或将其容纳于铸模内时所施加的外力，连结的端部间的位移被抑制，因此能够进一步抑制模芯破损，从而能够提高壳体的生产率。
更优选，旁通水路设置于主水路中的筒状部的轴向的两端部。在该情况下，能够进一步提高在铸造壳体时为了在壳体的内部形成冷却水路而使用的模芯的强度，从而能够进一步提高壳体的生产率。
进一步优选，主水路的宽度比主水路的厚度大。在该情况下，若以相同截面积的主水路进行比较，则与主水路的宽度比主水路的厚度小的情况相比，能够进一步冷却壳体的内周面，因此能够增大对定子带来的冷却效果。
优选，旁通水路的宽度比主水路的宽度小。在该情况下，能够抑制流向旁通水路的水量，能够使足够量的水流向主水路，从而能够得到良好的冷却效果。
另外，提供一种包括上述壳体的旋转电机。在该情况下，能够提高壳体的生产率，因此能够提高旋转电机的生产率。
发明效果
根据本发明，能够提高壳体以及旋转电机的生产率。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式涉及的旋转电机的主视图。
图2是图1的A-A线截面图。
图3是表示图1的旋转电机所包含的壳体的主视图。
图4是表示图1的旋转电机所包含的壳体的右视图。
图5是表示图1的旋转电机所包含的壳体的后视图。
图6是表示图1的旋转电机所包含的壳体的左视图。
图7是表示图1的旋转电机所包含的壳体的仰视图。
图8是图4的B-B线截面图。
图9是图4的C-C线截面图。
图10是图5的D-D线截面图。
图11是表示图1的旋转电机所包含的壳体的冷却水路的一例的图解图。
图12是表示壳体的冷却水路的另一例的图解图。
图13是表示设置于壳体的出砂孔的形成部位的另一例的图解图。
图14是表示设置于壳体的出砂孔的形成部位的其他例子的图解图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。
参照图1和图2，本发明的一个实施方式涉及的旋转电机10包括壳体12。
参照图3至图10，壳体12包括大致圆筒形的筒状部14。
筒状部14具有与定子58(后述)的外周面对置的内周面16，在其轴向的一端部具有开口18，在其轴向的另一端部设置有大致四边形的板状部20。板状部20在其中央具有贯通孔22。在筒状部14的开口18侧端部设置有从筒状部14的外周面24向外方突出的容纳部26。容纳部26具有中空部28和从中空部28向外侧延伸的3个贯通孔30。
在筒状部14的内部(厚度内)设置有冷却水路32。
进一步参照图11，冷却水路32包括：主水路34，其包围定子58且呈锯齿状地沿筒状部14的周向延伸；以及旁通水路36，其将主水路34彼此连结。
主水路34包括多个第一水路38和多个第二水路40。多个第一水路38分别沿筒状部14的轴向延伸，且在筒状部14的周向上相互隔开间隔地设置。在筒状部14的周向上相邻的第一水路38彼此以稍微呈V状打开的状态在相互的端部通过成为U形转弯部的第二水路40连结。即，在多个第一水路38中，相邻的第一水路38的一端部彼此和另一端部彼此通过沿筒状部14的周向延伸的第二水路40而交替地连结。其结果，得到以锯齿状延伸的主水路34。优选，主水路34的宽度W1比主水路34的厚度T大，更优选，主水路34的宽度W1为主水路34的厚度T的1.5倍以上(参照图6、图9)。另外，第二水路40的宽度(第二水路40中的筒状部14的轴向的尺寸)比第一水路38的宽度(第一水路38中的筒状部14的周向的尺寸)大。即，第二水路40在与水流方向正交的方向上的尺寸大于第一水路38在与水流方向正交的方向上的尺寸。
这样的主水路34彼此通过旁通水路36连结。旁通水路36设置于主水路34中的筒状部14的轴向的一端部，将该一端部彼此连结。另外，旁通水路36设置于主水路34中的筒状部14的轴向的另一端部，将该另一端部彼此连结。即，旁通水路36将主水路34中的在筒状部14的周向上相邻的第二水路40彼此连结。在该实施方式中，旁通水路36针对设置于筒状部14的轴向的一端部(开口18侧)的多个第二水路40，将在筒状部14的周向上相邻的第二水路40彼此在除了相位确定键60(后述)的槽部G(参照图11)以外的所有部位连结。另外，旁通水路36针对设置于筒状部14的轴向的另一端部(板状部20侧)的多个第二水路40，将在筒状部14的周向上相邻的第二水路40彼此在所有部位连结。优选，旁通水路36的宽度W2比主水路34的宽度W1小，更优选，旁通水路36的宽度W2为主水路34的宽度W1的1/2以下(参照图6)。在该实施方式中，旁通水路36的厚度与主水路34的厚度T大致相等。
在筒状部14的外周面24以突出的方式设置有与冷却水路32连通的中空状的接头口41、43。更具体而言，接头口41、43设置于筒状部14的外周面24中的靠开口18的位置。接头口41、43隔着筒状部14的中心设置于正相反方向。接头42、44设置于接头口41、43。接头42形成为管状且大致L状，具有大致L状的贯通孔46。贯通孔46与冷却水路32连通，成为水朝向冷却水路32的入口。接头44形成为管状且大致V状，具有大致V状的贯通孔48。贯通孔48与冷却水路32连通，成为来自冷却水路32的水的出口。更具体而言，贯通孔46、48与主水路34(第二水路40)连通(参照图9、图11)。
并且，在筒状部14的外周面24设置有用于在铸造壳体12后从冷却水路32排出模芯的砂子的出砂孔50、52。更具体而言，出砂孔50、52设置于筒状部14的外周面24中的靠开口18的位置。出砂孔50设置在接头42与容纳部26之间，从接头44观察时，出砂孔52设置在与容纳部26相反的一侧。出砂孔50、52与冷却水路32连通。更具体而言，出砂孔50、52与主水路34(第二水路40)连通(参照图6、图7、图9、图11)。在壳体10完成时，盖54、56分别嵌入到出砂孔50、52中，从而将出砂孔50、52塞住。
这样的壳体12例如以如下方式制造。
在未图示的铸模内容纳有模芯的状态下浇铸熔融金属。铸模用于成形壳体12。模芯模仿冷却水路32、接头口41、43的中空部以及出砂孔50、52。在该实施方式中，作为模芯，使用通过树脂结合砂的壳模芯。通过使铸模内的熔融金属凝固而成形壳体12，从铸模内取出壳体12。残留在壳体12的筒状部14的厚度内的模芯砂通过施加振动而被粉碎，并从各接头口41、43以及出砂孔50、52排出。在从壳体12内排出模芯砂之后，在接头口41、43分别嵌入接头42、44。进而，在出砂孔50、52中分别嵌入盖54、56，从而将出砂孔50、52塞住。
返回图1和图2，在壳体12内容纳有定子58。定子58通过相位确定键60配置在壳体12内的规定的位置。在壳体12的开口18设置有罩62。罩62在能够接近螺栓98(后述)附近的位置具有大致四边形状的贯通部64。另外，在罩62设置有信号线耦合器66。罩62通过多个紧固部件68固定于壳体12。
在壳体12内设置有轴70。轴70贯通定子58，轴70的一端部从壳体12的贯通孔22突出。轴70经由滚珠轴承72、74以可旋转的方式支承于罩62以及壳体12。在轴70的外周面固定有与定子58对置的转子76。在罩62与轴70之间设置有用于检测轴70的旋转角度的旋转变压器(Resolver)78。旋转变压器78包括安装于罩62的旋转变压器定子80和安装于轴70的旋转变压器转子82。旋转变压器定子80通过相位确定键84配置在规定的位置。旋转变压器转子82从其两侧被轴环86、88夹持，配置在规定的位置。
三相用的3个高压配线连接器90分别插入到容纳部26的对应的贯通孔30中，各高压配线连接器90的下方的端子92被带到容纳部26的中空部28(参照图8)。各高压配线连接器90通过紧固部件94安装于容纳部26。
在中空部28内固定有由树脂等绝缘材料构成的支架96，在支架96与螺栓98之间保持有高压配线连接器90的端子92。在支架96内容纳有螺母100和轴环102，在端子92与螺栓98的头部之间夹持有垫圈104和板状的连接部件106。螺栓98插通于连接部件106、垫圈104、端子92以及轴环102，并拧入螺母100，由此将这些部件固定。端子92经由垫圈104和连接部件106与定子58的未图示的线圈连结。
在罩62的贯通部64上设置有罩108。罩108通过多个紧固部件110安装于罩62。罩108与贯通部64之间由O型环112密封。
根据这样的旋转电机10的壳体12，设置于筒状部14的内部的冷却水路32不仅包括形成为锯齿状的主水路34，还包括将主水路34彼此连结的旁通水路36。在此，为了在铸造时在壳体12形成冷却水路32，使用模仿了冷却水路32的一体物的模芯，但由于冷却水路32具有连结主水路34的旁通水路36，能够提高模芯的强度。因此，在为了制造壳体12而搬运模芯时、或将其容纳于铸模内时，能够抑制模芯破损，从而能够提高壳体12的生产率。
由于以锯齿状延伸的主水路34中的筒状部14的轴向的端部通过旁通水路36连结，因此对于在搬运模芯时、或将其容纳于铸模内时所施加的外力，连结的端部间的位移被抑制，因此能够进一步抑制模芯破损，从而能够提高壳体12的生产率。
旁通水路36设置于主水路34中的筒状部14的轴向的两端部，因此能够进一步提高在铸造壳体12时为了在壳体12的内部形成冷却水路32而使用的模芯的强度，从而能够进一步提高壳体12的生产率。
由于主水路34的宽度W1比主水路34的厚度T大，因此若以相同截面积的主水路进行比较，则与主水路的宽度比主水路的厚度小的情况相比，能够进一步冷却壳体12的内周面。因此，能够增大对定子58带来的冷却效果。
由于旁通水路36的宽度W2比主水路34的宽度W1小，因此能够抑制流向旁通水路36的水量，能够使足够量的水流向主水路34，从而能够得到良好的冷却效果。
这样，能够提高壳体12的生产率，因此能够提高旋转电机10的生产率。
由于主水路34在相邻的第一水路38彼此稍微呈V状地打开的状态下呈锯齿状地延伸，因此能够使水顺畅地在冷却水路32中流动，从而能够得到更良好的冷却效果。而且，通过将第二水路40的宽度(第二水路40中的筒状部14的轴向的尺寸)设定为比第一水路38的宽度(第一水路38中的筒状部14的周向的尺寸)大，能够使水更顺畅地在冷却水路32中流动，从而能够得到更良好的冷却效果。
在上述的实施方式中，旁通水路36针对设置于筒状部14的轴向的一端部(开口18侧)的多个第二水路40，将在筒状部14的周向上相邻的第二水路40彼此在除了槽部G(参照图11)以外的所有部位连结，并且，针对设置于筒状部14的轴向的另一端部(板状部20侧)的多个第二水路40，将在筒状部14的周向上相邻的第二水路40彼此在所有部位连结，但并不限定于此。如图12所示，在设置于筒状部14的轴向的一端部的多个第二水路40和设置于筒状部14的轴向的另一端部的多个第二水路40中，也可以跳过两个未设置旁通水路36的部位而设置。即，也可以构成为，若旁通水路36在筒状部14的周向上连续两个，则接下来不设置旁通水路36。
在上述的实施方式中，仅在筒状部14的外周面24中的一端部侧(靠近开口18)设置有出砂孔50、52，但并不限定于此。除此之外，也可以在筒状部14的外周面24中的另一端部侧(靠近板状部20)设置多个出砂孔。
例如，在图11所示的实施方式的情况下，也可以在图13中P1、P2、P3所示的位置进一步设置出砂孔。即，与设置于筒状部14的轴向的另一端部的第二水路40连通的出砂孔也可以在筒状部14的周向上跳过一个第二水路40而设置。该出砂孔在筒状部14的周向的两侧设置于具有旁通水路36的第二水路40。在该情况下，在制造壳体12时，更容易从冷却水路32排出模芯砂和铸造时产生的气体。
另外，在图12所示的实施方式的情况下，也可以在图14中P4、P5所示的位置进一步设置出砂孔。即，与设置于筒状部14的轴向的另一端部的第二水路40连通的出砂孔也可以在筒状部14的周向上跳过两个第二水路40而设置。该出砂孔在筒状部14的周向的两侧设置于具有旁通水路36的第二水路40。在该情况下，在制造壳体12时，也更容易从冷却水路32排出模芯砂和铸造时产生的气体。
在上述的实施方式中，旁通水路36设置于主水路34的两端部，但并不限定于此。旁通水路36也可以仅设置于主水路34的一端部和另一端部中的任一处。另外，旁通水路36也可以不连结主水路34的端部，而连结其他任意的部位。
主水路也可以不具有直线部分而形成为曲线状。
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但显然在不脱离本发明的范围和精神的情况下能够进行各种变更。本发明的范围仅由所附权利要求限定。
符号说明
10旋转电机
12壳体
14筒状部
16筒状部的内周面
32冷却水路
34主水路
36旁通水路
50、52出砂孔
58定子
70轴
76转子
T主水路的厚度
W1主水路的宽度
W2旁通水路的宽度

Claims (6)

1.一种壳体，用于容纳旋转电机的定子，其包括：
筒状部，其具有与所述定子的外周面对置的内周面；以及
冷却水路，其设置于所述筒状部的内部，
所述冷却水路包括：
主水路，其以锯齿状沿所述筒状部的周向延伸；以及
旁通水路，其将所述主水路彼此连结。
2.如权利要求1所述的壳体，其中，
所述旁通水路设置于所述主水路中的所述筒状部的轴向的端部。
3.如权利要求2所述的壳体，其中，
所述旁通水路设置于所述主水路中的所述筒状部的轴向的两端部。
4.如权利要求1至3中任一项所述的壳体，其中，
所述主水路的宽度比所述主水路的厚度大。
5.如权利要求1至4中任一项所述的壳体，其中，
所述旁通水路的宽度比所述主水路的宽度小。
6.一种旋转电机，其包括：
权利要求1至5中任一项所述的壳体。
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