DE102018004167A1

DE102018004167A1 - Statorgehäuse, stator und drehende elektrische maschine

Info

Publication number: DE102018004167A1
Application number: DE102018004167.1A
Authority: DE
Inventors: Shinobu TAKANO
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-06-06
Filing date: 2018-05-24
Publication date: 2018-12-06
Anticipated expiration: 2038-05-25
Also published as: CN109004778B; DE102018004167B4; US10566858B2; JP6517878B2; CN109004778A; US20180351420A1; CN208226694U; JP2018207691A

Abstract

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Statorgehäuse bereitzustellen, das leicht zu fertigen ist und das eine ausgezeichnete Effizienz hinsichtlich der Kühlung eines Stators aufweist. Ein Statorgehäuse 22 umfasst eine Strömungsbahn 23, die in der Axialrichtung des Statorgehäuses 22 zwischen einer inneren Umfangsfläche und einer äußeren Umfangsfläche von der Seite eines Endes zur Seite des anderen Endes spiralförmig ausgebildet ist, wobei sie entlang einer Umfangsrichtung des Statorgehäuses 22 kreist, und in der ein Kühlmittel umgewälzt wird, wobei ein Seitenwandabschnitt 231, der die benachbarten Teile der Strömungsbahn 23 isoliert, ein Innenwandabschnitt 232, der die Strömungsbahn 23 von der inneren Umfangsfläche des Statorgehäuses 22 isoliert, und ein Außenwandabschnitt 233, der die Strömungsbahn 23 von der äußeren Umfangsfläche des Statorgehäuses 22 isoliert, einstückig ausgebildet sind.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Statorgehäuse, einen Stator und eine drehende elektrische Maschine.
Verwandte Technik
Bei einer drehenden elektrischen Maschine wie einem Motor, der einen Rotor und einen Stator umfasst, ist der Stator aus einem Eisenkern, in dem eine Wicklung angeordnet ist, und einem Statorgehäuse ausgebildet, das an seiner äußeren Umfangsfläche befestigt ist. Wenn die drehende elektrische Maschine angetrieben wird, erzeugen der Stator und dergleichen aufgrund von Wärmeverlust wie Eisenverlust Wärme. Daher wird zur Kühlung des Stators eine Struktur eingesetzt, bei der zwischen dem Statorgehäuse und einem an seiner Außenseite befestigten Gehäuse eine Strömungsbahn vorgesehen ist, entlang der ein Kühlmittel umgewälzt wird (siehe beispielsweise Patentschrift 1).
Patentschrift 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2011-15578
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei dem Stator gemäß der vorstehend beschriebenen Patentschrift 1 ist eine spiralförmige Nut in der äußeren Umfangsfläche eines Statorgehäuses vorgesehen. Ein im Wesentlichen röhrenförmiges Gehäuse ist so an der Außenseite des Statorgehäuses befestigt, dass ein Öffnungsabschnitt einer in der äußeren Umfangsfläche des Statorgehäuses vorgesehenen Nut von der inneren Umfangsfläche des Gehäuses blockiert wird und daher eine Strömungsbahn, entlang der ein Kühlmittel umgewälzt werden kann, zwischen der äußeren Umfangsfläche des Stators (des Statorgehäuses) und der inneren Umfangsfläche des Gehäuses gebildet wird.
Bei dem Stator gemäß der vorstehend beschriebenen Patentschrift 1 ist eine Stufe zur Befestigung des Gehäuses an der Außenseite des Statorgehäuses erforderlich. Hinsichtlich dieser Stufe sind zum Verhindern eines Fehlers bei der Befestigung des Gehäuses an dem Statorgehäuse die Maßnahmen eines Feinschleifens, einer Einstellung und dergleichen erforderlich. Wenn sich durch einen Fehler bei der Befestigung des Gehäuses an dem Statorgehäuse ein Spalt zwischen der äußeren Umfangsfläche des Statorgehäuses und der inneren Umfangsfläche des Gehäuses bildet, tritt das entlang der Strömungsbahn umgewälzte Kühlmittel aus dem Spalt aus, und die Effizienz der Kühlung des Stators verringert sich.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Statorgehäuse, das leicht zu fertigen ist und das eine ausgezeichnete Effizienz hinsichtlich der Kühlung eines Stators aufweist, einen Stator und eine drehende elektrische Maschine bereitzustellen.

(1) Ein Statorgehäuse (beispielsweise ein Statorgehäuse 22, das später beschrieben wird) gemäß der vorliegenden Erfindung, das die Funktion der Kühlung eines Stators (beispielsweise eines Stators 20, der später beschrieben wird) in einer drehenden elektrischen Maschine hat und in einer im Wesentlichen röhrenartigen Form ausgebildet ist, umfasst: eine Strömungsbahn (beispielsweise eine Strömungsbahn 23, die später beschrieben wird), die in einer Axialrichtung des Statorgehäuses zwischen einer inneren Umfangsfläche und einer äußeren Umfangsfläche von der Seite eines Endes zur Seite des anderen Endes spiralförmig ausgebildet ist, wobei sie entlang einer Umfangsrichtung des Statorgehäuses kreist, und in der ein Kühlmittel umgewälzt wird bzw. strömt, wobei ein Seitenwandabschnitt (beispielsweise ein Seitenwandabschnitt 231, der später beschrieben wird), der die benachbarten Teile der Strömungsbahn isoliert, ein Innenwandabschnitt (beispielsweise ein Innenwandabschnitt 232, der später beschrieben wird), der die Strömungsbahn gegenüber der inneren Umfangsfläche des Statorgehäuses isoliert, und ein Außenwandabschnitt (beispielsweise ein Außenwandabschnitt 233, der später beschrieben wird), der die Strömungsbahn gegenüber der äußeren Umfangsfläche des Statorgehäuses isoliert, einstückig ausgebildet sind.
(2) Bei dem Statorgehäuse gemäß (1) ist der Seitenwandabschnitt vorzugsweise aus einem Material ausgebildet, dessen Wärmeleitfähigkeit höher als die Wärmeleitfähigkeit des Innenwandabschnitts oder des Außenwandabschnitts ist.
(3) Bei dem Statorgehäuse gemäß (1) oder (2) ist die Strömungsbahn vorzugsweise an der äußeren Umfangsseite des Statorgehäuses vorgesehen.
(4) Bei dem Statorgehäuse gemäß einem der Punkte (1) bis (3) ist die Strömungsbahn vorzugsweise in mehreren Schichten in der radialen Richtung des Statorgehäuses vorgesehen.
(5) Bei dem Statorgehäuse gemäß einem der Punkte (1) bis (4) ist ein Querschnitt der Strömungsbahn, der parallel zur Axialrichtung des Statorgehäuses ist, vorzugsweise polygonal.
(6) Bei dem Statorgehäuse gemäß einem der Punkte (1) bis (4) umfasst die Strömungsbahn in ihrem Inneren vorzugsweise ein Wärmeableitungselement (beispielsweise eine Rippe 234, die später beschrieben wird).
(7) Ein Stator (beispielsweise ein Stator 20, der später beschrieben wird) gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: das Statorgehäuse gemäß einem der Punkte (1) bis (6) und einen Eisenkern (beispielsweise einen Eisenkern 21, der später beschrieben wird), der an der inneren Umfangsseite des Statorgehäuses vorgesehen ist, das in einer im Wesentlichen röhrenartigen Form ausgebildet ist.
(8) Eine drehende elektrische Maschine (beispielsweise ein Motor 1, der später beschrieben wird) gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: den Stator gemäß (7) und einen Rotor (beispielsweise einen Rotor 30, der später beschrieben wird), der von einer Drehachse gehalten wird und an der inneren Umfangsseite des Stators vorgesehen ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Statorgehäuse, das leicht zu fertigen ist und das eine ausgezeichnete Effizienz hinsichtlich der Kühlung eines Stators aufweist, einen Stator und eine drehende elektrische Maschine bereitzustellen.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht, die eine Konfiguration eines Motors 1 gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
2A ist ein Konzeptdiagramm bei Ersatz einer Strömungsbahn 23 durch eine Gewindespiralnut.
2B ist ein Konzeptdiagramm bei Ersatz der Strömungsbahn 23 durch mehrere Gewindespiralnuten.
2C ist ein Konzeptdiagramm bei Ersatz der Strömungsbahn 23 durch mehrere parallele Gewindenuten.
3 ist eine Schnittansicht, die die Form einer in einem Statorgehäuse 22 gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildeten Strömungsbahn 23 zeigt.
4 ist eine Schnittansicht, die die Form einer in einem Statorgehäuse 22A gemäß einer zweiten Ausführungsform ausgebildeten Strömungsbahn 23 zeigt.
5 ist eine Schnittansicht, die die Form einer in einem Statorgehäuse 22B gemäß einer dritten Ausführungsform ausgebildeten Strömungsbahn 23 zeigt.
6 ist eine Schnittansicht, die die Form einer in einem Statorgehäuse 22C gemäß einer vierten Ausführungsform ausgebildeten Strömungsbahn 23 zeigt.
7 ist eine Schnittansicht, die die Form einer in einem Statorgehäuse 22D gemäß einer fünften Ausführungsform ausgebildeten Strömungsbahn 23 zeigt.
8A ist eine Schnittansicht, die eine erste Form einer in einem Statorgehäuse 22E gemäß einer sechsten Ausführungsform ausgebildeten Strömungsbahn 23 zeigt.
8B ist eine Schnittansicht, die eine zweite Form der in dem Statorgehäuse 22E gemäß der sechsten Ausführungsform ausgebildeten Strömungsbahn 23 zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
[Erste Ausführungsform]
Zunächst wird ein Motor 1 beschrieben, der ein Statorgehäuse gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst und als drehende elektrische Maschine dient. 1 ist eine Schnittansicht, die die Konfiguration des Motors 1 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Die Konfiguration des in 1 gezeigten Motors 1 ist ein Beispiel, und es kann jede Konfiguration verwendet werden, solange das Statorgehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann. In 1 und dergleichen ist ein Koordinatensystem gezeigt, bei dem X und Y rechtwinklig zueinander sind. Bei dem Koordinatensystem wird davon ausgegangen, dass die Axialrichtung des Motors 1 eine X-Richtung und die radiale Richtung eine Y-Richtung ist. Die Axialrichtung und die radiale Richtung des Motors 1 stimmen mit der Axialrichtung und der radialen Richtung eines Stators 20, eines Eisenkerns 21 und eines Statorgehäuses 22 überein, die später beschrieben werden.
Wie in 1 gezeigt, umfasst der Motor 1 ein Gehäuse 10, den Stator 20 und einen Rotor 30. Das Gehäuse 10 ist ein äußeres Element des Motors 1 und umfasst einen Gehäusehauptkörper 11, eine Achsenbohrung 12 und ein Lager 13. Der Gehäusehauptkörper 11 ist ein Gehäuse, das den Stator 20 umgibt und hält. Der Gehäusehauptkörper 11 hält den Rotor 30 über die Lager 13. Der Gehäusehauptkörper 11 umfasst eine Zufuhröffnung 14, eine Auslassöffnung 15 und einen Bohrungsabschnitt 16.
Die Zufuhröffnung 14 ist eine Öffnung zur Zufuhr eines Kühlmittels zu einer Strömungsbahn 23 (die später beschrieben wird) in dem Statorgehäuse 22 und ist mit einem (nicht dargestellten) Zufuhrrohr für das Kühlmittel verbunden. Die Auslassöffnung 15 ist eine Öffnung zur Abgabe des entlang der Strömungsbahn 23 umgewälzten Kühlmittels und mit einem (nicht dargestellten) Auslassrohr für das Kühlmittel verbunden. Wie in 1 gezeigt, sind ein Einlassbereich 23a und ein Auslassbereich 23b nicht auf eine Form beschränkt, bei der eine Öffnungsrichtung (eine Richtung, in der das Kühlmittel ein- und ausströmt) die radiale Richtung (die Y-Richtung) des Statorgehäuses 22 ist. Die Öffnungsrichtung des Einlassbereichs 23a und des Auslassbereichs 23b kann die Axialrichtung (die X-Richtung) sein.
Der Bohrungsabschnitt 16 ist eine Öffnung, durch die eine aus dem Eisenkern 21 gezogene Stromleitung 27 hindurchgeführt wird. Die Achsenbohrung 12 ist eine Bohrung, durch die eine Drehachse 32 (die später beschrieben wird) hindurchgeführt wird. Das Lager 13 ist ein Element, das die Drehachse 32 drehbar hält.
Der Stator 20 ist ein zusammengesetztes Element, das ein drehendes Magnetfeld zum Drehen des Rotors 30 erzeugt. Der Stator 20 ist insgesamt in der Form eines Zylinders ausgebildet und innerhalb des Gehäuses 10 befestigt. Der Stator 20 umfasst den Eisenkern 21 und das Statorgehäuse 22.
Der Eisenkern 21 ist ein Element, in dem eine Wicklung 26 angeordnet werden kann. Der Eisenkern 21 ist in der Form eines Zylinders ausgebildet und im Inneren des Stators 20 angeordnet. In der Innenfläche des Eisenkerns 21 sind mehrere (nicht dargestellte). Nuten ausgebildet, und die Wicklung 26 ist in den Nuten angeordnet. Teile der Wicklung 26 stehen von beiden Endabschnitten des Eisenkerns 21 in der Axialrichtung des Eisenkerns 21 (der X-Richtung) vor. Der Eisenkern 21 wird beispielsweise durch Aufeinanderschichten mehrerer dünner Platten wie elektromagnetischer Stahlplatten zur Bildung eines mehrschichtigen Elements und Integrieren des mehrschichtigen Elements beispielsweise durch Verkleben oder Crimpen gefertigt. Der Eisenkern 21 wird zur Aufnahme einer durch das Drehmoment des Rotors 30 erzeugten Gegenkraft sicher mit dem Statorgehäuse 22 (das später beschrieben wird) verbunden.
Das Statorgehäuse 22 ist ein Element, das in seinem Inneren den Eisenkern 21 hält und in der Form eines Zylinders ausgebildet ist. Das Statorgehäuse 22 ist in der radialen Richtung (Y-Richtung) des Stators 20 außen angeordnet. In dem Statorgehäuse 22 ist zwischen der inneren Umfangsfläche und der äußeren Umfangsfläche die Strömungsbahn 23 ausgebildet. Die Strömungsbahn 23 ist ein tunnelförmiger abgeschlossener Raum, in dem das (nicht dargestellte) Kühlmittel zum Kühlen der von dem Eisenkern 21 übertragenen Wärme umgewälzt wird. Die Strömungsbahn 23 ist in der Axialrichtung (der X-Richtung) von der Seite eines Endes zur Seite des anderen Endes spiralförmig ausgebildet, wobei sie die Umfangsrichtung des Statorgehäuses 22 umkreist. Wie später beschrieben, ist die Strömungsbahn 23 spiralförmig mit einem oder mehreren Gewinden ausgebildet. Beispiele des Materials des Statorgehäuses 22 umfassen unlegierten Stahl, ein Stahlmaterial für eine elektromagnetische Stahlplatte, rostfreien Stahl und Aluminium. Wie später beschrieben, wird das Statorgehäuse 22 durch Ausführen eines Additive Layer Manufacturing (einer generativen Schichtfertigung) des Materials an der äußeren Umfangsfläche des Eisenkerns 21 erzeugt.
Hier wird die Form der spiralförmigen Form der in dem Statorgehäuse 22 ausgebildeten Strömungsbahn 23 beschrieben. 2A ist ein Konzeptdiagramm bei Ersatz der Strömungsbahn 23 durch eine Gewindespiralnut. 2B ist ein Konzeptdiagramm bei Ersatz der Strömungsbahn 23 durch mehrere Gewindespiralnuten. 2C ist ein Konzeptdiagramm bei Ersatz der Strömungsbahn 23 durch mehrere parallele Gewindenuten. Die Strömungsbahn 23 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die in den 2A bis 2C gezeigten Nutformen nicht auf, sondern ist ein tunnelförmiger abgeschlossener Raum. Zum leichteren Verständnis der Spiralform der Strömungsbahn 23 erfolgt hier eine Beschreibung des Ersatzes der Strömungsbahn durch eine spiralförmige Nut, deren Querschnitt konkav ist.
Die in 2A gezeigte Strömungsbahn 23 ist als Gewindespiralnut in der äußeren Umfangsfläche des Statorgehäuses 22 ausgebildet. Diese Gewindespiralnut umfasst einen Einlassbereich 23a und einen Auslassbereich 23b. Bei der in 2A gezeigten Strömungsbahn 23 wird das aus dem Einlassbereich eingeleitete (nicht dargestellte) Kühlmittel 23a in der Strömungsbahn 23 spiralförmig entlang der äußeren Umfangsfläche des Statorgehäuses 22 umgewälzt und anschließend aus dem Auslassbereich 23b abgegeben.
Die in 2B gezeigte Strömungsbahn 23 ist als mehrere Gewindespiralnuten in der äußeren Umfangsfläche des Statorgehäuses 22 ausgebildet. Die Gewindespiralnuten umfassen mehrere Einlassbereiche 23a und mehrere Auslassbereiche 23b. Bei der in 2B gezeigten Strömungsbahn 23 wird das von den Einlassbereichen 23a eingeleitete Kühlmittel spiralförmig und einzeln entlang der äußeren Umfangsfläche des Statorgehäuses 22 in der Strömungsbahn 23 umgewälzt und anschließend aus den entsprechenden Auslassbereichen 23b abgegeben. 2C zeigt eine Ausführungsform, bei der die Strömungsbahn 23 als parallele Nuten ausgebildet ist. Wie in 2C gezeigt, ist die Strömungsbahn 23 gemäß der vorliegenden Ausführungsform als mehrere parallele Gewindenuten in der äußeren Umfangsfläche des Statorgehäuses 22 ausgebildet. Selbst bei den parallelen Gewindenuten wird das eingeleitete Kühlmittel entlang der parallel Nuten in der äußeren Umfangsfläche des Statorgehäuses 22 in der Strömungsbahn 23 umgewälzt und anschließend an der Außenseite abgegeben. Bei der Beschreibung einzelner Ausführungsformen einschließlich der vorliegenden Ausführungsform kann die Strömungsbahn 23 die Form eines ( 2A) oder mehrerer (2B) Gewinde aufweisen. Die Konfiguration der Strömungsbahn 23 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird später unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genauer beschrieben.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 werden die weiteren Konfigurationen des Motors 1 abermals beschrieben. Wie in 1 gezeigt, ist die Stromleitung 27, die elektrisch mit der Wicklung 26 verbunden ist, aus dem Eisenkern 21 des Stators 20 gezogen. Die Stromleitung 27 ist mit einer (nicht dargestellten) Stromversorgungsvorrichtung verbunden, die außerhalb des Motors 1 installiert ist. Wenn der Motor 1 betrieben wird, wird dem Eisenkern 21 zur Erzeugung des drehenden Magnetfelds zum Drehen des Rotors 30 beispielsweise Drei-Phasen-Wechselstrom zugeführt.
Der Rotor 30 ist eine Komponente, die durch die magnetische Wechselwirkung mit dem von dem Stator 20 erzeugten drehenden Magnetfeld gedreht wird. Der Rotor 30 ist an der inneren Umfangsseite des Stators 20 vorgesehen. Der Rotor 30 umfasst einen Rotorhauptkörper 31 und die Drehachse 32. Der Rotorhauptkörper 31 ist ein Abschnitt, in dem von dem von dem Stator 20 erzeugten drehenden Magnetfeld eine Drehkraft erzeugt wird, und ist aus mehreren (nicht dargestellten) Dauermagneten ausgebildet.
Die Drehachse 32 ist ein Element, das den Rotorhauptkörper 31 hält. Die Drehachse 32 wird so eingesetzt, dass sie durch die Mitte der Achse des Rotorhauptkörpers 31 verläuft, und ist an dem Rotorhauptkörper 31 befestigt. Die Drehachse 32 wird von dem in dem Gehäuse 10 vorgesehenen Lager 13 drehbar gehalten. Die Drehachse 32 verläuft auch durch die Achsenbohrung 12 und ist mit einem Kraftübertragungsmechanismus, einem Verlangsamungsmechanismus und dergleichen (die nicht dargestellt sind) verbunden, die extern installiert sind.
Wenn dem Stator 20 (dem Eisenkern 21) bei dem in 1 gezeigten Motor 1 der Drei-Phasen-Wechselstrom zugeführt wird, wird durch die magnetische Wechselwirkung zwischen dem Stator 20, an dem das drehende Magnetfeld gebildet wird, und dem Rotor 30 eine Drehkraft in dem Rotorhauptkörper 31 erzeugt, und die Drehkraft wird über die Drehachse 32 nach außen ausgegeben.
Als nächstes wird das Statorgehäuse 22 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. 3 ist eine Schnittansicht, die die Form der in dem Statorgehäuse 22 gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildeten Strömungsbahn 23 zeigt. 3 zeigt einen Teil eines zur Axialrichtung des in 1 gezeigten Statorgehäuses 22 (der X-Richtung) parallelen Querschnitts.
Wie in 3 gezeigt, ist die Strömungsbahn 23 aus einem Seitenwandabschnitt 231, einem Innenwandabschnitt 232 und einem Außenwandabschnitt 233 ausgebildet. Der Seitenwandabschnitt 231 ist ein Abschnitt, der benachbarte Teile der Strömungsbahn 23 isoliert. Der Innenwandabschnitt 232 ist ein Abschnitt, der die Strömungsbahn 23 gegenüber der inneren Umfangsfläche 22a des Statorgehäuses 22 isoliert. Der Außenwandabschnitt 233 ist ein Abschnitt, der die Strömungsbahn 23 gegenüber der äußeren Umfangsfläche 22b des Statorgehäuses 22 isoliert. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Stärke th1 des Innenwandabschnitts 232 und die Stärke th2 des Außenwandabschnitts 233 in der Axialrichtung des Statorgehäuses 22 so eingestellt, dass th1 ≈ th2 gilt. Die Breiten W der einzelnen Teile der Strömungsbahn 23 stimmen miteinander überein. Obwohl in 3 die Bereiche der einzelnen vorstehend beschriebenen Abschnitte zu ihrer Unterscheidung konzeptuell durch Strich-Doppelstrich-Linien angezeigt sind, sind die einzelnen, nebeneinander liegenden Abschnitte integriert. Daher sind die Bereiche der einzelnen vorstehend beschriebenen Abschnitte hinsichtlich ihrer Funktionen nicht notwendigerweise in die in 3 gezeigten Bereiche unterteilt.
Wie in 3 gezeigt, sind der Innenwandabschnitt 232 und der Außenwandabschnitt 233 in der radialen Richtung des Statorgehäuses 22 (der Y-Richtung) an einer Position integriert, an der der Seitenwandabschnitt 231 ausgebildet ist, und an einer Position getrennt, an der die Strömungsbahn 23 ausgebildet ist. Wie vorstehend beschrieben, sind in der Strömungsbahn 23 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Bereich, in dem der Innenwandabschnitt 232 auf der Seite des Eisenkerns 21 (siehe 1) und der Außenwandabschnitt 233 auf der Seite des Gehäusehauptkörpers 11 (siehe 1) integriert sind, und der Bereich, in dem sie getrennt sind, in der Axialrichtung des Statorgehäuses 22 (der X-Richtung) abwechselnd ausgebildet.
Wie in 1 gezeigt, ist in dem Statorgehäuse 22 an einer Position gegenüber der Zufuhröffnung 14 des Gehäusehauptkörpers 11 eine erste Öffnung 221 vorgesehen. In dem Statorgehäuse 22 ist eine zweite Öffnung 222 an einer Position gegenüber der Auslassöffnung 15 des Gehäusehauptkörpers 11 vorgesehen. Das Statorgehäuse 22 ist an dem Gehäuse 10 befestigt, und daher steht die erste Öffnung 221 mit der Zufuhröffnung 14 in Verbindung. Auch die zweite Öffnung 222 steht mit der Auslassöffnung 15 in Verbindung.
Das Statorgehäuse 22 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird durch Ausführen eines Additive Layer Manufacturing des Materials des Statorgehäuses 22 auf der äußeren Umfangsfläche des Eisenkerns 21 hergestellt. Zum Additive Layer Manufacturing des Statorgehäuses 22 kann beispielsweise ein zum SLM (Selective Laser Melting, selektiven Laserschmelzen), EBM (Electron Beam Melting, Elektronenstrahlschmelzen), DED (Directed Energy Deposition, Laserauftragschweißen) oder dergleichen geeigneter 3D-Metalldrucker verwendet werden.
Das Additive Layer Manufacturing unter Verwendung des 3D-Metalldruckers wird beispielsweise wie folgt ausgeführt. Der Eisenkern 21 wird auf einem Fertigungstisch montiert, und auf dem Fertigungstisch wird Pulver aus dem Material des Statorgehäuses 22 (beispielsweise unlegiertem Stahl) verteilt. Zum Schmelzen und Härten eines Abschnitts, auf dem der Laser eingesetzt wird, wird von oberhalb Laserlicht eingesetzt, und dadurch wird eine Metallschicht von mehreren zehn Mikrometern erzeugt. Dieser Prozess wird entlang der Axialrichtung des Eisenkerns 21 (der X-Richtung, zum Zeitpunkt der Fertigung der vertikalen Richtung) wiederholt, und im Wesentlichen kreisförmige Metallschichten werden entlang der äußeren Umfangsfläche des Eisenkerns 21 aufeinandergeschichtet. Auf diese Weise ist es möglich, das Statorgehäuse 22 herzustellen, das durchgehend mit der äußeren Umfangsfläche des Eisenkerns 21 verbunden ist. Bei der Herstellung des Statorgehäuses 22 können nicht nur die vorstehend beschriebene Strömungsbahn 23, sondern gleichzeitig auch die Abschnitte der für das Statorgehäuse 22 und dergleichen erforderlichen Formen erzeugt werden.
Hier kann abhängig von der Form der Strömungsbahn 23 nach der Herstellung des Statorgehäuses 22 das Pulver in der Strömungsbahn 23 verbleiben. Wenn, wie beispielsweise in 3 gezeigt, der Außenwandabschnitt 233 des Statorgehäuses 22 hergestellt wird, werden daher Durchgangsöffnungen 233a erzeugt, die sich in der radialen Richtung des Statorgehäuses 22 (der Y-Richtung) erstrecken. Bei dieser Konfiguration kann nach der Herstellung des Statorgehäuses 22 das in der Strömungsbahn 23 verbliebene (nicht dargestellte) Pulver aus den Durchgangsöffnungen 233a entfernt werden. Nach der Entfernung des Pulvers aus der Strömungsbahn 23 werden die Durchgangsöffnungen 233a beispielsweise durch Schweißen oder generative Fertigung verschlossen, und dadurch ist es möglich, die tunnelförmige Strömungsbahn 23 fertigzustellen.
Obwohl dies in der Figur nicht dargestellt ist, kann in dem Außenwandabschnitt 233 die Durchgangsöffnung 233a spiralförmig entlang der Strömungsbahn 23 ausgebildet sein. In diesem Fall werden die Durchgangsöffnungen 233a nach der Entfernung des Pulvers aus der Strömungsbahn 23 beispielsweise durch Schweißen oder generative Fertigung verschlossen, und dadurch ist es möglich, die tunnelförmige Strömungsbahn 23 fertigzustellen. In der vorliegenden Beschreibung wird nicht nur „Pulver“, bei dem es sich um eine Ansammlung feiner fester Partikel handelt, sondern auch „Granulat“, bei dem es sich um eine Ansammlung relativ grober fester Partikel handelt, als „Pulver“ bezeichnet.
Wenn bei dem Prozess des Additive Layer Manufacturing das Laserlicht auf das auf dem Tisch verteilte Pulver angewendet wird, wird das Laserlicht auch auf einen Abschnitt angewendet, in dem der Eisenkern 21 mit dem Pulver in Kontakt steht, und daher werden das Pulver an dem Abschnitt und das Material des Eisenkerns 21 gemeinsam geschmolzen und ausgehärtet. Auf diese Weise kann die Verbindung in dem Bereich, in dem sich das Material des Eisenkerns 21 und das Material des Statorgehäuses 22 mischen, einstückig mit der Metallschicht erzeugt werden. Die Abschnitte des Statorgehäuses 22 mit Ausnahme des vorstehend beschriebenen Verbindungsbereichs sind die Metallschicht, die durch Schmelzen und Härten nur des Materials des Statorgehäuses 22 erzeugt wird.
Vorzugsweise wird die Form des Eisenkerns 21 zur genaueren Fertigung des Statorgehäuses 22 mittels des 3D-Metalldruckers mit einem 3D-Scanner (einer dreidimensionalen Messmaschine) oder dergleichen gemessen, und dadurch werden 3D-Daten (wie CAD oder CG) ermittelt. Durch die Verwendung der vorstehend beschriebenen 3D-Daten wird die Stärke des Statorgehäuses 22 in der radialen Richtung Schicht für Schicht eingestellt, und dadurch ist es möglich, das Statorgehäuse 22 ohne eine Beeinträchtigung durch die Form der Oberfläche (wie Ausnehmungen und Vorsprünge) des Eisenkerns 21 in einer genaueren Form zu fertigen.
Mit dem vorstehend beschriebenen Statorgehäuse 22 gemäß der ersten Ausführungsform ist es beispielsweise möglich, die folgenden Ergebnisse zu erzielen. Da bei dem Statorgehäuse 22 gemäß der ersten Ausführungsform die Strömungsbahn 23, anders als gemäß der zuvor beschriebenen Patentschrift 1, zwischen der inneren Umfangsfläche 22a und der äußeren Umfangsfläche 22b ausgebildet ist, wird keine Stufe zur Befestigung des Gehäuses, das eine separate Komponente ist, an der Außenseite des Statorgehäuses benötigt. Daher ist die Fertigung leicht durchzuführen, und eine Fertigungsdauer kann verringert werden. Bei dem Statorgehäuse 22 gemäß der ersten Ausführungsform ist die Strömungsbahn 23 ein tunnelförmiger abgeschlossener Raum, und daher ist es möglich, das Austreten des in ihrem Inneren umgewälzten Kühlmittels zu reduzieren. Daher wird, anders als gemäß der zuvor beschriebenen Patentschrift 1, das Problem behoben, dass das entlang der Strömungsbahn umgewälzte Kühlmittel aufgrund eines Fehlers bei der Befestigung des Gehäuses an dem Statorgehäuse durch den Spalt austritt und dass dadurch die Effizienz der Kühlung des Stators verringert wird. Daher ist bei dem Statorgehäuse 22 gemäß der ersten Ausführungsform die Fertigung leicht auszuführen, und die Effizienz der Kühlung des Stators 20 ist ausgezeichnet.
Mit der Konfiguration gemäß der ersten Ausführungsform ist es ferner möglich, die folgenden Ergebnisse zu erzielen. Bei der Konfiguration gemäß der ersten Ausführungsform wird das an der Außenseite des Statorgehäuses 22 befestigte Gehäuse nicht benötigt, und daher ist es möglich, die Anzahl der Komponenten zu reduzieren. Bei der Konfiguration gemäß der ersten Ausführungsform können im Vergleich zu einem Fall, in dem die spiralförmige Nut durch spanende Bearbeitung in der äußeren Umfangsfläche des Statorgehäuses 22 erzeugt wird, die Stärke des Seitenwandabschnitts 231 (siehe 3) der Strömungsbahn 23 verringert und der Abstand verschmälert werden, und dadurch ist es möglich, die Effizienz der Kühlung weiter zu verbessern. Bei der Konfiguration gemäß der ersten Ausführungsform wird kein Dichtungsmaterial (wie beispielsweise ein O-Ring) zur Aufrechterhaltung der Luftdichtigkeit zwischen dem Statorgehäuse 22 und dem Gehäuse benötigt, und dadurch ist es möglich, die Anzahl der Komponenten zu reduzieren und die Aufgabe einer Anbringung des Dichtungsmaterials zu eliminieren. Das Dichtungsmaterial wird nicht benötigt, und dadurch kann der Abschnitt, in dem das Dichtungsmaterial angeordnet ist, in die Kühlfläche einbezogen werden, wodurch es möglich ist, die Effizienz der Kühlung weiter zu verbessern. Darüber hinaus wird bei der Konfiguration gemäß der ersten Ausführungsform die Stufe für das Einpassen nicht benötigt, und dadurch kann die Häufigkeit des Auftretens aus einer fehlerhaften Befestigung oder dergleichen resultierender fehlerhafter Erzeugnisse verringert werden.
Da die dünnen Platten wie die elektromagnetischen Stahlplatten des Eisenkerns 21 durch eine Pressbearbeitung (Stanzen) hergestellt werden, werden leicht Grate (Ausnehmungen und Vorsprünge) auf der Außenfläche erzeugt. Wenn Ausnehmungen und Vorsprünge auf der Außenfläche des Eisenkerns erzeugt werden, kann sich aufgrund dieser Ausnehmungen und Vorsprünge die Abmessungsgenauigkeit der äußeren Umfangsfläche des Eisenkerns verringern, und ein kontaktfreier Abschnitt kann zwischen dem Eisenkern und dem Statorgehäuse entstehen. Daher ist herkömmlicherweise zur Verbesserung der Abmessungsgenauigkeit zwischen dem Eisenkern und dem Statorgehäuse und zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit ein Feinschleifen der Außenfläche des Eisenkerns erforderlich. Im Schritt des Feinschleifens der Außenfläche des Eisenkerns ist es erforderlich, dafür zu sorgen, dass die Toleranz in einem Bereich von mehreren zehn Mikrometern liegt. Abhängig von dem Produkt ist es jedoch schwierig, dafür zu sorgen, dass die Toleranz innerhalb dieses Bereichs liegt, und auch dies ist ein Faktor, der den entsprechenden Ertrag verringert. Bei dem Statorgehäuse 22 gemäß der ersten Ausführungsform ist dagegen ein Feinschleifen der Außenfläche des Eisenkerns 21 nicht erforderlich, und dadurch ist es nicht nur möglich, die Fertigungsdauer zu reduzieren, sondern auch, den Ertrag zu steigern. Die mit der Konfiguration gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform erzielten Ergebnisse entsprechen denen der Konfigurationen gemäß der zweiten bis sechsten Ausführungsform, die später beschrieben werden.
[Zweite Ausführungsform]
Als nächstes wird ein Statorgehäuse 22A gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. 4 ist eine Schnittansicht, die die Form einer in dem Statorgehäuse 22A gemäß der zweiten Ausführungsform ausgebildeten Strömungsbahn 23 zeigt. 4 zeigt einen Teil eines zur Axialrichtung des Statorgehäuses 22A (zur X-Richtung) parallelen Querschnitts.
Das Statorgehäuse 22A gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von der ersten Ausführungsform, dass die Materialien des Seitenwandabschnitts 231, des Innenwandabschnitts 232 und des Außenwandabschnitts 233, die die Strömungsbahn 23 bilden, andere sind. Bei dem Statorgehäuse 22A gemäß der zweiten Ausführungsform stimmen die übrigen Konfigurationen mit denen gemäß der ersten Ausführungsform überein. Daher sind in der Beschreibung und den Zeichnungen zur zweiten Ausführungsform mit denen gemäß der ersten Ausführungsform übereinstimmende Elemente und dergleichen durch die gleichen Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Bei dem Statorgehäuse 22A gemäß der zweiten Ausführungsform sind der Innenwandabschnitt 232 und der Außenwandabschnitt 233 zur Aufrechterhaltung der mechanischen Festigkeit beispielsweise aus einem Material wie unlegiertem Stahl, einem Stahlmaterial für eine elektromagnetischen Stahlplatte, rostfreiem Stahl oder Aluminium ausgebildet. Andererseits ist der Seitenwandabschnitt 231 aus einem Material ausgebildet, dessen Wärmeleitfähigkeit höher als die Wärmeleitfähigkeit des Innenwandabschnitts 232 und des Außenwandabschnitts 233 ist. Beispiele des Materials, dessen Wärmeleitfähigkeit höher als die Wärmeleitfähigkeit des Innenwandabschnitts 232 und des Außenwandabschnitts 233 ist, umfassen Aluminium, Kupfer und dergleichen.
Bei dem Statorgehäuse 22A gemäß der zweiten Ausführungsform ist der Seitenwandabschnitt 231 der Strömungsbahn aus dem Material ausgebildet, dessen Wärmeleitfähigkeit höher als die Wärmeleitfähigkeit des Innenwandabschnitts 232 und des Außenwandabschnitts 233 ist, und dadurch ist es möglich, die Effizienz der Kühlung weiter zu verbessern, wobei die mechanische Festigkeit des Innenwandabschnitts 232 und des Außenwandabschnitts 233 aufrechterhalten wird. Da die Effizienz der Kühlung weiter verbessert wird und es dadurch möglich ist, die Temperatur des Stators im Vergleich zu einem Motor mit der gleichen Antriebsleistung zu verringern, kann eine Ausgangsleistung erhöht werden. Selbst wenn der Motor die gleiche Nennleistung aufweist, ist es möglich, die Betriebsdauer der einzelnen Komponenten zu verbessern, da der Motor mit einer niedrigeren Temperatur betrieben werden.kann. Darüber hinaus kann im Vergleich zu einem Fall, in dem das gesamte Statorgehäuse 22 aus dem gleichen Material, beispielsweise unlegiertem Stahl, ausgebildet ist, sein Gewicht verringert werden.
[Dritte Ausführungsform]
Als nächstes wird ein Statorgehäuse 22B gemäß einer dritten Ausführungsform beschrieben. 5 ist eine Schnittansicht, die die Form einer in dem Statorgehäuse 22B gemäß der dritten Ausführungsform ausgebildeten Strömungsbahn 23 zeigt. 5 zeigt einen Teil eines zur Axialrichtung des Statorgehäuses 22B (zur X-Richtung) parallelen Querschnitts.
Das Statorgehäuse 22B gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von der ersten Ausführungsform, dass die Strömungsbahn 23 an seiner äußeren Umfangsseite vorgesehen ist. Bei dem Statorgehäuse 22B gemäß der dritten Ausführungsform stimmen die übrigen Konfigurationen mit denen gemäß der ersten Ausführungsform überein. Daher sind in der Beschreibung und den Zeichnungen zur dritten Ausführungsform die mit denen gemäß der ersten Ausführungsform übereinstimmenden Elemente und dergleichen durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie bei der ersten Ausführungsform, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Wie in 5 gezeigt, ist die Strömungsbahn 23 bei dem Statorgehäuse 22B gemäß der dritten Ausführungsform an der äußeren Umfangsseite (in der Nähe des äußeren Umfangs) des Statorgehäuses 22 vorgesehen. Genauer sind die Stärke th1 des Innenwandabschnitts 232 in der radialen Richtung (der Y-Richtung) des Statorgehäuses 22 und die Stärke th2 des Außenwandabschnitts 233 in der radialen Richtung des Statorgehäuses 22 so eingestellt, dass th1 >> th2 gilt. Bei dem Statorgehäuse 22B gemäß der dritten Ausführungsform ist die Strömungsbahn 23 an der äußeren Umfangsseite vorgesehen, und daher ist es möglich, die Stärke th1 des Innenwandabschnitts 232 zu erhöhen, wodurch es möglich ist, die Festigkeit des Innenwandabschnitts 232 weiter zu verbessern, bei dem eine höhere Festigkeit als bei dem Außenwandabschnitt 233 erforderlich ist. Bei dem Statorgehäuse 22B gemäß der dritten Ausführungsform wird die Stärke des Statorgehäuses 22 in der radialen Richtung selbst bei einer Erhöhung der Stärke th1 des Innenwandabschnitts 232 nicht erhöht, wodurch es möglich ist, eine Zunahme der Größe des Statorgehäuses 22B zu reduzieren.
[Vierte Ausführungsform]
Als nächstes wird ein Statorgehäuse 22C gemäß einer vierten Ausführungsform beschrieben. 6 ist eine Schnittansicht, die die Form einer in dem Statorgehäuse 22C gemäß der vierten Ausführungsform ausgebildeten Strömungsbahn 23 zeigt. 6 zeigt einen Teil eines zur Axialrichtung des Statorgehäuses 22C (der X-Richtung) parallelen Querschnitts.
Wie in 6 gezeigt, sind bei dem Statorgehäuse 22C gemäß der vierten Ausführungsform die Stärke th1a des Innenwandabschnitts 232 in der radialen Richtung des Statorgehäuses 22 (der Y-Richtung) und die Stärke th2a des Außenwandabschnitts 233 in der radialen Richtung des Statorgehäuses 22 jeweils kleiner als die Stärken th1 und th2 gemäß der ersten Ausführungsform eingestellt. Genauer sind bei dem Statorgehäuse 22C gemäß der vierten Ausführungsform die Stärken des Innenwandabschnitts 232 und des Außenwandabschnitts 233 so eingestellt, dass die Beziehungen th1a < th1 und th2a < th2 gelten. Bei der Konfiguration gemäß der vierten Ausführungsform ist die Gesamtstärke des Statorgehäuses 22C in der radialen Richtung geringer als die des Statorgehäuses 22 gemäß der ersten Ausführungsform, und dadurch ist das Statorgehäuse 22C für eine kleine drehende elektrische Maschine geeignet einsetzbar, bei der eine durch das Drehmoment des Rotors 30 erzeugte Gegenkraft (siehe 1) gering ist.
[Fünfte Ausführungsform]
Als nächstes wird ein Statorgehäuse 22D gemäß einer fünften Ausführungsform beschrieben. 7 ist eine Schnittansicht, die die Form einer in dem Statorgehäuse 22D gemäß der fünften Ausführungsform ausgebildeten Strömungsbahn 23 zeigt. 7 zeigt einen Teil eines zur Axialrichtung des Statorgehäuses 22D (der X-Richtung) parallelen Querschnitts.
Wie in 7 gezeigt, ist bei dem Statorgehäuse 22D gemäß der fünften Ausführungsform die Strömungsbahn 23 in zwei Schichten in der radialen Richtung des Statorgehäuses 22 (der Y-Richtung) ausgebildet. Die übrigen Konfigurationen stimmen mit denen gemäß der ersten Ausführungsform überein. Daher sind in der Beschreibung und den Zeichnungen zur fünften Ausführungsform mit denen gemäß der ersten Ausführungsform übereinstimmende Elemente und dergleichen durch die gleichen Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform oder durch Anhängen der gleichen Bezugszeichen an die Enden (die beiden letzten Stellen) bezeichnet, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Wie in 7 gezeigt, umfasst die Strömungsbahn 23 bei dem Statorgehäuse 22D gemäß der fünften Ausführungsform eine erste Strömungsbahn 123 und eine zweite Strömungsbahn 223. Die erste Strömungsbahn 123 ist eine Strömungsbahn, die in der radialen Richtung des Statorgehäuses 22D (der Y-Richtung) auf der Seite der inneren Umfangsfläche 22a vorgesehen ist. Die zweite Strömungsbahn 223 ist eine Strömungsbahn, die in der radialen Richtung des Statorgehäuses 22D auf der Seite der äußeren Umfangsfläche 22b vorgesehen ist. In der radialen Richtung des Statorgehäuses 22D ist ein Abschnitt zwischen dem Seitenwandabschnitt 231 auf der Seite der ersten Strömungsbahn 123 und dem Seitenwandabschnitt 231 auf der Seite der zweiten Strömungsbahn 223 einstückig mit einem dazwischenliegenden Abschnitt 323 ausgebildet. Obwohl die erste Strömungsbahn 123 und die zweite Strömungsbahn 223 bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in 7 gezeigt, abwechselnd (in einer Zickzackanordnung) in der Axialrichtung des Statorgehäuses 22D (der X-Richtung) angeordnet sind, besteht keine Beschränkung auf diese Konfiguration, und sie können in der Axialrichtung des Statorgehäuses 22D an der gleichen Position angeordnet sein.
Bei der in 7 gezeigten Strömungsbahn 23 wird beispielsweise in der ersten Strömungsbahn 123 das Kühlmittel in der Axialrichtung des Statorgehäuses 22D (der X-Richtung) von der rechten Seite zur linken Seite umgewälzt, und in der zweiten Strömungsbahn 223 wird das Kühlmittel in der Axialrichtung des Statorgehäuses 22D von der linken Seite zur rechten Seite umgewälzt. Die Richtungen, in denen das Kühlmittel umgewälzt wird, können den vorstehend beschriebenen Richtungen entgegengesetzt oder bei beiden Strömungsbahnen die gleiche sein.
Bei der Konfiguration gemäß der fünften Ausführungsform sind die erste Strömungsbahn 123 und die zweite Strömungsbahn 223 in der radialen Richtung des Statorgehäuses 22D in zwei Schichten ausgebildet, und daher ist es möglich, die Effizienz der Kühlung weiter zu verbessern. Die Größe und die Anzahl der als Strömungsbahn 23 dienenden Hohlräume werden den Erfordernissen entsprechend eingestellt, und daher ist es möglich, eine für den zu kühlenden Abschnitt geeignete Kühlleistung zu erzielen. Bei dem Statorgehäuse 22D ist beispielsweise in den beiden Endabschnitten des Eisenkerns 21 in der Axialrichtung entsprechenden Bereichen die gesamte Querschnittsfläche der Strömungsbahn 23 so eingestellt, dass sie groß ist, und dadurch ist es möglich, beide Endabschnitte des Eisenkerns 21 in der Axialrichtung effektiver zu kühlen. Bei dem Statorgehäuse 22D ist in einem der Nähe der Mitte des Eisenkerns 21 in der Axialrichtung entsprechenden Bereich die gesamte Querschnittsfläche der Strömungsbahn 23 so eingestellt, dass sie klein ist, und dadurch ist es möglich, eine übermäßige Kühlung in der Nähe der Mitte zu verhindern. Wie vorstehend beschrieben, wird eine übermäßige Kühlung in der Nähe der Mitte des Eisenkerns 21 verhindert, und dadurch ist es möglich, eine Verdichtung (eine Abnahme seines Durchmessers) in der radialen Richtung (der Y-Richtung) aufgrund einer Kühlung des Eisenkerns zu reduzieren.
[Sechste Ausführungsform]
Als nächstes wird ein Statorgehäuse 22E gemäß einer sechsten Ausführungsform beschrieben. 8A ist eine Schnittansicht, die eine erste Form einer in dem Statorgehäuse 22E gemäß der sechsten Ausführungsform ausgebildeten Strömungsbahn 23 zeigt. 8B ist eine Schnittansicht, die eine zweite Form der in dem Statorgehäuse 22E gemäß der sechsten Ausführungsform ausgebildeten Strömungsbahn 23 zeigt. Die 8A und 8B zeigen Teile eines zur Axialrichtung des Statorgehäuses 22E (X-Richtung) parallelen Querschnitts. In der Beschreibung und den Zeichnungen zur sechsten Ausführungsform sind mit denen gemäß der ersten Ausführungsform übereinstimmende Elemente und dergleichen durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie bei der ersten Ausführungsform, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Wie in 8A gezeigt, ist die Strömungsbahn 23 (die erste Form) des Statorgehäuses 22E gemäß der sechsten Ausführungsform aus mehreren Dreiecken ausgebildet. Genauer sind die Seitenwandabschnitte 231, die Innenwandabschnitte 232 und die Außenwandabschnitte 233 der einzelnen Teile der Strömungsbahn 23 so angeordnet, dass sie insgesamt eine Trägerstruktur aufweisen. Bei der ersten Form des Statorgehäuses 22E gemäß der sechsten Ausführungsform weist die gesamte Strömungsbahn 23 die Trägerstruktur auf, und dadurch kann die Stärke des Seitenwandabschnitts 231, des Innenwandabschnitts 232 und des Außenwandabschnitts 233 verringert werden, während die Festigkeit des Statorgehäuses 22E sichergestellt ist. Daher ist es bei der ersten Form des Statorgehäuses 22E gemäß der sechsten Ausführungsform möglich, das Material des Statorgehäuses 22E zu reduzieren, und dadurch ist es möglich, sein Gewicht zu verringern.
Wie in 8B gezeigt, sind bei der Strömungsbahn 23 (der zweiten Form) des Statorgehäuses 22E gemäß der sechsten Ausführungsform als Wärmeableitungselement dienende Rippen 234 in den einzelnen Teilen der Strömungsbahn 23 vorgesehenen. Bei dem in 8B gezeigten Beispiel sind in dem Dreieck der Strömungsbahn 23 an zwei Stellen auf jeder seiner Seiten die Rippen 234 vorgesehenen. Die Anzahl, die Form, die Anordnung und dergleichen der Rippen 234 sind nicht auf das in 8B gezeigte Beispiel beschränkt und können den Erfordernissen entsprechend eingestellt werden. Die Rippen 234 können beispielsweise an drei oder mehr Stellen auf jeder Seite vorgesehen sein, oder die Rippen 234 können in der Form von Zweigen und Blättern ausgebildet sein. Bei der zweiten Form des Statorgehäuses 22E gemäß der sechsten Ausführungsform kann durch die in den einzelnen Teilen der Strömungsbahn 23 vorgesehenen Rippen 234 eine Kontaktfläche mit dem Kühlmittel vergrößert werden, und dadurch ist es möglich, die Kühlwirkung weiter zu verbessern.
Obwohl vorstehend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und unterschiedliche Variationen und Modifikationen wie bei später beschriebenen abgewandelten Formen sind möglich, und sie fallen ebenfalls in den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung. Die im Zusammenhang mit den Ausführungsformen beschriebenen Ergebnisse sind lediglich eine Auflistung der bevorzugtesten der durch die vorliegende Erfindung erzielten Ergebnisse, und es besteht keine Einschränkung auf die im Zusammenhang mit den Ausführungsformen beschriebenen Ergebnisse. Obwohl die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und die nachstehend beschriebenen abgewandelten Formen gegebenenfalls kombiniert eingesetzt werden können, wird auf eine genaue Beschreibung verzichtet. Da einige Konfigurationen allen Ausführungsformen gemeinsam sind, erfolgt die Beschreibung ohne die Verwendung von Bezugszeichen für die Elemente.
(Abgewandelte Formen)
Obwohl im Zusammenhang mit den Ausführungsformen das Beispiel beschrieben ist, bei dem das Pulver aus dem Metall wie unlegiertem Stahl als Material des Statorgehäuses verwendet wird, besteht keine Beschränkung auf dieses Beispiel. Das Material des Statorgehäuses kann ein Harz sein oder durch Mischen eines Harzes und eines Metalls gewonnen werden. Beispiele des Harzes, das als Material des Statorgehäuses verwendet werden kann, umfassen ein Epoxidharz und dergleichen.
Obwohl im Zusammenhang mit den Ausführungsformen das Beispiel beschrieben wird, bei dem das Statorgehäuse in der Form eines Zylinders ausgebildet ist, besteht keine Beschränkung auf dieses Beispiel. Wenn das Statorgehäuse durch Additive Layer Manufacturing gefertigt wird, kann das Statorgehäuse beispielsweise auch in einer röhrenartigen Form ausgebildet sein, die eine nicht zylindrische Form ist und deren Querschnitt oval, viereckig oder dergleichen ist, da die Form des Statorgehäuses nicht von der Form des Eisenkerns abhängt. Obwohl im Zusammenhang mit der vorliegenden Ausführungsform das Beispiel beschrieben wird, bei dem der Eisenkern verwendet wird, der durch Aufeinanderschichten mehrerer dünner Platten wie elektromagnetischer Stahlplatten so gefertigt wird, dass er als mehrschichtiges Element ausgebildet ist, besteht keine Beschränkung auf dieses Beispiel. Der Eisenkern kann mit jeder Struktur und durch jedes Fertigungsverfahren realisiert werden.
Obwohl im Zusammenhang mit den Ausführungsformen das Beispiel beschrieben wird, bei dem der 3D-Metalldrucker als Verfahren zum Ausführen des Additive Layer Manufacturing des Statorgehäuses verwendet wird, besteht keine Beschränkung auf dieses Beispiel. Als Verfahren zum Ausführen des Additive Layer Manufacturing des Statorgehäuses kann beispielsweise eine Metallschichtungsvorrichtung oder dergleichen eingesetzt werden, bei der ein Laserdirektschichtungsverfahren (LENS: Laser Engineered Net Shaping) zum gleichzeitigen Aufbringen eines Materialpulvers und von Laserlicht zum Schmelzen und Aufeinanderschichten eines beliebigen Abschnitts eingesetzt wird.
Obwohl im Zusammenhang mit den Ausführungsformen das Beispiel beschrieben wird, bei dem die Breite W der Strömungsbahn (siehe 3) in der Axialrichtung des Statorgehäuses (der Y-Richtung) einheitlich ist, besteht keine Beschränkung auf dieses Beispiel. So kann lediglich die Breite W der Strömungsbahn auf der Seite des Einlassbereichs für das Kühlmittel breit gestaltet werden. Da die Temperatur des Kühlmittels auf der Seite des Einlassbereichs des Statorgehäuses niedrig (die Viskosität hoch) ist, ist sein Strömungswiderstand hoch, und daher ist das Umwälzen des Kühlmittels schwierig. Daher ist es erforderlich, die Leistung einer Pumpe zur Zufuhr des Kühlmittels zu erhöhen. Es wird jedoch nur die Breite W der Strömungsbahn auf der Seite des Einlassbereichs für das Kühlmittel breit gestaltet, und daher ist es möglich, den Strömungswiderstand des Kühlmittels auf der Seite des Einlassbereichs erheblich zu verringern. Auf diese Weise kann ein Temperaturgradient in der Axialrichtung des Statorgehäuses verringert werden, und dadurch kann der Eisenkern 21 in seiner Axialrichtung gleichmäßiger gekühlt werden. Die Leistung der Pumpe zur Zufuhr des Kühlmittels kann ebenfalls verringert werden.
Obwohl im Zusammenhang mit den Ausführungsformen das Beispiel beschrieben wird, bei dem der Querschnitt der Strömungsbahn kreisförmig oder dreieckig ist, besteht keine Beschränkung auf dieses Beispiel. Der Querschnitt der Strömungsbahn kann beispielsweise oval oder viereckig sein. Wenn der Querschnitt der Strömungsbahn mehreckig wie dreieckig oder viereckig ist, muss seine Form nicht notwendigerweise ein regelmäßiges Dreieck oder ein regelmäßiges Viereck sein. Darüber hinaus kann der Querschnitt der Strömungsbahn durch Kombinieren von Querschnitten mit unterschiedlichen Formen gestaltet werden. Obwohl im Zusammenhang mit den Ausführungsformen das Beispiel beschrieben wird, bei dem der Motor als drehende elektrische Maschine verwendet wird, auf die das Statorgehäuse und der Stator gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden können, besteht keine Beschränkung auf dieses Beispiel. Die drehende elektrische Maschine kann ein Generator sein.
Bezugszeichenliste
1: Motor, 10: Gehäuse, 20: Stator, 21: Eisenkern, 22 (22A bis 22E): Statorgehäuse, 23: Strömungsbahn, 30: Rotor, 32: Drehachse, 231: Seitenwandabschnitt, 232: Innenwandabschnitt, 233: Außenwandabschnitt, 234: Rippe
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 201115578 [0003]

Claims

Statorgehäuse (22) mit der Funktion der Kühlung eines Stators (20) einer drehenden elektrischen Maschine (1), das in einer im Wesentlichen röhrenartigen Form ausgebildet ist, wobei das Statorgehäuse (22) umfasst: eine Strömungsbahn (23), die entlang einer Umfangsrichtung des Statorgehäuses (22) zwischen einer inneren Umfangsfläche und einer äußeren Umfangsfläche ausgebildet ist und in der ein Kühlmittel umgewälzt wird, wobei ein Seitenwandabschnitt (231), der benachbarte Strömungsbahnen (23) voneinander isoliert, ein Innenwandabschnitt (232), der die Strömungsbahn (23) von der inneren Umfangsfläche des Statorgehäuses (22) isoliert, und ein Außenwandabschnitt (233), der die Strömungsbahn (23) von der äußeren Umfangsfläche des Statorgehäuses (22) isoliert, einstückig ausgebildet sind.
Statorgehäuse (22) nach Anspruch 1, wobei der Seitenwandabschnitt (231) aus einem Material ausgebildet ist, dessen Wärmeleitfähigkeit höher als die Wärmeleitfähigkeit des Innenwandabschnitts (232) oder des Außenwandabschnitts (233) ist.
Statorgehäuse (22) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Strömungsbahn (23) an einer äußeren Umfangsseite des Statorgehäuses (22) vorgesehen ist.
Statorgehäuse (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Strömungsbahn (23) in mehreren Schichten in einer radialen Richtung des Statorgehäuses (22) vorgesehen ist.
Statorgehäuse (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Querschnitt der Strömungsbahn (23), der parallel zu einer Axialrichtung des Statorgehäuses (22) ist, polygonal ist.
Statorgehäuse (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Strömungsbahn (23) in ihrem Inneren ein Wärmeableitungselement (234) umfasst.
Stator (20), der umfasst: das Statorgehäuse (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und einen Eisenkern (21), der an einer inneren Umfangsseite des Statorgehäuses (22) vorgesehen ist, das in einer im Wesentlichen röhrenartigen Form ausgebildet ist.
Drehende elektrische Maschine (1), die umfasst: den Stator (20) nach Anspruch 7 und einen Rotor (30), der von einer Drehachse (231) gehalten wird und an einer inneren Umfangsseite des Stators (20) vorgesehen ist.