JP2014166067A - 冷媒を通過させるための溝部を有する冷却ジャケット、冷却ジャケットを備えた固定子、および、冷却ジャケットを備えた回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却ジャケットの製造効率を向上させる。
【解決手段】冷却ジャケット２００は、第１端面２０１１と、第２端面２０１２とを有する筒状の本体部２０１と、本体部２０１の外周面２０２に軸方向へ連続して設けられ、冷媒の流路を画定する溝部２０３とを備える。ここで、冷却ジャケット２００は、本体部２０１の軸方向後方側に位置する溝部の第１端部２０４と、本体部２０１の第１端面２０１１との間に、溝部２０３の底部よりも径方向外側に位置する部分を含まない。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転電機の固定子を冷却するために、冷媒を通過させるための溝部を有する冷却ジャケット、冷却ジャケットを備えた固定子、および、冷却ジャケットを備えた回転電機に関する。

例えば電動機または発電機のような回転電機を駆動させると、鉄損等の要因により、固定子が発熱する。発熱した固定子を冷却するために、回転電機において、冷媒を通過させるための流路を画定する溝が設けられた冷却ジャケットを、固定子の径方向外側に嵌着させる構成が、知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１１−１５５７８号公報

上記のような冷却ジャケットを備えた回転電機においては、特に、冷却ジャケットの製造効率を向上させることが、望まれている。

本発明の第１の態様において、冷却ジャケットは、回転電機の固定子の径方向外側に配置され、軸方向後方側の第１端面と、軸方向前方側の第２端面とを有する筒状の本体部と、本体部の外周面に軸方向へ連続して設けられ、冷媒の流路を画定する溝部とを備える。ここで、冷却ジャケットは、本体部の軸方向後方側に位置する溝部の第１端部と、本体部の第１端面との間に、溝部の底部よりも径方向外側に位置する部分を含まない。

冷却ジャケットは、溝部の第１端部と、本体部の第１端面との間に、溝部の底部と本体部の中心軸との間の径方向距離以下の外半径を有する円筒状の外周面領域を備えてもよい。

冷却ジャケットは、本体部の軸方向前方側に位置する溝部の第２端部と、本体部の第２端面との間に、溝部の底部と本体部の中心軸との間の径方向距離以下の外半径を有する円筒状の外周面領域を備えてもよい。

冷却ジャケットは、本体部の軸方向前方側に位置する溝部の第２端部と、本体部の第２端面との間に、溝部の底部と本体部の中心軸との間の径方向距離よりも大きい外半径を有する円筒状の外周面領域を備えてもよい。

本発明の第２の態様において、冷却ジャケットは、回転電機の固定子の径方向外側に配置され、軸方向後方側の第１端面と、軸方向前方側の第２端面とを有する筒状の本体部と、本体部の外周面に軸方向へ連続して設けられ、冷媒の流路を画定する溝部とを備える。ここで、溝部は、本体部の第１端面および第２端面の少なくとも一方まで延びる。

なお、溝部は、本体部の軸方向に螺旋状に連続して延びてもよい。また、溝部は、多条溝であってもよい。また、溝部は、ホブ加工によって形成されてもよい。

本発明の第３の態様において、固定子は、上述の冷却ジャケットを備える。本発明の第４の態様において、回転電機は、上述の固定子を備える。

本発明の第５の態様において、製造方法は、回転電機の固定子の径方向外側に配置される冷却ジャケットを製造する方法であって、軸方向後方側の第１端面と、軸方向前方側の第２端面とを有する筒状の本体部を準備するステップと、本体部を、本体部の中心軸周りに回転させるステップと、本体部の外周面に、回転するホブを押し当てるステップと、回転するホブを、本体部の軸方向後方側の第１端部と、本体部の軸方向前方側の第２端部との間で、本体部に対して軸方向に相対的に移動させることによって、本体部の外周面に軸方向へ連続して設けられ、冷媒の流路を画定する溝部を形成するステップとを備える。

製造方法は、回転するホブを押し当てるステップの前に、本体部の第１端面から予め定められた軸方向の位置まで本体部を切削し、溝部の底部と本体部の中心軸との間の径方向距離以下の外半径を有する円筒状の外周面領域を形成するステップをさらに備えてもよい。

製造方法は、溝部を形成するステップの後に、本体部の第１端面から予め定められた軸方向の位置まで本体部を切削し、溝部の底部と本体部の中心軸との間の径方向距離以下の外半径を有する円筒状の外周面領域を形成するステップをさらに備えてもよい。

本発明によれば、本体部に溝部を形成するために、切削工具を、本体部の軸方向後方に向かって相対的に移動させた場合、切削工具を、本体部の如何なる部分とも干渉することなく、本体部の軸方向後方の端部まで円滑に移動させることができる。これにより、溝部を本体部に効率的に形成することができるので、冷却ジャケットの製造効率を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る電動機の断面図である。 図１に示す冷却ジャケットの側面図である。 図１に示す冷却ジャケットの断面図である。 冷却ジャケットの製造方法のフローチャートを示す。 冷却ジャケットに溝部を形成する工程を説明するための図である。 本発明の他の実施形態に係る電動機の断面図である。 図６に示す冷却ジャケットの側面図である。 図６に示す冷却ジャケットの断面図である。 本発明のさらなる他の実施形態に係る電動機の断面図である。 図９に示す冷却ジャケットの側面図である。 図９に示す冷却ジャケットの断面図である。 本発明のさらなる他の実施形態に係る冷却ジャケットの側面図である。 本発明のさらなる他の実施形態に係る冷却ジャケットの側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る電動機１００の構成について説明する。なお、以下の説明においては、電動機の回転軸の軸心方向を軸方向とし、図１の紙面左方を軸方向前方、紙面右方を軸方向後方とする。

電動機１００は、円柱状の内部空間１０１を有するハウジング１０２と、ハウジング１０２の内部空間１０１に固定される固定子１０３と、固定子１０３の径方向内側に回転可能に配置される回転子１０４と、回転子１０４の径方向内側において回転子１０４に固定される回転軸１０５とを備える。

ハウジング１０２は、軸方向後方端に位置する端壁部１０６と、端壁部１０６から軸方向前方側に向かって延びる円筒状の側壁部１０７とを有する。端壁部１０６は、端壁部１０６の軸方向前方側の端面１０８から内方に凹むように設けられた凹部１０９と、凹部１０９と同心に設けられた、端壁部１０６を貫通する孔１１０とを含む。側壁部１０７は、冷媒を流入させるための冷媒入口１１１と、冷媒を排出させるための冷媒出口１１２とを含む。冷媒入口１１１は、冷媒の供給源（図示せず）に接続されており、冷媒入口１１１を介して、冷媒が供給源から電動機１００に導入される。また、冷媒出口１１２は、冷媒の回収部（図示せず）に接続されており、冷媒出口１１２を介して、冷媒が電動機１００から排出される。なお、冷媒入口１１１および冷媒出口１１２については、後述する。

ハウジング１０２の側壁部１０７の軸方向前方側の端部には、側壁部１０７の内周面１１３から径方向外側に向かって凹む環状の凹部１１４が形成されている。この凹部１１４には、内部空間１０１を密閉するように、円板状の端板１１５が嵌着されている。内部空間１０１は、ハウジング１０２の端壁部１０６および側壁部１０７と、端板１１５とによって画定されている。

端板１１５は、端板１１５の軸方向後方側の端面１１６から内方に凹むように設けられた凹部１１７と、凹部１１７と同心に設けられた、端板１１５を貫通する孔１１８とを有する。端板１１５は、ボルト等の締結具によって、ハウジング１０２の側壁部１０７に固定される。

回転軸１０５は、軸心Ｏ_１を有する、軸方向に沿って延びる円柱状の部材である。回転軸１０５は、軸方向後方側において、端壁部１０６の孔１１０に挿通され、端壁部１０６の凹部１０９に嵌着された軸受１１９によって、回転可能に支持されている。また、回転軸１０５は、軸方向前方側において、端板１１５の孔１１８に挿通され、端板１１５の凹部１１７に嵌着された軸受１２０によって、回転可能に支持されている。

回転軸１０５の外周面上には、磁性材料から構成された回転子１０４が固設されている。回転子１０４の径方向外側には、固定子１０３が配置されている。固定子１０３の外面には、コイル１２１が巻回されている。固定子１０３からは、コイル１２１に電気的に接続された動力線１２２が引き出されており、動力線１２２は、端板１１５に設けられた孔１２３を通って、電動機１００の外部に設置された動力源（図示せず）に接続される。

動力源からコイル１２１に電流が流されると、固定子１０３によって、軸心Ｏ_１の周りに回転磁界が生成される。回転子１０４は、固定子１０３によって生成される回転磁界によって周方向に電磁力を受け、回転軸１０５とともに回転する。

本実施形態に係る電動機１００は、固定子１０３を冷却するための冷却ジャケット２００を備える。以下、冷却ジャケット２００について、図１〜図３を参照して、詳細に説明する。図２および図３に示すように、冷却ジャケット２００は、中心軸Ｏ_２を有する円筒状の本体部２０１と、本体部２０１の外周面２０２から径方向内側に凹むように形成された溝部２０３とを有する。本体部２０１は、例えば金属材料から作製され、軸方向後方側の第１端面２０１１と、軸方向前方側の第２端面２０１２とを有する。

本実施形態においては、溝部２０３は、８条螺旋溝からなり、計８条の溝部２０３の各々は、軸方向後方側の第１溝端部２０４から、軸方向前方側の第２溝端部２０５まで、螺旋状に連続して延びている。より具体的には、溝部２０３の各々は、溝部２０３の底部２０３１と、隣り合う２本の突条２０３２の壁面とによって画定されている。突条２０３２の各々は、溝部２０３の底部２０３１から径方向外側に向けて突出し、第１溝端部２０４から第２溝端部２０５まで軸方向に螺旋状に連続して延びている。

本実施形態においては、溝部２０３の第１溝端部２０４は、溝部２０３を画定する突条２０３２の軸方向後方端によって定義される。同様に、溝部２０３の第２溝端部２０５は、溝部２０３を画定する突条２０３２の軸方向前方端によって定義される。溝部２０３の各々は、本体部２０１の周方向に等間隔で配列している。溝部２０３は、固定子１０３を冷却する冷媒を通過させるための流路を画定する。なお、冷却ジャケットの機能については、後述する。

冷却ジャケット２００は、本体部２０１の内周面２０１３と、固定子１０３の外周面１０３１とが圧接するように、固定子１０３の径方向外側に、締り嵌めによって嵌着されている。また、冷却ジャケット２００は、ボルト等の締結具によって、端板１１５に固定されている。

なお、図１に示すように、冷却ジャケット２００と、端板１１５との間には、例えばゴムから作製されたＯリング１２４が介装され、Ｏリング１２４によって、冷却ジャケット２００と端板１１５との間が密閉される。また、端板１１５と、ハウジング１０２の側壁部１０７との間には、Ｏリング１２５が介装され、Ｏリング１２５によって、端板１１５とハウジング１０２との間が密閉される。

冷却ジャケット２００は、本体部２０１の外周面２０２と、ハウジング１０２の内周面１１３とが圧接するように、内部空間１０１に嵌め込まれる。これにより、冷却ジャケット２００に形成された溝部２０３と、ハウジング１０２の内周面１１３とによって、冷媒を通過させるための流路１２８が画定されることになる。

本実施形態に係る冷却ジャケット２００においては、本体部２０１は、溝部２０３の第１溝端部２０４と、本体部２０１の第１端面２０１１との間に、溝部が形成されていない第１端部領域２０６を含む。一方、本体部２０１は、溝部２０３の第２溝端部２０５と、本体部２０１の第２端面２０１２との間に、溝部が形成されていない第２端部領域２０７を含む。

第１端部領域２０６には、第１端部領域２０６の外周面２０６１から径方向内側に凹む凹部２０８が形成されており、凹部２０８は、本体部２０１の全周に亘って周方向に延在している。図１に示すように、電動機１００を組み立てた状態においては、冷却ジャケット２００は、本体部２０１の中心軸Ｏ_２と回転軸１０５の軸心Ｏ_１とが一致するように配置される。そして、上記凹部２０８にＯリング１２６が嵌入され、冷却ジャケット２００とハウジング１０２との間が密閉される。

次に、図１〜図３を参照して、本実施形態に係る電動機１００の動作について説明する。上記したように、動力源からコイル１２１に電流を流して、電動機１００を駆動させると、固定子１０３が徐々に発熱する。この場合において、固定子１０３を冷却すべく、冷媒の供給源から、冷媒入口１１１を介して、冷媒が導入される。

導入された冷媒は、ハウジング１０２の内周面１１３と、本体部２０１の第２端部領域２０７の外周面２０７１との間に画定された空間１２７に流入する。次いで、冷媒は、溝部２０３とハウジング１０２の内周面１１３とによって画定された冷媒流路１２８を軸方向後方側に向かって通過する。

上述したように、固定子１０３は、冷却ジャケット２００の内周面２０１３と圧接しているので、固定子１０３にて発生した熱は、冷却ジャケット２００へと伝導する。冷却ジャケット２００へ伝導した熱は、冷媒流路１２８を通過する冷媒によって除去されていく。このように、冷媒を冷媒流路１２８に流すことによって、固定子１０３を冷却することができる。

冷媒流路１２８を通過した冷媒は、次いで、ハウジング１０２の内周面１１３と、本体部２０１の第１端部領域２０６の外周面２０６１との間に画定された空間１２９に流入する。そして、冷媒は、空間１２９と連通する冷媒出口１１２を介して、冷媒回収部へ排出される。

ここで、第１端部領域２０６の外周面２０６１は、溝部２０３の底部２０３１と、本体部２０１の中心軸Ｏ_２との間の径方向距離以下の外半径を有するように形成される。また、第２端部領域２０７の外周面２０７１は、溝部２０３の底部２０３１と、本体部２０１の中心軸Ｏ_２との間の径方向距離以下の外半径を有するように形成される。

具体的には、図３に示されているように、第１端部領域２０６の外周面２０６１の外半径をＤ_１とし、第２端部領域２０７の外周面２０７１の外半径をＤ_２とし、溝部２０３の底部２０３１と、本体部２０１の中心軸Ｏ_２との間の径方向距離をＤ_３とする。この場合、Ｄ_１、Ｄ_２、およびＤ_３は、Ｄ_１≦Ｄ_３、且つ、Ｄ_２≦Ｄ_３の関係を満たすように設定される。なお、本実施形態においては、第１端部領域２０６および第２端部領域２０７の外半径Ｄ_１およびＤ_２は、上述の径方向距離Ｄ_３と略同じとなっている。すなわち、Ｄ_１≒Ｄ_２≒Ｄ_３である。なお、この構成については、後述する。

次に、図２〜図５を参照して、冷却ジャケット２００の製造方法について、説明する。本実施形態に係る製造方法においては、本体部２０１の溝部２０３を、ホブ加工によって形成する。まず、ステップＳ１において、第１端面２０１１と第２端面２０１２とを有する円筒状の本体部２０１を準備する。次いで、ステップＳ２において、本体部２０１を、ホブ盤に設置し、本体部２０１の中心軸Ｏ_２周りに回転させる。

次いで、ステップＳ３において、本体部２０１の第１端面２０１１から予め定められた軸方向の位置まで、本体部２０１の外周面２０２から径方向内側に凹むように本体部２０１を切削し、円筒状の外周面２０６１を有する第１端部領域２０６を形成する。なお、上述したように、第１端部領域２０６の外周面２０６１は、溝部２０３の底部２０３１と本体部２０１の中心軸Ｏ_２との間の径方向距離Ｄ_３以下の外半径Ｄ_１を有するように、形成される。

次いで、ステップＳ４において、本体部２０１の第２端面２０１２から予め定められた軸方向の位置まで、本体部２０１の外周面２０２から径方向内側に凹むように本体部２０１を切削し、円筒状の外周面２０７１を有する第２端部領域２０７を形成する。上述したように、第２端部領域２０７の外周面２０７１は、溝部２０３の底部２０３１と本体部２０１の中心軸Ｏ_２との間の径方向距離Ｄ_３以下の外半径Ｄ_２を有するように、形成される。

次いで、ステップＳ５において、ホブ盤に設置されたホブを回転させ、本体部２０１の外周面に、回転するホブを押し当てる。具体的には、図５の右側のホブ２５０に示すように、ホブ２５０の先端２５１を、第１端部領域２０６の外周面２０６１に当接させる。

次いで、ステップＳ６において、回転するホブを、本体部２０１の第１端部領域２０６から第２端部領域２０７まで、本体部２０１に対して軸方向に相対的に移動させ、溝部２０３を形成する。具体的には、本体部２０１とホブ２５０とを、それぞれ、予め定められた速度で回転させつつ、図５中の矢印Ａに示すように、ホブ２５０を、軸方向前方に相対的に移動させる。このようにして、第１溝端部２０４から第２溝端部２０５まで延びる溝部２０３が、形成される。

上述したように、本実施形態に係る冷却ジャケット２００においては、溝部２０３の第１溝端部２０４と、本体部２０１の第１端面２０１１との間、および、溝部２０３の第２溝端部２０５と、本体部２０１の第２端面２０１２との間に、溝部２０３の底部２０３１よりも径方向外側に位置する部分が形成されていない。この構成により、冷却ジャケット２００の製造効率を向上させることができる。

これについて、図２、図３、および図５を参照して、以下に詳細に説明する。上述の製造方法にて説明したように、冷却ジャケット２００の本体部２０１に溝部２０３を形成する場合、ホブ２５０を、本体部２０１の軸方向後方側から軸方向前方側に向けて、本体部２０１に対して相対的に移動させる。このようにホブ２５０を用いて溝部２０３を形成している間、ホブ２５０の先端２５１は、溝部２０３の底部２０３１の径方向位置、すなわち、本体部２０１の中心軸Ｏ_２から径方向距離Ｄ_３の位置に配置されている。

ここで、上述したように、本実施形態に係る冷却ジャケット２００においては、第１端部領域２０６の外周面２０６１、および第２端部領域２０７の外周面２０７１は、溝部２０３の底部２０３１と、本体部２０１の中心軸Ｏ_２との間の径方向距離Ｄ_３以下の外半径Ｄ_１およびＤ_２を有するように形成されている。したがって、溝部２０３の第１溝端部２０４と、本体部２０１の第１端面２０１１との間に、溝部２０３の底部２０３１よりも径方向外側に位置する部分が形成されていない。

これにより、切削工具２５０を本体部２０１の軸方向後方側から軸方向前方側に向けて相対的に移動させた場合に、切削工具２５０の先端２５１が、第１端部領域２０６および第２端部領域２０７において本体部２０１と干渉することがない。このため、切削工具２５０を、本体部２０１の軸方向前方の端部まで円滑に移動させることができる。その結果、溝部２０３を本体部２０１に効率的且つ均一に形成することができるので、冷却ジャケット２００の製造効率を向上させることができる。

さらに、本実施形態によれば、加工時において、切削工具２５０が、冷却ジャケット２００の部材に衝突してしまうのを防止することができる。このため、切削工具２５０を破損してしまうのを防ぐことができるとともに、冷却ジャケット２００に傷を付けてしまうのを防ぐことができる。

また、本実施形態によれば、溝部２０３を形成するのにホブを用いることが可能となる。これにより、より多くの条数の溝部２０３を、本体部２０１に同時に形成することができるので、加工時間を短縮させることができる。その結果、製造効率をさらに向上させることができる。

また、このように、より多くの条数の溝部２０３を本体部２０１に形成することが可能となるので、溝部２０３の総表面積を増大させることができる。これにより、冷却ジャケット２００の冷却性能を向上させることができる。また、それぞれの溝の深さをより浅くすることができるので、本体部２０１の切削加工量を削減することもできる。

次に、図６〜図８を参照して、本発明の他の実施形態に係る電動機３００について、説明する。なお、上述の実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。電動機３００は、ハウジング１０２、固定子１０３、回転子１０４、および回転軸１０５と、冷却ジャケット４００とを備える。

冷却ジャケット４００は、中心軸Ｏ_２を有する円筒状の本体部４０１と、本体部４０１の外周面４０２から径方向内側に凹むように形成された溝部４０３とを有する。本体部４０１は、軸方向後方側の第１端面４０１１と、軸方向前方側の第２端面４０１２とを有する。溝部４０３は、８条螺旋溝からなり、計８条の溝部４０３の各々は、本体部４０１の第１端面４０１１から第２端面４０１２まで、螺旋状に連続して延びている。

具体的には、溝部４０３の各々は、溝部４０３の底部４０３１と、隣り合う２本の突条４０３２の壁面とによって画定されている。これら溝部４０３の各々は、本体部４０１の周方向に略等間隔で配列している。溝部４０３は、固定子１０３を冷却する冷媒を通過させるための流路を画定する。ここで、本実施形態に係る冷却ジャケット４００においては、溝部４０３は、本体部４０１の第１端面４０１１および第２端面４０１２の双方に接続するように軸方向に延びている。

次に、本実施形態に係る冷却ジャケット４００製造方法について説明する。まず、第１端面４０１１と第２端面４０１２とを有する円筒状の本体部４０１を準備する。次いで、本体部４０１を、ホブ盤に設置し、本体部４０１の中心軸Ｏ_２周りに回転させる。次いで、ホブ盤に設置されたホブを回転させ、本体部４０１の外周面４０２における、第１端面４０１１の位置に、回転するホブを押し当てる。次いで、回転するホブを、本体部４０１の第１端面４０１１から第２端面４０１２まで、本体部４０１に対して軸方向に相対的に移動させ、溝部４０３を形成する。

本実施形態に係る冷却ジャケット４００によれば、上述の実施形態と同様に、溝部４０３を形成すべく、切削工具を本体部４０１の軸方向後方側から軸方向前方側に向けて相対的に移動させた場合に、切削工具の先端が、本体部４０１と干渉することを防止することができる。これにより、溝部４０３を本体部４０１に効率的且つ均一に形成することができるので、冷却ジャケット４００の製造効率を向上させることができる。

また、加工時において、切削工具が、冷却ジャケット４００の部材に衝突してしまうのを防止することができるので、切削工具を破損してしまうのを防ぐことができるとともに、冷却ジャケット４００に傷を付けてしまうのを防ぐことができる。

また、本実施形態によれば、溝部４０３を形成するのにホブを用いることが可能となる。これにより、より多くの条数の溝部４０３を、本体部４０１に同時に形成することができるので、加工時間を短縮させることができる。その結果、製造効率をさらに向上させることができる。

また、本実施形態によれば、より多くの条数の溝部４０３を、本体部４０１の第１端面４０１１から第２端面４０１２に亘って形成することが可能となる。このため、冷却ジャケット４００の外周面４０２に占める溝部４０３の割合を大きくすることができるので、溝部４０３の総表面積をさらに増大させることができる。その結果、冷却ジャケット４００の冷却性能をさらに向上させることができる。また、それぞれの溝の深さをより浅くすることができるので、本体部４０１の切削加工量を削減することもできる。

なお、上述したように、本実施形態においては、計８条の溝部４０３が、全て、本体部４０１の軸方向後方の第１端面４０１１と、軸方向前方の第２端面４０１２とに接続している。したがって、ハウジング１０２の側壁部１０７には、８条の溝部４０３の各々に連通するように、冷媒を流入させるための冷媒入口３１１、および冷媒を排出するための冷媒出口３１２が、形成される。

例えば、８条の溝部４０３の溝端部４０５の各々の位置に対応するように、計８個の冷媒入口３１１が、周方向に略等間隔に配列して側壁部１０７に形成される。これらの冷媒入口３１１によって、冷媒供給源から送られた冷媒を、溝部４０３の各々に導入することができる。

同様に、８条の側溝部４０３の溝端部４０４の各々の位置に対応するように、計８個の冷媒出口３１２が、周方向に略等間隔に配列して側壁部１０７に形成される。これらの冷媒出口３１２によって、冷媒通路１２８を通過した冷媒を、冷媒回収部に排出することができる。

また、本実施形態に係る冷却ジャケット４００を製造した後に、本体部４０１を切削加工し、上述した端部領域２０６（または、端部領域２０７）に相当する領域を形成してもよい。具体的には、上述した冷却ジャケット４００の製造方法において、溝部４０３を形成するステップの後に、本体部４０１の第１端面４０１１（または、第２端面４０１２）から、予め定められた軸方向の位置まで本体部４０１を切削し、円筒状の外周面領域を形成する。この場合、外周面領域は、溝部４０３の底部４０３１と本体部４０３の中心軸Ｏ_２との間の径方向距離以下の外半径を有するように形成してもよい。

次に、図９〜図１１を参照して、本発明のさらなる他の実施形態に係る電動機５００について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。電動機５００は、ハウジング１０２、固定子１０３、回転子１０４、および回転軸１０５と、冷却ジャケット６００とを備える。

冷却ジャケット６００は、中心軸Ｏ_２を有する円筒状の本体部６０１と、本体部６０１の外周面６０２から径方向内側に凹むように形成された溝部６０３と、本体部６０１の軸方向前方側の端部に設けられ、本体部６０１から径方向外側に向かって拡径するフランジ部６１０とを有する。本体部６０１は、軸方向後方の第１端面６０１１と、軸方向前方の第２端面６０１２とを有する。

溝部６０３は、８条螺旋溝からなり、計８条の溝部６０３の各々は、軸方向後方側の溝端部６０４から、軸方向前方側の溝端部６０５まで、螺旋状に連続して延びている。より具体的には、溝部６０３の各々は、溝部６０３の底部６０３１と、隣り合う２本の突条６０３２の壁面とによって画定されている。突条６０３２の各々は、溝部６０３の底部６０３１から径方向外側に向けて突出し、第１溝端部６０４から第２溝端部６０５まで軸方向に螺旋状に連続して延びている。

本実施形態においては、溝部６０３の第１溝端部６０４は、溝部６０３を画定する突条６０３２の軸方向後方端によって定義される。同様に、溝部６０３の第２溝端部６０５は、溝部６０３を画定する突条６０３２の軸方向前方端によって定義される。溝部６０３の各々は、本体部６０１の周方向に略等間隔で配列している。溝部６０３は、固定子１０３を冷却する冷媒を通過させるための流路を画定する。

本実施形態に係る冷却ジャケット６００においては、本体部６０１は、溝部６０３の軸方向後方の端部６０４と、本体部６０１の第１端面６０１１との間に、溝部が形成されていない第１端部領域６０６を含む。一方、本体部６０１は、溝部６０３の軸方向前方の第２端部６０５と、本体部６０１の第２端面６０１２との間に、溝部が形成されていない端部領域６１５を含む。第２端部領域６１５は、上述のフランジ部６１０と、フランジ部６１０と第２溝端部６０５との間に形成された円筒状の外周面６１５１とを含む。

第１端部領域６０６には、第１端部領域６０６の外周面６０６１から径方向内側に凹む凹部６０７および６０８が形成されており、凹部６０７および６０８は、互いに平行となるように、本体部６０１の全周に亘って周方向に延在している。図９に示すように、電動機５００を組み立てた状態においては、この凹部６０７および６０８に、Ｏリング５０２および５０３が嵌入され、冷却ジャケット６００とハウジング１０２との間を密閉する。

また、フランジ部６１０には、フランジ部６１０の外周面６１０１から径方向内側に凹む凹部６１１および６１２が形成されており、凹部６１１および６１２は、互いに平行となるように、フランジ部６１０の全周に亘って周方向に延在している。図９に示すように、電動機６００を組み立てた状態においては、フランジ部６１０は、ハウジング１０２の側壁部１０７の軸方向前方側の端部において、内周面１１３から径方向外側に凹むように形成された凹部５０１に嵌入される。そして、フランジ部６１０の凹部６１１および６１２に、Ｏリング５０４および５０５が嵌入され、冷却ジャケット６００とハウジング１０２との間を密閉する。

ここで、第１端部領域６０６の外周面６０６１は、溝部６０３の底部６０３１と、本体部６０１の中心軸Ｏ_２との間の径方向距離以下の外半径を有するように形成される。より具体的には、図１１に示されているように、第１端部領域６０６の外周面６０６１の外半径をＤ_４とし、溝部６０３の底部６０３１と、本体部６０１の中心軸Ｏ_２との間の径方向距離をＤ_５とする。この場合、Ｄ_４およびＤ_５は、Ｄ_４≦Ｄ_５の関係を満たすように設定される。なお、本実施形態においては、第１端部領域６０６の外半径Ｄ_４は、上述の径方向距離Ｄ_５と略同じとなっている。すなわち、Ｄ_４≒Ｄ_５である。

また、本実施形態においては、フランジ部６１０は、本体部６０１から径方向外側に向かって拡径するように形成されており、第１端部領域６０６の外半径Ｄ_４、および上述の径方向距離Ｄ_５よりも大きい外半径Ｄ_６を有している。すなわち、Ｄ_６≧Ｄ_４≒Ｄ_５となっている。なお、フランジ部６１０と第２溝端部６０５との間に形成された外周面６１５１は、上述の径方向距離Ｄ_５以下の外半径を有してもよい。

次に、本実施形態に係る冷却ジャケット６００の製造方法について説明する。まず、第１端面６０１１および第２端面６０１２を有する円筒状の本体部６０１を準備する。次いで、本体部６０１を、ホブ盤に設置し、本体部６０１の中心軸Ｏ_２周りに回転させる。

次いで、本体部６０１の第１端面６０１１から予め定められた軸方向の位置まで、本体部６０１の外周面６０２から径方向内側に凹むように本体部６０１を切削し、円筒状の外周面６０６１を有する第１端部領域６０６を形成する。次いで、本体部６０１の第２端面６０１２から予め定められた軸方向の位置まで本体部６０１を切削し、フランジ部６１０と外周面６１５１とを含む第２端部領域６１５を形成する。

次いで、ホブ盤に設置されたホブを回転させ、本体部６０１の第２端部領域６１５における外周面６１５１に、回転するホブを当接させる。次いで、回転するホブを、本体部６０１の第２端部領域６１５から第１端部領域６０６まで、本体部６０１に対して軸方向に相対的に移動させ、溝部６０３を形成する。

本実施形態に係る冷却ジャケット６００によれば、溝部６０３を形成するために、切削工具を、本体部６０１の軸方向前方側（具体的には、第２端部領域６１５の外周面６１５１）から、軸方向後方側（具体的には、第１端部領域６０６）に向けて相対的に移動させることによって、切削工具の先端が、本体部６０１と干渉することを防止することができる。これにより、溝部６０３を本体部６０１に効率的且つ均一に形成することができるので、冷却ジャケット６００の製造効率を向上させることができる。

さらに、加工時において、切削工具が、冷却ジャケット６００の部材に衝突してしまうのを防止することができるので、切削工具を破損してしまうのを防ぐことができるとともに、冷却ジャケット６００に傷を付けてしまうのを防ぐことができる。

また、本実施形態によれば、溝部６０３を形成するのにホブを用いることが可能となる。これにより、より多くの条数の溝部６０３を、本体部６０１に同時に形成することができるので、加工時間を短縮させることができる。その結果、製造効率をさらに向上させることができる。

また、このように、より多くの条数の溝部６０３を本体部６０１に形成可能となることから、溝部６０３の総表面積を増大させることができる。これにより、冷却ジャケット６００の冷却性能を向上させることができる。また、それぞれの溝の深さをより浅くすることができるので、本体部６０１の切削加工量を削減することもできる。

また、本実施形態によれば、冷却ジャケット６００を固定子１０３に嵌着させるといった作業等において、フランジ部６１０を把持することによって、冷却ジャケット６００を容易に運搬することができる。これにより、作業効率を向上させることができる。

また、本実施形態においては、冷却ジャケット６００とハウジング１０２との間を密閉するためのＯリング５０２、５０３、５０４、および５０５を、冷却ジャケット６００に形成された凹部６０７、６０８、６１１、および６１２に収容する構成となっている。これにより、ハウジング１０２等の冷却ジャケット６００以外の部材に、凹部を形成するための加工を施す必要がなくなるので、製造コストを削減することができる。

なお、図１〜図３に示す冷却ジャケット２００においては、第１端部領域２０６および第２端部領域２０７の外周面２０６１および２０７１が、溝部２０３の底部２０３１と本体部２０１の中心軸Ｏ_２との間の径方向距離Ｄ_３と略同じ外半径Ｄ_１およびＤ_２を有するように形成された場合（すなわち、Ｄ_１≒Ｄ_２≒Ｄ_３）について述べた。しかしながら、これに限らず、第１端部領域および／または第２端部領域の外周面が、溝部の底部と本体部の中心軸との間の径方向距離よりも小さい外半径を有するように形成されてもよい。

この構成について、図１２を参照して、簡単に説明する。図１２に示す冷却ジャケット７００においては、溝部７０３の第１溝端部７０４と、本体部７０１の第１端面７０１１との間の第１端部領域７０６に、第１端部領域７０６の外周面７０６１から径方向内側に凹む小径部７０６２が、形成されている。この小径部７０６２は、第１端部領域７０６の外周面７０６１の周方向に連続するように設けられている。

一方、溝部７０３の第２溝端部７０５と、本体部７０１の第２端面７０１２との間の第２端部領域７０７には、第２端部領域７０７の外周面７０７１から径方向内側に凹む小径部７０７２が、形成されている。この小径部７０７２は、第１端部領域７０６の外周面７０７１の周方向に連続するように設けられている。

また、図６〜図８に示す実施形態においては、溝部４０３が本体部４０１の第１端面４０１１および第２端面４０１２まで延びている場合について述べた。しかしながら、これに限らず、溝部が、本体部の軸方向一方の端面まで延び、且つ、本体部の軸方向他方側の端部には、上述の実施形態に述べたような端部領域が形成されていてもよい。

この構成について、図１３を参照して、簡単に説明する。図１３に示す冷却ジャケット８００においては、溝部８０３は、本体部８０１の第１端面８０１１から、本体部８０１の第２端面８０１２の軸方向後方側に位置する第２溝部端部８０６まで延びている。本体部８０１の第２端面８０１２と第２溝部端部８０６との間には、溝部が形成されていない第２端部領域８０７が形成されている。上述の実施形態と同様に、第２端部領域８０７の外周面８０７１は、溝部８０３の底部と、本体部８０１の中心軸との間の径方向距離以下の外半径を有するように形成されてもよい。

図１２および図１３に示す実施形態においても、溝部を形成する場合に、切削工具を、本体部の軸方向端部まで円滑に移動させることができるので、上述の実施形態と同様に、冷却ジャケットの製造効率を向上させることができる。

なお、上述した実施形態においては、冷却ジャケットが円筒状である場合について述べたが、これに限らず、冷却ジャケットは、例えば６角形のような多角形、楕円形、または他の任意の形状の内周面を有する、筒状の部材であってもよい。

また、上述した実施形態においては、第１端部領域および第２端部領域が、円筒状である場合について述べた。しかしながら、これに限らず、第１端部領域および／または第２端部領域は、溝部の底部よりも径方向外側に位置する部分を含まない限りにおいて、例えば、多角形、楕円形、歯車形、星形のような、如何なる他の形状を有していてもよい。

また、上述した実施形態においては、溝部を螺旋溝として形成した場合について述べた。しかしながら、これに限らず、溝部を、直線状、または任意の曲線状に延びるように形成してもよい。また、溝部は、１条溝であってもよいし、または任意の条数の溝であってもよい。

また、上述した冷媒入口および／または冷媒出口は、ハウジングの側壁部に１つ設けられてもよいし、または、ハウジングの側壁部において、周方向に等間隔に配列するように複数形成されてもよい。また、冷媒入口および／または冷媒出口は、周方向に任意の間隔で配列するように設けられてもよい。また、冷媒入口および／または冷媒出口は、周方向に連続して延びるように形成されてもよい。

また、上述した実施形態においては、冷媒が、軸方向前方側に設けられた冷媒入口から軸方向後方側に設けられた冷媒出口まで、軸方向の一方向に流れるように、溝部が形成された場合について述べた。しかしながら、これに限らず、例えば、冷媒入口および冷媒出口の双方を軸方向前方側に設け、冷媒が、軸方向前方側から後方側、次いで後方側から前方側へと循環して流れるように、溝部が形成されてもよい。

また、上述した実施形態においては、本発明に係る冷却ジャケットを電動機に適用した場合について述べた。しかしながら、これに限らず、本発明に係る冷却ジャケットは、例えば発電機のような回転電機に適用することができる。

以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１００，３００，５００ 電動機
１０２ ハウジング
１０３ 固定子
１０４ 回転子
１１１，３１１ 冷媒入口
１１２，３１２ 冷媒出口
１１５ 端板
１２１ コイル
１２２ 動力線
２００，４００，６００，７００，８００ 冷却ジャケット
２０１，４０１，６０１，７０１，８０１ 本体部
２０１１，４０１１，６０１１，７０１１，８０１１ 第１端面
２０１２，４０１２，６０１２，７０１２，８０１２ 第２端面
２０３，４０３，６０３，７０３，８０３ 溝部
２０３１，４０３１，６０３１ 溝部底部
２０４，２０５，４０４，４０５，６０４，６０５，７０４，７０５，８０５ 溝端部

Claims (13)

1. 回転電機の固定子の径方向外側に配置される冷却ジャケットであって、
   軸方向一方側の第１端面と、軸方向他方側の第２端面とを有する筒状の本体部と、
   前記本体部の外周面に軸方向へ連続して設けられ、冷媒の流路を画定する溝部と、を備え、
   前記本体部の前記軸方向一方側に位置する前記溝部の第１端部と、前記本体部の第１端面との間に、前記溝部の底部よりも径方向外側に位置する部分を含まない、冷却ジャケット。
2. 前記溝部の第１端部と、前記本体部の第１端面との間に、前記溝部の底部と前記本体部の中心軸との間の径方向距離以下の外半径を有する円筒状の外周面領域を備える、請求項１に記載の冷却ジャケット。
3. 前記本体部の前記軸方向他方側に位置する前記溝部の第２端部と、前記本体部の第２端面との間に、前記溝部の底部と前記本体部の中心軸との間の径方向距離以下の外半径を有する円筒状の外周面領域を備える、請求項１または２に記載の冷却ジャケット。
4. 前記本体部の前記軸方向他方側に位置する前記溝部の第２端部と、前記本体部の第２端面との間に、前記溝部の底部と前記本体部の中心軸との間の径方向距離よりも大きい外半径を有する円筒状の外周面領域を備える、請求項１または２に記載の冷却ジャケット。
5. 回転電機の固定子の径方向外側に配置される冷却ジャケットであって、
   軸方向一方側の第１端面と、軸方向他方側の第２端面とを有する筒状の本体部と、
   前記本体部の外周面に軸方向へ連続して設けられ、冷媒の流路を画定する溝部と、を備え、
   前記溝部は、前記本体部の前記第１端面および前記第２端面の少なくとも一方まで延びる、冷却ジャケット。
6. 前記溝部は、前記本体部の軸方向に螺旋状に連続して延びる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷却ジャケット。
7. 前記溝部は、多条溝である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷却ジャケット。
8. 前記溝部は、ホブ加工によって形成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の冷却ジャケット。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の冷却ジャケットを備える、固定子。
10. 請求項９に記載の固定子を備える、回転電機。
11. 回転電機の固定子の径方向外側に配置される冷却ジャケットを製造する方法であって、
    軸方向一方側の第１端面と、軸方向他方側の第２端面とを有する筒状の本体部を準備するステップと、
    前記本体部を、該本体部の中心軸周りに回転させるステップと、
    前記本体部の外周面に、回転するホブを押し当てるステップと、
    前記回転するホブを、前記本体部の前記軸方向一方側の第１端部と、前記本体部の前記軸方向他方側の第２端部との間で、前記本体部に対して軸方向に相対的に移動させることによって、前記本体部の外周面に軸方向へ連続して設けられ、冷媒の流路を画定する溝部を形成するステップと、を備える、製造方法。
12. 前記回転するホブを押し当てるステップの前に、前記本体部の第１端面から予め定められた軸方向の位置まで前記本体部を切削し、前記溝部の底部と前記本体部の中心軸との間の径方向距離以下の外半径を有する円筒状の外周面領域を形成するステップをさらに備える、請求項１１に記載の製造方法。
13. 前記溝部を形成するステップの後に、前記本体部の第１端面から予め定められた軸方向の位置まで前記本体部を切削し、前記溝部の底部と前記本体部の中心軸との間の径方向距離以下の外半径を有する円筒状の外周面領域を形成するステップをさらに備える、請求項１１に記載の製造方法。

Images