JP2022015797A - Liquid cooling device and rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、液冷装置および回転電機に関する。 The present application relates to a liquid cooling device and a rotary electric machine.
電気自動車、ハイブリッド車などに搭載される回転電機には、電子制御部と一体となったものがある。このような回転電機は大電流が流れるため、電子制御部を冷却する液冷装置を備えている場合がある。この液冷装置は、外部の機器と冷却液を循環させるための流通口となる冷却液流通部を有している。この冷却液流通部に管継手が圧入されて接続部が形成されている。冷却液流通部の材料と管継手の材料とが異なる場合、温度変化に伴って熱膨張率の差に起因して接続部に熱応力が発生する。そのため、接続部の水密性が低下するという問題がある。 Some rotary electric machines installed in electric vehicles, hybrid vehicles, etc. are integrated with an electronic control unit. Since such a rotary electric machine carries a large current, it may be provided with a liquid cooling device for cooling the electronic control unit. This liquid cooling device has a cooling liquid distribution unit that serves as a distribution port for circulating the cooling liquid with an external device. A pipe joint is press-fitted into the coolant flow portion to form a connection portion. When the material of the coolant flow part and the material of the pipe joint are different, thermal stress is generated in the connection part due to the difference in the thermal expansion rate with the temperature change. Therefore, there is a problem that the watertightness of the connection portion is lowered.
このような問題に対処した液冷装置として、冷却液の流路を有する本体部と、この本体部の流路と連通した連通孔を備えた冷却液流通部と、フランジ部および圧入部を有し、フランジ部が冷却液流通部の開口部に接触し圧入部が連通孔に圧入された管継手とを備えたものがある。そしてこの液冷装置においては、冷却液流通部の開口部は面取り加工が施されて冷却液流通部とフランジ部との間に空間部が形成されており、この空間部に嫌気性接着剤と気泡を含んだ樹脂とが充填されている。このように構成された液冷装置においては、温度変化に伴う熱膨張率の差に起因して接続部に熱応力が発生しても、樹脂に含まれる気泡の収縮によってその熱応力が緩和されるため、接続部の水密性の低下を防ぐことができる(例えば、特許文献1参照)。 As a liquid cooling device for dealing with such a problem, a main body having a flow path for the coolant, a coolant flow part having a communication hole communicating with the flow path of the main body, a flange part and a press-fitting part are provided. However, there is one provided with a pipe joint in which the flange portion is in contact with the opening of the coolant flow portion and the press-fit portion is press-fitted into the communication hole. In this liquid cooling device, the opening of the coolant flow section is chamfered to form a space between the coolant flow section and the flange, and the space is filled with an anaerobic adhesive. It is filled with a resin containing bubbles. In the liquid cooling device configured in this way, even if thermal stress is generated at the connection portion due to the difference in the thermal expansion rate due to the temperature change, the thermal stress is relaxed by the shrinkage of the bubbles contained in the resin. Therefore, it is possible to prevent a decrease in watertightness of the connection portion (see, for example, Patent Document 1).
従来の液冷装置においては、管継手の熱膨張率が冷却液流通部の熱膨張率より大きい場合、温度上昇に伴う管継手の熱膨張を気泡の収縮によって緩和することができる。しかしながら、従来の液冷装置においては、冷却液流通部の熱膨張率が管継手の熱膨張率より大きい場合、温度上昇に伴って冷却液流通部の熱膨張の方が管継手の熱膨張より大きくなる。そのため、圧入された管継手と冷却液流通部の連通孔との隙間が広がったり、管継手のフランジ部が圧入の向きと反対の向きに押し出されたりするため、接続部の水密性が低下する。また、管継手の熱膨張率が冷却液流通部の熱膨張率より大きい場合でも接続部の環境温度が組み立てられたときの温度よりも低温になった場合、管継手の熱収縮の方が冷却液流通部の熱収縮より大きくなる。そのため、圧入された管継手と冷却液流通部の連通孔との隙間が広がって接続部の水密性が低下する。
このように、従来の液冷装置においては、冷却液流通部の熱膨張率と管継手の熱膨張率との大小関係、および接続部の環境温度と組み立てられたときの温度との大小関係によっては接続部の水密性が低下する場合があるという問題があった。
In the conventional liquid cooling device, when the thermal expansion rate of the pipe joint is larger than the thermal expansion rate of the coolant flow portion, the thermal expansion of the pipe joint due to the temperature rise can be alleviated by the shrinkage of bubbles. However, in the conventional liquid cooling device, when the thermal expansion rate of the coolant flow section is larger than the thermal expansion rate of the pipe joint, the thermal expansion of the coolant flow section is larger than the thermal expansion of the pipe joint as the temperature rises. growing. Therefore, the gap between the press-fitted pipe joint and the communication hole of the coolant flow portion is widened, and the flange portion of the pipe joint is extruded in the direction opposite to the press-fitting direction, so that the watertightness of the connection portion is reduced. .. Even if the thermal expansion rate of the pipe joint is larger than the thermal expansion rate of the coolant flow part, if the environmental temperature of the connection part becomes lower than the temperature at the time of assembly, the heat shrinkage of the pipe joint cools. It becomes larger than the heat shrinkage of the liquid flow part. Therefore, the gap between the press-fitted pipe joint and the communication hole of the coolant flow portion is widened, and the watertightness of the connection portion is lowered.
As described above, in the conventional liquid cooling device, the magnitude relationship between the thermal expansion rate of the coolant flow section and the thermal expansion rate of the pipe joint, and the magnitude relationship between the environmental temperature of the connection portion and the temperature when assembled are used. Has a problem that the watertightness of the connection portion may decrease.
本願は、上述の課題を解決するためになされたもので、冷却液流通部および管継手の熱膨張率並びに接続部の環境温度に関係なく接続部の水密性の低下を抑制することができる液冷装置を提供することを目的とする。 The present application has been made to solve the above-mentioned problems, and is a liquid capable of suppressing a decrease in watertightness of the connection portion regardless of the thermal expansion rate of the coolant flow portion and the pipe joint and the environmental temperature of the connection portion. The purpose is to provide a cooling device.
本願の液冷装置は、冷却液の流路を有する本体部と、本体部に一方の端部が固定され、流路に連通した貫通孔を備えた冷却液流通部と、フランジ部およびこのフランジ部より突出した圧入部を有し、フランジ部が冷却液流通部の他方の端部に接触し、圧入部が貫通孔に圧入された管継手と、フランジ部の外周および冷却液流通部の外周を覆うカバーと、フランジ部および冷却液流通部とカバーとの間に充填された可撓性を有するシール部材とを備えている。 In the liquid cooling device of the present application, a main body portion having a cooling liquid flow path, a cooling liquid flow section having one end fixed to the main body section and having a through hole communicating with the flow path, a flange portion and the flange thereof. A pipe joint that has a press-fitting portion that protrudes from the portion, the flange portion contacts the other end of the coolant flow portion, and the press-fitting portion is press-fitted into the through hole, and the outer periphery of the flange portion and the outer periphery of the coolant flow portion. It is provided with a cover for covering the flange portion and a flexible sealing member filled between the flange portion and the coolant flow portion and the cover.
本願の液冷装置は、フランジ部の外周および冷却液流通部の外周を覆うカバーと、フランジ部および冷却液流通部とカバーとの間に充填された可撓性を有するシール部材とを備えているので、冷却液流通部および管継手の熱膨張率並びに接続部の環境温度に関係なく接続部の水密性の低下を抑制することができる。 The liquid cooling device of the present application includes a cover that covers the outer periphery of the flange portion and the outer periphery of the coolant flow portion, and a flexible sealing member that is filled between the flange portion and the coolant flow portion and the cover. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the watertightness of the connection portion regardless of the thermal expansion rate of the coolant flow portion and the pipe joint and the environmental temperature of the connection portion.
以下、本願を実施するための実施の形態に係る液冷装置および回転電機について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一符号は同一もしくは相当部分を示している。 Hereinafter, the liquid cooling device and the rotary electric machine according to the embodiment for carrying out the present application will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る液冷装置の斜視図である。図2は、本実施の形態に係る液冷装置の接続部の分解図である。本実施の形態の液冷装置1は、本体部2、冷却液流通部3、管継手4、カバー5およびシール部材6で構成されている。冷却液流通部3と管継手4とカバー5とシール部材6とで接続部10を構成している。本体部2は、内部に冷却液の流路を有する。冷却液流通部3は、一方の端部が本体部2に固定され、本体部2の流路に連通した貫通孔31を有する。管継手4は円管形状であり、管軸方向に対して直交する方向に広がるフランジ部41と、このフランジ部より管軸方向に突出した圧入部42とを有する。カバー5は、管継手4のフランジ部41の外周および冷却液流通部3の外周を覆って固定されている。シール部材6は、フランジ部41および冷却液流通部3とカバー5との間に充填されている。
FIG. 1 is a perspective view of the liquid cooling device according to the first embodiment. FIG. 2 is an exploded view of a connection portion of the liquid cooling device according to the present embodiment. The
本体部2および冷却液流通部3は、例えばアルミダイカストで構成されている。管継手4は、例えば炭素鋼鋼管で構成されている。カバー5は、例えば炭素鋼またはプラスチック材料で構成されている。シール部材6は、可撓性を有する例えばゴムまたはシリコーン系の材料などで構成されている。
The
図3は、本実施の形態に係る液冷装置1の接続部10の断面図である。管継手4のフランジ部41は、冷却液流通部3の開口部に接触している。冷却液流通部3には管継手4の圧入部42が固定される貫通孔31が形成されている。管継手4の圧入部42は、締まり嵌めで冷却液流通部3の貫通孔31に圧入される。そのため、圧入部42の外径は、貫通孔31の内径よりも若干大きく設計されている。また管継手4の圧入部42と反対側の端部は、テーパー形状の外部接続部43が形成されている。外部接続部43には外部の機器と冷却液を循環させるためのホースなどが接続される。本実施の形態において、管継手4は曲げ部を有する形状で示しているがこれに限るものではなく、管継手4の形状は任意の形状とすることができる。カバー5は、管継手4が貫通する穴を備えており、フランジ部41の外周および冷却液流通部3の外周を覆う位置に配置される。シール部材6は、フランジ部41および冷却液流通部3とカバー5との間に充填されている。このとき、シール部材6は、フランジ部41、冷却液流通部3およびカバー5と密着するように充填される。冷却液は、外部接続部43から管継手4の内部および冷却液流通部3の貫通孔31を経由して本体部2の流路と外部の機器との間で循環される。なお、液冷装置1は接続部10を2つ備えてもよい。液冷装置1が接続部10を2つ備えた場合、一方は冷却液の流入部となり他方は冷却液の流出部となる。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
接続部10の組み立ては次のように行われる。始めに、管継手4のフランジ部41に荷重を加えて管継手4の圧入部42を冷却液流通部3の貫通孔31に圧入する。次に、カバー5の穴に管継手4を通して、カバー5をフランジ部41の外周および冷却液流通部3の外周を覆う位置に固定する。最後に、カバー5とフランジ部41の外周および冷却液流通部3の外周との間にシール部材6となるシリコーン系の流動性の接着剤を封入して固化する。このようにして、冷却液流通部3に管継手4を固定して接続部10を完成させる。流動性の接着剤としては、例えば加熱硬化型の接着剤を用いることができる。なお、流動性の接着剤の代わりにリング状のシリコーンゴムをシール部材として用いることもできる。
The assembly of the
このように構成された液冷装置において、接続部10の環境温度が組み立てられたときの温度よりも高温になった場合の水密性について説明する。管継手4の熱膨張率が冷却液流通部3の熱膨張率より大きい場合、管継手4の熱膨張の方が冷却液流通部3の熱膨張よりも大きいので、圧入部42と貫通孔31とは水密性が向上する方向に変形する。一方、管継手4の熱膨張率が冷却液流通部3の熱膨張率より小さい場合、管継手4の熱膨張の方が冷却液流通部3の熱膨張よりも小さいので、圧入部42と貫通孔31とは水密性が低下する方向に変形する。しかしながら、フランジ部41の外周が可撓性を有するシール部材6で覆われているので、冷却液の液漏れを防ぐことができる。また、冷却液流通部3の熱膨張によりフランジ部41が圧入の向きと反対の向きに押し出されるが、フランジ部41の外周が可撓性を有するシール部材6とカバー5とで覆われているので、フランジ部41のずれを防ぐことができる。
In the liquid cooling device configured as described above, the watertightness when the environmental temperature of the
また、管継手4の熱膨張率が冷却液流通部3の熱膨張率より大きい場合でも接続部10の環境温度が組み立てられたときの温度よりも低温になった場合、圧入部42と貫通孔31とは水密性が低下する方向に変形する。しかしながら、フランジ部41の外周が可撓性を有するシール部材6で覆われているので、冷却液の液漏れを防ぐことができる。
Further, even if the thermal expansion rate of the
シール部材6は、管継手4と冷却液流通部3との間の水密性を確保するために配置されている。上述のようにシール部材6にシリコーン系の接着剤を使用することでシール部材6にカバー5の固定部材としての機能も加わる。そのため、シール部材6にシリコーン系の接着剤を使用することにより液冷装置の生産性が向上する。
The
上述のように本実施の形態の液冷装置は、冷却液流通部および管継手の熱膨張率並びに接続部の環境温度に関係なく接続部の水密性の低下を抑制することができる。 As described above, the liquid cooling device of the present embodiment can suppress a decrease in watertightness of the connection portion regardless of the thermal expansion rate of the coolant flow portion and the pipe joint and the environmental temperature of the connection portion.
なお、本実施の形態の液冷装置において、冷却液流通部3のヤング率、管継手4のヤング率およびカバー5のヤング率よりもシール部材6のヤング率が小さいことが好ましい。冷却液流通部3、管継手4およびカバー5の熱膨張率の違いによって熱応力が発生してもヤング率が最も小さいシール部材6が柔軟に変形することで熱応力を緩和することができる。例えば、冷却液流通部3がアルミダイカストで構成され、管継手4が炭素鋼鋼管で構成され、カバー5がプラスチック材料で構成され、シール部材6がシリコーン系の接着剤で構成されている場合、管継手4のヤング率>冷却液流通部3のヤング率>カバー5のヤング率が>シール部材6のヤング率の関係となる。なお、冷却液流通部3、管継手4およびカバー5が例えば全て同じアルミニウムで構成されていてもよい。この場合、冷却液流通部3、管継手4およびカバー5のヤング率は全て等しくなるが、シール部材6のヤング率が最も小さいので接続部10の水密性には影響を与えない。また、管継手4が樹脂で構成されていてもよい。この場合、管継手4のヤング率と他の部材のヤング率との大小関係が入れ替わる場合があるが、シール部材6のヤング率が最も小さいので接続部10の水密性には影響を与えない。
In the liquid cooling device of the present embodiment, it is preferable that the Young's modulus of the
さらに、管継手4に対して圧入の向きと逆方向の外力、または管継手4に対して回転する方向の外力が加わっても、管継手4のフランジ部41の外周を覆うようにシール部材6およびカバー5が装着されているので、接続部の固定力が向上する。
Further, even if an external force in the direction opposite to the press-fitting direction or an external force in the direction of rotation is applied to the
本実施の形態の液冷装置において、管継手4は締まり嵌めで冷却液流通部3に圧入されているので、接続部10の組み立てが容易となる。また、管継手4にはフランジ部41が形成されているので、管継手4の圧入が容易であり生産性が向上する。
In the liquid cooling device of the present embodiment, since the
さらに、シール部材6として接着剤を用いた場合、カバー5をシール部材6で固定することができるので、カバー5を固定するためのねじ止めまたは溶接などの複雑な工程は必要ない。なお、流動性の接着剤の代わりにリング状のシリコーンゴムをシール部材6として用いる場合、シール部材6でカバー5を固定することはできない。その場合は、冷却液流通部3でカバー5を固定する構成とすることができる。例えば、冷却液流通部3の外壁に圧入方向と直交する方向に突起を設け、この突起とカバー5に設けられた切り欠き部または孔とを噛み合わせることで冷却液流通部3にカバー5を固定することができる。
Further, when an adhesive is used as the
なお、冷却液流通部3に対する管継手4の圧入の方法として締まり嵌めの例を示したがこれに限られるものではなく、例えば焼き嵌めを用いることもできる。
Although an example of tightening fitting is shown as a method of press-fitting the pipe joint 4 into the
本実施の形態の液冷装置が自動車に搭載される機器に適用される場合、液冷装置が高温になると共に液冷装置に振動が加わる場合がある。このとき管継手が共振する場合がある。管継手が共振すると圧入部に繰り返し応力が加わり、圧入部の水密性が低下する。この対策として、圧入部のサイズを大きくしたり、冷却液流通部と管継手とを溶接で接合したりすることが考えられる。しかしながら、このような対策は、液冷装置の大型化、製造工程の増大となる。本実施の形態の液冷装置は、可撓性を有するシール部材で冷却液流通部と管継手とを覆っているので、管継手が共振してもシール部材で振動を減衰させることができる。その結果、本実施の形態の液冷装置は、共振によって圧入部に加わる応力を減衰させることができるので、圧入部の水密性の低下を防ぐことができる。 When the liquid cooling device of the present embodiment is applied to a device mounted on an automobile, the liquid cooling device may become hot and vibration may be applied to the liquid cooling device. At this time, the pipe joint may resonate. When the pipe joint resonates, stress is repeatedly applied to the press-fitted portion, and the watertightness of the press-fitted portion decreases. As a countermeasure, it is conceivable to increase the size of the press-fitting portion or to join the coolant flow portion and the pipe joint by welding. However, such measures result in an increase in the size of the liquid cooling device and an increase in the manufacturing process. In the liquid cooling device of the present embodiment, since the coolant flow portion and the pipe joint are covered with a flexible seal member, the seal member can dampen the vibration even if the pipe joint resonates. As a result, the liquid cooling device of the present embodiment can attenuate the stress applied to the press-fitting portion due to resonance, so that it is possible to prevent the watertightness of the press-fitting portion from being lowered.
なお、液冷装置が自動車に搭載される機器に適用される場合、その環境温度は-40℃から120℃の範囲である。そのため、液冷装置の接続部の環境温度が組み立てられたときの温度よりも低温になる場合も想定される。上述のように、本実施の形態の液冷装置においては、冷却液流通部および管継手の熱膨張率並びに接続部の環境温度に関係なく接続部の水密性の低下を抑制する。そのため、液冷装置の接続部の環境温度が組み立てられたときの温度よりも低温になっても、冷却液の液漏れを防ぐことができる。 When the liquid cooling device is applied to a device mounted on an automobile, the environmental temperature thereof is in the range of −40 ° C. to 120 ° C. Therefore, it is assumed that the environmental temperature of the connection portion of the liquid cooling device may be lower than the temperature at the time of assembly. As described above, in the liquid cooling device of the present embodiment, the decrease in watertightness of the connecting portion is suppressed regardless of the thermal expansion rate of the coolant flowing portion and the pipe joint and the environmental temperature of the connecting portion. Therefore, even if the environmental temperature of the connection portion of the liquid cooling device becomes lower than the temperature at the time of assembly, it is possible to prevent the liquid from leaking.
実施の形態2.
図4は、実施の形態2に係る液冷装置の接続部の断面図である。本実施の形態の液冷装置においては、冷却液流通部とカバーとが一体となっている。図4に示すように、管継手4のフランジ部41の外周を覆うようにシール部材6が配置されており、さらにそのシール部材6の外周を覆うように冷却液流通部3の延伸部32が配置されている。この冷却液流通部3の延伸部32がカバーの役割を担う。軽量化および生産性の観点から、冷却液流通部3は例えばアルミダイカストで構成されている。加工性の観点から、管継手4は炭素鋼鋼管で構成されており、シール部材6はゴムまたはシリコーン系の材料で構成されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a connection portion of the liquid cooling device according to the second embodiment. In the liquid cooling device of the present embodiment, the coolant flow unit and the cover are integrated. As shown in FIG. 4, the
接続部10の製造および組み立ては次のように行われる。始めに、冷却液流通部3に管継手4の圧入部42と締まり嵌めとなる貫通孔31を形成する。さらに、冷却液流通部3の開口部に管継手4のフランジ部41の外径よりも大きな穴をザグリ加工で形成する。このザグリ穴の外周部が冷却液流通部3の延伸部32となる。次に、管継手4のフランジ部41に荷重を加えて管継手4の圧入部42を冷却液流通部3の貫通孔31に圧入する。このとき、管継手4のフランジ部41はザグリ穴に埋め込まれる。最後に、冷却液流通部3の延伸部32とフランジ部41の外周との間にシール部材6となるシリコーン系の流動性の接着剤を封入して固化する。このようにして、冷却液流通部3に管継手4を固定して接続部10を完成させる。なお、流動性の接着剤の代わりにゴム系の材料のOリングをシール部材として用いることもできる。
The manufacturing and assembling of the connecting
このように構成された液冷装置は、実施の形態1と同様に、冷却液流通部および管継手の熱膨張率並びに接続部の環境温度に関係なく接続部の水密性の低下を抑制することができる。 The liquid cooling device configured in this way suppresses a decrease in watertightness of the connection portion regardless of the thermal expansion rate of the coolant flow portion and the pipe joint and the environmental temperature of the connection portion, as in the first embodiment. Can be done.
また、本実施の形態の液冷装置においては、冷却液流通部とカバーとが一体となっているので、部品点数および製造工程数を削減することができる。また、例えばザグリ穴の形状を六角形とすると共にフランジ部41の外形を六角形として、フランジ部41をザグリ穴に嵌め合わせることでフランジ部41の回転を規制することもできる。
Further, in the liquid cooling device of the present embodiment, since the coolant flow unit and the cover are integrated, the number of parts and the number of manufacturing processes can be reduced. Further, for example, the shape of the counterbore hole is hexagonal, the outer shape of the
実施の形態3.
図5は、実施の形態3に係る液冷装置の接続部の断面図である。本実施の形態の液冷装置は、実施の形態1で説明した液冷装置の構成に加えて、管継手の圧入部の外壁と貫通孔の内壁との間に接着層を備えている。図5に示すように、本実施の形態の液冷装置は、冷却液流通部3の貫通孔31の開口部側に、管継手4の圧入部42の外径よりも大きく管継手4のフランジ部41の外径よりも小さい内径をもつ貫通孔拡大部33が形成されている。この貫通孔拡大部33に冷却液流通部3と管継手4とを接着するための接着剤を封入して接着層34としている。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a connection portion of the liquid cooling device according to the third embodiment. In addition to the configuration of the liquid cooling device described in the first embodiment, the liquid cooling device of the present embodiment includes an adhesive layer between the outer wall of the press-fitting portion of the pipe joint and the inner wall of the through hole. As shown in FIG. 5, in the liquid cooling device of the present embodiment, the flange of the
このように構成された液冷装置は、実施の形態1と同様に、冷却液流通部および管継手の熱膨張率並びに接続部の環境温度に関係なく接続部の水密性の低下を抑制することができる。 The liquid cooling device configured in this way suppresses a decrease in watertightness of the connection portion regardless of the thermal expansion rate of the coolant flow portion and the pipe joint and the environmental temperature of the connection portion, as in the first embodiment. Can be done.
また、本実施の形態の液冷装置においては、圧入部42の外壁と貫通孔31の内壁との間に接着層34を備えているので、管継手4の固定力が向上すると共に、接続部の水密性も向上する。さらに、接着層34は管継手4のフランジ部41と冷却液流通部3との間も接着しているので、接着層34と管継手4との接着面積が広くなり、管継手4の固定力がさらに向上する。また、接着層34に用いられる接着剤は密閉空間に封入されるため嫌気性接着剤を使用することが可能となり、加熱硬化型の接着剤で必要となる加熱工程が不要となるため製造が容易となる。
Further, in the liquid cooling device of the present embodiment, since the
なお、本実施の形態においては、冷却液流通部3の貫通孔31の開口部に貫通孔拡大部33を形成し、この貫通孔拡大部33に接着剤を封入して接着層34を設けているが、これに限るものではない。貫通孔31の中間の位置に貫通孔拡大部33を形成し、その貫通孔拡大部33に接着剤を封入して接着層を構成してもよい。
In the present embodiment, a through-
実施の形態4.
図6は、実施の形態4に係る液冷装置の接続部の分解図である。本実施の形態の液冷装置は、実施の形態1で説明した液冷装置において、カバー5を2つの部材の組み合わせで構成したものである。図6に示すように、本実施の形態の液冷装置においては、カバーが2つの分割カバー5a、5bで構成されている。この分割カバー5a、5bは、実施の形態1のカバーが圧入方向に沿って2つに分割されたものである。なお、図6において、シール部材は省略されている。
FIG. 6 is an exploded view of a connection portion of the liquid cooling device according to the fourth embodiment. The liquid cooling device of the present embodiment is the liquid cooling device described in the first embodiment, in which the
接続部10の組み立ては次のように行われる。始めに、管継手4のフランジ部41に荷重を加えて管継手4の圧入部42を冷却液流通部3の貫通孔31に圧入する。次に、シール部材となるシリコーン系の流動性の接着剤を分割カバー5a、5bの内壁に塗布する。次に、分割カバー5a、5bで圧入方向と直交する方向から冷却液流通部3および管継手4のフランジ部41を挟み込む。最後に、接着剤を固化させる。このようにして、冷却液流通部3に管継手4を固定して接続部10を完成させる。
The assembly of the
このように構成された液冷装置は、実施の形態1と同様に、冷却液流通部および管継手の熱膨張率並びに接続部の環境温度に関係なく接続部の水密性の低下を抑制することができる。 The liquid cooling device configured in this way suppresses a decrease in watertightness of the connection portion regardless of the thermal expansion rate of the coolant flow portion and the pipe joint and the environmental temperature of the connection portion, as in the first embodiment. Can be done.
また、本実施の形態の液冷装置においては、カバーを2つの部材の組み合わせで構成しているので、カバーの穴に管継手を貫通させる必要がない。そのため、管継手の形状との関係を考慮する必要がないので、カバーの形状の自由度が大きくなる。なお、本実施の形態においては、カバーを2つの分割カバーで構成したが、3つ以上の分割カバーで構成してもよい。製造工程における他の部材との位置関係に起因する制約などによって分割カバーの形状、分割カバーの個数などを任意に決めることができる。また、流動性の接着剤の代わりにリング状のシリコーンゴム、ゴム系の材料のOリングなどをシール部材として用いることもできる。 Further, in the liquid cooling device of the present embodiment, since the cover is composed of a combination of two members, it is not necessary to penetrate the pipe joint into the hole of the cover. Therefore, it is not necessary to consider the relationship with the shape of the pipe joint, and the degree of freedom in the shape of the cover is increased. In the present embodiment, the cover is composed of two divided covers, but may be composed of three or more divided covers. The shape of the split cover, the number of split covers, and the like can be arbitrarily determined depending on the restrictions caused by the positional relationship with other members in the manufacturing process. Further, instead of the fluid adhesive, a ring-shaped silicone rubber, an O-ring made of a rubber-based material, or the like can be used as the sealing member.
実施の形態5.
図7は、実施の形態5に係る液冷装置の接続部の断面図である。図7に示すように、本実施の形態の液冷装置は、実施の形態3で説明した液冷装置において、圧入部42の先端を面取り加工して管継手4に応力緩和部44を設けたものである。それ以外の構成は、実施の形態3の液冷装置と同様である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a connection portion of the liquid cooling device according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 7, in the liquid cooling device of the present embodiment, in the liquid cooling device described in the third embodiment, the tip of the press-fitting
管継手4は、フランジ部41に荷重が加えられて圧入部42が冷却液流通部3の貫通孔31に圧入される。このとき、冷却液流通部3の材質の強度が管継手4の材質の強度より低い場合、圧入部42の先端と貫通孔31の内壁との間に応力が集中して貫通孔31の内壁が損傷する場合がある。本実施の形態の液冷装置においては、圧入部42の先端に応力緩和部44が設けられているので、圧入部42が貫通孔31に圧入されるときの応力の集中を緩和することができる。その結果、圧入工程における貫通孔31の内壁の損傷を防止することができる。
In the
実施の形態6.
図8は、実施の形態6に係る液冷装置の接続部の断面図である。図8に示す接続部の断面図は、実施の形態5の図7における圧入方向と直交する方向のG-G線の断面図である。本実施の形態の液冷装置は、実施の形態5の液冷装置において、冷却液流通部3およびカバー5の形状を規定したものである。図8に示すように、本実施の形態の液冷装置は、実施の形態5で説明した液冷装置において、冷却液流通部3の形状を管継手4の管軸方向を中心軸とした円筒形状とすると共に、カバー5の形状を同じ中心軸とした円筒形状としたものである。それ以外の構成は、実施の形態5の液冷装置と同様である。つまり、本実施の形態の接続部においては、管継手4が圧入される方向と直交する方向の断面において、冷却液流通部3の外壁の形状が円形であり、かつカバー5の内壁の形状が円形となっている。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a connection portion of the liquid cooling device according to the sixth embodiment. The cross-sectional view of the connecting portion shown in FIG. 8 is a cross-sectional view of the GG line in the direction orthogonal to the press-fitting direction in FIG. 7 of the fifth embodiment. The liquid cooling device of the present embodiment defines the shapes of the
このように構成された液冷装置においては、アルミダイカストの鍛造で円柱形状の外形を形成し、それに貫通孔31を加工することで冷却液流通部3を製造することができる。さらに、その冷却液流通部3の貫通孔31に管継手4を圧入したのち、カバー5を取り付ける。このとき、冷却液流通部3、管継手4およびカバー5が全て円筒形状であるので取り付け軸を同一として組み立てることができる。そのため、組み立てにおける位置決めが容易となり、生産性を向上させることができる。
In the liquid cooling device configured as described above, the
実施の形態7.
図9は、実施の形態7に係る液冷装置の接続部の断面図である。図9に示す接続部の断面図は、実施の形態5の図7における圧入方向と直交する方向のG-G線の断面図である。本実施の形態の液冷装置は、実施の形態5の液冷装置において、冷却液流通部3およびカバー5の形状を規定したものである。図9に示すように、本実施の形態の液冷装置は、実施の形態5で説明した液冷装置において、冷却液流通部3の外壁側を四角形の形状とすると共に、カバー5の内壁側および外壁側を四角形の形状としたものである。それ以外の構成は、実施の形態5の液冷装置と同様である。つまり、本実施の形態の接続部においては、管継手4が圧入される方向と直交する方向の断面において、冷却液流通部3の外壁の形状が四角形であり、かつカバー5の内壁の形状が四角形となっている。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a connection portion of the liquid cooling device according to the seventh embodiment. The cross-sectional view of the connecting portion shown in FIG. 9 is a cross-sectional view of the GG line in the direction orthogonal to the press-fitting direction in FIG. 7 of the fifth embodiment. The liquid cooling device of the present embodiment defines the shapes of the
液冷装置においては、管継手4の外部接続部にホースを接続するときの応力、あるいは振動による応力に起因して、管継手4の管軸方向を軸にして回転する方向に働く回転トルクが発生する場合がある。この回転トルクによって管継手4が回転すると接続部の水密性が低下する場合がある。
In the liquid cooling device, the rotational torque acting in the direction of rotation about the pipe axial direction of the
本実施の形態の液冷装置においては、冷却液流通部3の外壁側を四角形の形状とすると共に、カバー5の内壁側を四角形の形状としているので、管継手4の回転方向の固定力を向上させることができる。つまり、冷却液流通部3の外壁とカバー5の内壁とがかみ合うことで、管軸に対して回転方向のカバー5のずれを防ぐことができ、可撓性を有するシール部材6と接着されている管継手4の回転を防ぐことができる。その結果、管継手4に回転トルクが発生しても管継手4が回転することを防ぐことができ、接続部の水密性の低下を抑制することができる。なお、冷却液流通部3の外壁側の形状およびカバー5の内壁側の形状は四角形に限らず、三角形以上の多角形の形状でもよい。
In the liquid cooling device of the present embodiment, the outer wall side of the
実施の形態8.
図10は、実施の形態8に係る液冷装置の接続部の断面図である。本実施の形態の液冷装置は、実施の形態1の液冷装置において、カバーにシール部材を注入するための注入孔を形成したものである。図10に示すように、本実施の形態の液冷装置においては、カバー5の側面にカバー5を貫通する注入孔51が形成されている。それ以外の構成は、実施の形態1の液冷装置と同様である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a connection portion of the liquid cooling device according to the eighth embodiment. The liquid cooling device of the present embodiment is the liquid cooling device of the first embodiment, in which an injection hole for injecting a seal member is formed in the cover. As shown in FIG. 10, in the liquid cooling device of the present embodiment, an
本実施の形態において、接続部10の組み立ては次のように行われる。始めに、管継手4のフランジ部41に荷重を加えて管継手4の圧入部42を冷却液流通部3の貫通孔31に圧入する。次に、カバー5の穴に管継手4を通して、カバー5をフランジ部41の外周および冷却液流通部3の外周を覆う位置に固定する。次に、カバー5の側面に形成された注入孔51から加熱硬化型の流動性の接着剤を注入し、フランジ部41の外周および冷却液流通部3の外周との間の空間に充填する。最後に、接続部10を加熱して接着剤を硬化させてシール部材6とする。このようにして、冷却液流通部3に管継手4を固定して接続部10を完成させる。なお、注入孔51から接着剤を注入する際には、カバー5を図示しない治具などで保持しておく必要がある。
In the present embodiment, the
このように構成された液冷装置は、シール部材6となる接着剤の注入量の管理が容易になるので、製造ばらつきが低減できる。また、接着剤を注入する際には治具を用いてカバー5の位置決めを行えるので生産性が向上する。
In the liquid cooling device configured in this way, it is easy to control the injection amount of the adhesive to be the sealing
なお、シール部材として加熱硬化型の接着剤を用いたが、接着剤の硬化タイプは、常温硬化型、嫌気性硬化型など別のタイプであってもよい。また、注入孔51は、複数あってもよい。 Although a heat-curing type adhesive was used as the sealing member, the curing type of the adhesive may be another type such as a room temperature curing type or an anaerobic curing type. Further, there may be a plurality of injection holes 51.
実施の形態9.
実施の形態9は、実施の形態1から8で説明した液冷装置を備えた回転電機に関する。図11は、本実施の形態に係る回転電機の断面図である。また、図12は、本実施の形態に係る回転電機の上面図である。図11は回転電機の回転軸に沿った断面の左半分の断面図であり、図12はその上面図である。この回転電機100は、回転電機本体部70と電力供給ユニット60と液冷装置1とを有する。本実施の形態の回転電機100は自動車に搭載されるものであり、内燃機関(図示せず)を始動させる電動機(スターター)として動作すると共に、内燃機関により駆動されて発電する発電機としても動作することができる。
Embodiment 9.
The ninth embodiment relates to a rotary electric machine provided with the liquid cooling device described in the first to eighth embodiments. FIG. 11 is a cross-sectional view of a rotary electric machine according to the present embodiment. Further, FIG. 12 is a top view of the rotary electric machine according to the present embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view of the left half of the cross section along the rotation axis of the rotary electric machine, and FIG. 12 is a top view thereof. The rotary
回転電機本体部70は、フロントブラケット71aとリヤブラケット71bとで構成されるハウジング71を有する。フロントブラケット71aは金属材料を用いて椀状に形成されており、回転電機本体部70の回転軸において負荷側のブラケットとなる。リヤブラケット71bは金属材料を用いて椀状に形成されており、反負荷側のブラケットとなる。さらに、回転電機本体部70は、回転軸72に固定された回転子73と、回転子73に設けられた界磁巻線74と、固定子75とを備えている。固定子75は、固定子鉄心75aとこの固定子鉄心75aに装着された固定子巻線75bとを有する。回転軸72は、フロントブラケット71aに設けられたフロント側ベアリング76aと、リヤブラケット71bに設けられたリヤ側ベアリング76bとを介してハウジング71に回転可能に支持されている。回転子73は、回転軸72に固定されており、ハウジング71内に回転可能に配置されている。固定子鉄心75aは、フロントブラケット71aの回転軸方向の一端部とリヤブラケット71bの回転軸方向の他端部とで回転軸方向の両側から挟持されてハウジング71に固定されている。固定子75の内周面と回転子73の外周面とは、エアギャップ77を介して径方向に対向している。フロントブラケット71aから突出した回転軸72のフロント側の端部には、プーリー78が装着されている。回転軸72は、プーリー78およびプーリー78に巻き掛けられたベルト(図示せず)を介して内燃機関のクランク軸(図示せず)に連結される。
The rotary electric machine
電力供給ユニット60は、回転電機本体部70の回転軸方向の反負荷側に隣接して配置され、回転電機本体部70と一体化されると共に、回転電機本体部70に電力を供給する。電力供給ユニット60は、電力変換回路および制御回路を備えた電力制御部61と、回転子73に電力を供給するブラシ62と、電力制御部61を覆うシール部材63とを有する。回転電機本体部70は、電力制御部61で制御される。シール部材63は、半導体素子の封止に用いられるポッティング材などを用いることができる。
The
液冷装置1は、例えば実施の形態5で説明した液冷装置である。液冷装置1の本体部2が電力供給ユニット60の電力制御部61と接して配置される。また、液冷装置1は、管継手4と冷却液流通部3との間には接着層34を備えている。液冷装置1は、本体部2の内部に形成された流路21に冷却液を循環させることで、本体部2の熱伝導によって電力制御部61を冷却することができる。なお、本実施の形態では液冷装置1として実施の形態5で説明した液冷装置を用いた例を示したが、実施の形態1から8で説明した液冷装置のいずれでもよい。
The
このように構成された回転電機100は、例えば車載用の機電一体型回転電機として使用することができる。この回転電機100において、液冷装置1は電力供給ユニット60の電力制御部61の冷却に用いられる。従来の車載用の機電一体型回転電機では、電力制御部の冷却構造として空冷構造が採用されていた。しかし近年、機電一体型回転電機の高出力化および小型化の要求により冷却性能の向上が求められ、液冷構造の採用の要求が高まっている。車載用の機電一体型回転電機においては、寒冷地での低温からエンジンルーム内の高温に至るまでの激しい温度変化に耐え得る構造と信頼性とが求められる。その温度変化の範囲は、-40℃から120℃である。そのため、液冷構造を採用する場合は、その温度範囲において、液冷装置と外部の機器との間で冷却液を流通されるための接続部の強度および水密性の確保が求められる。
The rotary
本実施の形態の回転電機においては、電力制御部の冷却構造として液冷構造を採用しているので、電力制御部の冷却性能を向上させることができる。また、液冷装置として、実施の形態1から8で説明した液冷装置を備えているので、冷却液流通部および管継手の熱膨張率並びに接続部の環境温度に関係なく接続部の水密性の低下を抑制することができる。 In the rotary electric machine of the present embodiment, since the liquid cooling structure is adopted as the cooling structure of the power control unit, the cooling performance of the power control unit can be improved. Further, since the liquid cooling device described in the first to eighth embodiments is provided as the liquid cooling device, the watertightness of the connecting portion is irrespective of the thermal expansion rate of the coolant flow section and the pipe joint and the environmental temperature of the connecting section. Can be suppressed.
実施の形態10.
図13は、実施の形態10に係る回転電機の断面図である。また、図14は、本実施の形態に係る回転電機の上面図である。図13は回転電機の回転軸に沿った断面の左半分の断面図であり、図14はその上面図である。本実施の形態の回転電機は、実施の形態9の回転電機において、液冷装置の接続部のシール部材と電力供給ユニットのシール部材とを一体としたものである。
FIG. 13 is a cross-sectional view of the rotary electric machine according to the tenth embodiment. Further, FIG. 14 is a top view of the rotary electric machine according to the present embodiment. FIG. 13 is a cross-sectional view of the left half of the cross section along the rotation axis of the rotary electric machine, and FIG. 14 is a top view thereof. The rotary electric machine of the present embodiment is the rotary electric machine of the ninth embodiment, in which the seal member of the connection portion of the liquid cooling device and the seal member of the power supply unit are integrated.
図13に示すように、本実施の形態の回転電機100は、液冷装置1の接続部のカバー5が、電力供給ユニット60の電力制御部61を取り囲む位置まで伸ばされている。そして、シリコーン系の流動性の接着剤が液冷装置1のフランジ部41および冷却液流通部3とカバー5との間、さらには電力供給ユニット60の電力制御部61の上面を覆うように注入される。そして、流動性の接着剤を固化してシール部材6およびシール部材63を完成させる。このようにして、液冷装置1の接続部のシール部材6と電力供給ユニット60のシール部材63とを一体として形成する。カバー5としては、例えば炭素鋼またはプラスチック材料を用いることができる。シール部材6、63としては、シリコーン系の接着剤の他にポッティング材の中で可撓性を有する材料を用いることができる。
As shown in FIG. 13, in the rotary
このように構成された回転電機100においては、液冷装置1の接続部のシール部材6と電力供給ユニット60のシール部材63とを一体として形成することができるので、実施の形態9の回転電機に比べて生産性が向上する。また、液冷装置1と電力供給ユニット60とを一体として覆うようにシール部材が配置されるため、振動による部品の脱落および破損を防ぐことができる。
In the rotary
本実施の形態の回転電機においては、電力制御部の冷却構造として液冷構造を採用しているので、電力制御部の冷却性能を向上させることができる。また、液冷装置として、実施の形態1から8で説明した液冷装置を備えているので、冷却液流通部および管継手の熱膨張率並びに接続部の環境温度に関係なく接続部の水密性の低下を抑制することができる。 In the rotary electric machine of the present embodiment, since the liquid cooling structure is adopted as the cooling structure of the power control unit, the cooling performance of the power control unit can be improved. Further, since the liquid cooling device described in the first to eighth embodiments is provided as the liquid cooling device, the watertightness of the connecting portion is irrespective of the thermal expansion rate of the coolant flow section and the pipe joint and the environmental temperature of the connecting section. Can be suppressed.
本願は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、1つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
したがって、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
Although the present application describes various exemplary embodiments, the various features, embodiments, and functions described in one or more embodiments are limited to the application of the particular embodiment. Rather, it can be applied to embodiments alone or in various combinations.
Therefore, innumerable variations not exemplified are envisioned within the scope of the techniques disclosed in the present application. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted, and further, at least one component is extracted and combined with the components of other embodiments.
1 液冷装置、2 本体部、3 冷却液流通部、4 管継手、5 カバー、5a、5b 分割カバー、6、63 シール部材、10 接続部、21 流路、31 貫通孔、32 延伸部、33 貫通孔拡大部、34 接着層、41 フランジ部、42 圧入部、43 外部接続部、44 応力緩和部、51 注入孔、60 電力供給ユニット、61 電力制御部、62 ブラシ、70 回転電機本体部、71 ハウジング、71a フロントブラケット、71b リヤブラケット、72 回転軸、73 回転子、74 界磁巻線、75 固定子、75a 固定子鉄心、75b 固定子巻線、76a フロント側ベアリング、 76b リヤ側ベアリング、77 エアギャップ、78 プーリー、100 回転電機。 1 Liquid cooling device, 2 Main body, 3 Coolant flow section, 4 Pipe fitting, 5 cover, 5a, 5b split cover, 6, 63 Seal member, 10 connection section, 21 flow path, 31 through hole, 32 extension section, 33 Through hole expansion part, 34 Adhesive layer, 41 Flange part, 42 Press-fitting part, 43 External connection part, 44 Stress relaxation part, 51 Injection hole, 60 Power supply unit, 61 Power control part, 62 Brush, 70 Rotorary electric machine body part , 71 housing, 71a front bracket, 71b rear bracket, 72 rotating shaft, 73 rotor, 74 field winding, 75 stator, 75a stator core, 75b stator winding, 76a front bearing, 76b rear bearing , 77 air gap, 78 pulley, 100 rotary electric machine.
Claims (11)
前記本体部に一方の端部が固定され、前記流路に連通した貫通孔を備えた冷却液流通部と、
フランジ部およびこのフランジ部より突出した圧入部を有し、前記フランジ部が前記冷却液流通部の他方の端部に接触し、前記圧入部が前記貫通孔に圧入された管継手と、
前記フランジ部の外周および前記冷却液流通部の外周を覆うカバーと、
前記フランジ部および前記冷却液流通部と前記カバーとの間に充填された可撓性を有するシール部材とを備えた液冷装置。 The main body having a flow path for the coolant and
A coolant flow section having one end fixed to the main body and having a through hole communicating with the flow path, and a coolant flow section.
A pipe fitting having a flange portion and a press-fitting portion protruding from the flange portion, the flange portion in contact with the other end of the coolant flow portion, and the press-fitting portion being press-fitted into the through hole.
A cover that covers the outer periphery of the flange portion and the outer periphery of the coolant flow portion,
A liquid cooling device including a flexible sealing member filled between the flange portion, the coolant flow portion, and the cover.
前記液冷装置の前記本体部と接触して配置された電力制御部と、
前記電力制御部で制御される回転電機本体部とを備えたことを特徴とする回転電機。 The liquid cooling device according to any one of claims 1 to 9,
A power control unit arranged in contact with the main body of the liquid cooling device,
A rotary electric machine including a rotary electric machine main body controlled by the power control unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020118890A JP2022015797A (en) | 2020-07-10 | 2020-07-10 | Liquid cooling device and rotary electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2020118890A JP2022015797A (en) | 2020-07-10 | 2020-07-10 | Liquid cooling device and rotary electric machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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- 2020-07-10 JP JP2020118890A patent/JP2022015797A/en active Pending
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