WO2012111374A1 - 回転電機のケース - Google Patents

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cooling
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central axis
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智香子 池田
範史 安田
学 櫻田
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets

Definitions

  • the present invention relates to a case of an internal rotation type rotating electrical machine.
  • This application claims priority on February 18, 2011 based on Japanese Patent Application No. 2011-033526 filed in Japan, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • an internal rotation type motor in which an annular stator is fixed inside a case, and a rotor rotates inside the stator.
  • the stator is configured by winding a coil in a plurality of slots of a stator core, and a rotor having a permanent magnet is rotated by a rotating magnetic field generated by flowing a three-phase current through the coil, for example.
  • the coil and the stator core When a current is passed through the stator coil, the coil and the stator core generate heat, and the temperature of the stator core rises.
  • the heat of the stator core is dissipated to the cooling fluid through the case by providing a cooling passage inside the case and circulating the cooling fluid through the cooling passage without relying only on natural heat radiation to the outside air.
  • There is a rotating electrical machine configured to positively suppress the temperature rise of the stator.
  • the columnar pillars connecting the inner wall and the outer wall of the case are dispersed in the cooling passage.
  • a rib is provided on the outer surface of the outer wall of the case (see, for example, Patent Document 1).
  • the structure in which the columnar pillars are dispersed and arranged in the cooling passage makes the core parting at the time of casting complicated, increases the man-hours for core sand removal, and increases the manufacturing cost. Furthermore, if the columnar pillars are distributed and arranged in the cooling passage, it becomes difficult to control the flow direction of the cooling fluid flowing through the cooling passage.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a case of a rotating electrical machine that can reduce costs and easily control the flow of a cooling fluid while improving rigidity and preventing surface vibration.
  • a rotating electrical machine case is a cylindrical rotating electrical machine case disposed on the outer peripheral side of a stator of an inversion-type rotating electrical machine, and the case is disposed inside the case.
  • a rib that connects a radially inner wall portion and a radially outer wall portion along the circumferential direction, and is spaced apart from each other in the axial direction of the case to divide the cooling passage into a plurality of ribs;
  • the cooling fluid inlet is disposed on one end side in the axial direction of the cooling passage defined by the rib, with the central axis thereof being disposed in parallel with the axial direction of the case.
  • Cold The rib communicates with the passage, and the rib penetrates from one side of the cooling passage along the central axis to the other side of the direction along the central axis on an extension of the central axis of the cooling fluid inlet.
  • a plurality of the ribs are provided, and the opening provided in each of the ribs is centered on the extension line of the central axis of the cooling fluid inlet.
  • the opening of the rib which is circular and has an opening area of the rib disposed on the other side in the direction along the central axis from the opening of the rib disposed on the one side in the direction along the central axis You may get smaller as you go to.
  • a plurality of the ribs are provided, and the center of the opening provided in each of the ribs is disposed on one side in the direction along the central axis.
  • the rib may be gradually shifted in the circumferential direction from the opening of the rib toward the opening of the rib disposed on the other side in the direction along the central axis.
  • the rib is positioned at the circumferential position between the cooling fluid inlet and the cooling fluid outlet.
  • the cooling passage may have a second opening penetrating from the one axial side to the other axial side, and an expansion chamber communicating with the cooling passage may be provided in the vicinity of the second opening. .
  • the radially inner wall portion and the radially outer wall portion of the cooling passage are connected along the circumferential direction by ribs. For this reason, the rigidity of the case is improved, and the surface vibration of the outer peripheral portion of the case can be suppressed.
  • the cooling passage has a structure in which ribs are provided along the circumferential direction, the shape of the cooling passage is simplified, and the core mold part and the core can be easily removed during casting. The remaining amount can be greatly reduced. As a result, the number of sand removal steps can be reduced, and the production cost can be reduced. Furthermore, by providing the rib along the circumferential direction, the cooling water heat transfer area of the rib increases.
  • the cooling fluid can easily flow in the circumferential direction and pressure loss is reduced, resulting in cooling capacity. Will improve.
  • the rib is provided with an opening on the central axis extension line of the cooling fluid inlet, the cooling fluid flowing in from the cooling fluid inlet is also distributed in the direction of the central axis by passing through the opening. Distributed in the circumferential direction. Accordingly, the cooling fluid can be distributed to each fluid passage defined by the ribs. Further, by reducing the height of the rib, it is possible to increase the flow rate of the cooling fluid and increase the cooling capacity. Further, by reducing the height of the rib, the case can be reduced in size and weight, and as a result, the rotating electrical machine can be reduced in size and weight.
  • the cooling fluid flowing from the cooling fluid inlet can be uniformly distributed in the central axis direction.
  • the cooling fluid flowing through the cooling passage flows into the expansion chamber and becomes a turbulent flow, so that cooling near the expansion chamber can be promoted.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a perspective view at the time of cutting in the diameter direction in the position containing a cooling fluid inlet and a cooling fluid outlet.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG. 3.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 6 in the case of the rotating electrical machine according to the second embodiment. It is the figure which showed CC section of FIG. 8 typically.
  • FIGS. 1 to 9 a rotating electrical machine case according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9.
  • the rotating electrical machine in this embodiment is an aspect as a motor, and is particularly an aspect as a motor mounted on a vehicle as a driving source for traveling.
  • FIGS. 1 to 7 the case of the rotating electrical machine according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
  • reference numeral 1 denotes a case of an internal rotation type motor (rotary electric machine).
  • Reference numeral 50 denotes a stator of the motor, and the stator 50 is fixed inside the case 1. That is, the case 1 is disposed outside the stator 50.
  • the stator 50 includes a plurality of teeth 54 formed so as to protrude radially inward in an annular stator core 51 and a plurality of teeth 54 formed between adjacent teeth 54, 54.
  • a rotor (not shown) is disposed inside the stator 50, and a rotating magnetic field is generated by passing a three-phase current through the coil 53, whereby the rotor rotates.
  • Case 1 is made of aluminum and manufactured by aluminum die casting or gravity casting.
  • the case 1 has a ring shape so as to surround the outer periphery of the stator 50, and the axial length of the case 1 is longer than the axial length of the stator core 51.
  • the axial direction of the case 1 coincides with the axial direction of the rotor (the axial direction of the stator 50).
  • a cooling passage 2 through which cooling water (cooling fluid) can flow is formed inside the case 1.
  • a cooling water inlet hole (cooling fluid inlet) 4 for introducing cooling water is provided on the end surface 3 on one end side in the axial direction of the case 1 with its central axis arranged in parallel with the axial direction of the case 1.
  • a cooling water outlet hole (cooling fluid outlet) 6 for discharging the cooling water is provided at a portion which is approximately the center in the axial direction of the outer peripheral surface 5 of the case 1 and spaced apart from the cooling water inlet hole 4 by about 180 degrees in the circumferential direction.
  • the central axis is provided so as to be perpendicular to the axial direction of the case 1.
  • the cooling water inlet hole 4 and the cooling water outlet hole 6 communicate with the cooling passage 2.
  • the cooling passage 2 is formed by removing the sand mold core set in the mold when the case 1 is cast.
  • the outer peripheral surface 5 of the case 1 has three core support holes 7a, 7b, and 7c for positioning and supporting the core in the radial direction in the mold (hereinafter referred to as “ Child support holes 7 ”) are provided at intervals of 90 degrees in the circumferential direction.
  • Child support holes 7 are provided at intervals of 90 degrees in the circumferential direction.
  • the core support hole 7b disposed at the center in the circumferential direction is spaced from the cooling water inlet hole 4 by about 30 degrees in the circumferential direction.
  • the other core support holes 7a and 7c are respectively spaced apart from the cooling water outlet hole 6 or the cooling water inlet hole 4 by about 60 degrees in the circumferential direction.
  • the core support hole 7 communicates with the cooling passage 2 and also serves as a sand discharge hole for discharging the core sand after casting. As shown in FIGS. 1 and 2, the core support hole 7 is closed by a cap 60 when the stator 50 is a finished product.
  • FIG. 3 is an overall cross-sectional view of the case 1 cut in a direction orthogonal to the axial direction.
  • 4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view of the case 1 cut in the diameter direction at a position including the cooling water inlet hole 5 and the cooling water outlet hole 7.
  • 6 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
  • the case 1 has a stator attachment portion 10 formed in the center in the axial direction, and connection end portions 11, 11 provided on both sides in the axial direction of the stator attachment portion 10.
  • the cooling passage 2 is formed inside the stator mounting portion 10, and has an inner wall portion 12 formed radially inward of the cooling passage 2, an outer wall portion 13 formed radially outward, and an axial direction. It is surrounded by the connecting end portions 11 on both sides and has a ring shape.
  • the thickness of the cooling passage 2 i.e., the distance between the inner wall portion 12 and the outer wall portion 13, It is larger than the position.
  • the portions other than the vicinity of the cooling water inlet hole 4 and the cooling water outlet hole 6 have the same dimensions both in the circumferential direction and in the axial direction.
  • the inner diameter of the inner wall portion 12 in the stator mounting portion 10 is slightly smaller than the inner diameter of the connecting end portion 11.
  • the stator 50 is fitted and fixed to the inner wall portion 12 by a method such as shrink fitting, and the inner peripheral surface of the inner wall portion 12 and the outer peripheral surface of the stator core 51 are formed in surface contact.
  • the thermal conductivity between the stator core 51 and the case 1 is improved.
  • the heat of the stator core 51 is easily radiated to the cooling water or air through the case 1, and the cooling performance is improved.
  • the cooling passage 2 includes three ribs 14 ⁇ / b> A, 14 ⁇ / b> B, 14 ⁇ / b> C that are spaced apart from each other in the axial direction of the case 1 (hereinafter referred to as “ Rib 14 ”) and divided into four in the axial direction.
  • Rib 14 when it is necessary for explanation, it is distinguished from the cooling passages 2a, 2b, 2c, and 2d.
  • the rib 14 connects the inner wall portion 12 and the outer wall portion 13 along the circumferential direction. Adjacent ribs 14 are arranged so as to be parallel to each other.
  • each rib 14 is divided into a plurality in the circumferential direction.
  • each rib 14 is formed with an opening (second opening) 15 at the position where the core support holes 7a, 7b, 7c are disposed, and the cooling water outlet hole 6 is formed.
  • the opening 16 is formed at the position where the is disposed, the opening 17 is formed between the openings 15 and 15, and the opening 18 is formed between the opening 15 and the opening 16.
  • Each of the ribs 14A, 14B, and 14C has circular through holes (openings) 19A, 19B, and 19C for distributing the cooling water on the extension of the central axis of the cooling water inlet hole 4 (hereinafter referred to as “penetrating if it is not necessary to distinguish between them).
  • a hole 19 is formed so as to penetrate in the central axis direction.
  • the center of each through hole 19 is located on the central axis extension line of the cooling water inlet hole 4.
  • FIGS. 5 and 6 when the opening areas of these through holes 19A, 19B, and 19C are compared, the opening area of the through hole 19A of the rib 14A disposed on the side closest to the cooling water inlet hole 4 is the same. The biggest.
  • the opening area of the through hole 19B of the rib 14B arranged in the middle of the central axis direction is smaller than the opening area of the through hole 19A, and the opening area of the through hole 19C of the rib 14C arranged farthest from the cooling water inlet hole 4 Is smaller than the opening area of the through hole 19B. That is, as the distance from the cooling water inlet hole 4 increases, the opening area of the through hole 19 decreases.
  • the opening area ratio of each through hole can be freely set.
  • the through passage may be (3/4) S
  • the opening area of the through hole 19B may be (1/2) S
  • the opening area of the through hole 19C may be (1/4) S.
  • FIG. 7 is a perspective view showing only the fluid passage 2.
  • the flow of cooling water in case 1 will be described with reference to FIG.
  • the cooling water that has flowed in from the cooling water inlet hole 4 flows into the first cooling passage 2 a closest to the cooling water inlet hole 4.
  • a part of the cooling water that has flowed into the first cooling passage 2 a is split into two left and right along the circumferential direction of the first cooling passage 2 a and flows toward the cooling water outlet hole 6.
  • the cooling water that did not flow in the circumferential direction of the first cooling passage 2a flows into the second cooling passage 2b through the through holes 19A of the ribs 14A.
  • a part of the cooling water that has flowed into the second cooling passage 2 b is split into two left and right along the circumferential direction of the second cooling passage 2 b and flows toward the cooling water outlet hole 6.
  • the cooling water that did not flow in the circumferential direction of the second cooling passage 2b flows into the third cooling passage 2c through the through hole 19B of the rib 14B.
  • a part of the cooling water flowing into the third cooling passage 2c is divided into two left and right along the circumferential direction of the third cooling passage 2c and flows toward the cooling water outlet hole 6.
  • the cooling water that has not flown in the circumferential direction of the third cooling passage 2c flows into the fourth cooling passage 2d through the through-hole 19C of the rib 14C, and moves in the left and right directions along the circumferential direction of the fourth cooling passage 2d.
  • the cooling passages 2b, 2c communicate with each other through the opening 15. Even when the cap 60 is attached to the core support holes 7a, 7b, and 7c, the portions corresponding to the core support holes 7a, 7b, and 7c bulge radially outward as the expansion chambers. As shown in FIG. 7, the cooling water flowing through the cooling passages 2b and 2c flows into the core support holes 7a, 7b and 7c, and a turbulent flow is generated. As a result, the applicant has clarified from the analysis results that the cooling effect is increased in the expansion chambers (core support holes 7a, 7b, 7c).
  • the inner wall portion 12 and the outer wall portion 13 are arranged along the circumferential direction by the ribs 14A, 14B, and 14C. Therefore, the rigidity of the case 1 is improved, and the surface vibration of the outer peripheral portion of the case 1 can be suppressed.
  • the cooling passage 2 has a structure in which the ribs 14A, 14B, and 14C are provided along the circumferential direction, the shape of the cooling passage 2 is simplified, and the core mold during casting becomes easy. The child can easily remove sand, and the amount of sand remaining is reduced. As a result, the number of sand removal steps can be reduced and the production cost can be reduced.
  • the cooling water heat transfer area of the ribs 14A, 14B, and 14C increases.
  • the ribs 14A, 14B, and 14C are spaced apart from each other in the axial direction of the case 1, the cooling passage 2 is divided into four cooling passages 2a, 2b, 2c, and 2d. It becomes easy to flow in the direction and pressure loss is reduced. As a result, the cooling capacity is improved.
  • the case 1 can be reduced in size and weight, and as a result, the motor can be reduced in size and weight.
  • the rib 14 is provided with a through hole 19 on the central axis extension line of the cooling water inlet hole 4, the cooling water flowing from the cooling water inlet hole 4 passes through the through hole 19, thereby It is distributed in the axial direction and further distributed in the circumferential direction. Therefore, the cooling water can be distributed to the fluid passages 2a, 2b, 2c, 2d defined by the ribs 14.
  • the opening area ratio of the through holes 19A, 19B, and 19C can be freely set according to the flow rate distribution method.
  • the opening area of the central through hole 19B is maximized so that more cooling water flows through the cooling passages 2b and 2c than the cooling passages 2a and 2b. It is also possible. That is, depending on the size of the through hole 19 provided in the rib 14, it is possible to easily adjust the flow rate when the cooling water is distributed in the axial direction. Further, as described above, the cooling effect can be increased in the expansion chamber (core support holes 7a, 7b, 7c).
  • FIG. 8 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 6 in the case of the rotating electrical machine according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing a CC cross section of FIG.
  • the first is that the inner diameters of the cooling water inlet hole 4 and the through holes 19A, 19B, 19C formed in the ribs 14A, 14B, 14C are all the same. It is different from the case of the rotating electrical machine according to the embodiment.
  • the through holes 19A, 19B, and 19C are arranged overlapping the central axis direction including the central axis extension line of the cooling water inlet hole 4, but the centers of the holes 4, 19A, 19B, and 19C are arranged.
  • the difference from the case of the rotating electrical machine according to the first embodiment is that it is gradually shifted in the same direction in the circumferential direction.
  • the substantial openings of the through holes 19A, 19B, and 19C are narrowed as indicated by solid line arrows R1, R2, and R3 in FIG. Therefore, the substantial opening area of the through hole 19 ⁇ / b> A can be made smaller than the opening area of the cooling water inlet hole 4.
  • the substantial opening area of the through hole 19B can be made smaller than the substantial opening area of the through hole 19A
  • the substantial opening area of the through hole 19C can be made smaller than the substantial opening area of the through hole 19B. That is, in the case of the rotating electrical machine according to the second embodiment, as in the case of the rotating electrical machine according to the first embodiment, the cooling water is distributed in the axial direction at a predetermined flow rate ratio (including equality). it can.
  • the cooling water flows into the cooling passage 2 a from the cooling water inlet hole 4, the cooling water collides with a protrusion W ⁇ b> 1 protruding in the circumferential direction from the cooling water inlet hole 4 at the rib 14 ⁇ / b> A. Therefore, the cooling water flow rate Q1 flowing to the cooling passage 2a extending in the circumferential direction toward the side having the protruding portion W1 is larger than the cooling water flow rate Q2 flowing in the cooling passage 2a extending to the opposite side in the circumferential direction.
  • the protruding portion W2 protruding in the circumferential direction from the through hole 19A in the rib 14B and the protruding portion W3 protruding in the circumferential direction from the through hole 19B in the rib 14C have the same action. That is, the cooling water flow rate Q1 flowing in the cooling passages 2b and 2c extending in the circumferential direction toward the side having the protrusions W2 and W3 is larger than the cooling water flow rate Q2 flowing in the cooling passages 2b and 2c extending in the circumferential direction opposite side.
  • FIG. 9 shows a case where the cooling water is evenly distributed in the axial direction of the case 1.
  • the axial direction of the case 1 coincides with the direction in which the axle extends, and a case where one side of the radial direction of the case 1 is arranged at the front of the vehicle body (Fr) and the other side is arranged at the rear of the vehicle body (Rr) is shown.
  • the cooling capacity at the portion disposed on the rear side of the vehicle body in the case 1 is larger than the cooling capacity at the portion disposed on the front side of the vehicle body.
  • the flow rate can be adjusted in the circumferential direction on the front side of the vehicle body and in the circumferential direction on the rear side of the vehicle body. Can be changed. Also in the case of the rotating electrical machine according to the second embodiment, similarly to the case of the rotating electrical machine according to the first embodiment, the flow rate adjustment is performed by changing the inner diameter of the through holes 19A, 19B, and 19C. Is also possible.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above.
  • the number of ribs 14, the spacing between the ribs 14 (that is, the rib interval), and the flow distribution of the cooling fluid in the axial direction and the circumferential direction can be appropriately set according to the temperature distribution of the case 1.
  • the rotating electrical machine is not limited to a motor, and may be a generator (generator) or a motor generator.
  • the cooling fluid is not limited to cooling water, and may be a cooling liquid or a cooling gas.
  • Cooling passage 4 Cooling water inlet hole (cooling fluid inlet) 6 Cooling water outlet hole (cooling fluid outlet) 12 Inner wall (wall on the inner side in the radial direction of the cooling passage) 13 Outer wall portion (wall portion on the outer side in the radial direction of the cooling passage) 14, 14A, 14B, 14C Rib 15 Opening (second opening)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

　この回転電機のケースは、このケースの内部に前記ケースの周方向に沿って設けられて冷却流体が流通可能な冷却通路と；前記冷却通路に連通する冷却流体インレットおよび冷却流体アウトレットと；前記冷却通路の内部に設けられ、前記冷却通路の前記ケースの径方向の内側の壁部と前記径方向の外側の壁部とを前記周方向に沿って連結し、前記ケースの軸方向に互いに離間して配置されて前記冷却通路を複数に区画するリブと；を備え、前記冷却流体インレットは、その中心軸を前記ケースの前記軸方向と平行に配置して、前記リブによって区画された前記冷却通路のうちの前記軸方向の一方の端部側に配置された冷却通路に連通し、前記リブは、前記冷却流体インレットの前記中心軸の延長線上で前記冷却通路における前記中心軸に沿った方向の一方側から前記中心軸に沿った方向の他方側に貫通する開口を有する。

Description

回転電機のケース
　本発明は、内転型回転電機のケースに関する。
　本願は、２０１１年２月１８日に、日本に出願された特願２０１１－０３３５２６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　ケースの内側に円環状のステータが固定され、このステータの内側においてロータが回転する内転型モータが知られている。前記ステータは、ステータコアの複数のスロットにコイルが巻回されて構成されており、前記コイルに例えば三相の電流を流すことで発生させた回転磁界によって、永久磁石を備えたロータを回転させる。
　ステータのコイルに電流を流すとコイルおよびステータコアが発熱し、ステータコアの温度が上昇する。これに対して、外気への自然放熱だけに頼らず、前記ケースの内部に冷却通路を設け、この冷却通路に冷却流体を流通させることによって、ステータコアの熱をケースを介して冷却流体に放熱し、ステータの温度上昇を積極的に抑制するように構成した回転電機がある。
　上述のように内部に冷却通路を備えたケースでは、ケースの剛性を上げるために、冷却通路内に、ケースの内壁と外壁とを連結する円柱状の支柱を分散させて配置されている。また、ケースの外壁の面振動を防止するために、ケースの外壁の外表面にリブが設けられている（例えば、特許文献１参照）。
日本国特開２０１０－４１８３５号公報
　しかしながら、冷却通路内に円柱状の支柱を分散させて配置する構造は、鋳造時の中子型割が複雑となり、中子砂抜きの工数が大きくなって、製造コストが上がる。更に、冷却通路内に円柱状の支柱を分散して配置すると、冷却通路を流れる冷却流体の流れ方向を制御するのが困難となる。
　本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、剛性アップおよび面振動防止を図りつつ、コストを低減でき、冷却流体の流れを制御し易い回転電機のケースを提供することを目的とする。
　上記の課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用した。
　（１）すなわち、本発明の一態様に係る回転電機のケースは、内転型回転電機のステータの外周側に配置された筒状の回転電機のケースであって、このケースの内部に前記ケースの周方向に沿って設けられて冷却流体が流通可能な冷却通路と；前記冷却通路に連通する冷却流体インレットおよび冷却流体アウトレットと；前記冷却通路の内部に設けられ、前記冷却通路の前記ケースの径方向の内側の壁部と前記径方向の外側の壁部とを前記周方向に沿って連結し、前記ケースの軸方向に互いに離間して配置されて前記冷却通路を複数に区画するリブと；を備え、前記冷却流体インレットは、その中心軸を前記ケースの前記軸方向と平行に配置して、前記リブによって区画された前記冷却通路のうちの前記軸方向の一方の端部側に配置された冷却通路に連通し、前記リブは、前記冷却流体インレットの前記中心軸の延長線上で前記冷却通路における前記中心軸に沿った方向の一方側から前記中心軸に沿った方向の他方側に貫通する開口を有する。
　（２）上記（１）に記載の回転電機のケースでは、前記リブを複数備え、これらリブのそれぞれに設けられた前記開口が、前記冷却流体インレットの前記中心軸の前記延長線を中心とする円形をなし、前記開口の開口面積が、前記中心軸に沿った方向の一方側に配置された前記リブの前記開口から前記中心軸に沿った方向の他方側に配置された前記リブの前記開口に進むにしたがって小さくなっていてもよい。
　（３）上記（１）に記載の回転電機のケースでは、前記リブを複数備え、これらリブのそれぞれに設けられた前記開口の中心が、前記中心軸に沿った方向の一方側に配置された前記リブの前記開口から前記中心軸に沿った方向の他方側に配置された前記リブの前記開口に進むにしたがって徐々に前記周方向にずれていてもよい。
　（４）上記（１）～（３）のいずれか一項に記載の回転電機のケースでは、前記リブは、前記冷却流体インレットと前記冷却流体アウトレットとの間の前記周方向位置にて、前記冷却通路における前記軸方向一方側から前記軸方向他方側に貫通する第２の開口を有し、前記第２の開口の近傍に、前記冷却通路に連通する拡開室が設けられていてもよい。
　上記（１）に記載の回転電機のケースでは、冷却通路の径方向内側の壁部と径方向外側の壁部とがリブによって周方向に沿って連結されている。そのため、ケースの剛性が向上し、ケースの外周部の面振動を抑制できる。また、冷却通路の内部に、周方向に沿ってリブを設けるだけの構造であるので、冷却通路の形状が簡素化し、鋳造時の中子型割及び中子の砂抜きも容易にでき、砂残り量を大幅に低減できる。その結果、砂抜き工数を減らすことができ、生産コストを低減できる。
　更に、リブを周方向に沿って設けたことにより、リブの冷却水伝熱面積が増大する。加えて、リブをケースの軸方向に互いに離間して配置することで冷却通路を複数に区画しているので、冷却流体が周方向に流れ易くなって圧力損失が低減し、その結果、冷却能力が向上する。
　その上、リブには、冷却流体インレットの中心軸延長線上に開口が設けられているので、冷却流体インレットから流入した冷却流体はこの開口を通過することによって、中心軸方向にも分配され、さらに周方向に分配される。したがって冷却流体をリブによって区画された各流体通路に分配できる。
　また、リブの高さを低くすることにより、冷却流体の流速を上げ、冷却能力を高めることが可能である。また、リブの高さを低くすることにより、ケースの小型・軽量化を図ることができ、ひいては回転電機の小型・軽量化を図ることができる。
　上記（２）に記載の回転電機のケースでは、冷却流体インレットから流入した冷却流体を、中心軸方向に均一に分配可能となる。
　上記（３）に記載の回転電機のケースでは、冷却流体インレットから流入した冷却流体の周方向への流量調整が可能となる。
　上記（４）に記載の回転電機のケースでは、冷却通路を流れる冷却流体が拡開室に流入し乱流となるので、拡開室付近の冷却を促進できる。
第一の実施形態に係る回転電機のステータおよびケースの外観斜視図である。 第一の実施形態に係る回転電機のステータおよびケースの断面図である。 第一の実施形態に係る回転電機のケースを軸方向に対して直交する方向に切った全体断面図である。 図３のＡ－Ａ断面図である。 第一の実施形態に係る回転電機のケースにおいて、冷却流体インレットおよび冷却流体アウトレットを含む位置において直径方向に切った場合の斜視図である。 図３のＢ－Ｂ断面図である。 第一の実施形態に係る回転電機のケース内の冷却通路の形状を示す斜視図である。 第二の実施形態に係る回転電機のケースにおいて、図６に対応する断面図である。 図８のＣ－Ｃ断面を模式的に示した図である。
　以下、本発明の実施形態に係る回転電機のケースを図１から図９の図面を参照して説明する。この実施形態における回転電機はモータとしての態様であり、特に走行用駆動源として車両に搭載されるモータとしての態様である。
　初めに、この第一の実施形態に係る回転電機のケースを図１から図７の図面を参照して説明する。
　図１において符号１は、内転型モータ（回転電機）のケースである。符号５０は前記モータのステータであって、ステータ５０はケース１の内側に固定されている。つまり、ケース１はステータ５０の外側に配置されている。
　図１、図２に示すように、ステータ５０は、円環状のステータコア５１において径方向内側に突出するようにして形成された複数のティース５４と、隣接するティース５４，５４間に形成された複数のスロット５２と、複数のスロット５２に巻回される複数のコイル５３とから構成されている。このステータ５０の内側には、図示しないロータが配置され、コイル５３に三相の電流を流すことで回転磁界が発生し、前記ロータが回転する。
　ケース１は、アルミニウム製で、アルミダイキャスト加工、またはグラビティ鋳造等により製造される。ケース１は、ステータ５０の外周を包囲するようにリング状をなし、ケース１の軸方向長さはステータコア５１の軸方向長さよりも長い。本実施形態において、ケース１の軸方向は、前記ロータの軸方向（ステータ５０の軸方向）と一致する。
　図２、図３に示すように、ケース１の内部には、冷却水（冷却流体）が流通可能な冷却通路２が形成されている。また、ケース１の軸方向一端側の端面３には、冷却水を導入するための冷却水入口孔（冷却流体インレット）４がその中心軸をケース１の軸方向と平行に配置して設けられている。ケース１の外周面５の軸方向略中央であって冷却水入口孔４から周方向に約１８０度離間した部位には、冷却水を排出するための冷却水出口孔（冷却流体アウトレット）６が、その中心軸をケース１の軸方向と直角に配置して設けられている。冷却水入口孔４と冷却水出口孔６は冷却通路２に連通している。
　冷却通路２は、ケース１を鋳造する際に金型内にセットされた砂型中子を取り除くことによって形成される。ケース１の外周面５には、前記中子を前記金型内にて径方向に位置決め支持するための３つの中子支え孔７ａ，７ｂ，７ｃ（以下、区別する必要がない場合は「中子支え孔７」と記す）が、周方向９０度間隔に設けられている。３つの中子支え孔７ａ，７ｂ，７ｃのうち周方向中央に配置された中子支え孔７ｂは、冷却水入口孔４から周方向に約３０度離間して配置されている。他の中子支え孔７ａ，７ｃはそれぞれ冷却水出口孔６または冷却水入口孔４から周方向に約６０度離間して配置されている。中子支え孔７は冷却通路２に連通しており、鋳造後に中子の砂を排出するための砂排出孔を兼ねている。図１、図２に示すように、中子支え孔７は、完成品としてのステータ５０とするときに、キャップ６０によって塞がれる。
　図３から図６を参照して、冷却通路２について詳述する。図３はケース１を軸方向に対して直交する方向に切った全体断面図である。図４は図３のＡ－Ａ断面図である。図５はケース１の冷却水入口孔５および冷却水出口孔７を含む位置において直径方向に切った場合の斜視図である。図６は図３のＢ－Ｂ断面図である。
　図２、図４に示すように、ケース１は、軸方向中央部にステータ取付部１０が形成され、ステータ取付部１０よりも軸方向両側に連結端部１１，１１が設けられている。冷却通路２は、ステータ取付部１０の内部に形成されており、冷却通路２よりも径方向内側に形成された内側壁部１２と、径方向外側に形成された外側壁部１３と、軸方向両側の連結端部１１，１１によって囲まれて形成され、リング状をなしている。
　冷却通路２の厚み、すなわち内側壁部１２と外側壁部１３との間隔は、図３、図５に示すように、冷却水入口孔４と冷却水出口孔６の近傍において周方向のその他の位置よりも大きくなっている。冷却水入口孔４と冷却水出口孔６の近傍以外の部分では周方向においても軸方向においても同一寸法となっている。
　ステータ取付部１０において内側壁部１２の内径は連結端部１１の内径よりも若干小径とされている。この内側壁部１２にステータ５０が焼き嵌め等の方法によって嵌合固定され、内側壁部１２の内周面とステータコア５１の外周面とが面接触するように形成されている。内側壁部１２の内周面とステータコア５１の外周面とを面接触させることにより、ステータコア５１とケース１との間の熱伝導性が向上する。その結果、ステータコア５１の熱がケース１を介して冷却水あるいは空気に放熱し易くなり、冷却性能が向上する。
　図２、図４、図５に示すように、冷却通路２は、ケース１の軸方向に互いに離間して配置された３つのリブ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ（以下、区別する必要がない場合は「リブ１４」と記す）によって、軸方向に対して４分割されている。以下、説明上、必要がある場合には、冷却通路２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと区別する。リブ１４は内側壁部１２と外側壁部１３とを周方向に沿って連結している。隣接するリブ１４同士は、平行となるように配置されている。
　各リブ１４は周方向に複数に分割されている。図３を参照して詳述すると、各リブ１４には、中子支え孔７ａ，７ｂ，７ｃが配置されている位置においてそれぞれ開口（第２の開口）１５が形成され、冷却水出口孔６が配置されている位置において開口１６が形成され、開口１５，１５間に開口１７が形成され、開口１５と開口１６の間に開口１８が形成されている。これら６つの開口１５，１６，１７，１８は各リブ１４を軸方向に貫通しており、これにより各リブ１４は周方向に６つに分割されている。
　各リブ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃには、冷却水入口孔４の中心軸延長線上に冷却水分配用の円形の貫通孔（開口）１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ（以下、区別する必要がない場合は「貫通孔１９」と記す）が、中心軸方向に貫通して形成されている。各貫通孔１９の中心は冷却水入口孔４の中心軸延長線上に位置している。
　図５、図６に示すように、これら貫通孔１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃの開口面積を比較すると、冷却水入口孔４に一番近い側に配置されたリブ１４Ａの貫通孔１９Ａの開口面積が一番大きい。中心軸方向の中間に配置されたリブ１４Ｂの貫通孔１９Ｂの開口面積は貫通孔１９Ａの開口面積より小さく、冷却水入口孔４から一番離れて配置されたリブ１４Ｃの貫通孔１９Ｃの開口面積は貫通孔１９Ｂの開口面積よりも小さい。すなわち、冷却水入口孔４から遠ざかるにしたがって貫通孔１９の開口面積が小さくなっている。この各貫通孔の開口面積比は自由に設定可能である。
　例えば、軸方向に４分割された冷却通路２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに均一（同一流量）に冷却水を流したい場合には、冷却水入口孔４の開口面積をＳとしたときに、貫通孔１９Ａの開口面積を（３／４）Ｓとし、貫通孔１９Ｂの開口面積を（１／２）Ｓとし、貫通孔１９Ｃの開口面積を（１／４）Ｓとすればよい。
　図７は、流体通路２のみを表した斜視図である。図７を参照してケース１における冷却水の流れを説明する。
　冷却水入口孔４から流入した冷却水は、冷却水入口孔４に一番近い第１冷却通路２ａに流入する。第１冷却通路２ａに流入した冷却水の一部が第１冷却通路２ａの周方向に沿って左右二手に分かれ、冷却水出口孔６に向かって流れる。第１冷却通路２ａの周方向に流れていかなかった冷却水は、リブ１４Ａの貫通孔１９Ａを通って第２冷却通路２ｂに流入する。第２冷却通路２ｂに流入した冷却水の一部が第２冷却通路２ｂの周方向に沿って左右二手に分かれ、冷却水出口孔６に向かって流れる。第２冷却通路２ｂの周方向に流れていかなかった冷却水は、リブ１４Ｂの貫通孔１９Ｂを通って第３冷却通路２ｃに流入する。第３冷却通路２ｃに流入した冷却水の一部が第３冷却通路２ｃの周方向に沿って左右二手に分かれ、冷却水出口孔６に向かって流れる。第３冷却通路２ｃの周方向に流れていかなかった冷却水は、リブ１４Ｃの貫通孔１９Ｃを通って第４冷却通路２ｄに流入し、第４冷却通路２ｄの周方向に沿って左右二手に分かれ、冷却水出口孔６に向かって流れる。
　つまり、リブ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃには冷却水入口孔４の中心軸延長線上に貫通孔１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃが設けられているので、冷却水入口孔４から流入した冷却水は、貫通孔１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃを通過することによって中心軸方向に分配できる。さらに、リブ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃがケース１の周方向に沿ってほぼ全周に設けられているので、冷却水を周方向に分配できる。
　中子支え孔７ａ，７ｂ，７ｃが配置されている周方向位置では、開口１５によって冷却通路２ｂ，２ｃが連通している。中子支え孔７ａ，７ｂ，７ｃにキャップ６０を取り付けた状態であっても、中子支え孔７ａ，７ｂ，７ｃに対応する部分が拡開室として径方向外側に膨出しているので、図７に示すように、冷却通路２ｂ，２ｃを流れる冷却水がこの中子支え孔７ａ，７ｂ，７ｃに流入して乱流が生じる。その結果、この拡開室（中子支え孔７ａ，７ｂ，７ｃ）において冷却効果が大きくなることを、出願人は解析の結果より明らかにしている。
　上述のように構成されたモータのケース１によれば、冷却通路２が形成されているステータ取付部１０において内側壁部１２と外側壁部１３とがリブ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃによって周方向に沿ってほぼ全周で連結されているので、ケース１の剛性が向上し、ケース１の外周部の面振動を抑制できる。
　また、冷却通路２の内部に、周方向に沿ってリブ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを設けるだけの構造であるので、冷却通路２の形状が簡素化し、鋳造時の中子型割も容易となり、中子の砂抜きも容易にでき、砂残り量が低減する。その結果、砂抜き工数を減らすことができるとともに、生産コストを低減できる。
　また、リブ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを周方向に沿ってほぼ全周に設けたことにより、リブ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの冷却水伝熱面積が増大する。加えて、リブ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃをケース１の軸方向に互いに離間して配置することで冷却通路２を４つの冷却通路２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに区画しているので、冷却水が周方向に流れ易くなり、圧力損失が低減する。その結果、冷却能力が向上する。
　また、リブ１４の高さを低くすることにより、冷却水の流速を上げ、冷却能力を高めることが可能である。また、リブ１４の高さを低くすることにより、ケース１の小型・軽量化を図ることができ、ひいてはモータの小型・軽量化を図ることができる。
　また、リブ１４には、冷却水入口孔４の中心軸延長線上に貫通孔１９が設けられているので、冷却水入口孔４から流入した冷却水はこの貫通孔１９を通過することによって、中心軸方向に分配され、さらに周方向に分配される。したがって冷却水をリブ１４によって区画された流体通路２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに分配できる。
　前述したように、貫通孔１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃの開口面積比は、流量分配の仕方に応じて自由に設定可能である。例えば、第一の実施形態に係る回転電機のケースにおいて中央の貫通孔１９Ｂの開口面積を一番大きくして、冷却通路２ａ，２ｂよりも冷却通路２ｂ，２ｃに冷却水を多く流れるようにすることも可能である。つまり、リブ１４に設ける貫通孔１９の大きさによって、軸方向に冷却水を分配する際の流量調整が容易にできる。
　また、前述したように、拡開室（中子支え孔７ａ，７ｂ，７ｃ）において冷却効果を大きくできる。
　次に、第二の実施形態に係る回転電機のケース１を図８、図９の図面を参照して説明する。
　第二の実施形態に係る回転電機のケース１が第一の実施形態に係る回転電機のケースと異なる点は、リブ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃに設けた貫通孔１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃの形態である。それ以外の構成については第一の実施形態に係る回転電機のケースと同じであるので説明を省略する。相違点だけを図８、図９を参照して説明する。
　図８は、第一の実施形態に係る回転電機のケースにおける図６に対応する断面図である。図９は図８のＣ－Ｃ断面を模式的に示した図である。
　第二の実施形態に係る回転電機のケースにおいては、冷却水入口孔４とリブ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃに形成された貫通孔１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃの内径が全て同一径である点が第一の実施形態に係る回転電機のケースと相違する。また、貫通孔１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃは、冷却水入口孔４の中心軸延長線を包含して中心軸方向に重複して配置されているが、各孔４，１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃの中心が周方向同一方向に徐々にずれて配置されている点が、第一の実施形態に係る回転電機のケースと相違する。
　上記のように貫通孔１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃを形成すると、各貫通孔１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃの実質的な開口は図９において実線矢印Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３で示すように狭まる。そのため、貫通孔１９Ａの実質的な開口面積を冷却水入口孔４の開口面積よりも小さくできる。貫通孔１９Ｂの実質的な開口面積を貫通孔１９Ａの実質的な開口面積よりも小さくでき、貫通孔１９Ｃの実質的な開口面積を貫通孔１９Ｂの実質的な開口面積よりも小さくきる。すなわち、第二の実施形態に係る回転電機のケースの場合も第一の実施形態に係る回転電機のケースの場合と同様に、冷却水を軸方向に所定の流量比（均等も含む）で分配できる。
　冷却水は冷却水入口孔４から冷却通路２ａに流入した際に、リブ１４Ａにおいて冷却水入口孔４よりも周方向に突き出ている突出部Ｗ１に衝突する。そのため、この突出部Ｗ１を有する側へ周方向に延びる冷却通路２ａへ流れる冷却水流量Ｑ１は、周方向反対側へ延びる冷却通路２ａに流れる冷却水流量Ｑ２よりも多くなる。
　リブ１４Ｂにおいて貫通孔１９Ａよりも周方向に突き出ている突出部Ｗ２、および、リブ１４Ｃにおいて貫通孔１９Ｂよりも周方向に突き出ている突出部Ｗ３も同様の作用がある。すなわち、突出部Ｗ２，Ｗ３を有する側へ周方向に延びる冷却通路２ｂ，２ｃへ流れる冷却水流量Ｑ１は、周方向反対側へ延びる冷却通路２ｂ，２ｃに流れる冷却水流量Ｑ２よりも多くなる。
　図９は、冷却水をケース１の軸方向に均等に分配した場合を示している。図９において、ケース１の軸方向は車軸の延びる方向と一致しており、ケース１の径方向の一方側が車体前方（Ｆｒ）、他方側が車体後方（Ｒｒ）に配置された場合を示している。この場合、ケース１において車体後方側に配置された部分での冷却能力が、車体前方側に配置された部分の冷却能力よりも大きくなる。つまり、リブ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃに突出部Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を設けることで、車体前方側の周方向と車体後方側の周方向に対する流量調整が可能となり、冷却能力をケース１の車体前後側で変えることができる。
　第二の実施形態に係る回転電機のケースにおいても、第一の実施形態に係る回転電機のケースと同様に、貫通孔１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃの内径を変えて開口面積比による流量調整を行うことも可能である。
〔他の実施形態〕
　この発明は前述した実施形態に限られるものではない。
　例えば、リブ１４の本数、リブ１４間の離間寸法（すなわちリブ間隔）、軸方向および周方向の冷却流体の流量配分は、ケース１の温度分布に応じて適宜設定可能である。
　回転電機はモータに限るものではなく、発電機（ジェネレータ）であってもよいし、モータジェネレータであってもよい。
　冷却流体は冷却水に限るものではなく、冷却液あるいは冷却ガスであってもよい。
　本発明によれば、剛性アップおよび面振動防止を図りつつ、コストを低減でき、冷却流体の流れを制御し易い、回転電機のケースが得られる。
　１　　ケース
　２　　冷却通路
　４　　冷却水入口孔（冷却流体インレット）
　６　　冷却水出口孔（冷却流体アウトレット）
　１２　　内側壁部（冷却通路の径方向内側の壁部）
　１３　　外側壁部（冷却通路の径方向外側の壁部）
　１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ　　リブ
　１５　　開口（第２の開口）

Claims (4)

  1. 　内転型回転電機のステータの外周側に配置された筒状の回転電機のケースであって、
    　このケースの内部に前記ケースの周方向に沿って設けられて冷却流体が流通可能な冷却通路と；
    　前記冷却通路に連通する冷却流体インレットおよび冷却流体アウトレットと；
    　前記冷却通路の内部に設けられ、前記冷却通路の前記ケースの径方向の内側の壁部と前記径方向の外側の壁部とを前記周方向に沿って連結し、前記ケースの軸方向に互いに離間して配置されて前記冷却通路を複数に区画するリブと；
    を備え、
    　前記冷却流体インレットは、その中心軸を前記ケースの前記軸方向と平行に配置して、前記リブによって区画された前記冷却通路のうちの前記軸方向の一方の端部側に配置された冷却通路に連通し、
    　前記リブは、前記冷却流体インレットの前記中心軸の延長線上で前記冷却通路における前記中心軸に沿った方向の一方側から前記中心軸に沿った方向の他方側に貫通する開口を有する
    ことを特徴とする回転電機のケース。
  2. 　前記リブを複数備え、これらリブのそれぞれに設けられた前記開口が、前記冷却流体インレットの前記中心軸の前記延長線を中心とする円形をなし、前記開口の開口面積が、前記中心軸に沿った方向の一方側に配置された前記リブの前記開口から前記中心軸に沿った方向の他方側に配置された前記リブの前記開口に進むにしたがって小さくなることを特徴とする請求項１に記載の回転電機のケース。
  3. 　前記リブを複数備え、これらリブのそれぞれに設けられた前記開口の中心が、前記中心軸に沿った方向の一方側に配置された前記リブの前記開口から前記中心軸に沿った方向の他方側に配置された前記リブの前記開口に進むにしたがって徐々に前記周方向にずれていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機のケース。
  4. 　前記リブは、前記冷却流体インレットと前記冷却流体アウトレットとの間の前記周方向位置にて、前記冷却通路における前記軸方向一方側から前記軸方向他方側に貫通する第２の開口を有し、前記第２の開口の近傍に、前記冷却通路に連通する拡開室が設けられていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の回転電機のケース。
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