WO2024024476A1 - 回転機における冷却液流路のシール構造 - Google Patents
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Definitions
- the present invention is applied to various types of rotating machines, such as electric vehicle drive motors and generators, and relates to a sealing structure for a coolant flow path through which a coolant flows to cool the rotating machines.
- This rotating electric machine is used as a generator mounted on a vehicle, and includes a housing formed in a substantially cylindrical shape, a stator fixed to the inner peripheral surface of the housing, and a freely rotatable part inside the stator.
- a rotor provided on the housing, a front bracket and a rear bracket placed on the front and rear sides in the axial direction of the housing, and a rotating shaft that is provided to rotate together with the rotor and protrudes forward from the front bracket.
- the above-mentioned housing is provided with a cooling passage within its thick wall portion through which a cooling liquid flows to cool the rotating electric machine.
- the cooling passage extends in a band shape along the circumferential direction of the housing, and is formed in an annular shape that goes around the thick wall portion of the housing. Further, in the housing, the front end of the cooling passage in the axial direction is closed, while the rear end of the cooling passage is open rearward.
- the annular open portion at the rear end of this cooling passage (hereinafter referred to as the “annular open portion” in this column) is sealed by a rear bracket and a sealing material.
- sealing materials are disposed on the rear end surface of the housing on the inside and outside of the annular open portion in the radial direction, and the rear bracket is in close contact with both the inside and outside sealing materials, and It can be installed with the annular opening covered. This seals the annular opening at the rear end of the cooling passage in a watertight manner.
- seal grooves for accommodating the sealing material are formed on the rear end surface of the housing on the inside and outside of the annular open portion in the radial direction. These sealing grooves are usually formed at some radial distance from the annular opening of the cooling passage. In particular, if the inner diameter of the rear end surface of the housing is the same as the diameter of the inner peripheral surface of the housing to which the stator is fixed, the seal groove formed inside the annular opening will be , are formed at a certain distance in the radial direction.
- the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and reduces the size and weight of the rotating machine while ensuring the sealing performance of the coolant flow path in the rotating machine and maintaining the performance of the rotating machine. It is an object of the present invention to provide a sealing structure for a coolant flow path in a rotating machine that can reduce the amount of water used and improve the cooling performance.
- the invention according to claim 1 is provided in a thick wall part of a cylindrical outer peripheral wall of a rotating machine, is opened in at least one of the axial directions of the outer peripheral wall, and cools the rotating machine.
- a sealing structure for a coolant flow path that seals an open part of a coolant flow path through which a coolant flows, the coolant flow path being joined to at least one of both end surfaces in the axial direction of an outer peripheral wall,
- a cover member is provided to cover the open portion of the coolant flow path, and the cover member is characterized in that the cover member has a spigot convex portion that protrudes toward the outer peripheral wall and fits into the open portion of the coolant flow path.
- a coolant flow path through which a coolant for cooling the rotating machine flows is provided in the thick wall portion of the cylindrical outer peripheral wall of the rotating machine. Further, this coolant flow path is open in at least one of the axial directions of the outer circumferential wall, and the open portion is covered with a cover member joined to the end surface of the outer circumferential wall in the axial direction. Furthermore, this cover member has a spigot convex portion that protrudes toward the outer peripheral wall, and this spigot convex portion fits into the open portion of the coolant flow path.
- the cover member is joined to the end face of the outer peripheral wall with the spigot convex part of the cover member fitted into the open part of the coolant flow path, so when joining, the cover member and the outer peripheral wall It can be easily assembled while centering the parts, and the sealing performance of the open part of the coolant flow path can be improved compared to, for example, a case where the open part of the coolant flow path is covered with a flat surface.
- the cooling performance can be improved as well as the weight and weight can be reduced.
- the invention according to claim 2 provides a sealing structure for a coolant flow path in a rotating machine according to claim 1, in which the open portion of the coolant flow path has a ring shape having a width of a predetermined length in the radial direction of the outer peripheral wall.
- the pilot convex part is formed in a ring shape having a width shorter than a predetermined length in the radial direction of the outer peripheral wall, and is in close contact with the inner peripheral surface in the radial direction of the ring recess. It is characterized by fitting into the ring recess.
- the open portion of the coolant flow path has a ring recess having a width of a predetermined length in the radial direction, while the spigot convex portion of the cover member is wider than the ring recess having a width of a predetermined length. It is formed into a ring shape with a short width.
- the spigot convex part fits into the ring recess while being in close contact with the radial inner circumferential surface of the ring recess, it improves the sealing performance of the radially inner side of the ring recess in the coolant flow path. be able to.
- the invention according to claim 3 is the sealing structure of the coolant flow path in the rotating machine according to claim 2, in which the joint surface between the cover member and the outer peripheral wall has a first predetermined area inside the ring recess in the radial direction.
- a liquid gasket is applied to the cover member, and the liquid gasket is applied to the first predetermined region on the joint surface of the cover member, outside the first predetermined region in the radial direction and immediately inside the spigot convex portion. It is characterized by having a first seal reservoir groove for preventing the ring from entering the ring recess.
- the cooling performance of the radially inner side of the ring recess of the liquid flow path can be further improved.
- the first seal reservoir groove is provided on the joint surface of the cover member outside the first predetermined region in the radial direction, when the cover member is joined to the outer peripheral wall, the sealing groove is applied to the first predetermined region. Even if the liquid gasket leaks into the ring recess, it will flow into the first seal reservoir groove and will be prevented from entering the ring recess.
- the diameter of the coolant flow path is smaller than that in the case where the first seal reservoir groove is provided at a position away from the spigot convex portion, for example. It is possible to reduce the thickness of the wall thickness section of the outer circumferential wall on the inside of the direction. Thereby, good cooling performance in the rotating machine can be ensured.
- the invention according to claim 4 provides a sealing structure for a coolant flow path in a rotating machine according to claim 3, in which a second predetermined area on the outside in the radial direction of the ring recess is provided on the joint surface between the cover member and the outer peripheral wall.
- a liquid gasket is applied to the outer circumferential wall, and the liquid gasket applied to the second predetermined area is applied to the outer circumferential wall outside the ring recess in the radial direction and inside the second predetermined area on the joint surface of the outer circumferential wall. It is characterized by having a second seal reservoir groove for preventing entry into the recess.
- the liquid gasket is further applied to the joint surface of the cover member and the outer circumferential wall in the second predetermined area on the outside in the radial direction of the ring recess, so that the liquid gasket It is possible to improve the sealing performance on the outside of the direction. Therefore, the liquid gasket applied to the first predetermined area and the liquid gasket applied to the second predetermined area work together to further improve the radial sealing performance in the ring recess of the coolant flow path. be able to.
- the second seal reservoir groove is provided on the joint surface of the outer peripheral wall outside the ring recess in the radial direction and inside the second predetermined area, when joining the cover member to the outer peripheral wall, Even if the liquid gasket applied to the second predetermined area leaks toward the ring recess, it flows into the second seal reservoir groove and is prevented from entering the ring recess. Thereby, it is possible to reliably prevent the liquid gasket applied to the second predetermined area from entering the ring recess.
- FIG. 1 is an external perspective view showing a motor to which a sealing structure for a coolant flow path according to an embodiment of the present invention is applied;
- FIG. (a) is a longitudinal cross-sectional view of the motor cut vertically with the shaft protruding upward, and (b) is the area surrounded by the dashed line in (a) (the spigot convex part of the bracket and its surroundings)
- FIG. (a) and (b) are respectively the bracket and frame shown in FIG. 2(b), and are three-dimensional views showing these separated from each other in the vertical direction.
- FIG. 4 is a diagram for explaining a state when the bracket shown in FIG. 3 is joined to the upper end surface of the frame.
- FIG. 1 shows the appearance of a motor to which a sealing structure for a coolant flow path according to an embodiment of the present invention is applied.
- this motor 1 (rotating machine) is used, for example, as a drive motor for an electric vehicle.
- the motor 1 includes a cylindrical frame 2 (outer peripheral wall) and an axial direction of this frame 2 (vertical direction in FIGS. 1 and 2(a)).
- two brackets 3 and 4 (cover members) joined to both ends of the rotor 8, which rotates integrally with a shaft 5 rotatably supported by both brackets 3 and 4 via bearings 3a and 4a;
- the rotor 8 is provided with a stator 9 and the like fixed to the inner circumferential surface of the frame 2, facing the rotor 8 with a gap therebetween.
- the shaft 5 protrudes outward (upward) from the bracket 3.
- brackets 3 and 4 the protruding side of the shaft 5 in FIGS. 1 and 2(a) will be referred to as the upper side, while the opposite side will be referred to as the lower side, and the above brackets 3 and 4 will be referred to as “upper bracket 3", respectively. and “lower bracket 4".
- the frame 2 is manufactured, for example, by aluminum die casting, and most of the frame 2 is formed into a cylindrical shape having a predetermined inner diameter and outer diameter, and a relatively thick wall portion 2a. Furthermore, an upper flange 6 and a lower flange 7 that protrude a predetermined length in the radial direction are provided at the upper and lower ends of the frame 2 in the axial direction, respectively.
- the upper flange 6 is formed with a plurality of (only four are shown in FIG. 1) mounting holes 6a for bolting the upper bracket 3.
- the lower flange 7 is also formed with a plurality of (only three are shown in FIG. 1) mounting holes 7a for bolting the lower bracket 4.
- a flow path 10 (coolant flow path) through which a predetermined cooling water (coolant) for cooling the motor 1 flows is formed in the thick wall portion 2a of the frame 2.
- the flow path 10 has a predetermined depth (a predetermined thickness in the radial direction of the frame 2), extends along the circumferential direction of the frame 2, and is open above and below the frame 2. It is formed within the thick portion 2a.
- cooling water introduction part 17 for introducing cooling water into the flow path 10
- a cooling water introduction part 17 for introducing cooling water from the flow path 10.
- a cooling water discharge section 18 is provided for discharging the cooling water. Therefore, when cooling the motor 1, the cooling water is introduced into the flow path 10 via the cooling water introduction section 17, cools the stator 9 and rotor 8 by flowing through the flow path 10, and is discharged from the cooling water discharge section 18. It is discharged to the outside.
- the upper and lower brackets 3 and 4 are manufactured by die-casting aluminum, similar to the frame 2 described above, and have a disk-like planar shape.
- the lower surface of the upper bracket 3 has a spigot convex portion 21 that protrudes a predetermined length toward the frame 2 side, that is, downward, and fits into the upper end (open portion) of the flow path 10. It is provided.
- the upper surface of the lower bracket 4 there is a spigot convex portion 22 that protrudes a predetermined length toward the frame 2 side, that is, upward, and fits into the open portion of the lower end of the flow path 10. is provided.
- FIG. 2(b) shows an enlarged view of the portion surrounded by the dashed line in FIG. 2(a), specifically, the spigot convex portion 21 of the upper bracket 3 and its surroundings.
- 3(a) and 3(b) respectively show the upper bracket 3 and frame 2 shown in FIG. 2(b), which are shown three-dimensionally separated from each other in the vertical direction.
- the spigot convex portion 21 of the upper bracket 3 protrudes downward by a predetermined length and extends by a predetermined width in the radial direction (horizontal direction in FIGS. 2 and 3).
- the planar shape is formed into a ring shape having a predetermined diameter.
- the inner corner part in the radial direction of the lower end part is chamfered.
- an inner seal reservoir groove 23 (first seal reservoir groove) that opens downward is formed in the upper bracket 3 immediately inside the spigot convex portion 21 in the radial direction.
- the inner seal reservoir groove 23 has a predetermined width and depth, and is formed into a ring shape in plan view that is concentric with the spigot convex portion 21 .
- a ring recess 20 (open portion ) is configured at the upper end of the flow path 10 in the frame 2.
- the ring recess 20 has a radial width set larger than that of the pilot protrusion 21 and an inner diameter in the radial direction equal to that of the pilot protrusion 21 . Note that in the ring recess 20, the inner corner in the radial direction of the upper end thereof is chamfered.
- an outer seal reservoir groove 24 (second seal reservoir groove) that opens upward is formed on the upper end surface of the frame 2 on the outside of the ring recess 20 in the radial direction.
- the outer seal reservoir groove 24 has a predetermined width and depth, and is formed into a ring shape whose planar shape is concentric with the ring recess 20 and larger than the ring recess 20. ing.
- a liquid gasket (not shown) formed into a thin layer by coating is provided on the joint surface between the upper bracket 3 and the frame 2, that is, on the lower surface 25 of the upper bracket 3 and the upper end surface 26 of the frame 2. .
- the lower surface 25 of the upper bracket 3 has a radially inner surface (hereinafter referred to as "inner lower surface 25a") of the inner seal reservoir groove 23 and a spigot convex portion. 21 (hereinafter referred to as the “outer lower surface 25b"), and when joining the upper bracket 3 to the frame 2, the inner lower surface 25a (first predetermined area) of the upper bracket 3 is A liquid gasket is applied.
- the upper end surface 26 of the frame 2 has a surface inside the ring recess 20 in the radial direction (hereinafter referred to as “inner upper end surface 26a”) and a surface outside the ring recess 20. (hereinafter referred to as “outer upper end surface 26b"), and when joining the upper bracket 3 to the frame 2, the outer upper end surface 26b of the frame 2, more specifically, the outer upper end surface 26b.
- a liquid gasket is applied to a region outside the outer seal reservoir groove 24 (second predetermined region).
- liquid gasket has fluidity at room temperature, hardens by drying after a certain period of time, and exhibits elasticity and adhesiveness.
- FIG. 4 shows a state in which the upper bracket 3 of FIG. 3 described above is joined to the upper end surface 26 of the frame 2.
- the upper bracket 3 is shown by a chain double-dashed line for convenience of illustration.
- the spigot convex portion 21 of the upper bracket 3 fits into the ring recess 20 at the upper end of the flow path 10. More specifically, the spigot convex portion 21 fits into the ring recess 20 with its inner peripheral surface 21 a in close contact with the inner peripheral surface 20 a of the ring recess 20 .
- the inner corner of the lower end of the spigot convex part 21 is chamfered, while the inner corner of the upper end of the ring recess 20 is chamfered, so that the spigot convex part 21 has a chamfered inner corner of its upper end.
- the cooling water flows through the flow path 10, thereby cooling the stator 9 and rotor 8 of the motor 1 during operation, and suppressing the heat generation thereof. As a result, good performance of the motor 1 can be maintained.
- the upper bracket 3 is attached to the upper end surface 26 of the frame 2 while the spigot convex portion 21 of the upper bracket 3 is fitted into the ring recess 20 at the upper end of the flow path 10. Since the lower surface 25 of 3 is joined, it is possible to easily assemble the upper bracket 3 and the frame 2 while centering them at the time of joining. Compared to this, the sealing performance of the ring recess 20 in the flow path 10 can be improved.
- the width of the spigot convex part 21 of the upper bracket 3 is formed shorter than that of the ring recess 20, the spigot convex part 21 The weight of the motor 1 can be reduced accordingly.
- the spigot convex portion 21 fits into the ring recess 20 while being in close contact with the radially inner circumferential surface 20a of the ring recess 20, it is possible to improve the sealing performance of the radially inner side of the ring recess 20. .
- the upper bracket 3 is provided with an inner seal reservoir groove 23 just inside the pilot convex portion 21, while the frame 2 is provided with an outer seal reservoir groove 24 outside the ring recess 20.
- the bracket 3 is joined to the frame 2, even if the liquid gasket applied to the inner lower surface 25a of the upper bracket 3 and the outer upper end surface 26b of the frame 2 leaks to the ring recess 20 side, the inner seal reservoir groove 23 or the outer side By flowing into the seal reservoir groove 24, entry into the ring recess 20 is prevented. Thereby, the liquid gasket can be reliably prevented from entering the ring recess 20.
- the inner seal reservoir groove 23 is provided immediately inside the pilot convex portion 21, it is possible to reduce the thickness of the thick wall portion 2a of the frame 2, thereby reducing the physique and weight of the motor 1. It is possible to reduce the amount of water and improve the cooling performance.
- the configuration in which the inner seal reservoir groove 23 is provided immediately inside the spigot convex portion 21 is such that the spigot convex portion 21 functions as an outer wall portion of the inner seal reservoir groove 23, thereby preventing accumulation in the inner seal reservoir groove 23. This can be achieved because it prevents the liquid gasket from entering the flow path 10.
- the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms.
- the width of the pilot protrusion 21 of the upper bracket 3 is made smaller than the width of the ring recess 20 in the flow path 10 of the frame 2, but the present invention is not limited to this. It is also possible to make the width of the spigot convex portion 21 and the ring concave portion 20 the same.
- the sealing structure of the flow path 10 in the motor 1 as a rotating machine has been described, but the present invention can be applied to various types of rotating machines (for example, generators) that generate heat during operation.
- the motor 1 is cooled by flowing cooling water through the flow path 10 extending along the circumferential direction of the frame 2, but instead of the above-mentioned cooling water, other suitable cooling fluid (for example, cooling oil) may be used instead of the cooling water described above. etc.), or it is also possible to use a flow path having an appropriate configuration, such as one extending meanderingly along the circumferential direction of the frame 2, as the flow path 10.
Abstract
回転機における冷却液流路のシール性を確保するとともに回転機の性能を維持しながら、回転機の体格や重量を低減できるとともに、冷却性能を向上させることができる回転機における冷却液流路のシール構造を提供する。 モータ１における円筒状のフレーム２の壁厚部２ａ内に設けられ、フレーム２の軸線方向の少なくとも一方に開放しかつモータ１を冷却するための冷却液が流れる冷却液流路１０に対し、開放部分であるリング凹部２０をシールする冷却液流路のシール構造であって、フレーム２の軸線方向の両端面のうち、少なくとも一方に接合され、冷却液流路１０のリング凹部２０を覆うブラケット３を備えており、ブラケット３は、フレーム２側に突出し、冷却液流路１０のリング凹部２０に嵌合するインロー凸部２１を有している。
Description
本発明は、電気自動車の駆動用のモータや発電機など、各種の回転機に適用され、その回転機を冷却するための冷却液が流れる冷却液流路のシール構造に関する。
従来、この種の冷却液流路のシール構造として、例えば特許文献１に記載された回転電機に適用されたものが知られている。この回転電機は、車両に搭載される発電機として使用されるものであり、ほぼ円筒状に形成されたハウジングと、このハウジング内の内周面に固定されたステータと、ステータの内側に回転自在に設けられたロータと、ハウジングの軸線方向の前側及び後側にそれぞれ配置されたフロントブラケット及びリアブラケットと、ロータと一体に回転するように設けられ、フロントブラケットから前方に突出する回転軸とを備えている。
上記のハウジングには、その壁厚部内に、回転電機を冷却するための冷却液が流れる冷却通路が設けられている。この冷却通路は、ハウジングの周方向に沿って帯状に延び、ハウジングの壁厚部内を１周する環状に形成されている。また、ハウジングにおいて、その軸線方向における冷却通路の前端部が閉塞される一方、冷却通路の後端部が後方に開放されている。そして、この冷却通路の後端部における環状の開放部分（以下、本欄において「環状開放部」という）が、リアブラケット及びシール材によって密閉されている。
具体的には、ハウジングの後端面には、環状開放部の径方向における内側及び外側に、シール材がそれぞれ配置されるとともに、リアブラケットが、内側及び外側の両シール材に密着し、かつ、環状開放部を覆った状態で取り付けられる。これにより、冷却通路の後端部における環状開放部が水密状態でシールされる。
上述した回転電機に適用された冷却通路のシール構造では、ハウジングの後端面において、環状開放部の径方向の内側及び外側に、シール材を収容するためのシール溝が形成されている。これらのシール溝は通常、冷却通路の環状開放部から、径方向にある程度の距離を隔てて形成される。特に、ハウジングの後端面の内径が、ステータが固定されたハウジングの内周面の直径と同じである場合、環状開放部よりも内側に形成されるシール溝は、ハウジングの後端面の内径からも、径方向にある程度の距離を隔てて形成される。
しかし、ハウジングの後端面において、上記のようなシール溝を環状開放部の径方向の内外に形成する場合、ハウジングの壁厚が厚くなり、その分、回転電機の体格や重量が大きくなってしまう。特に、冷却通路の径方向の内側におけるハウジングの壁厚が厚くなると、冷却通路とステータとの距離が長くなり、それにより、冷却性能が低下してしまうことがある。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、回転機における冷却液流路のシール性を確保するとともに回転機の性能を維持しながら、回転機の体格や重量を低減できるとともに、冷却性能を向上させることができる回転機における冷却液流路のシール構造を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、回転機における円筒状の外周壁の壁厚部内に設けられ、外周壁の軸線方向の少なくとも一方に開放しかつ回転機を冷却するための冷却液が流れる冷却液流路に対し、開放部分をシールする冷却液流路のシール構造であって、外周壁の軸線方向の両端面のうち、少なくとも一方に接合され、冷却液流路の開放部分を覆うカバー部材を備えており、カバー部材は、外周壁側に突出し、冷却液流路の開放部分に嵌合するインロー凸部を有していることを特徴とする。
この構成によれば、回転機における円筒状の外周壁の壁厚部内に、回転機を冷却するための冷却液が流れる冷却液流路が設けられている。また、この冷却液流路は、外周壁の軸線方向の少なくとも一方に開放しており、その開放部分が、外周壁の軸線方向の端面に接合されるカバー部材で覆われている。さらに、このカバー部材は、外周壁側に突出するインロー凸部を有しており、このインロー凸部が、冷却液流路の開放部分に嵌合する。このように、カバー部材のインロー凸部が、冷却液流路の開放部分に嵌合した状態で、外周壁の端面にカバー部材が接合されるので、その接合の際に、カバー部材と外周壁とを芯出ししながら容易に組み付けることができるとともに、例えば冷却液流路の開放部分を平坦面で覆う場合に比べて、冷却液流路の開放部分のシール性を高めることができる。そして、冷却液流路の開放部分のシール性を確保するとともに回転機の性能を維持しながら、外周壁の壁厚部の厚さを薄くすることが可能であり、それにより、回転機の体格や重量を低減できるとともに、冷却性能を向上させることができる。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の回転機における冷却液流路のシール構造において、冷却液流路の開放部分は、外周壁の径方向に所定長さの幅を有するリング状に形成されたリング凹部を有しており、インロー凸部は、外周壁の径方向に所定長さよりも短い幅を有するリング状に形成され、リング凹部の径方向の内周面に密着した状態で、リング凹部に嵌合することを特徴とする。
この構成によれば、冷却液流路の開放部分が、径方向に所定長さの幅を有するリング凹部を有する一方、カバー部材のインロー凸部が、所定長さの幅を有するリング凹部よりも短い幅を有するリング状に形成されている。これにより、インロー凸部がリング凹部と同じ幅を有する場合に比べて、インロー凸部の重量を低減でき、その分、回転機の重量を低減することができる。また、インロー凸部は、リング凹部の径方向の内周面に密着した状態で、そのリング凹部に嵌合するので、冷却液流路のリング凹部において、その径方向の内側のシール性を高めることができる。
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の回転機における冷却液流路のシール構造において、カバー部材と外周壁との接合面には、リング凹部の径方向における内側の第１所定領域に、液状ガスケットが塗布されており、カバー部材は、カバー部材の接合面において、径方向における第１所定領域の外側でかつインロー凸部の直ぐ内側に、第１所定領域に塗布された液状ガスケットがリング凹部に浸入するのを阻止するための第１シール溜まり溝を有していることを特徴とする。
この構成によれば、カバー部材と外周壁との接合面には、リング凹部の径方向における内側の第１所定領域に、液状ガスケットが塗布されるので、インロー凸部によるシール性と相まって、冷却液流路のリング凹部における径方向の内側のシール性を、より一層高めることができる。また、カバー部材の接合面には、径方向における第１所定領域の外側に、第１シール溜まり溝が設けられているので、カバー部材を外周壁に接合する際に、第１所定領域に塗布された液状ガスケットがリング凹部側に漏出したとしても、第１シール溜まり溝に流入することで、リング凹部への浸入が阻止される。これにより、第１所定領域に塗布された液状ガスケットがリング凹部に浸入するのを確実に防止することができる。さらに、上記の第１シール溜まり溝がインロー凸部の直ぐ内側に設けられるので、例えば、第１シール溜まり溝がインロー凸部から離れた位置に設けられる場合に比べて、冷却液流路の径方向の内側における外周壁の壁厚部の厚さを薄くすることが可能である。それにより、回転機における良好な冷却性能を確保することができる。
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の回転機における冷却液流路のシール構造において、カバー部材と外周壁との接合面には、リング凹部の径方向における外側の第２所定領域に、液状ガスケットが塗布されており、外周壁は、外周壁の接合面において、径方向におけるリング凹部の外側でかつ第２所定領域の内側に、第２所定領域に塗布された液状ガスケットがリング凹部に浸入するのを阻止するための第２シール溜まり溝を有していることを特徴とする。
この構成によれば、カバー部材と外周壁との接合面にはさらに、リング凹部の径方向における外側の第２所定領域に、液状ガスケットが塗布されるので、冷却液流路のリング凹部における径方向の外側のシール性を高めることができる。したがって、前述した第１所定領域に塗布された液状ガスケットと、第２所定領域に塗布された液状ガスケットとの協働により、冷却液流路のリング凹部における径方向のシール性を、より一層高めることができる。また、外周壁の接合面には、径方向におけるリング凹部の外側でかつ第２所定領域の内側に、第２シール溜まり溝が設けられているので、カバー部材を外周壁に接合する際に、第２所定領域に塗布された液状ガスケットがリング凹部側に漏出したとしても、第２シール溜まり溝に流入することで、リング凹部への浸入が阻止される。これにより、第２所定領域に塗布された液状ガスケットがリング凹部に浸入するのを確実に防止することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による冷却液流路のシール構造を適用したモータの外観を示している。なお、このモータ１（回転機）は、例えば電気自動車の駆動用モータなどに使用されるものである。
図１及び図２（ａ）に示すように、モータ１は、円筒状に形成されたフレーム２（外周壁）と、このフレーム２の軸線方向（図１及び図２（ａ）の上下方向）の両端部にそれぞれ接合された２つのブラケット３及び４（カバー部材）と、両ブラケット３及び４に軸受３ａ及び４ａを介して回転自在に支持されたシャフト５と一体に回転するロータ８と、このロータ８に隙間を存して対向し、フレーム２の内周面に固定されたステータ９などを備えている。両図に示すモータ１では、シャフト５がブラケット３から外方（上方）に突出している。
なお、以下の説明では、図１及び図２（ａ）のシャフト５が突出側を上側とする一方、その反対側を下側とし、上記のブラケット３及び４をそれぞれ適宜、「上ブラケット３」及び「下ブラケット４」というものとする。
フレーム２は、例えばアルミダイカストによって製造され、大部分が所定の内径及び外径、並びに比較的厚い壁厚部２ａを有する円筒状に形成されている。また、フレーム２の軸線方向の上端部及び下端部にはそれぞれ、径方向に所定長さ突出する上フランジ６及び下フランジ７が設けられている。上フランジ６には、上ブラケット３をボルト止めするための複数（図１では４つのみ図示）の取付孔６ａが形成されている。同様に、下フランジ７にも、下ブラケット４をボルト止めするための複数（図１では３つのみ図示）の取付孔７ａが形成されている。
また、フレーム２の壁厚部２ａ内には、モータ１を冷却するための所定の冷却水（冷却液）が流れる流路１０（冷却液流路）が形成されている。この流路１０は、所定の深さ（フレーム２の径方向における所定の厚さ）を有しかつフレーム２の周方向に沿って延びるとともに、フレーム２の上方及び下方に開放した状態で、壁厚部２ａ内に形成されている。
また、図１に示すように、流路１０を有するフレーム２の外周面の所定位置には、流路１０に冷却水を導入するための冷却水導入部１７、及び流路１０から冷却水を排出するための冷却水排出部１８が設けられている。したがって、モータ１の冷却時には、冷却水は、冷却水導入部１７を介して流路１０に導入され、その流路１０を流れることによってステータ９やロータ８を冷却し、冷却水排出部１８から外部に排出される。
次に、図２～図４を参照して、フレーム２と上下のブラケット３及び４との接合による流路１０の上下端部におけるシール構造について説明する。フレーム２の壁厚部２ａ内に形成された流路１０では、上端部の全体が上方に開放するとともに、下端部の全体又は一部が下方に開放している。
上下のブラケット３及び４は、上述したフレーム２と同様、アルミダイカストによって製造され、平面形状が円盤状に形成されている。図２（ａ）に示すように、上ブラケット３の下面には、フレーム２側に、すなわち下方に所定長さ突出し、流路１０の上端部（開放部分）に嵌合するインロー凸部２１が設けられている。一方、図２（ａ）に示すように、下ブラケット４の上面には、フレーム２側に、すなわち上方に所定長さ突出し、流路１０の下端部の開放部分に嵌合するインロー凸部２２が設けられている。
なお、上下のブラケット３及び４のインロー凸部２１及び２２による流路１０の上下端部のシール構造は、基本的に同じであるので、以下の説明では、フレーム２と上ブラケット３との接合による流路１０の上端部のシール構造を中心に説明するものとする。
図２（ｂ）は、同図（ａ）の一点鎖線で囲まれた部分、具体的には、上ブラケット３のインロー凸部２１及びその周囲を拡大して示している。また、図３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図２（ｂ）に示す上ブラケット３とフレーム２であり、これらを互いに上下方向に分離した状態で立体的に示している。
図２（ｂ）及び図３（ａ）に示すように、上ブラケット３のインロー凸部２１は、下方に所定長さ突出するとともに、径方向（図２及び３の左右方向）に所定幅を有しており、平面形状が所定の径を有するリング状に形成されている。なお、このインロー凸部２１では、その下端部の径方向における内側の角部が面取りされている。
また、上ブラケット３には、径方向におけるインロー凸部２１の直ぐ内側に、下方に開放する内側シール溜まり溝２３（第１シール溜まり溝）が形成されている。この内側シール溜まり溝２３は、所定の幅及び深さを有し、平面形状がインロー凸部２１と同心のリング状に形成されている。
一方、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、フレーム２における流路１０の上端部には、上方に開放し、平面形状がリング状に形成されたリング凹部２０（開放部分）が構成されている。このリング凹部２０は、径方向の幅がインロー凸部２１のそれよりも大きく設定されるとともに、径方向の内径がインロー凸部２１のそれと同じに設定されている。なお、リング凹部２０では、その上端部の径方向における内側の角部が面取りされている。
また、フレーム２の上端面には、径方向におけるリング凹部２０の外側に、上方に開放する外側シール溜まり溝２４（第２シール溜まり溝）が形成されている。この外側シール溜まり溝２４は、前述した内側シール溜まり溝２３と同様に、所定の幅及び深さを有し、平面形状がリング凹部２０と同心でかつリング凹部２０よりも大きいリング状に形成されている。
そして、上ブラケット３とフレーム２との接合面、すなわち上ブラケット３の下面２５及びフレーム２の上端面２６には、塗布によって薄い層状に成形される液状ガスケット（図示せず）が設けられている。
具体的には、図３（ａ）に示すように、上ブラケット３の下面２５は、径方向における内側シール溜まり溝２３よりも内側の面（以下「内側下面２５ａ」という）と、インロー凸部２１よりも外側の面（以下「外側下面２５ｂ」という）とを有しており、上ブラケット３をフレーム２に接合する際には、上ブラケット３の内側下面２５ａ（第１所定領域）に、液状ガスケットが塗布される。
一方、図３（ｂ）に示すように、フレーム２の上端面２６は、径方向におけるリング凹部２０よりも内側の面（以下「内側上端面２６ａ」という）と、リング凹部２０よりも外側の面（以下「外側上端面２６ｂ」）とを有しており、上ブラケット３をフレーム２に接合する際には、フレーム２の外側上端面２６ｂ、より具体的には、外側上端面２６ｂのうちの外側シール溜まり溝２４よりも外側の領域（第２所定領域）に、液状ガスケットが塗布される。
なお、上記の液状ガスケットは、常温で流動性を有しており、一定時間後に乾燥することで硬化し、弾性や粘着性を発揮するものである。
図４は、上述した図３の上ブラケット３をフレーム２の上端面２６に接合したときの状態を示している。なお、図４では、図示の便宜上、上ブラケット３を二点鎖線で示している。
図４に示すように、上ブラケット３をフレーム２の上端面２６に接合した場合には、上ブラケット３のインロー凸部２１が流路１０の上端部におけるリング凹部２０に嵌合する。より具体的には、インロー凸部２１は、その内周面２１ａがリング凹部２０の内周面２０ａに密着した状態で、リング凹部２０に嵌合する。なお、前述したように、インロー凸部２１には、その下端部の内側の角部が面取りされる一方、リング凹部２０には、その上端部の内側の角部が面取りされているので、インロー凸部２１をリング凹部２０に嵌合させる際には、面取りされた両角部を互いに当接させながら、嵌合作業を容易に行うことができる。
また、上記の場合には、前述したように、上ブラケット３の内側下面２５ａ及びフレーム２の外側上端面２６ｂにそれぞれ、液状ガスケットが塗布されるので、液状ガスケットを介して、上ブラケット３の内側下面２５ａとフレーム２の内側上端面２６ａが互いに密着するとともに、上ブラケット３の外側下面２５ｂとフレーム２の外側上端面２６ｂが互いに密着する。これにより、流路１０のリング凹部２０における径方向の内側及び外側のシール性を、より一層高めることができる。
以上のように構成されたモータ１において、冷却水が流路１０内を流れることにより、運転中のモータ１におけるステータ９やロータ８が冷却され、それらの発熱が抑制される。その結果、モータ１の良好な性能を維持することができる。
以上詳述したように、本実施形態によれば、上ブラケット３のインロー凸部２１が、流路１０の上端部におけるリング凹部２０に嵌合した状態で、フレーム２の上端面２６に上ブラケット３の下面２５が接合されるので、その接合の際に、上ブラケット３とフレーム２とを芯出ししながら容易に組み付けることができるとともに、例えば流路１０のリング凹部２０を平坦面で覆う場合に比べて、流路１０におけるリング凹部２０のシール性を高めることができる。
また、上ブラケット３のインロー凸部２１の幅が、リング凹部２０のそれよりも短く形成されているので、インロー凸部２１がリング凹部２０と同じ幅を有する場合に比べて、インロー凸部２１の重量を低減でき、その分、モータ１の重量を低減することができる。また、インロー凸部２１は、リング凹部２０の径方向の内周面２０ａに密着した状態で、リング凹部２０に嵌合するので、リング凹部２０の径方向における内側のシール性を高めることができる。
さらに、上ブラケット３には、インロー凸部２１の直ぐ内側に内側シール溜まり溝２３が設けられる一方、フレーム２には、リング凹部２０の外側に外側シール溜まり溝２４が設けられているので、上ブラケット３をフレーム２に接合する際に、上ブラケット３の内側下面２５ａ及びフレーム２の外側上端面２６ｂに塗布された液状ガスケットがリング凹部２０側に漏出したとしても、内側シール溜まり溝２３又は外側シール溜まり溝２４に流入することで、リング凹部２０への浸入が阻止される。これにより、液状ガスケットがリング凹部２０に浸入するのを確実に防止することができる。
さらにまた、インロー凸部２１の直ぐ内側に、内側シール溜まり溝２３が設けられるので、フレーム２の壁厚部２ａの厚さを薄くすることが可能であり、それにより、モータ１の体格や重量を低減できるとともに、冷却性能を向上させることができる。なお、インロー凸部２１の直ぐ内側に、内側シール溜まり溝２３が設けられる構成は、インロー凸部２１が内側シール溜まり溝２３の外側の壁部として機能することで、内側シール溜まり溝２３に溜まった液状ガスケットの流路１０への混入を防止しているから実現できる。したがって、例えば、インロー凸部２１の無い上ブラケット３に、流路１０の内周面の直ぐ内側に内側シール溜まり溝２３を設けると、その溝に流入した液状ガスケットが流路１０へ混入するおそれがある。
なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、上ブラケット３のインロー凸部２１の幅を、フレーム２の流路１０におけるリング凹部２０の幅よりも小さくなるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、インロー凸部２１の幅とリング凹部２０の幅を同じにすることも可能である。
また、実施形態では、回転機としてのモータ１における流路１０のシール構造について説明したが、本発明は、運転によって発熱する各種の回転機（例えば発電機など）に適用することが可能である。さらに、実施形態では、冷却水をフレーム２の周方向に沿って延びる流路１０に流すことによってモータ１を冷却したが、上記の冷却水に代えて、他の適切な冷却液（例えば冷却油など）を採用したり、流路１０として、例えばフレーム２の周方向に沿って蛇行しながら延びるなどの適切な構成を有する流路を採用したりすることも可能である。
また、実施形態で示したモータ１、フレーム２、ブラケット３及び４、流路１０、リング凹部２０、インロー凸部２１及び２２、並びに内側及び外側シール溜まり溝２３及び２４の細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。
１ モータ（回転機）
２ フレーム（外周壁）
２ａ フレームの壁厚部
３ 上ブラケット（カバー部材）
４ 下ブラケット（カバー部材）
５ シャフト
１０ 流路（冷却液流路）
２０ リング凹部（開放部分）
２０ａ リング凹部の内周面
２１ 上ブラケットのインロー凸部
２１ａ インロー凸部の内周面
２２ 下ブラケットのインロー凸部
２３ 内側シール溜まり溝（第１シール溜まり溝）
２４ 外側シール溜まり溝（第２シール溜まり溝）
２５ 上ブラケットの下面
２５ａ 内側下面（第１所定領域）
２５ｂ 外側下面
２６ フレームの上端面
２６ａ 内側上端面
２６ｂ 外側上端面（第２所定領域）
２ フレーム（外周壁）
２ａ フレームの壁厚部
３ 上ブラケット（カバー部材）
４ 下ブラケット（カバー部材）
５ シャフト
１０ 流路（冷却液流路）
２０ リング凹部（開放部分）
２０ａ リング凹部の内周面
２１ 上ブラケットのインロー凸部
２１ａ インロー凸部の内周面
２２ 下ブラケットのインロー凸部
２３ 内側シール溜まり溝（第１シール溜まり溝）
２４ 外側シール溜まり溝（第２シール溜まり溝）
２５ 上ブラケットの下面
２５ａ 内側下面（第１所定領域）
２５ｂ 外側下面
２６ フレームの上端面
２６ａ 内側上端面
２６ｂ 外側上端面（第２所定領域）
Claims (4)
- 回転機における円筒状の外周壁の壁厚部内に設けられ、当該外周壁の軸線方向の少なくとも一方に開放しかつ前記回転機を冷却するための冷却液が流れる冷却液流路に対し、開放部分をシールする冷却液流路のシール構造であって、
前記外周壁の軸線方向の両端面のうち、前記少なくとも一方に接合され、前記冷却液流路の開放部分を覆うカバー部材を備えており、
前記カバー部材は、前記外周壁側に突出し、前記冷却液流路の開放部分に嵌合するインロー凸部を有していることを特徴とする回転機における冷却液流路のシール構造。 - 前記冷却液流路の開放部分は、前記外周壁の径方向に所定長さの幅を有するリング状に形成されたリング凹部を有しており、
前記インロー凸部は、前記外周壁の径方向に前記所定長さよりも短い幅を有するリング状に形成され、前記リング凹部の径方向の内周面に密着した状態で、当該リング凹部に嵌合することを特徴とする請求項１に記載の回転機における冷却液流路のシール構造。 - 前記カバー部材と前記外周壁との接合面には、前記リング凹部の径方向における内側の第１所定領域に、液状ガスケットが塗布されており、
前記カバー部材は、当該カバー部材の前記接合面において、径方向における前記第１所定領域の外側でかつ前記インロー凸部の直ぐ内側に、前記第１所定領域に塗布された液状ガスケットが前記リング凹部に浸入するのを阻止するための第１シール溜まり溝を有していることを特徴とする請求項２に記載の回転機における冷却液流路のシール構造。 - 前記カバー部材と前記外周壁との接合面には、前記リング凹部の径方向における外側の第２所定領域に、液状ガスケットが塗布されており、
前記外周壁は、当該外周壁の前記接合面において、径方向における前記リング凹部の外側でかつ前記第２所定領域の内側に、前記第２所定領域に塗布された液状ガスケットが前記リング凹部に浸入するのを阻止するための第２シール溜まり溝を有していることを特徴とする請求項３に記載の回転機における冷却液流路のシール構造。
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