JP2014236613A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【課題】軸方向に開口する冷媒流路を有するハウジングにおいて、ステータを嵌合する場合の冷媒流路のシール性の向上を図ることが可能な回転電機の提供にある。
【解決手段】円筒状の本体部14及びフロントカバーを備えた電動モータであって、本体部14内に固定されたステータと、ステータの内側に回転軸に一体回転可能に固定されたロータとを備え、本体部14には、軸方向の一方側に開口し、円周方向に延在する冷媒流路23が形成されると共に、フロントカバーにより冷媒流路23の一方側の開口が塞がれ、本体部14には、冷媒流入口26及び冷媒流出口27が形成され、ステータと本体部14間には締め代が設けられ、本体部14の開口側の端部とフロントカバー間には、ガスケットが介装され、冷媒流路23には、冷媒流路23の一部を連通するオリフィス部を形成するようにピン部材30が設けられ、ピン部材30は、本体部14と別部材で形成されている。
【選択図】 図2
【解決手段】円筒状の本体部14及びフロントカバーを備えた電動モータであって、本体部14内に固定されたステータと、ステータの内側に回転軸に一体回転可能に固定されたロータとを備え、本体部14には、軸方向の一方側に開口し、円周方向に延在する冷媒流路23が形成されると共に、フロントカバーにより冷媒流路23の一方側の開口が塞がれ、本体部14には、冷媒流入口26及び冷媒流出口27が形成され、ステータと本体部14間には締め代が設けられ、本体部14の開口側の端部とフロントカバー間には、ガスケットが介装され、冷媒流路23には、冷媒流路23の一部を連通するオリフィス部を形成するようにピン部材30が設けられ、ピン部材30は、本体部14と別部材で形成されている。
【選択図】 図2
Description
この発明は、回転電機に関する。
特許文献1に開示された車両用の回転電機(モータ)では、ステータを保持する内筒と、内筒との間に冷却水を流す流路を形成する外筒とを備えたモータケースが開示されている。流路は周方向に延在すると共に、ステータに対応する位置に形成されている。モータケースには、流路に冷媒を供給する給水口と、流路から冷媒を排出する排水口とが形成されている。給水口と排水口との間には、流路の流路幅を狭めるオリフィス部が形成されている。
モータケースは鋳造により成形されている。外筒には複数の砂抜孔が設けられている。モータケース内に流路に相当する空洞を形成するために、鋳型の中に嵌め込む中子(砂型)が使用される。鋳型の中に中子を嵌め込み、溶湯を流し込み硬化させた後で、中子となった砂を砂抜孔から抜き取り、砂抜孔を蓋で封止することによりモータケースは形成される。
モータケースは鋳造により成形されている。外筒には複数の砂抜孔が設けられている。モータケース内に流路に相当する空洞を形成するために、鋳型の中に嵌め込む中子(砂型)が使用される。鋳型の中に中子を嵌め込み、溶湯を流し込み硬化させた後で、中子となった砂を砂抜孔から抜き取り、砂抜孔を蓋で封止することによりモータケースは形成される。
一方、特許文献2に開示された液冷式回転電機では、略円筒形状のハウジングと、ハウジング内に収納された固定子及び回転子とを備えている。固定子は、固定子鉄心に固定子コイルを巻装してなり、ハウジングの内周に焼き嵌め或いは圧入等によって嵌合されている。ハウジングには、固定子の外周側を取り巻くように環状流路が設けられ、環状流路の軸方向後側端部はハウジングの後側端面に露出して開放されている。このハウジングの開放端部をブラケットで塞ぐことにより、冷却通路が形成されている。ここで、ハウジングにおける冷却通路に対して外周側の部位を外筒部とし、内周側の部位を内筒部とすると、固定子は内筒部の内側に焼き嵌め或いは圧入等によって嵌合されていることになる。なお、ハウジングの開放端部とブラケット間にシールを介在させることにより、冷却通路の密閉性が保たれている。冷却通路は、軸方向に形成された仕切り壁により周方向に分断されている。仕切り壁は、ダイカスト製法によってハウジングと一体成型されている。
しかしながら、特許文献1で開示された車両用の回転電機(モータ)では、鋳型の中に中子を嵌め込み、溶湯を流し込み硬化させた後で、中子となった砂を砂抜孔から抜き取り、砂抜孔を蓋で封止することによりモータケースは鋳造される。このような複雑な工程によりモータケースが鋳造されるので、生産性の面で問題があり、製造コストが増大する。
一方、特許文献2に開示された液冷式回転電機では、冷却通路と仕切り壁を有するハウジングをダイカスト製法により一体成型できるので、生産性が向上し、製造コストの低減を図れる。仕切り壁(後述の本発明の境界壁に相当)は、冷媒の流れを周方向に規定するためには必要な構成である。しかし、固定子は内筒部の内側に焼き嵌め或いは圧入等によって嵌合されていることにより、外筒部及び内筒部それぞれにおける軸方向の変位量が不均一となり、外筒部及び内筒部それぞれの端面(ハウジングの開放端部側)の平面度が悪化する(軸方向位置が周方向の位置によって差が大きくなる)恐れがある。その結果、外筒部の端面及び内筒部の端面とブラケット間に介在されるシールの面圧が不均一となり、冷却通路のシール性が低下する問題がある。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、軸方向に開口する冷媒流路を有するハウジングにおいて、ステータを嵌合する場合の冷媒流路のシール性の向上を図ることが可能な回転電機の提供にある。
上記の課題を解決するために、請求項1記載の発明は、円筒状の本体部及び前記本体部の端面を覆う蓋部を備えるハウジングと、前記ハウジング内に固定されたステータと、前記ステータの内側に設けられ回転軸に一体回転可能に固定されたロータとを備え、前記本体部には、軸方向の一方側の端面に開口し、円周方向に延在する冷媒流路が形成されると共に、前記蓋部により前記冷媒流路の開口が塞がれ、前記本体部には、前記冷媒流路に冷媒を供給する冷媒流入口と、前記冷媒流路から前記冷媒を排出する冷媒流出口とが形成され、前記ステータと前記本体部間に締め代が設定され、前記本体部の開口側の端面と前記蓋部間には、シール部材が介装され、前記冷媒流路における前記冷媒流入口と前記冷媒流出口との間に、前記冷媒流路の一部を連通する連通路を形成するように境界壁が設けられ、前記境界壁は、前記本体部と別部材で形成されていることを特徴とする。
請求項1記載の発明によれば、ステータと本体部間には締め代が設けられているので、締め代を用いてステータを本体部に、例えば、焼きばめ等により嵌合固定することができる。このとき、境界壁は本体部と別部材で形成されていることにより、本体部における冷媒流路に対して外周側の部位を外筒部とし、内周側の部位を内筒部とすると、外筒部及び内筒部の開口側の端面それぞれの軸方向変位量の変動を抑制でき、平面度を確保できる。なお、外筒部及び内筒部の開口側の端面間には軸方向に段差が発生しても、シール部材のビード高さなどを適宜調整することにより、締結時におけるシール面圧を一定にすることが可能である。従って、ハウジング(本体部)へのステータを嵌合する場合の冷媒流路のシール性の向上を図ることが可能である。
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の回転電機において、前記連通路は、前記ステータに対応する軸方向位置に設けられていることを特徴とする。
請求項2記載の発明によれば、連通路を流通する冷媒によって、ステータを効率的に冷却可能である。
請求項3記載の発明は、請求項1又は2に記載の回転電機において、前記境界壁は、前記蓋部に一体形成されていることを特徴とする。
請求項3記載の発明によれば、本体部に直接境界壁を嵌合する場合より、蓋部に一体形成された境界壁を本体部に嵌合する方が、嵌合にともなう本体部の変形を抑制可能である。すなわち、境界壁を本体部に圧入等により嵌合すると、圧入等による本体部変形を招く恐れが生じるが、境界壁が蓋部に一体形成されている場合には、境界壁と本体部との嵌合は緩やかな嵌め合いとすることが可能であり、嵌合に伴う本体部変形を抑制することができる。
請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転電機において、前記境界壁は、弾性部材で形成されていることを特徴とする。
請求項4記載の発明によれば、境界壁のハウジングへの取付作業を、容易に行うことができる。
本発明によれば、軸方向に開口する冷媒流路を有するハウジングにおいて、ステータを嵌合する場合の冷媒流路のシール性の向上を図ることが可能である。
(本発明の実施形態)
以下、本発明の実施形態に係る回転電機としての電動モータを図1〜図6に基づいて説明する。
図1に示す電動モータ10は、ハウジング11と、ハウジング11内に固定されたステータ(固定子)12と、ステータ12の内側に設けられ回転軸19に一体回転可能に固定されたロータ(回転子)13とを備えている。
なお、図1における左右方向に対応する方向を「軸方向」、図1における左側を「一方側」、図1における右側を「他方側」とする。
本実施形態では、軸方向の一方側を「前側」とし、軸方向の他方側を「後側」としている。
以下、本発明の実施形態に係る回転電機としての電動モータを図1〜図6に基づいて説明する。
図1に示す電動モータ10は、ハウジング11と、ハウジング11内に固定されたステータ(固定子)12と、ステータ12の内側に設けられ回転軸19に一体回転可能に固定されたロータ(回転子)13とを備えている。
なお、図1における左右方向に対応する方向を「軸方向」、図1における左側を「一方側」、図1における右側を「他方側」とする。
本実施形態では、軸方向の一方側を「前側」とし、軸方向の他方側を「後側」としている。
ハウジング11は、円筒状の本体部14と、本体部14の前端を覆うフロントカバー15と、本体部14の後端を覆うリヤカバー16とで構成されている。フロントカバー15は、蓋部に相当する。
ステータ12は、固定子鉄心17に固定子コイル18が巻き回されて、本体部14の内周面に、固定されている。固定子コイル18には、図示しない駆動回路から三相交流が供給されるようになっている。
ロータ13は、回転軸19と、回転軸19に嵌合した複数の磁極鉄心20とを備えている。フロントカバー15の中心部には軸受21が固定されており、リヤカバー16の中心部には軸受22が固定されている。軸受21、22によって回転軸19が支持され、ロータ13は、ステータ12の内側に回転可能に支持されている。ロータ13は、ステータ12内でステータ12に供給される電流によって回転駆動される。なお本実施形態においてはロータ13は永久磁石が埋め込まれた永久磁石式を用いるが、誘導式やリラクタンス式など他の形式のロータでもよい。
回転軸19の前端部は、ハウジング11の外部に突出しており、この前端部には図示しないギヤが嵌合され、ギヤを介して外部負荷と作動連結されている。
ロータ13は、回転軸19と、回転軸19に嵌合した複数の磁極鉄心20とを備えている。フロントカバー15の中心部には軸受21が固定されており、リヤカバー16の中心部には軸受22が固定されている。軸受21、22によって回転軸19が支持され、ロータ13は、ステータ12の内側に回転可能に支持されている。ロータ13は、ステータ12内でステータ12に供給される電流によって回転駆動される。なお本実施形態においてはロータ13は永久磁石が埋め込まれた永久磁石式を用いるが、誘導式やリラクタンス式など他の形式のロータでもよい。
回転軸19の前端部は、ハウジング11の外部に突出しており、この前端部には図示しないギヤが嵌合され、ギヤを介して外部負荷と作動連結されている。
図1に示すように、本体部14には、軸方向の一方側である前側に開口し、円周方向に延在する冷媒流路23が形成されている。冷媒流路23は、ステータ12を取り巻くように環状に形成されている。冷媒流路23の軸方向の前側の端部である軸方向前側端部23Aは開口しているのに対し、冷媒流路23の軸方向の後側の端部である軸方向後側端部23Bは閉塞している。冷媒流路23は、冷媒流路23の軸方向後側端部23Bが、本体部14に固定されたステータ12の固定子鉄心17の後側端部に対応する軸方向位置となるように形成されている。
本体部14は、ダイカスト鋳造により製造される。ダイカスト鋳造は溶湯を高圧で金型に注入する鋳造法であり、固定金型と可動金型とを型合せして本体部14の形状に対応したキャビティーを形成し、キャビティー内にアルミニウム合金などの軽金属の溶湯を注入することにより成形される。溶湯注入後に可動金型を固定金型から容易に型抜きを行えるように、冷媒流路23は、断面形状が軸方向前側から軸方向後側に向けて先細り形状を有している。
図1に示すように、本体部14における冷媒流路23に対して外周側の部位を外筒部24とし、内周側の部位を内筒部25とする。内筒部25の内周側には、ステータ12の固定子鉄心17が固定されている。ところで、図4(a)に示すように、固定子鉄心17の外径寸法d1と、固定子鉄心17を固定する内筒部25の内周面の内径寸法d2との間には、締め代Δdが設けられており、Δd=d1―d2の関係がある。この締め代Δdを用いて、図4(b)に示すように、固定子鉄心17を内筒部25に、例えば、焼き嵌め等により嵌合固定されている。なお、図4(a)は固定子鉄心17を内筒部25に嵌合する前の状態を示し、図4(b)は固定子鉄心17を内筒部25に嵌合した後の状態を示している。また、図4(a)、図4(b)は中心線fに対して片側のみ表示している。外筒部24と内筒部25とは、前側では内周側と外周側に分離されており、後側では繋がっている。
図2(b)に示すように、外筒部24の開口側の端面には前側端面24Aが形成され、内筒部25の開口側の端面には前側端面25Aが形成されている。
図2(a)、図2(b)に示すように、本体部14の外筒部24における軸方向の他方側である後側端部には、冷媒流路23に冷媒を供給する冷媒流入口26と、冷媒流路23から冷媒を排出する冷媒流出口27とが形成されている。冷媒流入口26と冷媒流出口27とは隣接する位置に形成されている。冷媒流入口26及び冷媒流出口27は、例えば、図示しない外部冷却液循環装置と連結されている。
冷媒としては、例えば、LLC(ロング・ライフ・クーラント)などを使用することができる。
図2(a)、図2(b)に示すように、本体部14の外筒部24における軸方向の他方側である後側端部には、冷媒流路23に冷媒を供給する冷媒流入口26と、冷媒流路23から冷媒を排出する冷媒流出口27とが形成されている。冷媒流入口26と冷媒流出口27とは隣接する位置に形成されている。冷媒流入口26及び冷媒流出口27は、例えば、図示しない外部冷却液循環装置と連結されている。
冷媒としては、例えば、LLC(ロング・ライフ・クーラント)などを使用することができる。
図2(a)、図2(b)に示すように、外筒部24における軸方向の一方側である前側端部には、外径方向に突出する複数個の突部28が円周方向に所定の間隔で形成されており、突部28にはねじ孔29が形成されている。
図2(a)、図2(b)に示すように、冷媒流路23における冷媒流入口26と冷媒流出口27との間の、冷媒流入口26に隣接する領域に、座繰り孔31が形成されている。座繰り孔31は、冷媒流路23の開口側(前側)より軸方向後側に向けて形成されている。座繰り孔31の径は、冷媒流路23の径方向の幅より大きく形成され、外筒部24及び内筒部25には断面円弧状の切り欠き31A、31Bが形成されている。座繰り孔31の軸方向の長さmは、冷媒流路23の軸方向の長さより小さく形成されている。
座繰り孔31には、円柱形状のピン部材30が嵌合固定されている。ピン部材30は、冷媒流路23に設けられた境界壁に相当し、本体部14と別部材で形成されている。
座繰り孔31には、円柱形状のピン部材30が嵌合固定されている。ピン部材30は、冷媒流路23に設けられた境界壁に相当し、本体部14と別部材で形成されている。
ピン部材30は、例えば、アルミニウムより形成され、ダイカスト成形により本体部14を成形した後、座繰り孔31に嵌合固定される。ピン部材30の軸方向の長さは座繰り孔31の軸方向の長さmと同等に形成されている。ピン部材30を座繰り孔31に嵌合固定することにより、冷媒流路23はピン部材30により分断されるが、ピン部材30より奥側(後側)の部位には、図2(b)に示すように、オリフィス部32が形成される。すなわち、冷媒流路23の一部を連通する連通路としてのオリフィス部32を形成するようにピン部材30が冷媒流路23に挿入されている。オリフィス部32はステータ12に対応する軸方向位置に設けられている。
図2(a)に矢印で示すように、冷媒流入口26より冷媒流路23に流入した冷媒の大部分は、オリフィス部32以外の冷媒流路23(右回り方向の冷媒流路23)を流通した後、冷媒流出口27を経て外部に排出される。この右回り方向に流通する冷媒の流れをF1とすれば、冷媒の流れF1が主流路における冷媒の流れに相当する。一方、冷媒流入口26より冷媒流路23に流入した冷媒の一部は、オリフィス部32を通る冷媒流路23(左回り方向の冷媒流路23)を流通した後、冷媒流出口27を経て外部に排出される。この左回り方向に流通する冷媒の流れをF2とすれば、冷媒の流れF2が副流路における冷媒の流れに相当する。
図1に示すように、外筒部24の前側端面24A及び内筒部25の前側端面25Aとフロントカバー15間には、シール部材としてのガスケット33が配設されている。ガスケット33を介してフロントカバー15は本体部14に締結されている。このことにより、冷媒流路23のシール性の向上を図っている。
フロントカバー15には、外径方向に突出する複数個の突部34が円周方向に所定の間隔で形成されており、突部34には貫通孔35が形成されている。
フロントカバー15は、ダイカスト鋳造により製造しても良いし、また、切削加工により形成しても良い。
フロントカバー15には、外径方向に突出する複数個の突部34が円周方向に所定の間隔で形成されており、突部34には貫通孔35が形成されている。
フロントカバー15は、ダイカスト鋳造により製造しても良いし、また、切削加工により形成しても良い。
図3(a)、図3(b)に示すように、ガスケット33は、回転軸19に対して同心円形状を有し、外周側に形成され径方向に所定幅を有する外周側部位36と、外周側部位36の内側に形成され径方向に所定幅を有する内周側部位37と、外周側部位36と内周側部位37を連結する連結部38とを備えている。
外周側部位36における径方向中心部にビード(突起)36Aが形成されている。内周側部位37における径方向中心部にビード(突起)37Aが形成されている。ビード36A及びビード37Aはそれぞれ同心円状に形成されている。ビード36Aの高さをh1とし、ビード37Aの高さをh2とすると、高さをh1、h2は、締結時にシール面圧が一定となるようにそれぞれ適切な値に設定されている。本実施形態では、h1<h2となるように設定されている。ガスケット33は、金属製で板状のばね部材により形成されている。
外周側部位36における径方向中心部にビード(突起)36Aが形成されている。内周側部位37における径方向中心部にビード(突起)37Aが形成されている。ビード36A及びビード37Aはそれぞれ同心円状に形成されている。ビード36Aの高さをh1とし、ビード37Aの高さをh2とすると、高さをh1、h2は、締結時にシール面圧が一定となるようにそれぞれ適切な値に設定されている。本実施形態では、h1<h2となるように設定されている。ガスケット33は、金属製で板状のばね部材により形成されている。
図3(a)に示すように、外周側部位36には、外径方向に突出する複数個の突部36Bが円周方向に所定の間隔で形成されており、突部36Bには貫通孔36Cが形成されている。
図5及び図1に示すように、外筒部24の前側端面24A及び内筒部25の前側端面25Aとフロントカバー15間にガスケット33を配置し、ビード36Aと前側端面24Aとが対向しビード37Aと前側端面25Aとが対向するように配置する。そして、貫通孔35、貫通孔36C及びねじ孔29の位置合せをして、図示しないボルトを挿通させてガスケット33を介してフロントカバー15を本体部14のねじ孔29に締結させる。
リヤカバー16は、本体部14の後側端面に当接するように配置され、図示しないボルトによって本体部14に固定される。なお、リヤカバー16は、ダイカスト鋳造により製造しても良いし、また、切削加工により形成しても良い。
図5及び図1に示すように、外筒部24の前側端面24A及び内筒部25の前側端面25Aとフロントカバー15間にガスケット33を配置し、ビード36Aと前側端面24Aとが対向しビード37Aと前側端面25Aとが対向するように配置する。そして、貫通孔35、貫通孔36C及びねじ孔29の位置合せをして、図示しないボルトを挿通させてガスケット33を介してフロントカバー15を本体部14のねじ孔29に締結させる。
リヤカバー16は、本体部14の後側端面に当接するように配置され、図示しないボルトによって本体部14に固定される。なお、リヤカバー16は、ダイカスト鋳造により製造しても良いし、また、切削加工により形成しても良い。
上記構成を有する電動モータ10につき作用説明を行う。
図4(a)、(b)に示すように、ステータ12の固定子鉄心17が内筒部25の内周側に締め代Δdを用いて焼き嵌めにより嵌合固定されている。なお、焼き嵌めとは、本体部14を加熱して内筒部25の内周面(内径寸法d2の孔部)を膨張させて、固定子鉄心17(外径寸法d1)を内筒部25の内周面に嵌め込み、本体部14を冷却することにより行われる。その結果、内筒部25は収縮し、固定子鉄心17は内筒部25の内周面で締め付けられ、固定子鉄心17は内筒部25に締結される。
このとき、図5に示すように、外筒部24と内筒部25の熱膨張により、外筒部24の前側端面24Aと内筒部25の前側端面25Aは軸方向に変位する。つまり、固定子鉄心17が焼き嵌めされるため、外筒部24、内筒部25は全体として外径側へ膨らみ、結果として、前側端面24A,25Aの軸方向位置が変位する。この時の、基準線Sに対する軸方向変位量をそれぞれα、βとする。なお、基準線Sは焼き嵌めを実施する前の外筒部24の前側端面24A及び内筒部25の前側端面25Aの軸方向位置を示している。
図4(a)、(b)に示すように、ステータ12の固定子鉄心17が内筒部25の内周側に締め代Δdを用いて焼き嵌めにより嵌合固定されている。なお、焼き嵌めとは、本体部14を加熱して内筒部25の内周面(内径寸法d2の孔部)を膨張させて、固定子鉄心17(外径寸法d1)を内筒部25の内周面に嵌め込み、本体部14を冷却することにより行われる。その結果、内筒部25は収縮し、固定子鉄心17は内筒部25の内周面で締め付けられ、固定子鉄心17は内筒部25に締結される。
このとき、図5に示すように、外筒部24と内筒部25の熱膨張により、外筒部24の前側端面24Aと内筒部25の前側端面25Aは軸方向に変位する。つまり、固定子鉄心17が焼き嵌めされるため、外筒部24、内筒部25は全体として外径側へ膨らみ、結果として、前側端面24A,25Aの軸方向位置が変位する。この時の、基準線Sに対する軸方向変位量をそれぞれα、βとする。なお、基準線Sは焼き嵌めを実施する前の外筒部24の前側端面24A及び内筒部25の前側端面25Aの軸方向位置を示している。
横軸を外筒部24、内筒部25の円筒中心を中心としたときの前側端面24A,25Aの周方向の位置を示す円周方向の角度(deg.)とし、縦軸を前側端面24A,25Aの軸方向変位量としたときに、外筒部24及び内筒部25の軸方向変位量α、βを模式的に、図6に示す。本実施形態における内筒部25の軸方向変位量βを実線で表し、外筒部24の軸方向変位量αを破線で表している。
比較例として、図7(a)、図7(b)に示すように、境界壁としてのリブ部41が本体部40と一体成形された場合を表している。本体部40における冷媒流路45に対して外周側の部位を外筒部42とし、内周側の部位を内筒部43とする。また、図7(b)に示すように、リブ部41は、軸方向後側より軸方向前側の部位に形成されているが、開口端部側では形成されていない領域があり、この領域にオリフィス部44が形成されている。
図6に示すグラフでは、比較例における内筒部43の軸方向変位量を一点鎖線で表し、外筒部42の軸方向変位量を二点鎖線で表している。また、リブ部41が形成されている円周方向の角度をPで示している。また、角度Pは、ピン部材30が嵌合固定された円周方向の角度でもある。
図6に示すグラフでは、比較例における内筒部43の軸方向変位量を一点鎖線で表し、外筒部42の軸方向変位量を二点鎖線で表している。また、リブ部41が形成されている円周方向の角度をPで示している。また、角度Pは、ピン部材30が嵌合固定された円周方向の角度でもある。
図6に示すように、本実施形態における内筒部25の軸方向変位量β及び外筒部24の軸方向変位量αは、円周方向の角度による変化は少なくほぼフラットな特性を示している。これは、冷媒流路23に設けられた境界壁としてのピン部材30が本体部14と別部材で形成されていることにより、ピン部材30を介した外筒部24と内筒部25間の引っ張り応力が作用しないためである。また、内筒部25の軸方向変位量β及び外筒部24の軸方向変位量αは、大きさに差があり、内筒部25の軸方向変位量βが外筒部24の軸方向変位量αより大きい(α<β)。よって、図5に示すように、外筒部24の前側端面24A及び内筒部25の前側端面25Aはそれぞれ、軸方向変位量がほぼ均一となっている。つまり外筒部24及び内筒部25の前側端面24A,25Aそれぞれの軸方向変位量の変動を抑制できる。なお、外筒部24の前側端面24A及び内筒部25の前側端面25A間に段差が形成される。この段差の大きさは、β−αで表すことができる。
一方、図6に示すように、比較例における内筒部43の軸方向変位量及び外筒部42の軸方向変位量は、円周方向の角度(位置)による変動が大きく、特に角度Pでは、軸方向変位量が他の角度より大きくなっており、上に凸となった特性となっている。これは、冷媒流路45に設けられた境界壁としてのリブ部41が本体部40と一体成形されていることにより、リブ部41を介して外筒部42と内筒部43間に引っ張り応力が作用し、リブ部41に対応する角度Pの位置を中心に内筒部43及び外筒部42は大きく変形する。よって、外筒部42の前側端面及び内筒部43の前側端面はそれぞれ、実施形態に比べて軸方向変位量が変動して不均一となっている。
従って本実施形態においては比較例よりも前側端面の平面度を確保できる。
従って本実施形態においては比較例よりも前側端面の平面度を確保できる。
図5に示すように、外筒部24の前側端面24A及び内筒部25の前側端面25Aとフロントカバー15間には、ガスケット33が介装されている。ガスケット33における外周側部位36を前側端面24Aと対向させ、内周側部位37を前側端面25Aと対向させ、ビード36A及びビード37Aの突出側を後側(あるいは前側)に向けて配置される。
ところで、ビード36Aの高さh1及びビード37Aの高さh2は、外筒部24の軸方向変位量α及び内筒部25の軸方向変位量βを考慮して、締結時にシール面圧が一定となるようにそれぞれ適切な値に設定されている。この場合には、高さh1より高さh2を大きく設定されている。よって、ガスケット33を介してフロントカバー15を本体部14に締結させることにより、フロントカバー15と前側端面24A及びフロントカバー15と前側端面25A間のシール面圧は一定となり、冷媒流路23のシール性が向上する。従って、本体部14へのステータ12(固定子鉄心17)の嵌合に伴う本体部14の変形を抑制し、シール性の向上を図ることが可能である。
比較例で示す実施形態においては、内筒部43及び外筒部42それぞれの軸方向変位量は、円周方向の角度(リブ部41に対する位置)に応じて差が大きく、シール面圧を一定にしようとしても、本実施形態のようにビード36A及びビード37Aの高さh1、h2の調整により実施することは極めて困難である。なおステータの嵌合後にシール面である前側端面を加工することも考えられるが、切削粉が固定子コイル等に入り込む虞があるため現実的ではない。
ところで、ビード36Aの高さh1及びビード37Aの高さh2は、外筒部24の軸方向変位量α及び内筒部25の軸方向変位量βを考慮して、締結時にシール面圧が一定となるようにそれぞれ適切な値に設定されている。この場合には、高さh1より高さh2を大きく設定されている。よって、ガスケット33を介してフロントカバー15を本体部14に締結させることにより、フロントカバー15と前側端面24A及びフロントカバー15と前側端面25A間のシール面圧は一定となり、冷媒流路23のシール性が向上する。従って、本体部14へのステータ12(固定子鉄心17)の嵌合に伴う本体部14の変形を抑制し、シール性の向上を図ることが可能である。
比較例で示す実施形態においては、内筒部43及び外筒部42それぞれの軸方向変位量は、円周方向の角度(リブ部41に対する位置)に応じて差が大きく、シール面圧を一定にしようとしても、本実施形態のようにビード36A及びビード37Aの高さh1、h2の調整により実施することは極めて困難である。なおステータの嵌合後にシール面である前側端面を加工することも考えられるが、切削粉が固定子コイル等に入り込む虞があるため現実的ではない。
図2(a)に矢印で示すように、冷媒流入口26より冷媒流路23に流入した冷媒は、冷媒の流れF1で示される主流路を流通し、冷媒流出口27を経て外部に排出される。
ところで、ステータ12の固定子コイル18に電流が流れることにより熱が発生するが、この熱は固定子鉄心17を介して本体部14に伝達される。そして、本体部14と、冷媒流路23中を還流する冷媒との間で熱交換が行われ、本体部14に伝達された熱は、冷媒に移動し、ステータ12の冷却が行われる。
一方、冷媒流入口26より冷媒流路23に流入した冷媒の一部は、オリフィス部32を通って冷媒の流れF2で示される副流路を流通し、冷媒流出口27を経て外部に排出される。よって、オリフィス部32を流通する冷媒によって、ステータ12を効率的に冷却可能である。
ところで、ステータ12の固定子コイル18に電流が流れることにより熱が発生するが、この熱は固定子鉄心17を介して本体部14に伝達される。そして、本体部14と、冷媒流路23中を還流する冷媒との間で熱交換が行われ、本体部14に伝達された熱は、冷媒に移動し、ステータ12の冷却が行われる。
一方、冷媒流入口26より冷媒流路23に流入した冷媒の一部は、オリフィス部32を通って冷媒の流れF2で示される副流路を流通し、冷媒流出口27を経て外部に排出される。よって、オリフィス部32を流通する冷媒によって、ステータ12を効率的に冷却可能である。
この本実施形態に係る電動モータ10によれば以下の効果を奏する。
(1)ステータ12(固定子鉄心17)とステータ12を固定する本体部14間には締め代Δdが設けられているので、締め代Δdを用いてステータ12を本体部14に、焼き嵌めにより嵌合固定することができる。このとき、境界壁としてのピン部材30は本体部14と別部材で形成されていることにより、本体部14における外筒部24の前側端面24A及び内筒部25の前側端面25Aそれぞれ、角度(位置)による軸方向変位量はほぼ同じであるため、軸方向位置はほぼ均一となる。つまり、前側端面24A、25Aそれぞれ、軸方向変位量の変動を抑制でき、平面度を確保できる。なお、外筒部24の前側端面24A及び内筒部25の前側端面25A間には軸方向に段差が発生するが、ガスケット33の外周側部位36及び内周側部位37にビード36A及びビード37Aを設け、その高さh1、h2を適宜調整することにより締結時におけるシール面圧を一定にすることが可能である。従って、本体部14へのステータ12を嵌合する場合の冷媒流路23のシール性の向上を図ることが可能である。
(2)オリフィス部32はステータ12に対応する軸方向位置に設けられていることにより、オリフィス部32を流通する冷媒によって、ステータ12を冷却することが可能である。
(3)ピン部材30の軸方向の長さを調整することにより、オリフィス部32の軸方向の長さを調整できるので、オリフィス部32の断面積の調整が可能である。よって、オリフィス部32により形成される副流路を流通する冷媒の量を調整可能である。すなわち、主流路と副流路間の冷媒の分配比率を調整可能である。
(4)オリフィス部32により形成される副流路があることにより、冷媒流入口26を介して冷媒流路23内に混入しピン部材30付近に滞留するエアを速やかに外部に排出することができ、冷媒流路23内に残留するエアを少なくすることができる。
(5)本体部14には、軸方向の一方側に開口し、円周方向に延在する冷媒流路23が形成されているので、ダイカスト鋳造により冷媒流路23を備えた本体部14を成形することができ、低コストで製造可能である。
(1)ステータ12(固定子鉄心17)とステータ12を固定する本体部14間には締め代Δdが設けられているので、締め代Δdを用いてステータ12を本体部14に、焼き嵌めにより嵌合固定することができる。このとき、境界壁としてのピン部材30は本体部14と別部材で形成されていることにより、本体部14における外筒部24の前側端面24A及び内筒部25の前側端面25Aそれぞれ、角度(位置)による軸方向変位量はほぼ同じであるため、軸方向位置はほぼ均一となる。つまり、前側端面24A、25Aそれぞれ、軸方向変位量の変動を抑制でき、平面度を確保できる。なお、外筒部24の前側端面24A及び内筒部25の前側端面25A間には軸方向に段差が発生するが、ガスケット33の外周側部位36及び内周側部位37にビード36A及びビード37Aを設け、その高さh1、h2を適宜調整することにより締結時におけるシール面圧を一定にすることが可能である。従って、本体部14へのステータ12を嵌合する場合の冷媒流路23のシール性の向上を図ることが可能である。
(2)オリフィス部32はステータ12に対応する軸方向位置に設けられていることにより、オリフィス部32を流通する冷媒によって、ステータ12を冷却することが可能である。
(3)ピン部材30の軸方向の長さを調整することにより、オリフィス部32の軸方向の長さを調整できるので、オリフィス部32の断面積の調整が可能である。よって、オリフィス部32により形成される副流路を流通する冷媒の量を調整可能である。すなわち、主流路と副流路間の冷媒の分配比率を調整可能である。
(4)オリフィス部32により形成される副流路があることにより、冷媒流入口26を介して冷媒流路23内に混入しピン部材30付近に滞留するエアを速やかに外部に排出することができ、冷媒流路23内に残留するエアを少なくすることができる。
(5)本体部14には、軸方向の一方側に開口し、円周方向に延在する冷媒流路23が形成されているので、ダイカスト鋳造により冷媒流路23を備えた本体部14を成形することができ、低コストで製造可能である。
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更しても良い。
○ 上記の実施形態においては、ピン部材30は本体部14と別部材で形成されているとして説明したが、ピン部材30がフロントカバー15に一体形成されていても良い。この場合には、本体部14に直接ピン部材30を嵌合する場合より、フロントカバーに一体形成されたピン部材を本体部14に嵌合する方が、嵌合にともなう本体部14の変形を抑制可能である。すなわち、ピン部材30を本体部14に圧入等により嵌合すると、圧入等による本体部14変形を招く恐れが生じるが、ピン部材がフロントカバーに一体形成されている場合には、ピン部材と本体部14との嵌合は緩やかな嵌め合いとすることが可能であり、嵌合に伴う本体部14変形を抑制することができる。また、ピン部材がフロントカバーに一体形成されていることにより、本体部14へのピン部材の嵌合とフロントカバーの組み付けとを同時に行うことが可能である。なお、ここでいう一体形成はフロントカバー15とピン部材30が別体で形成され、フロントカバー15にピン部材30が一体的に固定されている場合も含む。
○ 上記の実施形態においては、ピン部材30はアルミニウム等の金属材料により形成するとしたが、ピン部材が樹脂やゴム等の弾性部材で形成されていても良い。この場合には、ピン部材の本体部14への取付作業を、容易に行うことができる。また、ピン部材の本体部14への取り付けに伴う本体部14変形を抑制可能である。
○ 上記の実施形態においては、ピン部材30は円柱形状を有し本体部14に嵌合するとして説明したが、ピン部材の形状は、板材、角材、棒材などどのような形状でも良い。また、本体部への取り付けは、接着剤、ボルトなどにより取り付けても良い。
○ 上記の実施形態においては、ステータと本体部間に締め代が設定される例として固定子鉄心17を内筒部25に、焼き嵌めにより嵌合固定されるとして説明したが、焼き嵌め以外の方法として、圧入や押し込みにより形成しても良い。本発明は締め代によりステータが固定され、内筒部が変形するような固定法に適用される。
○ 上記の実施形態においては、本体部14に、軸方向の一方側に開口し、円周方向に延在する冷媒流路23を形成し、本体部14と別部材で形成されたピン部材30を本体部14に嵌合するとして説明したが、次のように形成しても良い。すなわち、本体部に、軸方向の他方側に開口し、円周方向に延在する冷媒流路を形成し、本体部と別部材で形成されたピン部材を本体部に嵌合し、本体部の開口側の端面とリヤカバー間に、ガスケットを介装させても良い。この場合リヤカバーが蓋部に相当する。
○ 上記の実施形態においては、シール部材としてガスケット33を使用するとして説明したが、ガスケット33に代えてOリングを使用しても良い。Oリングは、外筒部24側と内筒部25側とで異なる仕様(内径、線径など)のものを使用する。この場合には、既製品を使用可能なので、取り扱いが簡単である。
○ 上記の実施形態においては、ステータ12を嵌合前において前側端面24A,25Aは軸方向で同じ位置にしたため、ステータ12を嵌合後に段差β−αを生じたが、ステータ12を嵌合前においてβ−αを考慮して本体部14を成形(前側端面24A,25Aの軸方向位置を予めずらしておく)を行って、嵌合の段差をなくすようにしても良い。また、β−αを考慮して対向するフロントカバー15のシール面に段差を設けても良い。
○ 上記の実施形態においては、回転電機を電動モータとして説明したが、回転電機を発電機としても良い。
○ 上記の実施形態においては、冷媒はLLCを使用するとして説明したが、LLC以外のもの、例えば、AF(アンチフリーズ)、DLC(ディーゼルクーラント)及び水などを使用しても良い。
○ 上記の実施形態においては、ピン部材30は本体部14と別部材で形成されているとして説明したが、ピン部材30がフロントカバー15に一体形成されていても良い。この場合には、本体部14に直接ピン部材30を嵌合する場合より、フロントカバーに一体形成されたピン部材を本体部14に嵌合する方が、嵌合にともなう本体部14の変形を抑制可能である。すなわち、ピン部材30を本体部14に圧入等により嵌合すると、圧入等による本体部14変形を招く恐れが生じるが、ピン部材がフロントカバーに一体形成されている場合には、ピン部材と本体部14との嵌合は緩やかな嵌め合いとすることが可能であり、嵌合に伴う本体部14変形を抑制することができる。また、ピン部材がフロントカバーに一体形成されていることにより、本体部14へのピン部材の嵌合とフロントカバーの組み付けとを同時に行うことが可能である。なお、ここでいう一体形成はフロントカバー15とピン部材30が別体で形成され、フロントカバー15にピン部材30が一体的に固定されている場合も含む。
○ 上記の実施形態においては、ピン部材30はアルミニウム等の金属材料により形成するとしたが、ピン部材が樹脂やゴム等の弾性部材で形成されていても良い。この場合には、ピン部材の本体部14への取付作業を、容易に行うことができる。また、ピン部材の本体部14への取り付けに伴う本体部14変形を抑制可能である。
○ 上記の実施形態においては、ピン部材30は円柱形状を有し本体部14に嵌合するとして説明したが、ピン部材の形状は、板材、角材、棒材などどのような形状でも良い。また、本体部への取り付けは、接着剤、ボルトなどにより取り付けても良い。
○ 上記の実施形態においては、ステータと本体部間に締め代が設定される例として固定子鉄心17を内筒部25に、焼き嵌めにより嵌合固定されるとして説明したが、焼き嵌め以外の方法として、圧入や押し込みにより形成しても良い。本発明は締め代によりステータが固定され、内筒部が変形するような固定法に適用される。
○ 上記の実施形態においては、本体部14に、軸方向の一方側に開口し、円周方向に延在する冷媒流路23を形成し、本体部14と別部材で形成されたピン部材30を本体部14に嵌合するとして説明したが、次のように形成しても良い。すなわち、本体部に、軸方向の他方側に開口し、円周方向に延在する冷媒流路を形成し、本体部と別部材で形成されたピン部材を本体部に嵌合し、本体部の開口側の端面とリヤカバー間に、ガスケットを介装させても良い。この場合リヤカバーが蓋部に相当する。
○ 上記の実施形態においては、シール部材としてガスケット33を使用するとして説明したが、ガスケット33に代えてOリングを使用しても良い。Oリングは、外筒部24側と内筒部25側とで異なる仕様(内径、線径など)のものを使用する。この場合には、既製品を使用可能なので、取り扱いが簡単である。
○ 上記の実施形態においては、ステータ12を嵌合前において前側端面24A,25Aは軸方向で同じ位置にしたため、ステータ12を嵌合後に段差β−αを生じたが、ステータ12を嵌合前においてβ−αを考慮して本体部14を成形(前側端面24A,25Aの軸方向位置を予めずらしておく)を行って、嵌合の段差をなくすようにしても良い。また、β−αを考慮して対向するフロントカバー15のシール面に段差を設けても良い。
○ 上記の実施形態においては、回転電機を電動モータとして説明したが、回転電機を発電機としても良い。
○ 上記の実施形態においては、冷媒はLLCを使用するとして説明したが、LLC以外のもの、例えば、AF(アンチフリーズ)、DLC(ディーゼルクーラント)及び水などを使用しても良い。
10 電動モータ(回転電機)
11 ハウジング
12 ステータ
13 ロータ
14 本体部
15 フロントカバー(蓋部)
17 固定子鉄心
19 回転軸
23 冷媒流路
24 外筒部
25 内筒部
24A、25A 前側端面(開口側の端面)
26 冷媒流入口
27 冷媒流出口
30 ピン部材(境界壁)
32 オリフィス部(連通路)
33 ガスケット(シール部材)
36A、37A ビード
Δd 締め代
11 ハウジング
12 ステータ
13 ロータ
14 本体部
15 フロントカバー(蓋部)
17 固定子鉄心
19 回転軸
23 冷媒流路
24 外筒部
25 内筒部
24A、25A 前側端面(開口側の端面)
26 冷媒流入口
27 冷媒流出口
30 ピン部材(境界壁)
32 オリフィス部(連通路)
33 ガスケット(シール部材)
36A、37A ビード
Δd 締め代
Claims (4)
- 円筒状の本体部及び前記本体部の端面を覆う蓋部を備えるハウジングと、前記ハウジング内に固定されたステータと、前記ステータの内側に設けられ回転軸に一体回転可能に固定されたロータとを備え、
前記本体部には、軸方向の一方側の端面に開口し、円周方向に延在する冷媒流路が形成されると共に、前記蓋部により前記冷媒流路の開口が塞がれ、
前記本体部には、前記冷媒流路に冷媒を供給する冷媒流入口と、前記冷媒流路から前記冷媒を排出する冷媒流出口とが形成され、
前記ステータと前記本体部間に締め代が設定され、
前記本体部の開口側の端面と前記蓋部間には、シール部材が介装され、
前記冷媒流路における前記冷媒流入口と前記冷媒流出口との間に、前記冷媒流路の一部を連通する連通路を形成するように境界壁が設けられ、
前記境界壁は、前記本体部と別部材で形成されていることを特徴とする回転電機。 - 前記連通路は、前記ステータに対応する軸方向位置に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
- 前記境界壁は、前記蓋部に一体形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の回転電機。
- 前記境界壁は、弾性部材で形成さ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。
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Legal Events
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