电机的冷却液通路结构的制作方法

1.本发明涉及电机的冷却液通路结构。


背景技术：

2.例如作为以往的电机的冷却液通路结构，已知有以下的专利文献所记载的结构。
3.即，在以往的电机的冷却液通路结构中，在收容电机元件的壳体的内部设置有供冷却液流通的冷却液通路。该冷却液通路形成为外径恒定，成为重力方向相反侧的铅垂方向上侧的壁面沿着电机的旋转轴线形成为水平状。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本专利第6106873号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的课题
8.但是，在上述以往的电机的冷却液通路结构中，上述冷却液通路的铅垂方向上侧的壁面形成为水平状。因此，在冷却液中含有空气(气泡)的情况下，该空气沿着上述冷却液通路的铅垂方向上侧的壁面滞留。由此，在上述冷却液通路的排出口向除了上述铅垂方向上侧以外的方向形成开口的情况下，难以从该排出口充分地排出上述空气。
9.本发明是着眼于该技术问题而作出的，其目的在于提供一种能够高效地排出冷却液所包含的空气的电机的冷却液通路结构。
10.用于解决课题的方案
11.在本发明中，作为其一个方式，电机的冷却液通路结构具备：电机元件，所述电机元件对旋转轴进行旋转驱动；筒状的壳体，所述筒状的壳体设置在所述电机元件的外周侧，收容所述电机元件；以及冷却液通路，所述冷却液通路设置在所述壳体的内部，供冷却液流通，其中，所述冷却液通路至少在所述壳体的铅垂方向上侧的端部沿着所述旋转轴的轴向贯通形成，从所述旋转轴的旋转中心到所述冷却液通路的所述铅垂方向上侧的壁面的距离形成为朝向所述轴向的一端侧逐渐扩大，所述冷却液通路内的冷却液从在所述冷却液通路的所述轴向的一端侧设置的排出口排出。
12.这样，在本发明的电机的冷却液通路结构中，冷却液通路在铅垂方向上侧的端部沿着轴向贯通形成，并且从旋转轴的旋转中心到冷却液通路的铅垂方向上侧的壁面的距离形成为朝向轴向的一端侧逐渐扩大。由此，能够使冷却液所包含的空气沿着冷却液通路的铅垂方向上侧的壁面向轴向的一端侧移动，能够从在该冷却液通路的轴向的一端侧设置的排出口高效地排出。
13.另外，作为所述电机的冷却液通路结构的另一方式，优选的是，所述冷却液通路的所述铅垂方向上侧的壁面朝向所述轴向的一端侧形成为向上倾斜状。
14.这样，冷却液通路的铅垂方向上侧的壁面朝向轴向的一端侧形成为向上倾斜状，
从而能够沿着该向上倾斜状的壁面将冷却液所包含的空气向轴向一端侧的排出口顺畅地输送。由此，用于冷却液所包含的空气的高效的排出。
15.另外，作为所述电机的冷却液通路结构的又一方式，优选的是，所述冷却液通路绕所述旋转轴形成为环形。
16.这样，冷却液通路绕旋转轴形成为环形，从而能够使用圆筒状的型芯通过铸造容易地形成冷却液通路。并且，由于冷却液通路绕旋转轴形成为环形，因此，能够用于电机整周的均匀的冷却，并且能够确保冷却液通路的体积更大，能够提高电机的冷却性能。
17.另外，作为所述电机的冷却液通路结构的又一方式，优选的是，所述排出口向除了所述铅垂方向上侧以外的方向形成开口。
18.像以往那样，在冷却液通路沿着轴向形成为水平状的情况下，冷却液所包含的空气沿着冷却液通路的铅垂方向上侧的壁面在轴向上滞留。因此，在排出口向除了铅垂方向上侧以外的方向开口的情况下，难以高效地排出冷却液所包含的空气。
19.另一方面，在本发明中，如上所述，冷却液所包含的空气沿着铅垂方向上侧的壁面集中在冷却液通路的轴向的一端侧。因此，即便在排出口向除了铅垂方向上侧以外的方向开口的情况下，也能够伴随着冷却液的排出而高效地排出空气。
20.另外，作为所述电机的冷却液通路结构的又一方式，优选的是，所述冷却液通路在所述铅垂方向上侧的端部处的一部分的通路截面积缩小。
21.这样，通过缩小冷却液通路的一部分的通路截面积，能够提高朝向排出口的冷却液的流速。由此，能够更高效地排出冷却液所包含的空气。
22.另外，作为所述电机的冷却液通路结构的又一方式，优选的是，在所述冷却液通路的中途，设置有从所述旋转轴的旋转中心朝向所述铅垂方向上侧的壁面沿所述旋转轴的径向延伸的壁部，所述冷却液通路通过所述壁部而缩小所述铅垂方向上侧的端部处的一部分的通路截面积。
23.这样，在利用壁部使冷却液通路的通路截面积缩小的情况下，通过调整壁部的延伸量，能够调整冷却液的流速。即，能够容易地调整冷却液所包含的空气的排出性，用于该空气的高效的排出。
24.发明的效果
25.根据本发明，能够使冷却液所包含的空气沿着冷却液通路的铅垂方向上侧的壁面向轴向的一端侧移动。由此，能够使冷却液所包含的空气从设置在轴向的一端侧的排出口高效地排出。
附图说明
26.图1是用于说明本发明的电机的冷却液通路结构的电机的立体图。
27.图2是从图1的a方向观察的电机的俯视图。
28.图3表示本发明的第一实施方式，是相当于图2的b-b线截面的电机的纵剖视图。
29.图4表示用于形成图3所示的冷却液通路的型芯，(a)是立体图，(b)是该图(a)的c-c线剖视图。
30.图5是用于说明本发明的电机的冷却液通路结构的作用的电机的立体图，(a)是表示冷却液所包含的空气滞留在冷却液通路内的状态的图，(b)是表示伴随着冷却液的排出
而从冷却液通路排出空气的状态的图。
31.图6是用于说明以往的电机的冷却液通路结构的电机的立体图，(a)是表示冷却液所包含的空气滞留在冷却液通路内的状态的图，(b)是表示即便冷却液被排出，空气也残留在冷却液通路内的状态的图。
32.图7表示本发明的第二实施方式，是相当于图3的电机的纵剖视图。
具体实施方式
33.以下，基于附图对本发明的电机的冷却液通路结构的实施方式进行详细说明。需要说明的是，在下述实施方式中，示出将本发明的电机的冷却液通路结构与以往同样地应用于水冷电机的冷却结构的情况。
34.〔第一实施方式〕
35.图1～图4表示本实施方式的电机的冷却液通路结构的第一实施方式。图1表示从斜上方观察电机m的电机m的立体图。图2表示从图1所示的a方向观察电机m的电机m的俯视图。图3表示本发明的第一实施方式，表示沿着图2所示的b-b线剖开的电机m的纵剖视图。图4表示用于形成图3所示的冷却液通路7的型芯8，(a)表示立体图，(b)表示沿着图4(a)的c-c线剖开的剖视图。需要说明的是，在各图的说明中，将与电机m的旋转轴4的中心轴线z平行的方向设为“轴向”，将与中心轴线z正交的方向设为“径向”，将绕中心轴线z的方向设为“周向”进行说明。
36.(电机的结构)
37.如图1～图4所示，本实施方式的电机m具备：形成为筒状的金属制的壳体1；被收容保持在壳体1的内侧的定子2；隔开微小的间隙g而能够旋转地配置在定子2的内侧的转子3；以及被压入固定在转子3的内侧并与该转子3一体旋转的旋转轴4。由定子2和转子3构成本发明的电机元件。
38.壳体1通过铸造金属材料、例如铝合金而形成，呈轴向的一端侧开口且另一端侧封闭的有底圆筒状，圆筒状的周壁11与圆板状的底壁12一体地形成。壳体1的一端侧的开口被圆板状的盖板5封闭。即，由壳体1和盖板5划定在内部收容定子2和转子3的电机收容部10。
39.另外，在壳体1的底壁12的中央部，贯通形成有供面对外部的旋转轴4的前端部4a贯通的第一轴插通孔12a，在第一轴插通孔12a的内周侧，设置有将旋转轴4的前端部4a侧支承为能够旋转的第一轴承61。同样地，在盖板5的中央部，贯通形成有供旋转轴4的基端部4b贯通的第二轴插通孔5a，在第二轴插通孔5a的内周侧，设置有将旋转轴4的基端部4b支承为能够旋转的第二轴承62。
40.另外，在壳体1的内部形成有供用于冷却电机m(定子2)的冷却液(例如冷却水)流通的冷却液通路7。冷却液通路7在壳体1的铸造时，由图4所示那样的形成为在外周侧具有圆锥状的锥面80a的大致圆筒状的所谓溃散性的型芯8形成。该型芯8具有：圆筒状的型芯主体80、在型芯主体80的小径侧的轴向端部的外周侧大致沿着切线方向突出设置的导入口形成部81、以及在型芯主体80的大径侧的轴向端面沿着轴向突出设置的排出口形成部82。另外，型芯主体80在外周侧具有圆锥状的锥面80a，在内周侧具有沿着轴向的水平面80b。而且，在铸造壳体1时，由型芯主体80形成冷却液通路7，并且由导入口形成部81形成导入口13，由排出口形成部82形成排出口14。
41.即，冷却液通路7利用上述型芯8形成为沿着周向连续的环形，并且在轴向的大致整个区域延伸设置，并形成为从旋转轴4的旋转中心(中心轴线z)到外周侧的壁面(例如铅垂方向上侧的壁面7a)的距离r朝向轴向的一端侧(盖板5侧)逐渐扩大。更具体地说，冷却液通路7的铅垂方向上侧的壁面7a形成为朝向轴向的一端侧(盖板5侧)成为向上倾斜状的圆锥锥状，并且内周侧的壁面7b沿着轴向形成为水平状。
42.需要说明的是，在本实施方式中，例示了将冷却液通路7的铅垂方向上侧的壁面7a构成为大致圆锥锥状的方式，但本发明的电机的冷却液通路结构并不限定于该方式。即，本发明的电机的冷却液通路结构只要形成为到铅垂方向上侧的壁面7a的距离r朝向轴向一端侧逐渐扩大即可，包括各种方式，例如铅垂方向上侧的壁面7a形成为纵截面朝向轴向一端侧成为凸或凹圆弧形的曲面状等。
43.另外，在壳体1的轴向的另一端侧(底壁12侧)的周壁11突出形成有圆筒状的导入口13，该圆筒状的导入口13沿着铅垂方向呈切线状延伸，在铅垂方向上在与旋转轴4的旋转中心(中心轴线z)重叠的位置与冷却液通路7连接。即，经由该导入口13，从壳体1的外部向冷却液通路7内导入冷却液。需要说明的是，在本实施方式中，例示了将导入口13相对于壳体1的周壁沿切线方向开口的方式，但关于该导入口13的开口方向，除了上述切线方向之外，也可以是例如轴向或径向等，能够根据冷却液通路7的布局等自由地变更。
44.另一方面，在盖板5上突出形成有圆筒状的排出口14，该圆筒状的排出口14在铅垂方向上在与旋转轴4的旋转中心(中心轴线z)重叠的位置与冷却液通路7连接，且沿着轴向延伸。即，在冷却液通路7内流通的冷却液经由该排出口14向壳体1的外部排出。需要说明的是，在本实施方式中，例示了将排出口14在相当于壳体1的轴向端部的盖板5沿轴向开口的方式，但在本发明的电机的冷却液通路结构中，排出口14只要特别是向除了铅垂方向上侧以外的方向开口即可，关于该排出口14的开口方向，也可以是轴向或径向等，能够根据冷却液通路7的布局等自由地变更。
45.(本实施方式的作用效果)
46.图5是用于说明本实施方式的电机m的冷却液通路结构的作用的电机m的立体图，(a)是表示冷却液所包含的空气滞留在冷却液通路内的状态的图，(b)是表示伴随着冷却液的排出而从冷却液通路排出空气的状态的图。图6是用于说明上述以往的电机的冷却液通路结构的电机的立体图，(a)是表示冷却液所包含的空气滞留在冷却液通路内的状态的图，(b)是表示即便冷却液被排出，空气也残留在冷却液通路内的状态的图。需要说明的是，为了便于说明，在各图中，用实线表示冷却液通路7、导入口13以及排出口14，用双点划线的假想线表示壳体1、旋转轴4以及盖板5。另外，在各图的说明中，将与电机m的旋转轴4的中心轴线z平行的方向设为“轴向”，将与中心轴线z正交的方向设为“径向”，将绕中心轴线z的方向设为“周向”进行说明。
47.如图6所示，在上述以往的电机的冷却液通路结构中，冷却液通路7的铅垂方向上侧的壁面7a沿着轴向形成为水平状。因此，如图6(a)所示，冷却液所包含的空气a沿着冷却液通路7的铅垂方向上侧的壁面7a以沿轴向延伸的方式滞留。在该情况下，在从排出口14排出冷却液时，如图6(b)所示，箭头n所示的靠近排出口14的一侧的冷却液的流速变快，箭头f所示的远离排出口14的一侧的冷却液的流速变慢，其结果是，存在如下问题：空气a沿着箭头x集中在冷却水的流速慢的轴向的另一端侧(底壁12侧)，未从排出口14排出而残留在冷
却液中。于是，对于残留有该空气a的部分，无法有助于电机m的冷却，电机m的冷却效率有可能降低。
48.与此相对，在本实施方式的电机的冷却液通路结构中，如图5所示，冷却液通路7在铅垂方向上侧的端部沿着轴向贯通形成，并且从旋转轴4的旋转中心(中心轴线z)到冷却液通路7的铅垂方向上侧的壁面7a的距离r朝向轴向的一端侧逐渐扩大。因此，能够使冷却液所包含的空气a沿着冷却液通路7的铅垂方向上侧的壁面7a向轴向的一端侧移动，并集中于冷却液通路7中的靠近排出口14的轴向的一端部。这样，冷却液所包含的空气a汇集于冷却水的流速快的轴向的一端部，从而能够以该快的流速，伴随着冷却水的排出，使冷却液所包含的空气a沿着箭头e从排出口14高效地排出。由此，能够抑制冷却液通路7内的冷却液中的空气a的滞留，提高电机m的冷却效率。
49.另外，在本实施方式中，冷却液通路7的铅垂方向上侧的壁面7a朝向轴向的一端侧形成为向上倾斜状。
50.由此，能够沿着形成为该向上倾斜状的铅垂方向上侧的壁面7a，将冷却液所包含的空气a向轴向一端侧的排出口14顺畅地输送，用于该冷却液所包含的空气a的高效的排出。
51.另外，在本实施方式中，冷却液通路7绕旋转轴4形成为环形。
52.由此，具有能够使用圆筒状的型芯8通过铸造容易地形成冷却液通路7的优点。并且，冷却液通路7绕旋转轴4形成为环形，从而能够实现电机m整周的均匀的冷却，并且能够确保冷却液通路7的体积更大，能够提高电机m的冷却性能。
53.另外，在本实施方式中，排出口14向除了铅垂方向上侧以外的方向形成开口。具体而言，排出口14在盖板5沿着轴向形成开口。
54.像以往那样，在冷却液通路7沿着轴向形成为水平状的情况下，冷却液所包含的空气a沿着冷却液通路7的铅垂方向上侧的壁面7a在轴向上滞留。因此，在排出口14向除了铅垂方向上侧以外的方向开口的情况下，难以将冷却液所包含的空气a高效地排出。
55.与此相对，在本实施方式中，如上所述，冷却液所包含的空气a沿着铅垂方向上侧的壁面7a集中在冷却液通路7的轴向的一端侧。因此，在排出口14向除了铅垂方向上侧以外的方向开口的情况下，例如在如本实施方式那样沿着轴向形成于盖板5的情况下，也能够伴随着冷却液的排出而高效地排出空气a。
56.〔第二实施方式〕
57.图7表示本发明的电机的冷却液通路结构的第二实施方式，本实施方式变更了上述第一实施方式中的冷却液通路7的结构。需要说明的是，关于该变更点以外的基本结构，与上述第一实施方式相同。因此，对与第一实施方式相同的结构标注相同的附图标记而省略其说明。另外，在图7的说明中，将与电机m的旋转轴4的中心轴线z平行的方向设为“轴向”，将与中心轴线z正交的方向设为“径向”，将绕中心轴线z的方向设为“周向”进行说明。
58.如图7所示，在本实施方式的电机的冷却液通路结构中，在壳体1中的冷却液通路7的内周侧的壁面7b，沿着径向延伸的多个(在本实施方式中为3个)壁部7c在轴向上大致等间隔地一体形成。即，在本实施方式中构成为，在冷却液通路7的铅垂方向上侧的端部，与铅垂方向上侧的壁面7a和壁部7c之间变窄相应地，设置有壁部7c的轴向位置的通路截面积s2比没有设置壁部7c的其他轴向位置的通路截面积s1小。
59.需要说明的是，在本实施方式中，通过在冷却液通路7的内周侧的壁面7b一体地形成壁部7c来缩小冷却液通路7的铅垂方向上侧的端部处的一部分的通路截面积s2，但作为本发明所涉及的缩小冷却液通路7的铅垂方向上侧的端部处的一部分的通路截面积s2的手段，并不限定于设置该壁部7c的方式，能够根据电机m的规格等自由地变更。
60.如上所述，根据本实施方式，在冷却液通路7的铅垂方向上侧的端部，冷却液通路7的一部分的通路截面积s2缩小。
61.这样，通过在冷却液通路7的铅垂方向上侧的端部缩小形成中途的一部分的通路截面积s2，能够提高朝向排出口14的冷却液的流速。由此，能够以该提高后的冷却液的流速更高效地排出冷却液所包含的空气a。
62.另外，特别是在本实施方式中，在冷却液通路7的中途设置有从旋转轴4的旋转中心(中心轴线z)朝向铅垂方向上侧的壁面7a沿径向延伸的壁部7c，冷却液通路7通过壁部7c而缩小铅垂方向上侧的端部处的一部分的通路截面积s2。
63.这样，在利用壁部7c使冷却液通路7的通路截面积s2缩小的情况下，通过调整壁部7c的延伸量，能够调整冷却液的流速。由此，能够容易地调整冷却液所包含的空气a的排出性，用于该空气a的更高效的排出。
64.本发明并不限定于在上述实施方式中例示的结构，能够在不脱离本发明的主旨的范围内根据应用对象的规格等自由地变更。
65.特别是，在上述实施方式中公开的冷却液通路7的方式仅仅是本发明的电机的冷却液通路结构的一例。换言之，在本发明的电机的冷却液通路结构中，只要冷却液通路7在铅垂方向上侧的端部沿着轴向贯通形成，并且从旋转轴4的旋转中心(中心轴线z)到冷却液通路7的铅垂方向上侧的壁面7a的距离r朝向轴向的一端侧逐渐扩大即可，在周向上，除了上述环形之外，还可以采用螺旋状、横截面为圆弧形的半环形等，可以根据电机m的规格、冷却液通路7的布局等采用各种方式。
66.附图标记说明
67.1壳体
68.2定子(电机元件)
69.3转子(电机元件)
70.4旋转轴
71.5盖板(壳体)
72.7冷却液通路
73.7a铅垂方向上侧的壁面
74.m电机
75.z中心轴线(旋转中心)