(57)【要約】【課題】冷却液通路の水密性を確保に好適な回転電機の冷却構造およびその製造方法を提供する。【解決手段】各スロット内にコイル５Ａを収容して各ティース部に巻装され、ハウジング２の冷却液通路用の環状空間６の内周側に位置する内周壁１１の内面に外周部が圧入若しくは焼嵌めにより嵌合される嵌合領域２１と、前記環状空間６の開口を側面により塞ぎ前記環状空間６の外周側に位置する外周壁１０の内周面にその外周面を対面させる拡径領域２２と、をステータ５に設け、ステータ５の拡径領域２２の側面と内周壁１１の端面との間および拡径領域２２の外周面と外周壁１０内面との間に夫々シール手段１２，２３により閉塞するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ外周を取巻く周壁部分に、軸方向側方を内部空間に開口させて冷却液通路用の環状空間を形成するよう外周壁と外周壁に対して環状空間を挟んで内周側に位置する内周壁とを備えるハウジングと、
各スロット内にコイルを収容して各ティース部に巻装され、前記ハウジングの内周壁の内面に外周部が圧入若しくは焼嵌めにより嵌合される嵌合領域と、前記環状空間の開口を側面により塞ぎ外周壁の内周面に外周面を対面させる拡径領域と、を備え、拡径領域の側面と内周壁の端面との間および拡径領域の外周面と外周壁内面との間に夫々シール手段により閉塞するステータと、を備えることを特徴とする回転電機の冷却構造。
【請求項２】
前記拡径領域の側面と内周壁の端面との間に配置されるシール手段は、拡径領域の側面と内周壁の端面とのいずれか一方に保持されたシール材と拡径領域の側面と内周壁の端面とのいずれか他方の面との接触により形成されることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項３】
前記拡径領域の側面と内周壁の端面との間に配置されるシール手段は、拡径領域の側面に保持されたシール材と内周壁の端面との接触により形成されることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項４】
ステータ外周を取巻く周壁部分に、軸方向側方を内部空間に開口させて冷却液通路用の環状空間を形成するよう外周壁と外周壁に対して環状空間を挟んで内周側に位置する内周壁とをハウジングに形成し、
前記ハウジングの内周壁の内面に外周部が圧入若しくは焼嵌めにより嵌合される嵌合領域と前記環状空間の開口を側面により塞ぎ外周壁の内周面に外周面を対面させる拡径領域と、を備えて一体に形成されたステータの各スロット内にコイルを収容して各ティース部に巻装し、
前記ハウジングの内周壁の内面に前記嵌合領域を圧入若しくは焼嵌めすることにより、拡径領域の側面と内周壁の端面との間および拡径領域の外周面と外周壁内面との間に配置したシール手段によりハウジングの環状空間を閉塞することを特徴とする回転電機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の冷却構造およびその製造方法に関し、特に、冷却液通路の水密性を確保に好適な回転電機の冷却構造およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から通電によるステータコイルの発熱及び内部磁束の影響によるステータコアの発熱を冷却するため、ステータ外周のハウジングの周壁部分に冷却液通路を備える電動機の冷却構造が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
前記冷却液通路は、ハウジングの鋳造時に鋳型の型抜きを考慮して、ハウジング周壁の側方に開放した環状の空間により形成され、後工程で前記環状空間の開放端側の内外周面を機械加工し、リング状をなし且つ内外面にＯリングなどのシール材を備える栓体により閉塞して、冷却液通路の水密性を確保するようにしている。なお、ハウジング内には焼嵌め圧入により電動機のステータが固定されており、また、前記栓体はハウジングの蓋体として機能するフロントカバーと一体に形成されている。
【特許文献１】特開２００３−７４６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ハウジングの素材として、例えば、ステータより線膨張係数が大きいアルミニウム系金属等の軽金属が使用されることが一般的であり、電動機の運転による温度上昇時においても、ステータ外周面とハウジング内周面との接触状態を維持してステータを確実に保持させるためには、ステータ外周とハウジング内周との間に大きな締め代を持たせて焼嵌めする必要がある。
【０００５】
しかしながら、ステータ外周とハウジング内周との間に大きな締め代を持たせて焼嵌めした場合には、ハウジングの周壁、特に前記冷却液通路を構成する環状空間の内周側部分に大きいフープ応力が発生して、その部分が変形し、前記栓体の内周側に対面するシール面の寸法精度が低下し、当該間に配置されるシール部材の水密性が低下する虞がある。なお、前記シール面をステータの焼嵌め後に加工すれば、シール面の寸法精度を確保することができるが、組立途中における加工であり、ステータに巻回されたコイルを保護しつつハウジングを高精度に機械加工することは、煩雑な作業工程を必要しコスト高となる。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、冷却液通路の水密性を確保に好適な回転電機の冷却構造およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ステータ外周を取巻く周壁部分に、軸方向側方を内部空間に開口させて冷却液通路用の環状空間を形成するよう外周壁と外周壁に対して環状空間を挟んで内周側に位置する内周壁とを備えるハウジングと、各スロット内にコイルを収容して各ティース部に巻装され、前記ハウジングの内周壁の内面に外周部が圧入若しくは焼嵌めにより嵌合される嵌合領域と、前記環状空間の開口を側面により塞ぎ外周壁の内周面に外周面を対面させる拡径領域と、を備え、拡径領域の側面と内周壁の端面との間および拡径領域の外周面と外周壁内面との間に夫々シール手段により閉塞するステータと、を備えるようにした。
【発明の効果】
【０００８】
したがって、本発明では、各スロット内にコイルを収容して各ティース部に巻装され、ハウジングの冷却液通路用の環状空間の内周側に位置する内周壁の内面に外周部が圧入若しくは焼嵌めにより嵌合される嵌合領域と、前記環状空間の開口を側面により塞ぎ前記環状空間の外周側に位置する外周壁の内周面にその外周面を対面させる拡径領域と、をステータに設け、ステータの拡径領域の側面と内周壁の端面との間および拡径領域の外周面と外周壁内面との間に夫々シール手段により閉塞するため、冷却液通路の開口を塞ぐ栓体等の水密性を確保するための別部品が不要となり、部品点数を削減でき、コストを低減できる。また、前記拡径領域は、外周径の大きい継鉄鋼板をプレスにより打抜くのみで形成でき、また、積層してステータに形成する際にも従来工程をそのまま使用でき、特別な工程を必要としないため、コストアップに影響しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の回転電機の冷却構造およびその製造方法の一実施形態を図１，２に基づいて説明する。図１は、本発明を適用した回転電機（モータ、または発電機、またはモータ兼発電機）の冷却構造の第１実施形態を示す回転電機の断面図、図２は要部を拡大した断面図である。
【００１０】
図１において、回転電機１のハウジング２は、一方が開いた略円筒状の周壁２Ａと、この周壁２Ａと一体に連なって軸方向一端を閉塞する側壁２Ｂと、周壁２Ａの開口内に嵌合して軸方向他端を閉塞する側板２Ｃと、からなる。ハウジング２の周壁２Ａは側板２Ｃが嵌合した部分より更に軸方向に延長され、その先端には、図示しない他のハウジング類との連結部となるフランジ２Ｄを備える。ハウジング２内には、円柱形のロータ３が収容される。ロータ３は、その回転軸３Ａの両端がそれぞれベアリング４を介して側壁２Ｂ、側板２Ｃに支持され、回転軸３Ａを中心に回転自在となっている。前記ハウジング２の周壁２Ａの内周面には、円筒形のステータ５が、ロータ３の外周を取り囲むように配置される。ステータ５の内周面とロータ３の外周面との間には、所定の間隙が設けられている。
【００１１】
前記ステータ５外周に位置するハウジング２の周壁２Ａには、ハウジング２の鋳造時に鋳型の型抜きを考慮して、ハウジング２周壁２Ａの内部空間に側方が開放した環状空間６により形成された冷却液通路が形成され、冷却液通路を構成する環状空間６により、前記周壁２Ａは外周壁１０に環状空間６の突き当り端（底部）で繋がった内周壁１１が形成される。前記内周壁１１の先端は機械加工により環状の平坦面に形成され、且つ、環状の平坦面には環状の溝１１Ａが形成されて、耐熱性のあるＯリング等のシール材１２が収容配置される。また、前記周壁２Ａ（外周壁１０）の前記環状空間６の開口部分に臨む内周面は、機械加工により円筒状のシール面１３に形成されている。なお、前記前記環状空間６の開放端側の内外周面の機械加工は必要としない。
【００１２】
前記ステータ５は、継鉄鋼板を積層して形成され、ステータコイル５Ａが図示しないスロットに収容された状態で図示しないティース部回りに巻回されて形成され、その状態において、焼嵌めのために温度上昇されたハウジング２の内周壁１１の内面に圧入され、圧入後にハウジング２が冷却されることにより焼嵌め固定される。前記ステータ５には、前記内周壁１１の内周面に焼嵌めにより嵌合する嵌合領域２１と前記嵌合領域２１に連ねて所定長さをもって前記外周壁１０の内周面に設けたシール面１３に対面する外周面を備えたフランジ状の拡径領域２２とにより形成され、ステータコイル５Ａは嵌合領域２１と拡径領域２２とを跨いで巻線されている。前記拡径領域２２の外周には環状の周溝２２Ａが形成されて、耐熱性のあるＯリング等のシール材２３が収容配置される。
【００１３】
なお、前記拡径領域２２の外周部分は、継鉄鋼板同士の隙間を埋めるよう、例えば、接着剤によりコーティングを施して、積層後に加温・加圧することにより、冷却液が継鉄鋼板間の隙間に浸透しないよう構成している。また、前記拡径領域２２の所定長さは、シール材２３またはＯリングの保持が可能な周溝２２Ａが形成できる厚さとしている。
【００１４】
以上の構成部品からなる回転電機１は、ハウジング２の外周壁１０の側板２Ｃが嵌め込まれる内周面およびシール面１３と、内周壁１１の内周面およびシール材１２を収容する環状溝１１Ａも含めて先端面の機械加工が完了された状態で、焼嵌めのために加熱されて温度上昇され且つ環状溝１１Ａにシール材１２が配置された状態で、コイル５Ａが巻線されたステータ５がその拡径領域２２の周溝２２Ａにシール材２３が配置された状態で、ステータ５の嵌合領域２１の端部からハウジング２の内周壁１１の内周面に圧入される。
【００１５】
ステータ５の拡径領域２２の外周に設けたシール材２３がハウジング２の外周壁１０の内面に設けたシール面１３に嵌合し、拡径領域２２の端面がハウジング２の内周壁１１の先端環状溝１１Ａに配置されたシール材１２に接触し、その後に嵌合領域２１の先端がハウジング２における内周壁１１の内面加工端に当接した段階で、圧入が完了する。
【００１６】
この状態においては、ハウジング２の内周壁１１の先端環状溝１１Ａに配置されたシール材１２はステータ５の拡径領域２２の端面に水密に接触し、また、拡径領域２２の外周に配置したシール材２３はハウジング２の外周壁１０内面に設けたシール面１３に接触している。この状態でハウジング２が冷却され、ハウジング２が収縮してステータ５の嵌合領域２１がハウジング２の内周壁１１の内周面に強固に焼嵌めされる。また、ハウジング２の収縮により拡径領域２２の外周に配置されているシール材２３はハウジング２のシール面１３に水密に接触する。
【００１７】
前記ハウジング２の外周壁１０内面に設けたシール面１３は、ステータ５の焼嵌めによっても変形しない部位であり、ステータ５における拡径領域２２外周側との間で良好な水密性を確保することができる。また、ハウジング２の内周壁１１の先端環状溝１１Ａに配置されたシール材１２はステータ５の拡径領域２２の端面に水密に接触し、内周壁１１が焼嵌めにより径方向に大きく変形しても、軸方向に対向する面同士の間に配置する端面シール構造であり、水密性を維持する。その後に、ベアリング４、回転軸３Ａに固定されたロータ３を順次組付け、側板２Ｃを組付けることにより、回転電機１が組立てられる。
【００１８】
以上の回転電機１の冷却構造においては、冷却液通路７には、外周壁１０２Ａに設けた図示しない冷却液入口から冷却液が供給され且つ図示しない冷却液出口から排出されることにより、冷却液が循環流動される。冷却液通路を循環する冷却液は、内周壁１１を介して内周に嵌合されているステータ５およびステータ５に巻回されているコイル５Ａから吸熱して、これらを冷却する。また、ステータ５の拡径領域２２に直接冷却液を接触させて拡径領域２２からもステータ５およびステータ５に巻回されているコイル５Ａから吸熱して、これらを冷却する。
【００１９】
上記実施形態において、冷却液通路の内周側の水密性の確保手段として、ハウジング２側の内周壁１１の端面に環状の溝１１Ａを設けてシール材１２を保持させ、ステータ５の拡径領域２２の側面との間でシール材１２を挟んで水密性を確保するものについて説明したが、図３に示すように、シール材１２をステータ５の拡径領域２２の側面に形成した環状溝２２Ｂにより保持させ、ハウジング２の内周壁１１における先端面との間でシール材１２を挟んで水密性を確保するようにするものであってもよい。
【００２０】
このように構成することにより、ハウジング２の内周へのステータ５の焼き嵌めの際、シール材１２がステータ５に保持されるため、シール材１２が直接加熱されることを防止でき、シール材１２の耐熱性能を緩和することができる。
【００２１】
なお、上記実施形態において、シール材１２，２３として、耐熱性のあるＯリング等を使用するものについて説明したが、図示はしないが、ステータ５の拡径領域２２の側面および周面とハウジング２とは摺動接触する部位でないため、ガスケット等の耐熱シール材であってもよい。その場合には、シール材を収容する溝を必ずしも使用しなくてもよい。
【００２２】
以上の構成の回転電機１においては、ステータ５の片端面側にカバー機能（栓体機能）を備えた拡径領域２２を形成し、拡径領域２２の側面と冷却液通路を構成し且つステータ５を保持する内周壁１１の先端面との間、および、拡径領域２２の外周面とハウジング２の内周側シール面１３との間に、夫々配置したＯリング等のシール材１２,２３により冷却液通路の水密性を確保することができるため、冷却液通路の開口を塞ぐ栓体等の水密性を確保するための別部品が不要となり、部品点数を削減でき、コストを低減できる。また、前記拡径領域２２は、外周径の大きい継鉄鋼板をプレスにより打抜くのみで形成でき、また、積層してステータ５に形成する際にも従来工程をそのまま使用でき、特別な工程を必要としないため、コストアップに影響しない。
【００２３】
また、焼嵌めの際に径方向に変形するハウジング２の内周壁１１の端面とステータ５の拡径領域２２の側面との間に、冷却液通路の内周側シール手段（１２）を配置して水密性を確保しているため、ハウジング２の内周壁１１が焼嵌めの際に径方向に大きく変形しても、軸方向に対向する面同士の間に配置する端面シール構造となっており、径方向の寸法変化に影響なく水密性を確保することができる。
【００２４】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００２５】
（ア）ステータ５外周を取巻く周壁部分に、軸方向側方を内部空間に開口させて冷却液通路用の環状空間６を形成するよう外周壁１０と外周壁１０に対して環状空間６を挟んで内周側に位置する内周壁１１とを備えるハウジング２と、各スロット内にコイル５Ａを収容して各ティース部に巻装され、前記ハウジング２の内周壁１１の内面に外周部が圧入若しくは焼嵌めにより嵌合される嵌合領域２１と、前記環状空間６の開口を側面により塞ぎ外周壁１０の内周面に外周面を対面させる拡径領域２２と、を備え、拡径領域２２の側面と内周壁１１の端面との間および拡径領域２２の外周面と外周壁１０内面との間に夫々シール手段１２，２３により閉塞するステータ５と、を備える。
【００２６】
言換えれば、各スロット内にコイル５Ａを収容して各ティース部に巻装され、ハウジング２の冷却液通路用の環状空間６の内周側に位置する内周壁１１の内面に外周部が圧入若しくは焼嵌めにより嵌合される嵌合領域２１と、前記環状空間６の開口を側面により塞ぎ前記環状空間６の外周側に位置する外周壁１０の内周面にその外周面を対面させる拡径領域２２と、をステータ５に設け、ステータ５の拡径領域２２の側面と内周壁１１の端面との間および拡径領域２２の外周面と外周壁１０内面との間に夫々シール手段１２，２３により閉塞するため、冷却液通路の開口を塞ぐ栓体等の水密性を確保するための別部品が不要となり、部品点数を削減でき、コストを低減できる。また、前記拡径領域２２は、外周径の大きい継鉄鋼板をプレスにより打抜くのみで形成でき、また、積層してステータ５に形成する際にも従来工程をそのまま使用でき、特別な工程を必要としないため、コストアップに影響しない。
【００２７】
（イ）拡径領域２２の側面と内周壁１１の端面との間に配置されるシール手段は、拡径領域２２の側面と内周壁１１の端面とのいずれか一方に保持されたシール材１２と拡径領域２２の側面と内周壁１１の端面とのいずれか他方の面との接触により形成されることにより、ハウジング２の内周壁１１が焼嵌めの際に径方向に大きく変形しても、軸方向に対向する面同士の間に配置する端面シール構造となっており、径方向の寸法変化に影響なく水密性を確保することができる。
【００２８】
（ウ）図３に示すように、拡径領域２２の側面と内周壁１１の端面との間に配置されるシール手段は、拡径領域２２の側面に保持されたシール材１２と内周壁１１の端面との接触により形成されるようにすると、ハウジング２の内周へのステータ５の焼き嵌めの際、シール材１２がステータ５に保持されるため、シール材１２が直接加熱されることを防止でき、シール材１２の耐熱性能を緩和することができる。
【００２９】
（エ）ステータ５外周を取巻く周壁部分に、軸方向側方を内部空間に開口させて冷却液通路用の環状空間６を形成するよう外周壁１０と外周壁１０に対して環状空間６を挟んで内周側に位置する内周壁１１とをハウジング２に形成し、前記ハウジング２の内周壁１１の内面に外周部が圧入若しくは焼嵌めにより嵌合される嵌合領域２１と前記環状空間６の開口を側面により塞ぎ外周壁１０の内周面に外周面を対面させる拡径領域２２と、を備えて一体に形成されたステータ５の各スロット内にコイル５Ａを収容して各ティース部に巻装し、前記ハウジング２の内周壁１１の内面に前記嵌合領域２１を圧入若しくは焼嵌めすることにより、拡径領域２２の側面と内周壁１１の端面との間および拡径領域２２の外周面と外周壁１０内面との間に配置したシール手段１２，２３によりハウジング２の環状空間６を閉塞することにより、シール手段１２，２３を配置した状態でステータ５をハウジング２に焼嵌め・圧入するのみで、冷却液通路の水密性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態を示す回転電機の冷却構造の断面図。
【図２】同じく要部を拡大した断面図。
【図３】同じく要部を拡大した変形例の断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１  回転電機
２  ハウジング
３  ロータ
４  ベアリング
５  ステータ
６  環状空間
１０  外周壁
１１  内周壁
１２、２３  シール手段としてのシール材
２１  嵌合領域
２２  拡径領域
【図１】
2009213218.tif 000003
【図２】
2009213218.tif 000004
【図３】
2009213218.tif 000005