CN102447342B - 旋转电机的壳体 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实现冷却性能提高的旋转电机的壳体。旋转电机的壳体(1)配置在内转型旋转电机的定子的外周侧，其中，该壳体在内部沿周向设有冷却流体能够流通的冷却通路(2)，在冷却通路(2)的内周侧的内壁面(15)上设有向径向突出的多个散热片(16)，多个散热片(16)中，配置在轴向中央部的散热片(16)的径向长度比配置在轴向端部的散热片(16)的径向长度长，壳体(1)的外周面(12a)在与最大外径散热片(16a)对应的轴向位置上形成为径向尺寸最大的最大外径部(14)，随着从壳体(1)的轴向端部朝向最大外径部(14)而壳体(1)的外周面(12a)的径向尺寸变大。

Description

旋转电机的壳体

技术领域

本发明涉及一种内转型旋转电机的壳体。

背景技术

已知有一种在壳体的内侧固定有圆环状的定子且转子在该定子的内侧进行旋转的内转型电动机。定子通过在定子铁心的多个槽卷绕线圈而构成，通过使例如三相的电流流过所述线圈而产生旋转磁场，从而使具备永久磁铁的转子旋转。

然而，使电流流过定子的线圈时，线圈及定子铁心发热，定子铁心的温度上升，因此不仅依靠向外部气体的自然散热，而且在所述壳体的内部设置冷却通路，通过使冷却流体在该冷却通路流通，而将定子铁心的热量经由壳体向冷却流体散热，从而积极地抑制定子的温度上升。而且，还有在冷却通路的内表面沿周向设置散热片来提高冷却性能的结构(例如，参照专利文献1)。

【专利文献1】日本特开2007-74852号公报

具备冷却通路的以往的旋转电机的壳体的与空气或润滑油等流体的接触面积中，定子铁心的轴向中央部的接触面积小于定子铁心的轴向端部的接触面积，因此定子铁心的轴向中央部的定子铁心的热量和槽内的线圈的热量难以散发，定子铁心的轴向中央部难以被冷却，从而存在壳体整体的冷却性能变低这样的课题。

发明内容

因此，本发明提供一种冷却性能高的旋转电机的壳体。

在本发明的旋转电机的壳体中，为了解决上述课题而采用如下的方法。

本发明的第一方面涉及一种旋转电机的壳体(例如，后述的实施例中的壳体1)，其配置在内转型旋转电机的定子(例如，后述的实施例中的定子50)的外周侧，其特征在于，在内部沿周向设有冷却流体能够流通的冷却通路(例如，后述的实施例中的冷却通路2)，在所述冷却通路设有向径向突出的多个散热片(例如，后述的实施例中的散热片16)，所述多个散热片中，配置在轴向中央部的散热片的径向长度比配置在轴向端部的散热片的径向长度长。

本发明的第二方面以第一方面为基础，其特征在于，所述定子的定子铁心的外周面与所述壳体的内周面(例如，后述的实施例中的定子安装部10的内周面10a)进行面接触。

本发明的第三方面以第一或第二方面为基础，其特征在于，所述多个散热片形成在所述冷却通路的内周侧的内壁面(例如，后述的实施例中的内壁面15)上。

本发明的第四方面以第一至第三方面中任一方面为基础，其特征在于，所述多个散热片中，随着从配置在所述轴向端部的散热片朝向配置在所述轴向中央部的散热片中的径向长度最长的最大外径散热片(例如，后述的实施例中的最大外径散热片16a)而散热片的径向长度变长。

本发明的第五方面以第四方面为基础，其特征在于，所述壳体的外周面(例如，后述的实施例中的外周面12a)与所述冷却通路的外周侧的内壁面(例如，后述的实施例中的外壁部的内周面12b)之间的壁厚沿轴向形成为大致固定，所述壳体的外周面在与所述最大外径散热片对应的轴向位置上形成为径向尺寸最大的最大外径部(例如，后述的实施例中的最大外径部14)，随着从所述壳体的轴向端部朝向所述最大外径部而壳体的外周面的径向尺寸变大。

[发明效果]

根据本发明的第一方面，由于配置在轴向中央部的散热片的径向长度比配置在轴向端部的散热片的径向长度长，因此与全部的散热片的径向长度均相同的情况相比，散热片与冷却水的接触面积在轴向中央部变大，从而能够增大轴向中央部的从壳体向冷却流体的散热量。因此，以往难以散热的轴向中央部的定子铁心的热量及槽内的线圈的热量容易散发，从而能够提高壳体的冷却性能。

根据本发明的第二方面，由于壳体的内周面与定子铁心的外周面进行面接触，因此定子铁心与壳体之间的导热性提高，定子铁心的热量容易经由壳体向冷却流体或空气散热，从而能够进一步提高冷却性能。

根据本发明的第三方面，由于在接近定子铁心的冷却通路的内周侧的内壁面上形成有散热片，因此定子铁心的热量及槽内的线圈的热量容易向冷却流体散热，能够进一步提高壳体的冷却性能。

根据本发明的第四方面，由于随着从配置在轴向端部的散热片朝向最大外径散热片而散热片的径向长度变长，因此随着从壳体的轴向端部接近轴向中央，而更容易从壳体向冷却流体散热，从而能够进一步提高壳体的冷却性能。

根据本发明的第五方面，即使从配置在轴向端部的散热片朝向最大外径散热片而散热片的径向长度变长，也能够将各散热片的径向前端与冷却通路的外周侧的内壁面的分离尺寸形成为大致同一尺寸，其结果是，能够容易使冷却流体在各散热片之间均匀地流动，能够减少冷却通路中的压力损失，从而进一步提高冷却性能。

附图说明

图1是本发明的实施例的旋转电机的定子及壳体的外观立体图。

图2是所述定子及壳体的剖视图。

图3是所述壳体的剖视图。

图4是将所述壳体的一部分放大而示出的剖视图。

图5是将所述实施例的变形例的壳体的一部分放大而示出的剖视图。

符号说明：

1  壳体

2  冷却通路

10a  定子安装部的内周面(壳体的内周面)

12  外壁部

12a  外壁部的外周面(壳体的外周面)

12b  外壁部的内周面(冷却通路的外周侧的内壁面)

14  最大外径部

15  冷却通路的内周侧的内壁面

16  散热片

16a  最大外径散热片

具体实施方式

以下，参照图1至图4，说明本发明涉及的旋转电机的壳体的实施例。需要说明的是，该实施例中的旋转电机是作为电动机的形态。

在图1中，符号1是内转型电动机(旋转电机)的壳体，符号50是所述电动机的定子，定子50固定在壳体1的内侧。即，壳体1配置在定子50的外侧。

定子50包括：在圆环状的定子铁心51中以向径向内侧突出的方式形成的多个齿54；在相邻的齿54、54之间形成的多个槽52；卷绕在多个槽52上的多个线圈53。在该定子50的内侧配置有未图示的转子，通过使三相的电流流过线圈53而产生旋转磁场，从而使所述转子旋转。

壳体1是铝制，通过铸铝加工进行制造。壳体1以包围定子50的外周的方式形成环状，壳体1的轴向长度比定子铁心51的轴向长度长。

在壳体1的内部形成有冷却水(冷却流体)能够流通的冷却通路2，在壳体1的轴向一端侧的端面4设有用于导入冷却水的冷却水入口孔5，在壳体1的外周面12a的轴向另一端侧、即从冷却水入口孔5沿周向离开约180度的部位上设有用于排出冷却水的冷却水出口孔7。冷却水入口孔5和冷却水出口孔7与冷却通路2连通。

冷却通路2通过在铸造壳体1时去除安置在模具内的砂型型芯而形成，在壳体1的轴向两侧沿周向以规定的间隔设有多个型芯支承孔8，所述多个型芯支承孔8在铸造时用于在所述模具内沿轴向对所述型芯进行定位支承。另外，两个型芯支承孔9彼此沿周向分离约180度而设置在壳体1的外周面12a上，这两个型芯支承孔9用于在所述模具内沿径向对所述型芯进行定位支承。在图1中，型芯支承孔9仅图示一个。所述型芯支承孔8、9在铸造后兼作为用于排出型芯的砂的砂排出孔。所述型芯支承孔8、9与冷却通路2连通。

参照图3、图4，对冷却通路2进行详细叙述。图3是沿轴向剖开壳体1而得到的径向一侧的纵向剖视图，图4是将图3的一部分放大而示出的剖视图。

壳体1在轴向中央部形成有定子安装部10，在比定子安装部10靠轴向两侧设有连结端部11，定子安装部10在轴向上均形成为同一内径、同一壁厚。而且，定子安装部10的内径稍小于连接端部11的内径。利用热压配合等方法在该定子安装部10上嵌合固定有定子50，定子安装部10的内周面10a和定子铁心51的外周面形成为面接触。

冷却通路2以绕定子安装部10的外周一周的方式形成。冷却通路2由定子安装部10、外壁部12、侧壁部13包围而形成，该外壁部12与定子安装部10的径向外侧对置设置，该侧壁部13将定子安装部10的轴向端部、外壁部12的轴向端部及连接端部11连结。

外壁部12的外周面12a的外径在外壁部12的轴向中央处成为最大外径，随着从该最大外径部14朝向轴向端部而外径逐渐减小。换言之，随着从外壁部12的轴向端部朝向最大外径部14而外壁部12的外周面12a的径向尺寸逐渐增大。即，外壁部12的外周面12a相对于轴向倾斜，其倾斜角度成为铸造时的模具的拔模斜度。通过使外壁部12的外周面12a带有拔模斜度，而在沿轴向拔除模具时能够抑制壳体1的损伤。

另外，外壁部12的壁厚在轴向上的任意位置均形成为同一厚度。换言之，外壁部12的外周面12a与冷却通路2的外周侧的内壁面12b(即，外壁部12的内周面12b)之间的尺寸(壁厚)沿轴向恒定。

并且，在定子安装部10中的面向冷却通路2的壁面、即冷却通路2的内周侧的内壁面15上设有向径向外侧突出的多个散热片16。散热片16沿轴向等间隔配置，各散热片16沿内壁面15的周向延伸，形成为绕定子安装部10一周的环状。

散热片16的宽度(即，轴向尺寸)在各个散热片16中均为同一尺寸。而且，散热片16的高度(即，径向长度)在同一散热片16中的周向的任意位置上均为同一高度，但散热片16不同时高度不同。详细而言，在定子安装部10的轴向中央配置的散热片16a的高度最高，散热片的高度从该最大外径散热片16a到配置在轴向上最靠端部的散热片16(径向长度h)各不相同，随着从最大外径散热片16a朝向配置在轴向端部的散热片16(径向长度h)而高度逐渐降低。换言之，随着从配置在轴向端部的散热片16(径向长度h)朝向最大外径散热片16a而散热片16的径向长度变长。在该实施例中，最大外径散热片16a与最大外径部14的轴向位置一致。

各散热片16的径向前端与外壁部12的内周面12b的分离尺寸大致相同。但是，在各散热片16的周向上，桥部17局部性地向径向外侧延伸并与外壁部12的内周面12b相连。即，各散热片16和外壁部12由桥部17沿周向局部地连结。通过设置桥部17，而能够提高壳体1的强度。在图3中，虽然仅在三个散热片16上图示了桥部17，但其它散热片16在周向的其它位置上也具有桥部17。

在这样构成的壳体1中装入定子50时，散热片16的高度中，配置在轴向中央部的散热片16的高度高于配置在轴向端部的散热片16的高度，因此与全部的散热片16的高度均相同的情况相比，散热片16与冷却水的接触面积在轴向中央部变大，从而能够增大轴向中央部的从壳体1向冷却水的散热量。因此，以往难以散热的轴向中央部的定子铁心51的热量及槽52内的线圈53的热量容易散发，从而能够提高壳体1的冷却性能。

尤其是随着从配置在轴向端部的散热片16朝向最大外径散热片16a而散热片16的高度逐渐变高，因此随着从壳体1的轴向端部接近轴向中央，而更容易从壳体1向冷却水散热，从而能够进一步提高壳体1的冷却性能。

另外，外壁部12的壁厚在轴向任意位置上均相同，且随着从外壁部12的轴向端部朝向最大外径部14而外壁部12的外周面12a的径向尺寸逐渐增大，因此即使从配置在轴向端部的散热片16朝向最大外径散热片16a而散热片16的高度逐渐变高，也能够将各散热片16的径向前端与外壁部12的内周面12b的分离尺寸形成为大致同一尺寸。其结果是，能够容易使冷却水在各散热片16之间均匀地流动，能够减少冷却通路2中的压力损失，从而进一步提高冷却性能。

而且，由于能够将各散热片16的径向前端与外壁部12的内周面12b的分离尺寸形成为大致同一尺寸，因此能够确保型芯的径向的厚度。因此，能够提高型芯的强度，从而不易使型芯破裂。

另外，由于壳体1的定子安装部10的内周面10a与定子铁心51的外周面进行面接触，因此定子铁心51与壳体1之间的导热性提高，定子铁心51的热量容易经由壳体1向冷却水或空气散热，从而能够进一步提高冷却性能。

此外，由于在接近定子铁心51的冷却通路2的内周侧的内壁面15上形成有散热片16，因此定子铁心51的热量及槽52内的线圈53的热量容易向冷却水散热，能够进一步提高壳体1的冷却性能。

需要说明的是，如图5所示，也可以在壳体的外壁部12的内周面12b上设置外周侧散热片18。通过设置外周侧散热片18，能够进一步增大壳体1与冷却水的接触面积，能够进一步提高冷却性能。外周侧散热片18优选配置于在冷却通路2的内周侧的内壁面15上设置的相邻的散热片16、16的轴向的中间。这是由于将散热片16和外周侧散热片18配置在轴向同一位置上时，用于供冷却水沿轴向流通的间隙变窄，冷却水难以流动。

[其它实施例]

需要说明的是，本发明并不局限于上述的实施例。

例如，在上述的实施例中，散热片16的高度从最大外径散热片16a到配置在轴向上最靠端部的散热片16各不相同，随着从最大外径散热片16a朝向配置在轴向端部的散热片16而高度逐渐变低，但例如也可以将配置在轴向的两方的端部侧的多个散热片16作为端部散热片组，将轴向一端侧的端部散热片组与另一端侧的端部散热片组之间配置的多个散热片16作为中央散热片组，在各散热片组中使散热片16的高度为同一高度，并使中央散热片组的散热片16的高度高于端部散热片组的散热片16的高度。

另外，旋转电机并不局限于电动机，也可以是发电机(generator)，还可以是电动发电机。

另外，冷却流体并不局限于冷却水，也可以是冷却液或冷却气体。

Claims (4)

1.一种旋转电机的壳体，其配置在内转型旋转电机的定子的外周侧，其特征在于，

在内部沿周向设有冷却流体能够流通的冷却通路，在所述冷却通路设有向径向突出的多个散热片，所述多个散热片中，配置在轴向中央部的散热片的径向长度比配置在轴向端部的散热片的径向长度长，

所述多个散热片中，随着从配置在所述轴向端部的散热片朝向配置在所述轴向中央部的散热片中的径向长度最长的最大外径散热片而散热片的径向长度变长。

2.根据权利要求1所述的旋转电机的壳体，其特征在于，

所述定子的定子铁心的外周面与所述壳体的内周面进行面接触。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机的壳体，其特征在于，

所述多个散热片形成在所述冷却通路的内周侧的内壁面上。

4.根据权利要求1所述的旋转电机的壳体，其特征在于，

所述壳体的外周面与所述冷却通路的外周侧的内壁面之间的壁厚沿轴向形成为大致固定，所述壳体的外周面在与所述最大外径散热片对应的轴向位置上形成为径向尺寸最大的最大外径部，随着从所述壳体的轴向端部朝向所述最大外径部而壳体的外周面的径向尺寸变大。