專(zhuān)利名稱(chēng)：電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在電動(dòng)車(chē)輛中使用的電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著全球變暖問(wèn)題變得日益嚴(yán)重，人們對(duì)帶來(lái)更少的環(huán)境負(fù)擔(dān)的電動(dòng)車(chē)輛賦予了更多的關(guān)注，并且已經(jīng)將各種技術(shù)提議作為電動(dòng)車(chē)輛
的基本技術(shù)。例如，在電動(dòng)車(chē)輛中使用的電動(dòng)機(jī)中(下文中稱(chēng)為電機(jī))，已經(jīng)提出了這樣一種水冷式電機(jī)，其中為了將操作時(shí)的電機(jī)內(nèi)部的溫度維持到許可值，將冷卻水套設(shè)置在用于循環(huán)冷卻電機(jī)用的冷卻水的定子的外周上。
作為在水冷式電機(jī)中的冷卻水套的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)提出了一種為了確保所需的冷卻能力，內(nèi)殼體與外殼體之間的空間是完全空心的結(jié)構(gòu)，其中定子插入到該內(nèi)殼體中，該外殼體構(gòu)造冷卻水套。此外，還提出了一種用于進(jìn)一步提高冷卻效果的冷卻水套結(jié)構(gòu)，其中在考慮冷卻水的流動(dòng)的同時(shí)將散熱片設(shè)置在冷卻水套中的中空部分中(參見(jiàn)
JP-A-8-19218)。
用于電動(dòng)車(chē)輛的電機(jī)的運(yùn)行速度達(dá)到大約10000rpm，以試圖獲得高的有效區(qū)域。當(dāng)此發(fā)生時(shí)，由電磁力引起的高頻振動(dòng)力被施加到定子上，從而使得保持定子的內(nèi)殼體部分振動(dòng)，并且整個(gè)電機(jī)殼體通過(guò)微幅高頻波而振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生了幾kHz的高頻振動(dòng)噪聲。然而，其中冷卻水套起初為完全中空的電機(jī)很難提高其剛度，并且在高頻振動(dòng)力施加到定子的情況下，該電機(jī)外殼的結(jié)構(gòu)剛度對(duì)于電機(jī)外殼所需要的剛度來(lái)說(shuō)是不足夠的。此外，在其中散熱片設(shè)置在設(shè)置為冷卻水套的中空部分中，而內(nèi)殼體部分和外殼體部分通過(guò)部分該散熱片連接在一20
起的情況下，由于當(dāng)散熱片做的較厚時(shí)不能獲得散熱效果，所以通過(guò) 薄板狀構(gòu)件將內(nèi)殼體與外殼體連接在一起。因此，在將高頻振動(dòng)力施 加到定子上的情況下，電機(jī)殼體的結(jié)構(gòu)剛度對(duì)于電機(jī)殼體所需要的結(jié) 構(gòu)剛度來(lái)說(shuō)仍舊是不足夠的，并且振動(dòng)噪聲等級(jí)的減小依舊困難。此 外，當(dāng)通過(guò)散熱片將內(nèi)殼體與外殼體連接到一起的時(shí)候，在居于內(nèi)殼 體與外殼體之間的中空部分沒(méi)有增加的情況下，難以排放用作形成中
空部分的型芯的芯砂。結(jié)果，當(dāng)試圖通過(guò)散熱片將內(nèi)殼體與外殼體連 接在一起的時(shí)候，引起了電機(jī)的外部形狀本身必須要增大的問(wèn)題。通 過(guò)這種方式，在用于電動(dòng)車(chē)輛的電機(jī)的領(lǐng)域中，為了抑制振動(dòng)而不增 大電機(jī)的外部形狀，希望提高結(jié)構(gòu)剛度，尤其是提高保持定子的內(nèi)部 殼體的剛度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種可以提高其剛度以及冷卻效率的 電機(jī)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種電動(dòng)車(chē)中使用的電 動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)包括
內(nèi)殼體，其保持定子；以及
外殼體，其限定一空間，使得冷卻水通過(guò)該空間在內(nèi)殼體與該外 殼體之間流動(dòng)，其中
內(nèi)殼體與外殼體通過(guò)設(shè)置在所述空間中的多個(gè)立柱而被連接。
多個(gè)在軸向上延伸的第一肋以及多個(gè)在周向上延伸的第二肋可以 設(shè)置在外殼體的外圓周表面上。至少該多個(gè)立柱中的第一個(gè)立柱可以 設(shè)置在與多個(gè)第一肋和多個(gè)第二肋的其中一個(gè)對(duì)應(yīng)的位置中。
至少該多個(gè)立柱中的第二個(gè)立柱可以設(shè)置在與被多個(gè)第一肋和多 個(gè)第二肋所環(huán)繞的部分的中心對(duì)應(yīng)的位置中。
被多個(gè)第一肋和多個(gè)第二肋所環(huán)繞的部分可以具有能夠產(chǎn)生膜振 動(dòng)的區(qū)域。


圖1A和1B是示出了根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例的示意圖，圖
1A是電動(dòng)機(jī)的徑向截面視圖，而圖1B是上述電動(dòng)機(jī)的軸向截面視圖。 圖2A和2B是示出了在圖1A和1B中所示的電動(dòng)機(jī)的外觀與內(nèi)部
流道之間的關(guān)系的示意圖，圖2A是從其上部觀看時(shí)在圖1A中所示的
電動(dòng)機(jī)的外部視圖，而圖2B是從其下部觀看時(shí)該電動(dòng)機(jī)的外部視圖。 圖3A和3B是示出了在圖1A和1B中所示的電動(dòng)機(jī)的外觀與內(nèi)部
流道之間的關(guān)系的示意圖，圖3A是從左側(cè)觀看時(shí)的電動(dòng)機(jī)的外部視
圖，而圖3B是從右側(cè)觀看時(shí)該電動(dòng)機(jī)的外部視圖。
圖4是示出了在圖1A至3B所示的電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部中，流道的構(gòu)造
的透視圖。
圖5是在圖4中所示的電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部中的流道的布置。 圖6是示出了在現(xiàn)有技術(shù)實(shí)例(沒(méi)有立柱)與本發(fā)明(有立柱) 之間，振動(dòng)的傳遞的幅值相對(duì)于振動(dòng)頻率的關(guān)系的圖表。
具體實(shí)施例方式
下面，將利用圖1A至圖5詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例。 注意，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)適合于使用在電動(dòng)車(chē)輛中。
圖1A和1B是示出了根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例的示意圖，圖 1A是電動(dòng)機(jī)的徑向截面視圖，而圖1B是上述電動(dòng)機(jī)的軸向截面視圖。 首先，將利用圖1A和圖1B來(lái)圖解地描述根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造。
如圖1A和1B所示，本實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)(電機(jī))l具有其為一旋 轉(zhuǎn)軸的軸2;共心地支撐在所述軸2上并且具有多個(gè)永磁體3的轉(zhuǎn)子4; 以及圓柱定子6，該圓柱定子設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子4的外周上，在所述轉(zhuǎn)子 4與其自身之間具有適當(dāng)?shù)目臻g，并且具有多個(gè)線圈5。電動(dòng)機(jī)l以這 樣的方式構(gòu)造，即使得定子6保持在內(nèi)殼體10的內(nèi)部，并且通過(guò)支架 7， 8將軸2和轉(zhuǎn)子4連同軸承一起支撐，該支架7， 8設(shè)置在內(nèi)殼體 10的兩個(gè)端部處。此外，外殼體11以這樣的方式設(shè)置在內(nèi)殼體的外圓周側(cè)上，即將 內(nèi)殼體IO和該外殼體11自身限定為使得冷卻水通過(guò)其流動(dòng)的空間。 這是所謂的冷卻水套的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例的電機(jī)l中，在內(nèi)殼體10與
外殼體11之間的空間不是完全中空的，而是如圖1A和1B所示，內(nèi)殼 體IO與外殼體11由設(shè)置在該空間中的大量的立柱12a,12b，12c連接在 一起。冷卻水通過(guò)其流動(dòng)的流道20 (參見(jiàn)具有黑點(diǎn)的陰影部分)由內(nèi) 殼體10、外殼體11以及立柱12a,12b,12c形成。此夕卜，立柱12a,12b,12c 不是類(lèi)似于散熱片的狹長(zhǎng)立柱，而是每個(gè)都形成為圓柱形狀。注意， 盡管在本實(shí)施例中將該圓柱形立柱描述為實(shí)例，但是也可以使用例如 橢圓柱體、三棱柱、四棱柱、多邊棱柱、具有星型橫截面的棱柱等作 為立柱。
此外，為了提高剛度并且防止膜振動(dòng)的發(fā)生，將多個(gè)軸向肋13a 和多個(gè)周向肋13b分別在軸向方向和圓周方向上設(shè)置在外殼體11的外 圓周表面上。
此外，以這樣的方式設(shè)置用于冷卻水的進(jìn)水口部分14和出水口部 分15，以使其從外殼體11的外圓周表面伸出為帳篷形樣式，并且進(jìn)水 口 14a和出水口 15a分別設(shè)置在進(jìn)水口部分14和出水口部分15中，以 便將冷卻水供給到流道20中并且從該流道20排放出來(lái)。
此外，設(shè)置多個(gè)排沙孔16。這些排沙孔16用于在鑄造之后移除用 作型芯的型砂，并且之后用蓋子密封。
這里，還是參考圖2A至圖5，將描述流道20。注意，為了容易對(duì) 照包括圖1A和圖1B的附圖，還在附圖上示出了角度，其從電機(jī)的底 部測(cè)量為0° 。
此外，圖2A至3B是示出了在圖1A和圖1B中所示的電動(dòng)機(jī)1的外觀與內(nèi)部流道之間的關(guān)系的示意圖，圖2A是從其上部觀看時(shí)的圖
IA所示的電動(dòng)機(jī)的外部視圖，圖2B是從其下部觀看時(shí)的圖1A所示的 電動(dòng)機(jī)的外部視圖，圖3A是從左側(cè)觀看時(shí)圖1A中的該電動(dòng)機(jī)的外部 視圖，而圖3B是從右側(cè)觀看時(shí)圖1A中的該電動(dòng)機(jī)的外部視圖。圖4 是示出了在圖1A至3B中所示的電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部中的流道20的構(gòu)造的透 視圖，而圖5是在圖4中所示的流道的展開(kāi)，其中該流道在由箭頭所 示的方向上從O。展開(kāi)。
在本實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)1中，大量的立柱12a， 12b， 12c設(shè)置在流 道20中，該流道20被限定于內(nèi)殼體10與外殼體11之間，并且內(nèi)殼 體IO和外殼體11通過(guò)這些立柱12a， 12b， 12c而連接在一起。結(jié)果， 通過(guò)由該立柱12a， 12b， 12c將其連接到內(nèi)殼體10的外殼體11的剛度， 而使內(nèi)殼體IO的剛度提高，從而，通過(guò)內(nèi)殼體IO與外殼體11 二者而 抑制了定子6的高頻振動(dòng)。進(jìn)一步，多個(gè)軸向肋13a和多個(gè)周向肋13b 設(shè)置在外殼體11的外周上，以便進(jìn)一步提高外殼體11自身的剛度， 以便使內(nèi)殼體10的剛度也進(jìn)一步提高，從而進(jìn)一步抑制了定子6的高 頻振動(dòng)。注意，提高內(nèi)殼體IO和外殼體11的剛度意味著提高其固有 頻率，在內(nèi)殼體10和外殼體11的固有頻率提高到它們不與定子6的 高頻振動(dòng)共振的區(qū)域的情況下，可以實(shí)現(xiàn)振動(dòng)噪聲的減小。
以這種方式，通過(guò)由大量的立柱12a, 12b， 12c連接在一起的內(nèi) 殼體10與外殼體11,可以提高內(nèi)殼體10的剛度。然而，在本實(shí)施例 的電機(jī)1中，內(nèi)殼體10的剛度的進(jìn)一步提高是通過(guò)設(shè)計(jì)立柱12a， 12b， 12c的設(shè)置位置而實(shí)現(xiàn)的。參見(jiàn)圖5，盡管立柱12a， 12b， 12c看起來(lái) 仿佛它們是隨意設(shè)置的，但是基本上，該立柱是基于下面的規(guī)則而設(shè) 置的。
具體地，立柱12b基本設(shè)置在直接位于軸向肋13a和周向肋13b 中的至少一個(gè)的下方的位置中，并且當(dāng)情況需要時(shí)，立柱12b設(shè)置在 位于軸向肋13a和周向肋13b中的至少一個(gè)的附近的位置中，或者在直接位于在軸向肋13a和周向肋13b之間的相交部分的下方的位置中。將 肋12b制作成具有軸向肋13a和周向肋13b的寬度的兩倍的級(jí)別(order) 的外側(cè)直徑，并且基于立柱12b的外側(cè)直徑，將立柱12a和立柱12c 的外側(cè)直徑分別設(shè)定為大于和小于立柱12b的外側(cè)直徑。
此外，盡管立柱12c也設(shè)置在直接位于軸向肋13a和周向肋13b 中的至少一個(gè)的下方的位置中，但是立柱12c的外側(cè)直徑小于立柱12b 的外側(cè)直徑。這是因?yàn)檫M(jìn)水口部分14位于其附近，并且立柱12c沒(méi)有 形成對(duì)從進(jìn)水口 14a供給的冷卻水的流動(dòng)的抵抗。然而，立柱12c的外 側(cè)直徑大于軸向肋13a和周向肋13b的寬度。注意，由于在入水口 14a 和出水口 15a的下方直接設(shè)置有任意立柱的情況下，壓力損失增加，所 以在這些部分中不設(shè)置立柱(參見(jiàn)圖5)。
另一方面，立柱12a設(shè)置在這樣的位置中，該位置直接位于由軸 向肋13a和周向肋13b所環(huán)繞的部分的中心的下方。這是因?yàn)樵谟奢S向 肋13a和周向肋13b所環(huán)繞的部分的區(qū)域較寬的情形中，擔(dān)心產(chǎn)生膜振 動(dòng)。因此，在由軸向肋13a和周向肋13b所環(huán)繞的部分具有引起膜振動(dòng) 的這樣的區(qū)域的情況下，其外側(cè)直徑大于立柱12b的外側(cè)直徑的立柱 12a設(shè)置在直接位于由軸向肋13a和周向肋13b所環(huán)繞的部分的中心的 下方的位置中，即，在剛度預(yù)計(jì)要減小的位置中。通過(guò)這種構(gòu)造，可 以提高由軸向肋13a和周向肋13b所環(huán)繞的部分的剛度，以便抑制膜振 動(dòng)。注意，在本實(shí)施例中，在很多情況下，立柱12a設(shè)置在圖5所示的 展開(kāi)的中心線C上。
以這種方式，通過(guò)直接設(shè)置在軸向肋13a和周向肋13b的下方或 者附近中的立柱12b， 12c，該立柱12b， 12c制作成連接到軸向肋13a 和周向肋13b，并且立柱12a設(shè)置在剛度預(yù)計(jì)要減小的部分處。通過(guò)采 用這種構(gòu)造，可以進(jìn)一步提高包括內(nèi)殼體IO和外殼體11的整個(gè)電機(jī) 殼體的剛度。結(jié)果，盡管在本實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)1中，高頻振動(dòng)也從作 為振動(dòng)力源的定子6放射地傳遞到內(nèi)殼體IO和外殼體11，但是由于整個(gè)電機(jī)殼體的剛度很高，如圖6所示，能夠確信的是在超過(guò)2kHz的振 動(dòng)頻率中能夠顯著的地抑制高頻振動(dòng)。此外，圖6示出了在現(xiàn)有技術(shù) 實(shí)例(沒(méi)有立柱)與本發(fā)明(有立柱)之間，振動(dòng)的傳遞的幅值相對(duì) 于振動(dòng)頻率的圖表。
此外，在本實(shí)施例的電機(jī)1中，除了提高剛度，還制造了一種裝 置以實(shí)現(xiàn)提高冷卻效率。
具體地，前述的立柱12a, 12b， 12c不僅僅作用為提高電機(jī)殼體 的剛度，而且還產(chǎn)生湍流以便提高熱傳遞系數(shù)。這是因?yàn)楸M管在冷卻 水的流動(dòng)有停滯的情況下，熱也停留在或者被限制在電機(jī)殼體中，從 而減小了到冷卻水的熱傳遞系數(shù)，由于湍流(卡門(mén)渦)產(chǎn)生在立柱12a， 12b， 12c的周邊上，所以攪動(dòng)作用通過(guò)這些這樣產(chǎn)生的湍流而提升， 以便減小冷卻水的停滯，從而能夠提高從定子6到冷卻水的熱傳遞系 數(shù)。在本實(shí)施例的電機(jī)l中，由于設(shè)置了大量的立柱12a， 12b， 12c， 所以產(chǎn)生了很多湍流，大大地提升了攪動(dòng)作用，以便提高熱傳遞系數(shù)， 從而使得能夠提高電機(jī)1本身的冷卻性能。
此外，使流道23的寬度變窄的節(jié)流孔部分21形成在入水口 14a (入水口部分14)與出水口 15a (出水口部分15)之間，從而抑制了 從入水口 14a供給的冷卻水的短路，以便這樣供給的冷卻水沒(méi)有直接地 從排水口 15a排放。節(jié)流孔部分21以這樣的方式形成，使得直流與回 流(在短路側(cè)上的流動(dòng))的比率變?yōu)?比3。
此外，盡管凹陷部分22是用于固定元件并且布線要被設(shè)置的電動(dòng) 機(jī)l的元件而形成的部分，但是除了這些功能之外，該凹陷部分22還 能夠起到在冷卻水的流動(dòng)中產(chǎn)生湍流，以便減小冷卻水的滯留進(jìn)而提 高熱傳遞系數(shù)的作用，該冷卻水在流道20的兩側(cè)上流動(dòng)。
此外，圖4是示出了當(dāng)從其移除時(shí)電機(jī)1的內(nèi)部中的流道20的構(gòu)造的透視圖，以及與在鑄造電機(jī)1的電機(jī)殼體部分中的型芯結(jié)構(gòu)相對(duì)
應(yīng)的流道20的構(gòu)造。例如，在JP-A-8-19218中描述的電動(dòng)機(jī)中，除非 型芯結(jié)構(gòu)的厚度制造的較厚，否則難以鑄造狹長(zhǎng)的散熱片，并且這不 可不避免地增加了電機(jī)殼體的外側(cè)直徑。與此相比較，在本實(shí)施例的 電機(jī)1中，由于僅僅需要鑄造圓柱形立柱，所以不用增加型芯結(jié)構(gòu)的 厚度，并且因此，沒(méi)有增加電機(jī)殼體的外側(cè)直徑的這種情況，并且也 不會(huì)有需要增加重量的這種情況。以這種方式，在本實(shí)施例的電機(jī)1 中，考慮鑄造時(shí)的型芯結(jié)構(gòu)，從而使制造電機(jī)1的電機(jī)殼體變得容易， 這大大的有助于電機(jī)殼體的批量生產(chǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的方面，由于在內(nèi)殼體與外殼體之間所限定的空間中 設(shè)置了多個(gè)立柱，以便通過(guò)這些立柱將內(nèi)殼體和外殼體連接在一起， 可以在不增加電機(jī)殼體的整體尺寸和不需要重量上的幾乎任何增加的 情況下，提高內(nèi)殼體和外殼體的剛度。結(jié)果，可以在幾kHz的振動(dòng)頻 率中呈現(xiàn)出顯著的阻尼效應(yīng)，并且可以通過(guò)由大量的立柱產(chǎn)生的湍流 來(lái)實(shí)現(xiàn)冷卻效率的提高。
根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)適合于使用在電動(dòng)車(chē)輛上。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)車(chē)中使用的電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)包括內(nèi)殼體，其保持定子；以及外殼體，其限定一空間，使得冷卻水通過(guò)該空間在所述內(nèi)殼體與外殼體之間流動(dòng)，其中所述內(nèi)殼體與所述外殼體通過(guò)設(shè)置在所述空間中的多個(gè)立柱而連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其中多個(gè)在軸向上延伸的第一肋以及多個(gè)在周向上延伸的第二肋設(shè)置在所述外殼體的外圓周表面上，并且所述多個(gè)立柱中的至少第一個(gè)立柱設(shè)置在對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)第一肋和多個(gè)第二肋的其中一個(gè)的位置中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)，其中所述多個(gè)立柱中的至少第二個(gè)立柱設(shè)置在對(duì)應(yīng)于由所述多個(gè)第一肋和多個(gè)第二肋所環(huán)繞的部分的中心的位置中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)機(jī)，其中由所述多個(gè)第一肋和所述多個(gè)第二肋所環(huán)繞的所述部分具有能夠產(chǎn)生膜振動(dòng)的區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)車(chē)中使用的電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)包括內(nèi)殼體，其保持定子；以及外殼體，其限定一空間，使得冷卻水通過(guò)該空間在內(nèi)殼體與該外殼體之間流動(dòng)。內(nèi)殼體與外殼體通過(guò)設(shè)置在所述空間中的多個(gè)立柱而被連接。
文檔編號(hào)H02K9/19GK101645630SQ20091016363
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月6日
發(fā)明者中上幸彥, 酒井丈司 申請(qǐng)人:三菱自動(dòng)車(chē)工業(yè)株式會(huì)社;三菱自動(dòng)車(chē)工程株式會(huì)社