駆動モータ用の冷却ジャケット
【課題】 駆動モータ用の冷却ジャケットを提供する。
【解決手段】 モータ用の冷却ジャケットは、外周面と、内周面と、内周面と外周面との間に配置された、複数の分離した冷却路とを有する押出成形ジャケット本体を含み、複数の分離した冷却路により、多方向流体流れが生じる。冷却流体をジャケット本体に向ける流体流入口を設け、加熱された流体をジャケット本体から離れる方向に向ける流体流出口を設ける。
【解決手段】 モータ用の冷却ジャケットは、外周面と、内周面と、内周面と外周面との間に配置された、複数の分離した冷却路とを有する押出成形ジャケット本体を含み、複数の分離した冷却路により、多方向流体流れが生じる。冷却流体をジャケット本体に向ける流体流入口を設け、加熱された流体をジャケット本体から離れる方向に向ける流体流出口を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、協同してモータを冷却する複数の冷却路を備えた押出成形ジャケット本体を含むモータ用冷却ジャケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気モータの出力密度は、ロータおよびステータの寸法と関係がある。通常、出力密度を高めるためには、ロータおよびステータの寸法を相応して大きくしなければならない。一方、電気モータを液体冷却して、同様にロータおよびステータの寸法を大きくする必要なく出力密度を高めることも可能である。液体冷却により、冷却されない同じ寸法のロータおよびステータに比べてモータ電流をより大きくすることができる。
【０００３】
モータ用冷却ジャケットは、液体冷却を行うために使用される。公知のモータ用冷却ジャケットの１つに、現場鋳造冷却管を備えた単体の鋳造部品がある。このタイプの冷却ジャケットは、鋳型のコストが高くリードタイムが長いために不利益である。また、鋳型は、異なるモータ形態がそれぞれ独自の鋳物を必要とするという点で融通が利かない。さらに、現場鋳造冷却管は冷却能力が限定される。
【０００４】
鋳造冷却ジャケットは従来、両端部を端部キャップで閉鎖されている。冷却液は、端部キャップとジャケット内に形成されたチャネルとを流れる。端部キャップは、戻り流体流れが冷却ジャケットを通って反対側の端部キャップに至るのを可能にする流体チャネルを含むように形成されるか、または機械加工されなければならない。これにより、冷却ジャケットのコストが高くなる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
モータ用の冷却ジャケットは、複数の分離した冷却流路を含む押出成形体からなり、冷却流体が流体流入口から流体流出口に流れるときに、複数の分離した冷却路により、押出成形体内部に多方向流れが生じる。
【０００６】
一例では、冷却ジャケットは、反対の流れ方向間で流体流れの方向を変えるのに、ジャケット端部キャップに流体路を形成する必要がない冷却流路を形成するジャケット本体を含む。
【０００７】
一例では、ジャケット本体は、外周面と、内周面と、内周面と外周面との間に分離して配置された複数の冷却路とを有する。流体流入口は、冷却流体をジャケット本体に向けるように設けられ、流体流出口は、加熱された流体をジャケット本体から離れる方向に向けるように設けられる。
【０００８】
一例では、ジャケット本体は、モータの対向する円周部分を囲む、分離した第１および第２の流体路を形成する第１および第２の部分に分割される。流体流入口は、一方の分離した冷却路と接続され、冷却流体は、最初に流体流入口で両方向に向けられて、最初に一方の方向で第１の流体路に流入し、反対の方向で第２の流体路に流入する。流体流出口は、第１および第２の流体路からの流体が、流体流出口から出る前に互いの方に向かって流れるように、もう一方の分離した冷却路と接続される。
【０００９】
一例では、第１および第２の冷却路はそれぞれ、モータ回転軸に対してほぼ平行な第１の方向の流体流れをもたらす第１の軸方向路セットと、第１の方向とは反対の第２の方向の流体流れをもたらす第２の軸方向路セットと、第１および第２の軸方向路セットを互いに接続する円周方向路セットとを含む。
【００１０】
一例では、ジャケット本体は、少なくとも１つの端部キャップで閉鎖される。端部キャップは、複数の分離した冷却路が、流体流入口から流体流出口に延びる、封止された流体路を画定するようにジャケット本体の一端に取り付けられる。流体流入口および流体流出口は、ジャケット本体かまたは端部キャップに形成することができる。さらに、必要に応じて、流体流入口および流出口を余分に設けることができる。
【００１１】
一例では、冷却ジャケットは、単体の押出成形構造体として形成される。別の例では、冷却ジャケットは、押出成形された複数のジャケット小部分から形成され、これらの小部分は、次に互いに固定されて完全な冷却ジャケットを形成する。工程には、複数のジャケット部分を押出成形することが含まれ、各ジャケット部分は、内周壁と外周壁との間の冷却流路を画定する、複数の分離した冷却路を含む。複数のジャケット部分同士が結合されて、モータのステータを囲むことができる完全な冷却ジャケットを形成し、次いで、必要に応じて、第１および第２の端部キャップを複数のジャケット部分に取り付けることができる。
【００１２】
一例では、端部キャップは、複数のジャケット部分と第１および第２の端部キャップによって連続冷却ループが形成されるように、一方の端部キャップから冷却ジャケット本体を通り、次いで、反対側の端部キャップに至る冷却流体の経路を変える流体路を含むように機械加工される。
【００１３】
別の例では、冷却ジャケット自体が連続冷却ループを形成するので、端部キャップは単に流れ領域を制限するだけである。
【００１４】
押出成形加工の別の特徴には、１回の押出成形加工で複数の冷却ジャケットまたはジャケット小部分を形成することが挙げられる。単体の冷却ジャケットの例では、冷却ジャケット本体全体を１つの細長い部片として押出成形することができ、次いで、これを所望する様々な長さに切断する。同様に、ジャケット小部分の細長い押出材を所望する様々な長さに切断することができる。
【００１５】
本発明のこれらのおよび他の特徴は、下記の詳述および図面から最も深く理解することができ、以下は簡単な説明である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】冷却ジャケットを装着した電気モータの概略図である。
【図２】電気モータ用冷却ジャケットの一例の斜視図である。
【図３】端部キャップを装着した図１の冷却ジャケットを示す斜視図である。
【図４】冷却ジャケットを装着したモータの断面図である。
【図５】電気モータ用冷却ジャケットの別の例の斜視図である。
【図６】一方の端部キャップを示す、図５の冷却ジャケットの斜視図である。
【図７】他方の端部キャップを示す、図５の冷却ジャケットの斜視図である。
【図８】図５の冷却ジャケット用の内部流体路を示している。
【図９】別の例の冷却ジャケットを装着した電気モータの概略図である。
【図１０】第１および第２の端部キャップを装着した図９の冷却ジャケットの一例の斜視図である。
【図１１】端部キャップのない図１０の冷却ジャケットを示す斜視図である。
【図１２】端部キャップを迂回するが、図１０に示す閉じた構成とするのに端部キャップを使用する図１１の冷却ジャケット内の冷却管流路の斜視図である。
【図１３】図１２と同様であるが、端部キャップを含まない、流体流入口および流体流出口を示す斜視図である。
【図１４】複数のジャケット小部分から形成される図９〜１３と同様の冷却ジャケット構成を示す端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、ステータ１４と、出力シャフト１８に連結されたロータ１６とを有する電気モータ１２用の冷却ジャケット１０を示している。出力シャフト１８は、例えば、車両用ホイールなどの車両駆動列部品２０を駆動するように連結されている。冷却ジャケット１０は、冷却流体供給部２２と流体連通している。冷却ジャケット１０は、押出成形された複数のジャケット部分で構成され、これらのジャケット部分同士が結合されて、電気モータ１２を囲んでいる。
【００１８】
冷却ジャケット１０の一例を図２〜４に示している。冷却ジャケット１０は、押出成形部品である複数のジャケット部分３０を含む。一例では、各ジャケット部分３０は、他の押出部分３０と同一であり、単一の押出材を使用して、複数のジャケット部分を形成することができ、この場合に、複数のジャケット部分は所望の長さに切断され、互いに結合されて電気モータ１２を囲む。
【００１９】
電気モータ１２は、出力シャフト１８およびロータ１６がそのまわりを回転する中心軸３２（図１）を画定する。各ジャケット部分３０は、外周壁３４および内周壁３６を含み、内周壁３６は、中心軸３２に向かう方向で外周壁３４から内側に離間して、内周壁３６と外周壁３４との間に冷却空間３８を形成している。連結壁４０は、内周壁３６と外周壁３４を相互連結して、冷却空間３８内に複数の分離した冷却路４２を画定する。この例では、各ジャケット部分３０は、中心軸３２を部分的に囲む円弧状のセグメントを形成している。互いに連結されると、ジャケット部分３０は、電気モータ１２を完全に囲む、すなわち、ジャケット部分３０は中心軸３２を完全に囲んで延びる。示した例では、ジャケット部分は協同して、形状が略円形の管状構造体を形成するが、他の形状構成の他の管状構造体、例えば、正方形や長方形の形状などを使用することもできる。
【００２０】
図２〜４に示した例では、３つのジャケット部分３０を使用して冷却ジャケット１０を形成している。各ジャケット部分３０は、各円弧の端部４６にフランジ４４を含む。１つのジャケット部分３０のフランジ４４は、隣接するジャケット部分３０のフランジ４４と対接して接合境界４８を形成している。ジャケット部分３０は、接合境界４８で互いに固定される。示した例では、ジャケット部分３０は、接合境界４８で互いに溶接されるが、他の取付方法、例えば、留め具（ボルト、ねじ、リベットなど）、クランプ、バンド、ストラップ、キー結合、ダブテール結合、またはスプリングファスナなどを使用することもできる。別の構成例では、フランジ４４が削除されて、円弧の端部４６の縁部が互いに直接溶接される。
【００２１】
複数の分離した冷却路４２が図２〜４にさらに詳細に示されている。この例では、冷却路４２を形成する連結壁４０は、内周壁３６から外周壁３４に、中心軸３２から離れて半径方向に延びる半径方向壁セット４０ａを含む。連結壁４０はまた、半径方向壁４０ａに対して斜めに延びる傾斜壁セット４０ｂを含む。示した例では、半径方向壁４０ａが傾斜壁４０ｂと交互に配置されていて、各半径方向壁４０ａは一対の傾斜壁４０ｂ間に配置され、各傾斜壁４０ｂは一対の半径方向壁４０ａ間に配置されている。
【００２２】
第１の端部キャップ６０および第２の端部キャップ６２は、複数の分離した冷却路を閉鎖するようにジャケット部分３０に固定され、その結果、複数のジャケット部分３０、第１の端部キャップ６０、および第２の端部キャップ６２によって連続冷却ループが形成されて、電気モータ１２の外周を冷却する。各ジャケット部分３０において、冷却路４２ａの少なくとも幾つかは、矢印６４で示すように、第１の方向の、すなわち中心軸３２に沿って一方の端部キャップ６０に向かう流体流れ用であり、冷却路４２ｂの少なくとも幾つかは、矢印６６で示すように、（第１の方向とは反対の）第２の方向の、すなわち反対側の端部キャップ６２に向かう流体流れ用である。端部キャップ６０、６２は、流体が冷却路４２ａ、４２ｂ間で反転して流れることができるように、それぞれの端部キャップ６０、６２内に形成された接続流体路６８を含む。別のオプション例では、流体は一方向だけ流れることができるが、そのような構成は、少なくとも２つの異なる方向の流体流れほど有益ではない。
【００２３】
端部キャップ６０、６２の一方は、冷却流体供給部２２と流体連通するための接続境界７０を含む。接続境界７０は、冷却流体供給部２２と接続される流体流入口７２と、逆戻りさせて冷却流体供給部２２から再循環させるために、加熱された流体を冷却すべき電気モータ１２の外に移送する流体流出口７４とを含む。
【００２４】
端部キャップ６０、６２の一方はまた、隣接するジャケット部分３０間で液体が移送されるのを可能にする流体接続境界８０を含む。流体接続境界８０は、ジャケット部分３０の接合境界４８とほぼ一列に並ぶ。カバープレート８２は、流体接続境界８０を覆い、これを封止するために使用される。図３に示す例では、３つの接合境界４８がある。接合境界の２つは、流体接続境界８０と一列に並び、第３の接合境界では、流体流入口７２および流体流出口７４を介した流体連通移送が行われる。必要に応じて、カバープレートで、および／または端部キャップとジャケット部分との間にガスケット（図示せず）を使用して、堅く密封された環境をもたらすことができる。
【００２５】
各ジャケット部分３０はまた、端部キャップ６０、６２をジャケット部分３０に固定する留め具（図示せず）を受け入れる複数の穴９０を含む。端部キャップ６０、６２はまた、ジャケット部分３０の穴９０と一列に並ぶ穴９２を含む。
【００２６】
ジャケット部分３０同士が固定されて、ステータ１４を囲み、ステータ１４と熱接触する管状冷却ジャケット１０を形成する。ジャケット部分３０は、押出金型で押出成形された同一のセグメントである。このセグメントは、「焼き嵌め（ｈｏｔ ｄｒｏｐｐｉｎｇ）」法によってステータ１４に取り付けられて、張力のかかった完全なバンドを形成する。焼き嵌めとは、ジャケット部分３０同士を固定し、その後、最終的な内径寸法になるように内周面を機械加工し、次いで、形成した冷却ジャケットを加熱し、ジャケット１０とステータ１４が同じ温度になるまで、低温の方のステータにジャケット１０を押し込んでおく方法を指す。これにより、張力のかかったバンドが得られる。
【００２７】
冷却ジャケット１００の別の例を図５〜図８に示している。この構成は、図２〜４と同様であるが、３つではなく４つのジャケット部分１０２を使用している。上記のように、中心軸３２を完全に囲むためにジャケット部分１０２同士が固定されている。各ジャケット部分１０２は、外周壁１０４および内周壁１０６を含み、内周壁１０６は、中心軸３２に向かう方向で外周壁１０４から内側に離間して、内周壁１０６と外周壁１０４との間に冷却空間１０８を形成している。連結壁１１０は、内周壁１０６と外周壁１０４を相互連結して、冷却空間１０８に複数の分離した冷却路１１２を画定する。こうして、各ジャケット部分１０２は、中心軸３２を部分的に囲む円弧状のセグメントを形成している。
【００２８】
この構成での連結壁１１０はほぼ半径方向の壁であり、内周壁１０６から外周壁１０４に、中心軸３２から離れてほぼ半径方向に延びている。連結壁１１０は、中心軸３２を中心として互いに離間して、冷却路１１２を形成している。冷却路１１２ａ（図５および図８）の中には、中心軸３２に沿って一方の方向に流れるものがあり、冷却路１１２ｂの中には、中心軸３２に沿って反対方向に流れるものもある。この構成では、冷却路１１２ａ、１１２ｂは互いに交互に配置されている。
【００２９】
各流路対１１２ａ、１１２ｂの間には、第１の端部キャップ１２２（図６）および第２の端部キャップ１２４（図７）をジャケット部分１０２に固定するのに使用される留め具（図示せず）を受け入れることができる穴１２０がある。端部キャップ１２２、１２４は、キャップ内に形成された流体接続境界１２６を含み、この流体接続境界１２６は、流体が交互流動冷却路１１２ａ、１１２ｂ間を移動するのを可能にする。流体接続境界１２６の１つは、上記のように、冷却流体供給部２２に接続された流入口および流出口と流体的に接続される。
【００３０】
さらに、端部キャップ１２２、１２４は、ジャケッ部分１０２の穴１２０と一列に並んだ穴１２８を有する。留め具は穴１２０、１２８内に延びて、ジャケット部分１０２および端部キャップ１２２、１２４を、圧力をかけてともに固定し、締め付ける。
【００３１】
上記の冷却ジャケットを形成する方法は以下のステップを含む。各ジャケット部分３０、１０２が、外周壁３４、１０４と、外周壁３４、１０４から内側に離間して外周壁との間に冷却空間３８、１０８を形成する内周壁３６、１０６と、内周壁と外周壁の間に延びて、冷却空間に複数の分離した冷却路４２、１１２を形成する複数の連結壁４０、１１０とを含む形で、複数のジャケット部分３０、１０２を押出成形する。ジャケット部分３０、１０２同士を結合してモータステータ１４を囲む管状冷却ジャケット１０、１００を形成する。次いで、複数の分離した冷却路を閉鎖するように、第１の端部キャップ６０、１２２および第２の端部キャップ６２、１２４を複数のジャケット部分に取り付けて、複数のジャケット部分、第１の端部キャップ、および第２の端部キャップで連続冷却ループを形成する。
【００３２】
代替の構成では、冷却ジャケット１０、１００は、単方向流れを提供することもできる。この構成では、冷却流体は、一方の端部から他方の端部に冷却路を流れることになる。冷却流体は、一方の端部キャップに流入口から供給され、冷却路を一方向に流れ、次いで、流出口から他方の端部キャップを出る。次いで、加熱された冷却流体は再度冷却され、連続冷却ループを形成するように、冷却流体供給部を経由して流入口に戻る経路で送られる。
【００３３】
押出成形加工時に、ジャケット部分は細長いジャケット部分を形成するように押出成形される。ジャケット部分は互いに同一であり、細長いジャケット部分は、長さが互いに等しい断片に切断され、切断された断片は互いに結合されてステータを囲む。これは、非常にコスト効率の良い、冷却ジャケットを形成する方法である。また、様々なモータ構成に対処するために、ジャケット部分を細長い押出材から様々な長さに切断することができる。
【００３４】
図９は、ステータ２１４と、出力シャフト２１８に連結されたロータ２１６とを有する電気モータ２１２用の冷却ジャケット２１０の別の例を示している。出力シャフト２１８は、例えば、車両用ホイールなどの車両駆動列部品２２０を駆動するように連結されている。冷却ジャケット２１０は、冷却流体供給部２２２と流体連通している。
【００３５】
冷却ジャケット２１０は、両端面に第１の端部キャップ２２６および第２の端部キャップ２２８を装着したジャケット本体２２４を含む。ジャケット本体２２４は、内周面２３０および外周面２３２を含む。少なくとも１つの流体流入口２３４は、外周面２３２に形成されて、流体供給部２２２からの冷却流体をジャケット本体２２４に向ける。少なくとも１つの流体流出口２３６は、外周面２３２に形成されて、加熱された流体をジャケット本体２２４から遠ざかり、次いで流体供給部に戻るように向ける。必要に応じて、流入口および流出口を冷却ジャケットに余分に設けることもできる。さらに任意で、例えば、図１０のＩ／Ｏで示すように、流入口および流出口を端部キャップに配置することもできる。
【００３６】
図１０〜１１に示すように、ジャケット本体２２４は、複数の分離した冷却路２３８を含む、押出成形された単体の構造体からなり、複数の冷却路２３８は協同して、ジャケット本体２２４全体にわたる少なくとも両方向の流体流れをもたらす。任意で、押出成形構造体は、互いに結合されて完全な冷却ジャケットを形成する複数の断片で構成される。冷却路２３８は、押出成形時にジャケット本体２２４の一部として形成された冷却管またはチャネルで構成される。これは、下記にさらに詳細に説明される。
【００３７】
図１０に示すように、第２の端部キャップ２２８は、駆動列部品２２０に取り付けるために、出力シャフト２１８が冷却ジャケット２１０から外に突出することを可能にする開口２４０を含む。上記に説明したように、駆動列部品２２０には、車両用ホイールなどの部品を含めることができるが、電気モータ２１２は、駆動シャフト、トランスミッション、差動装置などの部品を駆動するハイブリッド車構成の一部として構成することもできる。
【００３８】
図１２に示すように、複数の分離した冷却路２３８は、電気モータ２１２の円周のまわりに平行に並んだ第１の流路２５０ａおよび第２の流路２５０ｂを形成するように分割されている。第１の冷却路セット２３８ａは、第１の流路２５０ａを画定し、第２の冷却路セット２３８ｂは、第２の流路２５０ｂを画定する。第１の流路２５０ａは、モータ円周の第１の部分のまわりに延び、第２の流路２５０ｂは、モータ円周の残りの部分のまわりに延びている。
【００３９】
流体流入口２３４は、冷却路２３８の１つに接続され、流体供給部２２２から冷却流体を受け入れる。冷却流体が最初に冷却路２３８に流入すると、流体は、矢印２５２、２５４でそれぞれ示すように、２つの反対の流れ方向に流れる。第１の流れ方向２５２に流れると、第１の流路２５０ａの始まりになり、反対の第２の流れ方向２５４に流れると、第２の流路２５０ｂの始まりとなる。第１の流路２５０ａおよび第２の流路２５０ｂは、モータ円周のまわりに平行に進み、対向する矢印２５６、２５８で示すように、反対方向から流体流出口２３６で合流する。第１の流れ方向２５６は、第１の流路２５０ａの端部を画定し、第２の流れ方向２５８は、第２の流路２５０ｂの端部を画定する。第１および第２の流路は、流体流出口２３６で合流し、ともに流体流出口２３６から冷却ジャケット２１０を出る。
【００４０】
第１の流路２５０ａおよび第２の流路２５０ｂはそれぞれ、第１の方向の流体流れを可能にする第１の軸方向路セット２６０と、第１の方向とは反対の第２の方向の流体流れを可能にする第２の軸方向路セット２６２と、第１の軸方向流路セット２６０と第２の軸方向セット２６２とを接続する円周方向路セット２６４とを含む。一例では、各円周方向路２６４は、第１の軸方向路２６０の一端を隣接する第２の軸方向路２６２の対応する端部に接続する。第１の軸方向路セット２６０および第２の軸方向路セット２６２は、電気モータ２１２のほぼ長手方向に延び、モータ回転軸Ａ（図９）に対してほぼ平行である。円周方向路２６４は、モータ回転軸Ａのまわりに円周方向に延びる。
【００４１】
図１２に示すように、第１の端部キャップ２２６は、両側に出力シャフトがあるモータ構成を可能にするために、モータ出力シャフト２１８が貫通する開口を有する。任意で、第１の端部キャップ２２６および第２の端部キャップ２２８の一方は、開口のない中実端面とすることもできる。どちらの構成においても、第１の端部キャップ２２６がジャケット本体２２４に固定された場合に、冷却流体が端部キャップを通らないで進むのは明らかである。第２の端部キャップ２２８も同様に構成される。したがって、流体流れの向きを反対側の端部キャップに向かう反対の方向に変えるのを可能にするために、端部キャップを機械加工したり、または他の方法で修正したりする必要はない。
【００４２】
図１３に示すように、冷却ジャケット２１０はまた、少なくとも１つの排気口２８０および／または少なくとも１つの排液口２９０を含む。示した例では、排気口２８０は第１の流路２５０ａに接続され、排液口２９０は第２の流路２５０ｂに接続されている。排気口２８０および排液口２９０の位置は単なる例であり、車両内の電気モータの大きさおよび向きに応じて変わり得る。さらに、必要に応じて、排気口および／または排液口を余分に設けることができ、あるいは、特定の構成では、排気口または排液口を必要としないこともある。
【００４３】
上記に説明したように、冷却ジャケット２１０は、押出成形加工を利用して作ることができる。冷却ジャケット２１０を形成する方法には、以下のステップが含まれる。一例では、モータを完全に囲むことができる単体の円筒状構造体としてジャケット本体２２４を押出成形する。任意で、複数のジャケット断片を押出成形することができ、次いで、これらを互いに固定して完全なジャケット本体を形成する。ジャケット本体２２４は、外周面２３２と、内周面２３０と、内周面２３０と外周面２３２との間に分離して配置された複数の冷却路２３８とを有する。一例では、冷却流体をジャケット本体２２４に向ける少なくとも１つの流体流入口２３４を外周面２３２に形成し、加熱された流体をジャケット本体２２４から離れる方向に向ける少なくとも１つの流体流出口２３６を外周面２３２に形成する。任意で、上記のように、端部キャップの片方または両方に流体流入口および流出口を配置することができる。流体が流体流入口２３４から流体流出口２３６に移動するときに、複数の分離した冷却路２３８は協同して、ジャケット本体２２４全体にわたる両方向または多方向の流体流れをもたらす。例えば、冷却路２３８には流体流れを一方の方向に向けるものがあり、他の流体路２３８は、流体流れを反対の方向に向ける。さらに、流体流れは、冷却路２３８によって画定される方向に対して垂直な方向に円周方向路２６４によって向けられる。
【００４４】
冷却路２３８は、反対の流れ方向間で流体流れの方向を変えるために、端部キャップに流体路を形成する必要がないように構成される。その代わりに、第１の軸方向路セット２６０と第２の軸方向路セット２６２を接続する円周方向路２６４を使用して、流体流れの方向を変える。
【００４５】
押出成形加工時に、細長い冷却ジャケットを形成するようにジャケット本体２２４を押出成形する。次いで、細長い冷却ジャケットを所望の長さに切断する。細長い冷却ジャケットをこのように容易に形成して、単一の押出材から複数の冷却ジャケットを得ることができる。各冷却ジャケットは、同じ長さに切断することができ、またはより大きいモータやより小さいモータに対処するために、様々な長さに切断することもできる。これは、非常にコスト効率の良い、冷却ジャケットを形成する方法である。任意で、単一の押出材を単一の冷却ジャケットとすることもできる。これは、十分に大きいプレス機が用意された場合か、またはモータがそのような構成に対して十分に小さい場合に有用である。
【００４６】
複数のジャケット断片２８８から形成された冷却ジャケット２１０’の例が図１４に示されている。ジャケット断片２８８が互いに結合されて完全な冷却ジャケット２１０’を形成した場合に、各ジャケット断片２８８は、少なくとも１つの分離した冷却路２９２を含み、２９４で示すように、隣接する断片の対向する端面同士が対接する。一例では、各ジャケット断片２８８は、冷却ジャケット全体のうちの６０°の区間に相当する。断片は上記の長さに切断されて、次いで、６つの部片が互いに結合される。当然のことながら、より多いまたはより少ない数量のジャケット断片を使用して冷却ジャケットを形成することもできる。さらに、ジャケット断片２８８は、溶接、留め具、または他の任意のタイプの取付方法で互いに結合することができる。
【００４７】
本発明の好ましい実施形態を開示したが、当業者には、本発明の範囲内で特定の修正を行えると分かるであろう。このような理由から、本発明の真の範囲および内容を特定するために、添付の特許請求の範囲が検討されるべきである。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 冷却ジャケット
１２ 電気モータ
１４ ステータ
１６ ロータ
１８ 出力シャフト
２０ 車両駆動列部品
２２ 冷却流体供給部
３０ ジャケット部分
３２ 中心軸
３４ 外周壁
３６ 内周壁
３８ 冷却空間
４０ 連結壁
４０ａ 半径方向壁
４０ｂ 傾斜壁
４２ａ 冷却路
４２ｂ 冷却路
４４ フランジ
４６ 端部
４８ 接合境界
６０ 第１の端部キャップ
６２ 第２の端部キャップ
６８ 接続流体路
７０ 接続境界
７２ 流体流入口
７４ 流体流出口
９０ 穴
９２ 穴
１００ 冷却ジャケット
１０２ ジャケット部分
１０４ 外周壁
１０６ 内周壁
１０８ 冷却空間
１１０ 連結壁
１１２ａ 冷却路
１１２ｂ 冷却路
１２０ 穴
１２２ 第１の端部キャップ
１２４ 第２の端部キャップ
１２６ 流体接続境界
１２８ 穴
２１０ 冷却ジャケット
２１０’ 冷却ジャケット
２１２ 電気モータ
２１４ ステータ
２１６ ロータ
２１８ 出力シャフト
２２２ 冷却流体供給部
２２４ ジャケット本体
２２６ 第１の端部キャップ
２２８ 第２の端部キャップ
２３０ 内周面
２３２ 外周面
２３４ 流体流入口
２３６ 流体流出口
２３８ 冷却路
２４０ 開口
２５０ａ 第１の流路
２５０ｂ 第２の流路
２５６ 第１の流れ方向
２５８ 第２の流れ方向
２８８ ジャケット断片
２６０ 第１の軸方向路
２６２ 第２の軸方向路
２６４ 円周方向路
２８０ 排気口
２８８ ジャケット断片
２９０ 排液口
２９２ 冷却路
２９４ 冷却路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、協同してモータを冷却する複数の冷却路を備えた押出成形ジャケット本体を含むモータ用冷却ジャケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気モータの出力密度は、ロータおよびステータの寸法と関係がある。通常、出力密度を高めるためには、ロータおよびステータの寸法を相応して大きくしなければならない。一方、電気モータを液体冷却して、同様にロータおよびステータの寸法を大きくする必要なく出力密度を高めることも可能である。液体冷却により、冷却されない同じ寸法のロータおよびステータに比べてモータ電流をより大きくすることができる。
【０００３】
モータ用冷却ジャケットは、液体冷却を行うために使用される。公知のモータ用冷却ジャケットの１つに、現場鋳造冷却管を備えた単体の鋳造部品がある。このタイプの冷却ジャケットは、鋳型のコストが高くリードタイムが長いために不利益である。また、鋳型は、異なるモータ形態がそれぞれ独自の鋳物を必要とするという点で融通が利かない。さらに、現場鋳造冷却管は冷却能力が限定される。
【０００４】
鋳造冷却ジャケットは従来、両端部を端部キャップで閉鎖されている。冷却液は、端部キャップとジャケット内に形成されたチャネルとを流れる。端部キャップは、戻り流体流れが冷却ジャケットを通って反対側の端部キャップに至るのを可能にする流体チャネルを含むように形成されるか、または機械加工されなければならない。これにより、冷却ジャケットのコストが高くなる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
モータ用の冷却ジャケットは、複数の分離した冷却流路を含む押出成形体からなり、冷却流体が流体流入口から流体流出口に流れるときに、複数の分離した冷却路により、押出成形体内部に多方向流れが生じる。
【０００６】
一例では、冷却ジャケットは、反対の流れ方向間で流体流れの方向を変えるのに、ジャケット端部キャップに流体路を形成する必要がない冷却流路を形成するジャケット本体を含む。
【０００７】
一例では、ジャケット本体は、外周面と、内周面と、内周面と外周面との間に分離して配置された複数の冷却路とを有する。流体流入口は、冷却流体をジャケット本体に向けるように設けられ、流体流出口は、加熱された流体をジャケット本体から離れる方向に向けるように設けられる。
【０００８】
一例では、ジャケット本体は、モータの対向する円周部分を囲む、分離した第１および第２の流体路を形成する第１および第２の部分に分割される。流体流入口は、一方の分離した冷却路と接続され、冷却流体は、最初に流体流入口で両方向に向けられて、最初に一方の方向で第１の流体路に流入し、反対の方向で第２の流体路に流入する。流体流出口は、第１および第２の流体路からの流体が、流体流出口から出る前に互いの方に向かって流れるように、もう一方の分離した冷却路と接続される。
【０００９】
一例では、第１および第２の冷却路はそれぞれ、モータ回転軸に対してほぼ平行な第１の方向の流体流れをもたらす第１の軸方向路セットと、第１の方向とは反対の第２の方向の流体流れをもたらす第２の軸方向路セットと、第１および第２の軸方向路セットを互いに接続する円周方向路セットとを含む。
【００１０】
一例では、ジャケット本体は、少なくとも１つの端部キャップで閉鎖される。端部キャップは、複数の分離した冷却路が、流体流入口から流体流出口に延びる、封止された流体路を画定するようにジャケット本体の一端に取り付けられる。流体流入口および流体流出口は、ジャケット本体かまたは端部キャップに形成することができる。さらに、必要に応じて、流体流入口および流出口を余分に設けることができる。
【００１１】
一例では、冷却ジャケットは、単体の押出成形構造体として形成される。別の例では、冷却ジャケットは、押出成形された複数のジャケット小部分から形成され、これらの小部分は、次に互いに固定されて完全な冷却ジャケットを形成する。工程には、複数のジャケット部分を押出成形することが含まれ、各ジャケット部分は、内周壁と外周壁との間の冷却流路を画定する、複数の分離した冷却路を含む。複数のジャケット部分同士が結合されて、モータのステータを囲むことができる完全な冷却ジャケットを形成し、次いで、必要に応じて、第１および第２の端部キャップを複数のジャケット部分に取り付けることができる。
【００１２】
一例では、端部キャップは、複数のジャケット部分と第１および第２の端部キャップによって連続冷却ループが形成されるように、一方の端部キャップから冷却ジャケット本体を通り、次いで、反対側の端部キャップに至る冷却流体の経路を変える流体路を含むように機械加工される。
【００１３】
別の例では、冷却ジャケット自体が連続冷却ループを形成するので、端部キャップは単に流れ領域を制限するだけである。
【００１４】
押出成形加工の別の特徴には、１回の押出成形加工で複数の冷却ジャケットまたはジャケット小部分を形成することが挙げられる。単体の冷却ジャケットの例では、冷却ジャケット本体全体を１つの細長い部片として押出成形することができ、次いで、これを所望する様々な長さに切断する。同様に、ジャケット小部分の細長い押出材を所望する様々な長さに切断することができる。
【００１５】
本発明のこれらのおよび他の特徴は、下記の詳述および図面から最も深く理解することができ、以下は簡単な説明である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】冷却ジャケットを装着した電気モータの概略図である。
【図２】電気モータ用冷却ジャケットの一例の斜視図である。
【図３】端部キャップを装着した図１の冷却ジャケットを示す斜視図である。
【図４】冷却ジャケットを装着したモータの断面図である。
【図５】電気モータ用冷却ジャケットの別の例の斜視図である。
【図６】一方の端部キャップを示す、図５の冷却ジャケットの斜視図である。
【図７】他方の端部キャップを示す、図５の冷却ジャケットの斜視図である。
【図８】図５の冷却ジャケット用の内部流体路を示している。
【図９】別の例の冷却ジャケットを装着した電気モータの概略図である。
【図１０】第１および第２の端部キャップを装着した図９の冷却ジャケットの一例の斜視図である。
【図１１】端部キャップのない図１０の冷却ジャケットを示す斜視図である。
【図１２】端部キャップを迂回するが、図１０に示す閉じた構成とするのに端部キャップを使用する図１１の冷却ジャケット内の冷却管流路の斜視図である。
【図１３】図１２と同様であるが、端部キャップを含まない、流体流入口および流体流出口を示す斜視図である。
【図１４】複数のジャケット小部分から形成される図９〜１３と同様の冷却ジャケット構成を示す端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、ステータ１４と、出力シャフト１８に連結されたロータ１６とを有する電気モータ１２用の冷却ジャケット１０を示している。出力シャフト１８は、例えば、車両用ホイールなどの車両駆動列部品２０を駆動するように連結されている。冷却ジャケット１０は、冷却流体供給部２２と流体連通している。冷却ジャケット１０は、押出成形された複数のジャケット部分で構成され、これらのジャケット部分同士が結合されて、電気モータ１２を囲んでいる。
【００１８】
冷却ジャケット１０の一例を図２〜４に示している。冷却ジャケット１０は、押出成形部品である複数のジャケット部分３０を含む。一例では、各ジャケット部分３０は、他の押出部分３０と同一であり、単一の押出材を使用して、複数のジャケット部分を形成することができ、この場合に、複数のジャケット部分は所望の長さに切断され、互いに結合されて電気モータ１２を囲む。
【００１９】
電気モータ１２は、出力シャフト１８およびロータ１６がそのまわりを回転する中心軸３２（図１）を画定する。各ジャケット部分３０は、外周壁３４および内周壁３６を含み、内周壁３６は、中心軸３２に向かう方向で外周壁３４から内側に離間して、内周壁３６と外周壁３４との間に冷却空間３８を形成している。連結壁４０は、内周壁３６と外周壁３４を相互連結して、冷却空間３８内に複数の分離した冷却路４２を画定する。この例では、各ジャケット部分３０は、中心軸３２を部分的に囲む円弧状のセグメントを形成している。互いに連結されると、ジャケット部分３０は、電気モータ１２を完全に囲む、すなわち、ジャケット部分３０は中心軸３２を完全に囲んで延びる。示した例では、ジャケット部分は協同して、形状が略円形の管状構造体を形成するが、他の形状構成の他の管状構造体、例えば、正方形や長方形の形状などを使用することもできる。
【００２０】
図２〜４に示した例では、３つのジャケット部分３０を使用して冷却ジャケット１０を形成している。各ジャケット部分３０は、各円弧の端部４６にフランジ４４を含む。１つのジャケット部分３０のフランジ４４は、隣接するジャケット部分３０のフランジ４４と対接して接合境界４８を形成している。ジャケット部分３０は、接合境界４８で互いに固定される。示した例では、ジャケット部分３０は、接合境界４８で互いに溶接されるが、他の取付方法、例えば、留め具（ボルト、ねじ、リベットなど）、クランプ、バンド、ストラップ、キー結合、ダブテール結合、またはスプリングファスナなどを使用することもできる。別の構成例では、フランジ４４が削除されて、円弧の端部４６の縁部が互いに直接溶接される。
【００２１】
複数の分離した冷却路４２が図２〜４にさらに詳細に示されている。この例では、冷却路４２を形成する連結壁４０は、内周壁３６から外周壁３４に、中心軸３２から離れて半径方向に延びる半径方向壁セット４０ａを含む。連結壁４０はまた、半径方向壁４０ａに対して斜めに延びる傾斜壁セット４０ｂを含む。示した例では、半径方向壁４０ａが傾斜壁４０ｂと交互に配置されていて、各半径方向壁４０ａは一対の傾斜壁４０ｂ間に配置され、各傾斜壁４０ｂは一対の半径方向壁４０ａ間に配置されている。
【００２２】
第１の端部キャップ６０および第２の端部キャップ６２は、複数の分離した冷却路を閉鎖するようにジャケット部分３０に固定され、その結果、複数のジャケット部分３０、第１の端部キャップ６０、および第２の端部キャップ６２によって連続冷却ループが形成されて、電気モータ１２の外周を冷却する。各ジャケット部分３０において、冷却路４２ａの少なくとも幾つかは、矢印６４で示すように、第１の方向の、すなわち中心軸３２に沿って一方の端部キャップ６０に向かう流体流れ用であり、冷却路４２ｂの少なくとも幾つかは、矢印６６で示すように、（第１の方向とは反対の）第２の方向の、すなわち反対側の端部キャップ６２に向かう流体流れ用である。端部キャップ６０、６２は、流体が冷却路４２ａ、４２ｂ間で反転して流れることができるように、それぞれの端部キャップ６０、６２内に形成された接続流体路６８を含む。別のオプション例では、流体は一方向だけ流れることができるが、そのような構成は、少なくとも２つの異なる方向の流体流れほど有益ではない。
【００２３】
端部キャップ６０、６２の一方は、冷却流体供給部２２と流体連通するための接続境界７０を含む。接続境界７０は、冷却流体供給部２２と接続される流体流入口７２と、逆戻りさせて冷却流体供給部２２から再循環させるために、加熱された流体を冷却すべき電気モータ１２の外に移送する流体流出口７４とを含む。
【００２４】
端部キャップ６０、６２の一方はまた、隣接するジャケット部分３０間で液体が移送されるのを可能にする流体接続境界８０を含む。流体接続境界８０は、ジャケット部分３０の接合境界４８とほぼ一列に並ぶ。カバープレート８２は、流体接続境界８０を覆い、これを封止するために使用される。図３に示す例では、３つの接合境界４８がある。接合境界の２つは、流体接続境界８０と一列に並び、第３の接合境界では、流体流入口７２および流体流出口７４を介した流体連通移送が行われる。必要に応じて、カバープレートで、および／または端部キャップとジャケット部分との間にガスケット（図示せず）を使用して、堅く密封された環境をもたらすことができる。
【００２５】
各ジャケット部分３０はまた、端部キャップ６０、６２をジャケット部分３０に固定する留め具（図示せず）を受け入れる複数の穴９０を含む。端部キャップ６０、６２はまた、ジャケット部分３０の穴９０と一列に並ぶ穴９２を含む。
【００２６】
ジャケット部分３０同士が固定されて、ステータ１４を囲み、ステータ１４と熱接触する管状冷却ジャケット１０を形成する。ジャケット部分３０は、押出金型で押出成形された同一のセグメントである。このセグメントは、「焼き嵌め（ｈｏｔ ｄｒｏｐｐｉｎｇ）」法によってステータ１４に取り付けられて、張力のかかった完全なバンドを形成する。焼き嵌めとは、ジャケット部分３０同士を固定し、その後、最終的な内径寸法になるように内周面を機械加工し、次いで、形成した冷却ジャケットを加熱し、ジャケット１０とステータ１４が同じ温度になるまで、低温の方のステータにジャケット１０を押し込んでおく方法を指す。これにより、張力のかかったバンドが得られる。
【００２７】
冷却ジャケット１００の別の例を図５〜図８に示している。この構成は、図２〜４と同様であるが、３つではなく４つのジャケット部分１０２を使用している。上記のように、中心軸３２を完全に囲むためにジャケット部分１０２同士が固定されている。各ジャケット部分１０２は、外周壁１０４および内周壁１０６を含み、内周壁１０６は、中心軸３２に向かう方向で外周壁１０４から内側に離間して、内周壁１０６と外周壁１０４との間に冷却空間１０８を形成している。連結壁１１０は、内周壁１０６と外周壁１０４を相互連結して、冷却空間１０８に複数の分離した冷却路１１２を画定する。こうして、各ジャケット部分１０２は、中心軸３２を部分的に囲む円弧状のセグメントを形成している。
【００２８】
この構成での連結壁１１０はほぼ半径方向の壁であり、内周壁１０６から外周壁１０４に、中心軸３２から離れてほぼ半径方向に延びている。連結壁１１０は、中心軸３２を中心として互いに離間して、冷却路１１２を形成している。冷却路１１２ａ（図５および図８）の中には、中心軸３２に沿って一方の方向に流れるものがあり、冷却路１１２ｂの中には、中心軸３２に沿って反対方向に流れるものもある。この構成では、冷却路１１２ａ、１１２ｂは互いに交互に配置されている。
【００２９】
各流路対１１２ａ、１１２ｂの間には、第１の端部キャップ１２２（図６）および第２の端部キャップ１２４（図７）をジャケット部分１０２に固定するのに使用される留め具（図示せず）を受け入れることができる穴１２０がある。端部キャップ１２２、１２４は、キャップ内に形成された流体接続境界１２６を含み、この流体接続境界１２６は、流体が交互流動冷却路１１２ａ、１１２ｂ間を移動するのを可能にする。流体接続境界１２６の１つは、上記のように、冷却流体供給部２２に接続された流入口および流出口と流体的に接続される。
【００３０】
さらに、端部キャップ１２２、１２４は、ジャケッ部分１０２の穴１２０と一列に並んだ穴１２８を有する。留め具は穴１２０、１２８内に延びて、ジャケット部分１０２および端部キャップ１２２、１２４を、圧力をかけてともに固定し、締め付ける。
【００３１】
上記の冷却ジャケットを形成する方法は以下のステップを含む。各ジャケット部分３０、１０２が、外周壁３４、１０４と、外周壁３４、１０４から内側に離間して外周壁との間に冷却空間３８、１０８を形成する内周壁３６、１０６と、内周壁と外周壁の間に延びて、冷却空間に複数の分離した冷却路４２、１１２を形成する複数の連結壁４０、１１０とを含む形で、複数のジャケット部分３０、１０２を押出成形する。ジャケット部分３０、１０２同士を結合してモータステータ１４を囲む管状冷却ジャケット１０、１００を形成する。次いで、複数の分離した冷却路を閉鎖するように、第１の端部キャップ６０、１２２および第２の端部キャップ６２、１２４を複数のジャケット部分に取り付けて、複数のジャケット部分、第１の端部キャップ、および第２の端部キャップで連続冷却ループを形成する。
【００３２】
代替の構成では、冷却ジャケット１０、１００は、単方向流れを提供することもできる。この構成では、冷却流体は、一方の端部から他方の端部に冷却路を流れることになる。冷却流体は、一方の端部キャップに流入口から供給され、冷却路を一方向に流れ、次いで、流出口から他方の端部キャップを出る。次いで、加熱された冷却流体は再度冷却され、連続冷却ループを形成するように、冷却流体供給部を経由して流入口に戻る経路で送られる。
【００３３】
押出成形加工時に、ジャケット部分は細長いジャケット部分を形成するように押出成形される。ジャケット部分は互いに同一であり、細長いジャケット部分は、長さが互いに等しい断片に切断され、切断された断片は互いに結合されてステータを囲む。これは、非常にコスト効率の良い、冷却ジャケットを形成する方法である。また、様々なモータ構成に対処するために、ジャケット部分を細長い押出材から様々な長さに切断することができる。
【００３４】
図９は、ステータ２１４と、出力シャフト２１８に連結されたロータ２１６とを有する電気モータ２１２用の冷却ジャケット２１０の別の例を示している。出力シャフト２１８は、例えば、車両用ホイールなどの車両駆動列部品２２０を駆動するように連結されている。冷却ジャケット２１０は、冷却流体供給部２２２と流体連通している。
【００３５】
冷却ジャケット２１０は、両端面に第１の端部キャップ２２６および第２の端部キャップ２２８を装着したジャケット本体２２４を含む。ジャケット本体２２４は、内周面２３０および外周面２３２を含む。少なくとも１つの流体流入口２３４は、外周面２３２に形成されて、流体供給部２２２からの冷却流体をジャケット本体２２４に向ける。少なくとも１つの流体流出口２３６は、外周面２３２に形成されて、加熱された流体をジャケット本体２２４から遠ざかり、次いで流体供給部に戻るように向ける。必要に応じて、流入口および流出口を冷却ジャケットに余分に設けることもできる。さらに任意で、例えば、図１０のＩ／Ｏで示すように、流入口および流出口を端部キャップに配置することもできる。
【００３６】
図１０〜１１に示すように、ジャケット本体２２４は、複数の分離した冷却路２３８を含む、押出成形された単体の構造体からなり、複数の冷却路２３８は協同して、ジャケット本体２２４全体にわたる少なくとも両方向の流体流れをもたらす。任意で、押出成形構造体は、互いに結合されて完全な冷却ジャケットを形成する複数の断片で構成される。冷却路２３８は、押出成形時にジャケット本体２２４の一部として形成された冷却管またはチャネルで構成される。これは、下記にさらに詳細に説明される。
【００３７】
図１０に示すように、第２の端部キャップ２２８は、駆動列部品２２０に取り付けるために、出力シャフト２１８が冷却ジャケット２１０から外に突出することを可能にする開口２４０を含む。上記に説明したように、駆動列部品２２０には、車両用ホイールなどの部品を含めることができるが、電気モータ２１２は、駆動シャフト、トランスミッション、差動装置などの部品を駆動するハイブリッド車構成の一部として構成することもできる。
【００３８】
図１２に示すように、複数の分離した冷却路２３８は、電気モータ２１２の円周のまわりに平行に並んだ第１の流路２５０ａおよび第２の流路２５０ｂを形成するように分割されている。第１の冷却路セット２３８ａは、第１の流路２５０ａを画定し、第２の冷却路セット２３８ｂは、第２の流路２５０ｂを画定する。第１の流路２５０ａは、モータ円周の第１の部分のまわりに延び、第２の流路２５０ｂは、モータ円周の残りの部分のまわりに延びている。
【００３９】
流体流入口２３４は、冷却路２３８の１つに接続され、流体供給部２２２から冷却流体を受け入れる。冷却流体が最初に冷却路２３８に流入すると、流体は、矢印２５２、２５４でそれぞれ示すように、２つの反対の流れ方向に流れる。第１の流れ方向２５２に流れると、第１の流路２５０ａの始まりになり、反対の第２の流れ方向２５４に流れると、第２の流路２５０ｂの始まりとなる。第１の流路２５０ａおよび第２の流路２５０ｂは、モータ円周のまわりに平行に進み、対向する矢印２５６、２５８で示すように、反対方向から流体流出口２３６で合流する。第１の流れ方向２５６は、第１の流路２５０ａの端部を画定し、第２の流れ方向２５８は、第２の流路２５０ｂの端部を画定する。第１および第２の流路は、流体流出口２３６で合流し、ともに流体流出口２３６から冷却ジャケット２１０を出る。
【００４０】
第１の流路２５０ａおよび第２の流路２５０ｂはそれぞれ、第１の方向の流体流れを可能にする第１の軸方向路セット２６０と、第１の方向とは反対の第２の方向の流体流れを可能にする第２の軸方向路セット２６２と、第１の軸方向流路セット２６０と第２の軸方向セット２６２とを接続する円周方向路セット２６４とを含む。一例では、各円周方向路２６４は、第１の軸方向路２６０の一端を隣接する第２の軸方向路２６２の対応する端部に接続する。第１の軸方向路セット２６０および第２の軸方向路セット２６２は、電気モータ２１２のほぼ長手方向に延び、モータ回転軸Ａ（図９）に対してほぼ平行である。円周方向路２６４は、モータ回転軸Ａのまわりに円周方向に延びる。
【００４１】
図１２に示すように、第１の端部キャップ２２６は、両側に出力シャフトがあるモータ構成を可能にするために、モータ出力シャフト２１８が貫通する開口を有する。任意で、第１の端部キャップ２２６および第２の端部キャップ２２８の一方は、開口のない中実端面とすることもできる。どちらの構成においても、第１の端部キャップ２２６がジャケット本体２２４に固定された場合に、冷却流体が端部キャップを通らないで進むのは明らかである。第２の端部キャップ２２８も同様に構成される。したがって、流体流れの向きを反対側の端部キャップに向かう反対の方向に変えるのを可能にするために、端部キャップを機械加工したり、または他の方法で修正したりする必要はない。
【００４２】
図１３に示すように、冷却ジャケット２１０はまた、少なくとも１つの排気口２８０および／または少なくとも１つの排液口２９０を含む。示した例では、排気口２８０は第１の流路２５０ａに接続され、排液口２９０は第２の流路２５０ｂに接続されている。排気口２８０および排液口２９０の位置は単なる例であり、車両内の電気モータの大きさおよび向きに応じて変わり得る。さらに、必要に応じて、排気口および／または排液口を余分に設けることができ、あるいは、特定の構成では、排気口または排液口を必要としないこともある。
【００４３】
上記に説明したように、冷却ジャケット２１０は、押出成形加工を利用して作ることができる。冷却ジャケット２１０を形成する方法には、以下のステップが含まれる。一例では、モータを完全に囲むことができる単体の円筒状構造体としてジャケット本体２２４を押出成形する。任意で、複数のジャケット断片を押出成形することができ、次いで、これらを互いに固定して完全なジャケット本体を形成する。ジャケット本体２２４は、外周面２３２と、内周面２３０と、内周面２３０と外周面２３２との間に分離して配置された複数の冷却路２３８とを有する。一例では、冷却流体をジャケット本体２２４に向ける少なくとも１つの流体流入口２３４を外周面２３２に形成し、加熱された流体をジャケット本体２２４から離れる方向に向ける少なくとも１つの流体流出口２３６を外周面２３２に形成する。任意で、上記のように、端部キャップの片方または両方に流体流入口および流出口を配置することができる。流体が流体流入口２３４から流体流出口２３６に移動するときに、複数の分離した冷却路２３８は協同して、ジャケット本体２２４全体にわたる両方向または多方向の流体流れをもたらす。例えば、冷却路２３８には流体流れを一方の方向に向けるものがあり、他の流体路２３８は、流体流れを反対の方向に向ける。さらに、流体流れは、冷却路２３８によって画定される方向に対して垂直な方向に円周方向路２６４によって向けられる。
【００４４】
冷却路２３８は、反対の流れ方向間で流体流れの方向を変えるために、端部キャップに流体路を形成する必要がないように構成される。その代わりに、第１の軸方向路セット２６０と第２の軸方向路セット２６２を接続する円周方向路２６４を使用して、流体流れの方向を変える。
【００４５】
押出成形加工時に、細長い冷却ジャケットを形成するようにジャケット本体２２４を押出成形する。次いで、細長い冷却ジャケットを所望の長さに切断する。細長い冷却ジャケットをこのように容易に形成して、単一の押出材から複数の冷却ジャケットを得ることができる。各冷却ジャケットは、同じ長さに切断することができ、またはより大きいモータやより小さいモータに対処するために、様々な長さに切断することもできる。これは、非常にコスト効率の良い、冷却ジャケットを形成する方法である。任意で、単一の押出材を単一の冷却ジャケットとすることもできる。これは、十分に大きいプレス機が用意された場合か、またはモータがそのような構成に対して十分に小さい場合に有用である。
【００４６】
複数のジャケット断片２８８から形成された冷却ジャケット２１０’の例が図１４に示されている。ジャケット断片２８８が互いに結合されて完全な冷却ジャケット２１０’を形成した場合に、各ジャケット断片２８８は、少なくとも１つの分離した冷却路２９２を含み、２９４で示すように、隣接する断片の対向する端面同士が対接する。一例では、各ジャケット断片２８８は、冷却ジャケット全体のうちの６０°の区間に相当する。断片は上記の長さに切断されて、次いで、６つの部片が互いに結合される。当然のことながら、より多いまたはより少ない数量のジャケット断片を使用して冷却ジャケットを形成することもできる。さらに、ジャケット断片２８８は、溶接、留め具、または他の任意のタイプの取付方法で互いに結合することができる。
【００４７】
本発明の好ましい実施形態を開示したが、当業者には、本発明の範囲内で特定の修正を行えると分かるであろう。このような理由から、本発明の真の範囲および内容を特定するために、添付の特許請求の範囲が検討されるべきである。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 冷却ジャケット
１２ 電気モータ
１４ ステータ
１６ ロータ
１８ 出力シャフト
２０ 車両駆動列部品
２２ 冷却流体供給部
３０ ジャケット部分
３２ 中心軸
３４ 外周壁
３６ 内周壁
３８ 冷却空間
４０ 連結壁
４０ａ 半径方向壁
４０ｂ 傾斜壁
４２ａ 冷却路
４２ｂ 冷却路
４４ フランジ
４６ 端部
４８ 接合境界
６０ 第１の端部キャップ
６２ 第２の端部キャップ
６８ 接続流体路
７０ 接続境界
７２ 流体流入口
７４ 流体流出口
９０ 穴
９２ 穴
１００ 冷却ジャケット
１０２ ジャケット部分
１０４ 外周壁
１０６ 内周壁
１０８ 冷却空間
１１０ 連結壁
１１２ａ 冷却路
１１２ｂ 冷却路
１２０ 穴
１２２ 第１の端部キャップ
１２４ 第２の端部キャップ
１２６ 流体接続境界
１２８ 穴
２１０ 冷却ジャケット
２１０’ 冷却ジャケット
２１２ 電気モータ
２１４ ステータ
２１６ ロータ
２１８ 出力シャフト
２２２ 冷却流体供給部
２２４ ジャケット本体
２２６ 第１の端部キャップ
２２８ 第２の端部キャップ
２３０ 内周面
２３２ 外周面
２３４ 流体流入口
２３６ 流体流出口
２３８ 冷却路
２４０ 開口
２５０ａ 第１の流路
２５０ｂ 第２の流路
２５６ 第１の流れ方向
２５８ 第２の流れ方向
２８８ ジャケット断片
２６０ 第１の軸方向路
２６２ 第２の軸方向路
２６４ 円周方向路
２８０ 排気口
２８８ ジャケット断片
２９０ 排液口
２９２ 冷却路
２９４ 冷却路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気モータ用の冷却ジャケットであって、
内周面および外周面を有し、モータ部品を囲むジャケット本体であって、複数の分離した冷却路が前記内周面と前記外周面との間に形成され、前記複数の分離した冷却路は協同して、前記ジャケット本体全体にわたる少なくとも両方向の流体流れをもたらす、ジャケット本体と、
冷却流体を前記ジャケット本体に向ける少なくとも１つの流体流入口、および加熱された流体を前記ジャケット本体から離れる方向に向ける少なくとも１つの流体流出口と、
を含む冷却ジャケット。
【請求項２】
前記複数の分離した冷却路は、流体が第１の方向に流れる第１の冷却路セットと、流体が、前記第１の方向とは反対の第２の方向に流れる第２の冷却路セットと、前記第１および第２の冷却路セットを互いに接続する第３の冷却路セットとを含む、請求項１に記載の冷却ジャケット。
【請求項３】
前記第１および前記第２の方向は、モータ回転軸に対してほぼ平行であり、前記第３の冷却路セットは、前記モータ回転軸を中心としてほぼ円周方向に延びる、請求項２に記載の冷却ジャケット。
【請求項４】
前記ジャケット本体は、前記モータ部品の対向する部分を囲む、分離した第１および第２の流体路を形成する第１および第２の部分に分割される、請求項１に記載の冷却ジャケット。
【請求項５】
前記少なくとも１つの流体流入口は、１つの分離した冷却路と接続され、冷却流体は、前記流体流入口で両方向に向けられて、一方の方向で前記第１の流体路に流入し、反対の方向で前記第２の流体路に流入する、請求項４に記載の冷却ジャケット。
【請求項６】
前記第１の流体路は、モータ円周の第１の部分のまわりに延び、前記第２の流体路は、前記モータ円周の残りの部分のまわりに延びる、請求項４に記載の冷却ジャケット。
【請求項７】
前記少なくとも１つの流体流出口は、前記第１および第２の流体路からの流体が互いに向かって流れ、前記流体流出口から流出するように１つの分離した冷却路に接続される、請求項６に記載の冷却ジャケット。
【請求項８】
前記複数の分離した冷却路は、前記第１の流体路に対応する第１の冷却路セットと、前記第２の流体路に対応する第２の冷却路セットとを含み、前記第１および前記第２の冷却路セットはそれぞれ、モータ回転軸に対して平行な第１の方向の流体流れを可能にする第１の軸方向路セットと、前記第１の方向とは反対で、前記モータ軸に対して平行な第２の方向の流体流れを可能にする第２の軸方向路セットと、前記第１の軸方向路セットと前記第２の軸方向路セットとを接続する円周方向路セットとを含む、請求項７に記載の冷却ジャケット。
【請求項９】
前記ジャケット本体は第１の端部と第２の端部との間に延び、前記第１および第２の端部の一方に取り付けられた少なくとも１つの端部キャップを含み、前記複数の分離した冷却路は、前記少なくとも１つの端部キャップを迂回する、前記流体流入口から前記流体流出口までの封止された流体路を画定する、請求項１に記載の冷却ジャケット。
【請求項１０】
前記ジャケット本体は、互いに結合されて１つの完全な冷却ジャケットを形成する、複数の押出成形されたジャケット断片から形成される、請求項１に記載の冷却ジャケット。
【請求項１１】
電気モータ用の冷却ジャケットを形成する方法であって、
（ａ）外周壁と、内周壁と、前記内周壁と前記外周壁との間に配置された、複数の分離した冷却路とを含み、モータ部品を実質的に囲むジャケット本体を押出成形するステップと、
（ｂ）冷却流体を前記ジャケット本体に向ける少なくとも１つの流体流入口を設けるステップと、
（ｃ）前記複数の分離した冷却路が、ジャケット端部キャップを迂回し、流体が前記流体流入口から流体流出口に移動する冷却流路を画定するように、加熱された流体を前記ジャケット本体から離れる方向に向ける少なくとも１つの流体流出口を設けるステップと
を含む方法。
【請求項１２】
所定の初期長さでジャケット本体を押出成形し、前記ジャケット本体を初期長さよりも短い第１の長さに切断して、第１のモータ構成用の第１の冷却ジャケットを形成することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記初期長さよりも短く、前記第１の長さとは異なる第２の長さに前記ジャケット本体を切断して、第２のモータ構成用の第２の冷却ジャケットを形成することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
モータ部品の対向する円周部分を囲む、分離した第１および第２の流体路を形成する第１および第２の部分に前記ジャケット本体を分割することと、前記少なくとも１つの流体流入口を一方の分離した冷却路と接続し、冷却流体は、前記流体流入口で両方向に向けられて、最初に、一方の方向で前記第１の流体路に流入し、反対の方向で前記第２の流体路に流入することと、前記第１および第２の流体路からの流体が前記流体流出口を出る前に互いの方に向かって流れるように、前記少なくとも１つの流体流出口をもう一方の分離した冷却路と接続することとを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
モータ回転軸に沿った第１の方向の流体流れ用の第１の冷却路セットと、前記第１の方向とは反対の第２の方向の流体流れ用の第２の冷却路セットと、前記第１の冷却路セットと前記第２の冷却路セットとを互いに接続する第３の冷却路セットとを含むように前記第１および第２の流体路をそれぞれ形成することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の分離した冷却路が、前記端部キャップを通り抜けない、前記流体流入口から前記流体流出口への封止した流体路を画定するように、少なくとも１つの端部キャップを前記ジャケット本体の端部に取り付けることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ジャケット本体の前記外周面または前記少なくとも１つの端部キャップの一方に少なくとも１つの流入口を形成し、前記ジャケット本体の前記外周面または前記少なくとも１つの端部キャップの一方に少なくとも１つの流出口を形成することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
複数のジャケット断片として前記ジャケット本体を押出成形し、前記ジャケット断片を互いに結合して完全な冷却ジャケットを形成する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
電気モータ用の冷却ジャケットを形成する方法であって、
（ａ）複数のジャケット部分を押出成形し、各ジャケット部分は、外周壁と、前記外周壁から内側に離間した内周壁と、前記内周壁と前記外周壁との間に形成された、複数の分離した冷却路とを含むステップと、
（ｂ）前記複数のジャケット部分を互いに結合して、モータステータを囲む１つの完全な冷却ジャケットを形成するステップと、
（ｃ）少なくとも１つの端部キャップを前記完全な冷却ジャケットに取り付けるステップと
を含む方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの端部キャップには、第１および第２の端部キャップが含まれ、ステップ（ｃ）は、前記複数の分離した冷却路を閉鎖するように、前記第１および第２の端部キャップを前記完全な冷却ジャケットの両端に取り付けて、前記複数のジャケット部分と前記第１および第２の端部キャップとで直列または並列のいずれかの連続冷却ループを形成することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
複数のジャケット部分によって、少なくとも１つの端部キャップを迂回する連続冷却ループを形成することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項１】
電気モータ用の冷却ジャケットであって、
内周面および外周面を有し、モータ部品を囲むジャケット本体であって、複数の分離した冷却路が前記内周面と前記外周面との間に形成され、前記複数の分離した冷却路は協同して、前記ジャケット本体全体にわたる少なくとも両方向の流体流れをもたらす、ジャケット本体と、
冷却流体を前記ジャケット本体に向ける少なくとも１つの流体流入口、および加熱された流体を前記ジャケット本体から離れる方向に向ける少なくとも１つの流体流出口と、
を含む冷却ジャケット。
【請求項２】
前記複数の分離した冷却路は、流体が第１の方向に流れる第１の冷却路セットと、流体が、前記第１の方向とは反対の第２の方向に流れる第２の冷却路セットと、前記第１および第２の冷却路セットを互いに接続する第３の冷却路セットとを含む、請求項１に記載の冷却ジャケット。
【請求項３】
前記第１および前記第２の方向は、モータ回転軸に対してほぼ平行であり、前記第３の冷却路セットは、前記モータ回転軸を中心としてほぼ円周方向に延びる、請求項２に記載の冷却ジャケット。
【請求項４】
前記ジャケット本体は、前記モータ部品の対向する部分を囲む、分離した第１および第２の流体路を形成する第１および第２の部分に分割される、請求項１に記載の冷却ジャケット。
【請求項５】
前記少なくとも１つの流体流入口は、１つの分離した冷却路と接続され、冷却流体は、前記流体流入口で両方向に向けられて、一方の方向で前記第１の流体路に流入し、反対の方向で前記第２の流体路に流入する、請求項４に記載の冷却ジャケット。
【請求項６】
前記第１の流体路は、モータ円周の第１の部分のまわりに延び、前記第２の流体路は、前記モータ円周の残りの部分のまわりに延びる、請求項４に記載の冷却ジャケット。
【請求項７】
前記少なくとも１つの流体流出口は、前記第１および第２の流体路からの流体が互いに向かって流れ、前記流体流出口から流出するように１つの分離した冷却路に接続される、請求項６に記載の冷却ジャケット。
【請求項８】
前記複数の分離した冷却路は、前記第１の流体路に対応する第１の冷却路セットと、前記第２の流体路に対応する第２の冷却路セットとを含み、前記第１および前記第２の冷却路セットはそれぞれ、モータ回転軸に対して平行な第１の方向の流体流れを可能にする第１の軸方向路セットと、前記第１の方向とは反対で、前記モータ軸に対して平行な第２の方向の流体流れを可能にする第２の軸方向路セットと、前記第１の軸方向路セットと前記第２の軸方向路セットとを接続する円周方向路セットとを含む、請求項７に記載の冷却ジャケット。
【請求項９】
前記ジャケット本体は第１の端部と第２の端部との間に延び、前記第１および第２の端部の一方に取り付けられた少なくとも１つの端部キャップを含み、前記複数の分離した冷却路は、前記少なくとも１つの端部キャップを迂回する、前記流体流入口から前記流体流出口までの封止された流体路を画定する、請求項１に記載の冷却ジャケット。
【請求項１０】
前記ジャケット本体は、互いに結合されて１つの完全な冷却ジャケットを形成する、複数の押出成形されたジャケット断片から形成される、請求項１に記載の冷却ジャケット。
【請求項１１】
電気モータ用の冷却ジャケットを形成する方法であって、
（ａ）外周壁と、内周壁と、前記内周壁と前記外周壁との間に配置された、複数の分離した冷却路とを含み、モータ部品を実質的に囲むジャケット本体を押出成形するステップと、
（ｂ）冷却流体を前記ジャケット本体に向ける少なくとも１つの流体流入口を設けるステップと、
（ｃ）前記複数の分離した冷却路が、ジャケット端部キャップを迂回し、流体が前記流体流入口から流体流出口に移動する冷却流路を画定するように、加熱された流体を前記ジャケット本体から離れる方向に向ける少なくとも１つの流体流出口を設けるステップと
を含む方法。
【請求項１２】
所定の初期長さでジャケット本体を押出成形し、前記ジャケット本体を初期長さよりも短い第１の長さに切断して、第１のモータ構成用の第１の冷却ジャケットを形成することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記初期長さよりも短く、前記第１の長さとは異なる第２の長さに前記ジャケット本体を切断して、第２のモータ構成用の第２の冷却ジャケットを形成することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
モータ部品の対向する円周部分を囲む、分離した第１および第２の流体路を形成する第１および第２の部分に前記ジャケット本体を分割することと、前記少なくとも１つの流体流入口を一方の分離した冷却路と接続し、冷却流体は、前記流体流入口で両方向に向けられて、最初に、一方の方向で前記第１の流体路に流入し、反対の方向で前記第２の流体路に流入することと、前記第１および第２の流体路からの流体が前記流体流出口を出る前に互いの方に向かって流れるように、前記少なくとも１つの流体流出口をもう一方の分離した冷却路と接続することとを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
モータ回転軸に沿った第１の方向の流体流れ用の第１の冷却路セットと、前記第１の方向とは反対の第２の方向の流体流れ用の第２の冷却路セットと、前記第１の冷却路セットと前記第２の冷却路セットとを互いに接続する第３の冷却路セットとを含むように前記第１および第２の流体路をそれぞれ形成することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の分離した冷却路が、前記端部キャップを通り抜けない、前記流体流入口から前記流体流出口への封止した流体路を画定するように、少なくとも１つの端部キャップを前記ジャケット本体の端部に取り付けることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ジャケット本体の前記外周面または前記少なくとも１つの端部キャップの一方に少なくとも１つの流入口を形成し、前記ジャケット本体の前記外周面または前記少なくとも１つの端部キャップの一方に少なくとも１つの流出口を形成することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
複数のジャケット断片として前記ジャケット本体を押出成形し、前記ジャケット断片を互いに結合して完全な冷却ジャケットを形成する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
電気モータ用の冷却ジャケットを形成する方法であって、
（ａ）複数のジャケット部分を押出成形し、各ジャケット部分は、外周壁と、前記外周壁から内側に離間した内周壁と、前記内周壁と前記外周壁との間に形成された、複数の分離した冷却路とを含むステップと、
（ｂ）前記複数のジャケット部分を互いに結合して、モータステータを囲む１つの完全な冷却ジャケットを形成するステップと、
（ｃ）少なくとも１つの端部キャップを前記完全な冷却ジャケットに取り付けるステップと
を含む方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの端部キャップには、第１および第２の端部キャップが含まれ、ステップ（ｃ）は、前記複数の分離した冷却路を閉鎖するように、前記第１および第２の端部キャップを前記完全な冷却ジャケットの両端に取り付けて、前記複数のジャケット部分と前記第１および第２の端部キャップとで直列または並列のいずれかの連続冷却ループを形成することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
複数のジャケット部分によって、少なくとも１つの端部キャップを迂回する連続冷却ループを形成することを含む、請求項１９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−７２１８３（Ｐ２０１１−７２１８３Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−１９７５４４（Ｐ２０１０−１９７５４４）
【出願日】平成２２年９月３日（２０１０．９．３）
【出願人】（５０１０５０６９０）アーヴィンメリター テクノロジー エルエルスィー (29)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９７５４４（Ｐ２０１０−１９７５４４）
【出願日】平成２２年９月３日（２０１０．９．３）
【出願人】（５０１０５０６９０）アーヴィンメリター テクノロジー エルエルスィー (29)
【Ｆターム（参考）】
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