特許 5796346 ステータハウジングの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5796346

(24)【登録日】2015年8月28日

(45)【発行日】2015年10月21日

(54)【発明の名称】ステータハウジングの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 15/14 20060101AFI20151001BHJP

【ＦＩ】

   H02K15/14 Z

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2011-110117(P2011-110117)

(22)【出願日】2011年5月17日

(65)【公開番号】特開2012-244675(P2012-244675A)

(43)【公開日】2012年12月10日

【審査請求日】2014年3月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100096459

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 剛

(72)【発明者】

【氏名】工藤 勝弘

(72)【発明者】

【氏名】岡野 洋二

【審査官】 安食 泰秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２５３０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４３２４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸心方向長さ内で蛇行を繰り返しながら周方向で連続する冷媒通路を有する円筒状のステータハウジングを鋳造法により製造する方法であって、
鋳造のための金型は内周型と外周型とからなり、
上記内周型は冷媒通路のうちステータハウジングの軸心方向での流路長の途中で二つの型要素に分割されているとともに、
それぞれの型要素には展開形状が略櫛形状をなして冷媒通路の成形を司るジャケットコアを設けてあり、
上記ジャケットコアを含む双方の型要素同士をステータハウジングの軸心方向で突き合わせて内周型とするとともにこれに外周型を組み合わせて、
上記内周型と外周型との間に隔離形成された製品形状部空間に溶湯を流し込んで鋳造を行い、もって上記ジャケットコアの形状が転写された反転形状の冷媒通路を形成することを特徴とするステータハウジングの製造方法。

【請求項2】

上記内周型は冷媒通路のうちステータハウジングの軸心方向での流路長を二等分する位置で二つの型要素に分割されていることを特徴とする請求項１に記載のステータハウジングの製造方法。

【請求項3】

上記ステータハウジングの円周方向の一箇所において、冷媒通路のうちステータハウジングの軸心方向での流路長を二等分する位置に隔壁を形成して冷媒通路としての連続性を断つことにより、
隔壁の両側直近位置における冷媒通路の端末部の一方を冷媒通路の始端部として、他方を冷媒通路の終端部としてそれぞれ形成することを特徴とする請求項２に記載のステータハウジングの製造方法。

【請求項4】

上記ステータハウジングの円周方向の二箇所において、冷媒通路のうちステータハウジングの軸心方向での流路長を二等分する位置に隔壁を形成して冷媒通路としての連続性を断つことにより、ステータハウジングの円周方向で相互に独立した第１，第２の二系統の冷媒通路を形成し、
一方の隔壁の両側直近位置における冷媒通路の端末部の一方を第１の冷媒通路の始端部として、他方を第２の冷媒通路の終端部としてそれぞれ形成するとともに、
他方の隔壁の両側直近位置における冷媒通路の端末部の一方を第２の冷媒通路の始端部として、他方を第１の冷媒通路の終端部としてそれぞれ形成することを特徴とする請求項３に記載のステータハウジングの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動機のステータを収容する筐体として機能するステータハウジング（フレームとも称される。）の製法方法に関し、特に水冷式のステータハウジングのように冷却媒体のための冷媒通路を有するステータハウジングの製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

軸心方向長さ内で幾重にも蛇行を繰り返しながら周方向で連続する冷却水通路を備えた水冷式のステータハウジングの構造が特許文献１にて提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開平５−８８１８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された技術では、ステータハウジングを鋳造またはアルミダイカスト法により製造することとしているため、上記のように幾重にも蛇行した冷却水通路を形成するためにはいわゆる崩壊性中子（砂中子や塩中子あるいは低融点溶解性金属中子）が必要となり、生産性および経済性の面でなおも改善の余地を残している。

【0005】

本発明はこのような課題に着目してなされたもので、砂中子に代表されるような崩壊性中子を使用せずに、幾重にも蛇行した冷媒通路を有するステータハウジングを容易に製造することができるステータハウジングの製造方法を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、軸心方向長さ内で蛇行を繰り返しながら周方向で連続する冷媒通路を有する円筒状のステータハウジングを鋳造法により製造するにあたり、内周型と外周型とからなる鋳造のための金型を用意する。内周型は展開形状が略櫛形状をなして冷媒通路の成形を司るジャケットコアを有しているとともに、冷媒通路のうちステータハウジングの軸心方向での流路長の途中で二つの型要素に分割されているものとする。そして、上記ジャケットコアを含む双方の型要素同士をステータハウジングの軸心方向で突き合わせて内周型とするとともにこれに外周型を組み合わせて、これらの内周型と外周型との間に隔離形成された製品形状部空間に溶湯を流し込んで鋳造を行い、もって上記ジャケットコアの形状が転写された反転形状の冷媒通路を形成するものとする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、内周型と外周型との組み合わせからなる金型を用意するだけで、幾重にも蛇行した冷媒通路を有するステータハウジングを製造することができるようになり、従来は必須とされた崩壊性中子が不要となることで、生産性および経済性ともに優れたものとなる。

【0008】

より具体的には、崩壊性中子のための材料や中子製造のための設備が不要となるだけでなく、鋳造方法の制約がなくなって、例えばＨＰＤＣ法（ハイ・プレッシャー・ダイカスト法）のほか、重力鋳造法、低圧鋳造法、ＬＰＤＣ（ロー・プレッシャー・ダイカスト法）、ＳＤＣ（スクイズ・ダイカスト法または溶湯鍛造法）等のなかから、生産台数等に応じた任意の鋳造方法を選択して製造することができるので、生産性および経済性ともに良好なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明を実施するための第１の形態として水冷式のモータの概略構造示す斜視図。

【図2】図１におけるステータハウジングとその内部に形成される冷却水通路との関係を示す図で、（Ａ）はステータハウジング単独での斜視図、（Ｂ）はステータハウジングの内部に形成される冷却水通路をわかりやすくするためにステータハウジングから冷却水通路のみを抜き出して示す斜視図。の構造を示す斜視図。

【図3】図２に示すステータハウジングを鋳造するための金型構造の型開き時の概略説明図。

【図4】図３における外周型の型締め時の説明図。

【図5】（Ａ），（Ｂ）ともに図４における外周型および内周型の型締め時の説明図。

【図6】本発明を実施するための第２の形態として冷却水通路の別の例を示す斜視図。

【図7】図３に示したジャケットコアに設定される抜き勾配の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１，２は本発明を実施するためのより具体的な第１の形態を示す図である。図１は例えば電気自動車の駆動源として用いられる水冷式のモータの概略構造を示し、図２は図１におけるステータハウジング１の詳細を示している。

【0011】

図１に示すように、円筒状のステータハウジング（以下、単に「ハウジング」と言う。）１はＨＰＤＣ法（ハイ・プレッシャー・ダイカスト法）等のダイカスト鋳造法により例えばアルミニウム合金等にて所定肉厚の一体のものとして製造されたものである。このハウジング１には周知のように図示外のステータとともにロータが収容され、その両側の開口部がフロント側およびリア側のそれぞれのハウジングカバー２，３によって閉塞または封止される。

【0012】

図２の（Ａ）は図１に示したハウジング１単独での外観形状を示していて、また、同図（Ｂ）はハウジング１の内部に冷媒通路として形成されている冷却水通路６の三次元形状をわかりやすくするために、便宜上、同図（Ａ）のハウジング１からその冷却水通路６のみを抜き出して示している。

【0013】

図２の（Ａ）に示すハウジング１の内周壁部４と外周壁部５との間には、同図（Ｂ）に示すように、ハウジング１の軸心方向長さ内で幾重にも蛇行を繰り返しながら周方向で連続する冷媒通路としての単一の冷却水通路６を形成してある。この冷却水通路６のうちＵターン状の折り返し部７に相当する部分が開口部７ａとしてハウジング１の両端面に臨んでいて、これらの開口部７ａはハウジング１の両端面に装着される図１のハウジングカバー２，３によって閉塞される。

【0014】

冷却水通路６は、図２の（Ｂ）に示した冷却水通路６そのものの領域以外の部位がハウジング１の内周壁部４と外周壁部５との間に介在する隔壁８等にて埋められることでその冷却水通路６としての空間が確保されている。この冷却水通路６はハウジング１の円周方向の特定の一箇所であって且つハウジング１の軸心方向での流路長を二分する中間位置９でその連続性が断たれている。

【0015】

言い換えるならば、この中間位置９に相当する位置には内周壁部４と外周壁部５との間に介在する隔壁８の一部が存在していることになり、この中間位置に相当する隔壁を中間隔壁８ａとするならば、この中間隔壁８ａの存在によって冷却水通路６としての連続性が断たれていて、中間隔壁８ａの両側直近位置における冷却水通路６の端末部の一方が冷却水通路６の始端部１０となり、他方が冷却水通路６の終端部１１となっている。そして、図２の（Ａ）に示したハウジング１の外周壁部５には冷却水のための流入ポート１２と流出ポート１３とを隣接して形成してあることから、上記冷却水通路６の始端部１０が流入ポート１２に臨んで連通しているとともに、冷却水通路６の終端部１１が流出ポート１３に臨んで連通している。

【0016】

この結果、ハウジング１の内周壁部４と外周壁部５との間には、流入ポー１２から流出ポート１３に向かってハウジング１の軸心方向長さ内で蛇行を繰り返しながら周方向で連続するワンウェイ方式の単一の冷却水通路６が形成されていることになる。

【0017】

図３は上記ハウジング１をダイカスト鋳造法にて製造するための金型構造の一例を示している。この金型１４は大別して内周型１５と外周型１６とから構成され、内周型１５は図３の左右方向で互いに接近離間可能な半割状の一対の型要素としての固定型２５Ａと可動型２５Ｂとに分割されていて、主としてハウジング１の冷却水通路６を含む内周壁部４の成形を司っている。この固定型２５Ａと可動型２５Ｂとの分割面（後述する型締め時には両者の突き合わせ面となる。）はハウジング１を軸心方向で二等分する位置に設定してある。他方、外周型１６は図３の上下方向で互いに接近離間可能な半割状の一対の型要素としての上型２６Ａと下型２６Ｂとに分割されていて、主としてハウジング１の外周壁部５の成形を司っている。この上型２６Ａと下型２６Ｂとの分割面（後述する型締め時には両者の突き合わせ面となる。）はハウジング１を径方向で二等分する位置に設定されている。

【0018】

固定型２５Ａと可動型２５Ｂは、図３に示すように内周壁部４の成形を司る中実円筒状のコア本体１７のほか、そのコア本体１７の外周側に位置して先に述べた冷却水通路６の成形を司るジャケットコア１８を備えている。それぞれのジャケットコア１８は、図２に示した冷却水通路６の形状をハウジング１の軸心方向で二等分した形状のものと理解することができ、その展開形状が略櫛形状をなしている。これにより、図５に示すように固定型２５Ａと可動型２５Ｂのコア本体１７，１７同士を突き合わせた時には、それらのジャケットコア１８，１８同士も相互に突き合わされて、実質的に図２に示した冷却水通路６の形状と同一形状の金属製の中子として機能することになる。なお、ここに言う中子とは、従来のような崩壊性中子と異なり、金型１４の一部を構成して繰り返し使用可能な金属製中子を意味している。

【0019】

型締め時には、図３に示すように、固定型２５Ａと可動型２５Ｂとが正対しながら離間している状態で、可動型２５Ｂを中心としてその上下から上下型２６Ａ，２６Ｂ同士を型締めして図４の状態とする。図４の状態から、可動型２５Ｂと上下型２６Ａ，２６Ｂとをセットにして固定型２５Ａに向かって移動させ、固定型２６Ａと可動型２６Ｂとを型締めする。

【0020】

これらの内周型１５の型要素である固定型２５Ａと可動型２５Ｂのほか、外周型１６の型要素である上型２６Ａと下型２６Ｂとをそれぞれ型締めした状態を図５に示している。図５の（Ａ）と（Ｂ）は共に同じ図で、見る方向のみが異なっている。ただし、同図の（Ａ）と（Ｂ）では内部のジャケットコア１８の形状をあらわすために上下型２６Ａ，２６Ｂを図示省略して透視図化してある。

【0021】

図４，５から明らかなように、上下型２６Ａ，２６Ｂからなる外周型１６の内部において、内周型１５の型要素である固定型２５Ａと可動型２５Ｂのコア本体１７，１７同士が突き合わされていて、同時に双方のジャケットコア１８，１８同士が突き合わされている。これにより、型締め状態にある内周型１５と外周型１６との間には、図２のハウジング１の形状に相当するところの製品形状部空間が隔離形成されていることになる。同時に、相互に突き合わされた双方のジャケットコア１８，１８の形状が、成形しようとする図２の冷却水通路６の形状と一致していることになる。

【0022】

したがって、図５のような型締め状態において、内周型１５と外周型１６との間に隔離形成されている製品形状部空間に対して、公知の方法により溶湯を流し込んでダイカスト鋳造を行うことにより、図２の（Ｂ）に示した冷却水通路６の形状を含むかたちで、内周型１５と外周型１６との形状が転写された反転形状の図２の（Ａ）に示したハウジング１が鋳造されることになる。

【0023】

この場合において、図２の（Ｂ）の中間位置９に相当する位置、すなわち図５に示したジャケットコア１８，１８同士の突き合わせ部の一部に中間隔壁８ａに相当する唯一の突き合わせ欠落部１９が形成されていて、この突き合わせ欠落部１９の反転形状として所定の中間隔壁８ａが形成される。そのため、当該部分においては、その中間隔壁８ａの両側で冷却水通路６としての連続性が断たれて、図２に基づいて説明したように、その中間隔壁８ａの両側直近位置における冷却水通路６の端末部の一方を冷却水通路６の始端部１０として、他方を冷却水通路６の終端部１１としてそれぞれ形成されることになる。

【0024】

なお、ハウジング１の外周に開口していて上記冷却水通路６の始端部１０に連通することになる流入ポート１２、および上記冷却水通路６の終端部１１に連通することになる流出ポート１３については、いわゆる鋳抜き方式でダイカスト鋳造時に同時に形成することもできるが、後工程での機械加工により形成するようにしても良い。

【0025】

図６は本発明を実施するための第２の形態としてハウジング１内に形成される冷却水通路６の別の例を示している。

【0026】

この例では、ハウジング１の軸心方向長さ内で蛇行を繰り返しながら周方向で連続する冷却水通路６のうちハウジング１の円周方向で正対する二箇所において隔壁相当部９を設定し、当該隔壁相当部９の反転形状としてそれぞれに中間隔壁８ａを形成するようにしたものである。

【0027】

こうして二箇所に設定した中間隔壁８ａにて冷却水通路６としての連続性を断つことにより、ハウジング１の円周方向で相互に独立した第１，第２の二系統の冷却水通路６Ａ，６Ｂを形成することができる。この場合において、例えば一方の隔壁相当部９の両側直近位置における冷却水通路６の端末部の一方が第１の冷却水通路６Ａの始端部１０となり、他方が第２の冷却水通路６Ｂの終端部１１となる。同様に、他方の隔壁相当部９の両側直近位置における冷却水通路６の端末部の一方が第２の冷却水通路６Ｂの始端部１０となり、他方が第１の冷却水通路６Ａの終端部１１となる。

【0028】

このように第１，第２の形態では、ハウジング１の軸心方向で突き合わされるジャケットコア１８を用いて冷却水通路６を形成するようにしたため、ハウジング１のダイカスト鋳造に際して、従来のように崩壊性中子を用いる必要がなくなる。そのため、崩壊性中子のための材料や中子製造のための設備が不要となるだけでなく、鋳造方法の制約がなくなって、例えばＨＰＤＣ法（ハイ・プレッシャー・ダイカスト法）のほか、重力鋳造法、低圧鋳造法、ＬＰＤＣ（ロー・プレッシャー・ダイカスト法）、ＳＤＣ（スクイズ・ダイカスト法または溶湯鍛造法）等のなかから、生産台数等に応じた任意の鋳造方法を選択してハウジング１を鋳造することができるので、生産性および経済性ともに優れたものとなる。

【0029】

その上、型開き時には、ジャケットコア１８を有する固定型２５Ａと可動型２５Ｂを互いに離間させる方向に離型させて製品であるハウジング１から抜き出すことになるため、離型抵抗を固定型２５Ａと可動型２５Ｂに分散させることができ、型の欠損や割れ等の発生を抑制することができる。

【0030】

また、冷却水通路６のうちハウジング１の軸心方向での流路長の途中、より具体的には、ハウジング１の軸心方向での流路長を二等分する位置に隔壁相当部９を設定して、その反転形状として中間隔壁８ａを形成するようにしたため、ハウジング１のうちその中間隔壁８ａの両側に鋳抜きまたは機械加工にて流入ポート１２および流出ポート１３を形成することができる。このようにハウジング１の外周面に直接的に流入ポート１２および流出ポート１３を設定できることで、電動機（モータ）として組み立てる際に余分な突起物を極力する少なくして、そのコンパクト化を図ることができる。

【0031】

さらに、先の第２の形態のように、隔壁相当部９を増やすことで冷却水通路６を２系統に分けることも容易となることから、冷却水通路６の複数系統化によりハウジング１の円周方向での冷却効果の強弱を緩和してその均一化を図ることも可能となる。

【0032】

ここで、図３〜５に示すように、内周型１５の型要素である固定型２５Ａと可動型２５Ｂを左右方向で接近離間動作、すなわち型締め，型開き動作を行う場合、コア本体１７のほかジャケットコア１８には抜き勾配を設定するのが普通である。図７の（Ｂ）は先の形態で使用されるジャケットコア１８の一部を模式的に示していて、双方のジャケットコア１８，１８同士をハウジング１の軸心方向長さ、ひいてはハウジング１の軸心方向での流路長を二等分する位置で突き合わせていることは先に述べたとおりである。そして、そのジャケットコア１８に設定される抜き勾配を考慮すると、ジャケットコア１８，１８同士を突き合わせたときの根元側の寸法ａと突き合わせ部の寸法ｂとの関係はａ＞ｂ＜ａとなる。

【0033】

他方、図７の（Ａ）に示すように、ジャケットコア１８を固定型２５Ａと可動型２５Ｂのうちいずれか一方、例えば可動型２５Ｂ側にのみ設定してそのジャケットコア１８を固定型２５Ａに突き合わせて鋳造を行う場合を想定し、そのジャケットコア１８に設定される抜き勾配を考慮すると、ジャケットコア１８の根元側の寸法ａと突き合わせ部の寸法ｃとの関係はａ＞ｃとなる。

【0034】

これにより、図７の（Ｂ）に示した第１，第２の形態のものでは、上記寸法関係がａ＞ｂ＜ａで且つｂ＞ｃとなり、ジャケットコア１８，１８同士の突き合わせ部での断面変化、すなわちジャケットコア１８，１８同士の形状が転写されてその反転形状のものとして形成されることになる冷却水通路６の断面積変化を同図の（Ａ）のものより小さくすることができる。その結果として冷却水通路６における冷却水の通流抵抗の増加を招かないで済むことになる。

【0035】

なお、本発明は、先にも述べたように、ダイカスト鋳造法以外であっても、金型を使用した鋳造法であれば同様に適用できることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0036】

１…ステータハウジング
６…冷却水通路（冷媒通路）
６Ａ…第１の冷却水通路（第１の冷媒通路）
６Ｂ…第２の冷却水通路（第２の冷媒通路）
８ａ…中間隔壁
１０…始端部
１１…終端部
１４…金型
１５…内周型
１６…外周型
１７…コア本体
１８…ジャケットコア
２５Ａ…固定型（型要素）
２５Ｂ…可動型（型要素）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】