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CN116073565A - 水套及水套的制造方法 - Google Patents

水套及水套的制造方法 Download PDF

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CN116073565A CN202111294281.2A CN202111294281A CN116073565A CN 116073565 A CN116073565 A CN 116073565A CN 202111294281 A CN202111294281 A CN 202111294281A CN 116073565 A CN116073565 A CN 116073565A
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户高宏纯
木村安成
小林贵昭
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

本发明的问题在于，提供一种水套，所述水套可以进一步提高发热部的冷却效率。为了解决上述问题，本发明提供一种水套，其在配置于发热部的外周的壳体的内部具有冷却液流道，冷却液流道具有：主流道管部，配置于发热部的外周附近，呈直线状延伸，并且沿着发热部的外周排列多个；流入侧集合管部，将主流道管部的上游侧端部集中连接，使冷却液流入；及，流出侧集合管部，将主流道管部的下游侧端部集中连接，使冷却液流出；并且，主流道管部在内部的上游侧端部附近分别具有产生涡流的涡旋产生部。

Description

水套及水套的制造方法
技术领域
本发明涉及一种水套及水套的制造方法。
背景技术
以往，已知一种设置于电动机的定子壳体的周面的水套(例如，参照专利文献1)。在该水套中，在朝向冷却液套的冷却液流入口设置紊流产生部件。紊流产生部件使朝向冷却液套流入的冷却液产生紊流，使冷却液大致均匀地流入冷却液套，由此来提高冷却效率。
[先前技术文献]
(专利文献)
专利文献1：日本特开2002-119019号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
在上述现有技术的水套中，宽幅状的冷却液套以沿着作为发热部的定子壳体的周向环绕的方式延伸。因此，上述现有技术的水套中，即使因紊流产生部件使流入冷却液套的冷却液产生了紊流，在流经沿着定子壳体的周向弯曲的冷却液套的流道内的过程中，紊流的效果也会减退，就在冷却液套的整体上有效率地冷却的观点而言，存在改善的空间。
本发明的目的在于，提供一种水套及所述水套的制造方法，所述水套可以进一步提高发热部的冷却效率。
[解决问题的技术手段]
(1)本发明的水套(例如，后述的水套1)在配置于发热部(例如，后述的定子铁心101)的外周的壳体(例如，后述的壳体2)的内部具有冷却液流道(例如，后述的冷却液流道3)，前述冷却液流道具有：主流道管部(例如，后述的主流道管部31)，配置于前述发热部的外周附近，呈直线状延伸，并且沿着前述发热部的外周排列多个；流入侧集合管部(例如，后述的流入侧集合管部32)，将前述主流道管部的上游侧端部(例如，后述的上游侧端部31a)集中连接，使冷却液流入；及，流出侧集合管部(例如，后述的流出侧集合管部33)，将前述主流道管部的下游侧端部(例如，后述的下游侧端部31b)集中连接，使冷却液流出；前述主流道管部在内部的前述上游侧端部附近分别具有产生涡流的涡旋产生部(例如，后述的涡旋产生部4)。
(2)在上述(1)所述的水套中，前述涡旋产生部也可以具有多个偏转板(例如，后述的偏转板41)，所述多个偏转板使前述主流道管部的内部的冷却液的流动向前述主流道管部的周向(例如，后述的D4方向)的同一方向偏转。
(3)在上述(2)所述的水套中，前述多个偏转板也可以一体地设置于前述主流道管部的内壁面(例如，后述的内壁面31c)。
(4)本发明的水套的制造方法是借由使用金属材料进行层叠成型而将上述1至3中任一项所述的水套一体成形。
(发明的效果)
根据上述(1)，由于可以借由涡旋产生部使冷却液流道的直线状延伸的主流道管部内产生涡流，因此冷却液流道的热传递性提高，可以进一步提高发热部的冷却效率。
根据上述(2)，可以借由主流道管部内的多个偏转板，使主流道管部内容易地产生涡流。
根据上述(3)，可以借由从主流道管部的内壁面延伸的多个偏转板，使主流道管部内更有效率地产生涡流。
根据上述(4)，可以使用三维(3-dimension,3D)打印机简单地制造水套，所述水套能够进一步提高发热部的冷却效率。由于主流道管部内的涡旋产生部所产生的涡流，成型后残留于冷却液流道内的金属材料的去除性也提高。
附图说明
图1是绘示具有本实施方式的水套的电动机的纵截面图。
图2是仅绘示本实施方式的水套内的冷却水流道的立体图。
图3是将图1中的A部的主流道管部内的涡旋产生部局部剖开来绘示的立体图。
图4是仅绘示本实施方式的涡旋产生部的立体图。
具体实施方式
以下，针对本发明的实施方式，参照图式详细地说明。图1绘示具有本实施方式的水套1的电动机100。图1中的箭头所示的D1方向是电动机100的轴向，D2方向表示电动机100的径向。
电动机100具有沿着轴向延伸的大致圆筒状的定子铁心101、及可旋转地支撑于定子铁心101的轴孔101a中的转子102。定子铁心101由铁系的金属材料形成，在多个狭槽101b内收容线圈103。
当电动机100驱动时，线圈103的热量传递至定子铁心101而使定子铁心101发热。水套1利用定子铁心101来冷却线圈103。在本实施方式中，定子铁心101是作为水套1的冷却对象的发热部。
水套1配置于电动机100中的定子铁心101的径向外侧。水套1具有：壳体2，配置于定子铁心101的外周；及，管状的冷却液流道3，设置于壳体2的内部，供用于冷却定子铁心101的冷却液流通。
壳体2由热传导性良好的铝系、铜系等的金属材料形成，具有在整周上包围定子铁心101的形状。壳体2与定子铁心101的外周面101c热连接。本实施方式的壳体2与定子铁心101的外周面101c直接接触。但是，壳体2与定子铁心101的外周面101c之间，也可以利用例如含有金属微粒子的热传导介质等的可传热的材料而连接。
如图2所示，供冷却液流通的冷却液流道3形成于壳体2的内部。冷却液流道3具有多个主流道管部31、至少一个流入侧集合管部32及至少一个流出侧集合管部33。
主流道管部31配置于定子铁心101的外周面101c的附近。本实施方式的多个主流道管部31分别沿着定子铁心101的轴向呈直线状延伸。但是，多个主流道管部31也可以是以分别沿着定子铁心101的周向延伸的方式设置。在壳体2的内部，多个主流道管部31以环绕定子铁心101的方式，在沿着定子铁心101的外周的D3方向上隔开固定间隔平行排列。本实施方式的主流道管部31构成为分别使冷却液从图1及图2的上方朝向下方流通。
流入侧集合管部32设置成沿着定子铁心101的外周的环状。流入侧集合管部32以分别与主流道管部31的内部连通的方式，将所有主流道管部31的上游侧端部31a集中连接。如图2所示，在流入侧集合管部32上，连接使冷却液流入冷却液流道3内的至少一个流入管321。
流出侧集合管部33与流入侧集合管部32同样，设置成沿着定子铁心101的外周的环状。流出侧集合管部33以分别与主流道管部31的内部连通的方式，将所有主流道管部31的下游侧端部31b集中连接。如图2所示，在流出侧集合管部33上，连接使冷却液流出冷却液流道3内的至少一个流出管331。
在所有主流道管部31的内部，分别设置使在主流道管部31中流通的冷却液产生涡流的涡旋产生部4。如图1及图2所示，涡旋产生部4配置于主流道管部31的上游侧端部31a的附近。借由设置该涡旋产生部4，可以使主流道管部31内容易地产生涡流，因此冷却液流道3的热传递性提高。由此，主流道管部31内的温度梯度大幅减少，作为发热部的定子铁心101的冷却效率进一步提高。
如图3及图4所示，本实施方式的涡旋产生部4具有多个偏转板41，所述多个偏转板41沿着主流道管部31的周向(图3及图4中的D4方向)排列。本实施方式的多个偏转板41从主流道管部31的径向的中心朝向主流道管部31的内壁面31c呈放射状延伸。但是，多个偏转板41也可以是以从主流道管部31的内壁面31c朝向主流道管部31的径向的中心延伸的方式设置。本实施方式的涡旋产生部4具有5片偏转板41，但偏转板41的数量不限定于5片。
沿着冷却液的流动方向的偏转板41的下游端41a侧分别沿着主流道管部31的周向的同一方向弯曲。由此，多个偏转板41如图3中的主流道管部31内的箭头所示，使主流道管部31的内部的冷却液的流动向主流道管部31的周向的同一方向偏转。因此，从流入侧集合管部32流入主流道管部31的冷却液借由与涡旋产生部4的多个偏转板41碰撞，而以涡流的状态流通。由于涡旋产生部4配置于主流道管部31的上游侧端部31a的附近，因此流入主流道管部31的冷却液可以在朝向流出侧集合管部33呈直线状延伸的主流道管部31的全长上维持涡流的状态。
如图3所示，本实施方式的涡旋产生部4的多个偏转板41一体地设置于主流道管部31的内壁面31c。亦即，图4所示的偏转板41的外侧端部41b分别连接于内壁面31c。由于可以使沿着主流道管部31的内壁面31c的冷却液与偏转板41碰撞而偏转，因此可以使在主流道管部31中流通的冷却液整体有效率地成为涡流。因此，根据本实施方式的涡旋产生部4，可以使主流道管部31内更有效率地产生涡流。
这样的水套1可以借由以下方式制造：使用同一金属材料(粉体金属、金属丝等)，利用层叠成型法对壳体2与在主流道管部31的内部的具有涡旋产生部4的冷却液流道3进行层叠成型。根据该制造方法，可以使用3D打印机容易地将壳体2与在主流道管部31的内部的具有涡旋产生部4的冷却液流道3一体成形。作为金属材料，可以使用热传导性良好的铝系、铜系等的金属材料。
利用3D打印机的层叠成型法(Additive Manufacturing)例如在使用粉体金属作为金属材料的情况下，是借由反复进行以下两个步骤，将水套1沿着作为主流道管部31的长度方向的D1方向立体层叠成型，所述两个步骤是：借由对底板上铺满的粉体金属照射作为热源的激光或电子束来进行要成型的部分的熔融、凝固；及，使底板移动来铺满新的粉体金属。根据这样的层叠成型法，可以使用3D打印机简单地制造水套1，所述水套1能够进一步提高定子铁心101的冷却效率。由于主流道管部31内的涡旋产生部4所产生的涡流，成型后残留在冷却液流道3内的金属材料的去除性也提高。
综上所述，根据本实施方式的水套1，起到以下效果。亦即，本实施方式的水套1在配置于作为发热部的定子铁心101的外周的壳体2的内部具有冷却液流道3。冷却液流道3具有：主流道管部31，配置于定子铁心101的外周附近，呈直线状延伸，并且沿着定子铁心101的外周排列多个；流入侧集合管部32，将主流道管部31的上游侧端部31a集中连接，使冷却液流入；及，流出侧集合管部33，将主流道管部31的下游侧端部31b集中连接，使冷却液流出。主流道管部31在内部的上游侧端部31a附近分别具有产生涡流的涡旋产生部4。由此，可以借由涡旋产生部4使冷却液流道3的直线状延伸的主流道管部31内产生涡流，因此冷却液流道3的热传递性提高，可以进一步提高定子铁心101的冷却效率。
本实施方式的涡旋产生部4具有多个偏转板41，所述多个偏转板41使主流道管部31的内部的冷却液的流动向主流道管部31的周向的同一方向偏转。由此，可以借由主流道管部31内的多个偏转板41，使主流道管部31内容易地产生涡流。
本实施方式的多个偏转板41一体地设置于主流道管部31的内壁面31c。由此，可以借由从主流道管部31的内壁面31c延伸的多个偏转板41，使主流道管部31内更有效率地产生涡流。
本实施方式的水套1的制造方法是借由使用金属材料进行层叠成型来一体成形。由此，可以使用3D打印机简单地制造水套1，所述水套1能够进一步提高定子铁心101的冷却效率。由于主流道管部31内的涡旋产生部4所产生的涡流，成型后残留在冷却液流道3内的金属材料的去除性也提高。
以上的实施方式所示的水套1设置于发热部为定子铁心101的电动机100，但发热部不限定于电动机100。水套1可以设置于需要利用冷却液进行冷却的各种发热部。
附图标记
1：水套
2：壳体
3：冷却液流道
31：主流道管部
31a：上游侧端部
31b：下游侧端部
31c：内壁面
32：流入侧集合管部
33：流出侧集合管部
4：涡旋产生部
41：偏转板
101：定子铁心(发热部)

Claims (4)

1.一种水套，其在配置于发热部的外周的壳体的内部具有冷却液流道，所述水套的特征在于，前述冷却液流道具有：
主流道管部，配置于前述发热部的外周附近，呈直线状延伸，并且沿着前述发热部的外周排列多个；
流入侧集合管部，将前述主流道管部的上游侧端部集中连接，使冷却液流入；及，
流出侧集合管部，将前述主流道管部的下游侧端部集中连接，使冷却液流出；并且，
前述主流道管部在内部的前述上游侧端部附近分别具有产生涡流的涡旋产生部。
2.根据权利要求1所述的水套，其中，前述涡旋产生部具有多个偏转板，所述多个偏转板使前述主流道管部的内部的冷却液的流动向前述主流道管部的周向的同一方向偏转。
3.根据权利要求2所述的水套，其中，前述多个偏转板一体地设置于前述主流道管部的内壁面。
4.一种水套的制造方法，其特征在于，借由使用金属材料进行层叠成型而将根据权利要求1至3中任一项所述的水套一体成形。
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