(57)【要約】【課題】外筒リングを用いるステータの固定構造において、圧縮応力の増大による損失の悪化を抑制しつつ、必要な締付荷重を確保する。【解決手段】ステータ２０１の固定に外筒リング４０１を用いる。外筒リング４０１は、ステータ２０１の外周に圧嵌し、その内周面においてステータ２０１の外周面に圧接して、ステータ２０１に対し、径方向内方に向けて締付荷重を与える一方、その外周面の少なくとも一部においてケース３０１の内周面に圧接する。外筒リング４０１は、径方向の寸法又は厚さがステータ２０１の軸方向に関する両端部４０１ａ，４０１ｃと、その間の中間部４０１ｂとで異なり、ステータ２０１に対し、両端部４０１ａ，４０１ｃにおいて中間部４０１ｂよりも大きな締付荷重を与える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機のステータをケースの内部に固定するステータの固定構造であって、
前記ステータの外周に圧嵌する外筒リングであって、前記ステータ及びケースの間に介在し、その内周面において前記ステータの外周面に圧接して、前記ステータに対し、径方向内方に向けて締付荷重を与える一方、その外周面の少なくとも一部において前記ケースの内周面に圧接する外筒リングを備え、
前記外筒リングは、径方向の寸法又は厚さを前記ステータの軸方向に関する両端部と、その間の中間部とで異ならせることにより、前記ステータに対し、前記両端部において前記中間部よりも大きな前記締付荷重を与える、
ステータの固定構造。
【請求項２】
前記外筒リングの両端部のうち少なくとも一方の端部の外周に樹脂リングを備え、
前記外筒リングの外周面は、前記樹脂リングを介して前記ケースの内周面に圧接する請求項１に記載のステータの固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータの固定構造に関し、詳細には、回転電機のステータを、外筒リングを用いてケースの内部に固定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機のステータをケースの内部に固定する技術として、ケースの焼締めによる方法が知られている。ここで、ケースの肉厚が軸方向又は周方向に不均一である等の理由により、焼締めによってステータ（ステータコア）にかかる締付荷重が不均一となると、ステータの内周面に変形が生じて、コギングトルクが増大してしまう。このような問題を解決する技術として、下記特許文献１に記載のように、ケースの外周に肉厚が不均一となる凸部が存在する場合に、この凸部と対応するケースの内周に凹部を設けることで、ステータにかかる締付荷重を均一化する、という技術が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３０６７５１号公報（段落番号０００７〜００１０、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前掲特許文献１に記載の技術には、次のような問題がある。ステータに用いられる電磁鋼板には、圧縮応力が生じると、鉄損と呼ばれる損失が著しく増大する性質がある。ここで、ステータの固定に外筒リングを用いる場合は、ステータ（ステータコア）が外筒リングによって外側から締め付けられるため、この圧縮応力による損失を避けることができない。そして、自動車搭載用の回転電機では、回転方向のトルク反力ばかりでなく、衝突時に生じる横方向重力をも考慮した締付荷重の設定が必要となる。換言すれば、車載用に設定される締付荷重は、ステータの回転方向のズレを防止するのに充分であるばかりでなく、衝突時における軸方向の抜けにも対応可能であることが要求される。この衝突時について考慮すべき軸方向の荷重（抜け荷重）は、トルク反力として回転方向にかかる荷重と比べて概して大きいことから、自動車搭載用の回転電機では、トルク反力のみを考慮することで足りる一般的な回転電機と比べてより大きな締付荷重が必要となる。前掲文献記載の技術のように、ステータに対してその全体に亘って均一に締付荷重をかける場合は、圧縮応力による損失がステータ全体に亘って均一に生じることから、抜け防止のために締付荷重を増大させる結果、圧縮応力による損失の悪化が顕著となる。
【０００５】
本発明は、以上の問題を考慮し、外筒リングを用いるステータの固定構造において、圧縮応力の増大による損失の悪化を抑制しつつ、必要な締付荷重を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るステータの固定構造は、回転電機のステータをケースの内部に固定するステータの固定構造であって、ステータの固定に外筒リングを用いる。この外筒リングは、ステータに外周に圧嵌し、その内周面においてステータの外周面に圧接して、ステータに対し、径方向内方に向けて締付荷重を与える一方、その外周面の少なくとも一部においてケースの内周面に圧接する。ここで、外筒リングは、径方向の寸法又は厚さをステータの軸方向に関する両端部と、その間の中間部とで異ならせることにより、両端部において中間部よりも大きな締付荷重を与える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、外筒リングの径方向の寸法又は厚さをステータの軸方向に関する両端部と中間部とで異ならせ、ステータに対し、外筒リングの両端部において比較的大きな締付荷重を与えることとしたので、ステータの抜けに対して必要な締付荷重をこの両端部によって確保することができる。これに加え、中間部において与えられる締付荷重を両端部よりも小さくしたことで、トルク反力を考慮した締付荷重の設定が可能であるとともに、中間部における締付荷重の不要な増大を回避して、圧縮応力による損失の悪化を抑制することができる。従って、本発明によれば、圧縮応力の増大による損失の悪化を抑制しつつ、必要な締付荷重を確保することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係るステータの固定構造を示す回転電機の断面図
【図２】圧縮応力による損失の悪化を示す説明図
【図３】本発明の他の実施形態に係るステータの固定構造を示す回転電機の断面図
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係るモータジェネレータ１ａの断面図であり、本実施形態に係るステータの固定構造を、このモータジェネレータ１ａをロータ１０１の回転軸方向に切断する断面によって示している。
【００１１】
本実施形態に係るモータジェネレータ１ａは、三相交流型の回転電機であり、電動機として機能させるばかりでなく、後述するロータシャフト１１１を駆動することによって発電機として機能させることもできる。このモータジェネレータ１ａを図示しない内燃機関と組み合わせてハイブリッド車の駆動源を構成することが可能であり、モータジェネレータ１ａによって燃料電池車等の電気自動車の駆動源を構成することも可能である。
【００１２】
モータジェネレータ１ａは、ロータ１０１とステータ２０１とを備えており、ロータ１０１及びステータ２０１は、ケース（又はハウジング）３０１に収容されている。ロータ１０１は、図示しないベアリングにより、ステータ２０１の径方向内方で回転自在に支持されており、ステータ２０１は、外筒リング４０１に嵌め込まれた状態でケース３０１の内部に固定されている。
【００１３】
ロータ１０１は、モータジェネレータ１ａの出力軸となるロータシャフト１１１と、このロータシャフト１１１に取り付けられたロータコア１２１及び一対のエンドプレート１３１，１３１とを備えている。ロータコア１２１は、珪素鋼板等の電磁鋼板をロータシャフト１１１の軸方向に積層して構成されており、ロータシャフト１１１に対し、これらの電磁鋼板が軸方向に連なる状態でロータシャフト１１１の外周に嵌め合わされ、エンドプレート１３１によって軸方向両側から挟み込むようにして挟持され、ロータシャフト１１１に固定されている。
【００１４】
ステータ２０１は、ステータコア２１１とコイル２２１とを備え、全体として円環状に形成されている。本実施形態において、ステータコア２１１は、ロータコア１２１と同様に磁性材料からなり、周方向に一定の角度毎に分割して形成されている。ステータコア２１１は、夫々円弧状に形成された複数のコアセグメントを円環状に繋ぎ合わせ、これを焼嵌めによって外筒リング４０１に嵌め込むことで締結される。ステータコア２１１の内周には、径方向内方に突出する複数の歯状突出部（ティース）が周方向に並べて設けられており、これらのティースに導線が巻き付けられることで、三相のコイル２２１，２２１・・・が形成されている。ステータコア２１１は、分割コアに限らず、複数の電磁鋼板を積層して形成されたものであってもよい。
【００１５】
本実施形態において、ステータ２０１は、外筒リング４０１の内側に嵌め込まれた状態で、ケース３０１の内部に収容固定されている。外筒リング４０１は、全体として円筒状をなしており、その内周面全体でステータ２０１（ステータコア２１１）の外周面と接している。外筒リング４０１は、内周面が円筒側面状に形成されているのに対し、その外周面は、ステータ２０１の軸方向に関する中間部４０１ｂで、外径ｒｂ又は厚さが縮小されている。具体的には、外筒リング４０１は、ステータ２０１の軸方向に関する両端部４０１ａ，４０１ｃにおいて等しい外径ｒａ，ｒｃを有する一方、これらの間の中間部４０１ｂにおいて両端部４０１ａ，４０１ｃの外径ｒａ，ｒｃよりも小さな外径ｒｂを有している（ｒａ＝ｒｃ＞ｒｂ）。本実施形態では、軸方向端部４０１ａ，４０１ｃの外径ｒａ，ｒｃを互いに一致させているが、これらの外径ｒａ，ｒｃは、中間部４０１ｂの外径ｒｂよりも大きいという条件を満たす限りにおいて、異なっていてもよい。
【００１６】
以上に加え、本実施形態では、外筒リング４０１の一方の軸方向端部４０１ａの外周に樹脂リング５０１を設け、外筒リング４０１とケース３０１との間にこの樹脂リング５０１を介在させている。樹脂リング５０１は、ステータ２０１を外筒リング４０１に嵌め込んで締結した後、軸方向端部４０１ａの外周面上に装着される。装着後、樹脂リング５０１に同軸加工を施し、この樹脂リング５０１によってケース３０１に対する印籠部を形成することで、ロータ１０１及びステータ２０１の同軸精度を高めることができる。
【００１７】
本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
【００１８】
本実施形態では、ステータコア２１１を締結する外筒リング４０１の外径ｒをステータ２０１の軸方向に関する両端部４０１ａ，４０１ｃと、その間の中間部４０１ｂとで異ならせ、両端部４０１ａ，４０１ｃにおいて中間部４０１ｂよりも外径ｒを大きく設定したことで、ステータ２０１に対し、外径ｒが大きい両端部４０１ａ，４０１ｃによって比較的大きな締付荷重を与え、衝突時におけるステータ２０１の抜けを防止するのに必要な締付荷重（抜け荷重）を確保することができる。そして、中間部４０１ｂの外径ｒｂを両端部４０１ａ，４０１ｃの外径ｒａ，ｒｃよりも縮小したことで、回転時のトルク反力に対してステータ２０１を回転方向に保持するのに必要な、最小限の締付荷重の設定が可能となり、中間部４０１ｂにおける締付荷重の不要な増大を回避して、圧縮応力による損失の悪化を抑制することができる。ここで、自動車駆動用の回転電機では、トルク反力に対する回り止めに必要な締付荷重よりも、抜け荷重のほうが一般的に大きいことから、中間部４０１ｂにおける締付荷重は、比較的小さくてよい。
【００１９】
図２は、ステータコア２１１にかかる圧縮及び引張方向の応力に対するモータジェネレータ１ａの損失（鉄損）を示している。同図から明らかなように、ステータコア２１１にかかる圧縮応力が増大するほど、大きな損失が生じることが分かる。本実施形態によれば、両側の軸方向端部４０１ａ，４０１ｃによってステータ２０１の抜けに対して必要な締付荷重を確保するとともに、中間部４０１ｂの締付荷重を最小限に抑えることができるので、圧縮応力の増大による損失の悪化を抑制しつつ、ステータ２０１の保持に必要な締付荷重を確保することができる。
【００２０】
また、本実施形態では、外筒リング４０１の外周面上に樹脂リング５０１を装着し、この樹脂リング５０１に同軸加工を施すことによってステータ２０１の同軸精度を確保することとしたので、外筒リング４０１を直接切削した場合に生じ易い締付荷重の不足を回避することができるとともに、品質上問題となり得る切り粉の混入を防止することができる。
【００２１】
なお、本実施形態では、樹脂リング５０１を、外筒リング４０１に対し、そのケース３０１に対する挿入方向後方の軸方向端部４０１ａに装着する場合について説明したが、樹脂リング５０１は、これとは反対の、挿入方向前方の軸方向端部４０１ｃに装着してもよい。図３は、本発明の他の実施形態として、前方の軸方向端部４０１ｃに樹脂リング５０１を装着した場合のモータジェネレータ１ｂの全体的な構成を、図１と同様の断面によって示している。
【００２２】
また、本実施形態では、ステータ２０１に対して外筒リング４０１の両端部４０１ａ，４０１ｃで大きな締付荷重を与えるため、両端部４０１ａ，４０１ｃと中間部４０１ｂとで外筒リング４０１の外径ｒを異ならせることとしたが、両端部４０１ａ，４０１ｃと中間部４０１ｂとで外筒リング４０１の内径を変えることで、両端部４０１ａ，４０１ｃがステータ２０１に与える締付荷重を増大させることも可能である。
【００２３】
更に、以上の説明では、電動機及び発電機の機能を併有するモータジェネレータ１ａを採用した場合について述べたが、本発明は、これに限らず、力行のみを目的として搭載される電動機や、発電（自動車の制動エネルギーの回生として行われる場合を含む。）のみを目的として搭載される発電機に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１ａ，１ｂ…モータジェネレータ、１０１…ロータ、１１１…ロータシャフト、１２１…ロータコア、１３１…エンドプレート、２０１…ステータ、２１１…ステータコア、２２１…コイル、３０１…ケース、４０１…外筒リング、４０１ａ，４０１ｃ…外筒リングの軸方向端部（両端部）、４０１ｂ…外筒リングの中間部、５０１…樹脂リング。
【図１】
2010246259.tif 000003
【図２】
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【図３】
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