(57)【要約】【課題】  第１フレームエンドの第１フランジ部の一部への応力集中を抑制することができる回転電機を提供する。【解決手段】  第１フレームエンド３０の第１フランジ部３２の凹部３４の側壁面は、通孔３６に対し回転軸心２２とは反対側に位置する第１壁面７４、通孔３６に対し回転軸心２２側に位置する第２壁面７５、および、第１壁面７４と第２壁面７５との端部同士を接続する一対の第３壁面７６から構成される。第１壁面７４と底面３５との隅８５のうち仮想直線７２上に位置する部位を第１特定部位８６とし、第２壁面７５と底面３５との隅８７のうち仮想直線７２上に位置する部位を第２特定部位８８とし、第３壁面７６と底面３５との隅のうち第１仮想円７３上に位置する部位を第３特定部位８９とすると、第３特定部位８９の曲率半径は、第１特定部位８６の曲率半径、および、第２特定部位８８の曲率半径よりも大きい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ（１４）と、
前記ステータの内側で回転可能に設けられているロータ（１７）と、
前記ステータおよび前記ロータを収容しているケース（１１）と、
前記ケースに対し軸方向の一方に設けられ、前記ケースよりも径方向外側に突き出している第１フランジ部（３２）を有する第１フレームエンド（３０）と、
前記ケースに対し軸方向の他方に設けられ、前記第１フレームエンドとの間に前記ケースを挟持し、前記ケースよりも径方向外側に突き出している第２フランジ部（４２）を有する第２フレームエンド（４０）と、
前記第１フランジ部の通孔（３６）を挿通して前記第２フランジ部にねじ込まれているスルーボルト（５０）と、
を備え、
前記第１フランジ部は、前記第２フランジ部とは反対側の側面（３３）から当該第２フランジ部側に凹み、前記スルーボルトの座面となる底面（３５）を有する凹部（３４）を形成し、
前記凹部のうち、前記底面を取り囲んでいる側壁面は、前記通孔に対し前記回転軸心とは反対側に位置している第１壁面（７４）、前記通孔に対し前記回転軸心側に位置している第２壁面（７５）、および、前記第１壁面と前記第２壁面との端部同士を接続している一対の第３壁面（７６）から構成され、
前記回転軸心と前記通孔の軸心（７１）とを通る仮想的な直線を仮想直線（７２）とし、前記回転軸心を中心とし且つ前記通孔の軸心を通る仮想的な円を第１仮想円（７３）とし、前記第１壁面と前記底面との隅（８５）のうち前記仮想直線上に位置する部位を第１特定部位（８６）とし、前記第２壁面と前記底面との隅（８７）のうち前記仮想直線上に位置する部位を第２特定部位（８８）とし、前記第３壁面と前記底面との隅（８３、８４）のうち前記第１仮想円上に位置する部位を第３特定部位（８９）とすると、
前記第３特定部位の曲率半径（ｒ３）は、前記第１特定部位の曲率半径（ｒ１）、および、前記第２特定部位の曲率半径（ｒ２）よりも大きいことを特徴とする回転電機（１０）。
【請求項２】
前記第１壁面と前記底面との隅の曲率半径、前記第２壁面と前記底面との隅の曲率半径、および、前記第３壁面と前記底面との隅の曲率半径は、前記通孔の軸心まわりの周方向において変化するとき連続的に変化することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記第１壁面は、前記通孔の軸心に垂直な断面の形状が、前記通孔と同心の仮想的な円である第２仮想円（７７）の一部と一致する曲面であり、
前記第２壁面および前記第３壁面は、前記通孔の軸心に垂直な断面において前記第２仮想円に対し外側に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記第２壁面は、前記通孔の軸心に垂直な断面において前記回転軸心側に凸となる曲面、または、平面であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項５】
前記第３壁面は、前記第１壁面から前記第１仮想円に行くほど前記仮想直線から離れる第１構成部（８１）、および、前記第１仮想円から前記第２壁面に行くほど前記仮想直線に近づく第２構成部（８２）、から構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項６】
前記第２壁面と前記底面との隅の曲率半径は、前記第２特定部位から前記第３壁面の前記第２構成部側に行くほど大きくなり、
前記第３壁面の前記第１構成部と前記底面との隅の曲率半径は、前記第１壁面側から前記第２構成部側に行くほど大きくなることを特徴とする請求項５に記載の回転電機。
【請求項７】
前記第２壁面は、前記底面から前記側面に行くほど前記通孔の軸心から離れるように傾斜していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステータおよびロータが収容されたケースを軸方向に挟む第１フレームエンドおよび第２フレームエンドと、これらの第１フレームエンドと第２フレームエンドとを締結するスルーボルトとを備える回転電機が知られている。例えば特許文献１に開示されたスタータのモータでは、第１フレームエンドは、径方向外側に突き出す第１フランジ部を有し、また第２フレームエンドは、径方向外側に突き出す第２フランジ部を有している。スルーボルトは、第１フランジ部と第２フランジ部とを締結している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８４７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１のモータでは、スルーボルトの頭部の全てが第１フランジ部に対しケースとは反対側に露出しているため、スルーボルトの頭部が他の部品に干渉するおそれがある。
そこで発明者等は、第１フランジ部にざぐり穴を形成し、このざぐり穴内にスルーボルトの頭部の全部または一部を隠すことにより、スルーボルトの頭部と他の部品との干渉を回避することを考えている。ざぐり穴とは横断面形状が円形の有底穴であり、このざぐり穴の底面と側壁面との隅の丸みは周方向で一定である。
【０００５】
ところが、第１フランジ部にざぐり穴を形成すると、スルーボルトの締め付け等により第１フランジ部を第２フランジ部側に押圧するような荷重が生じるとき、ざぐり穴の一部に応力が集中するという問題が生じる。上記ざぐり穴の一部とは、ロータの回転軸心を中心とし且つざぐり穴の軸心を通る仮想的な円を仮想円とすると、ざぐり穴の底面と側壁面との隅のうち仮想円上に位置する部分付近である。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、第１フレームエンドの第１フランジ部の一部への応力集中を抑制することができる回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による回転電機では、第１フレームエンドの第１フランジ部は、第２フレームエンドの第２フランジ部とは反対側の側面から当該第２フランジ部側に凹む凹部を有する。凹部の底面は、スルーボルトの座面となる。凹部のうち、底面を取り囲んでいる側壁面は、通孔に対し回転軸心とは反対側に位置している第１壁面、通孔に対し回転軸心側に位置している第２壁面、および、第１壁面と第２壁面との端部同士を接続している一対の第３壁面から構成されている。
【０００８】
回転軸心と通孔の軸心とを通る仮想的な直線を仮想直線とし、回転軸心を中心とし且つ通孔の軸心を通る仮想的な円を第１仮想円とする。また、第１壁面と底面との隅のうち仮想直線上に位置する部位を第１特定部位とし、第２壁面と底面との隅のうち仮想直線上に位置する部位を第２特定部位とし、第３壁面と底面との隅のうち第１仮想円上に位置する部位を第３特定部位とする。特に本発明は、第３特定部位の曲率半径が、第１特定部位の曲率半径、および、第２特定部位の曲率半径よりも大きいことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、スルーボルトの締め付け等により第１フランジ部に荷重がかかるとき応力が集中する傾向にある第３特定部位の曲率半径は、他の隅の曲率半径よりも大きく設定されている。そのため、第３特定部位への応力集中を抑制することができる。これにより、第１フレームエンドを可及的に薄くして装置体格を小型化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態によるモータが適用された駆動装置を示す図である。
【図２】図１のモータのうち第１フレームエンドの第１フランジ部を矢印ＩＩ方向から見た図である。
【図３】図１のモータの矢印ＩＩＩ部分の拡大図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図であって、スルーボルトの図示を省略した図である。
【図６】横断面形状が円形のざぐり穴が凹部として設けられる第１比較形態において、第１フレームエンドの第１フランジ部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による「回転電機」としてのモータが適用された駆動装置を図１に示す。駆動装置５は、車両用電動パワーステアリングの動力源として用いられる。先ず、駆動装置５の概略構成を図１に基づき説明する。駆動装置５は、モータ１０と、モータ１０を制御する制御装置６０とが一体に設けられた機電一体型駆動装置である。
【００１２】
モータ１０は、３相ブラシレスモータであり、ケース１１、ステータ１４、ロータ１７、回転軸２３、第１フレームエンド３０、第２フレームエンド４０およびスルーボルト５０を備えている。
ケース１１は、軟磁性材料からなる円筒状部材である。
ステータ１４は、ケース１１の内側に嵌めつけられている筒状のステータコア１５と、ステータコア１５に巻回されている巻線１６とから構成されている。
【００１３】
ロータ１７は、ステータ１４の内側で回転可能に設けられており、ロータコア１８、複数の第１磁極１９、複数の第２磁極２１から構成されている。ロータコア１８は、筒状であり、ステータコア１５と同軸上に設けられている。各第１磁極１９は、周方向で等間隔に設けられ、ロータコア１８の外壁に固定されている。各第２磁極２１は、各第１磁極１９間に設けられ、ロータコア１８の外壁に固定されている。
【００１４】
回転軸２３は、ロータコア１８の回転軸心２２に沿って延びるシャフトであり、ロータ１７と一体に回転可能である。
第１フレームエンド３０は、ケース１１の一方の開口端１２を塞いでいる第１カバー部３１と、第１カバー部３１から径方向外側に突き出している複数の第１フランジ部３２とを有している。第１カバー部３１は、当該第１カバー部３１の中央に設けられた軸受３８を介して回転軸２３の一端部を支持している。第１フランジ部３２は、第２フランジ部４２とは反対側の側面３３から第２フランジ部４２側に凹む凹部３４と、凹部３４の底面３５の中央を貫通している通孔３６とを有している。本実施形態では、第１フランジ部３２は３つ設けられている。各第１フランジ部３２は、周方向で等間隔に設けられている。
【００１５】
第２フレームエンド４０は、ケース１１の他方の開口端１３を塞いでいる第２カバー部４１と、第２カバー部４１から径方向外側に突き出している複数の第２フランジ部４２とを有している。第２カバー部４１は、当該第２カバー部４１の中央に設けられた軸受４８を介して回転軸２３の他端部を支持している。第２フランジ部４２は、周方向位置が第１フランジ部３２の通孔３６と一致する箇所にめねじ４３を有している。本実施形態では、第２フランジ部４２は３つ設けられている。各第２フランジ部４２は、周方向で等間隔に設けられている。
【００１６】
スルーボルト５０は、頭部５１、軸部５２、および、ねじ部５３から構成されている。スルーボルト５０は、第１フレームエンド３０の第１フランジ部３２に対し凹部３４側から通孔３６に挿入され、ねじ部５３が第２フレームエンド４０の第２フランジ部４２のめねじ４３にねじ込まれることによって、第１フランジ部３２と第２フランジ部４２とを締結している。凹部３４の底面は、スルーボルト５０の座面となる。
【００１７】
制御装置６０は、第１フレームエンド３０に固定されているハウジング６１内に設けられた、図示しないインバータを構成するパワーモジュールやマイコン等の電子部品を有し、各種センサからの信号に基づきモータ１０のステータ１４の巻線１６への通電を制御する。各相の巻線１６の通電が順次切り替えられると、ステータ１４に回転磁界が生じる。この回転磁界により、ロータ１７が回転軸２３とともに回転する。
【００１８】
第１フレームエンド３０および第２フレームエンド４０は、アルミ合金からなるダイカスト製であり、放熱性が良好であるとともに各部品を精度良く配置することができる。特に、第１フレームエンド３０は、制御装置６０の電子部品が実装された基板等を取り付けるために図示しない取付部を有しており、上記基板を精度良く配置することができる。
【００１９】
次に、モータ１０の特徴構成を図１〜図５に基づき説明する。以下では、回転軸心２２と通孔３６の軸心７１とを通る仮想的な直線を仮想直線７２と記載し、また、回転軸心２２を中心とし且つ軸心７１を通る仮想的な円を第１仮想円７３と記載する。
【００２０】
図１〜図４に示すように、第１フレームエンド３０の第１フランジ部３２の凹部３４のうち、底面３５を取り囲んでいる側壁面は、通孔３６に対し回転軸心２２とは反対側に位置している第１壁面７４、通孔３６に対し回転軸心２２側に位置している第２壁面７５、および、第１壁面７４と第２壁面７５との端部同士を接続している一対の第３壁面７６、から構成されている。
【００２１】
図５に示すように、第１壁面７４は、軸心７１に垂直な断面の形状が、通孔３６と同心の仮想的な円である第２仮想円７７の一部と一致する曲面である。一方、第２壁面７５および第３壁面７６は、軸心７１に垂直な断面において第２仮想円７７に対し外側に位置している。
【００２２】
第２壁面７５は、軸心７１に垂直な断面において曲率中心７８が通孔３６に対し回転軸心２２とは反対側に位置する曲面である。図３に示すように、第２壁面７５は、底面３５から側面３３に行くほど軸心７１から離れるように傾斜している。
【００２３】
図２および図５に示すように、第３壁面７６は、第１構成部８１および第２構成部８２から構成されている。第１構成部８１は、第１壁面７４から第１仮想円７３に行くほど仮想直線７２から離れるように形成されている。そして、第２構成部８２は、第１仮想円７３から第２壁面７５に行くほど仮想直線７２に近づくように形成されている。第３壁面７６の第１構成部８１と第２構成部８２との接続部は丸みを帯びており、また第３壁面７６の第２構成部８２と第２壁面７５との接続部は丸みを帯びている。第３壁面７６は、曲面と平面とが複合した面からなる複合面である。
【００２４】
上述のような側壁面を有する凹部３４が設けられている本実施形態では、図６に示すように横断面形状が円形のざぐり穴１０１が凹部として設けられる第１比較形態と比べて、図２に示すように凹部３４の側壁面が回転軸心２２まわりの周方向へ後退させられている。その結果、後退させられている部分、すなわち第３壁面７６の第１構成部８１と底面３５との隅８３の曲率半径、および、第３壁面７６の第２構成部８２と底面３５との隅８４の曲率半径を比較的大きく設定することが可能となる。
【００２５】
本実施形態では、第１壁面７４と底面３５との隅８５は丸みを帯びており、この隅８５の曲率半径は、軸心７１まわりの周方向において一定である。以下、隅８５のうち仮想直線７２上に位置する部位を第１特定部位８６と記載する。
【００２６】
第２壁面７５と底面３５との隅８７は丸みを帯びており、この隅８７の曲率半径は、軸心７１まわりの周方向の端部ほど大きくなるように設定されている。具体的には、隅８７のうち仮想直線７２上に位置する部位を第２特定部位８８とすると、隅８７の曲率半径は、第２特定部位８８から第３壁面７６の第２構成部８２に行くほど連続的に大きくなるように設定されている。
【００２７】
第３壁面７６の第１構成部８１と底面３５との隅８３は丸みを帯びており、この隅８３の曲率半径は、第１壁面７４から第１仮想円７３に行くほど連続的に大きくなるように設定されている。第３壁面７６の第２構成部８２と底面３５との隅８４の曲率半径は、軸心７１まわりの周方向において一定である。
【００２８】
上述のように各隅の曲率半径が設定されることによって、第３壁面７６と底面３５との隅のうち第１仮想円７３上に位置する部位を第３特定部位８９とすると、図４に示す第３特定部位８９の曲率半径ｒ３は、図３に示す第１特定部位８６の曲率半径ｒ１、および、第２特定部位８８の曲率半径ｒ２よりも大きくなる。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態によるモータ１０では、スルーボルト５０の締め付け等により第１フランジ部３２に荷重がかかるとき応力が集中する傾向にある第３特定部位８９の曲率半径は、他の隅の曲率半径よりも大きく設定されている。そのため、第３特定部位８９への応力集中が抑制される。したがって、第１フレームエンド３０を可及的に薄くして、装置体格を小型化することができる。
【００３０】
また、本実施形態では、隅８７、隅８３および隅８４の曲率半径は、軸心７１まわりの周方向において変化するとき連続的に変化している。そのため、凹部３４の一部への応力集中がさらに抑制される。
【００３１】
また、本実施形態では、第１壁面７４は、軸心７１に垂直な断面の形状が第２仮想円７７の一部と一致する曲面であり、第２壁面７５および第３壁面７６は、軸心７１に垂直な断面において第２仮想円７７に対し外側に位置している。これにより、凹部３４の側壁面を回転軸心２２まわりの周方向へ後退させて、当該後退させた部分の曲率半径を比較的大きく設定することができる。
【００３２】
また、本実施形態では、第２壁面７５は、軸心に垂直な断面において曲率中心７８が通孔３６に対し回転軸心２２とは反対側に位置する曲面Ｚである。言い換えれば、第２壁面７５は、回転軸心２２側に凸となる曲面であり且つ曲率半径が第２仮想円７７の半径よりも大きい。そのため、第２壁面が通孔側に凸となる曲面である場合と比べて、第２特定部位８８への応力集中を抑制することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、第３壁面７６は、第１壁面７４から第１仮想円７３に行くほど仮想直線７２から離れる第１構成部８１、および、第１仮想円７３から第２壁面７５に行くほど仮想直線７２に近づく第２構成部８２、から構成されている。これにより、凹部３４の側壁面を回転軸心２２まわりの周方向へ後退させて、当該後退させた部分の曲率半径を比較的大きく設定することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、隅８７の曲率半径は、第２特定部位８８から第３壁面７６の第２構成部８２側に行くほど大きくなり、隅８３の曲率半径は、第１壁面７４側から第２構成部８２側に行くほど大きくなる。そのため、凹部３４の一部への応力集中が一層抑制される。
【００３５】
また、本実施形態では、第２壁面７５は、底面３５から側面３３に行くほど軸心７１から離れるように傾斜している。そのため、第２特定部位８８への応力集中を一層抑制することができる。
【００３６】
（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、第１壁面の曲率半径は一定でなくてもよい。
本発明の他の実施形態では、第２壁面の曲率半径は一定でなくてもよい。また、第２壁面は、平面であってもよいし、平面と曲面とが複合した複合面であってもよい。
本発明の他の実施形態では、第２壁面は、通孔の軸心を通る断面形状が当該軸心に対し平行であってもよい。
【００３７】
本発明の他の実施形態では、第３壁面は、曲面のみから構成されてもよい。その場合、第３壁面の曲率半径は、一定であっても一定でなくてもよい。要するに、第３壁面は、通孔の軸心に垂直な断面において第２仮想円に対し外側に位置していればよい。
本発明の他の実施形態では、第１フレームエンドの第１フランジ部の凹部の側壁面と底面との隅の曲率半径が最大となる箇所は、第３壁面と底面との隅のどこであってもよい。つまり、上記曲率半径が最大となる箇所は、第３特定部位上にあってもよいし、第３特定部位に対し第１壁面側にあってもよいし、第３特定部位に対し第２壁面側にあってもよい。
【００３８】
本発明の他の実施形態では、第１フレームエンドおよび第２フレームエンドは、アルミ合金に限らず、その他の材料から構成してもよい。また、第１フレームエンドおよび第２フレームエンドは、ダイカストに限らず、例えば切削等の他の方法で製作してもよい。
本発明の他の実施形態では、第１フランジ部および第２フランジ部は、２つ、または４つ以上設けられてもよい。また、各フランジ部は、必ずしも周方向で等間隔に設けられなくてもよい。
本発明の他の実施形態では、モータは、車両用電動パワーステアリング以外の装置に設けられてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０・・・回転電機                    １４・・・ステータ
１７・・・ロータ                      ２２・・・回転軸心
３２・・・第１フランジ部              ３０・・・第１フレームエンド
３５・・・底面                        ３４・・・凹部
３６・・・通孔                        ５０・・・スルーボルト
７１・・・軸心                        ７２・・・仮想直線
７４・・・第１壁面                    ７５・・・第２壁面
７６・・・第３壁面                    ８３、８４、８５、８７・・・隅
８６・・・第１特定部位                ８８・・・第２特定部位
８９・・・第３特定部位
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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