(57)【要約】【課題】電動機について、ケーシングとステータコアの収縮ばめにおけるしめ代を大きくするという要求とケーシングの堅牢化という要求を、ステータコアの塑性変形問題を招くことなく、両立させる。【解決手段】外周を覆うケーシング１１、ケーシングの内側に収縮ばめで嵌合させて固定されるステータコア１２、およびステータコアの内側に配置されるロータコアを備えた電動機について、収縮ばめにおけるしめ代による応力に対するケーシングの耐力を調整するための耐力調整用溝１５をケーシングの内周面に形成するようにしている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周を覆うケーシング、前記ケーシングの内側に収縮ばめで嵌合させて固定されたステータコア、および前記ステータコアの内側に配置されるロータコアを備えた電動機において、
前記収縮ばめにおけるしめ代による応力に対する前記ケーシングの耐力を調整するための耐力調整用溝が前記ケーシングの内周面に形成されていることを特徴とする電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関し、特に自動車の駆動源として用いられる電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の電動機は、一般的な電動機と同様に、外周を覆うケーシング、ケーシングに固定されたステータコア（固定子）、およびステータコアの内側に配置されたロータコア（回転子）を主な要素としているが通常である。こうした自動車用電動機については例えば特許文献１に開示の例が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２４７７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動車に駆動源として電動機を用いる場合、その電動機には、従来の内燃機関に匹敵する出力性能が求められることになる。そのため高出力、高トルク、高回転に対応した電動機が必要となる。
【０００５】
また自動車用の電動機には、高い堅牢性が求められる。すなわち自動車用電動機には、その駆動力を車輪に伝える方式として、直接車輪に伝える方式（特許文献１）やデファレンシャルギアを介して伝える方式がある。そして後者の方式の場合、電動機のケーシングの一端側に設けられるフランジ部などを介して自動車の構造要素に片持ち構造で固定して搭載することになるのが一般的で、こうした片持ち構造にあっては、走行時の振動下で生じる偏荷重に耐え得るだけの高い堅牢性が求められる。
【０００６】
ところで、ステータコアのケーシングへの固定は、収縮ばめ、特に焼ばめでなされるのが通常である。この焼ばめ構造において、高出力、高トルク、高回転とうい要求を満足させるにはしめ代を大きくする必要がある。一方、高い堅牢性に応えるためには、ケーシングを肉厚にしてその曲げ強度を高める必要がある。しかし、大きなしめ代と肉厚化によるケーシングの堅牢化の両要求を満足させようとすると、ある時点でしめ代による応力でステータコアに弾性限界を超えた塑性変形（座屈）を生じてしまう場合がある。これは、堅牢なケーシングが変形をほとんど許さないため、しめ代による応力のほとんどがステータコアに集中することによる。
【０００７】
こうしたしめ代に起因するステータコアの塑性変形問題は、軽量化のためにケーシングをアルミ材で形成する場合にさらに大きくなる。ケーシングをアルミ材で形成すると、鉄材で形成する場合に比べて、例えば２００ｋｇもの軽量化が可能である。しかしケーシングをアルミ材で形成した場合には、鉄材で形成されるステータコアとの間で、電動機の駆動による温度上昇時に大きな温度差を生じ、したがって大きな熱膨張差を生じる。そしてその熱膨張差でさらにしめ代が実質的に増大することになり、その結果、ステータコアの塑性変形を生じ易くなる。
【０００８】
本発明は、以上のような知見に基づいてなされたものであり、その目的は、大きなしめ代とケーシングの堅牢化の両要求を満足させてもステータコアの塑性変形問題を有効に避けることを可能とする電動機、特に自動車用として適した電動機の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的のために本発明では、外周を覆うケーシング、前記ケーシングの内側に収縮ばめで嵌合させて固定されたステータコア、および前記ステータコアの内側に配置されるロータコアを備えた電動機において、前記収縮ばめにおけるしめ代による応力に対する前記ケーシングの耐力を調整するための耐力調整用溝が前記ケーシングの内周面に形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、収縮ばめにおけるしめ代による応力に対するケーシングの耐力を調整するための耐力調整用溝をケーシングに設けるようにしている。この耐力調整用溝は断面形状効果をもたらし、これにより、十分な堅牢性を得られるだけの肉厚をケーシングに与えてもケーシングは弾性変形が容易となり、しめ代による応力を容易に吸収することができる。したがって、しめ代による応力がステータコアに集中するのを避けることができ、ステータコアに塑性変形を生じるような事態を有効に防ぐことができる。この結果、自動車用として電動機に求められる高出力、高トルク、高回転とうい仕様に応えるためにケーシングへのステータコアの収縮ばめにおけるしめ代を大きくするという要求をステータコアの塑性変形問題を伴うことなく満足させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１に一実施形態による自動車用の電動機の外観を示し、図２にその内部構造を示す。これらの図に見られるように、本実施形態の電動機は、電動機本体１に給電用電線部２、冷却配管３、および信号取出し部４を組み付けた構成とされている。
【００１２】
本例の電動機本体１は、永久磁石型同期電動機であり、外周を覆う円筒状のケーシング１１、ケーシング１１の内側に焼ばめで嵌合させて固定されたステータコア１２、およびステータコア１２の内側に配置される永久磁石式のロータコア１３を備えた構成とされている。またそのケーシング１１の前端部にフランジ部１４が設けられ、このフランジ部１４を介して自動車の構造要素に片持ち構造で固定して搭載できるようにされている。このように自動車への搭載を片持ち構造で行えるようにすることには、自動車への搭載における組立性やその後の保守・管理性を高めることができるという利点があり、好ましい形態である。
【００１３】
ケーシング１１の縦断面構造を図３に示し、端面構造を図４に示す。図４に見られるように、ケーシング１１は、所定の肉厚ｔが与えられるとともに、その内周面（嵌合面）に細長い耐力調整用溝１５が一定の間隔で多数形成され、肉厚ｔの厚肉部分１１ａとそれよりも薄い薄肉部分１１ｂが交互に配列する構造とされている。耐力調整用溝１５は、ケーシング１１へのステータコア１２の焼ばめにおけるしめ代による応力に対するケーシング１１の耐力、つまり弾性変形性を調整する機能を負っている。したがって、その深さや数は、ケーシング１１の材質や肉厚ｔ、それにしめ代などを主なパラメータとして決められることになる。
【００１４】
このようなケーシング１１は、肉厚ｔを与えることで大きな断面係数が得られるようにされ、これにより、走行時の振動下で片持ち構造固定状態に対して生じる偏荷重に耐え得るだけの高い堅牢性、具体的には曲げ強度を実現できる。その一方でケーシング１１は、耐力調整用溝１５が設けられることによる断面形状効果により、十分な肉厚ｔを有しながら弾性変形、特に周方向での伸張変形が容易となっており、これによりしめ代による応力を容易に吸収することができる。したがって、しめ代による応力がステータコア１２に集中するのを避けることができ、ステータコア１２に塑性変形を生じるような事態を有効に防ぐことができる。この結果、自動車用として電動機に求められる高出力、高トルク、高回転とうい仕様に応えるためにケーシング１１へのステータコア１２の焼ばめにおけるしめ代を大きくするという要求をステータコア１２の塑性変形問題を伴うことなく満足させることができる。また軽量化のためにケーシング１１をアルミ材で形成した場合に、鉄材のステータコア１２との熱膨張差によりしめ代が実質的に増大することに伴うステータコア１２の塑性変形問題も有効に防ぐことができる。
【００１５】
ステータコア１２は、図５に示すように、鉄損低減のために、薄板ケイ素鋼板の積層構造で構成されるのが一般的で、その端面構造を示す図６に見られるように、巻線用のスロット１６が一定の間隔で多数形成されており、このスロット１６に図２の巻線１７が施される。
【００１６】
ロータコア１３は、上記のように永久磁石式であり、永久磁石を用いて形成されている。このロータコア１３には、出力軸１８が例えばスプライン構造やキー構造で固定的に接続されている。そして出力軸１８は、ケーシング１１の前端部に組み付けられた前側ブラケット１９とケーシング１１の後端部に組み付けられた後側ブラケット２０のそれぞれに設けられる軸受２１、２２で回転可能に支持されている。
【００１７】
図７に示すのは、上記実施形態による電動機を駆動源として適用した大型トラックにおける電気駆動システムの構成例である。この例の電気駆動システムは、例えば２５０Ｋｗの電動機３１、電動機３１をインバータ方式で制御する制御部３２、電動機３１に駆動用の電力と制御用の電源を供給するバッテリ３３を主な要素としている。図８に示すのは、上記のような電気駆動システムによる駆動力の伝達システムの構成例である。この例では、電動機３１からの出力をデファレンシャルギア３４の介在で駆動輪３５に伝えるようにされている。
【００１８】
以上の例は、トッラクについて電動機だけを駆動源とする場合の例であったが、これに限られず、トラック以外の自動車への適用も当然に可能であり、その自動車としては特殊な自動車、例えば走行部に履帯（クローラ）を有する装軌型車両なども含まれる。また駆動システムとして、ガソリン機関やディーゼル機関などの内燃機関を電動機と組み合わせるハイブリッド方式（シリーズハイブリッド方式やパラレルハイブリッド方式）への適用も可能である。
【００１９】
また以上では永久磁石型同期電動機の例について説明したが、本発明は誘導型電動機についても適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、電動機について、ケーシングとステータコアの収縮ばめにおけるしめ代を大きくするという要求とケーシングの堅牢化という要求の両立を可能とするものであり、電動機の分野に広く利用することができ、特に自動車の駆動源用としての電動機の分野に有効性の高いものとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態による電動機の外観構造を示す図である。
【図２】図１の電動機の縦断面構造を示す図である。
【図３】ケーシングの縦断面構造を示す図である。
【図４】ケーシングの端面構造を示す図である。
【図５】ステータコアにおける薄板ケイ素鋼板の積層構造を示す図である。
【図６】ステータコアの端面構造を示す図である。
【図７】電動機を駆動源として適用した大型トラックにおける電気駆動システムの構成例を示す図である。
【図８】図７の電気駆動システムによる駆動力の伝達システムの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１１    ケーシング
１２    ステータコア
１３    ロータコア
１５    耐力調整用溝
３１    電動機
【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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【図７】
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【図８】
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