(57)【要約】【課題】保持リングからの面圧によるコアの損傷を低減する回転電機および回転電機のステータの提供。【解決手段】電動モータのステータは、複数のコア体が保持される円筒状のステータリング１５を備えている。ステータリング１５は、コア体が取り付けられる円筒部１５１と、モータハウジングに取り付けられる取付フランジ１５２とを有している。円筒部１５１と取付フランジ１５２との接合部１５５には、複数のフランジリブ１５６が形成されている。それぞれのフランジリブ１５６は、接合部１５５を半径方向外方または軸方向にプレス加工して形成されている。接合部１５５にフランジリブ１５６が設けられたことにより、フランジリブ１５６の背面に当たる接合部１５５の内周面には、複数の内周スリット１５７が形成されている。各々の内周スリット１５７が円周方向に伸長することにより、ステータリング１５は半径方向に拡張可能に形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに取り付けられたステータと、
前記ステータと半径方向に対向して設けられ、前記ステータに対し回転可能なロータと、
を備え、
前記ステータは、
円筒部の軸方向端部において、前記ハウジングに固定される取付フランジが半径方向外方に延びるように形成された保持リングと、
各々コイルが巻回されるとともに、円環状に並んだ状態で前記円筒部の内周面に圧入または焼き嵌めにより取り付けられた複数のコアと、
により形成された回転電機において、
前記保持リングにおける、前記取付フランジと前記円筒部との接合部位には、半径方向外方に突出したリブが形成され、
前記リブが設けられたことにより、前記リブの背面に当たる前記接合部位の内周面にはスリットが形成され、
前記スリットが円周方向に伸長することにより、前記保持リングは半径方向に拡張可能であることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記取付フランジ上には、前記ハウジングに固定される取付部材が挿通される取付穴が貫通し、
前記取付フランジの円周上の位置において、前記リブは、前記取付穴と一致する位置を避けて形成されたことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
前記リブは、
前記保持リングの前記接合部位をプレス加工することにより形成された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】
円筒部の軸方向端部において、ハウジングに固定される取付フランジが半径方向外方に延びるように形成された保持リングと、
各々コイルが巻回されるとともに、円環状に並んだ状態で前記円筒部の内周面に圧入または焼き嵌めにより取り付けられた複数のコアと、
を備え、
前記ハウジングに回転可能に取り付けられたロータに対し、半径方向外方に対向するように設けられた回転電機のステータにおいて、
前記保持リングにおける、前記取付フランジと前記円筒部との接合部位には、半径方向外方に突出したリブが形成され、
前記リブが設けられたことにより、前記リブの背面に当たる前記保持リングの内周面にはスリットが形成され、
前記スリットが円周方向に伸長することにより、前記保持リングは半径方向に拡張可能であることを特徴とする回転電機のステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータコアに通電することによりロータを駆動する回転電機および回転電機のステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
保持リングの内周面に、それぞれコイルが巻回された複数のコアが円環状に保持されて形成されたステータと、ステータと半径方向に対向するように形成されたロータとを備えた回転電機に関する従来技術があった（例えば、特許文献１参照）。これは、主にハイブリッド車両の車輪駆動用のモータとして使用されるもので、複数のコアを円環状に並べた状態で保持リングに固定し、その後、保持リングをモータハウジング内に取り付けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６６６７２７号公報
【特許文献２】特開２００８―８６１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１に開示された回転電機においては、複数のコアが保持リングの内周面に圧入固定されている。したがって、保持リング上にコアを移動不能に保持するため、複数のコアが円環状に並んだコア列の外径と、保持リングの内径との間には、所定の締め代（コア列の外径−保持リングの内径）を必要としていた。
【０００５】
しかしながら、回転電機の各々の部材には寸法上のばらつきがあり、このばらつきによって上述した締め代も変動する。寸法上のばらつきを考慮して、最悪の場合でも上述した所定の締め代が維持されるように各部材の寸法を設定すると、締め代が多めになった場合、保持リングの内周面からコア列の外周面に加えられる面圧が増大する。
【０００６】
各々のコアは、構成要素として多数の薄い電磁鋼板が積層されて形成されており、外周面に加えられた面圧によって座屈しやすい。特に、保持リングの軸方向端部において、モータハウジングへの取付用のフランジが形成されている場合、フランジがリインフォースメントの働きをして、保持リングの軸方向端部の剛性が増大する。このため、コアの端面に位置する電磁鋼板の座屈は、より著しくなる。
【０００７】
また、コア列を保持リングに固定する方法として、上述した常温による圧入以外に焼き嵌めがある。これは、保持リングを加熱して、その内径を拡張させた状態でコア列を嵌め込み、その後、保持リングを冷却して内径を収縮させることにより、保持リングにコア列を固定する方法である。
しかしながら、この方法によっても、冷却後の保持リングとコア列との間の締め代が大きい場合には、外周面に加えられた面圧によって電磁鋼板が座屈しやすい点については、圧入による場合と同様であった。
【０００８】
こういった、コアの構成要素の座屈を低減するための従来技術として、保持リングの円筒部に複数の貫通孔を形成するものがあった（例えば、上述した特許文献２参照）。これは、保持リングに形成された貫通孔により、保持リングが半径方向に拡張可能となり、保持リングからコアに加えられる面圧を低減することができるものである。
しかしながら、その反面、貫通孔が形成されることにより保持リングは、その強度が低下する。すなわち、保持リングの強度は、形成される貫通孔の数に応じて低下し、コアが保持リングから受ける面圧を低減することと、保持リングの強度を維持することとは相反する課題であった。
【０００９】
特に、コアの端面付近における座屈を低減するために、保持リングの軸方向端部に貫通孔を形成すれば、保持リングをハウジングに固定するためのフランジ自体の強度が低下し、ステータの支持剛性が不足する恐れがあった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、保持リングからの面圧によるコアの損傷を低減する回転電機および回転電機のステータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、請求項１に係る回転電機の発明の構成上の特徴は、ハウジングに取り付けられたステータと、ステータと半径方向に対向して設けられ、ステータに対し回転可能なロータと、を備え、ステータは、円筒部の軸方向端部において、ハウジングに固定される取付フランジが半径方向外方に延びるように形成された保持リングと、各々コイルが巻回されるとともに、円環状に並んだ状態で円筒部の内周面に圧入または焼き嵌めにより取り付けられた複数のコアと、により形成された回転電機において、保持リングにおける、取付フランジと円筒部との接合部位には、半径方向外方に突出したリブが形成され、リブが設けられたことにより、リブの背面に当たる接合部位の内周面にはスリットが形成され、スリットが円周方向に伸長することにより、保持リングを半径方向に拡張可能にしたことである。
【００１１】
請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１の回転電機において、取付フランジ上には、ハウジングに固定される取付部材が挿通される取付穴が貫通し、取付フランジの円周上の位置において、リブは、取付穴と一致する位置を避けて形成されたことである。
【００１２】
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または２の回転電機において、リブは、保持リングの接合部位をプレス加工することにより形成されたことである。
【００１３】
請求項４に係る回転電機のステータの発明の構成上の特徴は、円筒部の軸方向端部において、ハウジングに固定される取付フランジが半径方向外方に延びるように形成された保持リングと、各々コイルが巻回されるとともに、円環状に並んだ状態で円筒部の内周面に圧入または焼き嵌めにより取り付けられた複数のコアと、を備え、ハウジングに回転可能に取り付けられたロータに対し、半径方向外方に対向するように設けられた回転電機のステータにおいて、保持リングにおける、取付フランジと円筒部との接合部位には、半径方向外方に突出したリブが形成され、リブが設けられたことにより、リブの背面に当たる保持リングの内周面にはスリットが形成され、スリットが円周方向に伸長することにより、保持リングを半径方向に拡張可能にしたことである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る回転電機によれば、保持リングにおける取付フランジと円筒部との接合部位には、半径方向外方に突出したリブが形成され、リブが設けられたことにより、リブの背面に当たる接合部位の内周面にはスリットが形成され、スリットが円周方向に伸長することにより、保持リングは半径方向に拡張可能に形成されている。
【００１５】
したがって、保持リングの接合部位に形成されたリブによって、取付フランジが主に円筒部に対して傾く方向に対する強度を増大させるとともに、スリットによって保持リングを半径方向に拡張して、保持リングとコアとの間の締め代が大きい場合でも、保持リングからコアの回転軸方向の端部に加えられる面圧を低下させることができる。よって、取付フランジの強度の維持と、コアに対する面圧の低減を両立させることができる。
【００１６】
また、取付フランジと円筒部との接合部位にスリットが形成されたことによって、保持リングの円周上において、取付フランジが形成された部位の半径方向の剛性を低下させることができる。したがって、保持リングの軸方向端部において、円周上における面圧のばらつきを低減して、コアをバランスよく安定して保持することができる。
【００１７】
請求項２に係る回転電機によれば、取付フランジの円周上の位置において、リブは、取付穴と一致する位置を避けて形成されたことにより、取付穴に挿通される取付部材との干渉を防ぐことができ、接合部位に形成するリブの大きさおよび形状の自由度を増すことができる。
【００１８】
請求項３に係る回転電機によれば、リブは、保持リングの接合部位をプレス加工することにより形成されたことにより、リブの形成工程を、保持リングの成形工程に連続させて行うことができるため、段取り変え等を不要にして、保持リングの製造を効率化することができる。
【００１９】
請求項４に係る回転電機のステータによれば、保持リングにおける取付フランジと円筒部との接合部位には、半径方向外方に突出したリブが形成され、リブが設けられたことにより、リブの背面に当たる接合部位の内周面にはスリットが形成され、スリットが円周方向に伸長することにより、保持リングは半径方向に拡張可能に形成されている。
【００２０】
したがって、保持リングの接合部位に形成されたリブによって、取付フランジが主に円筒部に対して傾く方向に対する強度を低下させることなく、スリットによって保持リングを半径方向に拡張して、保持リングとコアとの間の締め代が大きい場合でも、保持リングからコアの回転軸方向の端部に加えられる面圧を低下させることができる。よって、取付フランジの強度の維持と、コアに対する面圧の低減を両立させることができる。
【００２１】
また、取付フランジと円筒部との接合部位にスリットが形成されたことによって、保持リングの円周上において、取付フランジが形成された部位の半径方向の剛性を低下させることができる。したがって、保持リングの軸方向端部において、円周上における面圧のばらつきを低減して、コアをバランスよく安定して保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態による電動モータの車両に搭載された状態を示した断面図
【図２】図１に示した電動モータのステータリングの斜視図
【図３】図２に示したステータリングの取付フランジの部分を示した部分拡大図
【図４】図３に示した取付フランジを下方から見た場合の斜視図
【図５】図１に示したステータリングにコアが保持された状態を示した部分斜視図
【図６】図５の平面図
【図７】図２に示したステータリングに対し、コアを円環状に並べて保持させる状態を示した斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１乃至図７に基づき、本発明の一実施形態による電動モータ１について説明する。電動モータ１（本発明の回転電機に該当する）は、ハイブリッド車両の車輪駆動用の同期モータである。しかしながら、本発明はこれに限定されるべきものではなく、家庭用電器に設けられるモータあるいは一般的な産業用機械を駆動するモータといった、あらゆる電動モータに適用することが可能である。
【００２４】
尚、説明中において回転軸方向または軸方向という場合、特に断らなければ、電動モータ１の回転軸Ｃに沿った方向、すなわち図１における左右方向を意味する。また、図１において、左方を電動モータ１およびクラッチ装置３の前方といい、右方を後方ということがあるが、実際の車両上における方向とは無関係である。また、図５乃至図７において、コア体１６のボビン１６２、１６３およびコイル１６４は省略されている。
【００２５】
図１に示すように、モータハウジング１１（本発明のハウジングに該当する）は、ロータ１３およびステータ１４を内蔵した状態で、前方をモータカバー１２により封止されている。モータカバー１２の前方には、図示しない車両のエンジンが取り付けられ、モータハウジング１１の後方にはトランスミッション（図示せず）が配設されている。
【００２６】
また、電動モータ１を構成するロータ１３とエンジンとの間には、湿式多板クラッチであるノーマリクローズタイプのクラッチ装置３が介装されている。さらに、電動モータ１は、トランスミッションを介して図示しない車両の駆動輪と接続されており、電動モータ１による駆動力が駆動輪に入力される。
【００２７】
図１に示した電動モータ１が搭載された車両は、エンジンにより走行する場合、エンジンがトランスミッションを介して駆動輪を回転させる。また、電動モータ１により走行する場合、電動モータ１がトランスミッションを介して駆動輪を回転させる。この時、クラッチ装置３をレリーズさせて、エンジンと電動モータ１との間の接続を解除している。さらに、電動モータ１は、クラッチ装置３を介してエンジンにより駆動され、発電機としても機能する。
【００２８】
モータカバー１２の内周端には、軸受３１を介してクラッチ装置３のインプットシャフト３２が、回転軸Ｃを中心に回転可能に取り付けられている。回転軸Ｃは、エンジン、電動モータ１およびトランスミッションのタービンシャフト２の回転軸でもある。インプットシャフト３２は、エンジンのクランクシャフトと接続されている。
【００２９】
また、インプットシャフト３２は、クラッチ装置３の係合部３３を介して、クラッチアウタ３４と接続されている。係合部３３が係脱することにより、インプットシャフト３２とクラッチアウタ３４との間が断続される。
クラッチアウタ３４は、電動モータ１のロータ１３に連結されるとともに、半径方向内方へと延びて、内端においてタービンシャフト２とスプライン嵌合している。また、クラッチアウタ３４とモータハウジング１１の固定壁１１１との間には、双方の間の相対回転が可能なように、ベアリング装置３５が介装されている。
【００３０】
電動モータ１のロータ１３は、クラッチアウタ３４を介して、モータハウジング１１に回転可能に取り付けられている。ロータ１３は、積層された複数の電磁鋼板１３１を一対の保持プレート１３２ａ、１３２ｂにより挟み、これに固定部材１３３を貫通させて端部をかしめることにより形成されている。また、ロータ１３の円周上には、図示しない複数の界磁極用マグネットが設けられている。一方の保持プレート１３２ｂは、クラッチアウタ３４に取り付けられ、これにより、ロータ１３はクラッチアウタ３４と連結されている。
【００３１】
また、モータハウジング１１の内周面には、ロータ１３と半径方向に対向するように、電動モータ１のステータ１４が取り付けられている。ステータ１４は、ステータリング１５（本発明の保持リングに該当する）の円筒部１５１の内周面に、回転磁界発生用の複数のコア体１６（本発明のコアに該当する）が円環状に並ぶように取り付けられて形成されている（図５示）。
【００３２】
各々のコア体１６は、およそＴ字状を呈した複数のケイ素鋼板（電磁鋼板）が積層されることにより形成されたティース１６１を備えている（図６示）。それぞれのティース１６１の外周縁には、各々円周方向に延びる一対のバックヨーク部１６１ａが形成されている。
図５および図６に示すように、円筒部１５１の内周面と対向する各々のティース１６１の外周面には凹部１６１ｂが形成されている。凹部１６１ｂは、コア体１６の組付け用として設けられている。
【００３３】
ティース１６１には一対のボビン１６２、１６３が装着され、ボビン１６２、１６３は、ティース１６１の外周面を囲むように互いに嵌合している。さらに、ボビン１６２、１６３の回りには、回転磁界を発生させるためのコイル１６４が巻回されている（図１示）。コア体１６の周囲に巻回されたコイル１６４は、図示しないバスリングを介して外部のインバータと接続される。
上述した構成を備えた電動モータ１において、コイル１６４に例えば三相の交流電流が供給されることによりステータ１４において回転磁界が発生し、回転磁界に起因する吸引力または反発力によって、ステータ１４に対しロータ１３が回転される。
【００３４】
ステータリング１５は鋼板をプレス成形して形成されており、図２に示すように、リング状の円筒部１５１と、円筒部１５１の軸方向端部から半径方向外方に延びた、３個の取付フランジ１５２（図２において２個のみ示す）を有している。また、取付フランジ１５２同士の間には、取付フランジ１５２よりも幅狭の外周フランジ１５３が形成されている。取付フランジ１５２は、ステータ１４をモータハウジング１１に取り付けるために形成されており、それぞれ一対の取付穴１５４が貫通している。
【００３５】
ステータリング１５において、円筒部１５１と取付フランジ１５２および外周フランジ１５３とが接続された部位は、全周に亘って、所定の大きさの曲率を有する曲面に形成されている。このうち、円筒部１５１と各々の取付フランジ１５２との接合部１５５（本発明の接合部位に該当する）には、図３に示すように、３個のフランジリブ１５６（本発明のリブに該当する）が、円周方向に並ぶように形成されている。各々のフランジリブ１５６は、半径方向外方かつ図２における上方に向けて、突出するように形成されている。
【００３６】
接合部１５５にフランジリブ１５６が設けられたことにより、フランジリブ１５６の背面に当たる接合部１５５の内周面には、図４に示すように、複数の内周スリット１５７（本発明のスリットに該当する）がフランジリブ１５６と一体に形成されている。それぞれの内周スリット１５７は接合部１５５の内周側を陥没させ、接合部１５５を分断している。各々の内周スリット１５７は円周方向に伸長可能であり、これにより、ステータリング１５は半径方向に拡張可能に形成されている。
【００３７】
各々のフランジリブ１５６は、取付フランジ１５２の円周上の位置において、取付穴１５４と一致する位置を避けるように形成されている（図３示）。すなわち、取付フランジ１５２の円周方向中央部に形成されるフランジリブ１５６は、一対の取付穴１５４間に位置するように形成されており、残りの２個のフランジリブ１５６は、それぞれ取付穴１５４と取付フランジ１５２の端部との間に位置するように形成されている。
フランジリブ１５６および内周スリット１５７は、ステータリング１５の接合部１５５を、内周側から半径方向外方または図３における上方に向けて、若しくはその双方に向けてプレス加工することにより同時に形成される。
【００３８】
ステータリング１５の接合部１５５に形成されたフランジリブ１５６は、取付フランジ１５２の強度を増大させ、特に、取付フランジ１５２が撓んで、円筒部１５１が取付フランジ１５２に対して傾くことを防止する。
また、接合部１５５に形成された内周スリット１５７は、円周方向に伸長可能に形成されており、これにより、円筒部１５１の取付フランジ１５２が設けられた軸方向端部は半径方向に拡張可能となっている。したがって、コア体１６を円環状に並べたコア列ＣＲ（図７示）を、焼き嵌め等によってステータリング１５に取り付けた場合に、コア列ＣＲとステータリング１５との間の締め代（コア列ＣＲの外径−ステータリング１５の円筒部１５１の内径）が大きくても、円筒部１５１からコア体１６の回転軸方向の端部に加えられる面圧を低減することができる。
尚、後述するように、取付フランジ１５２は、取付穴１５４においてモータハウジング１１に固定されているが、ステータリング１５自体が弾性力を有しているため、取付穴１５４の固定により円筒部１５１が拡張することが妨げられることはない。
【００３９】
上述したように、複数のコア体１６は、円筒部１５１の内周面に焼き嵌めにより取り付けられる。完成したステータリング１５は所定温度に加熱されて、その内径が拡張される。加熱された円筒部１５１に対し、ティース１６１のバックヨーク部１６１ａを互いに当接させて、複数のコア体１６を円環状に並べてコア列ＣＲにした状態で挿入していく（図７示）。
コア列ＣＲが円筒部１５１内に挿入された後、ステータリング１５は冷却されて収縮し、各々のコア体１６を強固に保持することができる。
【００４０】
また、コア体１６をステータリング１５内に取り付ける方法として、常温における圧入を適用してもよい。さらに、圧入によりコア体１６をステータリング１５内に保持させる場合、コア体１６と円筒部１５１との間に接着剤を介在させ、その保持力を増大させてもよい。
【００４１】
図１に示すように、コア体１６が取り付けられたステータリング１５は、モータハウジング１１に固定される。取付フランジ１５２をモータハウジング１１のボス部１１２に当接させ、取付ボルト１７（本発明の取付部材に該当する）を取付穴１５４に挿通した後、ボス部１１２に螺合させることにより、取付フランジ１５２はモータハウジング１１に取り付けられる。
【００４２】
本実施形態によれば、ステータリング１５における取付フランジ１５２と円筒部１５１との接合部１５５には、半径方向外方に突出したフランジリブ１５６が形成され、フランジリブ１５６が設けられたことにより、フランジリブ１５６の背面に当たる接合部１５５の内周面には内周スリット１５７が形成され、内周スリット１５７が円周方向に伸長することにより、ステータリング１５は半径方向に拡張可能に形成されている。
【００４３】
したがって、ステータリング１５の接合部１５５に形成されたフランジリブ１５６によって、取付フランジ１５２が主に円筒部１５１に対して傾く方向に対する強度を増大させるとともに、内周スリット１５７によってステータリング１５を半径方向に拡張して、ステータリング１５とコア体１６との間の締め代が大きい場合でも、ステータリング１５から、コア体１６の回転軸方向の端部に加えられる面圧を低下させることができる。よって、取付フランジ１５２の強度の維持と、コア体１６に対する面圧の低減を両立させることができる。
【００４４】
また、接合部１５５の内外において、フランジリブ１５６と内周スリット１５７を一体的に形成できるため、フランジリブ１５６および内周スリット１５７を設けるためのステータリング１５上のスペースを節約することができる。
また、取付フランジ１５２と円筒部１５１との接合部１５５に内周スリット１５７が形成されたことによって、ステータリング１５の円周上において、取付フランジ１５２が形成された部位の半径方向の剛性を低下させることができる。したがって、ステータリング１５の軸方向端部において、円周上における面圧のばらつきを低減して、コア体１６をバランスよく安定して保持することができる。
【００４５】
また、取付フランジ１５２の円周上の位置において、フランジリブ１５６は、取付穴１５４と一致する位置を避けて形成されたことにより、取付穴１５４に挿通される取付ボルト１７との干渉を防ぐことができ、接合部１５５に形成するフランジリブ１５６の大きさおよび形状の自由度を増すことができる。
【００４６】
また、フランジリブ１５６は、ステータリング１５の接合部１５５をプレス加工することにより形成されたことにより、フランジリブ１５６の形成工程を、ステータリング１５の成形工程に連続させて行うことができるため、段取り変え等を不要にして、ステータリング１５の製造を効率化することができる。
【００４７】
＜他の実施形態＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
フランジリブ１５６の形成個数は、円筒部１５１と取付フランジ１５２との接合部１５５上において必要な拡張量を考慮して、適宜決めればよい。
また、本発明による電動モータ１は、同期モータ、誘導モータ、直流モータあるいはそれ以外のあらゆる回転電機に適用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
図面中、１は電動モータ（回転電機）、１１はモータハウジング（ハウジング）、１３はロータ、１４はステータ、１５はステータリング（保持リング）、１６はコア体（コア）、１７は取付ボルト（取付部材）、１５１は円筒部、１５２は取付フランジ、１５４は取付穴、１５５は接合部（接合部位）、１５６はフランジリブ（リブ）、１５７は内周スリット（スリット）、１６４はコイルを示している。
【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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