(57)【要約】【課題】ステータコアとケーシングとが熱膨張係数の異なる材料で形成される場合に、これらの間の熱変形時の変位差に起因した応力を低減することができるステータの提供。【解決手段】ステータは、ケーシングとは異なる熱膨張係数の材料により形成される円筒状のコアと、前記コアの外周に嵌合されるリング状の部材と、前記リング状の部材に形成され又は固定され、前記ケーシングに締結具により締結される締結部と、前記リング状の部材に形成され、熱変形時の前記ケーシングと前記コアとの間の変位差を吸収する撓み部とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングとは異なる熱膨張係数の材料により形成される円筒状のコアと、
前記コアの外周に嵌合されるリング状の部材と、
前記リング状の部材に形成され又は固定され、前記ケーシングに締結具により締結される締結部と、
前記リング状の部材に形成され、熱変形時の前記ケーシングと前記コアとの間の変位差を吸収する撓み部とを含む、ステータ。
【請求項２】
前記リング状の部材は、周面から径方向外側に延在するフランジであって、前記締結部が形成されるフランジを備え、
前記撓み部は、前記フランジに形成される溝を含む、請求項１に記載のステータ。
【請求項３】
前記溝は、前記コアの径方向に直角な方向に延在する、請求項２に記載のステータ。
【請求項４】
前記溝は、前記コアの中心軸に対して直角な面に対して傾斜する方向に延在する、請求項３に記載のステータ。
【請求項５】
前記リング状の部材は、周面から径方向外側に延在するフランジであって、前記締結部が形成されるフランジを備え、
前記撓み部は、前記フランジに形成される穴であって、前記締結部よりも径方向内側に形成される穴を含む、請求項１に記載のステータ。
【請求項６】
前記撓み部は、前記リング状の部材の周面における径方向外側に突出する部位であり、
前記撓み部には、前記ケーシングに締結具により締結される締結部を形成する部材であって、前記リング状の部材とは別の部材が締結される、請求項１に記載のステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、嵌合リング部の周方向の複数箇所に、ステータをフレーム等（ケーシング）に取り付けるための取付部（締結部）を備える回転電機用ステータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０７５２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ステータコアとケーシングは、熱膨張係数の異なる材料で形成される場合がある。かかる熱膨張係数の差に起因して、熱変形時にステータコアとケーシングとの間に径方向の変位差が発生する。このような径方向の変位差は、ステータコアとケーシングとの間の締結部に応力を生むため、かかる応力を考慮した設計が必要となる。
【０００５】
そこで、本開示は、ステータコアとケーシングとが熱膨張係数の異なる材料で形成される場合に、これらの間の熱変形時の変位差に起因した応力を低減することができるステータの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一局面によれば、ケーシングとは異なる熱膨張係数の材料により形成される円筒状のコアと、
前記コアの外周に嵌合されるリング状の部材と、
前記リング状の部材に形成され又は固定され、前記ケーシングに締結具により締結される締結部と、
前記リング状の部材に形成され、熱変形時の前記ケーシングと前記コアとの間の変位差を吸収する撓み部とを含む、ステータが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、ステータコアとケーシングとが熱膨張係数の異なる材料で形成される場合に、これらの間の熱変形時の変位差に起因した応力を低減することができるステータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ステータ１の一例を概略的に示す断面図である。
【図２】撓み部の一例を示す図であり、焼き嵌めリング２０におけるケーシング４０に対する締結部周辺の構成を示す図である。
【図３】撓み部の他の一例を示す図であり、焼き嵌めリング２０におけるケーシング４０に対する締結部周辺の構成を示す図である。
【図４】撓み部の他の一例を示す図であり、焼き嵌めリング２０におけるケーシング４０に対する締結部周辺の構成を示す上面図である。
【図５】撓み部の他の一例を示す図であり、ケーシング４０とコア１０との間の締結部周辺の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
【００１０】
図１は、ステータ１の一例を概略的に示す断面図である。尚、図１では、フランジ２２の構成を示すための便宜上、図１では、焼き嵌めリング２０については断面で図示されていない。
【００１１】
以下では、径方向、周方向及び軸方向は、ステータ１の中心軸Ｉを基準とし、中心軸Ｉを中心として内径側及び外径側を定義する。例えば、内径側とは、中心軸Ｉの径方向で中心軸Ｉに近い側を指す。また、以下では、中心軸Ｉに対して直角な面（即ち、中心軸Ｉを法線とする面）を“軸直角面”と称する。尚、鉛直方向に対する中心軸Ｉの関係は、ステータ１（及びステータ１を含むモータ）の搭載時の向きに応じて変化する。また、以下では、径方向に直角な方向を“接線方向”とも称する。
【００１２】
ステータ１は、インナロータ型の任意のモータで使用されてもよい。例えば、ステータ１は、ハイブリッド車又は電気自動車で使用される走行用モータで使用されてもよい。走行用モータは、例えば永久磁石モータであってもよいし、電磁石と永久磁石とを併用するハイブリッド型のモータであってもよい。
【００１３】
ステータ１は、図１に示すように、円環状の形態を有し、コア（ステータコア）１０と、焼き嵌めリング２０とを含む。
【００１４】
コア１０は、図１に示すように、円環状の形態を有する。コア１０は、一体で形成されてもよいし、図１に示すように、複数の分割コアの集合により形成されてもよい。コア１０は、例えば積層鋼板により形成されるコア部１２と、巻線１４とを含む。コア部１２は、内周側にステータティースが形成されるように構成され、このステータティースに巻線１４が巻回される。尚、巻線１４の構成（巻き方等を含む）は任意であり、例えば矩形断面の角線により形成されてもよい。
【００１５】
焼き嵌めリング２０は、コア１０の外周に嵌合される。焼き嵌めリング２０は、コア１０の外周に対応した円筒状（リング状）の形態を有する。焼き嵌めリング２０は、熱膨張された状態でコア１０の外周に嵌められ、熱収縮することでコア１０の外周面を径方向内側に押圧する。
【００１６】
焼き嵌めリング２０は、金属材料（例えば、鉄等）から形成される。焼き嵌めリング２０は、コア部１２と同一の材料により形成されてもよい。焼き嵌めリング２０は、周方向の所定位置にフランジ２２を有する。フランジ２２は、焼き嵌めリング２０の周面から径方向外側に延在する態様で形成される。フランジ２２は、典型的には、周方向の複数個所に設けられる。図１に示す例では、フランジ２２は、３箇所設けられており、３つのフランジ２２は、１２０度間隔で配置されている。フランジ２２は、ステータ１をケーシング４０（図２参照）に固定（締結）するために形成される。このため、フランジ２２は、締結具（ボルト）が軸方向に通過するボルト穴２３を有してよい。尚、フランジ２２の数や形成位置は任意である。また、フランジ２２は、焼き嵌めリング２０の軸方向の任意の位置に形成されてもよい。例えば、フランジ２２は、焼き嵌めリング２０の軸方向の端部に形成されてもよい。
【００１７】
ケーシング４０は、焼き嵌めリング２０の外周側に設けられる。ケーシング４０は、典型的には、焼き嵌めリング２０（及びその内周側のコア１０）を外周から覆う円筒状の形態を有する。即ち、ケーシング４０は、典型的には、内部にコア１０及び焼き嵌めリング２０を収容するような円筒状の形態を有する。また、ケーシング４０は、ロータ（図示せず）をベアリング（図示せず）を介して保持する機能を有してもよい。ケーシング４０は、コア１０（コア部１２）とは熱膨張係数の異なる材料から形成される。例えば、ケーシング４０は、アルミにより形成されてよい。ケーシング４０は、２つ以上の部材により形成されてもよい。
【００１８】
本実施例では、ステータ１の焼き嵌めリング２０には、熱変形時のケーシング４０とコア１０との間の変位差を吸収する撓み部が形成される。即ち、ケーシング４０とコア１０は、上述の如く熱膨張係数の異なる材料から形成されるので、熱変形時に、径方向に変位差が生じる（尚、焼き嵌めリング２０の外径は、コア１０の外径の変化と共に変化する）。この変位差は、コア１０の径方向外側に行くほど大きくなるので、径方向外側に位置する締結部（ケーシング４０とコア１０との間の締結部、即ちフランジ２２のボルト穴２３）では比較的大きくなる。撓み部は、かかる熱変形時のケーシング４０とコア１０との間の変位差に起因して径方向に撓むことで（弾性変形することで）、ケーシング４０とコア１０との間の変位差を吸収する。これにより、ケーシング４０とコア１０との間の締結部に発生する応力（特に、ボルトに生じる応力）を効率的に低減することができる。尚、撓み部は、好ましくは、想定される使用環境における温度変化範囲（環境温度）の最大温度変化時において生じうるケーシング４０とコア１０との間の変位差を完全に吸収するが、部分的に吸収するだけでもよい。
【００１９】
撓み部は、かかる機能（径方向に撓むことで、熱変形時のケーシング４０とコア１０との間の変位差を吸収する機能）を備える限り、任意の構成であってよい。典型的には、撓み部は、焼き嵌めリング２０のフランジ２２に形成されるが、他の部位に形成されてもよい（図５参照）。以下、この撓み部について、幾つかの好ましい実施例を説明する。尚、以下では、ケーシング４０とコア１０との間の複数存在しうる締結部のうちの、ある１箇所の締結部周辺の構成について説明するが、他の締結部周辺の構成についても同様であってよい。
【００２０】
図２は、撓み部の一例を示す図であり、焼き嵌めリング２０におけるケーシング４０に対する締結部周辺の構成を示す図である。（Ａ）は、焼き嵌めリング２０の一部の上面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるラインＡ−Ａに沿った断面図である。尚、（Ｂ）には、（Ａ）には図示されていないケーシング４０の一部の一例が概略的に示されている。図２に示す例では、ケーシング４０は、軸方向でフランジ２２の裏面側（軸方向で外側の表面）に締結面が配置され、フランジ２２の表面側からボルト７０により締結される。しかしながら、逆の構成であってもよい。即ち、ケーシング４０は、軸方向でフランジ２２の表面側に締結面が配置され、フランジ２２の裏面側からボルト７０により締結されてもよい。
【００２１】
図２に示す例では、撓み部は、焼き嵌めリング２０のフランジ２２に形成される溝２２０により形成される。溝２２０は、図２に示すように、軸直角面内で径方向に直角（接線方向）に延在してよい。溝２２０の断面形状は、任意であり、図２に示すように、半円状の断面であってよい。尚、この場合、溝２２０は、プレス加工により形成することができる。また、溝２２０の径方向の形成位置は、締結部（フランジ２２のボルト穴２３）よりも径方向内側であれば任意である。
【００２２】
図２に示す例によれば、ケーシング４０とコア１０が熱変形すると、これらの熱膨張係数差に起因してケーシング４０とコア１０との間に径方向の変位差が生じるが、かかる変位差は焼き嵌めリング２０の撓み部の撓み変形により吸収することができる。具体的には、熱膨張係数差に起因してケーシング４０とコア１０との間に径方向の変位差が生じると、その変位差に応じて、焼き嵌めリング２０の撓み部が径方向に弾性変形する。例えば、ケーシング４０がコア１０よりも径方向外側に変位する場合は、溝２２０の断面が開く方向に変形してフランジ２２のボルト穴２３の径方向の位置が径方向外側に移動する。また、ケーシング４０がコア１０よりも径方向内側に変位する場合は、溝２２０の断面が閉じる方向に変形してフランジ２２のボルト穴２３の径方向の位置が径方向内側に移動する。これにより、ケーシング４０とコア１０との間に径方向の変位差が吸収され、ケーシング４０とコア１０との間の締結部に発生する応力（特に、ボルト７０に生じる応力）を効率的に低減することができる。
【００２３】
尚、図２に示す例では、溝２２０は、良好な撓み特性を得るために、接線方向でフランジ２２の一端から他端まで延在しているが、フランジ２２の一端から他端までの区間の一部のみに形成されてもよい。また、溝２２０は、径方向の内外に並んで複数個形成されてもよい。即ち、接線方向な複数本の溝２２０が形成されてもよい。
【００２４】
また、図２に示す例では、溝２２０は、径方向への良好な撓み特性を得るために、接線方向に延在しているが、接線方向に対して斜め方向に延在してもよい。また、溝２２０は、軸直角面内で直線的に延在する必要はなく、軸直角面内で屈曲部を有する態様で延在してもよい。
【００２５】
図３は、撓み部の他の一例を示す図であり、焼き嵌めリング２０におけるケーシング４０に対する締結部周辺の構成を示す図である。（Ａ）は、焼き嵌めリング２０の一部の上面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるラインＢ−Ｂに沿った断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）におけるラインＣ−Ｃに沿った断面図（溝２３０の底部の断面図）である。尚、図３では、図２に示されていたケーシング４０の一例は示されていないが、ケーシング４０は、図２と同様であってよい。
【００２６】
図３に示す例では、撓み部は、焼き嵌めリング２０のフランジ２２に形成される溝２３０により形成される。溝２３０は、図３（Ａ）に示すように、径方向に直角（接線方向）に延在してよい。図３に示す例では、溝２３０は、図３（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、軸直角面に対して傾斜して延在する態様で形成される。尚、図３に示す例では、溝２３０は、接線方向で中央側が下方となり外側が上方となる傾斜方向でＶ字状に延在する。しかしながら、逆であってもよい。即ち、溝２３０は、接線方向で中央側が上方となり外側が下方となる傾斜方向で逆Ｖ字状に延在してもよい。溝２３０の断面形状は、任意であり、図３に示すように、半円状の断面であってよい。尚、この場合、溝２３０は、プレス加工により形成することができる。また、溝２３０の径方向の形成位置は、締結部（フランジ２２のボルト穴２３）よりも径方向内側であれば任意である。
【００２７】
図３に示す例によれば、図２に示した例と同様、ケーシング４０とコア１０が熱変形すると、これらの熱膨張係数差に起因してケーシング４０とコア１０との間に径方向の変位差が生じるが、かかる変位差は撓み部の撓み変形により吸収することができる。これにより、ケーシング４０とコア１０との間の締結部に発生する応力（特に、ボルト７０に生じる応力）を効率的に低減することができる。
【００２８】
また、図３に示す例によれば、上述の如く、溝２３０は、図２に示した例とは異なり、軸直角面内に延在するのではなく、軸直角面に対して傾斜する方向に延在する。これにより、フランジ２２の剛性（特に（Ｂ）の断面視での曲げ剛性）が増加し、ケーシング４０とコア１０との間の軸方向の変位差が発生する方向のフランジ２２の変形を低減することができる。即ち、焼き嵌めリング２０の締結部が焼き嵌めリング２０における周面（コア１０）に対して軸方向に変位しようとする変形モードに対する剛性が増加され、かかる変形モードでの変形を低減することができる。これにより、かかる変形モードでの変形を低減しつつ、径方向の撓みを許容する構成を実現することができる。
【００２９】
尚、図３に示す例では、溝２３０は、良好な撓み特性を得るために、接線方向でフランジ２２の一端から他端まで延在しているが、フランジ２２の一端から他端までの区間の一部のみに形成されてもよい。また、溝２３０は、径方向の内外に並んで複数個形成されてもよい。即ち、接線方向に複数本の溝２３０が形成されてもよい。
【００３０】
また、図３に示す例では、溝２３０は、径方向への良好な撓み特性を得るために、接線方向に延在しているが、接線方向に対して斜め方向に延在してもよい。また、溝２３０は、上面視で直線的に延在する必要はなく、上面視で屈曲部を有する態様で延在してもよい。
【００３１】
図４は、撓み部の他の一例を示す図であり、焼き嵌めリング２０におけるケーシング４０に対する締結部周辺の構成を示す上面図である。
【００３２】
図４に示す例では、撓み部は、焼き嵌めリング２０のフランジ２２に形成される穴２４０により形成される。穴２４０は、接線方向でフランジ２２の中央に形成されてよい。尚、この場合、穴２４０は、プレス加工により形成することができる。また、穴２４０の径方向の形成位置は、締結部（フランジ２２のボルト穴２３）よりも径方向内側であれば任意である。穴２４０は、好ましくは、径方向の良好な撓み特性を得るために、接線方向で両側が中央よりも径方向外側まで延在する。即ち、穴２４０は、ボルト穴２３に対して接線方向で外側の位置に、径方向外側への切欠き部２４２を備える。
【００３３】
図４に示す例によれば、図２に示した例と同様、ケーシング４０とコア１０が熱変形すると、これらの熱膨張係数差に起因してケーシング４０とコア１０との間に径方向の変位差が生じるが、かかる変位差は撓み部の撓み変形（即ち、フランジ２２における穴２４０の周囲部の撓み変形）により吸収することができる。これにより、ケーシング４０とコア１０との間の締結部に発生する応力（特に、ボルト７０に生じる応力）を効率的に低減することができる。
【００３４】
尚、図４に示す例では、穴２４０が形成されているが、穴２４０に代えて、薄肉部が形成されてもよい。即ち、フランジ２２の他の部位（例えば、穴２４０の周辺の部位）よりも板厚の小さい薄肉部を、穴２４０の形成範囲に形成することで、穴２４０を形成する場合と同様の撓み特性（但し、穴２４０の方が撓み特性は良好となる）を得ることも可能である。
【００３５】
また、図４に示す例は、図２又は図３に示した例と組み合わせて実現することも可能である。例えば、図４に示す例において、図２に示すような溝２２０が形成されてもよい。この場合、溝２２０は、接線方向に延在しつつ穴２４０で途切れる態様で、穴２４０の両側に形成されてよい。
【００３６】
図５は、撓み部の他の一例を示す図であり、ケーシング４０とコア１０との間の締結部周辺の構成を示す図である。（Ａ）は、焼き嵌めリング２０の一部の上面図であり、（Ｂ）は、側面図である。
【００３７】
図５に示す例では、焼き嵌めリング２０は、フランジ２２を備えず、それに代えて、焼き嵌めリング２０とは別の部材３０（以下、「ボルト保持部材３０）という）が設けられる。即ち、ボルト保持部材３０に締結部（ケーシング４０とコア１０との間の締結部）が形成される。ボルト保持部材３０は、図５（Ｂ）に示すように、軸方向に延在する円筒状の部位３０２を備えてよく、円筒状の部位３０２によりボルト穴２３が形成されてよい。尚、図５に示す例では、ボルト保持部材３０は、コア１０の軸方向の長さと略同一の長さで軸方向に延在するが、コア１０の軸方向の長さよりも長くてもよいし短くてもよい。また、ボルト保持部材３０は、図５（Ａ）に示すように、接線方向で円筒状の部位３０２の両側から延在する２つの脚部３０４を備える。ボルト保持部材３０は、脚部３０４が締結具３２により焼き嵌めリング２０に締結されることで、焼き嵌めリング２０に固定（締結）される。
【００３８】
図５に示す例では、撓み部は、焼き嵌めリング２０の周面における径方向外側に突出する部位２５０（以下、「突出部２５０）という）により形成される。突出部２５０は、図５（Ｂ）に示すように、軸方向で焼き嵌めリング２０の一端から他端まで形成されてよい。突出部２５０には、ボルト保持部材３０の脚部３０４が締結具３２により締結される。
【００３９】
図５に示す例によれば、図２に示した例と同様、ケーシング４０とコア１０が熱変形すると、これらの熱膨張係数差に起因してケーシング４０とコア１０との間に径方向の変位差が生じるが、かかる変位差は撓み部の撓み変形により吸収することができる。具体的には、熱膨張係数差に起因してケーシング４０とコア１０との間に径方向の変位差が生じると、その変位差に応じて、撓み部が径方向に弾性変形する。例えば、ケーシング４０がコア１０よりも径方向外側に変位する場合は、突出部２５０には、締結具３２から径方向外側に力が作用する。これにより、突出部２５０が径方向外側に変位してフランジ２２のボルト穴２３の径方向の位置が径方向外側に移動する。また、ケーシング４０がコア１０よりも径方向内側に変位する場合は、突出部２５０が径方向内側に変位してフランジ２２のボルト穴２３の径方向の位置が径方向内側に移動する。これにより、ケーシング４０とコア１０との間に径方向の変位差が吸収され、ケーシング４０とコア１０との間の締結部に発生する応力（特に、ボルト７０に生じる応力）を効率的に低減することができる。
【００４０】
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
【００４１】
例えば、図２乃至図４に示す例では、フランジ２２は、焼き嵌めリング２０の一部であるが、フランジ２２は、焼き嵌めリング２０とは別に形成され、焼き嵌めリング２０に締結や溶接等により一体化されてもよい。この場合も、フランジ２２は、実質的には、焼き嵌めリング２０の一部である。
【００４２】
また、上述の実施例では、焼き嵌めリング２０が使用されているが、焼き嵌めリング２０に代えて、他のリング状の部材を、焼き嵌め以外の方法でコア１０の外周に嵌めることとしてもよい。
【００４３】
また、上述の実施例では、焼き嵌めリング２０のフランジ２２は、ボルト７０が軸方向に通過するボルト穴２３を有しているが、焼き嵌めリング２０は、ボルト７０が径方向に通過するボルト穴を有してもよい。即ち、焼き嵌めリング２０をケーシング４０に締結する際のボルト７０による締結方向は任意である。
【符号の説明】
【００４４】
１    ステータ
１０    コア
２０    焼き嵌めリング
２２    フランジ
２３    ボルト穴
３０    ボルト保持部材
４０    ケーシング
７０    ボルト
２２０，２３０    溝
２４０    穴
２５０    突出部
【図１】
2015043675.tif 000003
【図２】
2015043675.tif 000004
【図３】
2015043675.tif 000005
【図４】
2015043675.tif 000006
【図５】
2015043675.tif 000007