(57)【要約】【課題】ステータコアが嵌め込まれる保持部材のフランジ部に切欠き部を有するものでありながら、保持部材の楕円状の変形を抑制し、ステータの真円度を向上させることができるステータを提供する。【解決手段】回転電機１のステータ１０は、ステータコア１１と、ステータコア１１の外周に嵌め込まれる円筒状の保持部材３と、を備える。保持部材３の軸方向一端側には、フランジ部３ｂが形成されており、フランジ部３ｂの所定箇所には、フランジ部３ｂの外周面を内径側に切り欠いた第１切欠き部３ｄが形成されている。第１切欠き部３ｄから略９０度円周方向にずれた位置には、フランジ部３ｂの外周面を内径側に切り欠いた第２切欠き部３ｅが形成されている【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアと、
前記ステータコアの外周に嵌め込まれる円筒状の保持部材と、
を備えた回転電機のステータであって、
前記保持部材の軸方向一端側には、フランジ部が形成されており、
前記フランジ部の所定箇所には、前記フランジ部の外周面を内径側に切り欠いた第１切欠き部が形成されており、
前記第１切欠き部から略９０度円周方向にずれた位置には、前記フランジ部の外周面を内径側に切り欠いた第２切欠き部が形成されている、回転電機のステータ。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機のステータであって、
前記回転電機は、前記回転電機に連結される動力伝達部材と並列に配置され、
前記第１切欠き部は、前記回転電機の半径方向において前記動力伝達部材と対向する位置に形成されている、回転電機のステータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回転電機のステータであって、
前記フランジ部は、ハウジングに締結される複数の締結部を備えており、
前記第１及び第２切欠き部は、それぞれ隣り合う前記締結部間に配置される、回転電機のステータ。
【請求項４】
請求項３に記載の回転電機のステータであって、
前記第１及び第２切欠き部は、それぞれ隣り合う前記締結部の略中央に配置される、回転電機のステータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機のステータであって、
前記第１切欠き部と前記第２切欠き部とは同形状である、回転電機のステータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転電機のステータであって、
前記第１及び第２切欠き部は、周方向の切欠長さに対し径方向の切欠長さが短い、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、電気自動車、ハイブリッド自動車等に搭載可能な回転電機のステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原動機として内燃機関と回転電機とを備え、これらの駆動トルクを走行状況に応じて適宜切り換え、ドライブトレインに供給するようにしたハイブリッド車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、回転電機のみを駆動源とした電気車両も知られている。このような車両用の回転電機としては、３相ブラシレスモータが広く採用されており、ハイブリッド駆動装置に組込まれる。
【０００３】
この種の回転電機は、ステータと、ステータの径方向内側に僅かな隙間を介して対向配置されるロータと、ステータ及びロータを収容するハウジングと、を備えて構成される。ステータは、コイルが巻回される環状のステータコアと、ステータコアの外周に嵌め込まれる円筒状の保持部材と、を備えており、保持部材の軸方向一端側に形成されるフランジ部をハウジングにボルトで締結することにより、ハウジングに固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０４６３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような回転電機のステータにおいて、保持部材にステータコアを圧入するに際し、圧入荷重が大きくなるのを抑制するため、保持部材のフランジ部に切欠き部を形成することが考えられる。このように切欠き部を設けることで、保持部材の変形を利用して、保持部材にステータコアを圧入する際の圧入荷重を低減できる。
【０００６】
しかしながら、保持部材のフランジ部に切欠き部を形成した場合には、保持部材のフランジ部に剛性の強弱分布が生じるので、ステータコアに保持部材を嵌め込む際に、円筒状の保持部材が楕円状に変形し、ステータの真円度を低下させる虞がある。特に、複数のステータ片を保持部材の内周に沿って環状に配置して構成されるステータの場合は、保持部材の変形によってステータ片が楕円状に配置されてしまうため、ロータとの距離が不均一になり、振動の発生原因になる虞がある。
【０００７】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステータコアが嵌め込まれる保持部材のフランジ部に切欠き部を有するものでありながら、保持部材の楕円状の変形を抑制し、ステータの真円度を向上させることができる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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
ステータコア（例えば後述の実施形態におけるステータコア１１）と、
前記ステータコアの外周に嵌め込まれる円筒状の保持部材（例えば後述の実施形態における保持部材３）と、
を備えた回転電機（例えば後述の実施形態における回転電機１）のステータ（例えば後述の実施形態におけるステータ１０）であって、
前記保持部材の軸方向一端側には、フランジ部（例えば後述の実施形態におけるフランジ部３ｂ）が形成されており、
前記フランジ部の所定箇所には、前記フランジ部の外周面を内径側に切り欠いた第１切欠き部（例えば後述の実施形態における第１切欠き部３ｄ）が形成されており、
前記第１切欠き部から略９０度円周方向にずれた位置には、前記フランジ部の外周面を内径側に切り欠いた第２切欠き部（例えば後述の実施形態における第２切欠き部３ｅ）が形成されている。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の回転電機のステータにおいて、
前記回転電機は、前記回転電機に連結される動力伝達部材（例えば後述の実施形態における車輪駆動軸６１）と並列に配置され、
前記第１切欠き部は、前記回転電機の半径方向において前記動力伝達部材と対向する位置に形成されている。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、
請求項１又は２に記載の回転電機のステータにおいて、
前記フランジ部は、ハウジング（例えば後述の実施形態におけるハウジング３０）に締結される複数の締結部（例えば後述の実施形態における締結部３ｃ）を備えており、
前記第１及び第２切欠き部は、それぞれ隣り合う前記締結部間に配置される。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、
請求項３に記載の回転電機のステータであって、
前記第１及び第２切欠き部は、それぞれ隣り合う前記締結部の略中央に配置される。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機のステータにおいて、
前記第１切欠き部と前記第２切欠き部とは同形状である。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明は、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転電機のステータであって、
前記第１及び第２切欠き部は、周方向の切欠長さ（例えば後述の実施形態における周方向の切欠長さＬ１）に対し径方向の切欠長さ（例えば後述の実施形態における径方向の切欠長さＬ２）が短い。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、切欠き部により保持部材の剛性が下がるので、嵌め込み時の圧入荷重を低減できる。また、保持部材のフランジ部に切欠き部（第１切欠き部）を有するものでありながら、略９０度円周方向にずれた位置に他の切欠き部（第２切欠き部）を形成したので、ステータコアに保持部材を嵌め込む際に、切欠き部によって発生する応力の偏りを２方向に分散でき、その結果、保持部材の楕円状の変形が抑制され、ステータの真円度を向上させることができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、切欠き部は、動力伝達部材と対向する位置に形成されているので、保持部材のフランジ部と動力伝達部材との間に所定の距離を確保しつつ、回転電機と動力伝達部材とを近づけてコンパクトにレイアウトすることができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、第１及び第２切欠き部は、フランジ部に形成された隣り合う締結部間に配置されるので、締結部の形状に影響を受けることなく、任意の切欠き形状を設定することができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、第１及び第２切欠き部は、比較的剛性の高い締結部から遠い隣り合う締結部の略中央に配置されるので、嵌め込み作業が容易となる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、第１切欠き部と第２切欠き部とは同形状なので、切欠き部による剛性の変化量を均等にし、ステータの真円度をさらに向上させることができる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、嵌め込み時における過度な応力集中を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転電機の内部斜視図である。
【図２】ステータの正面図である。
【図３】ステータ片の斜視図である。
【図４】コイル及びインシュレータを省略したステータの分解斜視図である。
【図５】保持部材の斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係るステータと比較例に係るスタータとの真円度を比較した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の回転電機のステータの実施形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態の回転電機１は、ステータ１０と、ステータ１０の径方向内側に僅かな隙間を介して対向配置される円環状のロータ２０と、ステータ１０及びロータ２０を収納するハウジング３０と、を備えて構成される。
【００２３】
図２に示すように、ステータ１０は、いわゆる３相Ｙ型結線の突極巻のステータであり、円筒状の保持部材３の内周面３ａに沿って複数（図２では１８個）のステータ片１４を環状に配置することによって構成される。
【００２４】
ステータ１０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル１２をそれぞれ有するステータ片１４を６つずつ含む。この場合、ステータ１０では、複数のステータ片１４を環状に配置することにより、Ｕ相（Ｕ１相〜Ｕ６相）、Ｖ相（Ｖ１相〜Ｖ６相）、及び、Ｗ相（Ｗ１相〜Ｗ６相）の各コイル１２が、図２の時計回りに、Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、…、Ｕ６、Ｖ６、Ｗ６の順番に並ぶように配置される。
【００２５】
次に、Ｕ１相〜Ｕ６相、Ｖ１相〜Ｖ６相及びＷ１相〜Ｗ６相のコイル１２を有する各ステータ片１４のうち、代表的に、１個のステータ片１４の構成について説明する。なお、ここで説明するステータ片１４の構成は、全ての相のステータ片１４に共通する構成である。
【００２６】
図３に示すように、ステータ片１４は、プレスにより打ち抜いた略Ｔ字状の金属板（鋼板）１５を回転軸方向に複数枚積層して構成される分割コア１６と、分割コア１６を電気的に絶縁する絶縁部材としてのインシュレータ１３と、インシュレータ１３を介して分割コア１６のティース１７に巻回される巻線１２Ｗにより構成されるコイル１２と、を有する。巻線１２Ｗは、断面長方形状の平角線である。
【００２７】
インシュレータ１３は、巻線１２Ｗ（コイル１２）が巻回される巻回部１３ａと、巻回部１３ａの外径側から軸方向に突出し、巻回部１３ａから引き出されたコイル１２の巻線１２Ｗの一端側及び他端側を周方向に沿ってバスバーＵ、Ｖ、Ｗ及び中性端子Ｎの位置まで引き回して案内するための案内部１３ｂと、を有している。
【００２８】
図４に示すように、ステータ片１４（分割コア１６）は、周方向に連結されることによって、軸線Ｌを中心とする環状のステータコア１１を構成する。ステータコア１１は、外周に形成された半径（軸線Ｌからの径方向距離）Ｒの外周面１１ａを、軸線Ｌを中心とする円筒状の保持部材３の内周に形成された内周面３ａに対して軸方向に圧入することにより、保持部材３で一体的に保持され、ステータ１０を構成する。保持部材３は、軸方向一端部から径方向外側に突出するフランジ部３ｂを有し、このフランジ部３ｂには、締結部３ｃが周方向に複数形成されている。ステータ１０は、保持部材３の締結部３ｃをボルト１９でハウジング３０に締結することによって、ハウジング３０に固定される。
【００２９】
図１に戻り、本実施形態の回転電機１は、車両用駆動装置に組付けられる。車両用駆動装置は、トランスミッション６０と、トランスミッション６０の一端側に取り付けられた回転電機１と、を備える。トランスミッション６０の他端側には、他の回転電機、又はエンジン（不図示）等が組付けられていてもよい。回転電機１等から出力される動力は、トランスミッション６０内に配置される不図示の変速機構及び差動機構を経由して左右一対の車輪駆動軸６１（動力伝達部材）から出力される。
【００３０】
回転電機１は、一方の車輪駆動軸６１と並列に配置されており、このような場合には、保持部材３のフランジ部３ｂと車輪駆動軸６１との間に所定の距離を確保する必要があるがフランジ部３ｂの径方向の突出量が大きい場合には、回転電機１と車輪駆動軸６１との軸心間距離が大きくなり、車両用駆動装置の大型化を招く虞がある。
【００３１】
保持部材３のフランジ部３ｂは、回転電機１の半径方向において車輪駆動軸６１と対向する位置に、フランジ部３ｂの外周面を内径側に切り欠いた第１切欠き部３ｄを有する。第１切欠き部３ｄの形状は、任意に設定することが可能であるが、本実施形態では、回転電機１と車輪駆動軸６１の軸心同士を結ぶ仮想線Ｔ上を中心とする円弧形状に切欠いており、周方向の切欠長さＬ１に対し径方向の切欠長さＬ２が短かくなっている。このような第１切欠き部３ｄによれば、保持部材３のフランジ部３ｂと車輪駆動軸６１との間に所定の距離を確保しつつ、回転電機１と車輪駆動軸６１との軸心間距離を小さくし、ハイブリッド駆動装置のコンパクト化が可能になる。
【００３２】
保持部材３のフランジ部３ｂに第１切欠き部３ｄを形成した場合には、保持部材３のフランジ部３ｂに剛性の強弱分布が生じる。この剛性の強弱分布は、ステータコア１１に保持部材３を嵌め込む際、圧入荷重を低減させることができるものの、応力の偏りを生じさせることになり、円筒状の保持部材３が楕円状に変形し、ステータ１０の真円度を低下させる虞がある。
【００３３】
図５に示すように、本発明の実施形態に係る保持部材３では、第１切欠き部３ｄから略９０度円周方向にずれた位置に、フランジ部３ｂの外周面を内径側に切り欠いた第２切欠き部３ｅが形成されている。このような第２切欠き部３ｅによれば、ステータコア１１に保持部材３を嵌め込む際に、第１切欠き部３ｄ及び第２切欠き部３ｅによって発生する応力の偏りが２方向に分散されるので、保持部材３が楕円状に変形することを抑制し、ステータ１０の真円度を向上させることができる。
【００３４】
つまり、第１切欠き部３ｄ及び第２切欠き部３ｅは、保持部材３の剛性をバランス良く低下させるので、ステータコア１１に保持部材３を嵌め込む際に、圧入設備の圧入荷重を低く設定することができつつ、真円度を向上させることができる。
【００３５】
また、第１切欠き部３ｄ及び第２切欠き部３ｅは、それぞれ締結部３ｃの位置を避け、隣り合う締結部３ｃの間に形成することが好ましく、隣り合う締結部３ｃの略中央に形成することがより好ましい。その理由は、締結部３ｃの形状に影響を受けることなく、第１切欠き部３ｄ及び第２切欠き部３ｅの切欠き形状を任意に設定することができるからである。
【００３６】
また、第１切欠き部３ｄ及び第２切欠き部３ｅは、同形状とすることが好ましい。その理由は、第１切欠き部３ｄ及び第２切欠き部３ｅによる剛性の変化量を均等にし、保持部材３及びステータ１０の真円度をさらに向上させることができるからである。
【００３７】
次に、本発明の実施形態に係るステータ１０及び比較例に係るスタータの真円度について、図６を参照して説明する。
【００３８】
本発明の実施形態に係るステータ１０は、第１切欠き部３ｄ及び第２切欠き部３ｅが形成された保持部材３にステータコア１１を圧入して構成し、比較例に係るステータは、第１切欠き部３ｄのみが形成された保持部材にステータコアを圧入して構成した。その後、本発明の実施形態に係るステータ１０の真円度と、比較例に係るスタータの真円度を測定した。
【００３９】
図６に示すように、比較例に係るステータでは、第１切欠き部３ｄの位置と、その１８０°反対側の位置において半径の伸長が認められ、それに伴い、第１切欠き部３ｄから略９０度円周方向にずれた位置と、その１８０°反対側の位置において半径の縮小が認められた。つまり、比較例に係るステータでは、保持部材が楕円状に変形し、ステータの真円度が低下していることが確認された。
【００４０】
一方、本発明の実施形態に係るステータ１０では、全体として円に近い形状を示していることが確認された。つまり、本発明の実施形態に係るステータ１０では、保持部材３が４方向にバランス良く変形しているので、比較例のステータに比べてステータ１０の真円度が大きく改善されていることが確認された。
【００４１】
以上説明したように、上記実施形態によれば、第１切欠き部３ｄにより保持部材３の剛性が下がるので、嵌め込み時の圧入荷重を低減できる。また、保持部材３のフランジ部３ｂに第１切欠き部３ｄを有するものでありながら、略９０度円周方向にずれた位置に第２切欠き部３ｅを形成したので、ステータコア１１に保持部材３を嵌め込む際に、第１切欠き部３ｄ及び第２切欠き部３ｅによって発生する応力の偏りを２方向に分散でき、その結果、保持部材３の楕円状の変形が抑制され、ステータ１０の真円度を向上させることができる。
【００４２】
また、上記実施形態の第１切欠き部３ｄは、車輪駆動軸６１と対向する位置に形成されているので、保持部材３のフランジ部３ｂと車輪駆動軸６１との間に所定の距離を確保しつつ、回転電機１と車輪駆動軸６１とを近づけてコンパクトにレイアウトすることができる。
【００４３】
また、上記実施形態の第１切欠き部３ｄ及び第２切欠き部３ｅは、フランジ部３ｂに形成された隣り合う締結部３ｃ間に配置されるので、締結部３ｃの形状に影響を受けることなく、任意の切欠き形状を設定することができる。また、第１切欠き部３ｄ及び第２切欠き部３ｅは、比較的剛性の高い締結部３ｃから遠い隣り合う締結部３ｃの略中央に配置されることで、より効果的に圧入荷重を低減できる。
【００４４】
また、上記実施形態では、第１切欠き部３ｄと第２切欠き部３ｅとが同形状なので、第１切欠き部３ｄ及び第２切欠き部３ｅによる剛性の変化量を均等にし、ステータ１０の真円度をさらに向上させることができる。
【００４５】
また、第１切欠き部３ｄ及び第２切欠き部３ｅは、周方向の切欠長さＬ１に対し径方向の切欠長さＬ２が短いので、嵌め込み時における過度な応力集中を回避できる。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
例えば、第１切欠き部３ｄ及び第２切欠き部３ｅ以外にも、他の切欠き部が形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１  回転電機
３  保持部材
３ｂ  フランジ部
３ｃ  締結部
３ｄ  第１切欠き部
３ｅ  第２切欠き部
１０  ステータ
１１  ステータコア
３０  ハウジング
６１  車輪駆動軸
【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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