JP5840151B2

JP5840151B2 - 回転電機

Info

Publication number: JP5840151B2
Application number: JP2013005931A
Authority: JP
Inventors: 聡一佐藤; 善彦大西; 勝成高木; 啓介下村; 学義則
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2016-01-06
Anticipated expiration: 2033-01-17
Also published as: US9525314B2; CN103944291A; JP2014138487A; US20140197705A1

Description

この発明は、回転電機、特にそのステータの保持構造に関するものである。

自動車等の車輌に搭載される回転電機のうち、例えばハイブリッド自動車（Ｈ−ＥＶ）用モータやＨ−ＥＶ用発電機等のステータコアの軸方向長さが比較的短いタイプの回転電機に於いて、ステータは、ステータコアと、ステータコアの外周面部に装着されたリング部材とを備えている。そして、そのリング部材は、ステータコアの外周面部に焼嵌め又は圧入により装着されてステータコアを締結する円筒部と、リング部材を回転電機のハウジングに固定するフランジ部とを有する。

特許文献１に記載された従来の回転電機は、ハウジングの開口部側に、リング部材の軸方向の一方の端部側に設けられたフランジ部を固定し、ハウジングの底部側に、リング部材の軸方向の他方の端部側を嵌合させるように構成されている。リング部材の軸方向の他方の端部側を嵌合させるハウジングの底部側の内径は、リング部材の開口部側の内径より小さく形成されている。

又、特許文献２に記載された従来の回転電機は、リング部材の軸方向の一方の端部側にフランジ部を有し、軸方向の他方の端部側にスカート領域部を備えている。このリング部材のスカート領域部の外径は、リング部材のステータコアを締結する領域の外径より大きく形成されている。リング部材のフランジ部はハウジングの開口部に固定され、リング部材のスカート領域部はハウジングの底面側の内周面に接するように配置される。

特許文献３に記載された従来の回転電機は、リング部材のフランジ部がハウジングの軸方向に螺合される複数のボルトによりハウジングに固定され、ノックパイプやノックピンによりハウジングとリング部材の位置決めを行なうように構成されている。

更に、例えば電気自動車（ＥＶ）用モータのように、ステータコアの軸方向長さが比較的長いタイプの回転電機に於いては、特許文献４に記載されているように、ステータコアはハウジングに焼嵌め若しくは圧入により固定されるように構成されている。

国際公開第ＷＯ２０１１/０８０８１７Ａ１号公報国際公開第ＷＯ２０１１/１０１９６０Ａ１号公報特許第４１１５９６１号公報特開２００９−２１３２０９号公報

特許文献１に記載された従来の回転電機は、フランジ部を有する円筒部の軸方向の一方の端部側の外周面部とハウジングの内周面部との間のクリアランスよりも、円筒部の軸方向の他方の端部側の外周面部とハウジングの内周面部との間のクリアランスの方が小さく設定されている。そして、このクリアランスの小さい側の円筒部の軸方向の他方の端部側が、ハウジングに対する円筒部の半径方向の位置、つまりステータコアの半径方向の位置を定めるための位置決め部となるように構成されている。

しかしながら、リング部材の円筒部に於ける軸方向の他方の端部側は、フランジ部を有する軸方向の一方の端部側よりも剛性が低いため、ステータコアをリング部材に圧入又は焼嵌めする際にリング部材に変形が生じ易く、且つ、リング部材を加工する際に加工精度が低下し易いため、リング部材とハウジングの径方向の位置ずれが生じ易い。リング部材とハウジングの径方向の位置ずれが発生すると、ハウジングに対するステータコアの軸心がずれるため、モータ特性の低下、例えば騒音発生やトルク特性の低下等、が生じ易いという課題があった。

又、先行技術文献２に記載された従来の回転電機は、リング部材の円筒部の軸方向の他方の端部側にスカート領域部を設けることで、剛性を高くし、ステータコアをリング部材に圧入又は焼き嵌めする際の変形を抑制できるが、フランジ部を設けた軸方向の一方の端部側に比べて軸方向の他方の端部側は加工する際の加工精度が低下し易いため、リング部材とハウジングの径方向の位置ずれが生じ易く、ハウジングに対するステータの軸心がずれ、モータ特性の低下、例えば騒音発生やトルク特性の低下等、が生じ易いという課題があった。

更に、先行技術文献３に記載された従来の回転電機は、ハウジングに於けるノックパイプやノックピン挿入用の穴とリング部材を収容する部分とは軸心が異なるため、ハウジングの加工時の位置精度が悪く、又、リング部材に於けるノックパイプやノックピン挿入用の穴とステータコアを圧入又は焼嵌めする円筒部の軸心が異なるため、リング部材の加工時の位置精度が悪い。そのため、リング部材とハウジングの径方向の位置ずれが生じ易く、ハウジングに対するステータの軸心がずれ、モータ特性の低下、例えば騒音発生やトルク特性の低下等、が生じ易いという課題があった。

又、先行技術文献４に記載された従来の回転電機は、リング部材を用いず、直接フレームにステータコアを圧入又は焼嵌めするため、リング部材の変形や加工精度によるステータとハウジングの径方向の位置ずれは発生しないが、リング部材は薄板により構成された部品であるものの、ハウジングは、冷却通路や、フロントハウジングを締結するための雌ネジ等を有し、ハウジングの体積、重量が大幅に大きくなるため、ハウジングの圧入又は焼嵌め用の設備が大掛かりになるという課題があった。

この発明は、従来の回転電機に於ける前述の様な課題を解決するためになされたもので、ステータコアとハウジングの径方向の位置を精度良く定めることができ、モータ特性の劣化を防止できる回転電機を提供することを目的とするものである。

この発明による回転電機は、
環状に形成されたステータコアと、回転自在に支持され前記ステータコアの内側空間内に挿入されたロータと、内部に前記ステータコアと前記ロータを収容する第1のハウジングと、前記第1のハウジングの軸方向の一方の端部に対向して設けられた第２のハウジングと、前記ステータコアの外周面部に装着されたリング部材とを備えた回転電機であって、
前記リング部材は、前記ステータコアの前記外周面部を包囲する円筒部と、前記円筒部の軸方向の一方の端部に設けられたフランジ部とを有し、
前記リング部材の円筒部は、前記軸方向の一方の端部に対応する側で且つ前記フランジ部の近傍に設けられた嵌合用外周面部が、前記第１のハウジングの前記軸方向の一方の端部に対応する側に設けられた嵌合用内周面部に嵌合するように構成され、前記嵌合用外周面部以外の外周面部の全体が、前記第１のハウジングの前記嵌合用内周面部以外の内周面部に対して前記ステータコアの径方向に離間して配置され、
前記円筒部の前記嵌合用外周面部と前記第１のハウジングの前記嵌合用内周面部との間のクリアランス値は、前記円筒部の前記嵌合用外周面部以外の外周面部と前記第１のハウジングの前記嵌合用内周面部以外の内周面部との間のクリアランス値よりも小さく設定され、
前記第１のハウジングに対する前記ステータコアの径方向の位置は、前記円筒部の前記嵌合用外周面部が前記第１のハウジングの前記嵌合用内周面部に嵌合されることにより定められる、
ことを特徴とするものである。

本願発明に於いて、「前記リング部材の円筒部は、前記軸方向の一方の端部に対応する側に設けられた嵌合用外周面部が、前記第１のハウジングの前記軸方向の一方の端部に対応する側に設けられた嵌合用内周面部に嵌合するように構成され、」とは、前記円筒部の前記嵌合用外周面部がクリアランス値を「０」として前記第１のハウジングの前記嵌合用内周面部に嵌合されるように構成される場合と、前記円筒部の前記嵌合用外周面部がクリアランス値を「０」より大きい値で前記第１のハウジングの前記嵌合用内周面部に嵌合されるように構成される場合との双方を含む。

この発明による回転電機によれば、リング部材は、ステータコアの外周面部を包囲する円筒部と、前記円筒部の軸方向の一方の端部に設けられたフランジ部とを有し、前記リング部材の円筒部は、前記軸方向の一方の端部に対応する側で且つ前記フランジ部の近傍に設けられた嵌合用外周面部が、前記第１のハウジングの前記軸方向の一方の端部に対応する側に設けられた嵌合用内周面部に嵌合するように構成され、前記嵌合用外周面部以外の外周面部の全体が、前記第１のハウジングの前記嵌合用内周面部以外の内周面部に対して前記ステータコアの径方向に離間して配置され、前記円筒部の前記嵌合用外周面部と前記第１のハウジングの前記嵌合用内周面部との間のクリアランス値は、前記円筒部の前記嵌合用外周面部以外の外周面部と前記第１のハウジングの前記嵌合用内周面部以外の内周面部との間のクリアランス値よりも小さく設定され、前記第１のハウジングに対する前記ステータコアの径方向の位置は、前記円筒部の前記嵌合用外周面部が前記第１のハウジングの前記嵌合用内周面部に嵌合されることにより定められるように構成されているので、リング部材の嵌合用外周面部はフランジの近傍に存在することで剛性が高く、従ってその加工精度が高く、第1のハウジングの嵌合用内周面部への圧入時の変形が少なくなり、ステータコアとハウジングの径方向の位置を精度良く定めることができ、モータ特性の劣化を防止できる回転電機を提供することができる。

この発明の実施の形態１による回転電機の断面図である。この発明の実施の形態１による回転電機に於けるステータの断面図である。この発明の実施の形態２による回転電機の断面図である。この発明の実施の形態２による回転電機に於けるステータの断面図である。この発明の実施の形態３による回転電機の断面図である。この発明の実施の形態４による回転電機の断面図である。この発明の実施の形態２による回転電機の構成及び組立工程を示す説明図である。この発明の実施の形態５による回転電機の構成及び組立工程を示す説明図である。この発明の実施の形態６による回転電機の断面図である。この発明の実施の形態７による回転電機の断面図である。

以下、この発明による回転電機について説明する。尚、以下述べる各実施の形態では、同一または相当する部分については同一の参照符号を付して説明する。

実施の形態１．
以下述べるこの発明の実施の形態１による回転電機は、例えばハイブリッド自動車（Ｈ−ＥＶ）用モータやＨ−ＥＶ用発電機等のステータコアの軸方向長さが比較的短いタイプの回転電機の場合を示しているが、この発明はその他の回転電機にも適用可能である。図１は、この発明の実施の形態１による回転電機の断面図であり、（ａ）は回転電機全体の断面図、（ｂ）はその一部分の拡大断面図である。図２は、この発明の実施の形態１による回転電機に於けるステータの断面図である。

図１及び図２に於いて、ステータ１は、環状に構成されたステータコア０３と、ステータコア０３のスロット（図示せず）に装着されたステータコイル１３と、軸方向の長さがＬｃであるステータコア０３の外周面部に装着されたリング部材０４とを備えている。ステータコア０３は、複数に分割されたコアが円環状に配置され、リング部材０４により締結される。リング部材０４は、ステータコア０３の外周面部に焼嵌め若しくは圧入等により装着される。夫々の分割コアは、多数の電磁鋼板を積層することで形成されている。

リング部材０４は、ステータコア０３と一体に固定された円筒部０４ａと、円筒部０４ａの軸方向の一方の端部に形成されたフランジ部０４ｂとから構成されている。円筒部０４ａの軸方向の一方の端部０４ｃに対応する側の外周面部の一部は、後述する第１のハウジング０２の嵌合用内周面部０２ａに嵌合する嵌合用外周面部０４ｃ１を構成する。

円筒状に構成された第１のハウジング０２は、軸方向の一方の端部側が開口し、軸方向の他方の端部は底部２１により閉塞されている。図１の（ｂ）に示すように、第１のハウジング０２の軸方向の一方の端部側の径方向の肉厚寸法ｔ１は、軸方向の他方の端部側の径方向の肉厚寸法ｔ２に比べて大きく設定されている。第１のハウジング０２の軸方向の一方の端部に対応する側には嵌合用内周面部０２ａが設けられている。この嵌合用内周面部０２ａは、第１のハウジング０２の他の内周面部から径方向の内側に突出した環状段部０２ａ１の内周面により形成されている。

ステータコア０３とステータコイル１３とリング部材０４とが一体に固定されて構成されたステータ０１は、第１のハウジング０２の内側空間部内に収納されている。ステータ０１のリング部材０４の嵌合用外周面部０４ｃ１は、第１のハウジング０２の嵌合用内周面部０２ａに嵌合されている。第１のハウジング０２に対するステータ０１の径方向の位置は、前述の円筒部０４ａの嵌合用外周面部０４ｃ１が第１のハウジング０２の嵌合用内周面部０２ａに嵌合されることにより定められる。つまり、嵌合用外周面部０４ｃ１が嵌合用内周面部０２aに嵌合されることにより、ステータ０１の軸心が第１のハウジング０２の軸線に一致するように、ステータ０１は第１のハウジング０２に対して径方向に位置決めされる。

円筒部０４の嵌合用外周面部０４ｃ１と第１のフランジ０２の嵌合用内周面部０２ａとの嵌合は、圧入若しくは焼き嵌めによる嵌合、即ち、クリアランス値を「０」として嵌合される場合と、クリアランス値を「０」より大きい所定のクリアランス値として嵌合される場合の何れでもよい。それらの何れの場合であっても、そのクリアランス値は、円筒部０４の嵌合用外周面部０４ｃ１以外の外周面部と第１のハウジング０２の嵌合用内周面部０２ａ以外の内周面部との間のクリアランス値よりも小さく設定されている。換言すれば、円筒部０４の軸方向の他方の端部０４ｄ側の外周面部と第１のハウジング０２の軸方向の他方の端部の近傍の内周面部との間のクリアランス値は、円筒部０４の嵌合用外周面部０４ｃ１と第１のフランジ０２の嵌合用内周面部０２ａと間のクリアランス値よりも大きく設定されている。

リング部材０４のフランジ部０４ｂは、第１のハウジング０２の軸方向の一方の端部の開口部の周縁に形成された凹部内に嵌合されている。尚、この凹部は形成されていなくてもよい。複数個のボルト１１により第１のハウジング０２の軸方向の一方の端部に固定されている。尚、ボルト１１は、リベット等の他の構成部材に置き換えられても良い。

フロントハウジングとしての第２のハウジング０６は、第１のハウジング０２の軸方向の一方の端部に配置され、複数のボルト１６（図１には１本のボルトのみが図示されている）により第１のハウジングに固定されている。第１のハウジング０２と第２のハウジング０６とをボルト１６により締結する際、第１のハウジング０２に対する第２のハウジング０６の周方向の位置は、第１のハウジング０２の軸方向の一方の端部に２か所（図１には１か所のみ図示されている）形成された位置決め用の穴０２ｃと、第２のハウジング０６に２か所（図１には１か所のみ図示されている）設けられた位置決め用の貫通孔０６ａに、２本の位置決めピン１０（図１には１か所のみ図示されている）を各１本ずつ挿入することにより定められる。そして、前述したように、シャフト０８の軸線が第１のハウジング０２の軸線を一致するようにして、第１のハウジング０２に第２のハウジング０６がボルト１６の締結により固定される。

フロントベアリング０７は、第２のハウジング０６の中央部に固定され、リアベアリング０８は、第１のハウジング０２の底部２１の中央部に固定されている。シャフト０８は、フロントベアリング０７とリアベアリング０８により回転自在に支持されている。シャフト０８に固定されたロータ０９は、ステータコア０３の内側空間内に挿入されている。ロータ０９は、円板状の多数の電磁鋼板を軸方向に積層して構成されたロータコアと、ロータコアに埋設されたマグネットを有する。

以上のように構成されるこの発明の実施の形態１による回転電機の組み立ては、先ず、第１の工程として、第１のハウジング０２の内側空間内に、ステータコア０３とステータコイル１３とリング部材０４とを一体に固定して構成したステータ０１を収納し、次に、前述のようにしてリング部材０４のフランジ部０４ｂを第１のハウジング０２の軸方向の一方の端部にボルト１１により固定する。

次に、第２の工程として、ロータ０９を固定したシャフト０８の軸方向の一方の端部の近傍にフロントベアリング０７及びフロントハウジング０６を装着すると共に、シャフト０８の軸方向の他方の端部にリアベアリング１２を装着する。尚、第１の工程と第２の工程の時間的順序は問わない。

第３の工程として、第２の工程により一体に組み立てられたロータ０９とシャフト０８とフロントベアリング０７とフロントハウジング０６とリアベアリング１２とを、第１の工程により一体に組み立てられている第１のハウジング０２とステータ０１に組み込み、これ等をボルト１６により一体に固定する。この第３の工程に於いて、ロータ０９は、図１に於ける軸方向左側から、リアベアリング１２及びシャフト０８と共にステータコア０３の内部空間内に挿入される。そして、最終的には、リアベアリング１２が第１のハウジング０２の底部２１の中央部に形成されたベアリング受けに嵌合されることで、第３の工程は完了する。

以上述べたこの発明の実施の形態１による回転電機によれば、リング部材０４の円筒部０４ａは、フランジ部０４ｂが設けられている軸方向の一方の端部０４ｃ側4の方が、軸方向の他方の端部０４ｄ側よりも剛性が高いため、ステータコア０３を円筒部０４ａの内側に圧入又は焼き嵌めする際の変形が小さく、又、リング部材０４を加工する際の加工精度が良くなる。

又、ステータコア０３をリング部材０４の円筒部０４ａに圧入又は焼き嵌めした後に於いて、円筒部０４ａのフランジ部０４ｂ側、つまり軸方向の一方の端部側０４ｃの内径は、ステータコア０３の外周面に接触しない部分であり、圧入や焼き嵌めによる変形が小さい。従って、円筒部０４ａの軸方向に一方の端部側０４ｃの外周面部に設けられた嵌合用外周面部０４ｃ１を、第１のハウジング０２の嵌合用内周面部０２ａに嵌合させることで、ステータ０１と第１のハウジング０２の径方向の位置決めを精度良く行うことができる。尚、このことはステータコア０３の軸方向の長さが比較的短いタイプの回転電機に限られるものではない。

又、従来の回転電機では、第１のハウジング０２の底部２１側で、第１のハウジング０２とリング部材０４が嵌合するように構成されているため、ステータ０１の組み立ての際、第１のハウジング０２とステータ０１の中心軸を合わせたままステータ０１を第１のハウジング０２の底部２１まで挿入する必要があり、組立て性が悪いという課題があったが、この発明の実施の形態１による回転電機によれば、第１のハウジング０２とステータ０１を組立てる際に、ステータ０１を第１のハウジング０２に単に挿入した後、第１のハウジング０２の嵌合用内周面部０２ａとリング部材０４の嵌合用外周面部０４ｃ１とを嵌合させるだけで、ステータ０１とハウジング０２の軸線を一致させることができ、回転電機の組付性が向上する。

更に、ノックピンやノックパイプ等を使用せずに、リング部材０４と第１のハウジング０２を嵌合させて、ステータ０１と第１のハウジング０２の径方向の位置を定めることができるため、ノックピンやノックパイプ用の穴の加工精度によるステータ０１と第１のハウジング０２の径方向の位置決めの精度の悪化が生ぜず、精度良くステータ０１と第１のハウジング０２の径方向の位置決めを行うことができる。又、ノックピンやノックパイプをステータ０１と第１のハウジング０２の径方向の位置決めに使用しないため、部品点数を削減することができる。

又、従来の回転電機では、ステータコア０３と第１のハウジング０２を圧入又は焼嵌めしていたが、この発明の実施の形態１による回転電機では、ステータコア０３をリング部材０４に圧入又は焼嵌めし、第１のハウジング０２に固定するようにしており、第１のハウジング０２に対してリング部材０４は体積及び重量が大幅に小さく、従って圧入又は焼嵌めの設備を簡易化することができる。このことは、ステータコア０３の軸方向長さが比較的大きいタイプの回転電機において顕著である。

更に、第１のハウジング０２に於ける前記嵌合用内周面部０２ａに対応する部位の半径方向の肉厚寸法ｔ１は、前記第１のハウジング０２の少なくとも前記軸方向の他方の端部の近傍の部位の半径方向の肉厚寸法ｔ２より大きく形成されているので、嵌合用内周面部０２ａの剛性を増大させることができ、加工する際の加工精度を良くすることができる。そのため、ステータ０１と第１のハウジング０２の径方向の位置決めを、更に精度良くすることができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２による回転電機について説明する。図３は、この発明の実施の形態２による回転電機の断面図、図４は、この発明の実施の形態２による回転電機に於けるステータの断面図である。図３、図４に於いて、リング部材０４の円筒部０４ａは、軸方向の一方の端部側０４ｃに径方向に拡大した環状段部０４ｃ２を備えている。フランジ部０４ｂは、この環状段部０４ｃ２の軸方向の端部に形成されている。環状段部０４ｃ２の外周面は、第１のハウジング０２の嵌合用内周面部０２ａに嵌合する嵌合用外周面部０４ｃ１を構成する。

第１のハウジング０２は、内周面部全体が軸方向に均一な表面に形成されており、第１のハウジング０２の軸方向の一方の端部の近傍の内周面部が、円筒部０４ａの環状段部０４ｃ２の外周面部である嵌合用外周面部０４ｃ１に嵌合する嵌合用内周面部０２ａとなる。その他の構成は、実施の形態１による回転電機と同様である。

図７は、この発明の実施の形態２による回転電機の構成及び組立工程を示す説明図であり、（ａ）は組み立て状況を示し、（ｂ）は組み立て後を示している。図７に示すように、２本の位置決めピン１０（図７では１本のみを表示している）を第１のハウジング０２と第２のハウジング０６の周方向の２か所に挿入して、第１のハウジング０２と第２のフロントハウジング０６の周方向の位置を合わせ、且つ、シャフト０８が傾かないようにその軸心を第１のハウジング０２の軸心に一致させて、ステータ０１を第１のハウジング０２の内側空間内に挿入し、第１のハウジング０２に第２のハウジング０６をボルト１６により締結して固定する。

以上のように構成されたこの発明の実施の形態２による回転電機によれば、リング部材０４の円筒部０４ａに於けるフランジ０４ｃ側に、環状段部０４ｃ２を設けているので、円筒部０４ａのフランジ０４ｃ側の剛性が更に高くなり、ステータコア０３をリング部材０４に圧入又は焼き嵌めする際のリング部材０４の変形が小さく、又、リング部材０４を加工する際の加工精度が良くなる。従って、円筒部０４の嵌合用外周面部０４ｃ１と第１のハウジングの嵌合用内周面部０２ａとの嵌合によるステータ０１と第１のハウジング０２の径方向の位置決めを、精度良く行なうことができる。

又、リング部材０４の円筒部０４ａに環状段部０４ｃ２を形成し、その外周面部を嵌合用外周面部としているので、第１のハウジング０２の内周面部に実施の形態１のような環状段部０２ａ１を形成する必要がなく、第１のハウジング０２の内周面部の加工が容易となる。

更に、後述する実施の形態５による回転電機（図８参照）の場合は、第１のハウジング０６にボルト１４とボルト１６用の２種類の穴を開ける必要があるのに対して、実施の形態２による回転電機によれば、第２のハウジング０６にボルト１４の穴を開ける必要がなく、フロントフレーム０６の剛性が高くなる。自動車用回転電機の場合、産業用の回転電機よりも、回転電機に加わる振動が大きく、取付け部分の剛性を高くすることが重要である。そのため、車体に取り付けられる第２のハウジング０６の剛性が高い程、回転電機に振動が伝わり難く、駆動時の騒音低減や、共振防止対策となる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３による回転電機について説明する。図５は、この発明の実施の形態３による回転電機の断面図であり、（ａ）は回転電機全体の断面図、（ｂ）はその一部分の拡大断面図である。図５に於いて、リング部材０４の軸方向の他方の端部側０４ｄの外周面部と第１のハウジング０２の内周面部との間、つまりクリアランス部０２ｂに弾性部材０５が設けられている。この弾性部材０５は、第１のハウジング０２の内周面部に形成された溝０２ｄ内に設置されている。尚、第１のハウジング０２の内周面部に溝０２ｄを形成しなくても良い。その他の構成は、実施の形態２による回転電機と同様である。

以上のように構成されたこの発明の実施の形態３による回転電機によれば、リング部材０４の軸方向の他方の端部側０４ｄの外周面部と、第１のハウジング０２の内周面部との間の間、つまりクリアランス部０２ｂに弾性部材０５が設けられているので、弾性部材０５によってリング部材０４の円筒部０４ａの軸方向の他方の端部側０４ｄを支持することができるため、ステータ０１の振動を抑えることができ、駆動時の騒音を抑制できる。

円筒部０４ａの軸方向の他端部側０４ｄが支持されていない場合、特にステータコア０３の軸方向の長さが比較的長いタイプの回転電機では、ステータコアの軸方向の長さが短
いタイプの回転電機よりも、ステータ０１が振動する時の固有振動数が低く、バネ定数が低く、回転電機駆動時の振動が伝わり易いが、この発明の実施の形態３による回転電機によれば弾性部材０５により円筒部０４ａの軸方向の他方の端部側を支持するようにしているのでステータ０１の振動を抑えることができ、駆動時の騒音を抑制できる。

又、この発明の実施の形態３による回転電機は、円筒部０４ａの軸方向の一方の端部側０４ｃと他方の端部側０４ｄの両方でステータ０１を支持するようにしているので、円筒部０４ａの嵌合用外周面部０４ｃ１と第１のハウジング０２の嵌合用内周面部０２ａとの軸方向の長さを短くしても、ステータ０１を径方向に精度よく支持することができる。

更に、前述のように嵌合部分の軸方向長さを短くすることができるので、第１のハウジング０２の嵌合用内周面部０２ａに円筒部０４ａの嵌合用外周面部０４ｃ１を嵌合のために圧入させる場合にその圧入力を低下させることができる。又、前述の嵌合部分の軸方向長さを短くすることができるので、嵌合部分の軸方向長さが長い場合のように焼き嵌めを行う必要がなく、常温での圧入により組み立てを可能とし得る効果がある。

又、第１のハウジング０２の内周面部に設けた溝０２ｄ内に弾性部材０５を設置することで、弾性部材０５の軸方向の移動を抑制することができる。これにより、ステータ０１の組立て時に弾性部材０５が軸方向の移動するのを防止し、更に回転電機の駆動時に於ける振動等で、弾性部材０５が軸方向の移動するのを防止することができる。又、第１のハウジング０２の溝０２ｄの内径寸法φｄと、リング部材０４の円筒部０４ａの軸方向の他方の端部側０４ｄの外径寸法φＤを適切に設定することで、弾性部材０５の圧縮値ひいては弾性力を適切に設定することができ、その結果、円筒部０４ａの軸方向の他方の端部側０４ｄを支持するための、弾性部材０５による所望の反力を得ることができる。

実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４による回転電機について説明する。図６は、この発明の実施の形態４による回転電機の断面図である。図６に於いて、フロントハウジングとしての第２のハウジング０６は、第１のハウジング０２に対向する側の壁面に、嵌合用突出部０６ｂを備えている。リング部材０４の円筒部０４ａは、そのフランジ部０４ｂ側、つまり軸方向の一方の端部側０４ｃに、実施の形態２及び３の場合と同様に環状段部０４ｃ２を備えている。尚、この環状段部０４ｃ２は必ずしも設ける必要はない。

リング部材０４の円筒部０４ａに於ける軸方向の一方の端部側０４ｃの内周面の一部、つまり環状段部０４ｃ２の内周面の一部０４ｅは、第２のハウジング０６の嵌合用突出部０６ｂの外周面部０６ａに嵌合されている。又、前述の実施の形態２及び３の場合と同様に、円筒部０４ａの嵌合用外周面部０４ｃ１は、第１のハウジング０２の嵌合用内周面部０２ａに嵌合している。その他の構成は、実施の形態２と同様である。

この発明の実施の形態４による回転電機の場合、リング部材０４の円筒部０４ａの軸方向の一方の端部側０４ｃの内周面部の一部を、第２のハウジング０６の嵌合用突出部０６ｂの外周面部０６ａに嵌合させると共に、その円筒部０４ａの嵌合用外周面部０４ｃ１を第１のハウジング０２の嵌合用内周面部０２ａに嵌合させることにより、ステータ０１の軸心と第１のハウジング０２の軸心とを一致させて組み立てることができる。

通常、回転電機に於いて、良好なトルク特性や騒音特性を得るために、ロータ０９の外径とステータコア０３内径のエアギャップ１８を均一にすることが重要である。第２のハウジング０６にフロントベアリング０７が嵌合され、フロントベアリング０７にシャフト０８が嵌合され、シャフト０８を軸としてロータ０９がステータコア０３内で回転するため、フロントハウジングである第２のハウジング０６とステータ０１内径の軸心ずれを小さくすることが重要である。

前述の実施の形態２の場合、ステータコア０３は、リング部材０４を介して、ボルト１１により第１のハウジング０２に締結され、第２のハウジング０６は、ボルト１６により、第１のハウジング０２に締結される。そして、第２のハウジング０６と第１のハウジング０２の位置決めのために２本の位置決めピン１０が必要である。しかし位置決めピン１０は回転電機の軸心と異なる位置に設けられるため、位置決めピン用の穴を加工する際に回転電機の軸心に対する位置精度が低下し易く、第２のハウジング０６の軸心とステータ０１の内径の軸心とのずれを生じる場合がある。

これに対して以上のように構成されたこの発明の実施の形態４による回転電機によれば、リング部材０４の円筒部０４ａの軸方向の一方の端部側０４ｃの内周面部の一部を、第２のハウジング０６の嵌合用突出部０６ｂの外周面部０６ａに嵌合させるようにしているので、ステータ０１の軸心と第２のハウジング０６の軸心を精度よく一致させことができるため、第２のハウジング０６とステータ０１との軸心ずれを小さくすることができ、良好なトルク特性や騒音特性を得ることができる。又、第２のハウジング０６に対するステータ０１の径方向の位置が、円筒部０４ａの軸方向の一方の端部側０４ｃの内周面部の一部を第２のハウジング０６の嵌合用突出部０６ｂの外周面部０６ａに嵌合させることにより定められるため、実施の形態２の場合のような２箇所の位置決めピン１０を設ける必要がなく、回転電機を小型化し、且つ部品数の削減をすることができる。

又、円筒部０４ａの軸方向の一方の端部側０４ｃの内周面部の一部と第２のハウジング０６の嵌合用突出部０６ｂの外周面部０６ａとの嵌合と、リング部材０４ａの嵌合用外周面部０４ｃ１と第１のハウジング０２の嵌合用内周面部０２ａとの嵌合の、両方の嵌合を圧入とした場合、第２のハウジング０６とステータ０１と第１のハウジング０２の径方向の位置決めを更に精度良く行うことができる。これにより、エアギャップ１８を均一にすることができ、良好なトルク特性や騒音特性を得ることができる。

実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５による回転電機について説明する。図８は、この発明の実施の形態５による回転電機の構成及び組立工程を示す説明図であり、（ａ）は組み立て状況を示し、（ｂ）は組み立て後を示している。図８に於いて、リング部材０４のフランジ部０４ｂは、第２のハウジング０６の壁面にボルト１４により固定されている。その他の構成は実施の形態３と同様である。

図８に示すように、２本の位置決めピン１０（図８では１本のみを表示している）を第１のハウジング０２と第２のハウジング０６の周方向の２か所に挿入して、第１のハウジング０２と第２のフロントハウジング０６の周方向の位置を合わせ、かつ、シャフト０８が傾かないようにその軸心を第１のハウジング０２の軸心に一致させ、第１のハウジング０２の内側空間部内にステータ０１を挿入し、第２のハウジング０６にリング部材０４のフラン時部０４ｂをボルト１４により締結して固定すると共に、第１のハウジング０２に第２のハウジング０６をボルト１６により締結して固定する。ボルト１４とボルト１６は、第２のハウジング０６の外側から締結される。

この発明の実施の形態５による回転電機は、リング部材０４の嵌合用外周面部０４ｃ１と第１のハウジング０２の嵌合用内周面部０２ａとを、圧入又は焼嵌めにより嵌合させることによりステータ０１と第１のハウジング０２を固定し、且つ、弾性部材０５の反力によって、ステータ０１と第１のハウジング０２を固定する。そして、第２のハウジング０６を第１のハウジング０２に固定するが、このとき、ボルト１４によりリング部材０４のフランジ部０４ｂを第２のハウジング０６に固定し、且つボルト１６により第１のハウジング０２と第２のハウジング０６を固定する。ボルト１４、１６は、同時に第１のハウジング０６の外側から締付けることができるため、工数を低減することができる。更に、第１のハウジング０２に、リング部材０４のフランジ部０４ｂを固定するボルト用のネジ穴の加工が不要となる。

実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態６による回転電機について説明する。図９は、この発明の実施の形態６による回転電機の断面図である。図９に於いて、リング部材０４のフランジ部０４ｂは、第１のハウジング０２の軸方向の端面部と第２のハウジング０６の端面部との間に挟まれるように配置され、第２のハウジング０６を第１のハウジング０２にボルト１５により締結することによりこれ等のハウジングに一体に固定される。その他の構成は、実施の形態２若しくは実施の形態４と同様である。

以上のように構成されたこの発明の実施の形態６による回転電機によれば、実施の形態２の場合のようなフランジ部０４ｂと第１のハウジング０２を締結するためのボルト１１が不要になり、回転電機を小型化でき、部品数の削減が可能となる。又、フランジ部０４ｂが第１のハウジング０２と第２のハウジング０６によって挟み込まれ固定されるようにしているので、実施の形態２の場合のようにボルトにより固定されるよりも、固定面積が大きくなるため、フランジ部０４ｂの剛性がアップし、回転電機駆動時の振動がステータ０１に伝わり難く、ステータ０１の振動を抑えることができ、駆動時の騒音を抑制することができる。

実施の形態７．
次に、この発明の実施の形態７による回転電機について説明する。図１０は、この発明の実施の形態７による回転電機の断面図である。図１０に於いて、リング部材０４のフランジ部０４ｂの端面が第２のハウジング０６に当接し、且つ、円筒部０４ａの軸方向の反フランジ側端面０４ｆが第１のハウジング０２の底部２１の内壁面に弾性部材１７を介して当接している。第２のハウジング０６と第１のハウジング０２をボルト１６により締結することで、リング部材０４が軸方向に弾性部材１７の弾性力に抗して押圧され固定される。尚、弾性部材１７を設置せずにリング部材０４を底部２１の内壁面に直接当接させるようにしても良い。

以上のように構成されたこの発明の実施の形態７による回転電機によれば、実施の形態２の場合のような、フランジ部０４ｂとハウジング０２を締結するためのボルト１１が不要になり、回転電機を小型化でき、部品数を削減することができる。又、リング部材０４が軸方向に圧縮、固定され、かつ、リング部材０４に対する軸方向の圧縮力により、フランジ部０４ｂの端面と第１のハウジング０２の軸方向の一方の端面部との間、及びリング部材０４の反フランジ側端面０４ｆと第１のハウジング０２の底部２１の内壁面との間の摩擦力が増大するため、第１のハウジング０２に対するステータ０１の径方向の位置も安定して固定される。これにより、ステータ０１が軸方向、径方向にも固定されるため、回転電機駆動時の振動が伝わり難く、ステータ０１の振動を抑えることができ、駆動時の騒音を抑制できる。

第１のハウジング０２とリング部材０４の線膨張係数が異なる場合、温度変化より、リング部材０４のフランジ部０４ｂの端面と第２のハウジング０６の端面との当接部がはなれ、或いはリング部材０４の反フランジ側の端面部０４ｆと第１のハウジング０２の底部２１の内壁面との当接部が離れる場合が考えられる。自動車用回転電機の場合、産業用の回転電機よりも、使用温度範囲が広く、その対策が必要であるが、この発明の実施の形態７による回転電機によれば、弾性部材１７を設置しているので、温度変化が起きた場合でも、弾性部材１７の圧縮代を確保することで、所望のリング部材０４の軸方向の圧縮力を
得ることができる。

尚、この発明は、その発明の範囲内に於いて、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

０１ステータ、０２第１のハウジング、０２ａ嵌合用内周面部、０２ｂクリアランス部、０２ｃ位置決め用の穴、０２ｄ溝、０３ステータコア、０４リング部、０４ａ円筒部、０４ｂフランジ部、０４ｃ円筒部の軸方向の一方の端部側、０４ｃ１嵌合用外周面部、０４ｃ２環状段部、０４ｄ円筒部の軸方向の他方の端部側、０４ｅ環状段部の内周面の一部、０４ｆリング部材の反フランジ側端面、０５、１７弾性部材、０６第２のハウジング、０６ａ嵌合用突出部の外周面部、０６ｂ嵌合用突出部、０７フロントベアリング、０８シャフト、０９ロータ、１０位置決めピン、１１、１４、１５、１６ボルト、１２リアベアリング、１３ステータコイル、１８エアギャップ。

Claims

環状に形成されたステータコアと、回転自在に支持され前記ステータコアの内側空間内に挿入されたロータと、内部に前記ステータコアと前記ロータを収容する第1のハウジングと、前記第1のハウジングの軸方向の一方の端部に対向して設けられた第２のハウジングと、前記ステータコアの外周面部に装着されたリング部材とを備えた回転電機であって、
前記リング部材は、前記ステータコアの前記外周面部を包囲する円筒部と、前記円筒部の軸方向の一方の端部に設けられたフランジ部とを有し、
前記リング部材の円筒部は、前記軸方向の一方の端部に対応する側で且つ前記フランジ部の近傍に設けられた嵌合用外周面部が、前記第１のハウジングの前記軸方向の一方の端部に対応する側に設けられた嵌合用内周面部に嵌合するように構成され、前記嵌合用外周面部以外の外周面部の全体が、前記第１のハウジングの前記嵌合用内周面部以外の内周面部に対して前記ステータコアの径方向に離間して配置され、
前記円筒部の前記嵌合用外周面部と前記第１のハウジングの前記嵌合用内周面部との間のクリアランス値は、前記円筒部の前記嵌合用外周面部以外の外周面部と前記第１のハウジングの前記嵌合用内周面部以外の内周面部との間のクリアランス値よりも小さく設定され、
前記第１のハウジングに対する前記ステータコアの径方向の位置は、前記円筒部の前記嵌合用外周面部が前記第１のハウジングの前記嵌合用内周面部に嵌合されることにより定められる、
ことを特徴とする回転電機。
前記リング部材の前記円筒部に於ける前記嵌合用外周面部は、前記円筒部の外周面部に形成された環状段部の外周面部により構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記円筒部の前記軸方向の他方の端部に対応する側の外周面部と前記第１のハウジングの前記軸方向の他方の端部に対応する側の内周面部との間に設けられた弾性部材を備えている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機。
前記弾性部材は、前記第１のハウジングの前記軸方向の他方の端部に対応する側の内周面部に形成された溝に設置されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
前記第２のハウジングは、前記第１のハウジングに対向する側の壁面部に形成された嵌合用突出部を備え、
前記円筒部に設けられた嵌合用内周面部は、前記第２のハウジングの前記嵌合用突出部の外周面部に嵌合されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の回転電機。
前記第１のハウジングに於ける前記嵌合用内周面部に対応する部位の半径方向の肉厚寸法は、前記第１のハウジングの少なくとも前記軸方向の他方の端部の近傍の部位の半径方向の肉厚寸法より大きく形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の回転電機。
前記リング部材の円筒部に設けられた前記フランジ部は、前記第１のハウジング若しくは前記第２のハウジングに固定部材により固定されている、
ことを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載の回転電機。
前記リング部材の円筒部に設けられた前記フランジ部は、前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとの間に挟持され、前記第１のハウジングと前記第２のハウジングが締結部材により相互に締結されることにより、前記第１のハウジング及び前記第２のハウジングに固定されている、
ことを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載の回転電機。
前記リング部材は、前記フランジ部が前記第２のハウジングに当接し、前記円筒部の前記軸方向の他方の端部が前記第１のハウジングの底部の内壁部に直接若しくは間接的に当接するように配置され、
前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとが締結部材により相互に締結されることにより、前記リング部材がその軸方向に圧縮されて前記第１のハウジング及び第２のハウジングに固定されている、
ことを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載の回転電機。
前記円筒部の前記軸方向の他方の端部と、前記第１のハウジングの前記内壁部との間に設置された弾性部材を備えている、
ことを特徴とする請求項９に記載の回転電機。
前記ロータは、前記第１のハウジングと前記第２のハウジングに回動自在に支持された軸に固定されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のうちの何れか一項に記載の回転電機。