JP6655560B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機に関し、特に車両の駆動力を発生させる回転電機に関する。

従来から、コイルが巻回されたステータと該ステータの内側に配置されたロータとを有するモータと、モータが収納されたハウジングと、を備えたモータユニットが知られている。

このようなモータユニットでは、磁性体である鉄製のステータと、軽量化を図るためにアルミニウム製のハウジングが用いられることが多い。この場合、鉄とアルミニウムでは線膨張係数が異なるため、ステータをハウジングに支持固定する方法としては、圧入ではなく焼嵌めにより支持固定している。

しかしながら、ステータをハウジングに焼嵌めする際に、鉄とアルミニウムとの線膨張係数差を考慮した締め代を確保する必要があり、ハウジングの内周面およびステータの外周面を高精度に研磨する必要がある。

したがって、ステータをハウジングに焼嵌めして支持固定するには焼嵌め用の装置が必要になるなど費用がかかるという問題がある。また、焼嵌めする場合には締め代が比較的大きいため、圧縮応力による磁気回路への影響（鉄損）が大きくなるという問題がある。

そこで、そのような問題を解決するために、ステータとハウジングとの間にステータホルダを設けたものが提案されている。

特許文献１には、回転機のハウジング構造において、アルミニウム製ハウジングについて記載されている。この特許文献１に記載の回転電機は、ロータと、該ロータの外周面を覆うように設けられた鉄製のステータと、前記ロータおよび前記ステータが収納されるアルミニウム製のハウジングと、前記ステータの外周面に嵌合される円筒部を備えたステータホルダと、を備えたモータユニットであって、前記円筒部の外周面には径方向外側に向かってアンダーカット部を有する突起が形成され、前記ハウジングは前記ステータホルダの外周面を覆うとともに、前記アンダーカット部を含む前記突起の外面に密着し、前記ステータホルダに結合されている。

しかし、特許文献１に記載されたハウジング構造では、高温時にステータホルダおよびステータが回転軸の方向に変位することへの対策が充分ではない。

特開２０１１−１０１５１３号公報

本発明の課題は、ステータホルダおよびステータの高温時の軸方向への動きを抑制し回転電機の信頼性を向上させることである。

本発明に係る回転電機は、ロータと、前記ロータと空隙を介して対向して配置される鉄製のステータと、前記ロータおよび前記ステータが収納されるアルミニウム製ハウジングと、前記ステータの外周面に嵌合される円筒部を有するステータホルダと、を備え、前記ステータホルダ外周面に形成された突起が、モータ軸方向に対して、少なくとも一部が不連続となる部分を有する。

本発明により、ステータホルダおよびステータの高温時における信頼性を向上させることである。

回転電機１の回転軸方向に沿った概略構成断面図である。 図１のＡＡ線の矢印方向から場合の断面図である。 本発明の実施形態におけるステータホルダ４０の斜視図である。

本発明に係る実施形態を図１ないし図４に基づいて説明する。

図１は、回転電機１の回転軸方向に沿った概略構成断面図である。図２は、図１のＡＡ線の矢印方向から場合の断面図である。本実施形態における回転電機１は、車両駆動用回転電機である。

ステータ２０は、コイル２２が巻回されたステータコア２１を有する。ロータ３０は、永久磁石３４を収納する収納空間を形成する。フロントブラケット６０は、ハウジング１０の軸方向一端側に締結される。リアブラケット５０は、ハウジング１０の軸方向他端側に締結される。ハウジング１０の内部は、モータ室５１として機能する。

シャフト３１は、一端がフロントブラケット６０に保持され、他端がリアブラケット５０に保持される。フロントブラケット６０は、厚さ方向に貫通する貫通孔６１が形成されている。この貫通孔６１には、回転電機１のシャフト３１の一端側を回転自在に支持するベアリング３２ｂが設けられている。

回転センサ５２は、シャフト３１の回転を検出し、リアブラケット５０に収納される。

リアブラケット５０の径中央部には、軸方向一端側に向けて突出するボス部５３が形成されている。ボス部５３の径方向中央部には、軸方向であってリアブラケット５０を貫通する貫通孔５４が形成されており、この貫通孔５４をシャフト３１が挿通しセンサ室５５内にシャフト３１の他端側が配されている。この貫通孔５４には、シャフト３１の他端側を回転自在に支持するベアリング３２ａが設けられている。

そして、センサ室５５に配された回転センサ５２によりシャフト３１の回転角度を検出することで、回転電機３１の回転角度を検出できるようになっている。

ハウジング１０は、ハウジング１０を除く回転電機１の構成部品の全体を覆うような略円筒形状で形成されている。ハウジング１０、フロントブラケット６０およびリアブラケット５０は、アルミニウムを鋳込んで形成される。また、ハウジング１０内には、ステータ２０を中心として回転電機１全体を冷却するための流路１１が、ステータ２０の周方向に沿って全周に亘って設けられている。

ステータ２０の外周面２０ａには、概ね外周面２０ａを全周覆うように形成された円筒部４１を有するステータホルダ４０が設けられている。円筒部４１は、ステータ２０を焼嵌固定できる大きさに形成される。ステータホルダ４０は、例えば、鉄系材料で形成されており、ステータ２０は、ステータホルダ４０の内周面４１ａに焼嵌固定されている。

ステータホルダ４０は、円筒部４１の外周面４１ｂに形成された突起４２を有する。突起４２は、ステータホルダ４０の外周面４１ｂに、例えば多数が軸方向に沿って規則的に整列した形状をしているが、一部または複数の部位で整列が不連続となって形成される。

または、図３に示されるように、アンダーカット部４３を有した突起４２が不規則に複数形成されている。さらに、突起４２はステータホルダ４０内径側から見て、外周面４１ｂから径方向外側に向かって拡幅されている。つまり、突起部４２にはアンダーカット部４３が形成されている。このようにステータホルダ４０に突起４２を形成することにより、ステータホルダ４０の外周面４１ｂの表面積を拡大することができる。なおアンダーカット部４３とは、ステータホルダ４０側の根元部と、この根元部よりも大きく形成された端部と、により構成される。

なお、突起４２は回転電機１の径方向から見た場合、流路１１と重なるように形成され、かつこの突起４２の先端が流路１１近傍まで延びている。

ステータホルダ４０は、ハウジング１０と一体化されている。つまり、ステータホルダ４０の隣り合う２つの突起４２の間に、ハウジング１０を構成するアルミニウムが充填されている。このようにステータホルダ４０とハウジング１０とを一体化するには、まずステータホルダ４０を製造し、その後、ステータホルダ４０を内包するようにステータホルダ４０の外周にアルミニウムを鋳込み、ハウジング１０を製造すればよい。

次に、ステータホルダ４０を含めたステータ２０とロータ３０のモータユニットの組立方法について説明する。

まず、上述したステータホルダ４０を予め製造しておく。

続いて、例えば鉄製の鋼板をステータコア２１と同一の形状にカットしてステータコア片を複数枚製造し、それらを積層してステータコア２１を製造する。そして、ステータコア２１にコイル２２を巻回してステータ２０を製造する。

続いて、ハウジング１０を製造する。具体的には、ステータホルダ４０を内包するようにステータホルダ４０の外周にアルミニウムを鋳込み、ステータホルダ４０を一体化するようにハウジング１０を製造する。

続いて、ステータホルダ４０の内周面４１ａにステータ２０を圧入固定する。具体的には、ステータホルダ４０にステータ２０をステータホルダ４０の内周面４１ａに焼嵌め挿入して、ステータ２０を所定の位置まで挿入する。これにより、ステータホルダ４０の内周面４１ａとステータ２０の外周面２０ａとの間が、隙間なく密着することになる。

そして、ステータ２０の内周側にシャフト３１が挿通されたロータ３０を配置することによりモータユニットの組立が完了する。

ステータホルダ４０とハウジング１０とが一体化され、ステータホルダ４０の円筒部４１の外周面４１ａにはアンダーカット部４３を有する突起４２が形成されているため、回転電機１の駆動時に温度が変化してもステータホルダ４０とハウジング１０との間に隙間が形成されることを防ぐことができる。

つまり、ステータホルダ４０とハウジング１０とは異なる材質のため線膨張係数が異なるが、温度が変化しても突起４２によりステータホルダ４０とハウジング１０とがずれたり、ステータホルダ４０とハウジング１０との間に隙間ができるのを防止することができる。したがって、ステータホルダのトルク保持特性と冷却特性が温度によって変化するのを抑制することができる。

そして、ステータホルダ４０の円筒部４１の外周面の突起４２の整列を一部または、複数の部位で不連続としたことで、ハウジング１０に対し、ステータホルダ４０を外周方向のみではなく、軸方向にも保持することができる。

また、ステータホルダ４０の円筒部４１の外周面４１ａに突起４２を形成したため、ステータホルダ４０の外周面の表面積を拡大することができる。したがって、流路１１による冷却効果を向上することができ、ステータホルダ４０を介してより効果的にステータ２０を冷却することができる。

そして、ステータホルダ４０の円筒部４１の外周面の突起４１ｂの頂面が冷媒の通路であるウォータージャケット１１近傍に配置されることで、流路１１による冷却効果を向上することができ、ステータホルダ４０を介してより効果的にステータ２０を冷却することができる。

また、ステータホルダ４０を鉄製とすることで、ステータ焼嵌めによる締め代を低減可能となり、前記締め代による圧縮応力で発生する鉄損を低減することができる。

１…回転電機、１０…ハウジング、１１…流路、２０…ステータ、２１…ステータコア、２２…コイル、３０…ロータ、３１…シャフト、３２a…ベアリング、３２b…ベアリング、３４…永久磁石、４０…ステータホルダ、４１…円筒部、４１a…内周面、４１ｂ…外周面、４２…突起、４３…アンダーカット部、５０…リアブラケット、５１…モータ室、５２…回転センサ、５３…ボス部、５４…貫通孔、５５…センサ室、６０…フロントブラケット、６１…貫通孔

Claims (4)

1. ロータと、
   前記ロータと空隙を介して対向して配置される鉄製のステータと、
   前記ロータおよび前記ステータが収納されるアルミニウム製ハウジングと、
   前記ステータの外周面に嵌合される円筒部を有し、前記ハウジングと一体に形成されるステータホルダと、を備え、
   前記ステータホルダ外周面に形成された突起が、一部または複数の部位でモータ軸方向の整列が不連続となる部分を有し、
   前記突起は、前記ステータホルダ側の根元部と、当該根元部よりも大きく形成された端
   部と、により構成される回転電機。
2. 請求項１に記載された回転電機であって、
   前記ハウジングは、冷媒が流れる流路を形成する回転電機。
3. 請求項２に記載された回転電機であって、
   径方向から見た場合、前記流路は前記突起と重なる位置に形成される回転電機。
4. 請求項１ないし３に記載されたいずれかの回転電機であって、
   前記ステータホルダは、鉄系材料により構成される回転電機。

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