JP2021136765A - 回転電機及び回転電機の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高温環境下で使用した場合でも、ケーシングとステータとの締め付け荷重を適切に保つ。【解決手段】回転電機１００は、ロータ３０と、鉄系の部材で構成され、ロータ３０の外周に設けられるステータ２０と、アルミニウム合金の部材で構成され、ロータ３０及びステータ２０を収納し、内周面がステータ２０の外周面に接触することでステータ２０を固定するケーシング１０と、を備える。回転電機１００は、前記ケーシングが永久生長前の状態においてケーシング１０からステータ２０を取り出した際の、ステータ２０の外径をＡ、ケーシング１０の内径をＢとすると、０．１８％≦（Ａ−Ｂ）／Ａ≦０．３８％である。【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機及び回転電機の製造方法に関する。

例えばパワーステアリングシステム用の回転電機（モータ）として、特許文献１に記載の回転電機が知られている。特許文献１に示すように、回転電機は、ロータと、ステータと、ロータ及びステータを収納するケーシングとを備える。ステータは、外周面がケーシングの内周面に接触して固定されるように、ケーシング内に圧入される。また、特許文献１には、ケーシングは、アルミニウム合金で構成される旨が記載されている。

特開２０１７−２０８８７２号公報

ここで、回転電機は、高温環境下で使用される場合がある。高温環境下で使用された場合、アルミニウム合金製のケーシングは、永久生長という不可逆の膨張を起こす場合がある。この場合、回転電機の使用中にケーシングの内径が大きくなって、ケーシングとステータとの締め代が小さくなってしまい、ケーシングとステータとの締め付け荷重を適切に保つことが出来なくなるおそれが生じる。そのため、高温環境下で使用した場合でも、ケーシングとステータとの締め付け荷重を適切に保つことが求められている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高温下で使用した場合でも、ケーシングとステータとの締め付け荷重を適切に保つことが可能な回転電機及び回転電機の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る回転電機は、ロータと、鉄系の部材で構成され、前記ロータの外周に設けられるステータと、アルミニウム合金の部材で構成され、前記ロータ及び前記ステータを収納し、内周面が前記ステータの外周面に接触することで前記ステータを固定するケーシングと、を備え、前記ケーシングが永久生長前の状態において、前記ケーシングから前記ステータを取り出した際の、前記ステータの外径をＡ、前記ケーシングの内径をＢとすると、０．１８％≦（Ａ−Ｂ）／Ａ≦０．３８％以下である。

前記ケーシングは、ＡＤＣ１２の部材で構成されることが好ましい。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る回転電機の製造方法は、ロータと、鉄系の部材で構成され、前記ロータの外周に設けられるステータと、アルミニウム合金の部材で構成され、前記ロータ及び前記ステータを収納するケーシングと、を備える回転電機の製造方法であって、前記ステータを前記ケーシング内に挿入して、前記ケーシングの内周面を前記ステータの外周面に接触させて前記ステータを前記ケーシングに固定する挿入ステップと、を有し、前記挿入ステップにおいては、前記ケーシングから前記ステータを取り出した際の、前記ステータの外径をＡ、前記ケーシングの内径をＢとすると、０．１８％≦（Ａ−Ｂ）／Ａ≦０．３８％となるように、前記ステータを前記ケーシングに固定する。

本発明によれば、高温環境下で使用した場合でも、ケーシングとステータとの締め付け荷重を適切に保つことができる。

図１は、本実施形態に係る回転電機の断面図である。 図２は、本実施形態に係る回転電機の一部の分解図である。 図３は、ケーシングの内径とステータの外径とを示す模式図である。 図４は、回転電機の製造方法を説明する図である。 図５は、本実施形態の他の例に係る回転電機の断面図である。 図６は、実施例に係るテストピースの模式図である。 図７は、テストピースの永久生長量を示すグラフである。 図８は、テストピースの永久生長量を示すグラフである。 図９は、テストピースの永久生長量を示すグラフである。 図１０は、テストピースの永久生長量を示すグラフである。

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る回転電機の断面図であり、図２は、本実施形態に係る回転電機の一部の分解図である。本実施形態に係る回転電機１００は、モータ、さらに言えばブラシレスモータである。回転電機１００は、例えば車両の電動ステアリング装置に用いられ、車両のステアリングシャフトに操舵補助力を付与する。ただし、回転電機１００の用途はそれに限られない。

図１に示すように、回転電機１００は、ケーシング１０と、ステータ２０と、ロータ３０と、バスバーユニット４０と、保持部材５０と、基板６０と、カバー部材７０と、ベアリングＢ１、Ｂ２とを備える。なお、図２は、ケーシング１０、ステータ２０、ロータ３０、バスバーユニット４０、及び保持部材５０の分解図であり、基板６０及びカバー部材７０については記載を省略している。以下、ロータ３０、より詳しくは後述の駆動軸３２の軸方向に沿った方向を、Ｚ方向とする。そして、Ｚ方向に沿った方向のうちの一方の方向を、Ｚ１方向とし、Ｚ方向に沿った方向のうちの他方の方向を、すなわちＺ１方向の反対の方向を、Ｚ２方向とする。

図１に示すように、ケーシング１０は、ステータ２０、ロータ３０、バスバーユニット４０、保持部材５０、及び基板６０を内部に収納する筐体である。ケーシング１０は、Ｚ１方向側が開口する中空の部材であり、本実施形態ではＺ方向から見て円形となる円筒状の部材である。ケーシング１０は、底部１２と側部１４とを含む。底部１２は、ケーシング１０のＺ２方向側の底面を構成する。底部１２には、後述の駆動軸３２が挿通される開口１２Ａが形成されている。また、底部１２のＺ１方向側の表面には、軸受けであるベアリングＢ１が設けられている。ベアリングＢ１は、Ｚ方向から見て開口１２Ａを囲うように設けられ、底部１２に対して固定されている。側部１４は、ケーシング１０の側面を構成する。側部１４は、底部１２の外縁を囲うように設けられ、底部１２の外縁からＺ１方向に延在する。ケーシング１０は、底部１２と側部１４とで囲われる空間ＳＰに、ステータ２０、ロータ３０、バスバーユニット４０、保持部材５０、及び基板６０を収納する。ケーシング１０は、Ｚ１方向側の端部が開口しているため、空間ＳＰが、Ｚ１方向側で外部と連通している。

ケーシング１０は、アルミニウム合金の部材で構成される。より詳しくは、ケーシング１０は、ＪＩＳで規格されるＡＤＣ１２の部材で構成される。ただし、ケーシング１０は、ＡＤＣ１２で構成されることに限られず、永久生長を起こすアルミニウム合金で構成されていてよい。

ステータ２０は、回転電機１００の固定子である。ステータ２０は、ケーシング１０内、すなわち、ケーシング１０の空間ＳＰ内に設けられる。ステータ２０は、ステータコア２２と、ステータコイル２４とを含む。ステータコア２２は、ステータ２０のコアであり、Ｚ方向から見た中央位置に、Ｚ方向に貫通する貫通孔２２Ａが形成されている。ステータコア２２は、磁性体で構成されており、さらに言えば、鉄系の部材で構成される。鉄系の部材とは、鉄を主成分とする部材である。より詳しくは、本実施形態に係るステータコア２２は、電磁鋼板で構成されている。ステータコア２２は、電磁鋼板製の部材がＺ方向に積層されて構成されている。ただし、ステータコア２２は、電磁鋼板で構成されることに限られず、部材がＺ方向に積層されて構成されることにも限られない。ステータコア２２は、永久生長しない鉄系の部材であってよい。

ステータコイル２４は、ステータ２０のコイルである。ステータコイル２４は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の電磁コイルを含む。ステータコイル２４は、ステータコア２２に巻回されている。

ステータ２０は、外周面２０Ａがケーシング１０の内周面１０Ａに接触することで、ケーシング１０に対して固定されている。すなわち、ステータ２０は、ケーシング１０に締り嵌めされることにより、ケーシング１０と嵌め合っている。ステータ２０の外周面２０Ａとケーシング１０の内周面１０Ａとが、嵌め合っている部分であるといえる。なお、外周面２０Ａは、ステータコア２２の外周面であり、内周面１０Ａは、ケーシング１０の側部１４の内周面であるともいえる。

ロータ３０は、回転電機１００の回転子である。ロータ３０は、ケーシング１０の空間ＳＰ内に設けられる。ロータ３０は、駆動軸３２と、ロータコア３４とを備える。ロータコア３４は、ロータ３０のコアである。ロータコア３４は、周方向に並ぶ複数の磁極を備える。ロータコア３４は、Ｚ方向から見た中央位置に、Ｚ方向に貫通する貫通孔が形成されている。駆動軸３２は、シャフトであり、ロータコア３４の貫通孔に挿入されて、ロータコア３４に対して固定されている。すなわち、駆動軸３２は、ロータコア３４に締り嵌めされている。ロータ３０は、ロータコア３４の外周面が、ステータコア２２の貫通孔２２Ａ内に設けられる。ロータ３０は、駆動軸３２の軸方向がＺ方向に沿うように、貫通孔２２Ａ内に設けられる。また、ロータ３０は、ステータ２０に対して回転可能に、貫通孔２２Ａ内に設けられる。このように、ロータ３０が貫通孔２２Ａに挿入されるため、ステータ２０がロータ３０の外周に設けられているともいえる。ロータ３０は、ステータ２０との電磁作用により、駆動軸３２のＺ方向に沿った中心軸を回転軸として、回転する。

また、駆動軸３２のＺ２方向側の端部には、ギア部３６が取り付けられている。ギア部３６は、ステアリングシャフトに連絡する相手側のギヤ（図示略）に噛み合い、駆動軸３２の回転をステアリングシャフトに伝達する。また、駆動軸３２のＺ１方向側の端部には、検出体３８が取り付けられている。検出体３８は、ロータ３０の回転数を検出するための部材であり、例えばマグネットや磁気センサである。

バスバーユニット４０は、ケーシング１０の空間ＳＰ内において、ステータコイル２４のＺ１方向側に設けられる。バスバーユニット４０は、複数のバスバーとバスバーホルダとを備える板状（ここでは円板状）の部材である。バスバーは、導電性の部材であり、ステータコイル２４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに接続されている。バスバーホルダは、絶縁性の部材であり、バスバーを覆う。

保持部材５０は、ケーシング１０の空間ＳＰ内において、バスバーユニット４０のＺ１方向側に設けられる。保持部材５０は、ベアリングＢ２を保持する、板状（ここでは円板状）の部材である。保持部材５０は、例えば外周面がケーシング１０の内周面１０Ａに対して接触して、ケーシング１０に対して固定されている。すなわち、保持部材５０は、ケーシング１０に締り嵌めされている。ただし、保持部材５０は、ケーシング１０に締り嵌めされることに限られない。保持部材５０は、Ｚ方向から見た中央位置に、貫通孔５０Ａが形成されている。貫通孔５０Ａには、軸受けであるベアリングＢ２が設けられている。ベアリングＢ２は、保持部材５０に対して固定されているため、保持部材５０を介して、ケーシング１０に対して固定されているともいえる。なお、保持部材５０は、ケーシング１０と同じ材料（部材）で構成されているが、それに限られず、ケーシング１０と異なる材料で構成されていてもよい。

なお、ロータ３０の駆動軸３２は、ベアリングＢ１、Ｂ２に回転可能に支持されている。すなわち、駆動軸３２は、Ｚ２方向側の部分が、ベアリングＢ１内に回転可能に挿入され、ベアリングＢ１に挿入された部分よりもＺ１方向側の部分が、ベアリングＢ２内に回転可能に挿入されている。

基板６０は、ケーシング１０の空間ＳＰ内において、保持部材５０のＺ１方向側に設けられる。基板６０は、回転電機１００のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）の回路が設けられる回路基板である。基板６０は、基板６０とバスバーユニット４０との間に設けられる接続部５２を介して、バスバーユニット４０のバスバーに電気的に接続されている。

カバー部材７０は、ケーシング１０のＺ１方向側の端部に設けられる。カバー部材７０は、カバー７２と端子部７４とを含む。カバー７２は、ケーシング１０の空間ＳＰのＺ１方向側の開口を閉塞するカバーである。カバー７２は、ケーシング１０のＺ１方向側の端部の開口を覆うように、ケーシング１０に取付けられる。端子部７４は、カバー７２に取付けられている。端子部７４は、基板６０の回路に電気的に接続される配線（図示略）と、配線に接続される端子とを含む。

以上のような構成の回転電機１００は、例えば１０５℃以上の高温環境下で使用される。ケーシング１０は、アルミニウム合金で構成されるため、高温環境下におかれることで加熱されて、永久生長する。永久生長とは、高温環境下で過固溶元素が析出することによる、寸法変化を指す。永久生長は、不可逆の膨張である為、永久生長した部材は、加熱後に冷却されても、永久生長した分の膨張が戻らない。そのため、永久生長するアルミニウム合金で構成されるケーシング１０を用いた回転電機１００は、高温環境下で用いられることで、ケーシング１０の内径が膨張する。一方、鉄系の部材で構成されるステータ２０は、永久生長しない。その為、回転電機１００は、高温環境下で用いられた場合、ケーシング１０とステータ２０との締め代が減少して、嵌め合っている部分の締め付け荷重を適切に保つことが出来なくなるおそれがある。締め付け荷重とは、ケーシング１０の内周面１０Ａとステータ２０の外周面２０Ａとの接触により作用する力を指し、ステータ２０をケーシング１０に対して固定する力を指す。締め付け荷重を適切に保てない場合、ステータ２０がケーシング１０から抜け出して、回転電機１００の破損や、回転電機１００の駆動不良などが生じる可能性がある。それに対し、本実施形態に係る回転電機１００は、ケーシング１０とステータ２０との締め代をケーシング１０の永久生長による不可逆膨張量を考慮した値に設定する。これにより、回転電機１００が高温環境下で使用されてケーシング１０が永久生長した場合にも、ケーシング１０とステータ２０との嵌め合い部の締め代が小さくなり過ぎることを抑制して、締め付け荷重を適切に保つことが可能となる。以下、具体的に説明する。

回転電機１００の使用前においては、ケーシング１０は、永久生長前の状態となっている。一方、ステータ２０は、鉄系の部材で構成されることから、永久生長しない。永久生長前の状態とは、永久生長済みとなっておらず、加熱により永久生長可能な状態であることを指す。さらに言えば、永久生長前の状態とは、ケーシング１０が全く永久生長していない状態を指すことが好ましい。また、永久生長済みの状態とは、ケーシング１０が既に永久生長している状態を指す。さらに言えば、永久生長済みの状態とは、ケーシング１０が最大限まで永久生長して、これ以上永久生長しない状態（すなわち永久生長が飽和している状態）を指すことが、より好ましい。また、ここでの回転電機１００の使用前とは、回転電機１００が、回転電機１００が搭載される車両などの対象物に搭載される前の状態（回転電機１００が対象物に搭載されていない状態）であることを指す。さらに言えば、永久生長前の状態のケーシング１０が永久生長済みとなる環境を、永久生長環境とすると、回転電機１００の使用とは、ケーシング１０が組み付けられた回転電機１００を、永久生長環境下に配置することを指す。すなわち、回転電機１００の使用前とは、ケーシング１０が組み付けられた回転電機１００を、これまで永久生長環境下に配置していない状態を指す。永久生長環境は、部材を、所定温度に所定時間配置することを指し、ここでの所定温度は、例えば、１０５℃以上であり、所定時間は、例えば、５時間以上である。

図３は、ケーシングの内径とステータの外径とを示す模式図である。図３に示すように、以下、ケーシング１０の内径を、内径Ｄ１とし、ステータ２０の外径を、外径Ｄ２とする。内径Ｄ１は、ケーシング１０の側部１４の内径であり、外径Ｄ２は、ステータコア２２の外径であるともいえる。ここで、ステータ２０をケーシング１０から取り外した際の、外径Ｄ２と内径Ｄ１との差分を、寸法差Ｄとする。すなわち、寸法差Ｄは、ステータ２０がケーシング１０に挿入されて固定された後に、ステータ２０をケーシング１０から取り外した際の、ステータ２０の外径Ｄ２からケーシング１０の内径Ｄ１を差し引いた値ともいえる。この場合、回転電機１００は、回転電機１００の使用前における、ステータ２０をケーシング１０から取り外した際のステータ２０の外径Ｄ２に対する、寸法差Ｄの比率が、０．１８％以上０．３８％以下となっている。この比率が０．１８％以上となることで、締め付け荷重を適切に保ち、０．３８％以下となることで、組み付けの為の手段として、圧入を選択した場合の圧入力が高すぎることによるケーシング１０やステータ２０の破損を抑制できる。

また、ステータ２０をケーシング１０に挿入する前の、外径Ｄ２と内径Ｄ１との差分（ステータ２０の外径Ｄ２からケーシング１０の内径Ｄ１を差し引いた値）を、寸法差Ｄ０とする。寸法差Ｄ０は、ステータ２０とケーシング１０との締め代ともいえる。なお、ステータ２０をケーシングに挿入する前のケーシング１０は、回転電機１００の使用前なので、永久生長前の状態となっている。寸法差Ｄ０は、挿入前のステータ２０の外径Ｄ２に対して、０．２２％以上０．４２％以下となっていることが好ましい。寸法差Ｄ０をこの数値範囲とすることで、締め付け荷重を適切に保ちつつ、圧入力が高すぎることによるケーシング１０やステータ２０の破損を抑制できる。なお、ステータ２０がケーシング１０に締り嵌めされると、ケーシング１０及びステータ２０の少なくとも一方が塑性変形する。すなわち、寸法差Ｄ０は、締り嵌めされる前の、すなわち塑性変形する前の外径Ｄ２と内径Ｄ１との差分であり、寸法差Ｄは、締り嵌めされた後の、すなわち塑性変形した後の、外径Ｄ２と内径Ｄ１との差分と言える。その為、寸法差Ｄ０は、締り嵌めされた後の寸法差Ｄに対して、塑性変形分を加算した値となる。

また、回転電機１００は、回転電機１００の使用後における、ケーシング１０からステータ２０を取り出した際のステータ２０の外径Ｄ２に対する、寸法差Ｄの比率が、０．０６％以上０．２６％以下であることが好ましい。すなわち、使用後においては、ケーシング１０の内径が永久生長により膨張するため、外径Ｄ２に対する寸法差Ｄの比率は小さくなる。しかし、本実施形態に係る回転電機１００は、永久生長を考慮して、使用前における外径Ｄ２に対する寸法差Ｄの比率を高く設定しているため、使用後でも締め代を適切な値に保つことができる。そのため、回転電機１００によると、回転電機１００の使用に伴いケーシング１０が永久生長しても、寸法差Ｄが小さくなり過ぎることが抑制されて、締め付け荷重を適切に保つことができる。

また、回転電機１００の使用前のケーシング１０は、永久生長前の状態であるため、加熱により永久生長する。ここで、回転電機１００の使用前の状態のケーシング１０の、常温における内径Ｄ１を、基準内径とする。ここでの常温は、例えば２５℃である。また、回転電機１００の使用前の状態のケーシング１０を２００℃で５時間加熱した後、常温に戻した場合のケーシング１０の内径Ｄ１を、永久生長後内径とする。この場合、基準内径に対する永久生長後内径の比率は、１００．１％以上１００．１４％以下であることが好ましい。

次に、回転電機１００の製造方法について説明する。図４は、回転電機の製造方法を説明する図である。回転電機１００を製造する際には、ケーシング１０などの、回転電機１００の各部材を準備する。本製造方法においては、ケーシング１０の内径Ｄ１とステータ２０の外径Ｄ２との寸法差Ｄ０が、ステータ２０の外径Ｄ２に対して、０．２２％以上０．４２％以下となっているケーシング１０及びステータ２０を準備する。例えば、鋳造によりケーシング１０を製造した後、ケーシング１０の内径を機械加工することで、ケーシング１０を準備する。なお、ケーシング１０は、回転電機１００に組み込まれる前においては、永久生長前の状態となっている。

本実施形態においては、焼嵌めによりケーシング１０にステータ２０を挿入するため、永久生長前の状態のケーシング１０を電気炉等で加熱し、ケーシング１０を熱膨張させる（ステップＳ１０）。焼嵌めの際のケーシング１０の加熱条件は、ケーシング１０が永久生長済みとならない条件、より詳しくは永久生長前の状態のままとなる条件になっている。例えば、焼嵌めの際のケーシング１０の加熱条件は、永久生長環境での加熱温度より低い加熱温度であり、永久生長環境での加熱時間より短い時間であることが好ましい。例えば、焼嵌めの際のケーシング１０の加熱温度は、１８０℃以上であり、加熱時間は、５分以下であることが好ましい。次に、加熱後のケーシング１０にステータ２０を挿入し（ステップＳ１２）、ケーシング１０の内周面１０Ａとステータ２０の外周面２０Ａとを接触させて、ステータ２０をケーシング１０に固定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１２、Ｓ１４が挿入ステップに相当する。ステップＳ１２においては、ケーシング１０のＺ１方向側の端部の開口から、空間ＳＰ内に、ステータ２０を挿入する。そして、焼嵌めの場合は、ケーシング１０内にステータ２０が配置された状態で、ケーシング１０を冷却することで、ケーシング１０の内径が元に戻り、ケーシング１０の内周面１０Ａとステータ２０の外周面２０Ａとが接触して、ステータ２０がケーシング１０に固定された、締り嵌めされた状態となる。本実施形態においては、ステータ２０がケーシング１０に固定された状態の後で、回転電機１００の使用前にステータ２０をケーシング１０から取り外した際に、外径Ｄ２に対する寸法差Ｄの比率が、０．１８％以上０．３８％以下となる。なお、ケーシング１０にステータ２０を挿入する方法は、焼嵌めに限られない。例えば、加熱していないケーシング１０にステータ２０を圧入してもよい。圧入を選択する場合は、ステップＳ１０を省略する。

ステータ２０をケーシング１０に固定したら、ロータ３０、バスバーユニット４０、保持部材５０、基板６０、及びカバー部材７０をケーシング１０に組み付けることで、回転電機１００の製造が完了する（図示略）。なお、ロータ３０は、ステータ２０をケーシング１０に挿入した後に、ステータ２０に取付けられてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る回転電機１００は、ロータ３０と、ステータ２０と、ケーシング１０とを備える。ステータ２０は、鉄系の部材で構成され、ロータ３０の外周に設けられる。ケーシング１０は、アルミニウム合金の部材で構成される。ケーシング１０は、ロータ３０及びステータ２０を収納し、内周面１０Ａがステータ２０の外周面２０Ａに接触することで、ステータ２０を固定する。回転電機１００は、回転電機１００の使用前において、すなわちケーシング１０が永久生長前の状態において、ケーシング１０からステータ２０を取り出した際の、ステータ２０の外径（外径Ｄ２）をＡ、ケーシング１０の内径（内径Ｄ１）をＢとすると、０．１８％≦（Ａ−Ｂ）／Ａ≦０．３８％となっている。すなわち、寸法差Ｄが、ステータ２０の外径Ｄ２に対して、０．１８％以上０．３８％以下となっている。ここで、永久生長するケーシングを用いた回転電機は、高温環境下で使用されることで、ケーシングが永久生長してしまい、ケーシングとステータとの締め代が減少して、締め付け荷重を適切に保つことが出来なくなるおそれがある。それに対し、本実施形態に係る回転電機１００は、使用前における外径Ｄ２に対する寸法差Ｄの比率が上述の数値範囲となるように、ステータ２０の外径Ｄ２、及び、ケーシング１０の内径Ｄ１の寸法を設定している。すなわち、本実施形態においては、永久生長でケーシング１０の内径Ｄ１が膨張した場合にも、締め付け荷重を適切な範囲に保つことが出来るように、寸法差Ｄを予め大きく設定している。そのため、本実施形態に係る回転電機１００は、高温環境下で使用されてケーシング１０が永久生長した場合であっても、ケーシング１０とステータ２０との締め代が少なくなり過ぎることを抑制できる。従って、本実施形態に係る回転電機１００によると、高温環境下で使用した場合でも、ケーシング１０とステータ２０との締め付け荷重を適切に保つことが可能となる。さらに、本実施形態の回転電機１００によると、永久生長を見越して寸法差Ｄを予め大きく設定しているため、例えばケーシング１０への熱処理などの処理を施さなくても、ケーシング１０とステータ２０との締め付け荷重を適切に保つことが可能となる。

また、回転電機１００は、回転電機１００の使用後においてケーシング１０からステータ２０を取り出した際の、ステータ２０の外径Ｄ２に対するケーシング１０の内径Ｄ１の寸法差Ｄが、ステータ２０の外径Ｄ２に対して、０．０６％以上０．２６％以下であることが好ましい。本実施形態に係る回転電機１００によると、回転電機１００の使用後、すなわち永久生長済みとなった場合にも、外径Ｄ２に対する寸法差Ｄの比率をこの範囲に保つことで、ケーシング１０とステータ２０との締め付け荷重を適切に保つことが可能となる。

また、ケーシング１０は、ＡＤＣ１２の部材で構成されることが好ましい。本実施形態に係る回転電機１００は、ＡＤＣ１２製のケーシング１０を用いることで、車両に適切に搭載することができる。また、ケーシング１０を永久生長済みとすることで、ＡＤＣ１２製のケーシング１０を用いた場合でも、ケーシング１０とステータ２０との締め付け荷重を適切に保つことが可能となる。

また、ステータ２０は、電磁鋼板を含むことが好ましい。本実施形態に係る回転電機１００は、電磁鋼板のステータ２０を用いた場合でも、ケーシング１０を永久生長済みとすることで、ケーシング１０とステータ２０との締め付け荷重を適切に保つことが可能となる。

また、本実施形態に係る回転電機１００の製造方法は、挿入ステップを含む。挿入ステップにおいては、ケーシング１０にステータ２０を挿入して、ケーシング１０の内周面１０Ａをステータ２０の外周面２０Ａに接触させて、ステータ２０をケーシング１０に固定する。挿入ステップにおいては、ケーシング１０からステータ２０を取り出した際の、ステータ２０の外径をＡ、ケーシング１０の内径をＢとすると、０．１８％≦（Ａ−Ｂ）／Ａ≦０．３８％となるように、ステータ２０をケーシング１０に固定する。本実施形態に係る回転電機１００の製造方法によると、外径Ａに対する寸法差（Ａ−Ｂ）の比率がこの数値範囲となるようにケーシング１０をステータ２０に挿入するため、回転電機１００を高温下で使用してケーシング１０が永久生長した場合でも、ケーシング１０とステータ２０との締め付け荷重を適切に保つことが可能となる。

図５は、本実施形態の他の例に係る回転電機の断面図である。図１に示したように、回転電機１００の保持部材５０は、１つの部材で構成されていたが、例えば図５の他の例に示すように複数の部材で構成されていてもよい。図５に示すように、他の例に係る回転電機１００ａの保持部材５０ａは、ベアリングホルダ５４とリング５６とを含む。ベアリングホルダ５４は、ケーシング１０の空間ＳＰ内において、バスバーユニット４０のＺ１方向側に設けられる。ベアリングホルダ５４は、板状の部材であり、ベアリングＢ２が挿入される貫通孔５０Ａが形成されている。本例においては、ベアリングホルダ５４は、ケーシング１０に対して締り嵌めされておらず、ベアリングホルダ５４の外周面は、ケーシング１０の内周面１０Ａに少なくとも一部が非接触となっている。なお、ベアリングホルダ５４の材料は、任意であるが、例えばケーシング１０と同じ材料であってよい。

リング５６は、環状の部材である。リング５６の材料は、任意であるが、例えばケーシング１０と同じ材料であってよい。リング５６は、ケーシング１０の空間ＳＰ内において、ベアリングホルダ５４のＺ１方向側に設けられる。リング５６は、Ｚ２方向側の表面がベアリングホルダ５４のＺ１方向側の表面に接触している。リング５６は、例えば外周面がケーシング１０の内周面１０Ａに対して接触して、ケーシング１０に対して固定されている。すなわち、リング５６は、ケーシング１０に圧入されている。リング５６は、ベアリングホルダ５４と接触することで、ベアリングホルダ５４を、ケーシング１０に対して固定する。すなわち、ベアリングホルダ５４は、リング５６を介して、ケーシング１０に対して固定されている。

（実験例）
次に、実験例について説明する。実験例においては、ケーシング１０と同じ材料（部材）で構成されるテストピースＰの永久生長を測定した。図６は、実験例に係るテストピースの模式図であり、図７から図１０は、テストピースの永久生長量を示すグラフである。図６に示すように、実験例においては、矩形の板状のテストピースＰを用いて、テストピースＰを永久生長させた。実験例においては、永久生長していない、すなわち永久生長環境下に配置していないテストピースＰを、各温度に加熱して、テストピースＰの寸法を測定した。具体的には、テストピースＰの長辺の長さＬ１と、テストピースＰの長辺方向での一方の端部における短辺の長さ（幅）Ｗ１と、テストピースＰの長辺方向での中央位置における短辺の長さ（幅）Ｗ２と、テストピースＰの長辺方向での他方の端部における短辺の長さ（幅）Ｗ３とを測定した。さらに言えば、実験例においては、永久生長していない状態のテストピースＰ、すなわち加熱前のテストピースＰの、２５℃における長さＬ１、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を測定し、そのテストピースＰを、設定した加熱温度で設定した時間加熱した後、２５℃に戻して、長さＬ１、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を測定した。そして、加熱前と加熱後とで、長さＬ１、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の寸法差を算出して、寸法の変化率（％）を算出した。ここでの変化率は、加熱前の長さ（長さＬ１、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）に対する、加熱後の長さと加熱前の長さとの差分の比率を指す。すなわち、変化率は、永久生長量を示した値であるといえる。

図７は、テストピースＰを１０５℃で加熱した場合の変化率を示している。図７においては、横軸が積算の加熱時間であり、縦軸が加熱時間毎の長さＬ１、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の測定値を示している。図７に係る実験例では、永久生長前のテストピースＰを、１０５℃の環境下（加熱温度）で加熱し、所定の加熱時間だけ加熱した後に長さＬ１、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を測定した後、さらに加熱することで、積算の加熱時間毎に、長さＬ１、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を測定した。そして、それぞれのテストピースＰについて、加熱前と加熱後とで長さＬ１、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を測定して、加熱時間毎の変化率を算出した。図７に示すように、加熱温度を１０５℃とした場合、テストピースＰは永久生長し、加熱時間を長くするほど、永久生長量が大きくなっていることが分かる。なお、図８以降の実験例も、加熱温度以外は図７の実験例と同様の条件として、加熱時間毎の変化率を算出した。

図８は、テストピースＰを１２５℃で加熱した場合の変化率を示している。図８の実験例においては、永久生長前のテストピースＰを、１２５℃の環境下（加熱温度）で加熱し、加熱時間毎の変化率を算出した。図８に示すように、加熱温度を１２５℃とした場合、テストピースＰは永久生長することが分かる。また、加熱時間を長くするほど、永久生長量が大きくなってゆき、約５００時間で永久生長量がほぼ一定になることが分かる。

図９は、テストピースＰを１５０℃で加熱した場合の変化率を示している。図９の実験例においては、永久生長前のテストピースＰを、１５０℃の環境下（加熱温度）で加熱し、加熱時間毎の変化率を算出した。図９に示すように、加熱温度を１５０℃とした場合、テストピースＰは永久生長することが分かる。また、加熱時間を長くするほど、永久生長量が大きくなってゆき、約１５０時間で永久生長量がほぼ一定になることが分かる。

図１０は、テストピースＰを２００℃で加熱した場合の変化率を示している。図１０の実験例においては、永久生長前のテストピースＰを、２００℃の環境下（加熱温度）で加熱し、加熱時間毎の変化率を算出した。図１０に示すように、加熱温度を２００℃とした場合、テストピースＰは永久生長することが分かる。また、加熱時間を長くするほど、永久生長量が大きくなってゆき、約５時間で永久生長量がほぼ一定になることが分かる。

このように、ケーシング１０と同じ材料を用いたテストピースＰは、加熱温度が１０５℃以上２００℃以下で加熱した場合に永久生長することが分かる。また、最大の変化量、すなわち永久生長する最大量は、０．１２％程度であることが分かる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、これら実施形態等の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態等の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

１０ ケーシング
１０Ａ 内周面
１２ 底部
１４ 側部
２０ ステータ
２０Ａ 外周面
２２ ステータコア
２４ ステータコイル
３０ ロータ
３２ 駆動軸
３４ ロータコア
４０ バスバーユニット
５０ 保持部材
６０ 基板
７０ カバー部材
１００ 回転電機

Claims (3)

1. ロータと、
   鉄系の部材で構成され、前記ロータの外周に設けられるステータと、
   アルミニウム合金の部材で構成され、前記ロータ及び前記ステータを収納し、内周面 が前記ステータの外周面に接触することで前記ステータを固定するケーシングと、を備え、
   前記ケーシングが永久生長前の状態において前記ケーシングから前記ステータを取り出した際の、前記ステータの外径をＡ、前記ケーシングの内径をＢとすると、０．１８％≦（Ａ−Ｂ）／Ａ≦０．３８％である、
   回転電機。
2. 前記ケーシングは、ＡＤＣ１２の部材で構成される、
   請求項１に記載の回転電機。
3. ロータと、鉄系の部材で構成され、前記ロータの外周に設けられるステータと、アルミニウム合金の部材で構成され、前記ロータ及び前記ステータを収納するケーシングと、を備える回転電機の製造方法であって、
   前記ステータを前記ケーシング内に挿入して、前記ケーシングの内周面を前記ステータの外周面に接触させて前記ステータを前記ケーシングに固定する挿入ステップを有し、
   前記挿入ステップにおいては、前記ケーシングから前記ステータを取り出した際の、前記ステータの外径をＡ、前記ケーシングの内径をＢとすると、０．１８％≦（Ａ−Ｂ）／Ａ≦０．３８％となるように、前記ステータを前記ケーシングに固定する
   回転電機の製造方法。

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