JP7363147B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機に関するものである。

従来、回転電機において、騒音や振動の低減を図るべく、固定子を囲うハウジングの外周面に径方向外側に延びるリブを設けるようにした技術が知られている。例えば特許文献１には、ハウジングに形成された冷却水流路内に複数の内側リブを設けて冷却水流路を複数の流路に分割するとともに、ハウジングの外周面の複数の流路と径方向に重なる位置に、径方向外側に突出し周方向に延びる外側リブを設けるようにした構造が開示されている。かかる技術では、ハウジングの外周面において周方向に延びる外側リブにより、冷却水流路の背面側における膜振動を抑制するものとしている。

特開２０１４－１６６０３１号公報

回転電機の力行駆動時や発電時には、固定子に軸トルクの反力が付加されるため、ハウジングは軸トルクに従ったモーメント荷重を受ける。回転電機においてトルク脈動起因のハウジングの振動を低減するためには、ねじり剛性の向上が重要となる。しかしながら、上記特許文献１に記載の回転電機では、ハウジングの外周面における外側リブが周方向（すなわち軸方向に直交する方向）に向けて延びる構成であるため、ねじり剛性の向上は見込めず、特に回転電機の高負荷時において騒音や振動の低減効果が十分でないと考えられる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、ハウジングにおけるねじり剛性を向上させ、ひいては騒音や振動の低減効果を高めることができる回転電機を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

手段１の回転電機は、
回転子と、
前記回転子に径方向に対向配置された固定子と、
径方向内側又は外側に前記固定子が組み付けられる筒状部を有するハウジングと、を備える回転電機であって、
前記筒状部は、径方向内外に互いに離間した状態で対向する内壁部と外壁部とを有し、それら内壁部及び外壁部の間に、冷媒を流通させる環状の冷媒通路が設けられており、
前記筒状部において前記固定子とは逆となる側の外表面には、軸方向において前記冷媒通路に重複する位置に、軸方向に対して斜めとなる向き又は平行となる向きに延びる突条部が設けられている。

上記構成の回転電機は、筒状部に環状の冷媒通路が設けられたハウジングを有しており、その筒状部には、軸方向において冷媒通路に重複する位置、換言すれば冷媒通路の径方向内側又は外側に重なる位置に、軸方向に対して斜めとなる向き又は平行となる向きに延びる突条部が設けられている。本構成によれば、筒状部の冷媒通路を囲う固定子とは逆側の壁部（内壁部又は外壁部）に軸方向に延びる突条部が設けられることで、筒状部における軸方向のねじり剛性を高めることができる。この場合特に、回転子の回転時において固定子側に周方向の反作用応力（軸トルクの反力）が生じても、その応力を軸方向に均等に受けるようにすることが可能となる。これにより、筒状部における膜振動を好適に低減することができる。その結果、ハウジングにおけるねじり剛性を向上させ、ひいては騒音や振動の低減効果を高めることができる。

手段２では、手段１において、前記突条部は、軸方向に対して斜めとなり、かつ軸方向に対する傾斜の向きが互いに逆となる複数の突条部を含み、軸方向における前記冷媒通路との重複領域において、異なる突条部どうしが互いに交差している。

上記構成では、複数の突条部が、軸方向に対する傾斜の向きが互いに逆となる突条部を含むことで、異なる突条部どうしが互いに交差するものとなっている。この場合、突条部どうしが互いに交差していない構成に比べて、ねじり剛性を向上させ、かつ冷媒通路の背面側における膜振動の低減効果を高めることができる。

手段３では、手段１において、前記突条部は、少なくとも軸方向における前記冷媒通路との重複領域において、軸方向に対して斜めとなり、かつ互いに平行となる向きで周方向に複数設けられており、複数の前記突条部のうち周方向に隣り合う各突条部は、前記重複領域内において周方向に一部が互いに重なる範囲にそれぞれ配置されている。

上記構成では、周方向に隣り合う各突条部が、軸方向における冷媒通路との重複領域内において周方向に一部が互いに重なる範囲にそれぞれ設けられている。この場合、重複領域内において周方向に重ならないように各突条部が配置される構成に比べて、ねじり剛性を向上させ、かつ冷媒通路の背面側における膜振動の低減効果を高めることができる。

手段４では、手段１乃至３のいずれか１つにおいて、前記筒状部の軸方向端部に複数の締結具の締結により組み付けられるカバーを有しており、前記筒状部の軸方向端部において前記突条部が繋がる部位又はその付近にて前記締結具による締結がなされている。

上記構成では、筒状部の軸方向端部において突条部が繋がる部位又はその付近にて、締結具の締結により、カバーがハウジングに組み付けられている。この場合、締結具による締結部分は高剛性部位であり、その締結部分に突条部を近づけて設けることにより、筒状部における更なる剛性向上を図ることができる。

手段５では、手段１乃至４のいずれか１つにおいて、前記ハウジングは、前記筒状部の軸方向端部から径方向に延びるフランジを有しており、前記フランジでの締結具の締結により、前記ハウジングが前記回転電機の固定対象に固定されるようになっており、前記フランジにおいて前記突条部が繋がる部位又はその付近にて前記締結具による締結がなされるようになっている。

上記構成では、フランジにおいて突条部が繋がる部位又はその付近にて、締結具の締結により、ハウジングが車体フレーム等の固定対象に固定されるようになっている。この場合、締結具による締結部分は高剛性部位であり、その締結部分に突条部を近づけて設けることにより、筒状部における更なる剛性向上を図ることができる。

手段６では、手段１乃至５のいずれか１つにおいて、前記冷媒通路には、前記内壁部と前記外壁部とを繋ぐ連結部が設けられており、前記突条部は、前記連結部に対して径方向に重なり合う位置に設けられている。

上記構成では、突条部は、内壁部と外壁部とを繋ぐ連結部に対して径方向に重なり合う位置に設けられている。この場合、冷媒通路内の連結部により筒状部における剛性向上が可能となり、冷媒通路の背面側における膜振動の低減効果をより一層高めることができる。

なお、突条部が連結部に対して径方向に重なり合う位置に設けられている構成として、冷媒通路内における長手状又は非長手状の連結部を横切るように突条部が設けられているとよい。

手段７では、手段６において、前記冷媒通路には、前記連結部として、前記内壁部及び前記外壁部の間において冷媒流通方向に延びる仕切り部が設けられており、前記突条部は、前記仕切り部に径方向内外で交差した状態で、当該仕切り部に対して径方向に重なるように設けられている。

上記構成では、突条部は、冷媒通路内において内壁部及び外壁部の間に設けられた仕切り部に径方向内外で交差した状態で、当該仕切り部に対して径方向に重なるように設けられている。この場合、内壁部及び外壁部のいずれかの壁部を挟んでその径方向両側に各々設けられる突条部及び仕切り部を、径方向内外に重ねて配置することにより、当該壁部の補強を好適に実施することができる。突条部が、軸方向に対して斜めとなる向き又は平行となる向きに設けられる構成では、突条部及び仕切り部の向きが互いに相違することになるため、それら突条部及び仕切り部が径方向内外に重なり合うことによる補強部を容易に設けることができる。

手段８では、手段６において、前記突条部は、軸方向に対して斜めとなり、かつ軸方向に対する傾斜の向きが逆となることで互いに交差する複数の突条部を含み、前記互いに交差する複数の突条部の交差位置が、前記連結部と径方向内外で重なっている。

上記構成では、複数の突条部が互いに交差するように設けられており、その突条部の交差位置が、内壁部と外壁部とを繋ぐ連結部と径方向内外で重なっている。この場合、筒状部における一層の剛性強化が可能となる。

手段９では、手段１乃至５のいずれか１つにおいて、前記突条部は、その長手方向において前記冷媒通路を横切る部分とそれ以外の部分とを有し、前記冷媒通路を横切る部分の径方向高さが、それ以外の部分の径方向高さよりも高くなっている。

上記構成では、突条部において冷媒通路を横切る部分の径方向高さを高くすることで、冷媒通路の膜面振動の腹になる箇所を強化することができ、振動低減効果をより一層高めることができる。また、突条部においてその長手方向に凹凸が形成されるため、表面積の増加に伴う空冷効果の向上を期待できる。また、突条部において冷媒通路を横切る部分以外で径方向高さを低くしていることで、ハウジング全体として重量や体格が大きくなることを抑制できるものとなっている。

手段１０では、手段９において、前記固定子は、固定子コアと固定子巻線とを有し、前記筒状部の径方向内側又は外側に前記固定子コアが組み付けられており、前記固定子コア及び前記筒状部は所定の締め代で嵌合固定されている。

固定子コア及び筒状部が、焼嵌めや圧入等により所定の締め代で嵌合固定されている構成では、筒状部において径方向の応力（残留応力）が生じ、その応力の大きさは、冷媒通路（すなわち空洞）が形成されている部位とそれ以外の部位とで異なることが考えられる。この場合、筒状部に応力分布が生じていると、固定子コアに対する筒状部の接合状態に差異が生じ、固定子コアの固定力が下がることや、固定子コアから筒状部への熱伝導に悪影響が生じることが懸念される。

この点、上記のとおり突条部において冷媒通路を横切る部分とそれ以外の部分とで径方向高さに差異を設け、冷媒通路を横切る部分では径方向高さを高くし、それ以外の部分では径方向高さを低くすることにより、筒状部における応力差を軽減することができる。これにより、筒状部による固定子コアの固定や冷却を好適に実施することができる。

手段１１では、手段１０において、前記筒状部は、前記内壁部と前記外壁部との間に周方向に延びる仕切り部を有し、その仕切り部により、前記冷媒通路が複数の流路に分けられており、前記突条部は、前記仕切り部と前記複数の流路とを横切るように設けられ、前記仕切り部を横切る部分の径方向高さが、前記複数の流路を横切る部分の径方向高さよりも低くなっている。

上記構成では、筒状部における軸方向の中間位置、すなわち冷媒通路の軸方向一端から他端までの間の中間位置に、周方向に延びる仕切り部が形成されており、その仕切り部により、筒状部の中間位置において固定子コアに対する筒状部の応力（径方向の締め付け力）が確保されている。そして、かかる構成において、突条部の径方向高さを、仕切り部を横切る部分では低く、複数の流路を横切る部分では高くすることで、筒状部における応力の均等化を図ることができるようになっている。

また、上記のとおり突条部を軸方向に対して斜めとなる向きに設けた構成とすることで、筒状部全体における応力均等化を一層適正に実現できるものとなっている。

手段１２では、手段１乃至１１のいずれか１つにおいて、前記筒状部は、前記内壁部を含む内筒部材と、前記外壁部を含む外筒部材とを互いに接合させることで形成されており、前記内筒部材と前記外筒部材とを接合する接合部分に、前記冷媒通路をシールするシール部が設けられている。

筒状部において内筒部材と外筒部材との接合により冷媒通路が形成される構成では、内筒部材及び外筒部材の接合部分にシール部を介在させることが望ましいが、ハウジングのねじれ変形が生じると、シール部におけるシール性の低下が生じることが懸念される。この点、上記のごとく筒状部の突条部によりハウジングのねじり剛性を向上させていることで、ハウジングの変形を抑制でき、ひいてはシール部におけるシール性の低下を抑制できる。

回転電機の外観を示す正面図。 回転電機の縦断面図。 固定子の部分断面図。 筒状部における冷却水通路の形態を概略的に示す図。 冷却水通路を平面に展開して示す略図。 冷却水通路を平面に展開して示す略図。 冷却水通路を平面に展開して示す略図。 冷却水通路を平面に展開して示す略図。 第２実施形態における回転電機の外観を示す正面図。 第２実施形態において冷却水通路を平面に展開して示す略図。 第３実施形態における回転電機の外観を示す正面図。 突条部の長手方向における断面形状を示す断面図。 突条部の長手方向における断面形状を示す断面図。 別例において冷却水通路を平面に展開して示す略図。 別例における回転電機の縦断面図。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態における回転電機は、例えば車両動力源として用いられるものとなっている。ただし、回転電機は、産業用、車両用、船舶用、航空機用、家電用、ＯＡ機器用、遊技機用などとして広く用いられることが可能となっている。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一又は均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
本実施形態に係る回転電機１０は、インナロータ式（内転式）の多相交流モータであり、その概要を図１及び図２に示す。回転電機１０は、例えば同期モータ又は誘導モータである。図１は、回転電機１０の外観を示す正面図であり、図２は、回転電機１０の回転軸１１に沿う方向での縦断面を示す縦断面図である。以下の記載では、回転軸１１が延びる方向を軸方向とし、回転軸１１を中心として放射状に延びる方向を径方向とし、回転軸１１を中心として円周状に延びる方向を周方向としている。

回転電機１０は、回転軸１１に固定された回転子１２と、回転子１２を包囲する位置に設けられた固定子１３と、これら回転子１２及び固定子１３を収容するハウジング１４と、ハウジング１４の軸方向の一端側に固定されたカバー１５とを備えている。回転子１２及び固定子１３は、径方向に互いに対向した状態で同軸に配置されている。ハウジング１４は、軸方向の一端側に開口する有底筒状をなしており、その開口端部に、締結具としての複数のボルト１６によりカバー１５が取り付けられている。ハウジング１４及びカバー１５には軸受１７，１８が設けられ、この軸受１７，１８により回転軸１１及び回転子１２が回転自在に支持されている。回転軸１１の一端側には、プーリ１９が取り付けられている。図１のＡＸは、回転軸１１の中心軸である。

図２に示すように、ハウジング１４は、円筒状をなし径方向内側に固定子１３が組み付けられる筒状部２１と、筒状部２１の軸方向端部から径方向外側に延びる環状のフランジ２２とを有している。ハウジング１４の筒状部２１には、固定子１３が焼嵌め、圧入などの手段により締め代をもって固定されている。フランジ２２は、回転電機１０を固定対象Ｘ（例えば車体フレーム）に固定するための固定部であり、周方向に複数設けられた締結孔２３を用いてボルト１６等の締結具により固定対象Ｘに締結されるようになっている。

また、筒状部２１においてフランジ２２とは逆側の端部は、環状に繋がる環状部２４となっており、その環状部２４には、カバー１５を締結するための締結孔２５が周方向に複数設けられている。締結孔２５は、筒状部２１の軸方向端面に開口し、軸方向に延びる向きで設けられている。そして、カバー１５は、筒状部２１の締結孔２５を用いてボルト１６により筒状部２１に締結されるようになっている。

回転子１２は、周知のとおり、例えば複数の電磁鋼板が軸方向に積層されてなり回転軸１１に固定された回転子コアと、その回転子コアに保持された複数の永久磁石とを有している。また、固定子１３は、図３に示すように、周方向に複数のスロット３１を有する円環状の固定子コア３２と、固定子コア３２の各スロット３１に巻装された多相の固定子巻線３３とを備えている。固定子コア３２は、円環状の複数の電磁鋼板を軸方向に積層し、カシメ等により固定することで構成されている。各スロット３１内には、固定子巻線３３として、径方向に複数層で平角導線よりなる導線３４が収容されている。

図２に示すように、固定子巻線３３には、相ごとに巻線端子３５が取り付けられている。巻線端子３５は、軸方向においてカバー１５側に突出するように設けられており、その巻線端子３５に、電力ハーネス３６が接続されるようになっている。

上記構成の回転電機１０は、不図示のインバータや制御部により固定子巻線３３の通電状態が制御されるようになっており、その通電制御により、力行時及び発電時のトルクが制御される。

また、回転電機１０は、冷媒として冷却水を用いた水冷構造を有しており、その水冷構造について以下に説明する。なお、冷媒としては、冷却水以外に、潤滑油などの液体を用いることが可能である。

ハウジング１４において筒状部２１は、径方向内外に互いに離間した状態で対向する内壁部４１と外壁部４２とを有しており、それら内壁部４１及び外壁部４２の間に、冷却水を流通させる環状の冷却水通路４３が設けられている。インナロータ式の回転電機１０の場合、内壁部４１が固定子１３側の壁部であり、外壁部４２が反固定子側の壁部である。冷却水通路４３が冷媒通路に相当する。冷却水通路４３は、軸方向において固定子コア３２と径方向内外に重複する位置に設けられている。冷却水通路４３の軸方向の両端では、内壁部４１及び外壁部４２が一体となることで、冷却水通路４３が閉塞されている。本実施形態では、冷却水通路４３は、固定子コア３２の軸方向長さよりも長い通路幅を有している。

図１に示すように、筒状部２１には、径方向外側に突出するようにして入口ポート４４と出口ポート４５とが設けられている。これら各ポート４４，４５は、不図示の冷却水配管に接続されており、冷却水配管を流れる冷却水は、入口ポート４４から冷却水通路４３に流入し、冷却水通路４３を通過した後、出口ポート４５から冷却水配管に流出する。なお、冷却水配管の途中には、冷却水を循環させるポンプ（電動ポンプ）やラジエータ等の放熱部が設けられている。

図４には、筒状部２１における冷却水通路４３の形態を概略的に示す。図４（ａ）に示す形態では、入口ポート４４及び出口ポート４５は、筒状部２１の周方向において互いに近接する位置に設けられている。また、冷却水通路４３は、筒状部２１の周方向に沿って延び、かつ入口ポート４４に通じる入口側端部と出口ポート４５に通じる出口側端部とが分断されるようにして形成されている。

図４（ａ）の形態では、冷却水通路４３が３６０度の円周よりも短い通路となっているが、これを変更し、図４（ｂ）に示すように、冷却水通路４３を３６０度の円周よりも長い通路として形成してもよい。この場合、冷却水通路４３を、入口側端部と出口側端部とを互いに分離した状態で、軸方向に重複させるようにして形成するとよい。なお、入口ポート４４及び出口ポート４５を周方向に同一となる位置に設け、冷却水通路４３を３６０度の円周と同じ長さの通路として形成することも可能である。

上記以外に、図４（ｃ）に示すように、冷却水通路４３を円形に繋がる円形通路とし、その円形通路上の近接位置に、入口ポート４４と出口ポート４５とを設ける構成としてもよい。また、図４（ｄ）に示すように、冷却水通路４３を円形に繋がる円形通路とし、その円形通路上において１８０度離れた位置に、入口ポート４４と出口ポート４５とを設ける構成としてもよい。

図２に戻り、筒状部２１には、冷却水通路４３を軸方向に複数に仕切る仕切り部４６が設けられている。仕切り部４６は、内壁部４１と外壁部４２とを径方向に繋ぐ連結部であり、周方向に長尺に延びるようにして設けられている。

また、図１に示すように、筒状部２１の径方向外側の外表面、すなわち筒状部２１において固定子１３とは逆となる側の外表面には、軸方向において冷却水通路４３に重複する位置に、軸方向に対して斜めとなる向きに延びる突条部４７が設けられている。本実施形態では、突条部４７として、軸方向に対する傾斜の向きが互いに逆となる複数の突条部４７が設けられている。つまり、各突条部４７は、その長手方向において異なる突条部４７どうしがＸ状に交差するようにして設けられている。軸方向に対して一方の側に傾く複数の突条部４７は等間隔かつ互いに平行に設けられ、他方の側に傾く複数の突条部４７も同様に等間隔かつ互いに平行に設けられている。

仕切り部４６及び突条部４７は、冷却水通路４３の径方向の区画壁である外壁部４２の内外にそれぞれ設けられるものであり、仕切り部４６は、筒状部２１において冷却水通路４３内に設けられるとともに、突条部４７は、冷却水通路４３の外に設けられている。

上述したように筒状部２１においてフランジ２２とは逆側の端部の環状部２４には、ボルト１６によりカバー１５が固定されており、突条部４７は、環状部２４に一体に繋がるように設けられている。複数の突条部４７のうちいずれかの突条部４７が環状部２４に繋がる位置は、ハウジング１４に対してカバー１５が固定される位置、すなわちボルト１６による締結位置又はその付近となっている。

また、ハウジング１４のフランジ２２側においても、突条部４７はフランジ２２に一体に繋がるように設けられている。複数の突条部４７のうちいずれかの突条部４７がフランジ２２に繋がる位置は、ハウジング１４が車体フレーム等に固定される位置、すなわちボルト１６による締結位置又はその付近となっている。

ここで、筒状部２１の冷却水通路４３内に設けられた仕切り部４６と、外表面に設けられた突条部４７について構成をより具体的に説明する。図５は、冷却水通路４３を平面に展開して示すとともに、径方向内外にそれぞれ設けられる仕切り部４６及び突条部４７を示す略図である。仕切り部４６を実線で示し、突条部４７を破線で示している。図５では、上下が軸方向に相当し、左右が周方向に相当する。

図５に示すように、冷却水通路４３には、通路幅方向（すなわち軸方向）に３列に仕切り部４６が設けられており、冷却水通路４３は概ね４つの領域に分割されている。３列に設けられた仕切り部４６は、それぞれ周方向に複数に分断された状態で設けられており、冷却水が、周方向に分断された各仕切り部４６の間の連通部４８を通じて、軸方向に流通可能、すなわち軸方向に隣り合う他の分割通路に流通可能となっている。図５の構成では、軸方向に隣り合う各列の仕切り部４６が、周方向に異なる位置に設けられている。

なお、仕切り部４６は、周方向（すなわち軸方向に直交する方向）に延びるように設けられる以外に、周方向に対して斜めとなる向きに延びるように設けられていてもよい。周方向に延びる仕切り部４６と、周方向に斜めとなる向きに延びる仕切り部４６とが混在する構成であってもよい。これにより、冷却水通路４３内における冷却水の流速分布を適正化し、ひいては流出口への冷却水の流れを円滑化して、冷却水通路４３内に混入した気泡の排出等を好適に実施できるものとなる。また、仕切り部４６は、軸方向に３列に設けられる以外に、２列に設けられる構成や４列以上に設けられる構成であってもよい。

仕切り部４６は、冷却水通路４３と同じく周方向（軸方向に直交する方向）に延びるように設けられるのに対し、突条部４７は、軸方向に斜めとなる方向に延びるように設けられている。この場合特に、突条部４７は、仕切り部４６に交差するように、すなわち仕切り部４６を横切るように設けられるものとなっている。また特に、各突条部４７は、軸方向に対する傾斜の向きが互いに逆となるものを含み、かつ互いに交差する各突条部４７の交差位置Ｐが、仕切り部４６と径方向内外で重なるように配置されている。

ハウジング１４は、例えば鋳造により作製される。この場合、冷却水通路４３は中子を用いて形成されるようになっており、筒状部２１における内壁部４１や外壁部４２、仕切り部４６、突条部４７は一体に形成される。つまり、ハウジング１４は一体成形物として構成されている。本実施形態では、筒状部２１の冷却水通路４３において周方向に沿って仕切り部４６が設けられているため、冷却水通路４３の構造の簡素化が可能となっている。また、仕切り部４６が周方向に分割された状態で設けられているため、鋳造時において中子砂の排出が容易となっている。したがって、ハウジング１４の製造や、冷却水の流れ、仕切り部４６等の剛性において好適な構成が実現できるものとなっている。

冷却水通路４３内の仕切り部４６は、図６又は図７に示すように配列される構成であってもよい。ここでは、図６、図７の構成について図５との相違点を説明する。

図６の構成では、冷却水通路４３内において、通路幅方向（すなわち軸方向）に３列に設けられた各仕切り部４６が、それぞれ周方向に複数に分断され、かつ周方向に同一となる位置に設けられている。これにより、周方向における各仕切り部４６の間の連通部４８が、軸方向に見て、周方向の同じ位置に設けられている。

図７の構成では、冷却水通路４３内において、図５や図６に比べて周方向に延伸させて仕切り部４６が設けられている。各列の仕切り部４６は、例えば周方向に１本ずつ設けられ、入口ポート４４及び出口ポート４５に通じる部分のみが分断されているとよい。

また、図８に示すように、冷却水通路４３内に、内壁部４１と外壁部４２とを径方向に繋ぐ連結部として柱部４９を設ける構成としてもよい。柱部４９は、横断面が円形状、四角形状、三角形状等となっている。そして、突条部４７が、柱部４９に交差するように、すなわち仕切り部４６を横切るように設けられている。なお、冷却水通路４３に、仕切り部４６と柱部４９とを共に設ける構成とすることも可能である。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

回転電機１０のハウジング１４において、筒状部２１の固定子１３とは逆側の外壁部４２に軸方向に延びる突条部４７を設ける構成としたため、筒状部２１における軸方向のねじり剛性を高めることができる。この場合特に、回転子１２の回転時において固定子１３側に周方向の反作用応力（軸トルクの反力）が生じても、その応力を軸方向に均等に受けるようにすることが可能となる。これにより、筒状部２１における膜振動を好適に低減することができる。その結果、ハウジング１４におけるねじり剛性を向上させ、ひいてはトルク脈動起因の騒音や振動の低減効果を高めることができる。また、冷却水通路４３に重複する位置に突条部４７が設けられることで、筒状部２１における膜振動を好適に低減することができる。

筒状部２１における複数の突条部４７が、軸方向に対する傾斜の向きが互いに逆となる突条部４７を含むことで、異なる突条部４７どうしが互いに交差するように構成した。この場合、突条部４７どうしが互いに交差していない構成に比べて、ねじり剛性を向上させ、かつ冷却水通路４３の背面側における膜振動の低減効果を高めることができる。

筒状部２１の外表面に突条部４７を設けたことにより、ハウジング１４の表面積を増加させることができ、ハウジング１４での空冷作用を促進することができる。また、突条部４７を軸方向に対して交差する向きに設けたため、例えば車両搭載時において走行風の向きが回転電機１０の軸方向となる場合に、ハウジング表面で走行風による乱流が生じ易くなり、空冷効果の向上を図ることができる。

また、ハウジング１４の剛性向上に伴い、振動や衝撃荷重に対する回転電機１０の耐久性が高められ、外力に対する安全性、信頼性を向上することが可能となる。また、ハウジング１４を鋳物（低圧鋳造、ダイカスト等を含む）で構成した場合、剛性向上により鋳巣の変形を原因とした割れや、鋳造工程での製品破損を防止することができる。またこれはハウジング１４の密閉性能向上にも寄与する。

筒状部２１の軸方向端部において突条部４７が繋がる部位又はその付近にて、ボルト１６の締結により、カバー１５がハウジング１４に組み付けられる構成とした。この場合、ボルト１６による締結部分は高剛性部位であり、その締結部分に突条部４７を近づけて設けることにより、筒状部２１における更なる剛性向上を図ることができる。

フランジ２２において突条部４７が繋がる部位又はその付近にて、ボルト１６の締結により、ハウジング１４が車体フレーム等の固定対象Ｘに固定される構成とした。この場合、ボルト１６による締結部分は高剛性部位であり、その締結部分に突条部４７を近づけて設けることにより、筒状部２１における更なる剛性向上を図ることができる。

突条部４７を、内壁部４１と外壁部４２とを繋ぐ仕切り部４６（又は柱部４９）に対して径方向に重なり合う位置に設ける構成とした。この場合、冷却水通路４３内の仕切り部４６（又は柱部４９）により筒状部２１における剛性向上が可能となり、冷却水通路４３の背面側における膜振動の低減効果をより一層高めることができる。

突条部４７を、冷却水通路４３内の仕切り部４６に径方向内外で交差するように設ける構成とした。この場合、外壁部４２を挟んで径方向両側に各々設けられる突条部４７及び仕切り部４６を、径方向内外に重ねて配置することにより、外壁部４２の補強を好適に実施することができる。突条部４７が、軸方向に対して斜めとなる向きに設けられる構成では、突条部４７及び仕切り部４６の向きが互いに相違することになるため、それら突条部４７及び仕切り部４６が径方向内外に重なり合うことによる補強部を容易に設けることができる。

特に、複数の突条部４７を互いに交差するように設け、その突条部４７の交差位置を仕切り部４６と径方向内外で重ねる構成としたため、筒状部２１における一層の剛性強化が可能となる。

ハウジング１４の筒状部２１に対して、固定子１３が焼嵌め、圧入などの手段により締め代をもって固定されている構成では、筒状部２１において周方向の応力が残存していることが考えられる。この点、筒状部２１の剛性向上により、筒状部２１に残存応力に起因するハウジング変形や、それに伴う回転電機１０の性能悪化、組み付けに関する不都合の発生を抑制できるものとなっている。この場合、ハウジング１４の変形を抑制できることから、固定子コア３２に対する筒状部２１の接触状態を適正な状態で維持することができ、熱伝達率の向上や冷却性能の向上を図ることができる。

また、固定子コア３２のスロット３１内に、固定子巻線３３として平角導線よりなる導線３４を収容する構成では、占積率が向上する反面、固定子コア３２において周方向の剛性が高まる。上記のとおり固定子１３に締め代がある構成とした場合、周方向の応力の残存が大きくなる。そして、応力がハウジング１４の筒状部２１に作用することが考えられる。この点、筒状部２１の剛性向上により、やはり不都合の発生を抑制できるものとなっている。

ハウジング１４において筒状部２１の内壁部４１や外壁部４２、仕切り部４６、突条部４７は一体に形成されるため、剛性向上の効果を好適に得ることができるものとなっている。

冷却水通路４３内を仕切り部４６により複数の流路に分割する構成としたため、膜振動が生じる面積を削減することができ、膜振動に起因する高周波音を抑制することができる。また、仕切り部４６により、ハウジング１４との冷却水の接触面積を増加させたり、冷却水の流速を増加させたりすることができ、熱交換を促進することが可能となっている。

（第２実施形態）
以下に、第２実施形態を、上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。図９は、本実施形態における回転電機１０の外観を示す正面図である。図１０は、上述の図５等と同じく、冷却水通路４３を平面に展開して示すとともに、径方向内外にそれぞれ設けられる仕切り部４６及び突条部４７を示す略図である。

図９の回転電機１０では、上述した図１の回転電機１０との対比において、ハウジング１４における筒状部２１の突条部４７の形態が異なっている。突条部４７は、少なくとも軸方向における冷却水通路４３との重複領域を含む範囲において、軸方向に対して斜めとなり、かつ互いに平行となる向きで周方向に複数設けられている。突条部４７は、筒状部２１の軸方向一端側に設けられたフランジ２２と、他端側の環状部２４とを繋ぐようにして設けられている。

図１０に示すように、突条部４７は、仕切り部４６に交差するように、すなわち仕切り部４６を横切るようにして設けられている。また、複数の突条部４７のうち周方向に隣り合う各突条部４７は、軸方向における冷却水通路４３との重複領域（すなわち冷却水通路４３の幅方向領域）内において周方向に一部が互いに重なる範囲にそれぞれ配置されている。具体的には、図１０において周方向に隣り合う２つの突条部４７の一方を突条部４７Ａ、他方を突条部４７Ｂとする場合において、冷却水通路４３との重複領域において突条部４７Ａは周方向に範囲ＲＡで設けられ、突条部４７Ｂは周方向に範囲ＲＢで設けられており、それら範囲ＲＡ，ＲＢが周方向に重複していることで、周方向に隣り合う各突条部４７が、周方向に一部が互いに重なる範囲にそれぞれ配置されるものとなっている。本構成によれば、重複領域内において周方向に重ならないように各突条部４７が配置される構成に比べて、ねじり剛性を向上させ、かつ冷却水通路４３の背面側における膜振動の低減効果を高めることができる。

なお、図１０に示す冷却水通路４３内の各仕切り部４６は、図５～図７で説明したいずれの形態であってもよい。また、冷却水通路４３内の連結部として、図８で説明したように柱部４９を設ける構成であってもよい。

（第３実施形態）
以下に、第３実施形態における回転電機１０の構成を説明する。本実施形態では、ハウジング１４の筒状部２１に設けられた突条部４７において、その長手方向で径方向高さを異ならせることにより凹凸を設けることとしており、その構成について説明する。

図１１は、回転電機１０の外観を示す正面図であり、図１２は、突条部４７の長手方向における断面形状を示す断面図（図１１のXII－XII線断面図）である。図１１に示す回転電機１０は、概ね上記と同様の構成を有しており、図２で説明したとおり固定子１３は、固定子コア３２と固定子巻線３３とを有し、筒状部２１の径方向内側に固定子コア３２が組み付けられている。固定子コア３２及び筒状部２１は、焼嵌めや圧入等により、所定の締め代で嵌合固定されている。

また、筒状部２１には、周方向に延びる向きで環状の冷却水通路４３が形成されている。冷却水通路４３は、複数の仕切り部４６により軸方向に複数に分割されており、軸方向に並ぶ複数の分割流路４３ａ（本実施形態では３つの分割流路）を有する構成となっている。突条部４７は、その長手方向において冷却水通路４３（分割流路４３ａ）を横切る部分（すなわち冷却水通路４３と径方向内外に交差する部分）とそれ以外の部分とを有している。

より具体的には、図１２に示すように、突条部４７は、仕切り部４６と複数の分割流路４３ａとを横切るように設けられており、複数の分割流路４３ａを横切る部分の径方向高さＨ１が、仕切り部４６を横切る部分の径方向高さＨ２よりも高くなっている（Ｈ１＞Ｈ２）。なお、突条部４７の径方向高さＨ１，Ｈ２は、筒状部２１において突条部４７以外の部位の外表面ＳＴを基準とする径方向外側への高さ寸法である。

図１２では、突条部４７において、分割流路４３ａを横切る部分を凸部、仕切り部４６を横切る部分を凹部とし、それら凸部及び凹部を斜めに繋ぐ構成となっている。ただし、図１３に示すように、分割流路４３ａを横切る部分（凸部）と、仕切り部４６を横切る部分（凹部）とを矩形状に繋ぐ構成とすることも可能である。また、突条部４７の長手方向において、凸部とする部分を、分割流路４３ａの幅に一致させる構成（図１２又は図１３の構成）とする以外に、凸部とする部分を、分割流路４３ａの幅よりも狭くする又は広くすることも可能である。

本実施形態によれば、突条部４７において冷却水通路４３を横切る部分の径方向高さを高くすることで、冷却水通路４３の膜面振動の腹になる箇所を強化することができ、振動低減効果をより一層高めることができる。また、突条部４７においてその長手方向に凹凸が形成されるため、表面積の増加に伴う空冷効果の向上を期待できる。また、突条部４７において冷却水通路４３を横切る部分以外で径方向高さを低くしていることで、ハウジング全体として重量や体格が大きくなることを抑制できるものとなっている。

固定子コア３２及び筒状部２１が、焼嵌めや圧入等により所定の締め代で嵌合固定されている構成では、筒状部２１において径方向の応力（残留応力）が生じ、その応力の大きさは、冷却水通路４３（すなわち空洞）が形成されている部位とそれ以外の部位とで異なることが考えられる。この場合、筒状部２１に応力分布が生じていると、固定子コア３２に対する筒状部２１の接合状態に差異が生じ、固定子コア３２の固定力が下がることや、固定子コア３２から筒状部２１への熱伝導に悪影響が生じることが懸念される。

この点、上記のとおり突条部４７において冷却水通路４３を横切る部分とそれ以外の部分とで径方向高さに差異を設け、冷却水通路４３を横切る部分では径方向高さを高くし、それ以外の部分では径方向高さを低くすることにより、筒状部２１における応力差を軽減することができる。これにより、筒状部２１による固定子コア３２の固定や冷却を好適に実施することができる。

また、筒状部２１において仕切り部４６は、軸方向の中間位置、すなわち冷却水通路４３の軸方向一端から他端までの間の中間位置に形成されており、その仕切り部４６によって、筒状部２１の中間位置において固定子コア３２に対する筒状部２１の応力（径方向の締め付け力）が確保されている。そして、かかる構成において、突条部４７の径方向高さを、仕切り部を４６横切る部分では低く、複数の分割流路４３ａを横切る部分では高くすることで、筒状部２１における応力の均等化を図ることができるようになっている。

また、上記のとおり突条部４７を軸方向に対して斜めとなる向きに設けた構成とすることで、筒状部全体における応力均等化を一層適正に実現できるものとなっている。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。

・筒状部２１に設けられる突条部４７を、図１４のように形成してもよい。図１４に示すように、筒状部２１の外周面には、軸方向において冷却水通路４３に重複する位置に、軸方向に対して平行となる向きに延びる突条部４７が設けられている。つまり、突条部４７は、周方向に対して直交する角度で設けられている。なお、筒状部２１の外周面に、軸方向に対して斜めとなる向きの突条部４７と、軸方向に対して平行となる向きの突条部４７とを混在させて設ける構成であってもよい。

・上記実施形態では、ハウジング１４を、中子を用いた鋳造により作製することとし、これにより、筒状部２１における内壁部４１や外壁部４２、仕切り部４６、突条部４７を一体成形する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、筒状部２１の内壁部４１と外壁部４２とを別々に作製し、それらを互いに組み付けることで、内壁部４１及び外壁部４２の間に冷却水通路４３を形成する構成としてもよい。

具体的には、図１５に示すように、筒状部２１を、内壁部４１を含む内筒部材５１と、外壁部４２を含む外筒部材５２とを互いに接合させることにより構成する。この場合、例えば外筒部材５２の内周面に凸状の仕切り部４６を設けておき、内筒部材５１及び外筒部材５２を互いに組み付けることで冷却水通路４３を形成するとよい。外筒部材５２の側から延びる仕切り部４６の先端部は、内筒部材５１の外周面に当接している。ただし、仕切り部４６の先端部が、内筒部材５１の外周面に当接していない構成であってもよい。また、上記構成に代えて、内筒部材５１の外周面に仕切り部４６を設けておく構成、又は内筒部材５１の外周面及び外筒部材５２の内周面にそれぞれ仕切り部４６を設けておく構成であってもよい。

内筒部材５１と外筒部材５２とを接合する接合部分には、冷却水通路４３をシールするシール部６１，６２が設けられている。シール部６１，６２は、筒状部２１の軸方向両側において冷却水通路４３の軸方向外側となる部位にそれぞれ設けられている。より詳しくは、内筒部材５１及び外筒部材５２の接合面においてそれらのいずれかに凹部が設けられ、その凹部にシール部材が組み付けられているとよい。シール部材は、例えばガスケット、液体ガスケット、Ｏリング等であるとよい。

ここで、内筒部材５１及び外筒部材５２の接合部分にシール部６１，６２を介在させる構成では、ハウジング１４のねじれ変形が生じると、それに起因してシール部６１，６２におけるシール性の低下が生じることが懸念される。例えばシール部６１，６２において局所的に圧縮力低下が生じ、それに起因する冷却水漏れが生じることが懸念される。この点、上記実施形態の回転電機１０では、筒状部２１に突条部４７を設けることでハウジング１４のねじり剛性が向上されていることから、ハウジング１４の変形を抑制でき、ひいてはシール部６１，６２におけるシール性の低下を抑制できる。

・筒状部２１の冷却水通路４３内に仕切り部４６が設けられていない構成、すなわち冷却水通路４３が軸方向に複数に分割されていない構成であってもよい。

・突条部４７において長手方向に沿う付け根部分を、テーパ面、又は凹状の曲面としてもよい。この場合、突条部４７の付け根部分における応力集中を抑制できる。

・筒状部２１において、突条部３７を螺旋状に設ける構成としてもよい。この場合、１又は複数の突条部３７を、筒状部２１の外周面に巻き付けるように設けるとよい。

・冷却水通路４３内を流通させる冷媒として気体を用いることも可能である。

・固定子巻線３３は、平角線を用いた構成に限定されず、丸線を用いたインサータ巻線、分割鉄心に形成されたボビンに導体を集中巻により巻回した巻線、プレス導体を積層した巻線などを用いることも可能である。また、固定子１３は固定子コア３２を備えないコアレス固定子であってもよい。

・ハウジング１４の筒状部２１に対して、締め代が無い状態で固定子１３が組み付けられる構成であってもよい。

・回転電機１０の動力伝達部を、プーリ１９以外に、スプライン、ギア、カップリング、チェーンその他の手段を用いた構成としてもよい。なお、動力伝達部からラジアル力、アキシャル力が回転軸１１に負荷される場合にも、ハウジング１４の剛性向上により変形を抑制できる。

・上記実施形態では、インナロータ式の回転電機１０での適用例を説明したが、これに代えて、アウタロータ式の回転電機での適用が可能である。アウタロータ式の回転電機では、周知のとおり固定子１３の径方向外側に回転子１２が対向配置されている。この場合、固定子１３の径方向内側に、ハウジング１４の筒状部２１が組み付けられる。固定子コア３２及び筒状部２１は所定の締め代で嵌合固定されているとよい。また、上記と同様に筒状部２１において内壁部４１と外壁部４２との間に冷却水通路４３が設けられるとともに、固定子１３とは逆側である径方向内側の外表面に突条部４７が設けられる。筒状部２１において突条部４７に関する各種構成や、仕切り部４６、柱部４９の構成も上記と同様である。

１０…回転電機、１２…回転子、１３…固定子、１４…ハウジング、２１…筒状部、４１…内壁部、４２…外壁部、４３…冷却水通路、４７…突条部。

Claims (12)

1. 回転子（１２）と、
   前記回転子に径方向に対向配置された固定子（１３）と、
   径方向内側又は外側に前記固定子が組み付けられる筒状部（２１）を有するハウジング（１４）と、を備える回転電機（１０）であって、
   前記筒状部は、径方向内外に互いに離間した状態で対向する内壁部（４１）と外壁部（４２）とを有し、それら内壁部及び外壁部の間に、冷媒を流通させる環状の冷媒通路（４３）が設けられており、
   前記筒状部において前記固定子とは逆となる側の外表面には、軸方向において前記冷媒通路に重複する位置に、軸方向に対して斜めとなる向き又は平行となる向きに延びる突条部（４７）が設けられており、
   前記突条部は、軸方向に対して斜めとなり、かつ軸方向に対する傾斜の向きが互いに逆となる複数の突条部を含み、軸方向における前記冷媒通路との重複領域において、異なる突条部どうしが互いに交差している回転電機。
2. 回転子（１２）と、
   前記回転子に径方向に対向配置された固定子（１３）と、
   径方向内側又は外側に前記固定子が組み付けられる筒状部（２１）を有するハウジング（１４）と、を備える回転電機（１０）であって、
   前記筒状部は、径方向内外に互いに離間した状態で対向する内壁部（４１）と外壁部（４２）とを有し、それら内壁部及び外壁部の間に、冷媒を流通させる環状の冷媒通路（４３）が設けられており、
   前記筒状部において前記固定子とは逆となる側の外表面には、軸方向において前記冷媒通路に重複する位置に、軸方向に対して斜めとなる向き又は平行となる向きに延びる突条部（４７）が設けられており、
   前記突条部は、少なくとも軸方向における前記冷媒通路との重複領域において、軸方向に対して斜めとなり、かつ互いに平行となる向きで周方向に複数設けられており、
   複数の前記突条部のうち周方向に隣り合う各突条部は、前記重複領域内において周方向に一部が互いに重なる範囲にそれぞれ配置されている回転電機。
3. 前記冷媒通路には、前記内壁部と前記外壁部とを繋ぐ連結部（４６，４９）が設けられており、
   前記突条部は、前記連結部に対して径方向に重なり合う位置に設けられている請求項１又は２に記載の回転電機。
4. 前記冷媒通路には、前記連結部として、前記内壁部及び前記外壁部の間において冷媒流通方向に延びる仕切り部（４６）が設けられており、
   前記突条部は、前記仕切り部に径方向内外で交差した状態で、当該仕切り部に対して径方向に重なるように設けられている請求項３に記載の回転電機。
5. 前記突条部は、軸方向に対して斜めとなり、かつ軸方向に対する傾斜の向きが逆となることで互いに交差する複数の突条部を含み、
   前記互いに交差する複数の突条部の交差位置が、前記連結部と径方向内外で重なっている請求項３に記載の回転電機。
6. 前記突条部は、その長手方向において前記冷媒通路を横切る部分とそれ以外の部分とを有し、前記冷媒通路を横切る部分の径方向高さが、それ以外の部分の径方向高さよりも高くなっている請求項１又は２に記載の回転電機。
7. 前記固定子は、固定子コア（３２）と固定子巻線（３３）とを有し、前記筒状部の径方向内側又は外側に前記固定子コアが組み付けられており、
   前記固定子コア及び前記筒状部は所定の締め代で嵌合固定されている請求項６に記載の回転電機。
8. 前記筒状部は、前記内壁部と前記外壁部との間に周方向に延びる仕切り部（４６）を有し、その仕切り部により、前記冷媒通路が複数の流路（４３ａ）に分けられており、
   前記突条部は、前記仕切り部と前記複数の流路とを横切るように設けられ、前記仕切り部を横切る部分の径方向高さが、前記複数の流路を横切る部分の径方向高さよりも低くなっている請求項７に記載の回転電機。
9. 回転子（１２）と、
   前記回転子に径方向に対向配置された固定子（１３）と、
   径方向内側又は外側に前記固定子が組み付けられる筒状部（２１）を有するハウジング（１４）と、を備える回転電機（１０）であって、
   前記筒状部は、径方向内外に互いに離間した状態で対向する内壁部（４１）と外壁部（４２）とを有し、それら内壁部及び外壁部の間に、冷媒を流通させる環状の冷媒通路（４３）が設けられており、
   前記筒状部において前記固定子とは逆となる側の外表面には、軸方向において前記冷媒通路に重複する位置に、軸方向に対して斜めとなる向き又は平行となる向きに延びる突条部（４７）が設けられており、
   前記冷媒通路には、前記内壁部と前記外壁部とを繋ぐ連結部（４６，４９）が設けられており、
   前記突条部は、前記連結部に対して径方向に重なり合う位置に設けられているとともに、軸方向に対して斜めとなり、かつ軸方向に対する傾斜の向きが逆となることで互いに交差する複数の突条部を含み、
   前記互いに交差する複数の突条部の交差位置が、前記連結部と径方向内外で重なっている回転電機。
10. 前記筒状部の軸方向端部に複数の締結具（１６）の締結により組み付けられるカバー（１５）を有しており、
    前記筒状部の軸方向端部において前記突条部が繋がる部位又はその付近にて前記締結具による締結がなされている請求項１乃至９のいずれか１項に記載の回転電機。
11. 前記ハウジングは、前記筒状部の軸方向端部から径方向に延びるフランジ（２２）を有しており、
    前記フランジでの締結具（１６）の締結により、前記ハウジングが前記回転電機の固定対象に固定されるようになっており、
    前記フランジにおいて前記突条部が繋がる部位又はその付近にて前記締結具による締結がなされるようになっている請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の回転電機。
12. 前記筒状部は、前記内壁部を含む内筒部材（５１）と、前記外壁部を含む外筒部材（５２）とを互いに接合させることで形成されており、
    前記内筒部材と前記外筒部材とを接合する接合部分に、前記冷媒通路をシールするシール部（６１，６２）が設けられている請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の回転電機。

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