WO2014199516A1 - 回転電機 - Google Patents

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WO2014199516A1
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WO
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frame
ring
stator core
rotating electrical
electrical machine
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PCT/JP2013/066484
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English (en)
French (fr)
Inventor
宏一 尾島
大橋 直樹
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets

Definitions

  • the present invention relates to a rotating electrical machine in which a frame holding a stator core is housed in a housing case, and more particularly to a structure of a cooling water channel formed between the frame and the housing case.
  • a motor casing that holds a stator inside is fitted in an intermediate housing that is joined to an engine, and a joint end of the intermediate housing It is joined and integrated with the housing of the transmission through the section.
  • the motor casing has one end in the axial direction formed in the large diameter portion, the other end in the axial direction formed in the small diameter portion, and an O-ring storage groove formed on the outer peripheral surface of the large diameter portion and the small diameter portion, respectively.
  • the O-ring is housed in the O-ring housing groove and is pressed and sandwiched between the motor casing and the intermediate housing, and a cooling water passage is formed between the motor casing and the intermediate housing.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, omitting an O-ring storage groove for storing at least one of O-rings that are mounted on a frame so as to be separated from each other in the axial direction, thereby reducing the processing cost associated with the cutting process.
  • An object of the present invention is to obtain a rotating electrical machine that can reduce the material cost and weight.
  • a rotating electrical machine includes a stator core, a stator having a stator coil wound around the stator core, a frame for fitting and fixing the stator core to hold the stator inside, and an outer peripheral surface of the frame.
  • a first O-ring and a second O-ring that are mounted apart from each other in an axial direction; and a housing case that houses the frame and the stator, wherein the first O-ring and the second O-ring include the frame and the housing case.
  • a cooling water passage is formed between the frame and the housing case. Then, the movement of the first O-ring in the axial direction is restricted by a position restricting member formed of a member different from the frame.
  • the position restricting member that restricts the movement of the first O-ring in the axial direction is formed of a member different from the frame, the cutting for forming the O-ring housing groove on the outer peripheral surface of the frame. Processing is unnecessary, and processing costs can be reduced. Furthermore, since it is not necessary to make the frame thicker than the groove depth of the O-ring housing groove, the thickness of the frame can be reduced, the material cost of the frame can be reduced, and the weight can be reduced.
  • FIG. 7 is a sectional view taken along arrow VII-VII in FIG. 6. It is principal part sectional drawing of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 6 of this invention. It is sectional drawing which shows the rotary electric machine which concerns on Embodiment 7 of this invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a rotating electrical machine 100 includes a rotor 2, a stator 6 disposed so as to surround the rotor 2, a frame 10 that holds the stator 6 therein, and a housing that houses the rotor 2 and the stator 6 therein.
  • a case 15 and an end plate 20 that closes the opening of the housing case 15 are provided.
  • the rotor 2 includes, for example, a rotor core 3 formed by laminating electromagnetic steel plates, and a permanent magnet 4 embedded in the outer peripheral surface side of the rotor core 3 so as to extend in the axial direction and disposed at an equiangular pitch in the circumferential direction. And a shaft 5 that is fixed to the rotor core 3 through the axial center position of the rotor core 3.
  • the permanent magnet 4 is mounted on the rotor core 3 so that the N pole and the S pole are alternately arranged in the circumferential direction.
  • the stator 6 includes, for example, an annular stator core 7 formed by laminating electromagnetic steel plates, and a stator coil 8 wound around the stator core 7.
  • the frame 10 is made into a stepped cylindrical shape whose thickness increases stepwise toward one end in the axial direction by, for example, casting or forging using an iron-based material, and a cylindrical stator core housing with a uniform thickness is accommodated.
  • a portion 10a and a thick frame attachment portion 10b formed continuously with one end of the stator core storage portion 10a.
  • the axial length of the stator core storage portion 10 a is longer than the axial length of the stator core 7. Then, the stator 6 is held in the frame 10 by press-fitting and fixing the stator core 7 into the stator core storage portion 10a.
  • the O-ring storage groove 11 is recessed in the outer peripheral surface of the frame mounting portion 10b of the frame 10.
  • the pair of position restricting members 12 are made, for example, in an annular shape from an iron-based material, and are axially separated and press-fitted and held in an externally fitted state on the other axial end side of the outer peripheral surface of the stator core storage portion 10a.
  • 1 position restriction part is constituted.
  • the first position restricting portion is disposed on the outer side in the axial direction of the region (the storage region of the stator core 7) in which the stator core 7 of the stator core storage portion 10a is stored.
  • the housing case 15 is made into a bottomed cylindrical shape including a cylindrical portion 16 and a bottom portion 17 by die casting using, for example, aluminum or an aluminum alloy.
  • the inner peripheral surface of the cylindrical portion 16 of the housing case 15 is formed on the first cylindrical surface 16a having the other end side (bottom side) having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the stator core storage portion 10a.
  • the inclined surface 16c which ties the 1st cylindrical surface 16a and the 2nd cylindrical surface 16b.
  • the bearing 21 a is held at the axial center position of the bottom portion 17.
  • the end plate 20 is made, for example, in a disk shape by die casting using aluminum as a material, and a bearing 21b is mounted at the axial center position.
  • the stator core 7 around which the stator coil 8 is wound is press-fitted and fixed in the stator core housing portion 10a of the frame 10, and the stator 6 is assembled to the frame 10.
  • the first O-ring 13 a is mounted between the pair of position restricting members 12, and the second O-ring 13 b is mounted in the O-ring storage groove 11. Thereby, the axial movement of the first O-ring 13a and the second O-ring 13b is restricted.
  • the frame 10 with the stator 6 assembled is inserted into the cylindrical portion 16 of the housing case 15 from the opening side. Therefore, the first O-ring 13a is pressed and clamped between the first cylindrical surface 16a and the outer peripheral surface of the stator core storage portion 10a, and the second O-ring 13b is connected to the second cylindrical surface 16b and the bottom surface of the O-ring storage groove 11. The pressure is held between the two. As a result, the cooling water channel 22 is formed between the outer peripheral surface of the stator core storage portion 10 a of the frame 10 and the inclined surface 16 c of the cylindrical portion 16 of the housing case 15.
  • one end of the shaft 5 in the axial direction is press-fitted into a bearing 21 b held by the end plate 20, and the rotor 2 is assembled to the end plate 20.
  • the rotor 2 assembled to the end plate 20 is inserted into the cylindrical portion 16 of the housing case 15 from the opening side.
  • the other end of the shaft 5 is press-fitted into a bearing 21 a held by the bottom portion 17 of the housing case 15, and then the end plate 20 is attached to the opening end surface of the cylindrical portion 16 of the housing case 15 and the frame attachment portion 10 b of the frame 10.
  • the rotating electrical machine 100 is assembled by being fastened and fixed to the respective open end faces.
  • the rotating electrical machine 100 assembled in this way is applied to a motor or generator of a transmission of a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle.
  • the first position restricting portion is configured. There is no need to cut the other axial end of the outer peripheral surface of the stator core storage portion 10a to form an O-ring storage groove. Therefore, only the outer peripheral surface of the frame mounting portion 10b is subjected to cutting, and the processing cost can be reduced.
  • the thickness of the stator core storage portion 10a can be made thinner by the groove depth of the O-ring storage groove than the stator core storage portion in which the O-ring storage groove is formed, thereby reducing the material cost and weight of the frame 10. be able to.
  • the frame 10 is manufactured using an iron-based material, the thermal expansion coefficient of the frame 10 can be brought close to the thermal expansion coefficient of the stator core 7 manufactured from a magnetic steel plate. Therefore, when the stator 6 generates heat during operation of the rotating electrical machine 100, it is possible to reduce the generation of stress due to the difference in thermal expansion between the stator 6 and the frame 10.
  • FIG. FIG. 2 is a sectional view showing a rotary electric machine according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the frame 30 is made of, for example, an iron-based material and is formed into a stepped cylindrical shape having a uniform thickness with an outer diameter increasing stepwise toward one end in the axial direction.
  • the axial length of the stator core storage portion 30 a is longer than the axial length of the stator core 7.
  • the stator 6 is held in the frame 10 by press-fitting and fixing the stator core 7 into the stator core storage portion 30a.
  • the pair of position restricting members 31 are made, for example, in an annular shape from an iron-based material, and are axially separated from the outer peripheral surface of the large-diameter portion 30b and press-fitted and held in an externally fitted state, thereby constituting a second position restricting portion. is doing.
  • This 2nd position control part is arrange
  • the 2nd O-ring 13b is mounted
  • the rotating electrical machine 101 according to the second embodiment is configured in the same manner as the rotating electrical machine 100 according to the first embodiment except that the frame 30 is used instead of the frame 10.
  • the frame 30 in which the first O-ring 13 a is attached between the pair of position restricting members 12 and the second O-ring 13 b is attached between the pair of position restricting members 31 is attached to the cylindrical portion 16 of the housing case 15. Insert from the opening side. Therefore, the first O-ring 13a is pressed and clamped between the first cylindrical surface 16a and the outer peripheral surface of the stator core storage portion 30a, and the second O-ring 13b is connected to the second cylindrical surface 16b and the outer peripheral surface of the large-diameter portion 30b. The pressure is held between the two. Thereby, the cooling water channel 32 is configured between the outer peripheral surface of the stator core housing portion 30 a of the frame 30 and the inclined surface 16 c of the cylindrical portion 16 of the housing case 15.
  • cylindrical portion 16 of the housing case 15 and the frame mounting portion 30c of the frame 30 are fastened and fixed to the end plate 20, respectively.
  • the pair of position restricting members 12 are axially separated and press-fitted and held at the other axial end of the outer peripheral surface of the stator core storage portion 30a to constitute the first position restricting portion,
  • the pair of position restricting members 31 is press-fitted and held in the axial direction on the outer peripheral surface of the large diameter portion 30b to constitute a second position restricting portion. Therefore, since it is not necessary to cut the outer peripheral surfaces of the stator core storage portion 30a and the large diameter portion 30b to form the O-ring storage groove, cutting is not necessary, and the processing cost can be reduced.
  • the thickness of the frame 30 can be reduced, and the material cost and weight of the frame 30 can be reduced. Further, since the frame 30 is formed to have a uniform thickness, the frame 30 can be manufactured by drawing or plate material rounding welding (welding after cylindrical bending), and the processing cost of the frame 30 can be reduced.
  • the frame 30 is made of an iron-based material, the thermal expansion coefficient of the frame 30 can be brought close to the thermal expansion coefficient of the stator core 7 made of a magnetic steel plate. Therefore, when the stator 6 generates heat during the operation of the rotating electrical machine 100, it is possible to reduce the generation of stress due to the difference in thermal expansion between the stator 6 and the frame 30.
  • the cylindrical portion of the housing case and the frame mounting portion of the frame are fastened and fixed to the end plates, respectively, but the length of the frame mounting portion in the radial direction is extended so that the frame mounting portion is cylindrical.
  • the frame mounting portion and the cylindrical portion may be fastened together and fixed to the end plate.
  • FIG. 3 is a sectional view showing a rotary electric machine according to Embodiment 3 of the present invention
  • FIG. 4 is an enlarged view of a portion A in FIG.
  • the frame 10A is a guide formed by forming the inner peripheral surface on the other axial end side of the stator core housing portion 10a into an inclined surface whose inner diameter gradually increases toward the other axial end. Part 23.
  • the pair of position restricting members 12 are attached to the stator core storage portion 10 a so as to be positioned radially outside the storage region of the stator core 7.
  • the rotating electrical machine 102 according to the third embodiment is configured in the same manner as the rotating electrical machine 100 according to the first embodiment, except that the frame 10A is used instead of the frame 10.
  • the pair of position restricting members 12 are axially separated and press-fitted and held at the other axial end of the outer peripheral surface of the stator core storage portion 10a to constitute the first position restricting portion. Therefore, the effect can be obtained as in the first embodiment.
  • the frame 10A has a guide portion 23 formed by forming the other axial end side of the inner peripheral surface of the stator core storage portion 10a into a mouth-opening inclined surface. Therefore, the stator core 7 is guided by the inclined surface of the guide portion 23, and further passes through a thin straight portion between the guide portion 23 and the position restricting member 12, so that the axis of the stator core 7 is the stator core storage portion. After being aligned so as to coincide with the axial center of 10a, it is press-fitted into the stator core housing portion 10a.
  • the portion between the guide portion 23 of the stator core storage portion 10a and the position regulating member 12 is thin, the rigidity is small. Therefore, the stator core 7 which is guided and aligned by the guide part 23 is press-fitted into a part between the guide part 23 and the position restricting member 12 of the stator core housing part 10a, and the part where the position restricting member 12 is mounted. In the process leading to, further alignment. And the inner peripheral surface of the part from the guide part 23 of the stator core storage part 10a to the position regulating member 12 constitutes a stator core press-fitting face having the aligning action of the stator core 7.
  • an increase in press-fit load due to eccentricity between stator core 7 and stator core storage portion 10a is suppressed.
  • the pair of position restricting members 12 are mounted on the stator core storage portion 10a so as to be positioned radially outside the storage region of the stator core 7, the other axial end side from the storage region of the stator core 7 of the stator core storage portion 10a.
  • the amount of protrusion to can be shortened.
  • the axial length of the stator core storage portion 10a can be reduced, the material cost can be reduced, and the rotating electrical machine 102 can be downsized.
  • FIG. FIG. 5 is a sectional view showing a rotary electric machine according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the frame 30 ⁇ / b> A includes a cylindrical stator core storage portion 30 a and a large-diameter large-diameter portion 30 b formed continuously with one end of the stator core storage portion 30 a.
  • the frame mounting member 34 is formed in a thick annular shape than the frame 30A, and is joined to one end in the axial direction of the large diameter portion 30b by welding or the like.
  • the frame 30 ⁇ / b> A is held by the end plate 20 with the frame attachment member 34 fastened and fixed to the end plate 20.
  • the rotating electrical machine 103 according to the fourth embodiment is configured in the same manner as the rotating electrical machine 101 according to the second embodiment, except that the frame 30A is used instead of the frame 30.
  • the pair of position restricting members 12 are axially separated and press-fitted and held on the other axial end of the outer peripheral surface of the stator core storage portion 10a to constitute the first position restricting portion, Since the second position restricting portion is configured by press-fitting and holding the position restricting member 31 on the outer peripheral surface of the large diameter portion 30b, the same effect as in the second embodiment can be obtained.
  • the thick annular frame mounting member 34 is joined to one end in the axial direction of the large-diameter portion 30b, the stator core storage portion 30a and the large-diameter portion 30b formed with a thin wall.
  • the rigidity of the frame 30 ⁇ / b> A having the height increases, and the stator 6 can be firmly held.
  • the thickness of the frame 30A can be reduced by increasing the rigidity by joining the frame mounting member 34, the frame 30A is manufactured by drawing, and the frame mounting member 34 is manufactured by forging and cutting. be able to.
  • the frame attachment member 34 does not constitute the cooling water channel 32.
  • first and second O-rings 13a and 13b are attached to the frame 30A and are not attached to the frame attachment member 34, sealing performance is not required for the joint portion between the frame attachment member 34 and the large diameter portion 30b. Therefore, joining of the frame attachment member 34 and the large diameter portion 30b is simplified.
  • the annular frame attachment member 34 is joined to one end in the axial direction of the large-diameter portion 30b.
  • the plurality of frame attachment members are spaced apart from each other in the circumferential direction. You may join to one end of an axial direction.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a rotary electric machine according to Embodiment 5 of the present invention
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along arrow VII-VII in FIG.
  • the first position restricting portions are arranged such that resin-made arc-shaped position restricting members 40 are spaced apart from each other on the same circumference on the other axial end side of the outer peripheral surface of the stator core storage portion 10a.
  • Four rows arranged at an angular pitch and bonded and fixed to the stator core storage portion 10a are arranged in two rows apart in the axial direction.
  • the rotating electrical machine 104 according to the fifth embodiment uses a column in which four position restricting members 40 are spaced apart from each other in the circumferential direction and arranged on the same circumference instead of the pair of annular position restricting members 12.
  • the rotating electrical machine 100 is configured in the same manner as the rotating electrical machine 100 according to the first embodiment except that two rows are arranged apart from each other in the direction to constitute the first position restricting portion.
  • the rows of the position regulating members 40 that are spaced apart from each other in the circumferential direction and arranged on the same circumference are spaced apart in the axial direction on the other axial end side of the outer peripheral surface of the stator core storage portion 10a. Since the first position restricting portion is arranged in two rows, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • the metal annular position restricting member 12 is press-fitted into the stator core housing portion 10a.
  • the mounting ability of the position restricting member 40 to the stator core storage portion 10a is improved, and the yield is increased.
  • the rigidity of the stator core storage portion 10a is increased, so that the inner diameter of the stator core 7 press-fitted into the stator core storage portion 10a changes. There was a fear.
  • the arc-shaped position restricting member 40 is bonded and fixed to the outer peripheral surface of the stator core storage portion 10a, an increase in rigidity of the stator core storage portion 10a is suppressed and press-fitted into the stator core storage portion 10a. Changes in the inner diameter of the stator core 7 can be suppressed.
  • the resin position regulating member 40 is used, but a metal position regulating member may be used.
  • FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of a rotary electric machine according to Embodiment 6 of the present invention.
  • the pair of position restricting members 41 are made in an annular shape from, for example, an iron-based material, and are mounted in an externally fitted state, spaced apart in the axial direction on the other axial end side of the outer peripheral surface of the stator core storage portion 10a. Then, from the opposite side of the first O-ring 13a in the axial direction, it is welded and fixed to the stator core storage portion 10a to constitute a first position restricting portion.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • the pair of position restricting members 41 are axially separated from the other axial end of the outer peripheral surface of the stator core accommodating portion 10a and are fixed to the stator core accommodating portion 10a so as to be the first position restricting member. Since this part is configured, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • the pair of position restricting members 41 are welded to the stator core storage portion 10a from the opposite side of the first O-ring 13a in the axial direction, the welded portion 42 is separated from the sealing surface of the first O-ring 13a. Excellent sealing performance can be obtained. Further, the inner diameter accuracy of the position restricting member 41 can be lowered, and the cost can be reduced.
  • the first position restricting portion is configured by using the pair of annular position restricting members 41.
  • the outer periphery of the stator core storage portion 10a is used.
  • the first position restricting portion may be configured by using a plurality of arc-shaped metal position restricting members arranged on the same circle and spaced apart from each other. In this case, the plurality of metal position regulating members are welded to the outer peripheral surface of the stator core storage portion 10a from the opposite side of the first O-ring 13a in the axial direction.
  • the first position restricting portion is configured by welding the pair of position restricting members 41 to the outer peripheral surface of the stator core accommodating portion 10a
  • the pair of annular metal position restricting members may be welded to the frame mounting portion 10b to constitute the second position restricting portion.
  • the pair of annular metal position restricting members are welded to the frame attaching portion 10b from the opposite side of the second O-ring 13b in the axial direction.
  • FIG. 9 is a sectional view showing a rotary electric machine according to Embodiment 7 of the present invention.
  • the position restricting member 12 is press-fitted and held on the other axial end of the outer peripheral surface of the stator core storage portion 10 a, and the first O-ring 13 a is protruded from the position restricting member 12 and the bottom 17 of the housing case 15.
  • the stator 17a is attached to the other end side in the axial direction of the outer peripheral surface of the stator core storage portion 10a.
  • the first O-ring 13a is sandwiched between the position restricting member 12 and the step portion 17a of the bottom portion 17 of the housing case 15 and attached to the stator core housing portion 10a.
  • the configuration is the same as that of the rotating electrical machine 100 according to the first embodiment.
  • the first position restricting portion is constituted by the position restricting member 12 and the stepped portion 17a, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • the first position restricting portion is constituted by one position restricting member 12 and the stepped portion 17a projecting from the bottom portion 17 of the housing case 15, the number of parts can be reduced.
  • the stepped portion 17a protruding from the bottom portion 17 of the housing case 15 is used as the position restricting member.
  • the cylindrical portion 16 of the housing case 15 is positioned relative to the position restricting member 12 in the axial direction.
  • the stepped portion may be used as the position restricting member.

Abstract

 この発明は、フレームに軸方向に離間して装着されるOリングの少なくとも一方を収納するOリング収納溝を省略し、切削加工に伴う加工費を低減できるとともに、材料費および重量を低減できる回転電機を得る。 この発明による回転電機は、第1Oリング13aが、ステータコア収納部10aの外周面の軸方向他端側に、軸方向に離間して、圧入、保持された一対の位置規制部材12間に装着されて、ステータコア収納部10aと円筒部16との間に加圧挟持され、かつ第2Oリング13bが、フレーム取付部10bの外周面に凹設されたOリング収納溝11に装着されて、フレーム取付部10bと円筒部16との間に加圧挟持されて、冷却水路22がフレーム10と円筒部16との間に形成されている。

Description

回転電機
 この発明は、内部にステータコアを保持するフレームがハウジングケースに収容された回転電機に関し、特にフレームとハウジングケースとの間に構成される冷却水路の構造に関するものである。
 例えば、特許文献1に記載された従来のハイブリッド車用駆動装置では、ステータを内部に保持するモータケーシングが、エンジンに接合される中間ハウジングの内部に嵌合された状態で、中間ハウジングの接合端部を介して変速機のハウジングに接合して一体化されている。このモータケーシングは、その軸方向一端側が大径部に形成され、軸方向の他端側が小径部に形成され、Oリング収納溝が、大径部および小径部の外周面に、それぞれ形成されている。そして、OリングがOリング収納溝に収納されてモータケーシングと中間ハウジングとの間に加圧挟持され、モータケーシングと中間ハウジングとの間に冷却水路が構成されている。
国際公開第2006/054661号パンフレット
 従来のハイブリッド車用駆動装置では、Oリング収納溝がモータケーシングの外周面の軸方向の両端部に形成されているので、切削加工を施す箇所が2箇所となり、加工費が増大するという課題があった。
 そして、小径部がOリング収納溝の溝深さ分厚くなり、モータケーシングの材料費および重量が増大するという課題もあった。そこで、小径部のOリング収納溝を除く部位の肉厚を薄くて、モータケーシングの重量を低減することができるが、肉厚を薄くするための切削加工が必要となり、加工費が増大してしまう。
 この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、フレームに軸方向に離間して装着されるOリングの少なくとも一方を収納するOリング収納溝を省略し、切削加工に伴う加工費を低減できるとともに、材料費および重量を低減できる回転電機を得ることを目的とする。
 この発明に係る回転電機は、ステータコア、および上記ステータコアに巻装されたステータコイルを有するステータと、上記ステータコアを嵌合、固定して上記ステータを内部に保持するフレームと、上記フレームの外周面に軸方向に離間して装着された第1Oリングおよび第2Oリングと、上記フレームおよび上記ステータを収納するハウジングケースと、を備え、上記第1Oリングおよび上記第2Oリングが、上記フレームと上記ハウジングケースとの間に加圧挟持されて、冷却水路が上記フレームと上記ハウジングケースとの間に形成される。そして、上記第1Oリングの軸方向の移動が、上記フレームとは別の部材で構成された位置規制部材により規制されている。
 この発明によれば、第1Oリングの軸方向の移動を規制する位置規制部材が、フレームとは別の部材で構成されているので、フレームの外周面にOリング収納溝を形成するための切削加工が不要となり、加工費を低減できる。
 さらに、フレームをOリング収納溝の溝深さ分厚くする必要がないので、フレームの厚さを薄くすることができ、フレームの材料費を削減でき、重量を低減できる。
この発明の実施の形態1に係る回転電機を示す断面図である。 この発明の実施の形態2に係る回転電機を示す断面図である。 この発明の実施の形態3に係る回転電機を示す断面図である。 図3のA部拡大図である。 この発明の実施の形態4に係る回転電機を示す断面図である。 この発明の実施の形態5に係る回転電機を示す断面図である。 図6のVII-VII矢視断面図である。 この発明の実施の形態6に係る回転電機の要部断面図である。 この発明の実施の形態7に係る回転電機を示す断面図である。
 以下、本発明の回転電機の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
 実施の形態1.
 図1はこの発明の実施の形態1に係る回転電機を示す断面図である。
 図1において、回転電機100は、ロータ2と、ロータ2を囲繞するように配設されるステータ6と、ステータ6を内部に保持するフレーム10と、ロータ2およびステータ6を内部に収容するハウジングケース15と、ハウジングケース15の開口を塞口する端板20と、を備えている。
 ロータ2は、例えば電磁鋼板を積層して構成されたロータコア3と、ロータコア3の外周面側に軸方向に延在するように埋め込まれて周方向に等角ピッチに配設された永久磁石4と、ロータコア3の軸心位置を挿通してロータコア3に固着されたシャフト5と、を備えている。なお、永久磁石4は、N極とS極とが周方向に交互に並ぶように、ロータコア3に装着される。
 ステータ6は、例えば電磁鋼板を積層して構成された円環状のステータコア7と、ステータコア7に巻装されたステータコイル8と、を備えている。
 フレーム10は、例えば、鉄系材料を用いて鋳造や鍛造により、肉厚が軸方向一端側に向かってステップ状に厚くなる段付き円筒状に作製され、均一な厚さの円筒状のステータコア収納部10aと、ステータコア収納部10aの一端に連なって形成された厚肉のフレーム取付部10bと、を備える。ステータコア収納部10aの軸方向長さが、ステータコア7の軸方向長さより長くなっている。そして、ステータ6が、ステータコア7をステータコア収納部10aの内部に圧入、固定されて、フレーム10に保持される。
 Oリング収納溝11がフレーム10のフレーム取付部10bの外周面に凹設されている。一対の位置規制部材12は、例えば鉄系材料により円環状に作製され、ステータコア収納部10aの外周面の軸方向他端側に、軸方向に離間して、外嵌状態に圧入保持され、第1位置規制部を構成している。この第1位置規制部は、ステータコア収納部10aのステータコア7を収納している領域(ステータコア7の収納領域)の軸方向外側に配設されている。
 ハウジングケース15は、例えばアルミニウムやアルミ合金を材料としてダイカストにより円筒部16と底部17からなる有底円筒状に作製されている。ハウジングケース15の円筒部16の内周面は、他端側(底部側)がステータコア収納部10aの外径より僅かに大径の内径を有する第1円筒面16aに形成され、一端側(開口側)がフレーム10のフレーム取付部10bの外径より僅かに大径の内径を有する第2円筒面16bに形成されている。第1円筒面16aと第2円筒面16bとの間が、第1円筒面16aと第2円筒面16bとを結ぶ傾斜面16cに形成されている。さらに、軸受21aが底部17の軸心位置に保持されている。
 端板20は、例えばアルミニウムを材料としてダイカストにより円盤状に作製され、軸受21bが軸心位置に装着されている。
 このように構成された回転電機100を組み立てるには、まずステータコイル8が巻装されたステータコア7をフレーム10のステータコア収納部10aに圧入、固定させ、ステータ6をフレーム10に組み付ける。ついで、第1Oリング13aを一対の位置規制部材12間に装着し、第2Oリング13bをOリング収納溝11に装着する。これにより、第1Oリング13aおよび第2Oリング13bの軸方向の移動が規制される。
 ついで、ステータ6が組み付けられたフレーム10を、ハウジングケース15の円筒部16に開口側から挿入する。そこで、第1Oリング13aが、第1円筒面16aとステータコア収納部10aの外周面との間に加圧挟持され、第2Oリング13bが、第2円筒面16bとOリング収納溝11の底面との間に加圧挟持される。これにより、冷却水路22が、フレーム10のステータコア収納部10aの外周面とハウジングケース15の円筒部16の傾斜面16cとの間に構成される。
 さらに、シャフト5の軸方向一端側を端板20に保持された軸受21bに圧入して、ロータ2を端板20に組み付ける。ついで、端板20に組み付けられたロータ2を、ハウジングケース15の円筒部16に開口側から挿入する。そして、シャフト5の他端側をハウジングケース15の底部17に保持された軸受21aに圧入し、その後、端板20をハウジングケース15の円筒部16の開口端面、およびフレーム10のフレーム取付部10bの開口端面に、それぞれ締着固定し、回転電機100が組み立てられる。
 このように組み立てられた回転電機100は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車などの車両のトランスミッションのモータやジェネレータに適用される。
 この実施の形態1では、一対の位置規制部材12をステータコア収納部10aの外周面の軸方向他端側に軸方向に離間させて圧入保持させて第1位置規制部を構成しているので、ステータコア収納部10aの外周面の軸方向他端側を切削加工してOリング収納溝を形成する必要がない。そこで、切削加工を施す箇所がフレーム取付部10bの外周面のみとなり、加工費を削減することができる。
 また、ステータコア収納部10aにOリング収納溝を形成する必要がない。そこで、Oリング収納溝が形成されたステータコア収納部に比べて、ステータコア収納部10aの肉厚をOリング収納溝の溝深さ分薄くすることができ、フレーム10の材料費および重量を低減することができる。
 また、フレーム10が鉄系材料を用いて作製されているので、フレーム10の熱膨張係数を磁性鋼板で作製されるステータコア7の熱膨張係数に近づけることができる。そこで、回転電機100の動作時のステータ6の発熱時、ステータ6とフレーム10との熱膨張差に起因する応力の発生を低減できる。
 実施の形態2.
 図2はこの発明の実施の形態2に係る回転電機を示す断面図である。
 図2において、フレーム30は、例えば、鉄系材料を用いて、外径が軸方向一端側に向かってステップ状に大きくなる、均一な厚みの段付き円筒状に作製され、円筒状のステータコア収納部30aと、ステータコア収納部30aの一端に連なって形成された大径の大径部30bと、大径部30bの一端から径方向外方に延出したフレーム取付部30cと、を備える。ステータコア収納部30aの軸方向長さが、ステータコア7の軸方向長さより長くなっている。そして、ステータ6が、ステータコア7をステータコア収納部30aの内部に圧入、固定されて、フレーム10に保持される。
 一対の位置規制部材31は、例えば鉄系材料により円環状に作製され、大径部30bの外周面に、軸方向に離間して、外嵌状態に圧入保持され、第2位置規制部を構成している。この第2位置規制部は、ステータコア収納部30aのステータコア7の収納領域の軸方向外側に配設されている。そして、第2Oリング13bが、一対の位置規制部材31間に装着され、軸方向の移動を規制されている。
 なお、この実施の形態2による回転電機101は、フレーム10に替えてフレーム30を用いている点を除いて、上記実施の形態1による回転電機100と同様に構成されている。
 この回転電機101では、第1Oリング13aが一対の位置規制部材12間に装着され、第2Oリング13bが一対の位置規制部材31間に装着されたフレーム30を、ハウジングケース15の円筒部16に開口側から挿入する。そこで、第1Oリング13aが、第1円筒面16aとステータコア収納部30aの外周面との間に加圧挟持され、第2Oリング13bが、第2円筒面16bと大径部30bの外周面との間に加圧挟持される。これにより、冷却水路32が、フレーム30のステータコア収納部30aの外周面とハウジングケース15の円筒部16の傾斜面16cとの間に構成される。
 さらに、ハウジングケース15の円筒部16およびフレーム30のフレーム取付部30cが、それぞれ、端板20に締着固定される。。
 この実施の形態2によれば、一対の位置規制部材12をステータコア収納部30aの外周面の軸方向他端側に軸方向に離間させて圧入保持させて、第1位置規制部を構成し、一対の位置規制部材31を大径部30bの外周面に軸方向に離間させて圧入保持させて、第2位置規制部を構成している。そこで、ステータコア収納部30aおよび大径部30bの外周面を切削加工してOリング収納溝を形成する必要がないので、切削加工が不要となり、加工費を削減することができる。
 また、ステータコア収納部30aおよび大径部30bにOリング収納溝を形成する必要がないので、フレーム30の肉厚を薄くすることができ、フレーム30の材料費および重量を低減することができる。
 また、フレーム30が均一な厚みに形成されているので、絞り加工や板材丸め溶接工法(円筒曲げ加工後溶接)を用いてフレーム30を作製でき、フレーム30の加工費を低減できる。
 また、フレーム30が鉄系材料を用いて作製されているので、フレーム30の熱膨張係数を磁性鋼板で作製されるステータコア7の熱膨張係数に近づけることができる。そこで、回転電機100の動作時のステータ6の発熱時、ステータ6とフレーム30との熱膨張差に起因する応力の発生を低減できる。
 なお、上記実施の形態2では、ハウジングケースの円筒部とフレームのフレーム取付部をそれぞれ端板に締着固定しているが、フレーム取付部の径方向長さを伸ばして、フレーム取付部を円筒部と端板との間に配置し、フレーム取付部と円筒部を端板に共締め固定してもよい。
 実施の形態3.
 図3はこの発明の実施の形態3に係る回転電機を示す断面図、図4は図3のA部拡大図である。
 図3および図4において、フレーム10Aは、ステータコア収納部10aの軸方向他端側の内周面を、その内径が軸方向他端に向かって漸次大きくなる傾斜面に形成して構成されたガイド部23を有している。そして、一対の位置規制部材12がステータコア7の収納領域の径方向外側に位置するようにステータコア収納部10aに装着されている。
 なお、この実施の形態3による回転電機102は、フレーム10に替えてフレーム10Aを用いている点を除いて、上記実施の形態1による回転電機100と同様に構成されている。
 この実施の形態3においても、一対の位置規制部材12をステータコア収納部10aの外周面の軸方向他端側に軸方向に離間させて圧入保持させて、第1位置規制部を構成しているので、上記実施の形態1と同様に効果が得られる。
 この実施の形態3では、フレーム10Aは、ステータコア収納部10aの内周面の軸方向他端側を口開き状の傾斜面に形成して構成されたガイド部23を有している。そこで、ステータコア7は、ガイド部23の傾斜面に案内され、さらにガイド部23と位置規制部材12との間の肉厚の薄いストレート部を通過することで、ステータコア7の軸心をステータコア収納部10aの軸心に一致させるように調芯された後、ステータコア収納部10aに圧入されることになる。
 ここで、ステータコア収納部10aのガイド部23と位置規制部材12との間の部位は肉厚が薄いので、剛性が小さい。そこで、ガイド部23に案内されて調芯されたステータコア7は、ステータコア収納部10aのガイド部23と位置規制部材12との間の部位に圧入されて、位置規制部材12が装着されている部位に至る過程で、さらに調芯される。そして、ステータコア収納部10aのガイド部23から位置規制部材12に至る部位の内周面が、ステータコア7の調芯作用を有するステータコア圧入嵌合面を構成する。
 したがって、実施の形態3によれば、ステータコア7とステータコア収納部10aとの偏芯に起因する圧入荷重の増大が抑制される。
 また、一対の位置規制部材12がステータコア7の収納領域の径方向外側に位置するようにステータコア収納部10aに装着されているので、ステータコア収納部10aのステータコア7の収納領域から軸方向他端側への突出量を短くできる。これにより、ステータコア収納部10aの軸方向長さを縮小することができ、材料費を削減できるとともに、回転電機102の小型化が可能となる。
 実施の形態4.
 図5はこの発明の実施の形態4に係る回転電機を示す断面図である。
 図5において、フレーム30Aは、円筒状のステータコア収納部30aと、ステータコア収納部30aの一端に連なって形成された大径の大径部30bと、を備える。フレーム取付部材34は、フレーム30Aより厚肉の円環状に作製され、大径部30bの軸方向一端に溶接などにより接合されている。そして、フレーム30Aが、フレーム取付部材34を端板20に締着固定されて、端板20に保持されている。
 なお、この実施の形態4による回転電機103は、フレーム30に替えてフレーム30Aを用いている点を除いて、上記実施の形態2による回転電機101と同様に構成されている。
 この実施の形態4においても、一対の位置規制部材12をステータコア収納部10aの外周面の軸方向他端側に軸方向に離間させて圧入保持させて、第1位置規制部を構成し、一対の位置規制部材31を大径部30bの外周面に圧入保持させて、第2位置規制部を構成しているので、上記実施の形態2と同様に効果が得られる。
 この実施の形態4によれば、厚肉の円環状のフレーム取付部材34が、大径部30bの軸方向一端に接合されているので、薄肉で形成されたステータコア収納部30aおよび大径部30bを有するフレーム30Aの剛性が大きくなり、ステータ6を強固に保持できる。また、フレーム取付部材34を接合することにより剛性が増大する分、フレーム30Aの肉厚を薄くすることができ、フレーム30Aを絞り加工で作製し、フレーム取付部材34を鍛造と切削加工で作製することができる。
 フレーム取付部材34は冷却水路32を構成していない。つまり、第1および第2Oリング13a,13bがフレーム30Aに装着され、フレーム取付部材34には装着されていないので、フレーム取付部材34と大径部30bとの接合部にシール性能が要求されない。したがって、フレーム取付部材34と大径部30bとの接合が簡易となる。
 なお、上記実施の形態4では、円環状のフレーム取付部材34を大径部30bの軸方向一端に接合しているが、複数のフレーム取付部材を周方向に互いに離間して大径部30bの軸方向一端に接合してもよい。
 実施の形態5.
 図6はこの発明の実施の形態5に係る回転電機を示す断面図、図7は図6のVII-VII矢視断面図である。
 図6および図7において、第1位置規制部が、ステータコア収納部10aの外周面の軸方向他端側に、樹脂製の円弧状の位置規制部材40を同一円周上に互いに離間して等角ピッチで4つ配列してステータコア収納部10aに接着固定された列を、軸方向に離間して2列配置して、構成されている。
 なお、この実施の形態5による回転電機104は、一対の円環状の位置規制部材12に替えて、4つの位置規制部材40を周方向に互いに離間させて同一円周上に配列した列を軸方向に離間して2列配置して第1位置規制部を構成している点を除いて、上記実施の形態1による回転電機100と同様に構成されている。
 この実施の形態5においても、周方向に互いに離間させて同一円周上に配列させた位置規制部材40の列をステータコア収納部10aの外周面の軸方向他端側に軸方向に離間させて2列に配置して、第1位置規制部を構成しているので、上記実施の形態1と同様に効果が得られる。
 この実施の形態5では、樹脂製の円弧状の位置規制部材40をステータコア収納部10aの外周面に接着固定しているので、金属製の円環状の位置規制部材12をステータコア収納部10aに圧入している上記実施の形態1に比べて、位置規制部材40のステータコア収納部10aへの装着性が向上し、歩留まりが高められる。
 また、金属製の円環状の位置規制部材12をステータコア収納部10aに圧入した場合には、ステータコア収納部10aの剛性が高められるので、ステータコア収納部10aに圧入されたステータコア7の内径が変化するおそれがあった。この実施の形態5では、円弧状の位置規制部材40をステータコア収納部10aの外周面に接着固定しているので、ステータコア収納部10aの剛性の増大が抑えられ、ステータコア収納部10aに圧入されたステータコア7の内径の変化を抑制できる。
 さらに、金属製の円環状の位置規制部材12をステータコア収納部10aに圧入することに起因するステータコア収納部10aのシール面の傷の発生がないので、優れたシール信頼性が得られる。
 なお、上記実施の形態5では、樹脂製の位置規制部材40を用いているが、金属製の位置規制部材を用いてもよい。
 実施の形態6.
 図8はこの発明の実施の形態6に係る回転電機の要部断面図である。
 図8において、一対の位置規制部材41は、例えば鉄系材料により円環状に作製され、ステータコア収納部10aの外周面の軸方向他端側に、軸方向に離間して、外嵌状態に装着され、第1Oリング13aと軸方向の反対側から、ステータコア収納部10aに溶接、固定されて、第1位置規制部を構成している。
 なお、他の構成は、上記実施の形態1と同様に構成されている。
 この実施の形態6においても、一対の位置規制部材41が、ステータコア収納部10aの外周面の軸方向他端側に軸方向に離間させて、ステータコア収納部10aに固着されて、第1位置規制部を構成しているので、上記実施の形態1と同様に効果が得られる。
 この実施の形態6においては、一対の位置規制部材41が第1Oリング13aと軸方向の反対側からステータコア収納部10aに溶接されているので、溶接部42が第1Oリング13aのシール面から離反し、優れたシール性能が得られる。また、位置規制部材41の内径精度を下げることができ、コストの低減が図られる。
 なお、上記実施の形態6では、一対の円環状の位置規制部材41を用いて第1位置規制部を構成しているが、円環状の位置規制部材14に替えて、ステータコア収納部10aの外周面に同一円周上に互いに離間させて配列された複数の円弧状の金属製の位置規制部材を用いて第1位置規制部を構成してもよい。この場合、複数の金属製の位置規制部材は、それぞれ第1Oリング13aと軸方向の反対側からステータコア収納部10aの外周面に溶接される。
 また、上記実施の形態6では、一対の位置規制部材41をステータコア収納部10aの外周面に溶接して第1位置規制部を構成する場合について説明しているが、Oリング収納溝11に替えて一対の円環状の金属製の位置規制部材をフレーム取付部10bに溶接して第2位置規制部を構成する場合に適用してもよい。この場合、一対の円環状の金属製の位置規制部材は、第2Oリング13bと軸方向の反対側からフレーム取付部10bに溶接される。
 実施の形態7.
 図9はこの発明の実施の形態7に係る回転電機を示す断面図である。
 図9において、位置規制部材12がステータコア収納部10aの外周面の軸方向他端側に圧入、保持され、第1Oリング13aが位置規制部材12とハウジングケース15の底部17に突設された段部17aとの間に挟まれてステータコア収納部10aの外周面の軸方向他端側に装着されている。
 なお、この実施の形態7による回転電機105は、第1Oリング13aが位置規制部材12とハウジングケース15の底部17の段部17aとの間に挟まれてステータコア収納部10aに装着されている点を除いて、上記実施の形態1による回転電機100と同様に構成されている。
 この実施の形態7においても、位置規制部材12と段部17aとにより第1位置規制部を構成しているので、上記実施の形態1と同様に効果が得られる。
 この実施の形態7によれば、第1位置規制部が1つの位置規制部材12とハウジングケース15の底部17に突設された段部17aにより構成されているので、部品点数を削減できる。
 なお、上記実施の形態7では、ハウジングケース15の底部17に突設された段部17aを位置規制部材として用いているが、ハウジングケース15の円筒部16に位置規制部材12と軸方向に相対するように突設された段部を位置規制部材として用いてもよい。

Claims (14)

  1.  ステータコア、および上記ステータコアに巻装されたステータコイルを有するステータと、
     上記ステータコアを嵌合、固定して上記ステータを内部に保持するフレームと、
     上記フレームの外周面に軸方向に離間して装着された第1Oリングおよび第2Oリングと、
     上記フレームおよび上記ステータを収納するハウジングケースと、を備え、
     上記第1Oリングおよび上記第2Oリングが、上記フレームと上記ハウジングケースとの間に加圧挟持されて、冷却水路が上記フレームと上記ハウジングケースとの間に形成される回転電機において、
     上記第1Oリングの軸方向の移動が、上記フレームとは別の部材で構成された位置規制部材により規制されていることを特徴とする回転電機。
  2.  上記フレームが、均一な厚みに形成されていることを特徴とする請求項1記載の回転電機。
  3.  上記位置規制部材が、上記フレームの外周面上に軸方向に離間して上記第1Oリングを挟み込むように配置されて上記フレームに固着されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の回転電機。
  4.  上記位置規制部材が、上記第1Oリングと軸方向の反対側から上記フレームに溶接、固定されていることを特徴とする請求項3記載の回転電機。
  5.  上記位置規制部材の少なくとも一方は、上記フレームの外周面の同一円周上に互いに離間して配列されて、上記フレームに固着された複数の部材により構成されていることを特徴とする請求項3又は請求項4記載の回転電機。
  6.  上記第1Oリングおよび上記位置規制部材が、上記フレームの上記ステータコアの収納領域の径方向外方に位置していることを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の回転電機。
  7.  上記ステータコアの嵌合を案内するガイド部が、上記フレームの内周面の上記第1Oリング側の端部側を口開き状の傾斜面に形成して構成され、
     ステータコア圧入嵌合面が、上記フレームの内周面の上記ガイド部と上記位置規制部材との間に位置する領域に形成されていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の回転電機。
  8.  上記第1Oリングが、上記位置規制部材と、上記ハウジングケースに突設された段部と、の間に挟まれて、軸方向に位置決めされていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の回転電機。
  9.  上記位置規制部材が、上記第1Oリングと軸方向の反対側から上記フレームに溶接、固定されていることを特徴とする請求項8記載の回転電機。
  10.  上記位置規制部材は、上記フレームの外周面の同一円周上に互いに離間して配列されて、上記フレームに固着された複数の部材により構成されていることを特徴とする請求項8又は請求項9記載の回転電機。
  11.  フレーム取付部が上記フレームの上記第2Oリング側の端部に一体に形成されていることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の回転電機。
  12.  上記第2Oリングが上記フレーム取付部の外周面に装着されていることを特徴とする請求項11記載の回転電機。
  13.  フレーム取付部材が、上記フレームの上記第2Oリング側の端部に接合されていることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の回転電機。
  14.  上記第2Oリングが、上記フレームとは別の部材により軸方向の移動を規制されていることを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の回転電機。
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