WO2018083754A1

WO2018083754A1 - 回転電機およびその製造方法

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Publication number: WO2018083754A1
Application number: PCT/JP2016/082585
Authority: WO
Inventors: 善彦大西; 哲也岩田; 田村　宏司
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2016-11-02
Filing date: 2016-11-02
Publication date: 2018-05-11
Also published as: JPWO2018083754A1; CN109923762A; US11139715B2; EP3537572A1; EP3537572A4; JP6651266B2; US20190252941A1

Abstract

この発明は、ケースの底部を厚くすることなく、底部の水平度を確保できる回転電機およびその製造方法を提供する。　この発明による回転電機は、円筒部の一側の開口が底部により塞口された有底円筒状のケースと、前記円筒部に嵌合固定されて前記ケース内に保持された円環状のステータコア、および前記ステータコアに装着されたコイルを有するステータと、前記円筒部の他側の開口を塞口するフレームと、前記底部と前記フレームとに回転可能に保持されて前記ステータと同軸に配設された回転軸と、前記回転軸に固着されて前記ステータの内周側に配設されたロータと、を備え、第１応力緩和凹部が、前記円筒部の内周面の一側に全周に渡って形成され、前記ステータコアの外周面の一側の端部と前記円筒部との間に隙間が形成されている。

Description

回転電機およびその製造方法

　この発明は、電動機、発電機などの回転電機およびその製造方法に関し、特に、モータケースのステータ保持構造に関するものである。

　特許文献１に記載された従来のモータユニットは、ステータ、モータ軸、ロータなどからなるモータと、モータを制御する制御装置と、ヒートシンクと、ロータハウジングと、を含む複数の構成要素を有していた。さらに、従来のモータユニットは、これらの複数の構成要素を収容するためのステータハウジングを備えていた。ステータハウジングは、円筒部と円筒部の一側開口を塞口する底部とからなる有底円筒状に構成されていた。さらに、モータユニットを車体に搭載するためのフランジ部が、ステータハウジングの底部から径方向外方に突出するように形成されていた。そして、ステータ、ロータハウジングおよびヒートシンクは、それぞれ、他端側からステータハウジングの円筒部内に圧入、保持されていた。

特開２０１６－１３６８２９号公報

　従来のモータユニットでは、ステータ、ロータハウジングおよびヒートシンクの内蔵部品が、他端側からステータハウジングの円筒部内に圧入、保持されている。

　このとき、内蔵部品の圧入により円筒部に生じた歪みが底部に加わるので、モータハウジングの底部の厚みを薄くすると、底部の水平度が確保できなくなる。その結果、モータユニットを車体に搭載する際に、フランジ部を車体の取付部材に締着した場合、所定の面圧が確保できなくなるという課題が生じる。
　また、モータハウジングの底部の厚みを厚くすると、モータハウジングの重量が増加する。さらに、内蔵部品の位置が、車体の取付部材との接合面である底部の外面から遠ざかり、モータ自体の重心位置も、底部の外面から遠ざかる。その結果、共振点が下がり、駆動時に、振動、異音が発生するという課題が生じる。

　この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ケースの底部を厚くすることなく、底部の水平度を確保できる回転電機およびその製造方法を提供する。

　この発明による回転電機は、円筒部の一側の開口が底部により塞口された有底円筒状のケースと、前記円筒部に嵌合固定されて前記ケース内に保持された円環状のステータコア、および前記ステータコアに装着されたコイルを有するステータと、前記円筒部の他側の開口を塞口するフレームと、前記底部と前記フレームとに回転可能に保持されて前記ステータと同軸に配設された回転軸と、前記回転軸に固着されて前記ステータの内周側に配設されたロータと、を備え、第１応力緩和凹部が、前記円筒部の内周面の一側に全周に渡って形成され、前記ステータコアの外周面の一側の端部と前記円筒部との間に隙間が形成されている。

　この発明によれば、第１応力緩和凹部が、円筒部の内周面の一側に全周に渡って形成され、ステータコアの外周面の一側の端部と円筒部との間に隙間が形成されている。そこで、圧入や焼き嵌めにより、ステータをケース内に嵌合固定した際に円筒部に生じた歪みは第１応力緩和凹部に逃され、底部まで到達しない。これにより、底部の厚みを厚くすることなく、底部の水平度を確保することができる。

この発明の実施の形態１に係る回転電機を用いた機電一体型モジュールを示す部分断面図である。この発明の実施の形態２に係る回転電機を示す部分断面図である。この発明の実施の形態３に係る回転電機を示す部分断面図である。この発明の回転電機におけるモータケースの底部の変形モードを示す部分断面図である。この発明の回転電機において、締め代をパラメータとしてモータケースのフランジ部の変位量と第１応力緩和凹部の軸方向長さとの関係を示す図である。この発明の回転電機において、底部の厚みをパラメータとしてモータケースのフランジ部の変位量と第１応力緩和凹部の軸方向長さとの関係を示す図である。

　実施の形態１．
　図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機を用いた機電一体型モジュールを示す部分断面図である。

　図１において、機電一体型モジュールは、制御ユニット１と、回転電機としてのモータ２０と、を備える。制御ユニット１は、モータ２０の回転軸２７の軸方向の一側に配置されて、モータ２０と一体に構成されている。そして、機電一体型モジュールは、モータ２０の回転軸の軸方向を上下方向に向けて、かつ制御ユニット１を上方に位置させて、配設される。ここでは、モータ２０は３相の多相巻線モータであるが、これに限定されない。

　制御ユニット１は、カバー１０とフレーム３１とで囲まれ領域内に、制御基板２と中継部材３を上下方向に積層して構成されている。
　モータ２０に電流を供給するインバータ回路などの各種回路を構成するスイッチング素子５，６、コンデンサ７、ＩＣ８などの電子部品やＣＰＵ４が、制御基板２の両面に実装されている。制御基板２は、フレーム３１の上部に配設されている。フレーム３１には、その一部を上部に突出させた放熱部３１ａが形成されている。そして、制御基板２の下面に配置されたスイッチング素子５，６での発熱が、放熱部３１ａを介して放熱可能となっている。

　中継部材３は、制御基板２の上部に配設され、コネクタ９ａ，９ｂが、中継部材３に装着されている。
　カバー１０は、例えば鉄系の金属で、円筒部と底部とからなる有底円筒状に作製されている。そして、カバー１０は、開口側をモータケース２１の円筒部２１ａの最上部に、圧入や焼き嵌めなどにより、外接する状態に取り付けられている。また、コネクタ９ａ，９ｂが、カバー１０の底部を貫通して上方に突出している。
　制御ユニット１には、電力や各種情報がコネクタ９ａ，９ｂを介して入力される。

　モータ２０は、モータケース２１と、ステータ２２と、ロータ２６と、モータケース２１とともにステータ２２およびロータ２６を内部に収容するフレーム３１と、を備える。
　モータケース２１は、内周面を円筒面とする円筒部２１ａと円筒部２１ａの下側開口を塞口する底部２１ｂとからなる有底円筒状に構成されている。このモータケース２１は、金属製であり、放熱性、および外形の形状を考慮すると、例えばアルミニウムで作製することが望ましい。モータケース２１の底部２１ｂの中央には、回転軸２７を通す貫通穴が形成され、その貫通穴には、第１軸受２８ａが取り付けられている。また、取り付け用のフランジ部２１ｃが、モータケース２１の底部２１ｂから径方向外方に突出するように一体に形成されている。さらに、外部機器、例えば減速機との接続部２１ｄが、外周面を円筒部２１ａの内周面と同軸の円筒面として、底部２１ｂの内径側から下方向に突出するように一体に形成されている。

　ステータ２２は、円環状のステータコア２３と、ステータコア２３に装着されたコイル２４と、を備える。コイル２４は、ステータコア２３のティースとティースの両端面に載置された絶縁樹脂製のボビン２５との周りに導体線を巻回して作製された集中巻コイルである。ステータ２２は、ステータコア２３をモータケース２１の円筒部２１ａ内に圧入して、モータケース２１内に保持されている。

　また、金属製の円盤状のフレーム３１が、モータケース２１の円筒部２１ａの最上部に圧入され、円筒部２１ａに内接した状態で取り付けられている。フレーム３１の中央には、回転軸２７を通す貫通穴が形成され、その貫通穴には、第２軸受２８ｂが取り付けられている。さらに、フレーム３１には、各相の口出し線３０を通す貫通穴が形成されている。このように、フレーム３１は、モータ２０と制御ユニット１を隔てる仕切り壁、第２軸受２８ｂの保持部、口出し線３０の貫通部などの複数の役目を担っている。さらに、フレーム３１は、制御ユニット１の放熱のためのヒートシンクの役目も担っている。

　ロータ２６は、軸心位置に挿入された回転軸２７に固着され、永久磁石（図示せず）が外周面に複数極対配置されている。ロータ２６は、回転軸２７が第１軸受２８ａと第２軸受２８ｂとに支持されて、ステータ２２の内周側に、ステータ２２と同軸に、回転可能に配設されている。環状の接続リング２９が、電気配線用のバスバーを絶縁性樹脂にインサート成形して作製され、コイル２４に近接して、ステータ２２の上部に配置されている。コイル２４が、それらのコイル端末を接続リング２９のバスバーに接続されて、例えばＹ結線された３相巻線となる。そして、接続リング２９から突き出された各相の口出し線３０が、フレーム３１を貫通して制御ユニット１側に延びて、スイッチング素子５，６の出力端子に接続されている。

　このように構成された機電一体型ユニットは、例えば、モータケース２１の接続部２１ｄを減速機（図示せず）の嵌合部に嵌合させ、モータケース２１のフランジ部２１ｃを減速機の本体に締着して、車体に搭載される。そして、電力がバッテリからコネクタ９ａを介して制御ユニット１に供給される。さらに、車速センサ、ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサなどのセンサ類からの情報がコネクタ９ｂを介して制御ユニット１に入力される。制御ユニット１では、ＣＰＵ４が、コネクタ９ｂからの入力情報に基づいてコイル２４に供給する電流を演算し、その演算結果に基づいてインバータ回路を駆動する。これにより、各相に対応するスイッチング素子５，６が駆動され、電流がコイル２４に供給され、モータ２０が駆動される。そして、モータ２０の出力が、回転軸２７の下端部から減速機に出力される。

　ここで、ステータ２２は、モータケース２１の円筒部２１ａ内に圧入されるので、ステータ２２の圧入に起因する歪みがモータケース２１の円筒部２１ａに生じる。円筒部２１ａに歪みが生じることで、底部２１ｂ、フランジ部２１ｃおよび接続部２１ｄに歪みが生じる。これにより、底部２１ｂおよびフランジ部２１ｃの水平度が低下し、さらには接続部２１ｄの垂直度が低下する恐れがある。なお、水平度が高いとは、底部２１ｂおよびフランジ部２１ｃの外面が円筒部２１ａの内周面の軸心と直交する平面と平行であることを意味する。また、垂直度が高いとは、接続部２１ｄの外周面が円筒部２１ａの内周面の軸心と直交する平面と直交していることを意味する。

　実施の形態１では、位置決め凸部３２が、円筒部２１ａの内周面の底部２１ｂ側の端部を内径側に突出させて、全周に渡って形成されている。また、第１応力緩和凹部３３が、円筒部２１ａの内周面の位置決め凸部３２の底部２１ｂと反対側を外径側に窪ませて、全周に渡って形成されている。さらに、位置決め凹部３４が、円筒部２１ａの内周面の開口側端部を外径側に窪ませて、全周に渡って形成されている。ここで、位置決め凸部３２は、底部２１ｂから第１応力緩和凹部３３に至るように延びている。また、第１応力緩和凹部３３の底面は、円筒部２１ａの内周面と同軸の円筒面となっている。すなわち、第１応力緩和凹部３３は、矩形断面の溝形状となっている。また、位置決め凹部３４の底面は、円筒部２１ａの内周面と同軸の円筒面となっている。

　そこで、円筒部２１ａ内に開口側から圧入されたステータ２２は、ボビン２５が位置決め凸部３２に接して、軸方向の位置決めがなされる。そこで、モータケース２１内におけるステータ２２の保持位置が、簡易に、かつ高精度に確保される。

　また、第１応力緩和凹部３３が、ステータ２２の底部２１ｂ側の端部と相対する円筒部２１ａの内周面の領域に、全周に渡って形成されている。そこで、ステータ２２の圧入により円筒部２１ａに生じた歪みが、第１応力緩和凹部３３に逃がされ、底部２１ｂ、フランジ部２１ｃおよび接続部２１ｄに伝達されない。これにより、底部２１ｂおよびフランジ部２１ｃの水平度の低下、さらには接続部２１ｄの垂直度の低下が抑制される。そこで、底部２１ｂおよびフランジ部２１ｃの水平度が確保されるので、フランジ部２１ｃを減速機の本体に締着して、機電一体型モジュールを車体に搭載した際に、モータケース２１を所定の面圧で減速機の本体に固定できる。これにより、車体の動作時、あるいは機電一体型モジュールの動作時における機電一体型モジュールの振動および異音の発生を抑制できる。また、接続部２１ｄの垂度度の低下が抑制されるので、接続部２１ｄと減速機の嵌合部との間の軸ずれの発生が抑制され、両者の軸ずれに起因する出力低下が抑制される。

　また、第１応力緩和凹部３３を設けることで、底部２１ｂの厚みを厚くすることなく、底部２１ｂおよびフランジ部２１ｃの水平度、および接続部２１ｄの垂直度を高精度に確保することができる。言い換えれば、底部２１ｂの薄肉化が図られる。そこで、ステータ２２およびロータ２６の位置が、減速機の本体との接合面である底部２１ｂの外面から遠ざかることがない。同様に、モータ２０自体の重心位置が、底部２１ｂの外面から遠ざかることがない。これにより、共振点の低下が抑制され、車体の動作時、あるいは機電一体型モジュールの動作時における機電一体型モジュールの振動および異音の発生が抑制される。

　また、円筒部２１ａ内に開口側から圧入されたフレーム３１は、位置決め凹部３４の軸方向を向く端面に接して、軸方向の位置決めがなされる。これにより、モータケース２１内におけるフレーム３１の保持位置が、簡易に、かつ高精度に確保される。

　なお、上記実施の形態１では、ステータを円筒部に圧入して、ステータを円筒部に嵌合固定しているが、焼き嵌めによりステータを円筒部に嵌合固定してもよい。
　また、上記実施の形態１では、フレームを円筒部に圧入して、フレームを円筒部に嵌合固定しているが、焼き嵌めによりフレームを円筒部に嵌合固定してもよい。

　また、第１応力緩和凹部において、ステータコアおよびボビンの外周面が円筒部の内周面と離間していればよく、第１応力緩和凹部は、数ｍｍのような深い深さとする必要はない。
　また、上記実施の形態１では、位置決め凸部が円筒部の内周面に全周に渡って形成されているが、周方向に所定の長さを有する位置決め凸部を、円筒部の内周面の１カ所に形成してもよいし、円筒部の内周面に周方向に分散させて複数箇所に形成してもよい。

　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部分断面図である。

　図２において、位置決め凸部３２ａが、円筒部２１ａの内周面の底部２１ｂ側の端部を内径側に突出させて、全周に渡って形成されている。第１応力緩和凹部３３ａが、円筒部２１ａの内周面の位置決め凸部３２ａの底部２１ｂと反対側を外径側に窪ませて、全周に渡って形成されている。位置決め凹部３４が、円筒部２１ａの内周面の開口側端部を外径側に窪ませて、全周に渡って形成されている。第２応力緩和凹部３５が、円筒部２１ａの内周面の、ステータコア２３の底部２１ｂと反対側の端部と相対する領域を外径側に窪ませて、全周に渡って形成されている。接続部２１ｄが、底部２１ｂの外径側のコイル２４と相対する位置から下方向に突出するように形成されている。第１応力緩和凹部３３ａおよび第２応力緩和凹部３５の底面は、円筒部２１ａの内周面と同軸の円筒面に形成されている。すなわち、第１応力緩和凹部３３ａおよび第２応力緩和凹部３５は、矩形断面の溝形状となっている。
　なお、実施の形態２は、このように構成されたモータケース２１Ａを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。

　モータケース２１Ａを用いたモータ２０Ａでは、ステータコア２３の外周面の底部２１ｂ側の端部と円筒部２１ａの内周面との間に第１応力緩和凹部３３ａによる隙間が形成されている。そこで、ステータ２２の圧入により円筒部２１ａに生じる歪みが第１応力緩和凹部３３ａに逃がされる。したがって、実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。

　実施の形態２によれば、位置決め凸部３２ａがステータコア２３の底部２１ｂ側の端面に接してステータ２２を位置決めするように形成されている。そこで、底部２１ｂの位置決め凸部３２ａの形成領域の厚みが、実施の形態１に比べて厚くなり、底部２１ｂの剛性が高められる。これにより、底部２１ｂおよびフランジ部２１ｃの水平度を高精度に確保できる。また、実施の形態１における第１応力緩和凹部３３に対して、第１応力緩和凹部３３ａの軸方向長さを短くすることができる。

　第２応力緩和凹部３５が、円筒部２１ａの内周面の、ステータコア２３の底部２１ｂと反対側の端部と相対する領域を外径側に窪ませて、全周に渡って形成されている。そこで、フレーム３１の圧入により円筒部２１ａの開口側に生じた歪みが、第２応力緩和凹部３５に逃される。これにより、円筒部２１ａの開口側の寸法が確保され、カバー１０の装着が容易となる。

　なお、上記実施の形態２では、ステータおよびフレームを円筒部に圧入して、ステータおよびフレームを円筒部に嵌合固定しているが、焼き嵌めによりステータおよびフレームを円筒部に嵌合固定してもよい。

　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部分断面図である。

　図３において、第１応力緩和凹部３３ｂが、円筒部２１ａの内周面の底部２１ｂ側の端部を外径側に窪ませて、全周に渡って形成されている。位置決め凹部３４が、円筒部２１ａの内周面の開口側端部を外径側に窪ませて、全周に渡って形成されている。第２応力緩和凹部３５が、円筒部２１ａの内周面の、ステータコア２３の底部２１ｂと反対側の端部と相対する領域を外径側に窪ませて、全周に渡って形成されている。接続部２１ｄが、底部２１ｂの外径側のコイル２４と相対する位置から下方向に突出するように形成されている。第１応力緩和凹部３３ｂの底面は、円筒部２１ａの内周面と同軸の円筒面に形成されている。すなわち、第１応力緩和凹部３３ｂは、矩形断面の溝形状となっている。
　なお、実施の形態３は、このように構成されたモータケース２１Ｂを用いている点を除いて、上記実施の形態２と同様に構成されている。

　モータケース２１Ｂを用いたモータ２０Ｂでは、ステータコア２３の外周面の底部２１ｂ側の端部と円筒部２１ａの内周面との間に第１応力緩和凹部３３ｂによる隙間が形成されている。また、ステータコア２３の外周面の底部２１ｂと反対側の端部と円筒部２１ａの内周面との間に第２応力緩和凹部３５による隙間が形成されている。そこで、ステータ２２の圧入により円筒部２１ａに生じる歪みが第１応力緩和凹部３３ａに逃がされる。さらに、フレーム３１の圧入により円筒部２１ａの開口側に生じた歪みが、第２応力緩和凹部３５に逃がされる。したがって、実施の形態３においても、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。

　実施の形態３では、位置決め凸部が省略されているが、ステータ２２を円筒部２１ａに開口側から圧入する際に、ステータ２２の円筒部２１ａ内への挿入寸法を管理することで、ステータ２２の嵌合位置を確保することができる。

　なお、第１応力緩和凹部３３ｂを底部２１ｂにまで延長すると、底部２１ｂの剛性の低下をもたらし、底部２１ｂの外面の水平度の低下につながる。そこで、第１応力緩和凹部３３ｂの形成は、円筒部２１ａの内周面内に留めることが好ましい。
　また、上記実施の形態３では、ステータおよびフレームを円筒部に圧入して、ステータおよびフレームを円筒部に嵌合固定しているが、焼き嵌めによりステータおよびフレームを円筒部に嵌合固定してもよい。

　ここで、第１応力緩和凹部の軸方向長さについて図４から図６を用いて検討する。図４はこの発明の回転電機におけるモータケースの底部の変形モードを示す部分断面図、図５はこの発明の回転電機において、締め代をパラメータとしてモータケースのフランジ部の変位量と第１応力緩和凹部の軸方向長さとの関係を示す図、図６はこの発明の回転電機において、底部の厚みをパラメータとしてモータケースのフランジ部の変位量と第１応力緩和凹部の軸方向長さとの関係を示す図である。

　図４中、ｔ１は円筒部２１ａの厚み、ｔ２は底部２１ｂの厚み、Ｌｃはステータコア２３の軸方向長さ、Ｌ１は第１応力緩和凹部３３ｂのステータコア２３と軸方向に重なる軸方向長さ、Ｌ２は第１応力緩和凹部３３ｂのステータコア２３の端部から底部２１ｂ側に延長する延長部分の軸方向長さ、Ｌ３は第２応力緩和凹部３５の軸方向長さ、Ｓ１はフランジ部２１ｃの変位量である。

　ステータ２２が、圧入あるいは焼き嵌めにより、円筒部２１ａに嵌合固定されると、円筒部２１ａに歪みが発生し、底部２１ｂが歪む。これにより、図４に示されるように、底部２１ｂが上方に曲がり、フランジ部２１ｃが下方に曲がり、底部２１ｂおよびフランジ部２１ｃの水平度が低下する。このとき、接続部２１ｄの外周面は、円筒部２１ａの軸心と直交する平面に対して直交しなくなる。つまり、接続部２１ｄの外周面の垂直度が低下し、接続部２１ｄの外周面の、円筒部２１ａの軸心と直交する断面が、円形から楕円形に歪むことになる。

　フランジ部２１ｃの変位量Ｓ１は、モータケース２１Ｂの各部の寸法、締め代、材料により変化する。しかし、試作およびシミュレーションの結果から、モータケース２１Ｂをアルミニウム製とし、ステータコア２３を鋼板製とした場合、ステータコア２３の軸方向長さＬｃを変えても、変位量Ｓ１の変化が少ないこと、さらにはステータコア２３の直径を変えても、変位量Ｓ１の変化が少ないことが確認できた。つまり、変位量Ｓ１に影響を及ぼす主因が締め代であることがわかった。言い換えれば、締め代が、底部２１ｂ、フランジ部２１ｃおよび接続部２１ｄの歪みに最も影響することがわかった。そして、フランジ部２１ｃの歪みは、底部２１ｂおよび接続部２１ｄの歪みよりも、締め代に大きく影響を受けることがわかった。なお、圧入および焼き嵌めによりステータ２２をモータケース２１Ｂに嵌合固定した場合の締め代は、嵌合前のステータコア２３の外径と円筒部２１ａの内径との寸法差である。

　ここで、締め代を変えて、第１応力緩和凹部３３ｂの軸方向長さＬ１と変位量Ｓ１との関係を測定した結果を図５に示す。図５において、曲線４０は締め代が３００μｍの場合であり、曲線４１は締め代が２００μｍの場合、曲線４２は締め代が１５０μｍの場合である。また、一点鎖線４３は変位量Ｓ１の許容最大値（３０μｍ）である。なお、円筒部２１ａの厚みｔ１は４ｍｍ、底部２１ｂの厚みｔ２は６ｍｍである。

　図５から、締め代が３００μｍの場合（曲線４０）、変位量Ｓ１を許容最大値以下に抑えるには、第１応力緩和凹部３３ｂの軸方向長さＬ１が９ｍｍ以上の長さとなることがわかった。また。締め代が２００μｍの場合（曲線４１）、変位量Ｓ１を許容最大値以下に抑えるには、第１応力緩和凹部３３ｂの軸方向長さＬ１は６．５ｍｍ以上の長さとなることがわかった。また。締め代が１５０μｍの場合（曲線４２）、変位量Ｓ１を許容最大値以下に抑えるには、第１応力緩和凹部３３ｂの軸方向長さＬ１は５ｍｍ以上の長さとなることがわかった。

　図５において、ローソク足チャート４１ａは、締め代を２００μｍとして、円筒部２１ａの厚みｔ１を３ｍｍ～６ｍｍに変化させた場合のばらつきを示している。ローソク足チャート４１ａから、円筒部２１ａの厚みｔ１が３ｍｍ～６ｍｍの範囲においては、第１応力緩和凹部３３ｂの軸方向長さＬ１と変位量Ｓ１との関係に大きな影響がないことがわかった。

　つぎに、底部２１ｂの厚みｔ２を変えて、第１応力緩和凹部３３ｂの軸方向長さＬ１と変位量Ｓ１との関係を測定した結果を図６に示す。図６において、曲線４１は底部２１ｂの厚みｔ１が６ｍｍの場合、曲線４４は底部２１ｂの厚みｔ１が８ｍｍの場合、曲線４５は底部２１ｂの厚みｔ１が４ｍｍの場合である。また、一点鎖線４３は変位量Ｓ１の許容最大値（３０μｍ）である。なお、締め代は２００μｍ、円筒部２１ａの厚みｔ１は４ｍｍである。

　図４に示されるモータ２０Ｂの体格では、底部２１ｂの厚みｔ２を３ｍｍ以下とすると、底部２１ｂの水平度の確保というより、モータケース２１Ｂ自体の強度を確保することができなくなる。これにより、底部２１ｂの厚みｔ２を３ｍｍより大きくすることが必須となる。また、底部２１ｂなどに所定に力を加えたときのたわみは、厚みの３乗に反比例するので、底部２１ｂなどの強度は、厚みを１ｍｍ変えただけで大きく変化する。

　図５と図６とを比較すると、締め代を変化させることが、底部２１ｂの厚みを変化させることよりも、変位量Ｓ１の変動を大きくさせることが分かる。ここで、変位量Ｓ１の許容最大値を３０μｍとし、締め代をある値に決定すれば、図５および図６から第１応力緩和凹部３３ｂの軸方向長さＬ１と底部２１ｂの厚みｔ２を設定できる。
　また、第１応力緩和凹部３３ｂの延長部分の軸方向長さＬ２は、ほとんど変位量Ｓ１に影響しないので、ゼロとしてもよいし、コイル２４およびボビン２５との関係で適宜決定してもよい。

　円筒部２１ａの開口部側にフレーム３１が、圧入や焼き嵌めにより、嵌合固定されている。そこで、この嵌合固定により円筒部２１ａに生じる歪みが円筒部２１ａの開口端部に到達すると、円筒部２１ａの開口端部が変位し、その真円度が低下する。円筒部２１ａの開口端部には、他の部材、例えばカバー１０が嵌合固定されるので、円筒部２１ａの開口端部の変位量を所定値以下に抑える必要がある。そこで、円筒部２１ａの開口端部には径方向外方に突出部位がないので、図５および図６を用いて、変位量Ｓ１を許容最大値（３０μｍ）以下とするように決定された第１応力緩和凹部３３ｂの軸方向長さＬ１を第２応力緩和凹部３５の軸方向長さＬ３とすることができる。したがって、第２応力緩和凹部３５の軸方向長さＬ３を第１応力緩和凹部３３ｂの軸方向長さＬ１と同程度に設定すれば、円筒部２１ａの開口端部の変位量を底部２１ｂおよびフランジ部２１ｃの変位量よりも小さくすることができる。

　ここで、モータケース２１Ｂを用いて、締め代、底部の厚みｔ２、第１応力緩和凹部３３ｂの軸方向長さＬ１および第２応力緩和凹部３５の軸方向長さＬ３を決定する方法について説明したが、実施の形態１，２におけるモータケース２１，２１Ａにおいても、同様の方法で、締め代、底部の厚みｔ２、第１応力緩和凹部３３ｂの軸方向長さＬ１および第２応力緩和凹部３５の軸方向長さＬ３を決定できることは言うまでもないことである。

　以上のように、回転電機を製造するに当たり、まず、フランジ部の変位量Ｓ１の許容最大値を決定し、モータケースの円筒部の内径とステータコアの外径との寸法差である締め代をパラメータとして、第１応力緩和凹部の軸方向長さとフランジ部の変位量Ｓ１との関係を測定し、その測定結果とフランジ部の変位量Ｓ１の許容最大値とから、締め代と第１応力緩和凹部の軸方向長さとを決定できる。さらに、決定された締め代と第１応力緩和凹部の軸方向長さを固定して、底部の厚みをパラメータとして、第１応力緩和凹部の軸方向長さとフランジ部の変位量Ｓ１との関係を測定し、その測定結果とフランジ部の変位量Ｓ１の許容最大値とから、底部の厚みを決定できる。

　そこで、決定された締め代、第１応力緩和凹部の軸方向長さ、および底部の厚みに基づいて回転電機を製造すれば、モータケースの底部、フランジ部、接続部、円筒部の開口端部の変位量を許容最大値以下に抑えることができる。これにより、底部の厚みを適切な厚みとすることができ、他の部材への取付や他の部材との嵌合における要求寸法を満足することができる。さらに、ステータ、ロータなどの内蔵物をモータケース内の底部の近傍に配置することができる。これにより、回転電機の重心位置が取付部により近づくことになり、振動、異音の発生が抑制され、堅牢な取付が可能となる。

　なお、上記各実施の形態では、インナーロータ型のモータについて説明しているが、本発明は、インナーロータ型の発電機や発電電動機の回転電機に適用しても、同様の効果が得られる。
　また、上記各実施の形態では、ステータおよびフレームがモータケースの円筒部に圧入により保持されているが、ステータおよびフレームがモータケースの円筒部に焼き嵌めにより保持されてもよい。
　また、上記各実施の形態では、第１および第２応力緩和凹部が矩形断面の溝形状に形成されている、第１および第２応力緩和凹部の溝形状は矩形断面に限定されず、第１および第２応力緩和凹部において、円筒部とステータとの間に隙間が形成されていればよく、例えば、凹部の底面の回転軸の軸心を含む平面における断面形状を円弧とする円弧形断面でもよい。

　２０，２０Ａ，２０Ｂ　モータ（回転電機）、２１，２１Ａ，２１Ｂ　モータケース、２１ａ　円筒部、２１ｂ　底部、２１ｃ　フランジ部、２２　ステータ、２３　ステータコア、２４　コイル、２５　ボビン、２６　ロータ、２７　回転軸、３１　フレーム、３２，３２ａ　位置決め凸部、３３，３３ａ，３３ｂ　第１応力緩和凹部、３５　第２応力緩和凹部。

Claims

　円筒部の一側の開口が底部により塞口された有底円筒状のケースと、
　前記円筒部に嵌合固定されて前記ケース内に保持された円環状のステータコア、および前記ステータコアに装着されたコイルを有するステータと、
　前記円筒部の他側の開口を塞口するフレームと、
　前記底部と前記フレームとに回転可能に保持されて前記ステータと同軸に配設された回転軸と、
　前記回転軸に固着されて前記ステータの内周側に配設されたロータと、を備え、
　第１応力緩和凹部が、前記円筒部の内周面の一側に全周に渡って形成され、前記ステータコアの外周面の一側の端部と前記円筒部との間に隙間が形成されている回転電機。
　取付用のフランジ部が、前記底部から径方向外方に突出した状態に形成されている請求項１記載の回転電機。
　前記フレームが前記円筒部の他側の開口端部に嵌合固定されており、
　第２応力緩和凹部が、前記円筒部の内周面の他側に全周に渡って形成され、前記ステータコアの外周面の他側の端部と前記円筒部との間に隙間が形成されている請求項１又は請求項２記載の回転電機。
　位置決め凸部が、前記円筒部の内周面から径方向内方に突出して、前記底部から他側に延びるように形成され、前記ステータコアの一側の端面の外周縁部に接している請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
　前記コイルは、前記ステータコアの両端面に配置されたボビンを介して前記ステータコアに装着されており、
　位置決め凸部が、前記円筒部の内周面から径方向内方に突出して、前記底部から他側に延びるように形成され、前記ステータコアの一側の端面に配置された前記ボビンの一側を向く面に接している請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
　請求項２に記載の回転電機の設計製造であって、
　前記円筒部と前記ステータコアとの締め代をパラメータとして、前記第１応力緩和凹部の軸方向長さと前記フランジ部の変位量との第１の関係を測定し、
　前記第１の関係の測定結果から、前記フランジ部の変位量が許容最大値以下となるように、前記締め代と前記第１応力緩和凹部の軸方向長さを決定し、
　さらに、前記締め代および前記第１応力緩和凹部の軸方向長さを決定された値とし、前記底部の厚みをパラメータとして、前記第１応力緩和凹部の軸方向長さと前記フランジ部の変位量との第２の関係を測定し、
　前記第２の関係の測定結果から、前記フランジ部の変位量が許容最大値以下となるように、前記底部の厚みを決定する回転電機の製造方法。