WO2021020479A1 - 回転電機及び回転電機の製造方法 - Google Patents

Abstract

磁性体である第１金属材料により形成されるステータコア（１１２、１１２Ａ）と、ステータコアに一体的に接合され、非磁性体である第２金属材料により形成されるケース部（６０、６０Ａ）とを有し、ケース部とステータコアとの間の接合面は、ステータコアからの熱をケース部が受ける受熱面を形成する、車両駆動用の回転電機（１０）が開示される。

Description

回転電機及び回転電機の製造方法

　本開示は、回転電機及び回転電機の製造方法に関する。

　ステータコアをボルトによりケースに固定し、径方向でケースとステータコアとの間に隙間を形成し、当該隙間に、冷却用の油が流れるパイプを配置する技術が知られている。

特開２０１４－１５８４００号公報

　しかしながら、上述のような従来技術では、ステータコアをケースに固定するためにボルトを用いるので、ステータコアとケースとの間の空気層が形成されやすい。このため、ケースを介してステータコアを冷却する場合に、ステータコアとケースとの間の空気層に起因して、ステータコアからケースへの熱の移動が妨げられ、伝熱性が良好でないという問題が生じる。

　そこで、本開示は、ステータコアからケースへの伝熱性を高めることを目的とする。

　本開示の一局面によれば、車両駆動用の回転電機であって、
　磁性体である第１金属材料により形成されるステータコアと、
　前記ステータコアに一体的に接合され、非磁性体である第２金属材料により形成されるケース部とを有し、
　前記ケース部と前記ステータコアとの間の接合面は、前記ステータコアからの熱を前記ケース部が受ける受熱面を形成する、回転電機が提供される。

　本開示によれば、ステータコアからケースへの伝熱性を高めることが可能となる。

実施例１によるモータの外観を概略的に示す正面図である。 モータの一部を概略的に示す側面図（軸方向に視た平面図）である。 モータの中心軸を通る平面で切断した際の、モータの一部を概略的に示す断面図である。 冷却水路に係る中子の単体を示す斜視図である。 ステータコアの単品状態の平面図である。 ステータの径方向に沿った断面図である。 ステータの軸方向に沿った断面図である。 一のコイル片の３面図である。 ステータの製造方法の流れを示す概略フローチャートである。 支持ケースとステータコアとの接合方法の説明図である。 支持ケースとステータコアとの接合部の拡大図である。 図１１ＡのＱ３部の模式図である。 接合層を設けない場合の模式図である。 比較例の説明図である。 実施例２によるステータコアと支持ケースとの接合部の断面斜視図である。

　以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

　図１は、本実施例によるモータ１０の外観を概略的に示す正面図であり、図２は、モータ１０の一部を概略的に示す側面図（軸方向に視た平面図）であり、図３は、モータ１０の中心軸Ｉを通る平面で切断した際の、モータ１０の一部を概略的に示す断面図である。図４は、冷却水路９５に係る中子７９５Ａの単体を示す斜視図である。図１～図３では、モータ１０のロータの図示が省略され、ステータコイル１１４等が非常に概略的に示される。

　以下では、径方向は、特に言及しない限り、モータ１０の中心軸Ｉ（＝ステータコア１１２の中心軸）を基準とする。また、以下の説明では、上下方向は、中心軸Ｉが水平方向に略平行になるように搭載されたモータ１０の搭載状態での上下方向を表す。図１等には、当該上下方向に対応したＺ方向と、軸方向に対応するＸ方向とが図示されている。この場合、Ｚ方向は、中心軸Ｉに直交し、Ｚ１側が上側であり、Ｚ２側が下側である。

　モータ１０は、ロータ（図示せず）と、ステータ１０ｂとを備え、ステータ１０ｂは、ステータコア１１２と、ステータコイル１１４とを含む。ステータコイル１１４は、軸方向両端にコイルエンド２２０Ａ、２２０Ｂを含む。

　また、モータ１０は、支持ケース６０（ケース部の一例）を含む。

　支持ケース６０は、図１及び図２等に示すように、円筒状の形態であり、モータ１０のケースとして機能できる。支持ケース６０は、例えば、軸方向の両側が開口した形態（軸方向に視て、ステータコア１１２に実質的に重なることがない形態）である。支持ケース６０は、軸方向の両側で他のケース部材６００Ａ、６００Ｂ（図３に、一点鎖線で概略的に図示）に結合される。なお、図３では、図示しないが、軸方向の一端側のケース部材６００Ａ又は６００Ｂは、ロータ（図示せず）を回転可能に支持してよい。なお、図２及び図３には、他のケース部材６００Ａ、６００Ｂとのボルト結合用の穴６１０が図示されている。このように、支持ケース６０は、軸方向の端面が他のケース部材６００Ａ、６００Ｂの軸方向の端面に軸方向に当接する態様で、他のケース部材６００Ａ、６００Ｂに結合されてもよい。なお、ボルト結合用の穴６１０は、軸方向に貫通する貫通穴の形態であってもよいし、非貫通穴の形態であってもよい。

　支持ケース６０は、アルミを主成分とする材料（第２金属材料の一例）により形成される。例えば、支持ケース６０は、後述のように冷却水が通る冷却水路９５を形成する関係上、好ましくは、耐腐食性が良好なアルミ合金により形成される。アルミ合金としては、例えば、Ａｌ－Ｓｉ系合金や、Ａｌ－Ｍｇ系合金、Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系合金等、任意である。

　支持ケース６０は、後述のようにケース油路３５及び冷却水路９５（図３参照）を形成する中空部（空洞）を有する構造である。かかる中空部を有する支持ケース６０は、一ピースの部材であり、鋳造で形成されてもよいし、３Ｄプリント技術を利用して形成されてもよい。

　具体的には、支持ケース６０は、中子（入れ子）（図４の中子７９５Ａ参照）を利用して形成されてもよい。ここで、図４は、冷却水路９５に係る中子７９５Ａを概略的に示すが、ケース油路３５に係る中子も同様に用意される。なお、図４に示す中子７９５Ａは、冷却水路９５を形成するための円筒部７９５１を備え、円筒部７９５１には、円柱部１９５１を形成するための穴１９５１Ａ（径方向の貫通穴）が複数形成される。また、中子７９５Ａは、軸方向の溝部９５７Ａを備え、軸方向の溝部９５７Ａは、冷却水路９５の周方向の連続性を、支持ケース６０の天頂部領域で軸方向に遮断するための仕切り壁（図示せず）を形成する。溝部９５７Ａは、径方向に貫通する形態である。また、中子７９５Ａは、入口水路９４２及び出口水路９４４を形成するための円柱部９４２Ａ、９４４Ａを有する。

　支持ケース６０は、このような２つの中子を、金型（図示せず）内に、ケース油路３５に係る中子の径方向内側に冷却水路９５に係る中子が径方向に隙間を介して配置される態様でセットし、溶融した金属材料（支持ケース６０の材料であり、例えばアルミ合金）を当該金型内に注入することで形成（鋳造）できる。この場合、各中子は、例えば崩壊性の塩中子であってよく、金型から取り出された鋳造物における各中子の部分に水を注入することで、塩を溶かして除去する。この結果、ケース油路３５に係る中子の部分（円柱部１３５１を形成するための穴まわりの部分）が空間（ケース油路３５等の空間）となり、冷却水路９５に係る中子の部分（図４に示すような、円柱部１９５１を形成するための穴１９５１Ａまわりの部分）が空間（冷却水路９５等の空間）となり、径方向でケース油路３５に係る中子と冷却水路９５に係る中子との間の隙間（支持ケース６０の軸方向の略全長にわたり軸方向に延在する円環状の隙間）が境界壁面部位６５２（図３参照）となり、金型の外周面とケース油路３５に係る中子の径方向外側の表面との間の隙間（支持ケース６０の軸方向の略全長にわたり軸方向に延在する円環状の隙間）が外径側壁面部位６５３（図３参照）となり、型の内周面と冷却水路９５に係る中子の径方向内側の表面との間の隙間（支持ケース６０の軸方向の略全長にわたり軸方向に延在する円環状の隙間）が内径側壁面部位６５１（図３参照）となり、かつ、型と各中子の軸方向の両端面との間の隙間（円環状の隙間）が両端壁部６６０（図３参照）となる支持ケース６０を製造できる。

　支持ケース６０は、径方向でステータコア１１２に接する態様でステータコア１１２を径方向内側に保持する。すなわち、支持ケース６０は、ステータコア１１２の径方向外側の表面を隙間なく覆う態様で、ステータコア１１２を保持する。このようにして、支持ケース６０は、ステータコア１１２を含むステータ１０ｂを回転不能に支持する。

　支持ケース６０とステータコア１１２とは、ボルトによる締結ではなく、接合により一体化される。すなわち、支持ケース６０は、ステータコア１１２の径方向外側の表面に、その径方向内側の表面が接合される。支持ケース６０とステータコア１１２との接合方法については後述する。

　支持ケース６０は、好ましくは、ステータコア１１２の径方向外側の表面の略全体に、その径方向内側の表面が接する態様（面接触する態様）でステータコア１１２を保持する。この場合、支持ケース６０内の冷却水路９５を通る冷却水によりステータコア１１２の全体を効率的に冷却できる。本実施例では、一例として、支持ケース６０は、図３に示すように、ステータコア１１２のＸ方向の全長にわたり延在し、ステータコア１１２の外周面の略全体に、その内周面が接する。なお、ステータコア１１２の外周面の“略全体”とは、ステータコア１１２の溶接溝（図示せず）のような箇所（ステータコア１１２の外周面と支持ケース６０の内周面とが径方向で離間しうる箇所）を許容する概念である。

　支持ケース６０は、内部にケース油路３５及び冷却水路９５を形成する。この際、径方向内側からステータコア１１２、冷却水路９５、及びケース油路３５の順に隣接して配置される。なお、“隣接”とは、支持ケース６０に係る材料部分以外は介在しない態様を指す。

　冷却水路９５は、入口水路９４２及び出口水路９４４に接続される。具体的には、冷却水路９５は、上流側の端部が入口水路９４２に接続され、下流側の端部が出口水路９４４に接続される。入口水路９４２及び出口水路９４４は、図１に示すように、支持ケース６０の径方向外側（上下方向では上側）に突出する態様で、形成されてもよい。

　冷却水路９５は、ステータコア１１２の軸方向の延在範囲において周方向に延在する。本実施例では、一例として、冷却水路９５は、多数の円柱部１９５１（径方向に延在する円柱部）まわりに形成される形態（図３及び図４参照）である。より具体的には、冷却水路９５は、径方向内側が内径側壁面部位６５１により仕切られ、径方向外側が境界壁面部位６５２により仕切られ、かつ、軸方向の両端部が両端壁部６６０により閉塞される。そして、このようにして形成される円環状の空間（支持ケース６０の軸方向の略全長にわたり軸方向に延在する円環状の空間）に、内径側壁面部位６５１から境界壁面部位６５２まで径方向に延在する多数の円柱部１９５１が配置される。多数の円柱部１９５１は、流れに対して抵抗となりつつ、ステータコア１１２の径方向外側の表面の全体にわたり、淀みなく冷却水が流れるように機能する。多数の円柱部１９５１は、当該円環状の空間において略均等な態様で分散して配置されてよい。冷却水路９５は、軸方向の一端が、入口水路９４２に接続され、軸方向の他端が出口水路９４４に接続される。

　なお、図４に示す中子７９５Ａは、上述したように支持ケース６０の天頂部領域において軸方向の仕切り壁（図示せず）を形成するための軸方向の溝部９５７Ａを備え、溝部９５７Ａは、径方向に貫通する形態である。冷却水路９５は、溝部９５７Ａに対応する仕切り壁を有することで、入口水路９４２から出口水路９４４へと直線状に流れる冷却水の流れを防止できる。すなわち、入口水路９４２から導入された冷却水は、出口水路９４４まで至るためには、ステータコア１１２の径方向外側を周回しつつ軸方向に流れる必要があるので、入口水路９４２から出口水路９４４まで直線状に冷却水が流れる場合に比べて、ステータコア１１２を効果的に冷却できる。

　ケース油路３５は、ステータコア１１２の軸方向の延在範囲において周方向に延在する。本実施例では、一例として、ケース油路３５は、多数の円柱部１３５１（径方向に延在する円柱部）まわりに形成される形態（図３参照）である。より具体的には、ケース油路３５は、径方向内側が境界壁面部位６５２により仕切られ、径方向外側が外径側壁面部位６５３により仕切られ、かつ、軸方向の両端部が両端壁部６６０により閉塞される。そして、このようにして形成される円環状の空間（支持ケース６０の軸方向の略全長にわたり軸方向に延在する円環状の空間）に、境界壁面部位６５２から外径側壁面部位６５３まで径方向に延在する多数の円柱部１３５１が配置される。多数の円柱部１３５１は、当該円環状の空間において略均等な態様で分散して配置されてよい。

　また、本実施例では、一例として、ケース油路３５は、図３に示すように、軸方向の一方の側の第１油路部３５１と、軸方向の他方の側の第２油路部３５２とを含む。第１油路部３５１と第２油路部３５２とは、入口油路３３０、３３１よりも上流側以外は、互いに対して連通しない独立した油路部である。なお、入口油路３３０、３３１は、図１に示すように、支持ケース６０に径方向外側（上下方向では下側）に突出する態様で、形成されてもよい。

　第１油路部３５１は、ステータコア１１２の軸方向の延在範囲の一方の側（本例ではＸ１側）において周方向に延在する。第１油路部３５１は、中心軸Ｉまわりの円筒状の形態（上述のように径方向の円柱部１３５１を備える円筒状の形態）であり、一端が入口油路３３０に連通し、他端が油滴下部（図示せず）にて開口する。

　第２油路部３５２は、ステータコア１１２の軸方向の延在範囲の他方の側（本例ではＸ２側）において周方向に延在する。第２油路部３５２は、中心軸Ｉまわりの円筒状の形態（上述のように径方向の円柱部１３５１を備える円筒状の形態）であり、一端が入口油路３３１に連通し、他端が油滴下部（図示せず）にて開口する。

　なお、本実施例では、一例として、第１油路部３５１及び第２油路部３５２は、ステータコア１１２の軸方向の延在範囲の中心付近で分離した対称な形態である。これにより、ケース油路３５を軸方向に分離しつつ、ステータコア１１２を第１油路部３５１及び第２油路部３５２のそれぞれを通る油により均等に冷却することが容易となる。ただし、変形例では、第１油路部３５１及び第２油路部３５２は、ステータコア１１２の軸方向の延在範囲の中心に関して非対称な形態であってもよいし、冷却水路９５のように、第１油路部３５１及び第２油路部３５２が連通（連続）する態様であってもよい。

　ここで、上述した冷却水路９５及びケース油路３５における冷却水と油の流れを概説する。

　入口水路９４２に供給（図１の矢印Ｒ１参照）される冷却水は、冷却水路９５に入り、冷却水路９５を通って、ステータコア１１２の径方向外側で中心軸Ｉまわりを回りつつＸ１側からＸ２側へと流れ、出口水路９４４から出ていく（図１の矢印Ｒ３参照）。

　入口油路３３０、３３１に供給（図１の矢印Ｒ１０参照）される油は、ケース油路３５の第１油路部３５１及び第２油路部３５２に供給され、第１油路部３５１に供給された油は、Ｘ１側へと中心軸Ｉまわりを回りつつ流れ、Ｘ１側端部における天頂部領域に至って油滴下部（図示せず）から、Ｘ１側のコイルエンド２２０Ａに滴下される（図示せず）。同様に、第２油路部３５２に供給された油は、Ｘ２側へと中心軸Ｉまわりを回りつつ流れ、Ｘ２側端部における天頂部領域に至って油滴下部（図示せず）から、Ｘ２側のコイルエンド２２０Ｂに滴下される（図示せず）。

　図１～図４に示す例によれば、冷却水路９５を形成する支持ケース６０が、ステータコア１１２に接するので、冷却水とステータコア１１２との間には、支持ケース６０の内径側壁面部位６５１だけが存在するだけである。ここで、冷却水は、ラジエータ（図示せず）で外気（例えば車両の走行時に通過する空気）と熱交換されて冷却され、油は、冷却水路９５内の冷却水と熱交換されて冷却されるものであるので、冷却水の方が油よりも低温である。従って、冷却水とステータコア１１２との間に、例えば油等の他の媒体や部材が介在する場合に比べて、冷却水によりステータコア１１２を効率的に冷却できる。

　また、図１～図４に示す例によれば、上述のように、冷却水路９５は、ステータコア１１２の径方向外側でステータコア１１２の軸方向の全体にわたり延在しかつ周方向の全体にわたり延在するので、ステータコア１１２の全体から熱を奪うことができる。

　また、図１～図４に示す例によれば、支持ケース６０内に冷却水路９５とケース油路３５とが形成されるので、支持ケース６０内に冷却水路９５とケース油路３５との間の境界部を形成できる。すなわち、冷却水路９５を形成する支持ケース６０がケース油路３５を形成するので、径方向で冷却水と油との間には、支持ケース６０の境界壁面部位６５２が存在するだけである。従って、冷却水と油との間に、例えば他の部材が介在する場合に比べて、冷却水により油を効率的に冷却できる。従って、図１～図４に示す例によれば、出力の比較的高いモータ１０においても、オイルクーラを不要とすることができる。

　また、図１～図４に示す例によれば、上述したように、支持ケース６０は、１ピースの部材でありながら、冷却水路９５とケース油路３５とを内部に形成するので、２つ以上の部材を結合することで支持ケース６０のような支持ケースを形成する構成に比べて、部品点数を少なくすることができるとともに、結合のための構造（例えばボルト締結構造）等が不要となり、簡易な構成を実現できる。

　なお、図１～図４に示す例において、ケース油路３５内の油は、モータ１０の動作中は常に循環されてもよいし、あるいは、モータ１０の動作中の一部の期間だけ循環されてもよい。例えば、ケース油路３５内の油は、上述したように主にコイルエンド２２０Ａ、２２０Ｂの冷却に使用されるので、コイルエンド２２０Ａ、２２０Ｂの発熱が比較的大きくなる期間だけ循環されてもよい。

　なお、図１～図４では、特定の構造のモータ１０が示されるが、モータ１０の構造は、ステータコア１１２と支持ケース６０とが接合される限り、任意である。従って、支持ケース６０は、冷却水路９５及びケース油路３５のうちの、一方又は双方を有していなくてもよい。冷却水路９５及びケース油路３５を有さない場合、支持ケース６０は、中実の構造であってよい。また、図１～図４では、特定の冷却方法が開示されているが、モータ１０の冷却方法は任意である。従って、例えば、冷却水路９５及びケース油路３５は、冷却水及び油がそれぞれ螺旋状で中心軸Ｉまわりを旋回するように形成されてもよい。

　次に、図５～図８を参照して、モータ１０のステータコア１１２及びステータコイル１１４について説明する。

　図５は、ステータコア１１２の単品状態の平面図である。図６は、ステータコア１１２にコイル片５２が組み付けられた状態のステータ１０ｂの径方向に沿った断面図である。図７は、ステータコア１１２にコイル片５２が組み付けられた状態のステータ１０ｂの軸方向に沿った断面図である。なお、図７には、図中のＱ２部の拡大図が併せて示される。

　ステータ１０ｂは、上述したように、ステータコア１１２と、ステータコイル１１４とを含む。

　ステータコア１１２は、鉄を主成分とする材料（第１金属材料の一例）により形成される。例えば、ステータコア１１２は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板からなるが、変形例では、ステータコア１１２は、磁性粉末が圧縮して固められた圧粉体により形成されてもよい。なお、ステータコア１１２は、周方向で分割される分割コアにより形成されてもよいし、周方向で分割されない形態であってもよい。ステータコア１１２の径方向内側には、ステータコイル１１４が巻回される複数のスロット２２０が形成される。具体的には、ステータコア１１２は、図５に示すように、円環状のバックヨーク２２Ａと、バックヨーク２２Ａから径方向内側に向かって延びる複数のティース２２Ｂとを含み、周方向で複数のティース２２Ｂ間にスロット２２０が形成される。スロット２２０の数は任意であるが、本実施例では、一例として、４８個である。なお、スロット２２０は、径方向内側の幅（周方向の幅）が径方向外側の幅未満に設定されてよい。

　ステータコイル１１４は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、及びＷ相コイル（以下、Ｕ、Ｖ、Ｗを区別しない場合は「相コイル」と称する）を含む。各相コイルの基端は、入力端子（図示せず）に接続されており、各相コイルの末端は、他の相コイルの末端に接続されてモータ１０の中性点を形成する。すなわち、ステータコイル１１４は、スター結線される。ただし、ステータコイル１１４の結線態様は、必要とするモータ特性等に応じて、適宜、変更してもよく、例えば、ステータコイル１１４は、スター結線に代えて、デルタ結線されてもよい。

　各相コイルは、複数のコイル片５２を結合して構成される。図８は、一のコイル片５２の３面図である。コイル片５２は、相コイルを、組み付けやすい単位（例えば２つのスロット２２０に挿入される単位）で分割したセグメントコイル（セグメント導体）の形態である。コイル片５２は、断面略矩形の線状導体（平角線）を、絶縁被膜（図示せず）で被覆してなる。本実施例では、線状導体は、一例として、銅により形成される。ただし、変形例では、線状導体は、鉄のような他の導体材料により形成されてもよい。

　一のコイル片５２は、軸方向の一方側の第１セグメント導体５２Ａと、軸方向の他方側の第２セグメント導体５２Ｂとを結合してなる。第１セグメント導体５２Ａ及び第２セグメント導体５２Ｂは、それぞれ、一対の直線状の導体辺部５０と、当該一対の導体辺部５０を連結する渡り部５４と、を有した略Ｕ字状に成形されてよい。コイル片５２をステータコア１１２に組み付ける際、一対の導体辺部５０は、それぞれ、スロット２２０に挿入される（図７参照）。この場合、コイル片５２は、例えば軸方向に組み付けることができる。

　一のスロット２２０には、図７に示すコイル片５２の導体辺部５０が複数、径方向に並んで挿入される。従って、ステータコア１１２の軸方向の両端には、周方向に延びる渡り部５４が複数、径方向に並ぶ。本実施例では、一例として、一のスロット２２０に８つのコイル片５２が組み付けられる（すなわち８層巻構造である）。なお、渡り部５４は、コイルエンド２２０Ａ、２２０Ｂを生成する。

　本実施例では、第１セグメント導体５２Ａは、図８に示すように、周方向両側の導体辺部５０のうちの一方が長く、他方が短く、第２セグメント導体５２Ｂは、周方向両側の導体辺部５０のうちの他方が長く、一方が短い。これにより、第１セグメント導体５２Ａ及び第２セグメント導体５２Ｂのそれぞれに係る２つの結合部を軸方向にオフセットすることができる。また、本実施例では、第１セグメント導体５２Ａ及び第２セグメント導体５２Ｂは、それぞれ、周方向両側の導体辺部５０のうちの一方が結合可能であるのに対して、他方が、径方向に１層分だけ互いに離間する方向にオフセットする。具体的には、第１セグメント導体５２Ａ及び第２セグメント導体５２Ｂは、それぞれ、対向面４２の頂部にオフセット部５２１Ａ、５２１Ｂを備え、オフセット部５２１Ａ、５２１Ｂは、径方向で逆方向のオフセットを実現する。

　コイル片５２は、重ね巻の形態でステータコア１１２に巻装される。この場合、一のコイル片５２を構成する第１セグメント導体５２Ａ及び第２セグメント導体５２Ｂは、図７に示すように、それぞれ、周方向両側の導体辺部５０のうちの、一方側の導体辺部５０の結合部４０同士が結合される。この場合、他方側の導体辺部５０は、他の一のコイル片５２に結合される。この際、結合部４０は、互いに全体が径方向で対向して面接触する対向面４２を有し、対向面４２同士が重なる状態で結合部４０同士が結合される。

　なお、コイル片５２の結合部４０同士を結合する際の結合方法としては、溶接が利用される。例えば、溶接方法としては、ＴＩＧ溶接に代表されるアーク溶接が採用されてもよいし、レーザビーム源を熱源とするレーザ溶接が採用されてもよい。

　図５～図８に示す例によれば、ステータコイル１１４は、セグメントコイルの形態であるコイル片５２により形成されるので、ステータコア１１２のスロット２２０内の占積率を効果的に高めることができる。なお、ステータコイル１１４の構成は、国際特許公開第２０１９／０５９２９３号パンフレット（ＷＯ２０１９／０５９２９３　Ａ１）に記載されるような構成と同じであってよく、当該文献に記載の内容は、ここでの参照により本明細書に組み込む。例えばコイル片５２の第１セグメント導体５２Ａ及び第２セグメント導体５２Ｂは、当該文献に記載のコイル片の第１セグメント導体及び第２セグメント導体と同じであってよい。

　なお、図５～図８では、特定の構造のステータコア１１２及びステータコイル１１４が示されるが、ステータコア１１２及びステータコイル１１４の構造は、ステータコイル１１４がセグメントコイルの形態のコイル片５２から形成される限り、任意である。また、セグメントコイルの形態のコイル片は、コイル片５２のようなステータコア１１２のスロット２２０内で結合される形態に限られず、軸方向一端側で結合される形態のような、他の形態であってもよい。また、ステータコイル１１４の巻き方も任意であり、波巻の形態等のような、上述したような重ね巻の形態以外の巻き方であってもよい。

　次に、図９以降を参照して、支持ケース６０とステータコア１１２との接合方法について、ステータ１０ｂの製造方法とともに説明する。

　図９は、ステータ１０ｂの製造方法の流れを示す概略フローチャートであり、図１０は、支持ケース６０とステータコア１１２との接合方法の説明図であり、接合層６１が形成された状態のステータコア１１２の拡大図（図５のＱ１部の拡大図）である。図１１Ａは、支持ケース６０とステータコア１１２との接合部の拡大図（写真）である。図１１Ｂは、図１１ＡのＱ３部の模式図である。図１１Ｃは、接合層６１を設けない場合の模式図である。

　ステータ１０ｂの製造方法は、まず、ステータコア１１２を準備することを含む（ステップＳ３０）。ステータコア１１２は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板からなる。この場合、各鋼板は、互いに結合されていなくてもよいし、溶接等により結合されていてもよい。

　次いで、ステータ１０ｂの製造方法は、ステータコア１１２の表面（径方向外側の表面）に、接合層６１（図１０参照）を形成することを含む（ステップＳ３２）。接合層６１は、次の工程で導入されるアルミを主成分とする材料が、ステータコア１１２の表面に接合しやすくするための層であり、接合層６１は、鉄とアルミの合金層である。鉄とアルミの合金層は、例えば、アルミナイジング処理を行うことで形成できる。アルミナイジング処理は、ステータコア１１２をアルミ槽（例えば溶融アルミニウム槽）等の槽に順次浸漬させることで実現されてよい。アルミナイジング処理の場合、ステータコア１１２の表面の一部が溶融し、アルミとの合金層が形成される。ステータコア１１２の表面の一部が溶融して接合層６１が形成されるので、接合層６１とステータコア１１２とは強固に一体化される。

　接合層６１は、好ましくは、ステータコア１１２における支持ケース６０と接合する範囲全体をカバーするように形成される。これにより、ステータコア１１２と支持ケース６０との間の接合を、ステータコア１１２と支持ケース６０との間の接合範囲の全体にわたって強固にすることができる。

　次いで、ステータ１０ｂの製造方法は、接合層６１が形成されたステータコア１１２を、金型（図示せず）にセットすることを含む（ステップＳ３４）。この際、上述したケース油路３５及び冷却水路９５を形成するための中子（図４の中子７９５Ａ参照）を金型にセットする。

　次いで、ステータ１０ｂの製造方法は、ステータコア１１２（接合層６１が形成されたステータコア１１２）がセットされた金型に、アルミを主成分とする材料（以下、単に「アルミ材料」とも称する）を、溶かした状態で鋳込む（注入する）ことで、支持ケース６０を鋳造することを含む（ステップＳ３６）。なお、本実施例では、溶かしたアルミ材料の重さだけで鋳造する金型鋳造（アルミ重力鋳造）方法が採用されるが、他の鋳造方法が利用されてもよい。

　ここで、金型にセットされたステータコア１１２の表面には、上述のように接合層６１が形成されている。従って、金型に、溶かしたアルミ材料を導入すると、アルミ材料が接合層６１に含まれるアルミと一体化する。このようにして、接合層６１を介してステータコア１１２の表面に支持ケース６０を強固に接合できる。特に本実施例によれば、接合層６１が形成されるので、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、ステータコア１１２の表面に支持ケース６０を隙間なく接合させることができる。なお、接合層６１を設けずに焼嵌めにより支持ケース６０’とステータコア１１２とを結合させる場合、図１１Ｃに示すように、支持ケース６０’とステータコア１１２との間に、ステータコア１１２の外周面の凹凸（軸方向に沿った径方向の凹凸）に起因した空気層（隙間）７０が形成されやすい。これに対して、本実施例によれば、図１１Ｂに示すように、ステータコア１１２の外周面の凹凸を埋める態様で支持ケース６０を形成できる。

　次いで、ステータ１０ｂの製造方法は、上述したケース油路３５及び冷却水路９５を形成するための中子（図４の中子７９５Ａ参照）を“崩壊”させることを含む（ステップＳ３８）。これにより、支持ケース６０の内部に上述したケース油路３５及び冷却水路９５が形成される。

　次いで、ステータ１０ｂの製造方法は、上述のように支持ケース６０が接合されたステータコア１１２に、コイル片５２を組み付けることを含む（ステップＳ４０）。この場合、コイル片５２は、ステータコア１１２のスロット２２０内に軸方向に（又は径方向内側から）容易に組み付けることができる。

　次いで、ステータ１０ｂの製造方法は、コイル片５２同士を結合すること（結合工程）を含む（ステップＳ４２）。

　このようにして、図９に示す例によれば、アルミナイジング処理により接合層６１を形成することで、ステータコア１１２と支持ケース６０とが強固に接合したステータ１０ｂを容易に製造できる。なお、このようにして製造されたステータ１０ｂの径方向内側に、ロータ（図示せず）が組み付けられ、モータ１０を形成できる。

　なお、図９に示す例では、ステータコア１１２を、金型（図示せず）にセットする前に接合層６１が形成されるが、ステータコア１１２を金型（図示せず）にセットした後に、金型内で接合層６１を形成してもよい。

　次に、図１２の比較例と対比しつつ、本実施例の効果について説明する。

　図１２は、比較例の説明図であり、比較例によるステータコア２２を示す平面図である。比較例は、ステータコア２２がケース（図示せず）にボルトにより締結される点で、ステータコア１１２が支持ケース６０に接合される本実施例とは異なる。このような比較例では、ステータコア２２をケース（図示せず）にボルトで締結するためのボルト締結部２２１を備える。

　本実施例によれば、上述したように、ステータコア１１２と支持ケース６０とが接合されるので、ステータコアがケースにボルトで締結されるような比較例（図１２参照）に比べて、ステータコア１１２と支持ケース６０との間の熱抵抗を低減できる。すなわち、かかる比較例では、ステータコアとケースとの間に、ステータコアの外周面の凹凸に起因した空気層（図１１Ｃの空気層７０参照）が形成されやすく、かかる空気層に起因して熱抵抗が増加しやすい。これに対して、本実施例によれば、ステータコア１１２と支持ケース６０とは、上述したように接合されるので、ステータコア１１２の外周面の凹凸（軸方向に沿った径方向の凹凸）は、支持ケース６０の材料により埋められる。すなわち、支持ケース６０におけるステータコア１１２からの熱の受熱面となる接合面は、空気層を含まない。従って、本実施例によれば、ステータコア１１２と支持ケース６０との間の熱抵抗を効果的に低減できる。この結果、本実施例によれば、ステータコア１１２から支持ケース６０への熱伝達が促進され、ステータコア１１２を支持ケース６０を介して効率的に冷却できる。

　また、本実施例によれば、上述したように、ステータコア１１２と支持ケース６０とが接合されるので、ステータコアがケースにボルトで締結されるような比較例（図１２参照）に比べて、ボルトを使用しない分だけ部品点数を低減できるとともに、ボルトの締め付けによるステータコアの歪の発生を防止できる。

　また、本実施例によれば、上述したように、ステータコア１１２の径方向外側には、比較例（図１２参照）のボルト締結部２２１を設ける必要性がない。これにより、ステータコア１１２の径方向外側の表面の凹凸を低減できるので、ステータコア１１２の径方向外側を、周方向に沿って均一に支持ケース６０の冷却水路９５内の冷却水により冷却しやすくなる。すなわち、比較例では、ステータコア２２の径方向外側の表面の全周のうち、ボルト締結部２２１が設けられる周範囲においては、ステータコア２２の径方向が肉厚になる分だけ、他の周範囲よりも、ステータコア２２の径方向内側の部位を冷却する冷却性能が低下しやすい。これに対して、本実施例によれば、図５に示すように、ステータコア１１２は、径方向外側の表面に有意な凹凸を有さないので、周方向の全周にわたって均一な冷却性能を実現できる。ただし、変形例では、ステータコア１１２の径方向外側の表面には、支持ケース６０との接合強度を高めるための凹凸（例えば溝部）が形成されてもよい（図１３参照）。この場合も、凹凸は、ボルト締結部２２１のような比較的大きな凸の形態である必要はないので、周方向の冷却性能の均一性を有意に阻害することなく、支持ケース６０との接合強度を高めることができる。

　また、本実施例によれば、上述したように、セグメントコイルの形態のコイル片５２を利用してステータコイル１１４が形成されるので、上述のように、支持ケース６０が接合されたステータコア１１２に対してもコイル片５２を容易に組み付けてコイル片５２同士を結合することができる。

　また、本実施例によれば、上述したように、支持ケース６０の内部に冷却水路９５及びケース油路３５の双方が設けられるので、例えばケースとステータコアとの間に径方向の隙間を形成して当該隙間に冷却用のパイプを通すような比較例（図示せず）に比べて、モータ１０の径方向の体格を効率的に低減できる。

　次に、図１３を参照して、他の実施例について説明する。以下では、区別のために、上述した実施例を、「実施例１」とも称する。

　図１３は、他の実施例（実施例２）による支持ケース６０Ａ及びステータコア１１２Ａの接合部の説明図であり、支持ケース６０Ａ及びステータコア１１２Ａの接合部の一部（天頂部領域）について、中心軸Ｉに垂直な平面で切断した状態の斜視図である。

　実施例２による支持ケース６０Ａは、径方向内側の表面（ステータコア１１２Ａと接合する表面）に、径方向内側に楔状に突出する楔状突起６０１を有する点が、上述した実施例１による支持ケース６０とは異なる。

　また、実施例２によるステータコア１１２Ａは、径方向外側の表面（支持ケース６０Ａと接合する表面）に、径方向内側に楔状に凹む楔状凹部１１２１を有する点が、上述した実施例１によるステータコア１１２とは異なる。なお、ステータコア１１２Ａが積層鋼板からなる場合、楔状凹部１１２１は、鋼板のプレス加工時に容易に形成できる。

　ステータコア１１２Ａの楔状凹部１１２１内には、図１３に示すように、支持ケース６０Ａの楔状突起６０１が形成される。これにより、ステータコア１１２Ａと支持ケース６０Ａとの間の接合強度を効率的に高めることができる。

　実施例２においても、上述した実施例１による支持ケース６０と同様、支持ケース６０Ａは、金型内にセットされたステータコア１１２Ａの径方向外側に、アルミ材料を、溶かした状態で鋳込む（注入する）ことで、形成できる。この際、楔状凹部１１２１内に流れ込むアルミ材料によって楔状突起６０１が形成されることになる。

　ここで、実施例２では、楔状凹部１１２１内に楔状突起６０１が形成されることで、ステータコア１１２Ａと支持ケース６０Ａとの間の接合強度が高くなるので、上述したアルミナイジング処理は不要とされてもよいし、適用箇所が低減されてもよい。あるいは、アルミナイジング処理を行った上で、楔状凹部１１２１と楔状突起６０１とにより接合強度を更に高める構成であってもよい。

　実施例２によっても、上述した実施例１と同様の効果が得られる。特に実施例２によれば、楔状凹部１１２１と楔状突起６０１とによりステータコア１１２Ａと支持ケース６０Ａとの間の接合強度を効率的に高めることができる。

　なお、実施例２において、楔状凹部１１２１と楔状突起６０１の形成箇所は、軸方向の全長にわたってもよいし、軸方向の一部であってもよい。また、実施例２において、楔状凹部１１２１と楔状突起６０１の形成箇所は、周方向に沿って複数設定されてもよい。

　また、上述した実施例２では、楔状凹部１１２１と楔状突起６０１が利用されるが、他の形態の凹部と突起が利用されてもよい。例えば、楔状突起６０１に代えて、径方向内側に向かうほど幅（周方向の寸法）が細くなる形態の突起が利用されてもよいし、周方向の幅が一定の突起が利用されてもよい。ただし、径方向内側に向かうほど幅（周方向の寸法）が広くなる形態の楔状突起６０１の方が接合強度を効率的に高めることができる点で有利である。

　また、上述した実施例２では、楔状凹部１１２１がステータコア１１２Ａに形成され、楔状突起６０１が支持ケース６０Ａに形成されるが、逆であってもよい。すなわち、径方向外側に凹む楔状凹部が支持ケース側に形成され、かつ、径方向外側に突出する楔状突起がステータコアに形成されてもよい。

　以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

　例えば、上述した実施例１（実施例２も同様）では、冷却水路９５及びケース油路３５が支持ケース６０に形成されるが、冷却水路９５及びケース油路３５のうちのいずれか一方だけが支持ケース６０に形成されてもよいし、双方が支持ケース６０に形成されなくてもよい。後者の場合、ステータコア１１２からの熱は支持ケース６０を介して外気に放出されてもよい。すなわち、空冷による支持ケース６０からの放熱が実現されてもよい。

〔本実施形態のまとめ〕
　なお、以下で記載する効果のうちの、一の形態に対する追加的な各形態に係る効果は、当該追加的な各形態に起因した付加的な効果である。

　（１）一の形態は、車両駆動用の回転電機（１０）であって、
　磁性体である第１金属材料により形成されるステータコア（１１２、１１２Ａ）と、
　前記ステータコアに一体的に接合され、非磁性体である第２金属材料により形成されるケース部（６０、６０Ａ）とを有し、
　前記ケース部と前記ステータコアとの間の接合面は、前記ステータコアからの熱を前記ケース部が受ける受熱面を形成する、回転電機である。

　本形態によれば、ステータコアに一体的に接合されるケース部を備えるので、ステータコアとケースとの間に生じうる空気層をなくし又は最小化し、ステータコアとケース部との間の熱抵抗を効果的に低減できる。この結果、ステータコアをケース部を介して効果的に冷却できる。また、ステータコアをケースに固定するためのボルトの必要性を低減できる。

　ここで、“一体的に接合”又は“接合”とは、２つ以上のパーツへの分離が実質的に不能な接合形態であり、例えば、接合部分の組成の変化を伴う接合形態や、金型内で一体成形される際の接合形態を含むが、ボルトのような固定具を用いた結合形態や、焼き嵌めや圧入による結合形態を含まない。

　（２）また、本形態においては、好ましくは、前記ケース部は、径方向内側の表面が、前記ステータコアの径方向外側の表面に一体的に接合される。

　この場合、ステータコアの径方向外側の表面とケース部の径方向内側の表面とが一体的に接合される態様で、ステータコアとケース部とを一体的に接合できる。

　（３）また、本形態においては、好ましくは、前記ステータコアの径方向外側の表面は、軸方向に沿って径方向の凹凸を有し、
　前記ケース部の径方向内側の表面は、前記ステータコアの径方向外側の表面に、前記凹凸を埋めて面接触する。

　この場合、ケース部とステータコアとの間の接触面積を効率的に増やすことができ、ステータコアからケース部への熱伝導性を効果的に高めることができる。

　（４）また、本形態においては、好ましくは、前記ケース部の内部に、冷却水路（９５）及び油路（３５）のうちの少なくともいずれか一方が形成される。

　この場合、ケース部とステータコアとの間に径方向の隙間を形成して当該隙間に冷却用のパイプを通すような比較例（図示せず）に比べて、回転電機の径方向の体格を効率的に低減できる。すなわち、径方向でケース部とステータコアとの間に隙間を形成する場合は、径方向の体格が増加しやすい傾向となるが、本形態では、かかる隙間を不要とすることができ、回転電機の径方向の体格の低減を図ることができる。

　（５）また、本形態においては、好ましくは、前記ケース部は、前記ステータコアの径方向外側の表面を覆う。

　この場合、ステータコアの径方向外側に隙間なくケース部を接合することができる。従って、ケース部の内部に、冷却水路及び油路のうちの少なくともいずれか一方が形成される場合は、ステータコアを径方向外側の表面から効率的に冷却できる。

　（６）また、本形態においては、好ましくは、前記第１金属材料は、鉄を主成分とする材料であり、前記第２金属材料は、アルミを主成分とする材料である。

　この場合、例えばアルミナイジング処理を利用して、ケース部とステータコアとの間の接合強度を高めることができる。

　（７）また、本形態においては、好ましくは、前記ステータコアは、円環状の鋼板の積層体により形成され、
　前記ステータコアには、複数のセグメント導体（５２）が組み付けられる。

　この場合、ケース部が接合された状態のステータコアに対して複数のセグメント導体を容易に組み付けることができる。

　（８）他の一の形態は、磁性体である第１金属材料により形成されるステータコア（１１２、１１２Ａ）を金型にセットし、
　前記金型に、非磁性体である第２金属材料を鋳込むことを含み、
　前記第２金属材料は、前記ステータコアのケース部（６０、６０Ａ）を形成する、回転電機（１０）の製造方法である。

　本形態によれば、ステータコアにケース部を一体的に接合するので、ステータコアをケースに固定するためのボルトの必要性を低減できる。

　（９）また、本形態においては、好ましくは、前記鋳込工程において、前記第２金属材料は、前記ステータコアの径方向外側の表面を覆う態様で前記金型に注入される。

　この場合、ステータコアの径方向外側の表面とケース部の径方向内側の表面とが一体的に接合される態様で、ステータコアとケース部とを一体的に接合できる。

　（１０）また、本形態においては、好ましくは、前記鋳込工程の前に、前記ステータコアの表面に接合層（６１）を形成する接合層形成工程を更に含み、
　前記鋳込工程において、前記第２金属材料は、前記ステータコアの径方向外側の表面上の前記接合層を覆う態様で前記金型に注入される。

　この場合、接合層を形成することで、ケース部とステータコアとの間の接合強度を効果的に高めることができる。

　（１１）また、本形態においては、好ましくは、前記第１金属材料は、鉄を主成分とする材料であり、前記第２金属材料は、アルミを主成分とする材料であり、
　前記接合層は、鉄とアルミの合金層を含む。

　この場合、鉄とアルミの合金層を利用して、ケース部とステータコアとの間の接合強度を効果的に高めることができる。

　（１２）また、本形態においては、好ましくは、前記接合層形成工程は、前記ステータコアをアルミ槽に浸漬させるアルミナイジング処理によって、前記合金層を形成することを含む。

　この場合、アルミナイジング処理を利用して、ケース部とステータコアとの間の接合強度を高めることができる。

　（１３）また、本形態においては、好ましくは、前記第２金属材料が接合された前記ステータコアに、複数のセグメント導体（５２）を前記ステータコアのスロット内に組み付け、組み付けた前記複数のセグメント導体を結合する工程を更に含む。

　この場合、ケース部が接合された状態のステータコアに対して複数のセグメント導体を容易に組み付けることができる。

１０・・・モータ（回転電機）、３５・・・ケース油路（油路）、５２・・・コイル片（セグメント導体）、６０、６０Ａ・・・支持ケース（ケース部）、６１・・・接合層、９５・・・冷却水路、１１２、１１２Ａ・・・ステータコア

Claims (13)

1. 　車両駆動用の回転電機であって、
   　磁性体である第１金属材料により形成されるステータコアと、
   　前記ステータコアに一体的に接合され、非磁性体である第２金属材料により形成されるケース部とを有し、
   　前記ケース部と前記ステータコアとの間の接合面は、前記ステータコアからの熱を前記ケース部が受ける受熱面を形成する、回転電機。
2. 　前記ケース部は、径方向内側の表面が、前記ステータコアの径方向外側の表面に一体的に接合される、請求項１に記載の回転電機。
3. 　前記ステータコアの径方向外側の表面は、軸方向に沿って径方向の凹凸を有し、
   　前記ケース部の径方向内側の表面は、前記ステータコアの径方向外側の表面に、前記凹凸を埋めて面接触する、請求項１又は２に記載の回転電機。
4. 　前記ケース部の内部に、冷却水路及び油路のうちの少なくともいずれか一方が形成される、請求項１～３のうちのいずれか１項に記載の回転電機。
5. 　前記ケース部は、前記ステータコアの径方向外側の表面を覆う、請求項１～４のうちのいずれか１項に記載の回転電機。
6. 　前記第１金属材料は、鉄を主成分とする材料であり、前記第２金属材料は、アルミを主成分とする材料である、請求項１～５のうちのいずれか１項に記載の回転電機。
7. 　前記ステータコアは、円環状の鋼板の積層体により形成され、
   　前記ステータコアには、複数のセグメント導体が組み付けられる、請求項１～６のうちのいずれか１項に記載の回転電機。
8. 　磁性体である第１金属材料により形成されるステータコアを金型にセットするセット工程と、
   　前記金型に、非磁性体である第２金属材料を鋳込む鋳込工程とを含み、
   　前記第２金属材料は、前記ステータコアのケース部を形成する、回転電機の製造方法。
9. 　前記鋳込工程において、前記第２金属材料は、前記ステータコアの径方向外側の表面を覆う態様で前記金型に注入される、請求項８に記載の回転電機の製造方法。
10. 　前記鋳込工程の前に、前記ステータコアの表面に接合層を形成する接合層形成工程を更に含み、
    　前記鋳込工程において、前記第２金属材料は、前記ステータコアの径方向外側の表面上の前記接合層を覆う態様で前記金型に注入される、請求項８又は９に記載の回転電機の製造方法。
11. 　前記第１金属材料は、鉄を主成分とする材料であり、前記第２金属材料は、アルミを主成分とする材料であり、
    　前記接合層は、鉄とアルミの合金層を含む、請求項１０に記載の回転電機の製造方法。
12. 　前記接合層形成工程は、前記ステータコアをアルミ槽に浸漬させるアルミナイジング処理によって、前記合金層を形成することを含む、請求項１１に記載の回転電機の製造方法。
13. 　前記第２金属材料が接合された前記ステータコアに、複数のセグメント導体を前記ステータコアのスロット内に組み付け、組み付けた前記複数のセグメント導体を結合する工程を更に含む、請求項８～１２のうちのいずれか１項に記載の回転電機の製造方法。

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