(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-15
(45)【発行日】2022-12-23
(54)【発明の名称】乗り物用制御装置一体型回転電機
(51)【国際特許分類】
H02K 11/30 20160101AFI20221216BHJP
H02K 5/06 20060101ALI20221216BHJP
【ＦＩ】
H02K11/30
H02K5/06
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020560696
(86)(22)【出願日】2018-12-19
(86)【国際出願番号】 JP2018046773
(87)【国際公開番号】W WO2020129177
(87)【国際公開日】2020-06-25
【審査請求日】2021-04-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002941
【氏名又は名称】弁理士法人ぱるも特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】石崎 光範
(72)【発明者】
【氏名】中尾 貴行
(72)【発明者】
【氏名】山本 孝
(72)【発明者】
【氏名】松永 俊宏
【審査官】三島木 英宏
(56)【参考文献】
【文献】特開平１０－１７４３５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】登録実用新案第３２１０６１６（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２００１－１６９５００（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｋ １１／３０
Ｈ０２Ｋ ５／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転電機本体と、前記回転電機本体のリア側に配設され回転電機を制御する制御装置とが一体化された乗り物用制御装置一体型回転電機であって、前記回転電機本体は、回転子軸と、前記回転子軸に固定された回転子と、電磁積層鋼板を積層して形成され前記回転子を囲むように配置された固定子と、前記固定子を囲うように配置され前記固定子を保持するフレームと、前記固定子と前記フレームとの間に位置する第一の円環形状部材と、前記固定子と前記第一の円環形状部材との間に位置する第二の円環形状部材とを備え、
前記第一の円環形状部材および前記第二の円環形状部材が、前記フレームより硬度が高い材料で形成されており、
前記第一の円環形状部材の板厚よりも前記第二の円環形状部材の板厚が大きく、
前記フレームは、前記第一の円環形状部材と前記第二の円環形状部材とを鋳込んで前記第一の円環形状部材と前記第二の円環形状部材と一体形成されており、
前記第一の円環形状部材および前記第二の円環形状部材は前記フレームに金属接合されており、
前記固定子が、前記一体形成された前記フレームと前記第一の円環形状部材と前記第二の円環形状部材における前記第二の円環形状部材に圧入されている
ことを特徴とする乗り物用制御装置一体型回転電機。
【請求項2】
前記第二の円環形状部材の、前記リア側の端面の内周側に、前記固定子の前記第二の円環形状部材への圧入による前記第二の円環形状部材の前記端面の損傷を防止するテーパーが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の乗り物用制御装置一体型回転電機。
【請求項3】
前記第一の円環形状部材の側面の少なくとも１箇所に貫通穴が形成され、前記貫通穴を通して前記第二の円環形状部材はその外周面で前記フレームに前記金属接合されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の乗り物用制御装置一体型回転電機。
【請求項4】
前記第一の円環形状部材の端面の少なくとも１箇所に切欠きが形成され、前記切欠きを通して前記第二の円環形状部材はその外周面で前記フレームに前記金属接合されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の乗り物用制御装置一体型回転電機。
【請求項5】
前記第二の円環形状部材の径を縮小する方向に荷重をかけながら前記第一の円環形状部材に圧入することができるように前記第二の円環形状部材の軸方向の一端から他端まで貫通する切欠きが形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の乗り物用制御装置一体型回転電機。
【請求項6】
前記第一の円環形状部材の軸方向の長さが、前記第二の円環形状部材の軸方向の長さより短く、前記第二の円環形状部材の、前記第一の円環形状部材から軸方向に突出した箇所の外周面と前記フレームとが前記金属接合されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の乗り物用制御装置一体型回転電機。
【請求項7】
前記第一の円環形状部材は、前記フレームより融点が高い材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の乗り物用制御装置一体型回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、回転電機本体と、回転電機を制御するための制御装置とを一体化した乗り物用制御装置一体型回転電機に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、回転電機を制御するための制御装置と回転電機とが一体化され、車両に搭載される車両用制御装置一体型回転電機は知られており、例えば特許文献１に開示されている。回転電機のフレームの内周面に回転電機の固定子が保持され、固定子の内側に回転子が設置されている。
【文献】国際公開WO 2014/188803号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
車両に搭載される制御装置一体型回転電機には燃費向上のため軽量化の要求がある。
また、制御装置一体型回転電機は車両のエンジンルーム内に設置されて使用されることも多く、温度変化、振動、等に対する耐久性が要求されている。
さらに、エンジンルーム内では設置できる空間に限りがあるため、回転電機の径方向の寸法の小型化も要求されている。
回転電機の固定子は回転電機のフレームの内周面に固定されるので、固定子をフレームに保持する保持力が所定の保持力となるように、フレームの内径よりも固定子の外径を大きくすることにより、固定子をフレームで締付ける必要がある。
フレームをアルミニウム系材料等で構成すれば安価に軽量化を図れる。しかし、固定子は比較的に硬度が高い電磁鋼板等を積層して形成されるため、固定子の、フレームとの接触面には、前記積層に起因して、積層された各電磁鋼板の相互間に多数の段差が形成されている。従って、固定子をフレームに固定する際に、固定子をフレームに直接圧入すると、硬度の低いアルミニウム系材料のフレームが、前記多数の段差の部分に生じたエッジによって削られてフレームが損傷する問題があった。
焼嵌めによる結合方法を用いることにより、固定子をフレームに固定することも可能であるが、焼嵌めによる結合方法を採用するためには、焼嵌めを行うための設備が別途必要であり、設備費等により製造コストが増加する問題があった。また、硬度の低いアルミニウム系材料で前述の保持力を高めようとするとフレームを肉厚にする必要があり回転電機の径方向の寸法が増大する問題があった。
また、制御装置一体型回転電機は車両のエンジンルーム内に設置されて使用されることも多く、温度変化、振動、等に対する耐久性が要求されている。
さらに、エンジンルーム内では設置できる空間に限りがあるため、回転電機の径方向の寸法の小型化も要求されている。
回転電機の固定子は回転電機のフレームの内周面に固定されるので、固定子をフレームに保持する保持力が所定の保持力となるように、フレームの内径よりも固定子の外径を大きくすることにより、固定子をフレームで締付ける必要がある。
フレームをアルミニウム系材料等で構成すれば安価に軽量化を図れる。しかし、固定子は比較的に硬度が高い電磁鋼板等を積層して形成されるため、固定子の、フレームとの接触面には、前記積層に起因して、積層された各電磁鋼板の相互間に多数の段差が形成されている。従って、固定子をフレームに固定する際に、固定子をフレームに直接圧入すると、硬度の低いアルミニウム系材料のフレームが、前記多数の段差の部分に生じたエッジによって削られてフレームが損傷する問題があった。
焼嵌めによる結合方法を用いることにより、固定子をフレームに固定することも可能であるが、焼嵌めによる結合方法を採用するためには、焼嵌めを行うための設備が別途必要であり、設備費等により製造コストが増加する問題があった。また、硬度の低いアルミニウム系材料で前述の保持力を高めようとするとフレームを肉厚にする必要があり回転電機の径方向の寸法が増大する問題があった。
【0004】
本願は、前述のような実情に鑑みてなされた技術を開示するものであり、固定子組み込み時におけるフレームの損傷を防止でき、固定子を保持する保持力が向上し、更に回転電機本体の径方向の小型化を図ることを可能にすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本願に開示される乗り物用制御装置一体型回転電機は、回転電機本体と、前記回転電機本体のリア側に配設され回転電機を制御する制御装置とが一体化された乗り物用制御装置一体型回転電機であって、
前記回転電機本体は、回転子軸と、前記回転子軸に固定された回転子と、電磁積層鋼板を積層して形成され前記回転子を囲むように配置された固定子と、前記固定子を囲うように配置され前記固定子を保持するフレームと、前記固定子と前記フレームとの間に位置する第一の円環形状部材と、前記固定子と前記第一の円環形状部材との間に位置する第二の円環形状部材とを備え、
前記第一の円環形状部材および前記第二の円環形状部材が、前記フレームより硬度が高い材料で形成されており、
前記第一の円環形状部材の板厚よりも前記第二の円環形状部材の板厚が大きく、
前記フレームは、前記第一の円環形状部材と前記第二の円環形状部材とを鋳込んで前記第一の円環形状部材と前記第二の円環形状部材と一体形成されており、
前記第一の円環形状部材および前記第二の円環形状部材は前記フレームに金属接合されており、
前記固定子が、前記一体形成された前記フレームと前記第一の円環形状部材と前記第二の円環形状部材における前記第二の円環形状部材に圧入されているものである。
前記回転電機本体は、回転子軸と、前記回転子軸に固定された回転子と、電磁積層鋼板を積層して形成され前記回転子を囲むように配置された固定子と、前記固定子を囲うように配置され前記固定子を保持するフレームと、前記固定子と前記フレームとの間に位置する第一の円環形状部材と、前記固定子と前記第一の円環形状部材との間に位置する第二の円環形状部材とを備え、
前記第一の円環形状部材および前記第二の円環形状部材が、前記フレームより硬度が高い材料で形成されており、
前記第一の円環形状部材の板厚よりも前記第二の円環形状部材の板厚が大きく、
前記フレームは、前記第一の円環形状部材と前記第二の円環形状部材とを鋳込んで前記第一の円環形状部材と前記第二の円環形状部材と一体形成されており、
前記第一の円環形状部材および前記第二の円環形状部材は前記フレームに金属接合されており、
前記固定子が、前記一体形成された前記フレームと前記第一の円環形状部材と前記第二の円環形状部材における前記第二の円環形状部材に圧入されているものである。
【発明の効果】
【0006】
本願に開示される乗り物用制御装置一体型回転電機は、回転電機本体と、前記回転電機本体のリア側に配設され回転電機を制御する制御装置とが一体化された乗り物用制御装置一体型回転電機であって、前記回転電機本体は、回転子軸と、前記回転子軸に固定された回転子と、電磁積層鋼板を積層して形成され前記回転子を囲むように配置された固定子と、前記固定子を囲うように配置され前記固定子を保持するフレームと、前記固定子と前記フレームとの間に位置する第一の円環形状部材と、前記固定子と前記第一の円環形状部材との間に位置する第二の円環形状部材とを備え、前記第一の円環形状部材および前記第二の円環形状部材が、前記フレームより硬度が高い材料で形成されており、前記第一の円環形状部材の板厚よりも前記第二の円環形状部材の板厚が大きく、前記フレームは、前記第一の円環形状部材と前記第二の円環形状部材とを鋳込んで前記第一の円環形状部材と前記第二の円環形状部材と一体形成されており、前記第一の円環形状部材および前記第二の円環形状部材は前記フレームに金属接合されており、前記固定子が、前記一体形成された前記フレームと前記第一の円環形状部材と前記第二の円環形状部材における前記第二の円環形状部材に圧入されているので、固定子組み込み時におけるフレームの損傷を防止でき、固定子を保持する保持力が向上し、更にフレームの薄肉化が可能であることから回転電機本体の径方向の小型化を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下に、本願に係る乗り物用制御装置一体型回転電機の実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、本願は以下の記述に限定されるものではなく、本願の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合があり、また、本願の特徴に関係しない構成の図示は省略する。
本願の実施の形態１から実施の形態５は、乗り物用制御装置一体型回転電機を車両に搭載する電動パワーステアリングに適用した例を示しており、車両のステアリングの操舵力をアシスタントする回転電機本体と回転電機を制御するための制御装置から構成される。
以下本願の実施の形態１から実施の形態５を図１から図１０を用いて順に説明する。
なお、本願は以下の記述に限定されるものではなく、本願の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合があり、また、本願の特徴に関係しない構成の図示は省略する。
本願の実施の形態１から実施の形態５は、乗り物用制御装置一体型回転電機を車両に搭載する電動パワーステアリングに適用した例を示しており、車両のステアリングの操舵力をアシスタントする回転電機本体と回転電機を制御するための制御装置から構成される。
以下本願の実施の形態１から実施の形態５を図１から図１０を用いて順に説明する。
【0009】
実施の形態１．
以下、実施の形態１を図１から図４を用いて説明する。
図１は乗り物用制御装置一体型回転電機の回転電機本体の構成の一例を説明するための断面図である。
図１において、回転電機本体１の円筒状のフレーム２の内周面に、第一の円環形状部材３が設置されている。第一の円環形状部材３の内周面に第二の円環形状部材４が設置されている。第二の円環形状部材４の内周面に固定子５が設置されている。
フレーム２は安価で軽量なアルミニウム合金で形成されている。
第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４はいずれも炭素鋼で形成されている。 固定子５は電磁鋼板を積層して形成され、回転子１１を囲むように配置されている。
第一の円環形状部材３は、フレーム２と金属接合されている。
第二の円環形状部材４は、第一の円環形状部材３に圧入されている。
固定子５は、第二の円環形状部材４の内周面に圧入されることによって、第二の円環形状部材４および第一の円環形状部材を介してフレーム２に圧入される。
軸受１３を保持する軸受ホルダ１５は、固定子５および回転子１１と、ヒートシンク１６との間の空間に配設されている。
ヒートシンク１６は、フレーム２の内周面に圧入されることによって、フレーム２の負荷側（以下、フロント側と呼称する）のボス１７と反対側（以下、リア側と呼称する）に取り付けられる。
以下、実施の形態１を図１から図４を用いて説明する。
図１は乗り物用制御装置一体型回転電機の回転電機本体の構成の一例を説明するための断面図である。
図１において、回転電機本体１の円筒状のフレーム２の内周面に、第一の円環形状部材３が設置されている。第一の円環形状部材３の内周面に第二の円環形状部材４が設置されている。第二の円環形状部材４の内周面に固定子５が設置されている。
フレーム２は安価で軽量なアルミニウム合金で形成されている。
第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４はいずれも炭素鋼で形成されている。 固定子５は電磁鋼板を積層して形成され、回転子１１を囲むように配置されている。
第一の円環形状部材３は、フレーム２と金属接合されている。
第二の円環形状部材４は、第一の円環形状部材３に圧入されている。
固定子５は、第二の円環形状部材４の内周面に圧入されることによって、第二の円環形状部材４および第一の円環形状部材を介してフレーム２に圧入される。
軸受１３を保持する軸受ホルダ１５は、固定子５および回転子１１と、ヒートシンク１６との間の空間に配設されている。
ヒートシンク１６は、フレーム２の内周面に圧入されることによって、フレーム２の負荷側（以下、フロント側と呼称する）のボス１７と反対側（以下、リア側と呼称する）に取り付けられる。
【0010】
回転電機を制御するための制御装置１ｃは、回転電機本体１のリア側に配設されている。具体的には、制御装置１ｃは、ヒートシンク１６にそのリア側に取り付けられ、ヒートシンク１６に熱的に接続され且つ電気的に絶縁されている。制御装置１ｃは、周知のように、固定子巻線と外部の直流電力との間の電力変換を行う電力変換回路（図示省略）と電力変換回路を制御するための制御回路（図示省略）とを有している。
固定子５には、周知のように、絶縁体であるインシュレータ６を介して固定子巻線７が巻装されている。
制御装置１ｃからの電流を固定子巻線７に供給するためのターミナル８を固定するためのホルダ９が、固定子５とヒートシンク１６との間の空間に配設されている。
固定子５には、周知のように、絶縁体であるインシュレータ６を介して固定子巻線７が巻装されている。
制御装置１ｃからの電流を固定子巻線７に供給するためのターミナル８を固定するためのホルダ９が、固定子５とヒートシンク１６との間の空間に配設されている。
【0011】
回転子軸１０には、回転子１１が固定されている。回転子１１には、その外周に、固定子５の内周面に対向する磁石１２が設置されている。
回転子軸１０は、リア側の軸受１３およびフロント側の軸受１４によって回転可能に支持されている。
回転子軸１０のリア方向の端部には、回転子１１の回転状態を検出する周知の回転角度検出センサ（図示省略）が設置されている。回転角度検出センサとして、周知のようにレゾルバ、ホールＩＣおよびＭＲセンサ、等が用いられる。
回転電機本体１のフロント側の端部には、車両側と組付けるためのボス１７が設けられている。
回転子軸１０は、リア側の軸受１３およびフロント側の軸受１４によって回転可能に支持されている。
回転子軸１０のリア方向の端部には、回転子１１の回転状態を検出する周知の回転角度検出センサ（図示省略）が設置されている。回転角度検出センサとして、周知のようにレゾルバ、ホールＩＣおよびＭＲセンサ、等が用いられる。
回転電機本体１のフロント側の端部には、車両側と組付けるためのボス１７が設けられている。
【0012】
図２は、図１に例示の回転電機の第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４を例示した斜視図である。第一の円環形状部材３は、一例として、厚さ０．５ｍｍの炭素鋼で形成され、第二の円環形状部材４は、一例として、厚さ１．５ｍｍの炭素鋼で形成されている。
【0013】
図３は、本実施の形態における回転電機本体１のフレーム２の製造方法を示す断面図である。
射出成型用の中型１８は、フレーム２の内側の形状に合わせて形成されている。この中型１８に、第一の円環形状部材３およびこの第一の円環形状部材３に圧入された第二の円環形状部材４が、図３に例示のように設置される。
射出成型用の外型１９は、フレーム２の外側の形状に合わせて形成されている。
射出成型用の中型１８は、フレーム２の内側の形状に合わせて形成されている。この中型１８に、第一の円環形状部材３およびこの第一の円環形状部材３に圧入された第二の円環形状部材４が、図３に例示のように設置される。
射出成型用の外型１９は、フレーム２の外側の形状に合わせて形成されている。
【0014】
JIS（Japanese Industrial Standard（日本工業規格））に規定されたアルミニウム合金であるＡＤＣ１２の溶湯を加圧して、加圧された溶湯を中型１８と外型１９との間に射出する。射出されたＡＤＣ１２の溶湯は、図３に例示のように、中型１８と、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４と、外型１９とを、相対的に対向した状態に組み込んだ場合に形成されている空間に充填される。この充填された溶湯が冷却凝固してフレーム２が形成される。図３に例示のように、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４が設置された中型１８と外型１９との間にフレーム２が位置している。図３に例示のように、フレーム２の内側には円環状の溝2gが形成されている。この円環状の溝2g内に第一の円環形状部材３と第二の円環形状部材４とが配置されている。
フレーム２の円環状の溝の軸方向両端の壁面2gwsには、第一の円環形状部材３の軸方向両端の端面3esと第二の円環形状部材４の軸方向両端の端面4esとが軸方向に対向している。その後に、中型１８と外型１９とを分離する。この中型１８と外型１９との分離により、第一の円環形状部材３と第二の円環形状部材４とを鋳込んだフレーム２が形成される。
このような製法で、フレーム２と、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４とを一体形成することにより、回転電機本体１を組み立てる際に、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４をフレーム２に圧入する工程を不要にできる。また、フレーム２と、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４とが圧入された状態で、フレーム２を加工できるため寸法精度が向上する。
フレーム２の円環状の溝の軸方向両端の壁面2gwsには、第一の円環形状部材３の軸方向両端の端面3esと第二の円環形状部材４の軸方向両端の端面4esとが軸方向に対向している。その後に、中型１８と外型１９とを分離する。この中型１８と外型１９との分離により、第一の円環形状部材３と第二の円環形状部材４とを鋳込んだフレーム２が形成される。
このような製法で、フレーム２と、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４とを一体形成することにより、回転電機本体１を組み立てる際に、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４をフレーム２に圧入する工程を不要にできる。また、フレーム２と、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４とが圧入された状態で、フレーム２を加工できるため寸法精度が向上する。
【0015】
ところで、フレーム２の製造工程において、溶湯と接触する第一の円環形状部材３の外周の面とフレーム２の内周面との間に金属接合が生じる。従って、溶湯が冷却されて凝固する過程で、アルミニウム合金で形成されたフレーム２の線膨張係数と、炭素鋼で形成された第一の円環形状部材３の線膨張係数との違いよって、フレーム２および第一の円環形状部材３の両者に応力が発生する。それ故に、炭素鋼よりもアルミニウム合金の強度が低く変形、割れが生じやすい。従って、フレーム２は、第一の円環形状部材３の板厚に対して十分な剛性を確保するための板厚が必要となり、薄肉化を妨げる問題が生じる。また、フレーム２を薄肉化するために第一の円環形状部材３の板厚を小さくすると、固定子５を保持する保持力が低下する問題が生じる。
前述の各問題に鑑みて、本実施の形態の例では、フレーム２と自身の外周が接合する第一の円環形状部材３の板厚を小さくすることで、フレーム２の薄肉化を可能とし、更に、第一の円環形状部材３の内周に板厚の大きい第二の円環形状部材４を設置することで、固定子５を保持するに十分な大きさの保持力も得ることができる。図３に例示のように、第二の円環形状部材４も軸方向の上下の端面4esがフレーム２と金属接合されるが、局所的でありフレーム２の変形、割れが問題とならない。
なお、第一の円環形状部材３を、炭素鋼以外のＡＤＣ１２よりも融点の高い材料、例えばJIS規格のアルミニウム合金であるA３００３、A５００５、等の他のアルミニウム合金で形成してもよい。
前述の各問題に鑑みて、本実施の形態の例では、フレーム２と自身の外周が接合する第一の円環形状部材３の板厚を小さくすることで、フレーム２の薄肉化を可能とし、更に、第一の円環形状部材３の内周に板厚の大きい第二の円環形状部材４を設置することで、固定子５を保持するに十分な大きさの保持力も得ることができる。図３に例示のように、第二の円環形状部材４も軸方向の上下の端面4esがフレーム２と金属接合されるが、局所的でありフレーム２の変形、割れが問題とならない。
なお、第一の円環形状部材３を、炭素鋼以外のＡＤＣ１２よりも融点の高い材料、例えばJIS規格のアルミニウム合金であるA３００３、A５００５、等の他のアルミニウム合金で形成してもよい。
【0016】
図４は本実施の形態の一例である回転電機本体１において、フレーム２に固定子５を圧入する工程を例示した断面図である。
図４に例示のように、フレーム２に固定子５を圧入する工程において、本願の構成によれば、電磁鋼板を積層して形成された固定子５の前述の積層による段差部は、硬度の高い炭素鋼で形成した第二の円環形状部材４の内周面と接触する。従って、固定子５を、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４を介してアルミニウム合金のフレーム２に圧入することにより、フレーム２に固定子５を圧入する工程において、固定子５の圧入に起因するフレーム２の損傷を防止でき、しかも、焼嵌めによる製法を採用しなくて済むので、焼嵌め設備を不要にでき、設備費も廉価となる。
図４に例示のように、フレーム２に固定子５を圧入する工程において、本願の構成によれば、電磁鋼板を積層して形成された固定子５の前述の積層による段差部は、硬度の高い炭素鋼で形成した第二の円環形状部材４の内周面と接触する。従って、固定子５を、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４を介してアルミニウム合金のフレーム２に圧入することにより、フレーム２に固定子５を圧入する工程において、固定子５の圧入に起因するフレーム２の損傷を防止でき、しかも、焼嵌めによる製法を採用しなくて済むので、焼嵌め設備を不要にでき、設備費も廉価となる。
【0017】
実施の形態２．
図５は本実施の例の第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４の別の例を示した斜視図である。なお、本実施の形態２では、実施の形態１と同一または相当部分については符号を一部省略し、説明も省略し、要部のみを図示し説明する。
図５において、第一の円環形状部材３の側面の一部に貫通穴２０および切欠き２１が形成されている。
第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４をフレーム２に鋳込む際に、貫通穴２０および切欠き２１の箇所では、第二の円環形状部材４の外周面がフレーム２と金属接合されて固定されるため、固定子５をフレーム２に、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４を介して、圧入した構造において、軸方向（図１の上下の方向）および軸方向を中心とした回転方向の前述の保持力を向上することができる。第二の円環形状部材４とフレーム２との金属接合部が局所に限定されており、フレーム２の変形、割れも防止することができる。なお、貫通穴２０および切欠き２１のどちらか一方のみを形成しても、また、それぞれを複数個所に形成しても、同等の効果を奏する。
図５は本実施の例の第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４の別の例を示した斜視図である。なお、本実施の形態２では、実施の形態１と同一または相当部分については符号を一部省略し、説明も省略し、要部のみを図示し説明する。
図５において、第一の円環形状部材３の側面の一部に貫通穴２０および切欠き２１が形成されている。
第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４をフレーム２に鋳込む際に、貫通穴２０および切欠き２１の箇所では、第二の円環形状部材４の外周面がフレーム２と金属接合されて固定されるため、固定子５をフレーム２に、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４を介して、圧入した構造において、軸方向（図１の上下の方向）および軸方向を中心とした回転方向の前述の保持力を向上することができる。第二の円環形状部材４とフレーム２との金属接合部が局所に限定されており、フレーム２の変形、割れも防止することができる。なお、貫通穴２０および切欠き２１のどちらか一方のみを形成しても、また、それぞれを複数個所に形成しても、同等の効果を奏する。
【0018】
実施の形態３．
図６は本実施の形態３を例示する図で、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４の他の例を示した斜視図である。なお、本実施の形態３では、実施の形態１および実施の形態２と同一または相当部分については符号を一部省略し、説明も省略し、要部のみを図示し説明する。
図６において、第二の円環形状部材４の、第一の円環形状部材３の貫通穴２０および切欠き２１と接触しない箇所に、軸方向の一端から他端まで貫通する切欠き２２が形成されている。切欠き２２が形成されていることにより、第二の円環形状部材４を第一の円環形状部材３に圧入する際、第二の円環形状部材４の径を縮小する方向に荷重をかけながら圧入することができ、第二の円環形状部材４を第一の円環形状部材３に圧入する際の圧入力を下げることが可能となり組立が容易となる。
図６は本実施の形態３を例示する図で、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４の他の例を示した斜視図である。なお、本実施の形態３では、実施の形態１および実施の形態２と同一または相当部分については符号を一部省略し、説明も省略し、要部のみを図示し説明する。
図６において、第二の円環形状部材４の、第一の円環形状部材３の貫通穴２０および切欠き２１と接触しない箇所に、軸方向の一端から他端まで貫通する切欠き２２が形成されている。切欠き２２が形成されていることにより、第二の円環形状部材４を第一の円環形状部材３に圧入する際、第二の円環形状部材４の径を縮小する方向に荷重をかけながら圧入することができ、第二の円環形状部材４を第一の円環形状部材３に圧入する際の圧入力を下げることが可能となり組立が容易となる。
【0019】
実施の形態４．
図７および図８を用いて本願の実施の形態４による乗り物用制御装置一体型回転電機を説明する。本実施の形態４も実施の形態１と同様、車両に搭載する電動パワーステアリングに適用した例を示しており、回転電機本体と制御装置とを備えている。なお、本実施の形態４では、実施の形態１から実施の形態３と同一または相当部分については符号を一部省略し、説明も省略し、要部のみを図示し説明する。
図７および図８を用いて本願の実施の形態４による乗り物用制御装置一体型回転電機を説明する。本実施の形態４も実施の形態１と同様、車両に搭載する電動パワーステアリングに適用した例を示しており、回転電機本体と制御装置とを備えている。なお、本実施の形態４では、実施の形態１から実施の形態３と同一または相当部分については符号を一部省略し、説明も省略し、要部のみを図示し説明する。
【0020】
図７は乗り物用制御装置一体型回転電機の回転電機本体の他の構成を説明するための断面図である。
図１と同様に、回転電機本体１のフレーム２の内周面に第一の円環形状部材３が設置され、第一の円環形状部材３の内周面に第二の円環形状部材４が設置され、第二の円環形状部材４の内周面に固定子５が設置されている。
フレーム２は安価で軽量なアルミニウム合金で形成されており、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材4は炭素鋼で形成されており、固定子５は電磁鋼板を積層して形成されている。
第一の円環形状部材３の外周面は、フレーム２と金属接合されており、固定子５は、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４を介してフレーム２に圧入されることで設置されている。
本実施の形態の例では、第二の円環形状部材４の端面4esに、円環の内周の方向に向けてテーパー２３が形成されており、第二の円環形状部材４の内周面は、端面4esよりフレーム２の内側の方向（図８における左方向）に突出している。
図１と同様に、回転電機本体１のフレーム２の内周面に第一の円環形状部材３が設置され、第一の円環形状部材３の内周面に第二の円環形状部材４が設置され、第二の円環形状部材４の内周面に固定子５が設置されている。
フレーム２は安価で軽量なアルミニウム合金で形成されており、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材4は炭素鋼で形成されており、固定子５は電磁鋼板を積層して形成されている。
第一の円環形状部材３の外周面は、フレーム２と金属接合されており、固定子５は、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４を介してフレーム２に圧入されることで設置されている。
本実施の形態の例では、第二の円環形状部材４の端面4esに、円環の内周の方向に向けてテーパー２３が形成されており、第二の円環形状部材４の内周面は、端面4esよりフレーム２の内側の方向（図８における左方向）に突出している。
【0021】
第一の円環形状部材３は厚さ０．５ｍｍの炭素鋼で形成され、第二の円環形状部材４は厚さ１．５ｍｍの炭素鋼で形成されている。
第二の円環形状部材４の制御装置1c側の端面4esには、０．７ｍｍの平坦部を残して、円環の内周の方向に向けてテーパー２３が設けられている。第二の円環形状部材４は、第一の円環形状部材３に圧入されることにより、第一の円環形状部材３と第二の円環形状部材４とは一体化される。
第二の円環形状部材４の制御装置1c側の端面4esには、０．７ｍｍの平坦部を残して、円環の内周の方向に向けてテーパー２３が設けられている。第二の円環形状部材４は、第一の円環形状部材３に圧入されることにより、第一の円環形状部材３と第二の円環形状部材４とは一体化される。
【0022】
図８は本実施の例の回転電機のフレームの製造方法を示す断面図である。
中型１８は、フレーム２の内側の形状に合わせて形成され、中型１８に第一の円環形状部材３と第二の円環形状部材４とが設置される。
外型１９は、フレーム２の外側の形状に合わせて形成されている。
中型１８は、フレーム２の内側の形状に合わせて形成され、中型１８に第一の円環形状部材３と第二の円環形状部材４とが設置される。
外型１９は、フレーム２の外側の形状に合わせて形成されている。
【0023】
JISに規定されたアルミニウム合金であるＡＤＣ１２の溶湯を加圧して、加圧された溶湯を中型１８と外型１９との間に射出する。射出されたＡＤＣ１２の溶湯は、図８に例示のように、中型１８と、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４と、外型１９とを、相対的に対向した状態に組み込んだ場合に形成されている空間に充填される。この充填された溶湯が冷却凝固してフレーム２が形成される。図８に例示のように、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４が設置された中型１８と外型１９との間にフレーム２が位置している。その後に、中型１８と外型１９とを分離する。この中型１８と外型１９との分離により、第一の円環形状部材３と第二の円環形状部材４とを鋳込んだフレーム２が形成される。
【0024】
本実施の形態の事例では、第一の円環形状部材３と第二の円環形状部材４とを一体で鋳込んで形成されたフレーム２において、外周がフレームと接合される第一の円環形状部材３の板厚を小さくすることで、フレーム２の薄肉化を可能とし、且つ第一の円環形状部材３の内周に、板厚が第一の円環形状部材３より大きい第二の円環形状部材４を設置することで、固定子５を保持するに十分な大きさの保持力も得ることができる。
本願の構成によれば、電磁鋼板を積層して形成された固定子５の前述の積層による段差部は、硬度の高い炭素鋼で形成した第二の円環形状部材４の内周面と接触する。従って、固定子５を、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４を介してアルミニウム合金のフレーム２に圧入することにより、フレーム２に固定子５を圧入する工程において、固定子５の圧入に起因するフレーム２の損傷を防止できる。
本願の構成によれば、電磁鋼板を積層して形成された固定子５の前述の積層による段差部は、硬度の高い炭素鋼で形成した第二の円環形状部材４の内周面と接触する。従って、固定子５を、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４を介してアルミニウム合金のフレーム２に圧入することにより、フレーム２に固定子５を圧入する工程において、固定子５の圧入に起因するフレーム２の損傷を防止できる。
【0025】
固定子５と第二の円環形状部材４とは圧入の関係となっており、固定子５の外径が第二の円環形状部材４内周の径よりも大きい。従って、固定子５を第二の円環形状部材４に圧入する際、固定子５の外周端部の底面、角部等がフレーム２の内周面または第二の円環形状部材４の端面に接触する時に、フレーム２の内周面または第二の円環形状部材４の端面を変形等損傷させる可能性がある。本実施の例のように、第二の円環形状部材４の内周面をフレーム２の内側の方向に突出させるとともに、第二の円環形状部材４の端面にテーパー２３を形成しておくことで、固定子５を第二の円環形状部材４に圧入する際のフレーム２の内周面または第二の円環形状部材４の端面の損傷を防止できる。
【0026】
実施の形態５．
図９は本実施の形態５を例示する図で、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４の更に他の例を示した斜視図であり、図１０は本実施の形態５における第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４を鋳込んだフレーム２の製造方法を例示する図である。なお、本実施の形態５では、実施の形態１から実施の形態４と同一または相当部分については符号を一部省略し、説明も省略し、要部のみを図示し説明する。
図９は本実施の形態５を例示する図で、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４の更に他の例を示した斜視図であり、図１０は本実施の形態５における第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４を鋳込んだフレーム２の製造方法を例示する図である。なお、本実施の形態５では、実施の形態１から実施の形態４と同一または相当部分については符号を一部省略し、説明も省略し、要部のみを図示し説明する。
【0027】
第一の円環形状部材３は厚さ０．５ｍｍの炭素鋼で形成され、第二の円環形状部材４は厚さ１．５ｍｍの炭素鋼で形成されている。
第二の円環形状部材４の制御装置（図７の1c）側の端面4esには、０．７ｍｍの平坦部を残して円環の内周の方向に向けてテーパー２３を設けられている。
第一の円環形状部材３の軸方向の長さは、第二の円環形状部材４の軸方向の長さよりも短く、第二の円環形状部材４と第一の円環形状部材３とは相対的に圧入される関係であり、第二の円環形状部材４の制御装置（図７の1c）側、すなわちリア側、の端部は、第一の円環形状部材３の制御装置（図７の1c）側の端部より、リア側に突出している。
第二の円環形状部材４の制御装置（図７の1c）側の端面4esには、０．７ｍｍの平坦部を残して円環の内周の方向に向けてテーパー２３を設けられている。
第一の円環形状部材３の軸方向の長さは、第二の円環形状部材４の軸方向の長さよりも短く、第二の円環形状部材４と第一の円環形状部材３とは相対的に圧入される関係であり、第二の円環形状部材４の制御装置（図７の1c）側、すなわちリア側、の端部は、第一の円環形状部材３の制御装置（図７の1c）側の端部より、リア側に突出している。
【0028】
中型１８は、フレーム２の内側の形状に合わせて形成され、中型１８に第一の円環形状部材３と第二の円環形状部材４を設置している。
外型１９はフレーム２の外側の形状に合わせて形成されている。
JISに規定されたアルミニウム合金であるＡＤＣ１２の溶湯を加圧して、加圧された溶湯を中型１８と外型１９との間に射出する。射出されたＡＤＣ１２の溶湯は、図８に例示のように、中型１８と、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４と、外型１９とを、相対的に対向した状態に組み込んだ場合に形成されている空間に充填される。この充填された溶湯が冷却されて凝固した後に、中型１８と外型１９とを分離する。
外型１９はフレーム２の外側の形状に合わせて形成されている。
JISに規定されたアルミニウム合金であるＡＤＣ１２の溶湯を加圧して、加圧された溶湯を中型１８と外型１９との間に射出する。射出されたＡＤＣ１２の溶湯は、図８に例示のように、中型１８と、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４と、外型１９とを、相対的に対向した状態に組み込んだ場合に形成されている空間に充填される。この充填された溶湯が冷却されて凝固した後に、中型１８と外型１９とを分離する。
【0029】
第二の円環形状部材４の、第一の円環形状部材３から軸方向にリア側に突出した箇所の外周面が、フレーム２と金属接合されてフレーム２に固定されるため、固定子５を、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４を介してフレーム２に圧入した構造において、軸方向（図７の上下の方向）および軸方向を中心とした回転方向の保持力を向上することができる。第二の円環形状部材４の一部しかフレーム２と金属接合されていないため、フレーム２の変形、割れを防止することができる。
なお、第一の円環形状部材３を、炭素鋼以外のＡＤＣ１２よりも融点の高い材料、例えばJIS規格のアルミニウム合金であるＡ３００３、Ａ５００５、等の他のアルミニウム合金で形成してもよい。
なお、第一の円環形状部材３を、炭素鋼以外のＡＤＣ１２よりも融点の高い材料、例えばJIS規格のアルミニウム合金であるＡ３００３、Ａ５００５、等の他のアルミニウム合金で形成してもよい。
【0030】
このように、本実施の形態の回転電機本体１では、第一の円環形状部材３と第一の円環形状部材３の内周側に設置した第二の円環形状部材４とをアルミニウム系材料に鋳込んで一体形成されたフレーム２に、第一の円環形状部材３および第二の円環形状部材４を介して、固定子５が圧入されている。これにより、前記圧入の際に固定子５の積層による段差部は硬度の高い炭素鋼で形成した第二の円環形状部材４の内周面と接触するため、フレーム２の、固定子５との直接接触による損傷を防止でき、焼嵌めの設備費用を削減できる。さらに、外周面がフレーム２と金属接合される第一の円環形状部材の板厚を小さくし、第二の円環形状部材４の板厚を第一の円環形状部材の板厚より大きくすることで、フレーム２を薄肉化しても、フレーム２の変形、割れを防止しながら固定子の保持力を向上することができる。これにより、回転電機本体１の径方向寸法の小型化が可能となる。
【0031】
なお、前述の実施の形態１から５はいずれも、自動車、自動二輪車、原動機付自転車、モータボート、スノーモビル、飛行機、等の、いわゆる乗り物に適用できるものである。
【0032】
なお、各図中、同一符合は同一または相当部分を示す。
なお、本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
なお、本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【0033】
１ 回転電機本体、１ｃ 制御装置、２ フレーム、2g 溝、2gws 壁面、３ 第一の円環形状部材、3es 端面、４ 第二の円環形状部材、4es 端面、５ 固定子、６ インシュレータ、７ 固定子巻線、８ ターミナル、９ ホルダ、１０ 回転子軸、１１ 回転子、１２ 磁石、１３ 軸受、１４ 軸受、１５ 軸受ホルダ、１６ ヒートシンク、１７ ボス、１８ 中型、１９ 外型、２０ 貫通穴、２１ 切欠き、 ２２ 切欠き、２３ テーパー。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】