CN101390276B

CN101390276B - 定子的固定结构以及电动车辆

Info

Publication number: CN101390276B
Application number: CN2007800062580A
Authority: CN
Inventors: 服部宏之
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2007-02-13
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-02-13
Also published as: EP1988621A1; EP1988621A4; US7737599B2; JP2007228725A; CN101390276A; US20090021104A1; EP1988621B1; AU2007219849A1; JP4747880B2; KR20080098667A; KR100998275B1; WO2007099821A1; AU2007219849B2

Abstract

一种定子的固定结构，具备：包括定子芯(141)的定子、和具有收纳定子芯(141)的开口部的壳体(200)。壳体(200)包括：开口部的内周面与定子芯(141)之间的间隙相对较小、且开口部的内径一定的A部，和沿定子芯(141)的轴方向与A部并列、开口部的内周面与定子芯(141)之间的间隙相对较大的B部。

Description

定子的固定结构以及电动车辆

技术领域

本发明涉及定子的固定结构以及电动车辆，尤其涉及抑制旋转电机驱动时的振动和噪音的定子的固定结构以及具备该结构的电动车辆。

背景技术

一直以来，已知具有定子的旋转电机。

例如，在日本特开2004-15957号公报中，公开了一种将具有定子铁芯(芯)的定子压入外框(箱)内的电动机(旋转电机)。

另外，在日本特开2000-166207号公报中，公开了一种在收纳定子的箱的与箱体接触的部分具有防振橡胶的无刷风扇马达(brushless fanmotor)。

另外，在日本特开平9-168253号公报中，公开了一种谋求抑制振动、机械噪音的马达的轴承结构。

另外，在2005年4月28日发行的发行编号16748号的丰田技术公开集中，公开有一种在IPM(Interior Permanent Magnet)马达的固定结构中，使定子芯与马达箱的高刚性部位选择性地抵接以降低振动以及噪音的技术。

在通过使定子嵌合于箱以确定定子的组装位置的情况下，旋转电机驱动时所产生的定子振动容易传递至箱。

这里，当将定子嵌入的公差设得较大时，定子与转子的偏心量容易变大。其结果是，发生电磁吸引力的不均衡，振动、噪音增大。另外，在定子和转子的偏心量特别大的情况下，可能会发生定子与转子的干涉。

另一方面，当将定子嵌入的公差设得较小时，定子对箱的插入作业性恶化。另外，箱与定子的接触面积增大，定子振动容易未衰减地传递至箱。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种抑制振动以及噪音的定子的固定结构以及具备该结构的电动车辆。

本发明所涉及的定子的固定结构，具备：包括定子芯的定子、和具有收纳定子芯的开口部的壳体，壳体包括：开口部的内周面与定子芯之间的间隙相对较小且开口部的内径一定的第一部分，和沿定子芯的轴方向与第一部分并列、开口部的内周面与定子芯的间隙相对较大的第二部分。

根据上述构成，因为在壳体的第一部分中开口部的内周面与定子芯之间的间隙较小，所以易于高精度地进行定子芯的定位。另外，因为在壳体的第二部分中上述间隙较大，所以抑制开口部的内周面与定子芯的接触，减少壳体与定子芯的接触面积。于是，能够抑制定子芯的振动传递至壳体。结果，抑制旋转电机驱动时的振动以及噪音。

在上述定子的固定结构中，一种情况是，通过使壳体的开口部的内径沿定子芯的轴方向变化而使第一以及第二部分中的开口部的内周面与定子芯之间的间隙不同。

在上述定子的固定结构中，另一种情况是，通过使定子芯的外径沿定子芯的轴方向变化而使第一以及第二部分中的开口部的内周面与定子芯之间的间隙不同。

在上述定子的固定结构中，优选，第二部分的深度为开口部整体深度的1/2以下。

通过限制开口部的内径相对较大的第二部分的深度，能够减少定子芯的倾倒。

在上述定子的固定结构中，优选，以即便在定子芯的倾倒角度最大的情况下壳体的第二部分与定子芯也分离的方式，确定第二部分中的开口部的内周面与定子芯之间的间隙。

在上述定子的固定结构中，优选，还具备紧固连接部件，通过将该紧固连接部件沿定子芯的轴方向插入该定子芯并一端固定于壳体、从而将定子芯紧固连接于壳体，第一部分相对第二部分位于紧固连接部件固定于壳体的一侧。

由此，能够抑制在定子芯的振动较大部分处的定子芯与壳体的接触。其结果是，能够更加有效地抑制旋转电机的驱动时的振动以及噪音。

本发明所涉及的电动车辆，具备上述定子的固定结构。由此，能够得到车内的安静性高的电动车辆。

根据本发明，如上所述，能够抑制旋转电机的驱动时的振动以及噪音。

附图说明

图1是概略表示应用了本发明的一个实施方式所涉及的定子的固定结构的驱动单元的构成的图。

图2是包括本发明的一个实施方式所涉及的定子的固定结构的旋转电机的剖视图。

图3是包括本发明的一个实施方式所涉及的定子的固定结构的变形例的旋转电机的剖视图。

图4是包括本发明的一个实施方式所涉及的定子的固定结构的其他变形例的旋转电机的剖视图。

图5是包括本发明的一个实施方式所涉及的定子的固定结构的另外其他变形例的旋转电机的剖视图。

图6是包括本发明的一个实施方式所涉及的定子的固定结构的另外其他变形例的旋转电机的剖视图。

图7是包括本发明的一个实施方式所涉及的定子的固定结构的另外其他变形例的旋转电机的剖视图。

图8是对本发明的一个实施方式所涉及的定子的固定结构中的紧固连接部件进行说明的图(其1)。

图9是对本发明的一个实施方式所涉及的定子的固定结构中的紧固连接部件进行说明的图(其2)。

图10是对本发明的一个实施方式所涉及的定子的固定结构中的定子芯与壳体的接触部进行说明的图(其1)。

图11是对比较例1所涉及的定子的固定结构中的定子芯与壳体的接触部进行说明的图。

图12是对本发明的一个实施方式所涉及的定子的固定结构中的定子芯与壳体的接触部进行说明的图(其2)。

图13是对比较例2所涉及的定子的固定结构中的定子芯与壳体的接触部进行说明的图。

具体实施方式

以下，对本发明涉及的定子的固定结构以及电动车辆的实施方式进行说明。另外，对同样的或相当的部分附加相同的符号，有时不重复对其的说明。

图1是概略表示应用本发明的一个实施方式所涉及的定子的固定结构的驱动单元的构成的图。在图1所示的例子中，驱动单元1是搭载于作为“电动车辆”的混合动力车辆中的驱动单元，其包括：电动发动机100、壳体200、减速机构300、差速机构400和驱动轴承载部500。

电动发动机100，是具有作为电动机或发电机的功能的旋转电机，具有：通过轴承110可旋转地安装于壳体200的旋转轴120、安装于旋转轴120的转子130、和定子140。定子140具有定子芯141，线圈142卷绕于定子芯141。线圈142通过设于壳体200上的端子板210与供电电缆600A电连接。供电电缆600A的另一端，连接于PCU600。PCU600，通过供电电缆700A电连接于电池(battery)700。由此，电池700与线圈142电连接。

从电动发动机100输出的动力，从减速机构300经差速机构400传递至驱动轴承载部500。传递至驱动轴承载部500的驱动力，经驱动轴(没有图示)作为旋转力传递至车轮(没有图示)，使车辆行驶。

另一方面，在混合动力车辆的再生制动时，车轮由于车体的惯性力而旋转。通过来自车轮的旋转力，经驱动轴承载部500、差速机构400以及减速机构300，驱动电动发动机100。此时，电动发动机100作为发电机进行工作。由电动发动机100发电的电力，经PCU600内的变换器存贮于电池700内。

供电电缆600A、700A，是由U相电缆、V相电缆和W相电缆构成的三相电缆。线圈142，包括U相线圈、V相线圈和W相线圈，这三个线圈的端子连接于三相电缆即供电电缆600A、700A。

另外，电动发动机100的用途，并不限定于混合动力车辆(HV：HybridVehicle)，还可以搭载于其他的“电动车辆”(例如燃料电池车、电动车)。

例如，在混合动力车辆中，有在行驶中使发动机停止的模式(例如，在低车速时由从蓄电机构供给电力的电动机进行行驶的EV行驶模式、在减速时将车辆的动能转换为电能并由蓄电机构回收的再生模式等)，暗噪音(背景噪音、基底噪音)低、比较容易听见齿轮噪音、马达噪音。因此，抑制电动发动机100的驱动时的噪音是很重要的。另外，在将电动发动机100搭载于车辆上时，有由于空间、重量的制约导致采用传动系统、共振系统的噪音对策时受到限制的情况。关键是既能满足这些制约条件又能抑制电动发动机100的驱动时的噪音。

图2是包括本发明的一个实施方式所涉及的定子的固定结构的电动发动机100的剖视图。另外，在图2中，为了方便说明，只对壳体200中的定子收纳部及其附近进行了图示，但壳体200还可以具有定子收纳部以外的部分。

参照图2，壳体200的定子收纳部，包括箱体220以及盖体230。定子芯141，通过层叠铁或铁合金等的板状的磁性体而形成。而且，定子芯141收纳在箱体220内。在图2的例子中，定子芯141的外径，遍及其整个轴方向大致一定。另一方面，在箱体220的内周面上，形成有台阶差。因此，形成定子芯141的外周面与箱体220的内周面的间隙相对较小的部分(A部)和该间隙相对较大的部分(B部)。

图10至图13是说明由图2所示的定子的固定结构所产生的效果的图。这里，图10和图12是对图2所示结构中的定子芯141与箱体220接触的接触部进行说明的图，图11和图13是对比较例1、2所涉及的结构中的定子芯141与箱体220接触的接触部进行说明的图。

参照图10，在本发明的实施方式所涉及的固定结构中，在假设定子芯141的轴心和箱体220的轴心稍有偏离的情况下，定子芯141和箱体220在定子芯141的轴方向的一部分上接触。即，定子芯141与箱体220接触的接触部C，仅沿定子芯141的轴方向的一部分延伸。

与此相对，在比较例1所涉及的固定结构中，与图10的例子同样地在假设定子芯141的轴心和箱体220的轴心稍有偏离的情况下，如图11所示，定子芯141和箱体220在定子芯141的整个轴方向上接触。即，定子芯141与箱体220接触的接触部C，遍及定子芯1 41的整个轴方向延伸。

参照图12，在本实施方式所涉及的固定结构中，在假设定子芯141倾倒直到倾倒角度(0)变为最大的情况下，定子芯141和箱体220，在定子芯141的轴方向上的一点处接触。换言之，为了使即便在定子芯141的倾倒角度(θ)变为最大的情况下该定子芯也不会与箱体220接触，对箱体220的大口径部分的内径进行规定。因此，将定子芯141与箱体220的接触部C，限定于定子芯141的轴方向上的一点。

与此相对，在比较例2所涉及的固定结构中，与图12的例子同样地在假设定子芯141倾倒的情况下，如图13所示，定子芯141与箱体220在定子芯141的轴方向上的一定区域接触。即，定子芯141与箱体220接触的接触部C，在定子芯1 41的轴方向的一定区域内延伸。

如上所述，在本实施方式所涉及的定子的固定结构中，与比较例1、2所涉及的定子的固定结构相比较，定子芯141和箱体220的接触面积减小。这样一来，定子芯141的振动难以传递至箱体220。另外，通过将位于定子芯141的外周面与箱体220的内周面的间隙相对较小的A部(参照图2)的箱体220的内径设为一定(不变)，从而易于进行将定子芯141插入箱体220中时的定子芯141的定位。其结果是，抑制转子130与定子140的心偏离。

通过抑制定子芯141的振动向箱体220传递、以及转子130与定子140的心偏离，从而能够抑制电动发动机100的驱动时的噪音。

另外，优选，箱体220的大口径部分的深度在壳体200的开口部的整体深度的1/2以下左右。这样，通过限制箱体220的大口径部分的深度，从而能够减少定子芯141的倾倒，能够抑制该定子芯与箱体220的接触。

图3至图7是表示图2所示的定子的固定结构的变形例的图。参照图3，定子芯141的外周面与箱体220的内周面的间隙相对较小的A部，也可以相比该间隙相对较大的B部位于盖体230侧。另外，参照图4，上述间隙相对较小的A部与相对较大的B部，还可以通过在箱体220的内周面设置箱体220的内径逐渐增大的锥形部而形成。参照图5至图7，可以使定子芯141的外径沿该定子芯141的轴方向变化而设置上述A部、B部。在这种情况下，如图5、图6所示，可以在定子芯141的外周面形成台阶差，如图7所示，也可以在定子芯141的外周面形成定子芯141的外径逐渐减小的锥形部。

图8、图9是对本实施方式所涉及的定子的固定结构中的紧固连接部件进行说明的图。参照图8、图9，定子芯141具有沿轴方向延伸的孔141A。在孔141A中插入紧固连接部件143。而且，紧固连接部件143的前端部螺纹旋入固定于箱体220。由此，紧固连接部件143的轴向力传递至定子芯141，将定子芯141固定于箱体220。这里，紧固连接部件143的另一端(螺栓的头侧)，未被箱体220支撑。即，在图8、图9的例子中，紧固连接部件143伸臂(片持ち，悬臂、单臂、单柱)支撑于箱体220。在这样的伸臂支撑结构的情况下，在紧固连接部件1 43固定于箱体220的一侧的相反侧(即图8、图9中的上侧)，有紧固连接部件143的振幅变大的倾向，其结果是，电动发动机100的驱动时的定子芯141的振动易于变大。与此相对，在图8、图9的例子中，将定子芯141的外周面与箱体220的内周面的间隙相对较大的B部，相对于该间隙相对较小的A部配置在盖体230侧(即，图8、图9中的上侧)。更加具体而言，在图8的例子中，定子芯141的直径遍及整个轴方向大致一定，与此相对，在靠近紧固连接部件143的前端部(固定部)一侧的箱体220的内径缩小。另外，在图9的例子中，箱体220的内径遍及整个轴方向大致一定，与此相对，靠近紧固连接部件143的前端部(固定部)一侧的定子芯141的外径扩大。这样一来，能够使得在位于图8、图9中上侧的部分(B部)将定子芯141的外周面与箱体220的内周面的间隙设得相对较大，在位于图8、图9中下侧的部分(A部)将定子芯141的外周面与箱体220的内周面的间隙设得相对较小。

根据图8、图9所示的结构，能够抑制在定子芯141的振动较大的部分处定子芯141与箱体220接触，所以能够更加有效地抑制定子芯141的振动向壳体200传递。另外，在图8、图9的例子中，通过在箱体220的内周面或者定子芯141的外周面设置台阶差，从而使定子芯141的外周面与箱体220的内周面的间隙变化，但也可以通过设置箱体220的内径或定子芯141的外径逐渐变化的锥形部而使定子芯141的外周面与箱体220的内周面的间隙变化。另外，也可以并用上述台阶差和锥形部，使定子芯141的外周面与箱体220的内周面的间隙变化。

上述内容简要来说，如下所述。即，本实施方式所涉及的定子的固定结构，具备：包括定子芯141的定子140、和具有收纳定子芯141的开口部的壳体200；壳体200包括作为“第一部分”的A部和作为“第二部分”的B部，在该A部中开口部的内周面与定子芯141的间隙相对较小且开口部的内径一定，该B部沿定子芯141的轴方向与A部并列、其中开口部的内周面与定子芯141的间隙相对较大。

这里，一种情况，如图2至图4所示，通过使壳体200的开口部的内径沿定子芯141的轴方向变化，从而使A部、B部中的上述间隙不同。

另外，另一种情况，如图5至图7所示，通过使定子芯141的外径沿定子芯141的轴方向变化，从而使A部、B部中的上述间隙不同。

在上述定子的固定结构中，以即便在定子芯141的倾倒角度(θ)最大的情况下壳体200的B部与定子芯141也分离的方式，确定B部中的开口部的内周面与定子芯141之间的间隙。

另外，上述定子的固定结构，还具备紧固连接部件143，该紧固连接部件143沿定子芯141的轴方向插入该定子芯141、其一端固定于壳体200，由此将定子芯141紧固连接于壳体200。壳体200的A部，相对于B部位于紧固连接部件143固定于壳体200的一侧(即，图8中的下侧)。

根据本实施方式所涉及的定子的固定结构，因为在壳体200的A部中开口部的内周面与定子芯141的间隙较小，所以易于高精度地进行定子芯141的定位。另外，因为在壳体200的B部中上述间隙较大，所以抑制开口部的内周面与定子芯141的接触，降低壳体200与定子芯141的接触面积。于是，能够抑制定子芯141的振动传递至壳体200。该结果是，抑制电动发动机100的驱动时的振动以及噪音。

另外，因为定子芯141与壳体200的接触面积较小，所以即便在定子芯141的倾倒角较大的情况下，该变形对壳体200的影响较小，能够抑制壳体200的密封性等受损的情况。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但应该认识到本次公开的实施方式在所有方面都是举例表示，并非限制性的表述。本发明的范围由权利要求表示，并包括权利要求的等同替换以及在权利要求范围内的所有的变更。

本发明能够适用于例如定子的固定结构以及电动车辆等。

Claims

1.一种定子的固定结构，具备：

包括定子芯(141)的定子(140)，和

具有收纳所述定子芯(141)的开口部的壳体(200)；

所述壳体(200)包括：与所述定子芯(141)的一方轴方向端部侧的外周面相对、所述开口部的内径一定的第一部分(A)，和与所述定子芯(141)的另一方轴方向端部侧的外周面相对、以与所述定子芯(141)直接相对并与该定子芯(141)分离的方式形成的第二部分(B)；

将所述第二部分(B)中的所述开口部的内周面与所述定子芯(141)之间的间隙，设为大于所述第一部分(A)中的所述开口部的内周面与所述定子芯(141)之间的间隙；

所述定子芯(141)通过层叠板状的磁性体而形成；

所述定子芯(141)具有沿其轴方向延伸的孔(141A)，以从所述第二部分(B)向所述第一部分(A)延伸的方式插入所述孔(141A)的紧固连接部件(143)的一端部被固定于所述壳体(200)，从而所述定子芯(141)固定于所述壳体(200)；

所述紧固连接部件的与所述一端部相对的另一端部没有被所述壳体支承，所述紧固连接部件在所述一端部以悬臂方式被支承。

2.根据权利要求1所述的定子的固定结构，其中，

通过使所述壳体(200)的开口部的内径沿所述定子芯(141)的轴方向变化，使所述第一以及第二部分(A、B)中的所述开口部的内周面与所述定子芯(141)之间的间隙不同。

3.根据权利要求1所述的定子的固定结构，其中，

通过使所述定子芯(141)的外径沿所述定子芯(141)的轴方向变化，使所述第一以及第二部分(A、B)中的所述开口部的内周面与所述定子芯(141)之间的间隙不同。

4.根据权利要求1所述的定子的固定结构，其中，

所述第二部分(B)的深度为所述开口部整体深度的1/2以下。

5.根据权利要求1所述的定子的固定结构，其中，

所述第二部分(B)中的所述开口部的内周面与所述定子芯(141)之间的间隙被确定为，即便在所述定子芯(141)的倾倒角度最大的情况下所述壳体(200)的第二部分(B)与所述定子芯(141)也分离。

6.根据权利要求1所述的定子的固定结构，其中，

还具备紧固连接部件(143)，通过将所述紧固连接部件(143)沿所述定子芯(141)的轴方向插入该定子芯(141)、将其一端固定于所述壳体(200)，从而将所述定子芯(141)紧固连接于所述壳体(200)；

所述第一部分(A)相对于所述第二部分(B)位于所述紧固连接部件(143)固定于所述壳体(200)的一侧。

7.一种电动车辆，其中，

具备如权利要求1所记载的定子的固定结构。

8.根据权利要求1所述的定子的固定结构，其中，

所述定子芯(141)的外径，遍及其整个轴方向为一定，在所述壳体(200)的内周面形成有台阶差。

9.根据权利要求1所述的定子的固定结构，其中，

所述定子芯(141)，能够以该定子芯(141)的轴心相对于所述壳体(200)中的定子收纳部的轴心偏离的状态固定于所述壳体(200)。

10.根据权利要求1所述的定子的固定结构，其中，

所述定子芯(141)通过层叠板状的磁性体而形成；

所述定子芯(141)具有沿其轴方向延伸的孔(141A)，以从所述第二部分(B)朝向所述第一部分(A)的方式插入所述孔(141A)的紧固连接部件(143)的前端部被固定于所述壳体(200)，从而所述定子芯(141)固定于所述壳体(200)；

所述定子芯(141)，能够以该定子芯(141)的轴心相对于所述壳体(200)中的定子收纳部的轴心倾斜的状态固定于所述壳体(200)。

11.根据权利要求1所述的定子的固定结构，其中，

通过将所述壳体(200)中的所述第二部分(B)的所述开口部的内径，设为大于所述壳体(200)中的所述第一部分(A)的所述开口部的内径，从而将所述第二部分(B)中的所述开口部的内周面与所述定子芯(141)之间的间隙，设为大于所述第一部分(A)中的所述开口部的内周面与所述定子芯(141)之间的间隙。

12.根据权利要求1所述的定子的固定结构，其中，

在所述壳体(200)的所述第一部分(A)中的所述开口部的内周面与所述定子芯(141)之间，遍及全周地形成有间隙。

13.一种定子的固定结构，具备：

包括定子芯(141)的定子(140)，和

具有收纳所述定子芯(141)的开口部的壳体(200)；

所述壳体(200)包括：与所述定子芯(141)的一方轴方向端部侧的外周面相对、所述开口部的内径一定的第一部分(A)，和与所述定子芯(141)的另一方轴方向端部侧的外周面相对、为了抑制来自所述定子芯(141)的振动的传递以与该定子芯(141)分离的方式形成的第二部分(B)；

所述定子芯(141)通过层叠板状的磁性体而形成；