CN110350686A - 旋转电机及旋转电机的振动抑制构造 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在实现了结构的简化的基础上，能够抑制噪音的产生的旋转电机及旋转电机的振动抑制构造。本发明的旋转电机(1)具备定子铁心(11)、壳体(2)及紧固连结构件(30)。紧固连结构件(30)具备：具有穿过贯通孔(25)并穿入安装孔(49)的轴部(71)、以及从轴部(71)中的相对于定子铁心而与壳体侧相反一侧的端部伸出的头部(72)的螺栓(52)；包围轴部(71)的周围并且在轴向上夹持在头部(72)与定子铁心之间的垫圈(51)；设为供轴部(71)嵌合的筒状、在安装孔(49)内螺纹接合于壳体的筒部(61)；及包围轴部(71)的周围并且在轴向上夹持在定子铁心与壳体之间的凸缘部(62)。

Description

旋转电机及旋转电机的振动抑制构造

技术领域

本发明涉及旋转电机及旋转电机的振动抑制构造。

背景技术

在旋转电机中，通过向线圈供给电流而在定子铁心形成磁场，在转子的永久磁铁与定子铁心之间产生磁吸力、磁斥力(电磁激励)。由此，转子相对于定子旋转。

在上述的旋转电机中，有可能因上述的电磁激励而在定子产生圆环0阶模式的振动(定子铁心呈同心圆形状地伸缩的振动)。定子的振动通过保持定子的壳体而向周围传递。此时，电磁激励当激发以壳体的结构为起因的共振模式时，有可能成为刺耳的声音而向车室传递。

于是，例如在日本特开2010-141946号公报中，公开有一种定子铁心被分割为层叠多个电磁钢板而成的多个块的结构。在各块形成有用于将定子铁心固定于壳体的凸起部。形成于各块的凸起部在各块间使相位不同而配置。由此，避免在各块间振动的波腹的位置重叠，能够减低旋转电机的振动及噪音。

发明内容

发明要解决的课题

然而，在上述的以往技术中，既需要设定凸起部的位置，又需要在各块间使壳体与定子铁心的固定位置在轴向上不同等，因此，有可能导致结构的复杂化。

本发明的目的在于，提供一种在实现了结构的简化的基础上，能够抑制噪音的产生的旋转电机及旋转电机的振动抑制构造。

用于解决课题的方案

(1)本发明的一方案的旋转电机具备：筒状的定子铁心(例如、实施方式中的定子铁心11)，其装配有线圈(例如实施方式中的线圈12)；壳体(例如、实施方式中的壳体2)，其收容所述定子铁心；以及紧固连结构件(例如、实施方式中的紧固连结构件30)，其穿过所述定子铁心的贯通孔(例如、实施方式中的贯通孔25)、以及形成于所述壳体上的沿所述轴向延伸的安装孔(例如、实施方式中的安装孔49)而将所述定子铁心与所述壳体彼此紧固连结，所述贯通孔在轴向上贯穿所述定子铁心，所述紧固连结构件具备：芯材(例如、实施方式中的螺栓52)，其具有穿过所述贯通孔并穿入所述安装孔的插通部(例如、实施方式中的轴部71)、以及从所述插通部中的相对于所述定子铁心而与所述壳体侧相反一侧的端部伸出的头部(例如、实施方式中的头部72)；第一缓冲部(例如、实施方式中的垫圈51)，其包围所述插通部的周围，并且在所述轴向上夹持在所述头部与所述定子铁心之间；第二缓冲部(例如、实施方式中的筒部61)，其设为供所述插通部嵌合的筒状，在所述安装孔内螺纹接合于所述壳体；以及第三缓冲部(例如、实施方式中的凸缘部62)，其包围所述插通部的周围，并且在所述轴向上夹持在所述定子铁心与所述壳体之间。

(2)在上述(1)方案的旋转电机中，也可以是，所述插通部螺纹接合于所述第二缓冲部。

(3)在上述(1)或(2)方案的旋转电机中，也可以是，所述第二缓冲部及所述第三缓冲部一体地形成。

(4)在上述(1)～(3)中任一方案的旋转电机中，也可以是，所述第一缓冲部及所述第三缓冲部中的至少任一方通过在所述轴向上层叠树脂部(例如、实施方式中的树脂部100、120)与金属部(例如、实施方式中的金属部101、121)而构成。

(5)在上述(1)～(4)中任一方案的旋转电机中，也可以是，所述第二缓冲部通过在所述插通部的径向上层叠树脂部(例如、实施方式中的树脂部110)与金属部(例如、实施方式中的金属部111)而构成。

(6)在上述(4)或(5)方案的旋转电机中，也可以是，所述树脂部由PEEK材料形成。

(7)本发明的一方案的旋转电机的振动抑制构造是装配有线圈的筒状的定子铁心利用紧固连结构件而紧固连结于壳体上的旋转电机的振动抑制构造，其中，在所述定子铁心上形成有在轴向上贯穿所述定子铁心的贯通孔，在所述壳体上形成有沿所述轴向延伸并且与所述贯通孔连通的安装孔，所述紧固连结构件具备：芯材，其具有穿过所述贯通孔并穿入所述安装孔的插通部、以及从所述插通部中的相对于所述定子铁心而与所述壳体侧相反一侧的端部伸出的头部；第一缓冲部，其包围所述插通部的周围，并且在所述轴向上夹持在所述头部与所述定子铁心之间；第二缓冲部，其设为供所述插通部嵌合的筒状，在所述安装孔内螺纹接合于所述壳体；以及第三缓冲部，其包围所述插通部的周围，并且在所述轴向上夹持在所述定子铁心与所述壳体之间。

发明效果

根据上述(1)、(7)方案，在芯材与定子铁心之间、芯材与壳体之间、以及定子铁心与壳体之间分别隔有缓冲部。即，在本方案中，即使是在壳体、定子铁心及芯材由金属材料形成的情况下，壳体、定子铁心及芯材彼此也构成为不直接接触。

因此，在旋转电机的动作中在定子铁心产生的振动由各缓冲部缓和(衰减)。由此，能够抑制定子铁心的振动从定子铁心向壳体直接、或从定子铁心经由芯材向壳体间接传递的情形。其结果是，能够抑制定子铁心的振动在车室内等成为噪音而被传递的情形。

而且，在本方案中，不伴有定子铁心中的贯通孔的位置等的变更，因此，能够以比较简单的结构来抑制伴随于定子铁心的振动的噪音的产生。

根据上述(2)方案，插通部螺纹接合于第二缓冲部，因此能够使芯材与第二缓冲部稳定地嵌合。由此，能够使定子铁心稳定地固定于壳体。因此，能够抑制由伴随于振动的晃动等引起的噪音的产生。

根据上述(3)方案，第二缓冲部及第三缓冲部一体形成，因此，与将第二缓冲部和第三缓冲部分体地形成的情况相比，能够抑制部件个数的增加，并且能够使向壳体的组装性提高。

根据上述(4)方案，通过将第一缓冲部及第三缓冲部中的至少任一方设为树脂部与金属部的层叠构造，从而变得容易确保缓冲部的强度。因此，能够使旋转电机的耐久性进一步提高。

根据上述(5)方案，通过将第二缓冲部设为树脂部与金属部的层叠构造，从而变得容易确保缓冲部的强度。因此，能够使旋转电机的耐久性进一步提高。

根据上述(6)方案，通过对缓冲部使用PEEK材料，从而即使是在将缓冲部用作紧固连结构件的一部分的情况下，也能够确保能够经得住作用于紧固连结构件的轴力的压缩强度。由此，能够确保旋转电机的耐久性。

附图说明

图1是第一实施方式的旋转电机的简要结构图(剖视图)。

图2是与图1的II-II线相当的剖视图。

图3是与图2的III-III线相当的剖视图。

图4是第二实施方式的旋转电机的剖视图，是与图3相当的剖视图。

图5是第二实施方式的其他结构的旋转电机的剖视图，是与图3相当的剖视图。

附图标记说明

1…旋转电机

2…壳体

3…定子

11…定子铁心

12…线圈

25…贯通孔

30…紧固连结构件

49…安装孔

51…垫圈(第一缓冲部)

52…螺栓(芯材)

61…筒部(第二缓冲部)

62…凸缘部(第三缓冲部)

71…轴部(插通部)

72…头部

100…树脂部

101…金属部

102…树脂部

110…树脂部

111…金属部

120…树脂部

121…金属部。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，有时对与以下说明的各实施方式对应的结构标注同一标号并省略说明。

(第一实施方式)

[旋转电机]

图1是示出实施方式的旋转电机1的整体构成的简要结构图(剖视图)。

图1所示的旋转电机1例如是搭载于混合动力机动车、电动机动车等车辆的行驶用马达。不过，本发明的构成不限于行驶用马达，也能够适用于发电用马达、其他用途的马达、车辆用以外的旋转电机(包括发电机)。

旋转电机1具备壳体2、定子3、转子4及输出轴5。

输出轴5以能够旋转的方式支承于壳体2。

转子4具有转子铁心6和安装于转子铁心6的磁铁(未图示)。转子铁心6形成为外嵌于输出轴5的筒状。需要说明的是，在以下的说明中，存在以下情况：将沿着输出轴5的轴线C的方向简称为轴轴向、将与轴线C正交的方向称为径向、将绕轴线C的方向称为轴周向。

<定子>

定子3具备定子铁心11和装配于定子铁心11的线圈12。

图2是与图1的II-II线相当的剖视图。

如图2所示，定子铁心11形成为从径向的外侧包围转子4的筒状。定子铁心11通过在轴轴向上层叠对电磁钢板实施冲裁加工等而形成的环状的板而构成。需要说明的是，定子铁心11也可以是所谓的压粉铁心。

定子铁心11具有背轭部21和多个齿部22。

背轭部21形成为与轴线C配置在同轴上的筒状。在背轭部21的外周面，形成有向径向的外侧突出的安装片24。在安装片24形成有在轴轴向上贯穿安装片24的贯通孔25。贯通孔25在从轴轴向观察的俯视下形成为圆形状。安装片24利用插入到贯通孔25内的紧固连结构件30而固定于壳体2。安装片24在轴周向上隔开间隔地形成有多个。在本实施方式中，例如以60°的间隔形成有6个安装片24。不过，安装片24的个数、位置等能够适当变更。

各齿部22从背轭部21的内周面向径向的内侧突出。各齿部22在轴周向上隔开间隔地形成有多个。在轴周向上相邻的齿部22之间，形成有供线圈12穿过的插槽23。插槽23在轴轴向上贯穿定子铁心11。

线圈12以局部收容在定子铁心11的插槽23内的状态装配于定子铁心11。线圈12具有在轴周向上互相以120°的相位差而配置的U相线圈、V相线圈及W相线圈。

如图1所示，壳体2在将输出轴5支承为能够旋转的状态下、将定子3及转子4收容于内部。在壳体2中，在定子铁心11的与安装片24在轴轴向上对置的位置，形成有支承上述的安装片24的台座部31。

图3是与图2的III-III线相当的剖视图。

如图3所示，在台座部31形成有安装孔49。安装孔49在轴轴向上贯穿台座部31。不过，安装孔49向朝向轴轴向上的至少定子铁心11的方向开口即可。在安装孔49的内周面形成有内螺纹部。

接着，对旋转电机1的振动抑制构造P进行详细叙述。振动抑制构造P是将定子铁心11(安装片24)与壳体2(台座部31)用紧固连结构件30进行紧固连结的构造。需要说明的是，振动抑制构造P在各安装片24中均为同样的结构。因此，在以下的说明中，以一安装片24和台座部31处的振动抑制构造P为例进行说明。

紧固连结构件30主要具备夹装构件50、垫圈51及螺栓(芯材)52。需要说明的是，在以下的说明中，存在以下情况：将沿着螺栓52的轴线O的方向简称为螺栓轴向、将与轴线O正交的方向称为螺栓径向、将绕轴线O的方向称为螺栓周向。在该情况下，轴轴向与螺栓轴向互相平行。在以下的说明中，以螺栓轴向中的、从定子3朝向台座部31的方向为第一侧、从台座部31朝向定子3的方向为第二侧进行说明。

夹装构件50夹装于螺栓52与台座部31之间、以及定子铁心11与台座部31之间。夹装构件50作为缓和定子铁心11的振动并抑制向壳体2的振动传递的缓冲部而发挥功能。夹装构件50由作为刚性比金属材料的刚性低的材料的树脂材料形成。在本实施方式中，优选使用例如树脂材料中的压缩强度比较高的材料以便能够经得住作用于紧固连结构件30的轴力。作为这样的材料，在本实施方式中，优选使用PEEK(Poly Ether Ether Ketone)材料。作为PEEK材料以外的材料，可以使用聚缩醛、PPS(Poly Phenylene Sulfide Resin)、酚醛树脂、环氧树脂、FRP(Fiber-Reinforced Plastics)等。

夹装构件50是筒部(第二缓冲部)61和凸缘部(第三缓冲部)62一体形成而得到的结构。不过，筒部61及凸缘部62也可以分体地形成。

筒部61沿着螺栓轴向延伸。在筒部61的外周面形成有外螺纹部。筒部61螺纹接合于壳体2的安装孔49内。另一方面，在筒部61的内周面形成有内螺纹部。

凸缘部62从筒部61中的螺栓轴向的第二侧端部向螺栓径向的外侧伸出。凸缘部62在螺栓轴向上夹持在台座部31与安装片24之间。即，定子铁心11以在俯视下使安装片24的贯通孔25与筒部61重合的状态抵接于凸缘部62。

垫圈51形成为与轴线O配置在同轴上的环状。垫圈51作为缓和定子铁心11的振动并抑制向壳体2的振动传递的缓冲部而发挥功能。垫圈51配置在安装片24中的、朝向轴轴向的第二侧的面上。

螺栓52经由夹装构件50将定子铁心11紧固连结于台座部31。具体而言，在螺栓52的轴部71，至少在顶端部的外周面形成有外螺纹部。轴部71贯穿贯通孔25，并且在筒部61内螺纹接合于内螺纹部。需要说明的是，轴部71也可以在螺纹接合于筒部61的状态下、进一步利用粘接剂等粘接于筒部61。

螺栓52的头部72从轴部71中的基端部向螺栓径向的外侧伸出。在轴部71螺纹接合于筒部61的状态下，头部72在与安装片24之间夹持垫圈51。

<作用>

接着，作为上述的旋转电机1的作用，对圆环0阶模式下的振动产生时的动作进行说明。

如图2、图3所示，在旋转电机1的动作中，在定子铁心11产生使定子铁心11在轴径向上伸缩变形的电磁激励。由此，定子铁心11主要在轴径向上进行往复振动。

在此，在本实施方式中，在螺栓52与定子铁心11之间、螺栓52与台座部31之间、以及定子铁心11与台座部31之间分别隔有缓冲部(夹装构件50及垫圈51)。即，在本实施方式中，由金属材料形成的壳体2、定子铁心11及螺栓52彼此构成为不直接接触。

因此，在定子铁心11产生的振动由夹装构件50、垫圈51缓和(衰减)。由此，能够抑制定子铁心11的振动从安装片24向台座部31直接传递、或从安装片24经由紧固连结构件30向台座部31间接传递。在该情况下，向螺栓52、台座部31传递未由夹装构件50、垫圈51衰减完的振动。其结果是，能够抑制旋转电机1的振动在车室内等成为噪音而被传递的情形。

而且，在本实施方式中，不伴有安装片24的位置、安装片24与台座部31的安装位置等的变更，因此，能够以比较简单的结构来抑制伴随于圆环0阶模式的振动的噪音的产生。

尤其是，在本实施方式中，设为在安装孔49内、在台座部31与轴部71之间隔有筒部61的结构。

根据该结构，伴随着筒部61的追加，即使扩大了安装孔49的内径，也能够抑制对定子铁心11的磁路造成影响。即，与使在贯通孔25内，在安装片24与轴部71之间隔有筒部61的结构不同，即使扩大了安装孔49的内径，也不会被大径化了的安装孔49遮挡形成于定子铁心11的磁路。由此，能够维持旋转电机1的旋转性能。

在本实施方式中，轴部71螺纹接合于筒部61，因此，能够使螺栓52与夹装构件50稳定地嵌合。由此，能够使定子铁心11稳定地固定于壳体2。因此，能够抑制由伴随于振动的晃动等引起的噪音的产生。

在本实施方式中，一体形成筒部61及凸缘部62，因此，与将筒部61和凸缘部62分体地形成的情况相比，能够抑制部件个数的增加，并且能够使向壳体2的组装性提高。

在本实施方式中，通过将PEEK材料使用于缓冲部，从而即使在将缓冲部用作紧固连结构件30的一部分的情况下，也能够确保能够经得住作用于紧固连结构件30的轴力的压缩强度。由此，能够确保旋转电机1的耐久性。

(第二实施方式)

图4是第二实施方式的旋转电机1的剖视图，是与图3相当的剖视图。在第二实施方式中，在将上述的缓冲部形成为树脂部与金属部的层叠构造这一点上与上述的第一实施方式不同。需要说明的是，在图4以后，省略了形成于台座部31、夹装构件50的外螺纹部或内螺纹部的图示。

在图4所示的旋转电机1的振动抑制构造P中，垫圈51通过使树脂部100与金属部101在螺栓轴向上层叠而构成。树脂部100及金属部101设为与轴线O同轴，并且形成为内径及外径彼此同等的环状。树脂部100及金属部101可以通过使分体的构件彼此重叠而形成，也可以通过嵌件成形等而一体地形成。在本实施方式中，树脂部100可以使用与上述的第一实施方式同样的材料。金属部101例如可以使用不锈钢等。

垫圈51在使树脂部100朝向定子铁心11的状态下、在螺栓轴向上夹持在定子铁心11与头部72之间。需要说明的是，树脂部100及金属部101的螺栓轴向上的厚度设为同等。不过，也可以使树脂部100及金属部101的厚度各自不同。另外，垫圈51也可以在使金属部101朝向定子铁心11的状态下、夹持在定子铁心11与头部72之间。

夹装构件50的筒部61通过使树脂部110与金属部111在螺栓径向上层叠而构成。具体而言，树脂部110包围金属部111的周围。在该情况下，在树脂部110的外周面形成有螺纹接合于台座部31的外螺纹部，在金属部111的内周面形成有螺纹接合于轴部71的内螺纹部。需要说明的是，也可以是，如图5所示，筒部61的金属部111配置在外侧，筒部61的树脂部110配置在内侧。另外，树脂部110及金属部111可以分体地形成，也可以一体地形成。

树脂部110及金属部111的螺栓径向上的厚度为互相同。不过，也可以使树脂部110及金属部111的厚度互不相同。

在本实施方式中，凸缘部62从树脂部110沿螺栓径向伸出。不过，如图5所示，关于凸缘部62，也可以是树脂部120与金属部121在螺栓轴向上层叠而得到的结构。在该情况下，通过筒部61的树脂部110与凸缘部62的树脂部120以连续的方式形成，从而夹装构件50的加工变得容易。

在本实施方式中，通过将缓冲部设为树脂部100、110及金属部101、111的层叠构造，从而变得容易确保缓冲部的强度。因此，能够使旋转电机1的耐久性进一步提高。

需要说明的是，在上述的第二实施方式中，对树脂部及金属部为2层构造的情况进行了说明，但并非仅限定于该结构。例如也可以如图5所示的垫圈51那样，设为树脂部100、102和金属部101的3层构造。在该情况下，通过在树脂部100、102处夹入金属部101，从而能够抑制金属材料彼此的接触。

需要说明的是，缓冲部的层叠构造能够任意采用于垫圈51、筒部61及凸缘部62中的至少任一构件。

以上，对本发明的优选的实施例进行了说明，但本发明不限定于这些实施例。在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行结构的附加、省略、置换及其他变更。本发明不由前述的说明限定，仅由附上的技术方案限定。

例如，在上述的实施方式中，对通过螺纹接合来使轴部71嵌合于筒部61的结构进行了说明，但不是仅限于该结构，也可以通过压入等来使轴部71嵌合于筒部61。

在上述的实施方式中，主要对圆环0阶模式的振动产生时进行了说明，但在圆环0阶以外的变形模式中，也能够采用本发明的结构。

除此之外，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够适当将上述的实施方式中的结构要素替换为周知的结构要素，另外，也可以适当组合上述的变形例。

Claims (7)

1.一种旋转电机，其中，

所述旋转电机具备：

筒状的定子铁心，其装配有线圈；

壳体，其收容所述定子铁心；以及

紧固连结构件，其穿过所述定子铁心的贯通孔、以及形成于所述壳体上的沿所述轴向延伸的安装孔而将所述定子铁心与所述壳体彼此紧固连结，所述贯通孔在轴向上贯穿所述定子铁心，

所述紧固连结构件具备：

芯材，其具有穿过所述贯通孔并穿入所述安装孔的插通部、以及从所述插通部中的相对于所述定子铁心而与所述壳体侧相反一侧的端部伸出的头部；

第一缓冲部，其包围所述插通部的周围，并且在所述轴向上夹持在所述头部与所述定子铁心之间；

第二缓冲部，其设为供所述插通部嵌合的筒状，在所述安装孔内螺纹接合于所述壳体；以及

第三缓冲部，其包围所述插通部的周围，并且在所述轴向上夹持在所述定子铁心与所述壳体之间。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，

所述插通部螺纹接合于所述第二缓冲部。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，

所述第二缓冲部及所述第三缓冲部一体地形成。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的旋转电机，

所述第一缓冲部及所述第三缓冲部中的至少任一方通过在所述轴向上层叠树脂部与金属部而构成。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的旋转电机，

所述第二缓冲部通过在所述插通部的径向上层叠树脂部与金属部而构成。

6.根据权利要求4或5所述的旋转电机，

所述树脂部由PEEK材料形成。

7.一种旋转电机的振动抑制构造，其是装配有线圈的筒状的定子铁心利用紧固连结构件而紧固连结于壳体上的旋转电机的振动抑制构造，其中，

在所述定子铁心上形成有在轴向上贯穿所述定子铁心的贯通孔，

在所述壳体上形成有沿所述轴向延伸并且与所述贯通孔连通的安装孔，

所述紧固连结构件具备：

芯材，其具有穿过所述贯通孔并穿入所述安装孔的插通部、以及从所述插通部中的相对于所述定子铁心而与所述壳体侧相反一侧的端部伸出的头部；

第一缓冲部，其包围所述插通部的周围，并且在所述轴向上夹持在所述头部与所述定子铁心之间；

第二缓冲部，其设为供所述插通部嵌合的筒状，在所述安装孔内螺纹接合于所述壳体；以及

第三缓冲部，其包围所述插通部的周围，并且在所述轴向上夹持在所述定子铁心与所述壳体之间。