JP2003244871A - 回転電機のステータ支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 三重構造の回転電機におけるステータ支持の
ための構成部品が鉄損を生ずることのないようにしたス
テータ支持構造を提案する。 【解決手段】 アウターロータ23は、左端をベアリング
25で、右端をフランジ28を介しベアリング27でハウジン
グ24に回転自在に支持する。インナーロータ22はシャフ
ト29に結合し、該シャフト29の左端をベアリング30によ
りハウジング24に、右端をベアリング31によりフランジ
内周筒部28a内に回転自在に支持する。ステータ21はブ
ラケット32をビス34でハウジング24に固定し、他方のブ
ラケット33は、スペーサ35に植設したスタッドボルト36
でスペーサ35に取着し、フランジ内周筒部28aとの間に
両者の相対回転を許容するベアリング38を介在させ、ブ
ラケット33およびスペーサ35をステータ21に向け付勢し
て、発生した面圧によりステータ21を支持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機（電動機
や発電機）におけるステータの支持構造関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】回転電機としては従来、例えば特開２０
００−１１２２２１号公報に記載のごとく、そして図１
に示すように、１個のステータ１と、その内外周にそれ
ぞれ同軸に配置したインナーロータ２およびアウターロ
ータ３とよりなる三重構造の回転電機が知られている。

【０００３】上記のステータ１、インナーロータ２およ
びアウターロータ３をハウジング４内に収納するに当た
っては、アウターロータ３の両端をベアリング５，６に
よりハウジング４に回転自在に支持し、ベアリング６の
側で中空のアウターロータシャフト７に連続させる。イ
ンナーロータ２はインナーロータシャフト８に結合し、
該シャフト８の一端をベアリング９によりハウジング４
に、また他端をベアリング１０により中空のアウターロ
ータシャフト７内に回転自在に支持する。

【０００４】ステータ１は、アウターロータシャフト７
が存在する側をハウジング４に支持することができない
ため、以下の支持構造とする。ステータ１は円周方向に
配列した多数のステータピースで構成されるが、各ステ
ータピースに軸線方向貫通孔１ａを穿設し、これに挿通
したボルト１１によりプレート１２を介して各ステータ
ピースをハウジング４の対応端壁に緊締する。

【０００５】なおステータ１の取り付け構造としてはそ
の他に、円周方向に配列したステータピースを軸線方向
両側のブラケットにより挟み込み、隣り合うステータピ
ース間に配置したボルトで両ブラケットを介しステータ
ピースを緊締することによりステータをハウジングに支
持する構成も採用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし何れのステータ
支持構造にあっても、ステータの軸線方向全長に亘って
ステータ支持ボルトが存在することとなり、多くの場合
がそうであるようにこのボルトを鉄などの磁性材で造る
場合ボルトがロータ磁界の通り道になることがあり、ボ
ルトに渦電流が発生して鉄損を生じさせるという問題が
あった。

【０００７】なお、この問題解決のためステータ支持ボ
ルトをステンレスなどの非磁性材で造ることも考えられ
るが、この場合ボルトの強度を要求通りに確保するのが
困難で、必要なステータ支持強度を確保し得るような軸
力に耐えるようにするとボルト直径が大きくなって、軸
線方向にみた時のステータ断面積が低減され回転電機の
性能低下を生ずるという別の問題が発生する。

【０００８】本発明は、上記の問題がステータの軸線方
向全長に亘ってステータ支持ボルトが延在する事実に起
因するとの認識に基づき、かようなボルトを用いること
なくステータを支持し得る構成とすることで上記の問題
を解消した回転電機のステータ支持構造を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的のため本発明に
おいては、請求項１に記載のごとく、円周方向に配列し
た多数のステータピースを軸線方向両側から挟み込んで
ステータを構成する一対のブラケットのうち、一方のブ
ラケットは回転電機のハウジングに固定する。そして他
方のブラケットはこれを、ステータから遠い該他方のブ
ラケットの側に配置したスラスト発生機構によりステー
タに向け付勢し、これにより当該他方のブラケットおよ
びステータ間に発生する面圧によりステータを支持する
構成となす。

【００１０】

【発明の効果】かかる本発明のステータ支持構造によれ
ば、ステータの軸線方向全長に亘って延在するようなボ
ルトを何ら必要とすることなしにステータをハウジング
に支持し得ることから、ステータ支持構造の構成部品が
ロータ磁界の通り道になることがなく、当該部品に渦電
流が発生して鉄損を生じさせるという前記の問題を回避
し得ると共に、ステータ支持構造の如何なる構成部品
も、軸線方向にみた時のステータ断面積を低減させるこ
とがなくて、回転電機を性能低下させるという前記の問
題も回避し得る。

【００１１】なおステータ支持構造を請求項１に記載の
ように構成するに当たっては、請求項２に記載のごと
く、上記他方のブラケットとステータとの間にスペーサ
を介在させ、ステータから遠い側において当該スペーサ
に植設したスタッドボルトで上記他方のブラケットをス
ペーサに取着し、前記スラスト発生機構が当該他方のブ
ラケットを介しスペーサをステータに向け付勢し、これ
によりスペーサおよびステータ間に発生する面圧でステ
ータを支持するよう構成するのが良い。この場合、スペ
ーサの厚さにより上記の面圧を調整することができ、こ
の面圧を必要最小限の値にすることができる。

【００１２】またステータ支持構造を請求項２に記載の
ように構成する場合、請求項３に記載のごとく、上記他
方のブラケットに沿うよう延在するフランジをアウター
ロータに設け、当該フランジの内周部と上記他方のブラ
ケットの内周部との間に、これらフランジおよびブラケ
ットが相互に接近するのを阻止しつつ相対回転し得るよ
うにするベアリングを介在させて前記のスラスト発生機
構を構成するのが良い。かかる構成によれば、アウター
ロータをスラスト発生機構に利用することができて大い
に有利である。

【００１３】更に請求項４に記載のごとく、請求項３に
おけるスタッドボルトに代えて前記スペーサに向け進出
するよう前記他方のブラケットにねじ込んだねじ込みボ
ルトを設け、当該ボルトのねじ込みで進出するボルト先
端によってもスペーサをステータに向け付勢するよう構
成するのが良い。この場合、ねじ込みボルトのねじ込み
量により前記の面圧を調整することができ、この面圧を
最適値に調整することができる。

【００１４】またステータ支持構造を請求項４に記載の
ように構成する場合、請求項５に記載のごとく、前記ス
ペーサから遠い前記他方のブラケットの側にブラケット
カバーを配置し、該他方のブラケットの内周部に設けた
スラスト台座と前記ブラケットカバーの内周部との間に
前記ベアリングを挟んで軸線方向に位置決めし、該ベア
リングを前記フランジの内周部においても軸線方向に位
置決めするのが良い。この場合、上記ベアリングの位置
決めが確実になされて、前記ねじ込みボルトのねじ込み
量による面圧調整を更に確実なものにすることができ
る。

【００１５】なお請求項２乃至５に記載のステータ支持
構造においては、請求項６に記載のごとく、前記スペー
サを弾性材で構成し、その弾性変形差により前記ステー
タピースの軸線方向長さのアンバランスを吸収するよう
構成するのが良く、この場合、ステータピースの軸線方
向長さのアンバランスを気にする必要がなくて製造コス
トの低減を実現することができると共に、当該アンバラ
ンスによっても各ステータピースに作用する前記の面圧
を一様なものにすることができてステータ支持に関する
信頼性が向上する。

【００１６】また請求項３乃至６に記載のステータ支持
構造においては、請求項７に記載のごとく、前記他方の
ブラケットから遠い前記フランジの側でこのフランジを
ハウジングに回転自在に支持するアウターロータ支持ベ
アリングを付加して設け、この付加したアウターロータ
支持ベアリングを介しハウジングによってもフランジを
ステータから遠ざかる軸線方向に抑止し得るよう構成す
るのが良い。この場合、フランジに作用するスラスト反
力を、上記付加したアウターロータ支持ベアリングを介
しハウジングによっても支えることができるため、前記
の面圧管理が更に容易に、且つ確実になる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。図２は、本発明の一実施の形
態になるステータ支持構造を具えた回転電機の上半分を
断面として示す。この回転電機は１個のステータ２１を
具え、その内周にインナーロータ２２を同軸に配置し、
外周にアウターロータ２３を同軸に配置した三重構造と
なす。

【００１８】なお２４は回転電機のハウジングを示し、
このハウジング２４内に上記のステータ２１、インナー
ロータ２２およびアウターロータ２３を収納する。アウ
ターロータ２３は、図の左端をアウターロータ支持ベア
リング２５によりハウジング２４の端蓋２６上に回転自
在に支持し、図の右端をアウターロータ支持ベアリング
２７によりハウジング２４の対応端壁２４ａに回転自在
に支持する。これがためアウターロータ２３の対応端部
に径方向内方へ延在するフランジ２８を固設し、該フラ
ンジ２８の内周筒部２８ａ（アウターロータシャフトの
一部を構成する）とハウジング端壁２４ａとの間に上記
のベアリング２７を介在させる。

【００１９】インナーロータ２２はインナーロータシャ
フト２９と共に回転するようこれに結合し、該インナー
ロータシャフト２９の左端をベアリング３０によりハウ
ジング２４の端蓋２６に、また右端をベアリング３１に
よりフランジ２８の内周筒部２８ａ内に回転自在に支持
する。

【００２０】ステータ２１は、簡便のため図示を省略し
たが、円周方向に配列した多数のステータピースで構成
し、これらステータピースを軸線方向両側のブラケット
３２，３３により挟み込む。ところでステータ２１は、
アウターロータ２３と共に回転するフランジ２８が存在
する側をハウジング２４に支持することができないた
め、以下のようにしてハウジング２４に片持ち梁形式に
支持する。

【００２１】つまり、ステータ２１を構成する円周方向
配列のステータピースを軸線方向両側より挟み込むブラ
ケット３２，３３のうち、フランジ２８から遠い側にお
けるブラケット３２をビス３４によりハウジング２４の
端蓋２６に固定する。そして、フランジ２８に近い側に
おける他方のブラケット３３は、これとステータ２１と
の間に介在させたスペーサ３５に突き合わせ、ステータ
２１から遠い側においてスペーサ３５に植設したスタッ
ドボルト３６とこれに螺合するナット３７とでブラケッ
ト３３をスペーサ３５に取着する。

【００２２】ブラケット３３の内周面とフランジ内周筒
部２８ａの外周面との間には、両者の相対回転を許容す
るためのベアリング３８を介在させ、このベアリング３
８は、ブラケット３３の内周に設けたスラスト台座３３
ａと、フランジ内周筒部２８の外周に形成した段差部２
８ｂとで、フランジ２８およびブラケット３３が相互に
接近するのを阻止可能とする。かくしてフランジ２８お
よびベアリング３８は、ブラケット３３およびスペーサ
３５をステータ２１に向け付勢して、スペーサ３５およ
びステータ２１間に発生した面圧によりステータ２１を
支持するスラスト発生機構を構成する。

【００２３】上記のような本実施の形態になるステータ
支持構造によれば、ステータ２１の軸線方向全長に亘っ
て延在するようなボルトを何ら必要とすることなしにス
テータ２１をハウジング２４に支持し得ることから、ス
テータ支持構造の構成部品がロータ磁界の通り道になる
ことがなく、当該構成部品に渦電流が発生して鉄損を生
じさせるという、図１につき前述した問題を回避し得る
と共に、ステータ支持構造の如何なる構成部品も、軸線
方向にみた時のステータ２１の断面積を低減させること
がなくて、回転電機を性能低下させるという問題をも回
避し得る。

【００２４】また上記のステータ支持構造によれば、ブ
ラケット３３とステータ２１との間にスペーサ３５を介
在させ、ステータ２１から遠いスペーサ３５の側に植設
したスタッドボルト３６でブラケット３３をスペーサ３
５に取着し、上記のスラスト発生機構２８，３８がブラ
ケット３３を介しスペーサ３５をステータ２１に向け付
勢してスペーサ３５およびステータ２１間に発生させた
面圧でステータ２１を支持する構成のため、上記の作用
効果に加えて、スペーサ３５の厚さにより上記の面圧を
調整することができ、この面圧を必要最小限の値にする
ことができる。

【００２５】更に、ブラケット３３に沿うよう延在する
フランジ２８をアウターロータ２３に設け、当該フラン
ジ２８の内周部２８ａとブラケット３３の内周部との間
に、これらフランジ２８およびブラケット３３が相互に
接近するのを阻止しつつ相対回転し得るようにするベア
リング２８を介在させて前記のスラスト発生機構を構成
したから、アウターロータ２３をスラスト発生機構に利
用することができて大いに有利である。

【００２６】図３は、本発明の他の実施の形態になるス
テータ支持構造を具えた回転電機の上半分を断面として
示すもので、本実施の形態においては、図２に示すスタ
ッドボルト３６に代えてスペーサ３５に向け進出するよ
うブラケット３３にねじ込みボルト４１をねじ込んで設
ける。この場合、当該ボルト４１のねじ込みで進出する
ボルト先端によってもスペーサ３５をステータ２１に向
け付勢することとなり、ねじ込みボルト４１のねじ込み
量によりスペーサ３５およびステータ２１間における面
圧を最適値に調整することができる。

【００２７】本実施の形態においては更に、スペーサ３
５から遠いブラケット３３の側にブラケットカバー４２
を配置し、ブラケット３３の内周部に設けたスラスト台
座３３ａとブラケットカバー４２の内周部との間に前記
のベアリング３８を挟んで軸線方向に位置決めし、ベア
リング３８をフランジ内周筒部２８ａにおいても軸線方
向に位置決めすべく、フランジ内周筒部２８ａに係着し
たスナップリング４３および前記段差部２８ｂとの間に
ベアリング３８を挟む。この場合、ベアリング３８の軸
線方向位置決めが確実になされて、ねじ込みボルト４１
のねじ込み量による面圧調整を更に確実なものにするこ
とができる。

【００２８】ところで、図２または図３に示す何れの実
施の形態を採用するにしても、スペーサ３５は弾性材で
構成し、ステータ２１を構成するステータピースの軸線
方向長さのアンバランスをスペーサ３５の弾性変形量の
差により吸収するのが良い。かようにする場合、ステー
タピースの軸線方向長さのアンバランスを気にする必要
がなくて製造コストの低減を実現することができると共
に、当該アンバランスによっても各ステータピースに作
用する前記の面圧を一様なものにすることができてステ
ータ支持に関する信頼性を向上させることができる。

【００２９】また、図２および図３に示す実施の形態に
おいては、以下に説明する共通な作用効果をも奏するこ
とができる。つまり、ブラケット３３から遠いフランジ
２８の側でこのフランジ２８をアウターロータ支持ベア
リング２７によりハウジング２４（詳しくは端壁２４
ａ）に回転自在に支持したから、このアウターロータ支
持ベアリング２７を介しハウジング２４（端壁２４ａ）
によってもフランジ２８をステータ２１から遠ざかる軸
線方向に抑止し得ることとなり、フランジ２８に作用す
るスラスト反力をアウターロータ支持ベアリング２７を
介しハウジング２４（端壁２４ａ）によっても支えるこ
とができ、前記の面圧管理を更に容易に、且つ確実なも
のにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のステータ支持構造を具えた回転電機の
縦断側面図である。

【図２】 本発明の一実施の形態になるステータ支持構
造を具えた回転電機の半部縦断側面図である。

【図３】 本発明の他の実施の形態になるステータ支持
構造を具えた回転電機の半部縦断側面図である。

【符号の説明】

21 ステータ 22 インナーロータ 23 アウターロータ 24 ハウジング 24a ハウジング端壁 25 アウターロータ支持ベアリング 26 ハウジング端蓋 27 アウターロータ支持ベアリング 28 フランジ 28a フランジ内周筒部（アウターロータシャフトの一
部） 28b 段差部 29 インナーロータシャフト 30 ベアリング 31 ベアリング 32 ブラケット 33 ブラケット 33a スラスト台座 34 ブラケット固定ビス 35 スペーサ 36 スタッドボルト 37 ナット 38 ベアリング 41 ねじ込みボルト 42 ブラケットカバー 43 スナップリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平出 高久 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 5H002 AA03 AA09 AB02 AB05 AC03 5H605 CC04 DD05 EA09 EA14 EB02

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円周方向に配列した多数のステータピー
   スを軸線方向両側のブラケットにより挟み込んで成る１
   個のステータと、該ステータの内外周にそれぞれ同軸に
   配置したインナーロータおよびアウターロータとをハウ
   ジング内に収納して具える回転電機において、 前記ブラケットの一方を前記ハウジングに固定し、他方
   のブラケットを、ステータから遠い該他方のブラケット
   の側に配置したスラスト発生機構によりステータに向け
   付勢して、これら他方のブラケットおよびステータ間に
   おける面圧によりステータを支持するよう構成したこと
   を特徴とする回転電機のステータ支持構造。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の回転電機のステータ支
   持構造において、前記他方のブラケットとステータとの
   間にスペーサを介在させ、ステータから遠い側において
   該スペーサに植設したスタッドボルトで前記他方のブラ
   ケットをスペーサに取着し、前記スラスト発生機構が該
   他方のブラケットを介しスペーサをステータに向け付勢
   して、これらスペーサおよびステータ間における面圧に
   よりステータを支持するよう構成したことを特徴とする
   回転電機のステータ支持構造。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の回転電機のステータ支
   持構造において、前記他方のブラケットに沿うよう延在
   するフランジを前記アウターロータに設け、該フランジ
   の内周部と前記他方のブラケットの内周部との間に、こ
   れらフランジおよびブラケットが相互に接近するのを阻
   止しつつ相対回転し得るようにするベアリングを介在さ
   せて前記スラスト発生機構を構成したことを特徴とする
   回転電機のステータ支持構造。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の回転電機のステータ支
   持構造において、前記スペーサに植設するスタッドボル
   トに代え前記スペーサに向け進出するよう前記他方のブ
   ラケットにねじ込んだねじ込みボルトを設け、該ボルト
   のねじ込みで進出するボルト先端によってもスペーサを
   ステータに向け付勢するよう構成したことを特徴とする
   回転電機のステータ支持構造。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の回転電機のステータ支
   持構造において、前記スペーサから遠い前記他方のブラ
   ケットの側にブラケットカバーを配置し、該他方のブラ
   ケットの内周部に設けたスラスト台座と前記ブラケット
   カバーの内周部との間に前記ベアリングを挟んで軸線方
   向に位置決めし、該ベアリングを前記フランジの内周部
   においても軸線方向に位置決めしたことを特徴とする回
   転電機のステータ支持構造。
6. 【請求項６】 請求項２乃至５のいずれか１項に記載の
   回転電機のステータ支持構造において、前記スペーサを
   弾性材で構成し、該スペーサの弾性変形差により前記ス
   テータピースの軸線方向長さのアンバランスを吸収する
   よう構成したことを特徴とする回転電機のステータ支持
   構造。
7. 【請求項７】 請求項３乃至６のいずれか１項に記載の
   回転電機のステータ支持構造において、前記他方のブラ
   ケットから遠い前記フランジの側で該フランジを前記ハ
   ウジングに回転自在に支持するアウターロータ支持ベア
   リングを付加して設け、この付加したアウターロータ支
   持ベアリングを介しハウジングによっても前記フランジ
   をステータから遠ざかる軸線方向に抑止し得るよう構成
   したことを特徴とする回転電機のステータ支持構造。