JP2005304101A - Stator supporting structure of rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハウジング内に、回転軸に沿って少なくとも一対のステータとロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ支持構造に関するものである。 The present invention relates to a stator support structure for an axial gap type rotating electrical machine in which at least a pair of a stator and a rotor are arranged to face each other along a rotation axis in a housing.
従来、ハウジング内に、回転軸に沿って少なくとも一対のステータとロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機は、種々の構成のものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
上述した従来のアキシャルギャップ型回転電機では、ステータを支持するにあたり、ステータの外周側端部を、ハウジングの周壁に接してハウジング内に設けたブラケット内に支持することで、ステータをブラケットを介してハウジングに支持していた。また、ステータの内周側端部はロータの回転軸とは接触しておらず、ステータの内周側端部とロータの回転軸との間は空間となっていた。 In the conventional axial gap type rotating electrical machine described above, when supporting the stator, the outer peripheral side end of the stator is supported in a bracket provided in the housing in contact with the peripheral wall of the housing, so that the stator is interposed via the bracket. It was supported by the housing. Further, the inner peripheral end of the stator is not in contact with the rotor rotation shaft, and there is a space between the stator inner peripheral end and the rotor rotation shaft.
上述した構成の従来のアキシャルギャップ型回転電機において、ロータとステータとのアキシャル方向のエアーギャップを一定に管理することが重要である。しかしながら、ロータとステータとが複数の構成部品を介して接続されているため、特に、それらの構成部品の中でも他の構成部品に比べて線膨張係数の大きいアルミニウム製のハウジングを介してロータとステータとが接続されているため、部材間の伸びが異なり、アキシャル方向において、ロータとステータとの間のエアーギャップ管理精度を向上させるのが難しい問題があった。 In the conventional axial gap type rotating electrical machine having the above-described configuration, it is important to keep the air gap in the axial direction between the rotor and the stator constant. However, since the rotor and the stator are connected via a plurality of components, the rotor and the stator are particularly connected via an aluminum housing having a larger linear expansion coefficient than those of the other components. Are connected to each other, and therefore, there is a problem that it is difficult to improve the accuracy of air gap management between the rotor and the stator in the axial direction.
本発明の目的は上述した問題点を解消して、ロータとステータとの間のアキシャル方向のエアーギャップ管理精度を向上させることができる回転電機のステータ支持構造を提供しようとするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a stator support structure for a rotating electrical machine that can solve the above-described problems and improve the accuracy of air gap management between the rotor and the stator in the axial direction.
本発明の回転電機のステータ支持構造は、ハウジング内に、回転軸に沿って少なくとも一対のステータとロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ支持構造において、ロータの回転軸に対してステータの内周側端部を回転可能に支持するとともに、ステータのアキシャル方向の位置決めとともにステータに作用するアキシャル力を支持する位置決め手段を、ロータの回転軸に設け、さらに、ハウジングに対してステータの外周側端部を、アキシャル方向には移動可能で、且つ、周方向には移動しないように支持したことを特徴とするものである。 A stator support structure for a rotating electrical machine according to the present invention is a stator support structure for an axial gap type rotating electrical machine in which at least a pair of stators and a rotor are arranged in a housing so as to face each other along a rotation axis. On the other hand, positioning means for rotatably supporting the inner peripheral end of the stator and positioning the stator in the axial direction and supporting the axial force acting on the stator is provided on the rotating shaft of the rotor. The outer peripheral side end of the stator is supported so as to be movable in the axial direction and not to move in the circumferential direction.
本発明の回転電機のステータ支持構造によれば、ロータの回転軸に対してステータの内周側端部を回転可能に支持するとともに、ステータのアキシャル方向の位置決めとともにステータに作用するアキシャル力を支持する位置決め手段を、ロータの回転軸に設け、さらに、ハウジングに対してステータの外周側端部を、アキシャル方向には移動可能で、且つ、周方向には移動しないように支持しているため、ロータ、ステータ共にアキシャル方向位置がロータの回転軸によって規制される構造となり、しかも、積み上げ部品が少なく、また、線膨張係数の大きく異なるアルミニウム製のハウジングなどを介さない構造となり、ロータとステータとの間のエアーギャップ管理精度が飛躍的に向上する。 According to the stator supporting structure for a rotating electrical machine of the present invention, the inner peripheral side end of the stator is rotatably supported with respect to the rotating shaft of the rotor, and the axial force acting on the stator is supported while positioning the stator in the axial direction. Since the positioning means is provided on the rotating shaft of the rotor, and the outer peripheral side end of the stator is supported with respect to the housing so as to be movable in the axial direction and not to move in the circumferential direction. Both the rotor and stator have a structure in which the axial direction position is regulated by the rotor's rotation shaft, and there are few stacked parts and a structure that does not involve an aluminum housing with a significantly different linear expansion coefficient. The air gap management accuracy between them is dramatically improved.
また、ロータの回転軸上に位置決め手段を設けたことにより、ロータ側に作用するアキシャル方向のトルク反力と、ステータ側に作用するアキシャル方向のトルク反力が、ロータの回転軸上で釣り合うので、ロータの回転軸自体にはアキシャル方向力が作用せず、ロータの回転軸のアキシャル方向力の支持構造を簡素化できる。 In addition, since the positioning means is provided on the rotor rotation shaft, the axial torque reaction force acting on the rotor side and the axial torque reaction force acting on the stator side are balanced on the rotor rotation shaft. The axial direction force does not act on the rotor rotation shaft itself, and the support structure for the axial direction force of the rotor rotation shaft can be simplified.
なお、本発明の回転電機のステータ支持構造の好適例として、ロータとステータとの間の回転軸上にアキシャル方向規定部を設け、このアキシャル方向規定部によりロータとステータとの間の寸法が規制することができる。このように構成すれば、磁石をその内部に有している円盤状のロータが、その磁力によってステータ側へ吸引された場合にも、ロータの回転軸上に設けられたアキシャル方向規定部によって最小アキシャルギャップが確保されるので、組立時のシム選定ミスなどにより、磁石とステータが吸着してしまうようなことがなく、作業性が向上する。 As a preferred example of the stator support structure for a rotating electrical machine according to the present invention, an axial direction defining portion is provided on the rotating shaft between the rotor and the stator, and the dimension between the rotor and the stator is regulated by the axial direction defining portion. can do. According to this configuration, even when the disk-shaped rotor having the magnet therein is attracted to the stator side by the magnetic force, the axial direction defining portion provided on the rotor rotation shaft minimizes the minimum. Since the axial gap is secured, the magnet and the stator are not attracted due to a shim selection error during assembly, and workability is improved.
また、本発明の回転電機のステータ支持構造の好適例として、位置決め手段が軸方向の力により軸方向に弾性変形可能な部材から構成することができる。このように構成すれば、ロータの回転軸とステータの内周側端部との間の伸びの差を吸収することができる。 As a preferred example of the stator support structure for a rotating electrical machine according to the present invention, the positioning means can be formed of a member that can be elastically deformed in the axial direction by an axial force. If comprised in this way, the difference of the elongation between the rotating shaft of a rotor and the inner peripheral side edge part of a stator can be absorbed.
さらに、本発明の回転電機のステータ支持構造の好適例として、ロータの回転軸をケースの両端にベアリングを介して支持するにあたり、両端の2つのベアリングのうちの一方のベアリングを、軸方向の力により軸方向に移動可能に支持するよう構成することができる。このように構成すれば、ロータの回転軸とハウジングとの間の伸びの差を吸収することができる。 Furthermore, as a preferred example of the stator support structure for a rotating electrical machine according to the present invention, when supporting the rotating shaft of the rotor at both ends of the case via bearings, one of the two bearings at both ends is subjected to axial force. Thus, it can be configured to be supported so as to be movable in the axial direction. If comprised in this way, the difference of the elongation between the rotating shaft of a rotor and a housing can be absorbed.
以下に、この発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
図1は本発明の回転電機のステータ支持構造の一例を説明するための図である。図1に示す例において、回転軸となるロータ軸2と、ロータ軸2に固定された円盤状のロータ3と、ロータ3に対向して設けられた2つのステータ4−1、4−2とを、ハウジング5内に収納して、アキシャルギャップ型回転電機1を構成している。本例において、ロータ軸2は、ベアリング6−1、6−2を介してハウジング5に回転自在に装着されている。また、ロータ3は、ロータヨーク7と、ロータヨーク7の両側に設けられた磁石8−1、8−2とから構成されている。さらに、ステータ4−1、4−2のそれぞれは、円筒形状のステータヨーク9−1、9−2内に、コイル10−1、10−2を巻回したステータティース11−1、11−2を複数個、等間隔で円周状に配置して構成されるている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view for explaining an example of a stator support structure for a rotating electrical machine according to the present invention. In the example shown in FIG. 1, a
本発明の回転電機のステータ支持構造における第1の特徴は、上述した構成のアキシャルギャップ型回転電機1において、ロータ3を固定したロータ軸2に対してステータ4−1、4−2の内周側の端部を回転可能に支持する点である。図1に示す例では、ステータ4−1、4−2の内周側の端部を構成する内周側ブラケット21−1、21−2を、摺動部材22−1、22−2を介してロータ軸2に装着している。摺動部材22−1、22−2としては、含浸軸受け等の摺動性能が良好な部材を用いることができる。
The first feature of the stator support structure for a rotating electrical machine according to the present invention is that, in the axial gap type rotating electrical machine 1 configured as described above, the inner circumferences of the stators 4-1 and 4-2 with respect to the
本発明の回転電機のステータ支持構造における第2の特徴は、ステータ4−1、4−2のアキシャル方向の位置決めとともに、ステータ4−1、4−2に作用するアキシャル力を支持する位置決め手段23−1、23−2を、ロータ軸2に設けた点である。図1に示す例では、ステータ4−1、4−2の内周側の端部を構成する内周側ブラケット21−1、21−2のそれぞれにおいて、ロータ3の存在する側と反対側に、位置決め手段23−1、23−2を設けている。
The second feature of the stator support structure for a rotating electrical machine according to the present invention is that the positioning means 23 supports the axial force acting on the stator 4-1 and 4-2 as well as the positioning of the stator 4-1 and 4-2 in the axial direction. -1, 23-2 are provided on the
本発明の回転電機のステータ支持構造における第3の特徴は、ハウジング5の周壁5aに対して、ステータ4−1、4−2の外周側の端部を、アキシャル方向には移動可能で、且つ、周方向には移動しないよう支持した点である。図1に示す例では、ステータ4−1、4−2の外周側の端部を構成する外周側ブラケット24−1、24−2及びステータヨーク9−1、9−2のうち、最外周のステータヨーク9−1、9−2の外周に軸方向に山または谷が伸びるギヤ部25−1、25−2(図2参照)を形成するとともに、ハウジング5の周壁5aにギヤ部25−1、25−2が噛合可能な軸方向に延びる溝部26−1、26−2を形成し、ギヤ部25−1、25−2と溝部26−1、26−2とが噛合した状態で指示する。その結果、ステータ4−1、4−2を、アキシャル方向には移動可能で、且つ、周方向には移動しないよう支持することができる。なお、上述した例は一例であり、同様の作用を発揮しさえすれば、他の構成でも良い。
The third feature of the stator support structure for a rotating electrical machine according to the present invention is that the outer peripheral side ends of the stators 4-1 and 4-2 are movable in the axial direction with respect to the
上述した第1の特徴〜第3の特徴を備えることにより、ロータ3、ステータ4−1、4−2共にアキシャル方向位置がロータ軸2によって規制される構造となり、しかも、積み上げ部品が少なく、また、ロータ3とステータ4−1、4−2とが、線膨張係数の大きく異なるアルミニウム製のハウジング5などを介さない構造となり、ロータ3とステータ4−1、4−2との間のエアーギャップ管理精度が飛躍的に向上する。また、ロータ軸2上に位置決め手段23−1、23−2を設けたことにより、ロータ3側に作用するアキシャル方向のトルク反力と、ステータ4−1、4−2側に作用するアキシャル方向のトルク反力が、ロータ軸2上で釣り合うので、ロータ軸2自体にはアキシャル方向力が作用せず、ロータ軸2のアキシャル方向力の支持構造を簡素化できる。
By providing the first to third features described above, the
また、図1に示す本発明の回転電機のステータ支持構造では、好ましい態様として、ロータ3とステータ4−1、4−2との間のロータ軸2上にアキシャル方向規定部27−1、27−2を設けている。そして、アキシャル方向規定部27−1、27−2により、ロータ3とステータ4−1、4−2との間の寸法(いわゆるエアーギャップ)を規制して最適の間隔にすることができる。アキシャル方向規定部27−1、27−2としては円筒状のスペーサを利用することができ、このスペーサ内にロータ軸2が挿通可能であれば良い。このように構成することで、磁石8−1、8−2をその内部に有している円盤状のロータ3が、その磁力によってステータ側へ吸引された場合にも、ロータ軸2上に設けられたアキシャル方向規定部27−1、27−2によって最小アキシャルギャップが確保されるので、組立時のシム選定ミスなどにより、磁石8−1、8−2とステータ4−1、4−2が吸着してしまうようなことがなく、作業性が向上する。
Moreover, in the stator support structure of the rotary electric machine of the present invention shown in FIG. 1, as a preferred mode, the axial direction defining portions 27-1 and 27-27 on the
さらに、図1に示す本発明の回転電機のステータ支持構造では、好ましい態様として、位置決め手段23−1、23−2が軸方向の力により軸方向に弾性変形可能な部材、例えばワッシャー等から構成されている。このように構成することで、ロータの回転軸とステータの内周側端部との間の伸びの差を吸収することができる。 Furthermore, in the stator support structure for a rotating electrical machine of the present invention shown in FIG. 1, as a preferred embodiment, the positioning means 23-1, 23-2 are composed of a member that can be elastically deformed in the axial direction by an axial force, such as a washer. Has been. By comprising in this way, the difference of the expansion | extension between the rotating shaft of a rotor and the inner peripheral side edge part of a stator can be absorbed.
さらにまた、図1に示す本発明の回転電機のステータ支持構造では、ロータ3のロータ軸2をハウジング5の両端にベアリング6−1、6−2を介して支持するにあたり、2つのベアリング6−1、6−2のうちの一方を、軸方向の力により軸方向に弾性変形可能に支持している。図1の例では、ベアリング6−1はロータ軸2の段部と支持部材28−1とにより固定されているのに対し、ベアリング6−2はワッシャー等の部材から支持部材28−2を構成し、軸方向の力により軸方向に弾性変形可能に支持している。このように構成すれば、ロータの回転軸とハウジングとの間の伸びの差を吸収することができる。
Furthermore, in the stator support structure for a rotating electric machine according to the present invention shown in FIG. 1, two bearings 6-6 are used to support the
上述した構成のアキシャルギャップ端回転電機1の組立は、ロータ3を固定したロータ軸2を何らかの手段でハウジング5の周壁5a中に配置させ、その状態でロータ3の左右から、アキシャル方向規定部27−1、27−2を挿入し、ギヤ部25−1、25−2と溝部26−1、26−2とを噛み合わせつつ、ステータ4−1、4−2を挿入し、位置決め手段23−1、23−2をステータ4−1、4−2の左右の位置でロータ軸2に設け、最後に、ベアリング6−1、6−2をハウジング5に支持部材28−1、28−2とともに設けることで、組み立てることができる。
In the assembly of the axial gap end rotating electrical machine 1 having the above-described configuration, the
なお、上述した例では、1つのロータ3に対して2つのステータ4−1、4−2を設けてアキシャルギャップ型回転電機1を構成したが、1つのロータに対して1つのステータの例や、複数対のロータとステータの例でも、同様に本発明を適用することができる。
In the above-described example, the axial gap type rotating electrical machine 1 is configured by providing two stators 4-1 and 4-2 for one
本発明の回転電機のステータ支持構造は、回転軸に沿って少なくとも一対のステータとロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機において、ロータとステータとの間のアキシャル方向のエアーギャップ管理精度を向上させる用途に好適に利用することができる。 The stator support structure for a rotating electrical machine according to the present invention is an axial gap type rotating electrical machine in which at least a pair of stators and a rotor are disposed so as to face each other along a rotation axis. It can be suitably used for applications that improve accuracy.
1 アキシャルギャップ型回転電機
2 ロータ軸
3 ロータ
4−1、4−2 ステータ
5 ハウジング
5a 周壁
6−1、6−2 ベアリング
7 ロータヨーク
8−1、8−2 磁石
9−1、9−2 ステータヨーク
10−1、10−2 コイル
11−1、11−2 ステータティース
21−1、21−2 内周側ブラケット
22−1、22−2 摺動部材
23−1、23−2 位置決め手段
24−1、24−2 外周側ブラケット
25−1、25−2 ギヤ部
26−1、26−2 溝部
27−1、27−2 アキシャル方向規定部
28−1、28−2 支持部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Axial gap type rotary
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JP2008099344A (en) * | 2006-10-05 | 2008-04-24 | Kayaba Ind Co Ltd | Axial air gap type motor |
US7999501B2 (en) | 2007-07-24 | 2011-08-16 | Honda Motor Co., Ltd. | Motor controller |
WO2023048220A1 (en) * | 2021-09-27 | 2023-03-30 | 株式会社デンソー | Rotary electric machine |
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