JP2006197776A - ステータの組付け治具およびステータの組付け構造ならびに回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転電機の駆動時の騒音が低減されるステータの組付け治具およびステータの組付け構造ならびに回転電機を提供する。
【解決手段】 環状のステータコア４を含むステータ４０をステータ収容部を含むケース２内に組付ける際に用いられる組付け治具９は、ステータコア４の内径よりも径が小さい棒状のシャフト部分９Ａと、シャフト部分９Ａの側面から突出し、ステータコア４の長手方向の中央部の横断面（IＶ−IＶ断面）においてステータコア４の中心とシャフト部分９Ａの中心とを一致させるようにステータコア４の内周に当接するチャック部分９Ｂとを備える。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ステータの組付け治具およびステータの組付け構造ならびに回転電機に関し、特に、車両に搭載される回転電機におけるステータの組付け治具およびステータの組付け構造に関する。

回転電機におけるステータの軸心を調整することは、回転電機駆動時の騒音を抑制する観点からも重要である。

従来の回転電機の軸心調整方法としては、たとえば、特開平７−３１１０９号公報や特開平７−１５９２６号公報に記載されたものなどが挙げられる。

特開平７−３１１０９号公報においては、ステータとケースとの芯合わせを行なうため、ステータ内周部および軸受け内周部に当接する治具を用いてステータを組付ける方法が開示されている。

特開平７−１５９２６号公報においては、騒音測定値が最小となる位置にエンドブラケットを取付ける方法が開示されている。ここでは、取付けボルトを緩めた状態でフレームとエンドブラケットとを嵌合させ、この状態で回転電機を運転し騒音測定装置により騒音値を測定する。この測定値が最小となるようにエンドブラケット支持装置を移動させる。
特開平７−３１１０９号公報 特開平７−１５９２６号公報

しかしながら、ステータコアの直角度が完全でない場合がある。このような場合には、組付け治具をステータ内に挿入することができない場合がある。このように、従来のステータの軸心調整方法は、必ずしも十分な騒音対策とならない。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、回転電機の駆動時の騒音が低減されるステータの組付け治具およびステータの組付け構造ならびに回転電機を提供することにある。

本発明に係るステータの組付け治具は、環状のステータコアを含むステータをステータ収容部を含むケース内に組付ける際に用いられる組付け治具であって、ステータコアの内径よりも径が小さい棒状の第１位置決め部と、第１位置決め部の側面から突出し、ステータコアの長手方向の中央部の横断面においてステータコアの中心と第１位置決め部の中心とを一致させるようにステータコアの内周に当接する第２位置決め部とを備える。

上記構成によれば、ステータ収容部と第１位置決め部との中心軸を合わせることで、ステータコアの長手方向の中央部の横断面において、ステータコアの中心とステータ収容部の中心とを合わせることができる。したがって、ステータの直角度が完全でない場合でも、ステータコアの長手方向の中心においては芯ずれが抑制され、偏芯による強制力バランスの悪化が抑制される。この結果、回転電機の駆動時の騒音が抑制される。

上記組付け治具において、第１位置決め部の側面からの第２位置決め部の突出高さを変化させることが可能であることが好ましい。

この構成によれば、第２位置決め部の突出高さを低くした状態で、組付け治具をステータコアの内周に挿入し、第２位置決め部をステータコアの長手方向の中心に位置させた上でその突出高さを増大させることができる。結果として、組付け治具のセッティングが容易になる。

本発明に係るステータの組付け構造は、１つの局面では、ステータ収容部を含むケース内に組付けられ、環状のステータコアを含むステータの組付け構造であって、ケースに設けられたステータ収容部の内径は、ステータコアの外径よりも大きく、ステータコアの外径とステータ収容部に挿入される前のステータコアにおける双方の軸方向端部間の径方向ずれ幅との合計幅よりも小さい。

本発明に係るステータの組付け構造は、他の局面では、ステータ収容部を含むケース内に組付けられ、環状のステータコアを含むステータの組付け構造であって、ステータ収容部およびステータコアの縦断面において、ステータコアはステータ収容部の軸方向と交差する斜め方向に延在し、ステータコアの双方の軸方向端部における該ステータコアの外周が、ステータ収容部の内周の互いに１８０°ずれた位置で該ステータ収容部の内周に当接する。

上記いずれの局面においても、ステータコアの偏芯による強制力バランスの悪化が抑制され、回転電機の駆動時の騒音が抑制される。

本発明に係る回転電機は、ステータ収容部を有するケースと、ステータ収容部内に組付けられ、環状のステータコアを含むステータと、ステータコアの内側に回転可能に設けられるロータコアを含むロータとを備え、ロータコアおよびステータコアの縦断面において、ロータコアの外周と該ロータコアの両側に位置するステータコアの内周との間に形成される各々の隙間の幅は、ロータコアの軸方向において変化し、ロータコアの外周と該ロータコアの両側に位置するステータコアの内周との間に形成される双方の隙間の幅の合計は、ロータコアの軸方向において一定である。

上記構成によれば、ステータ収容部内で生じる強制力バランスの悪化が抑制され、回転電機の駆動時の騒音が抑制される。

本発明によれば、回転電機の駆動時の騒音を抑制することができる。

以下に、本発明に基づくステータの組付け治具およびステータの組付け構造ならびに回転電機の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る回転電機１を示した縦断面図である。

図１を参照して、モータおよび／またはジェネレータである回転電機１は、ステータ収容部を有するケース２およびケースカバー３内に設けられたステータ４０とロータ５０とを有する。なお、図１においては、説明の便宜上、ケース２およびケースカバー３のステータ収容部およびその近傍のみを図示しているが、ケース２およびケースカバー３は、ステータ収容部以外の部分を有してもよい。

ステータ４０はリング状のステータコア４を有する。ステータコア４は、鉄または鉄合金などの板状の磁性体を積層することにより構成される。ステータコア４の内周面上には複数のティース部（図示せず）および該ティース部間に形成される凹部としてのスロット部（図示せず）が形成されている。スロット部は、ステータコア４の内周側に開口するように設けられる。

３つの巻線相であるＵ相、Ｖ相およびＷ相を含む巻線７は、スロット部に嵌り合うようにティース部に巻き付けられる。Ｕ相、Ｖ相およびＷ相は、互いに円周上でずれるように巻き付けられる。

ロータ５０は、出力軸６に取り付けられたロータコア５を有する。ロータコア５には、永久磁石（図示せず）が埋め込まれている。ロータコア５は、鉄または鉄合金などの磁性材料により構成される。永久磁石は、たとえば、ロータコア５の外周近傍にほぼ等間隔を隔てて配置される。出力軸６は、軸受部２Ａ，３Ａを介してケース２およびケースカバー３に回転可能に取り付けられる。

図２は、図１におけるII−II断面図である。図２を参照して、ステータコア４は、締結ボルト８を用いてケース２に固定される。

図１，図２に示される回転電機１は、典型的には、ハイブリッド車（ＨＶ：hybrid vehicle）に搭載されるが、その用途はハイブリッド車に限定されず、たとえば燃料電池車や電気自動車に搭載されてもよい。

図７は、参考例に係る回転電機１０１を示した縦断面図である。図７を参照して、回転電機１０１は、ケース１０２、ケースカバー１０３、軸受部１０２Ａ，１０３Ａ、ステータ１４０およびロータ１５０を備える。ステータ１４０は、ステータコア１０４および巻線１０７を有し、ロータ１５０は、ロータコア１０５および出力軸１０６を有する。

図７に示される回転電機１０１は、図１に示される回転電機１の変形例であるので、ステータやロータなどの詳細な説明は繰返さない。

回転電機１０１においては、図７に示すように、ステータ１４０がロータ軸に対して偏芯して取り付けられ、ステータ１４０およびロータ１５０間に芯ずれが生じている。これにより、ケース２のステータ収容部において強制力（図７中の矢印）のバランスが崩れ、回転電機１０１駆動時の騒音発生の要因となる。

たとえば、ハイブリッド車においては、走行中にエンジンを停止させるモード（たとえば、低車速時に蓄電機構から電力が供給された電動機により走行するＥＶ走行モードや、減速時に車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し蓄電機構に回収する回生モードなど）があり、暗騒音が低く、ギアノイズやモータノイズが比較的聞こえやすくなっている。したがって、回転電機１の駆動時の騒音を抑制することは重要である。また、回転電機を車両に搭載する際に、スペースや重量の制約から伝達系、共振系のノイズ対策を採ることが制限される場合がある。これらの制約条件を満たしながら回転電機の駆動時の騒音を抑制することは重要である。

これに対し、本実施の形態では、回転電機１の製造工程において下記の組付け治具９を用いることで、ノイズの低減が図られている。

図３は、回転電機１の製造工程における、ステータ４０のケース２内への挿入工程を示す図である。図３を参照して、上記挿入工程において、シャフト部分９Ａ（第１位置決め部）とチャック部分９Ｂ（第２位置決め部）とを有する組付け治具９が用いられる。また、図４は、組付け治具９の横断面（図３におけるIＶ−IＶ断面）を示した図である。図４を参照して、シャフト部分９Ａの側面から突出するチャック部分９Ｂはたとえば油圧機構を含み、シャフト部分９Ａの径方向外方／内方に向けてその外径（突出高さ）を拡張／収縮させることが可能である。

以下に、組付け治具９を用いたステータ４０の挿入工程の手順について説明する。

まず、ステータコア４の長手方向におけるほぼ中心付近の内周に、組付け治具９のチャック部分９Ｂを当接させる。次に、ロータ軸を基準に組付け治具９およびステータ４０をケース２内に挿入する。具体的には、組付け治具９のシャフト部分９Ａの先端部を軸受け部２Ａに支持させる。ここで、ケース２の開口側（図３における上側）のシャフト部分９Ａの支持は、図３に示すようにケースカバー３のベアリング３Ａを用いて行なってもよいし、予め形成された外部手段（センタリング治具）を用いて行なってもよい。

上記について要約すると、組付け治具９は、ステータコア４の内径よりも径が小さい棒状のシャフト部分９Ａと、シャフト部分９Ａの側面から突出し、ステータコア４の長手方向の中央部の横断面（図３におけるIＶ−IＶ断面）においてステータコア４の中心とシャフト部分９Ａの中心とを一致させるようにステータコア４の内周に当接するチャック部分９Ｂとを備える。

組付け治具９を用いてステータコア４をケース２に挿入することにより、ステータコア４の軸方向中心付近の横断面（図３におけるIＶ−IＶ断面）の中心が、ロータ５０の出力軸６と一致する。つまり、ステータコア４の芯合わせを、精度よく行なうことができる。したがって、偏芯による強制力バランスの悪化を抑制することができ、回転電機１の駆動時のノイズを低減することができる。

図５は、回転電機１の変形例の製造工程における、ステータ４０のケース２内への挿入工程を示す図である。また、図６は、この変形例に係る回転電機１を示した縦断面図である。図５，図６を参照して、本変形例においては、ケース２内に組み付けられるステータコア４の直角度が完全でない。したがって、図６に示される縦断面において、ロータコア５の外周とロータコア５の両側に位置するステータコア４の内周との間に形成される隙間６０Ａ，６０Ｂの幅は、ステータコア４およびロータコア５の軸方向において一定ではない。一方で、双方の隙間６０Ａ，６０Ｂの幅の合計は、ステータコア４およびロータコア５の軸方向において一定である。また、ステータコア４およびロータコア５の長手方向の中央部の横断面（図５中のIＶ−IＶ断面）においては、ステータコア４の中心とロータコア５の中心とが一致している。したがって、ステータコア４およびロータコア５の軸方向全体で見れば、芯ずれが抑制されている。この結果、ケース２のステータ収容部内で生じる強制力（図６中の矢印）のバランスの悪化が抑制され、回転電機１の駆動時の騒音が抑制される。

このように、組付け治具９を用いることで、組付け前のステータコア４の直角度が完全でない場合においても、駆動時の騒音が抑制された回転電機１を得ることができる。

（実施の形態２）
図８〜図１０は、実施の形態２に係る回転電機の製造の途中工程を示した図である。

本実施の形態に係る回転電機は、実施の形態１に係る回転電機１の変形例であって、その製造方法は、外径が「Ｃ」であるステータコア４の一方の端部と他方の端部とを、該ステータコア４の径方向に互いに「Ａ」だけずらす工程（図８）と、軸方向の両端が互いに径方向にずらされたステータコア４を、内径が「Ｄ」であるケース２のステータ収容部に挿入する工程（図９）と、ケース２の内周に倣うようにステータコア４を変形させながら該ステータコア４をケース２内に押し込む工程（図１０）とを備える。ここで、ステータ収容部の内径「Ｄ」は、ステータコア４の外径「Ｃ」よりも大きい。また、ステータ収容部に挿入された後のステータコア４における双方の軸方向端部間の径方向ずれ幅「Ｂ」は、ステータ収容部に挿入される前のステータコア４における双方の軸方向端部間の径方向ずれ幅「Ａ」よりも小さい。

これにより、図１０に示すように、ステータコア４の縦断面において、ステータコア４がステータ収容部の軸方向（図１０における上下方向）と交差する斜め方向に延在するステータの組付け構造が得られる。図１０においては、ステータコア４の双方の軸方向端部におけるステータコアの外周４が、当接箇所１０Ａ，１０Ｂにおいてケース２のステータ収容部の内周に当接している。当接箇所１０Ａ，１０Ｂは、ステータ収容部の内周の互いに１８０°ずれた箇所に位置する。つまり、ステータコア４の外径「Ｃ」とステータ収容部に挿入された後のステータコア４における双方の軸方向端部間の径方向ずれ幅「Ｂ」との合計は、ステータ収容部の内径「Ｄ」と等しくなる。

上記のように、Ｄ＞Ｃ，Ｂ＜Ａ，Ｂ＋Ｃ＝Ｄが成立するため、Ｃ＜Ｄ＜Ｃ＋Ａが導かれる。換言すると、図１０に示されるステータの組付け構造において、ケース２のステータ収容部の内径（Ｄ）は、ステータコア４の外径（Ｃ）よりも大きく、ステータコア４の外径（Ｃ）とステータ収容部に挿入される前のステータコア４における双方の軸方向端部間の径方向ずれ幅（Ａ）との合計幅よりも小さい。

本実施の形態においては、上述した手順により、ステータコア４の長手方向の中央部の横断面において、ステータコア４の中心とステータ収容部の中心とが一致し、ステータコア４の軸方向全体で見れば、芯ずれが抑制されたステータの固定構造が得られる。この結果、ケース２のステータ収容部内で生じる強制力のバランスの悪化が抑制され、回転電機の駆動時の騒音が抑制される。また、ステータコア４の外周が、ステータコアの対角に位置する二点（当接箇所１０Ａ，１０Ｂ）でケース２に当接することで、ステータコア４がより安定してケース２に組み付けられる。この結果、回転電機の駆動時の騒音抑制効果がさらに向上する。

図８に示すように、組付け前のステータコア４の軸方向の両端部を、敢えて径方向に互いにずらすことにより、駆動時の騒音が抑制された回転電機１を得ることができる。なお、図８〜図１０に示されるステータコアの縦断面においては、ステータコアの内周／外周が直線状に斜め方向に延在しているが、この縦断面において、ステータコアの内周／外周の一部が曲線形状を有する場合もある。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した各実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。また、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１に係る回転電機を示した縦断面図である。 図１におけるII−II断面図である。 本発明の実施の形態１に係る回転電機の製造方法におけるステータの挿入工程を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るステータの組付け治具の軸方向断面を示した図である。 本発明の実施の形態１に係る回転電機の変形例の製造方法におけるステータの挿入工程を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る回転電機の変形例を示した縦断面図である。 参考例に係る回転電機を示した縦断面図である。 本発明の実施の形態２に係る回転電機に組み付けられるステータを示した図である。 本発明の実施の形態２に係る回転電機の製造方法における第１工程を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る回転電機の製造方法における第２工程を示す図である。

符号の説明

１，１０１ 回転電機、２，１０２ ケース、２Ａ，３Ａ，１０２Ａ，１０３Ａ 軸受部、３，１０３ ケースカバー、４，１０４ ステータコア、５，１０５ ロータコア、６，１０６ 出力軸（ロータ軸）、７，１０７ 巻線、８ 締結ボルト、９ 組付け治具、９Ａ シャフト部分、９Ｂ チャック部分、１０Ａ，１０Ｂ 当接箇所、４０，１４０ ステータ、５０，１５０ ロータ、６０Ａ，６０Ｂ 隙間。

Claims (5)

1. 環状のステータコアを含むステータをステータ収容部を含むケース内に組付ける際に用いられる組付け治具であって、
   前記ステータコアの内径よりも径が小さい棒状の第１位置決め部と、
   前記第１位置決め部の側面から突出し、前記ステータコアの長手方向の中央部の横断面において前記ステータコアの中心と前記第１位置決め部の中心とを一致させるように前記ステータコアの内周に当接する第２位置決め部とを備えた、ステータの組付け治具。
2. 前記第１位置決め部の側面からの前記第２位置決め部の突出高さを変化させることが可能である、請求項１に記載のステータの組付け治具。
3. ステータ収容部を含むケース内に組付けられ、環状のステータコアを含むステータの組付け構造であって、
   前記ケースに設けられた前記ステータ収容部の内径は、前記ステータコアの外径よりも大きく、前記ステータコアの外径と前記ステータ収容部に挿入される前の前記ステータコアにおける双方の軸方向端部間の径方向ずれ幅との合計幅よりも小さい、ステータの組付け構造。
4. ステータ収容部を含むケース内に組付けられ、環状のステータコアを含むステータの組付け構造であって、
   前記ステータ収容部および前記ステータコアの縦断面において、前記ステータコアは前記ステータ収容部の軸方向と交差する斜め方向に延在し、
   前記ステータコアの双方の軸方向端部における該ステータコアの外周が、前記ステータ収容部の内周の互いに１８０°ずれた位置で該ステータ収容部の内周に当接する、ステータの組付け構造。
5. ステータ収容部を有するケースと、
   前記ステータ収容部内に組付けられ、環状のステータコアを含むステータと、
   前記ステータコアの内側に回転可能に設けられるロータコアを含むロータとを備え、
   前記ロータコアおよび前記ステータコアの縦断面において、
   前記ロータコアの外周と該ロータコアの両側に位置する前記ステータコアの内周との間に形成される各々の隙間の幅は、前記ロータコアの軸方向において変化し、
   前記ロータコアの外周と該ロータコアの両側に位置する前記ステータコアの内周との間に形成される双方の隙間の幅の合計は、前記ロータコアの軸方向において一定である、回転電機。

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