JP2006304455A

JP2006304455A - 回転電機構造

Info

Publication number: JP2006304455A
Application number: JP2005121018A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Shibukawa; 祐一渋川; Hiroki Tanaka; 大記田中; Takashi Kato; 崇加藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2006-11-02

Abstract

【課題】ステータコアとバックプレートの接着に際し、接着剤の発生応力を小さくしてステータコアとバックプレートの接触面積の増大を防ぎ、ステータコアの小型化が可能となる回転電機構造を提供する。
【解決手段】バックプレート１１と、バックプレート１１に接着固定されて複数個配置されるステータコア１０と、バックプレート１１とステータコア１０の接触面のステータコア配置方向に沿う両端部に位置し、接着剤１３が充填されると共に、充填された接着剤１３の少なくとも一部がバックプレート１１及びステータコア１０の何れにも接触せず硬化収縮可能に開放された非拘束部を備えた接着面部Ａとを有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、回転電機構造に関し、特に、ステータのコアをバックプレートに接着固定する回転電機構造に関する。

従来、ステータのコアをバックプレートに接着固定する回転電機構造が知られている。例えば、アキシャルギャップ型モータのステータにおいて、コアをバックプレートに接着固定する際、コアとバックプレートの固定面位置精度は、エアギャップの精度に大きく影響するため、高い精度が要求される。そこで、例えば、接着固定面に接着剤を充填する溝を設けて、接着面と位置出し面を区別することにより、このような要求に対応していた（特許文献１参照）。

図９は、従来のステータコアとバックプレートの接着構造を示し、（ａ）は説明図、（ｂ）は接着剤に働く応力の説明図である。図９（ａ）に示すように、ステータコア１は、バックプレート２との接着面となる底面１ａに設けた溝３に充填した接着剤４により、バックプレート２に接着固定されている。
実用新案登録第２５３６４７１号公報

しかしながら、接着固定面に設けた溝３に接着剤４を充填して、ステータコア１をバックプレート２に接着固定していたため、接着剤４が充填された溝３がバックプレート２により閉じられた閉空間となって、接着剤４は四面当たりとなっている。
つまり、図９（ｂ）に示すように、接着剤４は、接着剤充填部分において全方向（縦断面の上下左右方向）にわたり拘束される（四面拘束）状態となり、接着剤４に作用する硬化収縮応力・熱応力による発生応力が大きくなってしまう。この発生応力の増加は、ステータコア１とバックプレート２の接触面積の増大、ひいてはステータコア１の大型化をもたらすことになる。

この発明の目的は、ステータコアとバックプレートの接着に際し、接着剤の発生応力を小さくしてステータコアとバックプレートの接触面積の増大を防ぎ、ステータコアの小型化が可能となる回転電機構造を提供することである。

上記目的を達成するため、この発明に係る回転電機構造は、バックプレートと、前記バックプレートに接着固定されて複数個配置されるステータコアと、前記バックプレートと前記ステータコアの接触面のステータコア配置方向に沿う両端部に位置し、接着剤が充填されると共に、充填された接着剤の少なくとも一部が前記バックプレート及び前記ステータコアの何れにも接触せず硬化収縮可能に開放された非拘束部を備えた接着面部とを有している。

この発明によれば、バックプレートとバックプレートに接着固定されて複数個配置されるステータコアの接触面の、ステータコア配置方向に沿う両端部に位置して、接着面部が形成され、接着剤が充填された接着面部は、充填された接着剤の少なくとも一部がバックプレート及びステータコアの何れにも接触せず硬化収縮可能に開放された非拘束部を備えている。このため、ステータコアとバックプレートの接着に際し、接着剤の発生応力を小さくしてステータコアとバックプレートの接触面積の増大を防ぎ、ステータコアの小型化が可能となる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係る回転電機のステータコアとバックプレートの接着構造を示し、（ａ）は斜視説明図、（ｂ）は接着剤に働く応力の説明図である。図１（ａ）に示すように、回転電機であるアキシャルギャップ型モータのステータコア１０は、略柱状体からなり、バックプレート１１の表面に複数個が略等間隔離間して接着固定されている。このステータコア１０とバックプレート１１の固定面位置精度は、ステータコア１０とロータ（図示しない）の間に形成するエアギャップの精度に大きく影響するため、高い精度が要求される。

バックプレート１１との接着面となる、ステータコア１０の底面１０ａには、ステータコア１０の配置方向、即ち、ロータの回転方向と略直交する２辺側に、底面１０ａの外縁部を切り取ったように底面１０ａより一段低くなった平面からなる、段差部１２を有している。この段差部１２により、ステータコア１０をバックプレート１１に設置した際、バックプレート１１との間に、ステータコア１０の側面側、即ち外側に開口し、バックプレート１１と底面１０ａとステータコア１０内部の３つの面に囲まれた、上記２辺全域に渡る横向き溝状の空間を形成する。

両段差部１２，１２に、例えば、熱硬化性の接着剤１３を塗布し充填することにより、バックプレート１１とバックプレート１１の表面に載置したステータコア１０を、接着剤１３によって接着固定することができる。この接着固定時、接着剤１３は、バックプレート１１と底面１０ａとステータコア１０内部に接触する接着部分において、拘束（三面拘束）状態となるが、外側開口部分では、拘束されない非拘束状態となる（（ｂ）参照）。
なお、熱硬化性の接着剤１３の場合、硬化時には、例えば、硬化収縮応力及び熱応力が、接着使用時には、例えば、硬化収縮応力及び熱応力に加えて外力や吸水等による膨張時の応力が、接着剤１３に作用することになる。

図２は、熱硬化性接着剤に働く応力について示し、（ａ）は非拘束時の説明図、（ｂ）は拘束時の説明図である。図２に示すように、熱硬化性の接着剤１３に応力が働いた場合、接着剤１３に非拘束部があれば（（ａ）参照）、非拘束部が応力に対応して変形（体積縮小変形）することにより応力が緩和されるが、接着剤１３に非拘束部が無く全て拘束部分であると（（ｂ）参照）、拘束部分は応力に対応して変形することができないので変形によって応力が緩和されることはない。

つまり、ステータコア１０のバックプレート１１との接触面である底面１０ａは、対向する一対の辺側に段差部１２が形成されて、両段差部１２，１２の間が段差部１２より一段高い、段付き構造を有しており、外縁部の段差部１２からなる接着面部Ａと、中央部の底面１０ａからなる接触面部Ｂの、２つの機能区分を有することになる（図１（ａ）参照）。そして、接着面部Ａに充填された接着剤１３は、ステータコア１０をバックプレート１１に接着した際、三面拘束として、一面の外部に開放された非拘束部を確保している（図１（ｂ）参照）。これにより、接着剤１３が四面当たり（図２（ｂ）参照）から三面当たり（図１（ｂ）参照）になる分、接着剤１３内部の発生応力を低減することができる。

また、ステータコア１０をバックプレート１１に接着する接着剤１３が充填される接着面部Ａを、ステータコア１０の底面外側に配置したことにより、モータ作動時の発生トルクによるモーメントに起因してステータコア１０に発生する応力も、低減することができる。

図３は、ステータコアに発生する応力を示し、（ａ）はこの発明に係るステータコアにおける概念説明図、（ｂ）は従来のステータコアにおける概念説明図である。図３に示すように、モータ作動時の発生トルクにより、ステータコア１０にモーメント（図中、白抜き矢印参照）が発生するが、ステータコア１０は、接着面部Ａを底面外側に配置した（（ａ）参照）ので、接着面部Ａを底面略中央に有する従来のステータコア１（（ｂ）参照）に比べ、モーメントに起因する発生応力をより低減することができる。よって、ステータコア１０とバックプレート１１の接触面積を小さくすることができるので、ステータコア１０の小型軽量化が可能になる。

図４は、図１のステータコアの他の例を示す斜視説明図である。図４に示すように、ステータコア１５は、モータ作動時の発生トルクによるモーメント（図中、白抜き矢印参照）が作用する側面の下端略中央に、底面１５ａから接着剤１３の厚み（高さ）、即ち、段差部１２の段差に相当する長さ分突出して、先端が底面１５ａの延長上に位置する、柱部１６を有している。この柱部１６により、接着面部Ａにおいて、モーメントの作用によりステータコア１５が倒れ込むのを防止することができる。なお、柱部１６は、底面１５ａの一方側の接着面部Ａに限らず、両側の接着面部Ａに設けても良い。

図５は、図１の段差部をバックプレートに設けた例を示す説明図である。図５に示すように、段差部１２を、ステータコア１０ではなくバックプレート１１に設けても良い。その他の構成及び作用は、段差部１２をステータコア１０に設けた場合と同様である。

ステータコア２０は、ステータコア１０とは異なり段差部１２が設けられておらず、単一平面からなる底面２０ａを有しており、バックプレート２１は、ステータコア２０との接触面となる上面が、ステータコア１０の段差部１２に相当する段差を有するように、両側が一段低くなった段差部２２，２２となる段付き構造を有している。従って、バックプレート２１の、両段差部２２，２２のステータコア１０対応部分が接着面部Ａとなり、両段差部２２，２２の間の上面が接触面部Ｂとなって、接着面部Ａとなる両段差部２２，２２に接着剤１３が塗布充填される。

そして、接着面部Ａに充填された接着剤１３は、ステータコア２０をバックプレート２１に接着した際、ステータコア２０の側面下方が外部に開放された非拘束部となり、三面拘束として非拘束部が確保される。

このように、ステータコア２０より強度のあるバックプレート２１に段差部２２を設けたため、ステータコア２０に応力が集中することが無くなり、ステータコア２０の小型・軽量化を可能としながら、上述した、接着剤１３内部の発生応力の低減、及び発生トルクの作用によるモーメントに起因してステータコア２０に発生する応力も低減することができる。

図６は、図５の段差部における他の例を示す説明図である。図６に示すように、接着剤１３が塗布充填される両段差部２２，２２の、ステータコア２０をバックプレート２１に接着した際、外部に開放された非拘束部となるステータコア２０の側面下方に対向する部分に、例えば、接着剤１３に非拘束部を形成する非拘束部形成部材２３をコーティングする。つまり、接触面部Ｂと各段差部２２を連絡する段差壁に、非拘束部形成部材２３として、例えば、ポリ四ふっ化エチレンをコーティングして、接着面部Ａに充填した接着剤１３の段差壁接触面を非拘束部としている。

これにより、接着面部Ａに充填した接着剤１３は、ステータコア２０の底面２０ａとバックプレート２１の段差面２２の二面当たり（図２（ａ）参照）とすることができるので、更なる応力低減が可能となる。なお、接着面部Ａに接着剤を塗布充填する際、非拘束部形成部材２３を設けたことで２面コーティングでは無く１面のみのコーティングで済むため、コスト低減も可能になる。

図７は、接触面部にスペーサを配置した状態を示し、（ａ）は配置説明図、（ｂ）は接着剤に働く応力の説明図である。図７に示すように、ステータコアとバックプレートは、何れにも段差部が設けられておらず、その接触面には、スペーサ２４が配置されている。つまり、接触面同士が単一平面からなる、例えば、ステータコア２０とバックプレート１１の間に、接着面部Ａに充填される接着剤１３の厚み（高さ）に相当する厚みのスペーサ２４を介して、ステータコア２０とバックプレート１１を接着している。

スペーサ２４は、線膨張係数が、少なくともステータコアより大きい部材からなり、このスペーサ２４を利用することにより、接着剤硬化時に接着剤１３に作用する応力（特に、熱応力）を低減することが可能になる。この線膨張係数は、ステータコアより大きく接着剤１３より小さい（ステータコア＜スペーサ≦接着剤）ことが望ましい。なお、接着剤１３は、ぬれ性や表面性状により収縮状態が変化するため、接着剤硬化後の位置精度を求めることは非常に困難であるが、スペーサ２４の場合は、形状が固定しており線膨張係数も明らかとなっていることから、位置の把握が可能である。そのため、エアギャップを高精度に管理することができ、モータの性能向上に寄与することができる。

図８は、接着面部の他の例を示し、（ａ）は複数の溝を設けた状態の説明図、（ｂ）は複数のディンプルを設けた状態の説明図である。図８（ａ）に示すように、ステータコア２５は、バックプレート１１に接触する底面２５ａの外縁部側に、段差部１２（図１参照）と同様に、ステータコア１０の配置方向、即ち、ロータの回転方向と略直交して配置され、バックプレート１１側に開口する複数の溝２６を有している。各溝２６に、接着剤１３を塗布し充填することにより、ステータコア２５の底面２５ａの両端外側に、ステータコア２５をバックプレート１１に接着するための接着面部Ａが形成される。

また、図８（ｂ）に示すように、溝２６の代わりに、バックプレート１１側に開口する半球状凹部からなる複数のディンプル２７を設けても良い。
このように、上記例では、ステータコア２５の底面２５ａに、段差部１２に代えて、複数の溝２６を配置した領域或いは複数のディンプル２７を配置した領域を設けている。その他の構成及び作用は、段差部１２をステータコア１０に設けた場合と同様である。

上述したように、複数の溝２６を設けたことにより、段差部１２を設けた場合に比べ、複数の溝２６によって形成される接着面部Ａとしての面積は変わらずに、個々の溝２６の開口部幅からなる接着剤１３の接着面積は狭くなるため、ステータコア１０の配置方向、即ち、ロータの回転方向の熱応力を小さくすることが可能になり、接着強度を向上させることができる。よって、接着面を縮小することができ、ステータコア２５の小型軽量化、更に、モータの小型軽量化が可能になる。

また、複数のディンプル２７を設けたことにより、複数の溝２６を設けた場合と同様な効果が得られると共に、例えば、冷間加工方法の一つであるショットピーニングにより複数のディンプル２７を形成することができるので、溝加工の場合に比べ安価な方法で加工することができる。

このように、この発明によれば、バックプレートとバックプレートに接着固定されて複数個配置されるステータコアの接触面の、ステータコア配置方向に沿う両端部に位置して、接着面部が形成され、接着剤が充填された接着面部は、充填された接着剤の少なくとも一部がバックプレート及びステータコアの何れにも接触せず硬化収縮可能に開放された非拘束部を備えているので、ステータコアとバックプレートの接着に際し、接着剤の発生応力を小さくしてステータコアとバックプレートの接触面積の増大を防ぎ、ステータコアの小型軽量化、更に、回転電機の小型軽量化が可能になる。

この発明の一実施の形態に係る回転電機のステータコアとバックプレートの接着構造を示し、（ａ）は斜視説明図、（ｂ）は接着剤に働く応力の説明図である。熱硬化性接着剤に働く応力について示し、（ａ）は非拘束時の説明図、（ｂ）は拘束時の説明図である。ステータコアに発生する応力を示し、（ａ）はこの発明に係るステータコアにおける概念説明図、（ｂ）は従来のステータコアにおける概念説明図である。図１のステータコアの他の例を示す斜視説明図である。図１の段差部をバックプレートに設けた例を示す説明図である。図５の段差部における他の例を示す説明図である。接触面部にスペーサを配置した状態を示し、（ａ）は配置説明図、（ｂ）は接着剤に働く応力の説明図である。接着面部の他の例を示し、（ａ）は複数の溝を設けた状態の説明図、（ｂ）は複数のディンプルを設けた状態の説明図である。従来のステータコアとバックプレートの接着構造を示し、（ａ）は説明図、（ｂ）は接着剤に働く応力の説明図である。

符号の説明

１０，１５，２０，２５ステータコア
１１，２１バックプレート
１０ａ，１５ａ，２０ａ，２５ａ底面
１２，２２段差部
１３接着剤
１６柱部
２３非拘束部形成部材
２４スペーサ
２６溝
２７ディンプル
Ａ接着面部
Ｂ接触面部

Claims

バックプレートと、
前記バックプレートに接着固定されて複数個配置されるステータコアと、
前記バックプレートと前記ステータコアの接触面のステータコア配置方向に沿う両端部に位置し、接着剤が充填されると共に、充填された接着剤の少なくとも一部が前記バックプレート及び前記ステータコアの何れにも接触せず硬化収縮可能に開放された非拘束部を備えた接着面部と
を有する回転電機構造。
前記接着面部は、前記バックプレート或いは前記ステータコアの何れか一方に、前記バックプレートと前記ステータコアの接触面から一段下がって形成され、前記非拘束部を前記ステータコアの側面側に有する段差面からなる請求項１に記載の回転電機構造。
前記段差面を形成する段差壁に、前記接着剤に非拘束部を形成する非拘束部形成部材をコーティングした請求項２に記載の回転電機構造。
前記バックプレートと前記ステータコアの接触面に、線膨張係数がステータコア形成部材より大きなスペーサを介在させて、前記接着面部を形成する請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電機構造。
前記ステータコアは、回転電機作動時の発生トルクによるモーメントが作用する側面の下端に、前記接着面部に充填された接着剤の厚みに相当する長さ分突出した柱部を有する請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機構造。