JP2008187864A - ステータの支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＶ（noise and vibration）性能の向上が図られるステータの支持構造、を提供する。
【解決手段】ステータの支持構造は、着座面２２を含むモータケース２１と、着座面２２に載置され、モータケース２１に収容されるステータ５０と、ステータ５０を着座面２２上の第１部位６１Ａ〜６１Ｃに結合するボルトと、第１部位６１からずれた着座面２２上の第２部位６６Ａ〜６６Ｃに設けられ、着座面２２からステータ５０に向けて突出する突起部６８とを備える。
【選択図】図３

Description

この発明は、一般的には、ステータの支持構造に関し、より特定的には、積層された複数の電磁鋼板から形成されたステータの支持構造に関する。

従来のステータの支持構造に関して、たとえば実開平４−４７３５８号公報には、固定子鉄心の締め付け不良による騒音の増加および固定子鉄心の損傷を防ぐことを目的とした回転電機が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された回転電機は、珪素鋼板を積層して構成された固定子鉄心と、固定子鉄心の両端に放射状に配設された外側間隔片と、さらにその外側に配設された押え板とを備える。外側間隔片は、Ｖ字状に折り曲げられた断面形状を有し、その形状の凸側が、積層された固定子鉄心の外側を向くように配置されている。押え板は、環状に形成されている。
実開平４−４７３５８号公報

上述の特許文献に開示されるように、複数枚の電磁鋼板を積層したステータが、モータ等の回転電機に用いられる場合がある。ステータは、ステータを収容するケース体の着座面に載置され、その着座面にたとえばボルトによって締結される。

しかしながら、薄板の積層体からなるステータに締結力が作用すると、ステータがボルトの締め付け方向に変形する。この場合、ボルトによる締結部以外の位置で、ステータを着座面に対して確実に着座させることができない。この結果、ステータの振動特性が不安定となったり、ステータからケース体に伝わる振動の特性が不安定となり、ＮＶ（noise and vibration）性能の低下を招くおそれが生じる。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、ＮＶ性能の向上が図られるステータの支持構造を提供することである。

この発明に従ったステータの支持構造は、着座面を含むケース体と、着座面に載置され、ケース体に収容されるステータと、ステータを着座面上の第１部位に結合する結合部材と、第１部位からずれた着座面上の第２部位に設けられ、着座面からステータに向けて突出する突起部材とを備える。

このように構成されたステータの支持構造によれば、第１部位からずれた第２部位に突起部材を設けることによって、結合部材による結合位置以外の位置でも、ステータを着座面に対して確実に着座させることができる。これにより、ステータの振動特性や、ステータからケース体に伝わる振動の特性を安定させ、ＮＶ性能の向上を図ることができる。

また好ましくは、突起部材は剛体である。このように構成されたステータの支持構造によれば、ステータおよびケース体間で突起部材をばね要素として存在させないことで、振動特性をより容易に安定させることができる。

また好ましくは、ステータは、結合部材による結合方向に積層された複数の電磁鋼板を含む。このように構成されたステータの支持構造によれば、ステータの変形に起因し、安定した振動特性が得られ難いステータの支持構造において、上述のいずれかに記載の効果を奏することができる。

また好ましくは、第１部位は、周方向に間隔を隔てた複数箇所に形成されている。第２部位は、互いに隣り合う第１部位間にそれぞれ形成される。このように構成されたステータの支持構造によれば、着座面に対してステータが安定して着座されない部位が、隣り合う第１部位間で連続することを回避できる。

また好ましくは、突起部材は、ケース体に一体に成形されている。このように構成されたステータの支持構造によれば、突起部材を別に設ける必要がないため、部品点数の増加を招くことなくＮＶ性能の向上を図ることができる。

また好ましくは、結合部材は、ステータをケース体に締結するボルトである。このように構成されたステータの支持構造によれば、ボルトによる締結力によってステータが変形する懸念のあるステータの支持構造において、上述のいずれかに記載の効果を奏することができる。

以上説明したように、この発明に従えば、ＮＶ性能の向上が図られるステータの支持構造を提供することができる。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１におけるステータの支持構造が適用された駆動ユニットを模式的に表わす断面図である。図中に示す駆動ユニットは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能な２次電池（バッテリ）とを動力源とするハイブリッド車両に搭載されている。

図１を参照して、駆動ユニットは、モータジェネレータ１１を含む。モータジェネレータ１１は、電動機もしくは発電機としての機能を有する回転電機である。モータジェネレータ１１は、ロータ３０と、ステータ５０と、ロータ３０およびステータ５０を収容し、ステータ５０が固定されるモータケース２１とを含む。

ロータ３０は、仮想軸である中心軸１０１の軸方向に円筒状に延びる。ロータ３０は、複数の電磁鋼板３２を含む。複数の電磁鋼板３２は、中心軸１０１の軸方向に積層されている。ロータ３０は、中心軸１０１の軸方向に延びるシャフト５８に固定されている。シャフト５８は、図示しない軸受けを介してモータケース２１に対して回転自在に支持されている。モータケース２１には、孔２４が形成されている。孔２４には、シャフト５８が挿通されている。シャフト５８は、複数の歯車を含んで構成された減速機構１４に接続されている。ロータ３０には、永久磁石３１が埋設されている。ロータ３０は、シャフト５８とともに中心軸１０１を中心に回転する。

ステータ５０は、中心軸１０１の軸方向に円筒状に延びる。ステータ５０は、複数の電磁鋼板５２を含む。複数の電磁鋼板５２は、中心軸１０１の軸方向に積層されている。電磁鋼板５２は、薄板形状を有する。電磁鋼板５２は、一方の周縁を把持した場合に他方の周縁が鉛直下方向に垂れる程度の薄板形状を有する。電磁鋼板５２は、たとえば１ｍｍ以下の厚みを有する。

ステータ５０は、中心軸１０１が延びる方向の一方端に端面５０ａを含み、他方端に端面５０ｂを含む。端面５０ａおよび端面５０ｂは、中心軸１０１に直交する平面内で延在する。端面５０ａおよび端面５０ｂは、モータケース２１の内側に配置されている。言い換えれば、モータケース２１は、ステータ５０を中心軸１０１の軸方向における全長に渡って取り囲むように設けられている。

ステータ５０には、コイル５１が巻回されている。コイル５１は、たとえば絶縁被膜された銅線から形成されている。コイル５１は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相コイルを含む。これら各相コイルに対応する端子が、端子台１７に接続されている。端子台１７は、インバータ１８を介してバッテリ１９に電気的に接続されている。インバータ１８は、バッテリ１９からの直流電流をモータ駆動用の交流電流に変換するとともに、回生ブレーキにより発電された交流電流を、バッテリ１９に充電するための直流電流に変換する。

モータジェネレータ１１から出力された動力は、減速機構１４からディファレンシャル機構１５を介してドライブシャフト受け部１６に伝達される。ドライブシャフト受け部１６に伝達された動力は、ドライブシャフトを介して図示しない車輪に回転力として伝達される。

一方、ハイブリッド車両の回生制動時には、車輪は車体の慣性力により回転させられる。車輪からの回転力によりドライブシャフト受け部１６、ディファレンシャル機構１５および減速機構１４を介してモータジェネレータ１１が駆動される。このとき、モータジェネレータ１１が発電機として作動する。モータジェネレータ１１により発電された電力は、インバータ１８を介してバッテリ１９に蓄えられる。

図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿ったモータジェネレータの端面図である。図中には、モータジェネレータ１１の巻線構造が模式的に表わされている。

図１および図２を参照して、ステータ５０は、鍔部５４Ａ、５４Ｂおよび５４Ｃを含む（以下、特に区別しない場合には鍔部５４と呼ぶ）。鍔部５４は、電磁鋼板５２に一体に形成されている。複数の鍔部５４が、中心軸１０１を中心とする周方向に間隔を隔てて形成されている。鍔部５４Ａ、鍔部５４Ｂおよび鍔部５４Ｃは、等間隔に配置されている。鍔部５４は、ステータ５０の周縁から中心軸１０１を中心とする半径方向外側に向かって突出する。

ステータ５０には、電磁鋼板５２の積層方向に貫通するボルト挿入孔５７が形成されている。ボルト挿入孔５７は、各電磁鋼板５２の鍔部５４に形成されている。

ステータ５０は、中心軸１０１を中心に環状に延びるヨーク部５０ｙと、ヨーク部５０ｙの周方向に所定の間隔を隔てて配列され、ヨーク部５０ｙの内周面から半径方向内側に突出する複数のティース部５０ｔとを含む。互いに隣り合うティース部５０ｔと、ヨーク部５０ｙとに囲まれた空間には、スロット部５０ｓが規定されている。スロット部５０ｓは、ロータ３０に対向する位置で開口している。

コイル５１は、Ｕ相コイル５１Ｕ、Ｖ相コイル５１ＶおよびＷ相コイル５１Ｗを含む。コイル５１は、いわゆる分布巻きによってステータ５０に巻回されている。

その形態について説明すると、Ｕ相コイル５１Ｕ、Ｖ相コイル５１ＶおよびＷ相コイル５１Ｗは、周方向に連続して並ぶ複数個のティース部５０ｔの周りを周回するように、それぞれ複数箇所に設けられている。Ｕ相コイル５１Ｕ、Ｖ相コイル５１ＶおよびＷ相コイル５１Ｗは、その複数個のティース部５０ｔの両側にあるスロット部５０ｓと、端面５０ａおよび端面５０ｂ上を通るように巻回されている。Ｕ相コイル５１Ｕ、Ｖ相コイル５１ＶおよびＷ相コイル５１Ｗは、挙げた順に外周側から内周側に並んで巻回されている。Ｕ相コイル５１Ｕ、Ｖ相コイル５１ＶおよびＷ相コイル５１Ｗは、互いに周方向にずれた位置でティース部５０ｔに巻回されている。

なお、コイル５１は、分布巻きに限定されず、コイル５１が１つの磁極ごとにティース部５０ｔに集中的に巻回される、いわゆる集中巻きによってステータ５０に巻回されてもよい。

図３は、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿ったモータケースの底面図である。図中では、ステータ５０の外形が２点鎖線によって表わされている。図１および図３を参照して、モータケース２１は、着座面２２を含む。ステータ５０は、着座面２２に載置されている。着座面２２と端面５０ａとが向い合う。

モータケース２１には、雌ねじ６７が形成されている。雌ねじ６７は、着座面２２に開口する。ボルト５６が、ボルト挿入孔５７に挿通されるとともに、雌ねじ６７に螺合されている。ステータ５０は、ボルト５６によってモータケース２１に締結されている。ボルト５６は、電磁鋼板５２の積層方向に締結力を発生させ、ステータ５０を着座面２２に結合させる結合部材である。

着座面２２上には、第１部位６１Ａ、６１Ｂおよび６１Ｃが規定されている（以下、特に区別しない場合には、第１部位６１と呼ぶ）。第１部位６１Ａ、６１Ｂおよび６１Ｃは、中心軸１０１を中心とする周方向に間隔を隔てて配置されている。第１部位６１には、雌ねじ６７が形成されている。第１部位６１には、ボルト５６によってステータ５０が締結されている。

着座面２２上には、第２部位６６Ａ、６６Ｂおよび６６Ｃが規定されている（以下、特に区別しない場合には、第２部位６６と呼ぶ）。第２部位６６Ａは、第１部位６１Ａと第１部位６１Ｂとの間に配置されている。第２部位６６Ｂは、第１部位６１Ｂと第１部位６１Ｃとの間に配置されている。第２部位６６Ｃは、第１部位６１Ｃと第１部位６１Ａとの間に配置されている。第２部位６６Ａ、第２部位６６Ｂおよび第２部位６６Ｃは、等間隔に配置されている。第２部位６６は、隣接する両側の第１部位６１の中間位置に配置されている。第２部位６６は、中心軸１０１を中心として第１部位６１よりも内周側に配置されている。

中心軸１０１を中心とする周方向において、第２部位６６は第１部位６１を除いた範囲の一部分に形成されている。

第２部位６６が配置される位置は、図３中に示す位置に限られず、適宜変更される。たとえば、互いに隣り合う第１部位６１間にそれぞれ複数の第２部位６６が配置されてもよい。第１部位６１と第２部位６６とが、同一ピッチ円上に配置されてもよいし、第２部位６６が、第１部位６１よりも外周側に配置されてもよい。

図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線上に沿ったモータケースの断面図である。図３および図４を参照して、第２部位６６には、突起部６８が形成されている。突起部６８は、着座面２２からステータ５０に向けて突出する。突起部６８は、着座面２２から電磁鋼板５２の積層方向に突出する。突起部６８は、モータケース２１に一体に形成されている。突起部６８は、剛体である。突起部６８は、ボルト５６による締結力が作用されても体積・形状を変えない剛体である。突起部６８は、平面状に延在する頂面６８ａを含む。頂面６８ａは、着座面２２よりも高い位置に形成されている。頂面６８ａは、ステータ５０の端面５０ａと平行に延在する。頂面６８ａと端面５０ａとは、面接触する。

ステータ５０は、ボルト５６による締結力が作用されることによって、着座面２２上で変形を起こす場合がある。特に、ステータ５０が電磁鋼板５２の積層体から形成されている場合、電磁鋼板５２は薄板形状を有するため、各層間でずれが生じる。このため、着座面２２上において、ステータ５０が中心軸１０１の軸方向に撓んだ状態に変形する。この結果、ステータ５０がボルト５６によって締結された第１部位６１以外の位置では、ステータ５０を着座面２２上で確実に着座させることができない。

これに対して、本実施の形態では、第１部位６１からずれた第２部位６６に、着座面２２からステータ５０に向かって突出する突起部６８が形成されている。このため、第２部位６６においてステータ５０とモータケース２１とが密着する。これにより、第１部位６１に加えて第２部位６６においても、ステータ５０を着座面２２上で確実に着座させることができる。

この発明の実施の形態１におけるステータの支持構造は、着座面２２を含むケース体としてのモータケース２１と、着座面２２に載置され、モータケース２１に収容されるステータ５０と、ステータ５０を着座面２２上の第１部位６１に結合する結合部材としてのボルト５６と、第１部位６１からずれた着座面２２上の第２部位６６に設けられ、着座面２２からステータ５０に向けて突出する突起部材としての突起部６８とを備える。

回転電機としてのモータジェネレータ１１は、ステータ５０を含む。モータジェネレータ１１は、車両としてのハイブリッド車両に搭載されている。

このように構成された、この発明の実施の形態１におけるステータの支持構造によれば、ステータ５０を着座面２２上で確実に着座させることによって、ステータ５０の振動特性やステータ５０からモータケース２１に伝わる振動の特性を安定させる。これにより、モータジェネレータ１１のＮＶ性能を向上させることができる。また、モータジェネレータ１１の駆動時、振動によるボルト５６の緩みを防ぐことにより、ボルト締結の信頼性を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、ロータ３０およびステータ５０がそれぞれ電磁鋼板３２および５２から形成される場合を説明したが、電磁鋼板に限定されず、たとえば圧粉磁心等、他の磁性材料から形成されてもよい。

また、本発明におけるステータの支持構造を、電気自動車に搭載されるモータや、一般的な産業用モータに適用してもよい。

（実施の形態２）
本実施の形態では、図１中に示すステータの支持構造の各種変形例について説明を行なう。以下、実施の形態１で説明した構造と重複する構造については、説明を繰り返さない。

図５は、図１中のステータの支持構造の第１変形例を示す断面図である。図５は、実施の形態１における図４に対応する。図５を参照して、本変形例では、突起部６８が尖った形状の先端部６８ｃを含む。先端部６８ｃとステータ５０の端面５０ａとは、線接触もしくは点接触する。

図６は、図１中のステータの支持構造の第２変形例を示す断面図である。図６および後に続く図７，図８中には、図１中のステータ５０が着座面２２に載置される位置が拡大して示されている。図６を参照して、本変形例では、第２部位６６に突起部６８が形成される替わりに、プレート７１が設けられている。プレート７１は、着座面２２と端面５０ａとの間に挟持されている。プレート７１は、モータケース２１とは別部材として設けられている。プレート７１は、金属等の剛体から形成されている。

プレート７１は、ゴム等の弾性体から形成されてもよい。この場合、振動特性を安定させると同時に、ステータ５０からモータケース２１に伝わる振動をプレート７１によって吸収することが可能となる。

図７は、図１中のステータの支持構造の第３変形例を示す断面図である。図７を参照して、モータケース２１には、ピン挿入孔７７が形成されている。ピン挿入孔７７は、着座面２２に開口する。本変形例では、第２部位６６に突起部６８が形成される替わりに、ピン挿入孔７７にピン７６が挿入されている。ピン７６は、着座面２２からステータ５０に向けて突出するように設けられている。

図８は、図１中のステータの支持構造の第４変形例を示す断面図である。図８を参照して、モータケース２１には、雌ねじ８２が形成されている。雌ねじ８２は、着座面２２に開口し、モータケース２１を貫通する。本変形例では、第２部位６６に突起部６８が形成される替わりに、雌ねじ８２にボルト８１が螺合されている。このような構成により、雌ねじ８２に対してボルト８１を締め込む量を変更することにより、着座面２２から突出するボルト８１の長さを調整することができる。

このように構成された、この発明の実施の形態２におけるステータの支持構造によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。

今回開示された実施の形態はすべ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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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すべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１におけるステータの支持構造が適用された駆動ユニットを模式的に表わす断面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿ったモータジェネレータの端面図である。 図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿ったモータケースの底面図である。 図３中のＩＶ−ＩＶ線上に沿ったモータケースの断面図である。 図１中のステータの支持構造の第１変形例を示す断面図である。 図１中のステータの支持構造の第２変形例を示す断面図である。 図１中のステータの支持構造の第３変形例を示す断面図である。 図１中のステータの支持構造の第４変形例を示す断面図である。

符号の説明

２１ モータケース、２２ 着座面、５０ ステータ、５２ 電磁鋼板、５６ ボルト、６１ 第１部位、６６ 第２部位、６８ 突起部、７１ プレート。

Claims (6)

1. 着座面を含むケース体と、
   前記着座面に載置され、前記ケース体に収容されるステータと、
   前記ステータを前記着座面上の第１部位に結合する結合部材と、
   前記第１部位からずれた前記着座面上の第２部位に設けられ、前記着座面から前記ステータに向けて突出する突起部材とを備える、ステータの支持構造。
2. 前記突起部材は剛体である、請求項１に記載のステータの支持構造。
3. 前記ステータは、前記結合部材による結合方向に積層された複数の電磁鋼板を含む、請求項１または２に記載のステータの支持構造。
4. 前記第１部位は、周方向に間隔を隔てた複数箇所に形成され、
   前記第２部位は、互いに隣り合う前記第１部位間にそれぞれ形成される、請求項１から３のいずれか１項に記載のステータの支持構造。
5. 前記突起部材は、前記ケース体に一体に成形されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のステータの支持構造。
6. 前記結合部材は、前記ステータを前記ケース体に締結するボルトである、請求項１から５のいずれか１項に記載のステータの支持構造。

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