JP2019193462A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】周方向に分割されたステータコアが精度良くフレームに沿っていない場合でも、樹脂により隙間を充填することで振動と騒音を低減する。【解決手段】周方向に分割された複数のステータコア３と、前記ステータコア３を内周面で保持するフレーム５とを備え、前記フレーム５と前記ステータコア３との間に樹脂ＲＳを充填する隙間８を設けたものであって、前記隙間８は前記フレーム５と前記ステータコア３との間の一部または全部に設けられる。【選択図】図２

Description

この出願は、回転電機の振動抑制に関するものである。

地球温暖化を背景として、車のＣＯ_２ 排出量削減と燃費向上を目的に、車にモータが搭載され電動化が進んでいる。ますますの燃費改善のためモータの軽量化が求められるとともに、静粛性の確保のため振動騒音低減が必要とされている。
永久磁石が組み込まれたロータと、複数のティースを有するステータで構成されるモータでは、ロータの回転に伴う電磁加振力をステータが受け、振動する。この振動は騒音の原因となる場合があり、車室内の騒音問題に繋がる。車内の騒音を抑えるために、ステータの振動を抑制する必要がある。

特開２００９−１２４８５１号公報

コアとフレームを厚くして剛性を高めると振動と騒音を抑えることができる。しかし、モータは重くなるため、要求に一致しない。先行技術では振動を抑えるためにティースの隙間に樹脂を注入している（特許文献１参照）。
しかし、ティースの間に樹脂を充填する場合、ティース間をコイルが占める割合（コイルの占積率）が低下しモータの効率が低下するという課題がある。また、複数のコアを円環状に整列させフレームと嵌合させる場合、コア１つ１つの公差が積み重なり、コアが精度良くフレームと沿わないといった課題があった。そのため、コアとフレームの間に隙間が出来てしまい固定力が低下し、振動と騒音が発生しやすくなるといった問題がある。

この出願に開示される回転電機は、周方向に分割された複数のステータコアと、前記ステータコアを内周面で保持するフレームとを備え、前記フレームと前記ステータコアとの間に樹脂を充填するための隙間を設けたものであって、前記隙間は前記フレームと前記ステータコアとの間の一部または全部に設けられ、前記隙間に樹脂が充填されてていることを特徴とするものである。

この出願に開示される回転電機によれば、周方向に分割されたステータコアが精度良くフレームに沿っていない場合でも、樹脂により隙間を充填することで振動と騒音を確実に低減できる。

実施の形態１における回転電機の全体構成を示す斜視図および縦断面図。 実施の形態１における回転電機の部分断面図。 実施の形態２における回転電機の部分断面図および一部平面図。 実施の形態３における回転電機の部分断面図。 実施の形態３における回転電機の部分断面図。 実施の形態４における回転電機の部分断面図。 実施の形態５における回転電機の部分断面図および斜視図。 実施の形態６における回転電機の斜視図。 実施の形態７における回転電機の部分断面図。 従来の回転電機とこの出願における回転電機の振動応答特性を比較したグラフを示す曲線図。

実施の形態１．
実施の形態１におけるモータからなる回転電機を図１および図２に基づいて説明する。図１は実施の形態１におけるモータの全体構成を示すものであり、図１（ａ）は斜視図を示し、図１（ｂ）は縦断面図を示す。図２は実施の形態１におけるモータの部分断面図である。

回転電機としてのモータ１は、ステータ２と、ステータ２の内周面に外周面を対向して配置されるロータ（図示せず）を備える。ステータ２の内周はロータの外周面と所定の隙間を介して対向している。ステータ２は複数の板材を積層して一体とした複数のステータコア３を周方向に円環状に整列させ、ステータコア３の内周側に突出したティース３ａに巻線されたコイル４と、ステータコア３を保持する中空円筒状の金属製フレーム５と、コイル４における複数のコイル端末を接続するための複数のバスバー６と、バスバー６を一体に収容するホルダ７とで構成される。ステータコア３はフレーム５に嵌合することで固定され、ステータコア３はフレーム５の内周面で保持される。ステータコア３の外周面とフレーム５の内周面との間には隙間８が設けられ、樹脂ＲＳが充填される。

隙間８はフレーム５の内周面に設けられた凹部５ａによって形成されて樹脂充填溝部ＲＣを構成するものであり、ステータコア３の外周面の軸方向全体にわたって設定されるとともに、ステータコア３の外周面の周方向の全部または一部に設定されるものである。このように設定される隙間８からなる樹脂充填溝部ＲＣの全てに樹脂ＲＳが空隙を生じることなく充填される。
樹脂ＲＳを充填することでロータ２が回転する際の電磁加振力により発生するステータコア３の振動を抑制できる。特にステータコア３の固定部（嵌合部）であるステータコアとフレームとの間に樹脂を充填することで、有効的に振動を抑制できる。

また、複数のコア３を円環状に整列させフレーム５と嵌合させる場合、コア一つ一つの公差が積み重なり、コア３が精度良くフレーム５に沿わないといけない。そのため、コア３とフレーム５の間に隙間が出来てしまい固定力が低下し振動と騒音が発生しやすくなるといった問題があった。しかし、分割コアが精度良く真円またはフレームに沿っていない場合でも、樹脂により隙間を充填することで振動・騒音を低減できる。一般的に分割コアは一体コアに比べて剛性が低いという課題があるが、剛性が低いコアでも振動・騒音低減が可能となる。
さらに、ステータコアとフレームとの空気層が無くなることで熱伝導が良くなり、モータ冷却性が向上し、モータの性能を高めることができる。

実施の形態１における回転電機は、図１および図２に示す通り、次の構成が適用されている。
周方向に分割された複数のステータコア３と、ステータコア３を内周面で保持する筒状のフレーム５とを備え、フレーム５ステータコア３との間に樹脂ＲＳを充填する樹脂充填溝部ＲＣとしての隙間８を設けたものであって、隙間８はフレーム５とステータコア３との間の周方向および軸方向における一部または全部に設けられていることを特徴とする。
すなわち、周方向に分割された複数のステータコア３と、ステータコア３を固定し保持するフレーム５とで構成され、フレーム５とステータコア３との間に隙間８を設け、隙間８の一部または全部に樹脂ＲＳを充填したことを特徴とする。
そして、前記隙間８は前記フレーム５と前記ステータコア３との間の周方向の全部と軸方向の一部に設けられるか、または、前記フレーム５と前記ステータコア３との間の軸方向の全部と周方向の一部に設けられているものである。
この構成により、分割コアとしてのステータコア３が精度良くフレーム５に沿っていない場合でも、樹脂により隙間を充填することで振動・騒音を低減できる。分割コアは一体コアに比べて剛性が低いという課題があるが、剛性が低いステータコア３でも振動・騒音低減が可能である。ステータコア３とフレーム５を密着でき、熱伝導がよくなり冷却性が向上し。モータ性能が向上する。

そして、実施の形態１における回転電機は、図２に示す通り、次の構成が適用されている。
樹脂充填溝部ＲＣとしての隙間８は、前記フレーム５に設けられた凹部５ａにより形成されることを特徴とする。
この構成により、フレーム５に設けられた凹部５ａにより形成される樹脂充填溝部ＲＣとしての隙間８に充填される樹脂ＲＳによって、振動および騒音を確実に低減できるものである。

実施の形態２．
実施の形態２におけるモータからなる回転電機を図３に基づいて説明する。図３（ａ）は実施の形態２におけるモータの部分断面図、図３（ｂ）は一部平面図である。

フレーム５とステータコア３との間に隙間８からなる樹脂充填溝部ＲＣが構成され、樹脂充填溝部ＲＣをステータコア３の軸方向に貫通している。樹脂充填溝部ＲＣはフレーム５またはステータコア３のどちらに設けても良い。
ステータコア３の軸方向に貫通する樹脂充填溝部ＲＣを設けることで樹脂ＲＳの充填が容易になりステータコア３の軸方向全体にわたり、振動を抑制できる。また、モータからなる回転電機の製造工程において、モータの軸方向どちらからでも注型ができ、生産性が良い。

実施の形態２における回転電機は、図３に示す通り、実施の形態１における構成において、次の構成が適用されている。
周方向に分割された複数のステータコア３と、ステータコア３を内周面で保持する筒状のフレーム５とを備え、フレーム５とステータコア３との間に樹脂ＲＳを充填する樹脂充填溝部ＲＣとしての隙間８を設けたものであって、隙間８はフレーム５とステータコア３との間の周方向および軸方向における一部または全部に設けられているものであり、フレーム５とステータコア３との間に設けられた樹脂ＲＳを充填する隙間８からなる樹脂充填溝部ＲＣは軸方向に貫通しており、フレーム５とステータコア３との間における周方向の一部または全部に設けられていることを特徴とする。
この構成により、モータからなる回転電機の軸方向全体にわたりステータコア３の振動を抑制できる。また、モータからなる回転電機の製造工程において、樹脂ＲＳをモータ軸方向のどちらからでも注型でき、製造工程を効率化できる。

そして、実施の形態２における回転電機は、図３に示す通り、次の構成が適用されている。
樹脂充填溝部ＲＣとしての隙間８は、前記ステータコア３に設けられた凹部３ｂにより形成されることを特徴とする。
この構成により、ステータコア３に設けられた凹部３ｂにより形成される樹脂充填溝部ＲＣとしての隙間８に充填される樹脂ＲＳによって、振動および騒音を確実に低減できるものである。

実施の形態３．
実施の形態３におけるモータからなる回転電機を図４および図５に基づいて説明する。図４および図５は実施の形態３におけるモータの部分断面図である。

この実施の形態３では、間隙８からなる樹脂充填溝部ＲＣがステータコア３の上部からステータコア３の軸方向途中まで形成されるように構成されている。そうすることで、モータからなる回転電機の製造工程において、充填した樹脂ＲＳの漏れを防ぐことができ、生産が容易になる。
さらに、図５ではステータコア３側ではなくフレーム５の固定側に樹脂充填溝ＲＳを構成している。そうすることでステータコア３の振動が別部品に伝わることを抑制できる。
フレーム５は軸方向端部を絞り加工などの金属プレス加工により形成され取付用孔部５ｃが設けられた取付用フランジ５ｂを有するものであり、樹脂充填溝ＲＳは取付用フランジ５ｂに対応して設けられる。取付用フランジ５ｂはフレーム５を固定部位に取付けて固定するために用いられるものである。

実施の形態３における回転電機は、図４および図５に示す通り、実施の形態１における構成において、次の構成が適用されている。
周方向に分割された複数のステータコア３と、ステータコア３を内周面で保持する筒状のフレーム５とを備え、フレーム５とステータコア３との間に樹脂ＲＳを充填する樹脂充填溝部ＲＣとしての隙間８を設けたものであって、隙間８はフレーム５とステータコア３との間の周方向および軸方向における一部または全部に設けられているものであり、前記フレーム５と前記ステータコア３との間に設けられた樹脂を充填する前記隙間８は前記ステータコアにおける軸方向の一端から軸方向途中までの一部に設けられており、前記フレーム５と前記ステータコア３との間における周方向の一部または全部に設けられていることを特徴とする。
この構成により、モータからなる回転電機の製造工程において、樹脂ＲＳをステータコア３の一端から隙間８に注入すれば充填した樹脂ＲＳが垂れず、生産性を向上できる。

また、前項の構成において、フレーム５とステータコア３との間に設けられる樹脂充填溝部ＲＣとしての隙間８が、フレーム５を固定部位に固定するための取付用孔部５ｃを有しステータコア３の一端に対応する個所で固定されるフレーム５に設けられた凹部５ａにより形成され、樹脂充填溝部ＲＣとしての隙間８に樹脂ＲＳが充填されていることを特徴とする。
すなわち、フレーム５とステータコア３との隙間８が、ステータコア３側ではなく、フレーム５の固定側に設けられていることを特徴とする。
この構成により、モータからなる回転電機のステータで発生した振動がモータ固定部から別部品へ伝播することを抑制できる。

実施の形態４．
実施の形態４におけるモータからなる回転電機を図６に基づいて説明する。図６は実施の形態４におけるモータの部分断面図である。

この実施の形態４では、間隙８からなる樹脂充填溝部ＲＣはステータコア３の軸方向途中まで設けられており、フレーム５は軸方向において隙間８と対応する位置に肉厚部５ｄを有する。
そうすることで、隙間８を設けることによるフレーム５の薄肉化を回避しステータ２全体の剛性低下を防ぎ、ステータ２における振動を抑えることができる

実施の形態４における回転電機は、図６に示す通り、実施の形態３における構成において、次の構成が適用されている。
フレーム５は軸方向において隙間８と対応する位置に肉厚部５ｄを有することを特徴とする。
この構成により、隙間８を設けることによるフレーム５の薄肉化を回避し、モータからなる回転電機におけるステータ２全体の剛性低下を防ぎ、振動と騒音を抑えることができる。

実施の形態５．
実施の形態５におけるモータからなる回転電機を図７および図１０に基づいて説明する。図７は実施の形態５におけるモータの全体構成を示すものであり、図７（ａ）は部分断面図を示し、図７（ｂ）は斜視図を示す。図１０は従来モータと実施の形態５におけるモータの振動応答特性を比較したグラフである。

樹脂ＲＳをフレーム５とステータコア３の間に周方向に連続的に充填し、ホルダ７とフレーム５はある所定の間隔を持って対向しており、ホルダ７とフレーム５との間にも隙間８ａがあり、この隙間８ａにも樹脂が充填されている。
フレーム５の軸方向端部には取付用フランジ５ｂが一体に折り曲げ形成され、取付用フランジ５ｂとホルダ７との間に、隙間８と連通する隙間８ａが形成されて樹脂充填溝部ＲＣを構成し、隙間８と隙間８ａとに樹脂ＲＳが連続して充填されるものである。

同時にホルダ７との間にも充填することで、ホルダ７およびバスバー６の耐振性を向上することができる。樹脂ＲＳを円環状に連続して充填することで、ホルダ７全体の耐振性を向上できる。

樹脂ＲＳは例えばシリコーン系成分が含まれるシリコーン樹脂を用いれば材料が比較的柔軟であるため、熱変形による応力を受けにくい。そのため、熱応力の影響を受けやすい隙間が大きい場合に有効である。
また、樹脂ＲＳはエポキシ系成分を有するエポキシ樹脂でも良い。エポキシ樹脂からなるエポキシ材は比較的材料硬度が高いため、高周波の振動を抑制することに有効である。例えばワニスなど、コイルを固定するために塗布する樹脂をフレームとステータコアとの間に充填しても良い。

実施の形態５における回転電機は、図７に示す通り、前述した実施の形態１から実施の形態４における何れかの構成において、次の構成が適用されている。
前記ステータコア３に巻回されるコイル４に給電するためのバスバー６と、前記フレーム５に固定され前記バスバー６を保持するホルダ７とを備え、前記フレーム５と前記ホルダ７との間に隙間８ａが設けられているものであって、前記フレーム５と前記ステータコア３との間の樹脂充填溝部ＲＣを構成する隙間８および前記フレーム５と前記ホルダ７との間の隙間８ａに樹脂ＲＳが充填され、隙間８ａは隙間８が構成する樹脂充填溝部ＲＣと連通し、隙間８ａは隙間８と一体として樹脂充填溝部ＲＣを構成するものであることを特徴とする。
すなわち、周方向に分割された複数のステータコア３と、前記ステータコア３を内周面で保持するフレーム５と、前記ステータコア３の内周側で突出したティース３ａと、前記ステータコア３の端面に設けられた絶縁性部材からなるインシュレータを介して前記ティースの周りに巻線されたコイル４と、前記コイル４の端末と給電部とを接続する導電性材料からなる複数のバスバ−６と、前記複数のバスバ−６を一体に固定または収容する絶縁性材料からなるホルダ７とで構成され、樹脂ＲＳはステータ周方向に連続して充填されており、ホルダ７とフレーム５はある所定の間隔を持って対向しており、ホルダ７とフレーム７との隙間８ａにも樹脂ＲＳが充填されていることを特徴とする。
この構成により、騒音を抑えつつ、ホルダ７とバスバ−６も防振でき防振性が向上する。

また、前述した実施の形態１から実施の形態４までの何れか構成または前項の構成において、前記隙間８，８に充填される樹脂はシリコーン樹脂であることを特徴とする。
この構成により、材料が比較的柔軟であるため、熱変形に依る影響を受けにくい。特に、熱変形の影響を受けやすい、隙間が大きい場合に有効である。

そして、前述した実施の形態１から実施の形態４までの何れか構成または前々項の構成において、前記隙間８に充填される樹脂はエポキシ樹脂であることを特徴とする。
この構成により、シリコーン系よりも材料硬度が高くより高周波の振動を抑制することができる（図１０参照）。

実施の形態６．
実施の形態６におけるモータからなる回転電機を図８に基づいて説明する。図８は実施の形態６におけるモータの斜視図である。
隙間８としての樹脂充填溝部ＲＣがステータコア３に設けられ、樹脂ＲＳが周方向に等間隔に充填されている。
隙間８としての樹脂充填溝部ＲＣをステータコア３側に設ければ樹脂充填溝部ＲＣを等間隔に配置することができ、樹脂ＲＳを塗布する際の生産性が向上する。また、フレーム５の形状を簡易化でき加工が容易になる。

実施の形態６における回転電機は、図８に示す通り、前述した実施の形態１から実施の形態５における何れかの構成において、次の構成が適用されている。
樹脂ＲＳを充填する樹脂充填溝部ＲＣを形成する隙間８がステータ２の周方向に互いに同一間隔を置いて等間隔に設けられ、樹脂充填溝部ＲＣを形成する隙間８に樹脂ＲＳが充填されていることを特徴とする
この構成により、分割コア３側に窪みを設けることができ、フレーム５の加工が容易になる。また、樹脂充填溝部ＲＣを等間隔に配置でき、樹脂塗布工程の生産性が向上する。

実施の形態７．
実施の形態７におけるモータからなる回転電機を図９に基づいて説明する。図９は実施の形態７におけるモータの部分断面図である。
フレーム５とステータコア３との隙間８からなる樹脂充填溝部ＲＣはフレーム５の取付用フランジ５ｂとステータ嵌合部の間に構成されたＲ部９からなる湾曲面部分ＡＳで構成されている。取付用フランジ５ｂは円筒状のフレーム５の軸方向の一端部分が絞り加工などの金属プレス加工により形成されるものであって、フレーム５の内周面端縁にはＲ部９からなる湾曲面部分ＡＳが形成されているものであり、Ｒ部９からなる湾曲面部分ＡＳとステータコア３の側面とホルダ７の下面とに囲まれた領域が樹脂充填溝部ＲＣを構成し、この領域に樹脂ＲＳが充填されるものである。
湾曲面部分ＡＳとしてのＲ部９はステータコア３と嵌合できないためステータコア３を保持できないが、樹脂ＲＳを充填することでステータコア３を保持でき、ステータ２の剛性を向上させ振動を抑制できる。

実施の形態７における回転電機は、図９に示す通り、前述した実施の形態１における構成において、次の構成が適用されている。
前記フレーム５の一端には前記フレーム５と一体に取付用フランジ５ｂが形成されるとともに、樹脂ＲＳを充填する前記隙間８は、前記フレーム５の一端における内周面の端縁に形成される湾曲面部分ＡＳと前記ステータコア３との間で構成されることを特徴とする。
すなわち、周方向に分割された複数のステータコア３と、ステータコア３を内周面で保持する筒状のフレーム５とを備え、フレーム５とステータコア３との間に樹脂ＲＳを充填する樹脂充填溝部ＲＣとしての隙間８を設けたものであって、隙間８はフレーム７とステータコア３との間の周方向および軸方向における一部または全部に設けられているものであり、円筒状のフレーム５における軸方向の一端には絞り加工などの金属プレス加工により前記フレーム５と一体に取付用フランジ５ｂが形成されるとともに、樹脂を充填する隙間８は、フレーム５の一端における内周面に形成される湾曲面部分ＡＳとしてのＲ部９と前記ステータコア３との間で構成されることを特徴とする。
すなわち、フレーム５とステータコア３との隙間８はフレーム取付フランジ５ｂとステータコア３との嵌合部の間に構成されたＲ部９からなる湾曲面部分ＡＳで構成されたことを特徴とする。
この構成により、Ｒ部９からなる湾曲面部分ＡＳはステータコア３と嵌合できないためステータコア３を保持できないが、樹脂ＲＳを充填することで、ステータコア３の保持範囲が大きくなり振動を抑制できる。

なお、この出願における技術思想としての開示事項は、その技術範囲内において、実施の形態を自由に組合せたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ モータ、２ ステータ、３ ステータコア、３ａ ティース、３ｂ 凹部、４ コイル、５ フレーム、５ａ 凹部、５ｂ 取付用フランジ、５ｃ 取付用孔部、５ｄ 肉厚部、６ バスバー、７ ホルダ、８ 隙間、９ Ｒ部、ＲＳ 樹脂、ＲＣ 樹脂充填溝部、ＡＳ 湾曲面部分。

この出願に開示される回転電機は、周方向に分割された複数のステータコアと、前記ステータコアを内周面で保持するフレームと、前記ステータコアに巻回されるコイルに給電するためのバスバーと、前記フレームに固定され前記バスバーを保持するホルダと、前記フレームと前記ステータコアとの間に樹脂充填溝部とを備えたものであって、前記バスバーと前記ホルダは前記フレームの一端に形成された取付用フランジに取り付けられ、前記樹脂充填溝部は前記フレームの内周面と前記ステータコアの外周面との間の一部または全部に設けられ、前記樹脂充填溝部に樹脂が充填されたものである。

この出願に開示される回転電機は、周方向に分割された複数のステータコアと、前記ステータコアを内周面で保持するフレームと、前記ステータコアに巻回されるコイルに給電するためのバスバーと、前記フレームに固定され前記バスバーを保持するホルダと、前記フレームと前記ステータコアとの間に設けられた樹脂充填溝部とを備えたものであって、前記バスバーと前記ホルダは前記フレームの一端に形成された取付用フランジに取り付けられ、前記樹脂充填溝部は前記フレームの内周面と前記ステータコアの外周面との間の一部または全部に設けられ、前記樹脂充填溝部に樹脂が充填されたものである。

Claims (12)

1. 周方向に分割された複数のステータコアと、前記ステータコアを内周面で保持するフレームとを備え、前記フレームと前記ステータコアとの間に樹脂を充填するための隙間を設けたものであって、前記隙間は前記フレームと前記ステータコアとの間の一部または全部に設けられ、前記隙間に樹脂が充填されていることを特徴とする回転電機。
2. 前記隙間は、前記フレームと前記ステータコアとの間の軸方向の全部と周方向の一部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記隙間は、前記フレームに設けられた凹部により形成されることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
4. 前記隙間は、前記ステータコアに設けられた凹部により形成されることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
5. 前記フレームと前記ステータコアとの間に設けられ樹脂を充填する前記隙間は前記ステータコアの一端から軸方向の一部に設けられており、前記フレームと前記ステータコアとの間における周方向の一部または全部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
6. 前記フレームと前記ステータコアとの間に設けられる隙間が前記フレームに設けられた凹部により形成されていることを特徴とする請求項５に記載の回転電機。
7. 前記フレームは軸方向において前記隙間と対応する位置に肉厚部を有することを特徴とする請求項６に記載の回転電機。
8. 前記ステータコアに巻回されるコイルに給電するためのバスバーと、前記フレームに固定され前記バスバーを保持するホルダとを備え、前記フレームと前記ホルダとの間に隙間が設けられているものであって、前記フレームと前記ステータコアとの間の隙間および前記フレームと前記ホルダとの間の隙間に樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
9. 前記隙間に充填される樹脂はシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項１から請求項８までの何れか１項に記載の回転電機。
10. 前記隙間に充填される樹脂はエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１から請求項８までの何れか１項に記載の回転電機。
11. 前記隙間は前記ステータコアの周方向に等間隔に設けられ、樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
12. 前記フレームの一端には前記フレームと一体に取付用フランジが形成されるとともに、樹脂を充填する前記隙間は、前記フレームの一端における内周面に形成される湾曲面部分と前記ステータコアとの間で構成されることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。

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