JP2021197787A

JP2021197787A - Stator

Info

Publication number: JP2021197787A
Application number: JP2020101703A
Authority: JP
Inventors: 健太武島; Kenta Takeshima; 悠也熊坂; Yuya Kumasaka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-06-11
Filing date: 2020-06-11
Publication date: 2021-12-27

Abstract

【課題】固定に起因するステータの歪みを抑制するとともに、冷却効率を向上したステータを提供する。【解決手段】ケース１４に対して、ステータコア１３ａの一部を当接させるように配置したステータであって、ステータコア１３ａを構成している積層鋼板を備え、積層鋼板の少なくとも一部には、長径で形成されている第１の鋼板２１と、第１の鋼板２１に比べて、短径で形成されている第２の鋼板２２と、を有し、第１の鋼板２１は、外周部２１ａがケース１４の内周部１４ａに固定されている。【選択図】図３PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stator having improved cooling efficiency while suppressing distortion of the stator due to fixing. SOLUTION: A stator is arranged so as to bring a part of a stator core 13a into contact with a case 14, and a laminated steel plate constituting the stator core 13a is provided, and at least a part of the laminated steel plate has a major diameter. It has a first steel plate 21 formed of a steel plate 21 and a second steel plate 22 formed of a shorter diameter than the first steel plate 21, and the first steel plate 21 has an outer peripheral portion 21a. It is fixed to the inner peripheral portion 14a of the case 14. [Selection diagram] Fig. 3

Description

本発明は、ハウジングに固定されるステータに関する。 The present invention relates to a stator fixed to a housing.

従来、このような分野の技術として、特開２０１９−００４６５８号公報がある。この公報には、ステータがハウジング（ケース）に固定されることについて開示されている。ここで、ステータの固定方法として、圧入、ケースの焼き嵌め、ステータの冷やし嵌めにより、軸部に対して径方向に固定される方法がある。 Conventionally, there is Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-004658 as a technique in such a field. This publication discloses that the stator is fixed to a housing (case). Here, as a method of fixing the stator, there is a method of fixing the stator in the radial direction with respect to the shaft portion by press fitting, shrink fitting of the case, and cooling fitting of the stator.

また他のステータの固定方法として、ステータを構成している積層鋼板を、軸方向に貫通するボルトによって固定する場合がある。 Further, as another fixing method of the stator, there is a case where the laminated steel plate constituting the stator is fixed by a bolt penetrating in the axial direction.

特開２０１９−００４６５８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-004658

しかしながら、前述した従来のステータでは、径方向に積層鋼板を固定する場合には、圧入、焼き嵌め、冷やし嵌め等によって圧縮ひずみが発生することで、鉄損が発生し、磁束が乱れるとともにモータの効率低下が発生する場合がある。 However, in the conventional stator described above, when the laminated steel sheet is fixed in the radial direction, compression strain is generated by press fitting, shrink fitting, cold fitting, etc., resulting in iron loss, disturbance of magnetic flux, and motor. Efficiency may be reduced.

一方、軸方向に積層鋼板を固定する場合には、組付け時にケースの内径と各鋼板が円盤状である積層鋼板の外径との間には、組付けをスムーズに行うための隙間が必要となる。しかしながら、空気の熱伝導率は非常に小さく、積層鋼板とケースの間に空気の層である隙間が生じていると、積層鋼板とケースが当接している場合に比べてケースへの放熱効率が低くなる。 On the other hand, when fixing the laminated steel plate in the axial direction, a gap is required between the inner diameter of the case and the outer diameter of the laminated steel plate in which each steel plate is disk-shaped at the time of assembly for smooth assembly. Will be. However, the thermal conductivity of air is very small, and if there is a gap that is a layer of air between the laminated steel plate and the case, the heat dissipation efficiency to the case is higher than when the laminated steel plate and the case are in contact with each other. It gets lower.

本発明は、固定に起因するステータの歪みを抑制するとともに、冷却効率を向上したステータを提供するものである。 The present invention provides a stator that suppresses distortion of the stator due to fixing and improves cooling efficiency.

本発明にかかるステータは、ケースに対して、ステータコアの一部を当接させるように配置したステータであって、前記ステータコアを構成している積層鋼板を備え、前記積層鋼板の少なくとも一部には、長径で形成されている第１の鋼板と、前記第１の鋼板に比べて、短径で形成されている第２の鋼板と、を有し、前記第１の鋼板は、外周部が前記ケースの内周部に固定されている。
これにより、ステータコアの一部をケースに当接させ、ケースへの熱の伝達経路を形成することができる。 The stator according to the present invention is a stator arranged so as to bring a part of the stator core into contact with the case, and includes a laminated steel plate constituting the stator core, and at least a part of the laminated steel plate is covered with the laminated steel plate. The first steel plate has a first steel plate formed with a major axis and a second steel plate formed with a shorter diameter as compared with the first steel plate, and the first steel plate has an outer peripheral portion thereof. It is fixed to the inner circumference of the case.
As a result, a part of the stator core can be brought into contact with the case to form a heat transfer path to the case.

これにより、固定に起因するステータの歪みを抑制するとともに、冷却効率を向上したステータを提供することができる。 As a result, it is possible to provide a stator that suppresses distortion of the stator due to fixing and has improved cooling efficiency.

モータを示す図である。It is a figure which shows the motor. モータの断面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cross section of a motor. ケースに圧入される前のステータの状態を示す断面の拡大図である。It is an enlarged view of the cross section which shows the state of a stator before being press-fitted into a case. ケースに圧入された後のステータの状態を示す断面の拡大図である。It is an enlarged view of the cross section which shows the state of a stator after being press-fitted into a case. ケースの圧入前に第１の鋼板があらかじめ折り曲げられている状態を示す断面の拡大図である。It is an enlarged view of the cross section which shows the state which the 1st steel plate was bent in advance before the press-fitting of a case. ケースの焼き嵌めの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of shrink fitting of a case. ステータコアの冷やし嵌めの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cold fitting of a stator core. ケースに変形部を設けた一例を示す図である。It is a figure which shows an example which provided the deformed part in a case.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１及び図２に示すように、モータ１は、シャフト１１と、シャフト１１を中心として周囲に配置されている回転子（ロータ）１２と、回転子１２の外側に配置されている固定子（ステータ）１３と、内周部がステータの外周部と対向するように配置されたケース１４と、を備える。なお、図１はモータ１の一例を示す斜視図であり、図２はその断面の一例を示す図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, the motor 1 includes a shaft 11, a rotor 12 arranged around the shaft 11 and a stator (rotor) arranged outside the rotor 12. The stator) 13 and the case 14 arranged so that the inner peripheral portion faces the outer peripheral portion of the stator are provided. Note that FIG. 1 is a perspective view showing an example of a motor 1, and FIG. 2 is a diagram showing an example of a cross section thereof.

シャフト１１は、所定の方向に延在して設けられている軸部である。以下では、シャフト１１はＺ方向に延在しているものとして説明する。また、シャフト１１は、モータ１における出力軸である。また例えば、シャフト１１はケース１４に設けられているベアリングにより、支持されていてもよい。 The shaft 11 is a shaft portion extending in a predetermined direction. Hereinafter, the shaft 11 will be described as extending in the Z direction. Further, the shaft 11 is an output shaft in the motor 1. Further, for example, the shaft 11 may be supported by a bearing provided in the case 14.

ロータ１２は、シャフト１１を中心軸するように配置されている。また典型的には、ロータ１２には永久磁石が利用されている。ロータ１２は、ステータ１３との磁力の作用によって回転動作を行う。これにより、ロータ１２に接合されているシャフト１１を回転動作させることができる。 The rotor 12 is arranged so as to be centered on the shaft 11. Also, typically, a permanent magnet is used in the rotor 12. The rotor 12 rotates by the action of a magnetic force with the stator 13. As a result, the shaft 11 joined to the rotor 12 can be rotated.

ステータ１３は、複数の鋼板を積層させて構成したステータコア１３ａと、ステータコア１３ａに設けられた小歯を持つ磁極に巻き付けられているコイル１３ｂと、を有する。なおステータ１３は、ステータ１３の内径側がロータ１２の外径側と対向するように、ロータ１２に近接して配置される。 The stator 13 has a stator core 13a formed by laminating a plurality of steel plates, and a coil 13b wound around a magnetic pole having small teeth provided on the stator core 13a. The stator 13 is arranged close to the rotor 12 so that the inner diameter side of the stator 13 faces the outer diameter side of the rotor 12.

コイル１３ｂは、所定のタイミングで極性が変化するように電流が供給される。このステータ１３とロータ１２の間の磁界の変化により、ロータ１２が回転動作を行う。なお、コイル１３ｂに電力が供給されることから、コイル１３ｂは熱源となる。 A current is supplied to the coil 13b so that the polarity changes at a predetermined timing. The rotor 12 rotates due to the change in the magnetic field between the stator 13 and the rotor 12. Since electric power is supplied to the coil 13b, the coil 13b serves as a heat source.

典型的には、ケース１４は、ロータ１２及びステータ１３を格納するケースである。また、ケース１４の内周部１４ａは、径方向においてステータ１３の外周部に対向するように配置されている。図２に示すように、ケース１４に対して、ロータ１２を組み付ける際には、ケース１４の上方に開口部からロータ１２を下降させて圧入する。 Typically, the case 14 is a case for accommodating the rotor 12 and the stator 13. Further, the inner peripheral portion 14a of the case 14 is arranged so as to face the outer peripheral portion of the stator 13 in the radial direction. As shown in FIG. 2, when assembling the rotor 12 to the case 14, the rotor 12 is lowered from the opening above the case 14 and press-fitted.

図３及び図４を参照して、ステータコア１３ａを構成している複数の積層鋼板について説明する。ここで図３はステータ１３がケース１４に圧入される前の断面図であり、図４はステータ１３がケース１４に圧入された後の断面図である。ステータコア１３ａでは、積層鋼板として、径方向の長さが異なる鋼板を用いている。以下では、最も長径である鋼板を第１の鋼板２１、最も短径である鋼板を第２の鋼板２２、中程度の径を有する鋼板を第３の鋼板２３とする。 A plurality of laminated steel sheets constituting the stator core 13a will be described with reference to FIGS. 3 and 4. Here, FIG. 3 is a cross-sectional view before the stator 13 is press-fitted into the case 14, and FIG. 4 is a cross-sectional view after the stator 13 is press-fitted into the case 14. In the stator core 13a, steel plates having different radial lengths are used as the laminated steel plates. In the following, the steel plate having the longest diameter is referred to as the first steel plate 21, the steel plate having the shortest diameter is referred to as the second steel plate 22, and the steel plate having a medium diameter is referred to as the third steel plate 23.

ここで図３及び図４に示すように、複数の第３の鋼板２３同士、又は、複数の第２の鋼板２２同士が連続して配置されていてもよい。この第２の鋼板２２が連続した箇所を第２の鋼板群２２ａ、第３の鋼板２３が連続した箇所を第３の鋼板群２３ａとする。なおステータコア１３ａにおいて、複数の第１の鋼板２１同士は、隣接しないように配置されている。 Here, as shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of third steel plates 23 or a plurality of second steel plates 22 may be continuously arranged. The portion where the second steel plate 22 is continuous is referred to as a second steel plate group 22a, and the portion where the third steel plate 23 is continuous is referred to as a third steel plate group 23a. In the stator core 13a, the plurality of first steel plates 21 are arranged so as not to be adjacent to each other.

第１の鋼板２１の径の長さは、ケース１４の内径より長く形成されている。そのため図４に示すように、ケース１４にステータコア１３ａを圧入した場合に、第１の鋼板２１の外周部２１ａは上方向に折り曲げられながら挿入された状態となる。このとき、第１の鋼板２１の外周部２１ａは、ケース１４の内周部１４ａに対して面で圧接されて固定されるとともに、ケース１４への熱伝達の経路となる。 The diameter of the first steel plate 21 is longer than the inner diameter of the case 14. Therefore, as shown in FIG. 4, when the stator core 13a is press-fitted into the case 14, the outer peripheral portion 21a of the first steel plate 21 is inserted while being bent upward. At this time, the outer peripheral portion 21a of the first steel plate 21 is pressed and fixed to the inner peripheral portion 14a of the case 14 by being pressed against the inner peripheral portion 14a, and also serves as a heat transfer path to the case 14.

ここで、第１の鋼板２１の外周部２１ａが上方に折り曲げられるように変形することから、第１の鋼板２１が折り曲げられた際に他の鋼板に接触しないことが望ましい。したがって鋼板を積層する際には、径方向に最も短い第２の鋼板２２を、第１の鋼板２１の直上に配置する。あるいは、第１の鋼板２１の直上に、複数の径の短い鋼板群である第２の鋼板群２２ａを配置することができる。 Here, since the outer peripheral portion 21a of the first steel plate 21 is deformed so as to be bent upward, it is desirable that the first steel plate 21 does not come into contact with other steel plates when it is bent. Therefore, when laminating the steel plates, the second steel plate 22 which is the shortest in the radial direction is arranged directly above the first steel plate 21. Alternatively, a second steel plate group 22a, which is a group of steel plates having a plurality of short diameters, can be arranged directly above the first steel plate 21.

なお図５に示すように、第１の鋼板２１は、ケース１４への挿入前に、外周部２１ａをあらかじめ折り曲げておくことができる。これにより、ケース１４への圧入時の挿入性が向上する。 As shown in FIG. 5, the outer peripheral portion 21a of the first steel plate 21 can be bent in advance before being inserted into the case 14. This improves the insertability at the time of press fitting into the case 14.

また、ステータコア１３ａにおいて、第１の鋼板２１の割合を増減させることにより、ケース１４への固定力を調整することができる。例えば、ステータコア１３ａにおいて、ケース１４に圧接した状態となる第１の鋼板２１が使用されている枚数を増加させることにより、ケース１４への固定力を増加させることができる。 Further, the fixing force to the case 14 can be adjusted by increasing or decreasing the ratio of the first steel plate 21 in the stator core 13a. For example, in the stator core 13a, the fixing force to the case 14 can be increased by increasing the number of the first steel plates 21 that are in a state of being in pressure contact with the case 14.

このとき、外周部２１ａの変形によってケース１４に圧接される第１の鋼板２１は、ステータコア１３ａを形成している積層鋼板の全鋼板のうちの一部である。したがって、ステータコア１３ａの全体における歪みの発生を抑制することができる。 At this time, the first steel plate 21 that is pressed against the case 14 due to the deformation of the outer peripheral portion 21a is a part of all the steel plates of the laminated steel plate forming the stator core 13a. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of distortion in the entire stator core 13a.

なお、第３の鋼板２３及び第２の鋼板２２は、ケース１４との間隔があけられた状態で、上下に隣接している鋼板によって保持される。 The third steel plate 23 and the second steel plate 22 are held by steel plates adjacent to each other in a state of being spaced apart from the case 14.

また図６（ａ）〜図６（ｃ）及び図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、ケース１４にステータ１３を組付ける際に、ケース１４とステータ１３を軸方向に動かすことで圧入するのではなく、径方向にステータ１３とケース１４とを近づけるように動作させることで組付けを行ってもよい。これは、焼き嵌め及び冷やし嵌めのいずれの方法についても同様である。 Further, as shown in FIGS. 6 (a) to 6 (c) and FIGS. 7 (a) to 7 (c), when the stator 13 is assembled to the case 14, the case 14 and the stator 13 are moved in the axial direction. Therefore, instead of press-fitting, the stator 13 and the case 14 may be operated so as to be close to each other in the radial direction for assembly. This is the same for both the shrink fitting and the cold fitting methods.

より具体的には、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、ケース１４を焼き嵌めすることができる。ここで図６（ａ）はケース１４を加熱して膨張させた状態であり、図６（ｂ）はケース１４にステータコア１３ａを挿入した状態であり、図６（ｃ）はケース１４が冷却されてステータコア１３ａとケース１４が圧接された状態である。 More specifically, as shown in FIGS. 6 (a) to 6 (c), the case 14 can be shrink-fitted. Here, FIG. 6A shows a state in which the case 14 is heated and expanded, FIG. 6B shows a state in which the stator core 13a is inserted into the case 14, and FIG. 6C shows the case 14 cooled. The stator core 13a and the case 14 are in a state of being pressed against each other.

また図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、ステータコア１３ａを冷やし嵌めすることができる。ここで図７（ａ）はステータコア１３ａ冷却して収縮させた状態であり、図７（ｂ）はケース１４にステータコア１３ａを挿入した状態であり、図７（ｃ）はステータコア１３ａが復温されてステータコア１３ａとケース１４が圧接された状態である。 Further, as shown in FIGS. 7 (a) to 7 (c), the stator core 13a can be cooled and fitted. Here, FIG. 7A shows a state in which the stator core 13a is cooled and contracted, FIG. 7B shows a state in which the stator core 13a is inserted into the case 14, and FIG. 7C shows the stator core 13a being reheated. The stator core 13a and the case 14 are in a state of being pressed against each other.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。すなわち上記の記載は、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされており、当業者であれば、実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified without departing from the spirit. That is, the above description has been omitted or simplified as appropriate for the sake of clarification of the description, and those skilled in the art can easily change, add, or convert each element of the embodiment within the scope of the present invention. It is possible.

例えば、図８に示すように、ケース１４の内周部１４ａより内周側において、径方向に弾性変形する変形部１４ｂを設けていてもよい。なお、この変形部１４ｂの一部は、内周部１４ａの一部と連結されている。 For example, as shown in FIG. 8, a deforming portion 14b that elastically deforms in the radial direction may be provided on the inner peripheral side of the inner peripheral portion 14a of the case 14. A part of the deformed portion 14b is connected to a part of the inner peripheral portion 14a.

変形部１４ｂを有するケース１４にステータ１３を組付ける際には、ステータ１３の外周部が、変形部１４ｂの内周に当接して固定される。そして、ステータ１３からの熱は変形部１４ｂに伝達されることにより、連結されているケース１４の内周部１４ａに向かって伝達される。これにより、ステータ１３に発生している熱を、ケース１４に効率よく発散させることができる。 When assembling the stator 13 to the case 14 having the deformed portion 14b, the outer peripheral portion of the stator 13 abuts on the inner circumference of the deformed portion 14b and is fixed. Then, the heat from the stator 13 is transferred to the deformed portion 14b, so that the heat is transferred toward the inner peripheral portion 14a of the connected case 14. As a result, the heat generated in the stator 13 can be efficiently dissipated to the case 14.

１モータ
１１シャフト
１２回転子
１２ロータ
１３ステータ
１３ａステータコア
１３ｂコイル
１４ケース
１４ａ内周部
１４ｂ変形部
２１第１の鋼板
２１ａ外周部
２２第２の鋼板
２２ａ第２の鋼板群
２３第３の鋼板
２３ａ第３の鋼板群 1 Motor 11 Shaft 12 Rotor 12 Rotor 13 Stator 13a Stator core 13b Coil 14 Case 14a Inner peripheral part 14b Deformed part 21 First steel plate 21a Outer peripheral part 22 Second steel plate 22a Second steel plate group 23 Third steel plate 23a Second 3 steel plate group

Claims

A stator arranged so that a part of the stator core is in contact with the case.
The laminated steel plate constituting the stator core is provided, and the laminated steel plate is provided.
At least a part of the laminated steel sheet
The first steel plate formed with a major axis and
It has a second steel plate formed with a shorter diameter than the first steel plate, and has a second steel plate.
The first steel plate is a stator whose outer peripheral portion is fixed to the inner peripheral portion of the case.