JP4066745B2 - ステータコアとハウジングの固定構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータのステータコアとモータのハウジングとを固定する構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、ブラシレスモータのステータコアの外周にモータのハウジングを固定するために様々な手法が知られている。例えば、実開平5−15647号公報には、ハウジング(ブラケット)にステータコアを圧入後、ハウジングとステータコアに形成した凹溝にテーパーピンを圧入することによりハウジングとステータコアとを固定する技術が開示されている。また、特開2002−112472号公報には、モータのステータコアとシェル(ハウジング)とを焼きバメ圧入する技術が開示されている。更に、特開2002−78253号公報には、ボルトネジを用いてステータコアとハウジングとを固定する技術が開示されている。
【0003】
上述した技術以外にも、ステータコアの外周にハウジングを圧入したり、接着剤によりステータコアとハウジングとを固着したりする技術が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述した従来技術には、次のような問題がある。テーパーピンを用いた固定では、熱や衝撃によりテーパーピンが凹溝から抜けてしまう可能性がある。焼きバメによる固定では、ハウジング及びステータコアを焼きバメするための炉が必要となり、設備のコストが高くなってしまう。更に、ボルトネジによる固定では、ハウジングにボルトネジを取り付けるための孔を設けなければならないので、ハウジングの径方向寸法が大型化してしまう。
【0005】
また、圧入による固定では、例えばステータコアとハウジングとの熱膨張率の違いによって使用する雰囲気によってはステータコアとハウジングとが固定されなくなってしまう可能性がある。接着剤を用いる場合では、接着剤を硬化させるための設備が必要になり、コストが高くなってしまう。
【0006】
そこで本発明は、上述した従来技術の問題を解決すべく、余分な設備が可及的に少なく、且つ比較的簡単な構成で確実にステータコアとハウジングとを固定することが可能なステータコアとハウジングの固定構造を提供することを技術的課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項1の発明は、径方向内方に突出するとともにコイルが巻回される複数のティース及び隣り合うティース間の径方向外方部分を連結する複数の外周環状部分とを有するステータコアの外周にハウジングを固定する固定構造であって、前記ステータコアの外周面には第1切欠き部が形成されるとともに前記ハウジングの内周面には前記第1切欠き部に対向する第2切欠き部が形成され、前記第1切欠き部と前記第2切欠き部との間に、有底円筒状のスリーブと、該スリーブの内径より外径が大きいボール状の挿入メンバーとからなる弾縮可能なシール部材を前記ステータコアの径方向に配設することにより、ステータコアの外周にハウジングを固定することを特徴とする、ステータコアとハウジングの固定構造とした。
【0008】
請求項1の発明によると、第1切欠き部と第2切欠き部との間にシール部材を配設することで、シール部材を介してステータコアとハウジングとが固定される。このとき、シール部材の弾縮によってステータコアとハウジングとの固定が強固なものとされ、ステータコアとハウジングとを確実に固定することが可能になる。
【0009】
また、請求項1の固定構造は、既存のステータコアとハウジングにそれぞれ切欠き部を形成し、これら切欠き部の間にシール部材を配設するだけの簡単な構造であるので、焼きバメや接着のような固定のための高コストな設備を必要とすることもない。
【0010】
更に、両切欠き部の間にシール部材を配設するだけなので、ボルトネジを嵌める孔に比べて必要な径方向寸法も小さく、ハウジングの大型化を抑えることもできる。
【0011】
また、請求項2の発明は、請求項1において、前記シール部材を構成する有底円筒状のスリーブの外周には前記ステータコアの軸方向に関して凹凸する凹凸部が形成されており、前記ボール状の挿入メンバーを前記有底円筒状のスリーブに挿入することで、前記シール部材が前記第1切欠き部と前記第2切欠き部との間に配設されて前記第1切欠き部及び前記第2切欠き部の側面が前記凹凸部の形状に沿って塑性変形させられることで前記ステータコアと前記ハウジングとを固定するようにしたことである。
【0012】
請求項2の発明によると、第1切欠き部と第2切欠き部とがシール部材の凹凸部の形状に沿って塑性変形させられ、シール部材は第1切欠き部及び第2切欠き部に対し軸方向に関して固定された状態となる。したがって、シール部材を介してステータコアとハウジングとが強固に固定され、非常に好適である。
【0013】
請求項3の発明は、請求項2での凹凸部による第1切欠き部及び第2切欠き部への塑性変形の形成を具体的に説明したものであり、前記シール部材は、筒状のスリーブと、該スリーブの内径よりも外径が大きい挿入メンバにより構成されており、前記スリーブを前記第1切欠き部と前記第2切欠き部の間に嵌め込んだ後に前記挿入メンバを前記スリーブの内周に挿入することで、前記凹凸部に沿って前記第1切欠き部と前記第2切欠き部の側面を塑性変形させるようにしたことである。
【0014】
請求項4の発明は、請求項3において、前記ステータコアと前記ハウジングとはそれぞれ熱膨張率の異なる材料から構成されており、前記第1切欠き部と前記第2切欠き部との間で熱膨張によって拡大する径方向寸法に対して前記凹凸部の形状に沿って塑性変形させられる径方向寸法が大きくなるように、前記シール部材の凹凸部及び前記挿入メンバが構成されるようにしたことである。
【0015】
請求項4の発明によると、高温下の雰囲気中でブラシレスモータを使用した場合に、熱膨張率の違いによってステータコア外周とハウジング内周との間の寸法が拡大することが考えられる。これに伴い、第1切欠き部と第2切欠き部との径方向寸法が拡大する。しかしながら、凹凸部及び挿入メンバは、このように拡大する径方向寸法を加味して構成されているので、高温下の雰囲気中であっても凹凸部が第1切欠き部及び第2切欠き部によって構成される隙間から外れることなく、ステータコアとハウジングとを確実に固定することが可能になる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態について図面に従って説明する。本実施の形態では、車両の後輪駆動装置に採用されるブラシレスモータを用いて本発明の固定構造を説明するものとする。図1はブラシレスモータにおけるステータコア10とハウジング20とを固定したときのアッセンブリの正面図、図2は図1のA―A断面図、図3は図1のB−B断面図である。
【0020】
ステータコア10の構成について説明する。図4はステータコア10のみの正面図である。ステータコア10は鉄製であり、径方向内側に向けて突出する9個のティース11と、隣り合うティース11間の径方向外方部分を連結する9個の外周環状部分12とを備えており、プレス加工にて形成された複数の薄板円板を軸方向に重ね合わせることによって形成される。本実施の形態では、ティース11への効率的なコイルの巻回やステータコア10の小型化などの観点から、外周環状部分12の周方向における中心箇所で、外周環状部分12の径方向寸法が最も小さくなる最短部分12aを構成している。また、ステータコア10の径方向外周面における等間隔の3箇所には、軸方向にスリット13が設けられている。このスリット13は各薄板円板の周方向の位置決め用に形成されるものであり、薄板円板が重ね合わされた後にスリット13をレーザー溶接にて溶接することで、薄板円板同士が固定される。
【0021】
このようにして薄板円板を重ね合わせて形成されたステータコア10には、その軸方向上下方向から、ティース11の側面を覆う樹脂製のブラケット30が取付けられている。そして、このブラケット30の周りにコイル40が巻回されている。尚、本実施の形態におけるコイル40は3相であり、隣り合うティース11に巻回されるコイル40はそれぞれ相が異なるように構成されている。コイル40の端部はターミナル50に接続されており、ターミナル50は図示しない電源に接続される。
【0022】
ハウジング20について説明する。図5はハウジング20のみの正面図である。ハウジング20はアルミニウム製であり、内側にステータコア10が収容可能に形成されている。そして、ターミナル50と電源との接続のためのコネクタ部21、車両ボデーに固定するためのネジ穴22それぞれが一体的に形成されている。
【0023】
次に、ステータコア10とハウジング20との固定に係る構造について説明する。ステータコア10の外周面における外周環状部分12の最短部分12aと異なる箇所には、ステータコア10の外周面を径方向内方に向けて略半円状に切欠いた第1切欠き部14が形成される。尚、第1切欠き部14が形成される箇所におけるステータコア10の径方向寸法は、最短部分12aの径方向寸法の90%以上となるように第1切欠き部14の形成位置が決められている。このように第1切欠き部14を形成することで、コイル通電時のステータコア内における磁束への影響は非常に小さくなる。また、ハウジング20の内周面における第1切欠き部14に対向する箇所には、第1切欠き部14と同様に略半円状に切欠いた第2切欠き部23が形成される。
【0024】
第1切欠き部14と第2切欠き部23との間にはシール部材60が配設される。図6にシール部材60の断面図を示す。シール部材60は、有底円筒状のスリーブ61と、スリーブ61の内径よりも外径が大きく、ボール状を呈する挿入メンバ62とにより構成される。スリーブ61及び挿入メンバ62はともにステンレス製であり、スリーブ61の外周面には、ステータコア10の軸方向に関して凹凸する凹凸部61aが形成されている。
【0025】
ステータコア10とハウジング20との固定について更に説明する。先ず、コイル40が巻回された状態のステータコア10をハウジング20の内周にはめ込む。ハウジング20の内径とステータコア10の外径とは実質的に同一の径となっており、ステータコア10がハウジング20に圧入されない程度の微小な間隔(約30〜130ミクロン)をもってステータコア10がハウジング20内にはめ込まれている。
【0026】
次に、シール部材60のスリーブ61のみを第1切欠き部14と第2切欠き部23との間にはめ込む。ここで、スリーブ61の外径は、第1切欠き部14と第2切欠き部23により規定される空間の内径と略同一の寸法に設定されている。そして、スリーブ61をはめ込んだ後、図示しない部材にて挿入メンバ62をスリーブ61内に挿入すると、図3に示すようにシール部材60が両切欠き部14、23間に配設される。スリーブ61がはめ込まれた状態で挿入メンバ62が挿入されることで、スリーブ61は挿入メンバ62の外径に沿って径方向に拡張する。これにより、第1切欠き部14及び第2切欠き部23の凹凸部61aに当接する面が凹凸部61aの形状に沿って塑性変形させられ、シール部材60は第1切欠き部14及び第2切欠き部23に対し軸方向に関して固定された状態となる。換言すれば、スリーブ61の凹凸部61aが第1切欠き部14及び第2切欠き部23に食い込むことで、シール部材60を介してステータコア10とハウジング20とが強固に固定される。また、第1切欠き部14は、コイル40の通電時におけるステータコア10内の磁束には殆ど影響しないので、本実施の形態に示す固定構造の採用によるモータの性能劣化も殆どない。
【0027】
尚、本実施の形態ではステータコア10とハウジング20とはそれぞれ熱膨張率の異なる材料(鉄とアルミニウム)から構成されており、高温下の雰囲気中でブラシレスモータを使用した場合に、熱膨張率の違いによってステータコア10外周とハウジング20内周との間隔が拡大することが考えられる。そこで本実施の形態では、第1切欠き部14と第2切欠き部23との間で熱膨張によって拡大する径方向寸法に対して凹凸部61aの形状に沿って塑性変形させられる径方向寸法が大きくなるように、スリーブ61、凹凸部61a及び挿入メンバ62の寸法が設定されている。つまり、挿入メンバ62の挿入時、凹凸部61aが第1切欠き部及び第2切欠き部に食い込む径方向の量が、第1切欠き部14と第2切欠き部23との熱膨張によって拡大する間隔の半分以上となるように、各寸法が予め設定されている。このように設定することで、高温下の雰囲気中に第1切欠き部14と第2切欠き部23との径方向寸法が拡大しても、凹凸部61aが第1切欠き部14及び第2切欠き部23によって構成される隙間から外れることなく、ステータコア10とハウジング20とを確実に固定することが可能になる。
【0028】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の固定構造に限定されるものではなく、例えば、第1切欠き部14を形成するステータコア10の周方向位置を、ステータコア10のティース11が形成される箇所に相当する外周面部分に形成すると、コイル40への通電時におけるステータコア10内部の磁束への影響がさらに少なくなり、好ましい。
【0029】
【発明の効果】
本発明によると、第1切欠き部と第2切欠き部との間にシール部材を配設することで、シール部材を介してステータコアとハウジングとが固定される。このとき、シール部材の弾縮によってステータコアとハウジングとの固定が強固なものとされ、ステータコアとハウジングとを確実に固定することが可能になる。
【0030】
また、本発明の固定構造は、既存のステータコアとハウジングにそれぞれ切欠き部を形成し、これら切欠き部の間にシール部材を配設するだけの簡単な構造であるので、焼きバメや接着のような固定のための高コストな設備を必要とすることもない。
【0031】
更に、両切欠き部の間にシール部材を配設するだけなので、ボルトネジを嵌める孔に比べて必要な径方向寸法も小さく、ハウジングの大型化を抑えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ステータコアとハウジングとを固定したときのアッセンブリの正面図である
【図2】図1のA−A断面図である
【図3】図1のB−B断面図である
【図4】ステータコアのみの正面図である
【図5】ハウジングのみの正面図である
【図6】シール部材の断面図である
【符号の説明】
10・・・ステータコア
11・・・ティース
12・・・外周環状部分
12a・・・最短部分
13・・・第1切欠き部
20・・・ハウジング
23・・・第2切欠き部
40・・・コイル
60・・・シール部材
61・・・スリーブ
61a・・・凹凸部
62・・・挿入メンバ
Claims (4)
- 径方向内方に突出するとともにコイルが巻回される複数のティース及び隣り合うティース間の径方向外方部分を連結する複数の外周環状部分とを有するステータコアの外周にハウジングを固定する固定構造であって、
前記ステータコアの外周面には第1切欠き部が形成されるとともに前記ハウジングの内周面には前記第1切欠き部に対向する第2切欠き部が形成され、有底円筒状のスリーブと、該スリーブの内径より外径が大きいボール状の挿入メンバーとを有し、前記挿入メンバーを前記スリーブに挿入することで前記スリーブが前記挿入メンバーの外径に沿って径方向に拡張するシール部材を、前記第1切欠き部と前記第2切欠き部との間に形成される空隙に配設することにより、前記ステータコアの外周に前記ハウジングを固定することを特徴とする、ステータコアとハウジングの固定構造。 - 前記シール部材を構成する有底円筒状のスリーブの外周には前記ステータコアの軸方向に関して凹凸する凹凸部が形成されており、前記シール部材が前記第1切欠き部と前記第2切欠き部との間に配設されて、前記ボール状の挿入メンバーを前記有底円筒状のスリーブに挿入することで、前記第1切欠き部及び前記第2切欠き部の側面が前記凹凸部の形状に沿って塑性変形させられることで前記ステータコアと前記ハウジングとを固定することを特徴とする、請求項1に記載のステータコアとハウジングの固定構造。
- 前記シール部材は、筒状のスリーブと、該スリーブの内径よりも外径が大きい挿入メンバーにより構成されており、前記スリーブを前記第1切欠き部と前記第2切欠き部の間に嵌め込んだ後に前記挿入メンバーを前記スリーブの内周に挿入することで、前記凹凸部に沿って前記第1切欠き部と前記第2切欠き部の側面を塑性変形させることを特徴とする、請求項2に記載のステータコアとハウジングの固定構造。
- 前記ステータコアと前記ハウジングとはそれぞれ熱膨張率の異なる材料から構成されており、前記第1切欠き部と前記第2切欠き部との間で熱膨張によって拡大する径方向寸法に対して前記凹凸部の形状に沿って塑性変形させられる径方向寸法が大きくなるように、前記シール部材の凹凸部及び前記挿入メンバーが構成されることを特徴とする、請求項3に記載のステータコアとハウジングの固定構造。
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