JP5239186B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機に関する。

近年、車両の高級化などに伴い乗員室内の静穏化に対する要望が高い。電気自動車、ハイブリッド電気自動車や燃料電池自動車など、駆動源としてモータを搭載した電動車両などでも静穏化の要望は高く、電動車両に搭載されるモータにおいて発生するノイズの低減に対する要望も高い。

特許文献１には、ロータと、ロータの周囲に配置されるステータと、ステータを収容するハウジングと、ハウジングに取り付けられた蓋とを備える回転電機において、ステータをボルトによりハウジングに固定するとともに、ステータとハウジングの隙間に制振部材を挿入することで、ステータの振動のハウジングへの伝達を減衰させる技術が開示されている。

特許文献２には、発電機や電動機等として用いられる回転電機において、貫通穴を設けた電磁鋼板の両側に同様に貫通穴を設けた押さえ板を装着し、貫通穴に雌ねじまたは雄ねじが両端に形成された金属ピンを挿入して、押さえ板の外側からボルトまたはナットで固定子鉄心を固定する技術が開示されている。

特開２００６−１６６５５４号公報 特開２００６−６０９５４号公報

ところで、ステータに作用する電磁力が径方向に働くことにより、ステータの外周に沿って径方向に振動が発生し、ステータが径方向に伸縮することがある。しかしながら、特許文献１のように、ステータとハウジングの隙間に制振部材を挿入する場合、この制振部材を介してステータの半径方向の伸縮に伴う振動がハウジングに直接伝達される可能性がある。

また、電動車両などに搭載されるモータは、粉塵、水分などの環境に耐えるために、密閉構造にして使用されることが多い。ところが、特許文献２のように、電磁鋼板の両側にそれぞれ押さえ板を装着してステータを固定するモータの場合、電磁鋼板の両側において密閉性を確保する必要があるため、特許文献１のようにハウジングを蓋で密閉するような回転電機の場合と比較して、密閉性を確保するのが困難な場合が多い。

本発明は、振動や騒音をより低減することが可能な回転電機を提供することを目的とする。

本発明に係る回転電機は、ロータと、前記ロータの周囲に配置されるステータと、前記ロータの回転軸方向の一方に開口部を有し、前記ロータおよび前記ステータを収容するハウジングと、前記ハウジングの開口部を閉塞するカバーと、前記開口部に対向する前記ハウジングの底面に対して前記ステータを固定する第１固定部材と、前記カバーに対して前記ステータを前記第１固定部材とは異なる周方向位置で固定する第２固定部材と、前記ステータの前記開口部側の端面に配置される端板部材と、を備え、前記第１固定部材および前記第２固定部材は、それぞれ前記端板部材を介して前記ステータを固定することを特徴とする。

本発明に係る回転電機の１つの態様では、前記ステータは、その外周部に回転軸方向に沿った貫通孔を有し、前記端板部材は、前記貫通孔に対向する位置に端板孔を有し、前記カバーは、前記端板孔と重ならない位置にカバー孔を有し、前記第１固定部材は、前記端板孔および前記貫通孔を挿通して前記ハウジングの底面に固定され、前記第２固定部材は、前記カバー孔を挿通して前記端板部材に固定されることを特徴とする。

本発明に係る回転電機の１つの態様では、前記第１固定部材は、前記端板孔の前記開口部側の開口から前記貫通孔の一方の開口に挿入され前記貫通孔の他方の開口から突出した先端において、前記ハウジングの底面に固定され、前記第２固定部材は、前記カバー孔の前記カバー外側の開口から挿入され、前記カバー孔の他方の開口から突出した先端において、前記端板部材に固定されることを特徴とする。

本発明に係る回転電機の１つの態様では、前記第２固定部材は、前記第１固定部材と前記回転軸とを含む平面上に配置されることを特徴とする。

本発明に係る回転電機の１つの態様では、前記端板部材は、非磁性体からなることを特徴とする。

本発明によれば、ステータがハウジングとカバーとに固定されるため、ステータなどの振動による騒音をより低減することができる。

本発明を実施するための最良の形態を具体的に示す実施形態について、以下図面を用いて説明する。

図１は、本実施形態に係る回転電機１０の断面図である。

図１において、回転電機１０は、ロータ２０と、ロータ２０の周囲に配置されるステータ３０と、ロータ２０およびステータ３０を収容するハウジング４０と、ハウジング４０の開口部４２に取り付けられ、開口部４２を閉塞するカバー５０とを含む。

ロータ２０は、回転軸である中空のシャフト２２と、シャフト２２の周囲に取り付けられたロータコアと、ロータコアに設けられた孔に挿入されている永久磁石とを含む。ロータコアは、積層された複数の電磁鋼板を含み両側から押さえ板で押さえられている。

ステータ３０は、ステータコアと、ステータコアに巻回されたコイルとを含む。ステータコアは、積層された複数の電磁鋼板を含む。

ハウジング４０は、鋼板等をプレス等の塑性加工にて形成された略円筒形状であり、回転軸方向Ｏの一方に開口部４２を有する。開口部４２の外周部には、アルミニウム合金をダイカスト等にて略中空円筒状に鋳造したカバー５０が当接され、開口部４２が閉塞される。

ハウジング４０の開口部４２に対向する底部４４およびカバー５０には、それぞれボールベアリング６０、６２が固定される。ボールベアリング６０、６２は、シャフト２２が圧入固定され、回転自在に支持される。

さらに、ステータ３０の開口部４２側の端面には、略中空の円形の端板部材７０が当接され、第１固定部材としての３本のボルト８０が端板部材７０を介して、ステータ３０をハウジング４０の底部４４に固定する。さらに、第２固定部材としての３本のボルト９０が端板部材７０を介して、ステータ３０をカバー５０に固定する。

図２は、ステータ３０および端板部材７０の斜視図を示す。図２に示すように、ステータ３０の外周部には、回転軸方向Ｏに沿って各ボルト８０が挿通される貫通孔３２ａ、３２ｂ、３２ｃ（以下、区別する必要がないときには、単に貫通孔３２と称す。下記に示す孔７２，７４についても同様とする）が同一円弧上に、周方向に等間隔で形成されており、端板部材７０には、貫通孔３２ａ、３２ｂ、３２ｃに対向する位置に、同じく各ボルト８０が挿通される孔７２ａ、７２ｂ、７２ｃが形成されている。加えて、端板部材７０には、孔７２ａ、７２ｂ、７２ｃと異なる位相位置に、各ボルト９０が挿通される孔７４ａ、７４ｂ、７４ｃが同一円弧上に、等間隔で形成されている。また、カバー５０には、各孔７４に対向する位置にそれぞれボルト９０が挿通される孔５２が形成されている。

なお、本実施形態では、ボルト８０とボルト９０とをそれぞれ３本ずつ用いる例について説明するが、ステータ３０を固定するボルトの数はその本数には限定されない。

また、各ボルト９０は、各ボルト８０に対して一本ずつ配置されることが好ましく、各ボルト９０は、ペアとなるボルト８０および回転軸Ｏを含む平面上に配置されることが好ましい。つまり、端板部材７０に形成される孔７４は、孔７２を含み、かつ回転軸Ｏと直交する直線上に形成されることが好ましい。

さらに、本実施形態では、端板部材７０は略円形状であるが、ボルト８０やボルト９０などの固定部材を用いて、端板部材７０を介してステータ３０がハウジング４０とカバー５０とに締結されればよいため、端板部材７０は矩形状などの他の形状でも構わない。

ボルト８０は、孔７２の開口部４２側の開口から貫通孔３２の一方の開口に挿入され、貫通孔３２の他方の開口から突出した先端においてハウジング４０の底部４４に締結される。

また、ボルト９０は、孔５２のカバー５０の外側の開口から挿入され、孔５２のカバー５０の内側の開口から突出した先端において、孔７４に挿入され、端板部材７０に締結される。

上記の通り、ステータ３０は、端板部材７０を介して、ハウジング４０とともにカバー５０にも締結される。よって、カバー５０もしくはハウジング４０の何れか一方に固定されるよりも、ステータ３０の振動振幅を小さく、回転電機１０の固有周波数を高くすることができる。そのため、ステータ３０の振動により回転電機１０から発生する騒音を抑制することができる。

なお、本実施形態において、端板部材７０は、樹脂、あるいは非磁性金属などの非磁性体を用いることができる。ここで、端板部材７０を非磁性体により構成することで、ステータ３０からの磁束（漏洩磁束）が透過することを防ぐことができる。よって、回転電機１０の電力損失を低減し、あるいは回転電機１０から発生する熱を抑制することができる。

また、端板部材７０は、例えば、樹脂と非磁性金属の複合材料などの高弾性率の部材で構成する、あるいは、端板部材７０の一部、例えばステータ３０と接触する部分を高弾性率の部材で構成することで、ボルト９０を介して、ステータ３０の振動がカバー５０に伝達されることを抑制することができる。

本実施形態に係る回転電機の断面構成図である。 本実施形態に係る回転電機を構成するステータおよび端板部材の斜視図である。

符号の説明

１０ 回転電機、２０ ロータ、２２ シャフト、３０ ステータ、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ 貫通孔、４０ ハウジング、４２ 開口部、４４ 底部、５０ カバー、５２ 孔、６０，６２ ボールベアリング、７０ 端板部材、７２ａ，７２ｂ，７２ｃ 孔、７４ａ，７２ｂ，７２ｃ 孔、８０，９０ ボルト。

Claims (5)

1. ロータと、
   前記ロータの周囲に配置されるステータと、
   前記ロータの回転軸方向の一方に開口部を有し、前記ロータおよび前記ステータを収容するハウジングと、
   前記ハウジングの開口部を閉塞するカバーと、
   前記開口部に対向する前記ハウジングの底面に対して前記ステータを固定する第１固定部材と、
   前記カバーに対して前記ステータを前記第１固定部材とは異なる周方向位置で固定する第２固定部材と、
   前記ステータの前記開口部側の端面に配置される端板部材と、を備え、
   前記第１固定部材および前記第２固定部材は、それぞれ前記端板部材を介して前記ステータを固定する、回転電機。
2. 請求項１に記載の回転電機において、
   前記ステータは、その外周部に回転軸方向に沿った貫通孔を有し、
   前記端板部材は、前記貫通孔に対向する位置に端板孔を有し、
   前記カバーは、前記端板孔と重ならない位置にカバー孔を有し、
   前記第１固定部材は、前記端板孔および前記貫通孔を挿通して前記ハウジングの底面に固定され、
   前記第２固定部材は、前記カバー孔を挿通して前記端板部材に固定される、
   ことを特徴とする回転電機。
3. 請求項２に記載の回転電機において、
   前記第１固定部材は、前記端板孔の前記開口部側の開口から前記貫通孔の一方の開口に挿入され前記貫通孔の他方の開口から突出した先端において、前記ハウジングの底面に固定され、
   前記第２固定部材は、前記カバー孔の前記カバー外側の開口から挿入され、前記カバー孔の他方の開口から突出した先端において、前記端板部材に固定される、
   ことを特徴とする回転電機。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の回転電機において、
   前記第２固定部材は、前記第１固定部材と前記回転軸とを含む平面上に配置される、
   ことを特徴とする回転電機。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の回転電機において、
   前記端板部材は、非磁性体からなる、
   ことを特徴とする回転電機。