JP5072648B2 - モータのステータ取付部構造 - Google Patents

Description

この発明は、モータに関するものであり、特に、モータハウジングに対するステータの取付部構造に関するものである。

クローポール型モータとして、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相のステータリングが軸方向に積層され、各ステータリングの内周に突設された複数のティースに、蛇行した環状コイルが巻かれるとともに、各ティースの先端部にロータの外周面に対峙する磁極爪が延設されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この種のモータの多くは、ステータ（ステータリング）が鉄系の圧粉成形体によって形成されている。
特開２００６−２８０１８８号公報

しかし、鉄系の圧粉成形体によって形成されたステータをアルミニウム製のモータハウジングに取り付ける場合には、ステータの軸方向の端面をモータハウジングに突き合わせてボルトで締結すると、両者の成形素材の線形膨張係数の相違によってモータハウジングの熱歪が強度的に不利な圧粉成形体（ステータ）に入力されてしまう。

そこで、この発明は、ステータとモータハウジングの線膨張係数の相違によってステータに作用する負荷を可及的に少なくして、ステータの耐久性の向上を図ることのできるモータのステータ取付部構造を提供しようとするものである。

上記の課題を解決する請求項１に記載の発明は、モータハウジング（例えば、後述の実施形態におけるモータハウジング１１）よりも線形膨張係数の小さい圧粉成形体を主体として構成されるステータ（例えば、後述の実施形態におけるステータ１０）を前記モータハウジングに取り付けるモータのステータ取付部構造において、前記ステータの軸方向の一方の端部に結合されるプレート材（例えば、後述の実施形態におけるプレート材３０）を設け、このプレート材に、前記ステータに結合される基壁（例えば、後述の実施形態における基壁３２）から屈曲部（例えば、後述の実施形態における屈曲部３４）を介して径方向に延出する固定片（例えば、後述の実施形態における固定片３５）を設けるとともに、この固定片を前記モータハウジングに結合したことを特徴とする。
モータハウジングに熱歪が生じると、その熱歪は、モータハウジングとの結合部であるプレート材の固定片に入力される。固定片に熱歪が入力されると、ステータに結合されるプレート材の基壁に対して固定片が屈曲部を介して相対的に変位し、このとき、熱歪は吸収されることになる。

請求項２に記載の発明は、モータハウジング（例えば、後述の実施形態におけるモータハウジング１１）よりも線形膨張係数の小さい圧粉成形体を主体として構成されるステータ（例えば、後述の実施形態におけるステータ１０）を前記モータハウジングに取り付けるモータのステータ取付部構造において、線形膨張係数が前記ステータとほぼ同じで強度が前記ステータよりも高いプレート材（例えば、後述の実施形態におけるプレート材１３０）を設け、このプレート材を前記ステータの軸方向の一方の端面と前記モータハウジングの間に挟み込み、前記ステータとプレート材を前記モータハウジングに締結固定したことを特徴とする。
モータハウジングに熱歪が生じると、その熱歪のステータへの伝達は、ステータと線形膨張係数がほぼ同じで強度の高いプレート材によって阻止されるようになる。

請求項１に記載の発明によれば、モータハウジングの熱歪を、プレート材の固定片と基壁の間の屈曲部で吸収することができるため、ステータの耐久性を確実に向上させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、モータハウジングの熱歪のステータへの伝達を、ステータと線形膨張係数がほぼ同じで強度の高いプレート材によって阻止することができるため、ステータの耐久性を確実に向上させることができる。

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
最初に、図１〜図６に示す第１の実施形態について説明する。
図１は、この発明にかかるステータ取付部構造を採用したモータ１の正面図であり、図２は、同モータ１の分解斜視図である。
このモータ１は、例えば、ハイブリッド車両のエンジンとトランスミッションの間で両者に直結され、モータ動力を、トランスミッションを介して車輪に伝達するとともに、車輪やエンジンの動力を用いて発電を行うのに用いられる。ステータ１０は、エンジンブロックに一体に結合されるアルミニウム製のモータハウジング１１の内部に取り付けられ、その内周側に同軸にロータ１２が回転可能に配置されている。ロータ１２側には永久磁石２０（図４，図５参照）が取り付けられ、ステータ１０は、ロータ１２を回転させるための回転磁界を発生する。

このモータ１は、所謂クローポール型のモータであり、ステータ１０は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相のステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗと、これらに係合されるＵ相とＷ相の環状コイル２１（図４，図５参照）とを備えている。なお、図２においては、環状コイル２１は図示を省略されている。各ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗは、モータハウジング１１（アルミニウム）よりも線形膨張係数の小さい鉄系の圧粉磁性材によって形成され、外周壁をなす円環状のリターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗと、リターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗの内周から径方向内側に突出して環状コイル２１が係合される複数のティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗと、を備えている。ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗは、リターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗが軸方向に積層され、その状態で各ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗが円周方向に沿って所定の順序で配列されるようになっている。また、各ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗの径方向内側の端部には、ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗの一般断面よりも一回り大きく外側に張り出し、ロータ１２の外周面に対峙して磁束の入出が行われる磁極爪１７ｕ，１７ｖ，１７ｗが設けられている。
また、各ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗの外周縁部には、リターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗの径方向外側に膨出する複数の膨出部１８が設けられ、各ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗの対応する膨出部１８が軸方向で相互に結合されている。

一方、モータハウジング１１は、図２に示すように、エンジンブロックに結合される底部壁２２に、ステータ１０の周域を囲繞する周壁２３が連設され、全体がほぼ有底円筒状に形成されている。底部壁２２には、ロータ１２の回転軸２４（図１参照）が挿入される軸孔２５がほぼ中心部に設けられ、周壁２３の内面には複数（４つ）の支持ボス２６…が周方向に離間して設けられている。支持ボス２６は周壁２３の一般部とともに底部壁２２から立ち上がり、立ち上がった端面２６ａが偏平に形成されるとともに、周壁２３の一般部の端面よりも設定高さ低くなっている。各支持ボス２６の端面２６ａにはボルト締結孔２７が形成されている。

また、モータハウジング１１の周壁２３の開口側に配置されるステータ１０の一方の端面（ステータリング１３Ｕの端面）には、円環状のプレート材３０が複数のボルト３１によって取り付けられている。
図３，図４は、プレート材３０の単体を示すものであり、図５，図６は、プレート材３０が取り付けられた状態を示すものである。
プレート材３０は、ステータ１０を構成する圧粉磁性材と線形膨張係数がほぼ等しい鉄系の金属材料によって形成されている。ただし、プレート材３０は圧延材等を基に形成され、機械的強度についてはステータ１０よりも充分に高くなっている。

そして、プレート材３０は、ステータリング１０Ｕの端面のリターンパス部１３Ｕと膨出部１８に重合される略円環状の基壁３２を備え、その基壁３２の各膨出部１８に対応する位置に挿通孔３３（ステータ固定部）が形成されている。基壁３２の外周の複数箇所には屈曲部３４を介して固定片３５が延設されている。各固定片３５の延設位置は、基壁３２上の隣接する挿通孔３４，３４の略中間位置に設定されている。プレート材３０の基壁３２の外周縁部には緩やかな湾曲が設けられ、各屈曲部３４はその湾曲に連続するようにモータハウジング１１の底部側に向かって軸方向に段差状に屈曲している。固定片３５は先窄まりの台形状若しくは三角形状に形成され、屈曲部３４の端部から基壁３２の径方向外側に向かって延出し、その延出部の略中央にボルト挿通孔３６が形成されている。この各ボルト挿通孔３６にはボルト３７が挿入され、そのボルト３７の先端部がモータハウジング１１の対応する支持ボス２６に締結されている。なお、図４に示すように、プレート材３０の屈曲部３４の高さｈ1は、ボルト３７の頭部の軸方向の高さｈ2よりも高く設定されている。
ステータ１０は、軸方向の一端に取り付けられたプレート材３０を介してモータハウジング１１の支持ボス２６に締結固定されている。

以上のように、このモータ１で採用するステータ取付部構造においては、鉄系の金属材料から成るプレート材３０をステータ１０の軸方向の一端に取り付け、プレート材３０の基壁３２に屈曲部３４を介して延設された固定片３５をモータハウジング１１の支持ボス２６にボルト締結しているため、モータ１やエンジンで発生する熱によってステータ１０とモータハウジング１１が熱変形する際に、成形素材（鉄系材料とアルミニウム）の線形膨張係数の相違による相対的な熱歪がモータハウジング１１とステータ１０の間に生じると、ステータ１０と一体のプレート材３０の基壁３２に対して、モータハウジング１１と一体のプレート材３０の各固定片３５が屈曲部３４のばね作用をもって変位する。

これにより、モータハウジング１１の熱歪はプレート材３０によって吸収され、ステータ１０側には伝達され難くなる。したがって、このステータ取付部構造を採用した場合には、圧粉磁性材からステータ１０にモータハウジング１１の熱歪が作用し難くなることから、ステータ１０の耐久性を向上させることができる。
そして、この取付構造を採用することにより、モータハウジング１１の熱歪の影響を少なくすることができるため、強度の低下を気にすることなくステータ１０をより磁気特性に優れた構造とすることができる。

さらに、この実施形態の取付部構造においては、プレート材３０屈曲部３４の高さｈ1がボルト３７の頭部の軸方向の高さｈ2よりも高く設定されているため、ステータ１０をモータハウジング１１に取り付けた状態でボルト３７の頭部がステータ取り付け面よりも外側に飛び出すことがなく、モータ収容部の軸長を短縮するうえで有効となる。

なお、この実施形態においては、モータハウジング１１の開口側に位置されるステータ１０の一方の端部にプレート材３０を取り付け、支持ボス２６に吊り下げるかたちでステータ１０をモータハウジング１１内に固定しているが、モータハウジング１１の底部側に位置されるステータ１０の他方の端部にプレート材３０を取り付け、ステータ１０をモータハウジング１１の底部の近傍に固定するようにしても良い。
ただし、上記の実施形態のようにモータハウジング１１の開口側にプレート材３０を介してステータ１０を取り付けた方が、モータハウジング１１からステータ１０への熱歪の伝達を抑えるうえでは有利となる。

次に、図７，図８に示す第２の実施形態について説明する。なお、この実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複する説明を省略するものとする。
図７は、この実施形態のモータ１０１の分解斜視図であり、図８は、モータ１０１をステータ１０の円周に沿って切った断面図である。
モータ１０１は、ステータ１０の基本構造は第１の実施形態とほぼ同様とされているが、モータハウジング１１の底部壁２２に略偏平なステータ設置面４０が設けられ、ステータ設置面４０上にプレート材１３０を介してステータ１０が取り付けられている。
ステータ１０の外周側の各膨出部１８には軸方向に貫通するボルト挿通孔４１が設けられ、ステータ設置面４０上のボルト挿通孔４１に対応する位置には固定用ボルト４２が締結されるボルト締結孔４３が設けられている。

プレート材１３０は、ステータ１０を構成する圧粉磁性材に対して線形膨張係数と熱伝達列率がほぼ等しい鉄系の金属材料から成り、ステータ１０の端面と略同形状、すなわち、円環状の基壁４４の外周に複数の膨出部４５が設けられた形状となっている。そして、各膨出部４５には固定用ボルト４２が挿入されるボルト挿通孔４６が形成されている。

ステータ１０は、軸方向の端面とステータ設置面４０の間にプレート材１３０を挟み込むようにしてモータハウジング１１の底部壁２２上に配置され、ステータ１０とプレート材１３０を貫通する複数の固定用ボルト４２によってモータハウジング１１に締結固定されている。

このモータ１０１で採用するステータ取付部構造においては、ステータ１０と同じ鉄系の金属材料から成りステータ１０よりも強度の高いプレート材１３０をモータハウジング１１のステータ設置面４０とステータ１０の間に挟み込み、その状態で複数の固定用ボルト４２でステータ１０がモータハウジング１１に締結固定されているため、固定用ボルト４２に作用するモータハウジング１１の熱歪をプレート材１３０によって受け止め、固定用ボルト４３を介したステータ１０への熱歪の伝達を阻止することができる。
すなわち、例えば、図８の場合、モータハウジング１１の熱歪によって隣接する２つの固定用ボルト４２に両者の先端部幅を広げるように力が作用すると、二つの固定用ボルト４２の頭部側には両者の頭部幅を狭めるような力が作用するが、ステータ１０とモータハウジング１１の間に介装した強度の高いプレート材１３０が固定用ボルト４２に作用する力を受け止めることにより、固定用ボルト４２を通したステータ１０への応力の入力を低減することができる。
したがって、このステータ取付構造を採用したモータにおいても、ステータ１０の耐久性を向上させることができる。

また、このステータ取付部構造の場合、ステータ１０とモータハウジング１１の間に介装されるプレート材１３０の熱伝達率がステータ１０とほぼ同じであるため、ステータ１０を直接モータハウジング１１に重合して固定した場合と殆ど同様に、ステータ１０のコイルによる発熱を放熱性の良いモータハウジング１１に速やかに逃がすことができる。したがって、これによってモータ１０１の性能を常時安定的に維持することが可能になる。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態は、ステータの全体が圧粉磁性材によって形成されたものであるが、ステータは必ずしも全体を圧粉磁性材で形成する必要はなく、一部に珪素鋼板が混在する構造であっても良い。

この発明の第１の実施形態のモータの正面図。 同実施形態のモータの分解斜視図。 同実施形態のモータに用いられるプレート材の正面図。 同実施形態のプレート材の図３のＣ−Ｃ断面に対応する断面図。 同実施形態のモータの図１のＡ−Ａ断面に対応する断面図。 同実施形態のモータの図１のＢ−Ｂ断面に対応する断面図。 この発明の第２の実施形態のモータの分解斜視図。 同実施形態のモータを円周方向に沿って切った模式的な縦断面図。

符号の説明

１０…ステータ
１１…モータハウジング
３０，１３０…プレート材
３２…基壁
３４…屈曲部
３５…固定片

Claims (2)

1. モータハウジングよりも線形膨張係数の小さい圧粉成形体を主体として構成されるステータを前記モータハウジングに取り付けるモータのステータ取付部構造において、
   前記ステータの軸方向の一方の端部に結合されるプレート材を設け、このプレート材に、前記ステータに結合される基壁から屈曲部を介して径方向に延出する固定片を設けるとともに、この固定片を前記モータハウジングに結合したことを特徴とするモータのステータ取付部構造。
2. モータハウジングよりも線形膨張係数の小さい圧粉成形体を主体として構成されるステータを前記モータハウジングに取り付けるモータのステータ取付部構造において、
   線形膨張係数が前記ステータとほぼ同じで強度が前記ステータよりも高いプレート材を設け、このプレート材を前記ステータの軸方向の一方の端面と前記モータハウジングの間に挟み込み、前記ステータとプレート材を前記モータハウジングに締結固定したことを特徴とするモータのステータ取付部構造。

Images