JP5326432B2 - 回転電機のステータ固定構造 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機（モータ）のステータ固定構造に関し、特に、電気自動車用又はハイブリッド車用の回転電機のステータ固定構造に関する。

特許文献１には、複数の駆動源、すなわち、エンジンと電動モータを備えた車両用駆動装置が開示されている。図４（Ａ）は、特許文献１に開示されているような、従来例に係るステータ固定構造を説明するための断面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の平面図である。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を参照すると、ロータ２０の周りに環状に延在するステータ（ステータ組立体）２１は、ステータコア２２と、ステータコア２２が圧入されたステータコアホルダー２３と、を有している。従来例に係るステータ固定構造においては、ステータ２１と一体のステータコアホルダー２３の軸方向一側が、ボルト２４によってハウジング２５に固定され、ステータ２１の軸方向他側は固定されていない。すなわち、ステータ２１は片持ちである。したがって、ステータ２１の軸方向他側とハウジング２５の間には隙間が生じている。特に、図４（Ｂ）を参照すると、ステータ２１のセンター出しは、ステータコアホルダー２３に挿通される位置決めピン２６，２６によって行われている。

特開２００６−１３７４０６号公報

従来例に係る片持ちによるステータ固定構造によれば、強度上、又振動・騒音を抑制するために、ステータ２１、特に、ステータコアホルダー２３に対する剛性要求が高くなる。これよって、例えば、ステータ２１ないしステータコアホルダー２３の肉厚が厚くなり、或いは構造変更の余地が少なくなるという問題が生じる。このような問題は、回転電機が大型化された場合に顕著になる。

また、従来例に係るステータ固定構造によれば、ステータ２１の軸方向他側はフリーであり、ステータ２１の軸方向他側とハウジング２５の間には隙間がある。よって、ステータ２１の放熱経路は、ステータ２１から空気を介してハウジング２５となる。空気は、大きな熱抵抗となるため、ステータ２１からハウジング２５への放熱効率が低いという問題が生じている。

本発明の目的は、ステータの固定強度が高く耐振性が向上され、大型回転電機に適した回転電機のステータ固定構造を提供することである。本発明の別の目的は、ステータの冷却効率の向上を図ることができるステータ固定構造を提供することである。

本発明は、第１の視点において、ロータの周りに環状に延在するステータと、前記ロータ及び前記ステータを内蔵するハウジングと、を有する、回転電機において、前記ステータの軸方向一側を前記ハウジングに支持させる第１の支持手段と、前記ステータの軸方向他側を前記ハウジングに支持させる第２の支持手段と、を有し、前記第１及び第２の支持手段によって、前記ステータを前記ハウジングに対して両持ちにし、前記ステータは、前記軸方向一側に前記回転電機の半径方向外方に向って延在するフランジ部と、前記軸方向他側に前記ハウジングに向かって延在する軸方向端部と、を有し、前記第１の支持手段は、前記フランジ部と、前記フランジ部を前記ハウジングに締結する締結部材と、を含み、前記第２の支持手段は、前記軸方向一側に段部を有する前記軸方向端部と、前記ハウジングに形成され前記軸方向端部の前記軸方向他側が嵌合される溝と、を含む、回転電機のステータ固定構造を提供する。

（１）ステータを両持ち構造にしたことにより、ステータ支持の信頼性が向上され、大型、特に積厚の長い、ハイブリッド車用回転電機に適したステータ支持構造が提供される。また、ステータをハウジングに取り付けるための部材、例えば、ステータコアホルダーの剛性を高くしなくても、強度安全率が高められ又耐振性が向上される。
（２）複数の支持手段によって、ステータをハウジングに取り付けるための部材、例えば、ステータコアホルダーに印加される荷重が分担されるため、大型回転電機、特に、積厚の長い回転電機のステータも安定的に支持することができる。
（３）複数の支持手段を経由して、ステータからハウジングへ直接的な伝熱がなされることにより、ステータの冷却効率の向上を図ることができる。この結果、同等体格の回転電機と比較してその出力及び熱定格の向上を図ることができる。よって、本発明のステータ固定構造を用いた回転電機は、本発明によらない同等性能の回転電機に比べて小型化できる。
（４）第２の支持手段、好ましくは、その軸方向端部を利用して、ステータ冷却用の油路を構成することができる。これによって、ステータからハウジングへの伝熱を、空気より伝熱能力の高い潤滑油によって行うことができるため、ステータの冷却ないし放熱効率の向上を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態において、前記ステータは、前記軸方向一側に前記回転電機の半径方向外方に向って延在するフランジ部と、前記軸方向他側に前記ハウジングに向かって延在する軸方向端部と、を有する。前記第１の支持手段は、前記フランジ部と、前記フランジ部を前記ハウジングに締結する締結部材と、を含む。前記第２の支持手段は、前記軸方向端部と、前記ハウジングに形成され前記軸方向端部が嵌合される溝と、を含む。締結部材は、例えば、ボルト結合、スナップ係合又はリベット結合用の部材である。或いは、ステータないしステータコアホルダーの一部を分割した第１及び第２のハウジングの間に挟持してもよい。

本発明の好ましい実施の形態において、前記ステータは、少なくとも、複数の分割ステータコアが環状に配列されて一体化されたステータコアと、前記複数の分割ステータコアの外周部に装着されて該複数の分割ステータコアを一体化する環状のステータコアホルダーと、を有し、前記ステータコアホルダーないしそれと一体の部材は、前記フランジ部及び前記軸方向端部を備える。

本発明の好ましい実施の形態において、前記ステータコアホルダーの内周側に環状のステータコアホルダーリングが一体となるよう装着され、前記ステータコアホルダーリングは、前記フランジ部及び前記軸方向端部を備える。

本発明の好ましい実施の形態において、前記ステータの軸方向他側に前記ハウジングの内壁及び前記軸方向端部によって囲まれる空間、好ましくは、環状空間を有し、該空間を前記ステータ冷却用の油路の一部とする。

以下図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。図１は、本発明の実施例１に係る回転電機のステータ固定構造を示す断面図である。図２は、図１に示したステータの平面図である。

図１及び図２を参照すると、本実施例のステータ固定構造が適用される回転電機Ｍは、ロータ１の周りに環状に延在するステータ（ステータ組立体）２と、ロータ１及びステータ２を内蔵するハウジング３と、を有している。

ロータ１はシャフト４に接続されている。シャフト４は、ベアリング５を介して回転自在にハウジング３に支持されている。ハウジング３は、第１及び第２のハウジング３ｃ，３ｄから構成され、両者はハウジング締結用ボルト１７によって締結されることによって一体化されている。

本実施例のステータ固定構造は、ステータ２の軸方向一側をハウジング３に支持させる第１の支持手段６ａと、ステータ２の軸方向他側をハウジング３に支持させる第２の支持手段６ｂと、を有している。第１及び第２の支持手段６ａ，６ｂは、ステータ２をハウジング３に対して両持ちにしている。

ステータ２は、複数の分割ステータコア７ａが環状に配列されて一体化されたステータコア７と、複数の分割ステータコア７ａの外周部に装着されて複数の分割ステータコア７ａを一体化する環状のステータコアホルダー８と、を有している。ステータコアホルダー８は、ステータ２の軸方向一側に回転電機Ｍの半径方向外方に向って延在するフランジ部８ａと、回転電機Ｍの軸方向他側にハウジング３の側面に向かって延在する軸方向端部８ｂと、を備えている。ステータコアホルダー８は、さらに、軸方向端部８ｂの一側に段部８ｃを備えている。

第１の支持手段６ａは、フランジ部８ａと、フランジ部８ａをハウジング３に締結するボルト（締結部材）９と、を含んで構成されている。第２の支持手段６ｂは、軸方向端部８ｂと、ハウジング３に形成され軸方向端部８ｂが嵌合ないし圧入される溝３ａと、を含んで構成されている。軸方向端部８ｂ及び溝３ａは環状に形成されている。軸方向端部８ｂ及び溝３ａの嵌合部はシール部材３ｂで封止されることにより、後述する空間１０からの潤滑油の漏れが防止されている。

ステータ２の組立工程及びハウジング３への固定工程について説明する。ステータ２の組立においては、ステータコアホルダー８に、複数の分割ステータコア７ａの外周部を圧入することにより、ステータコア７を組立てると共に、ステータコア７の外周部にステータコアホルダー８を装着する。ステータ２のハウジング３への固定においては、ステータコアホルダー８の軸方向端部８ｂをハウジング３の溝３ａに圧入してステータ２を位置決めし、次に、フランジ部８ａをハウジング３にボルト９により固定する。

次に、ステータ冷却用の油路構成について説明する。ステータ２の軸方向他側において、ステータコアホルダー８は、軸方向端部８ｂの一側に、段部８ｃを備えている。ステータ２とハウジング３の間には、ハウジング３の内壁、段部８ｃ及び軸方向端部８ｂによって囲まれる環状の空間１０が形成されている。空間１０には、ハウジング３に形成された入口用の油孔１１ａを通じてオイルポンプＯ／Ｐから潤滑油が供給される。環状のステータコアホルダー８の下部においてそのフランジ部８ａ近傍には、出口用の油孔１１ｂが形成されている。油孔１１ｂは、ハウジングの内底に溜まった潤滑油の油面１６よりも下方に位置している。すなわち、空間１０はステータ２の冷却油路の一部となっている。

以上説明した本実施例に係るステータ固定構造の主な効果を説明する：
（１）ステータ２を両持ち構造にしたことにより、ステータ２の固定に対する信頼性が向上する。
（２）第１及び第２の支持手段６ａ，６ｂを経由して、ステータ２からハウジング３へ直接的な伝熱がなされることにより、ステータ２の冷却効率が向上される。
（３）両持ちのための第２の支持手段６ｂを活用して、ステータ２の冷却用油路を形成することにより、ステータ２からハウジング３への伝熱が、空気より伝熱能力の高い潤滑油によって実行されるため、ステータの冷却効率が向上される。また、ステータ２の上部にも潤滑油が十分に供給することができるため、油面１６下にあって潤滑油に浸漬されているステータ２の下部と、されていない上部との温度差を小さくすることができる。

以上説明した実施例１の変形例として、ステータ２ないしそれと一体の部材、例えば、ステータコアホルダー等のフランジ部８ａを第１及び第２のハウジング３ｃ，３ｄの間に挟み、ハウジング締結用ボルト１７を締結して押圧することにより、第１の支持手段６ａを構成してもよい。

本実施例２においては、本実施例と前記実施例１との相違点について主に説明し、両者が一致する点については前記実施例１の記載を適宜参照することができるものとする。

図３は、本発明の実施例２に係る回転電機のステータ固定構造を示す断面図である。

図３を参照すると、本実施例に係るステータ固定構造において、ステータコアホルダー８は、フランジ部８ａを有するその本体に、軸方向端部８ｂを有する環状のステータコアホルダーリング８ｄを圧入して構成されている。ステータ２の組立てにおいては、ステータコアホルダーリング８ｄをステータコアホルダー８に圧入してから、ステータコアホルダー８に複数の分割ステータコア７ａ（図２参照）を圧入する。

次に、ステータ冷却用の油路構成について説明する。ステータ２の軸方向他側において、ステータコアホルダー８は、軸方向端部８ｂの一側に、段部８ｃを備えている。ステータ２とハウジング３の間には、ハウジング３の内壁、段部８ｃ及び軸方向端部８ｂによって囲まれる環状の空間１０が形成されている。

シャフト４の中心には、ベアリング５に潤滑油を供給するための軸方向油路１２と、軸方向油路１２に連通する径方向油路１３が形成されている。ハウジング３には、径方向油路１３と空間１０に連通する連絡油路１４が形成されている。空間１０には、ベアリング５に供給される潤滑油の一部が供給され、ステータ２を油冷することにより、ステータ２とハウジング３の間の放熱効率が向上される。

また、ステータコアホルダー８の段部８ｃ内面と、ステータコアホルダーリング８ｄの一側半径方向端面の間には、密閉された隙間１５が形成されている。隙間１５には、ステータコア７の圧入時に発生する削り屑が封止されることにより、絶縁不良が防止される。

本発明は、電気自動車用又はハイブリッド車用の回転電機のステータ固定構造に好適に利用される。

本発明の実施例１に係る回転電機のステータ固定構造を示す断面図である。 図１に示したステータの平面図である。 本発明の実施例２に係る回転電機のステータ固定構造を示す断面図である。 （Ａ）は、従来例に係るステータ固定構造を説明するための断面図であり、図１（Ｂ）は、（Ａ）の平面図である。

符号の説明

１ ロータ
２ ステータ（ステータ組立体）
３ ハウジング
３ａ 溝
３ｂ シール部材
３ｃ，３ｄ 第１及び第２のハウジング
４ シャフト
５ ベアリング
６ａ，６ｂ 第１及び第２の支持手段
７ ステータコア
７ａ 分割ステータコア
８ ステータコアホルダー
８ａ フランジ部
８ｂ 軸方向端部
８ｃ 段部
８ｄ ステータコアホルダーリング
９ ボルト（締結部材）
１０ 空間
１１ａ 入口用の油孔
１１ｂ 出口用の油孔
１２ 軸方向油路
１３ 径方向油路
１４ 連絡油路
１５ 隙間
１６ 油面
１７ ハウジング締結用ボルト
Ｍ 回転電機
Ｏ／Ｐ オイルポンプ

Claims (4)

1. ロータの周りに環状に延在するステータと、前記ロータ及び前記ステータを内蔵するハウジングと、を有する、回転電機において、
   前記ステータの軸方向一側を前記ハウジングに支持させる第１の支持手段と、前記ステータの軸方向他側を前記ハウジングに支持させる第２の支持手段と、を有し、
   前記第１及び第２の支持手段によって、前記ステータを前記ハウジングに対して両持ちにし、
   前記ステータは、前記軸方向一側に前記回転電機の半径方向外方に向って延在するフランジ部と、前記軸方向他側に前記ハウジングに向かって延在する軸方向端部と、を有し、
   前記第１の支持手段は、前記フランジ部と、前記フランジ部を前記ハウジングに締結する締結部材と、を含み、
   前記第２の支持手段は、前記軸方向一側に段部を有する前記軸方向端部と、前記ハウジングに形成され前記軸方向端部の前記軸方向他側が嵌合される溝と、を含む、
   ことを特徴とする回転電機のステータ固定構造。
2. 前記ステータは、少なくとも、複数の分割ステータコアが環状に配列されて一体化されたステータコアと、前記複数の分割ステータコアの外周部に装着されて該複数の分割ステータコアを一体化する環状のステータコアホルダーと、を有し、
   前記ステータコアホルダーないしそれと一体の部材は、前記フランジ部及び前記軸方向端部を備える、ことを特徴とする請求項１記載の回転電機のステータ固定構造。
3. 前記ステータコアホルダーの内周側に環状のステータコアホルダーリングが一体となるよう装着され、
   前記ステータコアホルダーは前記フランジ部を備え、前記ステータコアホルダーリングは前記軸方向端部を備える、ことを特徴とする請求項２記載の回転電機のステータ固定構造。
4. 前記ステータの軸方向他側に、前記ハウジングの内壁及び前記軸方向端部によって囲まれる空間を有し、該空間を前記ステータ冷却用の油路の一部とする、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一記載の回転電機のステータ固定構造。

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