(57)【要約】【課題】ステータ振動変位が低減可能な回転電機および回転電機の組み立て方法を提供する。【解決手段】ステータ１２０は、同一形状の鋼板を複数枚積層した第１ステータコア積層体１２１と、同一形状の鋼板を複数枚積層した第２ステータコア積層体１２２と、を備える。第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２とは、同一形状のステータコアを点対称で組み合わせたものであり、両者が一体となって両側支持構造となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板を複数枚積層して形成するステータコアと、ロータと、回転軸と、をケースに収容する回転電機であって、
ステータコアは、取付け部を有し同一形状の鋼板を複数枚積層した第１ステータコア積層体と、取付け部を有し前記第１ステータコア積層体の鋼板と対応した形状の鋼板を複数枚積層した第２ステータコア積層体と、を備え、
前記第１ステータコア積層体を軸方向の一方で、前記第２ステータコア積層体を軸方向の他方で、それぞれ前記ケースに対し固定してなる
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記第１ステータコア積層体と前記第２ステータコア積層体とは周方向にずれて配置された
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記第１ステータコア積層体と前記第２ステータコア積層体との積層厚みは略同一である
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項４】
前記第１ステータコア積層体と前記第２ステータコア積層体との積層厚みは相違する
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項５】
冷媒を受容してステータコアの内部に冷媒を分配する冷媒分配プレートが前記第１ステータコア積層体と前記第２ステータコア積層体の間に配置された
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項６】
鋼板を複数枚積層して形成するステータコアと、ロータと、回転軸と、をケースに収容する回転電機の組み立て方法であって、
前記ケースには取付けボルト挿通孔が設けられ、
前記第１ステータコア積層体と前記第２ステータコア積層体とを組み合わせる工程と、
前記第１ステータコア積層体を前記ケースに組む工程と、
前記ロータを前記ケースに組む工程と、
前記ケースに蓋を組む工程と、
前記第２ステータコア積層体に取付けボルトを通して前記蓋に組む工程と、有する
ことを特徴とする回転電機の組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機および回転電機の組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両等の車両用駆動装置は、モータ／ジェネレータ（回転電機）を並設し、モータ／ジェネレータは、それぞれ回転軸を有し、互いの回転軸が同軸状に重畳するように配置されている。モータは、非回転側のステータと、回転側のロータとを備えている。
【０００３】
特許文献１には、環状のヨークと前記ヨークの内周面から半径方向内側に突出する複数のティースとを備えるステータコアと、前記ティースの周囲に巻回されたコイルと、前記コイルの一部で、前記ティースの軸方向端面より軸方向外側に突出するコイルエンド部の半径方向外側と前記ヨークの外周との間に設けられ、一のティースと他のティースとの間に磁路を形成するように周方向に延びる磁性体と、を備えるステータが記載されている。
【０００４】
図６は、特許文献１に記載のモータ１の側断面図である。
モータ１は、例えば、ハイブリッド車（車両）に搭載される薄型のモータである。
図６に示すように、モータ１は、ロータ１１と、ロータ１１の径方向外側に配置される環状のステータ１２と、を備える。ロータ１１とステータ１２とは径方向において対向しており、径方向において若干の隙間（エアギャップＧ）が設けられている。
ロータ１１は、ロータコア１６と、ロータコア１６が回転軸（図示省略）の一端方向へ変位しないようにする端面板１７と、を有している。
【０００５】
ステータ１２は、複数の分割コアが環状に配置されてなるステータコア１３と、ステータコア１３に巻回されるコイル１４と、を有している。
ステータコア１３は、円筒状のステータホルダ１５によって保持される。ステータコア１３の外周部１２ａには、ステータコア１３を径方向に貫通する貫通孔１２ｂが開孔されている。この貫通孔１２ｂに、取付けボルトＢの軸部を貫通させ、ハウジング１８に形成されたボルト挿通孔（図示省略）にネジ止めすることで、ステータ１２をハウジング１８に取り付ける。
図６に示すように、取付けボルトＢの軸部が、ステータ１２とハウジング１８のボルト挿通孔（図示省略）とで前後方向に締め付けることで、ステータ１２をハウジング１８に固定させる。ステータコア１３は、取付けボルトＢによりステータコア１３の外周部１２ａが支持された片持ち構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−１３９８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のステータは、ステータコア１３の外周部１２ａが支持された片持ち構造であったので、両側支持構造と比較して、物理的にたわみ量が大きい課題がある。また、片持ち構造のステータコア１３は、下記のステータ振動モードが存在し、共振部でモータ音、キャリア音等が問題となる。
図７および図８は、代表的なステータ振動モードを示す図である。図７に示すように、片持ちのステータコア１３は、円環２次（図７（ａ）参照）、円環３次（図７（ｂ）参照）、円環４次（図７（ｃ）参照）、円環５次（図７（ｄ）参照）、円環０次（図７（ｅ）参照）の振動モードを有する。図８に示すように、片持ちのステータコア１３は、円環２次＋曲げ（図８（ａ）参照）、円環３次＋曲げ（図８（ｂ）参照）、口開き曲げ（図８（ｃ）参照）の振動モードを有する。
片持ち構造のステータコア１３は、上記ステータ振動モードが存在し、振動モードにおける共振部でモータ音、キャリア音等が問題となる。
【０００８】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、ステータ振動変位が低減可能な回転電機および回転電機の組み立て方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決すべく、請求項１に記載の回転電機は、鋼板を複数枚積層して形成するステータコアと、ロータと、回転軸と、をケースに収容する回転電機であって、ステータコアは、取付け部を有し同一形状の鋼板を複数枚積層した第１ステータコア積層体と、取付け部を有し前記第１ステータコア積層体の鋼板と対応した形状の鋼板を複数枚積層した第２ステータコア積層体と、を備え、前記第１ステータコア積層体を軸方向の一方で、前記第２ステータコア積層体を軸方向の他方で、それぞれ前記ケースに対し固定してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ステータ振動変位が低減可能な回転電機および回転電機の組み立て方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転電機の側断面図である。図２は、ステータコア積層体の斜視図である。
【図２】上記実施形態に係る回転電機のステータコア積層体の斜視図である。
【図３】上記実施形態に係る回転電機のステータコア積層体の電磁鋼板の構成を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線で囲んだ部分の拡大図である。
【図４】上記実施形態に係る回転電機のステータコアの冷媒供給用切欠き部を有する電磁鋼板の積層構造を示す斜視図であり、（ａ）は異なる位置に開口した３つの冷媒供給用切欠き部を示す斜視図、（ｂ）〜（ｄ）は（ａ）の一点鎖線で囲んだ部分の各冷媒供給用切欠き部を示す斜視図である。
【図５】上記実施形態に係る回転電機のハウジングへの組み付けを示す側断面図である。
【図６】従来技術のモータの側断面図である。
【図７】代表的なステータ振動モードを示す図である。
【図８】代表的なステータ振動モードを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態に係る回転電機について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
（実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る回転電機の側断面図である。図２は、ステータコア積層体の斜視図である。
本実施形態に係るモータ１００（回転電機）は、例えば、ハイブリッド車（車両）に搭載される図２に示されるような薄型のモータである（図１では形状はデフォルメしてある）。
図１に示すように、モータ１００は、ロータ１１０と、ロータ１１０を回転させるステータ１２０と、を備える。
また、ステータ１２０の上部には、冷媒循環パイプ３０が配置される。冷媒循環パイプ３０は、冷媒供給管（図示省略）の冷媒を回転電機本体の上部に放出する。
ロータ１１０は、特に図示しないが、シャフト１０１（図４参照）に固定される複数の環状鋼板と、複数の環状鋼板間に設けられた複数の永久磁石とを備えており、ステータ１２０が生成する回転磁界により軸線Ｏを中心として回転する。
【００１３】
ステータ１２０は、同一形状の鋼板を複数枚積層した第１ステータコア積層体１２１と、同一形状の鋼板を複数枚積層した第２ステータコア積層体１２２と、第１ステータコア積層体１２１および第２ステータコア積層体１２２に設けられたステータコイル１２３（図４参照）と、を備える。
第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２とは、同一形状のステータコアが２個一組で組み合わせられている。換言すれば、ステータ１２０は、同一形状の第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２とに、軸方向に２分割されている。
第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２とは、積層厚みは略同一である。なお、第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２とは、積層厚みが相違するものであってもよい。
【００１４】
ステータ１２０についてより詳細に説明する。
図２に示すように、第１ステータコア積層体１２１は、軸線Ｏを中心として、外周面にθ１：６０度間隔で６つ突出形成される被締結部１２１ａと、被締結部１２１ａに形成された取付けボルトＢ１の軸部を前後方向に貫通されるための貫通孔１２１ｂと、外周面に第２ステータコア積層体１２２との間で位置決めするための突起１２１ｃと、を有する。
第２ステータコア積層体１２２は、軸線Ｏを中心として、外周面にθ１：６０度間隔で６つ突出形成される被締結部１２２ａと、被締結部１２２ａに形成された取付けボルトＢ２の軸部を前後方向に貫通されるための貫通孔１２２ｂと、外周面に第１ステータコア積層体１２１との間で位置決めするための突起１２２ｃと、を有する。
【００１５】
図２に示すように、第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２とは、周方向に互いに角度θ２ずれて配置される。本実施形態では、第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２とは、等分位相（θ２：３０度）ずらし配置される。
【００１６】
上述したように、第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２とは、同一形状のステータコアが２個一組で組み合わせられているものの、両者は、等分位相（θ２：３０度）ずらして対向配置される。このため、図２に示すように、第１ステータコア積層体１２１の被締結部１２１ａおよび貫通孔１２１ｂと、第２ステータコア積層体１２２の被締結部１２２ａおよび貫通孔１２２ｂとは、等分位相ずれている。そして、図１に示すように、第１ステータコア積層体１２１は、被締結部１２１ａの貫通孔１２１ｂに、軸方向の一方側から取付けボルトＢ１の軸部が貫通させられ、後記するモータケース１５０の内壁に締結される。第２ステータコア積層体１２２は、被締結部１２２ａの貫通孔１２２ｂに、軸方向の他方側から取付けボルトＢ２の軸部が貫通させられ、後記するインタミケース１６０の内壁に締結される。取付けボルトＢ１，Ｂ２の挿通方向は、例えば第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２との合せ目側から外側に向けて取付けボルトＢ１，Ｂ２の先端が挿通される（図４参照）。
【００１７】
したがって、第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２とは、同一形状ではあるものの、等分位相ずらして対向配置されるので、ケースへの取付け方向は、軸方向からみて逆方向となる。第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２とが一体になった場合に、全体としての構成をみると、ステータ１２０は、両側支持構造となる。
【００１８】
図１に示すように、第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２の間に冷媒分配プレート１３０（後記）が設置されている。
冷媒分配プレート１３０は、第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２とを組み合わせた構造を利用し、その隙間を冷媒の流路として用いるものである。
冷媒分配プレート１３０は、冷媒を受容して第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２間の内部に冷媒を分配する。
【００１９】
図３は、第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２の電磁鋼板２２０の構成を示す図であり、図３（ａ）はその平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の一点鎖線で囲んだ部分の拡大図である。なお、図３において、被締結部１２２ａ、貫通孔１２２ｂおよび突起１２１ｃについて図示を省略している。
電磁鋼板２２０は、鉄損値、磁束密度および透磁率等の優れた材料で形成されたリング状のものであり、外表面には絶縁被膜がコーティングされている。
図３に示すように、電磁鋼板２２０は、環状を呈し、積層されてコア本体を成す本体部２２１と、本体部２２１の内周端縁２２１ａから等間隔で径方向内側に突出する複数のティース２２２と、複数のティース２２２間に形成された空間である複数のスロット２２３と、コア本体２２１の外周端縁２２１ｂの積層方向（厚み方向）に貫通する冷媒用孔２２４と、隣り合うティース２２２ａと２２２ｂ間を切り欠いて本体部２２１に溝を開溝した冷媒供給用切欠き部２２５と、を備える。
冷媒供給用切欠き部２２５を有する電磁鋼板２２０は、１枚の厚みが例えば０．３ｍｍに形成されている。この電磁鋼板２２０を、冷媒供給用切欠き部２２５の位置を揃えて例えば６枚積層する。積層された電磁鋼板２２０の冷媒供給用切欠き部２２５は、冷媒分配プレート１３０（図１参照）を構成する。
【００２０】
図４は、冷媒供給用切欠き部２２５を有する電磁鋼板２２０の積層構造を示す斜視図であり、図４（ａ）は異なる位置に開口した３つの冷媒供給用切欠き部２２５を示す斜視図、図４（ｂ）〜（ｄ）は図４（ａ）の一点鎖線で囲んだ部分の各冷媒供給用切欠き部２２５を示す斜視図である。
図４（ａ）に示すように、電磁鋼板２２０は、１枚の厚みが例えば０．３ｍｍで６枚積層され、６枚積層された電磁鋼板２２０が冷媒供給用切欠き部２２５位置（溝位置）の位相を変えて再度積層される。図４の積層例では、６枚積層×３セットで厚さは５．４ｍｍ、溝３箇所である。
前記図１の矢印に示すように、冷媒循環パイプ３０（図１参照）から放出された冷媒は、ステータ１２０（図１参照）の上部に落下する。ステータ１２０の上部に落下した冷媒は、図４（ｂ）〜（ｄ）の矢印に示すように、電磁鋼板２２０の冷媒供給用切欠き部２２５（図１の冷媒分配プレート１３０）に供給され、冷媒供給用切欠き部２２５からステータコイル（図示省略）に流れる。ステータ１２０の径方向に冷媒を流すことができ、ステータコアの内部に冷媒を分配して、回転電動機の冷却性能を向上させることができる。
【００２１】
図５は、本実施形態に係る回転電機のハウジングへの組み付けを示す側断面図である。
図５に示すように、モータ１００は、軸線Ｏ１を中心として前後方向に延びるシャフト１０１と、シャフト１０１に固定されるロータ１１０と、ロータ１１０を回転させるステータ１２０と、ステータ１２０の後側開口部を閉塞するハウジングであるモータケース１５０と、ステータ１２０の前側開口部を閉塞する蓋部であるインタミケース１６０と、を備える。
【００２２】
シャフト１０１は、モータケース１５０に設置された軸受１０２と、インタミケース１６０に設置された軸受１０３とで軸支される。
インタミケース１６０は、フランジ部１６０ａを有し、モータケース１５０の開口部１５０ａと組み合わされてハウジング（ケース）を完成する。
モータケース１５０の内壁には、第２ステータコア積層体１２１の貫通孔１２１ｂに貫通したボルトＢ１を締結するためのボルト挿通孔１５１が開孔している。また、モータケース１５０には、工具逃げ開口部１５２が開口している。工具逃げ開口部１５２は、ギヤボックス側に開口している。
インタミケース１６０の内壁には、第２ステータコア積層体１２２の貫通孔１２２ｂに貫通したボルトＢ２を締結するためのボルト挿通孔１６１が開孔している。
【００２３】
以下、上述のように構成された回転電機の組み付け方法について説明する。
図５に示すように、モータケース１５０の内壁には、ボルト挿通孔１５１が開孔し、インタミケース１６０の内壁には、ボルト挿通孔１６１が開孔している。
【００２４】
まず、第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２とを組み合わせる工程を実行する。第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２とは、外周面に形成された突起１２１ｃ，突起１２２ｃを合わせることで容易に位置決めできる。
【００２５】
次いで、第１ステータコア積層体１２１の被締結部１２１ａの貫通孔１２１ｂに、取付けボルトＢ１を貫通してモータケース１５０の内壁のボルト挿通孔１５１にネジ止めする工程を実行する。
【００２６】
次いで、ロータ１１０をモータケース１５０に組む工程を実行する。
次いで、モータケース１５０にインタミケース１６０を組む工程を実行する。具体的には、モータケース１５０の開口部１５０ａにインタミケース１６０のフランジ部１６０ａを合わせ、ボルト（図示省略）締結する。
【００２７】
最後に、第２ステータコア積層体１２２の被締結部１２２ａの貫通孔１２２ｂに、取付けボルトＢ２を貫通してインタミケース１６０（蓋）の内壁のボルト挿通孔１６１にネジ止めする工程を実行する。
【００２８】
上記各工程を実行する際、モータケース１５０に開口した工具逃げ開口部１５２を利用することで、容易に作業を行うことができる。
【００２９】
以上説明したように、ステータ１２０は、同一形状の鋼板を複数枚積層した第１ステータコア積層体１２１と、同一形状の鋼板を複数枚積層した第２ステータコア積層体１２２と、を備える。第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２とは、同一形状のステータコアを点対称で組み合わせたものであり、両者が一体となって両側支持構造となる。
第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２とは、等分位相ずらして対向配置されるので、ケースへの取付け方向は、軸方向からみて逆方向となる。このため、第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２とが一体になった場合に、ステータ１２０は、両側支持構造となる。第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２とは、両側から締結手段により圧着されることで一体とすることができる。このとき、第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２との合せ目において、互いに嵌合するような凹凸を形成するとより一体化することができる。その合せ目に接着剤を用いるとさらに強固に一体化させることができる。
ステータ１２０は、両側支持構造にすることで、剛性を高めモータステータ振動変位の低減が可能になる。図８に示す口開きモードを抑制することができる。
【００３０】
ステータ１２０は、モータステータコアを２分割にし、それぞれ位相をずらして配置することで、共振モード逆位相での変形を生じさせることができ、振動を打ち消す効果を得られる。
これにより、図７に示す円環２次、円環３次、円環４次、円環５次は同周波数で打ち消す方向に作用させることができる。
【００３１】
また、第１ステータコア積層体１２１および第２ステータコア積層体１２２は、モータケース１５０およびインタミケース１６０（蓋）に、特別なケース取付け部を設けることなく、ケース内壁のボルト挿通孔１５１，１６１に取り付けることができる。ケース取付け部が不要であるので、重量増加無しで取付箇所を増加することができ、ステータ円環剛性向上させることができる。
【００３２】
また、２分割したステータコアの中間に冷媒分配プレート１３０を設けることで冷却性能を向上させることができる。冷媒分配プレート１３０は、第１ステータコア積層体１２１と第２ステータコア積層体１２２とを組み合わせた構造を利用するものであり、設置が容易である。
【００３３】
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
例えば、第１ステータコア積層体１２１と、第２ステータコア積層体１２２とは、等分位相ずらしているが、ずらすものであればよく等分位相には限定されない。等分位相ずらしを他の位相ずらしとすることで、円環２次、円環３次、円環４次、円環５次について同周波数で打ち消す方向に作用させる効果は多少減少しても、その高調波成分について減少させることが可能である。
【００３４】
ハイブリッド車両を挙げたが、回転電機（モータおよびジェネレータ）を備えた車両であれば、これに限らない。例えば、ハイブリッド車両は、エンジンを有さずモータのみを駆動源とする電気自動車または燃料電池車両であってもよい。
【符号の説明】
【００３５】
３０  冷媒循環パイプ
１００  モータ（回転電機）
１１０  ロータ
１０１  シャフト
１０２，１０３  シャフト
１２０  ステータ
１２１  第１ステータコア積層体
１２１ａ，１２２ａ  被締結部
１２１ｂ，１２２ｂ  貫通孔
１２２  第２ステータコア積層体
１３０  冷媒分配プレート
１５０  モータケース
１５１，１６２  ボルト挿通孔
１５２  工具逃げ開口部
１６０  インタミケース（蓋）
１６０ａ  フランジ部
２２０  電磁鋼板
２２１  本体部
２２２  ティース
２２３  スロット
２２４  冷媒用孔
２２５  冷媒供給用切欠き部
Ｂ１，Ｂ２  取付けボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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