(57)【要約】【課題】鋼板に塗布されている絶縁層のへたりによるボルト締結軸力の低下を抑制できる回転電機のステータを提供する。【解決手段】ステータコア２０は、複数の鋼板２２が積層されることで構成された第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂを有し、互いに異なる周方向位相となるように転積されている。第１鋼板積層体２１Ａは、貫通穴２７に挿通されるボルト１３によりモータハウジング１２に締結され、第２鋼板積層体２１Ｂは、モータハウジング１２に締結されていない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のステータヨークと、該ステータヨークから径方向一方に等間隔で突出する複数のティースと、該ステータヨークから径方向他方に突出し、貫通穴が設けられたフランジと、を有するステータコアと、
隣り合う前記ティース間に形成されたスロット内に挿入されるコイルと、を備えた回転電機のステータであって、
前記ステータコアは、複数の鋼板が積層されることで構成された少なくとも第１及び第２鋼板積層体が、互いに異なる周方向位相となるように転積され、
前記第１鋼板積層体は、前記貫通穴に挿通されるボルトによりハウジングに締結され、
前記第２鋼板積層体は、前記ハウジングに締結されていない、回転電機のステータ。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機のステータであって、
前記第２鋼板積層体は、前記第１鋼板積層体よりも前記ハウジングから離間しており、前記貫通穴に質量体が設けられている、回転電機のステータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回転電機のステータであって、
前記第１及び第２鋼板積層体と前記コイルとの空隙には、前記複数の鋼板積層体と前記コイルとを一体に固定するワニスが充填されている、回転電機のステータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機のステータであって、
前記第１鋼板積層体と前記第２鋼板積層体との間に制振材が設けられている、回転電機のステータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機のステータであって、
前記第１及び第２鋼板積層体は、接着剤により接着されている、回転電機のステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両や電気自動車などに使用される回転電機のステータは、環状のステータヨークと、該ステータヨークから径方向内側に等間隔で突出する複数のティースと、該ステータヨークの外周面から径方向外側に突出し、貫通穴が設けられたフランジと、を有するステータコアと、隣り合うティース間に形成されたスロット内に挿入されるコイルと、を備え、フランジの貫通孔に挿通されるボルトによりステータコアがハウジングに固定されている。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２６１３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ステータコアは複数の鋼板が積層されることで構成されるのが一般的である。また、ステータコアを構成する各鋼板には、隣り合う鋼板同士が導通することで回転電機の通電時に渦電流が発生するのを抑制するため、その表面に絶縁層が設けられている。
【０００５】
ステータコアのボルト締結では、軸力が及ぶ範囲内において、鋼板に塗布された絶縁層が耐久劣化によりへたることでボルト締結軸力が低下するため、このへたりによる軸力低下分を考慮した高い軸力が、初期の締結軸力として設定される。ボルト締結軸力が高いと、絶縁層が耐久劣化しやすくなり、悪循環が生じてしまう。
【０００６】
本発明の目的は、鋼板に塗布されている絶縁層のへたりによるボルト締結軸力の低下を抑制できる回転電機のステータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
環状のステータヨーク（例えば、後述の実施形態でのステータヨーク２３）と、該ステータヨークから径方向一方に等間隔で突出する複数のティース（例えば、後述の実施形態でのティース２４）と、該ステータヨークから径方向他方に突出し、貫通穴（例えば、後述の実施形態での貫通穴２７）が設けられたフランジ（例えば、後述の実施形態でのフランジ２６）と、を有するステータコア（例えば、後述の実施形態でのステータコア２０）と、
隣り合う前記ティース間に形成されたスロット（例えば、後述の実施形態でのスロット２５）内に挿入されるコイル（例えば、後述の実施形態でのステータコイル１１）と、を備えた回転電機のステータ（例えば、後述の実施形態でのステータ１０）であって、
前記ステータコアは、複数の鋼板（例えば、後述の実施形態での鋼板２２）が積層されることで構成された少なくとも第１及び第２鋼板積層体（例えば、後述の実施形態での第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂ）が、互いに異なる周方向位相となるように転積され、
前記第１鋼板積層体は、前記貫通穴に挿通されるボルト（例えば、後述の実施形態でのボルト１３）によりハウジング（例えば、後述の実施形態でのモータハウジング１２）に締結され、
前記第２鋼板積層体は、前記ハウジングに締結されていない。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記第２鋼板積層体は、前記第１鋼板積層体よりも前記ハウジングから離間しており、前記貫通穴に質量体（例えば、後述の実施形態でのボルト１４及びナット１５）が設けられている。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、
前記第１及び第２鋼板積層体と前記コイルとの空隙には、前記複数の鋼板積層体と前記コイルとを一体に固定するワニス（例えば、後述の実施形態でのワニス３２）が充填されている。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、
前記第１鋼板積層体と前記第２鋼板積層体との間に制振材（例えば、後述の実施形態での制振材３０）が設けられている。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、
前記第１及び第２鋼板積層体は、接着剤（例えば、後述の実施形態での接着剤３１）により接着されている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、第１及び第２鋼板積層体が転積されているので、ステータコアの歪みや、磁気特性を均一にすることができる。また、第１鋼板積層体が、ボルトによりハウジングに締結され、第２鋼板積層体は、ハウジングに締結されていないので、ハウジングに直接固定されるステータコアの積厚を薄くすることができ、積層鋼板に塗布されている絶縁層のへたりによるボルト締結軸力の低下を抑制することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、第２鋼板積層体に設けられた質量体により、ステータの固有振動数を変更して、振動や騒音の発生を抑制することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、複数の鋼板積層体を、ステータコイルの緊迫力に加えて、ワニスにより一体に固定することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、第１鋼板積層体と第２鋼板積層体との間に設けられた制振材により、効果的に振動を抑制することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、第１及び第２鋼板積層体を、接着剤で固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ステータコイルを除いて示す回転電機のステータの正面図
【図２】図１に示すステータコアの斜視図
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態の回転電機のステータからステータコイルを除いて示す正面図、図２はステータコアの斜視図である。本実施形態の回転電機のステータ１０は、ステータコア２０と、ステータコイル１１（図３、４参照。）と、を備える。
【００２０】
ステータコア２０は、第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂを備え、互いに異なる周方向位相となるように積層されて、転積されている。第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂは、電磁鋼板などの複数の鋼板２２が積層されて形成されている。積厚は同一であってもよく、異なっていてもよい。第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂを転積することにより、ステータコア２０の歪みや、磁気特性を均一化している。
【００２１】
各鋼板２２は、環状のステータヨーク２３と、ステータヨーク２３から径方向内側に等間隔で突出する複数のティース２４と、隣り合うティース２４間に周方向に等間隔で形成されたスロット２５と、ステータヨーク２３の外周面から径方向外側に突出し、貫通穴２７が設けられた複数（図に示す実施形態では、３つ）のフランジ２６と、を有する板状部材であり、電磁鋼板をプレス抜きすることで形成されている。
【００２２】
同じ形状を有する第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂは、図に示す実施形態では、６０°位相がずらされて転積されているので、両者のフランジ２６も、周方向に６０°ずれて配置される。なお、図に示す第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂは、同一形状の鋼板２２が積層された実質的に同一の鋼板積層体であるが、必ずしも同一である必要はなく、異なる形状であってもよい。また、第２鋼板積層体２１Ｂは、複数の鋼板積層体を積層、或いは転積して構成することもできる。第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂを構成する鋼板２２には、その片面若しくは両面に、軸方向で隣り合う鋼板２２同士が導通しないように絶縁層（不図示）が設けられている。
【００２３】
図３及び図４に示すように、転積される第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂ間には、制振鋼板などの制振材３０が挟持されると共に、接着剤３１で接着固定されている。また、複数のスロット２５には、ステータコイル１１が挿入され、第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂとステータコイル１１との空隙には、ワニス３２が充填されて、ステータコイル１１を絶縁すると共に、第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂとステータコイル１１とを一体に固定している。なお、第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂは、スロット２５に挿入されるステータコイル１１の緊迫力によっても固定される。ステータコイル１１は、集中巻き、分布巻きのいずれであってもよい。
【００２４】
このような構成を有するステータ１０は、図３及び図４に示すように、第１鋼板積層体２１Ａが、フランジ２６の貫通穴２７に挿通されたボルト１３によりモータハウジング１２に固定されている。また、第１鋼板積層体２１Ａよりもモータハウジング１２から離間した第２鋼板積層体２１Ｂの貫通穴２７には、ボルト１４とナット１５とが固定されている。ボルト１４及びナット１５は、ステータ１０の固有振動数を調節するための質量体として機能する。
【００２５】
次に、本実施形態の作用について説明する。第２鋼板積層体２１Ｂには、ボルト１４及びナット１５が、フランジ２６の貫通穴２７に固定されているので、ボルト１４及びナット１５の重さ（質量）を変更することで、ステータ１０の質量と剛性とから決まるステータ１０の固有振動数を変更することができる。
【００２６】
即ち、第２鋼板積層体２１Ｂに質量を付加することでステータ１０の固有振動数を変化させることができ、ボルト１４及びナット１５の重さ（質量）を変えて、固有振動数を調節することが可能となる。これにより、ステータ１０の固有振動数を、モータ駆動によりステータ１０に加わる入力振動数及びモータハウジング１２が持つ固有振動数からずらすことで共振を防止し、ステータ１０の振動及び騒音の発生を抑制することができる。
【００２７】
このように、第２鋼板積層体２１Ｂに付与するボルト１４及びナット１５の重さ（質量）、第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂの転積位相や積層数を調整することで、ステータ１０の固有振動数を変更することができる。なお、第２鋼板積層体２１Ｂが、複数の鋼板積層体２１から構成される場合、ボルト１４及びナット１５の取付け位置は、モータハウジング１２から最も遠い位置にある鋼板積層体２１とすることが、効果的にステータ１０の固有振動数を変更できる点で好ましい。また、第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂの転積位相は、第２鋼板積層体２１Ｂのボルト１４及びナット１５が、第１鋼板積層体２１Ａのフランジ２６に干渉しない範囲で調整することができる。
【００２８】
また、ステータコア２０の一部である第１鋼板積層体２１Ａのみがモータハウジング１２に締結される本発明の回転電機のステータ１０によれば、ステータコア全体がモータハウジングに締結される従来のステータと比較して、モータハウジング１２に直接締結されるステータコア２０の厚さｔが低減する。一般的に、鋼板積層体２１のボルト締結では、軸力が及ぶ範囲内において、鋼板２２に塗布された絶縁層が耐久劣化によりへたることでボルト締結軸力が低下する。
【００２９】
このため、このへたりによる軸力低下分を考慮した高い軸力が、初期の締結軸力として設定される。しかし、本発明によれば、積厚が同じステータコア２０であっても、モータハウジング１２に直接締結されるステータコア２０の厚さｔが短くなるため、絶縁層のへたりによる軸力低下量が小さく、従って、従来と比較して小さな締結軸力でモータハウジング１２に固定することができ、ボルト締結設計がより容易となる。
【００３０】
また、本発明によると、第１鋼板積層体２１Ａがモータハウジング１２に締結されるだけで、第２鋼板積層体２１Ｂはモータハウジング１２に締結されないが、上記したように、第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂは、スロット２５に挿入されるステータコイル１１の緊迫力によって固定することができ、第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂとステータコイル１１との空隙に充填されたワニス３２による緊迫力によっても固定することができる。スロット２５に挿入されるステータコイル１１の緊迫力によって固定される限り、ワニス３２は省略することもできる。また、第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂを接着剤により固定してもよい。
【００３１】
また、第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂを直接固定せずに、上記したように、第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂ間に制振鋼鈑などの制振材３０を介在させてもよい。制振材３０は、振動エネルギーを吸収し、熱として発散して、振動・騒音を減らす機能を有するものである限り、その材料は特に限定されるものではない。制振材３０を第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂ間に挟み込むことで、効果的にステータ１０の振動、騒音を低減することができる。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態に係るステータ１０によれば、複数の鋼板２２が積層されることで構成された少なくとも第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂが、互いに異なる周方向位相となるように転積されるので、ステータコア２０の歪みや、磁気特性を均一にすることができる。また、第１鋼板積層体２１Ａは、貫通穴２７に挿通されるボルト１３によりモータハウジング１２に締結され、第２鋼板積層体２１Ｂは、モータハウジング１２に締結されていないので、ボルト１３によりモータハウジング１２に直接固定されるステータコア２０（第１鋼板積層体２１Ａ）の積厚を薄くすることができ、鋼板２２に塗布されている絶縁層のへたりによるボルト締結軸力の低下を抑制することができる。また、これにより、初期のボルト締結軸力を低く抑えることができ、絶縁層の耐久劣化を抑制できる。
【００３３】
また、第１鋼板積層体２１Ａよりもモータハウジング１２から離間した第２鋼板積層体２１Ｂは、貫通穴２７にボルト１４及びナット１５が設けられているので、ステータ１０の固有振動数を変更して、振動や騒音の発生を抑制することができる。
【００３４】
また、第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂとステータコイル１１との空隙には、ワニス３２が充填されているので、複数の鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂを、ステータコイル１１の緊迫力に加えて、ワニス３２により一体に固定することができる。
【００３５】
更に、第１鋼板積層体２１Ａと第２鋼板積層体２１Ｂとの間に制振材３０が設けられているので、更に効果的に振動を抑制することができる。
【００３６】
また、第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂは、接着剤３１により接着されているので、第１及び第２鋼板積層体２１Ａ，２１Ｂを、強固に固定することができる。
【００３７】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上記実施形態では、第２鋼板積層体２１Ｂに固定される質量体は、ボルト１４及びナット１５としたが、これに限定されず、固有振動数をずらすのに十分な質量を有するものであれば任意に選択可能である。
また、上記実施形態では、インナーロータ型の回転電機のステータを例示したが、これに限らず、アウターロータ型の回転電機のステータに適用してもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０      ステータ
１１      ステータコイル
１２      モータハウジング（ハウジング）
１３      ボルト
１４      ボルト（質量体）
１５      ナット（質量体）
２０      ステータコア
２１Ａ    第１鋼板積層体
２１Ｂ    第２鋼板積層体
２２      鋼板
２３      ステータヨーク
２４      ティース
２５      スロット
２６      フランジ
２７      貫通穴
３０      制振材
３１      接着剤
３２      ワニス
【図１】
2015211611.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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