(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータが平板状の中間リングを介してハウジングに固定されている電動機であって、
前記ステータは、その軸線方向の一端で当該軸線と同軸に配置されている前記中間リングを介して前記ハウジングに片持ち支持されており、
前記中間リングは、
前記中間リングの円周方向に等間隔に設けられている６個の締結部であって、前記６個の締結部のうち、１２０度間隔で設けられている３個の締結部が前記ステータと締結されており、残りの３個の締結部が前記ハウジングと締結されている締結部と、
隣接する締結部の中間位置に設けられており、当該中間リングの平板の面外方向に屈曲している屈曲部と、
を備えていることを特徴とする電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機は、ロータとステータ、及び、それらを収容するハウジングを有する。ロータはハウジングに回転可能に支持され、ステータはハウジングに固定される。電動機においては振動抑制が重要な課題である。例えば特許文献１に電動機の振動抑制技術の一つが開示されている。特許文献１に開示された技術では、筒状のハウジングの開口を覆うカバーに近い側のコイルエンドの質量をカバーから遠い側のコイルエンドよりも大きくする。そのような構造を採用することで、ハウジングにおいて剛性が低い開口の近くでコイルエンドをマスダンパとして機能させ、電動機全体の振動を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４５６０１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、組み立て効率の観点から、ステータはその軸線方向の一端でハウジングに片持ち支持したいという要求がある。具体的には、ステータの軸線方向の一端を筒状のハウジングの底部に固定し、ステータの他端を固定しないことができれば、ハウジングの開口を覆うカバーの取り付けが容易になる。しかしながら、ステータを片持ち支持すると、ロータ回転中のロータとステータの間の電磁力の相互作用により、ステータの円周方向に捩り振動が発生し、この捩り振動がハウジングに伝達することが判明した。本明細書は、ステータを片持ち支持する構造においてハウジングに伝達するステータの捩り振動を抑制する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する電動機は、ステータが平板状の中間リングを介してハウジングに固定されている。ステータは、その軸線方向の一端で当該軸線と同軸に配置されている中間リングを介してハウジングに片持ち支持されている。中間リングは、中間リングの円周方向に等間隔に設けられている６個の締結部と、隣接する締結部の中間位置に設けられている屈曲部を備えている。これら締結部のうち、１２０度間隔で設けられている３個の締結部がステータと締結されており、残りの３個の締結部がハウジングと締結されている。屈曲部は、中間リングの平板の面外方向に屈曲している。
【０００６】
このような構成によれば、中間リングの３個の締結部はステータと締結されており、中間リングの残りの３個の締結部はハウジングと締結されている。即ち、ステータは中間リングを介してハウジングに固定されており、ステータはハウジングに直接固定されていない。そのため、ステータから発生する捩り振動は、直接ハウジングに伝達せず、中間リングを介してハウジングに伝達する。ここで、捩り振動は、ステータの円周方向に発生する。中間リングはステータの軸線と同軸に配置されているので、中間リングにはその円周方向に捩り振動が作用する。上記の構成によれば、中間リングは、円周方向の６個の締結部を備えており、隣接する締結部の中間位置に屈曲部が設けられている。この屈曲部により中間リングの円周方向の剛性が下がる。よって、ステータから中間リングに伝達した捩り振動は、円周方向の剛性の低い中間リングにより低減されて、ハウジングへと伝達する。即ち、ハウジングに伝達するステータの捩り振動を抑制することができる。
【０００７】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例の電動機の軸線方向から見た平面図である（カバーを外した状態）。
【図２】図１のII−II線における断面図である。
【図３】中間リングの平面図である。
【図４】図３のIV−IV線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して実施例の電動機を説明する。図１に、実施例の電動機２の平面図を示す。電動機２は、ハイブリッド車に搭載される。電動機２は、モータハウジング２０と、円筒状のステータ３０と、中間リング４０と、ロータ５０を備えている。モータハウジング２０は、ハイブリッド車に搭載されるトランスミッションのケースの側面の一部に設けられる。図１では、トランスミッションのケースの側面のうちモータハウジング２０が設けられている部分のみ図示している。ステータ３０は、中間リング４０を介してモータハウジング２０に固定される。ロータ５０は、ステータ３０の内側に収容されており、ロータ５０のシャフト５１を回転軸として回転可能にモータハウジング２０に支持されている。なお、電動機２は、モータハウジング２０の開口を塞ぐハウジングカバーも備えているが、図１ではこのハウジングカバーの図示を省略している。
【００１０】
モータハウジング２０は、電動機２の各部品（ステータ３０、中間リング４０、ロータ５０等）の周囲を囲む側壁２１と、３個の固定部２２ａ−２２ｃを備えている。固定部２２ａ−２２ｃは、中間リング４０をモータハウジング２０に固定するための部位である。固定部２２ａは、モータハウジング２０の底面から突出するように設けられており、固定部２２ａには、ボルトを締結するための締結穴が設けられている。固定部２２ｂ、２２ｃも同様である。固定部２２ａ−２２ｃの各締結穴は、ロータ５０の回転軸（円筒状のステータ３０の軸線）を中心とする円周方向に１２０度間隔で等間隔に並んでいる。
【００１１】
ステータ３０は、リング状の電磁鋼板を当該リング状の軸方向に積層して円筒状に組み立てられたステータコア３１にコイルを巻回することで構成される。図１では、コイルの図示を省略している。円筒状のステータコア３１の内周面３４は円柱形状であり、その内周面３４の内側にロータ５０が収容されている。ステータコア３１の外周面には、３個のボルト貫通部３２ａ−３２ｃが設けられている。ボルト貫通部３２ａ−３２ｃは、ステータ３０の径方向の外側に向かって突出する耳状の部位である。３個のボルト貫通部３２ａ−３２ｃは、ステータ３０の円柱形状の内周面３４の軸線（中心軸）を中心とする円周方向に等間隔に１２０度間隔で並んでいる。ボルト貫通部３２ａ−３２ｃの夫々には、貫通孔３３ａ−３３ｃが設けられている。
【００１２】
中間リング４０は、平板状のリングである。中間リング４０の外縁には、円周方向に等間隔に６個の締結部４２ａ−４２ｃ、４４ａ−４４ｃが設けられている。締結部４２ａ−４２ｃ、４４ａ−４４ｃは、中間リングの径方向の外側に向かって突出する耳状の部位である。６個の締結部のうち、３個の締結部４２ａ−４２ｃは、１２０度間隔で等間隔に並んでおり、残り３個の締結部４４ａ−４４ｃも、１２０度間隔で等間隔に並んでいる。３個の締結部４２ａ−４２ｃの夫々には、３個の貫通孔４３ａ−４３ｃの夫々が設けられており、３個の締結部４４ａ−４４ｃの夫々にも、３個の貫通孔４５ａ−４５ｃの夫々が設けられている。即ち、中間リングには、円周方向に等間隔に６個の貫通孔４３ａ−４３ｃ、４５ａ−４５ｃが設けられている。そして、６個の貫通孔のうち、３個の貫通孔４３ａ−４３ｃは１２０度間隔で等間隔に設けられており、残り３個の貫通孔４５ａ−４５ｃも１２０度間隔で等間隔に設けられている。また、中間リング４０の隣接する締結部の中間位置には、屈曲部４６が設けられている。屈曲部４６は、隣接する締結部における６箇所の中間位置の夫々に設けられている。
【００１３】
図１に示すように、モータハウジング２０、中間リング４０、ステータ３０は、Ｚ軸正方向に向かってこの順に組み付けられる。ここで、図１に示すように、ロータ５０は、ロータ５０のシャフト５１の軸線とステータ３０の円柱形状の内周面３４の軸線が同軸となるように配置される。そして、中間リング４０は、中間リング４０の円状の中心穴４７の軸線とステータ３０の内周面３４の軸線が同軸となるように配置される。
【００１４】
モータハウジング２０の固定部２２ａ−２２ｃと、中間リング４０の締結部４２ａ−４２ｃ、４４ａ−４４ｃと、ステータ３０のボルト貫通部３２ａ−３２ｃの関係について説明する。中間リング４０の等間隔に並ぶ３個の締結部４４ａ−４４ｃの夫々は、モータハウジング２０の同様に等間隔に並ぶ３個の固定部２２ａ−２２ｃの夫々に固定される。具体的には、中間リング４０の締結部４４ａの貫通孔４５ａにボルトが貫通し、当該ボルトがモータハウジング２０の固定部２２ａの締結穴に締結することで、締結部４４ａが固定部２２ａに固定される。残りの締結部４４ｂ、４４ｃと固定部２２ｂ、２２ｃも同様である。締結部４４ａ−４４ｃを、以下では、ハウジング締結部４４と総称する場合がある。また、ステータ３０の等間隔に並ぶボルト貫通部３２ａ−３２ｃの夫々は、中間リング４０の同様に等間隔に並ぶ３個の締結部４２ａ−４２ｃの夫々に固定される。具体的には、ステータ３０のボルト貫通部３２ａの貫通孔３３ａにボルトが貫通し、当該ボルトが中間リングの締結部４２ａの貫通孔４３ａを貫通し、貫通した当該ボルトの先端にナットを締結する。これにより、ステータ３０のボルト貫通部３２ａが中間リング４０の締結部４２ａに固定される。残りのボルト貫通部３２ｂ、３２ｃと締結部４２ｂ、４２ｃも同様である。以下では、締結部４２ａ−４２ｃをステータ締結部４２と総称する場合がある。この構成により、ステータ３０の中間リング４０に対する締結箇所と、モータハウジング２０の中間リング４０に対する締結箇所は異なる位置に配置される。即ち、ステータ３０は、中間リング４０を介して、モータハウジング２０に固定され、ステータ３０はモータハウジング２０に直接固定されない。
【００１５】
図２を参照して、さらに電動機２を説明する。図２は、図１のII−II線における断面図である。図２に示すように、ステータ３０は、ステータ３０の軸線ＣＬ（即ち、内周面３４の軸線）の方向の一方側（即ち、Ｚ軸方向の負方向側）で中間リング４０を介してモータハウジング２０に支持されている。ステータ３０がＺ軸負方向側の一端で中間リング４０を介してモータハウジング２０に支持されており、ステータ３０のＺ軸正方向側の他端は自由端となっている。即ち、ステータ３０はハウジング２０に片持ち支持されている。具体的には、中間リング４０の締結部４４ｂがモータハウジング２０の固定部２２ｂにボルト６３を使用してステータ３０のＺ軸負方向側で固定されている。そして、締結部４２ａが中間リング４０の軸線ＣＬを挟んで締結部４４ｂと反対側に位置しており、当該締結部４２ａがステータ３０のボルト貫通部３２ａにボルト６１、ナット６２を使用してステータ３０のＺ軸負方向側で固定されている。なお、図２では、モータハウジング２０の他の固定部と、ステータ３０の他のボルト貫通部と、中間リング４０の他の締結部が図示されていない。他の締結箇所もステータ３０のＺ軸負方向側に位置している。また、ステータコア３１の軸線方向の両端面には、ステータコア３１に巻回されているコイルのコイルエンド７０が位置している。
【００１６】
図２に示すように、ロータ５０のシャフト５１の軸線方向（即ち、Ｚ軸方向）のロータコア５２を挟んだ両側に、ベアリング５３、５４が備えられている。一方のベアリング５３は、モータハウジング２０の底面に設けられているベアリングハウジング２３に嵌合している。他方のベアリング５４は、モータハウジング２０の開口を覆うハウジングカバー２４に設けられているベアリングハウジング２５に嵌合している。ロータ５０のシャフト５１がベアリング５３、５４を介してモータハウジング２０とハウジングカバー２４に支持されることにより、ロータ５０がモータハウジング２０に回転可能に支持される。なお、シャフト５１のＺ軸負方向の一端はベアリングハウジング２３の底面に設けられている貫通孔からモータハウジング２０の外側へと貫通する。上述したようにモータハウジング２０は、トランスミッションのケースの側面の一部に設けられている。シャフト５１のＺ軸負方向の一端は、トランスミッションに内蔵されているギアに接続される。電動機２から発生する駆動力はトランスミッションに内蔵されているギアに供給される。
【００１７】
図３を参照して、中間リング４０について説明する。図３は、中間リング４０の平面図である。図３に示すように、中間リング４０の３個の締結部４２ａ−４２ｃは、１２０度間隔で等間隔に並んでいる。同様に、中間リング４０の３個の締結部４４ａ−４４ｃも、１２０度間隔で等間隔に並んでいる。３個のステータ締結部４２と３個のハウジング締結部４４は、円周方向で一つずつ交互に並んでいる。隣接する締結部４２ａと４４ａの間の中間位置には、屈曲部４６が設けられている。隣接する締結部４４ａと４２ｂの間の中間位置にも、同様の屈曲部４６が設けられている。即ち、隣接する締結部の間の６箇所の中間位置の夫々に、６個の屈曲部４６の夫々が設けられている。別言すれば、隣接するハウジング締結部４４とステータ締結部４２の間に屈曲部４６が設けられている。
【００１８】
図４を参照して、中間リング４０の屈曲部４６について説明する。図４は、図３のIV−IV線における屈曲部４６の断面図である。屈曲部４６は、台形状に屈曲した部位である。屈曲部４６は、中間リング４０の隣接する締結部の間の中間位置を曲げ加工することにより設けられる。６個の屈曲部４６は全て同一形状である。屈曲部４６はＺ軸負方向側に突出するように設けられている。即ち、屈曲部４６はステータ３０のＺ軸負方向側の端面とは反対側に突出している。屈曲部４６を設けることにより、中間リング４０の６箇所の中間位置の剛性が低くなる。これにより、中間リング４０全体の円周方向の剛性が低くなる。即ち、屈曲部４６は隣接するハウジング締結部４４とステータ締結部４２の間を円周方向に接続するバネの機能を有する。
【００１９】
電動機２の効果について説明する。上述したように、電動機２のステータ３０は、その軸線方向の一端でモータハウジング２０に片持ち支持されている。この場合、ロータ５０の回転中に、ロータ５０とステータ３０の間の電磁力の相互作用により、ステータ３０にその円周方向に捩り振動が生じる。ここで、上述したように、ステータ３０は、中間リング４０を介してモータハウジング２０に固定されており、ステータ３０はモータハウジング２０に直接固定されていない。したがって、上記の捩り振動は、直接モータハウジング２０に伝達せず、中間リング４０を介してモータハウジング２０に伝達する。中間リング４０とステータ３０は、中間リング４０の中心穴４７の軸線とステータ３０の内周面３４の軸線が同軸となるように配置されているので、中間リング４０にはその円周方向に捩り振動が作用する。上述したように、中間リング４０は、円周方向に６個の締結部４２ａ−４２ｃ、４４ａ−４４ｃを備えており、隣接する締結部の中間位置に屈曲部４６が設けられている。屈曲部４６により中間リング４０の円周方向の剛性は下げられている。よって、ステータ３０から中間リング４０に伝達した捩り振動は円周方向の剛性が低い中間リング４０により低減されて、モータハウジング２０へと伝達する。即ち、中間リング４０によりモータハウジング２０に伝達するステータ３０の捩り振動を抑制することができる。
【００２０】
上述の構成は、ステータ３０が所定のばね定数を有する中間リング４０を介してモータハウジング２０に片持ち支持されている系として表現できる。中間リング４０のばね定数、特に円周方向のばね定数（即ち、剛性）は、当該系におけるステータ３０からモータハウジング２０への振動伝達率が所望の値以下となるように設計される。特に、中間リング４０の屈曲部４６の形状が、当該系における振動伝達率が所望の値以下となるように設計される。実験の結果、捩り振動の周波数は１ｋＨｚ程度であることが判明した。周波数１ｋＨｚ程度の振動は、モータハウジング２０のハウジングカバー２４の共振周波数と重なりやすく、電動機２の騒音の主な原因となる。中間リング４０の形状は、この捩り振動の周波数に基づいて所望の振動伝達率が得られるように設計される。この際、ステータ３０と中間リング４０の締結剛性、中間リング４０とモータハウジング２０の締結剛性も考慮に入れて設計される。上記の系における振動伝達率が所望の値以下となるように中間リング４０を設計することにより、中間リング４０が無い場合と比較して、電動機２の騒音が約１０ｄＢ低下する効果が得られた。
【００２１】
また、ハイブリッド車に搭載される電動機は小型であることが望まれる。上述の構成によれば、ステータ３０とモータハウジング２０の間に平板状の中間リング４０を追加するだけでよい。よって、電動機２の軸線方向（即ち、Ｚ軸方向）における体格を大きく変えることなく、モータハウジング２０に伝達する捩り振動を抑制することができる。
【００２２】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。屈曲部は、少なくとも１箇所の隣接する締結部の中間位置に設けられていればよい。また、屈曲部４６の形状は、実施例の形状に限らない。例えば、三角形状や、波形状であってもよい。
【００２３】
実施例では、ステータ３０の形状は厳密な円筒形状ではない。また、中間リング４０の形状も厳密なリング形状ではない。ステータ３０と中間リング４０がこのような厳密な形状を有しない場合、ステータ３０と中間リング４０は概ね同軸に配置されていればよい。例えば、実施例においてステータ３０の内周面３４の軸線と中間リング４０の中心穴４７の軸線が同軸であることは、ステータ３０と中間リング４０が同軸に配置されていることの一例である。
【００２４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２５】
２：電動機
２０：モータハウジング
２１：側壁
２２ａ−２２ｃ：固定部
２３、２５：ベアリングハウジング
２４：ハウジングカバー
３０：ステータ
３１：ステータコア
３２ａ−３２ｃ：ボルト貫通部
３３ａ−３３ｃ：貫通孔
３４：内周面
４０：中間リング
４２ａ−４２ｃ、４４ａ−４４ｃ：締結部
４３ａ−４３ｃ、４５ａ−４５ｃ：貫通孔
４６：屈曲部
４７：中心穴
５０：ロータ
５１：シャフト
５２：ロータコア
５３、５４：ベアリング
ＣＬ：軸線
【図１】
0006477313.tif 000002
【図２】
0006477313.tif 000003
【図３】
0006477313.tif 000004
【図４】
0006477313.tif 000005