(57)【要約】【課題】ステータから筐体に伝達される振動を低減する。【解決手段】回転電機１００は、ロータとステータ１０２とを収納するモータケース１０４と、ステータ１０２を、回転電機１００の回転軸に平行な方向に貫通してモータケース１０４に締結されるボルト２００と、ボルト２００の軸部分に対応した形状を有するナット２２２とを含む。モータケース１０４の内側であって、ボルト２００の挿入部分の軸周りには、空間部１０８が形成される。ナット２２２は、空間部１０８内に設けられる。【選択図】図３
2008048467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータとステータとからなる回転電機であって、
前記ロータと前記ステータとを収納する筐体と、
前記ステータを、前記回転電機の回転軸に平行な方向に貫通して前記筐体に締結されるボルトと、
前記ボルトの軸部分に対応した形状を有するナットとを含み、
前記筐体の内側であって、前記ボルトの挿入部分の軸周りには、空間部が形成され、
前記ナットは、前記空間部内に設けられる、回転電機。
【請求項２】
前記空間部は、前記ボルトの軸と前記筐体とにおいて、前記回転電機の回転軸に直交する方向についての相対的な移動範囲が前記ナットにより制限されないような形状に形成される、請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記空間部は、前記回転軸の軸中心側に開口する開口部を有する、請求項１または２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記筐体には、開口部が形成され、前記ボルトの軸部分は、前記開口部を介して前記空間部に挿入され、
前記ボルトの軸部分と前記開口部とにおいて、前記回転電機の回転軸に直交する方向に予め定められた距離の間隙が形成される、請求項１〜３のいずれかに記載の回転電機。
【請求項５】
前記回転電機は、車両に搭載される、請求項１〜４のいずれかに記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータとステータとからなる回転電機に関し、特に、ステータにおいて発生する振動の筐体への伝達を低減する、ステータの筐体に対する固定構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＶ（Hybrid Vehicle）、ＥＶ（Electric Vehicle）、ＦＣＶ（Fuel Cell Vehicle）車両には、駆動源として回転電機が搭載される。回転電機は、ロータとステータと筐体とから構成される。このような回転電機において、ステータが筐体に対してボルトにより締結される構造が公知である。
【０００３】
たとえば、特開２０００−２３６６３９号公報（特許文献１）は、回転子鉄心の重量を軽減することができるとともに、回転子鉄心に取り付けられる永久磁石の熱減磁を抑制できるブラシレスモータの回転子を開示する。この回転子は、円柱状の回転子鉄心と、この回転子鉄心の中心部を貫通して回転子鉄心が固定された回転子軸と、回転子鉄心の外周部に回転子鉄心の周方向に沿って断続して取り付けられた２つ以上の永久磁石と、回転子軸と永久磁石との間に位置して回転子鉄心にその厚み方向に貫通して設けられた複数の通気孔とを具備することを特徴とする。
【０００４】
上述した公報に開示されたブラシレスモータの回転子によると、回転子軸と永久磁石との間に位置する複数の通気孔を、回転子鉄心にその厚み方向に貫通して設けたので、重量を軽減することができるとともに、回転子の回転運動中に各通気孔を通る気体によって回転子鉄心を冷却して温度上昇を抑制できるので、永久磁石の熱減磁を抑制できる。
【特許文献１】特開２０００−２３６６３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した公報に開示されたブラシレスモータにおいては、ステータと筐体とがねじにより締結されるため、ステータが筐体に対して固定されることとなる。
【０００６】
ステータに巻回されたコイルに電力が供給されると、ステータにおいて磁界が発生する。発生した磁界に基づいて、ロータとステータとの間に磁束の流れが形成されることにより、ロータには回転力が発現する。ロータに回転力が発現すると、ステータは、ロータに発現した回転力に対する反力を受ける。回転電機が作動すると、ステータは、受けた反力に基づいて振動する。
【０００７】
そのため、ステータが筐体に対して固定されると、ステータと筐体との共振が発生するという問題がある。これにより、駆動源として回転電機が搭載された車両においては、駆動系の構成部品（たとえば、トランスアクスル）から騒音が発生するという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ステータから筐体に伝達される振動を低減する回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明に係る回転電機は、ロータとステータとからなる回転電機である。この回転電機は、ロータとステータとを収納する筐体と、ステータを、回転電機の回転軸に平行な方向に貫通して筐体に締結されるボルトと、ボルトの軸部分に対応した形状を有するナットとを含む。筐体の内側であって、ボルトの挿入部分の軸周りには、空間部が形成される。ナットは、空間部内に設けられる。
【００１０】
第１の発明によると、回転電機の作動時において、ステータに巻回されたコイルへの電力供給に応じてステータに磁界が発生する。ステータにおいて発生した磁界に基づいてロータに回転力が発現する。このとき、ロータに発現した回転力に対する反力がステータに加わる。そのため、ステータは、受けた反力に基づいて振動することとなる。反力に応じて発生する振動の成分は、少なくとも回転軸に直交する方向の成分を含む。また、ステータに発生した振動は、ステータと筐体との接触面を介して筐体に伝達されるばかりでなく、ボルトを介して筐体に伝達される。ボルトは、ステータを回転軸と平行な方向に貫通する。ボルトの筐体への挿入部分の軸周りには、空間部が形成され、空間部内においてナットが締結される。ボルトの軸部分は、ナットと筐体との締結力に基づく摩擦により位置が制限される。そのため、ボルトを介してステータの振動が筐体に伝達される際に、筐体とナットとが回転軸に直交する方向の相対的な移動が許容される。このとき、ナットと筐体との間の接触面における摩擦により、ステータの振動が熱変換されることにより吸収される。すなわち、筐体の内側に空間部を形成して、空間部内にナットを設けることにより、ボルトを介して筐体に伝達されるステータの振動を低減することができる。これにより、共振周波数における振動レベルを低減することができるため、回転電機の作動時に発生する騒音を低減することができる。したがって、ステータから筐体に伝達される振動を低減する回転電機を提供することができる。
【００１１】
第２の発明に係る回転電機においては、第１の発明の構成に加えて、空間部は、ボルトの軸と筐体とにおいて、回転電機の回転軸に直交する方向についての相対的な移動範囲がナットにより制限されないような形状に形成される。
【００１２】
第２の発明によると、ボルトの軸と筐体との回転軸に直交する方向について相対的な移動範囲がナットにより制限されないような形状に形成されることにより、ナットと筐体とが相対的な移動をする際に、ナットにより移動範囲が制限されないため、筐体に伝達されるステータの振動を確実に低減することができる。
【００１３】
第３の発明に係る回転電機においては、第１または２の発明の構成に加えて、空間部は、回転軸の軸中心側に開口する開口部を有する。
【００１４】
第３の発明によると、開口部からナットを挿入して、ボルトをステータおよび筐体に挿入することにより、ステータを筐体に締結することができる。
【００１５】
第４の発明に係る回転電機においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、筐体には、開口部が形成される。ボルトの軸部分は、開口部を介して空間部に挿入される。空間部に貫通するボルトの軸部分と開口部とにおいて、回転電機の回転軸に直交する方向に間隙が形成される。
【００１６】
第４の発明によると、ボルトの軸部分と開口部とにおいて、回転軸に直交する方向に予め定められた距離の間隙が形成される。これにより、ボルトの軸部分と筐体との間において相対的な移動が可能となる。そのため、ステータの振動は、ボルトの軸部分およびナットを介して筐体に伝達される。筐体とナットとが相対的に移動して、筐体とナットとの間の摩擦によりステータからの振動が熱に変換されることにより低減することができる。
【００１７】
第５の発明に係る回転電機は、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、車両に搭載される。
【００１８】
第５の発明によると、回転電機が搭載された車両に本発明を適用することにより、ステータから筐体に伝達される振動が低減されるため、回転電機の作動時に発生する騒音も低減される。したがって、車両において発生する騒音が低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態に係る回転電機１００は、ステータ１０２と、筐体であるモータケース１０４と、ロータ（図示せず）とから構成される。
【００２１】
ステータ１０２は、中空円筒形状を有する。本実施の形態においては、ステータ１０２は、複数枚の電磁鋼板が回転軸方向に沿って積層されて形成される。ステータ１０２には、複数のティースおよびスロット（いずれも図示せず）が軸中心側に向けて形成される。
【００２２】
複数のスロットは、回転軸に平行な方向に貫通する溝により形成される。複数のティースは、各スロット間に、回転軸に平行な方向に沿って形成される。各ティースには、コイル（図示せず）が巻着される。
【００２３】
ロータは、円筒形状を有し、ステータ１０２の内側の中空部分に挿入される。ロータの外径は、少なくともステータ１０２の内側の内径よりも小さい。ロータは、回転シャフト（図示せず）に固定される。回転シャフトは、モータケース１０４に設けられた軸受部（図示せず）により、回転電機１００の回転軸上に回転自在に支持される。
【００２４】
ロータは、たとえば、複数枚の電磁鋼板が積層された円筒形状の積層体に対して回転軸と平行な方向に永久磁石が挿入されて形成される。また、永久磁石は、周方向に沿って複数個挿入される。なお、永久磁石に代えて電磁石を用いてロータを構成するようにしてもよい。
【００２５】
モータケース１０４は、中空円筒形状を有し、内側の中空部分に、ステータ１０２とロータとを収納する。モータケース１０４の材質は、たとえば、アルミ合金であるが、特にこれに限定されるものではない。
【００２６】
また、モータケース１０４には、ステータ１０２を内側に固定する取付面１０６が形成される。取付面１０６は、ステータ１０２の外径よりも小さい内径を有し、モータケース１０４の内周に沿って形成される、回転軸に直交する面である。取付面１０６には開口部１１０が３箇所形成される。開口部１１０は、回転軸を中心として周方向に等間隔に形成される。
【００２７】
また、ステータ１０２には、３箇所の開口部１１０に対応する位置に貫通穴１２０，１２２，１２４を有する突出部１１２，１１４，１１６が形成される。図２に図１の矢視Ａを示す。図２に示すように、ステータ１０２の外縁には、周方向に沿って、回転軸を中心として等間隔に突出部１１２，１１４，１１６が設けられる。突出部１１２，１１４，１１６は、径方向に突出した形状を有する。
【００２８】
突出部１１２，１１４，１１６は、回転軸と平行な方向に沿って形成される。また、突出部１１２，１１４，１１６には、回転軸と平行な方向に貫通穴１２０，１２２，１２４が形成される。貫通穴１２０，１２２，１２４のそれぞれには、ボルト２００が挿入される。ステータ１０２に挿入されたボルト２００は、取付面１０６に形成された開口部１１０に挿入される。
【００２９】
開口部１１０は、モータケース１０４の内側に形成された空間部１０８に連通するように形成される。空間部１０８内には、ナット（図示せず）が設けられる。ナットは、ボルト２００に対応する形状を有する。ボルト２００およびナットによりステータ１０２がモータケース１０４の取付面１０６に締結される。
【００３０】
なお、本実施の形態において取付面１０６に３箇所の開口部１１０が形成され、ステータ１０２に３個の突出部１１２，１１４，１１６が形成されるとして説明したが、特に３個に限定されるものではない。
【００３１】
このような回転電機の構造において、ステータ１０２に巻着されたコイルに電力が供給されると、ステータ１０２において磁界が発生する。磁界の発生に基づいてロータとステータ１０２との間には磁束の流れが形成される。そして、形成された磁束の流れによりロータに回転力が発現する。
【００３２】
ロータに回転力が発現すると、ステータ１０２は、ロータに発現した回転力に対する反力を受ける。これにより、ステータ１０２において振動が発生することとなる。ステータ１０２において発生した振動がモータケース１０４に伝達されると、ステータ１０２とモータケース１０４との共振が発生して、回転電機１００の騒音となり得る。特に、アルミ合金などの比較的軽量のケースにおいて、ステータ１０２において発生する振動に起因した騒音が大きくなる傾向にある。
【００３３】
そこで、本発明は、モータケース１０４の内部であって、ボルト２００の挿入部分の軸周りには、空間部１０８が形成され、ナットが、空間１０８内に設けられる点に特徴を有する。
【００３４】
図３に図２の３−３断面を示す。図３に示すように、取付面１０６において、回転軸と平行な方向に開口部１１０が形成される。また、取付面１０６よりもモータケース１０４の端部側に、空間部１０８が形成される。空間部１０８は、開口部１１０に連通する。また、空間部１０８は、開口部２２４により軸中心側に向けて開口する。
【００３５】
空間部１０８は、軸中心側から径方向外側に向けて略直方形状に形成される。空間部１０８内には、ナット２２２が設けられる。ボルト２００およびナット２２２によりステータ１０２がモータケース１０４の取付面１０６に締結される。
【００３６】
図４に図３の破線枠の拡大斜視図を示す。なお、図４には、説明の便宜上、ナット２２２と、空間部１０８と、開口部１１０の内径の面とを図示する。図４に示すように、ナット２２２がボルト２００の軸部分に締結された状態においては、ボルト２００の軸部分は、ナット２２２とモータケース１０４との間の接触面２２６において、締結力に基づく摩擦により位置が制限された状態となる。なお、ナット２２２およびモータケース１０４のそれぞれの接触面の面粗度は、予め実験等により適切な面粗度を適合すればよい。
【００３７】
また、ボルト２００の軸部分とモータケース１０４に形成された開口部１１０との間には、ボルト２００の軸に直交する方向に間隙が形成される。間隙は、ボルト２００の軸部分が開口部１１０に挿入可能であれば、特に限定されるものではないが、たとえば、ボルト２００の軸部分と開口部１１０とにおいて、予め定められた距離の間隙を有するようにしてもよい。
【００３８】
また、開口部２２４および空間部１０８におけるのボルト２００の軸方向についての長さは、ナット２２２の軸方向についての長さと略同じであって、少なくともナット２２２が空間部１０８内に収まる長さを有する。
【００３９】
さらに空間部１０８は、ボルト２００の軸部分とモータケース１０４とにおいて、回転軸に直交する方向についての相対的な移動範囲が、ナット２２２により制限されないような形状に形成される。たとえば、空間部１０８は、ナット２２２とモータケース１０４とが相対移動しても、ナット２２２が空間部１０８の壁面に接触しない大きさ略直体形状に形成される。
【００４０】
以上のような回転電機１００の構造に基づく、作用について説明する。ボルト２００およびナット２２２によりステータ１０２がモータケース１０４に締結されると、ステータ１０２は、モータケース１０４とステータ１０２との接触面により支持される。
【００４１】
ステータ１０２に巻着されたコイルに電力が供給されて、ロータに回転力が発現すると、ステータ１０２は、ロータに発現した回転力に対する反力を受けることとなる。回転電機１００が作動すると、この反力によりステータ１０２は振動する。このときの振動の成分は、少なくとも回転軸に直交する方向の成分を含む。このとき、ボルト２００に伝達される振動により、ナット２２２とモータケース１０４との接触面２２６において滑りが生じる。そのため、ステータ１０２から伝達される振動は、ナット２２２とモータケース１０４との接触面２２６において生じる摩擦により熱変換されて低減される。
【００４２】
なお、回転軸に直交する方向とは、たとえば、ボルト２００の軸周りの方向、ステータ１０２の径方向およびステータ１０２の周方向であるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００４３】
このように、モータケース１０４の内部に空間部を形成して、ボルト２００とナット２２２によりステータ１０２を取付面１０６に締結することにより、ステータ１０２とモータケース１０４との間において、ステータ１０２とモータケース１０４とが固定される場合と比較して、バネ剛性を低下させるなどの変化を生じさせることができる。
【００４４】
そのため、共振周波数における振動のレベルが低減する。また、回転電機１００の作動中においては、ナット２２２とモータケース１０４との間において常に滑りが生じるため、振動も常に吸収されることとなる。
【００４５】
以上のようにして、本実施の形態に係る回転電機によると、ボルトのモータケースへの挿入部分の軸周りには、空間部が形成され、空間部内においてナットが締結される。ボルトの軸部分は、ナットとモータケースとの締結力に基づく摩擦により位置が制限される。そのため、ボルトを介してステータの振動がモータケースに伝達される際に、モータケースとナットとの相対的な移動が許容される。このとき、ナットとモータケースとの間の接触面における摩擦により、ステータの振動が熱変換されることにより吸収される。すなわち、モータケースの内側に空間を形成して、空間内にナットを設けることにより、ボルトを介してモータケースに伝達されるステータの振動を低減することができる。これにより、共振周波数における振動レベルを低減することができるため、回転電機の作動時に発生する騒音を低減することができる。したがって、ステータから筐体に伝達される振動を低減する回転電機を提供することができる。
【００４６】
上述したような回転電機は、車両に搭載される。このようにすると、回転電機の作動時に発生する騒音が低減されるため、車両において発生する騒音も低減される。
【００４７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施の形態に係る回転電機の、ステータとモータケースとの構造を示す図である。
【図２】矢視Ａから視たステータとモータケースとの外観図である。
【図３】図２の３−３断面である。
【図４】図３の破線枠の拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００  回転電機、１０２  ステータ、１０４，４０４  モータケース、１０６  取付面、１０８  空間部、１１０，２２４  開口部、１１２，１１４，１１６  突出部、１２０，１２２，１２４  貫通穴、２２２  ナット、２２６  接触面、２００  ボルト。
【図１】
2008048467.tif 000003
【図２】
2008048467.tif 000004
【図３】
2008048467.tif 000005
【図４】
2008048467.tif 000006