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発明の名称 モータ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−129835(P2007−129835A)
公開日 平成19年5月24日(2007.5.24)
出願番号 特願2005−320445(P2005−320445)
出願日 平成17年11月4日(2005.11.4)
代理人 【識別番号】100080816
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 朝道
発明者 佐久間 昌史 / 土屋 勝博 / 福島 智宏 / 磯谷 成孝
要約 課題
分割コアで構成されるステータコアを用いてもモータの騒音、振動を抑えること。

解決手段
ヨーク部11bにおいて円周方向に対して交差する方向に分割された分割コア12で構成されるステータコアを備えるモータにおいて、各分割コア12は、環状に組み合わされたときに、隣接する他の分割コアと当接する分割面(A面、B面、C面)のうち、ステータコアの内周で回転するロータの近傍の面(C面)が優先的に接するように構成される。各分割コア12は、環状に組み合わされ、かつ、外周からの加圧力を受けて一体に保持された状態のときに、分割面のうちロータの近傍の面(C面)が前記ロータの遠方の面(A面)よりも当接する圧力が高くなるように構成される。
特許請求の範囲
【請求項1】
ヨーク部において円周方向に対して交差する方向に分割された分割コアで構成されるステータコアを備えるモータにおいて、
各前記分割コアは、環状に組み合わされたときに、隣接する他の分割コアと当接する分割面のうち、前記ステータコアの内周または外周で回転するロータの近傍の前記分割面の応力が前記分割面の他の部分の応力よりも大きくなるように締結されることを特徴とするモータ。
【請求項2】
前記ロータは、前記ステータコアの内周で回転し、
複数の前記分割コアは、環状に組み合わされたときに、前記分割面のうち内周寄りの面同士が接するとともに、前記分割面のうち外周寄りの面同士の間に隙間が存在するように構成されることを特徴とする請求項1記載のモータ。
【請求項3】
各前記分割コアは、環状に組み合わされ、かつ、径方向の加圧力を受けて一体に保持された状態のときに、前記分割面のうち前記ロータの近傍の面が前記ロータの遠方の面よりも当接する圧力が高くなるように構成されることを特徴とする請求項1又は2記載のモータ。
【請求項4】
前記分割コアの前記分割面は、前記ロータの近傍の面が平面に形成され、かつ、その他の面が平面または曲面に形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一に記載のモータ。
【請求項5】
前記分割コアの前記分割面は、中間部分に凹部と凸部によるはめ合い部を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一に記載のモータ。
【請求項6】
前記分割コアの前記分割面は、前記ロータの近傍の面の面積が前記ロータの遠方の面の面積よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一に記載のモータ。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータに関し、特に、ヨーク部において円周方向に対して交差する方向に分割された分割コアで構成されるステータコアを備えるモータに関する。
【背景技術】
【0002】
従来のモータは、ステータコア(鉄心)にコイル素線を巻回して多層に積み上げたステータ(固定子)が備えられている。ハイブリッドカー等の車両に搭載される大型のモータにおいては、大型のステータコアが用いられる。大型のステータコアは、一体型のものを用いると材料の歩留まりの低下をもたらすおそれがあることから、ヨーク部において分割された分割コアからなるものが使われるようになってきている。このような分割コアを並べて固定する従来のステータコアとして、以下のものが開示されている。
【0003】
特許文献1に記載の発明では、鉄心抜板が積層されたセグメントに分割された複数の部分鉄心をそのヨーク部において互いに他の部分鉄心と接合して一体化してなる直線形電動機の固定子鉄心において、前記接合部が部分鉄心を構成する鉄心抜板の積層方向に、わずかの長さずつずれた位置で突合されてなることを特徴とする。
【0004】
特許文献2に記載の発明では、分割形環状コアにおいて、内周側と外周側とにそれぞれ形成された円弧状部の間に連結巻芯部が形成されたコアと、前記連結巻芯部ならびに前記内周側と外周側の円弧状部の各対向側を被覆する樹脂成形部とからなる複数の分割コアを、前記円弧状部を隣接させて環状に並べて配置し、更に環状部材の内側に嵌入してなる、ことを特徴とする。
【0005】
特許文献3に記載の発明では、回転電機の固定子において、極歯単位毎に円周方向に分割し、かつ分割面に凹凸のはめあい部を設けた鉄板を積層後、その内径及び外径をレーザー溶接して積層鉄心個片とし、前記積層鉄心個片の極歯部に直交する巻線部を備え、前記積層鉄心個片を所定数量を環状に結合し、結合面の外周部を積層方向にレーザー溶接して固着してなることを特徴とする。
【0006】
【特許文献1】特開平3−78447号公報
【特許文献2】特開平6−311675号公報
【特許文献3】特開平7−7875号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献1〜3に記載の発明のいずれも、分割面の突き当て方についてなんら言及、規定されていない。分割面の突き当て方は分割コアを環状に並べて構成した固定子の強度を左右するものであり、分割面の突き当て方を規定しないモータでは、形はできても、モータの騒音、振動が大きくなるおそれがある。
【0008】
本発明の主な課題は、分割コアで構成されるステータコアを用いてもモータの騒音、振動を抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の第1の視点においては、ヨーク部において円周方向に対して交差する方向に分割された分割コアで構成されるステータコアを備えるモータにおいて、各前記分割コアは、環状に組み合わされたときに、隣接する他の分割コアと当接する分割面のうち、前記ステータコアの内周または外周で回転するロータの近傍の前記分割面の応力が前記分割面の他の部分の応力よりも大きくなるように締結されることを特徴とする。
【0010】
本発明の前記モータにおいて、前記ロータは、前記ステータコアの内周で回転し、複数の前記分割コアは、環状に組み合わされたときに、前記分割面のうち内周寄りの面同士が接するとともに、前記分割面のうち外周寄りの面同士の間に隙間が存在するように構成されることが好ましい。
【0011】
本発明の前記モータにおいて、各前記分割コアは、環状に組み合わされ、かつ、径方向の加圧力を受けて一体に保持された状態のときに、前記分割面のうち前記ロータの近傍の面が前記ロータの遠方の面よりも当接する圧力が高くなるように構成されることが好ましい。
【0012】
本発明の前記モータにおいて、前記分割コアの前記分割面は、前記ロータの近傍の面が平面に形成され、かつ、その他の面が平面または曲面に形成されていることが好ましい。
【0013】
本発明の前記モータにおいて、前記分割コアの前記分割面は、中間部分に凹部と凸部によるはめ合い部を有することが好ましい。
【0014】
本発明の前記モータにおいて、前記分割コアの前記分割面は、前記ロータの近傍の面の面積が前記ロータの遠方の面の面積よりも大きいことが好ましい。
【発明の効果】
【0015】
本発明(請求項1−6)によれば、モータの低騒音化、低振動化が図れる。すなわち、分割コアの分割面のうちロータの近傍の面が優先的に接することで、そうでない場合(ロータの遠方の面が優先的に接する場合)に比べ、ステータコアの剛性の向上が図れる。その結果、モータとして動作する際に、磁極に作用する径方向、周方向吸引反発力によるステータコアの磁極変位量を小さく抑え、モータの低騒音化、低振動化が実現する。また、ステータコアの剛性の向上が図れるのは、分割コアの分割面のうちロータの近傍の面が優先的に当接することで、そうでない場合(ロータの遠方の面が優先的に接する場合)に比べ、ロータの近傍の面でつっぱるため、その径方向寸法分だけ、曲げ剛性を高くできるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
(実施形態1)
本発明の実施形態1に係るモータについて図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施形態1に係るモータの構成を模式的に示した断面図である。図2は、本発明の実施形態1に係るモータのステータの構成を模式的に示した軸方向から見たときの平面図である。図3は、本発明の実施形態1に係るモータのステータコア及びコアホルダの組立体(コイル等を除く)の構成を模式的に示した(A)軸方向から見たときの平面図、及び、(B)X−X´間の拡大断面図である。図4は、本発明の実施形態1に係るモータのステータコアの構成を模式的に示した軸方向から見たときの部分拡大平面図である。
【0017】
図1を参照すると、このモータ1は、ブラシレスタイプのモータであり、ステータ10と、ロータ20と、を有する。
【0018】
ステータ10は、全体として円環状ないし円筒状に構成された固定子である。ステータ10は、ステータコア11と、絶縁部材13と、コイル14と、バスリング15と、コアホルダ16と、を有する(図1〜4参照)。
【0019】
ステータコア11は、ティース部11aごとにヨーク部11bにおいて円周方向に対して交差する方向に分割された複数の分割コア12が環状に組み合わされて、コアホルダ16に圧入されている。分割コア12は、隣接する他の分割コア12と、凸部12aと凹部12bのはめ合いにより位置合せすることができる。凸部12aおよび凹部12bは、分割コア12を環状に並べた時の外周の真円度が確保できるように、互いにはめあい関係となる円弧状となっている。凸部12aおよび凹部12bを円弧状とすることで、対向面積が増え、磁気抵抗を減らすこともできる。分割コア12の分割面のうち凸部12aおよび凹部12b以外の内周側および外周側の部分は、平面になっている。各分割コア12はコアホルダ16により径方向に圧力を受け、その圧力により、分割コア12は互いに周方向に各分割面で当接しあうことで相互につっぱり、固定一体化する。分割コア12は、隣接する他の分割コア12との分割面のうちロータ20近傍の面(内周寄りの面)が優先的に接するように構成されている。言い換えると、複数の分割コア12が環状に組み合わされたステータコア11がコアホルダ16よって一体に保持された状態において、各分割コア12は、分割面のうち内周寄りの面(図4のC面)が外周寄りの面(図4のA面)よりも当接する圧力が高くなるように構成される。また、内周寄りの面(図4のC面)の面積は、外周寄りの面(図4のA面)の面積よりも大きい。
【0020】
なお、ロータがアウターロータの場合、分割コアは、隣接する他の分割コアとの分割面のうち外周寄りの面が優先的に接することになる。
【0021】
絶縁部材13は、コイル14、ステータコア11、及びバスリング15の間の電気的絶縁を担うボビン状の部材であり、ステータコア11のティース部11aに装着される。
【0022】
コイル14は、表面に絶縁皮膜を有する線材よりなり、ステータコア11に装着された絶縁部材13の外周に線材が巻回されて構成される。コイル14の両端からは、線材が引き出され、対応するバスリング15と電気的かつ機械的に接続される。
【0023】
バスリング15は、コイル14と接続するリング状の導電性部材である。バスリング15は、コイル14の外周側に配置され、モータ軸方向から差し込まれるようにして絶縁部材13に装着される。バスリング15は、互いに絶縁された複数のリングよりなる。各リングは、配線(図示せず)を介してモータカバー41の外部のコネクタ(図示せず)に電気的に接続される。
【0024】
コアホルダ16は、複数の分割コア12が環状に組み合わされたステータコア11を外周側ないしモータ軸方向片側から保持するリング状のホルダである。コアホルダ16は、ボルト42によってモータカバー41に固定されている。モータカバー41は、ボルト(図示せず)によってエンジンハウジング46に固定されている。モータカバー41の外部にはボルト44によってコネクタ(図示せず)が取り付けられている。
【0025】
ロータ20は、ステータ10の内周に所定の間隔を介して配置されるインナー型の回転子である。ロータ20は、ロータコア21に永久磁石22が埋め込まれており、ロータコア21がエンドプレート23a、23bに挟み込まれており、ロータコア21を挿通する固定ピン24にてエンドプレート23a、23bが固定されている。エンドプレート23bは、ボルト35によってホイール部材34に固定されている。ホイール部材34は、シャフト32を介してエンジン(図示せず)のクランク軸31にボルト33で固定されている。
【0026】
なお、図1〜4では、ハイブリッドカーに用いられるモータを例に説明したが、これに限られるものではない。
【0027】
次に、本発明の実施形態1に係るモータにおけるステータコアの特性を比較例を用いて説明する。図5は、分割コア間の作用力を示した模式図であり、(A)は本発明の実施例、(B)は比較例1、(C)は比較例2に関するものである。
【0028】
ここでは、ステータコアの特性として磁極変位量比を測定した。サンプルとして、ステータコアの分割面のうち内周寄りの面が当接し外周寄りの面が隙間を有する実施例と、ステータコアの分割面のうち外周寄りの面が当接し内周寄りの面が隙間を有する比較例1と、ステータコアが一体成形された比較例2と、を用意した。なお、実施例、比較例1、および比較例2は、分割面以外の寸法は共通し、同じ測定装置に装着して測定するものとする。ここで、磁極変位量比とは、比較例2に係るステータコアの磁極(ティース部)の変位量を1としたときの比をいう。
【0029】
表1に実施例、比較例1、および比較例2の分割面当接関係および磁極変位量比を示す。
【0030】
【表1】


【0031】
表1の結果から分かるように、磁極変位量比は、比較例2<実施例<比較例1で、特に、実施例の磁極変位量比は、比較例2に対して、微増に抑えることができることがわかる。これは、分割コアに作用する力の分布より説明できる。図5を参照すると、モータとして動作する際に磁極に作用する径方向、周方向の力が作用した場合、実施例(図5(a)参照)は、比較例1(図5(b)参照)よりもステータコアのヨーク厚程度内側でつっぱるため、その径方向の寸法分、曲げ剛性が高くできる。そのため、実施例では、比較例1よりも変位量を小さくできる。
【0032】
なお、分割コアの分割面の構成以外で、磁極変位量を減らすには、コアホルダの剛性アップのため、コアホルダの厚みを増したり、コアホルダにリブを設けたり、また、分割コアとコアホルダの圧入を増やすなどの方法があるが、いずれも、組付け性の悪化、コストアップ、重量増となる。
【0033】
実施形態1によれば、分割コアの分割面において、当接する部位をロータ寄りの部位(内周側)にすることで、ステータコアの剛性が向上し、一体型のステータコアの磁極変位量に近づけることができ、コストアップ、重量を増やすことなく、モータの騒音、振動を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明の実施形態1に係るモータの構成を模式的に示した断面図である。
【図2】本発明の実施形態1に係るモータのステータの構成を模式的に示した軸方向から見たときの平面図である。
【図3】本発明の実施形態1に係るモータのステータコア及びコアホルダの組立体(コイル等を除く)の構成を模式的に示した(A)軸方向から見たときの平面図、及び、(B)X−X´間の拡大断面図である。
【図4】本発明の実施形態1に係るモータのステータコアの構成を模式的に示した軸方向から見たときの部分拡大平面図である。
【図5】分割コア間の作用力を示した模式図であり、(A)は本発明の実施例、(B)は比較例1、(C)は比較例2に関するものである。
【符号の説明】
【0035】
1 モータ
10 ステータ
11 ステータコア
11a ティース部
11b ヨーク部
12 分割コア
12a 凸部(はめ合い部)
12b 凹部(はめ合い部)
13 絶縁部材
14 コイル
15 バスリング
16 コアホルダ
20 ロータ
21 ロータコア
22 永久磁石
23a、23b エンドプレート
24 固定ピン
31 クランク軸
32 シャフト
33 ボルト
34 ホイール部材
35 ボルト
41 モータカバー
42 ボルト
44 ボルト
46 エンジンハウジング
47 回転センサ




 

 


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