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図面 (8)

課題

必要に応じて調整や再組付けを可能としつつ、ハウジング固定子部材とが簡潔に組み付けられる製造処理の利便性を向上する。

解決手段

第一の回転子軸受けと固定子支持面とを備えているハウジングと、前記固定子支持面に当接する第一の側面と第二の回転子軸受けを有する固定子エンドベルに当接する第二の側面とを有する積層スタックを有している片持ち支持型固定子であって、前記固定子エンドベルを前記ハウジングに取り付けるためのタイロッドにより保持されることを特徴とする片持ち支持型固定子と、この片持ち支持型固定子内部内で前記第一および第一の回転子軸受けにより保持される回転子と、を有する電気モーターを提供する。

概要

背景

電気モーターおよびその他の電気駆動ユニットは、様々な状況で使用される。例えば、車両によっては、電気モーターを1つ以上有し、それにより推進されるものがある。そのようなモーターは、完全な電気自動車等では単独で駆動モードを担い、ハイブリッド自動車等ではその他の駆動モードと組み合わせて使用される。車両によっては、フロントアクスル(front axle,前車軸)とリアアクスル(rear axle,後車軸)を別々の電気モーターを使用して駆動する。

概要

必要に応じて調整や再組付けを可能としつつ、ハウジング固定子部材とが簡潔に組み付けられる製造処理の利便性を向上する。第一の回転子軸受けと固定子支持面とを備えているハウジングと、前記固定子支持面に当接する第一の側面と第二の回転子軸受けを有する固定子エンドベルに当接する第二の側面とを有する積層スタックを有している片持ち支持型固定子であって、前記固定子エンドベルを前記ハウジングに取り付けるためのタイロッドにより保持されることを特徴とする片持ち支持型固定子と、この片持ち支持型固定子内部内で前記第一および第一の回転子軸受けにより保持される回転子と、を有する電気モーターを提供する。

目的

効果

実績

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請求項1

第一の回転子軸受けと、固定子支持面と、を有するハウジングと、前記固定子支持面に当接する第一の側面と、第二の回転子軸受けを有する固定子エンドベルに当接する第二の側面とを有する積層スタックを含んでいる片持ち支持型固定子であって、前記固定子エンドベルを前記ハウジングに取り付けるためのタイロッドにより保持されていることを特徴とする片持ち支持型固定子と、前記片持ち支持型固定子内部内で、前記第一の回転子軸受けおよび第二の回転子軸受けにより保持される回転子と、を備えている電気モーター

請求項2

前記積層スタックの前記第一の側面および第二の側面のいずれかに延びる第一の端と前記固定子支持面と前記固定子エンドベルの内対応するものへと延びる第二の端とを有する少なくとも1本のピンにより、前記片持ち支持型固定子が位置決めされることを特徴とする請求項1に記載の電気モーター。

請求項3

前記ピンの前記第一の端は、前記積層スタックの少なくとも外側積層体打ち抜かれた孔内に延びていることを特徴とする請求項2に記載の電気モーター。

請求項4

前記積層スタックの前記第一の側面および第二の側面のそれぞれにおける複数のピンによって、前記片持ち支持型固定子が位置決めされることを特徴とする請求項2に記載の電気モーター。

請求項5

前記タイロッドは、前記固定子エンドベルの外周に等間隔に位置決めされることを特徴とする請求項1に記載の電気モーター。

請求項6

前記タイロッドは、前記固定子エンドベルに設けられる開口を通過し、前記片持ち支持型固定子の外面に沿って延び、前記固定子支持面において前記ハウジングに取り付けられることを特徴とする請求項1に記載の電気モーター。

請求項7

前記ハウジングと前記固定子エンドベルは鋳造物であることを特徴とする請求項1に記載の電気モーター。

請求項8

前記固定子エンドベル、前記タイロッド、および前記片持ち支持型固定子を覆い、前記ハウジングに取り付けられるシュラウドをさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の電気モーター。

請求項9

前記シュラウドに取り付けられた補強支柱をさらに備えていることを特徴とする請求項8に記載の電気モーター。

請求項10

前記シュラウドは実質的に円筒状であり、前記補強支柱は、前記シュラウドの底面または側面に設けられた少なくとも一対の第一の交差補強支柱を有することを特徴とする請求項9に記載の電気モーター。

請求項11

前記補強支柱は、前記シュラウドの前記底面と前記側面のうち、前記一対の第一の交差補強支柱が設けられていない方に設けられた少なくとも一対の第二の交差補強支柱を有することを特徴とする請求項10に記載の電気モーター。

請求項12

前記シュラウドは、前記電気モーターが生成したトルクに抗するように構成されていることを特徴とする請求項8に記載の電気モーター。

請求項13

固定子支持面を有するハウジングと、片持ち支持型固定子と、前記片持ち支持型固定子を前記固定子支持面に保持する手段と、前記片持ち支持型固定子内に設けられた回転子と、を有する電気モーター。

請求項14

電気モーターを組み立てる方法であって、片持ち支持型固定子の積層スタックの第一の側面がハウジングの固定子支持面に当接するよう、前記片持ち支持型固定子と前記ハウジングとを互いに位置決めする工程と、前記ハウジング内の少なくとも第一の回転子軸受けに保持されるように、回転子を前記片持ち支持型固定子内に設置する工程と、前記回転子が固定子エンドベルの少なくとも第二の回転子軸受けにより保持されるよう、前記固定子エンドベルを前記積層スタックの第二の側面に設置する工程と、前記片持ち支持型固定子を保持するよう、タイロッドを使用して前記固定子エンドベルを前記ハウジングに取り付ける工程と、を備えている方法。

請求項15

少なくとも一つのピンにより、前記ハウジングに対して前記片持ち支持型固定子を位置決めする工程をさらに備えていることを特徴とする請求項14に記載の方法。

請求項16

前記固定子エンドベルを前記ハウジングに取り付ける工程は、前記片持ち支持型固定子の外面に沿って延びるよう、前記タイロッドを前記固定子エンドベルに設けられた開口に通す工程と、前記タイロッドを、前記固定子支持面で前記ハウジングに取り付ける工程と、を備えていることを特徴とする請求項14に記載の方法。

技術分野

0001

本発明は片持ち支持固定子(cantilever stator、片持ち梁ステータ)に関する。

背景技術

0002

電気モーターおよびその他の電気駆動ユニットは、様々な状況で使用される。例えば、車両によっては、電気モーターを1つ以上有し、それにより推進されるものがある。そのようなモーターは、完全な電気自動車等では単独で駆動モードを担い、ハイブリッド自動車等ではその他の駆動モードと組み合わせて使用される。車両によっては、フロントアクスル(front axle,前車軸)とリアアクスル(rear axle,後車軸)を別々の電気モーターを使用して駆動する。

発明が解決しようとする課題

0003

電気モーターは回転子と固定子とを有する。固定子は、変速装置や場合によってはその他部材を収容するハウジングの一部に収容されてもよい。上述のモーターを製造する工程は、固定子を鋳造アルミニウム部品のようなハウジングの部材に密嵌する(closely fitting)段階を含んでもよい。固定子をハウジングの適切な位置に組み付けるため、鋳造されたハウジングを、寸法が広がるよう加熱し、比較的迅速に固定子部材を挿入することが必要となる場合がある。その後ハウジングが冷え収縮することで、部品間が密嵌するのである。

課題を解決するための手段

0004

第1の態様では、電気モーターは、第1の回転子軸受け(first rotor bearing)と固定子支持面とを有するハウジングと、前記固定子支持面に当接する第1の側面と第2の回転子軸受けを有する固定子エンドベルに当接する第2の側面とを有する積層スタックを含んでいる片持ち支持型固定子であって、前記固定子エンドベルを前記ハウジングに取り付けるためのタイロッド(tie rod,前輪連結棒)により保持される片持ち支持型固定子と、前記片持ち支持型固定子内部の中で、前記第1の回転子軸受けおよび第2の回転子軸受けにより保持される回転子とを備えている。

0005

実施形態は、以下の特徴のいずれかまたは全部を含んでもよい。前記積層スタックの前記第1および第2の側面のいずれかに延びる第1の端と、前記固定子支持面と前記固定子エンドベルの内対応するものへと延びる第2の端とを有する、少なくとも1本のピンにより、前記片持ち支持型固定子が位置決めされる。前記ピンの前記第1の端は、前記積層スタックの少なくとも外側積層体打ち抜かれた孔内に延びる。前記積層スタックの前記第1および第2の側面のそれぞれにおける複数のピンにより、前記片持ち支持型固定子は位置決めされる。前記タイロッドは、前記固定子エンドベルの外周に、等間隔に位置決めされる。前記タイロッドは、前記固定子エンドベルに設けられる開口を通過し、前記片持ち支持型固定子の外面に沿って延び、前記固定子支持面において前記ハウジングに取り付けられる。前記ハウジングと前記固定子エンドベルは鋳造物である。前記電気モーターは、前記固定子エンドベル、前記タイロッド、前記片持ち支持型固定子を覆って、前記ハウジングに取り付けられるシュラウド(bucket、覆い)をさらに備えている。前記電気モーターは、前記シュラウドに取り付けられた補強支柱(reinforcement strut)をさらに備えている。前記シュラウドは実質的に円筒状であり、前記補強支柱は、前記シュラウドの底面または側面に設けられた少なくとも一対の第1の交差補強支柱を有する。前記補強支柱は、前記シュラウドの前記底面と前記側面のうち、前記一対の第1の交差補強支柱が設けられていない方に設けられた少なくとも一対の第2の交差補強支柱を有する。前記シュラウドは、前記電気モーターが生成したトルクに抗する(react)ように構成されている。

0006

第2の態様では、電気モーターは、固定子支持面を有するハウジングと、片持ち支持型固定子と、前記片持ち支持型固定子を前記固定子支持面に保持する手段と、前記片持ち支持型固定子内に設けられた回転子とを備えている。

0007

第3の態様では、電気モーターを組み立てる方法は、片持ち支持型固定子の積層スタックの第1の側面がハウジングの固定子支持面に当接するよう、前記片持ち支持型固定子と前記ハウジングとを互いに位置決めする工程と、前記ハウジング内の少なくとも第1の回転子軸受けに保持されるよう、回転子を前記片持ち支持型固定子内に設置する工程と、前記回転子が固定子エンドベルの少なくとも第2の回転子軸受けにより保持されるよう、前記固定子エンドベルを前記積層スタックの第2の側面に設置する工程と、前記片持ち支持型固定子を保持するよう、タイロッドを使用して前記固定子エンドベルを前記ハウジングに取り付ける工程とを含む。

0008

実施形態は、以下の特徴のいずれかまたは全部を含んでもよい。前記方法は、少なくとも1つのピンにより、前記ハウジングに対して前記片持ち支持型固定子を位置決めする工程をさらに含む。前記固定子エンドベルを前記ハウジングに取り付ける工程は、前記片持ち支持型固定子の外面に沿って延びるよう、前記タイロッドを前記固定子エンドベルに設けられた開口に通す工程と、前記タイロッドを、前記固定子支持面で前記ハウジングに取り付ける工程と含む。

図面の簡単な説明

0009

シュラウド(shroud)を有する片持ち支持型固定子付き電気モーターの一例を示す。
シュラウドを外した状態で、図1の電気モーターの一例を示す。
図2の電気モーターの部分分解図である。
図2の電気モーターの側面図である。
図4の電気モーターの斜視図である。
固定子エンドベルが取り外された状態で、図5の電気モーターの一例を示す。
電気モーターを組み立てる方法の一例を示す。

実施例

0010

本稿では、結合手段によりハウジングに取り付けられた片持ち支持型固定子を有する電気モーターの例を説明する。このような構造により、必要に応じて調整や部品の再組付けを可能としつつ、ハウジングと固定子部材とが簡潔に組み付けられる製造処理の利便性が向上される。

0011

図1は、シュラウド102を有する片持ち支持型固定子付きの電気モーター100の一例を示す。図では、片持ち支持型固定子はシュラウドの下に存在し、モーターはさらに、簡略化のため具体的に示さない各種部材を収納するハウジング104も有する。いくつかの実施形態では、変速装置、電力インバータ接触器、冷却システムモーター制御回路が適宜ハウジング内外に設けられている。

0012

シュラウド102は、モーターに対し1つ以上の役割を果たす。いくつかの実施形態では、カバーは、固定子に接触または近接した冷却システムを隔離、または保護する。例えば、冷却システムは固定子の周囲に冷媒(例えば、オイルまたは空気)を循環させるが、カバーによって冷媒を固定子の表面に導きやすくしてもよいし、固定子から流出する液体回収してもよい。いくつかの実施形態では、カバーは、電気モーターが生成したトルクに抗するように構成されているものでもよい。例えば、シュラウドの端部は、1つ以上の取付具106によりフレームまたはその他車両部材に固定されてもよく、それによりカバーに対するトルクはハウジング104内に戻される。

0013

シュラウド102は1つ以上の補強支柱108を有してもよい。1つ以上の支柱は、カバーの外部、内部の少なくとも一方に設けられてもよい。支柱は、シュラウドの製造工程(例えば、成型または鋳造工程)の中で作成されてもよいし、あるいは後に(例えば溶接により)取り付けられてもよい。カバーと支柱は、金属(例えばアルミ)のような任意の十分な強度を有する素材で作成されてもよい。いくつかの実施形態では、1つ以上の交差した補強支柱110が使用される。カバーは交差した補強支柱を底面と側面の少なくとも一方に有してもよい。

0014

シュラウド102は任意の適切な技術によりハウジング104に取り付けられる。いくつかの実施形態では、カバーが取り付けられる際に当接する各部材の端の近傍に、対応する取付具が設けられてもよい。例えば、1つ以上のボルト112を使用してもよい。

0015

図2は、シュラウドがない状態の、図1の電気モーター100の一例を示す。即ち、同図ではモーターは複数のタイロッド202によりハウジング104に取り付けられた固定子エンドベル200を有するよう示される。これにより、片持ち支持型固定子204がハウジングに対して保持される。即ち、ハウジングに対する固定子エンドベルとタイロッド取付具は、固定子をハウジングに固定する補強構造となる。

0016

固定子エンドベルおよびハウジングは適切な技術を使用して製造可能である。いくつかの実施形態では、これら部材の少なくとも一方が、アルミまたはその他金属から鋳造される。例えば鋳造された部材は、その後所定の特徴を提供するよう加工される。固定子それ自体は任意の適切な方法で製造されてもよく、複数の積層体を所望の形状に打ち抜いて、得られた積層体を重ねることで固定子本体を形成してもよい。簡略化のため、各積層体は図示しない。

0017

図3は、図2の電気モーター100の部分分解図を示す。具体的には、ハウジング104、固定子204、固定子エンドベル200、タイロッド202(ここでは6本のロッド)が互いに組み付けられていない状態で示されている。ここで、固定子は両端に固定子エンドターン302を持つ積層スタック300を有する。特に、積層スタックは、ハウジング104に対向する第1の側面304(図中、見えない位置)と、固定子エンドベル200に対向する第2の側面306を形成する。

0018

組付けの際、第1の側面304はハウジング104上の固定子支持面308に当接する。ここで、表面308は平坦で、固定子に対応して全体的に円形となっている。表面308に形成された開口は、固定子の対応する側のエンドターン302が、ハウジング内にある程度(即ち表面308を超えて)侵入できる程度の大きさを持つ。

0019

同様に、組付けの際、第2の側面306は固定子エンドベル200に当接する。したがって、全体的な形状は表面308と異なり得るが、固定子エンドベルの縁も同様に平坦であってもよく、固定子に対応して全体的に円形となってもよい。固定子エンドベルは、固定子に対向する中空の内部を有するため、固定子の対応する側のエンドターン302がある程度エンドベル内に侵入可能である。したがって、タイロッドはエンドベルにより固定子204を挟持する。このようにして固定子が固定子支持面に保持される。

0020

この例では、タイロッド202用の取付具は固定子エンドベル200の外周に等間隔に位置決めされ、固定子に当接するハウジング104の部分にも同様に位置決めされる。いくつかの実施形態では、固定子エンドベルには各タイロッドに対応する開口310が形成されている。例えば、各タイロッドは対応する開口を通過し、固定子の外面(例えば積層スタック300)に沿って延びるようにしてもよい。いくつかの実施形態では、タイロッドの端部はハウジングに取り付けられる。これは任意の適切な技術により可能となる。表面308の開口312内のねじ切り部を使用してもよいが、これに限られない。タイロッドは十分な強度を誇る素材(例えば鋼鉄)から作成される。

0021

図中、ハウジング104は内部に軸受け314を持つ。軸受けは、モーターが組み付けられたとき、回転子軸(図示せず)の一端を保持する位置に設けられる。回転子軸の他端は、例えば後述するような固定子エンドベル200内の、対応する(必ずしも同一形状でなくてもよい)軸受により保持される。したがって、回転子軸により保持される回転子(図示せず)は、軸両端の回転子軸受けにより固定子204内の位置に保持される。

0022

図4は、図2の電気モーター100の側面図である。図示のモーターは、固定子エンドベル200によりハウジング104に対して保持された固定子204を有する。ハウジングにはさらに、別のケース400が取り付けられている。例えば、ハウジング104とケース400とで、モーターの変速装置が設けられる内部空間を形成する。ここで、ケース400には電子機器モジュール402(例えばインバータ)が設けられる。例えば、モジュール402は電気モーターを駆動するため、直流交流変換を実行する。

0023

図5は、図4の電気モーター100の斜視図である。図示のモーターは固定子エンドベル200、固定子204、ハウジング104、ケース400、電子機器モジュール402を有する。ハウジング104および/またはケース400は、1つ以上のホイールシャフトが取り付けられるよう構成されてもよい。いくつかの実施形態では、ハーフシャフト(図示せず)がハウジング内の開口500を介して変速装置に接続されている。同様に、ケース400は、対応するハーフシャフトに対応する開口を反対側に設けてもよい。例えば、それぞれ車軸車輪の1つを駆動する当該2つのハーフシャフトの中間に、作動カムを設けてもよい。

0024

さらに、図示の固定子エンドベル200は、回転子軸504を保持する回転子軸受け502を有する。即ち、エンドベルに保持された軸受けにより、回転子の軸の片側が回転可能に支持される。

0025

図6は、固定子エンドベル200を取り外した状態の、図5の電気モーター100の一例を示す。即ち、図示の回転子軸504には、固定子204内で回転子600が設置されている。さらに、積層スタック300には孔602が形成されている。孔602はエンドベルのピン604とともに使用されるものである。対応するピン606(点線で示す)は固定子支持面の各孔と共に使用される。これら孔とピンは、固定子204、固定子エンドベル、ハウジング104の互いに対する位置と向きを決めるものである。例えば、ピン604はまずエンドベルの対応する開口に部分的に挿入され、その後組付けの際に残りの部分が開口602に挿入されるようにしてもよい。同様に、ピン606はまず積層スタックの反対側の対応する開口に部分的に挿入され、その後組付けの際に残りの部分が固定子支持面308の開口に挿入されるようにしてもよい。いくつかの実施形態では、モーターは固定子周囲に設けられた2つ以上の開口602と、対応するピンを有することで、固定子ならびにエンドベルおよびハウジングの位置を揃えてもよい。例えば、2つ以上の孔は、固定子周辺に一定の間隔で設けられてもよい。

0026

孔とピンは任意の適切な技術を使用して作成されてもよい。いくつかの実施形態では、孔602は製造中の積層体に打ち抜き形成される。例えば、積層体が全て外周上の同一の位置に穴を打ち抜かれてもよい。これにより、積層体が重ねられると、経路ができる(この例を図示する)。また別の例として、積層物最外層の1つ以上の積層体にのみ穴が打ち抜き形成されてもよい。ピンは十分な強度を持つ任意の素材、例えば鋼鉄で形成されてもよい。

0027

図7は、電気モーターを組み立てる方法700の一例を示す。当該方法は様々な任意の状況で実行されてもよい。例えば、最初にモーターを製造する際に実行されてもよいし、その後製造済みのモーターを修理再構築する際に実行されてもよい。上述のいくつかの例(図1〜6)が説明に用いられるが、別種の電気モーターに対しても本方法は実行されてもよい。工程は手動(即ち人間により)、ロボット制御で、あるいはその組み合わせで実行されてもよい。特別に記載または指示しない限り、工程は異なる順序で実行されてもよい。

0028

710では、片持ち支持型固定子が位置決めされる。例えば、片持ち支持型固定子204とハウジング104とは、片持ち支持型固定子の積層スタックの第1の側面30が固定子支持面308に近接するよう互いに対して位置決めされる。

0029

720では、1つ以上のピンと1つ以上の孔が互いに揃えられる。例えば、固定子から延びるピン606を固定子支持面308の孔に挿入してもよい。

0030

730では、回転子が設置される。例えば、回転子600は、ハウジング104内の回転子軸受け314に保持されるよう、片持ち支持型固定子204内に設置されてもよい。

0031

740では、固定子エンドベルが設置される。いくつかの実施形態では、固定子エンドベル200は積層スタックの第2の側面306に対して設置されてもよい。その後、例えば回転子は固定子エンドベル上の回転子軸受け502によっても保持されてもよい。いくつかの実施形態では、固定子エンドベルの設置は、1組以上のピンと孔を合わせることを含む。

0032

750では、1つ以上のタイロッドが挿入される。例えば、タイロッド202は開口310を介して挿入されてもよい。

0033

760では、固定子エンドベルが取り付けられる。いくつかの実施形態では、タイロッド202を固定子支持面308の開口312に取り付けることで、片持ち支持型固定子を規定の場所に保持する。例えばねじ切りされた取付具を使用してもよい。

0034

実施形態によっては、工程の数はより少なく、または多くてもよい。

0035

説明した実施形態の数はあくまで例示であり、その他の実施形態も以下の特許請求の範囲により網羅される。

0036

100 ・・・電気モーター
102 ・・・シュラウド
104 ・・・ハウジング
106 ・・・取付具
108 ・・・補強支柱
108 ・・・交差した補強支柱110
112 ・・・ボルト
200 ・・・固定子エンドベル
202 ・・・タイロッド
204 ・・・固定子
300 ・・・積層スタック
302 ・・・エンドターン
304 ・・・第1の側面
306 ・・・第2の側面
308 ・・・表面
310 ・・・開口
312 ・・・開口

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