▶ ヴァレオ、シーメンス、イーオートモーティブ、ジャーマニー、ゲーエムベーハーの特許一覧
特開2022-50356ステータ巻線に対する向上した樹脂充填性を有する電気機械用の構造体
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022050356
(43)【公開日】2022-03-30
(54)【発明の名称】ステータ巻線に対する向上した樹脂充填性を有する電気機械用の構造体
(51)【国際特許分類】
H02K 3/34 20060101AFI20220323BHJP
【ＦＩ】
H02K3/34 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2021150888
(22)【出願日】2021-09-16
(31)【優先権主張番号】20460038.1
(32)【優先日】2020-09-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(71)【出願人】
【識別番号】521219051
【氏名又は名称】ヴァレオ、シーメンス、イーオートモーティブ、ジャーマニー、ゲーエムベーハー
【氏名又は名称原語表記】ＶＡＬＥＯ ＳＩＥＭＥＮＳ ＥＡＵＴＯＭＯＴＩＶＥ ＧＥＲＭＡＮＹ ＧＭＢＨ
(74)【代理人】
【識別番号】100091487
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 行孝
(74)【代理人】
【識別番号】100120031
【弁理士】
【氏名又は名称】宮嶋 学
(74)【代理人】
【識別番号】100127465
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 幸裕
(74)【代理人】
【識別番号】100217836
【弁理士】
【氏名又は名称】合田 幸平
(72)【発明者】
【氏名】トーマス、デルマー
(72)【発明者】
【氏名】レベッカ、ギュンター
(72)【発明者】
【氏名】バルバラ、キルヒナー
(72)【発明者】
【氏名】ミヒャエル、メンツ
(72)【発明者】
【氏名】ローベルト、トミツェゼッカ
【テーマコード（参考）】
5H604
【Ｆターム（参考）】
5H604CC01
5H604CC13
5H604DB02
(57)【要約】 （修正有）
【課題】硬化樹脂の破片が電気機械の内部で制御不能な態様で分散し電気機械の適切な機能が損なわれる可能性を抑制する。
【解決手段】ストッパ（１３）を有するハウジングと、前記ハウジングに配置される前記ステータ（４）と、を備える電気機械用の構造体が記載される。前記ステータ（４）は、ステータ積層体スタック（６）と、ステータ巻線（７）と、前記ステータ積層体スタック（６）の前記軸方向端部に配置されたステータ端部ディスク（８ａ）と、を備える。装着位置において、前記ステータ端部ディスク（８ａ）が配置された前記軸方向端部において、前記ステータ積層体スタック（６）は、前記ハウジングの前記ストッパ（１３）に本体接触する。詳細には、前記ストッパ（１３）は、環状の形状を有するため、径方向隙間（ｂ）が、前記ストッパ（１３）と前記ステータ端部ディスク（８ａ）との間に設けられる。
【選択図】図６
【解決手段】ストッパ（１３）を有するハウジングと、前記ハウジングに配置される前記ステータ（４）と、を備える電気機械用の構造体が記載される。前記ステータ（４）は、ステータ積層体スタック（６）と、ステータ巻線（７）と、前記ステータ積層体スタック（６）の前記軸方向端部に配置されたステータ端部ディスク（８ａ）と、を備える。装着位置において、前記ステータ端部ディスク（８ａ）が配置された前記軸方向端部において、前記ステータ積層体スタック（６）は、前記ハウジングの前記ストッパ（１３）に本体接触する。詳細には、前記ストッパ（１３）は、環状の形状を有するため、径方向隙間（ｂ）が、前記ストッパ（１３）と前記ステータ端部ディスク（８ａ）との間に設けられる。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
－ハウジング（１２）であって、前記ハウジング（１２）の内部においてステータ（４）の軸方向位置を規定するストッパ（１３）を有するハウジング（１２）と、
－前記ハウジング（１２）に配置される前記ステータ（４）であって、ステータ積層体スタック（６）と、前記ステータ積層体スタック（６）に配置されたステータ巻線（７）と、前記ステータ積層体スタック（６）の前記軸方向端部に配置されたステータ端部ディスク（８ａ、８ｂ）と、を備えるステータ（４）と、
を備える、電気機械（１）用の構造体であって、
－前記ステータ端部ディスク（８ａ、８ｂ）が配置された前記軸方向端部において、前記ステータ積層体スタック（６）は、軸方向に前記ステータ積層体スタック（６）に面する領域で、前記ストッパ（１３）に本体接触する、
構造体において、
－前記ストッパ（１３）は、環状の形状を有し、径方向隙間（ｂ）が、前記ストッパ（１３）と前記ステータ端部ディスク（８ａ、８ｂ）との間に設けられる、
ことを特徴とする構造体。
－前記ハウジング（１２）に配置される前記ステータ（４）であって、ステータ積層体スタック（６）と、前記ステータ積層体スタック（６）に配置されたステータ巻線（７）と、前記ステータ積層体スタック（６）の前記軸方向端部に配置されたステータ端部ディスク（８ａ、８ｂ）と、を備えるステータ（４）と、
を備える、電気機械（１）用の構造体であって、
－前記ステータ端部ディスク（８ａ、８ｂ）が配置された前記軸方向端部において、前記ステータ積層体スタック（６）は、軸方向に前記ステータ積層体スタック（６）に面する領域で、前記ストッパ（１３）に本体接触する、
構造体において、
－前記ストッパ（１３）は、環状の形状を有し、径方向隙間（ｂ）が、前記ストッパ（１３）と前記ステータ端部ディスク（８ａ、８ｂ）との間に設けられる、
ことを特徴とする構造体。
【請求項2】
前記ストッパ（１３）と前記ステータ端部ディスク（８ａ、８ｂ）との間の前記径方向隙間（ｂ）および前記ステータ（４）の隙間が、同一の樹脂で充填される、
ことを特徴とする請求項１に記載の構造体。
ことを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項3】
前記隙間（ｂ）の寸法が、ｂ≦２，５ｍｍ、好適にはｂ≦１，５ｍｍである、
ことを特徴とする請求項１に記載の構造体。
ことを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項4】
－ハウジング（１２）を準備するステップであって、前記ハウジング（１２）は、前記ハウジング（１２）の内部においてステータ（４）の軸方向位置を規定するストッパ（１３）を有するステップと、
－ステータ積層体スタック（６）と、前記ステータ積層体スタック（６）に配置されたステータ巻線（７）と、前記ステータ積層体スタック（６）の前記軸方向端部に配置されたステータ端部ディスク（８ａ、８ｂ）と、を備える前記ステータ（４）を準備するステップと、
－前記ステータ（４）を前記ハウジング（１２）に配置するステップであって、前記ステータ端部ディスク（８ａ、８ｂ）が配置された前記軸方向端部において、前記ステータ積層体スタック（６）は、軸方向に前記ステータ積層体スタック（６）に面する領域で、前記ストッパ（１３）に本体接触するステップと、
－前記構造体の内部を樹脂（１５）で満たすステップと、
－前記樹脂（１５）を排出するステップであって、環状の形状を有する前記ストッパ（１３）と前記ステータ端部ディスク（８ａ、８ｂ）との間の径方向隙間（ｂ）が前記樹脂（１５）で充填されたままにするステップと、
－前記樹脂（１５）を硬化させるステップと、
を備える、電気機械（１）用の構造体の製造方法。
－ステータ積層体スタック（６）と、前記ステータ積層体スタック（６）に配置されたステータ巻線（７）と、前記ステータ積層体スタック（６）の前記軸方向端部に配置されたステータ端部ディスク（８ａ、８ｂ）と、を備える前記ステータ（４）を準備するステップと、
－前記ステータ（４）を前記ハウジング（１２）に配置するステップであって、前記ステータ端部ディスク（８ａ、８ｂ）が配置された前記軸方向端部において、前記ステータ積層体スタック（６）は、軸方向に前記ステータ積層体スタック（６）に面する領域で、前記ストッパ（１３）に本体接触するステップと、
－前記構造体の内部を樹脂（１５）で満たすステップと、
－前記樹脂（１５）を排出するステップであって、環状の形状を有する前記ストッパ（１３）と前記ステータ端部ディスク（８ａ、８ｂ）との間の径方向隙間（ｂ）が前記樹脂（１５）で充填されたままにするステップと、
－前記樹脂（１５）を硬化させるステップと、
を備える、電気機械（１）用の構造体の製造方法。
【請求項5】
請求項１～３のいずれか一項に記載の構造体、または請求項４にしたがって作製された構造体、および前記構造体に回転可能に装着されたロータ（３）を特徴とする電気機械（１）。
【請求項6】
少なくとも２つの車軸を有する車両（１６）であって、前記車軸のうちの少なくとも１つが駆動される車両（１６）において、請求項５に記載の電気機械（１）が、少なくとも１つの前記車軸を少なくとも部分的または一時的に駆動するように設けられることを特徴とする車両（１６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気機械用の構造体、このような構造体の製造方法、このような構造体を有する電気機械、およびこのような電気機械を有する車両に関する。
【背景技術】
【0002】
通常、電気機械のステータのステータ巻線にある隙間は、好ましくない環境条件からステータ巻線を保護し、かつステータ巻線にさらなる機械的安定性を提供するように、樹脂で充填される。このため、ハウジングと、その内部に配置されたステータと、を備える構造体が、液体樹脂で充填される。液体樹脂をその後硬化させるが、その前に余分な樹脂を排出する。しかしながら、この排出は、１００％まで機能しないことが多く、樹脂の残滓が不要な場所に残る。このような場所の１つが、ハウジングの内部でステータの軸方向位置を規定するストッパと、ステータ巻線を保護するためにステータ積層体スタックの軸方向端部に配置されたステータ端部ディスクと、の間に形成される隙間である。しかしながら、ステータ巻線の隙間を充填するために使用される硬化樹脂は、その面積が大きくなりすぎると破断しやすくなる。このため、この硬化樹脂の破片が電気機械の内部で制御不能な態様で分散し、電気機械の適切な機能が損なわれる可能性がある。
【発明の概要】
【0003】
したがって、本発明の目的は、電気機械用の改良された構造体、このような構造体の改良された製造方法、このような構造体を有する改良された電気機械、およびこのような電気機械を有する改良された車両を提供することである。特に、前述の問題は、回避されなければならない。
【0004】
本発明の目的は、ハウジングであって、前記ハウジングの内部においてステータの軸方向位置を規定するストッパを有するハウジングと、前記ハウジングに配置される前記ステータであって、ステータ積層体スタックと、前記ステータ積層体スタックに配置されたステータ巻線と、前記ステータ積層体スタックの前記軸方向端部に配置されたステータ端部ディスクと、を備えるステータと、を備える電気機械用の構造体により達成される。装着状態において、前記ステータ端部ディスクが配置された前記軸方向端部において、前記ステータ積層体スタックは、軸方向に前記ステータ積層体スタックに面する領域で、前記ストッパに本体接触する。前記ストッパは、環状の形状を有し、径方向隙間が、前記ストッパと前記ステータ端部ディスクとの間に設けられる。
【0005】
特に、前記ストッパと前記ステータ端部ディスクとの間の前記径方向隙間および前記ステータの隙間が、同一の樹脂で充填される。
【0006】
さらに、本発明の目的は、
－ハウジングを準備するステップであって、前記ハウジングは、前記ハウジングの内部においてステータの軸方向位置を規定するストッパを有するステップと、
－ステータ積層体スタックと、前記ステータ積層体スタックに配置されたステータ巻線と、前記ステータ積層体スタックの前記軸方向端部に配置されたステータ端部ディスクとを備える前記ステータを準備するステップと、
－前記ステータを前記ハウジングに配置するステップであって、前記ステータ端部ディスクが配置された前記軸方向端部において、前記ステータ積層体スタックは、軸方向に前記ステータ積層体スタックに面する領域で、前記ストッパに本体接触するステップと、
－前記構造体の内部を樹脂で満たすステップと、
－前記樹脂を排出するステップであって、環状の形状を有する前記ストッパと前記ステータ端部ディスクとの間の径方向隙間が前記樹脂で充填されたままにするステップと、
－前記樹脂を硬化させるステップと、
を備える、電気機械用の構造体の製造方法により達成される。
－ハウジングを準備するステップであって、前記ハウジングは、前記ハウジングの内部においてステータの軸方向位置を規定するストッパを有するステップと、
－ステータ積層体スタックと、前記ステータ積層体スタックに配置されたステータ巻線と、前記ステータ積層体スタックの前記軸方向端部に配置されたステータ端部ディスクとを備える前記ステータを準備するステップと、
－前記ステータを前記ハウジングに配置するステップであって、前記ステータ端部ディスクが配置された前記軸方向端部において、前記ステータ積層体スタックは、軸方向に前記ステータ積層体スタックに面する領域で、前記ストッパに本体接触するステップと、
－前記構造体の内部を樹脂で満たすステップと、
－前記樹脂を排出するステップであって、環状の形状を有する前記ストッパと前記ステータ端部ディスクとの間の径方向隙間が前記樹脂で充填されたままにするステップと、
－前記樹脂を硬化させるステップと、
を備える、電気機械用の構造体の製造方法により達成される。
【0007】
また、本発明の目的は、上述の種類の構造体、または上に開示されたように作製された構造体、および前記構造体に回転可能に装着されたロータを有する電気機械により達成される。
【0008】
最後に、本発明の目的は、少なくとも２つの車軸を有する車両であって、前記車軸のうちの少なくとも１つが上に開示されたような電気機械により少なくとも部分的または一時的に駆動される車両により達成される。
【0009】
上述の対策により、ストッパとステータ端部ディスクとの間に、実質的に一定の厚さを有する径方向隙間が提供される。これに対し、従来技術の設計では、ストッパとステータ端部ディスクとの間の隙間の厚さは一定ではない。なぜならば、ストッパが環状でなく、局所的なストッパのみが代わりに使用されるからである。したがって、提案された対策のいずれでも樹脂の完全な排出は保証できないが、硬化した樹脂の大きいクラスターが存在しないため、硬化した樹脂が破損することはない。このため、樹脂の破片が電気機械に入り込まないため、上述の問題が回避される。
【0010】
有利には、前記ストッパと前記ステータ端部ディスクとの間の前記隙間の寸法が、ｂ≦２，５ｍｍ、特にｂ≦１，７ｍｍ、好適にはｂ≦１，５ｍｍである。このようにして、硬化した樹脂の破損が確実に回避され得る。
【0011】
以下に、本発明を特定の実施形態を参照してより詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
概して、同一の部品または類似の部品は、同一／類似の名称と参照符号で示される。本明細書で開示される特徴は、それぞれ同一／類似の名称と参照符号を有する部品に適用される。配向や相対的位置（上、下、横等）の表示は、関連する図面に関してのものであり、配向および／または相対的な位置の表示は、場合に応じて異なる図面において改める必要がある。
【0014】
図１は、電気機械１を概略的に示す半断面図である。電気機械１は、ロータ３が装着されたシャフト２を備えている。シャフト２は、（ボール）ベアリング５ａ、５ｂによって回転軸Ｂを中心としてステータ４に対して回転可能に装着されている。ロータ３は、特に、図１で詳細に示さないロータ積層体、およびロータ磁石またはロータ巻線を備えている。ステータ４は、特に、ステータ積層体スタック６を形成するステータ積層体（同様に図１で詳細に示さない）、およびステータ巻線７を備えている。さらに、ステータ４は、ステータ巻線７を保護するステータ端部ディスク８ａ、８ｂを備えている。これらのステータ端部ディスク８ａ、８ｂは、環状の形状を有し得るとともに、プラスチックから構成され得る。
【0015】
図１に示す例において、第１ベアリング５ａは第１ハウジング部９に配置され、第２ベアリング５ｂは第２ハウジング部１０に配置されている。さらに、ステータ４を収容する中央ハウジング部１１が、第１ハウジング部９と第２ハウジング部１０との間に配置されている。第１ハウジング部９、第２ハウジング部１０、および中央ハウジング部１１は、モータハウジング１２の一部である。
【0016】
ハウジング１２の内部でステータ４の軸方向位置を規定するように、中央ハウジング部１１は、ストッパ１３を備えている。このため、ステータ積層体スタック６は、その装着位置において、ストッパ１３と本体接触している。詳細には、ステータ端部ディスク８ａが配置された軸方向端部において、ステータ積層体スタック６は、軸方向にステータ積層体スタック６に面する領域で、ストッパ１３と本体接触している。
【0017】
図２は、ステータ巻線７を省略したステータ積層体スタック６の正面図である。したがって、図２では、ステータ巻線７を受容するステータ積層体スタック６の溝１４が見えている。さらに、図２は、断面図に関する平面ＣＣを示す。
【0018】
図３～図６は、ハウジング（厳密には、中央ハウジング部１１を備えるハウジング）とステータ４とを備える電気機械１用の構造体の作製プロセスを概略的に示す。構造体の作製のために、構造体を図１に対して９０°回転させたことにより、回転軸Ｂが鉛直方向に配向されている。図３～図６は、平面ＣＣに沿った半断面図を示す。
【0019】
図３は、ステータ４を下側から中央ハウジング部１１内に移動させた状態を示す。
【0020】
図４は、ステータ端部ディスク８ａが配置された軸方向端部において、ステータ積層体スタック６が、軸方向にステータ積層体スタック６に面する領域で、ストッパ１３に本体接触した状態を示す。これが、ステータ積層体スタック６の最終軸方向位置である。図４に詳細に示すように、ストッパ１３は、環状の形状を有しているため、ストッパ１３とステータ端部ディスク８ａとの間に径方向隙間ｂが設けられる。
【0021】
図５に示す次の作製ステップにおいて、構造体の内部が液体樹脂１５で満たされる。この主要な理由は、ステータ巻線７の隙間を充填し、これらを樹脂１５に浸漬することで、ステータ巻線７を好ましくない環境条件から保護するとともに、ステータ巻線７の機械的安定性を向上させることである。しかしながら、図示のように、構造体の他の部分も同様に樹脂１５に浸漬される。
【0022】
次の作製ステップにおいて、樹脂１５を再び排出させる。樹脂１５が排出された後の状態を図６に示す。図示のように、ストッパ１３とステータ端部ディスク８ａとの間の径方向隙間ｂは、樹脂１５で充填されたままである。最後に、樹脂１５を硬化させる。
【0023】
ここで、電気機械１用の前記構造体の製造方法を要約する。本製造方法は、
－ハウジング１２を準備するステップであって、ハウジング１２は、ハウジング１２の内部においてステータ４の軸方向位置を規定するストッパ１３を有する（詳細には、ハウジング１２の中央ハウジング部１１のみが図３～図６では準備されている）ステップと、
－ステータ積層体スタック６と、ステータ積層体スタック６に配置されたステータ巻線７と、ステータ積層体スタック６の軸方向端部に配置されたステータ端部ディスク８ａと、を備えるステータ４を準備するステップと、
－ステータ４をハウジング１２に配置するステップであって、ステータ端部ディスク８ａが配置された軸方向端部において、ステータ積層体スタック６は、軸方向にステータ積層体スタック６に面する領域で、ストッパ１３に本体接触するステップと、
－構造体の内部を樹脂１５で満たすステップと、
－樹脂１５を排出するステップであって、環状の形状を有するストッパ１３とステータ端部ディスク８ａとの間の径方向隙間ｂは樹脂１５で充填されたままにするステップと、
－樹脂１５を硬化させるステップと、
を備える。
－ハウジング１２を準備するステップであって、ハウジング１２は、ハウジング１２の内部においてステータ４の軸方向位置を規定するストッパ１３を有する（詳細には、ハウジング１２の中央ハウジング部１１のみが図３～図６では準備されている）ステップと、
－ステータ積層体スタック６と、ステータ積層体スタック６に配置されたステータ巻線７と、ステータ積層体スタック６の軸方向端部に配置されたステータ端部ディスク８ａと、を備えるステータ４を準備するステップと、
－ステータ４をハウジング１２に配置するステップであって、ステータ端部ディスク８ａが配置された軸方向端部において、ステータ積層体スタック６は、軸方向にステータ積層体スタック６に面する領域で、ストッパ１３に本体接触するステップと、
－構造体の内部を樹脂１５で満たすステップと、
－樹脂１５を排出するステップであって、環状の形状を有するストッパ１３とステータ端部ディスク８ａとの間の径方向隙間ｂは樹脂１５で充填されたままにするステップと、
－樹脂１５を硬化させるステップと、
を備える。
【0024】
特に、ストッパ１３とステータ端部ディスク８ａとの間の径方向隙間ｂ、およびステータ４の隙間が、同一の樹脂１５で充填される。このため、対策を講じないと問題が生じる可能性がある。この理由は、樹脂１５は、ステータ巻線７の隙間を充填するというその主要な機能を提供するための特性のために、隙間が大き過ぎると破損しやすいということである。このため、硬化した樹脂１５の破片が電気機械１の内部で制御不能な態様で分散し、電気機械１の適切な機能を損なう可能性がある。また、樹脂１５を排出する際に、ストッパ１３とステータ端部ディスク８ａとの間の径方向隙間ｂを完全に空にするように処理することは困難で不可能である。それどころか、樹脂１５の残滓が隙間ｂに残り、上述の問題を引き起こし得ることが試験により判明している。
【0025】
そこで、第一に、ストッパ１３が環状の形状を有していることにより、ストッパ１３とステータ端部ディスク８ａとの間に、一定の厚さを有する径方向隙間ｂが提供されることが有利である。これに対し、従来技術の設計では、ストッパとステータ端部ディスクとの間の隙間の厚さは一定ではない。なぜならば、ストッパが環状でなく、局所的なストッパのみが代わりに使用されることが通常だからである。
【0026】
第二に、隙間ｂの寸法は、ｂ≦２，５ｍｍ、特にｂ≦１，６ｍｍ、好適にはｂ≦１，５ｍｍであると有利である。このようにすると、ストッパ１３とステータ端部ディスク８ａとの間の径方向隙間ｂに残る樹脂１５は十分に少ないので、破損することがない。したがって、硬化した樹脂１５の破片が、電気機械１の他の領域に制御不能な態様で入り込むことがない。
【0027】
したがって、提案された対策により、上述の問題を回避する簡単かつ確実な方法が提供される。
【0028】
最後に、図７は、提案された電気機械１を備えた、本例では２つの車軸を有する車両１６を概略的に示している。詳細には、車両１６は、ギア１７およびデフギア１８に接続された電気機械１を備えている。車両１６は、さらに、デフギア１８に接続された半軸１９と、半軸１９に接続された車輪２０と、を備えている。電気機械１は、本例において車軸の一方を駆動することによって、車両１６を少なくとも部分的または一時的に推進するように設けられている。
【0029】
さらに、本発明は、本明細書に開示された実施形態に限定されるものではなく、異なる変形例を組み合わせることが可能であることに留意されたい。実際に、構造体、電気機械、および車両１６は、図面に示すものより多い、または少ない部品を有し得る。さらに、本明細書は、別の独立した発明の主題を包含し得る。
【0030】
「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、他の要素を排除せず、冠詞「ａ／ａｎ」の使用は複数を排除しないことにも留意すべきである。また、異なる実施形態に関連して記載されている要素を組み合わせてもよい。また、特許請求の範囲における参照符号は、特許請求の範囲を限定するものと解釈されるべきではないことにも留意すべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【外国語明細書】