马达和马达单元的制作方法

1.本发明涉及一种马达和马达单元。本技术基于2019年8月30日申请的日本专利申请特愿第2019-158219号来主张优先权，并将其内容援引于此。


背景技术：

2.近年来，正在大力进行装设于混合动力汽车和电动汽车的马达的开发。这种马达包括：转子；从径向向外侧包围转子的定子；以及收容转子和定子的外壳。在这样的马达中，已知有一种定子从轴向螺合固定于外壳的结构(例如专利文献1)。现有技术文献专利文献
3.专利文献1：日本专利特开2008-253054号公报


技术实现要素：

发明所要解决的技术问题
4.定子产生周期性的磁场，因而以规定的振动模态沿径向振动。本发明人们发现，在径向上，在定子的外周面与外壳的内周面之间主动地设置间隙，可抑制定子的径向振动传递到外壳。然而，当对这样的马达施加意料之外的冲击时，存在如下担忧：定子相对于外壳沿径向偏移，从而产生转子与定子的干涉。
5.鉴于上述问题，本发明的一个形态的目的之一在于提供一种马达和马达单元，即使在对马达施加了冲击的情况下，也能抑制转子与定子的干涉。解决技术问题所采用的技术方案
6.本发明的马达的一个形态包括：马达主体，所述马达主体具有转子和定子，所述转子能以中心轴线为中心旋转，所述定子从径向外侧包围所述转子；以及外壳，所述外壳收容所述马达主体。所述外壳具有筒状部，所述筒状部沿着轴向延伸并收容所述马达主体，且在朝向径向内侧的相向内周面处与所述定子的外周面相向。所述相向内周面的最小内径大于所述定子的外径。所述最小内径与所述定子的外径之差小于所述定子的内径与所述转子的外径之差。
7.此外，本发明的马达单元的一个形态包括：上述马达；以及传递机构，所述传递机构传递所述马达主体的动力并从输出轴输出，所述外壳收容所述传递机构。发明效果
8.根据本发明的一个形态，可提供一种马达和马达单元，即使在对马达施加了冲击的情况下，也能抑制转子与定子的干涉。
附图说明
9.图1是一实施方式的马达单元的概念图。
图2是一实施方式的马达单元的分解图。图3是一实施方式的马达单元的沿着马达轴线的剖视图。图4是沿着图3的i
ⅴ‑iⅴ
线的马达单元的剖视图。
具体实施方式
10.以下，参照附图对本发明实施方式的马达和马达单元进行说明。另外，本发明的范围并不限定于以下实施方式，而是能在本发明的技术思想的范围内任意变更。另外，在以下附图中，为了便于理解各结构，有时会使各结构的比例尺、数量等与实际的结构不同。
11.在以下说明中，以各图所示的实施方式的马达单元10装设在位于水平路面上的车辆上的情况下的位置关系为基础来规定铅垂方向进行说明。此外，在附图中，作为三维直角坐标系，适当地示出xyz坐标系。在xyz坐标系中，z轴方向为铅垂方向。 z侧为铅垂方向上侧，-z侧为铅垂方向下侧。在以下的说明中，将铅垂方向上侧简称为“上侧”，将铅垂方向下侧简称为“下侧”。x轴方向为与z轴方向正交的方向，其为供马达单元10装设的车辆的前后方向。在本实施方式中， x侧为车辆的前侧，-x侧为车辆的后侧。y轴方向为与x轴方向及z轴方向这两个方向正交的方向，其为车辆的左右方向(车宽方向)。在本实施方式中， y侧为车辆的左侧，其为马达轴线j1的轴向一侧。此外，在本实施方式中，-y侧为车辆的右侧，其为马达轴线j1的轴向另一侧。
12.图1是一实施方式的马达单元10的概念图。另外，后述的马达轴线(中心轴线)j1、副轴轴线j3、输出轴线j4是实际上不存在的假想轴线。
13.马达单元10装设于车辆，并通过使车轮旋转来驱动车辆。马达单元10例如装设于电动汽车(ev)。另外，马达单元10只要装设于混合动力汽车(hev)、插电混合动力汽车(phv)等以马达为动力源的车辆即可。
14.如图1所示，马达单元10包括马达9、传递机构5(变速器)和逆变器单元8。
15.马达9是兼备作为电动机的功能和作为发电机的功能的电动发电机。马达9主要作为电动机发挥作用来驱动车辆，在再生时作为发电机发挥作用。马达9是内转子型马达。
16.马达9具有马达主体30和外壳6。马达主体30具有：转子31；以及从马达轴线(中心轴线)j1的径向外侧包围转子31的定子32。
17.转子31能以沿水平方向延伸的马达轴线j1为中心旋转。通过将电力从省略图示的电池供给至定子32，使转子31旋转。转子31与传递机构5的马达驱动轴11连接，使马达驱动轴11旋转。由此，转子31的扭矩被传递至传递机构5。
18.转子31具有转子芯部31a和转子磁体31b。转子芯部31a是将硅钢板层叠而构成的。转子芯部31a是沿轴向延伸的圆柱体。在转子芯部31处固定有省略图示的多个转子磁体31b。多个转子磁体以使磁极交替的方式沿着周向排列。
19.定子32从径向外侧包围转子31。定子32具有定子芯部32a、线圈32b和绝缘件(省略图示)，所述绝缘件夹设在定子芯部32a与线圈32b之间。绝缘件例如是绝缘纸。定子32如后所述固定于外壳6。定子芯部32a从圆环状的轭部的内周面至径向内侧具有多个磁极齿(省略图示)。在磁极齿之间缠绕有线圈线。缠绕于磁极齿的线圈线构成线圈32b。
20.图2是马达单元10的分解图。另外，在图2中省略了逆变器单元8等一部分构件的图示。在定子芯部32a的外周面32c上设置有多个紧固部32d。即，定子32具有多个紧固部32d。
紧固部32d从定子32的外周面32c朝径向外侧突出。紧固部32d沿着轴向延伸至肋上。在本实施方式中，在定子32的外周面32c上设置有三个紧固部32d。三个紧固部32d沿着周向以等间隔排列。
21.紧固部32d设置有沿着轴向延伸的通孔32e。通孔32e在定子芯部32a的轴向一侧的端面和轴向另一侧的端面上开口。通孔32e供将定子32固定于外壳6的固定螺栓69插入。
22.如图1所示，转子31与定子32隔着气隙g在径向上相向。气隙g是沿着轴向大致相等的间隙。此外，气隙g是沿着周向大致相等的间隙。
23.逆变器单元8在逆变器壳体8b中固定于外壳6的外侧面。逆变器单元8具有逆变器8a和收容逆变器8a的逆变器壳体8b。此外，尽管省略图示，但逆变器单元8还具有电路基板和电容器。
24.逆变器8a经由母线(省略图示)与马达主体30连接。逆变器8a经由母线将交流电流供给至马达主体30。由此，逆变器单元8将电力供给至马达主体30。
25.传递机构5将马达主体30的动力传递并从输出轴55输出。传递机构5内置有负责驱动源与被驱动装置之间的动力传递的多个机构。
26.传递机构5具有马达驱动轴11、马达驱动齿轮21、副轴13、副轴齿轮(大齿轮部)23、驱动齿轮(小齿轮部)24、齿圈51、输出轴(车轴)55和差动装置(差速齿轮)50。
27.马达驱动轴11沿着马达轴线j1延伸。马达驱动轴11因马达主体30而旋转。在马达驱动轴11上固定有马达驱动齿轮21。马达驱动齿轮21与副轴齿轮23啮合。
28.副轴齿轮23沿着副轴轴线j3延伸，并固定于副轴13。在副轴13上除了固定有副轴齿轮23以外，还固定有驱动齿轮24。驱动齿轮24与齿圈51啮合。
29.齿圈51固定于差动装置50。齿圈51绕输出轴线j4旋转。齿圈51将经由驱动齿轮24传递的马达主体30的动力传递至差动装置50。
30.差动装置50是用于将从马达主体30输出的扭矩传递至车辆的车轮的装置。差动装置50与一对输出轴55连接。在一对输出轴55上分别安装有车轮。差动装置50具有如下功能：在车辆转弯时吸收左右车轮的速度差，同时向一对输出轴55传递相同扭矩。
31.外壳6收容马达主体30和传递装置5。外壳6例如为通过压铸制造的铝合金制。外壳6的内部被划分为：收容马达主体30的马达室a1；以及收容传递机构5的齿轮室a2。在外壳的内部积存有油o。油o用于传递机构5的润滑，并且用于马达主体30的冷却。
32.如图2所示，外壳6具有第一外壳构件6a、第二外壳构件6b和封堵部6c。
33.第一外壳构件6a具有筒状部61、底部62和侧板部63。即，外壳6具有筒状部61、底部62和侧板部63。
34.筒状部61呈沿着轴向延伸的筒状。筒状部61收容马达主体30。即，在筒状部61的内侧的空间中构成有马达室a1。筒状部61具有朝向径向内侧的相向内周面61a。从轴向观察时，相向内周面61a呈圆形。相向内周面61a是筒状部61的朝向径向内侧的内周面中的、在径向上与定子32的外周面32c相向的区域。即，相向内周面61a是筒状部61的内周面中的、与定子32的外周面32c在轴向上重叠的区域。筒状部61在相向内周面61a处与定子32的外周面32c相向。
35.图3是沿着马达轴线j1的马达单元10的剖视图。图4是沿着图3的i
ⅴ‑iⅴ
线的马达单元10的剖视图。另外，图3的iv-iv线位于定子芯部32a的径向一侧( y侧)。
36.如图3所示，相向内周面61a是随着从轴向一侧( y侧)朝向轴向另一侧(-y侧)而远离马达轴线j1的锥形面。即，相向内周面61a的内径随着从轴向一侧朝向轴向另一侧而变大。因此，相向内周面61a在轴向一侧的端部处内径最小。相向内周面61a的锥形形状作为通过压铸制造外壳6的情况下的脱模锥形发挥功能。
37.相向内周面61a的内径沿着轴向变化。在此，将相向内周面61a的内径中最小的内径称为最小内径d1。在本实施方式中，相向内周面61a的最小内径d1是相向内周面61a的轴向一侧的端部的内径。
38.相向内周面61a的最小内径d1大于定子32的外周面32c的外径d1。因此，在相向内周面61a与定子32的外周面32c之间设置有间隙。定子32由于周期性磁场的影响而以规定的振动模态沿径向振动。根据本实施方式，通过在定子32的外周面32c与相向内周面61a之间设置间隙，能抑制定子32的径向振动传递至外壳6。由此，能抑制定子32的振动传播至外壳6并被外壳6放大而成为噪音的原因。
39.在本实施方式中，最小内径d1与定子32的外周面32c的外径d1之差小于定子32的内径d2与转子31的外径d2之差。定子32的内径d2与转子31的外径d2之差相当于气隙g的径向尺寸。因此，根据本实施方式，相向内周面61a与定子32的外周面32c的径向间隙小于气隙g。因此，即使在由于意料之外的冲击等而使定子32相对于外壳6沿径向移动的情况下，也能抑制定子32的外周面32c与相向内周面61a干涉，从而抑制定子32与转子31干涉。由于转子31绕马达轴线j1旋转，因此，若转子31与定子32干涉，则存在对转子31或定子32造成损伤的担忧。根据本实施方式，即使在对马达9施加了意料之外的冲击的情况下，也能抑制转子31与定子32的干涉，从而能抑制转子31和定子32的损伤。
40.另外，在本实施方式的马达9中，对在相向内周面61a与定子32的外周面32c之间绕马达轴线j1遍及整周地设置间隙的情况进行了说明。然而，只要相向内周面61a的最小内径d1与定子32的外周面32c的外径d1满足上述的关系，则相向内周面61a的周向的一部分也可以与定子32接触。即使在相向内周面61a的周向的一部分与定子32接触的情况下，与周向的整体接触的情况相比，也能抑制振动从定子32向外壳6传播。此外，相向内周面61a中的轴向的一部分区域也可以与定子32接触。轴向的一部分区域例如是相向内周面61a的轴向的整体长度中的三分之一以下。
41.在本实施方式中，最小内径d1是相向内周面61a的轴向一侧( y侧)的端部的内径。本实施方式的定子32在轴向一侧的端部处与固定面62a接触，并通过固定螺栓69固定于外壳6。因此，即使在对定子32的轴向另一侧(-y侧)的端部施加了冲击的情况下，也可通过固定螺栓69的弹性来缓和冲击，定子32不易相对于外壳6沿径向移动。与之相对，在对定子32的轴向一侧( y侧)的端部施加了冲击的情况下，定子32与外壳6的接触面偏移，定子32容易相对于外壳6沿径向移动。根据本实施方式，通过将最小内径d1配置于相向内周面61a的轴向一侧的端部，即使在对马达9施加了意料之外的冲击的情况下，也能有效地抑制转子31与定子32的干涉。
42.如图4所示，在筒状部61的相向内周面61a上设置有朝径向外侧凹陷的多个凹部61b。凹部61b沿着轴向延伸。在凹部61b中收容有紧固部32d。在本实施方式中，在相向内周面61a上设置有与紧固部32d相同数量的三个凹部61b。在三个凹部61b中的一个凹部61b的内部，除了收容有紧固部32d之外，还收容有将定子32与逆变器单元8相连的母线单元40。
43.在凹部61b的内表面与紧固部32d的外周面之间设置有间隙。凹部61b的内表面和紧固部32d间的沿着径向的间隙大于相向内周面61a的最小内径d1与定子32的外径d1之差的一半。最小内径d1与定子32的外径d1之差的一半相当于相向内周面61a与定子32的外周面32c之间的沿着径向的间隙的大小。因此，本实施方式的马达9的紧固部32d的径向外侧的间隙大于定子32的外周面32c的径向外侧的间隙。因此，能简化将马达主体30插入外壳6的马达室a1的组装工序。
44.如图2所示，底部62位于筒状部61的轴向一侧。底部62呈与马达轴线j1正交的板状。底部62覆盖筒状部61的轴向一侧( y侧)的开口。底部62作为划分马达室a1和齿轮室a2的分隔壁发挥作用。底部62设置有沿轴向贯穿并供马达驱动轴11穿过的通孔。
45.如图4所示，底部62的朝向轴向另一侧(-y侧)的面朝向马达室a1侧。在底部62的朝向轴向另一侧的面的一部分处设置有供定子32固定的固定面62a。从轴向观察时，固定面62a位于凹部61b的内侧。在固定面62a上设置有供固定螺栓69螺纹紧固的螺纹孔(省略图示)。定子芯部32a的朝向轴向一侧的面与固定面62a接触。即，定子32在筒状部内部被螺栓固定于底部62的朝向轴向另一侧的面。
46.如图2所示，侧板部63沿着与底部62相同的平面延伸。侧板部63相对于筒状部61朝径向外侧延伸。侧板部63设置有沿轴向贯穿并供输出轴55穿过的通孔。
47.第二外壳构件6b相对于第一外壳构件6a位于轴向一侧( y侧)。第二外壳构件6b固定于第一外壳构件6a。第二外壳构件6b呈朝侧板部63和底部62侧开口的凹形状。第二外壳构件6b的开口被侧板部63和底部62覆盖。在第二外壳构件6b与侧板部63及底部62之间的空间中构成齿轮室a2。第二外壳构件6b设置有沿轴向贯穿并供输出轴55穿过的通孔。
48.封堵部6c相对于第一外壳构件6a位于轴向另一侧(-y侧)。封堵部6c固定于第一外壳构件6a的筒状部61。封堵部6c覆盖筒状部61的轴向另一侧的开口。
49.以上对本发明的实施方式进行了说明，但实施方式中的各结构的组合等为一例，能在不脱离本发明主旨的范围内进行结构的附加、省略、替换及其他变更。而且，本发明并不受实施方式限定。(符号说明)
50.5传递机构；6外壳；9马达；10马达单元；30马达主体；31转子；32定子；32c外周面；32d紧固部；32e通孔；55输出轴；61筒状部；61a相向内周面；
61b凹部；62底部；69固定螺栓；d1、d2外径；d1最小内径；d2内径；j1马达轴线(中心轴线)。