JP2004312800A - 複軸多層モータのステータ構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】誘導電流による損失を小さくする、主磁束に対する漏れ磁束の量を少なくする、モータの発生する力によるステータ剛性を高くする、を併せて達成することができる複軸多層モータのステータ構造を提供すること。
【解決手段】ステータＳを挟んで同心円状にインナーロータＩＲとアウターロータＯＲとを配置し、前記ステータＳは、分割された複数のコイル４２付きステータティース４１を円周上に等ピッチ間隔にて位置決めを行う位置決め部材を有する複軸多層モータＭにおいて、前記位置決め部材として、積層鋼板により構成され、円周上に等ピッチ間隔に配置したステータティース４１の嵌合部５５ａを有すると共に、各嵌合部５５ａ，５５ａ間の部材を細く形成したリング状部材５５を用い、前記リング状部材５５を、ステータティース４１の内周位置に設定し、該リング状部材５５の嵌合部５５ａに分割されたステータティース４１を組み付けるようにした。
【選択図】 図７
【解決手段】ステータＳを挟んで同心円状にインナーロータＩＲとアウターロータＯＲとを配置し、前記ステータＳは、分割された複数のコイル４２付きステータティース４１を円周上に等ピッチ間隔にて位置決めを行う位置決め部材を有する複軸多層モータＭにおいて、前記位置決め部材として、積層鋼板により構成され、円周上に等ピッチ間隔に配置したステータティース４１の嵌合部５５ａを有すると共に、各嵌合部５５ａ，５５ａ間の部材を細く形成したリング状部材５５を用い、前記リング状部材５５を、ステータティース４１の内周位置に設定し、該リング状部材５５の嵌合部５５ａに分割されたステータティース４１を組み付けるようにした。
【選択図】 図７
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド駆動ユニット等に適用される複軸多層モータのステータ構造の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステータを挟んで同心円状にインナーロータとアウターロータとが配置される複軸多層モータのステータは、積層鋼鈑により構成されたステータティースにコイルを巻き付けた複数のコイル付きステータティースと、該複数のコイル付きステータティースを円周上に等ピッチ間隔にて位置決めを行う位置決めピンと、ピンによる位置決め状態にて分割されたコイル付きステータティースを両側から挟持する正面側ブラケット部材及び背面側ブラケット部材と、を有する（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１６９４８３号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の複軸多層モータにあっては、ステータティースの位置決めピンがステータティースを保持・固定するブラケット部材と一体に構成されているため、磁束の通り道に位置決めピンが配置されることになり、磁束の変化によって生じる誘導電流による損失が大きくなるという問題があった。また、誘導電流による損失を低減するには、誘導電流を流さないような素材とする必要がある。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、誘導電流による損失を小さくする、主磁束に対する漏れ磁束の量を少なくする、モータの発生する力によるステータ剛性を高くする、を併せて達成することができる複軸多層モータのステータ構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、
ステータを挟んで同心円状にインナーロータとアウターロータとを配置し、前記ステータは、積層鋼鈑により構成されたステータティースにコイルを巻き付けた複数のコイル付きステータティースを円周上に等ピッチ間隔にて位置決めを行う位置決め部材を有する複軸多層モータにおいて、
前記位置決め部材として、積層鋼板により構成され、円周上に等ピッチ間隔に配置したステータティースの嵌合部を有すると共に、各嵌合部間の部材を細く形成したリング状部材を用い、
前記リング状部材を、ステータティースの内周位置、または、ステータティースの外周位置に設定し、該リング状部材の嵌合部に分割されたステータティースを組み付けることを特徴とする。
【０００７】
【発明の効果】
よって、本発明の複軸多層モータのステータ構造にあっては、ステータティースを位置決め保持するリング状部材が積層鋼板で構成されているので、磁束の変化によって生ずる誘導電流が流れにくくなり、誘導電流による損失を小さくすることができる。さらに、各ステータティース間に相当する部分の磁束の通り道が細くなっているので、磁気飽和により一定以上の磁束が通らない構造となるので、主磁束に対する漏れ磁束の量を少なくすることができる。また、位置決め部材がリング状に繋がったリング状部材であるので、モータの発生する力によるステータ剛性を高くすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の複軸多層モータのステータ構造を実現する実施の形態を、図面に示す第１実施例〜第６実施例に基づいて説明する。
【０００９】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
【００１０】
［ハイブリッド駆動ユニットの全体構成］
図１は第１実施例の複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットの全体図であり、図１において、Ｅはエンジン、Ｍは複軸多層モータ、Ｇはラビニョウ型複合遊星歯車列、Ｄは駆動出力機構、１はモータカバー、２はモータケース、３はギヤハウジング、４はフロントカバーである。
【００１１】
前記エンジンＥは、ハイブリッド駆動ユニットの主動力源であり、エンジン出力軸５とラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２リングギヤＲ２とは、回転変動吸収ダンパー６及び多板クラッチ７を介して連結されている。
【００１２】
前記複軸多層モータＭは、外観的には１つのモータであるが２つのモータジェネレータ機能を有する副動力源である。この複軸多層モータＭは、前記モータケース２に固定され、コイルを巻いた固定電機子としてのステータＳと、前記ステータＳの内側に配置し、永久磁石を埋設したインナーロータＩＲと、前記ステータＳの外側に配置し、永久磁石を埋設したアウターロータＯＲと、を同軸上に三層配置することで構成されている。前記インナーロータＩＲに固定の第１モータ中空軸８は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第１サンギヤＳ１に連結され、前記アウターロータＯＲに固定の第２モータ軸９は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２サンギヤＳ２に連結されている。
【００１３】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇは、二つのモータ回転数を制御することにより無段階に変速比を変える無段変速機能を有するハイブリッド変速機である。このラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇは、互いに噛み合う第１ピニオンＰ１と第２ピニオンＰ２を支持する共通キャリヤＣと、第１ピニオンＰ１に噛み合う第１サンギヤＳ１と、第２ピニオンＰ２に噛み合う第２サンギヤＳ２と、第１ピニオンＰ１に噛み合う第１リングギヤＲ１と、第２ピニオンＰ２に噛み合う第２リングギヤＲ２との５つの回転要素を有して構成されている。前記第１リングギヤＲ１とギヤハウジング３との間には多板ブレーキ１０が介装されている。前記共通キャリヤＣには、出力ギヤ１１が連結されている。
【００１４】
前記駆動出力機構Ｄは、出力ギヤ１１と、第１カウンターギヤ１２と、第２カウンターギヤ１３と、ドライブギヤ１４と、ディファレンシャル１５と、ドライブシャフト１６Ｌ，１６Ｒにより構成されている。そして、出力ギヤ１１からの出力回転及び出力トルクは、第１カウンターギヤ１２→第２カウンターギヤ１３→ドライブギヤ１４→ディファレンシャル１５を経過し、ドライブシャフト１６Ｌ，１６Ｒから図外の駆動輪へ伝達される。
【００１５】
すなわち、ハイブリッド駆動ユニットは、前記第２リングギヤＲ２とエンジン出力軸５を多板クラッチ７を介して連結し、前記第１サンギヤＳ１と第１モータ中空軸８とを連結し、前記第２サンギヤＳ２と第２モータ軸９とを連結し、前記共通キャリヤＣに出力ギヤ１１を連結することにより構成されている。
【００１６】
［ハイブリッド変速機の構成］
図２はハイブリッド変速機を示す縦断面図である。図２において、２はモータケース、３はギヤハウジング、４はフロントカバーであり、これらに囲まれたギヤ室３０内にラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇ及び駆動出力機構Ｄが配置されている。
【００１７】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２リングギヤＲ２には、回転変動吸収フライホイールダンパー６と変速機入力軸３１とクラッチドラム３２とを介し、多板クラッチ７の締結時にエンジンＥからの回転駆動トルクが入力される。
【００１８】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第１サンギヤＳ１には、第１モータ中空軸８がスプライン結合され、決められたモータ動作点にしたがって、複軸多層モータＭのインナーロータＩＲから第１トルクと第１回転数が入力される。
【００１９】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２サンギヤＳ２には、第２モータ軸９がスプライン結合され、決められたモータ動作点にしたがって、複軸多層モータＭのアウターロータＯＲから第２トルクと第２回転数が入力される。
【００２０】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第１リングギヤＲ１と、ギヤハウジング３との間には多板ブレーキ１０が設けられ、発進時等において多板ブレーキ１０が締結された時には、第１リングギヤＲ１が停止する。
【００２１】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの共通キャリヤＣには、ステータシャフト４８に対しベアリングを介して回転可能に支持された出力ギヤ１１がスプライン結合されている。
【００２２】
前記駆動出力機構Ｄは、前記出力ギヤ１１と噛み合う第１カウンターギヤ１２と、この第１カウンターギヤ１２のシャフト部に設けられた第２カウンターギヤ１３と、第２カウンターギヤ１３と噛み合うドライブギヤ１４とを有する。そして、第２カウンターギヤ１３とドライブギヤ１４の歯数比により、終減速比が決められる。
【００２３】
前記多板クラッチ７のクラッチピストン３３には、フロントカバー４に形成されたクラッチ圧油路３４により締結圧が供給される。また、前記多板ブレーキ１０のブレーキピストン３５には、フロントカバー４に形成されたブレーキ圧油路３６により締結圧が供給される。前記クラッチピストン３３と前記ブレーキピストン３５は、フロントカバー４の内側で、内周位置にクラッチピストン３３が配置され、その外周位置にブレーキピストン３５が配置される。
【００２４】
また、前記変速機入力軸３１には、軸心油路３７が形成されていて、この軸心油路３７には、フロントカバー４に形成された潤滑油路３８を介して潤滑油が供給される。
【００２５】
［複軸多層モータの構成］
図３は第１実施例のステータ構造が適用された複軸多層モータＭを示す縦断側面図、図４は第１実施例のステータ構造が適用された複軸多層モータＭを示す一部縦断正面図、図５は複軸多層モータＭのステータコイルに印加される複合電流の一例を示す説明図である。図３において、１はモータカバー、２はモータケースであり、これらに囲まれたモータ室１７内にインナーロータＩＲとステータＳとアウターロータＯＲとにより構成された複軸多層モータＭが配置されている。
【００２６】
前記インナーロータＩＲは、その内筒面が第１モータ中空軸８の段差軸端部に対して圧入（或いは焼きばめ）により固定されている。このインナーロータＩＲには、図４に示すように、ロータベース２０に対し磁束形成を考慮した配置によるインナーロータマグネット２１が軸方向に１２本埋設されている。但し、２本が対となってＶ字配置されて同じ極性を示し、３極対としてある。
【００２７】
前記ステータＳは、鋼鈑によるステータプレート４０を軸方向に積層したステータティース４１と、該ステータティース４１に巻き付けられたコイル４２と、ステータＳを軸方向に貫通する冷却用の冷媒路４３と、インナー側ボルト・ナット４４と、アウター側ボルト・ナット４５と、樹脂モールド部４６と、を有して構成されている。そして、ステータＳの正面側端部が、正面側エンドプレート４７とステータシャフト４８とを介し、ボルト８７によりモータケース２に対し固定されている。
【００２８】
前記コイル４２は、コイル数が１８で、図５に示すように、６相コイルを３回繰り返しながら円周上に配置される。そして、前記６相コイル４２に対しては、図外のインバータから給電接続端子５０とバスバー径方向積層体５１と給電コネクタ５２とバスバー軸方向積層体５３を介し、例えば、図５に示すような複合電流が印加される。この複合電流は、アウターロータＯＲとインナーロータＩＲを駆動させるための３相交流と６相交流を複合させたものである。
【００２９】
前記アウターロータＯＲは、その外筒面がアウターロータケース６２に対してロー付け、或いは、接着により固定されている。そして、アウターロータケース６２の正面側には正面側連結ケース６３が固定され、背面側には背面側連結ケース６４が固定されている。そして、この背面側連結ケース６４に第２モータ軸９がスプライン結合されている。このアウターロータＯＲには、図３に示すように、ロータベース６０に対し磁束形成を考慮した配置によるアウターロータマグネット６１が、両端位置に空間を介して軸方向に１２本埋設されている。このアウターロータマグネット６１は、インナーロータマグネット２１と異なり、１本づつ極性が違い、６極対をなしている。
【００３０】
図３において、８０，８１はアウターロータ６をモータケース２及びモータカバー１に支持する一対のアウターロータ支持ベアリングである。８２はインナーロータＩＲをモータケース２に支持するインナーロータ支持ベアリング、８３はアウターロータＯＲに対しステータＳを支持するステータ支持ベアリング、８４は第１モータ中空軸８と第２モータ軸９との間に介装される中間ベアリングである。また、図３において、８５はインナーロータＩＲの回転位置を検出するインナーロータレゾルバ、８６はアウターロータＯＲの回転位置を検出するアウターロータレゾルバである。
【００３１】
［ステータ構造］
図６は第１実施例の複軸多層モータＭにおけるステータ構造を示す断面図であり、図６において、４１はステータティース、４２はコイル、４３は冷媒路、４４はインナー側ボルト・ナット、４５はアウター側ボルト・ナット、４６は樹脂モールド部、４７は正面側エンドプレート、４８はステータシャフト、４９は背面側エンドプレート、５５はリング状部材（位置決め部材）、７０は正面側ブラケット、７１は背面側ブラケット、７２はステータ冷却パイプである。
【００３２】
前記ステータティース４１は、多数の鋼鈑によるステータプレート４０が軸方向に積層されて構成されている。このステータティース４１の外周に、平型銅線によるコイル４２が軸方向に往復するように巻かれる。このコイル４２付きステータティース４１は複数個用意される。
【００３３】
前記正面側ブラケット７０と背面側ブラケット７１は、コイル４２付きステータティース４１の軸方向両端位置に設置され、分割されたコイル４２付きステータティース４１を、インナー側ボルト・ナット４４とアウター側ボルト・ナット４５による締め付け挟持により保持・固定し、前記リング状部材５５に対し分割されたコイル４２付きステータティース４１を嵌合することで円周上に等ピッチ間隔にて位置決めする。
【００３４】
前記正面側エンドプレート４７と背面側エンドプレート４９は、両ブラケット７０，７１の外側に配置され、正面側エンドプレート４７には、ステータシャフト４８が溶接により固定されている。
【００３５】
前記インナー側ボルト・ナット４４とアウター側ボルト・ナット４５は、リング状部材５５に対し嵌合されたコイル４２付きステータティース４１の全体を固定し、ステータＳの骨格構造体を構成する。
【００３６】
前記ステータ冷却パイプ７２は、周方向に隣接するコイル４２付きステータティース４１の間の位置に配置し、両端部が前記正面側ブラケット７０と背面側ブラケット７１に対し支持される。
【００３７】
前記樹脂モールド部４６は、ステータ全体形状に合致する凹型を有する型枠内に、ステータ冷却パイプ７２を支持した骨格構造体を入れ、溶融樹脂を流し込み、溶融樹脂を空間部分に充填することで成形される。
【００３８】
前記ステータティース４１のコイル発熱を冷却するステータ冷却用の冷媒路４３の両端位置には、内面に仕切壁を有する冷媒分配蓋部材９１及び内面に仕切壁を有する冷媒Ｕターン蓋部材９５を、それぞれスナップリング５６，５６を用いて取り付けている。なお、９０は冷媒導入路である。
【００３９】
［ステータティース位置決め構造］
図７は第１実施例の複軸多層モータＭにおいて分割されたステータティースの位置決め構造を示す正面図、図８は第１実施例のリング状部材とコイル付きステータティースを示す図であり、図７及び図８において、４１はステータティース、４２はコイル、５５はリング状部材である。
【００４０】
前記リング状部材５５は、複数のコイル４２付きステータティース４１を円周上に等ピッチ間隔にて位置決めを行う位置決め部材である。このリング状部材５５は、ステータティース４１と同じ板厚で、高磁束密度で、低鉄損の焼結材料により構成した積層鋼板により構成され、積層鋼板同士の固定は、溶接や接着等により行われる。
【００４１】
前記リング状部材５５には、円周上に等ピッチ間隔に配置したステータティース４１の嵌合部５５ａがステータティース４１の数に対応して有する。また、リング状部材５５の各嵌合部５５ａ，５５ａ間の部分には、隣接するステータティース４１間の磁束漏れが少なくなるように、切り欠き部５５ｂを設けることでステータティース連結部５５ｃを細く形成している。この切り欠き部５５ｂにより空いた空間は、ステータ固定のためのインナー側ボルト・ナット４４のボルト穴として利用される。
【００４２】
前記ステータティース４１には、上記リング状部材５５の嵌合部５５ａに嵌め合わせられるための嵌合部４１ａが設けられ、コイル４２が巻かれた後、リング状部材５５に嵌め合わされ、このリング状部材５５の嵌合部５５ａに分割されたステータティース４１を嵌め合わせた状態で、樹脂モールドを施し、リング状部材５５と分割されたステータティース４１を固定するようにしている。
【００４３】
次に、作用を説明する。
【００４４】
［複軸多層モータの基本機能］
２ロータ・１ステータで、アウターロータ磁力線とインナーロータ磁力線との２つの磁力線が作られる複軸多層モータＭを採用したことで、コイル４２及び図外のコイルインバータを２つのインナーロータＩＲとアウターロータＯＲに対し共用できる。そして、インナーロータＩＲに対する３相交流による電流とアウターロータＯＲに対する６相交流による電流を重ね合わせた複合電流を、１つのコイル４２に印加することにより、２つのロータＩＲ，ＯＲをそれぞれ独立に制御することができる。
【００４５】
よって、外観的には、１つの複軸多層モータＭであるが、モータ機能とジェネレータ機能の異種または同種の機能を組み合わせものとして使え、例えば、ロータとステータを持つモータと、ロータとステータを持つジェネレータの２つのものを設ける場合に比べて大幅にコンパクトになり、スペース・コスト・重量の面で有利であると共に、コイル共用化により電流による損失（銅損，スイッチングロス）を防止することができる。
【００４６】
また、複合電流制御のみで（モータ＋ジェネレータ）の使い方に限らず、（モータ＋モータ）や（ジェネレータ＋ジェネレータ）の使い方も可能であるというように、高い選択自由度を持ち、例えば、第１実施例のように、ハイブリッド車の駆動源に採用した場合、これら多数の選択肢の中から車両状態に応じて最も効果的或いは効率的な組み合わせを選択することができる。
【００４７】
［ステータティースの位置決め作用］
分割されたステータティースの位置決め部材として、従来技術のように、ブラケット部材と一体に構成された位置決めピンを採用した場合、磁束の通り道に位置決めピンが配置されることになり、磁束の変化によって生じる誘導電流による損失が大きくなる。この誘導電流による損失を低減するには、誘導電流を流さないような素材とする必要があるが、この場合、強度上の問題やコスト増の問題が新たに生じる。
【００４８】
これに対し、第１実施例では、コイル４２付きステータティース４１の位置決め部材が、積層鋼鈑によるステータティース４１と同様に、積層鋼板によるリング状部材５５により構成されているので、磁束の変化によって生ずる誘導電流が流れにくくなり、誘導電流による損失を小さくすることができる。
【００４９】
さらに、各ステータティース４１，４１間に相当する部分の磁束の通り道であるリング状部材５５のステータティース連結部５５ｃには、切り欠き穴５５ｂを形成することで細くなっているので、磁気飽和により一定以上の磁束が通らない構造となり、主磁束に対する漏れ磁束の量を少なくすることができる。
【００５０】
また、リング状部材５５はリング状に繋がった部材で、分割されたコイル４２付きステータティース４１の周方向に連結するため、分割されたコイル４２付きステータティース４１が周方向に独立に配置される構造と比べた場合、モータの発生する力によるステータ剛性を高くすることができる。
【００５１】
次に、効果を説明する。
第１実施例の複軸多層モータのステータ構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００５２】
（１） ステータＳを挟んで同心円状にインナーロータＩＲとアウターロータＯＲとを配置し、前記ステータＳは、積層鋼鈑により構成されたステータティース４１にコイル４２を巻き付けた複数のコイル４２付きステータティース４１と、該複数のコイル４２付きステータティース４１を円周上に等ピッチ間隔にて位置決めを行う位置決め部材と、を有する複軸多層モータＭにおいて、前記位置決め部材として、積層鋼板により構成され、円周上に等ピッチ間隔に配置したステータティース４１の嵌合部５５ａを有すると共に、各嵌合部５５ａ，５５ａ間の部材を細く形成したリング状部材５５を用い、前記リング状部材５５を、ステータティース４１の内周位置に設定し、該リング状部材５５の嵌合部５５ａに分割されたステータティース４１を組み付けるようにしたため、誘導電流による損失を小さくする、主磁束に対する漏れ磁束の量を少なくする、モータの発生する力によるステータ剛性を高くする、を併せて達成することができる。
【００５３】
（２） 前記リング状部材５５を、高磁束密度で、低鉄損の焼結材料により構成したため、誘導電流による損失を極めて小さく抑えることができる。
【００５４】
（３） 前記リング状部材５５の嵌合部５５ａに分割されたステータティース４１を嵌め合わせた状態で、樹脂モールドを施し、リング状部材５５に分割されたステータティース４１を固定するようにしたため、空間を埋める樹脂モールド部４６の介在により、リング状部材５５と分割されたステータティース４１との高い固定性を達成することができる。
【００５５】
（第２実施例）
この第２実施例は、基本的構造は第１実施例と同様であるが、図９に示すように、リング状部材５５の嵌合部５５ａと分割されたステータティース４１とを、かしめ部５７により固定するようにした例である。なお、他の構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。また、作用についても第１実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００５６】
次に、効果を説明する。
第２実施例の複軸多層モータのステータ構造にあっては、第１実施例の（１），（２），（３）の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００５７】
（４） 前記リング状部材５５の嵌合部５５ａと分割されたステータティース４１とを、かしめにより固定するため、積層鋼板同士の固定を溶接や接着により行う場合に比べ、容易にガタ無く固定することができる。
【００５８】
（第３実施例）
この第３実施例は、基本的構造は第１実施例と同様であるが、リング状部材５５を変形させることで、リング状部材５５の嵌合部５５ａと分割されたステータティース４１とを固定するようにした例である。
【００５９】
すなわち、図１０に示すように、リング状部材５５とステータティース４１とを、正面側ステータ支持部材４７，７０及び背面側ステータ支持部材４９，７１に固定するインナー側ボルト・ナット４４を設け、前記リング状部材５５の各嵌合部５５ａ，５５ａ間にボルト穴として利用する切り欠き穴５５ｂを形成し、該切り欠き穴５５ｂと前記ボルト・ナット４４との間に両側からくさび状カラー５８，５８（くさび形部材）を介装し、前記インナー側ボルト・ナット４４の締め付け力によってリング状部材５５を変形させることで、リング状部材５５の嵌合部５５ａと分割されたステータティース４１とを固定する。そして、前記インナー側ボルト・ナット４４及びくさび状カラー５８は、少なくとも一方を非磁性体により構成している。なお、他の構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。また、作用についても第１実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００６０】
次に、効果を説明する。
第３実施例の複軸多層モータのステータ構造にあっては、第１実施例の（１），（２），（３）の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００６１】
（５） リング状部材５５とステータティース４１とを、正面側ステータ支持部材４７，７０及び背面側ステータ支持部材４９，７１に固定するインナー側ボルト・ナット４４を設け、前記リング状部材５５の各嵌合部５５ａ，５５ａ間にボルト穴として利用する切り欠き穴５５ｂを形成し、該切り欠き穴５５ｂと前記ボルト・ナット４４との間に両側からくさび状カラー５８，５８を介装し、前記インナー側ボルト・ナット４４の締め付け力によってリング状部材５５を変形させることで、リング状部材５５の嵌合部５５ａと分割されたステータティース４１とを固定するようにしたため、積層鋼板同士の固定を溶接や接着により行う場合に比べ、リング状部材５５の嵌合部変形を利用して容易にガタ無く固定することができる。
【００６２】
（６） インナー側ボルト・ナット４４及びくさび状カラー５８のうち、少なくとも一方を非磁性体により構成したため、隣接するステータティース４１，４１間の磁束の通り道を遮断でき、漏れ磁束の量を少なくすることができる。
【００６３】
（第４実施例）
この第４実施例は、基本的構造は第１実施例と同様であるが、外周側でステータティースを連結部材により連結するようにした例である。
【００６４】
すなわち、図１１に示すように、前記リング状部材５５により連結されない外側の隣り合うステータティース４１，４１間に、非磁性・絶縁材料による連結部材５９を設け、リング状部材５５の嵌合部５５ａと分割されたステータティース４１とを固定するようにした。なお、他の構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。また、作用についても第１実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００６５】
次に、効果を説明する。
第４実施例の複軸多層モータのステータ構造にあっては、第１実施例の（１），（２），（３）の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００６６】
（７） リング状部材５５により連結されない外側の隣り合うステータティース４１，４１間に、非磁性・絶縁材料による連結部材５９を設け、リング状部材５５の嵌合部５５ａと分割されたステータティース４１とを固定するようにしたため、１つのステータティース４１は、リング状部材５５の嵌合部５５ａと隣り合う２つの連結部材５９，５９と３点にて、ガタつき無く安定して保持することができる。
【００６７】
（第５実施例）
この第５実施例は、基本的構造は第４実施例と同様であるが、外周側でステータティースを凹凸嵌合される連結部材により連結するようにした例である。
【００６８】
すなわち、図１２に示すように、前記連結部材５９に凸嵌合部５９ａ，５９ａを形成し、前記ステータティース４１に凹嵌合部４１ｂ，４１ｂを形成し、隣り合うステータティース４１，４１間に連結部材５９を嵌合により設けるようにした。なお、他の構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。また、作用についても第１実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００６９】
次に、効果を説明する。
第５実施例の複軸多層モータのステータ構造にあっては、第１実施例の（１），（２），（３）の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００７０】
（８） 連結部材５９に凸嵌合部５９ａ，５９ａを形成し、ステータティース４１に凹嵌合部４１ｂ，４１ｂを形成し、隣り合うステータティース４１，４１間に連結部材５９を嵌合により設けるようにしたため、連結部材５９による隣り合うステータティース４１，４１間の固定性を高めることができる。
【００７１】
（第６実施例）
この第５実施例は、基本的構造は第４実施例と同様であるが、外周側でステータティースを、冷媒パイプを一体に有する連結部材により連結するようにした例である。
【００７２】
すなわち、図１３に示すように、リング状部材５５により連結されない外側の隣り合うステータティース４１，４１間に、非磁性・絶縁材料によるステータ冷却パイプ７２（冷媒パイプ）を一体に有する連結部材５９を設け、リング状部材５５の嵌合部５５ａと分割されたステータティース４１，４１とを固定するようにしている。なお、他の構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。また、作用についても第１実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００７３】
次に、効果を説明する。
第６実施例の複軸多層モータのステータ構造にあっては、第１実施例の（１），（２），（３）の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００７４】
（９） リング状部材５５により連結されない外側の隣り合うステータティース４１，４１間に、非磁性・絶縁材料によるステータ冷却パイプ７２を一体に有する連結部材５９を設け、リング状部材５５の嵌合部５５ａと分割されたステータティース４１，４１とを固定するようにしたため、ステータ冷却パイプ７２の支持性の向上図ることができると共に、冷却性の高い冷媒の大きな流路断面積を確保することができる。
【００７５】
以上、本発明の複軸多層モータのステータ構造を第１実施例〜第６実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７６】
例えば、第１実施例では、ハイブリッド駆動ユニットに適用される複軸多層モータの例を示したが、単独で設置される複軸多層モータや他のシステムに適用される複軸多層モータに対しても本発明のステータ構造を採用することができる。
【００７７】
また、第１実施例〜第６実施例では、リング状部材をステータティースの内周位置に配置した例を示したが、例えば、図１４に示すように、リング状部材５５をステータティース４１の外周位置に配置するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のステータ構造を有する複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットを示す概略全体図である。
【図２】第１実施例の複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットのハイブリッド変速機を示す縦断側面図である。
【図３】第１実施例のステータ構造が適用された複軸多層モータＭを示す縦断側面図である。
【図４】第１実施例のステータ構造が適用された複軸多層モータＭを示す一部縦断正面図である。
【図５】複軸多層モータのステータコイルに印加される複合電流の一例を示す説明図である。
【図６】第１実施例の複軸多層モータＭにおけるステータＳを示す縦断側面図である。
【図７】第１実施例の複軸多層モータＭにおいて分割されたステータティースの位置決め構造を示す正面図である。
【図８】第１実施例のステータティースの位置決め構造におけるリング状部材とコイル付きステータティースを示す図である。
【図９】第２実施例のステータティースの位置決め構造を示す一部正面図である。
【図１０】第３実施例のステータティースの位置決め構造を示す一部正面図及びＡ−Ａ断面図である。
【図１１】第４実施例のステータティースの位置決め構造を示す正面図である。
【図１２】第５実施例のステータティースの位置決め構造を示す正面図である。
【図１３】第６実施例のステータティースの位置決め構造を示す正面図である。
【図１４】リング状部材をステータティースの外周位置に配置したステータティースの位置決め構造を示す正面図である。
【符号の説明】
Ｍ 複軸多層モータ
Ｓ ステータ
ＩＲ インナーロータ
ＯＲ アウターロータ
４１ ステータティース
４１ａ 嵌合部
４１ｂ 凹嵌合部
４２ コイル
４３ 冷媒路
４４ インナー側ボルト・ナット
４５ アウター側ボルト・ナット
４６ 樹脂モールド部
４７ 正面側エンドプレート（ステータ支持部材）
４８ ステータシャフト
４９ 背面側エンドプレート（ステータ支持部材）
５５ リング状部材
５５ａ 嵌合部
５５ｂ 切り欠き穴
５５ｃ ステータティース連結部
５７ かしめ部
５８ くさび状カラー（くさび形部材）
５９ 連結部材
５９ａ 凸嵌合部
７０ 正面側ブラケット（ステータ支持部材）
７１ 背面側ブラケット（ステータ支持部材）
７２ ステータ冷却パイプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド駆動ユニット等に適用される複軸多層モータのステータ構造の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステータを挟んで同心円状にインナーロータとアウターロータとが配置される複軸多層モータのステータは、積層鋼鈑により構成されたステータティースにコイルを巻き付けた複数のコイル付きステータティースと、該複数のコイル付きステータティースを円周上に等ピッチ間隔にて位置決めを行う位置決めピンと、ピンによる位置決め状態にて分割されたコイル付きステータティースを両側から挟持する正面側ブラケット部材及び背面側ブラケット部材と、を有する（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１６９４８３号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の複軸多層モータにあっては、ステータティースの位置決めピンがステータティースを保持・固定するブラケット部材と一体に構成されているため、磁束の通り道に位置決めピンが配置されることになり、磁束の変化によって生じる誘導電流による損失が大きくなるという問題があった。また、誘導電流による損失を低減するには、誘導電流を流さないような素材とする必要がある。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、誘導電流による損失を小さくする、主磁束に対する漏れ磁束の量を少なくする、モータの発生する力によるステータ剛性を高くする、を併せて達成することができる複軸多層モータのステータ構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、
ステータを挟んで同心円状にインナーロータとアウターロータとを配置し、前記ステータは、積層鋼鈑により構成されたステータティースにコイルを巻き付けた複数のコイル付きステータティースを円周上に等ピッチ間隔にて位置決めを行う位置決め部材を有する複軸多層モータにおいて、
前記位置決め部材として、積層鋼板により構成され、円周上に等ピッチ間隔に配置したステータティースの嵌合部を有すると共に、各嵌合部間の部材を細く形成したリング状部材を用い、
前記リング状部材を、ステータティースの内周位置、または、ステータティースの外周位置に設定し、該リング状部材の嵌合部に分割されたステータティースを組み付けることを特徴とする。
【０００７】
【発明の効果】
よって、本発明の複軸多層モータのステータ構造にあっては、ステータティースを位置決め保持するリング状部材が積層鋼板で構成されているので、磁束の変化によって生ずる誘導電流が流れにくくなり、誘導電流による損失を小さくすることができる。さらに、各ステータティース間に相当する部分の磁束の通り道が細くなっているので、磁気飽和により一定以上の磁束が通らない構造となるので、主磁束に対する漏れ磁束の量を少なくすることができる。また、位置決め部材がリング状に繋がったリング状部材であるので、モータの発生する力によるステータ剛性を高くすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の複軸多層モータのステータ構造を実現する実施の形態を、図面に示す第１実施例〜第６実施例に基づいて説明する。
【０００９】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
【００１０】
［ハイブリッド駆動ユニットの全体構成］
図１は第１実施例の複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットの全体図であり、図１において、Ｅはエンジン、Ｍは複軸多層モータ、Ｇはラビニョウ型複合遊星歯車列、Ｄは駆動出力機構、１はモータカバー、２はモータケース、３はギヤハウジング、４はフロントカバーである。
【００１１】
前記エンジンＥは、ハイブリッド駆動ユニットの主動力源であり、エンジン出力軸５とラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２リングギヤＲ２とは、回転変動吸収ダンパー６及び多板クラッチ７を介して連結されている。
【００１２】
前記複軸多層モータＭは、外観的には１つのモータであるが２つのモータジェネレータ機能を有する副動力源である。この複軸多層モータＭは、前記モータケース２に固定され、コイルを巻いた固定電機子としてのステータＳと、前記ステータＳの内側に配置し、永久磁石を埋設したインナーロータＩＲと、前記ステータＳの外側に配置し、永久磁石を埋設したアウターロータＯＲと、を同軸上に三層配置することで構成されている。前記インナーロータＩＲに固定の第１モータ中空軸８は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第１サンギヤＳ１に連結され、前記アウターロータＯＲに固定の第２モータ軸９は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２サンギヤＳ２に連結されている。
【００１３】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇは、二つのモータ回転数を制御することにより無段階に変速比を変える無段変速機能を有するハイブリッド変速機である。このラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇは、互いに噛み合う第１ピニオンＰ１と第２ピニオンＰ２を支持する共通キャリヤＣと、第１ピニオンＰ１に噛み合う第１サンギヤＳ１と、第２ピニオンＰ２に噛み合う第２サンギヤＳ２と、第１ピニオンＰ１に噛み合う第１リングギヤＲ１と、第２ピニオンＰ２に噛み合う第２リングギヤＲ２との５つの回転要素を有して構成されている。前記第１リングギヤＲ１とギヤハウジング３との間には多板ブレーキ１０が介装されている。前記共通キャリヤＣには、出力ギヤ１１が連結されている。
【００１４】
前記駆動出力機構Ｄは、出力ギヤ１１と、第１カウンターギヤ１２と、第２カウンターギヤ１３と、ドライブギヤ１４と、ディファレンシャル１５と、ドライブシャフト１６Ｌ，１６Ｒにより構成されている。そして、出力ギヤ１１からの出力回転及び出力トルクは、第１カウンターギヤ１２→第２カウンターギヤ１３→ドライブギヤ１４→ディファレンシャル１５を経過し、ドライブシャフト１６Ｌ，１６Ｒから図外の駆動輪へ伝達される。
【００１５】
すなわち、ハイブリッド駆動ユニットは、前記第２リングギヤＲ２とエンジン出力軸５を多板クラッチ７を介して連結し、前記第１サンギヤＳ１と第１モータ中空軸８とを連結し、前記第２サンギヤＳ２と第２モータ軸９とを連結し、前記共通キャリヤＣに出力ギヤ１１を連結することにより構成されている。
【００１６】
［ハイブリッド変速機の構成］
図２はハイブリッド変速機を示す縦断面図である。図２において、２はモータケース、３はギヤハウジング、４はフロントカバーであり、これらに囲まれたギヤ室３０内にラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇ及び駆動出力機構Ｄが配置されている。
【００１７】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２リングギヤＲ２には、回転変動吸収フライホイールダンパー６と変速機入力軸３１とクラッチドラム３２とを介し、多板クラッチ７の締結時にエンジンＥからの回転駆動トルクが入力される。
【００１８】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第１サンギヤＳ１には、第１モータ中空軸８がスプライン結合され、決められたモータ動作点にしたがって、複軸多層モータＭのインナーロータＩＲから第１トルクと第１回転数が入力される。
【００１９】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２サンギヤＳ２には、第２モータ軸９がスプライン結合され、決められたモータ動作点にしたがって、複軸多層モータＭのアウターロータＯＲから第２トルクと第２回転数が入力される。
【００２０】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第１リングギヤＲ１と、ギヤハウジング３との間には多板ブレーキ１０が設けられ、発進時等において多板ブレーキ１０が締結された時には、第１リングギヤＲ１が停止する。
【００２１】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの共通キャリヤＣには、ステータシャフト４８に対しベアリングを介して回転可能に支持された出力ギヤ１１がスプライン結合されている。
【００２２】
前記駆動出力機構Ｄは、前記出力ギヤ１１と噛み合う第１カウンターギヤ１２と、この第１カウンターギヤ１２のシャフト部に設けられた第２カウンターギヤ１３と、第２カウンターギヤ１３と噛み合うドライブギヤ１４とを有する。そして、第２カウンターギヤ１３とドライブギヤ１４の歯数比により、終減速比が決められる。
【００２３】
前記多板クラッチ７のクラッチピストン３３には、フロントカバー４に形成されたクラッチ圧油路３４により締結圧が供給される。また、前記多板ブレーキ１０のブレーキピストン３５には、フロントカバー４に形成されたブレーキ圧油路３６により締結圧が供給される。前記クラッチピストン３３と前記ブレーキピストン３５は、フロントカバー４の内側で、内周位置にクラッチピストン３３が配置され、その外周位置にブレーキピストン３５が配置される。
【００２４】
また、前記変速機入力軸３１には、軸心油路３７が形成されていて、この軸心油路３７には、フロントカバー４に形成された潤滑油路３８を介して潤滑油が供給される。
【００２５】
［複軸多層モータの構成］
図３は第１実施例のステータ構造が適用された複軸多層モータＭを示す縦断側面図、図４は第１実施例のステータ構造が適用された複軸多層モータＭを示す一部縦断正面図、図５は複軸多層モータＭのステータコイルに印加される複合電流の一例を示す説明図である。図３において、１はモータカバー、２はモータケースであり、これらに囲まれたモータ室１７内にインナーロータＩＲとステータＳとアウターロータＯＲとにより構成された複軸多層モータＭが配置されている。
【００２６】
前記インナーロータＩＲは、その内筒面が第１モータ中空軸８の段差軸端部に対して圧入（或いは焼きばめ）により固定されている。このインナーロータＩＲには、図４に示すように、ロータベース２０に対し磁束形成を考慮した配置によるインナーロータマグネット２１が軸方向に１２本埋設されている。但し、２本が対となってＶ字配置されて同じ極性を示し、３極対としてある。
【００２７】
前記ステータＳは、鋼鈑によるステータプレート４０を軸方向に積層したステータティース４１と、該ステータティース４１に巻き付けられたコイル４２と、ステータＳを軸方向に貫通する冷却用の冷媒路４３と、インナー側ボルト・ナット４４と、アウター側ボルト・ナット４５と、樹脂モールド部４６と、を有して構成されている。そして、ステータＳの正面側端部が、正面側エンドプレート４７とステータシャフト４８とを介し、ボルト８７によりモータケース２に対し固定されている。
【００２８】
前記コイル４２は、コイル数が１８で、図５に示すように、６相コイルを３回繰り返しながら円周上に配置される。そして、前記６相コイル４２に対しては、図外のインバータから給電接続端子５０とバスバー径方向積層体５１と給電コネクタ５２とバスバー軸方向積層体５３を介し、例えば、図５に示すような複合電流が印加される。この複合電流は、アウターロータＯＲとインナーロータＩＲを駆動させるための３相交流と６相交流を複合させたものである。
【００２９】
前記アウターロータＯＲは、その外筒面がアウターロータケース６２に対してロー付け、或いは、接着により固定されている。そして、アウターロータケース６２の正面側には正面側連結ケース６３が固定され、背面側には背面側連結ケース６４が固定されている。そして、この背面側連結ケース６４に第２モータ軸９がスプライン結合されている。このアウターロータＯＲには、図３に示すように、ロータベース６０に対し磁束形成を考慮した配置によるアウターロータマグネット６１が、両端位置に空間を介して軸方向に１２本埋設されている。このアウターロータマグネット６１は、インナーロータマグネット２１と異なり、１本づつ極性が違い、６極対をなしている。
【００３０】
図３において、８０，８１はアウターロータ６をモータケース２及びモータカバー１に支持する一対のアウターロータ支持ベアリングである。８２はインナーロータＩＲをモータケース２に支持するインナーロータ支持ベアリング、８３はアウターロータＯＲに対しステータＳを支持するステータ支持ベアリング、８４は第１モータ中空軸８と第２モータ軸９との間に介装される中間ベアリングである。また、図３において、８５はインナーロータＩＲの回転位置を検出するインナーロータレゾルバ、８６はアウターロータＯＲの回転位置を検出するアウターロータレゾルバである。
【００３１】
［ステータ構造］
図６は第１実施例の複軸多層モータＭにおけるステータ構造を示す断面図であり、図６において、４１はステータティース、４２はコイル、４３は冷媒路、４４はインナー側ボルト・ナット、４５はアウター側ボルト・ナット、４６は樹脂モールド部、４７は正面側エンドプレート、４８はステータシャフト、４９は背面側エンドプレート、５５はリング状部材（位置決め部材）、７０は正面側ブラケット、７１は背面側ブラケット、７２はステータ冷却パイプである。
【００３２】
前記ステータティース４１は、多数の鋼鈑によるステータプレート４０が軸方向に積層されて構成されている。このステータティース４１の外周に、平型銅線によるコイル４２が軸方向に往復するように巻かれる。このコイル４２付きステータティース４１は複数個用意される。
【００３３】
前記正面側ブラケット７０と背面側ブラケット７１は、コイル４２付きステータティース４１の軸方向両端位置に設置され、分割されたコイル４２付きステータティース４１を、インナー側ボルト・ナット４４とアウター側ボルト・ナット４５による締め付け挟持により保持・固定し、前記リング状部材５５に対し分割されたコイル４２付きステータティース４１を嵌合することで円周上に等ピッチ間隔にて位置決めする。
【００３４】
前記正面側エンドプレート４７と背面側エンドプレート４９は、両ブラケット７０，７１の外側に配置され、正面側エンドプレート４７には、ステータシャフト４８が溶接により固定されている。
【００３５】
前記インナー側ボルト・ナット４４とアウター側ボルト・ナット４５は、リング状部材５５に対し嵌合されたコイル４２付きステータティース４１の全体を固定し、ステータＳの骨格構造体を構成する。
【００３６】
前記ステータ冷却パイプ７２は、周方向に隣接するコイル４２付きステータティース４１の間の位置に配置し、両端部が前記正面側ブラケット７０と背面側ブラケット７１に対し支持される。
【００３７】
前記樹脂モールド部４６は、ステータ全体形状に合致する凹型を有する型枠内に、ステータ冷却パイプ７２を支持した骨格構造体を入れ、溶融樹脂を流し込み、溶融樹脂を空間部分に充填することで成形される。
【００３８】
前記ステータティース４１のコイル発熱を冷却するステータ冷却用の冷媒路４３の両端位置には、内面に仕切壁を有する冷媒分配蓋部材９１及び内面に仕切壁を有する冷媒Ｕターン蓋部材９５を、それぞれスナップリング５６，５６を用いて取り付けている。なお、９０は冷媒導入路である。
【００３９】
［ステータティース位置決め構造］
図７は第１実施例の複軸多層モータＭにおいて分割されたステータティースの位置決め構造を示す正面図、図８は第１実施例のリング状部材とコイル付きステータティースを示す図であり、図７及び図８において、４１はステータティース、４２はコイル、５５はリング状部材である。
【００４０】
前記リング状部材５５は、複数のコイル４２付きステータティース４１を円周上に等ピッチ間隔にて位置決めを行う位置決め部材である。このリング状部材５５は、ステータティース４１と同じ板厚で、高磁束密度で、低鉄損の焼結材料により構成した積層鋼板により構成され、積層鋼板同士の固定は、溶接や接着等により行われる。
【００４１】
前記リング状部材５５には、円周上に等ピッチ間隔に配置したステータティース４１の嵌合部５５ａがステータティース４１の数に対応して有する。また、リング状部材５５の各嵌合部５５ａ，５５ａ間の部分には、隣接するステータティース４１間の磁束漏れが少なくなるように、切り欠き部５５ｂを設けることでステータティース連結部５５ｃを細く形成している。この切り欠き部５５ｂにより空いた空間は、ステータ固定のためのインナー側ボルト・ナット４４のボルト穴として利用される。
【００４２】
前記ステータティース４１には、上記リング状部材５５の嵌合部５５ａに嵌め合わせられるための嵌合部４１ａが設けられ、コイル４２が巻かれた後、リング状部材５５に嵌め合わされ、このリング状部材５５の嵌合部５５ａに分割されたステータティース４１を嵌め合わせた状態で、樹脂モールドを施し、リング状部材５５と分割されたステータティース４１を固定するようにしている。
【００４３】
次に、作用を説明する。
【００４４】
［複軸多層モータの基本機能］
２ロータ・１ステータで、アウターロータ磁力線とインナーロータ磁力線との２つの磁力線が作られる複軸多層モータＭを採用したことで、コイル４２及び図外のコイルインバータを２つのインナーロータＩＲとアウターロータＯＲに対し共用できる。そして、インナーロータＩＲに対する３相交流による電流とアウターロータＯＲに対する６相交流による電流を重ね合わせた複合電流を、１つのコイル４２に印加することにより、２つのロータＩＲ，ＯＲをそれぞれ独立に制御することができる。
【００４５】
よって、外観的には、１つの複軸多層モータＭであるが、モータ機能とジェネレータ機能の異種または同種の機能を組み合わせものとして使え、例えば、ロータとステータを持つモータと、ロータとステータを持つジェネレータの２つのものを設ける場合に比べて大幅にコンパクトになり、スペース・コスト・重量の面で有利であると共に、コイル共用化により電流による損失（銅損，スイッチングロス）を防止することができる。
【００４６】
また、複合電流制御のみで（モータ＋ジェネレータ）の使い方に限らず、（モータ＋モータ）や（ジェネレータ＋ジェネレータ）の使い方も可能であるというように、高い選択自由度を持ち、例えば、第１実施例のように、ハイブリッド車の駆動源に採用した場合、これら多数の選択肢の中から車両状態に応じて最も効果的或いは効率的な組み合わせを選択することができる。
【００４７】
［ステータティースの位置決め作用］
分割されたステータティースの位置決め部材として、従来技術のように、ブラケット部材と一体に構成された位置決めピンを採用した場合、磁束の通り道に位置決めピンが配置されることになり、磁束の変化によって生じる誘導電流による損失が大きくなる。この誘導電流による損失を低減するには、誘導電流を流さないような素材とする必要があるが、この場合、強度上の問題やコスト増の問題が新たに生じる。
【００４８】
これに対し、第１実施例では、コイル４２付きステータティース４１の位置決め部材が、積層鋼鈑によるステータティース４１と同様に、積層鋼板によるリング状部材５５により構成されているので、磁束の変化によって生ずる誘導電流が流れにくくなり、誘導電流による損失を小さくすることができる。
【００４９】
さらに、各ステータティース４１，４１間に相当する部分の磁束の通り道であるリング状部材５５のステータティース連結部５５ｃには、切り欠き穴５５ｂを形成することで細くなっているので、磁気飽和により一定以上の磁束が通らない構造となり、主磁束に対する漏れ磁束の量を少なくすることができる。
【００５０】
また、リング状部材５５はリング状に繋がった部材で、分割されたコイル４２付きステータティース４１の周方向に連結するため、分割されたコイル４２付きステータティース４１が周方向に独立に配置される構造と比べた場合、モータの発生する力によるステータ剛性を高くすることができる。
【００５１】
次に、効果を説明する。
第１実施例の複軸多層モータのステータ構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００５２】
（１） ステータＳを挟んで同心円状にインナーロータＩＲとアウターロータＯＲとを配置し、前記ステータＳは、積層鋼鈑により構成されたステータティース４１にコイル４２を巻き付けた複数のコイル４２付きステータティース４１と、該複数のコイル４２付きステータティース４１を円周上に等ピッチ間隔にて位置決めを行う位置決め部材と、を有する複軸多層モータＭにおいて、前記位置決め部材として、積層鋼板により構成され、円周上に等ピッチ間隔に配置したステータティース４１の嵌合部５５ａを有すると共に、各嵌合部５５ａ，５５ａ間の部材を細く形成したリング状部材５５を用い、前記リング状部材５５を、ステータティース４１の内周位置に設定し、該リング状部材５５の嵌合部５５ａに分割されたステータティース４１を組み付けるようにしたため、誘導電流による損失を小さくする、主磁束に対する漏れ磁束の量を少なくする、モータの発生する力によるステータ剛性を高くする、を併せて達成することができる。
【００５３】
（２） 前記リング状部材５５を、高磁束密度で、低鉄損の焼結材料により構成したため、誘導電流による損失を極めて小さく抑えることができる。
【００５４】
（３） 前記リング状部材５５の嵌合部５５ａに分割されたステータティース４１を嵌め合わせた状態で、樹脂モールドを施し、リング状部材５５に分割されたステータティース４１を固定するようにしたため、空間を埋める樹脂モールド部４６の介在により、リング状部材５５と分割されたステータティース４１との高い固定性を達成することができる。
【００５５】
（第２実施例）
この第２実施例は、基本的構造は第１実施例と同様であるが、図９に示すように、リング状部材５５の嵌合部５５ａと分割されたステータティース４１とを、かしめ部５７により固定するようにした例である。なお、他の構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。また、作用についても第１実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００５６】
次に、効果を説明する。
第２実施例の複軸多層モータのステータ構造にあっては、第１実施例の（１），（２），（３）の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００５７】
（４） 前記リング状部材５５の嵌合部５５ａと分割されたステータティース４１とを、かしめにより固定するため、積層鋼板同士の固定を溶接や接着により行う場合に比べ、容易にガタ無く固定することができる。
【００５８】
（第３実施例）
この第３実施例は、基本的構造は第１実施例と同様であるが、リング状部材５５を変形させることで、リング状部材５５の嵌合部５５ａと分割されたステータティース４１とを固定するようにした例である。
【００５９】
すなわち、図１０に示すように、リング状部材５５とステータティース４１とを、正面側ステータ支持部材４７，７０及び背面側ステータ支持部材４９，７１に固定するインナー側ボルト・ナット４４を設け、前記リング状部材５５の各嵌合部５５ａ，５５ａ間にボルト穴として利用する切り欠き穴５５ｂを形成し、該切り欠き穴５５ｂと前記ボルト・ナット４４との間に両側からくさび状カラー５８，５８（くさび形部材）を介装し、前記インナー側ボルト・ナット４４の締め付け力によってリング状部材５５を変形させることで、リング状部材５５の嵌合部５５ａと分割されたステータティース４１とを固定する。そして、前記インナー側ボルト・ナット４４及びくさび状カラー５８は、少なくとも一方を非磁性体により構成している。なお、他の構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。また、作用についても第１実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００６０】
次に、効果を説明する。
第３実施例の複軸多層モータのステータ構造にあっては、第１実施例の（１），（２），（３）の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００６１】
（５） リング状部材５５とステータティース４１とを、正面側ステータ支持部材４７，７０及び背面側ステータ支持部材４９，７１に固定するインナー側ボルト・ナット４４を設け、前記リング状部材５５の各嵌合部５５ａ，５５ａ間にボルト穴として利用する切り欠き穴５５ｂを形成し、該切り欠き穴５５ｂと前記ボルト・ナット４４との間に両側からくさび状カラー５８，５８を介装し、前記インナー側ボルト・ナット４４の締め付け力によってリング状部材５５を変形させることで、リング状部材５５の嵌合部５５ａと分割されたステータティース４１とを固定するようにしたため、積層鋼板同士の固定を溶接や接着により行う場合に比べ、リング状部材５５の嵌合部変形を利用して容易にガタ無く固定することができる。
【００６２】
（６） インナー側ボルト・ナット４４及びくさび状カラー５８のうち、少なくとも一方を非磁性体により構成したため、隣接するステータティース４１，４１間の磁束の通り道を遮断でき、漏れ磁束の量を少なくすることができる。
【００６３】
（第４実施例）
この第４実施例は、基本的構造は第１実施例と同様であるが、外周側でステータティースを連結部材により連結するようにした例である。
【００６４】
すなわち、図１１に示すように、前記リング状部材５５により連結されない外側の隣り合うステータティース４１，４１間に、非磁性・絶縁材料による連結部材５９を設け、リング状部材５５の嵌合部５５ａと分割されたステータティース４１とを固定するようにした。なお、他の構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。また、作用についても第１実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００６５】
次に、効果を説明する。
第４実施例の複軸多層モータのステータ構造にあっては、第１実施例の（１），（２），（３）の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００６６】
（７） リング状部材５５により連結されない外側の隣り合うステータティース４１，４１間に、非磁性・絶縁材料による連結部材５９を設け、リング状部材５５の嵌合部５５ａと分割されたステータティース４１とを固定するようにしたため、１つのステータティース４１は、リング状部材５５の嵌合部５５ａと隣り合う２つの連結部材５９，５９と３点にて、ガタつき無く安定して保持することができる。
【００６７】
（第５実施例）
この第５実施例は、基本的構造は第４実施例と同様であるが、外周側でステータティースを凹凸嵌合される連結部材により連結するようにした例である。
【００６８】
すなわち、図１２に示すように、前記連結部材５９に凸嵌合部５９ａ，５９ａを形成し、前記ステータティース４１に凹嵌合部４１ｂ，４１ｂを形成し、隣り合うステータティース４１，４１間に連結部材５９を嵌合により設けるようにした。なお、他の構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。また、作用についても第１実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００６９】
次に、効果を説明する。
第５実施例の複軸多層モータのステータ構造にあっては、第１実施例の（１），（２），（３）の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００７０】
（８） 連結部材５９に凸嵌合部５９ａ，５９ａを形成し、ステータティース４１に凹嵌合部４１ｂ，４１ｂを形成し、隣り合うステータティース４１，４１間に連結部材５９を嵌合により設けるようにしたため、連結部材５９による隣り合うステータティース４１，４１間の固定性を高めることができる。
【００７１】
（第６実施例）
この第５実施例は、基本的構造は第４実施例と同様であるが、外周側でステータティースを、冷媒パイプを一体に有する連結部材により連結するようにした例である。
【００７２】
すなわち、図１３に示すように、リング状部材５５により連結されない外側の隣り合うステータティース４１，４１間に、非磁性・絶縁材料によるステータ冷却パイプ７２（冷媒パイプ）を一体に有する連結部材５９を設け、リング状部材５５の嵌合部５５ａと分割されたステータティース４１，４１とを固定するようにしている。なお、他の構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。また、作用についても第１実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００７３】
次に、効果を説明する。
第６実施例の複軸多層モータのステータ構造にあっては、第１実施例の（１），（２），（３）の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００７４】
（９） リング状部材５５により連結されない外側の隣り合うステータティース４１，４１間に、非磁性・絶縁材料によるステータ冷却パイプ７２を一体に有する連結部材５９を設け、リング状部材５５の嵌合部５５ａと分割されたステータティース４１，４１とを固定するようにしたため、ステータ冷却パイプ７２の支持性の向上図ることができると共に、冷却性の高い冷媒の大きな流路断面積を確保することができる。
【００７５】
以上、本発明の複軸多層モータのステータ構造を第１実施例〜第６実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７６】
例えば、第１実施例では、ハイブリッド駆動ユニットに適用される複軸多層モータの例を示したが、単独で設置される複軸多層モータや他のシステムに適用される複軸多層モータに対しても本発明のステータ構造を採用することができる。
【００７７】
また、第１実施例〜第６実施例では、リング状部材をステータティースの内周位置に配置した例を示したが、例えば、図１４に示すように、リング状部材５５をステータティース４１の外周位置に配置するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のステータ構造を有する複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットを示す概略全体図である。
【図２】第１実施例の複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットのハイブリッド変速機を示す縦断側面図である。
【図３】第１実施例のステータ構造が適用された複軸多層モータＭを示す縦断側面図である。
【図４】第１実施例のステータ構造が適用された複軸多層モータＭを示す一部縦断正面図である。
【図５】複軸多層モータのステータコイルに印加される複合電流の一例を示す説明図である。
【図６】第１実施例の複軸多層モータＭにおけるステータＳを示す縦断側面図である。
【図７】第１実施例の複軸多層モータＭにおいて分割されたステータティースの位置決め構造を示す正面図である。
【図８】第１実施例のステータティースの位置決め構造におけるリング状部材とコイル付きステータティースを示す図である。
【図９】第２実施例のステータティースの位置決め構造を示す一部正面図である。
【図１０】第３実施例のステータティースの位置決め構造を示す一部正面図及びＡ−Ａ断面図である。
【図１１】第４実施例のステータティースの位置決め構造を示す正面図である。
【図１２】第５実施例のステータティースの位置決め構造を示す正面図である。
【図１３】第６実施例のステータティースの位置決め構造を示す正面図である。
【図１４】リング状部材をステータティースの外周位置に配置したステータティースの位置決め構造を示す正面図である。
【符号の説明】
Ｍ 複軸多層モータ
Ｓ ステータ
ＩＲ インナーロータ
ＯＲ アウターロータ
４１ ステータティース
４１ａ 嵌合部
４１ｂ 凹嵌合部
４２ コイル
４３ 冷媒路
４４ インナー側ボルト・ナット
４５ アウター側ボルト・ナット
４６ 樹脂モールド部
４７ 正面側エンドプレート（ステータ支持部材）
４８ ステータシャフト
４９ 背面側エンドプレート（ステータ支持部材）
５５ リング状部材
５５ａ 嵌合部
５５ｂ 切り欠き穴
５５ｃ ステータティース連結部
５７ かしめ部
５８ くさび状カラー（くさび形部材）
５９ 連結部材
５９ａ 凸嵌合部
７０ 正面側ブラケット（ステータ支持部材）
７１ 背面側ブラケット（ステータ支持部材）
７２ ステータ冷却パイプ
Claims (9)
- ステータを挟んで同心円状にインナーロータとアウターロータとを配置し、
前記ステータは、積層鋼鈑により構成されたステータティースにコイルを巻き付けた複数のコイル付きステータティースと、該複数のコイル付きステータティースを円周上に等ピッチ間隔にて位置決めを行う位置決め部材と、を有する複軸多層モータにおいて、
前記位置決め部材として、積層鋼板により構成され、円周上に等ピッチ間隔に配置したステータティースの嵌合部を有すると共に、各嵌合部間の部材を細く形成したリング状部材を用い、
前記リング状部材を、ステータティースの内周位置、または、ステータティースの外周位置に設定し、該リング状部材の嵌合部に分割されたステータティースを組み付けることを特徴とする複軸多層モータのステータ構造。 - 請求項１に記載された複軸多層モータのステータ構造において、
前記リング状部材を、高磁束密度で、低鉄損の焼結材料により構成したことを特徴とする複軸多層モータのステータ構造。 - 請求項１または請求項２に記載された複軸多層モータのステータ構造において、
前記リング状部材の嵌合部に分割されたステータティースを嵌め合わせた状態で、樹脂モールドを施し、リング状部材と分割されたステータティースとを固定することを特徴とする複軸多層モータのステータ構造。 - 請求項１または請求項２に記載された複軸多層モータのステータ構造において、
前記リング状部材の嵌合部と分割されたステータティースとを、かしめにより固定することを特徴とする複軸多層モータのステータ構造。 - 請求項１または請求項２に記載された複軸多層モータのステータ構造において、
前記リング状部材とステータティースとを、ステータ支持部材に固定するボルト・ナットを設け、
前記リング状部材の各嵌合部間にボルト穴を形成し、該ボルト穴と前記ボルト・ナットとの間にくさび形部材を介装し、ボルト・ナットの締め付け力によってリング状部材を変形させることで、リング状部材の嵌合部と分割されたステータティースとを固定することを特徴とする複軸多層モータのステータ構造。 - 請求項５に記載された複軸多層モータのステータ構造において、
前記ボルト・ナット、または、くさび形部材、或いは、その両方を非磁性体で構成することを特徴とする複軸多層モータのステータ構造。 - 請求項１または請求項２に記載された複軸多層モータのステータ構造において、
前記リング状部材により連結されない側の隣り合うステータティース間に、非磁性・絶縁材料による連結部材を設け、リング状部材の嵌合部と分割されたステータティースとを固定することを特徴とする複軸多層モータのステータ構造。 - 請求項７に記載された複軸多層モータのステータ構造において、
前記連結部材とステータティースの一方に凸嵌合部を形成し、他方に凹嵌合部を形成し、隣り合うステータティース間に連結部材を嵌合により設けることを特徴とする複軸多層モータのステータ構造。 - 請求項１または請求項２に記載された複軸多層モータのステータ構造において、
前記リング状部材により連結されない側の隣り合うステータティース間に、非磁性・絶縁材料による冷媒パイプを一体に有する連結部材を設け、リング状部材の嵌合部と分割されたステータティースとを固定することを特徴とする複軸多層モータのステータ構造。
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