(57)【要約】【課題】銅損の増大を招くことなく磁路断面積を拡大できるようにして、モータ損失の低減を図ることのできるモータのステータ構造を提供する。【解決手段】環状のリターンパス部と複数のティース１４ｕ，１４ｖ，１４ｗを備えた３相のステータリング１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗをステータ軸方向に積層する。ティース１４ｕ，１４ｖ，１４ｗに、２相の環状コイル１２Ｕ，１２Ｗをステータ軸方向に蛇行させて係合させる。ティース１４ｕ，１４ｖ，１４ｗのステータ軸方向の端部に、同一ティース上の他の部位に対してステータ円周方向に張り出した磁路拡張部１７，１８を設ける。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のリターンパス部とこのリターンパス部の内周から径方向内側に突出する複数のティースを備えた３相のステータリングがステータ軸方向に積層され、前記各ステータリングのティースがステータ円周方向に所定順序で配列されるとともに、径方向内側の延出端がロータの外周面に対向し、前記ステータリングのティースに、２相の環状コイルがステータ軸方向に蛇行して係合されているモータのステータ構造であって、
前記各ティースのステータ軸方向の端部に、ステータ円周方向に張り出した磁路拡張部が設けられていることを特徴とするモータのステータ構造。
【請求項２】
前記磁路拡張部は、ステータ径方向の外側に向かってステータ円周方向の張り出し量が増大するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータのステータ構造。
【請求項３】
軸方向両側のステータリングの各ティースのステータ軸方向の長さを、軸方向中央のステータリングのティースのステータ軸方向の長さよりも長く設定し、
前記軸方向両側のステータリングの各ティースの径方向内側の延出端のうちの、軸方向の端部コーナーに、切欠き部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のモータのステータ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁路を構成するステータリングが軸方向に３相に積層され、各ステータリングの内周に環状コイルを係止するティースを備えたモータのステータ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両の駆動源等に用いられるモータとして、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相のステータリングが軸方向に積層され、各ステータリングの環状のリターンパス部の内周に突設された複数のティースに、蛇行した２相の環状コイルが係合されたものが知られている。このモータの場合、軸方向両側のステータリングのティースは、リターンパス部に対して軸方向の一側に膨出し、軸方向中央のステータリングのティースは、リターンパス部に対して軸方向両側に膨出している。したがって、３相のステータリングが軸方向に積層された状態において、各ステータリングのティースが円周方向にほぼ整列した状態で配置されることになる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２８０１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、この種のモータのステータにおいては、各ステータリングに磁束が３次元方向に流れることから、３次元磁性材である圧粉磁性材で成形することが有効であることが知られている。しかし、ステータリングを圧粉磁性材で形成する場合には、珪素鋼板で形成する場合に比較して鉄損が大きくなる傾向にあるため、磁路断面積の拡大等の工夫が必要となる。
【０００４】
このため、通常は、ステータリングのリターンパス部やティースの断面積を全体的に増大させることによって鉄損の増大を抑制するようにしているが、ティースのステータ軸方向の長さが長くなると、環状コイルの蛇行幅が長くなり、銅損の増大を招き易くなる。
【０００５】
そこでこの発明は、銅損の増大を招くことなく磁路断面積を拡大できるようにして、モータ損失の低減を図ることのできるモータのステータ構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決する請求項１に記載の発明は、環状のリターンパス部（例えば、後述の実施形態におけるリターンパス部１３ｕ，１３ｖ，１３ｗ）とこのリターンパス部の内周から径方向内側に突出する複数のティース（例えば、後述の実施形態におけるティース１４ｕ，１４ｖ，１４ｗ）を備えた３相のステータリング（例えば、後述の実施形態におけるステータリング１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ）がステータ軸方向に積層され、前記各ステータリングのティースがステータ円周方向に所定順序で配列されるとともに、径方向内側の延出端がロータの外周面に対向し、前記ステータリングのティースに、２相の環状コイル（例えば、後述の実施形態における環状コイル１２Ｕ，１２Ｗ）がステータ軸方向に蛇行して係合されているモータのステータ構造であって、前記各ティースのステータ軸方向の端部に、ステータ円周方向に張り出した磁路拡張部（例えば、後述の実施形態における磁路拡張部１７，１８）が設けられていることを特徴とする。
これにより、各ステータリングのティースは、軸方向の端部においてステータ円周方向に張り出す磁路拡張部によって磁路断面積が拡張される。環状コイルは、磁路拡張部に沿わせて蛇行させても、磁路拡張部の張り出し方向がステータ円周方向であるため、ステータ軸方向の蛇行幅の増大は抑制される。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータのステータ構造において、前記磁路拡張部は、ステータ径方向の外側に向かってステータ円周方向の張り出し量が増大するように形成されていることを特徴とする。
これにより、ロータの外周面に対向するティースの延出端部分で磁路拡張部が円周方向に大きく張り出さなくなる。したがって、各ステータリングのティースは、ロータの外周面に対向する延出端部分において円周方向で相互にオーバーラップしなくなる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のモータのステータ構造において、軸方向両側のステータリングの各ティースのステータ軸方向の長さを、軸方向中央のステータリングのティースのステータ軸方向の長さよりも長く設定し、前記軸方向両側のステータリングの各ティースの径方向内側の延出端のうちの、軸方向の端部コーナーに、切欠き部を設けたことを特徴とする。
これにより、軸方向中央のステータリングの各ティースに設けられた切欠き部によって当該ティースのロータ対向面積を、軸方向両側のステータリングの各ティースのロータ対向面積とほぼ等しく設定することができる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、各ティースのステータ軸方向の端部に、磁路拡張部がステータ円周方向に張り出して設けられているため、環状コイルのステータ軸方向の蛇行幅の増大を招くことなく、各ステータの磁路断面積を拡大することができる。したがって、この発明においては、銅損の増大を招くことなく鉄損を抑制することができるため、モータ損失を確実に低減することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、各ステータリングのティースが、ロータの外周面に対向する延出端部分において円周方向で相互にオーバーラップしなくなるため、延出端部分での磁束の短絡を防止することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、切欠き部によって軸方向中央のステータリングのロータ対向面積を、軸方向両側のステータリングの各ティースのロータ対向面積とほぼ等しく設定することができるため、ロータの円滑な回転を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この明細書において、ステータを構成する環状のステータリングの軸方向に沿う方向を「ステータ軸方向」と呼び、ステータリングの円周方向に沿う方向と径方向に沿う方向を、それぞれ「ステータ円周方向」、「ステータ径方向」と呼ぶものとする。
【００１３】
図１は、この発明を採用したモータのステータ１を示すものである。
この実施形態のモータは、例えば、ハイブリッド車両のエンジンとトランスミッションの間で両者に直結され、モータ動力を、トランスミッションを介して車輪に伝達するとともに、車輪やエンジンの動力を用いて発電を行うのに用いられる。ステータ１は、エンジンブロックに一体に結合されるアルミニウム製のモータハウジングの内部に取り付けられ、その内周側に同軸にロータ（図示せず）が回転可能に配置されている。ロータには、円周方向に沿って複数の永久磁石が取り付けられ、ステータ１は、ロータを回転させるための回転磁界を発生する。
【００１４】
ステータ１は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相のステータリング１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗと、これらに係合されるＵ相とＷ相の環状コイル１２Ｕ，１２Ｗ（電磁コイル）を備えている。Ｕ相とＷ相のステータリング１１Ｕ，１１Ｗは同一構造とされ、軸方向の中央にＶ相のステータリング１１Ｖを挟み込み、相互に向かい合わせにして軸方向に積層されている。
【００１５】
図２は、Ｕ相とＷ相のステータリング１１Ｕ，１１Ｗを示すものであり、図３は、Ｖ相のステータリング１１Ｖを示すものである。
ステータリング１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗは鉄系の圧粉磁性材によって形成され、外周壁をなす円環状のリーンパス部１３ｕ，１３ｖ，１３ｗと、リターンパス部１３ｕ，１３ｖ，１３ｗから径方向内側に突出する複数のティース１４ｕ，１４ｖ，１４ｗと、を備えている。ステータリング１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗは、リターンパス部１３ｕ，１３ｖ，１３ｗが軸方向で積層され、その状態で各ティース１４ｕ，１４ｖ，１４ｗが円周方向に沿って所定の順序で配列されるようになっている。また、各ティース１４ｕ，１４ｖ，１４ｗの径方向内側の端部には、ティース１４ｕ，１４ｖ，１４ｗの一般断面よりも一回り大きく外側に張り出し、ロータの外周面に対峙して磁束の入出が行われる磁極爪１５ｕ，１５ｖ，１５ｗが設けられている。
【００１６】
軸方向両側のステータリング１１Ｕ，１１Ｗの各ティース１４ｕ，１４ｗは、リターンパス部１３ｕ，１３ｗとの連接領域からステータ軸方向の一側に向かって山形状に膨出している。このティース１４ｕ，１４ｗの軸方向の膨出領域は、隣接するステータリング１１Ｖと軸方向でオーバーラップし、他方のステータリング１１Ｗ，１１Ｕの内側領域まで達するようになっている。
一方、軸方向中央のステータリング１１Ｖの各ティース１４ｖは、リターンパス部１３ｖとの連接領域からステータ軸方向の両側に向かって略矩形状に膨出している。このティース１４ｖの軸方向両側の膨出領域は、隣接するステータリング１１Ｕ，１１Ｗと軸方向でオーバーラップするようになっている。
【００１７】
また、環状コイル１２Ｕ，１２Ｗは平角線から成り、線材がそれぞれ所定数周回されて環状の帯として束ねられ、その後にプレス成形によって軸方向に蛇行した波形形状に造形されている。
【００１８】
図４は、ステータ１を内周側から見た状態を示すものであり、図５は、ステータ１の一部を円周方向に沿って切った断面を示すものである。
これらの図に示すように、一方の環状コイル１２Ｕは、Ｕ相のティース１４ｕの膨出部形状に略沿う山形状の蛇行曲げ部１６ｕがティース１４ｕと同数形成され、他方の環状コイル１２Ｗは、同様にＷ相のティース１４ｗの膨出部形状に略沿う山形状の蛇行曲げ部１６ｗがティース１４ｗと同数形成されている。
【００１９】
環状コイル１２Ｕ，１２Ｗは、ステータ１を組み立てる際に蛇行曲げ部１６ｕ，１６ｗを各ステータリング１１Ｕ，１１Ｗのティース１４ｕ，１４ｗに合致させるようにして、ステータリング１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗの内側に組み付けられる。こうしてステータリング１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ内に組み付けられた環状コイル１２Ｕ，１２Ｗは蛇行曲げ部１６ｕ，１６ｗがステータリング１１Ｕ，１１Ｗの山形状の各ティース１４ｕ，１４ｗに沿って配置され、隣接する蛇行曲げ部１６ｕ，１６ｗの間には、軸方向中央のステータリング１１Ｖのティース１４ｖが配置される。これにより、環状コイル１２Ｕ，１２Ｗは、ティース１４ｖの周囲の相反領域にそれぞれ沿って配置される。
【００２０】
両環状コイル１２Ｕ，１２Ｗの蛇行曲げ部１６ｕ，１６ｗは、相手環状コイル１２Ｗ，１２Ｕに対向する側に膨出し、互いに電気角で２４０°の位相差を持つように配置される。そして、両環状コイル１２Ｕ，１２ＷはＶ字状に結線され、互いの位相差が１２０°を成す正弦波で通電されることにより回転磁界を発生する。
【００２１】
ところで、軸方向両側のステータリング１１Ｕ，１１Ｗの各ティース１４ｕ，１４ｗには、ステータ軸方向の一端部（隣接するステータリング１１Ｖと逆側の端部）からステータ円周方向の両側に張り出す板状の磁路拡張部１７が一体に設けられている。この磁路拡張部１７は、ティース１４ｕ，１４ｗの磁極爪１５ｕ，１５ｗよりも一段下がった位置からステータ径方向の外側に向かって張り出し量が連続的に増大し、ステータ径方向の外側の端部がリターンパス部１３ｕ，１３ｗに連接している。これにより、各ティース１４ｕ，１４ｗの磁路断面積はロータに対向する延出端からリターンパス部１３ｕ，１３ｗ側の付根部に向かって漸増している。また、環状コイル１２Ｕ，１２Ｗは各ティース１４ｕ，１４ｗの山形状の膨出部と磁路拡張部１７に沿うようにしてステータリング１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ内に配置されている。
【００２２】
なお、各ティース１４ｕ，１４ｗのロータに対向する延出端のうちの、ステータ軸方向の一端部（隣接するステータリング１１Ｖと逆側の端部）のコーナーにはテーパ状に切り欠かれた切欠き部３０が設けられている。この切欠き部３０は、ティース１４ｕ，１４ｗの延出端のコーナーを切り欠くことにより、磁極爪１５ｕ，１５ｗのロータ対向面積の増大を抑制している。すなわち、この実施形態では、軸方向両側のステータリング１１Ｕ，１１Ｗの軸長を中央のステータリング１１Ｖの軸長よりも長くし、長くした部分に磁路拡張部１７を形成するようにしているため、コーナー部分に切欠き部３０を設けることで、各ティース１４ｕ，１４ｖ，１４ｗのロータ対向面の面積を略同一に調整している。因みに、各ティース１４ｕ，１４ｖ，１４ｗのロータ対向面の面積を略同一にするのはロータの円滑な回転を得るためである。
【００２３】
また、軸方向中央のステータリング１１Ｖの各ティース１４ｖには、ステータ軸方向の両端部からステータ円周方向の片側に張り出す板状の磁路拡張部１８が一体に設けられている。ステータ軸方向両側の磁路拡張部１８はステータ円周方向に臨む相反側の側壁からそれぞれ逆向きに延出し、それぞれ磁極爪１５ｖよりも一段下がった位置からステータ径方向の外側に向かってテーパ状に広がっている。また、各磁路拡張部１８は、隣接するティース１４ｕ，１４ｗの膨出部分の頂部の近傍に向かって延出し、頂部の近傍において２相の環状コイル１２Ｕ，１２Ｗの間に介装されている。
【００２４】
以上のように、このモータのステータ１においては、３相のステータリング１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗの各ティース１４ｕ，１４ｖ，１４ｗのステータ軸方向の端部に円周方向に張り出す板状の磁路拡張部１７，１８が設けられているため、各ティース１４ｕ，１４ｖ，１４ｗの磁路断面積が磁路拡張部１７，１８によって拡大され、各ステータリング１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗにおける鉄損が確実に抑制される。
【００２５】
そして、このステータ１の場合、両側のステータリング１１Ｕ，１１Ｗの磁路拡張部１７がステータ円周方向に張り出して設けられいるため、環状コイル１２Ｕ，１２Ｗを磁路拡張部１７に沿わせるようにしてステータリング１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ内に配置しても環状コイル１２Ｕ，１２Ｗの蛇行幅は増大しない。したがって、このステータ１においては、銅損の増加も抑制することができる。
【００２６】
また、このステータ１においては、各ステータリング１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗの磁路拡張部１７，１８がステータ径方向の外側に向かって張り出し量が増大するようにテーパ状に形成されているため、各ステータリング１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗのティース１４ｕ，１４ｖ，１４ｗをロータに臨む延出端部分で円周方向でオーバーラップさせることなく、ティース１４ｕ，１４ｖ，１４ｗの磁路断面積を拡大することができる。したがって、各ステータリング１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗのティース１４ｕ，１４ｖ，１４ｗがロータに臨む位置で円周方向にオーバーラップすることによる磁束の短絡を防止することができる。
【００２７】
さらに、この実施形態のステータ１の場合、軸方向両側のステータリング１１Ｕ，１１Ｗの磁路拡張部１７がステータ軸方向の両側の端部に配置されているため、環状コイル１２Ｕ，１２Ｗの位置ずれを磁路拡張部１７によって防止できるという利点もある。
【００２８】
なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の一実施形態のステータを示す斜視図。
【図２】同実施形態のＵ相，Ｗ相のステータリングを示す斜視図。
【図３】同実施形態のＶ相のステータリングを示す斜視図。
【図４】同実施形態のステータの図１のＡ矢視に対応する図。
【図５】同実施形態のステータの図１のＢ−Ｂ断面に対応する断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１…ステータ
１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ…ステータリング
１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗ…環状コイル
１３ｕ，１３ｖ，１３ｗ…リターンパス部
１４ｕ，１４ｖ，１４ｗ…ティース
１７，１８…磁路拡張部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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