(57)【要約】【課題】軸方向寸法を短縮化することができる回転電機ユニットの配置構造を提供することにある。【解決手段】第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂは、互いの複数のコイルセグメント２３の脚部２１の先端部２１ｂが、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂのステータコア１３Ａ、１３Ｂ間に位置するように配置される。第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂの一方のコイルセグメント２３の脚部２１の先端部２１ｂは、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂの他方の周方向において隣接するコイルセグメント２３の脚部２１の先端部２１ｂ間に位置すると共に、径方向から見て軸方向においてオーバーラップしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のステータを有する第１の回転電機と、第２のステータを有する第２の回転電機と、を有し、
前記第１及び第２のステータはそれぞれ、一対の脚部と連結部によりＵ字状に構成されるコイルセグメントを、ステータコアのスロット内に挿入し、前記連結部の配置される側と反対側に突出する突出部分を、前記スロット内で径方向に隣接する前記脚部同士の曲げ方向が互いに逆となるようにして、該ステータコアの周方向に折り曲げ、前記周方向一方側に捻られた脚部の先端部と、前記対応するコイルセグメントの前記周方向一方側と反対側に捻られた脚部の先端部とを接合する構成を有したコイルを備える、回転電機ユニットの配置構造であって、
前記第１及び第２のステータは、互いの前記複数のコイルセグメントの脚部の先端部が、前記第１及び第２のステータの前記ステータコア間に位置するように配置され、
前記第１及び第２のステータの一方の前記コイルセグメントの脚部の先端部は、前記第１及び第２のステータの他方の周方向において隣接する前記コイルセグメントの脚部の先端部間に位置すると共に、径方向から見て軸方向においてオーバーラップしていることを特徴とする回転電機ユニットの配置構造。
【請求項２】
前記第１のステータと前記第２のステータは、最外周に位置する前記コイルセグメントの脚部の突出部分の折り曲げ方向が、周方向において互いに逆であることを特徴とする請求項１に記載の回転電機ユニットの配置構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機ユニットの配置構造に関し、特に、第１及び第２の回転電機が軸方向に対向配置された回転電機ユニットの配置構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車やハイブリッド自動車等の回転電機を動力源として備えた車両が開発されている。特に、ハイブリッド自動車では、エンジンとの共存や、居住性確保のために、回転電機のモジュールをより省スペースにすることが強く要望されている。このようなモジュールの一形態として、複数の回転電機の回転軸方向を揃えて、かつ、複数の回転電機をロータ回転軸に沿って隣接配置したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１のモータモジュール１００は、図８に示すように、ロータ回転軸方向に隣接して配置される第１及び第２の回転電機１０１、１０２を備え、同一方向から延設される給電ケーブル１０３、１０４を、第１及び第２の接続機構１０５、１０６でそれぞれ第１及び第２の回転電機１０１、１０２に電気的に接続している。第１の接続機構１０５を第１の回転電機１０１の外周部に配置すると共に、第２の接続機構１０６を隣接する第１及び第２の回転電機１０１、１０２間のスペースに配置することで、回転軸方向寸法の増大を防止すると共に、回転電機の組み付け作業性の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００８／００７８０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、第２の接続機構１０６が隣接する第１及び第２の回転電機１０１、１０２間に配置されているので、回転電機のモジュールの軸方向寸法はさらに改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸方向寸法を短縮化することができる回転電機ユニットの配置構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
第１のステータ（例えば、後述の実施形態における第１のステータ１２Ａ）を有する第１の回転電機（例えば、後述の実施形態における第１の回転電機１０Ａ）と、第２のステータ（例えば、後述の実施形態における第２のステータ１２Ｂ）を有する第２の回転電機（例えば、後述の実施形態における第２の回転電機１０Ｂ）と、を有し、
前記第１及び第２のステータはそれぞれ、一対の脚部（例えば、後述の実施形態における脚部２１）と連結部（例えば、後述の実施形態における連結部２２）によりＵ字状に構成されるコイルセグメント（例えば、後述の実施形態におけるコイルセグメント２０）を、ステータコア（例えば、後述の実施形態におけるステータコア１３Ａ、１３Ｂ）のスロット（例えば、後述の実施形態におけるスロット１４Ａ、１４Ｂ）内に挿入し、前記連結部の配置される側と反対側に突出する突出部分（例えば、後述の実施形態における突出部分２１ａ）を、前記スロット内で径方向に隣接する前記脚部同士の曲げ方向が互いに逆となるようにして、該ステータコアの周方向に折り曲げ、前記周方向一方側に捻られた脚部の先端部（例えば、後述の実施形態における先端部２１ｂ）と、前記対応するコイルセグメントの前記周方向一方側と反対側に捻られた脚部の先端部とを接合する構成を有したコイル（例えば、後述の実施形態におけるステータコイル１５Ａ、１５Ｂ）を備える、回転電機ユニットの配置構造であって、
前記第１及び第２のステータは、互いの前記複数のコイルセグメントの脚部の先端部が、前記第１及び第２のステータの前記ステータコア間に位置するように配置され、
前記第１及び第２のステータの一方の前記コイルセグメントの脚部の先端部は、前記第１及び第２のステータの他方の周方向において隣接する前記コイルセグメントの脚部の先端部間に位置すると共に、径方向から見て軸方向においてオーバーラップしていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成に加えて、
前記第１のステータと前記第２のステータは、最外周に位置する前記コイルセグメントの脚部の突出部分の折り曲げ方向が、周方向において互いに逆であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、第１及び第２のステータのコイルセグメントの脚部の先端部同士が、径方向から見て軸方向においてオーバーラップしているので、第１及び第２のステータのコイル同士が干渉することなく、回転電機ユニットの軸方向寸法を短縮化することができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、第１のステータと第２のステータは、最外周に位置するコイルセグメントの脚部の突出部分の折り曲げ方向が、周方向において互いに逆となることで、第１及び第２のステータの軸中心を通って鉛直方向に延びる線分に対して一方側では、互いの最外周に位置するコイルセグメントの突出部分の折り曲げ方向が、脚部の先端部に向かうにつれて上方となるようにして、脚部の先端部同士が重なっている。これにより、該線分に対して一方側では、第１及び第２のステータの脚部の先端部と軸方向において重なる位置に油穴を設けた給油パイプを配置すればよく、冷却油供給機構を簡素化できるとともに、コスト削減を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る回転電機ユニットのステータを、図３のＩ方向から見た正面図である。
【図２】図１に示すステータの側面図である。
【図３】図１の回転電機ユニットの斜視図である。
【図４】図１のＩＶ部拡大正面図である。
【図５】ステータコイルを構成するコイルセグメントの斜視図である。
【図６】第１の回転電機と第２の回転電機をそれぞれ示す正面図である。
【図７】本発明の変形例に係る回転電機ユニットのステータの図４に対応する拡大正面図である。
【図８】従来のステータの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係る回転電機ユニットの配置構造を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【００１３】
図１〜図３に示すように、本実施形態の回転電機ユニット１０は、ケーシング１１内に収容されて軸方向に対向配置された第１の回転電機１０Ａの第１のステータ１２Ａと、第２の回転電機１０Ｂの第２のステータ１２Ｂとを備えている。第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂの内側には、ロータ（図３中、第１の回転電機１０Ａのロータ４０のみ図示）が回転自在に配置されている。なお、本実施形態では、第１の回転電機１０Ａが発電機、第２の回転電機１０Ｂが電動機を構成する。
【００１４】
第１のステータ１２Ａは、軸方向に貫通する複数のスロット１４Ａ（図２参照）が周方向に所定の間隔で配置された第１のステータコア１３Ａと、スロット１４Ａに収容される複数相（例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のステータコイル１５Ａとを備える。第２のステータ１２Ｂは、軸方向に貫通する複数のスロット１４Ｂが周方向に所定の間隔で配置された第２のステータコア１３Ｂと、スロット１４Ｂに収容される複数相（例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のステータコイル１５Ｂとを備える。
【００１５】
ケーシング１１は、図１において、左ケース１１ａ、中間ケース１１ｂ、及び右ケース１１ｃを備えて構成されている。第１のステータコア１３Ａは、径方向に突出する複数の取付け部１７ａに設けられたボルト穴１７ｂにボルト１６を挿通させ、中間ケース１１ｂに固定されている。また、第２のステータコア１３Ｂは、同じく径方向に突出する複数の取付け部１７ａに設けられたボルト穴１７ｂにボルト１６を挿通させ、右ケース１１ｃに固定されている。
【００１６】
第１及び第２の回転電機１０Ａ、１０Ｂは、セグメントコイル型の回転電機であり、ステータコイル１５Ａ、１５Ｂは、図４に示すように、一対の脚部２１と、両脚部２１を一方の端部で接続する連結部２２とからなる複数の略Ｕ字状コイルセグメント２０を備える。複数のコイルセグメント２０は、所定本数ごとに、断面長方形状の導線（平角線）を幅の広い方の面が対向するように１列に整列させて１つの束とし、各スロット１４Ａ、１４Ｂに挿入される。また、連結部２２の中央には、一方の脚部２１がスロット１４Ａ、１４Ｂの径方向内側の部分に、他方の脚部２１が他のスロット１４Ａ、１４Ｂの径方向外側の部分にそれぞれ挿入されるように、整列方向にＳ字状に湾曲するＳ字状湾曲部２３が形成されている。
【００１７】
そして、ステータコイル１５Ａ、１５Ｂでは、複数の連結部２２が第１及び第２のステータコア１３Ａ、１３Ｂの一方の面１３ｃ側に配置された状態で、一対の脚部２１がスロット１４Ａ、１４Ｂを通って突き出るように配置される。そして、スロット１４Ａ、１４Ｂ内で径方向に隣接する脚部２１同士の曲げ方向が互いに逆となるようにして、スロット１４Ａ、１４Ｂの他方の面１３ｄ側から突出する脚部２１の突出部分２１ａを周方向に折り曲げる。その後、周方向一方側に捻られた脚部２１の先端部２１ｂと、対応するコイルセグメント２３の周方向一方側と反対側に捻られた脚部２１の先端部２１ｂとを接合して、ステータコイル１５Ａ、１５Ｂが構成される。
【００１８】
なお、第１及び第２のステータコア１３Ａ、１３Ｂの他方の面１３ｄには、第１及び第２の給電部２５Ａ、２５Ｂが配置されている。また、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂは、軸方向長さ（積厚）を除いて同一構造を有する。即ち、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂは、第１のステータコア１３Ａ、１３Ｂの軸方向幅が異なっており、それに応じて、コイルセグメント２０の脚部２１の軸方向長さが異なっている。また、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂの軸方向長さは同じであってもよく、この場合、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂは、同一のステータとして構成される。
【００１９】
また、本実施形態では、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂは、互いの複数のコイルセグメント２３の脚部２１の先端部２１ｂが、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂのステータコア１３Ａ、１３Ｂ間に位置するように配置される。
【００２０】
そして、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂのコイルセグメント２３の脚部２１の先端部２１ｂの位置を、スロット１４Ａ、１４Ｂの周方向ピッチの半分だけ周方向に互いにずらし、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂを軸方向に接近させる。これにより、図４に示すように、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂの一方のコイルセグメント２３の脚部２１の先端部２１ｂが、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂの他方の周方向において隣接するコイルセグメント２３の脚部２１の先端部２１ｂ間に位置すると共に、径方向から見て軸方向においてオーバーラップしており、回転電機ユニット１０の軸方向寸法を短縮化することができる。
【００２１】
また、本実施形態では、図６に示すように、第１のステータ１２Ａと第２のステータ１２Ｂとでは、最外周に位置するコイルセグメント２３の脚部２１の突出部分２１ａの折り曲げ方向が、周方向において互いに逆になっている。
【００２２】
したがって、図１に示すように、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂを互いの複数のコイルセグメント２３の脚部２１の先端部２１ｂ同士が向かい合うように配置した場合、図４に拡大して示すように、互いの最外周に位置するコイルセグメント２３の脚部２１の突出部分２１ａの折り曲げ方向は、脚部２１の先端部２１ｂに向かうにつれて上方となる。そして、本実施形態では、脚部２１の先端部２１ｂ同士が軸方向において重なっているので、互いの脚部２１の突出部分２１ａは略逆Ｖ字形状を形成する。
【００２３】
これにより、図２に示す、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂの上方に設けられる複数の給油パイプ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃのうち、鉛直方向の線分ＶＬに対して一方側に位置する給油パイプ５０Ａでは、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂの脚部２１の先端部２１ｂと軸方向において重なる位置に油穴５１が配置される。そして、図１及び図４の矢印Ｄに示すように、脚部２１の先端部２１ｂに滴下された冷却油は、最外周に位置する脚部２１の突出部分２１ａを伝わって軸方向外側へと斜め下方に伝わり、ステータコイル１５Ａ、１５Ｂの両方の脚部２１を冷却することができる。
【００２４】
なお、鉛直方向の線分ＶＬに対して他方側では、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂにおいて、互いの最外周に位置するコイルセグメント２３の脚部２１の突出部分２１ａは略Ｖ字形状となり、これにより、鉛直方向の線分ＶＬに対して他方側に位置する給油パイプ５０Ｂ、５０Ｃは、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂのいずれかの脚部２１の先端部２１ｂと重なる位置に油穴を形成する。したがって、２本の給油パイプ５０Ｂ、５０Ｃを用いて、各脚部２１の先端部２１ｂに滴下された冷却油は、最外周に位置する脚部２１の突出部分２１ａを伝わって軸方向中央へと斜め下方に伝わり、ステータコイル１５Ａ、１５Ｂの脚部２１を冷却する。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態に係る回転電機ユニット１０の配置構造によれば、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂは、互いの複数のコイルセグメント２３の脚部２１の先端部２１ｂが、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂのステータコア１３Ａ、１３Ｂ間に位置するように配置され、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂの一方のコイルセグメント２３の脚部２１の先端部２１ｂは、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂの他方の周方向において隣接するコイルセグメント２３の脚部２１の先端部２１ｂ間に位置すると共に、径方向から見て軸方向においてオーバーラップしている。これにより、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂのステータコイル１５Ａ、１５Ｂ同士が干渉することなく、回転電機ユニット１０の軸方向寸法を短縮化することができる。
【００２６】
また、第１のステータ１２Ａと第２のステータ１２Ｂは、最外周に位置するコイルセグメント２３の脚部２１の突出部分２１ａの折り曲げ方向が、周方向において互いに逆となる。これにより、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂの軸中心Ｘを通って鉛直方向に延びる線分ＶＬに対して一方側では、互いの最外周に位置するコイルセグメント２３の脚部２１の突出部分２１ａの折り曲げ方向が、脚部２１の先端部２１ｂに向かうにつれて上方となるようにして、脚部２１の先端部２１ｂ同士が重なっている。これにより、該線分ＶＬに対して一方側で、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂの上方に設けられた給油パイプ５０Ａは、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂの脚部２１の先端部２１ｂと軸方向において重なる位置に油穴５１を配置すればよく、冷却油供給機構を簡素化できるとともに、コスト削減を行うことができる。
【００２７】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
なお、上記実施形態では、第１及び第２のスタータ１２Ａ、１２Ｂにおいて、最外周に位置するコイルセグメント２３の脚部２１の突出部分２１ａの折り曲げ方向を周方向において互いに逆となるようにしたが、該折り曲げ方向は、周方向において同一であってもよい。この場合も、図７に示すように、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂの一方のコイルセグメント２３の脚部２１の先端部２１ｂは、第１及び第２のステータ１２Ａ、１２Ｂの他方の周方向において隣接するコイルセグメント２３の脚部２１の先端部２１ｂ間に位置すると共に、径方向から見て軸方向においてオーバーラップすることで、回転電機ユニットを軸方向に短縮化することができる。また、該折り曲げ方向を周方向において同一とすることで、ステータ１２Ａ、１２Ｂの製造をより容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０  回転電機ユニット
１０Ａ        第１の回転電機
１０Ｂ        第２の回転電機
１２Ａ        第１のステータ
１２Ｂ        第２のステータ
１３Ａ        第１のステータコア
１３Ｂ        第２のステータコア
１３ｄ        他方の面
１４Ａ        第１のスロット
１４Ｂ        第２のスロット
１５Ａ        第１のステータコイル（コイル）
１５Ｂ        第２のステータコイル（コイル）
２０    コイルセグメント
２１    脚部
２１ａ        突出部分
２２    連結部
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図５】
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