(57)【要約】【課題】ダブルロータモータのステータにおいて、内側ティースの磁束密度を緩和する。【解決手段】ダブルロータモータのステータ１０は、内径側に内側スロット１２及び内側ティース１４を有し、外径側に外側スロット１３及び外側ティース１５を有するステータコア１１と、内側スロット１２を通って内側ティース１４に巻回された内側コイル１６と、外側スロット１３を通って外側ティース１５に巻回された外側コイル１７と、を備えている。内側スロット１２の数は外側スロット１３の数より少なくなっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダブルロータモータのステータであって、
内径側に内側スロット及び内側ティースを有し、外径側に外側スロット及び外側ティースを有するステータコアと、
前記内側スロットを通って前記内側ティースに巻回された内側コイルと、
前記外側スロットを通って前記外側ティースに巻回された外側コイルと、を備え、
前記内側スロットの数は前記外側スロットの数より少ない、
ことを特徴とするダブルロータモータのステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダブルロータモータのステータの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ステータの内側に内側ロータ、外側に外側ロータが設けられたダブルロータモータが知られている。ダブルロータモータのステータは、環状のステータコアを含んで構成されており、ステータコアは、内径側に複数の内側スロットを有し、外径側に複数の外側スロットを有している。コイルが内側スロットと外側スロットとに通され、コイルがステータコアに巻装されている。
【０００３】
特許文献１には、内側スロットと外側スロットとの間にトロイダル状に巻回されたコイルを有するダブルロータモータのステータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００７／０１０６４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図４は、トロイダル状に巻回されたコイルを有するダブルロータモータのステータの断面図である。図４に示すように、コイルをトロイダル状に巻回する場合、内側スロット１１２の大きさと外側スロット１１３の大きさとを同じにする。それにより、一方のスロットに無駄な空隙が生まれること無く、両方のスロットに十分にコイルを通すことができる。しかし、内側スロット１１２の大きさを、外側スロット１１３の大きさと同じにした場合には、図４に示すように、内側ティース１１４の幅が非常に細くなってしまう。内側ティースの幅が細い場合には、内側ティースの部分の磁束密度が高くなり、磁気飽和までの余裕がなく、モータのトルクを増加させることができない。
【０００６】
本発明の目的は、内側ティースの磁束密度を緩和し、モータのトルクを増加させることができるダブルロータモータのステータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のダブルロータモータのステータは、ダブルロータモータのステータであって、内径側に内側スロット及び内側ティースを有し、外径側に外側スロット及び外側ティースを有するステータコアと、前記内側スロットを通って前記内側ティースに巻回された内側コイルと、前記外側スロットを通って前記外側ティースに巻回された外側コイルと、を備え、前記内側スロットの数は前記外側スロットの数より少ない、ことを特徴とする。
【０００８】
本発明のダブルロータモータのステータにおいて、前記内側コイルは前記内側ティースに集中巻で巻回されており、前記外側コイルは前記外側ティースに分布巻で巻回されている、としても好適である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のダブルロータモータのステータによれば、内側スロットの数が外側スロットの数より少ないため、内側ティースの幅を太くすることができる。それにより、内側ティースの磁束密度を緩和でき、磁気飽和までの余裕ができ、モータのトルクを増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態におけるダブルロータモータの断面図である。
【図２】本発明の実施形態におけるダブルロータモータのステータの断面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるダブルロータモータのステータコアに巻回されるコイルを示す図である。
【図４】従来技術のダブルロータモータのステータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態におけるダブルロータモータ１００の断面図である。ダブルロータモータ１００は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両の駆動用モータとして使われる。図１に示すように、ダブルロータモータ１００は、ステータ１０と、ステータ１０の内周側に間隙２２を空けて回転可能に設けられた内側ロータ３０と、ステータ１０の外周側に間隙２４を空けて回転可能に設けられた外側ロータ４０と、を備えている。
【００１３】
ステータ１０は、環状のステータコア１１と、ステータコア１１に巻回されるコイル（図１では不図示）とを備えている。ステータコア１１は、複数の電磁鋼板を積層して形成されている。ステータコア１１は、内径側に複数の内側スロット１２及び内側ティース１４を有し、外径側に複数の外側スロット１３及び外側ティース１５を有している。詳細は後述するが、コイルは、内側スロット１２を通って内側ティース１４に巻回され、外側スロット１３を通って外側ティース１５に巻回されている。
【００１４】
内側ロータ３０は、内ヨーク３２と、複数の内側永久磁石３４（図１では４つの永久磁石）とを含んで構成されている。複数の内側永久磁石３４は、内ヨーク３２の外周側に固着されている。
【００１５】
外側ロータ４０は、外ヨーク４２と、複数の外側永久磁石４４（図１では４つの永久磁石）とを含んで構成されている。複数の外側永久磁石４４は、外ヨーク４２の内周側に固着されている。
【００１６】
図１に示すように、ステータコア１１の内周側に間隙２２を空けて内側ロータ３０が配置されることで、ステータコア１１の内周と、内側ロータ３０の内側永久磁石３４とが対向している。また、ステータコア１１の外周側に間隙２４を空けて外側ロータ４０が配置されることで、ステータコア１１の外周と、外側ロータ４０の外側永久磁石４４とが対向している。
【００１７】
ステータ１０は不図示のモータケースに固定されている。ダブルロータモータ１００は、回転力を出力する回転軸２０を有し、回転軸２０はモータケースにベアリング等を用いて回転可能に支持されている。内側ロータ３０の内ヨーク３２は回転軸２０に接続されており、内側ロータ３０は回転軸２０を中心に回転可能となっている。ダブルロータモータ１００は、ステータ１０の片面を覆うように設けられた内外ヨーク（不図示）を備えており、内外ヨークによって、内側ロータ３０の内ヨーク３２と、外側ロータ４０の外ヨーク４２とが連結されている。それにより、外側ロータ４０の外ヨーク４２は、内側ロータ３０の内ヨーク３２を介して回転軸２０に接続されており、外側ロータ４０も回転軸２０を中心に回転可能となっている。
【００１８】
ステータ１０のコイルに駆動電流を流すと、ステータ１０から径方向（内側および外側）に向かって磁束が発生し、それより、内側ロータ３０および外側ロータ４０に回転力（トルク）が発生する。そして、内側ロータ３０および外側ロータ４０は回転軸２０を中心に回転し、回転軸２０から回転力が出力される。
【００１９】
次に、本実施形態におけるダブルロータモータのステータ１０について詳細に説明する。図２は、本実施形態におけるステータ１０の断面図である。図２に示すように、本実施形態のステータコア１１には、内側スロット１２が１２個設けられており、外側スロット１３が２４個設けられている。このように、内側スロット１２の数を外側スロット１３の数より少なくし、内側ティース１４の幅を太くしている。それにより、本実施形態のステータ１０は、内側ティース１４の磁束密度を緩和することができ、磁気飽和までの余裕ができ、モータのトルクを増加させることができるものである。
【００２０】
ステータコア１１に巻回されるコイルは、内側スロット１２を通って内側ティース１４に巻回される内側コイル１６と、外側スロット１３を通って外側ティース１５に巻回される外側コイル１７とがある。図３は、本実施形態におけるステータコア１１に巻回されるコイルを示す図である。本実施形態では、一例として、ステータコア１１に巻回されるコイルは図３に示すように３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）がスター状に結線されたコイルであり、Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２が外側コイル１７として、Ｕ３，Ｕ４，Ｖ３，Ｖ４，Ｗ３，Ｗ４が内側コイル１６として巻回される。なお、コイルは、３相がスター状に結線されたコイルでなくても良く、デルタ状に結線されたコイル等であっても良い。
【００２１】
図２において、丸の中に黒点があるマーク（以下、「第１マーク」と言う）は、コイルが紙面の裏側から表側に向かっていることを示しており、丸の中に×があるマーク（以下、「第２マーク」と言う）は、コイルが紙面の表側から裏側に向かっていることを示している。図２に示すように、内側コイル１６は内側ティース１４に集中巻で巻回されており、外側コイル１７は外側ティース１５に分布巻で巻回されている。なお、集中巻とは、コイルを隣接する２つのスロットに通してスロット間にあるティースにコイルを巻く巻き方であり、分布巻とは、コイルを１以上のスロットを跨いでスロットに通してコイルを巻く巻き方である。図２では、図を見易くするため、外側コイル１７のコイル線はＵ相のものだけが描かれているが、Ｖ相，Ｗ相のコイル線もＵ相のコイル線と同様に存在する。また、図２では、図のスペースの都合上、内側スロット１２の中に描かれた第１マーク及び第２マークが径方向にずれて描かれているが、実際には径方向にずれてはいない。
【００２２】
図２に示すように、本実施形態では、隣接する２つの外側スロット１３に同一相、かつ、同一方向（同一向き）の外側コイル１７が通され、分布巻がされている。すなわち、２スロットの単位で分布巻がされている。
【００２３】
図２の外側スロット１３に示すように、コイルを分布巻にした場合には、１つのスロットに１相のコイルが出入りすることになる（外側スロット１３の中には、第１マーク又は第２マークのどちらか１つのみ存在する）。一方、図２の内側スロット１２に示すように、コイルを集中巻にした場合には、１つのスロットに２相のコイルが出入りすることになる（内側スロット１２の中には、第１マーク及び第２マークの両方が存在する）。よって、内側スロット１２の数が外側スロット１３の数の半分になっていても、内側スロット１２を出入りする相の総数（第１マーク及び第２マークの総数）（図２では２４個）は、外側スロット１３を出入りする相の総数（図２では２４個）と同じになっている。すなわち、内側スロット１２の数を外側スロット１３の数より少なくしても、内側コイル１６を集中巻にし、外側コイル１７を分布巻にすることで、内側コイルと外側コイルとを対応させたコイル巻装とすることができている。
【００２４】
次に、本実施形態におけるダブルロータモータのステータ１０の作用、効果について説明する。
【００２５】
本実施形態のダブルロータモータのステータ１０は、内側スロット１２の数が外側スロット１３の数より少ないことにより、内側ティース１４の幅を太くすることができる。それにより、内側ティース１４の部分の磁束密度を緩和することができ、磁気飽和までの余裕ができ、モータのトルクを増加させることができる。これにより、例えばステータコア１１の電磁鋼板の枚数を減らしても十分なトルクが得られ、モータの小型化が可能となる。また、コストの低減も可能となる。
【００２６】
特に、上記した実施形態のように、同一相、同一方向の外側コイル１７が２スロットの単位で分布巻される場合にはスロットの数が非常に多くなる。よって、内側コイル１６を外側コイル１７と同様に２スロットの単位で分布巻にした場合（内側スロット１２の数を外側スロット１３の数と同じにした場合）には、内側ティース１４の幅が非常に細くなってしまう。しかし、本実施形態のように、内側スロット１２の数を外側スロット１３の数より少なくすれば、それを回避することができる。
【００２７】
本実施形態のステータ１０は、内側スロット１２の数が外側スロット１３の数より少ないが、内側コイル１６を集中巻にし、外側コイル１７を分布巻とすることで、内側スロット１２を出入りする相の総数を、外側スロット１３を出入りする相の総数と同じにすることができる。すなわち、内側コイル１６と外側コイル１７とを対応させたコイル巻装とすることができる。
【００２８】
また、内側コイル１６と外側コイル１７とは異なる巻き方なので、内側と外側とで独立して、コイルの巻き数や、スロットの幅を決定することが可能である。例えば、外側は周長が大きいので、外側スロット１３の幅を広くし、外側コイル１７を内側コイル１６に比べて多く巻くことで、モータのトルクを増加させることができる。また、内側スロット１２の幅を必要に応じて細くすれば、内側ティース１４の幅をさらに太くすることも可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１０，１１０  ステータ、１１，１１１  ステータコア、１２，１１２  内側スロット、１３，１１３  外側スロット、１４，１１４  内側ティース、１５，１１５  外側ティース、１６  内側コイル、１７  外側コイル、２０  回転軸、２２，２４  間隙、３０  内側ロータ、３２  内ヨーク、３４  内側永久磁石、４０  外側ロータ、４２  外ヨーク、４４  外側永久磁石、１００  ダブルロータモータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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