(57)【要約】【課題】ダブルロータモータのステータにおいて、内側コイルおよび外側コイルのコイルエンド部が干渉することを抑制する。【解決手段】ダブルロータモータのステータ１０は、ステータコア１１の内側スロット１２に挿通され、内側スロット１２から突出した端部５２ａ同士が接合されることで内側コイル１６を構成する複数の内側セグメントコイル５０ａと、ステータコア１１の外側スロット１３に挿通され、外側スロット１３から突出した端部５２ｂ同士が接合されることで外側コイル１７を構成する複数の外側セグメントコイル５０ｂと、を備える。内側セグメントコイル５０ａの各コイルエンド部５４ａと、外側セグメントコイル５０ｂの各コイルエンド部５４ｂとは、径方向において互いに離れる方向に各々が拡張配置されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のヨーク部と、前記ヨーク部の内径側に設けられた複数の内側ティース及び内側スロットと、前記ヨーク部の外径側に設けられた複数の外側ティース及び外側スロットと、前記内側ティースに巻回された内側コイルと、前記外側ティースに巻回された外側コイルとを有するダブルロータモータのステータであって、
前記内側スロットに挿通され、前記内側スロットから突出した端部同士が接合されることで前記内側コイルを構成する複数の内側セグメントコイルと、
前記外側スロットに挿通され、前記外側スロットから突出した端部同士が接合されることで前記外側コイルを構成する複数の外側セグメントコイルと、を備え、
前記内側セグメントコイルの各コイルエンド部と、前記外側セグメントコイルの各コイルエンド部とは、
各々の最内周または最外周のコイルエンド部が基準位置に配置され、
他の前記内側セグメントコイルのコイルエンド部と前記外側セグメントコイルのコイルエンド部とが、径方向において互いに離れる方向にそれぞれ拡張配置されている、または、径方向において同じ方向にそれぞれ拡張配置されている、
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内側コイルおよび外側コイルのコイルエンド部の配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ステータの径方向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（例えば、特許文献１参照）。ダブルロータモータのステータは、環状のヨーク部を含んで構成されており、ヨーク部の内径側には複数の内側ティース及び内側スロットが設けられており、ヨーク部の外径側には複数の外側ティース及び外側スロットが設けられている。内側ティースには内側コイルが巻回されており、外側ティースには外側コイルが巻回されている。
【０００３】
ダブルロータモータのステータには、複数のセグメントコイルを用いて内側コイルおよび外側コイルを形成したものがある。複数のセグメントコイル（内側セグメントコイル）を内側スロットに挿通し、内側スロットから突出したセグメントコイルの端部同士を接合することで内側コイルを形成する。また、複数のセグメントコイル（外側セグメントコイル）を外側スロットに挿通し、外側スロットから突出したセグメントコイルの端部同士を接合することで外側コイルを形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１１３４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
セグメントコイルのコイルエンド部は、隣り合うセグメントコイルのコイルエンド部と接触することでコイルエンド部の絶縁被膜が剥がれてしまうことを抑制するために、径方向に拡張して配置されることがある。図７は、セグメントコイルの各コイルエンド部を拡張配置した例を示す図であり、ダブルロータモータのステータ１１０の一部の上面図である。図７に示す例では、内側セグメントコイル１５０ａの各コイルエンド部１５４ａは径方向の外側（図７の上側）に拡張配置され、外側セグメントコイル１５０ｂの各コイルエンド部１５４ｂは径方向の内側（図７の下側）に拡張配置されている。このように拡張配置することで、内側セグメントコイル１５０ａの各コイルエンド部１５４ａは内側ロータ側（図７の下側）に突出することがなく、外側セグメントコイル１５０ｂの各コイルエンド部１５４ｂは外側ロータ側（図７の上側）に突出することがない。それにより、例えば、ステータ１１０と内側ロータ及び外側ロータとを組み付ける際に、それぞれのコイルエンド部１５４ａ，１５４ｂが組み付けの障害とならず、組み付けが容易になることが考えられる。
【０００６】
しかし、図７のように、それぞれの各コイルエンド部１５４ａ，１５４ｂを拡張配置した場合には、内側セグメントコイル１５０ａの各コイルエンド部１５４ａと外側セグメントコイル１５０ｂの各コイルエンド部１５４ｂとが近づいた配置となる。この場合、内側コイル１１６と外側コイル１１７とが干渉してしまう虞がある。干渉を回避するためには、ヨーク部１１８の径方向の幅を大きくすることが必要になる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、内側セグメントコイルの各コイルエンド部と、外側セグメントコイルの各コイルエンド部とが近づき、干渉することを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のダブルロータモータのステータは、環状のヨーク部と、前記ヨーク部の内径側に設けられた複数の内側ティース及び内側スロットと、前記ヨーク部の外径側に設けられた複数の外側ティース及び外側スロットと、前記内側ティースに巻回された内側コイルと、前記外側ティースに巻回された外側コイルとを有するダブルロータモータのステータであって、前記内側スロットに挿通され、前記内側スロットから突出した端部同士が接合されることで前記内側コイルを構成する複数の内側セグメントコイルと、前記外側スロットに挿通され、前記外側スロットから突出した端部同士が接合されることで前記外側コイルを構成する複数の外側セグメントコイルと、を備え、前記内側セグメントコイルの各コイルエンド部と、前記外側セグメントコイルの各コイルエンド部とは、各々の最内周または最外周のコイルエンド部が基準位置に配置され、他の前記内側セグメントコイルのコイルエンド部と前記外側セグメントコイルのコイルエンド部とが、径方向において互いに離れる方向にそれぞれ拡張配置されている、または、径方向において同じ方向にそれぞれ拡張配置されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のダブルロータモータのステータは、内側セグメントコイルの各コイルエンド部と、外側セグメントコイルの各コイルエンド部とは、径方向において互いに離れる方向に各々が拡張配置されている、または、径方向において同じ方向に各々が拡張配置されている。よって、それぞれの各コイルエンド部が近づくことがなく、内側コイルと外側コイルとが干渉することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ダブルロータモータの断面図である。
【図２】ダブルロータモータのステータのセグメントコイルの模式図である。
【図３】ダブルロータモータのステータの側面図である。
【図４】実施形態１におけるダブルロータモータのステータの一部の上面図である。
【図５】実施形態２におけるダブルロータモータのステータの一部の上面図である。
【図６】実施形態３におけるダブルロータモータのステータの一部の上面図である。
【図７】従来技術のダブルロータモータのステータの一部の上面図である。
【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実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、以下説明する実施形態１〜３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、ステータコア１１と、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、環状のヨーク部１８と、複数の内側ティース１４及び内側スロット１２と、複数の外側ティース１５及び外側スロット１３とを備えている。ヨーク部１８の内径側に、周方向に間隔をおいて内径側に突出する複数の内側ティース１４が設けられている。隣り合う内側ティース１４の間に内側スロット１２が形成されている。また、ヨーク部１８の外径側に、周方向に間隔をおいて外径側に突出する複数の外側ティース１５が設けられている。隣り合う外側ティース１５の間に外側スロット１３が形成されている。コイルは、内側コイルと外側コイルとがある。内側コイルは、内側スロット１２に挿通され、内側ティース１４に巻回されている。外側コイルは、外側スロット１３に挿通され、外側ティース１５に巻回されている。詳細は後述するが、内側コイルは複数の内側セグメントコイルにより形成されており、外側コイルは複数の外側セグメントコイルにより形成されている。
【００１４】
内側ロータ３０は、内側ロータヨーク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、内側ロータヨーク３２の外周側に固着されている。
【００１５】
外側ロータ４０は、外側ロータヨーク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、外側ロータヨーク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１０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１０と内側ロータ３０とが対向している。また、ステータ１０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１０と外側ロータ４０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の内側ロータヨーク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。内側ロータ３０の内側ロータヨーク３２と、外側ロータ４０の外側ロータヨーク４２とは不図示の断面において接続されている。それにより、外側ロータ４０の外側ロータヨーク４２は、内側ロータ３０の内側ロータヨーク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、それにより、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、ダブルロータモータのステータ１０のコイルについて詳細に説明する。
【００２０】
図２は、ステータ１０の内側コイルと外側コイルとを構成するセグメントコイル５０（内側セグメントコイルおよび外側セグメントコイル）の模式図である。図２では、ステータコア１１も合わせて描かれており、ステータコア１１は小さく描かれている。セグメントコイル５０は、略Ｕ字状に成形された電気導体であり、２つの端部５２を有する。セグメントコイル５０の表面には、例えばエナメル樹脂等からなる絶縁被膜が成膜されている。図２に示すように、セグメントコイル５０は、軸方向の一端側（図２の下側）からステータコア１１のスロット（内側スロットまたは外側スロット）に挿通される。この際、セグメントコイル５０の２つの脚の一方は所定のスロットに挿通され、他方は周方向に離間した他のスロットに挿通される。
【００２１】
図３は、ダブルロータモータのステータの側面図である。図３には、外側セグメントコイル５０ｂが外側スロット（図３では不図示）に挿通され、外側セグメントコイル５０ｂにより外側コイル１７が形成されている状態が示されている。図３に示すように、軸方向の一端側（図３の下側）から外側スロットに挿通された複数の外側セグメントコイル５０ｂは、軸方向の他端側（図３の上側）から突出している。そして、外側セグメントコイル５０ｂの端部５２ｂは、曲げ加工装置（不図示）等を用いて曲げ加工が施されている。曲げ加工がされた外側セグメントコイル５０ｂの端部５２ｂは、対応する他の外側セグメントコイル５０ｂの端部５２ｂと接合されている。このように、外側セグメントコイル５０ｂの端部５２ｂ同士が接合されることで外側コイル１７が形成されている。外側セグメントコイル５０ｂにより構成される外側コイル１７は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを形成する。
【００２２】
図３には図示されていないが、外側コイル１７と同様に、複数の内側セグメントコイルが内側スロットに挿通され、内側セグメントコイルの端部同士が接合されることで内側コイルが形成されている。また、外側コイルと同様に、内側セグメントコイルにより構成される内側コイルは、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを形成する。
【００２３】
次に、実施形態１〜３について詳細に説明する。
【００２４】
（実施形態１）
図４は、実施形態１におけるダブルロータモータのステータ１０の一部の上面図である。図４では、２つの内側スロット１２に挿通された内側セグメントコイル５０ａと、２つの外側スロット１３に挿通された外側セグメントコイル５０ｂとが描かれており、その他の内側セグメントコイル５０ａ及び外側セグメントコイル５０ｂは省略されている。図４には、一例として、各内側スロット１２から４つの内側セグメントコイル５０ａの端部５２ａが突出し、各外側スロット１３から４つの外側セグメントコイル５０ｂの端部５２ｂが突出している例が示されている。図４に示すように、内側スロット１２から突出した各内側セグメントコイル５０ａの端部５２ａは、別の内側スロット１２から突出した別の各内側セグメントコイル５０ａの端部５２ａに接合されている。また、外側スロット１３から突出した各外側セグメントコイル５０ｂの端部５２ｂは、別の外側スロット１３から突出した別の外側セグメントコイル５０ｂの端部５２ｂに接合されている。
【００２５】
図４に示すように、各内側セグメントコイル５０ａはコイルエンド部５４ａを有し、各外側セグメントコイル５０ｂはコイルエンド部５４ｂを有している。コイルエンド部５４ａ，５４ｂは、セグメントコイル（内側セグメントコイル５０ａおよび外側セグメントコイル５０ｂ）のステータコア１１の端面から突出している部分である。図４に示すように、各内側セグメントコイル５０ａのコイルエンド部５４ａは、隣り合う内側セグメントコイル５０ａのコイルエンド部５４ａと接触することでコイルエンド部５４ａの絶縁被膜が剥がれてしまうことを抑制するために、径方向に拡張して配置されている。同様に、各外側セグメントコイル５０ｂのコイルエンド部５４ｂは、隣り合う外側セグメントコイル５０ｂのコイルエンド部５４ｂと接触することでコイルエンド部５４ｂの絶縁被膜が剥がれてしまうことを抑制するために、径方向に拡張して配置されている。セグメントコイルの拡張の加工は、例えば、セグメントコイルの端部を曲げ加工する際に、或いは、曲げ加工した後に行われる。そして、拡張の加工をした後に、各セグメントコイルの端部が接合されることになる。
【００２６】
図４に示すように、内側セグメントコイル５０ａの各コイルエンド部５４ａは、最も外周側（最外周）のコイルエンド部５４ａが基準位置に配置され、他の内側セグメントコイル５０ａのコイルエンド部５４ａが径方向の内側に拡張配置されている。なお、基準位置とは、例えば、曲げ加工された状態のままのコイルエンド部の位置である。内側セグメントコイル５０ａの各コイルエンド部５４ａは、各内側スロット１２の径方向の外側端部（内側スロットの底６０）同士を結んだ円弧（仮想の円弧）から、ヨーク部１８側に突出しないように、径方向の内側に拡張配置されている。また、外側セグメントコイル５０ｂの各コイルエンド部５４ｂは、最も内周側（最内周）のコイルエンド部５４ｂが基準位置に配置され、他の外側セグメントコイル５０ｂのコイルエンド部５４ｂが径方向の外側に拡張配置されている。外側セグメントコイル５０ｂの各コイルエンド部５４ｂは、各外側スロット１３の径方向の内側端部（外側スロットの底６２）同士を結んだ円弧（仮想の円弧）から、ヨーク部１８側に突出しないように、径方向の外側に拡張配置されている。このように、内側セグメントコイル５０ａの各コイルエンド部５４ａと、外側セグメントコイル５０ｂの各コイルエンド部５４ｂとは、径方向において互いに離れる方向に各々が拡張配置されている。
【００２７】
次に、実施形態１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。
【００２８】
実施形態１のダブルロータモータのステータ１０によれば、内側セグメントコイル５０ａの各コイルエンド部５４ａと、外側セグメントコイル５０ｂの各コイルエンド部５４ｂとが近づくことがないため、内側コイル１６と外側コイル１７とが干渉することを抑制することができる。換言すれば、内側コイル１６と外側コイル１７との間が広いため、内側コイル１６と外側コイル１７との絶縁性を向上することができる。
【００２９】
従来技術（図７）では、内側コイル１１６と外側コイル１１７との干渉を回避するためにヨーク部１１８の径方向の幅を広くすることが必要であった。しかし、実施形態１では、内側コイル１６と外側コイル１７とのコイルエンド部が離れるように拡張配置されるため、それらの干渉を回避するためにヨーク部１８の径方向の幅を広くする必要がない。よって、モータの小型化が可能である。
【００３０】
また、実施形態１のダブルロータモータのステータ１０は、内側セグメントコイル５０ａの各コイルエンド部５４ａが径方向の内側に拡張配置され、外側セグメントコイル５０ｂの各コイルエンド部５４ｂが径方向の外側に拡張配置されているため、ヨーク部１８上に内側コイル１６と外側コイル１７とが配策されない。よって、ステータ１０をモータケースに固定するための固定用ボルトをヨーク部１８に配置することができる。それにより、ステータコア１１に固定用ボルトのスペースを別途設ける必要がなく、モータの小型化が可能である。或いは、固定用ボルトのスペースをヨーク部１８に確保するために、ヨーク部１８の径方向の幅を広くする必要がなく、モータの小型化が可能である。
【００３１】
また、実施形態１のダブルロータモータのステータ１０は、内側セグメントコイル５０ａのコイルエンド部５４ａが径方向の内側に拡張配置されるので、内側コイル１６のコイルエンド部の周長が短くなる。よって、コイルエンド部の体格が小さくなり、モータの小型化が可能である。また、コイルエンド部の周長が短くなることで電気抵抗が小さくなり、モータの電力損失が低減される。
【００３２】
なお、図４のようにコイルエンド部を拡張配置した場合には、内側コイル１６のコイルエンド部の一部が内側ロータ側（図４の下側）に突出し、外側コイル１７のコイルエンド部の一部が外側ロータ側（図４の上側）に突出する可能性がある。その場合、例えば、ステータ１０と内側ロータ３０及び外側ロータ４０とを組み付ける際に、それらの突出が組み付けの障害になることが懸念される。しかし、実際には、それらの突出は障害にならない。図３に示すように、コイルエンド部が拡張配置されるのは、ステータコア１１の一端側（図３の上側）であり、ステータコア１１の他端側（図３の下側）のコイルエンド部は、拡張配置されない。よって、ステータ１０に対して内側ロータ３０及び外側ロータ４０とを組み付ける際には、ステータコア１１の他端側（図３の下側）から内側ロータ３０及び外側ロータ４０を組み付け可能であるため、コイルエンド部の内側ロータ３０側及び外側ロータ４０側への突出は組み付けの障害にはならない。
【００３３】
（実施形態２）
図５は、実施形態２のダブルロータモータのステータ１０の一部の上面図である。図５では、図４に示された部材と同一の部材には同一の符号を付してある。実施形態２では、実施形態１と異なり、外側セグメントコイル５０ｂの各コイルエンド部５４ｂは、最も外周側（最外周）のコイルエンド部５４ｂが基準位置に配置され、他の外側セグメントコイル５０ｂのコイルエンド部５４ｂが径方向の内側に拡張配置されている。すなわち、内側セグメントコイル５０ａの各コイルエンド部５４ａと、外側セグメントコイル５０ｂの各コイルエンド部５４ｂとは、径方向において同じ方向（内側方向）に各々が拡張配置されている。
【００３４】
実施形態２においても、実施形態１と同様に、内側コイル１６と外側コイル１７とのコイルエンド部が近づくことがないため、内側コイル１６と外側コイル１７とが干渉することを抑制することができる。つまり、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。実施形態２では、内側セグメントコイル５０ａの各コイルエンド部５４ａに加えて、外側セグメントコイル５０ｂの各コイルエンド部５４ａも径方向の内側に拡張配置される。よって、内側コイル１６のコイルエンド部の周長を短くすることができることに加えて、外側コイル１７のコイルエンド部の周長を短くすることができる。それにより、特に、コイルエンド部の体格を小さくすることが可能であり、モータの小型化が可能である。また、周長が短くなることで電気抵抗が小さくなり、モータの電力損失が低減される。
【００３５】
（実施形態３）
図６は、実施形態３のダブルロータモータのステータ１０の一部の上面図である。図６では、図４に示された部材と同一の部材には同一の符号を付してある。実施形態３では、実施形態１と異なり、内側セグメントコイル５０ａの各コイルエンド部５４ａは、最も内周側（最内周）のコイルエンド部５４ａが基準位置に配置され、他の内側セグメントコイル５０ａのコイルエンド部５４ａが径方向の外側に拡張配置されている。すなわち、内側セグメントコイル５０ａの各コイルエンド部５４ａと、外側セグメントコイル５０ｂの各コイルエンド部５４ｂとは、径方向において同じ方向（外側方向）に各々が拡張配置されている。
【００３６】
実施形態３においても、内側コイル１６と外側コイル１７とのコイルエンド部が近づくことがないため、内側コイル１６と外側コイル１７とが干渉することを抑制することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０，１１０  ステータ、１１  ステータコア、１２  内側スロット、１３  外側スロット、１４  内側ティース、１５  外側ティース、１６，１１６  内側コイル、１７，１１７  外側コイル、１８，１１８  ヨーク部、２０  回転軸、２２，２４  間隙、３０  内側ロータ、３２  内側ロータヨーク、３４  内側永久磁石、４０  外側ロータ、４２  外側ロータヨーク、４４  外側永久磁石、５０  セグメントコイル、５０ａ，１５０ａ  内側セグメントコイル、５０ｂ，１５０ｂ  外側セグメントコイル、５２  セグメントコイルの端部、５２ａ  内側セグメントコイルの端部、５２ｂ  外側セグメントコイルの端部、５４ａ，１５４ａ  内側セグメントコイルのコイルエンド部、５４ｂ，１５４ｂ  外側セグメントコイルのコイルエンド部、６０  内側スロットの底、６２  外側スロットの底、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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【図５】
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【図６】
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【図７】
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