(57)【要約】【課題】各コアを組み立ててステータを形成するにあたり、磁路内に磁性体を用いないことにより、渦電流による損失を抑制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。【解決手段】本発明に係る複軸多層モータのステータ構造は、コア２８にコイル２９を巻装してなるティース３０と、冷媒流路３１を有する非磁性体からなる支柱１７とを樹脂層を介して配置してなるステータ４と、ステータ４の内周側に配設されたインナーロータ３と、ステータ４の外周側に配設されたアウターロータ６とを具え、相互に隣接する二個のティース３０に跨って位置するリア側の第一のカラー２０およびフロント側の第二のカラー２５のそれぞれを、短尺のボルト２１、２２、２６、２７によって、各支柱１７のそれぞれの端部に緊締することでそれぞれのティース３０を位置決め固定してなる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアにコイルを巻装してなるティースと、冷媒流路を有する非磁性体からなる支柱とを樹脂層を介して配置してなるステータと、ステータの内周側に配設されたインナーロータと、ステータの外周側に配設されたアウターロータとを具えてなる複軸多層モータのステータ構造において、
相互に隣接する二個のティースに跨って位置するリア側の第一のカラーおよびフロント側の第二のカラーのそれぞれを、短尺のボルトによって、各支柱のそれぞれの端部に緊締することでそれぞれのティースを位置決め固定してなる複軸多層モータのステータ構造。
【請求項２】
支柱を熱伝導率の高い材料により構成するとともに、この支柱の、第一および第二のカラーとの接触面間の距離をコアの長さよりも短くしてなる請求項１に記載の複軸多層モータのステータ構造。
【請求項３】
ステータの半径方向断面内において、支柱の内接円および外接円のそれぞれを、コアの内接円および外接円上にまたは、それらの内外接円からわずかにくぼませて位置させてなる請求項１または２に記載の複軸多層モータのステータ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複軸多層モータ、特に一つのステータで二つのロータを駆動する複軸多層モータのステータ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の複軸多層モータは、例えば特開２００１−３５９２６１号公報で開示されたものがあり、この複軸多層モータ１０１は、図４に中心軸線を含む面内での断面図で示すように、ケース１０２内に、ステータ１０３と、このステータ１０３の内周側に配設されたインナーロータ１０４と、上記ステータの外周側に配設されたアウターロータ１０５とを具える。
【０００３】
インナーロータ１０３は、ケース１０２の中心に配置された第一回転軸１０６に装着されている。第一回転軸１０６のフロント側の一端部はロータケース１０７に対してベアリング１０８を介して、それのリア側の他端部はケース１０２にベアリング１０９を介して、それぞれ回転自在に支持されている。
ステータ１０４は、コアに、図示しないコイルを巻装してなるティース１１０が周方向に所定の間隔で配置された分割コイル型ステータとなっている。ティース１１０は、フロント側の一方の端面をフロント側のステータ支持部材１１１とによって、他方の端面をリア側のステータ支持部材１１２によって挟持されて位置決め固定されている。
フロント側およびリア側のステータ支持部材１１１、１１２は非磁性体で、アルミニウム等の熱伝導率の高い材質で作られている。
【０００４】
それぞれのティース１１０は、ステータ支持部材１１２の周方向に間隔をおいて設けられて、半径方向断面内でほぼＴ字状をなす、一の位置決め突起体１１４と、それに隣接する位置決め突起体１１４との間に、それらとの密着状態にて嵌合されている。
またそれぞれのティース１１０のステータ支持部材１１１とステータ支持部材１１２とによる挟持は、ケース１０２およびステータ支持部材１１２に貫通してステータ支持部材１１１に螺合する、複数の固定ボルト１１５の作用下で、行われる。
【０００５】
固定ボルト１１５が挿入された、リア側およびフロント側のステータ支持部材１１１、１１２の貫通孔と、隣り合うティース１１０のそれぞれの基部に設けた半円状の条溝によって形成される貫通孔とは、合成樹脂等からなるシール部材によって連続するスリーブ状にシール処理され、固定ボルト１１５の外周面と、それぞれの貫通孔の内周面との間を冷却媒体が流れる通路１１６に形成されている。
【０００６】
この通路１１６は、前記位置決め突起体１１４内に設けられた通路１１７と図示しない連絡通路を介して連通し合い、これにより、通路１１６および１１７に冷却媒体を流すことで、ティース１１０の冷却を行う。
【０００７】
アウターロータ１０５は、ケース１０２内に配置されたロータケース１０７の内側に装着支持されている。ロータケース１０７のフロント側の外側軸受部１１８および内側軸受部１１９の内、外側軸受部１１８は、ケース１０２に対してフロントケースベアリング１２０を介して回転自在に支持されている。また、この外側軸受部１１８には第二回転軸１２１がスプライン嵌合によって一体に結合され、そして、この第二回転軸は、軸線方向に離隔させて配置した一対のベアリング１２２によってケース１０２に回転自在に支持されている。
第二回転軸１２１は、中空軸となっていて、内部には前記第一回転軸１０６のフロント側の軸端部が延長され、相互に二重軸の形態となっている。
【０００８】
一方、内側軸受部１１９は、外周側がフロント側のステータ支持部材１１１に対してフロントステータベアリング１２３を介して、内周側が第一回転軸１０６に対してフロントケースベアリング１０８を介して、それぞれ回転自在に支持されている。
したがって、アウターロータ１０５によりロータケース１０７が回転することで第二回転軸１２１がそれらと一体的に回転することになる。
【０００９】
かかる複軸多層モータ１０１は、ステータ１０４のコイルを多相に接続して、そのコイルにインナーロータ１０３の回転制御用の電流と、アウターロータ１０５の回転制御用の電流とを複合した複合電流を供給して磁束を変化させることにより、インナーロータ１０３およびアウターロータ１０５の回転を独立して制御することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、本発明者らによる種々の実験検討によると、上述したような複軸多層モータ１０１には、以下に説明するような改良すべき点があることが判明した。すなわち、上述した複軸多層モータ１０１では、磁性体である固定ボルト１１５が、モータ通電時に磁路となるティース１１０の全長にわたって延在することになるため、モータ通電時の磁束変化により固定ボルト１１５内に渦電流が発生し、比較的大きな損失が発生するという問題点があった。
【００１１】
本発明の目的は、ティースを組み立ててステータを構成するにあたり、渦電流の発生に起因する損失を有効に抑制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にある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に係る発明は、コアにコイルを巻装してなるティースと、冷媒流路を有する非磁性体からなる支柱とを樹脂層を介して配置してなるステータと、ステータの内周側に配設されたインナーロータと、ステータの外周側に配設されたアウターロータとを具えてなる複軸多層モータのステータ構造において、相互に隣接する二個のティースに跨って位置するリア側の第一のカラーおよびフロント側の第二のカラーのそれぞれを、短尺のボルトによって、各支柱のそれぞれの端部に緊締することでそれぞれのティースを位置決め固定してなることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の複軸多層モータのステータ構造において、支柱を熱伝導率の高い材料により構成するとともに、この支柱の、第一および第二のカラーとの接触面間の距離をコアの長さよりも短くしてなることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の複軸多層モータのステータ構造において、ステータの半径方向断面内において、支柱の内接円および外接円のそれぞれを、コアの内接円および外接円上にまたは、それらの内外接円からわずかにくぼませて位置させてなることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、非磁性体からなる支柱の両端に第一のカラー及び第二のカラーを短尺のボルトにより締結することに基づいてティースの組付けを行うことにより、従来技術に比してボルトのトータル長さをはるかに短くすることができ、これがため、ステータのコイルに通電した場合に発生する磁路内に存在する、磁性体であるボルトの体積を大幅に小さくして、渦電流による損失の発生を効果的に防止することができる。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、支柱を、熱伝導率の高い材料により構成することにより、ティースのコイル及びコアの各部を速やかに冷却することができる。また、支柱の第一および第二のカラーとの接触面間の距離をコアの長さよりも短くすることにより、第一のカラーと第二のカラーとの間に、各ティースのコアを安定した強い挟持力の下で確実に固定することができる。
【００１７】
請求項３に係る発明によれば、支柱とティースとの接触する面積を十分大きくしてティースの全体をむらなく効率よく冷却することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による複軸多層モータのステータ構造の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態を示す複軸多層モータの中心軸線を含む面内での断面図である。
この複軸多層モータ１は、第一回転軸２に連結されたインナーロータ３と、インナーロータ３の外周側に配設したステータ４と、ステータ４の外周側に配設して第二回転軸５に連結したアウターロータ６とを具えてなり、ここでは、第一回転軸２を第二回転軸５の外周側に配設している。
なお、この図に示すところでは、図の左側がリア側、右側がフロント側となる。
【００２０】
ここで、ステータ４のフロント側端部はステータシャフト７に連結して支持し、リア側端部はステータリアディスク８に連結して支持する。また、アウターロータ６はその外周側に配設したロータケース９に取り付けられ、ロータケース９のフロント側端部はロータフロントディスク１０に連結して支持し、リア側端部はロータリアディスク１１に連結して支持する。
【００２１】
さらに、第一回転軸２のリア側の端部分を、その第一回転軸２の内周側に配設した第二回転軸５のリア側に駆動連結されたロータリアディスク１１に軸受１２を介して回転自在に支持する一方で、それのフロント側の部分をそれの外周側に配設したステータシャフト７に軸受１３を介して回転自在に支持する。
ところで、第二回転軸５に連結したロータリアディスク１１は軸受１２によって、第一回転軸２に支持することに加えて、図示しないモータリアケースに軸受１４を介して回転自在に支持するとともに、ステータリアディスク８に、軸受１５を介して回転自在に支持する。
また、ロータケース９のフロント側端部に連結したロータフロントディスク１０を介して軸受１６によってステータシャフト７に回転自在に支持する。
【００２２】
この複軸多層モータ１のインナーロータ３およびアウターロータ６には、異なる極対数となるようそれぞれ異なる数の永久磁石を埋設し、多相に接続されたステータのコイルに、インナーロータ３を回転制御するための相数の電流と、アウターロータ６を回転制御するための相数の電流とを複合した、複合電流を印加する。これにより、インナーロータ３とアウターロータ６とを相互に異なる回転数で駆動する。
【００２３】
ここで、ステータ４は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面を示す図２から明らかなように、ほぼＴ字状の断面形状を有し、電磁鋼板を積層して形成したコア２８にコイル２９を階段状に巻装することによって構成されて、周方向に所定の間隔をおいて配置した複数のティース３０と、相互に隣接するティース間を埋め込む断面形状を有し、それぞれのティース３０に隣接する支柱１７とを、熱伝導性がよい樹脂層を介して周方向に交互に、配置したティース分割構造としており、支柱１７はそれの全長にわたって、延びる冷媒流路３１を有する。
【００２４】
ステータ４の一部を構成する非磁性体の支柱１７の、リア側端部のボルト穴１８、１９に、周方向に間隔をおいて位置するそれぞれのティースの、相互に隣接する二個に跨り周方向にティースと同じ数だけ配置され、高強度かつ高剛性の材料からなる扇形状第一のカラー２０を貫通して、必要にして最小の長さのボルト２１および２２を螺合させて締め込むとともに、フロント側端部のボルト穴２３、２４に、同様の構成の第二のカラー２５を貫通してボルト２６および２７を螺合させて締め込むことにより、ティースを第一のカラー１８および第二のカラー２５により挟持して、ステータ４を構成する。これにより、磁路内の磁性体の体積を大幅に減らして、コイル通電時においても支柱１７内に渦電流が発生して損失が発生することを防止することができる。
【００２５】
この場合、図  ３に示すように、支柱１７の第一および第二のカラー２０、２５との接触面間の距離Ｌをコア２８の長さＭよりも短く形成し、これにより、コア２８ひいては、ティース３０に対する両カラー２０、２５の挟持力を高めることが好ましい。
【００２６】
支柱１７内に形成した冷媒流路３１は、図示しないモールド樹脂部に設けられた冷媒導入路、冷媒分配蓋部材（ギャラリプレートフロント）、冷媒分配板部材（セパレータ）、冷媒Ｕターン蓋部材等の部品との組合せに基づいて、冷却系を構成し、ティース３０を冷却する。
【００２７】
好ましくはこのような、支柱１７を、熱伝導率にすぐれるアルミニウムや銅等の材料により構成する。これにより、ティース３０をより効率的に冷却することができる。さらに好ましくは、図２に示すように、支柱１７を、ステータの半径方向断面内で、その支柱１７の内周縁及び外周縁のそれぞれを複数のティース３０に対する内接円及び外接円のそれぞれからわずかにくぼませて位置させる。これによれば、支柱１７とティース３０とが  熱伝導性のよい樹脂層を介して接触する面積を最大限大きくすることにより、ティース３０全体をむらなくかつ効率的に冷却することを可能としている。
【００２８】
支柱１７およびティース３０のいずれかまたは双方の、内周縁および外周縁が円弧状でない場合は、その支柱１７の内接円及び外接円のそれぞれを複数のティース３０に対する内接円及び外接円のそれぞれからわずかにくぼませて位置させる。これによっても、支柱１７とティース３０とが接触する面積を最大限大きくするができことにより、ティース３０全体をむらなくかつ効率的に冷却することができる。
【００２９】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す複軸多層モータの中心軸線を含む断面図である。
【図２】図１に示すステータの半径方向断面図である。
【図３】カラーによるティース締結の態様を表わす模式図である。
【図４】従来の複軸多層モータの中心軸線を含む断面図である。
【符号の説明】
１  複軸多層モータ
２  第一回転軸
３  インナーロータ
４  ステータ
５  第二回転軸
６  アウターロータ
７  ステータシャフト
８  ステータリアディスク
９  ロータケース
１０  ロータフロントディスク
１１  ロータリアディスク
１２  軸受
１３  軸受
１４  軸受
１５  軸受
１６  軸受
１７  支柱
１８  ボルト穴
１９  ボルト穴
２０  第一のカラー
２１  ボルト
２２  ボルト
２３  ボルト穴
２４  ボルト穴
２５  第二のカラー
２６  ボルト
２７  ボルト
２８  コア
２９  コイル
３０  ティース
３１  冷却水路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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