(57)【要約】      （修正有）【課題】ステータの受けるトルクに対する剛性を向上することが出来るモータ用ステータを提供する。【解決手段】１つのステータ１０１のコイル１７に複合電流を流すことにより、ステータ１０１の内周および外周に設けたロータを独立して駆動するモータに用いるステータ１０１であって、周方向に配置されるステータ１０１を構成する複数のティース２０１間に、複数のティース２０１を連結するための連結部２０２を、軸方向に１箇所以上設ける。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのステータのコイルに複合電流を流すことにより、ステータの内周および外周に設けたロータを独立して駆動するモータに用いるステータであって、周方向に配置されるステータを構成する複数のティース間に、複数のティースを連結するための連結部を、軸方向に少なくとも１箇所以上設けたことを特徴とするモータ用ステータ。
【請求項２】
連結部を、ステータの内周側に設けた請求項１に記載のモータ用ステータ。
【請求項３】
連結部を、ステータの外周側に設けた請求項１に記載のモータ用ステータ。
【請求項４】
連結部を、全周つながった板状の部材をティース間にはさみこんで形成した請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ用ステータ。
【請求項５】
連結部を形成する材料として電磁鋼板を用いた請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ用ステータ。
【請求項６】
連結部を形成する材料として非磁性体の金属を用いた請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ用ステータ。
【請求項７】
ティースが、連結部のある側から無い側へ向けて、幅が等しいかまたは細くなる形状に構成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータ用ステータ。
【請求項８】
ティースの外周側の間に磁性体からなる部材を挿入した請求項３に記載のモータ用ステータ。
【請求項９】
挿入される部材は、ティースの間の磁性体が連続されることがないように、一部に非磁性体を有する部材である請求項８記載のモータ用ステータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１つのステータのコイルに複合電流を流すことにより、ステータの内周および外周に設けたロータを独立して同時に駆動するモータに用いるステータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、１つのステータのコイルに複合電流を流すことにより、ステータの内周および外周に設けたロータを独立して同時に駆動するモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなモータに用いられるステータは、片持ち支持となり、ケースに固定する一方の端面でロータが発生するトルクを受けることになる。このトルクによりステータはねじられるが、ティースを、ボルトの軸力で固定される側の端面と反対側の端面間に挟み込むことで、ステータのトルクに対する変形を抑えている。
【０００３】
図１１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来のモータ用ステータの構成の概略を示す図である。すなわち、図１１（ａ）に示すように、このようなモータに用いられる従来のステータ３０１は、それぞれにコイルが巻回された複数の独立したティース３０２を、押え板３０３を介してボルト３０４とナット３０５により締め付けて構成されている。この状態で、図１１（ｂ）に示すように、ステータ３０１はロータが発生するトルクを受けている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１４０８６号公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した構成のモータでは、ティース３０２が傾くのを抑制するのはボルト３０４とナット３０５との間で発生する軸力のみであり、大きなトルク容量を受けるには、その軸力を大きくする必要がある。しかしながら、ボルト３０４とナット３０５との間で発生する軸力を大きくしようとすると、ボルトが占める体積の比率を大きくしなければならず、電磁気的な特性が悪化するという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を有利に解決したモータ用ステータを提供することを目的とするものであり、１つのステータのコイルに複合電流を流すことにより、ステータの内周および外周に設けたロータを独立して駆動するモータに用いるステータであって、周方向に配置されるステータを構成する複数のティース間に、複数のティースを連結するための連結部を、軸方向に少なくとも１箇所以上設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の効果】
本発明のモータ用ステータにあっては、周方向に配置されるステータを構成する複数のティース間に、複数のティースを連結するための連結部を、軸方向に少なくとも１箇所以上設けているため、ステータに加わるトルクによりティースに傾きが発生すると、連結部が伸ばされる方向に変形し、傾きを抑える力を発生する。これにより、ステータの受けるトルクに対する剛性を向上することが出来る。
【０００８】
なお、本発明のモータ用ステータにおいては、連結部を、ステータの内周側に設けてもよい。このように構成すれば、ティース間が狭くなるので、同等の連結による剛性向上効果が大きくなり、剛性向上を図りやすい。
【０００９】
また、本発明のモータ用ステータにおいては、連結部を、ステータの外周側に設けてもよい。このように構成すれば、コイルをティースに巻くに当たり、ティースに巻き付けた後の形状に成型したコイルを、内側から差し込むことでコイルをティースに巻いた構造をとることができるので、組み立てが容易である。
【００１０】
さらに、本発明のモータ用ステータにおいては、連結部を、全周つながった板状の部材をティース間にはさみこんで形成してもよい。このように構成すれば、ステータがトルクを受けたときに発生する連結部の引っ張り力がティースの両端で概略釣り合うので、連結部材とティースの部材との間で滑りが発生することを防止できる。
【００１１】
さらにまた、本発明のモータ用ステータにおいては、連結部を形成する材料として電磁鋼板を用いてもよい。このように構成すれば、ステータ体積に対する電磁鋼板の体積が減少することなく構成できるので、モータが発生できるトルクに影響を与えることなく剛性の向上が可能となる。また、１個のステータの内外周にそれぞれロータを用いるモータにおいては、トルク特性を向上するために、各ロータはそれぞれステータの遠い側に磁路を構成する必要があるが、この磁路の構成を兼ねつつ、ステータの剛性を向上することが出来る。
【００１２】
また、本発明のモータ用ステータにおいては、連結部を形成する材料として例えばアルミニウム合金やステンレスなどの非磁性体の金属を用いてもよい。このように構成すれば、連結部のある側のロータの磁路を短絡させてモータの効率を悪化させることなく、剛性を向上されることが出来る。
【００１３】
さらに、本発明のモータ用ステータにおいては、ティースが、連結部のある側から無い側へ向けて、幅が等しいかまたは細くなる形状に構成されていてもよい。このように構成すれば、コイルをティースに巻くに当たり、ティースに巻き付けた後の形状に成型したコイルを連結部の無い側から差し込むことができるので、組み立てが容易である。
【００１４】
さらにまた、本発明のモータ用ステータにおいては、ティースの外周側の間に磁性体からなる部材を挿入してもよい。このように構成すれば、ティースの外周側からコイルを挿入できるようにティースを構成した例において、ティースの外周側の幅が不足しても、ティース間に磁性体（磁性鋼板、磁粉体など）を有する部材を挿入することで、モータに必要な電磁特性を確保することが出来る。
【００１５】
また、本発明のモータ用ステータにおいては、挿入される部材は、ティースの間の磁性体が連続されることがないように、一部に非磁性体を有する部材であってもよい。このように構成すれば、ティース間の磁性体が連続されることがないので、ステータの外周側で磁路が不必要に短絡することにより性能低下を起こさない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
図１は複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットの全体図であり、図１において、Ｅはエンジン、Ｍは複軸多層モータ、Ｇはラビニョウ型複合遊星歯車列、Ｄは駆動出力機構、１はモータカバー、２はモータケース、３はギヤハウジング、４はフロントカバーである。
【００１７】
前記エンジンＥは、ハイブリッド駆動ユニットの主動力源であり、エンジン出力軸５とラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２リングギヤＲ２とは、回転変動吸収ダンパー６及び多板クラッチ７を介して連結されている。
【００１８】
前記複軸多層モータＭは、外観的には１つのモータであるが２つのモータジェネレータ機能を有する副動力源である。この複軸多層モータＭは、前記モータケース２に固定され、コイルを巻いた固定電機子としてのステータＳと、前記ステータＳの内側に配置し、永久磁石を埋設したインナーロータＩＲと、前記ステータＳの外側に配置し、永久磁石を埋設したアウターロータＯＲと、を同軸上に三層配置することで構成されている。前記インナーロータＩＲに固定の第１モータ中空軸８は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第１サンギヤＳ１に連結され、前記アウターロータＯＲに固定の第２モータ軸９は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２サンギヤＳ２に連結されている。
【００１９】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇは、二つのモータ回転数を制御することにより無段階に変速比を変える無段変速機能を有する遊星歯車機構である。このラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇは、互いに噛み合う第１ピニオンＰ１と第２ピニオンＰ２を支持する共通キャリヤＣと、第１ピニオンＰ１に噛み合う第１サンギヤＳ１と、第２ピニオンＰ２に噛み合う第２サンギヤＳ２と、第１ピニオンＰ１に噛み合う第１リングギヤＲ１と、第２ピニオンＰ２に噛み合う第２リングギヤＲ２との５つの回転要素を有して構成されている。前記第１リングギヤＲ１とギヤハウジング３との間には多板ブレーキ１０が介装されている。前記共通キャリヤＣには、出力ギヤ１１が連結されている。
【００２０】
前記駆動出力機構Ｄは、出力ギヤ１１と、第１カウンターギヤ１２と、第２カウンターギヤ１３と、ドライブギヤ１４と、ディファレンシャル１５と、ドライブシャフト１６，１６により構成されている。そして、出力ギヤ１１からの出力回転及び出力トルクは、第１カウンターギヤ１２→第２カウンターギヤ１３→ドライブギヤ１４→ディファレンシャル１５を経過し、ドライブシャフト１６，１６から図外の駆動輪へ伝達される。
【００２１】
すなわち、ハイブリッド駆動ユニットは、前記第２リングギヤＲ２とエンジン出力軸５を連結し、前記第１サンギヤＳ１と第１モータ中空軸８とを連結し、前記第２サンギヤＳ２と第２モータ軸９とを連結し、前記共通キャリヤＣに出力ギヤ１１を連結することにより構成されている。
【００２２】
図２は、ラビニョオ型遊星歯車列と組み合わされて車両用ハイブリッド変速機を構成する、この発明の対象となる複軸多層モータをより詳細に示す図である。この複軸多層モータに、この発明のモータ用ステータを適用することができる。図２に示す構成の複軸多層モータは、一個の円環状のステータ１０１と、その半径方向内方および外方にそれぞれ互いに同軸の所定回転軸線Ｏ上にて回転自在に配置したインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３とよりなる三重構造とし、これらをハウジング１０４内に収納して構成する。
【００２３】
ここにおけるインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３はそれぞれ、電磁鋼板などをプレス成形して造った板材のロータ軸線方向への積層になる積層コア１２４，１２５を具え、これら積層コア１２４，１２５に、ロータ軸線方向に貫通する永久磁石を円周方向等間隔に配置して設けた構成となす。インナーロータ１０２とアウターロータ１０３とでは、配置する磁極数を変えることで、両者の極対数を異ならせている。一例を示すと、磁石の個数自体はインナーロータ１０２とアウターロータ１０３で同一であり、１２個ずつであるが、インナーロータ１０２は２個の磁石で１極を成しているため、極対数としては３極対となり、アウターロータ１０３は１個の磁石で１極を成しているため、極対数としては６極対となる。
【００２４】
そしてハウジング１０４内へのインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３の収納に当たっては、アウターロータ１０３は、積層コア１２５の外周にトルク伝達シェル１０５を駆動結合して具え、該トルク伝達シェル１０５の両端をそれぞれベアリング１０７，１０８によりハウジング１０４に回転自在に支持し、トルク伝達シェル１０５をベアリング１０７の側でアウターロータシャフト１０９に結合する。
【００２５】
インナーロータ１０２は積層コア１２４の中心に、内部に上記アウターロータシャフト１０９を回転自在に貫通した中空のインナーロータシャフト１１０を貫通して具え、これらインナーロータ１０２の積層コア１２４およびインナーロータシャフト１１０間を駆動結合する。そしてインナーロータシャフト１１０の中間部をベアリング１１２により、固定のステータブラケット１１３内に回転自在に支持し、一端部（図２では左端部）をベアリング１１４によりトルク伝達シェル１０５の対応端壁に回転自在に支持する。
【００２６】
ステータ１０１は、電磁鋼板をプレス成形して造ったＩ字状のステータ鋼板をステータ軸線方向に積層してなる多数のステータピースを具える。個々のステータピースには、アウターロータ側ヨークおよびインナーロータ側ヨーク間におけるティースの箇所において図２に示す如く電磁コイル１１７を巻線し、これらコイル巻線済のステータピースを同一円周方向等間隔に、つまり円形に配列してステータコアとなし、このステータコアをステータ軸線方向両側のブラケット１１３，１１８間にボルト１１９で挟持すると共に全体的に樹脂１２０でモールドすることにより一体化してステータ１０１を構成する。なお、樹脂１２０内には隣り合うステータピース１１６間において冷却液通路１４１を軸線方向に形成し、上記したボルト１１９はその冷却液通路１４１の半径方向内方および外方にそれぞれ位置させる。ここで、各ボルト１１９はそれに螺合したナット１１９ａによって締め上げられる。このボルト・ナットによる締め上げ構造をリベットピンによる締め上げ構造としても良いことはいうまでもない。
【００２７】
なお、このモータの駆動に当たっては、回転センサ１４８および回転センサ１４７が検出するインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３の回転位置、つまりこれらに上記のごとく設けられる永久磁石の位置に応じた両ロータ１０２，１０３用の位相の異なる駆動電流を複合して得られる複合電流をステータ１０１の電磁コイル１１７に供給し、これにより両ロータ１０２，１０３用の回転磁界をステータに個別に発生させることで、回転磁界に同期してロータ１０２，１０３を個別に回転駆動させることができる。
【００２８】
図３〜図５はそれぞれ本発明のモータ用ステータの一例を説明するための図である。ここで、図３は本発明のモータ用ステータを正面から見た図を示し、図４は図３におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示し、図５は図４におけるＢ−Ｂ線に沿った断面を示している。図３〜図５に示す例において、本発明のモータ用ステータ１０１の特徴は、ステータ１０１を構成する複数の独立したティース２０１間に、複数のティース２０１を連結するための連結部２０２を、軸方向に少なくとも１箇所以上（ここでは４箇所）設けた点である。
【００２９】
上述した構成の本発明のモータ用ステータ１０１では、片持ち支持のステータ１０１の受けるトルクに対する剛性を向上させることができる。以下、その効果について説明する。
【００３０】
図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のモータ用ステータの概略を示す図及びそれにトルクが加わった状態を示す図である。図６（ａ）に示すように、本発明のモータ用ステータ１０１は、それぞれにコイルが巻回された複数の独立したティース２０１間に、複数のティース２０１を連結するための連結部２０２を、軸方向に４箇所設け、押え板２０３を介してボルト１１９とナット１１９ａにより締め付けて構成されている。図６（ｂ）に示すように、このステータ１０１に内外ロータの回転により発生するトルクが加わると、ティース２０１が傾く方向に変形する。このとき、ボルト１１９の軸力はティースが傾くのを抑制するように働く。さらに、連結部材２０２もティース２０１の倒れに応じて傾き、その結果、図６（ｂ）に示すように変形して、ティース２０１間が引き伸ばされる方向に変形し、縮む方向に力を発生する。この力によりティース２０１の傾きが抑制される。即ち、ボルト１１９の軸力によるティース２０１の倒れ抑制効果に加えて、連結部材２０２による倒れ抑制効果が加わるので、一層倒れ難くなる。これにより、ステータ１０１のトルクに対する剛性、強度が向上し、より大きなトルクに対応できるステータを構成することが出来る。
【００３１】
図７及び図８はそれぞれ本発明のモータ用ステータ１０１を構成する連結部２０２の構成の一例を示す図である。図７に示す例は、内周側で連結するとともに全周つながった板状の部材として連結部２０２を形成した例を示している。図８に示す例は、外周側で連結するとともに全周つながった板状の部材として連結部２０２を形成した例を示している。図３〜図５に示す例では、図４の上半分側に示すティース２０１とティース２０１との間のティース２０１が存在していない断面から明らかなように、連結部２０２を内周側に設けている。また、全周つながった板状の部材として連結部２０２を形成し、この連結部２０２を軸方向に４箇所ティース２０１間にはさみこんで形成している。
【００３２】
上述した構成のうち、連結部２０２を内周側で連結して構成した場合は、ティース間が狭くなるので、同等の連結による剛性向上効果が大きくなり、剛性向上を図りやすい。また、連結部２０２を外周側で連結した構成した場合は、コイルをティース２０１に巻くに当たり、ティース２０１に巻き付けた後の形状に成型したコイルを、内側から差し込むことでコイルをティース２０１に巻いた構造をとることができるので、組み立てが容易である。図９（ａ）、（ｂ）及び図１０に、ティース２０１に巻き付けた後の形状に成型したコイルの一例をそれぞれ示す。図９（ａ）、（ｂ）に示す例では、連結部２０２を内周側で連結して構成した場合は外周側から、連結部２０２を外周側で連結して構成した場合は内周側から、コイル２１１を各ティース２０１に対して差し込むことでコイル２１１をティース２０１に巻いた構造をとることができる。また、図１０に示す例では、連結部２０２の連結側によらず軸方向にティース２０１に対してコイル２１２を差し込むことができ、その後、コイル２１２の開口部を結線することで、同じようにコイル２１２をティース２０１に巻いた構造をとることができる。
【００３３】
他の好適例として、図５に示す例のように、ティース２０１の形状を、連結部２０２のある側から無い側へ向けて幅を等しくすること、あるいは、連結部２０２のある側から無い側へ向けて幅が細くなる形状に構成することができる。この場合は、コイルをティース２０１に巻くに当たり、ティース２０１に巻き付けた後の形状に成型したコイル２１２を連結部２０２の無い側から差し込むことができるので、組み立てが容易である。また、ティース２０１の形状を上述したような形状にした場合、ティース２０１の外周側の幅が不足する場合があるが、その場合は、図５に示すように、非磁性体２２１を中央に配置して両端に磁性体（磁性鋼板、磁粉体など）２２２を有する部材２２３をティース２０１の外周側の間に挿入することで、モータに必要な電磁特性を確保することができる。さらに、図４及び図５に示す例では、ステータ１０１のティース２０１に、インナーロータ側のエアギャップ部とアウターロータ側のエアギャップ部とを貫通する油抜き穴２２４を、軸方向３箇所に設けている。この油抜き穴２２４を設けることで、コイル１１７が巻かれたステータ１０１のティース２０１を内側から冷却できるよう構成することが出来る。
【００３４】
連結部２０２を構成する部材の材料は特に限定されるものではないが、電磁鋼板または非磁性体の金属（アルミニウム合金、ステンレス等）を用いることが好ましい。電磁鋼板を使用した場合は、ステータ体積に対する電磁鋼板の体積が減少することなく構成できるので、モータが発生できるトルクに影響を与えることなく剛性の向上が可能となる。また、１個のステータの内外周にそれぞれロータを用いるモータにおいては、トルク特性を向上するために、各ロータはそれぞれステータの遠い側に磁路を構成する必要があるが、この磁路の構成を兼ねつつ、ステータの剛性を向上することが出来る。さらに、非磁性体を使用した場合は、連結部のある側のロータの磁路を短絡させてモータの効率を悪化させることなく、剛性を向上されることが出来る。
【００３５】
なお、本発明は上述した例に限定されるものではなく、例えば、連結部２０２の位置や数は、これらの例に限定されるものでないことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットを示す概略全体図である。
【図２】ラビニョオ型遊星歯車列と組み合わされて車両用ハイブリッド変速機を構成する、本発明のモータ用ステータを備える複軸多層モータを示す縦断側面図である。
【図３】本発明のモータ用ステータの一例を説明するための正面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示す図である。
【図５】図４におけるＢ−Ｂ線に沿った断面を示す図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のモータ用ステータの概略を示す図及びそれにトルクが加わった状態を示す図である。
【図７】本発明のモータ用ステータを構成する連結部の構成の一例を示す図である。
【図８】本発明のモータ用ステータを構成する連結部の構成の他の例を示す図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のモータ用ステータに使用する予め成型したコイルの一例を示す図である。
【図１０】本発明のモータ用ステータに使用する予め成型したコイルの他の例を示す図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来のモータ用ステータの概略を示す図及びそれにトルクが加わった状態を示す図である。
【符号の説明】
１０１  ステータ
１１７  コイル
１１９  ボルト
１１９ａ  ナット
２０１  ティース
２０２  連結部
２０３  押え板
２１１、２１２  成型したコイル
２２１  非磁性体
２２２  磁性体
２２４  油抜き穴
【図１】
2004312845.tif 000003
【図２】
2004312845.tif 000004
【図３】
2004312845.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004312845.tif 000010
【図９】
2004312845.tif 000011
【図１０】
2004312845.tif 000012
【図１１】
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