(57)【要約】【課題】磁束漏れを抑制して良好な磁気性能を得ることができるとともに、高い回転強度をも得ることのできる回転電機の積層コア構造及びその製造方法を提供する。【解決手段】回転電機を構成するステータまたはロータであって、電磁鋼板を積層して構成されるステータコアまたはロータコアにおいて、電磁鋼板の主磁束の経路となる部分（Ａ部）以外の部位２０４、２０５に対し、塑性歪みを付与する（第１及び第２発明）。また、ステータとその内外に独立して回転可能に設けたロータとからなる複軸多層モータのステータであって、電磁鋼板を積層して構成されるステータティースを複数個円周方向に配置して構成されるステータコアにおいて、各ステータティースのコイルワインディングされる部分以外に設けた、各ステータティース間を円環状に連結する部位に対し、塑性歪みを付与する（第３発明）。【選択図】図３
2005117740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機を構成するステータであって、電磁鋼板を積層して構成されるステータコアにおいて、電磁鋼板の主磁束の経路となる部分以外の部位に対し、塑性歪みを付与したことを特徴とする回転電機の積層コア構造。
【請求項２】
回転電機を構成するロータであって、電磁鋼板を積層して構成されるロータコアにおいて、電磁鋼板の主磁束の経路となる部分以外の部位に対し、塑性歪みを付与したことを特徴とする回転電機の積層コア構造。
【請求項３】
ステータとその内外に独立して回転可能に設けたロータとからなる複軸多層モータのステータであって、電磁鋼板を積層して構成されるステータティースを複数個円周方向に配置して構成されるステータコアにおいて、各ステータティースのコイルワインディングされる部分以外に設けた、各ステータティース間を円環状に連結する部位に対し、塑性歪みを付与したことを特徴とする回転電機の積層コア構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機の積層コア構造の製造方法において、前記電磁鋼板に塑性歪みを付与する部位を、他の部分の打ち抜きと同時に板厚を薄くする方向に圧縮荷重がかかるようプレス成形することで形成することを特徴とする回転電機の積層コア構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のステータやロータを構成するステータコアやロータコアとして用いられる、電磁鋼板を複数枚積層した構造の回転電機の積層コア構造及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機のステータやロータを構成するステータコアやロータコアとして、例えば打ち抜きプレスによって形成される電磁鋼板を複数枚積層した積層コア構造が用いられている。
【０００３】
このような積層コア構造をロータコアに用いたものとして、積層コア構造のロータコアに永久磁石を埋め込んだ構成の永久磁石埋込型（ＩＰＭ型：Interior Permanent Magnet型）のロータを用いる永久磁石埋込回転子型モータが知られている。また、このような積層コア構造をステータコアに用いたものとして、積層コア構造のステータコアにコイルを巻回し電磁石構造のステータとし、このステータの内外に独立に駆動される２つのロータを設けた複軸多層モータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２７５３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の永久磁石埋込型モータに用いられるロータでは、遠心力により生じる積層コアへの応力を低減するために同部の断面積を大きく確保する必要があるが、その分漏れ磁束経路の断面積も増加するので、回転強度と磁気性能を共に高めることが難しい問題があった。また、上述した従来の複軸多層モータに用いられるステータでは、内周及び外周に配置されるロータの磁束漏れを抑制するためにはステータを構成する各コアを分割する必要があり、一体型のステータコアに比較すると剛性や強度を高め難いという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は上述した問題点を解消して、磁束漏れを抑制して良好な磁気性能を得ることができるとともに、高い回転強度をも得ることのできる回転電機の積層コア構造及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の回転電機の積層コア構造の第１発明は、回転電機を構成するステータであって、電磁鋼板を積層して構成されるステータコアにおいて、電磁鋼板の主磁束の経路となる部分以外の部位に対し、塑性歪みを付与したことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の回転電機の積層コア構造の第２発明は、回転電機を構成するロータであって、電磁鋼板を積層して構成されるロータコアにおいて、電磁鋼板の主磁束の経路となる部分以外の部位に対し、塑性歪みを付与したことを特徴とするものである。
【０００８】
さらに、本発明の回転電機の積層コア構造の第３発明は、ステータとその内外に独立して回転可能に設けたロータとからなる複軸多層モータのステータであって、電磁鋼板を積層して構成されるステータティースを複数個円周方向に配置して構成されるステータコアにおいて、各ステータティースのコイルワインディングされる部分以外に設けた、各ステータティース間を円環状に連結する部位に対し、塑性歪みを付与したことを特徴とするものである。
【０００９】
さらにまた、本発明の回転電機の積層コア構造の製造方法は、上述した構成の回転電機の積層コア構造の製造方法において、前記電磁鋼板に塑性歪みを付与する部位を、他の部分の打ち抜きと同時に板厚を薄くする方向に圧縮荷重がかかるようプレス成形することで形成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の回転電機の積層コア構造の第１発明及び第２発明にあっては、主磁束の経路として用いたい部分以外の部位に塑性歪みを付与することで、その部位の磁気抵抗値が上昇し、磁束が漏れ難くなる。そのため、主磁束経路以外の部位に洩れる磁束量が低減され、磁気損失の低減及び磁気性能の向上を行うことができる。また、塑性変形により塑性歪みを設けた部位の引張り強度を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明の回転電機の積層コア構造の第３発明にあっては、分割して設けられた各ステータティースのコイルワインディングされる部分以外に設けられた、各ステータティース間を円環状に連結する部位に対し、塑性歪みを付与することで、第１発明及び第２発明と同様に、その部位の漏れ磁束を低減できるとともに、その部位に高い強度を得ることができる。そのため、従来は内外のロータの漏れ磁束のために連結できなかった各ステータティース同士を、コイルワインディング部以外の部位にて円環状に連結した構造が可能になるので、積層コア構造のステータコアの剛性が向上し、且つ、円筒度の良いステータコアを形成することができる。
【００１２】
さらに、本発明の回転電機の積層コア構造の製造方法にあっては、電磁鋼板に塑性歪みを付与する部位を、他の部分の打ち抜きと同時に板厚を薄くする方向に圧縮荷重がかかるようプレス成形することで、プレス打ち抜きと同時に塑性ひずみを所定の部位のみに付与することができ、簡単に所定の部位に塑性歪みを有する電磁鋼板を得ることができ、その電磁鋼板を積層することで、本発明の積層コア構造を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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は本発明の積層コア構造を備える回転電機の一例としての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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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の一例をより詳細に示す図である。この複軸多層モータに、この発明の積層コア構造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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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１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。
【００２３】
ステータ１０１は、電磁鋼板をプレス成形して造ったＴ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。
【００２４】
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。
【００２５】
次に、上述した構成の複軸多層モータにおいて、インナーロータ１０２あるいはアウターロータ１０３として利用できる本発明のロータコアの構造、及び、複数のステータティースから構成されるステータ１０１として利用できる本発明のステータコアの構造について説明する。
【００２６】
図３は本発明の回転電機の積層コア構造をロータコアに適用した例を説明するための図である。図３に示す例において、打ち抜きプレス加工により形成された電磁鋼板からなるロータコア２０１には、永久磁石２０２を嵌合する穴２０３が同じく打ち抜きプレス加工により設けられている。ロータコア２０１に嵌合された永久磁石２０２からは、主磁束としてＡ方向に磁束が流れるが、同時に、ロータコア２０１の部位２０４及び部位２０５を通る漏れ磁束が発生する。
【００２７】
一方、図３に示すロータコア２０１を回転強度の観点から見ると、図４に示すように、回転により、ロータコア２０１の部分２０６自体の遠心力２０７及び永久磁石２０２の遠心力２０８が作用し、ロータコア２０１の部位２０４及び部位２０５に大きな引張り応力が発生する。これを模式的に表したのが図５である。回転強度の観点ではロータコア２０１の部位２０４及び部位２０５は大きな断面積を有する方が良く、一方、電磁気の観点からは漏れ磁束低減のため断面積を小さくすることが望ましい。
【００２８】
この相反する要望を同時に満たすべく、本発明では、電磁鋼板からなるロータコア２０１のうち、主磁束の経路として用いたい部分以外の部分である部位２０４及び部位２０５に、塑性歪みを付与している。このように、ロータコア２０１の部位２０４及び部位２０５に塑性歪みを付与することで、部位２０４及び部位２０５では、引張り強度の向上と漏れ磁束の低減を同時に達成することができる。
【００２９】
ロータコア２０１の部位２０４及び部位２０５に塑性歪みを付与する方法は、部位２０４及び部位２０５に塑性歪みを付与できさえすればどのような方法でも良いが、以下に示す方法を利用すると、簡単に塑性歪みを付与できるため好ましい。図６は本発明の回転電機の積層コア構造の製造方法の一例を説明するための図であり、図４のＸ−Ｘ断面におけるプレス加工状態を示す図である。図６に示すように、部位２０４及び部位２０５は、上型２１０と下型２１１によってロータコア２０１に設けられる、打ち抜き部２１２よりも距離２１３だけ控えて形成した圧縮応力生成部２１４により、打ち抜きと同時に部位２０４及び部位２０５（図６では部位２０５のみを示す）に圧縮による塑性変形を生じさせる。これにより、部位２０４及び部位２０５に、塑性歪みを付与することができる。
【００３０】
図７は本発明の回転電機の積層コア構造をステータコアに適用した例を説明するための図である。図７に示す例ではステータコアの一部のみを示しているが、全周にわたって同じ構造を有している。図７に示す例では、分割された各ステータティース２１１にコイル２１２を巻回した分割ステータコアを複数個、従来と同様に、円環状に設けてステータコア２１３を形成している。本発明の特徴は、その構成に加えて、円環状に設けた分割ステータコアを内周部２１４により円環状に連結している点である。上述したロータコアの場合と同様に、円周部２１４にはそのプレス打ち抜き時に圧縮応力を与えて塑性歪みを付与している。そのため、この円周部２１４では、引張り強さの向上と共に磁気抵抗の向上による漏れ磁束の低減を達成することができる。
【００３１】
上述したロータコア２０１の構成及びステータコア２１３の構成は、内外にロータを持つ複軸多層モータでけでなく、従来の外側あるいは内側にのみロータが配置されるステータコアについても当然のことながら適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の回転電機の積層コア構造は、ステータとロータを備える回転電機のステータ及びロータを構成する積層コア構造であって、回転強度と磁気性能を共に高める必要のある用途に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【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、本発明のステータ冷却構造を備える複軸多層モータを示す縦断側面図である。
【図３】本発明の回転電機の積層コア構造をロータコアに適用した例を説明するための図である。
【図４】本発明の回転電機の積層コア構造における回転時の状態の一例を示す図である。
【図５】図４に示す回転状態の一部を模式的に示す図である。
【図６】本発明の回転電機の積層コア構造の製造方法の一例を説明するための図であり、図４のＸ−Ｘ断面におけるプレス加工状態を示す図である。
【図７】本発明の回転電機の積層コア構造をステータコアに適用した例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０１  ステータ
１０２  インナーロータ
１０３  アウターロータ
２０１  ロータコア
２０２  永久磁石
２０３  穴
２０４、２０５  塑性歪みを付与すべき部位
２０６  部分
２０７、２０８  遠心力
２１１  ステータティース
２１２  コイル
２１３  ステータコア
２１４  円周部
【図１】
2005117740.tif 000003
【図２】
2005117740.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005117740.tif 000008
【図７】
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