(57)【要約】【課題】従来の樹脂モールドステータに対して機械的強度を向上させることができるとともに、高い成形圧力の必要な熱可塑性樹脂も用いることのできる回転電機のステータ構造を提供する。【解決手段】コア２０１にコイル２０３を巻き付けて成るステータコア２０４を複数個円周状に配置し、それをモールド樹脂によって一体に封止することで形成される回転電機のステータ構造において、ステータコア２０４を予め樹脂２０５でモールドしてステータコア組立体２１１を作製し、複数のステータコア組立体を所定位置に配置した後、同種または異種の樹脂で樹脂２０８でモールドすることでステータを構成する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアにコイルを巻き付けて成るステータコアを複数個円周状に配置し、それをモールド樹脂によって一体に封止することで形成される回転電機のステータ構造において、ステータコアを予め樹脂モールドしてステータコア組立体を作製し、複数のステータコア組立体を所定位置に配置した後、同種または異種の樹脂で樹脂モールドすることでステータを構成したことを特徴とする回転電機のステータ構造。
【請求項２】
後工程のモールド樹脂の線膨張係数または成形収縮率を、先工程のモールド樹脂よりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機のステータ構造。
【請求項３】
先工程のモールド樹脂の成形圧力を、後工程のモールド樹脂よりも小さくしたことを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機のステータ構造。
【請求項４】
先工程のモールド後のステータコア組立体の外形形状を、鋭角部を有さない形状としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機のステータ構造。
【請求項５】
先工程のモールド後のステータコア組立体の外形形状を、後工程のモールド樹脂との接触面に応力集中が許容できるレベルの凹凸形状や蟻組み形状を有する形状としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機のステータ構造。
【請求項６】
後工程のモールド樹脂を熱可塑性樹脂としたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転電機のステータ構造。
【請求項７】
樹脂モールドを複数回にわけて実施したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転電機のステータ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアにコイルを巻き付けて成るステータコアを複数個円周状に配置し、それをモールド樹脂によって一体に封止することで形成される回転電機のステータ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コアにコイルを巻き付けて成るステータコアを複数個円周状に配置し、それをモールド樹脂によって一体に封止することで形成される回転電機のステータ構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２９９２７１号公報
【０００３】
図７（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ従来の回転電機のステータ構造におけるステータコアの一例を示す図であり、図７（ａ）は平面図を、図７（ｂ）は正面図を、図７（ｃ）は側面図をそれぞれ示している。図７（ａ）〜（ｃ）に示す例において、電磁鋼板の積層体や圧粉により形成されるコア３０１に、絶縁用のインシュレータ３０２を介しコイル３０３を巻き付けて、ステータコア３０４を形成する。このステータコア３０４を複数個円周状に配置し、図８に示すように、樹脂３０５でモールとして一体に封止することで、ステータ構造を形成していた。なお、図８に示す例では、説明の都合上、１つのステータコア３０４のコア３０１のみ表面に露出して描いたが、実際には複数のステータコア３０４が固定軸３０６を中心に円周状に配置されており、それぞれのコア３０１が表面に露出している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来のステータ構造では、ステータコア３０４において、コア３０１のエッジ部３０７やコイル３０３を露出した状態で直接樹脂モールドを行い、図８に示すステータ構造を形成しているため、トルク発生時にエッジ部３０７と接する樹脂３０５の部分などに、大きな応力が発生する問題があった。特に、上述したように、金属フレームを廃止し、樹脂３０５を主たる構造部材とする構造を採ろうとする場合に、この問題は顕著となっていた。また、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、コイル３０３やインシュレータ３０２などの薄肉のインサート部を樹脂３０５で封止する場合、樹脂成形時の成形圧力を高められないため、熱硬化性の樹脂を使用せざるを得ない問題もあった。
【０００５】
本発明の目的は上述した問題点を解消して、従来の樹脂モールドステータに対して機械的強度を向上させることができるとともに、高い成形圧力の必要な熱可塑性樹脂も用いることのできる回転電機のステータ構造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ステータ構造は、コアにコイルを巻き付けて成るステータコアを複数個円周状に配置し、それをモールド樹脂によって一体に封止することで形成される回転電機のステータ構造において、ステータコアを予め樹脂モールドしてステータコア組立体を作製し、複数のステータコア組立体を所定位置に配置した後、同種または異種の樹脂で樹脂モールドすることでステータを構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の回転電機のステータ構造では、コアやコイルなどのインサート部のモールド樹脂と構造部材であるモールド樹脂とを、別々に選定することが可能となるため、従来の樹脂モールドステータに対して、機械的強度を向上させることができる。
【０００８】
なお、本発明の回転電機のステータ構造の好適例では、後工程のモールド樹脂の線膨張係数または成形収縮率を、先工程のモールド樹脂よりも大きくすることができる。このように構成すれば、収縮量の大きい後工程のモールド樹脂と先工程のモールド樹脂との間に圧力を生じさせるので、先工程と後工程とのモールド樹脂の境界部に隙間が生じるのを抑制することができると共に、面圧によって相対滑りに対する耐力を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明の回転電機のステータ構造の好適例では、先工程のモールド樹脂の成形圧力を、後工程のモールド樹脂よりも小さくすることができる。このように構成すれば、先工程のモールド樹脂は成形圧力が低いので、比較的外力により変形や損傷を受けやすいコイルの巻き線部に作用する力を小さくすることができる。
【００１０】
さらに、本発明の回転電機のステータ構造の好適例では、先工程のモールド後のステータコア組立体の外形形状を、鋭角部を有さない形状とすることができる。このように構成すれば、後工程の樹脂モールドと先工程の樹脂モールドとの境界部形状に鋭角部をなくすことが可能となるので、トルク発生時に構造部材である後工程の樹脂モールドへの応力集中を緩和することが可能となる。
【００１１】
さらにまた、本発明の回転電機のステータ構造の好適例では、先工程のモールド後のステータコア組立体の外形形状を、後工程のモールド樹脂との接触面に応力集中が許容できるレベルの凹凸形状や蟻組み形状を有する形状とすることができる。このように構成すれば、先工程と後工程との相互のモールド樹脂界面において、相対位置のズレを抑制することができるので、モールドステータのねじり剛性を向上することができる。
【００１２】
また、本発明の回転電機のステータ構造の好適例では、後工程のモールド樹脂を熱可塑性樹脂とすることができる。このように構成すれば、後工程のモールド樹脂には高い成形圧力が必要な熱可塑性樹脂を用いることが可能となるため、モールドステータのリサイクル率を飛躍的に高めることができる。
【００１３】
さらに、本発明の回転電機のステータ構造の好適例では、樹脂モールドを複数回にわけて実施することができる。樹脂モールドは、通常は、ステータコア組立体を樹脂モールドする先工程とその後全体を樹脂モールドする後工程との２回で本発明を達成できるが、２回以上の複数樹脂モールドを行うことで、上述した効果をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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は本発明の対象とな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る。なお、以下に説明する複軸多層モータはその基本的な構成を説明するためのものであり、本発明の特徴部分となるステータ構造については、後に詳細に説明する。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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、この発明の回転電機の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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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ティースを具える。個々のステータティースには、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ティ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間に何らかの手段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。
【００２５】
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。
【００２６】
次に、上述した構成の複軸多層構造の回転電機において、ステータ１０１の構造として好適に利用できる本発明の回転電機のステータ構造について説明する。
【００２７】
図３（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の回転電機のステータ構造におけるステータコア組立体の一例を示す図であり、図３（ａ）は平面図を、図３（ｂ）は正面図を、図３（ｃ）は側面図をそれぞれ示している。図３（ａ）〜（ｃ）に示す例において、電磁鋼板の積層体や圧粉により形成されるコア２０１に、絶縁用のインシュレータ２０２を介してコイル２０３を巻き付けて、ステータコア２０４を形成する。このステータコア２０４は図８に示す従来のステータコア３０４と同じ構成である。そして、ステータコア２０４を先工程として１次モールド用樹脂２０５によりモールド成型して、ステータコア組立体２１１を作製する。
【００２８】
この１次モールド用樹脂２０５は、成形時の成形圧力によってコイル２０３などに影響を与えないように、成形圧力が比較的低い熱硬化性の樹脂が好ましい。また、先工程によりモールドして作製したステータコア組立体２１１の形状は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、コア２０１のエッジ部２０１ａやコイル２０３の部分を包括しつつ、外形は鋭利な突起のない形状とすることが好ましい。このようにステータコア組立体２１１を構成することで、トルク発生時に、コア２０１のエッジ部２０１ａやコイル２０３の部分において後工程の樹脂部に与えられる応力集中を軽減することができる。
【００２９】
さらに、図４に示すように、ステータコア組立体２１１の外形部に、応力集中が許容できる範囲内で鋭利でない突起２０６を設けることで、先工程の１次モールド用樹脂とこれから説明する後工程の樹脂モールドとの接触界面において、先工程と後工程のモールドの相対変位を抑制することができる。
【００３０】
図５は回転電機のステータ構造の一例を示す図である。図５に示す例において、上述したように先工程としての１次モールドを施した後に、複数のステータコア組立体２１１を所定位置、ここでは、固定軸２０７を中心として円周状の位置に配置した後、同種または異種の２次モールド用樹脂２０８によりモールド成形して、本発明のステータ構造を得ることができる。このステータ構造は、固定軸２０７を中心とした円筒形状でも中実でも良く、用途に応じた形状とすることができる。なお、図５に示す例では、説明の都合上、１つののコア２０１のみ表面に露出して描いたが、実際には複数のステータコア組立体２１１が固定軸２０７を中心に円周状に配置されており、それぞれのコア２０１が表面に露出している。
【００３１】
ここで、２次モールド用樹脂２０８は、トルク発生時にコア２０１に生じるトルク反力を受け持つ部材である。この２次モールド用樹脂２０８は、予め先工程としての１次モールドにおいてコイル２０３や薄肉のインシュレータ２０２をモールドしてあるので、高成形圧力が必要な樹脂（例えばフェノール）を用いることが可能であり、高強度の樹脂を選定できることがらステータ強度を高めることができる。また、先工程の１次モールド樹脂２０５に対し、後工程の２次モールド樹脂２０８として成形収縮率が高い樹脂、または、線膨張係数が大きい樹脂、を選定することで、成形終了時に、後工程の２次モールド樹脂２０８と先工程の１次モールド樹脂２０５との接触界面において面圧を生じさせることになり、相対変位を抑制し、モールド界面における成形収縮に伴う隙間の発生を抑制できる。
【００３２】
さらに、２次モールド樹脂２０８として、高い成形圧力が必要な熱可塑性樹脂を適用することも可能であり、例えば、ＰＢＴやＰＰＳなど、さらに高強度の樹脂を選定することも可能である。この場合、成形ステータの強度及び剛性が向上すると共に、熱可塑性樹脂部分を再生利用することができ、工業製品としてのリサイクル比率を向上させることができる。
【００３３】
なお、上述した説明では、円筒型のモータ（ラジアルギャップ式モータ）用のステータを例に挙げて説明したが、図６に示すようなディスク型モータ（アキシャルギャップ式モータ）用のステータとしても適用可能である。また、上述した説明では、樹脂モールドを先工程と後工程との全部で２回の工程としたが、２回以上の複数樹脂モールドを行うことで、上述した効果をさらに向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の回転電機のステータ構造は、例えば、ラジアルギャップ式またはアキシャルギャップ式の固定電機において、従来の樹脂モールドステータに対して機械的強度を向上させることができるとともに、高い成形圧力の必要な熱可塑性樹脂も用いることのできる用途に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【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、本発明の対象となる複軸多層モータを示す縦断側面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の回転電機のステータ構造におけるステータコア組立体の一例を示す図である。
【図４】本発明の回転電機のステータ構造におけるステータコア組立体の他の例を示す図である。
【図５】本発明の回転電機のステータ構造の一例を示す図である。
【図６】本発明の回転電機のステータ構造をアキシャルギャップ式モータに適用した例を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ従来の回転電機のステータ構造におけるステータコアの一例を示す図である。
【図８】従来の回転電機のステータ構造の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０１  ステータ
１０２  インナーロータ
１０３  アウターロータ
２０１  コア
２０１ａ  エッジ部
２０２  インシュレータ
２０３  コイル
２０４  ステータコア
２０５  １次モールド用樹脂
２０６  空隙
２０７  固定軸
２０８  ２次モールド用樹脂
２１１  ステータコア組立体
【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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【図８】
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