(57)【要約】【課題】コアの角部に接する樹脂部に生じていた応力集中を低減でき、許容トルクを増大することができる回転電機のステータ構造を提供する。【解決手段】円筒状のステータの内外にそれぞれ独立に制御可能なアウターロータおよびインナーロータを配置した複軸多層構造を有する回転電機のステータ構造であって、ステータを構成するコア２０１は互いに接することなく配置され、且つ、コアの主たる固定手段がモールド樹脂であるステータ構造において、コア２０１に巻回したコイル２０２の被覆保護の目的でコア２０１の両端にインシュレータ２０３を設けるとともに、インシュレータ２０３の形状を、コア２０１へ組み付けた状態で、モールド樹脂に対して鋭角形状とならない形状とした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のステータの内外にそれぞれ独立に制御可能なアウターロータおよびインナーロータを配置した複軸多層構造を有する回転電機のステータ構造であって、ステータを構成するコアは互いに接することなく配置され、且つ、コアの主たる固定手段がモールド樹脂であるステータ構造において、コアに巻回したコイルの被覆保護の目的でコアの両端にインシュレータを設けるとともに、インシュレータの形状を、コアへ組み付けた状態で、モールド樹脂に対して鋭角形状とならない形状と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】
前記インシュレータの形状を、コアの角部に対応する位置において、インシュレータとコアの外形包絡線が円弧形状となるよう構成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】
前記インシュレータの形状を、コア両端の平面部に対応する位置において、コア平面部に平行に凹部を設けた形状となるよう構成したことを特徴とする請求項２に記載の回転電機のステータ構造。
【請求項４】
前記インシュレータの形状を、インシュレータをコアに配置しコイルをインシュレータに巻き付けた状態において、コイル外表面とインシュレータ外表面とが不連続とならないように補完する形状となるよう構成したことを特徴とする請求項２または３に記載の回転電機のステータ構造。
【請求項５】
前記インシュレータの形状を、インシュレータの表面にシボ加工を施した形状となるよう構成したことを特徴とする請求項２〜４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、円筒状のステータの内外にそれぞれ独立に制御可能なアウターロータおよびインナーロータを配置した複軸多層構造を有す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、円筒状のステータを挟み、内外周にアウターロータ及びインナーロータが配置され、ステータに巻回された多相コイルに複合電流を流すことで、アウターロータとインナーロータを独立して回転制御可能な複軸多層構造を有する回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。この回転電機におけるステータ構造の一例として、ステータを構成するコアは互いに接することなく配置され、且つ、コアの主たる固定手段がモールド樹脂である構造が知られている。
【特許文献１】特開２００２−２８１７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図８（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の回転電機のステータ構造における各コアの一例を説明するための図であり、図８（ａ）はその平面図を、図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面図を示している。図８（ａ）、（ｂ）に示す従来例において、電磁鋼板を積層してなるコア３０１の両端には、ホルダー３０２を介して電磁コイル３０３が巻回されている。上述した回転電機のステータ構造では、一般的に薄板の電磁鋼板を積層して形成するコア３０を樹脂でモールドする場合に、電磁鋼板を積層してなるコア３０１の角部にＲを付けることが難しかった。そのため、樹脂を主たる強度部材として用いる場合に、コア３０１の角部に接する樹脂部で発生する応力集中を避けることができない問題があった。
【０００４】
本発明の目的は上述した問題点を解消して、コアの角部に接する樹脂部に生じていた応力集中を低減でき、許容トルクを増大することが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】
【０００５】
本発明の回転電機のステータ構造は、円筒状のステータの内外にそれぞれ独立に制御可能なアウターロータおよびインナーロータを配置した複軸多層構造を有する回転電機のステータ構造であって、ステータを構成するコアは互いに接することなく配置され、且つ、コアの主たる固定手段がモールド樹脂であるステータ構造において、コアに巻回したコイルの被覆保護の目的でコアの両端にインシュレータを設けるとともに、インシュレータの形状を、コアへ組み付けた状態で、モールド樹脂に対して鋭角形状とならない形状としたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の回転電機のステータ構造では、コアの両端にインシュレータを設け、そのインシュレータの形状を、コアへ組み付けた状態で、モールド樹脂に対して鋭角形状とならない形状とすることで、具体的な好適例としては、インシュレータのコア端部に対応するモールド樹脂と当接する部分を円弧状とすることで、コアへの組み付け状態で樹脂との界面が鋭角形状とならない。そのため、モールド樹脂硬化時の成型収縮や、モータトルク発生時に従来コア角部に接する樹脂部に生じていた応力値を低減でき、結果的に許容トルクが増大する。
【０００７】
なお、本発明の回転電機のステータ構造の好適例では、インシュレータの形状を、コア両端の平面部に対応する位置において、コア平面部に平行に凹部を設けた形状となるよう構成することができる。このように構成すれば、トルク発生時にインシュレータと樹脂の界面で構造的に固定されるので、ステータ全体のねじり剛性および強度が向上する。
【０００８】
また、本発明の回転電機のステータ構造の好適例では、インシュレータの形状を、インシュレータをコアに配置しコイルをインシュレータに巻き付けた状態において、コイル外表面とインシュレータ外表面とが不連続とならないように補完する形状となるよう構成することができる。このように構成すれば、コイルを巻き付けた状態で、コア〜コイル〜インシュレータの包絡線が連続となるので、コアＡＳＳＹまわりに発生する応力値が低減する。
【０００９】
さらに、本発明の回転電機のステータ構造の好適例では、インシュレータの形状を、インシュレータの表面にシボ加工を施した形状となるよう構成することができる。このように構成すれば、モールド樹脂とインシュレータとの界面強度が向上するので、結果的にステータ全体のねじり剛性および強度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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は本発明のステータ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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
次に、上述した構成の複軸多層モータにおいて、複数の積層コアを樹脂モールドして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構造について説明する。
【００２３】
図３は本発明のステータ構造の一例を説明するための図である。図３では、図２に示す例におけるステータ１０１の横断面を示している。なお、以下の説明において、ステータ構造についての説明を簡単にするため、同じ部材であっても図２に示した符号とは異なる符号を付している。図３に示す例において、上述したように、通常電磁鋼板をステータ軸線方向に積層してなる複数のコア２０１を、同一円周方向で等間隔に配列して構成されている。各コア２０１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いて電磁コイル２０２が巻回されている。そして、これら電磁コイル２０２を巻回したコア２０１をステータ軸線方向両側のブラケット（ここでは図示せず）間に何らかの手段で挟持するとともに、全体的に樹脂（ここでは図示せず）でモールドすることにより一体化して、ステータ１０１を構成している。
【００２４】
図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のステータ構造における各コア２０１の一例を説明するための図である。ここで、図４（ａ）は各コア２０１を上側から見た平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図４（ａ）、（ｂ）に示す例では、コア２０１に巻回したコイル２０２の被覆保護の目的で、コア２０１のステータ軸線方向の両端にインシュレータ２０３を設けている。また、インシュレータ２０３の形状を、コア２０１へ組み付けた状態で、モールド樹脂に対して鋭角形状とならない形状としている。
【００２５】
すなわち、本例では、インシュレータ２０３の形状がモールド樹脂に対して鋭角形状とならない形状とするため、インシュレータ２０３のコア２０１の角部に対応する部分２０４において、インシュレータ２０３とコア２０１の外形包絡線が円弧形状となるよう、言い換えると、インシュレータ２０３のコア２０１の端部に対応するモールド樹脂と当接する部分２０４を円弧状としている。
【００２６】
本発明の図４（ａ）、（ｂ）に示すコア２０１では、図７（ａ）、（ｂ）に比較のために示す従来のコア３０１と比べて、インシュレータ２０３の形状において、コア３０１の角部やホルダー３０２の角部等、樹脂をモールドする際樹脂と当接する部分の全てが鋭角形状となっていないため、モールド樹脂硬化時の成型収縮や、モータトルク発生時に、従来コア２０１の角部に接する樹脂部に生じていた応力値を低減でき、結果的に許容トルクを増大させることができる。
【００２７】
また、本発明の図４（ａ）、（ｂ）に示すコア２０１では、図７（ａ）、（ｂ）に比較のために示す従来のコア３０１と比べて、インシュレータ２０３の形状において、インシュレータ２０３をコア２０１に配置しコイル２０２をインシュレータ２０３に巻き付けた状態において、コイル２０２の外表面２０２ａとインシュレータ２０３の外表面２０３ａとが不連続とならないように補完する形状となるよう構成することができる。このように構成すれば、コイル２０２を巻き付けた状態で、コア２０１〜コイル２０２〜インシュレータ２０３の包絡線が連続となるので、コアＡＳＳＹまわりに発生する応力値が低減する。
【００２８】
図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のステータ構造における各コア２０１の他の例を説明するための図である。ここで、図５（ａ）は各コア２０１を上側から見た平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）をＡ方向から見た図である。図５（ａ）、（ｂ）に示す例において、図４（ａ）、（ｂ）に示す例と異なる点は、インシュレータ２０３の形状を、コア２０１の両端の平面部２０１ａに対応する位置において、コア２０１の平面部２０１ａに凹部２１１を設けた形状とした点である。本例では、上述した効果に加えて、凹部２１１を設けることで、図７（ａ）に本例のコア２０１を樹脂２１３でモールドした場合の例を示すように、トルク発生時にインシュレータ２０３の凹部２１１と樹脂との界面で構造的に固定されるので、ステータ全体のねじり剛性及び強度が向上する。
【００２９】
図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のステータ構造における各コア２０１のさらに他の例を説明するための図である。ここで、図６（ａ）は各コア２０１を上側から見た平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）をＡ方向から見た図である。図６（ａ）、（ｂ）に示す例において、図４（ａ）、（ｂ）に示す例と異なる点は、インシュレータ２０３の形状を、インシュレータ２０３の表面２０３ａにシボ加工を施したシボ加工面２１２を設けた形状とした点である。本例では、上述した効果に加えて、シボ加工面２１２を設けることで、図７（ｂ）に本例のコア２０１を樹脂２１３でモールドした場合の例を示すように、モールド樹脂とインシュレータ２０３との界面接合強度がさらに向上するので、結果的にステータ全体のねじり剛性および強度が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の回転電機のステータ構造は、内外にロータを有し、ロータ間にステータを有する３層構造の回転電機において、コアの角部に接する樹脂部に生じていた応力集中を低減させ、許容トルクを増大させ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】
【００３１】
【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、本発明のステータ構造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】本発明のステータ構造の一例を説明するための図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のステータ構造における各コアの一例を説明するための図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のステータ構造における各コアの他の例を説明するための図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のステータ構造における各コアのさらに他の例を説明するための図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のステータ構造におけるコアを樹脂モールドした場合の一例を説明するための図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の回転電機のステータ構造における各コアの一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３２】
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  平面部
２０２  電磁コイル
２０２ａ  外表面
２０３  インシュレータ
２０３ａ  表面
２０４  部分
２１１  凹部
２１２  シボ加工面
２１３  樹脂
【図１】
2005261147.tif 000003
【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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