(57)【要約】【課題】成形密度のばらつきが少なく安定した強度と特性を得ることができ、しかも、モータ効率の向上を図ることのできるモータのステータ構造を提供する。【解決手段】ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗを、同じステータリングのリターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗの積層面２２ｕ，２２ｖ，２２ｗと面一な分割面２３で分割し、リターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗと一体の基部ブロック２４ｕ，２４ｖ，２４ｗと、基部ブロック２４ｕ，２４ｖ，２４ｗに接合されて同基部ブロックから軸方向に膨出する膨出ブロック２５ｕ，２５ｖ，２５ｗと、から構成する。ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗを構成するブロックは簡素化され、ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗに発生する渦電流は分割面２３を挟んで分割される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧粉磁性材によって形成される複数のステータリングが軸方向に積層され、
前記各ステータリングは、環状のリターンパス部と、このリターンパス部から径方向に突出して電磁コイルが係合される複数のティースを備えて成り、
前記ティースの先端側は、前記ステータリングの軸方向に沿って膨出して隣接するステータリングと軸方向でオーバーラップするモータのステータ構造において、
前記ティースを、同じステータリングのリターンパス部の積層面と面一な分割面で分割し、前記リターンパス部と一体の基部ブロックと、この基部ブロックに接合されて同基部ブロックから軸方向に膨出する膨出ブロックと、から構成したことを特徴とするモータのステータ構造。
【請求項２】
前記基部ブロックの分割面に凹部を形成し、前記膨出ブロックの分割面に前記凹部と嵌合可能な凸部を形成したことを特徴とする請求項１に記載のモータのステータ構造。
【請求項３】
前記凸部を回転規制可能な構造としたことを特徴とする請求項２に記載のモータのステータ構造。
【請求項４】
前記凸部を非円形の断面形状に形成したことを特徴とする請求項３に記載のモータのステータ構造。
【請求項５】
３つのステータリングが軸方向に積層され、
軸方向両側のステータリングのティースは、前記基部ブロックの軸方向の片側に１つの膨出ブロックが接合され、
軸方向中央のステータリングは、前記基部ブロックの軸方向の両側に各１つの膨出ブロックが接合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータのステータ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁路を構成するステータリングが軸方向に複数積層され、各ステータリングに電磁コイルが係合されるティースを備えたモータのステータ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両駆動等に用いられるモータとして、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相のステータリングが軸方向に積層され、各ステータリングの環状のリターンパス部の内側に突設された複数のティースに電磁コイルが係合されるとともに、各ティースの径方向内側の端部がロータの外周面に対峙したものがある。
【０００３】
このモータのステータの場合、両側のステータリングのティースの先端側はステータリングの軸方向の一側に膨出し、隣接する中央のステータリングと軸方向でオーバーラップしており、中央のステータリングのティースの先端側は、ステータリングの軸方向の両側に膨出し、隣接する両側のステータリングと軸方向でオーバーラップしている（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００６−１０９６７２号公報
【特許文献２】特開２００６−２８０１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種のステータにおいて、各ステータリングを圧粉磁性材によって成形することが検討されている。
しかし、ステータリングを圧粉磁性材によって形成する場合には、磁性粉を成形型で圧縮して形を造形する関係上、複雑な構造を一度に成形することが難しい。このため、ステータリングを環状のリターンパス部と複数のティースに分け、それぞれ別々に造形した後に相互に接着すること等が検討されている。
【０００５】
ところが、この場合、ティースがもともとリターンパス部から径方向と軸方向に３次元的に形状変化する複雑な形状であるうえに、ティースとリターンパス部の間に位置決めや係止のための凹凸係合部を形成しなければならないため、ティースの成形密度が部位によってばらつき易く、安定した強度や特性を得ることが難しい。
【０００６】
また、ステータリングを圧粉磁性材によって形成する場合、ロータの回転に伴う磁気の入出によってティースのロータ対向面に渦電流が発生し、モータ効率が低下することが懸念される。
【０００７】
そこで、この発明は、成形密度のばらつきが少なく安定した強度と特性を得ることができ、しかも、モータ効率の向上を図ることのできるモータ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】
【０００８】
上記の課題を解決する請求項１に記載の発明は、圧粉磁性材によって形成される複数のステータリング（例えば、後述の実施形態におけるステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ）が軸方向に積層され、前記各ステータリングは、環状のリターンパス部（例えば、後述の実施形態におけるリターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗ）と、このリターンパス部から径方向に突出して電磁コイル（例えば、後述の実施形態における環状コイル２１Ｕ，２１Ｗ）が係合される複数のティース（例えば、後述の実施形態におけるティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗ）を備えて成り、前記ティースの先端側は、前記ステータリングの軸方向に沿って膨出して隣接するステータリングと軸方向でオーバーラップするモータのステータ構造において、前記ティースを、同じステータリングのリターンパス部の積層面（例えば、後述の実施形態における積層面２２ｕ，２２ｖ，２２ｗ）と面一な分割面（例えば、後述の実施形態における分割面２３）で分割し、前記リターンパス部と一体の基部ブロック（例えば、後述の実施形態における基部ブロック２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ）と、この基部ブロックに接合されて同基部ブロックから軸方向に膨出する膨出ブロック（例えば、後述の実施形態における膨出ブロック２５ｕ，２５ｖ，２５ｗ）と、から構成したことを特徴とする。
これにより、ティースは、ステータリングの軸方向で基部ブロックと膨出ブロックに分割され、各ブロックの構造は簡素化される。ティースの基部ブロックは、リターンパス部の積層面と面一な分割面を持ち、膨出ブロックはティースの残余の部分を構成するようになる。また、ティースのロータ対向面に発生する渦電量の渦は基部ブロックと膨出ブロックの分割面によって分けられ、渦電流の周回部面積が小さくなる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータのステータ構造において、前記基部ブロックの分割面に凹部（例えば、後述の実施形態における嵌合穴２８）を形成し、前記膨出ブロックの分割面に前記凹部と嵌合可能な凸部（例えば、後述の実施形態における位置決め突起２８）を形成したことを特徴とする。
これにより、基部ブロックの分割面には突出部分が存在しなくなり、基部ブロックの分割面に対してリターンパス部の積層面と同時に仕上げ加工を施すことが可能になる。また、膨出ブロックの凸部を基部ブロックの凹部に嵌合することにより、基部ブロックと膨出ブロックを位置決めすることが可能になる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のモータのステータ構造において、前記凸部を回転規制可能な構造としたことを特徴とする。
この場合、凸部を凹部に嵌合することにより、膨出ブロックを、基部ブロックに回転を規制した状態で位置決めすることが可能になる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のモータのステータ構造において、前記凸部を非円形の断面形状に形成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータのステータ構造において、３つのステータリングが軸方向に積層され、軸方向両側のステータリングのティースは、前記基部ブロックの軸方向の片側に１つの膨出ブロックが接合され、軸方向中央のステータリングは、前記基部ブロックの軸方向の両側に各１つの膨出ブロックが接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、ティースをリターンパス部の積層面と面一な分割面で分割し、リターンパス部と一体の基部ブロックと、基部ブロックから軸方向に膨出する膨出ブロックと、から構成したため、軸方向に長尺になるティースの各ブロックを簡素化し、圧粉磁性材で造形する際の各部の成形密度のばらつきを低減することができる。したがって、これによって強度と特性の安定化を図ることができる。
また、この発明によれば、ティースのロータ対向面に発生する渦電流の渦を基部ブロックと膨出ブロックの分割面によって分割し、渦電流の周回部面積をより小さくできるため、渦電流損失の低減によってモータ効率の向上を図ることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、基部ブロックの分割面に凹部を形成し、膨出ブロックの分割面に凹部と嵌合可能な凸部を形成したため、基部ブロックの分割面と積層面の仕上げ加工の効率化を図りつつ、基部ブロックと膨出ブロックの確実な位置決めを実現することができる。
【００１５】
請求項３，４に記載の発明によれば、基部ブロックと膨出ブロックを位置決めするための凸部を回転規制可能な構造としたため、一組の凸部と凹部の嵌合のみによって両ブロックの位置決めと回転規制を得ることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、ステータリングを３相に積層したステータにおいて、軸方向両側のステータリングのティースは、基部ブロックの軸方向の片側に１つの膨出ブロックを接合し、軸方向中央のステータリングのティースは、基部ブロックの軸方向の両側に各１つの膨出ブロックを接合したため、各ステータリングのティースのブロックを簡素化し、成形密度のばらつきを低減することができるとともに、渦電流損失の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、この発明を採用したモータ１の部分断面斜視図であり、図２は、同モータ１のステータ１０単体の斜視図である。
モータ１は、例えば、ハイブリッド車両のエンジンとトランスミッションの間で両者に直結され、モータ動力を、トランスミッションを介して車輪に伝達するとともに、車輪やエンジンの動力を用いて発電を行うのに用いられる。ステータ１０は、エンジンブロックに一体に結合されるモータハウジング（図示せず）の内部に取り付けられ、その内周側に同軸にロータ１２が回転可能に配置されている。ロータ１２側には円周方向に沿って複数の永久磁石２０が取り付けられ、ステータ１０は、ロータ１２を回転させるための回転磁界を発生する。
【００１８】
ステータ１０は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相のステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗと、これらに係合されるＵ相とＷ相の環状コイル２１Ｕ，２１Ｗ（電磁コイル）を備えている。各ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗは鉄系の圧粉磁性材によって形成され、外周壁をなす円環状のリターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗと、リターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗから径方向内側に突出する複数のティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗと、を備えている。ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗは、リターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗが軸方向で積層され、その状態で各ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗが円周方向に沿って所定の順序で配列されるようになっている。また、各ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗの径方向内側の端部には、ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗの一般面よりも一回り大きく外側に張り出し、ロータ１２の外周面に対峙して磁束の入出が行われる磁極爪１７ｕ，１７ｖ，１７ｗが設けられている。
【００１９】
図３は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相のステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗを分離して示した分解斜視図である。
同図に示すように、軸方向両側のステータリング１３Ｕ，１３Ｗは同構造とされ、両者が鏡面対称を成すようにステータリング１３Ｖを間に挟んで組み付けられる。両側のステータリング１３Ｕ，１３Ｗの各ティース１６ｕ，１６ｗは、リターンパス部１５ｕ，１５ｗとの連接領域からステータリング１３Ｕ，１３Ｗの軸方向に沿って一端側に山形状に膨出し、その膨出部分は、隣接するステータリング１３Ｖと軸方向でオーバーラップし、他方のステータリング１３Ｗ，１３Ｕの内側領域まで達するようになっている。
【００２０】
また、軸方向中央のステータリング１３Ｖの各ティース１６ｖは、リターンパス部１５ｖとの連接領域からステータリング１３Ｖの軸方向に沿って両側に膨出し、全体として略矩形状断面をなすように形成されている。ティース１６ｖの軸方向両側の膨出部分は、それぞれ隣接するステータリング１３Ｕ，１３Ｗと軸方向でオーバーラップするようになっている。
【００２１】
また、図１，図２に示す環状コイル２１Ｕ，２１Ｗは平角線から成り、線材がそれぞれ所定数周回されて環状の帯として束ねられ、その後にプレス成形によって軸方向に蛇行した波形形状に造形されている。この環状コイル２１Ｕ，２１ＷはＶ字状に結線され、互いの位相差が１２０°を成す正弦波で通電することによって回転磁界を発生する。なお、図中１８は、ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗを図示しないモータハウジングにボルト締結するために、各ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗの外周に設けられた膨出部である。
【００２２】
ところで、ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗは、前述のように圧粉磁性材によって形成されるが、これらは型成形で全体が一体ブロックとして形成されるのではなく、複数ブロックに分割して形成された後に各ブロックが接合されている。ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗは、各ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗの一部がリターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗと一体ブロックとして構成され、各ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗの残余の部分が別体ブロックとされている。
【００２３】
図４，図５は、軸方向両側のステータリング１３Ｕ，１３Ｗと中央のステータリング１３Ｖの各一部を拡大して示した分解斜視図である。
ステータリング１３Ｕ，１３Ｗのティース１６ｕ，１６ｗは、リターンパス部１５ｕ，１５ｗの積層面２２ｕ，２２ｗ（隣接するステータリング１３Ｖとの積層面）と面一な分割面２３を境にして軸方向で２つに分割されており、リターパス部１５ｕ，１５ｗと一体の基部ブロック２４ｕ，２４ｗと、この基部ブロック２４ｕ，２４ｗに接合されて基部ブロック２４ｕ，２４ｗから軸方向に膨出する膨出ブロック２５ｕ，２５ｗと、から構成されている。基部ブロック２４ｕ，２４ｗは、円環状のリターパス部１５ｕ，１５ｗと、リターンパス部１５ｕ，１５ｗの内周から径方向内側に突出する複数の突出部２６ｕ，２６ｗと、から成り、各突出部２６ｕ，２６ｗの軸方向の端面（分割面２３）に膨出ブロック２５ｕ，２５ｗが接合されるようになっている。各膨出ブロック２５ｕ，２５ｗの軸方向の端面（分割面２３）には、断面略矩形状（非円形）の位置決め突起２７（凸部）が形成され、基部ブロック２４ｕ，２４ｗの各突出部２６ｕ，２６ｗの軸方向の端面（分割面２３）には、位置決め突起２７と嵌合可能な略矩形状の嵌合穴２８（凹部）が形成されている。
【００２４】
中央のステータリング１３Ｖのティース１６ｖは、リターンパス部１５ｖの積層面２２ｖと面一な各分割面２３（隣接するステータリング１３Ｕ，１３Ｗとの積層面）を境にして軸方向で３つに分割されており、リターンパス部１５ｖと一体の基部ブロック２４ｖと、この基部ブロック２４ｖに接合されて軸方向両側にそれぞれ膨出する膨出ブロック２５ｖ，２５ｖと、から構成されている。この中央のステータリング１３Ｖの場合も、基部ブロック２４ｖは、円環状のリターパス部１５ｖと、リターンパス部１５ｖの内周から径方向内側に突出する複数の突出部２６ｖと、から成り、各突出部２６ｖの軸方向の端面（分割面２３）に膨出ブロック２５ｖ，２５ｖが接合されるようになっている。各膨出ブロック２５ｖ，２５ｖの軸方向の端面（分割面２３）には、断面略矩形状（非円形）の位置決め突起２７（凸部）が形成され、各突出部２６ｖの軸方向の両側の端面（分割面２３）には、位置決め突起２７と嵌合可能な略矩形状の嵌合穴２８（凹部）が形成されている。
【００２５】
以上のように、このステータ１０においては、各ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗのティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗがリターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗと一体の基部ブロック２４ｕ，２４ｖ，２４ｗと、基部ブロック２４ｕ，２４ｖ，２４ｗの突出部２６ｕ，２６ｖ，２６ｗから軸方向に膨出する膨出ブロック２５ｕ，２５ｖ，２５ｗと、から構成され、基部ブロック２４ｕ，２４ｖ，２４ｗと各膨出ブロック２５ｕ，２５ｖ，２５ｗの分割面２３がリターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗの積層面２２ｕ，２２ｖ，２２ｗと面一とされているため、軸方向に長尺なティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗの各ブロック２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２５ｕ，２５ｖ，２５ｗの形状が簡素化され、圧粉磁性材で各ブロック２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２５ｕ，２５ｖ，２５ｗを造形する際の各部の成形密度のばらつきを低減することが可能になる。したがって、このステータ１０においては、各ブロック２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２５ｕ，２５ｖ，２５ｗの強度を全域に亙って高めることができるとともに、常に安定した特性を得ることができる。
【００２６】
また、このステータ１０においては、各ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗのティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗが軸方向で複数のブロックに分割されているため、ロータ１２の回転時にティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗのロータ対向面に発生する渦電流を分割することができる。
【００２７】
図６は、ステータリング１３Ｕのティース１６ｕに発生する渦電流の様子を示すものである。
同図にも示すように、このステータ１０では、各ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗが分割面２３を境に複数のブロックに分割されているため、渦電流は分割されたブロック毎に発生し、各ブロックに現れる渦電流の周回部面積は小さくなる。したがって、このステータ１０を用いた場合には、渦電流損失が低減され、モータ効率が向上する。
【００２８】
図７は、この実施形態のステータ１０を用いた場合と、ティースが一体構造の比較例のステータを用いた場合のそれぞれの渦電流損失を調べた結果を示すものである。
同図に示すように、この実施形態のステータ１０を用いた場合には、比較例のステータを用いた場合と比較して渦電流損失がほぼ３０％程度低減される。
【００２９】
また、この実施形態のステータ１０においては、各ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗの膨出ブロック２５ｕ，２５ｖ，２５ｗの分割面２３に位置決め突起２７が設けられ、基部ブロック２４ｕ，２４ｖ，２４ｗの突出部２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの分割面２３に位置決め突起２７と係合可能な嵌合穴２８が設けられているため、各ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗの膨出ブロック２５ｕ，２５ｖ，２５ｗと基部ブロック２４ｕ，２４ｖ，２４ｗを正確に位置決めした状態で接合することができる。
特に、この実施形態の場合、位置決め突起２７と嵌合穴２８が非円形（略矩形状）に形成されているため、一組の位置決め突起２７と嵌合穴２８のみによって膨出ブロック２５ｕ，２５ｖ，２５ｗと基部ブロック２４ｕ，２４ｖ，２４ｗの正確な位置決めと回転規制を実現することができる。
【００３０】
そして、このステータ１０においては、膨出ブロック２５ｕ，２５ｖ，２５ｗ側の分割面２３に位置決め突起２７が形成され、基部ブロック２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ側の分割面２３には、嵌合凹部２８が形成されるだけで突出した部分が存在しないため、基部ブロック２４ｕ，２４ｖ，２４ｗの分割面２３とリターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗの積層面２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの仕上げ加工を一工程で同時に行うことができる。したがって、このステータ１０においては製造の効率化を図ることができる。
【００３１】
なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の一実施形態のモータの部分断面斜視図。
【図２】同実施形態のステータの斜視図。
【図３】同実施形態のステータの分解斜視図。
【図４】同実施形態のステータリングの一部の分解斜視図。
【図５】同実施形態のステータリングの一部の分解斜視図。
【図６】同実施形態のティースを渦電流の発生の様子とともに示す斜視図。
【図７】同実施形態のステータリングの渦電流損失を比較例とともに示すグラフ。
【符号の説明】
【００３３】
１０…ステータ
１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ…ステータリング
１５ｕ，１５ｖ，１５ｗ…リターンパス部
１６ｕ，１６ｖ，１６ｗ…ティース
２１Ｕ，２１Ｗ…環状コイル（電磁コイル）
２２ｕ，２２ｖ，２２ｗ…積層面
２３…分割面
２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ…基部ブロック
２５ｕ，２５ｖ，２５ｗ…膨出ブロック
２７…位置決め突起（凸部）
２８…嵌合穴（凹部）
【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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