JP2005137126A - 固定子のコイル構造及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子の冷却むらの少ない高い冷却能力を得ることができる固定子のコイル構造及び製造方法を提供する。
【解決手段】積層鋼板からなるコア４１にコイル４２を巻回して構成されたコア組立部品１２２を周方向に配置して構成された固定子であって、隣り合うコア組立部品１２２のコイル４２間にコイル４２を冷却する冷却部材４３が配置された固定子において、コア４１とコイル４２間の距離よりもコイル４２と冷却部材４３との距離が狭くなるよう構成する。
【選択図】図１３

Description

本発明は、積層鋼板からなるコアにコイルを巻回して構成されたコア組立部品を周方向に配置して構成された固定子であって、隣り合うコア組立部品のコイル間にコイルを冷却する冷却部材が配置された固定子のコイル構造及び製造方法に関するものである。

従来、例えばハイブリッド駆動ユニット等に適用される複軸多層モータにおける固定子の冷却構造としては、熱源であるステータの固定方法として、熱伝達効率の良い樹脂を固定子組立体内に充填させる方法が知られている。そして、固定子間近の樹脂に冷媒を通す通路を設け、その通路に冷却水を循環させることにより、その樹脂を冷却して間接的に固定子を冷却し、性能の安定化を図っている（例えば、特許文献１）。しかし、この例では、固定子の冷却が偏り、固定子を周方向に均一に冷却できないという問題があった。
特開２０００−１４０８６号公報

上述した複軸多層モータにおける固定子冷却の偏りを緩和するため、図１９に示すように、積層鋼板からなるコア５０１にコイル５０２を巻回して構成されたコア組立部品を周方向に配置して構成された固定子５０３であって、隣り合うコア組立部品のコイル５０１間にコイル５０１を冷却する冷却部材５０４が配置された固定子５０３も考えられている。

上述した従来の例において、コイル５０２にはコア５０１を電磁石にするために多くの電流を流すが、その際に発熱を伴う。この発熱量を吸収し放熱する冷媒が流れる通路を構成するのが、冷却部材５０４である。しかし、通常、コイル５０２はコア５０１に、巻かれるため、図１９に示すように、コイル５０２とコア５０１とは密着しており、逆に、冷却部材５０４とコイル５０２とは隙間が発生していた。上述した従来の例では、固定子５０３がこのような構造となっているため、製造上コイル５０２と冷却部材５０４との間に若干の隙間が発生してしまい、あるいは、隙間分布にむらが出来てしまい、冷却能力の低下、冷却むらが依然として発生するという問題があった。

本発明の目的は上述した課題を解消して、固定子の冷却むらの少ない高い冷却能力を得ることができる固定子のコイル構造及び製造方法を提供しようとするものである。

本発明の固定子のコイル構造は、積層鋼板からなるコアにコイルを巻回して構成されたコア組立部品を周方向に配置して構成された固定子であって、隣り合うコア組立部品のコイル間にコイルを冷却する冷却部材が配置された固定子において、コアとコイル間の距離よりもコイルと冷却部材との距離が狭くなるよう構成したことを特徴とするものである。

また、本発明の固定子の製造方法は、積層鋼板からなるコアと、予め積層鋼板に巻回する寸法よりも大きい寸法で環状に巻いたコイルとを別に準備し、環状に巻いたコイルをコアに装着してコア組立部品を形成し、コア組立部品と冷却部材とを交互に周方向に配置することで、コイル自らの弾性力でコイルを冷却部材に押し付け、コイルをコアよりも冷却部材に近く配置したことを特徴とするものである。

本発明の固定子のコイル構造にあっては、コアとコイル間の距離よりもコイルと冷却部材との距離が狭くなるよう構成したため、コイルと冷却部材との隙間を最小限にでき、冷却能力を最大にすることができる。

また、本発明の固定子のコイル構造の好適例では、コアとコイルとの間に弾性率の高い絶縁材を設けてコア組立部品を形成し、コア組立部品と冷却部材とを交互に周方向に配置することで、絶縁材のクッション効果でコイルを冷却部材に押し付け、コイルをコアよりも冷却部材に近く配置することができる。この例では、コアとコイルとの間に弾性部材を介在させてコイルを巻くことでコイルが冷却部材側に膨らむ。しかも弾性部材により冷却部材を潰すこともないので、一層の冷却能力を向上することができる。

さらに、本発明の固定子のコイル構造の好適例では、積層鋼板からなるコアの横断面形状を、固定子として配置したときの中心方向に行くに従って周方向の幅が小さくなるテーパ形状とすることができる。この例では、コアのコイルへの押し込み時に発生するくさび力により、コイルが外側へ押し広げられて、冷却部材へより大きな力で押し付けることができ、冷却能力を向上することができる。本例において、さらに好適には、コイルと積層鋼板からなるコアとが直接滑るのではなく、間に絶縁物質を１〜２部品介在させることで、コイルに不要なこすり傷などが発生しない。

本発明の固定子の製造方法にあっては、積層鋼板からなるコアと、予め積層鋼板に巻回する寸法よりも大きい寸法で環状に巻いたコイルとを別に準備し、環状に巻いたコイルをコアに装着してコア組立部品を形成し、コア組立部品と冷却部材とを交互に周方向に配置することで、コイル自らの弾性力でコイルを冷却部材に押し付け、コイルをコアよりも冷却部材に近く配置したため、大きめに巻かれたコイルは自らの弾性力により冷却部材に押し付け力を発生し、冷却能力を向上することができる。

また、本発明の固定子の製造方法の好適例では、環状に巻いたコイルをコアに装着してコア組立部品を形成する際、コアとコイルとの間に弾性率の高い絶縁材を設けることができる。この例では、コアとコイルとの間に弾性部材を介在させてコイルを巻くことでコイルが冷却部材側に膨らむ。しかも弾性部材により冷却部材を潰すこともないので、一層の冷却能力を向上することができる。

さらに、本発明の固定子の製造方法の好適例では、環状に巻いたコイルをコアに装着してコア組立部品を形成する際、横断面形状を、固定子として配置したときの中心方向に行くに従って周方向の幅が小さくなるテーパ形状とした積層鋼板からなるコアを環状に巻いたコイルに押し込むことができる。この例では、コアのコイルへの押し込み時に発生するくさび力により、コイルが外側へ押し広げられて、冷却部材へより大きな力で押し付けることができ、冷却能力を向上することができる。

さらにまた、本発明の固定子の製造方法の好適例では、コイルをコアとは別に巻回した後、樹脂で環状にモールディングするに際し、モールドの型の外周側（固定子に組み付けられたとき冷却部材側）にコイルが寄る様に、樹脂の流れや射出位置を調整することができる。この例では、コイルをモールドした樹脂の厚さは冷却部材側を絶縁に必要な厚さを確保しつつ、冷却性を最大限にする薄さに管理できるので、絶縁性と冷却性の両立ができる。

以下、本発明を実するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の固定子のコイル構造及び製造方法が適用される複軸多層モータの一例について説明する。

［ハイブリッド駆動ユニットの全体構成］
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。

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。

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。

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階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。

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１６Ｌ、１６Ｒ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１６Ｌ、１６Ｒから図外の駆動輪へ伝達される。

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。

［複軸多層モータの構成］
図２は本発明が適用される複軸多層モータＭを示す縦断面図、図３は本発明が適用される複軸多層モータＭを示す一部縦断正面図、図４本例のステータ（固定子）を背面側から見た図である。

図２において、１はモータカバー、２はモータケースであり、これらに囲まれたモータ室１７内にインナーロータIRとステータＳとアウターロータORとにより構成された複軸多層モータＭが配置されている。

前記インナーロータIRは、その内筒面が第１モータ中空軸８の段差軸端部に対して圧入（或いは焼きばめ）により固定されている。このインナーロータIRには、図３に示すように、ロータベース２０に対し磁束形成を考慮した配置によるインナーロータマグネット２１（永久磁石）が軸方向に１２本埋設されている。但し、２本が対となってＶ字配置されて同じ極性を示し、３極対としてある。

前記ステータＳは、ステータピース４０を積層したステータピース積層体４１とコイル４２とステータ冷却用の冷媒路４３とインナー側ボルト・ナット４４とアウター側ボルト・ナット４５とを有して構成されている。そして、ステータＳの正面側端部が、正面側エンドプレート４７とステータシャフト４８とを介してモータケース２に固定されている。

前記コイル４２は、コイル数が１８で、図４に示すように、６相コイルを３回繰り返しながら円周上に配置される。

そして、前記６相コイル４２に対しては、図外のインバータから給電接続端子５０とバスバー径方向積層体５１と給電コネクタ５２とバスバー軸方向積層体５３を介して複合電流が印加される。この複合電流は、アウターロータORを駆動させるための３相交流と、インナーロータIRを駆動させるための６相交流を複合させたものである。

前記アウターロータORは、その外筒面がアウターロータケース６２に対してロー付け、或いは、接着により固定されている。そして、アウターロータケース６２の正面側には正面側連結ケース６３が固定され、背面側には背面側連結ケース６４が固定されている。そして、この背面側連結ケース６４に第２モータ軸９がスプライン結合されている。このアウターロータORには、図３に示すように、ロータベース６０に対し磁束形成を考慮した配置によるアウターロータマグネット６１（永久磁石）が、両端位置に空間を介して軸方向に１２本埋設されている。このアウターロータマグネット６１は、インナーロータマグネット２１と異なり、１本づつ極性が違い、６極対をなしている。

図２において、８０、８１はアウターロータ６をモータケース２及びモータカバー１に支持する一対のアウターロータ支持ベアリングである。８２はインナーロータIRをモータケース２に支持するインナーロータ支持ベアリング、８３はアウターロータORに対しステータＳを支持するステータ支持ベアリング、８４は第１モータ中空軸８と第２モータ軸９との間に介装される中間ベアリングである。

また、図２において、８５はインナーロータIRの回転位置を検出するインナーロータレゾルバ、８６はアウターロータORの回転位置を検出するアウターロータレゾルバである。

［遊星歯車機構の構成］
図５はハイブリッド駆動ユニットのラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇを示す縦断面図である。図５において、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り、これらに囲まれたギヤ室３０内にラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇ及び駆動出力機構Ｄが配置されている。

前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２リングギヤR2には、回転変動吸収フライホイールダンパー６と変速機入力軸３１とクラッチドラム３２とを介し、多板クラッチ７の締結時にエンジンＥからの回転駆動トルクが入力される。

前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第１サンギヤS1には、第１モータ中空軸８がスプライン結合され、決められたモータ動作点にしたがって、複軸多層モータＭのインナーロータIRから第１トルクと第１回転数が入力される。

前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２サンギヤS2には、第２モータ軸９がスプライン結合され、決められたモータ動作点にしたがって、複軸多層モータＭのアウターロータORから第２トルクと第２回転数が入力される。

前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第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が設けられ、発進時等において多板ブレーキ１０が締結された時には、第１リングギヤR1が停止する。

前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの共通キャリヤＣには、ステータシャフト４８に対しベアリングを介して回転可能に支持された出力ギヤ１１がスプライン結合されている。

前記駆動出力機構Ｄは、前記出力ギヤ１１と噛み合う第１カウンターギヤ１２と、この第１カウンターギヤ１２のシャフト部に設けられた第２カウンターギヤ１３と、第２カウンターギヤ１３と噛み合うドライブギヤ１４とを有する。そして、第２カウンターギヤ１３とドライブギヤ１４の歯数比により、終減速比が決められる。

前記多板クラッチ７のクラッチピストン３３には、フロントカバー４に形成されたクラッチ圧油路３４により締結圧が供給される。また、前記多板ブレーキ１０のブレーキピストン３５には、フロントカバー４に形成されたブレーキ圧油路３６により締結圧が供給される。前記クラッチピストン３３と前記ブレーキピストン３５は、フロントカバー４の内側で、内周位置にクラッチピストン３３が配置され、その外周位置にブレーキピストン３５が配置される。

また、前記変速機入力軸３１には、軸心油路３７が形成されていて、この軸心油路３７には、フロントカバー４に形成された潤滑油路３８を介して潤滑油が供給される。

［ステータ構造］
図６は本発明が適用される複軸多層モータのステータＳ及びモータケース部材を示す拡大縦断面図である。

前記ステータピース積層体４１は、複数のステータピース４０が軸方向に積層され、その外周に、平型銅線によるコイル４２が軸方向に往復するように巻かれることで構成される。

正面側ブランケット７０と背面側ブランケット７１は、前記コイル４２が巻かれた複数のステータピース積層体４１を、モータ回転軸を中心とする円周上に等間隔で配列し、その軸方向両端位置に、ステータピース４０と位置決めをしながら設置される。

正面側エンドプレート４７と背面側エンドプレート４９は、両ブラケット７０、７１の外側に配置される。なお、正面側エンドプレート４７には、ステータシャフト４８が固定されている。

前記インナー側ボルト・ナット４４とアウター側ボルト・ナット４５は、両エンドプレート４７、４９を挿通し、ナットを回して締め上げ、この締め上げで発生する摩擦力により全体を固定し、ステータＳの骨格構造体を構成する。

前記ステータ冷却パイプ７２は、周方向に隣接するコイル付きステータピース積層体４１の間の位置に配置し、両端部が前記正面側ブラケット７０と背面側ブラケット７１に対し支持される。

前記樹脂モールド部４６は、ステータ形状に合致する凹型を有する型枠内に、ステータ冷却パイプ３２を支持した骨格構造体を入れ、溶融樹脂を流し込み、溶融樹脂を空間部分に充填することで成形される。なお、７４はモータケース２に形成された冷媒導入路、７４’はモータケース２に形成された冷媒排出路、７７はステータＳをモータケース２に固定するボルトである。

［ステータ冷却構造］
図７は本発明におけるステータ冷却構造及び冷媒の流れを示す断面図、図８は図７Ａ−Ａ線によるステータ冷却構造の冷媒分配蓋部材を示す断面図、図９は図７Ｂ−Ｂ線によるステータ冷却構造の冷媒分配板部材を示す断面図、図１０は図７Ｃ−Ｃ線によるステータ冷却構造の冷媒往路及び冷媒復路を示す断面図、図１１は図７Ｄ−Ｄ線によるステータ冷却構造の冷媒Ｕターン蓋部材を示す図である。

前記複軸多層モータＭは、ステータＳを挟んで同心円状にインナーロータIRとアウターロータORとを配置し、ステータを挟んで同心円状にインナーロータとアウターロータとを配置している。

前記ステータＳは、モータ回転軸を中心とする円周に等ピッチで配列したコイル４２（多相コイル）を巻き付けたステータピース積層体４１と、該ステータピース積層体４１のコイル発熱を冷却するステータ冷却用の冷媒路４３と、を有する。

前記冷媒路４３は、冷媒導入路９０と、冷媒分配蓋部材９１と、冷媒分配板部材９２と、冷媒往路９３と、冷媒復路９４と、冷媒Ｕターン蓋部材９５と、冷媒排出路９６と、を備えた構成としている。

前記冷媒導入路９０は、図７（イ）に示すように、樹脂モールド部４６に形成され、冷媒を外部からステータ端部の冷媒導入口へ導く。

前記冷媒分配蓋部材９１は、図８に示すように、形状がドーナツ状であり、周方向に往路９１ａと復路９１ｂの仕切壁９１ｃを設け、前記冷媒導入路９０から往路９１ａの開始部９１ｄに冷媒を導く。

前記冷媒分配板部材９２は、図９に示すように、前記往路９１ａの部分に連通する往路用分配穴９２ａと、前記復路９１ｂの部分に連通する復路用分配穴９２ｂとを、周方向に隣接する位置に開口している。

前記冷媒往路９３は、図１０に示すように、前記ステータＳの樹脂モールド部４６に軸方向に貫通して形成され、一端が前記往路用分配穴９２ａに連通する。

前記冷媒復路９４は、図１０に示すように、前記ステータＳの樹脂モールド部４６に軸方向に貫通して形成され、一端が前記復路用分配穴９２ｂに連通する。

前記冷媒Ｕターン蓋部材９５は、図１１に示すように、一対の冷媒往路９３と冷媒復路９４に対応する連通凹部９５ａが形成され、周方向に隣り合う設定とされた冷媒往路９３と冷媒復路９４の両他端を連通する。

前記冷媒排出路９６は、図７（ロ）に示すように、前記冷媒復路９４と冷媒分配板部材９２の復路用分配穴９２ｂを経過し、冷媒分配蓋部材９１の復路９１ｂの終端部９１ｅから冷媒を排出する。

前記冷媒往路９３と冷媒復路９４は、図１０に示すように、周方向に隣接する各コイル４２間に配置している。なお、往復の組みとなっている冷媒路は、○の中の数字が同じで、「’」の付いていない数字は冷媒往路９３に対応し、「’」の付いている数字は冷媒復路９４に対応している。

前記冷媒分配蓋部材９１の仕切壁９１ｃは、円周方向の往路断面積を冷媒導入路９０に近い部分から遠い部分まで一定断面積に保ち、円周方向の復路断面積を冷媒排出路９６に近い部分から遠い部分まで一定断面積に保つ環状仕切壁としている。

次に、作用を説明する。

［複軸多相モータの基本機能］
２ロータ・１ステータで、アウターロータ磁力線とインナーロータ磁力線との２つの磁力線が作られる複軸多層モータＭを採用したことで、コイル４２及び図外のコイルインバータを２つのインナーロータIRとアウターロータORに対し共用できる。そして、インナーロータIRに対する電流とアウターロータORに対する電流を重ね合わせた複合電流を１つのコイル４２に印加することにより、２つのロータIR、ORをそれぞれ独立に制御することができる。つまり、外観的には、１つの複軸多層モータＭであるが、モータ機能とジェネレータ機能の異種または同種の機能を組み合わせたものとして使える。

よって、例えば、ロータとステータを持つモータと、ロータとステータを持つジェネレータの２つのものを設ける場合に比べて大幅にコンパクトになり、スペース・コスト・重量の面で有利であると共に、コイル共用化により電流による損失（鉄損、スイッチングロス）を防止することができる。

また、複合電流制御のみで（モータ＋ジェネレータ）の使い方に限らず、（モータ＋モータ）や（ジェネレータ＋ジェネレータ）の使い方も可能であるというように、高い選択自由度を持ち、例えば、ハイブリッド車の駆動源に採用した場合、これら多数の選択肢の中から車両状態に応じて最も効果的或いは効率的な組み合わせを選択することができる。

［ステータ冷却作用］
複軸多層モータＭの駆動時、コイル４２に大電流を流すと、コイル４２は発熱する。この熱は電気効率や機械効率を悪化させる原因となる。また、複軸多層モータＭでは、発熱体であるコイル４２は、モータ回転軸を中心とする円周に等ピッチでステータＳ内に配列される。よって、その熱を取り除くためにステータＳの周方向において偏りなく冷却する必要がある。

以下、本例のステータ冷却構造によるステータ冷却作用を、図７及び図１２を用いて説明する。

外部からモータケース２に形成された冷媒導入路７４を経過した冷媒は、往路では、図７（ａ）に示すように、冷媒導入路９０→冷媒分配蓋部材９１の往路９１ａ→冷媒分配板部材９２の往路用分配穴９２ａ→冷媒往路９３→冷媒Ｕターン蓋部材９５の連通凹部９５ａへと流れる。

そして、復路では、図７（ｂ）に示すように、冷媒Ｕターン蓋部材９５の連通凹部９５ａから、冷媒復路９４→冷媒分配板部材９２の復路用分配穴９２ｂ→冷媒分配蓋部材９１の復路９１ｂ→冷媒排出路９６へと流れ、冷媒排出路９６からモータケース２に形成された冷媒排出路７４’を経過して外部に排出される。

この冷媒の流れにおいて、冷媒往路９３と冷媒復路９４との組みが周方向に隣り合うと共に、冷媒分配蓋部材９１に往路９１ａと復路９１ｂを仕切る周方向の仕切壁９１ｃを設けた。

このため、例えば、図１２において、往路（１）で復路（１）’の組みのように、冷媒分配板部材９２の往路用分配穴９２ａと冷媒導入路９０の流路長が短ければ、冷媒分配板部材９２の復路用分配穴９２ｂと冷媒排出路９６との流路長が長くなり、逆に、往路（９）で復路（９）’の組みのように、冷媒分配板部材９２の往路用分配穴９２ａと冷媒導入路９０との流路長が長ければ、冷媒分配板部材９２の復路用分配穴９２ｂと冷媒排出路９６との流路長が短くなる。

このように、冷媒分配蓋部材９１の往路９１ａと復路９１ｂを通過するための冷媒の合計流路長がほぼ同じ長さ（冷媒分配蓋部材９１の１周弱）となるため、同一路長の往復路とＵターン路を含め、分配された（１）、（１）’の組み〜（９）、（９）’の組みにより表される各冷媒路４３（冷媒導入路９０から冷媒排出路９６まで）の路長は、ほぼ同じ長さで各冷媒路４３による冷却効果がほぼ均一となり、ステータＳの冷却偏りを緩和することができる。

なお、冷媒分配板部材９２の往路用分配穴９２ａと復路用分配穴９２ｂとの大きさを変化させることにより、流路抵抗を調整し、各冷媒路４３の流量を均一にすることができる。

また、図６に示すように、冷媒Ｕターン蓋部材９５の内側を流れる冷媒により冷媒Ｕターン蓋部材９５は軸方向外側に押されるため、この力がステータ支持ベアリング８３に作用する。つまり、冷媒によりステータ支持ベアリング８３に対し予圧を与えることができる。

本発明の特徴は、上述した構成の複軸多層モータＭのステータＳ（固定子）の冷却構造に加えて好適に使用できる固定子のコイル構造及び製造方法を提供することにある。以下、本発明の固定子のコイル構造及び製造方法について詳細に説明する。

図１３は本発明の固定子のコイル構造の一例を示す図である。図１３に示す例では、複軸多層モータＭのステータＳ（固定子）の一部を示しており、コイル４２とステータピース積層体からなるコア４１との間の隙間は大きくなり、コイル４２と冷媒の通過する冷却部材４３との間の隙間が最小になっている。これにより、冷却能力を最大にしている。なお、以下に示す例では、コイル４２を各コア４１に集中巻きして構成している。

図１４（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の固定子のコイル構造の他の例を示す図である。図１４（ａ）はステータピース積層体からなるコア４１の正面図であり、図１４（ｂ）はコア４１にコイル４２を巻いたコア組立部品１２２の一例を図１３の内周側から見た図であり、図１４（ｃ）は隣り合う２つのコア組立部品１２２の間に冷却部材４３が配置された状態を図１３の内周側から見た図である。

図１４（ａ）〜（ｃ）に示す例では、コア４１の両側に弾性率の高い絶縁材例えばフッ素ゴムなどからなる絶縁弾性体１２０を配置し、その外側にコイル４２を巻いたコア組立部品１２２を示している。図１４（ａ）〜（ｃ）に示す例では、所定位置にコア組立部品１２２が配置されると、寸法関係で絶縁弾性体１２０がつぶれてそのクッション効果でコイル４２は冷却部材４３に密着する。これにより、冷却能力を一層向上させることができる。

図１５（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１３に示す固定子を製造する各工程の一例を説明するための図である。図１５（ａ）〜（ｃ）に従って本発明の固定子の製造方法を説明すると、まず、図１５（ａ）に示す構成の、ステータピース積層体からなるコア４１と、図１５（ｂ）に示す構成の、ステータピース積層体からなるコア４１に巻回する寸法Ｗ１よりも大きい寸法Ｗ２で環状に巻いたコイル４２とを、予め別に準備する。そして、環状に巻いたコイル４２をコア４１に装着してコア組立部品１２２を形成し、図１５（ｃ）に示すように、コア組立部品１２２と冷却部材４３とを交互に周方向に配置して、図１３に示す構造の固定子を作製する。

これにより、コイル４２自らの弾性力でコイル４２を冷却部材４３に押し付け、コイル４２をコア４１よりも冷却部材４３に近く配置している。この際、コイル４２が冷却部材４３に密着し、その結果コイル４２は上下にわずかに延びる（広がる）が、コイルターン部の隙間を確保しておけば問題は無い。また、コア４２は個別に支持されているので、コイル４２の変形によって影響を受けることも無い。

図１６（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１３に示す固定子を製造する各工程の他の例を説明するための図である。図１６（ａ）〜（ｃ）に従って本発明の固定子の製造方法を説明すると、まず、図１６（ａ）に示す構成の、ステータピース積層体からなるコア４１と、図１６（ｂ）に示す構成の、環状に巻いたコイル４２とを、予め別に準備する。そして、環状に巻いたコイル４２をコア４１に装着してコア組立部品１２２を形成し、図１６（ｃ）に示すように、コア組立部品１２２と冷却部材４３とを交互に周方向に配置して、図１３に示す構造の固定子を作製する。

図１６（ａ）〜（ｃ）に示す例において図１５（ａ）〜（ｃ）に示す例と異なる点は、コア４１の形状とコア４１とコイル４２との間に絶縁弾性体を装着する点である。すなわち、図１６（ａ）に示すように、コア４１として、横断面形状を、固定子として配置したときの中心方向に行くに従って周方向の幅が小さくなるテーパ角１３０を有するテーパ形状とする。それとともに、コア組立部品１２２を形成する際、図１６（ｃ）及び図１７にもコア組立体１２２を上から見た図を示すように、コア４１とコイル４２との間に弾性率の高い絶縁材例えばフッ素ゴムなどからなる絶縁弾性体１３１を配置している。

これにより、コア４１を外側からコイル４２の穴に挿入する際、コイル４２はコア４１に設けられたテーパ角１３０により押し広げられ、より一層コイル４２を冷却部材４３に押し付けることができる。また、コア４１を外側からコイル４２の穴に挿入する際、コア４１に設けられたテーパ角１３０により押し広げられるのはスペーサとしての絶縁弾性体１３１で、コイル４２を傷つけることは無い。なお、上述した例では絶縁弾性体１３１を設けたが、絶縁弾性体１３１を設けずにテーパ角１３０を有するコア４１を使用することもできる。ただ、その際は、コイル４２を傷つけない効果を得ることはできない。

図１８は本発明の固定子の製造方法のさらに他の例を説明するための図である。図１８は別に巻いたコイル４２をモールドする型１４１を示している。この型１４１を使用して、コア４１とは別に巻いたコイル４２を樹脂で環状にモールディングするに際し、モールドの型１４１の外周側１４２（固定子に組み付けられたとき冷却部材４３側）にコイル４２が寄る様に、樹脂の流れや射出位置を調整する。具体的には、図１８に示すように、樹脂を流し込むゲート１４０を型１４１の内周側に２箇所配置する。こうすることで、型１４１中にセットされる図示しないコイルには、図中白抜きの矢印方向に力が働く。その結果として、樹脂の硬化後は冷却部材４３側にコイルが広がる。

本発明の固定子のコイル構造及び製造方法は、従来の固定子の冷却構造に加えて用いることで、冷却能力をより一層高めることができ、特に、複軸多層モータの固定子の冷却構造として好適に使用することができる。

ステータ冷却構造を有する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。 ステータ冷却構造が適用された複軸多層モータＭを示す縦断側面図である。 ステータ冷却構造が適用された複軸多層モータＭを示す一部縦断正面図である。 ステータ冷却構造が適用された複軸多層モータＭをステータの背面側から見た図である。 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ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇおよび駆動出力機構Ｄを示す縦断側面図である。 ステータ冷却構造が適用された複軸多層モータＭのステータおよびモータケース部材を示す縦断側面図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれステータ冷却構造及び冷媒の流れを示す断面図である。 図７Ａ−Ａ線によるステータ冷却構造の冷媒分配蓋部材を示す断面図である。 図７Ｂ−Ｂ線によるステータ冷却構造の冷媒分配板部材を示す図である。 図７Ｃ−Ｃ線によるステータ冷却構造の冷媒往路及び冷媒復路を示す断面図である。 図７Ｄ−Ｄ線によるステータ冷却構造のＵターン蓋部材を示す図である。 ステータ冷却構造の冷媒分配蓋部材における冷媒の流れを示す作用説明図である。 本発明の固定子のコイル構造の一例を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の固定子のコイル構造の他の例を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１３に示す固定子を製造する各工程の一例を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１３に示す固定子を製造する各工程の他の例を説明するための図である。 コア組立体１２２を上から見た図である。 本発明の固定子の製造方法のさらに他の例を説明するための図である。 従来の固定子の構造の一例を示す図である。

符号の説明

４１ コア
４２ コイル
４３ 冷却部材
１２０、１３１ 絶縁弾性体
１２２ コア組立部品
１３０ テーパ角
１４０ ゲート
１４１ 型
１４２ 外周側

Claims (7)

1. 積層鋼板からなるコアにコイルを巻回して構成されたコア組立部品を周方向に配置して構成された固定子であって、隣り合うコア組立部品のコイル間にコイルを冷却する冷却部材が配置された固定子において、コアとコイル間の距離よりもコイルと冷却部材との距離が狭くなるよう構成したことを特徴とする固定子のコイル構造。
2. コアとコイルとの間に弾性率の高い絶縁材を設けてコア組立部品を形成し、コア組立部品と冷却部材とを交互に周方向に配置することで、絶縁材のクッション効果でコイルを冷却部材に押し付け、コイルをコアよりも冷却部材に近く配置した請求項１に記載の固定子のコイル構造。
3. 積層鋼板からなるコアの横断面形状を、固定子として配置したときの中心方向に行くに従って周方向の幅が小さくなるテーパ形状とした請求項２に記載の固定子のコイル構造。
4. 積層鋼板からなるコアと、予め積層鋼板に巻回する寸法よりも大きい寸法で環状に巻いたコイルとを別に準備し、環状に巻いたコイルをコアに装着してコア組立部品を形成し、コア組立部品と冷却部材とを交互に周方向に配置することで、コイル自らの弾性力でコイルを冷却部材に押し付け、コイルをコアよりも冷却部材に近く配置したことを特徴とする固定子の製造方法。
5. 環状に巻いたコイルをコアに装着してコア組立部品を形成する際、コアとコイルとの間に弾性率の高い絶縁材を設けた請求項４に記載の固定子の製造方法。
6. 環状に巻いたコイルをコアに装着してコア組立部品を形成する際、横断面形状を、固定子として配置したときの中心方向に行くに従って周方向の幅が小さくなるテーパ形状とした積層鋼板からなるコアを環状に巻いたコイルに押し込む請求項４または５に記載の固定子の製造方法。
7. コイルをコアとは別に巻回した後、樹脂で環状にモールディングするに際し、モールドの型の外周側（固定子に組み付けられたとき冷却部材側）にコイルが寄る様に、樹脂の流れや射出位置を調整する請求項４〜６のいずれか１項に記載の固定子の製造方法。

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