JP3885755B2 - 複軸多層モータのステータ構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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のステータ構造の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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が配置される複軸多層モータのステータは、積層鋼鈑により構成されたステータティースにコイルを巻き付けた複数のコイル付きステータティースと、該複数のコイル付きステータティースの両端面部に配置され、各コイル付きステータティースを円周上に等ピッチ間隔にて位置決めを行うと共に支持する正面側ブラケット部材及び背面側ブラケット部材と、前記分割されたコイル付きステータティースの隙間を埋める絶縁性・耐熱性を持つ樹脂による樹脂モールド部と、を有する（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１６９４８３号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の複軸多層モータにあっては、分割されたコイル付きステータティースの締め付けを行う軸方向ボルトやワッシャやブラケット部材が磁性体によって構成されるため、ステータティース両端を押さえるブラケット部材と軸方向ボルトを通じてループ電流が生じ、モータの効率が悪化するという問題があった。また、非磁性体の軸方向ボルトを使う場合は、強度が比較的弱いため、軸力に耐えられないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ループ電流の遮断によりモータ効率を向上させることができると共に、モータ重量の軽量化やステータのレイアウトの自由度が増し、さらに冷媒路の流路面積拡大により冷却面積を大きくとることができる複軸多層モータのステータ構造を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、
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、前記ステータは、複数のコイル付きステータティースと、分割されたコイル付きステータティースの位置決め部材と、樹脂モールド部と、を有する複軸多層モータにおいて、
前記分割されたコイル付きステータティースを位置決め部材に対し締め付け固定する部材として、テンションを付与した非導電性による高強度繊維を用い、
前記高強度繊維のテンションにより分割されたコイル付きステータティースの全体を固定し、ステータの骨格構造体を構成し、周方向に隣接するコイル付きステータティースの間の位置にステータ冷却パイプを配置し、
前記樹脂モールド部は、ステータ全体形状に合致する凹型を有する型枠内に、前記ステータ冷却パイプ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した。
【０００７】
【発明の効果】
よって、本発明の複軸多層モータのステータ構造にあっては、分割されたコイル付きステータティースを位置決め部材に対し締め付け固定する際、テンションを付与した非導電性による高強度繊維が用いられるため、ループ電流の遮断によりモータ効率を向上させることができると共に、金属に比べ繊維の方が密度は低いのでモータの重量を軽くすることができる。その上、高強度繊維の方が軸方向ボルトに比べ設計上必要とするスペースが小さくすむので、レイアウトの自由度が増し、さらに、冷媒路の流路断面積拡大により冷却面積を大きくとれる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の複軸多層モータのステータ構造を実現する実施の形態を、図面に示す第１実施例〜第４実施例に基づいて説明する。
【０００９】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
【００１０】
［ハイブリッド駆動ユニットの全体構成］
図１は第１実施例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。
【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ハイブリッド変速機である。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。
【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を多板クラッチ７を介して連結し、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】
［ハイブリッド変速機の構成］
図２はハイブリッド変速機を示す縦断面図である。図２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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
［複軸多層モータの構成］
図３は第１実施例のステータ構造が適用された複軸多層モータＭを示す縦断側面図、図４は第１実施例のステータ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、図５は第１実施例のステータを背面側から視た図、図６は複軸多層モータＭのステータコイルに印加される複合電流の一例を示す説明図である。図３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。
【００２６】
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４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。
【００２７】
前記ステータＳは、鋼鈑によるステータプレート４０を軸方向に積層したステータティース４１と、該ステータティース４１に巻き付けられたコイル４２と、ステータＳを軸方向に貫通する冷却用の冷媒路４３と、インナー側高強度繊維４４と、アウター側高強度繊維４５と、樹脂モールド部４６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、ボルト８７によりモータケース２に対し固定されている。
【００２８】
前記コイル４２は、コイル数が１８で、図５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、例えば、図６に示すような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とインナーロータIRを駆動させるための３相交流と６相交流を複合させたものである。
【００２９】
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。
【００３０】
図３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３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。
【００３１】
［ステータ構造］
図７は第１実施例の複軸多層モータＭにおけるステータ構造を示す断面図であり、図７において、４１はステータティース、４３は冷媒路、４４はインナー側高強度繊維（高強度繊維）、４５はアウター側高強度繊維（高強度繊維）、４６は樹脂モールド部、４７は正面側エンドプレート（正面側位置決め部材）、４９は背面側エンドプレート（背面側位置決め部材）、７０は正面側ブラケット（正面側位置決め部材）、７１は背面側ブラケット（背面側位置決め部材）、７２はステータ冷却パイプ、８８は結び目（固定端）、８９は締め上げ部材である。
【００３２】
前記ステータティース４１は、多数の鋼鈑によるステータプレート４０が軸方向に積層されて構成されている。このステータティース４１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。このコイル４２付きステータティース４１は複数個用意される。
【００３３】
前記正面側ブラケット７０と背面側ブラケット７１は、コイル４２付きステータティース４１の軸方向両端位置に設置され、分割されたコイル４２付きステータティース４１と両ブラケット７０，７１とは、位置決めピン５５により、モータ回転軸を中心とする円周上に等ピッチで配列するように位置決めされる。
【００３４】
前記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、正面側エンドプレート４７には、ステータシャフト４８が溶接により固定されている。
【００３５】
前記インナー側高強度繊維４４とアウター側高強度繊維４５は、正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４９，７１とに形成された繊維穴を挿通し、結び目８８を固定端とし、締め上げ部材８９を回して締め上げ、この締め上げで発生するテンション（引張力）により分割されたコイル４２付きステータティース４１の全体を固定し、ステータＳの骨格構造体を構成する。
【００３６】
前記ステータ冷却パイプ７２は、周方向に隣接するコイル４２付きステータティース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。
【００３７】
前記樹脂モールド部４６は、ステータ全体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７２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。
【００３８】
前記ステータティース４１のコイル発熱を冷却するステータ冷却用の冷媒路４３の両端位置には、内面に仕切壁を有する冷媒分配蓋部材９１及び内面に仕切壁を有する冷媒Ｕターン蓋部材９５を、それぞれスナップリング５６，５６を用いて取り付けている。なお、９０は冷媒導入路である。
【００３９】
［ステータティース締め付け構造］
図８は第１実施例の複軸多層モータＭにおいて分割されたステータティース締め付け構造を示す図５のＡ方向矢視図であり、図８において、４５はアウター側高強度繊維、４７，７０は正面側位置決め部材、４９，７１は背面側位置決め部材、８８は結び目、８９は締め上げ部材である。
【００４０】
前記分割されたコイル４２付きステータティース４１を位置決め部材に対し締め付け固定する部材として、テンションを付与した非導電性によるインナー側高強度繊維４４とアウター側高強度繊維４５を用いている。
ここで、高強度繊維とは、例えば、パラ系アラミド繊維等をいう。このパラ系アラミド繊維の場合、非導電で、かつ、引張強度が同じ重さの鋼鉄の約５倍という高強度であり、加えて、軽量（比重は鋼鉄の約１／５）、耐熱性（−１６０℃〜２００℃まで特性を維持）、高耐久性、高振動減衰性、低伸度というメリットを持つ。
【００４１】
前記分割されたコイル４２付きステータティース４１の位置決めを行う位置決め部材として、両端面部に正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４９，７１を配置し、前記高強度繊維４４，４５を、周方向に隣接するコイル４２付きステータティース４１とコイル４２付きステータティース４１との間の位置に、それぞれ軸方向に渡して設定している。
【００４２】
前記正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４９，７１とに、互いに対応する位置関係により繊維穴を開口し、一端部を繊維穴径より大きな径の結び目８８（固定端）とし、他端部にテンションを付与する締め上げ部材８９を設けた高強度繊維４４，４５を、１つの位置決め部材４７，７０に設定した繊維穴の数だけ用意し、前記複数本の高強度繊維４４，４５を、正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４９，７１とに開口された一対の繊維穴に挿通設定している。
【００４３】
ここで、締め上げ部材８９としては、例えば、図８(b)に示すように、高強度繊維４５が中心部を挿通し、外周に雄ねじが形成された固定ねじ部材８９ａと、該固定ねじ部材８９ａと螺合する雌ねじが内面に形成されると共に高強度繊維４５が中心部を挿通して端部が固定された可動ねじ部材８９ｂと、によって構成される。この締め上げ部材８９の場合、前記可動ねじ部材８９ｂをねじを緩める方向に回すことで、締め上げ部材８９の軸方向長さが長くなり、締め上げ部材８９の軸方向長さの変化に追従する高強度繊維４５にテンションを付与することができる。
【００４４】
次に、作用を説明する。
【００４５】
［複軸多層モータの基本機能］
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３相交流による電流とアウターロータORに対する６相交流によ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。
【００４６】
よって、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ものとして使え、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（銅損，スイッチングロス）を防止することができる。
【００４７】
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、第１実施例のように、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。
【００４８】
［ステータティース締め付け作用］
分割されたステータティースを締め付ける締め付け部材として、従来技術のように、軸方向ボルトを採用した場合、軸方向ボルトやワッシャやブラケット部材が金属（磁性体）によって構成されるため、ステータティース両端を押さえるブラケット部材と軸方向ボルトを通じてループ電流が生じ、モータの効率が悪化する。また、セラミックボルト等の非磁性体の軸方向ボルトを使う場合は、強度が比較的弱いため、軸力に耐えられない。
【００４９】
これに対し、第１実施例では、分割されたコイル４２付きステータティース４１を位置決め部材に対し締め付け固定する部材として、従来の金属製による軸方向ボルトに代え、テンションを付与した非導電性によるインナー側高強度繊維４４とアウター側高強度繊維４５を用いているため、ループ電流の遮断によりモータ効率を向上させることができると共に、金属に比べ繊維の方が密度は低いのでモータの重量を軽くすることができる。その上、高強度繊維４４，４５の方が軸方向ボルトに比べ設計上必要とするスペースが小さくすむので、レイアウトの自由度が増し、さらに、冷媒路４３の流路断面積拡大により冷却面積を大きくとれる。
【００５０】
次に、効果を説明する。
第１実施例の複軸多層モータのステータ構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００５１】
(1) 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、前記ステータＳは、積層鋼鈑により構成されたステータティース４１にコイル４２を巻き付けた複数のコイル４２付きステータティース４１と、該複数のコイル４２付きステータティース４１の少なくとも一端面部に配置され、各コイル４２付きステータティース４１を円周上に等ピッチ間隔にて位置決めを行うと共に支持する位置決め部材と、前記分割されたコイル４２付きステータティース４１の隙間を埋める絶縁性・耐熱性を持つ樹脂による樹脂モールド部４６と、を有する複軸多層モータＭにおいて、前記分割されたコイル４２付きステータティース４１を位置決め部材に対し締め付け固定する部材として、テンションを付与した非導電性によるインナー側高強度繊維４４とアウター側高強度繊維４５を用いているため、ループ電流の遮断によりモータ効率を向上させることができると共に、モータ重量の軽量化やステータＳのレイアウト自由度増大を図ることができる。
【００５２】
(2) 前記分割されたコイル４２付きステータティース４１の位置決めを行う位置決め部材として、両端面部に正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４９，７１を配置し、前記高強度繊維４４，４５を、周方向に隣接するコイル４２付きステータティース４１とコイル４２付きステータティース４１との間の位置に、それぞれ軸方向に渡して設定しているため、ステータティース４１を両端から締め込む高い締め付け性により、分割されたコイル４２付きステータティース４１の位置決め固定を行うことができる。
【００５３】
(3) 前記正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４９，７１とに、互いに対応する位置関係により繊維穴を開口し、一端部を繊維穴径より大きな径の結び目８８とし、他端部にテンションを付与する締め上げ部材８９を設けた高強度繊維４４，４５を、１つの位置決め部材４７，７０に設定した繊維穴の数だけ用意し、前記複数本の高強度繊維４４，４５を、正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４９，７１とに開口された一対の繊維穴に挿通設定したため、従来の軸方向ボルトを用いるモータ設計を変更することなく、ボルト穴を繊維穴として利用することで容易に高強度繊維４４，４５を採用することができる。
【００５４】
（第２実施例）
この第２実施例は、基本的構造は第１実施例と同様であるが、インナー側高強度繊維４４とアウター側高強度繊維４５としてそれぞれ１本だけ用意するだけでステータティース締め付けを行うようにした例である。
【００５５】
すなわち、図９に示すように、両端部のうち、一端側に設けた締め上げ部材８９の固定ねじ部材８９ａと、他端側に設けた可動ねじ部材８９ｂとを設けた高強度繊維４４，４５をそれぞれ一本だけ用意し、前記それぞれ一本の高強度繊維４４，４５を、分割した各コイル４２付きステータティース４１を避けながら縫うように両端の正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４５の繊維穴に挿通設定している。なお、他の構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【００５６】
作用について説明すると、１本のインナー側高強度繊維４４によりステータティース４１の締め付けを行う際は、分割した各コイル４２付きステータティース４１を避けながら縫うように両端の正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４５の繊維穴に１本のインナー側高強度繊維４４を挿通設定し、最後に、一端側に設けた締め上げ部材８９の固定ねじ部材８９ａと、他端側に設けた可動ねじ部材８９ｂとを螺合量が増すように締め上げる方向に回すことで、インナー側高強度繊維４４にテンションを付与する。そして、アウター側高強度繊維４５によりステータティース４１の締め付け方法についても同様に行う。なお、他の作用については、第１実施例と同様であるので説明を省略する。
【００５７】
次に、効果を説明する。
第２実施例の複軸多層モータのステータ構造にあっては、第１実施例の(1),(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００５８】
(4) 正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４９，７１とに、互いに対応する位置関係により繊維穴を開口し、両端部のうち、一端側に設けた締め上げ部材８９の固定ねじ部材８９ａと、他端側に設けた可動ねじ部材８９ｂとを設けた高強度繊維４４，４５をそれぞれ一本だけ用意し、前記それぞれ一本の高強度繊維４４，４５を、分割した各コイル４２付きステータティース４１を避けながら縫うように両端の正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４５の繊維穴に挿通設定したため、従来の軸方向ボルトを用いるモータ設計を変更することなく、ボルト穴を繊維穴として利用することで容易に高強度繊維４４，４５を採用することができると共に、高強度繊維４４，４５の数や締め上げ部材８９の数の削減による低コスト化やテンションを付与する作業工数の低減を図ることができる。
【００５９】
（第３実施例）
この第３実施例は、図１０及び図１１に示すように、一端面部のみに位置決め部材４７，７０を配置し、中間位置高強度繊維１００を、位置決め部材４７，７０に対し各コイル４２付きステータティース４１を巻き込むように環状に渡して設定した例である。なお、他の構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【００６０】
作用について説明すると、中間位置高強度繊維１００により分割した各コイル４２付きステータティース４１の締め付けを行う際は、図１１に示すように、中間位置高強度繊維１００をコイル４２付きステータティース４１を巻き込むように環状に渡して設定し、中間位置高強度繊維１００の両端部のうち、一端側に設けた締め上げ部材８９の固定ねじ部材８９ａと、他端側に設けた可動ねじ部材８９ｂとを螺合量が増すように締め上げることで、中間位置高強度繊維１００にテンションを付与する。なお、他の作用については、第１実施例と同様であるので説明を省略する。
【００６１】
次に、効果を説明する。
第３実施例の複軸多層モータのステータ構造にあっては、第１実施例の(1)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００６２】
(5) 分割されたコイル４２付きステータティース４１の位置決めを行う位置決め部材として、一端面部のみに正面側位置決め部材４７，７０を配置し、前記中間位置高強度繊維１００を、正面側位置決め部材４７，７０に対し各コイル４２付きステータティース４１を巻き込むように環状に渡して設定したため、背面側位置決め部材４９，７１の廃止によりモータ重量を第１実施例及び第２実施例より軽量化することができるし、レイアウト自由度も第１実施例及び第２実施例より増すことで、ステータＳをよりコンパクトにすることができると共に冷却面積も大きく確保することができる。
【００６３】
（第４実施例）
第４実施例は、図１２及び図１３に示すように、正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４９，７１を配置し、各コイル４２付きステータティース４１に軸方向穴４１ａ，４１ｂを貫通して形成し、インナー側高強度繊維４４とアウター側高強度繊維４５を、該軸方向穴４１ａ，４１ｂの位置にそれぞれ軸方向に渡して設定した例である。なお、他の構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【００６４】
作用について説明すると、予めステータティース４１に軸方向穴４１ａ，４１ｂを貫通して形成しておく。そして、インナー側高強度繊維４４とアウター側高強度繊維４５により、分割した各コイル４２付きステータティース４１の締め付けを行う際は、図１２及び図１３に示すように、インナー側高強度繊維４４とアウター側高強度繊維４５を軸方向穴４１ａ，４１ｂに挿通し、第１実施例と同様に、両高強度繊維４４，４５にテンションを付与する。なお、他の作用については、第１実施例と同様であるので説明を省略する。
【００６５】
次に、効果を説明する。
第４実施例の複軸多層モータのステータ構造にあっては、第１実施例の(1)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００６６】
(6) 分割されたコイル４２付きステータティース４１の位置決めを行う位置決め部材として、正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４９，７１を配置し、各コイル４２付きステータティース４１に軸方向穴４１ａ，４１ｂを貫通して形成し、インナー側高強度繊維４４とアウター側高強度繊維４５を、該軸方向穴４１ａ，４１ｂの位置にそれぞれ軸方向に渡して設定したため、第１実施例〜第３実施例のように、コイル４２の表面位置に熱抵抗となり得る物質が存在しなく、冷却性能向上に有効である。加えて、隣接する各コイル４２付きステータティース４１の間の位置に、高強度繊維が存在しないことで、冷媒路４３の流路断面積の拡大により、第１実施例〜第３実施例に比べて、さらに冷却面積を大きくすることもできる。
【００６７】
以上、本発明の複軸多層モータのステータ構造を第１実施例〜第４実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００６８】
例えば、第１実施例では、ハイブリッド駆動ユニットに適用される複軸多層モータの例を示したが、単独で設置される複軸多層モータや他のシステムに適用される複軸多層モータに対しても本発明のステータ構造を採用することができる。
【００６９】
第４実施例において、分割されたコイル付きステータティースの位置決めを行う位置決め部材として、正面側位置決め部材と背面側位置決め部材を配置する例を示したが、正面側位置決め部材のみ配置する例でも適用することができる。この場合、ステータティースの各軸方向穴に対してそれぞれ高強度繊維を設定しても良いし、また、各ステータティースの２つの軸方向穴に第３実施例のように径方向に巻き込むように環状に渡して高強度繊維を設定するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のステータ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。
【図２】第１実施例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ハイブリッド変速機を示す縦断側面図である。
【図３】第１実施例のステータ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。
【図４】第１実施例のステータ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。
【図５】第１実施例のステータ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視た図である。
【図６】複軸多層モータのステータコイルに印加される複合電流の一例を示す説明図である。
【図７】第１実施例の複軸多層モータＭにおけるステータＳを示す縦断側面図である。
【図８】第１実施例の複軸多層モータＭにおいて分割されたステータティース締め付け構造を示す図である。
【図９】第２実施例の複軸多層モータＭにおいて分割されたステータティース締め付け構造を示す図である。
【図１０】第３実施例の複軸多層モータＭにおけるステータＳのステータティースを示す正面図である。
【図１１】第３実施例の複軸多層モータＭにおいて分割されたステータティース締め付け構造を示す図である。
【図１２】第４実施例の複軸多層モータＭにおけるステータＳのステータティースを示す正面図である。
【図１３】第４実施例の複軸多層モータＭにおいて分割されたステータティース締め付け構造を示す図である。
【符号の説明】
Ｍ 複軸多層モータ
Ｓ ステータ
IR インナーロータ
OR アウターロータ
４１ ステータティース
４１ａ，４１ｂ 軸方向穴
４２ コイル
４３ 冷媒路
４４ インナー側高強度繊維（高強度繊維）
４５ アウター側高強度繊維（高強度繊維）
４６ 樹脂モールド部
４７ 正面側エンドプレート（正面側位置決め部材）
４８ ステータシャフト
４９ 背面側エンドプレート（背面側位置決め部材）
７０ 正面側ブラケット（正面側位置決め部材）
７１ 背面側ブラケット（背面側位置決め部材）
７２ ステータ冷却パイプ
８８ 結び目（固定端）
８９ 締め付け部材
１００ 中間位置高強度繊維（高強度繊維）
【発明の属する技術分野】
本発明は、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のステータ構造の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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が配置される複軸多層モータのステータは、積層鋼鈑により構成されたステータティースにコイルを巻き付けた複数のコイル付きステータティースと、該複数のコイル付きステータティースの両端面部に配置され、各コイル付きステータティースを円周上に等ピッチ間隔にて位置決めを行うと共に支持する正面側ブラケット部材及び背面側ブラケット部材と、前記分割されたコイル付きステータティースの隙間を埋める絶縁性・耐熱性を持つ樹脂による樹脂モールド部と、を有する（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１６９４８３号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の複軸多層モータにあっては、分割されたコイル付きステータティースの締め付けを行う軸方向ボルトやワッシャやブラケット部材が磁性体によって構成されるため、ステータティース両端を押さえるブラケット部材と軸方向ボルトを通じてループ電流が生じ、モータの効率が悪化するという問題があった。また、非磁性体の軸方向ボルトを使う場合は、強度が比較的弱いため、軸力に耐えられないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ループ電流の遮断によりモータ効率を向上させることができると共に、モータ重量の軽量化やステータのレイアウトの自由度が増し、さらに冷媒路の流路面積拡大により冷却面積を大きくとることができる複軸多層モータのステータ構造を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、
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、前記ステータは、複数のコイル付きステータティースと、分割されたコイル付きステータティースの位置決め部材と、樹脂モールド部と、を有する複軸多層モータにおいて、
前記分割されたコイル付きステータティースを位置決め部材に対し締め付け固定する部材として、テンションを付与した非導電性による高強度繊維を用い、
前記高強度繊維のテンションにより分割されたコイル付きステータティースの全体を固定し、ステータの骨格構造体を構成し、周方向に隣接するコイル付きステータティースの間の位置にステータ冷却パイプを配置し、
前記樹脂モールド部は、ステータ全体形状に合致する凹型を有する型枠内に、前記ステータ冷却パイプ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した。
【０００７】
【発明の効果】
よって、本発明の複軸多層モータのステータ構造にあっては、分割されたコイル付きステータティースを位置決め部材に対し締め付け固定する際、テンションを付与した非導電性による高強度繊維が用いられるため、ループ電流の遮断によりモータ効率を向上させることができると共に、金属に比べ繊維の方が密度は低いのでモータの重量を軽くすることができる。その上、高強度繊維の方が軸方向ボルトに比べ設計上必要とするスペースが小さくすむので、レイアウトの自由度が増し、さらに、冷媒路の流路断面積拡大により冷却面積を大きくとれる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の複軸多層モータのステータ構造を実現する実施の形態を、図面に示す第１実施例〜第４実施例に基づいて説明する。
【０００９】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
【００１０】
［ハイブリッド駆動ユニットの全体構成］
図１は第１実施例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。
【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ハイブリッド変速機である。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。
【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を多板クラッチ７を介して連結し、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】
［ハイブリッド変速機の構成］
図２はハイブリッド変速機を示す縦断面図である。図２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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
［複軸多層モータの構成］
図３は第１実施例のステータ構造が適用された複軸多層モータＭを示す縦断側面図、図４は第１実施例のステータ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、図５は第１実施例のステータを背面側から視た図、図６は複軸多層モータＭのステータコイルに印加される複合電流の一例を示す説明図である。図３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。
【００２６】
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４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。
【００２７】
前記ステータＳは、鋼鈑によるステータプレート４０を軸方向に積層したステータティース４１と、該ステータティース４１に巻き付けられたコイル４２と、ステータＳを軸方向に貫通する冷却用の冷媒路４３と、インナー側高強度繊維４４と、アウター側高強度繊維４５と、樹脂モールド部４６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、ボルト８７によりモータケース２に対し固定されている。
【００２８】
前記コイル４２は、コイル数が１８で、図５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、例えば、図６に示すような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とインナーロータIRを駆動させるための３相交流と６相交流を複合させたものである。
【００２９】
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。
【００３０】
図３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３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。
【００３１】
［ステータ構造］
図７は第１実施例の複軸多層モータＭにおけるステータ構造を示す断面図であり、図７において、４１はステータティース、４３は冷媒路、４４はインナー側高強度繊維（高強度繊維）、４５はアウター側高強度繊維（高強度繊維）、４６は樹脂モールド部、４７は正面側エンドプレート（正面側位置決め部材）、４９は背面側エンドプレート（背面側位置決め部材）、７０は正面側ブラケット（正面側位置決め部材）、７１は背面側ブラケット（背面側位置決め部材）、７２はステータ冷却パイプ、８８は結び目（固定端）、８９は締め上げ部材である。
【００３２】
前記ステータティース４１は、多数の鋼鈑によるステータプレート４０が軸方向に積層されて構成されている。このステータティース４１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。このコイル４２付きステータティース４１は複数個用意される。
【００３３】
前記正面側ブラケット７０と背面側ブラケット７１は、コイル４２付きステータティース４１の軸方向両端位置に設置され、分割されたコイル４２付きステータティース４１と両ブラケット７０，７１とは、位置決めピン５５により、モータ回転軸を中心とする円周上に等ピッチで配列するように位置決めされる。
【００３４】
前記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、正面側エンドプレート４７には、ステータシャフト４８が溶接により固定されている。
【００３５】
前記インナー側高強度繊維４４とアウター側高強度繊維４５は、正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４９，７１とに形成された繊維穴を挿通し、結び目８８を固定端とし、締め上げ部材８９を回して締め上げ、この締め上げで発生するテンション（引張力）により分割されたコイル４２付きステータティース４１の全体を固定し、ステータＳの骨格構造体を構成する。
【００３６】
前記ステータ冷却パイプ７２は、周方向に隣接するコイル４２付きステータティース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。
【００３７】
前記樹脂モールド部４６は、ステータ全体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７２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。
【００３８】
前記ステータティース４１のコイル発熱を冷却するステータ冷却用の冷媒路４３の両端位置には、内面に仕切壁を有する冷媒分配蓋部材９１及び内面に仕切壁を有する冷媒Ｕターン蓋部材９５を、それぞれスナップリング５６，５６を用いて取り付けている。なお、９０は冷媒導入路である。
【００３９】
［ステータティース締め付け構造］
図８は第１実施例の複軸多層モータＭにおいて分割されたステータティース締め付け構造を示す図５のＡ方向矢視図であり、図８において、４５はアウター側高強度繊維、４７，７０は正面側位置決め部材、４９，７１は背面側位置決め部材、８８は結び目、８９は締め上げ部材である。
【００４０】
前記分割されたコイル４２付きステータティース４１を位置決め部材に対し締め付け固定する部材として、テンションを付与した非導電性によるインナー側高強度繊維４４とアウター側高強度繊維４５を用いている。
ここで、高強度繊維とは、例えば、パラ系アラミド繊維等をいう。このパラ系アラミド繊維の場合、非導電で、かつ、引張強度が同じ重さの鋼鉄の約５倍という高強度であり、加えて、軽量（比重は鋼鉄の約１／５）、耐熱性（−１６０℃〜２００℃まで特性を維持）、高耐久性、高振動減衰性、低伸度というメリットを持つ。
【００４１】
前記分割されたコイル４２付きステータティース４１の位置決めを行う位置決め部材として、両端面部に正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４９，７１を配置し、前記高強度繊維４４，４５を、周方向に隣接するコイル４２付きステータティース４１とコイル４２付きステータティース４１との間の位置に、それぞれ軸方向に渡して設定している。
【００４２】
前記正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４９，７１とに、互いに対応する位置関係により繊維穴を開口し、一端部を繊維穴径より大きな径の結び目８８（固定端）とし、他端部にテンションを付与する締め上げ部材８９を設けた高強度繊維４４，４５を、１つの位置決め部材４７，７０に設定した繊維穴の数だけ用意し、前記複数本の高強度繊維４４，４５を、正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４９，７１とに開口された一対の繊維穴に挿通設定している。
【００４３】
ここで、締め上げ部材８９としては、例えば、図８(b)に示すように、高強度繊維４５が中心部を挿通し、外周に雄ねじが形成された固定ねじ部材８９ａと、該固定ねじ部材８９ａと螺合する雌ねじが内面に形成されると共に高強度繊維４５が中心部を挿通して端部が固定された可動ねじ部材８９ｂと、によって構成される。この締め上げ部材８９の場合、前記可動ねじ部材８９ｂをねじを緩める方向に回すことで、締め上げ部材８９の軸方向長さが長くなり、締め上げ部材８９の軸方向長さの変化に追従する高強度繊維４５にテンションを付与することができる。
【００４４】
次に、作用を説明する。
【００４５】
［複軸多層モータの基本機能］
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３相交流による電流とアウターロータORに対する６相交流によ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。
【００４６】
よって、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ものとして使え、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（銅損，スイッチングロス）を防止することができる。
【００４７】
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、第１実施例のように、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。
【００４８】
［ステータティース締め付け作用］
分割されたステータティースを締め付ける締め付け部材として、従来技術のように、軸方向ボルトを採用した場合、軸方向ボルトやワッシャやブラケット部材が金属（磁性体）によって構成されるため、ステータティース両端を押さえるブラケット部材と軸方向ボルトを通じてループ電流が生じ、モータの効率が悪化する。また、セラミックボルト等の非磁性体の軸方向ボルトを使う場合は、強度が比較的弱いため、軸力に耐えられない。
【００４９】
これに対し、第１実施例では、分割されたコイル４２付きステータティース４１を位置決め部材に対し締め付け固定する部材として、従来の金属製による軸方向ボルトに代え、テンションを付与した非導電性によるインナー側高強度繊維４４とアウター側高強度繊維４５を用いているため、ループ電流の遮断によりモータ効率を向上させることができると共に、金属に比べ繊維の方が密度は低いのでモータの重量を軽くすることができる。その上、高強度繊維４４，４５の方が軸方向ボルトに比べ設計上必要とするスペースが小さくすむので、レイアウトの自由度が増し、さらに、冷媒路４３の流路断面積拡大により冷却面積を大きくとれる。
【００５０】
次に、効果を説明する。
第１実施例の複軸多層モータのステータ構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００５１】
(1) 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、前記ステータＳは、積層鋼鈑により構成されたステータティース４１にコイル４２を巻き付けた複数のコイル４２付きステータティース４１と、該複数のコイル４２付きステータティース４１の少なくとも一端面部に配置され、各コイル４２付きステータティース４１を円周上に等ピッチ間隔にて位置決めを行うと共に支持する位置決め部材と、前記分割されたコイル４２付きステータティース４１の隙間を埋める絶縁性・耐熱性を持つ樹脂による樹脂モールド部４６と、を有する複軸多層モータＭにおいて、前記分割されたコイル４２付きステータティース４１を位置決め部材に対し締め付け固定する部材として、テンションを付与した非導電性によるインナー側高強度繊維４４とアウター側高強度繊維４５を用いているため、ループ電流の遮断によりモータ効率を向上させることができると共に、モータ重量の軽量化やステータＳのレイアウト自由度増大を図ることができる。
【００５２】
(2) 前記分割されたコイル４２付きステータティース４１の位置決めを行う位置決め部材として、両端面部に正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４９，７１を配置し、前記高強度繊維４４，４５を、周方向に隣接するコイル４２付きステータティース４１とコイル４２付きステータティース４１との間の位置に、それぞれ軸方向に渡して設定しているため、ステータティース４１を両端から締め込む高い締め付け性により、分割されたコイル４２付きステータティース４１の位置決め固定を行うことができる。
【００５３】
(3) 前記正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４９，７１とに、互いに対応する位置関係により繊維穴を開口し、一端部を繊維穴径より大きな径の結び目８８とし、他端部にテンションを付与する締め上げ部材８９を設けた高強度繊維４４，４５を、１つの位置決め部材４７，７０に設定した繊維穴の数だけ用意し、前記複数本の高強度繊維４４，４５を、正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４９，７１とに開口された一対の繊維穴に挿通設定したため、従来の軸方向ボルトを用いるモータ設計を変更することなく、ボルト穴を繊維穴として利用することで容易に高強度繊維４４，４５を採用することができる。
【００５４】
（第２実施例）
この第２実施例は、基本的構造は第１実施例と同様であるが、インナー側高強度繊維４４とアウター側高強度繊維４５としてそれぞれ１本だけ用意するだけでステータティース締め付けを行うようにした例である。
【００５５】
すなわち、図９に示すように、両端部のうち、一端側に設けた締め上げ部材８９の固定ねじ部材８９ａと、他端側に設けた可動ねじ部材８９ｂとを設けた高強度繊維４４，４５をそれぞれ一本だけ用意し、前記それぞれ一本の高強度繊維４４，４５を、分割した各コイル４２付きステータティース４１を避けながら縫うように両端の正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４５の繊維穴に挿通設定している。なお、他の構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【００５６】
作用について説明すると、１本のインナー側高強度繊維４４によりステータティース４１の締め付けを行う際は、分割した各コイル４２付きステータティース４１を避けながら縫うように両端の正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４５の繊維穴に１本のインナー側高強度繊維４４を挿通設定し、最後に、一端側に設けた締め上げ部材８９の固定ねじ部材８９ａと、他端側に設けた可動ねじ部材８９ｂとを螺合量が増すように締め上げる方向に回すことで、インナー側高強度繊維４４にテンションを付与する。そして、アウター側高強度繊維４５によりステータティース４１の締め付け方法についても同様に行う。なお、他の作用については、第１実施例と同様であるので説明を省略する。
【００５７】
次に、効果を説明する。
第２実施例の複軸多層モータのステータ構造にあっては、第１実施例の(1),(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００５８】
(4) 正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４９，７１とに、互いに対応する位置関係により繊維穴を開口し、両端部のうち、一端側に設けた締め上げ部材８９の固定ねじ部材８９ａと、他端側に設けた可動ねじ部材８９ｂとを設けた高強度繊維４４，４５をそれぞれ一本だけ用意し、前記それぞれ一本の高強度繊維４４，４５を、分割した各コイル４２付きステータティース４１を避けながら縫うように両端の正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４５の繊維穴に挿通設定したため、従来の軸方向ボルトを用いるモータ設計を変更することなく、ボルト穴を繊維穴として利用することで容易に高強度繊維４４，４５を採用することができると共に、高強度繊維４４，４５の数や締め上げ部材８９の数の削減による低コスト化やテンションを付与する作業工数の低減を図ることができる。
【００５９】
（第３実施例）
この第３実施例は、図１０及び図１１に示すように、一端面部のみに位置決め部材４７，７０を配置し、中間位置高強度繊維１００を、位置決め部材４７，７０に対し各コイル４２付きステータティース４１を巻き込むように環状に渡して設定した例である。なお、他の構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【００６０】
作用について説明すると、中間位置高強度繊維１００により分割した各コイル４２付きステータティース４１の締め付けを行う際は、図１１に示すように、中間位置高強度繊維１００をコイル４２付きステータティース４１を巻き込むように環状に渡して設定し、中間位置高強度繊維１００の両端部のうち、一端側に設けた締め上げ部材８９の固定ねじ部材８９ａと、他端側に設けた可動ねじ部材８９ｂとを螺合量が増すように締め上げることで、中間位置高強度繊維１００にテンションを付与する。なお、他の作用については、第１実施例と同様であるので説明を省略する。
【００６１】
次に、効果を説明する。
第３実施例の複軸多層モータのステータ構造にあっては、第１実施例の(1)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００６２】
(5) 分割されたコイル４２付きステータティース４１の位置決めを行う位置決め部材として、一端面部のみに正面側位置決め部材４７，７０を配置し、前記中間位置高強度繊維１００を、正面側位置決め部材４７，７０に対し各コイル４２付きステータティース４１を巻き込むように環状に渡して設定したため、背面側位置決め部材４９，７１の廃止によりモータ重量を第１実施例及び第２実施例より軽量化することができるし、レイアウト自由度も第１実施例及び第２実施例より増すことで、ステータＳをよりコンパクトにすることができると共に冷却面積も大きく確保することができる。
【００６３】
（第４実施例）
第４実施例は、図１２及び図１３に示すように、正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４９，７１を配置し、各コイル４２付きステータティース４１に軸方向穴４１ａ，４１ｂを貫通して形成し、インナー側高強度繊維４４とアウター側高強度繊維４５を、該軸方向穴４１ａ，４１ｂの位置にそれぞれ軸方向に渡して設定した例である。なお、他の構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【００６４】
作用について説明すると、予めステータティース４１に軸方向穴４１ａ，４１ｂを貫通して形成しておく。そして、インナー側高強度繊維４４とアウター側高強度繊維４５により、分割した各コイル４２付きステータティース４１の締め付けを行う際は、図１２及び図１３に示すように、インナー側高強度繊維４４とアウター側高強度繊維４５を軸方向穴４１ａ，４１ｂに挿通し、第１実施例と同様に、両高強度繊維４４，４５にテンションを付与する。なお、他の作用については、第１実施例と同様であるので説明を省略する。
【００６５】
次に、効果を説明する。
第４実施例の複軸多層モータのステータ構造にあっては、第１実施例の(1)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００６６】
(6) 分割されたコイル４２付きステータティース４１の位置決めを行う位置決め部材として、正面側位置決め部材４７，７０と背面側位置決め部材４９，７１を配置し、各コイル４２付きステータティース４１に軸方向穴４１ａ，４１ｂを貫通して形成し、インナー側高強度繊維４４とアウター側高強度繊維４５を、該軸方向穴４１ａ，４１ｂの位置にそれぞれ軸方向に渡して設定したため、第１実施例〜第３実施例のように、コイル４２の表面位置に熱抵抗となり得る物質が存在しなく、冷却性能向上に有効である。加えて、隣接する各コイル４２付きステータティース４１の間の位置に、高強度繊維が存在しないことで、冷媒路４３の流路断面積の拡大により、第１実施例〜第３実施例に比べて、さらに冷却面積を大きくすることもできる。
【００６７】
以上、本発明の複軸多層モータのステータ構造を第１実施例〜第４実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００６８】
例えば、第１実施例では、ハイブリッド駆動ユニットに適用される複軸多層モータの例を示したが、単独で設置される複軸多層モータや他のシステムに適用される複軸多層モータに対しても本発明のステータ構造を採用することができる。
【００６９】
第４実施例において、分割されたコイル付きステータティースの位置決めを行う位置決め部材として、正面側位置決め部材と背面側位置決め部材を配置する例を示したが、正面側位置決め部材のみ配置する例でも適用することができる。この場合、ステータティースの各軸方向穴に対してそれぞれ高強度繊維を設定しても良いし、また、各ステータティースの２つの軸方向穴に第３実施例のように径方向に巻き込むように環状に渡して高強度繊維を設定するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のステータ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。
【図２】第１実施例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ハイブリッド変速機を示す縦断側面図である。
【図３】第１実施例のステータ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。
【図４】第１実施例のステータ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。
【図５】第１実施例のステータ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視た図である。
【図６】複軸多層モータのステータコイルに印加される複合電流の一例を示す説明図である。
【図７】第１実施例の複軸多層モータＭにおけるステータＳを示す縦断側面図である。
【図８】第１実施例の複軸多層モータＭにおいて分割されたステータティース締め付け構造を示す図である。
【図９】第２実施例の複軸多層モータＭにおいて分割されたステータティース締め付け構造を示す図である。
【図１０】第３実施例の複軸多層モータＭにおけるステータＳのステータティースを示す正面図である。
【図１１】第３実施例の複軸多層モータＭにおいて分割されたステータティース締め付け構造を示す図である。
【図１２】第４実施例の複軸多層モータＭにおけるステータＳのステータティースを示す正面図である。
【図１３】第４実施例の複軸多層モータＭにおいて分割されたステータティース締め付け構造を示す図である。
【符号の説明】
Ｍ 複軸多層モータ
Ｓ ステータ
IR インナーロータ
OR アウターロータ
４１ ステータティース
４１ａ，４１ｂ 軸方向穴
４２ コイル
４３ 冷媒路
４４ インナー側高強度繊維（高強度繊維）
４５ アウター側高強度繊維（高強度繊維）
４６ 樹脂モールド部
４７ 正面側エンドプレート（正面側位置決め部材）
４８ ステータシャフト
４９ 背面側エンドプレート（背面側位置決め部材）
７０ 正面側ブラケット（正面側位置決め部材）
７１ 背面側ブラケット（背面側位置決め部材）
７２ ステータ冷却パイプ
８８ 結び目（固定端）
８９ 締め付け部材
１００ 中間位置高強度繊維（高強度繊維）
Claims (6)
- 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、
前記ステータは、積層鋼鈑により構成されたステータティースにコイルを巻き付けた複数のコイル付きステータティースと、該複数のコイル付きステータティースの少なくとも一端面部に配置され、各コイル付きステータティースを円周上に等ピッチ間隔にて位置決めを行うと共に支持する位置決め部材と、前記分割されたコイル付きステータティースの隙間を埋める絶縁性・耐熱性を持つ樹脂による樹脂モールド部と、を有する複軸多層モータにおいて、
前記分割されたコイル付きステータティースを位置決め部材に対し締め付け固定する部材として、テンションを付与した非導電性による高強度繊維を用い、
前記高強度繊維のテンションにより分割されたコイル付きステータティースの全体を固定し、ステータの骨格構造体を構成し、周方向に隣接するコイル付きステータティースの間の位置にステータ冷却パイプを配置し、
前記樹脂モールド部は、ステータ全体形状に合致する凹型を有する型枠内に、前記ステータ冷却パイプ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したことを特徴とする複軸多層モータのステータ構造。 - 請求項１に記載された複軸多層モータのステータ構造において、
前記分割されたコイル付きステータティースの位置決めを行う位置決め部材として、両端面部に正面側位置決め部材と背面側位置決め部材を配置し、
前記高強度繊維を、周方向に隣接するコイル付きステータティースとコイル付きステータティースとの間の位置に、それぞれ軸方向に渡して設定したことを特徴とする複軸多層モータのステータ構造。 - 請求項２に記載された複軸多層モータのステータ構造において、
正面側位置決め部材と背面側位置決め部材とに、互いに対応する位置関係により繊維穴を開口し、
一端部を繊維穴径より大きな径の固定端とし、他端部にテンションを付与する締め上げ部材を設けた高強度繊維を、１つの位置決め部材に設定した繊維穴の数だけ用意し、
前記複数本の高強度繊維を、２つの位置決め部材に開口された一対の繊維穴に挿通設定したことを特徴とする複軸多層モータのステータ構造。 - 請求項２に記載された複軸多層モータのステータ構造において、
正面側位置決め部材と背面側位置決め部材とに、互いに対応する位置関係により繊維穴を開口し、
両端部のうち、一端側に設けた締め上げ部材の固定ねじ部材と、他端側に設けた可動ねじ部材とを設けた高強度繊維を一本だけ用意し、
前記一本の高強度繊維を、分割した各コイル付きステータティースを避けながら縫うように両端の位置決め部材の繊維穴に挿通設定したことを特徴とする複軸多層モータのステータ構造。 - 請求項１に記載された複軸多層モータのステータ構造において、
前記分割されたコイル付きステータティースの位置決めを行う位置決め部材として、一端面部のみに位置決め部材を配置し、
前記高強度繊維を、位置決め部材に対し各コイル付きステータティースを巻き込むように環状に渡して設定したことを特徴とする複軸多層モータのステータ構造。 - 請求項１に記載された複軸多層モータのステータ構造において、
前記分割されたコイル付きステータティースの位置決めを行う位置決め部材として、少なくとも一端面部に位置決め部材を配置し、
前記各コイル付きステータティースに軸方向穴を貫通して形成し、
前記高強度繊維を、前記軸方向穴の位置にそれぞれ軸方向に渡して設定したことを特徴とする複軸多層モータのステータ構造。
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