JP2005020981A - クローポール型モータのステータ - Google Patents

Abstract

【課題】 クローポール型モータのステータの軸線方向の厚さを極力薄くする。
【解決手段】 ３相のクローポール型モータのステータ１９は、軸線Ｌ方向に並置されＵ相、Ｖ相およびＷ相のティース３１ｂ，３２ｂ，３３ｂと、それらのティース３１ｂ，３２ｂ，３３ｂを相互に接続する環状のリターンパス３１ａ，３２ａ，３３ａと、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のティース３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ間に形成された２個の環状スロット３７，３８とを備え、一方の環状スロット３７にＵ相コイル３４および一方のＶ相コイル３５Ａが収納され、他方の環状スロット３８にＷ相コイル３６および他方のＶ相コイル３５Ｂが収納される。このように、３相に対して３個のティースティース３１ｂ，３２ｂ，３３ｂと２個の環状スロット３７，３８とを設ければ良いので、従来の３相に対して６個のティースと３個の環状スロットとを必要とするものに比べてステータ１９の軸線Ｌ方向の厚さを薄くすることができる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、軸線方向に並置したＮ相のティースに、軸線に直交する平面内でＮ相のコイルを巻回したクローポール型モータのステータに関する。

この種のクローポール型モータのステータは、下記特許文献１により公知である。このものは、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各相に対応して３個の単位ステータを備えており、各々の単位ステータは軸線方向に離間した２個のティースと、それらのティースを径方向外端で接続するリターンパスとを有して断面コ字状に形成されている。そして断面コ字状の単位ステータの内部に収納した環状のコイルに通電して独立した磁路を構成することで、その２個のティースの径方向内端にロータに対向するように突設した極性の異なる２種類のポールを磁化するようになっている。
特開平７−２２７０７５号公報

ところで上記従来のものは、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３個の単位ステータを軸線方向に積み重ねてステータを構成しているが、各々の単位ステータが、その内部にコイルを収納する環状スロットを備え、かつ２個のティースおよび２種類のポールを備えているために軸線方向の厚さが厚くなり、それらの単位ステータを３個積み重ねたステータの軸線方向の寸法が大型化する問題があった。

特に、この種のモータをハイブリッド車両のエンジンとトランスミッションとの間に配置する場合、その厚さを極力薄くすることが望まれるが、上記従来のものはステータが厚くなるためにその要望に応えることが困難であった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、クローポール型モータのステータの軸線方向の厚さを極力薄くすることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、軸線方向に並置されたＮ相（Ｎは３以上の自然数）のティースと、Ｎ相のティースを相互に接続するリターンパスと、Ｎ相のティース間に形成されたＮ−１個の環状スロットと、Ｎ−１個の環状スロットに配置されたＮ相のコイルとを備えたことを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、Ｎ相のティースの径方向内端から複数のポールが径方向内向きに突出し、各々のポールは周方向に所定間隔で配置されて径方向内端がロータの外周面に対向することを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、Ｎ相のポールは同一位相で配置され、ロータの磁石は各々の相のポールに対して周方向にずれて同一磁極が配置され、電気角で３６０°／Ｎずつずれた磁束を発生することを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、Ｎ相のポールは電気角で３６０°／Ｎずつずれて配置され、ロータの磁石は軸線方向に同一磁極が配置され、軸線方向に同一位相の磁束を発生することを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項４の構成に加えて、各々の相のポールの径方向内端は、ロータの外周面に沿って軸線方向に延びることを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項５の構成に加えて、各々の相のポールの径方向内端をロータの軸線方向端部まで延ばしたことを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

また請求項７に記載された発明によれば、請求項１〜請求項６の何れか１項の構成に加えて、リターンパス、ティースあるいはポールを無垢の磁性体、焼結材、圧粉材の何れかで構成したことを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

また請求項８に記載された発明によれば、請求項１〜請求項７の何れか１項の構成に加えて、リターンパス、ティースおよびポールを一体に、あるいは分割して構成したことを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

また請求項９に記載された発明によれば、請求項１〜請求項８の何れか１項の構成に加えて、各々の相のコイルの導線の断面形状が長方形、正多角形および円形の何れかであることを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

また請求項１０に記載された発明によれば、請求項１〜請求項９の何れか１項の構成に加えて、環状スロットに収納されたコイルは隣接するティース間に挟まれて固定されることを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

また請求項１１に記載された発明によれば、請求項１〜請求項１０の何れか１項の構成に加えて、ｍ個目（ｍはＮ−１以下の自然数）の環状スロットに第ｍ相のコイルおよび第ｍ＋１相のコイルを配置したことを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

また請求項１２に記載された発明によれば、請求項１１の構成に加えて、ｍ個目の環状スロットに配置したｍ相およびｍ＋１相のコイルは起磁力が逆方向であることを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

また請求項１３に記載された発明によれば、請求項１２の構成に加えて、ｍ個目の環状スロットに配置したｍ＋１相のコイルと、ｍ＋１個目の環状スロットに配置したｍ＋１相のコイルとは起磁力が逆方向であることを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

また請求項１４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項１３の何れか１項の構成に加えて、Ｎ相のコイルはスター結線あるいはデルタ結線されることを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

また請求項１５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項１４の何れか１項の構成に加えて、前記ステータは冷却構造を備えることを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

また請求項１６に記載された発明によれば、請求項１５の構成に加えて、前記冷却構造は、ステータの内部および周辺部の少なくとも一方に設けられることを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

また請求項１７に記載された発明によれば、請求項１６の構成に加えて、前記ステータの周辺部に設けられた冷却構造は、少なくとも一つの凹部、少なくとも一つの凸部あるいは複数の冷却フィンからなることを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

また請求項１８に記載された発明によれば、請求項１６の構成に加えて、前記ステータの内部に設けられた冷却構造は、少なくとも一つの冷却空間を持つことを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

また請求項１９に記載された発明によれば、請求項１８の構成に加えて、前記冷却空間は、ステータと該ステータのホルダとの協働により構成されることを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

また請求項２０に記載された発明によれば、請求項１８の構成に加えて、前記冷却空間は、ステータと、該ステータのホルダと、ステータおよびホルダに挟まれた補強リングとの協働により構成されることを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

また請求項２１に記載された発明によれば、請求項１５〜請求項２０の何れか１項の構成に加えて、前記冷却構造は、冷却水および冷却風の少なくとも一方によりステータを冷却することを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。

請求項１の構成によれば、軸線方向に並置したＮ相のティースをリターンパスで相互に接続するとともに、Ｎ相のティース間に形成されたＮ−１個の環状スロットにＮ相のコイルを配置したので、Ｎ相に対してＮ個のティースとＮ−１個の環状スロットとを設ければ良く、従来のＮ相に対して２Ｎ個のティースとＮ個の環状スロットとを必要とするものに比べてステータの軸線方向の厚さを薄くすることができる。

請求項２の構成によれば、Ｎ相のティースの径方向内端から径方向内向きに突出する複数のポールが、周方向に所定間隔で配置されてロータの外周面に対向するので、ポールとロータとのエアギャップを小さくしてロータの出力トルクを増加させることができる。

請求項３の構成によれば、Ｎ相のポールの位相を同一に揃え、ロータの磁石の同一磁極を周方向にずらすことで、それらの磁石が発生する磁束を各々の相のポールに対して電気角で３６０°／Ｎずつずらしたので、ステータのポールの位相を揃えて構造を簡素化することができる。

請求項４の構成によれば、ロータの磁石を軸線方向に同一磁極が並ぶように配置し、Ｎ相のポールの位相を電気角で３６０°／Ｎずつずらしたので、ロータが発生する磁束の位相を揃えて構造を簡素化することができる。

請求項５の構成によれば、各々の相のポールの径方向内端をロータの外周面に沿って軸線方向に延ばしたので、ロータが発生する磁束を有効に利用して出力トルクを増加させることができる。

請求項６の構成によれば、各々の相のポールの径方向内端をロータの軸線方向端部まで延ばしたので、ロータが発生する磁束を最大限に利用して出力トルクを増加させることができるだけでなく、ロータが発生する磁束の位相を揃えて構造を簡素化することができる。

請求項７の構成によれば、リターンパス、ティースあるいはポールを無垢の磁性体、焼結材、圧粉材の何れかで構成したので、それを積層鋼板で構成する場合に比べて成形が容易になる。特に、無垢の磁性体あるいは焼結材を採用した場合にはコストの削減が可能であり、圧粉材を採用した場合には磁束の損失を低減することができる。

請求項８の構成によれば、リターンパス、ティースおよびポールを一体に、あるいは分割して構成したので、それらの設計自由度を高めることができる。

請求項９の構成によれば、コイルの導線の断面形状を長方形あるいは正多角形とすればコイルの占積率を増加させることができ、円形とすればコストダウンに寄与することができる。

請求項１０の構成によれば、環状スロットに収納したコイルを隣接するティース間に挟んで固定したの、特別の固定部材を必要とせずにコイルを固定することができる。

請求項１１の構成によれば、ｍ個目の環状スロットに第ｍ相のコイルおよび第ｍ＋１相のコイルを配置したので、Ｎ相のステータが必要とする環状スロットの数をＮ−１個に減らし、ステータの軸線方向の厚さを減少させることができる。

請求項１２の構成によれば、ｍ個目の環状スロットに配置したｍ相およびｍ＋１相のコイルの起磁力を逆方向としたので、ステータのＮ相のポールに回転磁界を形成することができる。

請求項１３の構成によれば、ｍ個目の環状スロットに配置したｍ＋１相のコイルと、ｍ＋１個目の環状スロットに配置したｍ＋１相のコイルとは起磁力が逆方向であるので、ステータのＮ相のポールに回転磁界を形成することができる。

請求項１４の構成によれば、Ｎ相のコイルをスター結線あるいはデルタ結線することで、３相それぞれの回路を必要とせずに一部の回路を共用できるようになり、スイッチング素子等の数を削減して回路を簡素化することができる。

請求項１５の構成によれば、ステータが冷却構造を備えているので、モータの運転時にコイルの発熱による温度上昇を防止することができる。

請求項１６の構成によれば、ステータの内部および周辺部の少なくとも一方に冷却構造を設けたので、ステータを効果的に冷却することができる。

請求項１７の構成によれば、ステータの周辺部の冷却構造を凹部、凸部あるいは複数の冷却フィンで構成したので、冷媒とステータとの接触面積を増加させて冷却効果を高めることができる。

請求項１８の構成によれば、ステータの内部の冷却構造を冷却空間で構成したので、冷却空間に冷媒を流してステータの冷却効果を高めることができる。

請求項１９の構成によれば、ステータとホルダとの協働により冷却空間を構成したので、ステータの強度を損なうことなく大容積の冷却空間を形成することができる。

請求項２０の構成によれば、ステータと、ホルダと、ステータおよびホルダに挟まれた補強リングとの協働により冷却空間を構成したので、ステータの強度を損なうことなく大容積の冷却空間を形成することができるだけでなく、補強リングでステータを効果的に補強することができる。

請求項２１の構成によれば、冷却水または冷却風でステータを冷却するので、特別な冷媒が不要になってコスダウンが可能である。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図７は本発明の第１実施例を示すもので、図１はクローポール型モータを備えたハイブリッド車両のパワーユニットを示す図、図２は図１の２−２線拡大断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図２の４−４線断面図、図５は図２の５−５線断面図、図６はステータの一部破断斜視図、図７はステータの分解斜視図である。

図１に示すように、ハイブリッド車両のパワーユニットは、エンジンＥおよびトランスミッションＴ間に配置されたクローポール型のモータＭを備える。エンジンＥのシリンダブロック１１およびクランクケース１２の右側面にモータケース１３、トルクコンバータケース１４およびミッションケース１５が結合されており、シリンダブロック１１およびクランクケース１２間に支持されたクランクシャフト１６の軸端にモータＭのロータ１７が固定される。ロータ１７の外周に固定した複数の永久磁石１８…に環状のステータ１９が所定のエアギャップを介して対向しており、ステータ１９を支持するステータホルダ２０がシリンダブロック１１およびクランクケース１２とモータケース１３との割り面に挟まれて固定される。

トルクコンバータケース１４に収納されたトルクコンバータ２１は、タービンランナー２２とポンプインペラ２３とを備えており、タービンランナー２２に結合されてポンプインペラ２３を覆うサイドカバー２４がドライブプレート２５を介してモータＭのロータ１７に接続される。トルクコンバータ１４のポンプインペラ２３は、ミッションケース１５に支持されたメインシャフト２６の左端に結合される。

次に、図２〜図７を参照して三相交流で作動するモータＭのステータ１９の構造を説明する。

図７から明らかなように、ステータ１９は圧粉材で一体成形されたＵ相ステータリング３１、Ｖ相ステータリング３２およびＷ相ステータリング３３と、１個のＵ相コイル３４と、２個のＶ相コイル３５Ａ，３５Ｂと、１個のＷ相コイル３６とを備える。Ｕ相ステータリング３１、Ｖ相ステータリング３２およびＷ相ステータリング３３は軸線Ｌ方向に重ね合わされる。

図３、図６および図７から明らかなように、Ｕ相ステータリング３１は、環状に形成されたリターンパス３１ａと、このリターンパス３１ａの周方向等間隔位置から径方向内向きに延びる９個のティース３１ｂ…と、これらのティース３１ｂ…の径方向内端から更に径方向内向きに延びる９個のポール３１ｃ…とを備える。そして各々のポール３１ｃの径方向内端は、Ｌ字状に屈曲してテーパーしながら軸線Ｌ方向片側に延びている。ティース３１ｂはコイル３４，３５Ａ，３５Ｂ，３６の径方向の高さに対応する部分であり、それよりも径方向内側の部分はポール３１ｃとなる。

図４、図６および図７から明らかなように、Ｖ相ステータリング３２は、環状に形成されたリターンパス３２ａと、このリターンパス３２ａの周方向等間隔位置から径方向内向きに延びる９個のティース３２ｂ…と、これらのティース３２ｂ…の径方向内端から更に径方向内向きに延びる９個のポール３２ｃ…とを備える。そして各々のポール３２ｃの径方向内端は、Ｔ字状をなしてテーパーしながら軸線Ｌ方向両側に延びている。ティース３２ｂはコイル３４，３５Ａ，３５Ｂ，３６の径方向の高さに対応する部分であり、それよりも径方向内側の部分はポール３２ｃとなる。

図５、図６および図７から明らかなように、Ｗ相ステータリング３３はＶ相ステータリング３２に関してＵ相ステータリング３１と鏡面対称な部材であり、かつ裏返すことでＵ相ステータリング３１と互換可能な同一形状を有している。Ｗ相ステータリング３３の各部の符号は、Ｕ相ステータリング３１の各部の符号の「３１」を「３３」に変更したものである。

本実施例のモータＭは三相交流で作動するものであり、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のポール３１ｃ…，３２ｃ…，３３ｃ…は電気角で３６０°／３＝１２０°ずつ周方向にずれて配置される。それに対してロータ１７の各永久磁石１８はＵ相、Ｖ相およびＷ相のポール３１ｃ…，３２ｃ…，３３ｃ…に対して共用されていて同一位相の磁束を発生する。これにより各相のポール３１ｃ…，３２ｃ…，３３ｃ…はロータ１７に均一なトルクを発生させることができる。

図６から明らかなように、Ｕ相の９個のポール３１ｃ…、Ｖ相の９個のポール３２ｃ…およびＷ相の９個のポール３３ｃ…は略長方形の同一形状をなし、ステータ１９の内周面に沿って順番に配置される。これらのポール３１ｃ…，３２ｃ…，３３ｃ…の軸線Ｌ方向の幅は、ロータ１７の永久磁石１８…の軸線Ｌ方向の幅に略等しくなっているため、ステータ１９およびロータ１７間の鎖交磁束を最大限に増加させてロータ１７の出力トルクを増加させることができる。しかも各永久磁石１８はＵ相、Ｖ相およびＷ相のポール３１ｃ…，３２ｃ…，３３ｃ…に対して共用されるので、各相のポール３１ｃ…，３２ｃ…，３３ｃ…に対応して永久磁石１８…を軸線Ｌ方向に分割する必要をなくし、永久磁石１８…の個数を削減することができる。

図３および図６から明らかなように、Ｕ相ステータリング３１のティース３１ｂ…とＶ相ステータリング３２のティース３２ｂ…との間に環状スロット３７が形成されており、この環状スロット３７に予め巻回されたＵ相コイル３４と一方のＶ相コイル３５Ａとが収納される。またＷ相ステータリング３３のティース３３ｂ…とＶ相ステータリング３２のティース３２ｂ…との間に環状スロット３８が形成されており、この環状スロット３８に予め巻回されたＷ相コイル３６と他方のＶ相コイル３５Ｂとが収納される。

即ち、実施例の３相のモータＭでは、環状スロット３７，３８の数は相数の３から１を減算した２個であり、一方の環状スロット３７には１相目（Ｕ相）および２相目（Ｖ相）のコイル３４，３５Ａが収納され、他方の環状スロット３８には２相目（Ｖ相）および３相目（Ｗ相）のコイル３５Ｂ，３６が収納されることになる。

このように、Ｕ相ステータリング３１のティース３１ｂ…とＶ相ステータリング３２のティース３２ｂ…とでＵ相コイル３４および一方のＶ相コイル３５Ａを挟んで固定し、かつＷ相ステータリング３３のティース３３ｂ…とＶ相ステータリング３２のティース３２ｂ…とでＷ相コイル３６および他方のＶ相コイル３５Ｂとを挟んで固定したので、各コイル３４，３５Ａ，３５Ｂ，３６を固定するための特別の固定部材が不要になる。しかも各コイル３４，３５Ａ，３５Ｂ，３６は環状スロット３７，３８の内部に収納されて外部部品と干渉する虞がないため、外部部品の寸法管理が容易になる。

各々のコイル３４，３５Ａ，３５Ｂ，３６は長方形断面の平角線を導線とするもので、径方向に９層に巻回され、軸線Ｌ方向に２層に巻回される。そして一方の環状スロット３７に収納されたＵ相コイル３４および一方のＶ相コイル３５Ａの起磁力の方向は逆になるように設定され、かつ他方の環状スロット３８に収納されたＷ相コイル３６および他方のＶ相コイル３５Ｂの起磁力の方向は逆になるように設定され、更に、一方および他方の環状スロット３７，３８に収納された一方および他方のＶ相コイル３５Ａ，３５Ｂの起磁力の方向は逆になるように設定される。つまり、軸線Ｌ方向に順次配列された４個のコイル３４，３５Ａ，３５Ｂ，３６の起磁力の方向は交互に反転するように設定される。

そしてＵ相コイル３４、Ｖ相コイル３５Ａ，３５ＢおよびＷ相コイル３６をスター結線あるいはデルタ結線して３相交流電流を供給することで、ステータ１９の内周面に順番に配置されたＵ相のポール３１ｃ…、Ｖ相のポール３２ｃ…およびＷ相のポール３３ｃ…に回転磁界を形成し、永久磁石１８…との間に発生する電磁力でロータ１７を回転駆動することができる。

ところで、各相のコイルをそれぞれ独立した結線とすると、コイルを双方向に励磁するために４個のスイッチング素子を組み合わせたＨブリッジ回路が必要となり、Ｎ相のコイルに対して合計４Ｎ個のスイッチング素子が必要になる。しかしながら、スター結線あるいはデルタ結線を採用することにより、一部の回路を共用して半分の２Ｎ個のスイッチング素子だけで済ますことができ、回路の簡素化が可能になる。

以上のように、軸線Ｌ方向に並置したＵ相、Ｖ相、Ｗ相のティース３１ｂ…，３２ｂ…，３３ｂ…間に形成された２個の環状スロット３７，３８にＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル３４，３５Ａ，３５Ｂ，３６を収納したので、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相に対して３個のティース３１ｂ…，３２ｂ…，３３ｂ…と２個の環状スロット３７，３８とを設ければ良く、上記特許文献に記載された６個のティースと３個の環状スロットとを必要とするものに比べて、ステータ１９の軸線Ｌ方向の厚さを薄くしてモータＭを薄型化し、エンジンＥおよびトランスミッションＴ間の狭い空間にモータＭを容易に配置することができる。

次にモータＭのステータ１９の冷却構造について説明する。

本実施例のＵ相ステータリング３１、Ｖ相ステータリング３２およびＷ相ステータリング３３は圧粉磁性材により構成される。即ち、ヘガネス社製の鉄系合金の磁性材粉末の表面を無機質材の皮膜で覆った圧粉材を金型で所定の形状にプレス成形し、それにサイジング処理を施して形状を整えた後に熱硬化処理することでＵ相ステータリング３１、Ｖ相ステータリング３２およびＷ相ステータリング３３を製造する。このように、圧粉磁性材を用いることで、複雑な形状のＵ相ステータリング３１、Ｖ相ステータリング３２およびＷ相ステータリング３３を容易に製造することができる。

ステータ１９のＵ相ステータリング３１、Ｖ相ステータリング３２およびＷ相ステータリング３３の各々の外周部には、その圧粉成形時に中子を用いて環状の冷媒通路Ｊ…が形成されており、これらの冷媒通路Ｊ…に冷媒としの冷却水や冷却風を流通させることにより、Ｕ相コイル３４、Ｖ相コイル３５Ａ，３５ＢおよびＷ相コイル３６の発熱による温度上昇を抑制している。ステータ１９のＵ相ステータリング３１、Ｖ相ステータリング３２およびＷ相ステータリング３３の内部に冷媒通路Ｊ…を設けたのでステータ１９の外形に影響がなく、ステータホルダ２０によるステータ１９の保持に支障を来すことがない。またステータ１９の内部に直接冷媒通路Ｊ…を設けたので、冷媒による冷却効果が充分に確保されるとともに冷媒の漏れが防止され、しかもステータ１９の保持方法の自由度を増加させることができる。

次に、図８に基づいて本発明の第２実施例を説明する。

第１実施例のステータ１９のＵ相、Ｖ相およびＷ相のティース３１ｂ…，３２ｂ…，３３ｂ…は周方向に位相をずらして配置されており、それらのティース３１ｂ…，３２ｂ…，３３ｂ…の径方向内端から軸線Ｌ方向に延びるポール３１ｃ…，３２ｃ…，３３ｃ…は、ステータ１９の軸線Ｌ方向の厚さと同じ幅を有している。そしてロータ１７の永久磁石１８…の幅はポール３１ｃ…，３２ｃ…，３３ｃ…の幅と同じであり、各々の相のポール３１ｃ…，３２ｃ…，３３ｃ…に対して共有されている。

それに対して第２実施例のステータ１９のＵ相、Ｖ相およびＷ相のティース３１ｂ…，３２ｂ…，３３ｂ…は同一位相に配置されており、ティース３１ｂ…，３２ｂ…，３３ｂ…から径方向内側に延びるポール３１ｃ…，３２ｃ…，３３ｃ…も同一位相に配置されている。それに対して、ロータ１７の外周に配置される永久磁石１８…は各相のポール３１ｃ…，３２ｃ…，３３ｃ…に対応して軸線Ｌ方向に３段に配置されており、かつ周方向に電気角で３６０°／３＝１２０°ずつ位相をずらして配置される。図示せぬＵ相、Ｖ相およびＷ相のコイル３４，３５Ａ，３５Ｂ，３６の構造は第１実施例と同じである。

この第２実施例によっても上述した第１実施例と同様にステータ１９の軸線Ｌ方向の厚さを薄くすることができるが、永久磁石１８…が３段に分割される分だけ部品点数が増加し、また各々の相のポール３１ｃ…，３２ｃ…，３３ｃ…が永久磁石１８…に対向する面積が小さくなる分だけロータ１７の出力トルクが減少する。しかしながら、ステータ１９のポール３１ｃ…，３２ｃ…，３３ｃ…の位相を揃えることができるので、ステータ１９の構造を簡素化することができる。 次に、図９に基づいて本発明の第３実施例を説明する。

第３実施例のステータ１９のＵ相、Ｖ相およびＷ相のティース３１ｂ…，３２ｂ…，３３ｂ…は、第１実施例と同様に周方向に電気角で３６０°／３＝１２０°ずつ位相をずらして配置されるが、ティース３１ｂ…，３２ｂ…，３３ｂ…から径方向内側に延びるポール３１ｃ…，３２ｃ…，３３ｃ…は軸線Ｌ方向に広がっていない。ロータ１７の外周に配置される永久磁石１８…は各相のポール３１ｃ…，３２ｃ…，３３ｃ…に対応して軸線Ｌ方向に３段に配置されているが、それらの位相は同一である。図示せぬＵ相、Ｖ相およびＷ相のコイル３４，３５Ａ，３５Ｂ，３６の構造は第１実施例と同じである。

この第３実施例によっても上述した第１実施例と同様にステータ１９の軸線Ｌ方向の厚さを薄くすることができるが、永久磁石１８…が３段に分割される分だけ部品点数が増加し、また各々の相のポール３１ｃ…，３２ｃ…，３３ｃ…が永久磁石１８…に対向する面積が小さくなる分だけロータ１７の出力トルクが減少する。しかしながら、ロータ１７の永久磁石１８の位相を揃えることができるので、ロータ１７の構造を簡素化することができる。尚、永久磁石１８…を３段に分割せず、第１実施例のロータ１９と同じ永久磁石１８…を採用すれば部品点数を削減することができる。

次に、図１０に基づいてステータ１９の冷媒通路Ｊの他の実施例を説明する。

図１０（Ａ）の実施例は、ステータ１９のＵ相ステータリング３１、Ｖ相ステータリング３２およびＷ相ステータリング３３に跨がる共通の冷媒通路Ｊを設けたもので、ステータ１９の合わせ面のシールを考慮する必要があるが、ステータ１９のＵ相ステータリング３１、Ｖ相ステータリング３２およびＷ相ステータリング３３に各々独立した複数の冷媒通路Ｊ…を設ける場合に比べて、圧粉成形時に中子が不要になる分だけコストダウンが可能であり、しかも通路断面積の増加や冷媒を供給する配管の簡素化が可能になる。

図１０（Ｂ）に示す実施例は、ステータ１９の圧粉成形時に熱伝導率の高い銅製のパイプ４１…を埋め込むことで冷媒通路Ｊ…を形成したもので、中子を用いて冷媒通路Ｊ…を形成する場合に比べてコストダウンが可能である。

次に、図１１に基づいてステータ１９の冷媒通路Ｊの更に他の実施例を説明する。

図１１（Ａ）に示す実施例は、前記図１０（Ａ）に示す実施例の変形であって、ステータ１９の外周面と、このステータ１９を保持する環状のステータホルダ２０の内周面との間に単一の冷媒通路Ｊが形成される。この実施例によれば、ステータ１９とステータホルダ２０との合わせ面のシールを考慮する必要があるが、冷媒通路Ｊを形成するのに中子が不要になってコストダウンが可能である。

図１１（Ｂ）に示す実施例は、前記図１１（Ａ）に示す実施例の変形であって、冷媒通路Ｊがステータ１９の外周面およびステータホルダ２０の内周面の両方に形成した凹部の協働によって構成される。この実施例は、ステータ１９の凹部およびステータホルダ２０の凹部の協働によって冷媒通路Ｊを構成するので、ステータ１９側の凹部を小さくして該ステータ１９の強度および磁路を確保しながら、冷媒通路Ｊの通路断面積を確保することができる。

図１１（Ｃ）に示す実施例は、ステータ１９の外周面が単純な円筒面であり、軸方向両側のＵ相ステータリング３１およびＷ相ステータリング３３の外周面に２個の補強リング４２，４２を圧入し、更に補強リング４２，４２の外周面にステータホルダ２０を圧入したものである。この実施例によれば、ステータ１９およびステータホルダ２０の形状を最も単純化しながら、ステータ１９、補強リング４２，４２およびステータホルダ２０の協働によって大断面積の冷媒通路Ｊを構成することができ、しかも補強リング４２，４２によってステータ１９を補強することができる。

図１１（Ｄ）に示す実施例は、前記図１１（Ａ）に示す実施例の変形であって、ステータ１９の外周面の２本の溝とステータホルダ２０の内周面との間に２個の冷媒通路Ｊ，Ｊが形成される。この実施例によっても、前記図１１（Ａ）の実施例と同様の作用効果を達成することができる。

次に、図１２に基づいてステータ１９を冷却フィンＦ…で冷却する実施例を説明する。

図１２（Ａ）に示す実施例は、ステータ１９の外周面に環状をなす複数の冷却フィンＦ…を突設したものである。冷却フィンＦ…と干渉するためにステータ１９の外周面を環状のステータホルダ２０で保持できないため、ステータ１９の両側面が板状のステータホルダ２０，２０で保持される。

これらの冷却フィンＦ…はＵ相ステータリング３１、Ｖ相ステータリング３２およびＷ相ステータリング３３を圧粉成形する際に同時に形成されるため、別部材で形成した冷却フィンを後から固定する場合に比べて低コストであり、しかもステータ１９の本体部から冷却フィンＦ…への熱伝達効率が良いために冷却効果が向上する。更に、冷却風を冷媒とするので、液体の冷媒を使用する場合に必要となるポンプ、配管、ラジエータ等を廃止できるだけでなく、冷媒の漏れに対する配慮も不要になる。

図１２（Ｂ）に示す実施例は、ステータ１９の両側面を構成するＵ相ステータリング３１およびＷ相ステータリング３３に環状をなす複数の冷却フィンＦ…を突設したものである。この実施例によれば、ステータ１９の外周面に冷却フィンＦ…が存在しないので、そのステータ１９を環状のステータホルダ２０で保持することが可能となって保持構造が簡素化される。

図１２（Ｃ）に示す実施例は、ステータ１９の外周面および両側面に冷却フィンＦ…を突設したもので、冷却フィンＦ…の数を増加させて冷却効果を高めることができる。但し、この実施例は図１２（Ａ）あるいは図１２（Ｂ）に示すステータホルダ２０，２０でステータ１９を保持することができないため、ステータ１９の円周方向の数カ所で冷却フィンＦ…を切欠き、その位置でステータ１９を保持する必要がある。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例では３相のクローポール型のモータＭを例示したが、本発明はＮ相（Ｎは３以上の自然数）のクローポール型のモータに対して適用することができる。

また実施例ではクローポール型のモータＭをハイブリッド車両の走行用モータとして使用しているが、その用途は任意である。

また実施例では各相のステータリング３１，３２，３３を圧粉材で構成しているが、その他の種々の材質を採用することができる。即ち、ステータリング３１，３２，３３を無垢の磁性体、焼結材および圧粉材の何れかで構成すれば、それらを積層鋼板で構成する場合に比べて成形が容易になり、無垢の磁性体あるいは焼結材で構成すればコストを削減することができ、圧粉材で構成すれば磁束の損失を低減することができる。

また実施例では各相のステータリング３１，３２，３３をそれぞれ一体成形しているが、必要に応じてリターンパス３１ａ，３２ａ，３３ａ、ティース３１ｂ…，３２ｂ…，３３ｂ…およびポール３１ｃ…，３２ｃ…，３３ｃ…を分割して構成すれば、それらの設計自由度を高めることができる。

また実施例では各相のコイル３４，３５Ａ，３５Ｂ，３６の導線に長方形断面の平角線を採用しているが、正方形や正六角形等の正多角形断面あるいは円形断面の導線を採用することができる。長方形断面あるいは正多角形断面の導線を採用すればコイル３４，３５Ａ，３５Ｂ，３６の占積率を増加させることができ、円形断面の導線を採用すればコストダウンに寄与することができる。

また実施例ではステータ１９を冷却する冷媒として最も低コストな冷却水および冷却風を例示したが、他の任意の冷媒を使用することができる。

クローポール型モータを備えたハイブリッド車両のパワーユニットを示す図 図１の２−２線拡大断面図 図２の３−３線断面図 図２の４−４線断面図 図２の５−５線断面図 ステータの一部破断斜視図 ステータの分解斜視図 第２実施例に係るクローポール型モータのステータおよびロータの模式図 第３実施例に係るクローポール型モータのステータおよびロータの模式図 冷媒通路の他の実施例を示す図 冷媒通路の更に他の実施例を示す図 冷却フィンを備えた実施例を示す図

符号の説明

１７ ロータ
１８ 永久磁石（磁石）
１９ ステータ
２０ ステータホルダ（ホルダ）
３１ａ リターンパス
３１ｂ ティース
３１ｃ ポール
３２ａ リターンパス
３２ｂ ティース
３２ｃ ポール
３３ａ リターンパス
３３ｂ ティース
３３ｃ ポール
３４ Ｕ相コイル
３５Ａ Ｖ相コイル
３５Ｂ Ｖ相コイル
３６ Ｗ相コイル
３７ 環状スロット
３８ 環状スロット
４２ 補強リング
Ｆ 冷却フィン
Ｊ 冷媒通路
Ｌ 軸線

Claims (21)

1. 軸線方向に並置されたＮ相（Ｎは３以上の自然数）のティースと、
   Ｎ相のティースを相互に接続するリターンパスと、
   Ｎ相のティース間に形成されたＮ−１個の環状スロットと、
   Ｎ−１個の環状スロットに配置されたＮ相のコイルと、
   を備えたことを特徴とするクローポール型モータのステータ。
2. Ｎ相のティースの径方向内端から複数のポールが径方向内向きに突出し、各々のポールは周方向に所定間隔で配置されて径方向内端がロータの外周面に対向することを特徴とする、請求項１に記載のクローポール型モータのステータ。
3. Ｎ相のポールは同一位相で配置され、ロータの磁石は各々の相のポールに対して周方向にずれて同一磁極が配置され、電気角で３６０°／Ｎずつずれた磁束を発生することを特徴とする、請求項２に記載のクローポール型モータのステータ。
4. Ｎ相のポールは電気角で３６０°／Ｎずつずれて配置され、ロータの磁石は軸線方向に同一磁極が配置され、軸線方向に同一位相の磁束を発生することを特徴とする、請求項２に記載のクローポール型モータのステータ。
5. 各々の相のポールの径方向内端は、ロータの外周面に沿って軸線方向に延びることを特徴とする、請求項４に記載のクローポール型モータのステータ。
6. 各々の相のポールの径方向内端をロータの軸線方向端部まで延ばしたことを特徴とする、請求項５に記載のクローポール型モータのステータ。
7. リターンパス、ティースあるいはポールを無垢の磁性体、焼結材、圧粉材の何れかで構成したことを特徴とする、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載のクローポール型モータのステータ。
8. リターンパス、ティースおよびポールを一体に、あるいは分割して構成したことを特徴とする、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載のクローポール型モータのステータ。
9. 各々の相のコイルの導線の断面形状が長方形、正多角形および円形の何れかであることを特徴とする、請求項１〜請求項８の何れか１項に記載のクローポール型モータのステータ。
10. 環状スロットに収納されたコイルは隣接するティース間に挟まれて固定されることを特徴とする、請求項１〜請求項９の何れか１項に記載のクローポール型モータのステータ。
11. ｍ個目（ｍはＮ−１以下の自然数）の環状スロットに第ｍ相のコイルおよび第ｍ＋１相のコイルを配置したことを特徴とする、請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載のクローポール型モータのステータ。
12. ｍ個目の環状スロットに配置したｍ相およびｍ＋１相のコイルは起磁力が逆方向であることを特徴とする、請求項１１に記載のクローポール型モータのステータ。
13. ｍ個目の環状スロットに配置したｍ＋１相のコイルと、ｍ＋１個目の環状スロットに配置したｍ＋１相のコイルとは起磁力が逆方向であることを特徴とする、請求項１２に記載のクローポール型モータのステータ。
14. Ｎ相のコイルはスター結線あるいはデルタ結線されることを特徴とする、請求項１〜請求項１３の何れか１項に記載のクローポール型モータのステータ。
15. 前記ステータは冷却構造を備えることを特徴とする、請求項１〜請求項１４の何れか１項に記載のクローポール型モータのステータ。
16. 前記冷却構造は、ステータの内部および周辺部の少なくとも一方に設けられることを特徴とする、請求項１５に記載のクローポール型モータのステータ。
17. 前記ステータの周辺部に設けられた冷却構造は、少なくとも一つの凹部、少なくとも一つの凸部あるいは複数の冷却フィンからなることを特徴とする、請求項１６に記載のクローポール型モータのステータ。
18. 前記ステータの内部に設けられた冷却構造は、少なくとも一つの冷却空間を持つことを特徴とする、請求項１６に記載のクローポール型モータのステータ。
19. 前記冷却空間は、ステータと該ステータのホルダとの協働により構成されることを特徴とする、請求項１８に記載のクローポール型モータのステータ。
20. 前記冷却空間は、ステータと、該ステータのホルダと、ステータおよびホルダに挟まれた補強リングとの協働により構成されることを特徴とする、請求項１８に記載のクローポール型モータのステータ。
21. 前記冷却構造は、冷却水および冷却風の少なくとも一方によりステータを冷却することを特徴とする、請求項１５〜請求項２０の何れか１項に記載のクローポール型モータのステータ。