JP2005168245A

JP2005168245A - 回転電機

Info

Publication number: JP2005168245A
Application number: JP2003406548A
Authority: JP
Inventors: Yutaro Kaneko; 雄太郎金子
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】固定子コイルの製造を複雑にしたり全体形状の大型化を抑えながら、トルク密度を効果的に大きくすることで、発生トルクを増加することができる回転電機を提供すること。
【解決手段】回転子コア２１と永久磁石２２とを有する回転子２０と、固定子コア３１と固定子コイル３２とを有する固定子３０と、前記回転子２０が前記固定子３０に回転空隙をもって回転可能に保持された回転電機MGにおいて、前記固定子コイル３２を、前記固定子コア３１に巻回した両端のエンドコイル部をそれぞれ半径方向に折り曲げることで、第１コイル直線部分３２ａと第２コイル直線部分３２ｂと第３コイル直線部分３２ｃとを有する形状とし、前記回転子コア２１のうち前記第１コイル直線部分３２ａと第２コイル直線部分３２ｂと第３コイル直線部分３２ｃと対向する位置に、それぞれ第１永久磁石２２ａと第２永久磁石２２ｂと第３永久磁石２２ｃとを配置した。
【選択図】図６

Description

本発明は、モータやジェネレータ、あるいは、モータジェネレータとして適用される回転電機に関するものである。

回転子に永久磁石を埋め込んだ回転電機は、損失が少なく効率が良い、出力が大きい等の理由により数多く使用されている。永久磁石による磁束は、ラジアル方向かアキシャル方向のいずれかに配置された固定子コイルを通る構成となっている。それぞれいずれかの方向のみを使用しているため、コイルエンド部は無駄なスペースとなってしまい、トルク密度が小さくなっていた。

そこで、ラジアル方向とアキシャル方向のそれぞれ別々に永久磁石と固定子コイルを配置することで、トルク密度を大きくしている（特許文献１を参照）。また、ラジアル方向とアキシャル方向に永久磁石を配置し、固定子コイルを折り曲げることで、各々の磁石と磁束を通し、コギングトルクを抑制している（特許文献２を参照）。
特開平７−１６１１２７号公報特開平６−２４５４６２号公報

しかしながら、特開平７−１６１１２７号公報に記載された従来技術のように、固定子コイルを別々の構成とすると、別々に固定子を作る必要があり、非常に手間がかかる。また、それぞれの固定子コイルの繋ぎ込みを複雑なものとなる。また、特開平６−２４５４６２号公報に記載された従来技術では、１つの固定子コイルにてラジアル方向とアキシャル方向の磁束を受け持つため、製造は楽である。しかし、アキシャル方向の固定子コイルが固定子コアに巻かれていない、アキシャル方向が１面しか使用されていない等、トルク密度が効果的に大きくなっていない。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、固定子コイルの製造を複雑にしたり全体形状の大型化を抑えながら、トルク密度を効果的に大きくすることで、発生トルクを増加することができる回転電機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、回転子コアと永久磁石と軸とを有する回転子と、固定子コアと固定子コイルとを有する固定子と、前記回転子が前記固定子に回転空隙をもって回転可能に保持された回転電機において、
前記固定子コイルを、前記固定子コアに巻回した両端のエンドコイル部をそれぞれ半径方向に折り曲げることで、第１コイル直線部分と第２コイル直線部分と第３コイル直線部分とを有する形状とし、前記回転子コアのうち前記第１コイル直線部分と第２コイル直線部分と第３コイル直線部分と対向する位置に、それぞれ第１永久磁石と第２永久磁石と第３永久磁石とを配置した。

よって、本発明の回転電機にあっては、固定子コイルを、固定子コアに巻回した両端のエンドコイル部をそれぞれ半径方向に折り曲げることで、第１コイル直線部分と第２コイル直線部分と第３コイル直線部分とを有する形状としたため、固定子コイルの製造を複雑にしたり全体形状を大型化することがない。また、固定子コイルのうち３つのコイル直線部分と対向する位置に、それぞれ第１永久磁石と第２永久磁石と第３永久磁石とを配置したため、ラジアル面が１面とアキシャル面が２面との３面にてトルクの発生が可能であるというように、トルク密度を効果的に大きくすることで、発生トルクを増加することができる。

以下、本発明の回転電機を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１ないし実施例４に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
［ハイブリッド変速機の駆動系］
図１は実施例１の回転電機が適用されたハイブリッド変速機を示す全体システム図である。ハイブリッド変速機の駆動系は、図１に示すように、動力源として、エンジンＥと、第１モータジェネレータMG1（回転電機）と、第２モータジェネレータMG2（回転電機）と、を有する。これらの動力源Ｅ,MG1,MG2と出力軸OUTとが連結される差動装置は、第１遊星歯車PG1と、第２遊星歯車PG2と、第３遊星歯車PG3と、エンジンクラッチECと、ローブレーキLBと、ハイクラッチHCと、ハイローブレーキHLBと、を有する。

前記差動装置を構成する第１遊星歯車PG1と第２遊星歯車PG2と第３遊星歯車PG3は、何れもシングルピニオン型遊星歯車である。前記第１遊星歯車PG1は、第１サンギアS1と、第１ピニオンP1を支持する第１ピニオンキャリアPC1と、第１ピニオンP1に噛み合う第１リングギアR1と、によって構成されている。前記第２遊星歯車PG2は、第２サンギアS2と、第２ピニオンP2を支持する第２ピニオンキャリアPC2と、第２ピニオンP2に噛み合う第２リングギアR2と、によって構成されている。前記第３遊星歯車PG3は、第３サンギアS3と、第３ピニオンP3を支持する第３ピニオンキャリアPC3と、第３ピニオンP3に噛み合う第３リングギアR3と、によって構成されている。

前記第１サンギアS1と前記第２サンギアS2とは第１回転メンバM1により直結され、前記第１リングギアR1と第３サンギアS3とは第２回転メンバM2により直結され、前記第２ピニオンキャリアPC2と前記第３リングギアR3とは第３回転メンバM3により直結される。したがって、３組の遊星歯車PG1,PG2,PG3は、第１回転メンバM1と第２回転メンバM2と第３回転メンバM3と第１ピニオンキャリアPC1と第２リングギアR2と第３ピニオンキャリアPC3との６つの回転要素を有する。

前記差動装置の６つの回転要素に対する動力源Ｅ,MG1,MG2と出力軸OUTとエンジンクラッチECと各係合要素LB,HC,HLBの連結関係について説明する。なお、第２回転メンバM2については、これらの何れにも連結されないフリーの状態であり、残りの５つの回転要素が、下記のように連結される。

前記エンジンＥのエンジン出力軸は、エンジンクラッチECを介して第３回転メンバM3に連結される。つまり、エンジンクラッチECの締結時には、第３回転メンバM3を介して第２ピニオンキャリアPC2と第３リングギアR3をエンジン回転数にする。

前記第１モータジェネレータMG1の第１モータジェネレータ出力軸は、第２リングギアR2に直結される。また、第１モータジェネレータ出力軸と変速機ケースTCとの間には、ハイローブレーキHLBが介装される。つまり、ハイローブレーキHLBの解放時には、第２リングギアR2を第１モータジェネレータMG1の回転数にする。また、ハイローブレーキHLBの締結時には、第２リングギアR2と第１モータジェネレータMG1の回転を停止する。

前記第２モータジェネレータMG2の第２モータジェネレータ出力軸は、第１回転メンバM1に直結される。また、第２モータジェネレータ出力軸と第１ピニオンキャリアPC1との間には、ハイクラッチHCが介装され、第１ピニオンキャリアPC1と変速機ケースTCとの間には、ローブレーキLBが介装される。つまり、ローブレーキLBのみの締結時には、第１ピニオンキャリアPC1を停止し、ハイクラッチHCのみの締結時には、第１サンギアS1と第２サンギアS2と第１ピニオンキャリアPC1とを第２モータジェネレータMG2の回転数にする。さらに、ローブレーキLBとハイクラッチHCの締結時には、第１サンギアS1と第２サンギアS2と第１ピニオンキャリアPC1とを停止する。

前記出力軸OUTは、第３ピニオンキャリアPC3に直結されている。なお、出力軸OUTからは、図外のプロペラシャフトやディファレンシャルやドライブシャフトを介して左右の駆動輪に駆動力が伝達される。

これにより、図４及び図５に示すように、共線図上において、第１モータジェネレータMG1(R2)、エンジンＥ(PC2,R3)、出力軸OUT(PC3)、第２モータジェネレータMG2(S1,S2)の順に配列され、遊星歯車列の動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデルを導入することができる。

ここで、「共線図」とは、差動歯車のギア比を考える場合、式により求める方法に代え、より簡単で分かりやすい作図により求める方法で用いられる速度線図であり、縦軸に各回転要素の回転数（回転速度）をとり、横軸にリングギア、キャリア、サンギア等の各回転要素をとり、各回転要素の間隔をサンギアとリングギアの歯数比に基づいて、共線図レバー比（α、β、δ）になるように配置したものである。ちなみに、図４(a)及び図５(a)に示す(1)は第１遊星歯車PG1の共線図であり、(2)は第２遊星歯車PG2の共線図であり、(3)は第３遊星歯車PG3の共線図である。

前記エンジンクラッチECは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図４及び図５の共線図上において、エンジンＥとの回転速度軸と一致する位置に配置され、締結によりエンジンＥの回転とトルクを差動装置のエンジン入力回転要素である第３回転メンバM3に入力する。

前記ローブレーキLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図４及び図５の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸より外側位置に配置され、締結により図４の(a),(b)及び図５の(a),(b)に示すようにロー側変速比を分担するロー側変速比モードを実現すると共に、変速比をロー変速比に固定する。

前記ハイクラッチHCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図４及び図５の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸と一致する位置に配置され、締結により図４の(d),(e)及び図５の(d),(e)に示すようにハイ側変速比を分担するハイ側変速比モードを実現する。

前記ハイローブレーキHLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図３及び図４の共線図上において、第１モータジェネレータMG1の回転速度軸と一致する位置に配置され、ローブレーキLBと共に締結することにより変速比をアンダードライブ側のロー変速比に固定し、ハイクラッチHCと共に締結することにより変速比をオーバードライブ側のハイ変速比に固定する。

［ハイブリッド変速機の制御系］
ハイブリッド変速機における制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、バッテリ４と、油圧制御装置５と、統合コントローラ６と、アクセル開度センサ７と、車速センサ８と、エンジン回転数センサ９と、第１モータジェネレータ回転数センサ１０と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１と、第３リングギア回転数センサ１２と、を有して構成されている。

前記エンジンコントローラ１は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APとエンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neを入力する統合コントローラ６からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点（Ne,Te）を制御する指令を、例えば、図外のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。

前記モータコントローラ２は、レゾルバによる両モータジェネレータ回転数センサ１０、１１からのモータジェネレータ回転数N1,N2を入力する統合コントローラ６からの目標モータジェネレータトルク指令等に応じ、第１モータジェネレータMG1のモータ動作点（N1,T1）と、第２モータジェネレータMG2のモータ動作点（N2,T2）と、をそれぞれ独立に制御する指令をインバータ３へ出力する。なお、このモータコントローラ２からは、バッテリ４の充電状態をあらわすバッテリS.O.Cの情報が統合コントローラ６に対して出力される。

前記インバータ３は、前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とで共通のステータＳのステータコイルに接続され、モータコントローラ２からの指令により複合電流を作り出す。このインバータ３には、力行時に放電し回生時に充電するバッテリ４が接続されている。

前記油圧制御装置５は、統合コントローラ６からの油圧指令を受け、エンジンクラッチECと、ローブレーキLBと、ハイクラッチHCと、ハイローブレーキHLBと、の締結油圧制御及び解放油圧制御を行う。この締結油圧制御及び解放油圧制御には、滑り締結制御や滑り解放制御による半クラッチ制御も含む。

前記統合コントローラ６は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APと、車速センサ８からの車速VSPと、エンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neと、第１モータジェネレータ回転数センサ１０からの第１モータジェネレータ回転数N1と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１からの第２モータジェネレータ回転数N2と、第３リングギア回転数センサ１２からのエンジン入力回転速度ωin等の情報を入力し、所定の演算処理を行う。そして、エンジンコントローラ１、モータコントローラ２、油圧制御装置５に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力する。

なお、統合コントローラ６とエンジンコントローラ１、および、統合コントローラ６とモータコントローラ２とは、情報交換のためにそれぞれ双方向通信線１４、１５により接続されている。

［走行モード］
実施例１のハイブリッド変速機は、変速機の出力軸OUTをエンジン出力軸と同軸上に一致させることができることから、ＦＦ車（フロントエンジン・フロントドライブ車）に限らず、ＦＲ車（フロントエンジン・リヤドライブ車）に搭載でき、また、無段変速比モードとして１つの走行モードで常用変速比域をカバーするのではなく、ロー側無段変速比モードとハイ側無段変速比モードとに分担して常用変速比域をカバーするようにしているため、２つのモータジェネレータMG1,MG2による出力分担率は、エンジンＥが発生する出力の約２０％以下に抑えることができるという特徴を持つ。

走行モードとしては、図２に示すように、ロー固定変速比モード（以下、「Lowモード」という。）と、ロー側無段変速比モード（以下、「Low-iVTモード」という。）と、２速固定モード（以下、「2ndモード」という。）と、ハイ側無段変速比モード（以下、「High-iVTモード」という。）と、ハイ固定変速比モード（以下、「Highモード」という。）と、の５つの走行モードを有する。

そして、図２に示すように、前記Lowモードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを締結することで得られる。前記Low-iVTモードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られる。前記2ndモードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られる。前記High-iVTモードは、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られる。前記Highモードは、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを締結することで得られる。

これら５つの走行モードについては、エンジンＥを用いないで両モータージェネレータMG1,MG2のみで走行する電動車モード（以下、「EVモード」という。）と、エンジンＥと両モータージェネレータMG1,MG2を用いて走行するハイブリッド車モード（以下、「HEVモード」という。）とに分けられる。よって、図３に示すように、EVモードとHEVモードとを合わせると「１０の走行モード」が実現されることになる。図４にEVモード関連のEV-Lowモードの共線図、EV-Low-iVTモードの共線図、EV-2ndモードの共線図、EV-High-iVTモードの共線図、EV-Highモードの共線図をそれぞれ示す。図５にHEVモード関連のHEV-Lowモードの共線図、HEV-Low-iVTモードの共線図、HEV-2ndモードの共線図、HEV-High-iVTモードの共線図、HEV-Highモードの共線図をそれぞれ示す。

ここで、統合コントローラ６には、アクセル開度APと車速VSPとバッテリS.O.Cによる三次元空間に、前記「１０の走行モード」を割り振った走行モードマップが予め設定されていて、車両の停止時や走行時には、アクセル開度APと車速VSPとバッテリS.O.Cの検出値により走行モードマップが検索され、アクセル開度APと車速VSPにより決まる車両動作点やバッテリ充電量に応じた最適な走行モードが選択される。

前記走行モードマップの選択により、「EVモード」と「HEVモード」との間においてモード遷移を行う場合には、エンジン始動やエンジン停止を要することに伴い、エンジンクラッチECの締結制御やエンジンクラッチECの解放制御、あるいは、これに加え、クラッチ・ブレーキ等の係合要素の締結・解放制御が実行される。また、「EVモード」の５つのモード間でのモード遷移や「HEVモード」の５つのモード間でのモード遷移を行う場合には、クラッチ・ブレーキ等の係合要素の締結・解放制御が実行される。これらのモード遷移制御は、エンジン動作点やモータ動作点の受け渡しが円滑に行われるように、決められた手順にしたがったシーケンス制御により行われる。

［回転電機の構成］
以下、上記第１モータジェネレータMG1と上記第２モータジェネレータMG2とを総称して「回転電機MG」といい、実施例１に係る回転電機MGの具体的構成について説明する。
図６は、本発明の実施例１に係る回転電機を示す軸方向断面図、図７は、本発明の実施例１に係る回転電機の固定子を示す斜視図である。
回転電機MGは、図６及び図７に示されるように、大きく分けて回転子２０（ロータ）、固定子３０（ステータ）、軸４０、ケース５０によって構成される。前記回転子２０は、回転子コア２１と永久磁石２２を有し、前記固定子３０は、固定子コア３１と固定子コイル３２（巻線）を有し、前記回転子２０が前記固定子３０に回転空隙（エアギャップ）をもって回転可能に保持される。

実施例１の回転電機MGは、前記固定子コイル３２を、前記固定子コア３１に巻回した両端のエンドコイル部をそれぞれ半径方向に折り曲げることで、第１コイル直線部分３２ａと第２コイル直線部分３２ｂと第３コイル直線部分３２ｃとを有する形状とし、前記回転子コア２１のうち前記第１コイル直線部分３２ａと第２コイル直線部分３２ｂと第３コイル直線部分３２ｃと対向する位置に、それぞれ第１永久磁石２２ａと第２永久磁石２２ｂと第３永久磁石２２ｃとを配置している。

詳しくは、図７に示すように、前記固定子コア３１に、両コア外端面からそれぞれアキシャル方向に突出すると共に、コア内周面からラジアル方向に突出する固定子歯部３１ａを設け、前記固定子コイル３２を、前記固定子歯部３１ａにより形成される段差面に図示されていない絶縁紙および絶縁体を介して巻回することで、両端のエンドコイル部を外周方向に折り曲げてコの字状としている。そして、前記回転子コア２１を、円筒形状による第１回転子コア部２１ａの両側からそれぞれ鍔状に第２回転子コア部２１ｂと第３回転子コア部２１ｃとが突出する糸巻き状回転子コアとし、前記第１永久磁石２２ａと前記第２永久磁石２２ｂと前記第３永久磁石２２ｃを、前記糸巻き状回転子コアの第１回転子コア部２１ａと第２回転子コア部２１ｂと第３回転子コア部２１ｃとにそれぞれ配置している。

実施例１では、前記固定子コイル３２に対して、前記第１永久磁石２２ａと前記第２永久磁石２２ｂと第３永久磁石２２ｃとの位相を互いに異ならせた設定にしている。また、前記固定子歯部３１ａを有する固定子コア３１を、圧粉コアにより成形している。さらに、前記固定子３０を、等間隔で円周方向に複数配列し、互いの固定子３０を樹脂充填により一体化し、これを前記ケース５０の内側に固定している。

なお、図６において、４１，４２は軸４０をケース５０に対し回転可能に支持するベアリング、４３は軸に４０の端部に設けられたレゾルバ等による回転角度センサである。

次に、作用を説明する。
［技術背景］
図８は、従来例１（特開平７−１６１１２７号公報）の回転電機の軸方向の断面を示す図である。従来例１では、ラジアル方向とアキシャル方向のそれぞれ別々に永久磁石と固定子コイルを配置することで、トルク密度を大きくしている。しかし、固定子コイルを別々の構成とすると、別々に固定子を作る必要があり、非常に手間がかかる。また、それぞれの固定子コイルの繋ぎ込みを複雑なものとなる等の問題点があった。

図９は、従来例２（特開平６−２４５４６２号公報）の回転電機の軸方向の断面を示す図である。従来例２では、ラジアル方向とアキシャル方向に永久磁石を配置し、固定子コイルを折り曲げることで、各々の磁石と磁束を通し、コギングトルクを抑制している。１つの固定子コイルにてラジアル方向とアキシャル方向の磁束を受け持つため、製造は楽である。しかし、アキシャル方向の固定子コイルが固定子コアに巻かれていない、アキシャル方向が１面しか使用されていない等、トルク密度が効果的に大きくなっていない等の問題点があった。

［回転電機の製造］

回転電機MGを製造するにあたっては、固定子歯部３１ａを有する固定子コア３１を圧粉コアで成形し、固定子歯部３１ａをラジアル方向の１面と、アキシャル方向それぞれ２面に設け、そこに固定子コイル３１のエンドコイル部を回転電機MGの外周側に折り曲げて巻回するる。これにより、回転子２０とはラジアル方向に対向する第１コイル直線部分３２ａと、回転子２０とはアキシャル方向に対向する第２コイル直線部分３２ｂと第３コイル直線部分３２ｃとをそれぞれ形成する。この結果、１回の製造により、ラジアル方向の１面とアキシャル方向それぞれ２面とのそれぞれに、第１コイル直線部分３２ａと第２コイル直線部分３２ｂと第３コイル直線部分３２ｃとを持つ固定子コイル３２とすることができ、固定子コイルを別々の構成とする場合に比べ、製造工程を複雑にすることがない。

なお、回転電機MGの回転子２０の製造方法としては、例えば、第１回転子コア部２１ａと第２回転子コア部２１ｂと第３回転子コア部２１ｃをそれぞれ別に製作し、先に第１回転子コア部２１ａを固定子３０内に配設した後、第２回転子コア部２１ｂと第３回転子コア部２１ｃをそれぞれ設置することで簡易に製作できる。また、第２回転子コア部２１ｂまたは第３回転子コア部２１ｃのいずれかは、第１回転子コア部２１ａと先に組み合わせてから、固定子３０内に配設しても構わない。

さらに、前記固定子コイル３２を、予めコの字形状を成形した後、前記固定子コア３１に配設するようにしても良い（請求項７）。このように、固定子コイル３２を、固定子コア３１の固定子歯部３１ａに直接巻回するるのではなく、別途、固定子コア３１の固定子歯部３１ａの形状に合致するようにコの字状に成形した後、固定子コア３１に配設することで、簡易的に製造することが可能となる。

［回転電機性能］
回転電機MGの駆動時には、第１コイル直線部分３２ａと第２コイル直線部分３２ｂと第３コイル直線部分３２ｃとを持つ固定子コイル３２に三相交流等を印加すると、固定子３０と回転子２０との間に回転磁束が生じる。そして、固定子３０から与えられる三面の回転磁束に対して、第１回転子コア部２１ａと第２回転子コア部２１ｂと第３回転子コア部２１ｃとを持つ回転子コア２１にそれぞれ配置された第１永久磁石２２ａと前記第２永久磁石２２ｂと第３永久磁石２２ｃに反力を発生させ、回転子コア２１に固定されている軸４０を中心に回転する。

すなわち、実施例１の回転電機MGでは、ラジアル面の１面とアキシャル面の２面とのそれぞれの面にてトルク発生が可能となり、ラジアル面の１面のみの場合や、ラジアル面の１面とアキシャル面の１面の場合に比べ、トルク密度が効果的に大きくなり、回転電機MGを大型化することなく、発生トルクの大幅増加が可能である。

さらに、第１回転子コア部２１ａと第２回転子コア部２１ｂと第３回転子コア部２１ｃとに対し、それぞれ配置された第１永久磁石２２ａと前記第２永久磁石２２ｂと第３永久磁石２２ｃの位相を、それぞれずらすことで、それぞれのコギングトルクの波形を調整でき、コギングトルクの低減、トルクリップルの低減が可能である。ここで、「コギングトルク」とは、固定子３０と回転子２０との間に発生する磁気吸引力に基づくトルクの回転角に対する変化、いわゆる、トルクムラのことをいい、「トルクリップル」とは、永久磁石型同期電動機でみられるトルク脈流のことをいう。

加えて、固定子コア３１と固定子コイル３２による固定子３０に、樹脂を充填し、固着を行うことで、固定子コア３１の強度向上、固定子コイル３２の固定・移動防止が可能であり、回転電機MGの信頼性が向上する。また、伝熱経路が増えることで、例えば、周方向に隣接する固定子３０と固定子３０との間の樹脂充填部にウォータジャケット等を形成することができ、これにより熱を持つ固定子３０の冷却性能を向上させることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の回転電機MGにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 回転子コア２１と永久磁石２２とを有する回転子２０と、固定子コア３１と固定子コイル３２とを有する固定子３０と、前記回転子２０が前記固定子３０に回転空隙をもって回転可能に保持された回転電機MGにおいて、前記固定子コイル３２を、前記固定子コア３１に巻回した両端のエンドコイル部をそれぞれ半径方向に折り曲げることで、第１コイル直線部分３２ａと第２コイル直線部分３２ｂと第３コイル直線部分３２ｃとを有する形状とし、前記回転子コア２１のうち前記第１コイル直線部分３２ａと第２コイル直線部分３２ｂと第３コイル直線部分３２ｃと対向する位置に、それぞれ第１永久磁石２２ａと第２永久磁石２２ｂと第３永久磁石２２ｃとを配置したため、固定子コイル３２の製造を複雑にしたり全体形状の大型化を抑えながら、トルク密度を効果的に大きくすることで、発生トルクを増加することができる。

(2) 前記固定子コア３１に、両コア外端面からそれぞれアキシャル方向に突出すると共に、コア内周面からラジアル方向に突出する固定子歯部３１ａを設け、前記固定子コイル３２を、前記固定子歯部３１ａにより形成される段差面に巻回することで、両端のエンドコイル部を外周方向に折り曲げてコの字状とし、前記回転子コア２１を、円筒形状による第１回転子コア部２１ａの両側からそれぞれ鍔状に第２回転子コア部２１ｂと第３回転子コア部２１ｃとが突出する糸巻き状回転子コアとし、前記第１永久磁石２２ａと前記第２永久磁石２２ｂと前記第３永久磁石２２ｃを、前記糸巻き状回転子コアの第１回転子コア部２１ａと第２回転子コア部２１ｂと第３回転子コア部２１ｃとにそれぞれ配置したため、固定子コイル３２の製造を複雑にすることなく、トルク密度を最も効果的に大きくすることで、発生トルクを大幅に増加することができると共に、第１回転子コア部２１ａと第２回転子コア部２１ｂと第３回転子コア部２１ｃとを分割して製造することで、簡易的に製造することが可能となる。

(3) 前記固定子コイル３１に対して、前記第１永久磁石３２ａと前記第２永久磁石３２ｂと第３永久磁石３２ｃとの位相を互いに異ならせた設定にしたため、コギングトルクの波形を調整することが可能となり、コギングトルク・トルクリップルを低減することが可能である。

(4) 前記固定子コア３１を、圧粉コアにより成形したため、簡易的に製造することが可能である。

(5) 前記固定子コイル３２を、コの字形状を成形した後、前記固定子コア３１に配設するため、簡易的に製造することが可能である。

(6) 前記固定子コア３１を、円周状に複数配列し、互いに樹脂充填により一体化したため、固定子コア３１の強度向上、固定子コイル３２の固定・移動防止が可能であり、回転電機MGの信頼性が向上する。

実施例２は、固定子コイルの両端のエンドコイル部を内周方向に折り曲げてコの字状とする例である。

まず、構成を説明すると、図１０は、本発明の実施例２に係る回転電機を示す軸方向断面図である。図１１は、本発明の実施例２に係る回転電機の固定子を示す斜視図である。

実施例２に係る回転電機MGは、図１０及び図１１に示すように、前記固定子コア３１を、内側に凹部を形成することでコの字状とし、前記固定子コア３１に、前記凹部の両コア内端面からそれぞれアキシャル方向に突出すると共に、前記凹部の内周面からラジアル方向に突出する固定子歯部３１ａを設け、前記固定子コイル３２を、前記固定子歯部３１ａにより形成される段差面に巻回することで、両端のエンドコイル部を内周方向に折り曲げてコの字状とする。そして、前記回転子コア２１を、円筒形状による円筒状回転子コアとし、前記第１永久磁石２２ａを、前記円筒状回転子コアの外周位置に配置し、前記第２永久磁石２２ｂと前記第３永久磁石２２ｃを、前記円筒状回転子コアの両端位置にそれぞれ配置している。ここで、固定子コア３１は、３分割構造とすることで、凹部を形成するようにしている。なお、他の構成は実施例１と同様であるので、図面に同一符号を付して説明を省略する。

次に、作用を説明すると、実施例２に係る回転電機MGの固定子３０の製造方法について、例えば、回転子２０を予め配置した後、固定子３０を分割して、外周側より挿入して組み合わせることで簡易に製作できる。なお、他の作用は、実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例２の回転電機MGにあっては、実施例１の(1),(3),(4),(5),(6)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(7) 前記固定子コア３１を、内側に凹部を形成することでコの字状とし、前記固定子コア３１に、前記凹部の両コア内端面からそれぞれアキシャル方向に突出すると共に、前記凹部の内周面からラジアル方向に突出する固定子歯部３１ａを設け、前記固定子コイル３２を、前記固定子歯部３１ａにより形成される段差面に巻回することで、両端のエンドコイル部を内周方向に折り曲げてコの字状とし、前記回転子コア２１を、円筒形状による円筒状回転子コアとし、前記第１永久磁石２２ａを、前記円筒状回転子コアの外周位置に配置し、前記第２永久磁石２２ｂと前記第３永久磁石２２ｃを、前記円筒状回転子コアの両端位置にそれぞれ配置したため、固定子コイル３２の製造を複雑にすることなく、それぞれの面にてトルク発生が可能となり、発生トルクの増加が可能である。また、固定子３０を分割構造とすることで、簡易的に製造することが可能となる。

実施例３は、固定子コイルの両端のエンドコイル部の一方を内周方向に折り曲げ、他方を外側方向に折り曲げた形状とする例である。
図１２は、本発明の実施例３に係る回転電機を示す軸方向断面図である。図１３は、本発明の第３の実施例３に係る回転電機の固定子を示す斜視図である。

実施例３の回転電機MGは、図１２及び図１３に示すように、前記固定子コア３１を、本体コア部３１ｂと、該本体コア部３１ｂの一端側からのみ内側に突出する突出コア部３１ｃを有するＬの字状とし、前記固定子コア３１に、前記本体コア部３１ｂの内周面からラジアル方向に突出すると共に、前記本体コア部３１ｂの外端面と前記突出コア部３１ｃの内端面からそれぞれアキシャル方向に突出する固定子歯部３１ａを設け、前記固定子コイル３２を、前記固定子歯部３１ａにより形成される段差面に巻回することで、一端のエンドコイル部を内周方向に折り曲げ、他端のエンドコイル部を外周方向に折り曲げた形状としている。そして、前記回転子コア２１を、円筒形状による第１回転子コア部２１ａの一端側から鍔状に第３回転子コア部２１ｃが突出する鍔付き回転子コアとし、前記第１永久磁石２２ａを、前記第１回転子コア部２１ａの外周位置に配置し、前記第２永久磁石２２ｂと前記第３永久磁石２２ｃを、前記第１回転子コア部２１ａの一端位置と前記第３回転子コア部２１ｃとにそれぞれ配置している。なお、他の構成は実施例１と同様であるので、図面に同一符号を付して説明を省略する。

次に、作用を説明すると、実施例３に係る回転電機MGの固定子３０の製造方法について、例えば、第１回転子コア部２１ａ側より、固定子３０に挿入することで簡易に製作できる。

次に、効果を説明する。
実施例３の回転電機MGにあっては、実施例１の(1),(3),(4),(5),(6)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(8) 前記固定子コア３１を、本体コア部３１ｂと、該本体コア部３１ｂの一端側からのみ内側に突出する突出コア部３１ｃを有するＬの字状とし、前記固定子コア３１に、前記本体コア部３１ｂの内周面からラジアル方向に突出すると共に、前記本体コア部３１ｂの外端面と前記突出コア部３１ｃの内端面からそれぞれアキシャル方向に突出する固定子歯部３１ａを設け、前記固定子コイル３２を、前記固定子歯部３１ａにより形成される段差面に巻回することで、一端のエンドコイル部を内周方向に折り曲げ、他端のエンドコイル部を外周方向に折り曲げた形状とし、前記回転子コア２１を、円筒形状による第１回転子コア部２１ａの一端側から鍔状に第３回転子コア部２１ｃが突出する鍔付き回転子コアとし、前記第１永久磁石２２ａを、前記第１回転子コア部２１ａの外周位置に配置し、前記第２永久磁石２２ｂと前記第３永久磁石２２ｃを、前記第１回転子コア部２１ａの一端位置と前記第３回転子コア部２１ｃとにそれぞれ配置したため、固定子コイル３２の製造を複雑にすることなく、それぞれの面にてトルク発生が可能となり、発生トルクの増加が可能である。また、回転子２０及び固定子３０を共に分割構造とすることなく製造が可能である。

実施例４は、固定子コアを回転子の一部にのみ対向して配設した例である。
図１４は、本発明の実施例４に係る回転電機MGの斜視図である。

実施例４に係る回転電機MGは、図１４に示すように、回転子２０に対して固定子３０を１部分としている。固定子コイル３２は、実施例２と同様に、両端のエンドコイル部をそれぞれ内周側に折り曲げる。このことで、従来の固定子が１部分の回転電機に比べ、発生トルクを増加でき、スペースに余裕のない装置への配置も可能となる。なお、他の構成及び作用効果は、実施例１，２と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例４の回転電機MGにあっては、実施例１の(1),(3),(4),(5),(6)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(9) 前記固定子コア３１が、前記回転子２０の一部にのみ対向して配設されているため、従来の固定子が１部分の回転電機に比べ、発生トルクの増加を図ることができ、スペースに余裕のない装置への適用を可能とする。

以上、本発明の回転電機を実施例１〜実施例４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。

例えば、図１４に示す実施例４に対して、両端を外周側に折り曲げた固定子コイルを有する固定子を、回転子に対して１部分とすることも可能である。このことで、従来の固定子が１部分の回転電機よりも発生トルクの増加でき、スペースに余裕のない装置への配置も可能となる。

本実施例では、内側に回転子、外側に固定子が配置してあるインナーロータ型回転電機として説明しているが、内側に固定子、外側に回転子が配置してあるアウターロータ型回転電機でもかまわない。

本実施例では、アキシャル面が２面、ラジアル面が１面のラジアルギャップモータの改良として説明しているが、アキシャル面が１面、ラジアル面が２面のアキシャルギャップモータの改良でもかまわない。

本実施例では、固定子コアを圧粉コアによる例として説明しているが、固定子コアを積層鋼板により製造するようにしても良い。

固定子コア並びに回転子コアの構造としては、一体構造としても良いし、また、必要に応じて分割構造の固定子コアや回転子コアとしても良い。

本発明の回転電機は、実施例１〜実施例４に示すようなハイブリッド変速機のモータジェネレータとしての適用例に限らず、電気自動車のモータや、モータ駆動輪を有するモータ四輪駆動車のモータ等、高出力が要求される車載モータとして適用できるのは勿論のこと、他の産業機器類や家電類や情報機器類等、様々な分野で用いられる回転電機（モータやジェネレータやモータジェネレータ）として有効に適用することができる。

実施例１の回転電機が適用されたハイブリッド変速機を示す全体システム図である。ハイブリッド変速機において各走行モードでの３つの係合要素の締結・解放状態を示す図である。ハイブリッド変速機において電気自動車モードでの５つの走行モードとハイブリッド車モードでの５つの走行モードでのエンジン・エンジンクラッチ・モータジェネレータ・ローブレーキ・ハイクラッチ・ハイローブレーキの各作動表を示す図である。ハイブリッド変速機において電気自動車モードでの５つの走行モードを示す共線図である。ハイブリッド変速機においてハイブリッド車モードでの５つの走行モードを示す共線図である。本発明の実施例１に係る回転電機を示す軸方向断面図である。本発明の実施例１に係る回転電機の固定子を示す斜視図である。従来例１の回転電機を示す軸方向断面図である。従来例２の回転電機を示す軸方向断面図である。本発明の実施例２に係る回転電機を示す軸方向断面図である。本発明の実施例２に係る回転電機の固定子を示す斜視図である。本発明の実施例３に係る回転電機を示す軸方向断面図である。本発明の実施例３に係る回転電機の固定子を示す斜視図である。本発明の実施例４に係る回転電機を示す斜視図である。

符号の説明

Ｅエンジン
MG1 第１モータジェネレータ（回転電機）
MG2 第２モータジェネレータ（回転電機）
OUT 出力軸
PG1 第１遊星歯車
PG2 第２遊星歯車
PG3 第３遊星歯車
EC エンジンクラッチ
LB ローブレーキ
HC ハイクラッチ
HLB ハイローブレーキ

Claims

回転子コアと永久磁石とを有する回転子と、固定子コアと固定子コイルとを有する固定子と、前記回転子が前記固定子に対し回転空隙をもって回転可能に保持された回転電機において、
前記固定子コイルを、前記固定子コアに巻回した両端のエンドコイル部をそれぞれ半径方向に折り曲げることで、第１コイル直線部分と第２コイル直線部分と第３コイル直線部分とを有する形状とし、
前記回転子コアのうち前記第１コイル直線部分と第２コイル直線部分と第３コイル直線部分と対向する位置に、それぞれ第１永久磁石と第２永久磁石と第３永久磁石とを配置したことを特徴とする回転電機。
請求項１に記載された回転電機において、
前記固定子コアに、両コア外端面からそれぞれアキシャル方向に突出すると共に、コア内周面からラジアル方向に突出する固定子歯部を設け、
前記固定子コイルを、前記固定子歯部により形成される段差面に巻回することで、両端のエンドコイル部を外周方向に折り曲げてコの字状とし、
前記回転子コアを、円筒形状による第１回転子コア部の両側からそれぞれ鍔状に第２回転子コア部と第３回転子コア部とが突出する糸巻き状回転子コアとし、
前記第１永久磁石と前記第２永久磁石と前記第３永久磁石を、前記糸巻き状回転子コアの第１回転子コア部と第２回転子コア部と第３回転子コア部とにそれぞれ配置したことを特徴とする回転電機。
請求項１に記載された回転電機において、
前記固定子コアを、内側に凹部を形成することでコの字状とし、
前記固定子コアに、前記凹部の両コア内端面からそれぞれアキシャル方向に突出すると共に、前記凹部の内周面からラジアル方向に突出する固定子歯部を設け、
前記固定子コイルを、前記固定子歯部により形成される段差面に巻回することで、両端のエンドコイル部を内周方向に折り曲げてコの字状とし、
前記回転子コアを、円筒形状による円筒状回転子コアとし、
前記第１永久磁石を、前記円筒状回転子コアの外周位置に配置し、前記第２永久磁石と前記第３永久磁石を、前記円筒状回転子コアの両端位置にそれぞれ配置したことを特徴とする回転電機。
請求項１に記載された回転電機において、
前記固定子コアを、本体コア部と、該本体コア部の一端側からのみ内側に突出する突出コア部を有するＬの字状とし、
前記固定子コアに、前記本体コア部の内周面からラジアル方向に突出すると共に、前記本体コア部の外端面と前記突出コア部の内端面からそれぞれアキシャル方向に突出する固定子歯部を設け、
前記固定子コイルを、前記固定子歯部により形成される段差面に巻回することで、一端のエンドコイル部を内周方向に折り曲げ、他端のエンドコイル部を外周方向に折り曲げた形状とし、
前記回転子コアを、円筒形状による第１回転子コア部の一端側から鍔状に第２回転子コア部または第３回転子コア部が突出する鍔付き回転子コアとし、
前記第１永久磁石を、前記第１回転子コア部の外周位置に配置し、前記第２永久磁石と前記第３永久磁石を、前記第１回転子コア部の一端位置と前記第２回転子コア部または第３回転子コア部とにそれぞれ配置したことを特徴とする回転電機。
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載された回転電機において、
前記固定子コイルに対して、前記第１永久磁石と前記第２永久磁石と第３永久磁石との位相を互いに異ならせた設定にしたことを特徴とする回転電機。
請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載された回転電機において、
前記固定子コアを、圧粉コアにより成形したことを特徴とする回転電機。
請求項１ないし請求項６の何れか１項に記載された回転電機において、
前記固定子コイルを、コの字形状を成形した後、前記固定子コアに配設することを特徴とする回転電機。
請求項１ないし請求項７の何れか１項に記載された回転電機において、
前記固定子を、円周状に複数配列し、互いに樹脂充填により一体化したことを特徴とする回転電機。
請求項１ないし請求項８の何れか１項に記載された回転電機において、
前記固定子コアが、前記回転子の一部にのみ対向して配設されていることを特徴とする回転電機。