JP2011217433A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】効率の低下や発熱を抑制することができるトロイダル巻の電動機を提供する。
【解決手段】ステータコア４１は、コイル２０，２０間においてコイル２０よりもステータコア４１の径方向の外側に突出した突起部３６を備えており、突起部３６の径方向における外周面を内周面に接触させてステータコア４１を保持する、導電材料からなる円環状のステータホルダ３０を備え、ステータホルダ３０には、コイル２０に対応した位置に開口部６０が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１２

Description

この発明は、電動機に関するものである。

近年、燃料電池自動車やハイブリッド自動車、電気自動車など車両駆動用の電動機（モータ）を搭載した車両が次々と開発されている。電動機としては、軸線周りに回転自在に支持されるとともに、永久磁石が配設されたロータと、ロータの周囲に対向配置されるとともに、コイルが配されたステータとを備えたものが一般的である。ここで、導線の巻き回し方法として、集中巻やトロイダル巻等が知られている。

ところで、一般に、電磁鋼板等からなるステータをアルミ等からなるモータハウジングに固定する方法として、熱膨脹係数の違いを利用した、いわゆる焼き嵌めが知られている。しかし、上記した燃料電池自動車やハイブリッド自動車、電気自動車の電動機は、内燃機関からの受熱や、過酷な使用による電動機自身の発熱、寒冷地での使用等、高温および低温環境下で使用されることが多い。これにより、焼き嵌めされたステータとモータハウジングとが緩むという問題があった。

この問題を解決するために、特許文献１では、ステータ保持リング（本願のステータホルダに相当）を用いてステータをハウジング（本願のモータハウジングに相当）に固定する方法が提案されている。具体的には、鉄等からなる円環状のステータホルダの内周面に、ステータの外周面を圧入して固定する。さらに、ステータが固定されたステータホルダを、ハウジングにボルト等を用いて固定する。ステータおよびステータホルダを鉄等の同種の材料で形成することにより、ステータおよびステータホルダは略同一の線膨張係数を有する。したがって、温度変化によりステータとステータホルダとが緩むことはない。また、ステータホルダはハウジングにボルト等で固定されているので、温度変化によりステータホルダとハウジングとが緩むことはない。このように、ステータホルダを用いることにより、高温および低温環境下で使用される電動機であっても、ステータとハウジングとを確実に固定することができる。

ところで、一般に電磁鋼板等からなるステータの透磁率は、鉄等からなるステータホルダの透磁率よりも高いので、コイルから発生した磁束はステータのヨーク部を通過する。したがって、ステータホルダにおける磁束の通過量は少ないため、ステータホルダに発生する誘導電流は小さく、損失も少ない。

特開２００１−１８６６８号公報

しかし、コイルがトロイダル巻により巻き回されている場合には、特許文献１における集中巻により巻き回されている場合と比較して、ステータホルダの近傍にコイルが配置される。したがって、トロイダル巻の場合、ステータホルダを通過する磁束の量は、集中巻の場合と比較して増大するため、ステータホルダには誘導電流が生じやすくなる。さらに、トロイダル巻の場合、ステータとステータホルダとの間にはエアギャップが存在しないため、ステータホルダ側に磁束が漏洩しやすくなり、電動機の効率の低下や発熱等による損失が発生する。

そこで本発明は、効率の低下や発熱を抑制することができるトロイダル巻の電動機の提供を課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明の電動機（例えば、実施形態におけるモータユニット１０）は、円環状に形成され、複数のティース（例えば、実施形態におけるティース３２）と、隣り合う前記ティース間に形成されるヨーク（例えば、実施形態におけるヨーク３３）と、を有するステータコア（例えば、実施形態におけるステータコア４１）と、前記ヨークに導線（例えば、実施形態における導線３５）がトロイダル状に巻き回されて構成されるコイル（例えば、実施形態におけるコイル２０）と、を備えたステータ（例えば、実施形態におけるステータ２１）を有する電動機において、前記ステータコアは、前記コイル間において前記コイルよりも前記ステータコアの径方向の外側に突出した突起部（例えば、実施形態における突起部３６）を備えており、前記突起部の前記径方向における外周面（例えば、実施形態における外周面３６ａ）を内周面（例えば、実施形態における内周面３０ｂ）に接触させて前記ステータコアを保持する、導電材料からなる円環状のステータホルダ（例えば、実施形態におけるステータホルダ３０）を備え、前記ステータホルダには、前記コイルに対応した位置に開口部（例えば、実施形態における開口部６０）が形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、導電材料からなる円環状のステータホルダには、コイルに対応した位置に開口部が形成されているので、ステータホルダの保持能力を落とすことなく、磁路を狭小にすることができる。したがって、コイルから発生した磁束がステータホルダを通過しにくくなるので、ステータホルダに発生する誘導電流を抑制することができる。これにより、電動機の効率の低下や発熱を抑制することができる。

また、前記ステータコアは、分割コア（例えば、実施形態における分割コア４５）により構成されていることが望ましい。
本発明によれば、分割コアごとにヨークに導線を巻き回すことができるので、生産性の向上を図ることができる。

また、前記開口部を介して前記コイルに冷媒が供給されることが望ましい。
本発明によれば、コイルに対して直接冷媒を供給することができるので、コイルを効率的に冷却することができる。したがって、高い冷却効率を有する電動機を提供することができるので、電動機の連続運転領域を拡大して、電動機の高出力化および高トルク化ができる。

また、前記コイルは、前記導線が前記ヨークの内周側と外周側との間を架け渡すように巻き回されており、前記内周側は前記導線が隣接するとともに、前記外周側は前記導線が所定間隔を空けて巻き回される第１コイル層（例えば、実施形態における第１コイル層７１）と、前記内周側は前記導線が前記第１コイル層と前記径方向に重なるように、前記外周側は前記導線が前記所定間隔内に配されるように巻き回される第２コイル層（例えば、実施形態における第２コイル層７２）と、を少なくとも備えていることが望ましい。
本発明によれば、ステータコアに対してトロイダル状に巻き回されて構成されるコイルが少なくとも第１コイル層および第２コイル層を備えているので、ステータコアとコイルを構成する導線との密着性を向上することができる。したがって、コイルの放熱性能を向上させることができる。また、ステータコアの側面において、第１コイル層と第２コイル層との間に間隙が形成されているので、コイルに冷媒を供給した場合には、第１コイル層と第２コイル層との間の間隙に冷媒が浸透する。したがって、コイルを効率的に冷却することができるので、連続運転領域を拡大して電動機の高出力化および高トルク化ができる。また、導線の総延長を短くすることができるため、電動機の銅損を低減することができ、トルクの向上および出力密度の向上を図ることができる。したがって、電動機の効率の低下や発熱を抑制することができる。

本発明によれば、導電材料からなる円環状のステータホルダには、コイルに対応した位置に開口部が形成されているので、ステータホルダの保持能力を落とすことなく、磁路を狭小にすることができる。したがって、コイルから発生した磁束がステータホルダを通過しにくくなるので、ステータホルダに発生する誘導電流を抑制することができる。これにより、電動機の効率の低下や発熱を抑制することができる。

車両用電動機の概略構成断面図である。 図１のＡ−Ａ線における断面図である。 第１実施形態のステータの斜視図である。 インシュレータの斜視図である。 導線の巻き回し前の説明図である。 第１コイル層の導線の巻き始めの説明図である。 第２コイル層の導線の巻き始めの説明図である。 第２コイル層以降の導線の巻き回しの説明図である。 導線の巻き回し後の説明図である。 コイルへの給配電構造の説明図である。 ステータホルダの斜視図である。 ステータコアをステータホルダに取り付けた時の説明図であり、図１２（ａ）は軸方向から見た図であり、図１２（ｂ）は斜視図である。 第２実施形態の説明図である。

（第１実施形態、モータユニット）
以下に、本発明の第１実施形態の電動機（以下「モータ」という。）につき図面を参照して説明する。なお、本実施形態では車両に搭載される車両用電動機（以下「モータユニット」という。）を用いて説明する。
図１はモータユニット１０の概略構成断面図である。
図１に示すように本実施形態のモータユニット１０は、ステータ２１およびロータ２２を備えたモータ２３がモータハウジング１１内に収容されている。また、モータハウジング１１の一方側には、モータ２３の出力軸２４からの動力を伝達するギヤなどの動力伝達部（不図示）を収容するミッションハウジング１２が締結されている。さらに、モータハウジング１１の他方側には、モータ２３の出力軸２４の回転数を検出する回転センサ（不図示）を収容するセンサハウジング１３が締結されている。なお、モータ２３の出力軸２４は、モータユニット１０の動力伝達部を介して車両の駆動軸に連結されている。この駆動軸が回転することにより、駆動軸に連結された車輪が回転して、車両を移動させることができるように構成されている。

（モータハウジング）
モータハウジング１１は、アルミ等からなる部材であり、ダイキャスト等により成型される。モータハウジング１１は、モータ２３を収容可能な略有底筒状に形成されている。モータハウジング１１におけるミッションハウジング１２が締結される一方側は、モータ２３を挿入するための略円形の開口１５が形成されている。一方、モータハウジング１１におけるセンサハウジング１３が締結される他方側は、出力軸２４が挿通される貫通孔１６を除いて壁部１７で閉塞されている。また、モータハウジング１１の内周面１８には、前記一方側から前記他方側に向けて縮径する段差部１９が形成されている。この段差部１９には、ステータ２１を支持固定するためのステータホルダ３０が締結されるように構成されている。

また、モータハウジング１１とミッションハウジング１２との境界部におけるミッションハウジング１２側には、モータ２３の出力軸２４の一端を回転自在に支持するベアリング２６が設けられ、モータハウジング１１とセンサハウジング１３との境界部におけるモータハウジング１１の貫通孔１６には、モータ２３の出力軸２４の他端を回転自在に支持するベアリング２７が設けられている。

（ロータ）
図２は図１のＡ−Ａ線における断面図である。
図２に示すように、出力軸２４がモータハウジング１１の略中央に配されており、出力軸２４の外周面にはロータ２２が取り付けられている。ロータ２２は、出力軸２４を挿通させるための貫通孔３１を備え、例えば圧入により出力軸２４に固定される。ロータ２２が軸中心に回転することにより、出力軸２４も同時に軸中心に回転可能に構成されている。なお、出力軸２４は、中空形状に形成されている。これにより、出力軸２４を軽量化できるとともに、モータ２３を冷却する冷媒の通路としても利用することができる。
ロータ２２の外周縁近傍には、ステータ２１と対向するように永久磁石２９が周方向に沿って複数（本実施形態では、８個）設けられている。なお、ロータ２２の外周側にＮ極が着磁された永久磁石２９Ｎと、ロータ２２の外周側にＳ極が着磁された永久磁石２９Ｓとが、ロータ２２の周方向に交互に配されている。

ロータ２２は、略リング状の電磁鋼板等の磁性板からなる部材であり、プレスにより成型された磁性板を複数積層することにより形成される。このとき、各磁性板を重ねてカシメることにより、各磁性板には凸部（ダボ）が形成される。このダボにより各磁性板を連結して積層固定することができる。なお、各磁性板を接着することにより積層してもよい。

（ステータ）
図２に示すように、本実施形態のステータ２１は、円環状に形成され、径方向の内側に延出された複数のティース３２と、隣り合うティース３２，３２間に形成されるヨーク３３と、を有するステータコア４１と、ヨーク３３に導線３５がトロイダル状に巻き回されて構成されるコイル２０と、を備えている。

本実施形態のステータコア４１は、分割コア４５を円環状に複数個（本実施形態では２４個）連結することにより形成されている。各分割コアには、ティース３２およびヨーク３３が軸方向から見て略Ｌ字状になるように直交して配置されている。
図３は、本実施形態の分割コア４５の斜視図である。
図３に示すように、分割コア４５は、電磁鋼板等の磁性板により形成された分割コア片４３からなる部材であり、分割コア片４３を所定枚数積層することにより形成されている。分割コア片４３はプレスにより成型される。
本実施形態の分割コア４５は、各分割コア片４３をカシメて積層固定することにより形成される。このとき、前述のように各分割コア片４３には凸部（ダボ）が形成される。本実施形態では、ダボ４４は、ティース３２とヨーク３３との境界部における外周縁近傍と、ヨーク３３における隣接する分割コア４５との境界部の外周縁近傍と、の２箇所に形成されている。２箇所のダボ４４でカシメることにより、分割コア片４３が位置ずれするのを防止している。なお、一般に、磁性板の表面は無機質材等の絶縁被膜でコーティングされているため、複数の磁性板を積層しても、各磁性板間で電気的な絶縁状態が確保される。しかし、磁性板をカシメると、隣接する磁性板が連結されて導通し、積層された各磁性板間の電気的な絶縁状態が破壊される。これにより、渦電流損等の損失が増加してモータの効率が低下する。ただし、ステータコア４１の外周縁を通過する磁束量は少ないので、ステータコア４１の外周縁近傍を流れる誘導電流は小さい。したがって、本実施形態のように磁束の通過量の少ないステータコア４１の外周縁近傍をカシメることにより、損失の増加を抑制することができる。
また、このようにステータコア４１を分割コア４５により構成することで、後述するインシュレータを分割コア４５に装着して導線を巻き回す際に、分割コアごとに導線を巻き回すことができる。したがって、生産性の向上を図ることができる。

さらに、ステータコア４１は突起部３６を備えている。
図２に示すように突起部３６は、コイル２０，２０間においてコイル２０よりもステータコア４１の径方向の外側に突出して形成される。本実施形態の突起部３６は、軸方向から見て、略矩形状に前記径方向の外側に突出して形成されている。突起部３６には、ステータコア４１の軸方向に貫通する肉抜き部３７が形成されている。本実施形態の肉抜き部３７は、ステータコア４１の軸方向外側から見て、ステータコア４１の周方向を長軸方向とし径方向を短軸方向とする、略長円形状に形成された貫通孔である。この肉抜き部３７によってフラックスバリアが形成される。肉抜き部３７によるフラックスバリアの効果については後ほど詳述する。

図４はインシュレータ５０の斜視図である。
図４に示すように、本実施形態では、ヨーク３３の周面を覆うように、樹脂などの絶縁部材で形成されたインシュレータ５０が設けられている。インシュレータ５０は、例えばインジェクションにより成型される。
インシュレータ５０は、分割コア４５のヨーク３３の周面を覆う貫通孔５１が形成された導線巻付部５２と、導線巻付部５２をヨーク３３に取り付けたときの周方向両側に形成された一対の壁部５３，５４とを備えている。
導線巻付部５２の外周壁５８にはガイド溝５９が形成されており、導線が案内されて巻き回される。壁部５３，５４には、導線の端部を係止するための係止溝６３，６４がそれぞれ形成されている。例えば巻き始めに導線の一端を係止溝６３に引っ掛けるように係止した後、導線巻付部５２に導線を所定の巻数になるように巻付け、巻き終わった導線の他端を係止溝６４に係止することで、インシュレータ５０にコイルを容易に形成することができる。このように、インシュレータ５０を介して分割コアのヨーク３３に導線を巻き回すことにより、コイルとステータコアとの短絡を防止しつつ、トロイダル状にコイルを形成することができる。

（コイルの巻き回し方法）
以下に、図を用いてコイルの巻き回し方法について詳述する。
図５は導線３５の巻き回し前の説明図である。
図６は第１コイル層７１の導線３５の巻き始めの説明図である。
図７は第２コイル層７２の導線３５の巻き始めの説明図である。
図８は第２コイル層７２以降の導線３５の巻き回しの説明図である。
図９は導線３５の巻き回し後の説明図である。
図５から図９に示すように、本実施形態のコイル２０は、内周側は導線３５が隣接するとともに、外周側は導線３５が所定間隔を空けて巻き回される第１コイル層７１と、内周側は導線３５が第１コイル層７１と径方向に重なるように、外周側は導線３５が所定間隔内に配されるように巻き回される第２コイル層７２と、を少なくとも備えている。

図５に示すように、インシュレータ５０には導線巻付部５２の内周壁５７および外周壁５８にそれぞれガイド溝５９が形成されている。導線３５を巻き始める際には、係止溝６３に導線３５の一端側を係止し、図６に示すように、内周壁５７の直近のガイド溝５９に導線３５が嵌め込まれるようにする。その後、導線巻付部５２の周面に沿うように導線３５を巻きまわし、外周壁５８側に導線３５が到達したら、ガイド溝５９を一本分空けた位置のガイド溝５９（壁部５３から２つ目のガイド溝）に導線３５が嵌め込まれるようにする。さらに、導線巻付部５２の周面に沿うように導線３５を巻きまわし、内周壁５７側に導線３５が到達したら、先ほど導線３５を巻き回したガイド溝５９の隣のガイド溝５９に導線３５を嵌め込む。続いて、導線巻付部５２の周面に沿うように導線３５を巻きまわし、外周壁５８側に導線３５が到達したら、先ほど導線３５が嵌め込まれたガイド溝５９から一本分空けた位置のガイド溝５９（壁部５３から４つ目のガイド溝）に導線３５を嵌め込む。同様にして、内周壁５７側のガイド溝５９に導線３５が全て巻き回され、外周壁側のガイド溝５９に一本おきに導線が全て巻き回されるまで繰り返す。以上で第１コイル層の巻き回しが終了する。

図７に示すように、導線３５が一端側（壁部５３側）から他端側（壁部５４側）まで巻き回されたら、次に導線３５を他端側から一端側へ巻き回す。このとき、内周壁５７側の導線３５は、先ほど巻き回された隣り合う導線３５，３５の境界部３５ａに導線３５を押し付けるようにして巻き回し、外周壁５８側の導線３５は、先ほど一本分ずつ空けられたガイド溝５９に嵌め込むようにして巻き回す。一本分ずつ空けられたガイド溝５９に導線が全て巻き回されるまで繰り返す。以上で、第２コイル層の巻き回しが終了する。

図８に示すように、上記図６および図７の動作を繰り返し、導線３５を所望の巻数巻き上げることにより、インシュレータ５０にコイル２０を形成することができる。なお、外周壁５８側の２層目以降の導線３５についても、導線３５一本分の間隔を空けながら導線３５を一端側から他端側へ巻き回し、他端側から一端側へ導線３５を巻き回す際に、その間隔に導線３５を嵌め込むようにしながら巻き回す。

図９は、例えば、内周壁５７側の導線３５が８層（外周壁５８側の導線３５が４層）になるように導線３５を巻き回して形成されたコイル２０である。導線巻付部５２へ巻き回された導線３５の他端は、係止溝６４に係止されてティースカバー部５５上に配される。以上でコイル２０の形成が終了する。

（コイルへの給配電構造）
図１０はコイルへの給配電構造の説明図である。
上述のように、コイル２０が巻き回された分割コア４５を所定数（本実施形態では、２４個）円環状に連結し、後述するステータホルダ３０に固定することにより、円環状のステータ２１が形成される。そして、図１０に示すように、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相を構成するコイル２０が周方向に順に配され、各コイル２０を形成する導線３５の両端部が３相配電バスリング６７または中性点バスリング６８にそれぞれ接続されている。

具体的には、Ｕ相のコイルＵ１の一端側は３相配電バスリング６７のＵ相の接続端子に接続され、Ｕ相のコイルＵ１の他端側は中性点バスリング６８の接続端子に接続されている。また、コイルＵ２の他端側は３相配電バスリング６７のＵ相の接続端子に接続され、コイルＵ２の一端側は中性点バスリング６８の接続端子に接続されている。また、コイルＵ３の一端側は３相配電バスリング６７のＵ相の接続端子に接続され、コイルＵ３の他端側は中性点バスリング６８の接続端子に接続されている。以降、同様の順序で接続され、コイルＵ８の他端側は３相配電バスリング６７のＵ相の接続端子に接続され、コイルＵ２の一端側は中性点バスリング６８の接続端子に接続されている。

Ｖ相のコイルＶ１の他端側は３相配電バスリング６７のＶ相の接続端子に接続され、Ｖ相のコイルＶ１の一端側は中性点バスリング６８の接続端子に接続されている。また、コイルＶ２の一端側は３相配電バスリング６７のＶ相の接続端子に接続され、コイルＶ２の他端側は中性点バスリング６８の接続端子に接続されている。また、コイルＶ３の他端側は３相配電バスリング６７のＶ相の接続端子に接続され、コイルＶ３の一端側は中性点バスリング６８の接続端子に接続されている。以降、同様の順序で接続され、コイルＶ８の一端側は３相配電バスリング６７のＶ相の接続端子に接続され、コイルＶ８の他端側は中性点バスリング６８の接続端子に接続されている。

Ｗ相のコイルＷ１の一端側は３相配電バスリング６７のＷ相の接続端子に接続され、Ｗ相のコイルＷ１の他端側は中性点バスリング６８の接続端子に接続されている。また、コイルＷ２の他端側は３相配電バスリング６７のＷ相の接続端子に接続され、コイルＷ２の一端側は中性点バスリング６８の接続端子に接続されている。また、コイルＷ３の一端側は３相配電バスリング６７のＷ相の接続端子に接続され、コイルＷ３の他端側は中性点バスリング６８の接続端子に接続されている。以降、同様の順序で接続され、コイルＷ８の他端側は３相配電バスリング６７のＷ相の接続端子に接続され、コイルＷ８の一端側は中性点バスリング６８の接続端子に接続されている。

ここで、コイル２０の導線３５の巻回方向は全て同じ方向になるように構成されている。そして、コイルＵ１の電流の流れる方向と、コイルＵ２の電流の流れる方向とは逆向きになるように、コイル２０に各バスリング６７，６８が接続されている。このように本実施形態では、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各コイル２０が並列接続されている。このように構成することにより、各相を流れる電流は並列接続された各コイルに分配されるため、コイル２０の巻数は多く要るが細い導線３５を用いることができる。つまり、占積率の高いコイル２０を形成することができる。
このように周方向に順に配されたＵ相、Ｖ相およびＷ相のコイルの励磁を順次切り替えて回転磁界を発生させ、ステータ２１とロータとの間に磁気的な吸引力および反発力を発生させることによりロータを回転させることができる。

（ステータホルダ）
図１１はステータホルダの斜視図である。
ステータホルダ３０は、鉄等の導電材料からなる円筒状の部材であり、例えばプレスにより成型される。
また、ステータホルダ３０の軸方向の一端側には、径方向の外側へ突出したフランジ部３４が形成されている。また、フランジ部３４にはボルト孔４７が複数（本実施形態では、４個）形成されている。これにより、後述のように、ボルトを用いてモータハウジングにステータホルダ３０を締結固定することができる。

図１２はステータ２１をステータホルダ３０に取り付けた時の説明図であり、図１２（ａ）は軸方向から見た図であり、図１２（ｂ）は斜視図である。なお、図１２（ａ）ではインシュレータおよびコイルの図示を省略している。
図１２に示すように、まず分割コア４５を所定個数（本実施形態では、２４個）円環状に連結することにより、円環状のステータ２１を形成する。その後、前述のステータホルダ３０の円筒部３０ａに、ステータコア４１の突起部３６を圧入してステータ２１を固定する。そのため、ステータホルダ３０の円筒部３０ａの内周面３０ｂの直径は、ステータコア４１の突起部３６の外周面３６ａの直径よりも若干小さくなるように形成される。ステータホルダ３０およびステータコア４１は同じ鉄系の材料で形成されるので、略同一の線膨張係数を有している。したがって、高温および低温環境下でもステータホルダ３０およびステータコア４１の固定状態が緩むことはない。
なお、ステータホルダ３０とステータ２１との固定方法は圧入に限らず、例えば焼き嵌めでもよい。この場合は、ステータホルダ３０を加熱し、ステータホルダ３０の円筒部３０ａを膨張させた後、円筒部３０ａの内周面３０ｂにステータコア４１を挿入する。その後、ステータホルダ３０が冷えることにより、ステータホルダ３０の円筒部３０ａの内周面３０ｂに、ステータコア４１の突起部３６の外周面３６ａが密着する。これにより、ステータ２１がステータホルダ３０に内嵌される。このように、圧入や焼き嵌め等の簡単な手法により、ステータ２１をステータホルダ３０に固定することができる。

上述のように、ステータホルダ３０にステータ２１を圧入等により固定した状態で、モータハウジング１１（図２参照）にステータホルダ３０を固定する。具体的には、ステータホルダのフランジ部３４のボルト孔４７にボルト４８（図２参照）を挿通して、ステータホルダ３０をモータハウジング１１に締結固定する。このように、モータハウジング１１に対してステータ２１を簡単に固定することができる。
ところで、コイルに電流が流れると、ステータ２１とロータとの間で磁気的な吸引力および反発力が繰り返し発生することで振動が発生する。しかし、ステータホルダ３０を介してステータ２１をモータハウジング１１に固定しているので、ステータ２１の振動がモータハウジング１１に伝達するのを抑制することができ、振動や騒音を低減することができる。

ここで、本実施形態におけるステータコア４１の突起部３６には、前述のとおり、軸方向に貫通する肉抜き部３７が形成されており、肉抜き部３７によって空間（エアギャップ）が形成される。これにより、ステータコア４１とステータホルダ３０との間の磁気抵抗が増加するので、ステータコア４１からステータホルダ３０への磁束漏れを抑制することができる。すなわち、肉抜き部３７はフラックスバリアとして機能する。したがって、突起部３６およびステータホルダ３０をステータコア４１と同じ導電材料で形成しても、ステータコア４１からステータホルダ３０への磁束漏れを抑制することができる。

さらに、圧入や焼き嵌め等の手法によりステータコア４１の突起部３６の外周面３６ａをステータホルダ３０の内周面３０ｂに接触させて固定すると、肉抜き部３７によって突起部３６は径方向に弾性変形する。一般に、圧入や焼き嵌め等により固定する場合、高い寸法精度で締めしろの設定が要求される。しかし、本実施形態では突起部３６が径方向に弾性変形するので、ステータコア４１およびステータホルダ３０の寸法誤差を吸収しつつ、圧入や焼き嵌めにより固定することができる。したがって、ステータコア４１における突起部３６の外周面３６ａおよびステータホルダ３０の内周面３０ｂに高い寸法精度が要求されないので、低コストにステータコア４１およびステータホルダ３０を形成することができる。

さらに、本実施形態のステータホルダ３０の円筒部３０ａには、円筒部３０ａの外周面から内周面にかけて貫通する開口部６０が形成されている。開口部６０は、ステータホルダ３０の外形を形成する際に、同時にプレスにより成型される。本実施形態の開口部６０は、ステータホルダ３０の径方向外側から見て、ステータホルダ３０の軸方向を長軸方向とし周方向を短軸方向とする略長円形状に形成されている。さらに、開口部６０は、ステータホルダ３０の周方向に略等間隔に複数個（本実施形態では２４個）形成されている。このとき、ステータホルダ３０の周方向における各開口部６０,６０のピッチ角と、前述したステータの各コイルのピッチ角とが略同一となるように、各開口部６０，６０を形成する。これにより、ステータホルダ３０にステータ２１を圧入等により固定した際に、コイルに対応した位置に開口部６０を配置することができる。
ここで、ステータホルダ３０の円筒部３０ａには、開口部６０によって周方向に略等間隔にエアギャップが形成される。このエアギャップにより、ステータホルダ３０の円筒部３０ａの周方向において磁気抵抗が増加する。このため、ステータ２１からの漏れ磁束は、開口部６０を避けてステータホルダ３０内の狭小な磁路を通過する。すなわち、開口部６０はフラックスバリアとして機能する。したがって、コイルから発生した磁束がステータホルダ３０を通過しにくくなるので、ステータホルダ３０に発生する誘導電流を抑制することができる。

なお、圧入や焼き嵌め等の手法によりステータ２１をステータホルダ３０に固定するときは、ステータコア４１の突起部３６の外周面３６ａを、ステータホルダ３０の各開口部６０，６０の間における内周面３０ｂに接触させて固定する。これにより、ステータホルダ３０の内周面３０ｂで、ステータコア４１の突起部３６の外周面３６ａを保持することができる。したがって、ステータホルダ３０の保持能力を大きく落さずに、開口部６０を形成して磁路を狭小にすることができる。
また、ステータホルダの周方向における開口部６０の幅は、コイル２０の幅と略同一に形成してもよい。これにより、後述する第２実施形態において、開口部６０からコイル２０全体に対して直接冷媒を供給することができる。

本実施形態によれば、図１２（ｂ）に示すように、導電材料からなる円環状のステータホルダ３０には、コイル２０に対応した位置に開口部６０が形成されているので、ステータホルダ３０の保持能力を落とすことなく、磁路を狭小にすることができる。したがって、コイル２０から発生した磁束がステータホルダ３０を通過しにくくなるので、ステータホルダ３０に発生する誘導電流を抑制することができる。これにより、モータの効率の低下や発熱を抑制することができる。

（第２実施形態、冷却構造）
図１３は第２実施形態のステータの説明図である。
本実施形態では、ステータ２１を冷却するための冷媒配管５６を備えており、開口部６０からコイル２０に冷媒を供給している点で第１実施形態と異なっている。なお、第１実施形態と同様の構成の部分については、詳細な説明を省略する。
図１３に示すように、ステータホルダ３０の径方向における円筒部の外周側には、ステータホルダ３０と同軸状に略円環状の冷媒配管５６が配置されている。さらに、冷媒配管５６の径方向の内側であって、開口部６０およびコイル２０に対応した位置には、冷媒を供給するための冷媒吐出孔５６ａが複数形成されている。冷媒吐出孔５６ａは、冷媒配管５６の管壁を連通して形成されている。これにより、冷媒配管から径方向の内側に向かって、冷媒を吐出することができる。

冷媒配管５６には、冷媒として、例えば潤滑油等が供給される。冷媒は、冷媒配管５６に形成された冷媒吐出孔５６ａから、ステータホルダ３０の開口部６０を介して、コイル２０に供給される。
コイル２０は、前述のとおり少なくとも第１コイル層と第２コイル層とを備えており、ヨークの内周側は第２コイル層が第１コイル層と径方向に重なるように、ヨークの外周側は第２コイル層が第１コイル層の間に配されるように巻き回されている。このとき、ヨークの内周側とヨークの外周側との渡りの部分では、第２コイル層の導線は第１コイル層の導線に軸方向で乗り上げるように配置される。このため、ステータコア４１の軸方向の側面において、第１コイル層と第２コイル層との間に隙間が形成される。したがって、コイル２０に吐出された冷媒は、第１コイル層と第２コイル層との隙間に入り込む。このように、コイル２０に直接冷媒を吐出して供給することにより、コイル２０の内部まで冷媒を浸透させることができるので、コイル２０を効率的に冷却することができる。なお、冷媒はコイル２０に浸透した後にモータハウジングの底部に落下する。その後、モータハウジングの底部から回収され、冷媒配管を通じて再度コイルに供給される。

このように本実施形態によれば、コイル２０に対して直接冷媒を供給することができるので、コイル２０を効率的に冷却することができる。したがって、高い冷却効率を有するモータを提供することができるので、モータの連続運転領域を拡大して、モータの高出力化および高トルク化ができる。

なお、この発明は上述した実施の形態に限られるものではない。
第１実施形態および第２実施形態のステータホルダの開口部は、径方向の外側から見て軸方向を長軸方向とし周方向を短軸方向とする略長円形状に形成されている。しかし、ステータホルダに要求される保持能力や漏れ磁束の量等に応じて、例えば、径方向の外側から見て略矩形状等の他の形状としてもよい。

１０・・・モータユニット（電動機） ２０・・・コイル ２１・・・ステータ ３０・・・ステータホルダ ３０ｂ・・・内周面 ３２・・・ティース ３３・・・ヨーク ３５・・・導線 ３６・・・突起部 ３６ａ・・・外周面 ４１・・・ステータコア ４５・・・分割コア ６０・・・開口部 ７１・・・第１コイル層 ７２・・・第２コイル層

Claims (4)

1. 円環状に形成され、複数のティースと、隣り合う前記ティース間に形成されるヨークと、を有するステータコアと、
   前記ヨークに導線がトロイダル状に巻き回されて構成されるコイルと、
   を備えたステータを有する電動機において、
   前記ステータコアは、前記コイル間において前記コイルよりも前記ステータコアの径方向の外側に突出した突起部を備えており、
   前記突起部の前記径方向における外周面を内周面に接触させて前記ステータコアを保持する、導電材料からなる円環状のステータホルダを備え、
   前記ステータホルダには、前記コイルに対応した位置に開口部が形成されていることを特徴とする電動機。
2. 請求項１に記載の電動機であって、
   前記ステータコアは、分割コアにより構成されていることを特徴とする電動機。
3. 請求項１または２に記載の電動機であって、
   前記開口部を介して前記コイルに冷媒が供給されることを特徴とする電動機。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機であって、
   前記コイルは、
   前記導線が前記ヨークの内周側と外周側との間を架け渡すように巻き回されており、
   前記内周側は前記導線が隣接するとともに、前記外周側は前記導線が所定間隔を空けて巻き回される第１コイル層と、
   前記内周側は前記導線が前記第１コイル層と前記径方向に重なるように、前記外周側は前記導線が前記所定間隔内に配されるように巻き回される第２コイル層と、
   を少なくとも備えていることを特徴とする電動機。

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