JP4120558B2

JP4120558B2 - ステータ冷却構造

Info

Publication number: JP4120558B2
Application number: JP2003364437A
Authority: JP
Inventors: 崇加藤; 正樹中野; 愛彦丹; 宏文清水
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2023-10-24
Also published as: JP2004320974A

Description

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冷却構造に関するものである。

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、ロータとステータによって形成されるエアギャップ部が油室によって構成される複軸多層モータでは、ステータ構成部材である放射状に設けられたステータティースに巻かれたコイルが発熱するため、ステータを冷却する必要があった。

このような複軸多層モータのステータ冷却構造として、ステータ構成部材である放射状に設けられたステータティースの間に、内部に冷却水を循環可能なティース冷却通路を配置し、このティース冷却通路に冷却水を流すことによりステータを冷却するステータ冷却構造が知られていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１４０８６号公報（請求項１、図１）

しかしながら、上述したステータ冷却構造では、発熱源であるコイルが巻かれたステータティースの冷却手段が、ティース間に配置されるティース冷却通路のみであったため、複軸多層モータの更なる出力向上を行うためには、更なる冷却手段の付加あるいは効率の良い他の冷却手段の検討が必要であった。

また、従来はインナーロータのエアギャップ部の位置と、冷却水路系のシール部が半径方向位置でほぼ同位置に存在するためステータティース以外の部品に、インナーロータのエアギャップ部からアウターロータのエアギャップ部へのバイパス通路を設けるにしても、インナーロータのエアギャップ部の位置よりも内側に配置することになり、インナーロータのエアギャップ部からバイパス通路までの領域に常に油が残留して、フリクション発生の原因となっていた。

本発明の第１発明は、上記課題を有利に解決した複軸多層モータのステータ冷却構造を提供することを目的とするものであり、本発明のステータ冷却構造は、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が配置され、ロータとステータとのエアギャップ部が油室で構成されてなる複軸多層モータのステータ冷却構造において、ステータティースに、インナーロータ側のエアギャップ部とアウターロータ側のエアギャップ部とを貫通する油抜き穴を設け、コイルが巻かれたステータティースを内外から冷却できるよう構成するとともに、ステータティースに設けた油抜き穴は、隣り合う穴が軸方向で等間隔に設けられ、且つ、ステータティースの端部から穴までの距離が、穴と穴とのピッチの半分の位置に設けられ、さらに、ステータティースが、その中央部に配置された前記油抜き穴によって磁束通過面積が減少し、周辺の磁束密度が増加した場合にも、磁束飽和しないティース幅を有するよう構成したことを特徴とするものである。

また、本発明の第２発明は、上記課題を有利に解決した複軸多層モータのステータ冷却構造を提供することを目的とするものであり、本発明のステータ冷却構造は、コイルが施され円状に配置されたステータコアからなるステータと、ステータを挟んで同心円状に配置されたインナーロータとアウターロータとから構成されてなる複軸多層モータのステータ冷却構造において、（１）ステータ軸方向端部で円状に繋がった部分と、その円状の部分の内周と外周とから軸方向に伸び、それぞれステータの内側から外側へと通じる隙間ができるような逃げ部を有する板状の部分と、が一体となったくし型フレームを用い、内周および外周の板状部材から構成されるスロットにステータコアを配置し、内周および外周の板以上の部分を内外周から押さえてかしめることにより、ステータコアをくし型フレームに固定したステータであって、または、（２）ステータ軸方向端部で円状に繋がった部分と、その円状の部分の内周から軸方向に伸びテーパー角を持った、ステータの内側から外側へと繋がる隙間を有する柱状部と、が一体となったくし型フレームを用い、内周の柱状部から構成されるスロットにステータコアを配置し、外周をリング状部材で押さえることにより、ステータコアをくし型フレームに固定したステータであって、ステータコアとコイルとの間に隙間を設け、このステータ内側から外側に連通した隙間に冷却液を導くよう構成したことを特徴とするものである。

本発明のステータ冷却構造の第１発明にあっては、発熱源であるコイルが巻かれたステータティースの冷却手段として、ティースにアウターロータのエアギャップ部とインナーロータのエアギャップ部を貫通する油抜き穴を設け、その穴を油が通過することによって冷却する方法をとることで、冷却性能の向上が可能となり、更なる出力向上が可能となる。

なお、本発明のステータ冷却構造の第１発明に係る好適例においては、ステータティースに設けた油抜き穴を、隣り合う穴が軸方向で等間隔に設け、且つ、ステータティースの端部から穴までの距離が、穴と穴とのピッチの半分の位置に設けてもよい。このように構成すれば、油抜き穴が等間隔に配置され、且つ、ステータティースの端部から穴までの距離が、穴と穴とのピッチの半分の位置に設けられている為、軸方向で均等に冷却油路が存在する事になり、ステータティースの冷却性能のバラツキを低減することができる。

また、本発明のステータ冷却構造の第１発明に係る好適例においては、ステータティースが、中央部に配置された油抜き穴によって磁束通過面積が減少し、周辺の磁束密度が増加した場合にも、磁束飽和しないティース幅を有するよう構成してもよい。このように構成すれば、油抜き穴の設置により磁束通過面積の減少で周辺の磁束密度が増加した場合にも、磁束飽和を起こさないだけの磁束通過面積が確保されるので、油抜き穴設定による出力低下は発生しない。

本発明のステータ冷却構造の第２発明にあっては、発熱体であるステータコアとコイル両方を直接冷却する事ができるので、冷却の効率が上がる。さらに、従来、発熱体が隣り合って存在しているところ、その両発熱体の間に冷却通路を設けているので、発熱体が密集していたために起こっていた局所的な温度上昇を緩和することができる。

なお、本発明のステータ冷却構造の第２発明に係る好適例においては、ステータとして、ステータコアの積層方向端部にコア円周方向幅よりも広い絶縁部材を配置し、その上からコイルを巻装することにより、コア側面部に冷却液を導く隙間を形成したステータを用いても良い。このように構成すれば、上述した第２発明の効果に加えて、ステータコアの積層方向端部に現在使用されている絶縁部材の寸法を変更するだけで、ステータの内側から外側へと繋がる冷却通路が形成できるので、部品点数や工程を増やす事無く冷却効率を上げることができる。

また、本発明のステータ冷却構造の第２発明に係る好適例においては、ステータとして、ステータコアの軸方向側面とコア積層方向端部とに配置した絶縁部材のうち、ステータコアの軸方向側面の絶縁部材とステータコアとの間に冷却液を導く隙間を形成したステータを用いても良い。このように構成すれば、上述した第２発明の効果に加えて、ステータの軸方向側面の絶縁部材とステータコア側面が冷却通路を形成しており、この絶縁部材の形状を変更することにより冷却通路の形状も自在に変えることができるので、層流よりも圧倒的に熱伝達率が高い乱流を発生させる冷却通路を形成でき、効率的に冷却できる。

さらに、本発明のステータ冷却構造の第２発明に係る好適例においては、ステータとして、コア円周方向幅の異なるコアを積層してステータコアを構成することで、ステータコアとコイルとの間に冷却液を導く隙間を形成したステータを用いても良い。このように構成すれば、上述した第２発明の効果に加えて、コア円周方向に寸法を大きくする必要が無く、従来のステータコアよりも円周方向のサイズが小さいコアを従来のステータコアと組み合わせて積層するので、占積率を上げることができ、パワー密度も向上する。

さらにまた、本発明のステータ冷却構造の第２発明に係る好適例においては、ステータとして、コイルのステータコアに対する相対的な半径方向に位置を規制する機構を有したステータを用いても良い。このように構成すれば、上述した第２発明及びその好適例の効果に加えて、ステータコアの積層方向と垂直な断面の形状がＴ字型の場合、ステータの内側から外側への冷却通路を形成するためにコイルのステータコアに対する相対的な位置を規制でき、組み立て時やモールド時などの工程の際に冷却通路の形状が崩れることなく全てのコアにおいてほぼ均一に保たれるので、冷却液の分配をほぼ均一に近づけることができる。

以下に、この発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
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１６，１６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１６，１６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。

図２は、ラビニョオ型遊星歯車列と組み合わされて車両用ハイブリッド変速機を構成する、この発明の対象となる複軸多層モータの一例をより詳細に示す図である。この複軸多層モータに、この発明のステータ冷却構造を適用することができる。図２に示す構成の複軸多層モータは、一個の円環状のステータ１０１と、その半径方向内方および外方にそれぞれ互いに同軸の所定回転軸線Ｏ上にて回転自在に配置したインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３とよりなる三重構造とし、これらをハウジング１０４内に収納して構成する。

ここにおけるインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３はそれぞれ、電磁鋼板などをプレス成形して造った板材のロータ軸線方向への積層になる積層コア１２４，１２５を具え、これら積層コア１２４，１２５に、ロータ軸線方向に貫通する永久磁石を円周方向等間隔に配置して設けた構成となす。インナーロータ１０２とアウターロータ１０３とでは、配置する磁極数を変えることで、両者の極対数を異ならせている。一例を示すと、磁石の個数自体はインナーロータ１０２とアウターロータ１０３で同一であり、１２個ずつであるが、インナーロータ１０２は２個の磁石で１極を成しているため、極対数としては３極対となり、アウターロータ１０３は１個の磁石で１極を成しているため、極対数としては６極対となる。

そしてハウジング１０４内へのインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３の収納に当たっては、アウターロータ１０３は、積層コア１２５の外周にトルク伝達シェル１０５を駆動結合して具え、該トルク伝達シェル１０５の両端をそれぞれベアリング１０７，１０８によりハウジング１０４に回転自在に支持し、トルク伝達シェル１０５をベアリング１０７の側でアウターロータシャフト１０９に結合する。

インナーロータ１０２は積層コア１２４の中心に、内部に上記アウターロータシャフト１０９を回転自在に貫通した中空のインナーロータシャフト１１０を貫通して具え、これらインナーロータ１０２の積層コア１２４およびインナーロータシャフト１１０間を駆動結合する。そしてインナーロータシャフト１１０の中間部をベアリング１１２により、固定のステータブラケット１１３内に回転自在に支持し、一端部（図１では左端部）をベアリング１１４によりトルク伝達シェル１０５の対応端壁に回転自在に支持する。

ステータ１０１は、電磁鋼板をプレス成形して造ったＩ字状のステータ鋼板をステータ軸線方向に積層してなる多数のステータピースを具える。個々のステータピースには、アウターロータ側ヨークおよびインナーロータ側ヨーク間におけるティースの箇所において図２に示す如く電磁コイル１１７を巻線し、これらコイル巻線済のステータピースを同一円周方向等間隔に、つまり円形に配列してステータコアとなし、このステータコアをステータ軸線方向両側のブラケット１１３，１１８間にボルト１１９で挟持すると共に全体的に樹脂１２０でモールドすることにより一体化してステータ１０１を構成する。なお、樹脂１２０内には隣り合うステータピース１１６間において冷却液通路１４１を軸線方向に形成し、上記したボルト１１９はその冷却液通路１４１の半径方向内方および外方にそれぞれ位置させる。ここで、各ボルト１１９はそれに螺合したナット１１９ａによって締め上げられる。このボルト・ナットによる締め上げ構造をリベットピンによる締め上げ構造としても良いことはいうまでもない。

なお、このモータの駆動に当たっては、回転センサ１４８および回転センサ１４７が検出するインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３の回転位置、つまりこれらに上記のごとく設けられる永久磁石の位置に応じた両ロータ１０２，１０３用の位相の異なる駆動電流を複合して得られる複合電流をステータ１０１の電磁コイル１１７に供給し、これにより両ロータ１０２，１０３用の回転磁界をステータに個別に発生させることで、回転磁界に同期してロータ１０２，１０３を個別に回転駆動させることができる。

図３及び図４はそれぞれ本発明の第１発明に係る複軸多層モータのステータ冷却構造の一例を説明するための図である。図３に示す例において、ステータ１０１に巻回させたコイル１１７より発生した熱を抜熱するために、ステータ１０１内に冷却液通路１４１をすでに設けている。本発明の第１発明の特徴は、その冷却液通路１４１に加えて、ステータティース２０１に、インナーロータ側のエアギャップ部２０６とアウターロータ側のエアギャップ部２０５とを半径方向に貫通する油抜き穴２０７を設け、コイル２０２が巻かれたステータティース２０１を内外から冷却できるよう構成した点である。なお、本例では冷却液として例えば水を挿通することで冷却を行う冷却通路１４１を有するステータに本発明の第１発明に係る冷却構造を適用したが、本発明を冷却通路１４１を有しないステータに適用しても効果があることはいうまでもない。以下、詳細に説明する。

図３及び図４に示す例において、電磁鋼板を軸方向に積層して構成されるステータティース２０１にコイル２０２が巻回され、隣り合うステータティース２０１間には内部に冷却水路を有する冷却パイプ（冷却液通路）１４１が配置されている。この冷却パイプ１４１の内外に配置されるボルト２０４によって、電磁鋼板を軸方向に積層して構成されるステータティース２０１を軸方向に固定してステータ１０１を構成している。そして、ステータティース２０１の中央部には、アウターロータ１０３側のエアギャップ部２０５とインナーロータ１０２側のエアギャップ部２０６との間を貫通する油抜き穴２０７が設けられている。

インナーロータ冷却油路２０８の油は、シールリング部２０９から流量を制限された形で流出し、空隙部２１０及び２１１を経由してインナーロータ１０２側のエアギャップ部２０６に到達する。インナーロータ１０２側のエアギャップ部２０６に滞留した油は、インナーロータ１０２の回転によって遠心力を付与され、油抜き穴２０７を経由してアウターロータ１０３側のエアギャップ部２０５に至る。アウターロータ１０３側のエアギャップ部２０５に滞留した油は、アウターロータ１０３の回転によって遠心力を付与され、アウターロータ１０３の軸方向両側に設けられた貫通孔２１２及び２１３からロータ外部に放出される。

上述した構成の本発明の第１発明に係る複軸多層モータのステータ冷却構造では、コイル１１７からの発熱を、ステータティース２０１間に設けた冷却液通路１４１を循環する冷却水で抑えるだけでなく、それに加えて、インナーロータ１０２側のエアギャップ部２０６とアウターロータ１０３側のエアギャップ部２０５とを貫通してステータティース２０１内に設けた油抜き穴２０７を通過する油でも抑えることができる。その結果、複軸多層モータにおいて、冷却性能の向上が可能となり、更なる出力向上が可能となる。

油抜き穴２０７を設ける位置については特に限定しないが、図４に示すように、ステータティース２０１内の全ての箇所に油抜き穴２０７を設けることが好ましい。また、油抜き穴２０７は、図４に示すように、隣り合う穴が軸方向で等間隔に設けられ、且つ、ステータティース２０１の軸方向の端部（図３では左側の端部）から直近の穴までの距離が、他の穴と穴とのピッチの半分の位置に設けられことが好ましい。このように構成することで、軸方向で均等に冷却油路が存在する事になり、ステータティースの冷却性能のバラツキを低減することができる。

また、ステータティース２０１のティース幅は、中央部に配置された油抜き穴２０７によって磁束通過面積が減少し、周辺の磁束密度が増加した場合にも磁束飽和しないティース幅とすることが好ましい。ステータ１０１に設けられた油抜き穴２０７の断面を示す図４において、ティース幅Ａに対する油抜き穴２０７の幅Ｂの割合が、ステータティース２０１を半径方向に通過する磁束密度の増加率に相当するが、増加した状態での磁束密度がステータティース２０１を構成する積層電磁鋼板の飽和磁束密度以下になるように油抜き穴２０７の幅を設定することで、油抜き穴２０７を設けたことによる磁束減少が発生せず、出力低下は伴わない。

なお、図３及び図４に示した例では、本発明のステータ冷却構造に関係のある部材のみに符号を付したが、複軸多層モータを構成する他の部材については、符号が付して無くても図２に示す例と基本的に同じである。また、本発明は上述した例に限定されるものでなく、例えば、油抜き穴２０７を設ける位置や数は、これらの例に限定されるものでないことは明らかである。

次に、本発明のステータ冷却構造の第２発明について説明する。図５は本発明の第２発明に係るステータ冷却構造の一例を説明するための図である。図５に示す本発明の第２発明において、本発明の第２発明に係るステータ冷却構造が適用される複軸多層モータは、コイル３０２が施され円状に配置されたステータコア３０１からなるステータ３１１と、ステータ３１１を挟んで同心円状に配置されたインナーロータ３０３とアウターロータ３０４とから構成されている。

本発明の第２発明に係るステータ冷却構造の特徴は、ステータコア３０１とコイル３０２との間に隙間３０８を設け、この隙間３０８を介して、ステータ３１１の内側から外側に、すなわち、インナエアギャップ３０５からアウターエアギャップ３０６に、冷却液を導くよう構成した点である。本例では、インナーロータ３０３とステータ３１１との間のインナーギャップ３０５へと供給された冷却液は、インナーロータ３０３及びアウターロータ３０４の遠心力やステータ３１１の内外周の圧力差などによって、ステータコア３０１とコイル３０２の隙間３０８を通り、発熱体の熱を奪いながらアウターエンドギャップ３０６へと導かれる。なお、３０９は固定に使用するボルトである。

図６（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の第２発明における冷却通路の第１実施例を説明するための図である。ここで、図６（ａ）はステータコア３０１のティース端部から見た図を、図６（ｂ）はステータコア３０１のティース周方向（コア円周方向）の断面図を、図６（ｃ）はステータコア３０１のティース側面から見た図を、それぞれ示している。図６（ａ）〜（ｃ）に示す冷却通路の第１実施例では、ステータコア３０１の側面とコイル３０２との間に隙間３０８を作り、それを冷却通路として利用している。すなわち、ステータコア３０１の積層方向端部にステータコア３０１のコア円周方向幅３０１Ｗよりも広い絶縁部材の枕木３０７を配置し、その上からコイル３０２を巻装することにより、ステータコア３０１の側面部に冷却液を導く隙間３０８を形成している。

図７（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の第２発明における冷却通路の第２実施例を説明するための図である。ここで、図７（ａ）はステータコア３０１のティース端部から見た図を、図７（ｂ）はステータコア３０１のティース周方向（コア円周方向）の断面図を、図７（ｃ）はステータコア３０１のティース側面から見た図を、それぞれ示している。図７（ａ）〜（ｃ）に示す冷却通路の第２実施例では、ステータコア３０１のコア積層方向端部とコア軸方向側面とに配置した絶縁部材３０７（端部の絶縁部材３０７ａ、側面の絶縁部材３０７ｂ）のうち、コア軸方向側面に配置した絶縁部材３０７ｂとステータコア３０１のコア側面との間に隙間３０８を作り、それを冷却通路として利用している。この時、コア軸方向側面の絶縁部材３０７ｂに凹凸を設ける事により、熱伝達効率が良い乱流を発生させる事ができる。

図８（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の第２発明における冷却通路の第３実施例を説明するための図である。ここで、図８（ａ）はステータコア３０１のティース端部から見た図を、図８（ｂ）はステータコア３０１のティース周方向（コア円周方向）の断面図を、図８（ｃ）はステータコア３０１のティース側面から見た図を、それぞれ示している。図８（ａ）〜（ｃ）に示す冷却通路の第３実施例では、周方向（コア円周方向）の幅の異なるコア（ここでは幅の大きいコア３０１−１と幅の小さいコア３０１−２）を積層してステータコア３０１を構成することにより、ステータコア３０１の側面部に冷却液を導く隙間３０８を形成している。こうする事により、新たな形状の部品を生じさせる事無く、それぞれのコア（コア３０１−１またはコア３０１−２）の積層枚数を変更することによって冷却通路の形状を最適化できるので、コストも低減できる。

上述した実施例においては、コア形状がＴ字型の時でも冷却通路を確保できるように、コイル３０２のステータコア３０１に対する相対的な半径方向の位置を規制する機構を備えることが好ましい。例えば、図９に示すように、ステータコア３０１とコイル３０２との間に部分的にスペーサ３１２を配置し、コイル３０２のステータコア３０１に対する矢印方向の位置を固定することが好ましい。

以下、上述したステータコア３０１をステータとして組み立てるための具体的な実施形態を説明する。

図１０はくし型フレームを用いたかしめによるステータコア固定構造の一例を説明するための図である。図１０に示す例において、くし型のステータのフレーム４０１は、ステータ軸方向端部で円状に繋がった部分と、その円状の部分の内周と外周とから軸方向に伸びる板状の部分（内周の板状部４０２と外周の板状部４０３）と、が一体物として形成されている。このフレーム４０１には、搭載すべき分割ステータコア３０１の数と同数のスロットが設けてある。各スロットにステータコア３０１を配置し、スロットを形成するステータ軸方向に伸びる板状部４０２及び４０３をステータの内外周から押さえてかしめることにより、分割ステータコア３０１とフレーム４０１とを固定してステータを形成する。この際、フレーム４０１の板状部４０２及び４０３のそれぞれに、ステータの内側から外側へと通じる隙間ができるよう逃げ部４０４及び４０５を形成する。冷却液を、内側の板状部４０２に設けた逃げ部４０４、ステータコア３０１の隙間３０８、外側の板状部４０３に設けた逃げ部４０５の順に流すことにより、ステータの内側から外側への冷却通路を形成できる。

図１１はくし型フレームを用いた弾性力によるステータコア固定構造の一例を説明するための図である。図１１に示す例において、くし型のステータのフレーム５０１は、ステータ軸方向端部で円状に繋がった部分と、その円状の部分の円周から軸方向に伸びるテーパー角を持った柱状部５０２と、が一体物として形成されている。また、ステータコア３０１の内周側端部の形状を、隣り合う板状部５０２の間にテーパー角によって形成される空間に係合する形状としている。このフレーム５０１には、搭載すべき分割ステータコア３０１の数と同数のスロットが設けてある。各スロットにステータコア３０１を押し込むようにして配置すると、板状部５０２の弾性力とテーパー角とによって、ステータコア３０１を外側へと押し出そうとする力が働く。外側へと広がろうとするところをステータ外周からリング状部材５０３で押さえることにより、ステータを形成する部材の弾性力をもってステータコア３０１を固定しステータを形成する。この際、フレーム５０１の内周の板状部５０２に、ステータの内側から外側へと繋がる隙間５０４を形成する。冷却液を、内側の板状部５０２に設けた隙間５０４、ステータコア３０１の隙間３０８、の順に流すことにより、ステータの内側から外側への冷却通路を形成することができる。

図１２に図１１で用いるフレーム５０１の一例を示す簡略図である。図１２に示す例において、図１１に示す部材と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図１２に示す例において、５０５はフレーム５０１を構成するステータ軸方向内端部で円状に繋がった円状連結部である。

本発明のステータ冷却構造は、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が配置される複軸多層モータであって、ステータ、特に、ステータを構成するステータコアとコイルとを冷却する必要がある複軸多層モータに好適に用いることができる。

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。ラビニョオ型遊星歯車列と組み合わされて車両用ハイブリッド変速機を構成する、本発明のステータ冷却構造を備える複軸多層モータを示す縦断側面図である。本発明の第１発明に係る複軸多層モータのステータ冷却構造の一例を説明するための縦断側面図である。図３に示す複軸多層モータのステータ冷却構造の縦断正面図である。本発明の第２発明に係るステータ冷却構造の一例を説明するための図である。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の第２発明における冷却通路の第１実施例を説明するための図である。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の第２発明における冷却通路の第２実施例を説明するための図である。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の第２発明における冷却通路の第３実施例を説明するための図である。本発明の第２発明に係るステータ冷却構造におけるコイルの位置規制を説明するための図である。くし型フレームを用いたかしめによるステータコア固定構造の一例を説明するための図である。くし型フレームを用いた弾性力によるステータコア固定構造の一例を説明するための図である。図１１で用いるフレームの一例を示す簡略図である。

符号の説明

１０１ステータ
１０２インナーロータ
１０３アウターロータ
２０１ステータティース
２０２コイル
２０４ボルト
２０５アウターロータ側のエアギャップ部
２０６インナーロータ側のエアギャップ部
２０７油抜き穴
２０８インナーロータ冷却油路
２０９シールリング部
２１０、２１１空隙部
２１２、２１３貫通孔
３０１ステータコア
３０２コイル
３０３インナーロータ
３０４アウターロータ
３０５インナーエアギャップ
３０６アウターエアギャップ
３０７、３０７ａ、３０７ｂ枕木
３０８、５０４隙間
３０９ボルト
３１１ステータ
３１２スペーサ
４０１、５０１フレーム
４０２、４０２、５０２板状部
４０４、４０５逃げ部
５０３リング状部材
５０５円状連結部

Claims

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、ロータとステータとのエアギャップ部が油室で構成されてなる複軸多層モータのステータ冷却構造において、ステータティースに、インナーロータ側のエアギャップ部とアウターロータ側のエアギャップ部とを貫通する油抜き穴を設け、コイルが巻かれたステータティースを内外から冷却できるよう構成するとともに、ステータティースに設けた油抜き穴は、隣り合う穴が軸方向で等間隔に設けられ、且つ、ステータティースの端部から穴までの距離が、穴と穴とのピッチの半分の位置に設けられ、さらに、ステータティースが、その中央部に配置された前記油抜き穴によって磁束通過面積が減少し、周辺の磁束密度が増加した場合にも、磁束飽和しないティース幅を有するよう構成したことを特徴とするステータ冷却構造。
コイルが施され円状に配置されたステータコアからなるステータと、ステータを挟んで同心円状に配置されたインナーロータとアウターロータとから構成されてなる複軸多層モータのステータ冷却構造において、ステータ軸方向端部で円状に繋がった部分と、その円状の部分の内周と外周とから軸方向に伸び、それぞれステータの内側から外側へと通じる隙間ができるような逃げ部を有する板状の部分と、が一体となったくし型フレームを用い、内周および外周の板状部材から構成されるスロットにステータコアを配置し、内周および外周の板以上の部分を内外周から押さえてかしめることにより、ステータコアをくし型フレームに固定したステータであって、ステータコアとコイルとの間に隙間を設け、このステータ内側から外側に連通した隙間に冷却液を導くよう構成したことを特徴とするステータ冷却構造。
コイルが施され円状に配置されたステータコアからなるステータと、ステータを挟んで同心円状に配置されたインナーロータとアウターロータとから構成されてなる複軸多層モータのステータ冷却構造において、ステータ軸方向端部で円状に繋がった部分と、その円状の部分の内周から軸方向に伸びテーパー角を持った、ステータの内側から外側へと繋がる隙間を有する柱状部と、が一体となったくし型フレームを用い、内周の柱状部から構成されるスロットにステータコアを配置し、外周をリング状部材で押さえることにより、ステータコアをくし型フレームに固定したステータであって、ステータコアとコイルとの間に隙間を設け、このステータ内側から外側に連通した隙間に冷却液を導くよう構成したことを特徴とするステータ冷却構造。
ステータとして、ステータコアの積層方向端部にコア円周方向幅よりも広い絶縁部材を配置し、その上からコイルを巻装することにより、コア側面部に冷却液を導く隙間を形成したステータを用いる請求項２または３に記載のステータ冷却構造。
ステータとして、ステータコアの軸方向側面とコア積層方向端部とに配置した絶縁部材のうち、ステータコアの軸方向側面の絶縁部材とステータコアとの間に冷却液を導く隙間を形成したステータを用いる請求項２または３に記載のステータ冷却構造。
ステータとして、コア円周方向幅の異なるコアを積層してステータコアを構成することで、ステータコアとコイルとの間に冷却液を導く隙間を形成したステータを用いる請求項２または３に記載のステータ冷却構造。