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特開2016-226195アキシャルギャップ型回転電機のステータ構造およびその製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2016-226195(P2016-226195A)
(43)【公開日】2016年12月28日
(54)【発明の名称】アキシャルギャップ型回転電機のステータ構造およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
   H02K 3/04 20060101AFI20161205BHJP
   H02K 3/28 20060101ALI20161205BHJP
   H02K 3/50 20060101ALI20161205BHJP
【FI】
   H02K3/04 J
   H02K3/28 S
   H02K3/50 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2015-111631(P2015-111631)
(22)【出願日】2015年6月1日
(71)【出願人】
【識別番号】000003137
【氏名又は名称】マツダ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100067828
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 悦司
(74)【代理人】
【識別番号】100115381
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 昌崇
(74)【代理人】
【識別番号】100176304
【弁理士】
【氏名又は名称】福成 勉
(72)【発明者】
【氏名】岡本 和夫
【テーマコード(参考)】
5H603
5H604
【Fターム(参考)】
5H603AA09
5H603BB07
5H603BB14
5H603BB19
5H603CA01
5H603CA05
5H603CB03
5H603CB04
5H603CB05
5H603CC04
5H603CC17
5H603CD01
5H603CD21
5H603CE02
5H603FA16
5H604AA08
5H604BB13
5H604CC01
5H604CC05
5H604CC11
5H604DA14
5H604DB01
5H604PB03
5H604PC03
5H604QA01
5H604QA05
5H604QA08
(57)【要約】      (修正有)
【課題】コイルの占積率を高めつつ、ステータの径が大きくなるのを抑えて回転電機をコンパクトに構成する。
【解決手段】回転軸と、回転軸と共に回転するロータと、回転軸の軸方向に、ロータに対向して配置されるステータとを備えるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造であって、ステータは、その周方向に並ぶ複数のステータコアと、ステータコアに巻回された平角線からなり、かつ、同相のコイル23を複数有する複数相のコイル23と、同相の互いに隣接するコイル23同士を、ステータの外周に沿って連結する連結部50とを備え、コイル23は、平角線がその厚み方向を軸方向に向けた状態でステータコアに対して軸方向に巻き重ねられることにより形成され、各相の連結部50は、軸方向に偏平な平角線から構成されるとともに、周方向の同じ位置で近接する他の相の連結部50に対して、軸方向に重なり合っている。
【選択図】図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転軸と、当該回転軸と共に回転するロータと、前記回転軸の軸方向に、前記ロータに対向して配置されるステータとを備えるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造であって、
前記ステータは、その周方向に並ぶ複数のステータコアと、当該ステータコアに巻回された平角線からなり、かつ、同相のコイルを複数有する複数相のコイルと、同相の互いに隣接するコイル同士を、前記ステータの外周に沿って連結する連結部とを備え、
前記コイルは、前記平角線がその厚み方向を前記軸方向に向けた状態で前記ステータコアに対して前記軸方向に巻き重ねられることにより形成され、
各相の前記連結部は、前記軸方向に偏平な平角線から構成されるとともに、前記周方向の同じ位置で近接する他の相の連結部に対して、前記軸方向に重なり合っていることを特徴とする、ステータ構造。
【請求項2】
前記連結部は、同相のコイルから各々延出された平角線同士が接続されることにより構成されていることを特徴とする、請求項1に記載のステータ構造。
【請求項3】
異なる相の前記連結部を、前記軸方向に互いに離間させた状態で支持するクリップをさらに備えることを特徴とする、請求項1または2に記載のステータ構造。
【請求項4】
前記アキシャルギャップ型回転電機は、前記周方向に第1相コイル、第2相コイル、および第3相コイルの順で並ぶコイル群を一単位とする複数のコイル群が前記周方向に並ぶことにより構成された三相回転電機であり、
前記連結部は、互いに隣接する同相のコイルを、前記軸方向の一端側と他端側とで前記周方向において交互に連結し、
前記第1相コイル同士を連結する連結部である第1連結部、前記第2相コイル同士を連結する連結部である第2連結部、および前記第3相コイル同士を連結する連結部である第3連結部、の各々における平角線同士の接続点は、前記周方向の異なる位置に設けられるとともに、前記第1連結部における前記接続点および前記第3連結部における前記接続点は、各々、前記周方向の同じ位置で他の相の前記連結部と重なり合わない位置に設けられることを特徴とする、請求項2に記載のステータ構造。
【請求項5】
前記第1連結部、前記第2連結部、および前記第3連結部が前記軸方向に重なり合う前記周方向の所定位置において、前記第2連結部が、前記1連結部と前記第3連結部との間に配置され、
前記第2連結部における前記接続点が、前記所定位置に設けられることを特徴とする、請求項4に記載のステータ構造。
【請求項6】
各相の前記連結部は、前記軸方向における前記コイルの端部を起点として、前記軸方向に波打つ状態で配置されていることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれかに記載のステータ構造。
【請求項7】
一つのステータコアに、互いに独立した複数の平角線から構成された複数の前記コイルが設けられていることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれかに記載のステータ構造。
【請求項8】
請求項5に記載のステータ構造の製造方法であって、
前記第2連結部における平角線同士の接続は、前記第1連結部における平角線同士の接続および前記第3連結部における平角線同士の接続よりも先に行われることを特徴とする、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アキシャルギャップ型回転電機(モータ、発電機、またはモータ兼発電機)のステータ構造およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、エアギャップを介してステータとロータとがロータ軸方向に対向するように配置され、これらステータおよびロータが中空円筒状のハウジング内に収容された構造のアキシャルギャップ型回転電機が公知である。
【0003】
特許文献1には、アキシャルギャップ型モータの一例が開示されている。特許文献1に記載のアキシャルギャップ型モータは、平角線をフラットワイズ巻きすることにより構成されたコイル(以下、「フラットワイズ巻コイル」と称する)を有するステータを備えている。
【0004】
このフラットワイズ巻コイルは、各相(U相、V相、W相)毎に複数個設けられており、同相のフラットワイズ巻線コイルが、平角線とは別の電気接続線を介して互いに接続されている。
【0005】
特許文献1に記載のモータは、フラットワイズ巻線コイルを備えているため、コイルの占積率を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平7−67307号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献1の図5に示されるように、U相の電気接続線、V相の電気接続線、およびW相の電気接続線は、ステータの径方向に重なり合うように配置されているため、ステータの径が大きくなってしまい、モータが径方向に大型化してしまうという問題があった。
【0008】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、コイルの占積率を高めつつ、ステータの径が大きくなるのを抑えて回転電機をコンパクトに構成することができる、アキシャルギャップ型回転電機のステータ構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の課題を解決するために、本発明は、回転軸と、当該回転軸と共に回転するロータと、前記回転軸の軸方向に、前記ロータに対向して配置されるステータとを備えるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造であって、前記ステータは、その周方向に並ぶ複数のステータコアと、当該ステータコアに巻回された平角線からなり、かつ、同相のコイルを複数有する複数相のコイルと、同相の互いに隣接するコイル同士を、前記ステータの外周に沿って連結する連結部とを備え、前記コイルは、前記平角線がその厚み方向を前記軸方向に向けた状態で前記ステータコアに対して前記軸方向に巻き重ねられることにより形成され、各相の前記連結部は、前記軸方向に偏平な平角線から構成されるとともに、前記周方向の同じ位置で近接する他の相の連結部に対して、前記軸方向に重なり合っていることを特徴とする、ステータ構造を提供する。
【0010】
本発明における「厚み方向を上記軸方向に向けた状態で当該軸方向に巻き重ねられた平角線」は、いわゆる「エッジワイズ巻き」された平角線を意味する。
【0011】
本発明によれば、各相の連結部は、回転軸の軸方向に偏平な平角線から構成されるとともに、ステータの周方向の同じ位置で近接する他の相の連結部に対して上記軸方向に重なり合うので、各相の連結部がステータの径方向に重なり合うのを回避して、アキシャルギャップ型回転電機をコンパクトに構成することができる。さらに、コイルを構成する平角線と同じ平角線で連結部を構成することができるため、平角線とは別の連結線を設ける必要がなく、部品点数および製造工程を削減することができる。また、コイルは、平角線がその厚み方向を上記軸方向に向けた状態で、ステータコアに対して上記軸方向に隙間なく巻き重ねられることにより形成されるので、コイルの占積率を高めることができる。なお、本発明における連結部は、コイルから延出させた平角線で構成する場合と、コイルとは別に設けた平角線で構成する場合の両方を含む。
【0012】
本発明においては、前記連結部は、同相のコイルから各々延出された平角線同士が接続されることにより構成されていることが好ましい。
【0013】
この構成によれば、同相のコイルから各々延出された平角線を接続するだけで連結部を構成できるため、部品点数および製造工程を削減することができる。
【0014】
本発明においては、異なる相の前記連結部を、前記軸方向に互いに離間させた状態で支持するクリップをさらに備えることが好ましい。
【0015】
この構成によれば、クリップにより、異なる相の連結部が互いに接触するのを防止しつつ、異なる相の連結部を支持することができる。
【0016】
本発明においては、前記アキシャルギャップ型回転電機は、前記周方向に第1相コイル、第2相コイル、および第3相コイルの順で並ぶコイル群を一単位とする複数のコイル群が前記周方向に並ぶことにより構成された三相回転電機であり、前記連結部は、互いに隣接する同相のコイルを、前記軸方向の一端側と他端側とで前記周方向において交互に連結し、前記第1相コイル同士を連結する連結部である第1連結部、前記第2相コイル同士を連結する連結部である第2連結部、および前記第3相コイル同士を連結する連結部である第3連結部、の各々における平角線同士の接続点は、前記周方向の異なる位置に設けられるとともに、前記第1連結部における前記接続点および前記第3連結部における前記接続点は、各々、前記周方向の同じ位置で他の相の前記連結部と重なり合わない位置に設けられることが好ましい。
【0017】
この構成によれば、各相の連結部における平角線同士の接続点は、ステータの周方向の異なる位置に設けられ、第1連結部における接続点および第3連結部における接続点は、各々、上記周方向の同じ位置で他の相の連結部と重なり合わない位置に設けられるので、ステータの製造過程において、各相のコイルを所定位置に配置した後にコイル同士の接続作業を行う場合に、第2連結部および第3連結部が第1連結部における平角線同士の接続作業の邪魔になることがなく、また、第1連結部および第2連結部が第3連結部における平角線同士の接続作業の邪魔になることがない。従って、ステータの製造過程において、コイル同士の接続作業を容易に行うことができる。
【0018】
本発明においては、前記第1連結部、前記第2連結部、および前記第3連結部が前記軸方向に重なり合う前記周方向の所定位置において、前記第2連結部が、前記1連結部と前記第3連結部との間に配置され、前記第2連結部における前記接続点が、前記所定位置に設けられることが好ましい。
【0019】
この構成によれば、ステータの製造過程において、第2相の平角線接続を行う際に、第2相の平角線から第1相の平角線および第3相の平角線を上記軸方向に引き離した状態で第2相の平角線接続を行うことにより、その平角線接続を容易に行うことができる。
【0020】
なお、この構成を有するステータを製造する際には、前記第2連結部における平角線同士の接続は、前記第1連結部における平角線同士の接続および前記第3連結部における平角線同士の接続よりも先に行われることが好ましい(ステータの製造方法)。
【0021】
この製造方法によれば、第1相の平角線接続および第2相の平角線接続を行う前に、第2相の平角線から第1相の平角線および第3相の平角線を上記軸方向に引き離しておき、その状態で第2相の平角線接続を行うことにより、その平角線接続を容易に行うことができる。
【0022】
本発明においては、各相の前記連結部は、前記軸方向における前記コイルの端部を起点として、前記軸方向に波打つ状態で配置されていることが好ましい。
【0023】
この構成によれば、各相の連結部が互いに干渉するのを容易に防止することができ、特に、各相の連結部の端部が他の相の連結部と干渉するのを容易に防止することができる。
【0024】
本発明においては、一つのステータコアに、互いに独立した複数の平角線から構成された複数の前記コイルが設けられていることが好ましい。
【0025】
この構成によれば、車両の状態に応じて、コイルに発生する磁界の強さを容易に調節することができる。
【発明の効果】
【0026】
以上説明したように、本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造によれば、コイルの占積率を高めつつ、ステータの径が大きくなるのを抑えて回転電機をコンパクトに構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
図1】本発明の実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の概略を示す斜視図である。
図2図1におけるII−II線断面図である。
図3図2におけるIII部を拡大して示す断面図である。
図4】本発明の実施形態におけるコイルおよび連結部を、ステータの径方向外側から見た図である。
図5】(a)は、本発明の実施形態におけるコイルおよび連結部をステータの軸方向一方側から見た概略図であり、(b)は、本発明の実施形態におけるクリップを示す斜視図であり、(c)は、(b)に示されるクリップに連結部が支持された状態を示す正面図である。
図6】(a)は、一つのステータコアに2つのコイルを設けた場合のそのコイルを示す図であり、(b)は、(a)に示されるコイルを支持するクリップを示す図である。
図7】一つのステータコアに4つのコイルを設けた場合のそのコイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について詳述する。なお、図1では、後述する連結部50の図示を省略している。
【0029】
まず、本実施形態におけるアキシャルギャップ型回転電機の概略構成について説明する。
【0030】
本実施形態におけるアキシャルギャップ型回転電機は、回転軸10と、回転軸10と共に回転するロータ2と、回転軸10の軸方向に、ロータ2に対向して配置されるステータ4と、ロータ2およびステータ4を収容するハウジング6(図2参照)とを備えている。
【0031】
このアキシャルギャップ型回転電機は、三相回転電機であり、図1,4に示されるように、ステータ4は、その周方向にU相コイル23u(本発明の「第1相コイル」に相当)、V相コイル23v(本発明の「第2相コイル」に相当)、およびW相コイル23w(本発明の「第3相コイル」に相当)の順で並ぶコイル群23Gを一単位とする複数のコイル群23Gが周方向Sに並ぶことにより構成されている。
【0032】
すなわち、周方向Sにおいて互いに隣接するU相コイル23u,23uの間に、一つのV相コイル23vおよび一つのW相コイル23wが介在している。同様に、周方向Sにおいて互いに隣接するV相コイル23v,23vの間に、一つのW相コイル23wおよび一つのU相コイル23が介在し、周方向Sにおいて互いに隣接するW相コイル23w,23wの間に、一つのU相コイル23uおよび一つのV相コイル23vが介在している。
【0033】
なお、以下の説明では、図1に示されるように、回転軸10と平行な方向を「軸方向Y」、ステータ4の径方向(回転軸10と直交する方向)を「径方向X」、ステータ4の周方向を「周方向S」と称する。
【0034】
図1に示されるように、ロータ2は、所定間隔を隔てて対向配置される円盤状の一対のロータ本体12A,12Bを備えている。ロータ本体12A,12Bは、各々、バックヨークを兼ねるロータ円盤と、周方向に並ぶ状態でロータ円盤に固定される複数の永久磁石とを有する。ロータ本体12A,12Bは、各々、回転軸10に固定されており、回転軸10は、ベアリング28(図2参照)を介してステータ4に支持されている。この構成により、ロータ2がステータ4に対して回転自在に支持されている。
【0035】
以下の説明では、U相コイル23u、V相コイル23v、およびW相コイル23wを総称する場合に、これらのコイルをコイル23と称する。
【0036】
次に、ステータ4の構造について、詳細に説明する。
【0037】
ステータ4は、ロータ本体12A、12Bの間に配置されている。図1,2に示されるように、ステータ4は、周方向Sに並ぶ複数のステータコア22と、ステータコア22に巻回された平角線からなり、かつ、同相のコイル23を複数有する3相のコイル23と、同相の互いに隣接するコイル23同士を、ステータ4の外周に沿って連結する連結部50と、異なる相の連結部50を軸方向Yに互いに離間させた状態で支持するクリップ51(図5参照)と、軸方向Yの両側からステータコア22を支持する一対の支持部材26(図2,3参照)と、複数のステータコア22の内側に配置されて一対の支持部材26を連結する内筒部材20と、各支持部材26とステータコア22との間に各々介設されるシール部材24とを含む。
【0038】
図2,3に示されるように、ステータコア22は、コア本体40とこれに装着されるボビン44とを備えている。コア本体40は、所定形状にプレスされた複数枚の電磁鋼板41(図1参照)が径方向Xに積層されたブロック状の構造を有する。より具体的には、コア本体40は、図1に示されるように、平面視で、径方向Xの外側から内側に向かって先細りのほぼ台形状に形成されている。
【0039】
コア本体40はボビン44により一体に保持されている。ボビン44は絶縁性を有する樹脂材料により形成されており、例えば、コア本体40を金属部品、ボビン44を樹脂部品とするインサート成型によってステータコア22が成型されている。つまり、ボビン44によってコア本体40を包囲するように、コア本体40とボビン44とが一体成型されている。ボビン44は、図3に示されるように、コイル23が装着される(平角線が巻回される)軸部44aと、軸部44aの両端に設けられたフランジ部44bとを有している。フランジ部44bは、軸部44aにおいてコイル23が装着されている部分から軸方向Yに離間している。
【0040】
図1〜4に示されるように、各コイル23は、平角線がその厚み方向を軸方向Yに向けた状態でステータコア22に対して軸方向Yに隙間なく巻き重ねられることにより形成されている。この巻き重ね方法(巻回方法)は、いわゆる「エッジワイズ巻き」と称されるものである。
【0041】
各コイル23の巻回方向は、コイル群23G毎に同じであり、かつ、隣接するコイル群23G,23G間で互いに逆向きとなっている。図4に示される例では、左側のコイル群23Gにおける巻回方向が、同図の上側から下側に向かって右巻き(時計回り)となっており、右側のコイル群23Gにおける巻回方向が、同図の上側から下側に向かって左巻き(反時計回り)となっている。各コイル23は、軸方向Yにおける一端部(図4の上端部)の位置が同じであり、かつ、軸方向Yにおける他端部(図4の下端部)の位置が同じである。
【0042】
図4,5に示されるように、連結部50は、同相のコイル23から各々延出された平角線同士が接続されることにより構成されている。具体的には、図3,4に示されるように、各相の連結部50は、軸方向Yに偏平な平角線から構成されるとともに、周方向Sの同じ位置で近接する他の相の連結部50に対して、軸方向Yに重なり合っている。
【0043】
すなわち、図4に示されるように、U相の連結部50をU相連結部50u(本発明の「第1連結部」に相当)、V相の連結部50をV相連結部50v(本発明の「第2連結部」に相当)、W相の連結部50をW相連結部50w(本発明の「第3連結部」に相当)と称する場合に、U相連結部50uは、周方向Sの同じ位置で近接するV相連結部50vおよびW相連結部50wに対して、軸方向Yに重なり合っている。V相連結部50vおよびW相連結部50wについても同様である。
【0044】
図4に示されるように、連結部50は、互いに隣接する同相のコイル23を、軸方向Yの一端側(図4における上側)と他端側(図4における下側)とで周方向Sにおいて交互に連結している。すなわち、U相連結部50uは、互いに隣接するU相コイル23u,23uを、軸方向Yの一端側と他端側とで周方向Sにおいて交互に連結している。V相連結部50vおよびW相連結部50wについても同様である。
【0045】
同相のコイル23をこのように連結することにより、周方向Sの同じ位置で重なり合う連結部50の数が、周方向Sの位置によって異なる。具体的には、図4に示されるように、軸方向Yにおけるコイル23の一端側および他端側において、各々、U相連結部50uのみが存在する領域(連結部50が重なり合わない領域)と、U相連結部50uおよびV相連結部50vのみが重なり合う領域(2つの連結部50が重なり合う領域)と、U相連結部50u、V相連結部50v、およびW相連結部50wが重なり合う領域(3つの連結部50が重なり合う領域)とが、周方向Sに沿ってこの順序で並んでおり、この3つの領域を一単位の領域群として、複数の領域群が周方向Sに並んでいる。
【0046】
U相連結部50uにおける平角線同士の接続点Pu、V相連結部50vにおける平角線同士の接続点Pv、およびW相連結部50wにおける平角線同士の接続点Pwは、周方向Sの異なる位置に設けられる。図4に示される例では、軸方向Yにおけるコイル23の一端側および他端側において、接続点Puは、U相コイル23uとV相コイル23vとの間に設けられ、接続点Pvは、W相コイル23uとU相コイル23uとの間に設けられ、接続点Pwは、V相コイル23vとW相コイル23wとの間に設けられる。
【0047】
さらに、U相の接続点Puは、周方向Sの同じ位置で他の相の連結部50(V相連結部50vおよびW相連結部50w)と重なり合わない位置に設けられ、W相の接続点Pwは、周方向Sの同じ位置で他の相の連結部50(U相連結部50uおよびV相連結部50v)と重なり合わない位置に設けられる。
【0048】
図4に示されるように、各相の連結部50は、軸方向Yにおけるコイル23の端部を起点として、他の相の連結部50との干渉を避けるように、軸方向Yに波打つ状態で配置されている。図4に示される例では、軸方向Yにおける一端側(図の上側)のU相連結部50uは、全体として下向きに凸(谷)となる状態に配置されている。上記一端側のV相連結部50vは、左側で下向きに凸(谷)、右側で上向きに凸(山)となる状態に配置されている。上記一端側のW相連結部50wは、全体として上向きに凸(山)となる状態に配置されている。そして、V相連結部50vの上向きに凸の部分(山部)およびW相連結部50wの全体が、各コイル23の上記一端側の端部よりも上側に迫り出している。軸方向Yにおける他端側(図の下側)のU相連結部50u、V相連結部50v、およびW相連結部50wは、上記一端側とは逆向きに凸となる波打ち状態に配置されている。
【0049】
V相連結部50vの上記山部およびW相連結部50wが、各コイル23の上記一端側の端部よりも上側に迫り出している。連結部50の上記迫り出した部分は、フランジ部44bとコイル23との間の空間SP1(図4参照)に収容される。この空間SP1は、後述の閉空間SPの一部である。
【0050】
図4に示されるように、U相連結部50u、V相連結部50v、およびW相連結部50wが軸方向Yに重なり合う周方向Sの所定位置(W相コイル23wとU相コイル23uとの間の領域)において、V相連結部50vは、U相連結部50uとW相連結部50wとの間に配置される。そして、V相の接続点Pvは、上記所定位置に設けられている。
【0051】
クリップ51は、図5(b),(c)に示されるように、長方形状の板状部材であって、その幅方向一端側の長辺から当該幅方向に延び、かつ、その長手方向に互いに所定の間隔を隔てて設けられた6つのスリット部52を有している。6つのスリット部52のうちの3つは長手方向の一端側に設けられ、他の3つは長手方向の他端側に設けられている。
【0052】
図5(a)に示されるように、閉空間SP内において、複数のクリップ51が、後述の円筒ハウジング7の内周面に沿って、互いに所定の間隔を隔てて配置される。各クリップ51は、その長手方向が軸方向Yに沿い、かつ、その幅方向が径方向Xに沿うように配置される。各クリップ51は、図5(a)に示す径方向Xの外側にスリット部52が位置する状態で配置されるが、径方向Xの内側にスリット部52が位置する状態で配置されてもよい。
【0053】
また、図5(a)に示されるように、閉空間SP内において、複数の誘導板53が、内筒部材20の外周面に沿って、互いに所定の間隔を隔てて配置される。誘導板53は、長方形状の部材である。誘導板53は、その長手方向が軸方向Yに沿い、かつ、その幅方向が径方向Xに沿うように配置される。クリップ51と誘導板53とは、周方向Sにおいて交互に配置される。図5(a)に示される例では、互いに隣接する2つのクリップ51,51の間に、2つのコイル23が介在している。また、互いに隣接する2つの誘導板53,53の間に、2つのコイル23が介在している。
【0054】
クリップ51の長手方向一端側の3つのスリット部52には、軸方向Yの一端側に配置されるW相連結部50w、V相連結部50v、およびU相連結部50uが挿入され、これにより、3つのスリット部52が各相の連結部50を支持する。クリップ51の長手方向他端側の3つのスリット部52には、軸方向Yの他端側に配置されるW相連結部50w、V相連結部50v、およびU相連結部50uが挿入され、これにより、3つのスリット部52が各相の連結部50を支持する。なお、図5(c)には、便宜上、6本の連結部50を図示しているが、実際には、クリップ51の配置位置に応じて、クリップ51が支持する連結部50の数が異なる。
【0055】
一対の支持部材26は、非磁性材料(オーステナイト系ステンレス、アルミ等)により形成された円盤状の部材である。図2に示されるように、支持部材26は、後述する円筒ハウジング7の内周面(小径部7a以外の内周面)と同等の外径寸法を有しており、その中心には、回転軸10が貫通する軸孔30が形成されている。支持部材26のうち、ロータ本体12A、12Bに対向する側の面には、軸孔30を包囲するように外向きにボス部32が突設されており、このボス部32内にベアリング28が圧入されている。
【0056】
各支持部材26は、円環状に連結されたステータコア22(以下、便宜上「ステータコア連結体」と称す)を軸方向Yの両側から挟み込むように設けられている。より詳しく説明すると、支持部材26は、軸孔30を中心としてその周囲に、コア本体40に対応する形状の複数の窓部34を備えている。他方、ステータコア22のコア本体40には、ボビン44から軸方向Yの外側に突出するティース部40aが設けられており、当該ティース部40aが窓部34に嵌合している。
【0057】
各支持部材26とステータコア連結体との間には、各支持部材26とステータコア連結体との間をシールするシール部材24が挟み込まれている。
【0058】
ステータコア連結体の内側には、内筒部材20が配置されている。内筒部材20は、支持部材26と同様に非磁性材料(オーステナイト系ステンレス、アルミ等)で形成されている。この内筒部材20は、図2に示されるように、一対の支持部材26の間に配置され、ボルトBによりシール部材24を介して各支持部材26に固定されている。
【0059】
ハウジング6は、ステータ4が組み付けられる円筒ハウジング7と、この円筒ハウジング7の軸方向両端を塞ぐ円盤状の一対のエンドカバー(図示略)とを有する。エンドカバーの中心には、図外の軸孔が形成されており、回転軸10が、各軸孔を通じてハウジング6の外部に導出されている。
【0060】
図2,3に示されるように、円筒ハウジング7の内側であってかつ軸方向Yの中央部には、内径が他の部分よりも小さく設定された小径部7aが形成されており、この小径部7aに、ステータ4が組み付けられている。具体的には、ステータコア連結体(ステータコア22)が小径部7aの内側に配置され、当該ステータコア連結体および小径部7aを軸方向両側から挟み込むように一対の支持部材26が重ね合わされ、この状態で、各支持部材26が各々軸方向Yの両側からボルトBによって前記小径部7aに固定されている。
【0061】
上記のように構成された回転電機において、ハウジング6の内側には、ボビン44、内筒部材20およびハウジング6(小径部7a)によって平面視円環状の閉空間SPが形成されている。そして、円筒ハウジング7のうち、閉空間SPを挟んだ径方向の互いに反対側の位置に冷却液の導入用ポートIPと導出用ポートOPとが設けられ、閉空間SPに対してオイル等の冷却液が供給されるようになっている。閉空間SP内に、クリップ51および誘導板53を設けることにより、冷却液が円環状の閉空間SP内で蛇行しながら周方向Sに流動し、これにより、コイル23が効率よく冷却される。
【0062】
次に、ステータ4の製造方法を説明する。
【0063】
まず、ステータコア22に平角線を巻回することにより、各相のコイル23を製造する。次いで、内筒部材20を準備して、内筒部材20を中心にして各相のコイル23を図1,4に示す並び順で円環状に配置して、互いに隣接する各コイル23のフランジ部44b同士を連結することにより、ステータコア連結体を構成する。
【0064】
次いで、ステータコア連結体を軸方向Yの片方のシール部材24および支持部材26に重ね合わせて、支持部材26の窓部34にステータコア連結体を嵌め込む。
【0065】
次いで、図4に示されるように、互いに隣接する同相のコイル23から延出した平角線同士を接続(例えば溶接)することにより、U相連結部50u、V相連結部50v、およびW相連結部50wを形成する。この接続作業においては、各相のコイル23からステータ連結体の外周に沿って平角線が延出されている状態で、まず、V相の平角線の接続作業を行い、次に、U相の平角線作業およびW相の平角線の接続作業を行う。より具体的には、各相のコイル23から延出された平角線同士が干渉しないように、各相の平角線を軸方向Yに波打った状態で配置する(図4参照)。そして、互いに隣接するU相コイル23uとW相コイル23wの間で、V相の平角線からU相の平角線およびW相の平角線を軸方向Yに引き離し、この状態でV相の平角線の接続作業を行う(図4の接続点Pv参照)。次に、互いに隣接するU相コイル23uとV相コイル23vの間で、U相の平角線の接続作業を行い(図4の接続点Pu参照)、さらに、互いに隣接するV相コイル23vとW相コイル23wの間で、W相の平角線の接続作業を行う(図4の接続点Pw参照)。
【0066】
次いで、各相の連結部50をクリップ51のスリット部52に挿入することにより、クリップ51に各相の連結部50を支持させる。
【0067】
次いで、片方の支持部材26に嵌め込まれたステータコア連結体を、円筒ハウジング7の内周面に沿わせながら取付位置にセットして、円筒ハウジング7に支持部材26をボルトBで連結する。
【0068】
次いで、他方のシール部材24および支持部材26を円筒ハウジング7の内周面に沿わせながら窓部34をステータコア連結体に嵌め込んで取付位置にセットして、円筒ハウジング7に支持部材26をボルトBで連結する。
【0069】
これにより、ステータ4が製造される。
【0070】
本実施形態に係るステータ4によれば、各相の連結部50は、軸方向Yに偏平な平角線から構成されるとともに、周方向Sの同じ位置で近接する他の相の連結部50に対して軸方向Yに重なり合うので、各相の連結部50が径方向Xに重なり合うのを回避して、アキシャルギャップ型回転電機をコンパクトに構成することができる。さらに、コイル23を構成する平角線と同じ平角線で連結部50を構成することができるため、平角線とは別の連結線を設ける必要がなく、部品点数および製造工程を削減することができる。また、コイル23は、平角線がその厚み方向を軸方向Yに向けた状態で、ステータコア22に対して軸方向Yに巻き重ねられることにより形成されるので、コイル23の占積率を高めることができる。
【0071】
また、本実施形態によれば、同相のコイル23から各々延出された平角線を接続するだけで連結部50を構成できるため、部品点数および製造工程を削減することができる。
【0072】
また、本実施形態によれば、クリップ51により、異なる相の連結部50が互いに接触するのを防止しつつ、異なる相の連結部50を支持することができる。
【0073】
また、本実施形態によれば、平角線同士の接続点Pu,Pv,Pwは、周方向Sの異なる位置に設けられ、接続点Puおよび接続点Pwは、各々、周方向Sの同じ位置で他の相の連結部50と重なり合わない位置に設けられるので、ステータ4の製造過程において、各相のコイル23を所定位置に配置した後にコイル23同士の接続作業を行う場合に、V相連結部50vおよびW相連結部50wがU相の平角線同士の接続作業の邪魔になることがなく、また、U相連結部50uおよびV相連結部50vがW相の平角線同士の接続作業の邪魔になることがない。従って、ステータ4の製造過程において、コイル23同士の接続作業を容易に行うことができる。
【0074】
また、本実施形態によれば、U相連結部50u、V相連結部50v、およびW相連結部50wが軸方向Yに重なり合う周方向Sの上記所定位置において、V相連結部50vが、U相連結部50uとW相連結部50wとの間に配置され、V相の接続点Pvが、上記所定位置に設けられているため、ステータ4の製造過程において、V相の平角線接続を行う際に、V相の平角線からU相の平角線およびW相の平角線を軸方向Yに引き離した状態でV相の平角線接続を行うことにより、その平角線接続を容易に行うことができる。また、V相の平角線同士の接続を、U相における平角線同士の接続およびW相の平角線同士の接続よりも先に行えば、ステータ4の製造過程において、V相の平角線からU相の平角線およびW相の平角線を軸方向Yに引き離し易くなるため、V相の平角線接続をさらに容易に行うことができる。
【0075】
また、本実施形態によれば、各相の連結部50は、軸方向Yにおけるコイル23の端部を起点として、軸方向Yに波打つ状態で配置されているため、各相の連結部50が互いに干渉するのを容易に防止することができ、特に、各相の連結部50の端部が他の相の連結部50と干渉するのを容易に防止することができる。
【0076】
以上、ステータ4の構造について説明したが、このステータ4については、以下のような構成(変形例)を適用することもできる。
【0077】
図1〜5に示される上記実施形態では、一つのステータコア22に、1本の平角線から構成される1つのコイル23が設けられていたが、本変形例では、図6(a)に示されるように、一つのステータコアに、互いに独立した2本の平角線から構成される2つのコイル23,23が、軸方向Yに沿って同一直線上に並んだ状態で設けられている。
【0078】
本変形例では、図6(a)に示されるようなコイル23,23が、各相毎に設けられる。以下の説明では、図6(a)における上側のコイル23を「上側コイル23a」、下側のコイル23を「下側コイル23b」と称する。
【0079】
図6(a)に示される例では、軸方向Yにおける上側コイル23aの一端部(図6(a)における上端部)から平角線h1が延出し、他端部(図6(a)における下端部)から平角線h2が延出している。同様に、軸方向Yにおける下側コイル23bの一端部(図6(a)における上端部)から平角線h3が延出し、他端部(図6(a)における下端部)から平角線h4が延出している。
【0080】
U相の互いに隣接する上側コイル23a,23aの平角線h1,h1を接続することによりU相連結部50u1が構成され、同様に、平角線h2,h2を接続することによりU相連結部50u2が構成され、平角線h3,h3を接続することによりU相連結部50u3が構成され、平角線h4,h4を接続することによりU相連結部50u4が構成される。他の相についても、U相の場合と同様に、V相連結部50v1,50v2,50v3,50v4およびW相連結部50w1,50w2,50w3,50w4が構成される。
【0081】
各相の連結部は、図6(b)に示されるように、12個のスリット部52に挿入されることで支持される。なお、図6(b)には、便宜上、12個の連結部を示しているが、実際には、クリップ510が配置される位置に応じて、クリップ510が支持する連結部の数は異なる。
【0082】
本変形例によれば、車両の状態に応じて、上側コイル23aと下側のコイル23の接続状態を直列接続または並列接続に切り替えることにより、コイルに発生する磁界の強さを容易に調節することができる。
【0083】
なお、図6に示される変形例では、一つのステータコアに、2本の平角線から構成される2つのコイル23a,23bが設けられているが、図7に示されるように、一つのステータコアに、互いに独立した4本の平角線から構成される4つのコイル23a,23b,23c,23dを設けてもよい。この場合も、同相の互いに隣接するコイルから延出される平角線同士が接続される。
【符号の説明】
【0084】
2 ロータ
4 ステータ
10 回転軸
22 ステータコア
23 コイル
23G コイル群
23u U相コイル(第1相コイル)
23v V相コイル(第2相コイル)
23w W相コイル(第3相コイル)
50 連結部
50u U相連結部(第1連結部)
50v V相連結部(第2連結部)
50w W相連結部(第3連結部)
51 クリップ
Pu U相の接続点
Pv V相の接続点
Pw W相の接続点
S ステータの周方向
Y 回転軸の軸方向
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7