(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータの内周および外周の双方にロータを同軸状に配置して成る二重ロータ構造の回転電機において、
前記ステータの組立時に複数のステータピースをステータ軸方向両端にそれぞれ設置されるブラケットに対し締結固定するために隣接ステータピース空間を貫通する各２本の貫通部材を、前記ステータおよび各ロータ間に形成されるエアーギャップのそれぞれに近接するよう配置し、
前記貫通部材の頭部を前記各ロータの組立時の挿入方向入口側に配置するとともに前記貫通部材のネジ部を前記各ロータの組立時の挿入方向奥側に配置し、該ネジ部に締め上げ部を締め上げて、前記複数のステータピースをステータ軸方向両端にそれぞれ設置されるブラケットに対し締結固定するようにしたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記貫通部材はステータ支持ボルトであり、前記締め上げ部はナットであることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
前記貫通部材の頭部形状は、前記エアギャップ側部分を扁平にした片側扁平形状であることを特徴とする請求項１または２記載の回転電機。
【請求項４】
前記貫通部材の頭部形状は、前記エアギャップ側部分および該エアギャップ側部分と半径方向で対抗する部分の双方を扁平にした両側扁平形状であることを特徴とする請求項１または２記載の回転電機。
【請求項５】
前記各２本の貫通部材の頭部の前記エアギャップ側部分と半径方向で対抗する部分に挟まれる空間内に、冷却流路用スペースおよびコイル用スペースを設けるようにしたことを特徴とする請求項３または４記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステータの内周および外周の双方にロータを同軸状に配置して成る二重ロータ構造の回転電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
二重ロータ構造の回転電機の従来例としては、例えば特開２０００−１４１０３号公報に記載されたものがある。この従来例の回転電機は、ステータの内周および外周の双方にロータを同軸状に配置した二重ロータ構造の回転電機として構成されている。この従来例の回転電機のステータは、隣接ステータピース空間を貫通する各２本のステータ支持ボルトを用いて、円周状に配置された複数のステータピースをステータ軸方向両端にそれぞれ設置されるブラケットに対し締結固定することにより組み立てられており、その組み立てには、ステータ支持ボルトとして通常のボルト、つまり頭部形状が６角形状のボルトまたは頭部形状が円形で６角穴付きのボルトを用いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例の回転電機は、ステータの組立に使用するステータ支持ボルトとして頭部形状が６角形状等の均等半径形状のボルトを用いているため、ステータおよび各ロータ間に形成されるエアーギャップにステータ支持ボルトの頭部を可能な限り接近させようとしても、頭部の６角形が回転し得るスペースおよびボルト締結工具挿入用スペースを確保する必要があるため、限界（すなわち、ステータ支持ボルトの軸部の直近）まで接近させることができない。その結果、隣接ステータピース空間において各２本のステータ支持ボルトに挟まれるスペースを冷却流路用スペースおよびコイル用スペースとして利用する構成とした場合には、冷却流路用スペースおよびコイル用スペースが減少してしまい、スペース利用効率が悪くなる。
【０００４】
本発明は、隣接ステータピース空間内に十分な冷却流路用スペースおよびコイル用スペースを確保して、スペース利用効率を向上させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の第１発明は、ステータの内周および外周の双方にロータを同軸状に配置して成る二重ロータ構造の回転電機において、前記ステータの組立時に複数のステータピースをステータ軸方向両端にそれぞれ設置されるブラケットに対し締結固定するために隣接ステータピース空間を貫通する各２本の貫通部材を、前記ステータおよび各ロータ間に形成されるエアーギャップのそれぞれに近接するよう配置し、前記貫通部材の頭部を前記各ロータの組立時の挿入方向入口側に配置するとともに前記貫通部材のネジ部を前記各ロータの組立時の挿入方向奥側に配置し、該ネジ部に締め上げ部を締め上げて、前記複数のステータピースをステータ軸方向両端にそれぞれ設置されるブラケットに対し締結固定するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の第２発明は、前記貫通部材はステータ支持ボルトであり、前記締め上げ部はナットであることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の第３発明は、前記貫通部材の頭部形状は、前記エアギャップ側部分を扁平にした片側扁平形状であることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の第４発明は、前記貫通部材の頭部形状は、前記エアギャップ側部分および該エアギャップ側部分と半径方向で対抗する部分の双方を扁平にした両側扁平形状であることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の第５発明は、前記各２本の貫通部材の頭部の前記エアギャップ側部分と半径方向で対抗する部分に挟まれる空間内に、冷却流路用スペースおよびコイル用スペースを設けるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の効果】
第１発明によれば、貫通部材の頭部を締結に使用しない構成であるので、貫通部材として頭部形状が６角形状のボルトを用いた場合であっても、頭部の６角形が回転するスペースやボルト締結工具挿入用スペースが不要になり、貫通部材の頭部を、ステータおよび各ロータ間に形成されるエアーギャップに、上記各スペース分だけ余計に接近させることが可能になるため、隣接ステータピース空間内に拡張された冷却流路用スペースおよびコイル用スペースを確保することができ、スペース利用効率が向上する。
【００１１】
第２発明によれば、前記貫通部材はステータ支持ボルトであり、前記締め上げ部はナットであるため、ステータ支持ボルトの頭部を締結に使用しない構成であるので、ステータ支持ボルトとして頭部形状が６角形状のボルトを用いた場合であっても、頭部の６角形が回転するスペースやボルト締結工具挿入用スペースが不要になり、ステータ支持ボルトの頭部を、ステータおよび各ロータ間に形成されるエアーギャップに、上記各スペース分だけ余計に接近させることが可能になるため、隣接ステータピース空間内に拡張された冷却流路用スペースおよびコイル用スペースを確保することができ、スペース利用効率が向上する。
【００１２】
第３発明によれば、前記貫通部材の頭部形状は、前記エアギャップ側部分を扁平にした片側扁平形状であるので、第１に、頭部形状が６角形状の通常のボルトを使用する場合と比較すると、「６角形状の頭部に接する円の半径Ｒ−片側扁平形状のエアギャップ側部分のボルト中心からの最短距離ｒ」だけ貫通部材をエアギャップ側に寄せることが可能になるので、隣接ステータピース空間内で冷却流路用スペースおよびコイル用スペースに使用し得るスペースを半径方向に２（Ｒ−ｒ）だけ拡張することができ、第２に、頭部形状が６角形状のボルトの頭部に接する円の半径を上記最短距離ｒとした場合（通常よりも小径の６角形状ボルトを使用する場合）と比較すると、より広いボルト座面積が確保できるので、貫通部材の締結力を増大させることができ、回転電機の剛性が向上する。
【００１３】
第４発明によれば、前記貫通部材の頭部形状は、前記エアギャップ側部分および該エアギャップ側部分と半径方向で対抗する部分の双方を扁平にした両側扁平形状であるので、第１に、頭部形状が６角形状の通常のボルトを使用する場合と比較すると、エアギャップ側扁平部分により（Ｒ−ｒ）だけ貫通部材をエアギャップ側に寄せることが可能になるとともにエアギャップ側部分と半径方向で対抗する扁平部分により半径方向に（Ｒ−ｒ）だけ冷却流路用スペース等に使用可能スペースが増加するので、隣接ステータピース空間内で冷却流路用スペースおよびコイル用スペースに使用し得るスペースが半径方向に４（Ｒ−ｒ）だけ拡張し得ることになるため第２発明よりもさらにスペースが増加し、第２に、頭部形状が通常よりも小径の６角形状のボルトの頭部に接する円の半径を上記最短距離ｒとした場合と比較すると、第２発明よりもさらに広いボルト座面積が確保できるので、貫通部材の締結力をさらに増大することが可能になり、回転電機の剛性がさらに向上する。
【００１４】
第５発明によれば、前記各２本の貫通部材の頭部の前記エアギャップ側部分と半径方向で対抗する部分に挟まれる空間内に、冷却流路用スペースおよびコイル用スペースを設けるから、最大限の冷却流路用スペースおよびコイル用スペースを確保することが可能になり、スペース利用効率を著しく向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態の回転電機の構成を示す軸方向断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。本実施形態の回転電機は、図１および図２に示すように、ステータ１の内周および外周の双方にそれぞれインナーロータ２およびアウターロータ３を同軸状に配置して成る二重ロータ構造（すなわち、ステータ１をも考慮すると三重構造）の複合電流多層モータとして構成されており、前記三重構造はハウジング４内に収納されている。
【００１６】
上記収納に際しては、ハウジング４の一端側にボルト５で取着してベアリングホルダ６を固設し、これに一体結合したブラケット７と、ハウジング４の他端側に配したブラケット８との間に挟んでアウター側のステータ支持ボルト９およびインナー側のステータ支持ボルト１０によりステータ１を固定する。
インナーロータ２の内周には中空のインナーロータ軸１１を結着し、この軸１１をベアリングホルダ６に貫通させてハウジング４の上記一端側から突出させるとともにベアリングホルダ６内のベアリング１２により回転自在に支持する。
【００１７】
中空のインナーロータ軸１１内にはアウターロータ軸１３を回転自在に貫通させ、このアウターロータ軸１３の反対側をベアリング１４によりハウジング４に対し回転自在に支持するとともにアウターロータ軸１３上にベアリング１５を介してインナーロータ２を回転自在に支持する。
アウターロータ３の両端にはそれぞれ、エンドプレート１６，１７を回転係合させて設け、エンドプレート１６は、その内周をベアリング１８によりハウジング４に対し回転自在に支持してアウターロータ３の支承に供し、エンドプレート１７は、その内周をベアリング１８によりハウジング４に対し回転自在に支持してアウターロータ３の支承に供するとともにアウターロータ軸１３にセレーション嵌合する。
【００１８】
ステータ１は、例えば電磁鋼板をプレス成形して造ったＴ字状のステータ鋼板を軸線方向に積層してステータピースとなし、個々のステータピースに図示しないコイルを巻線し、これら巻線済のステータピースを円周方向等間隔に配列してステータコアとなし、ステータコアを全体的に樹脂でモールドすることにより一体化して構成する。
【００１９】
次に、本実施形態の回転電機における特徴部分であるステータ支持ボルト９，１０を含む部分について図面に基づき詳細に説明する。本実施形態の回転電機においては、アウターロータ挿入方向およびインナーロータ挿入方向を図１の矢印Ｂ，Ｃ方向とし、ステータ支持ボルト９，１０の頭部９ａ，１０ａを各ロータの組立時の挿入方向入口側に配置するとともに、ステータ支持ボルト９，１０のネジ部９ｂ，１０ｂを前記各ロータの組立時の挿入方向奥側に配置し、該ネジ部にナット２０を螺合させるように構成する。
【００２０】
また、図２に示すように、ステータ１の組立時に複数のステータピースをステータ軸方向両端にそれぞれ設置されるブラケット７，８に対し締結固定するために隣接ステータピース空間を貫通する各２本のステータ支持ボルト９，１０を、ステータ１およびインナーロータ２間に形成されるエアーギャップ２１ならびにステータ１およびアウターロータ３間に形成されるエアーギャップ２２のそれぞれに近接するよう配置する。
【００２１】
そして、前記各２本のステータ支持ボルト９，１０の頭部９ａ，１０ａの形状を、エアギャップ２１，２２側部分および該エアギャップ側部分と半径方向で対抗する部分の双方を扁平にした両側扁平形状とする。このような両側扁平形状としては、図２に示す長円形状は勿論、楕円形状、長方形形状や他の両側扁平形状を用いることができる。なお、ステータ１およびステータ支持ボルト９，１０の頭部９ａ，１０ａの間を絶縁するため、両者の間に図１および図２に示すように絶縁用積層板２３を挿入する。
【００２２】
さらに、図２に示すように、前記各２本のステータ支持ボルト９，１０の頭部９ａ，１０ａのエアギャップ側部分と半径方向で対抗する部分に挟まれる空間内に、冷却流路（ウォータジャケット；以下、ＷＪと呼ぶ）用スペース２４およびコイル用スペース２５を設ける。なお、ＷＪ用スペース２４には、図１に示すように、樹脂成型時にＷＪ用スペース２４を形成するために挿入する金型を引き抜くための抜き勾配２６を形成するものとする。
【００２３】
ところで、本実施形態の回転電機は、上記従来例（特開２０００−１４１０３号公報）の回転電機に対し、ステータ支持部分の構成を変更するとともにステータ支持ボルトの頭部形状を変更したため、スペース利用効率向上等の種々の効果が得られる。以下に、それらの効果を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
まず、比較のため、上記従来例の回転電機における隣接ステータピース空間内でのステータ支持ボルトの占有スペースについて説明する。この従来例の回転電機は、ステータ支持ボルトの頭部がステータの締結に関与する構成となっているため、図３（ｅ）に示すような６角形状のボルト頭部に接する円の半径をＲとすると、半径方向におけるエアーギャップからボルト軸線中心Ｏまでの距離は、Ｒ以上とする必要があり、実際には、ボルト締結工具挿入用スペースをαとすると、（Ｒ＋α）以上とする必要がある。
【００２５】
一方、本実施形態の回転電機は、アウターロータ挿入方向およびインナーロータ挿入方向を図１の矢印Ｂ，Ｃ方向とし、前記各ロータの組立時の挿入方向奥側に配置されるステータ支持ボルト９，１０のネジ部９ｂ，１０ｂにナット２０を螺合させるように構成することにより、図３（ａ）に示すステータ支持ボルト９，１０の長穴形状の頭部９ａ，１０ａが締結に関与しないようにしたから、図２に示すような状態、つまりエアーギャップ２１，２２に頭部９ａ，１０ａの扁平部分が最も接近する状態とすることができる。
【００２６】
この状態においては、半径方向において、エアーギャップ２１，２２からボルト軸線中心Ｏまでの最短距離を、Ｒよりも十分小さい寸法であるｒ程度とすることができる。このｒは、例えばステータ支持ボルト９，１０の軸部９ｃ，１０ｃの半径よりも若干大きい寸法とすることができるので、その場合、ステータ支持ボルト９，１０のそれぞれを（Ｒ−ｒ）だけエアギャップ２１，２２側に寄せることが可能になる。これと同時に、ステータ支持ボルト９，１０の長穴形状の頭部９ａ，１０ａがＷＪ用スペース２４およびコイル用スペース２５側にも扁平部分を有しているため、半径方向における上記両スペースの端部からボルト軸線中心Ｏまでの最短距離を上記ｒとすることができ、これによって、ＷＪ用スペース２４およびコイル用スペース２５として使用可能な空間が各ステータ支持ボルトにつき（Ｒ−ｒ）だけ増加する。
【００２７】
本実施形態の回転電機によれば、隣接ステータピース空間内でＷＪ用スペース２４およびコイル用スペース２５に使用し得るスペースを半径方向に４（Ｒ−ｒ）だけ拡張することができるので、そのスペースを有効利用することにより、隣接ステータピース空間内に十分広いＷＪ用スペース２４およびコイル用スペース２５を確保することができる。したがって、スペース利用効率が著しく向上するとともに、巻回数が多い高密度コイルを使用した場合にも冷却性を良好にすることができるので、回転電機のトルクを増大させることができる。
【００２８】
また、上記のように拡張されたスペース内にモールドする樹脂の肉厚を増加させ得るので、回転電機の強度を増大させることができる。さらに、ステータ支持ボルト９，１０の頭部９ａ，１０ａを長穴形状としたため、例えば図３（ｃ）の比較例のような小径６角形状頭部を有するステータ支持ボルトに比べて十分広いボルト座面積を確保することができ、ステータ支持ボルトの締結力をさらに増大させることが可能になるので回転電機の剛性が向上する。したがって、上記のように回転電機トルクを増大させた場合であっても、反力に対して十分な強度を持つことになる。
【００２９】
次に、本発明の第２実施形態の回転電機について説明する。本実施形態の回転電機のステータ支持ボルト９，１０の頭部９ａ，１０ａは、図３（ｂ）に示すように、エアギャップ側部分（図示上側の部分）を扁平にした片側扁平形状に形成する。この片側扁平形状は、図３（ｅ）に示す６角形状頭部を有するステータ支持ボルトの６角形の一辺を削ることにより、削った一辺からボルト軸線中心Ｏまでの距離がｒとなるようにしたものである。なお、本実施形態の変形例として、図３（ｄ）に示すような片側扁平形状としてもよい。この変形例の片側扁平形状は、半径Ｒの円形頭部を有するステータ支持ボルトの円形の一部を削ることにより、削った一辺からボルト軸線中心Ｏまでの距離がｒとなるようにしたものである。
【００３０】
本実施形態の回転電機によれば、ステータ支持ボルト９，１０をそれぞれ（Ｒ−ｒ）だけエアギャップ２１，２２側に寄せることが可能になるので、ＷＪ用スペース２４およびコイル用スペース２５として使用可能な空間を各ステータ支持ボルトにつき（Ｒ−ｒ）、合計２（Ｒ−ｒ）だけ拡張することができる。したがって、隣接ステータピース空間内に図３（ｅ）に示す従来例よりも広いＷＪ用スペース２４およびコイル用スペース２５を確保するととともに、上記従来例よりも広いボルト座面積を確保することができるので、上記従来例よりも回転電機のスペース利用効率および剛性が向上する。
【００３１】
なお、ステータ支持ボルト９，１０は、図３（ｆ）に示すように、リベットを熱して挿入し、他端をカシメによってつぶし、冷やしたものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の回転電機の構成を示す軸方向断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の第１実施形態の回転電機のステータ支持ボルトの頭部形状を示す図であり、（ｂ）は本発明の第２実施形態の回転電機のステータ支持ボルトの頭部形状を示す図であり、（ｃ）は本発明の比較例の回転電機のステータ支持ボルトの頭部形状を示す図であり、（ｄ）は本発明の第２実施形態の変形例の回転電機のステータ支持ボルトの頭部形状を示す図であり、（ｅ）は従来例の回転電機のステータ支持ボルトの頭部形状を示す図であり、（ｆ）は本発明の各実施形態の回転電機のステータ支持ボルトの変形例を示す図である。
【符号の説明】
１  ステータ
２  インナーロータ
３  アウターロータ
４  ハウジング
５  ボルト
６  ベアリングホルダ
７，８  ブラケット
９，１０  ステータ支持ボルト
９ａ，１０ａ  頭部
９ｂ，１０ｂ  ネジ部
９ｃ，１０ｃ  軸部
１１  インナーロータ軸
１２，１４，１５，１８  ベアリング
１３  アウターロータ軸
１６，１７  エンドプレート
２０  ナット
２１，２２  エアーギャップ
２３  絶縁用積層板
２４  冷却流路（ウォータジャケット；ＷＪ）用スペース
２５  コイル用スペース
２６  抜き勾配
【図１】
0003622736.tif 000002
【図２】
0003622736.tif 000003
【図３】
0003622736.tif 000004