(57)【要約】  回転電機は、固定子コア、固定子コイル、及び冷却部を有している。固定子コアは、ヨーク部及び複数のティース部を有しており、回転子の外周を囲っている。各ティース部は、ヨーク部の内周面から回転子の中心軸線に向け径方向の内側に先端部が突出している。固定子コイルは、固定子コアに導線が巻装された複数の相コイル部からなっている。冷却部は、固定子コアとは隔離して設けられており、固定子コイルに接触して固定子コイルを冷却する。
2017135054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子の外周を囲い、ヨーク部、このヨーク部の内周面から前記回転子の中心軸線に向け径方向の内側に先端部が突出した複数のティース部を有する固定子コアと、
この固定子コアに導線が巻装された複数の相コイル部からなる固定子コイルと、
この固定子コイルに接触して前記固定子コイルを冷却するとともに前記固定子コアとは隔離して設けられた冷却部と、を備えた回転電機。
【請求項２】
前記固定子コアと前記冷却部とは、熱絶縁部材を介して隔離された請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記相コイル部と前記固定子コアとの間には断熱部材が挿入されており、前記断熱部材は、前記相コイル部と前記固定子コアとを熱的に離間させている請求項１または請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記冷却部は、前記固定子コアの軸線方向において前記固定子コアの一方の端面に対向して設けられた第１のヒートシンクであり、
前記相コイル部のコイルエンド部は、前記相コイル部のコイルエンド部に設けられた断熱性のコイル固定部材により前記第１のヒートシンクに面接触して固定されている請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
前記相コイル部は、前記導線が前記ティース部に集中巻きによりリング状に形成され、前記コイル固定部材は、相コイル部の内側から前記コイルエンド部を収納した溝部を有している請求項４に記載の回転電機。
【請求項６】
前記相コイル部は、前記導線が複数の前記ティース部を飛び越えて巻回された分布巻きで構成され、
前記コイル固定部材は、前記相コイル部の前記固定子コアの前記軸線方向の内側から前記コイルエンド部を収納した溝部を有している請求項４に記載の回転電機。
【請求項７】
前記固定子コアを囲って設けられた円筒形状のフレームの内周面と、前記固定子コアの外周面との間には、空隙が形成されている請求項４から請求項６までの何れか１項に記載の回転電機。
【請求項８】
前記固定子コアは、その軸方向の両端面が軸方向に挟み込まれることにより前記フレームに対して固定され、前記固定子コアの外周面と前記フレームの内周面とが径方向に接触しない請求項７に記載の回転電機。
【請求項９】
前記フレームの前記第１のヒートシンク側の一端部には、前記第１のヒートシンクを構成要素とするとともに前記フレームの一方の面を閉じる第１のブラケットが設けられ、
この第１のブラケットと反対側の前記フレームの他端部には、前記フレームの他方の面を閉じる第２のブラケットが設けられ、
前記固定子コアは、複数個の固定子コアピースから構成され、
前記固定子コアピースの端面には、前記固定子コアピースが前記第１のブラケットに対して前記固定子コアの径方向に移動可能にする、小判穴が形成されている請求項７または請求項８に記載の回転電機。
【請求項１０】
対向した、前記第１のブラケット及び前記第２のブラケットは、前記固定子コアの径方向の外側に設けられた複数の連結部材の両端部にそれぞれ接続されている請求項９に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記第２のブラケットには、前記固定子コアの前記軸線方向において前記固定子コアの他方の端面に対向して設けられた第２のヒートシンクが設けられている請求項９または請求項１０に記載の回転電機。
【請求項１２】
前記第１のヒートシンクには、冷媒流路が形成されている請求項４から請求項１１までの何れか１項に記載の回転電機。
【請求項１３】
前記導線と前記ティース部との間に断熱性媒体が介在している請求項１から請求項１２までの何れか１項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固定子コアに巻装された固定子コイルを冷却する冷却部を有する回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固定子コイルのコイルエンドをフレームに接触させることで固定子コイルの放熱性を向上させて温度を低減する回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−３５３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の回転電機では、固定子コイルの銅損を低減することはできるが固定子コアの鉄損を低減することができなかった。
このような回転電機においては、固定子コアの鉄損が大きくなる高周波数動作領域において回転電機の運転効率を改善することができないという問題点があった。【０００５】
この発明は、上記問題点を解決することを課題とするものであって、簡単な構成で固定子コイルの銅損を低減できるとともに、固定子コアの鉄損を低減することができる回転電機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る回転電機は、回転子の外周を囲い、ヨーク部、このヨーク部の内周面から前記回転子の中心軸線に向け径方向の内側に先端部が突出した複数のティース部を有する固定子コアと、
この固定子コアに導線が巻装された複数の相コイル部からなる固定子コイルと、
この固定子コイルに接触して前記固定子コイルを冷却するとともに前記固定子コアとは隔離して設けられた冷却部と、を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る回転電機によれば、冷却部は、固定子コイルに接触して固定子コイルを冷却するとともに固定子コアとは隔離して設けられており、簡単な構成で固定子コイルの銅損を低減できるとともに、固定子コアの鉄損をも低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るモータを示す断面図である。
【図２】図１の固定子、フレーム及び負荷側ブラケットを示す斜視図である。
【図３】図１の固定子コイル及びコイル固定部材を示す斜視図である。
【図４】図１のヒートシンクを示す斜視図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿ったコイル固定部材の矢視断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係るモータの反負荷側コイルエンド部周辺の構成を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係るモータの固定子、フレーム及び負荷側ブラケットを示す斜視図である。
【図８】図７の固定子コイル及びコイル固定部材を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係るモータを示す断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係るモータを示す断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態５に係るモータの固定子コアピースを示す斜視図である。
【図１２】この発明の実施の形態６に係るモータの固定子を示す斜視図である。
【図１３】図１２の固定子断熱ケース及び固定子コアを示す分解斜視図である。
【図１４】この発明の実施の形態７に係る回転子を示す斜視図である。
【図１５】図５の相コイル部とティース部との間に断熱部材を挿入した変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の各実施の形態のモータについて図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るモータ１を示す断面図、図２は、図１の固定子３、フレーム４及び負荷側ブラケット４１を示す斜視図、図３は、図１の固定子コイル３５及びコイル固定部材５８を示す斜視図、図４は、図１の冷却部である負荷側ヒートシンク４１１を示す斜視図、図５は、図１のＶ−Ｖ線に沿ったコイル固定部材５８の矢視断面図である。
この回転電機であるモータ１は、１０極１２スロットの集中巻永久磁石モータであって、回転子２と、この回転子２との間に一定の空隙を介して回転子２の外周を囲って設けられた固定子３と、この固定子３の外周を空隙を介して囲い、固定子３を保持、固定する円筒状のフレーム４と、このフレーム４の軸線方向の負荷側に設けられた第１のブラケットである負荷側ブラケット４１と、フレーム４の軸線方向の負荷側とは反対方向に設けられた第２のブラケットである反負荷側ブラケット４２と、負荷側ブラケット４１と固定子３との間に設けられたコイル固定部材５８と、を備えている。
【００１１】
上記回転子２は、負荷側軸受け５１及び反負荷側軸受け５２を介して、それぞれ負荷側ブラケット４１、反負荷側ブラケット４２に回転自在に支持されたシャフト２１と、このシャフト２１に嵌着されたスパイダ９と、このスパイダ９の外周面に設けられた積層鋼板が積層されて構成された回転子コア２３と、を有している。また、図示していないが、回転子コア２３には外周表面付近に周方向に１０個、Ｎ極が交互に内外を向くように配置された永久磁石が埋め込まれている。
固定子３は、円環状の固定子コア３３と、この固定子コア３３に巻装された固定子コイル３５と、を有している。
固定子コア３３は、３ｎ個（整数）の固定子コアピース６３（この実施の形態では１２個）から構成されている。積層鋼板で構成された固定子コアピース６３は、円弧状のヨーク部３１とヨーク部３１の内周面において周方向の中央部から固定子３の中心軸線に向け径方向の内側に先端部が突出した突極部であるティース部３２と、を有している。
固定子コイル３５は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相コイル部３５１をそれぞれ複数有している。
円環状の各相コイル部３５１は、ティース部３２との間で隙間が生じるように導線である平角導体線が集中巻きで巻回されて構成され、内周が固定子コアピース６３のティース部３２の外周よりも大きくなっている。
【００１２】
負荷側ブラケット４１は、図４に示す冷却部であって第１のヒートシンクである負荷側ヒートシンク４１１と、この負荷側ヒートシンク４１１よりも大径で負荷側ヒートシンク４１１の片側側面を覆ったベースブラケット４１２とから構成されている。
負荷側ヒートシンク４１１は、コイル固定面６１側のヒートスプレッタ部４１０と、ベースブラケット４１２側の表面に、周方向に延びた互いに並列の冷媒流路４１３を形成するフィン部４１３１と、この冷媒流路４１３の始端部に形成された冷媒流入口４１４と、冷媒流路４１３の終端部に形成された冷媒流出口４１５と、冷媒流路４１３の内径側及び外径側にそれぞれ周方向に延びて形成された２つのリング溝４１６と、を有する。
負荷側ヒートシンク４１１のベースブラケット４１２と反対側のコイル固定面６１には、フッ素樹脂からなる絶縁コーティングが施されている。
ベースブラケット４１２は、負荷側ヒートシンク４１１側の表面に、周方向に延びた冷媒流路４１９と、この冷媒流路４１９の始端部に形成された冷媒流入ポート４１７と、冷媒流路４１９の終端部に形成された冷媒流出ポート４１８と、を有する。
負荷側ヒートシンク４１１とベースブラケット４１２とは、負荷側ヒートシンク４１１の内径側及び外径側にそれぞれ形成された一対のリング溝４１６のそれぞれに２つのＯリング（図示せず）を配置した状態でボルト（図示せず）を用いて軸線方向に締結することで一体化されている。
なお、負荷側ヒートシンク４１１は、アルミ等の良熱伝導性部材で製造されることが望ましい。
【００１３】
コイル固定部材５８は、図３に示すように、各相コイル部３５１のコイルエンド部に対応して負荷側ブラケット４１側の各相コイル部３５１の渡り部３５１ａを収納する溝部５８１を有している。このコイル固定部材５８は、ボルト（図示せず）により負荷側ヒートシンク４１１に固定されている。
なお、溝部５８１の軸線方向の深さは、渡り部３５１ａの軸線方向の長さと略等しい。また、溝部５８１の径方向の長さは、渡り部３５１ａの径方向の長さと略等しい。
即ち、溝部５８１の深さ寸法が断面矩形状の平角導体線の短手方向の寸法と略同じであり、また溝部５８１の径方向の長さ寸法が平角導体線の長手方向の寸法と略同じである。
各コイル固定部材５８は、図５から分かるように、その幅Ｗが相コイル部３５１の内周の幅と略等しく製造され、各相コイル部３５１を周方向に沿って位置決め固定されている。各コイル固定部材５８は、相コイル部３５１の曲げ部３５１ｂとの接触を避けるため、周方向の両側であってヒートシンク４１１側に曲げ部３５１ｂの曲げ半径よりも大きな切欠き部５８２が形成されている。
なお、各コイル固定部材５８は、断熱性の部材で製作されるが、導電性部材の表面を断熱性処理して製作してもよい。
【００１４】
固定子コア３３の各固定子コアピース６３は、それぞれティース部３２の付け根部分であって負荷側および反負荷側にそれぞれ円形の負荷側ピン穴１０５及び反負荷側ピン穴１１０を有する。
固定子コア３３は、各固定子コアピース６３が円環状の固定子ベース６５を介して負荷側ヒートシンク４１１の反負荷側の表面に配置され、またそれぞれのティース部３２に各相コイル部３５１が挿入されて、円環状に構成される。
円環状の固定子ベース６５は、例えばポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、またはフッ素樹脂等の熱伝導率の低いプラスチックで構成されている。また、固定子ベース６５は、固定子コア３３との接触側面に１２個の固定子ベースピン部１１５を有し、この固定子ベースピン部１１５に負荷側ピン穴１０５を嵌合することで各固定子コアピース６３の負荷側が位置決めされる。
固定子ベース６５は、耐熱性の高い材料で構成されるのが望ましい。また、上記例ではプラスチックを挙げたが、断熱性の無機材料、グラスウール、または真空断熱材等で構成されてもよい。
【００１５】
また、フレーム４の反負荷側の内周面には、周方向に等分間隔で１２個のＬ字形状の固定子押さえ部６６が設けられている。この固定子押さえ部６６は、フレーム４が負荷側ブラケット４１に固定される際に、各固定子押さえ部６６が固定子コアピース６３の各反負荷側ピン穴１１０に挿入される。この結果、固定子コアピース６３は、軸線方向において、各固定子押さえ部６６の弾性力により負荷側ブラケット４１側に押圧された状態で断熱部材である固定子ベース６５と固定子押さえ部６６とで間に挟み込まれ、負荷側ヒートシンク４１１と断熱されて固定される。即ち、固定子コア３３と冷却部である負荷側ヒートシンク４１１とは、熱絶縁部材である固定子ベース６５および固定子押さえ部６６を介して隔離されている。 また、固定子コア３３は、その軸方向の両端面を軸方向に挟み込まれて、円筒形状のフレーム４に対して固定されている。
【００１６】
また、固定子コア３３は、フレーム４に対して空隙を設けて配置されており、空気層によりフレーム４と断熱されている。即ち、固定子コア３３の外周面とフレーム４の内周面とが径方向に接触していない。
なお、この例では、固定子コア３３とフレーム４との間には空隙に充填された断熱性の空気により断熱れているが、グラスウール、炭化コルク、ウレタンフォーム、または真空断熱材等の断熱部材を設けることで一層断熱の効果を向上させることができる。
【００１７】
また、図６のように、固定子コイル３５の各相コイル部３５１の反負荷側では、各相コイル部３５１の内面とティース部３２の反負荷側端面との間にそれぞれ反負荷側コイル内周固定部材６９が配置されている。
また、この反負荷側コイル内周固定部材６９に対向して、１つのリング状で断面コ字形状の反負荷側コイル外周固定部材７０が配置されている。各相コイル部３５１の反負荷端部は、反負荷側コイル内周固定部材６９と反負荷側コイル外周固定部材７０とで挟み込まれ、それぞれの反負荷側コイル内周固定部材６９は反負荷側コイル外周固定部材７０に対してボルト（図示せず）等で固定されて反負荷側コイル固定部材９９を構成する。
そして、反負荷側ブラケット４２がフレーム４に取り付けられることで、反負荷側ブラケット４２に形成されたコイル固定溝７１内に反負荷側コイル外周固定部材７０が嵌め合わされることで、固定子コイル３５の反負荷側は、固定される。
反負荷側ブラケット４２のコイル固定溝７１には、反負荷側コイル外周固定部材７０が軸線方向において空隙部を有して嵌め合わされる。この空隙部には弾性部材が充填されてもよい。
また、反負荷側ブラケット４２及びシャフト２１の反負荷側端部には、シャフト２１の回転位置を検出する回転位置センサ７５が取り付けられている。
なお、弾性部材は、金属メッシュまたは金属バネ等で構成されることが望ましいが、ゴム、スポンジ、またはこれらの合成部材で構成されてもよい。
【００１８】
この実施の形態１のモータ１では、給電部から各相コイル部３５１に電流が流れる。
その結果、固定子コア３３には回転磁界が発生し、この回転磁界に引っ張られるようにして回転子２が回転し、また回転子２のシャフト２１も回転し、そのトルクは負荷側に伝達される。
【００１９】
上記実施の形態１のモータ１によれば、固定子コア３３と負荷側ヒートシンク４１１との間に介在する、コイル固定部材５８及び固定子ベース６５は、共に断熱性部材で構成されており、固定子コア３３が負荷側ヒートシンク４１１との間は、断熱されているためモータ１の駆動に伴う界磁磁束および通電による磁束の変化によって固定子コア３３に発生する鉄損による発熱で温度が上昇し、固定子コア３３の抵抗率が上昇することで渦電流損失が低減される結果、固定子コア３３の鉄損が低減する。
また、固定子コイル３５は、図５に示すように、各相コイル部３５１の渡り部３５１ａがヒートシンク４１１に面接触しており、固定子コイル３５が冷却される結果、固定子コイル３５の銅損が低減されるとともに、固定子コア３３を介さずして負荷側ヒートシンク４１１に直接熱を放出する構造であるので、固定子コア３３は、固定子コイル３５の耐熱温度に関係なく温度を上昇させることができる。
【００２０】
さらに、固定子コイル３５と固定子コア３３のティース部３２との間には、図５に示すように隙間があり、固定子コイル３５と固定子コア３３のティース部３２との間も断熱性媒体である空気で断熱されるため、固定子コイル３５は、固定子コア３３の熱を受けにくく、固定子コイル３５の温度上昇がより層低減され、固定子コイル３５の抵抗率を低減することができるため、固定子コイル３５に電流を通電することに伴って発生するジュール損を低減することができる。
また。固定子コイル３５と固定子コア３３のティース部３２の周方向の側面との間に、ゴム、グラスウール、炭化コルク、ウレタンフォーム、または真空断熱材等の断熱部材を設けることで一層断熱効果を向上させることができる。即ち、図１５に示すように、固定子コイル３５の各相コイル部３５１と固定子コア３３の各ティース部３２との間に断熱部材３６を挿入してもよい。断熱部材３６は、相コイル部３５１と固定子コア３３とを熱的に離間させている。
【００２１】
また、従来のモータとして、固定子コアの外周が冷却器に焼きバメされる構造の場合には、固定子コアに応力が加わり固定子コアを構成する電磁鋼板などの部材のヒステリシス損失が増加する。
これに対して、この実施の形態１のモータ１によれば、固定子コア３３とフレーム４との間には、空隙があり、固定子コア３３の径方向の熱膨脹に対してはその空隙で吸収されるので、固定子コア３３の応力が抑制され、固定子コア３３のヒステリシス損失を低減することができる。
また、固定子コア３３とフレーム４との間の空隙に空気が介在しており、固定子コア３３の熱がフレーム４に伝われにくく、固定子コア３３に発生する鉄損による発熱で温度がより上昇し、固定子コア３３の抵抗率が上昇することで渦電流損失が低減される結果、固定子コア３３の鉄損をより低減することができる。
【００２２】
なお、反負荷側コイル外周固定部材７０は、環状の一体部材で構成されているが、相コイル部３５１に対応した１２個の部材に分割されていてもよい。
このようにしても同様の効果を奏する。
また、ヒートシンク４１１の冷媒流路４１３は、図４に示すように３つに限らず、１つもしくは２つでもよい。このような構造においては冷媒流路４１３の圧力損失を低減することができる。
【００２３】
実施の形態２． 
図７は、この発明の実施の形態２に係るモータ１の固定子３を示す斜視図、図８はこの発明の実施の形態２に係るモータ１の固定子コイル３５Ａとコイル固定部材５８Ａとの関係を示す斜視図である。
図７において、固定子コア３３Ａは６０個のティース部３２Ａを有し、固定子コア３３Ａをティース部３２Ａの周方向中央部を分割面に含むように周方向に６０等分した６０個の固定子コアピース６３Ａから構成される。
図８において、固定子コイル３５Ａは、導体線の周方向一端が挿入されたスロット（隣り合うティース部３２Ａの間の空間）から数えて周方向に６個目のスロットに導体線の他端が挿入されるように巻線されて構成される。
コイル固定部材５８Ａは周方向に１０個均等に配置されている。各コイル固定部材５８Ａは、モータ１の負荷側から視て、最外周の相コイル部３５１Ａの周方向の中央部と、径方向中央部の相コイル３５２Ａの反時計側の端部と、最内周の相コイル３５３Ａの時計側の端部とを収納し、コイル固定部材５８Ａ及び各相コイル部３５１Ａ，３５２Ａ，３５３Ａは負荷側ヒートシンク４１１Ａに対して固定する。
反負荷側コイル内周固定部材（図示せず）は、コイル固定部材５８Ａが配置された周方向位置にそれぞれ対向して１０個配置されている。そして、この反負荷側コイル内周固定部材についても、コイル固定部材５８Ａと同様に、モータ１の負荷側から視て、最外周の相コイル部３５１Ａの周方向の中央部と、径方向中央部の相コイル３５２Ａの反時計側の端部と、最内周の相コイル３５３Ａの時計側の端部とを収納し、固定する。
このようにして、モータ１は１０極６０スロットの分布巻モータに構成される。
固定子コイル３５Ａは固定子コア３３Ａに接触しないように空隙を持つように巻線されている。
他の構成は、実施の形態１のモータ１と同じである。
【００２４】
この実施の形態の分布巻のモータ１についても、集中巻きである実施の形態１のモータ１と同様の効果を奏する。
【００２５】
実施の形態３． 
図９はこの発明の実施の形態３のモータ１を示す断面図である。
この実施の形態のモータ１では、反負荷側ブラケット４２は周方向に１２個のピン部１００を有する。
反負荷側ブラケット４２のピン部１００は固定子コアピース６３の各々に設けられた反負荷側ピン穴１１０に嵌合し、固定子コアピース６３の位置決めを行うとともに、固定子コアピース６３を軸線方向に押し付けることで負荷側ブラケット４１とともに挟み込み固定する。
反負荷側ブラケット４２は、固定子コア３３の径方向外側に周方向に等分間隔で配置された複数の連結部材であるボルト１５０により、負荷側ブラケット４１と連結される。
他の構成は、実施の形態１のモータ１と同様である。
【００２６】
この実施の形態のモータ１によれば、実施の形態１のモータ１と同様の効果を得ることができるとともに、反負荷側ブラケット４２が固定子コアピース６３の位置決めを行い、負荷側ブラケット４１に対して連結部材であるボルト１５０で固定されるため、実施の形態１及び２のモータ１で用いられたフレーム４が不要になり径方向寸法を小型化できるとともに、軽量化することができる。
【００２７】
実施の形態４． 
図１０はこの発明の実施の形態３に係るモータ１を示す断面図である。
この実施の形態のモータ１では、反負荷側ブラケット４２は、第２のヒートシンクである反負荷側ヒートシンク４２１と反負荷側ブラケットベース４２２とから構成される。
反負荷側ヒートシンク４２１は、固定子コイル３５の軸線方向相当位置に３つの並列な冷媒流路を有する。
反負荷側ヒートシンク４２１と反負荷側ブラケットベース４２２とは液状パッキンを塗布後密着固定される。
反負荷側コイル外周固定部材７０は、例えばポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、またはフッ素樹脂等の熱伝導率の低いプラスチックで構成される。
その他の構造は、実施の形態１のモータ１と同じである。
【００２８】
この実施の形態４のモータ１によれば、実施の形態１のモータと同様の効果を得ることができるとともに、固定子コイル３５は軸線方向両端部が液冷の負荷側ヒートシンク４１１、反負荷側ヒートシンク４２１により冷却されるため、冷却性が向上し固定子コイル３５の温度上昇をより抑制することができる。
なお、図示していないが、反負荷側ヒートシンク４２１の冷媒流路と負荷側ヒートシンク４１１の冷媒流路とは、フレーム４に設けられた冷媒往路および冷媒復路によって接続されるとよい。
このようにすれば、モータ１に冷媒を供給する冷媒流入ポートおよび冷媒流出ポートが１つですみ、小型化することができる。
固定子コア３３は、断熱部材である反負荷側コイル外周固定部材７０で第２のヒートシンクである反負荷側ヒートシンク４２１と断熱されて固定される。
【００２９】
実施の形態５． 
図１１はこの発明の実施の形態５に係るモータ１の固定子コアピース６３を示す斜視図である。
固定子コアピース６３のピン挿入穴６３９は、径方向に延びた小判穴であり、このピン挿入穴６３９に固定子ベースピン部１１５が挿入される。
その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００３０】
この実施の形態５に係るモータ１によれば、固定子コア３３が熱膨張により径が拡大した場合に、ピン挿入穴６３９は、固定子ベースピン部１１５が径方向に可動な小判穴であり、固定子コア３３に対する応力が抑制される。
これによって固定子コア３３のヒステリシス損失の悪化を防ぐことができると共に、モータ１の耐久性を高めることができる。
【００３１】
実施の形態６． 
図１２は、実施の形態６に係るモータ１の固定子３を示す斜視図、図１３は、図１２の固定子断熱ケース７００及び固定子コア３３を示す分解斜視図である。
この実施の形態では、固定子コア３３は、固定子断熱ケース７００に覆われ外部と熱絶縁されている。固定子コイル３５は、固定子断熱ケース７００で覆われ固定される。
固定子断熱ケース７００は、軸方向において２分割されており、固定子コア３３の軸方向の両側端面からそれぞれ挟み込むようにして固定子コア３３に装着される。
固定子断熱ケースは、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、またはフッ素樹脂等の熱伝導率の低いプラスチック、低熱伝導性無機材料、グラスウール、炭化コルク、ウレタンフォーム、もしくは真空断熱材等で構成される。
フレーム４、負荷側ブラケット４１、反負荷側ブラケット４２に囲まれる容器内には冷却オイルが貯められている。
冷却オイルは、負荷側ブラケット４１を介して冷却される。
また、この実施の形態では、コイル固定部材５８、反負荷側コイル内周固定部材６９及び反負荷側コイル外周固定部材７０は不要であるが、その他の構成は実施の形態１のモータ１と同様である。
【００３２】
この実施の形態のモータ１によれば、モータ１の動作に伴い回転子２が回転し、冷却オイルをモータ１内に散乱させることによって回転子２および固定子コイル３５が冷却される一方で、固定子コア３３は、固定子断熱ケース７００により冷却オイルから断熱されるため、鉄損により温度が上昇することで電気抵抗が増加し、渦電流損失が低減される。
上記実施の形態では、冷却オイルは、フレーム４、負荷側ブラケット４１、反負荷側ブラケット４２に囲まれる容器内に貯められており外部には取出されないが、オイルポンプ等でフレーム４等に取り付けた配管を通じてモータ１の外部に取出し、外部の冷却器で冷却した後モータ１に戻すようにしてもよい。この場合、負荷側ブラケット４１には冷媒流路が構成されず、一体の部材で構成されるので、負荷側ブラケット４１の構成が簡単になり、モータ１の耐久性を高めることができる。
【００３３】
なお、固定子断熱ケース７００は、２分割構造ではなく、一体に成形した固定子断熱ケース７００の外周側から固定子コアピース６３を挿入してもよい。
このような構成にすれば固定子断熱ケース７００の継ぎ目が無くなり、断熱性能を一層向上することができるため、固定子コア３３の損失低減効果を向上することができる。
また、この実施の形態では、固定子断熱ケース７００は、固定子コア３３の外周面を覆っていないが、固定子コア３３の外周面も覆ってもよい。
こうすることで、固定子コア３３が外周側から冷却オイルによって冷却されることを防止でき、固定子コア３３の損失低減効果をさらに向上させることができる。
【００３４】
実施の形態７．
図１４は、実施の形態７に係る回転子２を示す斜視図である。
この実施の形態では、回転子２の回転子コア２３の軸方向両側にファン７０５が設けられている。フレーム４のファン７０５と対向する位置であって隣接した相コイル部３５１間には等間隔に片側に１２個ずつ計２４個の通気穴（図示せず）が形成されている。
ファン７０５は、円盤状のプレート７１０の一方の面に半径方向に延びた１９個の板状の羽部７１１が設けられて遠心ファンを構成している。
負荷側ブラケット４１は、冷媒流路４１９を有さず、一体部材で製作される。
その他の構造は実施の形態６のモータ１と同様である。
【００３５】
この実施の形態７のモータ１によれば、モータ１の動作に伴い回転子２が回転すると共にファン７０５が回転し、ファン７０５が作る風が固定子コイル３５のコイルエンド部にあたることで固定子コイル３５が冷却される。
フレーム４の２４個の通気穴が、隣接した相コイル部３５１間に形成されているため、相コイル部３５１間を抜けてコイルエンド部を冷却した風は、モータ１の外部に通気穴を通じて排出されるため、モータ１内の温度を低減できる。
固定子コア３３は、固定子断熱ケース７００により冷却風から断熱されるため、鉄損により温度が上昇することで電気抵抗が増加し、うず電流損失が低減される。
【００３６】
なお、上記各実施の形態に係るモータ１では、回転子２は、回転子コア２３に永久磁石が埋め込まれていたが、回転子コア２３の表面に永久磁石が張り付けられたものであってもよい。
また、モータは、スイッチトリラクタンスモータまたはシンクロナスリラクタンスモータ等の永久磁石を持たないモータ、もしくは永久磁石の代わりに導体バーを有する誘導モータであってもよい。
また、コイル固定部材５８と固定子ベース６５とが一体部材であってもよい。
この構成にすれば、部品点数を少なくすることができ、取付部分を削減することができることから、モータ１を小型化することができる。
【００３７】
また、固定子コイル３５は、導線として平角導体線を用いたが、丸線を用いてもよい。
また、コイル固定部材５８は、固定子コイル３５の相コイル部３５１のコイルエンド部を負荷側ヒートシンク４１１に密着固定するものであればよく、またコイル固定部材５８の溝部５８１は、例えばＵ字または台形状などコの字型以外の形状であってもよい。
また、負荷側ヒートシンク４１１の冷媒流路４１３は、図４に示すように３つに限らず、４つ以上であってもよい。
この構成によれば、冷媒流路４１３の表面積を大きくすることができ、熱交換性を高めることができる。
また、負荷側ヒートシンク４１１の冷媒流路４１３は、２つのＯリングで気密を確保しているが、液状パッキンまたは金属ガスケット等を用いて気密を確保してもよい。
また、負荷側ヒートシンク４１１のコイル固定面６１の表面は、シリコーン樹脂コーティングまたはアルマイト処理で絶縁されてもよく、また、別部材の絶縁部材を張り付けられてもよい。
また、各実施の形態では、冷却部である負荷側ヒートシンク４１１は、相コイル部３５１の負荷側のコイルエンド部に接触していたが、この冷却部を反負荷側のコイルエンド部に接触するように配置してよい。
この場合には、コイル固定部材５８も、反負荷側に配置される。
【００３８】
また、全ての相コイル部３５１のコイルエンド部は、各コイル固定部材５８によってヒートシンク４１１に固定される必要はなく、１つの相コイル部３５１だけがコイル固定部材５８によってヒートシンク４１１に固定されたものであってもよい
また、コイル固定部材５８は、１つの相コイル部３５１に対して２つ以上取り付けられたものでもよい。
この構成によれば、相コイル部３５１のコイルエンド部のヒートシンク４１１に対する密着性が向上し、冷却性を向上し、温度バラツキを低減することができる。
また、固定子コア３３は、複数の固定子コアピース６３で構成されたが、連続的に接続された一体であってもよい。
また、この発明は、モータ１以外に、回転電機である、発電機、発電電動機にも適用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１  モータ（回転電機）、２  回転子、３  固定子、４  フレーム、９  スパイダ、２３  回転子コア、３１  ヨーク部、３２,３２Ａ  ティース部（突極部）、３３,３３Ａ  固定子コア、３５,３５Ａ  固定子コイル、３６  断熱部材、４１  負荷側ブラケット（第１のブラケット）、４２  反負荷側ブラケット（第２のブラケット）、５８,５８Ａ  コイル固定部材、６１  コイル固定面、６３,６３Ａ  固定子コアピース、６５  固定子ベース、６６  固定子押さえ部、６９  反負荷側コイル内周固定部材、７０  反負荷側コイル外周固定部材、７１  コイル固定溝、７５  回転位置センサ、９９  反負荷側コイル固定部材、１００  ピン部、１０５  負荷側ピン穴、１１０  反負荷側ピン穴、１１５  固定子ベースピン部、１５０  ボルト（連結部材）、３５１,３５１Ａ  相コイル部、４１０  ヒートスプレッタ部、４１１,４１１Ａ  負荷側ヒートシンク（第１のヒートシンク、冷却部）、４１２  ベースブラケット、４１３  冷媒流路、４１４  冷媒流入口、４１５  冷媒流出口、４１６  リング溝、４１７  冷媒流入ポート、４１８  冷媒流出ポート、４１９  冷媒流路、４２１  反負荷側ヒートシンク（第２のヒートシンク）、４２２  反負荷側ブラケットベース、５８１  溝部、６３９  ピン挿入穴。
【図１】
2017135054.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年6月7日(2017.6.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子の外周を囲い、ヨーク部、このヨーク部の内周面から前記回転子の中心軸線に向け径方向の内側に先端部が突出した複数のティース部を有する固定子コアと、
この固定子コアに導線が巻装された複数の相コイル部からなる固定子コイルと、
この固定子コイルに接触して前記固定子コイルを冷却するとともに前記固定子コアとは隔離して設けられた冷却部と、
を備え、
前記固定子コアと前記冷却部とは、熱絶縁部材を介して隔離され、
前記熱絶縁部材は、前記固定子コアにおける軸線方向の一方の端面と、前記冷却部における軸線方向の他方の端面とに接触している回転電機。
【請求項２】
前記相コイル部と前記固定子コアとの間には断熱部材が挿入されており、前記断熱部材は、前記相コイル部と前記固定子コアとを熱的に離間させている請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記冷却部は、前記固定子コアの軸線方向において前記固定子コアの一方の端面に対向して設けられた第１のヒートシンクであり、
前記相コイル部のコイルエンド部は、前記相コイル部のコイルエンド部に設けられた断熱性のコイル固定部材により前記第１のヒートシンクに面接触して固定されている請求項１または請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記相コイル部は、前記導線が前記ティース部に集中巻きによりリング状に形成され、前記コイル固定部材は、相コイル部の内側から前記コイルエンド部を収納した溝部を有している請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
回転子の外周を囲い、ヨーク部、このヨーク部の内周面から前記回転子の中心軸線に向け径方向の内側に先端部が突出した複数のティース部を有する固定子コアと、
この固定子コアに導線が巻装された複数の相コイル部からなる固定子コイルと、
この固定子コイルに接触して前記固定子コイルを冷却するとともに前記固定子コアとは隔離して設けられた冷却部と、
を備え、
前記冷却部は、前記固定子コアの軸線方向において前記固定子コアの一方の端面に対向して設けられた第１のヒートシンクであり、
前記相コイル部のコイルエンド部は、前記相コイル部のコイルエンド部に設けられた断熱性のコイル固定部材により前記第１のヒートシンクに面接触して固定されており、
前記相コイル部は、前記導線が複数の前記ティース部を飛び越えて巻回された分布巻きで構成され、
前記コイル固定部材は、前記相コイル部の前記固定子コアの前記軸線方向の内側から前記コイルエンド部を収納した溝部を有している回転電機。
【請求項６】
前記固定子コアを囲って設けられた円筒形状のフレームの内周面と、前記固定子コアの外周面との間には、空隙が形成されている請求項３から請求項５までの何れか１項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記固定子コアは、その軸方向の両端面が軸方向に挟み込まれることにより前記フレームに対して固定され、前記固定子コアの外周面と前記フレームの内周面とが径方向に接触しない請求項６に記載の回転電機。
【請求項８】
回転子の外周を囲い、ヨーク部、このヨーク部の内周面から前記回転子の中心軸線に向け径方向の内側に先端部が突出した複数のティース部を有する固定子コアと、
この固定子コアに導線が巻装された複数の相コイル部からなる固定子コイルと、
この固定子コイルに接触して前記固定子コイルを冷却するとともに前記固定子コアとは隔離して設けられた冷却部と、
を備え、
前記冷却部は、前記固定子コアの軸線方向において前記固定子コアの一方の端面に対向して設けられた第１のヒートシンクであり、
前記相コイル部のコイルエンド部は、前記相コイル部のコイルエンド部に設けられた断熱性のコイル固定部材により前記第１のヒートシンクに面接触して固定されており、
前記固定子コアを囲って設けられた円筒形状のフレームの内周面と、前記固定子コアの外周面との間には、空隙が形成されており、
前記フレームの前記第１のヒートシンク側の一端部には、前記第１のヒートシンクを構成要素とするとともに前記フレームの一方の面を閉じる第１のブラケットが設けられ、
この第１のブラケットと反対側の前記フレームの他端部には、前記フレームの他方の面を閉じる第２のブラケットが設けられ、
前記固定子コアは、複数個の固定子コアピースから構成され、
前記固定子コアピースの端面には、前記固定子コアピースが前記第１のブラケットに対して前記固定子コアの径方向に移動可能にする、小判穴が形成されている回転電機。
【請求項９】
対向した、前記第１のブラケット及び前記第２のブラケットは、前記固定子コアの径方向の外側に設けられた複数の連結部材の両端部にそれぞれ接続されている請求項８に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記第２のブラケットには、前記固定子コアの前記軸線方向において前記固定子コアの他方の端面に対向して設けられた第２のヒートシンクが設けられている請求項８または請求項９に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記第１のヒートシンクには、冷媒流路が形成されている請求項３から請求項１０までの何れか１項に記載の回転電機。
【請求項１２】
前記導線と前記ティース部との間に断熱性媒体が介在している請求項１から請求項１１までの何れか１項に記載の回転電機。
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月1日(2017.11.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子の外周を囲い、ヨーク部、このヨーク部の内周面から前記回転子の中心軸線に向け径方向の内側に先端部が突出した複数のティース部を有する固定子コアと、
この固定子コアに導線が巻装された複数の相コイル部からなる固定子コイルと、
この固定子コイルに接触して前記固定子コイルを冷却するとともに前記固定子コアとは隔離して設けられた冷却部と、
を備え、
前記固定子コアと前記冷却部とは、熱絶縁部材を介して隔離されて断熱されており、
前記熱絶縁部材は、前記固定子コアにおける軸線方向の一方の端面と、前記冷却部における軸線方向の他方の端面とに接触している回転電機。
【請求項２】
前記相コイル部と前記固定子コアとの間には断熱部材が挿入されており、前記断熱部材は、前記相コイル部と前記固定子コアとを熱的に離間させている請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記冷却部は、前記固定子コアの軸線方向において前記固定子コアの一方の端面に対向して設けられた第１のヒートシンクであり、
前記相コイル部のコイルエンド部は、前記相コイル部のコイルエンド部に設けられた断熱性のコイル固定部材により前記第１のヒートシンクに面接触して固定されている請求項１または請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記相コイル部は、前記導線が前記ティース部に集中巻きによりリング状に形成され、前記コイル固定部材は、相コイル部の内側から前記コイルエンド部を収納した溝部を有している請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
回転子の外周を囲い、ヨーク部、このヨーク部の内周面から前記回転子の中心軸線に向け径方向の内側に先端部が突出した複数のティース部を有する固定子コアと、
この固定子コアに導線が巻装された複数の相コイル部からなる固定子コイルと、
この固定子コイルに接触して前記固定子コイルを冷却するとともに前記固定子コアとは隔離して設けられた冷却部と、
を備え、
前記冷却部は、前記固定子コアの軸線方向において前記固定子コアの一方の端面に対向して設けられた第１のヒートシンクであり、
前記相コイル部のコイルエンド部は、前記相コイル部のコイルエンド部に設けられた断熱性のコイル固定部材により前記第１のヒートシンクに面接触して固定されており、
前記相コイル部は、前記導線が複数の前記ティース部を飛び越えて巻回された分布巻きで構成され、
前記コイル固定部材は、前記相コイル部の前記固定子コアの前記軸線方向の内側から前記コイルエンド部を収納した溝部を有している回転電機。
【請求項６】
前記固定子コアを囲って設けられた円筒形状のフレームの内周面と、前記固定子コアの外周面との間には、空隙が形成されている請求項３から請求項５までの何れか１項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記固定子コアは、その軸方向の両端面が軸方向に挟み込まれることにより前記フレームに対して固定され、前記固定子コアの外周面と前記フレームの内周面とが径方向に接触しない請求項６に記載の回転電機。
【請求項８】
回転子の外周を囲い、ヨーク部、このヨーク部の内周面から前記回転子の中心軸線に向け径方向の内側に先端部が突出した複数のティース部を有する固定子コアと、
この固定子コアに導線が巻装された複数の相コイル部からなる固定子コイルと、
この固定子コイルに接触して前記固定子コイルを冷却するとともに前記固定子コアとは隔離して設けられた冷却部と、
を備え、
前記冷却部は、前記固定子コアの軸線方向において前記固定子コアの一方の端面に対向して設けられた第１のヒートシンクであり、
前記相コイル部のコイルエンド部は、前記相コイル部のコイルエンド部に設けられた断熱性のコイル固定部材により前記第１のヒートシンクに面接触して固定されており、
前記固定子コアを囲って設けられた円筒形状のフレームの内周面と、前記固定子コアの外周面との間には、空隙が形成されており、
前記フレームの前記第１のヒートシンク側の一端部には、前記第１のヒートシンクを構成要素とするとともに前記フレームの一方の面を閉じる第１のブラケットが設けられ、
この第１のブラケットと反対側の前記フレームの他端部には、前記フレームの他方の面を閉じる第２のブラケットが設けられ、
前記固定子コアは、複数個の固定子コアピースから構成され、
前記固定子コアピースの端面には、前記固定子コアピースが前記第１のブラケットに対して前記固定子コアの径方向に移動可能にする、小判穴が形成されている回転電機。
【請求項９】
対向した、前記第１のブラケット及び前記第２のブラケットは、前記固定子コアの径方向の外側に設けられた複数の連結部材の両端部にそれぞれ接続されている請求項８に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記第２のブラケットには、前記固定子コアの前記軸線方向において前記固定子コアの他方の端面に対向して設けられた第２のヒートシンクが設けられている請求項８または請求項９に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記第１のヒートシンクには、冷媒流路が形成されている請求項３から請求項１０までの何れか１項に記載の回転電機。
【請求項１２】
前記導線と前記ティース部との間に断熱性媒体が介在している請求項１から請求項１１までの何れか１項に記載の回転電機。
【国際調査報告】
2017135054.tif 000018
2017135054.tif 000019
2017135054.tif 000020
2017135054.tif 000021