(57)【要約】【課題】軸線方向および周方向の強度を高め、かつ、ステータの冷却性能を高め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。【解決手段】図示しないディスク状のロータと、ロータにロータの中心軸線に沿って対向して配置され、インシュレータ１を介してコイル２を巻装した複数のステータコア３を周方向に配置するとともに、樹脂モールドまたはワニス処理を施してなるステータ４と、ステータ４を固定する図示しないケースとからなるアキシャルギャップ型回転電機のステータ４において、  隣り合うステータコア３の間に、前記樹脂モールドまたはワニス処理に用いられる樹脂に比して高い熱伝導率を有する高熱伝導性部材により形成されるフィン５を介在させてなる。【選択図】図１
2006094664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク状のロータと、ロータにロータの中心軸線に沿って対向して配置され、インシュレータを介してコイルを巻装した複数のステータコアを周方向に配置するとともに、樹脂モールドまたはワニス処理を施してなるステータと、ステータを固定するケースとからなるアキシャルギャップ型回転電機のステータにおいて、
隣り合うステータコアの間に、前記樹脂モールドまたはワニス処理に用いられる樹脂に比して高い熱伝導率を有する高熱伝導性部材により形成されるフィンを介在させてなるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
【請求項２】
隣り合う前記フィンの内周側もしくは外周側を相互に連結する円筒状の高熱伝導性部材よりなる付加フィンを設けてなる請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
【請求項３】
前記付加フィンを前記フィンの内周側に設けて、フィンおよび付加フィンによりステータ支持フレームをなすとともに、当該ステータ支持フレームを介して前記ケースがステータを固定することを特徴とする請求項２に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
【請求項４】
前記フィンの、軸線方向端部に、前記ステータコアの軸線方向の移動を拘束する突起を設けてなる請求項３に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
【請求項５】
前記フィンの、軸線方向両端部における周方向厚みを、当該軸線方向両端部を除く部分の周方向厚みよりも薄くしてなる請求項３に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
【請求項６】
前記ステータ支持フレームが前記インシュレータを介してステータコアを支持することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
【請求項７】
前記ステータ支持フレームを構成する円筒状の付加フィンに、一以上の冷媒路を設けてなる請求項３〜６のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
【請求項８】
前記ステータ支持フレームを構成する円筒状の付加フィンの内周面に冷媒を供給する手段を、付加フィンの内周側に設けてなる請求項３〜７のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
【請求項９】
フィンおよび付加フィンの両方もしくはいずれかに、一以上のヒートパイプを埋設してなる請求項１〜８のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却性能および強度を高めた、アキシャルギャップ型回転電機のステータ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ロータとステータがその中心軸線方向（以下軸線方向という）に対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータを構成するにあたっては、特許文献１に記載されているように、軸線方向に分割されたステータコアを、インシュレータの役割を果たすスプールを周方向に等間隔に設けたリング状をなすリングスプールに、軸線方向の両外方から内方に向けて嵌め込んで、ステータコアを、回転電機を構成するケースにより支持すること、あるいは、インシュレータを介してコイルを巻装したステータコアを、周方向に等間隔に配置した後に全体を樹脂モールドあるいはワニス処理することが一般的に行われてきた。
【特許文献１】特開２０００−２５３６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、このような構成のステータでは、前者においては、ステータコアを軸線方向に分割して、リング状のリングスプールに嵌め込むため、ステータコアひいてはステータの軸線方向の強度が弱くなるという問題点があり、後者においては、ステータの周方向および軸線方向の強度を高めることが困難であるという問題点があった。また、ステータを積極的に冷却する手段を有していないため、回転電機を大容量化するに当たり、ステータの発熱を抑制することが困難となるという問題点もあった。
【０００４】
本発明は上述したところの課題を解決することを目的とするものであり、軸線方向および周方向の強度を高め、かつ、ステータの冷却性能を高め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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造は、ディスク状のロータと、ロータにロータの中心軸線に沿って対向して配置され、インシュレータを介してコイルを巻装した複数のステータコアを周方向に配置するとともに、樹脂モールドまたはワニス処理を施してなるステータと、ステータを固定するケースとからなるアキシャルギャップ型回転電機のステータにおいて、
隣り合うステータコアの間に、前記樹脂モールドまたはワニス処理に用いられる樹脂に比して高い熱伝導率を有する高熱伝導性部材により形成されるフィンを介在させてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１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、周方向に隣接して配置されるステータコアの間に、モールド樹脂あるいはワニスに用いられる樹脂よりも、高い熱伝導率を有する高熱伝導部材よりなるフィンを設けることにより、回転電機の運転時においてステータコアおよびコイルが発熱しても、その熱を、当該フィンが吸収するとともに、当該フィンの軸線方向両端面および内外周面まで吸収した熱を伝導させ、かつ当該面からステータの外部に熱を放散させることができるため、ステータの冷却性能を高めることができる。
ここで軸線方向とは、アキシャルギャップ型回転電機のステータおよびロータの中心軸線方向を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は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の一実施形態を示す略式斜視図である。
このアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造は、図示しないディスク状のロータと、当該ロータにロータの中心軸線に沿って対向して配置され、台形筒状をなすインシュレータ１を介してコイル２を巻装した複数の台形柱状のステータコア３を周方向に複数個配置するとともに、図示しない樹脂モールドまたはワニス処理を施してなるステータ４と、ステータ４を固定する図示しないケースとからなるアキシャルギャップ型回転電機のステータにおいて、
隣り合うステータコア３の間に、前記樹脂モールドまたはワニス処理に用いられる樹脂に比して高い熱伝導率を有する高熱伝導性部材により形成される、当該ステータコア５の周方向端面に沿う四角形状かつ平板状のフィン５を介在させてなる。（請求項１に相当）
【０００８】
これによれば、周方向に隣接して配置されるステータコア３の間に、モールド樹脂あるいはワニスに用いられる樹脂よりも、高い熱伝導率を有する高熱伝導部材よりなるフィン５を設けることにより、回転電機の運転時においてステータコア３およびコイル２が発熱しても、その熱を、当該フィン５の隣接するステータコア３に面する面が吸収するとともに、当該フィン５の軸線方向両端面および内外周面まで吸収した熱を伝導し、かつ、当該面からステータ４の外部に熱を放散させることができるため、ステータ４の冷却性能を高めることができる。
ここで高熱伝導性部材は特に限定するものではないが、例えばアルミ材等を使用することができる。
【０００９】
図２は、本発明に係わるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造をなすフィンおよび付加フィンの形態を示す模式斜視図であり、図３は、当該フィンおよび付加フィンを用いた本発明に係わるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造を示す模式斜視図である。
図２に示すように、隣り合うフィン５の内周側もしくは外周側を（ここでは内周側）、相互に連結する円筒状の高熱伝導性部材よりなる付加フィン６を設けて、（請求項２に相当）フィン５および付加フィン６とで、全体としてステータ支持フレーム７を構成する。
【００１０】
これによれば、隣り合うフィン５が円筒状の付加フィン６により連結されるため、図３に示すように、隣り合うフィン５の間に、インシュレータ１を介してコイル２を巻装したステータコア３を挿入して、樹脂モールドを施してステータ４を構成した場合に、ステータコア３の周方向の移動を拘束して、ステータ４の周方向の強度を高めることができる。図３中８は、モールド樹脂を示す。さらに、フィン５が付加フィン６により連結されているので、前述したコイル２およびステータコア３の発生する熱をフィン５が吸収した後、付加フィン６までその熱を伝導させて、円筒状をなす付加フィン６の内周面から、広い面積を持ってステータ４の外部に熱を放散することができるため、ステータ４の冷却効率をさらに高めることができる。
【００１１】
さらに、付加フィン６をフィン５の内周側に設けて、フィン５および付加フィン６によりステータ支持フレーム７をなすとともに、ステータ支持フレーム７を介して、前述した図示しないケースによりステータ４を固定する。（請求項３に相当）
これによれば、フィン５の外周側を付加フィン６で連結することに比べ、台形柱状をなすステータコア３をステータ支持フレーム７の外周側から挿入して、ステータ４を組み立てることを可能とし、ステータ４の組み付けの工数を削減して、製造コストを削減することができる。
【００１２】
図４は、本発明に係わるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造をなすフィンおよび付加フィンの他の形態を示す模式斜視図であり、図５および図６は、当該フィンおよび付加フィンを用いた本発明に係わるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造を示す模式斜視図である。
図２に示すように、隣り合うフィン５の内周側を、相互に連結する円筒状の高熱伝導性部材よりなる付加フィン６を設けて、（請求項２に相当）フィン５および付加フィン６とで、全体としてステータ支持フレーム７を構成し、前述した図示しないケースによりステータ４を固定する。（請求項３に相当）さらに、フィン５の、軸線方向端部に、前記ステータコア３の軸線方向の移動を拘束する、円筒状をなす付加フィン６の半径方向外側にフィン５の厚みより広い、一定幅をなして延びる平板状の突起９を設ける。（請求項４に相当）
【００１３】
これによれば、図５に示すように、隣り合うフィン５の間に、インシュレータ１を介してコイル２を巻装したステータコア３を挿入して、図６に示すように、樹脂モールドを施してステータ４を構成した場合に、ステータコア３の軸線方向の移動を、フィン５の軸線方向端部に設けた平板状の突起９により拘束することができるため、ステータ４の軸線方向の強度を高めることができる。図６中８は、モールド樹脂を示す。
【００１４】
図７は、本発明に係わるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の他の実施形態を示す模式斜視図である。
フィン５の、軸線方向両端部における周方向厚みｄ１を、当該軸線方向両端部を除く部分の周方向厚みｄ２よりも薄くする。（請求項５に相当）
これによれば、巻装したコイル２に対してステータの内外周側および周方向に突出する形状をなすインシュレータ１の周方向端部分を、フィン５の軸線方向両端部の厚みｄ１をその他の部分の厚みｄ２より薄くすることにより形成される段部５ａにより、軸線方向内側から外側に支持することができるため、これによっても、請求項４に相当する構成と同様に、ステータコア３の軸線方向の移動を拘束することができ、ステータ４の軸線方向の強度を高めることができる。
【００１５】
なお、ここでは図示しないが、ステータコア３にインシュレータ１を嵌め込むに当たっては、インシュレータ１を軸線方向に二分割して、当該分割されたインシュレータ１を、ステータコア３の軸線方向両端から、嵌合する形態とすることが好ましい。これにより、ステータコア３とインシュレータ１との軸線方向の相対移動を防止することができる。
【００１６】
さらに、フィン５を請求項５に相当する形態とすることにより、ステータ支持フレーム７を軸線方向中央から外側に向けて、軸線方向に直行する平面内の断面積を小さくなる形態とすることができるため、ステータ支持フレーム７を軸線方向に二つに分割された型により、一体成形して製造することができる。これにより、図４に示した、請求項４に相当する構成のステータ支持フレーム７では、製造するためには少なくとも三以上の型を必要とするところを、製造に要する型の数を減らして工数を減らし、製造コストを削減することができる。
【００１７】
さらに、ステータ支持フレーム７ひいてはフィン５がインシュレータ１を介してステータコア３を支持する（請求項６に相当）ことにより、ステータコア３を直接的に、ステータ支持フレーム７が支持することを回避することができるため、ステータコア３を傷つけることなく支持することができる。
【００１８】
図８は、本発明に係わるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の他の実施形態を示す模式斜視図である。
図４および図５に示したステータ構造においては、フィン５に設ける突起９は、平板状であったが、ここでは、フィン５の軸線方向両端部において半径方向に角柱状に延びる突条部としている。これによっても、ステータコア３の軸線方向の移動を抑制して、ステータコア４の軸線方向の剛性を高めることができる。
【００１９】
図９は、本発明に係わるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造のさらに他の実施形態を示す模式斜視図である。
ステータコア支持フレーム７の基本的な構成は、図５に示したものと同様であるが、ステータ支持フレーム７を構成する付加フィン６の半径方向厚みを厚くし、当該円筒状の付加フィン６に、軸線方向に平行に延びる一以上の冷媒路１０を周方向に等間隔に設ける。（請求項７に相当）
【００２０】
これによれば、ステーコア支持フレーム７を構成する付加フィン６の内周面が、ステータ４の外部に熱を放散する効果に加えて、冷媒路１０内に、図示しない冷却系から供給される冷媒を通流させることにより、付加フィン６の熱を吸収して、付加フィン６を積極的に冷却することができるので、ステータ４の冷却効果をさらに高めることができる。
ここでは冷媒路１０は付加フィン６に設けているが、フィン５に設けても良い。また、冷媒路１０を軸線方向に平行とする必要は必ずしもなく、その形態に限られるものではない。
【００２１】
図１０は、本発明に係わるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造のさらに他の実施形態を示す模式斜視図である。
ステータコア支持フレーム７の基本的な構成は、図５に示したものと同様であるが、ステータ支持フレーム７を構成する円筒状の付加フィン６の内周面に、図１０中矢印で示すように、冷媒を供給する図示しない冷媒供給手段を、付加フィン６の内周側に位置させて設ける。（請求項８に相当）
【００２２】
これによっても、ステーコア支持フレーム７を構成する付加フィン６の内周面が、ステータ４の外部に熱を放散する効果に加えて、付加フィン６の内周面に、図示しない冷媒供給手段により冷媒を吹き付けることにより、冷媒が付加フィン６の熱を吸収して、付加フィン６を積極的に冷却することができるので、ステータ４の冷却効果をさらに高めることができる。
【００２３】
なお冷媒供給手段は特に限定するものではないが、ロータを構成する回転軸内に、軸線方向に延びる軸内冷媒路を設けるとともに、当該軸内冷媒路から半径方向外側に放射状に延びて回転軸の外周側に開口する冷媒供給路を設けることにより、構成することができる。これによれば、ロータの回転による遠心力を利用して、ステータを構成するステータ支持フレームひいては付加フィンの内周面に、冷媒を供給することができ、より効率よく、ステータを冷却することができる。
【００２４】
さらに、ここでは図示しないが、フィンおよび付加フィンの両方もしくはいずれかに、一以上のヒートパイプを埋設することもできる。（請求項９に相当）
これによっても、フィンおよび付加フィンの両方あるいはいずれかから、回転電機の運転によりコイルおよびステータコアに発生して伝導された熱を、ヒートパイプが吸収して、ステータ外部に当該熱を放散することができるので、より効果的にステータを冷却することができる。
【００２５】
なお、ヒートパイプとは、両端の閉じたパイプで、中に作動液が充填されており、パイプの一方端部（高温部）が吸熱により温められると、そこで作動液が蒸発して熱を吸収し、蒸発した作動液はパイプの中を拡散し、他方端部（低音部）で潜熱を放出して凝縮し、作動液は重力あるいは毛管力により高温部へ戻されることにより、パイプの高温部から低温部へ熱を運搬して、熱交換を行うものである。
【００２６】
図１１は、本発明を適用しうるアキシャルギャップ型回転電機の一般的な構成を示す、模式断面図である。
このアキシャルギャップ型回転電機は、図示しない複数の永久磁石をディスク状の保持部材５１に周方向に設けるとともに当該保持部材５１を回転軸５２に連結してなるロータ５３と、ロータ５３にロータの中心軸線に沿って対向して配置される、台形柱状のステータコア５４にインシュレータ５５を介してコイル５６を巻装してなる、ステータ５７と、
回転軸５２の両端部分をラジアル軸受５８とスラスト軸受５９を介して回転自在に支持するとともに、ステータ５７をガイド６０を介して固定するケース６１とから構成される。
【００２７】
ここでは、ステータコア５４は周上複数箇所に設けられ、図示しないインバータにより励磁されたコイル５６により、周方向に回転磁界が形成されると、周方向に交互に極性が異なる複数の永久磁石が埋設されたロータ５３は回転磁界に吸引・反発されて同期速度で回転する。
【００２８】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、アキシャルギャップ型回転電機のステータのインシュレータに用いて好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】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の一実施形態を示す、略式斜視図である。
【図２】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の一実施形態を示す、部分略式斜視図である。
【図３】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の他の実施形態を示す、略式斜視図である。
【図４】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の他の実施形態を示す、部分略式断面図である。
【図５】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の他の実施形態を示す、略式断面図である。
【図６】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の他の実施形態を示す、略式断面図である。
【図７】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のさらに他の実施形態を示す、部分略式斜視図である。
【図８】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のさらに他の実施形態を示す、略式斜視図である。
【図９】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のさらに他の実施形態を示す、略式斜視図である。
【図１０】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のさらに他の実施形態を示す、略式斜視図である。
【図１１】一般的なアキシャルギャップ型回転電機の構成を示す略式断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  インシュレータ
２  コイル
３  ステータコア
４  ステータ
５  フィン
６  付加フィン
７  ステータコア支持フレーム
８  モールド樹脂
９  突起
１０  冷媒路
５１  保持部材
５２  回転軸
５３  ロータ
５４  ステータコア
５５  インシュレータ
５６  コイル
５７  ステータ
５８  ラジアル軸受
５９  スラスト軸受
６０  ガイド
６１  ケース
【図１】
2006094664.tif 000003
【図２】
2006094664.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006094664.tif 000007
【図６】
2006094664.tif 000008
【図７】
2006094664.tif 000009
【図８】
2006094664.tif 000010
【図９】
2006094664.tif 000011
【図１０】
2006094664.tif 000012
【図１１】
2006094664.tif 000013