(57)【要約】【課題】アキシャルギャップ型の回転電機において、積層鉄心を安定に保持するとともに製作を容易にした回転電機を提供する。【解決手段】固定子と、軸方向に固定子と対向して配置される回転子と、を備え、固定子は、周方向に配置したコアとコアを保持する保持部材と、を備え、コアは、周方向に突出する突出部を有し、保持部材は、径方向に延在する第一延在部及び第二延在部を有し、突出部は、第一延在部と第二延在部で挟み込まれるアキシャルギャップ型回転電機。【選択図】  図５
2015228780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、
軸方向に前記固定子と対向して配置される回転子と、を備え、
前記固定子は、
周方向に配置したコアと
前記コアを保持する保持部材と、を備え、
前記コアは、周方向に突出する突出部を有し、
前記保持部材は、径方向に延在する第一延在部及び第二延在部を有し、
前記突出部は、前記第一延在部と前記第二延在部で挟み込まれるアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項２】
請求項１において、
前記第一延在部は、径方向において前記コアと重なり合う係止部を有するアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項３】
請求項２において、
前記係止部は、径方向において前記突出部と重なり合うように軸方向に屈曲するアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項４】
請求項２において、
前記係止部は、径方向において前記コアと重なり合うように周方向に屈曲するアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記保持部材は、前記第一延在部を有する第一保持部材と、前記第二延在部を有する第二保持部材と、により構成され、
前記第二保持部材は、冷媒が流れる流路空間を設けるように、軸方向に前記第一保持部材と対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記保持部材は、前記第一延在部を有する第一保持部材と、前記第二延在部を有する第二保持部材と、により構成され、
前記第一保持部材は、前記第一延在部と前記第二延在部をボルトにより固定することにより、前記第二保持部材と接続され、
軸方向から投影した場合、前記ボルトは、前記ボルトの射影部が前記突出部の射影部と重なるように形成されるアキシャルギャップ型回転電機。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
固定子と対向して軸方向に回転子が配置されるアキシャルギャップ型の回転電機においては、特許文献１で指摘されているように、所望の磁気回路を構成できるように固定子コアの支持部材を適切に配置する必要がある。例えば、特許文献１では、センターピースの周縁部に設けた複数の被係合部にセグメントステータコアの係合部を係合させることによりコアを保持している。また、特許文献２では金属製の鉄心保持部材に予め設けた溝へ固定子鉄心を圧入する構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−９０４６１号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４６１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、回転電機自体の出力を大きく設計する場合や、設置箇所の振動が大きな場合、上述した方法では固定子に掛かる振動に対して十分な保持強度を得られない可能性がある。
【０００５】
また、アキシャルギャップ型回転電機の固定子鉄心は特許文献１のように複数のセグメントあるいはピースから構成されることがあり、こうした場合、積層間を高強度に一体化するカシメなどの加工が出来ない場合もある。こうした場合には、固定子鉄心に積層鋼板を用いる場合には積層間のずれが生じないよう、積層方向に対しても保持する必要がある。
【０００６】
さらに、特許文献１に示されるように、各々のセグメントコアを径方向からセンターピースなどの保持部材に組立てることついては、外径から、内径から、のいずれから挿入する場合にも製作時に課題がある。まず、外径方向から組立てる場合には、固定子の外周部を焼き嵌めなどによってハウジングで固定することが困難となる可能性がある。また、内径方向から組立てる場合には、固定子の内周長に対してセグメントコアの径方向寸法が大きな場合、作業性が悪くなる可能性がある。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、アキシャルギャップ型の回転電機において、積層鉄心を安定に保持するとともに製作を容易にした回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の特徴は、例えば以下の通りである。
【０００９】
固定子と、軸方向に固定子と対向して配置される回転子と、を備え、固定子は、周方向に配置したコアとコアを保持する保持部材と、を備え、コアは、周方向に突出する突出部を有し、保持部材は、径方向に延在する第一延在部及び第二延在部を有し、突出部は、第一延在部と第二延在部で挟み込まれるアキシャルギャップ型回転電機。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、アキシャルギャップ型の回転電機において、積層鉄心を安定に保持するとともに製作を容易にすることにある。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転電機全体を示す外観図である。
【図２】本発明による回転電機全体について一部周長をカットして示した図である。
【図３】本発明による回転電機全体を構成部位ごとに分解した図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る回転電機の回転子を構成する部品を示す図である。
【図５】実施形態１による回転電機の固定子を構成部品ごとに分解した図である。
【図６】実施形態１による回転電機の固定子鉄心を軸方向出力側から見た図である。
【図７】実施形態１による回転電機の固定子鉄心のスロット部における周方向断面図である。
【図８】実施形態２による回転電機の固定子鉄心を構成部品ごとに分解した図である。
【図９】実施形態２による回転電機の固定子鉄心を軸方向出力側から見た図である。
【図１０】実施形態３による回転電機の固定子鉄心を構成部品ごとに分解した図である。
【図１１】実施形態３による回転電機の固定子鉄心と保持部材を示す断面拡大図である。
【図１２】実施形態３による保持部材の拡大図である。
【図１３】実施形態４による回転電機の固定子鉄心と保持部材を示す断面拡大図である。
【図１４】実施形態５による固定子鉄心のスロット部近傍を軸方向から見た図である。
【図１５】実施形態５による保持部材の拡大図である。
【図１６】実施形態６による回転電機の固定子鉄心と保持部材を示す断面拡大図である。
【図１７】実施形態７による回転電機の固定子鉄心と保持部材を示す断面拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【実施例１】
【００１３】
本発明の一実施形態に係る回転電機全体を示す外観図を図１に示した。回転電機１００は、図示しない回転子１、図示しない固定子２、シャフト７、ハウジング１１、ブラケット１２を有する。円筒状のハウジング１１とハウジング１１の軸方向両端から蓋をするように取付けられたブラケット１２で囲まれた空間内に、図示しない回転子１と固定子２が収納されている。ブラケット１２は、出力側ブラケット１２ａおよび反出力側ブラケット１２ｂで構成される。
【００１４】
ハウジング１１は、固定子２を外径から覆うように取付けられ，固定子２を固定および保持する。
【００１５】
出力側ブラケット１２ａは、軸方向出力側端からハウジング１１に取付けられ、軸受８を介して回転子１を保持する。反出力側ブラケット１２ｂは、軸方向反出力側端からハウジング１１に取付けられ、軸受８を介して回転子１を保持する。
【００１６】
シャフト７は、出力軸であり、回転電機１００が電動機として運転される場合には出力を機械的な負荷へ伝達し、発電機の場合には機械動力を回転電機への入力として受け取る。
【００１７】
回転電機１００の各構成部品は概ね円周あるいは円筒形状であるが、以下の説明では、各構成部品とそれらの断面形状が見えるよう、周方向の一部を削除した図を用いて説明を行う。図２から図５はいずれも実施形態１に関わる図である。
【００１８】
図２は回転電機全体について周方向の一部を削除して示したもの、図３は回転電機全体を構成部位ごとに分解した図である。出力側ブラケット１２ａおよびハウジング１１は半周分を切除し、出力側回転子１ａ、固定子２も周方向の一部を削除して図示している。反出力側回転子１ｂおよび反出力側ブラケット１２ｂは全周分を図示している。
【００１９】
固定子２の軸方向に対向して、出力側回転子１ａと反出力側回転子１ｂ、２つの回転子１が配置されており、回転子１はいずれもシャフト７と一体かつ回転可能に構成されており、出力側回転子１ａは軸受８によって出力側ブラケット１２ａに支持されている。図示していない反出力側にも軸受８が配置され、反出力側回転子１ｂは軸受８によって反出力側ブラケット１２ｂに支持されている。軸受８は、回転子１をブラケット１２に回転可能に保持する。
【００２０】
図４は、本発明の一実施形態による回転電機の回転子を構成する部品を示した図である。回転子１は、回転子鉄心９と複数の永久磁石１０と回転子枠１３から構成されている。回転子鉄心９は周方向に連続したヨーク１４と、対向する固定子との空隙方向に突出した突極部１５からなる。
【００２１】
アキシャルギャップ型の回転電機では、空隙を軸方向に通過した磁束は回転子１あるいは固定子２に設けられたヨーク１４において周方向へ移行することで１極対分の磁束経路を形成する。本実施形態では、磁束が周方向に移行するヨーク１４が回転子鉄心９に設けてある。したがって、磁束は永久磁石１０から対向する固定子鉄心６との空隙を通った後、コア３を軸方向に貫通して、他方の永久磁石１０に至り、回転子鉄心９を周方向に通過した後、隣接する極の永久磁石１０に至る経路を取る。すなわち、固定子鉄心６に周方向に連続したヨーク１４のような磁性体部材を設けた場合、磁束が短絡する経路が形成され、回転電機の出力低下の原因となる。このため、本実施形態では、固定子鉄心６における磁路の短絡を防ぐため、保持部材４は非磁性の金属あるいは樹脂などの材料で作成することが望ましい。
【００２２】
図５は固定子２を構成部品ごとに分解したものであり、図６はさらに固定子鉄心６の一部を軸方向出力側から見た図、図７はスロット部における周方向断面図である。
【００２３】
固定子２は、コイル５、固定子鉄心６で構成されている。固定子鉄心６は、コア３、２つの保持部材４で構成されている。複数のコア３は２つの保持部材４に保持されている。固定子鉄心６にコイル５が巻回されている。
【００２４】
コア３は、周方向に配置されている。コア３は、積層鋼板を径方向に積層して作成したものである。積層鋼板を径方向に積層して作成することで、ギャップを通過する主磁束およびコイル５が作る漏れ磁束が鋼板面に鎖交しにくくなる。コア３は、周方向に突出する突出部３１を有する。また、周方向において、コア３の両側面に突出部３１が形成されている。
【００２５】
図７のように、保持部材４は、径方向に延在する第一延在部４１と第二延在部４２とを有する。図５においては、２つの保持部材４の内の一方が第一延在部４１を有し、他方が第二延在部４２を有する。第一延在部４１と第二延在部４２は、径方向に延在している。保持部材４の第一延在部４１と第二延在部４２によってコア３の突出部３１を挟み込むことによりコア３が保持されている。
【００２６】
本構成により、コア３のずれを抑制し、安定した保持が可能である。また、径方向に積層されたコア３の積層鋼板同士が一体化されていない場合においても、板同士のずれる方向の周方向および軸方向を保持部材４によって固定してあるため、ずれを抑制して保持することができる。
【００２７】
さらに、保持部材４を円周形状にしてあるため、外径部分でハウジング１１と圧入や焼き嵌めなどで固定することが容易である。あるいは、保持部材４の外径側においてボルトなどを用いて固定しても良い。
【００２８】
以上のように、本実施の形態によれば、アキシャルギャップ型回転電機の固定子鉄心を安定に保持することが可能である。
【００２９】
また、本実施形態の回転電機を製作する手順として、複数のコア３の配置は保持部材４に軸方向から配置することが可能であるから、内周部に十分な空間が無い場合においても組立性を損なう事がない。さらに、保持部材４の第一延在部４１と第二延在部４２によってコア３の周方向位置を決めるように構成しても良い。すなわち、本実施の形態により、鉄心製作時の作業性を向上し、製作を容易にすることが可能となる。
【実施例２】
【００３０】
図８は第２の実施形態による回転電機の固定子鉄心を示す図である。図９は、固定子鉄心の一部を軸方向出力側から見た図である。
【００３１】
保持部材４にラジアルギャップ型回転電機の固定子鉄心のスロットに相当するような形状の係止部４０を設けている。係止部４０は、コア３の外径部に径方向から重なり合ってコア３を係止する。図９では、第一延在部４１が径方向においてコア３と重なり合う係止部４０を有する構成となっているが、第二延在部４２に係止部４０を設けてもよく、第一延在部４１および第二延在部４２ともに係止部４０を有していてもよい。
【００３２】
上記により、コア３は突出部３１を第一延在部４１および第二延在部４２によって挟み込まれるとともに、外周から係止部４０によって、保持部材４により保持される。したがって、保持部材４は軸方向、周方向、外径方向のいずれの方向についてもコア３のずれを抑制し、安定した保持が可能である。
【実施例３】
【００３３】
図１０は第３の実施形態による回転電機の固定子鉄心を示す図、図１１は第３の実施形態による回転電機の固定子鉄心６の周方向断面拡大図、図１２は、第３の実施形態による保持部材の拡大図であり、固定子鉄心６に複数設けられたスロット２０の周方向中心における断面形状を示している。
【００３４】
保持部材４の内径側に軸方向に屈曲した軸方向屈曲部４３（係止部）を設け、軸方向屈曲部４３は突出部３１の内径側と重なり合うことで係止して、内径方向へのずれも抑制することができる。したがって、保持部材４は軸方向、周方向、内径方向、外径方向のいずれの方向についてもコア３のずれを抑制し、安定した保持が可能である。
【実施例４】
【００３５】
図１３は第４の実施形態による回転電機の固定子鉄心を示す図である。
【００３６】
保持部材４の第一延在部４１の内周側に周方向に屈曲した周方向屈曲部４４（係止部）を設け、周方向屈曲部４３はコア３の内径側と重なり合うことで係止して、内径方向へのずれも抑制することができる。したがって、保持部材４は軸方向、周方向、内径方向、外径方向のいずれの方向についてもコア３のずれを抑制し、安定した保持が可能である。また、周方向屈曲部４４が周方向に形成されていることで、コア３と周方向屈曲部４４との係止部を長くできる。
【実施例５】
【００３７】
図１４は、第５の実施形態による固定子鉄心のスロット近傍を軸方向から見た図である。図１５は、第５の実施形態による保持部材の拡大図である。
【００３８】
本実施例では、二つの保持部材４の一方の保持部材が、第一延在部４１と第二延在部４２をボルト２００により固定することにより、二つの保持部材４の他方の保持部材と接続され、軸方向から投影した場合、ボルト２００は、ボルト２００が突出部３１の射影部と重なるように形成されている。
【００３９】
保持部材４の第一延在部４１および第二延在部４２にネジ穴を設け、ボルト２００により接続している。また、ボルト２００の頭部射影部がコア３の突出部３１に重なるよう配置されている。これにより、コア３を強固に固定できる。
【実施例６】
【００４０】
図１６は第６の実施形態による回転電機の固定子鉄心の周方向断面拡大図であり、固定子鉄心に複数設けられたスロットの周方向中心における断面形状を示している。本実施例では、二つの保持部材４の一方の保持部材が、冷媒が流れる流路空間を設けるように、軸方向に二つの保持部材４の他方の保持部材と対向して配置されている。
【００４１】
保持部材４に冷媒流路空間５１を設けている。その他の構成は実施形態３と同様である。冷媒流路空間５１は図示しない冷媒入口および冷媒出口に繋がっており、回転電機の内外から供給される冷媒を固定子鉄心６内に導入する役割がある。
【００４２】
冷媒流路空間５１は保持部材４の製作時に中空状に形成する他、保持部材４を２つの部材から構成する場合には、片方の部材に溝を形成した後、もう一方の部材とで囲まれた空間を形成することで構成しても良い。冷媒流路空間５１の断面形状は図１６のような矩形に限らず、多角形の他、円形や楕円形であっても構わない。
【００４３】
保持部材４に冷媒流路空間５１を設けたことにより、コイル５や固定子鉄心６の近傍まで冷媒を導入することが可能であり、これらに生じる発熱を効率よく冷却することが可能となる。
【実施例７】
【００４４】
図１７は第７の実施形態による回転電機の固定子鉄心の周方向断面拡大図であり、固定子鉄心６に複数設けられたスロットの周方向中心における断面形状を示している。本実施例では、二つの保持部材４の一方の保持部材が、冷媒が流れる流路配管を設けるように、軸方向に二つの保持部材４の他方の保持部材と対向して配置されている。
【００４５】
保持部材４に冷媒配管５２を設けている。その他の構成は実施形態３と同様である。冷媒配管５２は図示しない冷媒入口および冷媒出口に繋がっており、回転電機の内外から供給される冷媒を固定子鉄心６内に導入する役割がある。
【００４６】
冷媒配管５２の断面形状は図１７のような円形に限らず、楕円の他、矩形などの多角形であっても構わない。
【００４７】
保持部材４に冷媒配管５２を設けたことにより、コイル５や固定子鉄心６の近傍まで冷媒を導入することが可能であり、これらに生じる発熱を効率よく冷却することが可能となる。また、冷媒配管５２を通すことで、例えば水などの冷媒を用いた場合にも回転電機１００内まで冷媒を導入できる。
【符号の説明】
【００４８】
１    回転子
１ａ  出力側回転子
１ｂ  反出力側回転子
２    固定子
３    コア
４    保持部材
５    コイル
６    固定子鉄心
７    シャフト
８    軸受
９    回転子鉄心
１０  永久磁石
１１  ハウジング
１２  ブラケット
１２ａ  出力側ブラケット
１２ｂ  反出力側ブラケット
１３  回転子枠
１４  ヨーク
１５  突極部
２０  スロット
３１  突出部
４０  係止部
４１  第一延在部
４２  第二延在部
４３  軸方向屈曲部
４４  周方向屈曲部
５１  冷媒流路空間
５２  冷媒配管
１００  回転電機
２００  ボルト
【図１】
2015228780.tif 000003
【図２】
2015228780.tif 000004
【図３】
2015228780.tif 000005
【図４】
2015228780.tif 000006
【図５】
2015228780.tif 000007
【図６】
2015228780.tif 000008
【図７】
2015228780.tif 000009
【図８】
2015228780.tif 000010
【図９】
2015228780.tif 000011
【図１０】
2015228780.tif 000012
【図１１】
2015228780.tif 000013
【図１２】
2015228780.tif 000014
【図１３】
2015228780.tif 000015
【図１４】
2015228780.tif 000016
【図１５】
2015228780.tif 000017
【図１６】
2015228780.tif 000018
【図１７】
2015228780.tif 000019