(57)【要約】  この発明によるモータは、回転子の外周を囲い、ヨーク部と、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とを有する固定子コアと、この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ヒートシンクと、前記固定子コアに巻装された導線により構成された相コイル部３５１からなる固定子コイル３５と、相コイル部３５１のコイルエンド部に設けられコイルエンド部をヒートシンクに面接触状態に固定するコイル固定部材５８と、を備えている。
2016199486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子の外周を囲い、ヨーク部と、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とを有する固定子コアと、
この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のヒートシンクと、
前記固定子コアに巻装された導線により構成された相コイル部からなる固定子コイルと、
前記相コイル部のコイルエンド部に設けられ前記コイルエンド部を前記第１のヒートシンクに面接触状態に固定するコイル固定部材と、
を備えた回転電機。
【請求項２】
前記コイル固定部材が前記第１のヒートシンクに固定されている請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
前記相コイル部は、前記ティース部に巻回された前記導線により構成されたリング状の集中巻コイルであり、
前記コイル固定部材は、前記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、複数の前記ティース部を飛び越えて巻回された前記導線により構成された分布巻コイルであり、
前記コイル固定部材は、前記各相コイル部の前記固定子コアの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１または請求項２に記載の回転電機。
【請求項５】
前記コイル固定部材は、前記溝部における前記導線の出入口部の両側に切欠き部が形成されている請求項３または４に記載の回転電機。
【請求項６】
前記導線は、平角導体線であり、
前記溝部における前記固定子コアの径方向の寸法が、前記相コイル部の前記コイルエンド部の前記径方向の寸法と同じであり、前記溝部における前記固定子コアの軸線方向の寸法が、前記相コイル部の前記コイルエンド部の前記軸線方向の寸法と同じである請求項３〜５の何れか１項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記固定子コイルは、複数の前記相コイル部を備え、
複数の前記相コイル部は、それぞれ、専用の前記コイル固定部材により前記第１のヒートシンクに固定されている請求項１〜６の何れか１項に記載の回転電機。
【請求項８】
前記固定子コイルは、複数の前記相コイルを備え、
前記コイル固定部材は、複数の前記相コイル部を一緒に前記第１のヒートシンクに固定している請求項１〜６の何れか１項に記載の回転電機。
【請求項９】
前記固定子コアを囲った円筒形状のフレームと、
このフレームの軸線方向の一方の端部に設けられ、前記フレーム側に前記第１のヒートシンクを有する第１のブラケットと、
前記フレームの軸線方向の他方の端部に設けられた第２のブラケットと、を備えた請求項１〜８の何れか１項に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記固定子コアの軸線方向の一方の端部に設けられ、前記第１のヒートシンクを有する第１のブラケットと、
前記固定子コアの軸線方向の他方の端部に設けられた第２のブラケットと、
前記固定子コアの外周側に設けられ前記第１のブラケットと前記第２のブラケットとを繋ぐ連結部材と、を備えた請求項１〜８の何れか１項に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記相コイル部における前記第２のブラケット側のコイルエンド部に設けられ前記第２のブラケット側のコイルエンド部を固定する反負荷側コイル固定部材を備え、前記反負荷側コイル固定部材は、前記第２のブラケットに対して軸線方向に離間している請求項９または１０記載の回転電機。
【請求項１２】
前記第２のブラケットには前記反負荷側コイル固定部材の外周を保持するコイル固定溝が形成され、前記反負荷側コイル固定部材は、前記コイル固定溝に嵌め合わされた状態で前記第２のブラケットに保持された請求項１１に記載の回転電機。
【請求項１３】
前記第２のブラケットは、前記固定子コアに対向した第２のヒートシンクと、この第２のヒートシンクと一体のブラケットベースとから構成されている請求項１０に記載の回転電機。
【請求項１４】
絶縁媒体が前記コイルエンド部と前記第１のヒートシンクとの間に配置されている請求項１〜１３の何れか１項に記載の回転電機。
【請求項１５】
前記第１のヒートシンクには、冷媒通路が形成されている請求項１〜１４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ている導線により構成された相コイル部からなる固定子コイルを有する回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
フレームが冷却されることにより固定子コイルが冷却されるように構成された回転電機においては、固定子コアと固定子コイルとの間の熱抵抗が高く、高負荷時にコイル温度が高くなる。そこで、コイル温度が温度上限を超えないために出力を制限したり装置を大型化したりするため、出力密度が低下するという課題があった。
このような課題に対し従来、コイル温度を低減するために、固定子に隣接する負荷側ブラケットの負荷側にリング状の溝を設け、セラミック被膜を設けたうえで固定子コアに巻回された巻線端部をリング状の溝内に挿入し、負荷側ブラケットからも巻線での発熱を放熱出来るように構成することで出力密度を向上する方法が開示されている（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２０１０−０３５３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
回転電機のコイル温度上限は、コイル内の温度の最も高い部分で規定される。
従来の固定子構造では、コイルは固定子コアに巻装されるが、一般にコイルは固定子コアと一部のみしか接しておらず、コイルと固定子コアとの間の熱抵抗には大きなバラツキを生じる。
また、上記特許文献１に記載の固定子コアに巻装されたそれぞれのコイルの軸線方向の高さにはバラツキを生じるため、コイルとブラケットとの間の熱抵抗にバラツキを生じ、コイル温度のバラツキが発生する。
これにより、ブラケットへの接触が悪いコイルが存在すると、コイルでの発熱をブラケットから放熱する効果が大きく低下するという問題点があった。【０００５】
この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、コイルの温度バラツキを低減することで、温度上限を緩和し、出力密度が向上した回転電機を得ることを目的としている。
【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、ヨーク部と、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とを有する固定子コアと、
この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ヒートシンクと、
前記固定子コアに巻装された導線により構成された相コイル部からなる固定子コイルと、
前記相コイル部のコイルエンド部に設けられ前記コイルエンド部を前記ヒートシンクに面接触状態に固定するコイル固定部材と、
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、コイル固定部材により相コイル部のコイルエンド部がヒートシンクに面接触しているので、固定子コイルの温度バラツキが低減され、温度上限が緩和されることで、出力密度が向上する。
【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】図１のモータの反負荷側コイル固定部材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に係るモータを示す断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態５に係るモータのバネの取付構造を示す一部破断斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の回転電機の実施の形態である各モータについて、図に基いて説明するが、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。
【００１１】
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。
【００１２】
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、その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。
【００１３】
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。
各相コイル部３５１は、固定子コアピース６３のティース部３２にインシュレータ（図示せず）を介して導線である平角導体線をエッジワイズに一層に巻回して集中巻コイルに構成されている。
【００１４】
負荷側ブラケット４１は、図４に示す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ブラケットベース４１２とから構成されている。
第１のヒートシンクである負荷側ヒートシンク４１１は、ブラケットベース４１２側の表面に、周方向に延びた互いに並列の冷媒通路４１３と、この冷媒通路４１３の始端部に形成された冷媒流入口４１４と、冷媒通路４１３の終端部に形成された冷媒流出口４１５と、冷媒通路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のブラケットベース４１２と反対側のコイル固定面６１には、絶縁媒体である、フッ素樹脂からなる絶縁コーティングが施されている。
ブラケットベース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通路４１９と、この冷媒通路４１９の始端部に形成された冷媒入力ポート４１７、冷媒通路４１９の終端部に形成された冷媒出力ポート４１８と、を有する。
負荷側ヒートシンク４１１とブラケットベース４１２とは、負荷側ヒートシンク４１１の一対のリング溝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。
【００１５】
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。
【００１６】
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している。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負荷側ヒートシンク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、絶縁性部材で製作されるが、導電性部材の表面を絶縁処理して製作してもよい。
【００１７】
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て、円環状に構成される。また、各固定子コアピース６３のティース部３２には、相コイル部３５１が挿入されている。
円環状の固定子ベース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を負荷側ピン穴１０５に嵌合することで各固定子コアピース６３の負荷側の位置決めが行われる。
【００１８】
また、フレーム４の反負荷側の内周面には、円環状で周方向に等分間隔で１２個のピンを有する固定子押さえ部６６が設けられている。そして、フレーム４が負荷側ブラケット４１に固定されることで、固定子押さえ部６６の各ピンが固定子コアピース６３の各反負荷側ピン穴１１０に挿入された状態で固定子コアピース６３は軸線方向において、固定子ベース６５と固定子押え部６６と間に挟み込まれ、固定される。
【００１９】
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の渡り部３５１ａ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とで挟み込まれている。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と反負荷側コイル外周固定部材７０とは、軸線方向に空隙部を設けて構成される。この空隙部には弾性部材が充填されてもよい。
なお、弾性部材は、金属メッシュや金属バネ等で構成されることが望ましいが、ゴムやスポンジ、これらの合成部材で構成されてもよい。
なお、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。
【００２０】
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。
【００２１】
上記構成のモータ１によれば、固定子コイル３５を構成する１２個の相コイル部３５１のコイルエンド部が各々個別のコイル固定部材５８により負荷側ヒートシンク４１１に面接触状態に固定される。これにより、固定子コイル３５と負荷側ヒートシンク４１１の間の熱抵抗を小さくすることができ、固定子コイル３５の冷却性が向上される。
また、コイル固定部材５８によって各相コイル部３５１の位置が固定され、各相コイル部３５１の寸法公差による位置のばらつきがなくなる。よって、固定子コイル３５と負荷側ヒートシンク４１１との接触面積を一定に保つことができるので、１２個の相コイル部３５１のそれぞれの間の熱抵抗バラツキが低減される。これにより、各相コイル部３５１の温度上限と全体の固定子コイル３５の温度が近づくため、固定子コイル３５の温度の限界まで出力を向上できる。
【００２２】
また、コイル固定部材５８は、溝部５８１における平角導体線の出入口部の両側に切欠き部５８２が形成されているので、コイル固定部材５８は、相コイル部３５１の曲げ部３５１ｂとの接触を避けることができ、平角導体線をティース部３２に集中巻きして組み付けるときの破損を低減するとともに、片当たりを低減することができる。
【００２３】
また、コイル固定部材５８の溝部５８１の固定子コア３３の径方向の寸法が相コイル部３５１の渡り部３５１ａの前記径方向の寸法と同じである。また、溝部５８１の固定子コア３３の軸線方向の寸法が渡り部３５１ａの前記軸線方向の寸法と同じである。そこで、各コイル固定部材５８を軸線方向に負荷側ヒートシンク４１１に固定することで、固定子コイル３５の各相コイル部３５１は、負荷側ヒートシンク４１１に対して軸線方向及び径方向の両方向にも確実に固定される。
【００２４】
また、固定子コイル３５を構成する１２個の相コイル部３５１のそれぞれの反負荷側端部が反負荷側コイル内周固定部材６９により環状の一体部材である反負荷側コイル外周固定部材７０に固定されているので、固定子コイル３５の耐振動性が向上する。
反負荷側コイル外周固定部材７０の外周は、反負荷側ブラケット４２に設けられたコイル固定溝７１に嵌め合わされて保持されるため、一層固定子コイル３５の耐振動性が向上する。
また、反負荷側ブラケット４２と反負荷側コイル外周固定部材７０とは、軸線方向に空隙を設けて構成されるため、固定子コイル３５の温度が上昇し熱膨張した際にも膨張分を吸収し、固定子コイル３５に応力が加わることを防止することができる。
また、反負荷側ブラケット４２と反負荷側コイル外周固定部材７０との間の軸線方向の空隙には弾性部材が充填されるために、固定子コイル３５と反負荷側ブラケット４２との間の熱抵抗が、空隙に弾性部材が充填されていない場合よりも低減され固定子コイル３５の冷却性が向上する。
さらに、固定子コイル３５の反負荷側端部は、１つの反負荷側コイル外周固定部材７０に対して各々個別の反負荷側コイル内周固定部材６９で固定され、かつ反負荷側コイル外周固定部材７０と反負荷側ブラケット４２との間には弾性部材が充填される。そこで、１２個各々の相コイル部３５１と反負荷側ブラケット４２との間の熱抵抗バラツキを低減することができ、相コイル部３５１の温度上限と全体の固定子コイル３５温度が近づくため、相コイル部３５１の温度の限界まで出力を向上できる。
また、固定子コイル３５が固定される負荷側ブラケット４１は液冷構造に構成されるため冷却密度を向上することができ、コイル冷却性が向上する。
また、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もよい。
このようにすれば固定子コイル３５の反負荷側端部と反負荷側ブラケット４２との間の熱抵抗バラツキをいっそう低減することができる。
【００２５】
また、図１に示すようにコイル固定部材５８によって固定された相コイル部３５１の各ターンは、負荷側ヒートシンク４１１の面に沿って１列に並んでいる。この場合、相コイル部３５１の各ターンの列が並ぶことにより１層のターンの列を形成している。
このため、１層のターンの列の全てが、コイル固定部材５８によって固定されて負荷側ヒートシンク４１１に接している。この構成によって、２層以上のターンの列がコイル固定部材５８によって固定された場合よりも、相コイル部３５１の各ターンと負荷側ヒートシンク４１１との間の熱抵抗を小さくでき、いっそう冷却性能を向上できる。
負荷側ヒートシンク４１１の冷媒通路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通路４１３の圧力損失を低減することができる。
【００２６】
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、フレーム４及び負荷側ブラケット４１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の関係を示す斜視図である。
【００２７】
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。固定子コアピース６３Ａは円弧状のヨーク部３１Ａを有する。
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、分布巻コイルに構成される。
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部３５２Ａの反時計側の端部と、最内周の相コイル部３５３Ａの時計側の端部とを収納し、負荷側ヒートシンク４１１Ａに固定される。これにより、各相コイル部３５１Ａ，３５２Ａ，３５３Ａが負荷側ヒートシンク４１１Ａに固定される。
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部３５２Ａの反時計側の端部と、最内周の相コイル部３５３Ａの時計側の端部とを収納し、反負荷側ブラケット４２に固定される。
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。
他の構成は、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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の外周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。
【００３１】
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。
【００３２】
実施の形態４． 
図１０はこの発明の実施の形態４に係るモータ１を示す断面図である。
【００３３】
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つの並列な冷媒通路を有する。
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は液状パッキンを塗布後密着固定される。
その他の構造は、実施の形態１のモータ１と同じである。
【００３４】
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および反負荷側ヒートシンク４２１により冷却されるため、冷却性が向上し温度を低減することができる。
なお、図示していないが、反負荷側ヒートシンク４２１の冷媒通路と負荷側ヒートシンク４１１の冷媒通路とは、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入力ポートおよび冷媒出力ポートが１つですみ、小型化することができる。
【００３５】
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、回転子２は、永久磁石を持たないスイッチトリラクタンスモータやシンクロナスリラクタンスモータ、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。
【００３６】
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字や台形状などコの字型以外の形状であってもよい。
【００３８】
また、負荷側ヒートシンク４１１の冷媒通路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、冷媒通路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の冷媒通路４１３は、２つのＯリングで気密を確保しているが、液状パッキンや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表面は、シリコーン樹脂コーティングや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コイル固定面６１の表面に張り付けられてもよい。
また、負荷側ヒートシンク４１１は、反負荷側に配置されてもよい。
この場合には、コイル固定部材５８も、負荷側ヒートシンク４１１も反負荷側に配置され、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、負荷側に配置される。
【００３９】
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によって負荷側ヒートシンク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によって負荷側ヒートシンク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負荷側ヒートシンク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。
【００４０】
また、コイル固定部材５８がボルトで負荷側イートシンク４１１に固定されているが、コイル固定部材８に爪状突起部を設け、負荷側ヒートシンク４１１に差込部を設け、爪状突起部を差込部に挿入して、コイル固定部材５８を負荷側ヒートシンク４１１に固定してもよく、コイル固定部材５８を負荷側ヒートシンク４１１に溶接や接着により固定してもよい。このような構成により、コイル固定部材５８を負荷側ヒートシンク４１１に固定する部材の部品点数を削減でき、生産性が向上する。
また、コイル固定部材５８が相コイル部３５１を巻回するボビンを兼ねてもよい。このような構成により、コイル固定部材５８とボビンとを１部材で作製できるので、部品点数を削減できる。また、相コイル部３５１を構成する導体線をコイル固定部材５８に巻き付けることができるので、相コイル部３５１の形状が維持しやすくなる。
【００４１】
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を示す断面図、図１２はこの発明の実施の形態５に係るモータ１のバネ７０１の取付構造を示す反負荷側ブラケットの一部を切り欠いた一部破断斜視図である。
【００４２】
この実施の形態のモータ１では、各相コイル部３５１の反負荷側端部が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７０Ａとで挟み込まれている。そして、反負荷側コイル内周固定部材６９が反負荷側コイル外周固定部材７０Ａにボルトにより固定されている。反負荷側コイル外周固定部材７０Ａは、絶縁部材、もしくは表面に絶縁処理が施された導電性部材を用いて作製され、周方向に１２個配置されている。そして、各反負荷側コイル外周固定部材７０Ａと反負荷側ブラケット４２との間に、バネ７０１が配置されている。
【００４３】
バネ７０１は、図１２に示されるように、１つの反負荷側コイル外周固定部材７０Ａに対して３つ配置されている。すなわち、バネ７０１は、反負荷側コイル外周固定部材７０Ａの径方向内周側に１つ、径方向外周側に２つ配置されている。ここでは、コイル固定部材５８が省略されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４４】
この実施の形態のモータ１においても、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。
この実施の形態によるモータ１によれば、バネ７０１が相コイル部３５１を負荷側ヒートシンク４１１に押し付ける機能と、相コイル部３５１が温度上昇により膨張することで発生する相コイル部３５１の寸法変化を吸収する機能を備えるので，部品点数を削減でき、組立性を高めることができる。
【００４５】
なお、上記各実施の形態では、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、上記各実施の形態では、本願をモータ１に適用した場合について説明しているが、本発明は、回転電機である、発電機や発電電動機に適用しても、同様の効果が得られる。
【００４６】
ここで、モータ１は、Ｓｉの半導体を用いたインバータで駆動されてもよいが、ＳｉＣやＧａＮなどのワイドバンドギャップ半導体を用いたインバータで駆動されてもよい。ワイドギャップ半導体を用いたインバータでモータ１を駆動すれば、スイッチング周波数を高くすることができ、インバータのスイッチングにともなって発生する電流脈動を低減できるので、固定子コイル３５に発生する高周波の損失を低減することができ、モータ１をさらに小型化することができる。
【図１】
2016199486.tif 000003
【図２】
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【図３】
2016199486.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2016199486.tif 000008
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年8月22日(2016.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係る回転電機は、
回転子の外周を囲い、ヨーク部と、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とを有する固定子コアと、
この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ヒートシンクと、
前記固定子コアに巻装された導線により構成された相コイル部からなる固定子コイルと、
前記相コイル部のコイルエンド部に設けられ前記コイルエンド部を前記ヒートシンクに面接触状態に固定するコイル固定部材と、
前記固定子コアを囲った円筒形状のフレームと、
前記フレームの軸線方向の一方の端部に設けられ、前記フレーム側に前記第１のヒートシンクを有する第１のブラケットと、
前記フレームの軸線方向の他方の端部に設けられた第２のブラケットと、
前記相コイル部における前記第２のブラケット側のコイルエンド部に設けられ前記第２のブラケット側のコイルエンド部を固定する反負荷側コイル固定部材と、を備え、
前記反負荷側コイル固定部材は、前記第２のブラケットに対して軸線方向に移動可能に離間している。
【手続補正２】
【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、ヨーク部と、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とを有する固定子コアと、
この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のヒートシンクと、
前記固定子コアに巻装された導線により構成された相コイル部からなる固定子コイルと、
前記相コイル部のコイルエンド部に設けられ前記コイルエンド部を前記第１のヒートシンクに面接触状態に固定するコイル固定部材と、
前記固定子コアを囲った円筒形状のフレームと、
前記フレームの軸線方向の一方の端部に設けられ、前記フレーム側に前記第１のヒートシンクを有する第１のブラケットと、
前記フレームの軸線方向の他方の端部に設けられた第２のブラケットと、
前記相コイル部における前記第２のブラケット側のコイルエンド部に設けられ前記第２のブラケット側のコイルエンド部を固定する反負荷側コイル固定部材と、を備え、
前記反負荷側コイル固定部材は、前記第２のブラケットに対して軸線方向に移動可能に離間している回転電機。
【請求項２】
回転子の外周を囲い、ヨーク部と、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とを有する固定子コアと、
この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のヒートシンクと、
前記固定子コアに巻装された導線により構成された相コイル部からなる固定子コイルと、
前記相コイル部のコイルエンド部に設けられ前記コイルエンド部を前記第１のヒートシンクに面接触状態に固定するコイル固定部材と、
前記固定子コアの軸線方向の一方の端部に設けられ、前記第１のヒートシンクを有する第１のブラケットと、
前記固定子コアの軸線方向の他方の端部に設けられた第２のブラケットと、
前記固定子コアの外周側に設けられ前記第１のブラケットと前記第２のブラケットとを繋ぐ連結部材と、
前記相コイル部における前記第２のブラケット側のコイルエンド部に設けられ前記第２のブラケット側のコイルエンド部を固定する反負荷側コイル固定部材と、を備え、
前記反負荷側コイル固定部材は、前記第２のブラケットに対して軸線方向に移動可能に離間している回転電機。
【請求項３】
前記コイル固定部材が前記第１のヒートシンクに固定されている請求項１または２記載の回転電機。
【請求項４】
前記相コイル部は、前記ティース部に巻回された前記導線により構成されたリング状の集中巻コイルであり、
前記コイル固定部材は、前記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１から３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、複数の前記ティース部を飛び越えて巻回された前記導線により構成された分布巻コイルであり、
前記コイル固定部材は、前記各相コイル部の前記固定子コアの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１から３の何れか１項に記載の回転電機。
【請求項６】
前記コイル固定部材は、前記溝部における前記導線の出入口部の両側に切欠き部が形成されている請求項４または５に記載の回転電機。
【請求項７】
前記導線は、平角導体線であり、
前記溝部における前記固定子コアの径方向の寸法が、前記相コイル部の前記コイルエンド部の前記径方向の寸法と同じであり、前記溝部における前記固定子コアの軸線方向の寸法が、前記相コイル部の前記コイルエンド部の前記軸線方向の寸法と同じである請求項４〜６の何れか１項に記載の回転電機。
【請求項８】
前記固定子コイルは、複数の前記相コイル部を備え、
複数の前記相コイル部は、それぞれ、専用の前記コイル固定部材により前記第１のヒートシンクに固定されている請求項１〜７の何れか１項に記載の回転電機。
【請求項９】
前記固定子コイルは、複数の前記相コイルを備え、
前記コイル固定部材は、複数の前記相コイル部を一緒に前記第１のヒートシンクに固定している請求項１〜７の何れか１項に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記第２のブラケットには前記反負荷側コイル固定部材の外周を保持するコイル固定溝が形成され、前記反負荷側コイル固定部材は、前記コイル固定溝に嵌め合わされた状態で前記第２のブラケットに保持された請求項１または２に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記第２のブラケットは、前記固定子コアに対向した第２のヒートシンクと、この第２のヒートシンクと一体のブラケットベースとから構成されている請求項２に記載の回転電機。
【請求項１２】
絶縁媒体が前記コイルエンド部と前記第１のヒートシンクとの間に配置されている請求項１〜１１の何れか１項に記載の回転電機。
【請求項１３】
前記第１のヒートシンクには、冷媒通路が形成されている請求項１〜１２の何れか１項に記載の回転電機。
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月15日(2016.12.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係る回転電機は、
回転子の外周を囲い、ヨーク部と、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とを有する固定子コアと、
この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ヒートシンクと、
前記固定子コアに巻装された導線により構成された複数の相コイル部からなる固定子コイルと、
前記相コイル部のコイルエンド部に設けられ前記コイルエンド部を前記ヒートシンクに面接触状態に固定するコイル固定部材と、
前記固定子コアを囲った円筒形状のフレームと、
前記フレームの軸線方向の一方の端部に設けられ、前記フレーム側に前記第１のヒートシンクを有する第１のブラケットと、
前記フレームの軸線方向の他方の端部に設けられた第２のブラケットと、
前記相コイル部における前記第２のブラケット側のコイルエンド部に複数の前記相コイル部に対応して複数に分割されて設けられ前記第２のブラケット側のコイルエンド部を固定する反負荷側コイル固定部材と、を備え、
前記反負荷側コイル固定部材は、前記第２のブラケットに対して軸線方向に移動可能に離間している。
【手続補正２】
【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、ヨーク部と、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とを有する固定子コアと、
この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のヒートシンクと、
前記固定子コアに巻装された導線により構成された複数の相コイル部からなる固定子コイルと、
前記相コイル部のコイルエンド部に設けられ前記コイルエンド部を前記第１のヒートシンクに面接触状態に固定するコイル固定部材と、
前記固定子コアを囲った円筒形状のフレームと、
前記フレームの軸線方向の一方の端部に設けられ、前記フレーム側に前記第１のヒートシンクを有する第１のブラケットと、
前記フレームの軸線方向の他方の端部に設けられた第２のブラケットと、
前記相コイル部における前記第２のブラケット側のコイルエンド部に複数の前記相コイル部に対応して複数に分割されて設けられ前記第２のブラケット側のコイルエンド部を固定する反負荷側コイル固定部材と、を備え、
前記反負荷側コイル固定部材は、前記第２のブラケットに対して軸線方向に移動可能に離間している回転電機。
【請求項２】
回転子の外周を囲い、ヨーク部と、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とを有する固定子コアと、
この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のヒートシンクと、
前記固定子コアに巻装された導線により構成された複数の相コイル部からなる固定子コイルと、
前記相コイル部のコイルエンド部に設けられ前記コイルエンド部を前記第１のヒートシンクに面接触状態に固定するコイル固定部材と、
前記固定子コアの軸線方向の一方の端部に設けられ、前記第１のヒートシンクを有する第１のブラケットと、
前記固定子コアの軸線方向の他方の端部に設けられた第２のブラケットと、
前記固定子コアの外周側に設けられ前記第１のブラケットと前記第２のブラケットとを繋ぐ連結部材と、
前記相コイル部における前記第２のブラケット側のコイルエンド部に複数の前記相コイル部に対応して複数に分割されて設けられ前記第２のブラケット側のコイルエンド部を固定する反負荷側コイル固定部材と、を備え、
前記反負荷側コイル固定部材は、前記第２のブラケットに対して軸線方向に移動可能に離間している回転電機。
【請求項３】
前記コイル固定部材が前記第１のヒートシンクに固定されている請求項１または２記載の回転電機。
【請求項４】
前記相コイル部は、前記ティース部に巻回された前記導線により構成されたリング状の集中巻コイルであり、
前記コイル固定部材は、前記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１から３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、複数の前記ティース部を飛び越えて巻回された前記導線により構成された分布巻コイルであり、
前記コイル固定部材は、前記各相コイル部の前記固定子コアの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１から３の何れか１項に記載の回転電機。
【請求項６】
前記コイル固定部材は、前記溝部における前記導線の出入口部の両側に切欠き部が形成されている請求項４または５に記載の回転電機。
【請求項７】
前記導線は、平角導体線であり、
前記溝部における前記固定子コアの径方向の寸法が、前記相コイル部の前記コイルエンド部の前記径方向の寸法と同じであり、前記溝部における前記固定子コアの軸線方向の寸法が、前記相コイル部の前記コイルエンド部の前記軸線方向の寸法と同じである請求項４〜６の何れか１項に記載の回転電機。
【請求項８】
複数の前記相コイル部は、それぞれ、専用の前記コイル固定部材により前記第１のヒートシンクに固定されている請求項１〜７の何れか１項に記載の回転電機。
【請求項９】
前記コイル固定部材は、複数の前記相コイル部を一緒に前記第１のヒートシンクに固定している請求項１〜７の何れか１項に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記第２のブラケットには前記反負荷側コイル固定部材の外周を保持するコイル固定溝が形成され、前記反負荷側コイル固定部材は、前記コイル固定溝に嵌め合わされた状態で前記第２のブラケットに保持された請求項１または２に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記第２のブラケットは、前記固定子コアに対向した第２のヒートシンクと、この第２のヒートシンクと一体のブラケットベースとから構成されている請求項２に記載の回転電機。
【請求項１２】
絶縁媒体が前記コイルエンド部と前記第１のヒートシンクとの間に配置されている請求項１〜１１の何れか１項に記載の回転電機。
【請求項１３】
前記第１のヒートシンクには、冷媒通路が形成されている請求項１〜１２の何れか１項に記載の回転電機。
【請求項１４】
前記反負荷側コイル固定部材と前記第２のブラケットとの間に充填された弾性部材をさらに備えた請求項１〜１３の何れか１項に記載の回転電機。
【国際調査報告】
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