(57)【要約】  固定子コアを高強度に保持しつつ，巻線の冷却効率を向上させる。  固定子と，第１回転子と，第２回転子と，前記固定子と前記第１回転子と前記第２回転子とを収納するハウジングとを備え，前記固定子は，複数の固定子コアと、当該複数の固定子コアを保持する保持部材と、当該固定子コアに巻かれるとともに前記保持部材よりも前記第１回転子に近い側に配置される第１巻線と、当該固定子コアに巻かれるとともに前記保持部材よりも前記第２回転子に近い側に配置される第２巻線とを有するアキシャルギャップ型回転電機において，前記保持部材は、当該保持部材の一部と前記ハウジングの内壁が冷媒を流す流路空間を形成するように、前記ハウジングに固定され、さらに前記保持部材は、前記第１巻線と第２巻線との間の空間に配置されるように前記固定子の中央部に向かって延在されるアキシャルギャップ型回転電機。
2015075784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と，
第１回転子と，
前記固定子を挟んで前記第１回転子と対向するように配置された第２回転子と，
前記固定子と前記第１回転子と前記第２回転子とを収納するハウジングとを備え，
前記固定子は，複数の固定子コアと、当該複数の固定子コアを保持する保持部材と、当該固定子コアに巻かれるとともに前記保持部材よりも前記第１回転子に近い側に配置される第１巻線と、当該固定子コアに巻かれるとともに前記保持部材よりも前記第２回転子に近い側に配置される第２巻線とを有するアキシャルギャップ型回転電機において，
前記保持部材は、当該保持部材の一部と前記ハウジングの内壁が冷媒を流す流路空間を形成するように、前記ハウジングに固定され、
さらに前記保持部材は、前記第１巻線と第２巻線との間の空間に配置されるように前記固定子の中央部に向かって延在されるアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記第１巻線は、前記固定子コアよりも前記固定子の中央部に近い側に配置された前記第１中央側巻線を有し、
前記第２巻線は、前記固定子コアよりも前記固定子の中央部に近い側に配置された前記第２中央側巻線を有し、
前記保持部材は、前記第１中央側巻線と前記第２中央側巻線との間の空間まで延在されるアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項３】
請求項２に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記固定子コアは、焼嵌によって、前記保持部材に固定されるアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項４】
請求項１ないし３に記載のいずれかのアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記第１回転子及び前記第２回転子は、フェライト磁石をそれぞれ有するアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項５】
請求項１ないし４に記載のいずれかのアキシャルギャップ型回転電機であって、 
前記第１巻線は、隣り合う前記固定子コアの配列方向と垂直な方向に一列に並ぶように前記固定子コアに複数回巻き回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ないし５に記載のいずれかのアキシャルギャップ型回転電機であって、 
前記第１回転子と前記第２回転子の配列方向の前記流路空間の幅は、前記第１巻線と第２巻線との間の空間に配置された前記保持部材の部分の厚みよりも大きいアキシャルギャップ型回転電機。
【請求項７】
請求項１ないし６に記載のいずれかのアキシャルギャップ型回転電機であって、 
前記第１巻線及び前記第２巻線は、角線であ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し，特に２ロータ-１ステータ型のアキシャルギャップ型回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
アキシャルギャップ型回転電機には，回転軸方向に一対の円板形状の回転子を対向するように配置し，この一対の回転子の間に所定のギャップを介して固定子を挟み込んだ構造を有する２ロータ-１ステータ型のアキシャルギャップ回転電機がある。固定子は，周方向に配置される複数のコアと，コアの周囲に巻回される巻線とから構成される。【０００３】
このような構成のアキシャルギャップ回転電機では，回転子が軸方向両側から固定子を挟み込むように配置されているため，固定子の外周側でコアをハウジングへと保持する必要がある。また，主な発熱源である巻線の熱を冷却するためには，巻線の熱をハウジングへと放熱する必要がある。【０００４】
コアの保持方法として，合成樹脂を用いてコアとハウジングを一体モールドする手法が提案されている（例えば，特許文献１）。【０００５】
また，ステータブラケットを用いてコアをハウジングへと保持する手法が提案されている（例えば，特許文献２）。【０００６】
上記特許文献１および２では，固定子の外側に冷却媒体が通る冷媒路を設け，発熱源である巻線を冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2006-25573号公報
【特許文献２】特開2003-235221号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら，特許文献１に記載した手法は，樹脂とハウジングの接着力のみでコアを保持しているため，固定子の温度上昇や振動により樹脂が劣化して接着力が低下，つまりコアの保持強度が低下してしまう問題がある。また，巻線の熱は，熱伝導性の低い樹脂を介して冷媒へと伝熱するため，冷却効率の点で不利であるという問題がある。【０００９】
特許文献２に記載した手法では，巻線の熱が積層体であるコアとステータブラケットを介して冷媒へと伝熱するため，冷却効率の点で不利であるという問題がある。【００１０】
本発明は，上記に鑑みてなされたものであり，コアを高強度に保持しつつ，巻線の冷却効率を向上させることのできるアキシャルギャップ型回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために，本発明では，固定子と，第１回転子と，前記固定子を挟んで前記第１回転子と対向するように配置された第２回転子と，前記固定子と前記第１回転子と前記第２回転子とを収納するハウジングとを備え，前記固定子は，複数の固定子コアと、当該複数の固定子コアを保持する保持部材と、当該固定子コアに巻かれるとともに前記保持部材よりも前記第１回転子に近い側に配置される第１巻線と、当該固定子コアに巻かれるとともに前記保持部材よりも前記第２回転子に近い側に配置される第２巻線とを有するアキシャルギャップ型回転電機において，前記保持部材は、当該保持部材の一部と前記ハウジングの内壁が冷媒を流す流路空間を形成するように、前記ハウジングに固定され、さらに前記保持部材は、前記第１巻線と第２巻線との間の空間に配置されるように前記固定子の中央部に向かって延在されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は，コアを高強度に保持しつつ，かつ，巻線の冷却効率を向上させることのできるアキシャルギャップ型回転電機を提供する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】２ロータ-１ステータ型のアキシャルギャップ型回転電機１００の分解斜視図である。
【図２】図１の平面Aで切断したアキシャルギャップ型回転電機１００の部分断面図である。
【図３】コア２１を保持部材３０に固定する固定方法を説明する斜視図である。
【図４】保持部材３０にコア２１を固定した状態の斜視図である。
【図５】コア２１を保持部材３０に固定する他の実施例に係る固定方法を説明する斜視図である。
【図６】各通電相のコイル２２ｕ，２２ｖ，２２ｗと，コア２１ｕ，２１ｖ，２１ｗとの構成を示す斜視図である。
【図７】巻線の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、２ロータ-１ステータ型のアキシャルギャップ型回転電機１００の分解斜視図である。図２は、図１の平面Aで切断したアキシャルギャップ型回転電機１００の部分断面図である。
＜アキシャルギャップ型回転電機の構造＞
アキシャルギャップ型回転電機１００は，回転軸６０方向に一対の円板形状の回転子１０ａ及び１０ｂと、一対の回転子１０ａ及び１０ｂの間に所定のギャップＧを介して配置された固定子２０と、を有している。
回転子１０は，第１回転子１０ａと，第１回転子１０ａと対向するように配置された第２回転子１０ｂから構成される。
＜回転子＞
回転子１０ａは，磁石１１ａと、構造材１２ａと、により構成される。
磁石１１ａは、本実施形態においては、回転軸６０を中心として周方向に複数個配置されるが、一つ円リング状の磁石が配置されてもよい。また，材料については限定されるものではなく，例えば，ネオジムなどの希土類を用いた希土類磁石や，フェライト磁石で構成される。
【００１５】
特に，磁石磁束の低いフェライト磁石を使用した場合には，巻線の磁束を増加，つまりは，巻線に流れる電流を増加させる必要がある。したがって，冷却性能を向上させることが不可欠となる。
【００１６】
構造材１２ａは、固定子２０と対向する側に凹部が設けられており，磁石１１ａを保持している。磁石１１ａは，例えば，接着によって構造材１２ａの凹部に保持される。
【００１７】
回転子１０ｂは、回転子１０ａとは磁石１１ａを配置する方向は異なるが、基本的に、回転子１０ａ同じ構成である。
【００１８】
なお，本実施形態における回転子１０ａ及び１０ｂは，図１および図１に示した構造に限定されるものではなく，具体的な形状については任意であってよい。例えば，磁石の代わりに，突極を有する回転子コアが設けられた，スイッチトリラクタンス型回転電機（ＳＲモータ）を採用してもよい。
＜固定子＞
固定子２０は，周方向に配置される複数の固定子コア２１と，各コアの周囲に巻回される巻線２２と，固定子コア２１を保持する保持部材３０から構成される。
コア２１は，渦電流の発生を抑制するために，例えば電磁鋼板やアモルファス箔帯などの磁性薄板の積層体で構成される。コア２１の各磁性薄板間は、絶縁層で絶縁されている。
【００１９】
巻線２２は，複数の固定子コア２１にまたがって巻回された分布巻の構造である。
保持部材３０は，この保持部材３０の外周側がハウジング４０の内壁に固定される。保持部材３０とハウジング４０との固定は、例えば焼嵌や圧入によってなされる。
ハウジング４０は、保持部材３０の外周側とハウジング４０の内壁と接触することによって、保持部材３０を支持する。
【００２０】
回転軸６０は、ベアリング５０を介してハウジング４０に固定される。保持部材３０の外周側には，周方向に沿って溝３１が設けられている。溝３１は，ハウジング４０の内壁との間に冷媒を流すための冷媒路３２を形成する。
【００２１】
巻線２２は，保持部材３０を介して軸方向に分割され，第１巻線２１ａおよび第２巻線２２ｂを構成する。
【００２２】
図２に示すように，保持部材３０の外周側に設けられた溝３１と，ハウジング４０の内壁は，冷媒を流すための冷媒路３２を形成する。保持部材３０は、第１巻線２１ａと第２巻線２２ｂとの間の空間に配置されるように固定子２０の中央部に向かって延在される。
【００２３】
以上に示した第１実施例のアキシャルギャップ型回転電機によれば，保持部材３０によって，固定子コア２１を機械的の保持することが可能となり，固定子コア２１の保持強度が向上する。
【００２４】
また，巻線２２で発生した熱は，熱伝導性の高い金属製の保持部材を介して冷媒へと放熱されるため，冷却効率を向上させることができる。
【００２５】
さらに，冷媒路３２は，保持部材３０の外周側に設けた溝３１と，ハウジング４０の内壁との間の空間で形成されるため，ハウジング４０の内壁に加工を施す必要がないため，作業工数やコストを抑制することも可能である。
【００２６】
加えて，発熱源である巻線２２は，保持部材３０を介して軸方向に分割され，第１巻線２２ａおよび第２巻線２２ｂが形成されているため，保持部材３０の軸方向両面が放熱面に利用できるため，冷却性能を向上させることが可能となる。
なお、Ｏリング３５が保持部材３０の外周側に設けられる。これにより保持部材３０をハウジング４０へと保持した際に形成される冷媒路３２の密封性が向上し，冷媒路の信頼性を向上させることができる。
【００２７】
図３は、コア２１を保持部材３０に固定する固定方法を説明する斜視図である。図４は、保持部材３０に固定子コア２１を固定した状態の斜視図である。
【００２８】
コア２１を保持する金属製の保持部材３０は，内周側にコア２１を保持するための複数の切欠３３が設けられている。固定子コア２１の軸方向の略中間部には，保持部材３０の内周側にある切欠３３に嵌合するためのスリット２１ａが設けられている。
【００２９】
保持部材３０は，流路形成部３７の厚みがコア保持部３６の厚みよりも大きくなるように段差３０ａおよび３０ｂが設けられる。さらに溝３１の厚みｔ１は，コア保持部３６の厚みｔ２よりも大きくなるように構成される。これにより、ハウジング４０に保持される部分の厚さ（＝段差３０ａ，３０ｂの厚さ）が，コア保持部３０の厚みよりも大きいため，保持強度が向上することができるとともに冷媒への放熱効率を向上させることができる。
【００３０】
また、固定子コア２１は，保持部材３０の内周側から切欠３３に嵌合されて保持される。嵌合は，例えば，焼嵌めや圧入によって行う。これにより、固定子コア２１と保持部材３０とは、熱的に密接に接続され、固定子コア２１及び巻線２２の冷却を促進することができる。
【００３１】
図５は、固定子コア２１を保持部材３０に固定する他の実施例に係る固定方法を説明する斜視図である。
【００３２】
第１巻線２２ａは、固定子コア２１よりも固定子２０の中央部に近い側に配置された第１中央側巻線２５ａを有する。
【００３３】
第２巻線２２ｂは、固定子コア２１よりも固定子２０の中央部に近い側に配置された第２中央側巻線２５ｂを有する。
【００３４】
保持部材３０は、第１中央側巻線２５ａと第２中央側巻線２５ｂとの間の空間の半分以上の体積を占めるように、当該空間まで延在される。
【００３５】
これにより、発熱源である第１巻線２２ａおよび第２巻線２２ｂと，保持部材３０との接触面積が増加するため，熱抵抗を減少させ，放熱性を向上させることができる。
【００３６】
さらに放熱性を向上させるためには、図５に示されるように、保持部材３０の内周側の突出部Ａは，最大で巻線の第１中央側巻線２５ａおよび第２中央側巻線２５ｂと同一面まで延在させる。
【００３７】
図６は、各通電相の巻線２２ｕ，２２ｖ，２２ｗと，固定子コア２１ｕ，２１ｖ，２１ｗとの構成を示す斜視図である。
【００３８】
各相の巻線２２ｕ〜２２ｗは、集中巻によって、それぞれ各固定子コア２１ｕ〜２１ｗの周方向に巻回されている。
【００３９】
これにより各巻線２２ｕ〜２２ｗは軸方向に連続的に巻回され配置されているため，巻線の素線間の接触面積が大きくなるため、巻線の素線間の熱伝導性が向上し，冷却効率を向上させることが可能となる。
【００４０】
図７は、巻線の構造を示す断面図である。
【００４１】
本実施形態においては、第１巻線２２ａおよび第２巻線２２ｂは，角線２４が巻回されて構成される。
【００４２】
角線２４は，導線２４ａの周囲に絶縁層２４ｂが施されている。これにより、丸線で構成したコイルよりも占積率が高くなり，各素線間の熱抵抗を抑制し，伝熱性を向上させることが可能となる。
【００４３】
また第１巻線２２ａ又は第２巻線２２ｂは、隣り合う固定子コア２１の配列方向と垂直な方向に一列に並ぶように固定子コア２１に複数回巻き回される。そして複数回巻き回された第１巻線２２ａ又は第２巻線２２ｂは、固定子コア２１に熱的に接触するように配置される。これにより、巻線の巻数が増加しても、巻線の冷却性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１００：アキシャルギャップ型回転電機 
１０：回転子
１１：磁石
１２：構造材
２０：固定子
２１：固定子コア
２２：巻線
２２ａ：第１巻線
２２ｂ：第２巻線
３０：保持部材
３１：溝
３２：冷媒路
３３：切欠
３５：Ｏリング
４０：ハウジング
５０：ベアリング
６０：シャフト（回転軸）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2015075784.tif 000006
【図５】
2015075784.tif 000007
【図６】
2015075784.tif 000008
【図７】
2015075784.tif 000009
【国際調査報告】
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