JP2005269845A - アキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造 - Google Patents

アキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造 Download PDF

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【課題】ステータの軸方向背面側からの冷却をより効率的に行うことができる、アキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造を提供する。
【解決手段】 複数の永久磁石1を周方向に配置してなるディスク状のロータ2と、ロータ2にロータの中心軸線に沿って対向して配置され、コイル3を巻層した複数のステータコア4を周方向に配置してなる、一または一対のステータ5と、ステータ5を固定するケース6とからなるアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造において、
ステータ5の軸方向背面側のケース6内に環状の冷却液の貯留容器7を設け、該貯留容器7のステータコア側に開口8を設けるとともに、当該開口8を閉塞する蓋部材9を設け、該蓋部材9を、ロータ2とステータコア4とのギャップを調整するスペーサとして機能させてなることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、回転軸に沿ってステータとディスク状のロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造に関するものである。
従来から、アキシャルギャップ電動機のステータを冷却液により冷却することがおこなわれ、例えば特許文献1に記載されているように、回転軸に沿ってステータとディスク状のロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ電動機において、ケース内に冷却液を循環させてステータを冷却するとともに、ステータコアの軸方向背面側(ロータに対向する面と反対側)のケース内に冷却液の貯留容器を配設して、ステータコアを軸方向背面側からも冷却することが行われてきた。
特開平10−243617号公報
しかしながら、上述したようなアキシャルギャップ電動機では、より高性能な電動機とするために、ロータの側面とステータコアとのギャップを厳密に管理する必要があるため、ステータコアをケースに固定する際に、そのギャップの微調整のために、ステータコアとケースとの間にスペーサを設けることが必須であった。このため、ステータコアの軸方向背面側からの冷却は、スペーサと貯留容器の壁(スペーサと貯留容器の間のケースの壁)を介して行われることになる。実際の固体表面には粗さがあり、固体面同士は部分的にしか接触していないため、ステータコアとスペーサとの間および、スペーサと貯留容器の壁との間の接触面には接触熱抵抗が存在し、それにより熱伝達が阻害されて、これらの二つの接触面には温度のギャップが生じる。このため、ステータコアからステータコアの軸方向背面側に設けた貯留容器内の冷却液への熱伝達は阻害され、ステータの冷却効率が下がるという問題点があった。
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、その目的は、ステータコアの軸方向背面側からの冷却をより効率的に行うことができる、アキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造を提供することにある。
請求項1に係るアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造は、複数の永久磁石を周方向に配置してなる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、コイルを巻層した複数のステータコアを周方向に配置してなる、一または一対のステータと、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電動機のステータの冷却構造において、
ステータの軸方向背面側のケース内に環状の冷却液の貯留容器を設け、該貯留容器のステータコア側に開口を設けるとともに、当該開口を閉塞する蓋部材を設け、該蓋部材を、ロータとステータコアとのギャップを調整するスペーサとして機能させてなることを特徴とする。
請求項1に係るアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造によれば、前記蓋部材にギャップを調整するためのスペーサとしての役割をもたせて、スペーサを省略しているため、ステータコアと冷却液との間に存在する固体間の接触面を、ステータコアと蓋部材との間の一つとして、従来の構造では二つ存在していた温度ギャップを一つとすることができる。これにより、ステータコアから冷却液への熱伝達の効率を高めて、ステータの冷却効率を高めることができる。
ここで軸方向背面側とは、ステータコアまたはステータのロータに対向する面の軸方向反対側を示すものとする。
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電動機のステータの冷却構造の一実施形態を示す、アキシャルギャップ電動機の略式断面図である。
このアキシャルギャップ電動機は、図1に示すように、複数の永久磁石1を周方向に配置してなるディスク状のロータ2と、ロータ2にロータ2の中心軸線に沿って対向して配置され、コイル3を巻層した複数のステータコア4を周方向に配置してなる、一のステータ5と、ステータ5を固定するケース6とからなるアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造において、
ステータ5の軸方向背面側のケース6内に環状の冷却液の貯留容器7を設け、該貯留容器7のステータコア4側に環状の開口8を設けるとともに、当該開口8を閉塞する環状の蓋部材9を設け、該蓋部材9を、ロータ2とステータコア4とのギャップを調整するスペーサとして機能させてなることを特徴とする。(請求項1に相当)
ここでは、ディスク状のロータ2は、回転軸10に嵌合連結され、回転軸10はその軸方向両端部を軸受11、12を介してケース6に回転自在に支持される。
また、図示していないが環状の冷却液の貯留容器7には同じく図示しない熱交換器と連通する通路を備え、冷却液を熱交換器により冷却している。
これによれば、前述したように、コイル3の銅損により発生する熱と、ステータコア4の、うず電流損およびヒステリシス損からなる鉄損による熱とを、貯留容器7内の冷却液によりステータコア4の背面側から固体接触面を一つとして冷却することができ、ステータ5をより効果的に冷却することができる。
ここで図1に示すように、スペーサを兼ねる蓋部材9を、ステータコア4の軸方向背面側をケース6に固定するボルト13により、ケース6に共締めにより固定する。(請求項3に相当)
これによれば、軸方向に磁力により大きな力を受けるステータコア4をケース6に締結固定するためのボルトと、蓋部材9をケース6に固定するためのボルトとを共用することができ、ボルトの部品点数を削減するとともに、加工工数を削減して、締結固定に要するスペースを削減することができる。
図2は本発明に係るアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造の他の実施形態を示す、アキシャルギャップ電動機の略式断面図である。
以下、図1に示すアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造との相違点のみを説明する。
まず、前記蓋部材9とケース6との間に前記開口8を密閉するシール部材14、15を設ける。(請求項2に相当)
これによれば、冷却液の満たされた貯留容器7と、ケース6の内側に形成される空間とを確実に分離して、冷却液の漏れにより、ステータ5のコイル3の絶縁状態が悪化することを防止することができる。
これに加えて、蓋部材9の貯留容器側に、図2に示すような形状のフィン16を設ける。(請求項4に相当)
これによれば、蓋部材9の貯留容器7内の冷却液に接触する面積をより大きなものとして、ステータコア4から蓋部材9を介した冷却液への熱伝達を効率を高めて、ステータコア4の冷却性能をより高めることができる。
図3は本発明に係るアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造のさらに他の実施形態を示す、アキシャルギャップ電動機の略式断面図である。
以下、図1に示すアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造との相違点のみを説明する。
図1に示す、ステータコア4と蓋部材9とを、圧粉コア用磁粉により一体成型して、圧粉ステータコア17とする。(請求項5に相当)
圧粉コア用磁粉により圧粉ステータコアを成型することにより、通常の電磁鋼板を積層して製造するステータコアに比べて、形状自由度および形状精度を高めることができ、特にその軸方向長さを正確なものとすることができるため、圧分ステータコアの蓋部材としての機能を持たせるとともに、ギャップ調整のためのスペーサを廃することができる。
これにより、圧粉ステータコア17から貯留容器7内の冷却液までの間の、固体接触面を完全になくすことができ、接触熱抵抗および温度ギャップを廃して、圧粉ステータコア17から貯留容器7内の冷却液への熱伝達を更に効率的なものとして、ステータの冷却効率を更に高めることができる。
ここで圧粉コア用磁粉とは、鉄粉などの磁性粉末と樹脂などの絶縁物を混合したものである。
図4は本発明に係るアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造の他の実施形態を示す、アキシャルギャップ電動機の略式断面図である。
以下、図3に示すアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造との相違点のみを説明する。
まず、前記圧粉ステータコア17とケース6との間に前記開口を密閉するシール部材18、19を設ける。(請求項6に相当)
これによれば、冷却液の満たされた貯留容器7と、ケース6の内側に形成される空間とを確実に分離して、冷却液の漏れにより、ステータ5のコイル3の絶縁状態が悪化することを防止することができる。
これに加えて、圧粉ステータコア17の貯留容器側に、図4に示すような形状のフィン20を設ける。(請求項7に相当)
これによれば、圧粉ステータコア17の貯留容器7内の冷却液に接触する面積をより大きなものとして、圧粉ステータコア17から冷却液への熱伝達を効率を高めて、圧粉ステータコア17の冷却性能をより高めることができる。
ステータコア4または圧粉ステータコア17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3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1が埋設されたディスク状のロータ2は回転磁界に吸引反発されて回転磁界と同期速度で回転する。
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。
本発明は、アキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造に用いて好適なものである。
本発明に係るアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造の一実施形態を示す、略式断面図である。 本発明に係るアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造の他の実施形態を示す、略式断面図である。 本発明に係るアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造のさらに他の実施形態を示す、略式断面図である。 本発明に係るアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造のさらに他の実施形態を示す、略式断面図である。
符号の説明
1 永久磁石
2 ロータ
3 コイル
4 ステータコア
5 ステータ
6 ケース
7 貯留容器
8 開口
9 蓋部材
10 回転軸
11 軸受
12 軸受
13 ボルト
14 シール部材
15 シール部材
16 フィン
17 圧粉ステータコア
18 シール部材
19 シール部材
20 フィン

Claims (7)

  1. 複数の永久磁石を周方向に配置してなる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、コイルを巻層した複数のステータコアを周方向に配置してなる、一または一対のステータと、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電動機のステータの冷却構造において、
    ステータの軸方向背面側のケース内に環状の冷却液の貯留容器を設け、該貯留容器のステータコア側に開口を設けるとともに、当該開口を閉塞する蓋部材を設け、該蓋部材を、ロータとステータコアとのギャップを調整するスペーサとして機能させてなることを特徴とするアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造。
  2. 前記蓋部材とケースとの間に前記開口を密閉するシール部材を設けてなる請求項1に記載のアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造。
  3. 前記蓋部材を、ステータコアをケースに固定するボルトにより、ケースに固定してなる請求項1もしくは2に記載のアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造。
  4. 前記蓋部材の貯留容器側にフィンを設けてなる請求項1〜3のいずれかに記載のアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造。
  5. 前記ステータコアと前記蓋部材とを、圧粉コア用磁粉により一体成型して圧粉ステータコアとしてなる請求項1に記載のアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造。
  6. 前記圧粉ステータコアとケースとの間に、前記開口を密閉するシール部材を設けてなる請求項5に記載のアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造。
  7. 前気圧粉ステータコアの貯留容器側にフィンを設けてなる請求項5もしくは6に記載のアキシャルギャップ電動機のステータの冷却構造。
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