JP2005318782A - アキシャルギャップ電動機の冷却構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の永久磁石1をディスク状の保持部材2に周方向に設けるとともに当該保持部材2を回転軸3に連結してなるロータ4と、ロータ4にロータ4の中心軸線に沿って対向して配置され、コイル5を巻層した複数のステータコア6を周方向に配置してなるステータ7と、ステータ7を固定するとともに前記回転軸3を回転自在に支持するケース10とからなるアキシャルギャップ電動機の冷却構造において、
回転軸3の内部に、それの軸線方向に延びる軸内油路11を設け、軸内油路11に液密に連通されて、ロータ半径方向外側に延びて一以上の開口12を有する一以上の冷却油路13をロータ4内に設けてなることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
回転軸の内部に、それの軸線方向に延びる軸内油路を設け、軸内油路に液密に連通されて、ロータ半径方向外側に延びて一以上の開口を有する一以上の冷却油路をロータ内に設けてなることを特徴とする。
図1は本発明に係るアキシャルギャップ電動機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の冷却構造は、図1に示すように、複数の永久磁石1をディスク状の保持部材2の両側面に周方向に設けるとともに保持部材2を回転軸3に連結してなるロータ4と、ロータ4にロータの中心軸線に沿って対向して配置され、コイル5を巻層した複数のステータコア6を周方向に配置してなる、一対のステータ7と、ステータ7を固定するとともに回転軸3を軸受8、9を介して回転自在に支持するケース10とからなるものであって、
回転軸3の内部に、それの軸線方向に延びる軸内油路11を設け、軸内油路11に液密に連通されて、ロータ半径方向外側に延びて一以上の開口12を有する一以上の冷却油路13をロータ4内に設けている。(請求項1に相当)
なお、図中に冷却液の回収経路については示していないが、本願発明に係るアキシャルギャップ電動機の冷却構造によれば、冷却液は遠心力により冷却箇所たるロータおよびステータに供給されているので、ロータによる冷却液の攪拌抵抗が発生しないよう、冷却液が適宜回収されるように回収経路が配置されていれば良い。
ここで背面側とは、永久磁石1のステータ7に対向する側と反対側を示すものとする。
これによれば、ロータ4の永久磁石1に冷却液を直接接触させて冷却することができるため、より効率的に永久磁石1を冷却して、永久磁石1の温度上昇による減磁を抑制することができる。
このように開口12をロータ中心軸線方向に平行に設けることにより、冷却液をロータ4の中心軸線方向に沿ってステータ7に向けて噴出供給することができるので、より効果的に、コイル5およびステータコア6に冷却液を供給することができる。また、ステータ7に対向する側面のみに開口12を設けることで、冷却を要する部分のみに冷却液を分配供給して、冷却液をより有効に利用することができる。
この効果は、後述する図8に示すような、一のステータのみを有するアキシャルギャップ電動機において、より顕著となる。
ここで、開口12を永久磁石1の外周側に位置させるとは、開口12の少なくとも一部が永久磁石1の外周面よりもロータ半径方向外側に突出して設けられていることを示す。
また、永久磁石1の内周側に内周側開口14を設けるとは、内周側開口14の少なくとも一部が永久磁石1の内周面よりもロータ半径方向内側に突出していることを示す。
なお内周側開口14も、ロータ中心軸線方向と平行に設けることが、冷却液をコイル5およびステータコア6の内周側に正確かつ有効に供給する上で好ましい。(請求項16に相当)
ロータ4は、複数の扇形状の永久磁石1をディスク状の保持部材2に周方向に並べて設けるとともに保持部材2を回転軸3に、キーやセレーション等の結合手段により連結して構成されている。中心軸3の内部には図示しない軸内油路が設けられ、軸内油路に液密に連通されてロータ半径方向外方に延びて開口12を有する冷却油路13とが設けられる。ここでは冷却油路13の永久磁石1の背面側は、前述した面間油路13aを構成する。さらに開口12を、ロータ中心軸線方向に平行に、(請求項7に相当)ロータ4のステータ7に対向する側面に設けている。(請求項8に相当)
また、開口12を永久磁石1の外周側に位置させるとともに、ロータ4のステータ7に対向する側面の永久磁石1の内周側に、冷却油路13の内周側開口14を設けている。(請求項9に相当)
ロータ4は、図2に示すものと同じく、複数の扇形状の永久磁石1をディスク状の保持部材2に周方向に設けるとともに当該保持部材2を回転軸3に連結してなる。中心軸3の内部には図示しない軸内油路が設けられ、軸内油路に液密に連結されてロータ半径方向外方に延びて開口12を有する冷却油路13が設けられる。ここでも冷却油路13の永久磁石1の背面側は、前述した面間油路13aを構成する。さらに、開口12を、ロータ中心軸線方向に平行に、(請求項7に相当)ロータ4のステータ7に対向する側面に設けている。(請求項8に相当)
また、開口12を永久磁石1の外周側に位置させるとともに、ロータ4のステータ7に対向する側面の永久磁石1の内周側に、冷却油路13の内周側開口14を設けている。(請求項9に相当)
請求項3に相当する構成によれば、冷却油路13の一部をなす面間油路13aの、永久磁石1の背面に接触する面積を、図2に示す形状のロータ半径方向に均一なロータ周方向の幅を有する面間油路よりも大きくすることができるため、永久磁石1の背面と冷却液との接触面積を増やして、より効率的に永久磁石1を冷却することができる。
永久磁石、軸内油路、冷却油路の基本的な配設態様は、図3に示すロータと同様であるため説明は割愛する。
ここで、面間油路13aを、永久磁石1の背面側ここでは内周側開口14に連通する部分で、図示のごとくV字状に二つに分岐させる。(請求項4に相当)これにともない、冷却油路13は、図4に示すように二箇所の開口12を有することとなる。
これによっても、冷却油路13の一部をなす面間油路13aの、永久磁石1の背面に接触する面積を、図2に示す形状の面間油路よりも大きくすることができるため、永久磁石1の背面と冷却液との接触面積を増やして、より効率的に永久磁石1を冷却することができる。
永久磁石、軸内油路、冷却油路の基本的な配設態様は、図2〜4に示すロータと同様であるため説明は割愛する。
ここでは、面間油路13aを図示のごとく迂曲させる。(請求項5に相当)
これによっても、冷却油路13の一部をなす面間油路13aの、永久磁石1の背面に接触する面積を、図2に示す直線形状の面間油路よりも大きくすることができるため、永久磁石1の背面と冷却液との接触面積を増やして、より効率的に永久磁石1を冷却することができる。
なお面間油路の形態は、図3〜5に示す形態に限られるものではなく、冷却液の永久磁石1に対する接触面積を増大させる面積増大手段を含む形態であれば事足りる。
ロータ4は、図2に示すものと同じく、複数の扇形状の永久磁石1をディスク状の保持部材2に周方向に設けるとともに、当該保持部材2をキーまたはセレーション等の手段により回転軸3に連結してなる。中心軸3の内部には図示しない軸内油路が設けられ、軸内油路に液密に連結されてロータ半径方向外方に延びて永久磁石1の外周側に開口12を有する冷却油路13を有する。
ここでは、冷却油路13をロータ周方向に隣接する永久磁石1の間に位置する保持部材2内に設ける。(請求項6に相当)
ロータ4は、図2に示すものと同じく、複数の扇形状の永久磁石1をディスク状の保持部材2に周方向に設けるとともに保持部材2を回転軸3にキーまたはセレーション等の連結手段により連結してなる。中心軸3の内部には図示しない軸内油路が設けられ、軸内油路に液密に連結されてロータ半径方向外方に延びて開口12を有する冷却油路13が設けられる。
また、開口12を、ロータ中心軸線方向に平行に、(請求項7に相当)ロータ4のステータ7に対向する側面に設けている。(請求項8に相当)
なお、付加内周側開口15は、ロータ中心軸線方向に平行に設けることが、冷却液をコイル5およびステータコア6の内周側に正確かつ有効に供給する上で好ましい。(請求項17に相当)
請求項6、7、8に相当する構成による作用効果については、前述したものと同様であるため説明は割愛する。
このアキシャルギャップ電動機の冷却構造は、複数の永久磁石1をディスク状の保持部材2に周方向に設けるとともに保持部材2を回転軸3に連結してなるロータ4と、ロータ4にロータの中心軸線に沿って対向して配置され、コイル5を巻層した複数のステータコア6を周方向に配置してなる、一のステータ7と、ステータ7を固定するとともに前記回転軸3を軸受8、9を介して回転自在に支持するケース10とからなるものであって、
回転軸3の内部に、それの軸線方向に延びる軸内油路11を設け、軸内油路11に液密に連通されて、ロータ半径方向外側に延び永久磁石1の外周側に一以上の開口12を有する一以上の冷却油路13をロータ4内に設けている。(請求項1に相当)
ここでは冷却油路13の永久磁石1の背面側は、前述した面間油路13aを構成する。(請求項2に相当)
請求項7に相当する構成によれば、冷却液をロータ4の中心軸線方向に沿ってステータ7に向けて噴出供給する事ができるので、ロータ軸線方向に延在するコイル5およびステータコア6の側面に冷却液を供給することが容易となり、より効果的に、コイル5およびステータコア6を冷却することができる。
また、請求項8に相当する構成によれば、図8に示すような一のステータのみを有するアキシャルギャップ電動機において、ロータ4のステータ7に対向する側面のみに開口12を設けることで、冷却を要する部分のみに冷却液を分配供給して、冷却液をより有効に利用することができる。
このアキシャルギャップ電動機の冷却構造は、図1に示したものと同様に、複数の永久磁石1をディスク状の保持部材2の両側面に周方向に設けるとともに保持部材2を回転軸3に連結してなるロータ4と、ロータ4にロータの中心軸線に沿って対向して配置され、コイル5を巻層した複数のステータコア6を周方向に配置してなる、一対のステータ7と、ステータ7を固定するとともに回転軸3を軸受8、9を介して回転自在に支持するケース10とからなるものであって、
回転軸3の内部に、それの軸線方向に延びる軸内油路11を設け、軸内油路11に液密に連通されて、ロータ半径方向外側に延びて一以上の開口12を有する一以上の冷却油路13をロータ4内に設けている。(請求項1に相当)
また、開口12を永久磁石1の外周側に位置させるとともに、ロータ4のステータ7に対向する側面の永久磁石1の内周側に、冷却油路13の内周側開口14を設けている。(請求項9に相当)
ここで、開口12を永久磁石1の外周側に位置させるとは、開口12の少なくとも一部が永久磁石1の外周面よりもロータ半径方向外側に突出して設けられていることを示す。
なお内周側開口14も、ロータ中心軸線方向と平行に設けることが、冷却液をコイル5およびステータコア6の内周側に正確かつ有効に供給する上で好ましい。(請求項16に相当)
ここまで示した、それぞれの構成についての作用効果は、図1に示したアキシャルギャップ電動機と同様であるので説明は割愛する。
これによれば、回転軸3の回転による遠心力により、軸内油路11から付加冷却油路17を経由して、冷却液がステータ7の内周面に向けて供給されるため、冷却液の回り込みにくいステータ7の内周面をより満遍なく効果的に冷却することができる。さらに、当該冷却液は、遠心力により、ステータコア6とロータ4との間に形成されるギャップに送り込まれるため、ロータ4およびステータ7をより効果的に冷却することができる。
これによれば、前述した付加冷却油路17および内周側開口14により供給されて、遠心力によりギャップを経由して外周壁に案内される冷却液と、開口12により供給される冷却液とを、ともに、外周壁16によりそれらの流れの方向を変えることにより、ステータ7の外周面に案内して、ステータ7の外周面をより効果的に冷却することができる。
これらのいずれによっても、冷却液をステータ7の外周面により効果的かつ確実に導くことができ、ステータ7の冷却効果をさらに高めることができる。
さらに好ましくは、外周壁18の内周面18aを、図9に示すような湾曲形状とする。(請求項15に相当)これによれば、図9の円内に示すように、外周壁16の内周面を円環状に構成した場合に比して、外周壁16により構成される角部に冷却液が滞留してしまうことを防止して、冷却液の流れをよりスムーズなものとし、ステータ7の冷却効率を高めることができる。
2 保持部材
3 回転軸
4 ロータ
5 ステータコア
6 コイル
7 ステータ
8 軸受
9 軸受
10 ケース
11 軸内油路
12 開口
13 冷却油路
13a面間油路
13b面間油路の軸心油路に連通する部分
14 内周側開口
15 付加内周側開口
16 短尺冷却油路
17 付加冷却油路
18 外周壁
Claims (17)
- 複数の永久磁石をディスク状の保持部材に周方向に設けるとともに当該保持部材を回転軸に連結してなるロータと、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ステータと、ステータを固定するとともに前記回転軸を回転自在に支持するケースとからなるアキシャルギャップ電動機の冷却構造において、
回転軸の内部に、それの軸線方向に延びる軸内油路を設け、軸内油路に液密に連通されて、ロータ半径方向外側に延びて一以上の開口を有する一以上の冷却油路をロータ内に設けてなるアキシャルギャップ電動機の冷却構造。 - 前記冷却油路の前記永久磁石の背面側に位置する部分を、前記永久磁石の背面と前記保持部材との間に形成した面間油路としてなる請求項1に記載のアキシャルギャップ電動機の冷却構造。
- 前記面間油路のロータ周方向の最大幅を、当該面間油路の軸内油路に連通する部分のロータ周方向の幅よりも大としてなる請求項2に記載のアキシャルギャップ電動機の冷却構造
- 前記面間油路を永久磁石の背面側で分岐させてなる請求項2に記載のアキシャルギャップ電動機の冷却構造。
- 前記面間油路を迂曲させてなる請求項2に記載のアキシャルギャップ電動機の冷却構造。
- 前記冷却油路を、ロータ周方向に隣接する永久磁石の間に位置する前記保持部材内に設けてなる請求項1に記載のアキシャルギャップ電動機の冷却構造。
- 前記開口を、ロータの側面にロータ中心軸線方向に平行に設けてなる請求項1〜6のいずれかに記載のアキシャルギャップ電動機の冷却構造。
- 前記開口を、ロータのステータに対向する側面に設けてなる請求項1〜7のいずれかに記載のアキシャルギャップ電動機の冷却構造。
- 前記開口を永久磁石の外周側に設けるとともに、ロータのステータに対向する側面の永久磁石の内周側に、前記冷却油路の内周側開口を設けてなる請求項1〜8のいずれかに記載のアキシャルギャップ電動機の冷却構造。
- 前記開口を永久磁石の外周側に設けるとともに、軸内油路に液密に連通されて、ロータ半径方向外側に延びて、ロータのステータに対向する側面の永久磁石の内周側で、一以上の付加内周側開口を有して終了する、一以上の短尺冷却油路をロータ内に設けてなる請求項1〜9のいずれかに記載のアキシャルギャップ電動機の冷却構造。
- 前記軸内油路に液密に連通されて、回転軸の半径方向外側に延びて、前記ステータの内周面に向けて開口する一以上の付加冷却油路を回転軸内に設けてなる
請求項1〜10に記載のアキシャルギャップ電動機の冷却構造。 - 前記開口を永久磁石の外周側に設けるとともに、前記保持部材の当該開口よりも外周側に、前記冷却油路内の冷却液を前記ステータの外周面に案内する外周壁を設けてなる請求項1〜11に記載のアキシャルギャップ電動機の冷却構造。
- 前記外周壁を前記ステータの外周面よりも外周側に位置させてなる請求項12に記載のアキシャルギャップ電動機の冷却構造。
- 前記外周壁を前記ステータコアのロータに対向する側面よりも、前記回転軸の中心軸線方向に沿ってステータコア側に迫出させてなる請求項12もしくは13に記載のアキシャルギャップ電動機の冷却構造。
- 前記外周壁の内周面を湾曲形状としてなる請求項11〜14に記載のアキシャルギャップ電動機の冷却構造。
- 前記内周側開口を、ロータ中心軸線方向に平行に設けてなる請求項9〜15のいずれかに記載のアキシャルギャップ電動機の冷却構造。
- 前記付加内周側開口を、ロータ中心軸線方向に平行に設けてなる請求項10〜15のいずれかに記載のアキシャルギャップ電動機の冷却構造。
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