JP2017195683A - Dynamo-electric machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase generation of torque furthermore, in an axial radial composite gap dynamo-electric machine.SOLUTION: A dynamo-electric machine 1A includes a rotor 2 having a revolving shaft 10 and rotor bodies 12A, 12B, an axial stator 4 placed while spaced apart from the rotor bodies 12A, 12B by an air gap in the axial direction, and radial stators 6A, 6B placed on the radial outside of the rotor bodies 12A, 12B while spaced apart by an air gap. The rotor bodies 12A, 12B include a permanent magnet 22 for axial placed oppositely to the axial stator 4, and performing magnetic exchange between the axial stator 4, and multiplex permanent magnets 26 for radial, independent from the permanent magnet 22 for axial, placed oppositely to the radial stators 6A, 6B, and performing magnetic exchange between the radial stators 6A, 6B.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、アキシャル方向およびラジアル方向の双方で磁気交換を行うアキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機(モータ、又は発電機、又はモータ兼発電機)に関するものである。   The present invention relates to an axial-radial composite gap type rotating electrical machine (motor, generator, or motor / generator) that performs magnetic exchange both in the axial direction and in the radial direction.

発生トルクの増大を目的として、上記のようなアキシャル・ラジアル複合ギャップ型の回転電機の開発が行われている。例えば、特許文献1には、その一例として永久磁石型同期電動機が開示されている。この電動機は、出力軸(回転軸)の周囲に永久磁石(界磁)と強磁性体からなる界磁ティースとが交互に配列された円盤状のロータと、このロータの径方向外側に所定のエアギャップ(ラジアルギャップ)を保って配置されたラジアル電機子、および前記ロータの軸方向両側にそれぞれ所定のエアギャップ(アキシャルギャップ)を保って配置された一対のアキシャル電機子からなるステータと、を備えている。この電動機よれば、アキシャル方向およびラジアル方向の双方で磁気交換が行われるので、比較的コンパクトな構成で発生トルクの増大が期待できる。   For the purpose of increasing the generated torque, an axial-radial composite gap type rotating electrical machine as described above has been developed. For example, Patent Document 1 discloses a permanent magnet type synchronous motor as an example. This electric motor has a disk-shaped rotor in which permanent magnets (fields) and field teeth made of a ferromagnetic material are alternately arranged around an output shaft (rotating shaft), and a predetermined outside of the rotor in the radial direction. A radial armature arranged with an air gap (radial gap) maintained, and a stator composed of a pair of axial armatures arranged with a predetermined air gap (axial gap) on both sides in the axial direction of the rotor, I have. According to this electric motor, since magnetic exchange is performed both in the axial direction and in the radial direction, an increase in generated torque can be expected with a relatively compact configuration.

特開2014−165927号公報JP 2014-165927 A

しかし、特許文献1のような回転電機では、一つの永久磁石がラジアル電機子とアキシャル電機子とに共通化されているため、永久磁石に対して電機子から受ける逆磁界が過剰となり、不可逆減磁が起き易くなると考えられる。そのため、より高トルクを発生させるうえで改善の余地がある。   However, in a rotating electrical machine such as Patent Document 1, since one permanent magnet is shared by a radial armature and an axial armature, the reverse magnetic field received from the armature is excessive with respect to the permanent magnet, and the irreversible reduction is achieved. It is thought that magnetism is likely to occur. Therefore, there is room for improvement in generating higher torque.

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、アキシャル・ラジアル複合ギャップ型の回転電機に関し、より発生トルクの増大に寄与する技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and relates to an axial-radial composite gap type rotating electrical machine, and an object thereof is to provide a technique that further contributes to an increase in generated torque.

上記の課題を解決するために、本発明のアキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機は、回転軸及びこの回転軸と共に回転するロータ本体を備えるロータと、前記回転軸の回転方向に並ぶ複数のコイルを含み、前記ロータ本体に対して前記回転軸の軸方向に所定のエアギャップを隔てて配置されたアキシャルステータと、前記回転軸の回転方向に並ぶ複数のコイルを含み、前記ロータ本体の径方向外側に所定のエアギャップを隔てて配置されたラジアルステータと、を備え、前記ロータ本体は、前記アキシャルステータに対向して配置されて当該アキシャルステータとの間で磁気交換を行う複数のアキシャル用永久磁石と、前記アキシャル用永久磁石とは別の永久磁石であって、前記ラジアルステータに対向して配置されて当該ラジアルステータとの間で磁気交換を行う複数のラジアル用永久磁石とを備えているものである。   In order to solve the above-described problems, an axial-radial composite gap type rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor including a rotating shaft and a rotor body that rotates together with the rotating shaft, and a plurality of coils arranged in the rotation direction of the rotating shaft. An axial stator disposed with a predetermined air gap in the axial direction of the rotating shaft with respect to the rotor body, and a plurality of coils arranged in the rotating direction of the rotating shaft, the outer radial direction of the rotor body A plurality of axial permanent magnets which are arranged opposite to the axial stator and exchange magnetically with the axial stator. And a permanent magnet different from the axial permanent magnet, the radial magnet being disposed opposite the radial stator. In which and a plurality of permanent magnets for radial for magnetic exchange between the over data.

この構成によれば、アキシャル用永久磁石とアキシャルステータとの間で磁気交換が行われる一方で、アキシャル用永久磁石とは別に設けられた、ラジアル用永久磁石とラジアルステータとの間で磁気交換が行われる。すなわち、アキシャル用とラジアル用とで永久磁石が個別に設けられた構造であるため、アキシャル用とラジアル用とで永久磁石が共通化された従来の構造に比べて、永久磁石に対して電機子から受ける逆磁界が過剰となり、不可逆減磁が起き易くなることがない。従って、総磁束量の増大、ひいては発生トルクの増大に寄与するものとなる。   According to this configuration, while magnetic exchange is performed between the axial permanent magnet and the axial stator, magnetic exchange is performed between the radial permanent magnet and the radial stator that are provided separately from the axial permanent magnet. Done. In other words, since the permanent magnets are provided separately for the axial and radial types, the armature is used for the permanent magnets compared to the conventional structure in which the permanent magnets are shared for the axial and radial types. Therefore, the reverse magnetic field received from is excessive, and irreversible demagnetization does not easily occur. Therefore, this contributes to an increase in the total amount of magnetic flux and thus an increase in generated torque.

なお、上記の記載において、ここで言う「磁気交換」とは、磁化の交換相互作用を意味する。   In the above description, “magnetic exchange” as used herein means an exchange interaction of magnetization.

上記構成において、前記ロータは、ロータ本体として前記アキシャルステータの両側に配置された第1ロータ本体および第2ロータ本体を備えるのが好適である。   In the above configuration, it is preferable that the rotor includes a first rotor body and a second rotor body disposed on both sides of the axial stator as a rotor body.

この構成によれば、ロータとアキシャルステータとの磁気交換面積をより増大させることができ、発生トルクの増大により一層寄与するものとなる。   According to this configuration, it is possible to further increase the magnetic exchange area between the rotor and the axial stator, which further contributes to an increase in generated torque.

上記構成において、前記アキシャル用永久磁石と前記ラジアル用永久磁石とは、前記ロータ本体の同一回転角度位置に各々配置されているのが好適である。   In the above configuration, it is preferable that the axial permanent magnet and the radial permanent magnet are respectively disposed at the same rotational angle position of the rotor body.

この構成によれば、各ステータのコイルの位置を揃えることができるので、簡素化でき、またモータ制御も容易になる。   According to this configuration, since the positions of the coils of the respective stators can be made uniform, simplification can be achieved and motor control can be facilitated.

この場合、同一角度位置に配置された前記アキシャル用永久磁石および前記ラジアル用永久磁石は、互いにエアギャップ側の磁極が同じ磁極であるのが好適である。   In this case, it is preferable that the axial permanent magnet and the radial permanent magnet arranged at the same angular position have the same magnetic pole on the air gap side.

アキシャル用永久磁石とアキシャルステータとの間に形成される磁束と、ラジアル用永久磁石とラジアルステータとの間に形成される磁束とが互いに影響し合って(干渉して)トルク発生を阻害することが抑制される。   The magnetic flux formed between the axial permanent magnet and the axial stator and the magnetic flux formed between the radial permanent magnet and the radial stator interact with each other (interfere) to inhibit torque generation. Is suppressed.

なお、上記の回転電機において、前記ロータは、前記回転軸を通じて前記ロータ本体に冷却液を循環させる冷却液循環通路を備えているのが好適である。   In the above rotating electrical machine, it is preferable that the rotor includes a coolant circulation passage for circulating coolant through the rotor shaft to the rotor body.

この構成によれば、ロータ本体の各永久磁石を効果的に冷却することが可能となり、永久磁石の高温化に伴うモータ効率の低下を抑制することが可能となる。   According to this structure, it becomes possible to cool each permanent magnet of a rotor main body effectively, and it becomes possible to suppress the fall of the motor efficiency accompanying the high temperature of a permanent magnet.

また、前記アキシャルステータおよび前記ラジアルステータは、各々、ステータコアとこのステータコアに装着された前記コイルとを備える円環状のステータ本体を備え、当該回転電機は、前記アキシャルステータおよび前記ラジアルステータの各ステータ本体のうち、少なくとも一方のステータ本体の前記コイルを収納する環状の閉空間と、前記閉空間に冷却液を給排可能な冷却液給排部とを備えているのが好適である。   Each of the axial stator and the radial stator includes an annular stator body including a stator core and the coil mounted on the stator core, and the rotating electrical machine includes the stator bodies of the axial stator and the radial stator. It is preferable that an annular closed space that houses the coil of at least one of the stator main bodies and a coolant supply / discharge portion that can supply and discharge coolant to and from the closed space are preferable.

この構成によれば、アキシャルステータ又は/及びラジアルステータロータの各コイルを効果的に冷却することが可能となり、コイルの高温化に伴うモータ効率の低下を抑制することが可能となる。   According to this configuration, each coil of the axial stator and / or the radial stator rotor can be effectively cooled, and it is possible to suppress a decrease in motor efficiency due to the high temperature of the coil.

なお、上記回転電機においては、前記ロータ、前記アキシャルステータおよび前記ラジアルステータが収容されるケースを備え、前記アキシャルステータは、ステータコアとこのステータコアに装着された前記コイルとを備える円環状のステータ本体と、このステータ本体に対して前記軸方向両側から各々組付けられて当該ステータ本体の径方向外側に延在する一対の支持プレートとを含み、前記各支持プレートの周縁部が前記ケースに固定されることにより当該ケースに組み付けられているのが好適である。   The rotating electrical machine includes a case in which the rotor, the axial stator, and the radial stator are accommodated, and the axial stator includes an annular stator body including a stator core and the coil attached to the stator core; And a pair of support plates that are assembled to the stator body from both sides in the axial direction and extend outward in the radial direction of the stator body, and the peripheral portions of the support plates are fixed to the case Therefore, it is preferable to be assembled to the case.

この構成によれば、アキシャルステータを安定的かつ確実にケースで支持することが可能となる。   According to this configuration, the axial stator can be stably and reliably supported by the case.

以上説明したように、本発明のアキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機によれば、発生トルクの増大に寄与することができる。   As described above, according to the axial-radial composite gap type rotating electrical machine of the present invention, it is possible to contribute to an increase in generated torque.

本発明のアキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機の斜視図である。1 is a perspective view of an axial-radial composite gap type rotating electrical machine of the present invention. 上記回転電機の断面図である。It is sectional drawing of the said rotary electric machine. ケースを外した状態の上記回転電機の斜視図である。It is a perspective view of the said rotary electric machine of the state which removed the case. 図3の回転電機を軸方向(軸方向(+)側)から見た図である。It is the figure which looked at the rotary electric machine of FIG. 3 from the axial direction (axial direction (+) side). (a)は反エアギャップ側(軸方向(+)側)から見た第1ロータ本体の斜視図であり、(b)はアキシャルギャップ側(軸方向(−)側)から見た第1ロータ本体の斜視図である。(A) is a perspective view of the 1st rotor main body seen from the air gap side (axial direction (+) side), (b) is the 1st rotor seen from the axial gap side (axial direction (-) side). It is a perspective view of a main body. ロータ本体の組立工程図である。It is an assembly process figure of a rotor main body. ロータ本体の組立工程図である。It is an assembly process figure of a rotor main body. ロータ本体の組立工程図である。It is an assembly process figure of a rotor main body. 図4の回転電機から第1ロータ本体を外した図である。It is the figure which removed the 1st rotor main body from the rotary electric machine of FIG. アキシャルステータの斜視図である。It is a perspective view of an axial stator. 支持プレートを外した状態のアキシャルステータの斜視図である。It is a perspective view of an axial stator in the state where a support plate was removed. 第1ラジアルステータの斜視図である。It is a perspective view of a 1st radial stator. 本発明の変形例に係るアキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機の断面図である。It is sectional drawing of the axial radial composite gap type rotary electric machine which concerns on the modification of this invention. (a)変形例に係るロータ本体をエアギャップ側から見た斜視図であり、(b)は、同ロータ本体を反エアギャップ側から見た斜視図である。(A) It is the perspective view which looked at the rotor main body which concerns on a modification from the air gap side, (b) is the perspective view which looked at the rotor main body from the anti-air gap side. (a)変形例に係るロータ本体のラジアルバックヨークの斜視図であり、(b)は、アキシャルバックヨークが組み付けられたラジアルバックヨークの斜視図である。(A) It is a perspective view of the radial back yoke of the rotor main body which concerns on a modification, (b) is a perspective view of the radial back yoke with which the axial back yoke was assembled | attached.

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

[全体構成]
図1は、本発明の第1実施形態に係るアキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機1A(以下、回転電機1Aと略す)の斜視図であり、図2は、回転電機1Aの断面図である。また、図3は、後記ケース8を外した上記回転電機1Aの斜視図であり、図4は、図3の回転電機1Aを後記軸方向から見た図(平面図)である。
[overall structure]
FIG. 1 is a perspective view of an axial-radial composite gap type rotating electrical machine 1A (hereinafter abbreviated as rotating electrical machine 1A) according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the rotating electrical machine 1A. 3 is a perspective view of the rotating electrical machine 1A from which a case 8 described later is removed, and FIG. 4 is a view (plan view) of the rotating electrical machine 1A shown in FIG.

これらの図に示すように、回転電機1Aは、回転軸10を中心に備えるロータ2と、当該ロータ2の後記ロータ本体12A、12Bの間に介在し、ロータ本体12A、12Bに対して回転軸10の軸方向に所定のエアギャップ(アキシャルギャップ)を隔てて対向配置されたアキシャルステータ4と、ロータ本体12A、12Bの径方向外側に各々所定のエアギャップ(ラジアルギャップ)を隔てて対向配置されたラジアルステータ6A、6Bと、前記ロータ2および各ステータ4、6A、6Bが収容されるケース8とを備えている。   As shown in these drawings, the rotating electrical machine 1A is interposed between the rotor 2 having the rotation shaft 10 as a center and the rotor bodies 12A and 12B described later of the rotor 2, and the rotation shaft with respect to the rotor bodies 12A and 12B. The axial stator 4 is disposed opposite to each other with a predetermined air gap (axial gap) 10 in the axial direction, and is opposed to the rotor bodies 12A and 12B on the radially outer side with a predetermined air gap (radial gap) therebetween. Further, a radial stator 6A, 6B and a case 8 in which the rotor 2 and the stators 4, 6A, 6B are accommodated are provided.

なお、以下の説明では、特に言及する場合を除き、回転軸10と平行な方向を「軸方向又はアキシャル方向」、回転軸10と直交する方向を「径方向又はラジアル方向」、回転軸10(ロータ2)の回転方向を「周方向」と称す。また、便宜上、回転軸10と平行な方向において、その一方側を軸方向(+)側、これと反対側を軸方向(−)側と称す。   In the following description, unless otherwise specified, the direction parallel to the rotation axis 10 is “axial direction or axial direction”, the direction orthogonal to the rotation axis 10 is “radial direction or radial direction”, and the rotation axis 10 ( The rotation direction of the rotor 2) is referred to as “circumferential direction”. For convenience, in the direction parallel to the rotation shaft 10, one side is referred to as an axial direction (+) side, and the opposite side is referred to as an axial direction (-) side.

前記ロータ2は、所定間隔を隔てて対向配置される円盤状の一対のロータ本体12A、12Bと、ロータ本体12A、12Bの中心を貫通する前記回転軸10とを含む。   The rotor 2 includes a pair of disk-shaped rotor main bodies 12A and 12B that face each other at a predetermined interval, and the rotating shaft 10 that passes through the centers of the rotor main bodies 12A and 12B.

各ロータ本体12A、12Bは、回転軸10に固定されており、回転軸10はベアリング9を介してケース8に回転自在に支持されている。   Each rotor body 12A, 12B is fixed to a rotating shaft 10, and the rotating shaft 10 is rotatably supported by a case 8 via a bearing 9.

詳しくは、図2に示すように、回転軸10は、主軸部11aを中心としてその軸方向両側に各々スプライン軸部11b、ねじ軸部11cおよび支持軸部11dをその順番で備えた多段軸構造を有している。主軸部11aの径(外径)が最も大きく、順次、スプライン軸部11b、ねじ軸部11c、支持軸部11dの順番で径が小さくなっている。一方、ロータ本体12A、12Bの中心には、前記スプライン軸部11bに対応するスプライン溝を備えた貫通孔14が形成されている。そして、回転軸10の両側から、前記貫通孔14にそれぞれスプライン軸部11bが挿入されるように各ロータ本体12A、12Bが装着され、さらに、各ロータ本体12A、12Bの外側から各ねじ軸部11cに各々ナット部材16が螺着されている。これにより、各ロータ本体12A、12Bが、各々スペーサ17を介してナット部材16と回転軸10の主軸部11aとの間に挟持されている。つまり、各ロータ本体12A、12Bは、回転軸10と一体回転可能となるように、当該回転軸10にスプライン結合されている。   Specifically, as shown in FIG. 2, the rotary shaft 10 has a multi-stage shaft structure including a spline shaft portion 11b, a screw shaft portion 11c, and a support shaft portion 11d in that order on both sides of the main shaft portion 11a in the axial direction. have. The diameter (outer diameter) of the main shaft portion 11a is the largest, and the diameter decreases in the order of the spline shaft portion 11b, the screw shaft portion 11c, and the support shaft portion 11d. On the other hand, a through hole 14 having a spline groove corresponding to the spline shaft portion 11b is formed at the center of the rotor main bodies 12A and 12B. Then, the rotor main bodies 12A and 12B are mounted from both sides of the rotary shaft 10 so that the spline shaft portions 11b are inserted into the through holes 14, respectively, and further, the screw shaft portions from the outside of the rotor main bodies 12A and 12B. Each nut member 16 is screwed to 11c. Thus, the rotor main bodies 12A and 12B are sandwiched between the nut member 16 and the main shaft portion 11a of the rotary shaft 10 via the spacers 17, respectively. That is, each rotor main body 12A, 12B is spline-coupled to the rotary shaft 10 so as to be able to rotate integrally with the rotary shaft 10.

前記ロータ本体12A、12B(第1ロータ本体12A、第2ロータ本体12B)の基本的な構造は同一である。ここでは、二つのロータ本体12A、12Bのうち、軸方向(+)側に位置する第1ロータ本体12Aの構成について説明し、その後、第1ロータ本体12Aと第2ロータ本体12Bとの関係について言及することにする。   The basic structures of the rotor bodies 12A and 12B (the first rotor body 12A and the second rotor body 12B) are the same. Here, the configuration of the first rotor main body 12A located on the axial direction (+) side of the two rotor main bodies 12A and 12B will be described, and then the relationship between the first rotor main body 12A and the second rotor main body 12B. I will mention it.

第1ロータ本体12A、アキシャルステータ4に対向して配置されて当該アキシャルステータ4との間で磁気交換(磁化の交換相互作用)を行う複数のアキシャル用永久磁石22と、当該アキシャル用永久磁石22とは別の永久磁石であって、第1ラジアルステータ6Aに対向して配置されて当該第1ラジアルステータ6Aとの間で磁気交換を行う複数のラジアル用永久磁石26とを備えている。   A plurality of axial permanent magnets 22 arranged to face the first rotor main body 12A and the axial stator 4 and perform magnetic exchange (magnetization exchange interaction) with the axial stator 4, and the axial permanent magnet 22 And a plurality of radial permanent magnets 26 that are arranged to face the first radial stator 6A and perform magnetic exchange with the first radial stator 6A.

具体的に説明すると、第1ロータ本体12Aは、図2及び図5(a)、(b)に示すように、中心に上記貫通孔14を備えた円盤状のベース部材20と、このベース部材20に各々組み付けられた、複数のアキシャル用永久磁石22、アキシャル用バックヨーク24、複数のラジアル用永久磁石26、ラジアル用バックヨーク28および複数のクランプ部材30とで構成されている。   More specifically, the first rotor main body 12A includes a disc-shaped base member 20 having the through hole 14 at the center and the base member, as shown in FIGS. 2 and 5A and 5B. 20, a plurality of axial permanent magnets 22, an axial back yoke 24, a plurality of radial permanent magnets 26, a radial back yoke 28, and a plurality of clamp members 30.

図6に示すように、ベース部材20は、円形のプレート部20aとその中心部で当該ベース部材20aから軸方向に突出するボス部20bとを備えており、全体が非磁性材料(アルミナなどのセラミック、強化プラスチック、オーステナイト系ステンレス、アルミ等)により一体に形成されている。このベース部材20の外周に、前記ラジアル用バックヨーク28が配置されている。   As shown in FIG. 6, the base member 20 includes a circular plate portion 20a and a boss portion 20b protruding in the axial direction from the base member 20a at the center thereof, and is entirely made of a nonmagnetic material (such as alumina). Ceramic, reinforced plastic, austenitic stainless steel, aluminum, etc.). The radial back yoke 28 is disposed on the outer periphery of the base member 20.

ラジアル用バックヨーク28は、軟磁性体から構成されている。詳しくは、ラジアル用バックヨーク28は、表面に電気的絶縁処理を施した軟磁性金属粉末、例えばFe、Fe−Si系およびFe−Ni系などの金属粉末がバインダーと共に圧縮成型された成型体である。ラジアル用バックヨーク28は、前記ボス部20bにおけるベース部材20の軸方向寸法(厚み寸法)と同等の軸方向寸法を有した円筒形の部材であり、ベース部材20の前記プレート部20aに外嵌されている。   The radial back yoke 28 is made of a soft magnetic material. Specifically, the radial back yoke 28 is a molded body in which a soft magnetic metal powder whose surface is electrically insulated, for example, a metal powder such as Fe, Fe-Si, and Fe-Ni, is compression-molded together with a binder. is there. The radial back yoke 28 is a cylindrical member having an axial dimension equivalent to the axial dimension (thickness dimension) of the base member 20 in the boss portion 20b, and is externally fitted to the plate portion 20a of the base member 20. Has been.

そして、図7に示すように、ベース部材20のプレート部20a、ボス部20b及びラジアル用バックヨーク28により形成された円環状の凹部に、前記アキシャル用バックヨーク24と前記複数のアキシャル用永久磁石22とが積層した状態で配置されるとともに、前記ラジアル用バックヨーク28の外周面上に、前記複数のラジアル用永久磁石26が配置されている。   As shown in FIG. 7, the axial back yoke 24 and the plurality of axial permanent magnets are formed in an annular recess formed by the plate portion 20 a, the boss portion 20 b, and the radial back yoke 28 of the base member 20. 22 are disposed in a stacked state, and the plurality of radial permanent magnets 26 are disposed on the outer peripheral surface of the radial back yoke 28.

アキシャル用バックヨーク24は、ラジアル用バックヨーク28と同等の成型体、すなわち、上記軟磁性金属粉末を主成分とする成型体であり、軸方向に偏平な円環状であり、プレート部20aに当接する状態で、すなわち上記円環状の凹部の内底面に当接する状態で、ボス部20bの外周面とラジアル用バックヨーク28の内周面との間に嵌入されている。なお、ベース部材20のプレート部20aには、周方向にジグザグに延びる溝部21(図6参照)が形成されており、当該溝部21がアキシャル用バックヨーク24により軸方向から覆われている。これにより、当該第1ロータ本体12Aの内部に、径方向に蛇行しながら(図6中の破線参照)周方向に冷却液を循環させる冷却液ジャケット32(図2参照)が形成されている。   The axial back yoke 24 is a molded body equivalent to the radial back yoke 28, that is, a molded body mainly composed of the soft magnetic metal powder. The axial back yoke 24 has an annular shape that is flat in the axial direction and contacts the plate portion 20a. It is fitted between the outer peripheral surface of the boss portion 20b and the inner peripheral surface of the radial back yoke 28 in a state of contact, that is, in a state of contacting the inner bottom surface of the annular recess. The plate portion 20a of the base member 20 is formed with a groove portion 21 (see FIG. 6) that extends in a zigzag manner in the circumferential direction, and the groove portion 21 is covered from the axial direction by the axial back yoke 24. Thus, a coolant jacket 32 (see FIG. 2) is formed inside the first rotor body 12A to circulate the coolant in the circumferential direction while meandering in the radial direction (see the broken line in FIG. 6).

前記複数のアキシャル用永久磁石22は、ボス部20bの外周面とラジアル用バックヨーク28の内周面との隙間に嵌入され、前記アキシャル用バックヨーク24に積層されている。各アキシャル用永久磁石22は、軸方向に偏平な略扇形の形状を有している。これらアキシャル用永久磁石22は、隣接する磁石22のエアギャップ側(軸方向(−)側)の磁極が交互に異なるように配列されている。各アキシャル用永久磁石22は、図5(a)に示すように、上記隙間に嵌入された状態で、当該エアギャップ側の面(磁気交換面)が前記ボス部20bの軸方向端面およびラジアル用バックヨーク28の軸方向端面と面一となっている。つまり、前記ボス部20bの軸方向端面およびラジアル用バックヨーク28の軸方向端面と、アキシャル用バックヨーク24の軸方向端面との段差寸法は、アキシャル用永久磁石22の厚み寸法と同等の寸法に設定されている。   The plurality of axial permanent magnets 22 are fitted into a gap between the outer peripheral surface of the boss portion 20 b and the inner peripheral surface of the radial back yoke 28, and are stacked on the axial back yoke 24. Each of the axial permanent magnets 22 has a substantially sector shape that is flat in the axial direction. These axial permanent magnets 22 are arranged such that the magnetic poles on the air gap side (axial direction (−) side) of adjacent magnets 22 are alternately different. As shown in FIG. 5A, each axial permanent magnet 22 is inserted into the gap, and the air gap side surface (magnetic exchange surface) is the axial end surface of the boss portion 20b and the radial end surface. It is flush with the axial end surface of the back yoke 28. That is, the step size between the axial end surface of the boss portion 20b and the axial end surface of the radial back yoke 28 and the axial end surface of the axial back yoke 24 is the same as the thickness of the axial permanent magnet 22. Is set.

前記複数のラジアル用永久磁石26は、ラジアル用バックヨーク28の軸方向寸法と同等の厚み寸法を有した断面長方形で、かつ軸方向視円弧状に形成されている。これらラジアル用永久磁石26は、隣接する磁石26のエアギャップ側(第1ラジアルステータ6Aとのエアギャップ側)の磁極が交互に異なるように配列されている。   The plurality of radial permanent magnets 26 have a rectangular cross section having a thickness dimension equivalent to the axial dimension of the radial back yoke 28 and are formed in an arc shape in the axial direction. These radial permanent magnets 26 are arranged such that the magnetic poles on the air gap side of the adjacent magnets 26 (the air gap side with the first radial stator 6A) are alternately different.

なお、第1ロータ本体12Aにおいて、アキシャル用永久磁石22とラジアル用永久磁石26とは、図5(b)に示すように、同一回転角度位置に配置されている。すなわち、ラジアル用永久磁石26の軸方向視の周方向長(弧長)は、扇形である上記アキシャル用永久磁石22の中心角に対応した寸法とされ、各々一つのアキシャル用永久磁石22の外側(第1ロータ本体12Aの径方向外側)に一つのラジアル用永久磁石26が位置するように、各ラジアル用永久磁石26が配列されている。   In the first rotor body 12A, the axial permanent magnet 22 and the radial permanent magnet 26 are disposed at the same rotational angle position as shown in FIG. 5B. That is, the circumferential length (arc length) of the radial permanent magnet 26 in the axial direction is a dimension corresponding to the central angle of the axial permanent magnet 22 which is a sector shape, and each of the radial permanent magnets 26 is outside the axial permanent magnet 22. Each radial permanent magnet 26 is arranged so that one radial permanent magnet 26 is positioned (outside in the radial direction of the first rotor body 12A).

また、同一角度位置に配置されたアキシャル用永久磁石22とラジアル用永久磁石26とは、各々、エアギャップ側の磁極が互いに同じ磁極とされている。すなわち、エアギャップ側の磁極がN極であるアキシャル用永久磁石22と同一回転角度位置に配置されるラジアル用永久磁石26のエアギャップ側の磁極はN極とされ、エアギャップ側の磁極がS極であるアキシャル用永久磁石22と同一回転角度位置に配置されるラジアル用永久磁石26のエアギャップ側の磁極はS極とされている。これにより、アキシャル用永久磁石22とアキシャルステータ4との間に形成される磁束と、ラジアル用永久磁石26とラジアルステータ6A、6Bとの間に形成される磁束とが互いに影響し合って(干渉して)トルク発生を阻害するといったことが抑制される。   The axial permanent magnet 22 and the radial permanent magnet 26 arranged at the same angular position have the same magnetic poles on the air gap side. That is, the magnetic pole on the air gap side of the radial permanent magnet 26 arranged at the same rotation angle position as the axial permanent magnet 22 whose magnetic pole on the air gap side is N pole is N pole, and the magnetic pole on the air gap side is S. The magnetic pole on the air gap side of the radial permanent magnet 26 disposed at the same rotational angle position as the axial permanent magnet 22 is a south pole. Thereby, the magnetic flux formed between the axial permanent magnet 22 and the axial stator 4 and the magnetic flux formed between the radial permanent magnet 26 and the radial stators 6A and 6B influence each other (interference). And) inhibiting the generation of torque.

アキシャル用永久磁石22、アキシャル用バックヨーク24、ラジアル用永久磁石26及びラジアル用バックヨーク28は、クランプ部材30によりベース部材20に一体的に固定されている。アキシャル用永久磁石22、アキシャル用バックヨーク24、ラジアル用永久磁石26及びラジアル用バックヨーク28は、例えば接着剤などでベース部材20に固定されているが、当該固定状態がクランプ部材30により補強されている。   The axial permanent magnet 22, the axial back yoke 24, the radial permanent magnet 26 and the radial back yoke 28 are integrally fixed to the base member 20 by a clamp member 30. The axial permanent magnet 22, the axial back yoke 24, the radial permanent magnet 26, and the radial back yoke 28 are fixed to the base member 20 with, for example, an adhesive, but the fixed state is reinforced by the clamp member 30. ing.

クランプ部材30は、図6に示すように、ベース部材20、アキシャル用永久磁石22、アキシャル用バックヨーク24、ラジアル用永久磁石26及びラジアル用バックヨーク28を、周方向における各永久磁石22、26の端部の位置で軸方向両側から一体に挟み込む。これにより、ベース部材20に対するアキシャル用永久磁石22等の固定強度を補強する。当例では、アキシャル用永久磁石22およびラジアル用永久磁石26の数は8個であり、アキシャル用永久磁石22等は8個のクランプ部材30でベース部材20に固定されている。   As shown in FIG. 6, the clamp member 30 includes a base member 20, an axial permanent magnet 22, an axial back yoke 24, a radial permanent magnet 26, and a radial back yoke 28. Are sandwiched together from both sides in the axial direction. This reinforces the fixing strength of the axial permanent magnet 22 and the like with respect to the base member 20. In this example, the number of the axial permanent magnets 22 and the radial permanent magnets 26 is eight, and the axial permanent magnets 22 and the like are fixed to the base member 20 with eight clamp members 30.

クランプ部材30は、径方向に延びる一対のアーム部31aと、これらアーム部31aを連結する連結部31bとを有するコ字型の形状を有している。クランプ部材30は、図5(a)、(b)及び図6に示すように、互いに隣接する一組のアキシャル用永久磁石22の周方向端部および互いに隣接する一組のラジアル用永久磁石26の周方向端部を挟み込むようにこれらに装着されている。これにより、ベース部材20、アキシャル用永久磁石22、アキシャル用バックヨーク24、ラジアル用永久磁石26及びラジアル用バックヨーク28が、当該クランプ部材30により一体に軸方向両側から押さえ込まれている。   The clamp member 30 has a U-shape having a pair of arm portions 31a extending in the radial direction and a connecting portion 31b for connecting the arm portions 31a. As shown in FIGS. 5A, 5 </ b> B, and 6, the clamp member 30 includes a pair of radial permanent magnets 26 that are adjacent to each other in the circumferential direction of a pair of axial permanent magnets 22 that are adjacent to each other. These are attached to these so as to sandwich the circumferential end portion. As a result, the base member 20, the axial permanent magnet 22, the axial back yoke 24, the radial permanent magnet 26 and the radial back yoke 28 are integrally pressed from both axial sides by the clamp member 30.

図8に示すように、各アキシャル用永久磁石22の周方向両端部には段差部22aが各々形成され、同様に、各ラジアル用永久磁石26の周方向両端部にも段差部26aが各々形成されている(図7、図15では省略)。また、図6及び図7に示すように、ラジアル用バックヨーク28の両端面のうち、クランプ部材30に対応する位置には各々当該クランプ部材30に対応する幅の溝部28aが形成され、また、ベース部材20のボス部20bの端面うち、クランプ部材30に対応する位置には、各々当該クランプ部材30に対応する幅の径方向に延びる溝部202が形成され、ボス部20bの反ボス部側の面のうち、クランプ部材30に対応する位置には、各々当該クランプ部材30に対応する幅の径方向に延びる溝部201が形成されている。すなわち、クランプ部材30は、周方向に隣接するアキシャル用永久磁石22の間および周方向に隣接するラジアル用永久磁石26の間に介在した状態で上記各段差部22a、26aに係合し、かつ、ラジアル用バックヨーク28、プレート部20a及びボス部20bの上記各溝部28a、201、202に嵌入されている。これにより、図5(a)、(b)に示すように、各クランプ部材30(各アーム部31a及び連結部31b)の表面と、アキシャル用永久磁石22、ラジアル用永久磁石26、ラジアル用バックヨーク28、ベース部材20(プレート部20a、ボス部20b)の表面とが面一となっている。   As shown in FIG. 8, stepped portions 22 a are formed at both ends in the circumferential direction of each axial permanent magnet 22. Similarly, stepped portions 26 a are formed at both ends in the circumferential direction of each radial permanent magnet 26. (Omitted in FIGS. 7 and 15). Further, as shown in FIGS. 6 and 7, groove portions 28a each having a width corresponding to the clamp member 30 are formed at positions corresponding to the clamp member 30 on both end surfaces of the radial back yoke 28. Groove portions 202 extending in the radial direction of the width corresponding to the clamp member 30 are formed at positions corresponding to the clamp member 30 in the end surface of the boss portion 20b of the base member 20, and the boss portion 20b on the side opposite to the boss portion is formed. Grooves 201 extending in the radial direction of the width corresponding to the clamp member 30 are formed at positions corresponding to the clamp member 30 in the surface. That is, the clamp member 30 engages with each of the step portions 22a and 26a while being interposed between the axial permanent magnets 22 adjacent in the circumferential direction and between the radial permanent magnets 26 adjacent in the circumferential direction, and The radial back yoke 28, the plate portion 20a, and the boss portion 20b are fitted into the groove portions 28a, 201, 202. As a result, as shown in FIGS. 5A and 5B, the surface of each clamp member 30 (each arm 31a and connecting portion 31b), the axial permanent magnet 22, the radial permanent magnet 26, and the radial back. The yoke 28 and the surface of the base member 20 (plate part 20a, boss part 20b) are flush with each other.

クランプ部材30の各アーム部31aは、各々の先端に、互いに反対向きに延びる爪部301を備えている。これらの爪部301は、図5(a)、(b)に示すように、ベース部材20(プレート部20a、ボス部20b)の端面から軸方向に突出している。図2に示すように、第1ロータ本体12Aが回転軸10に固定された状態で、各クランプ部材30の軸方向(+)側の爪部301は、上記スペーサ17に形成された図外の円環状の溝部に挿入され、軸方向(−)側の爪部301は、回転軸10の上記主軸部11aの端面に形成された円環状の溝部101(図9参照)に挿入されている。これにより、クランプ部材30が抜け止めされ、ベース部材20、アキシャル用永久磁石22、アキシャル用バックヨーク24、ラジアル用永久磁石26及びラジアル用バックヨーク28がクランプ部材30により一体化された状態が維持されている。   Each arm portion 31a of the clamp member 30 is provided with a claw portion 301 that extends in the opposite direction to each tip. As shown in FIGS. 5A and 5B, these claw portions 301 protrude in the axial direction from the end surfaces of the base member 20 (plate portion 20a, boss portion 20b). As shown in FIG. 2, the claw portion 301 on the axial direction (+) side of each clamp member 30 is not shown in the figure formed on the spacer 17 in a state where the first rotor body 12 </ b> A is fixed to the rotating shaft 10. The claw portion 301 on the axial direction (−) side is inserted into the annular groove portion 101 (see FIG. 9) formed on the end surface of the main shaft portion 11 a of the rotating shaft 10. As a result, the clamp member 30 is prevented from coming off, and the base member 20, the axial permanent magnet 22, the axial back yoke 24, the radial permanent magnet 26, and the radial back yoke 28 are integrated with the clamp member 30. Has been.

第1ロータ本体12Aの構造は以上の通りである。第2ロータ本体12Bの構造も第1ロータ本体12Aと同一であるが、図2に示すように、第2ロータ本体12Bは、第1ロータ本体12Aとは逆向き、すなわち、アキシャル用永久磁石22が軸方向(+)側を向く状態で回転軸10に固定されている。   The structure of the first rotor body 12A is as described above. The structure of the second rotor main body 12B is the same as that of the first rotor main body 12A. However, as shown in FIG. 2, the second rotor main body 12B is opposite to the first rotor main body 12A, that is, the axial permanent magnet 22 is used. Is fixed to the rotary shaft 10 in a state in which is directed in the axial direction (+) side.

なお、第1ロータ本体12Aの各アキシャル用永久磁石22と第2ロータ本体12Bの各アキシャル用永久磁石22とは互いに同一の回転角度位置に配置されている。つまり、第1ロータ本体12Aの各アキシャル用永久磁石22と第1ロータ本体12Aの各アキシャル用永久磁石22とは、上記アキシャルステータ4を挟んで互いに軸方向に向かい合っている。但し、向かい合うアキシャル用永久磁石22同士は、エアギャップ側の磁極が互いに異なっている。つまり、各ロータ本体12A、12Bの同一の回転角度位置に位置するアキシャル用永久磁石22同士は、エアギャップ側の磁極が互いに異なる磁極となっている。これにより、アキシャルステータ4とその両側の各ロータ本体12A、12Bの各アキシャル用永久磁石22とが互いに影響し合って(干渉して)トルク発生を阻害するといったことが抑制される。   Each axial permanent magnet 22 of the first rotor body 12A and each axial permanent magnet 22 of the second rotor body 12B are arranged at the same rotational angle position. That is, each axial permanent magnet 22 of the first rotor body 12A and each axial permanent magnet 22 of the first rotor body 12A face each other in the axial direction with the axial stator 4 interposed therebetween. However, the axial permanent magnets 22 facing each other have different magnetic poles on the air gap side. In other words, the axial permanent magnets 22 positioned at the same rotational angle position of the rotor main bodies 12A and 12B are magnetic poles having different magnetic poles on the air gap side. As a result, the axial stator 4 and the axial permanent magnets 22 of the rotor main bodies 12A and 12B on both sides thereof are inhibited from interfering with each other (interfering) to inhibit torque generation.

なお、各ロータ本体12A、12Bの上記冷却液ジャケット32には、回転軸10を通じてオイル等の冷却液の給排が可能となっている。詳しくは、図2及び図5(b)に示すように、ベース部材20には、回転軸10の主軸部11aの端面に対向する位置で開口して冷却液ジャケット32に連通するロータ側液供給通路34と、貫通孔14を挟んで当該ロータ側液供給通路34とは径方向反対側の位置に、同じく主軸部11aの端面に対向する位置に開口して冷却液ジャケット32に連通するロータ側液排出通路35とが形成されている。一方、回転軸10には、主軸部11aの両端面の位置に開口して上記ロータ側液供給通路34に連通する軸側液供給通路36と、主軸部11aの両端面の位置に開口して上記ロータ側液排出通路35に連通する軸側液排出通路37とが形成されている。これにより、軸側液供給通路36およびロータ側液供給通路34を通じて冷却液が回転軸10から各ロータ本体12A、12Bの冷却液ジャケット32に供給され、各ロータ本体12A、12B内を流通した後、ロータ側液排出通路35および軸側液排出通路37を通じて各ロータ本体12A、12Bから回転軸10に排出されるようになっている。   Note that the coolant jacket 32 of each rotor body 12A, 12B can supply and discharge coolant such as oil through the rotary shaft 10. Specifically, as shown in FIG. 2 and FIG. 5B, the rotor-side liquid supply that opens to the base member 20 at a position facing the end surface of the main shaft portion 11 a of the rotary shaft 10 and communicates with the coolant jacket 32. The rotor side that opens to a position opposite to the end surface of the main shaft portion 11a and communicates with the coolant jacket 32 at a position opposite to the rotor side liquid supply passage 34 across the passage 34 and the through hole 14. A liquid discharge passage 35 is formed. On the other hand, the rotary shaft 10 is opened at positions on both end surfaces of the main shaft portion 11a and is opened at positions on both end surfaces of the main shaft portion 11a and the shaft side liquid supply passage 36 communicating with the rotor side liquid supply passage 34. A shaft side liquid discharge passage 37 communicating with the rotor side liquid discharge passage 35 is formed. Thus, after the coolant is supplied from the rotary shaft 10 to the coolant jacket 32 of the rotor main bodies 12A and 12B through the shaft-side liquid supply passage 36 and the rotor-side liquid supply passage 34, and flows through the rotor main bodies 12A and 12B. The rotor main body 12A, 12B is discharged to the rotary shaft 10 through the rotor side liquid discharge passage 35 and the shaft side liquid discharge passage 37.

なお、当実施形態では、各ロータ本体12A、12Bの上記冷却液ジャケット32と各通路34〜37とにより、本発明の「冷却液循環通路」が構成されている。   In the present embodiment, the coolant jacket 32 and the passages 34 to 37 of the rotor bodies 12A and 12B constitute the “coolant circulation passage” of the present invention.

前記アキシャルステータ4は、上記ロータ2の両ロータ本体12A、12Bの間に配置されている。   The axial stator 4 is disposed between the rotor main bodies 12A and 12B of the rotor 2.

図9は、図4の回転電機から第1ロータ本体と支持プレート46の周縁部(段差部より外径部)を外した図であり、図10は、アキシャルステータ4の斜視図であり、図11は、後記支持プレート46を外した状態のアキシャルステータ4の斜視図である。   9 is a view in which the first rotor main body and the peripheral portion of the support plate 46 (outer diameter portion from the stepped portion) are removed from the rotating electric machine of FIG. 4, and FIG. 10 is a perspective view of the axial stator 4. 11 is a perspective view of the axial stator 4 with a support plate 46, which will be described later, removed.

アキシャルステータ4は、周方向に並ぶ複数(当例では12個)のステータコア42および各ステータコア42に装着(巻回)されて周方向に並ぶU相、V相、W相の複数のコイル44を備えた円環状のステータ本体40と、軸方向の両側からステータ本体40を支持する一対の支持プレート46と、ステータ本体40の内外の位置でそれぞれ前記一対の支持プレート46を連結する第1、第2の円筒部材48、49とを含む。   The axial stator 4 includes a plurality (twelve in this example) of stator cores 42 arranged in the circumferential direction, and a plurality of coils 44 of U phase, V phase, and W phase that are attached (wound) to each stator core 42 and arranged in the circumferential direction. An annular stator body 40 provided, a pair of support plates 46 that support the stator body 40 from both sides in the axial direction, and a first and a first that connect the pair of support plates 46 at positions inside and outside the stator body 40, respectively. Two cylindrical members 48 and 49.

ステータコア42は、ブロック状のコア本体43aと、このコア本体43aの側面に固定された非磁性材料からなる支持部材43bと、これらを包囲する絶縁性材料からなる筒状のボビン(図示省略)とを有する。コア本体43aは、複数枚の電磁鋼板が積層一体化されたもので、軸方向視で台形状に形成されている。そして、前記コイル44が、支持部材43bおよびボビンの外側からステータコア42に対して装着(巻回)されている。   The stator core 42 includes a block-shaped core main body 43a, a support member 43b made of a non-magnetic material fixed to a side surface of the core main body 43a, and a cylindrical bobbin (not shown) made of an insulating material surrounding them. Have The core body 43a is formed by laminating and integrating a plurality of electromagnetic steel plates, and is formed in a trapezoidal shape when viewed in the axial direction. The coil 44 is attached (wound) to the stator core 42 from the outside of the support member 43b and the bobbin.

前記一対の支持プレート46は、非磁性材料(アルミナなどのセラミック、強化プラスチック、オーステナイト系ステンレス、アルミ等)により形成された円盤状の部材である。各支持プレート46は、ステータ本体40を軸方向両側から挟み込み、当該ステータ本体40を支持した状態で上記円筒部材48、49を介して互いに連結、固定されている。   The pair of support plates 46 are disk-shaped members formed of a nonmagnetic material (ceramic such as alumina, reinforced plastic, austenitic stainless steel, aluminum, or the like). The support plates 46 are connected and fixed to each other via the cylindrical members 48 and 49 in a state where the stator body 40 is sandwiched from both sides in the axial direction and the stator body 40 is supported.

なお、図2及び図10に示すように、各支持プレート46のうち、その径方向におけるステータ本体40の外側には段差部が形成されており、上記第2円筒部材49は、各支持プレート46の当該段差部の間に位置する。このように、各支持プレート46に段差部が形成されることで、後記ラジアルステータ6A、6Bのコイル58と支持プレート46との干渉を避けるようになっている。   As shown in FIGS. 2 and 10, a step portion is formed on the outer side of the stator body 40 in the radial direction among the support plates 46, and the second cylindrical member 49 includes the support plates 46. It is located between the said level | step-difference part. As described above, the step portions are formed on the respective support plates 46, so that interference between the coils 58 of the radial stators 6A and 6B and the support plate 46, which will be described later, is avoided.

図10に示すように、各支持プレート46は、回転軸10の主軸部11aが貫通する円形の軸孔46aを備えている。各支持プレート46は、ケース8の外径と同等の外径寸法を有し、ステータ本体40からその径方向外側に延在している(図2参照)。つまり、各支持プレート46の周縁部は、アキシャルステータ4のフランジ部を形成している。   As shown in FIG. 10, each support plate 46 includes a circular shaft hole 46 a through which the main shaft portion 11 a of the rotary shaft 10 passes. Each support plate 46 has an outer diameter dimension equivalent to the outer diameter of the case 8 and extends from the stator body 40 to the outer side in the radial direction (see FIG. 2). That is, the peripheral portion of each support plate 46 forms a flange portion of the axial stator 4.

各支持プレート46は、軸孔46aを中心として、その周囲に前記コア本体43aに対応する形状の複数の窓部46bを備えている。他方、ステータ本体40の各コア本体43aは、図2に示すように、支持部材43bの端面から軸方向外側に突出しており、当該突出部分が前記窓部46bに嵌合するように、各支持プレート46がステータ本体40の両側に重ねられている。このように支持プレート46の軸孔46aにコア本体43aの端部が嵌合することで、各ステータコア42のコア本体43aの端面(磁気交換面)が各ロータ本体12A、12Bに直に対面している。   Each support plate 46 includes a plurality of window portions 46b having a shape corresponding to the core main body 43a around the shaft hole 46a. On the other hand, as shown in FIG. 2, each core main body 43a of the stator main body 40 protrudes outward in the axial direction from the end surface of the support member 43b, and each support is made so that the protruding portion fits into the window portion 46b. Plates 46 are stacked on both sides of the stator body 40. In this manner, the end of the core body 43a is fitted into the shaft hole 46a of the support plate 46, so that the end surface (magnetic exchange surface) of each stator core 42 directly faces the rotor bodies 12A and 12B. ing.

なお、各支持プレート46とステータ本体40との間には、各支持プレート46とステータ本体40との間を液密状態にシールするシール部材が挟み込まれている。   A seal member that seals between each support plate 46 and the stator body 40 in a liquid-tight state is sandwiched between each support plate 46 and the stator body 40.

前記ステータ本体40の径方向内側には、第1円筒部材48が配置され、径方向外側には、第1円筒部材48よりも大径の第2円筒部材49が配置されている。これら第1、第2の円筒部材48、49は、支持プレート46と同様に非磁性材料(アルミナなどのセラミック、強化プラスチック、オーステナイト系ステンレス、アルミ等)で形成されている。各円筒部材48、49は、図2に示すように、両支持プレート46の間に介設されている。各支持プレート46は、軸方向外側から各々図外のボルトにより第1、第2の円筒部材48、49に固定されている。これにより、ステータ本体40が各支持プレート46に支持されるとともに、アキシャルステータ4に、ステータ本体40の前記コイル44を収納する円環状の閉空間、すなわち、両支持プレート46および第1、第2の円筒部材48、49からなる、冷却液循環用の冷却液ジャケット45(図2参照)が形成されている。そして、第2円筒部材49の頂部に、冷却液ジャケット45に対して冷却液を導入するためのパイプ等のアキシャル用冷却液導入ポートP01が備えられる一方、底部に、冷却液ジャケット45から冷却液を導出するためのパイプ等のアキシャル用冷却導出ポートP02が備えられている。 A first cylindrical member 48 is disposed on the radially inner side of the stator body 40, and a second cylindrical member 49 having a larger diameter than the first cylindrical member 48 is disposed on the radially outer side. The first and second cylindrical members 48 and 49 are formed of a nonmagnetic material (ceramic such as alumina, reinforced plastic, austenitic stainless steel, aluminum, or the like) similarly to the support plate 46. As shown in FIG. 2, the cylindrical members 48 and 49 are interposed between the support plates 46. Each support plate 46 is fixed to the first and second cylindrical members 48 and 49 from the outside in the axial direction by bolts not shown. As a result, the stator body 40 is supported by the support plates 46, and the annular stator space in which the coils 44 of the stator body 40 are accommodated in the axial stator 4, that is, both the support plates 46 and the first and second plates. A coolant jacket 45 (see FIG. 2) for circulating coolant is formed. An axial coolant introduction port P 01 such as a pipe for introducing coolant into the coolant jacket 45 is provided at the top of the second cylindrical member 49, while cooling from the coolant jacket 45 is provided at the bottom. axial cooling outlet port P 02 of the pipe or the like to derive the liquid is provided.

前記ラジアルステータ6A、6B(第1ラジアルステータ6A、第2ラジアルステータ6B)は、各々、前記ロータ本体12A、12Bの径方向外側に所定のエアギャップ(ラジアルギャップ)を隔てて配置されている。具体的には、第1ロータ本体12Aの径方向外側に第1ラジアルステータ6Aが配置され、第2ロータ本体12Bの径方向外側に第2ラジアルステータ6Bが配置されている。   The radial stators 6A and 6B (first radial stator 6A and second radial stator 6B) are respectively arranged on the radially outer sides of the rotor bodies 12A and 12B with a predetermined air gap (radial gap) therebetween. Specifically, the first radial stator 6A is disposed on the radially outer side of the first rotor body 12A, and the second radial stator 6B is disposed on the radially outer side of the second rotor body 12B.

各ラジアルステータ6A、6Bの構造は同一であり、ここでは、第1ラジアルステータ6Aの構成について説明する。   The structures of the radial stators 6A and 6B are the same. Here, the configuration of the first radial stator 6A will be described.

図12は、第1ラジアルステータ6A(6B)の斜視図である。図4及び図12に示すように、第1ラジアルステータ6Aは、周方向に連結された複数(当例では12個)のコアユニット50と、これらコアユニット50を径方向外側から支持する円筒状の支持リング52とを備えた円環状に構成されている。   FIG. 12 is a perspective view of the first radial stator 6A (6B). As shown in FIGS. 4 and 12, the first radial stator 6A includes a plurality of (in this example, twelve) core units 50 connected in the circumferential direction, and a cylindrical shape that supports the core units 50 from the radially outer side. The support ring 52 is configured in an annular shape.

各コアユニット50は、分割コア54と、この分割コア54の周囲に装着される筒状のボビン56と、分割コア54に対してボビン56の外側から巻回されるコイル58とを含む。   Each core unit 50 includes a split core 54, a cylindrical bobbin 56 that is mounted around the split core 54, and a coil 58 that is wound around the split core 54 from the outside of the bobbin 56.

前記分割コア54は、第1ラジアルステータ6Aのステータコアを構成するものである。つまり、上記の通り、複数のコアユニット50が周方向に連結されることにより、各コアユニット50の分割コア54同士が協働して円環状のステータコアを形成する。   The divided core 54 constitutes a stator core of the first radial stator 6A. That is, as described above, the plurality of core units 50 are connected in the circumferential direction, whereby the divided cores 54 of the core units 50 cooperate to form an annular stator core.

分割コア54は、図4に示すように、周方向に延びるバックコア部55aと、その中心から径方向中心(ロータ中心)に向かって延びるティース部55bとを有した、軸方向視略T字型の形状を有する。詳しく図示していないが、分割コア54は、略T字型に形成された所定枚数の電磁鋼板が軸方向に積層されることにより構成されており、これにより、上記ラジアル用永久磁石26の幅(軸方向の寸法/図2では左右方向の寸法)と同等又はそれよりも若干小さい厚みを有している。   As shown in FIG. 4, the split core 54 has a back core portion 55 a that extends in the circumferential direction, and a teeth portion 55 b that extends from the center toward the radial center (rotor center). Has the shape of a mold. Although not shown in detail, the split core 54 is configured by laminating a predetermined number of electromagnetic steel plates formed in a substantially T shape in the axial direction, whereby the width of the radial permanent magnet 26 is increased. It has a thickness that is equal to or slightly smaller than (axial dimension / horizontal dimension in FIG. 2).

前記バックコア部55aの周方向両端には、各々、隣接する分割コア54のバックコア部55aと連結可能な連結部(図示省略)が形成されている。これにより、隣接するコアユニット50の分割コア54同士が、図4に示すように周方向に連結されている。   At both ends in the circumferential direction of the back core portion 55a, connection portions (not shown) that can be connected to the back core portions 55a of the adjacent split cores 54 are formed. Thereby, the split cores 54 of the adjacent core units 50 are connected in the circumferential direction as shown in FIG.

ボビン56は、絶縁性を有する樹脂材料から形成されており、分割コア54のティース部55bを包囲するようにその外周面上に装着されている。ボビン56の両端には、各々、鍔部56a、56bが形成されている。鍔部56a、56bは、第1ラジアルステータ6Aの軸方向および周方向に延在している。各鍔部56a、56bの周方向端部には、各々、隣接するボビン56の鍔部56a、56bとを水密状態に連結可能な連結部(図示省略)が形成されている。これにより、隣接するコアユニット50のボビン56同士も図4に示すように周方向に連結されている。   The bobbin 56 is formed of an insulating resin material, and is mounted on the outer peripheral surface of the bobbin 56 so as to surround the tooth portion 55b of the split core 54. At both ends of the bobbin 56, flanges 56a and 56b are formed, respectively. The flange portions 56a and 56b extend in the axial direction and the circumferential direction of the first radial stator 6A. Connection portions (not shown) that can connect the flange portions 56a and 56b of the adjacent bobbins 56 in a watertight state are formed at the circumferential ends of the flange portions 56a and 56b. Thereby, the bobbins 56 of the adjacent core units 50 are also connected in the circumferential direction as shown in FIG.

このように、隣接する分割コア54のバックコア部55a同士が連結されるとともに、隣接するボビン56の鍔部56a、56b同士が連結されることにより、各コアユニット50が周方向に連結されている。そして、このように周方向に連結された複数のコアユニット50の外周面上に、樹脂材料等、絶縁体からなる前記支持リング52が外嵌されている。これにより、周方向にU相、V相、W相の複数のコイル58が並んだ第1ラジアルステータ6Aが構成されている。   As described above, the back core portions 55a of the adjacent split cores 54 are connected to each other, and the flange portions 56a and 56b of the adjacent bobbins 56 are connected to each other so that each core unit 50 is connected in the circumferential direction. Yes. And the support ring 52 which consists of insulators, such as a resin material, is externally fitted on the outer peripheral surface of the several core unit 50 connected in the circumferential direction in this way. Thus, a first radial stator 6A is configured in which a plurality of U-phase, V-phase, and W-phase coils 58 are arranged in the circumferential direction.

なお、各ボビン56の鍔部56a、56bの軸方向端部は、ケース8および支持プレート46の後記溝部に液密状態で嵌合されている。これにより、第1ラジアルステータ6Aに、各コアユニット50のコイル58が収納される円環状の閉空間、すなわち、ケース8、支持プレート46および両鍔部56a、56bからなる、冷却液循環用の冷却液ジャケット53(図2参照)が形成されている。そして、第1ラジアルステータ6Aの頂部に位置するコアユニット50のボビン56に、冷却液ジャケット53に対して冷却液を導入するためのパイプ等のラジアル用冷却液導入ポートP11が接続される一方、第1ラジアルステータ6Aの底部(図2では下端部))に位置するコアユニット50のボビン56に、冷却液ジャケット53から冷却液を導出するためのパイプ等のアキシャル用冷却導出ポートP12が備えられている。各ポートP11、P12はケース8に保持されている。 The axial ends of the flanges 56 a and 56 b of each bobbin 56 are fitted in a liquid-tight state in the groove portions of the case 8 and the support plate 46. As a result, the first radial stator 6A has an annular closed space in which the coil 58 of each core unit 50 is accommodated, that is, the case 8, the support plate 46, and both flanges 56a and 56b. A coolant jacket 53 (see FIG. 2) is formed. Then, the bobbin 56 of the core unit 50 located at the top of the first radial stator 6A, while the radial cooling fluid inlet port P 11 such as a pipe for introducing the cooling liquid to the cooling liquid jacket 53 is connected , the bottom of the first radial stator 6A the bobbin 56 of the core unit 50 located (Figure 2, lower part)), coolant axial cooling outlet port P 12 such as a pipe for deriving coolant from the jacket 53 Is provided. The ports P 11 and P 12 are held in the case 8.

なお、ラジアルステータ6A、6Bについては、周方向に連結された上記複数のコアユニット50が本発明の「ステータ本体」に相当する。また、上記ポートP11、P12および上述したアキシャル用のポートP01、P02が本発明の「冷却液給排部」に相当する。 For the radial stators 6A and 6B, the plurality of core units 50 connected in the circumferential direction correspond to the “stator body” of the present invention. The ports P 11 and P 12 and the above-described axial ports P 01 and P 02 correspond to the “coolant supply / discharge section” of the present invention.

第1ラジアルステータ6Aの構造は以上の通りである。第2ラジアルステータ6Bの構造も第1ラジアルステータ6Aの構造と同一であるが、図2に示すように、第2ラジアルステータ6Bは、アキシャルステータ4を挟んで第1ラジアルステータ6Aとは対称な向きになっている。   The structure of the first radial stator 6A is as described above. The structure of the second radial stator 6B is the same as that of the first radial stator 6A. However, as shown in FIG. 2, the second radial stator 6B is symmetrical to the first radial stator 6A with the axial stator 4 in between. It is facing.

上記ケース8は、セラミックや繊維強化樹脂で構成されている。ケース8は、図1および図2に示すように、回転電機1Aの軸方向(+)側に位置する第1サイドケース8aと、軸方向(−)側に位置する第2サイドケース8bとで構成される。サイドケース8a、8bは、向きが異なるだけで構成は同一である。   The case 8 is made of ceramic or fiber reinforced resin. As shown in FIGS. 1 and 2, the case 8 includes a first side case 8a located on the axial direction (+) side of the rotating electrical machine 1A and a second side case 8b located on the axial direction (−) side. Composed. The side cases 8a and 8b have the same configuration except for the orientation.

各サイドケース8a、8bは、軸方向に延びる円筒状の周壁部80とその一端を塞ぐ端面部82とを備えており、これら周壁部80と端面部82とが同一材料により一体に形成されている。端面部82の中心には、軸孔82aが形成されおり、端面部82の内側には、軸孔82aと同心上にベアリング9が固定されている。   Each of the side cases 8a and 8b includes a cylindrical peripheral wall portion 80 extending in the axial direction and an end surface portion 82 that closes one end thereof. The peripheral wall portion 80 and the end surface portion 82 are integrally formed of the same material. Yes. A shaft hole 82 a is formed at the center of the end surface portion 82, and the bearing 9 is fixed inside the end surface portion 82 concentrically with the shaft hole 82 a.

各サイドケース8a、8bは、周壁部80同士が向かい合わせの状態でアキシャルステータ4に取り付けられている。詳しくは、図2に示すように、回転軸10(支持軸部11d)が上記ベアリング9及び軸孔82aを通じて外側に導出され、この状態で、各サイドケース8a、8bの周壁部80が、アキシャルステータ4の周縁部、つまり、支持プレート46の周縁部に突き当てられ、当該周縁部に図外のボルトにより固定されている。   Each side case 8a, 8b is attached to the axial stator 4 with the peripheral wall portions 80 facing each other. Specifically, as shown in FIG. 2, the rotating shaft 10 (support shaft portion 11d) is led out through the bearing 9 and the shaft hole 82a, and in this state, the peripheral wall portions 80 of the side cases 8a and 8b are axial. It abuts on the peripheral edge of the stator 4, that is, the peripheral edge of the support plate 46, and is fixed to the peripheral edge with a bolt (not shown).

なお、図2に示すように、第1ラジアルステータ6Aは、第1サイドケース8aと軸方向(+)側の支持プレート46との間に挟持されており、第2ラジアルステータ6Bは、第2サイドケース8bと軸方向(−)側の支持プレート46との間に挟持されている。   As shown in FIG. 2, the first radial stator 6A is sandwiched between the first side case 8a and the support plate 46 on the axial direction (+) side, and the second radial stator 6B is the second radial stator 6B. It is sandwiched between the side case 8b and the support plate 46 on the axial direction (−) side.

詳しくは、第1サイドケース8aの端面部82と軸方向(+)側の支持プレート46の各々対向面には、回転軸10を中心とした同心円上に二重の円形溝が形成されている。そして、上記コアユニット50のボビン56の鍔部56a、56b(の軸方向端部)が各々上記円形溝に嵌合した状態で、第1ラジアルステータ6Aが第1サイドケース8aの端面部82と支持プレート46との間に挟持されている。第2ラジアルステータ6Bも同様にして、第2サイドケース8bの端面部82と支持プレート46との間に挟持されている。   Specifically, double circular grooves are formed on concentric circles around the rotation shaft 10 on the opposing surfaces of the end surface portion 82 of the first side case 8a and the support plate 46 on the axial direction (+) side. . The first radial stator 6A is connected to the end surface portion 82 of the first side case 8a in a state where the flange portions 56a, 56b (the axial ends thereof) of the bobbin 56 of the core unit 50 are fitted in the circular grooves, respectively. It is sandwiched between the support plate 46. Similarly, the second radial stator 6B is sandwiched between the end surface portion 82 of the second side case 8b and the support plate 46.

なお、第1ラジアルステータ6Aの各コイル58と第2ラジアルステータ6Bの各コイル58とは同一角度位置に位置しており、また、各ラジアルステータ6A、6Bの各コイル58とアキシャルステータ4のコイル44とは同一角度位置に位置している。また、同一角度位置に位置するコイル44、58は同一相のコイルとされている。すなわち、各ステータ4、6A、6Bは、コイル44、58が互いに同一角度位置に位置し、かつ同一角度位置に位置するコイル44、58が同一相となるように、互いにケース8を介して周方向に位置決めされた状態で組み付けられている。   The coils 58 of the first radial stator 6A and the coils 58 of the second radial stator 6B are positioned at the same angular position, and the coils 58 of the radial stators 6A and 6B and the coils of the axial stator 4 are arranged. 44 is located at the same angular position. Further, the coils 44 and 58 positioned at the same angular position are the same phase coils. That is, the stators 4, 6 A, and 6 B are surrounded by the case 8 so that the coils 44 and 58 are positioned at the same angular position and the coils 44 and 58 positioned at the same angular position are in the same phase. It is assembled in a state positioned in the direction.

[作用効果]
上記回転電機1Aによれば、ロータ2の各ロータ本体12A,12Bにアキシャル用永久磁石22とラジアル用永久磁石26とが個別に設けられていて、アキシャル用永久磁石22とアキシャルステータ4との間で磁気交換が行われる一方で、ラジアル用永久磁石26とラジアルステータ6A、6Bとの間で磁気交換が行われる。すなわち、アキシャル用とラジアル用とで永久磁石(界磁)が個別に設けられた構造である。そのため、アキシャル用およびラジアル用として永久磁石(界磁)が共通化されている従来の構造に比べるとトータル的な磁気交換面積を増大させることができ、電機子から受ける逆磁界に対する余裕が増大する。
[Function and effect]
According to the rotating electrical machine 1 </ b> A, the axial permanent magnets 22 and the radial permanent magnets 26 are individually provided on the rotor main bodies 12 </ b> A and 12 </ b> B of the rotor 2, and between the axial permanent magnet 22 and the axial stator 4. On the other hand, magnetic exchange is performed between the radial permanent magnet 26 and the radial stators 6A and 6B. That is, it is a structure in which permanent magnets (fields) are individually provided for axial and radial use. Therefore, the total magnetic exchange area can be increased as compared with the conventional structure in which permanent magnets (fields) are used in common for axial and radial use, and a margin for a reverse magnetic field received from the armature is increased. .

しかも、上記回転電機1Aによれば、アキシャル用永久磁石22とアキシャルステータ4との間、およびラジアル用永久磁石26とラジアルステータ6A、6Bとの間で各々良好かつ安定的な磁束形成が可能であり、これにより、上記のような磁気交換面積の増大と相まって効果的に発生トルクを増大させることができるという利点もある。すなわち、アキシャル用永久磁石22とラジアル用永久磁石26とはロータ本体12A,12Bの同一回転角度位置に各々配置され、さらに、同一角度位置に配置されるアキシャル用永久磁石22およびラジアル用永久磁石26の各々エアギャップ側の磁極は互いに同じ磁極とされているので、アキシャル用永久磁石22とアキシャルステータ4との間に形成される磁束と、ラジアル用永久磁石26とラジアルステータ6A、6Bとの間に形成される磁束とが互いに影響し合って(干渉して)トルク発生を阻害するといったことが抑制される。また、第1ロータ本体12Aの各アキシャル用永久磁石22と第2ロータ本体12Bの各アキシャル用永久磁石22とは互いに同一の回転角度位置に配置されており、各ロータ本体12A、12Bの同一の回転角度位置のアキシャル用永久磁石22同士は、エアギャップ側の磁極が互いに異なる磁極とされているので、アキシャルステータ4とその両側の各ロータ本体12A、12Bの各アキシャル用永久磁石22とに亘って良好に安定的な磁束が形成される。そのため、上記回転電機1Aによれば、磁気交換面積の増大による総磁束量の増大および良好かつ安定的な磁束形成が可能であり、これにより効果的に発生トルクを増大させることができる。   Moreover, according to the rotating electrical machine 1A, good and stable magnetic flux formation is possible between the axial permanent magnet 22 and the axial stator 4, and between the radial permanent magnet 26 and the radial stators 6A and 6B. There is also an advantage that the generated torque can be effectively increased in combination with the increase in the magnetic exchange area as described above. That is, the axial permanent magnet 22 and the radial permanent magnet 26 are respectively arranged at the same rotational angle position of the rotor bodies 12A and 12B, and further the axial permanent magnet 22 and the radial permanent magnet 26 arranged at the same angular position. Since the magnetic poles on the air gap side are the same as each other, the magnetic flux formed between the axial permanent magnet 22 and the axial stator 4 and between the radial permanent magnet 26 and the radial stators 6A and 6B. It is suppressed that the magnetic flux formed on each other affects each other (interferes) and inhibits torque generation. The axial permanent magnets 22 of the first rotor body 12A and the axial permanent magnets 22 of the second rotor body 12B are arranged at the same rotational angle position, and the same rotor body 12A, 12B. Since the axial permanent magnets 22 at the rotational angle positions are different from each other in the air gap side, the axial permanent magnets 22 extend over the axial stator 4 and the axial permanent magnets 22 of the rotor bodies 12A and 12B on both sides thereof. And a stable magnetic flux is formed. Therefore, according to the rotating electrical machine 1A, it is possible to increase the total magnetic flux amount by increasing the magnetic exchange area and to form a favorable and stable magnetic flux, thereby effectively increasing the generated torque.

また、上記回転電機1Aによれば、軟磁性金属粉からなる成型体であるアキシャル用バックヨーク24およびラジアル用バックヨーク28が互いに嵌合した状態でアキシャル用永久磁石22およびラジアル用永久磁石26の背後に位置しているので、アキシャル方向の磁束路とラジアル方向の磁束路とが互いに補完することができ、その結果、総磁束量が増大する。従って、この点でも効果的に発生トルクを増大させることができる。   Further, according to the rotating electrical machine 1A, the axial permanent magnet 22 and the radial permanent magnet 26 are in a state where the axial back yoke 24 and the radial back yoke 28, which are molded bodies made of soft magnetic metal powder, are fitted to each other. Since it is located behind, the magnetic flux path in the axial direction and the magnetic flux path in the radial direction can complement each other, and as a result, the total magnetic flux amount increases. Therefore, the generated torque can be effectively increased also in this respect.

なお、上記回転電機1Aでは、総磁束量の増大に伴いアキシャル用およびラジアル用の各永久磁石22、26や各コイル44、58の発熱量が増大することが予想され、当該発熱による効率の低下が懸念される。しかし、上記回転電機1Aによれば、ロータ2については、各ロータ本体12A、12Bに各々冷却液ジャケット32が形成され、回転軸10を通じて冷却液を循環させることが可能となっている。また、アキシャルステータ4および各ラジアルステータ6A、6Bについても、各々、コイル44、58が収納される円環状の冷却液ジャケット45、53が設けられ、冷却液導入ポートP01、P11及び冷却液導入ポートP02、P12を通じて冷却液を循環させることができる。特に、コイル44、58については、これらを冷却液に浸漬させながら当該冷却液を循環させることができる。そのため、各永久磁石22、26や各コイル44、58の効果的な抜熱が可能であり、これにより、当該発熱に起因する回転電機1Aの効率低下を抑制することができる。 In the rotating electrical machine 1A, the amount of heat generated by the axial and radial permanent magnets 22 and 26 and the coils 44 and 58 is expected to increase as the total amount of magnetic flux increases, resulting in a decrease in efficiency due to the generated heat. Is concerned. However, according to the rotating electrical machine 1 </ b> A, with respect to the rotor 2, the cooling liquid jacket 32 is formed in each of the rotor bodies 12 </ b> A and 12 </ b> B, and the cooling liquid can be circulated through the rotating shaft 10. The axial stator 4 and the radial stators 6A and 6B are also provided with annular coolant jackets 45 and 53 in which the coils 44 and 58 are accommodated, respectively, and the coolant introduction ports P 01 and P 11 and the coolant are provided. The coolant can be circulated through the introduction ports P 02 and P 12 . In particular, the coils 44 and 58 can be circulated while immersing them in the coolant. Therefore, it is possible to effectively remove the heat from the permanent magnets 22 and 26 and the coils 44 and 58, thereby suppressing a reduction in efficiency of the rotating electrical machine 1A due to the heat generation.

[変形例等]
上記回転電機1Aは、本発明に係るアキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機の好ましい実施形態の例示であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、以下のような構成を採用することもできる。
[Modifications, etc.]
The rotary electric machine 1A is an example of a preferred embodiment of an axial-radial composite gap type rotary electric machine according to the present invention, and a specific configuration thereof can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. For example, the following configuration may be employed.

(1)上記回転電機1Aのロータ2は、2つのロータ本体12A,12Bを備えているがロータ本体は1つでもよい。図13は、ロータ本体が1つの場合の構成例である。なお、同図では、便宜上、ロータ本体およびラジアルステータの符号として、図2の第1ロータ本体12Aおよび第1ラジアルステータ6Aの符号を用いている。   (1) The rotor 2 of the rotating electrical machine 1A includes two rotor main bodies 12A and 12B, but the number of rotor main bodies may be one. FIG. 13 shows a configuration example in the case of one rotor body. In the figure, for the sake of convenience, the reference numerals of the first rotor main body 12A and the first radial stator 6A of FIG. 2 are used as reference numerals of the rotor main body and the radial stator.

図13に示す回転電機1Bは、図2に示した回転電機1Aの第2ロータ本体12Bおよび第2ラジアルステータ6Bが省略され、その代わりに、アキシャルステータ4の反ロータ本体側(軸方向(−)側)にバックヨーク5が配設された構成を有する。バックヨーク5は、回転軸10を中心として帯状の電磁鋼板が渦巻状に巻かれたドーナッツ型のもの(巻きコア)であり、ステータ本体40の内径、外径とほぼ同等の内径、外径を有している。バックヨーク5は、ケース8に設け受けられたバックヨーク5を収める溝に嵌め込んで位置決めされ、ケース8を支持プレート46の周縁部に図外のボルトで固定することで、ステータ本体40と接触する。なお、バックヨーク5とコア本体43aとの間には、絶縁フィルムを挟み込むと良い。各積層間の表面に凹凸が存在する場合、積層間の磁束の流れが不均一化して鉄損が増大することを、避けることができる。バックヨーク5の具体的な構造は渦巻状以外の構造であってもよいが、渦巻状のバックヨーク5によれば、当該バックヨーク5における磁束流れ方向に電磁鋼板間の隙間が形成されることがないため円滑な磁束流れの形成、ひいては発生トルクを増大するうえで有利となる。   In the rotating electrical machine 1B shown in FIG. 13, the second rotor body 12B and the second radial stator 6B of the rotating electrical machine 1A shown in FIG. 2 are omitted, and instead, the side opposite to the rotor body (axial direction (− ) Side) and a back yoke 5 is disposed. The back yoke 5 is a donut type (winding core) in which a strip-shaped electromagnetic steel sheet is wound around a rotating shaft 10 in a spiral shape, and has an inner diameter and an outer diameter substantially equal to the inner diameter and outer diameter of the stator body 40. Have. The back yoke 5 is positioned by being fitted into a groove for receiving the back yoke 5 provided on the case 8 and fixed to the peripheral portion of the support plate 46 with a bolt (not shown) to contact the stator body 40. To do. An insulating film is preferably sandwiched between the back yoke 5 and the core body 43a. When unevenness exists on the surface between the respective layers, it is possible to avoid an increase in iron loss due to non-uniform flow of magnetic flux between the layers. The specific structure of the back yoke 5 may be a structure other than the spiral shape. However, according to the spiral back yoke 5, a gap between the electromagnetic steel sheets is formed in the magnetic flux flow direction in the back yoke 5. Therefore, it is advantageous in forming a smooth magnetic flux flow and thus increasing the generated torque.

(2)上記回転電機1Aのロータ2は、図14(a)、(b)に示すように、隣接するアキシャル用永久磁石22の間にアキシャル用磁性部29aが配置されるとともに、隣接するラジアル用永久磁石26の間にラジアル用磁性部29bが配置されるものであってもよい。   (2) As shown in FIGS. 14A and 14B, the rotor 2 of the rotating electrical machine 1A includes an axial magnetic portion 29a between adjacent axial permanent magnets 22 and adjacent radials. The radial magnetic part 29 b may be disposed between the permanent magnets 26 for use.

詳しく説明すると、各磁性部29a、29bは、上記バックヨーク24,28と同様、Fe、Fe−Si系及びFe−Ni系などの軟磁性金属粉を主成分とする成型体であり、当例では、両磁性部29a、29bは、図15(a)に示すように、ラジアル用バックヨーク28に一体に形成されている。すなわち、ラジアル用バックヨーク28は、円環状のバックヨーク本体部28aと、その周方向に一定間隔で設けられるアキシャル用磁性部29a及びラジアル用磁性部29bを備え、これらバックヨーク本体部28a、アキシャル用磁性部29a及びラジアル用磁性部29bが上記軟磁性金属粉を主成分とする同一材料により一体に成型されている。   More specifically, each of the magnetic portions 29a and 29b is a molded body mainly composed of soft magnetic metal powder such as Fe, Fe-Si, and Fe-Ni as in the case of the back yokes 24 and 28. Then, both the magnetic parts 29a and 29b are formed integrally with the radial back yoke 28 as shown in FIG. That is, the radial back yoke 28 includes an annular back yoke main body portion 28a, and axial magnetic portions 29a and radial magnetic portions 29b provided at regular intervals in the circumferential direction thereof. The magnetic part 29a for radial use and the magnetic part 29b for radial use are integrally molded from the same material mainly composed of the soft magnetic metal powder.

図15(b)に示すように、アキシャル用磁性部29aは、バックヨーク本体部28aの一方側の軸方向端面に当該端面から軸方向に突出するように設けられている。アキシャル用磁性部29aは、当該バックヨーク本体部28aの中心に向かって延びる略扇形を成しており、当該中心側の端部(すなわち先端部)は、ベース部材20の上記ボス部20bの周面に当接している。一方、ラジアル用磁性部29bは、バックヨーク本体部28aの外周面から径方向外側に突出するように設けられている。   As shown in FIG. 15B, the axial magnetic portion 29a is provided on the one axial end surface of the back yoke main body 28a so as to protrude from the end surface in the axial direction. The axial magnetic portion 29a has a substantially sector shape extending toward the center of the back yoke body portion 28a, and an end portion (that is, a tip portion) on the center side is a circumference of the boss portion 20b of the base member 20. It is in contact with the surface. On the other hand, the radial magnetic portion 29b is provided so as to protrude radially outward from the outer peripheral surface of the back yoke body portion 28a.

そして、図15(b)に示すように、アキシャル用バックヨーク24がアキシャル用磁性部29aの反エアギャップ側の面に当接するようにバックヨーク本体部28a(バックヨーク本体部28a)の内側に嵌入され、隣接するアキシャル用磁性部29aの間に各々アキシャル用永久磁石22が配置されてアキシャル用バックヨーク24に積層されるとともに、隣接するラジアル用磁性部29bの間に各々ラジアル用永久磁石26が配置されている。この状態で、互いに隣接するアキシャル用永久磁石22とアキシャル用磁性部29aとの周方向端部、および互いに隣接するラジアル用永久磁石26とラジアル用磁性部29bとの周方向端部とに一体にクランプ部材30が装着されている。この構成により、図14(a)、(b)に示すように、ベース部材20、アキシャル用永久磁石22、アキシャル用バックヨーク24、ラジアル用永久磁石26及びラジアル用バックヨーク28が、当該クランプ部材30により一体化されている。   Then, as shown in FIG. 15B, the axial back yoke 24 is placed inside the back yoke main body 28a (back yoke main body 28a) so that it contacts the surface of the axial magnetic portion 29a on the side opposite to the air gap. The axial permanent magnets 22 are arranged between the adjacent axial magnetic portions 29a and stacked on the axial back yoke 24, and each of the radial permanent magnets 26 is interposed between the adjacent radial magnetic portions 29b. Is arranged. In this state, it is integrated with the circumferential end of the axial permanent magnet 22 and the axial magnetic portion 29a adjacent to each other and the circumferential end of the radial permanent magnet 26 and the radial magnetic portion 29b adjacent to each other. A clamp member 30 is attached. With this configuration, as shown in FIGS. 14A and 14B, the base member 20, the axial permanent magnet 22, the axial back yoke 24, the radial permanent magnet 26, and the radial back yoke 28 include the clamp member. 30 is integrated.

このような図14(a)、(b)に示すロータ本体12A、12Bによれば、上記の通り、隣接するアキシャル用永久磁石22の間に軟磁性材料からなるアキシャル用磁性部29aが配置され、隣接するラジアル用永久磁石26の間に同様に軟磁性材料からなるラジアル用磁性部29bが配置されているので、アキシャル方向およびラジアル方向の双方向において、各々リラクタンストルクが増大する。そのため、回転電機1Aにおいて、より効果的に発生トルクを増大させることが可能となる。特に、リラクタンストルクが増大することで、高回転域でのトルク確保に有利となる。   According to the rotor main bodies 12A and 12B shown in FIGS. 14A and 14B, the axial magnetic portion 29a made of a soft magnetic material is disposed between the adjacent axial permanent magnets 22 as described above. Similarly, since the radial magnetic portion 29b made of a soft magnetic material is disposed between the adjacent radial permanent magnets 26, the reluctance torque increases in both the axial direction and the radial direction. Therefore, the generated torque can be increased more effectively in the rotating electrical machine 1A. In particular, an increase in reluctance torque is advantageous for securing torque in a high rotation range.

なお、図14(a)、(b)に示すロータ12の構成は、図13に示した回転電機1Bにも適用可能である。また、図14(a)、(b)の例では、磁性部29a、29bはラジアル用バックヨーク28に一体に設けられているが、勿論、ラジアル用バックヨーク28とは別体であってもよい。   The configuration of the rotor 12 shown in FIGS. 14A and 14B is also applicable to the rotating electrical machine 1B shown in FIG. 14A and 14B, the magnetic portions 29a and 29b are provided integrally with the radial back yoke 28. Of course, the magnetic portions 29a and 29b may be separate from the radial back yoke 28. Good.

(3)上記回転電機1A、1Bでは、アキシャル用バックヨーク24とラジアル用バックヨーク28とが個別に設けられているが、これらは一体に成型されたものであってもよい。   (3) In the rotating electrical machines 1A and 1B, the axial back yoke 24 and the radial back yoke 28 are individually provided. However, they may be integrally molded.

1A、1B アキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機
2 ロータ
4 アキシャルステータ
6A 第1ラジアルステータ
6B 第2ラジアルステータ
8 ケース
8a 第1サイドケース
8b 第2サイドケース
10 回転軸
12A 第1ロータ本体
12B 第2ロータ本体
14 貫通孔
22 アキシャル用永久磁石
24 アキシャル用バックヨーク
26 ラジアル用永久磁石
28 ラジアル用バックヨーク
1A, 1B Axial-radial composite gap type rotating electrical machine 2 Rotor 4 Axial stator 6A First radial stator 6B Second radial stator 8 Case 8a First side case 8b Second side case 10 Rotating shaft 12A First rotor body 12B Second rotor Body 14 Through-hole 22 Axial permanent magnet 24 Axial back yoke 26 Radial permanent magnet 28 Radial back yoke

Claims (7)

回転軸及びこの回転軸と共に回転するロータ本体を備えるロータと、
前記回転軸の回転方向に並ぶ複数のコイルを含み、前記ロータ本体に対して前記回転軸の軸方向に所定のエアギャップを隔てて配置されたアキシャルステータと、
前記回転軸の回転方向に並ぶ複数のコイルを含み、前記ロータ本体の径方向外側に所定のエアギャップを隔てて配置されたラジアルステータと、を備え、
前記ロータ本体は、前記アキシャルステータに対向して配置されて当該アキシャルステータとの間で磁気交換を行う複数のアキシャル用永久磁石と、前記アキシャル用永久磁石とは別の永久磁石であって、前記ラジアルステータに対向して配置されて当該ラジアルステータとの間で磁気交換を行う複数のラジアル用永久磁石とを備えている、ことを特徴とするアキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機。
A rotor comprising a rotating shaft and a rotor body rotating with the rotating shaft;
An axial stator including a plurality of coils arranged in the rotation direction of the rotation shaft, and disposed with a predetermined air gap in the axial direction of the rotation shaft with respect to the rotor body;
A radial stator including a plurality of coils arranged in the rotation direction of the rotation shaft, and disposed at a predetermined air gap outside the rotor body in the radial direction;
The rotor body is a permanent magnet that is arranged opposite to the axial stator and performs magnetic exchange with the axial stator, and a permanent magnet different from the axial permanent magnet, An axial-radial composite gap type rotating electrical machine, comprising: a plurality of radial permanent magnets arranged opposite to the radial stator and performing magnetic exchange with the radial stator.
請求項1に記載のアキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機において、
前記ロータは、ロータ本体として前記アキシャルステータの両側に配置された第1ロータ本体および第2ロータ本体を備える、ことを特徴とするアキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機。
In the axial-radial composite gap type rotating electrical machine according to claim 1,
The rotor includes a first rotor main body and a second rotor main body arranged on both sides of the axial stator as a rotor main body, and the axial-radial composite gap type rotary electric machine.
請求項1又は2に記載のアキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機において、
前記アキシャル用永久磁石と前記ラジアル用永久磁石とは、前記ロータ本体の同一回転角度位置に各々配置されている、ことを特徴とするアキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機。
In the axial-radial composite gap type rotating electrical machine according to claim 1 or 2,
The axial-radial composite gap type rotating electric machine, wherein the axial permanent magnet and the radial permanent magnet are respectively arranged at the same rotational angle position of the rotor body.
請求項3に記載のアキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機において、
同一角度位置に配置された前記アキシャル用永久磁石および前記ラジアル用永久磁石は、互いにエアギャップ側の磁極が同じ磁極である、ことを特徴とするアキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機。
In the axial-radial composite gap type rotating electrical machine according to claim 3,
The axial-radial composite gap type rotating electric machine characterized in that the axial permanent magnet and the radial permanent magnet arranged at the same angular position have the same magnetic pole on the air gap side.
請求項1乃至4の何れか一項に記載のアキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機において、
前記ロータは、前記回転軸を通じて前記ロータ本体に冷却液を循環させる冷却液循環通路を備えている、ことを特徴とするアキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機。
In the axial-radial composite gap type rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 4,
The rotor is provided with an axial-radial composite gap type rotary electric machine characterized in that the rotor includes a coolant circulation passage for circulating coolant through the rotor shaft to the rotor body.
請求項1乃至5の何れか一項に記載のアキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機において、
前記アキシャルステータおよび前記ラジアルステータは、各々、ステータコアとこのステータコアに装着された前記コイルとを備える円環状のステータ本体を備え、
当該回転電機は、前記アキシャルステータおよび前記ラジアルステータの各ステータ本体のうち、少なくとも一方のステータ本体の前記コイルを収納する環状の閉空間と、前記閉空間に冷却液を給排可能な冷却液給排部とを備えている、ことを特徴とするアキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機。
In the axial-radial composite gap type rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 5,
Each of the axial stator and the radial stator includes an annular stator body including a stator core and the coil mounted on the stator core.
The rotating electrical machine includes an annular closed space that houses the coil of at least one of the stator bodies of the axial stator and the radial stator, and a coolant supply that can supply and discharge the coolant to and from the closed space. An axial-radial composite gap type rotating electrical machine characterized by comprising an exhaust part.
請求項1乃至6の何れか一項に記載のアキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機において、
前記ロータ、前記アキシャルステータおよび前記ラジアルステータが収容されるケースを備え、
前記アキシャルステータは、ステータコアとこのステータコアに装着された前記コイルとを備える円環状のステータ本体と、このステータ本体に対して前記軸方向両側から各々組付けられて当該ステータ本体の径方向外側に延在する一対の支持プレートとを含み、前記各支持プレートの周縁部が前記ケースに固定されることにより当該ケースに組み付けられている、ことを特徴とするアキシャル・ラジアル複合ギャップ型回転電機。
In the axial-radial composite gap type rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 6,
A case in which the rotor, the axial stator and the radial stator are accommodated;
The axial stator includes an annular stator body including a stator core and the coil mounted on the stator core, and is assembled to the stator body from both sides in the axial direction so as to extend radially outward of the stator body. An axial-radial composite gap type rotating electrical machine comprising: a pair of existing support plates, wherein a peripheral portion of each of the support plates is fixed to the case, and is assembled to the case.
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