JP2018064402A - Axial gap type rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ステータと、回転軸とともに回転し、該ステータに対して回転軸の軸方向に対向配置されるロータとを備えたアキシャルギャップ型回転電機に関し、特に、アキシャルギャップ型回転電機のロータに備えた永久磁石に対する冷却構造に関する。 The present invention relates to an axial gap type rotating electrical machine that includes a stator and a rotor that rotates together with a rotating shaft and is disposed so as to face the stator in the axial direction of the rotating shaft, and more particularly to a rotor of an axial gap type rotating electrical machine. The present invention relates to a cooling structure for a provided permanent magnet.
電動モータなどの回転電機には、エアギャップを介してステータとロータとがロータに備えた回転軸の軸方向に対向するように配置されたアキシャルギャップ型の回転電機と、回転軸の径方向に対向するように配置されたラジアルギャップ型の回転電機が公知である。 A rotary electric machine such as an electric motor includes an axial gap type rotary electric machine in which a stator and a rotor are opposed to each other in an axial direction of a rotary shaft provided in the rotor via an air gap, and a radial direction of the rotary shaft. A radial gap type rotating electrical machine arranged so as to face each other is known.
また、一般に回転電機は、その駆動に伴ってロータの温度が上昇するが、それに起因して磁石の力が減少してトルク等の性能が低下するおそれがある。 In general, a rotating electrical machine increases the temperature of a rotor as it is driven, but the force of a magnet decreases due to this, and there is a risk that performance such as torque may be reduced.
そこで回転電機は、アキシャルギャップ型とラジアルギャップ型のいずれのタイプについても、ロータ内に冷却液を流す冷却流路を設け、中空とした回転軸から冷却液を供給してロータに備えた磁石を強制冷却する構造が知られている。なお、以下の説明において、ロータを冷却するとはロータに有する主に磁石を冷却することを示すものとする。 Therefore, for both types of axial gap type and radial gap type, the rotating electrical machine is provided with a cooling flow path for flowing the cooling liquid in the rotor, and the cooling liquid is supplied from the hollow rotating shaft so that the magnet provided in the rotor is provided. Structures for forced cooling are known. In the following description, cooling the rotor means cooling the magnet mainly in the rotor.
さらに出願人は、アキシャルギャップ型の回転電機について、円盤状のロータの片面全体を覆うジャケット部材の内部の空間に冷却液を流すことにより、ロータコアおよびロータコアに固定された複数の永久磁石を効率よく冷却することができる構造を提案している(特許文献1参照)。 Further, regarding the axial gap type rotating electrical machine, the applicant efficiently flows the rotor core and a plurality of permanent magnets fixed to the rotor core by flowing a cooling liquid through the space inside the jacket member that covers the entire surface of the disk-shaped rotor. The structure which can be cooled is proposed (refer patent document 1).
このように、アキシャルギャップ型、ラジアルギャップ型に関わらずロータに備えた永久磁石に対する冷却性能を高めるための研究がされている。 As described above, research is being conducted to improve the cooling performance of the permanent magnet provided in the rotor regardless of the axial gap type or the radial gap type.
一方で、最近ではアキシャルギャップ型の回転電機において高トルク化を図ることを目的として例えば、アキシャルギャップ型のロータに加えてラジアルギャップ型のロータを備えて複合タイプとしたものや、ステータに対して回転軸の軸方向の両側にアキシャルギャップ型のロータを配置することにより1つのステータに対して2つのロータを備えたもの(2ロータ1ステータ型)など、ロータ構造が複雑化する傾向にある。このため、このような複雑なロータ構造に適応した冷却流路を創作する必要がある。 On the other hand, for the purpose of increasing torque in an axial gap type rotating electrical machine recently, for example, in addition to an axial gap type rotor, a radial gap type rotor is provided as a composite type, The rotor structure tends to be complicated, such as one having two rotors for one stator (two-rotor one-stator type) by arranging axial gap type rotors on both sides in the axial direction of the rotating shaft. For this reason, it is necessary to create a cooling flow path adapted to such a complicated rotor structure.
例えば、複数のロータを備えたアキシャルギャップ型の回転電機において、回転軸に設けた流通路から各ロータへ冷却液を供給するために、回転軸に各ロータに繋がる長い経路の流通路を各ロータごとに複数設けた場合には、回転軸に流通路を設ける加工コストが高騰するおそれがあるばかりか直接ロータの永久磁石の冷却に寄与しない回転軸の流通路が長くなるため、ロータを効率よく冷却することができないおそれがあった。 For example, in an axial gap type rotating electrical machine having a plurality of rotors, in order to supply coolant to each rotor from a flow path provided on the rotary shaft, a long flow path connected to each rotor is connected to each rotor. If there are a plurality of each, the processing cost for providing the flow passage on the rotation shaft may increase, and the flow passage of the rotation shaft that does not directly contribute to cooling of the permanent magnet of the rotor becomes longer. There was a possibility that it could not be cooled.
そこでこの発明は、複雑なロータ構造を備えた構造においてもロータを効率よく冷却することができるアキシャルギャップ型回転電機の提供を目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an axial gap type rotating electrical machine that can efficiently cool a rotor even in a structure having a complicated rotor structure.
この発明は、ステータと、回転軸とともに回転し、該ステータに対して回転軸の軸方向に対向配置される軸方向対向ロータと、を備えたアキシャルギャップ型回転電機であって、軸方向のステータ配置箇所に、上記ステータに対して径方向に対向配置され、上記軸方向対向ロータと一体に回転する径方向対向ロータを更に備え、該径方向対向ロータには、冷却液流通路が軸方向に貫通形成され、上記回転軸には、上記軸方向対向ロータに対してステータ配置側と反対側から上記軸方向対向ロータに対応する位置まで軸方向に延びる冷却液の導入路が形成され、上記軸方向対向ロータは、ステータ配置側と反対側の端部を覆うジャケット部材を備え、該ジャケット部材には、ステータ配置側端面に周方向に複数の永久磁石を並べて配置した永久磁石配置領域に対応して広がる冷却液流通空間が形成され、
上記ジャケット部材に、上記導入路と上記冷却液流通空間とを連通し冷却液を上記冷却液流通空間へ放出する放出路と、上記冷却液流通空間と上記冷却液流通路とを連通し上記冷却液流通空間の冷却液を回収する回収路とが形成されたことを特徴とする。
The present invention relates to an axial gap type rotating electrical machine including a stator and an axially opposed rotor that rotates together with a rotating shaft and is disposed to face the stator in the axial direction of the rotating shaft. A radial opposed rotor that is disposed radially opposite to the stator and rotates integrally with the axially opposed rotor is disposed at an arrangement location, and the coolant flow passage is axially provided in the radially opposed rotor. A passage for introducing a coolant is formed in the rotation shaft and extends in the axial direction from the opposite side of the stator arrangement side to the position corresponding to the axially opposed rotor with respect to the axially opposed rotor. The direction-facing rotor includes a jacket member that covers an end opposite to the stator arrangement side, and a permanent member in which a plurality of permanent magnets are arranged in a circumferential direction on the stator arrangement side end surface of the jacket member. Coolant flow space extending in correspondence with the stone placement area is formed,
The cooling passage is communicated with the jacket member through the introduction passage and the coolant circulation space, and the discharge passage through which the coolant is discharged to the coolant circulation space, and the coolant circulation space and the coolant flow passage. A recovery path for recovering the coolant in the liquid circulation space is formed.
上記構成によれば、1つの上記軸方向対向ロータだけでなく径方向対向ロータを備えたアキシャルギャップ型の回転電機においてもこれらロータの夫々を効率よく冷却することができる。 According to the above configuration, each of these rotors can be efficiently cooled not only in the one axially opposed rotor but also in an axial gap type rotating electrical machine provided with a radially opposed rotor.
この発明の態様として、上記径方向対向ロータには周方向に並べて配置された複数の永久磁石を備え、上記冷却液流通路は、上記径方向対向ロータの周方向において隣り合う少なくとも一組の永久磁石の間に設けられたものである。 As an aspect of the present invention, the radially opposed rotor includes a plurality of permanent magnets arranged side by side in the circumferential direction, and the cooling fluid flow passage is at least one set of permanent magnets adjacent in the circumferential direction of the radially opposed rotor. It is provided between the magnets.
上記構成によれば、上記径方向対向ロータの周方向において隣り合う少なくとも一組の永久磁石の間に冷却液流通路を設けたため、上記径方向対向ロータに備えた永久磁石をより効率よく冷却することができる。 According to the above configuration, since the coolant flow passage is provided between at least one pair of permanent magnets adjacent in the circumferential direction of the radially opposed rotor, the permanent magnet provided in the radially opposed rotor is cooled more efficiently. be able to.
なお、平板状の永久磁石の幅方向端部に、漏れ磁束対策として軸方向に貫通形成されたフラックスバリア穴(空隙)を冷却液流通路としても活用してもよい。これにより、上記径方向対向ロータに冷却液流通路を形成するための穴加工を別途必要とせずに熱を帯び易い平板状の永久磁石の幅方向端部を効果的に冷却することができる。 In addition, you may utilize the flux barrier hole (space | gap) penetrated and formed in the axial direction as a countermeasure against a leakage flux at the edge part of the width direction of a flat permanent magnet as a cooling fluid flow path. Thereby, the width direction edge part of the flat permanent magnet which is easy to be heated can be effectively cooled, without requiring the hole process for forming a cooling fluid flow path in the said radial direction opposing rotor.
またこの発明の態様として、上記ジャケット部材には、上記回転軸に外嵌される内周壁と、上記軸方向対向ロータに備えたコアに外嵌する外周壁とを備え、上記径方向対向ロータには、径方向における軸方向対向ロータに備えた内周部に対応する位置において上記ステータに対して径方向内側で対向配置されるインナ側ロータを備え、上記冷却液流通空間は、上記内周壁と上記外周壁との間で周方向に連続して形成され、上記放出路と上記回収路とが上記内周壁の周方向の異なる位置に設けられ、上記ジャケット部材には、上記放出路と連通する冷却液の拡散空間と、上記回収路と連通する冷却液の集約空間とが形成されるように上記冷却液流通空間を周方向に仕切る仕切壁を備え、上記拡散空間と上記集約空間とを仕切る上記仕切壁は、上記内周壁から径方向外側へ延び、且つ上記外周壁との間に隙間を有したものである。 Further, as an aspect of the present invention, the jacket member includes an inner peripheral wall that is externally fitted to the rotating shaft, and an outer peripheral wall that is externally fitted to a core provided in the axially opposed rotor, and the radially opposed rotor is provided with the outer circumferential wall. Is provided with an inner rotor arranged to face the stator on the radially inner side at a position corresponding to the inner peripheral portion provided in the axially opposed rotor in the radial direction, and the coolant circulation space is formed with the inner peripheral wall. The discharge path and the recovery path are formed at different positions in the circumferential direction of the inner peripheral wall, and the jacket member communicates with the discharge path. A partition wall is provided for partitioning the coolant circulation space in the circumferential direction so as to form a coolant diffusion space and a coolant concentration space communicating with the recovery path, and partitions the diffusion space and the aggregation space. The partition wall is Extending from the inner circumferential wall radially outward is and that a gap between the outer peripheral wall.
上記構成によれば、拡散空間においてはロータの回転に伴う遠心力により冷却液が径内側から径外側へしっかりと拡散するとともに、集約空間においては径外側まで拡散した冷却液が径内側へ流れる際に径外側へ拡散してくる冷却液によってその径内側への流れが阻害されることなく回収路に回収されるため、冷却液流通空間全体として冷却液の循環(拡散と集約)が促進され、上記軸方向対向ロータに備えた永久磁石を効率よく冷却しつつ冷却液流通空間を循環後の冷却液を回収路によって確実に回収することができる。 According to the above configuration, in the diffusion space, the cooling liquid diffuses firmly from the inner diameter to the outer diameter due to the centrifugal force accompanying the rotation of the rotor, and in the aggregated space, the cooling liquid diffused from the inner diameter to the outer diameter flows. Because the coolant that diffuses to the outside of the diameter is recovered in the recovery path without hindering the flow to the inside of the diameter, circulation (diffusion and aggregation) of the coolant is promoted as the entire coolant circulation space, The cooling liquid after circulating through the cooling liquid circulation space can be reliably recovered by the recovery path while efficiently cooling the permanent magnet provided in the axially opposed rotor.
さらに、回収路によって回収された冷却液は、内周壁と軸方向で対向するインナ側ロータの冷却液流通路をさらに流通するため、インナ側ロータに備えた永久磁石についても効率よく冷却することができる。 Furthermore, since the coolant recovered by the recovery passage further flows through the coolant flow passage of the inner rotor facing the inner peripheral wall in the axial direction, the permanent magnet provided in the inner rotor can be efficiently cooled. it can.
またこの発明の態様として、上記径方向対向ロータには、径方向における軸方向対向ロータに備えた外周部に対応する位置において上記ステータに対して径方向外側で対向配置されるアウタ側ロータを備え、上記アウタ側ロータ側に形成された上記冷却液流通路と一端側が連通するアウタ側の上記回収路は、その他端側が上記冷却液流通空間における少なくとも上記拡散空間と連通するように上記外周壁に設けられたものである。 Further, as an aspect of the present invention, the radially opposed rotor includes an outer rotor that is disposed radially opposite to the stator at a position corresponding to an outer peripheral portion of the radially opposed rotor. The outer side recovery path formed on the outer rotor side and communicated with one end side of the coolant flow passage is connected to the outer peripheral wall so that the other end side communicates with at least the diffusion space in the coolant circulation space. It is provided.
上記構成によれば、上記回収路は、その他端側が上記冷却液流通空間において拡散空間と連通するように上記外周壁に設けられたため、拡散空間において、放出路から放出され、上記径方向対向ロータの回転に伴う遠心力を利用して径外側へ拡散する冷却液をアウタ側の回収路によって効率よく回収することができる。 According to the above configuration, since the other end side of the recovery path is provided on the outer peripheral wall so as to communicate with the diffusion space in the coolant circulation space, the recovery path is discharged from the discharge path in the diffusion space, and the radially opposed rotor The cooling liquid that diffuses to the outside of the diameter by using the centrifugal force accompanying the rotation of can be efficiently recovered by the outer recovery path.
すなわち、アウタ側の回収路によって回収した冷却液を外周壁と対向するアウタ側ロータの冷却液流通路へ積極的に流すことができ、アウタ側ロータの永久磁石についても効率よく冷却することができる。 That is, the coolant recovered by the outer recovery path can be actively flowed to the coolant flow passage of the outer rotor facing the outer peripheral wall, and the permanent magnet of the outer rotor can be efficiently cooled. .
またこの発明の態様として、上記軸方向対向ロータを第1軸方向対向ロータに設定し、上記軸方向において1つの上記ステータに対して、上記第1軸方向対向ロータと反対側に上記第1軸方向対向ロータと同じ構造の第2軸方向対向ロータを配設し、上記回転軸には、上記第2軸方向対向ロータに対してステータ配置側と反対側から該第2軸方向対向ロータに対応する位置まで上記軸方向に延びる冷却液の導出路が形成され、上記第2軸方向対向ロータでは、上記放出路を介して上記冷却液流通路と上記冷却液流通空間とが連通するとともに、上記回収路を介して上記冷却液流通空間と上記導出路とが連通する構成としたものである。 As an aspect of the present invention, the axially opposed rotor is set as a first axially opposed rotor, and the first shaft on the opposite side to the first axially opposed rotor with respect to one stator in the axial direction. A second axially opposed rotor having the same structure as the directionally opposed rotor is disposed, and the rotating shaft corresponds to the second axially opposed rotor from the side opposite to the stator arrangement side with respect to the second axially opposed rotor. A cooling liquid lead-out path extending in the axial direction is formed up to a position where the cooling liquid flow path communicates with the cooling liquid circulation space through the discharge path in the second axially opposed rotor, and The coolant circulation space and the lead-out path communicate with each other through a recovery path.
上記構成によれば、2つの上記軸方向対向ロータ(第1軸方向対向ロータおよび第2軸方向対向ロータ)と上記径方向対向ロータ(インナ側ロータ)を備えたアキシャルギャップ型の回転電機においてもこれらロータを効率よく冷却することができる。 According to the above configuration, in the axial gap type rotating electrical machine including the two axially opposed rotors (the first axially opposed rotor and the second axially opposed rotor) and the radially opposed rotor (inner side rotor). These rotors can be efficiently cooled.
上記構成によれば、複雑なロータ構造を備えた構造においてもロータを効率よく冷却することができる。 According to the above configuration, the rotor can be efficiently cooled even in a structure having a complicated rotor structure.
この発明の一実施形態を、以下図面を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は第1実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機の外観図、図2は第1実施形態の第1ロータに設けた、冷却液が流れる流通路を模式的に示した説明図、図3は図2のA−A線断面図であって、ジャケット部材の軸方向の直交断面で示したジャケット部材の構成および作用説明図、図4は図3のB−O−C線断面図であって第1ロータの構成および作用説明図である。
第1実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機1(以下、「回転電機1」と称する)は、2つのロータ2と1つのステータ9とを備えた、いわゆる2ロータ1ステータ型の回転電機1である。
(First embodiment)
FIG. 1 is an external view of an axial gap type rotating electrical machine according to the first embodiment, FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a flow path through which a coolant flows provided in the first rotor of the first embodiment, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2, illustrating the configuration and operation of the jacket member shown by a cross-section orthogonal to the axial direction of the jacket member, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line B-O-C in FIG. It is a structure and action explanatory drawing of a 1st rotor.
The axial gap type rotating electrical machine 1 (hereinafter referred to as “rotating electrical machine 1”) according to the first embodiment is a so-called 2-rotor 1 stator type rotating electrical machine 1 including two
2つのロータ2(第1ロータ2Aと第2ロータ2B)は、これらの中心位置に挿通される回転軸4を備え、回転軸4はこれらロータ2に対して係合され、回転軸4の軸方向においてステータ9を挟み込むように配置されている。これにより、これらロータ2は回転軸4と一体として回転軸4の軸回りに回転する。なお、図中、X方向はロータ2の回転軸4の軸方向を示している。
The two rotors 2 (the
図1に示すようにロータ2は、それぞれアルミ二ウム合金等で形成されたハウジング21によって覆われている。なお、ステータ9にも、周方向に配置された複数の後記のコアコイルセット91を覆う円筒状のハウジングを備えているが、図1では図示省略している。
As shown in FIG. 1, the
ロータ2に備えたハウジング21は、回転軸4と同心状の円筒状をした周壁21aと、該周壁21aの軸方向の一端側の開口を覆う円板状をした端壁21bとが一体に形成されており、全体として有底円筒状に形成している。端壁21bの中心部には回転軸4を挿通する挿通孔21cが形成されている。
ステータ9は、周方向に並ぶ状態で配置された複数のコアコイルセット91を備えている。コアコイルセット91は、図4に示すように軸方向の中心に有する胴部91aと、該胴部91aに対して軸方向の両側へ直線状に延伸する腕部91b(図4では軸方向の一方のみ図示)とで構成され、胴部91aには該胴部91aの周囲を巻き回してなるコイル92を有するとともに、腕部91bには複数の鋼板が積層されてなるステータコア93を有している。なお、当例ではステータコア93はアモルファス軟磁性材料からなる鋼板を積層させた積層体で形成されている。
A
The
ステータコア93の先端部分の軸方向の端面93a、回転軸4の径外側に位置する外側面93b、回転軸4の径内側に位置する内側面93cとの夫々には、鋼板同士の積層界面が現れるように鋼板を積層している。
On each of the
また図4に示すように、ロータ2(第1ロータ2Aおよび第2ロータ2B)は、共にステータ側端面20aから軸方向へ凹んだ溝部22が軸方向を中心に周回するように形成されており、これらロータ2は、夫々の溝部22の開口側が軸方向において互いに図1に示すように間隔を空けて対向配置された状態で回転軸4と一体に回転自在となっている。
Further, as shown in FIG. 4, the rotor 2 (the
第1ロータ2Aと第2ロータ2Bとは同様の構成をしているため、以下では第1ロータ2Aの構成に基づいて説明する。
第1ロータ2A(以下、単に「ロータ2A」と称する)は、ステータコア93に対して回転軸4の軸方向に間隙を空けて対向配置される円盤状の軸方向対向ロータ20(アキシャルギャップ型ロータ20)と、軸方向のステータ配置箇所においてステータコア93に対して径方向に間隙を空けて対向配置される円筒状の径方向対向ロータ30(ラジアルギャップ型ロータ30)とを備えている。
Since the
The
さらに図4に示すように、径方向対向ロータ30は、回転軸4に外嵌され、ステータ9の腕部91bに対して径方向内側に隙間を空けて配設されたインナ側ロータ30aと、ハウジング21に内嵌され、ステータ9の腕部91bに対して径方向外側に隙間を空けて配設されたアウタ側ロータ30bとで構成される。
Further, as shown in FIG. 4, the radially opposed
径方向対向ロータ30(インナ側ロータ30aおよびアウタ側ロータ30b)と、軸方向対向ロータ20とは、軸方向に対向配置された状態でハウジング21内に一体収容されている。具体的には、インナ側ロータ30aは、軸方向対向ロータ20に備えた後記の内周壁27との対向面(図4では上面)と隙間がない状態で一体に対向配置されるとともに、アウタ側ロータ30bは、軸方向対向ロータ20に備えた後記の外周壁28との対向面(図4では上面)と隙間がない状態で一体に対向配置されている。
The radially opposed rotor 30 (the
これによりロータ2Aは、軸方向対向ロータ20のステータ配置側面20aとインナ側ロータ30aの外周面とアウタ側ロータ30bの内周面とで上述した溝部22を構成している。この溝部22は、内周壁27の外周面と外周壁28の内周面との間に全周に亘って連続する平面視円環状に形成されている。
Thus, the
そして、上述したステータ9に備えたステータコア93とロータ2Aに備えた各ロータ20,30a,30bは、ステータコア93の先端部分がロータ2Aの溝部22に差し込まれた状態で、ステータコア93の先端部分の軸方向の端面93a、外側面93b、内側面93cとが、軸方向対向ロータ20の上面、アウタ側ロータ30bの内周面、インナ側ロータ30aの外周面とに夫々空隙を隔てて対向するように配置されている(図4参照)。
The
これにより、ロータ2Aとステータコア93との間の各空隙において磁界を生成することができ、各ロータ20,30a,30bに備えた後記の永久磁石24,34a,34bによって生成される磁界は、ステータ9の電機子電流によって生成される磁界とさらに相互作用し、トルクを発生させる。
Thereby, a magnetic field can be generated in each gap between the
また径方向対向ロータ30は、円筒状のロータコア33a,33b(図4参照)と複数の永久磁石34a,34b(図3参照)とを備えている。
ロータコア33a,33bは、同一形状の円環状の電磁鋼板を多数積層して形成され、周方向に所定の間隔で複数の磁石挿通孔35a,35b(図3参照)が形成されている。永久磁石34a,34bは、図3に示すように、磁石挿通孔35a,35bに嵌挿された状態でロータコア33a,33bの内部に周方向に所定間隔で極性が交互に異なるように配置される。
The radially opposed
The
具体的には永久磁石34a,34bは、永久磁石34a,34bが磁石挿通孔35a,35bに嵌挿された状態において、その外周側がN極とすると、隣接する永久磁石34a,34bはその外周側がS極となるようにロータコア33a,33bの内部に周方向に配置される。
Specifically, the
上記のロータコア33a,33bは、図3に示すように、周方向において隣合う永久磁石34a,34bの間部分、詳しくは磁石挿通孔35a,35bの周方向両端部には、該磁石挿通孔35a,35bに嵌挿された永久磁石34a,34bの周方向の外端部に隣接するように、軸方向に貫通して磁気的空隙を構成するフラックスバリア(36a,36b)(バリア貫通穴)が形成されている(図3、図4参照)。
As shown in FIG. 3, the
一方、図2、図4に示すように、ロータコア33a,33bの周方向において隣り合う永久磁石34a,34bの間には、冷却液(水)の冷却液流通路36a,36bが軸方向に直線状に貫通形成されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 4, between the
すなわち当例では、ロータコア33a,33bの周方向において隣合う磁石挿通孔35a,35b(永久磁石34a,34b)の間に軸方向に貫通形成された上記のフラックスバリア(36a,36b)を冷却液流通路36a,36bとして設定している。
但し、当例のようにフラックスバリア(36a,36b)を冷却液流通路36a,36bとして適用する実施形態に限らず、ロータコア33a,33bの周方向において隣合う磁石挿通孔35a,35b(永久磁石34a,34b)の間にフラックスバリア(36a,36b)とは別に冷却液流通路36a,36bを形成した実施形態を採用してもよい。
That is, in this example, the flux barriers (36a, 36b) formed in the axial direction between the
However, the embodiment is not limited to the embodiment in which the flux barriers (36a, 36b) are applied as the
図4に示すように、軸方向対向ロータ20は、帯状の電磁鋼板が渦巻旋回状に巻回されることにより概略円盤状に形成されたロータコア23と、該ロータコア23のステータ配置側面20a(図4では上面)に固定される複数の永久磁石24と、ロータコア23におけるステータ9とは反対側の面(図4では下面)全体を覆うジャケット部材25(図3、図4参照)とを備えている。
As shown in FIG. 4, the axially opposed
永久磁石24は、平面視略扇形状であり、ロータコア23の上面に、極性が交互に異なるように周方向に並ぶように液漏れ防止シート41(図4参照)を介して配列され、各々接着剤により液漏れ防止シート41の上面に固定されている。液漏れ防止シート41は、ジャケット部材25を流れる冷却液がロータコア23を通じて永久磁石24まで漏れ出すのを防止するためのシートである。
The permanent magnets 24 have a substantially fan shape in plan view, and are arranged on the upper surface of the
軸方向対向ロータ20に備えた永久磁石24(図4参照)と、径方向対向ロータ30に備えた永久磁石34a,34b(図3参照)とは、共に周方向において同じ個数でかつ互いに同一ピッチで配置されており、周方向における配置箇所が一致するように配置し、さらに、周方向において極性が同じになるように配置している。
The permanent magnets 24 (see FIG. 4) provided in the axially opposed
図4に示すように、ジャケット部材25は、全体を非磁性材料(オーステナイト系ステンレス、アルミ等)で形成され、ロータコア23との軸方向の対向面(図4中では底面)に位置する基板部26と、基板部26の内周側に設けられ、回転軸4に外嵌される内周壁27と、基板部26の外周側に設けられ、ロータコア23に外嵌する外周壁28とを備えている。
As shown in FIG. 4, the
図3、図4に示すように、ジャケット部材25には、ステータ配置側面20aに周方向に複数の扇形形状の永久磁石24を並べて配置した平面視略円形状の永久磁石配置領域24z(図4参照)に対応して広がる冷却液流通空間25Aが形成されている。当例では冷却液流通空間25Aは、内周壁27と外周壁28との間で周方向に連続して形成されており、ジャケット部材25(基板部26、内周壁27および外周壁28)とロータコア23におけるステータ9とは反対側の面(図4では下面)とに囲まれて形成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
また、図2、図3に示すように、ジャケット部材25は、冷却液流通空間25Aを周方向に複数の区画に仕切る仕切璧29(29a,29b)を有している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図3に示すように、仕切璧29は、冷却液流通空間25Aの周方向において隣合う永久磁石24,24の間に相当する部位に形成され、この仕切璧29によって冷却液流通空間25Aが仕切られた仕切空間42は、各ロータ2Aに備えた永久磁石24の配置箇所と周方向に一致している。
As shown in FIG. 3, the
ジャケット部材25は、8つの仕切璧29を備え、図3に示すように、周方向に互いに隣接する仕切璧29は、回転軸4周りに互いに45度の角度をなしている。これにより、冷却液流通空間25Aは8つの仕切空間42に仕切られている。
The
仕切璧29は、径内側仕切壁29aと径外側仕切壁29bとの2種類を有している。
径内側仕切壁29aは、内周壁27から径方向外側へ延び、かつ、外周壁28との間に隙間Saを有している。径外側仕切壁29bは、外周壁28から径方向内側へ延び、かつ、内周壁27との間に隙間Sbを有している。
The
The radially
径内側仕切壁29aは、上述したように、平面視で回転軸4に対して一方側位置と、同一直線上の他方側位置との両側に備え、これら一対の径内側仕切壁29aは、該一対の径内側仕切壁29aを結ぶ直線が直交するように2組備え、合計4つの径内側仕切壁29aにより平面視でX字状に構成している(図3参照)。
As described above, the radially
径外側仕切壁29bも、径内側仕切壁29aと同様に一対の径外側仕切壁29bを2組備え、これらが互いに直交するように配設しているが、X字状に配設した径内側仕切壁29aに対して45度ずらした位置に配設することにより平面視で十字状に構成している(同図参照)。
As with the radially
なお、複数の径外側仕切壁29bのうち少なくとも1つの径外側仕切壁29bは、全体で隣合う仕切空間42への冷却液の流れを堰き止めるように内周壁27との間に隙間Sbを形成せずに内周璧27と外周璧28とを繋いで径方向に延びるように形成してもよい。
It should be noted that at least one outer
図3に示すように、仕切璧29によって冷却液流通空間25Aが仕切られた仕切空間42は、冷却液を径方向外側へ拡散する拡散空間42aと、冷却液を径方向内側へ集約する集約空間42bとを有している。
As shown in FIG. 3, the
複数の仕切空間42のうち、径内側仕切壁29aに対して周方向の一方側で隣合う仕切空間42を拡散空間42aに設定するとともに、周方向の他方側で隣合う仕切空間42を集約空間42bに設定している。これにより、拡散空間42aと集約空間42bとは、径内側仕切壁29aと外周壁28との間に有する隙間Saによって周方向に連通した状態となる。
Among the plurality of
またこのように仕切空間42は、径内側仕切壁29aに対して周方向の一方側を拡散空間42aとし、他方側を集約空間42bとする限りにおいて拡散空間42a或いは集約空間42bを任意に設定した構成とすることができるが、当例では径外側仕切壁29bに対して周方向の両側で隣合う仕切空間42が共に拡散空間42a或いは共に集約空間42bとなるように設定している。
Further, as described above, the
具体的に図3に示すように、4つの径内側仕切壁29aを、周方向に順に第1径内側仕切壁29a1、第2径内側仕切壁29a2、第3径内側仕切壁29a3、第4径内側仕切壁29a4に設定するとともに、4つの径外側仕切壁29bのうち、これら径内側仕切壁29aの夫々に平面視で時計回り方向に隣接する径外側仕切壁29bを順に第1径外側仕切壁29b1、第2径外側仕切壁29b2、第3径外側仕切壁29b3、第4径外側仕切壁29b4に設定して説明する。
Specifically, as shown in FIG. 3, the four inner
本実施形態においては、第1、第3径内側仕切壁29a1,29a3に対して平面視で反時計回り方向側を共に集約空間42bに設定するとともに、第1、第3径内側仕切壁29a1,29a3に対して平面視で時計回り方向側を拡散空間42aに設定している。さらに、第2、第4径内側仕切壁29a2,29a4に対して平面視で反時計回り方向側を共に拡散空間42aに設定するとともに、第2、第4径内側仕切壁29a2,29a4に対して平面視で時計回り方向側を集約空間42bに設定している。
In the present embodiment, the first and third diameter inner partition walls 29a1 and 29a3 are both set in the aggregated
これにより、第1、第3径外側仕切壁29b1,29b3に対して周方向の両側で隣合う仕切空間42が共に拡散空間42aとなるように設定するとともに、第2、第4径外側仕切壁29b2,29b4に対して周方向の両側で隣合う仕切空間42が共に集約空間42bとなるように設定している。
Accordingly, the
また図4に示すように、回転軸4には、その内部に、軸方向対向ロータ20に対してステータ配置側と反対側から上記軸方向対向ロータ20に対応する位置まで軸方向に延びる冷却液の導入路44が形成されている。
Further, as shown in FIG. 4, the rotating shaft 4 includes a coolant that extends in the axial direction from the opposite side of the stator to the axially opposed
図4に示すように、導入路44は、回転軸4内を上記軸方向対向ロータ20に対応する位置よりも下方側手前位置まで軸方向に延びる1本のメイン通路44aと、このメイン通路44aの上端から分岐する4本の分岐通路44b(図2、図4参照)とを備えている。4本の分岐通路44bは、上記軸方向対向ロータ20に対応する位置まで軸方向に延びるとともに、4つの拡散空間42aの夫々の周方向の中間位置に向けて径方向外側へ延びている。
As shown in FIG. 4, the
図2、図4に示すように、ジャケット部材25には、回転軸4の内部に形成された導入路44から軸方向対向ロータ20へ供給された冷却液を冷却液流通空間25Aへ放出する放出路51と、冷却液流通空間25Aの冷却液を回収する回収路52(52a,52b)とが形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
放出路51は、ジャケット部材25の内周壁27の内部において各拡散空間42aに対応して形成され、導入路44の分岐通路44bと冷却液流通空間25Aとを連通するように拡散空間42aの周方向の中間位置に径方向に延伸して形成されている。
The
すなわち、放出路51は、その径内端と導入路44の分岐通路44bの径外端とが連通するとともに、該放出路51の径外端と冷却液流通空間25Aとが内周壁27の外周面に形成された放出口510を介して連通するように形成されている。
That is, in the
回収路52は、ジャケット部材25の外周壁28の内部に形成されたアウタ側回収路52bと、ジャケット部材25の内周壁27の内部に形成されたインナ側回収路52aとで形成されている。
The
アウタ側回収路52bは、ジャケット部材25の外周壁28おいて、冷却液流通空間25Aとアウタ側ロータ30bの軸方向に貫通形成した冷却液流通路36b(フラックスバリア)とを連通するように形成されるとともに、インナ側回収路52aは、ジャケット部材25の内周壁27において、冷却液流通空間25Aとインナ側ロータ30aの軸方向に貫通形成した冷却液流通路36a(フラックスバリア)とを連通するように形成されている。
The outer
詳述すると、これら回収路52は図4に示すように、径方向に放射状に延伸する径方向延伸部521と、軸方向に延伸する軸方向延伸部522とが屈曲部523を介して延びる通路で形成されている。
そして、アウタ側、インナ側夫々において、回収路52は、軸方向延伸部522の上端が冷却液流通路36a,36bの下端と連通し、冷却液流通路36a,36bと軸方向延伸部522とで軸方向に連続して延びる経路を形成している。さらにアウタ側回収路52bは、その径方向延伸部521の径内端と冷却液流通空間25Aとが外周壁28の内面に形成した回収口520を介して互いに連通するとともに、インナ側回収路52aは、その径方向延伸部521の径外端と冷却液流通空間25Aとが内周壁27の外面に形成した回収口520を介して互いに連通している。
More specifically, as shown in FIG. 4, these
In each of the outer side and the inner side, the
ここで図3に示すように、アウタ側回収路52bは、アウタ側ロータ30bの周方向に配置した永久磁石34b(図3参照)の周方向両端部に対応する位置に形成されるとともに、インナ側回収路52aは、インナ側ロータ30aの周方向に配置した永久磁石34a(同図参照)の周方向両端部に対応する位置に形成されている。すなわち、アウタ側回収路52bとインナ側回収路52aとは、夫々各仕切空間42につき2つずつ形成されている。
Here, as shown in FIG. 3, the outer
続いて、上述した第1実施形態の回転電機1の各ロータ20,30a,30bに設けた流通路(流通空間)における冷却液の流れについて説明する。
不図示のポンプの圧送により、回転軸4の内部の導入路44のメイン通路44aから冷却液は、分岐通路44bおよび回収路52を介して、放出口510から冷却液流通空間25Aの拡散空間42aに放出(導入)される。
Next, the flow of the coolant in the flow passages (circulation spaces) provided in the
Due to the pumping of a pump (not shown), the coolant from the
放出口510から拡散空間42aに放出された冷却液は、ポンプによる圧送力に加えてロータ2Aの遠心力により、拡散空間42aの径内側から径外側へ流通することで拡散空間42a全体に拡散する(図2、図3参照)。これにより、拡散空間42aへ拡散した冷却液は、該拡散空間42aに形成されたアウタ側の回収口520を通じてアウタ側の回収路52bに流れ込むとともにインナ側の回収口520を通じてインナ側の回収路52aに流れ込む。
The coolant discharged from the
ここで拡散空間42aにおいて径内側の放出口510から放出された冷却液は、遠心力により径外側へ向けて流れるため、アウタ側の回収口520は、径外側へ向けて流れる冷却液を拡散空間42aの径外側から待ち受けるようにして効率よく回収することができる。
Here, since the coolant discharged from the radially
さらに図2、図3に示すように、拡散空間42aの径外側まで流通した冷却液は、径内側仕切壁29aの外周壁28との隙間Saを通じて半径外側へ迂回するようにして集約空間42bへ流れ込む。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the coolant that has flowed to the outside of the diffusing
集約空間42bへ流れ込んだ冷却液は、集約空間42bに設けたアウタ側の回収口520を通じてアウタ側の回収路52bに流れ込むとともに、ポンプの圧送力により、ロータ2Aの遠心力に抗して集約空間42bにおける径外側から径内側へと流動することで該集約空間42bのインナ側の回収口520を通じてインナ側の回収路52aに流れ込む。
The coolant that has flowed into the collecting
このとき集約空間42bにおいては、拡散空間42aのように放出口510から放出され、径内側から径外側へ拡散する冷却液が存在しないため、このような径外側へ拡散する冷却液によって径内側への冷却液の流通が阻害されることがなく、ポンプの圧送力により冷却液を径内側へと集約させてインナ側の回収路52aにより回収することができる。
At this time, in the
このように、冷却液流通空間25Aを、外周壁28との間に隙間Saを有する径内側仕切壁29aによって周方向に仕切るとともに、径内側仕切壁29aに対して周方向の一方側に拡散空間42aを形成するとともに他方側に集約空間42bを形成することにより、放出口510から冷却液流通空間25Aに放出された冷却液がロータ2Aの遠心力によって冷却液流通空間25Aのアウタ側に過剰に偏ることを緩和することができ、アウタ側ロータ30bとインナ側ロータ30aとの双方の冷却効果を得ることができる。
In this manner, the
さらにポンプの圧送力により、アウタ側とインナ側との各回収路52b,52aにより回収した冷却液は、アウタ側ロータ30bとインナ側ロータ30aの各冷却液流通路36b,36a(フラックスバリア)を軸方向対向ロータ20の側の端部(図2、図4では下端)から軸方向の反対側の端部(図2、図4では上端)へ向けて流れることで、夫々に対応するアウタ側ロータ30bおよびインナ側ロータ30aに備えた各永久磁石34b,34aを冷却することができる。
Further, the coolant recovered by the
なお、冷却液は、冷却液流通路36a,36bの上端から径方向対向ロータ30の外部へと流出されるが、回転電機1のハウジング21等には、適宜、冷却液流通路36a,36bの上端から流出した冷却液を受け止めて排出する不図示の排水路を設けてもよい。
Note that the coolant flows out from the upper ends of the
上述した第1実施形態の回転電機1は、ステータ9と、回転軸4とともに回転し、該ステータ9に対して回転軸4の軸方向に対向配置される軸方向対向ロータ20と、を備えたアキシャルギャップ型回転電機であって、軸方向のステータ配置箇所に、ステータ9に対して径方向に対向配置され、軸方向対向ロータ20と一体に回転する径方向対向ロータ30(30a,30b)を更に備え(図1、図2、図4参照)、径方向対向ロータ30には、冷却液流通路36a,36bが軸方向に貫通形成され(図4参照)、回転軸4には、軸方向対向ロータ20に対してステータ配置側と反対側から軸方向対向ロータ20に対応する位置まで軸方向に延びる冷却液の導入路44が形成され(図4参照)、軸方向対向ロータ20は、ステータ配置側と反対側の端部を覆うジャケット部材25を備え、該ジャケット部材25には、ステータ配置側面20aに周方向に複数の永久磁石24を並べて配置した永久磁石配置領域24zに対応して広がる冷却液流通空間25Aが形成され(図2〜図4参照)、ジャケット部材25に、導入路44と冷却液流通空間25Aとを連通し冷却液を冷却液流通空間25Aへ放出する放出路51と、冷却液流通空間25Aと冷却液流通路36a,36bとを連通し冷却液流通空間25Aの冷却液を回収する回収路52(52a,52b)とが形成されたものである(同図参照)。
The rotating electrical machine 1 according to the first embodiment described above includes the
上記構成によれば、1つの軸方向対向ロータ20だけでなく径方向対向ロータ30を備えたアキシャルギャップ型の回転電機1においてもこれらロータ20,30a,30bの夫々を効率よく冷却することができる。
According to the above configuration, each of the
詳述すると、回転軸4の導入路44から放出路51を介して冷却液流通空間25Aへ放出された冷却液によって、軸方向対向ロータ20を冷却することができる。
More specifically, the axially opposed
そして、冷却液流通空間25Aの冷却液は回収路52(52a,52b)によって回収され、冷却液流通路36a,36bへ流すことで径方向対向ロータ30(30a,30b)を冷却することができる。
The coolant in the
このように、冷却液を回転軸4の導入路44から軸方向対向ロータ20に形成された冷却液流通空間25Aや径方向対向ロータ30に形成された冷却液流通路36a,36bへ個別に引き込まなくても回転軸4の導入路44から放出路51へ一旦引き込んだ冷却液を冷却液流通空間25Aから冷却液流通路36a,36bへ循環させるように流通させることができる(図2中の冷却液の流れを示す矢印参照)。
As described above, the coolant is individually drawn into the
これにより、1つの軸方向対向ロータ20だけでなく、径方向対向ロータ30を備えた複雑なロータ構造を備えたアキシャルギャップ型の回転電機1においても軸方向対向ロータ20と径方向対向ロータ30との夫々を効率よく冷却することができる。
As a result, not only one axially opposed
すなわち、回転軸4の軸方向に形成された導入路44に冷却液が流れる際にはロータ20,30の冷却に寄与しないため、冷却液を、冷却対象の永久磁石24を備えた軸方向対向ロータ20に、経路を極力短く形成した導入路44から引き込んで流すことで該軸方向対向ロータ20を効率よく冷却することができる。
That is, when the coolant flows through the
さらに、回転軸4の導入路44から導入された冷却液を、冷却液流通空間25Aを介して冷却液流通路36a,36bに流通させることができるため、回転軸4の軸方向に形成された導入路44の経路を極力短くすることができるため、回転軸4に導入路44を形成することに伴う加工コストの高騰を抑制することができる。
Furthermore, since the coolant introduced from the
この発明の態様として、径方向対向ロータ30は周方向に並べて配置された複数の永久磁石24を備え、冷却液流通路36a,36bは、径方向対向ロータ30の周方向において隣り合う永久磁石(34a,34a、34b,34b)の間に設けられたものである(図3参照)。
As an aspect of the present invention, the radially opposed
上記構成によれば、周方向において隣り合う永久磁石34a,34bの間は、永久磁石24からステータ9のコイル92に流れる磁束の密度が高くなる位置に相当し、これに伴ってその周辺部位よりも熱を帯びやすい部位となる。そこで、上述したように、径方向対向ロータ30の周方向において隣り合う永久磁石34a,34bの間に、冷却液流通路36a,36bを軸方向に貫通するように設けることにより、径方向対向ロータ30に備えた永久磁石34a,34bを効率よく冷却することができる。
According to the said structure, between the
特に本実施形態のように、平板状の永久磁石34a,34bの幅方向端部に、漏れ磁束対策として軸方向に貫通形成されたフラックスバリア穴(空隙)を冷却液流通路36a,36bとして適用することにより、径方向対向ロータ30に冷却液流通路36a,36bを形成するための穴加工を別途必要とせずに熱を帯び易い平板状の永久磁石34a,34bの周方向両端部を効果的に冷却することができる。
In particular, as in the present embodiment, flux barrier holes (voids) formed in the axial direction as a countermeasure against leakage flux are applied to the end portions in the width direction of the flat
またこの発明の態様として、ジャケット部材25には、回転軸4に外嵌される内周壁27と、軸方向対向ロータ20に備えたロータコア23に外嵌する外周壁28とを備え(図3、図4参照)、径方向対向ロータ30には、径方向における軸方向対向ロータ20に備えた内周壁27に対応する位置においてステータ9に対して径方向内側で対向配置されるインナ側ロータ30aを備え(図4参照)、冷却液流通空間25Aは、内周壁27と外周壁28との間で周方向に連続して形成され(図3参照)、放出路51と回収路52aとが内周壁27の周方向の異なる位置に設けられ(同図参照)、ジャケット部材25には、放出路51と連通する冷却液の拡散空間42aと、回収路52と連通する冷却液の集約空間42bとが形成されるように冷却液流通空間25Aを周方向に仕切る仕切壁29を備え、拡散空間42aと集約空間42bとを仕切る径内側仕切壁29aは、内周壁27から径方向外側へ延び、且つ外周壁28との間に隙間Saを有したものである(図2、図3参照)。
Further, as an aspect of the present invention, the
上記構成によれば、冷却液は、回転軸4の導入路44から内周壁27に設けた放出路51を介して拡散空間42aへ放出される。そして冷却液は拡散空間42aにおいてロータ2Aの回転に伴う遠心力により径内側から径外側へと拡散し、さらに、拡散空間42aの径外側まで拡散した冷却液は、径内側仕切壁29aと外周壁28との間に有する隙間Saを介して集約空間42bへ流れ込み、ポンプによる圧送力により遠心力に抗して集約空間42bを径外側から径内側へと流れる。
According to the above configuration, the cooling liquid is discharged from the
このとき、拡散空間42aと集約空間42bとは径内側仕切壁29aによって仕切られているため、集約空間42bにおいて冷却液が径外側から径内側へ流れる際に径外側へ拡散してくる冷却液によってその径内側への流れが阻害されることなく回収路52aに回収される(図2、図3参照)。
At this time, since the
従って、例えば、冷却液流通空間25Aの径方向外側まで一旦拡散した冷却液が径外側において遠心力によって停留し続けることがなく、冷却液は、冷却液流通空間25Aにおいて放出路51から放出されてから主にインナ側の回収路52aによって回収されるまで冷却液流通空間25A全体を循環するため、軸方向対向ロータ20に備えた永久磁石24を効率よく冷却しつつ冷却液流通空間25Aを循環後の冷却液を、主にインナ側の回収路52aによって確実に回収することができる。
Therefore, for example, the cooling liquid once diffused to the outside in the radial direction of the cooling
さらに、回収路52aによって回収された冷却液は、内周壁27と軸方向で対向するインナ側ロータ30aの冷却液流通路36aをさらに流通するため、該冷却液を、回転軸4にインナ側ロータ30aに導出するために回転軸4にインナ側ロータ30aに達するまで延伸させた長い経路の導入路44に流す必要がないため、インナ側ロータ30aに備えた永久磁石34aについても効率よく冷却することができる。
Further, since the coolant recovered by the
またこの発明の態様として、径方向対向ロータ30には、径方向における軸方向対向ロータ20に備えた外周壁28(図3、図4参照)に対応する位置においてステータ9に対して径方向外側で対向配置されるアウタ側ロータ30bを備え(図2、図4参照)、アウタ側ロータ30b側に形成された冷却液流通路36a,36bと上端側が連通するアウタ側の回収路52bは、その径内端側が冷却液流通空間25Aにおける少なくとも拡散空間42aと連通するように外周壁28に設けられたものである(同図参照)。
Further, as an aspect of the present invention, the radially opposed
上記構成によれば、回収路52は、その径内端が拡散空間42aにおいて冷却液流通空間25Aと連通するように外周壁28に設けられたため、拡散空間42aにおいて放出口510から径外側へロータ2Aの回転に伴う遠心力によって拡散する冷却液を回収路52bによって効率よく回収することができる。
According to the above configuration, the
すなわち、アウタ側の回収路52bによって回収した冷却液を外周壁28と対向するアウタ側ロータ30bの冷却液流通路36bへ積極的に流すことができ、アウタ側ロータ30bの永久磁石34bについても効率よく冷却することができる。
That is, the coolant recovered by the
さらに、回転軸4の導入路44を、該導入路44から径方向対向ロータ30の冷却液流通路36a,36bへ冷却液を導入するために軸方向に延伸する必要がなく、このような加工に伴う加工コストの高騰を抑制することができる。
Further, it is not necessary to extend the
(第2実施形態)
図5は第2実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機の外観図、図6は第2実施形態の第1ロータに設けた冷却液が流れる流通路を模式的に示した説明図、図7は図6のD−D線断面図であってジャケット部材の軸方向の直交断面で示したジャケット部材の構成および作用説明図、図8は図7のF−O−G線断面図であって第1ロータの構成および作用説明図、図9は図6のE−E線断面図であってジャケット部材の構成および作用説明図である。
なお、第1実施形態と同様の構成については、第1実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is an external view of an axial gap type rotating electrical machine according to the second embodiment, FIG. 6 is an explanatory view schematically showing a flow passage through which a coolant provided in the first rotor of the second embodiment flows, and FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line D-D in FIG. 6, illustrating the configuration and operation of the jacket member shown by a cross-section orthogonal to the axial direction of the jacket member, and FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG. 6, illustrating the configuration and operation of the jacket member.
In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, the code | symbol same as 1st Embodiment is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
第2実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機1P(以下、「回転電機1P」と称する)に備えたステータ9Pは、周方向に並ぶ状態で配置された複数のコアコイルセット91Pを備え、コアコイルセット91Pは、胴部91Paと、該胴部91Paに対して軸方向の両側へ直線状に延伸し、径方向内側に向けて曲折形成された腕部31Pbとを有している。
A stator 9P provided in an axial gap type rotating
また第2実施形態に係る回転電機1Pについても2ロータ1ステータ型の回転電機であり、該回転電機1Pに備えた2つのロータ2P(第1ロータ2PAと第2ロータ2PB)は、互いに同様の構成をしているため、以下では第1ロータ2PA(以下、単に「ロータ2PA」と称する)の構成に基づいて説明する。
The rotating
図6、図8に示すように、ロータ2PAは、径方向対向ロータ30Pとしてアウタ側ロータ30bを備えておらず、インナ側ロータ30Paのみを備えている。さらにロータ2PAは、軸方向の両側に軸方向対向ロータ20Pa,20Pbを備えており、これにより、ロータ2PAは、共に径方向へ凹んだ溝部22P(図8参照)が回転軸4Pを中心に周回するように形成されている。
As shown in FIGS. 6 and 8, the rotor 2PA does not include the
図7、図8に示すように、この第2実施形態の軸方向対向ロータ20Pa,20Pbは、外周壁28,28Pに第1実施形態のような回収口520を含めた回収路52を形成しておらず、かつ径方向の厚みを薄肉に形成した点を除いて基本的に上述した第1実施形態の軸方向対向ロータ20と同形状で構成している。
As shown in FIGS. 7 and 8, the axially opposed rotors 20Pa and 20Pb of the second embodiment form a
なお、軸方向の両側に備えた軸方向対向ロータ20Pa,20Pbのうち、軸方向においてステータ9Pの胴部91Pa側(図8では下側)の軸方向対向ロータ20Paを第1軸方向対向ロータ20Paに設定するとともに、軸方向においてステータ9Pの胴部91Pa側と反対側(図8では上側)の軸方向対向ロータ20Pbを第2軸方向対向ロータ20Pbに設定する。 Of the axially opposed rotors 20Pa and 20Pb provided on both sides in the axial direction, the axially opposed rotor 20Pa on the trunk portion 91Pa side (lower side in FIG. 8) of the stator 9P in the axial direction is replaced with the first axially opposed rotor 20Pa. And the axially opposed rotor 20Pb on the side opposite to the body 91Pa side (upper side in FIG. 8) of the stator 9P in the axial direction is set as the second axially opposed rotor 20Pb.
第2軸方向対向ロータ20Pbは、第1軸方向対向ロータ20Paと同一形状で構成され、第1軸方向対向ロータ20Paを上下反転させた姿勢で配置されている。 The second axially opposed rotor 20Pb is configured in the same shape as the first axially opposed rotor 20Pa, and is disposed in a posture in which the first axially opposed rotor 20Pa is turned upside down.
そして、図8に示すように、上述したステータ9Pに備えたステータコア93Pとロータ2PAに備えた各ロータ30Pa,20Pa,20Pbは、曲折形成されたコアコイルセット91Pにおける腕部91Pbを構成するステータコア93Pの先端部分がロータ2PAの溝部22Pに差し込まれた状態で、ステータコア93Pの先端部分の軸方向の端面93Pa、軸方向内側面93Pc、軸方向外側面93Pbとが、インナ側ロータ30Paの外周面31Paa、第1軸方向対向ロータ20Paのステータコア93Pとの対向面20Paa(図8では上面)、第2軸方向対向ロータ20Pbのステータコア93Pとの対向面20Pba(図8では下面)とに夫々空隙を隔てて対向するように配置されている。
As shown in FIG. 8, the
これにより、ロータ2PAとステータコア93Pとの間の空隙において磁界を生成することができ、各ロータ30Pa,20Pa,20Pbに備えた永久磁石34Pa(図7参照),24Pa,24Pb(図8参照)によって生成される磁界は、ステータ9Pの電機子電流によって生成される磁界とさらに相互作用し、トルクを発生させる。
Thereby, a magnetic field can be generated in the gap between the rotor 2PA and the
また図8に示すように、回転軸4Pには、その内部に、第2軸方向対向ロータ20Pbに対してステータ配置側と反対側(図8では上側)から第2軸方向対向ロータ20Pbに対応する位置まで軸方向に延びる冷却液の導出路45が形成されている。
Further, as shown in FIG. 8, the
同図に示すように、導出路45は、回転軸4P内を、第2軸方向対向ロータ20Pbに対応する位置の上側手前位置まで軸方向に延びる1本のメイン通路45aと、このメイン通路45aの下端から分岐する4本の分岐通路45bとを備えている。
As shown in the drawing, the lead-
そして図6、図7に示すように、第2軸方向対向ロータ20Pbは、上述したように第1軸方向対向ロータ20Paと同一形状で構成されるとともに、第1軸方向対向ロータ20Paを上下反転させた姿勢で配置されている。但し、第2軸方向対向ロータ20Pbにおける冷却液流通空間25Aを区分けする拡散空間42aと集約空間42bとは、第1軸方向対向ロータ20Paにおけるそれと逆の設定としている(図7、図9参照)。
As shown in FIGS. 6 and 7, the second axially opposed rotor 20Pb is configured in the same shape as the first axially opposed rotor 20Pa as described above, and the first axially opposed rotor 20Pa is turned upside down. It is arranged with the posture which let you. However, the
さらに図7に示すように、第2軸方向対向ロータ20Pbにおける、第1軸方向対向ロータ20Paの放出路51、インナ側の回収路52aに対応する流通路は、夫々回収路52P、放出路51Pに設定されるとともに、第2軸方向対向ロータ20Pbにおける、第1軸方向対向ロータ20Paの放出口510、回収口520に対応する開口は、夫々回収口520P、放出口510Pに設定されている。
すなわち、第2軸方向対向ロータ20Pbでは、放出路51Pを介して冷却液流通路36aと冷却液流通空間25Aとが連通するとともに、回収路52Pを介して冷却液流通空間25Aと導出路45とが連通する構成としている(図7、図8参照)。
Further, as shown in FIG. 7, in the second axially opposed rotor 20Pb, the flow paths corresponding to the
That is, in the second axially opposed rotor 20Pb, the
続いて、上述した第2実施形態の回転電機1Pのロータ2PAの各ロータ30Pa,20Pa,20Pbに設けた流通路(流通空間)の冷却液が流れについて説明する。
但し、上述した第1実施形態の回転電機1Pのロータ2Aの各ロータ20,30a,30bに設けた流通路(流通空間)を流れる冷却液の流れと同じ部分についてその説明を省略する。
Next, the flow of the coolant in the flow passages (distribution spaces) provided in the rotors 30Pa, 20Pa, and 20Pb of the rotor 2PA of the rotary
However, the description of the same part as the flow of the coolant flowing in the flow passages (flow spaces) provided in the
不図示のポンプの圧送により、回転軸4Pの内部の導入路44から導入され、放出路51から冷却液流通空間25Aに放出された冷却液は、図6、図9に示すように、主に、第1軸方向対向ロータ20Paの拡散空間42aにおいて径外側へ拡散され、径内側仕切壁29aと外周壁28Pとの間の隙間Saを通じて集約空間42bに流れ込み、集約空間42bにおいて径内側へ集約され、第1軸方向対向ロータ20Paに備えた永久磁石24Pa(図8参照)を冷却するとともに回収路52aによって回収される。
As shown in FIGS. 6 and 9, the cooling liquid introduced from the
そして図6に示すように、回収路52aからインナ側ロータ30Paの冷却液流通路36a(フラックスバリア)へ流れ込んだ冷却液は、該冷却液流通路36aの下端から上端へ軸方向に流れることで、インナ側ロータ30Paに備えた永久磁石34Pa(図7、図9参照)を冷却するとともに、第2軸方向対向ロータ20Pb側へ回収される。
Then, as shown in FIG. 6, the coolant flowing into the
さらに冷却液流通路36aから第2軸方向対向ロータ20Pb側の放出路51Pに流れ込んだ冷却液は、図6、図7に示すように、主に、第2軸方向対向ロータ20Pbの冷却液流通空間25Aに放出口510Pから放出され、第1軸方向対向ロータ20Paの冷却液流通空間25Aと同様に、拡散空間42aにおいて径外側へ拡散され、径内側仕切壁29aと外周壁28Pとの間の隙間Saを通じて集約空間42bに流れ込み、集約空間42bにおいて径内側へ集約され、第2軸方向対向ロータ20Pbに備えた永久磁石24b(図8参照)を冷却するとともに回収路52Pによって回収される。
第2軸方向対向ロータ20Pbの回収路52Pによって回収された冷却液は、回転軸4Pの内部の導出路45から導出される。
Further, the coolant flowing into the
The coolant recovered by the
上述した第2実施形態の回転電機1Pは、軸方向対向ロータ20Pとして第1軸方向対向ロータ20Paと、第1軸方向対向ロータ20Pと同形状の第2軸方向対向ロータ20Pbとを備え(図5参照)、回転軸4Pには、第2軸方向対向ロータ20Pbに対してステータ9Pの配置側と反対側(上側)から第2軸方向対向ロータ20Pbに対応する位置まで軸方向に延びる冷却液の導出路45が形成され、第2軸方向対向ロータ20Pbでは、放出路51Pを介して冷却液流通路36aと冷却液流通空間25Aとが連通するとともに、回収路52Pを介して冷却液流通空間25Aと導出路45とが連通する構成としたものである(図6〜図8参照)。
The rotating
上記構成によれば、第2軸方向対向ロータ20Pbは、冷却液流通路36aから放出路51Pを介して冷却液流通空間25Aへ放流された冷却液によって冷却することができ、冷却液流通空間25Aを流れる冷却液は回収路52Pによって回収され、該回収路52Pを介して回転軸4Pに形成された導出路45へ流すことができる。
According to the above configuration, the second axially opposed rotor 20Pb can be cooled by the coolant discharged from the
このため、第2軸方向対向ロータ20Pbについても第1軸方向対向ロータ20Paと同様に永久磁石24bに対する優れた冷却性能を有し、しかも、第1軸方向対向ロータ20Paと第2軸方向対向ロータ20Pbとインナ側ロータ30Paは、それぞれ個別に回転軸4Pの導入路44から冷却液を取り込むのではなく、冷却液を回転軸4Pの導入路44から第1軸方向対向ロータ20Paに取り込み、該第1軸方向対向ロータ20Pa、インナ側ロータ30Pa、第2軸方向対向ロータ20Pbの順に循環させるように冷却液を流通させた後で第2軸方向対向ロータ20Pbから回転軸4Pの導出路45へ冷却液を導出する構成を採用している(図6参照)。
For this reason, the second axially opposed rotor 20Pb also has excellent cooling performance with respect to the permanent magnet 24b in the same manner as the first axially opposed rotor 20Pa, and the first axially opposed rotor 20Pa and the second axially opposed rotor 20Pb and the inner rotor 30Pa do not individually take in the cooling liquid from the
これにより、2つの軸方向対向ロータ20P(第1軸方向対向ロータ20Paおよび第2軸方向対向ロータ20Pb)と径方向対向ロータ30P(インナ側ロータ30Pa)を備えたアキシャルギャップ型の回転電機1Pにおいてもこれら各ロータ20Pa,20Pb,30Paを効率よく冷却することができる。
Thus, in the axial gap type rotating
さらに、回転軸4Pの導入路44を流通する冷却液を、第1軸方向対向ロータ20Paの冷却液流通空間25A、インナ側ロータ30Paの冷却液流通路36a、第2軸方向対向ロータ20Pbの冷却液流通空間25Aを介して導出路45に流通させることができるため、回転軸4Pの軸方向に形成された導入路44や導出路45の経路を極力短くすることができ、これら導入路44や導出路45を回転軸4Pに形成することに伴う加工コストの高騰を抑制することができる。
Further, the coolant flowing through the
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。 The present invention is not limited only to the configuration of the above-described embodiment, and many embodiments can be obtained.
この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、この発明の軸方向対向ロータに備えた内周壁は、実施形態の内周壁27に対応し、同様に、
軸方向対向ロータに備えた外周部は、外周壁28に対応するも、この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
In the correspondence between the configuration of the present invention and the above-described embodiment, the inner peripheral wall provided in the axially opposed rotor of the present invention corresponds to the inner
Although the outer peripheral portion provided in the axially opposed rotor corresponds to the outer
1,1P…アキシャルギャップ型回転電機
9,9A…ステータ
4,4A…回転軸
20,20P…軸方向対向ロータ
30,30P…径方向対向ロータ
36a,36b…冷却液流通路
20a…ステータ配置側端面
20Pa…第1軸方向対向ロータ
20Pb…第2軸方向対向ロータ
24,34a,34b,24Pa,24Pb,34Pa…永久磁石
24z…永久磁石配置領域
25…ジャケット部材
25A…冷却液流通空間
27…内周壁
28…外周壁
29…仕切壁
30a,30Pa…インナ側ロータ
30b…アウタ側ロータ
42a…拡散空間
42b…集約空間
44…導入路
45…導出路
51,51P…放出路
52,52P…回収路
DESCRIPTION OF
Claims (5)
軸方向のステータ配置箇所に、上記ステータに対して径方向に対向配置され、上記軸方向対向ロータと一体に回転する径方向対向ロータを更に備え、
径方向対向ロータには、冷却液流通路が軸方向に貫通形成され、
上記回転軸には、上記軸方向対向ロータに対してステータ配置側と反対側から上記軸方向対向ロータに対応する位置まで軸方向に延びる冷却液の導入路が形成され、
上記軸方向対向ロータは、ステータ配置側と反対側の端部を覆うジャケット部材を備え、該ジャケット部材には、ステータ配置側端面に周方向に複数の永久磁石を並べて配置した永久磁石配置領域に対応して広がる冷却液流通空間が形成され、
上記ジャケット部材に、上記導入路と上記冷却液流通空間とを連通し冷却液を上記冷却液流通空間へ放出する放出路と、上記冷却液流通空間と上記冷却液流通路とを連通し上記冷却液流通空間の冷却液を回収する回収路とが形成された
アキシャルギャップ型回転電機。 An axial gap type rotating electrical machine comprising a stator and an axially opposed rotor that rotates together with the rotating shaft and is disposed opposite to the stator in the axial direction of the rotating shaft,
A radial opposed rotor that is disposed radially opposite to the stator at the axial stator placement location and rotates integrally with the axially opposed rotor;
A coolant flow passage is formed in the radially opposed rotor so as to penetrate in the axial direction.
The rotating shaft is formed with a coolant introduction path extending in the axial direction from the side opposite to the stator arrangement side to the position corresponding to the axially opposed rotor with respect to the axially opposed rotor.
The axially opposed rotor includes a jacket member that covers an end opposite to the stator arrangement side, and the jacket member has a permanent magnet arrangement region in which a plurality of permanent magnets are arranged in the circumferential direction on the stator arrangement side end surface. A correspondingly expanding coolant circulation space is formed,
The cooling passage is communicated with the jacket member through the introduction passage and the coolant circulation space, and the discharge passage through which the coolant is discharged to the coolant circulation space, and the coolant circulation space and the coolant flow passage. An axial gap type rotating electrical machine in which a recovery path for recovering the coolant in the liquid circulation space is formed.
上記冷却液流通路は、上記径方向対向ロータの周方向において隣り合う少なくとも一組の永久磁石の間に設けられた
請求項1に記載のアキシャルギャップ型回転電機。 The radially opposed rotor includes a plurality of permanent magnets arranged side by side in the circumferential direction,
The axial gap type rotating electrical machine according to claim 1, wherein the coolant flow passage is provided between at least one pair of permanent magnets adjacent in the circumferential direction of the radially opposed rotor.
上記径方向対向ロータには、径方向における軸方向対向ロータに備えた内周部に対応する位置において上記ステータに対して径方向内側で対向配置されるインナ側ロータを備え、
上記冷却液流通空間は、上記内周壁と上記外周壁との間で周方向に連続して形成され、
上記放出路と上記回収路とが上記内周壁の周方向の異なる位置に設けられ、
上記ジャケット部材には、上記放出路と連通する冷却液の拡散空間と、上記回収路と連通する冷却液の集約空間とが形成されるように上記冷却液流通空間を周方向に仕切る仕切壁を備え、
上記拡散空間と上記集約空間とを仕切る上記仕切壁は、上記内周壁から径方向外側へ延び、且つ上記外周壁との間に隙間を有した
請求項1又は2に記載のアキシャルギャップ型回転電機。 The jacket member includes an inner peripheral wall that is externally fitted to the rotating shaft, and an outer peripheral wall that is externally fitted to a core provided in the axially opposed rotor.
The radially opposed rotor includes an inner rotor disposed opposite to the stator on the radially inner side at a position corresponding to an inner circumferential portion provided in the axially opposed rotor in the radial direction,
The coolant circulation space is formed continuously in the circumferential direction between the inner peripheral wall and the outer peripheral wall,
The discharge path and the recovery path are provided at different positions in the circumferential direction of the inner peripheral wall,
The jacket member has a partition wall that divides the cooling liquid circulation space in the circumferential direction so that a cooling liquid diffusion space communicating with the discharge path and a cooling liquid collecting space communicating with the recovery path are formed. Prepared,
The axial gap type rotating electric machine according to claim 1 or 2, wherein the partition wall that partitions the diffusion space and the aggregated space extends radially outward from the inner peripheral wall and has a gap between the outer peripheral wall and the outer peripheral wall. .
上記アウタ側ロータ側に形成された上記冷却液流通路と一端側が連通するアウタ側の上記回収路は、その他端側が上記冷却液流通空間における少なくとも上記拡散空間と連通するように上記外周壁に設けられた
請求項3に記載のアキシャルギャップ型回転電機。 The radially opposed rotor includes an outer rotor disposed opposite to the stator on the radially outer side at a position corresponding to an outer peripheral portion provided in the axially opposed rotor in the radial direction,
The outer side recovery path formed on the outer rotor side and communicated with one end side of the coolant flow passage is provided on the outer peripheral wall so that the other end side communicates with at least the diffusion space in the coolant circulation space. The axial gap type rotating electrical machine according to claim 3.
上記軸方向において1つの上記ステータに対して、上記第1軸方向対向ロータと反対側に上記第1軸方向対向ロータと同じ構造の第2軸方向対向ロータを配設し、
上記回転軸には、上記第2軸方向対向ロータに対してステータ配置側と反対側から該第2軸方向対向ロータに対応する位置まで上記軸方向に延びる冷却液の導出路が形成され、
上記第2軸方向対向ロータでは、上記放出路を介して上記冷却液流通路と上記冷却液流通空間とが連通するとともに、上記回収路を介して上記冷却液流通空間と上記導出路とが連通する構成とした
請求項1乃至3のいずれか1項に記載のアキシャルギャップ型回転電機。 The axially opposed rotor is set as a first axially opposed rotor;
A second axially opposed rotor having the same structure as the first axially opposed rotor is disposed on the opposite side of the first axially opposed rotor with respect to one stator in the axial direction;
The rotation shaft is formed with a cooling liquid lead-out path extending in the axial direction from the opposite side of the stator arrangement side to the second axially opposed rotor to a position corresponding to the second axially opposed rotor.
In the second axially opposed rotor, the coolant flow passage and the coolant circulation space communicate with each other through the discharge passage, and the coolant circulation space and the lead-out passage communicate with each other through the recovery passage. The axial gap type rotating electrical machine according to claim 1, wherein the axial gap type rotating electrical machine is configured as described above.
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