JP2022178155A - ハイブリッド励磁式回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】励磁コイルの冷却について改善したハイブリッド励磁式回転電機を提供する。
【解決手段】ハイブリッド励磁式回転電機は、中心軸に沿って延びるシャフトと前記シャフトの径方向外側に固定されるロータコアとを有するロータと、前記ロータの径方向外側にエアギャップを介して配置されるステータと、前記ロータコアを励磁する励磁コイルを有する励磁コイルユニットと、を備え、前記ロータは、前記ロータコアを励磁する永久磁石を有し、前記励磁コイルは、前記ロータコアと軸方向で対向し、前記ステータは、前記励磁コイルユニットの軸方向一方側に配置される第１ステータコアと前記励磁コイルユニットの軸方向他方側に配置される第２ステータコアとを有し、前記励磁コイルユニットは、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面の少なくとも一方に冷媒が流入可能な溝部を有する、
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド励磁式回転電機に関する。

従来、界磁極に永久磁石及び電磁石を用いるハイブリッド励磁式回転電機が知られている。特許文献１では、ロータコアを励磁する励磁コイルを保持部材で保持し、保持部材に設けた爪部を、ステータコアの溝に嵌めた取付部材の穴に挿入して固定することで、励磁コイルをロータコアと軸方向で対向して配置する構造を開示している。

特許第５６７３６４０号公報

しかしながら、特許文献１では、励磁コイルを冷却することについての開示はない。励磁コイルは通電により発熱するが、何ら冷却しない場合、励磁コイルの温度が許容温度を超えないようにするための励磁コイルに流す電流の制限が厳しくなってしまう。こうなると、励磁によるモータの鎖交磁束の増減範囲が限定的となってしまう。このことから、従来、励磁コイルの冷却について改善の余地があった。

本発明は、励磁コイルの冷却について改善したハイブリッド励磁式回転電機を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るハイブリッド励磁式回転電機は、中心軸に沿って延びるシャフトと前記シャフトの径方向外側に固定されるロータコアとを有するロータと、前記ロータの径方向外側にエアギャップを介して配置されるステータと、前記ロータコアを励磁する励磁コイルを有する励磁コイルユニットと、を備え、前記ロータは、前記ロータコアを励磁する永久磁石を有し、前記励磁コイルは、前記ロータコアと軸方向で対向し、前記ステータは、前記励磁コイルユニットの軸方向一方側に配置される第１ステータコアと前記励磁コイルユニットの軸方向他方側に配置される第２ステータコアとを有し、前記励磁コイルユニットの外縁は、周方向全周に亘り、前記第１ステータコアと前記第２ステータコアとで挟持され、前記励磁コイルユニットは、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面の少なくとも一方に冷媒が流入可能な溝部を有する。

上記の一態様のハイブリッド励磁式回転電機において、前記溝部は、径方向に延びる。

上記の一態様のハイブリッド励磁式回転電機において、前記溝部は、周方向に延びる。

上記の一態様のハイブリッド励磁式回転電機において、前記ステータは、平角線のセグメントコイルにより構成されるステータコイルを有し、前記励磁コイルユニットは、前記ステータコイルが軸方向に貫通する貫通孔を有し、前記溝部は、前記貫通孔と繋がる。

上記の一態様のハイブリッド励磁式回転電機において、前記ステータは、前記励磁コイルユニットの径方向外側に配置される第３ステータコアを有し、前記第３ステータコアは、電磁鋼板を周方向に巻いて成る巻鉄心であり、前記第３ステータコアは、前記溝部と繋がるステータコア溝部を有する。

本発明の一態様によれば、励磁コイルの冷却について改善したハイブリッド励磁式回転電機を提供することが出来る。

本発明の第１実施形態に係るモータの斜視図である。 第１実施形態のモータ１００を＋Ｘ側から見た右側面図である。 第１実施形態のモータ１００を、中心軸Ｊを通りＸ軸と直交する面で切断して示す側断面図である。 第１実施形態のモータ１００を、図２のＡ－Ａ断面で切断して示す平断面図である。 第１実施形態のモータ１００を、図２のＣ－Ｃ断面で切断して示す平断面図である。 第１実施形態のモータ１００を、図２のＢ－Ｂ断面で切断して示す平断面図である。 励磁コイルユニット３５０の斜視図である。 励磁コイルユニット３５０及び第３ステータコア３３０を＋Ｚ側から見た平面図である。 第１実施形態のモータ１００を＋Ｙ側から見た背面図である。 第２実施形態の励磁コイルユニット１３５０の斜視図である。 第２実施形態の励磁コイルユニット１３５０及び第３ステータコア１３３０を＋Ｚ側から見た平面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るハイブリッド励磁式回転電機について説明する。なお、以下の図面においては、各構成をわかり易くするために、実際の構造と各構造における縮尺及び数等を異ならせる場合がある。

また、図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、図１に示す中心軸Ｊの軸方向と平行な方向とする。Ｙ軸方向は、中心軸Ｊに対する径方向のうち図２の左右方向とする。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向及びＹ軸方向の両方と直交する方向とする。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向のいずれにおいても、図中に示す矢印が指す側を＋側、反対側を－側とする。

また、以下の説明においては、Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側）を「一方側」と呼び、Ｚ軸方向の負の側（－Ｚ側）を「他方側」と呼ぶ。なお、一方側及び他方側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係及び方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Ｊに平行な方向（Ｚ軸方向）を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向、すなわち、中心軸Ｊの軸周り（図１のθ方向）を単に「周方向」と呼ぶ。径方向において中心軸Ｊに近づく側を「径方向内側」と呼び、中心軸Ｊから遠ざかる側を「径方向外側」と呼ぶ。周方向において図中に示す矢印が指す側を＋側、反対側を－側とする。周方向の正の側（＋θ側）を「一方側」と呼び、周方向の負の側（－θ側）を「他方側」と呼ぶ。

なお、本明細書において、「軸方向に延びる」とは、厳密に軸方向（Ｚ軸方向）に延びる場合に加えて、軸方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また、本明細書において、「径方向に延びる」とは、厳密に径方向、すなわち、軸方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な方向に延びる場合に加えて、径方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また「平行」とは、厳密に平行な場合に加えて、互いに成す角が４５°未満の範囲で傾いた場合も含む。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るモータの斜視図である。図１のモータ１００は、ハイブリッド励磁式回転電機の一例である。モータ１００は、中心軸Ｊに沿って延びるシャフト２３０を有するロータ２００と、ロータ２００の径方向外側にエアギャップを介して配置されるステータ３００と、を有する。シャフト２３０は、中心軸Ｊを回転軸にして回転可能なように軸受（不図示）によって軸支される。

図２は、第１実施形態のモータ１００を＋Ｘ側から見た右側面図である。シャフト２３０は、軸方向一方側に配置された第１シャフト２３１と、軸方向他方側に配置された第２シャフト２３２とから構成される。ステータ３００は、平角線のセグメントコイルにより構成されるステータコイル３４０を有する。ステータコイル３４０は電機子コイルである。ステータ３００の軸方向他方側には、詳しくは後述する励磁コイル３５５のリード線３５５ａが露出している。ステータ３００は、径方向外側面に、詳しくは後述する溝部３６１を有する。

図３は、第１実施形態のモータ１００を、中心軸Ｊを通りＸ軸と直交する面で切断して示す側断面図である。第１シャフト２３１は、軸方向他方側端に凸部２３１ａを有する。第２シャフト２３２は、軸方向一方側端に凹部２３２ａを有する。第１シャフト２３１は、凸部２３１ａが凹部２３２ａに嵌まることで第２シャフト２３２と締結する。

モータ１００は、励磁コイルユニット３５０を有する。励磁コイルユニット３５０は、励磁コイル３５５を有する。励磁コイルユニット３５０は、励磁コイル３５５を樹脂部３５３で覆うように樹脂成型された円板状の部材である。励磁コイルユニット３５０は、中心軸Ｊに沿って軸方向に貫通する貫通孔３５１を有する。シャフト２３０は、貫通孔３５１を貫通する。励磁コイルユニット３５０の内周面、すなわち貫通孔３５１の壁面は、シャフト２３０と接しない。

ロータ２００は、励磁コイルユニット３５０の軸方向一方側に配置される第１ロータコア２１０と、励磁コイルユニット３５０の軸方向他方側に配置される第２ロータコア２２０とを有する。第１ロータコア２１０及び第２ロータコア２２０は、励磁コイルユニット３５０と接しない。第１ロータコア２１０と第２ロータコア２２０とは、同一形状であってもよい。第１ロータコア２１０と第２ロータコア２２０とは、同一形状でなくてもよい。第１ロータコア２１０と第２ロータコア２２０とは、軸方向長さが異なるものであってもよい。

第１ロータコア２１０は、軸方向に貫通し、第１シャフト２３１が嵌まる貫通孔２１２を有する。第１ロータコア２１０は、第１シャフト２３１の径方向外側に固定される。第１ロータコア２１０は、電磁鋼板を軸方向に積層して成る。第１ロータコア２１０は、軸方向に貫通する貫通孔２１１を有する。ロータ２００は、永久磁石２４０を有する。第１ロータコア２１０は、貫通孔２１１に永久磁石２４０を収容する。永久磁石２４０は、第１ロータコア２１０を励磁する。

第２ロータコア２２０は、軸方向に貫通し、第２シャフト２３２が嵌まる貫通孔２２２を有する。第２ロータコア２２０は、第２シャフト２３２の径方向外側に固定される。第２ロータコア２２０は、電磁鋼板を軸方向に積層して成る。第２ロータコア２２０は、軸方向に貫通する貫通孔２２１（図５参照）を有する。ロータ２００は、永久磁石２５０（図５参照）を有する。第２ロータコア２２０は、貫通孔２２１に永久磁石２５０を収容する。永久磁石２５０は、第２ロータコア２２０を励磁する。

励磁コイル３５５は、第１ロータコア２１０及び第２ロータコア２２０と軸方向で対向する。励磁コイル３５５は、通電されることで、第１ロータコア２１０及び第２ロータコア２２０を励磁する。励磁コイル３５５は、エナメル線を周方向に巻き回して成る。励磁コイル３５５の端部であるリード線３５５ａは、被覆された導線であってもよい。励磁コイル３５５は、アルファ巻きで巻き回される。図面においてはリード線３５５ａとして１本の線を示しているが、実際にはリード線３５５ａは励磁コイル３５５の両端の２本の線である。励磁コイル３５５の巻き回しの層数は、２層以上の多層であることが望ましい。

ステータ３００は、励磁コイルユニット３５０の軸方向一方側に配置される第１ステータコア３１０と励磁コイルユニット３５０の軸方向他方側に配置される第２ステータコア３２０とを有する。第１ステータコア３１０は、電磁鋼板を軸方向に積層して成る。第１ステータコア３１０は、円環状部材であり、内周面にエアギャップを介して第１ロータコア２１０が対向配置される。第２ステータコア３２０は、電磁鋼板を軸方向に積層して成る。第２ステータコア３２０は、円環状部材であり、内周面にエアギャップを介して第２ロータコア２２０が対向配置される。

ステータ３００は、平角線のセグメントコイルにより構成されるステータコイル３４０を有する。図面においてはステータコイル３４０の軸方向他方側の端部同士の接続をする前の状態を示している。第１ステータコア３１０は、軸方向に貫通するスロット３１２を有する。第２ステータコア３２０は、軸方向に貫通するスロット３２２を有する。スロット３１２及びスロット３２２は、ステータコイル３４０を収容する。励磁コイルユニット３５０は、軸方向に貫通する貫通孔３５２を有する。ステータコイル３４０は、貫通孔３５２を貫通する。すなわち、ステータコイル３４０は、第１ステータコア３１０、励磁コイルユニット３５０及び第２ステータコア３２０の順に貫通する。

励磁コイルユニット３５０の外縁は、周方向全周に亘り、軸方向で第１ステータコア３１０及び第２ステータコア３２０と対向する。これにより、励磁コイルユニット３５０の外縁（径方向外側の縁部）は、周方向全周に亘り、第１ステータコア３１０と第２ステータコア３２０とで挟持される。第１ステータコア３１０と励磁コイルユニット３５０と第２ステータコア３２０とは接着剤で固定してもよい。第１ステータコア３１０と励磁コイルユニット３５０と第２ステータコア３２０とを組付けた状態で外周に円筒状のケース（不図示）に嵌め込むことで、各部材を固定してもよい。円筒状のケースはステータヨークを構成してもよい。励磁コイルユニット３５０は第１ステータコア３１０と第２ステータコア３２０とで挟持されることで励磁コイル３５５の取り付け強度を確保することが出来る。

第１ステータコア３１０は、外周面から径方向内側に凹む溝部３１１を有する。第２ステータコア３２０は、外周面から径方向内側に凹む溝部３２１を有する。第１ステータコア３１０と第２ステータコア３２０とは同一形状である。第１ステータコア３１０と第２ステータコア３２０とを同一形状にすることで、製造時の工数を削減することが出来る。溝部３２１は、リード線３５５ａを収容する。リード線３５５ａは、溝部３２１に収容されることで、第２ステータコア３２０の外周面よりも径方向内側に位置する。第１ステータコア３１０と第２ステータコア３２０とは同一形状でなくてもよい。第１ステータコア３１０と第２ステータコア３２０とは、軸方向長さが異なるものであってもよい。

ステータ３００は、第３ステータコア３３０を有する。第３ステータコア３３０は、励磁コイルユニット３５０の径方向外側に配置される。第３ステータコア３３０は、励磁コイル３５５が作る磁束の磁路となる。第３ステータコア３３０は、電磁鋼板を周方向に巻いて成る巻鉄心である。第３ステータコア３３０は、リード線３５５ａが径方向外側及び軸方向他方側に露出するように切り欠いた切り欠き部３３１を有する。励磁コイルユニット３５０の外周面は、切り欠き部３３１において径方向外側に露出する。切り欠き部３３１は、軸方向で溝部３２１と対向する。

図４は、第１実施形態のモータ１００を、図２のＡ－Ａ断面で切断して示す平断面図である。第１ステータコア３１０は、周方向に等間隔で８個の溝部３１１を有する。第１ステータコア３１０は、周方向に等間隔で４８個のスロット３１２を有する。第１ステータコア３１０は、あるスロット３１２と、そのスロット３１２に隣接するスロット３１２との間にティース３１３を有する。第１ロータコア２１０は、周方向に等間隔で４個の貫通孔２１１を有する。ロータ２００は、４個の貫通孔２１１のそれぞれに収容される４個の永久磁石２４０を有する。

図５は、第１実施形態のモータ１００を、図２のＣ－Ｃ断面で切断して示す平断面図である。第２ステータコア３２０は、周方向に等間隔で８個の溝部３２１を有する。第２ステータコア３２０は、周方向に等間隔で４８個のスロット３２２を有する。第２ステータコア３２０は、あるスロット３２２と、そのスロット３２２に隣接するスロット３２２との間にティース３２３を有する。第２ロータコア２２０は、周方向に等間隔で４個の貫通孔２２１を有する。ロータ２００は、４個の貫通孔２２１のそれぞれに収容される４個の永久磁石２５０を有する。

図６は、第１実施形態のモータ１００を、図２のＢ－Ｂ断面で切断して示す平断面図である。励磁コイルユニット３５０は、周方向に等間隔で４８個の貫通孔３５２を有する。スロット３１２と貫通孔３５２とスロット３２２とは、軸方向で対向する。励磁コイル３５５のリード線３５５ａは、励磁コイル３５５の樹脂部３５３から径方向外側に突出する。

図７は、第１実施形態のモータ１００の励磁コイルユニット３５０を示す斜視図である。図８は、励磁コイルユニット３５０及び第３ステータコア３３０を、＋Ｚ側すなわち軸方向一方側から見た平面図である。面３５４は、励磁コイルユニット３５０の軸方向一方側の面である。

励磁コイルユニット３５０は、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面に、溝部３６２を有する。励磁コイルユニット３５０の軸方向一方側の面における溝部３６２は、軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹む。励磁コイルユニット３５０の軸方向他方側の面における溝部３６２は、軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹む。溝部３６２は、４８個の貫通孔３５２のそれぞれから径方向外側に延び、励磁コイルユニット３５０の径方向外側端に達する。

励磁コイルユニット３５０は、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面に、溝部３６３を有する。励磁コイルユニット３５０の軸方向一方側の面における溝部３６３は、軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹む。励磁コイルユニット３５０の軸方向他方側の面における溝部３６３は、軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹む。溝部３６３は、４８個の貫通孔３５２のそれぞれから径方向内側に延び、励磁コイルユニット３５０の溝部３６４に達する。

励磁コイルユニット３５０は、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面に、溝部３６４を有する。励磁コイルユニット３５０の軸方向一方側の面における溝部３６４は、軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹む。励磁コイルユニット３５０の軸方向他方側の面における溝部３６４は、軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹む。溝部３６４は、貫通孔３５１を形成する壁部３６５の径方向外側で、周方向全周に亘る。

第３ステータコア３３０は、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面に、溝部３６１を有する。溝部３６１は、ステータコア溝部の一例である。第３ステータコア３３０の軸方向一方側の面における溝部３６１は、軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹む。第３ステータコア３３０の軸方向他方側の面における溝部３６１は、軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹む。溝部３６１は、４８個の溝部３６２のそれぞれと周方向及び軸方向で対向する。溝部３６１は、第３ステータコア３３０の径方向内側端から径方向外側に延び、第３ステータコア３３０の径方向外側端に達する。

本実施形態では、例えば図８の矢印Ａ、矢印Ｂ及び矢印Ｃに示す方向に沿って、第３ステータコア３３０の径方向外側端の溝部３６１からモータ１００内に冷媒を流入させる。溝部３６１から流入した冷媒は、溝部３６２、貫通孔３５２とステータコイル３４０との間の隙間、及び溝部３６３を介して溝部３６４に達する。さらに、例えば図８の矢印Ｄ、矢印Ｅ及び矢印Ｆに示す方向に沿って、溝部３６４から、溝部３６３、貫通孔３５２とステータコイル３４０との間の隙間、溝部３６２及び溝部３６１を介して、モータ１００の外部に冷媒を流出させる。冷媒は、気体であってもよいし、液体であってもよい。冷媒としては、例えばオイルを用いることが出来る。

なお、溝部３６２、溝部３６３及び溝部３６４は、励磁コイルユニット３５０の軸方向一方側の面又は軸方向他方側の面のいずれか一方に設けるものであってもよい。溝部３６１は、第３ステータコア３３０の軸方向一方側の面又は軸方向他方側の面のいずれか一方に設けるものであってもよい。

冷媒は、モータ１００の外側面に周方向に等間隔で配置された４８個の溝部３６１のいずれから流入させてもよい。冷媒は、モータ１００の外側面に周方向に等間隔で配置された４８個の溝部３６１のいずれから流出させてもよい。

図９は、第１実施形態のモータ１００を＋Ｙ側から見た背面図である。励磁コイル３５５のリード線３５５ａは、励磁コイル３５５から径方向外側に延びた後に、溝部３２１に沿って軸方向他方側に延びる。本実施形態によれば、励磁コイル３５５のリード線３５５ａは、ステータ３００のスロット３１２及びスロット３２２に収容されないので、ステータコイル３４０の占積率を低下させることがない。

本実施形態のモータ１００の製造にあたっては、まず、図７に示した励磁コイルユニット３５０を作成する。励磁コイルユニット３５０は、励磁コイル３５５を樹脂部３５３で樹脂モールドすることで作成される。

続いて、第３ステータコア３３０の径方向内側に励磁コイルユニット３５０を配置する。このとき、樹脂部３５３から突出するリード線３５５ａと切り欠き部３３１の周方向位置を合わせる。続いて、第３ステータコア３３０及び励磁コイルユニット３５０を、第１ステータコア３１０と第２ステータコア３２０とで軸方向に挟み込む。このとき、リード線３５５ａと溝部３２１の周方向位置を合わせる。

続いて、ステータコイル３４０の軸方向他方側の端部を、軸方向一方側からスロット３１２に挿入して貫通させ、さらに貫通孔３５２及びスロット３２２に貫通させる。その後、ステータコイル３４０の軸方向他方側の端部同士を接続して電機子コイルを成形してステータ３００とする。

続いて、第１シャフト２３１の径方向外側に第１ロータコア２１０を例えば圧入によって固定し、第２シャフト２３２の径方向外側に第２ロータコア２２０を例えば圧入によって固定する。続いて、第１ステータコア３１０の内周面に第１ロータコア２１０の外周面が径方向で対向するように、第１ステータコア３１０の軸方向一方側から第１ロータコア２１０を挿入する。また、第２ステータコア３２０の内周面に第２ロータコア２２０の外周面が径方向で対向するように、第２ステータコア３２０の軸方向他方側から第２ロータコア２２０を挿入する。最後に、第１シャフト２３１の軸方向他方側端部と第２シャフト２３２の軸方向一方側端部とを締結する。

本実施形態によれば、励磁コイル３５５を保持する部材と，それを第１ステータコア３１０及び第２ステータコア３２０に固定する部材とで分離する必要がなく、一体で励磁コイルユニット３５０を成形出来るため、励磁コイル３５５を保持する機械的な強度を確保しやすくなる。

本実施形態によれば、励磁コイル３５５のリード線３５５ａを通すためのスペース（溝部３２１）を第２ステータコア３２０の外周部分に作れるため、電機子コイルの占積率を低下させることがないので発熱を増加させることはない。

本実施形態によれば、励磁コイル３５５が作る磁束の磁路となる第３ステータコア３３０として巻鉄心を用いることで、電磁鋼板を軸方向に積層する積層鋼板を用いる場合と比べて、電磁鋼板の歩留まりを改善することが出来る。積層鋼板を用いる場合には、励磁コイルユニット３５０の直径に応じて内周側を打ち抜いた電磁鋼板を用いることになり、打ち抜いた内周側の部分は無駄になる。これに対して巻鉄心では、電磁鋼板の内周側を打ち抜いて無駄にすることがないので歩留まりが改善する。

本実施形態によれば、モータ１００の外側面の溝部３６１から冷媒を流入させることで、軸方向中央付近において、径方向内側に冷媒を供給することが出来、励磁コイル３５５の冷却を行うことが出来る。励磁コイル３５５を冷却することで、励磁コイルに流すことが出来る電流を増やしてモータ１００を小型化することが出来る。

また、本実施形態によれば、冷媒を、貫通孔３５２とステータコイル３４０との間の隙間に流入させることで、軸方向中央付近においてステータコイル３４０の冷却を行うことが出来る。

なお、励磁コイルユニット３５０に溝部３６２、溝部３６３及び溝部３６４が設けられていない場合に、例えば励磁コイルユニット３５０の軸方向一方側の面が、第１ロータコア２１０の軸方向他方側の面と対向する位置に、冷媒としてのオイルが充填されると、オイルの粘性により機械損が増加する懸念がある。これに対して本実施形態によれば、励磁コイルユニット３５０に溝部３６２、溝部３６３及び溝部３６４を設けているので、励磁コイルユニット３５０と第１ロータコア２１０との距離を離すことが出来、オイルが充填されることによる機械損の増加を防ぐことが出来る。

また、本実施形態によれば、励磁コイルユニット３５０に溝部３６２、溝部３６３及び溝部３６４を設けているので、励磁コイルユニット３５０の表面積を大きくすることが出来、励磁コイルユニット３５０内の励磁コイル３５５の冷却効果を高めることが出来る。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態では、第１実施形態における励磁コイルユニット３５０及び第３ステータコア３３０に代えて、励磁コイルユニット１３５０及び第３ステータコア１３３０を用いる。励磁コイルユニット１３５０及び第３ステータコア１３３０は、溝部の形状以外は励磁コイルユニット３５０及び第３ステータコア３３０と同じであるので、溝部の形状以外の説明は省略する。

図１０は、第２実施形態の励磁コイルユニット１３５０の斜視図である。図１１は、第２実施形態の励磁コイルユニット１３５０及び第３ステータコア１３３０を、＋Ｚ側すなわち軸方向一方側から見た平面図である。

励磁コイルユニット１３５０は、第１実施形態の溝部３６２に対応する溝部１３６２を有する。励磁コイルユニット１３５０は、第１実施形態の溝部３６３に対応する溝部１３６３を有する。励磁コイルユニット１３５０は、第１実施形態の溝部３６４に対応する溝部１３６４を有する。励磁コイルユニット１３５０は、第１実施形態の貫通孔３５１に対応する貫通孔１３５１を有する。励磁コイルユニット１３５０は、第１実施形態の貫通孔３５２に対応する貫通孔１３５２を有する。励磁コイルユニット１３５０は、第１実施形態の樹脂部３５３に対応する樹脂部１３５３を有する。励磁コイルユニット１３５０は、第１実施形態の面３５４に対応する面１３５４を有する。第３ステータコア１３３０は、第１実施形態の溝部３６１に対応する溝部１３６１を有する。

溝部１３６２は、４８個の貫通孔１３５２のうちの一部から径方向外側に延び、励磁コイルユニット１３５０の径方向外側端に達する。溝部１３６１は、溝部１３６２のそれぞれと周方向及び軸方向で対向する。

励磁コイルユニット１３５０は、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面に、溝部１３６９を有する。励磁コイルユニット１３５０の軸方向一方側の面における溝部１３６９は、軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹む。励磁コイルユニット１３５０の軸方向他方側の面における溝部１３６９は、軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹む。溝部１３６９は、４８個の貫通孔１３５２のうち、溝部１３６２と繋がった貫通孔と、溝部１３６２と繋がっていない貫通孔とを繋ぐ。溝部１３６９は、隣接する貫通孔１３５２同士を繋ぐ。

励磁コイルユニット１３５０は、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面に、溝部１３７０を有する。励磁コイルユニット１３５０の軸方向一方側の面における溝部１３７０は、軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹む。励磁コイルユニット１３５０の軸方向他方側の面における溝部１３７０は、軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹む。溝部１３７０は、４８個の貫通孔１３５２のうち、溝部１３６２と繋がっていない貫通孔と、溝部１３６２と繋がっていない別の貫通孔とを繋ぐ。溝部１３７０は、隣接する貫通孔１３５２同士を繋ぐ。

４８個の貫通孔１３５２のすべてが、溝部１３６２と直接に繋がっているか、溝部１３６９を介して溝部１３６２と繋がっているか、又は、溝部１３６９及び溝部１３７０を介して溝部１３６２と繋がっているかのいずれかに該当する。

励磁コイルユニット１３５０は、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面に、溝部１３６６を有する。励磁コイルユニット１３５０の軸方向一方側の面における溝部１３６６は、軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹む。励磁コイルユニット１３５０の軸方向他方側の面における溝部１３６６は、軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹む。溝部１３６６は、４８個の貫通孔１３５２のうち、溝部１３６２と繋がっていない貫通孔と繋がり径方向内側に延びる。

励磁コイルユニット１３５０は、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面に、溝部１３６８を有する。励磁コイルユニット１３５０の軸方向一方側の面における溝部１３６８は、軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹む。励磁コイルユニット１３５０の軸方向他方側の面における溝部１３６８は、軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹む。溝部１３６８は、４８個の貫通孔１３５２のうち、溝部１３６２及び溝部１３６６と繋がっていない貫通孔と繋がり径方向内側に延びる。

励磁コイルユニット１３５０は、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面に、溝部１３６７を有する。励磁コイルユニット１３５０の軸方向一方側の面における溝部１３６７は、軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹む。励磁コイルユニット１３５０の軸方向他方側の面における溝部１３６７は、軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹む。溝部１３６７は、溝部１３６６の径方向内側端から周方向に延び、溝部１３６８の径方向内側端に繋がる。

本実施形態では、例えば図１１の矢印Ｇ、矢印Ｈ及び矢印Ｊに示す方向に沿って、第３ステータコア１３３０の径方向外側端の溝部１３６１からモータ１００内に冷媒を流入させる。溝部１３６１から流入した冷媒は、溝部１３６２、貫通孔１３５２とステータコイル３４０との間の隙間、及び溝部１３６３を介して溝部１３６４に達する。さらに、例えば図１１の矢印Ｋ、矢印Ｌ及び矢印Ｍに示す方向に沿って、溝部１３６４から、溝部１３６３、貫通孔１３５２とステータコイル３４０との間の隙間、溝部１３６２及び溝部１３６１を介して、モータ１００の外部に冷媒を流出させる。冷媒は、モータ１００の外側面に配置された溝部１３６１のいずれから流入させてもよい。冷媒は、モータ１００の外側面に配置された溝部１３６１のいずれから流出させてもよい。

また、溝部１３６１から、貫通孔１３５２とステータコイル３４０との間の隙間へと流入した冷媒は、溝部１３６９を介して、隣接する貫通孔１３５２とステータコイル３４０との間の隙間へと流入する。

また、溝部１３６１から、貫通孔１３５２とステータコイル３４０との間の隙間へと流入した冷媒は、溝部１３６６、溝部１３６７及び溝部１３６８を介して、別の貫通孔１３５２とステータコイル３４０との間の隙間へと流入する。

本実施形態によれば、周方向に延びる溝部１３６７、溝部１３６９及び溝部１３７０を冷媒が流れることで、周方向で励磁コイル３５５の冷却を行うことが出来る。励磁コイル３５５を冷却することで、励磁コイルに流すことが出来る電流を増やしてモータ１００を小型化することが出来る。

本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。加えて、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１００…モータ、２００…ロータ、２３０…シャフト、３００…ステータ

Claims (5)

1. 中心軸に沿って延びるシャフトと前記シャフトの径方向外側に固定されるロータコアとを有するロータと、
   前記ロータの径方向外側にエアギャップを介して配置されるステータと、
   前記ロータコアを励磁する励磁コイルを有する励磁コイルユニットと、
   を備え、
   前記ロータは、前記ロータコアを励磁する永久磁石を有し、
   前記励磁コイルは、前記ロータコアと軸方向で対向し、
   前記ステータは、前記励磁コイルユニットの軸方向一方側に配置される第１ステータコアと前記励磁コイルユニットの軸方向他方側に配置される第２ステータコアとを有し、
   前記励磁コイルユニットの外縁は、周方向全周に亘り、前記第１ステータコアと前記第２ステータコアとで挟持され、
   前記励磁コイルユニットは、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面の少なくとも一方に冷媒が流入可能な溝部を有する、
   ハイブリッド励磁式回転電機。
2. 前記溝部は、径方向に延びる、
   請求項１に記載のハイブリッド励磁式回転電機。
3. 前記溝部は、周方向に延びる、
   請求項１又は２に記載のハイブリッド励磁式回転電機。
4. 前記ステータは、平角線のセグメントコイルにより構成されるステータコイルを有し、
   前記励磁コイルユニットは、前記ステータコイルが軸方向に貫通する貫通孔を有し、
   前記溝部は、前記貫通孔と繋がる、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のハイブリッド励磁式回転電機。
5. 前記ステータは、前記励磁コイルユニットの径方向外側に配置される第３ステータコアを有し、
   前記第３ステータコアは、電磁鋼板を周方向に巻いて成る巻鉄心であり、
   前記第３ステータコアは、前記溝部と繋がるステータコア溝部を有する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のハイブリッド励磁式回転電機。
   
   

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