JP2023088737A - アキシャルギャップ型回転電機 - Google Patents
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Abstract
【課題】冷媒漏れの抑制に加え、封止部材の材料使用量を低減させることのできるアキシャルギャップ型回転電機を提供する。【解決手段】ステータと、回転電機の軸方向に対向して配置された2つのロータとを有するアキシャルギャップ型回転電機であって、ステータは、ボビンを介してコイルが巻回されたステータコア部と、ステータコア部を収容するとともに、ステータコア部の周囲に冷媒流路を形成するケース部材と、を備え、ケース部材は、ロータと対向する面にステータコア部が挿入される穴部を有し、ステータコア部の軸方向の両側には、穴部とボビンの間を封止する環状の封止部材がそれぞれ取り付けられる。【選択図】図7
Description
本発明は、アキシャルギャップ型回転電機に関するものである。
アキシャルギャップ型回転電機の一例であるアキシャルギャップモータは、ステータとロータとが軸方向にギャップを介して対向するように配置される。このアキシャルギャップモータのステータは、周方向に複数配置されたスタータコアをケースに収容して構成される。
ここで、アキシャルギャップモータは、ケースに収めたステータコア部を冷却するため、ステータ内に冷媒路(流路)を有する。冷媒は冷媒路を介し、ステータ1の冷媒路全体に流れることでステータコア部を冷却する。ここで、冷媒を流した際にステータコア部と冷媒路とを封止している封止部材またはステータコア部の配置状態によっては、冷媒がケース外部に漏れ出てしまう問題があった。そこで、特許文献1には、ステータコア部を挟み込む支持部材の全面にシール部材(封止部材)を積層する方法で、冷媒が漏れ出ることを抑制している。
しかし、特許文献1の方法では、ステータコア部を挟み込む支持部材のサイズでシール部材のサイズも決定されてしまうため、結果シール部材のサイズが大きくなりステータコア部の配置状態によっては隙間が生じて冷媒が漏れ出てしまう課題がある。また、ステータコア部を挟み込む支持部材の全面にシール部材を積層する方法では、隣り合うように配置されるステータコア部の間に距離が有る程、シール部材の材料使用量が増加してしまうという課題がある。
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであって、冷媒漏れの抑制に加え、封止部材の材料使用量を低減させることのできるアキシャルギャップ型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アキシャルギャップ型回転電機は、ステータと、回転電機の軸方向に対向して配置された2つのロータとを有するアキシャルギャップ型回転電機であって、ステータは、ボビンを介してコイルが巻回されたステータコア部と、ステータコア部を収容するとともに、ステータコア部の周囲に冷媒流路を形成するケース部材と、を備え、ケース部材は、ロータと対向する面にステータコア部が挿入される穴部を有し、ステータコア部の軸方向の両側には、穴部とボビンの間を封止する環状の封止部材がそれぞれ取り付けられる。
上記のアキシャルギャップ型回転電機において、ステータコア部は、磁性材で形成される鉄心を有し、鉄心は、ボビンを軸方向に貫通して取り付けられてもよい。上記のアキシャルギャップ型回転電機において、ステータコア部に取り付けられた封止部材が穴部に挿入されることで、封止部材を介してケース部材の内面とボビンとの間が封止され、且つ穴部の壁面と鉄心との間が封止されてもよい。
上記のアキシャルギャップ型回転電機において、鉄心には、軸方向と垂直に延びる複数の突起部が軸方向に間隔を空けて形成されており、ボビンは、鉄心の突起部の間に組み付けられ、突起部が封止部材を介してケース部材の内面に係止され、鉄心が穴部から抜け止めされてもよい。
上記のアキシャルギャップ型回転電機において、鉄心は、ロータと対向する面の対向する二辺を切り欠いて形成した切り欠き部を有し、切り欠き部が封止部材を介してケース部材の内面に係止され、鉄心が穴部から抜け止めされてもよい。
上記のアキシャルギャップ型回転電機において、鉄心は、ボビンと接触する面のいずれかに複数の凹部を有し、ボビンは、凹部と嵌合して鉄心の脱落を抑制する複数の凸部を有してもよい。
上記のアキシャルギャップ型回転電機において、鉄心は、複数の板状部材が積層されることで形成されてもよい。上記のアキシャルギャップ型回転電機において、封止部材は、封止部材のケース部材の内面と当接する面から穴部の壁面と当接する面に向けて外周側に広がる傾斜面を有し、ケース部材の穴部における縁部は、傾斜面の形状と対応する形状に加工されてもよい。
上記のアキシャルギャップ型回転電機において、封止部材は、樹脂材料で形成されてもよい。上記のアキシャルギャップ型回転電機において、ケース部材は、第1ケース部材と第2ケース部材とから構成され、第1ケース部材および第2ケース部材の間に挟まれた第2の封止部材でさらに封止されてもよい。上記のアキシャルギャップ型回転電機において、ロータは、一方のロータと、ステータを隔てて一方のロータに対向する他方のロータに磁極が異なる磁石がそれぞれ配置されてもよい。
本発明によれば、冷媒漏れの抑制に加え、封止部材の材料使用量を低減させることができるという優れた効果がある。
以下、本発明の実施形態について実施例と図面を参照して説明する。実施形態では説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造や要素については、簡略化または省略して説明する。また、図面において、同じ要素には同じ符号を付す。なお、図面に示す各要素の形状、寸法などは模式的に示したもので、実際の形状、寸法などを示すものではない。
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係る回転電機のステータ1の軸方向における断面図である。図2は、図1で例示したステータ1の断面図である。図2(A)は、図1で示したステータ1のA-A断面図である。図2(B)は、図1で示したステータ1内部の冷媒の流れを例示している断面図である。
図1は、第1実施形態に係る回転電機のステータ1の軸方向における断面図である。図2は、図1で例示したステータ1の断面図である。図2(A)は、図1で示したステータ1のA-A断面図である。図2(B)は、図1で示したステータ1内部の冷媒の流れを例示している断面図である。
第1実施形態の回転電機は、中心軸Cに沿って伸びるシャフト(回転軸)11と、2つのロータ(ロータヨーク)10と、ステータ1とを備える。各々のロータ10は、シャフト11が回転中心を貫通した状態でシャフト11に組み付けられており、ステータ1が配置される間隔を空けて軸方向に対向して配置されている。ステータ1は、シャフト11に組み付けられた2つのロータ10間に配置されている。さらに、回転電機は、これらロータ10及びステータ1を収容する不図示のハウジング(フレーム)を備える。このように、第1実施形態の回転電機は、いわゆるアキシャルギャップモータ(アキシャルギャップ型回転電機)として構成される。尚、以下の説明では、中心軸Cの延長方向を「軸方向」、の中心軸Cと直交する方向を「径方向」、ロータ10又はシャフト11の回転方向を「周方向」と称す。
ステータ1は、ステータコア部1Aと、ステータコア部1Aを収納するケース部材2と、Oリング6と、Oリング7を有する。また、ステータ1には、ステータコア部1Aを冷却するための冷媒を流す冷媒路(冷媒用流路)14が形成される。冷媒は、例えば冷却液やオイルなどである。
ケース部材2は、第1ケース部材2aと、第2ケース部材2bを有する。第1ケース部材2aは、円形状であって軸方向に所定の厚さを有するように形成される。また、第1ケース部材2aは、中央にシャフト11の挿通部となる穴と、ステータコア部1Aを組み付けるための複数の穴部200を有する。第2ケース部材2bは、中央にシャフト11の挿通部となる穴を有し、一面側が開口された有底のリング形状であって、軸方向に複数のステータコア部1Aを収納可能とする空洞部分を有する。第2ケース部材2bの外径は、第1ケース部材2aの外径と同じであり、第2ケース部材2bの開口された一面側は第1ケース部材2aによって塞がれる。また、第2ケース部材2bは、ステータコア部1Aを組み付けるための複数の穴部200を有する。また、後述するステータコア部1Aをケース部材2に組み合わせた際に第2ケース部材2bの空洞部分は上記した冷媒路14として構成される。ここで、後述するケース部材2に形成される穴部200の寸法hは、穴部200における径方向の寸法である。
また、第2ケース部材2bには、各々のOリング6、7を配置する凹形状の溝部が形成される。ここで、Oリング6を配置する凹状の溝部は、第2ケース部材2bの外周縁(径方向で外周側)に環状に形成される。また、Oリング7を配置する凹形状の溝部は、第2ケース部材2bの内周縁(径方向で内周側)に環状に形成される。また、各々の凹部形状の溝部は、第1ケース部材2aと第2ケース部材2bとを組み合わせた際に、各々のOリング6、7が押しつぶされて弾性変形するように、軸方向の寸法が各々のOリング6、7の径寸法より短い寸法となるように形成する。尚、各々のOリング6、7を配置する凹形状の溝部は上記のように第2ケース部材2b側に形成せず、第1ケース部材2a側にそれぞれ形成するようにしてもよい。また、例えば、Oリング6を配置する凹形状の溝部を第1ケース部材2a側とし、Oリング6を配置する凹形状の溝部を第2ケース部材2b側とするようにしてもよい。
また、第2ケース部材2bは、ステータ1内の冷媒路14に冷媒を流入するための流入口8とステータ1内の冷媒路14から冷媒を流出させる流出口9を有する。第1実施形態の流入口8と流出口9は位相が180度の位置にそれぞれ形成されが、これに限らず、流入口8または流出口9の形成する位置を変更してもよい。冷媒がステータ1内の冷媒路14を例えば図2(B)に示している矢印のように流れることで、ステータコア部1Aに加えてステータ1全体を冷却することができる。
ケース部材2の組み立てとして、第2ケース部材2bの内部にステータコア部1Aを配置した状態で、第1ケース部材2aを第2ケース部材2bに組み合わせる。これにより、ステータコア部1Aをケース部材2の内部に収納することができる。ステータコア部1Aをケース部材2に組み付ける説明は後述する。第1ケース部材2aと第2ケース部材2bとを組み合わせることで、ケース部材2は円筒形状に構成される。
Oリング6及びOリング7は、耐熱性ゴム等の弾性体から構成される。また、各々のOリング6、7は断面形状が円形状であって、それぞれ環状に形成される。
第1実施形態におけるステータコア部1Aは、鉄心3、ボビン4、コイル5、及び封止部材100を有する。ステータ1には、図1に例示しているように周方向に6個のステータコア部1Aが配置されるが、ステータコア部1Aの数はこれに限られるものではない。
鉄心3は、台形状のブロックとして形成される。また、鉄心3は、磁性材であって、粉末冶金による焼結体、または鋼材からの削り出し、または複数の板状部材として例えば鋼板を一体化した積層体などで構成される。ボビン4は、鉄心3を挿入するための穴部を有する。ボビン4の穴部の両側にはコイル5を保持するためにフランジが形成されている。コイル5は、ボビン4の外周に巻回される。ここで、コイル5をボビン4に巻回す手順は、ボビン4を鉄心3に組み付ける前後のいずれであってもよい。
図3は、第1実施形態に係る封止部材100の例を示した図である。図3(A)は、軸方向の一方側から見た封止部材100の図である。図3(B)は、径方向から見た封止部材100の図である。図3(C)は、軸方向の他方側から見た封止部材100の図である。
封止部材100は、ゴム等の成形性と変形に優れた高弾性樹脂(樹脂材料)から形成される。高弾性樹脂として、例えば、天然ゴム、ニトリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、イソプレンゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、エチレン・酢ビゴム、クロロプレンゴム、ハイパロン、塩素化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム等が挙げられる。
封止部材100は、図3に例示しているように台形のリング形状であって、鉄心3の軸方向での断面形状と対応する形状に形成される。また、封止部材100は、鉄心3に挿入するための貫通穴として鉄心3の軸方向での断面形状と対応する挿入口100aを有する。ここで、挿入口100aは、鉄心3の軸方向での断面形状の各寸法より小さい寸法となるように構成される。
さらに封止部材100は、当接面100b、当接面100c、当接面100d、当接面100eを有する。当接面100bは、後述するステータコア部1Aの組立において、鉄心3と当接する面である。当接面100cは、ボビン4のフランジ40と当接する面である。当接面100dは、ケース部材2の穴部200の縁近傍の内面20と当接する面であり、当接面100cと軸方向で反対側の面である。当接面100eは、当該穴部200の壁面200aと当接する面である。当接面100eは、軸方向に突出するように形成され、当接面100c、当接面100dは径方向に突出するように形成される。また、当接面100bから100eの各面はいずれも環状に形成されている。
図4は、第1実施形態に係るステータコア部1Aの組立例を示す図である。図4に例示しているように、封止部材100は、1つのステータコア部1Aに対し2つ使用する。尚、鉄心3、ボビン4、コイル5は1つのステータコア部1Aに対し、それぞれ1つ使用する。
第1実施形態に係るステータコア部1Aの組立は、まず1つ目の封止部材100を鉄心3に圧入するようにして組み付ける。封止部材100は上記のように高弾性樹脂から形成される。さらに、上記したように挿入口100aは、鉄心3の軸方向での断面形状の各寸法より小さいため、鉄心3に組み付けた際に、封止部材100の当接面100bを鉄心3に密着させることができる。第1実施形態の封止部材100を用いることで、鉄心3と封止部材100間に摩擦が生じ、鉄心3の位置が固定される。
次に、コイル5が巻回されたボビン4を鉄心3に組み付ける。最後に、2つ目の封止部材100を、1つ目の封止部材100と同様に鉄心3に圧入するようにして組み付けることでステータコア部1Aの組立は完了する。これにより、ボビン4は、軸方向の一方側と他方側から挿入した2つの封止部材100に挟まれ、固定される。この時、それぞれの封止部材100のボビン4との当接面100cをボビン4のフランジ40に当接させる。これにより、封止部材100の当接面100cをボビン4のフランジ40に密着させることができ、ボビン4の位置が固定される。
図5は、第1実施形態に係るステータ1の組立例を示す図である。ステータ1にステータコア部1Aを組み付ける際には、まず一方の封止部材100を第2ケース部材2bに設けられた穴部200に圧入するように組み付ける(挿入する)。その後、第1ケース部材2aに第2ケース部材2bを組み付ける。この際、上記と同様に第2ケース部材2bに設けられた穴部200にもう一方の封止部材100を圧入するように組み付ける。
この際、2つの封止部材100の当接面100dをケース部材2の内面20と当接させ、2つの封止部材100の当接面100eと、穴部200の壁面200aとをそれぞれ当接させるように組み付ける。
ここで、ステータコア部1Aに組み付けた2つの封止部材100間における寸法Hは、径方向における封止部材100の当接面100e間の寸法である。寸法hは、上記したように第2ケース部材2bに形成される穴部200の径方向の寸法である。第1実施形態では、H>hの関係を持つようにそれぞれ構成される。寸法Hを寸法hより小さい寸法とすることで、封止部材100を穴部200に圧入して組み付けた際に、封止部材100が弾性変形する。これにより、封止部材100を穴部200に、より密着させて組み付けることが可能となる。
このように、穴部200を軸方向の断面形状で見た場合は、ステータコア部1Aの軸方向における断面形状より所定の範囲小さい寸法で形成される。所定の範囲として数値限定はされないが、ステータコア部1Aを穴部200に組み付けた際に、封止部材100が弾性変形する程度の寸法差にすることが好ましい。また、図5では、寸法hは、第2ケース部材2bの穴部200のみに付しているが、省略しているだけであって第1ケース部材2aの穴部の寸法も同様である。
上記した構成とすることで、穴部200に対し圧入により弾性変形した封止部材100を介してボビン4とケース部材2の穴部200の間が封止される。さらに、第1ケース部材2aと第2ケース部材2bに挟まれ同じく弾性変形した各々のOリング6、7により、ケース部材2の内部が封止される。これにより、ステータ1内部は密閉され、ステータ1内の各部材が封止された状態の冷媒路14が構成される。このように、第1実施形態においては、Oリング6及びOリング7はそれぞれ第2の封止部材として機能する。
図6は、第1実施形態に係る封止部材100による封止構造を示す図である。図6に例示しているように、第1実施形態における封止部材100によって、第2ケース部材2b、封止部材100、ボビン4の3つの部材がケース部材2の内部で臨む第1のシール箇所101を封止することができる。即ち、封止部材100を介してケース部材2の内面20とボビン4の間を封止する。さらに、第2ケース部材2b、封止部材100、鉄心3の3つの部材がケース部材2の外部で臨む第2のシール箇所102も封止することができる。即ち、封止部材100を介してケース部材2の穴部200の壁面200aとボビン4の間を封止する。これにより、冷媒路14に冷媒が流れても、上記した2重の封止構造とすることで冷媒漏れを抑制し、アキシャルギャップ型回転電機全体の安全性を高めている。尚、図6では第2ケース部材2b側の封止構造を示しているが、省略しているだけであって、第1ケース部材2a側の封止構造も同様である。
図7は、第1実施形態に係るステータ1の軸方向の支持を例示する図である。図7に例示しているように、2つのロータ10の内、一方のロータ10に組み付けられた磁石12と、他方のロータ10に組み付けられた磁石13を異なる磁極で対向させることで、鉄心3に作用する2つの磁力は、図7の矢印の方向のように軸方向で釣り合う。これにより、ステータコア部1Aの軸方向の移動を抑制することができる。尚、上記のように鉄心3に作用する軸方向の磁力に対して、鉄心3の保持は封止部材100の摩擦力で十分に保持することができるため、鉄心3の位置について保持することができる。
さらに、第1実施形態における封止部材100は、ボビン4の軸方向の断面形状と同等程度の面積で上記したように2重の封止構造とすることができる。これにより、冷媒漏れを防ぎつつ封止部材100における材料使用量を少なくすることができる。
このように、第1実施形態のアキシャルギャップ型回転電機は、ケース部材2に収めたステータコア部1Aの周囲に冷媒を流す際、ケース部材2の外部に冷媒が漏れ出ない様にステータ1内の各部材間を封止部材100によって封止することができる。さらに、封止部材100の使用量を少量で済ませ、且つステータコア部1Aの軸方向の移動を抑制することもできる。
<第2実施形態>
第2実施形態では、鉄心3が径方向に延びる突起部3aを有する場合のアキシャルギャップ型回転電機について説明をする。尚、第1実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
第2実施形態では、鉄心3が径方向に延びる突起部3aを有する場合のアキシャルギャップ型回転電機について説明をする。尚、第1実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
図8は、第2実施形態に係る鉄心3を示す図である。図8(A)は、第2実施形態に係る鉄心3の斜視図である。図8(B)は、第2実施形態に係る鉄心3の変形例の斜視図である。第2実施形態における鉄心3は、周方向に突出し、径方向に延びる突起部3aを有する。また、鉄心3の突起部3aは、当該鉄心3の周方向の両側にそれぞれ軸方向に間隔をあけて2つ形成される。このように突起部3aは、1つの鉄心に合計4箇所形成される。それぞれの突起部3aは、封止部材100の当接面100bの軸方向の長さ分、鉄心3の内側となるように形成される。尚、突起部3aは、周方向両側に限定されず、鉄心3の内周側および外周側に形成するようにしてもよい。
また、第2実施形態の鉄心3は、図8(A)に例示しているように、粉末冶金による焼結体、または鋼材からの削り出しによって形成される。また、第2実施形態の鉄心3は、図8(B)に例示しているように複数の板状部材として例えば鋼板を一体化した積層体などで構成されてもよい。
図9は、第2実施形態に係るステータコア部1Aを示す斜視図である。図9(A)は、第2実施形態のステータコア部1Aの分解斜視図である。図9(B)は、第2実施形態に係るステータコア部1Aの組立後を示す斜視図である。尚、ステータコア部1Aの組立手順は第1実施形態と同様である。
第2実施形態のボビン4は、鉄心3の突起部3aの径方向の長さ及び、周方向に突出した幅に対応する形状の切り欠き部4aが形成される。具体的には、切り欠き部4aは鉄心3の突起部3aの厚さ(軸方向における長さ)と略同一の寸法分、ボビン4の軸方向内周側に窪むように形成される。また、切り欠き部4aは、鉄心3の突起部3aと同一の数が形成され、第2実施形態では、1つのボビン4に4箇所形成している。
ステータコア部1Aの組立時には、鉄心3のそれぞれの突起部3aのボビン4側の面をボビン4の切り欠き部4aに当接させる。これにより、鉄心3とボビン4を組み合わせた際、例えば図9(B)に例示するように、ボビン4のフランジ40と鉄心3の突起部3aの封止部材100と接触する側の面とが、周方向で平行となるように形成される。即ち、ステータコア部1Aの組立後、それぞれ軸方向から見た場合、段差がなく面一となるように構成される。
また、第2実施形態のボビン4は、鉄心3の軸方向一方側の突起部3aと他方側の突起部3aとの間に組み付ける。そのため、ボビン4は、第1実施形態より軸方向の寸法が短くなるように形成される。また、第2実施形態のボビン4は、インサート成形または2つ以上の分割体としてもよい。
第2実施形態のステータコア部1Aを組み立てた際、封止部材100のボビン4と当接させる当接面100cは、ボビン4のフランジ40と当接し、さらに鉄心3のボビン4の切り欠き部4aと当接する突起部3aの面に対し軸方向で反対側の面とそれぞれ当接する。これにより、図9(B)に例示するように封止部材100と、鉄心3と、ボビン4との間は封止され、第1実施形態と同様に2重の封止構造とすることができる。第2実施形態の封止部材100は、上記のように第2実施形態の鉄心3及びボビン4の軸方向における断面形状に合わせるように形成する。
図10は、第2実施形態に係る鉄心3に分割体としたボビン4を組み付ける例を示す図である。図10(A)は、鉄心3に分割体としたボビン4を組み付ける前の様子を示す一例の図である。図10(B)は、鉄心3に分割体としたボビン4を組み付けた後の様子を示す一例の図である。尚、ボビン4は2つの分割体に限らず、2つ以上の分割体として形成してもよい。そして、上記したボビン4の切り欠き部4aを形成しないボビン4を使用してもよい。
この場合、上記と同様に、ボビン4は、鉄心3の軸方向一方側の突起部3aと他方側の突起部3a間に収まるように軸方向の寸法を短く形成する。鉄心3にボビン4を組み付けた後は、径方向から見たとき軸方向で、突起部3aの軸方向の長さ(厚さ)分の段差が生じる。そのため、この場合の封止部材100は、当該段差を考慮した形状で形成をする。これにより、ボビン4の切り欠き部4aを形成しない場合であっても、第1実施形態と同様に2重の封止構造とすることができる。
図11は、第2実施形態に係るステータコア部1Aをケース部材2に組み付けた様子を図1に例示しているB-B断面で見た場合の断面図である。第2実施形態の鉄心3は、上記のように突起部3aを有する。これにより鉄心3の位置を保持する機能が変わる。即ち、第1実施形態の場合、封止部材100の摩擦力が低下してしまった際、軸方向に鉄心3に衝撃を受けるまたは荷重がかかると、場合によっては鉄心3が穴部200から脱落してしまう可能性がある。しかし、第2実施形態の鉄心3は径方向の両側に突起部3aを有することで、径方向の長さがケース部材2に設けられた穴部200の径方向の長さより長くなる。これにより、軸方向に鉄心3に衝撃を受けるまたは荷重がかかっても突起部3aがいずれかの封止部材100を介してケース部材2の内面に押し付けられることで係止されるため、穴部200から鉄心3が脱落することを防止できる。さらに、封止部材100が破損や経年劣化等で外れた場合であっても、鉄心3の突起部3aがケース部材2の内面に押し付けられることで係止されるため、同様に穴部200から鉄心3が脱落することを防止できる。
以上、第2実施形態のアキシャルギャップ型回転電機は、上記のような構造を有することにより、第1実施形態の効果に加え、鉄心3の脱落を防止することができる。
<第3実施形態>
第3実施形態では、ロータ10と対向する面に切り欠き部3bが形成される鉄心3を有する場合のアキシャルギャップ型回転電機について説明をする。尚、第1実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
第3実施形態では、ロータ10と対向する面に切り欠き部3bが形成される鉄心3を有する場合のアキシャルギャップ型回転電機について説明をする。尚、第1実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
図12は、第3実施形態に係る鉄心3を示す図である。図12(A)は、第3実施形態に係る鉄心3の斜視図である。図12(B)は、第3実施形態に係る鉄心3の変形例の斜視図である。図12に例示しているように第3実施形態における鉄心3は、鉄心3の隅部であって、各々のロータ10と対向する面に切り欠き部3bが形成される。切り欠き部3bは、鉄心3の各々のロータ10と対向する面の対向する二辺を切り欠いて形成される。切り欠き部3bは、周方向と軸方向とでそれぞれ所定の幅を有するように内周側に切り欠かれる。尚、第3実施形態では、切り欠き部3bは、各々のロータ10と対向する面の鉄心3の径方向における外周側の隅部から内周側の隅部に形成している。しかしこれに限らず、上記のように、各々のロータ10と対向する面の対向する二辺を切り欠いて形成されればよく、切り欠く位置を上記の二辺と異なる辺に変更してもよい。
また、鉄心3の切り欠き部3bは、各々のロータ10と対向するそれぞれの面に2箇所形成される。このように、切り欠き部3bは、1つの鉄心3に合計4箇所形成される。また、第3実施形態の鉄心3は、図12(A)に例示しているように、粉末冶金による焼結体、または鋼材からの削り出しによって形成される。または、図12(B)に例示しているように複数の板状部材として例えば鋼板を一体化した積層体などで構成されてもよい。
図13は、第3実施形態に係るステータコア部1Aを示す斜視図である。図13(A)は、第3実施形態のステータコア部1Aの分解斜視図である。図13(B)は、第2実施形態に係るステータコア部1Aの組立後を示す斜視図である。ステータコア部1Aの組立手順は第1実施形態と同様である。
ボビン4は、ステータコア部1Aの組立時にボビン4のフランジ40と鉄心3の切り欠き部3bの封止部材100と当接させる面とが軸方向に臨む表面の位置が揃うように、軸方向の寸法が第1実施形態よりも短く形成されている。即ち、ステータコア部1Aの組立後、それぞれ軸方向から見た場合、段差がなく面一となるように構成される。
第3実施形態のステータコア部1Aを組み立てた際、封止部材100の当接面100cは、ボビン4のフランジ40及び切り欠き部3bの軸方向に臨む表面とそれぞれ当接する。これにより、図13(B)に例示するように封止部材100と、鉄心3と、ボビン4との間は封止され、第1実施形態と同様に2重の封止構造とすることができる。第3実施形態の封止部材100は、上記のように第3実施形態の鉄心3及びボビン4の軸方向における断面形状に合わせるように形成される。
図14は、第3実施形態に係るステータコア部1Aをケース部材2に組み付けた様子を図1に例示しているB-B断面で見た場合の断面図である。第3実施形態の鉄心3は、上記のように切り欠き部3bを有する。これにより鉄心3の位置を保持する機能が変わる。即ち、第1実施形態の場合、封止部材100の摩擦力が低下してしまった際、軸方向に鉄心3に衝撃を受けるまたは荷重がかかると、場合によっては鉄心3が穴部200から脱落してしまう可能性がある。しかし、第3実施形態の鉄心3は切り欠き部3bを有することで、径方向の長さがケース部材2に設けられた穴部200の径方向の長さより長くなる。これにより、軸方向で鉄心3に衝撃を受けるまたは荷重がかかっても、切り欠き部3bがいずれかの封止部材100を介してケース部材2の内面に押し付けられることで係止されるため、穴部200から鉄心3が脱落することを防止できる。さらに、封止部材100が破損や経年劣化等で外れた場合であっても、鉄心3の切り欠き部3bがケース部材2の内面に押し付けられることで係止されるため、同様に穴部200から鉄心3が脱落することを防止できる。
以上、第3実施形態のアキシャルギャップ型回転電機は、上記のような構造を有することにより、第1実施形態の効果に加え、鉄心3の脱落を防止することができる。
<第4実施形態>
第4実施形態では、凹部3cが形成される鉄心3と、凹部3cと嵌合する凸部4bが形成されるボビン4を有する場合のアキシャルギャップ型回転電機について説明をする。尚、第1実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
第4実施形態では、凹部3cが形成される鉄心3と、凹部3cと嵌合する凸部4bが形成されるボビン4を有する場合のアキシャルギャップ型回転電機について説明をする。尚、第1実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
図15は、第4実施形態に係るステータコア部1Aを示す斜視図である。図15(A)は、第4実施形態のステータコア部1Aの分解斜視図である。図15(B)は、第4実施形態に係るステータコア部1Aの組立後を示す斜視図である。尚、ステータコア部1Aの組立手順は第1実施形態または第2実施形態と同様である。
第4実施形態における鉄心3は、周方向であって鉄心3の内周側に凹形状に窪むように形成される凹部3cを有する。また、第4実施形態の鉄心3における凹部3cは、1つの鉄心3の径方向の両側にそれぞれ1つ形成される。このように凹部3cは、1つの鉄心3に合計2箇所形成される。また、第4実施形態の鉄心3は、粉末冶金による焼結体、または鋼材からの削り出しによって形成される。また、第4実施形態の鉄心3は、複数の板状部材として例えば鋼板を一体化した積層体などで構成されてもよい。
第4実施形態のボビン4には、周方向に突出する凸部4bが形成される。凸部4bは、鉄心3の凹部3cと対応する位置に形成され、凸部4bと嵌合可能な形状および寸法で形成されている。また、凹部3c及び凸部4bは、図15(A)に示すようにそれぞれ鉄心3及びボビン4の略中央に形成されることが好ましいが、これに限らず、それぞれ嵌合できる位置に形成されていればよい。また、凹部3cと凸部4bは、鉄心3とボビン4にそれぞれ2箇所以上形成してもよい。
ステータコア部1Aの組立時には、鉄心3のそれぞれの凹部3cをボビン4の凸部4bに嵌合させることで、鉄心3とボビン4とが固定されるまた、第4実施形態のボビン4は、インサート成形または2つ以上の分割体としてもよい。尚、封止部材100による封止構造は第1実施形態と同様である。
図16は、第4実施形態に係るステータコア部1Aをケース部材2に組み付けた様子を図1に例示しているB-B断面で見た場合の断面図である。第4実施形態の鉄心3とボビン4とは上記のようにそれぞれ嵌合する凹部3cと凸部4bとを有する。そして、ステータコア部1Aの組立後、ステータコア部1Aをケース部材2に組み付けた際には、鉄心3とボビン4は、凹部3cと凸部4bとが嵌合していることで一体となっている。
第1実施形態における鉄心3は、封止部材100の摩擦力が低下してしまった際、軸方向に鉄心3に衝撃を受けるまたは荷重がかかると、場合によっては穴部200から脱落してしまう可能性がある。しかし、第4実施形態の鉄心3は、凹部と凸部が嵌合し、ボビン4と一体となっている。そのため、軸方向に鉄心3に衝撃を受けるまたは荷重がかかってもボビン4のフランジ40がいずれかの封止部材100を介してケース部材2の内面に押し付けられることで係止されるため、穴部200から鉄心3が脱落することを防止できる。さらに、封止部材100が破損や経年劣化等で外れた場合であっても、ボビン4のフランジ40がケース部材2の内面に押し付けられることで係止されるため、同様に穴部200から鉄心3が脱落することを防止できる。
以上、第4実施形態のアキシャルギャップ型回転電機は、上記のような構造を有することにより、第1実施形態の効果に加え、鉄心3の脱落を防止することができる。
<第5実施形態>
第5実施形態では、封止部材100が勾配面100fを有する場合のアキシャルギャップ型回転電機について説明をする。尚、第1実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
第5実施形態では、封止部材100が勾配面100fを有する場合のアキシャルギャップ型回転電機について説明をする。尚、第1実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
図17は、第5実施形態に係る封止部材100の例を示した図である。図17(A)は、軸方向の一方側から見た封止部材100の図である。図17(B)は、径方向から見た封止部材100の図である。図17(C)は、軸方向の他方側から見た封止部材100の図である。
第5実施形態における封止部材100は、勾配面100fを有する以外は第1実施形態の封止部材100と同様の構成ため、同様の箇所は説明を省略する。第5実施形態の封止部材100の勾配面(第4の面)100fは、当接面100eと当接面100dとの接合部分間に形成される。勾配面100fは、図17(B)に例示しているように、封止部材100の当接面100eから当接面100dに向けて外周側に広がる傾斜(傾斜面)を有している。これにより、封止部材100において、勾配面100fの形成部位は当接面100eの部位と比べて肉厚となる。尚、傾斜の角度は特に限定されない。
また、第5実施形態のケース部材2には、ステータコア部1Aを挿入する穴部200の縁部に勾配面100fの傾斜形状と対応する形状の傾斜部21が、例えば面取り加工等で形成されている。
図18は、第5実施形態に係るステータ1を示す断面図である。ステータコア部1Aの組立手順は第1実施形態と同様である。ここで、第5実施形態では、ステータコア部1Aをケース部材2に圧入するように組み付けた際、封止部材100の勾配面100fとケース部材2の傾斜部21とが当接する。尚、封止部材100による封止構造は第1実施形態と同様である。
ここで、第5実施形態の封止部材100は、第1実施形態の封止部材100より勾配面100fの形成部位が肉厚となる。これにより、ステータコア部1Aをケース部材2の穴部200に組み付けた際、ボビン4と接する当接面100cに例えば、めくれが生じて封止部材100が抜け落ちるのを防止することができる。
さらに、ステータコア部1Aをケース部材2の穴部200に組み付けた際、封止部材100の当接面100dがケース部材2の内面20と当接し、封止部材100の当接面100eと、穴部200の壁面200aが当接する。さらに、封止部材100の勾配面100fとケース部材2の傾斜部21についてもそれぞれ当接する。これにより、第1実施形態より封止部材100とケース部材2及び穴部200との接触点が増え、より封止部材100を穴部200に密着させることが可能となり、ケース部材2の密閉性が向上する。
以上、第5実施形態のアキシャルギャップ型回転電機は、上記のような構造を有することにより、第1実施形態の効果に加え、ケース部材2の密閉性をより高めることができる。
以上、説明した上記の各実施形態は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、上記の各実施形態に対して種々の変形や変更が可能である。例えば、上記の各実施形態では、回転電機の一例としてアキシャルギャップ型回転電機の構成例を説明したが、本発明の回転電機は発電機に適用することも可能である。
1…ステータ、1A…ステータコア部、2…ケース部材、3…鉄心、4…ボビン、5…コイル、6・7…Oリング、8…冷媒の流入口、9…冷媒の流出口、10…ロータ、11…シャフト、100…封止部材
Claims (11)
- ステータと、回転電機の軸方向に対向して配置された2つのロータとを有するアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記ステータは、ボビンを介してコイルが巻回されたステータコア部と、前記ステータコア部を収容するとともに、前記ステータコア部の周囲に冷媒流路を形成するケース部材と、を備え、
前記ケース部材は、前記ロータと対向する面に前記ステータコア部が挿入される穴部を有し、
前記ステータコア部の軸方向の両側には、前記穴部と前記ボビンの間を封止する環状の封止部材がそれぞれ取り付けられる、
ことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。 - 前記ステータコア部は、磁性材で形成される鉄心を有し、
前記鉄心は、前記ボビンを軸方向に貫通して取り付けられることを特徴とする請求項1に記載のアキシャルギャップ型回転電機。 - 前記ステータコア部に取り付けられた前記封止部材が前記穴部に挿入されることで、前記封止部材を介して前記ケース部材の内面と前記ボビンとの間が封止され、且つ前記穴部の壁面と前記鉄心との間が封止されることを特徴とする請求項2に記載のアキシャルギャップ型回転電機。
- 前記鉄心には、前記軸方向と垂直に延びる複数の突起部が前記軸方向に間隔を空けて形成されており、
前記ボビンは、前記鉄心の前記突起部の間に組み付けられ、
前記突起部が前記封止部材を介して前記ケース部材の内面に係止され、前記鉄心が前記穴部から抜け止めされることを特徴とする請求項2または3に記載のアキシャルギャップ型回転電機。 - 前記鉄心は、前記ロータと対向する面の対向する二辺を切り欠いて形成した切り欠き部を有し、
前記切り欠き部が前記封止部材を介して前記ケース部材の内面に係止され、前記鉄心が前記穴部から抜け止めされることを特徴とする請求項2または3に記載のアキシャルギャップ型回転電機。 - 前記鉄心は、前記ボビンと接触する面のいずれかに複数の凹部を有し、
前記ボビンは、前記凹部と嵌合して前記鉄心の脱落を抑制する複数の凸部を有する、
ことを特徴とする請求項2または3に記載のアキシャルギャップ型回転電機。 - 前記鉄心は、複数の板状部材が積層されることで形成されることを特徴とする請求項2乃至6の何れか1項に記載のアキシャルギャップ型回転電機。
- 前記封止部材は、前記ケース部材の内面と当接する面から前記穴部の壁面と当接する面に向けて外周側に広がる傾斜面を有し、
前記ケース部材の前記穴部における縁部は、前記傾斜面の形状と対応する形状に加工されることを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載のアキシャルギャップ型回転電機。 - 前記封止部材は、樹脂材料で形成されることを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載のアキシャルギャップ型回転電機。
- 前記ケース部材は、第1ケース部材と第2ケース部材とから構成され、前記第1ケース部材および前記第2ケース部材の間に挟まれた第2の封止部材でさらに封止されることを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載のアキシャルギャップ型回転電機。
- 前記ロータは、一方のロータと、前記ステータを隔てて前記一方のロータに対向する他方のロータに磁極が異なる磁石がそれぞれ配置されることを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載のアキシャルギャップ型回転電機。
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