JP2023088737A - アキシャルギャップ型回転電機 - Google Patents

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。

特開２０１５－１８０１４７号公報

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。

第１実施形態に係る回転電機のステータを示す断面図である。 図１で示したステータの断面図である。 第１実施形態に係る封止部材の例を示した図である。 第１実施形態に係るステータコア部の組立例を示す図である。 第１実施形態に係るステータの組立例を示す図である。 第１実施形態に係る封止部材による封止構造を示す図である。 第１実施形態に係るステータの軸方向の支持を示す図である。 第２実施形態に係る鉄心を示す図である。 第２実施形態に係るステータコア部を示す斜視図である。 第２実施形態に係る鉄心に分割体としたボビンを組み付ける図である。 第２実施形態に係るステータコア部をケース部材に組み付けた様子を示す断面図である。 第３実施形態に係る鉄心を示す図である。 第３実施形態に係るステータコア部を示す斜視図である。 第３実施形態に係るステータコア部をケース部材に組み付けた様子を示す断面図である。 第４実施形態に係るステータコア部を示す斜視図である。 第４実施形態に係るステータコア部をケース部材に組み付けた様子を示す断面図である。 第５実施形態に係る封止部材の例を示した図である。 第５実施形態に係るステータの断面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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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