JP5354793B2 - アキシャルギャップ型モータ - Google Patents

Description

本発明は、アキシャルギャップ型モータに関する。

従来、例えば、回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向の少なくとも一方側からロータに対向配置されたステータとを備え、ロータの永久磁石による界磁磁束に対して、ステータを介した磁束ループを形成するアキシャルギャップ型モータが知られている。

このアキシャルギャップ型モータのステータは、略円環板状のステータヨーク部と、ロータに対向するステータヨーク部の対向面上で周方向に所定間隔をおいた位置から回転軸方向に沿ってロータに向かい突出すると共に径方向に伸びる複数のティースと、ティースに装着される巻線と、から構成される。

近年、モータの更なる小型化、高出力化を図るための対策の一つとして、モータ運転時に生じるステータヨーク部や巻線からの発熱による損失を低減することが挙げられ、この損失の低減には、ステータヨーク部及び巻線を冷却することが効果的であることが知られている。特許文献１及び２は、アキシャルギャップ型モータの冷却方法として、ステータヨーク部や巻線を収納するハウジング内に冷媒を導入し、この冷媒で直接冷却する方法を開示している。

特開２００５−１４３２６８号公報 特開２００５−２６１０８３号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載のアキシャルギャップ型モータの冷却方法では、ステータやハウジングに冷媒を導入するスペースを要するため、アキシャルギャップ型モータ自体が大型化してしまうという問題があった。
また、ロータのシャフト部から冷媒を供給する方法も知られているが、シャフト部から直接冷媒をステータ側に供給したのでは、ロータのヨーク部とステータのティースとの間でエアギャップを形成するエアギャップ形成領域に冷媒が滞留してしまい、冷媒がフリクションとなってモータ損失となってしまうという問題があった。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ステータに冷媒を導入するスペースを設ける必要がなく、モータ損失を低減しながらステータを冷却可能なアキシャルギャップ型モータを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
回転軸周りに回転可能なロータ（例えば、後述の実施形態におけるロータ１１）と、
回転軸方向の少なくとも一方から前記ロータに対向配置され、略円環板状のステータヨーク部（例えば、後述の実施形態におけるステータヨーク部２１）と、前記ロータに対向する前記ステータヨーク部の対向面上で周方向に所定間隔をおいた位置から回転軸方向に沿って前記ロータに向かい突出すると共に径方向に伸びる複数のティース（例えば、後述の実施形態におけるティース２２）と、前記ティースに装着される巻線（例えば、後述の実施形態における巻線２３）と、を備えるステータ（例えば、後述の実施形態におけるステータ１２）と、を備えるアキシャルギャップ型モータ（例えば、後述の実施形態におけるアキシャルギャップ型モータ１０）であって、
前記ロータは、
前記回転軸方向に磁化され、周方向に所定の間隔で配置される複数の主磁石部（例えば、後述の実施形態における主磁石部４１）と、
テープ状の電磁鋼板（例えば、後述の実施形態における電磁鋼板６０）を捲回巻きした積層体（例えば、後述の実施形態における積層体７１）により構成され、前記複数の主磁石部の前記回転軸方向の少なくとも一方にそれぞれ配置される複数のヨーク部（例えば、後述の実施形態におけるヨーク部４２）と、
前記積層体の内周側に取り付けられるシャフト部（例えば、後述の実施形態におけるシャフト部５５）と、
前記積層体の外径側に取り付けられる外径側押圧部材（例えば、後述の実施形態におけるダイカストリング３３、アウターリング５０）と、を備え、
前記積層体と前記シャフト部には、径方向に伸びる冷却通路（例えば、後述の実施形態における冷却通路２０）が設けられ、
前記シャフト部から供給された冷媒が前記冷却通路を介して前記ステータに供給され、
前記外径側押圧部材に前記冷却通路と連通し前記ステータ側に伸びるガイド通路（例えば、後述の実施形態におけるガイド通路９７）が設けられ、
前記巻線の外周渡り部（例えば、後述の実施形態における外周渡り部２３ａ）が、前記ガイド通路から供給される冷媒がかかりやすいように全周に亘って前記ロータ側に傾けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、
前記冷却通路を介して供給される冷媒は、前記ロータのヨーク部と前記ステータのティースとの間でエアギャップを形成するエアギャップ形成領域（例えば、後述の実施形態におけるエアギャップ形成領域２５）より外径側から前記ステータに供給されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明の構成に加えて、
前記ステータを保持し前記ロータの外周部を覆うハウジング（例えば、後述の実施形態におけるハウジング１３）を備え、
前記ハウジングには、前記ガイド通路から外径側に飛散した冷媒を前記ステータ側に導く環状ガイド部材（例えば、後述の実施形態における環状ガイド部材１００Ａ、１００Ｂ）が前記ロータの全周を覆うように設けられていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明の構成に加えて、
前記ステータを保持し前記ロータの外周部を覆うハウジング（例えば、後述の実施形態におけるハウジング１３）を備え、
前記ハウジングには、上部に前記ガイド通路から外径側に飛散した冷媒を受け止めて冷媒の重力で前記ステータに滴下させる上部ガイド部材（例えば、後述の実施形態における上部ガイド部材１１０）が設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明の構成に加えて、
前記ステータを保持し前記ロータの外周部を覆うハウジング（例えば、後述の実施形態におけるハウジング１３）を備え、
前記外径側押圧部材には、前記冷却通路と連通し外径側に貫通する貫通孔（例えば、後述の実施形態におけるアウターリング貫通孔９９）が設けられ、
前記ハウジングには、上部に前記貫通孔から外径側に飛散した冷媒を受け止めて冷媒の重力で前記ステータに滴下させる上部ガイド部材（例えば、後述の実施形態における上部ガイド部材１２０）が設けられていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明の構成に加えて、
前記積層体には、周方向で隣り合う前記主磁石部間に磁束短絡抑制部（例えば、後述の実施形態における磁束短絡抑制部７３）が設けられ、
前記磁石短絡抑制部には、前記積層体の内径側から挿入されたスポークピン（例えば、後述の実施形態におけるスポークピン３５）が収容され、
前記スポークピンには、径方向に伸びて前記冷却通路の一部を構成するスポークピン貫通路（例えば、後述の実施形態におけるスポークピン貫通路９３）が設けられていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明の構成に加えて、
前記積層体には、前記主磁石部を収容する主磁石部挿入穴（例えば、後述の実施形態における主磁石部挿入穴７２）が設けられ、
前記主磁石部挿入穴と前記主磁石部挿入穴に収容される前記主磁石部との間に形成される空間が前記冷却通路の一部を構成することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明の構成に加えて、
前記シャフト部には、さらに前記巻線の内周渡り部（例えば、後述の実施形態における内周渡り部２３ｂ）に向かって貫通する径方向冷媒路（例えば、後述の実施形態における径方向冷媒路９２ｂ）と、前記径方向冷媒路の開口に隣接して前記開口から飛散する冷媒を前記巻線の内周渡り部に導く環状の突出部（例えば、後述の実施形態における突出部９２１）が設けられ、
前記突出部は、前記開口に対し軸方向内側に位置するとともに、前記ロータのヨーク部と前記ステータのティースとの間でエアギャップを形成するエアギャップ形成領域（例えば、後述の実施形態におけるエアギャップ形成領域２５）より外側に位置することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の発明の構成に加えて、
前記ステータを保持し前記ロータの外周部を覆うハウジング（例えば、後述の実施形態におけるハウジング１３）を備え、
前記ハウジングの下部に溜まった冷媒は、ストレーナを通過後、オイルポンプ、フィードパイプを経由して前記冷却通路に循環されることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、冷媒がシャフト部と積層体を径方向に伸びる冷却通路からステータに供給されるため、ステータやステータを収容するハウジングに冷媒を導入するスペースを設ける必要がない。また、冷媒はロータの遠心力によりステータに供給されるため、回転速度に応じて自動的に供給量が調整されるため、ステータが高温になるロータの高速回転時により多くの冷媒を供給することができる。また、冷却通路を積層体にも形成したので、エアギャップ形成領域を避けてステータに冷媒を供給することができる。これにより、エアギャップ形成領域に冷媒が滞留してしまい、冷媒がフリクションとなってモータ損失となるのを抑制することができる。
また、より効率的にステータのティースに巻装される巻線の外周渡り部に冷媒を供給することができる。

請求項２の発明によれば、冷媒がフリクションとなってモータ損失となるのを抑制することができる。

請求項３〜５の発明によれば、大きな遠心力が作用した場合でも環状ガイド部材又は上部ガイド部材により確実に冷媒をステータに供給することができる。

請求項６及び７の発明によれば、冷却通路を簡易な構成とすることができる。

請求項８の発明によれば、冷媒がエアギャップ形成領域に滞留してフリクションとなるのを避けつつ、ステータのティースに巻装される巻線の内周渡り部にも冷媒を供給することができる。

請求項９の発明によれば、冷媒を循環させることができる。

本発明に係る第１実施形態のアキシャルギャップ型モータの全体斜視図である。 図１のアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 ロータの分解斜視図である。 主磁石部と副磁石部を収容した積層体の部分斜視図である。 （ａ）は最内層と中間層をからなる主要層を周方向に展開した図であり、（ｂ）は最外層を周方向に展開した図である。 電磁鋼板を捲回して積層体を形成する工程を説明する説明図である。 ダイカストリングを形成する工程を説明する説明図である。 ハウジングに収容した図１のアキシャルギャップ型モータの断面図である。 ハウジングに収容した第２実施形態のアキシャルギャップ型モータの断面図である。 ハウジングに収容した第３実施形態のアキシャルギャップ型モータの断面図である。 図１０のＡの拡大図である。 ハウジングに収容した第４実施形態のアキシャルギャップ型モータの断面図である。 ハウジングに収容した第５実施形態のアキシャルギャップ型モータの断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は変形例に係る冷却通路を示す図である。 巻線の内周渡り部を冷却する構造を有するハウジングに収容したアキシャルギャップ型モータの断面図である。

以下、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの各実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態によるアキシャルギャップ型モータ１０は、例えば図１及び図２に示すように、このアキシャルギャップ型モータ１０の回転軸Ｏ周りに回転可能に設けられた略円環状のロータ１１と、回転軸Ｏ方向の両側からロータ１１を挟みこむようにして対向配置され、ロータ１１を回転させる回転磁界を発生する複数相の巻線２３（図８参照）を有する１対のステータ１２とを備えて構成されている。

このアキシャルギャップ型モータ１０は、例えばハイブリッド車両や電動車両等の車両に駆動源として搭載され、出力軸がトランスミッション（図示略）の入力軸に接続されることで、アキシャルギャップ型モータ１０の駆動力がトランスミッションを介して車両の駆動輪（図示略）に伝達されるようになっている。

また、車両の減速時に駆動輪側からアキシャルギャップ型モータ１０に駆動力が伝達されると、アキシャルギャップ型モータ１０は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギー（回生エネルギー）として回収する。さらに、例えばハイブリッド車両においては、アキシャルギャップ型モータ１０の回転軸Ｏが内燃機関（図示略）のクランクシャフトに連結されると、内燃機関の出力がアキシャルギャップ型モータ１０に伝達された場合にもアキシャルギャップ型モータ１０は発電機として機能して発電エネルギーを発生する。

図２も参照して、各ステータ１２は、略円環板状のステータヨーク部２１と、ロータ１１に対向するステータヨーク部２１の対向面上で周方向に所定間隔をおいた位置から回転軸Ｏ方向に沿ってロータ１１に向かい突出すると共に径方向に伸びる複数のティース２２，…，２２と、適宜のティース２２，２２間に装着される巻線２３（図８参照）とを備えて構成されている。ステータ１２は、ロータ１１と対向する面と反対側がロータ１１の外周部を覆うハウジング１３（図８参照）に保持される。

各ステータ１２は、例えば主極が６個（例えば、Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋，Ｕ−，Ｖ−，Ｗ−）とされた６Ｎ型であって、一方のステータ１２の各Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋極に対して、他方のステータ１２の各Ｕ−，Ｖ−，Ｗ−極が回転軸Ｏ方向で対向するように設定されている。例えば回転軸Ｏ方向で対向する１対のステータ１２，１２に対し、Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋極およびＵ−，Ｖ−，Ｗ−極の一方に対応する一方のステータ１２の３個のティース２２，２２，２２と、Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋極およびＵ−，Ｖ−，Ｗ−極の他方に対応する他方のステータ１２の３個のティース２２，２２，２２とが、回転軸Ｏ方向で対向するように設定され、回転軸Ｏ方向で対向する一方のステータ１２のティース２２と、他方のステータ１２のティース２２とに対する通電状態が電気角で反転状態となるように設定されている。

ロータ１１は、図３及び図８に示すように、シャフト部５５と、一対のインナープレート３１Ａ、３１Ｂと、芯金３２と、複数のスポークピン３５と、複数の主磁石部４１，…，４１と、複数の副磁石部４３，…，４３と、複数のヨーク部４２，…，４２と、ダイカストリング３３（外径側押圧部材）と、アウターリング５０（外径側押圧部材）と、を備えて構成される。

複数のヨーク部４２，…，４２は、図４〜図６に示すように、テープ状の電磁鋼板６０を芯金３２上に捲回巻きした積層体７１により構成される。テープ状の電磁鋼板６０には、例えば、プレス成型機を用いて打ち抜き加工を施すことで、最外層７１ａを除く最内層と中間層（以下、主要層７１ｂと呼ぶ。）には、図５（ａ）に示すように、主磁石部用切欠き６１、副磁石部用切欠き６２、磁束短絡抑制部用切欠き６３が形成されている。このテープ状の電磁鋼板６０は、図６に示すように、巻き始め部６４を芯金３２上に溶接し、電磁鋼板６０に張力を付与しながら芯金３２を回転させることで捲回し、巻き終わり部６５でカットして溶接することで積層体７１を構成する。

芯金３２は、ステンレス鋼板（例えばＳＵＳ３０４）などの非磁性材料から構成される環状部材であり、周方向に所定の間隔で複数のスポーク用貫通孔３２ａ（本実施形態では１２個）が形成される。各スポーク用貫通孔３２ａには、内径側からスポークピン３５が挿入される。

各スポークピン３５は、後述するインナープレート３１Ａ、３１Ｂに形成されたボルト締結孔３６と連通するボルト貫通孔３５ａを有するスポーク基部３５ｂと、スポーク基部３５ｂから外径側に伸びて電磁鋼板６０に形成される磁束短絡抑制部用切欠き６３と略等しい断面形状を有するスポーク部３５ｃと、を備えて構成される。そして、このスポークピン３５は、テープ状の電磁鋼板６０が芯金３２上で捲回される際の位置決め部材として使用されるもので、張力を付与しながら芯金３２に電磁鋼板６０を捲回する際に、芯金３２の内径側からスポーク用貫通孔３２ａに挿入し、磁束短絡抑制部用切欠き６３から突出させて各層の主磁石部用切欠き６１、副磁石部用切欠き６２、磁束短絡抑制部用切欠き６３がずれて積層されることを抑制する。

テープ状の電磁鋼板６０は、環状の芯金３２上で捲回されるので、最内層から一層目、二層目、三層目、・・・と長手方向長さが長くなる。このため、図５（ａ）において、磁束短絡抑制部用切欠き６３の中心間距離をピッチＰとすると、各層のピッチＰは径方向外方に向かって次第に大きくなるように設定されている。

このように捲回巻きされた積層体７１において、図４に示すように、回転軸方向中間部では、主磁石部用切欠き６１によって形成される略扇形形状の複数の主磁石部挿入穴７２，…，７２と、磁束短絡抑制部用切欠き６３によって形成される略直方体形状の複数の磁束短絡抑制部７３，…，７３とがそれぞれ周方向に所定の間隔で交互に設けられ、また、回転軸方向両側では、略扇形形状の複数のヨーク部４２，…，４２と、副磁石部用切欠き６２によって形成される軸方向外側に開口した略直方体形状の複数の副磁石部収容部７４，…，７４とがそれぞれ周方向に所定の間隔で交互に設けられる（図３参照）。

また、複数のヨーク部４２，…，４２は、複数の主磁石部挿入穴７２，…，７２の回転軸方向両側にそれぞれ配置され、複数の副磁石部収容部７４，…，７４は、複数の磁束短絡抑制部７３，…，７３の回転軸方向両側にそれぞれ配置される。主磁石部挿入穴７２と磁束短絡抑制部７３とは、軸方向両側のヨーク部４２同士を連結する軸方向連結部７５によって仕切られており、また、副磁石部収容部７４と磁束短絡抑制部７３とは、周方向両側のヨーク部４２同士を連結する周方向連結部７６によって仕切られている。

このように構成された積層体７１の各主磁石部挿入穴７２，…，７２には、該挿入穴７２，…，７２と略同一寸法を有する略扇形形状の複数の主磁石部４１，…，４１が挿入され、各副磁石部収容部７４，…，７４には、該収容部７４，…，７４と略同一寸法を有する略直方体状の複数の副磁石部４３，…，４３が挿入される。
なお、本実施形態は、電磁鋼板６０の主要層７１ｂを捲回し、各主磁石部４１，…，４１と各副磁石部４３，…，４３が挿入された後に、各主磁石部挿入穴７２，…，７２、各副磁石部収容部７４，…，７４及び各磁束短絡抑制部７３，…，７３を封止する最外層７１ａを捲回する。

また、副磁石部収容部７４は、図４に示すように、隣接するヨーク部４２間の周方向連結部７６と、ヨーク部４２の周方向端部に形成された傾斜面７７の先端部に形成される突起部７８とで、副磁石部４３を軸方向に位置決めし、且つ、隣接するヨーク部４２の周方向側面間で周方向に位置決めする。

これにより、複数の主磁石部４１，…，４１は、周方向に所定の間隔で配置され、且つ、その磁化方向は、周方向で隣り合う主磁石部４１，４１毎に異なるように回転軸Ｏ方向に向けられている。また、複数の副磁石部４３，…，４３は、周方向に隣り合うヨーク部４２間に配置され、その磁化方向が回転軸方向および径方向に直交する方向に向けられている。周方向で隣り合う副磁石部４３，４３は、磁化方向が互いに異なっており、また、回転軸方向に隣り合う副磁石部４３，４３も、磁化方向が互いに異なっている。

さらに、各主磁石部４１に対して、回転軸Ｏ方向の一方側に位置するヨーク部４２を周方向両側から挟み込む副磁石部４３，４３同士は、該主磁石部４１の一方側の磁極と同極の磁極を対向させて配置され、回転軸方向の他方側に位置するヨーク部４２を周方向両側から挟み込む副磁石部４３，４３同士は、該主磁石部４１の他方側の磁極と同極の磁極を対向させて配置される。これにより、所謂永久磁石の略ハルバッハ配置による磁束レンズ効果により、主磁石部４１および各副磁石部４３，４３の各磁束が収束し、各ステータ１２，１２に鎖交する有効磁束が相対的に増大するようになっている。
また、各ヨーク部４２，…，４２には、その周方向端部に傾斜面７７が形成されているので、極弧角が調整され、ステータ１２，１２間での磁気抵抗の急激な変化を抑制し、トルクリップルの発生を抑制できる。

インナープレート３１Ａ、３１Ｂは、炭素鋼（例えばＳ４５Ｃ）などの磁性材料から構成され、芯金３２の内径側に配置されて芯金３２を介して積層体７１を外径側に押圧する。より具体的に説明すると、各インナープレート３１Ａ、３１Ｂは回転軸Ｏ方向一方側と他方側から複数のスポークピン３５を挟むように芯金３２の内周部に圧入されることで芯金３２と径方向に圧接する。これにより、芯金３２は僅かに拡径するとともに積層体７１に外径側への圧縮力を作用させる。

ダイカストリング３３は、図７に示すように、主磁石部４１，…，４１と副磁石部４３，…，４３とが挿入されるとともにインナープレート３１Ａ、３１Ｂが芯金３２に圧入された状態の積層体７１を第１及び第２の金型８０，８１内に配置し、アルミニウム合金（例えばＡＤＣ１２）等の非磁性のダイカスト合金を溶融してダイカスト圧を加えながら鋳込むことによって形成される。

第１及び第２の金型８０，８１は、回転軸方向に二分割され、それぞれインナープレート３１Ａ、３１Ｂ、芯金３２、ヨーク部４２、副磁石部４３の軸方向側面にそれぞれ対応する各側面８０ａ，８１ａを有し、また、第１及び第２の金型８０，８１は、ダイカストリング３３の側面及び外周面に対応する内周面８０ｂ，８１ｂ，８０ｃ，８１ｃを有する。

そして、主磁石部４１，…，４１、副磁石部４３，…，４３、積層体７１、芯金３２、スポークピン３５，…，３５及びインナープレート３１Ａ、３１Ｂが収容された状態で、第１及び第２の金型８０，８１を閉じ、これら金型８０，８１間に形成された空間内に第２の金型８１に設けられた湯口８４からダイカスト合金を流し込む。湯口８４は、ダイカストリング３３に対応する径方向位置に開口するように設けられている。このため、湯口８４から流し込まれたダイカスト合金は、ダイカストリング３３を構成する空間に流れ込み、ダイカストリング３３が鋳込みにより形成される。

加えて、鋳込み時には、その圧力によって積層体７１の最外層７１ａが内径側へ押し付けられるので、積層体７１には内径側への圧縮力が作用する。これにより、積層体７１に対し外径側から圧接するダイカストリング３３が形成される。

なお、ダイカスト合金は、最外層７１ａによって、各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３と直接接触することが防止されるので、各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３の保磁力が劣化するのを抑制することができる。

また、ダイカストリング３３の外周部には、ステンレス鋼板（例えばＳＵＳ３０４）、炭素鋼（例えばＳ４５Ｃ）などの高強度材からなる環状のアウターリング５０が取り付けられている。アウターリング５０は焼ばめによりダイカストリング３３の外周部に取り付けられるため、アウターリング５０によってもダイカストリング３３を介して積層体７１には内径側への圧縮力が作用する。

従って、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０を構成するロータ１１は、主磁石部４１，…，４１と副磁石部４３，…，４３とが挿入された積層体７１に対し、芯金３２を介して内径側からインナープレート３１Ａ、３１Ｂが圧入され、外径側からダイカストリング３３とアウターリング５０が内径側に圧縮力を作用させるように取り付けられるので、ロータ内部に面圧（径方向圧縮応力）が発生している。
ここで、インナープレート３１Ａ、３１Ｂと芯金３２間、芯金３２と積層体７１間、積層体７１とダイカストリング３３間、及びダイカストリング３３とアウターリング５０間それぞれの必要面圧Ｐは、最大負荷トルクＴ、締結部半径をｒ、締結面積Ａ、摩擦係数μとしたとき、次式（１）を満たすように設定される。
Ｐ ≧ Ｔ ／ （ｒ×Ａ×μ） （１）
かかる必要面圧は、芯金３２に対するインナープレート３１Ａ、３１Ｂの圧入代、ダイカストリング３３形成時のダイカスト圧、アウターリング５０の焼ばめ代により調整されうる。
これにより、最大負荷トルクがロータ１１に作用してもロータ１１の回転による遠心力やステータ１２からの磁気吸引力に耐えうる剛性を確保することができる。

また、インナープレート３１Ａ、３１Ｂの内周部には、それぞれ周方向に等配されスポークピン３５に形成されたボルト貫通孔３５ａと連通する複数のボルト締結孔３６が形成され、外部駆動軸（例えば、車両のトランスミッション入力軸等）に接続されるシャフト部５５にボルト４５で固定される（図８参照）。

シャフト部５５は、積層体７１の内周部に向けて拡径されたフランジ部５６を有する。フランジ部５６には、軸方向一方側に位置する大径フランジ部５６ａと該大径フランジ部５６ａに隣接して軸方向他方側に位置する小径フランジ部５６ｂとで段部５７が形成され、大径フランジ部５６ａは軸方向一方側からインナープレート３１Ａの側面を支持し、小径フランジ部５６ｂはインナープレート３１Ａ、３１Ｂの内周部を支持する。取り付けは、段部５７にスポークピン３５を挟んだインナープレート３１Ａ、３１Ｂを押し当ててインナープレート３１Ｂ側から大径フランジ部５６ａに穿設された不図示のボルト孔にボルト４５を締結することで、シャフト部５５とインナープレート３１Ａ、３１Ｂとが一体に固定されロータ１１が組みつけられる。

ここで、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０においては、図８に示すように、ロータ１１のシャフト部５５に回転軸Ｏと同心状に軸心冷媒路９１が形成されるとともに、軸心冷媒路９１から分岐してフランジ部５６の小径フランジ部５６ｂを貫通する径方向冷媒路９２ａが形成される。径方向冷媒路９２ａは、積層体７１に形成された放射状に延びる複数の磁束短絡抑制部７３，…，７３の少なくとも１つに収容されたスポークピン３５に対応する位置に形成される。また、スポークピン３５には、径方向冷媒路９２ａと連通し中心を貫通するスポークピン貫通路９３が形成され、さらに積層体７１の最外層７１ａとダイカストリング３３には、スポークピン貫通路９３から外径側に穿設された外径側貫通孔９６が形成される。そして、外径側貫通孔９６は、アウターリング５０の内周面に軸方向に伸びるように形成された凹溝とダイカストリング３３の外周面との間に形成されるガイド通路９７に連通する。

本実施形態では、この径方向冷媒路９２ａ、スポークピン貫通路９３及び外径側貫通孔９６により冷却通路９０が構成され、シャフト部５５の軸心冷媒路９１から供給される冷媒が、図８の矢印で示したように、冷却通路９０を介してガイド通路９７を通ってステータ１１と対向する開口部９８から飛散する。該開口部９８は、ロータ１１のヨーク部４２とステータ１２のティース２２との間でエアギャップを形成するエアギャップ形成領域２５より外径側に位置し、さらに冷媒は遠心力で開口部９８から外径側に飛散する。
なお、本実施形態では、冷却通路９０及びガイド通路９７を２ヶ所設けたが（図３参照）、これに限定されず少なくとも１ヶ所設けられていればよく、好ましくは偏心を避けるように２ヶ所以上設けられる。

以上説明した本実施形態によれば、冷媒がシャフト部５５と積層体７１を径方向に伸びる冷却通路９０からステータ１２に供給されるため、ステータ１２やハウジング１３に冷媒を導入するスペースを設ける必要がない。また、冷媒はロータ１１の遠心力によりステータ１２に供給されるため、回転速度に応じて自動的に供給量が調整されるため、ステータ１２が高温になるロータ１１の高速回転時により多くの冷媒を供給することができる。また、冷却通路９０を積層体７１にも形成したので、エアギャップ形成領域２５を避けてステータ１２に冷媒を供給することができる。これにより、エアギャップ形成領域２５に冷媒が滞留してしまい、冷媒がフリクションとなってモータ損失となるのを抑制することができる。

また、本実施形態によれば、アウターリング５０の内周面に冷却通路９０と連通しステータ１２側に伸びるガイド通路９７を設けたので、エアギャップ形成領域２５を避けながらステータ１２を冷却することができる。

＜第２実施形態＞
続いて、本発明の第２実施形態によるアキシャルギャップ型モータ１０について、図９を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一又は同等の構成部分には同一又は同等の符号を付して説明を省略する。
本実施形態のステータ１２は、ステータ１２のティース２２に巻装される巻線２３の外周渡り部２３ａがガイド通路９７から供給される冷媒がかかりやすいように全周に亘ってロータ１１側に傾けられている。

外周渡り部２３ａは、ロータ１１に接触せず、且つ、ロータ１１に対し軸方向両側に位置する外周渡り部２３ａ、２３ａ同士が接触しない範囲でロータ１１の外周部を覆うように成形される。
これにより、ガイド通路９７の開口部９８から遠心力で飛散する冷媒を効果的に外周渡り部２３ａに当てることができ、ステータ１２を効率的に冷却することができる。

＜第３実施形態＞
続いて、本発明の第３実施形態によるアキシャルギャップ型モータ１０について、図１０及び図１１を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一又は同等の構成部分には同一又は同等の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、ガイド通路９７から遠心力で外径側に飛散した冷媒をステータ１２の外周渡り部２３ａに導く一対の環状ガイド部材１００Ａ、１００Ｂが、ロータ１１の全周を覆うようにハウジング１３に設けられている。

環状ガイド部材１００Ａ、１００Ｂは、軸方向一方側のステータ１２とロータ１１間及び軸方向他方側のステータ１２とロータ１１間の隙間を覆うようにアウターリング５０の外径側に非接触状態で近接配置される。環状ガイド部材１００Ａ、１００Ｂは、内周面が巻線２３の外周渡り部２３ａに向かって湾曲した円弧状のガイド面１０１をなしており、ガイド面１０１の軸方向外側端部１０２がティース２２の先端面よりも軸方向外側に位置している。

このように構成された環状ガイド部材１００Ａ、１００Ｂは、ガイド通路９７の開口部９８から遠心力で外径側に飛散した冷媒の飛散方向を、図１１の矢印で示すように、ガイド面１０１で外周渡り部２３ａに転換させる。これによりロータ１１の高速回転時に冷媒が遠心力で飛散してもステータ１２を効率的に冷却することができる。なお、ガイド面１０１は必ずしも円弧状である必要はなく、ステータ１２に向けて傾斜するテーパ状であってもよい。
また、環状ガイド部材１００Ａ、１００Ｂのガイド面１０１の軸方向外側端部１０２がティース２２の先端面よりも軸方向外側に位置しているので、ガイド面１０１から供給される冷媒がエアギャップ形成領域２５に滞留してしまい、冷媒がフリクションとなってモータ損失となるのを抑制することができる。

＜第４実施形態＞
続いて、本発明の第４実施形態によるアキシャルギャップ型モータ１０について、図１２を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一又は同等の構成部分には同一又は同等の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、ハウジング１３の上部に、ガイド通路９７から外径側に飛散した冷媒を受け止めて冷媒の重力でステータ１２に滴下させる上部ガイド部材１１０が設けられている。

上部ガイド部材１１０は、ハウジング１３の軸方向長さと略等しい軸方向長さを有し、ロータ１１の全周に対し１８０度以下の範囲でロータ１１に対し上方に配設されている。また、上部ガイド部材１１０の内周面は、軸方向一方側のステータ１２とロータ１１間及び軸方向他方側のステータ１２とロータ１１間に対応する軸方向位置に、巻線２３の外周渡り部２３ａに向かって傾斜する一対のガイド凹部１１１を有しており、ガイド凹部１１１の軸方向外側端部１１２がティース２２の先端面よりも軸方向外側であって外周渡り部２３ａの略頂部に位置している。

このように構成された上部ガイド部材１１０は、ガイド通路９７の開口部９８から遠心力で外径側に飛散した冷媒をガイド凹部１１１で受け止め、図１２の矢印で示すように、冷媒の重力で軸方向外側端部１１２から巻線２３の外周渡り部２３ａに滴下させる。これによりロータ１１の高速回転時に冷媒が遠心力で飛散してもステータ１２を効率的に冷却することができる。また、上部ガイド部材１１０のガイド凹部１１１の軸方向外側端部１１２がティース２２の先端面よりも軸方向外側に位置しているので、ガイド凹部１１１から供給される冷媒がエアギャップ形成領域２５に滞留してしまい、冷媒がフリクションとなってモータ損失となるのを抑制することができる。

＜第５実施形態＞
続いて、本発明の第５実施形態によるアキシャルギャップ型モータ１０について、図１３を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一又は同等の構成部分には同一又は同等の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、冷却通路２０を構成するダイカストリング３３に形成された外径側貫通孔９６と連通するアウターリング貫通孔９９がアウターリング５０を径方向に貫通するように設けられ、ハウジング１３の上部に、アウターリング貫通孔９９から外径側に飛散した冷媒を受け止めて冷媒の重力でステータ１２に滴下させる上部ガイド部材１２０が設けられている。

上部ガイド部材１２０は、ハウジング１３の軸方向長さと略等しい軸方向長さを有し、ロータ１１の全周に対し１８０度以下の範囲でロータ１１に対し上方に配設されている。また、上部ガイド部材１２０の内周面は、軸方向中央部であってアウターリング貫通孔９９の外径側を最深部１２３とする両側テーパ構造のガイド凹部１２１を有し、ガイド凹部１２１の軸方向外側端部１２２がティース２２の先端面よりも軸方向外側であって外周渡り部２３ａの頂部近傍に位置している。

このように構成された上部ガイド部材１２０は、アウターリング貫通孔９９から遠心力で外径側に飛散した冷媒をガイド凹部１２１で受け止め、図１３の矢印で示すように、冷媒の重力で軸方向外側端部１２２から巻線２３の外周渡り部２３ａに滴下させる。これによりロータ１１の高速回転時に冷媒が遠心力で飛散してもステータ１２を効率的に冷却することができる。また、ガイド凹部１２１の軸方向外側端部１２２がティース２２の先端面よりも軸方向外側に位置しているので、ガイド凹部１２１から供給される冷媒がエアギャップ形成領域２５に滞留してしまい、冷媒がフリクションとなってモータ損失となるのを抑制することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、積層体７１に形成される冷却通路９０をスポークピン３５の中心を貫通するスポークピン貫通路９３としたが、必ずしもスポークピン３５を用いる必要はなく、磁束短絡抑制部７３をそのまま冷却通路９０として用いてもよい。また、図１４（ａ）に示すように、主磁石部４１の角部を円弧状に面取りして、主磁石部挿入穴７２と主磁石部４１の角部との間に形成された空間を冷却通路９０としてもよく、図１４（ｂ）に示すように、主磁石部挿入穴７２の角部に径方向に伸びる略円柱状の穴を設け、主磁石部挿入穴７２の角部と主磁石部４１との間に形成された空間を冷却通路９０としてもよい。

さらに、第１〜第５実施形態に加えて、ステータ１２の内周部も冷却したいとき、ステータ１２と対向するフランジ部５６に径方向冷媒路９２ｂを形成し、径方向冷媒路９２ｂの開口部９２０がステータ１２のティース２２に巻装される巻線２３の内周渡り部２３ｂに開口するように構成することができる。このとき、開口部９２０の軸方向内側に全周に亘って径方向に突出する突出部９２１を設ける。また、突出部９２１は、ロータ１１のヨーク部４２とステータ１２のティース２２との間でエアギャップを形成するエアギャップ形成領域２５より軸方向外側に位置する。
これにより、冷媒がエアギャップ形成領域２５に滞留してフリクションとなるのを避けつつ、ステータ１２のティース２２に巻装される巻線２３の内周渡り部２３ｂに冷媒を供給し、ステータ１２の内周部も冷却することができる。

さらに、ハウジング１３の下部に溜まった冷媒は、不図示のストレーナを通過後、オイルポンプ、フィードパイプを経由して冷却通路９０に循環される構成としてもよい。

１０ アキシャルギャップ型モータ
１１ ロータ
１２ ステータ
１３ ハウジング
２１ ステータヨーク部
２２ ティース
２３ 巻線
２３ａ 外周渡り部
２３ｂ 内周渡り部
２５ エアギャップ形成領域
３３ ダイカストリング（外径側押圧部材）
３５ スポークピン
４１ 主磁石部
４２ ヨーク部
４３ 副磁石部
５０ アウターリング（外径側押圧部材）
５５ シャフト部
５６ フランジ部
６０ 電磁鋼板
７１ 積層体
７３ 磁束短絡抑制部
９０ 冷却通路
９１ 軸心冷媒路
９２ａ 径方向冷媒路
９２ｂ 径方向冷媒路
９３ スポークピン貫通路
９６ 外径側貫通孔
９７ ガイド通路
９９ アウターリング貫通孔（貫通孔）
１００Ａ 環状ガイド部材
１００Ｂ 環状ガイド部材
１１０ 上部ガイド部材
１２０ 上部ガイド部材
９２０ 開口部
９２１ 突出部
Ｏ 回転軸

Claims (9)

1. 回転軸周りに回転可能なロータと、
   回転軸方向の少なくとも一方から前記ロータに対向配置され、略円環板状のステータヨーク部と、前記ロータに対向する前記ステータヨーク部の対向面上で周方向に所定間隔をおいた位置から回転軸方向に沿って前記ロータに向かい突出すると共に径方向に伸びる複数のティースと、前記ティースに装着される巻線と、を備えるステータと、を備えるアキシャルギャップ型モータであって、
   前記ロータは、
   前記回転軸方向に磁化され、周方向に所定の間隔で配置される複数の主磁石部と、
   テープ状の電磁鋼板を捲回巻きした積層体により構成され、前記複数の主磁石部の前記回転軸方向の少なくとも一方にそれぞれ配置される複数のヨーク部と、
   前記積層体の内周側に取り付けられるシャフト部と、
   前記積層体の外径側に取り付けられる外径側押圧部材と、を備え、
   前記積層体と前記シャフト部には、径方向に伸びる冷却通路が設けられ、
   冷媒が前記冷却通路を介して前記ステータに供給され、
   前記外径側押圧部材に前記冷却通路と連通し前記ステータ側に伸びるガイド通路が設けられ、
   前記巻線の外周渡り部が、前記ガイド通路から供給される冷媒がかかりやすいように全周に亘って前記ロータ側に傾けられていることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
2. 前記冷却通路を介して供給される冷媒は、前記ロータのヨーク部と前記ステータのティースとの間でエアギャップを形成するエアギャップ形成領域より外径側から前記ステータに供給さ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モータ。
3. 前記ステータを保持し前記ロータの外周部を覆うハウジングを備え、
   前記ハウジングには、前記ガイド通路から外径側に飛散した冷媒を前記ステータ側に導く環状ガイド部材が前記ロータの全周を覆うように設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアキシャルギャップ型モータ。
4. 前記ステータを保持し前記ロータの外周部を覆うハウジングを備え、
   前記ハウジングには、上部に前記ガイド通路から外径側に飛散した冷媒を受け止めて冷媒の重力で前記ステータに滴下させる上部ガイド部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアキシャルギャップ型モータ。
5. 前記ステータを保持し前記ロータの外周部を覆うハウジングを備え、
   前記外径側押圧部材には、前記冷却通路と連通し外径側に貫通する貫通孔が設けられ、
   前記ハウジングには、上部に前記貫通孔から外径側に飛散した冷媒を受け止めて冷媒の重力で前記ステータに滴下させる上部ガイド部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアキシャルギャップ型モータ。
6. 前記積層体には、周方向で隣り合う前記主磁石部間に磁束短絡抑制部が設けられ、
   前記磁石短絡抑制部には、前記積層体の内径側から挿入されたスポークピンが収容され、
   前記スポークピンには、径方向に伸びて前記冷却通路の一部を構成するスポークピン貫通路が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型モータ。
7. 前記積層体には、前記主磁石部を収容する主磁石部挿入穴が設けられ、
   前記主磁石部挿入穴と前記主磁石部挿入穴に収容される前記主磁石部との間に形成される空間が前記冷却通路の一部を構成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型モータ。
8. 前記シャフト部には、さらに前記巻線の内周渡り部に向かって貫通する径方向冷媒路と、前記径方向冷媒路の開口に隣接して前記開口から飛散する冷媒を前記巻線の内周渡り部に導く環状の突出部が設けられ、
   前記突出部は、前記開口に対し軸方向内側に位置するとともに、前記ロータのヨーク部と前記ステータのティースとの間でエアギャップを形成するエアギャップ形成領域より外側に位置することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型モータ。
9. 前記ステータを保持し前記ロータの外周部を覆うハウジングを備え、
   前記ハウジングの下部に溜まった冷媒は、ストレーナを通過後、オイルポンプ、フィードパイプを経由して前記冷却通路に循環されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型モータ。

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