JP6210002B2 - Axial gap type rotating electrical machine - Google Patents
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Description
本発明は、アキシャルギャップ型の回転電機(モータ、又は発電機、又はモータ兼発電機)に関するものである。 The present invention relates to an axial gap type rotating electrical machine (motor, generator, or motor / generator).
例えば特許文献1に開示されるように、エアギャップを介してステータとロータとがロータ軸方向に対向するように配置され、これらステータ及びロータが中空円筒状のハウジング内に収容された構造のアキシャルギャップ型回転電機が公知である。 For example, as disclosed in Patent Document 1, an stator having a structure in which a stator and a rotor are arranged so as to face each other in the rotor axial direction through an air gap, and the stator and the rotor are accommodated in a hollow cylindrical housing. Gap type rotating electrical machines are known.
このアキシャルギャップ型回転電機において、ステータは、円盤状の鉄心保持部材と、周方向に並んだ状態で当該鉄心保持部材に固定される複数の固定鉄心と、各固定鉄心に巻回されるコイルとにより構成されており、鉄心保持部材を介して前記ハウジングに固定されている。一方、ロータは、鉄心保持部材の中心を貫通して当該鉄心保持部材に回転自在に支持されるロータ軸と、前記鉄心保持部材の両側に各々所定のエアギャップを介して配置されかつ複数の永久磁石が周方向に配列された一対のロータ円盤とにより構成されている。 In this axial gap type rotating electric machine, the stator includes a disk-shaped iron core holding member, a plurality of fixed iron cores fixed to the iron core holding member in a state of being arranged in the circumferential direction, and a coil wound around each of the fixed iron cores. And is fixed to the housing via an iron core holding member. On the other hand, the rotor passes through the center of the iron core holding member and is rotatably supported by the iron core holding member, and on both sides of the iron core holding member via a predetermined air gap, and a plurality of permanent magnets. It is comprised with a pair of rotor disk by which the magnet was arranged in the circumferential direction.
特許文献1に開示されるアキシャルギャップ型回転電機では、上記の通り、鉄心保持部材によってステータがハウジングに固定されている。しかし、このような円盤状の部材(鉄心保持部材)でステータ全体を支える構造では、鉄心保持部材、ひいてはステータ全体に歪みが生じるなどしてトルク性能に影響を及ぼすことが考えられる。 In the axial gap type rotating electrical machine disclosed in Patent Document 1, as described above, the stator is fixed to the housing by the iron core holding member. However, in the structure in which the entire stator is supported by such a disk-shaped member (iron core holding member), it is conceivable that the torque performance is affected by the occurrence of distortion in the iron core holding member and thus the entire stator.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ステータの支持剛性を向上させることが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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an axial gap type rotating electrical machine capable of improving the support rigidity of a stator.
上記の課題を解決するために、本発明のアキシャルギャップ型回転電機は、回転軸及びこの回転軸と共に回転するロータ本体を備えるロータと、前記回転軸の軸方向に、前記ロータ本体に対向して配置されるステータと、ロータおよびステータが収容される筒状のハウジングと、を備え、前記ステータは、周方向に並ぶ複数のステータコアと、各ステータコアに装着されるコイルと、前記軸方向における両側から各々ステータコアを支持する一対の支持部材と、前記一対の支持部材の間に介在して当該支持部材に固定されることにより当該ステータの外壁を形成する外筒部材と、前記複数のステータコアの内側の位置で前記一対の支持部材の間に介在する内筒部材とを含み、当該内筒部材、前記一対の支持部材および前記外筒部材により囲まれる閉空間に前記コイルが配置されるものであって、かつ、前記ハウジングに挿入されてその内周面に前記外筒部材が内嵌された状態で当該外筒部材が前記ハウジングに固定されることにより、前記外筒部材を介して前記ハウジングに組付けられており、当該アキシャルギャップ型回転電機は、さらに、前記閉空間に対してコイル冷却用の冷却液を給排可能な冷却液給排部と、前記閉空間を液密状態に保つために前記支持部材に積層されたシール部材とを備え、前記各ステータコアは、磁性材料から形成されるコア本体と、絶縁材料から形成されて当該コア本体の外周面上に固定されるボビンとを含み、前記ボビンの外周面上に上記コイルが装着されるものであり、前記ボビンは、前記軸方向におけるコイルの両側に、前記支持部材に沿って延びかつ隣接するステータコアのボビン同士を液密状態で連結することが可能な鍔部を備え、前記複数のステータコアは、隣接するステータコアのボビン同士が前記鍔部を介して連結されることにより環状を成しており、前記ボビンにおけるコイル両側の2つの鍔部のうち、一方側の鍔部の前記周方向における幅寸法は、他方側の鍔部の前記周方向における幅寸法よりも短く設定されているものである。 In order to solve the above-mentioned problems, an axial gap type rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor having a rotating shaft and a rotor main body that rotates together with the rotating shaft, and an axial direction of the rotating shaft facing the rotor main body. A stator that is disposed, and a cylindrical housing that accommodates the rotor and the stator. The stator includes a plurality of stator cores arranged in a circumferential direction, coils that are attached to the stator cores, and both sides in the axial direction. A pair of support members that each support the stator core, an outer cylindrical member that forms an outer wall of the stator by being interposed between the pair of support members and fixed to the support member, and an inner side of the plurality of stator cores An inner cylinder member interposed between the pair of support members at a position and surrounded by the inner cylinder member, the pair of support members, and the outer cylinder member The coil is disposed in a closed space, and the outer cylinder member is fixed to the housing in a state where the coil is inserted into the housing and the outer cylinder member is fitted on the inner peripheral surface thereof. As a result, the axial gap rotating electrical machine is further assembled with the housing via the outer cylinder member, and the axial gap type rotating electrical machine can further supply and discharge cooling liquid for cooling the coil with respect to the closed space. And a sealing member laminated on the support member to keep the closed space in a liquid-tight state, and each stator core is formed of a magnetic body and an insulating material. A bobbin fixed on the outer peripheral surface of the main body, and the coil is mounted on the outer peripheral surface of the bobbin, and the bobbin extends along the support member on both sides of the coil in the axial direction. And a plurality of adjacent stator core bobbins that can be connected in a liquid-tight state, and the plurality of stator cores have an annular shape by connecting the adjacent bobbin of the stator core via the flanges. Of the two flanges on both sides of the coil in the bobbin, the width dimension in the circumferential direction of the collar part on one side is set shorter than the width dimension in the circumferential direction of the collar part on the other side. It is what.
このアキシャルギャップ型回転電機によれば、ハウジングに固定される一対の支持部材により回転軸の軸方向両側からステータコアが支持されるので、単一の支持部材(鉄心保持部材)によりステータコア(固定鉄心)が支持される従来のものに比べてステータの支持剛性が高められる。そのため、ステータに歪みが生じてトルク性能に影響を及ぼすといった不都合を未然に回避することが可能となる。 According to this axial gap type rotating electrical machine, the stator core is supported from both sides in the axial direction of the rotating shaft by the pair of support members fixed to the housing, so that the stator core (fixed core) is supported by the single support member (core holding member). The support rigidity of the stator is increased as compared with the conventional type in which the is supported. Therefore, it is possible to avoid inconvenience that the stator is distorted and affects the torque performance.
また、事前に外筒部材を含むステータ全体を予め構築した上で、当該ステータをハウジングに組み込むことができるため、ステータの支持剛性を高めながら組立性を向上させることが可能となる。 In addition , since the entire stator including the outer cylinder member can be built in advance and the stator can be incorporated into the housing, it is possible to improve the assemblability while increasing the support rigidity of the stator.
また、前記支持部材や前記外筒部材を用いた合理的な構成で閉空間を形成してコイルを冷却することができる。 In addition , the coil can be cooled by forming a closed space with a rational configuration using the support member and the outer cylinder member .
また、シール部材が前記支持部材に積層され、前記閉空間の液密性が高められるため、ロータ側への冷却液の液漏れをより高度に防止することが可能となる。 Further, since the seal member is laminated on the support member and the liquid tightness of the closed space is enhanced, it is possible to prevent the leakage of the coolant to the rotor side to a higher degree.
また、前記一対の支持部材と各ステータコアのコイルとの間に周方向に連結された鍔部が介在することとなるので、上記閉空間からロータ側への冷却液の液漏れをより高度に防止することが可能となる。 In addition , since a collar portion connected in the circumferential direction is interposed between the pair of support members and the coils of the stator cores, the leakage of the coolant from the closed space to the rotor side can be further prevented. It becomes possible to do.
また、上記鍔部を設けながらも、ステータコアを軸方向の互いに異なる側から挿入することが可能となり、ステータの構成を簡素化することができる。 Moreover, it is possible to insert the stator core from mutually different sides in the axial direction while providing the flange portion, and the configuration of the stator can be simplified.
この場合、前記一対の支持部材のうち、前記ロータに対向する側の支持部材には、前記コア本体をロータ側に露出させる窓部が形成され、当該窓部には、前記コア本体に外側から係合して、当該コア本体を押さえ込みながらステータコアを位置決めする押さえ込み部が形成されているのが好適である。 In this case, a window part that exposes the core body to the rotor side is formed in the support member on the side facing the rotor of the pair of support members, and the window part is formed on the core body from the outside. It is preferable that a pressing portion for engaging and positioning the stator core while pressing the core body is formed.
この構成によれば、各ステータコアを押さえ込みながら、当該ステータコアと支持部材とを適切に位置決めすることができる。 According to this configuration, the stator core and the support member can be appropriately positioned while pressing each stator core.
なお、上記のアキシャルギャップ型回転電機において、前記閉空間内には、上記冷却液が所定の経路に沿って前記閉空間内を流動するように誘導する誘導板が設けられているのが好適である。 In the axial gap rotating electrical machine described above, it is preferable that an induction plate that guides the coolant to flow in the closed space along a predetermined path is provided in the closed space. is there.
この構成によれば、上記閉空間内において冷却液を効率よく流動させてコイルを冷却することが可能となる。 According to this configuration, the coil can be cooled by efficiently flowing the coolant in the closed space.
この場合、前記誘導板は、前記冷却液が隣接するコイルの間を経由して前記閉空間内を蛇行しながら前記周方向に流動するように配置されているのが好適である。 In this case, it is preferable that the guide plate is disposed so that the coolant flows in the circumferential direction while meandering in the closed space via the adjacent coils.
この構成によれば、各コイルに対して冷却液を確実に経由させることができることに加え、当該冷却液の流速を高めることができる。そのため、各コイルをより一層効率良く冷却することが可能となる。 According to this configuration, in addition to allowing the coolant to reliably pass through each coil, the flow rate of the coolant can be increased. Therefore, it becomes possible to cool each coil much more efficiently.
以上説明したように、本発明のアキシャルギャップ型回転電機によれば、ステータの支持剛性を効果的に高めることができる。 As described above, according to the axial gap type rotating electric machine of the present invention, the support rigidity of the stator can be effectively increased.
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る回転電機の分解斜視図である。同図に示す回転電機1Aは、回転軸10を中心に備えるロータ2と、当該ロータ2の後記ロータ本体12A、12Bの間に介在し、ロータ本体12A、12Bに対して前記回転軸10の軸方向に所定間隔を隔てて対向するステータ4と、これらロータ2及びステータ4が収容されるハウジング6とを備えた、いわゆるアキシャルギャップ型回転電機である。なお、以下の説明では、回転軸10と平行な方向を「軸方向」、回転軸10と直交する方向を「径方向」、回転軸10(ロータ2)の回転方向を「周方向」と称す。
(First embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view of the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention. A rotating
前記ロータ2は、所定間隔を隔てて対向配置される円盤状の一対のロータ本体12A、12Bと、これらロータ本体12A、12Bの中心を貫通する回転軸10と、を含む。各ロータ本体12A、12Bは、回転軸10に固定されており、回転軸10は、後記ベアリング28を介してステータ4に支持されている。この構成により、ロータ2がステータ4に対して回転自在に支持されている。
The
前記ロータ本体12A、12Bは各々、バックヨークを兼ねるロータ円盤14と、周方向に並ぶ状態で、前記ロータ円盤14に固定される複数の永久磁石16とを備えている。各永久磁石16は板状の磁石であり、ロータ円盤14のうち、ステータ4に対向する面に固定されている。一方側のロータ本体12Aの永久磁石16と他方側のロータ本体12Bの永久磁石16とは鏡面対称な形状とされており、当例では、コギングトルク低減等の目的から、平面視でやや菱形に近い形状を有している。なお、各ロータ本体12A、12Bにおける永久磁石16の数および配置は同じである。
Each of the
前記ステータ4は、上記ロータ本体12A、12Bの間に配置されている。ステータ4は、図1に示すように、周方向に並ぶ複数のステータコア22と、各ステータコア22に装着(巻回)されるコイル23と、軸方向の両側からステータコア22を支持する一対の支持部材26と、前記複数のステータコア22の内側に配置されて前記一対の支持部材26を連結する内筒部材20と、各支持部材26と前記ステータコア22との間に各々介設されるシール部材24とを含む。
The
図2〜図4は、ステータ4を示しており、また、図5(a)〜図5(c)は、各々ステータコア22を示している。
2 to 4 show the
ステータコア22は、コア本体40とこれに装着されるボビン44とを備えている。コア本体40は、所定形状にプレスされた複数枚の電磁鋼板41が径方向に積層されたブロック状の構造を有する。より具体的には、前記コア本体は、各々同一形状の複数枚の電磁鋼板41が積層された複数個の積層体g1〜g6が径方向に積層されることにより構成されており、各積層体g1〜g6は、径方向と直交する幅方向(図5(a)の左右方向)の寸法が互いに異なり、かつ径方向内側に位置する積層体よりも径方向外側に位置する積層体の方が前記幅方向の寸法が大きく設定されている。これにより、コア本体40は、図5(a)に示すように、平面視で、径方向外側から内側に向かって先細りのほぼ台形状に形成されている。
The
コア本体40を構成する各電磁鋼板41はボビン44により一体に保持されている。すなわち、ボビン44は絶縁性を有する樹脂材料により形成されており、当例では、コア本体40を金属部品、ボビン44を樹脂部品とするインサート成型によってステータコア22が成型されている。つまり、ボビン44によってコア本体40を包囲するように、当該コア本体40とボビン44とが一体成型されている。
Each
上記樹脂材料には、例えばガラス繊維、炭素繊維、ウィスカ、タルク等のフィラーが含まれており、これによりボビン44の線膨張係数がコア本体40の線膨張係数とほぼ同等となるように当該ボビン44が形成されている。
The resin material includes fillers such as glass fiber, carbon fiber, whisker, and talc, for example, so that the
なお、図5(a)、(c)中に示す符号42は、位置決め用のノッチであり、各電磁鋼板41の外周部、当例では軸方向両端であってかつ幅方向中央部に各々形成されている。このノッチ42は、上記インサート成形時に、各電磁鋼板41を金型に対して位置決めするものである。この点については後に言及する。
ボビン44は、図5(b)、(c)に示すように、コア本体40を包囲する筒状部46とその上下両端部に形成される鍔部47とを有しており、図示を省略するが、上記筒状部46の外周面上にコイル23が巻回されている。
As shown in FIGS. 5B and 5C, the
ボビン44の各鍔部47は、図5(a)に示すように、平面視で略扇型に形成されている。各鍔部47のうち、周方向の一端側には、同方向に突出して径方向に延びる凸部47aが形成され、他端側には、前記鍔部47を嵌合させることが可能な径方向に延びる凹部47bが形成されている。すなわち、ステータコア22を並べてそれらのボビン44を嵌合させる、具体的には凹部47bに凸部47aを嵌合させることにより、ステータコア22を連結できる構成となっている。この場合、隣接するステータコア22(ボビン44)の鍔部47同士は、凸部47aと凹部47bとの嵌合により液密状態で連結される。
As shown in FIG. 5A, each
上記複数のステータコア22は、このように隣接するステータコア22のボビン44同士が嵌合されることにより、図2に示すように、円環状に連結されている。なお、当例では、ボビン44の上記凸部47a及び凹部47bが本発明の連結部に相当する。
The plurality of
前記一対の支持部材26は、非磁性材料(オーステナイト系ステンレス、アルミ等)により形成された円盤状の部材であり、同一構成を有している。
The pair of
支持部材26は、後記円筒ハウジング7の内周面(小径部7a以外の内周面)と同等の外径寸法を有しており、その中心には、上記回転軸10が貫通する軸孔30が形成されている。支持部材26のうち、前記ロータ本体12A、12Bに対向する側の面には、軸孔30を包囲するように外向きにボス部32が突設されており、このボス部32内にベアリング28が圧入されている。
The
各支持部材26は、円環状に連結されたステータコア22(以下、便宜上「ステータコア連結体」と称す)を軸方向両側から挟み込むように設けられている。より詳しく説明すると、支持部材26は、軸孔30を中心としてその周囲に、前記コア本体40に対応する形状の複数の窓部34を備えている。他方、前記ステータコア22のコア本体40には、図4に示すように、ボビン44から軸方向外側に突出するティース部40aが設けられており、当該ティース部40aが前記窓部34に嵌合するように、各支持部材26がステータコア連結体の両側に重ねられている。このように各支持部材26の窓部34にコア本体40のティース部40aが嵌合することで、各ステータコア22のコア本体40の端面が当該窓部34を通じてロータ本体12A、12Bに対面するとともに、支持部材26に対して各ステータコア22が位置決めされている。
Each
図4に示すように、支持部材26の窓部34の内周面およびコア本体40の前記ティース部40aの外周面にはテーパ面とされており、これにより、ステータコア連結体(ステータコア22)が両側から挟み込まれると、窓部34のテーパ面によってティース部40aが押さえ込まれながら当該テーパ面に沿って窓部34内に誘導され、この誘導によりステータコア22と支持部材26とが位置決めされる。当例では、窓部34の上記テーパ面が本発明の押さえ込み部に相当する。
As shown in FIG. 4, the inner peripheral surface of the
なお、各支持部材26とステータコア連結体との間には、各支持部材26とステータコア連結体との間をシールする上記シール部材24が挟み込まれている。シール部材24は、例えばゴムや合成樹脂等から形成された円形の板状部材であり、支持部材26と同様に、その中心に軸孔24aが形成され、この軸孔24aを中心としてその周囲に、各ステータコア22のコア本体40に対応した形状の複数の窓部24bが形成されている。すなわち、各ステータコア22のコア本体40は、シール部材24の窓部24bを通じて支持部材26の窓部34に嵌合している。
In addition, the said sealing
前記ステータコア連結体の内側には、上記内筒部材20が配置されている。内筒部材20は、支持部材26と同様に非磁性材料(オーステナイト系ステンレス、アルミ等)で形成されている。この内筒部材20は、図3に示すように、上記一対の支持部材26の間に配置され、ボルトBによりシール部材24を介して各支持部材26に固定されている。
The
上記ハウジング6は、ロータ2及びステータ4が組付けられる円筒ハウジング7と、この円筒ハウジング7の軸方向両端を塞ぐ円盤状の一対のエンドカバー8とを含む。
The
図3に示すように、円筒ハウジング7の内側であってかつ軸方向の中央部には、内径が他の部分よりも小さく設定された小径部7aが形成されており、この小径部7aに、上記ステータ4が組み付けられている。具体的には、上記ステータコア連結体(ステータコア22)が小径部7aの内側に配置され、当該ステータコア連結体および小径部7aを軸方向両側から挟み込むように上記一対の支持部材26が重ね合わされ、この状態で、各支持部材26が各々軸方向両側からボルトBによって前記小径部7aに固定されている。
As shown in FIG. 3, a small-
そして、円筒ハウジング7(小径部7a)に対して組付けられた前記ステータ4の中心を貫通するように、ロータ2の前記回転軸10が各支持部材26の前記ベアリング28に挿入されかつ抜け止めされている。これによりロータ2がステータ4に回転自在に支持されている。
Then, the rotating
なお、各エンドカバー8の中心には、軸孔8aが形成されており、ロータ2の前記回転軸10が、これら軸孔8aを通じてハウジング6の外部に導出されている。
A
上記のように構成された回転電機1Aにおいて、上記ハウジング6の内側には、ステータ4の各支持部材26、内筒部材20およびハウジング6(小径部7a)によって平面視円環状の閉空間が形成されている。そして、上記円筒ハウジング7のうち、上記閉空間を挟んだ径方向の互いに反対側の位置に冷却液の導入用ポートIPと導出用ポートOPとが設けられ、上記閉空間に対してオイル等の冷却液が供給されるようになっている。つまり、この回転電機1Aでは、導入用ポートIPから上記閉空間に冷却液を導入しつつ導出用ポートOPから外部に導出させることで冷却液を上記閉空間に対して循環させ、これにより上記コイル23を冷却するように構成されている。なお、当例では、導入用ポートIP及び導出用ポートOPが本発明の冷却液給排部に相当する。
In the rotating
以上、第1実施形態の回転電機1Aの構成について説明したが、この回転電機1Aによれば、以下のような利点がある。
The configuration of the rotating
この回転電機1Aによれば、ハウジング6(円筒ハウジング7)に固定される一対の支持部材26により回転軸10の軸方向両側からステータコア22が支持されるので、円盤状の単一の支持部材(鉄心保持部材)によりステータコア(固定鉄心)が支持される従来の回転電機(背景技術で説明した特許文献1)に比べてロータ2の支持剛性を高めることができる。そのため、ステータ4に歪みが生じてトルク性能に影響を及ぼすといった不都合を未然に回避することが可能となる。
According to the rotating
また、この回転電機1Aでは、各支持部材26、内筒部材20および円筒ハウジング7(小径部7a)によって閉空間が形成され、この閉空間に冷却液が導入されることでコイル23が冷却される構成となっている。従って、この回転電機1Aによれば、ステータコア22を支持する各支持部材26や円筒ハウジング7(小径部7a)を利用して上記閉空間を形成した合理的な構成で、上記コイル23を冷却できるという利点もある。
Further, in this rotating
この場合、この回転電機1Aでは、ボビン44に形成された鍔部47同士が液密状態に嵌合されることでステータコア22が円環状に連結され、これにより、各支持部材26とコイル23との間に、周方向に連続する鍔部47が介在し、さらにこの鍔部47と各支持部材26との間にシール部材24が介在している。従って、この回転電機1Aによれば、上記閉空間内を流動する冷却液のロータ2側への液漏れを各ボビン44の鍔部47とシール部材24とで高度に防止することができるという利点もある。
In this case, in this rotating
また、この回転電機1Aでは、ステータコア22のコア本体40(ティース部40a)をロータ2側に露出させる窓部34が支持部材26に形成されており、窓部34(テーパ面)によってティース部40aが押さえ込まれることによりステータコア22が窓部34によって支持部材26に位置決めされる。従って、この回転電機1Aによれば、専用の位置決め部材を設けることなく、支持部材26とステータコア22とを適切に置決めすることができるという利点もある。
Further, in this rotating
以上、第1実施形態の回転電機1Aについては説明したが、この回転電機1Aについては、以下のような構成(変形例)を適用することもできる。
The rotary
(1)上記実施形態では、ステータ4は、各支持部材26が小径部7aに固定されることによって円筒ハウジング7に組付けられているが、図6に示すように、両支持部材26の周縁部に介設されてボルトBにより各支持部材26に固定される外筒部材36を設け、同図に示すように、ステータ4を円筒ハウジング7に内嵌させた状態で、前記外筒部材36をボルトBにより円筒ハウジング7に固定するようにしてもよい。この場合には、円筒ハウジング7の小径部7aは不要である。
(1) In the above embodiment, the
このような構成によれば、ハウジング6(円筒ハウジング7)に対するロータ2の組付性が向上するという利点がある。すなわち、図3等に示した回転電機1Aの構成では、各支持部材26により円筒ハウジング7の小径部7aを軸方向両側から挟み込んで当該外筒部材36を小径部7aに固定する必要があるため、ステータ4を予め完成させた状態で円筒ハウジング7に組みこむことができない。そのため、何れか一方の支持部材26を外した状態でステータ4を円筒ハウジング7に挿入し、それとは反対側から他方の支持部材26を円筒ハウジング7内に挿入して合体させる必要がある。これに対して、図6に示す構成によれば、予めステータ4を完成させた状態で、当該ステータ4を円筒ハウジング7に挿入し固定することが可能となる。そのため、円筒ハウジング7内でステータ4を組み立てる必要が無く、その分、ハウジング6(円筒ハウジング7)に対するロータ2の組付性が向上する。
According to such a structure, there exists an advantage that the assembly | attachment property of the
(2)ステータ4内部の上記閉空間内に、冷却液が所定の経路に沿って流動するように誘導する誘導板を設けるようにしてもよい。例えば図7に示すように、隣接するコイル23の間を冷却液が経由することにより、同図中に矢印で示すように、円環状の閉空間内を冷却液が蛇行しながら周方向に流動するように誘導板38a、38bを設けるようにしてもよい。このような構成によれば、各コイル23に対して冷却液を確実に経由させることができる。しかも、閉空間内が誘導板38a、38bにより狭く仕切られることで冷却液の流路が狭くなるので、当該流路を流れる冷却液の流速も速くなる。従って、コイル23を効率良く冷却することが可能となる。
(2) A guide plate for guiding the coolant to flow along a predetermined path may be provided in the closed space inside the
但し、図3に示したステータ4の構成のままで内筒部材20や円筒ハウジング7(小径部7a)に誘導板38a、38bを設けると、実際の組立が困難となる。そのため、誘導板38a、38bを設ける場合には、上述した変形例(1)で説明した図6の構成を採用した上で、図7に示すように、内筒部材20および外筒部材36に誘導板38a、38bを設け、さらに図8に示すように、外筒部材36を分割構造(分割片36a〜36c)とするのが好適である。この場合、内筒部材20に、径方向外側に向かって冷却液の流れを誘導する誘導板38aを設ける一方、外筒部材36(分割片36a〜36c)に、径方向内側に向かって流れを誘導する誘導板38bを外筒部材36に各々設け、内筒部材20の誘導板38aと外筒部材36の誘導板38bとが周方向に交互に並ぶように誘導板38a、38bの配置を設定する。このような構成によれば、次の手順でステータ4を組み立てることができる。まず、各ステータコア22を径方向外側から内筒部材20に接近させながら隣接するステータコア22同士を連結し(ステータコア連結体を構成し)、この連結の際に、内筒部材20の各誘導板38aを、互いに隣接する所定のコイル23の間に挿入する。その後、ステータコア連結体に対して各分割片36a〜36c(外筒部材36を)を外側から接近させて合体させるとともに、この際、各分割片36a〜36cの誘導板38bを、互いに隣接する所定のコイル23の間に挿入する。そして、隣接する分割片36a〜36c同士をボルト等の固定手段で固定した後、ステータコア連結体等にシール部材24及び支持部材26を組み付ける。これにより、図7に示すような、冷却液の流路を有するステータ4が構成される。
However, if the
なお、図9に示すようなステータコア22を用いれば、外筒部材36を、上記のような分割構造とすることなくステータ4を構成することも可能である。すなわち、同図に示すステータコア22は、ボビン44に形成される2つの鍔部47のうち、一方側の鍔部47の幅寸法(同図では左右方向の寸法)が他方側の鍔部47の幅寸法よりも短く設定されている。例えば短い方の鍔部47は、コイル23の幅寸法と同等の幅寸法に設定されている。また、ボビン44は、長さの異なる鍔部47同士を軸方向に嵌合させることで連結可能に構成されている。
If the
図9に示すステータコア22を備えたステータ4の組立は、予め位置決めした内筒部材20と外筒部材36との間に形成される隙間に対し、同図中に示すように、ステータコア22を交互に異なる向きで、かつ交互に軸方向の異なる側から挿入しながら、順次周方向に連結するようにする。これにより、内筒部材20及び外筒部材36に設けられた誘導板38a、38bを、互いに隣接する所定のコイル23の間に挿入しながらステータコア連結体を構成する。そしてその後、ステータコア連結体等に対してシール部材24及び支持部材26を組み付けることで、図7に示すような、冷却液の流路を有したステータ4を構成することができる。この構成によれば、ステータ4の組立時にステータコア22の向きに注意する必要があるが、外筒部材36を分割構造とする必要がない分、ステータ4の構成を簡素化することができる。
As shown in FIG. 9, the
(3)図10(a)、(b)に示すように、ステータコア22のコア本体40のティース部40aは、その側面に形成される段差部分(各積層体g1〜g6の側面によって形成される段差)が樹脂材料からなる充填部材によって埋められているものであってもよい。なお、図10(a)では、便宜上、樹脂によって段差が埋められた部分をハッチングで示している。
(3) As shown to Fig.10 (a), (b), the
このような構成によれば、ティース部40aの両側に平坦面が形成され、上記段差部分が見かけ上解消されるため、支持部材26の窓部34やシール部材24の窓部24bの輪郭も段差を伴わないシンプルな形状とすることができ、これにより窓部24b、34の加工不良の発生を抑制することができる。従って、例えば窓部24b、34(段差部分)の形状不良に起因してステータコア連結体に対するシール部材24や支持部材26の組付けが不能になるといったトラブルの発生を抑制することが可能となる。なお、充填部材はボビン44と別体であってもよいが、ステータコア22の上記インサート成型時に上記積層体g1〜g6の段差部分が樹脂で埋まるように予め金型設計しておけば、当該インサート成形によってボビン44と一体に成型することができる。
According to such a configuration, since flat surfaces are formed on both sides of the
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る回転電機について説明する。なお、以下の説明では、第1実施形態と共通する部分については同一符号を付して説明を省略し、主に、第1実施形態の回転電機1Aとの相違点について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a rotating electrical machine according to a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, portions common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and differences from the rotating
図11は、第2実施形態に係る回転電機の分解斜視図である。第1実施形態では、回転電機1Aは、ロータ2が2つのロータ本体12A、12Bを備え、両ロータ本体12A、12Bの間にステータ4が介設された2ロータ1ステータ型のアキシャルギャップ型回転電機であったが、第2実施形態の回転電機1Bは、同図に示すように、ロータ2の1つのロータ本体12の両側に各々ステータ4A、4B(第1ステータ4A、第2ステータ4Bと称す)が配置された1ロータ2ステータ型のアキシャルギャップ型回転電機である。そのため、ロータ2については、ロータ本体12(ロータ円盤14)の両面に永久磁石16が設けられている。
FIG. 11 is an exploded perspective view of the rotating electrical machine according to the second embodiment. In the first embodiment, in the rotating
図12及び図13に示すように、第1ステータ4Aは、第1実施形態の図6に示した回転電機1Aと同様に、内筒部材20と外筒部材36とを有し、これらの間にステータコア連結体(ステータコア22)が備えられた構成を有している。
As shown in FIGS. 12 and 13, the
ステータコア連結体(ステータコア22)等の一方側、具体的にはロータ本体12の側には、シール部材24を介して支持部材26が固定されている。この点は、第1実施形態と同様であるが、第2実施形態では、ステータコア連結体等の他方側に、バックヨーク29が固定され、その外側にベース部材50が固定されている。
A
バックヨーク29は、円盤状にプレスされた複数枚の電磁鋼板が積層一体化されたものである。バックヨーク29には、その中心に回転軸10の軸孔29aが形成され、さらにこの軸孔29aの周囲に等間隔で並ぶ複数のコア挿入部29bが形成されている。このバックヨーク29は、各コア挿入部29bにコア本体40のティース部40aが嵌入された状態でステータコア連結体等に重ね合わされ、この状態で、内筒部材20及び外筒部材36に対してボルトBで固定されている。
The
ベース部材50は、ステンレス等の非磁性材料で形成された円盤状の部材であり、前記バックヨーク29に対して図外のボルトで固定される。このベース部材50は、ハウジング6のエンドカバーを兼ねるものであり、中心には、回転軸10の軸孔50aが形成されている。従って、第2実施形態では、ハウジング6は、円筒ハウジング7のみで構成されており、専用のエンドカバー8は備えていない。
The
第1ステータ4Aは、図13に示すように、円筒ハウジング7の一方側からその内側に嵌入され、円筒ハウジング7に対して外筒部材36がボルトBで固定されることで、当該円筒ハウジング7に組付けられている。なお、同図に示すように、ベース部材50は、円筒ハウジング7の端面に当接するように外径寸法が設定されている。これにより、円筒ハウジング7に対して第1ステータ4Aを軸方向に位置決めするとともに、円筒ハウジング7の開口を塞ぐようになっている。
As shown in FIG. 13, the
なお、第1ステータ4Aは、図13に示すように、円筒ハウジング7に対して外筒部材36がボルトBで固定されることに替えて、図14に示すように、当該円筒ハウジング7の小径部7aにボルトBで固定されるようにしても良い。
As shown in FIG. 13, the
ここでは、第1ステータ4Aについて説明したが、第2ステータ4Bも同様の構成を有している。図示を省略するが、第2ステータ4Bは、円筒ハウジング7の他方側(第1ステータ4Aとは反対の側)からその内側に嵌入され、第1ステータ4Aと同様にして当該円筒ハウジング7に固定されている。
Although the
なお、上記ロータ2は、ハウジング6に組付けられた両ステータ4A、4Bの間にロータ本体12が介在するように配置されている。そして、回転軸10が両ステータ4A、4Bの中心を貫通して各支持部材26のベアリング28に挿入され抜け止めされている。これによりロータ2がステータ4A、4Bに回転自在に支持されている。
The
以上のような第2実施形態の回転電機1Bによれば、ステータコア22(ステータコア連結体)は、その軸方向一方側がバックヨーク29及びベース部材50により支持され、他方側が支持部材26により支持されていることで、これら支持部材26等により軸方向両側から挟み込まれた状態でハウジング6に支持される。つまり、当例では、バックヨーク29及びベース部材50と支持部材26とが本発明の一対の支持部材として機能する。そのため、ステータ4A、4Bの支持剛性が第1実施形態の回転電機1Aと同様に比較的高く、ステータ4A、4Bに歪みが生じることが効果的に抑制される。従って、第2実施形態の回転電機1Bにおいても、第1実施形態の回転電機1Aと同様に、ステータ4A、4Bの歪みに起因してトルク性能に悪影響を及ぼすといった不都合を未然に回避することが可能となる。
According to the rotary electric machine 1B of the second embodiment as described above, the stator core 22 (stator core coupling body) is supported by the
また、この回転電機1Bでは、上記支持部材26、バックヨーク29、内筒部材20および外筒部材36によって閉空間が形成され、この閉空間に冷却液が導入されることでコイル23が冷却される構成となっている。従って、第1実施形態の回転電機1Aと同様に、ステータコアを支持するための部材、つまり支持部材26及びバックヨーク29を利用して上記閉空間を形成した合理的な構成で、上記コイル23を冷却できるという利点もある。なお、第2実施形態の回転電機1Bでは、磁束形成の観点からバックヨーク29とステータコア22等との間にシール部材を設けていないが、許容できる場合には、液漏れ防止の観点からシール部材を設けるのが望ましい。
In the rotating electrical machine 1B, a closed space is formed by the
また、バックヨーク29として、図12、図13に示すように、円盤状にプレスされた複数枚の電磁鋼板が積層一体化されたものに替えて、図15(a)(b)に示すように電磁鋼板が渦巻旋回状に巻かれたものを適用し、これを非伝導性接着剤29cにて、第1ステータ4Aに接着固定するようにしても良い。この構成によれば、磁束流れ方向に電磁鋼板間の隙間を設けることがなく磁束流れをスムースにすることができる。
In addition, as shown in FIGS. 12 and 13, the
なお、図示を省略するが、この第2実施形態の回転電機1Bについても、第1実施形態の変形例で説明した図7〜図10等の構成を採用することができる。 Although illustration is omitted, the rotating electrical machine 1B of the second embodiment can also employ the configurations of FIGS. 7 to 10 described in the modification of the first embodiment.
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した第1、第2の実施形態に係る回転電機1A、1Bは、本発明に係る型回転電(本発明のステータコアが適用された回転電機)の好ましい実施形態の例示であって、ステータコアや回転電機1A、1Bの具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, rotary
1A、1B アキシャルギャップ型回転電機
2 ロータ
4、4A、4B ステータ
6 ハウジング
7 円筒ハウジング
10 回転軸
12、12A、12B ロータ本体
22 ステータコア
23 コイル
26 支持部材
1A, 1B Axial gap type rotating
Claims (4)
前記回転軸の軸方向に、前記ロータ本体に対向して配置されるステータと、
ロータおよびステータが収容される筒状のハウジングと、を備え、
前記ステータは、周方向に並ぶ複数のステータコアと、各ステータコアに装着されるコイルと、前記軸方向における両側から各々ステータコアを支持する一対の支持部材と、前記一対の支持部材の間に介在して当該支持部材に固定されることにより当該ステータの外壁を形成する外筒部材と、前記複数のステータコアの内側の位置で前記一対の支持部材の間に介在する内筒部材とを含み、当該内筒部材、前記一対の支持部材および前記外筒部材により囲まれる閉空間に前記コイルが配置されるものであって、かつ、前記ハウジングに挿入されてその内周面に前記外筒部材が内嵌された状態で当該外筒部材が前記ハウジングに固定されることにより、前記外筒部材を介して前記ハウジングに組付けられており、
当該アキシャルギャップ型回転電機は、さらに、
前記閉空間に対してコイル冷却用の冷却液を給排可能な冷却液給排部と、
前記閉空間を液密状態に保つために前記支持部材に積層されたシール部材とを備え、
前記各ステータコアは、磁性材料から形成されるコア本体と、絶縁材料から形成されて当該コア本体の外周面上に固定されるボビンとを含み、前記ボビンの外周面上に上記コイルが装着されるものであり、
前記ボビンは、前記軸方向におけるコイルの両側に、前記支持部材に沿って延びかつ隣接するステータコアのボビン同士を液密状態で連結することが可能な鍔部を備え、
前記複数のステータコアは、隣接するステータコアのボビン同士が前記鍔部を介して連結されることにより環状を成しており、
前記ボビンにおけるコイル両側の2つの鍔部のうち、一方側の鍔部の前記周方向における幅寸法は、他方側の鍔部の前記周方向における幅寸法よりも短く設定されている、ことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。 A rotor comprising a rotating shaft and a rotor body rotating with the rotating shaft;
A stator disposed in the axial direction of the rotating shaft so as to face the rotor body;
A cylindrical housing in which the rotor and the stator are accommodated,
The stator is interposed between a plurality of stator cores arranged in the circumferential direction, a coil attached to each stator core, a pair of support members that support the stator core from both sides in the axial direction, and the pair of support members. An inner cylinder member that forms an outer wall of the stator by being fixed to the support member, and an inner cylinder member that is interposed between the pair of support members at a position inside the plurality of stator cores. The coil is disposed in a closed space surrounded by a member, the pair of support members, and the outer cylinder member, and is inserted into the housing so that the outer cylinder member is fitted inside the inner peripheral surface thereof. In this state, the outer cylinder member is fixed to the housing, and is assembled to the housing via the outer cylinder member,
The axial gap type rotating electrical machine further includes:
A coolant supply / discharge section capable of supplying and discharging coolant for cooling the coil with respect to the closed space;
A seal member laminated on the support member to keep the closed space in a liquid-tight state,
Each stator core includes a core main body formed of a magnetic material and a bobbin formed of an insulating material and fixed on the outer peripheral surface of the core main body, and the coil is mounted on the outer peripheral surface of the bobbin. Is,
The bobbin includes flanges on both sides of the coil in the axial direction that extend along the support member and can connect bobbins of adjacent stator cores in a fluid-tight state.
The plurality of stator cores have an annular shape by connecting bobbins of adjacent stator cores via the flange portion,
Of the two flanges on both sides of the coil of the bobbin, the width dimension in the circumferential direction of the collar part on one side is set shorter than the width dimension in the circumferential direction of the collar part on the other side. Axial gap type rotating electrical machine.
前記一対の支持部材のうち、前記ロータに対向する側の支持部材には、前記コア本体をロータ側に露出させる窓部が形成され、当該窓部には、前記コア本体に外側から係合して、当該コア本体を押さえ込みながら当該コア本体を位置決めする押さえ込み部が形成されている、ことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。 In the axial gap type rotating electrical machine according to claim 1 ,
Of the pair of support members, the support member on the side facing the rotor is formed with a window portion that exposes the core body to the rotor side, and the window portion engages with the core body from the outside. An axial gap type rotating electrical machine characterized in that a pressing portion for positioning the core body is formed while pressing the core body.
前記閉空間内には、上記冷却液が所定の経路に沿って前記閉空間内を流動するように誘導する誘導板が設けられている、ことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。 In the axial gap type rotating electrical machine according to claim 1 or 2 ,
An axial gap type rotating electrical machine characterized in that an induction plate is provided in the closed space for guiding the coolant to flow in the closed space along a predetermined path.
前記誘導板は、前記冷却液が隣接するコイルの間を経由して前記閉空間内を蛇行しながら前記周方向に流動するように配置されている、ことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。 In the axial gap type rotating electrical machine according to claim 3 ,
The axial gap type rotating electrical machine, wherein the guide plate is arranged so that the coolant flows in the circumferential direction while meandering in the closed space via adjacent coils.
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