JP6254926B2 - Axial gap type brushless motor - Google Patents
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Description
本発明は、アキシャルギャップ型ブラシレスモータに関する。 The present invention relates to an axial gap type brushless motor.
電気エネルギを機械エネルギへ変換するモータ(電動機)は、様々な用途に利用されており、一般に、軸を有し前記軸回りに回転する回転子(ロータ)と、前記回転子に対し相対的に静止し前記回転子と磁気的に相互作用する固定子(ステータ)とを備え、回転変化する磁界(回転磁界)によって前記回転子を回転させる。このようなモータは、構造の観点から、ラジアルギャップ型ブラシレスモータ(以下、適宜「RG型モータ」と略記する。)と、アキシャルギャップ型ブラシレスモータ(以下、適宜「AG型モータ」と略記する。)とに大別される。RG型モータは、固定子と回転子とを径方向に間隔を空けて配置する構造であり、AG型モータは、固定子と回転子とを軸方向に間隔を空けて配置する構造である。AG型モータは、RG型モータに較べて、小径でより大きなトルクを得ることができる利点があり、例えば、車両用途等に期待されている。 BACKGROUND ART Motors (electric motors) that convert electrical energy into mechanical energy are used for various applications. In general, a rotor (rotor) that has an axis and rotates about the axis is relatively relative to the rotor. A stator (stator) that is stationary and magnetically interacts with the rotor is provided, and the rotor is rotated by a rotating magnetic field (rotating magnetic field). From the viewpoint of structure, such a motor is abbreviated as a radial gap type brushless motor (hereinafter, abbreviated as “RG type motor” as appropriate) and an axial gap type brushless motor (hereinafter, abbreviated as “AG type motor” as appropriate). ). The RG type motor has a structure in which the stator and the rotor are arranged with a gap in the radial direction, and the AG type motor has a structure in which the stator and the rotor are arranged with a gap in the axial direction. The AG type motor has an advantage that a larger torque can be obtained with a smaller diameter than the RG type motor, and is expected, for example, for vehicle use.
一般に、モータには、小型化、高出力化、すなわち、高いトルク密度が要求される。この高トルク密度化を図るためには、コイルに大きな電流を通電することによって高い起磁力でモータを駆動することが要求される。この高起磁力でのモータ駆動では、大きな電流によって、コイルにおける銅損の発熱や磁性体における鉄損の発熱が大きくなる。したがって、高トルク密度化を図るために、モータには、効率的な放熱が要求される。 In general, a motor is required to be small and have high output, that is, high torque density. In order to increase the torque density, it is required to drive the motor with a high magnetomotive force by supplying a large current to the coil. In the motor driving with this high magnetomotive force, the heat generation of the copper loss in the coil and the heat generation of the iron loss in the magnetic material are increased by a large current. Therefore, efficient heat dissipation is required for the motor in order to increase the torque density.
このようなモータにおける放熱技術は、例えば、特許文献1および特許文献2に開示されている。この特許文献1に開示された水冷モータは、冷却用ハウジング内にモータを収容し、モータハウジングの外周面に冷却水を流す流路を設けたものである。また、前記特許文献2に開示されたAG型モータでは、固定子は、コイルおよびそのコアを収納するケースと、前記ケース内に冷媒を圧送するポンプとを備え、前記ケース内を流通する前記冷媒によって前記コイルおよびコアが冷却されている。
The heat dissipation technology in such a motor is disclosed in, for example,
ところで、前記特許文献1に開示された水冷モータは、コイルで発生した熱は、コイルからモータハウジングを介して冷媒に熱伝導されることになり、モータハウジングの分だけ、冷却効率が低下してしまう。さらに、コイルが熱伝導率の低い樹脂でモールドされている場合には、さらにこのモールドが介在するため、さらに、冷却効率が低下してしまう。この点、前記特許文献2に開示されたAG型モータは、冷媒を直接的にコイルに接触させているので、冷却効率を改善している。
By the way, in the water-cooled motor disclosed in
しかしながら、前記特許文献2に開示されたAG型モータでも、冷媒は、コイル外周面のみしか接触できない。コイルは、一般に、絶縁被覆した長尺な導体を巻回して形成されるため、コイル内部の熱は、各ターン間に存在する、熱伝導性の良くない絶縁被覆の各層を介してコイル外周面に熱伝導することになり、前記特許文献2に開示されたAG型モータでは、コイル内部の熱に対する放熱性(冷却効率)は、良好とは言えない。 However, even with the AG type motor disclosed in Patent Document 2, the refrigerant can contact only the outer peripheral surface of the coil. Since a coil is generally formed by winding a long conductor with insulation coating, the heat inside the coil passes through each layer of insulation coating with poor thermal conductivity that exists between turns. Therefore, the AG type motor disclosed in Patent Document 2 cannot be said to have good heat dissipation (cooling efficiency) with respect to the heat inside the coil.
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、放熱性をより改善できるアキシャルギャップ型ブラシレスモータを提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an axial gap type brushless motor that can further improve heat dissipation.
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかるアキシャルギャップ型ブラシレスモータは、周方向に配置された複数のティースおよび前記複数のティースそれぞれに対して配置された複数のコイルを備える固定子と、周方向に配置された複数の磁石を備え、前記固定子と所定の間隔を空けて配置された回転子とを備え、前記複数のティースそれぞれは、当該コイルの内周面に対向する側面に、当該コイルの軸方向に沿って延びて当該ティースの外方向に突出する凸部を備えることを特徴とする。 As a result of various studies, the present inventor has found that the above object is achieved by the present invention described below. That is, an axial gap type brushless motor according to an aspect of the present invention includes a stator including a plurality of teeth arranged in the circumferential direction and a plurality of coils arranged for each of the plurality of teeth, and a circumferential arrangement. A plurality of magnets, and a stator and a rotor arranged at a predetermined interval, and each of the plurality of teeth has a shaft of the coil on a side surface facing the inner peripheral surface of the coil. Protruding portions that extend along the direction and project outward from the teeth are provided.
このようなアキシャルギャップ型ブラシレスモータ(AG型モータ)は、例えば、長尺な導体部材を前記複数のティース(モータコア)それぞれに巻回すなどして前記複数のティースそれぞれに対して複数のコイルを配置すると、前記複数のティースにおける各凸部によって前記複数のティースの各側面と前記複数のコイルの各内周面との間に各空間がそれぞれ形成される。これら各空間によって、各コイルの各内周面に対し放熱経路が確保でき、コイル内部で発生した熱がより効率よく廃熱できる。そして、導体部材は、一般に、熱伝導性に優れた良熱伝導体でもあるので、コイルの各ターンで発生した熱も、前記内周面へ熱伝導でき、前記内周面で放熱できる。もちろん、コイルの各ターンで発生した熱は、コイルの外周面へも熱伝導し、前記外周面でも放熱される。なお、前記凸部は、1個のコイルに対し、1または2個であってよい。 In such an axial gap type brushless motor (AG type motor), for example, a long conductor member is wound around each of the plurality of teeth (motor core), and a plurality of coils are arranged for each of the plurality of teeth. Then, each space is formed between each side surface of the plurality of teeth and each inner peripheral surface of the plurality of coils by the convex portions of the plurality of teeth. With these spaces, a heat radiation path can be secured for each inner peripheral surface of each coil, and the heat generated inside the coil can be more efficiently wasted. And since a conductor member is also a good heat conductor excellent in heat conductivity generally, the heat generated at each turn of the coil can also be conducted to the inner peripheral surface and can be dissipated on the inner peripheral surface. Of course, the heat generated at each turn of the coil is also conducted to the outer peripheral surface of the coil and is radiated from the outer peripheral surface. In addition, the said convex part may be 1 or 2 with respect to one coil.
そして、上述のAG型モータにおいて、前記複数のコイルそれぞれは、軸方向に積層された複数のサブコイルを備え、前記凸部は、前記複数のサブコイルごとに当該コイルの周方向の異なる位置に設けられた複数のサブ凸部を備えることを特徴とする。 In the above-described AG type motor, each of the plurality of coils includes a plurality of sub-coils stacked in the axial direction, and the convex portion is provided at a different position in the circumferential direction of the coil for each of the plurality of sub-coils. And a plurality of sub-projections.
このようなAG型モータでは、軸方向に積層された複数のサブコイルを備える場合でも、各サブコイルに対応する各サブ凸部がコイルの周方向の異なる位置に設けられるので、サブコイル間で各サブコイルの各側面(軸方向で互いに対向する上下面)の一部が重なり合うことなく露出する。このため、前記AG型モータは、各サブコイルそれぞれにおいて、各サブコイルの各側面から放熱を確保できる。 In such an AG type motor, even when a plurality of sub-coils stacked in the axial direction are provided, each sub-projection corresponding to each sub-coil is provided at a different position in the circumferential direction of the coil. A part of each side surface (upper and lower surfaces facing each other in the axial direction) is exposed without overlapping. For this reason, the AG type motor can secure heat radiation from each side surface of each subcoil in each subcoil.
また、他の一態様では、これら上述のAG型モータにおいて、前記固定子は、前記複数のティースにおける各凸部によって前記複数のティースの各側面と前記複数のコイルの各内周面との間に形成された各空間に、冷媒を流通させるための冷媒通路部を備えることを特徴とする。 Further, in another aspect, in the above-described AG type motor, the stator is formed between each side surface of the plurality of teeth and each inner peripheral surface of the plurality of coils by each convex portion of the plurality of teeth. Each space formed in the above is provided with a refrigerant passage portion for circulating the refrigerant.
このようなAG型モータは、冷媒通路部を備えるので、冷媒の流通によって強制冷却が可能となり、効率よく冷却できる。このため、上記AG型モータは、大電流の通電が可能となり、高トルク密度を実現できる。 Since such an AG type motor is provided with a refrigerant passage part, forced cooling becomes possible by circulation of the refrigerant, and cooling can be performed efficiently. For this reason, the AG type motor can be energized with a large current and can realize a high torque density.
また、他の一態様では、これら上述のAG型モータにおいて、前記凸部を備える前記側面は、前記固定子の径方向外側に当たる面であることを特徴とする。 Further, in another aspect, in the above-described AG type motor, the side surface including the convex portion is a surface that contacts a radially outer side of the stator.
このようなAG型モータは、ティースにおける、固定子の径方向外側に当たる側面に凸部を備えるので、固定子の周方向でコイル間隔を詰めて各コイルを配置することが可能となり、周方向でのコイル占積率の低下を抑制できる。 Such an AG type motor is provided with a convex portion on the side surface of the teeth that contacts the outer side in the radial direction of the stator. The decrease in the coil space factor can be suppressed.
また、他の一態様では、これら上述のAG型モータにおいて、前記複数のコイルそれぞれは、前記複数のティースそれぞれに対し、帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向が該コイルの軸方向に沿うように絶縁材料を介して巻回することによって構成されたフラットワイズ構造であることを特徴とする。 Further, in another aspect, in the above-described AG type motor, each of the plurality of coils includes a strip-shaped conductor member with respect to each of the plurality of teeth, and the width direction of the conductor member is in the axial direction of the coil. It is characterized by having a flat-wise structure formed by winding through an insulating material so as to be along.
このようなAG型モータは、フラットワイズ構造でコイルを構成するので、断面丸形状の導体部材を巻回したコイルに較べて高いコイル占積率を実現でき、高い起磁力で大きなトルク出力が可能となる。 Such an AG-type motor has a coil with a flat-wise structure, so it can achieve a higher coil space factor than a coil wound with a conductor member with a round cross-section, and can output a large torque with a high magnetomotive force. It becomes.
本発明にかかるアキシャルギャップ型ブラシレスモータは、放熱性をより改善できる。 The axial gap type brushless motor according to the present invention can further improve heat dissipation.
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。 Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted suitably. Further, in this specification, when referring generically, it is indicated by a reference symbol without a suffix, and when referring to an individual configuration, it is indicated by a reference symbol with a suffix.
図1は、実施形態におけるアキシャルギャップブラシレスモータ(AG型モータ)の構成を示す縦断面図である。図1は、図2に示すACB断面線における断面図である。図2は、実施形態のAG型モータにおける固定子の構成を示す横断面図である。図3は、実施形態のAG型モータにおけるティースおよびコイル周り部分を示す拡大図である。図3(A)は、ティースおよびコイルの横断面図である。図3(B)は、図3(A)に示すDE断面線における縦断面図であり、図3(C)は、図3(A)に示すFG断面線における縦断面図である。図3(D)は、コイルの内周面に対向するティースの側面を示す。なお、図3(D)には、破線でサブコイル3a、3bが示されている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of an axial gap brushless motor (AG type motor) in the embodiment. FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line ACB shown in FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a stator in the AG type motor of the embodiment. FIG. 3 is an enlarged view showing portions around the teeth and the coils in the AG type motor of the embodiment. FIG. 3A is a cross-sectional view of a tooth and a coil. 3B is a vertical cross-sectional view taken along the DE cross-sectional line shown in FIG. 3A, and FIG. 3C is a vertical cross-sectional view taken along the FG cross-sectional line shown in FIG. 3A. FIG. 3D shows a side surface of the teeth that faces the inner peripheral surface of the coil. In FIG. 3D, the
AG型モータは、インナーロータ型とアウターロータ型とに大別される。インナーロータ型のAG型モータは、固定子にコイルを配置し、回転子に磁石を配置し、回転子を固定子の内側に配置した構造のモータである。アウターロータ型のAG型モータは、固定子にコイルを配置し、回転子に磁石を配置し、回転子を固定子の外側に配置した構造のモータである。本発明は、インナーロータ型のAG型モータにも適用可能であるが、ここで、アウターロータ型のAG型モータに適用した場合について説明する。なお、本発明をインナーロータ型のAG型モータに適用した場合も同様に説明できる。 AG type motors are roughly classified into an inner rotor type and an outer rotor type. The inner rotor type AG type motor is a motor having a structure in which a coil is arranged in a stator, a magnet is arranged in a rotor, and the rotor is arranged inside the stator. The outer rotor type AG type motor is a motor having a structure in which a coil is arranged in a stator, a magnet is arranged in a rotor, and the rotor is arranged outside the stator. The present invention can be applied to an inner rotor type AG type motor, but here, a case where it is applied to an outer rotor type AG type motor will be described. The same applies to the case where the present invention is applied to an inner rotor type AG motor.
実施形態におけるアキシャルギャップ型ブラシレスモータ(AG型モータ)Mは、図1ないし図3に示すように、固定子1と、1対の回転子2(2−1、2−2)とを備える。
The axial gap type brushless motor (AG type motor) M in the embodiment includes a
固定子(ステータ)1は、非回転部分であり、周方向に配置された複数のティース4および前記複数のティース4それぞれに対して配置された複数のコイル3を備える。固定子1は、回転子2−1、2−2それぞれを介した外側で環状板状の一対の支持部材6−1、6−2に連結固定され、支持されている。なお、固定子1の詳細については、後述する。
The stator (stator) 1 is a non-rotating portion and includes a plurality of
回転子(ロータ)2は、1対の第1および第2回転子2−1、2−2を備えて構成される。これら1対の第1および第2回転子2−1、2−2は、固定子1の両側それぞれに回転軸方向に所定の間隔を空けて互いに回転軸を一致させて配置される。第1回転子2−1は、固定子1のコイル3に対向するように内側に、そして、周方向に配置された複数の磁石(例えば永久磁石等)7−1を備える。これら複数の磁石7−1は、周方向で互い隣接する磁石7−1間ではSNSN・・・の如く磁極が互い違いになるように、配置される。すなわち、これら複数の磁石7−1は、周方向で1つおきに、磁界の方向が一致するように、配置される。第2回転子2−2は、固定子1のコイル3に対向するように内側に、そして、周方向に配置された複数の磁石(例えば永久磁石等)7−2を備える。これら複数の磁石7−2も、複数の磁石7−1と同様に、周方向で互い隣接する磁石7−2間では磁極が互い違いになるように、配置される。これら第1および第2回転子2−1、2−2は、互いに同形であり、それぞれ、大略、回転軸方向に直交する直交方向に沿って平坦な環状板状の部材である。これら第1および第2回転子2−1、2−2における直交方向に沿う平坦な各部分それぞれに上述の複数の各磁石7−1、7−2が配設される。そして、第1および第2回転子2−1、2−2の環状板状の各部材は、その内周側部分が徐々に回転軸方向に向けて曲がり、最内周部分が回転軸方向に沿って平坦になっている。第1および第2回転子2−1、2−2の環状板状の各部材における回転軸方向に沿う平坦な各部分の各先端は、互いに連結されており、そして、これら平坦な各部分でベアリングを介して円筒また円柱状の回転軸体8における外周側面に当接されている。
The rotor (rotor) 2 includes a pair of first and second rotors 2-1, 2-2. The pair of first and second rotors 2-1 and 2-2 are arranged on both sides of the
なお、コイル3の個数と磁石7−1、7−2とは、任意であって良い。例えば、コイル3は、8個で各磁石7−1、7−2は、12個であって良く(12スロット8ポール)、また例えば、コイル3は、12個で各磁石7−1、7−2は、10個であって良く(12スロット10ポール)、また例えば、コイル3は、12個で各磁石7−1、7−2は、16個であって良く(12スロット16ポール)、また例えば、コイル3は、9個で各磁石7−1、7−2は、8個であって良い(9スロット8ポール)。このように種々の態様が可能である。
The number of the
上述の固定子1についてさらに詳述する。固定子1は、前記複数のティース4および複数のコイル3を収納するために、固定子外周部11と、固定子下部12と、固定子上部13と、固定子内周部14とを備える。
The above-described
固定子外周部11は、固定子1の外周側壁を形成する円筒状(中空円柱状)の部材である。固定子下部12は、固定子1の下壁(底壁)を形成する環状板状の部材である。固定子上部13は、固定子1の上壁(天井壁)を形成する環状板状の部材である。固定子内周部14は、固定子1の内周側壁を形成する円筒状(中空円柱状)の部材であり、その直径は、固定子外周部11の直径より小さい。
The stator outer
固定子下部12および固定子上部13は、回転軸方向で互いに対向するように所定の間隔を空けて配置される。固定子下部12の内周縁端は、固定子内周部14の一方端(下側端)に連結され、固定子下部12の外周縁端は、固定子外周部11の一方端(下側端)に連結される。固定子上部13の内周縁端は、固定子内周部14の他方端(上側端)に連結され、固定子上部13の外周縁端は、固定子外周部11の他方端(上側端)に連結される。そして、このように連結された固定子外周部11、固定子下部12、固定子上部13および固定子内周部14によって形成された内部空間は、複数のティース4および複数のティースそれぞれに対して配置された複数のコイル(有芯のコイル)3を収容する収容空間を形成する。
The stator
複数のコイル3それぞれは、長尺な導体部材を巻き回した巻き線である。複数のコイル3それぞれは、絶縁被覆された、断面丸形や断面正方形である長尺な導体部材を巻き回すことによって構成された構造でも良いが、本実施形態における複数のコイル3それぞれは、断面長方形である帯状の導体部材31を、該導体部材31の幅方向が該コイル3の軸方向に沿うように絶縁部材を介して巻回することによって構成されたフラットワイズ構造である。すなわち、複数のコイル3それぞれは、内周側から巻初めて外周側で巻き終わるようにコイル状に巻回された、コイル軸方向の幅がコイル径方向の厚さよりも長い長尺な帯状の導体部材31と、前記コイル状に巻回された前記帯状の導体部材31における各ターン間に配置される絶縁部材とを備える。そして、複数のコイル3それぞれは、単層のシングルパンケーキ構造であっても良いが、本実施形態における複数のコイル3それぞれは、軸方向に積層された複数のサブコイルを備えるダブルパンケーキ構造である。図3に示す例では、複数のコイル3それぞれは、軸方向下側の第1サブコイル3aと軸方向上側の第2サブコイル3bとの2個を備えている。
Each of the plurality of
前記帯状の導体部材31は、例えば、超伝導材料であってよく、また例えば、純銅(Cu)およびアルミニウム(Al)等の比較的低い抵抗率で比較的高い熱伝導率を持つ金属材料であってよい。 The strip-shaped conductor member 31 may be, for example, a superconductive material, and may be a metal material having a relatively high thermal conductivity with a relatively low resistivity, such as pure copper (Cu) and aluminum (Al). It's okay.
複数のティース4それぞれは、モータコアまたは固定子鉄心等とも呼ばれ、コイル3のコアとなるものである。複数のティース4それぞれは、磁性体で柱形状に形成される。本実施形態では、複数のティース4それぞれは、図2および図3に示すように、断面略三角形(例えば二等辺三角形)の大略三角柱形状に形成されている。なお、三角柱形状の各稜は、面取りされても良い。そして、本実施形態における複数のティース4それぞれには、当該コイル3の内周面に対向する側面(周面、コイルエンド側の側面)に、当該コイル3の軸方向に沿って延びて当該ティース4の外方向に突出する凸部(突条部)5が備えられている。図2および図3に示す例では、断面三角形の底辺に当たる三角柱形状の側面に、凸部5が形成されている。
Each of the plurality of
本実施形態では、複数のコイル3それぞれは、上述したように、第1および第2サブコイル3a、3bを備えて構成されている。複数のティース4それぞれにおける各凸部5は、第1および第2サブコイル3a、3bに対し1個であっても良いが、本実施形態では、図3に示すように、複数のティース4それぞれにおける各凸部5は、第1サブコイル3aに対する第1サブ凸部5aと、第2サブコイル3bに対する第2サブ凸部5bとの2個を備える。そして、複数のティース4それぞれにおいて、これら第1および第2サブ凸部5a、5bは、コイル3の周方向の異なる位置に設けられている。図3に示す例では、各ティース4において、最も離間するように、第1サブ凸部5aは、断面三角形の底辺に当たる三角柱形状の前記側面におけるコイル3の周方向一方端に設けられ、第2サブ凸部5bは、断面三角形の底辺に当たる三角柱形状の前記側面におけるコイル3の周方向他方端に設けられている。このように複数のティース4それぞれにおける各凸部5は、複数のサブコイル3a、3bごとに当該コイル3の周方向の異なる位置に設けられた複数のサブ凸部5a、5bを備えている。
In the present embodiment, as described above, each of the plurality of
複数のコイル3(3a、3b)それぞれは、複数のティース4それぞれが複数のコイル3(3a、3b)それぞれにおける各芯部に位置するように、複数のティース4それぞれに対し配置される。例えば、複数のコイル3(3a、3b)それぞれは、このような複数のティース4それぞれに対し、帯状の各導体部材31を絶縁部材を介してそれぞれ巻き回すことによって、複数のティース4それぞれに配置されてもよい。また例えば、帯状の各導体部材31を絶縁部材を介してそれぞれ巻き回すことによって形成された複数のコイル3(3a、3b)の各芯部に複数のティース4それぞれを嵌め込むことによって、複数のコイル3(3a、3b)それぞれは、複数のティース4それぞれに配置されてもよい。
Each of the plurality of coils 3 (3a, 3b) is arranged with respect to each of the plurality of
このように複数のティース4それぞれに対して複数のコイル3(3a、3b)を配置すると、図3に示すように、複数のティース4における各凸部5(5a、5b)によって複数のティース4の各側面と複数のコイル3(3a、3b)の各内周面との間に各空間が形成される。この空間によって、各コイル3(3a、3b)の各内周面に対し放熱経路が確保でき、コイル内部で発生した熱がより効率よく廃熱できる。なお、凸部5は、1個のコイル3に対し、1または2個であってよい。例えば、第1サブ凸部5aは、1個の第1サブコイル3aに対し、1または2個であって良く、第2サブ凸部5bは、1個の第2サブコイル3bに対し、1または2個であって良い。
When the plurality of coils 3 (3a, 3b) are arranged for each of the plurality of
そして、このような複数のティース4および複数のコイル3(3a、3b)は、上述のように固定子外周部11、固定子下部12、固定子上部13および固定子内周部14によって形成された内部空間(収容空間)内に配置される。より具体的には、複数のティース4および複数のコイル3(3a、3b)は、固定子1の周方向に等間隔に、周方向で互いに離間するように(周方向で隣接するコイル3(3a、3b)同士が当接しないように)、固定子外周部11および固定子内周部14それぞれから離間するように(各コイル3(3a、3b)が固定子外周部11の内周面および固定子内周部14の内周面それぞれに当接しないように)、そして、各凸部5を備える側面が固定子1の径方向外側に当たる面となるように、各ティース4の上下面が固定子下部12の内面および固定子上部13の内面に当接させて配置される。これによって固定子外周部11の内面と各コイル3の外周面との間、周方向で隣接するコイル3(3a、3b)同士の各外周面との間、および、固定子内周部14の内面と各コイル3(3a、3b)の外周面との間に空間が形成され、該空間が冷媒通路部15となる。この冷媒通路部15は、複数のコイル3(3a、3b)それぞれの外周面に冷媒を接触させるための冷媒の通路となるだけでなく、複数のティース4における各凸部5によって複数のティース4の各側面と複数のコイル3(3a、3b)の各内周面との間に形成された前記各空間に、冷媒を流通させるための冷媒の通路ともなる。固定子外周部11、固定子下部12、固定子上部13および固定子内周部14によって形成された前記収容空間が複数のティース4および複数のコイル3(3a、3b)を収容するための必要な空間よりも大きくなるように、固定子外周部11、固定子下部12、固定子上部13および固定子内周部14を形成することで、前記冷媒通路部15が形成できる。
The plurality of
そして、冷媒通路部15へ外部から冷媒を供給するために外部供給口16が固定子外周部11の適所に貫通形成され、冷媒通路部15から外部へ冷媒を排出するための外部排出口17が固定子外周部11の適所に貫通形成されている。また、これら外部供給口16の形成位置と外部排出口17の形成位置との間に、固定子外周部11の内周面から径方向に沿って固定子内周部14の内周面まで延び、そして、固定子下部12の内面から軸方向にそって固定子上部13の内面まで延びる板状の固定子隔壁部18が配設される。なお、固定子隔壁部18の配設位置にコイル3(3a、3b)が位置する場合には、固定子隔壁部18には、コイル3(3a、3b)が嵌り込む凹所が形成される。
An
これら固定子1を構成する固定子外周部11、固定子下部12、固定子上部13、固定子内周部14および固定子隔壁部18は、例えば、鉄や鋼等の軟磁性材料等の磁性材料から成る板材を積層させた積層体、前記磁性材料の粉末や同粉末表面に絶縁被覆を形成した被覆粉末を用いた圧粉成形体、これら積層体と圧粉成形体とを組み合わせた組合物で形成される。なお、固定子外周部11、固定子下部12、固定子上部13、固定子内周部14および固定子隔壁部18は、例えば、個別に形成されて良く、また例えば、固定子外周部11、固定子下部12、固定子上部13、固定子内周部14および固定子隔壁部18のうちの一部を一体に形成されて良い。あるいは、固定子1は、上下に分割されて2個の部材で構成されても良い。なお、ティース4も例えば個別に形成されて良く、また例えば、固定子下部12および固定子上部13のいずれかと一体に形成されて良い。
The stator outer
このような構成のAG型モータMでは、稼働の際に、図略の熱交換器から外部供給口16を介して所定の冷媒が供給される。前記所定の冷媒には、例えば、液相では、不凍剤添加の純水、非極性絶縁油、フロン系または非フロン系有機溶媒、液体窒素、液化天然ガス等であり、また例えば、気相では、不活性ガス、水素、ヘリウム、窒素、アルゴン、フロン系または非フロン系ガス等が使用される。
In the AG type motor M having such a configuration, a predetermined refrigerant is supplied from an unillustrated heat exchanger through the
外部供給口16から供給された冷媒は、図2に矢符で示すように、上述の冷媒通路部15を流通する。すなわち、外部供給口16から供給された冷媒は、第1に、固定子外周部11と複数のコイル3(3a、3b)との間に形成された空間を流通し、複数のコイル3(3a、3b)それぞれにおける外周面から、複数のコイル3(3a、3b)それぞれで発生した熱を奪い、複数のコイル3(3a、3b)それぞれを冷却する。外部供給口16から供給された冷媒は、第2に、複数のコイル3(3a、3b)それぞれにおいて、周方向で互いに隣接するコイル3(3a、3b)間に形成された各空間を流通し、複数のコイル3(3a、3b)それぞれにおける外周面から、複数のコイル3(3a、3b)それぞれで発生した熱を奪い、複数のコイル3(3a、3b)それぞれを冷却する。外部供給口16から供給された冷媒は、第3に、固定子内周部14と複数のコイル3(3a、3b)との間に形成された空間を流通し、複数のコイル3(3a、3b)それぞれにおける外周面から、複数のコイル3(3a、3b)それぞれで発生した熱を奪い、複数のコイル3(3a、3b)それぞれを冷却する。そして、本実施形態におけるAG型モータでは、外部供給口16から供給された冷媒は、第4に、複数のコイル3(3a、3b)それぞれにおいて、複数のティース4における各凸部5によって複数のティース4の各側面と複数のコイル3(3a、3b)の各内周面との間に形成された前記各空間を流通し、複数のコイル3(3a、3b)それぞれにおける内周面から、複数のコイル3(3a、3b)それぞれで発生した熱を奪い、複数のコイル3(3a、3b)それぞれを冷却する。さらに、本実施形態におけるAG型モータでは、複数のティース4それぞれにおいて、これら第1および第2サブ凸部5a、5bは、コイル3(3a、3b)の周方向の異なる位置に設けられているので、外部供給口16から供給された冷媒は、第1および第2サブコイル3a、3b間で第1および第2サブコイル3aの各側面(軸方向で互いに対向する上下面)に接触し、複数のコイル3(3a、3b)それぞれで発生した熱を奪い、複数のコイル3(3a、3b)それぞれを冷却する。このように複数のコイル3(3a、3b)それぞれから熱を奪いながら冷媒通路部15を流通した冷媒は、外部排出口17から排出され、前記図略の熱交換器に戻る。
The refrigerant supplied from the
以上説明したように、本実施形態におけるAG型モータMは、複数のティース4における各凸部5(5a、5b)によって複数のティース4の各側面と複数のコイル3(3a、3b)の各内周面との間に各空間が形成されている。これら各空間によって、各コイル3(3a、3b)の各内周面に対し放熱経路が確保でき、コイル3(3a、3b)内部で発生した熱がより効率よく廃熱できる。そして、導体部材31は、一般に、熱伝導性に優れた良熱伝導体でもあるので、コイル3(3a、3b)の各ターンで発生した熱も、前記内周面へ熱伝導でき、前記内周面で放熱できる。もちろん、コイル3(3a、3b)の各ターンで発生した熱は、コイル3(3a、3b)の外周面へも熱伝導し、上述のように外周面でも放熱される。
As described above, the AG-type motor M according to the present embodiment is configured such that each of the side surfaces of the plurality of
また、本実施形態におけるAG型モータMでは、軸方向に積層された複数のサブコイル、上述の例では第1および第2サブコイル3a、3bを備えるが、第1および第2サブコイル3a、3bに対応する第1および第2サブ凸部5a、5bがコイル3の周方向の異なる位置に設けられるので、第1および第2サブコイル3a、3b間で第1および第2サブコイル3a、3bの側面(上下面)の一部が重なり合うことなく露出する。このため、本実施形態におけるAG型モータMは、第1および第2サブコイル3a、3bそれぞれにおいて、第1および第2サブコイル3a、3bそれぞれの各側面から放熱を確保できる。
Further, the AG type motor M according to the present embodiment includes a plurality of sub-coils stacked in the axial direction, and in the above-described example, includes the first and second sub-coils 3a and 3b, but corresponds to the first and second sub-coils 3a and 3b. Since the first and second sub-projections 5a and 5b are provided at different positions in the circumferential direction of the
また、本実施形態におけるAG型モータMでは、冷媒通路部15を備えるので、冷媒の流通によって強制冷却が可能となり、効率よく冷却できる。このため、本実施形態におけるAG型モータMは、大電流の通電が可能となり、高トルク密度を実現できる。
In addition, since the AG type motor M in the present embodiment includes the
また、本実施形態におけるAG型モータMは、ティース4における、固定子1の径方向外側に当たる側面に凸部5を備えるので、固定子1の周方向でコイル3間隔を詰めて各コイル3を配置することが可能となり、周方向でのコイル占積率の低下を抑制できる。
Moreover, since the AG type motor M in this embodiment is provided with the convex part 5 in the side surface which hits the radial direction outer side of the
また、本実施形態におけるAG型モータMは、フラットワイズ構造でコイル3を構成するので、断面丸形状の導体部材を巻回したコイルに較べて高いコイル占積率を実現でき、高い起磁力で大きなトルク出力が可能となる。
Further, since the AG type motor M in the present embodiment forms the
図4は、実施形態のAG型モータにおける凸部の変形形態を説明するための図である。なお、上述では、コイル3は、2個のサブコイル3a、3bを軸方向に2層に重ねたダブルパンケーキ構造であったが、さらにサブコイルを重ねても良い。この場合において、凸部5を複数のサブ凸部で構成する際に、複数のサブ凸部は、例えば、軸方向に隣接する層ごとに交互の位置に配設されてよく、また例えば、コイルの周方向に順次に異なる位置に配設されてよい。例えば、3個のサブコイル3a、3b、3cを3層に重ねてコイル3を構成した場合に、凸部5は、3個のサブ凸部5a、5b、5cで構成される。そして、例えば図4(A)に示すように、これら3個のサブ凸部5a、5b、5cのうちの中間層(2層目)に配設されるサブ凸部5bは、ティース4におけるコイル3の内周面に対向する側面の周方向一方端の位置に配設され、前記中間層の両側(1層目および3層目)に配設される残余のサブ凸部5a、5cは、ティース4におけるコイル3の内周面に対向する前記側面の周方向他方端の位置に配設される。また例えば、図4(B)に示すように、これら3個のサブ凸部5a、5b、5cのうちの1層目に配設されるサブ凸部5aは、ティース4におけるコイル3の内周面に対向する側面の周方向他方端の位置に配設され、これら3個のサブ凸部5a、5b、5cのうちの3層目に配設されるサブ凸部5cは、ティース4におけるコイル3の内周面に対向する前記側面の周方向一方端の位置に配設され、これら3個のサブ凸部5a、5b、5cのうちの2層目に配設されるサブ凸部5bは、ティース4におけるコイル3の内周面に対向する前記側面の周方向中央の位置に配設される。このように、これら3個のサブ凸部5a、5b、5cは、ティース4におけるコイル3の内周面に対向する側面の周方向他方端から一方端へ順次の各位置に配設される。
FIG. 4 is a view for explaining a modified form of the convex portion in the AG type motor of the embodiment. In the above description, the
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。 In order to express the present invention, the present invention has been properly and fully described through the embodiments with reference to the drawings. However, those skilled in the art can easily change and / or improve the above-described embodiments. It should be recognized that this is possible. Therefore, unless the modifications or improvements implemented by those skilled in the art are at a level that departs from the scope of the claims recited in the claims, the modifications or improvements are not covered by the claims. To be construed as inclusive.
M アキシャルギャップ型ブラシレスモータ
1 固定子
2 回転子
3 コイル
3a、3b サブコイル
4 ティース
5 凸部
5a、5b サブ凸部
15 冷媒通路
M Axial gap
Claims (4)
周方向に配置された複数の磁石を備え、前記固定子と所定の間隔を空けて配置された回転子とを備え、
前記複数のティースそれぞれは、当該コイルの内周面に対向する側面に、当該コイルの軸方向に沿って延びて当該ティースの外方向に突出する凸部を備え、
前記複数のコイルそれぞれは、軸方向に積層された複数のサブコイルを備え、
前記凸部は、前記複数のサブコイルごとに当該コイルの周方向の異なる位置に設けられた複数のサブ凸部を備えること
を特徴とするアキシャルギャップ型ブラシレスモータ。 A stator comprising a plurality of teeth arranged in the circumferential direction and a plurality of coils arranged for each of the plurality of teeth;
A plurality of magnets arranged in a circumferential direction, the stator and a rotor arranged at a predetermined interval;
Each of the plurality of teeth includes, on a side surface facing the inner peripheral surface of the coil, a protrusion that extends along the axial direction of the coil and protrudes outward of the tooth.
Each of the plurality of coils includes a plurality of sub-coils stacked in the axial direction ,
The convex portion, the axial gap type brushless motor according to claim Rukoto comprises a plurality of sub projection provided on different positions in the circumferential direction of the coil for each of the plurality of sub-coils.
を特徴とする請求項1に記載のアキシャルギャップ型ブラシレスモータ。 The stator is a refrigerant passage for circulating a refrigerant in each space formed between each side surface of the plurality of teeth and each inner peripheral surface of the plurality of coils by the convex portions of the plurality of teeth. The axial gap type brushless motor according to claim 1, further comprising: a portion.
を特徴とする請求項1または請求項2に記載のアキシャルギャップ型ブラシレスモータ。 3. The axial gap type brushless motor according to claim 1, wherein the side surface including the convex portion is a surface that contacts a radially outer side of the stator. 4.
を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のアキシャルギャップ型ブラシレスモータ。 Each of the plurality of coils is configured by winding a strip-shaped conductor member with respect to each of the plurality of teeth via an insulating material so that the width direction of the conductor member is along the axial direction of the coil. The axial gap type brushless motor according to any one of claims 1 to 3 , wherein the axial gap type brushless motor has a flat-wise structure.
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