JP6879629B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、回転電機に関する。

回転電機の一例として、固定子と、シャフトに連結された回転子と、をシャフトの軸方向に隙間を介して対向配置したアキシャルギャップモータが知られている。固定子は、シャフトに巻き回されたコイルと、コイルの内周側及び外周側において周方向に断続的に配置されたコアと、を備えている。また、コイル及びコアは、非磁性体で形成された支持板によって支持されている。非磁性体は金属などに比べて熱伝導性が低いため、モータの稼働時にコイルやコアから生じた熱の十分な放熱経路を確保する必要がある。

特開２０１７−５５５５６号公報

コイルは電磁気的な観点から非磁性体に支持される構成となるため、コイルを十分に冷却することが困難な場合がある。

本発明は、これらの問題点に着目してなされたもので、コイルの冷却効率を向上することが可能な回転電機を提供することを目的とする。

一実施形態に係る回転電機は、シャフトと、前記シャフトの周りに巻き回された第１コイルと、前記シャフトの周りに巻き回され前記第１コイルの内周側に位置する第２コイルと、前記第１コイルと前記第２コイルとの間に隙間を介して配置されたコアと、前記第１コイル、前記第２コイル、及び、前記コアを支持し、前記第１コイルと前記コアとの間の隙間と、前記第２コイルと前記コアとの間の隙間に連通する通風口を有する支持板と、を備える第１固定子と、第１面と、前記第１面の反対側に位置し前記第１固定子と第１間隙を介して対向する第２面と、を有し、前記シャフトに固定された第１回転子と、前記第１固定子と第２間隙を介して対向する第３面と、前記第３面の反対側の第４面と、を有し、前記シャフトに固定された第２回転子と、前記第１回転子、前記第２回転子、及び、前記第１固定子を気密に囲み、前記第１回転子の第１面側に位置する第１底面と、前記第２回転子の第４面側に位置し前記第１底面の反対側の第２底面と、前記第１底面と前記第２底面との間に位置する側部と、前記第１底面に位置する第１孔と、前記第２底面に位置する第２孔と、を有するハウジングと、を備える。

図１は、本実施形態に係るモータの外観構成の一例を概略的に示す斜視図である。 図２は、図１に示したモータの縦断面図である。 図３は、モータの概略的な断面図である。 図４は、図２に示した第１回転子の概略的な斜視図である。 図５は、図２に示した第１固定子の概略的な斜視図である。 図６は、第１固定子の概略的な分解斜視図である。 図７は、第２支持板の通風口と、第１固定子の各部材の位置関係を説明するための概略的な平面図である。 図８は、図７における線に沿う第１固定子の概略的な断面図である。 図９は、図７における線に沿う第１固定子の概略的な断面図である。 図１０は、本実施形態に係るモータの第１変形例を概略的に示す斜視図である。 図１１は、図１０に示したモータの縦断面図である。 図１２は、図１１に示したモータに適用される連結部材の構成例を示す斜視図である。 図１３は、本実施形態に係るモータの第２変形例を概略的に示す斜視図である。 図１４は、図１３に示したモータの縦断面図である。 図１５は、図１４に示したモータに適用される連結部材の構成例を示す斜視図である。 図１６は、本実施形態に係るモータの適用例を示す図である。 図１７は、本実施形態に係るモータの第３変形例を概略的に示す平面図である。 図１８は、本実施形態に係るモータの第４変形例を概略的に示す平面図である。 図１９は、図１８における線に沿う第１固定子の概略的な断面図である。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

一実施形態につき、図面を参照しながら説明する。

本実施形態においては、回転電機の一例としてアキシャルギャップモータを開示する。ただし、本実施形態に示す構造の一部は、他種の回転電機に適用することも可能である。

図１は、本実施形態に係るモータＭの外観構成の一例を概略的に示す斜視図である。

モータＭは、ハウジング１０、シャフトＳ、連結部材９０を備えている。なお、本明細書においては、シャフトＳの回転軸ＡＸと平行な方向を軸方向とし、回転軸ＡＸに垂直であり回転軸ＡＸから放射状に広がる方向を径方向とする。

ハウジング１０は、第１ハウジング１０Ａ、第２ハウジング１０Ｂ、第３ハウジング１０Ｃ、第４ハウジング１０Ｄ、第１フレーム２０Ａ、第２フレーム２０Ｂ、第３フレーム２０Ｃを備えている。

第１フレーム２０Ａは、第１ハウジング１０Ａと第２ハウジング１０Ｂとの間に配置され、第１ハウジング１０Ａと対向する第１面ＳＦ１と、第２ハウジング１０Ｂと対向する第２面ＳＦ２と、を有している。第２フレーム２０Ｂは、第２ハウジング１０Ｂと第３ハウジング１０Ｃとの間に配置され、第２ハウジング１０Ｂと対向する第３面ＳＦ３と、第３ハウジング１０Ｃと対向する第４面ＳＦ４と、を有している。第３フレーム２０Ｃは、第３ハウジング１０Ｃと第４ハウジング１０Ｄとの間に配置され、第３ハウジング１０Ｃと対向する第５面ＳＦ５と、第４ハウジング１０Ｄと対向する第６面ＳＦ６と、を有している。

第１ハウジング１０Ａは有底筒状であり、第１底面ＢＳ１と、開口した一端側に第１面ＳＦ１に固定された第１フランジ部１０１Ａと、を有している。第２ハウジング１０Ｂは筒状であり、開口した一端側に第２面ＳＦ２に固定された第２フランジ部１０１Ｂと、開口した他端側に第３面ＳＦ３に固定された第３フランジ部１０２Ｂと、を有している。第３ハウジング１０Ｃは筒状であり、開口した一端側に第４面ＳＦ４に固定された第４フランジ部１０１Ｃと、開口した他端側に第５面ＳＦ５に固定された第５フランジ部１０２Ｃと、を有している。第４ハウジング１０Ｄは有底筒状であり、第２底面ＢＳ２と、開口した一端側に第６面ＳＦ６に固定された第６フランジ部１０１Ｄと、を有している。第１乃至第４ハウジングと第１乃至第３フレームのうち、第１底面ＢＳ１と第２底面ＢＳ２との間に位置する部分は、ハウジング１０の側部ＳＤに相当する。第２底面ＢＳ２は、軸方向において側部ＳＤを介して第１底面ＢＳ１の反対側に位置している。第１乃至第６フランジ部は、筒状の第１乃至第４ハウジングに対して径方向に突出している。このように、第１フレーム２０Ａに対して第１ハウジング１０Ａ及び第２ハウジング１０Ｂが固定され、第２フレーム２０Ｂに対して第２ハウジング１０Ｂ及び第３ハウジング１０Ｃが固定され、第３フレーム２０Ｃに対して第３ハウジング１０Ｃ及び第４ハウジング１０Ｄが固定されることで、モータＭの内部の気密性が保持されている。

第１ハウジング１０Ａは、図示しない吸気口１４（第１孔、図２に図示）を有している。第４ハウジング１０Ｄは、排気口８（第２孔）を有している。図示した例では、４つの排気口８が周方向に等間隔に位置している。連結部材９０は、有底筒状であり、開口した一端側が第４ハウジング１０Ｄに固定されている。連結部材９０及び第４ハウジング１０Ｄの間の空間は、排気口８と繋がっている。連結部材９０は、連結部材排気口８０を有している。排気口８から連結部材９０内部の空間へ排出された空気は、連結部材排気口８０からフレキシブルダクト６へ排出される。フレキシブルダクト６には図示しないブロワが接続されている。例えば、モータＭが電車などの車両に搭載されている場合、車両が進行方向に対してカーブするときにモータと車両との間の相対位置が変化し回転変位差が発生する。フレキシブルダクト６は、回転変位差を吸収することが可能であり、車両の動きがモータＭ内の通風に影響するのを抑制することができる。

シャフトＳは、第１乃至第４ハウジング、第１乃至第３フレーム、連結部材９０の中央に通され、第１ハウジング１０Ａ、第１フレーム２０Ａ、第２ハウジング１０Ｂ、第２フレーム２０Ｂ、第３ハウジング１０Ｃ、第３フレーム２０Ｃ、第４ハウジング１０Ｄ、連結部材９０は、回転軸ＡＸに沿ってこの順に並んでいる。

第１乃至第３フレームのそれぞれの４つの角部には、貫通孔Ｈが設けられている。モータＭは、例えば、これらの貫通孔Ｈを利用して設置場所に固定される。図１においては、第１フレーム２０Ａ及び第３フレーム２０Ｃの下方の貫通孔Ｈを設置場所の取付具Ｆに連結した状態を示しているが、モータＭの設置方法はこれに限定されない。

図２は、図１に示したモータＭの縦断面図である。図２は、図１に示したモータＭのシャフトＳより上側の構成を示している。

モータＭは、図１に示した構成に加えてさらに、第１回転子１Ａ、第２回転子１Ｂ、第３回転子１Ｃ、第４回転子１Ｄと、第１固定子２Ａ、第２固定子２Ｂ、第３固定子２Ｃと、ベアリング２００と、を備えている。第１回転子１Ａ、第１固定子２Ａ、第２回転子１Ｂ、第２固定子２Ｂ、第３回転子１Ｃ、第３固定子２Ｃ、第４回転子１Ｄは、シャフトＳの回転軸ＡＸに沿って隙間を介して順に並んでいる。シャフトＳは、ベアリング２００を介して第１ハウジング１０Ａ及び第４ハウジング１０Ｄに回転自在に支持されている。

第１回転子１Ａは、第１ハウジング１０Ａに囲まれている。第１回転子１Ａは、第１底面ＢＳ１と対向する第１面ＳＦ１１と、第１面ＳＦ１１の反対側に位置する第２面ＳＦ１２と、を有している。第２面ＳＦ１２は、第１間隙ＧＰ１を介して第１固定子２Ａと対向している。第２回転子１Ｂは、第２ハウジング１０Ｂに囲まれている。第２回転子１Ｂは、第３面ＳＦ１３と、第３面ＳＦ１３の反対側に位置する第４面ＳＦ１４と、を有している。第３面ＳＦ１３は、第２間隙ＧＰ２を介して第１固定子２Ａと対向し、第４面ＳＦ１４は、第３間隙ＧＰ３を介して第２固定子２Ｂと対向している。第３回転子１Ｃは、第３ハウジング１０Ｃに囲まれている。第３回転子１Ｃは、第５面ＳＦ１５と、第５面ＳＦ１５の反対側に位置する第６面ＳＦ１６と、を有している。第５面ＳＦ１３は、第４間隙ＧＰ４を介して第２固定子２Ｂと対向し、第６面ＳＦ１６は、第５間隙ＧＰ５を介して第３固定子２Ｃと対向している。第４回転子１Ｄは、第４ハウジング１０Ｄに囲まれている。第４回転子１Ｄは、第７面ＳＦ１７と、第２底面ＢＳ２に対向し第７面ＳＦ１７の反対側に位置する第８面ＳＦ１８と、を有している。第７面ＳＦ１７は、第６間隙ＧＰ１を介して第３固定子２Ｃと対向している。

第１回転子１Ａは、シャフトＳに固定された回転子ベース１１Ａと、回転子ベース１１Ａの第１固定子２Ａと対向する面に固定された永久磁石１２を備えている。第２回転子１Ｂは、シャフトＳに固定された回転子ベース１１Ｂと、回転子ベース１１Ｂの第１固定子２Ａと対向する面及び第２固定子２Ｂと対向する面に固定された永久磁石１２を備えている。第３回転子１Ｃは、シャフトＳに固定された回転子ベース１１Ｃと、回転子ベース１１Ｃの第２固定子２Ｂと対向する面及び第３固定子２Ｃと対向する面に固定された永久磁石１２を備えている。

回転子ベース１１Ａは、永久磁石１２とシャフトＳとの間に軸方向に貫通した第１通風路７７Ａを有している。第１通風路７７Ａは、第１底面ＢＳ１と第１回転子１Ａとの間の空間と、第１間隙ＧＰ１に連通している。回転子ベース１１Ｂは、永久磁石１２とシャフトＳとの間に軸方向に貫通した第２通風路７７Ｂを有している。第２通風路７７Ｂは、第２間隙ＧＰ２と第３間隙ＧＰ３に連通している。回転子ベース１１Ｃは、永久磁石１２とシャフトＳとの間に軸方向に貫通した第３通風路７７Ｃを有している。第３通風路７７Ｃは、第４間隙ＧＰ４と第５間隙ＧＰ５に連通している。回転子ベース１１Ｄは、永久磁石１２とシャフトＳとの間に軸方向に貫通した第４通風路７７Ｄを有している。第４通風路７７Ｄは、第６間隙ＧＰ６と、第２底面ＢＳ２と第４回転子１Ｄとの間の空間に連通している。

ハウジング１０は、第１回転子１Ａ、第１固定子２Ａ、第２回転子１Ｂ、第２固定子２Ｂ、第３回転子１Ｃ、第３固定子２Ｃ、第４回転子１Ｄを気密に囲んでいる。第１底面ＢＳは、第１回転子１Ａに対して、第１固定子２Ａ側とは反対側に位置している。第２底面ＢＳ２は、第２回転子１Ｂに対して、第２固定子２Ａ側とは反対側に位置している。第１ハウジング１０Ａの吸気口１４は、第１底面ＢＳ１に位置し、第１回転子１Ａと軸方向に対向する。第４ハウジング１０Ｄの排気口８は、第２底面ＢＳ２に位置し、第４回転子１Ｄと軸方向に対向する。

第１固定子２Ａは、第１回転子１Ａ及び第２回転子１Ｂの間に配置されている。第２固定子２Ｂは、第２回転子１Ｂ及び第３回転子１Ｃの間に配置されている。第３固定子２Ｃは、第３回転子１Ｃ及び第４回転子１Ｄの間に配置されている。第１固定子２Ａ、第２固定子２Ｂ、第３固定子２Ｃは、それぞれ、第１コイル９１と、第２コイル９２と、第１コア８１と、第２コア８２と、第３コア８３と、を備えている。

第１固定子２Ａは、図１に示した第１フレーム２０Ａの第１面ＳＦ１側に固定された第１支持板３Ａと、フレーム２０Ａの第２面ＳＦ２側に固定された第２支持板３Ｂと、を備えている。第２固定子２Ｂは、第２フレーム２０Ｂの第３面ＳＦ３側に固定された第３支持板３Ｃと、第２フレーム２０Ｂの第４面ＳＦ４側に固定された第４支持板３Ｄと、を備えている。第３固定子２Ｃは、第３フレーム２０Ｃの第５面ＳＦ５側に固定された第５支持板３Ｅと、第３フレーム２０Ｃの第６面ＳＦ６側に固定された第６支持板３Ｆと、を備えている。第１乃至第６支持板は、シャフトＳの周方向にシャフトＳを囲んでいる。

第１支持板３Ａは、第１通風路７７Ａと軸方向に対向している。第２支持板３Ｂは、第２通風路７７Ｂと軸方向に対向している。第３支持板３Ｃは、第２通風路７７Ｂと軸方向に対向している。第４支持板３Ｄは、第３通風路７７Ｃと軸方向に対向している。第５支持板３Ｅは、第３通風路７７Ｃと軸方向に対向している。第６支持板３Ｆは、第３通風路７７Ｄと軸方向に対向している。第１支持板３Ａは、第１間隙ＧＰ１を介して第１回転子１Ａと対向している。第２支持板３Ｂは、第２間隙ＧＰ２を介して第２回転子１Ｂと対向している。第３支持板３Ｃは、第３間隙ＧＰ３を介して第２回転子１Ｂと対向している。第４支持板３Ｄは、第４間隙ＧＰ４を介して第３回転子１Ｃと対向している。第５支持板３Ｅは、第５間隙ＧＰ５を介して第３回転子１Ｃと対向している。第６支持板３Ｆは、第６間隙ＧＰ６を介して第４回転子１Ｄと対向している。

ここでは、第１固定子２Ａに着目してその構成について説明する。なお、第２固定子２Ｂ及び第３固定子２Ｃは、第１固定子２Ａと同様の構成を有している。

第１支持板３Ａ及び第２支持板３Ｂは、軸方向に対向している。第１支持板３ＡとシャフトＳとの間、及び、第２支持板３ＢとシャフトＳとの間は離間している。第１支持板３Ａ及び第２支持板３Ｂは、第１コイル９１及び第２コイル９２に接して導通するのを防ぐため、非磁性かつ非導電性の材料で形成することが好ましい。また、第１支持板３Ａ及び第２支持板３Ｂは、変形を防ぐためや、間に配置された部材を強固に支持するために、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で形成することができる。また、第１支持板３Ａ及び第２支持板３Ｂは、セラミック材料で形成することもできる。

第１コイル９１、第２コイル９２、第１コア８１、第２コア８２、第３コア８３は、第１支持板３Ａ及び第２支持板３Ｂの間で支持されている。第１コイル９１は、シャフトＳの周りに巻き回されている。第２コイル９２は、第１コイル９１の内周側に位置し、シャフトＳの周りに巻き回されている。後述するが、複数の第１コア８１は、第１コイル９１の外周側で周方向に並んでいる。第１コア８１は、径方向に第１コイル９１と隙間を対向している。複数の第２コア８２は、第１コイル９１と第２コイル９２との間で周方向に並んでいる。第２コア８２は、径方向に第１コイル９１及び第２コイル９２と隙間を介して対向している。複数の第３コア８３は、第２コイル９２の内周側で周方向に並んでいる。第３コア８３は、径方向に第２コイル９２と隙間を介して対向している。すなわち、第３コア８３、第２コイル９２、第２コア８２、第１コイル９１、第１コア８１は、第１支持板３Ａ及び第２支持板３Ｂによって相対位置が固定され、径方向にこの順に並んでいる。第１コア８１、第２コア８２、第３コア８３は、第１支持板３Ａ及び第２支持板３Ｂの孔から露出し、第１回転子１Ａ及び第２回転子１Ｂと対向している。

次に、磁束の作用について第２固定子２Ｂに着目して説明する。

第１コイル９１及び第２コイル９２に電流を流すと、第１コイル９１及び第２コイル９２の周囲に磁束が発生する。第１コア８１、第２コア８２、第３コア８３を通る磁束は、回転軸ＡＸと概ね平行である。これらの磁束が第２回転子１Ｂ及び１Ｃの永久磁石１２に作用し、第２回転子１Ｂ及び第３回転子１Ｃ、シャフトＳが回転する。第１固定子２Ａ及び第３固定子２Ｃにおいても同様の磁束が発生する。第１固定子２Ａ、第２固定子２Ｂ、第３固定子２Ｃの第１コイル９１及び第２コイル９２には、それぞれ３相交流が供給される。

図３は、モータＭの概略的な断面図である。ここでは、第１回転子１Ａ及び第２回転子１Ｂ、第１固定子２Ａの一部、シャフトＳのみを示し、他の要素の図示を省略している。図３で示される第１固定子２Ａの構成は、第２固定子２Ｂ及び第３固定子２Ｃの構成と同様である。

第１支持板３Ａは、第１コイル９１及び第２コア８２の間の隙間と連通する通風口３７と、第２コイル９２及び第２コア８２の間の隙間と連通する通風口３８と、を有している。第２支持板３Ｂは、第１コイル９１及び第２コア８２の間の隙間と連通する通風口４７と、第２コイル９２及び第２コア８２の間の隙間と連通する通風口４８と、を有している。第１固定子２Ａは、通風口３７、第１コイル９１及び第２コア８２の間の隙間、通風口４７によって構成された通風路９Ａを有している。また、第１固定子２Ａは、通風口３８、第２コイル９２及び第２コア８２の間の隙間、通風口４８によって構成された通風路９Ｂを有している。

フレキシブルダクト６に接続されたブロワが稼働した際のモータＭ内の空気ＡＲの流れを図２及び図３を参照して説明する。

ブロワが稼働することで、モータＭ内が陰圧となり、吸気口１４から空気ＡＲが吸引される。吸引された空気ＡＲは、第１回転子１Ａの外周側、もしくは、第１通風路７７Ａを通り、第１間隙ＧＰ１に流入する。そして、空気ＡＲは、第１間隙ＧＰ１から第１固定子２Ａ内の通風路９Ａ及び９Ｂを通り、第２間隙ＧＰ２へ流出する。空気ＡＲは、第２間隙ＧＰ２において、外周側及び内周側の両方に進行し、第２間隙ＧＰ２の外周側へ進行した空気ＡＲは、第２回転子１Ｂの外周側を通過し、第２間隙ＧＰ２の内周側へ進行した空気ＡＲは、第２通風路７７Ｂを通過し、第３間隙ＧＰ３に流入する。そして、空気ＡＲは、第２固定子２Ｂ内の通風路９Ａ及び９Ｂを通り、第４間隙ＧＰ４に流入する。空気ＡＲは、第４間隙ＧＰ４において、外周側及び内周側の両方に進行し、第４間隙ＧＰ４の外周側へ進行した空気ＡＲは、第３回転子１Ｃの外周側を通過し、第４間隙ＧＰ４の内周側へ進行した空気ＡＲは、第３通風路７７Ｃを通過し、第５間隙ＧＰ５に流入する。そして、空気ＡＲは、第３固定子２Ｃ内の通風路９Ａ及び９Ｂを通り、第６間隙ＧＰ６に流入する。空気ＡＲは、第６間隙ＧＰ６において、外周側及び内周側の両方に進行し、第６間隙ＧＰ６の外周側へ進行した空気ＡＲは、第４回転子１Ｄの外周側を通過し、第６間隙ＧＰ６の内周側へ進行した空気ＡＲは、第４通風路７７Ｄを通過し、排気口８から排出される。このように、空気ＡＲがモータＭの内部を流れることによって、第１コイル９１及び第２コイル９２を冷却することができる。

上記のように第１乃至第４回転子ベースがそれぞれ第１乃至第４通風路を有することにより、第１乃至第６間隙の内周側にも空気ＡＲを送ることができる。モータＭの稼働時には、第１乃至第４回転子が回転することにより遠心力が生じるため、第１乃至第６隙間の内周側の空気ＡＲは外周側へ流れやすい。そのため、第１乃至第４通風路によって、第１乃至第６隙間の空気ＡＲの流量を増加させることができる。

また、第１乃至第６支持板は、第１乃至第４通風路と対向しているため、第１通風路を通った空気ＡＲの進行方向を第１乃至第６隙間の径方向に向けることができる。よって、第１乃至第６隙間において通風量や風速が増し、よりコイルの冷却効率を向上させることができる。なお、第１支持板３Ａ及び第２支持板３Ｂのうち、どちらか一方のみが通風路７７Ａと対向する構成であっても良い。第２固定子２Ｂ及び第３固定子２Ｃについても同様である。

なお、第１固定子２Ａは、第１コイル９１及び第２コア８２の間を通る通風路９Ａと、第２コイル９２及び第２コア８２の間を通る通風路９Ｂと、を有していたが、第１コイル９１及び第１コア８１の間を通る通風路と、第２コイル９２及び第３コア８３の間を通る通風路と、を有していても良いし、これら４つの通風路のうち何れか１つを有していても良いし、何れか２つ以上を有していても良い。

本実施形態によれば、第１支持板３Ａは、通風口３７及び３８を有し、第２支持板３Ｂは、通風口４７及び４８を有している。そのため、第１固定子２Ａに通風路９Ａ及び９Ｂが形成され、第１コイル９１及び第２コイル９２に空気ＡＲを直接当てることができる。第１支持板３Ａ及び第２支持板３Ｂは、熱伝導率の低い非磁性体を用いて形成されている。すなわち、第１コイル９１及び第２コイル９２が熱伝導率の低い第１支持板３Ａ及び第２支持板３Ｂによって挟まれている場合にも、第１コイル９１及び第２コイル９２の冷却効率を向上することが可能である。第２固定子２Ｂ及び第３固定子２Ｃにおいても同様の効果を得ることができる。

図４は、図２に示した第１回転子１Ａの概略的な斜視図である。

回転子ベース１１Ａは、円盤状である。第１回転子１Ａは、上記の構成に加えて複数のコア１３を備えている。コア１３は、例えば鉄などの強磁性体の粉末を圧縮して固めた圧粉磁心である。永久磁石１２及びコア１３は、回転軸ＡＸを中心として放射状に延びる長尺な形状を有しており、回転軸ＡＸを中心とした周方向に交互に配列されている。図２に示したように、第１回転子１Ａにおいては、第１固定子２Ａと対向する回転子ベース１１Ａの一面にのみ、永久磁石１２及びコア１３が配置されている。第２回転子１Ｂ及び第３回転子１Ｃにおいては、回転子ベース１１Ｂ及び１１Ｃの両面に永久磁石１２及びコア１３が配置されている。第４回転子１Ｄにおいては、第３固定子２Ｃと対向する回転子ベース１１Ｄの一面にのみ、永久磁石１２及びコア１３が配置されている。また、回転子ベース１１Ａは、永久磁石１２及びコア１３より内周側において適当な間隔を空けて位置する複数の第１通風路７７Ａを有している。第２通風路７７Ｂ、第３通風路７７Ｃ、第７通風路７７Ｄも同様に、それぞれ回転子ベース１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄにおいて、永久磁石１２及びコア１３より内周側で適当な間隔を空けて位置している。

続いて、第１固定子２Ａの詳細につき、図５乃至図９を用いて説明する。第２固定子２Ｂ及び第３固定子２Ｃについては、第１固定子２Ａと同様の構造を有するため、説明を省略する。

図５は、図２に示した第１固定子２Ａの概略的な斜視図である。

第１コア８１は、第２支持板３Ｂの第１開口４１から露出している。第２コア８２は、第２支持板３Ｂの第２開口４２から露出している。第３コア８３は、第２支持板３Ｂの第３開口４３から露出している。第２支持板３Ｂの通風口４７は、第１開口４１及び第２開口４２の間で周方向に断続的に位置している。第２支持板３Ｂの通風口４８は、第２開口４２及び第３開口４３の間で周方向に断続的に位置している。第１開口４１、第２開口４２、第３開口４３にそれぞれ第１コア８１、第２コア８２、第３コア８３が配置されているのに対し、通風口４７及び４８は空洞である。図示しないが、第１支持板３Ａについても同様である。第１コイル９１の素線の２つのリード部９１ａ及び第２コイル９２の素線の２つのリード部９２ａは、例えば第１フレーム２０Ａに設けられた孔を通じて第１フレーム２０Ａの外部に引き出される。第２支持板３Ｂは、第２コイル９２の素線を引き出すためのスリット４６を有している。第２コイル９２のリード部９２ａは、スリット４６に収められる。また、第１固定子２Ａを構成する各部材を組み立てる際に部材の位置を決定するための位置決めピンＰが第２支持板３Ｂから露出している。

図６は、第１固定子２Ａの概略的な分解斜視図である。図６は、第１固定子２Ａを構成する部材と、第１フレーム２０Ａと、を示している。

第１固定子２Ａは、上述した第１支持板３Ａ、第２支持板３Ｂ、複数の第１コア８１、複数の第２コア８２、複数の第３コア８３、第１コイル９１、第２コイル９２を備えている。さらに、第１固定子２Ａは、第１押え部材５Ａ及び５Ｂと、第２押え部材６Ａ及び６Ｂと、第３押え部材７Ａ及び７Ｂと、を備えている。これら押え部材は、第１コイル９１及び第２コイル９２との導通を防ぐために非磁性かつ非導電性の材料で形成することが好ましく、例えば各種のプラスチックで形成することができる。

複数の第１コア８１は、回転軸ＡＸを中心とした第１円周Ｃ１に沿って配列されている。複数の第２コア８２は、回転軸ＡＸを中心とし、かつ第１円周Ｃ１よりも小さい半径の第２円周Ｃ２に沿って配列されている。複数の第３コア８３は、回転軸ＡＸを中心とし、かつ第２円周Ｃ２よりも小さい半径の第３円周Ｃ３に沿って配列されている。第１コア８１の周方向における配置間隔は一定であってもよいし、少なくとも一部において異なってもよい。第２コア８２及び第３コア８３についても同様である。第１コア８１、第２コア８２、第３コア８３は、例えば、鉄などの強磁性体の粉末を圧縮して固めた圧粉磁心である。第１コア８１、第２コア８２、第３コア８３として圧粉磁心を用いると、例えば高周波域の交流でモータＭを駆動する場合の鉄損を低下させることができる。

第１コイル９１及び第２コイル９２は円環状であり、回転軸ＡＸを中心として同心円状に配置されている。第２コイル９２の半径は、第１コイル９１の半径よりも小さく、第１コイルの内周側に配置されている。第１コイル９１及び第２コイル９２は、回転軸ＡＸを中心とした周方向に素線を巻回して構成されている。第１コイル９１及び第２コイル９２の各々において、例えば素線は軸方向に扁平であり、軸方向及び径方向に複数段重ねられている。

第１支持板３Ａは、回転軸ＡＸを中心とした円形であり、シャフトＳを通すための円形の中央開口３０と、第１コア８１に対応する複数の第１開口３１と、第２コア８２に対応する複数の第２開口３２と、第３コア８３に対応する複数の第３開口３３と、を有している。さらに、第１支持板３Ａは、外周縁に沿って設けられた複数の孔３４と、中央開口３０に沿って設けられた複数の孔３５と、を有している。第１支持板３Ａの通風口３７は、第１開口３１よりも第２開口３２側に位置している。第１支持板３Ａの通風口３８は、第３開口３３よりも第２開口３２側に位置している。

第２支持板３Ｂは、第１支持板３Ａと概ね同様の形状であり、中央開口４０と、複数の第１開口４１と、複数の第２開口４２と、複数の第３開口４３と、を有している。さらに、第２支持板３Ｂは、外周縁に沿って設けられた複数の孔４４と、中央開口４０に沿って設けられた複数の孔４５と、第２コイル９２の素線を引き出すためのスリット４６と、を有している。第２支持板３Ｂの通風口４７は、第１開口４１よりも第２開口４２側に位置している。第２支持板３Ｂの通風口３８は、第３開口４３よりも第２開口４２側に位置している。

第１押え部材５Ａは、例えば外径が第１支持板３Ａの外径と等しい環状である。第１押え部材５Ａは、複数の第１コア８１と同じピッチで並ぶ複数のノッチ５０を内周側に有している。複数の第２押え部材６Ａは、複数の第２コア８２と同じピッチで環状に並んでいる。第３押え部材７Ａは、例えば内径が中央開口３０の径と等しい環状である。第３押え部材７Ａは、複数の第３コア８３と同じピッチで並ぶ複数のノッチ７０を外周側に有している。第１押え部材５Ｂ、各第２押え部材６Ｂ、及び、第３押え部材７Ｂの形状及び配置態様は、第１押え部材５Ａ、各第２押え部材６Ａ、及び、第３押え部材７Ａと同様である。

第１フレーム２０Ａは、第１支持板３Ａ及び第２支持板３Ｂの外径よりも小さくかつ第１押え部材５Ａ及び５Ｂの外径よりも大きい径の円形の開口２１を有している。さらに、第１フレーム２０Ａは、開口２１の周縁に環状の段差部２２を有している。段差部２２は、第１支持板３Ａ側及び第２支持板３Ｂ側の双方に設けられている。さらに、フレーム２０Ａは、段差部２２に設けられた複数の孔２３と、少なくとも２つの位置決め孔２４とを有している。位置決め孔２４には、図５に示した位置決めピンＰが通される。

図７は、第２支持板３Ｂの通風口４７及び４８と、第１固定子２Ａの各部材の位置関係を説明するための概略的な平面図である。図７は、図５に示した第１固定子２Ａの一部分を拡大した平面図に相当する。ここでは、第１コイル９１及び第２コイル９２の平面における位置が破線で示されている。

第１コア８１、第２コア８２、及び、第３コア８３は、回転軸ＡＸを中心とした周方向において、例えば電気角で１２０°に相当する角度ずつ互いにずれている。平面において、通風口４７は、第１コイル９１と第２コア８２との間に位置している。また、平面において、通風口４８は、第２コイル９２と第２コア８２との間に位置している。すなわち、通風口４７は、第１コイル９１及び第２コア８２の間の隙間と繋がる位置に形成されている。また、通風口４８は、第２コイル９２及び第２コア８２の間の隙間と繋がる位置に形成されている。

図８は、図７における線Ｆ１３に沿う第１固定子２Ａの概略的な断面図である。図８は、図２に示した第１固定子２Ａをより詳細に示した断面図に相当する。

第１押え部材５Ａ及び５Ｂは、第１支持板３Ａと第２支持板３Ｂとの間に位置し、互いに軸方向に対向している。第１押え部材５Ａ及び５Ｂは、第１フレーム２０Ａの段差部２２を軸方向に挟んでいる。第１押さえ部材５Ａは、第１支持板３Ａと第１フレーム２０Ａに接している。第１押え部材５Ｂは、第２支持板３Ｂと第１フレーム２０Ａに接している。第３押え部材７Ａ及び７Ｂは、第１支持板３Ａと第２支持板３Ｂとの間に位置し、互いに軸方向に対向している。第３押え部材７Ａは、第１支持板３Ａに接している。第３押え部材７Ｂは、第２支持板３Ｂに接している。

第１支持板３Ａは、第１開口３１において第１コア８１と接し、第２開口３２において第２コア８２と接し、第３開口３３において第３コア８３と接している。また、第１支持板３Ａは、第１開口３１と第２開口３２との間において第１コイル９１に接し、第２開口３２と第３開口３３との間において第２コイル９２に接している。第２支持板３Ｂは、第１開口４１において第１コア８１と接し、第２開口４２において第２コア８２と接し、第３開口４３において第３コア８３と接している。また、第２支持板３Ｂは、第１開口４１と第２開口４２との間において第１コイル９１に接し、第２開口４２と第３開口４３との間において第２コイル９２に接している。第１支持板３Ａの通風口３７、第１コイル９１と第２コア８２との間の隙間、第２支持板３Ｂの通風口４７は、軸方向の直線上に位置している。第２支持板３Ｂの通風口４７、第２コイル９２と第２コア８２との間の隙間、第２支持板３Ｂの通風口４８は、軸方向の直線上に位置している。

ボルトＢ１及びナットＮ１により、第１支持板３Ａ、第２支持板３Ｂ、第１押え部材５Ａ及び５Ｂが第１フレーム２０Ａに固定される。また、ボルトＢ２及びナットＮ２により、第１支持板３Ａ、第２支持板３Ｂ、第３押え部材７Ａ及び７Ｂが互いに固定される。ボルトＢ１は、第１支持板３の孔３４、第１押え部材５Ａの孔５２、第１フレーム２０Ａの孔２３、第１押え部材５Ｂの孔５２、第２支持板３Ｂの孔４４に順に通され、第２支持板３Ｂの側でナットＮ１にねじ込まれる。ボルトＢ２は、第１支持板３の孔３５、第３押え部材７Ａの孔７２、第３押え部材７Ｂの孔７２、第２支持板３Ｂの孔４５に順に通され、第２支持板３Ｂの側でナットＮ２にねじ込まれる。

図９は、図７における線Ｆ１４に沿う第１固定子２Ａの概略的な断面図である。

第２押え部材６Ａ及び６Ｂは、第１支持板３Ａと第２支持板３Ｂとの間に位置し、互いに軸方向に対向している。第２押え部材６Ａは、第１支持板３Ａに接している。第２押え部材６Ｂは、第２支持板３Ｂに接している。第１押え部材５Ｂの各孔５１にねじＳ１を挿入し、その先端を第１押え部材５Ａの各孔５１の雌ねじにねじ込むことで、第１押え部材５Ａ及び５Ｂが連結される。また、第２押え部材６Ｂの孔６１にねじＳ２を挿入し、その先端を第２押え部材６Ａの孔６１の雌ねじにねじ込むことで、第２押え部材６Ａ及び６Ｂが連結される。また、第３押え部材７Ｂの各孔７１にねじＳ３を挿入し、その先端を第３押え部材７Ａの各孔７１の雌ねじにねじ込むことで、第３押え部材７Ａ及び７Ｂが連結される。図示した例においては、第１押え部材５Ｂの孔５１、第２押え部材６Ｂの孔６１、第３押え部材７Ｂの孔７１にそれぞれザグリが設けられ、このザグリ内にねじＳ１乃至Ｓ３の頭部が収容されている。第１押え部材５Ａと５Ｂとの間、第２押え部材６Ａと６Ｂとの間、第３押え部材７Ａと７Ｂとの間にはそれぞれ隙間が形成されている。第１コイル９１は、径方向において、第１押え部材５Ａと第２押え部材６Ａとの間、第１押え部材５Ｂと第２押え部材６Ｂとの間に位置している。第２コイル９２は、径方向において、第２押え部材６Ａと第３押え部材７Ａとの間、第２押え部材６Ｂと第３押え部材７Ｂとの間に位置している。

図１０は、本実施形態に係るモータＭの第１変形例を概略的に示す斜視図である。図１０に示した構成は、図１に示した構成と比較して、主に連結部材９０Ａの形状及び位置が相違している。

ハウジング１０は、側部ＳＤに位置する排気口（第３孔）８Ａ及び排気口（第４孔）８Ｂを有している。複数の排気口８Ａは、第２ハウジング１０Ｂの周方向に互いに間隔をおいて位置している。複数の排気口８Ｂは、第３ハウジング１０Ｃの周方向に互いに間隔をおいて位置している。複数の連結部材９０Ａは、第２ハウジング１０Ｂ及び第３ハウジング１０Ｃの外側に気密に固定され、第２ハウジング１０Ｂ及び第３ハウジング１０Ｃの周方向に沿って互いに間隔をおいて配置されている。モータＭは、例えば、周方向に約９０°の等間隔に配置された４つの連結部材９０Ａを備えている。それぞれの連結部材９０Ａは、連結部材排気口（第５孔）８０Ａを有している。１つの連結部材９０Ａは、１対の排気口８Ａ及び８Ｂを連通している。第４ハウジング１０Ｄは、第２底面ＢＳ２において吸気口（第２孔）１４Ｂを有している。図示した例では、４つの吸気口１４Ｂが周方向に等間隔に位置している。

図示しないが、図１に示したのと同様に、フレキシブルダクトが各連結部材９０Ａの連結部材排気口８０Ａに接続されている。それぞれの連結部材９０Ａに接続されたフレキシブルダクトは１本のフレキシブルダクトに集められ、ブロワに接続される。なお、モータＭの周方向に配置される１組の排気口８Ａ及び８Ｂ、連結部材９０Ａの数は限定されない。

図１１は、図１０に示したモータＭの縦断面図である。

図１１に示した構成は、図２に示した構成と比較して、主に排気口８Ａ及び８Ｂ、吸気口１４Ｂ、連結部材９０Ａなどの構成が異なっている。吸気口１４Ａは、第１底面ＢＳ１に位置し、第１回転子１Ａと軸方向に対向している。排気口８Ａは、第２回転子１Ｂと径方向に対向している。排気口８Ｂは、第３回転子１Ｃと径方向に対向している。吸気口１４Ｂは、第４回転子１Ｄと軸方向に対向している。排気口８Ａ及び８Ｂは、連結部材９０Ａによって連通されている。フレキシブルダクト６は、連結部材排気口８０Ａに接続されている。

排気口８Ａ及び８Ｂは、互いに開口面積が異なっている。すなわち、排気口８Ａ及び８Ｂはそれぞれ圧損が異なり、排気口８Ａ及び８Ｂのそれぞれから連結部材９０Ａへ排気される空気の量が異なっている。そのため、空気ＡＲは、第２固定子２Ｂの内部を第３間隙ＧＰ３から第４間隙ＧＰ４の向き、もしくは、第４間隙ＧＰ４から第３間隙ＧＰ３の向きのどちらか一方に流れる。よって、第２固定子２Ｂにも通風させることができる。なお、排気口８Ａ及び８Ｂの圧損を異ならせるために、排気口８Ａ及び８Ｂに圧損の異なるフィルタやパンチングメタルなどを設置しても良い。

図１１に示したモータＭにおける空気ＡＲの流れを説明する。

まず、空気ＡＲは、吸気口１４Ａ及び１４ＢからモータＭ内に流入する。吸気口１４Ａから流入した空気ＡＲは、第１回転子１Ａの外周側、もしくは、第１通風路７７Ａを通った後、第１間隙ＧＰ１から第１固定子２Ａの通風路９Ａ及び９Ｂを通り、第２間隙ＧＰ２に流入する。そして、第２間隙ＧＰ２の空気ＡＲは、第２回転子１Ｂの外周側、もしくは、第２通風路７７Ｂを通る。第２回転子１Ｂの外周側に流れた空気ＡＲは、排気口８Ａから連結部材９０Ａへ排出される、もしくは、第３間隙ＧＰ３へ流れる。また、第２通風路７７Ｂを通った空気ＡＲも第３間隙ＧＰ３へ流れる。第３間隙ＧＰ３の空気ＡＲは、第２固定子２Ｂの通風路９Ａ及び９Ｂを通って、第４間隙ＧＰ４へ流れ、排気口８Ｂから連結部材９０Ａへ排出される。

吸気口１４Ｂから流入した空気ＡＲは、第４回転子１Ｄの外周側、もしくは、第４通風路７７Ｄを通った後、第６間隙ＧＰ６から第３固定子２Ｃの通風路９Ａ及び９Ｂを通り、第５間隙ＧＰ５に流入する。そして、第５間隙ＧＰ５の空気ＡＲは、第３回転子１Ｃの外周側、もしくは、第３通風路７７Ｃ及び第４間隙ＧＰ４を通り、排気口８Ｂから連結部材９０Ａへ排出される。

このような構成とすることで、吸気口１４Ａ及び１４Ｂから排気口８Ａ及び８Ｂまでの間の通風経路が、図２に示した吸気口１４から排気口８までの間の通風経路よりも短くなり、より低出力のブロワを用いることが可能となる。よって、ブロワの小型化及び低コスト化が可能となる。

図１２は、図１１に示したモータＭに適用される連結部材９０Ｂの構成例を示す斜視図である。

連結部材９０Ｂは、ハウジング１０の周りを周方向に囲み、ハウジング１０の側部ＳＤに固定されている。ハウジング１０の周方向に間隔を置いて位置する複数の排気口８Ａ及び８Ｂは、１つの連結部材９０Ｂによって連通されている。連結部材９０Ｂは、連結部材排気口（第６孔）８０Ｂを有している。１つの連結部材９０Ｂが１つの連結部材排気口８０Ｂを有することで、フレキシブルダクトの設置個所を低減でき、コストを削減することが可能である。

図１３は、本実施形態に係るモータＭの第２変形例を概略的に示す斜視図である。図１３に示した構成は、図１０に示した構成と比較して主に、連結部材９０Ｃの構成が異なっている。

ハウジング１０は、排気口８Ａ及び８Ｂに加えて、側部ＳＤに位置する排気口（第７孔）８Ｃ及び排気口（第８孔）８Ｄを有している。複数の排気口８Ｃは、第１ハウジング１０Ａの周方向に互いに間隔をおいて位置している。複数の排気口８Ｄは、第４ハウジング１０Ｄの周方向に互いに間隔をおいて位置している。複数の連結部材９０Ｃは、第１乃至第４ハウジングの外側に気密に固定され、第１乃至第４ハウジングの周方向に互いに間隔をおいて配置されている。それぞれの連結部材９０Ｃは、連結部材排気口（第６孔）８０Ａを有している。１つの連結部材９０Ｃは、１組の排気口８Ａ乃至８Ｄを連通している。図１３に示される連結部材９０Ｃは、図１０に示した連結部材９０Ａより軸方向に長く形成されている。なお、モータＭの周方向に配置される１組の排気口８Ａ乃至８Ｄ、連結部材９０Ｃの数は限定されない。

図１４は、図１３に示したモータＭの縦断面図である。

図１４に示した構成は、図１１に示した構成と比較して、主に排気口８Ｃ及び８Ｄなどの構成が異なっている。排気口８Ｃは、第１回転子１Ａと径方向に対向している。排気口８Ｄは、第４回転子１Ｄと径方向に対向している。排気口８Ａ乃至８Ｄは、連結部材９０Ｃによって接続されている。

第１ハウジング１０Ａは、第１回転子１Ａと径方向に対向する位置で第１仕切り部２５Ａを有している。第１仕切り部２５Ａは、第１回転子１Ａまで延出している。第１仕切り部２５Ａは、排気口８Ｃよりも吸気口１４Ａ側に位置している。第１仕切り部２５Ａによって、吸気口１４Ａから流入した空気ＡＲが第１回転子１Ａの外周側を通って排気口８Ｃから流出するのを抑制することができる。また、第４ハウジング１０Ｄは、第４回転子１Ｄと径方向に対向する位置で第２仕切り部２５Ｂを有している。第２仕切り部２５Ｂは、第４回転子１Ｄまで延出している。第２仕切り部２５Ｂは、排気口８Ｄよりも吸気口１４Ｂ側に位置している。第２仕切り部２５Ｂによって、吸気口１４Ｂから流入した空気ＡＲが第４回転子１Ｄの外周側を通って排気口８Ｄから流出するのを抑制することができる。よって、第１仕切り部２５Ａ及び第２仕切り部２５Ｂによって、第１固定子２Ａ及び第２固定子２Ｃの内部を通過する空気の量を増加させることができ、コイルの冷却効率を向上させることができる。

排気口８Ａ乃至８Ｄは、それぞれ圧損が異なっている。例えば、排気口８Ｂの圧損より排気口８Ａの圧損が大きい。また、排気口８Ｃの圧損より排気口８Ｂの圧損が大きい。排気口８Ｃの圧損及び排気口８Ｄの圧損は略等しい。そのため、排気口８Ａ乃至８Ｄのそれぞれから連結部材９０Ｃへ排気される空気の量が異なっている。よって、第２固定子２Ｂにも通風させることができる。

図１４に示したモータＭにおける空気ＡＲの流れを説明する。

まず、空気ＡＲは、吸気口１４Ａ及び１４ＢからモータＭ内に流入する。吸気口１４Ａから流入した空気ＡＲは、第１通風路７７Ａを通った後、第１間隙ＧＰ１へ流れる。第１間隙ＧＰ１の空気ＡＲは、排気口８Ｃから連結部材９０Ｃへ排出される、もしくは、第１固定子２Ａの通風路９Ａ及び９Ｂを通り、第２間隙ＧＰ２に流入する。そして、第２間隙ＧＰ２の空気ＡＲは、第２回転子１Ｂの外周側、もしくは、第２通風路７７Ｂを通る。第２回転子１Ｂの外周側に流れた空気ＡＲは、排気口８Ａから連結部材９０Ｃへ排出される、もしくは、第３間隙ＧＰ３へ流れる。また、第２通風路７７Ｂを通った空気ＡＲも第３間隙ＧＰ３へ流れる。第３間隙ＧＰ３の空気ＡＲは、第２固定子２Ｂの通風路９Ａ及び９Ｂを通って、第３間隙ＧＰ４へ流れ、排気口８Ｂから連結部材９０Ｃへ排出される。

吸気口１４Ｂから流入した空気ＡＲは、第４通風路７７Ｄを通った第６間隙ＧＰ６へ流れる。第６間隙ＧＰ６の空気ＡＲは、排気口８Ｄから連結部材９０Ｃへ排出される、もしくは、第３固定子２Ｃの通風路９Ａ及び９Ｂを通り、第５間隙ＧＰ５に流入する。そして、第５間隙ＧＰ５の空気ＡＲは、第３回転子１Ｃの外周側、もしくは、第３通風路７７Ｃ及び第４間隙ＧＰ４を通り、排気口８Ｂから連結部材９０Ｃへ排出される。

このような構成とすることで、吸気口１４Ａ及び１４Ｂから排気口８Ａ乃至８Ｄまでの間の通風経路を縮小することができ、より低出力のブロワを用いることが可能となる。よって、ブロワの小型化及び低コスト化が可能となる。

図１５は、図１４に示したモータＭに適用される連結部材９０Ｄの構成例を示す斜視図である。図１５に示した構成は、図１２に示した構成と比較して、連結部材９０Ｄが軸方向に長く形成されている点で異なっている。

連結部材９０Ｄは、ハウジング１０の周りを囲み、ハウジング１０の側部ＳＤに固定されている。ハウジング１０の周方向に間隔を置いて位置する複数の排気口８Ａ乃至８Ｄは、１つの連結部材９０Ｄによって連通されている。

図１６は、本実施形態に係るモータＭの適用例を示す図である。

モータＭは、例えば図１６に示すように、鉄道車両１００の主電動機に適用することができる。この鉄道車両１００は、車体１１０と、車体１１０の下方に配置された台車１２０と、駆動装置１３０と、車体１１０の上方に配置されたパンタグラフ１４０と、を備えている。図示した例では、車体１１０に対して台車１２０が２つ設けられ、各台車１２０に駆動装置１３０が２つずつ設けられているが、この例に限られない。

台車１２０は、台車フレーム１２１と、台車フレーム１２１に取り付けられた複数の車輪１２２と、台車フレーム１２１と車体１１０の間に配置された空気ばね１２３と、を備えている。駆動装置１３０は、主電動機としてモータＭを備えている。さらに、駆動装置１３０は、モータＭを制御する制御装置や、モータＭの回転力を車輪１２２に伝達する伝達機構などを備えている。パンタグラフ１４０は、架線１５０と接触している。パンタグラフ１４０を介して架線１５０から取り込まれる電力は駆動装置１３０に供給され、この電力によりモータＭが回転する。

なお、本実施形態に係るモータＭは、鉄道車両だけでなく、回転動力を要する種々の装置に適用することができる。

図１７は、本実施形態に係るモータＭの第３変形例を概略的に示す平面図である。図１７に示す構成は、図７に示した構成と比較して、通風口４７及び４８の位置が異なっている。

平面において、第２押え部材６Ｂは、各第２コア８２の間に位置している。平面において、通風口４７は、第２押え部材６Ｂと第１コイル９１との間に位置している。また、通風口４７は、第２コア８２と第１コイル９１との間には位置していない。平面において、通風口４８は、第２押え部材６Ｂと第２コイル９２との間に位置している。また、通風口４８は、第２コア８２と第２コイル９２との間には位置していない。このように、通風口４７を第２コア８２と第１コイル９１との間に位置させないことで、第２コア８２と第１コイル９１との間の距離を小さくすることができる。同様に、通風口４８を第２コア８２と第２コイル９２との間に位置させないことで、第２コア８２と第２コイル９２との間の距離を小さくすることができる。よって、磁束の利用効率を向上させることができる。

図１８は、本実施形態に係るモータＭの第４変形例を概略的に示す平面図である。図１８に示す構成は、図１７に示した構成と比較して、通風口４７及び４８の位置が異なっている。

通風口４７及び４８は、平面において、第２コア８２と第２押え部材６Ｂとの間に位置している。つまり、平面において、周方向に、通風口４７、第２コア８２、通風口４８、第２押え部材６Ｂが順に並んでいる。通風口４７及び４８は、第２支持板２Ｂの第２開口４２と繋がっている。

図１９は、図１８における線Ｆ１５に沿う第１固定子２Ａの概略的な断面図である。

第１支持板３Ａは、第２コア８２との間に通風口３７及び３８を有している。通風口３７及び３８は、第１支持板３Ａの第２開口３２と繋がっている。通風口３７は、軸方向に通風口４７と対向している。通風口３８は、軸方向に通風口４８と対向している。第２コア８２は、第１つば部８２Ａ及び第２つば部８２Ｂを有している。第１つば部８２Ａは、通風路８２Ｃを有している。すなわち、第１固定子２Ａは、互いに連通された通風口３７、第１つば部８２Ａの通風路８２Ｃ、通風口４７によって構成された通風路９Ａを有している。第２つば部８２Ｂは、通風路８２Ｄを有している。すなわち、第１固定子２Ａは、互いに連通された通風口３８、第２つば部８２Ｂの通風路８２Ｄ、通風口４８によって構成された通風路９Ｂを有している。通風路９Ａ及び９Ｂによって、第２コア８２において鉄損によって生じる熱を放熱させることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、コイルの冷却効率を向上することが可能な回転電機を得ることができる。

なお、本実施形態においては、４つの第１乃至第４回転子と３つの第１乃至第３固定子を備えるモータＭを開示した。しかしながら、モータＭは、より多い数の固定子と回転子を備えてもよいし、より少ない数の固定子と回転子を備えてもよい。

また、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Ｍ…モータ、１４Ａ、１４Ｂ…吸気口、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ…排気口、
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ…ハウジング、Ｓ…シャフト、
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ…回転子、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ…固定子、
３７、３８、４７、４８…通風口、３…第１支持板、４…第２支持板、
９１…第１コイル、９２…第２コイル、
８１…第１コア、８２…第２コア、８３…第３コア、
１１…回転子ベース、１２…永久磁石、７７Ａ、７７Ｂ、７７Ｃ、７７Ｄ…通風路、
９０…連結部材、４Ａ、４Ｂ…連結部材排気口、
２５Ａ…第１仕切り部、２５Ｂ…第２仕切り部。

Claims (10)

1. シャフトと、
   前記シャフトの周りに巻き回された第１コイルと、前記シャフトの周りに巻き回され前記第１コイルの内周側に位置する第２コイルと、前記第１コイルと前記第２コイルとの間に隙間を介して配置されたコアと、前記第１コイル、前記第２コイル、及び、前記コアを支持し、前記コアが位置する開口と、前記開口とは異なる位置に空洞である通風口を有する支持板と、を備える第１固定子と、
   第１面と、前記第１面の反対側に位置し前記第１固定子と第１間隙を介して対向する第２面と、を有し、前記シャフトに固定された第１回転子と、
   前記第１固定子と第２間隙を介して対向する第３面と、前記第３面の反対側の第４面と、を有し、前記シャフトに固定された第２回転子と、
   前記第１回転子、前記第２回転子、及び、前記第１固定子を気密に囲み、前記第１回転子に対して前記第１固定子側とは反対側に位置する第１底面と、前記第２回転子に対して前記第１固定子側とは反対側に位置する第２底面と、前記第１底面と前記第２底面との間に位置する側部と、前記第１底面に位置する第１孔と、前記第２底面に位置する第２孔と、を有するハウジングと、を備える、回転電機。
2. 前記第１回転子は、軸方向に貫通し前記第１間隙に連通する通風路を有する、請求項１に記載の回転電機。
3. 前記支持板は、前記シャフトの周方向に前記シャフトを隙間を介して囲み、前記第１回転子の前記通風路と前記軸方向において対向する、請求項２に記載の回転電機。
4. 前記第２回転子の前記第４面と第３間隙を介して対向する第２固定子と、
   前記第２固定子と第４間隙を介して対向する第５面と、前記第５面の反対側の第６面と、を有し、前記シャフトに固定された第３回転子と、
   前記第３回転子の前記第６面と第５間隙を介して対向する第３固定子と、
   前記第３固定子と第６間隙を介して対向する第７面と、前記第７面の反対側の第８面と、を有し、前記シャフトに固定された第４回転子と、
   前記ハウジングの外側に気密に固定された連結部材と、を備え、
   前記ハウジングは、前記側部に位置し前記第２回転子と径方向に対向する第３孔と、前記側部に位置し前記第３回転子と径方向に対向する第４孔と、を有し、
   前記第３孔及び前記第４孔は前記連結部材によって互いに連通される、請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転電機。
5. 複数の前記第３孔は、前記ハウジングの周方向に互いに間隔を置いて位置し、
   複数の前記第４孔は、前記ハウジングの周方向に互いに間隔を置いて位置し、
   複数の前記連結部材は、前記ハウジングの周方向に互いに間隔をおいて固定され、それぞれの前記連結部材が第５孔を有し、１対の前記第３孔及び前記第４孔を連通する、請求項４に記載の回転電機。
6. 複数の前記第３孔は、前記ハウジングの周方向に互いに間隔を置いて位置し、
   複数の前記第４孔は、前記ハウジングの周方向に互いに間隔を置いて位置し、
   前記連結部材は、前記ハウジングの周りを周方向に囲み、１つの第６孔を有し、複数の前記第３孔及び複数の前記第４孔を連通する、請求項４に記載の回転電機。
7. 前記ハウジングは、前記側部に位置し前記第１回転子と径方向に対向する第７孔と、前記側部に位置し前記第４回転子と径方向に対向する第８孔と、前記第１回転子と径方向に対向する位置で前記第１回転子まで延出した第１仕切り部と、前記第４回転子と径方向に対向する位置で前記第４回転子まで延出した第２仕切り部と、を有し、
   前記第１仕切り部は、前記第７孔よりも前記第１孔側に位置し、
   前記第２仕切り部は、前記第８孔よりも前記第２孔側に位置する、請求項４に記載の回転電機。
8. 前記支持板の前記通風口は、径方向において、前記第１コイルと前記コアとの間、及び、前記第２コイルと前記コアとの間に位置し、前記第１コイルと前記コアとの間の隙間と、前記第２コイルと前記コアとの間の隙間に連通する、請求項１乃至７の何れか１項に記載の回転電機。
9. さらに、前記第１固定子は、前記コアの周方向に並んだ押え部材を備え、
   前記支持板の前記通風口は、径方向において、前記第１コイルと前記押え部材との間、及び、前記第２コイルと前記押え部材との間に位置する、請求項１乃至７の何れか１項に記載の回転電機。
10. さらに、前記第１固定子は、前記コアの周方向に並んだ押え部材を備え、
    前記支持板の前記通風口は、前記開口と繋がり、周方向において、前記コアと前記押え部材との間に位置し、
    前記コアは、前記通風口と連通した通風路を有し周方向に突出したつば部を有する、請求項１乃至７の何れか１項に記載の回転電機。

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