WO2022244398A1 - ハイブリッド励磁式回転電機 - Google Patents

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WO2022244398A1
WO2022244398A1 PCT/JP2022/009881 JP2022009881W WO2022244398A1 WO 2022244398 A1 WO2022244398 A1 WO 2022244398A1 JP 2022009881 W JP2022009881 W JP 2022009881W WO 2022244398 A1 WO2022244398 A1 WO 2022244398A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stator
coil unit
exciting coil
stator core
axial direction
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/009881
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
隆志 沖津
輝一 佐藤
Original Assignee
株式会社明電舎
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社明電舎 filed Critical 株式会社明電舎
Publication of WO2022244398A1 publication Critical patent/WO2022244398A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00—Synchronous motors or generators
    • H02K19/02—Synchronous motors
    • H02K19/10—Synchronous motors for multi-phase current
    • H02K19/12—Synchronous motors for multi-phase current characterised by the arrangement of exciting windings, e.g. for self-excitation, compounding or pole-changing

Definitions

  • the present invention relates to a hybrid excitation type rotating electric machine.
  • Patent Document 1 an exciting coil that excites a rotor core is held by a holding member, and claw portions provided on the holding member are inserted into holes of a mounting member that is fitted in a groove of a stator core to fix the exciting coil to the rotor core. It discloses a structure that is arranged to be axially opposed to.
  • Patent Document 1 does not disclose cooling of the excitation coil.
  • the exciting coil generates heat when energized, but if there is no cooling, the current flowing through the exciting coil will be severely restricted in order to prevent the temperature of the exciting coil from exceeding the allowable temperature.
  • the range of increase and decrease of the interlinkage magnetic flux of the motor due to excitation is limited. For this reason, conventionally, there has been room for improvement in cooling the excitation coil.
  • An object of the present invention is to provide a hybrid excitation type rotary electric machine with improved cooling of the excitation coil.
  • a hybrid excitation type rotary electric machine includes a rotor having a shaft extending along a central axis and a rotor core fixed radially outwardly of the shaft; and an exciting coil unit having exciting coils that excite the rotor core, the rotor having permanent magnets that excite the rotor core, and the exciting coils axially extending from the rotor core.
  • the stator has a first stator core arranged on one side in the axial direction of the exciting coil unit and a second stator core arranged on the other side in the axial direction of the exciting coil unit.
  • the outer edge is sandwiched between the first stator core and the second stator core along the entire circumferential direction, and the excitation coil unit has a coolant flowing into at least one of a surface on one side in the axial direction and a surface on the other side in the axial direction. with possible grooves.
  • the groove portion extends in the radial direction.
  • the groove extends in the circumferential direction.
  • the stator has a stator coil composed of rectangular wire segment coils, and the excitation coil unit has a through hole through which the stator coil passes in the axial direction. and the groove is connected to the through hole.
  • the stator has a third stator core arranged radially outside the excitation coil unit, and the third stator core is formed by winding an electromagnetic steel sheet in the circumferential direction. It is a wound iron core, and the third stator core has stator core grooves connected to the grooves.
  • FIG. 1 is a perspective view of a motor according to a first embodiment of the invention; FIG. It is the right view which looked at the motor 100 of 1st Embodiment from the +X side.
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view showing the motor 100 of the first embodiment cut along a plane that passes through the central axis J and is perpendicular to the X axis.
  • FIG. 3 is a plan sectional view showing the motor 100 of the first embodiment cut along the AA section of FIG. 2;
  • FIG. 3 is a plan sectional view showing the motor 100 of the first embodiment cut along the CC section of FIG. 2;
  • FIG. 3 is a plan sectional view showing the motor 100 of the first embodiment cut along the BB section of FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of an exciting coil unit 350.
  • FIG. 3 is a plan view of an exciting coil unit 350 and a third stator core 330 as viewed from the +Z side;
  • FIG. It is the rear view which looked at the motor 100 of 1st Embodiment from the +Y side.
  • FIG. 13 is a perspective view of an exciting coil unit 1350 of the second embodiment;
  • FIG. 13 is a plan view of an exciting coil unit 1350 and a third stator core 1330 of the second embodiment as seen from the +Z side;
  • the XYZ coordinate system is shown as a three-dimensional orthogonal coordinate system as appropriate.
  • the Z-axis direction is parallel to the axial direction of the central axis J shown in FIG.
  • the Y-axis direction is the left-right direction in FIG.
  • the X-axis direction is a direction orthogonal to both the Z-axis direction and the Y-axis direction.
  • the side indicated by the arrows in the drawing is the + side, and the opposite side is the - side.
  • the positive side in the Z-axis direction (+Z side) is called “one side”
  • the negative side in the Z-axis direction (-Z side) is called “the other side”.
  • the terms “one side” and “the other side” are merely names used for explanation, and do not limit the actual positional relationship and direction.
  • the direction parallel to the central axis J is simply referred to as the "axial direction”
  • the radial direction about the central axis J is simply referred to as the "radial direction”
  • the central axis J that is, the circumference of the central axis J (.theta. direction in FIG.
  • extends in the axial direction means not only the case of extending strictly in the axial direction (Z-axis direction), but also the case of extending in a direction inclined within a range of less than 45° with respect to the axial direction.
  • extending in the radial direction means extending strictly in the radial direction, that is, in a direction perpendicular to the axial direction (the Z-axis direction), and in addition to extending in the radial direction by 45 It also includes cases where it extends in a tilted direction within a range of less than °.
  • Parallel includes not only the case of being strictly parallel, but also the case of being tilted within a range of less than 45°.
  • FIG. 1 is a perspective view of a motor according to a first embodiment of the invention.
  • a motor 100 in FIG. 1 is an example of a hybrid excitation type rotary electric machine.
  • the motor 100 has a rotor 200 having a shaft 230 extending along the central axis J, and a stator 300 arranged radially outside of the rotor 200 with an air gap therebetween.
  • the shaft 230 is supported by bearings (not shown) so as to be rotatable about the central axis J as a rotation axis.
  • FIG. 2 is a right side view of the motor 100 of the first embodiment viewed from the +X side.
  • the shaft 230 includes a first shaft 231 arranged on one side in the axial direction and a second shaft 232 arranged on the other side in the axial direction.
  • the stator 300 has a stator coil 340 composed of rectangular wire segment coils. Stator coil 340 is an armature coil. A lead wire 355a of an exciting coil 355, which will be described later in detail, is exposed on the other side of the stator 300 in the axial direction.
  • the stator 300 has a groove portion 361, which will be described later in detail, on its radial outer surface.
  • FIG. 3 is a side cross-sectional view showing the motor 100 of the first embodiment cut along a plane that passes through the central axis J and is perpendicular to the X-axis.
  • the first shaft 231 has a protrusion 231a on the other end in the axial direction.
  • the second shaft 232 has a recess 232a at one end in the axial direction.
  • the first shaft 231 is fastened to the second shaft 232 by fitting the convex portion 231a into the concave portion 232a.
  • the motor 100 has an excitation coil unit 350.
  • the excitation coil unit 350 has an excitation coil 355 .
  • the excitation coil unit 350 is a disc-shaped member resin-molded so that the excitation coil 355 is covered with a resin portion 353 .
  • the exciting coil unit 350 has a through hole 351 extending axially along the central axis J. As shown in FIG. Shaft 230 penetrates through hole 351 .
  • the inner peripheral surface of exciting coil unit 350 that is, the wall surface of through hole 351 does not contact shaft 230 .
  • the rotor 200 has a first rotor core 210 arranged on one axial side of the exciting coil unit 350 and a second rotor core 220 arranged on the other axial side of the exciting coil unit 350 .
  • First rotor core 210 and second rotor core 220 do not contact exciting coil unit 350 .
  • First rotor core 210 and second rotor core 220 may have the same shape.
  • First rotor core 210 and second rotor core 220 may not have the same shape.
  • First rotor core 210 and second rotor core 220 may have different axial lengths.
  • the first rotor core 210 has a through hole 212 that penetrates in the axial direction and into which the first shaft 231 is fitted.
  • the first rotor core 210 is fixed radially outward of the first shaft 231 .
  • the first rotor core 210 is formed by laminating electromagnetic steel sheets in the axial direction.
  • the first rotor core 210 has a through hole 211 extending therethrough in the axial direction.
  • Rotor 200 has permanent magnets 240 .
  • First rotor core 210 accommodates permanent magnets 240 in through holes 211 .
  • Permanent magnet 240 excites first rotor core 210 .
  • the second rotor core 220 has a through hole 222 that passes through in the axial direction and into which the second shaft 232 is fitted.
  • the second rotor core 220 is fixed radially outward of the second shaft 232 .
  • the second rotor core 220 is formed by stacking magnetic steel sheets in the axial direction.
  • the second rotor core 220 has a through hole 221 (see FIG. 5) that penetrates in the axial direction.
  • the rotor 200 has permanent magnets 250 (see FIG. 5). Second rotor core 220 accommodates permanent magnets 250 in through holes 221 . Permanent magnet 250 excites second rotor core 220 .
  • the excitation coil 355 faces the first rotor core 210 and the second rotor core 220 in the axial direction. Exciting coil 355 excites first rotor core 210 and second rotor core 220 by being energized.
  • the exciting coil 355 is formed by winding an enameled wire in the circumferential direction.
  • Lead wire 355a which is the end of excitation coil 355, may be a coated wire.
  • the excitation coil 355 is wound with alpha turns. Although one wire is shown as the lead wire 355 a in the drawing, the lead wire 355 a is actually two wires at both ends of the excitation coil 355 .
  • the number of winding layers of the excitation coil 355 is desirably two or more.
  • the stator 300 has a first stator core 310 arranged on one axial side of the exciting coil unit 350 and a second stator core 320 arranged on the other axial side of the exciting coil unit 350 .
  • the first stator core 310 is formed by stacking magnetic steel sheets in the axial direction.
  • First stator core 310 is an annular member, and first rotor core 210 is opposed to the inner peripheral surface of first stator core 310 with an air gap therebetween.
  • the second stator core 320 is formed by stacking magnetic steel sheets in the axial direction.
  • the second stator core 320 is an annular member, and the second rotor core 220 is opposed to the inner peripheral surface of the second stator core 320 via an air gap.
  • the stator 300 has a stator coil 340 composed of rectangular wire segment coils.
  • the drawing shows a state before the ends of the stator coil 340 on the other side in the axial direction are connected to each other.
  • the first stator core 310 has slots 312 extending axially therethrough.
  • the second stator core 320 has slots 322 extending axially therethrough. Slots 312 and slots 322 accommodate stator coils 340 .
  • the exciting coil unit 350 has a through-hole 352 extending therethrough in the axial direction. Stator coil 340 penetrates through hole 352 . That is, the stator coil 340 passes through the first stator core 310, the excitation coil unit 350 and the second stator core 320 in this order.
  • the outer edge of the exciting coil unit 350 faces the first stator core 310 and the second stator core 320 in the axial direction over the entire circumference. As a result, the outer edge (the radially outer edge) of exciting coil unit 350 is sandwiched between first stator core 310 and second stator core 320 over the entire circumference.
  • First stator core 310, exciting coil unit 350 and second stator core 320 may be fixed with an adhesive.
  • First stator core 310, exciting coil unit 350, and second stator core 320 may be assembled and fitted into a cylindrical case (not shown) to fix the members.
  • the cylindrical case may constitute the stator yoke.
  • the excitation coil unit 350 is sandwiched between the first stator core 310 and the second stator core 320, so that the attachment strength of the excitation coil 355 can be secured.
  • the first stator core 310 has grooves 311 that are recessed radially inward from the outer peripheral surface.
  • the second stator core 320 has grooves 321 that are recessed radially inward from the outer peripheral surface.
  • First stator core 310 and second stator core 320 have the same shape. By forming the first stator core 310 and the second stator core 320 into the same shape, it is possible to reduce the number of man-hours during manufacturing.
  • the groove portion 321 accommodates the lead wire 355a.
  • the lead wire 355 a is accommodated in the groove portion 321 so as to be located radially inward of the outer peripheral surface of the second stator core 320 .
  • First stator core 310 and second stator core 320 may not have the same shape.
  • First stator core 310 and second stator core 320 may have different axial lengths.
  • the stator 300 has a third stator core 330.
  • the third stator core 330 is arranged radially outside the exciting coil unit 350 .
  • the third stator core 330 serves as a magnetic path for magnetic flux generated by the exciting coil 355 .
  • the third stator core 330 is a wound core formed by winding an electromagnetic steel sheet in the circumferential direction.
  • the third stator core 330 has a notch portion 331 that is cut so that the lead wire 355a is exposed radially outward and axially on the other side.
  • the outer peripheral surface of exciting coil unit 350 is exposed radially outward at notch 331 .
  • the notch portion 331 faces the groove portion 321 in the axial direction.
  • FIG. 4 is a plan sectional view showing the motor 100 of the first embodiment cut along the AA section of FIG.
  • the first stator core 310 has eight grooves 311 equally spaced in the circumferential direction.
  • the first stator core 310 has 48 slots 312 equally spaced in the circumferential direction.
  • First stator core 310 has teeth 313 between a given slot 312 and a slot 312 adjacent to that slot 312 .
  • the first rotor core 210 has four through holes 211 equidistantly arranged in the circumferential direction.
  • Rotor 200 has four permanent magnets 240 housed in four through holes 211 respectively.
  • FIG. 5 is a plan sectional view showing the motor 100 of the first embodiment cut along the CC section of FIG.
  • the second stator core 320 has eight grooves 321 equally spaced in the circumferential direction.
  • the second stator core 320 has 48 slots 322 equally spaced in the circumferential direction.
  • the second stator core 320 has teeth 323 between a certain slot 322 and a slot 322 adjacent to that slot 322 .
  • the second rotor core 220 has four through holes 221 equidistantly arranged in the circumferential direction.
  • Rotor 200 has four permanent magnets 250 housed in four through holes 221 respectively.
  • FIG. 6 is a plan sectional view showing the motor 100 of the first embodiment cut along the BB section of FIG.
  • the exciting coil unit 350 has 48 through-holes 352 at regular intervals in the circumferential direction.
  • the slot 312, the through hole 352, and the slot 322 face each other in the axial direction.
  • a lead wire 355 a of the exciting coil 355 protrudes radially outward from the resin portion 353 of the exciting coil 355 .
  • FIG. 7 is a perspective view showing the exciting coil unit 350 of the motor 100 of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a plan view of the exciting coil unit 350 and the third stator core 330 as viewed from the +Z side, that is, one side in the axial direction.
  • a surface 354 is a surface on one side in the axial direction of the exciting coil unit 350 .
  • the exciting coil unit 350 has grooves 362 on the surface on one side in the axial direction and the surface on the other side in the axial direction.
  • the groove portion 362 on the one axial side surface of the exciting coil unit 350 is recessed from the one axial side surface toward the other axial side.
  • the groove portion 362 in the surface on the other axial side of the exciting coil unit 350 is recessed from the surface on the other axial side toward the one axial side.
  • the groove portion 362 extends radially outward from each of the 48 through holes 352 and reaches the radially outer end of the exciting coil unit 350 .
  • the exciting coil unit 350 has grooves 363 on one surface in the axial direction and on the other surface in the axial direction.
  • the groove portion 363 on the one axial side surface of the exciting coil unit 350 is recessed from the one axial side surface to the other axial side.
  • the groove portion 363 in the surface on the other side in the axial direction of the exciting coil unit 350 is recessed from the surface on the other side in the axial direction toward the one side in the axial direction.
  • Grooves 363 extend radially inward from each of the 48 through-holes 352 and reach grooves 364 of exciting coil unit 350 .
  • the exciting coil unit 350 has grooves 364 on the surface on one side in the axial direction and the surface on the other side in the axial direction.
  • the groove portion 364 on the one axial side surface of the exciting coil unit 350 is recessed from the one axial side surface toward the other axial side.
  • the groove portion 364 in the surface on the other axial side of the exciting coil unit 350 is recessed toward the one axial side from the surface on the other axial side.
  • the groove portion 364 extends radially outward of the wall portion 365 forming the through hole 351 and extends along the entire circumference.
  • the third stator core 330 has grooves 361 on one surface in the axial direction and on the other surface in the axial direction.
  • the groove portion 361 is an example of a stator core groove portion. Groove portion 361 on the one axial side surface of third stator core 330 is recessed from the one axial side surface toward the other axial side. Groove portion 361 in the surface on the other axial side of third stator core 330 is recessed in the one axial direction from the surface on the other axial side.
  • the groove portion 361 faces each of the 48 groove portions 362 in the circumferential and axial directions. Groove portion 361 extends radially outward from the radially inner end of third stator core 330 and reaches the radially outer end of third stator core 330 .
  • the coolant flows into the motor 100 from the grooves 361 at the radially outer end of the third stator core 330 along the directions indicated by arrows A, B, and C in FIG. 8, for example.
  • the refrigerant flowing from groove 361 reaches groove 364 via groove 362 , the gap between through hole 352 and stator coil 340 , and groove 363 . Further, for example, along the directions indicated by arrows D, E, and F in FIG.
  • the coolant is caused to flow out of the motor 100 .
  • the refrigerant may be gas or liquid. Oil, for example, can be used as the coolant.
  • grooves 362, 363, and 364 may be provided on either one of the surfaces of the excitation coil unit 350 on one side in the axial direction or on the other side in the axial direction.
  • the groove portion 361 may be provided on either one of the axial one side surface and the axial other side surface of the third stator core 330 .
  • the coolant may flow in from any one of the 48 grooves 361 that are arranged on the outer surface of the motor 100 at regular intervals in the circumferential direction.
  • the coolant may flow out from any one of the 48 grooves 361 arranged at equal intervals in the circumferential direction on the outer surface of the motor 100 .
  • FIG. 9 is a rear view of the motor 100 of the first embodiment viewed from the +Y side.
  • a lead wire 355 a of the exciting coil 355 extends radially outward from the exciting coil 355 and then extends to the other axial side along the groove portion 321 .
  • the lead wires 355a of the excitation coil 355 are not accommodated in the slots 312 and 322 of the stator 300, so the space factor of the stator coil 340 is not lowered.
  • the exciting coil unit 350 shown in FIG. 7 is produced.
  • the excitation coil unit 350 is produced by resin-molding an excitation coil 355 with a resin portion 353 .
  • the excitation coil unit 350 is arranged radially inside the third stator core 330 .
  • the lead wire 355a protruding from the resin portion 353 and the notch portion 331 are aligned in the circumferential direction.
  • third stator core 330 and exciting coil unit 350 are sandwiched between first stator core 310 and second stator core 320 in the axial direction.
  • the lead wire 355a and the groove portion 321 are aligned in the circumferential direction.
  • the other end of the stator coil 340 in the axial direction is inserted from one axial side into the slot 312 and then through the through hole 352 and the slot 322 .
  • the ends of the stator coils 340 on the other side in the axial direction are connected to form an armature coil to form the stator 300 .
  • first rotor core 210 is fixed to the radially outer side of the first shaft 231 by, for example, press fitting
  • second rotor core 220 is fixed to the radially outer side of the second shaft 232 by, for example, press fitting.
  • first rotor core 210 is inserted from one side in the axial direction of first stator core 310 so that the outer peripheral surface of first rotor core 210 faces the inner peripheral surface of first stator core 310 in the radial direction.
  • second rotor core 220 is inserted from the other axial side of second stator core 320 so that the outer peripheral surface of second rotor core 220 faces the inner peripheral surface of second stator core 320 in the radial direction.
  • the other axial end of the first shaft 231 and the one axial end of the second shaft 232 are fastened.
  • the exciting coil unit 350 can be integrally formed. It becomes easier to secure the mechanical strength for holding the exciting coil 355 .
  • the space (groove 321) for passing the lead wire 355a of the excitation coil 355 can be formed in the outer peripheral portion of the second stator core 320, the lamination factor of the armature coil is not lowered, so heat is generated. does not increase
  • the wound iron core as the third stator core 330 serving as the magnetic path of the magnetic flux generated by the excitation coil 355
  • the number of magnetic steel sheets can be reduced compared to the case of using laminated steel sheets in which electromagnetic steel sheets are laminated in the axial direction. Yield can be improved.
  • laminated steel sheets are used, magnetic steel sheets punched on the inner peripheral side according to the diameter of the exciting coil unit 350 are used, and the punched inner peripheral part is wasted.
  • the yield is improved because the inner peripheral side of the magnetic steel sheet is not wasted by punching.
  • the coolant by allowing the coolant to flow in from the groove 361 on the outer surface of the motor 100, the coolant can be supplied radially inward in the vicinity of the center in the axial direction, and the excitation coil 355 can be cooled. I can. By cooling the exciting coil 355, the current that can be passed through the exciting coil can be increased, and the motor 100 can be made smaller.
  • stator coil 340 can be cooled near the center in the axial direction by allowing the coolant to flow into the gap between the through hole 352 and the stator coil 340 .
  • the groove portion 362, the groove portion 363, and the groove portion 364 are not provided in the exciting coil unit 350, for example, the surface of the exciting coil unit 350 on one side in the axial direction faces the surface on the other side in the axial direction of the first rotor core 210. If oil as a refrigerant is filled in the position where the contact is made, there is a concern that mechanical loss may increase due to the viscosity of the oil. In contrast, according to the present embodiment, since the exciting coil unit 350 is provided with the grooves 362, 363, and 364, the exciting coil unit 350 and the first rotor core 210 can be separated from each other, and the oil is It is possible to prevent an increase in mechanical loss due to filling.
  • the exciting coil unit 350 is provided with the grooves 362 , 363 and 364 , the surface area of the exciting coil unit 350 can be increased. can enhance the cooling effect of
  • an exciting coil unit 1350 and a third stator core 1330 are used instead of the exciting coil unit 350 and the third stator core 330 in the first embodiment.
  • Exciting coil unit 1350 and third stator core 1330 are the same as exciting coil unit 350 and third stator core 330 except for the shape of the grooves, so descriptions other than the shape of the grooves are omitted.
  • FIG. 10 is a perspective view of the exciting coil unit 1350 of the second embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view of the exciting coil unit 1350 and the third stator core 1330 of the second embodiment as seen from the +Z side, that is, one side in the axial direction.
  • the exciting coil unit 1350 has grooves 1362 corresponding to the grooves 362 of the first embodiment.
  • the exciting coil unit 1350 has a groove 1363 corresponding to the groove 363 of the first embodiment.
  • the exciting coil unit 1350 has grooves 1364 corresponding to the grooves 364 of the first embodiment.
  • the exciting coil unit 1350 has through holes 1351 corresponding to the through holes 351 of the first embodiment.
  • the exciting coil unit 1350 has through holes 1352 corresponding to the through holes 352 of the first embodiment.
  • the excitation coil unit 1350 has a resin portion 1353 corresponding to the resin portion 353 of the first embodiment.
  • the exciting coil unit 1350 has a surface 1354 corresponding to the surface 354 of the first embodiment.
  • the third stator core 1330 has grooves 1361 corresponding to the grooves 361 of the first embodiment.
  • the groove portion 1362 extends radially outward from some of the 48 through holes 1352 and reaches the radially outer end of the exciting coil unit 1350 .
  • the groove portion 1361 faces each of the groove portions 1362 in the circumferential direction and the axial direction.
  • the exciting coil unit 1350 has grooves 1369 on the surface on one side in the axial direction and the surface on the other side in the axial direction. Groove portion 1369 on the one axial side surface of exciting coil unit 1350 is recessed from the one axial side surface toward the other axial side. Groove portion 1369 in the surface on the other axial side of exciting coil unit 1350 is recessed in the one axial direction from the surface on the other axial side.
  • the groove portion 1369 connects the through hole connected to the groove portion 1362 and the through hole not connected to the groove portion 1362 among the 48 through holes 1352 .
  • the groove portion 1369 connects adjacent through holes 1352 .
  • the exciting coil unit 1350 has grooves 1370 on the one axial side surface and the other axial side surface. Groove portion 1370 on the one axial side surface of exciting coil unit 1350 is recessed from the one axial side surface to the other axial side. Groove portion 1370 in the surface on the other side in the axial direction of exciting coil unit 1350 is recessed from the surface on the other side in the axial direction toward the one side in the axial direction.
  • the groove portion 1370 connects a through hole that is not connected to the groove portion 1362 and another through hole that is not connected to the groove portion 1362 among the 48 through holes 1352 .
  • the groove portion 1370 connects adjacent through holes 1352 .
  • All of the 48 through-holes 1352 are either directly connected to the groove 1362, connected to the groove 1362 via the groove 1369, or connected to the groove 1362 via the grooves 1369 and 1370. correspond to
  • the excitation coil unit 1350 has grooves 1366 on one surface in the axial direction and on the other surface in the axial direction. Groove portion 1366 on the one axial side surface of exciting coil unit 1350 is recessed from the one axial side surface to the other axial side. Groove portion 1366 in the surface on the other axial side of exciting coil unit 1350 is recessed from the surface on the other axial side toward the one axial side.
  • the groove portion 1366 connects with a through hole that is not connected to the groove portion 1362 among the 48 through holes 1352 and extends radially inward.
  • the excitation coil unit 1350 has grooves 1368 on one surface in the axial direction and on the other surface in the axial direction. Groove portion 1368 on the one axial side surface of exciting coil unit 1350 is recessed from the one axial side surface to the other axial side. Groove portion 1368 in the surface on the other axial side of exciting coil unit 1350 is recessed from the surface on the other axial side toward the one axial side. Grooves 1368 are connected to through-holes that are not connected to grooves 1362 and 1366 among the 48 through-holes 1352 and extend radially inward.
  • the exciting coil unit 1350 has grooves 1367 on one surface in the axial direction and on the other surface in the axial direction.
  • a groove portion 1367 in the surface on the one axial side of the exciting coil unit 1350 is recessed from the surface on the one axial side toward the other axial side.
  • Groove portion 1367 in the surface on the other axial side of exciting coil unit 1350 is recessed in the one axial direction from the surface on the other axial side.
  • the groove portion 1367 extends circumferentially from the radial inner end of the groove portion 1366 and connects to the radial inner end of the groove portion 1368 .
  • the coolant flows into the motor 100 from the grooves 1361 at the radially outer end of the third stator core 1330 along the directions indicated by arrows G, H, and J in FIG. 11, for example.
  • the refrigerant flowing from groove 1361 reaches groove 1364 via groove 1362 , the gap between through hole 1352 and stator coil 340 , and groove 1363 . Further, for example, along the directions indicated by arrows K, L, and M in FIG.
  • the coolant is caused to flow out of the motor 100 .
  • the coolant may flow from any of grooves 1361 located on the outer surface of motor 100 .
  • the coolant may flow out from any of the grooves 1361 located on the outer surface of the motor 100 .
  • the coolant that has flowed into the gap between through hole 1352 and stator coil 340 from groove 1361 flows into the gap between adjacent through hole 1352 and stator coil 340 via groove 1369 .
  • the coolant that has flowed from groove 1361 into the gap between through hole 1352 and stator coil 340 passes through groove 1366, groove 1367, and groove 1368, and flows between another through hole 1352 and stator coil 340. flow into the gap.
  • the coolant flows through the grooves 1367, 1369, and 1370 extending in the circumferential direction, so that the excitation coil 355 can be cooled in the circumferential direction.
  • the exciting coil 355 By cooling the exciting coil 355, the current that can be passed through the exciting coil can be increased, and the motor 100 can be made smaller.

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Abstract

本発明は、励磁コイルの冷却について改善したハイブリッド励磁式回転電機を提供することを目的とする。モータ（１００）は、中心軸に沿って延びるシャフト（２３０）とシャフト（２３０）の径方向外側に固定されるロータコア（２１０及び２２０）とを有するロータ（２００）と、ロータ（２００）の径方向外側にエアギャップを介して配置されるステータ（３００）と、ロータコア（２１０及び２２０）を励磁する励磁コイル（３５５）を有する励磁コイルユニット（３５０）と、を備え、励磁コイルユニット（３５０）は、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面の少なくとも一方に冷媒が流入可能な溝部（３６２、３６３及び３６４）を有する。

Description

ハイブリッド励磁式回転電機
　本発明は、ハイブリッド励磁式回転電機に関する。
　従来、界磁極に永久磁石及び電磁石を用いるハイブリッド励磁式回転電機が知られている。特許文献１では、ロータコアを励磁する励磁コイルを保持部材で保持し、保持部材に設けた爪部を、ステータコアの溝に嵌めた取付部材の穴に挿入して固定することで、励磁コイルをロータコアと軸方向で対向して配置する構造を開示している。
特許第５６７３６４０号公報
　しかしながら、特許文献１では、励磁コイルを冷却することについての開示はない。励磁コイルは通電により発熱するが、何ら冷却しない場合、励磁コイルの温度が許容温度を超えないようにするための励磁コイルに流す電流の制限が厳しくなってしまう。こうなると、励磁によるモータの鎖交磁束の増減範囲が限定的となってしまう。このことから、従来、励磁コイルの冷却について改善の余地があった。
　本発明は、励磁コイルの冷却について改善したハイブリッド励磁式回転電機を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係るハイブリッド励磁式回転電機は、中心軸に沿って延びるシャフトと前記シャフトの径方向外側に固定されるロータコアとを有するロータと、前記ロータの径方向外側にエアギャップを介して配置されるステータと、前記ロータコアを励磁する励磁コイルを有する励磁コイルユニットと、を備え、前記ロータは、前記ロータコアを励磁する永久磁石を有し、前記励磁コイルは、前記ロータコアと軸方向で対向し、前記ステータは、前記励磁コイルユニットの軸方向一方側に配置される第１ステータコアと前記励磁コイルユニットの軸方向他方側に配置される第２ステータコアとを有し、前記励磁コイルユニットの外縁は、周方向全周に亘り、前記第１ステータコアと前記第２ステータコアとで挟持され、前記励磁コイルユニットは、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面の少なくとも一方に冷媒が流入可能な溝部を有する。
　上記の一態様のハイブリッド励磁式回転電機において、前記溝部は、径方向に延びる。
　上記の一態様のハイブリッド励磁式回転電機において、前記溝部は、周方向に延びる。
　上記の一態様のハイブリッド励磁式回転電機において、前記ステータは、平角線のセグメントコイルにより構成されるステータコイルを有し、前記励磁コイルユニットは、前記ステータコイルが軸方向に貫通する貫通孔を有し、前記溝部は、前記貫通孔と繋がる。
　上記の一態様のハイブリッド励磁式回転電機において、前記ステータは、前記励磁コイルユニットの径方向外側に配置される第３ステータコアを有し、前記第３ステータコアは、電磁鋼板を周方向に巻いて成る巻鉄心であり、前記第３ステータコアは、前記溝部と繋がるステータコア溝部を有する。
　本発明の一態様によれば、励磁コイルの冷却について改善したハイブリッド励磁式回転電機を提供することが出来る。
本発明の第１実施形態に係るモータの斜視図である。 第１実施形態のモータ１００を＋Ｘ側から見た右側面図である。 第１実施形態のモータ１００を、中心軸Ｊを通りＸ軸と直交する面で切断して示す側断面図である。 第１実施形態のモータ１００を、図２のＡ－Ａ断面で切断して示す平断面図である。 第１実施形態のモータ１００を、図２のＣ－Ｃ断面で切断して示す平断面図である。 第１実施形態のモータ１００を、図２のＢ－Ｂ断面で切断して示す平断面図である。 励磁コイルユニット３５０の斜視図である。 励磁コイルユニット３５０及び第３ステータコア３３０を＋Ｚ側から見た平面図である。 第１実施形態のモータ１００を＋Ｙ側から見た背面図である。 第２実施形態の励磁コイルユニット１３５０の斜視図である。 第２実施形態の励磁コイルユニット１３５０及び第３ステータコア１３３０を＋Ｚ側から見た平面図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るハイブリッド励磁式回転電機について説明する。なお、以下の図面においては、各構成をわかり易くするために、実際の構造と各構造における縮尺及び数等を異ならせる場合がある。
　また、図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、図１に示す中心軸Ｊの軸方向と平行な方向とする。Ｙ軸方向は、中心軸Ｊに対する径方向のうち図２の左右方向とする。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向及びＹ軸方向の両方と直交する方向とする。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向のいずれにおいても、図中に示す矢印が指す側を＋側、反対側を－側とする。
　また、以下の説明においては、Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側）を「一方側」と呼び、Ｚ軸方向の負の側（－Ｚ側）を「他方側」と呼ぶ。なお、一方側及び他方側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係及び方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Ｊに平行な方向（Ｚ軸方向）を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向、すなわち、中心軸Ｊの軸周り（図１のθ方向）を単に「周方向」と呼ぶ。径方向において中心軸Ｊに近づく側を「径方向内側」と呼び、中心軸Ｊから遠ざかる側を「径方向外側」と呼ぶ。周方向において図中に示す矢印が指す側を＋側、反対側を－側とする。周方向の正の側（＋θ側）を「一方側」と呼び、周方向の負の側（－θ側）を「他方側」と呼ぶ。
　なお、本明細書において、「軸方向に延びる」とは、厳密に軸方向（Ｚ軸方向）に延びる場合に加えて、軸方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また、本明細書において、「径方向に延びる」とは、厳密に径方向、すなわち、軸方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な方向に延びる場合に加えて、径方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また「平行」とは、厳密に平行な場合に加えて、互いに成す角が４５°未満の範囲で傾いた場合も含む。
＜第１実施形態＞
　図１は、本発明の第１実施形態に係るモータの斜視図である。図１のモータ１００は、ハイブリッド励磁式回転電機の一例である。モータ１００は、中心軸Ｊに沿って延びるシャフト２３０を有するロータ２００と、ロータ２００の径方向外側にエアギャップを介して配置されるステータ３００と、を有する。シャフト２３０は、中心軸Ｊを回転軸にして回転可能なように軸受（不図示）によって軸支される。
　図２は、第１実施形態のモータ１００を＋Ｘ側から見た右側面図である。シャフト２３０は、軸方向一方側に配置された第１シャフト２３１と、軸方向他方側に配置された第２シャフト２３２とから構成される。ステータ３００は、平角線のセグメントコイルにより構成されるステータコイル３４０を有する。ステータコイル３４０は電機子コイルである。ステータ３００の軸方向他方側には、詳しくは後述する励磁コイル３５５のリード線３５５ａが露出している。ステータ３００は、径方向外側面に、詳しくは後述する溝部３６１を有する。
　図３は、第１実施形態のモータ１００を、中心軸Ｊを通りＸ軸と直交する面で切断して示す側断面図である。第１シャフト２３１は、軸方向他方側端に凸部２３１ａを有する。第２シャフト２３２は、軸方向一方側端に凹部２３２ａを有する。第１シャフト２３１は、凸部２３１ａが凹部２３２ａに嵌まることで第２シャフト２３２と締結する。
　モータ１００は、励磁コイルユニット３５０を有する。励磁コイルユニット３５０は、励磁コイル３５５を有する。励磁コイルユニット３５０は、励磁コイル３５５を樹脂部３５３で覆うように樹脂成型された円板状の部材である。励磁コイルユニット３５０は、中心軸Ｊに沿って軸方向に貫通する貫通孔３５１を有する。シャフト２３０は、貫通孔３５１を貫通する。励磁コイルユニット３５０の内周面、すなわち貫通孔３５１の壁面は、シャフト２３０と接しない。
　ロータ２００は、励磁コイルユニット３５０の軸方向一方側に配置される第１ロータコア２１０と、励磁コイルユニット３５０の軸方向他方側に配置される第２ロータコア２２０とを有する。第１ロータコア２１０及び第２ロータコア２２０は、励磁コイルユニット３５０と接しない。第１ロータコア２１０と第２ロータコア２２０とは、同一形状であってもよい。第１ロータコア２１０と第２ロータコア２２０とは、同一形状でなくてもよい。第１ロータコア２１０と第２ロータコア２２０とは、軸方向長さが異なるものであってもよい。
　第１ロータコア２１０は、軸方向に貫通し、第１シャフト２３１が嵌まる貫通孔２１２を有する。第１ロータコア２１０は、第１シャフト２３１の径方向外側に固定される。第１ロータコア２１０は、電磁鋼板を軸方向に積層して成る。第１ロータコア２１０は、軸方向に貫通する貫通孔２１１を有する。ロータ２００は、永久磁石２４０を有する。第１ロータコア２１０は、貫通孔２１１に永久磁石２４０を収容する。永久磁石２４０は、第１ロータコア２１０を励磁する。
　第２ロータコア２２０は、軸方向に貫通し、第２シャフト２３２が嵌まる貫通孔２２２を有する。第２ロータコア２２０は、第２シャフト２３２の径方向外側に固定される。第２ロータコア２２０は、電磁鋼板を軸方向に積層して成る。第２ロータコア２２０は、軸方向に貫通する貫通孔２２１（図５参照）を有する。ロータ２００は、永久磁石２５０（図５参照）を有する。第２ロータコア２２０は、貫通孔２２１に永久磁石２５０を収容する。永久磁石２５０は、第２ロータコア２２０を励磁する。
　励磁コイル３５５は、第１ロータコア２１０及び第２ロータコア２２０と軸方向で対向する。励磁コイル３５５は、通電されることで、第１ロータコア２１０及び第２ロータコア２２０を励磁する。励磁コイル３５５は、エナメル線を周方向に巻き回して成る。励磁コイル３５５の端部であるリード線３５５ａは、被覆された導線であってもよい。励磁コイル３５５は、アルファ巻きで巻き回される。図面においてはリード線３５５ａとして１本の線を示しているが、実際にはリード線３５５ａは励磁コイル３５５の両端の２本の線である。励磁コイル３５５の巻き回しの層数は、２層以上の多層であることが望ましい。
　ステータ３００は、励磁コイルユニット３５０の軸方向一方側に配置される第１ステータコア３１０と励磁コイルユニット３５０の軸方向他方側に配置される第２ステータコア３２０とを有する。第１ステータコア３１０は、電磁鋼板を軸方向に積層して成る。第１ステータコア３１０は、円環状部材であり、内周面にエアギャップを介して第１ロータコア２１０が対向配置される。第２ステータコア３２０は、電磁鋼板を軸方向に積層して成る。第２ステータコア３２０は、円環状部材であり、内周面にエアギャップを介して第２ロータコア２２０が対向配置される。
　ステータ３００は、平角線のセグメントコイルにより構成されるステータコイル３４０を有する。図面においてはステータコイル３４０の軸方向他方側の端部同士の接続をする前の状態を示している。第１ステータコア３１０は、軸方向に貫通するスロット３１２を有する。第２ステータコア３２０は、軸方向に貫通するスロット３２２を有する。スロット３１２及びスロット３２２は、ステータコイル３４０を収容する。励磁コイルユニット３５０は、軸方向に貫通する貫通孔３５２を有する。ステータコイル３４０は、貫通孔３５２を貫通する。すなわち、ステータコイル３４０は、第１ステータコア３１０、励磁コイルユニット３５０及び第２ステータコア３２０の順に貫通する。
　励磁コイルユニット３５０の外縁は、周方向全周に亘り、軸方向で第１ステータコア３１０及び第２ステータコア３２０と対向する。これにより、励磁コイルユニット３５０の外縁（径方向外側の縁部）は、周方向全周に亘り、第１ステータコア３１０と第２ステータコア３２０とで挟持される。第１ステータコア３１０と励磁コイルユニット３５０と第２ステータコア３２０とは接着剤で固定してもよい。第１ステータコア３１０と励磁コイルユニット３５０と第２ステータコア３２０とを組付けた状態で外周に円筒状のケース（不図示）に嵌め込むことで、各部材を固定してもよい。円筒状のケースはステータヨークを構成してもよい。励磁コイルユニット３５０は第１ステータコア３１０と第２ステータコア３２０とで挟持されることで励磁コイル３５５の取り付け強度を確保することが出来る。
　第１ステータコア３１０は、外周面から径方向内側に凹む溝部３１１を有する。第２ステータコア３２０は、外周面から径方向内側に凹む溝部３２１を有する。第１ステータコア３１０と第２ステータコア３２０とは同一形状である。第１ステータコア３１０と第２ステータコア３２０とを同一形状にすることで、製造時の工数を削減することが出来る。溝部３２１は、リード線３５５ａを収容する。リード線３５５ａは、溝部３２１に収容されることで、第２ステータコア３２０の外周面よりも径方向内側に位置する。第１ステータコア３１０と第２ステータコア３２０とは同一形状でなくてもよい。第１ステータコア３１０と第２ステータコア３２０とは、軸方向長さが異なるものであってもよい。
　ステータ３００は、第３ステータコア３３０を有する。第３ステータコア３３０は、励磁コイルユニット３５０の径方向外側に配置される。第３ステータコア３３０は、励磁コイル３５５が作る磁束の磁路となる。第３ステータコア３３０は、電磁鋼板を周方向に巻いて成る巻鉄心である。第３ステータコア３３０は、リード線３５５ａが径方向外側及び軸方向他方側に露出するように切り欠いた切り欠き部３３１を有する。励磁コイルユニット３５０の外周面は、切り欠き部３３１において径方向外側に露出する。切り欠き部３３１は、軸方向で溝部３２１と対向する。
　図４は、第１実施形態のモータ１００を、図２のＡ－Ａ断面で切断して示す平断面図である。第１ステータコア３１０は、周方向に等間隔で８個の溝部３１１を有する。第１ステータコア３１０は、周方向に等間隔で４８個のスロット３１２を有する。第１ステータコア３１０は、あるスロット３１２と、そのスロット３１２に隣接するスロット３１２との間にティース３１３を有する。第１ロータコア２１０は、周方向に等間隔で４個の貫通孔２１１を有する。ロータ２００は、４個の貫通孔２１１のそれぞれに収容される４個の永久磁石２４０を有する。
　図５は、第１実施形態のモータ１００を、図２のＣ－Ｃ断面で切断して示す平断面図である。第２ステータコア３２０は、周方向に等間隔で８個の溝部３２１を有する。第２ステータコア３２０は、周方向に等間隔で４８個のスロット３２２を有する。第２ステータコア３２０は、あるスロット３２２と、そのスロット３２２に隣接するスロット３２２との間にティース３２３を有する。第２ロータコア２２０は、周方向に等間隔で４個の貫通孔２２１を有する。ロータ２００は、４個の貫通孔２２１のそれぞれに収容される４個の永久磁石２５０を有する。
　図６は、第１実施形態のモータ１００を、図２のＢ－Ｂ断面で切断して示す平断面図である。励磁コイルユニット３５０は、周方向に等間隔で４８個の貫通孔３５２を有する。スロット３１２と貫通孔３５２とスロット３２２とは、軸方向で対向する。励磁コイル３５５のリード線３５５ａは、励磁コイル３５５の樹脂部３５３から径方向外側に突出する。
　図７は、第１実施形態のモータ１００の励磁コイルユニット３５０を示す斜視図である。図８は、励磁コイルユニット３５０及び第３ステータコア３３０を、＋Ｚ側すなわち軸方向一方側から見た平面図である。面３５４は、励磁コイルユニット３５０の軸方向一方側の面である。
　励磁コイルユニット３５０は、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面に、溝部３６２を有する。励磁コイルユニット３５０の軸方向一方側の面における溝部３６２は、軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹む。励磁コイルユニット３５０の軸方向他方側の面における溝部３６２は、軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹む。溝部３６２は、４８個の貫通孔３５２のそれぞれから径方向外側に延び、励磁コイルユニット３５０の径方向外側端に達する。
　励磁コイルユニット３５０は、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面に、溝部３６３を有する。励磁コイルユニット３５０の軸方向一方側の面における溝部３６３は、軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹む。励磁コイルユニット３５０の軸方向他方側の面における溝部３６３は、軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹む。溝部３６３は、４８個の貫通孔３５２のそれぞれから径方向内側に延び、励磁コイルユニット３５０の溝部３６４に達する。
　励磁コイルユニット３５０は、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面に、溝部３６４を有する。励磁コイルユニット３５０の軸方向一方側の面における溝部３６４は、軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹む。励磁コイルユニット３５０の軸方向他方側の面における溝部３６４は、軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹む。溝部３６４は、貫通孔３５１を形成する壁部３６５の径方向外側で、周方向全周に亘る。
　第３ステータコア３３０は、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面に、溝部３６１を有する。溝部３６１は、ステータコア溝部の一例である。第３ステータコア３３０の軸方向一方側の面における溝部３６１は、軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹む。第３ステータコア３３０の軸方向他方側の面における溝部３６１は、軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹む。溝部３６１は、４８個の溝部３６２のそれぞれと周方向及び軸方向で対向する。溝部３６１は、第３ステータコア３３０の径方向内側端から径方向外側に延び、第３ステータコア３３０の径方向外側端に達する。
　本実施形態では、例えば図８の矢印Ａ、矢印Ｂ及び矢印Ｃに示す方向に沿って、第３ステータコア３３０の径方向外側端の溝部３６１からモータ１００内に冷媒を流入させる。溝部３６１から流入した冷媒は、溝部３６２、貫通孔３５２とステータコイル３４０との間の隙間、及び溝部３６３を介して溝部３６４に達する。さらに、例えば図８の矢印Ｄ、矢印Ｅ及び矢印Ｆに示す方向に沿って、溝部３６４から、溝部３６３、貫通孔３５２とステータコイル３４０との間の隙間、溝部３６２及び溝部３６１を介して、モータ１００の外部に冷媒を流出させる。冷媒は、気体であってもよいし、液体であってもよい。冷媒としては、例えばオイルを用いることが出来る。
　なお、溝部３６２、溝部３６３及び溝部３６４は、励磁コイルユニット３５０の軸方向一方側の面又は軸方向他方側の面のいずれか一方に設けるものであってもよい。溝部３６１は、第３ステータコア３３０の軸方向一方側の面又は軸方向他方側の面のいずれか一方に設けるものであってもよい。
　冷媒は、モータ１００の外側面に周方向に等間隔で配置された４８個の溝部３６１のいずれから流入させてもよい。冷媒は、モータ１００の外側面に周方向に等間隔で配置された４８個の溝部３６１のいずれから流出させてもよい。
　図９は、第１実施形態のモータ１００を＋Ｙ側から見た背面図である。励磁コイル３５５のリード線３５５ａは、励磁コイル３５５から径方向外側に延びた後に、溝部３２１に沿って軸方向他方側に延びる。本実施形態によれば、励磁コイル３５５のリード線３５５ａは、ステータ３００のスロット３１２及びスロット３２２に収容されないので、ステータコイル３４０の占積率を低下させることがない。
　本実施形態のモータ１００の製造にあたっては、まず、図７に示した励磁コイルユニット３５０を作成する。励磁コイルユニット３５０は、励磁コイル３５５を樹脂部３５３で樹脂モールドすることで作成される。
　続いて、第３ステータコア３３０の径方向内側に励磁コイルユニット３５０を配置する。このとき、樹脂部３５３から突出するリード線３５５ａと切り欠き部３３１の周方向位置を合わせる。続いて、第３ステータコア３３０及び励磁コイルユニット３５０を、第１ステータコア３１０と第２ステータコア３２０とで軸方向に挟み込む。このとき、リード線３５５ａと溝部３２１の周方向位置を合わせる。
　続いて、ステータコイル３４０の軸方向他方側の端部を、軸方向一方側からスロット３１２に挿入して貫通させ、さらに貫通孔３５２及びスロット３２２に貫通させる。その後、ステータコイル３４０の軸方向他方側の端部同士を接続して電機子コイルを成形してステータ３００とする。
　続いて、第１シャフト２３１の径方向外側に第１ロータコア２１０を例えば圧入によって固定し、第２シャフト２３２の径方向外側に第２ロータコア２２０を例えば圧入によって固定する。続いて、第１ステータコア３１０の内周面に第１ロータコア２１０の外周面が径方向で対向するように、第１ステータコア３１０の軸方向一方側から第１ロータコア２１０を挿入する。また、第２ステータコア３２０の内周面に第２ロータコア２２０の外周面が径方向で対向するように、第２ステータコア３２０の軸方向他方側から第２ロータコア２２０を挿入する。最後に、第１シャフト２３１の軸方向他方側端部と第２シャフト２３２の軸方向一方側端部とを締結する。
　本実施形態によれば、励磁コイル３５５を保持する部材と，それを第１ステータコア３１０及び第２ステータコア３２０に固定する部材とで分離する必要がなく、一体で励磁コイルユニット３５０を成形出来るため、励磁コイル３５５を保持する機械的な強度を確保しやすくなる。
　本実施形態によれば、励磁コイル３５５のリード線３５５ａを通すためのスペース（溝部３２１）を第２ステータコア３２０の外周部分に作れるため、電機子コイルの占積率を低下させることがないので発熱を増加させることはない。
　本実施形態によれば、励磁コイル３５５が作る磁束の磁路となる第３ステータコア３３０として巻鉄心を用いることで、電磁鋼板を軸方向に積層する積層鋼板を用いる場合と比べて、電磁鋼板の歩留まりを改善することが出来る。積層鋼板を用いる場合には、励磁コイルユニット３５０の直径に応じて内周側を打ち抜いた電磁鋼板を用いることになり、打ち抜いた内周側の部分は無駄になる。これに対して巻鉄心では、電磁鋼板の内周側を打ち抜いて無駄にすることがないので歩留まりが改善する。
　本実施形態によれば、モータ１００の外側面の溝部３６１から冷媒を流入させることで、軸方向中央付近において、径方向内側に冷媒を供給することが出来、励磁コイル３５５の冷却を行うことが出来る。励磁コイル３５５を冷却することで、励磁コイルに流すことが出来る電流を増やしてモータ１００を小型化することが出来る。
　また、本実施形態によれば、冷媒を、貫通孔３５２とステータコイル３４０との間の隙間に流入させることで、軸方向中央付近においてステータコイル３４０の冷却を行うことが出来る。
　なお、励磁コイルユニット３５０に溝部３６２、溝部３６３及び溝部３６４が設けられていない場合に、例えば励磁コイルユニット３５０の軸方向一方側の面が、第１ロータコア２１０の軸方向他方側の面と対向する位置に、冷媒としてのオイルが充填されると、オイルの粘性により機械損が増加する懸念がある。これに対して本実施形態によれば、励磁コイルユニット３５０に溝部３６２、溝部３６３及び溝部３６４を設けているので、励磁コイルユニット３５０と第１ロータコア２１０との距離を離すことが出来、オイルが充填されることによる機械損の増加を防ぐことが出来る。
　また、本実施形態によれば、励磁コイルユニット３５０に溝部３６２、溝部３６３及び溝部３６４を設けているので、励磁コイルユニット３５０の表面積を大きくすることが出来、励磁コイルユニット３５０内の励磁コイル３５５の冷却効果を高めることが出来る。
＜第２実施形態＞
　本発明の第２実施形態では、第１実施形態における励磁コイルユニット３５０及び第３ステータコア３３０に代えて、励磁コイルユニット１３５０及び第３ステータコア１３３０を用いる。励磁コイルユニット１３５０及び第３ステータコア１３３０は、溝部の形状以外は励磁コイルユニット３５０及び第３ステータコア３３０と同じであるので、溝部の形状以外の説明は省略する。
　図１０は、第２実施形態の励磁コイルユニット１３５０の斜視図である。図１１は、第２実施形態の励磁コイルユニット１３５０及び第３ステータコア１３３０を、＋Ｚ側すなわち軸方向一方側から見た平面図である。
　励磁コイルユニット１３５０は、第１実施形態の溝部３６２に対応する溝部１３６２を有する。励磁コイルユニット１３５０は、第１実施形態の溝部３６３に対応する溝部１３６３を有する。励磁コイルユニット１３５０は、第１実施形態の溝部３６４に対応する溝部１３６４を有する。励磁コイルユニット１３５０は、第１実施形態の貫通孔３５１に対応する貫通孔１３５１を有する。励磁コイルユニット１３５０は、第１実施形態の貫通孔３５２に対応する貫通孔１３５２を有する。励磁コイルユニット１３５０は、第１実施形態の樹脂部３５３に対応する樹脂部１３５３を有する。励磁コイルユニット１３５０は、第１実施形態の面３５４に対応する面１３５４を有する。第３ステータコア１３３０は、第１実施形態の溝部３６１に対応する溝部１３６１を有する。
　溝部１３６２は、４８個の貫通孔１３５２のうちの一部から径方向外側に延び、励磁コイルユニット１３５０の径方向外側端に達する。溝部１３６１は、溝部１３６２のそれぞれと周方向及び軸方向で対向する。
　励磁コイルユニット１３５０は、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面に、溝部１３６９を有する。励磁コイルユニット１３５０の軸方向一方側の面における溝部１３６９は、軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹む。励磁コイルユニット１３５０の軸方向他方側の面における溝部１３６９は、軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹む。溝部１３６９は、４８個の貫通孔１３５２のうち、溝部１３６２と繋がった貫通孔と、溝部１３６２と繋がっていない貫通孔とを繋ぐ。溝部１３６９は、隣接する貫通孔１３５２同士を繋ぐ。
　励磁コイルユニット１３５０は、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面に、溝部１３７０を有する。励磁コイルユニット１３５０の軸方向一方側の面における溝部１３７０は、軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹む。励磁コイルユニット１３５０の軸方向他方側の面における溝部１３７０は、軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹む。溝部１３７０は、４８個の貫通孔１３５２のうち、溝部１３６２と繋がっていない貫通孔と、溝部１３６２と繋がっていない別の貫通孔とを繋ぐ。溝部１３７０は、隣接する貫通孔１３５２同士を繋ぐ。
　４８個の貫通孔１３５２のすべてが、溝部１３６２と直接に繋がっているか、溝部１３６９を介して溝部１３６２と繋がっているか、又は、溝部１３６９及び溝部１３７０を介して溝部１３６２と繋がっているかのいずれかに該当する。
　励磁コイルユニット１３５０は、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面に、溝部１３６６を有する。励磁コイルユニット１３５０の軸方向一方側の面における溝部１３６６は、軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹む。励磁コイルユニット１３５０の軸方向他方側の面における溝部１３６６は、軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹む。溝部１３６６は、４８個の貫通孔１３５２のうち、溝部１３６２と繋がっていない貫通孔と繋がり径方向内側に延びる。
　励磁コイルユニット１３５０は、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面に、溝部１３６８を有する。励磁コイルユニット１３５０の軸方向一方側の面における溝部１３６８は、軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹む。励磁コイルユニット１３５０の軸方向他方側の面における溝部１３６８は、軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹む。溝部１３６８は、４８個の貫通孔１３５２のうち、溝部１３６２及び溝部１３６６と繋がっていない貫通孔と繋がり径方向内側に延びる。
　励磁コイルユニット１３５０は、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面に、溝部１３６７を有する。励磁コイルユニット１３５０の軸方向一方側の面における溝部１３６７は、軸方向一方側の面から軸方向他方側に凹む。励磁コイルユニット１３５０の軸方向他方側の面における溝部１３６７は、軸方向他方側の面から軸方向一方側に凹む。溝部１３６７は、溝部１３６６の径方向内側端から周方向に延び、溝部１３６８の径方向内側端に繋がる。
　本実施形態では、例えば図１１の矢印Ｇ、矢印Ｈ及び矢印Ｊに示す方向に沿って、第３ステータコア１３３０の径方向外側端の溝部１３６１からモータ１００内に冷媒を流入させる。溝部１３６１から流入した冷媒は、溝部１３６２、貫通孔１３５２とステータコイル３４０との間の隙間、及び溝部１３６３を介して溝部１３６４に達する。さらに、例えば図１１の矢印Ｋ、矢印Ｌ及び矢印Ｍに示す方向に沿って、溝部１３６４から、溝部１３６３、貫通孔１３５２とステータコイル３４０との間の隙間、溝部１３６２及び溝部１３６１を介して、モータ１００の外部に冷媒を流出させる。冷媒は、モータ１００の外側面に配置された溝部１３６１のいずれから流入させてもよい。冷媒は、モータ１００の外側面に配置された溝部１３６１のいずれから流出させてもよい。
　また、溝部１３６１から、貫通孔１３５２とステータコイル３４０との間の隙間へと流入した冷媒は、溝部１３６９を介して、隣接する貫通孔１３５２とステータコイル３４０との間の隙間へと流入する。
　また、溝部１３６１から、貫通孔１３５２とステータコイル３４０との間の隙間へと流入した冷媒は、溝部１３６６、溝部１３６７及び溝部１３６８を介して、別の貫通孔１３５２とステータコイル３４０との間の隙間へと流入する。
　本実施形態によれば、周方向に延びる溝部１３６７、溝部１３６９及び溝部１３７０を冷媒が流れることで、周方向で励磁コイル３５５の冷却を行うことが出来る。励磁コイル３５５を冷却することで、励磁コイルに流すことが出来る電流を増やしてモータ１００を小型化することが出来る。
　本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。加えて、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
　本出願は、２０２１年５月１９日に出願された日本特許出願である特願２０２１－０８４７２８号に基づく優先権を主張し、当該日本特許出願に記載されたすべての記載内容を援用する。
１００…モータ、２００…ロータ、２３０…シャフト、３００…ステータ

 

Claims (5)

  1. 　中心軸に沿って延びるシャフトと前記シャフトの径方向外側に固定されるロータコアとを有するロータと、
    　前記ロータの径方向外側にエアギャップを介して配置されるステータと、
    　前記ロータコアを励磁する励磁コイルを有する励磁コイルユニットと、
    を備え、
    　前記ロータは、前記ロータコアを励磁する永久磁石を有し、
    　前記励磁コイルは、前記ロータコアと軸方向で対向し、
    　前記ステータは、前記励磁コイルユニットの軸方向一方側に配置される第１ステータコアと前記励磁コイルユニットの軸方向他方側に配置される第２ステータコアとを有し、
    　前記励磁コイルユニットの外縁は、周方向全周に亘り、前記第１ステータコアと前記第２ステータコアとで挟持され、
    　前記励磁コイルユニットは、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面の少なくとも一方に冷媒が流入可能な溝部を有する、
    ハイブリッド励磁式回転電機。
  2. 　前記溝部は、径方向に延びる、
    請求項１に記載のハイブリッド励磁式回転電機。
  3. 　前記溝部は、周方向に延びる、
    請求項１又は２に記載のハイブリッド励磁式回転電機。
  4. 　前記ステータは、平角線のセグメントコイルにより構成されるステータコイルを有し、
    　前記励磁コイルユニットは、前記ステータコイルが軸方向に貫通する貫通孔を有し、
    　前記溝部は、前記貫通孔と繋がる、
    請求項１から３のいずれか１項に記載のハイブリッド励磁式回転電機。
  5. 　前記ステータは、前記励磁コイルユニットの径方向外側に配置される第３ステータコアを有し、
    　前記第３ステータコアは、電磁鋼板を周方向に巻いて成る巻鉄心であり、
    　前記第３ステータコアは、前記溝部と繋がるステータコア溝部を有する、
    請求項１から４のいずれか１項に記載のハイブリッド励磁式回転電機。

     
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