WO2014192121A1

WO2014192121A1 - アキシャルギャップ型回転電機

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Publication number: WO2014192121A1
Application number: PCT/JP2013/065070
Authority: WO
Inventors: 芳紹堤; 博洋床井; 榎本　裕治
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2014-12-04
Anticipated expiration: 2015-11-30
Also published as: JPWO2014192121A1; JP5957605B2

Abstract

　アキシャルギャップ型回転電機は、回転軸に固定される一対の回転子と、一対の回転子間に配置される固定子と、一対の回転子および固定子を収容するハウジングとを備える。ハウジングは、回転軸の径方向外方を覆うように配置される筒状のセンターブラケットと、センターブラケットの両端の開口を塞ぐ一対のエンドブラケットとを有し、内部が密閉空間とされている。回転子は、回転軸の周方向に沿って配置される複数の永久磁石と、回転軸に固着され、永久磁石を保持する保持部材とを有している。保持部材には、保持部材の回転軸側に設けられた冷却風入口と、保持部材のセンターブラケット側に設けられた冷却風出口とを連通する密閉流路が設けられている。

Description

アキシャルギャップ型回転電機

　本発明は、アキシャルギャップ型回転電機に関する。

　回転子と固定子とを対向するように軸方向に並べて配置したアキシャルギャップ型回転電機が知られている。回転電機では、固定子コイルや固定子コアで発生する熱が回転子に伝わり、回転子の温度上昇に伴い永久磁石の磁力が低下する。このため、回転子の温度上昇は、できるだけ小さくすることが望ましい。

　回転子を冷却する方法として、ハウジング（モータケース）の吸気口から外気をハウジング内に取り入れ、取り入れた空気をファンブレードにより回転軸の径方向外方（ラジアル方向）に向かって流し、排気口から外部に空気を排出する方法がある（特許文献１参照）。特許文献１に記載のファンブレード付の回転子は、外気を回転子に沿って流すことで回転子を冷却する所謂開放型の冷却ファンとして機能している。

日本国特開２００９－２２１４６号公報

　上記特許文献１に記載の冷却技術では、ハウジングに外部と連通する吸気口および排気口を設け、ハウジングの外部から取り入れた空気（外気）を回転子の冷却に利用し、回転子との熱交換により暖められた空気をハウジングの外部へ排出する。つまり、特許文献１に記載の冷却技術は、ハウジングにより密閉された空間内に回転子や固定子を収容する全閉型の回転電機への適用を考慮した技術ではなかった。

　本発明の第１の態様によると、アキシャルギャップ型回転電機は、回転軸に固定される一対の回転子と、一対の回転子間に配置される固定子と、一対の回転子および固定子を収容するハウジングとを備え、ハウジングは、回転軸の径方向外方を覆うように配置される筒状のセンターブラケットと、センターブラケットの両端の開口を塞ぐ一対のエンドブラケットとを有し、内部が密閉空間とされ、回転子は、回転軸の周方向に沿って配置される複数の永久磁石と、回転軸に固着され、永久磁石を保持する保持部材とを有し、保持部材には、保持部材の回転軸側に設けられた冷却風入口と、保持部材のセンターブラケット側に設けられた冷却風出口とを連通する密閉流路が設けられている。

　本発明によれば、密閉空間とされたハウジング内部の空気を循環させて、ハウジング内に収容される回転子を効果的に冷却することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るアキシャルギャップ型回転電機の回転軸に沿う断面模式図。図１の回転子を構成する永久磁石と、ヨークと、ヨーク保持部材とを示す図。図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面模式図。ヨーク保持部材に形成される流路を示す部分斜視図。図１の部分拡大図であり、ハウジング内の空気の流れを説明する図。永久磁石の温度と残留磁束密度との関係を示すグラフ。本発明の第２の実施の形態に係るアキシャルギャップ型回転電機の回転軸に沿う断面模式図。図７の回転子を構成する永久磁石と、ヨークと、ヨーク保持部材とを示す図。図８のヨーク保持部材をＡ方向から見た図。図７のＸ－Ｘ線断面模式図。ヨーク保持部材とヨークとによって形成される流路を示す部分斜視図。変形例（１）に係るアキシャルギャップ型回転電機において、第１部材と第２部材とによって形成される流路を示す部分斜視図。変形例（２）に係るアキシャルギャップ型回転電機において、第１部材と第２部材とによって形成される流路を説明する図。変形例（３）に係るアキシャルギャップ型回転電機において、ヨーク保持部材に形成される円形断面の流路を示す部分斜視図。変形例（４）に係るアキシャルギャップ型回転電機において、ヨーク保持部材に形成される凸部に形成される流路を示す部分斜視図。変形例（５）に係るアキシャルギャップ型回転電機において、ヨーク保持部材に固着されたパイプによって形成される流路を示す部分斜視図。変形例（６）に係るアキシャルギャップ型回転電機において、ヨーク保持部材に設けられた流路を示す部分断面模式図。

　以下、図面を参照して、本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機の一実施の形態について説明する。
－第１の実施の形態－
　図１は本発明の第１の実施の形態に係るアキシャルギャップ型回転電機の回転軸１８８に沿う断面模式図である。図１は、回転軸１８８の中心軸ＣＬを含み、かつ、中心軸ＣＬに平行な平面によって切断した断面を模式的に示している。アキシャルギャップ型回転電機（以下、単に回転電機１００と記す）は、回転軸１８８と、回転軸１８８に固定される一対の回転子１５０と、一対の回転子１５０間に配置される固定子１２０と、一対の回転子１５０および固定子１２０を収容するハウジング１８０とを備えている。回転電機１００は、運転方法により電動機としても発電機としても動作する。

　本実施の形態の回転電機１００は、一対の回転子１５０の間に所定のギャップを介して固定子１２０を挟み込んだ構造を有する２ロータ１ステータ型のアキシャルギャップ型回転電機であり、１ロータ１ステータ型のアキシャルギャップ型回転電機と比較して、より多くの永久磁石磁束を利用でき、高効率化・高出力密度化の点で有利である。

　ハウジング１８０は、回転軸１８８の径方向外方を覆うように配置される円筒状のセンターブラケット１８２と、センターブラケット１８２の両端の開口を塞ぐ一対のエンドブラケット１８１とを有している。ハウジング１８０の内部、すなわちセンターブラケット１８２と一対のエンドブラケット１８１とで囲まれる空間は、一対の回転子１５０および固定子１２０を収容する密閉空間とされている。センターブラケット１８２と回転軸１８８とは、それぞれの中心軸が一致するように配置されている。各エンドブラケット１８１には、回転軸１８８が貫通する貫通孔が設けられ、貫通孔には軸受１８６が設けられている。回転軸１８８は、軸受１８６によって回転可能に保持されている。

　一対の回転子１５０は、回転軸１８８の軸方向（以下、単に軸方向とも記す）に所定の間隔をあけて、互いに対向して配置されている。一対の回転子１５０は、それぞれ同様の形状とされている。回転子１５０は、複数の永久磁石１５１と、永久磁石１５１が固着されるヨーク１５２と、ヨーク１５２が固着されるヨーク保持部材１５３とを備えている。ヨーク１５２およびヨーク保持部材１５３は、高い熱伝導率および高い電気伝導率（導電率）を有する金属材料によって形成されることが好ましい。

　図２は、図１の回転子１５０を構成する永久磁石１５１と、ヨーク１５２と、ヨーク保持部材１５３とを示す図である。ヨーク１５２は、円板状であって、両側面はそれぞれ平坦な面とされ、中心部に円形状の貫通孔１５２ｈが設けられている。ヨーク１５２は、貫通孔１５２ｈに後述のヨーク保持部材１５３のボス部１５５が圧入され、ヨーク保持部材１５３に固着されることでヨーク保持部材１５３と一体となる。

　図１に示すように、ヨーク１５２の固定子１２０側の面には、複数の永久磁石１５１が固着されている。永久磁石１５１には、フェライト磁石やネオジム磁石などを採用することができる。図示しないが、永久磁石１５１は、扇形の板状であって、回転軸１８８の周方向（以下、単に周方向とも記す）に沿って等間隔に配置されている。永久磁石１５１は、軸方向に磁化されており、軸方向の一方の側がＳ極とされ、他方の側がＮ極とされている。永久磁石１５１は、周方向に隣り合う磁極が交互に逆向きとなるように、すなわち、Ｎ，Ｓ，Ｎ，Ｓ，・・・となるように配置されている。図１において、図示左側の回転子１５０の永久磁石１５１と図示右側の回転子１５０の永久磁石１５１とは、軸方向から見たときに、周方向に同一位置に、かつ、同一形状で配置されている。

　図２に示すように、ヨーク保持部材１５３は、円板状の円板部１５４と、円板部１５４の固定子１２０側の面における中心部から固定子１２０に向かって突出するボス部１５５とを有している。ヨーク保持部材１５３の中心部には回転軸１８８が挿通される貫通孔が設けられている。ヨーク保持部材１５３の貫通孔は、小径開口部１５５ｈと大径開口部１５４ｈとを有し、固定子１２０側に小径開口部１５５ｈが設けられ、エンドブラケット１８１側に大径開口部１５４ｈが設けられている。

　小径開口部１５５ｈは、回転軸１８８が圧入される部分であり、回転軸１８８の半径Ｒ０とほぼ同じ径を有している。大径開口部１５４ｈは、回転軸１８８の半径Ｒ０よりも一回り大きい半径Ｒ１を有している。なお、円板部１５４は半径Ｒ２を有しており、Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２の大小関係は、Ｒ０＜Ｒ１＜Ｒ２である。

　回転子１５０は、小径開口部１５５ｈに回転軸１８８が圧入され、ヨーク保持部材１５３が回転軸１８８に固着されることで、図１に示すように回転軸１８８と一体となっている。回転軸１８８が大径開口部１５４ｈおよび小径開口部１５５ｈに挿入されると、回転軸１８８の外周面と大径開口部１５４ｈの内周面との間に隙間Ｇ１が形成される。

　図１に示すように、固定子１２０は、回転軸１８８の周方向に沿って等間隔に配置される複数の固定子コア１２１と、各固定子コア１２１に巻回された固定子コイル１２２とを有している。固定子コア１２１は、アモルファス金属からなるアモルファス箔帯や電磁鋼板などの磁性薄板が積層されてなる。なお、固定子コア１２１は、圧粉磁心などの軟磁性体により形成することもできる。固定子コイル１２２は、銅やアルミなどからなる。固定子コア１２１および固定子コイル１２２は、絶縁性を有する樹脂により一体的にモールドされている。モールド体１１０は、ほぼ円筒形状とされ、固定子コア１２１および固定子コイル１２２はモールド体１１０によって保持され、モールド体１１０はセンターブラケット１８２に固着されている。

　図３は図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面模式図であり、図４はヨーク保持部材１５３に形成される流路１６０を示す部分斜視図である。図３に示すように、ヨーク保持部材１５３の円板部１５４には、中心部から回転軸１８８の径方向外方に向かって放射状に延在するように、複数の流路１６０が設けられている。図４に示すように、各流路１６０は、ヨーク保持部材１５３を径方向に貫通するように設けられた中空の密閉流路であって、流れ方向に直交する断面形状は矩形状とされている。

　図３および図４に示すように、流路１６０は、大径開口部１５４ｈの内周面に設けられた冷却風入口（以下、単に入口１６１）から、円板部１５４の外周面に設けられた冷却風出口（以下、単に出口１６２）に亘って回転軸１８８の径方向（以下、単に径方向とも記す）に沿うように、すなわち回転軸１８８と直交する方向に延在している。つまり、流路１６０は、ヨーク保持部材１５３の回転軸１８８側に設けられた入口１６１と、ヨーク保持部材１５３のセンターブラケット１８２側に設けられた出口１６２とを連通している。

　入口１６１は回転軸１８８の外周面に対向して設けられ、出口１６２は、センターブラケット１８２の内周面に対向して設けられている。なお、図４では、便宜上、入口１６１を出口１６２よりも小さく図示しているが、実際には入口１６１から出口１６２に亘って流路１６０の断面積は同じである。

　図１および図５を参照して、全閉型の回転電機１００におけるハウジング１８０内の空気の流れについて説明する。図５は、図１の部分拡大図である。図中、白抜きの矢印Ｆ１～Ｆ５は空気の流れを模式的に示し、黒の太線の矢印Ｈはハウジング１８０を介して回転電機１００の熱が放出される様子を模式的に示している。ハウジング１８０内には空気が満たされており、回転子１５０が回転すると、白抜きの矢印Ｆ１～Ｆ５に示されるように、冷却風としての空気がハウジング１８０内で循環する。以下、具体的に説明する。

　図示しないインバータや交流電源により、固定子コイル１２２に電流が流されると、固定子１２０に交番磁界が形成される。この交番磁界と永久磁石１５１による静磁界とが吸引、反発を繰り返すことで、回転子１５０が回転する。

　回転子１５０の回転により中心軸ＣＬからの距離Ｒ１の位置に設けられた入口１６１と、中心軸ＣＬからの距離Ｒ２の位置に設けられた出口１６２との間に、オイラーの力が発生し、入口１６１から出口１６２に向かって空気が流れる。なお、オイラーの力により発生するオイラーヘッドの大きさは、角速度の二乗、回転半径の二乗の差に比例する。回転子１５０の回転により発生するオイラーの力と、流路１６０内の摩擦抵抗との釣合いにより流路１６０内には所定の流量の空気が流れる。

　流路１６０内に入口１６１から出口１６２に向かう流れが生じると（矢印Ｆ２参照）、回転軸１８８と円板部１５４との間の隙間Ｇ１から空気が吸い込まれて入口１６１から流路１６０内に空気が導入されるとともに（矢印Ｆ１参照）、出口１６２から空気が送出される（矢印Ｆ３参照）。出口１６２はセンターブラケット１８２の内周面に対向して設けられているため、出口１６２から送出された空気はセンターブラケット１８２の内周面に噴き当てられる（矢印Ｆ３参照）。センターブラケット１８２の内周面に噴き当てられた空気は、センターブラケット１８２の内周面に沿うようにして固定子１２０側とは反対側、すなわちエンドブラケット１８１側に向かって流れる（矢印Ｆ４参照）。

　センターブラケット１８２の開口端部はエンドブラケット１８１で塞がれている。このため、センターブラケット１８２の内周面に沿って流れる空気は、エンドブラケット１８１により回転軸１８８に向かうように方向を変えて流れる（矢印Ｆ５参照）。空気は、さらに回転軸１８８の近傍で回転子１５０に向かうように方向を変え、回転軸１８８に沿って流れ、回転軸１８８と円板部１５４との間の隙間Ｇ１を通り、入口１６１から再び流路１６０に導入される（矢印Ｆ１参照）。このようにして、ハウジング１８０の内部の密閉空間内に空気の循環流が形成される（・・・→Ｆ１→Ｆ２→Ｆ３→Ｆ４→Ｆ５→Ｆ１→・・・）。

　中空の流路１６０内を空気が通ると（矢印Ｆ２参照）、流路１６０を形成する周囲の壁面と空気との間で熱交換が行われ、ヨーク保持部材１５３が冷却される。その結果、ヨーク保持部材１５３に固着されるヨーク１５２、ならびに、ヨーク１５２に固着される永久磁石１５１が冷却される。一方、空気は、流路１６０を通過することで回転子１５０の熱を吸収し、暖められる。出口１６２から暖められた空気が排出されると、暖められた空気とハウジング１８０との間で熱交換が行われ、空気からの熱がハウジング１８０に伝わり、ハウジング１８０から外気に放出される。ハウジング１８０内の空気の熱がハウジング１８０を介してハウジング１８０の外部に放熱されることで、ハウジング１８０内の空気の温度が低下する。なお、ハウジング１８０は、図示しない冷却ファンによって発生する冷却風が噴き当てられることにより、あるいは、自然対流により冷却されて、ハウジング１８０内の空気よりも低い温度に保持されている。

　なお、回転電機１００が運転中にあるときのヨーク保持部材１５３の温度Ｔｒ、入口１６１から流路１６０に吸い込まれる空気の温度Ｔｉ、出口１６２から送出される空気の温度Ｔｏ、および、ハウジング１８０の温度Ｔｈの大小関係は、Ｔｒ＞Ｔｏ＞Ｔｉ＞Ｔｈである。

　上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）ヨーク保持部材１５３には、ヨーク保持部材１５３の回転軸１８８側に設けられた冷却風の入口１６１と、ヨーク保持部材１５３のセンターブラケット１８２側に設けられた冷却風の出口１６２とを連通する中空の流路１６０が設けられている。このため、回転子１５０が回転すると、流路１６０において入口１６１から出口１６２に向かう流れが生じ、出口１６２から送出された空気が再び入口１６１に導入される循環流が形成される。ハウジング１８０によって形成される密閉空間内の空気を循環させることができるため、全閉型の回転電機１００において効果的に回転子１５０を冷却することができる。

　特許文献１に記載の技術（以下、従来技術と記す）は、回転子にファンブレードを設け、回転子を開放型の遠心式ファンとして機能させ、回転子を冷却する技術である。従来技術は、ハウジングの外部から空気を取り入れ、回転子との熱交換により回転子を冷却し、暖められた空気をハウジングの外部へ排出するものである。従来技術は、開放された空間において使用されることを前提とした技術であるため、従来技術のファンブレードを有する回転子を全閉型の回転電機に採用した場合、密閉空間内で空気を循環させることが難しい。

　これに対して、本実施の形態では、回転子１５０の回転により、入口１６１と出口１６２との圧力差を発生させることで流路１６０内に空気の流れを発生させ、密閉されたハウジング１８０内で空気を循環させ、暖められた空気の熱をハウジング１８０を介して、ハウジング１８０の外部へ放熱する。本実施の形態によれば、密閉空間内に空気の循環流を形成し、矩形断面の流路１６０に所定流量の空気を導入させ続けることができ、流路１６０を構成する内壁面の全体を冷却面として効率よく回転子１５０を冷却することができる。

（２）冷却風の入口１６１が回転軸１８８の外周面に対向して設けられている。このため、回転軸１８８の近傍に空気の流れを形成することができ、入口１６１を介して流路１６０に導入される前の低温度の空気と回転軸１８８との熱交換により、回転軸１８８を冷却することができる。これにより、入口１６１が回転軸１８８の内周面に対向して設けられていない場合に比べて、より効果的に回転子１５０を冷却することができる。

（３）出口１６２がセンターブラケット１８２の内周面に対向して設けられている。このため、空気をセンターブラケット１８２に積極的に噴き当てて、空気とセンターブラケット１８２との熱交換により空気を冷却することができる。さらに、センターブラケット１８２に沿って流れた空気がエンドブラケット１８１に噴き当られ、空気とエンドブラケット１８１との熱交換により空気を冷却することができる。

　たとえば、出口１６２がエンドブラケット１８１に対向して設けられている場合、出口１６２から送出された空気は、エンドブラケット１８１に向かって流れることになり、密閉空間内の空気の熱の多くがセンターブラケット１８２を介してハウジング１８０の外部へ放出されることになる。これに対して、本実施の形態では、出口１６２をセンターブラケット１８２の内周面に対向して設けることで、センターブラケット１８２およびエンドブラケット１８１の両部材、すなわちハウジング１８０全体を介して、密閉空間内の空気の熱をハウジング１８０の外部へ効率よく放出して、空気の温度を低下させることができる。その結果、低温度の空気により回転子１５０を効果的に冷却することができる。

（４）図６は、永久磁石１５１の温度Ｔと残留磁束密度Ｂｒとの関係を示すグラフである。図６に示すように、永久磁石１５１の温度Ｔが低下するほど、永久磁石１５１の残留磁束密度Ｂｒは高くなる。本実施の形態によれば、密閉空間内を循環する空気流によって回転子１５０を冷却することができる。つまり、本実施の形態によれば、残留磁束密度Ｂｒが高くなるように、永久磁石１５１の温度を低下させることで、モータ効率の向上を図ることができる。

（５）従来技術では、取り入れた外気の排気口をモーターケース（本願のハウジング１８０に相当）の円筒部（本願のセンターブラケット１８２に相当）に設け、回転軸の軸受を有する板（本願のエンドブラケット１８１に相当）で固定子を保持している。このため、従来技術を２ロータ１ステータ型の回転電機に適用する場合、モータケースにおける固定子を保持する板に対して対称となるような複雑な構造をとる必要がある。

　これに対して、本実施の形態では、センターブラケット１８２に排気口を設ける必要がない。このため、排気口の位置や形状を考慮することなく、センターブラケット１８２を利用して固定子コア１２１を保持することができ、従来技術を２ロータ１ステータ型の回転電機に適用した場合に比べて、単純な構成とすることができる。その結果、生産性の向上およびコストの低減を図ることができる。

（６）流路１６０は、径方向に放射状に延在するように複数設けられている。このため、回転子１５０を均一に冷却することができる。

－第２の実施の形態－
　図７～図１１を参照して第２の実施の形態に係るアキシャルギャップ型回転電機２００について説明する。図７は、図１と同様の図であり、第２の実施の形態に係るアキシャルギャップ型回転電機２００の回転軸１８８に沿う断面模式図である。図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。以下、第１の実施の形態との相違点について詳しく説明する。

　第１の実施の形態では、ヨーク保持部材１５３に流路１６０を形成した（図１～図５参照）。これに対して、第２の実施の形態では、図７に示すように、ヨーク１５２と、ヨーク保持部材２５３とによって流路２６０が形成されている。

　図８は、図７の回転子２５０を構成する永久磁石１５１と、ヨーク１５２と、ヨーク保持部材２５３とを示す図である。図９は、図８のヨーク保持部材２５３をＡ方向から見た図である。なお、図８に示すヨーク保持部材２５３の断面は、図９のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線で切断した断面を示している。

　図８および図９に示すように、ヨーク保持部材２５３は、円板状の円板部２５４と、円板部２５４の固定子１２０側の面における中心部から固定子１２０側に向かって突出するボス部２５５とを有している。ヨーク保持部材２５３の中心部には回転軸１８８が挿通される貫通孔２５３ｈが設けられている。

　貫通孔２５３ｈは、回転軸１８８が圧入される部分であり、回転軸１８８の半径Ｒ０とほぼ同じ径を有している。回転子２５０は、貫通孔２５３ｈに回転軸１８８が圧入され、ヨーク保持部材２５３が回転軸１８８に固着されることで、図７に示すように回転軸１８８と一体となっている。

　図８および図９に示すように、円板部２５４には、中心部から径方向外方に向かって放射状に延在するように、複数の溝２６５が設けられている。溝２６５は、ヨーク１５２が固着される面からエンドブラケット１８１側に窪むように凹設されてなり、底面２６５ａと、底面２６５ａから立ち上がる一対の側面２６５ｂとを有している。溝２６５は、固定子１２０側が開放されている。底面２６５ａの回転軸１８８側の端部には、軸方向に貫通する開口部２６６が設けられている。

　図１０は図７のＸ－Ｘ線断面模式図であり、図１１はヨーク保持部材２５３とヨーク１５２とによって形成される流路２６０を示す部分斜視図である。図７に示すように、複数の永久磁石１５１は、ヨーク１５２における固定子１２０側の面に固着され、周方向に等間隔で配置されている。ヨーク１５２は、貫通孔１５２ｈにヨーク保持部材２５３のボス部２５５が圧入され、ヨーク保持部材２５３に固着されることでヨーク保持部材２５３と一体となる。

　図１１に示すように、ヨーク１５２における永久磁石１５１が固着される面とは反対側の面は、ヨーク保持部材２５３の固定子１２０側の面に当接され、溝２６５の固定子１２０側の開口がヨーク１５２によって塞がれる。その結果、溝２６５を構成する底面２６５ａ、一対の側面２６５ｂ、および、ヨーク１５２における永久磁石１５１が固着される面とは反対側の面の４つの面によって、流路断面が矩形状の中空の流路２６０が形成される。

　上記したように、溝２６５の底面２６５ａには軸方向に貫通する開口部２６６が設けられている。図１０および図１１に示すように、開口部２６６のエンドブラケット１８１側の端面は流路２６０の入口２６１であり、入口２６１はエンドブラケット１８１に対向している。なお、出口２６２は、第１の実施の形態と同様に、センターブラケット１８２の内周面に対向するように設けられている。回転軸１８８の中心軸ＣＬから入口２６１までの距離Ｒ１に比べて、回転軸１８８の中心軸ＣＬから出口２６２までの距離Ｒ２を充分に大きくすることで、入口２６１と出口２６２との圧力差を発生させ、所定流量の空気を流路２６０に導入させ続けることができる。

　このような第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態で説明した（１），（３）～（６）と同様の作用効果を奏する。さらに、第２の実施の形態では、入口２６１から出口２６２に亘って径方向に延在する溝２６５を有するヨーク保持部材２５３と、溝２６５の固定子１２０側の開口を塞ぐヨーク１５２とによって流路２６０を形成した。ヨーク１５２が流路２６０の一部を構成しているため、ヨーク１５２に固着される永久磁石１５１をより効果的に冷却することができ、さらなるモータ効率の向上を図ることができる。また、第２の実施の形態では、ヨーク保持部材２５３の一方の面を凹設し、溝２６５の底面２６５ａに開口部２６６を形成すればよいため、第１の実施の形態に比べて加工がしやすく、加工コストの低減を図ることができる。

　次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（１）第１の実施の形態では、単一部材であるヨーク保持部材１５３を貫通する流路１６０を設けた例について説明したが、図１２に示すように、ヨーク保持部材１５３を、円板状の第１部材１５３ａおよび円板状の第２部材１５３ｂの２部材で構成してもよい。第１部材１５３ａに中心部から径方向外方に向かって放射状に延在するように複数の溝１６５を形成し、溝１６５の開口を第２部材１５３ｂの平坦面で塞ぐことにより、第１部材１５３ａの溝１６５と第２部材１５３ｂとで中空の流路１６０を形成することができる。なお、図１２では、中空の流路１６０を形成するために、第１部材１５３ａに溝１６５を設け、第２部材１５３ｂを平坦としているが、第１部材１５３ａを平坦とし、第２部材１５３ｂに溝を設けてもよい。

（２）上記変形例（１）や第２の実施の形態では、流路１６０，２６０を形成する２部材のうちの一方の部材に溝１６５，２６５を形成し、他方の部材の平坦面で溝１６５，２６５の開口を塞ぐ例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図１３に示すように、２つ部材３６３ａ，３６３ｂの両方に溝３６５を設け、溝３６５同士を突き合わせることで流路３６０を形成してもよい。これにより、変形例（１）や第２の実施の形態に比べて、溝３６５の底面から開口面までの高さ寸法ｈを小さくすることができ、製作コストを低減することができる。なお、本変形例は、流路面積が大きくなるほど、製作コストの低減の効果がある。

（３）上記した実施の形態では、流路１６０，２６０の断面形状が矩形状とされた例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図１４に示すような円形状などの閉曲線の断面の流路４６０を形成してもよい。また、図示しないが、三角形や五角形などの多角形とすることもできる。半円形状など、直線と曲線とを組み合わせた形状とすることもできる。流路は、永久磁石１５１を保持する部材の壁面によって囲まれてなる中空の流路、すなわち、流れ方向に直交する流路断面の周囲が閉じられた閉鎖流路（密閉流路）であればよく、その断面形状は冷却に必要な流量を確保できる面積を有していれば、任意の形状を採用することができる。

（４）第１の実施の形態では、ヨーク保持部材１５３の円板部１５４の肉厚がどの部分においても同一である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図１５に示すように、流路１６０に沿って、ヨーク保持部材５５３の中心から径方向外方に亘って延在する凸部５５３ｂを設けてもよい。

　ヨーク保持部材５５３は、ヨーク１５２が固着される固着部５５３ａと、固着部５５３ａからエンドブラケット１８１に向かって軸方向に突出する凸部５５３ｂとを有している。流路１６０は、凸部５５３ｂ内に設けられている。つまり、凸部５５３ｂは、ヨーク保持部材５５３の中央部から放射状に延在するように複数設けられている。このような凸部５５３ｂを設けることで、回転子１５０の回転に伴って、回転子１５０とエンドブラケット１８１との間の空気を攪拌させ、ヨーク保持部材５５３のエンドブラケット１８１側の面と攪拌された空気との熱交換により、回転子１５０を冷却することができる。

　このため、より回転子１５０の冷却効果を高めることができる。なお、空気の攪拌は、緩やかなものであるため、流路１６０の出口１６２から送出され、流路１６０の入口１６１に戻る循環流の流れを阻害することはない。また、固着部５５３ａの厚みを薄くして、回転子１５０を軽くすることで、回転子１５０を回転させる動力を小さくできる。

（５）図１６に示すように、流路６６０は、円形状のパイプ６６８によって形成するようにしてもよい。本変形例では、円板状のヨーク保持部材６５３の一方の面に、複数本のパイプ６６８が放射状に配置され、パイプ６６８が溶接、ロウ付けなどによりヨーク保持部材６５３に固着されている。本変形例によれば、生産工数、生産コストの低減を図ることができる。なお、パイプ６６８の形状は、円形に限定されることなく、矩形パイプなどの種々の形状のパイプを採用することができる。

（６）上記した実施の形態では、出口１６２，２６２をセンターブラケット１８２の内周面に対向させるようにしたが、本発明はこれに限定されない。図１７に示すように、入口７６１および出口７６２のそれぞれをエンドブラケット１８１に対向して配置させてもよい。回転軸１８８の中心軸ＣＬから入口７６１までの径方向の距離Ｒ１に比べて、回転軸１８８の中心軸ＣＬから出口７６２までの径方向の距離Ｒ２を大きくすることで、流路７６０の出入口に圧力差を発生させて、流路７６０内に空気の流れを発生させることができる。本変形例によれば、ヨーク保持部材７５３の外周部７５３ｃを、バランス取りの際の削り代として用いることができ、回転電機の組立性の向上を図ることができる。

（７）上記した実施の形態では、永久磁石１５１を保持する保持部材を、永久磁石１５１が固着されたヨーク１５２と、ヨーク１５２が固着されたヨーク保持部材１５３とによって構成したが、本発明はこれに限定されない。ヨーク保持部材１５３を省略することもできる。この場合、ヨーク１５２に冷却風が流れる中空の流路が形成される。

（８）流路１６０，２６０の本数は、上記した実施の形態に限定されない。

（９）各回転子１５０に設けられる永久磁石１５１の数や、固定子コア１２１の数は、適宜設定することができる。

　本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

　１００　回転電機、１１０　モールド体、１２０　固定子、１２１　固定子コア、１２２　固定子コイル、１５０　回転子、１５１　永久磁石、１５２　ヨーク、１５２ｈ　開口部、１５３　ヨーク保持部材、１５３ａ　第１部材、１５３ｂ　第２部材、１５４　円板部、１５４ｈ　大径開口部、１５５　ボス部、１５５ｈ　小径開口部、１６０　流路、１６１　入口、１６２　出口、１６５　溝、１８０　ハウジング、１８１　エンドブラケット、１８２　センターブラケット、１８６　軸受、１８８　回転軸、２００　アキシャルギャップ型回転電機、２５０　回転子、２５３　ヨーク保持部材、２５３ｈ　貫通孔、２５４　円板部、２５５　ボス部、２６０　流路、２６１　入口、２６２　出口、２６５　溝、２６５ａ　底面、２６５ｂ　側面、２６６　開口部、３６０　流路、３６３ａ，３６３ｂ　部材、３６５　溝、４６０　流路、５５３　ヨーク保持部材、５５３ａ　固着部、５５３ｂ　凸部、６５３　ヨーク保持部材、６６０　流路、６６８　パイプ、７５３　ヨーク保持部材、７５３ｃ　外周部、７６０　流路、７６１　入口、７６２　出口

Claims

　アキシャルギャップ型回転電機であって、
　回転軸に固定される一対の回転子と、
　前記一対の回転子間に配置される固定子と、
　前記一対の回転子および前記固定子を収容するハウジングとを備え、
　前記ハウジングは、前記回転軸の径方向外方を覆うように配置される筒状のセンターブラケットと、前記センターブラケットの両端の開口を塞ぐ一対のエンドブラケットとを有し、内部が密閉空間とされ、
　前記回転子は、前記回転軸の周方向に沿って配置される複数の永久磁石と、前記回転軸に固着され、前記永久磁石を保持する保持部材とを有し、
　前記保持部材には、前記保持部材の前記回転軸側に設けられた冷却風入口と、前記保持部材の前記センターブラケット側に設けられた冷却風出口とを連通する密閉流路が設けられているアキシャルギャップ型回転電機。
　請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
　前記冷却風入口は、前記回転軸の外周面に対向して設けられ、
　前記冷却風出口は、前記センターブラケットの内周面に対向して設けられているアキシャルギャップ型回転電機。
　請求項１または２に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
　前記保持部材は、前記冷却風入口から前記冷却風出口に亘って径方向に延在する溝を有する第１部材と、前記第１部材の溝の開口を塞ぐ第２部材とを有し、前記第１部材と前記第２部材とによって前記密閉流路が形成されているアキシャルギャップ型回転電機。
　請求項３に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
　前記第２部材は、前記永久磁石が固着されたヨークであり、
　前記第１部材は、前記ヨークが固着されたヨーク保持部材であるアキシャルギャップ型回転電機。
　請求項１または２に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
　前記密閉流路は、前記回転軸の径方向に放射状に延在するように複数設けられているアキシャルギャップ型回転電機。