軸向間隙型發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供軸向間隙型發(fā)電機，通過充分提高冷卻性能，能夠實現(xiàn)可靠性的提高、發(fā)電性能的提高等。實施方式的軸向間隙型發(fā)電機具備設置有磁鐵的轉子、以及設置有線圈的定子，轉子與定子在旋轉軸的軸向上隔著間隙配置。另外，借助轉子的旋轉而產生冷卻風的葉片設置于轉子。此處，葉片設置于轉子，以使得由葉片產生的冷卻風在轉子與定子之間的間隙中以旋轉軸作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。
【專利說明】軸向間隙型發(fā)電機

【技術領域】
[0001]本發(fā)明的實施方式涉及軸向間隙型發(fā)電機(Axial Gap Type Generator)。

【背景技術】
[0002]軸向間隙型發(fā)電機沿著旋轉軸的軸向將定子和轉子隔著間隙設置。在軸向間隙型發(fā)電機中，在定子上設置有線圈，在轉子上設置有磁鐵(永久磁鐵)。軸向間隙型發(fā)電機例如設置于風力發(fā)電裝置(例如，參照JP2012 - 505338A)。
[0003]軸向間隙型發(fā)電機在進行發(fā)電動作時引起發(fā)熱，因此需要對定子以及轉子進行冷卻。因此，軸向間隙型發(fā)電機構成為冷卻風在定子與轉子之間的間隙流動。例如，在定子以及轉子不收納于殼體的“敞開型”的情況下，將從軸向間隙型發(fā)電機的周圍流入的風作為冷卻風加以利用。
[0004]圖14是示出第一現(xiàn)有技術所涉及的軸向間隙型發(fā)電機的圖。在圖14中示出軸向間隙型發(fā)電機的截面。
[0005]如圖14所示，軸向間隙型發(fā)電機100例如是敞開型，具有一對轉子21、22、以及定子31。
[0006]圖15是在第一現(xiàn)有技術所涉及的在軸向間隙型發(fā)電機中示出轉子的圖。圖15(a)示出一對轉子21、22中的第一轉子21，圖15(b)示出第二轉子22。在圖15(a)中示出在第一轉子21中與第二轉子22相面對的面。在圖15(b)中示出在第二轉子22中與第二轉子22相面對的面。
[0007]在軸向間隙型發(fā)電機100中，如圖14、圖15所示，在第一轉子21與第二轉子22的各自的中央部分形成有開口 21K、22K，旋轉軸11貫通開口 21Κ、22Κ。如圖15所示，第一轉子21與第二轉子22分別經由肋IlR與旋轉軸11連結。
[0008]另外，如圖14、圖15所示，第一轉子21與第二轉子22分別具有磁鐵211、221。磁鐵211、221在第一轉子21與第二轉子22的各個中在彼此相面對的面上設置有多個。此外，在第一轉子21與第二轉子22的各個中，在外周部分設置有引導件21G、22G。
[0009]在軸向間隙型發(fā)電機100中，如圖14所示，定子31設置于第一轉子21與第二轉子22之間。在定子31與第一轉子21之間夾設有間隙Gl，并且在定子31與第二轉子22之間夾設有間隙G2。在定子31的中央部分形成有開口 31K，旋轉軸11貫通該開口 31K。
[0010]另外，如圖14所示，定子31具有線圈311。線圈311內置于定子31的內部。線圈311與多個磁鐵211、221同樣地在旋轉軸11的旋轉方向R(周向)上排列有多個，對此省略圖示。線圈311例如由樹脂等的絕緣物(省略圖示)覆蓋而與周圍絕緣。
[0011]圖16是在第一現(xiàn)有技術所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中示出冷卻風的流動的圖。圖16與圖14同樣地示出軸向間隙型發(fā)電機的截面，且在該截面中示意性地示出流動的冷卻風的概要。
[0012]如圖16所示，在軸向間隙型發(fā)電機100為敞開型的情況下，將從軸向間隙型發(fā)電機100的周圍流入的風作為冷卻風F10、FlU F20、F21加以使用。此處，例如，在軸向間隙型發(fā)電機100中，將從第一轉子21側朝第二轉子22側流動的風作為冷卻風F10、F11、F20、F21加以使用。
[0013]具體而言，將冷卻風FlO從軸向間隙型發(fā)電機100的周圍引導至第一轉子21的開口 21K。該冷卻風FlO在旋轉軸11的軸向上從第一轉子21側朝第二轉子22側流動，并通過第一轉子21的開口 21K。然后，通過該第一轉子21的開口 21K后的冷卻風FlO流入第一轉子21與定子31之間的間隙G1，并且流入定子31的開口 31K。流入第一轉子21與定子31之間的間隙Gl后的冷卻風Fll以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。然后，在流入定子31的開口 31K后的冷卻風F20通過該開口 31K之后，流入第二轉子22與定子31之間的間隙G2。流入第二轉子22與定子31之間的間隙G2后的冷卻風F21以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。
[0014]這樣，在軸向間隙型發(fā)電機100中，對第一轉子21、第二轉子22以及定子31進行冷卻。
[0015]但是，在上述的軸向間隙型發(fā)電機100中，存在無法充分地進行冷卻，產生可靠性的降低、發(fā)電性能的降低等的情況。例如，在周圍的風弱或無風的情況下，當發(fā)電機的旋轉軸11因慣性而旋轉時，冷卻風F11、F21無法充分流入定子31與轉子21、22之間的間隙G1、G2，因此存在冷卻不充分的情況。結果，在軸向間隙型發(fā)電機100中，存在成為高溫的磁鐵無法被充分冷卻，產生去磁，發(fā)電輸出降低的情況。
[0016]因此，在軸向間隙型發(fā)電機中，為了有效地進行冷卻而提出了各種方法。
[0017]例如，提出了在轉子中的相對于與定子相面對的面的相反側的面設置徑流式風扇(radial fan)，并且在徑向的外側設置排風口等的方案(例如，參照JP2008 — 245356A)。另外，提出了在定子的外周部設置散熱片(fin)，并且將冷卻風扇設置于轉子的外周部來將冷卻風朝散熱片送風等的方案(例如，參照JP2010 — 288445A)。另外，提出了在轉子中形成冷卻通路，并且將風扇設置于旋轉軸，將冷卻風朝冷卻通路送風等的方案(例如，參照JP2012 — 95534A)。
[0018]圖17是示出第二現(xiàn)有技術所涉及的軸向間隙型發(fā)電機的圖。在圖17中，與圖14同樣地示出軸向間隙型發(fā)電機的截面。
[0019]如圖17所示，在軸向間隙型發(fā)電機10b中，與上述的軸向間隙型發(fā)電機100(參照圖14等)不同，為了有效地進行冷卻而在第一轉子21與第二轉子22上分別設置有葉片(braid)212J、222J。
[0020]具體而言，在第一轉子21的與第二轉子22相面對的面?zhèn)认喾磦鹊拿嬖O置有葉片212J。另外，在第二轉子22的與第一轉子21相面對的面?zhèn)认喾磦鹊拿嬖O置有葉片222J。
[0021]圖18是在第二現(xiàn)有技術所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中示出冷卻風的流動的圖。圖18與圖17同樣地示出軸向間隙型發(fā)電機的截面，且在該截面中示意性地示出流動的冷卻風的概要。圖18(a)示出軸向間隙型發(fā)電機100的周圍無風的情況，圖18(b)示出來自軸向間隙型發(fā)電機100的周圍的風作為冷卻風而流入的情況。
[0022]如圖18(a)所示，在周圍無風的情況下，當旋轉軸11因慣性而旋轉時，利用葉片212J、222J產生冷卻風M10j、M20j并使該冷卻風流動。此處，在第一轉子21中的與第二轉子22相面對的面的相反側的面?zhèn)?，冷卻風MlOj以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。另外，在第二轉子22中的與第一轉子21相面對的面的相反側的面?zhèn)?，冷卻風M20j以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。
[0023]如圖18(b)所示，在周圍的風作為冷卻風而流入的情況下，當旋轉軸11旋轉時，與圖18(a)所示的情況同樣地，利用葉片212J、222J產生冷卻風M1j、M20j并使該冷卻風流動。與此同時，與圖16所示的情況同樣地，冷卻風？10、？11、？20、？21流動。
[0024]但是，從圖18(a)以及圖18(b)可知，在軸向間隙型發(fā)電機10b為敞開型的情況下，利用葉片212J、222J產生的冷卻風M1j、M20j不在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl,以及第二轉子22與定子31之間的間隙G2流動。
[0025]因此，在上述的軸向間隙型發(fā)電機10b中，也存在無法充分進行冷卻，產生可靠性的降低、發(fā)電性能的降低等的情況。例如，存在成為高溫的磁鐵211、221無法被充分冷卻而產生去磁、發(fā)電輸出降低的情況。


【發(fā)明內容】

[0026]因而，本發(fā)明要解決的課題在于提供一種能夠通過充分地提高冷卻性能而實現(xiàn)可靠性的提高、發(fā)電性能的提高等的軸向間隙型發(fā)電機。
[0027]實施方式的軸向間隙型發(fā)電機，具備設置有磁鐵的轉子以及設置有線圈的定子，所述轉子與所述定子在旋轉軸的軸向上隔著間隙配置，該軸向間隙型發(fā)電機的特征在于，所述軸向間隙型發(fā)電機具有設置于所述轉子、借助所述轉子的旋轉而產生冷卻風的葉片，所述葉片設置于所述轉子，以使得由所述葉片產生的冷卻風在所述轉子與所述定子之間的所述間隙中以所述旋轉軸作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。
[0028]另外，實施方式的軸向間隙型發(fā)電機，具備以對置的方式設置有磁鐵的第一轉子和第二轉子、以及以夾在所述磁鐵之間的方式設置有線圈的定子，所述第一轉子、所述定子以及所述第二轉子在旋轉軸的軸向上隔著間隙配置，該軸向間隙型發(fā)電機的特征在于，在所述第一轉子的端部配置有多個葉片，借助所述旋轉軸的旋轉而由所述葉片產生的冷卻風，在所述第一轉子與所述定子之間的所述間隙中以所述旋轉軸作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。
[0029]另外，實施方式的軸向間隙型發(fā)電機，具備以對置的方式設置有磁鐵的第一轉子和第二轉子、以及以夾在所述磁鐵之間的方式設置有線圈的定子，所述第一轉子、所述定子以及所述第二轉子在旋轉軸的軸向上隔著間隙配置，該軸向間隙型發(fā)電機的特征在于，所述軸向間隙型發(fā)電機具有:在所述第一轉子的外周部朝向所述定子側設置有多個的第一葉片；以及在所述第二轉子的外周部朝向所述定子側設置有多個的第二葉片，借助所述旋轉軸的旋轉而由所述第一葉片產生的冷卻風，在所述第一轉子與所述定子之間的第一間隙中以所述旋轉軸作為基準從徑向內側朝徑向外側流動，借助所述旋轉軸的旋轉而由所述第二葉片產生的冷卻風，在所述第二轉子與所述定子之間的第二間隙中以所述旋轉軸作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。
[0030]根據(jù)實施方式的軸向間隙型發(fā)電機，能夠增加在第一轉子與定子之間的間隙中流動的冷風量，并且能夠增加在第二轉子與定子之間的間隙中流動的冷卻風的量，從而能夠提聞冷卻性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是示出第一實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機的圖。
[0032]圖2是在第一實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中示出轉子的圖。
[0033]圖3是在第一實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中放大示出葉片的圖。
[0034]圖4是在第一實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中示出冷卻風的流動的圖。
[0035]圖5是在第一實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中示出冷卻風的流動的圖。
[0036]圖6是示出第二實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機的圖。
[0037]圖7是在第二實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中示出轉子的圖。
[0038]圖8是在第二實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中示出冷卻風的流動的圖。
[0039]圖9是在第二實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中示出冷卻風的流動的圖。
[0040]圖10是示出第三實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機的圖。
[0041]圖11是在第三實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中示出轉子的圖。
[0042]圖12是在第三實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中示出冷卻風的流動的圖。
[0043]圖13是在第三實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中示出冷卻風的流動的圖。
[0044]圖14是示出第一現(xiàn)有技術所涉及的軸向間隙型發(fā)電機的圖。
[0045]圖15是在第一現(xiàn)有技術所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中示出轉子的圖。
[0046]圖16是在第一現(xiàn)有技術所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中示出冷卻風的流動的圖。
[0047]圖17是示出第二現(xiàn)有技術所涉及的軸向間隙型發(fā)電機的圖。
[0048]圖18是在第二現(xiàn)有技術所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中示出冷卻風的流動的圖。

【具體實施方式】
[0049]以下，參照附圖對實施方式的軸向間隙型發(fā)電機進行說明。
[0050]<第一實施方式>
[0051 ] [A]軸向間隙型發(fā)電機的結構
[0052]圖1是示出第一實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機的圖。在圖1中示出截面。
[0053]如圖1所示，軸向間隙型發(fā)電機I例如是敞開型，具有一對轉子21、22、以及定子31。
[0054]軸向間隙型發(fā)電機I例如設置于上升窗口型(rise window type)的風力發(fā)電裝置，沿著旋轉軸11的徑向延伸的多個風車翼(省略圖示)例如固定于第一轉子21以及第二轉子22，對此省略圖示。在軸向間隙型發(fā)電機I中，多個風車翼(省略圖示)接受在旋轉軸11的軸向上從第一轉子21側朝第二轉子22側流動的風，從而旋轉軸11旋轉，由此進行發(fā)電。
[0055]對構成軸向間隙型發(fā)電機I的各部分依次進行說明。
[0056][A — I]關于一對轉子 21、22
[0057]圖2是在第一實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中示出轉子的圖。
[0058]圖2(a)示出一對轉子21、22中的第一轉子21，圖2(b)示出第二轉子22。在圖2(a)中示出第一轉子21中的與第二轉子22相面對的面。在圖2(b)中示出第二轉子22中的與第二轉子22相面對的面。
[0059]在軸向間隙型發(fā)電機I中，如圖1、圖2(a)、圖2(b)所示，第一轉子21與第二轉子22分別為環(huán)形狀的板狀體，在中央部分形成有圓形的開口 21K、22K。第一轉子21的開口21K以及第二轉子22的開口 22K分別以內徑彼此相同的方式形成。
[0060]如圖1所示，第一轉子21和第二轉子22分別設置成，旋轉軸11貫通開口 21K、22K，且與旋轉軸11同軸。如圖2(a)、圖2(b)所示，第一轉子21與第二轉子22分別經由肋IlR與旋轉軸11連結。具體而言，在第一轉子21與第二轉子22的各自的開口 21Κ、22Κ中，多個肋IlR以沿著旋轉軸11的徑向延伸的方式設置。多個肋IlR的各個肋的一端部固定于旋轉軸U，另一端部分別固定于第一轉子21和第二轉子22。并且，旋轉軸11由軸承(省略圖示)支承為旋轉自如，對此省略圖示。另外，在圖1中省略肋IlR的圖示。
[0061]如圖1、圖2(a)、圖2(b)所示，第一轉子21與第二轉子22分別具有磁鐵211、221 (永久磁鐵)。如圖1所示，磁鐵211、221在第一轉子21與第二轉子22的各個中的彼此對置的面設置有多個。這些磁鐵211、221以磁化方向沿著旋轉軸11的軸向的方式配置成圓形。如圖2(a)以及圖2(b)所示，分別配置于第一轉子21和第二轉子22的磁鐵211、221在旋轉軸11的周圍配置多個，在旋轉軸11的旋轉方向R上以極性交替的方式排列。
[0062]另外，如圖1、圖2(a)、圖2(b)所示，第一轉子21和第二轉子22分別設置有引導件21G、22G。引導件21G、22G為環(huán)形狀的板狀體，分別設置于第一轉子21和第二轉子22的各自的外周部分。引導件21G、22G的厚度比第一轉子21以及第二轉子22的厚度薄，設置于第一轉子21和第二轉子22的各個中的彼此對置的面?zhèn)鹊牟糠帧?br> [0063]在第一實施方式中，如圖1、圖2(a)所示，在第一轉子21上設置有多個葉片212。
[0064]如圖1、圖2(a)所示，多個葉片212設置于第一轉子21的內周面。多個葉片212分別在第一轉子21的開口 21K的內部以在旋轉軸11的旋轉方向R上等間隔并排的方式排列。多個葉片212構成為當伴隨著旋轉軸11的旋轉而旋轉時，從第一轉子21側朝向第二轉子22側流動冷卻風(省略圖示)，對于詳細情況將在后面加以敘述。
[0065]圖3是在第一實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中放大示出葉片的圖。
[0066]在圖3中示出第一轉子21的內周面的一部分，右側為定子31偵U。
[0067]如圖3所示，多個葉片212分別形成為定子31側(右側)的一端部相比另一端部在旋轉方向R上位于后方。
[0068][A — 2]關于定子 31
[0069]在軸向間隙型發(fā)電機I中，如圖1所示，定子31設置于第一轉子21與第二轉子22之間。在定子31與第一轉子21之間夾設有間隙G1，并且，在定子31與第二轉子22之間夾設有間隙G2。定子31由支承部材(省略圖示)支承，對此省略圖示。
[0070]如圖1所示，在定子31的中央部分形成有開口 31K。定子31的開口 31K為圓形，旋轉軸11貫通該開口 31K。定子31與第一轉子21和第二轉子22同樣地以與旋轉軸11同軸的方式設置。定子31的開口 31K形成為內徑比第一轉子21的開口 21K以及第二轉子22的開口 22K的內徑小。
[0071]另外，如圖1所示，定子31具有線圈311，該線圈311夾在磁鐵211、221之間。線圈311內置于定子31的內部。線圈311與多個磁鐵211、221同樣地在旋轉軸11的旋轉方向R上排列有多個，對此省略圖示。線圈311例如由樹脂等的絕緣物(省略圖示)覆蓋而與周圍電絕緣。
[0072][B]關于冷卻風的流動
[0073]圖4、圖5是在第一實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中示出冷卻風的流動的圖。
[0074]圖4(a)以及圖4(b)與圖1同樣地示出軸向間隙型發(fā)電機的截面，且示意性地示出在該截面中流動的冷卻風的概要。在圖4(a)中示出軸向間隙型發(fā)電機I的周圍無風的情況。在圖4(b)中示出來自軸向間隙型發(fā)電機I的周圍的風作為冷卻風而流入的情況。另夕卜，圖5與圖3同樣地放大示出葉片212，且示意性地示出在該放大的部分中流動的冷卻風的概要。
[0075]如圖4 (a)所示，在周圍無風的情況下，當旋轉軸11因慣性而旋轉時，利用葉片212產生冷卻風MlO而使該冷卻風流動。該冷卻風MlO從第一轉子21朝向第二轉子22側流動。具體而言，如圖5所示，冷卻風MlO在多個葉片212之間流動。
[0076]之后，如圖4(a)所示，該冷卻風MlO例如在與第一轉子21側的定子31的面碰撞之后，流入第一轉子21與定子31之間的間隙G1。然后，流入第一轉子21與定子31之間的間隙Gl后的冷卻風Mll以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。
[0077]如圖4(b)所示，當在來自周圍的風作為冷卻風而流入的情況下旋轉軸11旋轉時，與圖4(a)所示的情況同樣地，利用葉片212產生冷卻風MlO并使該冷卻風在各部流動。
[0078]與此同時，當在來自周圍的風作為冷卻風而流入的情況下旋轉軸11旋轉時，如圖4(b)所示，與圖16所示的情況同樣地，冷卻風？10、？11、？20、？21在各部流動。也就是說，從第一轉子21側朝第二轉子22側流動的風作為冷卻風F10、F11、F20、F21而流動。
[0079]具體而言，如圖4(b)所示，將冷卻風FlO從軸向間隙型發(fā)電機I的周圍引導至第一轉子21的開口 21K。該冷卻風FlO在旋轉軸11的軸向上從第一轉子21側朝第二轉子22側流動，并通過第一轉子21的開口 21K。然后，通過該第一轉子21的開口 21K后的冷卻風FlO流入第一轉子21與定子31之間的間隙G1。流入第一轉子21與定子31之間的間隙Gl后的冷卻風Fll以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。
[0080]因此，在第一實施方式中，如圖4(b)所示，從周圍流入的冷卻風Fll以及利用葉片212產生并流入的冷卻風Mll這雙方在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl中流動。也就是說，冷卻風FlUMll匯合而成的合流冷卻風(M11+F11)以旋轉軸11作為基準而從徑向內側朝徑向外側流動。另外，與到此為止同樣地利用沿著旋轉軸11從周圍流入的冷卻風F20產生并流入的冷卻風F21在第二轉子22與定子31之間的間隙G2中流動。
[0081]根據(jù)第一實施方式，能夠增加在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl中流動的冷卻風的量，能夠提高軸向間隙型發(fā)電機I的冷卻功能。
[0082][C]總結
[0083]如上所述，第一實施方式的軸向間隙型發(fā)電機I為，利用第一轉子21的旋轉產生冷卻風MlO的葉片212設置于第一轉子21。此處，在第一轉子21的內周面設置多個葉片212，以便借助利用葉片212產生的冷卻風M10，在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl中從旋轉軸11的內側朝外側流動冷卻風Mil。因此，在第一實施方式中，如上所述，在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl中流動的冷卻風的流量增加(參照圖4(a)、圖4(b)等)。
[0084]因而，在第一實施方式中，能夠有效地冷卻第一轉子21以及定子31，因此，能夠實現(xiàn)可靠性的提高、發(fā)電性能的提高等。例如，能夠有效地冷卻因發(fā)電動作而成為高溫的線圈311。另外，能夠有效地冷卻成為高溫的磁鐵211，因此，能夠抑制去磁的產生，并能夠防止發(fā)電輸出的降低。
[0085][D]變形例
[0086]在上述的實施方式中，對定子31的開口 31K的內徑比第一轉子21的開口 21K以及第二轉子22的開口 22K的內徑小的情況進行了說明，但并不限定于此。例如，定子31的開口 31K的內徑也可以比第一轉子21的開口 21K以及第二轉子22的開口 22K的內徑。在該情況下，當利用葉片212產生的冷卻風MlO在通過第一轉子21的開口 21K之后在定子31的開口 31K流動時，例如與設置于第二轉子22與旋轉軸11之間的肋I IR碰撞，并流入第二轉子22與定子31之間的間隙G2。然后，與上述同樣地，在第二轉子22與定子31之間的間隙G2中，冷卻風F21以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝向徑向外側流動(參照圖4(a)、圖4 (b)等)。
[0087]在上述的實施方式中，對軸向間隙型發(fā)電機I為“敞開型”，第一轉子21、第二轉子22以及定子31不收納于殼體的情況進行了說明，但并不限定于此。第一轉子21、第二轉子22以及定子31也可以收納于殼體。
[0088]在上述的實施方式中，對將軸向間隙型發(fā)電機I利用于風力發(fā)電裝置的情況進行了說明，但并不限定于此。也可以將軸向間隙型發(fā)電機I利用于其他設備。
[0089]在上述的實施方式中，對轉子21、22為兩個，定子31為一個的情況進行了說明，但并不限定于此。例如，也可以以定子為兩個，在這兩個定子之間設置一個轉子的方式構成軸向間隙型發(fā)電機。
[0090]<第二實施方式>
[0091 ] [A]軸向間隙型發(fā)電機的結構
[0092]圖6是示出第二實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機的圖。在圖6中與圖1同樣地示出截面。
[0093]圖7是在第二實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中示出轉子的圖。圖7(a)與圖2(a)同樣地示出一對轉子21、22中的第一轉子21。圖7 (b)與圖2(b)同樣地示出第二轉子22。
[0094]如圖6、圖7(a)、圖7(b)所示，第二實施方式的葉片212b、222b的設置位置與第一實施方式的情況不同。除了這一點以及與之相關聯(lián)的部分，都與上述的第一實施方式的情況相同。因此，在第二實施方式中，對與第一實施方式重復的部分適當省略說明。
[0095]在第二實施方式中，如圖6、圖7 (a)、圖7(b)所示，葉片212b、222b與第一實施方式的情況不同，其設置于第一轉子21的引導件21G的周緣部和第二轉子22的引導件22G的周緣部的彼此對置的面。葉片212b、222b構成為伴隨著旋轉軸11的旋轉而以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動冷卻風(省略圖示)，對于詳細情況將在后面加以敘述。
[0096]具體而言，如圖7(a)所示，在第一轉子21的引導件2IG上，在旋轉軸11的旋轉方向R上等間隔地傾斜排列有多個葉片212b。即，多個葉片212b分別形成為，位于引導件21G的徑向上內側的一端部相比位于外側的另一端部在旋轉方向R上位于前方。
[0097]如圖7(b)所示，在第二轉子22的引導件22G上，在旋轉軸11的旋轉方向R上等間隔地傾斜排列有多個葉片222b。S卩，多個葉片222b分別形成為，位于引導件22G的徑向上內側的一端部相比位于外側的另一端部在旋轉方向R上位于前方。
[0098][B]關于冷卻風的流動
[0099]圖8、圖9是在第二實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中示出冷卻風的流動的圖。
[0100]圖8(a)以及圖8(b)與圖6同樣地示出軸向間隙型發(fā)電機的截面，且示意性地示出在該截面中流動的冷卻風的概要。此處，圖8(a)示出軸向間隙型發(fā)電機的周圍無風的情況，圖8(b)示出來自軸向間隙型發(fā)電機的周圍的風作為冷卻風而流入的情況。另外，圖9(a)與圖7(a)同樣地示出一對轉子21、22中的第一轉子21，圖9 (b)與圖7(b)同樣地示出第二轉子22。在圖9(a)以及圖9(b)中，示意性地示出在第一轉子21以及第二轉子22的各個中流動的冷卻風的概要。
[0101]如圖8(a)所示，在周圍無風的情況下，當旋轉軸11因慣性而旋轉時，利用設置于引導件G21、G22的葉片212b、222b產生冷卻風M12b、M22b并使該冷卻風流動。該冷卻風M12b、M22b以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。具體而言，如圖9(a)以及圖9(b)所示，冷卻風M12b、M22b在多個葉片212b、222b之間流動。因此，如圖8(a)所示，借助利用葉片212b產生的冷卻風M12b，空氣在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl中從內側朝外側流動。同樣地，借助利用葉片222b產生的冷卻風M22b，空氣在第二轉子22與定子31之間的間隙G2中從內側朝外側流動。也就是說，冷卻風Mllb在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl中流動，冷卻風M21b在第二轉子22與定子31之間的間隙G2中流動。
[0102]如圖8(b)所示，在來自周圍的風沿著旋轉軸11作為冷卻風而流入的情況下，當旋轉軸11旋轉時，與圖8(a)所示的情況同樣地，利用葉片212b、222b產生冷卻風M12b、M22b并使該冷卻風流動。因此，與圖8(a)所示的情況同樣地，冷卻風Mllb在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl中流動，冷卻風M21b在第二轉子22與定子31之間的間隙G2中流動。
[0103]與此同時，當來自周圍的風沿著旋轉軸11作為冷卻風流入而旋轉軸11旋轉時，如圖8(b)所示，與圖16所示的情況同樣地，冷卻風？10、？11、？20、？21流動。也就是說，在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl中，冷卻風Fll以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。另外，在第二轉子22與定子31之間的間隙G2中，冷卻風F21以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。
[0104]因此，在第二實施方式中，如圖8(b)所示，從周圍流入的冷卻風Fll以及利用葉片212b產生的冷卻風Mllb這雙方在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl中流動。也就是說，冷卻風FlUMllb匯合而成的合流冷卻風(Mllb+Fll)以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。另外，從周圍流入的冷卻風Fll以及利用葉片212b產生的冷卻風M12b這雙方也朝該間隙Gl的外側流動。也就是說，冷卻風Fll、M12b匯合而成的合流冷卻風(M12b+Fll)朝間隙Gl的外側流動。
[0105]另外，如圖8(b)所示，從周圍流入的冷卻風F21以及利用葉片222b產生的冷卻風M2Ib這雙方在第二轉子22與定子31之間的間隙G2中流動。也就是說，冷卻風F21、M2Ib匯合而成的合流冷卻風(M21b+F21)以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。另夕卜，從周圍流入的冷卻風F21以及利用葉片222b產生的冷卻風M22b這雙方也朝該間隙G2的外側流動。也就是說，冷卻風F21、M22b匯合而成的合流冷卻風(M22b+F21)朝間隙Gl的外側流動。
[0106]在第二實施方式中，能夠增加在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl以及第二轉子22與定子31之間的間隙G2中分別流動的冷卻風的量，能夠提高軸向間隙型發(fā)電機I的冷卻功能。
[0107][C]總結
[0108]如上所述，第二實施方式的軸向間隙型發(fā)電機Ib具有葉片212b、222b。此處，將葉片212b設置于第一轉子21，以便伴隨著旋轉軸11的旋轉，在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl中冷卻風Mllb以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。另外，將葉片222b設置于第二轉子22，以便伴隨著旋轉軸11的旋轉，在第二轉子22與定子31之間的間隙G2中冷卻風M21b以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。結果，在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl以及第二轉子22與定子31之間的間隙G2中分別流動的冷卻風的流量增加(參照圖8 (a)、圖8 (b)等)。
[0109]因而，在第二實施方式中，能夠有效地冷卻第一轉子21、第二轉子22以及定子31，因此能夠實現(xiàn)可靠性的提高、發(fā)電性能的提高等。例如，能夠有效地冷卻因發(fā)電動作而成為高溫的線圈311。另外，能夠有效地冷卻成為高溫的磁鐵211、221，因此能夠抑制去磁的產生，并能夠防止發(fā)電輸出的降低。
[0110]并且，在第二實施方式中，葉片212b、222b設置于第一轉子21的引導件21G和第二轉子22的引導件22G各自的彼此對置的面。也就是說，葉片212b、222b設置于相比第一轉子21與定子31之間的間隙Gl以及第二轉子22與定子31之間的間隙G2靠徑向的外側部分。因此，在第一轉子21與定子31之間以及第二轉子22與定子31之間不設置葉片212b、222b，因此，能夠抑制葉片212b、222b的破損等。另外，能夠縮窄該間隙Gl、G2。
[0111][D]變形例
[0112]在上述的第二實施方式中，對在第一轉子21的引導件21G上設置葉片212b、并且在第二轉子22的引導件22G上設置葉片222b的情況進行了說明，但并不限定于此。雖然優(yōu)選在雙方都設置葉片，但也可以在某一方設置葉片。
[0113]<第三實施方式>
[0114][A]軸向間隙型發(fā)電機的結構
[0115]圖10是示出第三實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機的圖。在圖10中與圖1同樣地示出截面。
[0116]圖11是在第三實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中示出轉子的圖。圖11(a)與圖2(a)同樣地示出一對轉子21、22中的第一轉子21。圖11(b)與圖2(b)同樣地示出第二轉子22。
[0117]如圖10、圖11(a)、圖11(b)所示，第三實施方式的葉片212c、222c的設置位置與第一實施方式的情況不同。除了這一點以及與之相關聯(lián)的部分之外，都與上述的第一實施方式的情況相同。因此，在第三實施方式中，對與第一實施方式重復的部分適當省略說明。
[0118]在第三實施方式中，如圖10、圖11 (a)、圖11(b)所示，葉片212c、222c與第一實施方式的情況不同，設置于第一轉子21中的與定子31對置的面、以及第二轉子22中的與定子31對置的面。葉片212c、222c構成為伴隨著旋轉軸11的旋轉而以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝向徑向外側流動冷卻風(省略圖示)，對于詳細情況將在后面加以敘述。
[0119]具體而言，在第一轉子21中，如圖10所示，葉片212c設置在磁鐵211上。在第一轉子21中，如圖11(a)所示，多個葉片212c等間隔地傾斜排列于旋轉軸11的旋轉方向R的磁鐵211上。多個葉片212c分別形成為，在磁鐵211的徑向上位于內側的一端部相比位于外側的另一端部在旋轉方向R上位于前方。
[0120]同樣地，在第二轉子22中，如圖10所示，葉片222c也設置在磁鐵221上。另外，在第二轉子22中，如圖11(b)所示，多個葉片222c等間隔地傾斜排列于旋轉軸11的旋轉方向R的磁鐵221上。多個葉片222c分別形成為，在磁鐵221的徑向上位于內側的一端部相比位于外側的另一端部在旋轉方向R上位于前方。
[0121][B]關于冷卻風的流動
[0122]圖12、圖13是在第三實施方式所涉及的軸向間隙型發(fā)電機中示出冷卻風的流動的圖。
[0123]圖12(a)以及圖12(b)與圖10同樣地示出軸向間隙型發(fā)電機的截面，且示意性地示出在該截面中流動的冷卻風的概要。此處，圖12(a)示出軸向間隙型發(fā)電機的周圍無風的情況，圖12(b)示出來自軸向間隙型發(fā)電機的周圍的風作為冷卻風而流入的情況。另外，圖13(a)與圖11(a)同樣地示出一對轉子21、22中的第一轉子21，圖13(b)與圖11(b)同樣地示出第二轉子22。在圖13(a)以及圖13(b)中，示意性地示出在第一轉子21以及第二轉子22的各個中流動的冷卻風的概要。
[0124]如圖12(a)所示，在周圍無風的情況下，當旋轉軸11因慣性而旋轉時，利用葉片212c,222c產生冷卻風Mllc、M21c并使該冷卻風流動。該冷卻風Mllc在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl中以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。另外，冷卻風M21c在第二轉子22與定子31之間的間隙G2中以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。具體而言，如圖13(a)以及圖13(b)所示，冷卻風Mllc、M21c在多個葉片212c、222c之間流動。
[0125]如圖12(b)所示，在來自周圍的風沿著旋轉軸11作為冷卻風而流入的情況下，當旋轉軸11旋轉時，與圖12(a)所示的情況同樣地，利用葉片212c、222c產生冷卻風Mile、M21c并使該冷卻風在間隙G1、G2中流動。因此，與圖12(a)所示的情況同樣地，冷卻風Mllc在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl中流動，冷卻風M21c在第二轉子22與定子31之間的間隙G2中流動。
[0126]與此同時，在來自周圍的風作為冷卻風而流入的情況下，當旋轉軸11旋轉時，如圖12(b)所示，與圖16所示的情況同樣地，冷卻風F10、Fl1、F20、F21流動。也就是說，在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl中，冷卻風Fll以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。另外，在第二轉子22與定子31之間的間隙G2中，冷卻風F21以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。
[0127]因此，在第三實施方式中，如圖12(b)所示，從周圍流入的冷卻風Fll以及利用葉片212c產生的冷卻風Mllc這雙方在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl中流動。也就是說，冷卻風FlUMllc匯合而成的合流冷卻風(Mllc+Fll)以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。
[0128]另外，如圖12(b)所示，從周圍流入的冷卻風F21以及利用葉片222c產生的冷卻風M21c這雙方在第二轉子22與定子31之間的間隙G2中流動。也就是說，冷卻風Fl 1、M1 Ic匯合而成的合流冷卻風(M21C+F21)以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。
[0129]在第三實施方式中，能夠增加在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl以及第二轉子22與定子31之間的間隙G2的各個中流動的冷卻風的量，能夠提高冷卻功能。
[0130][C]總結
[0131]如上所述，第三實施方式的軸向間隙型發(fā)電機Ic具有葉片212c、222c。此處，將葉片212b設置于第一轉子21的磁鐵211上，以使得利用葉片212c的旋轉產生的冷卻風Mllc在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl中以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。另外，將葉片222b設置于第二轉子22的磁鐵221，以使得利用葉片222c的旋轉產生的冷卻風M21c在第二轉子22與定子31之間的間隙G2中以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。結果，在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl以及第二轉子22與定子31之間的間隙G2中流動的冷卻風的流量增加(參照圖12 (a)、圖12 (b)等)。
[0132]因而，在第三實施方式中，能夠有效地冷卻第一轉子21、第二轉子22以及定子31，因此，能夠實現(xiàn)可靠性的提高、發(fā)電性能的提高等。例如，能夠有效地冷卻因發(fā)電動作而成為高溫的線圈311。另外，能夠有效地冷卻成為高溫的磁鐵211、221，因此，能夠抑制去磁的產生，并能夠防止發(fā)電輸出的降低。
[0133]并且，在第三實施方式中，葉片212c、222c設置于第一轉子21中的與定子31相面對的面、以及第二轉子22中的與定子31相面對的面。也就是說，以夾在第一轉子21與定子31之間的方式將葉片212c設置于第一轉子21，以夾在第二轉子22與定子31之間的方式將葉片222c設置于第二轉子22。因此，能夠在第一轉子21與定子31之間的間隙Gl以及第二轉子22與定子31之間的間隙G2中產生冷卻風Mllc、M21c，該冷卻風Mllc、M21c以旋轉軸11作為基準從徑向內側朝徑向外側流動，因此能夠更有效地進行冷卻。
[0134][D]變形例
[0135]在上述的實施方式中，對在第一轉子21上設置葉片212c，并且在第二轉子22上設置葉片222c的情況進行了說明，但并不限定于此。雖然優(yōu)選在雙方上設置葉片，但也可以在某一方設置葉片。
[0136]< 其他 >
[0137]對本發(fā)明的幾個實施方式進行了說明，但這些實施方式作為例子而示出，并不意圖對發(fā)明的范圍進行限定。這些新的實施方式能夠以其他的各種方式加以實施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內能夠進行各種省略、置換、變更。這些實施方式及其變形包含于發(fā)明的范圍及主旨中，并且包含于權利要求書所記載的發(fā)明和與其等同的范圍中。
【權利要求】
1.一種軸向間隙型發(fā)電機，具備設置有磁鐵的轉子以及設置有線圈的定子，所述轉子和所述定子在旋轉軸的軸向上隔著間隙配置，該軸向間隙型發(fā)電機的特征在于， 所述軸向間隙型發(fā)電機具有設置于所述轉子、借助所述轉子的旋轉而產生冷卻風的葉片， 所述葉片設置于所述轉子，以使得由所述葉片產生的冷卻風在所述轉子與所述定子之間的所述間隙中以所述旋轉軸作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。
2.如權利要求1所述的軸向間隙型發(fā)電機，其特征在于， 在所述轉子的中央部分形成有開口， 作為所述葉片，包括設置于所述轉子的內周面的葉片。
3.如權利要求1所述的軸向間隙型發(fā)電機，其特征在于， 作為所述葉片，包括設置于所述轉子中的相比所述轉子與所述定子之間的間隙靠徑向外側的部分的葉片。
4.如權利要求1至3中任一項所述的軸向間隙型發(fā)電機，其特征在于， 作為所述葉片，包括以夾在所述轉子與所述定子之間的方式設置于所述轉子的葉片。
5.一種軸向間隙型發(fā)電機，具備以對置的方式設置有磁鐵的第一轉子和第二轉子、以及以夾在所述磁鐵之間的方式設置有線圈的定子，所述第一轉子、所述定子以及所述第二轉子在旋轉軸的軸向上隔著間隙配置，該軸向間隙型發(fā)電機的特征在于， 在所述第一轉子的端部配置有多個葉片， 借助所述旋轉軸的旋轉而由所述葉片產生的冷卻風，在所述第一轉子與所述定子之間的所述間隙中以所述旋轉軸作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。
6.如權利要求5所述的軸向間隙型發(fā)電機，其特征在于， 在冷卻風沿著所述旋轉軸流入的情況下，借助所述旋轉軸的旋轉而由所述葉片產生的冷卻風與流入的所述冷卻風匯合而成的合流冷卻風，在所述第一轉子與所述定子之間的所述間隙中以所述旋轉軸作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。
7.如權利要求5所述的軸向間隙型發(fā)電機，其特征在于， 所述多個葉片設置于所述第一轉子的內周面， 所述定子與所述旋轉軸之間的開口比所述第一轉子與所述定子之間的開口小。
8.一種軸向間隙型發(fā)電機，具備以對置的方式設置有磁鐵的第一轉子和第二轉子、以及以夾在所述磁鐵之間的方式設置有線圈的定子，所述第一轉子、所述定子以及所述第二轉子在旋轉軸的軸向上隔著間隙配置，該軸向間隙型發(fā)電機的特征在于， 所述軸向間隙型發(fā)電機具有: 在所述第一轉子的外周部朝向所述定子側設置有多個的第一葉片；以及 在所述第二轉子的外周部朝向所述定子側設置有多個的第二葉片， 借助所述旋轉軸的旋轉而由所述第一葉片產生的冷卻風，在所述第一轉子與所述定子之間的第一間隙中以所述旋轉軸作為基準從徑向內側朝徑向外側流動，借助所述旋轉軸的旋轉而由所述第二葉片產生的冷卻風，在所述第二轉子與所述定子之間的第二間隙中以所述旋轉軸作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。
9.如權利要求8所述的軸向間隙型發(fā)電機，其特征在于， 所述第一葉片以及所述第二葉片相比所述第一間隙以及所述第二間隙設置于以所述旋轉軸作為基準的徑向的外側部分。
10.一種軸向間隙型發(fā)電機，具備以對置的方式設置有磁鐵的第一轉子和第二轉子、以及以夾在所述磁鐵之間的方式設置有線圈的定子，所述第一轉子、所述定子以及所述第二轉子在旋轉軸的軸向上隔著間隙配置，該軸向間隙型發(fā)電機的特征在于， 所述軸向間隙型發(fā)電機具有: 在所述第一轉子的所述磁鐵上朝向所述定子側設置有多個的第一葉片；以及 在所述第二轉子的所述磁鐵上朝向所述定子側設置有多個的第二葉片， 借助所述旋轉軸的旋轉而由所述第一葉片產生的冷卻風，在所述第一轉子與所述定子之間的第一間隙中以所述旋轉軸作為基準從徑向內側朝徑向外側流動，借助所述旋轉軸的旋轉而由所述第二葉片產生的冷卻風，在所述第二轉子與所述定子之間的第二間隙中以所述旋轉軸作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。
11.如權利要求8或10所述的軸向間隙型發(fā)電機，其特征在于， 在冷卻風沿著所述旋轉軸流入的情況下， 借助所述旋轉軸的旋轉而由所述第一葉片產生的冷卻風與流入的所述冷卻風匯合而成的第一合流冷卻風，在所述第一間隙中以所述旋轉軸作為基準從徑向內側朝徑向外側流動， 借助所述旋轉軸的旋轉而由所述第二葉片產生的冷卻風與流入的所述冷卻風匯合而成的第二合流冷卻風，在所述第二間隙中以所述旋轉軸作為基準從徑向內側朝徑向外側流動。
【文檔編號】H02K16/02GK104426298SQ201410427700
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權日:2013年8月29日
【發(fā)明者】神保智彥, 松岡敬, 加幡安雄, 豬亦麻子, 谷山賀浩 申請人:株式會社東芝