轴向间隙型发电的制造方法
【专利摘要】本发明提供轴向间隙型发电机，通过充分提高冷却性能，能够实现可靠性的提高、发电性能的提高等。实施方式的轴向间隙型发电机具备设置有磁铁的转子、以及设置有线圈的定子，转子与定子在旋转轴的轴向上隔着间隙配置。另外，借助转子的旋转而产生冷却风的叶片设置于转子。此处，叶片设置于转子，以使得由叶片产生的冷却风在转子与定子之间的间隙中以旋转轴作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。
【专利说明】轴向间隙型发电机
【技术领域】
[0001]本发明的实施方式涉及轴向间隙型发电机(Axial Gap Type Generator)。
【背景技术】
[0002]轴向间隙型发电机沿着旋转轴的轴向将定子和转子隔着间隙设置。在轴向间隙型发电机中，在定子上设置有线圈，在转子上设置有磁铁(永久磁铁)。轴向间隙型发电机例如设置于风力发电装置(例如，参照JP2012 - 505338A)。
[0003]轴向间隙型发电机在进行发电动作时引起发热，因此需要对定子以及转子进行冷却。因此，轴向间隙型发电机构成为冷却风在定子与转子之间的间隙流动。例如，在定子以及转子不收纳于壳体的“敞开型”的情况下，将从轴向间隙型发电机的周围流入的风作为冷却风加以利用。
[0004]图14是示出第一现有技术所涉及的轴向间隙型发电机的图。在图14中示出轴向间隙型发电机的截面。
[0005]如图14所示，轴向间隙型发电机100例如是敞开型，具有一对转子21、22、以及定子31。
[0006]图15是在第一现有技术所涉及的在轴向间隙型发电机中示出转子的图。图15(a)示出一对转子21、22中的第一转子21，图15(b)示出第二转子22。在图15(a)中示出在第一转子21中与第二转子22相面对的面。在图15(b)中示出在第二转子22中与第二转子22相面对的面。
[0007]在轴向间隙型发电机100中，如图14、图15所示，在第一转子21与第二转子22的各自的中央部分形成有开口 21K、22K，旋转轴11贯通开口 21Κ、22Κ。如图15所示，第一转子21与第二转子22分别经由肋IlR与旋转轴11连结。
[0008]另外，如图14、图15所示，第一转子21与第二转子22分别具有磁铁211、221。磁铁211、221在第一转子21与第二转子22的各个中在彼此相面对的面上设置有多个。此外，在第一转子21与第二转子22的各个中，在外周部分设置有引导件21G、22G。
[0009]在轴向间隙型发电机100中，如图14所示，定子31设置于第一转子21与第二转子22之间。在定子31与第一转子21之间夹设有间隙Gl，并且在定子31与第二转子22之间夹设有间隙G2。在定子31的中央部分形成有开口 31K，旋转轴11贯通该开口 31K。
[0010]另外，如图14所示，定子31具有线圈311。线圈311内置于定子31的内部。线圈311与多个磁铁211、221同样地在旋转轴11的旋转方向R(周向)上排列有多个，对此省略图示。线圈311例如由树脂等的绝缘物(省略图示)覆盖而与周围绝缘。
[0011]图16是在第一现有技术所涉及的轴向间隙型发电机中示出冷却风的流动的图。图16与图14同样地示出轴向间隙型发电机的截面，且在该截面中示意性地示出流动的冷却风的概要。
[0012]如图16所示，在轴向间隙型发电机100为敞开型的情况下，将从轴向间隙型发电机100的周围流入的风作为冷却风F10、FlU F20、F21加以使用。此处，例如，在轴向间隙型发电机100中，将从第一转子21侧朝第二转子22侧流动的风作为冷却风F10、F11、F20、F21加以使用。
[0013]具体而言，将冷却风FlO从轴向间隙型发电机100的周围引导至第一转子21的开口 21K。该冷却风FlO在旋转轴11的轴向上从第一转子21侧朝第二转子22侧流动，并通过第一转子21的开口 21K。然后，通过该第一转子21的开口 21K后的冷却风FlO流入第一转子21与定子31之间的间隙G1，并且流入定子31的开口 31K。流入第一转子21与定子31之间的间隙Gl后的冷却风Fll以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。然后，在流入定子31的开口 31K后的冷却风F20通过该开口 31K之后，流入第二转子22与定子31之间的间隙G2。流入第二转子22与定子31之间的间隙G2后的冷却风F21以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。
[0014]这样，在轴向间隙型发电机100中，对第一转子21、第二转子22以及定子31进行冷却。
[0015]但是，在上述的轴向间隙型发电机100中，存在无法充分地进行冷却，产生可靠性的降低、发电性能的降低等的情况。例如，在周围的风弱或无风的情况下，当发电机的旋转轴11因惯性而旋转时，冷却风F11、F21无法充分流入定子31与转子21、22之间的间隙G1、G2，因此存在冷却不充分的情况。结果，在轴向间隙型发电机100中，存在成为高温的磁铁无法被充分冷却，产生去磁，发电输出降低的情况。
[0016]因此，在轴向间隙型发电机中，为了有效地进行冷却而提出了各种方法。
[0017]例如，提出了在转子中的相对于与定子相面对的面的相反侧的面设置径流式风扇(radial fan)，并且在径向的外侧设置排风口等的方案(例如，参照JP2008 — 245356A)。另外，提出了在定子的外周部设置散热片(fin)，并且将冷却风扇设置于转子的外周部来将冷却风朝散热片送风等的方案(例如，参照JP2010 — 288445A)。另外，提出了在转子中形成冷却通路，并且将风扇设置于旋转轴，将冷却风朝冷却通路送风等的方案(例如，参照JP2012 — 95534A)。
[0018]图17是示出第二现有技术所涉及的轴向间隙型发电机的图。在图17中，与图14同样地示出轴向间隙型发电机的截面。
[0019]如图17所示，在轴向间隙型发电机10b中，与上述的轴向间隙型发电机100(参照图14等)不同，为了有效地进行冷却而在第一转子21与第二转子22上分别设置有叶片(braid)212J、222J。
[0020]具体而言，在第一转子21的与第二转子22相面对的面侧相反侧的面设置有叶片212J。另外，在第二转子22的与第一转子21相面对的面侧相反侧的面设置有叶片222J。
[0021]图18是在第二现有技术所涉及的轴向间隙型发电机中示出冷却风的流动的图。图18与图17同样地示出轴向间隙型发电机的截面，且在该截面中示意性地示出流动的冷却风的概要。图18(a)示出轴向间隙型发电机100的周围无风的情况，图18(b)示出来自轴向间隙型发电机100的周围的风作为冷却风而流入的情况。
[0022]如图18(a)所示，在周围无风的情况下，当旋转轴11因惯性而旋转时，利用叶片212J、222J产生冷却风M10j、M20j并使该冷却风流动。此处，在第一转子21中的与第二转子22相面对的面的相反侧的面侧，冷却风MlOj以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。另外，在第二转子22中的与第一转子21相面对的面的相反侧的面侧，冷却风M20j以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。
[0023]如图18(b)所示，在周围的风作为冷却风而流入的情况下，当旋转轴11旋转时，与图18(a)所示的情况同样地，利用叶片212J、222J产生冷却风M1j、M20j并使该冷却风流动。与此同时，与图16所示的情况同样地，冷却风？10、？11、？20、？21流动。
[0024]但是，从图18(a)以及图18(b)可知，在轴向间隙型发电机10b为敞开型的情况下，利用叶片212J、222J产生的冷却风M1j、M20j不在第一转子21与定子31之间的间隙Gl,以及第二转子22与定子31之间的间隙G2流动。
[0025]因此，在上述的轴向间隙型发电机10b中，也存在无法充分进行冷却，产生可靠性的降低、发电性能的降低等的情况。例如，存在成为高温的磁铁211、221无法被充分冷却而产生去磁、发电输出降低的情况。
【发明内容】
[0026]因而，本发明要解决的课题在于提供一种能够通过充分地提高冷却性能而实现可靠性的提高、发电性能的提高等的轴向间隙型发电机。
[0027]实施方式的轴向间隙型发电机，具备设置有磁铁的转子以及设置有线圈的定子，所述转子与所述定子在旋转轴的轴向上隔着间隙配置，该轴向间隙型发电机的特征在于，所述轴向间隙型发电机具有设置于所述转子、借助所述转子的旋转而产生冷却风的叶片，所述叶片设置于所述转子，以使得由所述叶片产生的冷却风在所述转子与所述定子之间的所述间隙中以所述旋转轴作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。
[0028]另外，实施方式的轴向间隙型发电机，具备以对置的方式设置有磁铁的第一转子和第二转子、以及以夹在所述磁铁之间的方式设置有线圈的定子，所述第一转子、所述定子以及所述第二转子在旋转轴的轴向上隔着间隙配置，该轴向间隙型发电机的特征在于，在所述第一转子的端部配置有多个叶片，借助所述旋转轴的旋转而由所述叶片产生的冷却风，在所述第一转子与所述定子之间的所述间隙中以所述旋转轴作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。
[0029]另外，实施方式的轴向间隙型发电机，具备以对置的方式设置有磁铁的第一转子和第二转子、以及以夹在所述磁铁之间的方式设置有线圈的定子，所述第一转子、所述定子以及所述第二转子在旋转轴的轴向上隔着间隙配置，该轴向间隙型发电机的特征在于，所述轴向间隙型发电机具有:在所述第一转子的外周部朝向所述定子侧设置有多个的第一叶片；以及在所述第二转子的外周部朝向所述定子侧设置有多个的第二叶片，借助所述旋转轴的旋转而由所述第一叶片产生的冷却风，在所述第一转子与所述定子之间的第一间隙中以所述旋转轴作为基准从径向内侧朝径向外侧流动，借助所述旋转轴的旋转而由所述第二叶片产生的冷却风，在所述第二转子与所述定子之间的第二间隙中以所述旋转轴作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。
[0030]根据实施方式的轴向间隙型发电机，能够增加在第一转子与定子之间的间隙中流动的冷风量，并且能够增加在第二转子与定子之间的间隙中流动的冷却风的量，从而能够提闻冷却性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是示出第一实施方式所涉及的轴向间隙型发电机的图。
[0032]图2是在第一实施方式所涉及的轴向间隙型发电机中示出转子的图。
[0033]图3是在第一实施方式所涉及的轴向间隙型发电机中放大示出叶片的图。
[0034]图4是在第一实施方式所涉及的轴向间隙型发电机中示出冷却风的流动的图。
[0035]图5是在第一实施方式所涉及的轴向间隙型发电机中示出冷却风的流动的图。
[0036]图6是示出第二实施方式所涉及的轴向间隙型发电机的图。
[0037]图7是在第二实施方式所涉及的轴向间隙型发电机中示出转子的图。
[0038]图8是在第二实施方式所涉及的轴向间隙型发电机中示出冷却风的流动的图。
[0039]图9是在第二实施方式所涉及的轴向间隙型发电机中示出冷却风的流动的图。
[0040]图10是示出第三实施方式所涉及的轴向间隙型发电机的图。
[0041]图11是在第三实施方式所涉及的轴向间隙型发电机中示出转子的图。
[0042]图12是在第三实施方式所涉及的轴向间隙型发电机中示出冷却风的流动的图。
[0043]图13是在第三实施方式所涉及的轴向间隙型发电机中示出冷却风的流动的图。
[0044]图14是示出第一现有技术所涉及的轴向间隙型发电机的图。
[0045]图15是在第一现有技术所涉及的轴向间隙型发电机中示出转子的图。
[0046]图16是在第一现有技术所涉及的轴向间隙型发电机中示出冷却风的流动的图。
[0047]图17是示出第二现有技术所涉及的轴向间隙型发电机的图。
[0048]图18是在第二现有技术所涉及的轴向间隙型发电机中示出冷却风的流动的图。
【具体实施方式】
[0049]以下，参照附图对实施方式的轴向间隙型发电机进行说明。
[0050]<第一实施方式>
[0051 ] [A]轴向间隙型发电机的结构
[0052]图1是示出第一实施方式所涉及的轴向间隙型发电机的图。在图1中示出截面。
[0053]如图1所示，轴向间隙型发电机I例如是敞开型，具有一对转子21、22、以及定子31。
[0054]轴向间隙型发电机I例如设置于上升窗口型(rise window type)的风力发电装置，沿着旋转轴11的径向延伸的多个风车翼(省略图示)例如固定于第一转子21以及第二转子22，对此省略图示。在轴向间隙型发电机I中，多个风车翼(省略图示)接受在旋转轴11的轴向上从第一转子21侧朝第二转子22侧流动的风，从而旋转轴11旋转，由此进行发电。
[0055]对构成轴向间隙型发电机I的各部分依次进行说明。
[0056][A — I]关于一对转子 21、22
[0057]图2是在第一实施方式所涉及的轴向间隙型发电机中示出转子的图。
[0058]图2(a)示出一对转子21、22中的第一转子21，图2(b)示出第二转子22。在图2(a)中示出第一转子21中的与第二转子22相面对的面。在图2(b)中示出第二转子22中的与第二转子22相面对的面。
[0059]在轴向间隙型发电机I中，如图1、图2(a)、图2(b)所示，第一转子21与第二转子22分别为环形状的板状体，在中央部分形成有圆形的开口 21K、22K。第一转子21的开口21K以及第二转子22的开口 22K分别以内径彼此相同的方式形成。
[0060]如图1所示，第一转子21和第二转子22分别设置成，旋转轴11贯通开口 21K、22K，且与旋转轴11同轴。如图2(a)、图2(b)所示，第一转子21与第二转子22分别经由肋IlR与旋转轴11连结。具体而言，在第一转子21与第二转子22的各自的开口 21Κ、22Κ中，多个肋IlR以沿着旋转轴11的径向延伸的方式设置。多个肋IlR的各个肋的一端部固定于旋转轴U，另一端部分别固定于第一转子21和第二转子22。并且，旋转轴11由轴承(省略图示)支承为旋转自如，对此省略图示。另外，在图1中省略肋IlR的图示。
[0061]如图1、图2(a)、图2(b)所示，第一转子21与第二转子22分别具有磁铁211、221 (永久磁铁)。如图1所示，磁铁211、221在第一转子21与第二转子22的各个中的彼此对置的面设置有多个。这些磁铁211、221以磁化方向沿着旋转轴11的轴向的方式配置成圆形。如图2(a)以及图2(b)所示，分别配置于第一转子21和第二转子22的磁铁211、221在旋转轴11的周围配置多个，在旋转轴11的旋转方向R上以极性交替的方式排列。
[0062]另外，如图1、图2(a)、图2(b)所示，第一转子21和第二转子22分别设置有引导件21G、22G。引导件21G、22G为环形状的板状体，分别设置于第一转子21和第二转子22的各自的外周部分。引导件21G、22G的厚度比第一转子21以及第二转子22的厚度薄，设置于第一转子21和第二转子22的各个中的彼此对置的面侧的部分。
[0063]在第一实施方式中，如图1、图2(a)所示，在第一转子21上设置有多个叶片212。
[0064]如图1、图2(a)所示，多个叶片212设置于第一转子21的内周面。多个叶片212分别在第一转子21的开口 21K的内部以在旋转轴11的旋转方向R上等间隔并排的方式排列。多个叶片212构成为当伴随着旋转轴11的旋转而旋转时，从第一转子21侧朝向第二转子22侧流动冷却风(省略图示)，对于详细情况将在后面加以叙述。
[0065]图3是在第一实施方式所涉及的轴向间隙型发电机中放大示出叶片的图。
[0066]在图3中示出第一转子21的内周面的一部分，右侧为定子31侦U。
[0067]如图3所示，多个叶片212分别形成为定子31侧(右侧)的一端部相比另一端部在旋转方向R上位于后方。
[0068][A — 2]关于定子 31
[0069]在轴向间隙型发电机I中，如图1所示，定子31设置于第一转子21与第二转子22之间。在定子31与第一转子21之间夹设有间隙G1，并且，在定子31与第二转子22之间夹设有间隙G2。定子31由支承部材(省略图示)支承，对此省略图示。
[0070]如图1所示，在定子31的中央部分形成有开口 31K。定子31的开口 31K为圆形，旋转轴11贯通该开口 31K。定子31与第一转子21和第二转子22同样地以与旋转轴11同轴的方式设置。定子31的开口 31K形成为内径比第一转子21的开口 21K以及第二转子22的开口 22K的内径小。
[0071]另外，如图1所示，定子31具有线圈311，该线圈311夹在磁铁211、221之间。线圈311内置于定子31的内部。线圈311与多个磁铁211、221同样地在旋转轴11的旋转方向R上排列有多个，对此省略图示。线圈311例如由树脂等的绝缘物(省略图示)覆盖而与周围电绝缘。
[0072][B]关于冷却风的流动
[0073]图4、图5是在第一实施方式所涉及的轴向间隙型发电机中示出冷却风的流动的图。
[0074]图4(a)以及图4(b)与图1同样地示出轴向间隙型发电机的截面，且示意性地示出在该截面中流动的冷却风的概要。在图4(a)中示出轴向间隙型发电机I的周围无风的情况。在图4(b)中示出来自轴向间隙型发电机I的周围的风作为冷却风而流入的情况。另夕卜，图5与图3同样地放大示出叶片212，且示意性地示出在该放大的部分中流动的冷却风的概要。
[0075]如图4 (a)所示，在周围无风的情况下，当旋转轴11因惯性而旋转时，利用叶片212产生冷却风MlO而使该冷却风流动。该冷却风MlO从第一转子21朝向第二转子22侧流动。具体而言，如图5所示，冷却风MlO在多个叶片212之间流动。
[0076]之后，如图4(a)所示，该冷却风MlO例如在与第一转子21侧的定子31的面碰撞之后，流入第一转子21与定子31之间的间隙G1。然后，流入第一转子21与定子31之间的间隙Gl后的冷却风Mll以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。
[0077]如图4(b)所示，当在来自周围的风作为冷却风而流入的情况下旋转轴11旋转时，与图4(a)所示的情况同样地，利用叶片212产生冷却风MlO并使该冷却风在各部流动。
[0078]与此同时，当在来自周围的风作为冷却风而流入的情况下旋转轴11旋转时，如图4(b)所示，与图16所示的情况同样地，冷却风？10、？11、？20、？21在各部流动。也就是说，从第一转子21侧朝第二转子22侧流动的风作为冷却风F10、F11、F20、F21而流动。
[0079]具体而言，如图4(b)所示，将冷却风FlO从轴向间隙型发电机I的周围引导至第一转子21的开口 21K。该冷却风FlO在旋转轴11的轴向上从第一转子21侧朝第二转子22侧流动，并通过第一转子21的开口 21K。然后，通过该第一转子21的开口 21K后的冷却风FlO流入第一转子21与定子31之间的间隙G1。流入第一转子21与定子31之间的间隙Gl后的冷却风Fll以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。
[0080]因此，在第一实施方式中，如图4(b)所示，从周围流入的冷却风Fll以及利用叶片212产生并流入的冷却风Mll这双方在第一转子21与定子31之间的间隙Gl中流动。也就是说，冷却风FlUMll汇合而成的合流冷却风(M11+F11)以旋转轴11作为基准而从径向内侧朝径向外侧流动。另外，与到此为止同样地利用沿着旋转轴11从周围流入的冷却风F20产生并流入的冷却风F21在第二转子22与定子31之间的间隙G2中流动。
[0081]根据第一实施方式，能够增加在第一转子21与定子31之间的间隙Gl中流动的冷却风的量，能够提高轴向间隙型发电机I的冷却功能。
[0082][C]总结
[0083]如上所述，第一实施方式的轴向间隙型发电机I为，利用第一转子21的旋转产生冷却风MlO的叶片212设置于第一转子21。此处，在第一转子21的内周面设置多个叶片212，以便借助利用叶片212产生的冷却风M10，在第一转子21与定子31之间的间隙Gl中从旋转轴11的内侧朝外侧流动冷却风Mil。因此，在第一实施方式中，如上所述，在第一转子21与定子31之间的间隙Gl中流动的冷却风的流量增加(参照图4(a)、图4(b)等)。
[0084]因而，在第一实施方式中，能够有效地冷却第一转子21以及定子31，因此，能够实现可靠性的提高、发电性能的提高等。例如，能够有效地冷却因发电动作而成为高温的线圈311。另外，能够有效地冷却成为高温的磁铁211，因此，能够抑制去磁的产生，并能够防止发电输出的降低。
[0085][D]变形例
[0086]在上述的实施方式中，对定子31的开口 31K的内径比第一转子21的开口 21K以及第二转子22的开口 22K的内径小的情况进行了说明，但并不限定于此。例如，定子31的开口 31K的内径也可以比第一转子21的开口 21K以及第二转子22的开口 22K的内径。在该情况下，当利用叶片212产生的冷却风MlO在通过第一转子21的开口 21K之后在定子31的开口 31K流动时，例如与设置于第二转子22与旋转轴11之间的肋I IR碰撞，并流入第二转子22与定子31之间的间隙G2。然后，与上述同样地，在第二转子22与定子31之间的间隙G2中，冷却风F21以旋转轴11作为基准从径向内侧朝向径向外侧流动(参照图4(a)、图4 (b)等)。
[0087]在上述的实施方式中，对轴向间隙型发电机I为“敞开型”，第一转子21、第二转子22以及定子31不收纳于壳体的情况进行了说明，但并不限定于此。第一转子21、第二转子22以及定子31也可以收纳于壳体。
[0088]在上述的实施方式中，对将轴向间隙型发电机I利用于风力发电装置的情况进行了说明，但并不限定于此。也可以将轴向间隙型发电机I利用于其他设备。
[0089]在上述的实施方式中，对转子21、22为两个，定子31为一个的情况进行了说明，但并不限定于此。例如，也可以以定子为两个，在这两个定子之间设置一个转子的方式构成轴向间隙型发电机。
[0090]<第二实施方式>
[0091 ] [A]轴向间隙型发电机的结构
[0092]图6是示出第二实施方式所涉及的轴向间隙型发电机的图。在图6中与图1同样地示出截面。
[0093]图7是在第二实施方式所涉及的轴向间隙型发电机中示出转子的图。图7(a)与图2(a)同样地示出一对转子21、22中的第一转子21。图7 (b)与图2(b)同样地示出第二转子22。
[0094]如图6、图7(a)、图7(b)所示，第二实施方式的叶片212b、222b的设置位置与第一实施方式的情况不同。除了这一点以及与之相关联的部分，都与上述的第一实施方式的情况相同。因此，在第二实施方式中，对与第一实施方式重复的部分适当省略说明。
[0095]在第二实施方式中，如图6、图7 (a)、图7(b)所示，叶片212b、222b与第一实施方式的情况不同，其设置于第一转子21的引导件21G的周缘部和第二转子22的引导件22G的周缘部的彼此对置的面。叶片212b、222b构成为伴随着旋转轴11的旋转而以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动冷却风(省略图示)，对于详细情况将在后面加以叙述。
[0096]具体而言，如图7(a)所示，在第一转子21的引导件2IG上，在旋转轴11的旋转方向R上等间隔地倾斜排列有多个叶片212b。即，多个叶片212b分别形成为，位于引导件21G的径向上内侧的一端部相比位于外侧的另一端部在旋转方向R上位于前方。
[0097]如图7(b)所示，在第二转子22的引导件22G上，在旋转轴11的旋转方向R上等间隔地倾斜排列有多个叶片222b。S卩，多个叶片222b分别形成为，位于引导件22G的径向上内侧的一端部相比位于外侧的另一端部在旋转方向R上位于前方。
[0098][B]关于冷却风的流动
[0099]图8、图9是在第二实施方式所涉及的轴向间隙型发电机中示出冷却风的流动的图。
[0100]图8(a)以及图8(b)与图6同样地示出轴向间隙型发电机的截面，且示意性地示出在该截面中流动的冷却风的概要。此处，图8(a)示出轴向间隙型发电机的周围无风的情况，图8(b)示出来自轴向间隙型发电机的周围的风作为冷却风而流入的情况。另外，图9(a)与图7(a)同样地示出一对转子21、22中的第一转子21，图9 (b)与图7(b)同样地示出第二转子22。在图9(a)以及图9(b)中，示意性地示出在第一转子21以及第二转子22的各个中流动的冷却风的概要。
[0101]如图8(a)所示，在周围无风的情况下，当旋转轴11因惯性而旋转时，利用设置于引导件G21、G22的叶片212b、222b产生冷却风M12b、M22b并使该冷却风流动。该冷却风M12b、M22b以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。具体而言，如图9(a)以及图9(b)所示，冷却风M12b、M22b在多个叶片212b、222b之间流动。因此，如图8(a)所示，借助利用叶片212b产生的冷却风M12b，空气在第一转子21与定子31之间的间隙Gl中从内侧朝外侧流动。同样地，借助利用叶片222b产生的冷却风M22b，空气在第二转子22与定子31之间的间隙G2中从内侧朝外侧流动。也就是说，冷却风Mllb在第一转子21与定子31之间的间隙Gl中流动，冷却风M21b在第二转子22与定子31之间的间隙G2中流动。
[0102]如图8(b)所示，在来自周围的风沿着旋转轴11作为冷却风而流入的情况下，当旋转轴11旋转时，与图8(a)所示的情况同样地，利用叶片212b、222b产生冷却风M12b、M22b并使该冷却风流动。因此，与图8(a)所示的情况同样地，冷却风Mllb在第一转子21与定子31之间的间隙Gl中流动，冷却风M21b在第二转子22与定子31之间的间隙G2中流动。
[0103]与此同时，当来自周围的风沿着旋转轴11作为冷却风流入而旋转轴11旋转时，如图8(b)所示，与图16所示的情况同样地，冷却风？10、？11、？20、？21流动。也就是说，在第一转子21与定子31之间的间隙Gl中，冷却风Fll以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。另外，在第二转子22与定子31之间的间隙G2中，冷却风F21以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。
[0104]因此，在第二实施方式中，如图8(b)所示，从周围流入的冷却风Fll以及利用叶片212b产生的冷却风Mllb这双方在第一转子21与定子31之间的间隙Gl中流动。也就是说，冷却风FlUMllb汇合而成的合流冷却风(Mllb+Fll)以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。另外，从周围流入的冷却风Fll以及利用叶片212b产生的冷却风M12b这双方也朝该间隙Gl的外侧流动。也就是说，冷却风Fll、M12b汇合而成的合流冷却风(M12b+Fll)朝间隙Gl的外侧流动。
[0105]另外，如图8(b)所示，从周围流入的冷却风F21以及利用叶片222b产生的冷却风M2Ib这双方在第二转子22与定子31之间的间隙G2中流动。也就是说，冷却风F21、M2Ib汇合而成的合流冷却风(M21b+F21)以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。另夕卜，从周围流入的冷却风F21以及利用叶片222b产生的冷却风M22b这双方也朝该间隙G2的外侧流动。也就是说，冷却风F21、M22b汇合而成的合流冷却风(M22b+F21)朝间隙Gl的外侧流动。
[0106]在第二实施方式中，能够增加在第一转子21与定子31之间的间隙Gl以及第二转子22与定子31之间的间隙G2中分别流动的冷却风的量，能够提高轴向间隙型发电机I的冷却功能。
[0107][C]总结
[0108]如上所述，第二实施方式的轴向间隙型发电机Ib具有叶片212b、222b。此处，将叶片212b设置于第一转子21，以便伴随着旋转轴11的旋转，在第一转子21与定子31之间的间隙Gl中冷却风Mllb以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。另外，将叶片222b设置于第二转子22，以便伴随着旋转轴11的旋转，在第二转子22与定子31之间的间隙G2中冷却风M21b以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。结果，在第一转子21与定子31之间的间隙Gl以及第二转子22与定子31之间的间隙G2中分别流动的冷却风的流量增加(参照图8 (a)、图8 (b)等)。
[0109]因而，在第二实施方式中，能够有效地冷却第一转子21、第二转子22以及定子31，因此能够实现可靠性的提高、发电性能的提高等。例如，能够有效地冷却因发电动作而成为高温的线圈311。另外，能够有效地冷却成为高温的磁铁211、221，因此能够抑制去磁的产生，并能够防止发电输出的降低。
[0110]并且，在第二实施方式中，叶片212b、222b设置于第一转子21的引导件21G和第二转子22的引导件22G各自的彼此对置的面。也就是说，叶片212b、222b设置于相比第一转子21与定子31之间的间隙Gl以及第二转子22与定子31之间的间隙G2靠径向的外侧部分。因此，在第一转子21与定子31之间以及第二转子22与定子31之间不设置叶片212b、222b，因此，能够抑制叶片212b、222b的破损等。另外，能够缩窄该间隙Gl、G2。
[0111][D]变形例
[0112]在上述的第二实施方式中，对在第一转子21的引导件21G上设置叶片212b、并且在第二转子22的引导件22G上设置叶片222b的情况进行了说明，但并不限定于此。虽然优选在双方都设置叶片，但也可以在某一方设置叶片。
[0113]<第三实施方式>
[0114][A]轴向间隙型发电机的结构
[0115]图10是示出第三实施方式所涉及的轴向间隙型发电机的图。在图10中与图1同样地示出截面。
[0116]图11是在第三实施方式所涉及的轴向间隙型发电机中示出转子的图。图11(a)与图2(a)同样地示出一对转子21、22中的第一转子21。图11(b)与图2(b)同样地示出第二转子22。
[0117]如图10、图11(a)、图11(b)所示，第三实施方式的叶片212c、222c的设置位置与第一实施方式的情况不同。除了这一点以及与之相关联的部分之外，都与上述的第一实施方式的情况相同。因此，在第三实施方式中，对与第一实施方式重复的部分适当省略说明。
[0118]在第三实施方式中，如图10、图11 (a)、图11(b)所示，叶片212c、222c与第一实施方式的情况不同，设置于第一转子21中的与定子31对置的面、以及第二转子22中的与定子31对置的面。叶片212c、222c构成为伴随着旋转轴11的旋转而以旋转轴11作为基准从径向内侧朝向径向外侧流动冷却风(省略图示)，对于详细情况将在后面加以叙述。
[0119]具体而言，在第一转子21中，如图10所示，叶片212c设置在磁铁211上。在第一转子21中，如图11(a)所示，多个叶片212c等间隔地倾斜排列于旋转轴11的旋转方向R的磁铁211上。多个叶片212c分别形成为，在磁铁211的径向上位于内侧的一端部相比位于外侧的另一端部在旋转方向R上位于前方。
[0120]同样地，在第二转子22中，如图10所示，叶片222c也设置在磁铁221上。另外，在第二转子22中，如图11(b)所示，多个叶片222c等间隔地倾斜排列于旋转轴11的旋转方向R的磁铁221上。多个叶片222c分别形成为，在磁铁221的径向上位于内侧的一端部相比位于外侧的另一端部在旋转方向R上位于前方。
[0121][B]关于冷却风的流动
[0122]图12、图13是在第三实施方式所涉及的轴向间隙型发电机中示出冷却风的流动的图。
[0123]图12(a)以及图12(b)与图10同样地示出轴向间隙型发电机的截面，且示意性地示出在该截面中流动的冷却风的概要。此处，图12(a)示出轴向间隙型发电机的周围无风的情况，图12(b)示出来自轴向间隙型发电机的周围的风作为冷却风而流入的情况。另外，图13(a)与图11(a)同样地示出一对转子21、22中的第一转子21，图13(b)与图11(b)同样地示出第二转子22。在图13(a)以及图13(b)中，示意性地示出在第一转子21以及第二转子22的各个中流动的冷却风的概要。
[0124]如图12(a)所示，在周围无风的情况下，当旋转轴11因惯性而旋转时，利用叶片212c,222c产生冷却风Mllc、M21c并使该冷却风流动。该冷却风Mllc在第一转子21与定子31之间的间隙Gl中以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。另外，冷却风M21c在第二转子22与定子31之间的间隙G2中以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。具体而言，如图13(a)以及图13(b)所示，冷却风Mllc、M21c在多个叶片212c、222c之间流动。
[0125]如图12(b)所示，在来自周围的风沿着旋转轴11作为冷却风而流入的情况下，当旋转轴11旋转时，与图12(a)所示的情况同样地，利用叶片212c、222c产生冷却风Mile、M21c并使该冷却风在间隙G1、G2中流动。因此，与图12(a)所示的情况同样地，冷却风Mllc在第一转子21与定子31之间的间隙Gl中流动，冷却风M21c在第二转子22与定子31之间的间隙G2中流动。
[0126]与此同时，在来自周围的风作为冷却风而流入的情况下，当旋转轴11旋转时，如图12(b)所示，与图16所示的情况同样地，冷却风F10、Fl1、F20、F21流动。也就是说，在第一转子21与定子31之间的间隙Gl中，冷却风Fll以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。另外，在第二转子22与定子31之间的间隙G2中，冷却风F21以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。
[0127]因此，在第三实施方式中，如图12(b)所示，从周围流入的冷却风Fll以及利用叶片212c产生的冷却风Mllc这双方在第一转子21与定子31之间的间隙Gl中流动。也就是说，冷却风FlUMllc汇合而成的合流冷却风(Mllc+Fll)以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。
[0128]另外，如图12(b)所示，从周围流入的冷却风F21以及利用叶片222c产生的冷却风M21c这双方在第二转子22与定子31之间的间隙G2中流动。也就是说，冷却风Fl 1、M1 Ic汇合而成的合流冷却风(M21C+F21)以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。
[0129]在第三实施方式中，能够增加在第一转子21与定子31之间的间隙Gl以及第二转子22与定子31之间的间隙G2的各个中流动的冷却风的量，能够提高冷却功能。
[0130][C]总结
[0131]如上所述，第三实施方式的轴向间隙型发电机Ic具有叶片212c、222c。此处，将叶片212b设置于第一转子21的磁铁211上，以使得利用叶片212c的旋转产生的冷却风Mllc在第一转子21与定子31之间的间隙Gl中以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。另外，将叶片222b设置于第二转子22的磁铁221，以使得利用叶片222c的旋转产生的冷却风M21c在第二转子22与定子31之间的间隙G2中以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。结果，在第一转子21与定子31之间的间隙Gl以及第二转子22与定子31之间的间隙G2中流动的冷却风的流量增加(参照图12 (a)、图12 (b)等)。
[0132]因而，在第三实施方式中，能够有效地冷却第一转子21、第二转子22以及定子31，因此，能够实现可靠性的提高、发电性能的提高等。例如，能够有效地冷却因发电动作而成为高温的线圈311。另外，能够有效地冷却成为高温的磁铁211、221，因此，能够抑制去磁的产生，并能够防止发电输出的降低。
[0133]并且，在第三实施方式中，叶片212c、222c设置于第一转子21中的与定子31相面对的面、以及第二转子22中的与定子31相面对的面。也就是说，以夹在第一转子21与定子31之间的方式将叶片212c设置于第一转子21，以夹在第二转子22与定子31之间的方式将叶片222c设置于第二转子22。因此，能够在第一转子21与定子31之间的间隙Gl以及第二转子22与定子31之间的间隙G2中产生冷却风Mllc、M21c，该冷却风Mllc、M21c以旋转轴11作为基准从径向内侧朝径向外侧流动，因此能够更有效地进行冷却。
[0134][D]变形例
[0135]在上述的实施方式中，对在第一转子21上设置叶片212c，并且在第二转子22上设置叶片222c的情况进行了说明，但并不限定于此。虽然优选在双方上设置叶片，但也可以在某一方设置叶片。
[0136]< 其他 >
[0137]对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式作为例子而示出，并不意图对发明的范围进行限定。这些新的实施方式能够以其他的各种方式加以实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨中，并且包含于权利要求书所记载的发明和与其等同的范围中。
【权利要求】
1.一种轴向间隙型发电机，具备设置有磁铁的转子以及设置有线圈的定子，所述转子和所述定子在旋转轴的轴向上隔着间隙配置，该轴向间隙型发电机的特征在于， 所述轴向间隙型发电机具有设置于所述转子、借助所述转子的旋转而产生冷却风的叶片， 所述叶片设置于所述转子，以使得由所述叶片产生的冷却风在所述转子与所述定子之间的所述间隙中以所述旋转轴作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。
2.如权利要求1所述的轴向间隙型发电机，其特征在于， 在所述转子的中央部分形成有开口， 作为所述叶片，包括设置于所述转子的内周面的叶片。
3.如权利要求1所述的轴向间隙型发电机，其特征在于， 作为所述叶片，包括设置于所述转子中的相比所述转子与所述定子之间的间隙靠径向外侧的部分的叶片。
4.如权利要求1至3中任一项所述的轴向间隙型发电机，其特征在于， 作为所述叶片，包括以夹在所述转子与所述定子之间的方式设置于所述转子的叶片。
5.一种轴向间隙型发电机，具备以对置的方式设置有磁铁的第一转子和第二转子、以及以夹在所述磁铁之间的方式设置有线圈的定子，所述第一转子、所述定子以及所述第二转子在旋转轴的轴向上隔着间隙配置，该轴向间隙型发电机的特征在于， 在所述第一转子的端部配置有多个叶片， 借助所述旋转轴的旋转而由所述叶片产生的冷却风，在所述第一转子与所述定子之间的所述间隙中以所述旋转轴作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。
6.如权利要求5所述的轴向间隙型发电机，其特征在于， 在冷却风沿着所述旋转轴流入的情况下，借助所述旋转轴的旋转而由所述叶片产生的冷却风与流入的所述冷却风汇合而成的合流冷却风，在所述第一转子与所述定子之间的所述间隙中以所述旋转轴作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。
7.如权利要求5所述的轴向间隙型发电机，其特征在于， 所述多个叶片设置于所述第一转子的内周面， 所述定子与所述旋转轴之间的开口比所述第一转子与所述定子之间的开口小。
8.一种轴向间隙型发电机，具备以对置的方式设置有磁铁的第一转子和第二转子、以及以夹在所述磁铁之间的方式设置有线圈的定子，所述第一转子、所述定子以及所述第二转子在旋转轴的轴向上隔着间隙配置，该轴向间隙型发电机的特征在于， 所述轴向间隙型发电机具有: 在所述第一转子的外周部朝向所述定子侧设置有多个的第一叶片；以及 在所述第二转子的外周部朝向所述定子侧设置有多个的第二叶片， 借助所述旋转轴的旋转而由所述第一叶片产生的冷却风，在所述第一转子与所述定子之间的第一间隙中以所述旋转轴作为基准从径向内侧朝径向外侧流动，借助所述旋转轴的旋转而由所述第二叶片产生的冷却风，在所述第二转子与所述定子之间的第二间隙中以所述旋转轴作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。
9.如权利要求8所述的轴向间隙型发电机，其特征在于， 所述第一叶片以及所述第二叶片相比所述第一间隙以及所述第二间隙设置于以所述旋转轴作为基准的径向的外侧部分。
10.一种轴向间隙型发电机，具备以对置的方式设置有磁铁的第一转子和第二转子、以及以夹在所述磁铁之间的方式设置有线圈的定子，所述第一转子、所述定子以及所述第二转子在旋转轴的轴向上隔着间隙配置，该轴向间隙型发电机的特征在于， 所述轴向间隙型发电机具有: 在所述第一转子的所述磁铁上朝向所述定子侧设置有多个的第一叶片；以及 在所述第二转子的所述磁铁上朝向所述定子侧设置有多个的第二叶片， 借助所述旋转轴的旋转而由所述第一叶片产生的冷却风，在所述第一转子与所述定子之间的第一间隙中以所述旋转轴作为基准从径向内侧朝径向外侧流动，借助所述旋转轴的旋转而由所述第二叶片产生的冷却风，在所述第二转子与所述定子之间的第二间隙中以所述旋转轴作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。
11.如权利要求8或10所述的轴向间隙型发电机，其特征在于， 在冷却风沿着所述旋转轴流入的情况下， 借助所述旋转轴的旋转而由所述第一叶片产生的冷却风与流入的所述冷却风汇合而成的第一合流冷却风，在所述第一间隙中以所述旋转轴作为基准从径向内侧朝径向外侧流动， 借助所述旋转轴的旋转而由所述第二叶片产生的冷却风与流入的所述冷却风汇合而成的第二合流冷却风，在所述第二间隙中以所述旋转轴作为基准从径向内侧朝径向外侧流动。
【文档编号】H02K16/02GK104426298SQ201410427700
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2013年8月29日
【发明者】神保智彦, 松冈敬, 加幡安雄, 猪亦麻子, 谷山贺浩 申请人:株式会社东芝