(57)【要約】【課題】ギヤが電動機のケースの内部に設置された構造において、ロータとステータとの間のエアギャップへのオイルや異物の侵入を抑制して、引きずり損失の増加や異物の噛み込みを抑制すること。【解決手段】ケースの内部に配置され、ロータを回転可能に構成されているとともに、気体を通過可能な軸孔が設けられたロータ軸と、ロータの外周に設けられたステータと、ロータ軸に、ロータ軸の軸方向においてロータと隔てて設けられたギヤと、を備える電動機であって、ロータ軸は、ロータ軸の径方向に延伸してロータとステータとの間隙と軸孔とを連通する第１連通路と、軸方向におけるギヤとロータとの間の位置に噴出口が設けられているとともに径方向に延伸してケースの内部と軸孔とを連通する第２連通路と、が設けられ、ケースに、軸方向におけるギヤとロータとの間のロータ軸に向けて、気体を噴射する噴射手段が設けられている。【選択図】図１
2020088977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースの内部に配置され、ロータを回転可能に構成されているとともに、気体を通過可能な軸孔が設けられたロータ軸と、
前記ロータの外周に設けられたステータと、
前記ロータ軸に、前記ロータ軸の軸方向において前記ロータと隔てて設けられたギヤと、を備える電動機であって、
前記ロータ軸は、前記ロータ軸の径方向に延伸して前記ロータと前記ステータとの間隙と前記軸孔とを連通する第１連通路と、前記軸方向における前記ギヤと前記ロータとの間の位置に噴出口が設けられているとともに径方向に延伸して前記ケースの内部と前記軸孔とを連通する第２連通路と、が設けられ、
前記ケースに、前記軸方向における前記ギヤと前記ロータとの間の前記ロータ軸に向けて、気体を噴射する噴射手段が設けられている
ことを特徴とする電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケース内にギヤが設置された構造の電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、回転子鉄心を収容するハウジングケース（以下、ケースという）と、ケースの外側の第１の端部およびケースの内側の第２の端部を有する回転軸と、第１の端部と回転子鉄心との間で回転軸を支持する軸受と、を備えた電動機が開示されている。特許文献１の電動機は、ケースが、第２の端部の配置された空間に空気を供給するエア供給源と接続するエア供給孔を備え、回転軸が、エア流入口から第１の端部と軸受との間の部分領域の周面に設けられたエア流出口まで延びる貫通孔を備えることによって、軸芯に圧縮された空気を通す構造である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０１３０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の電動機の構造においては、電動機のモータとギヤ室とが別体になっており、電動機とギヤ室との間に壁が設けられている。これに対し、コストの低減や軽量化の観点から、電動機のケースの内部にギヤを設けて、モータとギヤ室とを一体的に構成する電動機の構造が検討されている。この場合、電動機とギヤ室との間に壁が存在しないことから、ギヤの掻き上げたオイルが電動機に飛散して、ステータとロータとの間隙（以下、エアギャップ）に侵入する可能性が高くなる。エアギャップに侵入したオイルは、粘性によって電動機の回転を阻害するため、電動機において引きずり損失が増加して、電動機の効率が低下したり燃費が悪化したりする可能性がある。また、ギヤから掻き上げられたオイルはギヤの摩耗粉などを含むため、摩耗粉などの異物がエアギャップやステータに巻き付けられたコイルなどに堆積し、噛み込みや絶縁不良などを生じる可能性があった。そのため、ギヤで掻き上げられたオイルが電動機にまで飛散しないようにする技術の開発が求められていた。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、ケースの内部にギヤが設置された電動機において、ロータとステータとの間のエアギャップへのオイルや異物の侵入を抑制して、引きずり損失の増加や異物の噛み込みを抑制可能な電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る電動機は、ケースの内部に配置され、ロータを回転可能に構成されているとともに、気体を通過可能な軸孔が設けられたロータ軸と、前記ロータの外周に設けられたステータと、前記ロータ軸に、前記ロータ軸の軸方向において前記ロータと隔てて設けられたギヤと、を備える電動機であって、前記ロータ軸は、前記ロータ軸の径方向に延伸して前記ロータと前記ステータとの間隙と前記軸孔とを連通する第１連通路と、前記軸方向における前記ギヤと前記ロータとの間の位置に噴出口が設けられているとともに径方向に延伸して前記ケースの内部と前記軸孔とを連通する第２連通路と、が設けられ、前記ケースに、前記軸方向における前記ギヤと前記ロータとの間の前記ロータ軸に向けて、気体を噴射する噴射手段が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る電動機によれば、ケースの内部にギヤが設置された電動機において、ロータとステータとの間のエアギャップへのオイルや異物の侵入を抑制することができ、引きずり損失の増加や異物の噛み込みを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による電動機の構造を示す断面図である。
【図２】図２は、図１における電動機のＩＩ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する一実施形態によって限定されるものではない。
【００１０】
本発明の一実施形態による電動機について説明する。図１は、この一実施形態による電動機を示し、図２は、図１における電動機のＩＩ矢視図である。
【００１１】
本実施形態による電動機１は、電力の供給により駆動する電動機としての機能（力行機能）と、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機としての機能（回生機能）とを兼ね備える。電動機１としては、例えば、交流同期型の電動機ジェネレータを用いることができる。
【００１２】
図１および図２に示すように、電動機１は、ケース１０に固定されてコイル１１ａが巻き付けられた固定子としてのステータ１１、およびステータ１１の内方に配置された回転子としてのロータ１２を有する。ステータ１１とロータ１２との間によって、間隙であるエアギャップ１３が形成される。換言すると、ロータ１２の外周に略円筒状のエアギャップ１３を隔ててステータ１１が設けられている。
【００１３】
電動機１のケース１０の内部には、電動機１の回転軸としてのロータ軸２０が設けられている。ロータ１２は、ロータ軸２０の外周面に連結されている。ロータ軸２０はロータ１２と一体に回転可能に構成されている。ロータ軸２０は、一方の端部を一方の軸受５１によって支持され、他方の端部を他方の軸受５２によって支持されている。軸受５２は、ロータ軸２０の軸端部に配置され、かつケース１０によって支持されてロータ軸２０を回転自在に支持する。すなわち、ロータ軸２０は、軸受５１，５２を介してケース１０によって回転自在に支持されている。なお、必要に応じて、軸受５１，５２の間にさらに軸受を設けることも可能である。
【００１４】
ロータ１２と軸受５２との間には、ロータ軸２０と連結したギヤ３０が設けられている。ギヤ３０は、ロータ軸２０の軸方向においてロータ１２と隔てて設けられている。なお、本明細書において、「径方向」とは、ロータ軸２０の軸線Ｏと直交する方向を示し、「軸方向」とは、ロータ軸２０の軸線Ｏと平行な方向を示す。
【００１５】
ロータ軸２０は、軸芯部分が中空の筒状に構成されている。中空部分は、軸方向に延伸して、高圧の気体（以下、高圧エア）を通過可能な軸孔としての軸芯流路２１を構成する。軸芯流路２１は、チューブを介してコンプレッサ（いずれも図示せず）に接続されている。軸芯流路２１には、コンプレッサからチューブを介して高圧エアが供給される。高圧エアは、軸芯流路２１を通過して、後述する噴出口２３ａからケース１０の内部に排出される。なお、図１および図２において、高圧エアの流路を直線矢印で示す。
【００１６】
ロータ軸２０には、ロータ軸２０の径方向に延伸して、エアギャップ１３と軸芯流路２１とをロータ１２内を通じて連通する第１連通路としてのロータ内部流路２２が設けられている。ロータ内部流路２２の長手方向に垂直な流路径は、軸芯流路２１の流路径よりも小さく構成される。軸芯流路２１に高圧エアが供給されると、一部の高圧エアはロータ内部流路２２を通じて、ロータ１２の外周部のエアギャップ１３に供給される。高圧エアはエアギャップ１３内を通過して、ケース１０内に噴射される。ここで、エアギャップ１３を通じてケース１０内に噴射された高圧エアは、軸方向にギヤ３０側に向かって噴射される。これにより、ギヤ３０によって掻き上げられたオイルや異物は、高圧エアによってギヤ３０側に押し戻されるので、エアギャップ１３やコイル１１ａに侵入したり堆積したりすることを抑制できる。また、エアギャップ１３にオイルや異物が滞留していても、高圧エアによって、ギヤ３０側に排出できる。
【００１７】
ロータ軸２０にはさらに、軸方向におけるギヤ３０とロータ１２との間の位置に噴出口２３ａが設けられているとともに、略径方向に延伸してケース１０の内部と軸芯流路２１とを連通する、第２連通路としてのロータ前面流路２３が設けられている。ロータ前面流路２３の長手方向に垂直な流路径は、軸芯流路２１の流路径よりも小さく構成される。軸芯流路２１に高圧エアが供給されると、ロータ内部流路２２に供給されなかった残部の高圧エアは、ロータ前面流路２３を通じてギヤ３０とロータ１２との間の噴出口２３ａからケース１０内に噴射される。ここで、ロータ前面流路２３をギヤ３０側に向かって傾いた略テーパ形状にすることによって、ロータ前面流路２３を通過した高圧エアは、ケース１０内に効率良く噴射される。高圧エアは、噴出口２３ａからギヤ３０側に向かって噴射され、ギヤ３０とロータ１２との間においてエアカーテンを形成する。これにより、ギヤ３０によって掻き上げられたオイルや異物は、高圧エアによってギヤ３０側に押し戻される。そのため、オイルや異物におけるステータ１１側およびロータ１２側への飛散が抑制されて、オイルや異物がエアギャップ１３やコイル１１ａに侵入したり堆積したりすることを抑制できる。
【００１８】
ケース１０の内壁には、気体としての高圧エアを噴射可能な噴射手段としてのエアインジェクタ４０が設けられている。エアインジェクタ４０は、ケース１０の外部から供給される高圧エアを、高圧エア供給流路４１を通じてケース１０内に噴射可能に構成されている。エアインジェクタ４０から高圧エアを噴射する場合、高圧エアは、ロータ軸２０に向けて軸方向におけるギヤ３０とロータ１２との間に噴射される。噴射された高圧エアは、ギヤ３０とロータ１２との間においてエアカーテンを形成する。これにより、ギヤ３０によって掻き上げられたオイルや異物は、エアインジェクタ４０から噴射された高圧エアによって遮断される。そのため、オイルや異物におけるステータ１１側およびロータ１２側への飛散が抑制されて、オイルや異物がエアギャップ１３やコイル１１ａに侵入したり堆積したりすることを抑制できる。
【００１９】
以上説明した本発明の一実施形態によれば、ロータ軸２０の軸芯に設けられた軸芯流路２１に高圧エアを供給すると、一部の高圧エアはロータ内部流路２２およびエアギャップ１３を通じてケース１０内に噴射され、残部の高圧エアはロータ前面流路２３および噴出口２３ａを通じてケース１０内に噴射される。そのため、ギヤ３０によって掻き上げられたオイルや異物が、エアギャップ１３やコイル１１ａに侵入したり堆積したりすることを抑制できる。さらに、ケース１０の内壁に設けられたエアインジェクタ４０から高圧エアを噴射して、ギヤ３０とロータ１２との間にエアカーテンを形成しているため、オイルや異物が、ステータ１１およびロータ１２側に飛散することをより一層抑制できる。
【００２０】
以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた形状はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる形状であってもよい。
【符号の説明】
【００２１】
１  電動機
１０  ケース
１１  ステータ
１１ａ  コイル
１２  ロータ
１３  エアギャップ
２０  ロータ軸
２１  軸芯流路
２２  ロータ内部流路
２３  ロータ前面流路
２３ａ  噴出口
３０  ギヤ
４０  エアインジェクタ
４１  高圧エア供給流路
５１，５２  軸受
【図１】
2020088977.tif 000003
【図２】
2020088977.tif 000004