(57)【要約】【課題】本発明は、回転電機のロータに形成された冷却通路の異物を除去することを目的とする。【解決手段】ロータ１０は、ロータシャフト１２とロータコア１４を備えている。ロータコア１４は円筒形状を有し、ロータコア１４にはロータシャフト１２が貫通している。ロータシャフト１２およびロータコア１４には冷却通路１６が形成されている。異物除去方法では、予め定められた温度以下に異物除去液を冷却するステップと、冷却された液体を冷却通路１６に流入させ、冷却通路１６から流出させるステップとが実行される。異物除去液は、回転電機の使用時に冷媒として用いられ、温度が低いほど粘度が大きい液体である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機のロータに形成された冷却通路の異物を除去する異物除去方法において、
回転電機の使用時に冷媒として用いられる液体であって、温度が低いほど粘度が大きい液体を、予め定められた温度以下に冷却するステップと、
冷却された液体を冷却通路に流入させ、冷却通路から流出させるステップと、
を含むことを特徴とする異物除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異物除去方法に関し、特に、回転電機のロータに形成された冷却通路の異物を除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギーを回転の運動エネルギーに変換する電動機、回転の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機、さらに、発電機および電動機の両者の機能を有する発電電動機が知られている。これらの回転電機は、ロータに設けられた永久磁石と、ステータに設けられたコイルとの間の電磁気的な相互作用によって動作する。回転電機の動作時にはロータに設けられた永久磁石が発熱し、永久磁石の磁力が低下することがある。そのため、冷却通路がロータに設けられ、冷却通路を流れる冷媒によって永久磁石が冷却される。
【０００３】
以下の特許文献１には、ロータに形成された冷却通路に関する記載がある。特許文献２には、複数枚の鋼板を軸方向に積み重ねることで形成されたロータが記載されている。このロータには、プレス打ち抜き加工によって各鋼板に開けられた穴によって冷却通路が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−０９３２５５号公報
【特許文献２】特開２０１６−０５４６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ロータの冷却通路には、不安定な状態で壁面に付着する異物が生じることがある。例えば、複数枚の鋼板を積み重ねることで形成されたロータでは、鋼板をプレス打ち抜き加工する際に、冷却通路を形成する穴の縁にバリが生じることがある。このような異物は、製造直後には冷却通路の壁面に付着しているものの、回転電機の使用によって剥がれ落ち、冷却通路を流れる冷媒に混入する可能性がある。剥がれ落ちた異物は、冷却通路を始めとする回転電機内の流通経路の表面を劣化させる可能性がある。
【０００６】
本発明は、回転電機のロータに形成された冷却通路の異物を除去することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、回転電機のロータに形成された冷却通路の異物を除去する異物除去方法において、回転電機の使用時に冷媒として用いられる液体であって、温度が低いほど粘度が大きい液体を、予め定められた温度以下に冷却するステップと、冷却された液体を冷却通路に流入させ、冷却通路から流出させるステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、回転電機のロータに形成された冷却通路の異物を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】異物除去方法が用いられるロータの断面を示す図である。
【図２】冷却通路を示す図である。
【図３】冷却通路を示す図である。
【図４】異物除去装置をロータの断面と共に示す図である。
【図５】粘度と温度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１には、本発明の実施形態に係る異物除去方法が用いられるロータ１０の断面が模式的に示されている。ロータ１０は、ロータシャフト１２とロータコア１４を備えている。ロータコア１４は円筒形状を有し、ロータコア１４にはロータシャフト１２が貫通している。
【００１１】
ロータコア１４は、ロータシャフト１２の周りに複数枚の円環状の鋼板を軸方向に積み重ねることで形成されている。各鋼板には、積み重なる位置に応じて、冷却通路１６を形成する穴、または永久磁石１８が挿入される穴がプレス打ち抜き加工によって形成されている。永久磁石１８は軸方向に長い平板形状を有し、複数の永久磁石１８がロータ１０の外周に沿って配置されている。
【００１２】
冷却通路１６はロータシャフト１２の上端の開口から下方向に伸びてロータコア１４に囲まれている領域に至る。冷却通路１６は、そこから径方向外側に向かって分岐し、分岐先の冷却通路１６は永久磁石１８が設けられた穴に至る。永久磁石１８が設けられた穴の壁面と永久磁石１８との間の空間には冷却通路１６が形成されている。冷却通路１６は永久磁石１８と共に下方に伸び、ロータコア１４の下部において径方向内側に向きを変えて再びロータシャフト１２の内部に至る。冷却通路１６はロータシャフト１２の内部で下方向に向きを変え、ロータシャフト１２に沿って下方に伸びて下端の開口に至る。
【００１３】
回転電機が動作しロータ１０が回転しているときには、ロータシャフト１２の上端の開口から冷媒が流入する。冷媒は冷却通路１６を流れて永久磁石１８から熱を奪った後、ロータシャフト１２の下端の開口からロータ１０の外へ流出する。これによって永久磁石１８が冷却される。
【００１４】
なお、図１は、冷却通路の例を模式的に示したものであり、冷却通路の構造には様々なものがある。例えば、冷却通路１６は、永久磁石１８が設けられた穴の下端に至った後、径方向外側に伸びてロータコア１４の側面の開口に至る構造であってもよい。また、永久磁石１８が設けられた穴を冷却通路とせず、永久磁石１８の近傍で永久磁石１８の長手方向に沿って伸びる冷却通路が設けられてもよい。
【００１５】
上記のように、ロータコア１４は複数枚の鋼板を積み重ねることで形成され、冷却通路１６は鋼板に設けられた穴によって形成されている。冷却通路１６を形成する穴は、プレス打ち抜き加工によって開けられるため、冷却通路１６の壁面にバリが生じることがある。また、その他の製造工程において鋼板に異物が付着することもある。バリのような異物は、製造直後には冷却通路１６の壁面に付着しているものの、回転電機の使用によって剥がれ落ち冷媒に混入する可能性がある。
【００１６】
図２には、ロータシャフト１２を構成する鋼板２４に挟まれた領域に形成された冷却通路１６が示されている。この図に示されているように、冷媒に混入した異物２０は、冷却通路１６の壁面に設けられた絶縁被膜２２を剥がしてしまう可能性がある。また、図３に示されているように、冷媒に混入した異物２０が冷却通路１６内に堆積し、冷却通路１６を閉塞してしまう可能性がある。
【００１７】
そこで、本発明の実施形態に係る異物除去方法では、ロータ１０の製造後、ロータ１０が回転電機のハウジングに取り付けられる前に冷却通路１６に液体を流し、その液体と共に異物をロータ１０から排出することで異物が除去される。
【００１８】
図４には、本方法によって異物を除去する異物除去装置２６がロータ１０と共に示されている。異物除去装置２６は、タンク２８、ポンプ３０、および輸送管３２を備える。タンク２８は内部の液体が連通するようにポンプ３０に結合されている。輸送管３２は、ポンプ３０と冷却通路１６の開口との間に接続されている。
【００１９】
タンク２８には、予め定められた目標温度以下（例えば、０°以下）に冷却された異物除去液が収容される。異物除去液には、回転電機の使用時に冷却通路１６に流す冷媒が用いられる。一般に、回転電機の冷媒として用いられる液状油などの液体には、温度が低いほど粘度が大きいという性質がある。ここで粘度は、液体が物体に付着する力の強さを示し、ｃＳｔ（センチストークス）等の単位によって表される。本方法は、回転電機の使用時に用いられる冷媒が、温度が低いほど粘度が大きくなるという性質を利用して、冷却通路１６の壁面に付着した異物を除去する力を強めるものである。上記の目標温度は、所望の粘度が得られる温度として予め実験などによって求められる。
【００２０】
ポンプ３０は、冷却された異物除去液をタンク２８から吸引し、輸送管３２に送り出す。輸送管３２は異物除去液を冷却通路１６の開口に導く。これによって、異物除去液は冷却通路１６に流入し、冷却通路１６に沿って流れる。すなわち、異物除去液は、ロータシャフト１２の上端の開口から下方向に流れてロータコア１４に囲まれている領域に至る。異物除去液は、冷却通路１６の分岐点から径方向外側に向かって流れ、永久磁石１８が設けられている穴において下方向に向きを変えて流れる。異物除去液はロータコア１４の下部において径方向内側に向きを変えて再びロータシャフト１２の内部に至る。異物除去液はロータシャフト１２の内部で下方向に向きを変え、ロータシャフト１２の下端の開口から流出する。
【００２１】
異物除去液は、ロータコア１４内の冷却通路１６の壁面に付着した異物を剥がすと共に、剥がれた異物を含んだ状態でロータコア１４の外に流出する。
【００２２】
このように、本方法では、予め定められた温度以下に異物除去液を冷却するステップと、冷却された異物除去液を冷却通路１６に流入させ、冷却通路１６から流出させるステップとが実行される。異物除去液は、回転電機の使用時に冷媒として用いられ、温度が低いほど粘度が大きい液体である。この異物除去方法によれば、次に述べるような効果が得られる。
【００２３】
目標温度以下に冷却された異物除去液は、目標温度を超える温度の異物除去液よりも粘度が大きい。そのため、ポンプ３０の駆動力を同一とした条件の下では、異物除去液を冷却しない場合に比べて、冷却通路１６の壁面に付着した異物を剥がす力が大きい。また、異物除去液としては、回転電機の使用時に冷媒として用いられる液体が用いられる。したがって、異物を除去した後に冷却通路１６を洗浄せずに回転電機を組み立てた場合であっても、冷媒と異なる物質が冷媒に混入することがない。さらに、本方法では、ロータ１０の製造が完了した後に異物が除去される。したがって、複数枚の鋼板のそれぞれに対し、コイニングなどの処理を施すことによって異物を除去する場合に比べて工数が削減される。
【００２４】
なお、冷媒として用いられる液体には炭化水素油がある。一般に、炭化水素油については、次の（数１）で表される関係が成立する。ｖは粘度（ｓＣｔ）、Ｔは絶対温度（Ｋ）、ｋ，ｍおよびｎは、炭化水素油の性質に基づいて定まる正の定数である。
【００２５】
（数１）  ｌｏｇ［ｌｏｇ（ｖ＋ｋ）］＝ｎ−ｍ・ｌｏｇＴ
【００２６】
（数１）は、温度Ｔが低いほど粘度ｖが大きいことを示す。具体的に（数１）は、粘りの強さを表すｖ＋ｋ（粘度ｖに一定値ｋを加算した値）の対数値に対しさらに対数を取った値が、温度Ｔの対数値に関する一次関数で表され、その傾きが負であることを示す。図５には、粘度と温度との関係が示されている。横軸は温度の対数値ｌｏｇＴを示し、縦軸は粘り強さｌｏｇ［ｌｏｇ（ｖ＋ｋ）］を示している。縦軸および横軸のスケールは、いずれも真数スケールである。このような炭化水素油が回転電機の冷媒として用いられる場合、その冷媒を異物除去液体として用いてもよい。
【００２７】
図４に示されるタンク２８は異物除去液の温度を調整する機能を有してもよい。この場合、常温の異物除去液がタンク２８に注入された後、タンク２８は、異物除去液を目標温度以下に冷却する。また、タンク２８が温度調整機能を有する場合、ポンプ３０が異物除去液を送り出しているときに、タンク２８は異物除去液の温度を上げてもよい。さらに、ポンプ３０は、温度が上昇した異物除去液の流量（単位時間当たりに流れる体積）を大きくしてもよい。この場合、最初は粘度が大きい異物除去液が冷却通路１６を流れることで大きい力によって冷却通路１６の壁面から異物が剥がされる。その後、粘度が小さくなることで異物除去液の排出が迅速に行われる。すなわち、温度が上昇した異物除去液は粘度が小さくなるため、ポンプ３０が送出する異物除去液の圧力を増加させなくとも異物除去液の流量が増加し、異物除去液の排出が促される。
【００２８】
また、ロータ１０から流出する異物除去液の圧力から、輸送管３２における異物除去液の圧力を減算して求められる圧損に応じて、冷却通路１６が閉塞していないかの検査が行われてもよい。この場合、異物除去液が流出する開口に流出管が設けられ、輸送管３２および流出管に管内の圧力を検出するセンサが設けられる。検査では、輸送管３２側のセンサによって検出された圧力と、流出管側のセンサによって検出された圧力とに基づいて圧損が求められる。圧損が予め定められた値を超えたときに冷却通路１６が閉塞していると判断される。
【００２９】
上述の異物除去方法は、ステータなどその他の部品に冷却通路が設けられている場合には、その他の部品の冷却通路の異物の除去に用いてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ロータ、１２  ロータシャフト、１４  ロータコア、１６  冷却通路、１８  永久磁石、２０  異物、２２  絶縁被膜、２４  鋼板、２６  異物除去装置、２８  タンク、３０  ポンプ、３２  輸送管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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