(57)【要約】【課題】磁極部の変位を抑制しつつ、冷却流体の排出性を向上可能な外転型の電動機を提供する。【解決手段】外転型の電動機１は、ステータ２と、ロータ１０と、を備える。ロータ１０は、磁極部９の軸方向他端側への変位を規制する略円環状の第２の端面板４３を備える。第２の端面板４３は、周方向に隣り合う磁極部９間に、オイル排出部を有する。そして周方向に隣り合う磁極部９間に供給されるオイルＬが、オイル排出部からロータ１０の軸方向他端側に排出される。【選択図】図３
2012244702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、
前記ステータの径方向外側に配置される略円環状のロータと、
を備える外転型の電動機であって、
前記ロータは、
径方向に磁化され且つ周方向で交互に磁化方向を反転させるように、周方向に所定の間隔で配置された複数の磁極部と、
回転シャフトに連結されるとともに軸方向一端側を径方向に延び、該磁極部の径方向外側に円環状の縁部が設けられたロータカップと、
前記縁部の軸方向他端側に設けられ、前記磁極部の軸方向他端側への変位を規制する略円環状の端面板と、を備え、
前記端面板は、周方向に隣り合う前記磁極部間に、冷却流体排出部を有し、
周方向に隣り合う前記磁極部間に供給される冷却流体が前記冷却流体排出部から前記ロータの軸方向他端側に排出される
ことを特徴とする外転型の電動機。
【請求項２】
前記磁極部は、ロータヨークの内周面に取り付けられた磁石から構成され、
前記端面板は、前記縁部の内周面に取り付けられて前記ロータヨークと軸方向で当接する円環部と、該円環部から径方向内側に突出し、前記磁極部の軸方向他端側への変位を規制する凸部と、を有し、
前記冷却流体排出部は、周方向に隣り合う前記磁極部間に位置する前記円環部の内径を、周方向に隣り合う前記磁極部間に位置する前記ロータヨークの内径以上とすることによって構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の外転型の電動機。
【請求項３】
前記磁極部は、ロータヨークの内周面に取り付けられた磁石から構成され、
前記端面板は、前記縁部の内周面に取り付けられて前記ロータヨークと軸方向で当接する円環部と、該円環部から径方向内側に突出し、前記磁極部の軸方向他端側への変位を規制する凸部と、周方向に隣り合う前記磁極部間に位置する前記円環部から軸方向一端側に向かって延び、且つその外周面が前記ロータヨークの内周面に当接する複数の延出部と、を有し、
前記冷却流体排出部は、前記延出部の内周面によって構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の外転型の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外転型の電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外転型の電動機としては、複数の永久磁石をロータヨークの内周面に配置し、ロータの径方向内側に対向配置したステータのコイルに通電して、コイルが発生する回転磁界によってロータを回転させるように構成したものが知られている。
【０００３】
例えば、図１５に示すように、特許文献１に記載の外転型の電動機１００においては、ケーシング１２１には、該ケーシング１２１内に一部を突入させるスリーブ１２２が固定されており、図示しないエンジンのクランクシャフト１２３が、軸受１２４およびオイルシール１２５をスリーブ１２２との間に介在させてスリーブ１２２内に同軸に配置される。クランクシャフト１２３の端部には碗状に形成されるロータヨーク１２６が同軸に締着されており、ロータヨーク１２６の内周にはマグネット１２８が固着され、ロータヨーク１２６には冷却用ファン１２９が固着される。スリーブ１２２の端部には、ステータ１３０がボルト１３１で固定されており、ロータヨーク１２６に設けられたマグネット１２８は、ステータ１３０との間にわずかなエアギャップを形成するようにしてステータ１３０を同軸に囲繞する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７５３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の外転型の電動機１００においては、ロータヨーク１２６の内周にマグネット１２８を固着しているのみであるため、ロータヨーク１２６回転中にマグネット１２８が位置ずれを起こし、脱落してしまう虞がある。
【０００６】
そこで、マグネットの変位を規制する固定部材を新たに設けることが考えられるが、このような固定部材を設けると、冷却のために供給されたオイルなどの冷却流体の排出性が阻害され、当該冷却流体がロータ回転中に抵抗となり、回転トルクが減少してしまう可能性がある。
【０００７】
本発明は、前述した課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、磁極部の変位を抑制しつつ、冷却流体の排出性を向上可能な外転型の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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
ステータ（例えば、後述の実施形態におけるステータ２）と、
前記ステータの径方向外側に配置される略円環状のロータ（例えば、後述の実施形態におけるロータ１０）と、
を備える外転型の電動機（例えば、後述の実施形態における電動機１）であって、
前記ロータは、
径方向に磁化され且つ周方向で交互に磁化方向を反転させるように、周方向に所定の間隔で配置された複数の磁極部（例えば、後述の実施形態における磁極部９）と、
回転シャフト（例えば、後述の実施形態における回転シャフト１３）に連結されるとともに軸方向一端側を径方向に延び、該磁極部の径方向外側に円環状の縁部（例えば、後述の実施形態における縁部１４ａ）が設けられたロータカップ（例えば、後述の実施形態におけるロータカップ１４）と、
前記縁部の軸方向他端側に設けられ、前記磁極部の軸方向他端側への変位を規制する略円環状の端面板（例えば、後述の実施形態における第２の端面板４３）と、を備え、
前記端面板は、周方向に隣り合う前記磁極部間に、冷却流体排出部（例えば、後述の実施形態におけるオイル排出部）を有し、
周方向に隣り合う前記磁極部間に供給される冷却流体（例えば、後述の実施形態におけるオイルＬ）が前記冷却流体排出部から前記ロータの軸方向他端側に排出される
ことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の構成に加えて、
前記磁極部は、ロータヨーク（例えば、後述の実施形態におけるロータヨーク１１）の内周面（例えば、後述の実施形態における内周面１１ｂ）に取り付けられた磁石（例えば、後述の実施形態における磁石１２）から構成され、
前記端面板は、前記縁部の内周面（例えば、後述の実施形態における内周面１４ｃ）に取り付けられて前記ロータヨークと軸方向で当接する円環部（例えば、後述の実施形態における円環部４３ａ）と、該円環部から径方向内側に突出し、前記磁極部の軸方向他端側への変位を規制する凸部（例えば、後述の実施形態における凸部４３ｂ）と、を有し、
前記冷却流体排出部は、周方向に隣り合う前記磁極部間に位置する前記円環部の内径を、周方向に隣り合う前記磁極部間に位置する前記ロータヨークの内径以上とすることによって構成される
ことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の構成に加えて、
前記磁極部は、ロータヨークの内周面に取り付けられた磁石から構成され、
前記端面板は、前記縁部の内周面に取り付けられて前記ロータヨークと軸方向で当接する円環部と、該円環部から径方向内側に突出し、前記磁極部の軸方向他端側への変位を規制する凸部と、周方向に隣り合う前記磁極部間に位置する前記円環部から軸方向一端側に向かって延び、且つその外周面（例えば、後述の実施形態における外周面４３ｅ）が前記ロータヨークの内周面に当接する複数の延出部（例えば、後述の実施形態における延出部４３ｄ）と、を有し、
前記冷却流体排出部は、前記延出部の内周面（例えば、後述の実施形態における内周面４３ｆ）によって構成される
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１〜３の発明によれば、磁極部の軸方向他端側への変位を規制する略円環状の端面板が設けられ、この端面板は、周方向に隣り合う磁極部間に冷却流体排出部を有しており、周方向に隣り合う磁極部間に供給される冷却流体は冷却流体排出部からロータの軸方向他端側に排出される。したがって、磁極部の変位を端面板によって規制しつつ、冷却流体の排出性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の外転型の電動機の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面矢視図である。
【図３】本発明に係る第１実施形態のロータの部分斜視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線におけるロータの断面図である。
【図５】比較例に係るロータの部分斜視図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線におけるロータの断面図である。
【図７】本発明に係る第２実施形態のロータの斜視図である。
【図８】図７に示すロータの正面図である。
【図９】図７に示すロータの第２の端面板を示す部分斜視図である。
【図１０】図７のＤ−Ｄ線におけるロータの断面図である。
【図１１】本発明の第１の変形例に係るロータの断面図である。
【図１２】本発明の第２の変形例に係るロータの断面図である。
【図１３】本発明の第３の変形例に係るロータの断面図である。
【図１４】本発明の第４の変形例に係るロータの部分斜視図である。
【図１５】従来の外転型の電動機の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の各実施形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【００１４】
（第１実施形態）
図１及び図２に示すように、第１実施形態の外転型の電動機１は、軸心Ｏを中心として、モータハウジング２１にボルト２２により固定されたステータ２と、ステータ２の径方向外側に僅かなエアギャップＳを介して対向配置され、軸心Ｏ周りに回転可能な略円環状のロータ１０とを備えて構成される。
【００１５】
ステータ２は、ステータコア３と複数のコイル４とを備える。ステータコア３は、複数の電磁鋼板が軸方向（図１において紙面と垂直方向）に積層されて構成され、円環状の支持部３ａから径方向外側に向かって放射状に突出形成された複数のティース３ｂを有する。支持部３ａの内側には、ボルト穴３ｃをそれぞれ有する複数の凸部３ｄが設けられ、ボルト穴３ｃに挿通されるボルト２２により、ステータコア３がモータハウジング２１に固定されている。コイル４は、巻線６を、絶縁特性を有する合成樹脂などで形成されたインシュレータ７を介してステータコア３のティース３ｂの周囲に巻回することで形成される。
【００１６】
ロータ１０は、径方向に磁化され且つ周方向で交互に磁化方向を反転させるように、周方向に所定の間隔で配置された複数の磁極部９と、回転シャフト１３に連結されるとともに軸方向一端側（図１において紙面奥側、図２において右側）を径方向に延び、磁極部９の径方向外側に設けられた円環状の縁部１４ａが設けられた縁付円盤状のロータカップ１４と、ロータカップ１４の縁部１４ａの内周面１４ｃに保持され、磁極部９を径方向外側から保持し、略円環状の電磁鋼板を軸方向に積層することによって構成されたロータヨーク１１と、を備えており、軸方向他端側（図１において紙面手前側、図２において左側）が開口するように形成される。
【００１７】
回転シャフト１３は、玉軸受２３により、モータハウジング２１に対して回転自在に支承されており、ステータ２が発生する回転磁界によってロータ１０が軸心Ｏ周りに回転駆動される。回転シャフト１３とステータ２との間には、回転シャフト１３の磁極位置を検出するレゾルバ２４が配設されている。
【００１８】
ロータカップ１４は非磁性材からなり、回転シャフト１３の軸方向一端側に連結し径方向に延びる軸連結部１４ｂの径方向外側端部から縁部１４ａが軸方向他端側に延設される。
【００１９】
また、図３に示すように、ロータヨーク１１の内周面１１ｂには、周方向に所定の間隔で一対ずつ径方向内側に突出する複数の第１の段部１１ｃが形成されており、一対の第１の段部１１ｃの周方向中間部からは、径方向内側に突出する第２の段部１１ｄが形成される。さらに、ロータヨーク１１の内周面１１ｂには、これら一対の第１の段部１１ｃと第２の段部１１ｄとの間に、略矩形状の一対の磁石１２が固定されており、これらの段部１１ｃ，１１ｄによって周方向への変位が規制される。
【００２０】
一対の磁石１２は１つの磁極部９を構成しており、磁極部９は、上述したように径方向に磁化され、また周方向で隣り合う磁極部９同士の磁化方向を反転させるように、周方向に所定の間隔で配置される。詳述すると、図１に示すように、磁極部９ａにおいて、その径方向外側がＮ極とすると、所定の間隔を介して磁極部９ａと隣り合う磁極部９ｂは、その径方向外側がＳ極となるように一対の磁石１２がロータヨーク１１の内周面１１ｂに固定されて構成される。
なお、磁極部９は必ずしも一対の磁石１２から構成される必要はなく、１つの磁石から構成されてもよい。この場合、ロータヨーク１１の内周面１１ｂには、第２の段部１１ｄが形成されない。
【００２１】
図３に戻り、周方向に隣り合う磁極部９間において、ロータヨーク１１の内周面１１ｂと、第１の段部１１ｃと、によって溝部１１ｅが凹設される。
図３及び図４に示すように、ロータカップ１４の縁部１４ａの内周面１４ｃには、ロータヨーク１１を挟んで軸方向一端側及び軸方向他端側に第１の端面板４１及び第２の端面板４３が固定されている。第１，第２の端面板４１，４３は、非磁性材料からなり、好ましくはＳＵＳ３０４やＳＵＳ３０５等のオーステナイト系ステンレス鋼から構成される。
【００２２】
第１の端面板４１は略円環状に形成されており、ロータヨーク１１の軸方向一端側面１１ｆとロータカップ１４の軸連結部１４ｂとに挟まれるように固定されている。第１の端面板４１の内周面４１ａは、軸連結部１４ｂの内周面１４ｄと滑らかに接続し、１つの面を形成している。また、第１の端面板４１の内周面４１ａは、ロータヨーク１１の内周面１１ｂよりも径方向内側に位置するように形成されており、磁石１２の軸方向一端側への変位を規制する。
【００２３】
第２の端面板４３は、ロータカップ１４の縁部１４ａの内周面１４ｃに取り付けられてロータヨーク１１の軸方向他端側面１１ｇと軸方向で当接する略円環状の円環部４３ａと、円環部４３ａから径方向内側へ突出し、磁石１２の軸方向他端側への変位を規制する断面略半円状の複数の凸部４３ｂと、を有している。
【００２４】
円環部４３ａの内径（軸心Ｏから円環部４３ａの内周面４３ｃまでの径方向距離）は、ロータヨーク１１の内径（軸心Ｏからロータヨーク１１の内周面１１ｂまでの径方向距離）以上であるように設定されている。したがって、周方向に隣り合う磁極部９間に位置する円環部４３ａの内径も、周方向に隣り合う磁極部９間に位置するロータヨーク１１の内径以上となるように形成され、オイル排出部が形成される。また、図４に示すように、本実施形態では、溝部１１ｅと周方向にオーバーラップする位置における円環部４３ａの内径は、溝部１１ｅの内径と略等しくなるように設定され、円環部４３ａの内周面４３ｃと溝部１１ｅとは面一となっている。
【００２５】
このように構成された外転型の電動機１では、図２に示すように、回転シャフト１３とモータハウジング２１との径方向における間には空間Ｓ１が画成されており、ステータ２とロータカップ１４の軸連結部１４ｂとの軸方向における間には他の空間Ｓ２が画成されている。
【００２６】
また、回転シャフト１３は、空間Ｓ１と連通するように径方向に延びた油孔１３ａを有しており、油孔１３ａから供給された冷却流体としてのオイルＬが、径方向内側から径方向外側に空間Ｓ１、玉軸受２３、空間Ｓ２を通ってステータ２及びロータ１０に噴射され、ステータ２及びロータ１０は冷却される。そして、オイルＬの一部は、周方向に隣り合う磁極部９間に供給される。
【００２７】
ここで、本実施形態のロータ１０によれば、図３及び図４に示すように、第２の端面板４３の周方向に隣り合う磁極部９間に位置する円環部４３ａの内径が、ロータヨーク１１の内径以上となるように設定されることによってオイル排出部が構成されているので、図４に示すように、周方向に隣り合う磁極部９間に供給されたオイルＬには、ロータ回転時に遠心力が作用し、ロータヨーク１１の内周面１１ｂから、第２の端面板４３のオイル排出部を介してロータ１０の軸方向他端側に案内され、外部に排出される。
【００２８】
（比較例）
ここで、比較例に係るロータ１０Ａを、図５及び図６に示す。なお、このロータ１０Ａは、本発明の第１実施形態のロータ１０と基本的構成を同一としており、第２の端面板の構成のみが異なるため、同一部分には同一符号を付して説明を簡略化又は省略し、相違部分のみ詳述する。
【００２９】
比較例に係るロータ１０Ａの第２の端面板４３Ａは、第１の端面板４１と略等しい略円環形状に形成されており、第１実施形態のロータ１０が備えていた凸部４３ｂを有していない。また、周方向に隣り合う磁極部９間に位置する第２の端面板４３Ａの円環部４３ａの内径（軸心Ｏから円環部４３ａの内周面４３ｃまでの径方向距離）は、周方向に隣り合う磁極部９間に位置するロータヨーク１１の内径（軸心Ｏからロータヨーク１１の内周面１１ｂまでの径方向距離）よりも小さくなるように形成されている。そして、第１の段部１１ｃと、ロータヨーク１１の内周面１１ｂと、第１，第２の端面板４１，４３Ａと、によって溝部１１ｅＡが凹設される。
【００３０】
このように構成された比較例のロータ１０Ａにおいて、周方向に隣り合う磁極部９間にオイルＬが供給された場合、図６に示すように、溝部１１ｅＡにはオイルＬが滞留してしまい、オイルＬの排出性が悪化する虞がある。また、ロータ回転時の遠心力がオイルＬに作用すると、軸方向両側に向かう力（図６中の矢印を参照。）が発生し、特に、第２の端面板４３Ａには、軸方向他端側（図６中、左側）に向かう力が働き、ロータ１０Ａから脱落してしまう。
【００３１】
これに対し、本実施形態によれば、磁極部の軸方向他端側への変位を規制する第２の端面板４３にオイル排出部が設けられているので、磁極部９の変位を第２の端面板４３によって規制しつつ、オイルの排出性を向上させることが可能となる。
【００３２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るロータについて、図面を参照して説明する。なお、第２実施形態のロータは、上述の実施形態のロータと基本的構成を同一としており、第２の端面板の構成のみが異なるため、同一部分には同一符号を付して説明を簡略化又は省略し、相違部分のみ詳述する。
【００３３】
図７〜図１０に示すように、本実施形態のロータ１０の第２の端面板４３は、周方向に隣り合う磁極部９間に位置する円環部４３ａの内周面４３ｃから軸方向一端側に向かって延び、且つその外周面４３ｅがロータヨーク１１の内周面１１ｂに当接する延出部４３ｄを有している。
【００３４】
延出部４３ｄは、周方向に隣り合う磁極部９間において溝部１１ｅに係合しており、
その軸方向幅は、溝部１１ｅの軸方向幅よりも小さくなるように形成される。また、延出部４３ｄは、径方向幅が軸方向一端側に向かうに従って小さくなっており、内周面４３ｆが傾斜して形成され、当該内周面４３ｆによってオイル排出部が構成される。
【００３５】
このように、本実施形態のロータ１０によれば、延出部４３ｄの内周面４３ｆによってオイル排出部が構成されるので、図９に示すように、周方向に隣り合う一対の磁極部９間に供給されたオイルＬには、ロータ回転時に遠心力が作用し、ロータヨーク１１の内周面１１ｂから、第２の端面板４３のオイル排出部（延出部４３ｄの内周面４３ｆ）を介してロータ１０の軸方向他端側に案内され、ロータ１０の外部に排出される。したがって、磁極部９の軸方向他端側への変位を第２の端面板４３によって規制しつつ、オイルの排出性を向上させることが可能となる。
さらに、第２の端面板４３の延出部４３ｄは、ロータヨーク１１の溝部１１ｅに係合するように形成されているので、第２の端面板４３の周方向への位置ずれを防ぐことができる。
【００３６】
なお、延出部４３ｄは、図１１に示すように、その軸方向幅を溝部１１ｅの軸方向幅と略同一とし、軸方向一端側端部が第１の端面板４１と当接するように形成してもよい。
【００３７】
また、延出部４３ｄは、図１２に示すように、その軸方向幅を溝部１１ｅの軸方向幅と略同一とし、その内周面４３ｆが軸方向に対して水平となるように形成してもよい。
【００３８】
また、延出部４３ｄは、図１３に示すように、その軸方向幅を溝部１１ｅの軸方向幅と略同一とし、径方向幅が軸方向一端側に向かうに従って大きくなり、その内周面４３ｆが傾斜するように形成してもよい。
【００３９】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、第１実施形態において、第２の端面板４３のそれぞれの凸部４３ｂは、１つの磁石１２と対向するように形成されるとしたが（図３参照。）、これに限定されず、図１４に示すように、それぞれ一対の磁石１２と対向するように形成することで、１つの凸部４３ｂによって一対の磁石１２の軸方向他端側への変位を規制するようにしてもよい。
【００４０】
また、磁極部９を構成する磁石１２はロータヨーク１１の内周面１１ｂに取り付けられるとしたが、必ずしもロータヨーク１１を設ける必要はなく、磁石１２がロータカップ１４の縁部１４ａの内周面１４ｃに固定される構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１  電動機
２  ステータ
９  磁極部
１０  ロータ
１１  ロータヨーク
１１ｂ  内周面
１２  磁石
１３  回転シャフト
１４  ロータカップ
１４ｂ  縁部
１４ｃ  内周面
４３  第２の端面板（端面板）
４３ａ  円環部
４３ｂ  凸部
４３ｃ  内周面
４３ｄ  延出部
４３ｅ  外周面
４３ｆ  内周面
Ｌ  オイル（冷却流体）
【図１】
2012244702.tif 000003
【図２】
2012244702.tif 000004
【図３】
2012244702.tif 000005
【図４】
2012244702.tif 000006
【図５】
2012244702.tif 000007
【図６】
2012244702.tif 000008
【図７】
2012244702.tif 000009
【図８】
2012244702.tif 000010
【図９】
2012244702.tif 000011
【図１０】
2012244702.tif 000012
【図１１】
2012244702.tif 000013
【図１２】
2012244702.tif 000014
【図１３】
2012244702.tif 000015
【図１４】
2012244702.tif 000016
【図１５】
2012244702.tif 000017