回転電機
【課題】回転電機内部に潤滑油を潤滑させる構成において、濾過体やオイルパンを設けることなく、潤滑油に含まれるコンタミナントを除去する。
【解決手段】コイル３および永久磁石５を具えた回転電機に、入口通路１３から潤滑油を入れて出口１７から潤滑油を出すことで、回転電機の内部に潤滑油を循環させる。永久磁石５の近傍には潤滑油に含まれる鉄粉を捕捉するためのコンタミナント区画１８，１９を配設し、コンタミナント区画１８，１９に潤滑油を流す。
【解決手段】コイル３および永久磁石５を具えた回転電機に、入口通路１３から潤滑油を入れて出口１７から潤滑油を出すことで、回転電機の内部に潤滑油を循環させる。永久磁石５の近傍には潤滑油に含まれる鉄粉を捕捉するためのコンタミナント区画１８，１９を配設し、コンタミナント区画１８，１９に潤滑油を流す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑油を用いてロータおよびステータ間を潤滑する回転電機において、潤滑油に含まれる鉄粉等のコンタミナントを除去する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転要素で構成された可動機構内を潤滑する潤滑油から、当該潤滑油内に含まれる鉄粉等のコンタミナントを除去する技術としては従来、例えば特許文献１および特許文献２に記載のごときものが知られている。
特許文献１に記載のオイルフィルタは、潤滑油が流れる通路に高精度の濾過体を配置し、潤滑油内に含まれるコンタミナントを除去するものである。
特許文献２に記載のマグネットキャップは、潤滑油が貯留するオイルパンのドレーンボルトに永久磁石を設けることにより、オイルパンに貯留した潤滑油内に含まれる鉄粉を捕捉するものである。
【特許文献１】特開２００２−１２９９２５号公報
【特許文献２】特開２００３−３１４２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
回転要素で構成された可動機構とは、上述した内燃機関であるエンジンの他、電気自動車の動力源であるモータ／ジェネレータ等の回転電機等がある。電気自動車動力源用の回転電機にあっては、ロータが高速回転するため、摩擦抵抗による出力低下や、温度上昇といった問題を防止するべくロータとステータとの間を潤滑することが望ましい。
また、電気自動車の動力源として車輪のロードホイール内に回転電機を収容する、いわゆるインホイールドライブユニットが提案されている。この場合、ロードホイール内空領域は限られているため、回転電機の小型化が要求される。
【０００４】
しかし、特許文献１および２に記載の従来構成を上述の回転電機に採用すると、以下に説明するような問題を生ずる。
つまり回転電機に濾過体を配置したりオイルパンを設けたりすると、回転電機の全体形状が大きくなってしまい、上記した回転電機の小型化の要求を達成することができないという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上述の実情に鑑み、別途の濾過体やオイルパンを設けることなく、潤滑油から鉄粉を除去することができる回転電機を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的のため本発明による回転電機の潤滑構造は、請求項１に記載のごとく、
コイルおよび永久磁石を具えた回転電機の内部に、潤滑油を循環させる回転電機の潤滑構造において、前記永久磁石の近傍には潤滑油に含まれる鉄粉を捕捉するためのコンタミナント区画を配設し、該コンタミナント区画に潤滑油を流すよう構成したことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００７】
かかる本発明の構成によれば、潤滑油がコンタミナント区画を流れる際に、潤滑油内に含まれる鉄粉が永久磁石の磁力に捕捉され、捕捉された鉄粉がコンタミナント区画に貯留するため、別途のオイルフィルタやマグネットキャップを設けることなく、潤滑油に含まれる鉄粉を除去することが可能となる。
したがって、回転電機の形状が大きくなることを回避することができ、コスト上も有利な回転電機を提案することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例になる回転電機を回転軸方向から見た状態を示す横断面図である。図２は図１のA−A線で断面にした状態を示す縦断面図である。なお図２に示すB−B線で断面にし矢の方向から見た状態は図１になる。
この実施例の回転電機は、回転中心にロータ１を配置し、ロータ１の外周には周方向に複数のティース２、２、２・・・・を配置し、これらティース２全体をステータとして円環形状の回転電機ケース６の内壁に立設したものである。ロータ１は円筒形状であり、この円筒表面にはティース２を対向配置する。つまり、ロータ１とステータとの位置関係を同軸かつ回転軸Oの径方向内方および外方に配置するラジアル型（の回転電機）とする。
【０００９】
ティース２にはコイル３を巻回する。所定のコイル３に適宜通電するとティース２・２間で磁力線４が発生し、磁力線４が図１に概略表示するようにロータ１を貫通する。ロータ１はその内部に永久磁石５を具える。永久磁石５はロータ１の軸Ｏ方向中程に位置する。本実施例では永久磁石５を周方向均等に４個配置する。そして、ティース２と永久磁石５とが相互に電磁力を及ぼして、ロータ１にはマグネットトルクを与える。また、磁力線４はロータ１にリラクタンストルクを与える。これらトルクによってロータ１は回転する。
【００１０】
これらトルクを発揮させ、隣り合う永久磁石５，５同士で磁路が短絡することを防止するため、隣り合う永久磁石５，５間のスペースにはフラックスバリアと呼ばれる空隙２１を配設する。空隙２１は各永久磁石５の周方向両端それぞれに隣接し、回転軸Ｏ方向に延在する。本実施例では永久磁石５を４個配置したことから、空隙２１を各永久磁石５につき２箇所、合計で８箇所配置する。
【００１１】
ロータ１の一端には、支持軸８を立設し、他端には出力軸１０を一体結合し、これらの軸８、１０を回転軸Oに沿って延在させる。支持軸８を円盤形状の回転電機ケース７中心部に貫通させる。回転電機ケース７の中心部には軸受９を設け、軸受９は支持軸８を回転自在に支持する。また出力軸１０を円盤形状の回転電機ケース１１中心部に貫通させる。回転電機ケース１１の中心部には軸受１２を設け、軸受１２は出力軸１０を回転自在に支持する。
【００１２】
ロータ１内であって各永久磁石５の径方向内側には、永久磁石５に隣接して通路１５を配置する。各通路１５をロータ１の一端から他端まで回転軸O方向に延在させる。支持軸８には入口通路１３を設ける。入口通路１３と各通路１５の一端とをロータ径方向に延在する通路１４で接続する。各通路１５の他端はロータ出口１６となっている。
【００１３】
回転電機の内部には潤滑油を循環させる。
図２に示すように潤滑油はまず、入口通路１３から回転電機の内部に流入し、通路１４で分配されて、通路１５を流れ、ロータ出口１６でロータ１から流出する。潤滑油は次に、ロータ１表面と、ケース６，７，１１内壁と、軸受９，１２を潤滑し、ケース１１の外縁部に設けた出口１７から回転電機の外へ流出する。
潤滑油は次に、出力軸１０先端と駆動結合した図示しない減速歯車機構に流入する。この減速歯車機構は、出力軸１０の回転数を減速して駆動輪に伝達する役目を果たし、複数の歯車から構成される。潤滑油はこれら複数の歯車を潤滑する。
そして潤滑油は再び入口通路１３へ戻り、回転電機内を循環する。管路１３，１４，１５には潤滑油の流れる方向を矢で示す。
【００１４】
潤滑油を循環させる動力としては、通路１４にある潤滑油に作用する矢１４ｙ方向の遠心力を利用する。あるいは図示はしなかったが、ケース７外壁にオイルポンプを設け、支持軸１３から動力を得た当該オイルポンプが入口通路１３に潤滑油を圧送する構成であってもよい。また、外部に電動ポンプ等を設けてもよい。
【００１５】
通路１４と通路１５との接続部には、凹部形状であるコンタミナント区画１８をそれぞれ形成する。またロータ出口１６側にもコンタミナント区画１９をそれぞれ形成する。これにより、通路１４，１５を経てロータ出口１６に達する潤滑油を、コンタミナント区画１８，１９に流す。
これらコンタミナント区画１８，１９は、通路１５よりもロータ径方向外側に、かつ永久磁石５の近傍に配設する。
【００１６】
潤滑油が通路１４，１５を流れると、潤滑油に含まれる鉄粉などのコンタミナントが永久磁石５の磁力によって捕捉され、コンタミナント区画１８，１９内にはコンタミナント２０が貯留する。また、ロータ１の回転によって通路１４，１５を流れる潤滑油には遠心力が作用し、潤滑油に含まれるコンタミナントが通路１４，１５よりも外側にあるコンタミナント区画１８，１９内に収集される。
したがって、濾過体やオイルパンを追加することなく潤滑油から鉄粉を除去することが可能となり、回転電機の全体形状が大きくなることを回避しつつコンタミナント除去機能を回転電機に付加することができる。
また、コンタミナント区画１８，１９を凹部形状としたため、捕捉したコンタミナントを効果的に貯留することができる。
【００１７】
また本実施例では、潤滑油がまず回転電機を潤滑し、次に図示しない減速歯車機構を潤滑し、再び回転電機を潤滑するよう、循環する。そして、潤滑油が回転電機に流入した直後に、ロータ１内のコンタミナント区画１８を流れることから、
通路１５がコンタミナントで閉塞することを未然に防止することができる。また、潤滑油がロータ１表面と、ケース６，７，１１内壁と、軸受９，１２を潤滑する前で、当該潤滑油に含まれる減速歯車機構の摩耗粉（コンタミナント）を除去できる。また潤滑油が流れることによってロータ１および減速歯車機構を冷却するという効果も得られる。
【００１８】
次に、本発明の他の実施例になる回転電機を図３，４に沿って説明する。
図３は本発明の他の実施例になる回転電機を回転軸方向から見た状態を示す横断面図である。図４は図３のC−C線で断面にした状態を示す縦断面図である。なお図４に示すD−D線で断面にし矢の方向から見た状態は図３になる。
この実施例の回転電機は、回転中心にステータ３１を配置し、ステータ３１の外周には中空円筒形状のアウタロータ３２を対向配置する。円筒形状となるステータ３１の対向面には、周方向等間隔に複数のティース３３、３３、３３・・・・を配設する。中空円筒形状の内周面となるアウタロータ３２の対向面には、永久磁石３５を配設する。つまり、ステータ３１と対向するアウタロータ３２内周面（対向面）を円筒状とし、いわゆるラジアル型の回転電機とする。
【００１９】
ティース３３にはコイル３４を巻回する。本実施例ではティース３３と永久磁石３５とを周方向均等にそれぞれ８個ずつ配置する。永久磁石３５はアウタロータ３２の軸O方向中程に位置する。所定のコイル３４に順次通電すると、コイル３４と永久磁石３５とが相互に吸引し、アウタロータ３２にはマグネットトルクを与える。そして当該マグネットトルクによってアウタロータ３２は回転する。
【００２０】
アウタロータ３２の一端には、出力軸３６を結合し、出力軸３６を回転軸Oに沿って延在させる。アウタロータ３２の他端側には、ステータ３１を支持するステータ支持材３７を配置し、ステータ支持材３７は回転電機の取り付け部分３８にステータ３１を固定する。
アウタロータ３２他端とステータ支持材３７との間には軸受３９を設ける。軸受３９はアウタロータ３２の他端を回転自在に支持する。
【００２１】
アウタロータ３２内には、各永久磁石３５に隣接して通路４２を配置する。各通路４２をアウタロータ３２の一端から他端まで回転軸O方向に延在させる。出力軸３６を中空に形成し、その内部を入口通路４０とする。入口通路４０と各通路４２の一端とをロータ径方向に延在する通路４１で接続する。各通路４２の他端はロータ出口４３となっている。
【００２２】
回転電機の中には潤滑油を循環させる。
図４に示すように潤滑油はまず、入口通路４０から回転電機の内に流入し、通路４１で分配されて、通路４２を流れ、ロータ出口４３でアウタロータ３２から流出する。潤滑油は次に、アウタロータ３２表面と、ステータ３１表面と、軸受３９を潤滑する。
潤滑油は次に、出力軸３６と駆動結合した図示しない減速歯車機構に流入する。この減速歯車機構は、出力軸３６の回転数を減速して駆動輪に伝達する役目を果たし、複数の歯車から構成される。潤滑油はこれら複数の歯車を潤滑する。
そして潤滑油は再び入口通路４０へ戻り、回転電機内を循環する。通路４０，４１およびロータ出口４３には潤滑油の流れる方向を矢で示す。
【００２３】
潤滑油を循環させる動力としては、通路４１にある潤滑油に作用する矢４１ｙ方向の遠心力を利用する。あるいは、図示しないオイルポンプを設け、当該オイルポンプが入口通路４０に潤滑油を圧送する構成であってもよい。また、外部に電動ポンプ等を設けてもよい。
【００２４】
通路４１と通路４２との接続部には、凹部空間であるコンタミナント区画４４，４５をそれぞれ形成する。またロータ出口４３側にもコンタミナント区画４６，４７をそれぞれ形成する。つまり図４に示す実施例では、アウタロータ３２のロータ軸O方向中程に永久磁石３５を配置し、通路４２をロータ軸O方向に延在させる。
コンタミナント区画４４，４６は通路４１および通路４２からみてロータ径方向外側に位置する。またコンタミナント区画４４，４６は永久磁石３５の近傍に位置する。コンタミナント区画４５，４７は永久磁石３５の近傍に位置する。つまり図４に示す実施例では、これらコンタミナント区画４４〜４７はアウタロータ３２の軸O方向両端部に位置する。
これにより、通路４１，４２を経てロータ出口４３に達する潤滑油を、コンタミナント区画４４〜４７に流す。
【００２５】
潤滑油が通路４１，４２を流れると、潤滑油に含まれる鉄粉などのコンタミナントが永久磁石３５の磁力によって捕捉され、コンタミナント区画４５，４７内にはコンタミナント４８が貯留する。また、アウタロータ３２の回転によって通路４１，４２を流れる潤滑油には遠心力が作用し、潤滑油に含まれるコンタミナント４９が通路４１，４２よりも外側にあるコンタミナント区画４４，４６内に収集される。
したがって、濾過体やオイルパンを設けることなく潤滑油からコンタミナントを除去することが可能となり、全体形状が大きくなることを回避しつつコンタミナント除去機能を回転電機に付加することができる。
【００２６】
また本実施例では、潤滑油がまず回転電機を潤滑し、次に図示しない減速歯車機構を潤滑し、再び回転電機を潤滑するよう、循環する。そして、潤滑油が回転電機に流入した直後に、アウタロータ３２内のコンタミナント区画４４，４５を流れることから、
通路４１，４２がコンタミナントで閉塞することを未然に防止することができ、潤滑油がアウタロータ３２表面と、ステータ３１表面と、軸受３９を潤滑する前で、当該潤滑油に含まれる減速歯車機構の摩耗粉（コンタミナント）を除去できる。また潤滑油が流れることによってアウタロータ３２および減速歯車機構を冷却するという効果も得られる。
【００２７】
次に、本発明の他の実施例になる回転電機を図５，６に沿って説明する。
図５は本発明の他の実施例になる回転電機を回転軸方向から見た状態を示す横断面図である。図６は図５のＧ−Ｇ線で断面にし、矢の方向からみた状態を示す縦断面図である。なお図６に示すＨ−Ｈ線で断面にし矢の方向から見た状態は図５になる。
【００２８】
この実施例の回転電機は、基本的には図１および図２に示す実施例と同様の構成であるが、ロータ１内に設けた空隙（フラックスバリア）２１を潤滑油の通路と兼用したことを特徴とする。そこで、前述した図１，２の実施例と共通する部分については同様の符号を付して説明を省略し、異なる部分について適宜説明する。
【００２９】
ロータ１内であって各永久磁石５の径方向内側には、永久磁石５に隣接して通路を兼用する空隙２１を配置する。空隙２１をロータ１の一端から他端まで回転軸O方向に延在させる。支持軸８には入口通路１３を設ける。入口通路１３と各空隙２１の一端とをロータ径方向に延在する通路１４で接続する。各空隙２１の他端はロータ出口１６となっている。
【００３０】
回転電機の内部には潤滑油を循環させる。
図６に示すように潤滑油はまず、入口通路１３から回転電機の内部に流入し、通路１４で分配されて、空隙２１を流れ、ロータ出口１６でロータ１から流出する。次に、ロータ１表面と、ケース６，７，１１内壁と、軸受９，１２を潤滑し、ケース１１の外縁部に設けた出口１７から回転電機の外へ流出する。
潤滑油は次に、出力軸３６の先端と駆動結合した図示しない減速歯車機構に流入する。この減速歯車機構は、出力軸５７の回転数を減速して駆動輪に伝達する役目を果たし、複数の歯車から構成される。潤滑油はこれら複数の歯車を潤滑する。
そして潤滑油は再び入口通路１３へ戻り、回転電機内を循環する。管路１３，１４，空隙２１,ロータ出口１６,出口１７には潤滑油の流れる方向を矢で示す。
【００３１】
通路１４と空隙２１との接続部には、凹部空間であるコンタミナント区画１８，２２をそれぞれ形成する。またロータ出口１６側にもコンタミナント区画１９，２３をそれぞれ形成する。
これらコンタミナント区画１８，１９は、通路１４および空隙２１よりもロータ径方向外側に、かつ永久磁石５の近傍に配設する。またコンタミナント区画２２，２３は永久磁石５の近傍に位置する。これらコンタミナント区画１８，１９，２２，２３はロータ１の軸O方向両端部に位置する。これにより、通路１４，空隙２１を経てロータ出口１６に達する潤滑油を、コンタミナント区画１８，１９，２２，２３に流す。
【００３２】
潤滑油が通路１４および空隙２１を流れると、潤滑油に含まれる鉄粉などのコンタミナントが永久磁石５の磁力によって捕捉され、コンタミナント区画２２，２３内にはコンタミナント２４が貯留する。また、ロータ１の回転によって通路１４および空隙２１を流れる潤滑油には遠心力が作用し、潤滑油に含まれるコンタミナント２０が通路１４および空隙２１よりも外側にあるコンタミナント区画１８，１９内に収集される。
【００３３】
したがって図５，６に示す実施例では、濾過体やオイルパンを追加することなく潤滑油から鉄粉を除去することが可能となり、回転電機の全体形状が大きくなることを回避しつつコンタミナント除去機能を回転電機に付加することができる。
【００３４】
次に、本発明の他の実施例になる回転電機を図７，８に沿って説明する。
図７は本発明の他の実施例になる回転電機を回転軸方向から見た状態を示す横断面図である。図８は図７のＥ−Ｅ線で断面にした状態を示す縦断面図である。なお図８に示すＦ−Ｆ線で断面にし矢の方向から見た状態は図７になる。
【００３５】
この実施例の回転電機は、ロータとステータとの位置関係を軸Ｏ方向に対向配置し、ロータおよびステータ間の対向面が回転軸Ｏに対し直角とするアキシャル型回転電機である。図７中、左側にはロータ５１を示し、右側にはステータのティース５２を示す。ティース５２にはコイル５３を巻回する。外側（ステータ側）のステータ支持部材５４にはティース５２を立設して、これらティース５２を軸Ｏの周方向等間隔に複数個配置するとともに、ティース５２の先端をロータ５１表面に対向させる。
【００３６】
ティース５２先端と対向する円盤状のロータ５１表面（アキシャルギャップ面）には、永久磁石５５を配設する。永久磁石５５は、軸Ｏよりも外径方向に、軸Ｏの周方向等間隔に８個配設される。所定のコイル５３に順次通電すると、コイル５３と永久磁石５５とが相互に電磁力を及ぼしトルクを発生する。そして当該トルクによってロータ５１は回転する。
【００３７】
ロータ５１の背面には、支持軸５６を立設し、アキシャルギャップ面には出力軸５７を一体結合し、これらの軸５６、５７を回転軸Oに沿って延在させる。
回転電機の外側の部材５８と支持軸５６との間には、軸受５９を介在させて、支持軸５６を回転自在に支持する。ステータ支持部材５４と出力軸５７との間には、軸受６０を介在させて、出力軸５７を回転自在に支持する。
【００３８】
ロータ５１内には、潤滑油を循環させるための通路を設ける。中空の支持軸５６内は入口通路６１となる。入口通路６１は分岐して通路６２となる。通路６２は永久磁石５５と同数有って、各通路６２は各永久磁石５５に隣接する。各通路６２はロータ５１の中心部からロータ５１の外縁部までロータ径方向に延在する。各通路６２の外縁端はロータ出口６３となっている。
【００３９】
回転電機の中には潤滑油を循環させる。
図８に示すように潤滑油はまず、入口通路６１から回転電機の内に流入し、ロータ５１内の各通路６２へ分流して、ロータ出口６３でロータ５１外へ流出する。潤滑油は次に、ロータ５１表面と、ティース５２表面と、軸受５９，６０を潤滑する。
潤滑油は次に、出力軸３６の先端と駆動結合した図示しない減速歯車機構に流入する。この減速歯車機構は、出力軸５７の回転数を減速して駆動輪に伝達する役目を果たし、複数の歯車から構成される。潤滑油はこれら複数の歯車を潤滑する。
そして潤滑油は再び入口通路６１へ戻り、回転電機内を循環する。管路６１，６２およびロータ出口６３には潤滑油の流れる方向を矢で示す。
【００４０】
潤滑油を循環させる動力としては、通路６２にある潤滑油に作用する矢６２ｙ方向の遠心力を利用する。あるいは図示はしなかったが、支持軸５６と外側部材５８との間にオイルポンプを介挿し、支持軸５６から動力を得た当該オイルポンプが入口通路６１に潤滑油を圧送する構成であってもよい。また、外部に電動ポンプ等を設けてもよい。
【００４１】
入口通路６１と通路６２との接続部分には、永久磁石５５に隣接してコンタミナント区画６４を形成する。つまりコンタミナント区画６４は永久磁石５５の径方向内側面５５ｎに隣接する。これにより、ロータ５１内の回転軸Ｏの位置には、図７に示すような八角形の大きなコンタミナント区画６４を形成する。そして通路６１から通路６２へ流れる潤滑油を、コンタミナント区画６４に流す。
【００４２】
潤滑油が通路６１から通路６２へ流れる際には、潤滑油に含まれる鉄粉などのコンタミナントが永久磁石５５の磁力によって捕捉され、コンタミナント区画６４内にはコンタミナント６５が貯留する。
したがって、濾過体やオイルパンを設けることなく潤滑油からコンタミナントを除去することが可能となり、全体形状が大きくなることを回避しつつコンタミナント除去機能を回転電機に付加することができる。
また図７に示すように、永久磁石５５の径方向内側面５５ｎ全面に亘り、広く隣接してコンタミナント区画６４を設けたことから、コンタミナントの捕捉効果を高めることができる。
【００４３】
また本実施例では、潤滑油がまず回転電機を潤滑し、次に図示しない減速歯車機構を潤滑し、再び回転電機を潤滑するよう、循環する。そして、潤滑油が回転電機に流入した直後に、ロータ５１内のコンタミナント区画６４を流れることから、
通路６２がコンタミナントで閉塞することを未然に防止することができる。また、潤滑油がロータ５１表面と、ティース５２表面と、軸受５９，６０とを潤滑する前で、当該潤滑油に含まれる減速歯車機構の摩耗粉（コンタミナント）を除去できる。また潤滑油が流れることによってロータ５１および減速歯車機構を冷却するという効果も得られる。
【００４４】
次に、本発明の他の実施例になる回転電機を図９，１０に沿って説明する。
図９は本発明の他の実施例になる回転電機を回転軸方向から見た状態を示す横断面図である。図１０は図９のＩ−Ｉ線で断面にした状態を示す縦断面図である。なお図１０に示すＪ−Ｊ線で断面にし矢の方向から見た状態は図９になる。
本実施例の回転電機は、基本的には前述した図７，８に示す実施例と共通するものの、コンタミナント区画の形状において異なる。そこで、共通する部分については同じ符号を用いて説明を省略し、異なる部分については新たに符号を付して説明する。
【００４５】
本実施例では、ロータ５１の回転軸Ｏが水平になるよう、回転電機の姿勢が維持されている。図９，１０に示すように各通路６２には、８箇所のコンタミナント区画６６を接続する。コンタミナント区画６６は、ロータの回転軸Ｏ方向にくぼませて奥行きを持たせた凹部区画である。本実施例では、ロータ５１が軸Ｏ方向に薄い円盤形状であることから、奥行き寸法がロータ径方向の寸法やロータ周方向の寸法、つまり奥行きに直角な断面の寸法よりもやや短い。なお可能であれば、当該凹部区画の奥行き寸法は、奥行きに直角な断面の寸法と略同等か、あるいはそれ以上となるよう深みもたせることが好ましい。
そしてコンタミナント区画６６を形成する内周面６６ｎおよび径方向内側面５５ｎの縦断面における断面線を、図１０に示すように水平に形成する。
【００４６】
これにより、ロータ５１の停止中は、コンタミナント区画６６に貯留したコンタミナント６５が、コンタミナント区画６６から通路６２側にこぼれたり、こぼれたコンタミナントが通路６２に沿って下方に落下し、ロータ出口６３から出てしまうという弊害を防止することができる。
【００４７】
ところで上述した各実施例では、永久磁石５，３５，５５の近傍には潤滑油に含まれる鉄粉を捕捉するためのコンタミナント区画１８，１９，２２，２３，４４，４５，４６，４７，６４，６６を配設し、これらコンタミナント区画に潤滑油を流すよう構成したことから、
濾過体やオイルパンを追加することなく潤滑油から鉄粉を除去することが可能となり、回転電機の全体形状が大きくなることを回避しつつコンタミナント除去機能を回転電機に付加することができる。
また、コンタミナントを除去することで潤滑油が滑らかに流れるようになり、潤滑油の循環によって回転電機を冷却する効果も維持することができる。
【００４８】
また上述した各実施例では、ロータ１，３２には永久磁石５，３５を設け、ステータにはコイル３，３４を設ける。これらロータ内には潤滑油を流すための通路１４，１５，４１，４２を設ける。ロータ内であってこれら通路１４，１５，４１，４２から見てロータ径方向外側にはコンタミナント区画１８，１９，４４，４５を配設する。
これにより、ロータ１，３２の回転中は遠心力を用いて通路１４，１５，４１，４２内の潤滑油に含まれるコンタミナントを効果的に分離して貯留することが可能になる。
【００４９】
また、図７〜１０に示すアキシャルギャップ型の回転電機においては、ロータ５１内に鉄粉からなるコンタミナント６５を貯留することから、
このコンタミナント６５をマグネットトルクやリラクタンストルクを発生させるための磁路（磁気回路）が通るよう設計すれば、コンタミナントが溜まることにより設計通りの磁路となり，コンタミナントが溜まる以前と比べてトルクの増大が期待できる。また、潤滑油が流れることによってロータを冷却することが可能となるため，モータ効率を向上させることができる。
【００５０】
また上述した各実施例では、ロータとステータとの位置関係をラジアル型とし、永久磁石５，３５をロータの軸Ｏ方向中程に配置し、通路１５，４２をロータ軸Ｏ方向に延在させる。ロータ１，３２のうちロータ軸Ｏ方向の一端にはコンタミナント区画１８、４４，４５を設け、ロータ軸Ｏ方向の他端にはコンタミナント区画１９，４６，４７を設ける。つまりコンタミナント区画をロータの軸Ｏ方向両端部にそれぞれ設ける。
これにより、潤滑油が回転電機に流入する際には、入口通路１３，４０を経て永久磁石５，３５に達した最初の段階でコンタミナントを除去することが可能となり、コンタミナント区画を経て回転電機内を潤滑する潤滑油を清浄に維持することができる。
これらの実施例では特に、コンタミナント区画をロータの軸Ｏ方向両端部にそれぞれ設けたことから、通路上流側のコンタミナント区画１８、４４，４５で捕捉できなかったコンタミナントを、通路下流側のコンタミナント区画１９，４６，４７で捕捉することが可能になる。したがってコンタミナント区画を経て回転電機内を潤滑する潤滑油を、確実に清浄にすることができる。
【００５１】
さらに図５，６に示す実施例では、隣り合う永久磁石５，５間のスペースに磁路の短絡を防止するための空隙２１を配置し、これら空隙２１を潤滑油が流れる通路として兼用したことから、レイアウト構成上有利となる。
また、空隙２１の隙間幅はロータ周方向に狭く形成されるため、コンタミナントによって空隙２１が閉塞する懸念がある。しかし図５，６に示す実施例では、通路１４との接続部にコンタミナント区画１８およびコンタミナント区画２２を設けたことから、空隙２１に流入するコンタミナントの量を大いに低減することが可能となる。したがって、空隙２１が閉塞することを防止することができる。
【００５２】
また図７〜１０に示す実施例では、ロータ５１とステータ（５２〜５４）との位置関係を、軸Ｏ方向に対向配置するアキシャル型とする。ロータ５１内には潤滑油を流すための通路６１，６２を設ける。ロータ５１の回転軸Ｏよりも外径方向には永久磁石５５，５５・・・を配設する。永久磁石５５の径方向内側面５５ｎおよび通路６２に隣接するようコンタミナント区画６４を配設したことから、
径方向内側面５５ｎ全面に亘って広く、ロータ５１中央部全体に亘って大きく、コンタミナント区画６４を形成することが可能になり、
永久磁石５５の径方向内側面５５ｎが広く潤滑油に接触して、鉄粉のコンタミナントを効率的に捕捉することができる。
【００５３】
特に、回転軸Ｏが水平である図９、１０に示す実施例では、通路６２には、ロータ５１の回転軸Ｏ方向に奥行きを持ち、該奥行き寸法が、奥行きに直角な断面の寸法（径方向寸法および軸方向寸法）よりもやや短いコンタミナント区画６６を設けたことから、
ロータ５１の停止中は、コンタミナント区画６６から通路６２側にこぼれたり、こぼれたコンタミナントが通路６２に沿って下方に落下し、ロータ出口６３から出てしまうという弊害を防止することができる。
【００５４】
また上述した各実施例では、潤滑油がまず回転電機を潤滑し、次に図示しない減速歯車機構を潤滑し、再び回転電機を潤滑するよう、循環する。そして、潤滑油が回転電機に流入した直後に、ロータ内のコンタミナント区画を流れることから、
ロータ内の通路がコンタミナントで閉塞することを未然に防止することができる。また、潤滑油がロータ表面と、ティース表面と、ロータの軸受とを潤滑する前で、当該潤滑油に含まれる減速歯車機構の摩耗粉（コンタミナント）を除去できる。また潤滑油が流れることによってロータおよび減速歯車機構を冷却するという効果も得られる。
【００５５】
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨に逸脱しない範囲において種々変更が加えられうるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施例になる回転電機を回転軸方向から見た状態を示す横断面図である。
【図２】同実施例の縦断面図である。
【図３】本発明の他の実施例になる回転電機を回転軸方向から見た状態を示す横断面図である。
【図４】同実施例の縦断面図である。
【図５】本発明の他の実施例になる回転電機を回転軸方向から見た状態を示す横断面図である。
【図６】同実施例の縦断面図である。
【図７】本発明の他の実施例になる回転電機を回転軸方向から見た状態を示す横断面図である。
【図８】同実施例の縦断面図である。
【図９】本発明の他の実施例になる回転電機を回転軸方向から見た状態を示す横断面図である。
【図１０】同実施例の縦断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ ロータ
２ ティース
３ コイル
５ 永久磁石
１０ 出力軸
１３ 入口通路
１４，１５ 通路
１６ ロータ出口
１８，１９ コンタミナント区画
２０ コンタミナント
２１ 空隙（フラックスバリア）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑油を用いてロータおよびステータ間を潤滑する回転電機において、潤滑油に含まれる鉄粉等のコンタミナントを除去する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転要素で構成された可動機構内を潤滑する潤滑油から、当該潤滑油内に含まれる鉄粉等のコンタミナントを除去する技術としては従来、例えば特許文献１および特許文献２に記載のごときものが知られている。
特許文献１に記載のオイルフィルタは、潤滑油が流れる通路に高精度の濾過体を配置し、潤滑油内に含まれるコンタミナントを除去するものである。
特許文献２に記載のマグネットキャップは、潤滑油が貯留するオイルパンのドレーンボルトに永久磁石を設けることにより、オイルパンに貯留した潤滑油内に含まれる鉄粉を捕捉するものである。
【特許文献１】特開２００２−１２９９２５号公報
【特許文献２】特開２００３−３１４２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
回転要素で構成された可動機構とは、上述した内燃機関であるエンジンの他、電気自動車の動力源であるモータ／ジェネレータ等の回転電機等がある。電気自動車動力源用の回転電機にあっては、ロータが高速回転するため、摩擦抵抗による出力低下や、温度上昇といった問題を防止するべくロータとステータとの間を潤滑することが望ましい。
また、電気自動車の動力源として車輪のロードホイール内に回転電機を収容する、いわゆるインホイールドライブユニットが提案されている。この場合、ロードホイール内空領域は限られているため、回転電機の小型化が要求される。
【０００４】
しかし、特許文献１および２に記載の従来構成を上述の回転電機に採用すると、以下に説明するような問題を生ずる。
つまり回転電機に濾過体を配置したりオイルパンを設けたりすると、回転電機の全体形状が大きくなってしまい、上記した回転電機の小型化の要求を達成することができないという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上述の実情に鑑み、別途の濾過体やオイルパンを設けることなく、潤滑油から鉄粉を除去することができる回転電機を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的のため本発明による回転電機の潤滑構造は、請求項１に記載のごとく、
コイルおよび永久磁石を具えた回転電機の内部に、潤滑油を循環させる回転電機の潤滑構造において、前記永久磁石の近傍には潤滑油に含まれる鉄粉を捕捉するためのコンタミナント区画を配設し、該コンタミナント区画に潤滑油を流すよう構成したことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００７】
かかる本発明の構成によれば、潤滑油がコンタミナント区画を流れる際に、潤滑油内に含まれる鉄粉が永久磁石の磁力に捕捉され、捕捉された鉄粉がコンタミナント区画に貯留するため、別途のオイルフィルタやマグネットキャップを設けることなく、潤滑油に含まれる鉄粉を除去することが可能となる。
したがって、回転電機の形状が大きくなることを回避することができ、コスト上も有利な回転電機を提案することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例になる回転電機を回転軸方向から見た状態を示す横断面図である。図２は図１のA−A線で断面にした状態を示す縦断面図である。なお図２に示すB−B線で断面にし矢の方向から見た状態は図１になる。
この実施例の回転電機は、回転中心にロータ１を配置し、ロータ１の外周には周方向に複数のティース２、２、２・・・・を配置し、これらティース２全体をステータとして円環形状の回転電機ケース６の内壁に立設したものである。ロータ１は円筒形状であり、この円筒表面にはティース２を対向配置する。つまり、ロータ１とステータとの位置関係を同軸かつ回転軸Oの径方向内方および外方に配置するラジアル型（の回転電機）とする。
【０００９】
ティース２にはコイル３を巻回する。所定のコイル３に適宜通電するとティース２・２間で磁力線４が発生し、磁力線４が図１に概略表示するようにロータ１を貫通する。ロータ１はその内部に永久磁石５を具える。永久磁石５はロータ１の軸Ｏ方向中程に位置する。本実施例では永久磁石５を周方向均等に４個配置する。そして、ティース２と永久磁石５とが相互に電磁力を及ぼして、ロータ１にはマグネットトルクを与える。また、磁力線４はロータ１にリラクタンストルクを与える。これらトルクによってロータ１は回転する。
【００１０】
これらトルクを発揮させ、隣り合う永久磁石５，５同士で磁路が短絡することを防止するため、隣り合う永久磁石５，５間のスペースにはフラックスバリアと呼ばれる空隙２１を配設する。空隙２１は各永久磁石５の周方向両端それぞれに隣接し、回転軸Ｏ方向に延在する。本実施例では永久磁石５を４個配置したことから、空隙２１を各永久磁石５につき２箇所、合計で８箇所配置する。
【００１１】
ロータ１の一端には、支持軸８を立設し、他端には出力軸１０を一体結合し、これらの軸８、１０を回転軸Oに沿って延在させる。支持軸８を円盤形状の回転電機ケース７中心部に貫通させる。回転電機ケース７の中心部には軸受９を設け、軸受９は支持軸８を回転自在に支持する。また出力軸１０を円盤形状の回転電機ケース１１中心部に貫通させる。回転電機ケース１１の中心部には軸受１２を設け、軸受１２は出力軸１０を回転自在に支持する。
【００１２】
ロータ１内であって各永久磁石５の径方向内側には、永久磁石５に隣接して通路１５を配置する。各通路１５をロータ１の一端から他端まで回転軸O方向に延在させる。支持軸８には入口通路１３を設ける。入口通路１３と各通路１５の一端とをロータ径方向に延在する通路１４で接続する。各通路１５の他端はロータ出口１６となっている。
【００１３】
回転電機の内部には潤滑油を循環させる。
図２に示すように潤滑油はまず、入口通路１３から回転電機の内部に流入し、通路１４で分配されて、通路１５を流れ、ロータ出口１６でロータ１から流出する。潤滑油は次に、ロータ１表面と、ケース６，７，１１内壁と、軸受９，１２を潤滑し、ケース１１の外縁部に設けた出口１７から回転電機の外へ流出する。
潤滑油は次に、出力軸１０先端と駆動結合した図示しない減速歯車機構に流入する。この減速歯車機構は、出力軸１０の回転数を減速して駆動輪に伝達する役目を果たし、複数の歯車から構成される。潤滑油はこれら複数の歯車を潤滑する。
そして潤滑油は再び入口通路１３へ戻り、回転電機内を循環する。管路１３，１４，１５には潤滑油の流れる方向を矢で示す。
【００１４】
潤滑油を循環させる動力としては、通路１４にある潤滑油に作用する矢１４ｙ方向の遠心力を利用する。あるいは図示はしなかったが、ケース７外壁にオイルポンプを設け、支持軸１３から動力を得た当該オイルポンプが入口通路１３に潤滑油を圧送する構成であってもよい。また、外部に電動ポンプ等を設けてもよい。
【００１５】
通路１４と通路１５との接続部には、凹部形状であるコンタミナント区画１８をそれぞれ形成する。またロータ出口１６側にもコンタミナント区画１９をそれぞれ形成する。これにより、通路１４，１５を経てロータ出口１６に達する潤滑油を、コンタミナント区画１８，１９に流す。
これらコンタミナント区画１８，１９は、通路１５よりもロータ径方向外側に、かつ永久磁石５の近傍に配設する。
【００１６】
潤滑油が通路１４，１５を流れると、潤滑油に含まれる鉄粉などのコンタミナントが永久磁石５の磁力によって捕捉され、コンタミナント区画１８，１９内にはコンタミナント２０が貯留する。また、ロータ１の回転によって通路１４，１５を流れる潤滑油には遠心力が作用し、潤滑油に含まれるコンタミナントが通路１４，１５よりも外側にあるコンタミナント区画１８，１９内に収集される。
したがって、濾過体やオイルパンを追加することなく潤滑油から鉄粉を除去することが可能となり、回転電機の全体形状が大きくなることを回避しつつコンタミナント除去機能を回転電機に付加することができる。
また、コンタミナント区画１８，１９を凹部形状としたため、捕捉したコンタミナントを効果的に貯留することができる。
【００１７】
また本実施例では、潤滑油がまず回転電機を潤滑し、次に図示しない減速歯車機構を潤滑し、再び回転電機を潤滑するよう、循環する。そして、潤滑油が回転電機に流入した直後に、ロータ１内のコンタミナント区画１８を流れることから、
通路１５がコンタミナントで閉塞することを未然に防止することができる。また、潤滑油がロータ１表面と、ケース６，７，１１内壁と、軸受９，１２を潤滑する前で、当該潤滑油に含まれる減速歯車機構の摩耗粉（コンタミナント）を除去できる。また潤滑油が流れることによってロータ１および減速歯車機構を冷却するという効果も得られる。
【００１８】
次に、本発明の他の実施例になる回転電機を図３，４に沿って説明する。
図３は本発明の他の実施例になる回転電機を回転軸方向から見た状態を示す横断面図である。図４は図３のC−C線で断面にした状態を示す縦断面図である。なお図４に示すD−D線で断面にし矢の方向から見た状態は図３になる。
この実施例の回転電機は、回転中心にステータ３１を配置し、ステータ３１の外周には中空円筒形状のアウタロータ３２を対向配置する。円筒形状となるステータ３１の対向面には、周方向等間隔に複数のティース３３、３３、３３・・・・を配設する。中空円筒形状の内周面となるアウタロータ３２の対向面には、永久磁石３５を配設する。つまり、ステータ３１と対向するアウタロータ３２内周面（対向面）を円筒状とし、いわゆるラジアル型の回転電機とする。
【００１９】
ティース３３にはコイル３４を巻回する。本実施例ではティース３３と永久磁石３５とを周方向均等にそれぞれ８個ずつ配置する。永久磁石３５はアウタロータ３２の軸O方向中程に位置する。所定のコイル３４に順次通電すると、コイル３４と永久磁石３５とが相互に吸引し、アウタロータ３２にはマグネットトルクを与える。そして当該マグネットトルクによってアウタロータ３２は回転する。
【００２０】
アウタロータ３２の一端には、出力軸３６を結合し、出力軸３６を回転軸Oに沿って延在させる。アウタロータ３２の他端側には、ステータ３１を支持するステータ支持材３７を配置し、ステータ支持材３７は回転電機の取り付け部分３８にステータ３１を固定する。
アウタロータ３２他端とステータ支持材３７との間には軸受３９を設ける。軸受３９はアウタロータ３２の他端を回転自在に支持する。
【００２１】
アウタロータ３２内には、各永久磁石３５に隣接して通路４２を配置する。各通路４２をアウタロータ３２の一端から他端まで回転軸O方向に延在させる。出力軸３６を中空に形成し、その内部を入口通路４０とする。入口通路４０と各通路４２の一端とをロータ径方向に延在する通路４１で接続する。各通路４２の他端はロータ出口４３となっている。
【００２２】
回転電機の中には潤滑油を循環させる。
図４に示すように潤滑油はまず、入口通路４０から回転電機の内に流入し、通路４１で分配されて、通路４２を流れ、ロータ出口４３でアウタロータ３２から流出する。潤滑油は次に、アウタロータ３２表面と、ステータ３１表面と、軸受３９を潤滑する。
潤滑油は次に、出力軸３６と駆動結合した図示しない減速歯車機構に流入する。この減速歯車機構は、出力軸３６の回転数を減速して駆動輪に伝達する役目を果たし、複数の歯車から構成される。潤滑油はこれら複数の歯車を潤滑する。
そして潤滑油は再び入口通路４０へ戻り、回転電機内を循環する。通路４０，４１およびロータ出口４３には潤滑油の流れる方向を矢で示す。
【００２３】
潤滑油を循環させる動力としては、通路４１にある潤滑油に作用する矢４１ｙ方向の遠心力を利用する。あるいは、図示しないオイルポンプを設け、当該オイルポンプが入口通路４０に潤滑油を圧送する構成であってもよい。また、外部に電動ポンプ等を設けてもよい。
【００２４】
通路４１と通路４２との接続部には、凹部空間であるコンタミナント区画４４，４５をそれぞれ形成する。またロータ出口４３側にもコンタミナント区画４６，４７をそれぞれ形成する。つまり図４に示す実施例では、アウタロータ３２のロータ軸O方向中程に永久磁石３５を配置し、通路４２をロータ軸O方向に延在させる。
コンタミナント区画４４，４６は通路４１および通路４２からみてロータ径方向外側に位置する。またコンタミナント区画４４，４６は永久磁石３５の近傍に位置する。コンタミナント区画４５，４７は永久磁石３５の近傍に位置する。つまり図４に示す実施例では、これらコンタミナント区画４４〜４７はアウタロータ３２の軸O方向両端部に位置する。
これにより、通路４１，４２を経てロータ出口４３に達する潤滑油を、コンタミナント区画４４〜４７に流す。
【００２５】
潤滑油が通路４１，４２を流れると、潤滑油に含まれる鉄粉などのコンタミナントが永久磁石３５の磁力によって捕捉され、コンタミナント区画４５，４７内にはコンタミナント４８が貯留する。また、アウタロータ３２の回転によって通路４１，４２を流れる潤滑油には遠心力が作用し、潤滑油に含まれるコンタミナント４９が通路４１，４２よりも外側にあるコンタミナント区画４４，４６内に収集される。
したがって、濾過体やオイルパンを設けることなく潤滑油からコンタミナントを除去することが可能となり、全体形状が大きくなることを回避しつつコンタミナント除去機能を回転電機に付加することができる。
【００２６】
また本実施例では、潤滑油がまず回転電機を潤滑し、次に図示しない減速歯車機構を潤滑し、再び回転電機を潤滑するよう、循環する。そして、潤滑油が回転電機に流入した直後に、アウタロータ３２内のコンタミナント区画４４，４５を流れることから、
通路４１，４２がコンタミナントで閉塞することを未然に防止することができ、潤滑油がアウタロータ３２表面と、ステータ３１表面と、軸受３９を潤滑する前で、当該潤滑油に含まれる減速歯車機構の摩耗粉（コンタミナント）を除去できる。また潤滑油が流れることによってアウタロータ３２および減速歯車機構を冷却するという効果も得られる。
【００２７】
次に、本発明の他の実施例になる回転電機を図５，６に沿って説明する。
図５は本発明の他の実施例になる回転電機を回転軸方向から見た状態を示す横断面図である。図６は図５のＧ−Ｇ線で断面にし、矢の方向からみた状態を示す縦断面図である。なお図６に示すＨ−Ｈ線で断面にし矢の方向から見た状態は図５になる。
【００２８】
この実施例の回転電機は、基本的には図１および図２に示す実施例と同様の構成であるが、ロータ１内に設けた空隙（フラックスバリア）２１を潤滑油の通路と兼用したことを特徴とする。そこで、前述した図１，２の実施例と共通する部分については同様の符号を付して説明を省略し、異なる部分について適宜説明する。
【００２９】
ロータ１内であって各永久磁石５の径方向内側には、永久磁石５に隣接して通路を兼用する空隙２１を配置する。空隙２１をロータ１の一端から他端まで回転軸O方向に延在させる。支持軸８には入口通路１３を設ける。入口通路１３と各空隙２１の一端とをロータ径方向に延在する通路１４で接続する。各空隙２１の他端はロータ出口１６となっている。
【００３０】
回転電機の内部には潤滑油を循環させる。
図６に示すように潤滑油はまず、入口通路１３から回転電機の内部に流入し、通路１４で分配されて、空隙２１を流れ、ロータ出口１６でロータ１から流出する。次に、ロータ１表面と、ケース６，７，１１内壁と、軸受９，１２を潤滑し、ケース１１の外縁部に設けた出口１７から回転電機の外へ流出する。
潤滑油は次に、出力軸３６の先端と駆動結合した図示しない減速歯車機構に流入する。この減速歯車機構は、出力軸５７の回転数を減速して駆動輪に伝達する役目を果たし、複数の歯車から構成される。潤滑油はこれら複数の歯車を潤滑する。
そして潤滑油は再び入口通路１３へ戻り、回転電機内を循環する。管路１３，１４，空隙２１,ロータ出口１６,出口１７には潤滑油の流れる方向を矢で示す。
【００３１】
通路１４と空隙２１との接続部には、凹部空間であるコンタミナント区画１８，２２をそれぞれ形成する。またロータ出口１６側にもコンタミナント区画１９，２３をそれぞれ形成する。
これらコンタミナント区画１８，１９は、通路１４および空隙２１よりもロータ径方向外側に、かつ永久磁石５の近傍に配設する。またコンタミナント区画２２，２３は永久磁石５の近傍に位置する。これらコンタミナント区画１８，１９，２２，２３はロータ１の軸O方向両端部に位置する。これにより、通路１４，空隙２１を経てロータ出口１６に達する潤滑油を、コンタミナント区画１８，１９，２２，２３に流す。
【００３２】
潤滑油が通路１４および空隙２１を流れると、潤滑油に含まれる鉄粉などのコンタミナントが永久磁石５の磁力によって捕捉され、コンタミナント区画２２，２３内にはコンタミナント２４が貯留する。また、ロータ１の回転によって通路１４および空隙２１を流れる潤滑油には遠心力が作用し、潤滑油に含まれるコンタミナント２０が通路１４および空隙２１よりも外側にあるコンタミナント区画１８，１９内に収集される。
【００３３】
したがって図５，６に示す実施例では、濾過体やオイルパンを追加することなく潤滑油から鉄粉を除去することが可能となり、回転電機の全体形状が大きくなることを回避しつつコンタミナント除去機能を回転電機に付加することができる。
【００３４】
次に、本発明の他の実施例になる回転電機を図７，８に沿って説明する。
図７は本発明の他の実施例になる回転電機を回転軸方向から見た状態を示す横断面図である。図８は図７のＥ−Ｅ線で断面にした状態を示す縦断面図である。なお図８に示すＦ−Ｆ線で断面にし矢の方向から見た状態は図７になる。
【００３５】
この実施例の回転電機は、ロータとステータとの位置関係を軸Ｏ方向に対向配置し、ロータおよびステータ間の対向面が回転軸Ｏに対し直角とするアキシャル型回転電機である。図７中、左側にはロータ５１を示し、右側にはステータのティース５２を示す。ティース５２にはコイル５３を巻回する。外側（ステータ側）のステータ支持部材５４にはティース５２を立設して、これらティース５２を軸Ｏの周方向等間隔に複数個配置するとともに、ティース５２の先端をロータ５１表面に対向させる。
【００３６】
ティース５２先端と対向する円盤状のロータ５１表面（アキシャルギャップ面）には、永久磁石５５を配設する。永久磁石５５は、軸Ｏよりも外径方向に、軸Ｏの周方向等間隔に８個配設される。所定のコイル５３に順次通電すると、コイル５３と永久磁石５５とが相互に電磁力を及ぼしトルクを発生する。そして当該トルクによってロータ５１は回転する。
【００３７】
ロータ５１の背面には、支持軸５６を立設し、アキシャルギャップ面には出力軸５７を一体結合し、これらの軸５６、５７を回転軸Oに沿って延在させる。
回転電機の外側の部材５８と支持軸５６との間には、軸受５９を介在させて、支持軸５６を回転自在に支持する。ステータ支持部材５４と出力軸５７との間には、軸受６０を介在させて、出力軸５７を回転自在に支持する。
【００３８】
ロータ５１内には、潤滑油を循環させるための通路を設ける。中空の支持軸５６内は入口通路６１となる。入口通路６１は分岐して通路６２となる。通路６２は永久磁石５５と同数有って、各通路６２は各永久磁石５５に隣接する。各通路６２はロータ５１の中心部からロータ５１の外縁部までロータ径方向に延在する。各通路６２の外縁端はロータ出口６３となっている。
【００３９】
回転電機の中には潤滑油を循環させる。
図８に示すように潤滑油はまず、入口通路６１から回転電機の内に流入し、ロータ５１内の各通路６２へ分流して、ロータ出口６３でロータ５１外へ流出する。潤滑油は次に、ロータ５１表面と、ティース５２表面と、軸受５９，６０を潤滑する。
潤滑油は次に、出力軸３６の先端と駆動結合した図示しない減速歯車機構に流入する。この減速歯車機構は、出力軸５７の回転数を減速して駆動輪に伝達する役目を果たし、複数の歯車から構成される。潤滑油はこれら複数の歯車を潤滑する。
そして潤滑油は再び入口通路６１へ戻り、回転電機内を循環する。管路６１，６２およびロータ出口６３には潤滑油の流れる方向を矢で示す。
【００４０】
潤滑油を循環させる動力としては、通路６２にある潤滑油に作用する矢６２ｙ方向の遠心力を利用する。あるいは図示はしなかったが、支持軸５６と外側部材５８との間にオイルポンプを介挿し、支持軸５６から動力を得た当該オイルポンプが入口通路６１に潤滑油を圧送する構成であってもよい。また、外部に電動ポンプ等を設けてもよい。
【００４１】
入口通路６１と通路６２との接続部分には、永久磁石５５に隣接してコンタミナント区画６４を形成する。つまりコンタミナント区画６４は永久磁石５５の径方向内側面５５ｎに隣接する。これにより、ロータ５１内の回転軸Ｏの位置には、図７に示すような八角形の大きなコンタミナント区画６４を形成する。そして通路６１から通路６２へ流れる潤滑油を、コンタミナント区画６４に流す。
【００４２】
潤滑油が通路６１から通路６２へ流れる際には、潤滑油に含まれる鉄粉などのコンタミナントが永久磁石５５の磁力によって捕捉され、コンタミナント区画６４内にはコンタミナント６５が貯留する。
したがって、濾過体やオイルパンを設けることなく潤滑油からコンタミナントを除去することが可能となり、全体形状が大きくなることを回避しつつコンタミナント除去機能を回転電機に付加することができる。
また図７に示すように、永久磁石５５の径方向内側面５５ｎ全面に亘り、広く隣接してコンタミナント区画６４を設けたことから、コンタミナントの捕捉効果を高めることができる。
【００４３】
また本実施例では、潤滑油がまず回転電機を潤滑し、次に図示しない減速歯車機構を潤滑し、再び回転電機を潤滑するよう、循環する。そして、潤滑油が回転電機に流入した直後に、ロータ５１内のコンタミナント区画６４を流れることから、
通路６２がコンタミナントで閉塞することを未然に防止することができる。また、潤滑油がロータ５１表面と、ティース５２表面と、軸受５９，６０とを潤滑する前で、当該潤滑油に含まれる減速歯車機構の摩耗粉（コンタミナント）を除去できる。また潤滑油が流れることによってロータ５１および減速歯車機構を冷却するという効果も得られる。
【００４４】
次に、本発明の他の実施例になる回転電機を図９，１０に沿って説明する。
図９は本発明の他の実施例になる回転電機を回転軸方向から見た状態を示す横断面図である。図１０は図９のＩ−Ｉ線で断面にした状態を示す縦断面図である。なお図１０に示すＪ−Ｊ線で断面にし矢の方向から見た状態は図９になる。
本実施例の回転電機は、基本的には前述した図７，８に示す実施例と共通するものの、コンタミナント区画の形状において異なる。そこで、共通する部分については同じ符号を用いて説明を省略し、異なる部分については新たに符号を付して説明する。
【００４５】
本実施例では、ロータ５１の回転軸Ｏが水平になるよう、回転電機の姿勢が維持されている。図９，１０に示すように各通路６２には、８箇所のコンタミナント区画６６を接続する。コンタミナント区画６６は、ロータの回転軸Ｏ方向にくぼませて奥行きを持たせた凹部区画である。本実施例では、ロータ５１が軸Ｏ方向に薄い円盤形状であることから、奥行き寸法がロータ径方向の寸法やロータ周方向の寸法、つまり奥行きに直角な断面の寸法よりもやや短い。なお可能であれば、当該凹部区画の奥行き寸法は、奥行きに直角な断面の寸法と略同等か、あるいはそれ以上となるよう深みもたせることが好ましい。
そしてコンタミナント区画６６を形成する内周面６６ｎおよび径方向内側面５５ｎの縦断面における断面線を、図１０に示すように水平に形成する。
【００４６】
これにより、ロータ５１の停止中は、コンタミナント区画６６に貯留したコンタミナント６５が、コンタミナント区画６６から通路６２側にこぼれたり、こぼれたコンタミナントが通路６２に沿って下方に落下し、ロータ出口６３から出てしまうという弊害を防止することができる。
【００４７】
ところで上述した各実施例では、永久磁石５，３５，５５の近傍には潤滑油に含まれる鉄粉を捕捉するためのコンタミナント区画１８，１９，２２，２３，４４，４５，４６，４７，６４，６６を配設し、これらコンタミナント区画に潤滑油を流すよう構成したことから、
濾過体やオイルパンを追加することなく潤滑油から鉄粉を除去することが可能となり、回転電機の全体形状が大きくなることを回避しつつコンタミナント除去機能を回転電機に付加することができる。
また、コンタミナントを除去することで潤滑油が滑らかに流れるようになり、潤滑油の循環によって回転電機を冷却する効果も維持することができる。
【００４８】
また上述した各実施例では、ロータ１，３２には永久磁石５，３５を設け、ステータにはコイル３，３４を設ける。これらロータ内には潤滑油を流すための通路１４，１５，４１，４２を設ける。ロータ内であってこれら通路１４，１５，４１，４２から見てロータ径方向外側にはコンタミナント区画１８，１９，４４，４５を配設する。
これにより、ロータ１，３２の回転中は遠心力を用いて通路１４，１５，４１，４２内の潤滑油に含まれるコンタミナントを効果的に分離して貯留することが可能になる。
【００４９】
また、図７〜１０に示すアキシャルギャップ型の回転電機においては、ロータ５１内に鉄粉からなるコンタミナント６５を貯留することから、
このコンタミナント６５をマグネットトルクやリラクタンストルクを発生させるための磁路（磁気回路）が通るよう設計すれば、コンタミナントが溜まることにより設計通りの磁路となり，コンタミナントが溜まる以前と比べてトルクの増大が期待できる。また、潤滑油が流れることによってロータを冷却することが可能となるため，モータ効率を向上させることができる。
【００５０】
また上述した各実施例では、ロータとステータとの位置関係をラジアル型とし、永久磁石５，３５をロータの軸Ｏ方向中程に配置し、通路１５，４２をロータ軸Ｏ方向に延在させる。ロータ１，３２のうちロータ軸Ｏ方向の一端にはコンタミナント区画１８、４４，４５を設け、ロータ軸Ｏ方向の他端にはコンタミナント区画１９，４６，４７を設ける。つまりコンタミナント区画をロータの軸Ｏ方向両端部にそれぞれ設ける。
これにより、潤滑油が回転電機に流入する際には、入口通路１３，４０を経て永久磁石５，３５に達した最初の段階でコンタミナントを除去することが可能となり、コンタミナント区画を経て回転電機内を潤滑する潤滑油を清浄に維持することができる。
これらの実施例では特に、コンタミナント区画をロータの軸Ｏ方向両端部にそれぞれ設けたことから、通路上流側のコンタミナント区画１８、４４，４５で捕捉できなかったコンタミナントを、通路下流側のコンタミナント区画１９，４６，４７で捕捉することが可能になる。したがってコンタミナント区画を経て回転電機内を潤滑する潤滑油を、確実に清浄にすることができる。
【００５１】
さらに図５，６に示す実施例では、隣り合う永久磁石５，５間のスペースに磁路の短絡を防止するための空隙２１を配置し、これら空隙２１を潤滑油が流れる通路として兼用したことから、レイアウト構成上有利となる。
また、空隙２１の隙間幅はロータ周方向に狭く形成されるため、コンタミナントによって空隙２１が閉塞する懸念がある。しかし図５，６に示す実施例では、通路１４との接続部にコンタミナント区画１８およびコンタミナント区画２２を設けたことから、空隙２１に流入するコンタミナントの量を大いに低減することが可能となる。したがって、空隙２１が閉塞することを防止することができる。
【００５２】
また図７〜１０に示す実施例では、ロータ５１とステータ（５２〜５４）との位置関係を、軸Ｏ方向に対向配置するアキシャル型とする。ロータ５１内には潤滑油を流すための通路６１，６２を設ける。ロータ５１の回転軸Ｏよりも外径方向には永久磁石５５，５５・・・を配設する。永久磁石５５の径方向内側面５５ｎおよび通路６２に隣接するようコンタミナント区画６４を配設したことから、
径方向内側面５５ｎ全面に亘って広く、ロータ５１中央部全体に亘って大きく、コンタミナント区画６４を形成することが可能になり、
永久磁石５５の径方向内側面５５ｎが広く潤滑油に接触して、鉄粉のコンタミナントを効率的に捕捉することができる。
【００５３】
特に、回転軸Ｏが水平である図９、１０に示す実施例では、通路６２には、ロータ５１の回転軸Ｏ方向に奥行きを持ち、該奥行き寸法が、奥行きに直角な断面の寸法（径方向寸法および軸方向寸法）よりもやや短いコンタミナント区画６６を設けたことから、
ロータ５１の停止中は、コンタミナント区画６６から通路６２側にこぼれたり、こぼれたコンタミナントが通路６２に沿って下方に落下し、ロータ出口６３から出てしまうという弊害を防止することができる。
【００５４】
また上述した各実施例では、潤滑油がまず回転電機を潤滑し、次に図示しない減速歯車機構を潤滑し、再び回転電機を潤滑するよう、循環する。そして、潤滑油が回転電機に流入した直後に、ロータ内のコンタミナント区画を流れることから、
ロータ内の通路がコンタミナントで閉塞することを未然に防止することができる。また、潤滑油がロータ表面と、ティース表面と、ロータの軸受とを潤滑する前で、当該潤滑油に含まれる減速歯車機構の摩耗粉（コンタミナント）を除去できる。また潤滑油が流れることによってロータおよび減速歯車機構を冷却するという効果も得られる。
【００５５】
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨に逸脱しない範囲において種々変更が加えられうるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施例になる回転電機を回転軸方向から見た状態を示す横断面図である。
【図２】同実施例の縦断面図である。
【図３】本発明の他の実施例になる回転電機を回転軸方向から見た状態を示す横断面図である。
【図４】同実施例の縦断面図である。
【図５】本発明の他の実施例になる回転電機を回転軸方向から見た状態を示す横断面図である。
【図６】同実施例の縦断面図である。
【図７】本発明の他の実施例になる回転電機を回転軸方向から見た状態を示す横断面図である。
【図８】同実施例の縦断面図である。
【図９】本発明の他の実施例になる回転電機を回転軸方向から見た状態を示す横断面図である。
【図１０】同実施例の縦断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ ロータ
２ ティース
３ コイル
５ 永久磁石
１０ 出力軸
１３ 入口通路
１４，１５ 通路
１６ ロータ出口
１８，１９ コンタミナント区画
２０ コンタミナント
２１ 空隙（フラックスバリア）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルおよび永久磁石を具えた回転電機の内部に、潤滑油を循環させる回転電機の潤滑構造において、前記永久磁石の近傍には潤滑油に含まれる鉄粉を捕捉するためのコンタミナント区画を配設し、該コンタミナント区画に潤滑油を流すよう構成したことを特徴とする回転電機の潤滑構造。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の潤滑構造において、ロータには永久磁石を設け、
ロータ内には潤滑油を流すための通路を設け、該通路に隣接して前記コンタミナント区画を、ロータ内であって該通路から見てロータ径方向外側に形成したことを特徴とする回転電機の潤滑構造。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機の潤滑構造において、ロータとステータとの位置関係を、同軸かつ回転軸の径方向内方および外方に配置するラジアル型とし、
前記永久磁石をロータ軸方向中程に配置し、前記通路をロータ軸方向に延在させ、前記コンタミナント区画をロータの軸方向両端部にそれぞれ設けたことを特徴とする回転電機の潤滑構造。
【請求項４】
請求項２または３に記載の回転電機の潤滑構造において、
前記ロータには、ロータ周方向に複数配置した前記永久磁石間に磁路の短絡を防止するための空隙を配置し、
該空隙を前記通路として兼用するよう構成したことを特徴とする回転電機の潤滑構造。
【請求項５】
請求項１に記載の回転電機の潤滑構造において、
ロータとステータとの位置関係を、軸方向に対向配置するアキシャル型とし、
ロータ内には潤滑油を流すための通路を設け、
ロータの回転軸よりも外径方向には永久磁石を配設し、永久磁石の径方向内側面および通路に隣接するよう前記コンタミナント区画を配設したことを特徴とする回転電機の潤滑構造。
【請求項６】
ロータの回転軸が水平である請求項５に記載の回転電機の潤滑構造において、
前記通路には、回転軸方向に奥行きを持ち、該奥行き寸法が、奥行きに直角な断面の寸法よりもやや短い、または略同等以上となる凹部区画を設けて、前記コンタミナント区画としたことを特徴とする回転電機の潤滑構造。
【請求項７】
回転電機の出力軸に減速歯車機構を駆動結合した請求項２〜４のいずれか１項に記載の回転電機の潤滑構造において、
潤滑油がまず回転電機を潤滑し、次に該減速歯車機構を潤滑するよう、循環する構成とし、
潤滑油が回転電機に流入した直後に、前記コンタミナント区画に流すよう構成したことを特徴とする回転電機の潤滑構造。
【請求項１】
コイルおよび永久磁石を具えた回転電機の内部に、潤滑油を循環させる回転電機の潤滑構造において、前記永久磁石の近傍には潤滑油に含まれる鉄粉を捕捉するためのコンタミナント区画を配設し、該コンタミナント区画に潤滑油を流すよう構成したことを特徴とする回転電機の潤滑構造。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の潤滑構造において、ロータには永久磁石を設け、
ロータ内には潤滑油を流すための通路を設け、該通路に隣接して前記コンタミナント区画を、ロータ内であって該通路から見てロータ径方向外側に形成したことを特徴とする回転電機の潤滑構造。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機の潤滑構造において、ロータとステータとの位置関係を、同軸かつ回転軸の径方向内方および外方に配置するラジアル型とし、
前記永久磁石をロータ軸方向中程に配置し、前記通路をロータ軸方向に延在させ、前記コンタミナント区画をロータの軸方向両端部にそれぞれ設けたことを特徴とする回転電機の潤滑構造。
【請求項４】
請求項２または３に記載の回転電機の潤滑構造において、
前記ロータには、ロータ周方向に複数配置した前記永久磁石間に磁路の短絡を防止するための空隙を配置し、
該空隙を前記通路として兼用するよう構成したことを特徴とする回転電機の潤滑構造。
【請求項５】
請求項１に記載の回転電機の潤滑構造において、
ロータとステータとの位置関係を、軸方向に対向配置するアキシャル型とし、
ロータ内には潤滑油を流すための通路を設け、
ロータの回転軸よりも外径方向には永久磁石を配設し、永久磁石の径方向内側面および通路に隣接するよう前記コンタミナント区画を配設したことを特徴とする回転電機の潤滑構造。
【請求項６】
ロータの回転軸が水平である請求項５に記載の回転電機の潤滑構造において、
前記通路には、回転軸方向に奥行きを持ち、該奥行き寸法が、奥行きに直角な断面の寸法よりもやや短い、または略同等以上となる凹部区画を設けて、前記コンタミナント区画としたことを特徴とする回転電機の潤滑構造。
【請求項７】
回転電機の出力軸に減速歯車機構を駆動結合した請求項２〜４のいずれか１項に記載の回転電機の潤滑構造において、
潤滑油がまず回転電機を潤滑し、次に該減速歯車機構を潤滑するよう、循環する構成とし、
潤滑油が回転電機に流入した直後に、前記コンタミナント区画に流すよう構成したことを特徴とする回転電機の潤滑構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−１７４７５５（Ｐ２００７−１７４７５５Ａ）
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６６４０５（Ｐ２００５−３６６４０５）
【出願日】平成１７年１２月２０日（２００５．１２．２０）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２０日（２００５．１２．２０）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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