JP7093745B2 - 電動モータのロータ構造 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータのロータに設けられた永久磁石を簡単に取り出してこれを再利用することができるロータ構造に関する。

一般に電動モータは、モータ軸に固定されて該モータ軸と共に一体に回転するロータと、該ロータの周囲に固設されたステータを備えている。ここで、ロータは、モータ軸に同軸状に圧入固定された円筒状のロータコアと、該ロータコアの軸方向両端面に対向配置されたリング状の一対の端面板と、前記ロータコアの外周部を軸方向に貫通する複数のスロット内にそれぞれ収容された永久磁石を含んで構成されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、電動モータが耐久寿命に達したような場合、ロータに設けられた永久磁石を取り出してこれを再利用することが行われている。この場合、永久磁石が組み込まれたロータコアの軸方向両端面を覆う一対の端面板を取り外す必要がある。

特開２０１７－２０８８８３号公報

しかしながら、従来の電動モータのロータにおいては、一対の端面板は、モータ軸に圧入されているため、これらの端面板をモータ軸から容易に取り外すことは容易ではなく、したがって、ロータコアから永久磁石を取り出してこれを再利用することも容易ではなかった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、ロータコアから永久磁石を簡単に取り出してこれを再利用することができる電動モータのロータ構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、モータ軸（２）に固定されて該モータ軸（２）と共に一体に回転するロータ（３）と、該ロータ（３）の周囲に固設されたステータ（４）を備える電動モータ（１）の前記ロータ（３）の構造であって、前記ロータ（３）は、前記モータ軸（２）に同軸状に圧入固定された円筒状のロータコア（６）と、該ロータコア（６）の軸方向両端面に対向配置されたリング状の一対の端面板（７，８）と、前記ロータコア（６）の外周部を軸方向に貫通する複数のスロット（６ａ）内にそれぞれ収容された永久磁石（９）とを備え、一方の前記端面板（７）の外周部に、前記永久磁石（９）が露出する開口部（７ａ）を周方向に複数形成し、該端面板（７）の外周部の外端面に、前記開口部（７ａ）を覆うリング状のカバー（１１）を着脱可能に取り付けたことを特徴とする。

本発明によれば、カバーを取り外せば、このカバーによって覆われていた一方の端面板の複数の開口部が開口し、これらの開口部に、ロータコアの複数のスロットに収容された永久磁石が露出する。このため、端面板を取り外すことなく、永久磁石を端面板の開口部から簡単に取り出してこれを再利用することができる。

上記ロータ構造において、前記カバー（１１）が取り付けられた一方の前記端面板（７）の外周縁にフランジ部（７Ａ）を一体に突設し、該フランジ部（７Ａ）の内周に前記カバー（１１）の外周をスプライン嵌合するとともに、該カバー（１１）を、前記端面板（７）のフランジ部（７Ａ）の内周に係合する係止具（１２）によって係止してもよい。

上記構成によれば、係止具を取り外せば、外周が端面板のフランジ部の内周にスプライン嵌合するカバーを軸方向に簡単に取り外すことができる。

また、前記カバー（１１）の外周縁の一部に切欠き（１１ｂ）を形成してもよい。

上記構成によれば、カバーを回転させて切欠き（軽量部）の周方向の角度位置を調整することによって、ロータの回転バランスを適正に調整して該ロータの回転振動を小さく抑えることができる。

さらに、前記カバー（１１）の内周縁部を軸方向外方へと折り曲げ、該折り曲げ部（１１Ａ）と一方の前記端面板（７）との間に開口隙間（Ｓ）を形成し、前記ロータコア（６）に軸方向に貫通する油路（１０）を前記開口隙間（Ｓ）に開口させるとともに、前記モータ軸（２）に、前記開口隙間（Ｓ）に向かって開口する油孔（２ａ）を軸直角方向に貫設してもよい。

上記構成によれば、モータ軸の回転によって、潤滑オイルが遠心力によって該モータ軸に貫設された油孔から径方向外方へと噴出する。そして、モータ軸の油孔から噴出する潤滑オイルは、カバーの折り曲げ部と一方の端面板との間に形成された開口隙間によって受けられ、この開口隙間に開口する油路を流れるため、この潤滑オイルによってロータが冷却されてその温度上昇が低く抑えられる。

本発明によれば、ロータコアから永久磁石を簡単に取り出してこれを再利用することができる。

本発明に係るロータ構造を備える電動モータ要部の縦断面図である。 図１のＡ部の拡大詳細図である。 電動モータのロータに設けられた端面板とカバーの斜視図である。 電動モータのカバーを取り外した状態を示す正面図である。 電動モータのロータコアから永久磁石を取り出している状態を示す縦断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るロータ構造を備える電動モータ要部の縦断面図、図２は図１のＡ部の拡大詳細図、図３は電動モータのロータに設けられた端面板とカバーの斜視図、図４は電動モータのカバーを取り外した状態を示す正面図、図５は電動モータのロータコアから永久磁石を取り出している状態を示す縦断面図である。

図１に示す電動モータ１は、モータ軸２に固定されて該モータ軸２と共に一体に回転するロータ３と、該ロータ３の周囲に固設されたステータ４を備えている。ここで、モータ軸２は、中空軸であって、図４に示す円筒状のモータハウジング５の中心部に回転可能に配置されている。

前記ロータ３は、モータ軸２に同軸状に圧入固定された円筒状のロータコア６と、該ロータコア６の軸方向両端面に密着した状態で対向配置されたリング状の一対の端面板７，８と、ロータコア６の外周部を軸方向に貫通する複数のスロット６ａ内にそれぞれ収容された永久磁石９とを備えている。

上記ロータコア６は、リングプレート状の複数枚の不図示の電磁鋼板を軸方向に沿って積層することによって円筒状に構成されており、その外周部には、軸方向に貫通する複数のスロット６ａが周方向に適当な間隔で配置されている。より詳細には、ロータコア６の外周部には、図４に示すように、軸方向（図４の紙面垂直方向）に貫通する横断面矩形の複数のスロット６ａが形成されているが、これらのスロット６ａは、３個を１組として計１２組が周方向に等角度ピッチ（３０°ピッチ）で配置されている。したがって、ロータコア６の外周部には、３個×１２組＝３６個のスロット６ａが配置されており、各スロット６ａには、角柱状の永久磁石９が軸方向に貫通する状態でそれぞれ収容されている。このため、ロータコア６の外周部には、スロット６ａの数（３６個）と同数の３６本の永久磁石９が組み込まれている。

そして、図１に示すように、ロータコア６のスロット６ａおよびこれに収容された永久磁石９よりも内径側には、複数（図１には２つのみ図示）の油路１０が軸方向に貫設されている。

また、前記一対の端面板７，８は、圧入によってモータ軸２の外周に固定されているが、一方（図１の左方）の端面板７の外周部には、図３および図４に示すように、周方向に長い１２個の長孔状の開口部７ａが周方向に等角度ピッチ（３０°ピッチ）で形成されている。ここで、各開口部７ａは、ロータコア６に組み込まれた１２組の各組に含まれる３本の永久磁石９にそれぞれ対応する位置に形成されており、当該電動モータ１の組立状態において開口部７ａを覆う後述のカバー１１（図１～図３参照）を取り外した状態では、図４に示すように、端面板７に形成された各開口部７ａには、各３本の永久磁石９がそれぞれ露出する。

なお、ロータコア６に軸方向に貫設された複数の前記油路１０は、端面板７に形成された複数の各開口部７ａにそれぞれ開口している。また、他方（図１の右方）の端面板８の外周部には、ロータコア６に形成された油路１０に連通する複数の油孔８ａが軸方向に貫設されている。

さらに、図１～図３に示すように、一方の端面板７の外周縁には、リング状のフランジ部７Ａが軸方向外方（図１の左方）に向かって一体に突設されており、このフランジ部７Ａの内周には、軸方向に沿うスプライン歯７ｂ（図３参照）が全周に亘って形成されている。

ところで、図１および図２に示すように、一方の端面板７の外周部の外端面（図１および図２の左端面）には、リング状のカバー１１が着脱可能に取り付けられている。このカバー１１は、取付状態において、端面板７の外周部に形成された複数（１２個）の開口部７ａを軸方向外側から覆うものであって、その外周には、図３に示すように、軸方向に沿うスプライン歯１１ａが形成されている。また、図３に示すように、カバー１１の外周縁の一部には切欠き１１ｂが形成されている。

そして、カバー１１は、その外周に形成されたスプライン歯１１ａを一方の端面板７のフランジ部７Ａの内周に形成されたスプライン歯７ｂに嵌合（スプライン嵌合）させることによって、端面板７のフランジ部７Ａの内周に対して軸方向（図１の左右方向）に摺動可能に嵌合している。ここで、図２に詳細に示すように、カバー１１は、端面板７のフランジ部７Ａの内周に係合する係止具であるスナップリング１２によって軸方向位置が規制され、端面板７のフランジ部７Ａからの軸方向の抜けが防がれている。

上記スナップリング１２は、一部が切り欠かれたＣリング状の部材であって、これをペンチなどの工具で挟んで縮径させた状態で、端面板７のフランジ部７Ａの内周に全周に亘って形成されたリング状の係合溝７ｃに嵌め込み、これを押し縮めていた力を解放すれば、自身の弾性復元力によって拡径して図２に示すように端面板７のフランジ部７Ａの係合溝７ｃに係合して前述のようにスナップリング１２を軸方向に位置決めしてその軸方向移動を規制する。

したがって、スナップリング１２を縮径させてこれを端面板７のフランジ部７Ａの係合溝７ｃから外せば、カバー１１を軸方向に移動させてこれを端面板７から容易に取り外すことができる。つまり、カバー１１は、端面板７に対して着脱可能に取り付けられている。

ところで、図１及び図２に示すように、カバー１１の内周縁部は、軸方向外方（図１および図２の左方）くの字状に折り曲げられており、この折り曲げ部１１Ａと端面板７との間には、内径方向に向かって開口する開口隙間Ｓが形成されている。そして、この開口隙間Ｓには、ロータコア６の外周部に軸方向に貫設された複数の油路１０が開口している。また図１に示すように、モータ軸２の軸方向一端部に形成されたフランジ部２Ａには、開口隙間Ｓに向かって開口する複数（図１には２つのみ図示）の油孔２ａが軸直角方向（半径方向）に貫設されている。

他方、ロータ３の周囲に配置された前記ステータ４は、図４に示すモータハウジング５の内周に固定されているが、このステータ４は、複数のリング板状の不図示の磁性板を軸方向に沿って積層して構成される円筒状のティース４Ａと、該ティース４Ａの軸方向両端面に不図示のインシュレータ（電気絶縁板）を介してリング状に巻装されたコイル４Ｂを備えている。

以上のように構成された電動モータ１において、不図示の電源からステータ４のコイル４Ｂに通電されると、電磁誘導作用によってロータ３がモータ軸２と共に回転する。このとき、当該電動モータ１のモータ軸２の中空部を流れる潤滑オイルは、モータ軸２の回転による遠心力によって該モータ軸２に形成された複数の油孔２ａを図１に矢印にて示すように径方向外方に向かって流れる。そして、この潤滑オイルは、モータ軸２の油孔２ａから径方向外方に向かって噴出し、図１に矢印にて示すように、カバー１１と端面板７との間に形成された開口隙間Ｓによって受けられ、受けられた潤滑オイルが、開口隙間Ｓからロータコア６の複数の油路１０へと流れる。このため、油路１０を流れる潤滑オイルによってロータコア６が冷却されてその温度上昇が低く抑えられ、このロータコア６の冷却に供された潤滑オイルは、他方（図１の右方）の端面板８に形成された複数の油孔８ａからモータハウジング５（図４参照）へと排出される。以上の作用が繰り返されることによって、ロータコア６が潤滑オイルによって連続的に冷却される。

ここで、本実施の形態に係る電動モータ１においては、図３に示すように、カバー１１の外周縁の一部に切欠き１１ｂを形成したため、カバー１１を端面板７に対して回転させて切欠き（軽量部）１１ｂの周方向の角度位置を調整することができる。このため、ロータ３の回転バランスを適正に調整して該ロータ３の回転振動を小さく抑えることができる。

ところで、電動モータ１が耐久寿命に達したためにこれを廃棄する場合には、永久磁石９がロータコア６から取り出されて再利用されるが、本実施の形態に係る電動モータ１においては、以下のようにして永久磁石９がロータコア６から取り出される。

すなわち、前述のようにスナップリング１２を縮径させてこれを取り外せば、端面板７のフランジ部７Ａの内周にスプライン嵌合するカバー１１を軸方向に簡単に取り外すことができる。このようにカバー１１を取り外せば、このカバー１１によって覆われていた一方の端面板７の複数の開口部７ａが図４及び図５に示すように開口し、これらの開口部７ａに、ロータコア６の複数（３６個）のスロット６ａに収容された計３６本の永久磁石９が露出する。このため、本実施の形態に係る電動モータ１におけるロータ３の構造によれば、モータ軸２に圧入によって固定された端面板７を取り外すことなく、図５に示すように、永久磁石９を端面板７の開口部７ａから軸方向（図５の左方）に簡単に取り出してこれを再利用することができる。

なお、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲および明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。

１ 電動モータ
２ モータ軸
２ａ モータ軸の油孔
３ ロータ
４ ステータ
５ モータハウジング
６ ロータコア
６ａ ロータコアのスロット
７，８ 端面板
７Ａ 端面板のフランジ部
７ａ 端面板の開口部
７ｂ 端面板のスプライン歯
７ｃ 端面板の係合溝
９ 永久磁石
１０ 油路
１１ カバー
１１Ａ カバーの折り曲げ部
１１ａ カバーのスプライン歯
１１ｂ カバーの切欠き
１２ スナップリング（係止具）
Ｓ 開口隙間

Claims (3)

1. モータ軸に固定されて該モータ軸と共に一体に回転するロータと、該ロータの周囲に固設されたステータを備える電動モータの前記ロータの構造であって、
   前記ロータは、前記モータ軸に同軸状に圧入固定された円筒状のロータコアと、該ロータコアの軸方向両端面に対向配置されたリング状の一対の端面板と、前記ロータコアの外周部を軸方向に貫通する複数のスロット内にそれぞれ収容された永久磁石とを備え、
   一方の前記端面板の外周部に、前記永久磁石が露出する開口部を周方向に複数形成し、該端面板の外周部の外端面に、前記開口部を覆うリング状のカバーを着脱可能に取り付け、
   前記カバーが取り付けられた一方の前記端面板の外周縁にフランジ部を一体に突設し、
   該フランジ部の内周に前記カバーの外周をスプライン嵌合するとともに、該カバーを、前記端面板のフランジ部の内周に係合する係止具によって係止したことを特徴とする電動モータのロータ構造。
2. モータ軸に固定されて該モータ軸と共に一体に回転するロータと、該ロータの周囲に固設されたステータを備える電動モータの前記ロータの構造であって、
   前記ロータは、前記モータ軸に同軸状に圧入固定された円筒状のロータコアと、該ロータコアの軸方向両端面に対向配置されたリング状の一対の端面板と、前記ロータコアの外周部を軸方向に貫通する複数のスロット内にそれぞれ収容された永久磁石とを備え、
   一方の前記端面板の外周部に、前記永久磁石が露出する開口部を周方向に複数形成し、該端面板の外周部の外端面に、前記開口部を覆うリング状のカバーを着脱可能に取り付け、
   前記カバーの外周縁の一部に切欠きを形成したことを特徴とする電動モータのロータ構造。
3. モータ軸に固定されて該モータ軸と共に一体に回転するロータと、該ロータの周囲に固設されたステータを備える電動モータの前記ロータの構造であって、
   前記ロータは、前記モータ軸に同軸状に圧入固定された円筒状のロータコアと、該ロータコアの軸方向両端面に対向配置されたリング状の一対の端面板と、前記ロータコアの外周部を軸方向に貫通する複数のスロット内にそれぞれ収容された永久磁石とを備え、
   一方の前記端面板の外周部に、前記永久磁石が露出する開口部を周方向に複数形成し、該端面板の外周部の外端面に、前記開口部を覆うリング状のカバーを着脱可能に取り付け、
   前記カバーの内周縁部を軸方向外方へと折り曲げ、該折り曲げ部と一方の前記端面板との間に開口隙間を形成し、前記ロータコアに軸方向に貫通する油路を前記開口隙間に開口させるとともに、前記モータ軸に、前記開口隙間に向かって開口する油孔を軸直角方向に貫設したことを特徴とする電動モータのロータ構造。

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