JP2009268192A - ロータアンバランス自動調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータ重量の非対称性により生じるアンバランスを運転中に自動調整可能とする。
【解決手段】ロータ２には、その周方向に等間隔な位置に、回転軸１と平行な方向に貫通する複数の潤滑油通路９が設けられ、回転軸１の中空部７の潤滑油供給源から潤滑油が導かれる。ここで、ロータ２とエンドプレート５との間に、ロータ２と一体に回転し、ロータ２の偏心に伴って、ロータ２より大きく偏心するロータアンバランス調整部材１１を設ける。この調整部材１１は、各潤滑油通路９の端部に位置して各潤滑油通路９から潤滑油を排出する排出孔１６を有し、各排出孔１６の縁部によってロータ回転時の各潤滑油通路９の液面を規定する。従って、ロータ２の偏心に伴って、偏心側にある潤滑油通路９の液面を低下させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータにおけるロータのアンバランスを自動調整する装置に関する。

モータにおいて、ロータ重量の非対称性により生じるアンバランスは、モータのＮＶ（Noise & Vibration ）性能の悪化や、軸受の耐久劣化の要因となり、可能な限り低減するのが望ましい。

特許文献１は、ロータに設ける冷媒通路（潤滑油通路）に着目し、これをロータのアンバランスの少なくとも一部をキャンセルするように設けることによって、例えば冷媒通路の位置、数、大きさを調整することによって、バランスウエイトの役割を果たすようにすることを開示している。
特開２００７−３２１７０３号公報

しかしながら、特許文献１を含め、従来は、製造段階でのアンバランス修正工程を必要とするため、工数及びコストの増大を招いていた。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、運転中にロータのアンバランスを自動調整することができるロータアンバランス自動調整装置を提供することを目的とする。

このため、本発明は、ロータの周方向に複数形成されて、それぞれロータをその軸方向に貫通する潤滑油通路を利用する。そして、ロータの側方に配置されて、ロータと一体に回転し、ロータ回転時の前記各潤滑油通路の液面を規定する一方、ロータの偏心に伴って、その偏心方向に、ロータより大きく偏心して、偏心側にある潤滑油通路の液面を低下させる調整部材を設ける。

本発明によれば、ロータのアンバランスによりロータが偏心した場合に、偏心側にある潤滑油通路の液面を低下させることにより、重い側の潤滑油量を少なくして、ロータアンバランスを解消することができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態を示すモータの断面図である。

本実施形態のモータは、ハイブリッド自動車において電動機と発電機とを兼ねるモータジェネレータであり、回転軸（ロータシャフト）１と、回転軸１に取付けられたロータ２と、ロータ２を囲んで配置されるステータ３とからなる。

ロータ２は、電磁鋼板を積層してコアを形成したもので、その外周面近傍に複数の永久磁石４を埋設して、両端から非磁性体材料のエンドプレート５により押さえてある。

ステータ３は、電磁鋼板を積層してコアを形成したもので、そのスロットに三相コイル６を巻回してなる。

従って、ステータ３側のコイル６に供給する電流による磁界でロータ２を回転させて、回転軸１を出力軸とすることで、電動機として動作し、また、回転軸１を入力軸として、ロータ２の回転によりステータ３側のコイル６に電流を発生させることで、発電機として動作する。

次に、ロータ２の潤滑装置（冷却装置を兼ねる）を利用したロータアンバランス自動調整装置について、説明する。

回転軸１は、中空に形成されており、その中空部７が潤滑油供給源（オイルポンプの吐出側通路）をなし、回転軸１の表面に適宜開口させた供給口８より各部へ潤滑油（ＡＴＦ）が供給される。ここでは、供給口８をロータ２とエンドプレート５との間の空間に向けて開口させている。

ロータ２には、ロータ２の周方向に等間隔な位置（例えば４５°間隔の位置）において、ロータ２をその回転軸１と平行な方向に貫通する複数（例えば８個）の潤滑油通路９が形成される。この潤滑油通路９には、回転軸１表面の供給口８からの潤滑油がロータ２とエンドプレート５との間の空間を経て流入し、永久磁石４の冷却に供せられる。

一方、エンドプレート５には、潤滑油の排出口１０が形成され、これにより潤滑油通路９に供給された潤滑油を系外に排出するようになっている。

ここにおいて、ロータ２とエンドプレート５との間に、オイルガイドを兼ねるロータアンバランス調整部材１１が介装される。尚、調整部材１１は、ロータ２の回転時にロータ２及びエンドプレート５との摩擦力により一体に回転し、外力によってロータ２及びエンドプレート５に対し摺動し得るような状態で、挟持されている。

調整部材１１は、図２に示すような円板形状で、中心孔１２がロータ２の回転軸１に緩く嵌合している。そして、調整部材１１は、ロータ２の回転軸１に対し、キー１３を介して取付けられることで、回転方向に一体で、径方向に遊びをもつように取付けられる。

言い換えれば、調整部材１１は、ロータ２に対し軸方向の側方に、略同心に配置されると共に、ロータ２の回転軸１に対し、回転方向に一体で、ロータ２に対して径方向に偏心可能に取付けられる。

また、調整部材１１は、外側の面（エンドプレート５側の面）の内周側が凹部１４となり、この凹部１４が潤滑油の供給口８からの油路をなしている。

また、調整部材１１の内周側（凹部１４）には、ロータ２側の複数（８個）の潤滑油通路９に対応し、周方向に等間隔な位置（４５°間隔の位置）にて、板面を貫通する複数（８個）の供給孔１５が形成される。尚、供給孔１５は周方向に長い長孔としてもよい。

また、調整部材１１の外周側（凹部１４より外周側）にも、ロータ２側の複数（８個）の潤滑油通路９に対応し、周方向に等間隔な位置（４５°間隔の位置）にて、板面を貫通する複数（８個）の排出孔１６が形成される。尚、排出孔１６は周方向に長い長孔としてもよい。

ここで、調整部材１１の各供給孔１５及び排出孔１６は、ロータ２の各潤滑油通路９に対応し、各供給孔１５は各潤滑油通路９の通路断面の内周側に開口し、各排出孔１６は各潤滑油通路９の通路断面の外周側に開口している。

また、調整部材１１の各排出孔１６は、エンドプレート５の各排出口１０に対応している。

また、調整部材１１は、ロータ２の潤滑油通路８に突入する突起１７を有し、該突起１７により移動量（調整部材１１の偏心量）が制限される。

次に作用を説明する。

回転軸１表面の供給口８からロータ２とエンドプレート５との間に供給された潤滑油は、調整部材１１の凹部１２を油路として通り、調整部材１１の各供給孔１５からロータ２の各潤滑油通路９に流入する。尚、本実施形態では、潤滑油通路９の両端から潤滑油を供給するようにしているが、一端側のみから潤滑油を供給するようにしてもよい。

そして、ロータ２の各潤滑油通路９に供給された潤滑油は、調整部材１１の排出孔１６から、エンドプレート５の排出口１０を通って、排出される。

ここで、ロータ２の各潤滑油通路９において、ロータ２の回転時には、遠心力により、外周側（回転中心側とは反対側）に潤滑油が貯留される。そして、潤滑油通路９の最外周側より調整部材１１の排出孔１６の縁部までの高さＨが液面高さとなる。言い換えれば、排出孔１６の縁部が潤滑油通路９の液面を規定する堰となる。

ロータ２の重量にアンバランスがある場合は、ロータ２が重い側に偏心した状態で回転し、回転軸１の振れ回りを生じる。すると、キー１３による駆動力と、ロータ２及びエンドプレート５との摩擦力とにより、回転軸１と一体に回転する調整部材１１が、偏心状態で回転することになり、偏心方向に遠心力が作用する。すると、調整部材１１は、回転軸１に対し緩く嵌合していて、径方向に動き得るので、調整部材１１は、ロータ２の偏心に伴って、ロータ２より大きく偏心する。

これにより、偏心側にある潤滑油通路９について見ると、調整部材１１の排出孔１６が相対的に外周側に移動することで、潤滑油通路９の液面（液面高さＨ）が低下する。逆に、反偏心側にある潤滑油通路９について見ると、調整部材１１の排出孔１６が相対的に内周側に移動することで、潤滑油通路９の液面（液面高さＨ）が上昇する。

従って、ロータ２の偏心側、すなわち重い側にある潤滑油通路９の液面が低下して、これに貯留される潤滑油量が少なくなり、逆に、反偏心側、すなわち軽い側にある潤滑油通路９の液面が上昇して、これに貯留される潤滑油量が多くなる結果、ロータ２の重量のアンバランスを打ち消す方向に、潤滑油の保持レベルを変化させることができる。

例えば、図３において、ロータ２の図で上側が重く、下側が軽いとすると、ロータ２は上側に偏心し、このとき、調整部材１１は、回転軸１の振れ回りによる遠心力で、更に上側に偏心し、ロータ２との相対位置が変化する。

従って、ロータ２の偏心側（重い側）である図３の上側では、ロータ２の潤滑油通路９に対する調整部材１１の排出孔１６の位置が相対的に外周側に変化して、潤滑油通路９の最外周側から排出孔１６の縁部までの、液面高さＨが低下する（Ｈ＝Ｈ１）。逆に、ロータ２の反偏心側（軽い側）である図３の下側では、ロータ２の潤滑油通路９に対する調整部材１１の排出孔１６の位置が相対的に内周側に変化して、潤滑油通路９の最外周側から排出孔１６の縁部までの、液面高さＨが上昇する（Ｈ＝Ｈ２；Ｈ２＞Ｈ１）。

従って、液面高さの差の分、ロータ２の重い側と軽い側とで潤滑油の保持量が変化し、ロータ重量のアンバランスを低減することができる。

以上のようにして、ロータ２のアンバランスを自動修正することにより、製造段階でのアンバランス修正工程を廃止でき、工数低減、コスト低減を図ることができる。

また、偏心による強制力を低減でき、ＮＶ性能向上、軸受の負荷軽減（寿命向上）を図ることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ロータ２とステータ３とを備えるモータにおいて、ロータ２の周方向に複数形成されて、それぞれロータ２をその軸方向に貫通する潤滑油通路９に供給される潤滑油を利用し、ロータ２の偏心に伴って、偏心側にある潤滑油通路２の潤滑油保持量が少なくなるようにすることにより、ロータ２のアンバランスを自動調整することができる。

特に、ロータ２の側方に配置されて、ロータ２と一体に回転し、ロータ回転時の各潤滑油通路９の液面を規定する一方、ロータ２の偏心に伴って、その偏心方向に、ロータ２より相対的に大きく偏心して、偏心側にある潤滑油通路９の液面を低下させる調整部材１１を備えることにより、ロータ２のアンバランスによりロータ２が偏心した場合に、偏心側にある潤滑油通路９の液面を低下させることで、重い側の潤滑油量を少なくして、ロータアンバランスを解消することができる。

また、本実施形態によれば、調整部材１１は、ロータ２の回転軸１に対し、回転方向に一体で、径方向に遊びをもつように取付けられる構成とすることにより、ロータ２の偏心に伴って、調整部材１１をロータ２より大きく偏心させて、所望の効果を得ることができる。

また、本実施形態によれば、調整部材１１は、各潤滑油通路９の端部に位置して各潤滑油通路９から潤滑油を排出する排出孔１６を有し、各排出孔１６の縁部によってロータ回転時の各潤滑油通路９の液面を規定する構成とすることにより、偏心側にある潤滑油通路９の液面を確実に低下させて、所望の効果を得ることができる。

また、本実施形態によれば、調整部材１１は、前記各排出孔１６より回転中心側の位置に、前記各潤滑油通路９へ潤滑油を供給する供給孔１５を有する構成とすることにより、調整部材１１にロータアンバランスの調整機能の他、潤滑油の供給機能を持たせることができる。

また、本実施形態によれば、調整部材１１は、ロータ２の回転軸１の中空部７内の潤滑油を前記各供給孔１５へ導く油路（凹部１４）を有する構成とすることにより、調整部材１１に潤滑油供給源からの潤滑油のガイド機能を持たせることができる。

また、本実施形態によれば、調整部材１１は、ロータ２の回転軸１に対し、キー１３を介して取付けられることで、回転方向に一体で径方向に遊びをもつように取付けられる構成とすることにより、簡単に実施できる。

また、本実施形態によれば、調整部材１１は、前記各潤滑油通路９内に突入する突起１７を有し、該突起１７により移動量が制限される構成とすることにより、調整部材１１に対するストッパ機能を簡単に持たせることができる。更に、調整部材１１をロータ２の偏心方向にロータ２より大きく偏心（相対移動）させる際に、突起１７と潤滑油通路９壁面との間での潤滑油がオイルダンパのように機能し、調整作用をスムーズなものとすることができる。尚、この突起１７を用いて、調整部材１１を回転軸１（ロータ２）と一体に回転させるように構成することもできる。

また、本実施形態によれば、調整部材１１は、ロータ２と、ロータ側方のエンドプレート５との間に介装される構成とすることにより、コンパクトに収納でき、モータの大型化を招くことはない。

尚、本実施形態では、ロータ２（潤滑油通路９）の両端にロータアンバランス調整部材１１を設けたが、いずれか一方の端部にのみ設けてもよい。この場合、潤滑油通路９の一端側を潤滑油の供給側、他端側を潤滑油の排出側として、排出側にロータアンバランス調整部材１１を設けるのが好ましい。

また、調整部材１１に対し、ロータ２の偏心がない状態で、偏心のない位置に位置決めできるように、スプリング等の付勢手段で全周から均等に支持するようにしてもよい。

本発明の一実施形態を示すモータの断面図 アンバランス調整部材の側面図 アンバランス発生時の自動調整の様子を示す図

符号の説明

１ 回転軸（ロータシャフト）
２ ロータ
３ ステータ
４ 永久磁石
５ エンドプレート
６ 三相コイル
７ 中空部（潤滑油供給源）
８ 供給口
９ 潤滑油通路
１０ 排出口
１１ ロータアンバランス調整部材
１２ 中心孔
１３ キー
１４ 凹部（油路）
１５ 供給孔
１６ 排出孔
１７ 突起

Claims (10)

1. ロータとステータとを備えるモータにおいて、
   ロータの周方向に複数形成されて、それぞれロータをその軸方向に貫通する潤滑油通路と、
   ロータの側方に配置されて、ロータと一体に回転し、ロータ回転時の前記各潤滑油通路の液面を規定する一方、ロータの偏心に伴って、その偏心方向に、ロータより大きく偏心して、偏心側にある潤滑油通路の液面を低下させる調整部材と、
   を備えることを特徴とするロータアンバランス自動調整装置。
2. 前記調整部材は、ロータの回転軸に対し、回転方向に一体で、径方向に遊びをもつように取付けられることを特徴とする請求項１記載のロータアンバランス自動調整装置。
3. 前記調整部材は、前記各潤滑油通路の端部に位置して前記各潤滑油通路から潤滑油を排出する排出孔を有し、各排出孔の縁部によってロータ回転時の前記各潤滑油通路の液面を規定することを特徴とする請求項２記載のロータアンバランス自動調整装置。
4. 前記調整部材は、前記各排出孔より回転中心側の位置に、前記各潤滑油通路へ潤滑油を供給する供給孔を有することを特徴とする請求項３記載のロータアンバランス自動調整装置。
5. 前記調整部材は、ロータの回転軸の中空部内の潤滑油を前記各供給孔へ導く油路を有することを特徴とする請求項４記載のロータアンバランス自動調整装置。
6. 前記調整部材は、ロータの回転軸に対し、キーを介して取付けられることで、回転方向に一体で、径方向に遊びをもつように取付けられることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか１つに記載のロータアンバランス自動調整装置。
7. 前記調整部材は、前記各潤滑油通路内に突入する突起を有し、該突起により移動量が制限されることを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか１つに記載のロータアンバランス自動調整装置。
8. 前記調整部材は、ロータと、ロータ側方のエンドプレートとの間に介装されることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載のロータアンバランス自動調整装置。
9. ロータとステータとを備えるモータにおいて、
   ロータの周方向に複数形成されて、それぞれロータをその軸方向に貫通する潤滑油通路に供給される潤滑油を利用し、
   ロータの偏心に伴って、偏心側にある潤滑油通路の潤滑油保持量が少なくなるようにして、ロータのアンバランスを自動調整することを特徴とするロータアンバランス自動調整方法。
10. ロータとステータとを備えるモータにおいて、
    ロータの周方向に複数形成されて、それぞれロータをその軸方向に貫通する潤滑油通路と、
    ロータ回転時の前記各潤滑油通路の液面を規定するための円板形状の調整部材であって、ロータに対し軸方向の側方に、略同心に配置されると共に、ロータの回転軸に対し、回転方向に一体で、ロータに対して径方向に偏心可能に取付けられた調整部材と、を備え、
    前記調整部材は、前記各潤滑油通路に連通する排出孔を有し、各排出孔を形成する縁部によってロータ回転時の前記各潤滑油通路の液面を規定する一方、ロータの偏心に伴って、ロータに対して偏心して、偏心側にある潤滑油通路の液面を低下させることを特徴とするロータアンバランス自動調整装置。

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