JP2008289213A

JP2008289213A - 電動機

Info

Publication number: JP2008289213A
Application number: JP2007129037A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Iwata; 和之岩田; Masato Fujioka; 征人藤岡
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2008-11-27

Abstract

【課題】所望の精度を確保しつつ、容易な組み立てを可能とする。
【解決手段】内周側回転子１１と外周側回転子１２との間の相対的な位相を変更可能な回動機構１４を、内周側回転子１２に一体に設けられたハウジング３３と、外周側回転子１２に一体に設けられると共にハウジング３３に具備される突出部４７とにより各圧力室を形成し、各圧力室に導入される作動流体圧によってハウジング３３に対する相対的な位相を変更するベーンロータ３２とを備えて構成し、外周側回転子１２の駆動力を出力軸１６に伝達するドライブプレート３１，３１を、外周側ロータ鉄心２２に挿入された位置決めカラー７０によって外周側ロータ鉄心２２に固定した。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機に関する。

従来、例えば互いの回転軸が同軸に配置され、互いの相対位相を変更可能な内回転子および外回転子からなるロータを備える電動機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−７２９７８号公報

ところで、上記従来技術の一例に係る電動機においては、内回転子および外回転子は回転軸方向に積層された複数の電磁鋼板からなる積層鋼板により形成され、外回転子は、この外回転子の内周部に装着された外回転子支持部により支持され、内回転子は、この内回転子の内周部に装着された内回転子支持部により支持されている。しかしながら、各回転子支持部によって各回転子を支持する場合には、各回転子の内周面形状や内周面の加工精度等に応じて、各回転子間のギャップおよびロータとステータとの間のギャップの各寸法精度が劣化してしまう虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、所望の精度を確保しつつ、容易な組み立てを行うことが可能な電動機を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係る電動機は、互いの回転軸が同軸に配置されると共に、周方向に配置された内周側永久磁石（例えば、実施の形態での永久磁石１１ａ）を具備する内周側回転子（例えば、実施の形態での内周側回転子１１）および周方向に配置され、積層鋼板の内部に挿入された外周側永久磁石（例えば、実施の形態での永久磁石１２ａ）を具備する外周側回転子（例えば、実施の形態での外周側回転子１２）と、少なくとも前記内周側回転子または前記外周側回転子を前記回転軸周りに回動させることで前記内周側回転子と前記外周側回転子との間の相対的な位相を変更可能な回動手段（例えば、実施の形態での回動機構１４）とを備える電動機であって、前記回動手段は、前記内周側回転子に一体に設けられたハウジング（例えば、実施の形態でのハウジング３３）と、前記外周側回転子に一体に設けられると共に前記ハウジングに具備されるベーン（例えば、実施の形態での突出部４７）とにより圧力室（例えば、実施の形態での第１圧力室５６および第２圧力室５７）を形成し、該圧力室に導入される作動流体圧によって前記ハウジングに対する相対的な位相を変更するベーンロータ（例えば、実施の形態でのベーンロータ３２）とを備え、前記外周側回転子の駆動力を出力軸（例えば、実施の形態での出力軸１６）に伝達する端板（例えば、実施の形態でのドライブプレート３１，３１）が前記外周側回転子の積層鋼板（例えば、実施の形態での外周側ロータ鉄心２２）および前記ベーンロータの軸線方向両端側に固定されることで包囲されるこれら前記外周側回転子、前記ベーンロータおよび両端板の間の空間（例えば、実施の形態での空間５８）に、一体の前記内周側回転子および前記ハウジングが周方向に回動可能に配置され、前記積層鋼板に挿入された位置決めカラー（例えば、実施の形態での位置決めカラー７０、７２、７３）によって前記端板と前記積層鋼板とが固定されている。

さらに、本発明の第２態様に係る電動機では、前記位置決めカラーは中実円柱状であり、前記一方の端板のボルト装着孔（例えば、実施の形態でのボルト挿入穴３１ａ）と前記他方の端板のボルト装着孔（例えば、実施の形態でのボルト挿入穴３１ａ）とから挿通された各ボルト（例えば、実施の形態でのボルト５２，５２）が前記位置決めカラーの各ボルト装着部に締結されることで、前記端板と前記積層鋼板とが固定されている。

さらに、本発明の第３態様に係る電動機では、前記位置決めカラーは中空円筒状であり、前記一方の端板のボルト装着孔（例えば、実施の形態でのボルト挿入穴３１ａ）から前記位置決めカラーを介して前記他方の端板のボルト装着穴（例えば、実施の形態でのボルト挿入穴３１ａ）へ挿通されたボルト（例えば、実施の形態でのボルト５２）によって前記端板と前記積層鋼板とが固定されている。

さらに、本発明の第４態様に係る電動機は、前記端板に設けられた凹部（例えば、実施の形態でのカラー嵌合凹部３１ｐ）に前記位置決めカラーが嵌合することで前記端板と前記積層鋼板とが固定されている。

さらに、本発明の第５態様に係る電動機は、前記積層鋼板と前記端板との間に付勢部材（例えば、実施の形態での付勢部材７１）を備える。

第１態様に係る電動機によれば、外周側回転子の積層鋼板に挿入された位置決めカラーによって端板と積層鋼板とが固定されることから、外周側回転子の内周面形状や内周面の加工精度等に拘らずに、外周側回転子を出力軸に対して精度良く配置することができる。
しかも、例えば積層鋼板にボルト等を直接的に挿入して端板と積層鋼板とを固定する場合に比べて、回転軸方向に積層された電磁鋼板からなる積層鋼板の積厚に誤差（ばらつき）が存在する場合であっても、組み付け時のシム等による煩雑な調整を不要とし、位置決めカラーによって端板と積層鋼板とを精度良く固定することができる。

さらに、第２態様に係る電動機によれば、一方の端板のボルト装着孔に挿入されたボルトは、位置決めカラーの一端に設けられたボルト装着部に螺着され、他方の端板のボルト装着孔に挿入されたボルトは、位置決めカラーの他端に設けられたボルト装着部に螺着されることによって、端板と積層鋼板とが固定される。これにより、位置決めカラーによって端板と積層鋼板とを容易に精度良く固定することができると共に、中実の位置決めカラーによって、例えば高回転時等に発生する曲げ応力に対して所望の剛性を確保することができる。

さらに、第３態様に係る電動機によれば、一方の端板のボルト装着孔および位置決めカラーの中空の内部に挿入されたボルトは他方の端板のボルト装着穴に螺着されることによって、端板と積層鋼板とが固定される。これにより、位置決めカラーによって端板と積層鋼板とを容易に精度良く固定することができる。

さらに、第４態様に係る電動機によれば、位置決めカラーによって端板と積層鋼板とを容易に精度良く固定することができる。
さらに、第５態様に係る電動機によれば、積層鋼板と端板との間に付勢部材を備えることで、積層鋼板の積厚に誤差（ばらつき）が存在する場合であっても、積層鋼板を適切に固定することができる。

以下、本発明の電動機の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による電動機１０は、例えば図１および図２に示すように、この電動機１０の回転軸線を中心に回転可能に設けられた略円環状の内周側回転子１１と、この内周側回転子１１に対してその径方向外側に同軸の回転軸線を中心に回転可能に設けられ、しかも回転軸線方向の位置を合わせて設けられた略円環状の外周側回転子１２と、内周側回転子１１および外周側回転子１２を回転させる回転磁界を発生する複数相の図１に示す固定子巻線１３ａを有する固定子１３と、内周側回転子１１および外周側回転子１２に接続されるとともに非圧縮性流体である作動油（作動流体）の油圧（流体圧）で内周側回転子１１と外周側回転子１２との間の相対的な位相を変更する回動機構（回動手段）１４と、回動機構１４への油圧を制御する図示略の油圧制御装置とを備えたブラシレスＤＣモータである。
この電動機１０は、例えばハイブリッド車両や電動車両等の車両に駆動源として搭載されることになり、その際に、その出力軸（回動軸）１６はトランスミッション（図示略）の入力軸に接続され、電動機１０の駆動力がトランスミッションを介して車両の駆動輪（図示略）に伝達されるようになっている。

なお、車両の減速時に駆動輪側から電動機１０に駆動力が伝達されると、電動機１０は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギー（回生エネルギー）として回収する。さらに、例えばハイブリッド車両においては、この電動機１０の回転軸線が内燃機関（図示略）のクランクシャフトに連結されており、内燃機関の出力が電動機１０に伝達された場合にも電動機１０は発電機として機能して発電エネルギーを発生する。

内周側回転子１１は、その回転軸線が電動機１０の回転軸線と同軸となるように配置されるもので、図２に示すように、略円筒状の内周側ロータ鉄心２１を有しており、この内周側ロータ鉄心２１には、その外周側の部分に周方向に所定の等ピッチで複数（具体的には１６箇所）の内周側磁石装着部２３，…，２３が設けられている。また、内周側ロータ鉄心２１の外周面２１Ａ上には、周方向で隣り合う内周側磁石装着部２３，２３のすべての間位置に、回転軸線に平行に伸びる凹溝２１ａが半径方向に凹むように形成されている。この内周側ロータ鉄心２１は、例えば回転軸線方向に積層された複数の電磁鋼板からなる積層鋼板により形成される。

各内周側磁石装着部２３，…，２３は、内周側ロータ鉄心２１を回転軸線に平行に貫通する一対の磁石装着孔２３ａ，２３ａをそれぞれ備えている。一対の磁石装着孔２３ａ，２３ａは回転軸線に平行な方向に対する断面が略長方形状に形成されており、互いにセンターリブ２３ｂを介して周方向で隣り合うように同一平面内に配置されている。なお、この平面はセンターリブ２３ｂと回転軸線とを結んだ半径線に対し直交する。各磁石装着孔２３ａ，２３ａには回転軸線に平行に伸びる略板状の永久磁石１１ａがそれぞれ装着されている。

磁石装着孔２３ａ，…，２３ａにそれぞれ装着される永久磁石１１ａは、すべて厚さ方向（つまり各回転子１１，１２の径方向）に同様に磁化されており、同一の内周側磁石装着部２３に設けられた一対の磁石装着孔２３ａ，２３ａに装着される一対の永久磁石１１ａ，１１ａは、互いに磁化方向が同方向となるように設定されている。そして、すべての内周側磁石装着部２３，…，２３において、周方向で隣り合う内周側磁石装着部２３，２３同士は、一方に装着される一対の永久磁石１１ａ，１１ａおよび他方に装着される一対の永久磁石１１ａ，１１ａが、互いに磁化方向が異方向となるように設定される。すなわち外周側がＮ極とされた一対の永久磁石１１ａ，１１ａが装着された内周側磁石装着部２３には、外周側がＳ極とされた一対の永久磁石１１ａ，１１ａが装着された内周側磁石装着部２３が、凹溝２１ａを介して周方向で隣接するようになっている。
以上により、内周側回転子１１は、周方向に沿って配置された複数の永久磁石１１ａ，…，１１ａを具備している。

外周側回転子１２も、回転軸線が電動機１０の回転軸線と同軸となるように配置されるもので、略円筒状の外周側ロータ鉄心２２を有しており、この外周側ロータ鉄心２２には、その外周側の部分に周方向に所定の等ピッチで、上記した内周側磁石装着部２３，…，２３と同数の外周側磁石装着部２４，…，２４が設けられている。また、外周側ロータ鉄心２２の外周面２２Ａ上には、周方向で隣り合う外周側磁石装着部２４，２４のすべての間位置に、回転軸線に平行に伸びる凹溝２２ａが半径方向に凹むように形成されている。
さらに、外周側ロータ鉄心２２の各凹溝２２ａ，…，２２ａの各内径側つまり外周側磁石装着部２４，…，２４の隣り合うもの同士の各間位置には、それぞれ図１に示すカラー挿入穴２２ｂが軸線方向に沿って貫通形成されている。この外周側ロータ鉄心２２も、例えば回転軸線方向に積層された複数の電磁鋼板からなる積層鋼板により形成される。

各外周側磁石装着部２４，…，２４は、回転軸線に平行に貫通する一対の磁石装着孔２４ａ，２４ａをそれぞれ備えている。一対の磁石装着孔２４ａ，２４ａは回転軸線に平行な方向に対する断面が略長方形状に形成されており、互いにセンターリブ２４ｂを介して周方向で隣り合うように同一平面内に配置されている。なお、この平面はセンターリブ２４ｂと回転軸線とを結んだ半径線に対し直交する。各磁石装着孔２４ａ，２４ａには回転軸線に平行に伸びる略板状の永久磁石１２ａがそれぞれ装着されている。

各磁石装着孔２４ａ，…，２４ａにそれぞれ装着される永久磁石１２ａは、すべて厚さ方向（つまり各回転子１１，１２の径方向）に同様に磁化されており、同一の外周側磁石装着部２４に設けられた一対の磁石装着孔２４ａ，２４ａに装着される一対の永久磁石１２ａ，１２ａは、互いに磁化方向が同方向となるように設定されている。そして、すべての外周側磁石装着部２４，…，２４において、周方向で隣り合う外周側磁石装着部２４，２４同士は、一方に装着される一対の永久磁石１２ａ，１２ａおよび他方に装着される一対の永久磁石１２ａ，１２ａが、互いに磁化方向が異方向となるように設定される。すなわち外周側がＮ極とされた一対の永久磁石１２ａ，１２ａが装着された外周側磁石装着部２４には、外周側がＳ極とされた一対の永久磁石１２ａ，１２ａが装着された外周側磁石装着部２４が、凹溝２２ａを介して周方向で隣接するようになっている。
以上により、外周側回転子１２も、周方向に沿って配置された複数の永久磁石１２ａ，…，１２ａを具備している。

そして、内周側回転子１１の各内周側磁石装着部２３，…，２３と外周側回転子１２の各外周側磁石装着部２４，…，２４とは、各回転子１１，１２の径方向で互いに対向配置可能となるように配置されている。この対向配置状態のとき、すべての一対の永久磁石１１ａ，１１ａが、いずれか対応する一対の永久磁石１２ａ，１２ａと一対一で回転方向の位相を合わせる状態となる。また、内周側回転子１１の各凹溝２１ａ，…，２１ａと外周側回転子１２の各凹溝２２ａ，…，２２ａとについても、すべての凹溝２１ａ，…，２１ａが、いずれか対応する凹溝２２ａと一対一で回転方向の位相を合わせる状態となる。

これにより、内周側回転子１１と外周側回転子１２との回転軸線周りの相対位置に応じて、電動機１０の状態を、内周側回転子１１のすべての永久磁石１１ａ，…，１１ａと外周側回転子１２のすべての永久磁石１２ａ，…，１２ａとにおいて、対をなす永久磁石１１ａ，１１ａと対をなす永久磁石１２ａ，１２ａとの同極の磁極同士が対向配置（つまり、対をなす永久磁石１１ａ，１１ａと対をなす永久磁石１２ａ，１２ａとが対極配置）されて界磁が最も弱められる図２に示す弱め界磁状態から、対をなす永久磁石１１ａ，１１ａと対をなす永久磁石１２ａ，１２ａとの異極の磁極同士が対向配置（つまり、対をなす永久磁石１１ａ，１１ａと対をなす永久磁石１２ａ，１２ａとが同極配置）されて界磁が最も強められる図４に示す強め界磁状態に亘る適宜の状態に設定可能とされている。

ここで、図１に示す固定子１３は、外周側回転子１２の外周部に対向配置される略円筒状に形成され、例えば車両のトランスミッションのハウジング（図示略）等に固定されている。

次に、上記のような内周側回転子１１と外周側回転子１２との相対的な位相変更を行う回動機構１４について説明する。

本実施形態の回動機構１４は、図１に示すように、外周側回転子１２の軸線方向両側の端面１２Ａ，１２Ａに外周側回転子１２の内側の空間を覆うようにして接合固定される円板状の一対のドライブプレート（端板）３１，３１と、これらドライブプレート３１，３１で直接挟持されることで外周側回転子１２の内側に一体に設けられるベーンロータ３２と、ベーンロータ３２、外周側回転子１２およびドライブプレート３１，３１の間に配置される内周側回転子１１の内側の一部を構成するハウジング３３とを有している。ベーンロータ３２およびハウジング３３は、例えば焼結等により形成される。

一対のドライブプレート３１，３１には、それぞれの外周側の部分に、軸線方向に貫通する複数（カラー挿入穴２２ｂと同数）のボルト挿入穴３１ａ，…，３１ａが、同一円周上で等間隔をあけるように形成されており、これらボルト挿入穴３１ａ，…，３１ａよりも内側には軸線方向に凹む環状溝３１ｂが一側に形成されている。また、ドライブプレート３１には、環状溝３１ｂよりも内側に、軸線方向に貫通する複数のボルト挿入穴３１ｃ，…，３１ｃが、同一円周上で等間隔をあけるように形成されている。さらに、ボルト挿入穴３１ｃ，…，３１ｃの内側であるドライブプレート３１の中心位置には、環状溝３１ｂの形成側と同側に、軸線方向に沿って円筒状に突出する円筒部３１ｄが形成されており、その内側は軸線方向に貫通する中心穴３１ｅとなっている。加えて、ドライブプレート３１には、図３に示すように、ボルト挿入穴３１ａ，…，３１ａよりも若干軸心側にずれて貫通穴３１ｆ，…，３１ｆが、同一円周上で等間隔をあけるように形成されている。ここで、これら貫通穴３１ｆ，…，３１ｆは、すべて、隣り合うボルト挿入穴３１ａ，３１ａ同士の間位置（具体的には中央位置）に形成されている。

ベーンロータ３２は、図２に示すように、円筒状のボス部３５と、このボス部３５の外周面における円周方向の等間隔位置から半径方向外側に延出する複数（上記したボルト挿入穴３１ｃと同数（具体的には６箇所））の羽根部３６，…，３６とを有している。

ボス部３５の軸線方向両側は、羽根部３６，…，３６と同じ軸線方向長さの挟持ベース部３７が外周側に、この挟持ベース部３７よりも軸線方向内側に段差状に凹む嵌合部３８が内周側に形成された形状をなしている。ボス部３５の内径側には、その軸線方向中間位置に図１に示す連結用スプライン３５ｂが形成されており、連結用スプライン３５ｂよりも軸線方向一側に、図２に示すように各羽根部３６，…，３６の位置の内周側から最も近い羽根部３６の基端の回転方向における同じ一側にそれぞれ貫通する通路穴３５ｃ，…，３５ｃが形成され、連結用スプライン３５ｂよりも軸線方向逆側に、各羽根部３６，…，３６の位置の内周側から最も近い羽根部３６の基端の回転方向における同じ逆側にそれぞれ貫通する通路穴３５ｄ，…，３５ｄが形成されている。

図１に示すように、このベーンロータ３２の内径側に、外周側回転子１２の駆動力が伝達される出力軸１６が取り付けられることになる。この出力軸１６には、ボス部３５の連結用スプライン３５ｂに結合される連結用スプライン１６ａと、連結用スプライン１６ａで結合された状態でボス部３５のすべての通路穴３５ｃを連通させる環状の連通溝１６ｂと、同状態ですべての通路穴３５ｄを連通させる環状の連通溝１６ｃと、連通溝１６ｂ，１６ｃのそれぞれの両外側位置に形成されたシール溝１６ｄ，…，１６ｄとを有しており、これらのシール溝１６ｄ，…，１６ｄにはベーンロータ３２との隙間をシールする図示略のシールリングがそれぞれ配設される。また、この出力軸１６には、その内部を通って連通溝１６ｂに対し作動油を給排するための通路穴１６ｅと、連通溝１６ｃに対し作動油を給排するための通路穴１６ｆとが形成されている。なお、この出力軸１６には、ドライブプレート３１，３１よりも軸線方向外側に突出する部分に、例えば車両のトランスミッションのハウジングに保持される一対のベアリング４２，４２を嵌合させるベアリング嵌合部１６ｇがそれぞれ形成されており、一方のベアリング嵌合部１６ｇのドライブプレート３１側には、出力軸１６の回転を伝達するギア４３がスプライン結合されている。

各羽根部３６，…３６は、略板状をなしており、図２に示すように、中間位置に軸線方向に貫通するネジ穴３６ａがそれぞれ形成されている。また、円周方向の両側面には、それぞれ、ネジ穴３６ａの形成位置よりも外周側に一対の凹状部３６ｂ，３６ｂが軸線方向の全長に亘って形成されており、ネジ穴３６ａの形成位置よりも内側にも凹状部３６ｃ，３６ｃが軸線方向の全長に亘って形成されている。さらに、各羽根部３６，…３６のそれぞれの外周面には、外周面から中心側に向けて凹むシール保持溝３６ｄが軸線方向の全長に亘って形成されている。これらシール保持溝３６ｄ，…，３６ｄには、ハウジング３３との隙間をシールするスプリングシール４４がそれぞれ配置される。各スプリングシール４４，…，４４は、外側に設けられてハウジング３３に摺接するシール４４ａと、内側に設けられてシール４４ａを半径方向外方のハウジング３３側に押圧するスプリング４４ｂとで構成されている。

内周側回転子１１は、上記した内周側ロータ鉄心２１に永久磁石１１ａ，…，１１ａを装着して構成されるリング状の内周側回転子本体３４と、この内周側回転子本体３４の内側に所定の位相関係となるように一体に嵌合されるハウジング３３を有している。内周側回転子１１の一部を構成するハウジング３３は、径方向厚さの薄い円筒状のベース部４６と、このベース部４６の内周面における円周方向の等間隔位置から半径方向内側に突出する、羽根部３６と同数の突出部４７，…，４７とを有している。ここで、ベース部４６は、図１に示すように、突出部４７および内周側回転子本体３４よりも軸線方向両側に全周にわたって突出している。各突出部４７，…，４７は、図２に示すように、それぞれ、軸線方向視で先細の略二等辺三角形状をなしており、すべての突出部４７，…，４７において、円周方向に隣り合う突出部４７，４７同士の各間に上記したベーンロータ３２の羽根部３６を配置可能な凹部４８が形成される。各突出部４７，…，４７には、それぞれの内端面に、外径側に向けて凹むシール保持溝４７ｂが軸線方向の全長に亘って形成されている。これらシール保持溝４７ｂ，…，４７ｂには、ベーンロータ３２のボス部３５の外周面との隙間をシールするスプリングシール５０がそれぞれ配置される。これらのスプリングシール５０，…，５０は、内周側に設けられてベーンロータ３２のボス部３５に摺接するシール５０ａと、外径側に設けられてシール５０ａをベーンロータ３２側に押圧するシールスプリング５０ｂとで構成されている。なお、ハウジング３３を内周側回転子本体３４にボルト等の締結で一体に連結してもよい。

上記した外周側回転子１２の軸線方向長さは、最大で許容される製造誤差が生じたとしても、ベーンロータ３２の羽根部３６および挟持ベース部３７の軸方向長さよりも短くなるように設定されている。

そして、各部品を組み立てる場合、まず、一方のドライブプレート３１の円筒部３１ｄをベーンロータ３２の一方の嵌合部３８に嵌合させることにより、これらドライブプレート３１およびベーンロータ３２を合わせた状態で、このドライブプレート３１の各ボルト挿入穴３１ｃ，…，３１ｃにそれぞれボルト５４を挿入し、各ボルト５４，…，５４をそれぞれベーンロータ３２の羽根部３６のネジ穴３６ａに螺合させる。そして、ベーンロータ３２の各羽根部３６，…，３６にそれぞれスプリングシール４４を取り付けた状態で、各羽根部３６，…，３６をそれぞれ一対一で対応する凹部４８に入れるようにして、予め内周側回転子本体３４の内側にハウジング３３を圧入して構成された内周側回転子１１を、スプリングシール５０，…，５０を取り付けた状態で一方のドライブプレート３１に合わせる。

そして、外周側回転子１２のカラー挿入穴２２ｂに中実円柱状の位置決めカラー７０を挿入する。なお、この位置決めカラー７０の両端部には、後述するボルト５２が螺着されるボルト装着凹部７０ａが設けられている。

そして、内周側回転子１１の外側を覆うように、外周側回転子１２の端面１２Ａを一方のドライブプレート３１に合わせた後、他方のドライブプレート３１を、ベーンロータ３２の他方の嵌合部３８を中心穴３１ｅに嵌合させることにより反対側から合わせて、このドライブプレート３１の各ボルト挿入穴３１ａ，…，３１ａ、外周側回転子１２に装着された各位置決めカラー７０，…，７０の他方のボルト装着凹部７０ａ，…，７０ａにそれぞれボルト５２を挿入し、かつ、上記した一方のドライブプレート３１の各ボルト挿入穴３１ａ，…，３１ａ、外周側回転子１２に装着された各位置決めカラー７０，…，７０の一方のボルト装着凹部７０ａ，…，７０ａにそれぞれボルト５２を挿入し、各ボルト５２，…，５２を各位置決めカラー７０，…，７０のボルト装着凹部７０ａ，…，７０ａに螺合させる。
なお、外周側回転子１２の外周側ロータ鉄心２２のカラー挿入穴２２ｂの周辺部には、外周側ロータ鉄心２２と、１対のドライブプレート３１，３１の少なくとも何れかひとつとの間に、例えば皿ばね等の付勢部材７１を備えている。これにより、ドライブプレート３１のボルト挿入穴３１ａに挿入されたボルト５２は、例えば皿ばね等の付勢部材７１を介して位置決めカラー７０のボルト装着凹部７０ａに装着される
また、この他方のドライブプレート３１の各ボルト挿入穴３１ｃ，…，３１ｃにそれぞれボルト５４を挿入し、各ボルト５４，…，５４をそれぞれベーンロータ３２の羽根部３６のネジ穴３６ａに螺合させる。

以上により、外周側回転子１２の軸線方向両端面に固定されたドライブプレート３１，３１が、それぞれベーンロータ３２の各羽根部３６，…，３６とボルト５４，…，５４で一体に固定される。なお、羽根部３６，…，３６をドライブプレート３１に固定するボルト５４，…，５４は、外周側回転子１２をドライブプレート３１に固定するボルト５２，…，５２よりも本数は少なく、かつサイズは大きいものが用いられている。

その後、出力軸１６がベーンロータ３２の内側に嵌合され、その際に、連結スプライン１６ａおよび連結スプライン３５ｂが結合される。その結果、出力軸１６がベーンロータ３２に一体に固定された状態となる。勿論、上記の組み立て手順は一例であり、上記とは異なる手順で組み立てることも可能である。

以上によって、ハウジング３３と内周側回転子本体３４とが一体とされて構成される内周側回転子１１が、外周側回転子１２の内側且つベーンロータ３２の外側であってドライブプレート３１，３１の間の空間５８に設けられることになり、ドライブプレート３１，３１の環状溝３１ｂ，３１ｂに入り込むベース部４６の軸線方向両側部分で回転可能に保持されることになる。さらに、ハウジング３３の凹部４８，…，４８それぞれに一枚ずつベーンロータ３２の羽根部３６が配置される。また、ベーンロータ３２にスプライン結合される出力軸１６は、外周側回転子１２、ドライブプレート３１，３１およびベーンロータ３２と一体回転可能となり、具体的には一体に固定される。なお、内周側回転子１１は、一体に設けられた外周側回転子１２およびドライブプレート３１，３１に対して回動可能となることから、その軸線方向の両端面が、対向するドライブプレート３１との間に隙間５９を形成可能であり、また、外周面２１Ａも外周側回転子１２との間に若干のギャップ６０を有している。
これにより、電動機１０の回転時に、外周側回転子１２で発生したトルクは、先ず、位置決めカラー７０に対するせん断力として伝達され、さらに、位置決めカラー７０とドライブプレート３１との間のボルト締結による摩擦力を介して、出力軸１６に伝達される。

なお、ドライブプレート３１の貫通穴３１ｆ，…，３１ｆは、ギャップ６０に開口するようにギャップ６０の側方、具体的には中心軸線方向に沿うギャップ６０の延長線上に形成されている。

ここで、外周側回転子１２の永久磁石１２ａ，…，１２ａと内周側回転子１１の永久磁石１１ａ，…，１１ａとが異極同士を対向させる強め界磁状態のとき、図４に示すようにすべての羽根部３６，…，３６がそれぞれ対応する凹部４８内で回転方向における同じ一側に隣り合う突出部４７に当接することになり、当接する突出部４７との間に第１圧力室５６を形成するとともに、それぞれが回転方向における同じ逆側に隣り合う突出部４７との間に第１圧力室５６よりも広い第２圧力室５７を形成することになる（言い換えれば、凹部４８，…，４８および凹部４８，…，４８に収容される羽根部３６，…，３６で第１圧力室５６，…，５６および第２圧力室５７，…，５７が形成される）。その結果、これらの第１圧力室５６，…，５６および第２圧力室５７，…，５７は、内周側回転子１１の内側に画成される。

逆に、外周側回転子１２の永久磁石１２ａ，…，１２ａと内周側回転子１１の永久磁石１１ａ，…，１１ａとが同極同士を対向させる弱め界磁状態のとき、図２に示すように、すべての羽根部３６，…，３６がそれぞれ対応する凹部４８内で回転方向における同じ上記逆側に隣り合う突出部４７に当接して第２圧力室５７を縮小することになり、それぞれが回転方向における同じ上記一側に隣り合う突出部４７との間の第１圧力室５６を拡大することになる。なお、各第１圧力室５６，…，５６にベーンロータ３２の各通路穴３５ｃ，…，３５ｃが一対一で常時開口するように設けられ、各第２圧力室５７，…，５７にベーンロータ３２の各通路穴３５ｄ，…，３５ｄが一対一で常時開口するように設けられている。

ここで、外周側回転子１２および内周側回転子１１は、永久磁石１２ａ，…，１２ａおよび永久磁石１１ａ，…，１１ａが互いに異なる極性で対向し吸引し合う図４に示す強め界磁の位置を、第１圧力室５６，…，５６および第２圧力室５７，…，５７が実質的に作動油圧を受けないときの原点位置に設定している。なお、第１圧力室５６，…，５６および第２圧力室５７，…，５７は作動油圧を受けない状態でも作動油で満たされている。そして、この原点位置にある状態から、各第１圧力室５６，…，５６に各通路穴３５ｃ，…，３５ｃを介して作動油を導入する（つまり第１圧力室５６，…，５６に作動油圧を導入する）と同時に各第２圧力室５７，…，５７から各通路穴３５ｄ，…，３５ｄを介して作動油を排出させると、外周側回転子１２および内周側回転子１１は、磁力に反して相対回転し、弱め界磁状態となる。逆に、各第２圧力室５７，…，５７に各通路穴３５ｄ，…，３５ｄを介して作動油を導入すると同時に各第１圧力室５６，…，５６から各通路穴３５ｃ，…，３５ｃを介して作動油を排出させると、外周側回転子１２および内周側回転子１１は、原点位置に戻って強め界磁状態となるが、このときは、外周側回転子１２の永久磁石１２ａ，…，１２ａと内周側回転子１１の永久磁石１１ａ，…，１１ａとが磁力で吸引し合うことになるため、各第２圧力室５７，…，５７に導入する作動油の圧力は、弱め界磁状態に位相変更する場合に必要な圧力よりも低くて済み、場合によっては油圧を導入しなくても作動油の給排のみで済む。

ここで、電動機１０は、内周側回転子１１が、外周側回転子１２に対して永久磁石１２ａ，…，１２ａおよび永久磁石１１ａ，…，１１ａを互いに同じ極性を対向させた弱め状態から原点位置に戻る際の回転方向と、減速回転時に生じる慣性モーメントの方向とを一致させている。つまり、電動機１０は、車両の前進走行時に外周側回転子１２および内周側回転子１１を、図２および図４における時計回り方向に回転させるように設定されており、図２に示す弱め界磁状態から外周側回転子１２が減速するとフローティング状態にある内周側回転子１１に図４に示す強め界磁状態に戻ろうとする慣性モーメントが生じるのである。

ここで、作動油が非圧縮性であることから、上記のような強め界磁状態および弱め界磁状態の両限界端への位相の変更は勿論、これら両限界端の間の中間位置であっても、図示略の油圧制御装置が、例えば、図示略の開閉弁の遮断ですべての第１圧力室５６，…，５６および第２圧力室５７，…，５７からの作動油の給排を停止させることで、外周側回転子１２および内周側回転子１１はその時点での位相関係を維持することになり、任意の界磁状態で位相変更を停止させることができる。

以上により、上記したベーンロータ３２は、外周側回転子１２に対して一体に固定されて一体回転可能となり、内周側回転子１１の内側に配置されることになる。しかも、ベーンロータ３２は、外周側回転子１２および内周側回転子１１の軸線方向の両端面を覆うように外周側回転子１２に固定されたドライブプレート３１，３１を介して外周側回転子１２に一体に固定され、外周側回転子１２の駆動力を出力する出力軸１６にも一体に設けられている。また、上記したハウジング３３は、内周側回転子本体３４に対して一体に嵌合されて一体回転可能となり、その凹部４８がベーンロータ３２とで第１圧力室５６および第２圧力室５７を内周側回転子１１の内側に画成する。さらに、これら第１圧力室５６および第２圧力室５７への作動油の給排つまり作動油圧の導入制御で、ハウジング３３に対するベーンロータ３２の相対的な位相を変更し、その結果、内周側回転子１１と外周側回転子１２との間の相対的な位相を変更することになる。ここで、内周側回転子１１と外周側回転子１２との間の相対的な位相は、少なくとも電気角の１８０°だけ進角側または遅角側に変化可能となり、電動機１０の状態は、内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとの同極の磁極同士が対向配置される弱め界磁状態と、内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとの異極の磁極同士が対向配置される強め界磁状態との間の適宜の状態に設定可能となる。

加えて、外周側回転子１２の駆動力を出力軸１６に伝達するドライブプレート３１が外周側回転子１２およびベーンロータ３２の軸線方向両端面にそれぞれ固定されることで包囲されるこれら外周側回転子１２、ベーンロータ３２および両ドライブプレート３１，３１の間の図２に示す空間５８に、内周側回転子本体３４およびハウジング３３が一体とされた内周側回転子１１が、周方向に回転可能に配置されている。なお、内周側回転子本体３４およびハウジング３３が一体とされた内周側回転子１１は、空間５８内にフローティング状態で回転自在に設けられている（つまり、ドライブプレート３１，３１および出力軸１６には固定されていない）。

なお、例えば図５（ａ）に示すように内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとが同極配置とされる強め界磁状態と、例えば図５（ｂ）に示すように内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとが対極配置とされる弱め界磁状態とにおいては、例えば図６に示すように、誘起電圧の大きさが変化することから、電動機１０の状態を強め界磁状態と弱め界磁状態との間で変化させることにより誘起電圧定数Ｋｅが変更されることになる。

上述したように、本実施の形態による電動機１０によれば、積層鋼板からなる外周側ロータ鉄心２２に挿入された位置決めカラー７０によって、ドライブプレート３１と外周側ロータ鉄心２２とが固定されることから、外周側回転子１２の外周側ロータ鉄心２２の内周面形状や内周面の加工精度等に拘らずに、外周側回転子１２を出力軸１６に対して精度良く配置することができる。
しかも、積層鋼板からなる外周側ロータ鉄心２２に、例えばボルト等を直接的に挿入してドライブプレート３１と外周側ロータ鉄心２２とを固定する場合に比べて、回転軸線方向に積層された電磁鋼板からなる積層鋼板の積厚に誤差（ばらつき）が存在する場合であっても、組み付け時のシム等による煩雑な調整を不要とし、位置決めカラー７０によってドライブプレート３１と外周側ロータ鉄心２２とを精度良く固定することができる。
さらに、一方のドライブプレート３１のボルト挿入穴３１ａに挿入されたボルト５２は、位置決めカラー７０の一端に設けられたボルト装着凹部７０ａに螺着され、他方のドライブプレート３１のボルト挿入穴３１ａに挿入されたボルト５２は、位置決めカラー７０の他端に設けられたボルト装着凹部７０ａに螺着されることによって、ドライブプレート３１と外周側ロータ鉄心２２とが固定される。これにより、位置決めカラー７０によってドライブプレート３１と外周側ロータ鉄心２２とを容易に精度良く固定することができると共に、中実の位置決めカラー７０によって、例えば高回転時等に発生する曲げ応力に対して所望の剛性を確保することができる。
また、ドライブプレート３１と外周側ロータ鉄心２２との間に付勢部材７１を備えることで、積層鋼板の積厚に誤差（ばらつき）が存在する場合であっても、積層鋼板を適切に固定することができる。

なお、上述した実施の形態においては、位置決めカラー７０を中実円柱状としたが、これに限定されず、例えば図７，図８に示す第１変形例のように、中空円筒状の位置決めカラー７２を備えてもよい。
この第１変形例において、各部品を組み立てる場合、まず、一方のドライブプレート３１の円筒部３１ｄをベーンロータ３２の一方の嵌合部３８に嵌合させることにより、これらドライブプレート３１およびベーンロータ３２を合わせた状態で、このドライブプレート３１の各ボルト挿入穴３１ｃ，…，３１ｃにそれぞれボルト５４を挿入し、各ボルト５４，…，５４をそれぞれベーンロータ３２の羽根部３６のネジ穴３６ａに螺合させる。そして、ベーンロータ３２の各羽根部３６，…，３６にそれぞれスプリングシール４４を取り付けた状態で、各羽根部３６，…，３６をそれぞれ一対一で対応する凹部４８に入れるようにして、予め内周側回転子本体３４の内側にハウジング３３を圧入して構成された内周側回転子１１を、スプリングシール５０，…，５０を取り付けた状態で一方のドライブプレート３１に合わせる。

そして、外周側回転子１２のカラー挿入穴２２ｂに中空円筒状の位置決めカラー７２を挿入する。なお、この位置決めカラー７２には、後述するボルト５２が挿入される貫通孔であるボルト挿入孔７２ａが設けられている。また、位置決めカラー７２の回転軸線方向の長さは、外周側ロータ鉄心２２の回転軸線方向の幅よりも長く形成され、かつ、対向する１対のドライブプレート３１,３１の表面同士間の間隔以下に形成されている。そして、位置決めカラー７２は、ドライブプレート３１のボルト挿入穴３１ａに圧入等によって挿入可能とされている。

そして、内周側回転子１１の外側を覆うように、かつ、外周側ロータ鉄心２２から突出する位置決めカラー７２の一端をドライブプレート３１のボルト挿入穴３１ａに挿入するようにして、外周側回転子１２の端面１２Ａを一方のドライブプレート３１に合わせた後、他方のドライブプレート３１を、ベーンロータ３２の他方の嵌合部３８を中心穴３１ｅに嵌合させると共に、外周側ロータ鉄心２２から突出する位置決めカラー７２の他端をドライブプレート３１のボルト挿入穴３１ａに挿入することにより反対側から合わせて、このドライブプレート３１の各ボルト挿入穴３１ａ，…，３１ａ、外周側回転子１２に装着された各位置決めカラー７２，…，７２のボルト挿入孔７２ａ，…，７２ａ、および上記した一方のドライブプレート３１の各ボルト挿入穴３１ａ，…，３１ａにそれぞれボルト５２を挿入し、各ボルト５２，…，５２にそれぞれナット５３を螺合させる。
なお、外周側回転子１２の外周側ロータ鉄心２２のカラー挿入穴２２ｂの周辺部には、外周側ロータ鉄心２２と、１対のドライブプレート３１，３１の少なくとも何れかひとつとの間に、例えば皿ばね等の付勢部材７１を備えている。これにより、例えば、ドライブプレート３１のボルト挿入穴３１ａに挿入されたボルト５２は、皿ばね等の付勢部材７１を介して位置決めカラー７２のボルト挿入孔７２ａに挿入される。
また、この他方のドライブプレート３１の各ボルト挿入穴３１ｃ，…，３１ｃにそれぞれボルト５４を挿入し、各ボルト５４，…，５４をそれぞれベーンロータ３２の羽根部３６のネジ穴３６ａに螺合させる。

なお、上述した実施の形態においては、位置決めカラー７０およびボルト５２によりドライブプレート３１と外周側ロータ鉄心２２とを固定するとしたが、これに限定されず、例えば図９，図１０に示す第２変形例のように、例えば中実円柱状等の位置決めカラー７３のみによりドライブプレート３１と外周側ロータ鉄心２２とを固定してもよい。
この第２変形例において、各部品を組み立てる場合、まず、一方のドライブプレート３１の円筒部３１ｄをベーンロータ３２の一方の嵌合部３８に嵌合させることにより、これらドライブプレート３１およびベーンロータ３２を合わせた状態で、このドライブプレート３１の各ボルト挿入穴３１ｃ，…，３１ｃにそれぞれボルト５４を挿入し、各ボルト５４，…，５４をそれぞれベーンロータ３２の羽根部３６のネジ穴３６ａに螺合させる。そして、ベーンロータ３２の各羽根部３６，…，３６にそれぞれスプリングシール４４を取り付けた状態で、各羽根部３６，…，３６をそれぞれ一対一で対応する凹部４８に入れるようにして、予め内周側回転子本体３４の内側にハウジング３３を圧入して構成された内周側回転子１１を、スプリングシール５０，…，５０を取り付けた状態で一方のドライブプレート３１に合わせる。

そして、外周側回転子１２のカラー挿入穴２２ｂに位置決めカラー７３を挿入する。なお、この位置決めカラー７３の回転軸線方向の長さは、外周側ロータ鉄心２２の回転軸線方向の幅よりも長く形成され、かつ、対向する１対のドライブプレート３１，３１の各対向面上に形成された各カラー嵌合凹部３１ｐ，３１ｐの底面同士間の間隔と同等に形成されている。そして、位置決めカラー７３は、ドライブプレート３１のカラー嵌合凹部３１ｐに圧入等によって嵌合可能とされている。

そして、内周側回転子１１の外側を覆うように、かつ、外周側ロータ鉄心２２から突出する位置決めカラー７３の一端をドライブプレート３１のカラー嵌合凹部３１ｐに挿入するようにして、外周側回転子１２の端面１２Ａを一方のドライブプレート３１に合わせた後、他方のドライブプレート３１を、ベーンロータ３２の他方の嵌合部３８を中心穴３１ｅに嵌合させると共に、外周側ロータ鉄心２２から突出する位置決めカラー７３の他端をドライブプレート３１のカラー嵌合凹部３１ｐに嵌合することにより反対側から合わせる。
また、この他方のドライブプレート３１の各ボルト挿入穴３１ｃ，…，３１ｃにそれぞれボルト５４を挿入し、各ボルト５４，…，５４をそれぞれベーンロータ３２の羽根部３６のネジ穴３６ａに螺合させる。

本発明の一実施形態に係る電動機を示す要部断面図である。本発明の一実施形態に係る電動機の内周側回転子、外周側回転子および回動機構の弱め界磁状態を示す手前のドライブプレートを略した正面図である。本発明の一実施形態に係る電動機の要部拡大断面図である。本発明の一実施形態に係る電動機の内周側回転子、外周側回転子および回動機構の強め界磁状態を示す手前のドライブプレートを略した正面図である。図５（ａ）は内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石とが同極配置された強め界磁状態を模式的に示す図であり、図５（ｂ）は内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石とが対極配置された弱め界磁状態を模式的に示す図である。図５に示す強め界磁状態と弱め界磁状態とにおける誘起電圧を示すグラフ図である。本発明の実施形態の第１変形例に係る電動機を示す要部断面図である。本発明の実施形態の第１変形例に係る電動機の要部拡大断面図である。本発明の実施形態の第２変形例に係る電動機を示す要部断面図である。本発明の実施形態の第２変形例に係る電動機の要部拡大断面図である。

符号の説明

１０電動機
１１内周側回転子
１１ａ永久磁石（内周側永久磁石）
１２外周側回転子
１２ａ永久磁石（外周側永久磁石）
１４回動機構（回動手段）
１６出力軸
２２外周側ロータ鉄心（積層鋼板）
３１ドライブプレート（端板）
３１ａボルト挿入穴（ボルト装着孔）
３１ｐカラー嵌合凹部（凹部）
３２ベーンロータ
３３ハウジング
４７突出部（ベーン）
５２ボルト
５６第１圧力室（圧力室）
５７第２圧力室（圧力室）
５８空間
７０，７２，７３位置決めカラー
７１付勢部材

Claims

互いの回転軸が同軸に配置されると共に、周方向に配置された内周側永久磁石を具備する内周側回転子および周方向に配置され、積層鋼板の内部に挿入された外周側永久磁石を具備する外周側回転子と、
少なくとも前記内周側回転子または前記外周側回転子を前記回転軸周りに回動させることで前記内周側回転子と前記外周側回転子との間の相対的な位相を変更可能な回動手段とを備える電動機であって、
前記回動手段は、前記内周側回転子に一体に設けられたハウジングと、前記外周側回転子に一体に設けられると共に前記ハウジングに具備されるベーンとにより圧力室を形成し、該圧力室に導入される作動流体圧によって前記ハウジングに対する相対的な位相を変更するベーンロータとを備え、
前記外周側回転子の駆動力を出力軸に伝達する端板が前記外周側回転子の積層鋼板および前記ベーンロータの軸線方向両端側に固定されることで包囲されるこれら前記外周側回転子、前記ベーンロータおよび両端板の間の空間に、一体の前記内周側回転子および前記ハウジングが周方向に回動可能に配置され、
前記積層鋼板に挿入された位置決めカラーによって前記端板と前記積層鋼板とが固定されていることを特徴とする電動機。
前記位置決めカラーは中実円柱状であり、前記一方の端板のボルト装着孔と前記他方の端板のボルト装着孔とから挿通された各ボルトが前記位置決めカラーの各ボルト装着部に締結されることで、前記端板と前記積層鋼板とが固定されていること特徴とする請求項１に記載の電動機。
前記位置決めカラーは中空円筒状であり、前記一方の端板のボルト装着孔から前記位置決めカラーを介して前記他方の端板のボルト装着穴へ挿通されたボルトによって前記端板と前記積層鋼板とが固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
前記端板に設けられた凹部に前記位置決めカラーが嵌合することで前記端板と前記積層鋼板とが固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
前記積層鋼板と前記端板との間に付勢部材を備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１つに記載の電動機。