JP2010004618A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】製造効率及び製造コストの低減を図った上で、シャフトに対して確実に固定することができるとともに、ロータ部の応力分布や磁気特性を均一化してモータ特性の向上を図ることができるモータを提供する。
【解決手段】出力軸２４は、一対の端面板７０，９０のうち第１端面板９０が圧入された小径部８４と、ロータヨーク６１が圧入され小径部８４より直径が大きい中径部８３とを備え、出力軸２４は、小径部８４と中径部８３との間に、軸方向に沿って直径が変化する第１中間部８１を備え、第１端面板９０は、出力軸２４の圧入孔９３におけるロータヨーク６１側の端縁部に、第１中間部８１を収容可能な収容部８５を備えていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、モータに関するものである。

従来から、筒状のステータ部と、ステータ部の内側に配置されたロータ部と、ロータ部と同軸状に圧入固定され回転可能に支持されたシャフトを備えたモータが知られている。モータは、家庭電気製品等の種々の分野で動力源として広く用いられており、近年ではハイブリッド車両や燃料電池車両等の自動車の動力源としても用いられている。

上述したモータのロータ部は、複数の磁性板材が積層されたロータヨークと、ロータヨークの端面から軸方向に沿って形成された収容孔内に収容された永久磁石と、ロータヨークの軸方向両端部に設けられ、ロータヨークを挟持する端面板とを備えている。また、特許文献１に示されるように、段付部を有するシャフトを有し、その大径部にロータヨークを圧入等で固定し、段付部を介して大径部より外径が縮小した小径部に端面板を圧入等で固定する構成が知られている。また、ロータヨークと端面板との間、すなわち軸方向における大径部と小径部との間には、ダンパーゴムが設けられている。
特開平５−１９９６８７号公報

ところで、モータの駆動時においてモータが高温になった場合に、シャフトとロータ部との間の線膨張係数の差等によって、ロータ部とシャフトとの間にクリアランスが生じ、ロータ部とともにシャフトが回転しなくなる虞がある。その結果、モータが故障して駆動停止状態に陥る可能性がある。
上述したハイブリッド車両では、動力源がモータ及びエンジンであるため、万が一モータが駆動停止状態に陥った場合等でも、エンジンにより車両を駆動させることが可能である。一方、燃料電池車両では、動力源がモータのみしか存在しないため、モータが駆動停止状態になると、車両自体が停止する虞がある。そのため、ロータ部をシャフトに対して確実に固定する必要がある。

しかしながら、ロータ部をシャフトに対して確実に固定するには、シャフトの外周面に回り止め加工（例えば、スプライン加工等）を施さなければならない。その結果、加工工数が増加して、モータの製造効率及び製造コストが増加するという問題がある。
これに対して、ロータ部を圧入のみで固定するには、各部材（ロータヨークや端面板）の圧入荷重を高くすることが必要になり、締め代を多く設定しなければならない。この場合には、圧入荷重が高くなり、かじり等が生じる虞があり、圧入性が悪化するという問題がある。また、高い圧入荷重で固定したロータには、残留応力が高く分布するため、磁気特性が悪化し、モータ特性が低下するという問題がある。

また、上述した線膨張係数の差等により端面板とシャフトとの間にクリアランスが生じると、端面板が緩んで軸方向に抜ける虞がある。その結果、端面板とロータヨークとの間にクリアランスが生じ、ロータヨークの収容孔から永久磁石が飛散する虞がある。

そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、製造効率及び製造コストの低減を図った上で、シャフトに対して確実に固定することができるとともに、ロータ部の応力分布や磁気特性を均一化してモータ特性の向上を図ることができるモータを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、回転可能に支持されたシャフト（例えば、実施形態における出力軸２４）と、前記シャフトに対して同軸状に圧入固定されたロータ部（例えば、実施形態におけるロータ部２２）と、を備え、前記ロータ部は、ロータヨーク（例えば、実施形態におけるロータヨーク６１）と、前記ロータヨークの端面から軸方向に沿って形成された収容孔（例えば、実施形態における収容孔６２）内に収容された永久磁石（例えば、実施形態における永久磁石６３）と、前記ロータヨークの軸方向両端部に設けられ、前記ロータヨークを挟持して前記収容孔内に前記永久磁石を保持する一対の端面板（例えば、実施形態における第２端面板７０及び第１端面板９０）とを備えたモータ（例えば、実施形態におけるモータ２３）であって、前記シャフトは、前記一対の端面板のうち第１端面板が圧入された小径部（例えば、実施形態における小径部８４）と、前記ロータヨークが圧入され前記小径部より直径が大きい中径部（例えば、実施形態における中径部８３）とを備え、前記シャフトは、前記小径部と前記中径部との間に、軸方向に沿って直径が変化する第１中間部（例えば、実施形態における第１中間部８１）を備え、前記第１端面板は、前記シャフトの圧入孔（例えば、実施形態における圧入孔９３）における前記ロータヨーク側の端縁部に、前記第１中間部を収容可能な収容部（例えば、実施形態における収容部８５）を備えていることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、前記端面板は、少なくとも前記収容孔の開口部を覆うように設けられるとともに径方向中央部に中央孔（例えば、実施形態における中央孔７６，９６）を有し、非磁性材料からなる環状板（例えば、実施形態におけるマグネットプレート７２，９２）と、前記ロータヨークとの間に前記環状板を挟持しつつ、前記シャフトに圧入固定され、前記シャフトと同等の線膨張係数を有する支持板（例えば、実施形態におけるエンドプレート７１，９１）とで構成され、前記支持板は、径方向中央部が前記中央孔内に向けて撓み変形した状態で前記シャフトに圧入固定され、前記支持板の第１端面の周縁部により前記環状板を前記ロータヨークに向けて押圧していることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、前記シャフトは、前記中径部を間に挟んで前記小径部の軸方向反対側に、前記中径部より直径が大きく形成され、前記一対の端面板のうち第２端面板が圧入された大径部（例えば、実施形態における大径部８２）と、前記中径部と前記大径部との間に、軸方向に沿って直径が変化する第２中間部（例えば、実施形態における第２中間部８０）とを備え、前記第１端面板における前記ロータヨーク側の端面（例えば、実施形態における端面９１ａ）は、前記第１中間部と前記中径部との境界部より前記ロータヨーク側に配置され、前記第２端面板における前記ロータヨーク側の端面（例えば、実施形態における端面７１ａ）は、前記第２中間部と前記中径部との境界部より前記ロータヨーク側に配置されていることを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、前記収容部は、前記圧入孔が拡径された拡径部（例えば、実施形態における拡経部８６）と、前記端縁部が面取りされた面取り部（例えば、実施形態における面取り部８７）と、を備えていることを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、ロータヨークが圧入された中径部と第１端面板が圧入された小径部との直径を、第１中間部を介して異ならせることで、ロータヨークと小径部との間にクリアランスを有した状態となる。これにより、中径部以外の領域では、圧入荷重をかけない状態でロータヨークをシャフトに装着することができる。そして、ロータヨークが第１中間部に差し掛かった際に、ロータヨークに圧入荷重をかけることになる。したがって、ロータヨークはシャフトに対してインローさせた状態からの圧入になるため、締め代が多くてもかじることなく、安定した圧入が可能になる。また、ロータヨークの圧入ストロークを短縮させることができる。以上より、圧入性を向上させてモータの製造効率を向上させることができる。
さらに、ロータヨークを中径部に圧入するとともに、第１端面板を小径部に圧入することで、ロータヨークと第１端面板との締め代をそれぞれ最適な締め代に設定することができる。これにより、第１端面板とシャフトとの線膨張係数の差がなくなり、第１端面板とシャフトとの間にクリアランスが生じることがないため、ロータ部を圧入のみで確実に固定することができる。よって、従来のようにシャフトの外周面にスプライン加工等の回り止め加工を施すことがないため、モータの製造効率及び製造コストを低減することができる。
また、第１端面板にシャフトの第１中間部を収容可能な収容部を形成することで、端面板を圧入する際に第１中間部により圧入が規制されることがない。その結果、第１端面板をロータヨークに突き当てて、収容孔から永久磁石が飛散するのを防止することが可能になる。

請求項２に記載した発明によれば、非磁性材料からなる環状板により収容孔の開口部を覆うことで、永久磁石を保持することができるため、開口部から永久磁石が抜けて飛散することを防ぐとともに、永久磁石から発生する磁束の短絡も防ぐことができる。そして、環状板と別体で設けられ、シャフトと同等の線膨張係数を有する支持板をシャフトに圧入固定することで、周囲の温度に依存することなくシャフトに対する端面板の回り止めを容易に行うことができる。つまり、シャフトと同等の線膨張係数を有する環状板をシャフトに圧入固定することで、シャフトと支持板との線膨張係数の差が小さくなるため、モータ発熱時において支持板とシャフトとが緩むことがなく、端面板が緩んで抜けることを防ぐことができる。
また、支持板を撓み変形させた状態でシャフトに圧入固定することで、支持板の周縁部において支持板の弾性力が環状板をロータヨークに伝わり、ロータヨーク及び永久磁石を均等に押圧することになる。そして、環状板とロータヨーク及び永久磁石との間のクリアランスがなくなり、永久磁石の端面とロータヨークの端面とが面一の状態で保持される。したがって、環状板により永久磁石及びロータヨークをより強固に保持することができ、永久磁石の軸方向の移動が規制されるため、モータのトルク脈動を低減することができる。

請求項３に記載した発明によれば、第１端面板におけるロータヨーク側の端面を、第１中間部と中径部との境界部よりロータヨーク側に配置するとともに、第２端面板におけるロータヨーク側の端面を、第２中間部と中径部との境界部よりロータヨーク側に配置することで、ロータヨークは確実に中径部で圧入固定されることになる。つまり、ロータヨークの公差が大きい場合でも、ロータヨークの寸法バラツキを吸収することができ、ロータヨークの端面が各中間部と中径部との境界部を乗り越えることがなくなるため、ロータヨーク全体を最適な締め代の固定領域に圧入固定することができる。したがって、ロータヨークをより強固に保持することができ、ロータヨークの軸方向への移動を防ぐことができる。また、ロータヨークの残留応力分布が対称になり、磁気特性が均一化することができ、モータ特性も向上させることができる。

請求項４に記載した発明によれば、端面板の圧入孔を拡径して拡径部を形成することで、シャフトの第１中間部を収容することができる。そして、圧入孔の端縁部を面取りして面取り部を形成することで、拡径部の開口縁が裾野状に広がり、面取り部とシャフトとの間には、クリアランスが生じる。この場合、圧入時にシャフトと圧入部材との間で発生する研削材も収容することができるため、研削材が飛散することを防止することができる。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では車両用駆動モータユニットに採用したモータについて説明する。
（車両用駆動モータユニット）
図１は車両用駆動モータユニットの概略構成断面図である。
図１に示すように、車両用駆動モータユニット（以下、モータユニットという。）１０は、ステータ部２１及びロータ部２２を備えたモータ２３を収容するモータハウジング１１と、モータハウジング１１の軸方向一方側に締結され、モータ２３の出力軸（シャフト）２４（例えば、鉄製）からの動力を伝達する動力伝達部（不図示）を収容するミッションハウジング１２と、モータハウジング１１の軸方向他方側に締結され、モータ２３の回転センサ２５を収容するセンサハウジング１３と、を備えている。なお、ミッションハウジング１２は、モータハウジング１１に締結された共用ハウジング１２Ａと、共用ハウジング１２Ａに締結されたギアハウジング１２Ｂとで構成されている。また、モータハウジング１１の内部はモータ室３６が、ミッションハウジング１２の内部はミッション室３７が、センサハウジング１３の内部はセンサ室３８が、それぞれ構成されている。

モータハウジング１１は、モータ２３全体を覆うような略円筒形状で形成されている。共用ハウジング１２Ａは、モータハウジング１１とミッションハウジング１２との境界部として構成されており、モータハウジング１１とミッションハウジング１２との間にモータ室３６とミッション室３７とを仕切る仕切壁４１が形成されている。この仕切壁４１の径方向中央部には、仕切壁４１の厚さ方向に貫通する貫通孔４０が形成されている。この貫通孔４０内には、モータ２３の出力軸２４の一端側を回転自在に支持するベアリング２６が挿入されている。出力軸２４の一端には、ミッションハウジング１２内で動力伝達部と噛合するヘリカルギア２８が固定されている。一方、モータハウジング１１とセンサハウジング１３との境界部のセンサハウジング１３側には、モータ２３の出力軸２４の他端側を回転自在に支持するベアリング２７が挿入されている。

なお、モータユニット１０内（モータハウジング１１、ミッションハウジング１２、センサハウジング１３）には、ベアリング２６，２７やモータ２３等を冷却するための冷却油（不図示）が導入されており、上述したモータ２３は、ステータ部２１の一部が冷却油に浸漬した状態で配置されている。また、モータハウジング１１とミッションハウジング１２との間には、オイルポンプ（不図示）が設けられており、オイルポンプにより汲み上げられた冷却油が、図示しない油路を通ってモータユニット１０内を循環可能に構成されている。そして、モータユニット１０内を循環する冷却油がベアリング２６，２７等に供給されることでベアリング２６，２７等が冷却されるようになっている。

また、モータハウジング１１の壁部３１、ミッションハウジング１２の壁部３２及びセンサハウジング１３の壁部３３には、互いに連通するブリーザ通路３５がそれぞれ形成され、ブリーザ配管３９からモータユニット１０内の高圧・高温の空気を排出することができるようになっている。

さらに、モータハウジング１１の壁部３１内で、ブリーザ通路３５よりも内周側には、モータ２３を冷却するためのウォータジャケット５５が、モータ２３におけるステータ部２１の全周を覆うように設けられている。また、ステータ部２１は、モータハウジング１１に焼き嵌めされており、モータハウジング１１の内周面に密着するように配されている。

（モータ）
本実施形態のモータ２３は、インナーロータ型のモータであって、筒状のステータ部２１と、ステータ部２１の内側に配置された円柱状のロータ部２２と、ロータ部２２と同軸状に圧入固定され回転可能に支持された出力軸２４と、を備えている。
ステータ部２１は、磁性板材４４が軸方向に積層されたものであって、径方向内側に向かって延びるティース４２を備えている。このティース４２には、インシュレータ（不図示）を介してコイル４３が巻装されている。

図２はロータ部の側面図であり、図３は図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。また、図４は、図３の拡大図である。
図４に示すように、モータハウジング１１内において、出力軸２４は、その一端側（ミッションハウジング１２側）から他端側（センサハウジング１３側）に向かうにつれ、直径が段々と縮小するように形成されている。具体的に、出力軸２４は、一端側に形成された大径部８２（例えば、直径φ１）と、大径部８２より他端側に形成され、大径部８２より直径が縮小した中径部８３（例えば、直径φ２）と、中径部８３より他端側に形成され、中径部８３より直径が縮小した小径部８４（例えば、直径φ３）とで構成されている。そして、中径部８３と小径部８４との間には、中径部８３の他端側から小径部８４の他端側へ漸次直径が縮小する第１中間部８１が形成されている。また、大径部８２と中径部８３との間には、大径部８２の他端側から中径部８３の他端側へ漸次直径が縮小する第２中間部８０が形成されている。これら第１中間部８１及び第２中間部８０は、出力軸２４の全周に亘って形成されており、側面視弧状に形成されている。

図２，３に示すように、ロータ部２２は、上述したステータ部２１の内側に所定間隔を空けて配置されており、出力軸２４の中径部８３に圧入固定されたロータヨーク６１を備えている。このロータヨーク６１は、出力軸２４の軸方向に沿って磁性板材６０が積層されたものであり、その径方向中央部にはロータヨーク６１の厚さ方向に貫通する圧入孔６４が形成されている。この圧入孔６４の内径は、出力軸２４の小径部８４の外径より大きく、中径部８３の外径より小さく形成されており、中径部８３との締め代を有している。つまり、中径部８３は、ロータヨーク６１の固定領域となっている。

ロータヨーク６１の端面６１ａ，６１ｂの周縁部には、ロータヨーク６１の軸方向に貫通する複数（例えば、１６個）の収容孔６２が形成されている。これら収容孔６２は、ロータヨーク６１の端面６１ａ，６１ｂの周縁部において、周方向に沿って等間隔に配されており、平面視で弧状や長方形状に形成されている。各収容孔６２内には、ネオジウム等の希土類からなる永久磁石６３が挿入されている。この永久磁石６３は、軸方向に沿って複数分割されて構成されており、永久磁石６３の端面がロータヨーク６１の端面６１ａ，６１ｂと面一となるように配されている。このように永久磁石６３を複数に分割することで、永久磁石６３に発生する渦電流損失を低減することができる。

ここで、図３，４に示すように、ロータヨーク６１は、その軸方向両端側に設けられた第１端面板９０と第２端面板７０とにより挟持されている。始めに第２端面板７０は、ロータヨーク６１の一端側の端面６１ａの周縁部に設けられたマグネットプレート（環状板）７２と、マグネットプレート７２を支持しつつ、出力軸２４の大径部８２に圧入固定されたエンドプレート（支持板）７１とを備えている。

マグネットプレート７２は、径方向中央部に中央孔７６を有する環状の部材であり、ロータヨーク６１の端面６１ａにおける周縁部、つまりロータヨーク６１の収容孔６２の開口部を覆うように設けられている。マグネットプレート７２におけるロータヨーク６１に対向する端面（軸方向内側の端面）は、ロータヨーク６１の端面６１ａ及び永久磁石６３の端面に当接している。つまり、マグネットプレート７２は、ロータヨーク６１の周縁部において、ロータヨーク６１の端面６１ａに当接して磁性板材６０の剥離を防ぐとともに、永久磁石６３を保持して永久磁石６３が収容孔６２から抜けて飛散することを防止する機能を有する。また、マグネットプレート７２は、ＳＵＳ３０４や黄銅等の非磁性材料により構成されており、永久磁石６３から発生する磁束の短絡を防ぐ機能も有している。

エンドプレート７１は、出力軸２４と同等の線膨張係数を有する構成材料、例えば鉄等からなる円板形状のものであり、その径方向中央部には、エンドプレート７１の厚さ方向に貫通する圧入孔７３が形成されている。この圧入孔７３の内径は、出力軸２４の中径部８３の外径より大きく、大径部８２より小さく形成されており、大径部８２と締め代を有している。つまり、大径部８２は、エンドプレート７１の固定領域となっている。

圧入孔７３の径方向外側には、エンドプレート７１の周方向に沿って複数（例えば、６個）の肉抜き孔７４が形成されている。この肉抜き孔７４は、エンドプレート７１の厚さ方向に貫通する丸孔であり、ロータ部２２の軽量化を図ったり、後述するようにエンドプレート７１を撓み変形させ易くしたりするためのものである。このようにエンドプレート７１に肉抜き孔７４を形成することで、エンドプレート７１を軽量化することができるため、モータ２３の最高回転数を増加させ、モータ出力の向上を図ることができる。また、エンドプレート７１は非磁性材料からなるマグネットプレート７２に比べ機械的強度が高いため、第２端面板７０における最大応力発生位置である肉抜き孔７４間のリブを、エンドプレート７１に配置することができるとともに、肉抜き孔７４のレイアウト性を向上させることができる。
また、エンドプレート７１の外周部分には、複数（例えば、３つ）のバランス調整部６５が形成されている。このバランス調整部６５は、ロータ部２２の組み付け後（端面板７０の圧入後）にロータ部２２の重量バランスの調整を行うためのものであり、ドリル等によりエンドプレート７１の厚さ方向に沿って切削されている。このように、非磁性材料からなるマグネットプレート７２に比べて、加工が容易なエンドプレート７１によりロータ部２１のバランス調整部６５や肉抜き孔７４を形成することで、製造効率を向上させることができるとともに、製造コストを低下させることができる。

肉抜き孔７４の径方向外側、すなわちエンドプレート７１の外周縁には、外周縁の角部が断面視Ｌ字形状に切り欠かれた段差部７５が形成されている。この段差部７５は、エンドプレート７１におけるロータヨーク６１に対向する端面７１ａ（軸方向内側の端面）の外周縁が厚さ方向に切り欠かれて形成されたものであり、エンドプレート７１の全周に亘って形成されている。したがって、エンドプレート７１は、軸方向外側に形成された広径部７７と、広径部７７より外径が縮小した状態で広径部７７から軸方向内側に突出形成された小径部７８とで構成されている。なお、本実施形態において、小径部７８の突出高さは、マグネットプレート７２の厚さより低く形成されている。

エンドプレート７１は、その小径部７８がマグネットプレート７２の中央孔７６内に圧入（軽圧入）された状態で出力軸２４に固定されている。つまり、マグネットプレート７２の内周縁は、エンドプレート７１の広径部７７と小径部７８との間の段差部７５内に収容されており、エンドプレート７１の外周縁とロータヨーク６１との間でマグネットプレート７２の内周縁を挟持している。これにより、第２端面板７０は、エンドプレート７１の肉抜き孔７４に対応する領域を除いてロータヨーク６１の端面６１ａの全面を覆うようになっている。この時、ロータヨーク６１の端面６１ａとエンドプレート７１の軸方向内側の端面７１ａとの間には、マグネットプレート７２の厚さとエンドプレート７１の段差部７５の深さとの差分だけクリアランスを有している。

ここで、エンドプレート７１は、マグネットプレート７２の中央孔７６内で上述したクリアランスを潰すように、軸方向内側に向けて撓み変形した状態で圧入固定されている。具体的には、エンドプレート７１の外周縁は、広径部７７と小径部７８との間の段差部７５によりマグネットプレート７２の内周縁を挟持する一方、エンドプレート７１の径方向中央部は、エンドプレート７１の厚さ方向（軸方向）に沿ってロータヨーク６１の端面６１ａに向けて撓んだ状態になっている。つまり、エンドプレート７１は、軸方向内側に向けて撓み変形した板バネ状に保持されており、エンドプレート７１の中央部分においてロータヨーク６１の端面６１ａに接触している。具体的には、エンドプレート７１の端面７１ａにおけるロータヨーク６１の端面６１ａとの接触面は、第２中間部８０と中径部８３との境界部より平面視で軸方向内側に配置されており、中径部８３の径方向外側でロータヨーク６１の端面６１ａと当接している。

一方、エンドプレート７１の外周縁では、エンドプレート７１の弾性力がマグネットプレート７２を介してロータヨーク６１に伝わり、マグネットプレート７２を間に挟んでロータヨーク６１を軸方向内側（他端側）へ向けて押圧している。なお、ロータヨーク６１の圧入荷重は、マグネットプレート７２によるロータヨーク６１の押圧力より大きいため、マグネットプレート７２によりロータヨーク６１を押圧しても、ロータヨーク６１が軸方向に移動することはない。

ロータヨーク６１の他端側に設けられた第１端面板９０は、上述した第２端面板７０と同様に、ロータヨーク６１の他端側の端面６１ｂの周縁部に設けられたマグネットプレート９２と、マグネットプレート９２を支持しつつ、出力軸２４の小径部８４に圧入固定されたエンドプレート９１とを備えている。なお、第１端面板９０のエンドプレート９１及びマグネットプレート９２は、上述した第２端面板７０のエンドプレート７１及びマグネットプレート７２とそれぞれほぼ同様の構成であるため、同一の構成については説明を省略する。

マグネットプレート９２は、上述した第２端面板７０のマグネットプレート７２と同様に、径方向中央部に中央孔９６を有する環状の部材であり、ロータヨーク６１の端面６１ｂにおける周縁部、つまりロータヨーク６１の収容孔６２の開口部を覆うように設けられている。
エンドプレート９１は、上述した第２端面板７０のエンドプレート７１と同様の構成に、その径方向中央部に形成された圧入孔９３と、エンドプレート９１の周方向に沿って形成された複数の肉抜き孔９４とを備えている。圧入孔９３の内径は、出力軸２４の小径部８４の外径より小さく形成されており、小径部８４と締め代を有している。つまり、小径部８４は、エンドプレート９１の固定領域となっている。このように、上述したエンドプレート７１の圧入孔７３の内径、ロータヨーク６１の圧入孔６４の内径及びエンドプレートの９１の圧入孔９３の内径は、エンドプレート７１、ロータヨーク６１、エンドプレートの９１の順に段々小さく形成されている。
また、エンドプレート９１は、軸方向外側に形成された広径部９７と、広径部９７より外径が縮小した状態で広径部９７から軸方向内側に突出形成された小径部９８とで構成されている。そして、広径部９７と小径部９８との間には、エンドプレート９１の外周縁の角部が断面視Ｌ字形状に切り欠かれた段差部９５が形成されている。

ここで、エンドプレート９１のロータヨーク６１に対向する端面９１ａ（軸方向内側の端面）における内周縁、すなわち圧入孔９３の軸方向内側の端縁部には、収容部８５が形成されている。収容部８５は、圧入孔９３の内周縁の角部が切欠かれて圧入孔９３拡大した拡経部８６と、圧入孔９３の端縁部が面取りされた面取り部８７とで構成されている。拡経部８６は、圧入孔９３の内周縁が厚さ方向に切り欠かれて形成されたものであり、エンドプレート９１の全周に亘って形成されている。面取り部８７は、拡経部８６の開口縁、すなわち拡経部８６形成後に形成される角部の稜線を跨ぐように形成されたものであり、エンドプレート９１の全周に亘って形成されている。つまり、拡経部８６における開口縁の稜線を跨ぐように面取り部８７を形成することで、拡経部８６の開口縁が裾野状に広がり、面取り部８７と出力軸２４との間には、クリアランスが生じる。

エンドプレート９１は、上述したエンドプレート７１と同様に、軸方向内側に向けて撓み変形した状態で出力軸２４に圧入固定されている。そして、エンドプレート９１は、軸方向内側に向けて撓み変形した板バネ状に保持されており、エンドプレート９１の中央部分においてロータヨーク６１の端面６１ｂに接触している。具体的には、エンドプレート９１の端面９１ａにおけるロータヨーク６１の端面６１ａとの接触面は、第１中間部８１と中径部８３との境界部より平面視で軸方向内側に配置されており、中径部８３の径方向外側でロータヨーク６１の端面６１ｂと当接している。この時、出力軸２４における中径部８３の他端側から小径部８４と第１中間部８１との境界部に至るまでの領域は、エンドプレート９１に形成された収容部８５内に収容された状態となっている。つまり、収容部８５と第１中間部８１はインロー構造となっており、第１中間部８１を乗り越えて中径部８３の他端側を覆うように形成されている。

一方、エンドプレート９１の外周縁では、エンドプレート９１の弾性力がマグネットプレート９２を介してロータヨーク６１に伝わり、マグネットプレート９２を間に挟んでロータヨーク６１を軸方向内側（一端側）へ向けて押圧している。なお、ロータヨーク６１の圧入荷重は、マグネットプレート９２によるロータヨーク６１の押圧力より大きいため、マグネットプレート９２によりロータヨーク６１を押圧しても、ロータヨーク６１が軸方向に移動することはない。
したがって、ロータヨーク６１の軸方向両端に設けられた一対の端面板７０，９０は、軸方向内側に向けて互いにロータヨーク６１を押圧した状態でロータヨーク６１を挟持している。

（モータの製造方法）
次に、図５〜９に基づいてモータの製造方法について説明する。なお、以下の説明では、主としてロータ部を出力軸に組み付ける際の出力軸の圧入方法について説明する。図５〜９は、出力軸の圧入方法を示す工程図である。
まず、本実施形態の圧入方法に用いる治具について説明する。
図５〜９に示すように、本実施形態の治具１００は、直方体形状のベース部１０１を備えている。ベース部１０１の高さは、出力軸２４にロータヨーク６１を圧入固定した際における出力軸２４の他端からロータヨーク６１の端面６１ｂまでの距離に設定されている。ベース部１０１には、厚さ方向（高さ方向）に沿って貫通する収容孔１０２が形成されている。収容孔１０２は、出力軸２４の圧入時に出力軸２４を受け入れるものであり、その内径が少なくとも出力軸２４の中径部８３の外径より大きく形成されている。ベース部１０１の上面１０３は、水平方向と平行に形成されており、この上面１０３がロータ部２２の載置面を構成している。

次に、出力軸の圧入方法について説明する。なお、本実施形態の出力軸２４は、その一端側に予めヘリカルギア２８が固定されており、ロータ部２２の構成部材は出力軸２４の他端側から圧入していく構成となっている。
まず、マグネットプレート７２，９２を、それぞれエンドプレート７１，９１に予め圧入して第２端面板７０と第１端面板９０とをそれぞれ形成しておく。

次に、ベース部１０１の上面１０３に、第２端面板７０をセットし、出力軸２４を圧入する（圧入工程）。具体的には、第２端面板７０の圧入孔７３と、ベース部１０１の収容孔１０２とに向けて出力軸２４に圧入荷重を付与していく。出力軸２４は、その一端側から他端側に向けて段々と外径が縮小するように構成されている（図５（ａ）中、大径部８２、中径部８３及び小径部８４参照）。そして、第２端面板７０の圧入孔７３の内径は、大径部８４と締め代を有するように形成されている。つまり、第２端面板７０の圧入孔７３の内径は、少なくとも出力軸２４の小径部８４の外径より大きく形成されているため、小径部８４の外周面と、圧入孔７３の内周面との間にはクリアランスを有していることになる。したがって、第２端面板７０の軸方向外側の内周縁が出力軸２４の第２中間部８０に到達するまでは、出力軸２４はスムーズに挿入されていく。そして、第２端面板７０が出力軸２４の第２中間部８０に差し掛かった時点、すなわち第２端面板７０の軸方向外側の内周縁のみが圧入された時点で、第２端面板７０とともに出力軸２４をベース部１０１の収容孔１０２から取り外す。

次に、ベース部１０１の上面１０３に、ロータヨーク６１をセットする。具体的には、ロータヨーク６１の端面６１ｂを下向きにしてセットし、端面６１ｂとベース部１０１の上面１０３とを当接させる。そして、ロータヨーク６１に第２端面板７０が圧入された出力軸２４を圧入する。すると、ロータヨーク６１の内径は、出力軸２４の小径部８４の外径より大きく形成されているため、小径部８４の外周面と、圧入孔６４及び圧入孔７３の内周面との間にはクリアランスを有していることになる。したがって、出力軸２４の第１中間部８１が、ロータヨーク６１の圧入孔６４の内周縁に到達するまでは、出力軸２４はスムーズに挿入されていく。

出力軸２４の第１中間部８１が、ロータヨーク６１の圧入孔６４の内周縁に到達した時点で、出力軸２４をロータヨーク６１に圧入するための圧入荷重Ｆ１（図５中白抜き矢印参照）を付与する。すると、出力軸２４の中径部８３は、ロータヨーク６１の圧入孔６４の締め代を潰しながら圧入孔６４内に圧入されていく。そして、中径部８３が圧入されていくと、出力軸２４の第２中間部８０に固定されている第２端面板７０とロータヨーク６１とが当接する。

この時、図６に示すように、第２端面板７０のエンドプレート７１を撓み変形させるための撓み変形荷重と、ロータヨーク６１を圧入するための圧入荷重Ｆ１との合力Ｆ１’を付与する。すると、第２中間部８０から第２端面板７０の内周縁に伝わり、第２端面板７０のエンドプレート７１の軸方向内側（厚さ方向）に向けて作用する。これにより、エンドプレート７１の内周縁が軸方向内側に向けて撓み、ロータヨーク６１の端面６１ａに当接する。その後、図７に示すように、エンドプレート７１が撓んだ状態のまま、圧入荷重Ｆ２（Ｆ２＞Ｆ１’＞Ｆ１）によりさらに出力軸２４を圧入することで、第２端面板７０が出力軸２４の大径部８２に圧入される。その後、ロータヨーク６１が中径部８３と第２中間部８０との境界部近傍まで圧入され、この時点で出力軸２４の他端がベース部１０１の下面に到達する。このように、ベース部１０１の収容孔１０２の高さ（深さ）を、出力軸２４の他端からロータヨーク６１の端面６１ｂまでの距離に設定することよって、ロータヨーク６１が出力軸２４の軸方向における所定位置まで圧入された時点で圧入を停止することができる。

この時、ロータヨークの端面６１ｂは、出力軸２４の中径部８３と第２中間部８０との境界部より軸方向内側に配置されている。また、エンドプレート７１の端面７１ａにおけるロータヨーク６１の端面６１ａとの接触面が、出力軸２４の中径部８３と第２中間部８０との境界部より軸方向内側に配置されている。このような位置関係が常に実現されるように、出力軸２４の他端から各境界部までの距離寸法が、ロータヨーク６１等の寸法ばらつきを考慮して設定されている。これにより、圧入時毎にロータヨーク６１及び第２端面板７０の軸方向の位置合わせすることがなく、容易に圧入固定することができる。以上により、出力軸２４にロータヨーク６１と第２端面板７０とが圧入固定される。

次に、図８に示すように、ロータヨーク６１及び第２端面板７０が圧入固定された出力軸２４を治具１００から取り外し、出力軸２４の他端側から第１端面板９０を圧入する。具体的には、第１端面板９０のエンドプレート９１の中央部に、第１端面板９０を出力軸２４に圧入するために必要な圧入荷重Ｆ３（図８中白抜き矢印）を付与させる。なお、第１端面板９０の圧入は、上述した治具１００を用いて行ってもよい。つまり、第１端面板９０をベース部１０１の上面にセットした後、第１端面板９０に対してロータヨーク６１及び第２端面板７０が圧入固定された出力軸２４を圧入してもよい。

第１端面板９０を圧入すると、まずマグネットプレート９２の端面がロータヨーク６１の端面６１ｂの外周縁に当接する。そして、この状態でさらにエンドプレート９１に圧入荷重Ｆ４（Ｆ１＞Ｆ４＞Ｆ３）を付与すると、エンドプレート９１の内周縁は軸方向内側に向けて撓み変形し、ロータヨーク６１の端面６１ｂに当接する。

この時、図９に示すように、エンドプレート９１の内周縁に形成された収容部８５が、中径部８３と小径部８４との間に形成された第１中間部８１を収容することになる。これにより、エンドプレート９１の端面９１ａとロータヨーク６１の端面６１ｂとの間のクリアランスが潰れる。その結果、出力軸２４の第１中間部８１とエンドプレート９１の収容部８５とがインロー構造となり、エンドプレート９１の端面９１ａとロータヨーク６１の端面６１ｂとが、出力軸２４の中径部８３と第１中間部８１との境界部より中径部８３側で当接することになる。なお、エンドプレート９１の撓み変形に起因したマグネットプレート９２によるロータヨーク６１の押圧力Ｆ５は、ロータヨーク６１の圧入荷重Ｆ１よりも小さいので、第１端面板９０の圧入中にロータヨーク６１が軸方向に移動することはない。
以上により、出力軸２４にロータ部２２が圧入固定される。

このように、非磁性材料からなるマグネットプレート７２，９２によりロータヨーク６１の収容孔６２の開口部を覆うことで、永久磁石６３を保持することができるため、収容孔６２から永久磁石６３が抜けて飛散することを防ぐとともに、永久磁石６３から発生する磁束の短絡も防ぐことができる。そして、マグネットプレート７２，９２と別体で設けられ、出力軸２４と同等の線膨張係数を有するエンドプレート７１，９１を出力軸２４に圧入固定することで、周囲の温度に依存することなく出力軸２４に対する端面板７０，９０の回り止めを容易に行うことができる。つまり、出力軸２４と同等の線膨張係数を有するエンドプレート７１，９１を出力軸２４に圧入固定することで、出力軸２４とエンドプレート７１，９１との線膨張係数の差を小さくすることができる。そのため、モータ発熱時においてエンドプレート７１と出力軸２４とが緩むことがなく、端面板７０が緩んで抜けることを防ぐことができる。

また、エンドプレート７１，９１を撓み変形させた状態で出力軸２４に圧入固定することで、エンドプレート７１，９１の周縁部においてエンドプレート７１，９１の弾性力がマグネットプレート７２，９２を介してロータヨーク６１に伝わり、ロータヨーク６１及び永久磁石６３を均等に押圧することになる。したがって、一対の端面板７０，９０によりロータヨーク６１を軸方向内側に向けて押圧した状態で挟持することになり、永久磁石６３及びロータヨーク６１をより強固に保持することができる。そして、マグネットプレート７２，９２とロータヨーク６１及び永久磁石６３との間のクリアランスがなくなり、永久磁石６３の端面とロータヨーク６１の端面６１ａとが面一の状態で保持される。これにより、永久磁石６３の軸方向の移動が規制されるため、モータ２３のトルク脈動を低減することができる。

特に、本実施形態では、第１端面板９０のエンドプレート９１の内周縁に、出力軸２４の第１中間部８１を収容する収容部８５を形成する構成とした。
この構成によれば、ロータヨーク６１が圧入された中径部８３と第１端面板９０が圧入された小径部８４との直径を、第１中間部８１を介して異ならせることで、ロータヨーク６１と小径部８４との間にクリアランスを有した状態となる。これにより、中径部８３以外の領域では、圧入荷重をかけない状態でロータヨーク６１を出力軸２４に装着することができる。そして、ロータヨーク６１が第１中間部８１に差し掛かった際に、ロータヨーク６１に圧入荷重Ｆ１をかけることになる。したがって、ロータヨーク６１は出力軸２４に対してインローさせた状態からの圧入になるため、締め代が多くてもかじることなく、安定した圧入が可能になる。また、ロータヨーク６１の圧入ストロークを短縮させることができる。さらに、圧入性を向上させてモータ２３の製造効率を向上させることができる。
以上より、従来のように出力軸２４の外周面にスプライン加工等の回り止め加工を施すことがないため、モータ２３の製造効率及び製造コストを低減することができる。
また、第１端面板９０に出力軸２４の第１中間部８１を収容可能な収容部８５を形成することで、第１端面板９０を圧入する際に第１中間部８１により圧入が規制されることがない。その結果、第１端面板９０をロータヨーク６１に突き当てて、収容孔６２から永久磁石６３が飛散するのを防止することが可能になる。

さらに、第１端面板９０（エンドプレート９１）におけるロータヨーク６１側の端面９１ａを、第１中間部８０と中径部８３との境界部より軸方向内側に配置するとともに、第２端面板７０（エンドプレート７１）におけるロータヨーク６１側の端面７１ａを、第２中間部８０と中径部８３との境界部より軸方向内側に配置することで、ロータヨーク６１は確実に中径部８３で圧入固定されることになる。つまり、ロータヨーク６１の公差が大きい場合でも、ロータヨーク６１の寸法バラツキを吸収することができ、ロータヨーク６１の端面６１ａ，６１ｂが各中間部８０，８１と中径部８０との境界部を乗り越えることがなくなるため、ロータヨーク６１全体を最適な締め代の固定領域に圧入固定することができる。したがって、ロータヨーク６１をより強固に保持することができ、ロータヨーク６１の軸方向への移動を防ぐことができる。また、ロータヨーク６１の残留応力分布が対称になり、磁気特性が均一化することができ、モータ特性を向上させることができる。

また、エンドプレート９１の内周縁の角部を切り欠いて拡経部８６を形成することで、出力軸２４の第１中間部８１を収容することができる。そして、拡経部８６の稜線を跨ぐように面取り部８７を形成することで、拡経部８６の開口縁が裾野状に広がり、面取り部８７と出力軸２４との間には、クリアランスが生じる。これにより、圧入時において、このクリアランス内に出力軸２４と圧入部材との間で発生する研削材が収容されることになり、研削材が飛散することを防止することができる。

なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や形状などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
本実施形態では、図３に示すように、出力軸２４の他端側のみからロータ部２２を圧入する場合について説明したが、出力軸２４の両端側からロータヨーク６１を挟持するように一対の端面板７０，９０を圧入する構成も可能である。具体的には、図１０に示すように、中径部８３を挟んで両端側に中径部８３より外径が小さい小径部８４を形成する。そして、第２端面板７０におけるエンドプレート１７１の圧入孔７３にも、第１端面板９０の収容部８５と同様の構成の収容部１８５を形成する。

さらに、本実施形態では、第２端面板とロータヨークとを順に出力軸に圧入する場合について説明したが、第２端面板７０とロータヨーク６１とを一括して圧入する構成も可能である。具体的には、図５に示すように、治具１００のベース部１０１上にロータヨーク６１と第２端面板７０を積層してセットし、この状態で出力軸２４に圧入荷重を付与することで、ロータヨーク６１及び第２端面板７０が一括して圧入固定される。

また、本実施形態では、出力軸に大径部、中径部及び小径部を形成し、一端側から他端側へ向かうにつれ３段階で外径が小さくなるように構成したが、出力軸の他端側に小径部より外径の小さい領域を形成してもよい。つまり、第１端面板の固定領域のみを小径部として形成してもよい。この場合、第１端面板の圧入ストロークも短縮することができ、より圧入性を向上させることができる。

また、本実施形態では、本発明のモータを車両用駆動モータユニットに採用した場合について説明したが、これに限られることはない。

本発明の実施形態におけるモータユニットの概略構成断面図である。 本発明の実施形態におけるロータ部の平面図である。 図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。 図３の要部拡大図である。 出力軸の圧入方法を示す工程図である。 出力軸の圧入方法を示す工程図である。 出力軸の圧入方法を示す工程図である。 出力軸の圧入方法を示す工程図である。 出力軸の圧入方法を示す工程図である。 本発明の他の構成を示す図２のＡ−Ａ’線に相当する断面図である。

符号の説明

２２…ロータ部 ２３…モータ ２４…出力軸（シャフト） ６１…ロータヨーク ６２…収容孔 ６３…永久磁石 ７０…第２端面板（端面板） ７１，９１…エンドプレート（支持板） ７２，９２…マグネットプレート（環状板） ７８，９８…小径部（凸部）８０…第１中間部 ８１…第２中間部 ８２…大径部 ８３…中径部 ８４…大径部 ８５…収容部 ８６…拡経部 ８７…面取り部 ９０…第１端面板

Claims (4)

1. 回転可能に支持されたシャフトと、前記シャフトに対して同軸状に圧入固定されたロータ部と、を備え、
   前記ロータ部は、ロータヨークと、前記ロータヨークの端面から軸方向に沿って形成された収容孔内に収容された永久磁石と、前記ロータヨークの軸方向両端部に設けられ、前記ロータヨークを挟持して前記収容孔内に前記永久磁石を保持する一対の端面板とを備えたモータであって、
   前記シャフトは、前記一対の端面板のうち第１端面板が圧入された小径部と、前記ロータヨークが圧入され前記小径部より直径が大きい中径部とを備え、
   前記シャフトは、前記小径部と前記中径部との間に、軸方向に沿って直径が変化する第１中間部を備え、
   前記第１端面板は、前記シャフトの圧入孔における前記ロータヨーク側の端縁部に、前記第１中間部を収容可能な収容部を備えていることを特徴とするモータ。
2. 前記端面板は、少なくとも前記収容孔の開口部を覆うように設けられるとともに径方向中央部に中央孔を有し、非磁性材料からなる環状板と、前記ロータヨークとの間に前記環状板を挟持しつつ、前記シャフトに圧入固定され、前記シャフトと同等の線膨張係数を有する支持板とで構成され、
   前記支持板は、径方向中央部が前記中央孔内に向けて撓み変形した状態で前記シャフトに圧入固定され、前記支持板の第１端面の周縁部により前記環状板を前記ロータヨークに向けて押圧していることを特徴とする請求項１記載のモータ。
3. 前記シャフトは、前記中径部を間に挟んで前記小径部の軸方向反対側に、前記中径部より直径が大きく形成され、前記一対の端面板のうち第２端面板が圧入された大径部と、前記中径部と前記大径部との間に、軸方向に沿って直径が変化する第２中間部とを備え、
   前記第１端面板における前記ロータヨーク側の端面は、前記第１中間部と前記中径部との境界部より前記ロータヨーク側に配置され、
   前記第２端面板における前記ロータヨーク側の端面は、前記第２中間部と前記中径部との境界部より前記ロータヨーク側に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のモータ。
4. 前記収容部は、前記圧入孔が拡径された拡径部と、前記端縁部が面取りされた面取り部と、を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載のモータ。

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