JP2013123287A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータシャフトとロータ本体の円周方向での位置決めを容易に行うことができ、しかも、ロータシャフトの加工工数の削減を図ることのできるモータを提供する。
【解決手段】ロータ本体１６を、円筒状のロータシャフト１７の外周に位置決めした状態で圧入固定する。ロータシャフト１７の軸方向の一端部の外周に外部に動力を伝達するための出力ギヤ１９を設ける。出力ギヤ１９の内周には、ロータ本体１６とロータシャフト１７とを円周方向で位置決めするときに、ロータシャフト１７側の位置決め基準となるキー溝２１を形成する。モータの組み立て完了後にロータシャフト１７を品質検査装置の回転軸に結合するときにもキー溝２１を用いる。
【選択図】図２

Description

この発明は、ロータ部分に円筒状のロータシャフトを備えたモータに関するものである。

車両駆動等に用いられるモータとして、ロータに円筒状のロータシャフトが一体に設けられ、そのロータシャフトの円筒部分の内側に、車軸等の出力シャフトが挿通して用いられるものが知られている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載のモータは、複数の永久磁石を保持するロータ本体に軸孔が設けられ、その軸孔に円筒状のロータシャフトが圧入固定されている。ロータシャフトの軸方向の一端部の外周には大径の出力ギヤが一体に設けられ、その出力ギヤが減速機構と差動装置を介して出力シャフトである車軸に動力伝達可能に接続されている。上記の車軸は、ロータシャフトの円筒部分に挿通された状態で一端側が差動装置の出力部に連結され、他端側が車輪に連結されている。
また、このモータでは、ロータシャフトの他端部（出力ギヤと逆側の端部）の外周に、ロータの回転位置を検出するためのレゾルバのロータが結合されている。このレゾルバのロータは、ロータシャフトの他端部の外周に形成された二面幅に嵌合され、ロータシャフトとの円周方向の相対位置が正確に位置決めされている。

特開２０１０−２６８６３３号公報

ところで、この種のモータでは、一般に、ロータシャフトとロータ本体が別体部品として形成されているため、ロータシャフトの他端部側の二面幅を用いてロータシャフトを組み付け治具に円周方向で位置決めし、その状態でロータシャフトの他端部側からロータ本体をロータシャフトに圧入し、さらにロータシャフトを同様に位置決めした状態において、ロータ本体の永久磁石に対して着磁を行うようにしている。

しかし、上記のモータにおいては、ロータシャフト上のロータ本体の圧入される側の端部に位置決め基準となる二面幅が設けられているため、ロータ本体が位置決め部と干渉しないようにロータ本体の圧入を行わなければならず、その結果、組み付け作業が煩雑になってしまう。

また、この種の電動機においては、出荷前にはダイナモ等の検査装置によって品質検査を行う。この検査にあたっては、円筒状のロータシャフトの軸方向の一端部を検査装置の回転軸に結合し、その状態においてロータの回転試験を行う。このため、従来では、ロータシャフトの軸方向の一端部の内面にスプラインを予め形成しておき、品質検査の際には、検査装置の回転軸側のスプラインをロータシャフトのスプラインに嵌入するようにしていた。

しかし、ロータシャフトの内面に予めスプラインを形成しておくこの従来の手法では、品質試験の際にのみ用いるスプラインをロータシャフトに加工しなければならないため、ロータシャフトの加工工数が増加し、製品コストの高騰の原因となり易い。

そこでこの発明は、ロータシャフトとロータ本体の円周方向での位置決めを容易に行うことができ、しかも、ロータシャフトの加工工数の削減を図ることのできるモータを提供しようとするものである。

この発明に係るモータでは、上記課題を解決するために以下の構成を採用した。
請求項１に係る発明は、複数の永久磁石（例えば、実施形態の永久磁石１５）を保持するロータ本体（例えば、実施形態のロータ本体１６）と、外周面に、前記ロータ本体が円周方向で位置決めされた状態で圧入固定される円筒状のロータシャフト（例えば、実施形態のロータシャフト１７）と、を備え、前記ロータシャフトの円筒部分の内側に出力シャフト（例えば、実施形態の車軸３Ｂ）が挿通されるとともに、前記ロータシャフトの軸方向の一端部の外周に出力ギヤ（例えば、実施形態の出力ギヤ１９）が一体に形成され、該出力ギヤを介して前記出力シャフトに動力を伝達するように構成されたモータであって、前記出力ギヤの内周部にキー溝（例えば、実施形態のキー溝２１）が形成されていることを特徴とするものである。
これにより、ロータシャフトの出力ギヤの内周部のキー溝を用いて、ロータシャフトに対してロータ本体を位置決めすることが可能となる。
また、モータの出荷前に品質検査装置によって検査を行う場合には、ロータシャフトの出力ギヤの内周部のキー溝に、対応するキーを嵌合し、そのキーを用いて品質検査装置の回転軸とロータシャフトの間の相対回転を規制することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のモータにおいて、前記出力ギヤは、前記ロータシャフト上の他の部位に対して、径方向外側に突出して形成されていることを特徴とするものである。
これにより、キー溝は、ロータシャフトの軸中心に対して充分に径方向外側に離間した位置に形成できるようになる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載のモータにおいて、前記ロータシャフトの軸方向の一端部側は、前記出力ギヤと隣接する位置で、軸受（例えば、実施形態の軸受１８Ａ）を介してハウジング（例えば、実施形態のモータハウジング５Ａ）に支持され、前記軸受は、前記出力ギヤの歯面（例えば、実施形態の歯面１９ａ）と径方向でラップするように前記ロータシャフトの外周面に取り付けられていることを特徴とするものである。
これにより、ロータシャフトの一端部側では出力ギヤの歯面と軸受がほぼ同一半径上で隣接して配置されることになる。

請求項１に係る発明によれば、ロータシャフトの軸方向の一端側の出力ギヤの内周部にキー溝が形成されているため、ロータシャフトとロータ本体を位置決めするときに、出力ギヤの内周部のキー溝を用いて容易に行うことができる。
また、この発明によれば、出荷前の品質検査時には、ロータシャフトの出力ギヤの内側のキー溝を利用してロータシャフトと品質検査装置の回転軸の回転規制を行うことができるため、品質検査のためだけにロータシャフトに専用の回転規制部を加工する必要がなくなり、その分、ロータシャフトの加工工数の削減を図ることが可能になる。

請求項２に係る発明によれば、出力ギヤがロータシャフト上の他の部位よりも径方向外側に突出して形成されているため、キー溝の形成位置を径方向外側にし、品質検査時に出力ギヤの内周領域やキーに作用する荷重をより小さく抑えることができる。

請求項３に係る発明によれば、出力ギヤの歯面と軸受がほぼ同一半径上で隣接して配置されるため、出力ギヤと軸受に対して効率良く潤滑液を供給することができる。

この発明の一実施形態のモータを採用した車両のパワーユニットの縦断面図である。 この発明の一実施形態のモータのロータ部分の半断面図である。 この発明の一実施形態のロータシャフトの端部の斜視図である。 この発明の一実施形態のロータの組み付け状態を示す組み付け治具とロータの模式的な断面図である。 この発明の一実施形態のモータを品質試験装置に組み付けた状態を示す断面図である。

以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、この実施形態に係るモータ１０を採用した車両のパワーユニット１を示す図である。このパワーユニット１は、車両駆動用のモータ１０と、モータ１０の回転を減速する減速機構２と、モータ１０の動力を車両の左右の車軸３Ａ，３Ｂ（出力シャフト）に分配する差動装置４と、が一体ユニットとして組み付けられている。このパワーユニット１のハウジング５は、複数の部材が締結されて構成されているが、以下では、説明の便宜上のモータ１０の外側のほぼ全域と、減速機構２の一部の外周側を覆う部分をモータハウジング５Ａと呼び、減速機構２の残余の部分と差動装置４の外側のほぼ全域を覆う部分をミッションハウジング５Ｂと呼ぶものとする。

モータハウジング５Ａの軸方向の中央領域の内周面には、モータ１０の円環状のステータ１１が取り付けられている。ステータ１１には三相のコイル導線１２が巻回されており、その各コイル導線１２は端子台１３を通して外部の対応する給電線に接続されている。ステータ１１の内周側にはロータ１４が回転可能に配置される。

ロータ１４は、円周方向に配列される複数の永久磁石１５を保持する円環状のロータ本体１６と、このロータ本体１６が外周面に圧入固定される円筒状のロータシャフト１７と、を備えている。ロータ本体は１６、円板状の複数枚の積層鋼板が軸方向に積層され、積層鋼板の軸方向の両端部が一対の端面板２２，２２によって保持されている。ロータ本体１６の軸心部には、ロータシャフト１７の外周面に圧入される軸孔１６ａが形成されている。

ロータシャフト１７は、ロータ本体１６よりも軸帳が長く形成され、軸方向の両端部がロータ本体１６の外側に突出している。ロータシャフト１７のうちのロータ本体１６から外側に突出した軸方向両側の領域は、それぞれ軸受１８Ａ，１８Ｂを介してモータハウジング５Ａに支持されている。ロータシャフト１７の軸方向の一端部（図１中の左側の端部）の外周には、はす歯歯車形状の出力ギヤ１９が一体に形成されている。また、ロータシャフト１７の軸方向の他端部（図1中の右側の端部）には、ロータ１４の回転位置を検出するためのレゾルバ２０のレゾルバロータ２０ａが取り付けられている。レゾルバロータ２０ａは、ロータシャフト１７の軸方向の他端部の外周に形成された二面幅２４に嵌合され、それによってロータシャフト１７に対して円周方向で位置決めされている。

ロータシャフト１７の出力ギヤ１９には、減速機構２の入力ギヤ２ａが噛合されており、減速機構２の出力ギヤ２ｂには、差動装置４のリングギヤ４ａが噛合されている。差動装置４は、周知の構造のものであり、リングギヤ４ａを通してディファレンシャルケース４ｂに入力された動力が、ディファレンシャルケース４ｂ内に突設されたピニオン４ｃを介して左右の一対のサイドギヤ４ｄ，４ｅに分配されるようになっている。左右のサイドギヤ４ｄ，４ｅは、それぞれ左右の車軸３Ａ，３Ｂに同軸に連結されている。

図２は、ロータ１４部分の半断面図であり、図３は、ロータシャフト１７の軸方向の一端部の斜視図である。
これらの図に示すように、ロータシャフト１７の軸方向の一端部は、同ロータシャフト１７の他の部分に比較して内外の径が大きくなっており、外周面側に出力ギヤ１９が形成されている。そして、出力ギヤ１９の内周側には、ロータシャフト１７の軸方向に沿って矩形断面のキー溝２１が形成されている。このキー溝２１は、後に説明するように、ロータ１４の組み付け時にロータ本体１６とロータシャフト１７を円周方向で位置決めするときと、出荷前にモータ１０の品質検査を行うときに用いられる。

また、ロータシャフト１７の軸方向の一端側をモータハウジング５Ａに支持させる軸受１８Ａは、出力ギヤ１９と軸方向で隣接する位置に配置されている。そして、軸受１８Ａは、出力ギヤ１９の歯面１９ａと径方向でラップするように、より詳細には軸受１８Ａのアウタレースとインナレースの隙間ｄが歯面１９ａの側部に臨むように配置されている。

図４は、ロータシャフト１７にロータ本体１６を組み付けるときの状態を示す図である。なお、図１，図２では示されていないが、ロータ本体１６の外周面には、組み付け時に用いる軸方向に沿うガイド溝２３が設けられている。

以下、同図を参照してロータ１０の組み付けについて説明する。
組み付け治具２５は、ベース壁２６上に複数のガイド支柱２７が突設されるとともに、ベース壁２６上のロータシャフト１７の設置位置に位置決め用のキー２８が突設されている。ベース壁２６上には、ロータシャフト１７が軸方向の一端部を下方にして鉛直姿勢で固定され、このときに、出力ギヤ１９の内周部に形成されたキー溝２１にベース壁２６上のキー２８が嵌合される。ロータシャフト１７は、これによって組み付け治具２５に対して円周方向で位置決めされる。

この状態から一方の端面板２２が、ロータシャフト１７に軸方向の他端部側から圧入され、つづいて複数の永久磁石１５を保持したロータ本体１６が、ロータシャフト１７に軸方向の他端部側から同様に圧入される。ただし、このときロータ本体１６は、外周面上のガイド溝２３を、ガイド支柱２７に突設された案内突起２９に嵌合し、それによって組み付け治具２５に対して円周方向で位置決めする。したがって、このようにしてガイド溝２３に案内突起２９を嵌合させつつ、ロータ本体１６をロータシャフト１７に圧入すると、キー溝２１及びキー２８と、組み付け治具２５を仲介してロータ本体１６とロータシャフト１７が円周方向で位置決めされる。
この後、ロータシャフト１７には他方の端面板２２（図１，図２参照）が圧入され、最後に端面板２２，２２とロータ本体１６の圧入位置が最終調整される。

また、この後には、上記と同様にキー溝２１を用いてロータシャフト１７を専用の治具に位置決めし、その状態でロータ本体１６上の永久磁石１５に対して着磁を行う。このようにキー溝２１を用いてロータシャフト１７を円周方向で位置決めし、その状態で永久磁石１５の着磁を行うことにより、永久磁石１５の磁極とレゾルバ２０の円周方向の位置関係が正確に設定することが可能になる。

図５は、モータ１０の組み付け完了後に、ダイナモ等の品質検査装置３０によってモータ１０の品質検査（回転検査）を行うときの状態を示す図である。なお、この品質検査の段階では、モータハウジング５Ａはミッションハウジング５Ｂから分離され、そのモータハウジング５Ａの端面からは、ロータシャフト１７の軸方向の一端側の出力ギヤ１９部分が突出している。

つづいて、同図を参照してモータ１０と品質検査装置３０の組み付けについて説明する。
品質検査装置３０は、ケーシング３１内に外部から回転力を受けて回転するロータ３２を備え、そのロータ３２には回転軸３３が突設されている。そして、回転軸３３の先端側の外周面には断面矩形状のキー３４が保持されている。このキー３４は、品質検査装置３０の回転軸３３がモータ１０のロータシャフト１７の一端部に嵌入されるときに、ロータシャフト１７側の出力ギヤ１９の内周のキー溝２１に嵌合される。これにより、品質検査装置３０の回転軸３３とモータ１０のロータシャフト１７は、両者間の相対回転が規制される。

以上のように、この実施形態のモータ１０は、ロータシャフト１７の軸方向の一端側の出力ギヤ１９の内周部にキー溝２１が形成されており、ロータ１４の組み立て時には、そのキー溝２１を用いてロータシャフト１７の一端部側を組み付け治具２５に位置決めし、その状態でロータシャフト１７に軸方向の他端部側からロータ本体１６を圧入できるようになっているため、ロータシャフト１７をロータ本体１６の圧入方向と同じ側で位置決めしていた従来のものに比較し、ロータシャフト１７に対するロータ本体１６の圧入と位置決めを容易に行うことができる。また、ロータ本体１６の永久磁石１５の着磁もロータシャフト１７の出力ギヤ１９の内周部のキー溝２１を用いて正確に位置決めして行うことができる。

また、この実施形態のモータ１０においては、出荷前の品質検査時には、ロータシャフト１７とロータ本体１６の位置決めに用いた出力ギヤ１９の内周部のキー溝２１を利用して、ロータシャフト１７と品質検査装置３０の回転軸３３との回転規制を行うことができるため、品質検査のためだけにロータシャフト１７に専用の回転規制部を加工する必要がない。このため、このモータ１０においては、ロータシャフト１７の加工工数を削減することができる。

また、この実施形態のモータ１０の場合、出力ギヤ１９がロータシャフト１７上の他の部位よりも径方向外側に突出して形成されているため、キー溝２１の形成位置をより径方向外側にして、品質検査装置３０で検査を行うときに、出力ギヤ１９の内周領域やキー３４に作用する荷重をより小さく抑えることができる。

さらに、この実施形態のモータ１０においては、出力ギヤ１９の歯面１９ａと軸受１８Ａがほぼ同一半径上で隣接して配置されているため、モータハウジング５Ａ内に供給される潤滑液を出力ギヤ１９と軸受１８Ａに対して効率良く供給することができる。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

３Ｂ…車軸（出力シャフト）
５Ａ…モータハウジング（ハウジング）
１０…モータ
１５…永久磁石
１６…ロータ本体
１７…ロータシャフト
１８Ａ…軸受
１９…出力ギヤ
１９ａ…歯面
２１…キー溝

Claims (3)

1. 複数の永久磁石を保持するロータ本体と、
   外周面に、前記ロータ本体が円周方向で位置決めされた状態で圧入固定される円筒状のロータシャフトと、を備え、
   前記ロータシャフトの円筒部分の内側に出力シャフトが挿通されるとともに、前記ロータシャフトの軸方向の一端部の外周に出力ギヤが一体に形成され、該出力ギヤを介して前記出力シャフトに動力を伝達するように構成されたモータであって、
   前記出力ギヤの内周部にキー溝が形成されていることを特徴とするモータ。
2. 前記出力ギヤは、前記ロータシャフト上の他の部位に対して、径方向外側に突出して形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記ロータシャフトの軸方向の一端部側は、前記出力ギヤと隣接する位置で、軸受を介してハウジングに支持され、
   前記軸受は、前記出力ギヤの歯面と径方向でラップするように前記ロータシャフトの外周面に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載のモータ。

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