JP5195316B2

JP5195316B2 - 電動機組み立て方法及び電動機組み立て用ロータガイド治具

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Publication number: JP5195316B2
Application number: JP2008285915A
Authority: JP
Inventors: 哲義深谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-11-06
Filing date: 2008-11-06
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2028-11-06
Also published as: JP2010115023A

Description

本発明は、電動機を組み立てる方法および電動機の組み立てに用いられる治具に関する。
より詳細には、ロータとステータとの間に磁力が作用する状況において容易に電動機を組み立てる技術に関する。

従来、電動機の組み立てはロータおよびステータをハウジングに収容することにより行われるが、電動機の多くは、電動機を構成する部材であるロータおよびステータの一方が強磁性体（永久磁石等、外部磁場の影響が無くても自発的に磁化する材料）からなるとともに他方が常磁性体（多くの鉄鋼材料等、外部磁場の影響により磁化する材料）からなるため、ロータとステータとの間には磁力が作用する。
従って、図１０に示す如く、電動機の組み立て工程におけるロータ２０をステータ３０内に挿入する工程では、回転軸１０に固定されたロータ２０とステータ３０との間に働く磁力によりロータ２０は傾いた状態で急激に引き込まれてステータ３０に吸着したり、回転軸１０の一端に設けられたギヤ等が他の電動機を構成する部材に接触したりする場合があり（図１０の点線丸枠内）、ロータ２０とステータ３０との間に所定の間隔Ｃ（クリアランス）を確保して組み付けることが困難である。

このようなロータとステータとの間に作用する磁力に起因する問題を解消する方法として、芯出し用シャフトと移動台車とを用いた電動機の組み立て方法が知られている。
この方法に用いられる芯出し用シャフトは一対の円柱形状の部材からなり、当該一対の円柱形状の部材は互いに中心線が一直線となり、かつ両者が所定の間隔を空けた状態で支持台に固定される。
芯出し用シャフトを構成する一対の円柱形状の部材の間隔はロータの回転軸の長さと略同じであり、ロータの回転軸の両端はそれぞれ芯出し用シャフトを構成する一対の円柱形状の部材に固定・支持される。ロータの回転軸が芯出し用シャフトに固定されたとき、ロータの回転軸の中心線と芯出し用シャフトの中心線とは一直線となる。
また、この方法に用いられる移動台車は、芯出し用シャフトの長手方向（芯出し用シャフトの中心線の方向）に移動可能であり、移動台車にはステータが収容されたハウジングが固定される。

上記芯出し用シャフトと移動台車とを用いた電動機の組み立て方法は、（１）ステータが収容されたハウジングを芯出し用シャフトを構成する一対の円柱形状の部材の一方に貫装する工程と、（２）ステータが収容されたハウジングを移動台車に固定する工程と、（３）ロータの回転軸の両端を芯出し用シャフトに固定する工程と、（４）移動台車を芯出し用シャフトの長手方向に移動させる工程と、を含む。例えば、特許文献１に記載の如くである。

しかし、特許文献１に記載の方法は、ロータとステータとの間に作用する磁力に抗してロータおよびステータの姿勢を保持するために芯出し用シャフトを構成する一対の円柱形状の部材をいずれも十分な剛性を有する構造体（支持台）に固定しなければならず、かつ、ステータが収容されるハウジングを芯出し用シャフトを構成する一対の円柱形状の部材の一方に貫装する工程を実現するための前提として電動機のハウジングは両端が開口した構造であることを要する。
そのため、特許文献１に記載の方法は、ステータが収容されるハウジングの一端が閉塞されるとともに他端のみが開口した構造のハウジングを有する電動機の組み立てに適用することができないという制約を有する。

ステータが収容されるハウジングの一端が閉塞されるとともに他端のみが開口した構造のハウジングを有する電動機の組み立て方法としては、挿入補助治具を用いる方法が知られている。
この方法に用いられる挿入補助治具はリング状の部材であり、その中央部には貫通孔が形成され、当該貫通孔の直径（内径）はステータの直径（外径）と略同じである。従って、ステータの外周面が挿入補助治具の内周面に当接しつつ、ステータは挿入補助治具に沿って摺動可能である。
上記挿入補助治具を用いた電動機の組み立て方法は、（１）ロータが固定された回転軸の一端をハウジングの一端（閉塞されている方の端部）に軸支する工程と、（２）ロータが固定された回転軸の他端を保持する工程と、（３）挿入補助治具の中心線とハウジングの中心線とが一直線となる状態で、挿入補助治具をハウジングの他端（開口している方の端部）に配置する工程と、（４）ステータの外周面を挿入補助治具の内周面に当接させつつステータを挿入補助治具に沿って摺動させることによりステータをハウジングに挿入する工程と、を含む。例えば、特許文献２に記載の如くである。

しかし、特許文献２に記載の方法は、挿入補助治具をハウジングの他端（開口している方の端部）に配置するときに挿入補助治具の中心線とハウジングの中心線とが一直線となる状態を確保するための具体的な構成を開示していない。

また、特許文献２に記載の方法における挿入補助治具はステータの外周面に当接し、かつロータが固定された回転軸の他端（ハウジングの開口側の端部）を別の部材（保持装置）により固定する構成であることから、挿入補助治具および保持装置との干渉を回避するためにはステータをその上端のみ担持した状態でハウジングに挿入することを要する。
従って、ステータの重量が大きい場合には作業性が良くない（取り扱いが困難である）という問題を有する。
特開平８−１２６２６２号公報特開２００５−３１２２４１号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、ロータとステータとの間に磁力が作用する場合であっても、ロータがステータに引き寄せられて吸着することなく、かつロータとステータとの間に所定の間隔を確保して電動機を容易に組み立てることが可能な電動機組み立て方法及び電動機組み立て用ロータガイド治具を提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、
回転軸と、
前記回転軸に固定されるロータと、
前記ロータの外周面に対して所定の間隔を有した状態で対向する内周面を有するステータと、
前記回転軸、前記ロータおよび前記ステータを収容するハウジングと、
を具備する電動機を組み立てる電動機組み立て方法であって、
その外周面が前記ステータの内周面に摺動可能に当接する略円筒状の部材であり、前記ロータの外周面と前記ステータの内周面との間に前記所定の間隔を有した状態で前記ロータを回転軸方向に案内するロータガイド部と、
前記ロータガイド部内の回転軸方向に発生する磁力を調整することで回転軸方向における前記ロータの位置を調整する磁力調整手段と、
からなるロータガイド治具を用いて、
前記ロータを前記ロータガイド部内に嵌装し、前記磁力調整手段により前記ロータに作用する磁力を調整することで前記ロータを前記ロータガイド部内に保持するロータ保持工程と、
前記ロータガイド治具の前記ロータガイド部内に前記ロータを保持した状態で、前記ロータガイド部の一端を前記ハウジングに予め固定されている前記ステータ内に挿入するロータガイド治具挿入工程と、
前記ロータガイド部の一端をステータ内に挿入した状態で、前記磁力調整手段により前記ロータに作用する磁力を調整することで回転軸方向における前記ロータの位置を制御して前記ロータを前記ロータガイド部内に保持した状態から前記ステータ内へ挿入するロータ挿入工程と、
を含む電動機組み立て方法である。

請求項２においては、
前記磁力調整手段は、
前記ロータガイド部の外周に配設されるコイルと、
前記コイルに流す電流を制御することで前記コイルから発生する磁力を調整する制御手段と、
を具備する電動機組み立て方法である。

請求項３においては、
前記ロータ挿入工程は、
前記回転軸の一端に設けられた第一ギヤ歯と当該第一ギヤ歯に噛合する前記ロータの回転駆動力を伝達する伝達軸の一端に設けられた第二ギヤ歯との噛合い時において前記制御手段により前記コイルに流す電流の増減を繰り返すように制御して前記第一ギヤ歯と前記第二ギヤ歯とを噛合させる噛合調整工程を含む電動機組み立て方法である。

請求項４においては、
前記回転軸の他端に磁性体治具を装着する電動機組み立て方法である。

請求項５においては、
回転軸と、
前記回転軸に固定されるロータと、
前記ロータの外周面に対して所定の間隔を有した状態で対向する内周面を有するステータと、
前記回転軸、前記ロータおよび前記ステータを収容するハウジングと、
を具備する電動機を組み立てるために用いられる電動機組み立て用ロータガイド治具であって、
その外周面が前記ステータの内周面に摺動可能に当接する略円筒状の部材であり、前記ロータの外周面と前記ステータの内周面との間に前記所定の間隔を有した状態で前記ロータを回転軸方向に案内するロータガイド部と、
前記ロータガイド部内の回転軸方向に発生する磁力を調整することで回転軸方向における前記ロータの位置を調整する磁力調整手段と、
からなる電動機組み立て用ロータガイド治具である。

請求項６においては、
前記磁力調整手段は、
前記ロータガイド部の外周に配設されるコイルと、
前記コイルに流す電流を制御することで前記コイルから発生する磁力を調整する制御手段と、
を具備する電動機組み立て用ロータガイド治具である。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、ロータとステータとの間に磁力が作用する場合であっても、ロータがステータに引き寄せられて吸着することなく、かつロータとステータ間のクリアランスを確保することができるため電動機を容易に組み立てることが可能である。

請求項２においては、コイルに流す電流を制御することで回転軸方向に発生する磁力を調整し、ロータの自重とロータに作用する磁力をバランスさせることで、回転軸方向におけるロータ位置を自在に制御することができる。

請求項３においては、ロータ位置が回転軸方向にわずかな量上下することで、ギヤ間の噛合いを容易に行うことができる。

請求項４においては、磁力が作用する部分が広がるため、コイルに流す電流を制御することでロータ位置の調整がよりし易くなる。

請求項５においては、ロータとステータとの間に磁力が作用する場合であっても、ロータガイド治具によりロータがステータに引き寄せられて吸着することなく、かつロータとステータ間のクリアランスを確保することができるため電動機を容易に組み立てることが可能である。

請求項６においては、制御手段によりコイルに流す電流を制御することで回転軸方向に発生する磁力を調整し、ロータの自重とロータに作用する磁力をバランスさせることで、回転軸方向におけるロータ位置を自在に制御することができる。

以下では、図１を用いて本発明に係る電動機組み立て方法および本発明に係る電動機組み立て装置の対象となる電動機の実施の一形態であるインホイールモータ１について説明する。

「電動機」は、電気エネルギーを機械エネルギー（駆動力）に変換する原動機を指す。
「原動機」は、自然界に存在するエネルギーを機械的な仕事（力学的なエネルギー）に変換する機械あるいは装置を指す。

本実施形態のインホイールモータ１は、特に電動機を各車輪に一基ずつ設ける形式の電気自動車に設けられ、当該各車輪を回転駆動する。

本実施形態のインホイールモータ１は電気自動車の車輪を回転駆動するものであるが、本発明に係る電動機組み立て方法および電動機組み立て用ロータガイド治具は種々の用途に用いられる電動機の組み立てに適用可能である。

図１に示す如く、インホイールモータ１は主として回転軸１０、ロータ２０、ステータ３０、ハウジング４０、ギヤ６０および遊星歯車機構７０を具備する。

回転軸１０は略円柱形状の部材であり、後述するロータ２０が回転する際の中心軸となるものである。

ロータ２０はインホイールモータ１が駆動力を発生する際に回転する部材である。本実施形態のロータ２０は永久磁石からなる界磁（磁界を発生させるもの）であり、外周面２０ａを有する略円筒形状を成す。
ロータ２０は回転軸１０の中途部に固定され、ロータ２０および回転軸１０は一体的に回転する。

ステータ３０はインホイールモータ１が駆動力を発生する際に固定されている（回転しない）部材である。本実施形態のステータ３０は通電可能なコイルからなる電機子（界磁と相互作用してトルク（駆動力）を得るための磁界を発生するもの）であり、内周面３０ａを有する略円筒形状を成す。

本実施形態のインホイールモータ１はロータ２０を界磁とするとともにステータ３０を電機子とする電動機（回転界磁形の電動機）であるが、本発明に係る電動機組み立て方法および電動機組み立て用ロータガイド治具はロータを電機子とするとともにステータを界磁とする電動機（回転電機子形の電動機）にも適用可能である。

ハウジング４０は回転軸１０、ロータ２０およびステータ３０を収容する部材である。
本実施形態のハウジング４０は非磁性体の一例であるアルミニウム合金を射出成形することにより一体的に成形される。ハウジング４０は主として軸支部４１およびステータ固定部４２を有する。

軸支部４１はハウジング４０を構成する部分のうち、ロータ２０が固定された回転軸１０の一端を回転可能に軸支する部分である。
本実施形態では、軸支部４１には軸支部４１およびステータ固定部４２で囲まれる空間とハウジング４０の外部とを連通する孔４１ａが形成され、孔４１ａに軸受け８１が嵌装されるとともに回転軸１０の一端が軸受け８１に貫装される。
このようにして、回転軸１０の一端は軸支部４１に回転可能に軸支されるとともに軸支部４１に形成された孔４１ａからハウジング４０の外部に向かって突出する。
なお、本実施形態では軸支部４１の外側にサンギヤ軸７１の一端を軸支するとともに回転軸１０の一端、ギア６０および遊星歯車機構７０の一部を覆うカバー部４１ｂが形成される。

ステータ固定部４２はハウジング４０を構成する部分のうち、一端が軸支部４１により閉塞されるとともに他端が開口した筒状の部分である。
ここで、「ステータ固定部４２の一端が軸支部４１により閉塞される」とは、軸支部４１およびステータ固定部４２で囲まれる空間（回転軸１０、ロータ２０およびステータ３０が収容される空間）とハウジング４０の外部とを連通する孔が軸支部４１に形成されないことを指すのではなく、仮にそのような孔が軸支部４１に形成されていても当該孔から軸支部４１およびステータ固定部４２で囲まれる空間に回転軸１０、ロータ２０およびステータ３０を収容することができない程度にステータ固定部４２の一端が軸支部４１により塞がれていることを指す。
本実施形態の場合、軸支部４１にはカバー部４１ｂを介して軸支部４１およびステータ固定部４２で囲まれる空間とハウジング４０の外部とを連通する孔４１ａが形成されるが、孔４１ａはロータ２０が固定された回転軸１０よりも小さくかつ折れ曲がっているので、孔４１ａを通してロータ２０が固定された回転軸１０を軸支部４１およびステータ固定部４２で囲まれる空間に収容することができない構造となっている。

回転軸１０、ロータ２０およびステータ３０はステータ固定部４２の他端（開口した他端）から軸支部４１およびステータ固定部４２で囲まれる空間に挿入され、ステータ３０はステータ固定部４２に固定される。
また、回転軸１０、ロータ２０およびステータ３０がハウジング４０に収容されているとき、ステータ３０はステータ固定部４２に固定され、ステータ３０の内周面３０ａは、軸支部４１およびハウジング４０のステータ固定部４２の他端を閉塞するキャップ（図示せず）に回転可能に軸支された回転軸１０に固定されたロータ２０の外周面２０ａに対して所定の間隔を空けて対向する。
なお、ステータ固定部４２は筒状の部分であるが、その形状をステータ３０の外形に沿った形状（円筒形状）とする必要はなく、例えば角筒形状とする等、他の部材との干渉や強度に応じてその形状を選択することが可能である。

ギヤ６０は回転軸１０の一端に固定されるハスバ歯車であり、ギヤ６０の外周面には第一ギヤ歯である歯６０ａ・６０ａ・・・が形成される。

遊星歯車機構７０はインホイールモータ１が発生する回転駆動力を減速して後述するハブ９４に伝達するものである。
遊星歯車機構７０は主としてサンギヤ軸７１、キャリア７２およびプラネタリギヤ７３・７３を具備する。

サンギヤ軸７１はハウジング４０の軸支部４１の外側（カバー部４１ｂにより囲まれる空間）に固定された軸受け８３を介してハウジング４０に回転可能に軸支される部材である。また、サンギヤ軸７１は回転軸１０の回転駆動力をハブ９４に伝達する伝達軸である。
サンギヤ軸７１の一端（軸受け８３により軸支されている方の端部）の外周面には第二ギヤ歯である歯７１ａ・７１ａ・・・が形成される。歯７１ａ・７１ａ・・・はギヤ６０の外周面に形成された歯６０ａ・６０ａ・・・に噛合する。
サンギヤ軸７１の外周面の中途部には歯７１ｂ・７１ｂ・・・が形成される。

キャリア７２はサンギヤ軸７１に回転可能に軸支される部材であり、主としてディスク７２ａ・７２ｂおよび連結軸７２ｃ・７２ｃを具備する。

ディスク７２ａ・７２ｂは中央部に孔が形成された円盤形状の部材である。ディスク７２ａの孔にはサンギヤ軸７１が貫装され、ディスク７２ａはスラスト軸受け８４を介してサンギヤ軸７１に回転可能に軸支される。

連結軸７２ｃ・７２ｃは丸棒状の部材である。連結軸７２ｃ・７２ｃの一端はそれぞれディスク７２ａに固定され、連結軸７２ｃ・７２ｃの他端はそれぞれディスク７２ｂに固定される。従って、ディスク７２ａとディスク７２ｂとは連結軸７２ｃ・７２ｃにより相対回転不能に連結される。また、連結軸７２ｃ・７２ｃはプラネタリギヤ７３を回転可能に支持する。

プラネタリギヤ７３・７３はそれぞれ外周面に歯７３ａ・７３ａ・・・が形成された平歯車である。プラネタリギヤ７３・７３に形成された孔にはそれぞれ連結軸７２ｃ・７２ｃが貫装される。
プラネタリギヤ７３の歯７３ａ・７３ａ・・・はサンギヤ軸７１に形成された歯７１ｂ・７１ｂ・・・に噛合する。

本実施形態のインホイールモータ１には、ハブキャリア９１、ハブベアリング９２・９２・・・、ハブディスク９３およびハブ９４が設けられる。

ハブキャリア９１およびハブベアリング９２・９２・・・はハブ９４をインホイールモータ１のハウジング４０に回転可能に軸支するための部材である。

ハブキャリア９１は一端にフランジ９１ａが形成された略円筒形状の部材である。
ハブキャリア９１のフランジ９１ａは図示せぬボルトによりハウジング４０に固定される。このとき、遊星歯車機構７０はハブキャリア９１の内周面で囲まれる空間に収容される。

ハブベアリング９２・９２・・・は球状の部材であり、ハブキャリア９１の外周面に当接するように配置される。

ハブディスク９３は略円盤形状の部材であり、軸受け８５を介してサンギヤ軸７１の他端に回転可能に軸支される。また、ハブディスク９３はボルトによりディスク７２ｂに固定される。

ハブ９４は図示せぬ車輪のホイールに固定される部材であり、本実施形態のハブ９４は中央部に孔が形成された略円盤形状の部材である。
ハブ９４の孔にはハブキャリア９１が貫装され、ハブ９４の孔の内周面とハブキャリア９１の外周面とで挟まれる空間にはハブベアリング９２・９２・・・が介装される。
従って、ハブ９４はハブベアリング９２・９２・・・を介してハブキャリア９１、ひいてはインホイールモータ１に回転可能に軸支される。
また、ハブ９４はハブディスク９３に固定されており、ハブ９４、ハブディスク９３およびキャリア７２は一体となってサンギヤ軸７１に対して相対的に回転することが可能である。

インホイールモータ１のステータ３０を構成するコイルに通電すると、ロータ２０が固定された回転軸１０が回転し、回転軸１０の回転により発生する回転駆動力がギヤ６０、サンギヤ軸７１、プラネタリギヤ７３・７３、キャリア７２、ハブディスク９３およびハブ９４を経て図示せぬ車輪のホイールに伝達され、当該車輪が回転駆動される。

上述した電動機の一形態であるインホイールモータ１を組み立てる際において、本発明に係る実施形態である後述する電動機組み立て方法および電動機組み立て用ロータガイド治具を適用する。
ここで、本発明に係る実施形態である電動機組み立て方法に用いられるロータガイド治具１００について具体的に説明する。
なお、以下にいうロータ２０とは、ギヤ６０および軸受け８１、８２が設けられた回転軸１０に固定された状態のロータのことを指す。
また、以下にいう回転軸方向（軸方向）とは、回転軸１０が回転する際の中心軸方向のこと、及び、その中心軸と同軸となる軸方向のことを指す。

ロータガイド治具１００は本発明に係る電動機組み立て用ローラガイド治具の第一実施形態であり、図３に示す如く、ロータガイド治具１００は略円柱形状部材の中央部に、該円柱状部材よりも小径の略円筒状部材を回転軸方向に貫通して、該円筒状部材の一端が円柱状部材の一端側から突出した形状を有している。
ロータガイド治具１００はインホイールモータ１の組み立ての際に用いられる治具であり、ロータ２０をハウジング４０に組み付ける治具である。ロータガイド治具１００はインホイールモータ１の組み立て時にロータ２０とステータ３０との間の間隔Ｃ（隙間、図１参照）に配置することにより、ロータ２０がステータ３０に接触することを防止する。すなわち、ロータガイド治具１００はロータ２０と予めステータ固定部４２に固定されたステータ３０との干渉、及び、磁力の作用によるロータ２０とステータ３０との吸着を防止しつつロータ２０をステータ３０の内部（軸支部４１およびステータ３０の内周面３０ａで囲まれる空間）の所定の位置に案内する治具である。
ロータガイド治具１００は非磁性体の一例である樹脂からなる。
ロータガイド治具１００はロータガイド部１１０と、磁力調整手段１２０とからなる。

ロータガイド部１１０はその外周面１１０ａがステータ３０の内周面３０ａに摺動可能に当接する略円筒状の部材であり、ロータ２０の外周面２０ａとステータ３０の内周面３０ａとの間に所定の間隔Ｃを有した状態でロータ２０を回転軸方向に案内する部材である。すなわち、ロータガイド部１１０はロータガイド治具１００においてロータ２０をステータ３０および軸支部４１で囲まれる空間の内部の所定の位置に案内する部分である。
ロータガイド部１１０はその軸方向を貫通する貫通孔１１０ｂを有しており、該貫通孔１１０ｂの内径はロータ２０の外径よりわずかに大きいので、ロータ２０がこの貫通孔１１０ｂ内に内嵌されると、ロータ２０の外周面２０ａがロータガイド部１１０の内周面１１０ｃに当接するとともに、ロータ２０はロータガイド部１１０に沿って摺動することが可能である。
また、ロータガイド部１１０はその一端である突出部が円筒状であり、その円筒の壁厚さ（半径方向の厚さ）が、ロータ２０がハウジング４０にセットされた際のロータ２０の外周面２０ａとステータ３０の内周面３０ａとの間隔Ｃと略同等であり、ロータ２０を所定のセット位置に案内するとともに、間隔Ｃを保持してロータ２０を所定のセット位置にセットすることが可能であるスペーサとして働くものである。
また、ロータガイド部１１０はその一端である円筒状突出部の外径がステータ３０の内径よりわずかに小さいので、ロータガイド部１１０がステータ３０の内部に挿入されると、ロータガイド部１１０の外周面１１０ａがステータ３０の内周面３０ａに当接するとともに、ロータガイド部１１０はステータ３０の内周面３０ａに沿って摺動することが可能である。
つまり、ロータガイド治具１００が有する貫通孔１１０ｂの内周面１１０ｃが、ロータガイド治具１００に内嵌されるロータ２０の外周面２０ａに対して摺動可能であり、かつロータガイド治具１００のロータガイド部１１０をステータ３０内に挿入した際に、ロータガイド治具１００の外周面１１０ａが、ステータ３０の内周面３０ａに対して摺動可能であるので、ロータガイド治具１００にロータ２０を内嵌した状態で、ロータガイド治具１００をステータ３０内に挿入し、ロータ２０を軸支部４１側に摺動させることでステータ３０および軸支部４１で囲まれる空間の内部の所定のセット位置に案内することが可能となる。

磁力調整手段１２０はロータガイド部１１０内の回転軸方向に発生する磁力を調整することで回転軸方向におけるロータ２０の位置を調整する手段であり、本実施形態においてはロータガイド治具１００の他端となる大径円柱状部材の内部に位置するロータガイド部１１０他端の外周に巻回されたコイル１２０ａと、該コイル１２０ａに通電を行うことで所定の磁力を発生させるとともに、発生させる磁力を制御することが可能である制御手段１２０ｂとからなる。

こうして、ロータガイド治具１００は、そのロータガイド部１１０の貫通孔１１０ｂにロータ２０を内嵌した状態で、ロータガイド部１１０の一端（ロータガイド治具１００の突出部）を、予めステータ固定部４２に固定されたステータ３０の内部にロータガイド治具１００の軸方向が上下方向（ロータガイド治具１００の一端が下向き）となるように挿入した場合に、ロータ２０はその外周面２０ａをロータガイド部１１０の内周面１１０ｃに当接しつつ、ロータ２０（回転軸１０）の一端のセット位置に向けて摺動しながら下降していくこととなる。
制御手段１２０ｂは貫通孔１１０ｂに内嵌されたロータ２０の回転軸方向における位置を制御するべく、コイル１２０ａに通電を行い、コイル１２０ａに流れる電流値の増減を制御することでコイル１２０ａから所定の磁力を発生させて、ロータ２０をロータガイド部１１０内に保持したり、もしくは、所定速度にて下降させたり、もしくは、所定速度にて上昇させることが可能となり、ロータ２０の軸方向の位置や移動速度を適宜制御することが可能となる。

以下では、図２から図６を用いて本発明に係る電動機組み立て方法の第一実施形態について説明する。
図２に示す如く、本発明に係る電動機組み立て方法の第一実施形態は主としてロータ保持工程Ｓ１１００、ロータガイド治具挿入工程Ｓ１２００、ロータ挿入工程Ｓ１３００およびロータガイド治具抜き取り工程Ｓ１４００を具備する。

図３に示す如く、本発明に係る電動機組み立て方法の第一実施形態の開始前の段階では、回転軸１０にはロータ２０およびギヤ６０が固定されるとともに軸受け８１・８２が嵌装されている。また、ハウジング４０にはステータ３０、遊星歯車機構７０、軸受け８３、スラスト軸受け８４、ハブキャリア９１、ハブベアリング９２・９２・・・、ハブディスク９３およびハブ９４等が取り付けられている。また、スタータ３０は予めハウジング４０（ステータ固定部４２）に固定されている。

ロータ保持工程Ｓ１１００は前述したロータガイド治具１００を用いて、ロータ２０をロータガイド部１１０内に嵌装し、磁力調整手段１２０により磁力を作用させることでロータ２０をロータガイド部１１０内に保持する工程である。

図４に示す如く、ロータ保持工程Ｓ１１００では、ロータ２０がロータガイド治具１００の貫通孔１１０ｂの内部に嵌装された状態で、ステータ３０上方に配置した後、磁力調整手段１２０によりコイル１２０ａに通電を行い所定の磁力を発生させることでロータ２０が下降することなく貫通孔１１０ｂの軸方向（上下方向）中途部に一旦保持される。すなわち、ロータ２０には、その自重により落下しようとする力（下方）と永久磁石であるロータ２０が磁力によりステータ３０に引き込まれる力（下方）が作用しており、制御手段１２０ｂによりコイル１２０ａに通電し、ロータ２０の回転軸方向に磁力（上方）を発生させ、下方へ働く力をキャンセルするような磁力を作用させるようにすることで、ロータ２０は図４に示す如く貫通孔１１０ｂ内に保持される。
ロータ保持工程Ｓ１１００が終了したら、ロータガイド治具挿入工程Ｓ１２００に移行する。

ロータガイド治具挿入工程Ｓ１２００はロータガイド治具１００のロータガイド部１１０内にロータ２０を保持した状態で、ロータガイド部１１０の一端をハウジング４０に予め固定されているステータ３０内に挿入する工程である。

図５に示す如く、ロータガイド治具挿入工程Ｓ１２００では、ロータ保持工程Ｓ１１００にてその内部にロータ２０を保持した状態であるロータガイド治具１００の一端（ロータガイド部１１０の一端）がステータ３０の内部に挿入される。
ロータガイド治具挿入工程Ｓ１２００が終了したら、ロータ挿入工程Ｓ１３００に移行する。

ロータ挿入工程Ｓ１３００は磁力調整手段１２０によりロータ２０に作用する磁力を調整することで、ロータ２０をロータガイド部１１０内に保持した状態からステータ３０内へ挿入する工程である。

図６に示す如く、ロータ挿入工程Ｓ１３００では、磁力調整手段１２０によりコイル１２０ａを介して発生する所定の磁力によりロータガイド部１１０の内部に保持していたロータ２０に対して、制御手段１２０ｂは磁力を制御して（上方に作用する磁力が徐々に弱くなるようにコイル１２０ａに流す電流を制御して）ロータ２０を所定の速度にて徐々に下降させていく。ロータ２０は、孔４１ａに軸受け８１が嵌装されることでロータ２０のセット位置に固定される。
すなわち、ロータ挿入工程Ｓ１３００では、ロータ２０をロータガイド部１１０の内部に保持した状態から、コイル１２０ａに流す電流を調整し、上記三つの力のつり合いを制御することで、ロータガイド部１１０にてロータ２０のセンタ位置を保ったまま、ロータ２０を所定の速度でステータ３０内に挿入することができる。
また、ロータ２０のハウジング４０おける位置決めは、回転軸１０に設けられた軸受け８１の一端（図６においては下端）が孔４１ａに当接することにより行われ、歯６０ａが歯７１ａと噛合した状態で、かつ回転軸１０の先端（図６においては下端）がカバー部４１ｂの内壁に対して所定の間隔を有して配置される。
ロータ挿入工程Ｓ１３００が終了したら、ロータガイド治具抜き取り工程Ｓ１４００に移行する。

ロータガイド治具抜き取り工程Ｓ１４００はロータ２０を所定位置にセットした後で、ロータガイド治具１００をステータ３０から抜き取る工程である。
すなわち、制御手段１２０ｂはロータ２０が所定のセット位置に固定された後、コイル１２０ａに対する通電を終了し、ロータガイド部１１０の回転軸方向に働く磁力の発生を終了する。その際、ロータ２０は、所定の間隔Ｃを有した状態でステータ３０と磁力により引き合う状態となり、非磁性であるロータガイド治具１００は上方へ容易に抜き取ることができる。

このようにして、ロータガイド治具１００を用いて、ロータ２０をステータ３０内に挿入して組み付けを行うことにより、磁性体（本実施形態では永久磁石）であるロータ２０とステータ３０とが磁力により吸着することを防ぐとともに、ロータ２０の外周面２０ａとステータ３０の内周面３０ａとの間に所定の間隔Ｃ（クリアランス）を有した状態でロータ２０を組付け位置に案内することが可能となる。すなわち、ロータ２０がステータ３０との引き合う力によりステータ３０やインホイールモータ１を構成する部材などとの接触を防ぎ、組付け作業を容易に行うことが可能となる。

以上の如く、本発明に係る電動機組み立て方法の第一実施形態は、
回転軸１０と、
前記回転軸１０に固定されるロータ２０と、
前記ロータ２０の外周面２０ａに対して所定の間隔Ｃを有した状態で対向する内周面３０ａを有するステータ３０と、
前記回転軸１０、前記ロータ２０および前記ステータ３０を収容するハウジング４０と、
を具備する電動機を組み立てる電動機組み立て方法であって、
その外周面１１０ａが前記ステータ３０の内周面３０ａに摺動可能に当接する略円筒状の部材であり、前記ロータ２０の外周面２０ａと前記ステータ３０の内周面３０ａとの間に前記所定の間隔Ｃを有した状態で前記ロータ２０を回転軸方向に案内するロータガイド部１１０と、
前記ロータガイド部１１０内の回転軸方向に発生する磁力を調整することで回転軸方向における前記ロータ２０の位置を調整する磁力調整手段１２０と、
からなるロータガイド治具１００を用いて、
前記ロータ２０を前記ロータガイド部１１０内に嵌装し、前記磁力調整手段１２０により前記ロータ２０に作用する磁力を調整することで前記ロータ２０を前記ロータガイド部１１０内に保持するロータ保持工程Ｓ１１００と、
前記ロータガイド治具１００の前記ロータガイド部１１０内に前記ロータ２０を保持した状態で、前記ロータガイド部１１０の一端を前記ハウジング４０に予め固定されている前記ステータ３０内に挿入するロータガイド治具挿入工程Ｓ１２００と、
前記ロータガイド部１１０の一端をステータ３０内に挿入した状態で、前記磁力調整手段１２０により前記ロータ２０に作用する磁力を調整することで回転軸方向における前記ロータ２０の位置を制御して前記ロータ２０を前記ロータガイド部１１０内に保持した状態から前記ステータ３０内へ挿入するロータ挿入工程Ｓ１３００と、
を含むものである。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、ロータ２０とステータ３０との間に磁力が作用する場合であっても、ロータ２０がステータ３０に引き寄せられて吸着することなく、かつロータ２０とステータ３０間の間隔Ｃを確保することができるため電動機を容易に組み立てることが可能である。

また、前記磁力調整手段１２０は、
前記ロータガイド部１１０の外周に配設されるコイル１２０ａと、
前記コイル１２０ａに流す電流を制御することで前記コイル１２０ａから発生する磁力を調整する制御手段１２０ｂと、
を具備する。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、コイル１２０ａに流す電流を制御することで回転軸方向に発生する磁力を調整し、ロータ２０の自重とロータ２０に作用する磁力をバランスさせることで、回転軸方向におけるロータ位置を自在に制御することができる。

また、前記ロータガイド治具１００は、
回転軸１０と、
前記回転軸１０に固定されるロータ２０と、
前記ロータ２０の外周面２０ａに対して所定の間隔Ｃを有した状態で対向する内周面３０ａを有するステータ３０と、
前記回転軸１０、前記ロータ２０および前記ステータ３０を収容するハウジング４０と、
を具備する電動機を組み立てるために用いられる電動機組み立て用ロータガイド治具１００であって、
その外周面１１０ａが前記ステータ３０の内周面３０ａに摺動可能に当接する略円筒状の部材であり、前記ロータ２０の外周面２０ａと前記ステータ３０の内周面３０ａとの間に前記所定の間隔Ｃを有した状態で前記ロータ２０を回転軸方向に案内するロータガイド部１１０と、
前記ロータガイド部１１０内の回転軸方向に発生する磁力を調整することで回転軸方向における前記ロータ２０の位置を調整する磁力調整手段１２０と、
からなる。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、ロータ２０とステータ３０との間に磁力が作用する場合であっても、ロータガイド治具１００を用いることによりロータ２０がステータ３０に引き寄せられて吸着することなく、かつロータ２０とステータ３０間のクリアランスを確保することができるため電動機を容易に組み立てることが可能である。

以下では、図７、図８を用いて本発明に係る電動機組み立て方法の第二実施形態について説明する。
図７に示す如く、本発明に係る電動機組み立て方法の第二実施形態は、第一実施形態と同様に主としてロータ保持工程Ｓ１１００、ロータガイド治具挿入工程Ｓ１２００、ロータ挿入工程Ｓ１３００およびロータガイド治具抜き取り工程Ｓ１４００を具備しており、第一実施形態におけるロータ挿入工程Ｓ１３００において、さらに噛合調整工程Ｓ１３２０を含む工程である。具体的には、本実施形態は、第一実施形態におけるロータ挿入工程Ｓ１３００において、ロータ２０を挿入する際の中間の工程として噛合調整工程Ｓ１３２０を追加し、ロータ挿入工程１３１０、噛合調整工程Ｓ１３２０およびロータ挿入−固定工程Ｓ１３３０としたものである。ロータ保持工程Ｓ１１００、ロータガイド治具挿入工程Ｓ１２００およびロータガイド治具抜き取り工程Ｓ１４００は上述したとおりであり、以下に、本実施形態に係るロータ挿入工程の詳細について説明する。

ロータ挿入工程Ｓ１３００は磁力調整手段１２０によりロータ２０に作用する磁力を調整することで、ロータ２０をロータガイド部１１０内に保持した状態からステータ３０内へ挿入する工程である。
具体的には、ロータ挿入工程Ｓ１３００は、主としてロータ挿入工程Ｓ１３１０、噛合調整工程Ｓ１３２０およびロータ挿入−固定工程Ｓ１３３０とを具備する。

ロータ挿入工程Ｓ１３１０は磁力調整手段１２０によりロータ２０に作用する磁力を調整することで、ロータ２０をロータガイド部１１０内に保持した状態からステータ３０内へ挿入し、第一ギヤ歯である歯６０ａの一端と第二ギア歯である歯７１ａの一端とが重なり合う近傍までロータ２０を挿入する工程である。

図６に示す如く、ロータ挿入工程Ｓ１３１０では、磁力調整手段１２０によりコイル１２０ａを介して発生する所定の磁力によりロータガイド部１１０の内部に保持していたロータ２０に対して、制御手段１２０ｂは磁力を制御して（上方に作用する磁力が徐々に弱くなるようにコイル１２０ａに流す電流を制御して）、ロータ２０を所定の速度にて徐々に下降させていく。こうしてロータ２０（回転軸１０）は、第一ギヤ歯である歯６０ａの一端と第二ギア歯である歯７１ｂの一端とが重なり合う近傍（図６参照）まで挿入される。
ロータ挿入工程Ｓ１３１０が終了したら、噛合調整工程Ｓ１３２０に移行する。

噛合調整工程Ｓ１３２０は、回転軸１０の一端に設けられた第一ギヤ歯である歯６０ａと当該歯６０ａに噛合する前記ロータ２０の回転駆動力を伝達する伝達軸であるサンギヤ軸７１の一端に設けられた第二ギヤ歯である歯７１ｂとの噛合い時において前記制御手段１２０ｂにより前記コイル１２０ａに流す電流の増減を繰り返すように制御して歯６０ａと歯７１ｂとを噛合させる工程である。

図６に示す如く、ロータ挿入工程Ｓ１３１０においては、回転軸１０に設けられた歯６０ａとサンギヤ軸７１に設けられた歯７１ｂが重なり合う近傍まで下降させてくる。そうして、歯６０ａと歯７１ｂとを噛合わせる際に、制御手段１２０ｂはコイル１２０ａに流す電流値を小幅に上下させるように制御させることで、回転軸方向のロータ２０の位置を小幅に上下させて、ギア同士（歯６０ａと歯７１ｂ）とを軽く接触させる。このギア同士の接触により双方のギアを所定方向に適宜自由回転させることにより、歯６０ａと歯７１ｂが噛合う点はロータ位置を上下させる回数を数回程度行うことで現れる。歯６０ａと歯７１ｂが噛合った際には下方に向けて挿入が継続される。
噛合調整工程Ｓ１３２０が終了したら、ロータ挿入−固定工程Ｓ１３３０に移行する。
なお、上記噛合調整工程Ｓ１３２０によって歯６０ａと歯７１ｂとが噛合った際には、ロータ２０（回転軸１０）が所定量下降するため、再び噛合わせが外れることはない。

ロータ挿入−固定工程Ｓ１３３０は噛合調整工程Ｓ１３２０により噛合い終了後に、ロータ２０を所定のセット位置まで挿入する工程である。

噛合調整工程Ｓ１３２０により噛合い終了後に、制御手段１２０ｂは再び磁力を制御して（上方に作用する磁力が徐々に弱くなるようにコイル１２０ａに流す電流を制御して）、ロータ２０を所定の速度にて徐々に下降させていく。ロータ２０は、孔４１ａに軸受け８１が嵌装されることでロータ２０のセット位置に固定される。

すなわち、図８に示す如く、ロータ２０をロータガイド治具１００内に保持した状態であるロータ保持工程Ｓ１１００及びロータガイド治具挿入工程Ｓ１２００を経て、ロータ挿入工程Ｓ１３１０に至った場合に、ロータ２０挿入途中における歯６０ａと歯７１ｂとの噛合いが必要となる箇所に近づくに従って、コイル１２０ａに流す電流値を小さくなるように制御して、ロータ２０の挿入速度をさらに落とすようにして、ギヤ同士が強く接触することを防止する。続いて、噛合調整工程Ｓ１３２０においてギヤの噛合いを確保する際、コイル１２０ａに流す電流を電流値の増減を小幅にて繰り返し、ロータ２０をわずかな量だけ回転軸方向に上下させる。この動作により歯６０ａと歯７１ｂをそれぞれわずかに自由回転させることで、容易にギヤ同士の噛合いを確保することができる。

以上の如く、本発明に係る電動機組み立て方法の第二実施形態において、
前記ロータ挿入工程Ｓ１３００は、
前記回転軸１０の一端に設けられた第一ギヤ歯である歯６０ａと当該歯６０ａに噛合する前記ロータの回転駆動力を伝達する伝達軸であるサンギヤ軸７１の一端に設けられた第二ギヤ歯である歯７１ａとの噛合い時において前記制御手段１２０ｂにより前記コイル１２０ａに流す電流の増減を繰り返すように制御して歯６０ａと歯７１ａとを噛合させる噛合調整工程Ｓ１３２０を含むものである。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、ロータ位置が回転軸方向にわずかな量上下することで、ギヤの噛合いを容易に行うことができる。

以下では、図９を用いて本発明に係る電動機組み立て方法の第三実施形態について説明する。
図９に示す如く、本発明に係る電動機組み立て方法の第三実施形態は、前述した第一実施形態及び第二実施形態におけるロータ挿入工程において、より確実にロータ２０を挿入することが可能である磁性体治具２００を用いるものである。以下、この磁性体治具２００の適用について説明する。

図９に示す如く、磁性体治具２００は磁性体からなる略円柱状の治具であり、その一端面（図９においては下端）には嵌装孔２００ａが設けられており、該嵌装孔２００ａに回転軸１０の他端が嵌装されて固定可能となっている。また、磁性体治具２００は回転軸１０の他端に着脱自在である。
この磁性体治具２００を、例えばロータ保持工程Ｓ１１００の開始前においてロータ２０の他端に装着する。そして、磁性体治具２００をロータ２０に装着した状態で、ロータ２０をロータガイド治具１００内に保持し、ロータ挿入工程Ｓ１３１０における後半の工程となる噛合調整工程Ｓ１３２０およびロータ挿入−固定工程Ｓ１３３０において、ロータ２０がコイル１２０ａから離れて、コイル１２０ａからの磁力の作用が弱くなっていく場合においても、回転軸１０の他端（後端）に装着された磁性体治具２００によりコイル１２０ａから磁力の作用を受けることとなり、ロータ２０の軸方向における位置制御をより安定して行うことが可能となる。そうして、磁性体治具２００はロータ２０が孔４１ａに軸受け８１が嵌装され、ロータ２０がセット位置に固定された後で取り外される。

以上の如く、前記回転軸１０の他端に磁性体治具２００を装着することにより、ロータ２０がコイル１２０ａから離れていく場合（例えば、噛合調整工程Ｓ１３２０およびロータ挿入−固定工程Ｓ１３３０）においても、コイル１２０ａ内にロータ２０と一体化された磁性体治具２００が存在することになり、ロータ２０のみの場合に比べてコイル１２０ａから発生する磁力が作用する部分（範囲）が広がっているため、電流によるロータ２０の位置調整がよりし易くなる。

上述したように、磁石内蔵のモータの例であるインホイールモータ１を組み立てる場合において、ロータ２０をステータ３０内に挿入する工程は、所定の間隔Ｃ（クリアランス）を確保した組付けが求められるが、ロータ２０とステータ３０との間に強い磁力が働くため、ロータ２０は傾いた状態で急激に引き込まれ、組み付けることが難しい。本発明は、コイル１２０ａを含んだロータ２０の組付け治具であるロータガイド治具１００を用いる構成とするものであり、コイル１２０ａに流す電流を制御することで、ロータ２０を保持した状態から、クリアランスを保ったまま、ステータ３０内へ任意の速度で挿入することを可能にした。

電動機の実施の一形態を示す側面断面図。本発明に係る電動機組み立て方法の第一実施形態を示すフロー図。本発明に係る電動機組み立て方法の第一実施形態におけるロータ保持工程の開始前の状態を示す側面断面図。本発明に係る電動機組み立て方法の第一実施形態におけるロータ保持工程を示す側面断面図。本発明に係る電動機組み立て方法の第一実施形態におけるロータガイド治具挿入工程の終了時点の状態を示す側面断面図。本発明に係る電動機組み立て方法の第一実施形態におけるロータ挿入工程を示す側面断面図。本発明に係る電動機組み立て方法の第二実施形態を示すフロー図。ロータ挿入時におけるコイルに流す電流と時間の関係を示す図。回転軸に磁性体治具を装着した状態を示す側面断面図。従来の課題を説明する説明図。

符号の説明

１インホイールモータ（電動機）
１０回転軸
２０ロータ
２０ａ外周面
３０ステータ
３０ａ内周面
４０ハウジング
６０ａ歯
７１サンギヤ軸
７１ａ歯
１００ロータガイド治具（電動機組み立て用ロータガイド治具）
１１０ロータガイド部
１２０磁力調整手段
１２０ａコイル
１２０ｂ制御手段
２００磁性体治具
Ｃ間隔

Claims

回転軸と、
前記回転軸に固定されるロータと、
前記ロータの外周面に対して所定の間隔を有した状態で対向する内周面を有するステータと、
前記回転軸、前記ロータおよび前記ステータを収容するハウジングと、
を具備する電動機を組み立てる電動機組み立て方法であって、
その外周面が前記ステータの内周面に摺動可能に当接する略円筒状の部材であり、前記ロータの外周面と前記ステータの内周面との間に前記所定の間隔を有した状態で前記ロータを回転軸方向に案内するロータガイド部と、
前記ロータガイド部内の回転軸方向に発生する磁力を調整することで回転軸方向における前記ロータの位置を調整する磁力調整手段と、
からなるロータガイド治具を用いて、
前記ロータを前記ロータガイド部内に嵌装し、前記磁力調整手段により前記ロータに作用する磁力を調整することで前記ロータを前記ロータガイド部内に保持するロータ保持工程と、
前記ロータガイド治具の前記ロータガイド部内に前記ロータを保持した状態で、前記ロータガイド部の一端を前記ハウジングに予め固定されている前記ステータ内に挿入するロータガイド治具挿入工程と、
前記ロータガイド部の一端をステータ内に挿入した状態で、前記磁力調整手段により前記ロータに作用する磁力を調整することで回転軸方向における前記ロータの位置を制御して前記ロータを前記ロータガイド部内に保持した状態から前記ステータ内へ挿入するロータ挿入工程と、
を含むことを特徴とする電動機組み立て方法。
前記磁力調整手段は、
前記ロータガイド部の外周に配設されるコイルと、
前記コイルに流す電流を制御することで前記コイルから発生する磁力を調整する制御手段と、
を具備することを特徴とする請求項１に記載の電動機組み立て方法。
前記ロータ挿入工程は、
前記回転軸の一端に設けられた第一ギヤ歯と当該第一ギヤ歯に噛合する前記ロータの回転駆動力を伝達する伝達軸の一端に設けられた第二ギヤ歯との噛合い時において前記制御手段により前記コイルに流す電流の増減を繰り返すように制御して前記第一ギヤ歯と前記第二ギヤ歯とを噛合させる噛合調整工程を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動機組み立て方法。
前記回転軸の他端に磁性体治具を装着することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の電動機組み立て方法。
回転軸と、
前記回転軸に固定されるロータと、
前記ロータの外周面に対して所定の間隔を有した状態で対向する内周面を有するステータと、
前記回転軸、前記ロータおよび前記ステータを収容するハウジングと、
を具備する電動機を組み立てるために用いられる電動機組み立て用ロータガイド治具であって、
その外周面が前記ステータの内周面に摺動可能に当接する略円筒状の部材であり、前記ロータの外周面と前記ステータの内周面との間に前記所定の間隔を有した状態で前記ロータを回転軸方向に案内するロータガイド部と、
前記ロータガイド部内の回転軸方向に発生する磁力を調整することで回転軸方向における前記ロータの位置を調整する磁力調整手段と、
からなることを特徴とする電動機組み立て用ロータガイド治具。
前記磁力調整手段は、
前記ロータガイド部の外周に配設されるコイルと、
前記コイルに流す電流を制御することで前記コイルから発生する磁力を調整する制御手段と、
を具備することを特徴とする請求項５に記載の電動機組み立て用ロータガイド治具。