JP5195533B2 - モータおよび駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータおよび駆動装置に関し、詳しくは、環状の部材が複数積層されてなり中心部に略円筒形状の円筒孔が形成されたロータコアと、ロータコアの積層方向の両端面にそれぞれ配設されロータコアの円筒孔に整合する開口を有する環状の２つのエンドプレートと、ロータコアの円筒孔およびエンドプレートの開口に挿入されてロータコアとエンドプレートとを支持すると共にロータコアおよびエンドプレートの回転に伴って回転可能なロータシャフトと、を有するロータを備えるモータおよびこうしたモータを備える駆動装置に関する。

従来、この種のモータとしては、帯状の電磁鋼板を螺旋状に巻いて積層してなるロータのコアを軸方向の両側からエンドプレートで挟持したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このモータでは、コアの端面の電磁鋼板の巻き始めと巻き終わりに生じる段部の形状に一致した当接面を有するようエンドプレートを形成してコアとエンドプレートとの間の空隙を無くすことにより、エンドプレートとコアとの締め付け力の不均一を抑制することができるとしている。

特開２００８−６１２８６号公報

しかしながら、上述のモータでは、モータの回転に伴ってロータのコアやエンドプレートに作用する力でロータのコアがたわんで振動が生じることがある。こうした振動は、抑制されることが望ましい。

本発明のモータおよび駆動装置は、ロータコアの振動を抑制することを主目的とする。

本発明のモータおよび駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のモータは、
環状の部材が複数積層されてなり中心部に略円筒形状の円筒孔が形成されたロータコアと、該ロータコアの積層方向の両端面にそれぞれ配設され前記ロータコアの円筒孔に整合する開口を有する環状の２つのエンドプレートと、前記ロータコアの円筒孔および前記エンドプレートの開口に挿入されて前記ロータコアと前記エンドプレートとを支持して前記ロータコアおよび前記エンドプレートと共に回転可能なロータシャフトと、を有するロータを備えるモータであって、
前記ロータシャフトは、前記２つのエンドプレートを両側から挟持するプレート挟持部が形成されてなり、
前記２つのエンドプレートのうち少なくとも一方は、前記ロータコア側の面に、回転が停止している状態で該ロータコアの端面の外周の周辺部に当接する第１凸部と回転が停止している状態で前記ロータコアの端面の内周の周辺部との間に所定の空隙を持つ第２凸部とが形成されてなる
ことを要旨とする。

この本発明のモータでは、ロータコアが回転すると、遠心力や生じるトルクなどでロータコアの外周の周辺部に比較的大きな力が作用するため、エンドプレートがロータシャフトのプレート挟持部に挟持されている部位を支点としてたわみ、第２凸部がロータコアの端面の内周の周辺部に当接して、第１凸部と第２凸部とがロータコアの端面に当接するようになる。これにより、第１凸部と第２凸部とでロータコアの端面の外周の周辺部と内周の周辺部とを押圧することができ、ロータコアの振動を抑制することができる。

こうした本発明のモータにおいて、前記２つのエンドプレートのうちの一方のエンドプレートに前記第１凸部と前記第２凸部とが形成されてなり、前記プレート挟持部は、一部が前記第１凸部と前記第２凸部とが形成されたエンドプレートに所定の角度を持ってかしめられてなるものとすることもできる。こうすれば、より適正にエンドプレートの第１凸部と第２凸部とがロータコアの端面に当接するから、ロータコアの振動を抑制することができる。

本発明の駆動装置は、
エンジンと共に車両に搭載に搭載される駆動装置であって、
上述のいずれかの態様の本発明のモータ、すなわち、基本的には、環状の部材が複数積層されてなり中心部に略円筒形状の円筒孔が形成されたロータコアと、該ロータコアの積層方向の両端面にそれぞれ配設され前記ロータコアの円筒孔に整合する開口を有する環状の２つのエンドプレートと、前記ロータコアの円筒孔および前記エンドプレートの開口に挿入されて前記ロータコアと前記エンドプレートとを支持すると共に前記ロータコアおよび前記エンドプレートの回転に伴って回転可能なロータシャフトと、を有するロータを備えるモータであって、前記ロータシャフトは、前記２つのエンドプレートを両側から挟持するプレート挟持部が形成されてなり、前記２つのエンドプレートのうち少なくとも一方は、前記ロータコア側の面に、回転が停止している状態で該ロータコアの端面の外周の周辺部に当接する第１凸部と回転が停止している状態で前記ロータコアの端面の内周の周辺部との間に所定の空隙を持つ第２凸部とが形成されてなるモータと、
前記エンジンのクランクシャフトと前記モータのロータシャフトと車軸に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、を備えることを要旨とする。

この本発明の駆動装置では、上述のいずれかの態様の本発明のモータを備えているから、本発明のモータが奏する効果、例えば、ロータコアの振動を抑制することができる効果などと同様な効果を奏することができる。

本発明の一実施例である駆動装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 実施例の駆動装置４０の構成の概略を示す構成図である。 モータＭＧ１のロータ６０をプラネタリギヤ３０側から眺めたときの外観の概略を示す外観図である。 図３のＡＡ線での断面の概略を示す断面概略図である。 ロータ６０の回転が停止しているときの図４の要部Ａの拡大図である。 ロータ６０が回転しているときの図４の要部Ａの拡大図である。 かしめ角度設定用マップの一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのモータＭＧ１を含む駆動装置４０が搭載されたハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、駆動装置４０の構成の概略を示す構成図である。実施例の駆動装置４０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン２２と共にハイブリッド自動車２０に搭載され、エンジン２２のクランクシャフト２４にダンパ２６を介してキャリアが接続されると共に駆動輪２８ａ，２８ｂとデファレンシャルギヤ３０，ギヤ機構３２を介して連結された駆動軸３４にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３６と、同期発電電動機として構成されプラネタリギヤ３６のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、同期発電電動機として構成され減速ギヤ３８を介して駆動軸３４に接続されたモータＭＧ２と、を備える。モータＭＧ１，ＭＧ２は、永久磁石６１，８１が埋め込まれた回転子としてのロータ６０，８０と、ロータ６０，８０の外側にそれぞれ配置され三相コイルが巻回されたステータ７０，９０とから構成されている。

図３は、モータＭＧ１のロータ６０をプラネタリギヤ３０側から眺めたときの外観の概略を示す外観図であり、図４は、図３のＡＡ線での断面の概略を示す断面概略図である。ロータ６０は、鉄などの磁性体材料から形成された環状の電磁鋼板６２ａが複数積層されてなり中心部に略円筒形状の円筒孔を有するロータコア６２と、アルミニウムや銅などの非磁性体材料から形成されロータコア６２の積層方向のプラネタリギヤ３６側の端面６２ｂとエンジン２２側の端面６２ｃとにそれぞれ配設されると共にロータコア６２の円筒孔に整合する開口を有する環状のエンドプレート６４，６６と、ロータコア６２の円筒孔やエンドプレート６４，６６の開口に挿入されてロータコア６２とエンドプレート６４，６６とを支持するロータシャフト６８と、から構成されている。

エンドプレート６４は、ロータコア６２側の面の一部がロータコアの端面６２ｂに当接するよう形成されており、エンドプレート６６はロータコア６２側の面がほぼ全面に渡ってロータコア６２の端面６２ｃに当接するよう形成されている。エンドプレート６４の形状の詳細については後述する。エンドプレート６４，６６は、ロータシャフト６８のプレート挟持部６８ａにより両側から挟持されている。プレート挟持部６８ａは、ロータコア６２，エンドプレート６４，６６と共に回転できるよう、エンドプレート６４側がロータシャフト６８の軸方向に対してかしめ角度θαでかしめられていると共にエンドプレート６６側がロータシャフト６８の軸方向に対して９０度の角度を持つよう形成されている。

ここで、エンドプレート６４の形状の詳細について説明する。図５はロータ６０の回転が停止しているときの図４の要部Ａの拡大図である。エンドプレート６４には、図示するように、ロータコア６２側の面に、回転が停止している状態でロータコア６２の端面６２ｃの外周の周辺部に当接する凸部６４ｂと、回転が停止している状態でロータコア６２の端面６２ｃの内周の周辺部との間に空隙幅Ｗαの空隙６４ｃを持つ凸部６４ｄとが形成されている。ロータコア６２の回転が停止しているときには、ロータコア６２の端面６２ｃに当接している凸部６４ｂでロータコア６２の端面６２ｃを押圧することにより、エンドプレート６４はエンドプレート６６と対になってロータコア６２の各電磁鋼板６２ａを保持している。

続いて、こうして構成されたモータＭＧ１のロータコア６２が回転しているときの様子について説明する。図６はロータ６０が回転しているときの図４の要部Ａの拡大図である。ロータコア６２が回転すると、遠心力や生じるトルク，駆動装置５０を構成する他の部材から作用する外力などでロータコア６２の外周の周辺部に比較的大きな力が作用するため、ロータコア６２を構成する各電磁鋼板６２ａの外周の周辺部がたわむと共にエンドプレート６４がロータシャフト６８のプレート挟持部６８ａで挟持されている部位を支点としてたわむ。このとき、エンドプレート６４が回転が停止している状態で凸部６４ｂ，６４ｄが共にロータコア６２の端面６２ｃに当接するよう形成されていると、図中破線で示すように、外周側の凸部６４ｂがロータコア６２の端面６２ｃから離れて電磁鋼板６２ａのたわみによる振動が比較的大きくなることが考えられるが、実施例のエンドプレート６４では回転停止しているときに凸部６４ｄとロータコア６２の端面６２ｃとの間に空隙６４ｃが設けたため、図中実線で示すように、電磁鋼板６２ａやエンドプレート６４がたわむと凸部６４ｄがロータコア６２の端面６２ｃの内周の周辺部に当接する。これにより、凸部６４ｂ，６４ｄとでロータコア６２の端面６２ｃを押圧することができ、ロータコア６２のたわみを小さくして振動を抑制することができる。

モータＭＧ１では、プレート挟持部６８ａのかしめ角度θαと空隙幅Ｗαとを調整することにより、より適正にロータコア６２の振動を抑制することができる。かしめ角度θαは、回転に伴ってロータコア６２に作用する力やエンドプレート６４の強度などを考慮して回転に伴ってエンドプレート６４が脱落しない角度として設定されており、予め実験や解析などにより空隙幅Ｗαとかしめ角度θαとの関係をかしめ角度設定用マップとして定めておき、空隙幅Ｗαが与えられると対応するかしめ角度θαをマップから導出して設定するものとした。図７は、かしめ角度設定用マップの一例を示す説明図である。このように、かしめ角度θαと空隙幅Ｗαとを設定することにより、より適正にロータコア６２の振動を抑制することができる。実施例では、かしめ角度θαを３０度とし、空隙幅αを０．３５ｍｍとした。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧ１のロータシャフト６８にエンドプレート６４，６６を両側から挟持するプレート挟持部６８ａが形成されており、エンドプレート６４はロータコア６２側の面に回転が停止している状態でロータコア６２の端面６２ｃの外周の周辺部に当接する凸部６４ｂと回転が停止している状態でロータコア６２の端面６２ｃの内周の周辺部との間に空隙６４ｃを持つ凸部６４ｄとが形成されているから、ロータコア６２が回転すると、凸部６４ｄがロータコア６２の端面６２ｃの内周の周辺部に当接して、凸部６４ｂ，６４ｄがロータコア６２の端面６２ｃを押圧するから、ロータコア６２の振動を抑制することができる。また、ロータシャフト６８のプレート挟持部６８ａは、エンドプレート６４に所定の角度を持ってかしめられているから、より適正にエンドプレート６４の凸部６４ｂ，６４ｄがロータコア６２の端面６２ｃに当接してロータコア６２の振動を抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１のロータシャフト６８のプレート挟持部６８ａはエンドプレート６４側がかしめられているものとしたが、プレート挟持部６８ａはエンドプレート６４，６６を両側から挟持する形状であれば如何なる形状としてもよく、例えば、エンドプレート６６側がかしめられているものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンドプレート６６はロータコア６２側の面の全面がロータコア６２の端面６２ｄに当接するよう形成されているものとしたが、エンドプレート６４，エンドプレート６６の少なくとも一方に２つの凸部が形成されているものとすればよく、例えば、エンドプレート６６をエンドプレート６４と同じ形状に形成するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１が同期発電電動機として構成されるものとしたが、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、環状の部材が複数積層されてなり中心部に略円筒形状の円筒孔が形成されたロータコアと、ロータコアの積層方向の両端面にそれぞれ配設されロータコアの円筒孔に整合する開口を有する環状の２つのエンドプレートと、ロータコアの円筒孔およびエンドプレートの開口に挿入されてロータコアとエンドプレートとを支持してロータコアおよびエンドプレートと共に回転可能なロータシャフトと、備えるものであれば如何なるものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、本発明をモータＭＧ１に適用した場合について説明したが、モータＭＧ２に適用してもよい。

また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の列車などの車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される駆動装置の形態やこうした駆動装置に搭載されるモータの形態としても構わない。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ロータコア６２が「ロータコア」に相当し、エンドプレート６４やエンドプレート６６が「エンドプレート」に相当し、ロータシャフト６８が「ロータシャフト」に相当する。エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「モータ」に相当し、プラネタリギヤ３６が「遊星歯車機構」に相当する。ここで、「ロータコア」としては、ロータコア６２に限定されるものではなく、環状の部材が複数積層されてなり中心部に略円筒形状の円筒孔が形成されたものであれば如何なるものとしても構わない。「エンドプレート」としては、エンドプレート６４やエンドプレート６６に限定されるものではなく、ロータコアの積層方向の両端面にそれぞれ配設されロータコアの円筒孔に整合する開口を有する環状のものであり、２つのエンドプレートのうち少なくとも一方は、ロータコア側の面に、回転が停止している状態でロータコアの端面の外周の周辺部に当接する第１凸部と回転が停止している状態でロータコアの端面の内周の周辺部との間に所定の空隙を持つ第２凸部とが形成されてなるものであれば如何なるものとしても構わない。「ロータシャフト」としては、ロータシャフト６８に限定されるものではなく、ロータコアの円筒孔およびエンドプレートの開口に挿入されてロータコアとエンドプレートとを支持してロータコアおよびエンドプレートと共に回転可能であり、２つのエンドプレートを両側から挟持するプレート挟持部が形成されてなるものであれば如何なるものとしても構わない。「遊星歯車機構」としては、上述のプラネタリギヤ３６に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせたものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる差動作用を有するものなど、エンジンのクランクシャフトとモータのロータシャフトと車軸に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続されたものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、モータや駆動装置の製造産業に利用可能である。

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ クランクシャフト、２６ ダンパ、２８ａ，２８ｂ 駆動輪、３０ デファレンシャルギヤ、３２ ギヤ機構、３４ 駆動軸、３６ プラネタリギヤ、３８ 減速ギヤ、４０ 駆動装置、６０，８０ ロータ、６１ 永久磁石、６２ ロータコア、６２ａ 電磁鋼板、６２ｂ，６２ｃ 端面、６４，６６ エンドプレート、６４ｂ，６４ｄ 凸部、６４ｃ 空隙、６８ ロータシャフト、６８ａ プレート挟持部、７０，９０ ステータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (3)

1. 環状の部材が複数積層されてなり中心部に略円筒形状の円筒孔が形成されたロータコアと、該ロータコアの積層方向の両端面にそれぞれ配設され前記ロータコアの円筒孔に整合する開口を有する環状の２つのエンドプレートと、前記ロータコアの円筒孔および前記エンドプレートの開口に挿入されて前記ロータコアと前記エンドプレートとを支持して前記ロータコアおよび前記エンドプレートと共に回転可能なロータシャフトと、を有するロータを備えるモータであって、
   前記ロータシャフトは、前記２つのエンドプレートを両側から挟持するプレート挟持部が形成されてなり、
   前記２つのエンドプレートのうち少なくとも一方は、前記ロータコア側の面に、回転が停止している状態で該ロータコアの端面の外周の周辺部に当接する第１凸部と回転が停止している状態で前記ロータコアの端面の内周の周辺部との間に所定の空隙を持つ第２凸部とが形成されてなる
   モータ。
2. 請求項１記載のモータであって、
   前記２つのエンドプレートのうちの一方のエンドプレートに前記第１凸部と前記第２凸部とが形成されてなり
   前記プレート挟持部は、一部が前記第１凸部と前記第２凸部とが形成されたエンドプレートに所定の角度を持ってかしめられてなる
   モータ。
3. エンジンと共に車両に搭載に搭載される駆動装置であって、
   請求項１または２に記載されたモータと、
   前記エンジンのクランクシャフトと前記モータのロータシャフトと車軸に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、
   を備える駆動装置。

Images