(57)【要約】【課題】回転電機の固定構造及び左右輪駆動装置に関し、簡素な構成でシャフトの軸精度を向上させる。【解決手段】回転子１及び固定子２を有する回転電機において、シャフト３，ハウジング４，フランジ５，リテーナー７，固定具１３を設ける。シャフト３は回転子１と一体回転するように回転子１に連結する。ハウジング４は回転子１，固定子２を内装し、第一軸受１１を介してシャフト３を回転可能に支持する。フランジ５は、固定子２からシャフト３の放射方向外側に向かって延設され、固定子２をハウジング４に固定する。リテーナー７は、シャフト３の延在方向における回転子１の位置を基準として、第一軸受１１とは反対側に配置される第二軸受１２を介して、シャフト３を回転可能に支持する。固定具１３は、フランジ５及びリテーナー７を接触状態でハウジング４の同一位置に固定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子及び固定子を有する回転電機の固定構造において、
前記回転子と一体回転するように前記回転子に連結されるシャフトと、
前記回転子及び前記固定子が内装され、第一軸受を介して前記シャフトを回転可能に支持するハウジングと、
前記固定子から前記シャフトの放射方向外側に向かって延設され、当該固定子を前記ハウジングに固定するフランジと、
前記シャフトの延在方向における前記回転子の位置を基準として、前記第一軸受とは反対側に配置される第二軸受を介して前記シャフトを回転可能に支持するリテーナーと、
前記フランジ及び前記リテーナーを接触状態で前記ハウジングの同一位置に固定する固定具とを備える
ことを特徴とする回転電機の固定構造。
【請求項２】
前記シャフトの延在方向における前記固定具の位置が、前記シャフトの回転軸を通る断面において、前記第二軸受の中心までの第一距離よりも前記回転子の中心までの第二距離の方が小さくなる範囲内に設定される
ことを特徴とする請求項１記載の回転電機の固定構造。
【請求項３】
前記シャフトの延在方向における前記固定具の位置が、前記シャフトの回転軸を通る断面において、前記固定子と重なる範囲内に設定される
ことを特徴とする請求項１または２記載の回転電機の固定構造。
【請求項４】
前記リテーナーが、前記シャフトの回転軸に垂直な状態を基準として、前記シャフトの放射方向外側が前記第一軸受側へと傾斜した形状の斜行部を有する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機の固定構造。
【請求項５】
前記リテーナーが、前記シャフトの軸方向視において、中心角が１８０°よりも大きく第一半径を持つ扇型に囲まれた扇形領域と前記第一半径よりも小さい第二半径の円に囲まれた円領域とを同心配置したときの論理和に相当する領域と同等の輪郭形状を有する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機の固定構造。
【請求項６】
前記固定具が、前記扇形領域の外縁部のうち円弧に沿う部位のみに配置される
ことを特徴とする請求項５記載の回転電機の固定構造。
【請求項７】
回転子及び固定子を有する回転電機と、
前記回転子と一体回転するように前記回転子に連結されるシャフトと、
前記回転電機を内装し、第一軸受を介して前記シャフトを回転可能に支持するとともに、前記シャフトの放射方向外側に向かって延設されたフランジを介して前記固定子が固定されるハウジングと、
前記シャフトに対して平行に配置され、駆動輪に接続された出力軸と、
前記回転電機のトルクを前記出力軸に伝達する伝達機構とを備え、
前記回転電機が、前記シャフトの延在方向における前記回転子の位置を基準として、前記第一軸受とは反対側に配置される第二軸受を介して前記シャフトを回転可能に支持するリテーナーと、前記フランジ及び前記リテーナーを接触状態で前記ハウジングの同一位置に固定する固定具とを有する
ことを特徴とする左右輪駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子（ローター）及び固定子（ステーター）を有する回転電機の固定構造及び左右輪駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機や発電機などの回転電機（回転電気機械）において、有底筒状のハウジングと蓋状のリテーナーとで囲まれる空間内に回転子と固定子とを収納したものが知られている。すなわち、回転電機を他装置に対して一体固定する際に、回転電機と他装置との間をリテーナーで区画するとともに、回転子に連結されたシャフトをハウジングとリテーナーとに支持させたものである。このような構造により、回転電機と他装置とをコンパクトにまとめることができ、省スペース性が向上しうる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2017-184341号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ボルトやナットなどの締結具を用いて固定子をケーシングに固定する場合、ケーシングには固定子を取り付けるための取付孔とリテーナーを取り付けるための取付孔とが設けられる。一方、各取付孔の位置度（位置ずれについての公差）のばらつきは、回転子及び固定子の軸ずれの度合いに影響するため、良好な軸精度を得られない場合がある。また、車両に搭載される回転電機においては、比較的大きな回転子や固定子が採用されることがあり、ハウジングやリテーナーの形状も大型化しやすいことから、シャフトの軸精度を向上させることが難しい。
【０００５】
本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑みて創案されたものであり、簡素な構成でシャフトの軸精度を向上させることである。なおこの目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）開示の回転電機の固定構造は、回転子及び固定子を有する回転電機の固定構造において、前記回転子と一体回転するように前記回転子に連結されるシャフトと、前記回転子及び前記固定子が内装され、第一軸受を介して前記シャフトを回転可能に支持するハウジングとを備える。また、前記固定子から前記シャフトの放射方向外側に向かって延設され、当該固定子を前記ハウジングに固定するフランジと、前記シャフトの延在方向における前記回転子の位置を基準として、前記第一軸受とは反対側に配置される第二軸受を介して前記シャフトを回転可能に支持するリテーナーとを備える。さらに、前記フランジ及び前記リテーナーを接触状態で前記ハウジングの同一位置に固定する固定具を備える。
【０００７】
（２）前記シャフトの延在方向における前記固定具の位置が、前記シャフトの回転軸を通る断面において、前記第二軸受の中心までの第一距離よりも前記回転子の中心までの第二距離の方が小さくなる範囲内に設定されることが好ましい。
（３）前記シャフトの延在方向における前記固定具の位置が、前記シャフトの回転軸を通る断面において、前記固定子と重なる範囲内に設定されることが好ましい。
【０００８】
（４）前記リテーナーが、前記シャフトの回転軸に垂直な状態を基準として、前記シャフトの放射方向外側が前記第一軸受側へと傾斜した形状の斜行部を有することが好ましい。
（５）前記リテーナーが、前記シャフトの軸方向視において、中心角が１８０°よりも大きく第一半径を持つ扇型に囲まれた扇形領域と前記第一半径よりも小さい第二半径の円に囲まれた円領域とを同心配置したときの論理和に相当する領域と同等の輪郭形状を有することが好ましい。
（６）前記固定具が、前記扇形領域の外縁部のうち円弧に沿う部位のみに配置されることが好ましい。
【０００９】
（７）また、開示の左右輪駆動装置は、回転子及び固定子を有する回転電機と、前記回転子と一体回転するように前記回転子に連結されるシャフトと、前記回転電機を内装し、第一軸受を介して前記シャフトを回転可能に支持するとともに、前記シャフトの放射方向外側に向かって延設されたフランジを介して前記固定子が固定されるハウジングと、前記シャフトに対して平行に配置され、駆動輪に接続された出力軸と、前記回転電機のトルクを前記出力軸に伝達する伝達機構とを備える。前記回転電機は、前記シャフトの延在方向における前記回転子の位置を基準として、前記第一軸受とは反対側に配置される第二軸受を介して前記シャフトを回転可能に支持するリテーナーと、前記フランジ及び前記リテーナーを接触状態で前記ハウジングの同一位置に固定する固定具とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
固定子から延設されるフランジとリテーナーとを接触状態でハウジングの同一位置に固定することで、回転電機の軸精度を向上させることができる。特に、フランジとリテーナーとをハウジングの別位置に固定した場合と比較して、シャフトの位置精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態としての回転電機の水平断面図である。
【図２】回転電機の垂直断面図である。
【図３】フランジ及びリテーナーの分解斜視図である。
【図４】(A)〜(C)はリテーナーの形状を説明するための参考図である。
【図５】リテーナーの形状を説明するための側面図である。
【図６】比較例としての回転電機の水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［１．構成］
以下、図面を参照して実施形態としての回転電機１０の固定構造、及び、回転電機１０を備えた左右輪駆動装置について説明する。この回転電機１０は、ＡＹＣ（アクティブヨーコントロール）機能を持った車両用のディファレンシャル装置（左右輪駆動装置）に適用される。ＡＹＣ機能とは、左右の駆動輪における駆動力（駆動トルク）の分担割合を積極的に制御することでヨーモーメントの大きさを調節し、これを以て車両の姿勢を安定させる機能である。ディファレンシャル装置には、差動機構（左輪に接続される左車軸と右輪に接続される右車軸との間に差動歯車を介装させた機構）が内蔵される。
【００１３】
回転電機１０は、左右の駆動輪に伝達される駆動力を発生させるために使用されてもよいし、左右の駆動輪のトルク差（回転数差）を発生させるために使用されてもよい。つまり、回転電機１０は、走行用モーター（好ましくは、兼回生発電用ジェネレーター）であってもよいし、一方の駆動輪から他方へと移送されるトルク量を変更するための制御用モーター（他の駆動源から左右の駆動輪へと伝達される駆動力を補助的に変更するためのモーター）であってもよい。
【００１４】
回転電機１０には、回転子１（ローター）及びその周囲に固定された固定子２（ステーター）が内蔵される。回転子１は、例えば絶縁鋼板を積層してなる積層鉄心に永久磁石を内挿したものである。また、固定子２は、回転子１と同様の積層鉄心にコイルを巻き付けた構造を持ち、回転子１の周囲に複数配置される。それぞれの固定子２への通電タイミングや交流電圧の位相などを制御することで、回転子１の周囲に回転磁場が生成される。これにより、回転子１が回転磁場の向きに応じて回転する。
【００１５】
本実施形態の回転電機１０には、図１に示すように、シャフト３，ハウジング４，フランジ５，リテーナー７，固定具１３が設けられる。シャフト３は、回転子１に連結されて回転子１と一体回転する部材である。図１に示す例では、シャフト３の周面に回転子１が固定されており、シャフト３の回転軸Cが回転子１の中心軸や固定子２の中心軸と同軸となっている。なお、シャフト３は、回転子１の回転運動が伝達されうるように、少なくとも回転子１に連結されていればよい。したがって、回転子１とシャフト３とが互いに固定されていない構成としてもよい。例えば、回転子１とシャフト３との間にギヤ列や変速機構（減速機構）などを介装させてもよい。
【００１６】
ハウジング４は、回転電機１０を内装する容器状の部材であり、例えば回転子１と固定子２とがその内側に配置される。ハウジング４には、第一軸受１１を介してシャフト３が回転可能に支持される。図１のハウジング４は、シャフト３の回転軸Cに対する回転体形状（円錐台形状）に形成される。また、ハウジング４には、固定子２やリテーナー７を固定するための固定具１３が取り付けられる取付孔１６が穿孔される。取付孔１６のレイアウトについては後述する。
【００１７】
フランジ５は、少なくとも固定子２からシャフト３の放射方向外側に向かって延設された部位を有する部材である。このフランジ５は、固定子２と一体に形成されていてもよいし、固定子２に取り付けられる別体の部材であってもよい。本実施形態のフランジ５は、図３に示すように、中空円筒状に形成されて固定子２の側面に固定される筒状固定部１７と、その端辺をシャフト３の放射方向外側に向かって延設した鍔（つば）部１８とを有する。鍔部１８は環状円盤のような形状とされ、その板面はシャフト３の回転軸Cに垂直である。鍔部１８には、固定子２をハウジング４に固定するための固定具１３が挿通されるフランジ孔６が穿孔される。フランジ孔６のレイアウトについては後述する。
【００１８】
リテーナー７は、ハウジング４に固定されて回転子１及び固定子２が収容される空間を形成する蓋状の部材である。このリテーナー７は、第二軸受１２を介してシャフト３を回転可能に支持する機能を持つ。第二軸受１２は、図１に示すように、シャフト３の延在方向における回転子１の位置を基準として、第一軸受１１とは反対側に配置される。したがって、回転子１が連結されるシャフト３上の位置は、第一軸受１１と第二軸受１２とに挟まれた範囲内となる。
【００１９】
図１〜図３に示すように、本実施形態のリテーナー７には、シャフト支持部１９，斜行部９，筒状部２０，第二鍔部２１が設けられる。シャフト支持部１９は、第二軸受１２が固定される中空円筒状の部位である。シャフト支持部１９の端面には、シャフト３よりも大径のシャフト孔２２が穿孔され、これにシャフト３が挿通される。斜行部９は、シャフト支持部１９の端辺から拡径する錐面をなすように形成された部位である。斜行部９の形状は、図２に示すように、シャフト３の回転軸Cに垂直な状態を基準として、シャフト３の放射方向外側が第一軸受１１側へと傾斜した形状とされる。
【００２０】
筒状部２０は、斜行部９の端辺をシャフト３の回転軸Cと平行な方向に延設した中空円筒状の部位である。また、第二鍔部２１は、筒状部２０の端辺をシャフト３の放射方向外側に向かって延設した部位である。第二鍔部２１の板面は、シャフト３の回転軸Cに垂直である。ただし、本実施形態の斜行部９，筒状部２０，第二鍔部２１は、部分的に欠成された形状とされる。欠成箇所は、図２に示すように、シャフト３に固定されるギヤ１４や他のギヤ１５と干渉しうる箇所である。このような欠成により、本実施形態のリテーナー７は、シャフト３の軸方向視において、扇形領域と円領域との論理和に相当する領域と同等の輪郭形状を有するものとなる。
【００２１】
ここでいう扇型領域とは、図４(A)に示すように、中心角が180°よりも大きく第一半径R1を持つ扇形に囲まれた領域である。また、上記の円領域とは、図４(B)に示すように、第一半径R1よりも小さい第二半径R2の円に囲まれた領域である。それぞれの中心位置が一致するように重ね合わせた状態（同心配置した状態）での論理和に相当する領域は、図４(C)に示すように、第二半径R2の円領域の外側に第一半径R1の扇型領域が部分的に拡張された形状となる。リテーナー７の輪郭形状は、図４(C)に示す論理和領域と同等の輪郭形状を有する。
【００２２】
図５は、シャフト３の軸方向視におけるリテーナー７を示す側面図である。一点鎖線はシャフト３に固定されるギヤ１４の輪郭線であり、二点鎖線はギヤ１４に歯合する他のギヤ１５の輪郭線である。リテーナー７の欠成角度（360°から扇形領域の中心角を引いた角度）は、ギヤ１４，１５と接触しない大きさに設定される。また、第二鍔部２１には、リテーナー７をハウジング４に固定するための固定具１３が挿通されるリテーナー孔８が穿孔される。
【００２３】
リテーナー孔８の配設位置は、図５に示すように、上記の扇形領域の外縁部のうち、円弧に沿う部分のみに配置される。好ましくは、円弧に沿う部分のうち、欠成部分に近い両端部にリテーナー孔８が配置されるとともに、それらの間を等間隔に分割する位置にもリテーナー孔８が配置される。なお、これらのリテーナー孔８は、前述のフランジ孔６及び取付孔１６に位置合わせされる。つまり、フランジ孔６及び取付孔１６のレイアウトに関しても、リテーナー孔８と同一のレイアウトとされる。したがって、固定具１３は、リテーナー７における扇形領域の外縁部のうち、円弧に沿う部分のみに配置されることになる。
【００２４】
固定具１３は、フランジ５及びリテーナー７を接触状態でハウジング４の同一位置に固定するものであり、例えばねじ，ボルト，リベットなどである。図１に示すように、フランジ５及びリテーナー７は、鍔部１８と第二鍔部２１とを面接触させた状態でハウジング４に共締め固定される。言い換えれば、フランジ５の鍔部１８は、ハウジング４とリテーナー７の第二鍔部２１との間に挟持された状態で、ハウジング４及びリテーナー７の双方に対して固定される。
【００２５】
固定具１３の配設位置は、回転子１や固定子２の近くに設定することが好ましい。ここで、図１（シャフト３の回転軸Cを通る断面図）を用いて固定具１３のレイアウトについて詳述する。まず、シャフト３の延在方向における固定具１３の位置は、第二軸受１２の中心までの第一距離よりも、回転子１の中心までの第二距離の方が小さくなる範囲内に設定することが好ましい。例えば、シャフト３の延在方向について、回転子１の中心から第二軸受１２までの距離を2Aとすれば、回転子１の中心からAまでの範囲内に固定位置を設定する。これにより、回転子１の近傍でフランジ５，リテーナー７，ハウジング４の三者が固定されることになる。
【００２６】
また、シャフト３の延在方向における固定具１３の位置は、固定子２と重なる範囲内に設定することが好ましい。例えば、シャフト３の回転軸Cから放射方向外側に向かって回転子１及び固定子２の平行投影を求め、ハウジング４の内表面に平行投影図を描画する。そして、描画された平行投影図の領域内（図１中のBの範囲内）に固定位置を設定する。これにより、固定子２の近傍でフランジ５，リテーナー７，ハウジング４の三者が固定されることになる。
【００２７】
上記の左右輪駆動装置には、回転電機１０のほか、車両の駆動輪に接続される出力軸と、回転電機１０が発生させたトルクを出力軸に伝達する伝達機構とが設けられる。出力軸は、回転電機１０のシャフト３に対して平行に配置される。また、伝達機構には、シャフト３に固定されるギヤ１４や他のギヤ１５のほか、差動機構や減速ギヤ機構，遊星歯車機構などが含まれる。伝達機構は、トルクの左右輪への配分状態や増幅量を変更する機能を持つ。このような伝達機構を介して、回転電機１０のトルクが駆動輪に伝達され、車両が駆動される。
【００２８】
［２．作用・効果］
（１）上記の回転電機１０では、固定子２から延設されるフランジ５とリテーナー７とが接触状態でハウジング４の同一位置に共締め固定される。このような構造により、回転電機１０の軸精度を向上させることができる。例えば図６に示すように、フランジ５とリテーナー７とがハウジング４の異なる位置に固定される場合には、フランジ孔６の位置度のばらつきだけでなく、リテーナー孔８の位置度のばらつきが回転子１及び固定子２の同軸度に影響を与え、軸精度を確保することが難しい。これに対し、上記の構造では三部材が同一位置に一体固定されるため、回転子１及び固定子２の同軸度が確保しやすくなる。したがって、回転子１及び固定子２の軸精度やシャフト３の位置精度を向上させることができる。
【００２９】
（２）上記の回転電機１０では、固定具１３の位置が図１中の範囲A内に設定される。このように、固定具１３の位置を回転子１の近くに設定することで、シャフト３の支持状態をより安定させることができ、シャフト３の支持精度を向上させることができる。したがって、シャフト３の位置精度を長期間にわたって維持することができ、ひいては、回転子１及び固定子２の軸精度についても長期間維持することができる。
【００３０】
（３）上記の回転電機１０では、固定具１３の位置が図１中の範囲B内に設定される。このように、固定具１３の位置を固定子２の近くに設定することで、固定子２の固定状態をより安定させることができ、回転子１及び固定子２の軸精度を向上させることができる。したがって、回転子１及び固定子２の軸精度を長期間にわたって維持することができ、ひいては、シャフト３の位置精度についても長期間維持することができる。
【００３１】
（４）上記の回転電機１０では、図１〜図３に示すように、リテーナー７に斜行部９が設けられる。斜行部９は、シャフト３から第二軸受１２を介して僅かに入力されうる軸方向力に対し、リテーナー７の剛性を高めるように作用する。これにより、回転電機１０の稼働時における振動を抑えることができ、シャフト３の位置精度を長期間維持することができ、ひいては、回転子１及び固定子２の軸精度についても長期間維持することができる。また、シャフト３が車軸に接続される構成においては、車軸の軸方向力に対する耐性を高めることができ、走行状態の安定性をさらに向上させることができる。
【００３２】
（５）上記の回転電機１０では、シャフト３の軸方向視におけるリテーナー７の輪郭形状が図４(C)に示すような形状〔図４(A)と図４(B)との論理和に相当する形状〕とされている。このような設定により、固定子２の近傍に他部品や他装置が存在するような場合であっても、それらとの干渉を回避しつつ、可能な限り回転子１，固定子２の近くにリテーナー７を配置することが容易となる。したがって、回転子１及び固定子２の軸精度やシャフト３の位置精度を向上させることができる。
【００３３】
（６）上記の回転電機１０では、図５に示すように、固定具１３がリテーナー７の扇形領域の外縁部のうち、円弧に沿う部分のみに配置される。このように、円弧部分のみに固定具１３を配置することで、フランジ５とリテーナー７とが確実に重なる位置でハウジング４に固定することができ、シャフト３の位置精度を高めることができる。また、フランジ５のみがハウジング４に固定される箇所や、リテーナー７のみがハウジング４に固定される箇所がないため、実質的にフランジ５とリテーナー７とが一体化されることになり、取り付け精度や軸精度を向上させやすいという利点がある。
【００３４】
［３．変形例］
上記の実施形態はあくまでも例示に過ぎず、本実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
【００３５】
上述の実施形態では、車両用のディファレンシャル装置に適用される回転電機１０を例示したが、本件の構造は車両の走行用モーターや発電用ジェネレーターなどに適用することも可能である。また、例えば船舶，航空機，産業用機械などに搭載される電動機（モーター）や発電機（ジェネレーター）などに適用することも可能である。少なくとも、回転子１及び固定子２を有する回転電機であれば、本件の構造を適用することで、上述の実施形態と同様の作用効果を奏するものとなる。
【符号の説明】
【００３６】
１  回転子
２  固定子
３  シャフト
４  ハウジング
５  フランジ
６  フランジ孔
７  リテーナー
８  リテーナー孔
９  斜行部
１０  回転電機
１１  第一軸受
１２  第二軸受
１３  固定具
１４  ギヤ
１５  ギヤ
１６  取付孔
１７  筒状固定部
１８  鍔部
１９  シャフト支持部
２０  筒状部
２１  第二鍔部
２２  シャフト孔
C  （シャフト３の）回転軸
【図１】
2020167763.tif 000003
【図２】
2020167763.tif 000004
【図３】
2020167763.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020167763.tif 000007
【図６】
2020167763.tif 000008