(57)【要約】【課題】コストが低減可能であり、且つ他部品を収容するための十分なスペースを確保することを可能とするロータを提供する。【解決手段】回転軸１６に嵌め合わされる嵌合面２２を含み鍛造で製作される内周部３０と、ロータコア１８が固定される外周面２４（円筒外面）及びこの外周面２４の軸方向の環状の端部に接続されて前記外周面２４と一体に形成された中空の円盤部２６を備えたプレス成形される外周部３２とを、前記外周部３２の前記円盤部２６の内周側端部と前記内周部３０の外周側端部にそれぞれ形成された結合部３４で溶接により接合して保持部材２０を製作する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸とは別体に形成され、前記回転軸に固定されると共に、外周にロータコアを保持する保持部材と、を備えたロータにおいて、
前記保持部材は、
筒状に構成され、前記回転軸に嵌め合わされる嵌合面と、
筒状に構成され、前記ロータコアが固定される外周面と、
前記外周面の軸方向の環状の端部に接続されて前記外周面と一体に形成された中空円盤状の円盤部と、を備え、
前記保持部材は、
前記嵌合面を含む内周部と、前記外周面及び前記円盤部を含む外周部とが結合部において結合されて構成されており、
前記結合部は、前記円盤部の内周側端部及び前記内周部の外周側端部に形成されている
ことを特徴とするロータ。
【請求項２】
請求項１に記載のロータにおいて、
前記外周部は、
前記円盤部の前記内周側端部において、軸方向に対して前記外周面側とは反対方向の外方に突出する軸方向突出部を備え、
前記軸方向突出部には、前記ロータの回転角度を検出する回転センサが固定されている
ことを特徴とするロータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のロータにおいて、
前記円盤部の前記内周側端部には、軸方向に直交する方向に設けられた突き当て面と、軸方向に嵌め合い部を形成する第１嵌め合い部とが形成され、
前記内周部の前記外周側端部には、前記突き当て面に突き当てられる当接面と、前記第１嵌め合い部に嵌め合う第２嵌め合い部とが形成され、
前記第１嵌め合い部の前記突き当て面に、前記第２嵌め合い部の前記当接面が突き当てられた状態で、前記第１嵌め合い部と前記第２嵌め合い部の口元部が平滑化され、平滑化された状態で、前記第１嵌め合い部と第２嵌め合い部とが、前記口元部側から溶接により接合される
ことを特徴とするロータ。
【請求項４】
請求項３記載のロータにおいて、
前記外周部が、プレス成形品とされ、
前記第１嵌め合い部の前記口元部がプレス増肉部として形成されている
ことを特徴とするロータ。
【請求項５】
請求項３又は４記載のロータにおいて、
前記外周部が、プレス成形品とされ、
前記外周面の軸方向端部がプレス増肉部として形成されている
ことを特徴とするロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータやジェネレータに用いられるロータに関し、例えば、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等の電動車両に適用して好適なロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図８に示すように、外周面にロータコア２０２を保持する外筒部材２０４と、内周面に図示しない回転軸が固定される内筒部材２０６とを備え、外筒部材２０４と内筒部材２０６とが一体化されたロータハブ２００の構造が提案されている（特許文献１）。このロータハブ２００では、内筒部材２０６の軸方向中間部分にフランジ部２０８が形成されている。このフランジ部２０８の外周面の歯形成部２１０と外筒部材２０４の内周面の歯形成部２１２とを合わせるようにして内筒部材２０６を矢印方向から外筒部材２０４に圧入することで、一体化されたロータハブ２００が形成される。
【０００３】
ここで、内周面が図示しない回転軸に嵌合される内筒部材２０６は、冷間鍛造後、浸炭焼き入れをして硬度を高くする一方、外筒部材２０４は、板金プレス加工により製作されている。
【０００４】
特許文献１には、このように製作することにより、ロータハブ２００の低コスト化が図れると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２０５８０７号公報（図８、［００５１］、［００５２］、［００５３］、［００６２］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された前記内筒部材２０６には、フランジ部２０８が形成されている結果、内筒部材２０６の表面積が比較的に大きい。そのため、鍛造後のスケール除去処理や削り処理等の後加工時間が長くかかり、その分、加工コストが増大する。また、フランジ部２０８を形成しているので、その分、鍛造の際の仕込み材料費も高騰する。さらに、フランジ部２０８が内筒部材２０６の軸方向の略中間部に形成されているために、外筒部材２０４の内周面と、内筒部材２０６の外周面との間に形成されるスペースが二分され、他部品を収容するための十分なスペースを確保することができない。
【０００７】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、コストが低減可能であり、且つ他部品を収容するための十分なスペースを確保することを可能とするロータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るロータは、回転軸と、前記回転軸とは別体に形成され、前記回転軸に固定されると共に、外周にロータコアを保持する保持部材と、を備えたロータにおいて、前記保持部材は、筒状に構成され、前記回転軸に嵌め合わされる嵌合面と、筒状に構成され、前記ロータコアが固定される外周面（円筒外面）と、前記外周面の軸方向の環状の端部に接続されて前記外周面と一体に形成された中空円盤状の円盤部と、を備え、前記保持部材は、前記嵌合面を含む内周部と、前記外周面及び前記円盤部を含む外周部とが結合部において結合されて構成されており、前記結合部は、前記円盤部の内周側端部及び前記内周部の外周側端部に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、回転軸に嵌め合わされる嵌合面を含む内周部と、ロータコアが固定される外周面及びこの外周面の軸方向の環状の端部に接続されて前記外周面と一体に形成された中空の円盤部を備える外周部とを、前記外周部の前記円盤部の内周側端部と前記内周部の外周側端部にそれぞれ形成された結合部で結合して保持部材を形成するようにしたので、簡単な形状を有する二つの部品（内周部と外周部）を結合した構成の保持部材の製作が容易になり、コストの低減ができる。また、外周面の軸方向の環状の端部に接続される円盤部を一体的に形成する構成にしたので、回転軸と外周面との間に十分なスペースを確保することができる。
【００１０】
例えば、内周部は、回転軸にトルクを伝達するために精度、強度、及び硬度等の要件を満たす鍛造品で形成され、外周部は、加工工数が最小限となるプレス成形品（絞り加工品）で形成されると好ましい。
【００１１】
ここで、前記外周部は、前記円盤部の前記内周側端部において、軸方向に対して前記外周面側とは反対方向の外方に突出する軸方向突出部を備え、前記軸方向突出部には、前記ロータの回転角度を検出する回転センサが固定されるように構成したので、回転センサの固定用の別部材が不要となり、コストの増加を抑制できる。
【００１２】
さらに、前記円盤部の前記内周側端部には、軸方向に直交する方向に設けられた突き当て面と、軸方向に嵌め合い部を形成する第１嵌め合い部とが形成され、前記内周部の前記外周側端部には、前記突き当て面に突き当てられる当接面と、前記第１嵌め合い部に嵌め合う第２嵌め合い部とが形成され、前記第１嵌め合い部の前記突き当て面に、前記第２嵌め合い部の前記当接面が突き当てられた状態で、前記第１嵌め合い部と前記第２嵌め合い部の口元部が平滑化され、平滑化された状態で、前記第１嵌め合い部と第２嵌め合い部とが、前記口元部側から溶接により接合されることで、溶接時に口元部から見て最奥側に位置する突き当て面と当接面とが突き当てられているので、スパッタの飛散が防止され、且つ溶接後に口元部が平滑化されているので、段差が発生せず、ロータ回転時における応力の集中が回避される。
【００１３】
前記外周部が、プレス成形品とされ、前記第１嵌め合い部の前記口元部がプレス増肉部として形成されていることで、口元部の平滑化が容易である。
【００１４】
また、前記外周部がプレス成形品とされ、前記外周面の軸方向端部がプレス増肉部として形成されていることで、外周面へのロータコアの取り付けが容易である。また、外周面の軸方向の長さを最小限にすることができる。結果として、ロータが組み込まれるモータ・ジェネレータの軸方向の長さを短くすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、回転軸に嵌め合わされる嵌合面を含む内周部と、ロータコアが固定される外周面及びこの外周面の軸方向の環状の端部に接続されて前記外周面と一体に形成された中空の円盤部を備える外周部とを、前記外周部の前記円盤部の内周側端部と前記内周部の外周側端部にそれぞれ形成された結合部で結合して保持部材を形成するようにしたので、簡単な形状を有する二つの部品（内周部と外周部）を結合した保持部材の製作が容易になり、コストの低減ができる。
【００１６】
外周部は、筒状外周面の軸方向の環状端部に中空の円盤部が付いた中空蓋付き円筒状に構成されるので、プレス成形（絞り加工）により製作することが可能で、コストを低減することができる。また、円盤部が軸方向の端部にあるので、筒状外周面と回転軸との間に十分なスペースを確保することができる。
【００１７】
筒状の内周部は、前記円盤部の内周側端部（前記中空円盤部の中空環状の端部）の結合部に結合する当該内周部側の結合部を当該内周部側の外周側端部に形成すればよいので、従来技術のように、フランジ部を設ける必要がなく、回転軸と嵌合してトルクを伝達するための強度が必要な嵌合面を含む内周部の鍛造による製造が必要な部分の表面積を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この実施形態に係るロータが組み込まれた電動車両のモータを含む動力部の一部省略断面図である。
【図２】図２Ａは、前記ロータを構成する保持部材をサイドカバー側（モータの軸方向外側）から見た斜視図、図２Ｂは、保持部材をモータの軸方向内側からみた斜視図である。
【図３】結合前の保持部材を外周部と内周部に分解した状態を示す断面図である。
【図４】内周部と外周部の結合後に一体化された保持部材の断面図である。
【図５】図５Ａは、突き当て面と当接面を備えるこの実施形態に係る保持部材の一部断面説明図、図５Ｂは、突き当て面も当接面も備えない比較例の保持部材の一部断面説明図である。
【図６】円盤部の中空内周部のプレス増肉部の説明図である。
【図７】外周面と円盤部の接続部である円周部のプレス増肉部の説明図である。
【図８】従来技術に係るロータハブの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明に係るロータについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、この実施形態に係るロータ１２が組み込まれた電動車両１０のモータ１４を含む動力部（少なくともモータ１４とトランスミッションを含む部分）の一部省略断面図である。
【００２１】
モータ１４は、円筒状のハウジング１００にステータホルダ１０２を介してボルト１０４により固定されるステータ１５と、前記ロータ１２とから構成される。
【００２２】
モータ１４を、ハウジング１００の内部空間に収容するサイドカバー１０６が、ハウジング１００にボルト１０８により取り付けられている。
【００２３】
ステータ１５は、コア１１０と該コア１１０に巻回されるコイル１１２とから構成されている。
【００２４】
ロータ１２は、回転軸１６と、該回転軸１６とは別体に形成され、回転軸１６に固定されると共に、外周にロータコア１８を保持する保持部材２０と、を備える。ロータコア１８には、軸方向に延在する永久磁石１１４が複数個周方向に埋め込まれている。
【００２５】
図２Ａは、保持部材２０をサイドカバー１０６側（モータ１４の軸方向外側）から見た斜視図、図２Ｂは、保持部材２０をモータ１４の軸方向内側からみた斜視図である。
【００２６】
保持部材２０は、内周部３０と外周部３２（円筒外面、円筒外周面）とにより構成される。内周部３０は、筒状に構成され回転軸１６（図１参照）にスプライン結合により嵌め合わされる嵌合面２２を含む。外周部３２は、筒状に構成されロータコア１８が固定される外周面２４と外周面２４の軸方向の環状の端部に接続されて外周面２４と一体に形成された円盤状（鍔状）の円盤部２６（鍔部、中空円盤部）と、を備える。
【００２７】
保持部材２０の外周面２４と回転軸１６の外周面との間には、十分なスペース５０が確保され、該スペース５０内に、トランスミッション５２の一部を配置することができる。
【００２８】
図３は、結合前の保持部材２０の分解断面図を示し、図４は、一体に結合後の保持部材２０の断面図を示している。
【００２９】
保持部材２０は、上記したように、嵌合面２２を含む内周部３０と、外周面２４（円筒外周面）及び円盤部２６を含む外周部３２と、が結合部３４（内周部３０の結合部３４ｉと外周部３２の結合部３４ｅ）においてインロー（印籠）位置決めされ心出しがなされた後、図４に示すように、後述する電子ビーム溶接により接合された構成にされる。結合部３４（３４ｉ、３４ｅ）は、図３に示すように、円盤部２６の内周側端部２６ａ及び内周部３０の外周側端部３０ａに形成されている。
【００３０】
さらに、外周部３２は、円盤部２６の内周側端部２６ａにおいて、軸方向に対して外周面２４側とは反対方向の外方に突出する軸方向突出部３８を一体に備え、軸方向突出部３８の外周面には、図１に示すように、ロータ１２の回転角度を検出する回転センサ４０を構成するレゾルバロータ４２が固定されている。
【００３１】
回転センサ４０は、レゾルバであり、前記軸方向突出部３８に固定されるレゾルバロータ４２とサイドカバー１０６に取り付けられるレゾルバステータ４４（図１参照）とから構成されている。
【００３２】
なお、図２Ａ及び図３等に示すように、円盤部２６に製造工程位置決め用のノック穴４６が設けられ、内周部３０に冷却油流路穴４８が設けられている。
【００３３】
基本的には以上のように構成・作用され、且つ製造（製作）されるロータ１２を構成する、この発明の要部に係る保持部材２０について、以下に、より詳細な構成・作用及び製造（製作）の仕方について説明する。
【００３４】
図１に示すように、保持部材２０は、内周部３０の嵌合面２２を通じて回転軸１６にスプライン結合により嵌合されることで、回転軸１６と一体にされる。保持部材２０は、ステータ１５で発生される回転磁界により回転させられるロータ１２（ロータコア１８）の回転動力を、ロータ１２を構成する回転軸１６及びトランスミッション５２を介して図示しない車輪に伝達する動力部としての動力伝達機能や冷却機能が求められる筒状の内周部３０を備える。
【００３５】
このように、内周部３０は、精度、歯面強度、硬度、心出しインロー部としての精度・硬度、及び凸形状の要件を満たす必要があるので、仕込み材料の熱間鍛造後に、嵌合面２２に形成されたスプライン部への浸炭焼き入れ、スケール等を削りとる切削後加工を行うことで製造する、いわゆる鍛造製法を適用している。
【００３６】
保持部材２０は、筒状の外周面２４と、筒状の軸方向突出部３８と、前記筒状の外周面２４の軸方向の環状の端部に外周側が連接する一方、前記筒状の軸方向突出部３８の根本部に内周側が連接する中空円盤状の円盤部２６とから構成され、ロータコア１８や回転センサ４０等の機能部品が固定されると共に、これら機能部品の固定のし易さ、組み立てのし易さが求められる断面がクランク状となる筒蓋（略お椀）状の外周部３２を備える。
【００３７】
ここで、外周部３２は、円盤状のブランク（被加工材）から断面部クランク状の形状｛円開口を有する円盤を筒底と見立て、概ね、前記筒底の外周の環状の端部に軸方向に大円筒状部（外周面２４）を形成し、前記筒底の円開口の環状の端部に前記軸方向と反対方向に小円筒状部（軸方向突出部３８）を形成した形状｝が形成可能で加工が最小限になる、プレス成形（絞り加工）で製造する、プレス板金製法を適用している。
【００３８】
図３、図５Ａに示すように、外周部３２の円盤部２６の内周側端部２６ａの結合部３４ｅには、軸方向に直交するように形成された突き当て面６２と、軸方向に形成された、嵌め合い部を構成する第１嵌め合い部７１と、が形成される、一方、前記内周部３０の前記外周側端部３０ａには、前記突き当て面６２に突き当てられる当接面６４と、前記第１嵌め合い部７１に嵌め合う第２嵌め合い部７２とが形成される。
【００３９】
そして、図５Ａに示すように、外周部３２の前記第１嵌め合い部７１の前記突き当て面６２に、内周部３０の前記第２嵌め合い部７２の前記当接面６４が突き当てられた状態で、前記第１嵌め合い部７１と前記第２嵌め合い部７２の口元部７３を平滑化（面一化）し、平滑化した状態で、前記第１嵌め合い部７１と第２嵌め合い部７２とを、前記口元部７３側から電子ビーム溶接により、模式的に多数の小ドットで示すような溶け込み形状を形成して接合することで、内周部３０と外周部３２とを結合部３４（内周部３０の結合部３４ｉと外周部３２の結合部３４ｅ）で強固に結合し、保持部材２０（図４参照）を製造（製作）する。
【００４０】
なお、比較例としての図５Ｂに示すように、外周部３２０と内周部３００にそれぞれ突き当て面と当接面が形成されていない場合、溶接の際に貫通部よりスパッタ（熔解金属）３３０が飛散し、また、口元部が平滑化されていないと、内周部３００と外周部３２０との間に段差部が発生し、応力の集中が懸念される。
【００４１】
この実施形態に係る保持部材２０によれば、図５Ａに示すように、突き当て面６２と当接面６４との密接な接触によりスパッタ飛散が防止され、且つ口元部７３の平滑化（口元平滑化）により第１嵌め合い部７１及び第２嵌め合い部７２の全体に応力を分散することができる。
【００４２】
図６に示すように、プレス成形品である外周部３２において、前記第１嵌め合い部７１の口元部７３がプレス増肉部８０として形成されていることが好ましい。プレス成り行きライン８２では嵌合長さＬａを確保することが難しいが、プレス増肉部８０を形成することで嵌合長さＬａを長くできて確実な溶接接合面の確保が可能となり、且つ溶接口元部７３を平滑化し段差を無くすことで応力集中を回避することができる。
【００４３】
図７に示すように、プレス成形品である外周部３２の軸方向の環状の端部（円周部）をプレス増肉部８４として形成することで、プレス成り行きライン８６により嵌合長さＬｂの不足を回避し、ロータコア１８を固定する外周面２４の軸方向の長さＬｂを確保することができる。
【００４４】
以上説明したように、上述した実施形態に係るロータ１２は、回転軸１６と、この回転軸１６とは別体に形成され、前記回転軸１６に固定されると共に、ロータコア１８を保持する保持部材２０を備える。
【００４５】
保持部材２０は、回転軸１６に嵌め合わされる嵌合面２２を含み鍛造で製作される内周部３０と、ロータコア１８が固定される外周面２４（円筒外面）及びこの外周面２４の軸方向の環状の端部に接続されて前記外周面２４と一体に形成された中空の円盤部２６を備えてプレス成形される外周部３２とを、前記外周部３２の前記円盤部２６の内周側端部２６ａ（図３）と前記内周部３０の外周側端部３０ａにそれぞれ形成された結合部３４（内周部３０の結合部３４ｉと外周部３２の結合部３４ｅ）でインロー位置決めし、電子ビーム溶接により接合して製作する。
【００４６】
従来技術のようにフランジ部２０８（図８参照）を有しない簡単な形状を有する二つの部品（内周部３０と外周部３２）を結合して形成（製作）するように構成したので、保持部材２０の製作が容易になり、内周部３０の仕込み材料費が少なくなり且つスケール削除等（所望の形状への切削、表面の酸化皮膜の除去、焼けの除去等）の仕上げ加工の工数を低減できコストを低減できる。また、外周面２４（円筒外面）の軸方向の環状の端部に円盤部２６を一体的に形成する構成（断面クランク形状）にしたので、外周部３２を上型と下型によるプレス成形が容易な形状とし、且つ回転軸１６と外周面２４との間に十分なスペース５０を確保することができる。
【００４７】
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００４８】
１０…電動車両                        １２…ロータ
１４…モータ                          １５…ステータ
１６…回転軸                          １８…ロータコア
２０…保持部材                        ２２…嵌合面
２４…外周面                          ２６…円盤部（中空円盤部）
３０…内周部                          ３２…外周部
３４、３４ｅ、３４ｉ…結合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014230294.tif 000009
【図８】
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