(57)【要約】【課題】耐久性はもとより、磁力性能（つまりモータ性能）を不必要に悪化させるという問題を解消することができるモータのロータ構造を提供する。【解決手段】ステータの外側のロータが回るアウターロータ型モータのアウターロータ、あるいは、ステータの内側及び外側をロータが回る複合モータのアウターロータと、アウターロータに発生するトルクを出力する軸に動力を伝達するディスクを備えたモータにおいて、アウターロータ２００のコア部２０１とディスク２０２、２０３とを薄板鋼板２０６で連結させる。【選択図】        図３
2004336905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータの外側のロータが回るアウターロータ型モータのアウターロータ、あるいは、ステータの内側及び外側をロータが回る複合モータのアウターロータと、アウターロータに発生するトルクを出力する軸に動力を伝達するディスクを備えたモータにおいて、アウターロータのコア部とディスクとを薄板鋼板で連結させたことを特徴とするモータのロータ構造。
【請求項２】
動力を伝達しない側のディスクと伝達する側のディスクとによりアウターロータのコア部を挟み、その３者を薄板鋼板で一体に締結し、薄板鋼板に予張力を与えて組み付ける構造とした請求項１記載のモータのロータ構造。
【請求項３】
動力を伝達しない側のディスクで薄板鋼板を折り返し、動力を伝達する側のディスクで薄板鋼板の端部を固定する構造とした請求項２記載のモータのロータ構造。
【請求項４】
動力を伝達しない側のディスクで薄板鋼板を折り返すために、リング状部材を設け、薄板鋼板をリング状部材にくぐらせて折り曲げ部を形成し、薄板鋼板の半径方向への動きを拘束する構造とした請求項３記載のモータのロータ構造。
【請求項５】
動力を伝達する側のディスクでは、固定する際に薄板鋼板に張力が発生する機構で固定する構造とした請求項２〜４のいずれか１項に記載のモータのロータ構造。
【請求項６】
動力を伝達する側のディスクには、ロータ外周部よりも外側にねじ部を配置し、薄板鋼板が横切る部分には切り欠き部を設け、さらに、テーパー構造を設け、薄板鋼板を切り欠き部にセットし、ナット部をロータ外周部よりねじ部に締め付けることで、固定する際に薄板鋼板が挟み込まれ張力を発生する構造とした請求項５記載のモータのロータ構造。
【請求項７】
ディスクがアウターロータのコア部と接する一方、ナット部はコア部と接しない構造とした請求項６記載のモータのロータ構造。
【請求項８】
ナット部と薄板鋼板との間にスペーサを配置し、このスペーサには薄板鋼板が横切る切り欠き部を噛むような爪部を設けた構造とした請求項６記載のモータのロータ構造。
【請求項９】
ねじ部をディスクのテーパー部より軸方向で外側に配置した構造とした請求項７記載のモータのロータ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステータの外側のロータが回るアウターロータ型モータのアウターロータ、あるいは、ステータの内側及び外側をロータが回る複合モータのアウターロータと、アウターロータに発生するトルクを出力する軸に動力を伝達するディスクを備えたモータのロータ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、１つのステータのコイルに複合電流を流すことにより、ステータの内周および外周に設けたインナーロータおよびアウターロータを独立して同時に駆動するモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなモータに用いられるアウターロータは、積層鋼板と永久磁石で構成されたコア部とその外側で筒状のシェル部、アウターロータを回転支持するベアリングとコア、シェル部を連結する前後の各ディスクで構成されている。なお、上述した特許文献１では、ユニット後方のディスクとシェルが一体構造である。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１４０８１号公報（図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したモータのロータ構造では、シェル部が自重の遠心力でコア部以上に外側へ引っ張られることとなる。そのため、コア部とシェル部との間を接着剤等で接合している場合、コア部に応力を加えることとなり、耐久性はもとより、磁力性能（つまりモータ性能）を不必要に悪化させるという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を有利に解決したモータのロータ構造を提供することを目的とするものであり、ステータの外側のロータが回るアウターロータ型モータのアウターロータ、あるいは、ステータの内側及び外側をロータが回る複合モータのアウターロータと、アウターロータに発生するトルクを出力する軸に動力を伝達するディスクを備えたモータにおいて、アウターロータのコア部とディスクとを薄板鋼板で連結させたことを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の効果】
本発明のモータのロータ構造にあっては、自重の軽い薄板鋼板にてディスクとアウターロータのコア部を連結させているので、自重分の遠心力による広がりを最小限に押さえることができる。その結果、コア部とシェル部との間を接着剤等で接合している場合でも、コア部に応力を加えることがなくなり、耐久性はもとより、磁力性能（つまりモータ性能）を不必要に悪化させるという問題を解消することができる。
【０００７】
なお、本発明のモータのロータ構造においては、動力を伝達しない側のディスクと伝達する側のディスクとによりアウターロータのコア部を挟み、その３者を薄板鋼板で一体に締結し、薄板鋼板に予張力を与えて組み付ける構造とすることができる。このように構成すれば、コア部で発生したトルクを動力伝達ディスクに伝達するのは積層方向の摩擦力とすることができ、コア部の外周にシェル部を配置する必要がなくなる。
【０００８】
また、本発明のモータのロータ構造においては、動力を伝達しない側のディスクで薄板鋼板を折り返し、動力を伝達する側のディスクで薄板鋼板の端部を固定する構造とすることができる。具体的には、動力を伝達しない側のディスクで薄板鋼板を折り返すために、リング状部材を設け、薄板鋼板をリング状部材にくぐらせて折り曲げ部を形成し、薄板鋼板の半径方向への動きを拘束する構造とすることができる。このように構成すれば、トルク伝達をしないディスクには薄板鋼板を折り曲げるだけの機構を設ければ良く（例えばリング状部材）、もう一方の伝達するディスクに折り曲げた２枚分（あるいは４枚以上で偶数枚）の鋼板を拘束する構造を備えるだけで良い。
【０００９】
さらに、本発明のモータのロータ構造においては、動力を伝達する側のディスクでは、固定する際に薄板鋼板に張力が発生する機構で固定する構造とすることができる。このように構成すれば、鋼板をディスクに固定する際に、鋼板に予張力を付与することができる。
【００１０】
さらにまた、動力を伝達する側のディスクには、ロータ外周部よりも外側にねじ部を配置し、薄板鋼板が横切る部分には切り欠き部を設け、さらに、テーパー構造を設け、薄板鋼板を切り欠き部にセットし、ナット部をロータ外周部よりねじ部に締め付けることで、固定する際に薄板鋼板が挟み込まれ張力を発生する構造とすることができる。このように構成すれば、切り欠き部に鋼板が配置され、鋼板の長さがばらついても組み付けた後切り落とす等で長さを調整することができる。また、組み付けただけでディスクとコア部に予圧を与えることができる。
【００１１】
また、ディスクがアウターロータのコア部と接する一方、ナット部はコア部と接しない構造とすることができる。このように構成すれば、ナット部の締め付け時にコア部とディスクが相対回転しないので、鋼板のずれを最小限にすることができる。
【００１２】
さらに、ナット部と薄板鋼板との間にスペーサを配置し、このスペーサには薄板鋼板が横切る切り欠き部を噛むような爪部を設けた構造とすることができる。
このように構成すれば、スペーサはディスクと回転位置を相対的に固定されるため、ナット部を締め付けても鋼板がよじれることが無い。
【００１３】
さらにまた、ねじ部をディスクのテーパー部より軸方向で外側に配置した構造とすることができる。このように構成すれば、ナット部を締め付ける時に鋼板に張力を付与する方向となる。
【００１４】
また、動力を伝達する側のディスクでは、固定する際に薄板鋼板に張力が発生する機構を設けず、動力を伝達しない側のディスクに張力を発生する機構を設けた構造とすることができる。このように構成すれば、上述したねじ部と鋼板締め付け機構の相対位置はどうでもよくなり、予めナット部等の鋼板締め付け機構にて鋼板を固定し、その後もう一端の張力発生機構にて張力を発生させることで、張力の調整も容易になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
図１は複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットの全体図であり、図１において、Ｅはエンジン、Ｍは複軸多層モータ、Ｇはラビニョウ型複合遊星歯車列、Ｄは駆動出力機構、１はモータカバー、２はモータケース、３はギヤハウジング、４はフロントカバーである。
【００１６】
前記エンジンＥは、ハイブリッド駆動ユニットの主動力源であり、エンジン出力軸５とラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２リングギヤＲ２とは、回転変動吸収ダンパー６及び多板クラッチ７を介して連結されている。
【００１７】
前記複軸多層モータＭは、外観的には１つのモータであるが２つのモータジェネレータ機能を有する副動力源である。この複軸多層モータＭは、前記モータケース２に固定され、コイルを巻いた固定電機子としてのステータＳと、前記ステータＳの内側に配置し、永久磁石を埋設したインナーロータＩＲと、前記ステータＳの外側に配置し、永久磁石を埋設したアウターロータＯＲと、を同軸上に三層配置することで構成されている。前記インナーロータＩＲに固定の第１モータ中空軸８は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第１サンギヤＳ１に連結され、前記アウターロータＯＲに固定の第２モータ軸９は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２サンギヤＳ２に連結されている。
【００１８】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇは、二つのモータ回転数を制御することにより無段階に変速比を変える無段変速機能を有する遊星歯車機構である。このラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇは、互いに噛み合う第１ピニオンＰ１と第２ピニオンＰ２を支持する共通キャリヤＣと、第１ピニオンＰ１に噛み合う第１サンギヤＳ１と、第２ピニオンＰ２に噛み合う第２サンギヤＳ２と、第１ピニオンＰ１に噛み合う第１リングギヤＲ１と、第２ピニオンＰ２に噛み合う第２リングギヤＲ２との５つの回転要素を有して構成されている。前記第１リングギヤＲ１とギヤハウジング３との間には多板ブレーキ１０が介装されている。前記共通キャリヤＣには、出力ギヤ１１が連結されている。
【００１９】
前記駆動出力機構Ｄは、出力ギヤ１１と、第１カウンターギヤ１２と、第２カウンターギヤ１３と、ドライブギヤ１４と、ディファレンシャル１５と、ドライブシャフト１６，１６により構成されている。そして、出力ギヤ１１からの出力回転及び出力トルクは、第１カウンターギヤ１２→第２カウンターギヤ１３→ドライブギヤ１４→ディファレンシャル１５を経過し、ドライブシャフト１６，１６から図外の駆動輪へ伝達される。
【００２０】
すなわち、ハイブリッド駆動ユニットは、前記第２リングギヤＲ２とエンジン出力軸５を連結し、前記第１サンギヤＳ１と第１モータ中空軸８とを連結し、前記第２サンギヤＳ２と第２モータ軸９とを連結し、前記共通キャリヤＣに出力ギヤ１１を連結することにより構成されている。
【００２１】
図２は、ラビニョオ型遊星歯車列と組み合わされて車両用ハイブリッド変速機を構成する、この発明の対象となる複軸多層モータをより詳細に示す図である。この複軸多層モータに、この発明のモータのロータ構造を適用することができる。
図２に示す構成の複軸多層モータは、一個の円環状のステータ１０１と、その半径方向内方および外方にそれぞれ互いに同軸の所定回転軸線Ｏ上にて回転自在に配置したインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３とよりなる三重構造とし、これらをハウジング１０４内に収納して構成する。
【００２２】
ここにおけるインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３はそれぞれ、電磁鋼板などをプレス成形して造った板材のロータ軸線方向への積層になる積層コア１２４，１２５を具え、これら積層コア１２４，１２５に、ロータ軸線方向に貫通する永久磁石を円周方向等間隔に配置して設けた構成となす。インナーロータ１０２とアウターロータ１０３とでは、配置する磁極数を変えることで、両者の極対数を異ならせている。一例を示すと、磁石の個数自体はインナーロータ１０２とアウターロータ１０３で同一であり、１２個ずつであるが、インナーロータ１０２は２個の磁石で１極を成しているため、極対数としては３極対となり、アウターロータ１０３は１個の磁石で１極を成しているため、極対数としては６極対となる。
【００２３】
そしてハウジング１０４内へのインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３の収納に当たっては、アウターロータ１０３は、積層コア１２５の外周にトルク伝達シェル１０５を駆動結合して具え、該トルク伝達シェル１０５の両端をそれぞれベアリング１０７，１０８によりハウジング１０４に回転自在に支持し、トルク伝達シェル１０５をベアリング１０７の側でアウターロータシャフト１０９に結合する。
【００２４】
インナーロータ１０２は積層コア１２４の中心に、内部に上記アウターロータシャフト１０９を回転自在に貫通した中空のインナーロータシャフト１１０を貫通して具え、これらインナーロータ１０２の積層コア１２４およびインナーロータシャフト１１０間を駆動結合する。そしてインナーロータシャフト１１０の中間部をベアリング１１２により、固定のステータブラケット１１３内に回転自在に支持し、一端部（図２では左端部）をベアリング１１４によりトルク伝達シェル１０５の対応端壁に回転自在に支持する。
【００２５】
ステータ１０１は、電磁鋼板をプレス成形して造ったＩ字状のステータ鋼板をステータ軸線方向に積層してなる多数のステータピースを具える。個々のステータピースには、アウターロータ側ヨークおよびインナーロータ側ヨーク間におけるティースの箇所において図２に示す如く電磁コイル１１７を巻線し、これらコイル巻線済のステータピースを同一円周方向等間隔に、つまり円形に配列してステータコアとなし、このステータコアをステータ軸線方向両側のブラケット１１３，１１８間にボルト１１９で挟持すると共に全体的に樹脂１２０でモールドすることにより一体化してステータ１０１を構成する。なお、樹脂１２０内には隣り合うステータピース１１６間において冷却液通路１４１を軸線方向に形成し、上記したボルト１１９はその冷却液通路１４１の半径方向内方および外方にそれぞれ位置させる。ここで、各ボルト１１９はそれに螺合したナット１１９ａによって締め上げられる。このボルト・ナットによる締め上げ構造をリベットピンによる締め上げ構造としても良いことはいうまでもない。
【００２６】
なお、このモータの駆動に当たっては、回転センサ１４８および回転センサ１４７が検出するインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３の回転位置、つまりこれらに上記のごとく設けられる永久磁石の位置に応じた両ロータ１０２，１０３用の位相の異なる駆動電流を複合して得られる複合電流をステータ１０１の電磁コイル１１７に供給し、これにより両ロータ１０２，１０３用の回転磁界をステータに個別に発生させることで、回転磁界に同期してロータ１０２，１０３を個別に回転駆動させることができる。
【００２７】
本発明のモータのロータ構造の特徴は、本発明の対象となる上述した複軸多層モータにおいて、アウターロータ１０３を構成する積層コア（コア部）１２５の外周に設けたトルク伝達シェル１０５の構造にある。すなわち、上述した複軸多層モータでは、トルク伝達シェル１０５を、筒部材１０５−１とその両端に設けられた動力（トルク）を伝達する側のディスク１０５−２及びその反対側のディスク１０５−３とから構成している。この筒部材１０５−１が自重の遠心力でコア部１２５より外側に引っ張られる点を解消したことに、本発明のモータのロータ構造の特徴がある。以下、その特徴となるモータのロータ構造について説明する。
【００２８】
図３（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明のモータのロータ構造の一例を示す図であり、図３（ａ）はその正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）においてＢ方向から見た側面図、図３（ｃ）は図３（ａ）においてＡ方向から見た側面図である。図３（ｂ）及び図３（ｃ）では側面の１／４の部分のみを示している。図３（ａ）〜（ｃ）に示す例において、アウターロータ２００（図２のアウターロータ１０３に対応）は、積層鋼板と永久磁石で構成されているコア部２０１（図２の積層コア１２５に対応）と、トルクを伝達するディスク２０３（図２のディスク１０５−１に対応）と、回転支持するベアリング２１０（図２のベアリング１０８に対応）と、コア部２０１間をつなぐディスク２０２と、から構成されている。
【００２９】
このコア部２０１とディスク２０３はコア部２０１で発生した駆動力あるいは外部から入力される発電用トルクの授受が必要で、通常は、図２に示されるように、コア部の外周部に配置された筒部材１０５−１とその両端のディスク１０５−２、１０５−３とを接合して構成されている。しかし、この筒部材１０５−１は自重の遠心力でコア部より引っ張られるため、極力薄く、できればない方が望ましい。そこで本発明では、筒部材１０５−１を取り去り、引っ張り強度の強い、例えばマレージング鋼材（ベルトＣＶＴのリング等に使用される部材）等からなる帯状の薄板鋼板２０６を用いて、コア部２０１と前後のディスク２０２及び２０３を結合して、互いに動力を伝達する機構としている。
【００３０】
具体的な構造の一例は、図３（ａ）〜（ｃ）に示す例において、１枚以上の薄板鋼板２０６をリング状部材２１１をくぐらせて折り返し、予め重ねてセットして準備したコア部２０１とディスク２０２にこの薄板鋼板２０６をかぶせ、リング部材２０４をはめて仮止めする。そして、図示しないステータ等の内容物を配置した後、ディスク２０３を後方よりセットする。ここで、２０７はベアリング２１０とリング状部材２１１をつなぐフランジ部を示す。フランジ部２０７とベアリング２１０の外周とは、隙間はめあい又は圧入により固定されている。また、２０８は薄板鋼板２０６を押さえるためのリング部材であり、２０９はリング部材２０８を押さえるボルト部である。さらに、ディスク２０２の端部は、薄板鋼板２０６が曲がっている部分において薄板鋼板２０６に余計な力をかけないように、その部分に接触して設けられている。なお、具体的な構造の他の例としては、薄板鋼板２０６をフランジ部２０７に対し締め付け構造や溶接等の方法で単純固定することもできる。
【００３１】
このとき、図３（ｂ）や図３（ａ）においてＹ方向から見た図の一部を示す図４に示すように、ディスク２０３に設けた切り欠き部２２１に薄板鋼板２０６がはまるようにすることが好ましい。そして、スペーサともなるリング部材２０４をディスク２０３と薄板鋼板２０６を挟むようセットする。このとき、リング部材２０４に設けた突起部がディスク２０３に設けた切り欠き部２２１にかかるようセットする。そして、リング部材２０４と同様に事前にセットしておいたナット部２０５をディスク２０３に設けたねじ部２０３ａを用いて組み付ける。これにより、薄板鋼板２０６に張力を発生させることができる。組み付け後、ディスク３に設けた切り欠き部２２１を用いてナット部２０５を塑性変形させてゆるみ止めをしてもよい。なお、図４ではリング部材２０４とナット部２０５を除いて切り欠き部２２１が分かりやすく示している。
【００３２】
また、薄板鋼板２０６の各組はロータ外側で互いに重ならない複数本に設定し、ねじ部２０３ａはロータ外周部よりも外側に配置されることが好ましい。さらに、図３（ａ）及び図３（ａ）のＸ部を部材の組み付け構造がよりわかるように分解して示す図５に示すように、ディスク２０３のリング部材２０４に対向する部分にテーパー構造を設けることが好ましく、ねじ部２０３ａをテーパー構造の部分より軸方向で外側（コア部材側を内側とする）に配置することが好ましい。
このように構成することで、ナット部２０５をねじ部２０３ａに締め付けるだけで、より好適に薄板鋼板２２０６に予張力を与えることができる。
【００３３】
なお、上述した実施例では、動力を伝達する側のディスクに、固定する際に張力が発生する機構を設けているが、他方のディスクに同様の張力を発生する機構を設けることもできる。また、上述した例は一例であって、薄板鋼板２０６及びそれに対応する切り欠き部２２１の数、リング部材２０８を固定するボルト部２０９の数、等は上述した例に限定されず、適宜その数を変えて設けることができることは明らかである。さらに、上述した実施例では、ステータの内側と外側にそれぞれロータが存在する複軸多層モータのアウターロータを例にとって説明したが、ステータの外側のロータが回るアウターロータ型モータのアウターロータ等の他のモータでも本発明を適用できることは明らかである。さらにまた、上述した例では、薄板鋼板２０６に対応してその部分にのみディスク２０２が設けられているが、ディスク２０２は少なくとも薄板鋼板２０６の部分に設けられていればよく、これよりも広い範囲にディスク２０２を配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットの全体図である。
【図２】ラビニョオ型遊星歯車列と組み合わされて車両用ハイブリッド変速機を構成する、本発明のモータのロータ構造を適用できる複軸多層モータを示す縦断側面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明のモータのロータ構造の一例を説明するための図である。
【図４】図３（ａ）においてＹ方向から見た図の一部を示す図である。
【図５】図３（ａ）のＸ部を部材の組み付け構造がよりわかるように分解して示す図である。
【符号の説明】
１０３  アウターロータ
１０５  トルク伝達シェル
１０５−１  筒部材
１０５−２、１０５−３  ディスク
１２５  積層コア
２００  アウターロータ
２０１  コア部
２０２、２０３  ディスク
２０３ａ  ねじ部
２０４  リング部材
２０５  ナット部
２０６  薄板鋼板
２０７  フランジ部
２０８  リング部材
２０９  ボルト部
２１０  ベアリング
２１１  リング状部材
２２１  切り欠き部
【図１】
2004336905.tif 000003
【図２】
2004336905.tif 000004
【図３】
2004336905.tif 000005
【図４】
2004336905.tif 000006
【図５】
2004336905.tif 000007