(57)【要約】【課題】  回転電機性能に悪影響を及ぼす溶接を行うことなく、精度良く回転子の積層コアを組み立てることができる回転電機の回転子組立治具と回転電機の回転子組立方法と回転電機の回転子を提供すること。【解決手段】  電磁鋼板を積層して形成した積層コアと、積層コアに設けられた穴部に固定される複数の永久磁石と、を有する回転電機の回転子において、前記電磁鋼板に形成された中心穴を用いて、積層鋼鈑の径方向位置を規定する径方向位置決め機構と、前記電磁鋼鈑に形成された磁石挿入穴を用いて、積層鋼板の周方向位置を揃える周方向位置決め機構と、を有する手段とした。【選択図】        図１２
2005057920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋼板を積層して形成した積層コアと、積層コアに設けられた穴部に固定される複数の永久磁石と、を有する回転電機の回転子において、
前記電磁鋼板に形成された中心穴を用いて、積層鋼鈑の径方向位置を規定する径方向位置決め機構と、
前記電磁鋼鈑に形成された磁石挿入穴を用いて、積層鋼板の周方向位置を揃える周方向位置決め機構と、
を有することを特徴とする回転電機の回転子組立治具。
【請求項２】
請求項１に記載された回転電機の回転子組立治具において、
前記回転子の積層鋼板に周方向のスキュー設定がある場合、
前記径方向位置決め機構は、治具全体の基礎となるベース部材に設けられ、電磁鋼板の中心穴より僅かに小さい外径を持つシャフト部材であり、
前記周方向位置決め機構は、前記ベース部材に固定され、スキューした２つの磁石挿入穴を貫通する第１位置決め用ピン部材と、前記ベース部材に固定され、スキューした２つの磁石挿入穴を貫通する第２位置決め用ピン部材と、前記ベース部材に対し移動可能に設けられ、スキューした２つの磁石挿入穴を貫通する位置揃えピン部材と、を有する機構であることを特徴とする回転電機の回転子組立治具。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された回転電機の回転子組立治具において、
前記積層鋼鈑の位置合わせをした後、径方向位置決め機構と周方向位置決め機構を取り外しても位置合わせ状態を維持したままで積層鋼鈑をクランプするクランプ機構を設けたことを特徴とする回転電機の回転子組立治具。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載された回転電機の回転子組立治具において、
前記位置揃えピン部材に、単一方向へ直線運動することで積層鋼板のスキュー角度の位置決めと周方向位置揃えを行う第１アジャスト機構を設けたことを特徴とする回転電機の回転子組立治具。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載された回転電機の回転子組立治具において、
前記位置揃えピン部材に、単一方向へ回転運動することで積層鋼板のスキュー角度の位置決めと周方向位置揃えを行う第２アジャスト機構を設けたことを特徴とする回転電機の回転子組立治具。
【請求項６】
電磁鋼板を積層して形成した積層コアと、積層コアに設けられた穴部に固定される複数の永久磁石と、を有する回転電機の回転子において、
前記電磁鋼板に形成された中心穴を用いて、径方向位置を規定しながら複数の電磁鋼鈑を積層する積層工程と、
前記電磁鋼鈑に形成された磁石挿入穴を用いて、積層鋼板の周方向位置を揃える積層鋼鈑位置揃え工程と、
を有することを特徴とする回転電機の回転子組立方法。
【請求項７】
請求項６に記載された回転電機の回転子組立方法において、
前記回転子の積層鋼板に周方向のスキュー設定がある場合、
積層する全ての下段電磁鋼鈑の周方向位置を合わせながら、シャフト部材に対し電磁鋼板に形成された中心穴を挿入し、第１位置決め用ピン部材と第２位置決め用ピン部材と位置揃えピン部材とに対し電磁鋼板に形成された磁石挿入穴を挿入して下段電磁鋼鈑を積層する下段鋼鈑積層工程と、
積層する全ての上段電磁鋼鈑の周方向位置を合わせながら、シャフト部材に対し電磁鋼板に形成された中心穴を挿入し、第１位置決め用ピン部材と第２位置決め用ピン部材と位置揃えピン部材とに対し電磁鋼板に形成された磁石挿入穴を挿入して下段電磁鋼鈑を積層する上段鋼鈑積層工程と、
位置揃えピン部材を所定方向に移動させることにより、下段積層鋼鈑と上段積層鋼鈑に対し同時に逆方向の予圧をかけて、スキュー角度の位置決めと積層鋼鈑の周方向位置揃えを行う積層鋼鈑位置揃え工程と、
を有することを特徴とする回転電機の回転子組立方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載された回転電機の回転子組立方法において、
前記積層鋼鈑位置揃え工程により積層鋼鈑の位置合わせをした後、クランプ機構により積層鋼鈑をクランプする積層鋼鈑クランプ工程と、
位置合わせした積層鋼鈑のクランプ状態を保ったままで、シャフト部材と第１位置決め用ピン部材と第２位置決め用ピン部材と位置揃えピン部材とを取り外す組立治具取り外し工程と、
を設けたことを特徴とする回転電機の回転子組立方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載された回転電機の回転子組立方法において、
前記積層鋼鈑位置揃え工程は、第１アジャスト機構により位置揃えピン部材を単一方向へ直線運動させることで、スキュー角度の位置決めと積層鋼鈑の周方向位置揃えを行う工程であることを特徴とする回転電機の回転子組立方法。
【請求項１０】
請求項７または請求項８に記載された回転電機の回転子組立方法において、
前記積層鋼鈑位置揃え工程は、第２アジャスト機構により位置揃えピン部材を単一方向へ回転運動させることで、スキュー角度の位置決めと積層鋼鈑の周方向位置揃えを行う工程であることを特徴とする回転電機の回転子組立方法。
【請求項１１】
電磁鋼鈑を積層して形成した積層コアと、該積層コアに設けられた穴部に固定される複数の永久磁石と、を有する回転電機の回転子において、
前記回転子の積層鋼鈑に周方向のスキュー設定がある場合、スキューした２つの磁石挿入穴が重なり合う部分を有することを特徴とする回転電機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車等に適用される回転電機の回転子組立治具と回転電機の回転子組立方法と回転電機の回転子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、巻線が装着されたステータと、複数の永久磁石と鉄心により構成されたロータとを備える永久磁石型モータにおいて、前記鉄心の内部には、前記複数の永久磁石を、それぞれ磁石面が前記ロータの半径方向を向くように、前記ロータの回転軸を中心に配置し、前記鉄心は、積層鋼鈑の外周上であって、かつ前記永久磁石の磁極中心から前記半径方向にある位置において溶接している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３６９４２４６号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の永久磁石型モータにあっては、積層鋼鈑によって構成されているロータを一体化する固着ピンの代替として溶接を使用したものであるため、各積層鋼鈑同士の絶縁を確保できず、モータ性能に悪影響（例えば、積層鋼鈑の最上段の板から最下段の板まで溶接すると、溶接ビードによって新たなコイルを形成してしまい、そのコイル面に磁束が交番すると誘導電流が流れてジュール損を発生し、モータ効率を低下させてしまう。）を及ぼすという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、回転電機性能に悪影響を及ぼす溶接を行うことなく、精度良く回転子の積層コアを組み立てることができる回転電機の回転子組立治具と回転電機の回転子組立方法と回転電機の回転子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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の回転電機の回転子組立治具では、
【０００６】
電磁鋼板を積層して形成した積層コアと、積層コアに設けられた穴部に固定される複数の永久磁石と、を有する回転電機の回転子において、
【０００７】
前記電磁鋼板に形成された中心穴を用いて、積層鋼鈑の径方向位置を規定する径方向位置決め機構と、
【０００８】
前記電磁鋼鈑に形成された磁石挿入穴を用いて、積層鋼板の周方向位置を揃える周方向位置決め機構と、
【０００９】
を有する。
【発明の効果】
【００１０】
よって、本発明の回転電機の回転子組立治具にあっては、電磁鋼板に形成された中心穴と磁石挿入穴とを利用して、積層鋼鈑の径方向位置を規定すると共に周方向位置を揃えるようにしたため、回転電機性能に悪影響を及ぼす溶接を行うことなく、精度良く回転子の積層コアを組み立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の回転電機の回転子組立治具と回転電機の回転子組立方法と回転電機の回転子を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１および実施例２に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１２】
［ハイブリッド駆動ユニットの全体構成］
【００１３】
図１は実施例１の複軸多層モータＭ（回転電機）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、ハイブリッド駆動ユニットは、図１に示すように、エンジンＥ、複軸多層モータＭ、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇ、駆動出力機構Ｄ、モータカバー１、モータケース２、ギヤハウジング３、フロントカバー４を備えている。
【００１４】
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及びエンジンクラッチ７を介して連結されている。
【００１５】
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。
【００１６】
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差動歯車機構である。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、締結により低速側ギヤ比に固定するローブレーキ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。
【００１７】
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１６Ｌ，１６Ｒ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１６Ｌ，１６Ｒから図外の駆動輪へ伝達される。
【００１８】
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。
【００１９】
［複軸多層モータの構成］
【００２０】
図２は実施例１の複軸多層モータＭを示す縦断側面図、図３は実施例１の複軸多層モータＭの1/3モデルを示す縦断正面図、図４は実施例１の複軸多層モータＭのステータコイルに印加する複合電流の一例を示す図である。
【００２１】
複軸多層モータＭは、図２に示すように、モータカバー１とモータケース２とで囲まれたモータ室１７内に、インナーロータIRとステータＳとアウターロータORを配置することにより構成されている。
【００２２】
前記インナーロータIRは、その内筒面が第１モータ中空軸８の段差軸端部に対して圧入（或いは、焼きばめ）により固定されている。このインナーロータIRには、図３に示すように、積層鋼鈑による積層コア２０に対し磁束形成を考慮した配置によるインナーロータマグネット２１（永久磁石）をロータ軸方向で２分割し、２分割した一方の部分に１２本、他方の部分に磁石配置を周方向にずらし（以下、「スキュー」という。）て１２本埋設されている。但し、Ｗ字配置による４本のインナーロータマグネット２１が１極対を構成し、全周で３極対としてある。
【００２３】
前記ステータＳは、電磁鋼鈑によるステータティース４０を積層したステータティース積層体４１と、各ステータティース積層体４１に巻き付けたコイル４２と、ステータ冷却用水路４３と、インナー側ボルト・ナット４４と、アウター側ボルト・ナット４５と、各ステータティース積層体４１をそれぞれ独立とせずに一体化する非磁性体樹脂層４６と、を有して構成されている。そして、ステータＳの正面側端部が、正面側エンドプレート４７とステータ固定ケース４８とを介してモータケース２に固定されている。
【００２４】
前記コイル４２は、コイル数が１８で、図３に示すように、６相コイルを３回繰り返しながら円周上に配置される。そして、前記６相コイルに対しては、図外のインバータから給電接続端子５０とバスバー径方向積層体５１と給電コネクタ５２とバスバー軸方向積層体５３を介して複合電流が印加される（図４参照）。この複合電流は、インナーロータIRを駆動させるための３相交流と、アウターロータORを駆動させるための６相交流とを複合させたものである。
【００２５】
前記アウターロータORは、その外筒面がアウターロータケース６２に対してロー付け、或いは、接着により固定されている。そして、アウターロータケース６２の正面側には正面側連結ケース６３が固定され、背面側には背面側連結ケース６４が固定されている。そして、この背面側連結ケース６４に第２モータ軸９がスプライン結合されている。このアウターロータORには、図３に示すように、積層鋼鈑による積層コア６０に対し磁束形成を考慮した配置によるアウターロータマグネット６１（永久磁石）が、両端位置に空間を介して軸方向に１２本埋設されている。このアウターロータマグネット６１は、インナーロータマグネット２１と異なり、２本のアウターロータマグネット６１が１極対を構成し、全周で６極対としてある。
【００２６】
図２において、８０，８１はアウターロータ６をモータケース２及びモータカバー１に支持する一対のアウターロータベアリングである。８２はインナーロータIRをモータケース２に支持するインナーロータベアリング、８３はアウターロータORに対しステータＳを支持するステータベアリング、８４は第１モータ中空軸８と第２モータ軸９との間に介装される中間ベアリングである。
【００２７】
また、図２において、８５はインナーロータIRの回転位置を検出するインナーロータレゾルバ、８６はアウターロータORの回転位置を検出するアウターロータレゾルバである。
【００２８】
［複軸多層モータＭの基本機能］
【００２９】
２ロータ・１ステータで、アウターロータ磁力線とインナーロータ磁力線との２つの磁力線が作られる複軸多層モータＭを採用したことで、コイル４２及び図外のコイルインバータを２つのインナーロータIRとアウターロータORに対し共用できる。そして、インナーロータIRに対する電流とアウターロータORに対する電流を重ね合わせた複合電流を１つのコイル４２に印加することにより、２つのロータIR，ORをそれぞれ独立に制御することができる。つまり、外観的には、１つの複軸多層モータＭであるが、モータ機能とジェネレータ機能の異種または同種の機能を組み合わせものとして使える。
【００３０】
よって、例えば、ロータとステータを持つモータと、ロータとステータを持つジェネレータの２つのものを設ける場合に比べて大幅にコンパクトになり、スペース・コスト・重量の面で有利であると共に、コイル共用化により電流による損失（銅損，スイッチングロス）を防止することができる。
【００３１】
また、複合電流制御のみで（モータ＋ジェネレータ）の使い方に限らず、（モータ＋モータ）や（ジェネレータ＋ジェネレータ）の使い方も可能であるというように、高い選択自由度を持ち、例えば、実施例１のように、ハイブリッド車の駆動源に採用した場合、これら多数の選択肢の中から車両状態に応じて最も効果的或いは効率的な組み合わせを選択することができる。
【００３２】
［回転子の構成］
【００３３】
図５は回転子（ロータ）の磁石にスキューを設定していない場合の例を示す図で、ロータコアには、コア軸長と同じ長さの永久磁石が軸方向に貫通して埋設されている。この場合、いわゆる「コギングトルク」が発生してしまう。
【００３４】
ここで、「コギングトルク」とは、固定子であるステータと回転子であるロータとの間に発生する磁気吸引力に基づくトルクの回転角に対する変化、つまり、トルクムラのことをいう。そして、この「コギングトルク」の低減方法として、ステータにスキューをかける・磁石にスキューをかける・偏肉セグメント磁石を使用する・最適な極弧率のセグメント磁石を使用する等、が提案されている。
【００３５】
図６はロータの磁石にスキューを設定した場合の例を示す図で、ロータの軸方向で２分割し、磁石の配置を周方向にずらした（スキューさせた）例である。この例の場合、Ａ部の安定状態と、Ｂ部の不安定状態とが混在する形となり、Ａ部で安定状態を保とうとするトルクと、Ｂ部で不安定状態から安定状態へと移ろうとするトルクが同時に発生し、互いに打ち消し合うため、図５に示すスキュー無しの場合に比べ、「コギングトルク」を低減することができる。
【００３６】
ちなみに、実施例１の場合、インナーロータIRのインナーロータマグネット２１に、コギングトルク対策として、２分割で、周方向にずれ角（例えば、10度）を持たせたスキューを設定している。以下、インナーロータIRに適用した回転子組立治具の構成および回転子組立工程について説明する。
【００３７】
［回転子組立治具の構成］
【００３８】
図７は実施例１のインナーロータIRを組み立てる回転子組立治具の鋼鈑積層準備工程を示す図８Ａ−Ａ線断面図、図８は実施例１のインナーロータIRを組み立てる回転子組立治具の鋼鈑積層準備工程を示す平面図である。
【００３９】
回転子治具は、図７および図８に示すように、ベースプレート９１（ベース部材）と、シャフト９２（シャフト部材）と、ロケートシャフト９３（第１位置決め用ピン部材）と、アジャストシャフト９４（第２位置決め用ピン部材）と、アジャストシャフト９４’（位置揃えピン部材）と、アウタープレートリア９５と、インナープレートリア９６と、クランプシャフト９７と、を備えている。
【００４０】
前記ベースプレート９１は、治具全体の基礎となるものである。前記シャフト９２は、各電磁鋼鈑の中心穴より僅かに小さい外径を持ち、電磁鋼鈑を積層するときに径方向位置を規定する径方向位置決め機構である。このシャフト９２には雄ネジ部９２ａが形成され、前記ベースプレート９１には中央穴９１ａと雌ネジ部９１ｂが形成され、シャフト９２は、軽い中間嵌めによる位置決め状態にてベースプレート９１に螺合される。
【００４１】
前記ロケートシャフト９３は、積層鋼鈑の磁石挿入穴を利用した周方向位置決め部材であって、ベースプレート９１のピン穴９１ｂに軽い中間嵌めにて設定される。前記アジャストシャフト９４，９４’は、ロケートシャフト９３と対向する位置に２本配置され、アジャストシャフト９４は、積層鋼鈑の磁石挿入穴を利用した周方向位置決め部材で、アジャストシャフト９４’は、積層鋼鈑の磁石挿入穴を利用した周方向位置揃え部材である。周方向位置決め部材であるアジャストシャフト９４は、ベースプレート９１のピン穴９１ｃに中間嵌めにて設定され、周方向位置揃え部材であるアジャストシャフト９４’は、ベースプレート９１に形成された可動隙間９１ｄを介して設定される。
【００４２】
前記アウタープレートリア９５は、前記ベースプレート９１およびシャフト９２と共に、積層鋼鈑のクランプが完了して組立治具から外される時に残される位置出し機能部材で、シャフト９２に対しキー９８を介して回り止めされると共に、ベースプレート９１に対してボルト９９により螺合固定される。前記インナープレートリア９６は、積層鋼鈑のクランプが完了して組立治具から外される時に積層鋼鈑の背面側を押さえたまま次の工程（焼き嵌め）へ移送されるクランプ機能部材で、前記アウタープレートリア９５に対しボルト１００により螺合固定される。前記クランプシャフト９７は、積層鋼鈑の軸方向締め付け力（クランプ力）を得るクランプ機能部材で、一端部に雄ネジ部９７ａが形成され、前記インナープレート９６に対しネジ締結により円周上に等間隔で８本固定される。なお、クランプシャフト９７の雄ネジ部９７ａの反対側には、軸方向に雌ネジ部９７ｂが形成されている。
【００４３】
図１４は実施例１のインナーロータIRを組み立てる回転子組立治具の積層鋼鈑位置揃え工程を示す平面図、図１５は実施例１のインナーロータIRを組み立てる回転子組立治具の積層鋼鈑位置揃え工程を示す断面図であり、積層鋼鈑の位置揃えは、図１４および図１５に示すように、ベースプレート９１に形成された可動隙間９１ｄおよびアウタープレートリア９５に形成された可動隙間９５ａを介して設定されたアジャストシャフト９４’の上下端部に嵌合し、両可動隙間９１ｄ，９５ａに沿った引っ張りによる直線運動により、積層鋼鈑の位置を揃える第１アジャスト機構１０１により行われる。
【００４４】
図１６は実施例１のインナーロータIRを組み立てる回転子組立治具により鋼鈑積層および位置揃えが完了したクランプ工程を示す断面図であり、回転子組立治具として、上記構成要素以外に、アウタープレートフロント１０５と、インナープレートフロント１０６と、クランプボルト１０７と、を備えている。
【００４５】
前記アウタープレートフロント１０５は、前記アウタープレートリア９５と一対をなし、積層鋼鈑のクランプが完了して組立治具から外される時に残される位置出し機能部材で、シャフト９２に対しキー１０８を介して回り止めされる。前記インナープレートフロント１０６は、前記インナープレートリア９６と一対をなし、積層鋼鈑のクランプが完了して組立治具から外される時に積層鋼鈑の正面側を押さえたまま次の工程（焼き嵌め）へ移送されるクランプ機能部材で、前記アウタープレートフロント１０５に対しボルト１０９により螺合固定される。前記クランプボルト１０７は、積層鋼鈑のクランプ力を得るクランプ機能部材で、前記インナープレートフロント１０６と前記クランプシャフト９７の端部との間に電磁鋼鈑を積層した状態において軸方向の隙間ｔを介在させておき、クランプボルト１０７をクランプシャフト９７の雌ネジ部９７ｂに螺合させ、ネジ込みにより緊密に電磁鋼鈑を積層するクランプ力を発生させる。
【００４６】
［回転子の組立工程］
【００４７】
前記回転子組立治具による回転子の組立工程を説明する。回転子組立工程は、鋼鈑積層準備工程（図７，図８）と、下段鋼鈑積層工程（図９，図１０）と、上段鋼鈑積層工程（図１１，図１２）と、積層鋼鈑位置揃え工程（図１３，図１４，図１５）と、積層鋼鈑クランプ工程（図１６）と、組立治具取り外し工程（図１７）と、を有する。以下、各工程について説明する。
【００４８】
・鋼鈑積層準備工程（図７，図８）
【００４９】
鋼鈑積層準備工程では、アウタープレートフロント１０５とインナープレートフロント１０６とクランプボルト１０７とボルト１０９が外され、図７および図８に示すように、ベースプレート９１と、シャフト９２と、ロケートシャフト９３と、アジャストシャフト９４，９４’と、アウタープレートリア９５と、インナープレートリア９６と、クランプシャフト９７と、を備えた状態、つまり、フロント側が開放となる状態で待機する。
【００５０】
・下段鋼鈑積層工程（図９，図１０）
【００５１】
下段鋼鈑積層工程では、インナープレートリア６の合いマークLWR（図１０参照）に各電磁鋼板の外周に一箇所設けられた切欠きを合わせ、シャフト９２とロケートシャフト９３とアジャストシャフト９４，９４’の全てを貫通させ、図９に示すように、下段側規定枚数を積層する。これにより、電磁鋼板の裏表も含めて自動的に組付け方向が揃えられる。
【００５２】
・上段鋼鈑積層工程（図１１，図１２）
【００５３】
上段鋼鈑積層工程では、インナープレートリア６の合いマークUPR（図１２参照）に各電磁鋼板の外周に一箇所設けられた切欠きを合わせ、シャフト９２とロケートシャフト９３とアジャストシャフト９４，９４’の全てを貫通させ、図１１に示すように、上段側規定枚数を積層する。これにより、電磁鋼板の裏表も含めて自動的に組付け方向が揃えられる。
【００５４】
・積層鋼鈑位置揃え工程（図１３，図１４，図１５）
【００５５】
積層鋼鈑位置揃え工程では、規定枚数を積層し終えた時点で、図１３に示すように、ボルト１０９にて螺合されたアウタープレートフロント１０５とインナープレートフロント１０６を、シャフト９２とロケートシャフト９３とアジャストシャフト９４，９４’の全てが貫通するように組付ける。
そして、クランプシャフト９７とインナープレートフロント１０６をクランプボルト１０７で手締めにて仮留めし、図１４および図１５に示すように、第１アジャスト機構１０１を矢印方向に引っ張ることでアジャストシャフト９４’を作動させて電磁鋼板を揃える。
【００５６】
すなわち、裏表も含めて組付け方向が揃えられた電磁鋼板は、アジャストシャフト９４’を、図１４および図１５の矢印方向に作動させることにより、スキューした電磁鋼板に対し周方向で互いに逆向き方向に同時に与圧がかけられ、スキューした電磁鋼板はそれぞれ逆方向へ回転しようとするが、ロケートシャフト９３によって規制され、スキュー角度及びそれぞれの積層コアが揃う。
【００５７】
・積層鋼鈑クランプ工程（図１６）
【００５８】
積層鋼鈑クランプ工程では、アジャストシャフト９４’を作動させて電磁鋼板を揃えた後、図１６に示すように、クランプボルト１０７を規定締め付けトルクにて締め付け、積層コアをクランプする。
なお、ここで、積層コアの積層厚寸法が設計値を満たしていることを確認し、設計値を外していた場合は積層コアの積層枚数を調節する。
【００５９】
・組立治具取り外し工程（図１７）
【００６０】
組立治具取り外し工程では、図１６に示すクランプ状態から、アジャストシャフト９４，９４’とロケートシャフト９３とシャフト９２を抜き取り、ボルト９９を外してアウタープレートリア９５からベースプレート９１を取り外す。
そして、ボルト１００を外してアウタープレートリア９５をインナープレートリア９６から取り外し、ボルト１０５を外してアウタープレートフロント１０５をインナープレートフロント１０６から取り外す。
以上の作業により、図１７に示すように、スキューを設定した上下段の積層コアは、インナープレートリア９６とインナープレートフロント１０６とクランプシャフト９７とクランプボルト１０７によってクランプされた状態となる。
【００６１】
・軸への回転子固定工程
【００６２】
軸への回転子固定工程では、インナープレートリア９６とインナープレートフロント１０６とクランプシャフト９７とクランプボルト１０７によってクランプされた状態の積層コア（図１７）を、第１モータ中空軸８に対し焼き嵌めにより固定する。
【００６３】
・永久磁石装着工程
【００６４】
永久磁石装着工程では、第１モータ中空軸８に対する積層コアの焼嵌めが完了したら、積層コア２０にインナーロータマグネット２１を挿入し接着する。
そして、接着剤が完全に乾燥したら、クランプボルト１０７を外すことで、インナーロータIRから全ての治具（インナープレートリア９６とインナープレートフロント１０６とクランプシャフト９７）を取り外す。
【００６５】
［回転子の組立作用］
【００６６】
スキューした回転子を組立てる場合、インナープレートリア９６の合いマークLWRに電磁鋼板の外周に一箇所設けられた切欠きを合わせ、全てのシャフト９２，９３，９４’に挿入することで、下段の電磁鋼板が裏表も含めて組付け方向が揃えられる。そして、LWR側規定枚数を積層した後、インナープレートリア９６の合いマークUPRに電磁鋼板の外周に一箇所設けられた切欠きを合わせ、全てのシャフト９２，９３，９４，９４’に挿入することで、上段の電磁鋼板が裏表も含めて組付け方向が揃えられる。
【００６７】
その後、第１アジャスト機構１０１によりアジャストシャフト９４’を矢印方向に作動させることで、スキューした電磁鋼板に対し周方向で互いに逆向き方向に同時に与圧がかけられ、スキューした電磁鋼板はそれぞれ逆方向へ回転しようとするが、ロケートシャフト９３によって規制され、スキュー角度及びそれぞれの積層コアが揃うことになる。しかも、実施例１の場合は、アジャストシャフト９４’の作動形態が直線運動であるため、積層コアの積層厚が小さい回転子に対して有効である。
【００６８】
上記のように、実施例１に係る回転子組立治具および回転子組立方法では、積層コアの積層後にクランプしてから回転子が完成するまでクランプを外すことなく、回転子の組み立てが可能であり、積層コアの組付け中の位相ズレ等を起こしにくく、品質管理に貢献できる。
【００６９】
なお、実施例１の回転子組立治具は、スキュー無しの回転子を組立てる場合にも適用でき、この場合、積層コアの軸芯がシャフト９２により決められ、アジャストシャフト９４’が矢印方向に動くと、積層コアの磁石挿入穴のアジャストシャフト９４’と接する辺に与圧がかかり、積層コアは矢印方向へ回転しようとするが、ロケートシャフト９３に規制され、周方向位置が揃う。また、スキュー角度の位置決めを行う必要が無いため、アジャストシャフト９４，９４’のうち、アジャストシャフト９４を省略することも可能である。
【００７０】
次に、効果を説明する。
実施例１の回転電機の回転子組立治具と回転電機の回転子組立方法と回転電機の回転子にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００７１】
(1) 電磁鋼板を積層して形成した積層コアと、積層コアに設けられた穴部に固定される複数の永久磁石と、を有する回転電機の回転子において、前記電磁鋼板に形成された中心穴を用いて、積層鋼鈑の径方向位置を規定する径方向位置決め機構と、前記電磁鋼鈑に形成された磁石挿入穴を用いて、積層鋼板の周方向位置を揃える周方向位置決め機構と、を有するため、回転電機性能に悪影響を及ぼす溶接を行うことなく、電磁鋼板に形成された中心穴と磁石挿入穴とを利用し、精度良く回転子の積層コアを組み立てることができる。
【００７２】
(2) 前記回転子の積層鋼板に周方向のスキュー設定がある場合、前記径方向位置決め機構は、治具全体の基礎となるベースプレート９１に設けられ、電磁鋼板の中心穴より僅かに小さい外径を持つシャフト９２であり、前記周方向位置決め機構は、前記ベースプレート９１に固定され、スキューした２つの磁石挿入穴を貫通するロケートシャフト９３と、前記ベースプレート９１に固定され、スキューした２つの磁石挿入穴を貫通するアジャストシャフト９４と、前記ベースプレート９１に対し移動可能に設けられ、スキューした２つの磁石挿入穴を貫通するアジャストシャフト９４’と、を有する機構であるため、簡単な作業で積層コアのスキュー角度及び積層鋼板の周方向位置決めが可能となるため、作業性向上及び作業時間の短縮に貢献でき、製品コストの低減ができる。
【００７３】
(3) 前記積層鋼鈑の位置合わせをした後、径方向位置決め機構と周方向位置決め機構を取り外しても位置合わせ状態を維持したままで積層鋼鈑をクランプするクランプ機構を設けたため、スキューを有した積層コアを回転子の軸に焼嵌めし、積層コアへの磁石の挿入するまでをクランプ治具を交換することなく実施することが可能であり、溶接等の接合をすることなくスキューを有する回転子を組み立てられ、回転電機の性能向上に貢献できる。
【００７４】
(4) 前記アジャストシャフト９４’に、単一方向へ直線運動することで積層鋼板のスキュー角度の位置決めと周方向位置揃えを行う第１アジャスト機構１０１を設けたため、スキューした状態での磁石挿入穴の貫通部分を利用して、簡単な作業で積層コアのスキュー角度及び積層鋼板の周方向位置決めが可能となり、作業性向上及び作業時間の短縮に貢献でき、製品コストの低減ができる。加えて、積層コアの積層厚が小さい回転子に対して有効である。
【００７５】
(5) 電磁鋼板を積層して形成した積層コアと、積層コアに設けられた穴部に固定される複数の永久磁石と、を有する回転電機の回転子において、前記電磁鋼板に形成された中心穴を用いて、径方向位置を規定しながら複数の電磁鋼鈑を積層する積層工程と、前記電磁鋼鈑に形成された磁石挿入穴を用いて、積層鋼板の周方向位置を揃える積層鋼鈑位置揃え工程と、を有するため、回転電機性能に悪影響を及ぼす溶接を行うことなく、電磁鋼板に形成された中心穴と磁石挿入穴とを利用し、精度良く回転子の積層コアを組み立てることができる。
【００７６】
(6) 前記回転子の積層鋼板に周方向のスキュー設定がある場合、積層する全ての下段電磁鋼鈑の周方向位置を合わせながら、シャフト９２に対し電磁鋼板に形成された中心穴を挿入し、ロケートシャフト９３とアジャストシャフト９４とアジャストシャフト９４’とに対し電磁鋼板に形成された磁石挿入穴を挿入して下段電磁鋼鈑を積層する下段鋼鈑積層工程と、積層する全ての上段電磁鋼鈑の周方向位置を合わせながら、シャフト９２に対し電磁鋼板に形成された中心穴を挿入し、ロケートシャフト９３とアジャストシャフト９４とアジャストシャフト９４’とに対し電磁鋼板に形成された磁石挿入穴を挿入して下段電磁鋼鈑を積層する上段鋼鈑積層工程と、アジャストシャフト９４’を所定方向に移動させることにより、下段積層鋼鈑と上段積層鋼鈑に対し同時に逆方向の予圧をかけて、スキュー角度の位置決めと積層鋼鈑の周方向位置揃えを行う積層鋼鈑位置揃え工程と、を有するため、簡単な作業で積層コアのスキュー角度及び積層鋼板の周方向位置決めが可能となるため、作業性向上及び作業時間の短縮に貢献でき、製品コストの低減ができる。
【００７７】
(7) 前記積層鋼鈑位置揃え工程により積層鋼鈑の位置合わせをした後、クランプ機構により積層鋼鈑をクランプする積層鋼鈑クランプ工程と、位置合わせした積層鋼鈑のクランプ状態を保ったままで、シャフト９２とロケートシャフト９３とアジャストシャフト９４とアジャストシャフト９４’とを取り外す組立治具取り外し工程と、を設けたため、スキューを有した積層コアを回転子の軸に焼嵌めし、積層コアへの磁石の挿入するまでをクランプ治具を交換することなく実施することが可能であり、溶接等の接合をすることなくスキューを有する回転子を組み立てられ、回転電機の性能向上に貢献できる。
【００７８】
(8) 前記積層鋼鈑位置揃え工程は、第１アジャスト機構１０１によりアジャストシャフト９４’を単一方向へ直線運動させることで、スキュー角度の位置決めと積層鋼鈑の周方向位置揃えを行う工程であるため、スキューした状態での磁石挿入穴の貫通部分を利用して、簡単な作業で積層コアのスキュー角度及び積層鋼板の周方向位置決めが可能となり、作業性向上及び作業時間の短縮に貢献でき、製品コストの低減ができる。加えて、積層コアの積層厚が小さい回転子に対して有効である。
【００７９】
(9) 電磁鋼鈑を積層して形成した積層コアと、該積層コアに設けられた穴部に固定される複数の永久磁石と、を有する回転電機の回転子において、前記回転子の積層鋼鈑に周方向のスキュー設定がある場合、スキューした２つの磁石挿入穴が重なり合う部分を有するため、スキュー設定にもかかわらず、２つの磁石挿入穴の重なり合いを利用することで、簡潔な構成の回転子組立治具とすることができるし、工数を低減できる容易な回転子組立方法とすることができる。
【実施例２】
【００８０】
実施例２は、積層コアのスキュー角度及び積層鋼板の周方向位置決めを行うアジャストシャフト９４"の作動形態を回転運動とした例である。
【００８１】
すなわち、図１８および図１９に示すように、アジャストシャフト９４"の磁石挿入穴に対応する部分にカム状断面によるカム部９４ａを形成し、アジャストシャフト９４"の下端部に回転レバーによる第２アジャスト機構１０２を設けた構成とした。なお、この実施例２は、実施例１の第１アジャスト機構１０１に代え、第２アジャスト機構１０２を設けた点でのみ構成的に相違するので、他の構成の説明は省略する。
【００８２】
また、作用についても、積層コアのスキュー角度及び積層鋼板の周方向位置決めを行う際、実施例１の場合は第１アジャスト機構１０１によりアジャストシャフト９４’を直線運動させたのに対し、実施例２の場合は第２アジャスト機構１０２によりアジャストシャフト９４"を回転運動させる点でのみ異なる。
【００８３】
次に、効果を説明する。
この実施例２の回転電機の回転子組立治具と回転電機の回転子組立方法と回転電機の回転子にあっては、実施例１の(2),(3)の効果および実施例１の(6),(7)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００８４】
(10) 前記アジャストシャフト９４"に、単一方向へ回転運動することで積層鋼板のスキュー角度の位置決めと周方向位置揃えを行う第２アジャスト機構１０２を設けたため、スキューした状態での磁石挿入穴の貫通部分を利用して、簡単な作業で積層コアのスキュー角度及び積層鋼板の周方向位置決めが可能となり、作業性向上及び作業時間の短縮に貢献でき、製品コストの低減ができる。加えて、積層コアの積層厚が比較的大きい回転子に対して有効である。
【００８５】
(11) 前記積層鋼鈑位置揃え工程は、第２アジャスト機構１０２によりアジャストシャフト９４"を単一方向へ回転運動させることで、スキュー角度の位置決めと積層鋼鈑の周方向位置揃えを行う工程であるため、スキューした状態での磁石挿入穴の貫通部分を利用して、簡単な作業で積層コアのスキュー角度及び積層鋼板の周方向位置決めが可能となり、作業性向上及び作業時間の短縮に貢献でき、製品コストの低減ができる。加えて、積層コアの積層厚が比較的大きい回転子に対して有効である。
【００８６】
以上、本発明の回転電機の回転子組立治具と回転電機の回転子組立方法と回転電機の回転子を実施例１および実施例２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００８７】
例えば、径方向位置決め機構は、電磁鋼板に形成された中心穴を用いて、積層鋼鈑の径方向位置を規定する機構であれば、具体的な構成は実施例１および実施例２に限定されることはなく、また、周方向位置決め機構は、電磁鋼鈑に形成された磁石挿入穴を用いて、積層鋼板の周方向位置を揃える機構であれば、具体的な構成は実施例１および実施例２に限定されることはない。
【００８８】
実施例２では、第２アジャスト機構１０２として、アジャストシャフト９４"にカム部９４ａを形成して回転させる例を示したが、アジャストシャフト９４"の支持部に偏心カラー等を設け、第２アジャスト機構による回転操作により偏心回転するような機構としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の回転電機の回転子組立治具と回転電機の回転子組立方法と回転電機の回転子は、ハイブリッド駆動ユニットに採用された複軸多層モータのインナーロータへ適用した例を示したが、アウターロータの組立治具として適用することができるのは勿論のこと、積層コアに設けられた穴部に永久磁石が固定される回転子を有する回転電機であれば、他の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】実施例１の複軸多層モータ（回転電機）が適用されたハイブリッド駆動ユニットを示す概略全体図である。
【図２】実施例１の複軸多層モータＭを示す縦断側面図である。
【図３】実施例１の複軸多層モータＭの1/3モデルを示す縦断正面図である。
【図４】実施例１の複軸多層モータＭのステータコイルに印加する複合電流の一例を示す図である。
【図５】回転子の磁石にスキューを設定していない場合を示す概略断面図である。
【図６】回転子の磁石にスキューを設定した場合を示す概略断面図である。
【図７】実施例１の回転子組立方法による鋼鈑積層準備工程を示す回転子組立治具の縦断側面図である。
【図８】実施例１の回転子組立方法による鋼鈑積層準備工程を示す回転子組立治具の平面図である。
【図９】実施例１の回転子組立方法による下段鋼鈑積層工程を示す断面図である。
【図１０】実施例１の回転子組立方法による下段鋼鈑積層工程を示す平面図である。
【図１１】実施例１の回転子組立方法による上段鋼鈑積層工程を示す断面図である。
【図１２】実施例１の回転子組立方法による上段鋼鈑積層工程を示す平面図である。
【図１３】実施例１の回転子組立方法による積層鋼鈑位置揃え工程での積層鋼鈑位置揃え準備状態を示す断面図である。
【図１４】実施例１の回転子組立方法による積層鋼鈑位置揃え工程での第１アジャスト機構による調整作業を示す平面図である。
【図１５】実施例１の回転子組立方法による積層鋼鈑位置揃え工程での第１アジャスト機構による調整作業を示す断面図である。
【図１６】実施例１の回転子組立方法による積層鋼鈑クランプ工程を示す断面図である。
【図１７】実施例１の回転子組立方法による組立治具取り外し工程を示すクランプされた積層鋼鈑を示す断面図である。
【図１８】実施例２の回転子組立方法による積層鋼鈑位置揃え工程での第２アジャスト機構による調整作業を示す断面図である。
【図１９】実施例２の回転子組立方法による積層鋼鈑位置揃え工程での第２アジャスト機構による調整作業を示す底面図である。
【符号の説明】
【００９１】
Ｍ    複軸多層モータ（回転電機）
Ｓ    ステータ
IR    インナーロータ（回転子）
OR    アウターロータ
８    第１モータ中空軸
９    第２モータ軸
２０  積層コア
２１  インナーロータマグネット（永久磁石）
４０  ステータティース
４１  ステータティース積層体
４２  コイル
６０  積層コア
６１  アウターロータマグネット
９１  ベースプレート（ベース部材）
９２  シャフト（シャフト部材）
９３  ロケートシャフト（第１位置決め用ピン部材）
９４  アジャストシャフト（第２位置決め用ピン部材）
９４’  アジャストシャフト（位置揃えピン部材）
９５  アウタープレートリア
９６  インナープレートリア
９７  クランプシャフト
９８  キー
９９  ボルト
１００  ボルト
１０１  第１アジャスト機構
１０５  アウタープレートフロント
１０６  インナープレートフロント
１０７  クランプボルト
１０８  キー
１０９  ボルト
【図１】
2005057920.tif 000003
【図２】
2005057920.tif 000004
【図３】
2005057920.tif 000005
【図４】
2005057920.tif 000006
【図５】
2005057920.tif 000007
【図６】
2005057920.tif 000008
【図７】
2005057920.tif 000009
【図８】
2005057920.tif 000010
【図９】
2005057920.tif 000011
【図１０】
2005057920.tif 000012
【図１１】
2005057920.tif 000013
【図１２】
2005057920.tif 000014
【図１３】
2005057920.tif 000015
【図１４】
2005057920.tif 000016
【図１５】
2005057920.tif 000017
【図１６】
2005057920.tif 000018
【図１７】
2005057920.tif 000019
【図１８】
2005057920.tif 000020
【図１９】
2005057920.tif 000021