(57)【要約】【課題】ステータ構成部品に損失が発生しない複軸多層モータ構造、および、ステータが変形せずモータ性能が低下しない複軸多層モータ構造を提供する。【解決手段】円筒状のステータを挟み、永久磁石をその内部に有したインナロータとアウタロータとが同心円状に配置される複軸多層モータ構造において、ステータのステータティース１０１の軸方向長さが、アウタロータ１０８及びインナロータ１０３の軸方向長さのいすれに対しても長く、且つ、組み付け状態においては、軸方向でステータティースの前端から後端までの間にアウターロータ及びインナロータが収められるよう構成する。【選択図】図２
2005057906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のステータを挟み、永久磁石をその内部に有したインナロータとアウタロータとが同心円状に配置される複軸多層モータ構造において、ステータのステータティースの軸方向長さが、アウタロータ及びインナロータの軸方向長さのいすれに対しても長く、且つ、組み付け状態においては、軸方向でステータティースの前端から後端までの間にアウターロータ及びインナロータが収められることを特徴とする複軸多層モータ構造。
【請求項２】
前記インナロータ及びアウタロータの各々を、プレス打ち抜きによって形成された磁性体の板を、プレス打ち抜き方向を揃えて積層させた積層体を偶数組み用意し、偶数組みごとに、隣り合う積層体のプレス打ち抜き方向が互いに逆方向となり、且つ、打ち抜き時の上型側同士が向かい合うように、積層体を結合して得た積層コアから構成する請求項１記載の複軸多層モータ構造。
【請求項３】
前記インナロータ及びアウタロータの磁石をスキューさせて構成する場合、磁性体の板の外周部に、プレス打ち抜き方向を揃えて積層させた状態で、磁石挿入穴とは別に周方向位置決め手段となる切り欠き部を、磁石挿入穴の線対称中心線に対し、各ロータの所定のスキュー角度の半分だけ周方向にずれた位置に設け、この磁性体の板からなる積層体を、切り欠き部が一致するように、且つ、隣り合う積層体同士においてプレス打ち抜き方向が逆になるように、積層することで、各ロータの所定のスキュー角度を達成する請求項２記載の複軸多層モータ構造。
【請求項４】
円筒状のステータを挟み、永久磁石をその内部に有したインナロータとアウタロータとが同心円状に配置される複軸多層モータ構造において、前記インナロータ及びアウタロータの各々を、プレス打ち抜きによって形成された磁性体の板を、プレス打ち抜き方向を揃えて積層させた積層体を偶数組み用意し、偶数組みごとに、隣り合う積層体のプレス打ち抜き方向が互いに逆方向となり、且つ、打ち抜き時の上型同士が向かい合うように、積層体を結合して得た積層コアから構成することを特徴とする複軸多層モータ構造。
【請求項５】
円筒状のステータを挟み、永久磁石をその内部に有したインナロータとアウタロータとが同心円状に配置される複軸多層モータ構造において、前記インナロータの磁石をスキューさせて構成する場合、磁性体の板の外周部に、プレス打ち抜き方向を揃えて積層させた状態で、磁石挿入穴とは別に周方向位置決め手段となる切り欠き部を、磁石挿入穴の線対称中心線に対し、所定のスキュー角度の半分だけ周方向にずれた位置に設け、この磁性体の板からなる積層体を、切り欠き部が一致するように、且つ、隣り合う積層体同士においてプレス打ち抜き方向が逆になるように、積層することで、所定のスキュー角度を達成することを特徴とする複軸多層モータ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状のステータを挟み、永久磁石をその内部に有したインナロータとアウタロータとが同心円状に配置される複軸多層モータ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機の一例として、回転軸を有し、永久磁石をその内部に備えるロータと、ロータの外側あるいは内側に設けられたステータと、からなる回転電機が知られている（例えば、特許文献１）。また、このような回転電機の他の例として、円筒状のステータを挟み、永久磁石をその内部に有したインナロータとアウタロータとが同心円状に配置される複軸多層モータ構造も知られている。
【０００３】
これらの回転電機にあっては、通常、円筒状ステータのステータティースの軸方向長さに対し、ロータの軸方向長さが同一、あるいは、ロータの軸方向長さが長く設定されていた。また、ロータを構成するために、円筒状の電磁鋼板を積層して、シャフトあるいはシェル状構造物に締まり嵌めにより結合することも行われている。
【特許文献１】特開平９−２４７８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した構成の回転電機では、円筒状ステータのステータティースの軸方向長さに対し、ロータの軸方向長さが同一、あるいは、ロータの軸方向長さが長く設定されていた為、円筒状ステータの内外周に同軸のロータを有する複軸多層モータにおいては、アウタロータとインナロータとの間で磁路が形成されてしまう問題があった。そして、この磁路が形成される際に、ステータ端部よりはみ出した各ロータ間に作用する磁束の流れにより、ステータ構成部品に損失が発生していた。
【０００５】
また、電磁鋼板を積層して構成される積層コアをシャフトあるいはシェル状構造物に締まり嵌めにより結合させる構造では、プレス打ち抜きによって得られる電磁鋼板の端面には打ち抜きによるダレが残留しており、締まり嵌めに伴う応力によって、積層コアが軸方向に撓む現象が発生する問題があった。この撓みにより、積層コア端部が開く、あるいは、それによって積層コアの占積率の低下するといった問題、さらには、ステータとの軸方向のズレによって、モータ性能が低下するおそれがある問題もあった。
【０００６】
本発明の目的は上述した課題を解消して、ステータ構成部品に損失が発生しない複軸多層モータ構造、および、ステータが変形せずモータ性能が低下しない複軸多層モータ構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１発明に係る複軸多層モータ構造は、円筒状のステータを挟み、永久磁石をその内部に有したインナロータとアウタロータとが同心円状に配置される複軸多層モータ構造において、ステータのステータティースの軸方向長さが、アウタロータ及びインナロータの軸方向長さのいすれに対しても長く、且つ、組み付け状態においては、軸方向でステータティースの前端から後端までの間にアウターロータ及びインナロータが収められることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の第２発明に係る複軸多層モータ構造は、円筒状のステータを挟み、永久磁石をその内部に有したインナロータとアウタロータとが同心円状に配置される複軸多層モータ構造において、前記インナロータ及びアウタロータの各々を、プレス打ち抜きによって形成された磁性体の板を、プレス打ち抜き方向を揃えて積層させた積層体を偶数組み用意し、偶数組みごとに、隣り合う積層体のプレス打ち抜き方向が互いに逆方向となり、且つ、打ち抜き時の上型同士が向かい合うように、積層体を結合して得た積層コアから構成することを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、本発明の第３発明に係る複軸多層モータ構造は、円筒状のステータを挟み、永久磁石をその内部に有したインナロータとアウタロータとが同心円状に配置される複軸多層モータ構造において、前記インナロータの磁石をスキューさせて構成する場合、磁性体の板の外周部に、プレス打ち抜き方向を揃えて積層させた状態で、磁石挿入穴とは別に周方向位置決め手段となる切り欠き部を、磁石挿入穴の線対称中心線に対し、所定のスキュー角度の半分だけ周方向にずれた位置に設け、この磁性体の板からなる積層体を、切り欠き部が一致するように、且つ、隣り合う積層体同士においてプレス打ち抜き方向が逆になるように、積層することで、所定のスキュー角度を達成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の第１発明に係る複軸多層モータ構造では、ステータのステータティースの軸方向長さが、アウタロータ及びインナロータの軸方向長さのいすれに対しても長く、且つ、組み付け状態においては、軸方向でステータティースの前端から後端までの間にアウターロータ及びインナロータが収められるので、２つのロータ磁石間には常にステータティースが存在することとなり、ステータティース以外の部品への磁束漏れを抑制することができる。
【００１１】
また、本発明の第２発明に係る複軸多層モータ構造では、インナロータ及びアウタロータの各々を、プレス打ち抜きによって形成された磁性体の板を、プレス打ち抜き方向を揃えて積層させた積層体を偶数組み用意し、偶数組みごとに、隣り合う積層体のプレス打ち抜き方向が互いに逆方向となるよう積層体をさらに積層して得た積層コアから構成することで、積層コア端面の開きを抑制することができる。すなわち、各ロータの構成部品である電磁鋼板をプレス打ち抜きにより形成し、打ち抜き方向を揃えた積層体を偶数組み用意し、打ち抜き時に上型側同士が対向するように締まり嵌めを行うが、プレス打ち抜きのダレが残留する状態でシャフトあるいはシェル状構造物に締まり嵌めした場合には、上型側へ反りが発生するので、上述したように偶数組みごとに積層体を組み合わせて結合することで、積層コア端面の開きを抑制することができる。
【００１２】
さらに、本発明の第３発明に係る複軸多層モータ構造では、インナロータの磁石をスキューさせて構成する場合、磁性体の板の外周部に、プレス打ち抜き方向を揃えて積層させた状態で、磁石挿入穴とは別に周方向位置決め手段となる切り欠き部を、磁石挿入穴の線対称中心線に対し、所定のスキュー角度の半分だけ周方向にずれた位置に設け、この磁性体の板からなる積層体を、切り欠き部が一致するように、且つ、隣り合う積層体同士においてプレス打ち抜き方向が逆になるように、積層することで、所定のスキュー角度を達成することができる。すなわち、スキューを有するインナロータコアを形成する電磁鋼板に、磁石挿入穴とは別に、磁石挿入穴の線対称軸線に対してロータスキュー角度の半分だけ周方向にずれた位置に切り欠きが設けられているので、例えば積層コアの軸方向の中央部を境に二組の積層コアを、上述した第２発明のように、積層体のプレス打ち抜き方向が互いに逆方向となるよう積層してシャフトに結合する場合、周方向位置決め手段として設けた切り欠き位置を揃えるのみで、同一のプレス型によって得られた電磁鋼板を用いて、スキューを有した積層コアを容易に形成することができる。
【００１３】
なお、上述した本発明の第２発明及び第３発明の構成をそれぞれ第１発明の構成と組み合わせることで、第１発明の構成の効果である磁束漏れの抑制の効果に加えて、第２発明の構成の効果である積層コア端面の開きの抑制の効果、あるいは、第３発明の構成の効果であるスキューを有する積層コアの容易形成の効果、を付加することができ、好ましい態様となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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は本発明の複軸多層モータ構造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。
【００１５】
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。
【００１６】
前記同芯多軸回転電機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。この同芯多軸回転電機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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
図２は本発明の第１発明に係る複軸多層モータ構造を説明するための図である。図２に示す例において、本発明の複軸多層モータ構造は、円筒状のステータを構成するステータティース１０１に対し、永久磁石１０４をその内部に有する積層コア１０３ａ、１０３ｂがインナロータシャフト１０５に締まり嵌めにより結合されて構成されるインナロータ１０３を内側に同心円状に配置し、永久磁石１０７をその内部に有する積層鋼板１０８ａがシェル１０９に結合されて構成されるアウタロータ１０８を外側に同心円状に配置して構成されている。
【００２１】
インナロータ１０３を構成する積層コアの両端１０３ｃと１０３ｄとの間の寸法と、アウタロータ１０８を構成する積層鋼板の両端１０８ｂと１０８ｃとの間の寸法とは、ステータティース１０１両端１０１ａと１０１ｂとの間の寸法より短く構成されており、且つ、組み付け状態において、インナロータ１０３の両端１０３ｃと１０３ｄ及びアウタロータ１０８の両端１０８ｂと１０８ｃの軸方向位置は、ステータティース１０１の前端１０１ａから後端１０１ｂとの間に収められている。上述した構成が、本発明の第１発明に係る複軸多層モータ構造の特徴となる。
【００２２】
なお、図２に示す例において、インナロータ１０３とステータティース１０１の軸方向位置は、インナロータシャフト１０５の段付き部１０５ａ、レゾルバ用カラー１０５ｂ、ベアリング１１７、ステータシャフト１１０の段付き部１１０ａによって規定される。アウタロータ１０８とステータティース１０１の軸方向位置は、ステータ構成部品１１１、ギャラリープレート１１２、ベアリング１１３、アウタロータシェル１１４によって規定される。さらに、インナロータ１０３の積層コア１０３ａ、１０３ｂとインナロータシャフト１０５とは、結合部１１５において、締まり嵌めにより結合される。アウタロータ１０８の積層鋼板１０８ａとシェル１０９とは、接合部１１６において、締まり嵌めにより結合される。
【００２３】
図３は本発明の第２発明に係る複軸多層モータ構造を説明するための図である。図３に示す例において、図２に示す部材と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図３に示す例では、インナロータ１０３の積層コア１０３ａおよび１０３ｂと、インナロータシャフト１０５との接合部を拡大して示すように、積層コア１０３ａおよび１０３ｂにおける積層する電磁鋼板１２１の打ち抜き方向が境界部１３１において互いに逆方向となるよう、且つ、打ち抜き時の上型側同士を境界部１３１において向かい合わせて締まり嵌めして結合する。上述した構成が、本発明の第２発明に係る複軸多層モータ構造の特徴となる。
【００２４】
このように構成することで、図４に示すように、インナロータシャフト１０５に積層コア１０３ａおよび１０３ｂを締まり嵌め（特に焼き嵌め）させる場合、積層コア１０３ａおよび１０３ｂを構成する電磁鋼板１２１は矢印ａの方向へ押され、積層コア１０３ａ及び１０３ｂとの境界部分において電磁鋼板１２１同士がくっつく方向（矢印ｂ）へ力が働き、積層コア１０３ａと１０３ｂとの境界において良好な接着が達成される。
【００２５】
一方、図５（ａ）に示すように、インナティース１０１を構成する積層コアを全て同じ打ち抜き方向に電磁鋼板１２１を積層して締まり嵌めを行った場合や、図５（ｂ）に示すように、積層コア１０３ａと１０３ｂにおける積層する電磁鋼板１２１の打ち抜き方向が互いに逆方向であっても、打ち抜き時の上型同士を向かい合わせるのではなく、打ち抜き時の下型側同士を向かい合わせて締まり嵌めを行った場合は、電磁鋼板１２１が矢印ａ方向に押され、電磁鋼板１２１が横方向に将棋倒しとなる方向（図５（ａ）の矢印ｂ）や、積層コア１０３ａと１０３ｂとの境界部分において電磁鋼板１２１同士が離れる方向（図５（ｂ）の矢印ｂ）に力が働き、積層コア全体の長さが変わってしまう。このように積層コア全体の長さが変わると、極端な場合は、軸方向長さにおいてインナロータ１０３がステータティース１０１からはみ出してしまい、第１発明の課題と同じように、磁束の漏れが発生してしまう。本発明の第２発明に係る複軸多層モータ構造によれば、このような問題も解消することができる。
【００２６】
図６は本発明の第３発明に係る複軸多層モータ構造を説明するための図である。図６に示す例において、電磁鋼板１２１の外周部に、磁石挿入穴１４１とは別に周方向位置決め手段となる切り欠き部１４２を、磁石挿入穴１４１の線対称中心線１４３に対し、所定のスキュー角度θの半分すなわちθ／２だけ周方向にずれた位置に設けている。上述した構成が、本発明の第３発明に係る複軸多層モータ構造の特徴となる。
【００２７】
上述した構成の切り欠き部１４２を有する電磁鋼板１２１を使用することで、上述した第２発明のように、積層コア１０３ａと１０３ｂとを、積層する電磁鋼板１２１の打ち抜き方向が互いに逆方向となるよう、且つ、打ち抜き時の上型側同士を向かい合わせて締まり嵌めして結合することだけで、積層コア１０３ａと１０３ｂとの間に所定のスキュー角度θを簡単につけることができる。以下、その理由を説明する。
【００２８】
まず、図６に示す構成の切り欠き部１４２を有する電磁鋼板１２１を、同一の型からプレス加工にて複数枚作製する。そして、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、それぞれが打ち抜き方向を揃えて電磁鋼板１２１を積層してなり、互いに打ち抜き方向を逆にした積層コア１０３ａ（図７（ａ））および積層コア１０３ｂ（図７（ｂ））を準備する。次に、図３に示すように、準備した積層コア１０３ａおよび１０３ｂを積層する。このとき、積層コア１０３ａと１０３ｂとの間で切り欠き部１４２を合わせることで、積層コア１０３ａと１０３ｂとが自動的に所定のスキュー角度θだけスキューし、図７（ｃ）に示すように、簡単にスキュー角度θのスキュー構造を得ることができる。
【００２９】
なお、上述した本発明の第２発明及び第３発明の構成をそれぞれ第１発明の構成と組み合わせることで、第１発明の構成の効果である磁束漏れの抑制の効果に加えて、第２発明の構成の効果である積層コア端面の開きの抑制の効果、あるいは、第３発明の構成の効果であるスキューを有する積層コアの容易形成の効果、を付加することができ、好ましい態様となる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、磁束漏れの抑制、積層コア端面の開きの抑制、スキューを有する積層コアの容易形成を達成できる複軸多層モータ構造は、同様の課題を有する他の産業機器等の駆動用に用いられる各種モータ構造にも適用することができる。特に、ロータがスキュー構造を有しコギングトルクを低減させるタイプのモータに好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の複軸多層モータ構造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】本発明の第１発明に係る複軸多層モータ構造を説明するための図である。
【図３】本発明の第２発明に係る複軸多層モータ構造を説明するための図である。
【図４】本発明の第２発明に係る複軸多層モータ構造におけるインナロータとシャフトとの締まり嵌めを説明するための図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ締まり嵌めの作用を説明するための図である。
【図６】本発明の第３発明に係る複軸多層モータ構造を説明するための図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の第３発明に係る複軸多層モータ構造における積層コアの結合方法の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０１  ステータティース
１０３  インナロータ
１０３ａ、１０３ｂ  積層コア
１０８  アウタロータ
１０８ａ  積層鋼板
１２１  電磁鋼板
１４１  磁石挿入穴
１４２  切り欠き部
１４３  線対称中心線
【図１】
2005057906.tif 000003
【図２】
2005057906.tif 000004
【図３】
2005057906.tif 000005
【図４】
2005057906.tif 000006
【図５】
2005057906.tif 000007
【図６】
2005057906.tif 000008
【図７】
2005057906.tif 000009