JP5264567B2 - モータ - Google Patents
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Description
しかしながら、ヘリカルギア等の斜歯歯車を用いて動力を伝達する場合、外部機器への動力の伝達が円滑になる一方で、シャフトの軸方向に沿ってスラスト力が作用する。このスラスト力が、シャフトを支持するベアリングに向けて作用することで、ベアリングがモータハウジングの壁面に押さえつけられてしまう。具体的には、ベアリングの内輪がシャフトとともに軸方向に移動するため、ベアリングの内輪と外輪とが軸方向にずれて、ベアリングの回転性能が低下する虞がある。これに対して、ベアリングを軸方向に大きくすることで、ベアリングに作用するスラスト力による内輪と外輪との軸方向のずれを許容したり、径方向に大きくすることでモータハウジングとベアリングとの接触面積を向上させ、スラスト力を吸収したりする構成も考えられる。ところが、ベアリングを軸方向及び径方向に大型化することで、モータの大型化に繋がるという問題がある。
これにより、ベアリングに作用する軸方向の力成分を小さくすることができるため、従来のように第1スラスト力を吸収するためにベアリングを大型化する必要がない。したがって、ベアリングの回転性能を維持した上で、ベアリングを小型化することができる。これに伴い、モータの小型軽量化が可能になる。また、例えばロータヨークを構成する板材毎にスキューさせながら、連続的にスキュー角を付与する構成ではなく、複数の分割ヨーク間でスキューさせる構成であるため、永久磁石や板材に複雑な加工を施すことがない。そのため、製造コスト及び製造効率を維持することができる。
また、最大トルク発生時に作用する第1スラスト力に対応するように、予め第1の分割ヨークと第2の分割ヨークとをスキューさせることで、如何なるトルクが作用した場合であっても第1スラスト力を打ち消す方向に第2スラスト力を作用させることができる。したがって、ベアリングの回転性能を確実に維持した上で、ベアリングを小型化することができる。
次に、本発明の第1実施形態を図1〜5に基づいて説明する。なお、本実施形態では車両用駆動モータユニットに採用したモータについて説明する。
(車両用駆動モータユニット)
図1は車両用駆動モータユニットの概略構成断面図である。
図1に示すように、車両用駆動モータユニット(以下、モータユニットという。)10は、ステータ部21及びロータ部22を備えたモータ23を収容するモータハウジング11と、モータハウジング11の軸方向一方側に締結され、モータ23の出力軸(シャフト)24(例えば、鉄製)からの動力を伝達する動力伝達部(不図示)を収容するミッションハウジング12と、モータハウジング11の軸方向他方側に締結され、モータ23の回転センサ25を収容するセンサハウジング13と、を備えている。なお、ミッションハウジング12は、モータハウジング11に締結された共用ハウジング12Aと、共用ハウジング12Aに締結されたギアハウジング12Bとで構成されている。また、モータハウジング11の内部はモータ室36が、ミッションハウジング12の内部はミッション室37が、センサハウジング13の内部はセンサ室38が、それぞれ構成されている。
本実施形態のモータ23は、インナーロータ型のモータであって、筒状のステータ部21と、ステータ部21の内側に配置された円柱状のロータ部22と、ロータ部22と同軸状に圧入固定され回転可能に支持された出力軸24と、を備えている。
ステータ部21は、磁性板材44が軸方向に積層されたものであって、径方向内側に向かって延びるティース42を備えている。このティース42には、インシュレータ(不図示)を介してコイル43が巻装されている。
図2,3に示すように、ロータ部22は、上述したステータ部21の内側に所定間隔を空けて配置されており、出力軸24に圧入固定されたロータヨーク61を備えている。このロータヨーク61は、2つの分割ヨーク70,80を重ね合わせて構成されている。
そして、各分割ヨーク70,80は、軸方向他端側から一端側に向けてかえり面71a側(バリ67側)から圧入される。この時、かえり面71aの内周縁に形成されたバリ67が、出力軸24の一端側に向いた状態で圧入されている。
次に、図3〜5に基づいて、本実施形態におけるモータの作用について説明する。図5は、本実施形態の作用を説明するための説明図である。以下の説明では、主としてモータ駆動時において、出力軸の軸方向に沿って作用する力(スラスト力)について説明する。
まず、ステータ21に巻装されたコイル43に電流が流れることにより、ロータ部22の永久磁石74,84とステータ21との間に吸引又は反発力が生じて、ロータ部22と出力軸24が共回りする(矢印B参照)。すると、出力軸24の軸方向に直交する方向(周方向)に向けて、出力軸24の一端に固定されたヘリカルギア28から動力伝達部へモータ23のトルクが伝達される一方、その反作用として、出力軸24の軸方向他端側に向けてスラスト力(第1スラスト力)F1が発生する。
この構成によれば、分割ヨーク70,80をスキューさせてロータヨーク61を構成することで、ロータ部22が回転すると、ロータヨーク61に対して軸方向に交差する方向(らせん方向)に力F2が作用する。この力F2の軸方向成分の分力により、ヘリカルギア28から出力軸24に伝達されるスラスト力F1に抗する方向、すなわちスラスト力F1を打ち消す方向にスラスト力F4を発生させることができる。
これにより、特にベアリング26に作用する軸方向の力成分を小さくすることができるため、従来のようにスラスト力F1を吸収するためにベアリング27を大型化する必要がない。したがって、ベアリング26の回転性能を維持した上で、ベアリング27を小型化することができる。これに伴い、モータ23の小型軽量化が可能になる。
この構成によれば、板材71から出力軸24に対して作用する摩擦力のうち、出力軸24の他端側から一端側に向けて作用する摩擦力に比べ、一端側から他端側に向けて作用する板材の摩擦力F5が大きくなる。これにより、スラスト力F4によるロータヨーク61の軸方向への移動を防止することができる。つまり、ロータヨーク61から出力軸24に作用するスラスト力F4が大きい場合であっても、ロータヨーク61の軸方向への移動を摩擦力F5によって防止することができる。
ここで、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、回生時の最大トルクが駆動時の最大トルクよりも大きい場合におけるモータの構成について説明する。なお、以下の説明では、上述した第1実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明は省略する。
また、図7に示すように、第1実施形態と同様に第2分割ヨーク70は、第1分割ヨーク80に対して正転方向Bに沿って捩れた状態でスキューされている。
次に、図6,7に基づいて、本実施形態におけるモータの作用について説明する。以下の説明では、モータ回生時において、出力軸の軸方向に沿って作用する力(スラスト力)について説明する。
モータ回生時には、動力伝達部からヘリカルギア28を介して出力軸24に動力が伝達される一方、その反作用として、出力軸24の一端側に向けてスラスト力(第1スラスト力)F1が発生する。
すると、出力軸24とともにロータ部22が回転することにより、ステータ21のティース42(図1参照)に流れる磁束が変化する。そして、これが起電力となってコイル43(図1参照)に回生電流が流れ、回生電力が発生するようになっている。
一方、力F2の分力のうち、軸方向に沿う方向に作用する力成分は、軸方向一端側から他端側に向かうスラスト力(第2スラスト力)F4となる。つまり、ロータ部22から出力軸24に作用するスラスト力F4は、ヘリカルギア28から出力軸24に作用するスラスト力F1に抗する方向に作用する。これにより、第1実施形態と同様に、ベアリング26に作用するスラスト力F1を低減することが可能になる。
例えば、上述の実施形態では、2つの分割ヨークによりロータヨークを構成している場合について説明したが、2つに限らず3つ以上の分割ヨークにより構成することも可能である。また、本実施形態では、本発明のモータを車両用駆動モータユニットに採用した場合について説明したが、これに限られることはない。
Claims (3)
- シャフトと、前記シャフトを回転可能に支持するベアリングと、前記シャフトの軸方向一端側に取り付けられた斜歯歯車と、前記シャフトに対して同軸状に圧入固定されたロータ部と、を備え、
前記ロータ部は、ロータヨークと、前記ロータヨークの端面から軸方向に沿って形成された収容孔内に収容された永久磁石と、を備えたモータにおいて、
前記ロータヨークは、複数の分割ヨークが軸方向に積層されてなり、前記複数の分割ヨークは、隣接する前記分割ヨーク同士の周方向における位置が捩れた状態にスキューされ、
前記ロータヨークのスキュー角は、前記斜歯歯車から前記シャフトに伝達される第1スラスト力に抗する方向に第2スラスト力が生じるように設定されていることを特徴とするモータ。 - 前記分割ヨークは、プレス成形品からなる複数の板材が軸方向に積層されて構成され、
前記板材は、各板材のかえり面と非かえり面とを重ね合わせた状態で積層されるとともに、前記第2スラスト力と同一方向に前記板材のバリを向けた状態で圧入されていることを特徴とする請求項1記載のモータ。 - 前記ロータヨークは、第1の前記分割ヨークと、前記第1の分割ヨークに対して軸方向他端側に圧入固定された第2の前記分割ヨークとで構成され、
前記モータの駆動トルクまたは回生トルクのうち、最大トルク発生時に作用する前記第1スラスト力に対して、前記第1スラスト力に抗する方向に前記第2スラスト力が作用するように、前記第1の分割ヨークと前記第2の分割ヨークとがスキューされていることを特徴とする請求項1または請求項2記載のモータ。
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