JP2002142396A - モータの回転子及びこれを用いたモータ、並びに回転子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型・軽量化と高効率・高トルク化とを両立
させつつそれらを更に向上させることができるモータを
提供する。 【解決手段】 モータ４の回転子１２は、回転軸１３
と、回転軸１３に装着された回転子鉄心１４と、回転子
鉄心１４に対して回転軸１３の軸線方向に並ぶように回
転軸１３に装着されたコンミテータ１５と、回転子鉄心
１４の巻線スロットに巻装された巻線１９と、を備え
る。回転子鉄心１４とコンミテータ１５との間には、環
状のスペーサ１８が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータの回転子及
びこれを用いたモータ、並びに回転子の製造方法に関す
るもので、例えば、電動自転車（電動補助自転車、アシ
ストモータ付き自転車、駆動力補助装置付き自転車など
とも呼ばれる。）の駆動用モータに用いて好適なもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】電動自転車の駆動用モータとして使用さ
れるモータは、自転車の操作性や乗り心地などから、そ
れが格納される駆動装置に対する寸法、形状及び重量の
制限があり、モータもできるだけ小型、軽量であること
が望ましい。特に小型・軽量化を図る場合、モータの軸
方向長さを短くして扁平化を図り、なおかつモータは小
径であることが望まれるが、人を乗せた自転車の駆動力
を補助するため、モータトルクは高トルクが望まれると
いう、相反した設計事項が要求される。加えて、被水を
防止するためにある程度密閉した外被構造とする必要が
あり、このように密閉に近くするとモータの自己発熱に
よる温度上昇の問題があり、温度上昇を緩和するために
もできるだけ効率を上げなければならず、回転子巻線も
必然的に太線を必要とする。

【０００３】したがって、電動自転車の駆動用モータと
して使用されるモータでは、整流子モータを採用する場
合、扁平化、小型化を図るために回転子鉄心とコンミテ
ータとの間隔を小さくし（限りなく零に近いモータが望
ましい）、なおかつ高トルクと温度上昇緩和の点から、
太い巻線を使って効率を上げなければならない。

【０００４】そこで、このようなモータの回転子の製造
は、次のような方法で行われていた。すなわち、まず、
回転子鉄心及びコンミテータを、比較的広い間隔をあけ
て軸線方向に並ぶように回転軸に装着する仮装着段階を
行う。次に、回転子鉄心の巻線スロットに巻線を巻装す
る巻装段階を行う。このとき、巻線は、コンミテータの
コンミテータセグメントの巻線係止用フック部にも係止
される。次いで、回転子鉄心又はコンミテータを移動し
て、回転子鉄心とコンミテータとが実質的に間隔をあけ
ないように位置決めする位置決め段階を行う。その後、
巻線のコンミテータセグメントに対する電気的な接続を
通電による溶着で行ういわゆるヒュージング段階を行
う。

【０００５】このように、仮装着段階で回転子鉄心とコ
ンミテータとの間の間隔を比較的広くした後、巻装段階
を行うことによって、巻装作業に必要なスペースを確保
して巻線を適切に巻装することが可能となる。そして、
巻装段階の後に位置決め段階を行うことによって、最終
的に、扁平化を図ることができるのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モータ
の大径化を避けつつ、一層の高トルク化及び高効率化を
図るべく、巻線の巻数をより多くしたり巻線をより太く
したりあるいは２回巻（一度巻線を巻装した所定対のス
ロットに更にもう一度巻線を巻装すること。２回巻によ
れば、細い巻線を使用した場合であっても、１回巻で太
い巻線を使用したのと同様の効果が得られる。）を行っ
たりしようとすると、回転子鉄心の巻線スロットの深さ
を回転軸側に深く形成することになる。この場合、前記
巻装段階による巻線の巻装によって、回転子鉄心のコン
ミテータ側において、巻線の一部が回転軸に一層近い位
置にまで及ぶこととなる。このため、前記位置決め段階
で回転子鉄心とコンミテータとの間隔を実質的に零にす
る際に、巻線の一部が両者の間に挟み込まれてしまい、
巻線が損傷してしまう。

【０００７】したがって、前記従来のモータでは、小型
・軽量化（扁平化・小径化）と高効率・高トルク化とを
両立させつつそれらを更に向上させることは非常に困難
であった。

【０００８】以上説明した事情は、電動自転車の駆動用
モータとして使用されるモータのみならず、他の用途の
モータについても同様であった。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、小型・軽量化と高効率・高トルク化とを両立
させつつそれらを更に向上させることができるモータを
提供することを目的とする。また、本発明は、このよう
なモータに用いられる回転子及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の態様によるモータの回転子は、回転
軸と、該回転軸に装着され複数の巻線スロットが形成さ
れた回転子鉄心と、該回転子鉄心に対して前記回転軸の
軸線方向に並ぶように前記回転軸に装着され、本体の外
面に複数のコンミテータセグメントが隣接して環状に配
置されてなるコンミテータと、前記複数の巻線スロット
に巻装された巻線と、を備え、前記巻線が前記コンミテ
ータセグメントに接続されたモータの回転子において、
前記回転子鉄心と前記コンミテータとの間に環状のスペ
ーサが設けられたものである。

【００１１】この第１の態様による回転子は、回転子鉄
心とコンミテータとの間に環状のスペーサが設けられて
いるので、環状のスペーサの外径や厚さ等の寸法を適宜
定めておけば、後述する第８の態様のように仮装着段
階、巻装段階及び位置決め段階を順次行って回転子を製
造することによって、巻装段階で巻装される巻線がスペ
ーサの外周面で規制されてそれ以上回転軸側へ及ばなく
なる。したがって、回転子鉄心の巻線スロットの深さを
回転軸側に深く形成したり巻線量を増やしたりしておい
ても、位置決め段階で巻線が、回転子鉄心とコンミテー
タとの間やスペーサとコンミテータとの間などに挟み込
まれることがなくなる。このため、前記第１の態様によ
る回転子を用いたモータでは、小型・軽量化（扁平化・
小径化）と高効率・高トルク化とを両立させつつそれら
を更に向上させることができる。なお、スペーサの高さ
（厚み）は回転子鉄心に巻装された巻線の高さ（回転軸
の軸線方向の高さ）に比べてかなり低くても、巻線を回
転軸側へ及ばないように規制する効果が十分に得られる
ことが確認された。このため、スペーサの厚みをさほど
厚くすることなく回転子鉄心とコンミテータとの間の間
隔を十分に狭くすることができるので、扁平化を図る上
で何ら支障はない。

【００１２】本発明の第２の態様によるモータの回転子
は、前記第１の態様において、前記巻線の一部が前記ス
ペーサの外周面の一部に接したものである。

【００１３】この第２の態様のように巻線の一部がスペ
ーサの外周面の一部に接していれば、スペーサの外周面
による巻線の規制が有効に作用していることになるの
で、扁平化・小径化と高効率・高トルク化を図る上で、
好ましい。

【００１４】本発明の第３の態様によるモータの回転子
は、前記第１又は第２の態様において、前記スペーサ
は、前記回転子鉄心と前記巻線との間を絶縁する絶縁材
と一体に構成されたものである。

【００１５】この第３の態様のようにスペーサと絶縁材
とを一体に構成しておけば、部品点数が減り、コストダ
ウンを図ることができ、好ましい。

【００１６】本発明の第４の態様によるモータの回転子
は、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記
コンミテータの前記本体は、前記回転子鉄心側にフラン
ジ部を有する略円筒状の形状を有し、前記各コンミテー
タセグメントは、前記本体の外周面及び前記フランジ部
に沿って略Ｌ字状をなすとともに、前記フランジ部上に
巻線係止用のフック部を有するものである。

【００１７】この第４の態様のようにコンミテータを構
成すれば、コンミテータをより扁平化することができ、
ひいてはモータをより扁平化することができ、好まし
い。この第４の態様では、コンミテータの本体のフラン
ジ部によって、コンミテータの回転子鉄心側部分の外径
が大きくなるため、通常であれば回転子製造時の前記位
置決め段階において巻線が挟まれ易くなってしまうが、
前記第４の態様では、前述したようにスペーサの外周面
による巻線の規制によって巻線の挟み込みが防止される
ので、フランジ部を有するコンミテータの構造を採用し
得るのである。

【００１８】本発明の第５の態様によるモータの回転子
は、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記
環状のスペーサの外径は、前記コンミテータの前記回転
子鉄心側部分の外径と略同一であるものである。

【００１９】前記第１乃至第４の態様では、スペーサの
外径は、コンミテータの前記回転子鉄心側部分の外径と
略同一である必要はなく、例えば、コンミテータの前記
回転子鉄心側部分の外径と略同一の径より大きくしても
よい。しかしながら、前記第５の態様のように、スペー
サの外径をコンミテータの前記回転子鉄心側部分の外径
と略同一にしておけば、巻線の挟み込み防止のためのス
ペーサの外周面による巻線の規制を適切に行いながら、
モータを小径化することができ、好ましい。

【００２０】本発明の第６の態様によるモータの回転子
は、前記第１乃至第５のいずれかの態様において、前記
環状のスペーサの外周面は、前記コンミテータ側から前
記回転子鉄心側へ向けて先細りとなるテーパ面であるも
のである。

【００２１】この第６の態様のようにスペーサの外周面
を回転子鉄心側へ先細りのテーパ面としておけば、巻線
の巻装の際に巻線がスペーサ上に一層乗り上がり難くな
るので、より好ましい。もっとも、スペーサの外周面
は、テーパ角が小さければ（すなわち、軸線と平行に近
ければ）、コンミテータ側へ先細りのテーパ面としても
よい。勿論、スペーサの外周面は、軸線と平行にしても
よい。

【００２２】本発明の第７の態様によるモータは、前記
第１乃至第６のいずれかの態様による回転子を備えたも
のである。

【００２３】この第７の態様によれば、前記第１乃至第
６のいずれかの態様による回転子を備えているので、小
型・軽量化（扁平化・小径化）と高効率・高トルク化と
を両立させつつそれらを更に向上させることができる。

【００２４】なお、前記第７の態様では、モータの種類
は、整流子モータであれば特に限定されるものではな
く、例えば、界磁に永久磁石を使用した永久磁石界磁型
直流モータや、固定子鉄心に巻線を施した直巻交流又は
直流の整流子モータなどであってもよい。

【００２５】また、前記第７の態様によるモータの用途
は特に限定されるものではないが、例えば、車輪の車軸
に回転自在に支持させたハブの内側に駆動用モータ及び
減速機を設けた電動自転車用モータ駆動ユニットにおい
て、前記駆動用モータとして前記第７の態様によるモー
タを用いることができる。

【００２６】本発明の第８の態様によるモータの回転子
の製造方法は、（ａ）複数の巻線スロットが形成された
回転子鉄心、環状のスペーサ、及び、本体の外面に複数
のコンミテータセグメントが隣接して環状に配置されて
なるコンミテータを、回転軸の軸線方向に並ぶように前
記回転軸に装着する段階であって、前記回転子鉄心と前
記スペーサとが実質的に間隔をあけないとともに前記ス
ペーサと前記コンミテータとが所定間隔をあけるよう
に、前記回転子鉄心、前記スペーサ及び前記コンミテー
タを装着する仮装着段階と、（ｂ）前記仮装着段階の後
に、前記複数の巻線スロットに巻線を巻装する巻装段階
と、（ｃ）前記巻装段階の後に、前記回転子鉄心、前記
スペーサ及び前記コンミテータの、前記回転軸の軸線方
向の相対位置を、前記回転子鉄心と前記スペーサとが実
質的に間隔をあけないとともに前記スペーサと前記コン
ミテータとが実質的に間隔をあけないように設定する位
置決め段階と、を備えたものである。この第８の態様に
よれば、前記第１乃至第６のの態様による回転子を製造
することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるモータの回転
子及びこれを用いたモータ、並びに回転子の製造方法に
ついて、図面を参照して説明する。

【００２８】図１は、本発明の一実施の形態によるモー
タ４を用いた電動自転車用モータ駆動ユニット１の一例
を示す概略断面図である。図２は、回転子鉄心１４を示
す平面図である。図３は回転子鉄心１４と巻線１９との
間を絶縁する絶縁材１６を示す図であり、図３（ａ）は
平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）中のＡ−Ａ’線に沿っ
た断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）中のＢ−Ｂ’線に沿
った断面図、図３（ｄ）は背面図である。図４はコンミ
テータ１５を示す図であり、図４（ａ）は一部省略平面
図、図４（ｂ）は図４（ａ）中のＣ−Ｃ’線に沿った断
面図である。図５はスペーサ１８を示す図であり、図５
（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）中のＤ−Ｄ’
線に沿った断面図である。図６は、回転子１２の製造過
程を示す断面図である。図７は、図６中のＥ−Ｅ’矢視
図である。図８は、回転子１２の製造過程を示す他の断
面図である。図９は、図８中のＦ−Ｆ’矢視図である。

【００２９】駆動ユニット１は、自転車の後輪の軸心部
に装着し、図１に示すように自転車のチェーンステー２
とバックホーク（図示せず）とを接合するホークエンド
３に取り付ける構造を有している。すなわち、この駆動
ユニット１は、内部に整流子モータ４と遊星減速機５と
を車幅方向（図１中の左右方向）に並ぶように配設し、
これらのモータ４及び遊星減速機５を覆うハブ６を回転
自在に設けている。なお、このモータ駆動ユニット１を
装着する自転車は、図面には示していないが周知の自転
車と同様の構造を有しており、ハブ６を構成する後述す
る蓋体６ｂに固着された歯車７にチェーン（図示せず）
が巻き掛けられ、ペダルを踏込むことによって、チェー
ンを介して後輪が駆動されるようになっている。

【００３０】前記モータ４は、固定子を構成する円筒状
のヨーク８及びその内面に配設された永久磁石９と、ヨ
ーク８の両側の開口部をそれぞれ閉塞するようにヨーク
８にそれぞれ固定されたリアブラケット（図１中左側の
モータブラケット）１０及びフロントブラケット（図１
中の右側のモータブラケット）１１と、これらの内部に
設けられた回転子１２と、を備えている。

【００３１】回転子１２は、図１、図６〜図８に示すよ
うに、回転軸１３と、回転子鉄心１４と、コンミテータ
１５と、絶縁材１６，１７と、環状のスペーサ１８と、
巻線１９とを有している。図１に示すように、回転軸１
３の一方端部が軸受２０を介してリアブラケット１０に
より支持されるとともに、回転軸１３の他方端部寄りの
箇所が軸受２１を介してフロントブラケット１１により
支持されることによって、回転軸１３が回動自在となっ
ている。回転軸１３の他方端部には、モータ出力部とな
る歯車２２が一体に形成されている。

【００３２】回転子鉄心１４は、図２に示すように複数
の巻線スロット１４ａを有し、図１に示すように回転軸
１３に装着されている。回転子鉄心１４は、多数の積層
板を積層してカシメることにより一体化して構成されて
いるが、図２中の１４ｂはこのカシメ部を示している。
回転子鉄心１４の中央部には、回転軸１３が圧入される
孔１４ｃが形成されている。絶縁材１６は、例えば絶縁
性の樹脂成型品からなり、図３に示すように、回転子鉄
心１４の平面部を覆う平面部１６ａと、該平面部１６ａ
の中央に形成されスペーサ１８とほぼ同一の径の孔１６
ｂと、平面部１６ａから起立して回転子鉄心１４の巻線
スロット１４ａの側壁に沿う起立部１６ｃとから構成さ
れている。絶縁材１７も絶縁材１６と同様に構成されて
いる。なお、絶縁材１７では、中央の孔の径は回転軸１
３の径とほぼ同一としてもよい。また、絶縁材１６の孔
１６ｂの径も回転軸１３の径とほぼ同一としてもよい。
これらの絶縁材１６，１７が、それらの起立部１６ｃが
巻線スロット１４ａの側壁に沿うように、表面側及び裏
面側からそれぞれ回転子鉄心１４に装着され、回転子鉄
心１４の巻線スロット１４ａに巻装された巻線１９と回
転子鉄心１４との間を、電気的に絶縁している。

【００３３】前記コンミテータ１５は、図１に示すよう
に、回転子鉄心１４に対して回転軸１３の軸線方向に並
ぶように回転軸１３に装着され、図１及び図４に示すよ
うに、本体２３の外面に複数のコンミテータセグメント
２４が隣接して環状に配置されて構成されている。本実
施の形態では、図４に示すように、コンミテータ１５の
本体２３は、一方側にフランジ部２３ａを有する略円筒
状の形状を有している。本体２３の中央の孔２３ｂは、
回転軸１３が圧入される孔である。各コンミテータセグ
メント２４は、本体２３の外周面及びフランジ部２３ａ
に沿って略Ｌ字状をなす（図４において、外周面に沿っ
た部分を符号２４ａで示し、フランジ部２３ａに沿った
部分を符号２４ｂで示す。）とともに、フランジ部２３
ａ上に巻線係止用のフック部２４ｃを有している。図４
において、２３ｃは、コンミテータセグメント２４の部
分２４ｂを挟持するように、フランジ部２３ａ上に形成
された凸部である。コンミテータ１５は、フランジ部２
３ａが回転子鉄心１４側となるように、回転軸１３に装
着されている。そして、巻線１９は、コンミテータセグ
メント２４のフック部２４ｃにも係止され、巻線１９の
この係止部分が、後述するヒュージングによって、コン
ミテータセグメント２４に電気的に接続されている。

【００３４】前記スペーサ１８は、例えば絶縁性の樹脂
製であり、図５に示すように、円環状に構成されてい
る。本実施の形態では、スペーサ１８の外径は、コンミ
テータ１５の回転子鉄心１４側部分（本実施の形態フラ
ンジ部２３ａ）の外径と同一されている。また、スペー
サ１８の厚さは、後述する巻線規制効果が十分に得ら
れ、かつ、無駄に厚くならないように、例えば２．５ｍ
ｍ程度に設定されている。中央の孔１８ａの径は、回転
軸１３の径とほぼ同一とされている。スペーサ１８の外
周面は、軸線と平行となっている。スペーサ１８は、図
１に示すように、回転軸１３に装着され、回転子鉄心１
４とコンミテータ１５との間に設けられている。本実施
の形態では、回転子鉄心１４とスペーサ１８とが実質的
に間隔をあけないとともに、スペーサ１８とコンミテー
タ１５とが実質的に間隔をあけないように設定されてい
る。

【００３５】ここで、前述した回転子１２の製造方法の
一例について、図６乃至図９を参照して説明する。ま
ず、図６に示すように、絶縁材１６，１７を装着した回
転子鉄心１４、環状のスペーサ１８、及び、コンミテー
タ１５を、回転軸１３の軸線方向に並ぶように回転軸１
３に圧入により装着する仮装着段階を行う。このとき、
図６に示すように、コンミテータ１５は最終的に要求さ
れる正規の位置に配置し、回転子鉄心１４とスペーサ１
８とが実質的に間隔をあけないとともにスペーサ１８と
コンミテータ１５とが所定間隔ｄをあけるように、スペ
ーサ１８及び回転子鉄心１４を配置する。もっとも、回
転子鉄心１４を最終的に要求される正規の位置に配置
し、回転子鉄心１４とスペーサ１８とが実質的に間隔を
あけないとともにスペーサ１８とコンミテータ１５とが
所定間隔ｄをあけるように、スペーサ１８及びコンミテ
ータ１５を配置してもよい。間隔ｄは、後述する巻線１
９の巻装作業に必要なスペースに応じて定められ、例え
ば１０ｍｍ程度とする。

【００３６】次に、回転子鉄心１４の巻線スロット１４
ａに巻線１９を巻装する巻装段階を行う。このとき、巻
線１９は、コンミテータ１５のコンミテータセグメント
２４の巻線係止用フック部２４ｃにも係止される（図
７、図８及び図９ではこの係止の様子も一部について示
している）。巻線１９の巻線法は、特に限定されるもの
ではなく、例えば波巻や重ね巻でもよい。

【００３７】ここでは、波巻を採用するものとし、巻線
１９の巻装段階の初期の状態の一例を図６及び図７に模
式的に示している。巻装の当初は巻線スロット１４ｃの
回転軸１３側から巻線１９が巻装されていくことから、
図６及び図７に示すように、その部分の巻線１９が回転
軸１３側へ及ぼうとする。そして、更に巻装が進んでい
くと後に巻装された巻線１９の部分が当初に巻装された
巻線１９の部分を回転軸１３側へ更に押し出そうとす
る。しかし、本実施の形態では、図６及び図７に示すよ
うに、当初に巻装された巻線１９が、スペーサ１８の外
周面の一部に接触しスペーサ１８の外周面で規制され
て、それ以上回転軸１３側へ及ばなくなる。したがっ
て、図６及び図７に示すように、巻線１９がコンミテー
タ１５の下方に及んでいない。なお、図７では、あたか
もコンミテータ１５の外周が巻線１９を規制しているか
のように見えるが、これはコンミテータ１５の外径とス
ペーサ１８の外径が同一であるためであり、実際には、
図６のように、スペーサ１８の外周が巻線１９を規制し
ている。巻線１９の巻装が完了すると、例えば、図９に
示すようになる。ただし、図９では、コンミテータセグ
メント２４の巻線係止用フック部２４ｃに係止されてい
る巻線１９の部分については、ごく一部のみを示し、他
は省略している。巻装段階が完了した状態であっても、
前述したスペーサ１８による巻線規制効果により、巻線
９の一部がコンミテータ１５の下方に及ぶことはない。

【００３８】巻線９の巻装が完了すると、図８に示すよ
うに、回転子鉄心１４及びスペーサ１８を移動して、前
記間隔ｄを実質的にゼロにする位置決め段階を行う。こ
のとき、前記仮装着段階で回転子鉄心１４及びスペーサ
１８を正規の位置に位置決めしておいた場合には、コン
ミテータ１５の方を移動して前記間隔ｄを実質的にゼロ
にすればよい。その後、巻線１９のコンミテータセグメ
ント２４に対する電気的な接続を通電による溶着で行う
いわゆるヒュージング段階を行う。このヒュージング段
階では、コンミテータセグメント２４のフック部２４ｃ
を閉じるように更に曲げる。図８及び図９は、ヒュージ
ング段階終了後の状態を示している。なお、図６及び図
８中の、１３ａは、回転軸１３に形成した溝であり、回
転子鉄心１４の抜け止め用Ｃリング（図示せず）を装着
するためのものである。

【００３９】ここで、比較例として、スペーサ１８を用
いない場合において図６に対応する状態を、図１０に示
す。図１０において、図６中の要素と同一又は対応する
要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略す
る。スペーサ１８を用いないで、前記巻装段階を行う
と、図１０に示すように、当初に巻装された巻線１９が
その巻装時においてあるいはその後に巻装された巻線１
９により回転軸１３側へ押し出されて、コンミテータ１
５の下方に及んでしまう。したがって、その後の前記位
置決め段階において、間隔ｄをゼロにしようとすると、
巻線１９の一部がコンミテータ１５と回転子鉄心１４と
の間に挟み込まれてしまい、巻線が損傷してしまう。こ
れに対して、本実施の形態では、このような巻線の損傷
が防止される。

【００４０】本実施の形態によるモータ４の回転子１２
は、前述したような方法で製造することにより、巻装段
階で巻装される巻線１９がスペーサ１８の外周面で規制
されてそれ以上回転軸１３側へ及ばなくなる。したがっ
て、回転子鉄心１４の巻線スロット１４ａの深さを回転
軸１３側に深く形成したり巻線量を増やしたりしておい
ても、位置決め段階で巻線１９が、回転子鉄心１４とコ
ンミテータ１５との間やスペーサ１８とコンミテータ１
５との間などに挟み込まれることがなくなる。このた
め、本実施の形態による回転子１２を用いたモータ４で
は、小型・軽量化（扁平化・小径化）と高効率・高トル
ク化とを両立させつつそれらを更に向上させることがで
きる。したがって、このモータ４は、電動自転車用モー
タ駆動ユニット１を構成する駆動用モータとして最適で
ある。なお、図８に示すように、スペーサ１８の高さ
（厚み）は回転子鉄心１４に巻装された巻線１９の高さ
（回転軸の軸線方向の高さ）に比べてかなり低くても、
巻線１９を回転軸１３側へ及ばないように規制する効果
が十分に得られることが確認された。このため、スペー
サ１８の厚みをさほど厚くすることなく回転子鉄心１４
とコンミテータ１５との間の間隔（最終的な間隔）を十
分に狭くすることができるので、扁平化を図る上で何ら
支障はない。

【００４１】ところで、図１１に示すように、前記スペ
ーサ１８の外周面をコンミテータ１５側へ先細りのテー
パ面としておくと、前記巻装段階において巻線１９がス
ペーサ１８上に乗り上がり易くなるので、好ましくな
い。これに対し、図１２に示すように、前記スペーサ１
８の外周面を回転子鉄心１４側へ先細りのテーパ面とし
ておくと、前記巻装段階において巻線１９がスペーサ１
８上に乗り上がり難くなるので、より好ましい。もっと
も、スペーサ１８の外周面は、テーパ角が小さければ
（すなわち、軸線と平行に近ければ）、コンミテータ１
５側へ先細りのテーパ面としてもよい。なお、図１１及
び図１２は、図６に対応する状態をそれぞれ示し、これ
らの図において、図６中の要素と同一又は対応する要素
には同一符号を付している。

【００４２】また、本実施の形態では、前述したよう
に、絶縁材１６とスペーサ１８とが別の部材であった
が、図１３に示すように同じ材料で両者を一体に構成し
てもよい。この場合、部品点数が減り、コストダウンを
図ることができる。図１３において、図３中の要素と同
一又は対応する要素には同一符号を付し、また、図５に
示すスペーサ１８及びその孔１８ａに相当する部分には
それぞれ符号１８’，１８ａ’を付している。

【００４３】以上でモータ４の主要部に関する説明を終
了し、再び図１を参照して、駆動ユニット１の他の部分
について説明する。

【００４４】リアブラケット１０には、回転軸１３と同
一軸線上に取り付け用軸３１が固着されている。この軸
３１にナット３２が螺合されることによって、軸３１が
自転車の一方のホークエンド３に取り付けられている。
リアブラケット１０の内側の面には、絶縁材からなる取
付部材３３を介してブラシホルダ３４が取り付けられ、
このホルダにより保持されたブラシがコンミテータ１５
のコンミテータセグメント２４に摺動するようになって
いる。このブラシは、リアブラケット１０に設けたコネ
クタ３５を介して、図示しないモータ駆動回路に接続さ
れる。また、リアブラケット１０には、モータ４内部の
雰囲気の温度を検出するサーミスタ等の温度センサ３６
も設けており、その信号に基づいてモータ４を駆動制御
できるようになっている。

【００４５】前記遊星減速機５は、回転軸１３の軸線に
対して１２０゜ずつ放射状に配置された３つの遊星歯車
４１（図２では、１つの遊星歯車４１のみを示してい
る。）と、これらの遊星歯車４１をモータ４のフロント
ブラケット１１との間に支持する支持部材４２と、リン
グ状の内歯歯車４３とを有している。支持部材４２は、
ボルト４４でフロントブラケット１１に固定されてい
る。また、遊星歯車４１を回動自在に支持する軸４５
が、フロントブラケット１１及び支持部材４２にそれぞ
れ固着されている。遊星歯車４１の大径の歯部４１ａ
が、モータ４の回転軸１３に一体に形成された歯車２２
に噛み合わされている。遊星歯車４１の小径の歯部４１
ｂが、内歯歯車４３に噛み合わされている。したがっ
て、この遊星減速機５によれば、モータ４の回転軸１３
が回転すると、３つの遊星歯車４１がそれぞれ公転する
ことなく軸４５回りに自転し、それに応じて内歯歯車４
３が回転される。これにより、モータ４の出力は、減速
されて内歯歯車４３の回転として得られることになる。
支持部材４２には、回転軸１３と同一軸線上に取り付け
用軸４６が固着されている。この軸４６にナット４７が
螺合されることによって、軸４６が自転車の他方のホー
クエンド３に取り付けられている。図１中、４８はスペ
ーサである。

【００４６】内歯歯車４３は、一方向クラッチ４９の内
輪に固着されており、この一方向クラッチ４９を介して
ハブ６に接続されている。この一方向クラッチ４９の外
輪は、ハブ６の蓋体６ｂにねじ５０によって固定されて
おり、動力が内歯歯車４３からハブ６のみに伝達される
ようになっている。

【００４７】前記ハブ６は、スポーク（図示せず）を接
続するフランジ５１を外周部に形成した有底円筒状のハ
ブ本体６ａと、このハブ本体６ａの開口部に固定した蓋
体６ｂとから構成されている。ハブ本体６ａの軸心部
が、軸受５２を介して、リアブラケット１０により回動
自在に支持されている。蓋体６ｂの軸心部が、軸受５３
を介して、支持部材４２に固着された取り付け用軸４６
に回動自在に支持されている。

【００４８】なお、本実施の形態では、放熱性を高める
ため、リアブラケット１０及びフロントブラケット１１
などは、アルミなどの熱伝導率が高い材料で構成されて
いる。

【００４９】本実施の形態による駆動ユニット１によれ
ば、モータ４の動力による走行も可能となる。例えば、
人力駆動系の途中に人力検出手段を設け、主コントロー
ルユニットによりモータ４の動力を人力の大きさに比例
するように増減させることによって、モータ４の動力と
人力とによって走行することができ、モータ４の動力を
人力の大きさとは別に制御することによって、モータ４
の動力のみによって走行することができる。

【００５０】電動走行時には、モータ４の回転軸１３の
回転が遊星減速機５の遊星歯車４１→内歯歯車４３→一
方向クラッチ４９からなる動力伝達系によって減速され
てハブ６に伝達される。

【００５１】このように構成したモータ駆動ユニット１
において、モータ４、遊星減速機５及びハブ６のホーク
エンド３への支持は、取り付け用軸３１、リアブラケッ
ト１０、ヨーク８、フロントブラケット１１、支持部材
４２及び取り付け用軸４６を互いに結合してなる組立体
によって行われている。すなわち、前記組立体が車軸を
構成するようになっている。

【００５２】本実施の形態によれば、前述したように、
前記モータ４において小型・軽量化（扁平化・小径化）
と高効率・高トルク化とを両立させつつそれらを更に向
上させることができるので、駆動ユニット１の寸法、形
状及び重量が低減され、ひいては、自転車の操作性や乗
り心地を向上させることができる。

【００５３】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。

【００５４】例えば、前述した実施の形態では、モータ
駆動ユニット１を後輪に装着する例について説明した
が、このモータ駆動ユニット１は前輪に装着することも
できる。

【００５５】例えば、本発明によるモータは、電動自転
車の駆動用モータ以外の他の種々の用途に使用すること
もできる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小型・軽量化と高効率・高トルク化とを両立させつつそ
れらを更に向上させることができるモータを提供するこ
とができる。また、本発明によれば、このようなモータ
に用いられる回転子及びその製造方法を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるモータを用いた電
動自転車用モータ駆動ユニットの一例を示す概略断面図
である。

【図２】回転子鉄心を示す平面図である。

【図３】回転子鉄心と巻線との間を絶縁する絶縁材を示
す図である。

【図４】コンミテータを示す図である。

【図５】スペーサを示す図である。

【図６】回転子の製造過程を示す断面図である。

【図７】図６中のＥ−Ｅ’矢視図である。

【図８】回転子の製造過程を示す他の断面図である。

【図９】図８中のＦ−Ｆ’矢視図である。

【図１０】比較例を示す図であり、図６に対応するもの
である。

【図１１】他の比較例を示す図であり、図６に対応する
ものである。

【図１２】他の実施の形態を示す図であり、図６に対応
するものである。

【図１３】スペーサと一体化した絶縁材を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 電動自転車用モータ駆動ユニット ２ チェーンステー ３ ホークエンド ４ モータ ５ 遊星減速機 ６ ハブ ８ ヨーク ９ 永久磁石 １０ リアブラケット １１ フロントブラケット １２ 回転子 １３ 回転軸 １４ 回転子鉄心 １５ コンミテータ １６，１７ 絶縁材 １８ スペーサ １９ 巻線 ２３ コンミテータ本体 ２４ コンミテータセグメント ２４ｃ 巻線係止用フック部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H002 AA07 AB07 AC06 AC08 AE08 5H604 AA05 BB07 BB14 CC02 CC05 CC16 DB01 PB03 QA03 5H613 AA03 BB04 BB10 BB23 GA02 KK07 PP08 RR05 5H615 AA01 BB01 BB04 BB14 PP02 PP14 PP26 QQ19 RR01 SS10 SS11 SS16 SS19 TT26

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸と、該回転軸に装着され複数の巻
   線スロットが形成された回転子鉄心と、該回転子鉄心に
   対して前記回転軸の軸線方向に並ぶように前記回転軸に
   装着され、本体の外面に複数のコンミテータセグメント
   が隣接して環状に配置されてなるコンミテータと、前記
   複数の巻線スロットに巻装された巻線と、を備え、前記
   巻線が前記コンミテータセグメントに接続されたモータ
   の回転子において、前記回転子鉄心と前記コンミテータ
   との間に環状のスペーサが設けられたことを特徴とする
   モータの回転子。
2. 【請求項２】 前記巻線の一部が前記スペーサの外周面
   の一部に接したことを特徴とする請求項１記載のモータ
   の回転子。
3. 【請求項３】 前記スペーサは、前記回転子鉄心と前記
   巻線との間を絶縁する絶縁材と一体に構成されたことを
   特徴とする請求項１又は２記載のモータの回転子。
4. 【請求項４】 前記コンミテータの前記本体は、前記回
   転子鉄心側にフランジ部を有する略円筒状の形状を有
   し、前記各コンミテータセグメントは、前記本体の外周
   面及び前記フランジ部に沿って略Ｌ字状をなすととも
   に、前記フランジ部上に巻線係止用のフック部を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のモ
   ータの回転子。
5. 【請求項５】 前記環状のスペーサの外径は、前記コン
   ミテータの前記回転子鉄心側部分の外径と略同一である
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のモ
   ータの回転子。
6. 【請求項６】 前記環状のスペーサの外周面は、前記コ
   ンミテータ側から前記回転子鉄心側へ向けて先細りとな
   るテーパ面であることを特徴とする請求項１乃至５のい
   ずれかに記載のモータの回転子。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれかに記載の回転
   子を備えたことを特徴とするモータ。
8. 【請求項８】 複数の巻線スロットが形成された回転子
   鉄心、環状のスペーサ、及び、本体の外面に複数のコン
   ミテータセグメントが隣接して環状に配置されてなるコ
   ンミテータを、回転軸の軸線方向に並ぶように前記回転
   軸に装着する段階であって、前記回転子鉄心と前記スペ
   ーサとが実質的に間隔をあけないとともに前記スペーサ
   と前記コンミテータとが所定間隔をあけるように、前記
   回転子鉄心、前記スペーサ及び前記コンミテータを装着
   する仮装着段階と、 前記仮装着段階の後に、前記複数の巻線スロットに巻線
   を巻装する巻装段階と、 前記巻装段階の後に、前記回転子鉄心、前記スペーサ及
   び前記コンミテータの、前記回転軸の軸線方向の相対位
   置を、前記回転子鉄心と前記スペーサとが実質的に間隔
   をあけないとともに前記スペーサと前記コンミテータと
   が実質的に間隔をあけないように設定する位置決め段階
   と、 を備えたことを特徴とするモータの回転子の製造方法。