JP2021032323A - モータケースの軸受固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】主軸の軸方向に移動可能な軸受の軸方向の位置をモータケースの外部から調整し、調整後の軸方向の所定位置に軸受を固定する軸受固定手段を備えているモータケースの軸受固定構造を提供する。【解決手段】主軸と、主軸を半径方向における中心として主軸の円周方向に回転するモータケースと、モータケースの半径方向内側に収容されていて、主軸を半径方向における中心として主軸の円周方向に回転するロータと、ロータの回転をモータケースの回転に伝達する減速機構と、モータケースの主軸が伸びている軸方向の両端部側でそれぞれモータケースを主軸に回転可能に支持する軸受であって、両端部側における軸受の中の少なくともどちらか一方が軸方向に移動可能になっている軸受と、軸方向に移動可能な軸受の軸方向の位置をモータケースの外部から調整して、軸方向に移動可能な軸受を調整後の軸方向の所定位置に固定する軸受固定手段とを備えている。【選択図】図１

Description

この発明は、主軸を半径方向における中心として前記主軸の円周方向に回転するモータケースを前記主軸に回転可能に支持する軸受を前記主軸に固定するモータケースの軸受固定構造に関する。

主軸を半径方向における中心として前記主軸の円周方向に回転するモータケースが軸受を介して前記主軸に回転可能に支持されている構造が従来から知られている。

例えば、特許文献１に開示されているコアレスモータでは、モータと歯車などの減速機構がモータケース内に収納されていてモータケースが主軸に回転可能に支持されている。特許文献１の図１に記載されているコアレスモータでは次のようになっている。モータケースが、主軸を半径方向における中心として主軸の円周方向に回転する。モータケースの半径方向内側にロータと、複数の歯車からなる減速機構とが収容されている。ロータは、主軸を半径方向における中心として主軸の円周方向に回転する。遊星歯車機構を含む減速機構は、ロータの回転を、主軸を半径方向における中心として主軸の円周方向に回転するモータケースの回転に伝達する回転運動伝達機構になっている。

特許文献１の図１に記載されているコアレスモータでは、モータケースの主軸が伸びている軸方向の両端部側は、それぞれ、ボールベアリングなどの軸受を介して、主軸に回転可能に支持されている。

このようにモータと歯車などの減速機構がモータケース内に収納されていて、モータケースが主軸に回転可能に支持されている構造は、例えば、ホイールインギヤモータとして使用されることがある。前記の構造で、モータケースが車輪の半径方向の中心に位置し、この中心から放射状に半径方向外側に向かって伸びるスポークや、この中心から半径方向外側に向かって円板状に伸びるディスクを前記モータケースが支持するホイールインギヤモータである。

国際公開公報ＷＯ２０１９／１２４５４３

主軸を半径方向における中心として前記主軸の円周方向に回転するモータケースが軸受を介して前記主軸に回転可能に支持されている構造の場合、特許文献１の図１などに記載されているように、モータケースの主軸が伸びている軸方向の両端部側は、それぞれ、ボールベアリングなどの軸受を介して、主軸に回転可能に支持されている。

この場合、モータケースを半径方向におけるその中心で貫通している主軸のモータケースから突出している部分の外周にネジ溝を形成し、モータケースの主軸が伸びている軸方向の両端部の外側からそれぞれ固定手段としてのナットなどを主軸に螺合させ、このナットを互いが接近する方向にそれぞれ締め付けることで主軸が伸びている軸方向における軸受の位置を固定することがある。

このような構造では、モータケースの主軸が伸びている軸方向の一方の側の端部では軸受が主軸の軸方向に移動できないように固定され、他方の側の端部では軸受が主軸の軸方向に移動可能に保持されることがある。

軸受が主軸の軸方向に移動できないように固定される側では、例えば、片側の軸受け構造が採用される。この場合、固定手段としてのナットを締め付けても、軸受が主軸の軸方向に移動できないように固定される側では軸受の軸方向における位置が不安定になるおそれは無い。

一方、軸受が主軸の軸方向に移動可能に保持される側では、固定手段としてのナットを締め付けると、強い締め付け圧力によって軸受の軸方向における位置が不安定になるおそれがある。

この発明は、主軸を半径方向における中心として前記主軸の円周方向に回転するモータケースを前記主軸に回転可能に支持する軸受を前記主軸に固定する軸受固定構造に関する。そして、この発明は、前記主軸の軸方向に移動可能な軸受の軸方向の位置を前記モータケースの外部から調整し、調整後の軸方向の所定位置に前記軸受を固定する軸受固定手段を備えているモータケースの軸受固定構造を提案することを目的にしている。

主軸と、
前記主軸を半径方向における中心として前記主軸の円周方向に回転するモータケースと、
前記モータケースの半径方向内側に収容されていて、前記主軸を半径方向における中心として前記主軸の円周方向に回転するロータと、前記ロータの回転を、前記モータケースの前記回転に伝達する減速機構と、
前記モータケースの前記主軸が伸びている軸方向の両端部側で、それぞれ、前記モータケースを前記主軸に回転可能に支持する軸受であって、両端部側における前記軸受の中の少なくともどちらか一方が前記軸方向に移動可能な軸受と、
軸方向に移動可能な前記軸受の軸方向の位置を前記モータケースの外部から調整し、軸方向に移動可能な前記軸受を調整後の軸方向の所定位置に固定する軸受固定手段と
を備えているモータケースの軸受固定構造である。

この発明によれば、主軸を半径方向における中心として前記主軸の円周方向に回転するモータケースを前記主軸に回転可能に支持する軸受を前記主軸に固定する軸受固定構造であって、前記主軸の軸方向に移動可能な軸受の前記軸方向の位置を前記モータケースの外部から調整し、調整後の軸方向の所定位置に前記軸受を固定する軸受固定手段を備えているモータケースの軸受固定構造を提供することができる。

この発明によるモータケースの軸受固定構造の一実施形態を説明する一部を省略した断面図。 図１の一部拡大断面図。 この発明によるモータケースの軸受固定構造が採用されているモータがホイールインギヤモータとして使用されるときの一部を省略した斜視図。

（モータ）
図１は、この発明のモータケースの軸受固定構造がモータ１に採用されている実施形態の一部を省略した断面図である。

主軸２を半径方向における中心として主軸２の円周方向に回転するモータケース１０が、軸受２０、２１を介して主軸２に回転可能に支持されている構造からなるモータ１である。

モータケース１０の半径方向内側にロータ８と、遊星歯車機構を備えている減速機構とが収容されている。ロータ８は、主軸２を半径方向における中心として主軸２の円周方向に回転する。遊星歯車機構を備えている減速機構は、ロータ８の回転を、主軸２を半径方向における中心として主軸２の円周方向に回転するモータケース１０の回転に伝達する回転運動伝達機構になっている。このような構造は、コアレスモータ内部における回転部（ロータ）の回転運動をコアレスモータの外部に出力するための回転運動伝達機構がコアレスモータ内に内蔵されているもので、特許文献１の図１などに例示されている。

図１図示のモータ１は、主軸２、ステータ３、円筒状コイル４、ロータ８、モータケース１０、遊星歯車機構を含む減速機構を備えている。

主軸２は、モータ１の中央で軸方向に伸びていてモータ１を貫通している。

円筒状コイル４は、主軸２に対して同心円状に配置され、一方の側の端面がステータ３に支持されていて主軸２が伸びる方向に伸びている。ステータ３の半径方向内側は主軸２に固定されている。

円筒状コイル４は通電可能な無鉄心コイルである。図示の実施形態では、図１中、主軸２が伸びる方向である長手方向に複数の離間された線状部と絶縁層を介して重畳により形成される導電性金属シートの積層体構造によって円筒状に形成されている。半径方向における厚みは、例えば、５ｍｍ以下で、所定の剛性を備えている。このような円筒状のコイルは、例えば、日本国特許第３７０４０４４号に記載されている製造方法によって製造される。

ロータ８は、円筒状のインナーヨーク６と、円筒状のアウターヨーク５と、マグネット７とを備えている。円筒状のインナーヨーク６と、円筒状のアウターヨーク５とは、主軸２に対して同心円状に配置され、円筒状コイル４を半径方向で互いの間に挟んでいる。

インナーヨーク６と、アウターヨーク５とのどちらか一方の他方に対向する側の面に永久磁石などからなるマグネット７が配備されている。図示の実施形態では、インナーヨーク６の外周面に対向するアウターヨーク５の内周面にマグネット７が配備されている。こうして、アウターヨーク５と、インナーヨーク６との間に断面ドーナッツ状の磁界が形成され、磁気回路が形成されている。

図示の実施形態に替えて、インナーヨーク６の外周面にマグネット７を配備する構造にすることもできる。

ロータ８は、半径方向の中心側で主軸２に回転可能に支持されている。図示の実施形態では、ロータ８は、半径方向の中心側に筒状部１１を備えており、この筒状部１１内を主軸２が貫通し、筒状部１１を主軸２が回転可能に支持している。これによって、ロータ８は主軸２に回転可能に支持されている構造になっている。

モータケース１０は、第一ケース部１０ａ、第二ケース部１０ｂが固定手段によって固定されて一体化されているものである。図１の実施形態では、固定手段としてネジ１０ｃが用いられている。第一ケース部１０ａは、アウターヨーク５の外側で、主軸２に対して同心円状に配置される円筒状部を備えている。第一ケース部１０ａの円筒状部の図１における左端部がネジ１０ｃによって、円板状の蓋部からなる第２ケース部１０ｂに固定されている。

第一ケース部１０ａの円筒状部は、図１における右端側から半径方向内側に向かって伸びる円板状の蓋部を備えている。この円板状の蓋部の半径方向内側が軸受２０を介して主軸２に回転可能に支持されている。

円板状の蓋部からなる第二ケース部１０ｂも半径方向内側が軸受２１を介して主軸２に回転可能に支持されている。

これによって、モータケース１０は、主軸２を半径方向の中心として、主軸２の円周方向に回転可能になっている。

遊星歯車機構を含んでいる減速機構は、モータケース１０内に配備されていて、主軸２を中心とするロータ８の回転運動を、主軸２を中心とするモータケース３の回転運動に伝達する。これによってモータケース１０は、主軸２を中心として回転する。

上述したように、インナーヨーク６とアウターヨーク５との間に断面ドーナッツ状の磁界が形成されている下で、円筒状コイル４に所定の電流を供給することによりロータ８が主軸２を中心として回転する。

この主軸２を中心とするロータ８の回転運動は、上述した減速機構を介してモータケース１０に伝達され、モータケース１０が、主軸２を中心とするロータ８の回転運動に対応して、主軸２を中心として回転する。

図１図示の実施形態では、主軸２に回転可能に支持されているロータ８の半径方向内側の筒状部１１の外周がサンギヤになっている。サンギヤとなる筒状部１１の回転は遊星ギヤ１２、キャリア１３、主軸２が貫通しているサンギヤ１４、遊星ギヤ１５、キャリア１６、アイドルギヤ（あるいは遊星ギヤ）１７を介して第一ケース部１０ａの円筒状部に伝えられる。

このように、減速機構を介してロータ８の回転が第一ケース部１０ａの円筒状部に伝えられることで、モータケース１０は、主軸２の周方向に回転する。
上述したこの実施形態のモータ１は、例えば、二輪車（モーターバイク）や、車いすなどの車輪に装備されるホイールインギヤモータとして使用することができる。モータ１のモータケース１０を、二輪車（モーターバイク）や、車いすなどの車輪の半径方向の中心に配置し、この中心から放射状に半径方向外側に向かって伸びるスポーク、あるいは、この中心から半径方向外側に向かって円板状に伸びるディスクをモータケース１０が支持する構造である。

（モータケースの軸受固定構造）
図１、図２を参照して、この実施形態のモータケースの軸受固定構造を説明する。

モータケース１０を半径方向におけるその中心で貫通している主軸２のモータケース１０から突出している部分の外周には、それぞれ、ネジ溝２ａ、２ｂが形成されている。

モータケース１０の主軸２が伸びている軸方向の両端部の外側からそれぞれ固定手段としてのナット２２、２３が主軸２に螺合されている。ナット２２、２３としては、図３図示のように、六角ナットなどを採用することができる。

ナット２２、２３を主軸２の軸方向において互いが接近する方向にそれぞれ締め付けることで主軸２が伸びている軸方向における軸受２０、２１の位置を固定する。

図１、図２の実施形態では、軸受２０、２１としていずれも防水機能を備えたボールベアリングを採用している。

円板状の蓋部からなる第二ケース部１０ｂは、半径方向内側に鍔部２５を備えている。一方、主軸２の図１中の左側には軸受保持部２６が固定されている。

軸受２１は、円板状の蓋部からなる第２ケース部１０ｂの鍔部２５と、主軸２に固定されている軸受保持部２６との間に挟まれて固定されている。そこで、主軸２の軸方向における軸受２１の位置は安定した状態で維持される。

第一ケース部１０ａの円筒状部の図１における右端側から半径方向内側に向かって伸びる円板状の蓋部は、半径方向内側に鍔部２４を備えている（図２）。一方、主軸２の図１中の右側には止め輪２７が固定されている（図２）。

軸受２０は、鍔部２４と、止め輪２７との間に挟まれて固定される（図２）。

このように、軸受２０は鍔部２４と止め輪２７との間に挟まれて固定され、軸受２１は鍔部２５と軸受保持部２６との間に挟まれて固定されるので、モータケース１０は、主軸２の軸方向にガタつくことなく、安定して回転することができる。

この実施形態では、上述した構造になっていることで、図１における左側では軸受２１は主軸２の軸方向に移動できないように固定されている。一方、図１における右側では軸受２０が主軸２の軸方向に移動可能に保持される構造になっている。

軸受２０は主軸２の軸方向に移動可能に保持される構造になっていることから、図示の実施形態では、軸受２０の半径方向内側及び外側に、それぞれ、Ｏリング３０、３１を配置している（図２）。

この実施形態のモータケースの軸受固定構造は、主軸２の軸方向に移動可能な軸受２０の軸方向の位置をモータケース１０の外部から調整し、軸受２０を位置調整後の軸方向の所定位置に固定する軸受固定手段を備えている。

この実施形態では、前記軸受固定手段は、いずれも主軸２に螺合されているナット２２と、スペーサ２８とで構成されている（図２）。

図１、図２図示の状態では、ナット２２のモータケース１０側の面が、スペーサ２８の外側面（図１の右側面）に当接している。ナット２２は、主軸２に螺合されているので、主軸２の周囲で回転させて、図１、図２における主軸２の右側に移動させ、ナット２２がスペーサ２８から離れている状態（不図示）にすることができる。

スペーサ２８は、主軸２の軸方向に伸びている筒状で、図１においてナット２２の左側、即ち、ナット２２よりもモータケース１０に近い側において主軸２に螺合している。スペーサ２８は、モータケース１０から離れている側の端部に大径のスペーサ鍔部２９を備えている（図２）。

スペーサ鍔部２９の外径は、第一ケース部１０ａの円筒状部の図１における右端側から半径方向内側に向かって伸びる円板状の蓋部の鍔部２４の内径よりも大きい。

そこで、主軸２に螺合しているスペーサ２８を主軸２の周囲で回転させて図１における左側方向（すなわち、モータケース１０方向）に移動させると、スペーサ鍔部２９のモータケース１０側が、鍔部２４の外側面（図１における右側面）に当接する。

主軸２の軸方向に移動可能に保持されている軸受２０の主軸２の軸方向での位置調整は次のように行われる。

ナット２２を主軸２の周囲で回転させて図１、図２中の右側方向に移動させ、スペーサ２８から離して、スペーサ２８を位置調整可能な状態にする。

この状態で、スペーサ２８のスペーサ鍔部２９をモータケース１０の外側からスパナ等の手段を用いて主軸２の周囲に回転させることでスペーサ２８を主軸２の軸方向（図１の左側方向あるいは、右側方向）に移動させることができる。

例えば、図１、図２図示のように、スペーサ鍔部２９のモータケース１０側が、鍔部２４の外側面（図１における右側面）に当接している状態で、スペーサ２８が図１、図２における右側から左側方向に向かって移動すると締め付けが行われる。

スペーサ２８のスペーサ鍔部２９をモータケース１０の外側からスパナ等の手段を用いて主軸２の周囲に回転させることでスペーサ２８を主軸２の軸方向に移動させ、軸受２０が、図１、図２における左側では止め輪２７に正確に当接し、右側では鍔部２４に正確に当接する位置でスペーサ２８の移動を停止する。

その後、ナット２２を主軸２の周囲に回転させて図１、図２中の左側方向に移動させ、ナット２２のモータケース１０側の面が、図１、図２図示のように、スペーサ２８の外側面（図１の右側面）に正確に当接している状態にまで締めて固定する。

これにより、主軸２の軸方向に移動可能な軸受２０は、軸方向の位置が調整された後の所定の軸方向位置に安定的に固定、維持される。

上述したように、スペーサ鍔部２９のモータケース１０側の面がが、第一ケース部１０ａの円筒状部の図１における右端側から半径方向内側に向かって伸びる円板状の蓋部の鍔部２４の外側面に当接する。また、ナット２２のモータケース１０側の面がスペーサ２８の外側面に当接する。いずれも主軸２に螺合されている、このようなスペーサ２８と、ナット２２との二重のネジ締め構造によって軸受２０の軸方向位置を安定的に固定、維持するものである。

上述した実施形態のモータ１を、二輪車（モーターバイク）や、車いすなどの車輪に装備されるホイールインギヤモータとして使用する場合、車輪への組み込み作業を行うことになる。この組み込み作業の際、主軸２の軸方向に移動可能に保持されている軸受２０の主軸２の軸方向での位置を上述したようにして調整し、所定の、正確な軸方向位置に固定、維持することができる。

また、主軸２の軸方向に移動可能に保持されている軸受２０の主軸２の軸方向での位置調整は、上述したように、モータケース１０の外側から行うことができる。そこで、上述した実施形態のモータ１が、二輪車（モーターバイク）や、車いすなどの車輪に装備されるホイールインギヤモータとして使用されている間に、必要があれば、上述した操作を行って、軸受２０の主軸２の軸方向での位置を調整することができる。

以上、添付図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々に変更可能である。

Claims (1)

1. 主軸と、
   前記主軸を半径方向における中心として前記主軸の円周方向に回転するモータケースと、
   前記モータケースの半径方向内側に収容されていて、前記主軸を半径方向における中心として前記主軸の円周方向に回転するロータと、前記ロータの回転を前記モータケースの前記回転に伝達する減速機構と、
   前記モータケースの前記主軸が伸びている軸方向の両端部側で、それぞれ、前記モータケースを前記主軸に回転可能に支持する軸受であって、両端部側における前記軸受の中の少なくともどちらか一方が前記軸方向に移動可能な軸受と、
   軸方向に移動可能な前記軸受の軸方向の位置を前記モータケースの外部から調整し、軸方向に移動可能な前記軸受を調整後の軸方向の所定位置に固定する軸受固定手段と
   を備えているモータケースの軸受固定構造。

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