WO2024080153A1 - 回転機器 - Google Patents

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Publication number
WO2024080153A1
WO2024080153A1 PCT/JP2023/035405 JP2023035405W WO2024080153A1 WO 2024080153 A1 WO2024080153 A1 WO 2024080153A1 JP 2023035405 W JP2023035405 W JP 2023035405W WO 2024080153 A1 WO2024080153 A1 WO 2024080153A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
output shaft
shaft
bearing
arrow
rotor
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/035405
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健太郎 鈴木
裕昭 村上
Original Assignee
ミネベアミツミ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ミネベアミツミ株式会社 filed Critical ミネベアミツミ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Definitions

  • the present invention relates to rotating equipment.
  • rotating equipment such as motor drive units used as drive devices for electrically assisted bicycles or electric bicycles
  • the rotation of the rotor is reduced by a reduction gear and transmitted to an output shaft such as a crankshaft.
  • Such rotating equipment is disclosed, for example, in Patent Document 1.
  • Rotating devices equipped with a reducer have multiple components housed within a housing, which means that the design of the component arrangement and external shape is often limited.
  • the present invention provides a rotating device that is equipped with a reducer yet has excellent space-saving properties.
  • the rotating device of the present invention comprises a first output shaft, a cylindrical shaft surrounding the first output shaft, a reducer connected to the shaft, a rotor fixed to the shaft, a stator surrounding the rotor, a housing supporting the stator, and a first bearing, and the first output shaft is connected to the reducer directly or via a member, and the inner periphery of the housing and the outer periphery of the shaft are connected via the first bearing.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration of a rotating device according to an embodiment of the present invention
  • 1 is a cross-sectional view taken along a central axis of a rotating device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing an example of a reducer.
  • 1 is a cross-sectional perspective view showing a configuration of a rotating device according to an embodiment of the present invention, excluding a reducer.
  • 3 is a cross-sectional view of the rotating device according to the embodiment of the present invention, taken along line AA in FIG. 2;
  • the direction of arrow a along the central axis X in each figure (the direction from the rotor 30 and stator 40 toward the reducer 60) will be referred to as one side, and the opposite direction, the direction of arrow b, will be referred to as the other side.
  • the direction of arrows ab (the longitudinal direction of the first output shaft 10) will be referred to as the axial direction.
  • the directions of arrows cd perpendicular to the axial direction will be referred to as the radial direction
  • the direction of arrow c away from the central axis X will be referred to as the outward direction
  • the direction of arrow d approaching the central axis X will be referred to as the inward direction.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the external configuration of the rotating device 1.
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view obtained by cutting the rotating device 1 on a plane including the central axis X.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a planetary gear mechanism 160, which is an example of a speed reducer 60.
  • FIG. 4 is a vertical cross-sectional perspective view obtained by cutting the rotating device 1 on a plane including the central axis X after removing the speed reducer 60 so that the manner of connection between the housing 50, the first bearing 71, and the shaft 20 can be easily seen.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 2, showing the configuration of the rotor 30 and the stator 40.
  • the rotating device 1 includes a first output shaft 10, a cylindrical shaft 20 that radially surrounds the first output shaft 10, a rotor 30 fixed to the shaft 20, a stator 40 that radially surrounds the rotor 30, a housing 50 that supports the stator 40, a reducer 60 connected to the shaft 20, a first bearing 71 and a second bearing 72 that support the shaft 20 so that it can rotate relative to the housing 50, a second output shaft 80 connected to the reducer 60, and a one-way clutch 90.
  • one end 11 of the first output shaft 10 and the second output shaft 80 protrude from one end (in the direction of the arrow a) of the housing 50, which is generally cylindrical as a whole.
  • the other end 12 of the first output shaft 10 protrudes from the other end (in the direction of the arrow b) of the housing 50.
  • the first output shaft 10 and the second output shaft 80 are arranged coaxially, and the second output shaft 80 is arranged radially outside the first output shaft 10. Both the first output shaft 10 and the second output shaft 80 are rotatable relative to the housing 50.
  • the detailed configurations of the housing 50, the first output shaft 10, and the second output shaft 80 will be described later.
  • the first output shaft 10 is an axially extending, generally cylindrical member.
  • the first output shaft 10 has an end 11 on one side, an end 12 on the other side, and a thick-walled portion 13 extending axially near the axial center.
  • the inner diameter of the first output shaft 10 is constant over the entire axial direction.
  • the outer diameter of the first output shaft 10 is slightly larger in the thick-walled portion 13 than in other portions.
  • the end on one side (arrow a direction) and the end on the other side (arrow b direction) of the thick-walled portion 13 are transitional portions of thickness, with steps 13a and 13b, respectively.
  • the outer circumferential surfaces of one end 11 and the other end 12 of the first output shaft 10 are formed with teeth 11a and 12a, respectively, which are made up of a plurality of linear recesses extending in the axial direction and a plurality of linear protrusions extending in the axial direction.
  • the rotating device 1 is a motor drive unit of an electrically assisted bicycle
  • the first output shaft 10 is a crankshaft
  • pedals are attached to the teeth 11a and 12a via crank arms.
  • the rotating device 1 is not limited to a motor drive unit of an electrically assisted bicycle, and the teeth 11a and 12a do not have to be formed on the first output shaft 10.
  • the shaft 20 is a generally cylindrical member extending in the axial direction, and is disposed radially outward (in the direction of the arrow c) of the first output shaft 10, surrounding the first output shaft 10.
  • the shaft 20 is disposed coaxially with the first output shaft 10.
  • the shaft 20 surrounds the first output shaft 10 from near the axial center of the thick-walled portion 13 to near the step 13b, which is the end of the thick-walled portion 13 on the other side (in the direction of the arrow b), from the radially outward side (in the direction of the arrow c).
  • the length of the shaft 20 in the axial direction is not limited to this.
  • the shaft 20 does not contact the first output shaft 10, and faces the first output shaft 10 in the radial direction with a small gap therebetween.
  • a protruding portion 23 is provided near the axial center of the shaft 20, protruding in an annular shape radially outward (in the direction of the arrow c).
  • the rotor 30 is fixed to the outer circumferential surface of the shaft 20 on the other axial side (in the direction of the arrow b) of the protruding portion 23.
  • the rotor 30 is positioned by the end of the rotor 30 on one axial side (in the direction of the arrow a) contacting the surface of the protruding portion 23 of the shaft 20 on the other axial side (in the direction of the arrow b).
  • the detailed configuration of the rotor 30 will be described later.
  • a first bearing 71 and a second bearing 72 are arranged on the radial outside of the shaft 20 (in the direction of the arrow c).
  • the first bearing 71 is arranged on one axial side of the rotor 30 (in the direction of the arrow a), and the second bearing 72 is arranged on the other axial side of the rotor 30 (in the direction of the arrow b).
  • the rotor 30 is arranged between the first bearing 71 and the second bearing 72 in the axial direction (the longitudinal direction of the first output shaft 10).
  • the first bearing 71 is a ball bearing having an inner ring 71i, an outer ring 71o, and rolling elements.
  • the second bearing 72 is a ball bearing having an inner ring 72i, an outer ring 72o, and rolling elements. Note that the first bearing 71 and the second bearing 72 are not limited to these configurations, and may be bearings of various other configurations, such as sleeve bearings.
  • the inner ring 71i of the first bearing 71 is press-fitted or bonded to the outer peripheral surface on one axial side (arrow a direction) of the protruding portion 23 of the shaft 20.
  • the inner ring 71i of the first bearing 71 is fixed integrally with the shaft 20.
  • the first bearing 71 is positioned by the end of the inner ring 71i on the other axial side (arrow b direction) contacting the surface on one axial side (arrow a direction) of the protruding portion 23 of the shaft 20.
  • the outer ring 71o of the first bearing 71 is fixed to the inner peripheral surface of the inner peripheral portion 54 of the housing body 51 of the housing 50 described later. Therefore, the first bearing 71 supports the shaft 20 so that it can rotate relative to the housing 50.
  • the inner ring 72i of the second bearing 72 is press-fitted or glued to the outer peripheral surface of the end 22 on the other side (arrow b direction) of the shaft 20. This causes the inner ring 72i of the second bearing 72 to be fixed integrally with the shaft 20.
  • the outer ring 72o of the second bearing 72 is fixed to the lid 53 of the housing 50, which will be described later. Therefore, the second bearing 72, together with the first bearing 71, supports the shaft 20 so that it can rotate relative to the housing 50.
  • the housing 50 is a member that houses the shaft 20, the rotor 30, the stator 40 and the reducer 60 described below, etc., and has a housing body 51, a ring 52, and a lid 53.
  • the housing body 51 is a substantially cylindrical member.
  • An inner circumferential portion 54 that protrudes radially inward (arrow d direction) is provided on the other axial side (arrow b direction) of the reducer 60 in the housing body 51.
  • the inner circumferential portion 54 is shown as a substantially annular member, but the shape of the inner circumferential portion 54 is not limited to this, and may take any shape depending on the shapes of the rotor 30, the stator 40, and the reducer 60.
  • a circular contact portion 54a is provided on the end of the inner periphery 54 of the housing body 51 on the radially inner side (arrow d direction) and one axial side (arrow a direction).
  • the outer periphery of the outer ring 71o of the first bearing 71 is fixed to the inner periphery of the inner periphery 54 of the housing body 51.
  • the first bearing 71 is positioned by the end of the outer ring 71o on one axial side (arrow a direction) contacting the surface of the contact portion 54a of the inner periphery 54 of the housing body 51 on the other axial side (arrow b direction).
  • the ring 52 is connected to the end of the housing body 51 on one axial side (arrow a direction) and is an annular member with a substantially L-shaped cross section centered on the central axis X.
  • the ring 52 has an annular portion 52a, a cylindrical portion 52b extending from the end of the annular portion 52a on the radially inner side (arrow d direction) to one axial side (arrow a direction), and an annular contact portion 52c protruding from the end of the cylindrical portion 52b on the one axial side (arrow a direction) to the radially inner side (arrow d direction).
  • the outer peripheral surface of the outer ring 73o of the third bearing 73 described later is fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 52b of the ring 52.
  • the third bearing 73 is positioned by the end of the outer ring 73o on one axial side (arrow a direction) contacting the surface of the contact portion 52c of the ring 52 on the other axial side (arrow b direction).
  • a circular notch 52d is formed at the radially outer end (arrow c direction) of the annular portion 52a of the ring 52, recessed from the other axial side (arrow b direction) to one axial side (arrow a direction).
  • the radial width of notch 52d is the same or approximately the same as the thickness of the end of the housing body 51 on one axial side (arrow a direction).
  • the ring 52 is pressed or glued into the housing body 51 via notch 52d, and thereby the ring 52 is fixed integrally with the housing body 51.
  • the lid 53 is connected to the end of the housing body 51 on the other axial side (arrow b direction), and is an annular member having a generally J-shaped cross section centered on the central axis X.
  • the lid 53 has an annular portion 53a, a connection portion 53b extending from the radially outer end (arrow c direction) of the annular portion 53a to one axial side (arrow a direction), and a tubular portion 53c extending from the radially inner end (arrow d direction) of the annular portion 53a to one axial side (arrow a direction).
  • a circular notch 53d is formed on the radially outer side (arrow c direction) of the end of one axial side (arrow a direction) of connection portion 53b, recessed from one axial side (arrow a direction) to the other axial side (arrow b direction).
  • the radial width of notch 53d is the same or approximately the same as the thickness of the end of housing body 51 on the other axial side (arrow b direction).
  • Lid 53 is pressed or glued into housing body 51 via notch 53d, so that lid 53 is fixed integrally with housing body 51.
  • a cylindrical protrusion 53e that protrudes further toward one axial side (arrow a direction) is provided radially outward (arrow c direction) of the end of one axial side (arrow a direction) of the cylindrical portion 53c of the lid 53.
  • the outer peripheral surface of the outer ring 72o of the second bearing 72 is fixed to the inner peripheral surface of the protrusion 53e.
  • the second bearing 72 is positioned by the end of the outer ring 72o on the other axial side (arrow b direction) contacting the end face of the cylindrical portion 53c of the lid 53 on one axial side (arrow a direction).
  • the end of the cylindrical portion 53c of the cover 53 on the other axial side (arrow b direction) is provided with a ring-shaped contact portion 53f that protrudes radially inward (arrow d direction).
  • a fourth bearing 74 is disposed between the cylindrical portion 53c of the cover 53 and the first output shaft 10 in the radial direction.
  • the fourth bearing 74 is a ball bearing having an inner ring 74i, an outer ring 74o, and a rolling body. Note that the fourth bearing 74 is not limited to this form, and may be other bearings having various other forms, such as a sleeve bearing.
  • the fourth bearing 74 is positioned by the end of the outer ring 74o on the other axial side (arrow b direction) contacting the end face of the contact portion 53f of the cylindrical portion 53c of the cover 53 on one axial side (arrow a direction) and the end of the inner ring 74i on one axial side (arrow a direction) contacting the end face of the step 13b of the first output shaft 10 on the other axial side (arrow b direction).
  • the fourth bearing 74 supports the first output shaft 10 so that it can rotate relative to the lid 53.
  • the stator 40 is supported radially inward (arrow d direction) of the housing body 51 of the housing 50 and on the other axial side (arrow b direction) of the inner periphery 54 so as to face the rotor 30 in the radial direction.
  • the stator 40 is disposed radially outward (arrow c direction) of the rotor 30 and surrounds the rotor 30 from the radial outside (arrow c direction).
  • the stator 40 has a stator core 41 and coils 42.
  • the stator core 41 is a laminate of magnetic material such as silicon steel plate, and has an annular portion 44 arranged coaxially with the first output shaft 10, and a plurality of teeth 43 (18 in FIG. 5) formed to extend from the annular portion 44 toward the first output shaft 10.
  • the coils 42 are wound around each of the plurality of teeth 43.
  • the stator core 41 and the coils 42 are insulated by insulators 45 formed from an insulating material.
  • the rotor 30 has a plurality of first magnets 31, a plurality of second magnets 32, and a rotor core 33.
  • the rotor core 33 is formed by laminating a plurality of magnetic bodies, and has an annular portion 33a and a plurality of (20 in FIG. 5) magnetic pole pieces 33b extending radially from the annular portion 33a via a pair of connecting portions 33c, 33d.
  • a first magnet 31 is disposed between each of the magnetic pole pieces 33b adjacent to each other in the circumferential direction, and a second magnet 32 is disposed between each of the pair of connecting portions 33c, 33d. In the circumferential direction, the first magnet 31 contacts both side surfaces of the two adjacent magnetic pole pieces 33b, and in the radial direction, the second magnet 32 contacts the outer peripheral surface of the annular portion 33a and the inner peripheral surface of the magnetic pole pieces 33b.
  • the magnetic pole of one first magnet 31 on one side surface, the magnetic pole of the other first magnet 31 on the other side surface, and the magnetic pole of the second magnet 32 on the inner peripheral surface of the pole piece 33b all have the same magnetic pole.
  • a magnetic force of a north pole or south pole is applied to each pole piece 33b, and it becomes a single magnetic flux and is emitted radially outward (in the direction of arrow c).
  • the magnetic poles of the pole piece 33b are configured so that north poles and south poles are alternately repeated in the circumferential direction.
  • the rotor 30 rotates due to electromagnetic interaction between the stator 40 and the rotor 30. Because the rotor 30 is fixed to the shaft 20, the rotor 30 and the shaft 20 rotate together.
  • an input section 61 of the reducer 60 is connected to the outer circumferential surface of the end section 21 on one axial side (the direction of the arrow a) of the shaft 20.
  • the reducer 60, the rotor 30, and the stator 40 are arranged side by side in the axial direction (the longitudinal direction of the first output shaft 10).
  • the reducer 60 is shown as a simplified schematic diagram.
  • the reducer 60 has an input section 61 and an output section 62, and is configured so that the rotation at the input section 61 is reduced in the reducer 60 and output from the output section 62.
  • the input section 61 and the output section 62 are each shown as a schematic area surrounded by a dotted line.
  • the reducer 60 may be a reducer using a planetary gear mechanism or another mechanism having gears or pulleys.
  • the arrangement of the input section 61 and output section 62 of the reducer 60 in FIG. 2 is merely exemplary, and the arrangement and configuration of the input section 61 and output section 62 of the reducer 60 may be any as long as the rotation of the shaft 20 is input to the reducer 60 via the input section 61, is slowed down by the reducer 60, and can be transmitted to the second output shaft 80 described below via the output section 62.
  • the reducer 60 may be a planetary gear mechanism 160 shown in FIG. 3.
  • the planetary gear mechanism 160 includes a sun gear 161 (corresponding to the input section 61 of the reducer 60 shown in FIG. 2), a planetary gear 162, an internal gear 163, a first planetary carrier 164 as a first carrier, a second planetary carrier 165 as a second carrier, and a one-way clutch 166 (corresponding to the output section 62 of the reducer 60 shown in FIG. 2).
  • a plurality of planetary gears 162 e.g., four
  • only one planetary gear 162 is shown in FIG. 3.
  • the sun gear 161 is a roughly cylindrical member with teeth formed on its outer circumferential surface.
  • the inner circumferential surface of the sun gear 161 is fixed to the outer circumferential surface of the end 21 on one axial side of the shaft 20, and rotates integrally with the shaft 20.
  • the planetary gear 162 is disposed outside the sun gear 161.
  • the planetary gear 162 meshes with the sun gear 161, and is rotatable around the axis 162A.
  • the internal gear 163 is disposed outside the planetary gear 162.
  • the internal gear 163 meshes with the planetary gear 162.
  • the internal gear 163 is a roughly cylindrical member with teeth formed on its inner circumferential surface.
  • the outer circumferential surface of the internal gear 163 is fixed to the inner circumferential surface of the housing main body 51.
  • a first planetary carrier 164 and a second planetary carrier 165 are disposed on one side and the other side of the planetary gear 162 in the axial direction, respectively.
  • a bearing 162B1 and a bearing 162B2 are disposed on one side and the other side of the end of the shaft 162A of the planetary gear 162 in the axial direction, respectively.
  • the bearings 162B1 and the bearings 162B2 are, for example, ball bearings.
  • the shaft 162A of the planetary gear 162 is connected to the first planetary carrier 164 via the bearing 162B1, and is connected to the second planetary carrier 165 via the bearing 162B2.
  • a bearing 164B is disposed radially inside the first planetary carrier 164.
  • the bearing 164B is, for example, a ball bearing.
  • the first planetary carrier 164 is connected to the first output shaft 10 via the bearing 164B and is rotatable relative to the first output shaft 10.
  • a one-way clutch 166 is disposed radially outside the first planetary carrier 164.
  • the first planetary carrier 164 is connected to the second output shaft 80 via the one-way clutch 166.
  • a bearing 165B is disposed on the outside of the second planetary carrier 165.
  • the bearing 165B is, for example, a ball bearing.
  • the second planetary carrier 165 is connected to the inner periphery 54 of the housing main body 51 via the bearing 165B, and is rotatable relative to the housing 50.
  • the sun gear 161 (input section 61) rotates integrally with the shaft 20
  • the planetary gear 162 meshing with the sun gear 161 rotates (spins) around the shaft 162A.
  • the planetary gear 162 meshes with the internal gear 163, which is a fixed gear, it rotates (revolves) around the first output shaft 10 as well as spinning around its axis.
  • the first planetary carrier 164 and the second planetary carrier 165 which are connected to the shaft 162A and the bearing 162B1 via the bearings 162B1 and 162B2, rotate around the first output shaft 10.
  • the rotation of the first planetary carrier 164 is output to the second output shaft 80 via the one-way clutch 166 (output section 62).
  • the reduction gear 60 is the planetary gear mechanism 160 shown in FIG. 3, the rotation of the shaft 20 is input to the reduction gear 60 by the above-mentioned mechanism, is reduced by the reduction gear 60, and is then transmitted to the second output shaft 80.
  • the reduction gear 60 is not limited to the planetary gear mechanism 160, and may have any other configuration as long as the rotation of the shaft 20 is input to the reduction gear 60 via the input portion 61, is reduced by the reduction gear 60, and can be transmitted to the second output shaft 80 described later via the output portion 62.
  • the second output shaft 80 is connected to the output section 62 of the reduction gear 60. In the radial direction, the second output shaft 80 is disposed outside the first output shaft 10 (in the direction of the arrow c).
  • the second output shaft 80 has a substantially cylindrical tubular section 81 disposed coaxially with the first output shaft 10, an annular section 82 extending from the end of the axial other side (in the direction of the arrow b) of the tubular section 81 to the radial outside (in the direction of the arrow c), an annular contact section 83 protruding from the end of the axial one side (in the direction of the arrow a) of the tubular section 81 to the radial inside (in the direction of the arrow d), and an annular protruding section 84 protruding from the end of the radial outside (in the direction of the arrow c) of the annular section 82 to the axial other side (in the direction of the arrow b).
  • a chain ring is fixed to the outer circumferential surface of the end of the axial one side (in the direction of the arrow a) of the tubular section 81 of the second output shaft 80.
  • the second output shaft 80 itself may be configured as a chain ring.
  • a third bearing 73 is fixed to the outer peripheral surface of the cylindrical portion 81 of the second output shaft 80 near the end on the other axial side (arrow b direction).
  • the third bearing 73 is a ball bearing having an inner ring 73i, an outer ring 73o, and rolling elements. Note that the third bearing 73 is not limited to this form, and may be other bearings of various forms, such as a sleeve bearing.
  • the inner peripheral surface of the inner ring 73i of the third bearing 73 is fixed to the outer peripheral surface of the cylindrical portion 81 of the second output shaft 80 by press-fitting or adhesive.
  • the outer peripheral surface of the outer ring 73o of the third bearing 73 is fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 52b of the ring 52 of the housing 50. Therefore, the third bearing 73 supports the second output shaft 80 so that it can rotate relative to the housing 50.
  • a first one-way clutch 91 and a second one-way clutch 92 are arranged in series in the axial direction between the cylindrical portion 81 of the second output shaft 80 and the first output shaft 10.
  • the second one-way clutch 92 may not be present and only the first one-way clutch 91 may be arranged.
  • the first one-way clutch 91 and the second one-way clutch 92 will be collectively referred to simply as the one-way clutch 90.
  • the inner peripheral surface of the one-way clutch 90 is fixed to the outer peripheral surface of the first output shaft 10.
  • the outer peripheral surface of the one-way clutch 90 is also fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 81 of the second output shaft 80.
  • the one-way clutch 90 is positioned by its end on the other axial side (arrow b direction) contacting the end face on one axial side (arrow a direction) of the step 13a of the first output shaft 10, and by its end on one axial side (arrow a direction) contacting the face on the other axial side (arrow b direction) of the contact portion 83 of the second output shaft 80.
  • the protruding portion 84 of the second output shaft 80 is connected to the output portion 62 of the reduction gear 60. Therefore, the first output shaft 10 is indirectly connected to the reduction gear 60 via members (the one-way clutch 90 and the second output shaft 80).
  • the one-way clutch 90 is configured to transmit the rotation of the first output shaft 10 relative to the second output shaft 80 in one direction and not transmit the rotation in the other direction.
  • the rotating device 1 In the rotating device 1 according to this embodiment, the first output shaft 10, shaft 20, rotor 30, stator 40, reducer 60, and second output shaft 80 are all arranged coaxially. In addition, in the rotating device 1, the inner periphery 54 of the housing 50 and the outer periphery of the shaft 20 are connected via the first bearing 71. With this configuration, the rotating device 1 can be made smaller and has excellent space-saving properties than conventional rotating devices, such as rotating devices in which the reducer is not arranged coaxially with the rotor and stator and therefore additional space is required to accommodate the reducer, or rotating devices in which the inner periphery of the housing is connected to the inner periphery of the shaft and therefore additional space is provided between the shaft and the output shaft.
  • conventional rotating devices such as rotating devices in which the reducer is not arranged coaxially with the rotor and stator and therefore additional space is required to accommodate the reducer, or rotating devices in which the inner periphery of the housing is connected to the inner periphery of the shaft and therefore
  • the rotating device of the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, but the rotating device of the present invention is not limited to the configuration of the above embodiments.
  • the rotating device 1 according to the above embodiments is described on the assumption that it is used as a motor drive unit for an electrically assisted bicycle or an electric bicycle, but the rotating device of the present invention is not limited to being used as a motor drive unit for an electrically assisted bicycle or an electric bicycle.
  • the first output shaft 10 is a generally cylindrical member, but in the rotating device of the present invention, the first output shaft may be a solid member. Also, in the rotating device 1 according to the above embodiment, the first output shaft 10 has a thick-walled portion 13, but in the rotating device of the present invention, the first output shaft does not have to have a thick-walled portion.
  • a protrusion 23 that protrudes outward in the radial direction (in the direction of the arrow c) is provided in the axial center of the shaft 20 in an annular shape, but the axial position of the protrusion 23 may be changed as desired depending on the arrangement of the first bearing 71, the rotor 30, etc.
  • the shaft does not necessarily have to be provided with a protrusion.
  • the shaft 20 and the housing 50 are connected via two bearings (first bearing 71 and second bearing 72), but in the rotating device of the present invention, the number of bearings connecting the shaft and the housing may be one, or may be three or more.
  • the configuration of the rotor and stator is not limited to the configuration of the rotor 30 and stator 40 in the rotating device 1 according to the above embodiment, and may have any configuration as long as the shaft is rotatable relative to the housing.
  • the rotor does not need to have a second magnet.
  • the number of teeth of the stator and the number of pole pieces of the rotor may be changed as desired.
  • the rotor may be a cylindrical magnet with different magnetic poles (south and north poles) magnetized alternately in the circumferential direction.
  • the inner circumference 54 of the housing body 51 has a contact portion 54a
  • the ring 52 has a contact portion 52c
  • the lid 53 has a protrusion 53e and a contact portion 53f
  • the second output shaft 80 has a contact portion 83.
  • these are for positioning the bearings and one-way clutch, they do not have to be present when positioning is not required or when positioning can be achieved by other means.
  • the housing 50 has multiple components consisting of the housing body 51, the ring 52, and the lid 53, but in the rotating device of the present invention, the housing may be molded as a single unit.
  • the first output shaft 10 is indirectly connected to the reducer 60 via the one-way clutch 90 and the second output shaft 80, but the rotating device of the present invention may not have a one-way clutch and a second output shaft, and the first output shaft may be directly connected to the reducer, depending on the application.
  • 1...rotating device 10...first output shaft, 20...shaft, 30...rotor, 40...stator, 50...housing, 54...inner circumference, 60...reduction gear, 71...first bearing, 72...second bearing, 80...second output shaft, 90...one-way clutch.

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Abstract

減速機を備えながらも省スペース性に優れる回転機器の提供。　第１出力軸（１０）と、第１出力軸（１０）を囲む筒状のシャフト（２０）と、シャフト（２０）に接続された減速機（６０）と、シャフト（２０）に固定されたロータ（３０）と、ロータ（３０）を囲むステータ（４０）と、ステータ（４０）を支持するハウジング（５０）と、第１軸受（７１）と、を備え、第１出力軸（１０）は減速機（６０）に直接または部材を介して接続されており、ハウジング（５０）の内周部（５４）と、シャフト（２０）の外周面とは、第１軸受（７１）を介して連結されている、回転機器（１）。

Description

回転機器
　本発明は、回転機器に関する。
　電動アシスト自転車または電動自転車等の駆動装置として用いられるモータドライブユニット等の回転機器においては、ロータの回転が、減速機によって減速されて、クランクシャフト等の出力軸に伝達される。このような回転機器は、例えば特許文献１に開示されている。
特開平１０－２２５０５３号公報
　減速機を備える回転機器は、複数の構成部品がハウジング内に収容されるため、構成部品の配置および外部形状などの設計が制限され易い。本発明は、減速機を備えながらも省スペース性に優れる回転機器を提供するものである。
　本発明の回転機器は、第１出力軸と、前記第１出力軸を囲む筒状のシャフトと、前記シャフトに接続された減速機と、前記シャフトに固定されたロータと、前記ロータを囲むステータと、前記ステータを支持するハウジングと、第１軸受と、を備え、前記第１出力軸は前記減速機に直接または部材を介して接続されており、前記ハウジングの内周部と、前記シャフトの外周面とは、前記第１軸受を介して連結されている。
本発明の一実施の形態にかかる回転機器の外観構成を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態にかかる回転機器の中心軸に沿った断面図である。 減速機の一例を示す部分断面図である。 本発明の一実施の形態にかかる回転機器において、減速機を除いた構成を示す断面斜視図である。 本発明の一実施の形態にかかる回転機器の横断面図であり、図２におけるＡ－Ａ断面図である。
　以下の実施の形態の説明において、説明の便宜上、各図における中心軸Ｘに沿った矢印ａ方向（ロータ３０およびステータ４０から減速機６０へ向かう方向）を一方側と称し、その反対方向である矢印ｂ方向を他方側と称する。ここで、矢印ａｂ方向（第１出力軸１０の長手方向）を軸方向と称する。また、軸方向に直交する矢印ｃｄ方向を径方向と称し、中心軸Ｘから離れる矢印ｃ方向を外側、中心軸Ｘに近づく矢印ｄ方向を内側と称する。
　以下、本発明の一実施の形態にかかる回転機器１について図面を参照しながら説明する。図１は、回転機器１の外観構成を示す斜視図である。図２は、回転機器１の中心軸Ｘを含む平面で切断して得られる縦断面図である。図３は、減速機６０の一例である遊星歯車機構１６０を示す部分断面図である。図４は、ハウジング５０、第１軸受７１およびシャフト２０の連結の態様を視認し易いよう、減速機６０を取り除いたうえで回転機器１の中心軸Ｘを含む平面で切断して得られる縦断面斜視図である。図５は、図２におけるＡ－Ａ断面図であり、ロータ３０およびステータ４０の構成を示すものである。
　図１および図２に示すように、回転機器１は、第１出力軸１０と、第１出力軸１０を径方向外側から囲む筒状のシャフト２０と、シャフト２０に固定されたロータ３０と、ロータ３０を径方向外側から囲むステータ４０と、ステータ４０を支持するハウジング５０と、シャフト２０に接続された減速機６０と、シャフト２０をハウジング５０に対して相対回転可能に支持する第１軸受７１および第２軸受７２と、減速機６０に接続された第２出力軸８０と、ワンウェイクラッチ９０と、を備える。
　図１に示すように、回転機器１においては、全体として略円筒形状のハウジング５０の一方側（矢印ａ方向）の端部から、第１出力軸１０の一方側の端部１１および第２出力軸８０が突出している。また、ハウジング５０の他方側（矢印ｂ方向）の端部から、第１出力軸１０の他方側の端部１２が突出している。第１出力軸１０および第２出力軸８０は同軸上に配置されており、径方向において、第２出力軸８０は、第１出力軸１０の外側に配置されている。第１出力軸１０および第２出力軸８０は、いずれもハウジング５０に対して相対回転可能となっている。ハウジング５０、第１出力軸１０および第２出力軸８０の詳細な構成については後述する。
　図２に示すように、第１出力軸１０は、軸方向に延びる、全体として略円筒状の部材である。第１出力軸１０は、一方側の端部１１と、他方側の端部１２と、軸方向中央部付近において軸方向に延在する厚肉部１３と、を有する。第１出力軸１０の内径は、軸方向全体にわたって一定である。第１出力軸１０の外径は、厚肉部１３において、他の部分よりも僅かに大きくなっている。厚肉部１３の一方側（矢印ａ方向）の端部と他方側（矢印ｂ方向）の端部は厚みの移行部であり、それぞれ段差１３ａおよび１３ｂとなっている。
　図１および図４に示すように、第１出力軸１０の一方側の端部１１および他方側の端部１２の外周面には、それぞれ軸方向に延在する複数の直線状の凹部および軸方向に延在する複数の直線状の凸部からなる歯部１１ａおよび１２ａが形成されている。回転機器１が電動アシスト自転車のモータドライブユニットである場合、第１出力軸１０はクランクシャフトであり、歯部１１ａおよび１２ａにクランクアームを介してペダルが装着される。ただし、回転機器１は電動アシスト自転車のモータドライブユニットに限られず、第１出力軸１０には歯部１１ａおよび１２ａが形成されていなくてもよい。
　図２および図４に示すように、シャフト２０は、軸方向に延びる略円筒状の部材であり、第１出力軸１０の径方向外側（矢印ｃ方向）に配置され、第１出力軸１０を囲んでいる。シャフト２０は、第１出力軸１０と同軸上に配置されている。シャフト２０は、第１出力軸１０の厚肉部１３の軸方向中央部付近から、厚肉部１３の他方側（矢印ｂ方向）の端部である段差１３ｂの近傍までを、径方向外側（矢印ｃ方向）から囲んでいる。ただし、軸方向におけるシャフト２０の長さはこれに限定されない。シャフト２０は、第１出力軸１０とは接触しておらず、僅かな隙間を介して径方向に対向している。
　シャフト２０の軸方向中央部近傍には、径方向外側（矢印ｃ方向）に円環状に突出する突出部２３が設けられている。シャフト２０の突出部２３よりも軸方向他方側（矢印ｂ方向）の外周面には、ロータ３０が固定されている。ロータ３０は、ロータ３０の軸方向一方側（矢印ａ方向）の端部が、シャフト２０の突出部２３の軸方向他方側（矢印ｂ方向）の面に接触することにより位置決めされている。ロータ３０の詳細な構成については後述する。
　シャフト２０の径方向外側（矢印ｃ方向）には、第１軸受７１および第２軸受７２が配置されている。第１軸受７１は、ロータ３０よりも軸方向一方側（矢印ａ方向）に配置されており、第２軸受７２は、ロータ３０よりも軸方向他方側（矢印ｂ方向）に配置されている。すなわち、軸方向（第１出力軸１０の長手方向）において、第１軸受７１と第２軸受７２との間にはロータ３０が配置されている。
　第１軸受７１は、内輪７１ｉと、外輪７１ｏと、転動体とを有するボールベアリングである。同様に、第２軸受７２も、内輪７２ｉと、外輪７２ｏと、転動体とを有するボールベアリングである。なお、第１軸受７１および第２軸受７２はこれらの形態に限られず、例えばスリーブベアリング等、その他種々の形態からなる軸受であってもよい。
　第１軸受７１の内輪７１ｉは、シャフト２０の突出部２３よりも軸方向一方側（矢印ａ方向）の外周面に圧入または接着されている。これにより、第１軸受７１の内輪７１ｉはシャフト２０と一体に固定されている。第１軸受７１は、内輪７１ｉの軸方向他方側（矢印ｂ方向）の端部が、シャフト２０の突出部２３の軸方向一方側（矢印ａ方向）の面に接触することにより位置決めされている。第１軸受７１の外輪７１ｏは、後述するハウジング５０のハウジング本体５１の内周部５４の内周面に固定されている。したがって、第１軸受７１は、シャフト２０をハウジング５０に対して相対回転可能に支持している。
　第２軸受７２の内輪７２ｉは、シャフト２０の他方側（矢印ｂ方向）の端部２２の外周面に圧入または接着されている。これにより、第２軸受７２の内輪７２ｉはシャフト２０と一体に固定されている。第２軸受７２の外輪７２ｏは、後述するハウジング５０の蓋５３に固定されている。したがって、第２軸受７２は、第１軸受７１と共に、シャフト２０をハウジング５０に対して相対回転可能に支持している。
　ハウジング５０は、シャフト２０、ロータ３０、後述するステータ４０および減速機６０等を収容する部材であり、ハウジング本体５１、リング５２、および蓋５３を有する。ハウジング本体５１は、略円筒状の部材である。ハウジング本体５１において減速機６０よりも軸方向他方側（矢印ｂ方向）には、径方向内側（矢印ｄ方向）に突出する内周部５４が設けられている。なお、図２および図４においては、内周部５４は略円環状の部材として表されているが、内周部５４の形状はこれに限られず、ロータ３０、ステータ４０、および減速機６０の形状に応じて任意の形状をとってよい。
　ハウジング本体５１の内周部５４の径方向内側（矢印ｄ方向）かつ軸方向一方側（矢印ａ方向）の端部には、円環状の接触部５４ａが設けられている。ハウジング本体５１の内周部５４の内周面には、第１軸受７１の外輪７１ｏの外周面が固定されている。第１軸受７１は、外輪７１ｏの軸方向一方側（矢印ａ方向）の端部が、ハウジング本体５１の内周部５４の接触部５４ａの軸方向他方側（矢印ｂ方向）の面に接触することにより位置決めされている。以上の構成により、ハウジング５０の内周部５４とシャフト２０の外周面は、第１軸受７１を介して互いに連結されている。
　リング５２は、ハウジング本体５１の軸方向一方側（矢印ａ方向）の端部に接続されており、中心軸Ｘを中心とした断面略Ｌ字状の円環状部材である。リング５２は、円環部５２ａと、円環部５２ａの径方向内側（矢印ｄ方向）の端部から軸方向一方側（矢印ａ方向）へ延びる円筒部５２ｂと、円筒部５２ｂの軸方向一方側（矢印ａ方向）の端部から径方向内側（矢印ｄ方向）へ突出する円環状の接触部５２ｃと、を有する。リング５２の円筒部５２ｂの内周面には、後述する第３軸受７３の外輪７３ｏの外周面が固定されている。第３軸受７３は、外輪７３ｏの軸方向一方側（矢印ａ方向）の端部が、リング５２の接触部５２ｃの軸方向他方側（矢印ｂ方向）の面に接触することにより位置決めされている。
　リング５２の円環部５２ａの径方向外側（矢印ｃ方向）の端部には、軸方向他方側（矢印ｂ方向）から軸方向一方側（矢印ａ方向）へ窪む円環状の切欠き５２ｄが形成されている。切欠き５２ｄの径方向の幅は、ハウジング本体５１の軸方向一方側（矢印ａ方向）の端部の厚みと同一または略同一となっている。リング５２がハウジング本体５１に切欠き５２ｄを介して圧入または接着等されることにより、リング５２はハウジング本体５１と一体に固定されている。
　蓋５３は、ハウジング本体５１の軸方向他方側（矢印ｂ方向）の端部に接続されており、中心軸Ｘを中心とした断面略Ｊ字状の円環状部材である。蓋５３は、円環部５３ａと、円環部５３ａの径方向外側（矢印ｃ方向）の端部から軸方向一方側（矢印ａ方向）へ延びる接続部５３ｂと、円環部５３ａの径方向内側（矢印ｄ方向）の端部から軸方向一方側（矢印ａ方向）へ延びる筒状部５３ｃと、を有する。
　接続部５３ｂの軸方向一方側（矢印ａ方向）の端部の径方向外側（矢印ｃ方向）には、軸方向一方側（矢印ａ方向）から軸方向他方側（矢印ｂ方向）へ窪む円環状の切欠き５３ｄが形成されている。切欠き５３ｄの径方向の幅は、ハウジング本体５１の軸方向他方側（矢印ｂ方向）の端部の厚みと同一または略同一となっている。蓋５３がハウジング本体５１に切欠き５３ｄを介して圧入または接着等されることにより、蓋５３はハウジング本体５１と一体に固定されている。
　蓋５３の筒状部５３ｃの軸方向一方側（矢印ａ方向）の端部の径方向外側（矢印ｃ方向）には、さらに軸方向一方側（矢印ａ方向）へ突出する円筒状の突出部５３ｅが設けられている。突出部５３ｅの内周面には、第２軸受７２の外輪７２ｏの外周面が固定されている。第２軸受７２は、外輪７２ｏの軸方向他方側（矢印ｂ方向）の端部が、蓋５３の筒状部５３ｃの軸方向一方側（矢印ａ方向）の端面に接触することにより位置決めされている。
　蓋５３の筒状部５３ｃの軸方向他方側（矢印ｂ方向）の端部には、径方向内側（矢印ｄ方向）に突出する円環状の接触部５３ｆが設けられている。径方向において、蓋５３の筒状部５３ｃと第１出力軸１０との間には、第４軸受７４が配置されている。第４軸受７４は、内輪７４ｉと、外輪７４ｏと、転動体とを有するボールベアリングである。なお、第４軸受７４はこの形態に限られず、例えばスリーブベアリング等、その他種々の形態からなる他の軸受であってもよい。第４軸受７４は、外輪７４ｏの軸方向他方側（矢印ｂ方向）の端部が、蓋５３の筒状部５３ｃの接触部５３ｆの軸方向一方側（矢印ａ方向）の端面に接触し、かつ、内輪７４ｉの軸方向一方側（矢印ａ方向）の端部が、第１出力軸１０の段差１３ｂの軸方向他方側（矢印ｂ方向）の端面に接触することにより位置決めされている。第４軸受７４は、第１出力軸１０を、蓋５３に対して相対回転可能に支持している。
　ハウジング５０のハウジング本体５１の径方向内側（矢印ｄ方向）かつ内周部５４よりも軸方向他方側（矢印ｂ方向）には、径方向においてロータ３０と対向するように、ステータ４０が支持されている。ステータ４０は、ロータ３０の径方向外側（矢印ｃ方向）に配置され、ロータ３０を径方向外側（矢印ｃ方向）から囲んでいる。
　図５に示すように、ステータ４０は、ステータコア４１およびコイル４２を有する。ステータコア４１は、珪素鋼板等の磁性体の積層体となっており、第１出力軸１０と同軸に配置された環状部４４と、環状部４４から第１出力軸１０へ向かって延びるように形成された複数（図５においては、１８本）のティース部４３とを有する。コイル４２は、複数のティース部４３の各々の周囲に巻き回されている。ステータコア４１とコイル４２とは、絶縁体で形成されたインシュレータ４５によって絶縁されている。
　ロータ３０は、複数の第１マグネット３１と、複数の第２マグネット３２と、ロータコア３３とを有する。ロータコア３３は、複数の磁性体の積層体により形成されており、環状部３３ａと、環状部３３ａから一対の連結部３３ｃ，３３ｄを介して放射状に延在する複数（図５においては、２０本）の磁極片３３ｂとを有する。周方向に相互に隣接する磁極片３３ｂの間のそれぞれに第１マグネット３１が配置され、一対の連結部３３ｃ，３３ｄの間のそれぞれに第２マグネット３２が配置されている。周方向において、第１マグネット３１は、隣接する２つの磁極片３３ｂの両方の側面に接触し、径方向において、第２マグネット３２は、環状部３３ａの外周面と磁極片３３ｂの内周面に接触している。
　１つの磁極片３３ｂに着目すると、磁極片３３ｂが有する周方向の２つの側面のうち、一方の側面側における一方の第１マグネット３１の磁極と、他方の側面側における他方の第１マグネット３１の磁極と、磁極片３３ｂの内周面側における第２マグネット３２の磁極と、は全て同じ磁極となっている。それぞれの磁極片３３ｂには、Ｎ極またはＳ極の磁力が印加され、１つの磁束となって径方向外側（矢印ｃ方向）に放出される。磁極片３３ｂの磁極は、周方向にＮ極およびＳ極が交互に繰り返されるように構成されている。
　ステータ４０のコイル４２に電流が流れると、ステータ４０とロータ３０との間の電磁気的作用によってロータ３０が回転する。ロータ３０はシャフト２０に固定されているため、ロータ３０とシャフト２０は一体となって回転する。
　図２に示すように、シャフト２０の軸方向一方側（矢印ａ方向）の端部２１の外周面には、減速機６０の後述する入力部６１が接続されている。軸方向（第１出力軸１０の長手方向）において、減速機６０と、ロータ３０およびステータ４０と、は並んで配置されている。図２においては、減速機６０は簡略化された模式図として表されている。減速機６０は、入力部６１と、出力部６２とを有し、入力部６１における回転が、減速機６０内にて減速され、出力部６２から出力されるように構成されている。図２において、入力部６１および出力部６２はそれぞれ点線で囲まれた領域として模式的に表されている。
　減速機６０としては、遊星歯車機構を用いた減速機や、歯車またはプーリ等を有するその他の機構を用いた減速機を採用することができる。図２における減速機６０の入力部６１および出力部６２の配置はあくまで例示的なものであり、シャフト２０の回転が、入力部６１を介して減速機６０に入力され、減速機６０によって減速された後、出力部６２を介して後述する第２出力軸８０へ伝達可能となっている限り、減速機６０の入力部６１および出力部６２の配置および構成はどのようなものであってもよい。
　例えば、減速機６０は、図３に示す遊星歯車機構１６０であってもよい。遊星歯車機構１６０は、太陽歯車１６１（図２に示す減速機６０の入力部６１に対応）と、遊星歯車１６２と、内歯車１６３と、第１キャリアとしての第１遊星キャリア１６４と、第２キャリアとしての第２遊星キャリア１６５と、ワンウェイクラッチ１６６（図２に示す減速機６０の出力部６２に対応）と、を備える。遊星歯車１６２は、周方向に複数（例えば４つ）並んで配置されている。ただし、図３には、１つの遊星歯車１６２のみが示されている。
　太陽歯車１６１は、外周面に歯が形成された略円筒状の部材である。太陽歯車１６１の内周面は、シャフト２０の軸方向一方側の端部２１の外周面に固定されており、シャフト２０と共に一体となって回転する。径方向において、太陽歯車１６１の外側には、遊星歯車１６２が配置されている。遊星歯車１６２は、太陽歯車１６１と噛合しており、軸１６２Ａを中心に回転可能となっている。径方向において、遊星歯車１６２の外側には、内歯車１６３が配置されている。内歯車１６３は、遊星歯車１６２と噛合している。内歯車１６３は、内周面に歯が形成された略円筒状の部材である。内歯車１６３の外周面は、ハウジング本体５１の内周面に固定されている。
　軸方向において、遊星歯車１６２の一方側および他方側には、それぞれ、共にリング状の部材である第１遊星キャリア１６４および第２遊星キャリア１６５が配置されている。軸方向において、遊星歯車１６２の軸１６２Ａの一方側および他方側の端部には、それぞれ、軸受１６２Ｂ１および軸受１６２Ｂ２が配置されている。軸受１６２Ｂ１および軸受１６２Ｂ２は、例えばボールベアリングである。遊星歯車１６２の軸１６２Ａは、軸受１６２Ｂ１を介して第１遊星キャリア１６４に接続されており、かつ、軸受１６２Ｂ２を介して第２遊星キャリア１６５に接続されている。
　径方向において、第１遊星キャリア１６４の内側には、軸受１６４Ｂが配置されている。軸受１６４Ｂは、例えばボールベアリングである。第１遊星キャリア１６４は、軸受１６４Ｂを介して第１出力軸１０に接続されており、第１出力軸１０に対して回転可能となっている。径方向において、第１遊星キャリア１６４の外側には、ワンウェイクラッチ１６６が配置されている。第１遊星キャリア１６４は、ワンウェイクラッチ１６６を介して第２出力軸８０に接続されている。
　径方向において、第２遊星キャリア１６５の外側には、軸受１６５Ｂが配置されている。軸受１６５Ｂは、例えばボールベアリングである。第２遊星キャリア１６５は、軸受１６５Ｂを介してハウジング本体５１の内周部５４に接続されており、ハウジング５０に対して回転可能となっている。
　太陽歯車１６１（入力部６１）がシャフト２０と共に一体となって回転すると、太陽歯車１６１と噛合している遊星歯車１６２が軸１６２Ａを中心に回転（自転）する。遊星歯車１６２は、固定歯車である内歯車１６３と噛合しているため、自転と共に、第１出力軸１０を中心とする回転（公転）も行う。遊星歯車１６２の公転にともない、軸１６２Ａおよび軸受１６２Ｂ１，１６２Ｂ２を介して軸受１６２Ｂ１と接続されている第１遊星キャリア１６４および第２遊星キャリア１６５が、第１出力軸１０を中心に回転する。第１遊星キャリア１６４の回転は、ワンウェイクラッチ１６６（出力部６２）を介して第２出力軸８０に出力される。
　減速機６０が、図３に示す遊星歯車機構１６０である場合には、上述した機構により、シャフト２０の回転が減速機６０に入力され、減速機６０によって減速された後、第２出力軸８０へ伝達される。ただし、上述したように、減速機６０は、遊星歯車機構１６０に限られず、シャフト２０の回転が、入力部６１を介して減速機６０に入力され、減速機６０によって減速された後、出力部６２を介して後述する第２出力軸８０へ伝達可能となっている限り、他のあらゆる構成を有していてもよい。
　図２に示すように、減速機６０の出力部６２には、第２出力軸８０が接続されている。径方向において、第２出力軸８０は、第１出力軸１０の外側（矢印ｃ方向）に配置されている。第２出力軸８０は、第１出力軸１０と同軸上に配置された略円筒状の筒状部８１と、筒状部８１の軸方向他方側（矢印ｂ方向）の端部から径方向外側（矢印ｃ方向）へ延在する円環部８２と、筒状部８１の軸方向一方側（矢印ａ方向）の端部から径方向内側（矢印ｄ方向）へ突出する円環状の接触部８３と、円環部８２の径方向外側（矢印ｃ方向）の端部から軸方向他方側（矢印ｂ方向）へ突出する円環状の突出部８４と、を有する。回転機器１が電動アシスト自転車のモータドライブユニットである場合、第２出力軸８０の筒状部８１の軸方向一方側（矢印ａ方向）の端部の外周面にはチェーンリングが固定される。場合によっては、第２出力軸８０そのものがチェーンリングとして構成されていてもよい。
　第２出力軸８０の筒状部８１の外周面には、軸方向他方側（矢印ｂ方向）の端部近傍において、第３軸受７３が固定されている。第３軸受７３は、内輪７３ｉと、外輪７３ｏと、転動体とを有するボールベアリングである。なお、第３軸受７３はこの形態に限られず、例えばスリーブベアリング等、その他種々の形態からなる他の軸受であってもよい。第３軸受７３の内輪７３ｉの内周面は、第２出力軸８０の筒状部８１の外周面に圧入または接着により固定されている。また、前述したように、第３軸受７３の外輪７３ｏの外周面は、ハウジング５０のリング５２の円筒部５２ｂの内周面に固定されている。したがって、第３軸受７３は、第２出力軸８０を、ハウジング５０に対して相対回転可能に支持している。
　径方向において、第２出力軸８０の筒状部８１と、第１出力軸１０との間には、軸方向に並ぶ第１ワンウェイクラッチ９１および第２ワンウェイクラッチ９２が直列に配置されている。ただし、第２ワンウェイクラッチ９２が存在せず、第１ワンウェイクラッチ９１のみが配置されていてもよい。以降、第１ワンウェイクラッチ９１および第２ワンウェイクラッチ９２を合わせて単にワンウェイクラッチ９０と称する。
　ワンウェイクラッチ９０の内周面は、第１出力軸１０の外周面に固定されている。また、ワンウェイクラッチ９０の外周面は、第２出力軸８０の筒状部８１の内周面に固定されている。ワンウェイクラッチ９０は、軸方向他方側（矢印ｂ方向）の端部が、第１出力軸１０の段差１３ａの軸方向一方側（矢印ａ方向）の端面に接触し、かつ、軸方向一方側（矢印ａ方向）の端部が、第２出力軸８０の接触部８３の軸方向他方側（矢印ｂ方向）の面に接触することにより位置決めされている。
　第２出力軸８０の突出部８４は、減速機６０の出力部６２に接続されている。したがって、第１出力軸１０は、部材（ワンウェイクラッチ９０および第２出力軸８０）を介して間接的に減速機６０に接続されている。ワンウェイクラッチ９０は、第１出力軸１０の、第２出力軸８０に対する相対的な回転のうち、一方向の回転を伝達し、他方向の回転を伝達しないように構成されている。これにより、第１出力軸１０の回転数が、減速機６０により出力される回転数よりも大きい場合には、第１出力軸１０の回転がワンウェイクラッチ９０により第２出力軸８０に伝達され、第２出力軸８０は第１出力軸１０と共に連れ回る。反対に、第１出力軸１０の回転数が、減速機６０により出力される回転数よりも小さい場合には、第１出力軸１０の回転はワンウェイクラッチ９０により第２出力軸８０に伝達されず、第２出力軸８０は減速機６０により出力される回転数に応じて回転する。
　本実施の形態にかかる回転機器１においては、第１出力軸１０、シャフト２０、ロータ３０、ステータ４０、減速機６０、および第２出力軸８０が全て同軸上に配置されている。また、回転機器１においては、ハウジング５０の内周部５４と、シャフト２０の外周面とが、第１軸受７１を介して連結している。このような構成により、回転機器１は、従来の回転機器、例えば減速機がロータやステータと同軸上に配置されていないため減速機を収容するスペースが追加で必要とされるような回転機器や、ハウジングの内周部がシャフトの内周面と連結しているためシャフトと出力軸との間に追加のスペースが設けられているような回転機器よりも小型化が可能となり、省スペース性に優れる。
　以上、本発明の回転機器について、好ましい実施の形態を挙げて説明したが、本発明の回転機器は上記実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態にかかる回転機器１は、電動アシスト自転車または電動自転車のモータドライブユニットとして用いられることを前提として記載されているが、本発明の回転機器は、電動アシスト自転車または電動自転車のモータドライブユニットとして用いられるものに限られない。
　上記実施の形態にかかる回転機器１において、第１出力軸１０は、全体として略円筒状の部材であるが、本発明の回転機器において、第１の出力軸は、中実の部材であってもよい。また、上記実施の形態にかかる回転機器１において、第１出力軸１０は、厚肉部１３を有しているが、本発明の回転機器において、第１の出力軸は、厚肉部を有していなくてもよい。
　上記実施の形態にかかる回転機器１において、シャフト２０の軸方向中央部には、径方向外側（矢印ｃ方向）に円環状に突出する突出部２３が設けられているが、突出部２３の軸方向における位置は、第１軸受７１やロータ３０等の配置に応じて任意に変更してもよい。また、本発明の回転機器において、シャフトには突出部が設けられていなくてもよい。
　上記実施の形態にかかる回転機器１において、シャフト２０とハウジング５０とは２つの軸受（第１軸受７１および第２軸受７２）を介して連結されているが、本発明の回転機器において、シャフトとハウジングとを連結する軸受の数は１つであってもよく、３つ以上であってもよい。
　本発明の回転機器において、ロータおよびステータの構成は、上記実施の形態にかかる回転機器１におけるロータ３０およびステータ４０の構成に限定されず、シャフトがハウジングに対して相対回転可能となっている限り、あらゆる構成を有していてもよい。例えば、ロータは、第２マグネットを有していなくてもよい。また、ステータのティース部およびロータの磁極片の数は任意に変更してもよい。さらに、ロータは、周方向に異なる磁極（Ｓ極とＮ極）が交互に着磁された円筒状のマグネットであってもよい。
　上記実施の形態にかかる回転機器１において、ハウジング本体５１の内周部５４には接触部５４ａが、リング５２には接触部５２ｃが、蓋５３には突出部５３ｅおよび接触部５３ｆが、第２出力軸８０には接触部８３が、それぞれ設けられているが、これらは軸受やワンウェイクラッチの位置決めのためのものであるため、位置決めが必要ない場合や、他の手段により位置決めが可能な場合においては、これらは存在しなくてもよい。
　上記実施の形態にかかる回転機器１において、ハウジング５０は、ハウジング本体５１、リング５２、および蓋５３からなる複数の構成部材を有しているが、本発明の回転機器において、ハウジングは一体として成形されていてもよい。
　上記実施の形態にかかる回転機器１において、第１出力軸１０は、ワンウェイクラッチ９０および第２出力軸８０を介して間接的に減速機６０に接続されているが、本発明の回転機器は、用途に応じて、ワンウェイクラッチおよび第２出力軸を備えず、第１出力軸が直接減速機に接続されていてもよい。
　その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の回転機器を適宜改変し、また各種構成の形状、寸法および組み合わせを変更することができる。かかる変更によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
１…回転機器、１０…第１出力軸、２０…シャフト、３０…ロータ、４０…ステータ、５０…ハウジング、５４…内周部、６０…減速機、７１…第１軸受、７２…第２軸受、８０…第２出力軸、９０…ワンウェイクラッチ。

Claims (5)

  1. 　第１出力軸と、
    　前記第１出力軸を囲む筒状のシャフトと、
    　前記シャフトに接続された減速機と、
    　前記シャフトに固定されたロータと、
    　前記ロータを囲むステータと、
    　前記ステータを支持するハウジングと、
    　第１軸受と、を備え、
    　前記第１出力軸は前記減速機に直接または部材を介して接続されており、
    　前記ハウジングの内周部と、前記シャフトの外周面とは、前記第１軸受を介して連結されている、回転機器。
  2. 　第２軸受をさらに備え、
    　前記第１出力軸の長手方向において、前記第１軸受と前記第２軸受との間に前記ロータが配置されている、請求項１に記載の回転機器。
  3. 　前記第１出力軸の長手方向において、前記減速機と、前記ロータまたは前記ステータと、が並んで配置されている、請求項１または２に記載の回転機器。
  4. 　第２出力軸をさらに備え、
    　前記シャフトの回転が、前記減速機によって減速されて前記第２出力軸に伝達される、請求項１または２に記載の回転機器。
  5. 　ワンウェイクラッチをさらに備え、
    　前記第１出力軸は、前記ワンウェイクラッチおよび前記第２出力軸を介して前記減速機に接続されている、請求項４に記載の回転機器。
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