JP5562753B2 - 直流モータおよびハブユニット - Google Patents

Description

この発明は、直流モータおよびハブユニットに関する。

直流モータを内蔵し、電動アシスト自転車の車輪に取り付けられたハブユニットが知られている（特許文献１参照）。
特許文献１に記載のハブユニットは、ステータおよびロータを備えたモータと、内部にモータを収容して、ロータの回転によって回転駆動されるハブとを主に備えている。ハブが回転駆動されることによって、ハブユニットが取り付けられた車輪が回転する。

モータには、ステータを保持するモータハウジング（モータケース）が備えられている。モータハウジングは、ステータを構成する積層金属板を挟んで対向配置された１対の端板を含んでいる。これらの端板同士をボルト締めして積層金属板を挟圧保持することによって、ステータは、その外周面が１対の端板間にてハブの内面へ開放された状態で、モータハウジングによって保持される。この場合、ステータの巻き線が発熱しても、１対の端板間においてモータハウジングの外部へ放熱することで、ステータの過熱を防止できる。

また、各端板には、ベアリングが備えられていて、ロータの回転軸の両端が各端板のベアリングによって回転自在に支持されている。

特開２００５−３３５５３５号公報

特許文献１に記載のハブユニットのモータでは、モータハウジングが、１対の端板によってステータの積層金属板を挟圧保持することから、１対の端板による積層金属板の挟み具合や、積層金属板の厚みの誤差等に応じて、１対の端板の対向方向におけるモータの寸法がばらつく虞がある。このようなばらつきが生じると、各端板のベアリングの位置（換言すれば、平行度）がずれてしまい、位置がずれた状態でベアリングがロータの回転軸を回転自在に支持することで、ベアリングに負担がかかる虞がある。

この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、モータケースでステータを保持する構成において、ステータの過熱を防止しつつ、寸法のばらつきを抑えることができる直流モータおよびハブユニットを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、回転軸を有するロータと、前記ロータの周囲を囲むように配置されるステータと、前記ステータを収容し、前記ステータを保持するためのモータケースとを有し、前記モータケースは、前記ロータ回転軸の軸方向において、第１ケースおよび第２ケースに分割されており、前記第１ケースおよび前記第２ケースの分割端縁は、前記ステータの周囲を囲むように延びており、前記第１ケースおよび前記第２ケースには、それぞれ、周方向に見て略等間隔の角度位置に、前記分割端縁から前記軸方向に切り欠かれた切欠き部が形成されており、前記切欠き部が形成されていない前記分割端縁は、前記第１ケースおよび前記第２ケースが互いに当接する突合せ部を形成しており、前記第１ケースの切欠き部および前記第２ケースの切欠き部によって、前記モータケース周面には、周方向に見て略等間隔に複数の窓が形成されており、前記ステータは、前記複数の窓に対応する位置に、前記ステータ周面が径方向に外方へ膨らんだ複数の膨出部を有し、前記膨出部には、前記ステータを前記第１ケースに固定するための固定用ねじ孔が、前記軸方向に平行に形成されていて、前記第１ケースには、前記固定用ねじ孔に挿通されたねじの先端を螺合するためのねじ孔が設けられていることを特徴とする、直流モータである。

請求項２記載の発明は、前記複数の膨出部は、前記窓を介して前記モータケースの内周面より外方へ膨らんでおり、前記固定用ねじ孔は、前記膨出部における外側寄りの位置に形成されていることを特徴とする、請求項１記載の直流モータである。
請求項３記載の発明は、前記モータケースにおいて前記窓の周囲に設けられ、前記モータケースの内側へ突出する突出部を有することを特徴とする、請求項１または２記載の直流モータである。

請求項４記載の発明は、前記第２ケースの軸方向に見て、前記第１ケースと反対側の外表面には、回転軸を中心に遊星歯車を取り付けるための歯車支軸が設けられており、前記直流モータは、電動アシスト自転車用のモータであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の直流モータである。
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の直流モータと、前記直流モータを収容し、前記直流モータが駆動されることによって回転駆動されるハブと、前記ロータの回転を減速して前記ハブに伝達する減速機構とを有することを特徴とする、ハブユニットである。

請求項１および５記載の発明によれば、直流モータは、回転軸を有するロータと、ロータの周囲を囲むように配置されるステータと、ステータを収容し、ステータを保持するためのモータケースとを有している。
モータケースは、ロータ回転軸の軸方向において、第１ケースおよび第２ケースに分割されていて、第１ケースおよび第２ケースの分割端縁は、ステータの周囲を囲むように延びている。

第１ケースおよび第２ケースには、それぞれ、周方向に見て略等間隔の角度位置に、分割端縁から軸方向に切り欠かれた切欠き部が形成されていて、切欠き部が形成されていない分割端縁は、第１ケースおよび第２ケースが互いに当接する突合せ部を形成している。これにより、モータケースの分割端縁における強度が突合せ部によって維持されている。また、突合せ部において第１ケースと第２ケースとを当接させることで完成されたモータケースでは、第１ケースと第２ケースとの相対位置が安定しているので、ステータを保持した状態でも、寸法がばらつくことはない。

そして、第１ケースの切欠き部および第２ケースの切欠き部によって、モータケース周面には、周方向に見て略等間隔に複数の窓が形成されており、ステータは、複数の窓に対応する位置に、ステータ周面が径方向に外方へ膨らんだ複数の膨出部を有している。膨出部には、ステータを第１ケースに固定するための固定用ねじ孔が、軸方向に平行に形成されていて、第１ケースには、固定用ねじ孔に挿通されたねじの先端を螺合するためのねじ孔が設けられている。

この場合、ステータの各膨出部がモータケースの窓から露出されるので、ステータが発熱しても窓から放熱することができるし、モータケース外の空気を窓から取り込んで、各膨出部においてステータを冷却することができる。
以上の結果、ステータの過熱を防止しつつ、寸法のばらつきを抑えることができる。
また、ステータに膨出部を設けることで、ステータを、膨出部において径方向に大きくすることができ、その分、ロータも大きくなるので、モータの高出力および高効率化が可能となる。特に、ステータが大きくなると、ステータのスロット長さを長くすることができるので、その分、ステータでは太い巻線を多く巻き付けることができるのでモータの高出力および高効率化を図ることができる。

請求項２記載の発明によれば、複数の膨出部は、窓を介してモータケースの内周面より外方へ膨らんでいることから、膨出部がモータケース外の空気に晒されやすくなるので、膨出部においてステータを効果的に冷却することができる。
そして、ステータ固定用ねじ孔は、モータケースの内周面より外方へ膨らんでいる膨出部における外側寄りの位置に形成されているので、固定用ねじ孔が、ステータで発生する磁路から遠ざけられ、これにより、固定用ねじ孔が磁路を妨げることを防止できる。

請求項３記載の発明によれば、モータケースにおいて窓の周囲に設けられてモータケースの内側へ突出する突出部が、モータケースに収容されたステータに当接することでステータを径方向において位置決めすることができる。ここで、モータケースにおいて突出部が設けられた部分は、突出部の分だけ肉厚になっているので、モータケースにおいてステータに当接する部分が補強されている。

請求項４記載の発明によれば、第２ケースの軸方向に見て、第１ケースと反対側の外表面には、回転軸を中心に遊星歯車を取り付けるための歯車支軸が設けられていて、直流モータは、電動アシスト自転車用のモータであってもよい。

図１は、この発明の一実施形態に係るハブユニット１を備える電動アシスト自転車２の左側面図である。 図２は、ハブユニット１の正断面図である。 図３（ａ）は、モータ１１の右側面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 図４は、モータ１１の正面図である。 図５は、モータ１１の斜視図である。 図６は、図５とは違う角度から見たモータ１１の斜視図である。 図７は、第２ケース３１を取り外した状態におけるモータ１１の正面図である。 図８は、第２ケース３１を取り外した状態におけるモータ１１の右側面図である。 図９は、第２ケース３１を取り外した状態におけるモータ１１の斜視図である。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係るハブユニット１を備える電動アシスト自転車２の左側面図である。
図１を参照して、ハブユニット１は、電動アシスト自転車２の前フォーク３の先端に取り付けられており、前車輪４のリム５とハブユニット１とがスポーク６で繋がれている。電動アシスト自転車２では、シートポスト７と後車輪８との間にバッテリー９が搭載されている。電動アシスト自転車２において、ペダル１０の踏込み力が作用する位置には、センサー（図示せず）が設けられており、ペダル１０の負荷が一定値に達したことをセンサーが検知すると、バッテリー９からハブユニット１のモータ１１（後述する図２参照）に通電されるようになっている。

図２は、ハブユニット１の正断面図である。図３（ａ）は、モータ１１の右側面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
図２を参照して、ハブユニット１は、モータ１１と、モータ１１を内部に収容して、モータ１１が駆動されることによって回転駆動されるハブ１２と、モータ１１を電動アシスト自転車２の前フォーク３に固定するための１対の固定用支持軸１３とを主に備えている。

まず、モータ１１について説明する。モータ１１の説明に際し、図３も併せて参照する。
モータ１１は、ブラシレスの直流モータであり、ステータ１４と、ロータ１５と、モータケース１６とを有している。
ステータ１４は、ヨーク１７と、ヨーク１７に巻回される巻線１８とを含んでいる。

ヨーク１７は、図２の姿勢を基準として、横方向に延びる中心軸を有する金属製の略円環状であり、横方向に所定の厚みを有している。ヨーク１７は、一体物として形成されても良いし、同じ円環状をなす薄い金属板を所定枚数積層することで形成されても良い。ヨーク１７の内周面には、インシュレーター２５が設けられ、さらに、ヨーク１７の円中心側へ略Ｔ字状に突出するティース１９が、ヨーク１７の内周面の周方向に等間隔を隔てて複数設けられている（後述する図８および図９参照）。各ティース１９には、巻線１８が巻回されて巻き付けられている（図８および図９参照）。巻線１８が巻回された状態にあるヨーク１７がステータ１４とされる。

また、ステータ１４の外周面において、周方向で等間隔を隔てた３箇所には、円弧状に膨出する膨出部２０が一体的に形成されている（後述する図５および図６参照）。つまり、ステータ１４は、その周面が径方向に外方へ膨らんだ複数（ここでは、３つ）の膨出部２０を有している。各膨出部２０において、ステータ１４の径方向における外側寄りの位置には、ステータ１４の中心軸の延びる方向（軸方向）に平行に延びて膨出部２０を貫通する細長い固定用ねじ孔２４が形成されている（図２参照）。

ステータ１４内（ヨーク１７の中空部分）には、ロータ１５が、ステータ１４と同心で回転可能な状態で配置されている。換言すれば、ステータ１４がロータ１５の周囲を囲むように配置されている。ロータ１５は、金属製の円筒体２１と、円筒体２１の円中心に挿通された回転軸２２とを一体的に備えている（後述する図９も参照）。回転軸２２は、ステータ１４（ヨーク１７）の軸方向に沿って延びており、ステータ１４の軸方向と回転軸２２の軸方向とは同じである。円筒体２１の外周部には、回転軸２２と平行に延びる複数の永久磁石２３が、円筒体２１の外周面の周方向においてＳ極とＮ極とを交互にして等間隔で取り付けられている（後述する図８参照）。

図４は、モータ１１の正面図である。図５および図６は、別の角度から見たモータ１１の斜視図である。図７は、第２ケース３１を取り外した状態におけるモータ１１の正面図である。図８は、第２ケース３１を取り外した状態におけるモータ１１の右側面図である。図９は、第２ケース３１を取り外した状態におけるモータ１１の斜視図である。
モータケース１６は、ロータ１５を収容したステータ１４を収容および保持するものであり、ステータ１４より一回り大きい中空円筒状をなしている。モータケース１６は、図４の姿勢を基準として、左側に配置される第１ケース３０と、右側に配置される第２ケース３１とを分割可能に備えている。ここで、図４における左右方向とは、ロータ１５の回転軸２２（ロータ回転軸）の軸方向と同じである。つまり、モータケース１６は、この軸方向において第１ケース３０および第２ケース３１に分割されている。

第１ケース３０は、図７の姿勢を基準として、右側面が開放された中空円筒状であり、その左端部は、一段縮径されていて縮径部３２とされる。縮径部３２の円中心位置には、縮径部３２を軸方向に貫通する貫通穴３３が形成されている（図３（ｂ）参照）。第１ケース３０の中心軸が延びる方向（軸方向）と、前述したロータ１５の回転軸２２の軸方向とは、同じである。

第１ケース３０において、右側面の開放された部分を区画する開放側端縁３４は、第２ケース３１に対する第１ケース３０の分割端縁をなしている。開放側端縁３４は、第１ケース３０の軸方向に直交する方向（第１ケース３０の径方向）に沿って平坦であり、軸方向から見て円形状をなしている（図８参照）。開放側端縁３４において、周方向に略等間隔を隔てた３箇所には、縮径部３２側へ窪む切欠き部３５が形成されている。つまり、第１ケース３０には、周方向に見て略等間隔の角度位置に、開放側端縁３４から軸方向に切り欠かれた切欠き部３５が形成されている。ここで、開放側端縁３４において切欠き部３５が形成されていない部分は、突合せ部３４Ａとされる。

各切欠き部３５は、第１ケース３０の径方向外側から見て、縮径部３２側へ向かって幅狭となる略等脚台形状であり、切欠き部３５の四隅の角は丸められている。各切欠き部３５は、縮径部３２側へ窪みつつ、第１ケース３０の周壁を肉厚方向に貫通している。また、第１ケース３０の周壁の内周面における切欠き部３５の近傍には、第１ケース３０の径方向内側へ少し突出する突出部４６が形成されている（図８参照）。第１ケース３０の周壁は、突出部４６において肉厚になっている。

また、図５および図６を参照して、第１ケース３０において縮径部３２より右側の部分と縮径部３２とをつなぐ環状の平坦部分２６には、この部分を厚さ方向に貫通する貫通穴２７が、形成されている。貫通穴２７は、いずれか１つの切欠き部３５の近傍位置にまとまった状態で３つ形成されている。
また、平坦部分２６の内側面（開放側端縁３４側に臨む面）の周縁部において、各切欠き部３５に一致する位置には、第１ケース３０の軸方向に沿って縮径部３２側へ延びるねじ孔２９が形成されている（図２および図３（ｂ）参照）。

第２ケース３１は、図４の姿勢を基準として、左側面が開放されて右側面が塞がれた中空円筒状である。第１ケース３０の外径と第２ケース３１の外径とはほとんど同じである。第２ケース３１の中心軸が延びる方向（軸方向）と、前述したロータ１５の回転軸２２の軸方向とは、同じである。
第２ケース３１において塞がれた右側面を区画する円板状の閉塞部分３６において、その円中心位置には、閉塞部分３６を軸方向に貫通する貫通穴３７が形成されている（図３（ｂ）参照）。第２ケース３１において、左側面の開放された部分を区画する開放側端縁３８は、第１ケース３０に対する第２ケース３１の分割端縁をなしている。開放側端縁３８は、軸方向に直交する方向（第２ケース３１の径方向）に沿って平坦であり、軸方向から見て、前述した第１ケース３０の開放側端縁３４と同じ直径を有する円形状をなしている。開放側端縁３８において、周方向に略等間隔を隔てた３箇所には、閉塞部分３６側へ窪む切欠き部３９が形成されている。つまり、第２ケース３１には、周方向に見て略等間隔の角度位置に、開放側端縁３８から軸方向に切り欠かれた切欠き部３９が形成されている。ここで、開放側端縁３８において切欠き部３９が形成されていない部分は、突合せ部３８Ａとされる。

各切欠き部３９は、第２ケース３１の径方向外側から見て、閉塞部分３６側へ向かって幅狭となる略等脚台形状であり、第１ケース３０の切欠き部３５とほぼ同じ大きさを有している。各切欠き部３９は、閉塞部分３６側へ窪みつつ、第２ケース３１の周壁を肉厚方向に貫通している。また、閉塞部分３６の外側周縁部には、閉塞部分３６を厚さ方向に貫通する貫通穴４０が、周方向に等間隔を隔てて３つ形成されている（図３（ｂ）参照）。

モータケース１６でステータ１４を保持する場合、図９に示すように、ロータ１５を収容したステータ１４を、第１ケース３０の開放された部分（開放側端縁３４に囲まれた部分）から第１ケース３０内に挿入する。この際、ステータ１４の外周面の各膨出部２０が、第１ケース３０の外周面において周方向で同じ位置にある切欠き部３５に嵌るので、周方向における第１ケース３０とステータ１４との位置合わせが容易である。

そして、挿入が完了すると、開放側端縁３４（突合せ部３４Ａ）は、軸方向において、ステータ１４の外周面の略中央位置にあり、ステータ１４の一部が第１ケース３０からはみ出ている（図７も参照）。また、第１ケース３０の周壁の内周面における各切欠き部３５の近傍の突出部４６がステータ１４の外周面に当接しており、これによって、径方向において、ステータ１４が第１ケース３０内で位置決めされている（図８参照）。また、突出部４６は、前述したように肉厚になっているので、第１ケース３０では、ステータ１４に当接する部分（つまり、突出部４６）において補強されている。

また、このとき、図３（ｂ）を参照して、ステータ１４内のロータ１５の回転軸２２の一端部（図３（ｂ）では左端部）２２Ａが、ベアリング４４が外嵌された状態で、第１ケース３０の縮径部３２の貫通穴３３に対して、開放側端縁３４側から嵌め込まれている。
次いで、ステータ１４の各膨出部２０の固定用ねじ孔２４に対してねじ４７を開放側端縁３４側から挿通し、ねじ４７の先端４７Ａを第１ケース３０の対応するねじ孔２９に螺合する（図２および３（ｂ）参照）。これにより、ステータ１４が第１ケース３０に固定される。

次いで、図５および図６に示すように、ステータ１４において第１ケース３０からはみ出ている部分（図７および図９参照）を覆うように、第２ケース３１が第１ケース３０に対して嵌め合わされる。この際、ステータ１４の外周面の各膨出部２０が、第２ケース３１の外周面において周方向で同じ位置にある切欠き部３９に嵌るので、周方向における第２ケース３１とステータ１４との位置合わせが容易である。

嵌め合わせが完了すると、第１ケース３０の開放側端縁３４の突合せ部３４Ａと、第２ケース３１の開放側端縁３８の突合せ部３８Ａとが、周方向における全域に亘って当接する。つまり、第１ケース３０と第２ケース３１とは、開放側端縁３４（突合せ部３４Ａ）および開放側端縁３８（突合せ部３８Ａ）において突き合わされた状態で組み合わされ、これにより、モータケース１６が完成する。ここで、第２ケース３１の周壁の内周面における各切欠き部３９の近傍には、第１ケース３０の突出部４６（図８参照）と同様の突出部（図示せず）が形成されていて、この突出部が、ステータ１４の外周面に当接している。これによって、径方向において、ステータ１４が第２ケース３１内で位置決めされている（図２および図３（ｂ）参照）。

このとき、第１ケース３０の開放側端縁３４（突合せ部３４Ａ）と、第２ケース３１の開放側端縁３８（突合せ部３８Ａ）とが、当接した状態で、ステータ１４の周囲を囲むように延びている。また、第１ケース３０の各切欠き部３５が、第２ケース３１において周方向で同じ位置にある切欠き部３９と連続している。連続している切欠き部３５および切欠き部３９は、まとまった状態で、略矩形状の窓４３を形成している。組み合わされた第１ケース３０および第２ケース３１、つまり、完成したモータケース１６の周面には、切欠き部３５，３９によって、周方向に見て略等間隔に３つの窓４３が設けられている。なお、窓４３の数は、適宜設定される。

窓４３は、モータケース１６の内外を連通させており、各窓４３では、ステータ１４の外周面において周方向で同じ位置にある膨出部２０が、窓４３を介して、モータケース１６の内周面１６Ａより径方向外方へ膨らんでいて（図３（ｂ）参照）、モータケース１６の径方向外側へ露出されている。ここで、ステータ１４は、複数の窓４３に対応する位置に複数の膨出部２０を有していることがわかる。

また、このとき、モータケース１６の各窓４３付近の内周面では、前述した第１ケース３０の突出部４６（図８参照）と、第２ケース３１の突出部（図示せず）とが、つながった状態で、窓４３の周囲に位置していて、モータケース１６の内側へ突出してステータ１４に対して径方向外側から接触している（図８および図９参照）。これにより、モータケース１６内で、ステータ１４を径方向において位置決めすることができる。ここで、モータケース１６において突出部４６および第２ケース３１の突出部（図示せず）が設けられた部分は、これらの突出部の分だけ肉厚になっているので、モータケース１６においてステータ１４に当接する部分が補強されている（図８参照）。

また、このとき、図３（ｂ）を参照して、ロータ１５の回転軸２２の他端部（図３（ｂ）では右端部）２２Ｂが、ベアリング４２が外嵌された状態で、第２ケース３１の貫通穴３７に対して、開放側端縁３８側から嵌め込まれている。図３（ｂ）の姿勢を基準として、他端部２２Ｂにおいてベアリング４２よりも右側の部分は、第２ケース３１の閉塞部分３６から右外側へはみ出ている。

また、このとき、第１ケース３０の平坦部分２６に形成された貫通穴２７から、ステータ１４に取り付けられた端子２８が露出されている（図６も参照）。この貫通穴２７に配線（図示せず）を通して端子２８に接続することができる。
そして、閉塞部分３６の各貫通穴４０に対して外側（図３（ｂ）では右側）からねじ４１を挿通して、第１ケース３０に組み付けると、第１ケース３０と第２ケース３１とは、開放側端縁３４（突合せ部３４Ａ）および開放側端縁３８（突合せ部３８Ａ）において突き合わされた状態で一体化され、モータケース１６が完成した状態が維持される。ここで、第１ケース３０の開放側端縁３４の突合せ部３４Ａと第２ケース３１の開放側端縁３８の突合せ部３８Ａとが突き合わされていることから、完成したモータケース１６では、モータケース１６の分割端縁（開放側端縁３４，３８）における強度が突合せ部３４Ａ，３８Ａによって維持されている。また、突合せ部３４Ａ，３８Ａにおいて第１ケース３０と第２ケース３１とを当接させることで完成されたモータケース１６では、第１ケース３０と第２ケース３１との相対位置が安定しているので、ステータ１４を保持した状態でも、寸法（特に、軸方向寸法）がばらつくことはない。

この状態において、ロータ１５の回転軸２２では、一端部２２Ａが第１ケース３０の貫通穴３３においてベアリング４４によって支持され、他端部２２Ｂが第２ケース３１の貫通穴３７においてベアリング４２によって支持されていることから、ロータ１５は、ステータ１４に収容された状態において、モータケース１６によって回転自在に支持されている。

また、前述した１対の固定用支持軸１３のうちの一方の固定用支持軸１３Ａが、第１ケース３０の縮径部３２の貫通穴３３に対して、内側（図３（ｂ）では右側）から挿通され、第１ケース３０に対して相対回転不能に固定されている。この状態で、この固定用支持軸１３Ａは、貫通穴３３に対して開放側端縁３４側（図３（ｂ）では右側）から挿通されたロータ１５の回転軸２２の一端部２２Ａには接触していない。

図２を参照して、第２ケース３１の外側（図２では右側）には、ロータ１５の回転を減速してハブ１２に伝達する減速機構が配備される。この減速機構の一例として、遊星歯車減速機構５０が用いられる。
遊星歯車減速機構５０は、１つの太陽歯車５１と、３つの遊星歯車５２と、これらの遊星歯車５２を支持する遊星歯車支持枠５３とを含んでいる。

ここで、前述したように、図２の姿勢を基準として、ロータ１５の回転軸２２の他端部２２Ｂにおいてベアリング４２よりも右側の部分は、第２ケース３１の閉塞部分３６から右外側へはみ出ており、この部分に、太陽歯車５１が設けられている。
遊星歯車支持枠５３には、周方向に等間隔に配置されて第２ケース３１の閉塞部分３６に向けて突出する３本の筒状脚部５４が設けられている。各筒状脚部５４を第２ケース３１の閉塞部分３６に当てて、各筒状脚部５４を貫通したボルト５７を閉塞部分３６に組み付けることよって、遊星歯車支持枠５３は、第２ケース３１に固定されている。

閉塞部分３６の外表面（第２ケース３１の軸方向に見て、第１ケース３０と反対側の外表面であり、図２では右側面）には、閉塞部分３６（第２ケース３１）の周方向に等間隔に配置されて遊星歯車支持枠５３側へ突出する３本の歯車支軸５５が設けられている（図５および図６も参照）。各歯車支軸５５が、１つの遊星歯車５２を回転可能に支持している。詳しくは、３本の歯車支軸５５には、ロータ１５の回転軸２２が中心になるように、遊星歯車５２が取り付けられている。

遊星歯車５２は、第２ケース３１側の大歯車５２Ａと、その反対側の小歯車５２Ｂとを一体的に備えている。大歯車５２Ａと小歯車５２Ｂとは同軸上に配置されている。遊星歯車５２の大歯車５２Ａは、ロータ１５の回転軸２２の他端部２２Ｂの太陽歯車５１に噛み合っている。各遊星歯車５２の小歯車５２Ｂは、後述するハブ１２の蓋板６１のリング体６６の内周面に形成された内歯６６Ａに噛合している。

遊星歯車支持枠５３の中央部内面には、ボス５６が形成されている。前述した１対の固定用支持軸１３のうちの他方の固定用支持軸１３Ｂが、ボス５６の中心を貫通して外側（図２では右側）へ突出した状態で、遊星歯車支持枠５３（換言すれば、遊星歯車支持枠５３に固定された第２ケース３１）に対して相対回転不能に固定されている。
ハブ１２は、ハブ本体６０と、蓋板６１とを含んでいる。

ハブ本体６０は、図２における左側に底６０Ａを有し、その反対側が開口した略カップ状であり、蓋板６１は、ハブ本体６０の開口を図２における右側から塞ぐ円盤形状である。ハブ本体６０の底６０Ａの中央位置には、底６０Ａを貫通する貫通穴６２が形成され、蓋板６１の中央位置には、蓋板６１を貫通する貫通穴６３が形成されている。
ハブ本体６０は、モータケース１６および遊星歯車減速機構５０に被さり、底６０Ａにおいて貫通穴６２を区画する縁とモータケース１６の第１ケース３０の縮径部３２との間には、ベアリング６４が介装されている。

蓋板６１は、遊星歯車減速機構５０の遊星歯車支持枠５３を隠す様にしてハブ本体６０の開口に被さって、複数本のボルト６５によってハブ本体６０に固定されている。蓋板６１の内面（図２では左側面）には、固定用支持軸１３Ｂと同心をなす環状のリング体６６がネジ止め固定され、リング体６６の内周面には、遊星歯車５２の小歯車５２Ｂに噛み合う内歯６６Ａが形成されている。

遊星歯車支持枠５３に固定された固定用支持軸１３Ｂは、蓋板６１の貫通穴６３を貫通して外側（図２では右側）へはみ出ている。蓋板６１において貫通穴６３を区画する縁と固定用支持軸１３Ｂとの間には、ベアリング６７が介装されている。
そして、ハブ本体６０の外周面において、図２における横方向両端部には、ハブ本体６０を一周するようにハブ本体６０の径方向外側へ突出する周壁６８が形成され、各周壁６８には、複数のスポーク取付け孔６９が、周壁６８の周方向において、規則的に配置されるように形成されている。

図２に示すようにハブユニット１が完成した状態において、ロータ１５の回転軸２２、モータケース１６の第１ケース３０に固定された固定用支持軸１３Ａ、ハブ１２の蓋板６１を貫通して第２ケース３１に固定された固定用支持軸１３Ｂは、一直線上に揃っている。この状態で、回転軸２２は、固定用支持軸１３Ａおよび固定用支持軸１３Ｂのいずれにも接触していない。

ハブユニット１では、固定用支持軸１３Ａおよび固定用支持軸１３Ｂが、電動アシスト自転車２の前フォーク３（図１参照）にネジ止め固定される。この状態で、図２において、ロータ１５を除く右下がり斜線部分が、固定用支持軸１３とともに動かない固定部分であり、左下がり斜線部分が、固定用支持軸１３を中心として回転する回転部分である。
詳しくは、電動アシスト自転車２のペダル１０（図１参照）の踏込みに一定値以上の負荷が作用すれば、バッテリー９（図１参照）からステータ１４の巻線１８に通電され、ロータ１５が回転する。ロータ１５の回転によって、回転軸２２の他端部２２Ｂの太陽歯車５１も回転して、各遊星歯車５２が定位置で回転する。遊星歯車５２の回転は、蓋板６１の内面のリング体６６の内歯６６Ａを介して、ハブ１２に減速して伝達され、これにより、ハブ１２および前車輪４（図１参照）が回転駆動される。

つまり、ロータ１５の電動回転によって、ペダル１０の踏込み力を軽くして電動アシスト自転車２を走行させることができる（図１参照）。
ここで、巻線１８への通電によって巻線１８が発熱し、ステータ１４は熱をもつ。しかし、ステータ１４が熱をもっても、ステータ１４を保持するモータケース１６の各窓４３から、ステータ１４の膨出部２０が、モータケース１６の外部へ露出されているので（図２〜図６参照）、各窓４３からモータケース１６外に直接に放熱できるし、モータケース１６外の空気を窓４３から取り込んで、各膨出部２０においてステータ１４を冷却することができる。特に、複数の膨出部２０は、窓４３を介してモータケース１６の内周面１６Ａより外方へ膨らんでいることから（図３（ｂ）参照）、膨出部２０がモータケース１６の外の空気に晒されやすくなるので、膨出部２０においてステータ１４を効果的に冷却することができる。これにより、ステータ１４の放熱性が向上するので、モータ１１の出力向上および高効率化を図ることができる。

また、ハブ１２内において、各窓４３を介してモータケース１６内外で循環する空気の流れが発生する。さらに、モータケース１６の第１ケース３０における平坦部分２６に形成された貫通穴２７からモータケース１６内に流入して、貫通穴２７の近傍の窓４３から流出する空気の流れが発生する（図５および図６参照）。これらの空気の流れによって、モータケース１６内のステータ１４を冷却することができる。

また、各窓４３に膨出部２０がはみ出る分だけ、ステータ１４の外径を大きくできる。これにより、スロット長さを長く取れるので、その分だけ、ステータ１４のティース１９に多くの巻線１８（または、太い巻線１８）を巻くことができるとともに、ステータ１４内のロータ１５の外径も大きくすることができる。これにより、モータ１１の出力向上および高効率化を図ることができる。

さらに、各窓４３において膨出部２０がはみ出ていて、前述したように、固定用ねじ孔２４が、モータケース１６の内周面１６Ａより外方へ膨らんでいる膨出部２０における外側寄りの位置に形成されている。これによって、膨出部２０の固定用ねじ孔２４を、ステータ１４の内周側の巻線１８から極力離して配置できるので、固定用ねじ孔２４が、ステータ１４の巻線１８周辺で生じる磁束の流れ（ステータ１４の磁路）から遠ざけられ、これにより、固定用ねじ孔２４が磁路を妨げることを防止できる。これによっても、モータ１１の出力向上および高効率化を図ることができる。

また、モータケース１６に窓４３を設けた分だけ、モータケース１６が小さく、軽くなるので、モータ１１全体の小型化を図ることができる。ここで、窓４３に配置されるステータ１４の膨出部２０を小さくすれば、モータ１１全体の小型化を一層図ることができる。
また、モータケース１６は、第１ケース３０と第２ケース３１とを開放側端縁３４および開放側端縁３８において突き合わせることで形成されていることから、モータケース１６に収容されたステータ１４のヨーク１７において厚みの大小が部分的に生じていても、モータケース１６の寸法（軸方向寸法）の精度が、ヨーク１７の厚みの誤差によって狂うことはない。よって、第１ケース３０と第２ケース３１との平行度に狂いが生じることもないので、第１ケース３０側のベアリング４４と第２ケース側のベアリング４２との平行度を高めて、ベアリング４２，４４に支持されたロータ１５を円滑に回転させることができる。

以上の結果、突合せ部３４Ａ，３８Ａにおいて第１ケース３０と第２ケース３１とを当接させることで完成されたモータケース１６でステータ１４を保持し、ステータ１４の各膨出部２０をモータケース１６の窓４３から露出させることで、ステータ１４の過熱を防止しつつ、寸法のばらつきを抑えることができる。
この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。

たとえば、本発明のモータ１１は、電動アシスト自転車２の他に、電動車椅子等、電動モータで回転される車輪を備えた乗物のハブに適用できる。
また、前述した実施形態では、ハブ１２の両端から別個の固定用支持軸１３Ａ，１３Ｂを突出させてハブユニット１を固定用支持軸１３Ａ，１３Ｂによって両持ちで支持しているが、ハブユニット１を片持ちで支持してもよく、その場合には、一方の固定用支持軸１３を省略すればよい。

１ ハブユニット
２ 電動アシスト自転車
１１ モータ
１２ ハブ
１４ ステータ
１５ ロータ
１６ モータケース
１６Ａ 内周面
２０ 膨出部
２２ 回転軸
２４ 固定用ねじ孔
２９ ねじ孔
３０ 第１ケース
３１ 第２ケース
３４ 開放側端縁
３４Ａ 突合せ部
３５ 切欠き部
３８ 開放側端縁
３８Ａ 突合せ部
３９ 切欠き部
４３ 窓
４６ 突出部
４７ ねじ
４７Ａ 先端
５０ 遊星歯車減速機構
５２ 遊星歯車
５５ 歯車支軸

Claims (5)

1. 回転軸を有するロータと、前記ロータの周囲を囲むように配置されるステータと、前記ステータを収容し、前記ステータを保持するためのモータケースとを有し、
   前記モータケースは、前記ロータ回転軸の軸方向において、第１ケースおよび第２ケースに分割されており、
   前記第１ケースおよび前記第２ケースの分割端縁は、前記ステータの周囲を囲むように延びており、
   前記第１ケースおよび前記第２ケースには、それぞれ、周方向に見て略等間隔の角度位置に、前記分割端縁から前記軸方向に切り欠かれた切欠き部が形成されており、前記切欠き部が形成されていない前記分割端縁は、前記第１ケースおよび前記第２ケースが互いに当接する突合せ部を形成しており、前記第１ケースの切欠き部および前記第２ケースの切欠き部によって、前記モータケース周面には、周方向に見て略等間隔に複数の窓が形成されており、
   前記ステータは、前記複数の窓に対応する位置に、前記ステータ周面が径方向に外方へ膨らんだ複数の膨出部を有し、
   前記膨出部には、前記ステータを前記第１ケースに固定するための固定用ねじ孔が、前記軸方向に平行に形成されていて、
   前記第１ケースには、前記固定用ねじ孔に挿通されたねじの先端を螺合するためのねじ孔が設けられていることを特徴とする、直流モータ。
2. 前記複数の膨出部は、前記窓を介して前記モータケースの内周面より外方へ膨らんでおり、
   前記固定用ねじ孔は、前記膨出部における外側寄りの位置に形成されていることを特徴とする、請求項１記載の直流モータ。
3. 前記モータケースにおいて前記窓の周囲に設けられ、前記モータケースの内側へ突出する突出部を有することを特徴とする、請求項１または２記載の直流モータ。
4. 前記第２ケースの軸方向に見て、前記第１ケースと反対側の外表面には、回転軸を中心に遊星歯車を取り付けるための歯車支軸が設けられており、前記直流モータは、電動アシスト自転車用のモータであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の直流モータ。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の直流モータと、
   前記直流モータを収容し、前記直流モータが駆動されることによって回転駆動されるハブと、
   前記ロータの回転を減速して前記ハブに伝達する減速機構とを有することを特徴とする、ハブユニット。

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