特許 7424602 回転装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-22

(45)【発行日】2024-01-30

(54)【発明の名称】回転装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/173 20060101AFI20240123BHJP

   F16C 19/36 20060101ALI20240123BHJP

   F16C 19/26 20060101ALI20240123BHJP

   F16C 19/54 20060101ALI20240123BHJP

   B25J 17/00 20060101ALI20240123BHJP

   H02K 11/30 20160101ALI20240123BHJP

【ＦＩ】

H02K5/173 A

F16C19/36

F16C19/26

F16C19/54

B25J17/00 A

H02K11/30

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019159214

(22)【出願日】2019-09-02

(65)【公開番号】P2021040386

(43)【公開日】2021-03-11

【審査請求日】2022-06-08

(73)【特許権者】

【識別番号】398040158

【氏名又は名称】株式会社ビジュアルジャパン

(74)【代理人】

【識別番号】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100115048

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 康弘

(72)【発明者】

【氏名】山田 徳廣

【審査官】若林 治男

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１３５１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０１７５０３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ５／１７３

Ｆ１６Ｃ １９／３６

Ｆ１６Ｃ １９／２６

Ｆ１６Ｃ １９／５４

Ｂ２５Ｊ １７／００

Ｈ０２Ｋ １１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状の第１ロータと、
前記第１ロータの内側に、当該第１ロータと同軸に配置される第２ロータと、
前記第１ロータ及び前記第２ロータの相互間に挟まれて両者を相対回転可能に連結する軸受であって、当該軸受の中心軸上の一点を頂点とした仮想円錐の母線に沿って回転軸が円環状に配列された複数のコロを有し、各前記コロが前記一点を頂点とした円錐の一部をなす円錐台形状を有する円錐コロ軸受、又は、前記母線に沿った第１回転軸を有する複数の第１円筒コロ及び前記第１回転軸と交差する第２回転軸を有する複数の第２円筒コロが交互に円環状に配列されたクロスローラ軸受、とを備え、
前記第１ロータが永久磁石を有し、
前記第２ロータが、前記永久磁石との間に電磁力を生じさせるコイルが外周側に設けられた円筒状に形成されており、
前記第２ロータに内蔵されて前記コイルに電力を供給する内蔵バッテリと、
前記第２ロータに内蔵され、前記第１ロータ及び前記第２ロータの相対回転に対する制御及び前記内蔵バッテリに対する制御を行う制御部と、を備え、
モータとして機能することを特徴とする回転装置。

【請求項2】

前記第２ロータの開口を塞ぐ板状のキャップであって、前記内蔵バッテリの充放電及び前記制御部との信号の授受を所定の外部機器との間で行うための複数の中継端子が、前記第２ロータの内側とは反対側の外面に露出して設けられた端子付きキャップを備えたことを特徴とする請求項１に記載の回転装置。

【請求項3】

前記複数の中継端子が、前記端子付きキャップの前記外面に前記中心軸を中心とした同心円状に形成されており、
板状に形成され、前記端子付きキャップの前記外面に重ねられて当該端子付きキャップを介して前記第２ロータに固定され、又は、前記端子付きキャップの前記外面に重ねられつつも当該端子付きキャップが回転可能となるように前記第１ロータに固定され、前記複数の中継端子と摺擦可能に接触導通して当該複数の中継端子と前記外部機器との間を中継する複数の第２中継端子が、前記端子付きキャップの前記外面に対する対向面に露出して設けられたアダプタを備えたことを特徴とする請求項２に記載の回転装置。

【請求項4】

前記円錐コロ軸受又はクロスローラ軸受は、前記第２ロータの軸方向の両端それぞれと前記第１ロータとの間に一つずつ挟まれるように一対が設けられていることを特徴とする請求項１～３のうち何れか一項に記載の回転装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばロボットアームの関節アクチュエータ等に利用されるモータ等の回転装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、例えばロボットの関節アクチュエータ等に回転装置としてのモータが利用されている（例えば特許文献１参照。）。多くの場合、モータの駆動力がギア等の機械的な装置を介してロボットにおける駆動対象へと伝達される。このとき、様々な姿勢をとる駆動対象からは、その時々の姿勢に応じた方向の過重負荷が加えられる。モータを上記のような機械的な装置と組み合わせた構造によれば、駆動対象からの過重負荷が機械的な装置によって受け止められるので、このような過重負荷が直にモータに伝わって動作不良が生じる等といったことが抑えられるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－１４８０２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、機械的な装置をモータに組み合わせることは、駆動力のロスや構造の複雑さ等を招く可能性がある。尚、ここまで、回転装置としてモータを一例に挙げて駆動力のロスや構造の複雑さ等といった問題について説明したが、同様の問題は、例えばモータと同様の構造を有した回転装置である発電機においても生じ得る。

【0005】

従って、本発明は、上記のような問題に着目し、様々な方向から過重負荷が加わったときの動作不良を抑えつつも駆動力のロスや構造の複雑さ等も抑えることができる回転装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、筒状の第１ロータと、前記第１ロータの内側に、当該第１ロータと同軸に配置される第２ロータと、前記第１ロータ及び前記第２ロータの相互間に挟まれて両者を相対回転可能に連結する軸受であって、当該軸受の中心軸上の一点を頂点とした仮想円錐の母線に沿って回転軸が円環状に配列された複数のコロを有し、各前記コロが前記一点を頂点とした円錐の一部をなす円錐台形状を有する円錐コロ軸受、又は、前記母線に沿った第１回転軸を有する複数の第１円筒コロ及び前記第１回転軸と交差する第２回転軸を有する複数の第２円筒コロが交互に円環状に配列されたクロスローラ軸受、とを備えたことを特徴とする回転装置である。

【0007】

尚、ここにいう第１ロータ及び第２ロータは、何れのロータも他方のロータに対して相対回転可能であるという意味で「ロータ」という名称を用いているが、その運用においては一方が固定されて他方が回転するものとなっている。

【0008】

請求項１に記載の発明は、更に、前記第１ロータが永久磁石を有し、前記第２ロータが、前記永久磁石との間に電磁力を生じさせるコイルが外周側に設けられた円筒状に形成されており、前記第２ロータに内蔵されて前記コイルに電力を供給する内蔵バッテリと、前記第２ロータに内蔵され、前記第１ロータ及び前記第２ロータの相対回転に対する制御及び前記内蔵バッテリに対する制御を行う制御部と、を備え、モータとして機能することを特徴とするものである。

【0009】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第２ロータの開口を塞ぐ板状のキャップであって、前記内蔵バッテリの充放電及び前記制御部との信号の授受を所定の外部機器との間で行うための複数の中継端子が、前記第２ロータの内側とは反対側の外面に露出して設けられた端子付きキャップを備えたことを特徴とするものである。

【0010】

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記複数の中継端子が、前記端子付きキャップの前記外面に前記中心軸を中心とした同心円状に形成されており、板状に形成され、前記端子付きキャップの前記外面に重ねられて当該端子付きキャップを介して前記第２ロータに固定され、又は、前記端子付きキャップの前記外面に重ねられつつも当該端子付きキャップが回転可能となるように前記第１ロータに固定され、前記複数の中継端子と摺擦可能に接触導通して当該複数の中継端子と前記外部機器との間を中継する複数の第２中継端子が、前記端子付きキャップの前記外面に対する対向面に露出して設けられたアダプタを備えたことを特徴とするものである。

【0011】

請求項４に記載の発明は、請求項１～３のうち何れか一項に記載の発明において、前記円錐コロ軸受又はクロスローラ軸受は、前記第２ロータの軸方向の両端それぞれと前記第１ロータとの間に一つずつ挟まれるように一対が設けられていることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0012】

円錐コロ軸受は、仮想円錐の母線に沿ってコロの回転軸が軸受の中心軸に対して傾いており、コロ自体も円錐台形状を有している。このため、円錐コロ軸受は、円環状の配列の径方向に掛かる過重負荷だけでなく、軸受の中心軸に沿った軸方向に掛かる過重負荷に対しても高い耐久性を示す。また、クロスローラ軸受は、中心軸に対して傾きつつ互いに回転軸が交差する第１円筒コロ及び第２円筒コロが交互に配列された構造を有しており、円錐コロ軸受と同様に様々な方向からの過重負荷に対して高い耐久性を示す。請求項１に記載の発明によれば、このように様々な方向からの過重負荷に対して高い耐久性を示す円錐コロ軸受又はクロスローラ軸受を介して第１ロータ及び第２ロータが互いに軸支される。これにより、第１ロータや第２ロータに接続された駆動対象から様々な方向の過重負荷が直に加えられたとしても、そのような過重負荷が円錐コロ軸受又はクロスローラ軸受によって良好に受け止められ、第１ロータや第２ロータの回転不良等といった回転装置の動作不良が抑えられる。また、過重負荷が円錐コロ軸受又はクロスローラ軸受という回転装置内蔵の構成要素によって受け止められるので、ギア等の機械的な装置を介さずとも過重負荷による回転装置の動作不良が抑えられる。そして、機械的な装置を必要としないことから、駆動力のロスや構造の複雑さが抑えられ、機械的な装置における消耗品の交換やメンテナンス等も不要となり、その分コストも抑えられる。

【0013】

このように、請求項１に記載の発明によれば、様々な方向から過重負荷が加わったときの動作不良を抑えつつも、機械的な装置の付加に伴う駆動力のロスや構造の複雑さ等も抑えることができる。

【0014】

また、請求項１に記載の発明によれば、第１ロータ及び第２ロータが円錐コロ軸受によって相対回転可能に連結されている。これにより、請求項１に記載の発明に係る回転装置を、第１ロータを固定して第２ロータを回転させるインナーロータ型の装置として利用することも、逆に第２ロータを固定して第１ロータを回転させるアウターロータ型の装置として利用することもできる。

【0015】

更に、請求項１に記載の発明によれば、円錐コロ軸受によって第１ロータ及び第２ロータが互いに軸支された構造となっている。このため、一般的なモータや発電機のように中心軸に沿って、モータや発電機における回転駆動力の出力軸や入力軸を設ける必要がない。その結果、中心軸を含む第２ロータの内側を中空の空間として空けて、その空間をモータや発電機の構成要素の設置場所として利用することが可能となっている。

【0016】

そして、請求項１に記載の発明によれば、コイルを有する第２ロータが円筒状に形成され、その円筒の内部に内蔵バッテリと制御部とが備えられ、回転装置がモータとして機能する。これにより、他の電源装置や制御装置を必要とせずに、モータ自体で、所望の状態に制御された駆動力を発生させることができる。また、永久磁石を有する第１ロータとコイルを有する第２ロータを発電機として機能させ、コイルに発生した回生電力で内蔵バッテリを自己充電することもできる。

【0017】

また、請求項２に記載の発明によれば、端子付きキャップを用いて円筒状の第２ロータを密閉するとともに、内蔵の制御部と外部機器との信号の授受や、同様の構造を有する他のモータとの間で内蔵バッテリの電力を融通しあうこと等が可能となる。また、端子付き
キャップで第２ロータが密閉されることから、内部の制御部や内蔵バッテリが外界の影響を受け難い構造が取れるため、メンテナンス頻度を抑えることができる。

【0018】

また、請求項３に記載の発明によれば、第２中継端子を有するアダプタを介することで、ケーブルの使用量が抑えられた高い自由度の下で、外部機器や、同様の構造を有する他のモータとの組み合わせを行うことができる。

【0019】

また、請求項４に記載の発明によれば、第２ロータの両端に円錐コロ軸受やクロスローラ軸受を設けることで、第１ロータと第２ロータとの連結を高い安定性の下で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の回転装置の一実施形態に係るモータを示す模式的な断面図である。

【図2】図１に示されている円錐コロ軸受を示す模式図である。

【図3】図１に示されている端子付きキャップを、第２ロータの内側とは反対側の外面側から見た平面図である。

【図4】図１に示されている第１アダプタを、端子付きキャップの外面に対する対向面側から見た平面図である。

【図5】図１に示されているモータの一適用例を示す模式図である。

【図6】変形例におけるクロスローラ軸受を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の一実施形態について説明する。

【0022】

図１は、本発明の回転装置の一実施形態に係るモータを示す模式的な断面図である。

【0023】

図１に示されているモータ１は、第１ロータ１１、第２ロータ１２、円錐コロ軸受１３、内蔵バッテリ１４、制御部１５、端子付きキャップ１６、第１アダプタ１７、及び第２アダプタ１８、を備えている。

【0024】

第１ロータ１１は、このモータ１の中心軸１ａを中心とした略円筒状の部材であり、この中心軸１ａ回りに円環状に配置された永久磁石１１１を有している。

【0025】

第２ロータ１２は、第１ロータ１１の内側に、この第１ロータ１１と同軸に配置される、中心軸１ａを中心とした略円筒状の部材である。第２ロータ１２は、円筒本体１２１と、その外周面から突出して周方向に配列された略Ｔ字板型の複数枚のティース１２２と、各ティース１２２に巻き付けられたコイル１２３と、を有している。コイル１２３は、この第２ロータ１２の外周側に位置して第１ロータ１１の永久磁石１１１との間に電磁力を生じさせる。

【0026】

円錐コロ軸受１３は、第１ロータ１１及び第２ロータ１２の相互間に挟まれて両者を相対回転可能に連結する軸受としての円環ベアリングである。

【0027】

図２は、図１に示されている円錐コロ軸受を示す模式図である。

【0028】

円錐コロ軸受１３は、同心円状に配置された円環状の外輪１３１及び内輪１３２と、両者間に各々が回転可能に挟まれて円環状に配列された複数のコロ１３３と、を有している。外輪１３１の内面１３１ａ及び内輪１３２の外面１３２ａは、各々が、円錐コロ軸受１３の中心軸、即ちモータ１の中心軸１ａ上の一点１ｂを頂点とした円錐外面１３１ｂ，１３２ｂの一部をなしている。これにより、複数のコロ１３３は、各コロ１３３の回転軸１３３ａが、上記の一点１ｂを頂点とした仮想円錐１３ａの母線１３ａ－１に沿って円環状に配列されるように、外輪１３１と内輪１３２とに挟まれて配列されることとなる。さらに、複数のコロ１３３それぞれも、上記の一点１ｂを頂点とした円錐１３３ｂの一部をなす円錐台形状を有している。円錐コロ軸受１３は、複数のコロ１３３それぞれが回転することで、外輪１３１及び内輪１３２が相対回転する円環ベアリングとなっている。

【0029】

本実施形態では、このような円錐コロ軸受１３が、第２ロータ１２の軸方向の両端それぞれと第１ロータ１１との間に一つずつ挟まれるように一対が設けられている。各円錐コロ軸受１３の設置は、円錐コロ軸受１３の内輪１３２が第２ロータ１２における円筒本体１２１の両端それぞれの外周面に固定され、外輪１３１が第１ロータ１１の内周面に固定されることで行われる。外輪１３１及び内輪１３２が複数のコロ１３３を介して相対回転するので、第１ロータ１１及び第２ロータ１２が相対回転可能に連結されることとなっている。また、一対の円錐コロ軸受１３は、一方の円錐コロ軸受１３における仮想円錐１３ａが他方の円錐コロ軸受１３の側へと先細るように、互いに向かい合わせに配置されている。

【0030】

図１に示さている内蔵バッテリ１４は、第２ロータ１２の円筒本体１２１に内蔵されて外周側のコイル１２３に電力を供給する電源である。この内蔵バッテリ１４としては、例えばリチウムイオン電池等が採用され得る。

【0031】

制御部１５は、エンコーダ、モータドライバ、及びＢＭＵ（Battery Management Unit）が搭載された回路基板となっている。エンコーダは、第１ロータ１１及び第２ロータ１２の相対回転の位置検出を行う。モータドライバは、この相対回転に対する制御を行う。また、ＢＭＵは、内蔵バッテリ１４に対する制御を行う。この回路基板としての制御部１５が、内蔵バッテリ１４とともに第２ロータ１２の円筒本体１２１に内蔵されている。

【0032】

端子付きキャップ１６は、第２ロータ１２における円筒本体１２１の開口１２１ａを塞ぐ円板状のキャップであり、円筒本体１２１の両端それぞれについて１枚ずつ一対が設けられている。

【0033】

図３は、図１に示されている端子付きキャップを、第２ロータの内側とは反対側の外面側から見た平面図である。

【0034】

図１及び図３に示されているように、円板状の端子付きキャップ１６には、複数（本実施形態では６つ）の中継端子１６１が、端子付きキャップ１６の外面１６ａに中心軸１ａを中心とした同心円溝状に露出して設けられている。６つの中継端子１６１は、外周側から中心軸１ａ側に、電源（＋）端子、制御Ａ（ＩＮ）端子、制御Ｂ（ＩＮ）端子、制御Ａ（ＯＵＴ）端子、制御Ｂ（ＯＵＴ）端子、及び電源（－）端子の順に配列されている。各中継端子１６１からは、端子付きキャップ１６を厚み方向に貫通して不図示の配線が延びており、内蔵バッテリ１４及び制御部１５に接続されている。中継端子１６１のうち電源（＋）端子及び電源（－）端子は、内蔵バッテリ１４の充放電のために用いられる。また、制御Ａ（ＩＮ）端子、制御Ｂ（ＩＮ）端子、制御Ａ（ＯＵＴ）端子、及びＢ（ＯＵＴ）端子は、制御部１５との信号の授受を所定の外部機器との間で行うために用いられる。

【0035】

上述したように、端子付きキャップ１６は、第２ロータ１２における円筒本体１２１の両端それぞれの開口１２１ａを塞ぐように一対が設けられている。また、各端子付きキャップ１６には、以下に説明する第１アダプタ１７をネジ止め固定するためのネジ穴１６２が６個所に設けられている。

【0036】

第１アダプタ１７は、第２ロータ１２に、端子付きキャップ１６を介して他の構造物を連結するための延長部材である。

【0037】

図４は、図１に示されている第１アダプタを、端子付きキャップの外面に対する対向面側から見た平面図である。

【0038】

図１及び図４に示されているように、第１アダプタ１７は、円板状に形成され、端子付きキャップ１６の外面１６ａに重ねられてネジ止め固定される。これにより、第１アダプタ１７は、端子付きキャップ１６を介して第２ロータ１２に固定される。このとき、第１アダプタ１７では、６つの中継端子１６１と一対一に摺擦可能に接触導通し、６つの中継端子１６１と外部機器との間を中継する６つの第２中継端子１７１が、端子付きキャップ１６の外面１６ａに対する対向面１７ａに露出して設けられている。

【0039】

各第２中継端子１７１は、対向面１７ａから中継端子１６１の溝に嵌入して内面に接触導通する４つの端子突起１７１ａと、突起間を繋ぐ円弧状の導体パターン１７１ｂと、を備えた円環状に形成されている。そして、６つの第２中継端子１７１が、端子付きキャップ１６における６つの中継端子１６１と一対一に対応するように、中心軸１ａを中心とした同心円状に露出して形成されている。即ち、６つの第２中継端子１７１も、外周側から中心軸１ａ側に、電源（＋）端子、制御Ａ（ＩＮ）端子、制御Ｂ（ＩＮ）端子、制御Ａ（ＯＵＴ）端子、制御Ｂ（ＯＵＴ）端子、及び電源（－）端子の順に配列されている。

【0040】

また、上述したように、第１アダプタ１７は、端子付きキャップ１６の外面１６ａに重ねられてネジ止め固定される。そして、各第１アダプタ１７には、端子付きキャップ１６へとネジ止め固定するための貫通孔１７２が、端子付きキャップ１６における６つのネジ穴１６２と一対一に対応する６個所に設けられている。

【0041】

また、第１アダプタ１７における各第２中継端子１７１からは、第１アダプタ１７を厚み方向に対向面１７ａから外面１７ｂへと貫通して不図示の配線が延びており、この外面１７ｂで６芯のフラットケーブル１７３の各芯線に接続されている。

【0042】

第２アダプタ１８は、第１ロータ１１に他の構造物を直に連結するための延長部材である。第２アダプタ１８は、円板状に形成され、端子付きキャップ１６の外面１６ａに重ねられつつも端子付きキャップ１６が回転可能となるように第１ロータ１１にネジ止め固定される。第２アダプタ１８における端子付きキャップ１６の外面１６ａに対する対向面１８ａには、第１アダプタ１７と同様の６つの第２中継端子１８１が設けられている。

【0043】

図１の例では、第２ロータ１２の両端の端子付きキャップ１６のうち、図中左側の端子付きキャップ１６に、フラットケーブル１７３付きの第１アダプタ１７が、他の構造物との機械的及び電気的な連結を担う部材として固定されている。他方、図中右側の端子付きキャップ１６には、フラットケーブル１８３が接続されていない第２アダプタ１８が面接触しつつ、他の構造物との機械的な連結のみを担う部材として、第１ロータ１１に固定されている。本実施形態では、モータ１は、他の構造物と連結される内側の第２ロータ１２が固定子となり、外側の第１ロータ１１が回転子となるアウターロータ型のモータとして構築されている。第１ロータ１１が回転するときには、第２中継端子１８１が端子付きキャップ１６における中継端子１６１を摺擦しつつ第２アダプタ１８が第１ロータ１１と一緒に回転する。

【0044】

尚、図中右側については、図１の例とは異なり、フラットケーブル１７３が接続されていない第１アダプタ１７が機械的な連結のみを担う部材として端子付きキャップ１６に固定されるように構成してもよい。

【0045】

また、モータ１は、図１の例とは異なり、内側の第２ロータ１２を回転子とし、外側の第１ロータ１１を固定子とするインナーロータ型のモータとして利用することもできる。この場合には、例えば、図中左側の端子付きキャップ１６には、フラットケーブル１７３が接続されていない第１アダプタ１７が固定される。そして、図中右側について、フラットケーブル１８３付きの第２アダプタ１８が端子付きキャップ１６に面接触しつつ第１ロータ１１に固定されることとなる。

【0046】

モータ１においてどのようなアダプタをどのような場所に設置するかは、モータ１自体の設置態様に応じて適宜に設定し得るものである。

【0047】

図５は、図１に示されているモータの一適用例を示す模式図である。

【0048】

この図５の例は、モータ１を２つ、一方をインナーロータ型のモータ１－１、他方をアウターロータ型のモータ１－２として利用して組み合わせた例である。

【0049】

インナーロータ型のモータ１－１では、固定子となる外側の第１ロータ１１の一端が第１フレームＦ１１に固定されている。第１ロータ１１の他端には、第２ロータ１２における一端の端子付きキャップ１６に面接触した状態でフラットケーブル１８３付きの第２アダプタ１８が固定されている。そして、第２ロータ１２における他端の端子付きキャップ１６には第１アダプタ１７を介して、アウターロータ型のモータ１－２を保持する第２フレームＦ１２が連結されている。

【0050】

アウターロータ型のモータ１－２では、第２フレームＦ１２が有する一対の腕部Ｆ１２１それぞれが、第２ロータ１２の両端それぞれの端子付きキャップ１６に第１アダプタ１７を介して連結されている。このとき、何れか一方の第１アダプタ１７にはフラットケーブル１７３が接続されており、このフラットケーブル１７３が、インナーロータ型のモータ１－１における上記のフラットケーブル１８３に接続されている。これにより、インナーロータ型のモータ１－１とアウターロータ型のモータ１－２との間における内蔵バッテリ１４の電力の授受等が可能となっている。即ち、例えば一方の内蔵バッテリ１４の充電率が低くなった時に他方の内蔵バッテリ１４の電力を融通する等といった運用が可能となっている。

【0051】

以上に説明した本実施形態のモータ１では、円錐コロ軸受１３は、仮想円錐１３ａの母線１３ａ－１に沿ってコロ１３３の回転軸１３３ａが軸受の中心軸１ａに対して傾いている。また、コロ１３３自体も円錐台形状を有していることから、円環状の配列の径方向に掛かる過重負荷だけでなく、軸受の中心軸１ａに沿った軸方向に掛かる過重負荷に対しても高い耐久性を示す。本実施形態によれば、このように様々な方向からの過重負荷に対して高い耐久性を示す円錐コロ軸受１３を介して第１ロータ１１及び第２ロータ１２が互いに軸支される。これにより、第１ロータ１１や第２ロータ１２に接続された駆動対象から様々な方向の過重負荷が直に加えられたとしても、そのような過重負荷が円錐コロ軸受１３によって良好に受け止められる。その結果、第１ロータ１１や第２ロータ１２の回転不良等といったモータ１の動作不良が抑えられる。また、過重負荷が円錐コロ軸受１３というモータ１内蔵の構成要素によって受け止められるので、ギア等の機械的な装置を介さずとも過重負荷によるモータ１の動作不良が抑えられる。そして、機械的な装置を必要としないことから、駆動力のロスや構造の複雑さが抑えられ、機械的な装置における消耗品の交換やメンテナンス等も不要となり、その分コストも抑えられる。

【0052】

このように、本実施形態によれば、様々な方向から過重負荷が加わったときの動作不良を抑えつつも、機械的な装置の付加に伴う駆動力のロスや構造の複雑さ等も抑えることができる。

【0053】

また、本実施形態によれば、第１ロータ１１及び第２ロータ１２が円錐コロ軸受１３によって相対回転可能に連結されている。これにより、モータ１を、第１ロータ１１を固定して第２ロータ１２を回転させるインナーロータ型モータとして利用することも、逆に第２ロータ１２を固定して第１ロータ１１を回転させるアウターロータ型モータとして利用することもできる。

【0054】

更に、本実施形態によれば、円錐コロ軸受１３によって第１ロータ１１及び第２ロータ１２が互いに軸支された構造となっている。このため、一般的なモータや発電機のように中心軸に沿って、モータや発電機における回転駆動力の出力軸や入力軸を設ける必要がない。このため、本実施形態では、中心軸１ａを含む第２ロータ１２の内側を中空の空間として空けて、その空間をモータ１の構成要素の設置場所として利用することが可能となっている。

【0055】

そして、本実施形態によれば、コイル１２３を有する第２ロータ１２が円筒状に形成され、その円筒の内部に内蔵バッテリ１４と制御部１５とが備えられている。これにより、他の電源装置や制御装置を必要とせずに、モータ１自体で、所望の状態に制御された駆動力を発生させることができる。また、永久磁石１１１を有する第１ロータ１１とコイル１２３を有する第２ロータ１２を発電機として機能させ、コイル１２３に発生した回生電力で内蔵バッテリ１４を自己充電することもできる。

【0056】

また、本実施形態によれば、端子付きキャップ１６を用いて円筒状の第２ロータ１２を密閉するとともに、内蔵の制御部１５と外部機器との信号の授受や、同様の構造を有する他のモータとの間で内蔵バッテリ１４の電力を融通しあうこと等が可能となる。また、端子付きキャップ１６で第２ロータ１２が密閉されることから、内部の制御部１５や内蔵バッテリ１４が外界の影響を受け難い構造が取れるため、メンテナンス頻度を抑えることができる。

【0057】

また、本実施形態によれば、第２中継端子１７１，１８１を有する第１アダプタ１７や第２アダプタ１８を介することで、ケーブルの使用量が抑えられた高い自由度の下で、外部機器や、同様の構造を有する他のモータとの組み合わせを行うことができる。

【0058】

また、本実施形態によれば、第２ロータ１２の両端に円錐コロ軸受１３を設けることで、第１ロータ１１と第２ロータ１２との連結を高い安定性の下で行うことができる。

【0059】

次に、上述した実施形態に対する変形例について説明する。この変形例は、上述の円錐コロ軸受１３に替えて、以下に説明するクロスローラ軸受を備えている。

【0060】

図６は、変形例におけるクロスローラ軸受を示す模式図である。尚、この図６では、図２に示されている構成要素と同等な構成要素については、図２と同じ符号が付されており、以下、それら同等な構成要素についての重複説明を省略する。

【0061】

この図６に示されているクロスローラ軸受２３は、同心円状に配置された円環状の外輪２３１及び内輪２３２と、両者間に各々が回転可能に挟まれて円環状に配列された複数の第１円筒コロ２３３ａと、複数の第２円筒コロ２３３ｂと、を有している。外輪２３１の内面及び内輪２３２外面には、Ｖ字溝２３１ａ，２３２ａが形成されている。第１円筒コロ２３３ａは、中心軸２ａ上の一点２ｂを頂点とした仮想円錐２３ａの母線２３ａ－１に沿って第１回転軸２３３ａ－１を有している。また、第２円筒コロ２３３ｂは、第１回転軸２３３ａ－１と交差する第２回転軸２３３ｂ－１を有している。外輪２３１及び内輪２３２のＶ字溝２３１ａ，２３２ａで区画される空間内に、第１円筒コロ２３３ａ及び第２円筒コロ２３３ｂが交互に円環状に配列されている。クロスローラ軸受２３は、複数の第１円筒コロ２３３ａ及び複数の第２円筒コロ２３３ｂそれぞれが回転することで、外輪２３１及び内輪２３２が相対回転する円環ベアリングとなっている。

【0062】

この変形例では、このようなクロスローラ軸受２３が、第２ロータ１２の軸方向の両端それぞれと第１ロータ１１との間に一つずつ挟まれるように一対が設けられている。各クロスローラ軸受２３の設置は、クロスローラ軸受２３の内輪２３２が第２ロータ１２における円筒本体１２１の両端それぞれの外周面に固定され、外輪２３１が第１ロータ１１の内周面に固定されることで行われる。外輪２３１及び内輪２３２が複数の第１円筒コロ２３３ａ及び複数の第２円筒コロ２３３ｂを介して相対回転するので、第１ロータ１１及び第２ロータ１２が相対回転可能に連結されることとなっている。

【0063】

クロスローラ軸受２３は、中心軸２ａに対して傾きつつ互いに回転軸が交差する第１円筒コロ２３３ａ及び第２円筒コロ２３３ｂが交互に配列された構造を有しており、上述した円錐コロ軸受１３と同様に様々な方向からの過重負荷に対して高い耐久性を示す。従って、このクロスローラ軸受２３を用いた変形例によっても、円錐コロ軸受１３を用いた上述の実施形態と同様、様々な方向から過重負荷が加わったときの動作不良を抑えつつも駆動力のロスや構造の複雑さ等も抑えることができる。

【0064】

尚、以上に説明した実施形態は回転装置の代表的な形態を示したに過ぎず、回転装置は、これに限定されるものではなく種々変形して実施することができる。

【0065】

例えば、上述した実施形態では、回転装置の一例としてモータ１が例示されている。しかしながら、回転装置は、モータに限るものではなく発電機であってもよい。

【0066】

また、上述した実施形態では、回転装置の一例として、円筒状の第２ロータ１２に内蔵バッテリ１４と制御部１５とを内蔵したモータ１が例示されている。しかしながら、回転装置をモータとして機能させる場合であっても、その具体的な構造はこれに限るものではなく、バッテリや制御部を第２ロータの外部に配置することとしてもよい。ただし、内蔵バッテリ１４と制御部１５とを内蔵した構造とすることで、モータ自体で、所望の駆動力を発生させることができ、内蔵バッテリを自己充電することもできる点は上述した通りである。

【0067】

また、上述した実施形態では、回転装置の一例として、複数の中継端子１６１を有する端子付きキャップ１６を備えたモータ１が例示されている。しかしながら、回転装置はこれに限るものではなく、このような端子付きキャップ１６を備えていなくてもよい。ただし、端子付きキャップ１６を備えることで、第２ロータ１２の密閉や、制御部１５と外部との信号の授受や、内蔵バッテリ１４の電力の外部との融通等が可能となる点は上述した通りである。

【0068】

また、上述した実施形態では、回転装置の一例として、第２中継端子１７１，１８１を有する第１アダプタ１７や第２アダプタ１８を備えたモータ１が例示されている。しかしながら、回転装置はこれに限るものではなく、このようなアダプタを備えていなくてもよい。ただし、第１アダプタ１７や第２アダプタ１８を備えることで、ケーブルの使用量が抑えられた高い自由度の下で、外部との組み合わせを行うことができる点は上述した通りである。

【0069】

また、上述した実施形態及び変形例では、回転装置の一例として、円錐コロ軸受１３又はクロスローラ軸受２３が第２ロータ１２の両端に設けられたモータ１が例示されている。しかしながら、回転装置は、これに限るものではなく、円錐コロ軸受やクロスローラ軸受の具体的な設置位置や設置数は任意に設定し得るものである。ただし、第２ロータ１２の両端に円錐コロ軸受１３やクロスローラ軸受２３を設けることで、第１ロータ１１と第２ロータ１２との連結を高い安定性の下で行うことができる点は上述した通りである。また、第２ロータの両端に軸受を設置する場合であっても、一端に円錐コロ軸受を設け、他端にクロスローラ軸受を設けることとしてもよい。

【符号の説明】

【0070】

１ モータ（回転装置）
１ａ，２ａ 中心軸
１ｂ，２ｂ 一点
１－１ インナーロータ型のモータ
１－２ アウターロータ型のモータ
１１ 第１ロータ
１２ 第２ロータ
１３ 円錐コロ軸受
１３ａ，２３ａ 仮想円錐
１３ａ－１，２３ａ－１ 母線
１４ 内蔵バッテリ
１５ 制御部
１６ 端子付きキャップ
１６ａ，１７ｂ 外面
１７ 第１アダプタ
１７ａ，１８ａ 対向面
１８ 第２アダプタ
１１１ 永久磁石
１２１ 円筒本体
１２１ａ 開口
１２２ ティース
１２３ コイル
１３１，２３１ 外輪
１３１ａ 内面
１３１ｂ，１３２ｂ 円錐外面
１３２，２３２ 内輪
１３２ａ 外面
１３３ コロ
１３３ａ 回転軸
１３３ｂ 円錐
１６１ 中継端子
１６２ ネジ穴
１７１，１８１ 第２中継端子
１７１ａ 端子突起
１７１ｂ 導体パターン
１７２ 貫通孔
１７３，１８３ フラットケーブル
２３１ａ，２３２ａ Ｖ字溝
２３３ａ 第１円筒コロ
２３３ａ－１ 第１回転軸
２３３ｂ 第２円筒コロ
２３３ｂ－１ 第２回転軸
Ｆ１１ 第１フレーム
Ｆ１２ 第２フレーム
Ｆ１２１ 腕部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】