JP-2026076738-A - 飛行体用回転支持装置および飛行体用回転駆動装置

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Abstract

【課題】駆動用モータの応答性、および、プロペラを回転支持する部分のモーメント剛性を確保しやすい飛行体用回転支持装置を提供する。【解決手段】飛行体用回転支持装置１は、インナロータ型の駆動用モータ３と、駆動用モータ３の軸方向一方側に配置されるプロペラ４との間に組み付けられる。飛行体用回転支持装置１は、内周面に複列の外輪軌道１９ａ、１９ｂを有し、モータハウジング５または該モータハウジング５に対して支持される他の部材に対して支持される静止体１６と、外周面に複列の内輪軌道２０ａ、２０ｂを有し、軸方向一方側部分にプロペラ４が支持され、かつ、モータ出力軸６に対して直接または他の部材を介してトルク伝達可能に接続される回転体１７と、複列の外輪軌道１９ａ、１９ｂと複列の内輪軌道２０ａ、２０ｂとの間に、それぞれの列ごとに複数個ずつ配置されたころ１８ａ、１８ｂとを備える。【選択図】図１

Inventors

浜崎紘至
齋藤智治

Assignees

日本精工株式会社

Dates

Publication Date: 20260512
Application Date: 20241024

Claims (6)

飛行体の機体フレームに対して支持されるモータハウジング、前記モータハウジングに回転可能に支持されたモータ出力軸、および、前記モータ出力軸に固定されたモータロータと、前記モータロータの周囲に配置され、かつ、前記モータハウジングに固定されたモータステータを有する、インナロータ型の駆動用モータと、前記駆動用モータの軸方向一方側に配置されるプロペラと、の間に組み付けられる、飛行体用回転支持装置であって、内周面に複列の外輪軌道を有し、前記モータハウジングに対して直接または該モータハウジングに支持される他の部材を介して支持される静止体と、外周面に複列の内輪軌道を有し、軸方向一方側部分に前記プロペラが支持され、かつ、前記モータ出力軸に対して直接または他の部材を介してトルク伝達可能に接続される回転体と、前記複列の外輪軌道と前記複列の内輪軌道との間に、それぞれの列ごとに複数個ずつ配置されたころと、を備える、飛行体用回転支持装置。
前記静止体は、軸方向他方側の端部から径方向外側に向けて突出し、該静止体を前記モータハウジングまたは該モータハウジングに支持される他の部材に対して支持するための静止フランジを有する、請求項１に記載の飛行体用回転支持装置。
前記回転体は、前記静止体よりも軸方向一方側に位置する部分から径方向外側に向けて突出し、前記プロペラが支持される回転フランジを有する、請求項１に記載の飛行体用回転支持装置。
前記回転体は、前記モータ出力軸または前記モータ出力軸にトルク伝達可能に接続される回転部材に備えられたスプライン軸部をスプライン係合させるスプライン孔を有する、請求項１に記載の飛行体用回転支持装置。
飛行体の機体フレームに対して支持されるモータハウジング、前記モータハウジングに回転可能に支持されたモータ出力軸、および、前記モータ出力軸に固定されたモータロータと、前記モータロータの周囲に配置され、かつ、前記モータハウジングに固定されたモータステータを有する、インナロータ型の駆動用モータと、前記駆動用モータの軸方向一方側に配置された飛行体用回転支持装置と、を備え、前記飛行体用回転支持装置は、請求項１～４のうちのいずれかに記載の飛行体用回転支持装置により構成されており、前記静止体が前記モータハウジングまたは該モータハウジングに支持された他の部材に対して支持され、かつ、前記回転体が前記モータ出力軸に対して直接または他の部材を介してトルク伝達可能に接続されている、飛行体用回転駆動装置。
減速機をさらに備え、前記モータ出力軸が前記減速機を介して前記回転体にトルク伝達可能に接続されている、請求項５に記載の飛行体用回転駆動装置。

Description

本開示は、飛行体のプロペラを支持するための飛行体用回転支持装置、および、該プロペラを回転駆動するための飛行体用回転駆動装置に関する。ドローンなどの飛行体は、機体フレームと、それぞれが上向きの揚力を得るための複数のプロペラと、プロペラごとに１つずつ設けられ、該プロペラを機体フレームに対して回転可能に支持し、かつ、回転駆動するための飛行体用回転駆動装置とを備える。特開２０２０－０７２５３０号公報などに記載されているように、従来構造の飛行体用回転駆動装置は、静止体、回転体、および軸受を含んで構成される飛行体用回転支持装置と、モータステータおよびモータロータを含んで構成される駆動用モータとを組み合わせてなる。前記静止体は、飛行体の機体フレームに支持固定される。前記回転体は、前記静止体に対し、前記軸受を介して、上下方向を向いた中心軸を中心とする回転を自在に支持される。前記軸受は、前記静止体の内周面と前記回転体の外周面との間に、軸方向に離隔して配置された１対の単列玉軸受により構成される。前記１対の単列玉軸受を構成するそれぞれの単列玉軸受は、前記静止体に内嵌された外輪と、前記回転体に外嵌された内輪と、前記外輪と前記内輪との間に転動自在に配置された複数個の玉とを備える。前記モータステータは、円筒状に構成され、前記静止体の外周面に外嵌固定される。前記モータロータは、前記モータステータの周囲に、該モータステータと同軸に、かつ、該モータステータに対する相対回転を可能に配置されている。前記モータロータは、ヨークにより前記回転体に支持固定されている。前記ヨークは、前記回転体の軸方向一方側部分に外嵌固定された中空円板状の側板部と、該側板部の径方向外側の端部から軸方向他方側に向けて伸長する円筒部とを備える。前記モータロータは、前記円筒部の内周面に内嵌固定されている。飛行体のプロペラは、その回転中心軸が前記回転体の中心軸に一致するように、前記回転体の軸方向一方側の端部に支持固定される。特開２０２０－０７２５３０号公報図１は、本開示の実施の形態の第１例の飛行体用回転駆動装置の断面図である。図２は、第１例の飛行体用回転支持装置の断面図である。図３は、本開示の実施の形態の第２例の飛行体用回転駆動装置の断面図である。図４は、先に考えた飛行体用回転駆動装置の断面図である。［第１例］本開示の実施の形態の第１例について、図１および図２を用いて説明する。本開示の飛行体用回転支持装置および飛行体用回転駆動装置を適用可能なドローンなどの飛行体については、無人型、有人型の種別や、小型、大型の種別は、特に問わない。飛行体用回転支持装置１は、飛行体用回転駆動装置２の一部を構成する。すなわち、飛行体用回転駆動装置２は、インナロータ型の駆動用モータ３と、飛行体用回転支持装置１とを備える。飛行体用回転駆動装置２は、飛行体のプロペラ４を、該飛行体の機体フレームに対して回転可能に支持し、かつ、回転駆動するために用いられる。なお、本開示において、軸方向、径方向、および円周方向とは、特に断らない限り、飛行体用回転支持装置１の軸方向、径方向、および円周方向をいう。飛行体用回転支持装置１の軸方向、径方向、および円周方向は、駆動用モータ３の軸方向、径方向、および円周方向と一致する。また、軸方向一方側とは、図１および図２の上側をいい、軸方向他方側とは、図１および図２の下側をいう。駆動用モータ３は、モータハウジング５と、モータ出力軸６と、モータロータ７と、モータステータ８とを備える。モータハウジング５は、飛行体の機体フレームに支持固定される。モータハウジング５は、前記機体フレームに支持されること、その内部にモータロータ７およびモータステータ８を収容すること、および、モータ出力軸６を回転可能に支持することが可能である限り、任意の構成を有することができる。本例では、モータハウジング５は、軸方向両側の開口部が塞がれた円筒状に構成されている。モータハウジング５は、複数の部品を組み合わせることにより構成されており、該複数の部品を組み合わせる過程で、モータハウジング５の内部にモータステータ８およびモータロータ７を収容でき、かつ、モータ出力軸６を回転可能に支持するように組み付けることが可能となっている。本例では、モータハウジング５は、有底円筒状のハウジング本体９と、中空円形平板状の蓋体１０とを備える。ハウジング本体９は、円筒状の筒部１１と、筒部１１の軸方向他方側の開口を塞ぐ円形平板状の底部１２とを備える。底部１２は、軸方向一方側の側面の径方向中央部に、凹部１３を有する。凹部１３は、軸方向一方側から見て円形の開口形状を有する。蓋体１０は、筒部１１の軸方向一方側の開口を塞ぐように、筒部１１の軸方向一方側の端部にねじ止めなどにより結合固定されている。モータ出力軸６は、モータハウジング５に回転可能に支持されている。本例では、モータ出力軸６は、円柱状に構成されており、モータハウジング５の内側に、軸方向に離隔して配置された１対のラジアル軸受１４ａ、１４ｂにより回転可能に支持されている。この状態で、モータ出力軸６の軸方向一方側の端部は、モータハウジング５の外部に突出している。すなわち、モータ出力軸６は、軸方向一方側の端部寄り部分を、蓋体１０の内周面に対し、軸方向一方側のラジアル軸受１４ａにより回転可能に支持され、かつ、軸方向他方側の端部を、凹部１３の内周面に対し、軸方向他方側のラジアル軸受１４ｂにより回転可能に支持されることで、モータハウジング５に回転可能に支持されている。１対のラジアル軸受１４ａ、１４ｂのそれぞれは、これに限定されるものではないが、たとえばラジアル玉軸受により構成されることができる。モータロータ７は、モータ出力軸６に固定されている。具体的には、モータロータ７は、モータ出力軸６のうち、軸方向に関して１対のラジアル軸受１４ａ、１４ｂの間に位置する部分に、モータ出力軸６と一体となって回転するように外嵌固定されている。モータステータ８は、モータロータ７の周囲に配置され、かつ、モータハウジング５に固定されている。具体的には、モータステータ８は、モータロータ７の周囲に、該モータロータ７と同軸かつ相対回転可能に配置され、筒部１１の内周面に内嵌固定されている。飛行体用回転支持装置１は、インナロータ型の駆動用モータ３と、駆動用モータ３の軸方向一方側に配置されるプロペラ４との間に組み付けられる。飛行体用回転支持装置１は、静止体１６と、回転体１７と、複数個のころ１８ａ、１８ｂとを備える。静止体１６は、内周面に複列の外輪軌道１９ａ、１９ｂを有し、モータハウジング５またはモータハウジング５に支持される他の部材に対して支持される。たとえば、回転体１７が、モータ出力軸６に直接またはカップリングなどを介して接続される場合には、静止体１６は、モータハウジング５に対して直接またはスペーサなどの他の部材を介して支持される。一方、回転体が、減速機を介してモータ出力軸に接続される場合には、静止体は、減速機を収容するギヤハウジングを介してモータハウジングに支持される。いずれにしても、静止体１６は、前記機体フレームに間接的に支持され、プロペラ４が回転する際にも回転しない。回転体１７は、外周面に複列の内輪軌道２０ａ、２０ｂを有し、軸方向一方側部分にプロペラ４が支持され、かつ、モータ出力軸６に対して直接または他の部材を介してトルク伝達可能に接続される。すなわち、回転体１７は、モータ出力軸６の回転駆動に基づいて回転駆動され、プロペラ４と一体となって回転する。本例では、回転体１７は、モータ出力軸６に対して直接接続されている。ころ１８ａ、１８ｂは、複列の外輪軌道１９ａ、１９ｂと複列の内輪軌道２０ａ、２０ｂとの間に、それぞれの列ごとに複数個ずつ配置されている。これにより、回転体１７は、静止体１６の径方向内側に回転自在に支持される。静止体１６は、複列の外輪軌道１９ａ、１９ｂのうちの少なくとも１つの外輪軌道が静止体１６の内周面に直接形成される構成を採用することができる。たとえば、静止体１６は、円環状の静止側支持部材のみにより構成され、複列の外輪軌道１９ａ、１９ｂがいずれも、該静止側支持部材の内周面に形成される構成を採用することができる。あるいは、静止体１６は、その内周面に、複列の外輪軌道１９ａ、１９ｂのうちの一方の外輪軌道を有する、円環状の静止側支持部材と、その内周面に、複列の外輪軌道１９ａ、１９ｂのうちの他方の外輪軌道を有し、かつ、前記静止側支持部材に内嵌された１つの外輪とを備え、静止体１６の内周面が、前記静止側支持部材の内周面および前記１つの外輪の内周面を含んで構成される構成を採用することもできる。あるいは、静止体１６は、円環状の静止側支持部材と、それぞれの内周面に外輪軌道１９ａ、１９ｂを有し、かつ、前記静止側支持部材に内嵌された２つの外輪とを備える構成を採用することもできる。本例では、静止体１６は、円環状の静止側支持部材２１のみにより構成され、複列の外輪軌道１９ａ、１９ｂはいずれも、静止側支持部材２１の内周面に形成されている。回転体１７は、複列の内輪軌道２０ａ、２０ｂのうちの少なくとも１つの内輪軌道が回転体１７の外周面に直接形成される構成を採用することができる。たとえば、回転体１７は、回転側支持部材のみにより構成され、複列の内輪軌道２０ａ、２０ｂがいずれも、該回転側支持部材の外周面に形成される構成を採用することができる。あるいは、回転体１７は、その外周面に、複列の内輪軌道２０ａ、２０ｂのうちの一方の内輪軌道を有する回転側支持部材と、その外周面に、複列の内輪軌道２０ａ、２０ｂのうちの他方の内輪軌道を有し、かつ、前記回転側支持部材に外嵌された１つの内輪とを備え、回転体１７の外周面が、前記回転側支持部材の外周面および前記１つの内輪の外周面を含んで構成される構成を採用することもできる。あるいは、回転体１７は、回転側支持部材と、それぞれの外周面に内輪軌道２００ａ、２０ｂを有し、かつ、前記転側支持部材に外嵌された２つの内輪とを備える構成を採用することもできる。本例では、回転体１７は、回転側支持部材２２と、回転側支持部材２２に外嵌された１つの内輪２３とを備え、回転体１７の外周面は、回転側支持部材２２の外周面および１つの内輪２３の外周面を含んで構成され、軸方向一方側の内輪軌道２０ａは、回転側支持部材２２の外周面に形成され、軸方向他方側の内輪軌道２０ｂは、内輪２３の外周面に形成されている。以上のように、本例の飛行体用回転支持装置１では、複列の外輪軌道１９ａ、１９ｂのうちの少なくとも１つの外輪軌道が静止体１６の内周面に直接形成される構成と、複列の内輪軌道２０ａ、２０ｂのうちの少なくとも１つの内輪軌道が回転体１７の外周面に直接形成される構成とのうちの、少なくとも一方の構成（本例では、両方の構成）を採用している。このため、本例とは異なる別例の構造、すなわち、静止体１６が、円環状の静止側支持部材と、それぞれの内周面に外輪軌道１９ａ、１９ｂを有し、かつ、前記静止側支持部材に内嵌された２つの外輪とを備える構成を有しており、かつ、回転体１７が、回転側支持部材と、それぞれの外周面に内輪軌道２０ａ、２０ｂを有し、かつ、前記回転側支持部材に外嵌された２つの内輪とを備える、別例の構造に比べて、本例の飛行体用回転支持装置１では、静止体１６と回転体１７との同軸度を確保しやすい。すなわち、前記別例の構造では、それぞれの列に配置された、前記外輪の外径と前記内輪の内径との間に公差があり、かつ、前記静止体の内周面と前記回転体の外周面との間部分のうち、該外輪および該内輪を配置する部分の径方向幅にも公差がある。このため、飛行体用回転支持装置を構成する部品を組み合わせたときの公差の積み上げが大きくなり、前記静止体と前記回転体との同