JP2003083340A

JP2003083340A - モータ内蔵ころがり軸受

Info

Publication number: JP2003083340A
Application number: JP2002120723A
Authority: JP
Inventors: Hideo Okano; 秀雄岡野; Yoshio Shoda; 義雄正田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-04-24
Filing date: 2002-04-23
Publication date: 2003-03-19

Abstract

(57)【要約】【課題】高い機械精度でありながら簡易な作業により
組み立て可能で、且つ高いレベルでコンパクト化を達成
できる低コストなモータ内蔵ころがり軸受を提供する。【解決手段】内輪、外輪、及び複数の転動体を有する
軸受部１０と、ステータ３４及びロータ２６を有し軸受
部１０の内輪及び外輪を相対回転駆動するモータ部１２
とを備えたモータ内蔵ころがり軸受において、軸受部１
２が、内輪の一端面に筒状の内側固定部１８ａを同軸に
接続してなる第１の軌道輪１８と、外輪の一端面に筒状
の外側固定部２４ａを同軸に接続してなる第２の軌道輪
２４とを有し、径方向に見て、第１の軌道輪１８の内側
固定部１８ａと第２の軌道輪２４の外側固定部２４ａと
の間にモータ部１２のステータ２０及びロータ２６を配
設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットや産業用
自動化機器、コンピュータ機器やその周辺機器等の駆動
装置に用いられるモータ内蔵ころがり軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】ファクトリーオートメーション（ＦＡ）
の分野で用いられるダイレクト・ドライブモータとして
は、例えば特開昭６３−２１３４５７号公報に記載の図
１１に示す構造のものがある。このダイレクト・ドライ
ブモータは、モータの軸受としてクロスローラ軸受１１
０を使用しており、軸受の内部にはハウジング１１２を
介して、径方向内側にエンコーダ１１４、軸方向にステ
ータ１１６を保持している。軸受の外輪には、ロータハ
ブ１１８を介して、ロータ１２０とエンコーダ１１４の
スリット板１２２が固定され、ロータ１２０とステータ
１１６から形成されるモータの駆動力を受けてロータハ
ブ１１８が回転する構成となっている。

【０００３】図１２はステータ１１６に設けた励磁コイ
ルの構成例である。ここでは、３相（Ａ相，Ｂ相，Ｃ
相）の励磁回路を使用している。ステータ１１６には放
射状に突出した複数の突極１２４ａ〜１２４ｌが形成さ
れ、これら突極のそれぞれに導線を巻回することで極を
形成している。Ａ相は突極１２４ａから２つおきに合計
４個の突極１２４ｄ，１２４ｇ，１２４ｊに直列に巻回
され、Ｂ相は突極１２４ｂ，１２４ｅ，１２４ｈ，１２
４ｋに直列に巻回され、Ｃ相は突極１２４ｃ，１２４
ｆ，１２４ｉ，１２４ｌに直列に巻回されている。な
お、ステータ１１６とロータ１２０との対向面に設けら
れている歯の位置関係は、ＰＭ（Permanent -magnet Mo
tor ：永久磁石モータ）型３相パルスモータと同様であ
る。

【０００４】図１３はロータ１２０の回転原理を示す説
明図である。上記ステータ１１６の突極による磁束は、
永久磁石によるバイアス磁束φＭと、突極に巻回された
励磁コイルに励磁電流を流すことによって生じる励磁磁
束φＣとの和φＯ＝φＭ＋φＣとして表せる。ここで、
突極に対し、Ａ相→Ｂ相→Ｃ相の順で１２０゜の位相差
を持たせながら励磁コイルへ電流を流すことにより、励
磁磁束φＣがＡ相→Ｂ相→Ｃ相の順で移動してφＯの磁
束部分が移動する。このため、ロータ１２０がこの磁束
部分に吸引され、ロータ１２０に回転駆動力が発生す
る。

【０００５】また、他の構成例として、実開昭６２−６
８４５５号公報に記載の図１４に示す構造のものがあ
る。このダイレクト・ドライブモータは、クロスローラ
軸受１１０を使用しており、軸受の外輪に接続されたフ
レーム１２６にステータ１３８が固定され、このステー
タ１３８の内径側に対向してロータ１３０を軸側に設
け、さらに、ロータ１３０を固定する軸の内側に位置や
速度等の検出器１３２を配置した構造となっている。

【０００６】また、他の構成例として、コンピュータ機
器に用いられるモータの例が特開平９−５６１０８号公
報に見られる。同公報には、外輪の内周面に形成した外
周転動溝と、大径部と小径部とを有する二段軸の大径部
外周に形成した内周転動溝との間に玉を介挿し、前記二
段軸の小径部に嵌めた内輪の外周に形成した内周転動溝
とスリーブ外輪の内面に形成した外周転動溝との間に玉
を介挿してなる複合軸受装置が開示されている。その複
合軸受装置のスリーブ外輪の外周側に、ロータとステー
タとが配設されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たいずれの構成においても、駆動源となるロータ及びス
テータ、検出器等の部材を、軸受とは別にモータ内部に
配置することになるため、その設置スペースのために装
置の小型化が図りにくくなっていた。特開昭６３−２１
３４５７号公報の構成では、クロスローラ軸受１１０の
軸方向隣にロータ１２０及びステータ１１６を配置する
と共にクロスローラ軸受１１０の径方向内側に検出器
（エンコーダ）１１４を配置し、また、実開昭６２−６
８４５５号公報の構成では、検出器１３２をロータ１３
０の径方向内側に収容することで、軸方向長さを短縮し
ており、幾分はコンパクト化が図られているが、依然と
して十分なレベルにまで至っていない。また、このコン
パクト化に伴い、軸受及びモータの全体的な構造が複雑
化し、部品点数が増大する上に組み立て工程も煩雑化す
るため、コストがかさむ問題があった。また、組み立て
時に軸に対する回転精度が出しにくく、十分な精度で組
み立てることが困難な構成となっていた。また、特開平
９−５６１０８号公報の構成では、複合軸受の外周側に
ロータとステータとが配設されており、やはり小型化が
図りにくかった。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、高い機械精度でありながら簡易な作
業により組み立て可能で、且つ高いレベルでコンパクト
化を達成できる低コストなモータ内蔵ころがり軸受を提
供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明に係る請求項１記載のモータ内蔵ころがり軸受は、
内輪、外輪、及び複数の転動体を有する軸受部と、ステ
ータ及びロータを有し前記軸受部の内輪及び外輪を相対
回転駆動するモータ部とを備えたモータ内蔵ころがり軸
受であって、前記軸受部が、前記内輪の一端面に筒状の
内側固定部を同軸に形成してなる第１の軌道輪と、前記
外輪の一端面に筒状の外側固定部を同軸に形成してなる
第２の軌道輪とを有し、径方向に見て、前記第１の軌道
輪の内側固定部と前記第２の軌道輪の外側固定部との間
に前記モータ部のステータ及びロータを配設したことを
特徴とする。

【００１０】このモータ内蔵ころがり軸受では、軸受部
が、内輪の一端面に筒状の内側固定部を同軸に接続して
なる第１の軌道輪と、外輪の一端面に筒状の外側固定部
を同軸に接続してなる第２の軌道輪とを転動体を介して
重ね合わせ、第１の軌道輪の端部から延出させた内側固
定部と第２の軌道輪の端部から延出させた外側固定部と
の間の空間にモータ部のステータ及びロータを配設する
ことにより、実質的にころがり軸受の内部にモータ部を
収容する構成となり、大幅なコンパクト化を達成できる
と共に、軸受の機械精度をころがり軸受の仕上がり精度
に近い高精度に維持できる。また、単純な構成であるた
め組み立て作業が簡単になり、低コスト化が図られる。

【００１１】請求項２記載のモータ内蔵ころがり軸受
は、前記内側固定部の外周に前記モータ部のステータが
固定されると共に、前記外側固定部の内周に前記モータ
部のロータが固定されており、前記第１の軌道輪を固定
側、前記第２の軌道輪を回転側として各軌道輪を相対回
転駆動することを特徴とする。

【００１２】このモータ内蔵ころがり軸受では、内側固
定部の外周に固定されたステータと、外側固定部の内周
に固定されたロータによって、第１の軌道輪を固定側、
第２の軌道輪を回転側として各軌道輪が相対回転駆動さ
れる。

【００１３】請求項３記載のモータ内蔵ころがり軸受
は、前記内側固定部の外周に前記モータ部のロータが固
定されると共に、前記外側固定部の内周に前記モータ部
のステータが固定されており、前記第１の軌道輪を回転
側、前記第２の軌道輪を固定側として各軌道輪を相対回
転駆動することを特徴とする。

【００１４】このモータ内蔵ころがり軸受では、内側固
定部の外周に固定されたロータと、外側固定部の内周に
固定されたステータによって、第１の軌道輪を回転側、
第２の軌道輪を固定側として各軌道輪が相対回転駆動さ
れる。

【００１５】請求項４記載のモータ内蔵ころがり軸受
は、前記外側固定部の軸方向端部より前記内側固定部の
軸方向端部が軸方向に突出しており、軸方向に見て、前
記外側固定部の軸方向端部と前記内側固定部の軸方向端
部との間に、前記ステータ及びモータの少なくとも一部
を配設したことを特徴とする。

【００１６】このモータ内蔵ころがり軸受では、外側固
定部の軸方向端部と内側固定部の軸方向端部との間にモ
ータ部のステータ及びロータが配設されるので、組み立
て及びメンテナンスが容易である。

【００１７】請求項５記載のモータ内蔵ころがり軸受
は、前記軸受部の回転を検出する検出部を、前記内側固
定部と前記外側固定部との間に配設したことを特徴とす
る。

【００１８】このモータ内蔵ころがり軸受では、検出部
を内側固定部と外側固定部との間に配設することによ
り、実質的にころがり軸受の内部に検出部を収容する構
成となり、一層のコンパクト化が達成できる。

【００１９】請求項６記載のモータ内蔵ころがり軸受
は、前記検出部が、回転側に取り付けるスリット円板
と、固定側に取り付ける光照射検出部とを有し、前記ス
リット円板が、前記内側固定部と前記外側固定部との間
で、前記軸受部とは反対側の軸方向端部に配設されると
共に、前記光照射検出部が、前記スリット円板の軸方向
前記軸受部側で前記スリット円板に対向して配設されて
いることを特徴とする。

【００２０】このモータ内蔵ころがり軸受では、検出部
がスリット円板と光照射検出部とを有し、スリット円板
を、内側固定部と外側固定部との間の軸受部とは反対側
の軸方向端部に配設し、光照射検出部を、スリット円板
の軸方向軸受部側でスリット円板に対向して配設するこ
とにより、スリット円板がモータ内蔵ころがり軸受の軸
方向端部に配設され、スリット円板をシールとして機能
させることができる。これにより、構成を簡略化して一
層のコストダウンが図られる。

【００２１】請求項７記載のモータ内蔵ころがり軸受
は、前記内側固定部及び前記外側固定部の少なくとも一
方が非磁性材料からなることを特徴とする。

【００２２】このモータ内蔵ころがり軸受では、内側固
定部及び外側固定部の少なくとも一方が非磁性材料から
なることで、モータ部の駆動による電食の発生が防止さ
れ、軸受の寿命を延ばすことができると共に、長期にわ
たって安定した回転動作を維持できる。

【００２３】請求項８記載のモータ内蔵ころがり軸受
は、前記内側固定部が、前記内輪と別体に形成されてい
ることを特徴とする。

【００２４】このモータ内蔵ころがり軸受では、内側固
定部を内輪と別体に形成することにより、内輪の構造を
簡略化できると共に、軸受部とモータ部とをそれぞれ個
別に組み立てた後で双方を組み合わせることができ、軸
受部に一体形成される場合より組み立て工程を簡便にで
きる。さらに、双方を分解可能に構成することにより、
メンテナンスを容易にできる。

【００２５】請求項９記載のモータ内蔵ころがり軸受
は、前記外側固定部が、前記外輪と別体に形成されてい
ることを特徴とする。

【００２６】このモータ内蔵ころがり軸受では、外輪固
定部を外輪と別体に形成することにより、外輪の構造を
簡略化できると共に、軸受部とモータ部とをそれぞれ個
別に組み立てた後で双方を組み合わせることができ、軸
受部に一体形成される場合より組み立て工程を簡便にで
きる。さらに、双方を分解可能に構成することにより、
メンテナンスを容易にできる。

【００２７】請求項１０記載のモータ内蔵ころがり軸受
は、前記軸受部が、クロスローラ軸受からなることを特
徴とする。

【００２８】このモータ内蔵ころがり軸受では、軸受部
にクロスローラ軸受を用いることにより、一つの軸受で
ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷
重を受けることが可能となり、軸受の軸方向長さの短縮
化が有利となり、且つ組み立て作業を容易にできる。

【００２９】請求項１１記載のモータ内蔵ころがり軸受
は、前記転動体が、セラミックス材からなることを特徴
とする。

【００３０】このモータ内蔵ころがり軸受では、転動体
にセラミックス材を用いることにより、モータ部による
電食が防止できると共に、軸受自体の回転性能の向上並
びに軸受剛性の増大の効果が得られる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るモータ内蔵こ
ろがり軸受の実施の形態について図面を参照して詳細に
説明する。図１は本発明に係るモータ内蔵ころがり軸受
の第１実施形態の構成を示す図で、（ａ）は断面図、
（ｂ）は一部断面を示す側面図である。本実施形態のモ
ータ内蔵ころがり軸受１００は、大略的には、軸受部１
０と、モータ部１２と、検出部１４とを備え、モータ部
１２及び検出部１４を軸受部１０の内側に配設して構成
している。

【００３２】軸受部１０は、一つの軸受でラジアル荷重
と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられ
ると共に、軸受の軸方向長さの短縮化に有利で且つ組み
立て作業が容易なクロスローラ軸受１６を用いている。
このクロスローラ軸受１６の内輪（第１の軌道輪）１８
の一端は、軸方向に延長した円筒状に形成され、この円
筒状の延長部分（内側固定部）１８ａにモータ部１２の
ステータ２０と、検出部１４のロータリーエンコーダの
固定部分となる光照射検出部（光学反射式エンコーダモ
ジュール）２２を固定している。また、クロスローラ軸
受１６の外輪（第２の軌道輪）２４も同様に、一端が円
筒状に形成され、この延長部分（外側固定部）２４ａに
モータ部１２のモータ駆動マグネット（ロータ）２６
と、検出部１４のロータリーエンコーダのスリット円板
と軸受のシールとが一体になったスリット付きシール２
８を固定している。なお、クロスローラ軸受１６の各軌
道輪の間には、転動体のローラ間隔を保持するセパレー
タが設けられている。

【００３３】モータ部１２は、前記ステータ２０とモー
タ駆動マグネット２６が対向して配置され、ステータ２
０に図示しないモータ駆動ドライバからの信号と電力を
受けて第２の軌道輪２４を回転駆動する。内輪、外輪を
磁性材料により磁気回路部材兼用として形成した方がモ
ータ特性が向上するが、内輪、外輪、転動体のいずれか
の部品を非磁性体とすることにより、モータの磁気回路
形成による迷走電流腐食（Stray current corrosion；
電食）の発生を防止する効果が得られる。これにより、
軸受の寿命が延ばされ、長期にわたって安定した回動動
作が維持できるようになる。また、軸受性能を確保する
と共に電食の発生を防止するには、転動体をセラミック
ス材により形成することが効果的である。これは、電食
防止だけでなく、軸受自体の回転性能の向上並びに軸受
剛性の増大にも有効である。

【００３４】検出部１４は、非接触で回転角や回転速度
等を検出するもので、前述のように複数の開口を円周上
に形成した円環状のスリット付きシール２８と、このス
リット付きシール２８の開口に対峙して円周上の所定位
置に設けられ光源と受光部とを有する光学反射式のエン
コーダモジュール２２とを有し、スリット付きシール２
８とエンコーダモジュール２２とが第２の軌道輪２４の
回転動作によって相対移動して発生するパルス信号に基
づいて回転角や回転速度等を検出する。スリット付きシ
ール２８は、軸方向端部に設けられるため塵埃の付着を
防止するシールとしても機能する。なお、エンコーダモ
ジュール２２は、第１の軌道輪１８の延長部分１８ａ外
周面に固定された固定用リング部材２３の片面に取り付
けられている。

【００３５】上述したように、本実施形態のモータ内蔵
ころがり軸受１００によれば、モータ部１２及び検出部
１４を実質的に軸受の内部に納めた構成となり、軸受の
構成の簡単化と大幅なコンパクト化が達成でき、コスト
ダウンが図られる。さらにモータ内蔵ころがり軸受１０
０自体の組み付け精度が高められ、回転軸をこのモータ
内蔵ころがり軸受１００の第２の軌道輪２４に、軸受部
１０の仕上がり精度と同じ高精度に取り付けることがで
きる。また、この取り付け作業も簡単なものとなる。さ
らに、モータ内蔵ころがり軸受１００の径方向内側に大
きな設置スペースを要しないため、モータ内蔵ころがり
軸受１００の軸受内径を大きく設計でき、軸受外径との
差が小さくなって一層の薄型化が可能となる。

【００３６】また、第１の軌道輪１８の延長部分１８ａ
を軸受部１０の内輪と一体に形成し、また、第２の軌道
輪２４の延長部分２４ａを軸受部１０の外輪と一体に形
成することで、軸受の構造を簡略化でき、共振によるガ
タつきの発生を軽微な設計変更により低減でき、振動特
性を良好にできる。さらに、第１の軌道輪１８の内径を
軸受部１０の軸受内径に一致させ、第２の軌道輪２４の
外径を軸受外径に一致させることにより、モータ内蔵軸
受１００を一つのころがり軸受の形状にできる。これに
より、接続される回転軸、ハウジング、ハブ等を、より
確実に且つ安定して支持できるようになる。また、検出
部１４のスリット円板をシールとしても機能させること
ができるスリット付きシールとしたことにより、構成を
簡略化でき一層のコストダウンが図られる。

【００３７】次に、本実施形態の変形例を説明する。図
２は本実施形態に係るモータ内蔵ころがり軸受１００の
変形例の構成を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は一
部断面を示す側面図である。以降、前述の第１実施形態
と同様の機能を奏する部材に対しては、同一の符号を付
与することでその説明は省略するものとする。本変形例
のモータ内蔵ころがり軸受２００は、第２の軌道輪２４
を固定側、第１の軌道輪１８を回転側として構成してい
る。このため、モータ部１２については、ステータ２０
を第２の軌道輪２４に、モータ駆動マグネット２６を第
１の軌道輪１８にそれぞれ固定し、検出部１４について
は、エンコーダモジュール２２の取り付けられた固定用
リング部材２３を第２の軌道輪２４に、スリット付きシ
ール２８を第１の軌道輪１８にそれぞれ固定している他
は、第１実施形態と同様の構成となっている。

【００３８】この構成によれば、軸受部１０の仕上がり
精度に近い高精度で、回転軸をこのモータ内蔵ころがり
軸受２００の第１の軌道輪１８に取り付けることがで
き、前述と同様の作用効果が奏される。

【００３９】次に、本発明に係るモータ内蔵ころがり軸
受の第２実施形態を図３及び図４を用いて説明する。図
３は本発明に係るモータ内蔵ころがり軸受の第２実施形
態の構成を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は一部断
面を示す側面図である。本実施形態のモータ内蔵ころが
り軸受３００は、モータ部１２のステータ３４の容積を
増やすことでモータ出力の増大を図っている。即ち、第
１の軌道輪３６はその軸受内径を小さくすることで円筒
状の延長部分３６ａと第２の軌道輪２４との間の空間を
大きくし、設置可能なステータ３４のサイズを大型化し
ている。これに伴い、検出部１４では、エンコーダモジ
ュール２２が固定される固定用リング部材３８の内径を
小さくすると共に、スリット付きシール４０の内径も小
さくしている。本実施形態のモータ内蔵ころがり軸受３
００の構成によれば、ステータ３４を大型化することに
より、発生可能な磁束が増大でき、一層強力な磁力が得
られ、回転駆動力が強化された高出力のモータを形成す
ることができる。

【００４０】また、図４は本実施形態に係るモータ内蔵
ころがり軸受の変形例の構成を示す図で、（ａ）は断面
図、（ｂ）は一部断面を示す側面図である。本変形例の
モータ内蔵ころがり軸受４００は、第２の軌道輪２４を
固定側、第１の軌道輪３６を回転側として構成してい
る。このため、モータ部１２については、ステータ３４
を第２の軌道輪２４に、モータ駆動マグネット２６を第
１の軌道輪３６にそれぞれ固定し、検出部１４について
は、エンコーダモジュール２２の取り付けられた固定用
リング部材３８を第２の軌道輪２４に、スリット付きシ
ール２８を第１の軌道輪３６にそれぞれ固定している他
は、第２実施形態と同様の構成となっている。この構成
によれば、軸受部１０の仕上がり精度に近い高精度で、
回転軸を第１の軌道輪３６に取り付けることができ、前
述と同様の作用効果が奏される。

【００４１】次に、本発明に係るモータ内蔵ころがり軸
受の第３実施形態を図５及び図６を用いて説明する。図
５は本発明に係るモータ内蔵ころがり軸受の第３実施形
態の構成を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は一部断
面を示す側面図である。本実施形態のモータ内蔵ころが
り軸受５００は、モータ部１２及び検出部１４が固定さ
れる円筒状の内側固定部４８及び外側固定部５０を軸受
部１０とは別体に形成し、軸受部１０の内輪（第１の軌
道輪）４４及び外輪（第２の軌道輪）４６の一方の側面
に接続している。内輪４４のモータ部１２側一端面の内
周側には、段付き部４４ａが形成され、この段付き部４
４ａに内側固定部４８を締まり嵌め或いは接着等により
固定している。同様に、外輪４６のモータ部１２側一端
面の外周側には段付き部４６ａが形成され、この段付き
部４６ａに外側固定部５０を固定している。内側固定部
４８は、モータ部１２のステータ２０と、検出部１４の
エンコーダモジュール２２を固定している。また、外側
固定部５０は、モータ部１２のモータ駆動マグネット２
６と、検出部１４のロータリーエンコーダのスリット円
板と軸受のシールとが一体になったスリット付きシール
２８を固定している。

【００４２】上記構成のモータ内蔵ころがり軸受５００
によれば、軸受部１０と、モータ部１２及び検出部１４
とを別体として形成したことにより、内輪４４及び外輪
４６の構造を簡略化できると共に、外輪軸受部１０と、
モータ部１２，検出部１４とをそれぞれ個別に組み立
て、組み立て後に双方を組み合わせるといった組み立て
方法をとることができ、軸受部１０に一体形成される場
合より組み立て工程を簡便にできる。さらに、双方を分
解可能に構成することにより、モータ内蔵ころがり軸受
５００のメンテナンスが容易となる。ここで、上記内側
固定部材４８及び外側固定部材５０は、少なくともいず
れかをオーステナイトステンレス鋼等の非磁性材料によ
り形成することにより、電食の発生を防止することがで
きる。この場合、軸受の内輪・外輪・転動体は、軸受用
鋼やマルテンサイトステンレス鋼等の高硬度の軸受用鋼
が使用可能である。なお、内輪４４と内輪固定部４８、
又は、外輪４６と外輪固定部５０のいずれか一方のみを
別体として構成してもよく、別体とした側で上記効果が
奏される。

【００４３】また、図６は本実施形態に係るモータ内蔵
ころがり軸受の変形例の構成を示す図で、（ａ）は断面
図、（ｂ）は一部断面を示す側面図である。本変形例の
モータ内蔵ころがり軸受６００は、外輪４６を固定側、
内輪４４を回転側として構成している。このため、モー
タ部１２については、ステータ２０を外輪４６に接続し
た外側固定部材５０に、モータ駆動マグネット２６を内
輪４４に接続した内側固定部材４８にそれぞれ固定し、
検出部１４については、エンコーダモジュール２２の取
り付けられた固定用リング部材２３を外側固定部材５０
に、スリット円板２８を内側固定部材４８にそれぞれ固
定している他は、第３実施形態と同様の構成となってい
る。この構成によっても前述と同様の効果が得られる。

【００４４】図７に、第４実施形態のモータ内蔵ころが
り軸受７００の断面図を示す。本実施形態のモータ内蔵
ころがり軸受７００では、軸受部１０に、玉軸受８０を
用いている。玉軸受８０は、内輪（第１の軌道輪）６０
と外輪（第２の軌道輪）７０との間に介挿された複数の
転動体（玉）５１と、転動体５１を保持する保持器５２
とを有している。また、軸受部１０は、転動体５１を挟
む軸方向両側に、シール部材５３を備えている。片側
（図では右側）のシール部材５３は、モータ部１２と転
動体５１との間に配置されている。シール部材５３を取
り付けるためのシール溝７０ｂが、外輪７０の転動体５
１が接する箇所の軸方向両側に、外輪７０の内周面に沿
って形成されている。シール溝７０ｂに取り付けられた
シール部材５３は、内輪６０の外周面に形成された段部
６０ｂに延びて接触している。すなわち、シール部材５
３が、内輪６０と外輪７０との間の空間において転動体
５１、保持器５２及び軌道を外部から密封しており、シ
ール部材５３が転がり接触部を密封している。

【００４５】本実施形態は、外輪７０を回転側、内輪６
０を固定側として構成している。このため、モータ部１
２については、ロータ２６を外輪７０に、ステータ２０
を内輪６０にそれぞれ固定している。ここでは、ロータ
２６として、軟鋼材で形成されたリング状の部材（軟鋼
リング）２９の内周に永久磁石が接着固定されたものが
用いられている。軟鋼リング２９が、外輪７０の延長部
分７０ａの内側に嵌挿されている。また、ステータ２０
は、内輪６０の延長部分６０ａの外周面にコイルを巻き
付けて構成されている。本実施形態では、ステータ２０
及びロータ２６が、径方向に見ても軸方向に見ても、内
輪６０の延長部分（内側固定部）６０ａと外輪７０の延
長部分（外側固定部）７０ａとの間の空間から突出して
いない。

【００４６】内輪６０及び外輪７０としては、ＪＩＳ
ＳＵＪ２材を焼入硬化してなるものを用いることができ
る。こうすれば、非磁性材料のセラミックス等からなる
ものに比べて、安価であるため、コストダウンを図るこ
とができる。電食発生を防止する観点から、転動体５１
の材料としては、窒化珪素、ジルコニア等のセラミック
スが用いられる。保持器５２の材料としては、ポリアミ
ド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂等の非磁性材料が
用いられる。

【００４７】上記構成のモータ内蔵ころがり軸受７００
によれば、組み立てが容易でコストダウンが図られる。
また、回転精度が高く、低トルクである。本実施形態
は、コンピュータ機器やその周辺機器などの駆動装置に
用いるのに好適である。

【００４８】図８に、第５実施形態のモータ内蔵ころが
り軸受８００の断面図を示す。モータ内蔵ころがり軸受
８００は、外輪（第２の軌道輪）７１の延長部分（外側
固定部）７１ａが、モータ部１２側で、内輪（第１の軌
道輪）６０の延長部分（内側固定部）６０ａより短くな
っている。すなわち、外輪７１の軸方向寸法が、内輪６
０の軸方向寸法より小さくなっており、軸方向一方側
で、内輪６０の延長部分６０ａが外輪７１の延長部分７
１ａより軸方向に突出している。転動体５１の軸方向両
側にシール部材５３が設けられているが、外輪７１の延
長部分７１ａは、転動体５１とモータ部１２との間に配
設されたシール部材５３よりモータ部１２側に若干突出
して終端している。

【００４９】内輪６０及び外輪７１の各延長部分６０
ａ，７１ａの、軸受部１０側と反対側の軸方向端部に
は、リング状の保持板５５が固着されている。保持板５
５は、例えば軟鋼板により形成され、延長部分６０ａ，
７１ａに固着される固着面５５ａと、ロータ又はステー
タが取り付けられるフランジ面５５ｂとを有して、断面
Ｌ字状になっている。固着面５５ａは、リング状のフラ
ンジ面５５ｂの一端縁部（外周縁部又は内周縁部）に、
フランジ面５５ｂに対して垂直に一体成形されている。

【００５０】外輪７１の延長部分７１ａの外周面の軸方
向端部に、一方の保持板５５の、円筒状の固着面５５ａ
が外嵌されている。その保持板５５のフランジ面５５ｂ
は、内輪６０に向かって垂直に延びている。そのフラン
ジ面５５ｂには、外輪７１の延長部分７１ａの軸方向端
面が当接している。このフランジ面５５ｂには、軸受部
１０側とは反対側に、ステータ２０が設けられている。
本実施形態においては、ステータ２０を保持板５５に設
けてなるステータユニットが、外輪７１の外径面に外嵌
されているともいえる。そして、内輪６０の延長部分６
０ａの外周面の軸方向端部に、他方の保持板５５の固着
面５５ａが外嵌されている。その保持板５５のフランジ
面５５ｂは、外輪７１に向かって垂直に延びている。そ
のフランジ面５５ｂの軸受部１０側に、ロータ２６が取
り付けられている。ロータ２６は、軸方向に見て、前記
ステータ２０と対向している。内輪６０の延長部分６０
ａの軸方向端面と、フランジ面５５ｂの軸受部１０側の
反対側の面とは、略面一になっている。

【００５１】本実施形態では、ステータ２０及びロータ
２６が、径方向に見て、内輪６０の延長部分（内側固定
部）６０ａの外周面と外輪７１の延長部分（外側固定
部）７１ａの外周面との間に収まっている。このような
場合も、本明細書においては、径方向に見て、ステータ
２０及びロータ２６が外側固定部と内側固定部との間に
配設されていると、みなすものとする。軸方向に見る
と、ステータ２０及びロータ２６は、内輪６０の延長部
分６０ａの軸方向端部と外輪７１の延長部分７１ａの軸
方向端部との間に収まっている。

【００５２】本実施形態は、内輪６０を回転側、外輪７
１を固定側として構成している。ここで、ステータ２０
は、保持板５５のフランジ面５５ｂにコイルがプリント
配線されてなる。またロータ２６は、保持板５５のフラ
ンジ面５５ｂに多極の磁石が設けられてなる。

【００５３】上記構成のモータ内蔵ころがり軸受８００
によれば、製造工程において、軸受部１０を組み立てた
後にモータ部１２を組み付けることが可能である。した
がって、組み立てが容易でコストダウンが図られる。ま
た、モータ部１２のメンテナンス等を容易に行うことが
できる。本実施形態は、コンピュータ機器やその周辺機
器などの駆動装置に用いるのに好適である。

【００５４】図９に、第６実施形態のモータ内蔵ころが
り軸受９００の断面図を示す。このモータ内蔵ころがり
軸受９００において、モータ部１２の構成は、前述した
第５実施形態と略同様である。本実施形態では、軸受部
１０のモータ部１２側とは反対側の軸方向端部におい
て、径方向外側に延びるフランジ部７２ｃが外輪７２に
一体成形されている。リング状のフランジ部７２ｃに
は、円周上に等間隔で開口する複数の貫通孔７３が設け
られている。外輪７２は、この貫通孔７３に挿入される
ボルト等の固定手段により、フランジ部７２ｃと対向し
て配設される図示しない回転部材に固定される。こうし
て、外輪７２は、回転部材とともに一体的に回転され
る。

【００５５】本実施形態における内輪６１は、モータ部
１２側とは反対側の軸方向端部において、内輪内径が円
板状の端壁６１ｃによって塞がれている。内輪６１に一
体的に設けられた端壁６１ｃには、その中央部を貫通す
るねじ孔６２が設けられている。内輪６１は、このねじ
孔６２に螺合する雄ねじにより、端壁６１ｃと対向して
配設される図示しない固定部材に固定される。

【００５６】上記構成のモータ内蔵ころがり軸受９００
によれば、図示しない回転部材と外輪７２とはフランジ
結合され、または図示しない固定部材と内輪６１とはね
じ結合されるため、それぞれの嵌合面においてクリープ
が発生するなどの問題を回避することができる。本実施
形態は、コンピュータ機器やその周辺機器などの駆動装
置に用いるのに好適である。なお図示しないが、内輪６
１と固定部材とを固定する方法として、ねじ結合の代わ
りに、スプライン結合等の他の方法を用いてもよい。

【００５７】以上の第４〜第６実施形態に見られるシー
ル部材５３は、適宜省略することができる。例えば、使
用環境に応じて、これらモータ内蔵ころがり軸受が装着
される装置側にシール手段を設けることで、モータ内蔵
ころがり軸受のシール部材５３を省略することも可能で
ある。

【００５８】図１０に、第７実施形態のモータ内蔵ころ
がり軸受１０００の断面図を示す。本実施形態のモータ
内蔵ころがり軸受１０００では、軸受部１０に、クロス
ボール軸受６６を用いている。本実施形態におけるクロ
スボール軸受６６は、一対の軌道輪の間（内外輪６４，
７４間）に複数の転動体６６ａが組み込まれ、各軌道輪
は、転動体６６ａの半径より大径状の軌道面からなる軌
道溝をそれぞれ有している。一対の軌道輪のうち少なく
とも一つの軌道輪は二つの軌道面を有している。各転動
体６６ａは、ころがり接触面となる外径が軸方向にも曲
率を持っている。この軸受は、円周上にそれぞれ交互に
交差状に配置される各転動体６６ａの外径が、相対する
一方の軌道輪の軌道面と他方の軌道輪の軌道面にて一点
ずつ常に接触している、二点接触の軸受である。そのた
め、軸受には予圧がかかった状態となり、一個の軸受で
アキシアル荷重、ラジアル荷重及びモーメント荷重を支
持することができる。ここでは、転動体６６ａを転動自
在に支持するために、保持器６５が用いられている。こ
こで、本実施形態の転動体６６ａは、単一曲率のボール
の両極部分を平面に加工した形状をしている。なお、単
一曲率ではなく、曲率が変化する形状でもよい。

【００５９】本実施形態では、軌道面を一つずつ有する
部材を組み合わせて外輪７４が構成されている。すなわ
ち、外輪７４が分割可能な構成になっている。しかし、
これに限定されず、内輪６４が分割可能な構成になって
いてもよい。外輪７４の外周面又は内輪６４の内周面に
スリーブを嵌め合わせ、分割側の軌道輪が分かれるのを
より確実に防止することもできる。

【００６０】本実施形態では、外輪７４を回転側、内輪
６４を固定側として構成している。このため、モータ部
１２については、ステータ２０を内輪６４の延長部分
（内側固定部）６４ａの外周面に、ロータ２６を外輪７
４の延長部分（外側固定部）７４ａの内周面にそれぞれ
固定している。ここで、ロータ２６に使用する永久磁石
としては、フェライト系磁石、アルミマンガン磁石、ア
ルニコ磁石や希土類磁石（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石など）を
使用することができる。特に希土類磁石を使用した場合
は、磁石のエネルギー積が大きいので、小さいモータ体
積でモータの発生トルクを大きくできるので好ましい。
本実施形態においては、コイルを巻き付けてなるステー
タ２０を内側固定部の外周に配設し、永久磁石からなる
ロータ２６を外側固定部の内周に配設している。しか
し、これに限定されず、例えばステータに永久磁石を用
いてもよい。

【００６１】上記構成のモータ内蔵ころがり軸受１００
０によれば、転動体６６ａと転動溝との接触面積を小さ
くすることができ、内輪６４と外輪７４とが低トルクで
極めて円滑に相対回転される。そして、アキシアル荷
重、ラジアル荷重及びモーメント荷重を良好に支持でき
る。なお図示しないが、保持器６５の代わりにセパレー
タが用いられてもよい。本実施形態は、コンピュータ機
器やその周辺機器などの駆動装置、ファクトリーオート
メーション、ロボット等の駆動等に用いるのに好適であ
る。

【００６２】なお、本発明は、前述した実施形態に限定
されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能であ
る。上記実施形態を組み合わせることも可能である。例
えば、第4〜第７実施形態に、第１〜第３実施形態で用
いたような検出部を適用してもよい。

【００６３】

【発明の効果】本発明に係るモータ内蔵ころがり軸受に
よれば、モータ部及び検出部を実質的に軸受の内部に納
めた構成にでき、軸受の構成の簡単化と大幅なコンパク
ト化が達成でき、組み立ても容易となり、コストダウン
が図られる。さらにモータ内蔵ころがり軸受自体の組み
付け精度が高められ、接続される回転軸、ハウジング、
ハブ等を、軸受部の仕上がり精度と同じ高精度に取り付
けることができる。また、この取り付け作業も簡単なも
のとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るモータ内蔵ころがり軸受の第１実
施形態の構成を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は一
部断面を示す側面図である。

【図２】第１実施形態に係るモータ内蔵ころがり軸受の
変形例の構成を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は一
部断面を示す側面図である。

【図３】本発明に係るモータ内蔵ころがり軸受の第２実
施形態の構成を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は一
部断面を示す側面図である。

【図４】第２実施形態に係るモータ内蔵ころがり軸受の
変形例の構成を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は一
部断面を示す側面図である。

【図５】本発明に係るモータ内蔵ころがり軸受の第３実
施形態の構成を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は一
部断面を示す側面図である。

【図６】第３実施形態に係るモータ内蔵ころがり軸受の
変形例の構成を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は一
部断面を示す側面図である。

【図７】本発明に係るモータ内蔵ころがり軸受の第４実
施形態の構成を示す断面図である。

【図８】本発明に係るモータ内蔵ころがり軸受の第５実
施形態の構成を示す断面図である。

【図９】本発明に係るモータ内蔵ころがり軸受の第６実
施形態の構成を示す断面図である。

【図１０】本発明に係るモータ内蔵ころがり軸受の第７
実施形態の構成を示す断面図である。

【図１１】従来のファクトリーオートメーションの分野
で用いられるダイレクト・ドライブモータの一例を示す
図である。

【図１２】ステータに設けた励磁コイルの構成例を示す
図である。

【図１３】ロータの回転原理を示す説明図である。

【図１４】ダイレクト・ドライブモータの他の構成例を
示す図である。

【符号の説明】

１０軸受部１２モータ部１４検出部１６クロスローラ軸受１８内輪（第１の軌道輪）１８ａ延長部分（内側固定部）２０，３４ステータ２２エンコーダモジュール２３固定用リング部材２４外輪（第２の軌道輪）２４ａ延長部分（外側固定部）２６モータ駆動マグネット（ロータ）２８，４０スリット付きシール３６第１の軌道輪３８固定用リング部材４４内輪４４ａ段付き部４６外輪４６ａ段付き部４８内側固定部５０外側固定部１００，２００，３００，４００，５００，６００，７
００，８００，９００，１０００モータ内蔵ころがり
軸受

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｃ 33/62 Ｆ１６Ｃ 33/62 33/78 33/78 Ｚ 41/00 41/00 Ｈ０２Ｋ 5/173 Ｈ０２Ｋ 5/173 Ｚ 11/00 11/00 ＢＦターム(参考） 3J016 AA01 AA02 AA03 BB17 CA08 3J101 AA03 AA13 AA26 AA32 AA33 AA42 AA54 AA62 BA10 BA53 BA54 BA73 EA02 EA06 EA36 EA41 EA80 FA11 FA46 FA53 FA55 GA24 5H605 AA07 BB05 BB10 BB15 BB19 CC01 CC04 CC05 DD09 EB10 EB12 GG04 5H611 AA01 BB01 BB06 BB10 PP07 QQ01 QQ03 RR04 UA04 UB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内輪、外輪、及び複数の転動体を有する
軸受部と、ステータ及びロータを有し前記軸受部の内輪
及び外輪を相対回転駆動するモータ部とを備えたモータ
内蔵ころがり軸受であって、前記軸受部が、前記内輪の一端面に筒状の内側固定部を
同軸に形成してなる第１の軌道輪と、前記外輪の一端面
に筒状の外側固定部を同軸に形成してなる第２の軌道輪
とを有し、径方向に見て、前記第１の軌道輪の内側固定部と前記第
２の軌道輪の外側固定部との間に前記モータ部のステー
タ及びロータを配設したことを特徴とするモータ内蔵こ
ろがり軸受。
【請求項２】前記内側固定部の外周に前記モータ部の
ステータが固定されると共に、前記外側固定部の内周に
前記モータ部のロータが固定されており、前記第１の軌
道輪を固定側、前記第２の軌道輪を回転側として各軌道
輪を相対回転駆動することを特徴とする請求項１記載の
モータ内蔵ころがり軸受。
【請求項３】前記内側固定部の外周に前記モータ部の
ロータが固定されると共に、前記外側固定部の内周に前
記モータ部のステータが固定されており、前記第１の軌
道輪を回転側、前記第２の軌道輪を固定側として各軌道
輪を相対回転駆動することを特徴とする請求項１記載の
モータ内蔵ころがり軸受。
【請求項４】前記外側固定部の軸方向端部より前記内
側固定部の軸方向端部が軸方向に突出しており、軸方向
に見て、前記外側固定部の軸方向端部と前記内側固定部
の軸方向端部との間に、前記ステータ及びロータの少な
くとも一部を配設したことを特徴とする請求項１〜請求
項３のいずれか１項記載のモータ内蔵ころがり軸受。
【請求項５】前記軸受部の回転を検出する検出部を、
前記内側固定部と前記外側固定部との間に配設したこと
を特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の
モータ内蔵ころがり軸受。
【請求項６】前記検出部が、回転側に取り付けるスリ
ット円板と、固定側に取り付ける光照射検出部とを有
し、前記スリット円板が、前記内側固定部と前記外側固定部
との間で、前記軸受部とは反対側の軸方向端部に配設さ
れると共に、前記光照射検出部が、前記スリット円板の軸方向前記軸
受部側で前記スリット円板に対向して配設されているこ
とを特徴とする請求項５記載のモータ内蔵ころがり軸
受。
【請求項７】前記内側固定部及び前記外側固定部の少
なくとも一方が非磁性材料からなることを特徴とする請
求項１〜請求項６のいずれか１項記載のモータ内蔵ころ
がり軸受。
【請求項８】前記内側固定部が、前記内輪と別体に形
成されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のい
ずれか１項記載のモータ内蔵ころがり軸受。
【請求項９】前記外側固定部が、前記外輪と別体に形
成されていることを特徴とする請求項１〜請求項８のい
ずれか１項記載のモータ内蔵ころがり軸受。
【請求項１０】前記軸受部が、クロスローラ軸受から
なることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１
項記載のモータ内蔵ころがり軸受。
【請求項１１】前記転動体が、セラミックス材からな
ることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１
項記載のモータ内蔵ころがり軸受。
【請求項１２】前記軸受部が、クロスボール軸受から
なることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１
項記載のモータ内蔵ころがり軸受。