JP2007244096A

JP2007244096A - 電動機

Info

Publication number: JP2007244096A
Application number: JP2006062905A
Authority: JP
Inventors: Hirohide Konishi; 博英小西
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2026-03-08
Also published as: JP4900780B2

Abstract

【課題】配線の取り付け作業の効率を高めるとともに、電動機の信頼性を高めること。
【解決手段】ハウジングインナ１４の外周面に凹部１６を形成し、凹部１６に配線固定金具２０を挿着し、配線固定金具２０をボルト４２でハウジングインナ１４に固定し、リード線３８が挿入されたチューブ３６を配線固定金具２０の湾曲部２２に挿着し、チューブ３６の外周側を配線支持部２８，３０で支持し、チ熱収縮ューブ４０による段差と配線支持部２８、３０との当接により、チューブ３６の移動を阻止する。
【選択図】図５

Description

本発明は、電動機に関し、特に、電動機のコイルに接続されるリード線等の配線の取り付け構造の改良に関する。

従来、スピンドル・歯車などを介せずに、直接負荷を回転自在に支持し、その負荷に対して回転駆動力を直接与えるようにした電動機（モータ）は、工作機器のワーク回転保持部や、ロボットの駆動関節部等に用いられている。

この種の電動機としては、例えば、ステータが内周に配置され、ロータが外周に配置された外転型電動機が知られている。外転型電動機は、配線・配管・補助軸などが通される中空穴を備えている場合があり、そのような場合、負荷を直接駆動する装置の特性上、中空穴としてはできるだけ大きいことが要求されるのに対して、装置の外形はできるだけ小さく、装置の軸方向の高さは低いことが要求されている。

一方、限られた容積内で電動機出力（モータ出力）をできるだけ大きくするためには、ステータの外周はできるだけ大きくし、内周はできる限り小さくする必要がある。したがって、モータ出力に直接寄与しないハウジングの外形はできるだけ小さくする必要がある。さらにモータ出力に直接寄与しない配線の引き出し部もできるだけ小さくする必要がある。

そこで、ステータのコイルなどに接続されるリード線などをモータハウジングに固定するに際しては、給電用のリード線やセンサ用のリード線を保護するために、各リード線にシリコンガラス製チューブなどの可撓性のチューブを被せ、これらを、半円弧形状の取り付け部を有する配線固定金具で押し付けてモータハウジングに固定する方法が採用されていた。また、リード線をモータケースから引き出すに際しては、モータケースのリード線引出し穴に挿着されたゴムブッシュよりも外径の大きい結び目をリード線に形成し、リード線がモータケース外部に引っ張られても、リード線の結び目がゴムブッシュとモータケースの天井面に当たって引っかかるようにするようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。ステータ側のハウジングに固定される可撓体としては上部のようなチューブ
を被せたリード線（ケーブル線）の他、例えば、冷却用のエアを供給するためのチューブ等もある。
特開平１０−３２９５６号公報

例えば、可撓体が上記のようなケーブル線の場合、半円弧形状の取り付け部を有する配線固定金具を用いて配線をハウジングに取り付けるに際しては、ハウジングの凹部内に挿入されたチューブの外周面を配線固定金具で押さえた状態で、配線固定金具の両端に形成されたボルト挿入穴内にボルトを挿入し、配線を押しつぶしながらボルトを締めこむ必要がある。このため、限られたスペース内において、ボルトと配線固定金具を一方の手で保持しながら、他方の手でレンチを回す作業は非常に困難である。

また、限られたスペースに配線固定金具を配置するため、必然的に配線固定金具の押さえ幅が狭くなり、線材に過度な圧力がかかってしまう。これは、リード線などの引き出し線を曲げることができないため、モータの利便性を損なう恐れがある。また線材の切れや断線につながり、製品の信頼性を低下させる恐れがある。

また、ボルトの締め付け力で配線を固定するため、引き出し線が動かされたときには、ボルトに緩みが生じる恐れがある。これは、配線の断線、モータ回転部分への金具やボルトの落下（混入）といった事故につながる恐れがある。

さらに、配線固定金具を固定するためのスペースを確保するために、モータハウジングの取り付け底面部に切り欠きを設ける場合には、はめ合い円の外周が少なくなり、モータの取り付け剛性が悪化することがある。
他の可撓体を取付ける場合にも同様な問題がある。

本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、配線等の可撓体の取り付け作業の効率を高めるとともに、電動機の信頼性を高めることにある。

前記目的を達成するために、本発明は、環状に形成されたステータの内周側に配置されるハウジングインナと、該ハウジングインナを固定され可撓性を有する長尺の可撓体とを備えた電動機において、前記ハウジングインナの外周面に形成された凹部と、前記凹部に装着可能に形成された可撓体固定部材とを備え、前記可撓体固定部材は、前記凹部に装着可能に形成された湾曲部と、前記湾曲部の一端側に前記湾曲部を間にして形成された一対の固定部材支持部と、前記湾曲部の他端側に前記湾曲部を間にして円弧状に形成された一対の可撓体支持部とから構成され、前記可撓体固定部材は、前記湾曲部が前記凹部に装着されて、前記ハウジングインナに固定され、前記可撓体は前記一対の可撓体支持部で支持されてなる電動機を構成したものである。

前記電動機を構成するに際しては、前記可撓体の外周の一部には、前記一対の可撓体支持部との接触によりその移動が阻止される段差を形成することが望ましい。

前記した手段によれば、可撓体を可撓体固定部材の湾曲部に挿着すると、可撓体の外周側が可撓体支持部によって支持され、可撓体が可撓体固定部材に挿着されるので、可撓体の取り付け作業の効率を高めることができる。また、可撓体をハウジングインナに固定するときに、可撓体を押しつぶすなど、可撓体に機械的圧力を加えずに固定できるため、可撓体に傷がついたりするのを防止することができ、電動機の信頼性の向上に寄与することができる。さらに前記可撓体の外周の一部に前記一対の可撓体支持部との接触によりその移動が阻止される段差が、形成されてなると可撓体を可撓体固定部材から離れる方向に引っ張っても、可撓体の段差が可撓体支持部に引っかかり、可撓体のそれ以上の移動が阻止されるので、引っ張り力に対しても、可撓体を強固に保持することができる。
更に本発明の他の形態は、前記段差が前記可撓体の端部外周に被覆される熱収縮チューブにより形成されてなり、更に他の形態は、前記凹部が前記湾曲部が装着される第１凹部と、該第１凹部と交差し、前記固定部材支持部が収まる第２凹部とを有することを特徴とするものである。

本発明によれば、配線等の可撓体の取り付け作業の効率を高めるとともに、電動機の信頼性を高めることができる。

以下、本発明の第一の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施例を示す外転型電動機の要部分解斜視図である。図１において、外転型電動機（以下、モータと称する。）１０は、環状に形成されたステータ１２（但し、ステータのコアに巻回されるコイル線は図示せず）と、ステータ１２の内周側に配置された円筒状のハウジングインナ１４を備えており、ステータ１２の外周側には円筒状のロータ（図示せず）が配置されるようになっている。

ハウジングインナ１４の外周面には、円弧状の凹部１６がハウジングインナ１４の軸方向に沿って形成されているとともに、凹部１６を間にして複数の取り付け穴（タップ穴）１８が形成されている。この凹部１６には、図２に示す可撓体固定部材としての配線固定金具２０が挿着されるようになっている。なお、図１で１４ａは、ハウジングインナ１４のモータ取り付け面である。

モータ取り付け面１４ａに複数の取り付け穴(タップ穴)１４ｂが設けられている。一方、外転型電動機１０が固定されるモータ取り付けベース(図示せず)には、各取り付け穴１４ｂに対応するようにボルト挿入穴が設けられる。外転型電動機１０は、これらの取り付け穴１４ｂ及びボルト挿入穴を利用して、ボルトによりモータ取り付けベースに固定される。モータ取り付けベースには、必要に応じ、ハウジングインナ１４の中空穴に連通する貫通穴や、ハウジシグインナ１４に固定されるケーブル案内のために凹部１６に連通して凹部あるいは貫通穴が、設けられる。

配線固定金具２０は、図２に示すように、凹部１６に挿着可能に形成された湾曲部２２と、湾曲部２２の一端側に、湾曲部２２を間にして形成された一対の固定部材支持部としての締結部材支持部２４、２６（以下固定部支持部とも呼ぶ）と、湾曲部２２の他端側に、湾曲部２２を間にして円弧状に形成された一対の可撓体支持部としての配線支持部２８、３０（以下、可撓体支持部とも呼ぶ）とから構成されており、締結部材支持部２４、２６にはそれぞれ締結部材挿入穴としてのボルト挿入穴３２、３４が形成されている。湾曲部２２は、円弧状部として、その断面が円弧状に形成されており、この湾曲部２２には、図３に示す可撓性を有するチューブ３６が装着されるようになっている。

チューブ３６は、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を用いて、ステータ１２のコイルに接続される複数のリード線３８の外周側を覆うように構成されている。また、チューブ３６の軸方向端部には、２ｍｍから６ｍｍの長さの熱収縮チューブ４０が被覆されている。この熱収縮チューブ４０を、１１０℃以上の熱風で熱収縮させることで、被覆されていない部分との間に約０．５ｍｍ程度段差が形成されるようになっている。この場合、チューブ３６の外径は配線支持部２８、３０の内径とほぼ同じに形成されているので、チューブ３６が湾曲部２２に挿入して装着されたときに、チューブ３６の軸方向への移動に伴って、熱収縮チューブ４０により形成された段差が配線支持部２８、３０と接触したときには、チューブ３６のそれ以上の移動が阻止されるようになっている。このため、リード線３８が挿入されたチューブ３６を配線固定金具２０の湾曲部２２に挿着したときに、チューブ３６の軸方向への移動に伴って、可撓体支持部２８、３０と熱収縮チューブ４０とが当接したときには、熱収縮チューブ４０により形成された段差４０Ａが配線固定金具２０に引っかかることで、チューブ３６の抜けが防止されるようになっている。

なお、熱収縮チューブ４０の収縮により、熱収縮チューブ４０はＰＶＣ製のチューブ３６に対して固定されるが、より強固に固定するために、熱収縮チューブとしてその内周面にチューブ３６に対して優れた接着性を有する接着剤を塗布したものを用いると好ましい。また、図３（ｂ）等に示すように、熱収縮チューブ４０は、その一部のみがチューブ３６を被覆し、残りの部分が複数のリード線３８を取り巻くようにして、この状態で熱収縮させることにより、チューブ３６とともに複数のリード線３８も固定するようにすると好ましい。

上記のようにして得られる、チーブ３６、複数のリード線３８及び熱収縮チューブ４０からなるケーブル線が本実施の形態においてハウジングインナ１４に固定される可撓体に相当する。

次に、リード線３８をステータ１２から引き出すに際しては、図４に示すように、ハウジングインナ１４の凹部１６に配線固定金具２０を挿着し、ボルト挿入穴３２、３４にそれぞれボルト４２（本実施の形態では、六角穴付ボルトを用いているが他の各種ネジと代えてもよい。）挿入し、各ボルト４２の先端側を取り付け穴１８内に挿入し、ボルト４２と取り付け穴１８との締結により、配線固定金具２０をハウジングインナ１４の外周面に固定する。この時、締結部材支持部２４,２６は、ハウジングインナ１４の円弧形状に合わせて弾性変形する。

このとき固定されるのは配線固定金具２０のみなので、従来の場合のようにチューブやリード線と固定金具を押さえつけながら、固定金具をボルトで締め付ける必要がなく、ボルト４２の締め付け作業は容易に行える。また、リード線３８等を傷つける恐れもない。

次に、図５に示すように、リード線３８が挿入されたチューブ３６のうち熱収縮チューブ４０による段差から外れた部位を配線固定金具２０の湾曲部２２に挿着すると、チューブ３６の外周側が可撓体支持部２８、３０によって支持され、チューブ３６が配線固定金具２０に挿着される。このあとチューブ３６を配線固定金具２０から離れる方向、すなわち上方に引っ張っても熱収縮チューブ４０が配線支持部２８、３０に引っかかり、チューブ３６のそれ以上の移動が阻止されるとともに、チューブ３６およびリード線３６を強固に保持することができる。この場合、段差による引張り耐力は２５Ｎ以上確保できるようになっている。

また、配線固定金具２０にチューブ３６が挿着されたあと可撓体支持部２８、３０をチューブ３６側（可撓体支持部２８、３０が成す環状の径方向）にカシメ加工することで、チューブ３６をより強固に固定することもできる。

このカシメ加工は、すでにチューブ３６が配線固定金具２０を介してハウジングインナ１４に固定された状態なので、容易に行える。なお、上記手順では、まず、配線固定金具２０を凹部１６に固定した後に、複数のリード線３８が挿入されて端部に熱収縮チューブ４０が固定された状態のチューブ３６(ケーブル線)を固定するようにしたが、これに代え、まず複数のリード線３８が挿入されて端部に熱収縮チューブ４０が固定された状態のチュ一一ブ３６に配線固定金具２０を取り付け（ここで、熱収縮チューブ４０のチューブ３６への固定をチュ一ブ３６への配線固定金具２０の取り付けの後に行うようにしてもよい)、配線固定金具２０を凹部３６に固定するようにしても良い。この場合も、配線固定金２０にチュープ３６を取り付ける際には、配線固定具２０は自由な状態であり、チューブ３６やリード線３８に無理な力が加わったり傷がついたりする恐れはない。また、チューブ３６に取り付けられた状態の配線固定金具２０を凹部１６に固定する際には、配線固定金具２０をチューブ３６に対して押し付けたりする必要がないので、チューブ３６やリード線３８に無理なカが加わったり傷がついたりする恐れもない。ボルト４２の締め付け作業も、金具を押さえつけながら行った従来の場合と比べ、容易に行うことができる。さらに、チューブ支持部２８,３０をチューブ３６側にカシメ加工しても良いが、このカシメ作業も安全に行うことが容易である。

本実施例によれば、リード線３８が挿入されたチューブ３６のうち熱収縮チューブ４０との段差部から外れた部位を配線固定金具２０の湾曲部２２に挿着すると、チューブ３６の外周側が可撓体支持部２８、３０によって支持され、チューブ３６が配線固定金具２０に挿着されるので、配線の取り付け作業の効率を高めることができる。

また、本実施例によれば、リード線３８をハウジングインナ１４に固定するときに、リード線３８を押しつぶすなど、リード線３８に機械的圧力を加えずに固定できるため、リード線３８が断線したり、曲がったりするのを防止することができ、モータ１０の信頼性の向上に寄与することができる。

さらに、本実施例によれば、チューブ３６を配線固定金具２０から離れる方向に引っ張っても、チューブ３６の熱収縮チューブ４０による段差が配線支持部２８、３０に引っかかり、チューブ３６のそれ以上の移動が阻止されるので、引っ張り力に対しても、熱収縮チューブ３６およびリード線３８を強固に保持することができる。

次にハウジングインナに設けられる凹部の形状が上記第１の実施の形態と異なる第２の実施の形態を示す。図６は第２の実施の形態の外転型電動機のハウジングインナにステータ(コイル巻線は図示せず)及び配線固定金具を取り付けた状態の要部を示す図であり、(ａ)はハウジングインナの軸方向一端蔀から見た場合の要部を、(ｂ)は凹部を正面から見た場合の要部を示す。

前期第1の実施の形態では、凹部１６は、ハウジングインナ１４のモータ取り付け面の外周側端面から軸方向に沿って所定の深さに設けられた断面円弧状の溝であり、配線固定金具２０の湾曲部２２の部分が凹部１６に装着される場合を示した。これに対し、第２の実施の形態で1は、凹部１１６は、ハウジングインナ１４のモータ取り付け面側端面から軸方向に沿って所定の深さに設けられた断面略Ｕ宇状の第1凹部１１６ａと、ハウジングィンナ１４のモータ取り付け面側端面から所定の距離だけ離れた位置に設けられ、第１凹部１１６ａと交差して設けられる一対の第２凹部１１６ｂ、１１６ｃとよりなる。その他の構成は上記第1の実施形態の場合と共通であるので、以下は異なる部分のみを述べる。

第１凹部１１６ａの軸方向と直交する断面での断面形状は、円弧状の部分の半径は配線固定金具２０の湾曲部及びチューブ支持部の外径と略等しく、溝底までの深さは、配線固定金具２０を装着した際に、ハウジングインナ１４の外周面から配線固定金具２０が突出しない範囲でできるだけ浅い深さとなるような形状である。

一対の第２凹部１１６ｂ、１１６ｃは、第1凹部１１６ａを間に挟んで対称に設けられている。一対の第２凹部１１６ｂ、１１６ｃの底部は、図６(ａ)に示されるように、平面状で、かつ、互いに同一平面上にあるように形成されている。一対の第２凹部１１６ｂ、１１６cの底部の深さは、図６(ａ)に示されるように、配線固定金具２０を凹部１１６に取り付けた際に、湾曲部２２の外周面と凹部１１６ａとの間、固定部材支持部２４の取り付け面と第２凹部１１６ｂとの間、及び、固定部材支持部２６の取り付け面と第２凹部１１６ｃとの間が、いずれも略すきまのない状態となる深さである。また、ハウジングインナ１４のモータ取り付け面側端面から、一対の第２凹部１１６ｂ、１１６ｃのモータ取り付け面側寄りの端部までの距離は、図６(ｂ)に示されるように、配線固定金具２０のチユーブ支持部側端面から、固定部材支持部２４、２６のチューブ支持部側端面寄りの端部までの距離と略等しく設定されている。

凹部１１６を上記のようにしたことにより、図６(ｂ)にも示したとおり、配線固定金具２０や取り付け用のボルト４２がハウジングインナ１４の外周面から突出することがなく、電動機１０全体としての小型化に寄与する。なお、第２凹部１１６ｂ、１１６ｃを平面状とする代わりに、例えば、円周方向に沿った一定の深さの溝としても良い。この場合、固定部材支持部２４、２６は溝底に対応する円弧状としてもよい。

この場合も、配線固定金具等がハウジングインナ１４の外周面から突出しないようにするのが好ましい。なお、上記各実施の形態では、ハウジングインナ１４に配線固定金具２０を固定するのにポルド等固定ねじを用いたが、これに限らず、例えば、金属同士の接着が可能な接着剤(例えばエポキシ系の接着剤)により固定部材支持部２４、２６をハウジングインナ１４に固定するようにしてもよい。また、上記第２の実施の形態の場合のように第２凹部を有する場合には、別途、適宜の手段により配線固定金具２０が径方向に移動するのを防止できれば、固定部材支持部２４、２６をハウジングインナ１４に固定しなくてもよい。すなわち、この場合、ケーブル線を軸方向に抜くようなカが作用しても、固定部材支持部24、２６が、第２凹部があることでハウジングインナ１４に形成される段差によってケーブル線が引き抜かれることが阻止される。なお、上記各実施の形態では、ハウジングインナ１４に固定する可撓体として、給電用のり一ド線やセンサ用のリード線をチューブで覆ったケーブル線の場合について示したが、例えば空冷用等のエア供給のためのチューブ等、他の可撓体をハウジングインナ１４に固定する場合にも本発明は適用できる。

また、上記各実施の形態では、熱収縮チューブを被覆することによりチューブ３６の端部に段差を設けるようにしたが、これに限らず、例えば、他のチューブを重ねて固定したり、チューブとして端部が段差状に成形された樹脂成型品を用いたりすることにより、段差を設けるようにしてもよい。また、上記各実施の形態のようにケーブル線に段差を設けることは、万一ケーブル線が引き抜かれるようなカが作用しても、ケーブル線の段差の部分が可撓体材支持部に引っかかることにより、簡単な構成によってケーブル線が引き抜かれることが確実に阻止されるため好ましいが、このようなカが作用する恐れがない場合であれば、段差は必ずしも設けなくてもよい。

また、上記各実施の形態で示した凹部１６(１１６)及び配線固定金具２０等からなる配線の固定構造をハウジングインナの複数箇所に設けるようにしてもよい。例えば、ハウジングインナ１４のモータ取り付け面１４ａの対角線上に２箇所設け、一方を給電用、すなわちステータ１２のコイル巻線等に接続されるリード線群のために用い、他方をセンサ用、例えばレゾルバや光学式エンコーダ等の回転位置検出用のセンサに接続されるリード線群のために用いるようにしても良い。そのような例を示す本発明の外転型電動機の取り付け状態の一例の概略を図７に、使用されるモータ取り付けベースの概略を図８に示す。モータ取り付けベース７００は、図７でモータ取り付けベース７００の下側からハウジングインナのモータ取り付け面１４ａにボルト７０４により締結される。図７において、７０２はステータ１２の外周側配置されるロータハウジングである。さらに、図８に示すように、モータ取付けベース７００の凹部７１６は、ハウジングインナ１４の凹部１６（又は１１６）の位置に対応するように対角線上に２箇所設け、一方を給電用リード線群のために用いられ、他方をセンサ用、例えばレゾルバや光学式エンコーダ等の回転位置検出用のセンサに接続されるリード線群のために用いられている。ボルト７０４用の貫通孔７１４ｂは、ハウジングインナ１４の取付け穴１４ｂに対応するように６０°均等に配置されている。

本発明の第１の実施の形態を示す電動機の要部分解斜視図。配線固定金具の構成を説明するための図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｄ）は側面図。リード線を被うチューブと熱収縮チューブとリード線とよりなるケーブル線を説明するための図であって、（ａ）はチューブの端部に熱収縮チューブを被せた状態の斜視図、（ｂ）はチューブにリード線が挿入されさらに熱収縮チューブを被せて熱収縮させた状態の斜視図、（ｃ）はケーブル線を配線固定金具に取り付けた状態のケーブル線を示す斜視図。ハウジングインナに配線固定金具を取り付けた状態を示す電動機の分解斜視図。ハウジングインナに配線固定金具とケーブル線を固定したときの状態を示す斜視図。本発明の第２の実施の形態を示す電動機の要部を示す図で（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図。本発明の電動機をモータ取付ベースに取付けた状態の概略を示す側面図。図７に示すモータ取付ベースの底面図。

符号の説明

１０モータ
１２ステータ
１４ハウジングインナ
１６凹部
１８取り付け穴
２０配線固定金具
２２湾曲部
２４、２６固定材支持部
２８、３０可撓体支持部
３２、３４ボルト挿入穴
３６チューブ
３８リード線
４０熱収縮チューブ

Claims

環状に形成されたステータの内周側に配置されるハウジングインナと、該ハウジングインナに固定され、可撓性を有する長尺の可撓体とを備えた電動機において、前記ハウジングインナの外周面に形成された凹部と、前記凹部に装着可能に形成された可撓体固定部材とを備え、前記可撓体固定部材は、前記凹部に装着可能に形成された湾曲部と、前記湾曲部の一端側に前記湾曲部を間にして形成された一対の固定部材支持部と、前記湾曲部の他端側に前記湾曲部を間にして円弧状に形成された一対の可撓体支持部とから構成され、前記可撓体固定部材は、前記湾曲部が前記凹部に装着されて、前記ハウジングインナに固定され、前記可撓体は前記一対の可撓体支持部で支持されてなることを特徴とする電動機。
前記可撓体の外周の一部には、前記一対の可撓体支持部との接触によりその移動が阻止される段差が形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
前記段差が前記可撓体の端部外周に被覆される熱収縮チューブにより形成されてなる請求項２の電動機。
前記凹部は前記湾曲部が装着される第１凹部と、該第１凹部と交差し、前記固定部材支持部が収まる第２凹部とを有する請求項１乃至３のいずれか１項記載の電動機。