JP2012178926A - Motor rotor, and motor structure integrated with motor housing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、インデックステーブルなどの位置決め装置に用いられるダイレクトドライブモータに関し、具体的には、当該ダイレクトドライブモータのモータロータとモータハウジングが一体化されたモータ構造に関する。 The present invention relates to a direct drive motor used in a positioning device such as an index table, and more specifically to a motor structure in which a motor rotor and a motor housing of the direct drive motor are integrated.
ダイレクトドライブモータ(以下、DDモータという)は、ギアやベルト、及びローラなどの伝達機構を介在させることなく、回転体に回転力をダイレクトに伝達し、当該回転体を被回転体に対して所定方向へ回転させる駆動方式(モータ負荷直結型の駆動方式)を採用した電動機であり、搭載される機械装置の用途などに応じて従来から各種のタイプが知られている(特許文献1参照)。例えば、DDモータは、回転体(回転子)と被回転体(固定子)との相対的な位置関係によってアウターロータ型とインナーロータ型とに大別することができる。 A direct drive motor (hereinafter referred to as a DD motor) directly transmits a rotational force to a rotating body without interposing a transmission mechanism such as a gear, a belt, and a roller, and the rotating body is predetermined to the rotated body. This is an electric motor that employs a drive system that rotates in the direction (motor load direct drive system), and various types are conventionally known depending on the application of the mounted machine (see Patent Document 1). For example, DD motors can be roughly classified into an outer rotor type and an inner rotor type depending on the relative positional relationship between a rotating body (rotor) and a rotated body (stator).
かかるDDモータは、モータ部、当該モータ部を回転自在に支持するための軸受、当該モータ部の回転状態を検出するための回転検出器(レゾルバ)を備えており、その全体概形が略円柱状の構造体となっている。インデックステーブルなどの位置決め装置の小型化を図る上では、DDモータの設置スペースはできるだけ小さいこと(省スペースであること)が望ましく、そのためには、DDモータはより扁平構造(モータ設置面からの高さを抑えた構造)であることが望ましい。
例えば、特許文献1に開示されたDDモータ(インナーロータ型)のように、軸受の外側にモータ部を配したモータ構成とすることで、かかるDDモータを扁平構造とすることができ、モータ設置面からの高さの抑制を図ることができる。
その一方で、かかる構成では、軸受の外側に配したモータ部の分だけDDモータ全体の外径寸法が大きくなり、モータ設置面に対する設置面積(いわゆるフットプリント)が拡大されてしまう。このため、装置によっては必要なDDモータの設置領域が十分に確保できない場合(端的には、フットプリントの狭小化が要求されるような場合)もあり、このような場合には、軸受の外側にモータ部を配したモータ構成では十分に対応できない虞もある。
Such a DD motor includes a motor unit, a bearing for rotatably supporting the motor unit, and a rotation detector (resolver) for detecting the rotation state of the motor unit. It is a columnar structure. In order to reduce the size of the positioning device such as the index table, it is desirable that the installation space of the DD motor is as small as possible (space saving). For this purpose, the DD motor has a flatter structure (higher than the motor installation surface). It is desirable that the structure has a reduced thickness.
For example, such a DD motor (inner rotor type) disclosed in Patent Document 1 has a motor configuration in which a motor unit is arranged outside the bearing, so that the DD motor can have a flat structure. The height from the surface can be suppressed.
On the other hand, in such a configuration, the outer diameter of the entire DD motor is increased by the amount of the motor portion arranged outside the bearing, and the installation area (so-called footprint) with respect to the motor installation surface is enlarged. For this reason, depending on the device, there may be a case where the required installation area of the DD motor cannot be secured sufficiently (in some cases, it is required to narrow the footprint). In such a case, the outside of the bearing There is also a possibility that the motor configuration in which the motor unit is arranged cannot sufficiently cope.
したがって、DDモータのフットプリントの拡大を抑制すべく、従来からモータ構成に対する各種の改良方策が講じられており、その一つとして、モータ部、軸受、回転検出器(レゾルバ)を軸方向へ縦列配置させたモータ構成が知られている。図3には、このようなDDモータ(アウターロータ型)の一構成が例示されており、当該DDモータにおいては、モータ部52、軸受54、回転検出器(レゾルバ)56を設置面(同図の下方に位置する平坦面)に対してこの順番で軸方向(同図においては、上方)へ配している。このようなモータ構成とすることで、DDモータ全体の外径寸法が拡径されることを抑制し、フットプリントの拡大を抑えることを可能としている。
Therefore, various measures for improving the motor configuration have been taken in order to suppress the expansion of the DD motor footprint. One of them is the motor unit, bearings, and rotation detector (resolver) in the axial direction. Arranged motor configurations are known. FIG. 3 illustrates one configuration of such a DD motor (outer rotor type). In the DD motor, a
かかるDDモータにおいて、モータ部52は、固定子であるモータコア(コア及び巻線)52aと回転子であるロータ(永久磁石)52bで構成されており、当該モータコア52aはモータ内周側に配されたモータハウジング(以下、ハウジングインナという)72の外周部に固定され、当該ロータ(永久磁石)52bはモータ外周側に配されたモータロータ(以下、ロータフランジという)74の内周部に固定されている。これらのハウジングインナ72とロータフランジ74の間には、軸受(図3においては、4点接触玉軸受)54が介在され、モータ部52によって発生させた回転トルクにより、ロータフランジ74がロータ(永久磁石)52bとともに、ハウジングインナ72及びモータコア52aに対して回転する構造となっている。ハウジングインナ72及びロータフランジ74は、いずれも軸方向(図3においては、上下方向)に対して二分される分割構造となっており、軸受54の内輪54aを2つのハウジングインナ72a,72bで軸方向から挟み込むとともに、その外輪54bを2つのロータフランジ74a,74bで軸方向から挟み込むことで、当該軸受54(内外輪54a,54b)をハウジングインナ72及びロータフランジ74に対して位置決めしている。そして、この状態で2つのハウジングインナ72a,72bをねじ76で締結するとともに、2つのロータフランジ74a,74bをねじ78で締結することで、軸受54(内外輪54a,54b)がハウジングインナ72及びロータフランジ74に対して位置決め固定される。
In such a DD motor, the
また、回転検出器(レゾルバ)56は、ロータフランジ74、ひいては出力軸90を高精度に回転させつつ位置決めすべく、その回転状態を高分解能で検出している。この場合、モータ部52におけるモータ電流の転流タイミングを検出するため、アブソリュートレゾルバ56aとインクリメンタルレゾルバ56bの2種類の回転検出器(レゾルバ)56が搭載されており、これらレゾルバ56a,56bは軸方向(図3においては、上下方向)へ縦列配置されている。
アブソリュートレゾルバ56aは、所定間隔を空けて対向配置されたいずれも円環状をなす固定子と回転子(レゾルバステータコア92aとレゾルバロータコア94a)を備えており、レゾルバステータコア92aは軸心Cと同心をなしてハウジングインナ72a(図3においては、軸方向上側のハウジングインナ)に取り付けられているのに対し、レゾルバロータコア94aはその内周が軸心Cに対して偏心した状態となるように、ロータフランジ74a(同図においては、軸方向上側のロータフランジ)に取り付けられている。このため、ロータフランジ74aの回転に伴ってレゾルバロータコア94aが回転すると、レゾルバステータコア92aとの間の距離を円周方向に連続して変化させ、両者の間のリラクタンスがレゾルバロータコア94aの位置により連続的に変化する。その際、かかるアブソリュートレゾルバ56a(レゾルバステータコア92aとレゾルバロータコア94a)は、レゾルバロータコア94aの1回転につき、リラクタンス変化の基本波成分が1周期となる単極レゾルバ信号を出力している。すなわち、アブソリュートレゾルバ56aは、いわゆるABS型の単極レゾルバとして構成されている。
Further, the rotation detector (resolver) 56 detects the rotation state with high resolution so as to position the
The
一方、インクリメンタルレゾルバ56bは、所定間隔を空けて対向配置されたいずれも円環状をなす固定子と回転子(レゾルバステータコア92bとレゾルバロータコア94b)を備えており、これらはいずれも軸心Cと同心をなし、レゾルバステータコア92bがハウジングインナ72a(図3においては、軸方向上側のハウジングインナ)、レゾルバロータコア94bがロータフランジ74a(同図においては、軸方向上側のロータフランジ)にそれぞれ取り付けられている。かかるインクリメンタルレゾルバ56bにおいては、レゾルバロータコア94bに突極状の複数の歯が円周方向へ等間隔で形成されており、当該レゾルバロータコア94bの1回転につき、リラクタンス変化の基本波成分が多周期となる多極レゾルバ信号を出力している。すなわち、インクリメンタルレゾルバ56bは、いわゆるINC型の多極レゾルバとして構成されている。
このように、レゾルバ56をABS型(アブソリュートレゾルバ56a)とINC型(インクリメンタルレゾルバ56b)の複数構成とすることで、ロータフランジ74(具体的には、ロータフランジ74a)、ひいては出力軸90の回転状態(例えば、回転速度、回転方向あるいは回転角度など)をより高精度に計測することを可能としている。
On the other hand, the
As described above, the
なお、ハウジングインナ72及びロータフランジ74のそれぞれ2つの分割体のうち、レゾルバ56(アブソリュートレゾルバ56a及びインクリメンタルレゾルバ56b)が取り付けられる分割体(図3においては、軸方向上側に位置付けられるハウジングインナ72a及びロータフランジ74a)は、当該レゾルバ56による回転状態の計測精度に支障を及ぼさないよう、非磁性部材で構成されている。
Of the two divided bodies of the housing inner 72 and the
以上のような構成をなすDDモータにおいては、上述したように、ハウジングインナ72及びロータフランジ74がいずれも分割構造となっており、分割されたハウジングインナ72a,72b、及びロータフランジ74a,74bをそれぞれねじ76,78で締結することで、軸受54(内外輪54a,54b)をハウジングインナ72及びロータフランジ74に対して位置決め固定させる必要がある。したがって、ハウジングインナ72及びロータフランジ74の軸方向に対する寸法を確保せねばならず、結果として、モータ設置面からの高さの増大を招く要因となっている。また、ねじ76,78による締結力が不足した場合には、ハウジングインナ72a,72bの分割面(当接面)や、ロータフランジ74a,74bの分割面(当接面)が相対的に位置ずれしてしまう虞もある。
In the DD motor configured as described above, the housing inner 72 and the
加えて、上述したように、かかるDDモータには、アブソリュートレゾルバ56aとインクリメンタルレゾルバ56bの2種類の回転検出器(レゾルバ)56が搭載されており、これらは、いずれもハウジングインナ72a及びロータフランジ74aに対して軸方向へ縦列配置されている。したがって、これらレゾルバ56a,56bを取り付けるためにも、ハウジングインナ72及びロータフランジ74の軸方向に対する寸法を確保せねばならず、モータ設置面からの高さをさらに増大させる要因ともなっている。
In addition, as described above, the DD motor is equipped with two types of rotation detectors (resolvers) 56, that is, an
このように、図3に示すようなDDモータの構成では、フットプリントの拡大を抑えつつ、DDモータを扁平構造とするにはある程度限界があり、フットプリントの拡大抑制とDDモータの扁平構造とを同時に可能とし、省スペース化を図ったDDモータの実現が望まれている。 As described above, in the configuration of the DD motor as shown in FIG. 3, there is a certain limit to the flat structure of the DD motor while suppressing the expansion of the footprint, and the expansion of the footprint and the flat structure of the DD motor are limited. Therefore, it is desired to realize a DD motor that can simultaneously reduce the space.
本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、フットプリントを最小限に抑えつつ、扁平構造とすることを可能とするDDモータ(モータロータ及びモータハウジング一体モータ構造をなすDDモータ)を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a DD motor (a motor rotor and motor housing integrated motor structure) that enables a flat structure while minimizing the footprint. It is to provide a DD motor).
このような目的を達成するために、本発明に係るダイレクトドライブモータは、出力軸に対して回転トルクを与えるモータ部と、前記出力軸を回転自在に支持するための軸受と、前記モータ部の回転状態を検出するための回転検出器と、これらのモータ部、軸受及び回転検出器がモータ設置面に対して前記出力軸方向へ並ぶように位置決め固定するためのハウジングを備えている。かかるダイレクトドライブモータにおいて、前記モータ部は、常時静止状態に維持される固定子と、当該固定子に対して回転可能に対向して配された回転子で構成され、前記ハウジングは、前記固定子が固定されるモータハウジングと、前記回転子が固定されるモータロータを有し、これらのモータハウジングとモータロータが同軸状に配された異径の二重の略円筒構造をなし、前記モータハウジング及び前記モータロータは、いずれもその円筒の延出方向に対して切れ目なく一体をなして成形されている。 In order to achieve such an object, a direct drive motor according to the present invention includes a motor unit that applies rotational torque to an output shaft, a bearing that rotatably supports the output shaft, A rotation detector for detecting a rotation state, and a housing for positioning and fixing the motor unit, the bearing, and the rotation detector so as to be aligned in the output shaft direction with respect to the motor installation surface are provided. In such a direct drive motor, the motor unit is composed of a stator that is always kept stationary, and a rotor that is rotatably arranged to face the stator, and the housing includes the stator. A motor housing to which the rotor is fixed, and a motor rotor to which the rotor is fixed. The motor housing and the motor rotor have a double substantially cylindrical structure with different diameters arranged coaxially. The motor rotors are all formed integrally with the cylinder extending direction without a break.
この場合、前記軸受は、相対回転可能に対向配置された一対の軌道輪と、これら軌道輪の対向面にそれぞれ形成された軌道間に転動可能に組み込まれた複数の転動体を備え、前記一対の軌道輪のうちの一方は、前記モータハウジングに固定され、他方は、前記モータロータに固定されており、前記モータハウジングには、前記一方の軌道輪が固定される円筒面に、当該一方の軌道輪の脱落を防止するためのかしめ部を設け、前記モータロータには、前記他方の軌道輪が固定される円筒面に、当該他方の軌道輪の脱落を防止するためのかしめ部を設け、前記軸受は、前記モータハウジングのかしめ部と前記モータロータのかしめ部で前記一対の軌道輪が挟持された状態で、これらモータハウジング及びモータロータに対して位置決め固定すればよい。 In this case, the bearing includes a pair of race rings arranged to face each other so as to be relatively rotatable, and a plurality of rolling elements incorporated so as to be able to roll between races formed on opposed surfaces of the race rings, One of the pair of track rings is fixed to the motor housing, the other is fixed to the motor rotor, and the motor housing has a cylindrical surface on which the one track ring is fixed. A caulking portion for preventing the raceway ring from dropping is provided, and the motor rotor is provided with a caulking portion for preventing the other raceway ring from dropping on the cylindrical surface to which the other raceway ring is fixed. If the bearing is positioned and fixed to the motor housing and the motor rotor in a state where the pair of race rings are held between the caulking portion of the motor housing and the caulking portion of the motor rotor, There.
また、前記回転検出器は、前記ハウジングへ1つだけ位置決め固定され、所定間隔を空けて対向配置されたいずれも円環状をなすレゾルバステータコアとレゾルバロータコアを備えており、前記レゾルバステータコアは、前記モータハウジングに取り付けられているのに対し、前記レゾルバロータコアは、前記モータロータに取り付けられ、前記レゾルバステータコアの歯数と、前記レゾルバロータコアの極対数を一致させている。
その際、前記レゾルバステータコアは、非磁性の取付部材を介し、前記モータハウジングとの間に空間を設けた状態で取り付けられ、前記レゾルバロータコアは、非磁性の取付部材を介し、前記モータロータとの間に空間を設けた状態で取り付ければよい。
In addition, the rotation detector includes a resolver stator core and a resolver rotor core that are positioned and fixed to the housing and are opposed to each other with a predetermined interval therebetween, and the resolver stator core includes the motor The resolver rotor core is attached to the motor rotor while being attached to the housing, and the number of teeth of the resolver stator core is matched with the number of pole pairs of the resolver rotor core.
At this time, the resolver stator core is attached with a space between the motor housing and a nonmagnetic attachment member, and the resolver rotor core is connected to the motor rotor via a nonmagnetic attachment member. What is necessary is just to attach in the state which provided the space in.
本発明に係るDDモータによれば、モータロータ及びモータハウジング一体モータ構造とすることで、フットプリントを最小限に抑えることができると同時に、当該DDモータを従来よりも扁平構造とすることができる。この結果、DDモータを従来よりも省スペース化させることが可能となる。 According to the DD motor according to the present invention, the motor rotor and motor housing integrated motor structure can minimize the footprint, and at the same time, the DD motor can have a flatter structure than the conventional one. As a result, it becomes possible to save the space of the DD motor as compared with the conventional case.
以下、本発明の一実施形態に係るダイレクトドライブモータ(以下、DDモータともいう)について、添付図面を参照して説明する。なお、本発明に係るDDモータは、例えば、インデックステーブルなどの位置決め装置に用いることができるが、その用途はこれに限定されるものではない。
図1には、本発明の一実施形態に係るDDモータの構成が示されている。かかるDDモータは、出力軸Sに対して回転トルクを与えるモータ部2と、出力軸Sを回転自在に支持するための軸受4と、モータ部2の回転状態を検出するための回転検出器(レゾルバ)6と、これらのモータ部2、軸受4及び回転検出器(レゾルバ)6がモータ設置面Bに対して前記出力軸S方向(図1においては、上下方向)へ並ぶように位置決め固定するためのハウジング8を備えている。なお、図1には、モータ部2、軸受4及び回転検出器(レゾルバ)6をモータ設置面Bに対してこの順番で出力軸S方向(同図においては、上方)へ縦列配置させたDDモータの構成を一例として示しているが、これらはモータ設置面Bに対して前記出力軸S方向へ並ぶように位置決め固定されていれば、その配置順は特に限定されない。すなわち、本実施形態においては、モータ部2、軸受4及び回転検出器(レゾルバ)6をモータ設置面Bに対して前記出力軸S方向へ縦列配置させることで、DDモータのフットプリントを最小限に抑えている。
また、以下の説明においては、モータ軸心C方向(図1においては、上下方向)に対してモータ設置面Bが位置付けられる側を設置面側(同図においては、下側)、当該設置面側とは反対側(出力軸Sの接続側)を出力軸側(同図においては、上側)という。
Hereinafter, a direct drive motor (hereinafter also referred to as a DD motor) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The DD motor according to the present invention can be used in a positioning device such as an index table, for example, but its application is not limited to this.
FIG. 1 shows a configuration of a DD motor according to an embodiment of the present invention. Such a DD motor includes a
In the following description, the side on which the motor installation surface B is positioned with respect to the direction of the motor axis C (the vertical direction in FIG. 1) is the installation surface side (the lower side in the figure), and the installation surface. The side opposite to the side (the connection side of the output shaft S) is called the output shaft side (the upper side in the figure).
前記モータ部2は、常時静止状態に維持される固定子(ステータ)2aと、当該固定子2aに対して回転可能に対向して配された回転子(ロータ)2bで構成されている。
固定子(ステータ)2aは、複数の歯列(図示しない)が形成されて熊手状に内側に突出した磁極を円周方向に等間隔で複数個有する電磁石(モータコア)22を備えて円筒状に構成されており、隣接する磁極相互ではその歯列が所定ピッチだけ位相をずらして配設されている。なお、各電磁石(モータコア)22には、ボビン26に素線24が多重に巻回されてなるステータコイル28が固定(例えば、接着剤による接合や締結部材による締結など)されている。この場合、固定子2aには、電源からの電力を供給するための配線(図示しない)が接続されており、当該配線を通じて前記ステータコイル28に対して電力が供給されるようになっている。
これに対し、回転子(ロータ)2bは、その内径寸法が固定子(ステータ)2aの外径寸法よりも大寸の円筒状(つまり、固定子2aよりも一回り大きな円筒構造体)をなし、その内周部に鉄心の歯(図示しない)が均一に突設されており、当該鉄心の歯は固定子2aの電磁石22の磁極に形成された歯列とは異なるピッチで形成されている。
そして、これらの固定子(ステータ)2aと回転子(ロータ)2bは、固定子2aが回転子2bよりもモータ軸心Cに対して内側へ配されるとともに、当該固定子2aの電磁石22と当該回転子2bの歯が僅かなギャップを隔てて対向するように位置付けられている。すなわち、モータ部2はいわゆるアウターロータ型として構成されている。ただし、固定子を回転子よりもモータ軸心Cに対して外側へ配し、いわゆるインナーロータ型としてモータ部2を構成することも想定可能である。
The
The stator (stator) 2a has a cylindrical shape including an electromagnet (motor core) 22 having a plurality of teeth arranged (not shown) and having a plurality of magnetic poles protruding inward in a rake shape at equal intervals in the circumferential direction. The tooth rows of adjacent magnetic poles are arranged with a phase shift by a predetermined pitch. Each electromagnet (motor core) 22 is fixed with a
In contrast, the rotor (rotor) 2b has a cylindrical shape whose inner diameter is larger than the outer diameter of the stator (stator) 2a (that is, a cylindrical structure that is slightly larger than the
The stator (stator) 2a and the rotor (rotor) 2b are arranged such that the
ハウジング8は、モータ部2の固定子(ステータ)2aが固定されるモータハウジング(以下、ハウジングインナという)8aと、回転子(ロータ)2bが固定されるモータロータ(以下、ロータフランジという)8bを有し、これらのモータハウジング(ハウジングインナ)8aとモータロータ(ロータフランジ)8bが同心状に配された異径の二重の略円筒構造をなしている。
そして、これらのハウジングインナ8a及びロータフランジ8bは、いずれもその円筒の延出方向(図1においては、上下方向)に対して切れ目なく一体をなして成形されている。すなわち、ハウジングインナ8a及びロータフランジ8bは、いずれもモータ軸心C方向に対して設置面側の端部から出力軸側の端部まで全周に亘って連続する略円筒状に構成されており、例えば、図3に示すモータ構成(ハウジングインナ72及びロータフランジ74)のように、その円筒の延出方向に対して二分される分割構造とはなっていない。
The
Each of the housing inner 8a and the
ハウジングインナ8aには、その外周面のモータ軸心C方向に対して設置面側近傍(図1においては、下端近傍)に固定子固定部80aが全周に亘って形成されており、当該固定子固定部80aに対してモータ部2の固定子2aが固定されている。また、ロータフランジ8bには、その内周面のモータ軸心C方向に対して設置面側近傍(図1においては、下端近傍)に、ハウジングインナ8aの固定子固定部80aと対向するように回転子固定部80bが全周に亘って形成されており、当該回転子固定部80bに対して、モータ部2の回転子2bが固定されている。なお、ハウジングインナ8aの固定子固定部80a、及びロータフランジ8bの回転子固定部80bのモータ軸心C方向に対する幅寸法や径方向に対する深さなどは、モータ部2の固定子2a及び回転子2bの大きさや当該固定子2aの電磁石22と当該回転子2bの歯の間のギャップの大きさなどに応じて任意に設定すればよい。また、固定子固定部80aに対する固定子2aの固定、及び回転子固定部80bに対する回転子2bの固定は、例えば、圧入による嵌合、接着剤による接合、締結部材による締結などの各種方法で、もしくはこれらの方法を組み合わせて行えばよい。
In the housing inner 8a, a
軸受4は、相対回転可能に対向配置された一対の軌道輪4a,4bと、これら軌道輪4a,4bの対向面にそれぞれ形成された軌道間に転動可能に組み込まれた複数の転動体4cを備えている。図1には、一対の軌道輪4a,4bのうち、よりモータ軸心C側へ内方軌道輪(以下、内輪という)4aが配されており、その外周側へ外方軌道輪(同、外輪という)4bが当該内輪4aと同心状に配されている。軸受4は、1つでアキシアル荷重とモーメント荷重の両方を負荷することが可能なものであることが好ましく、本実施形態においては、図1に示すように、転動体4cである玉が内外輪4a,4bの軌道とそれぞれ2点ずつ、合計4点で接触する4点接触玉軸受として軸受4を構成している。なお、1つでアキシアル荷重とモーメント荷重の両方を負荷することが可能なものであれば、軸受はこのような4点接触玉軸受には限定されず、例えば、3点接触玉軸受や深溝玉軸受、あるいはクロスローラ軸受などとすることも想定可能である。ただし、クロスローラ軸受の場合には、一般的な内輪もしくは外輪が分割構造となるものではなく、内外輪とも一体構造をなすものを使用することが望ましい。
いずれの場合であっても、転動体は、環状を成す保持器のポケットに1つずつ所定間隔(一例として、等間隔)で配し、当該ポケット内で回転自在に保持された状態で内外輪の軌道間に組み込めばよい。これにより、各転動体は所定間隔を保った状態で、その転動面が相互に接触することなく、内外輪の軌道間を転動することができ、結果として、当該各転動体が相互に接触して摩擦が生じることによる回転抵抗の増大や、焼付きなどを防止することができる。保持器は、転動体の種類に応じて任意のタイプを適用すればよい。
The
In any case, the rolling elements are arranged one by one at predetermined intervals (as an example, at equal intervals) in a pocket of the annular cage, and the inner and outer rings are rotatably held in the pocket. Can be installed between the orbits. As a result, the rolling elements can roll between the raceways of the inner and outer rings with the rolling surfaces kept in contact with each other, and as a result, the rolling elements can mutually It is possible to prevent an increase in rotational resistance or seizure due to contact and friction. Any type of cage may be applied depending on the type of rolling element.
軸受4は、モータハウジング(ハウジングインナ)8aとモータロータ(ロータフランジ)8bとの間(両者間の略円筒状の対向空間)に介在されており、一対の軌道輪(内外輪)4a,4bのうちの一方(本実施形態においては、内輪4a)がハウジングインナ8aに固定され、他方(同、外輪4b)がロータフランジ8bに固定されている。すなわち、本実施形態においては、内輪4aが静止輪、外輪4bが回転輪となる軸受構成となっており、モータ部2によって発生させた回転トルクにより、ハウジングインナ8a及び固定子(ステータ)2aに対してロータフランジ8bが回転子(ロータ)2bとともに回転する際、当該ロータフランジ8bを回転自在に支持している。これにより、軸受4は、ロータフランジ8bに接続された出力軸Sを当該ロータフランジ8bを介して回転自在に支持する構造となる。このように、本実施形態においては内輪4aを静止輪、外輪4bを回転輪として構成しているが、これとは逆に、内輪を回転輪、外輪を静止輪とした軸受構成とすることも想定可能である。すなわち、DDモータの構成(例えば、アウターロータ型であるか、インナーロータ型であるかなど)に応じて内外輪のいずれかを静止輪に対して回転可能な回転輪とすればよい。
The
ハウジングインナ8aには、その外周面のモータ軸心C方向に対して固定子固定部80aの出力軸側近傍に内輪固定部82aが全周に亘って形成されており、当該内輪固定部82aの設置面側には、全周に亘って拡径方向へ突出する突出部84aが設けられている。軸受4の内輪4aは、その設置面側の端面(図1においては、下端面)を突出部84aに当接させるとともに、その内周面を内輪固定部82aと当接させるように、当該内輪固定部82aに対して固定(一例として、接着剤により接合固定)されている。また、ロータフランジ8bには、その内周面のモータ軸心C方向に対して回転子固定部80bの出力軸側近傍に、ハウジングインナ8aの内輪固定部82aと対向するように外輪固定部82bが全周に亘って形成されており、当該外輪固定部82bの出力軸側には、全周に亘って縮径方向へ突出する突出部84bが設けられている。軸受4の外輪4bは、その出力軸側の端面(図1においては、上端面)を突出部84bに当接させるとともに、その外周面を外輪固定部82bと当接させるように、当該外輪固定部82bに対して固定(一例として、接着剤により接合固定)されている。すなわち、軸受4は、ハウジングインナ8aの突出部84aとロータフランジ8bの突出部84bの間に挟み込まれた状態で、これらのハウジングインナ8a及びロータフランジ8bに対して位置決め固定されている。ここで、図1には、一例として、ハウジングインナ8aの内輪固定部82aの設置面側に突出部84aを設けるとともに、ロータフランジ8bの外輪固定部82bの出力軸側に突出部84bを設け、これらの突出部84a,84bで軸受4を挟み込む構成としているが、例えば、ハウジングインナ8aの内輪固定部82aの出力軸側に突出部を設けるとともに、ロータフランジ8bの外輪固定部82bの設置面側に突出部を設け、これらの突出部で軸受4を挟み込む構成としてもよい。
An inner
このように、本実施形態においては、内輪4aをハウジングインナ8aの内輪固定部82aへ、外輪4bをロータフランジ8bの外輪固定部82bへいずれも接着剤により接合固定(固着)させているため、モータ部2で発生させた回転トルクを出力軸Sへ直接伝達させることができる。また、上述したように、ハウジングインナ8a及びロータフランジ8bは、いずれもモータ軸心C方向に対して設置面側の端部から出力軸側の端部まで(図1においては、上端部から下端部まで)全周に亘って連続する略円筒状に構成されているため、例えば、図3に示すモータ構成(ハウジングインナ72及びロータフランジ74がいずれも分割された構成)のように、軸受4(内外輪4a,4b)をハウジングインナ8a及びロータフランジ8b対して位置決め固定させる際、ねじで締結する必要がない。したがって、ハウジングインナ8a及びロータフランジ8bに対してモータ軸心C方向へねじ締結のための寸法を確保せずに済み、その分だけDDモータのモータ設置面Bからの高さの抑制を図ることができる。さらに、ねじによる締結力が不足した場合に生じ得る構成部品(例えば、分割構成のハウジングインナやロータフランジ)の相対的な位置ずれも完全に回避することができる。
なお、ハウジングインナ8aの内輪固定部82a、ロータフランジ8bの外輪固定部82b、及び突出部84a,84bのモータ軸心C方向に対する幅寸法や径方向に対する突出高さなどは、軸受4の内外輪4a,4bの大きさ(軸受幅)や、内輪4aの内径寸法及び外輪4bの外径寸法(軸受内外径寸法)などに応じて任意に設定すればよい。また、内輪固定部82aに対する内輪4aの固定、及び外輪固定部82bに対する外輪4bの固定は、接着剤による接合で行えばよいが、これに代えてもしくは加えて、例えば、圧入による嵌合や締結部材による締結などで行うことも想定可能である。
As described above, in the present embodiment, the inner ring 4a is bonded and fixed (adhered) to the inner
The inner
また、図2に示す構成のように、ハウジングインナ8aに対し、内輪4aが固定される円筒面(内輪固定部82a)に、当該内輪4aの脱落を防止するためのかしめ部83aを設けるとともに、ロータフランジ8bに対し、外輪4bが固定される円筒面(外輪固定部82b)に、当該外輪4bの脱落を防止するためのかしめ部83bを設け、これらのかしめ部83a,83bで内外輪4a,4bを挟持した状態で、軸受4をハウジングインナ8a及びロータフランジ8bに対して位置決め固定してもよい。これにより、ハウジングインナ8a及びロータフランジ8bの突出部84a,84bで内外輪4a,4bを挟み込みつつ、かしめ部83a,83bで内外輪4a,4bを挟持した状態で軸受4をハウジングインナ8a及びロータフランジ8bに対して位置決め固定することができる。このため、軸受4をハウジングインナ8a及びロータフランジ8bに対してより強力に位置決め固定(固着)させることができ、DDモータに対して衝撃的な外力が作用された場合であっても、当該外力に十分に耐え、軸受4の脱落(飛び出し)を確実に防止することが可能となる。
Further, as in the configuration shown in FIG. 2, a
回転検出器(レゾルバ)6は、ハウジング8(ハウジングインナ8a及びロータフランジ8b)へ1つだけ位置決め固定されている。すなわち、本実施形態において、回転検出器(レゾルバ)6は、例えば、図3に示すモータ構成のように、アブソリュートレゾルバ56aとインクリメンタルレゾルバ56bの2種類を要する構成ではなく、単一のレゾルバ構成となっている。
回転検出器(レゾルバ)6は、所定間隔を空けて対向配置されたいずれも円環状をなす固定子であるレゾルバステータコア6aと、回転子であるレゾルバロータコア6bを備えており、これらはいずれもモータ軸心Cと同心をなし、レゾルバステータコア6aがハウジングインナ8aに取り付けられているのに対し、レゾルバロータコア6bがロータフランジ8bに取り付けられている。その際、レゾルバステータコア6aは、非磁性の取付部材60aを介し、ハウジングインナ8aとの間に空間を設けた状態で取り付けられており、レゾルバロータコア6bは、非磁性の取付部材60bを介し、ロータフランジ8bとの間に空間を設けた状態で取り付けられている。
Only one rotation detector (resolver) 6 is positioned and fixed to the housing 8 (housing inner 8a and
The rotation detector (resolver) 6 includes a
このように、レゾルバステータコア6a及びレゾルバロータコア6bを非磁性の取付部材60a,60bを介してハウジングインナ8a及びロータフランジ8bに取り付けることで、これらのレゾルバステータコア6a及びレゾルバロータコア6bに対してモータ部2からの磁気の回り込みを防ぐことができる。また、レゾルバステータコア6aとハウジングインナ8aとの間、及びレゾルバロータコア6bとロータフランジ8bとの間にそれぞれ空間を設けることで、モータ部2からの磁気の回り込みをさらに抑えることができる。このため、レゾルバ6にモータ部2の磁気が回り込み、レゾルバロータコア6bの位置検出、ひいてはモータ部2の回転状態(例えば、回転速度、回転方向あるいは回転角度など)の検出精度を低下させることを確実に防止することができる。
Thus, by attaching the
ハウジングインナ8aには、その外周面のモータ軸心C方向に対して出力軸側近傍(図1においては、上端近傍)にレゾルバステータ固定部86aが全周に亘って形成されており、当該レゾルバステータ固定部86aに対して取付部材60aが固定されている。レゾルバステータコア6aは、レゾルバステータ固定部86aに固定された取付部材60aに取り付けられることで、当該レゾルバステータ固定部86aに対して位置決め固定されている。また、ロータフランジ8bには、その内周面のモータ軸心C方向に対して突出部84bの出力軸側近傍に、ハウジングインナ8aのレゾルバステータ固定部86aと対向するようにレゾルバロータ固定部86bが全周に亘って形成されており、当該レゾルバロータ固定部86bに対して取付部材60bが固定されている。レゾルバロータコア6bは、レゾルバロータ固定部86bに固定された取付部材60bに取り付けられることで、当該レゾルバロータ固定部86bに対して位置決め固定されている。
In the
また、ハウジングインナ8aには、取付部材60aを介してレゾルバステータコア6aがレゾルバステータ固定部86aに位置決め固定された状態で、当該レゾルバステータコア6a(具体的には、後述するステータポール62)と径方向に正対する部位を全周に亘って縮径方向へ凹状に窪ませた溝部88aが形成されている。これにより、取付部材60aを介してレゾルバステータコア6aがレゾルバステータ固定部86aに位置決め固定された状態で、当該レゾルバステータコア6aとハウジングインナ8aとの間に溝部88aによる空間を設けることができる。
一方、ロータフランジ8bには、取付部材60bを介してレゾルバロータコア6bがレゾルバロータ固定部86bに位置決め固定された状態で、当該レゾルバロータコア6bと径方向に正対する部位を全周に亘って拡径方向へ凹状に窪ませた溝部88bが形成されている。これにより、取付部材60bを介してレゾルバロータコア6bがレゾルバロータ固定部86bに位置決め固定された状態で、当該レゾルバロータコア6bとロータフランジ8bとの間に溝部88bによる空間を設けることができる。
なお、ハウジングインナ8aのレゾルバステータ固定部86a、及びロータフランジ8bのレゾルバロータ固定部86bのモータ軸心C方向に対する幅寸法や径方向に対する深さなどは、レゾルバ6のレゾルバステータコア6a及びレゾルバロータコア6b、取付部材60a,60bの大きさや当該レゾルバステータコア6aの歯と当該レゾルバロータコア6bの極のギャップの大きさなどに応じて任意に設定すればよい。また、レゾルバステータ固定部86aに対する取付部材60aの固定、及びレゾルバロータ固定部86bに対する取付部材60bの固定、並びにこれら取付部材60a,60bに対するレゾルバステータコア6a及びレゾルバロータコア6bの取り付けは、例えば、圧入による嵌合、接着剤による接合、締結部材による締結などの各種方法で、もしくはこれらの方法を組み合わせて行えばよい。
Further, the
On the other hand, in the
It should be noted that the
このように、回転検出器(レゾルバ)6は、レゾルバステータコア6aが取付部材60aを介してハウジングインナ8aとの間に空間を設けた状態で取り付けられるとともに、レゾルバロータコア6bが取付部材60bを介してロータフランジ8bとの間に空間を設けた状態で取り付けられ、レゾルバステータコア6aとレゾルバロータコア6bが僅かなギャップを隔てて対向配置された状態となっている。これにより、常時静止状態に維持される当該レゾルバステータコア6aに対してレゾルバロータコア6bが回転可能な構成となっている。
かかるレゾルバステータコア6aは、複数のステータポール62が円周方向に等間隔に形成された環状の成層鉄心を有し、各ステータポール62にレゾルバコイル64が巻回された構造を成している。これに対し、レゾルバロータコア6bは、中空環状の成層鉄心により構成されている。
As described above, the rotation detector (resolver) 6 is attached with the
The
このような構成によれば、ハウジングインナ8a及び固定子(ステータ)2aに対してロータフランジ8bが回転子(ロータ)2bとともに回転すると、これとともにレゾルバロータコア6bも回転し、レゾルバステータコア6aとの間のリラクタンスを連続的に変化させる。かかるリラクタンスの変化をレゾルバステータコア6aにより検出することで、レゾルバロータコア6b(換言すれば、ロータフランジ8b及び出力軸S)の位置や角度などを検知することができる。
そして、レゾルバ制御回路(図示しない)によって、レゾルバステータコア6aが検出したリラクタンスの変化を電気信号(デジタル信号)に変換するとともに、当該電気信号に基づいて、単位時間当たりのレゾルバロータコア6bの位置や角度などの変動量を演算処理することで、レゾルバロータコア6bが固定されたロータフランジ8b、ひいては当該ロータフランジ8bに接続された出力軸Sの回転状態(例えば、回転速度、回転方向あるいは回転角度など)を計測することが可能となる。
According to such a configuration, when the
Then, a resolver control circuit (not shown) converts the change in reluctance detected by the
本実施形態においては、レゾルバステータコア6aの歯数と、レゾルバロータコア6bの極対数を一致させている。これにより、モータ電流の転流タイミングを検出する際にアブソリュートレゾルバが不要となり、図3に示すモータ構成のように、アブソリュートレゾルバ56aとインクリメンタルレゾルバ56bの2種類の回転検出器(レゾルバ)を搭載させなくとも済む。したがって、単一のレゾルバ構成とすることができ、DDモータのモータ設置面Bからの高さの抑制を図ることができる。なお、この場合、レゾルバステータコア6aの歯数とレゾルバロータコア6bの極対数が一致していればよいため、レゾルバステータコア6aの歯数は1歯、すなわちアブゾリュートレゾルバでも成立する。すなわち、レゾルバ6は、レゾルバロータコア6bの極対数Nに対してレゾルバステータコア6aの歯数をNとしたレゾルバ構成、もしくは、アブソリュート(ABS)型(原理的には1歯)のレゾルバ構成のいずれであっても構わない。このような構成とすることで、モータ電流の転流タイミングとレゾルバ6の周期が一致するため、レゾルバ6の周期に合わせてモータ電流を制御することが可能となる。なお、レゾルバ6をアブソリュート型(原理的には1歯)のみの構成とする場合、DDモータ内において1回転でN等配した位置でモータ電流の転流タイミングの制御を行う。
In the present embodiment, the number of teeth of the
このように、本実施形態に係るDDモータによれば、ロータハウジング8b及びハウジングインナ8aが一体のモータ構造とすることで、フットプリントを最小限に抑えることができると同時に、当該DDモータを従来よりも扁平構造とすることができる。この結果、DDモータを従来よりも省スペース化させることが可能となる。
As described above, according to the DD motor according to the present embodiment, the
2 モータ部
2a モータ部固定子
2b モータ部回転子
4 軸受
6 回転検出器(レゾルバ)
8 ハウジング
8a モータハウジング(ハウジングインナ)
8b モータロータ(ロータフランジ)
B モータ設置面
S 出力軸
2
8
8b Motor rotor (rotor flange)
B Motor installation surface S Output shaft
Claims (4)
前記モータ部は、常時静止状態に維持される固定子と、当該固定子に対して回転可能に対向して配された回転子で構成され、前記ハウジングは、前記固定子が固定されるモータハウジングと、前記回転子が固定されるモータロータを有し、これらのモータハウジングとモータロータが同軸状に配された異径の二重の略円筒構造をなし、
前記モータハウジング及び前記モータロータは、いずれもその円筒の延出方向に対して切れ目なく一体をなして成形されていることを特徴とするダイレクトドライブモータ。 A motor unit for applying rotational torque to the output shaft; a bearing for rotatably supporting the output shaft; a rotation detector for detecting a rotation state of the motor unit; and the motor unit, the bearing, and A direct drive motor having a housing for positioning and fixing the rotation detector so that the rotation detector is aligned with the motor installation surface in the output shaft direction;
The motor unit includes a stator that is always kept stationary, and a rotor that is rotatably disposed opposite the stator, and the housing is a motor housing to which the stator is fixed. And a motor rotor to which the rotor is fixed, and the motor housing and the motor rotor have a double substantially cylindrical structure with different diameters arranged coaxially,
Both the motor housing and the motor rotor are formed integrally with the cylinder extending direction without a break.
前記一対の軌道輪のうちの一方は、前記モータハウジングに固定され、他方は、前記モータロータに固定されており、
前記モータハウジングには、前記一方の軌道輪が固定される円筒面に、当該一方の軌道輪の脱落を防止するためのかしめ部が設けられ、
前記モータロータには、前記他方の軌道輪が固定される円筒面に、当該他方の軌道輪の脱落を防止するためのかしめ部が設けられており、
前記軸受は、前記モータハウジングのかしめ部と前記モータロータのかしめ部で前記一対の軌道輪が挟持された状態で、これらモータハウジング及びモータロータに対して位置決め固定されていることを特徴とする請求項1に記載のダイレクトドライブモータ。 The bearing includes a pair of race rings arranged to face each other so as to be relatively rotatable, and a plurality of rolling elements incorporated so as to be able to roll between races formed on opposing surfaces of the race rings,
One of the pair of race rings is fixed to the motor housing, and the other is fixed to the motor rotor,
In the motor housing, a caulking portion is provided on a cylindrical surface to which the one raceway ring is fixed to prevent the one raceway ring from dropping off,
The motor rotor is provided with a caulking portion for preventing the other raceway from falling off on a cylindrical surface to which the other raceway is fixed.
2. The bearing is positioned and fixed with respect to the motor housing and the motor rotor in a state where the pair of race rings are held between the caulking portion of the motor housing and the caulking portion of the motor rotor. Direct drive motor described in 1.
前記レゾルバステータコアは、前記モータハウジングに取り付けられているのに対し、前記レゾルバロータコアは、前記モータロータに取り付けられ、
前記レゾルバステータコアの歯数と、前記レゾルバロータコアの極対数を一致させていることを特徴とする請求項1に記載のダイレクトドライブモータ。 The rotation detector is provided with a resolver stator core and a resolver rotor core, both of which are positioned and fixed to the housing and arranged opposite each other at a predetermined interval.
The resolver stator core is attached to the motor housing, whereas the resolver rotor core is attached to the motor rotor,
The direct drive motor according to claim 1, wherein the number of teeth of the resolver stator core and the number of pole pairs of the resolver rotor core are matched.
前記レゾルバロータコアは、非磁性の取付部材を介し、前記モータロータとの間に空間を設けた状態で取り付けられていることを特徴とする請求項3に記載のダイレクトドライブモータ。 The resolver stator core is attached with a space provided between the motor housing and a non-magnetic attachment member,
4. The direct drive motor according to claim 3, wherein the resolver rotor core is attached with a space provided between the resolver rotor core and the motor rotor via a nonmagnetic attachment member.
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