JP3647322B2

JP3647322B2 - モータ

Info

Publication number: JP3647322B2
Application number: JP19510699A
Authority: JP
Inventors: 昌志高橋; 信一内海
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2019-07-08
Also published as: JP2001025196A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸の外周面に係合する孔を有する複数のコアを回転軸の軸方向に積層した構造の回転子を用いたモータに関するものであり、特に、回転軸に対するコアの取り付け状態を改善する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回転子の回転軸に複数のコアを軸方向に積層する場合には、コアを１枚ずつ圧入固定していく方法が取られている。その一例として、実開平５−７８１５８号公報に開示されているものを図９に示す。
【０００３】
図９（Ａ）は回転軸８１の断面を示し、その外周面に軸線と平行な平面部８２が設けられる。図９（Ｂ）はコア８３を示し、回転軸８１の外周面に係合する孔の内周に、回転軸８１の平面部８２に先端が当接するような複数の突起８４が設けられる。図９（Ｃ）は回転軸８１にコア８３を圧入した状態を示す。これにより、回転軸８１の外周とコア８３の孔の内周の表面粗さや真円度などの精度がラフでも、回転軸８１とコア８３を精度よく圧入固定することができ、さらに回転軸８１とコア８３の回転方向の固定力を大きくすることができる。
【０００４】
また、回転軸８１には、図１０に示すように、コア８３を圧入する際に軸方向の突き当たりとなる突き当たり部８５が設けられており、この突き当たり部８５を利用して複数のコア８３を積層するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コア８３は圧入力のみで固定されているために、圧入方向と逆方向に力が働いた場合には、突き当たり部８５の反対側からコア８３が抜け落ちるおそれがある。
【０００６】
また、コア８３の枚数が増えたり、圧入しろを小さくとった場合には、回転軸８１とコア８３との間の振動等によりコア８３同士の間に隙間が生じやすくなり、さらに上述した抜け落ちに結びつくことがある。
【０００７】
また、以上の問題点に対処するために圧入しろを大きくすると、作業性が著しく悪くなる。
【０００８】
本発明の目的は、回転軸に複数のコアを簡単に装着できるとともに、コアに対する回転方向および抜け方向の固定強度を十分に確保でき、さらにコア同士を隙間なく積層することができるモータを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明では、回転軸の外周面に係合する孔を有する複数のコアを回転軸の軸方向に積層し、複数のコアの半径方向外周にマグネットを固定した構成の回転子と、マグネットと関係して回転子を回転駆動する励磁コイルとを備えたモータにおいて、回転軸は、コアを積層するときの軸方向の突き当たりとなると共に回転軸に一体形成され径方向に突き出た突き当たり部を有し、積層した複数のコアを軸方向に貫通して突き当たり部に係合することで複数のコアを突き当たり部に固定すると共に回転軸に対するコアの回転方向および抜け方向の固定強度を確保する棒状部材を備える。
【００１０】
請求項２記載の発明では、請求項１記載のモータにおいて、棒状部材は、積層した複数のコアを突き当たり部と相対して挟持する挟持部を含み、突き当たり部と挟持部との間に挟持した状態で積層した複数のコアを突き当たり部に固定する構成である。また、請求項３記載の発明では、請求項２記載のモータにおいて、積層した複数のコアと挟持部との間に板部材を挿入し、突き当たり部と挟持部との間に挟持した状態で積層した複数のコアおよび板部材を突き当たり部に固定する。
【００１１】
このように、本発明では、複数のコアを回転軸に積層し、棒状部材を用いて回転軸に形成した突き当たり部に固定することにより、簡単な作業でコアに対する回転方向および抜け方向の固定強度を十分に確保でき、さらにコア同士を隙間なく積層することができる。特に、棒状部材の挟持部とコアとの間に板部材を挿入することによりコアに均一に締め付け力が働き、コアを平らに押してコア同士の隙間を一層小さくすることができるとともに、棒状部材の個数を減らすことができる。
【００１２】
また、請求項４記載の発明では、請求項１〜３記載のいずれか１項に記載のモータにおいて、棒状部材をボルトとし、突き当たり部にボルトに係合するタップを形成する。また、請求項５記載の発明では、請求項１〜３記載のいずれか１項に記載のモータにおいて、棒状部材を突き当たり部から立設したボルトとし、挟持部がボルトに係合するナットとする。
【００１３】
また、請求項６記載の発明では、請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータにおいて、回転軸の外周面とコアの孔の内周に、コアが回転軸周りに回転するのを防止する非円形部を形成する。さらに、請求項７記載の発明では、請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータにおいて、回転軸とコアとの間の隙間に硬化後に弾性を有する接着剤を充填させる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、この実施の形態のモータは、組立ロボットなどの腕部等を駆動するロボット用モータとなっている。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施の形態のモータの回転子における回転軸およびコアの構成例を示し、図１（Ａ）は回転軸およびコアの正面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示すＡ−Ａ部分断面図である。
【００１６】
回転軸１は、従来のものより径を大きくした突き当たり部２を有し、回転軸１の外周面に係合する孔を有する複数のコア３を回転軸１の軸方向に積層する。コア３には複数（ここでは８個）のボルト用孔３ａが設けられ、そのボルト用孔３ａにボルト４を貫通させ、突き当たり部２に設けられたタップ５にボルト４の先端を係合させる。そして、ボルト４を締め付けることにより、積層した複数のコア３を一体で突き当たり部２に固定する。なお、タップ５は、径を従来のものより広くした突き当たり部２の広くされた部分に形成されている。
【００１７】
なお、ここでは突き当たり部２にボルト４が係合するタップ５を形成しているが、突き当たり部２から立設したボルト４をコア３に貫通させ、その先端にナットを係合させてコア３を締め付けるようにしてもよい。また、コア３の外周にはリング状のマグネット１３が配置される。
【００１８】
図２から図５は、本発明の第１の実施の形態の変形例を説明する図である。図２は、ボルト４の頭部とコア３との間に厚みのある板部材６を挿入し、積層した複数のコア３および板部材６を突き当たり部２に固定したものである。このような板部材６を用いることにより、ボルト４を締め上げたときにコア３に均一に締め付け力が働き、コア３を平らに押してコア同士の隙間を小さくすることができる。また、コア３に対する締め付け力が均一になるので、ボルト４の個数を減らすことも可能である。
【００１９】
以上に示した実施の形態では、ボルト４により積層した複数のコア３を突き当たり部２に固定することができるので、従来のようにコア３を回転軸１に圧入固定させなくてもよい。すなわち、回転軸１にコア３を順次入れていけばよく、従来の圧入方式に比べて作業性がよい。ただし、ボルト４を通すボルト用孔３ａの位置を各コア３間で一致させる必要があるので、図３に示すように、コア３に凹状の突起となるダボ７を設け、ダボ７を重ね合わせていくことにより位置決めが容易になる。なお、この図３で示すコア３は、等間隔に配置される４つのボルト４で固定されると共に各ボルト４間の中央に配置される４つのダボ７で位置決めと固定がなされる構成となっている。
【００２０】
ところで、ボルト４と、ボルト４を通すコア３のボルト用孔３ａとの間にできる遊びは不可避である。したがって、回転軸１が高速回転する場合には、回転方向の固定強度（ボルト４による締め付け力）に抗して遊び分だけコア３がずれることがある。その場合には、まず従来のように回転軸１にコア３を圧入する方法をとることにより、位置決めを容易にしながら固定強度を高め、ボルト４とボルト用孔３ａの遊び分によるコア３のずれを回避することができる。図４には、回転軸１に形成された平面部１ａと、コア３に形成された突起３ｂによって圧入した構成を示す。
【００２１】
また、図５に示すように、回転軸１の外周面とコア３の回転軸用孔３ｃの内周に円形部８に加え非円形部９を形成することにより、位置決めを容易にしながら回転方向の固定強度を高めることができる。さらに、回転軸１とコア３との間の隙間に硬化後に弾性を有する接着剤を充填することにより、回転方向の固定強度を一層高めることができる。この硬化後に弾性を有する接着剤は、回転軸１とコア３の間で緩衝材となり、振動によるボルト４の緩みを防止することができる。
【００２２】
図６および図７は、本発明の第２の実施の形態のモータにおける回転子の構成例を示す。図６は回転子の正面図であり、図７は、図６に示すＡ−Ａ部分断面図である。
【００２３】
回転軸１、突き当たり部２、コア３、ボルト４、タップ５、ダボ７等は、それぞれ図１、図３および図４に示す構成例に対応するものである。先の板部材６に相当するコア保持部材１０のツメ１１，１２を用いて複数のマグネット１３（この実施の形態では８個のマグネット１３）を固定して回転子が構成される。ツメ１１，１２は、それぞれ８個形成されると共にマグネット１３の隣接部分で薄くなっている部分を押さえ込むように、かつ軸方向の両側から対向するように配置されている。回転軸１に対してのコア３の結合は、平面部１ａと突起３ｂを利用した圧入に加え、両者の間に硬化後に弾性を有する接着剤を充填または塗布することで行われている。
【００２４】
また、複数のマグネット１３は、コア３に接着固定された後、図７に示す左右のツメ１１，１２の先端が互いに対向するように直角に曲げることにより保持固定される。各マグネット１３は、図６に示すように、断面の軸中心側が直線状とされ、外周側が円弧状となっている柱体に形成されており、かつ隣接するマグネット１３の外周面が交互に異極となるように磁化されている。なお、各マグネット１３は、各隙間を介して周方向に隣接して配置されると共にその隙間およびコア３との間に接着剤が充填または塗布されることで固着されている。
【００２５】
また、この実施の形態では、固化した樹脂が割れて飛散するのを防止するためやマグネット１３の固定などのために、回転子の外周にテープが３巻きされている。そして、その巻き始めと巻き終わり部は、２巻きとされ、かつその位置（巻き始めと巻き終わり部）は、マグネット１３の間、すなわち、ツメ１１，１２が配置される部分にくるようにされている。
【００２６】
ボルト４は、その頭部とコア保持部材１０との間にネジロック用の樹脂剤が塗布されて固定されると共に、突き当たり部２に設けられたタップ５にネジロック用の樹脂剤が塗布されて固定される。また、ボルト４は、その軸長の先端側半分にねじが切られタップ５にねじ係合している。
【００２７】
図８は、本発明の第３の実施の形態のモータにおける回転子および励磁コイルの要部構成例を示す。回転子は、回転軸１、突き当たり部２、コア３、ボルト４、タップ５、ツメ１１，１２を有するコア保持部材１０、複数のマグネット１３により構成される。励磁コイルは、ステータ１４に巻線１５を巻いて構成される。回転軸１は、外輪が固定されたボールベアリング軸受１６（他端側の軸受は省略）で両端を軸受けされて保持される。
【００２８】
なお、上述の各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形実施が可能である。例えば、積層する複数のコア３を固定する棒状部材として、ボルト４の他にリベット等を用いてもよい。また、回転軸１およびコア３に形成される非円形部８は、図４に示す４箇所や図５に示す２箇所など、その位置および個数は任意に選択可能である。
【００２９】
また、回転軸１へのコア３の挿入は、コア３を１枚毎に挿入する方法の他に、ダボ７を利用してかしめ仮固定することによって積層されたコア３を一体的に回転軸１へ圧入挿入する方法も採用することができる。さらに、突き当たり部２は、従来の突き当たり部８５に比べその直径を１０〜３０％大きくし、かつコア３の直径より大きくし、一方、マグネット１３を含めた直径よりも小さくなる形状としても良い。
【００３０】
さらに、マグネット１３は、第１の実施の形態のように、リング状にしたり、第２や第３の実施の形態のように、各磁極毎に分けた複数のマグネット１３としたりする他に、半円状のものを２つでリング状のマグネットとして、各半円マグネットに複数の磁極を形成するようにしても良い。また、２つではなく３つや他の数に分割しても良い。さらには、本発明のコア押さえの技術は、マグネットを有さない回転子や、マグネットをコアの内周に有する回転子にも適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載のモータの回転子は、回転軸の突き当たり部にコアを棒状部材で固定することにより、コアに対する回転方向および抜け方向の固定強度を十分に確保できることとなり、さらにコアが回転軸の軸方向に抜け落ちることがなくなる。また、棒状部材による固定強度を強めることにより、コア同士を隙間なく積層することができる。
【００３２】
また、請求項２記載のモータの回転子は、棒状部材の一端に形成される挟持部と突き当たり部との間にコアを挟持しながら固定することにより、固定強度を強めることができる。
【００３３】
さらに、請求項３記載のモータの回転子は、棒状部材の挟持部とコアとの間に板部材を挿入することにより、棒状部材による締め付けを行うときに均一にコアを押すことができる。これにより、コア同士の隙間を小さくすることができ、さらに棒状部材の個数を減らすことも可能である。
【００３４】
また、請求項４記載のモータの回転子は、棒状部材として突き当たり部に形成したタップにボルトを係合させる構成により、簡単にコアの固定を行うことができる。また、請求項５記載のモータの回転子は、棒状部材として突き当たり部から立設置したボルトにナットを係合させる構成により、簡単にコアの固定を行うことができる。
【００３５】
また、請求項６記載のモータの回転子は、非円形部の形成によりコアが回転軸周りに回転するのを防止することができるので、ボルト等の緩みが生じてもその影響を最小限に抑えることができる。
【００３６】
また、請求項７記載のモータの回転子は、回転軸とコアとの間の隙間に硬化後に弾性を有する接着剤を充填させることにより、振動によるボルト等の緩みを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のモータの回転子における回転軸およびコアの構成例を示す図で、（Ａ）はその正面図で、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ部分断面図である。
【図２】図１の第１の実施の形態の変形例を説明する図である。
【図３】図１の第１の実施の形態のさらに他の変形例を説明する図である。
【図４】図１の第１の実施の形態のさらに他の変形例を説明する図である。
【図５】図１の第１の実施の形態のさらに他の変形例を説明する図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態のモータにおける回転子の構成例を示す正面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ部分断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態のモータにおける回転子および励磁コイルの構成例を示す部分断面図である。
【図９】従来のモータの回転子における回転軸およびコアの構成例を示す図で、（Ａ）は回転軸の断面図で、（Ｂ）はコアの平面図で、（Ｃ）は回転軸にコアを圧入した状態を示す図である。
【図１０】従来のモータの回転子における回転軸およびコアの構成例を示す図である。
【符号の説明】
１回転軸
２突き当たり部
３コア
３ａボルト用孔
４ボルト（棒状部材）
５タップ
６板部材
７ダボ
８円形部
９非円形部
１０コア保持部材（板部材）
１１，１２つめ
１３マグネット
１４ステータ
１５巻線
１６ボールベアリング軸受

Claims

回転軸の外周面に係合する孔を有する複数のコアを回転軸の軸方向に積層し、複数のコアの半径方向外周にマグネットを固定した構成の回転子と、上記マグネットと関係して上記回転子を回転駆動する励磁コイルとを備えたモータにおいて、上記回転軸は、上記コアを積層するときの軸方向の突き当たりとなると共に上記回転軸に一体形成され径方向に突き出た突き当たり部を有し、上記積層した複数のコアを軸方向に貫通して上記突き当たり部に係合することで上記複数のコアを上記突き当たり部に固定すると共に上記回転軸に対する上記コアの回転方向および抜け方向の固定強度を確保する棒状部材を備えたことを特徴とするモータ。
前記棒状部材は、前記積層した複数のコアを前記突き当たり部と相対して挟持する挟持部を含み、前記突き当たり部と上記挟持部との間に挟持した状態で前記積層した複数のコアを前記突き当たり部に固定する構成であることを特徴とする請求項１記載のモータ。
前記積層した複数のコアと前記挟持部との間に板部材を挿入し、前記突き当たり部と前記挟持部との間に挟持した状態で前記積層した複数のコアおよび上記板部材を前記突き当たり部に固定することを特徴とする請求項２記載のモータ。
前記棒状部材はボルトとし、前記突き当たり部に上記ボルトに係合するタップを形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ。
前記棒状部材は、前記突き当たり部から立設したボルトとし、前記挟持部が上記ボルトに係合するナットであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ。
前記回転軸の外周面と前記コアの孔の内周に、コアが回転軸周りに回転するのを防止する非円形部を形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータ。
前記回転軸と前記コアとの間の隙間に硬化後に弾性を有する接着剤を充填させたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータ。