JP4877603B2 - Electric motor - Google Patents
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- F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
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Description
本発明は、軸受にクロスローラ軸受などの転がり軸受を用いた電動モータに関する。 The present invention relates to an electric motor using a rolling bearing such as a cross roller bearing as a bearing.
モータ装置に用いられる電動モータとしては、回転軸に固定されたロータと、ロータと間隙を保って配置されてハウジングに固定されたステータと、ハウジングに固定されてロータを回転自在に支持する軸受とを備えたものが知られている。この種の電動モータにおいては、軸受として、クロスローラ軸受などの転がり軸受が多く採用されている。クロスローラ軸受は、軌道輪としての内輪および外輪を備え、内輪と外輪との間に複数の転動体としての円筒コロが介装されている。外輪は軸方向に分割された一対の分割輪で構成されている。 An electric motor used in a motor device includes a rotor fixed to a rotating shaft, a stator arranged with a gap between the rotor and fixed to a housing, and a bearing fixed to the housing and rotatably supporting the rotor. The one with is known. In this type of electric motor, a rolling bearing such as a cross roller bearing is often used as a bearing. The cross roller bearing includes an inner ring and an outer ring as raceway rings, and a plurality of cylindrical rollers as rolling elements are interposed between the inner ring and the outer ring. The outer ring is composed of a pair of divided wheels divided in the axial direction.
そして、外輪をロータに連結するに際しては、ロータフランジあるいはロータ用ハウジングに予圧付与機構としての軸受押さえを連結し、この軸受押さえで外輪を軸方向に押圧し、外輪に対して予圧を付与することが行われている。しかし、外輪に付与される予圧が変動すると、クロスローラ軸受の起動摩擦トルクが変動し、電動モータが円滑に回転できなくなる。 When the outer ring is connected to the rotor, a bearing press as a preload application mechanism is connected to the rotor flange or the rotor housing, and the outer ring is pressed in the axial direction with this bearing press to apply the preload to the outer ring. Has been done. However, if the preload applied to the outer ring fluctuates, the starting friction torque of the cross roller bearing fluctuates, and the electric motor cannot smoothly rotate.
このため、電動モータにクロスローラ軸受などの転がり軸受を用いる場合、軸受への軸力をコントロールする予圧調整機構として、外輪押さえ具を備えるとともに、ハウジングに固定ボルトを介して外輪押さえ具を締め付け固定するときに、外輪押さえ具に軸方向に進退可能で且つ外輪押さえとハウジングとの間に突出可能にねじ込まれ、締め付け時に突出端がハウジングに当接するねじ部材を備え、軸受に一定以上の予圧をかけないようにしたものが提案されている(特許文献1参照)。 For this reason, when a rolling bearing such as a cross roller bearing is used for the electric motor, an outer ring retainer is provided as a preload adjusting mechanism for controlling the axial force on the bearing, and the outer ring retainer is fastened and fixed to the housing via a fixing bolt. A screw member that can be moved forward and backward in the axial direction and protruded between the outer ring retainer and the housing, and has a protruding end that abuts against the housing when tightened. There has been proposed one that is not applied (see Patent Document 1).
また、外輪に予圧を付与する軸受押さえをハウジングに固定ボルトを介して締結するとともに、ハウジングに固定ボルトの挿入部分に所定の深さの座ぐりを形成し、ハウジングに、固定ボルトの座ぐりの部分と螺合しない非接触領域を形成し、軸受押さえおよび固定ボルトを軸受の材料と同じ材料で構成し、軸受回りに熱膨張を考慮した逃げを設けたものが提案されている(特許文献2参照)。 In addition, a bearing retainer for applying a preload to the outer ring is fastened to the housing via a fixing bolt, a counterbore of a predetermined depth is formed in the housing at a portion where the fixing bolt is inserted, and the counterbore portion of the fixing bolt is formed in the housing. A non-contact region that is not screwed to the bearing is formed, the bearing retainer and the fixing bolt are made of the same material as the bearing material, and a relief is provided around the bearing in consideration of thermal expansion (see Patent Document 2). ).
しかし、従来技術においては、軸受を電動モータに組み込むに際して、軸受と軸受押さえとの間の隙間を管理することについては配慮されていないので、軸受を電動モータに組み込んだ後、軸受に対する予圧が均一にならず、起動トルクが不安定になることがある。 However, in the prior art, when incorporating the bearing into the electric motor, there is no consideration for managing the gap between the bearing and the bearing retainer, so the preload on the bearing is uniform after the bearing is incorporated into the electric motor. Otherwise, the starting torque may become unstable.
本発明の目的は、軸受と軸受押さえとの間の隙間を管理して起動トルクを安定化することができる電動モータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electric motor that can stabilize a starting torque by managing a gap between a bearing and a bearing retainer.
前記目的を達成するために、本発明は、回転軸に固定されたロータと、前記ロータと間隙を保って配置されてハウジングに固定されたステータと、前記ハウジングに固定されて前記ロータを回転自在に支持する軸受とを備え、前記軸受は、ハウジングの内輪装着溝に装着されて、外周面に内輪軌道を有する内輪と、前記ロータに連結されたロータフランジの外輪装着溝に装着されて、内周面に外輪軌道を有する外輪と、前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動自在に配設された転動体とから構成され、前記外輪は、複数の分割輪を有する、転がり軸受で構成された電動モータにおいて、前記ハウジングに連結されて前記内輪を支持する内輪押さえと当該内輪押さえが連結されたハウジングとの隙間と、前記ロータフランジに連結されて前記外輪を支持する外輪押さえと当該外輪押さえが連結されたロータフランジとの隙間は、それぞれ前記各隙間を形成する部品の幾何公差の和の整数倍に設定されてなる電動モータを構成したものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a rotor fixed to a rotating shaft, a stator arranged with a gap between the rotor and fixed to a housing, and a rotor fixed to the housing to freely rotate the rotor. The bearing is mounted in the inner ring mounting groove of the housing and is mounted in the inner ring having an inner ring raceway on the outer peripheral surface and the outer ring mounting groove of the rotor flange connected to the rotor. A rolling bearing comprising an outer ring having an outer ring raceway on a peripheral surface, and a rolling element disposed so as to be freely rollable between the inner ring raceway and the outer ring raceway, wherein the outer ring has a plurality of split rings. In the configured electric motor, a clearance between an inner ring presser connected to the housing and supporting the inner ring and a housing to which the inner ring presser is connected, and a rotor flange connected to the rotor flange The gap between the outer ring retainer that supports the wheel and the rotor flange to which the outer ring retainer is connected constitutes an electric motor that is set to an integral multiple of the sum of geometrical tolerances of the parts that form the respective gaps. .
係る構成によれば、軸受を電動モータに組み込むに際して、内輪押さえとハウジングとの隙間および外輪押さえとロータフランジとの隙間を、それぞれ各隙間を形成する部品の幾何公差の和の整数倍に設定し、内輪押さえを締結部材でハウジングに締結固定したり、外輪押さえを締結部材でロータフランジに締結固定したりするときに、内輪および外輪に軸方向の締結力(軸力)が作用するのを抑制するようにしたので、軸受全体に予圧を均一に付与することができ、電動モータの起動トルクを安定化することができる。 According to such a configuration, when the bearing is incorporated in the electric motor, the clearance between the inner ring retainer and the housing and the clearance between the outer ring retainer and the rotor flange are set to an integral multiple of the sum of the geometrical tolerances of the parts forming each clearance. When the inner ring retainer is fastened and fixed to the housing with the fastening member, or when the outer ring retainer is fastened and fixed to the rotor flange with the fastening member, it is possible to prevent the axial tightening force (axial force) from acting on the inner ring and the outer ring. As a result, the preload can be uniformly applied to the entire bearing, and the starting torque of the electric motor can be stabilized.
前記電動モータを構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。好適には、前記各幾何公差の和の整数倍は、それぞれ1倍から3倍である。 In configuring the electric motor, the following elements can be added. Preferably, an integral multiple of the sum of the geometric tolerances is 1 to 3 times, respectively.
係る構成によれば、各幾何公差の和の値を、4倍以上にすると、隙間が大きくなり過ぎ、内輪および外輪に軸方向の締結力(軸力)が作用するのを抑制できなくなり、逆に、1倍よりも小さくすると、隙間が狭すぎ、軸受に均一に予圧を付与することができなくなる。このため、各幾何公差の和の整数倍の値は、それぞれ1倍から3倍が望ましい。 According to such a configuration, if the value of the sum of the geometric tolerances is increased by a factor of 4 or more, the gap becomes too large, and it becomes impossible to suppress the axial fastening force (axial force) from acting on the inner ring and the outer ring. On the other hand, if it is smaller than 1 time, the gap is too narrow and it becomes impossible to uniformly apply the preload to the bearing. For this reason, the value of the integral multiple of the sum of the geometric tolerances is preferably 1 to 3 times.
好適には、前記各隙間を形成する部品の幾何公差は、各部品の平行度と平面度である。 Preferably, the geometric tolerances of the parts forming the gaps are the parallelism and flatness of the parts.
係る構成によれば、各部品の平行度と平面度を測定することで、各部品の幾何公差を容易に求めることができる。 According to such a configuration, the geometric tolerance of each component can be easily obtained by measuring the parallelism and flatness of each component.
本発明によれば、軸受に均一に予圧を付与することができ、電動モータの起動トルクを安定化することができる。 According to the present invention, the preload can be uniformly applied to the bearing, and the starting torque of the electric motor can be stabilized.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、モータ装置の要部断面を示す構成図である。図1において、モータ装置10は、ハウジング12と、ハウジング12に固定された電動モータ14と、電動モータ14の回転速度(回転位置)を検出する回転検出器16を備えて構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a cross-section of the main part of the motor device. In FIG. 1, the
電動モータ14は、モータロータ18と、モータステータ20と、軸受22を備えて構成されている。モータロータ18は、円環状に形成されて、モータステータ20と間隙保って回転自在に配置されている。モータステータ20は、永久磁石やコイルを備え、電力の供給を受けてモータロータ18に対する回転磁界を形成するようになっており、六角穴付ボルト24により、円環状のハウジングインナ26に固定されている。モータロータ18に隣接して、円環状のロータフランジ28が配置されており、ロータフランジ28は、六角穴付ボルト29により、モータロータ18の端部に連結されている。ロータフランジ28の内周側には外輪装着溝28aが形成され、この外輪装着溝28aに相対向して、ハウジングインナ26外周側には内輪装着溝26aが形成されており、各溝26a、28a内には軸受22が装着されている。
The
軸受22は、例えば、クロスローラ軸受などの転がり軸受として、外周面に内輪軌道を有する内輪30と、外周面に外輪軌道を有する外輪32と、内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に配置された転動体としての円筒ころ34を備えて構成されており、外輪32は、軸方向に分割された一対の分割輪32a、32bで構成されている。内輪30は、ハウジングインナ26の内輪装着溝26aに装着されているとともに、内輪押さえ36に支持された状態でハウジングインナ26に固定されている。内輪押さえ36は、六角穴付ボルト38でハウジングインナ26に固定されている。一方、外輪32は、ロータフランジ28の外輪装着溝28aに装着されているとともに、外輪押さえ40により、軸方向に押圧されて予圧が付与されている。
The
外輪押さえ40は、ほぼ円環状に形成され、ロータフランジ28に隣接して配置されている。この外輪押さえ40は、外輪押さえ40の穴40a内に挿入されたボルト42により、ロータフランジ28に締結固定されている。すなわち、ボルト42をロータフランジ28に締結固定することにより、外輪32に対して軸方向の予圧が付与されるようになっている。この場合、外輪押さえ40は、ロータフランジ28及びモータロータ18とともに、モータ出力軸となる回転軸を構成するようになっている。
The
一方、回転検出器16は、例えば、レゾルバとして、インクリメンタル側のレゾルバステータ44、インクリメンタル側のレゾルバロータ46、アブソリュート側のレゾルバステータ48、アブソリュート側のレゾルバロータ50を備えて構成されている。レゾルバステータ44、48はそれぞれボルト52、54により、ハウジングインナ26に固定されており、レゾルバステータ44とレゾルバステータ48との間には、両者の磁気的干渉を抑制するための遮蔽円板56が配置されている。
On the other hand, the
レゾルバロータ46、50は、間座となる、外輪押さえ40の凸部58に、ボルト60で固定されている。この回転検出器16は、例えば、レゾルバステータ44、48がU、V、W相に対応して設けられており、レゾルバロータ46、50がモータロータ18とともに回転したときに、レゾルバロータ46、50の磁極変化に応答して、レゾルバロータ46、50の回転位置を検出するようになっている。
The
電動モータ14を用いてフロッグレッグ式の真空搬送アームなどの負荷を回転駆動するに際しては、軸受22のアキシアル隙間、すなわち分割輪32a、32b間の隙間にばらつきがあると、電動モータ14の起動摩擦トルクが安定せず、負荷を円滑に回転できなくなる。
When the
このため、ボルト42をロータフランジ28に締結固定したり、ボルト38をハウジングインナ26に締結固定したりするときには、外輪32や内輪30に対して、ボルト42やボルト38による軸方向の締結力が作用し、この締結力に応じて軸受22に対する予圧が変化するので、軸受22に対する予圧を管理する必要がある。
Therefore, when the
ところが、軸受を電動モータに組み込むに際して、内輪押さえ36とハウジングインナ26との隙間や外輪押さえ40とロータフランジ28との隙間が適正でないと、ボルト42やボルト38による軸方向の締結力が軸受22の予圧に大きく影響することになる。
However, when the bearing is incorporated into the electric motor, if the gap between the
そこで、本実施例では、内輪押さえ36とハウジングインナ26との隙間S1と、外輪押さえ40とロータフランジ28との隙間S2を、それぞれ各隙間S1、S2を形成する部品(内輪押さえ36、外輪抑え40)の幾何公差の和の整数倍、例えば、1倍から3倍に設定することとしている。各部品の幾何公差は、各部品の平行度と平面度を測定することで、容易に求めることができる。
Therefore, in the present embodiment, the gap S1 between the
各幾何公差の和の値を、4倍以上にすると、隙間S1、S2が大きくなり過ぎ、内輪30および外輪32に軸方向の締結力(軸力)が作用するのを抑制できなくなり、逆に、1倍よりも小さくすると、隙間S1、S2が狭すぎ、軸受22に均一に予圧を付与することができなくなる。このため、各幾何公差の和の整数倍の値は、それぞれ1倍から3倍が望ましい。
If the sum of the geometrical tolerances is increased by a factor of 4 or more, the gaps S1 and S2 become too large, and it becomes impossible to suppress the axial fastening force (axial force) from acting on the
部品の幾何公差は、一般には、φ150mm〜φ200mmの部品では、部品の平行度と部品の平面度を合計すると、5μm程度となる。2部品が重なる場合には、部品の幾何公差は、5μm×2部品=10μmとなる。このため、各隙間S1、S2は、2部品が重なる場合に相当し、S1、S2=(1〜3)×10μm=10μm〜30μmとなる。 In general, the geometrical tolerance of a component is about 5 μm when the parallelism of the component and the flatness of the component are totaled for a component having a diameter of 150 mm to 200 mm. When two parts overlap, the geometrical tolerance of the parts is 5 μm × 2 parts = 10 μm. Therefore, each of the gaps S1 and S2 corresponds to a case where two parts overlap, and S1 and S2 = (1 to 3) × 10 μm = 10 μm to 30 μm.
隙間S1、S2の値を10μm〜30μmに設定すると、軸受22を電動モータ14に組付ける過程で、内輪押さえ36をボルト38でハウジングインナ26に締結固定したり、外輪押さえ40をボルト42でロータフランジ28に締結固定したりするときに、内輪30および外輪32に軸方向の締結力(軸力)が作用するのを抑制することができ、結果として、軸受22全体に予圧を均一に付与することができ、電動モータ14の起動トルクを安定化することができる。
When the values of the clearances S1 and S2 are set to 10 μm to 30 μm, in the process of assembling the bearing 22 to the
本実施例によれば、内輪押さえ36とハウジングインナ26との隙間S1と、外輪押さえ40とロータフランジ28との隙間S2をそれぞれ10μm〜30μmに設定するようにしたため、軸受22を電動モータ14に組付ける過程で、内輪押さえ36をボルト38でハウジングインナ26に締結固定したり、外輪押さえ40をボルト42でロータフランジ28に締結固定したりするときに、内輪30および外輪32に軸方向の締結力(軸力)が作用するのを抑制することができ、軸受22全体に予圧を均一に付与することができるとともに、電動モータ14の起動トルクを安定化することができる。
According to the present embodiment, the clearance S1 between the
10 モータ装置、12 ハウジング、14 電動モータ、16 回転検出器、18 モータロータ、20 モータステータ、22 軸受、26 ハウジングインナ、28 ロータフランジ、30 内輪、32 外輪、32a,32b 分割輪、38 内輪押さえ、40 外輪押さえ、44 レゾルバステータ、46 レゾルバロータ、48 レゾルバステータ、50 レゾルバロータ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ハウジングに連結されて前記内輪を支持する内輪押さえと当該内輪押さえが連結されたハウジングとの隙間と、前記ロータフランジに連結されて前記外輪を支持する外輪押さえと当該外輪押さえが連結されたロータフランジとの隙間は、それぞれ前記各隙間を形成する部品の幾何公差の和の整数倍に設定されてなる、電動モータ。 A rotor fixed to a rotating shaft, a stator arranged with a gap between the rotor and fixed to a housing, and a bearing fixed to the housing and rotatably supporting the rotor; An inner ring mounted on an inner ring mounting groove of the housing and having an inner ring raceway on an outer peripheral surface; an outer ring mounted on an outer ring mounting groove of a rotor flange connected to the rotor and having an outer ring track on the inner peripheral surface; and the inner ring In an electric motor composed of a rolling bearing, comprising a rolling element disposed so as to be freely rollable between a raceway and the outer ring raceway, wherein the outer race has a plurality of split wheels.
A gap between an inner ring presser that is connected to the housing and supports the inner ring and a housing that is connected to the inner ring presser, a rotor that is connected to the rotor flange and supports the outer ring, and a rotor that is connected to the outer ring presser The electric motor in which the gap with the flange is set to an integral multiple of the sum of the geometrical tolerances of the parts forming the gaps.
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