JP6797435B1 - センサ内蔵モータ構造 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、図4において、符号2で示されるものは、輪状ハウジングであり、この輪状ハウジング2の両端には、前蓋110及び後蓋111が設けられている。
前記輪状ハウジング2の内面2Aaには、モータステータ32aが設けられ、このモータステータ32aは前記モータロータ3に対して、わずかなギャップを介して対向配置されている。
また、図5に示す第2従来構成は、偏平型のモータ本体80と遊星歯車減速機構23を軸方向Pに沿って組み合わせた減速機構付モータである。
前記モータ本体80は、主として、輪状のダクト35の内側に、第1、第2軸受27、15を介して設けられたモータ軸11と、このモータ軸11に設けられたモータロータ3と、ダクト35側で前記モータロータ3に対向配設され、ステータ巻線32bを有するモータステータ32aと、前記モータステータ32aの内側に設けられた磁気式アブソリュートセンサ25及びリング状マグネット40と、から構成されている。
すなわち、図4の第1従来構成においては、モータ本体80の後端に角度センサ100を設けているため、モータ全体としての軸方向の長さ、すなわち、厚さが大きくなり、薄型化には限界があった。
また、図5の第2従来構成においては、モータ本体80に対して、その回転出力を減速するための遊星歯車減速機構23が接続されていることにより、モータとしての軸方向Pに沿う厚さを薄くかつ径小化することは、この遊星歯車減速機構23を用いる限り、困難であった。
また、モータ本体80においても、輪状をなすモータステータ32aの外側にモータロータ3が設けられたアウタロータ型の構成であり、モータステータ32aの内側に第1、第2軸受27、15を設けなくてはならず、第1軸受27の外側に磁気式アブソリュートセンサ25及びリング状マグネット40からなるセンサを設けていた。
そのため、前述の薄型化が困難であると同時に、モータ本体80の外径を径小化することについても、モータ軸11の周面にセンサを取付けることができないため、不可能であった。
互いに一体に形成された外側輪状壁及び内側輪状壁とからなる断面U字型の輪状ハウジングと、前記外側輪状壁と内側輪状壁との間に形成された輪状空間と、前記内側輪状壁の内側に設けられた第1軸受を介して回転自在に設けられたモータ軸と、前記モータ軸の外周面に接続され、前記外側輪状壁の内面に設けられた第2軸受に支持された中空軸と、前記外側輪状壁の内面に設けられたモータステータと、前記中空軸の外面に設けられ、前記モータステータの内側に位置するモータロータと、前記内側輪状壁の内面と前記モータ軸の外周面との間に位置すると共に、前記モータ軸に対して非接触型の1個又は複数個のセンサと、を備え、前記センサと前記第1軸受は、前記輪状ハウジングの軸方向に沿って見て、互いに重合し、かつ、互いに隣接して位置している構成からなることにより、構造が簡単で、かつ、軸方向の長さを縮めることができ、さらに、外径を縮めた構成とすることができる。
また、前記センサは、トルクセンサと角度センサの両方からなる構成であることにより、パワーステアリング等のモータとして最適である。
また、前記モータステータと前記第2軸受は、前記輪状ハウジングの軸方向に沿って見て、互いに重合し、かつ、互いに隣接して位置している構成であるため、軸方向及び外径方向の両方の寸法を縮めることができる。
また、前記第2軸受は、前記輪状ハウジングの開口側に設けられている構成によって、第2軸受が外部に開放され、製作後の第2軸受の調整が容易である。
また、前記各センサのレゾルバロータ及びトルクロータが、前記外周面に対して固定されている構成としたことにより、トルクセンサはホールIC等を用いて非接触となり、角度センサも、モータ軸を磁性体とするか又は磁性体をモータ軸に取付けることにより、非接触にできる。
尚、図4の従来例と同一部分には同一符号を付して説明する。
図1の形態において、符号2で示されるものは、全体形状が輪状に形成された輪状ハウジングであり、この輪状ハウジング2は、大径型の外側輪状壁2A及びこの外側輪状壁2Aよりも小径の内側輪状壁2Bが互いに一体に形成されて構成されている。また、前記外側輪状壁2A及び内側輪状壁2Bは、断面でU字型を形成している。
前記外側輪状壁2Aの内面2Aaには、ステータ巻線32bを有する輪状のモータステータ32aが設けられており、前記内側輪状壁2Bには、1個のみの第1軸受27を介して筒状をなすモータ軸11が回転自在に設けられている。
尚、前記モータステータ32aと第2軸受15は、輪状ハウジング2の軸方向Pに沿って見て互いに重合している。
前記第1軸部50Aの外面50Aaには、輪状をなすマグネットからなるモータロータ3が、前記モータステータ32aに対してわずかな隙間Gを介して中空軸50と共に回転自在に設けられている。
前記角度センサ100は、図1に図示のレゾルバが好適であるが、エンコーダ、又は、ホールIC等を用いることができ、モータロータ3の内径方向(同心円上)に配置することによって、軸方向長さの増加を抑えることができるように構成されている。前記角度センサ100は周知のレゾルバよりなり、前記内側輪状壁2Bにレゾルバステータ100Aが設けられ、前記モータ軸11の外周面11Aにレゾルバロータ100Bが設けられている。
また、前記モータ軸11の中心軸P1は、前記輪状ハウジング2の中心軸と一致し、モータ軸11に対して前記外側輪状壁2A、中空軸50及び内側輪状壁2Bは同軸状に配置されている。
前記トルクセンサ102は周知の構成が採用されており、内側輪状壁2Bの内面2Baには、ホールIC102Aが設けられ、周知の磁歪材からなるトルクロータ102Bがモータ軸11に設けられ、トルク入力に応じてねじれるトルクロータ102Bの状態をホールIC102Aで検出している。尚、前記センサ100、102は一対で構成されているが、何れか一方の1個のみでも可である。
前記各センサ100、102と前記第1軸受27は、輪状ハウジング2の軸方向Pに沿って見ると、互いに重合すると共に、互いに隣接して位置していることにより、輪状ハウジング2の薄型化及び径小化に寄与していることが分かる。
前記第2軸受15は、前記輪状ハウジング2の開口61側に設けられ、前記各センサ100、102を構成する周知の複数の部品の一部(レゾルバロータ100B、トルクロータ102B)が、前記外周面11Aに対して固定されている。
図2及び図3の構成は、前述の図1構成と殆んど同一であるため、図1の構成と異なる部分についてのみ説明し、同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
図1の構成に対して図2及び図3の構成が異なる部分は、前記輪状ハウジング2の開口61の向きが逆向きであることである。
また、図3の構成が図2の構成に対して異なる部分は、各センサ100、102と第1軸受27の位置を入れ替えたことのみである。
尚、前記各センサ100、102の構成は、図1から図3において同一であり、前記角度センサ100は、周知のレゾルバを用いており、レゾルバステータ100Aが内側輪状壁2Bの内面2Baに設けられ、レゾルバロータ100Bは前記モータ軸11の外周面11Aに設けられている。
前記トルクセンサ102は、周知の磁歪式トルクセンサが採用されている。
従って、各センサ100及び102共に、各センサ100及び102を構成する各部品の一部(レゾルバロータ100B、トルクロータ102B)が前記モータ軸11の外周面11Aに固定されているため、各センサ100及び102のレゾルバステータ100A及びホールIC102Aはレゾルバロータ100B及びトルクロータ102Bに対して非接触状態に構成されている。
尚、前記輪状ハウジング2とモータ軸11との間に、前述の図1から図3のように一対の軸受27、15を配置することによって、モータ軸11の軸ブレを制限可能としている。
また、図1、図2及び図3の本実施の形態の構成は、ラジアルギャップ方式、アキシャルギャップ方式の何れの方式にも適用が可能である。
2A 外側輪状壁
2B 内側輪状壁
2Aa、2Ba 内面
3 モータロータ
11 モータ軸
11A 外周面
15 第2軸受
27 第1軸受
32a モータステータ
32b ステータ巻線
50 中空軸
50A 第1軸部
50B 第2軸部
50Aa 外面
60 輪状空間
61 開口
100 角度センサ
100A レゾルバステータ
100B レゾルバロータ
102 トルクセンサ
P 軸方向
P1 中心軸
Claims (5)
- 互いに一体に形成された外側輪状壁(2A)及び内側輪状壁(2B)とからなる断面U字型の輪状ハウジング(2)と、前記外側輪状壁(2A)と前記内側輪状壁(2B)との間に形成された輪状空間(60)と、前記内側輪状壁(2B)の内側に設けられた第1軸受(27)を介して回転自在に設けられたモータ軸(11)と、前記モータ軸(11)の外周面(11A)に接続され、前記外側輪状壁(2A)の内面(2Aa)に設けられた第2軸受(15)に支持された中空軸(50)と、前記外側輪状壁(2A)の前記内面(2Aa)に設けられたモータステータ(32a)と、前記中空軸(50)の外面(50Aa)に設けられ、前記モータステータ(32a)の内側に位置するモータロータ(3)と、前記内側輪状壁(2B)の内面(2Ba)と前記モータ軸(11)の前記外周面(11A)との間に位置すると共に、前記モータ軸(11)に対して非接触型の1個又は複数個のセンサ(100、102)と、を備え、
前記センサ(100、102)と前記第1軸受(27)は、前記輪状ハウジング(2)の軸方向(P)に沿って見て、互いに重合し、かつ、互いに隣接して位置している構成からなるセンサ内蔵モータ構造。 - 前記センサ(100、102)は、トルクセンサ(102)と角度センサ(100)からなる構成の請求項1記載のセンサ内蔵モータ構造。
- 前記モータステータ(32a)と前記第2軸受(15)は、前記輪状ハウジング(2)の前記軸方向(P)に沿って見て、互いに重合し、かつ、互いに隣接して位置している構成の請求項1又は2記載のセンサ内蔵モータ構造。
- 前記第2軸受(15)は、前記輪状ハウジング(2)の開口(61)側に設けられている構成の請求項1ないし3の何れか1項に記載のセンサ内蔵モータ構造。
- 前記各センサ(100、102)のレゾルバロータ(100B)及びトルクロータ(102B)が、前記外周面(11A)に対して固定されている構成の請求項1ないし4の何れか1項に記載のセンサ内蔵モータ構造。
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