JPWO2019058690A1 - 電動機 - Google Patents

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Abstract

電動機(1)は、配線部材(20a、20b)と、ステータ(11)の内周側に配置される環状のインナーハウジング(10)と、配線部材(20a、20b)の周囲に形成された配線固定部材(2)とを有する。インナーハウジング(10)の外周縁部には、一端面に開口し軸方向に延びた縦孔(凹部)(10a、10d)が形成され、縦孔の内周面には、段差(係止部)(12)が形成されている。配線部材(20a、20b)は、縦孔(10a、10d)にそれぞれ挿通された際に、配線固定部材(2)が段差に係止される。

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。
本願は、2017年9月19日に出願された特願2017−178756号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
電動機において、例えば、図7に示すように、中空円環状のインナーハウジング30の外周面を切り欠き形成された凹部31に、配線32を固定する配線固定部材33を圧入挿着して、当該配線固定部材33をボルト34で固定する構造が提案されている(特許文献1参照)。
特開2007−244096号公報
このような先行技術は、金具を固定するためのボルトやタップ、金具及びボルトなどの部品を配置するためのスペースも必要で、かつ部品点数も多くなっていた。
本発明の態様は、部品点数が比較的少なく、配線等の取り付け作業の効率を高めることができる電動機を提供することを目的とする。
本発明の態様にかかる電動機は、配線部材と、ステータの内周側に配置される環状のインナーハウジングと、前記配線部材の周囲に形成された配線固定部材とを有し、前記インナーハウジングの外周縁部には、一端面に開口し軸方向に延びた縦孔が形成され、前記縦孔の内周面には、段差が形成され、前記配線部材は、前記縦孔に挿通された際に、前記配線固定部材が前記段差に係止され、前記インナーハウジングから抜けるのを防止することを特徴とする。
本発明の別の態様にかかる電動機は、ハウジングと、前記ハウジングに収容される電気部品に接続される配線部材と、前記配線部材の外面に設けられた配線固定部材と、を備え、前記ハウジングは、前記配線部材の軸方向に沿って延在して設けられ、前記配線部材の一部及び前記配線固定部材を囲む壁面を有する窪みと、前記壁面に設けられ、前記配線固定部材の前記軸方向の動きを制限するストッパと、を有する。
本発明の態様によれば、部品点数が比較的少なく、配線等の取り付け作業の効率が高い電動機を提供することができる。
本発明の実施形態に係る電動機の軸方向断面図である。 電動機の要部斜視図であり、(a)は、インナーハウジングのレゾルバ側に配線を収納する前の状態を示し、(b)は、インナーハウジングのレゾルバ側に配線を収納した後の状態を示す。 図2に示す要部の模式的な部分拡大図であり、(a)及び(b)は、インナーハウジングのレゾルバ側に配線を収納する前の状態を示し、(c)及び(d)は、インナーハウジングのレゾルバ側に配線を収納した後の状態を示す。 インナーハウジングのモータ側に配線を収納する前の状態を示す電動機の要部斜視図である。 インナーハウジングのモータ側に配線を収納した後の状態を示す電動機の要部斜視図である。 図5に示す要部の模式的な部分拡大図であり、収納前の配線を仮想線で示す。 従来技術の電動機において、インナーハウジングに配線固定部材で、配線を固定したときの状態を示す図である。
以下、本発明の電動機の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で設計変更可能である。
電動機1は、ダイレクトドライブ方式で、図1に示すように、ハウジング8を有する。電動機1は、ハウジング8内部に、モータ(電気部品の一例)42と、当該モータ42を回転自在に支持するための軸受43と、当該モータ42の回転状態を検出するためのレゾルバ(回転検出器、電気部品の一例)44とを備えている。ハウジング8は、インナーハウジング10とアウターハウジング9とを有する。電動機1は、その全体概形が略円環状の構造体となっている。他の実施形態において、電動機1は、ダイレクトドライブ方式以外のものを適用可能である。
さらに、電動機1は、図2に示すように、円環状に形成されたステータ11を備えている。インナーハウジング10(ハウジング8の一部)は、ステータ11の内周側に配置され、円環状に形成されている。また、ステータ11を巻回するコイル(電気部品の一例)41を保護するために、電動機1は、ステータ11の上部に円環状の円板部材からなるモータカバー40を有している(図1参照)。
なお、図2では、本願の特徴構成の理解を容易にするため、モータカバー40及びコイル41について、図示を省略している。後述の図4及び図5においても、同様である。
インナーハウジング10のモータ取り付け面(軸端面)10bには、複数の取り付け穴(タップ穴)10cが設けられている。一方、電動機1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10cに対応するように、ボルト挿入穴が設けられている。電動機1は、これらの取り付け穴10c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ている。
インナーハウジング10の外周面には、図1に示すように、凹部(窪み(hollow)、切り欠き、配線収容部、配線収容空間)10a、10dが設けられている。一実施形態において、インナーハウジング10の外周面における、点対称の位置に2箇所に凹部10a、10dが設けられている。他の実施形態において、代替的及び/又は追加的に、ハウジング8の他の箇所に凹部(窪み)を設けることができる。また、凹部の数は、1、2、3、4、又は5以上にできる。
凹部10a、10dは、インナーハウジング10の(上端面である)モータ取り付け面10bから軸方向に沿って(紙面下方に向かって)切り欠かれた縦孔であり、その断面(横断面)は外周側が開放されたU字状を有する。
凹部(第1凹部)10aは、回転位置検出用としてレゾルバ44に接続される配線部材20a(レゾルバ線ともいう。)の収納部として用いられる(図2参照)。凹部(第2凹部)10dは、電力給電用としてのステータ11のコイル41に接続される配線部材20b(モータ線ともいう。)の収納部として用いられる。他の実施形態において、ハウジング8に収容される別の電気部品に接続される配線部材の収納部として、別の凹部を設けることができる。
このように凹部10a、10dに配線部材20a、20bが収納されることにより、インナーハウジング10の外周面から配線部材20a、20bがはみださず、ステータ11と接触する虞がなくなる。
以下、本実施形態における、レゾルバ線側のインナーハウジングの形態、配線固定部材、モータ線側のインナーハウジングの形態について、順に説明する。
[レゾルバ線側のインナーハウジング]
凹部10aは、インナーハウジング10の上端面(モータ取り付け面10b)から軸方向に切り欠かれた縦孔である。凹部10aの下端部は貫通孔13と繋がっている。貫通孔13は、インナーハウジング10の下端面から軸方向に沿って(紙面上方に向かって)形成された管路である。貫通孔13の内部にリード線14を挿通することが可能である(図1参照)。
なお、凹部10a(窪み、U字孔)の詳細な形状については、後述する配線固定部材2(被係止部)と凹部10a(係止部)との関係の説明のところで併せて行う。ここでは、特に、モータ線側のインナーハウジングと相違する部分について説明する。
モータ1では、レゾルバ44が軸受43の下方側(インナーハウジング10の外周底面)に設けられている。リード線(ケーブル線)14がインナーハウジング10内部に設けられた一本の円筒状の貫通孔(管路)13に挿通され、レゾルバ44と外部のセンサ装置とがリード線14を介して電気的に接続されている。
貫通孔(管路)13は、リード線14の束が挿通できるように、リード線14の束の径より同程度又は大きい径を有する。貫通孔(管路)13の一端(起端)は縦孔(凹部10a)の下端部と繋がり、途中インナーハウジング10内を軸方向に沿って貫通する。貫通孔(管路)13の他端(末端)はインナーハウジング10の下端面に形成され、リード線14を貫通孔13から引き出すことが可能な開口16となっている。
本実施形態では、レゾルバ44の位置をインナーハウジング10の底面側に備える形態としている。他の実施形態において、例えば、レゾルバ44をインナーハウジング10の上面側に備える形態の場合には、軸方向に全体に亘る貫通孔13を設ける必要はない。例えば、図2(b)に示すように凹部10aに形成されている隙間(配線固定部材2から凹部10a底面までの空間10h)にリード線14を引いて配線する形態としてもよい。
リード線14は、外部環境から保護するために、外部のセンサ装置へと引き出される部分を、例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)などの可撓性のチューブを用いて、複数のリード線14の一部外周側を覆うように構成されている。他の実施形態において、リード線14は、別の材料の可撓性チューブを用いた形態、又は可撓性のチューブを用いた形態とは異なる形態を適用できる。
[配線部材]
配線部材20a、20bは、配線部材20a、20bの外面に設けられた配線固定部材2を有している。配線固定部材2は、配線部材20a、20bの軸方向に沿った所定の軸長さと径方向厚みとを有する円環状部材である。例えば、配線固定部材2は、配線部材20a、20bのチューブ20の外周に接着されて、チューブ20と一体化している。配線固定部材2の外径は、配線部材20a、20bに比べて大きい。配線固定部材2の軸端(被係止部21)は、配線部材20a、20bの外周面に対して径方向外方に突出した状態に配される。他の実施形態において、配線固定部材2は、円環状以外の形状を有することができる。
本実施形態では、凹部10a、10dは、図2(a)及び図3に示すように、係止部12を有している。係止部12は、配線部材20a、20bを凹部(U字孔)10a、10dの内周面(壁面18)に設けられた段差であり、断面視U字状に形成されている。このような凹部10a、10dの段差に、配線固定部材2が引っ掛けて固定される。凹部(窪み)10a、10dは、配線部材20a、20bの軸方向(ハウジング8の軸方向)に沿って延在して設けられる。凹部(窪み)10a、10dは、配線部材20a、20bの一部及び配線固定部材2を囲む壁面18を有する。壁面18には、配線部材20a、20bの軸方向(ハウジング8の軸方向)における、配線固定部材2の動きを制限する係止部(ストッパ、段差(level difference)、アンカー、フック)12が設けられる。係止部(ストッパ)12は、壁面18に対して突出して設けられる。一例において、配線固定部材2の軸端(被係止部21)が係止部(ストッパ)12に当接して配される。
具体的には、配線部材20a、20bを凹部(U字孔)10a、10d内に圧入すると、配線固定部材2のチューブ20から直交する方向にフランジ状に突出した領域が被係止部21として機能し、配線部材20a、20bは係止部12と嵌合して固定される。チューブ20のそれ以上の移動は阻止されるため、配線部材20a、20bの抜けを防止することができる。配線固定部材2の端部(被係止部21)が係止部(ストッパ)12に当接され、配線部材20a、20b及び配線固定部材2の軸方向の動きが制限される。凹部10aにおいて、係止部12の端面(当接面)と底面10hとの間の距離は、配線固定部材2の軸長さと同程度、又は配線固定部材2の軸長さよりも大きい。
一例において、配線固定部材2(被係止部21)は、樹脂製である。他の例において、配線固定部材2は、金属製など、樹脂製以外であってもよい。
他の実施形態において、ハウジング8の壁面18に凹部(係止部12)が設けられ、配線固定部材2に凸部(被係止部21)が設けられ、凹部(係止部12)と凸部(被係止部21)とが互いに係合する構造にできる。あるいは、ハウジング8の壁面18に凸部(係止部12)が設けられ、配線固定部材2に凹部(被係止部21)が設けられ、凸部(係止部12)と凹部(被係止部21)とが互いに係合する構造にできる。一例において、被係止部21は、凹凸(爪部)の嵌り合いにて、係止部12と係合する構造としてもよい。例えば、配線固定部材2(被係止部21)の外周面に、凹部(U字孔)10aの開口側内周面に設けた凹部と嵌め合う凸部を設ける構造(ラッチ構造、ロック構造、弾性体を用いた係合構造)としてもよい。反対に、配線固定部材2(被係止部21)の外周面に凹部を、凹部(U字孔)10aの内周面に凸部を設けて嵌り合いにて係合する構造(ラッチ構造、ロック構造、弾性体を用いた係合構造)としてもよい。
一例において、図3(a)、(b)に示すように、凹部(U字孔)10aは、インナーハウジング10の軸方向に長さT2を有する空間部を有する。その空間部に面する壁面18の径方向内方の領域に、チューブ20の外径S1と被係止部21の外径S2の差分P((S2−S1)/2)と同程度の段差が形成されている。この段差部分が係止部12として設けられている。凹部10a(空間部)は、径方向に沿った第1深さT1と、第1深さT2に比べて小さい第2深さT3とを有する。
係止部12は、凹部(U字孔)10a内に、配線固定部材2の一部を収納可能な空間を形成するように設けられている。一例において、図3(a)、(b)に示すように、第一のU字孔12aと第二のU字孔12bとが形成されている。第二のU字孔12bは、第一のU字孔12aの曲面に対して軸心に近づけて設けられた曲面を有する。例えば、第二のU字孔12bの曲面は、被係止部21の外周面に沿った輪郭を有する。第一のU字孔12aと第二のU字孔12bの深さの差分Pが、係止部12としての段差である。この段差の突出の度合い(差分P)は、配線固定部材2のフランジの突出度合いに対応している。
続いて、配線固定部材2の固定方法について、図3(a)−(d)を用いて説明をする。図3(a)、(b)は装着前の状態を示す。図3(c)、(d)は、装着後の状態を示す。図3(c)、(d)において、配線固定部材2の被係止部21が係止部12の差分Pの段差に引っ掛けられ、配線固定部材2がインナーハウジング10に装着されている。すなわち、被係止部21と係止部12とが嵌合し固定されている。
配線固定部材2の固定方法は、例えば、図3(a)、(b)に示す装着前の状態から、配線固定部材2を凹部10aの軸中心に向かって圧入する。その際、図3(c)、(d)に示す状態になるように、第一のU字孔12aと第二のU字孔12bの境にある段差の下面(軸端面)と、配線固定部材2のフランジ部(被係止部21)の上面(軸端面)とが当接するように配線固定部材2を凹部10aに押し込む。
この構成により、インナーハウジング10に対して配線固定部材2が安定して保持される。
また、配線固定部材2を凹部10aに固定する際に、チューブ20を押し付けることがないので、チューブ20に無理な力が加わって損傷する虞がない。
一例において、被係止部21の外径S2と、インナーハウジング10の第二のU字孔12b(第一のU字孔12a)の幅とは略同一である。被係止部21(配線固定部材2)の素材が樹脂製である場合、被係止部21を強く圧入することで、第二のU字孔12bに沿って被係止部21が弾性変形し、第二のU字孔12bにおいて被係止部21と係止部12とが嵌合される。他の例において、被係止部21(配線固定部材2)の素材を樹脂以外の材料にできる。被係止部21の外径S2は、インナーハウジング10の第二のU字孔12b(第一のU字孔12a)の幅に比べて小さく設定できる。この場合、配線20a、20bの柔軟性等の特性に応じて、配線固定部材2の移動が抑制されるように、凹部10aにおける係止部12の端面と底面10hとの間の距離と、配線固定部材2の軸長さとの関係が設定される。
被係止部21と係止部12とが嵌合し固定されると、配線固定部材2がインナーハウジング10から離れる方向、つまり、配線部材20a、20bが軸方向上方に引っ張られても被係止部21が係止部12に引っ掛かる。そのため、配線固定部材2の軸方向の移動が阻止され、配線部材20a、20bの保持状態が維持される。これにより、配線構造は、配線部材20a、20bが脱落せず、高い信頼性を有する。
図3に示すように、インナーハウジング10(ハウジング8)の壁面18は、チューブ(配線部材20a、20b)20の軸周りの周方向(凹部10aの軸周りの周方向)において、第1区間SC1、第2区間SC2、第3区間SC3、及び第4区間SC4を有する。第1区間SC1において、壁面18に係止部(ストッパ)12が設けられている。第2区間SC2において、凹部(窪み)10aが開放されている(壁面18が無い領域)。第3区間SC3、及び第4区間SC4は、係止部(ストッパ)12の非形成領域(係止部12が無い領域)であり、周方向における、第1区間SC1と第2区間SC2との間に配される。第1区間SC1は、インナーハウジング10の径方向内方に配され、第2区間SC2は、径方向外方に配される。開放領域である第2区間SC2を介して、ハウジング8(インナーハウジング10)に対して配線部材20a、20b及び配線固定部材2の取り付け作業が円滑に実行される。第3区間SC3の壁面18と第4区間SC4の壁面18とが互いに対向して配される。例えば、第3区間SC3の壁面18と、第4区間SC4の壁面18とが互いに略平行に配される。あるいは、第3区間SC3の壁面18と第4区間SC4の壁面18とが、径方向に沿って互いの距離が徐々に変化するように、配される。取り付け又は取り外し作業の際に、配線部材20a、20b及び配線固定部材2が、第3、第4区間SC3、SC4の壁面18に案内され、作業が円滑に実行される。
ここで、ダイレクトドライブモータ(以下、電動機という)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、工作機器のワーク回転保持部及び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、負荷を直接駆動する装置の外形はできるだけ小さくする一方、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、モータ出力に直接寄与しないハウジングや配線の引き出し部をできるだけ小さくすることが求められる。
本実施形態の電動機1によれば、従来技術の電動機のようにボルト挿入穴を設け、配線固定部材をボルトで金具を固定する構造ではないため、ボルトや金具等部品点数が少なくすることができ、安価に実現することができる。さらに、ボルトや金具等部品を設けるスペースを省くことができるため、製品全体をコンパクトにすることができる。また、部品点数が少ないため、配線固定部材等の取り付け作業の効率を高めることができる。また、従来技術の電動機のように配線固定部材をボルトで金具を固定する構造ではないため、配線が引っ張る力が加わったときに金具が緩み、金具やボルト等部品がモータ回転部分に落下する虞がない。
[モータ線側のインナーハウジング]
次に、モータ線側のインナーハウジングの形態について、図4及び図5を参照して説明する。
図4及び図5において、凹部は、インナーハウジング10の一方の端面(モータ取り付け面10b)から軸方向に切り欠かれた縦孔の凹部10dと、縦孔の凹部10dと連通し、インナーハウジング10の外周面に沿って切り欠かれた横孔の凹部10eとからなる、全体で逆T字形状の切欠孔を有する。
縦孔の凹部10dと配線固定部材2との関係については、先に説明したレゾルバ線側の凹部10a(係止部)と配線固定部材2との関係と同様であるため、ここでの説明は簡略化する。以下では、特に、インナーハウジング10のレゾルバ線側の形態と相違する部分を中心に説明する。
電動機1のモータ42は、インナーハウジング10の外側で軸受43よりも軸方向上側の位置に備えられているため、レゾルバ線側のように(該レゾルバ線を配線するための)貫通孔13は形成されていない。
モータ側のインナーハウジング10には、上述したように、図4及び図5に示すように、凹部10aと点対称の位置にある凹部10dと、外周面の一部を周方向に沿って切り欠いた凹部10eとが形成され、軸方向に沿って外周面途中まで延びた縦孔である凹部10dと、(側方からの)断面視円弧状の切欠である横孔の凹部10eは連通し、全体でT字状に形成されている。
横孔の凹部10eは、図6に示すように、モータ42の軸心を中心した角度αの範囲で切り欠かれている。この角度αの範囲は、電動機製品や設置状況等に応じて適宜設定されている。
また、凹部10eは、切り欠き深さQ1の位置に、外周面から切り取った円弧10fと弦10gによって囲まれた空間領域(水平方向)が形成されている。そのときの内径はQ2である。本実施形態では、深さQ1は、図3(a)に示すインナーハウジング10の軸心方向(図では縦方向)に深さT1と同じ深さの位置である。
縦孔の凹部10dには、(レゾルバ線側の)凹部10aと同様に、径方向に所定幅を持って係止部12(段差)が突出形成されている。また、この凹部10dに圧入される配線固定部材2の構成も同じである。
すなわち、配線20bは、係止部12の下面と配線固定部材2(被係止部21)の上面とが当接された状態で、係止部12に係止される。
本実施形態では、リード線15が、凹部10eに収納されており、円弧状の弦10gに沿って、左右二手に分かれて、それぞれモータ42のコイル41と接続されている。
なお、リード線15は、電動機製品や設置状況に応じて配線されることから、必ずしも左右二手方向にのみ分かれるとは限らない。例えば、リード線15を、一方向、或いは二手より多く分ける形態であってもよい。また、凹部10eの切り欠きの角度αの範囲内で多様な方向へと配線する形態であってもよい。
以上のように、配線部材20bの収納部として、インナーハウジング10に凹部10d、10eを設けることにより、リード線15を電動機1のステータの位置構造に適応した配線することが可能となる。また、リード線15をインナーハウジング10の外径からはみ出すことなく保持できるので、電動機1をよりコンパクトに構成することが可能である。さらに、従来のように配線を固定するための金具等も不要であるため、配線の取り付け作業時の効率を高めることができる。
1 電動機(ダイレクトドライブモータ)
2 配線固定部材
10 インナーハウジング
10a、10d 凹部(縦孔)
11 ステータ
12 係止部(段差)
13 貫通孔
14、15 リード線
16 開口部
20 チューブ
20a、20b 配線部材
21 被係止部
40 モータカバー
41 コイル
42 モータ
43 軸受
44 レゾルバ

Claims (10)

  1. 配線部材と、
    ステータの内周側に配置される環状のインナーハウジングと、
    前記配線部材の周囲に形成された配線固定部材とを有し、
    前記インナーハウジングの外周縁部には、一端面に開口し軸方向に延びた縦孔が形成され、
    前記縦孔の内周面には、段差が形成され、
    前記配線部材は、前記縦孔に挿通された際に、前記配線固定部材が前記段差に係止され、前記インナーハウジングから抜けるのを防止することを特徴とする電動機。
  2. 前記縦孔は、断面U字状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電動機。
  3. 前記配線固定部材は、前記配線部材の外周から突設されたフランジであることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動機。
  4. 前記配線固定部材は、可撓性を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電動機。
  5. 前記インナーハウジングの側面には、周方向に沿って切り欠かれた横孔が形成され、前記縦孔と前記横孔とが連通していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電動機。
  6. ダイレクトドライブ方式であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の電動機。
  7. ハウジングと、
    前記ハウジングに収容される電気部品に接続される配線部材と、
    前記配線部材の外面に設けられた配線固定部材と、
    を備え、
    前記ハウジングは、
    前記配線部材の軸方向に沿って延在して設けられ、前記配線部材の一部及び前記配線固定部材を囲む壁面を有する窪みと、
    前記壁面に設けられ、前記配線固定部材の前記軸方向の動きを制限するストッパと、
    を有する、
    電動機。
  8. 前記ストッパは、前記壁面に対して突出して設けられる、請求項7に記載の電動機。
  9. 前記壁面は、所定の周方向において、前記壁面に前記ストッパが部分的に設けられた第1区間と、前記窪みが開放された第2区間と、を有する、請求項7又は8に記載の電動機。
  10. 前記壁面は、前記所定の周方向における前記第1区間と前記第2区間との間に配されかつ前記ストッパの非形成領域である、第3区間及び第4区間を有し、
    前記第3区間の前記壁面と前記第4区間の壁面とが互いに対向して配される、請求項7〜9のいずれかに記載の電動機。
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