特許 5971320 ダイレクトドライブモータ、位置決め装置、機械装置及びハウジング部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5971320

(24)【登録日】2016年7月22日

(45)【発行日】2016年8月17日

(54)【発明の名称】ダイレクトドライブモータ、位置決め装置、機械装置及びハウジング部品

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/173 20060101AFI20160804BHJP

   H02K 11/21 20160101ALI20160804BHJP

   H02K 7/08 20060101ALI20160804BHJP

   H02K 24/00 20060101ALI20160804BHJP

【ＦＩ】

   H02K5/173 A

   H02K11/21

   H02K7/08 B

   H02K24/00

【請求項の数】11

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-255742(P2014-255742)

(22)【出願日】2014年12月18日

(62)【分割の表示】特願2011-40292(P2011-40292)の分割

【原出願日】2011年2月25日

(65)【公開番号】特開2015-53859(P2015-53859A)

(43)【公開日】2015年3月19日

【審査請求日】2015年1月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100108914

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 壯兵衞

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(72)【発明者】

【氏名】小泉 和則

(72)【発明者】

【氏名】丸山 正幸

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 逸男

【審査官】 鈴木 重幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２１１８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２６４３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２０５０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１１６０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０２３１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２７１２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−１４１７２５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００８−１６０９０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ５／００−１１／４０

Ｈ０２Ｋ２４／００

Ｇ０１Ｄ ５／００− ５／２５２

Ｇ０１Ｄ ５／３９− ５／６２

Ｆ１６Ｃ３５／００−３９／０６

Ｆ１６Ｃ４３／００−４３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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とを備え、
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とを有し、これらのモータハウジングとモータロータとが同軸状に配された異径の二重の略円筒構造をなし、
前記回転検出器は、前記モータハウジングに取り付けられた円環状のレゾルバステータコアと、前記レゾルバステータコアとの間に所定間隔を空けて対向配置され、前記モータロータに取り付けられた円環状のレゾルバロータコアとを有し、
前記レゾルバロータコアと前記モータロータとの間に径方向に空間を有し、前記空間は、前記レゾルバロータコアと径方向に正対する前記モータロータの部位に、全周に亘って凹状に窪ませた溝部であるダイレクトドライブモータ。

【請求項2】

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とを備え、
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とを有し、これらのモータハウジングとモータロータとが同軸状に配された異径の二重の略円筒構造をなし、
前記回転検出器は、前記モータハウジングに取り付けられた円環状のレゾルバステータコアと、前記レゾルバステータコアとの間に所定間隔を空けて対向配置され、前記モータロータに取り付けられた円環状のレゾルバロータコアとを有し、
前記レゾルバステータコアと前記モータハウジングとの間に径方向に空間を有し、前記空間は、前記レゾルバステータコアと径方向に正対する前記モータハウジングの部位に、全周に亘って凹状に窪ませた溝部であるダイレクトドライブモータ。

【請求項3】

前記モータロータは、前記モータ部、前記軸受及び前記回転検出器を支持する略円筒構造の部品を有し、前記部品は、その円筒の延出方向に対して切れ目なく一体形成したものである請求項１又は２に記載のダイレクトドライブモータ。

【請求項4】

前記モータハウジングは、前記モータ部、前記軸受及び前記回転検出器を支持する略円筒構造の部品を有し、前記部品は、その円筒の延出方向に対して切れ目なく一体形成したものである請求項１乃至３の何れか１項に記載のダイレクトドライブモータ。

【請求項5】

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とを有し、各転動体が前記一対の軌道輪の軌道それぞれと２点ずつ合計４点で接触する４点接触玉軸受であり、
前記モータハウジング及び前記モータロータのそれぞれには、前記出力軸方向の互いに異なる位置に、全周に亘って径方向へ突出する突出部が設けられ、
前記一対の軌道輪のうちの一方の軌道輪の一端が前記モータハウジングの突出部に当接されており、他方の軌道輪の一端が前記モータロータの突出部に当接されており、前記モータハウジングの突出部と前記モータロータの突出部との間に前記軸受が挟み込まれており、前記一方の軌道輪が前記モータハウジングに対して接着されており、前記他方の軌道輪が前記モータロータに対して接着されている請求項１乃至４の何れか１項に記載のダイレクトドライブモータ。

【請求項6】

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とを有し、
前記モータハウジング及び前記モータロータのそれぞれには、前記出力軸方向の互いに異なる位置に、全周に亘って径方向へ突出する突出部が設けられ、
前記一対の軌道輪のうちの一方の軌道輪の一端が前記モータハウジングの突出部に当接されており、他方の軌道輪の一端が前記モータロータの突出部に当接されており、前記モータハウジングの突出部と前記モータロータの突出部との間に前記軸受が挟み込まれており、前記一対の軌道輪が前記軸受を介した対角位置でかしめられている請求項１乃至４の何れか１項に記載のダイレクトドライブモータ。

【請求項7】

前記回転検出器として、インクリメンタルレゾルバのみを備える請求項１乃至６の何れか１項に記載のダイレクトドライブモータ。

【請求項8】

前記回転検出器は、非磁性体からなる取付部材を介して前記ハウジングに取り付けられている請求項１乃至７の何れか１項に記載のダイレクトドライブモータ。

【請求項9】

請求項１乃至８の何れか１項に記載の前記ダイレクトドライブモータを備えた位置決め装置。

【請求項10】

請求項１乃至８の何れか１項に記載の前記ダイレクトドライブモータを備えた機械装置。

【請求項11】

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とを備えたダイレクトドライブモータのハウジング部品であって、
前記回転検出器と径方向に正対する部位に、全周に亘って凹状に窪ませた溝部を有するハウジング部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【0005】

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。

【0006】

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。

【0007】

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。

【0008】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００３−２９９２９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【課題を解決するための手段】

【0014】

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とを備えている。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とを有し、これらのモータハウジングとモータロータとが同軸状に配された異径の二重の略円筒構造をなし、前記回転検出器は、前記モータハウジングに取り付けられた円環状のレゾルバステータコアと、前記レゾルバステータコアとの間に所定間隔を空けて対向配置され、前記モータロータに取り付けられた円環状のレゾルバロータコアとを有し、前記レゾルバロータコアと前記モータロータとの間に径方向に空間を有し、前記空間は、前記レゾルバロータコアと径方向に正対する前記モータロータの部位に、全周に亘って凹状に窪ませた溝部である。
また、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とを備えている。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とを有し、これらのモータハウジングとモータロータとが同軸状に配された異径の二重の略円筒構造をなし、前記回転検出器は、前記モータハウジングに取り付けられた円環状のレゾルバステータコアと、前記レゾルバステータコアとの間に所定間隔を空けて対向配置され、前記モータロータに取り付けられた円環状のレゾルバロータコアとを有し、前記レゾルバステータコアと前記モータハウジングとの間に径方向に空間を有し、前記空間は、前記レゾルバステータコアと径方向に正対する前記モータハウジングの部位に、全周に亘って凹状に窪ませた溝部である。

【0015】

また、前記モータロータは、前記モータ部、前記軸受及び前記回転検出器を支持する略円筒構造の部品を有し、前記部品は、その円筒の延出方向に対して切れ目なく一体形成したものであってもよい。
さらに、前記モータハウジングは、前記モータ部、前記軸受及び前記回転検出器を支持する略円筒構造の部品を有し、前記部品は、その円筒の延出方向に対して切れ目なく一体形成したものであってもよい。
また、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とを有し、各転動体が前記一対の軌道輪の軌道それぞれと２点ずつ合計４点で接触する４点接触玉軸受であり、前記モータハウジング及び前記モータロータのそれぞれには、前記出力軸方向の互いに異なる位置に、全周に亘って径方向へ突出する突出部が設けられ、前記一対の軌道輪のうちの一方の軌道輪の一端が前記モータハウジングの突出部に当接されており、他方の軌道輪の一端が前記モータロータの突出部に当接されており、前記モータハウジングの突出部と前記モータロータの突出部との間に前記軸受が挟み込まれており、前記一方の軌道輪が前記モータハウジングに対して接着されており、前記他方の軌道輪が前記モータロータに対して接着されていてもよい。
さらに、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とを有し、前記モータハウジング及び前記モータロータのそれぞれには、前記出力軸方向の互いに異なる位置に、全周に亘って径方向へ突出する突出部が設けられ、前記一対の軌道輪のうちの一方の軌道輪の一端が前記モータハウジングの突出部に当接されており、他方の軌道輪の一端が前記モータロータの突出部に当接されており、前記モータハウジングの突出部と前記モータロータの突出部との間に前記軸受が挟み込まれており、前記一対の軌道輪が前記軸受を介した対角位置でかしめられていてもよい。

【0016】

また、前記回転検出器として、インクリメンタルレゾルバのみを備えてもよい。
さらに、前記回転検出器が前記ハウジングに取り付けられた状態で、前記回転検出器と径方向に正対する前記ハウジングの部位に、全周に亘って凹状に窪ませた溝部を形成することで、前記空間を設けてもよい。
また、前記回転検出器は、非磁性体からなる取付部材を介して前記ハウジングに取り付けられている。

【発明の効果】

【0017】

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。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態に係るダイレクトドライブモータの構成を示す断面図である。

【図2】軸受をかしめ部により挟持させた状態でハウジング(ハウジングインナ及びロータフランジ)に対して位置決め固定したモータ構成を示す断面図である。

【図3】従来のダイレクトドライブモータの構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【符号の説明】

【0036】

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

【図1】

【図2】

【図3】