特表 2024-526385 ダイレクトドライブシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-18

(54)【発明の名称】ダイレクトドライブシステム

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/03 20060101AFI20240710BHJP

【ＦＩ】

H02K41/03 A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022560879

(86)(22)【出願日】2022-07-21

(85)【翻訳文提出日】2022-10-05

(86)【国際出願番号】 CN2022106916

(87)【国際公開番号】W WO2024000699

(87)【国際公開日】2024-01-04

(31)【優先権主張番号】202221689497.9

(32)【優先日】2022-06-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】517409583

【氏名又は名称】エーエーシー マイクロテック（チャンヂョウ）カンパニー リミテッド

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．３ ｃｈａｎｇｃａｏ ｒｏａｄ， Ｈｉ－ＴＥＣＨ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｚｏｎｅ， Ｗｕｊｉｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ｃｉｔｙ， Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｐ．Ｒ． Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】史 ▲衛▼▲領▼

(72)【発明者】

【氏名】秦 ▲ユー▼

(72)【発明者】

【氏名】郭 ▲順▼

(72)【発明者】

【氏名】▲陳▼ 敏

【テーマコード（参考）】

5H641

【Ｆターム（参考）】

5H641BB06

5H641GG02

5H641GG04

5H641GG06

5H641HH03

5H641HH10

5H641JA09

(57)【要約】

【課題】本発明は、ダイレクトドライブシステムを提供し、駆動システムの技術分野に属する。
【解決手段】本発明のダイレクトドライブシステムは、基台と、基台と間隔を隔てて設けられるスライドベースとを含み、基台には固定子アセンブリが設けられ、スライドベースには可動子アセンブリが設けられ、可動子アセンブリは、第１導磁体と、第１導磁体に設けられる複数の磁性鋼とを含み、固定子アセンブリは、少なくとも１組の第２導磁体と、第２導磁体に間隔を隔てて設けられる複数組の巻線とを含み、巻線は、磁性鋼に対向して設けられ、かつ少なくとも１組の巻線によって生成された磁界は、少なくとも１つの磁性鋼をカバーすることによって、磁性鋼とともに電磁推力が発生してスライドベースがスライド方向に沿って移動するように駆動する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダイレクトドライブシステムであって、
基台と、前記基台と間隔を隔てて設けられるスライドベースとを含み、前記基台には、固定子アセンブリが設けられ、前記スライドベースには、可動子アセンブリが設けられ、
前記可動子アセンブリは、第１導磁体と、前記第１導磁体に設けられる複数の磁性鋼とを含み、
前記固定子アセンブリは、少なくとも１組の第２導磁体と、前記第２導磁体に間隔を隔てて設けられる複数組の巻線とを含み、前記巻線は、前記磁性鋼に対向して設けられ、かつ少なくとも１組の前記巻線によって生成された磁界は、少なくとも１つの前記磁性鋼をカバーすることによって、前記磁性鋼とともに電磁推力が発生して前記スライドベースがスライド方向に沿って移動するように駆動する、ことを特徴とするダイレクトドライブシステム。

【請求項2】

隣接する２組の前記巻線間の間隔の長さは、前記複数の磁性鋼の全長よりも小さい、ことを特徴とする請求項１に記載のダイレクトドライブシステム。

【請求項3】

前記固定子アセンブリは、１組の第２導磁体を含み、前記第２導磁体は、前記スライド方向に沿って連続的に設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載のダイレクトドライブシステム。

【請求項4】

前記固定子アセンブリは、複数組の第２導磁体を含み、前記複数組の第２導磁体は、前記スライド方向に沿って間隔を隔てて設けられ、前記第２導磁体は、前記巻線に一対一に対応して設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載のダイレクトドライブシステム。

【請求項5】

各組の前記第２導磁体におけるその長さ方向に沿う両端のうちの少なくとも一端には、補助歯が設けられる、ことを特徴とする請求項４に記載のダイレクトドライブシステム。

【請求項6】

前記第２導磁体は、導磁基板と、前記導磁基板に設けられる複数の歯部とを含み、
各組の前記巻線は、複数のコイルを含み、前記コイルは、前記歯部に外嵌される、ことを特徴とする請求項３又は４に記載のダイレクトドライブシステム。

【請求項7】

前記基台は、頂板を含み、前記第２導磁体と前記複数組の巻線は、前記頂板の内面に順に設けられ、
前記第１導磁体と前記複数の磁性鋼は、前記スライドベースの前記頂板に向かう側に順に設けられる、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のダイレクトドライブシステム。

【請求項8】

前記基台は、前記頂板と間隔を隔てて設けられる底板をさらに含み、前記底板の内面には、ガイドレールが設けられ、
前記スライドベースの前記底板に向かう側には、スライド可能な少なくとも１つのスライダが設けられ、前記スライドベースは、前記スライダによって前記ガイドレールを移動する、ことを特徴とする請求項７に記載のダイレクトドライブシステム。

【請求項9】

前記ガイドレールの前記基台における前記スライド方向に沿った正投影は、前記基台の外側に位置する、ことを特徴とする請求項８に記載のダイレクトドライブシステム。

【請求項10】

前記基台は、前記頂板と前記底板との間に接続された側板をさらに含み、前記側板には、前記スライド方向に沿って少なくとも１つの第１位置フィードバック部材が設けられ、
前記スライドベースの前記側板に向かう側には、第２位置フィードバック部材が設けられ、前記第２位置フィードバック部材は、前記少なくとも１つの第１位置フィードバック部材に対向して間隔を隔てて設けられる、ことを特徴とする請求項９に記載のダイレクトドライブシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、駆動システムの技術分野に関し、特にダイレクトドライブシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

ダイレクトドライブシステムのモータは、一般的に、相互作用する固定子アセンブリ及び可動子アセンブリを含み、そのうち、固定子アセンブリは、鉄芯と、鉄芯に設けられるコイルとを含み、従来技術におけるコイル配列形態は、緊密に近接して設けられるものであり、このような配列形態では、コイル及び鉄芯の使用量が増加し、材料コストが高くなることを招くことになり、その次、大きなコイル使用量は、さらに発熱量の増加及びエネルギー消費の増加を招くことになり、さらにダイレクトドライブシステムの動作効率を低下させる。

【0003】

したがって、上記技術問題を解決するために、新たなダイレクトドライブシステムを提供する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、従来技術に存在する技術問題の一つを解決し、ダイレクトドライブシステムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、ダイレクトドライブシステムを提供し、当該ダイレクトドライブシステムは、基台と、前記基台と間隔を隔てて設けられるスライドベースとを含み、前記基台には固定子アセンブリが設けられ、前記スライドベースには可動子アセンブリが設けられ、
前記可動子アセンブリは、第１導磁体と、前記第１導磁体に設けられる複数の磁性鋼とを含み、
前記固定子アセンブリは、少なくとも１組の第２導磁体と、前記第２導磁体に間隔を隔てて設けられる複数組の巻線とを含み、前記巻線は、前記磁性鋼に対向して設けられ、かつ少なくとも１組の前記巻線によって生成された磁界は、少なくとも１つの前記磁性鋼をカバーすることによって、前記磁性鋼ととともに電磁推力が発生して前記スライドベースがスライド方向に沿って移動するように駆動する。

【0006】

好ましくは、隣接する２組の前記巻線間の間隔の長さは、前記複数の磁性鋼の全長よりも小さい。

【0007】

好ましくは、前記固定子アセンブリは、１組の第２導磁体を含み、前記第２導磁体は、前記スライド方向に沿って連続的に設けられる。

【0008】

好ましくは、前記固定子アセンブリは、複数組の第２導磁体を含み、前記複数組の第２導磁体は、前記スライド方向に沿って間隔を隔てて設けられ、前記第２導磁体は、前記巻線に一対一に対応して設けられる。

【0009】

好ましくは、各組の前記第２導磁体におけるその長さ方向に沿う両端のうちの少なくとも一端には、補助歯が設けられる。

【0010】

好ましくは、前記第２導磁体は、導磁基板と、前記導磁基板に設けられる複数の歯部とを含み、
各組の前記巻線は、複数のコイルを含み、前記コイルは、前記歯部に外嵌される。

【0011】

好ましくは、前記基台は、頂板を含み、前記第２導磁体と前記複数組の巻線は、前記頂板の内面に順に設けられ、
前記第１導磁体と前記複数の磁性鋼は、前記スライドベースの前記頂板に向かう側に順に設けられる。

【0012】

好ましくは、前記基台は、さらに前記頂板と間隔を隔てて設けられる底板を含み、前記底板の内面にはガイドレールが設けられ、
前記スライドベースの前記底板に向かう側には、スライド可能な少なくとも１つのスライダが設けられ、前記スライドベースは、前記スライダによって前記ガイドレールを移動する。

【0013】

好ましくは、前記ガイドレールの前記基台における前記スライド方向に沿った正投影は、前記基台の外側に位置する。

【0014】

好ましくは、前記基台は、さらに前記頂板と前記底板との間に接続される側板を含み、前記側板には、前記スライド方向に沿って少なくとも１つの第１位置フィードバック部材が設けられ、
前記スライドベースの前記側板に向かう側には、第２位置フィードバック部材が設けられ、前記第２位置フィードバック部材は、前記少なくとも１つの第１位置フィードバック部材に対向して間隔を隔てて設けられる。

【発明の効果】

【0015】

本発明では、複数組の巻線が間隔を隔てて配列され、各組の巻線におけるコイルに対して協働して通電して、磁性鋼付きの可動子アセンブリが動作するように駆動することによって、コイルの使用量を効果的に低減し、材料コストを低減することができ、さらに、発熱量を低減し、エネルギー消費を低減して、ダイレクトドライブシステムの動作効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施例のダイレクトドライブシステムの構造概略図である。

【図2】本発明の別の実施例のダイレクトドライブシステムの構造概略図である。

【図3】本発明の別の実施例のダイレクトドライブシステムの断面図である。

【図4】本発明の別の実施例の可動子ユニットの構造概略図である。

【図5】本発明の別の実施例の固定子ユニットの構造概略図である。

【図6】本発明の別の実施例の固定子アセンブリの構造概略図である。

【図7】本発明の別の実施例の固定子ユニットの構造概略図である。

【図8】本発明の別の実施例の固定子アセンブリの構造概略図である。

【図9】本発明の別の実施例の固定子ユニットの構造概略図である。

【図10】本発明の他の実施例の固定子アセンブリの構造概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、当業者が本発明の技術案をより良く理解するために、図面及び具体的な実施形態を参照しながら本発明をさらに詳細に説明する。

【0018】

本発明のいくつかの説明において、特に明示した場合および限定的な記載がない限り、用語「取り付け」、「接続」、「つながり」又は「固定」などの類似の用語は、物理的又は機械的な接続に限定されるものではなく、電気的な接続を含むことができ、直接的であるか又は中間媒体を介して間接的に接続されるかを問わず、２つの素子内部の連通又は２つの素子の相互作用関係であってもよい。そして、用語「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」などで指示された方位又は位置関係は、図面に基づいて示された方位又は位置関係であり、相対的な位置関係を示すために用いられ、説明された対象の絶対的な位置が変化した後、当該相対的な位置関係も対応して変化する可能性がある。

【0019】

図１～図１０に示すように、本発明は、基台１１０と、基台１１０と間隔を隔てて設けられるスライドベース１２０とを含むダイレクトドライブシステム１００を提供し、スライドベース１２０には可動子アセンブリ１３０が設けられ、基台１１０には固定子アセンブリ１４０が設けられ、可動子アセンブリ１３０は、第１導磁体１３１と、第１導磁体１３１に設けられる複数の磁性鋼１３２とを含み、固定子アセンブリ１４０は、少なくとも１組の第２導磁体１４１と、第２導磁体１４１に間隔を隔てて設けられる複数組の巻線１４２とを含み、巻線１４２は、磁性鋼１３２に対向して設けられ、かつ少なくとも１組の巻線１４２によって生成された磁界は、少なくとも１つの磁性鋼１３２をカバーすることによって、磁性鋼１３２とともに電磁推力が発生してスライドベース１２０がスライド方向に沿って移動するように駆動する。

【0020】

本実施例では、固定子アセンブリにおける巻線を複数組に設けて、かつ複数組の巻線を間隔を隔てて配列するため、各組の巻線におけるコイルに協働して通電することによって、コイルの使用量を効果的に低減し、材料コストを低減することができ、さらに、発熱量を低減し、エネルギー消費を低減し、ダイレクトドライブシステムの動作効率を向上させることができる。

【0021】

本実施例のダイレクトドライブシステムの動作原理は、以下のとおりである。固定子アセンブリにおける巻線に適切な電流を通電するときに、巻線が進行波磁界を生成し、可動子アセンブリにおける磁性鋼が磁界を誘導し、磁性鋼、巻線の間に空隙磁界を生成し、さらに推進力が発生して磁性鋼付きの可動子アセンブリ及びスライドベースがスライド方向に沿って移動するように駆動する。

【0022】

理解されるように、可動子アセンブリにおける磁性鋼に磁界を誘導させるために、磁性鋼と巻線との間にエアギャップ磁界を生成し、スライドベースのスライド方向に沿って、各組の巻線間の間隔の長さは、可動子アセンブリにおける第１導磁体の長さ又は複数の磁性鋼の全長よりも小さくすべきであり、すなわち、第１導磁体と磁性鋼の長さが十分に長い必要があり、それによって任意の時刻に巻線と磁性鋼がエアギャップ磁界を生成することを確保して、可動子アセンブリが異なる巻線を通過するときに異なる巻線に駆動されて動作するようにする。

【0023】

いくつかの好ましい実施例において、図５～図８に示すように、固定子アセンブリ１４０は、複数組の第２導磁体１４１を含み、複数組の第２導磁体１４１は、スライド方向に沿って間隔を隔てて設けられ、第２導磁体１４１は、巻線１４２に一対一に対応して設けられ、すなわち、各組の巻線は、間隔を隔てた第２導磁体に設けられる。

【0024】

本実施例は、第２導磁体を複数組の巻線と同期して間隔を隔てて設けることによって、導磁体の使用量をさらに低減し、材料コストを低減することができる。

【0025】

さらなる好ましい態様として、図７及び図８に示すように、各組の第２導磁体１４１におけるその長さ方向に沿う両端のうちの少なくとも一端には、補助歯１４１ｃが設けられる。すなわち、各組の第２導磁体において導磁基板の両端の何れか一方または両方には、補助歯が設けられる。

【0026】

さらなる好ましい態様として、図７及び図８に示すように、各組の第２導磁体１４１は、その長さ方向に沿った両端に補助歯１４１ｃが設けられる。

【0027】

本実施例は、第２導磁体の端部に補助歯を設けることによって、推力リップルを低減する作用を果たすことができる。

【0028】

別の好ましい実施例において、図９及び図１０に示すように、固定子アセンブリ１４０は、１組の第２導磁体１４１を含み、当該組の第２導磁体１４１は、スライド方向に沿って連続的に設けられ、複数組の巻線１４２は、第２導磁体１４１に間隔を隔てて設けられる。

【0029】

本実施例の第２導磁体が連続的に配列され、巻線が第２導磁体に間隔を隔てて設けられ、第２導磁体と巻線が同期的に間隔を隔てて設けられることに比べて、推力リップルをより一層低減することができる。

【0030】

さらに、図５～図１０に示すように、第２導磁体１４１は、導磁基板１４１ａと、導磁基板１４１ａに設けられる複数の歯部１４１ｂとを含み、各組の巻線１４２は、複数のコイルを含み、各コイルは、各歯部１４１ｂに外嵌される。

【0031】

コイルがさらに外部電源に接続され、コイルに接続された外部駆動制御システムによってコイルに通電するように制御され、コイルに電流を流すときに、コイルが進行波磁界を生成し、磁性鋼が磁界を誘導し、磁性鋼、コイルの間にエアギャップ磁界を生成し、磁性鋼とコイルの間に推力が発生してスライドベースがスライド方向に沿って移動するように駆動すると理解されるべきである。

【0032】

さらに、図１～図４に示すように、基台１１０は、頂板１１１を含み、第２導磁体１４１と複数組の巻線１４２は、順に頂板１１１の内面に設けられ、すなわち、第２導磁体は、スライド方向に沿って頂板の内面に設けられ、複数組の巻線は、スライド方向に沿って第２導磁体に設けられる。第１導磁体１３１と複数の磁性鋼１３２は、順にスライドベース１２０の頂板１１１に向かう側に設けられ、すなわち、第１導磁体は、スライド方向に沿ってスライドベースに設けられ、複数の磁性鋼は、スライド方向に沿って第１導磁体に設けられ、かつ複数の磁性鋼は、間隔を隔てて分布し、複数組の巻線に対向して設けられる。

【0033】

さらなる好ましい態様として、複数組の巻線は、第２導磁体に等間隔に設けられ、複数の磁性鋼は、第１導磁体に等間隔に設けられる。

【0034】

なお、本実施例の磁性鋼は、まず第１導磁体に取り付けられ、次に全体をスライドベースに取り付けることができる。

【0035】

さらに、図１～図４に示すように、基台１１０は、さらに頂板１１１と間隔を隔てて設けられる底板１１２を含み、底板１１２の内面にはスライド方向に沿ってガイドレール１５０が設けられ、スライドベース１２０の底板１１２に向かう側には、スライド可能な少なくとも１つのスライダ１２１が設けられ、スライドベース１２０は、スライダ１２１によってガイドレール１５０を移動する。

【0036】

なお、本実施例は、スライダの構造及び数については、具体的に限定されず、ガイドレールの構造に基づいて具体的に設けることができ、例えば、ガイドレールの両側にスライド部が設けられる場合、スライドベースの下方に２つ又は４つのスライダを対称的に設けて、スライダをスライド部にスライドさせる。

【0037】

なお、従来のダイレクトドライブシステムの長さが固定仕様であるため、異なる応用場合に、目的に合った長さとなるダイレクトドライブシステムを選択する必要があり、その長さに制限があり、使用の柔軟性及び汎用性が低い。したがって、実際の必要に応じて、ダイレクトドライブシステムの長さを調整することが可能となり、すなわち、固定子ユニットをモジュール化設計し、複数の固定子ユニットを継ぎ合わせることができる。

【0038】

さらなる好ましい態様として、図１及び図４に示すように、ガイドレール１５０の基台１１０におけるスライド方向に沿った正投影は、基台１１０の外側に位置し、これによって、基台と固定子アセンブリなどの構造を継ぎ合わせるときに、最初に接触するものがガイドレールになり、ガイドレールの連絡のスムーズさを保証することができ、他の部分の間隔が若干大きくなり、ガイドレールが完全に接触せずに他の部分が先に接触する状況が発生することはなく、システムの組立難度及びメンテナンス難度を低下させる。

【0039】

さらに、図１～図４に示すように、基台１１０は、頂板１１１と底板１１２との間に接続される側板１１３をさらに含み、側板１１３には、スライドベース１２０のスライド方向に沿って少なくとも１つの第１位置フィードバック部材１６０が設けられ、スライドベース１２０の側板１１３に向かう側には、第２位置フィードバック部材１７０が設けられ、第２位置フィードバック部材１７０は、少なくとも１つの第１位置フィードバック部材１６０に対向して間隔を隔てて設けられる。

【0040】

さらなる好ましい態様として、側板には、複数の取付溝が間隔を隔てて設けられ、第１位置フィードバック部材は、対応する取付溝内に設けられる。

【0041】

さらなる好ましい態様として、第１位置フィードバック部材は、グリッドスケールを用いることができ、第２位置フィードバック部材は、グリッドスケール読取りヘッドを用いることができる。

【0042】

本実施例の第２位置フィードバック部材は、スライドベースに同期して移動し、スライドベースが第１位置フィードバック部材を通過するとき、第１位置フィードバック部材が第２位置フィードバック部材での位置情報を感知し、可動子アセンブリ及びスライドベースの位置情報を外部の駆動制御システムに伝達することによって、可動子アセンブリを駆動制御することが実現される。

【0043】

なお、本実施例は、スライドベースの具体的な構造については、特に限定されず、複数のサブ構造で組み合わせて形成されてもよく、一体構造であってもよい。

【0044】

具体的には、図１～図４に示すように、スライドベース１２０は、頂板１１１に対向して間隔を隔てて設けられる第１板体１２２を含み、第１導磁体１３１と複数の磁性鋼１３２は、第１板体１２２の頂板１１１に向かう側に設けられ、スライダ１２１は、第１板体１２２の底板１１２に向かう側に設けられ、第２位置フィードバック部材１７０は、第１板体１２２の側板１１３に向かう側に設けられる。

【0045】

さらに、引き続き図１～図４を参照し、スライドベース１２０は、第１板体１２２から頂板１１１の上方まで上向きに延在する延在板１２３と、延在板１２３に接続されかつ第１板体１２２に対向して設けられる第２板体１２４とを含み、すなわち、第２板体１２４は、頂板１１１の上方に設けられ、固定子アセンブリと可動子アセンブリが相対的な推力を生成するときに、スライドベースが基台と相対的にスライドするように駆動する。

【0046】

なお、本実施例の基台及びその上に設けられる固定子アセンブリ、ガイドレールは、固定子ユニットを形成し、スライドベース及びその上に設けられる可動子アセンブリは、可動子ユニットを形成し、固定子アセンブリと可動子アセンブリが相互作用することによって、スライドベースがガイドレールを移動するように駆動する。

【0047】

なお、本実施例の固定子アセンブリは、直線、円弧、扇形などの様々な形状を含み、特に限定されるものではない。

【0048】

なお、各固定子アセンブリには、１つの可動子アセンブリを設けることができ、当然のことながら、１つの固定子アセンブリには、２つ、３つ又は複数の可動子アセンブリをセットで有してもよい。

【0049】

本発明は、ダイレクトドライブシステムを提供し、従来技術に比べて、以下の有益な効果を奏することができる。すなわち、複数組の巻線と第２導磁体が間隔を隔てて設けられ、各組の巻線が協働して通電して、磁性鋼付きの可動子組立体が運動するように駆動することによって、コイルなどの固定子アセンブリの使用量を低減し、コストを低減することができ、かつ、コイルが間隔を隔てて設けられることによって、発熱量を低減し、さらにエネルギー消費を低減し、ダイレクトドライブシステムの運転効率を向上させることができる。

【0050】

理解されるように、以上の実施形態は、本発明の原理を説明するために用いられた例示的な実施形態にしか過ぎず、本発明は、これに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の精神及び実質から逸脱することなく、様々な変更及び改良を行うことができ、これらの変更及び改良も本発明の保護範囲と見なされる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【国際調査報告】