JPH01144352A - 高トルクモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、作業用ロボットや工作機械等に用いられるサ
ーボモータやステッピングモータ等で高トルクを出すこ
とができる高トルクモータに関するものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種の高トルクモータでは、サーボモータにし
てもステッピングモータにしても、電機子側の極と、相
手側の極（歯）との間に働く磁気力をそのまま出力トル
クとして取り出す様な構成となっている。従って出力ト
ルクは比較的小さく、高トルクを得るためには減速機を
用いなければなら−なかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

減速機は大きな摩擦や、バックラッシュ、ロストモーシ
ョンを有し、また出力軸から見た減速機及びモータの慣
性モーメントも大きくなるため制御用には使いにくい。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明は上記
のことにかんがみなされたもので、通常のモータと減速
機を組み合わせたものに比べて摩擦力と慣性力が小さく
、また剛性が高く、さらにバックラッシュによるロスト
モーションが小さく、そしてさらに出力側の制御を精度
高く、かつ安定して行なうことができるようにした高ト
ルクモータを提供しようとするものであり、その構成は
、内周面に多数個の極を設け、かつ支持部材側に回転自
在に支持されたロータと、このロータの内径より小径で
、かつ外周面に上記ロータの極の数より１個以上少ない
数の極を設けてロータの内側に配置されるステータとか
らなり、ステータの中心をロータの中心に対して偏心さ
せると共に、ステータをこれ自身の中心に対しては自転
せず、ロータの中心のまわりを公転するように支持し、
ステータの６極に、これらを順番に励磁する制御回路に
接し、また上記ロータに、これと同一歯数の内歯歯車を
同一位相にして固若し、ステータに、これと同一歯数の
外歯歯車を同一位相にして円貨した構成となっており、
ステータの６極を制御回路にて順番に励磁することによ
り、ロータが上記励磁１周期に対してステータとの極数
の差だけ相対的に回転される。そしてこのステータに対
するロータの相対回転はロータに固着された内歯歯車と
、ステータに同行された外歯歯車とにより機械的に拘束
され、出力トルクは上記内、外歯歯車を介して取り出さ
れる。

〔実　施　例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図中１はロータであり、このロータ１は環状に構成され
、その内周面に円周方向に多数個の歯状の極２が設けら
れている。この６極２は永久磁石にて構成されている。

また３は上記ロータ１に隣接して設けられた内歯歯車で
、この内歯歯車３はサイクロイド系の歯形のもので、そ
の歯数は上記ロータ１の極２と同一の数となっている。

そしてこのロータ１と内歯歯車３は同心状で、かつロー
タ１の極２と内歯歯車３の歯３ａとはそれぞれ位相を合
わせた状態で一体結合されており、この両部材１，３は
支持部材４に軸受５を介して回転自在に支承されている
。

この両部材１，３の回転中心をＯｌとする。

６はロータ１の内側に位置するステータ、７は内歯歯車
３の内側に位置する外歯歯車で、この両部材６．７は中
心０２を同一とする同心状にして一体結合されていると
共に、３個のクランク軸８を介して上記支持部材４に支
持されており、このステータ６と外歯歯車７の中心０２
が上記ロータ１、内歯歯車３の回転中心Ｏ１のまわりを
回動し、自転することなく公転するようになっている。

上記ステータ６の外周部にはロータ１の極２の数より１
個以上少ない数の極９が設けてあり、これのそれぞれに
コイル９ａが巻きつけである。

また上記外歯歯車７の歯数はこのステータ６の極６の数
と同じになっており、かつ両者の極９と歯７ａの位相は
一致させである。上記ステータ６及び外歯歯車７は、こ
れの公転運動により、ステータ６の極りの先端がロータ
１の極２の先端に近接した状態で移動し、また外歯歯車
７の歯７ａは内歯歯車３の＠３ａに順次噛合するように
なっている。

上記支持部材４には第１のアーム１０が、またロータ１
及び内歯歯車３には第２のアーム１１がそれぞれ結合さ
れている。ステータ６の題９に巻きつけた各コイル９ａ
には第４図に示すように、定電流回路１２を介して制御
回路１３が接続されていて、ステータ６の各コイル９ａ
には定電流回路により電流が与えられ、また各定電流回
路１２は制御回路１３によって順番に駆動されるように
なっている。

上記構成において１．ステータ６の極９を順番に励磁し
ていくと、この励磁が１周期行なわれるごとにロータ１
は、ロータ１とステータ６の極２，９の数の差の分だけ
回転される。

すなわち、ステータ６の極数をａ１０−タ１の極数をｂ
１ステータ６の中心０２のＯ４まわりの回転角をζｒａ
ｄ、ロータ１の回転角をθｒａｄとすると、 ｂ となる。

このとき、歯車がないとするとロータ１の回転運動は、
ステータ６の極９とロータ１の極２の間に働く磁気力の
接線方向成分だけで支持されるため、ローグーの出力ト
ルクは発生する磁気力の極く小さな成分しか取り出せな
いことになる。

しかしながら、上記構成ではステータ６と一体にした外
歯歯車７と、ロータ１と一体にした内歯歯車３とが上記
ステータ６とロータ１と同位相で噛合していることによ
りステータ６とロータ１とは機械的に拘束されることに
なり、極歯に発生した磁気力の大きな成分が取出され、
支持部材４に固着された第１のアーム１０に対するロー
タ１側に固着された第２のアーム１１の回転角θは大き
なトルクで正確に制御される。

なお上記構成において、ステータ６及び外歯歯車７を支
持部材４に支持する３本のクランク軸のうちの１本のク
ランク軸８の一端部に、エンコーダ、レゾレバ等の回転
角度検出器１４ａあるいはタコジェネレータ等の回転角
度検出器１４ｂを取付けることにより、ロータ１側のア
ーム１１の回転角速度あるいは回転角速度を高精度に検
出することができる。

すなわち、ロータ１の１回転に対して検出器１４ａ、１
４ｂはｂ／（ｂ−ａ）回転と極めて高回転するから、検
出器１４ａ、１４ｂとして分解能や精度が高くないもの
を用いても出力側の回転を高精度に検出することができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、通常のモータと減速機を組み合わせた
ものに比べると、摩擦力と慣性力が小さく、また剛性が
高く、さらにバックラッシュやロストモーションが小さ
な高トルクモータを得ることができる。とにより機械的
に拘束され、出力側の制御を精度高く、かつ安定して行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は縦断面図
、第２図は第１図の■−■線に沿う断面矢視図、第３図
は第１図の■−■線に沿う断面矢視図、第４図は概略的
な電気回路図である。 １はロータ、２，９は極、３は内歯歯車、４は支持部材
、６はステータ、７は外歯歯車、１０゜１１はアーム、
１３は制御回路。 出願人　　株式会社　小　松　製　作　所代理人　　弁
理士　　米　原　正　章

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内周面に多数個の極２を設け、かつ支持部材側に回転自
   在に支持されたロータ１と、このロータ１の内径より小
   径で、かつ外周面に上記ロータ１の極２の数より１個以
   上少ない数の極８を設けてロータ１の内側に配置される
   ステータ６とからなり、ステータ６の中心Ｏ＿２をロー
   タ１の中心Ｏ＿１に対して偏心させると共に、ステータ
   ６をこれ自身の中心Ｏ＿２に対しては自転せずロータ１
   の中心Ｏ＿１のまわりを公転するように支持し、ステー
   タの各極に、これらを順番に励磁する制御回路１３に接
   し、また上記ロータ１に、これと同一歯数の内歯歯車３
   を同一位相にして固着し、ステータ６に、これと同一歯
   数の外歯歯車７を同一位相にして固着したことを特徴と
   する高トルクモータ。