JPS63213460A

JPS63213460A - ダイレクト・ドライブ・モ−タ

Info

Publication number: JPS63213460A
Application number: JP4715987A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Muramatsu; 村松　康彦; Susumu Ota; 進太田; Toshiyuki Takagi; 敏行高木; Haruo Higuchi; 治雄樋口; Mitsuhiro Nikaido; 二階堂　光宏
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1987-03-02
Filing date: 1987-03-02
Publication date: 1988-09-06
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: JPH07112346B2

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、ファクトリ−オートメーション（ＦＡ）の分
野で用いられるダイレクト・ドライブ・モータに関する
。更に詳しくは、本発明は、磁気誘導子型の同期モータ
であって、駆動トルクを受けて回転する回転子が固定子
の外側に設けられる構成の７ウター・ロータ形のダイレ
クト・ドライブ・モータに関するものである。

（従来の技術）ＦＡの分野で要求されるモータは、トルクが大きく、高
速で、かつ高精度の位置決め制御が行なえることが要求
される。

従来、このような要求を満たすＦＡ用のサーボアクチュ
エータとしては、減速機と直流サーボモータとを組合せ
たもの等が多く用いられてきた。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、減速機と組合せて構成されるこれまでの
サーボモータは、バックラッシュによるトルクむらや、
低剛性のためロストモーションの影響がある等の問題点
があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
その目的は、トルりむらやロストモーションの影響がな
く、小型で大きなトルクを効率良く得ることが可能なダ
イレクト・ドライブ・モータを実現することにある。

（問題点を解決するための手段）前記問題点を解決する本発明のダイレクト・ドライブ・
モータは、内側固定子と、この内側固定子に対して外側
に僅かな空隙を隔てて配置させた外側回転子と、この外
側回転子を内部に固定させた円筒形状の回転子ハブと、
この回転子ハブの円筒形状内部にあって回転子ハブを回
転可能に支持するクロス・ローラ軸受けとを備えて構成
される。

（作用）外側回転子は、円筒形状の回転子ハブを介して、円筒形
状内部に設けられているクロス・ローラ軸受けによって
回転可能に支持され、内側固定子に生ずる磁気誘導によ
ってダイレクトに駆動され回転する。

（実施例）以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は、本発明に係るダイレクト・ドライブ・モータ
の一例を示す軸方向断面図であり、第２図は組立分解図
である。

これらの図において、ｌは内側固定子で、２組の磁性体
ＩＩ、　Ｈｌこの磁性体にはさまれた永久磁石１３及び
励磁コイル目とからなる。各磁性体１１゜１２は、励磁
コイル１４が巻回された複数個（ここでは１２個）の突
極１１ａ、ｌｌｂ・・・があり、また各突極の先端には
ピッチＰの歯Ｉ５が設けられている。

２は内側固定子ｌの外側に僅かな空隙を隔てて回転可能
に配置された外側回転子で、内側固定子ｌに対向する面
には、ピッチＰで並ぶ歯２１が設けられている。

３は外側回転子２を円筒形状内部において固定し、外側
回転子２とともに回転する円筒形状の回転子ハブで、円
筒形状底面部３１に回転力を取りだすための負荷４が取
付けられる。３２は回転子ハブ３の底面部３１から内側
に突出させた円筒状取付部で、その先端には後述するエ
ンコーダ７のスリット板目が取付けられる。

５はクロス・ローラ軸受で、外側回転子２を回転子ハブ
３を介して片持構造で支持するもので、回転ローラ５１
２回転ローラ５１を上下から（内側。

外側から）挟持する保持部材５２．５３とからなる。

第３図は、クロス・ローラ軸受けの構成説明図である。

下側（内側）支持部材５２と上側（内側）−イており、このリア２ナー５１ａには、回転ローラ５１を
保持する保持穴５１ｂが所定ピッチで設けられている。

そして各保持穴Ｓｌｂに、ころとして動作する回転ロー
ラ５１が、交互にその回転軸Ｃｌが直交するように一周
に亘って配列されている。下側（内側）支持部材５２と
上側（外側）支持部材５３には、それぞれ回転ローラ５
１の回転面が回転接触する■溝が設けられ、これらの■
溝が回転ローラ５１を内側及び外側より押圧保持してい
る。

このような構成のクロス・ローラ軸受は、回転ローラ５
１の転がり面は線接触のため、軸受は荷重による弾性変
形はほとんど無く、しかもラジアル荷重、アキシアル荷
重、モーメント荷重などの複雑な荷主を同時に受けるこ
とができるという特長をもっている。

第１図及び第２図に戻り、５４は回転子ハブ３の円筒形
状内側に設けられたリング部材、５５はクランプリング
で、クロス・ローラ軸受５の一方の保持部材５３を、回
転子ハブ３側に固定させるためのものである。

６は円筒状の回転子ハブ３内に多くの部分が納まるよう
に設置された円筒状のハウジングで、内側固定子１が固
定されるとともに、クロス・ローラ軸受け５の他方の支
持部材５２が固定される。Ｇ１は支持部材５２をハウジ
ング６に固定させるためのクランプリングである。

７は回転子ハブ３の回転変位を検出するためのエンコー
ダで、回転子ハブ３の中央円筒取付部ゴ２に固定された
回転スリット板７！、この回転スリット板７１に対して
光ビームを照射させるＬＥＤやレンズを含む光照射部７
２、スリット板目を通過した光を受光する受光素子とこ
の受光素子からの信号を処理して回転子ハブ３の回転角
度に比例した信号を得る信号処理部を収容したアセンブ
リ７ゴで構゛成される。なお、７４はスリット板フ１を
中央円筒取付部３２に固定するための取付はリングであ
る。

ここで、回転子ハブ３の中央円筒取付部３２は、円筒状
ハウジング６の内部に設置され、スリット板７１は、こ
の中央円筒取付部３２の先端に、クロス・ローラ軸受５
が設置された平面ＰＬとほぼ同一平面上に配置されるよ
うに取付けられている。なお、このエンコーダは、回転
変位に対応した信号を必要とする時に設けられるもので
、本発明における必須の構成要素ではない。

次に、このように構成されるダイレクト・ドライブ・モ
ータの組立て方を第２図を参照しながら説明する。

まず、回転子ハブ３の円筒形状内側に、外側回転子２を
挿入し、両者が一体となるように、例えば接着剤あるい
はネジ、あるいは接着剤とネジの両方によって固定する
。

また、内側固定子１をハウジング６の円筒部に挿入し、
両者を一体となるように、例えば接着剤等によって固定
する。また、ハウジング６の円筒内部に、光照射部７２
を例えばネジによって固定させる。

次に回転子ハブ３の円筒形状内に、ハウジング６を挿入
し、回転子ハブ３の内側とハウジング６の外側の所定位
置にクロス・ローラ軸受け５を位置させ、クランプリン
グ５５によってクロス・ローラ軸受け５の上部支持部材
５３を回転子ハブ３のリング部材５４に押圧固定させる
とともに、クランプリング６１によってクロス・ローラ
軸受け５の下部支持部材５２をハウジング６に押圧固定
させる。これによってクロス・ローラ軸受け５は、回転
子ハブ３とハウジング６の間にクランプリング５５及び
６１を介して支持される。ここで、各クランプリング５
５．６１において、支持部材５２．５３への押圧部には
、それぞれ切欠部５０．　ｉｌｌが形成されており、ク
ロス・ローラ軸受け５に加えられる押圧力を適当に吸収
し、適切な押圧力でクロス・ローラ軸受け５を支持でき
るようにしている。

次にエンコーダ７のスリット板７１を、回転子ハブ３の
中央円筒取付部３２の先端に、取付はリング７４によっ
て固定する。また、信号処理部アセンブリ７３を、光照
射部７２からの光ビームがスリット板７Ｉのスリット孔
７１ａ　、　７１ｂを通過し、イメージセンサ７３ａ上
に正確に当るように位置決めを行ないながら、ハウジン
グ６の内側に取付けて完成する。

このような構成の本発明のダイレクト・ドライブ・モー
タは、外側回転子２を円筒形状の回転子ハブ３の内部に
固定させるとともに、この回転子ハブ３を円筒形状の内
部に設けられるクロス・ローラ軸受け５によって片持構
造で支持するようにしたもので、ひとつの軸受けですむ
ことから、構成が簡単になるうえに全体を小型にできる
。また、トルク発生部分が外周手≠ｍにあるので、全体
が小型でありながら大きなトルクを得ることができる。

第゛４図は、内側固定子１に設けられている励磁コイル
１４の巻き方を示す図である。ここではＡ相。

Ｂ相、Ｃ相からなる３相の励磁回路が使用されており、
Ａ相は、突極１１ａ、から２つおきに突極１１ｄ　、　
Ｉｌｇ　、　Ｉｌｊの合計４個の突極に直列に巻回され
、Ｂ相は突極１１ｂ　、　ｌｌｅ　、　ｌｌｈ　、　Ｉ
ｌｋに直列に巻回され、Ｃ相は突極ｌｌｃ　、　Ｉｆｆ
　、　ｌｌｉ　、　ｌ１ｆｆｉに直列に巻回されている
。内側固定子１と外側回転子２との対向面に設けられて
いる歯１５．２１の位置関係は、ＰＭ型型組相パルスモ
ータ同様であり、詳細は省略する。

第５図は、外側回転子２の回転原理を示す説明図である
。

内側固定子１において、突極１１ａでの磁束は、永久磁
石１３によるバイアス磁束φ、と、突極１１ａに巻回さ
れた励磁コイルＩ４に励磁電流を流すことによって生ず
る励磁磁束φ　との和φ。±φＭ＋φ、によって形成さ
れる。突極１１ａの励磁を、励磁コイル１４に流す電流
を、例えば、Ａ相、Ｂ相。

Ｃ相の順で、互いに■・０位相差をもったものとするこ
とにより、励磁磁束φ、が順にＡ相、Ｂ相。

Ｃ相の順に移動し、これによってφ　＋φ　で表ｅわされる和磁束部分も移動するので、外側回転子−２が
これに吸引され回転する。

Ａ相、Ｂ相、Ｃ相に流す励磁電流の位相の進み、遅れを
切換えれば、回転方向は逆となる。

ここで、外側回転子２の推力（トルク）Ｔは、バイアス
磁束φ　と励磁磁束Φ　との和Φ　の自Ｍ　　　　　　
　ＣＯ乗に比例するもので、（１）式で表わされるＴ　代　（
φ　＋φ　ν　　　　　　　（１）Ｃ本発明のモータは、（１）式で表わされるトルクＴの発
生部分が外周に位置するもので、これにより、小型であ
りながら大きなトルクを発生することを可能としている
。

なお、上記の実施例では、モータ部分の構成において、
内側固定子は１２個の突極を有し、３相励磁回路を用い
るものを示したが、このような構成に限定されるもので
はない。また、バイアス磁束を与える永久磁石を内側固
定子に設けたものであるが、外側回転子に設けるように
してもよい。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明は、外側回転子を円
筒形状の回転子ハブの内部に固定するとともに、回転子
ハブを円筒形状の内部に設けられるクロス・ローラ軸受
けによって片持構造で支持するようにしたものである。

従って、本発明によれば、全体構成を簡単にでき、小型
でありながら大きなトルクを得ることができる。また、
回転子ハブから直接トルクを得るもので、トルクむらや
ロストモーションの影響を受けないダイレクト・ドライ
ブ・モータが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るダイレクト・ドライブ・モータの
一例を示す軸方向断面図、第２図は組立分解図、第３図
は本発明のモータにおいて用いられるクロス・ローラ軸
受けの構成説明図、第４図は励磁コイルの巻き方を示し
た図、第５図は回転原理の説明図である。１・・・内側固定子、Ｉ！、　１ト・・磁性体、Ｉ３・
・・永久磁石、１４・・・励磁コイル、２・・・外側回
転子、３・・・回転子ハブ、４・・・負荷、５・・・ク
ロス・ローラ軸受け、６・・・ハウジング、７・・・エ
ンコーダ、５５．　ｆｉ＋・・・クランプリング。９フ　３１°す

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内側固定子と、この内側固定子の外側に僅かな空
隙を隔てて配置させた外側回転子と、この外側回転子を
内部に固定させた円筒形状の回転子ハブと、この回転子
ハブの円筒形状内部に設置され当該回転子ハブを片持構
造で回転可能に支持するクロス・ローラ軸受けとで構成
されるダイレクト・ドライブ・モータ。
（２）内側固定子は円筒形状のハウジングによつて固定
されるものであり、クロス・ローラ軸受けは回転子ハブ
と前記ハウジングとの間にそれぞれクランプリングによ
って固定される特許請求の範囲第１項記載のダイレクト
・ドライブ・モータ。
（３）各クランプリングにおいて、クロス・ローラ軸受
けを押圧する部分に切欠部を設け、前記クロス・ローラ
軸受けに加わる力を前記切欠部で吸収できるようにした
特許請求の範囲第１項記載のダイレクト・ドライブ・モ
ータ。
（４）回転子ハブは、その底面部から円筒形状内部に突
出する取付部を有しており、当該取付部に回転子ハブの
回転変位を検出するためのエンコーダを取付け可能とし
た特許請求の範囲第１項記載のダイレクト・ドライブ・
モータ。