ダイレクトドライブモータ
【課題】剛性の向上、及び固定時の利便性の向上を図ることを可能とするダイレクトドライブモータを提供する。
【解決手段】静止状態に維持される固定子(ステータ)２と、当該固定子に対して回転可能に配置された回転子(ロータ)４と、前記固定子を固定して支持部材３６に取り付けられるベース部材(ハウジングベース)６と、前記回転子に固定されて当該回転子とともに回転可能な出力軸(モータ軸)８と、前記ベース部材と前記出力軸との間に介在されて当該出力軸を当該ベース部材に対して回転可能に支持する軸受(クロスローラ軸受)１０を備えたダイレクトドライブモータであって、前記支持部材に取り付けられた状態において当該支持部材と接する一連の連続面26a,26bを、少なくとも１つ前記ベース部材に形成する。
【解決手段】静止状態に維持される固定子(ステータ)２と、当該固定子に対して回転可能に配置された回転子(ロータ)４と、前記固定子を固定して支持部材３６に取り付けられるベース部材(ハウジングベース)６と、前記回転子に固定されて当該回転子とともに回転可能な出力軸(モータ軸)８と、前記ベース部材と前記出力軸との間に介在されて当該出力軸を当該ベース部材に対して回転可能に支持する軸受(クロスローラ軸受)１０を備えたダイレクトドライブモータであって、前記支持部材に取り付けられた状態において当該支持部材と接する一連の連続面26a,26bを、少なくとも１つ前記ベース部材に形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイレクトドライブモータに関し、特に、当該ダイレクトドライブモータの剛性の向上、及び固定時の利便性の向上を図るためのモータハウジング構造の改良に関する。
【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】
図４(ａ)にはアウターロータ型ＤＤモータの構成例が示されており、かかるＤＤモータ５０は、円筒状を成す出力軸(以下、モータ軸という)５２と、その軸心部を囲んで配設された環状のベース部材(同、ハウジングベースという)５４を備えている。この場合、モータ軸５２とハウジングベース５４は、転がり軸受(一例として、クロスローラ軸受)５６を介して連結されており、モータ軸５２がハウジングベース５４に対して相対回転することができるように構成されている。
また、ＤＤモータ５０は、モータ軸５２の回転角度をフィードバック制御する駆動制御系(例えば、割出制御機構)５８を備えている。図４(ａ)に示す構成においては、割出制御機構５８として、ハウジングベース５４に固定された円筒状を成す固定子(以下、ステータという)６０と、当該ステータ６０の内周に対向するようにモータ軸５２に固定された回転子(同、ロータという)６２と、当該ロータ６２の回転角度を検出するためのレゾルバ６４とが設けられている。
【０００４】
ステータ６０は、ハウジングベース５４の外周縁からその全周に亘ってモータ軸５２の延出方向(図４(ａ)の上方向)へ立ち上がるように突設された円筒部(以下、ステータ取付部という)５４ａに固定(一例として、締結固定)されている。また、ステータ６０は、配線(リード線)６４によってコネクタ６６と結線されており、当該配線６４は、ハウジングベース５４に穿孔された貫通孔５４ｈを通して一端側がステータ６０(具体的には、ステータ６０に巻回されたコイル６０ｃ)に接続され、他端側がコネクタ６６に接続されている。なお、コネクタ６６は、例えば図示しない電源装置(例えば、商用電源など)に接続されており、当該電源装置からの電力を配線６４を介してステータ６０に対して供給している。
【０００５】
ハウジングベース５４には、コネクタ６６を配設するとともに、配線６４をコネクタ６６を介してＤＤモータ５０の外部へ引き出すための配線引出部７０が設けられている。この場合、配線引出部７０は、対向する壁部70a,70bが天部７０ｃを介して連続される構造を成しており、ステータ取付部５４ａの所定部位(ハウジングベース５４の貫通孔５４ｈと近接する部位)を切り欠き、その周縁から拡径方向へ突設されている。その際、図４(ｂ)に示すように、壁部70a,70bが所定の位相差で略放射状に平行を成して位置付けられるとともに、天部７０ｃがこれらの壁部70a,70bの端部(モータ軸５２の延出方向の端部)にそれぞれ連続して位置付けられている。これにより、配線引出部７０は、壁部70a,70bと天部７０ｃで囲まれた空間の当該天部７０ｃの反対側が開放状態となるとともに、当該空間が貫通孔５４ｈと連通する構造体(いわゆる樋のような構造体)となっている。
【０００６】
そして、かかるＤＤモータ５０を機械装置に搭載する場合、当該ＤＤモータ５０は、当該機械装置に設けられた支持部材に対して水平置き、あるいは垂直置きされる場合のいずれにおいても、ハウジングベース５４の取付面５４ｓを当該支持部材の平面Ｓ(図４(ｂ))と接触させるようにボルトなどを用いて固定される。その際、配線引出部７０は、図４(ｂ)に示すように壁部70a,70bが平面Ｓに接するのに対し、天部７０ｃが平面Ｓと対向する(すなわち、接することがない)ように位置付けられ、これにより、当該平面Ｓ、配線引出部７０の壁部70a,70b及び天部７０ｃで囲まれた領域に、ハウジングベース５４の貫通孔５４ｈと連通し、ＤＤモータ５０の外部に露出される開放空間７０ｓが形成されている。
【特許文献１】特開２００６−０９４５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような構成を成すＤＤモータ５０においては、ステータ６０のコイル６０ｃに接続された配線６４は、ハウジングベース５４の貫通孔５４ｈを通して開放空間７０ｓに配設されたコネクタ６６まで引き出される。その際、図４(ａ)に示すように、配線６４は、ハウジングベース５４の取付面５４ｓとは反対側から当該取付面５４ｓ側へ貫通孔５４ｈを通し、配線引出部７０の開放側へ引き出されている。
【０００８】
このため、配線６４のコイル６０ｃへの接続は、ステータ６０のハウジングベース５４への固定後に行う必要があり、ＤＤモータ５０の周囲に他の部材が近接して配設されている場合などは、配線６４をコイル６０ｃへスムーズに接続することができない場合がある。なお、配線６４をコイル６０ｃへ接続した状態でステータ６０をハウジングベース５４へ固定させることも可能ではあるが、ＤＤモータ５０が大型の場合にはステータ６０の重量が１０ｋｇ〜２０ｋｇ、あるいはそれ以上となることもあり、当該ステータ６０をハウジングベース５４へ固定する際に、配線６４をステータ６０とステータ取付部５４ａとの間に挟み込み、損傷させてしまう虞がある。
【０００９】
また、ハウジングベース５４は、貫通孔５４ｈと開放空間７０ｓとが連通されているため、支持部材の平面Ｓと接触する取付面５４ｓが完全な環状となっておらず、一部欠落した環状を成している。したがって、ハウジングベース５４、具体的にはその取付面５４ｓは、その欠落部分の剛性が他の部分と比べて劣るため、ハウジングベース５４がＤＤモータ５０の重量や回転時の振動を受けた際、取付面５４ｓの欠落部分を拡張させるように歪んで(撓んで)しまう場合がある。この場合、その歪み(撓み)の大きさによってはステータ取付部５４ａに固定されたステータ６０のロータ６２に対する位置が変化し、当該ロータ６２を安定して回転させることができなくなってしまう虞がある。なお、上述したように大型のＤＤモータ５０はステータ６０の重量が大きいため、このような不具合を招きやすい。
【００１０】
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、剛性の向上、及び固定時の利便性の向上を図ることを可能とするダイレクトドライブ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】
【００１１】
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、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配置された回転子と、前記固定子を固定して支持部材に取り付けられるベース部材と、前記回転子に固定されて当該回転子とともに回転可能な出力軸と、前記ベース部材と前記出力軸との間に介在されて当該出力軸を当該ベース部材に対して回転可能に支持する軸受を備えている。かかるダイレクトドライブモータにおいて、前記ベース部材は、前記支持部材に取り付けられた状態において当該支持部材と接する一連の連続面を少なくとも１つ有している。
このような構成によれば、ダイレクトドライブモータの自重や回転時の振動などを連続面の全体に分散して作用(応力分散)させることができるため、かかる自重や振動などによってベース部材に歪み(撓み)が生ずることが有効に防止され、当該ベース部材、ひいてはダイレクトドライブモータの剛性を効果的に高めることができる。
【００１２】
この場合、前記ベース部材は、前記出力軸と同心の環状を成しており、前記連続面は、当該ベース部材の前記支持部材への取付側の最外周縁に形成することが好ましい。
これにより、支持部材との接触面積を最大限に確保することができ、連続面による応力分散効果を高めることができる。
【００１３】
また、前記固定子には、電源からの電力を供給するための配線が接続されており、前記ベース部材には、当該配線を外部へ引き出すための配線引出部が少なくとも１つ設けられている。
この場合、前記配線引出部は、１つの底部と当該底部から対向して立ち上がる２つの壁部を少なくとも備えており、これらの底部及び壁部は、当該底部を前記支持部材への取付側に位置付けて前記ベース部材から突設されている。
これにより、底部と壁部とで囲まれた領域は、当該底部の反対側がダイレクトドライブモータの外部に開放された状態となるため、固定子に接続させるための配線の引き回しを非常にスムーズに行うことができる。
【００１４】
なお、前記配線引出部の底部及び壁部は、当該ベース部材の外周縁から略放射方向に沿って外側あるいは内側へ突設させればよい。
また、前記配線引出部の底部は、前記ベース部材の連続面と平行を成して当該ベース部材から突設させるとともに、当該配線引出部の壁部は、前記底部から同一方向へ同一寸法で立ち上げればよい。
これにより、ダイレクトドライブモータの使用条件や使用目的、あるいはその大きさや形状などに応じて、配線引出部の構成を任意に変更することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のダイレクトドライブモータによれば、その剛性の向上を図ることができるとともに、固定時の利便性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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、各種の機械装置に搭載される大小様々な駆動装置(回転電動機)として適用することができるが、本実施形態においては、例えば電気自動車用のホイールモータなど、比較的大型で高トルク、高出力のＤＤモータを想定する。
【００１７】
図１(ａ)、及び図２(ａ),(ｂ)には、本実施形態に係るＤＤモータが示されており、当該ＤＤモータは、静止状態に維持される固定子(以下、ステータという)２と、当該ステータ２に対して回転可能に配置された回転子(同、ロータという)４と、ステータ２を固定して支持部材(例えば、機械装置側の基台など)３６に取り付けられるベース部材(以下、ハウジングベースという)６と、ロータ４に固定されて当該ロータ４とともに回転可能な出力軸(同、モータ軸という)８と、ハウジングベース６とモータ軸８との間に介在されてモータ軸８をハウジングベース６に対して回転可能に支持する軸受１０を備えている。
【００１８】
この場合、ハウジングベース６、モータ軸８、ロータ４、そしてステータ２は、いずれも環状構造を成しており、これら４つの部材が同心状に、モータ軸８を最も内側としてロータ４、ステータ２の順に軸心Ｃに対して外側へ配置されているとともに、当該モータ軸８、ロータ４及びステータ２がハウジングベース６の上に配置されている。
【００１９】
ハウジングベース６は、略円板状のベース部６ａと、軸心Ｃ部分が貫通し、当該軸心Ｃを囲むようにベース部６ａから凸状に突出した軸心部６ｂを備えた構造体となっている。
また、ハウジングベース６(具体的には、ベース部６ａ)の外周縁には、その全周に亘って軸心Ｃ方向に沿って、ハウジングベース６の支持部材３６への取付側とは反対側(図１(ａ)の上側)へ突出された円筒部(以下、ステータ取付部という)６ｃが設けられており、当該ステータ取付部６ｃにステータ２が締結部材(一例として、ボルト)Ｂ１によって締結されている。これにより、ステータ２がハウジングベース６に対して位置決め固定されている。
【００２０】
ステータ２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、各電磁石には、ボビン４０に素線(図示しない)が多重に巻回されて成るステータコイル(図示しない)が締結部材(一例として、ボルト)Ｂ２によって締結固定されている。この場合、ステータ２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に対して電力が供給されるようになっている。
【００２１】
これに対し、ロータ４は、その外径寸法がステータ２の内径寸法よりも小さな円筒状を成し、その外周部に鉄心の歯(図示しない)が均一に突設されており、当該鉄心の歯は前記ステータ２の電磁石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、これらのステータ２とロータ４とは、上述したようにロータ４がステータ２よりも軸心Ｃに対して内側に配置されているとともに、その際、ステータ２の電磁石とロータ４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。
【００２２】
なお、ロータ４は、内外周面に異形段部を有する円筒状のモータ軸８の外周部に一体的に固定されており、そのモータ軸８の内周部に嵌着された軸受１０を介して回転自在にハウジングベース６の軸心部６ｂに支持されている。この場合、ロータ４は、モータ軸８の外周段部に圧入されて締結部材(一例として、ボルト)Ｂ３で締結固定され、軸心Ｃに対してステータ２の内側に周面を対向させて配設されている。
【００２３】
また、軸受１０は、その外輪１０ａがモータ軸８の内周段部に嵌め込まれ、当該内周段部を成す円周面と軸心Ｃ方向の平面の２つの面に接触した状態で、環状の固定部材１２を介して締結部材(一例として、ボルト)Ｂ４で締結固定されている。さらに、軸受１０の内輪１０ｂは、ハウジングベース６の軸心部６ｂの異形段部の中段に嵌め込まれ、当該異形段部を成す円周面と軸心Ｃ方向の平面の２つの面に接触した状態で、環状の固定部材１４を介して締結部材(一例として、ボルト)Ｂ５で締結固定されている。これにより、モータ軸８及びロータ４が軸受１０によって回転自在に支持され、これらをハウジングベース６及びステータ２に対して回転させることができる。
【００２４】
なお、本実施形態においては、図１(ａ)に示すように、転動体をクロスローラ１０ｃとしたクロスローラ軸受が軸受１０として適用されているが、軸受構成はこれに限定されず、例えば転動体を玉やころ(円筒ころ、円錐ころ、球面ころなど)とした玉軸受やころ軸受を適用してもよい。その際、これらの転動体は、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軌道面間に組み込んでもよい。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、前記軌道面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。保持器としては、転動体の種類に応じて任意のタイプを適用すればよく、例えば転動体を玉とした場合、波型の合わせタイプや冠型などのタイプを適用することができ、転動体を各種のころとした場合、もみ抜き型、くし型及びかご型などのタイプを適用することができる。
【００２５】
また、本実施形態において、ＤＤモータには、ロータ４ひいてはモータ軸８を高精度に位置決めするため、高分解能の回転検出器であるレゾルバ１６が設けられている。
この場合、レゾルバ１６は、静止状態に維持される固定子(以下、レゾルバステータという)18a,18bと、レゾルバステータ18a,18bと僅かなギャップを隔てて対向配置され、当該レゾルバステータ18a,18bに対して回転可能な回転子(以下、レゾルバロータという)20a,20bを備えており、軸受１０の上方のモータ軸８内側空間Ａに配設されている。
【００２６】
かかるレゾルバステータ18a,18bは、複数のステータポール28a,28b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28a,28bにレゾルバコイル30a,30bが巻回された構造を成しており、ハウジングベース６の軸心部６ｂの上部に環状の固定部材２２を介して締結部材(一例として、ボルト)Ｂ６で締結固定されている。
これに対し、レゾルバロータ20a,20bは、中空環状の成層鉄心により構成されており、モータ軸８の内面段部に締結部材(一例として、ボルト)Ｂ７で締結固定されている。
なお、レゾルバ１６の配設位置は、ロータ４(モータ軸８)の回転状態を検出することが可能であれば特に限定されず、モータ軸８やハウジングベース６の形状などに応じて任意の位置へ配設することができる。例えば、レゾルバ１６を軸受１０の下方に配設した構成などとしてもよい。
【００２７】
このような構成によれば、ロータ４が回転すると、これとともにモータ軸８及びレゾルバロータ20a,20bも回転し、レゾルバステータ18a,18b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18a,18bにより検出することで、レゾルバロータ20a,20b(すなわち、モータ軸８やロータ４)の位置や角度などを検知することができる。
【００２８】
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18a,18b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20a,20b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20a,20bが固定されたモータ軸８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。
【００２９】
なお、本実施形態においては、レゾルバ１６が複数(一例として、２つ)構成となっており、一方のレゾルバ１６(一例として、レゾルバステータ１８ａとレゾルバロータ２０ａ)には、軸心Ｃに対して偏心させた内周を有する円環状のレゾルバロータ２０ａが備えられている。このため、ロータ４の回転に伴ってレゾルバロータ２０ａが回転すると、レゾルバステータ１８ａ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２０ａの位置により連続的に変化する。その際、かかるレゾルバ１６(レゾルバステータ１８ａとレゾルバロータ２０ａ)は、レゾルバロータ２０ａ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おり、いわゆるＡＢＳ(Absolute)型の単極レゾルバとして構成されている。
【００３０】
これに対し、他方のレゾルバ１６(一例として、レゾルバステータ１８ｂとレゾルバロータ２０ｂ)は、突極状の複数の歯が円周方向に等間隔で形成されたレゾルバロータ２０ｂを備えており、当該レゾルバロータ２０ｂ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おり、いわゆるＩＮＣ(Increment)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１６をＡＢＳ型とＩＮＣ型の複数構成とすることで、モータ軸８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。
【００３１】
なお、ステータ２とロータ４、軸受１０、及びレゾルバ１６の相対的な位置関係は、図１(ａ)に示す関係には限定されず、ＤＤモータの大きさや形状などに応じて任意に設定することができる。例えば、ステータ２とロータ４、軸受１０、及びレゾルバ１６を軸心Ｃ方向に沿って一直線上(例えば、上下や左右など)に並べて配設してもよい。
【００３２】
このような構成を成すＤＤモータは、ハウジングベース６が支持部材３６に取り付けられることで、当該支持部材３６に対して位置決め固定される。この場合、図１(ｂ)、及び図２(ａ),(ｂ)に示すように、ハウジングベース６には、ステータ取付部６ｃの外周縁から拡径方向へ、貫通孔２４ｈが穿孔された複数(一例として、４つ)の取付片２４が所定間隔(一例として、略等間隔)で突設されている。そして、各貫通孔２４ｈを支持部材３６(図１(ａ))に穿孔された締結穴(図示しない)と連通させるようにハウジングベース６を位置付け、当該貫通孔２４ｈから締結部材(一例として、ボルト(図示しない))を挿通して支持部材３６に対して締結することで、ハウジングベース６を当該支持部材３６に取り付けることができる。これにより、ＤＤモータを支持部材３６に対して位置決め固定することができる。
【００３３】
なお、上述した本実施形態においては、ＤＤモータの構成部材(ステータ２、ロータ４、ハウジングベース６、レゾルバ１６など)の固定を締結部材(一例として、ボルト)による締結として説明したが、その固定方法は締結に限定されず、例えば、接着や嵌合、あるいは加締めなどであってもよいし、複数の方法を任意に組み合わせて固定してもよい。
【００３４】
本実施形態において、ハウジングベース６は、支持部材３６に取り付けられた状態において、当該支持部材３６の取付面３６ｓと接する一連の連続面を少なくとも１つ有している。図１(ａ),(ｂ)、及び図２(ａ)には、ハウジングベース６のベース部６ａの支持部材３６への取付側(図１(ａ)の下側)に、軸心Ｃと同心を成す２つの環状の条部を連続面26a,26bとして形成した構成が例示されている。この場合、連続面２６ａは、ベース部６ａの最外周縁にその近接部位よりも支持部材３６への取付側へ僅かに凸出するように形成されているのに対し、連続面２６ｂは、ベース部６ａの内外径寸法の略中間部位に、その近接部位よりも支持部材３６への取付側へ連続面２６ａと同一寸法で凸出するように形成されている。
なお、連続面26a,26bの凸出寸法は、ハウジングベース６が支持部材３６に取り付けられた状態において、当該連続面26a,26bがいずれも支持部材３６の取付面３６ｓと接することが可能となるように設定すればよい。このため、取付面３６ｓが平坦面でない場合などは、連続面26a,26bの凸出寸法は同一寸法でなくともよい。
【００３５】
このようにハウジングベース６に連続面26a,26bを形成することで、当該ハウジングベース６が支持部材３６に取り付けられ、ＤＤモータを当該支持部材３６に位置決め固定した状態においては、これらの連続面26a,26bが当該支持部材３６の取付面３６ｓと接触する。ここで、ＤＤモータの自重や回転時の振動などは、ハウジングベース６から連続面26a,26bを介して支持部材３６の取付面３６ｓに作用されるとともに、当該取付面３６ｓからの応力として連続面26a,26bに対しても作用する。その際、かかる応力は、連続面26a,26bが一連の環状を成しているため、当該連続面26a,26bの特定部位に偏ることなく、その全体に対して均等に作用される。
【００３６】
すなわち、ＤＤモータの自重や回転時の振動などを連続面26a,26bの全体に分散して作用(応力分散)させることができるため、これらによってハウジングベース６に歪み(撓み)が生ずることが有効に防止され、当該ハウジングベース６、ひいてはＤＤモータの剛性を効果的に高めることができる。したがって、ステータ取付部６ｃに固定されたステータ２のロータ４に対する位置を常に安定させることができ、ロータ４(端的には、ＤＤモータ)を長期に亘って安定して回転させ続けることが可能となる。このような効果は、ステータ２の重量がより大きくなる大型のＤＤモータであるほど高まる。
【００３７】
なお、かかる連続面の数は、図１(ａ),(ｂ)、及び図２(ａ)に示すような２つには限定されず、１つのみであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、連続面の形成位置は、ハウジングベース６を支持部材３６に取り付けた状態で当該支持部材３６の取付面３６ｓと接触可能な位置であれば、特に限定されない。例えば、ハウジングベース６のベース部６ａの最外周縁や最内周縁、あるいはこれらの中間部位など、任意の部位に形成することができる。
【００３８】
ただし、上述した応力分散効果を考慮すれば、支持部材３６の取付面３６ｓとの接触面積をできるだけ大きく確保するため、少なくともベース部６ａの最外周縁には連続面を形成することが好ましい。したがって、連続面を１つのみ形成する場合には、当該連続面をハウジングベース６のベース部６ａの最外周縁に形成すればよい。なお、連続面をハウジングベース６のベース部６ａの最外周縁よりも内側に形成する場合には、当該連続面の径寸法を軸受１０の外径寸法(外輪１０ａの外径寸法)以上に設定することが好ましい。
【００３９】
また、連続面の形態(大きさや形状など)は、当該連続面が中途で途切れることなく、連続している限り特に限定されず、例えば図１(ｂ)、及び図２(ａ)に示す連続面２６ａのように取付片２４の領域まで拡張されていてもよいし、連続面２６ｂのようにその一部が他の部位より縮径されていてもよい。
さらに、複数の連続面を形成し、これらの連続面で囲まれた領域に複数の放射状の条部(リブ)を形成した構成としてもよい。この場合、リブは、連続面と連続させてもよいし、連続させなくともよい。また、リブを連続面とともに支持部材３６の取付面３６ｓと接触させてもよいし、接触させなくともよい。このように、連続面に加えてリブを形成することで、上述した応力分散効果が高められ、ハウジングベース６、並びにＤＤモータの剛性をさらに高めることができる。
【００４０】
また、本実施形態において、ハウジングベース６には、ステータ２(具体的には、ステータコイル)に対して電源(例えば、商用電源やバッテリー装置など)からの電力を供給するために接続された配線を、ＤＤモータの外部へ引き出すための配線引出部が少なくとも１つ設けられている。
この場合、配線引出部３２は、図１(ａ)〜(ｄ)に示すように、１つの底部３２ａと当該底部３２ａから対向して立ち上がる２つの壁部32b,32cを少なくとも備えており、これらの底部３２ａ及び壁部32b,32cは、当該底部３２ａを支持部材３６への取付側(同図(ａ)の下側)に位置付けてハウジングベース６から突設されている。その際、底部３２ａ及び壁部32b,32cの肉厚は、ハウジングベース６の他の部位(ベース部６ａやステータ取付部６ｃなど)の肉厚と略同一あるいはそれ以上に設定されている。
【００４１】
配線引出部３２をこのような構成とすることで、ハウジングベース６を支持部材３６に取り付け、当該支持部材３６に対して位置決め固定した場合、配線引出部３２は、その底部３２ａが支持部材３６への取付側(図１(ａ)の下側)に位置付けられるため、当該底部３２ａと壁部32b,32cとで囲まれた領域は、その上方がＤＤモータの外部に開放された状態となる。したがって、ステータ２に接続させるための配線の引き回しを非常にスムーズに行うことができる。なお、配線引出部３２の開放領域(底部３２ａと壁部32b,32cとで囲まれた領域)には、ステータ２に接続された配線を電源に接続させるためのコネクタ３８を配設することができ、この場合には、当該コネクタ３８を介してステータ２に接続された配線を電源まで引き出すことができる。
【００４２】
そのため、ＤＤモータを支持部材３６に対して位置決め固定した後であっても、ステータ２への配線の接続を容易に行うことができるとともに、接続させた配線をＤＤモータの外部へ容易に引き出すことができる。すなわち、ステータ２へ配線を接続させる前にＤＤモータを支持部材３６に対して固定することができるため、予めステータ２へ配線を接続させた状態でかかる固定作業を行う場合のように、当該配線の引き回しを考慮する必要がない。このため、ＤＤモータの固定作業を非常にスムーズに行うことが可能となる。
また、ステータ２へ配線を接続させた後にＤＤモータを支持部材３６に対して固定する場合であっても、配線の引き回しを非常にスムーズに行うことができるため、かかるＤＤモータの固定作業が容易となり、配線の損傷などを防止することができる。
【００４３】
なお、配線引出部３２は、底部３２ａ及び壁部32b,32cの肉厚をハウジングベース６の他の部位(ベース部６ａやステータ取付部６ｃなど)の肉厚以上に設定しているため、当該底部３２ａと壁部32b,32cとで囲まれた領域の上方をＤＤモータの外部に開放された状態とした場合であっても、ハウジングベース６の剛性を充分に確保することができる。
また、ハウジングベース６には、配線引出部３２の底部３２ａと壁部32b,32cとで囲まれた領域と連通する軸心Ｃ方向への貫通孔６ｈがベース部６ａに穿孔されており、ステータ２へ接続される配線は、当該貫通孔６ｈを通して、配線引出部３２からＤＤモータの外部へ引き出される。本実施形態においては、上述したようにハウジングベース６には連続面26a,26bが形成されており、当該連続面26a,26bによりハウジングベース６(ベース部６ａ)の剛性を高めることができるため、かかる貫通孔６ｈを穿孔したとしてもハウジングベース６全体の剛性を十分確保することができる。
さらに、ステータ２への配線接続の終了後は、底部３２ａと壁部32b,32cとで囲まれた領域の上方を板状の蓋材３４(図１(ａ),図２(ｂ))で閉塞させてもよい。
【００４４】
ここで、配線引出部３２の構成は、ＤＤモータの使用条件や使用目的、あるいはＤＤモータの大きさや形状などに応じて任意の構成とすることができる。
例えば、図１(ａ)〜(ｄ)には、底部３２ａ及び壁部32b,32cをハウジングベース６(具体的には、ステータ取付部６ｃ)の外周縁から略放射方向に沿って外側(拡径方向)へ突設させた配線引出部３２の構成が一例として示されている。その際、配線引出部３２の底部３２ａは、ハウジングベース６の連続面26a,26bと平行を成して当該ハウジングベース６のステータ取付部６ｃから突設されているとともに、当該配線引出部３２の壁部32b,32cは、底部３２ａから同一方向(支持部材３６への取付方向とは反対の方向(図１(ａ)の上方向))へ同一寸法(一例として、ステータ取付部６ｃの立上寸法と略同寸)で立ち上げられている。
【００４５】
図１(ａ)〜(ｄ)に示す構成においては、配線引出部３２の底部３２ａ及び壁部32b,32cをハウジングベース６(ステータ取付部６ｃ)の外周縁から略放射方向に沿って外側(拡径方向)へ突設させているが、配線引出部３２は、底部及び壁部をハウジングベース６(ステータ取付部６ｃ)の外周縁から略放射方向に沿って内側(縮径方向)へ突設させた構成としてもよい。この場合、配線引出部３２の底部をハウジングベース６(具体的には、ベース部６ａ)とは別体を成して突設させてもよいし、ベース部６ａを配線引出部３２の底部と兼用させる構成としてもよい。ベース部６ａを配線引出部３２の底部との兼用構成とした場合、配線引出部３２は、壁部のみをハウジングベース６(ステータ取付部６ｃ)の外周縁から略放射方向に沿って内側(縮径方向)へ突設させればよい。
【００４６】
また、配線引出部３２は、図１(ｃ)に示すように壁部32b,32cが底部３２ａの周方向端部に連続するとともに、当該端部からいずれも略直角を成してステータ取付部６ｃの立上寸法と略同寸で立ち上げられた構成としてもよいし、図３(ａ)に示すように壁部32b,32cをステータ取付部６ｃの立上寸法よりも大寸で立ち上げた構成としてもよい。
そして、配線引出部３２は、図１(ｄ)に示すように壁部32b,32cが平行を成して底部３２ａから立ち上げられた構成としてもよいし、図３(ｂ)に示すように壁部32b,32cを徐々に離間するように立ち上げた構成、あるいは徐々に近接するように立ち上げた構成(図示しない)としてもよい。
【００４７】
この他にも、配線引出部３２は、図１(ａ),(ｂ)に示すようにハウジングベース６に対して１つだけ設けた構成としてもよいし、２つ以上設けた構成としてもよい。また、配線引出部３２は、図１(ｃ),(ｄ)に示すように底部３２ａ及び壁部32b,32cを平坦状としてもよいし、中途に１つあるいは複数の段差を有する段差状や、湾曲状を成していてもよい。さらに、１つの配線引出部を２つ以上の底部や、３つ以上の壁部で構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【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図であって、(ａ)は、全体構成を示す縦断面図、(ｂ)は、ハウジングベースの全体構成を支持部材への取付側から示す斜視図、(ｃ)は、配線引出部を同図(ｂ)の矢印１ｃの方向から示す概略図、(ｄ)は、配線引出部を同図(ｂ)の矢印１ｄの方向から示す概略図。
【図２】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図であって、(ａ)は、全体構成を支持部材への取付側から示す斜視図、(ｂ)は、全体構成を支持部材への反取付側から示す斜視図。
【図３】配線引出部の変形例を示す図であって、(ａ)は、壁部をステータ取付部の立上寸法よりも大寸で立ち上げた構成を示す概略図、(ｂ)は、壁部を徐々に離間するように立ち上げた構成を示す概略図。
【図４】従来のダイレクトドライブモータの構成を示す図であって、(ａ)は、全体構成を示す縦断面図、(ｂ)は、配線引出部の構成を支持部材への反取付側から示す概略斜視図。
【符号の説明】
【００４９】
２ ステータ(固定子)
４ ロータ(回転子)
６ ハウジングベース(ベース部材)
８ モータ軸(出力軸)
１０ 軸受(クロスローラ軸受)
２６ａ，２６ｂ 連続面
３６ 支持部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイレクトドライブモータに関し、特に、当該ダイレクトドライブモータの剛性の向上、及び固定時の利便性の向上を図るためのモータハウジング構造の改良に関する。
【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】
図４(ａ)にはアウターロータ型ＤＤモータの構成例が示されており、かかるＤＤモータ５０は、円筒状を成す出力軸(以下、モータ軸という)５２と、その軸心部を囲んで配設された環状のベース部材(同、ハウジングベースという)５４を備えている。この場合、モータ軸５２とハウジングベース５４は、転がり軸受(一例として、クロスローラ軸受)５６を介して連結されており、モータ軸５２がハウジングベース５４に対して相対回転することができるように構成されている。
また、ＤＤモータ５０は、モータ軸５２の回転角度をフィードバック制御する駆動制御系(例えば、割出制御機構)５８を備えている。図４(ａ)に示す構成においては、割出制御機構５８として、ハウジングベース５４に固定された円筒状を成す固定子(以下、ステータという)６０と、当該ステータ６０の内周に対向するようにモータ軸５２に固定された回転子(同、ロータという)６２と、当該ロータ６２の回転角度を検出するためのレゾルバ６４とが設けられている。
【０００４】
ステータ６０は、ハウジングベース５４の外周縁からその全周に亘ってモータ軸５２の延出方向(図４(ａ)の上方向)へ立ち上がるように突設された円筒部(以下、ステータ取付部という)５４ａに固定(一例として、締結固定)されている。また、ステータ６０は、配線(リード線)６４によってコネクタ６６と結線されており、当該配線６４は、ハウジングベース５４に穿孔された貫通孔５４ｈを通して一端側がステータ６０(具体的には、ステータ６０に巻回されたコイル６０ｃ)に接続され、他端側がコネクタ６６に接続されている。なお、コネクタ６６は、例えば図示しない電源装置(例えば、商用電源など)に接続されており、当該電源装置からの電力を配線６４を介してステータ６０に対して供給している。
【０００５】
ハウジングベース５４には、コネクタ６６を配設するとともに、配線６４をコネクタ６６を介してＤＤモータ５０の外部へ引き出すための配線引出部７０が設けられている。この場合、配線引出部７０は、対向する壁部70a,70bが天部７０ｃを介して連続される構造を成しており、ステータ取付部５４ａの所定部位(ハウジングベース５４の貫通孔５４ｈと近接する部位)を切り欠き、その周縁から拡径方向へ突設されている。その際、図４(ｂ)に示すように、壁部70a,70bが所定の位相差で略放射状に平行を成して位置付けられるとともに、天部７０ｃがこれらの壁部70a,70bの端部(モータ軸５２の延出方向の端部)にそれぞれ連続して位置付けられている。これにより、配線引出部７０は、壁部70a,70bと天部７０ｃで囲まれた空間の当該天部７０ｃの反対側が開放状態となるとともに、当該空間が貫通孔５４ｈと連通する構造体(いわゆる樋のような構造体)となっている。
【０００６】
そして、かかるＤＤモータ５０を機械装置に搭載する場合、当該ＤＤモータ５０は、当該機械装置に設けられた支持部材に対して水平置き、あるいは垂直置きされる場合のいずれにおいても、ハウジングベース５４の取付面５４ｓを当該支持部材の平面Ｓ(図４(ｂ))と接触させるようにボルトなどを用いて固定される。その際、配線引出部７０は、図４(ｂ)に示すように壁部70a,70bが平面Ｓに接するのに対し、天部７０ｃが平面Ｓと対向する(すなわち、接することがない)ように位置付けられ、これにより、当該平面Ｓ、配線引出部７０の壁部70a,70b及び天部７０ｃで囲まれた領域に、ハウジングベース５４の貫通孔５４ｈと連通し、ＤＤモータ５０の外部に露出される開放空間７０ｓが形成されている。
【特許文献１】特開２００６−０９４５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような構成を成すＤＤモータ５０においては、ステータ６０のコイル６０ｃに接続された配線６４は、ハウジングベース５４の貫通孔５４ｈを通して開放空間７０ｓに配設されたコネクタ６６まで引き出される。その際、図４(ａ)に示すように、配線６４は、ハウジングベース５４の取付面５４ｓとは反対側から当該取付面５４ｓ側へ貫通孔５４ｈを通し、配線引出部７０の開放側へ引き出されている。
【０００８】
このため、配線６４のコイル６０ｃへの接続は、ステータ６０のハウジングベース５４への固定後に行う必要があり、ＤＤモータ５０の周囲に他の部材が近接して配設されている場合などは、配線６４をコイル６０ｃへスムーズに接続することができない場合がある。なお、配線６４をコイル６０ｃへ接続した状態でステータ６０をハウジングベース５４へ固定させることも可能ではあるが、ＤＤモータ５０が大型の場合にはステータ６０の重量が１０ｋｇ〜２０ｋｇ、あるいはそれ以上となることもあり、当該ステータ６０をハウジングベース５４へ固定する際に、配線６４をステータ６０とステータ取付部５４ａとの間に挟み込み、損傷させてしまう虞がある。
【０００９】
また、ハウジングベース５４は、貫通孔５４ｈと開放空間７０ｓとが連通されているため、支持部材の平面Ｓと接触する取付面５４ｓが完全な環状となっておらず、一部欠落した環状を成している。したがって、ハウジングベース５４、具体的にはその取付面５４ｓは、その欠落部分の剛性が他の部分と比べて劣るため、ハウジングベース５４がＤＤモータ５０の重量や回転時の振動を受けた際、取付面５４ｓの欠落部分を拡張させるように歪んで(撓んで)しまう場合がある。この場合、その歪み(撓み)の大きさによってはステータ取付部５４ａに固定されたステータ６０のロータ６２に対する位置が変化し、当該ロータ６２を安定して回転させることができなくなってしまう虞がある。なお、上述したように大型のＤＤモータ５０はステータ６０の重量が大きいため、このような不具合を招きやすい。
【００１０】
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、剛性の向上、及び固定時の利便性の向上を図ることを可能とするダイレクトドライブ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】
【００１１】
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、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配置された回転子と、前記固定子を固定して支持部材に取り付けられるベース部材と、前記回転子に固定されて当該回転子とともに回転可能な出力軸と、前記ベース部材と前記出力軸との間に介在されて当該出力軸を当該ベース部材に対して回転可能に支持する軸受を備えている。かかるダイレクトドライブモータにおいて、前記ベース部材は、前記支持部材に取り付けられた状態において当該支持部材と接する一連の連続面を少なくとも１つ有している。
このような構成によれば、ダイレクトドライブモータの自重や回転時の振動などを連続面の全体に分散して作用(応力分散)させることができるため、かかる自重や振動などによってベース部材に歪み(撓み)が生ずることが有効に防止され、当該ベース部材、ひいてはダイレクトドライブモータの剛性を効果的に高めることができる。
【００１２】
この場合、前記ベース部材は、前記出力軸と同心の環状を成しており、前記連続面は、当該ベース部材の前記支持部材への取付側の最外周縁に形成することが好ましい。
これにより、支持部材との接触面積を最大限に確保することができ、連続面による応力分散効果を高めることができる。
【００１３】
また、前記固定子には、電源からの電力を供給するための配線が接続されており、前記ベース部材には、当該配線を外部へ引き出すための配線引出部が少なくとも１つ設けられている。
この場合、前記配線引出部は、１つの底部と当該底部から対向して立ち上がる２つの壁部を少なくとも備えており、これらの底部及び壁部は、当該底部を前記支持部材への取付側に位置付けて前記ベース部材から突設されている。
これにより、底部と壁部とで囲まれた領域は、当該底部の反対側がダイレクトドライブモータの外部に開放された状態となるため、固定子に接続させるための配線の引き回しを非常にスムーズに行うことができる。
【００１４】
なお、前記配線引出部の底部及び壁部は、当該ベース部材の外周縁から略放射方向に沿って外側あるいは内側へ突設させればよい。
また、前記配線引出部の底部は、前記ベース部材の連続面と平行を成して当該ベース部材から突設させるとともに、当該配線引出部の壁部は、前記底部から同一方向へ同一寸法で立ち上げればよい。
これにより、ダイレクトドライブモータの使用条件や使用目的、あるいはその大きさや形状などに応じて、配線引出部の構成を任意に変更することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のダイレクトドライブモータによれば、その剛性の向上を図ることができるとともに、固定時の利便性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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、各種の機械装置に搭載される大小様々な駆動装置(回転電動機)として適用することができるが、本実施形態においては、例えば電気自動車用のホイールモータなど、比較的大型で高トルク、高出力のＤＤモータを想定する。
【００１７】
図１(ａ)、及び図２(ａ),(ｂ)には、本実施形態に係るＤＤモータが示されており、当該ＤＤモータは、静止状態に維持される固定子(以下、ステータという)２と、当該ステータ２に対して回転可能に配置された回転子(同、ロータという)４と、ステータ２を固定して支持部材(例えば、機械装置側の基台など)３６に取り付けられるベース部材(以下、ハウジングベースという)６と、ロータ４に固定されて当該ロータ４とともに回転可能な出力軸(同、モータ軸という)８と、ハウジングベース６とモータ軸８との間に介在されてモータ軸８をハウジングベース６に対して回転可能に支持する軸受１０を備えている。
【００１８】
この場合、ハウジングベース６、モータ軸８、ロータ４、そしてステータ２は、いずれも環状構造を成しており、これら４つの部材が同心状に、モータ軸８を最も内側としてロータ４、ステータ２の順に軸心Ｃに対して外側へ配置されているとともに、当該モータ軸８、ロータ４及びステータ２がハウジングベース６の上に配置されている。
【００１９】
ハウジングベース６は、略円板状のベース部６ａと、軸心Ｃ部分が貫通し、当該軸心Ｃを囲むようにベース部６ａから凸状に突出した軸心部６ｂを備えた構造体となっている。
また、ハウジングベース６(具体的には、ベース部６ａ)の外周縁には、その全周に亘って軸心Ｃ方向に沿って、ハウジングベース６の支持部材３６への取付側とは反対側(図１(ａ)の上側)へ突出された円筒部(以下、ステータ取付部という)６ｃが設けられており、当該ステータ取付部６ｃにステータ２が締結部材(一例として、ボルト)Ｂ１によって締結されている。これにより、ステータ２がハウジングベース６に対して位置決め固定されている。
【００２０】
ステータ２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、各電磁石には、ボビン４０に素線(図示しない)が多重に巻回されて成るステータコイル(図示しない)が締結部材(一例として、ボルト)Ｂ２によって締結固定されている。この場合、ステータ２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に対して電力が供給されるようになっている。
【００２１】
これに対し、ロータ４は、その外径寸法がステータ２の内径寸法よりも小さな円筒状を成し、その外周部に鉄心の歯(図示しない)が均一に突設されており、当該鉄心の歯は前記ステータ２の電磁石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、これらのステータ２とロータ４とは、上述したようにロータ４がステータ２よりも軸心Ｃに対して内側に配置されているとともに、その際、ステータ２の電磁石とロータ４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。
【００２２】
なお、ロータ４は、内外周面に異形段部を有する円筒状のモータ軸８の外周部に一体的に固定されており、そのモータ軸８の内周部に嵌着された軸受１０を介して回転自在にハウジングベース６の軸心部６ｂに支持されている。この場合、ロータ４は、モータ軸８の外周段部に圧入されて締結部材(一例として、ボルト)Ｂ３で締結固定され、軸心Ｃに対してステータ２の内側に周面を対向させて配設されている。
【００２３】
また、軸受１０は、その外輪１０ａがモータ軸８の内周段部に嵌め込まれ、当該内周段部を成す円周面と軸心Ｃ方向の平面の２つの面に接触した状態で、環状の固定部材１２を介して締結部材(一例として、ボルト)Ｂ４で締結固定されている。さらに、軸受１０の内輪１０ｂは、ハウジングベース６の軸心部６ｂの異形段部の中段に嵌め込まれ、当該異形段部を成す円周面と軸心Ｃ方向の平面の２つの面に接触した状態で、環状の固定部材１４を介して締結部材(一例として、ボルト)Ｂ５で締結固定されている。これにより、モータ軸８及びロータ４が軸受１０によって回転自在に支持され、これらをハウジングベース６及びステータ２に対して回転させることができる。
【００２４】
なお、本実施形態においては、図１(ａ)に示すように、転動体をクロスローラ１０ｃとしたクロスローラ軸受が軸受１０として適用されているが、軸受構成はこれに限定されず、例えば転動体を玉やころ(円筒ころ、円錐ころ、球面ころなど)とした玉軸受やころ軸受を適用してもよい。その際、これらの転動体は、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軌道面間に組み込んでもよい。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、前記軌道面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。保持器としては、転動体の種類に応じて任意のタイプを適用すればよく、例えば転動体を玉とした場合、波型の合わせタイプや冠型などのタイプを適用することができ、転動体を各種のころとした場合、もみ抜き型、くし型及びかご型などのタイプを適用することができる。
【００２５】
また、本実施形態において、ＤＤモータには、ロータ４ひいてはモータ軸８を高精度に位置決めするため、高分解能の回転検出器であるレゾルバ１６が設けられている。
この場合、レゾルバ１６は、静止状態に維持される固定子(以下、レゾルバステータという)18a,18bと、レゾルバステータ18a,18bと僅かなギャップを隔てて対向配置され、当該レゾルバステータ18a,18bに対して回転可能な回転子(以下、レゾルバロータという)20a,20bを備えており、軸受１０の上方のモータ軸８内側空間Ａに配設されている。
【００２６】
かかるレゾルバステータ18a,18bは、複数のステータポール28a,28b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28a,28bにレゾルバコイル30a,30bが巻回された構造を成しており、ハウジングベース６の軸心部６ｂの上部に環状の固定部材２２を介して締結部材(一例として、ボルト)Ｂ６で締結固定されている。
これに対し、レゾルバロータ20a,20bは、中空環状の成層鉄心により構成されており、モータ軸８の内面段部に締結部材(一例として、ボルト)Ｂ７で締結固定されている。
なお、レゾルバ１６の配設位置は、ロータ４(モータ軸８)の回転状態を検出することが可能であれば特に限定されず、モータ軸８やハウジングベース６の形状などに応じて任意の位置へ配設することができる。例えば、レゾルバ１６を軸受１０の下方に配設した構成などとしてもよい。
【００２７】
このような構成によれば、ロータ４が回転すると、これとともにモータ軸８及びレゾルバロータ20a,20bも回転し、レゾルバステータ18a,18b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18a,18bにより検出することで、レゾルバロータ20a,20b(すなわち、モータ軸８やロータ４)の位置や角度などを検知することができる。
【００２８】
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18a,18b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20a,20b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20a,20bが固定されたモータ軸８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。
【００２９】
なお、本実施形態においては、レゾルバ１６が複数(一例として、２つ)構成となっており、一方のレゾルバ１６(一例として、レゾルバステータ１８ａとレゾルバロータ２０ａ)には、軸心Ｃに対して偏心させた内周を有する円環状のレゾルバロータ２０ａが備えられている。このため、ロータ４の回転に伴ってレゾルバロータ２０ａが回転すると、レゾルバステータ１８ａ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２０ａの位置により連続的に変化する。その際、かかるレゾルバ１６(レゾルバステータ１８ａとレゾルバロータ２０ａ)は、レゾルバロータ２０ａ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おり、いわゆるＡＢＳ(Absolute)型の単極レゾルバとして構成されている。
【００３０】
これに対し、他方のレゾルバ１６(一例として、レゾルバステータ１８ｂとレゾルバロータ２０ｂ)は、突極状の複数の歯が円周方向に等間隔で形成されたレゾルバロータ２０ｂを備えており、当該レゾルバロータ２０ｂ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おり、いわゆるＩＮＣ(Increment)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１６をＡＢＳ型とＩＮＣ型の複数構成とすることで、モータ軸８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。
【００３１】
なお、ステータ２とロータ４、軸受１０、及びレゾルバ１６の相対的な位置関係は、図１(ａ)に示す関係には限定されず、ＤＤモータの大きさや形状などに応じて任意に設定することができる。例えば、ステータ２とロータ４、軸受１０、及びレゾルバ１６を軸心Ｃ方向に沿って一直線上(例えば、上下や左右など)に並べて配設してもよい。
【００３２】
このような構成を成すＤＤモータは、ハウジングベース６が支持部材３６に取り付けられることで、当該支持部材３６に対して位置決め固定される。この場合、図１(ｂ)、及び図２(ａ),(ｂ)に示すように、ハウジングベース６には、ステータ取付部６ｃの外周縁から拡径方向へ、貫通孔２４ｈが穿孔された複数(一例として、４つ)の取付片２４が所定間隔(一例として、略等間隔)で突設されている。そして、各貫通孔２４ｈを支持部材３６(図１(ａ))に穿孔された締結穴(図示しない)と連通させるようにハウジングベース６を位置付け、当該貫通孔２４ｈから締結部材(一例として、ボルト(図示しない))を挿通して支持部材３６に対して締結することで、ハウジングベース６を当該支持部材３６に取り付けることができる。これにより、ＤＤモータを支持部材３６に対して位置決め固定することができる。
【００３３】
なお、上述した本実施形態においては、ＤＤモータの構成部材(ステータ２、ロータ４、ハウジングベース６、レゾルバ１６など)の固定を締結部材(一例として、ボルト)による締結として説明したが、その固定方法は締結に限定されず、例えば、接着や嵌合、あるいは加締めなどであってもよいし、複数の方法を任意に組み合わせて固定してもよい。
【００３４】
本実施形態において、ハウジングベース６は、支持部材３６に取り付けられた状態において、当該支持部材３６の取付面３６ｓと接する一連の連続面を少なくとも１つ有している。図１(ａ),(ｂ)、及び図２(ａ)には、ハウジングベース６のベース部６ａの支持部材３６への取付側(図１(ａ)の下側)に、軸心Ｃと同心を成す２つの環状の条部を連続面26a,26bとして形成した構成が例示されている。この場合、連続面２６ａは、ベース部６ａの最外周縁にその近接部位よりも支持部材３６への取付側へ僅かに凸出するように形成されているのに対し、連続面２６ｂは、ベース部６ａの内外径寸法の略中間部位に、その近接部位よりも支持部材３６への取付側へ連続面２６ａと同一寸法で凸出するように形成されている。
なお、連続面26a,26bの凸出寸法は、ハウジングベース６が支持部材３６に取り付けられた状態において、当該連続面26a,26bがいずれも支持部材３６の取付面３６ｓと接することが可能となるように設定すればよい。このため、取付面３６ｓが平坦面でない場合などは、連続面26a,26bの凸出寸法は同一寸法でなくともよい。
【００３５】
このようにハウジングベース６に連続面26a,26bを形成することで、当該ハウジングベース６が支持部材３６に取り付けられ、ＤＤモータを当該支持部材３６に位置決め固定した状態においては、これらの連続面26a,26bが当該支持部材３６の取付面３６ｓと接触する。ここで、ＤＤモータの自重や回転時の振動などは、ハウジングベース６から連続面26a,26bを介して支持部材３６の取付面３６ｓに作用されるとともに、当該取付面３６ｓからの応力として連続面26a,26bに対しても作用する。その際、かかる応力は、連続面26a,26bが一連の環状を成しているため、当該連続面26a,26bの特定部位に偏ることなく、その全体に対して均等に作用される。
【００３６】
すなわち、ＤＤモータの自重や回転時の振動などを連続面26a,26bの全体に分散して作用(応力分散)させることができるため、これらによってハウジングベース６に歪み(撓み)が生ずることが有効に防止され、当該ハウジングベース６、ひいてはＤＤモータの剛性を効果的に高めることができる。したがって、ステータ取付部６ｃに固定されたステータ２のロータ４に対する位置を常に安定させることができ、ロータ４(端的には、ＤＤモータ)を長期に亘って安定して回転させ続けることが可能となる。このような効果は、ステータ２の重量がより大きくなる大型のＤＤモータであるほど高まる。
【００３７】
なお、かかる連続面の数は、図１(ａ),(ｂ)、及び図２(ａ)に示すような２つには限定されず、１つのみであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、連続面の形成位置は、ハウジングベース６を支持部材３６に取り付けた状態で当該支持部材３６の取付面３６ｓと接触可能な位置であれば、特に限定されない。例えば、ハウジングベース６のベース部６ａの最外周縁や最内周縁、あるいはこれらの中間部位など、任意の部位に形成することができる。
【００３８】
ただし、上述した応力分散効果を考慮すれば、支持部材３６の取付面３６ｓとの接触面積をできるだけ大きく確保するため、少なくともベース部６ａの最外周縁には連続面を形成することが好ましい。したがって、連続面を１つのみ形成する場合には、当該連続面をハウジングベース６のベース部６ａの最外周縁に形成すればよい。なお、連続面をハウジングベース６のベース部６ａの最外周縁よりも内側に形成する場合には、当該連続面の径寸法を軸受１０の外径寸法(外輪１０ａの外径寸法)以上に設定することが好ましい。
【００３９】
また、連続面の形態(大きさや形状など)は、当該連続面が中途で途切れることなく、連続している限り特に限定されず、例えば図１(ｂ)、及び図２(ａ)に示す連続面２６ａのように取付片２４の領域まで拡張されていてもよいし、連続面２６ｂのようにその一部が他の部位より縮径されていてもよい。
さらに、複数の連続面を形成し、これらの連続面で囲まれた領域に複数の放射状の条部(リブ)を形成した構成としてもよい。この場合、リブは、連続面と連続させてもよいし、連続させなくともよい。また、リブを連続面とともに支持部材３６の取付面３６ｓと接触させてもよいし、接触させなくともよい。このように、連続面に加えてリブを形成することで、上述した応力分散効果が高められ、ハウジングベース６、並びにＤＤモータの剛性をさらに高めることができる。
【００４０】
また、本実施形態において、ハウジングベース６には、ステータ２(具体的には、ステータコイル)に対して電源(例えば、商用電源やバッテリー装置など)からの電力を供給するために接続された配線を、ＤＤモータの外部へ引き出すための配線引出部が少なくとも１つ設けられている。
この場合、配線引出部３２は、図１(ａ)〜(ｄ)に示すように、１つの底部３２ａと当該底部３２ａから対向して立ち上がる２つの壁部32b,32cを少なくとも備えており、これらの底部３２ａ及び壁部32b,32cは、当該底部３２ａを支持部材３６への取付側(同図(ａ)の下側)に位置付けてハウジングベース６から突設されている。その際、底部３２ａ及び壁部32b,32cの肉厚は、ハウジングベース６の他の部位(ベース部６ａやステータ取付部６ｃなど)の肉厚と略同一あるいはそれ以上に設定されている。
【００４１】
配線引出部３２をこのような構成とすることで、ハウジングベース６を支持部材３６に取り付け、当該支持部材３６に対して位置決め固定した場合、配線引出部３２は、その底部３２ａが支持部材３６への取付側(図１(ａ)の下側)に位置付けられるため、当該底部３２ａと壁部32b,32cとで囲まれた領域は、その上方がＤＤモータの外部に開放された状態となる。したがって、ステータ２に接続させるための配線の引き回しを非常にスムーズに行うことができる。なお、配線引出部３２の開放領域(底部３２ａと壁部32b,32cとで囲まれた領域)には、ステータ２に接続された配線を電源に接続させるためのコネクタ３８を配設することができ、この場合には、当該コネクタ３８を介してステータ２に接続された配線を電源まで引き出すことができる。
【００４２】
そのため、ＤＤモータを支持部材３６に対して位置決め固定した後であっても、ステータ２への配線の接続を容易に行うことができるとともに、接続させた配線をＤＤモータの外部へ容易に引き出すことができる。すなわち、ステータ２へ配線を接続させる前にＤＤモータを支持部材３６に対して固定することができるため、予めステータ２へ配線を接続させた状態でかかる固定作業を行う場合のように、当該配線の引き回しを考慮する必要がない。このため、ＤＤモータの固定作業を非常にスムーズに行うことが可能となる。
また、ステータ２へ配線を接続させた後にＤＤモータを支持部材３６に対して固定する場合であっても、配線の引き回しを非常にスムーズに行うことができるため、かかるＤＤモータの固定作業が容易となり、配線の損傷などを防止することができる。
【００４３】
なお、配線引出部３２は、底部３２ａ及び壁部32b,32cの肉厚をハウジングベース６の他の部位(ベース部６ａやステータ取付部６ｃなど)の肉厚以上に設定しているため、当該底部３２ａと壁部32b,32cとで囲まれた領域の上方をＤＤモータの外部に開放された状態とした場合であっても、ハウジングベース６の剛性を充分に確保することができる。
また、ハウジングベース６には、配線引出部３２の底部３２ａと壁部32b,32cとで囲まれた領域と連通する軸心Ｃ方向への貫通孔６ｈがベース部６ａに穿孔されており、ステータ２へ接続される配線は、当該貫通孔６ｈを通して、配線引出部３２からＤＤモータの外部へ引き出される。本実施形態においては、上述したようにハウジングベース６には連続面26a,26bが形成されており、当該連続面26a,26bによりハウジングベース６(ベース部６ａ)の剛性を高めることができるため、かかる貫通孔６ｈを穿孔したとしてもハウジングベース６全体の剛性を十分確保することができる。
さらに、ステータ２への配線接続の終了後は、底部３２ａと壁部32b,32cとで囲まれた領域の上方を板状の蓋材３４(図１(ａ),図２(ｂ))で閉塞させてもよい。
【００４４】
ここで、配線引出部３２の構成は、ＤＤモータの使用条件や使用目的、あるいはＤＤモータの大きさや形状などに応じて任意の構成とすることができる。
例えば、図１(ａ)〜(ｄ)には、底部３２ａ及び壁部32b,32cをハウジングベース６(具体的には、ステータ取付部６ｃ)の外周縁から略放射方向に沿って外側(拡径方向)へ突設させた配線引出部３２の構成が一例として示されている。その際、配線引出部３２の底部３２ａは、ハウジングベース６の連続面26a,26bと平行を成して当該ハウジングベース６のステータ取付部６ｃから突設されているとともに、当該配線引出部３２の壁部32b,32cは、底部３２ａから同一方向(支持部材３６への取付方向とは反対の方向(図１(ａ)の上方向))へ同一寸法(一例として、ステータ取付部６ｃの立上寸法と略同寸)で立ち上げられている。
【００４５】
図１(ａ)〜(ｄ)に示す構成においては、配線引出部３２の底部３２ａ及び壁部32b,32cをハウジングベース６(ステータ取付部６ｃ)の外周縁から略放射方向に沿って外側(拡径方向)へ突設させているが、配線引出部３２は、底部及び壁部をハウジングベース６(ステータ取付部６ｃ)の外周縁から略放射方向に沿って内側(縮径方向)へ突設させた構成としてもよい。この場合、配線引出部３２の底部をハウジングベース６(具体的には、ベース部６ａ)とは別体を成して突設させてもよいし、ベース部６ａを配線引出部３２の底部と兼用させる構成としてもよい。ベース部６ａを配線引出部３２の底部との兼用構成とした場合、配線引出部３２は、壁部のみをハウジングベース６(ステータ取付部６ｃ)の外周縁から略放射方向に沿って内側(縮径方向)へ突設させればよい。
【００４６】
また、配線引出部３２は、図１(ｃ)に示すように壁部32b,32cが底部３２ａの周方向端部に連続するとともに、当該端部からいずれも略直角を成してステータ取付部６ｃの立上寸法と略同寸で立ち上げられた構成としてもよいし、図３(ａ)に示すように壁部32b,32cをステータ取付部６ｃの立上寸法よりも大寸で立ち上げた構成としてもよい。
そして、配線引出部３２は、図１(ｄ)に示すように壁部32b,32cが平行を成して底部３２ａから立ち上げられた構成としてもよいし、図３(ｂ)に示すように壁部32b,32cを徐々に離間するように立ち上げた構成、あるいは徐々に近接するように立ち上げた構成(図示しない)としてもよい。
【００４７】
この他にも、配線引出部３２は、図１(ａ),(ｂ)に示すようにハウジングベース６に対して１つだけ設けた構成としてもよいし、２つ以上設けた構成としてもよい。また、配線引出部３２は、図１(ｃ),(ｄ)に示すように底部３２ａ及び壁部32b,32cを平坦状としてもよいし、中途に１つあるいは複数の段差を有する段差状や、湾曲状を成していてもよい。さらに、１つの配線引出部を２つ以上の底部や、３つ以上の壁部で構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【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図であって、(ａ)は、全体構成を示す縦断面図、(ｂ)は、ハウジングベースの全体構成を支持部材への取付側から示す斜視図、(ｃ)は、配線引出部を同図(ｂ)の矢印１ｃの方向から示す概略図、(ｄ)は、配線引出部を同図(ｂ)の矢印１ｄの方向から示す概略図。
【図２】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図であって、(ａ)は、全体構成を支持部材への取付側から示す斜視図、(ｂ)は、全体構成を支持部材への反取付側から示す斜視図。
【図３】配線引出部の変形例を示す図であって、(ａ)は、壁部をステータ取付部の立上寸法よりも大寸で立ち上げた構成を示す概略図、(ｂ)は、壁部を徐々に離間するように立ち上げた構成を示す概略図。
【図４】従来のダイレクトドライブモータの構成を示す図であって、(ａ)は、全体構成を示す縦断面図、(ｂ)は、配線引出部の構成を支持部材への反取付側から示す概略斜視図。
【符号の説明】
【００４９】
２ ステータ(固定子)
４ ロータ(回転子)
６ ハウジングベース(ベース部材)
８ モータ軸(出力軸)
１０ 軸受(クロスローラ軸受)
２６ａ，２６ｂ 連続面
３６ 支持部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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配置された回転子と、前記固定子を固定して支持部材に取り付けられるベース部材と、前記回転子に固定されて当該回転子とともに回転可能な出力軸と、前記ベース部材と前記出力軸との間に介在されて当該出力軸を当該ベース部材に対して回転可能に支持する軸受を備えたダイレクトドライブモータであって、
前記ベース部材は、前記支持部材に取り付けられた状態において当該支持部材と接する一連の連続面を少なくとも１つ有していることを特徴とするダイレクトドライブモータ。
【請求項２】
前記ベース部材は、前記出力軸と同心の環状を成しており、前記連続面は、当該ベース部材の前記支持部材への取付側の最外周縁に形成されてい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モータ。
【請求項３】
前記固定子には、電源からの電力を供給するための配線が接続されており、前記ベース部材には、当該配線を外部へ引き出すための配線引出部が少なくとも１つ設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイレクトドライブモータ。
【請求項４】
前記配線引出部は、１つの底部と当該底部から対向して立ち上がる２つの壁部を少なくとも備えており、これらの底部及び壁部は、当該底部を前記支持部材への取付側に位置付けて前記ベース部材から突設されていることを特徴とする請求項３に記載のダイレクトドライブモータ。
【請求項５】
前記配線引出部の底部及び壁部は、当該ベース部材の外周縁から略放射方向に沿って外側あるいは内側へ突設されてい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モータ。
【請求項６】
前記配線引出部の底部は、前記ベース部材の連続面と平行を成して当該ベース部材から突設されているとともに、当該配線引出部の壁部は、前記底部から同一方向へ同一寸法で立ち上げられていることを特徴とする請求項４又は５に記載のダイレクトドライブモータ。
【請求項１】
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配置された回転子と、前記固定子を固定して支持部材に取り付けられるベース部材と、前記回転子に固定されて当該回転子とともに回転可能な出力軸と、前記ベース部材と前記出力軸との間に介在されて当該出力軸を当該ベース部材に対して回転可能に支持する軸受を備えたダイレクトドライブモータであって、
前記ベース部材は、前記支持部材に取り付けられた状態において当該支持部材と接する一連の連続面を少なくとも１つ有していることを特徴とするダイレクトドライブモータ。
【請求項２】
前記ベース部材は、前記出力軸と同心の環状を成しており、前記連続面は、当該ベース部材の前記支持部材への取付側の最外周縁に形成されてい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モータ。
【請求項３】
前記固定子には、電源からの電力を供給するための配線が接続されており、前記ベース部材には、当該配線を外部へ引き出すための配線引出部が少なくとも１つ設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイレクトドライブモータ。
【請求項４】
前記配線引出部は、１つの底部と当該底部から対向して立ち上がる２つの壁部を少なくとも備えており、これらの底部及び壁部は、当該底部を前記支持部材への取付側に位置付けて前記ベース部材から突設されていることを特徴とする請求項３に記載のダイレクトドライブモータ。
【請求項５】
前記配線引出部の底部及び壁部は、当該ベース部材の外周縁から略放射方向に沿って外側あるいは内側へ突設されてい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モータ。
【請求項６】
前記配線引出部の底部は、前記ベース部材の連続面と平行を成して当該ベース部材から突設されているとともに、当該配線引出部の壁部は、前記底部から同一方向へ同一寸法で立ち上げられていることを特徴とする請求項４又は５に記載のダイレクトドライブモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−３０３３０４（Ｐ２００９−３０３３０４Ａ）
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５１８０１（Ｐ２００８−１５１８０１）
【出願日】平成２０年６月１０日（２００８．６．１０）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１０日（２００８．６．１０）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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