JP2010130765A

JP2010130765A - 電動機

Info

Publication number: JP2010130765A
Application number: JP2008301576A
Authority: JP
Inventors: Hirohide Konishi; 博英小西
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2008-11-26
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2010-06-10

Abstract

【課題】円筒状出力軸の外周面とは異なる内側にインロー結合部を形成することにより、外部機器の制約を解消することができる電動機を提供する。
【解決手段】モータハウジング１に円筒状出力軸６を回転自在に支持し、前記円筒状出力軸６に外部の機器４０を接続するインロー結合部を形成した電動機であって、前記円筒状出力軸６の上端面に外周側に対して内周側が低い段部を形成する溝６ｃが形成され、該溝６ｃの外周側側面に前記インロー結合部６ｈが形成された構成を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータハウジングに円筒状出力軸を回転自在に支持し、前記円筒状出力軸に外部の機器を接続するインロー結合部を形成した電動機に関する。

この種の電動機としては、ベースと円筒状出力軸とを相対回転可能に構成し、円筒状出力軸の上端に形成したネジ穴に割出テーブルをネジ留めするようにした電動機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−９４５９５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、円筒状出力軸の上端面に形成されたネジ穴に割出テーブルを固定するようにしているので、円筒状出力軸と割出テーブルの軸芯を一致させることが困難となるという未解決の課題がある。
この未解決の課題を解決するために、円筒状出力軸の外周面にインロー結合部を形成することが考えられるが、この場合には、外部機器の底面にインロー穴部を形成し、このインロー穴部に円筒状出力軸のインロー係合部をインロー結合することになるので、外部機器の底部を少なくとも円筒状出力軸より大きく設計する必要があり、外部接続機器の制約となるという未解決の課題がある。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、円筒状出力軸の外周面とは異なる内側にインロー結合部を形成することにより、外部機器の制約を解消することができる電動機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係る電動機は、モータハウジングに円筒状出力軸を回転自在に支持し、前記円筒状出力軸に外部の機器を接続するインロー結合部を形成した電動機であって、前記円筒状出力軸の上端面に外周側に対して内周側が低い段部を形成する溝が形成され、該溝の外周側側面に前記インロー結合部が形成されていることを特徴としている。

また、請求項２に係る電動機は、請求項１に係る発明において、前記溝は凹状溝で構成され、該凹状溝を挟んで外側突条部及び内側突条部を形成し、前記内側突条部の突出高さが前記外側突条部の突出高さより低く設定されていることを特徴としている。
さらに、請求項３に係る電動機は、請求項２に係る発明において、前記円筒状出力軸の前記内側突条部の内周面とこれに対向する前記モータハウジングの対向面との間に回転角センサが配設されていることを特徴としている。

さらにまた、請求項４に係る電動機は、請求項２又は３に係る発明において、前記モータハウジングは前記円筒状出力軸を挟むアウターハウジング及びインナーハウジングで構成され、前記円筒状出力軸の前記内側突条部が前記インナーハウジングの上端面に装着された内側カバーの高さ以上の高さに設定されていることを特徴としている。
なおさらに、請求項５に係る電動機は、請求項１に係る発明において、前記溝はＬ字状溝で構成されていること特徴としている。

本発明によれば、円筒状出力軸の上端面に外周側に対して内周側が低い段部を形成する溝を形成して、この溝の外周側側面にインロー結合部を形成したので、外部機器の底面にインロー軸部を形成するだけでよく、このインロー軸部をインロー結合部にインロー結合することにより、円筒状出力軸と外部機器との軸芯合わせを正確に行うことができると共に、外部機器の底面を円筒状出力軸より大きく設定するという制約を解消することができるという効果が得られる。

ここで、前記溝を凹状溝で構成し、この凹状溝を挟んで外側突条部及び内側突条部を形成し、内側突条部の高さを外側突条部の高さより低くし、且つ円筒状出力軸の内周面側に配設されるインナーハウジングの上端に設けた内側カバーの高さ以上とすることにより、内側突条部の内側にこの内側突条部より高い突条部がない空間を確保することができ、外部機器のインロー軸部の内側の軸芯よりに突条部がある場合でも確実にインロー結合することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明をダイレクトドライブモータに適用した場合の一実施形態を示す電動機の斜視図、図２は電動機の縦断面図、図３はダストカバーの斜視図、図４は図２のＡ−Ａ線上の拡大断面図である。
図中、１は産業機械用のメガトルクモータ、電気自動車用ホイールモータ、等の高トルク・高剛性を有する電動機であるモータ負荷直結形駆動方式を採用するダイレクトドライブモータを示す。このダイレクトドライブモータは、図１及び図２示すように、モータハウジング１を有する。このモータハウジング１は、固定部に固定されるベース２と、このベース２の外周側上面に固定された円筒状のアウターハウジング３と、前記ベース２に一体に形成されアウターハウジング３と所定間隔を保って対向する円筒状のインナーハウジング４と、このインナーハウジング４に例えばクロスローラ形ベアリングで構成される軸受５を介して回転自在に支持され、アウターハウジング３及びインナーハウジング４間に配設された出力軸となる円筒状の円筒状出力軸６とで構成されている。

ベース２は、中心部を開放したドーナツ状のリング状板部２ａと、このリング状板部２ａの外周面の例えば４個所から半径方向に突出する取付部２ｂとで構成され、リング状板部２ａの外周面の一部に、電源コネクタ２ｃ及びレゾルバ用コネクタ２ｄが配設されている。
アウターハウジング３は、ステータを構成しており、ベース２のリング状板部２ａの上面に形成された凹部２ｅに嵌合されるステータヨークとなる円筒部３ａと、この円筒部３ａの内周面に円周方向に多数配列された磁脚３ｂと、この磁脚３ｂに巻装されたステータコイル３ｃとで構成されている。そして、円筒部３ａが、図２に示すように、その内部を上下に貫通してベース２の円板部２ａに螺合させたスタッドボルト３ｄによって円周上の４個所で固定されている。ここで、スタッドボルト３ｄは、アウターハウジング３の円筒部３ａの上端におけるステータコイル３ｃの円周方向の中央位置に相当する位置に形成されている。

そして、アウターハウジング３の上端がステータコイル３ｃの上端から絶縁に必要な所定距離だけ離間した位置で外側カバーとしての外側ダストカバー１１で覆われている。この外側ダストカバー１１は、図３に示すように、円筒状出力軸６を挿通する開口を有するリング状板部１１ａと、このリング状板部１１ａの外周縁から下方に延長する円筒部１１ｂと、リング状板部１１ａにおける円筒部１１ｂ側における円周上の４個所に取付部材としての取付ネジ１２の頭部１２ａを収納する収納凹部１１ｃとが形成されている。ここで、外側ダストカバー１１は例えば一般構造用圧延鋼材ＳＰＣＣの鋼板をプレス機で同時に絞り加工及びエンボス加工を行うことにより、リング状板部１１ａ、円筒部１１ｂ及び収納凹部１１ｃを一体成形し、この成形品をそのまま例えばクロムメッキ処理されて構成されている。このため、プレス機による絞り加工する際に、収納凹部１１ｃに対応する円筒部１１ｂの下面側に、収納凹部１１ｃの凹み量に応じた円弧状の膨出部１１ｄが形成されるが、この膨出部１１ｄを切削加工によって除去することなく、成形品のままクロムメッキ処理することにより、製作工数を削減している。

そして、外側ダストカバー１１が、図４に拡大図示するように、その収納凹部１１ｃに形成された透孔１１ｅを、アウターハウジング３の円筒部３ａを固定するスタッドボルト３ｄの雌ネジ３ｅに対向させた状態で、上方から取付ネジ１２を、透孔１１ｅを通じて雌ネジ３ｅに螺合させて締付けることにより固定されている。
インナーハウジング４は、ベース２の内周縁に一体に連接された逆すり鉢状の連接部４ａと、この連接部４ａから上方に延長する円筒部４ｂとで構成されている。ここで、円筒部４ｂは、軸受５を支持する大径部４ｃと、その上方に連接する回転角センサとしてのレゾルバ２０のステータを支持する小径部４ｄとで構成されている。そして、小径部４ｄの大径部４ｃ側に軸受５の内輪を支持する軸受押え４ｅが螺合されている。さらに、小径部４ｄの上端の高さが前述した外側ダストカバー１１の上面と略等しい高さに設定されている。また、レゾルバ２０は単極レゾルバ２１及び多極レゾルバ２２とで構成され、夫々互いに対向するインナーハウジング４に固定されたステータと、円筒状出力軸６に固定されたロータとを有する。

さらに、円筒状出力軸６は、インナーハウジング４に対して扁平な円筒状に形成され、下端に軸受５の外輪を固定する軸受押え６ａが例えばネジ留めされているとともに、外周面にアウターハウジング３に固定されたステータの磁脚３ｂに対向するロータ６ｂが固定されている。このロータ６ｂにはその外周面に希土類の永久磁石が円周方向に所定間隔を保って多数配置されており、このロータ６ｂとアウターハウジング３のステータとで表面磁石構造の磁石型モータが構成されている。

また、円筒状出力軸６の上面には、図２で特に明らかなように、外周面から所定距離Ｌだけ内側に凹状溝６ｃが形成され、この凹状溝６ｃを挟んで外周側の前述した外側ダストカバー１１より高さが高いリング状の外側突条部６ｄと、この外側突条部６ｄの高さより高さが低く前述したインナーハウジング４の上端面よりは高さが高いリング状の内側突条部６ｅとが形成されている。

そして、外側突条部６ｄの上端面が外部機器を固定する取付面６ｆとされているとともに、外側突条部６ｄの外周面に外側インロー結合部６ｇが形成され、外側突条部６ｄの内周面即ち凹状溝６ｃの外周側側面に凹状溝６ｃの溝深さに略対応する軸方向長さの内側インロー結合部６ｈが夫々形成されている。したがって、内側突条部６ｅの高さが内側インロー結合部６ｈの軸方向長さの半分程度に達する高さに設定されている。ここで、取付面６ｆには位置決めピンを挿通するピン挿通孔６ｉ及び雌ネジ６ｊが形成されている。

さらに、円筒状出力軸６の内側突条部６ｅの内周面を含む上端側の内周面に前述したレゾルバ２０の単極レゾルバ２１及び多極レゾルバ２２のステータに対向するロータが配設されている。
また、前述したインナーハウジング４の上端面にレゾルバ２０を覆うように外周縁が円筒状出力軸６の内側突条部６ｅの上端側に近接する皿状の内側ダストカバー３０がネジ留めされている。したがって、円筒状出力軸６の内側突条部６ｅの内側にはこの内側突条部６ｅより高い突出部は存在せず、後述するように外部機器をインロー結合した際に、外部機器側に突出部がある場合でも正確にインロー結合することができる。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、ダイレクトドライブモータ１の円筒状出力軸６に、図２で二点鎖線図示のように、底面側に円筒状出力軸６の内側インロー結合部６ｈにインロー結合するインロー結合部４０ａを外周面に形成したリング状突条４０ｂを突出形成し、外周面に外側突条部６ｄの外径と略等しい取付フランジ部４０ｃを有する基部４０ｄと、この基部４０ｄの上面に支柱４０ｅを介して設置された載置テーブル４０ｆとを有する外部機器としての割出テーブル４０を連結するものとする。

この場合には、割出テーブル４０を、その基部４０ｄのリング状突条４０ｂの外周面に形成したインロー結合部４０ａをダイレクトドライブモータの円筒状出力軸６の内側インロー結合部６ｈにインロー結合させた状態で、取付フランジ部４０ｃに形成された透孔４０ｇを通じて円筒状出力軸６の取付面６ｆに形成された一方の雌ネジ６ｊに固定ボルト４１を螺合させて締付ける。これにより、円筒状出力軸６と割出テーブル４０とがインロー結合されて、両者の軸芯が正確に一致される。

このとき、円筒状出力軸６の内側突条部６ｅの内周側には内側突条部６ｅより高い突出部が存在しないので、割出テーブル４０の底面側におけるリング状突条４０ｂの内側に突出部が形成されている場合やインロー結合部が剛性を高めるためにリング状突条４０ｂではなく中実なインロー軸部とした場合でも正確にインロー結合することができる。
しかも、内側突条部６ｅを設けることにより、その内周面をレゾルバ２０のロータ取付面として使用することができ、この分円筒状出力軸６全体の軸方向長さを短くすることができる。

このようにして、円筒状出力軸６に割出テーブル４０の装着が完了すると、電源コネクタ２ｃに外部のモータ駆動回路のモータ電流出力コネクタ（図示せず）を接続するとともに、レゾルバ用コネクタ２ｄにモータ駆動回路のレゾルバ用接続コネクタ（図示せず）を接続し、レゾルバ２０で検出した円筒状出力軸６の回転角に基づいてモータ電流を制御することにより、円筒状出力軸６で必要なトルクを発生し、これが割出テーブル４０に直接伝達されて、割出に必要な回転角制御を正確に行うことができる。

また、割出テーブル４０の他の外部機器で、基部４０ｄに円筒状出力軸６の外側インロー結合部６ｇにインロー結合するインロー穴部が形成されている場合には、このインロー穴部内に円筒状出力軸６の外側インロー結合部６ｇを挿通してインロー結合させた状態で、基部４０ｄを円筒状出力軸６の取付面６ｆにボルト締めすることにより、他の外部機器を円筒状出力軸６に装着することができる。

なお、上記実施形態においては、円筒状出力軸６の上端部に内側インロー結合部６ｈを形成するために凹状溝６ｃを形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、回転センサ２０を収納する高さが十分ある場合には、図５に示すように、凹状溝６ｃに代えて内側突条部６ｅの上部を外側突条部６ｆに当接させたＬ字状溝６ｎを形成するようにしてもよい。この場合には、Ｌ字状溝６ｎの底面にＯリング収納溝６ｍを形成し、且つＯリング収納溝６ｍの外側の底面に雌ネジ６ｏを形成して図示しない防水兼防塵カバーを固定することもできる。このように、円筒状出力軸６の上面側に一体に回転する防水兼防塵カバーを取付けることができ、回転センサ２０への異物の混入を防ぎ、ダイレクトドライブモータ１の性能・安全性を確保することができる。ここで、防水兼防塵カバーとしては前述した実施形態の外側ダストカバー１１と同様に収納凹部１１を形成することが好ましい。

また、上記実施形態においては、インナーハウジング４をベース２に一体に形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、インナーハウジング４をベース２とは別体に構成し、このインナーハウジング４をベース２に固定ボルト等の固定部材で固定するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、外側ダストカバー１１をスタッドボルト３ｄに固定するようにした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他の連結部材を介してアウターハウジング３の円筒部３ａ上に固定するようにしてもよく、さらにはアウターハウジング３の円筒部３ａの上端に一体にカバー装着部となる突出部を形成するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、円筒状出力軸６がアウターハウジング３の内側に形成されたインナーロータ型の電動機に本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、アウターハウジング３を省略して、インナーハウジング４にステータを形成すると共に、このステータに対向する円筒状出力軸の内周面側にロータを形成するアウターロータ型の電動機にも本発明を適用することができる。

また、上記実施形態においては、円筒状出力軸６の凹状溝６ｃを挟む外側突条部６ｄ及び内側突条部６ｅが異なる高さに設定されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、内側突条部６ｅの高さを外側突条部６ｄの高さに一致させるようにしてもよく、さらには内側突条部６ｅを極端に低くするようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、円筒状出力軸６をインナーハウジング４に回転自在に保持する軸受５としてクロスローラ形軸受を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他の軸方向の剛性が高いアンギュラー玉軸受等を適用することができる。

本発明の一実施形態を示す斜視図である。本発明の一実施形態の縦断面図である。本発明に適用し得る外側ダストカバーを示す斜視図である。図２のＡ−Ａ線上の拡大断面図である。本発明の他の実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１…モータハウジング、２…ベース、３…アウターハウジング、３ａ…円筒部、３ｂ…磁脚、３ｃ…ステータコイル、４…インナーハウジング、４ａ…連接部、４ｂ…円筒部、４ｃ…大径部、４ｄ…小径部、５…軸受、６…円筒状出力軸、６ａ…軸受押さえ、６ｂ…ロータ、６ｃ…凹状溝、６ｄ…外側突条部、６ｅ…内側突条部、６ｆ…取付面、６ｇ…外側インロー結合部、６ｈ…内側インロー結合部、６ｎ…Ｌ字状溝、１１…外側ダストカバー、１１ａ…リング状板部、１１ｂ…円筒部、１１ｃ…収納凹部、１１ｄ…膨出部、１２…取付ネジ、１２ａ…頭部、２０…レゾルバ、３０…内側ダストカバー、４０…割出テーブル

Claims

モータハウジングに円筒状出力軸を回転自在に支持し、前記円筒状出力軸に外部の機器を接続するインロー結合部を形成した電動機であって、
前記円筒状出力軸の上端面に外周側に対して内周側が低い段部を形成する溝が形成され、該溝の外周側側面に前記インロー結合部が形成されていることを特徴とする電動機。
前記溝は凹状溝で構成され、該凹状溝を挟んで外側突条部及び内側突条部を形成し、前記内側突条部の突出高さが前記外側突条部の突出高さより低く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
前記円筒状出力軸の前記内側突条部の内周面とこれに対向する前記モータハウジングの対向面との間に回転角センサが配設されていることを特徴とする請求項２に記載の電動機。
前記モータハウジングは前記円筒状出力軸を挟むアウターハウジング及びインナーハウジングで構成され、前記円筒状出力軸の前記内側突条部が前記インナーハウジングの上端面に装着された内側カバーの高さ以上の高さに設定されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の電動機。
前記溝はＬ字状溝で構成されていること特徴とする請求項１に記載の電動機。