JP2000116056A - ダイレクトドライブモータの騒音低減構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁音や電流のリップル音による騒音を効果
的に低減することのできるダイレクトドライブモータの
騒音低減構造を提供することを目的としている。 【解決手段】 モータ１１が、一次側コア１２を備えた
インナーロータ１４と、二次側コア１３を収めたアウタ
ーフレーム１５とから構成され、インナーローター１４
に回転自在に片持ち支持されたアウターフレーム１５
に、例えばＣ字状のリング部材２３が押圧状態で装着さ
れて、アウターフレーム１５との摩擦によりアウターフ
レーム１５の振動を熱エネルギーに変換して吸収する構
成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばアウターロ
ータ型のダイレクトドライブモータの騒音低減構造に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】アウターロータ型のダイレクトドライブ
モータ（以下、「ＤＤモータ」と称する）としては、例
えば特公平７−５９１４３号に示すものがある。図５に
示すように、このモータ１は、外周面に一次側の極歯２
ａが多数配置された一次側コア２と、内周面に一次側の
極歯２ａに対向するよう二次側の極歯３ａが多数配置さ
れた二次側コア３とを主体構成としている。一次側コア
２は、シャフト４の外周面に配設されており、このシャ
フト４は、その基端部４ａが取付対象物の取付面５にボ
ルト等で固定される構成となっている。二次側コア３
は、筒状のアウターフレーム６の内部に収められてお
り、このアウターフレーム６は、その一端側の基端部６
ａにおいて、シャフト４の先端部４ｂにクロスローラー
ベアリング７を介して回転自在に支持されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のＤＤモータには、以下のような問題が存
在する。まず、モータ１では、例えば一次側の極歯２ａ
および二次側の極歯３ａが、それぞれ１００極ずつ設け
られている場合、例えば６０〜１２０ｒｐｍで回転させ
ると巻線電流は１００〜２００Ｈｚという非常に高い周
波数となり、高周波の電磁音が発生する。また、このよ
うなモータ１では、３・５・１０ｋＨｚといった周波数
の電流でＰＷＭ制御しているため、この電流のリップル
による異音も発生する。

【０００４】これらの電磁音やリップルによる異音は、
アウターフレーム６がその基端部６ａ側において片持ち
支持されてカップ状となっているため、アウターフレー
ム６がスピーカーのコーンの如く振動することによって
増幅され、これがモータ１からの騒音となる。このとき
のアウターフレーム６の振動による変形は、振動モード
が一次である場合には図６（ａ）に示すようになり、ま
た二次の振動モードである場合には図６（ｂ）に示すよ
うになる。

【０００５】このような問題を解決するため、アウター
フレーム６の肉厚を厚くする等してその剛性を高めるこ
とも考えられるが、これではアウターフレーム６の共振
周波数が高くなるだけで騒音低減効果が得られるわけで
はない。

【０００６】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、電磁音や電流のリップル音による騒
音を効果的に低減することのできるＤＤモータの騒音低
減構造を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
励磁コイルによって励磁される一次側の極歯が外周面に
複数配置された一次側コアと、前記一次側の極歯に対向
する二次側の極歯が内周面に複数配置された二次側コア
と、前記一次側コアが固定されたシャフトと、一端側に
おいて前記シャフトに回転自在に片持ち支持されるとと
もに、内部に前記二次側コアを収めたアウターフレーム
とから構成され、前記アウターフレームには、該アウタ
ーフレームに接触して摩擦により該アウターフレームの
振動を熱エネルギーに変換する熱エネルギー変換手段を
備えて構成されていることを特徴としている。

【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１記載のＤ
Ｄモータの騒音低減構造であって、前記熱エネルギー変
換手段が、リング状で、前記アウターフレームの内周面
または外周面に押圧状態で装着されるリング部材からな
ることを特徴としている。

【０００９】このように、請求項１、２のＤＤモータの
騒音低減構造によれば、例えばアウターフレームの内周
面または外周面に張り付くリング部材等の熱エネルギー
変換手段をアウターフレームに装着することによって、
高周波の巻線電流や制御電流のリップル等によってアウ
ターフレームが共振したときに、共振するアウターフレ
ームの表面との間で摩擦が生じ、この摩擦によって振動
が熱エネルギーに変換されることにより、振動を減衰さ
せることができる。

【００１０】請求項３に係る発明は、請求項１または２
記載のＤＤモータの騒音低減構造であって、前記リング
部材は、前記アウターフレームと接触する面に、摩擦材
が配設されていることを特徴としている。

【００１１】このように摩擦材を配することによって、
機械変形による歪みを熱エネルギーに効率良く変換する
ことができ、リング部材とアウターフレームとの間の熱
変換効率が改善される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るＤＤモータの
騒音低減構造の実施の形態の一例を、図１ないし図４を
参照して説明する。

【００１３】図１および図２に示すように、モータ（ダ
イレクトドライブモータ）１１は、一次側コア１２と、
これに対向して設けられた二次側コア１３と、一次側コ
ア１２を保持するシャフト１４と、二次側コア１３を保
持するアウターフレーム１５とから概略構成されてい
る。

【００１４】一次側コア１２は、周方向に等間隔に複数
の磁極１６，１６，…が設けられ、各磁極１６は、鉄芯
１７に励磁コイル１８が巻回され、そして、複数の極歯
（一次側の極歯）１６ａが等間隔毎に所定数形成された
構成となっている。このような一次側コア１２は、シャ
フト１４の軸方向中間部に固定されている。

【００１５】図２に示したように、二次側コア１３は、
その内周面に極歯（二次側の極歯）１３ａと凹溝１３ｂ
とが等間隔毎に交互に形成され、各凹溝１３ｂには永久
磁石１９が、隣り合うものどうしの極性が互いに逆方向
となるようにして挿入されている。二次側コア１３は、
筒状のアウターフレーム１５内に収められており、接着
剤等によって固定されている。

【００１６】図１に示したように、このアウターフレー
ム１５は、その一端側の基端部１５ａにおいて、シャフ
ト１４の先端部１４ａに、クロスローラーベアリング２
０を介して回転自在に片持ち支持されている。このクロ
スローラーベアリング２０は、リング状で、互いに直交
する二軸方向に軸線を有する筒状のローラー２０ａが交
互に配置されたもので、シャフト１４に対し、アウター
フレーム１５をその回転方向だけでなくスラスト方向
（軸方向）に対しても高い強度で支持する構成となって
いる。

【００１７】また、この図において符号２１で示すもの
は、シャフト１４に対するアウターフレーム１５の回転
位置をキャッチするためのセンサーであるレゾルバであ
る。

【００１８】このような構成のモータ１１は、シャフト
１４の基端部１４ｂが取付対象物の取付面２２にボルト
等で固定され、アウターフレーム１５の基端部１５ａの
端面には、例えばロボット等の負荷がボルト等で取り付
けられる構成となっている。

【００１９】そして、モータ１１には、アウターフレー
ム１５の先端部１５ｂ側の内周面に、例えば鉄，アル
ミ，バネ鋼等から形成されたリング部材（熱エネルギー
変換手段）２３が設けられている。図３に示すように、
このリング部材２３は、その一部が切りかかれた略Ｃ字
状を成している。図１に示したように、リング部材２３
は、アウターフレーム１５の内周面に接触状態で張り付
くよう、その外径がアウターフレーム１５の内径よりも
若干大きく形成されている。このリング部材２３は、高
い周波数の巻線電流や制御のための電流のリップルによ
ってアウターフレーム１５が共振すると、リング部材２
３とアウターフレーム１５との間で摩擦が生じ、これに
よってアウターフレーム１５の振動が熱エネルギーに変
換される。その結果、アウターフレーム１５の振動によ
る変形が抑えられ、電磁音や異音の発生が抑えられるこ
ととなる。

【００２０】このようなモータ１１は、例えば特公平７
−５９１４３号に示したモータ等と同様にして、一次側
コア１２の励磁コイル１８に駆動電流を供給して磁極１
６の極歯１６ａを励磁させ、二次側コア１３の極歯１３
ａとの間隙に生じる磁束による電磁吸引力によって、シ
ャフト１４とアウターフレーム１５とを、シャフト１４
の軸線回りに相対移動（回転）させるようになってい
る。

【００２１】上述したような構成のモータ１１の騒音低
減構造では、アウターフレーム１５の内周面にリング部
材２３が押圧状態で装着されているので、これによって
巻線電流による電磁音や電流のリップルによる異音を抑
えることができ、モータ１１からの騒音を低減すること
ができる。しかも、このようなリング部材２３を用いた
騒音低減構造は非常に簡易な構成なので、上記効果を容
易かつ低コストで実現することができる。

【００２２】なお、上記実施の形態では、リング部材２
３としてＣ字状のリングを例に挙げたが、図４に示すよ
うに、リング部材２３には、アウターフレーム１５（図
１参照）への接触面となる外周面に、リング部材２３よ
りも摩擦係数の大きなゴム材や粘着テープ等の粘弾性部
材からなる摩擦材２５を配するようにしてもよい。これ
により、リング部材２３とアウターフレーム１５との摩
擦がより大きくなり、アウターフレーム１５の騒音低減
効果がより大きなものとなる。また、摩擦材２５として
は、前記ゴム材や粘着テープの他、リング部材２３の表
面にリング部材２３自体よりも摩擦係数の高いコーティ
ング等を施すようにしてもよい。尚、これらのリング部
材２３等は、その位置ズレを防止するため一箇所あるい
は二箇所程度、ボルト等でアウターフレーム１５に固定
するようにしても、その騒音低減効果にはなんら支障が
ない。

【００２３】また、リング部材２３自体についてもその
材料はバネ鋼・鉄板・アルミ等の様々な材料を用いるこ
とが可能である。

【００２４】さらに上記実施の形態では、アウターフレ
ーム１５の内周面にリング部材２３を設ける構成とした
が、当然のことながらその外周面にリング部材２３を配
置する構成としても全く同様の効果を得ることが可能で
ある。またリング部材２３をアウターフレーム１５の先
端部１５ｂ側に配置する構成としたが、騒音低減効果を
有効に発揮できるのであれば、その位置については何ら
限定する意図はない。

【００２５】この他にも、アウターフレーム１５の内周
面または外周面に押圧状態で接触し、アウターフレーム
１５との摩擦により熱エネルギーに変換することができ
るのであれば、リング部材２３以外の他の部材を用いて
もよい。例えば、リング状の部材を二分割し、これをス
プリング等の付勢部材によりアウターフレーム１５の内
周面、または外周面に張り付かせるように装着してもよ
い。

【００２６】なお、モータ１１については、パルスモー
タとしても、またサーボモータとしても用いることが可
能であるのは言うまでもない。

【００２７】これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない
範囲内であれば、いかなる構成を採用しても良く、また
上記したような構成を適宜選択的に組み合わせたものと
しても良いのは言うまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るＤ
Ｄモータの騒音低減構造によれば、一次側コアを備えた
シャフトと、二次側コアを収めたアウターフレームとか
ら構成されたＤＤモータにおいて、シャフトに回転自在
に片持ち支持されたアウターフレームに、摩擦によりア
ウターフレームの振動を熱エネルギーに変換する熱エネ
ルギー変換手段を備えた構成となっている。また、請求
項２に係るＤＤモータの騒音低減構造によれば、熱エネ
ルギー変換手段が、アウターフレームの内周面または外
周面に押圧状態で装着されるリング部材からなる構成と
なっている。これにより、巻線電流による電磁音や制御
電流のリップルによる異音を、リング部材等の熱エネル
ギー変換手段とアウターフレームとの間に生じる摩擦に
よって抑えることができ、ＤＤモータからの騒音を低減
することができる。しかも、このような騒音低減構造は
非常に簡易な構成なので、上記効果を容易かつ低コスト
で実現することができる。

【００２９】請求項３に係るＤＤモータの騒音低減構造
によれば、リング部材に、摩擦材が配設された構成とな
っている。このように摩擦材を配することによって、機
械変形による歪みを熱エネルギーに効率良く変換するこ
とができ、リング部材とアウターフレームとの間の熱変
換効率が改善され、騒音低減効果をより有効に発揮する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るＤＤモータの騒音低減構造の一
例を示す一部断面図である。

【図２】 図１の左側面図である。

【図３】 前記ＤＤモータを構成するリング部材の一例
を示す斜視図である。

【図４】 同リング部材の他の一例を示す斜視図であ
る。

【図５】 従来のＤＤモータの一例を示す一部断面図で
ある。

【図６】 前記モータの変形モードを示す図である。

【符号の説明】

１１ モータ（ダイレクトドライブモータ） １２ 一次側コア １３ 二次側コア １３ａ 極歯（二次側の極歯） １４ シャフト １５ アウターフレーム １６ａ 極歯（一次側の極歯） １８ 励磁コイル ２３ リング部材（熱エネルギー変換手段） ２５ 摩擦材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村口 洋介 三重県伊勢市竹ヶ鼻町100番地 神鋼電機 株式会社伊勢事業所内 (72)発明者 成久 雅章 三重県伊勢市竹ヶ鼻町100番地 神鋼電機 株式会社伊勢事業所内 Ｆターム(参考） 5H605 AA04 AA05 BB05 BB15 BB19 CC10 FF11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励磁コイルによって励磁される一次側の
   極歯が外周面に複数配置された一次側コアと、前記一次
   側の極歯に対向する二次側の極歯が内周面に複数配置さ
   れた二次側コアと、前記一次側コアが固定されたシャフ
   トと、一端側において前記シャフトに回転自在に片持ち
   支持されるとともに、内部に前記二次側コアを収めたア
   ウターフレームとから構成され、 前記アウターフレームには、該アウターフレームに接触
   して摩擦により該アウターフレームの振動を熱エネルギ
   ーに変換する熱エネルギー変換手段を備えて構成されて
   いることを特徴とするダイレクトドライブモータの騒音
   低減構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載のダイレクトドライブモー
   タの騒音低減構造であって、前記熱エネルギー変換手段
   が、リング状で、前記アウターフレームの内周面または
   外周面に押圧状態で装着されるリング部材からなること
   を特徴とするダイレクトドライブモータの騒音低減構
   造。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のダイレクトドラ
   イブモータの騒音低減構造であって、前記リング部材
   は、前記アウターフレームと接触する面に、摩擦材が配
   設されていることを特徴とするダイレクトドライブモー
   タの騒音低減構造。