JP2002325418A - 電動モータ - Google Patents
電動モータInfo
- Publication number
- JP2002325418A JP2002325418A JP2001126056A JP2001126056A JP2002325418A JP 2002325418 A JP2002325418 A JP 2002325418A JP 2001126056 A JP2001126056 A JP 2001126056A JP 2001126056 A JP2001126056 A JP 2001126056A JP 2002325418 A JP2002325418 A JP 2002325418A
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- Japan
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- magnetic
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- elastic
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Abstract
(57)【要約】
【課題】応答性に優れ、軽量コンパクトな電動モータを
提供する。 【解決手段】歯３ａの付いた弾性体３を、磁性片４を介
して磁気力で変形させ、これを出力体２と噛合させると
ともに、コイル５ａの電流を順次切り換えて、噛み合い
点を順次移動させていくことにより、弾性体３と出力体
２との間に相対的な変位を得るようにしたものである。
そしてその際、ボール４ａ、４ｃにより、磁性片４をま
とめて磁気回路を構成するとともに、弾性体３の変形に
応じた変形を可能とし、回路のロスを少なくすること
で、大きなパワーを得るようにしたものである。このた
め、慣性力が小さく、高速の応答が可能になる上に、軽
量コンパクトな構成を実現することができ、また、磁気
回路が弾性体の変形に合わせて変形するため、磁束の漏
れが少なく、大きな出力を得ることが可能となる。
提供する。 【解決手段】歯３ａの付いた弾性体３を、磁性片４を介
して磁気力で変形させ、これを出力体２と噛合させると
ともに、コイル５ａの電流を順次切り換えて、噛み合い
点を順次移動させていくことにより、弾性体３と出力体
２との間に相対的な変位を得るようにしたものである。
そしてその際、ボール４ａ、４ｃにより、磁性片４をま
とめて磁気回路を構成するとともに、弾性体３の変形に
応じた変形を可能とし、回路のロスを少なくすること
で、大きなパワーを得るようにしたものである。このた
め、慣性力が小さく、高速の応答が可能になる上に、軽
量コンパクトな構成を実現することができ、また、磁気
回路が弾性体の変形に合わせて変形するため、磁束の漏
れが少なく、大きな出力を得ることが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、減速機、ハーモニ
ックドライブ機構、高トルクモータ、リニアモータ等と
して利用される電動モータに関するものである。
ックドライブ機構、高トルクモータ、リニアモータ等と
して利用される電動モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、低速出力が必要な場合は、モー
タを高速で回転させ、その回転を、ハーモニックドライ
ブ等の減速機を使って減速したり、これをボールスクリ
ュで直線運動にして利用するようにしているのが通例で
ある。
タを高速で回転させ、その回転を、ハーモニックドライ
ブ等の減速機を使って減速したり、これをボールスクリ
ュで直線運動にして利用するようにしているのが通例で
ある。
【０００３】或いは、別異の構成として、ハーモニック
ドライブのフレックススプラインを磁気的に変形させる
レスポンシン等も知られている。
ドライブのフレックススプラインを磁気的に変形させる
レスポンシン等も知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、減速式のも
のは、モータのロータによる慣性により、反転等に時間
を要し、応答性に問題があった。
のは、モータのロータによる慣性により、反転等に時間
を要し、応答性に問題があった。
【０００５】また、レスポンシン等は、磁気回路の抵抗
が大きいため、ロスが大きく、出力トルクが小さいとい
う問題があった。
が大きいため、ロスが大きく、出力トルクが小さいとい
う問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
を解決するために、歯の付いた弾性体を、磁性片を介し
て磁気力で変形させ、これを本発明の第１の部材や第２
の部材である出力体、ハウジング等と噛合させるととも
に、コイルの電流を順次切り換えて、噛み合い点を順次
移動させていくことにより、第１の部材と第２の部材と
の間に相対的な変位を得るようにしたものにおいて、連
結手段により、磁性片をまとめて磁気回路を構成すると
ともに、弾性体の変形に応じた変形を可能とし、回路の
ロスを少なくすることで、大きなパワーを得るようにし
たものである。
を解決するために、歯の付いた弾性体を、磁性片を介し
て磁気力で変形させ、これを本発明の第１の部材や第２
の部材である出力体、ハウジング等と噛合させるととも
に、コイルの電流を順次切り換えて、噛み合い点を順次
移動させていくことにより、第１の部材と第２の部材と
の間に相対的な変位を得るようにしたものにおいて、連
結手段により、磁性片をまとめて磁気回路を構成すると
ともに、弾性体の変形に応じた変形を可能とし、回路の
ロスを少なくすることで、大きなパワーを得るようにし
たものである。
【０００７】磁性片は、連結手段により径方向に変形し
易く、これと直交する方向には剛性を有するため、磁性
片に生じる磁力は、弾性体を介してハウジング又は出力
体に有効に伝達される。
易く、これと直交する方向には剛性を有するため、磁性
片に生じる磁力は、弾性体を介してハウジング又は出力
体に有効に伝達される。
【０００８】そして、このようにすれば、慣性力が小さ
く、高速の応答が可能になる上に、軽量コンパクトな構
成を実現することができる。
く、高速の応答が可能になる上に、軽量コンパクトな構
成を実現することができる。
【０００９】また、磁気回路が弾性体の変形に合わせて
変形するため、磁束の漏れが少なく、大きな出力を得る
ことができる。
変形するため、磁束の漏れが少なく、大きな出力を得る
ことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を参照して説明する。 ＜第１実施形態＞図１及び図２に示す本実施形態の電動
モータは、第１の部材であるハウジング１と、第２の部
材である出力体２との間に相対回転変位を得るようにし
たロータリ型のものである。
を参照して説明する。 ＜第１実施形態＞図１及び図２に示す本実施形態の電動
モータは、第１の部材であるハウジング１と、第２の部
材である出力体２との間に相対回転変位を得るようにし
たロータリ型のものである。
【００１１】ハウジング１は、有底筒状のもので、底壁
１１の中心部に支柱部１１ａが設けられ、その支柱部１
１ａの端部にベアリング１１ｂが配置されている。そし
て、このハウジング１に、一端を前記ハウジング１の支
柱部１１ａに固定し、他端をカップ状の自由端とした弾
性体３を収容している。
１１の中心部に支柱部１１ａが設けられ、その支柱部１
１ａの端部にベアリング１１ｂが配置されている。そし
て、このハウジング１に、一端を前記ハウジング１の支
柱部１１ａに固定し、他端をカップ状の自由端とした弾
性体３を収容している。
【００１２】出力体２は、前記支柱部１１ａを貫通させ
てベアリング１１ｂに支持された先端部２１と、その内
方端にあって前記ハウジング１の弾性体３の外周面に円
環状の隙間を介してその内周面を対向させた基端部２２
とから構成される。
てベアリング１１ｂに支持された先端部２１と、その内
方端にあって前記ハウジング１の弾性体３の外周面に円
環状の隙間を介してその内周面を対向させた基端部２２
とから構成される。
【００１３】そして、これら出力体２の基端部２２の内
周と弾性体３の外周との対向面に、それぞれ内歯２ａ及
び外歯３ａを設けている。この実施形態の場合、出力体
２の歯２ａは、弾性体３の歯３ａよりも２個多く設定し
てある。
周と弾性体３の外周との対向面に、それぞれ内歯２ａ及
び外歯３ａを設けている。この実施形態の場合、出力体
２の歯２ａは、弾性体３の歯３ａよりも２個多く設定し
てある。
【００１４】また、弾性体３の内周位に、複数の可動磁
性片４を円周方向に所定ピッチで密に配置するととも
に、前記ハウジング１の支柱部１１ａに、複数のコイル
５ａを取り付けたステータ５を配置している。
性片４を円周方向に所定ピッチで密に配置するととも
に、前記ハウジング１の支柱部１１ａに、複数のコイル
５ａを取り付けたステータ５を配置している。
【００１５】可動磁性片４は両側に微小な隙間ができる
ように相互に円錐面を設けてボール４ａを挟んでいる。
また、可動磁性片４を支柱部１１ａに支持させる位置に
設けられるヨーク４ｂとの間にも、可動磁性片４の中央
部に１個づつボール４ｃが挟まれている。これにより、
可動磁性片４は本発明の連結手段であるボール４ａ、４
ａ、４ｃの３点で連結され、全体として弾性体３をタガ
とする桶状の形をなし、低い磁気抵抗を有するとともに
桶の口が楕円状に変形しうる。
ように相互に円錐面を設けてボール４ａを挟んでいる。
また、可動磁性片４を支柱部１１ａに支持させる位置に
設けられるヨーク４ｂとの間にも、可動磁性片４の中央
部に１個づつボール４ｃが挟まれている。これにより、
可動磁性片４は本発明の連結手段であるボール４ａ、４
ａ、４ｃの３点で連結され、全体として弾性体３をタガ
とする桶状の形をなし、低い磁気抵抗を有するとともに
桶の口が楕円状に変形しうる。
【００１６】そして、コイル５ａに通電することによ
り、ステータ５と可動磁性片４の間に磁気的吸引力が生
じるような回転磁界を構成し、これにより可動磁性片４
の端部を真円→楕円となるように変形させて、楕円の長
軸方向に沿って弾性体３の歯３ａを出力体２の歯２ａに
部分的に噛み合わせるようにしている。しかして、回転
磁界によりその噛み合い箇所は円周方向に順次移動する
ため、弾性体３を介してハウジング１と出力体２の間に
弾性体３の歯３ａと出力体２の歯２ａとの歯数差に応じ
た相対的な回転変位を得るようにしている。すなわち、
この実施形態では、磁極の位相を１８０゜回転させるこ
とにより、出力体２は歯２ａの１山分の回転をすること
となる。そして、ハウジング１を固定すれば出力体２か
ら回転変位を取り出すことができ、出力体２を固定すれ
ばハウジング１から回転変位を取り出すことができる。
楕円が１回転するように見える時、回転比としては、１
／３０〜１／３００程度を容易に得ることができる。
り、ステータ５と可動磁性片４の間に磁気的吸引力が生
じるような回転磁界を構成し、これにより可動磁性片４
の端部を真円→楕円となるように変形させて、楕円の長
軸方向に沿って弾性体３の歯３ａを出力体２の歯２ａに
部分的に噛み合わせるようにしている。しかして、回転
磁界によりその噛み合い箇所は円周方向に順次移動する
ため、弾性体３を介してハウジング１と出力体２の間に
弾性体３の歯３ａと出力体２の歯２ａとの歯数差に応じ
た相対的な回転変位を得るようにしている。すなわち、
この実施形態では、磁極の位相を１８０゜回転させるこ
とにより、出力体２は歯２ａの１山分の回転をすること
となる。そして、ハウジング１を固定すれば出力体２か
ら回転変位を取り出すことができ、出力体２を固定すれ
ばハウジング１から回転変位を取り出すことができる。
楕円が１回転するように見える時、回転比としては、１
／３０〜１／３００程度を容易に得ることができる。
【００１７】このように、可動磁性片４は、径方向（す
なわち真円→楕円となる方向）に変形し易く、これと直
交する方向（すなわち周方向）には剛性を有するため、
可動磁性片４に生じる磁力は、弾性体３とその歯３ａを
介して出力体２に有効に伝達される。
なわち真円→楕円となる方向）に変形し易く、これと直
交する方向（すなわち周方向）には剛性を有するため、
可動磁性片４に生じる磁力は、弾性体３とその歯３ａを
介して出力体２に有効に伝達される。
【００１８】そして、このようにすれば、慣性力が小さ
く、高速の応答が可能になる上に、各部材が同心円状に
配置されるため、モータ全体に軽量コンパクトな構成を
実現することができる。
く、高速の応答が可能になる上に、各部材が同心円状に
配置されるため、モータ全体に軽量コンパクトな構成を
実現することができる。
【００１９】また、磁気回路が弾性体の変形に応じて変
形し、ロスが少ないため大きなトルクが得られる。
形し、ロスが少ないため大きなトルクが得られる。
【００２０】更に、ハウジング１，出力体２、弾性体
３，可動磁性片４は、回転軸心回りの対称構造になるた
め、動的バランスもとれて、回転状態も安定なものにす
ることができる。 ＜第２実施形態＞図３に示す本実施形態の電動モータ
は、第１の部材であるハウジング１と、第２の部材であ
る出力体２との間に軸方向の進退変位を得るようにした
リニア型のものである（図１は前記第１実施形態と共
通）。
３，可動磁性片４は、回転軸心回りの対称構造になるた
め、動的バランスもとれて、回転状態も安定なものにす
ることができる。 ＜第２実施形態＞図３に示す本実施形態の電動モータ
は、第１の部材であるハウジング１と、第２の部材であ
る出力体２との間に軸方向の進退変位を得るようにした
リニア型のものである（図１は前記第１実施形態と共
通）。
【００２１】具体的には、前記第１実施形態と基本的に
同様の構成からなるものにおいて、出力体２の基端部２
２の内周に２条ねじ２ｂを設け、また、弾性体３の外周
に、出力体２の内周のねじ山に対応する環状の溝３ｂを
設けている。また、弾性変形を容易にするためにロータ
リ型と同様に軸方向にも溝を設けている。
同様の構成からなるものにおいて、出力体２の基端部２
２の内周に２条ねじ２ｂを設け、また、弾性体３の外周
に、出力体２の内周のねじ山に対応する環状の溝３ｂを
設けている。また、弾性変形を容易にするためにロータ
リ型と同様に軸方向にも溝を設けている。
【００２２】このような構成において、磁気回路を切り
換え、磁極の位相を１８０゜回転させると、出力体２は
ハウジング１に対して、ねじ２ｂの１山分に相当する軸
方向の相対的な進退変位を惹起することとなる。この場
合、ハウジング１を固定すれば出力体２に進退変位を取
り出すことができ、出力体２を固定すればハウジング１
に相対変位を取り出すことができる。
換え、磁極の位相を１８０゜回転させると、出力体２は
ハウジング１に対して、ねじ２ｂの１山分に相当する軸
方向の相対的な進退変位を惹起することとなる。この場
合、ハウジング１を固定すれば出力体２に進退変位を取
り出すことができ、出力体２を固定すればハウジング１
に相対変位を取り出すことができる。
【００２３】そして、モータ全体の軽量コンパクト化、
長寿命化、動的安定性の向上が図れる点では、上記実施
形態と同様である。
長寿命化、動的安定性の向上が図れる点では、上記実施
形態と同様である。
【００２４】なお、大きなストロークが必要な場合は、
ベアリング１１ｂの径を広げ、出力体２の全長に亘って
２条ねじ２ｂを設ければよい。また、ねじを弾性体に、
溝を出力体に設けてもよい。 ＜第３実施形態＞図４に示す実施形態は、弾性体３から
出力を取り出すようにしたもので、可動磁性片４とヨー
ク４ｂを弾性体３とともに回転させるようにしたもので
ある。
ベアリング１１ｂの径を広げ、出力体２の全長に亘って
２条ねじ２ｂを設ければよい。また、ねじを弾性体に、
溝を出力体に設けてもよい。 ＜第３実施形態＞図４に示す実施形態は、弾性体３から
出力を取り出すようにしたもので、可動磁性片４とヨー
ク４ｂを弾性体３とともに回転させるようにしたもので
ある。
【００２５】以上、本発明の実施形態を幾つか例示した
が、各部の具体的な構成は上述した実施形態のみに限定
されるものではなく、以下のような変形実施の態様が可
能である。
が、各部の具体的な構成は上述した実施形態のみに限定
されるものではなく、以下のような変形実施の態様が可
能である。
【００２６】１）ステータは、径方向に外向きに配置す
るだけではなく、磁性片の端部との間に隙間を持たせて
軸方向に配置してもよい。また、ステップモータのよう
に内向きに配置することもできる。
るだけではなく、磁性片の端部との間に隙間を持たせて
軸方向に配置してもよい。また、ステップモータのよう
に内向きに配置することもできる。
【００２７】２）磁性片を弾性体の外に延長し、ステー
タを磁性片の外と内に設け、外と内から磁気的な吸引力
を作用させて楕円状に変形させてもよい。
タを磁性片の外と内に設け、外と内から磁気的な吸引力
を作用させて楕円状に変形させてもよい。
【００２８】３）永久磁石を用いて磁気的なブリッジ回
路を構成し、吸引力と反発力により磁気力を増すと共
に、バイアスにより電流を流さない時にも歯の噛み合い
を保持するようにしてもよい。
路を構成し、吸引力と反発力により磁気力を増すと共
に、バイアスにより電流を流さない時にも歯の噛み合い
を保持するようにしてもよい。
【００２９】４）永久磁石は、ボンド磁石やラバー磁石
等、弾性を有するものでもよい。
等、弾性を有するものでもよい。
【００３０】５）磁性片を永久磁石で作ったり、ステー
タとヨークの間にマグネットを挟んでもよい。この場
合、ステータの磁界は、ＮとＳが交互に十字形になるよ
うにするとよい。
タとヨークの間にマグネットを挟んでもよい。この場
合、ステータの磁界は、ＮとＳが交互に十字形になるよ
うにするとよい。
【００３１】６）磁性片とステータの間の隙間におい
て、軸方向や周方向に凹凸の溝を設けて、磁性片のスト
ロークを大きくしてもよい。
て、軸方向や周方向に凹凸の溝を設けて、磁性片のスト
ロークを大きくしてもよい。
【００３２】７）磁性片の隙間に緩衝材を挟んでもよ
い。
い。
【００３３】８）磁性片や出力体にセンサを設けて、制
御精度を高めてもよい。
御精度を高めてもよい。
【００３４】その他の各部の具体的な構成も、本発明の
趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００３５】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、歯の付
いた弾性体を、磁性片を介して磁気力で変形させ、これ
を本発明の第１の部材や第２の部材である出力体、ハウ
ジング等と噛合させるとともに、コイルの電流を順次切
り換えて、噛み合い点を順次移動させていくことによ
り、第１の部材と第２の部材との間に相対的な変位を得
るようにしたものである。そしてその際、連結手段によ
り、磁性片をまとめて磁気回路を構成するとともに、弾
性体の変形に応じた変形を可能とし、回路のロスを少な
くすることで、大きなパワーを得るようにしたものであ
る。
いた弾性体を、磁性片を介して磁気力で変形させ、これ
を本発明の第１の部材や第２の部材である出力体、ハウ
ジング等と噛合させるとともに、コイルの電流を順次切
り換えて、噛み合い点を順次移動させていくことによ
り、第１の部材と第２の部材との間に相対的な変位を得
るようにしたものである。そしてその際、連結手段によ
り、磁性片をまとめて磁気回路を構成するとともに、弾
性体の変形に応じた変形を可能とし、回路のロスを少な
くすることで、大きなパワーを得るようにしたものであ
る。
【００３６】このため、慣性力が小さく、高速の応答が
可能になる上に、軽量コンパクトな構成を実現すること
ができ、また、磁気回路が弾性体の変形に合わせて変形
するため、磁束の漏れが少なく、大きな出力を得ること
が可能となる。
可能になる上に、軽量コンパクトな構成を実現すること
ができ、また、磁気回路が弾性体の変形に合わせて変形
するため、磁束の漏れが少なく、大きな出力を得ること
が可能となる。
【図１】本発明の第１、第２実施形態を示す縦断面図。
【図２】本発明の第１実施形態を示す横断面図。
【図３】本発明の第２実施形態を示す横断面図。
【図４】本発明の第３実施形態を示す縦断面図。
１…第１の部材（ハウジング） ２…第２の部材（出力体） ２ａ…内歯 ３…弾性体 ３ａ…外歯 ４…可動磁性片 ４ａ、４ｃ…連結手段（ボール） ５…ステータ ５ａ…コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H607 BB08 BB14 BB17 CC03 DD02 DD08 DD16 EE21 EE35 FF12 GG01 5H641 GG02 GG14 HH03 HH06 JA01 JB01
Claims (1)
- 【請求項１】円環状の隙間を介して対向配置した第１の
部材及び第２の部材と、基端を第１の部材側に支持させ
先端を第２の部材に向けて対向配置した弾性体と、弾性
体及び第２の部材の各々の対向面に設けた歯と、弾性体
に沿って配置した複数の可動磁性片と、この可動磁性片
の連結手段と、複数のコイルが取り付けられたステータ
とを備え、コイルに流れる電流によりステータと可動磁
性片の間に回転磁界を構成し、これにより可動磁性片を
介し弾性体を変形させて弾性体の歯を第２の部材の歯に
部分的に噛み合わせ且つその噛み合い箇所を順次移動さ
せることにより、弾性体を介して第１の部材と第２の部
材の間に弾性体及び第２の部材の歯の噛み合いの変化に
応じた相対的な変位を得るように構成したことを特徴と
する電動モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001126056A JP2002325418A (ja) | 2001-04-24 | 2001-04-24 | 電動モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001126056A JP2002325418A (ja) | 2001-04-24 | 2001-04-24 | 電動モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002325418A true JP2002325418A (ja) | 2002-11-08 |
Family
ID=18975160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001126056A Withdrawn JP2002325418A (ja) | 2001-04-24 | 2001-04-24 | 電動モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002325418A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7453176B2 (en) | 2002-09-11 | 2008-11-18 | E.D.M. Resources, Inc. | Harmonic drive motor |
| US11111997B2 (en) * | 2018-04-24 | 2021-09-07 | Hamilton Sundstrand Corporation | Magnetically driven harmonic drive |
-
2001
- 2001-04-24 JP JP2001126056A patent/JP2002325418A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7453176B2 (en) | 2002-09-11 | 2008-11-18 | E.D.M. Resources, Inc. | Harmonic drive motor |
| US11111997B2 (en) * | 2018-04-24 | 2021-09-07 | Hamilton Sundstrand Corporation | Magnetically driven harmonic drive |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080701 |