JP2008216073A - 差動型レゾルバによる密着配置構造を有する転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 モーメント荷重が加わった場合に、回転センサの誤検出を防止するのに好適な転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】 薄型モータ１００は、内輪１４ａ、外輪１４ｂを有するクロスローラ軸受１４と、内輪１４ａに支持されるステータ２２と、外輪１４ｂに支持されるロータ１２と、ロータ１２に回転トルクを付与するモータ部１６と、ロータ１２の回転角度位置を検出するレゾルバ３０とを備え、レゾルバ３０、クロスローラ軸受１４、モータ部１６を径方向内側からその順序で径方向の同一平面上に配置するとともに、レゾルバ３０およびモータ部１６を部材を介さずにクロスローラ軸受１４に直接固定し、レゾルバ３０として差動型レゾルバを採用した。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受および回転センサを備える転がり軸受装置に係り、特に、モーメント荷重が加わった場合に、回転センサの誤検出を防止するのに好適な差動型レゾルバによる密着配置構造を有する転がり軸受装置に関する。

従来、薄型モータとしては、転がり軸受および回転センサを備える薄型モータが知られている。
図６は、従来の薄型モータ２００の軸方向の断面図である。
薄型モータ２００は、図６に示すように、固定子であるハウジングインナ２２２と、回転子であるロータ１２と、ロータ１２とハウジングインナ２２２の間に介在してロータ１２を回転可能に支持するクロスローラ軸受１４とを有して構成されている。

クロスローラ軸受１４は、内輪１４ａおよび外輪１４ｂを有して構成されている。内輪１４ａは、ハウジングインナ２２２の外周面に嵌合し、内輪押え２６により軸方向に押圧された状態でハウジングインナ２２２に固定されている。外輪１４ｂは、ロータ１２の内周面に嵌合し、外輪押え２８により軸方向に押圧された状態でロータ１２に固定されている。

ロータ１２とハウジングインナ２２２の間には、ロータ１２に回転トルクを付与するモータ部１６と、ロータ１２の回転角度位置を検出する回転センサとしてのレゾルバ２３０とが設けられている。
レゾルバ２３０は、クロスローラ軸受１４の軸心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２１８と、レゾルバロータ２１８と所定間隔をもって対向して配置され、レゾルバロータ２１８との間のリラクタンス変化を検出するレゾルバステータ２２０とを有して構成されている。レゾルバロータ２１８はロータ１２の内周面に、レゾルバステータ２２０はハウジングインナ２２２の外周面に一体に取り付けられている。レゾルバロータ２１８を偏心させてレゾルバロータ２１８とレゾルバステータ２２０の間の距離を円周方向に変化させることにより、リラクタンスがレゾルバロータ２１８の位置により変化するようになっている。したがって、ロータ１２の１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が１周期となるため、レゾルバ２３０は、ロータ１２の回転角度位置に応じて変化するレゾルバ信号を出力する。

なお、従来の転がり軸受装置としては、例えば、特許文献１〜３記載の軸受装置が知られている。特許文献１記載の軸受装置は、軸方向の予圧を付与して内輪１４ａおよび外輪１４ｂを固定したものであり、特許文献２記載の軸受装置は、軸受の作用点を出力軸外に設定したものであり、特許文献３記載の軸受装置は、軸受の外周にモータを配置したものである。
特開２００５−６９２５２号公報 特開２００６−２５５２５号公報 特開２００２−２８１７２０号公報

しかしながら、上記従来の薄型モータ２００にあっては、薄型モータ２００にモーメント荷重が加わると、薄型モータ２００がクロスローラ軸受１４を中心として傾き、レゾルバ２３０のギャップが変化する。そのため、ロータ１２の回転角度位置を正確に検出することができないという問題があった。特に、クロスローラ軸受１４を中心として傾くので、クロスローラ軸受１４から離れるほどギャップ変化は大きい。また、薄型モータであるため、１つのクロスローラ軸受１４でモーメント荷重を受けなければならず、クロスローラ軸受１４の数を増やすことで剛性を高めギャップ変化を防止することは難しい。

そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、モーメント荷重が加わった場合に、回転センサの誤検出を防止するのに好適な差動型レゾルバによる密着配置構造を有する転がり軸受装置を提供することを目的としている。

〔発明１〕 上記目的を達成するために、発明１の差動型レゾルバによる密着配置構造を有する転がり軸受装置は、内輪および外輪を有する転がり軸受と、前記内輪に支持される内輪被支持体と、前記外輪に支持される外輪被支持体と、前記内輪被支持体および前記外輪被支持体を相対的に回転させるモータ部と、前記内輪被支持体と前記外輪被支持体の間に配置され、それらの相対位置により変化するセンサ信号を出力する回転センサとを備える転がり軸受装置において、前記回転センサ、前記転がり軸受および前記モータ部を径方向内側からその順序で径方向の同一平面上に配置するとともに、前記回転センサおよび前記モータ部を部材を介さずに前記転がり軸受に直接固定し、前記回転センサは、レゾルバロータとレゾルバステータの間のリラクタンスが前記レゾルバロータの位置により変化し、前記レゾルバロータ１回転につきリラクタンス変化の基本波成分がｎ周期となるように構成されるレゾルバであって、前記レゾルバステータに等間隔で形成した３Ｎ（Ｎは１以上の整数）相の所定数の第１の磁極と、前記第１の磁極間の中央位置に形成した３Ｎ相の所定数の第２の磁極と、前記第１および第２の磁極に個別に配設され各相ごとに互いに直列に接続された励磁巻線と、各相の励磁巻線に交流電力を供給したときのリラクタンス変化による電流変化を検出する電流変化検出手段と、前記電流変化検出手段で検出された各相の第１の磁極および第２の磁極の電流検出値の差値を算出してパーミアンスの高調波成分のうち３次高調波歪のみが残る差値出力を出力する３Ｎ個の差値算出手段と、前記差値算出手段の３Ｎ相の差値出力を２Ｎ相に変換する相変換手段と、前記相変換手段の変換出力に基づいて回転角度または回転速度を演算する信号処理手段とを有する差動型レゾルバである。

このような構成であれば、転がり軸受により、内輪被支持体および外輪被支持体が相対的に回転可能に支持される。そして、回転センサにより、内輪被支持体および外輪被支持体の相対位置により変化するセンサ信号が出力される。本発明においては、例えば、Ｎ＝１としたときに、交流電力を各相の第１の磁極の励磁巻線および第２の磁極の励磁巻線に供給することにより、これら励磁巻線に流れる電流が第１および第２の磁極とレゾルバロータの間の位置変化に応じたリラクタンス変化によって変化する励磁電流を電流変化検出手段で検出し、これら電流検出値のうち同相の第１および第２の磁極の電流検出値の差値を３つの差値算出手段で算出することにより、パーミアンスの高調波成分のうち３次高調波歪みのみが残る３相信号を得、この３相信号を相変換手段で２相信号に変換することにより３次高調波歪みを打ち消すことができ、相変換出力を信号処理回路に入力することによりレゾルバロータの回転角度または回転速度を正確に検出することができる。

一方、転がり軸受装置にモーメント荷重が加わると、転がり軸受装置が転がり軸受を中心として傾くが、回転センサが転がり軸受と径方向同一平面上に配置されているので、回転センサのギャップ変化を小さくすることができる。
また、回転センサ、転がり軸受およびモータ部が径方向同一平面上に配置されているので、転がり軸受装置の高さ（軸方向の長さ）を小さくすることができる。

さらに、回転センサが転がり軸受を挟んでモータ部の反対側に配置されているので、回転センサがモータ部からのノイズや熱の影響を受けにくい。
さらに、転がり軸受の予圧を高くする等の方法を採用した場合は、ギャップ変化を抑制できる半面、転がり軸受の寿命が短くなるという不具合を伴うところ、本発明では、ギャップ変化が小さい位置に回転センサを配置することによりギャップ変化を低減するので、転がり軸受の長寿命化を図ることができる。

さらに、回転センサおよびモータ部が部材を介さずに転がり軸受に直接固定されているので、部品点数を低減することができ、信頼性を向上することができる。また、回転センサとして差動型レゾルバを採用したので、モータ部の回り込み磁気による影響を低減することができる。
ここで、内輪被支持体および外輪被支持体は、転がり軸受により相対的に回転可能に支持されていればよく、内輪被支持体が固定されて外輪被支持体が回転可能に支持されていてもよいし、外輪被支持体が固定されて内輪被支持体が回転可能に支持されていてもよいし、両者が回転可能に支持されていてもよい。

〔発明２〕 さらに、発明２の差動型レゾルバによる密着配置構造を有する転がり軸受装置は、発明１の差動型レゾルバによる密着配置構造を有する転がり軸受装置において、前記内輪被支持体および前記外輪被支持体は、径方向内外に形成される内壁体および外壁体をそれぞれ有し、前記内輪被支持体の内壁体が前記外輪被支持体の内壁体と外壁体の間に、前記外輪被支持体の外壁体が前記内輪被支持体の内壁体と外壁体の間に位置するように互いに跨って配置され、前記レゾルバロータおよび前記レゾルバステータの一方を前記外輪被支持体の内壁体に、他方を前記内輪に固定し、前記内輪被支持体の内壁体に前記内輪を、前記外輪被支持体の外壁体に前記外輪を固定し、前記モータ部の回転子および固定子の一方を前記外輪に、他方を前記内輪被支持体の外壁体に固定した。

このような構成であれば、モータ部の回転子が外輪に固定されている場合は、外輪被支持体および外輪が回転し、内輪被支持体の外壁体にモータ部の回転子が固定されている場合は、内輪被支持体および内輪が回転する。そして、それらが回転すると、レゾルバロータとレゾルバステータの間のリラクタンス変化がレゾルバステータにより検出されることにより、内輪被支持体と外輪被支持体の相対位置により変化するセンサ信号が回転センサから出力される。

ここで、内輪被支持体の内壁体または外壁体は、内輪被支持体と一体に構成してもよいし、内輪被支持体とは別体に構成してもよい。別体で構成する場合、内輪押え等の部材が内輪被支持体の内壁体を構成してもよい。
また、外輪被支持体の内壁体または外壁体は、外輪被支持体と一体に構成してもよいし、外輪被支持体とは別体に構成してもよい。別体で構成する場合、外輪押え等の部材が外輪被支持体の外壁体を構成してもよい。

〔発明３〕 さらに、発明３の差動型レゾルバによる密着配置構造を有する転がり軸受装置は、発明１および２のいずれか１の差動型レゾルバによる密着配置構造を有する転がり軸受装置において、前記転がり軸受は、クロスローラ軸受または４点接触玉軸受である。
このような構成であれば、モーメント荷重、アキシャル荷重およびラジアル荷重を同時に受けることができる。

以上説明したように、発明１の差動型レゾルバによる密着配置構造を有する転がり軸受装置によれば、転がり軸受装置にモーメント荷重が加わっても、ギャップ変化が小さい位置に回転センサが配置されているので、従来に比して、回転センサのギャップ変化を小さくすることができ、回転センサが誤検出する可能性を低減することができるという効果が得られる。また、回転センサ、転がり軸受およびモータ部が径方向同一平面上に配置されているので、転がり軸受装置の高さを小さくすることができるという効果も得られる。さらに、回転センサが転がり軸受を挟んでモータ部の反対側に配置されているので、回転センサがモータ部からのノイズや熱の影響を受けにくく、高い検出精度を実現することができるという効果も得られる。さらに、転がり軸受の予圧を高くする等の方法に比して、転がり軸受の長寿命化を図ることができるという効果も得られる。さらに、回転センサおよびモータ部が部材を介さずに転がり軸受に直接固定されているので、部品点数を低減することができ、信頼性を向上することができるという効果も得られる。さらに、回転センサとして差動型レゾルバを採用したので、モータ部の回り込み磁気による影響を低減することができるという効果も得られる。

さらに、発明３の差動型レゾルバによる密着配置構造を有する転がり軸受装置によれば、モーメント荷重、アキシャル荷重およびラジアル荷重を同時に受けることができるので、アキシャル荷重およびラジアル荷重に対する剛性を維持しつつ、モーメント荷重によるギャップ変化を低減することができるという効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１ないし図５は、本発明に係る差動型レゾルバによる密着配置構造を有する転がり軸受装置の実施の形態を示す図である。
まず、本発明を適用する薄型モータ１００の構成を説明する。
図１は、本実施の形態に係る薄型モータ１００の軸方向の断面図である。

薄型モータ１００は、図１に示すように、固定子であるステータ２２と、回転子であるロータ１２と、ロータ１２とステータ２２の間に介在してロータ１２を回転可能に支持するクロスローラ軸受１４と、ロータ１２に回転トルクを付与するモータ部１６と、ロータ１２の回転角度位置を検出するレゾルバ３０とを有して構成されている。ここで、レゾルバ３０、クロスローラ軸受１４およびモータ部１６は、径方向内側からその順序で径方向の同一平面上に配置されている。

ステータ２２には、軸方向上方（図１の上方向）に突出した円環状の内壁体２２ａが形成され、内壁体２２ａよりも径方向外側には、軸方向上方に突出した円環状の外壁体２２ｂが形成されている。一方、ロータ１２には、軸方向下方（図１の下方向）に突出した円環状の内壁体１２ａが形成され、内壁体１２ａよりも径方向外側には、軸方向下方に突出した円環状の外壁体１２ｂが形成されている。そして、ステータ２２およびロータ１２は、ステータ２２の内壁体２２ａがロータ１２の内壁体１２ａと外壁体１２ｂの間に、ロータ１２の外壁体１２ｂがステータ２２の内壁体２２ａと外壁体２２ｂの間に位置するように互いに跨って配置されている。

クロスローラ軸受１４は、内輪１４ａと、外輪１４ｂと、内輪１４ａおよび外輪１４ｂの間で転動可能に設けられた複数のクロスローラ（ころ）１４ｃとを有して構成されている。クロスローラ１４ｃは、直径が長さよりわずかに大きな略円筒状で、軌道上偶数番目の回転軸と、軌道上奇数番目の回転軸が互いに９０°傾斜している。
内輪１４ａは、その下面がステータ２２の内壁体２２ａの上面に接着されることにより固定されている。外輪１４ｂは、その上面がロータ１２の外壁体１２ｂの下面に接着されることにより固定されている。

なお、ステータ２２は、ボルト２４ａにより固定板２４に固定され、ロータ１２は、出力軸の外周面に嵌合している。
モータ部１６は、永久磁石１６ａと、永久磁石１６ａと所定間隔をもって対向して配置されるコイル１６ｂとを有して構成されている。永久磁石１６ａは、外輪１４ｂの外周面に接着されることにより部材を介さずに外輪１４ｂに直接固定されている。一方、コイル１６ｂは、ボルト１６ｃによりステータ２２の外壁体２２ｂに取り付けられている。

レゾルバ３０は、中空環状の成層鉄心からなるレゾルバロータ１８と、レゾルバロータ１８と所定間隔をもって対向して配置され、複数のステータポールが円周方向に等間隔に形成された環状の成層鉄心からなるレゾルバステータ２０とを有して構成されるアウターロータ式の差動型レゾルバである。
２つのレゾルバ３０のレゾルバロータ１８は、ロータ間座４２を介して微小な間隔をもって配置され、ボルト１８ａによりロータ１２の内壁体１２ａの外周面に取り付けられている。一方、２つのレゾルバ３０のレゾルバステータ２０は、内輪１４ａの内周面に接着されることにより部材を介さずに内輪１４ａに直接固定されている。

そして、コイル１６ｂに通電することにより、ロータ１２およびレゾルバロータ１８が一体に回転し、レゾルバステータ２０によりリアクタンス変化を検出し、制御器（不図示）により回転速度や位置決めの制御を行う構造となっている。
次に、レゾルバ３０の構成を説明する。
図２は、レゾルバ３０の断面図である。

図３は、レゾルバ３０の回路構成を示す回路図である。
レゾルバステータ２０の内周面には、図２に示すように、半径方向に突出するＮ相例えば３相１８極の第１の磁極Ａ11〜Ａ16、Ｂ11〜Ｂ16、Ｃ11〜Ｃ16が所定間隔を保ってその順に形成され、これら第１の磁極Ａ11〜Ａ16、Ｂ11〜Ｂ16、Ｃ11〜Ｃ16のそれぞれの磁極の中間位置に３相１８極の第２の磁極Ａ21〜Ａ26、Ｂ21〜Ｂ26、Ｃ21〜Ｃ26が形成され、結局各磁極が、Ａ11−Ｃ21−Ｂ11−Ａ21−Ｃ11−Ｂ21−Ａ12−Ｃ22−…の順序で配列されている。そして、各磁極Ａ11〜Ｃ26には、内周面側の端面に３つの歯ＴS1〜ＴS3が形成されているとともに、中央部に１つの励磁巻線ＬA11〜ＬC26が巻装されている。そのため、１８０度の位置の磁極は互いに同相となる。

レゾルバロータ１８は、外周面に等間隔で１５０歯のスロット歯ＴRが形成されている。ここで、レゾルバロータ１８のスロット歯ＴRのピッチは、例えば、レゾルバロータ１８の隣接する３つの歯ＴRがレゾルバステータ２０の磁極Ａ11の歯ＴS1〜ＴS3と一致しているものとすると、隣接する磁極Ｃ21の歯ＴS1〜ＴS3はレゾルバロータ１８のスロット歯ＴRに対して１／３６ピッチ分機械的位相ずれを生じるように形成されている。

そして、各磁極Ａ11〜Ｃ26の励磁巻線ＬA11〜ＬC26が、図３に示すように、各第１の磁極ｉ11〜ｉ16（ｉ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）の励磁巻線Ｌi11〜Ｌi16が直列に接続されて励磁巻線ＬA11〜ＬC11が単相交流電源６３に接続され、かつ、励磁巻線ＬA16〜ＬC16が抵抗ＲA1〜ＲC1を介して接地されているとともに、残りの第２の磁極ｉ21〜ｉ26の励磁巻線Ｌi21〜Ｌi26が直列に接続されて励磁巻線ＬA21〜ＬC21が同様に単相交流電源６３に接続され、かつ、励磁巻線ＬA26〜ＬC26が抵抗ＲA2〜ＲC2を介して接地されている。

そして、励磁巻線ＬA16〜ＬC16およびＬA26〜ＬC26と抵抗ＲA1〜ＲC1およびＲA2〜ＲC2との接続点から各磁極とレゾルバロータ１８のスロット歯ＴRとの間のリラクタンス変化による電流変化に応じたｉ相出力信号ｆa1（θ）〜ｆc1（θ）およびｆa2（θ）〜ｆc2（θ）が出力される出力端子ＴA1〜ＴC1およびＴA2〜ＴC2が導出され、これらがオペアンプで構成される３つの差動増幅回路６５Ａ〜６５Ｃに接続されている。差動増幅回路６５Ａ〜６５Ｃのそれぞれは、オペアンプＯＰの非反転入力側が抵抗ＲI1を介して出力端子Ｔi1に接続されているとともに抵抗ＲEを介して接地され、反転入力側が抵抗ＲI2を介して出力端子Ｔi2に接続され、かつ、反転入力側と出力側との間に帰還抵抗ＲFが介挿され、出力側から入力されるｉ相出力信号ｆｉ1（θ）、ｆｉ2（θ）の差値で表される差信号ｆi（θ）が出力される。

これら差動増幅回路６５Ａ〜６５Ｃから出力される励磁電流に応じた３相交流電圧が３相を２相に変換する相変換回路６６に供給され、相変換回路６６から出力される２相信号ｆc（θ）およびｆs（θ）が信号処理回路６７に供給される。
図４は、信号処理回路６７の構成を示すブロック図である。
信号処理回路６７は、図４に示すように、２相信号ｆs（θ）およびｆc（θ）が被乗数として個別に入力されるとともに、後述するカウンタ７６からのディジタル回転角度φが乗数として入力される乗算器７１、７２と、これら乗算器７１、７２の乗算出力が入力される減算器７３と、減算器７３の減算出力が入力され、かつ、単相交流電源６３からの交流電圧が同期信号として入力される同期整流器７４と、同期整流器７４の出力が入力される電圧制御発振器７５と、電圧制御発振器７５の出力パルスが入力されるカウンタ７６とを備えており、同期整流器７４の出力が速度信号として出力されるとともに、カウンタ７６から回転角度を表すディジタル値が出力される。

次に、本実施の形態の動作を説明する。
コイル１６ｂに通電すると、ロータ１２に回転トルクが付与され、ロータ１２が回転する。そして、レゾルバ３０により、ロータ１２と一体に回転するレゾルバロータ１８との間のリラクタンス変化が検出される。
具体的には、まず、各磁極Ａ11〜Ｃ26の励磁巻線ＬA16〜ＬC16およびＬA26〜ＬC26に単相交流を供給すると、各励磁巻線ＬA16〜ＬC16およびＬA26〜ＬC26のレゾルバ信号ｆa1〜ｆc1およびｆa2〜ｆc2は、下式（１）〜（６）で表すことができる。

ｆa1（θ）＝Ａ0＋Ａ1cosθ＋Ａ2cos２θ＋Ａ3cos３θ＋Ａ4cos４θ…（１）
ｆb1（θ）＝Ａ0＋Ａ1cos（θ-120°）＋Ａ2cos2（θ-120°）＋Ａ3cos3（θ-120°）＋Ａ4cos4（θ-120°）…（２）
ｆc1（θ）＝Ａ0＋Ａ1cos（θ+120°）＋Ａ2cos2（θ+120°）＋Ａ3cos3（θ+120°）＋Ａ4cos4（θ+120°）…（３）
ｆa2（θ）＝Ａ0＋Ａ1cos（θ+180°）＋Ａ2cos2（θ+180°）＋Ａ3cos3（θ+180°）＋Ａ4cos4（θ+180°）…（４）
ｆb2（θ）＝Ａ0＋Ａ1cos（θ-300°）＋Ａ2cos2（θ-300°）＋Ａ3cos3（θ-300°）＋Ａ4cos4（θ-300°）…（５）
ｆc2（θ）＝Ａ0＋Ａ1cos（θ+300°）＋Ａ2cos2（θ+300°）＋Ａ3cos3（θ+300°）＋Ａ4cos4（θ+300°）…（６）

これら各レゾルバ信号ｆa1〜ｆc1およびｆa2〜ｆc2が差動増幅回路６５Ａ〜６５Ｃに供給されるので、これら差動増幅回路６５Ａ〜６５Ｃの出力信号ｄa〜ｄcは、下記（７）〜（９）で表すことができる。

ｄa＝２Ａ1cosθ＋２Ａ3cos３θ…（７）
ｄb＝２Ａ1cos（θ-120°）＋２Ａ3cos3（θ-120°）…（８）
ｄc＝２Ａ1cos（θ+120°）＋２Ａ3cos3（θ+120°）…（９）

上式（７）〜（９）から明らかなように、差動増幅回路６５Ａ〜６５Ｃからは、パーミアンスの高調波歪のうち３次高調波歪のみが残る３相信号ｄa〜ｄcを得ることができる。

そして、これら３相信号ｄa〜ｄcが相変換回路６６に供給されて下式（10）、（11）で表される３次高調波歪を打ち消した２相交流信号ｆc（θ）およびｆs（θ）に変換される。

ｆc（θ）＝３Ａ1cosθ／２＝sinωｔ・cosθ…（10）
ｆs（θ）＝３Ａ1sinθ／２＝sinωｔ・sinθ…（11）

これら２相交流信号ｆc（θ）およびｆs（θ）が信号処理回路６７に供給される。信号処理回路６７では、初期状態でカウンタ７６が零にクリアされており、これによってディジタル回転角度φが“０”にセットされる。

そのため、乗算器７１の乗算出力はsinωｔ・sinθとなり、乗算器７２の乗算出力は“０”となるので、減算器７３の減算出力即ちＶsinωｔ・sin（θ-φ）はＶsinωｔ・sinθとなり、これが同期整流器７４に供給されるので、同期整流器７４で励磁電圧成分が除去された出力Ｖsinθが出力され、これが速度検出信号として制御器に出力されるとともに、電圧制御発振器７５に供給されて電圧に応じたパルス信号に変換され、これがカウンタ７６に供給されるので、カウンタ７６のカウント値φが位相角θと等しい値となる。

この状態で、レゾルバロータ１８が同一方向に回転を継続すると、減算器７３の出力が位相角θのディジタル回転角度φに対する増加分だけ増加し、これに応じて同期整流器７４の出力も位相角θの増加分だけ増加することから、カウンタ７６のカウント値が位相角θの増加分だけカウントアップされて、レゾルバロータ１８の回転に応じた現在のディジタル回転角度φが出力される。

そして、制御器により、レゾルバ３０からの速度検出信号等に基づいて回転速度や位置決めの制御が行われる。
一方、薄型モータ１００にモーメント荷重が加わると、薄型モータ１００がクロスローラ軸受１４を中心として傾くが、レゾルバ３０がクロスローラ軸受１４と径方向同一平面上に配置されているので、レゾルバ３０のギャップ変化を小さくすることができる。

また、レゾルバ３０、クロスローラ軸受１４およびモータ部１６が径方向同一平面上に配置されているので、薄型モータ１００の高さ（軸方向の長さ）を小さくすることができる。
さらに、レゾルバ３０がクロスローラ軸受１４を挟んでモータ部１６の反対側に配置されているので、レゾルバ３０がモータ部１６からのノイズや熱の影響を受けにくい。

さらに、クロスローラ軸受１４の予圧を高くする等の方法を採用した場合は、ギャップ変化を抑制できる半面、クロスローラ軸受１４の寿命が短くなるという不具合を伴うところ、本発明では、ギャップ変化が小さい位置にレゾルバ３０を配置することによりギャップ変化を低減するので、クロスローラ軸受１４の長寿命化を図ることができる。
図５は、モータ部１６の回り込み磁気の状態を示す図である。

レゾルバ３０およびモータ部１６が部材を介さずにクロスローラ軸受１４に直接固定されているので、モータ部１６からの磁気は、図５に示すように、磁性体である外輪１４ｂおよび内輪１４ａを通じてレゾルバステータ２０に、外輪１４ｂおよびロータ１２を通じてレゾルバロータ１８に回り込む。しかし、レゾルバ３０として差動型レゾルバを採用したので、モータ部１６の回り込み磁気による影響を低減することができる。また、内輪押えや外輪押え等の部材を設ける必要がなくなるので、部品点数を低減することができ、信頼性を向上することができる。

このようにして、本実施の形態では、内輪１４ａおよび外輪１４ｂを有するクロスローラ軸受１４と、内輪１４ａに支持されるステータ２２と、外輪１４ｂに支持されるロータ１２と、ロータ１２に回転トルクを付与するモータ部１６と、ロータ１２の回転角度位置を検出するレゾルバ３０とを備え、レゾルバ３０、クロスローラ軸受１４およびモータ部１６を径方向内側からその順序で径方向の同一平面上に配置するとともに、レゾルバ３０およびモータ部１６を部材を介さずにクロスローラ軸受１４に直接固定し、レゾルバ３０として差動型レゾルバを採用した。

これにより、薄型モータ１００にモーメント荷重が加わっても、ギャップ変化が小さい位置にレゾルバ３０が配置されているので、従来に比して、レゾルバ３０のギャップ変化を小さくすることができ、レゾルバ３０が誤検出する可能性を低減することができる。また、レゾルバ３０、クロスローラ軸受１４およびモータ部１６が径方向同一平面上に配置されているので、薄型モータ１００の高さを小さくすることができる。さらに、レゾルバ３０がクロスローラ軸受１４を挟んでモータ部１６の反対側に配置されているので、レゾルバ３０がモータ部１６からのノイズや熱の影響を受けにくく、高い検出精度を実現することができる。さらに、クロスローラ軸受１４の予圧を高くする等の方法に比して、クロスローラ軸受１４の長寿命化を図ることができる。さらに、レゾルバ３０およびモータ部１６が部材を介さずにクロスローラ軸受１４に直接固定されているので、部品点数を低減することができ、信頼性を向上することができる。さらに、レゾルバ３０として差動型レゾルバを採用したので、モータ部１６の回り込み磁気による影響を低減することができる。

さらに、本実施の形態では、クロスローラ軸受１４を採用した。
これにより、モーメント荷重、アキシャル荷重およびラジアル荷重を同時に受けることができるので、アキシャル荷重およびラジアル荷重に対する剛性を維持しつつ、モーメント荷重によるギャップ変化を低減することができる。
上記実施の形態において、クロスローラ軸受１４は、発明１ないし３の転がり軸受に対応し、ステータ２２は、発明１または２の内輪被支持体に対応し、ロータ１２は、発明１または２の外輪被支持体に対応し、レゾルバ３０は、発明１の回転センサに対応している。また、永久磁石１６ａは、発明２の回転子に対応し、コイル１６ｂは、発明２の固定子に対応し、差動増幅回路６５Ａ〜６５Ｃは、発明１の差値算出手段に対応し、相変換回路６６は、発明１の相変換手段に対応し、信号処理回路６７は、発明１の信号処理手段に対応している。

なお、上記実施の形態においては、薄型モータ１００の内側が回転するインナーロータ型で構成したが、これに限らず、薄型モータ１００の外側が回転するアウターロータ型で構成することもできる。この場合、ロータ１２が内輪被支持体となり、ステータ２２が外輪被支持体となる。
また、上記実施の形態においては、内輪１４ａとステータ２２を別体に構成したが、これに限らず、内輪１４ａとステータ２２を一体に構成することもできる。

また、上記実施の形態においては、外輪１４ｂとロータ１２を別体に構成したが、これに限らず、外輪１４ｂとロータ１２を一体に構成することもできる。
また、上記実施の形態においては、レゾルバロータ１８をロータ１２の内壁体１２ａの外周面に、レゾルバステータ２０を内輪１４ａの内周面に接着して構成したが、これに限らず、レゾルバステータ２０をロータ１２の内壁体１２ａの外周面に、レゾルバロータ１８を内輪１４ａの内周面に接着して構成することもできる。

また、上記実施の形態においては、ステータ２２の内壁体２２ａおよび外壁体２２ｂをステータ２２の一部として形成したが、これに限らず、ステータ２２の内壁体２２ａまたは外壁体２２ｂを別部材で構成し、これをステータ２２に取り付けて構成することもできる。
また、上記実施の形態においては、ロータ１２の内壁体１２ａおよび外壁体１２ｂをロータ１２の一部として形成したが、これに限らず、ロータ１２の内壁体１２ａまたは外壁体１２ｂを別部材で構成し、これをロータ１２に取り付けて構成することもできる。

また、上記実施の形態においては、クロスローラ軸受１４を適用したが、これに限定するものではなく、４点接触玉軸受、アンギュラ玉軸受、深溝玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受などを適用してもよい。この場合、モーメント荷重、アキシャル荷重およびラジアル荷重を同時に受けることができる転がり軸受を採用することが好ましい。かかる転がり軸受としては、例えば、４点接触玉軸受が該当する。

また、上記実施の形態においては、本発明に係る差動型レゾルバによる密着配置構造を有する転がり軸受装置を、ステータ２２とロータ１２を回転可能に支持する構造に適用したが、これに限らず、２つの部材の間に介在してそれらを相対的に回転可能に支持する構造であればどのような構造にも適用することもできる。

本実施の形態に係る薄型モータ１００の軸方向の断面図である。 レゾルバ３０の断面図である。 レゾルバ３０の回路構成を示す回路図である。 信号処理回路６７の構成を示すブロック図である。 モータ部１６の回り込み磁気の状態を示す図である。 従来の薄型モータ２００の軸方向の断面図である。

符号の説明

１００、２００ 薄型モータ
１２ ロータ
１４ クロスローラ軸受
１４ａ 内輪
１４ｂ 外輪
１４ｃ クロスローラ
１６ モータ部
１６ａ 永久磁石
１６ｂ コイル
３０ レゾルバ
１８、２１８ レゾルバロータ
２０、２２０ レゾルバステータ
４２ ロータ間座
２２ ステータ
１２ａ、２２ａ 内壁体
１２ｂ、２２ｂ 外壁体
２６ 内輪押え
２８ 外輪押え
１８ａ、２４ａ ボルト
２４ 固定板
Ａ11〜Ｃ16 第１の磁極
Ａ21〜Ｃ26 第２の磁極
ＬA11〜ＬC16、ＬA2〜ＬC26 励磁巻線
ＲA1〜ＲC1、ＲA2〜ＲC2 抵抗
６３ 単相交流電源
６５Ａ〜６５Ｃ 差動増幅回路
６６ 相変換回路
６７ 信号処理回路
７１、７２ 乗算器
７３ 減算器
７４ 同期整流器
７５ 電圧制御発振器
７６ カウンタ
２２２ ハウジングインナ

Claims (3)

1. 内輪および外輪を有する転がり軸受と、前記内輪に支持される内輪被支持体と、前記外輪に支持される外輪被支持体と、前記内輪被支持体および前記外輪被支持体を相対的に回転させるモータ部と、前記内輪被支持体と前記外輪被支持体の間に配置され、それらの相対位置により変化するセンサ信号を出力する回転センサとを備える転がり軸受装置において、
   前記回転センサ、前記転がり軸受および前記モータ部を径方向内側からその順序で径方向の同一平面上に配置するとともに、前記回転センサおよび前記モータ部を部材を介さずに前記転がり軸受に直接固定し、
   前記回転センサは、レゾルバロータとレゾルバステータの間のリラクタンスが前記レゾルバロータの位置により変化し、前記レゾルバロータ１回転につきリラクタンス変化の基本波成分がｎ周期となるように構成されるレゾルバであって、前記レゾルバステータに等間隔で形成した３Ｎ（Ｎは１以上の整数）相の所定数の第１の磁極と、前記第１の磁極間の中央位置に形成した３Ｎ相の所定数の第２の磁極と、前記第１および第２の磁極に個別に配設され各相ごとに互いに直列に接続された励磁巻線と、各相の励磁巻線に交流電力を供給したときのリラクタンス変化による電流変化を検出する電流変化検出手段と、前記電流変化検出手段で検出された各相の第１の磁極および第２の磁極の電流検出値の差値を算出してパーミアンスの高調波成分のうち３次高調波歪のみが残る差値出力を出力する３Ｎ個の差値算出手段と、前記差値算出手段の３Ｎ相の差値出力を２Ｎ相に変換する相変換手段と、前記相変換手段の変換出力に基づいて回転角度または回転速度を演算する信号処理手段とを有する差動型レゾルバであることを特徴とする差動型レゾルバによる密着配置構造を有する転がり軸受装置。
2. 請求項１において、
   前記内輪被支持体および前記外輪被支持体は、径方向内外に形成される内壁体および外壁体をそれぞれ有し、前記内輪被支持体の内壁体が前記外輪被支持体の内壁体と外壁体の間に、前記外輪被支持体の外壁体が前記内輪被支持体の内壁体と外壁体の間に位置するように互いに跨って配置され、
   前記レゾルバロータおよび前記レゾルバステータの一方を前記外輪被支持体の内壁体に、他方を前記内輪に固定し、
   前記内輪被支持体の内壁体に前記内輪を、前記外輪被支持体の外壁体に前記外輪を固定し、
   前記モータ部の回転子および固定子の一方を前記外輪に、他方を前記内輪被支持体の外壁体に固定したことを特徴とする差動型レゾルバによる密着配置構造を有する転がり軸受装置。
3. 請求項１および２のいずれか１項において、
   前記転がり軸受は、クロスローラ軸受または４点接触玉軸受であることを特徴とする差動型レゾルバによる密着配置構造を有する転がり軸受装置。

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