JP2008253124A - 回転センサの径方向平面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、クロスローラ軸受１４、レゾルバ３０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回転センサの径方向平面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５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５に示すように、固定子であるハウジングインナ２２０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２２０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２２０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２２０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２２０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３０とが設けられている。
レゾルバ３０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、レゾルバロータ１８との間のリラクタンス変化を検出する位置検出器２０とを有して構成されている。レゾルバロータ１８はロータ１２の内周面に、位置検出器２０はハウジングインナ２２０の外周面に一体に取り付けられている。レゾルバロータ１８を偏心させてレゾルバロータ１８と位置検出器２０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１８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３０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３０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回転センサの径方向平面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の回転センサの径方向平面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駆動体と、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、前記転がり軸受、前記回転センサおよび前記駆動体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した。

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。
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、転がり軸受、回転センサおよび駆動体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、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、転がり軸受は、軸径が大きくなるにつれて断面寸法が大きくなる。そのため、転がり軸受のサイズを小さくできれば、断面寸法を小さくすることができる。そして、転がり軸受が径方向の最も内側に配置されているので、転がり軸受の断面寸法を小さくできれば、転がり軸受装置の高さを小さくすることができる。
さらに、転がり軸受が径方向の最も内側に配置されているので、駆動体または回転センサへの配線がしやすく、転がり軸受のグリースが漏れにくい。

さらに、駆動体が径方向の最も外側に配置されているので、径方向内側に配置する場合に比して、大型の駆動体を収容することができる。また、駆動体としてモータを採用した場合に、モータの極数を増やすことができる。
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。

また、回転センサとしては、例えば、内輪被支持体と外輪被支持体の間のリラクタンスがそれらの相対位置により変化するレゾルバ、または円周方向に形成されたマークを検出するテープスケールが該当する。
また、駆動体としては、例えば、モータやエンジン等のアクチュエータが該当する。

〔発明２〕 さらに、発明２の回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置は、発明１の回転センサの径方向平面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、前記外輪被支持体の内壁体が前記内輪被支持体の内壁体と外壁体の間に、前記内輪被支持体の外壁体が前記外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内壁体に前記外輪を固定し、前記外輪被支持体の内壁体および前記内輪被支持体の外壁体の一方に前記回転センサの被検出体を、他方に前記回転センサの検出手段を固定し、前記内輪被支持体の外壁体および前記外輪被支持体の外壁体の一方に前記駆動体の回転子を、他方に前記駆動体の固定子を固定した。

このような構成であれば、外輪被支持体の外壁体に駆動体の回転子が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駆動体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、外輪被支持体の内壁体および内輪被支持体の外壁体の一方に固定された回転センサの被検出体が、他方に固定された回転センサの検出手段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。

また、内壁体または外壁体（この段落において、以下、「壁体」と略記する。）に固定することには、壁体に直接固定はされないが、壁体に近接または接触して配置され、かつ、壁体が固定される部材または壁体と一体をなす部材に固定されることにより壁体と実質的に一体をなす固定状態を含む。

〔発明３〕 さらに、発明３の回転センサの径方向平面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の回転センサの径方向平面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。

〔発明４〕 さらに、発明４の回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置は、発明１ないし３のいずれか１の回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置において、前記回転センサは、内周および外周の一方を前記転がり軸受の軸心に対して偏心させた円環状の被検出体と、前記被検出体との間のリラクタンス変化を検出する検出手段とを有し、前記被検出体の内周および外周のうち偏心している側が前記検出手段に対向するように、前記内輪被支持体および前記外輪被支持体の一方に前記被検出体を、他方に前記検出手段を設けた。

このような構成であれば、内輪被支持体および外輪被支持体が相対的に回転すると、これに伴って検出手段および被検出体も相対的に回転する。そして、被検出体の内周および外周のうち検出手段に対向する側が偏心しているので、回転によりリラクタンス変化が生じ、検出手段により、そのリラクタンス変化が検出される。
このように、１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が１周期となるタイプの回転センサでは、モーメント荷重によるギャップ変化の影響が大きいので、ギャップ変化の低減は、誤検出防止に効果的である。

ここで、被検出体および検出手段については、内輪被支持体に被検出体を、外輪被支持体に検出手段を設けてもよいし、その逆の配置で設けてもよい。前者の場合は、被検出体の外周を偏心させ、被検出体の外周を検出手段に対向させて被検出体および検出手段を設ける。後者の場合は、被検出体の内周を偏心させ、被検出体の内周を検出手段に対向させて被検出体および検出手段を設ける。

〔発明５〕 さらに、発明５の回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置は、発明１ないし４のいずれか１の回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置において、前記回転センサは、第１レゾルバロータを有する第１レゾルバと、第２レゾルバロータを有する第２レゾルバとからなり、前記第１レゾルバロータおよび前記第２レゾルバロータは、ロータ間座を介して微小な間隔をもって配置されているとともに２つの固定手段によりそれぞれ取り付けられている。
このような構成であれば、２つの固定手段により第１レゾルバロータおよび第２レゾルバロータが独立に固定される。

〔発明６〕 さらに、発明６の回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置は、発明１ないし５のいずれか１の回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置において、前記内輪被支持体には、当該内輪被支持体の径方向内側から径方向外側に貫通し前記回転センサの配線を収容する配線管が形成されており、前記配線管の高さＤは、前記回転センサの１本の配線の直径をｄ、所定の余裕をα（０＜α＜ｄ）とすると、Ｄ＝２ｄ＋αにより得られる値に設定した。
このような構成であれば、配線管の高さが小さくなる。また、回転センサの複数の配線について１回のクロス分が許容される。

〔発明７〕 さらに、発明７の回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置は、発明１ないし６のいずれか１の回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置において、さらに、前記内輪を前記内輪被支持体に軸方向に固定する内輪押えを備え、前記内輪押えには、当該内輪押えを固定するためのボルトを挿通するボルト穴が軸方向に形成され、前記内輪押えの外周面と前記ボルト穴の内壁面の肉厚ｔiは、前記ボルト穴の１ピッチ分の長さをｐiとすると、ｐi＜ｔi＜２ｐiの範囲の値に設定した。
このような構成であれば、内輪押えのボルト穴にボルトをねじ込むと、内輪押えの外周面が内輪側に押し出され、内輪を係止するので、内輪を隙間なく固定することができる。

〔発明８〕 さらに、発明８の回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置は、発明１ないし７のいずれか１の回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置において、さらに、前記外輪を前記外輪被支持体に軸方向に固定する外輪押えを備え、前記外輪押えには、当該外輪押えを固定するためのボルトを挿通するボルト穴が軸方向に形成され、前記外輪押えの内周面と前記ボルト穴の内壁面の肉厚ｔoは、前記ボルト穴の１ピッチ分の長さをｐoとすると、ｐo＜ｔo＜２ｐoの範囲の値に設定した。
このような構成であれば、外輪押えのボルト穴にボルトをねじ込むと、外輪押えの内周面が外輪側に押し出され、外輪を係止するので、外輪を隙間なく固定することができる。

〔発明９〕 さらに、発明９の回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置は、発明１ないし７のいずれか１の回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置において、さらに、前記外輪を前記外輪被支持体に軸方向に固定する外輪押えを備え、前記転がり軸受、前記外輪押えおよび前記回転センサ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し、前記外輪押えの押圧部の高さＨは、前記転がり軸受の高さをＢとすると、Ｈ＝１／２Ｂにより得られる値に設定した。

このような構成であれば、外輪押えが回転センサ側に傾くのを防止することができるので、回転センサのギャップが変化しにくい。

以上説明したように、発明１の回転センサの径方向平面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、転がり軸受、回転センサおよび駆動体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、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、転がり軸受が径方向の最も内側に配置されているので、転がり軸受のサイズを小さくすることにより転がり軸受装置の高さを小さくすることができるとともに、駆動体または回転センサへの配線がしやすく、転がり軸受のグリースが漏れにくいという効果も得られる。さらに、駆動体が径方向の最も外側に配置されているので、大型の駆動体を収容することができ、高い出力トルクを実現することができるという効果も得られる。

さらに、発明３の回転センサの径方向平面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。
さらに、発明５の回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置によれば、第１レゾルバロータおよび第２レゾルバロータを独立に固定することができるので、第１レゾルバロータおよび第２レゾルバロータの軸方向の位置をそれぞれ調整することができるという効果が得られる。

さらに、発明６の回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置によれば、配線管の高さが小さくなるので、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が得られる。また、回転センサの複数の配線について１回のクロス分が許容されるので、回転センサの配線を配線管に収容する作業性が低下する可能性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７の回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置によれば、内輪を隙間なく固定することができるので、検出精度を向上することができるという効果が得られる。
さらに、発明８の回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置によれば、外輪を隙間なく固定することができるので、検出精度を向上することができるという効果が得られる。

さらに、発明９の回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置によれば、回転センサのギャップが変化する可能性を低減することができるので、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。

〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置の第１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、クロスローラ軸受１４、レゾルバ３０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、ロータ１２の内壁体１２ａがステータ２２の内壁体２２ａと外壁体２２ｂの間に、ステータ２２の外壁体２２ｂがロータ１２の内壁体１２ａと外壁体１２ｂ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、ステータ２２の内壁体２２ａに軸方向に押圧された状態で固定されている。具体的には、ステータ２２の内壁体２２ａの上端を内輪１４ａの下面に当接させ、内輪押え２６の押圧部２６ｂを内輪１４ａの上面に接触させ、内輪押え２６をボルト２６ａでステータ２２の内壁体２２ａに締結することにより固定される。

外輪１４ｂは、ロータ１２の内壁体１２ａに軸方向に押圧された状態で固定されている。具体的には、ロータ１２の内壁体１２ａの下端を外輪１４ｂの上面に当接させ、外輪押え２８の押圧部２８ｂを外輪１４ｂの下面に接触させ、外輪押え２８をボルト２８ａでロータ１２の内壁体１２ａに締結することにより固定される。
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、出力軸を構成している。

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、ロータ１２の外壁体１２ｂの内周面に取り付けられている。一方、コイル１６ｂは、ボルト１６ｃによりステータ２２の外壁体２２ｂの外周面に取り付けられている。
レゾルバ３０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、レゾルバロータ１８との間のリラクタンス変化を検出する位置検出器２０（レゾルバステータ）とを有して構成されている。レゾルバロータ１８は、ボルト１８ａにより外輪押え２８の外周面に取り付けられ、外輪押え２８と一体にロータ１２の内壁体１２ａの外周面側に固定されている。一方、位置検出器２０は、ボルト２０ａによりステータ２２の外壁体２２ｂの内周面に取り付けられている。レゾルバロータ１８を偏心させてレゾルバロータ１８と位置検出器２０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１８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３０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。

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、位置検出器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、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、位置検出器２０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、制御器（不図示）により回転速度や位置決めの制御が行われる。

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、クロスローラ軸受１４、レゾルバ３０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、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。
さらに、クロスローラ軸受１４は、軸径が大きくなるにつれて断面寸法が大きくなる。そのため、クロスローラ軸受１４のサイズを小さくできれば、断面寸法を小さくすることができる。そして、クロスローラ軸受１４が径方向の最も内側に配置されているので、クロスローラ軸受１４の断面寸法を小さくできれば、薄型モータ１００の高さを小さくすることができる。

さらに、クロスローラ軸受１４が径方向の最も内側に配置されているので、モータ部１６またはレゾルバ３０への配線がしやすく、クロスローラ軸受１４のグリースが漏れにくい。
さらに、モータ部１６が径方向の最も外側に配置されているので、径方向内側に配置する場合に比して、巻線を巻くスペースを大きく確保することができるとともにモータ部１６の極数を増やすことができる。

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、クロスローラ軸受１４、レゾルバ３０およびモータ部１６を径方向の同一平面上に配置した。

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、クロスローラ軸受１４、レゾルバ３０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、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、本実施の形態では、クロスローラ軸受１４、レゾルバ３０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した。
これにより、クロスローラ軸受１４が径方向の最も内側に配置されているので、クロスローラ軸受１４のサイズを小さくすることにより薄型モータ１００の高さを小さくすることができるとともに、モータ部１６またはレゾルバ３０への配線がしやすく、クロスローラ軸受１４のグリースが漏れにくい。また、モータ部１６が径方向の最も外側に配置されているので、巻線を巻くスペースを大きく確保することができ、高い出力トルクを実現することができる。さらに、モータ部１６の極数を増やすことができ、低速から超低速の運転を実現することができる。

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。
さらに、本実施の形態では、レゾルバ３０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、レゾルバロータ１８との間のリラクタンス変化を検出する位置検出器２０とを有して構成されている。

このように、１回転につきリラクタンス変化の基本波成分が１周期となるタイプのレゾルバ３０では、モーメント荷重によるギャップ変化の影響が大きいので、ギャップ変化の低減は、誤検出防止に効果的である。
上記第１の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４の転がり軸受に対応し、ステータ２２は、発明１、２または４の内輪被支持体に対応し、ロータ１２は、発明１、２または４の外輪被支持体に対応し、レゾルバ３０は、発明１ないし４の回転センサに対応している。また、レゾルバロータ１８は、発明２または４の被検出体に対応し、位置検出器２０は、発明２または４の検出手段に対応し、モータ部１６は、発明１または２の駆動体に対応し、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の固定子に対応している。

〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図２ないし図４は、本発明に係る回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置の第２の実施の形態を示す図である。

まず、レゾルバ３０の構成を説明する。
図２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。
レゾルバ３０は、図２に示すように、中空環状の成層鉄心からなるレゾルバロータと、レゾルバロータ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位置検出器とを有して構成されるアウターロータ式のレゾルバである。図２において、一方のレゾルバ３０（軸方向上方）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１８ｒａと、レゾルバロータ１８ｒａに対向して配置された位置検出器２０ｓａとを有し、レゾルバロータ１８ｒａ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するＡＢＳ（Absolute）型の単極レゾルバである。他方のレゾルバ３０（軸方向下方）は、突極状の複数の歯が円周方向に等間隔に形成されたレゾルバロータ１８ｒｉと、レゾルバロータ１８ｒｉに対向して配置された位置検出器２０ｓｉとを有し、レゾルバロータ１８ｒｉ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するＩＮＣ（Increment）型の多極レゾルバである。

レゾルバロータ１８ｒａ、１８ｒｉは、ロータ間座４２を介して微小な間隔をもって配置されている。レゾルバロータ１８ｒａは、ボルト１８ａにより、外輪押え２８の外周面とロータ間座４２の上面の間に固定されて取り付けられている。レゾルバロータ１８ｒｉは、ボルト１８ｂによりロータ間座４２の下面に取り付けられている。

図３は、ロータ間座４２の下面図である。
図４は、図３のＡ−Ｏ−Ａ’線に沿った軸方向の断面図である。
ロータ間座４２の下面には、図３に示すように、ボルト１８ａが挿通するボルト穴４６ａと、ボルト１８ｂが挿通するボルト穴４６ｂとが形成されている。ボルト穴４６ａは、ロータ間座４２の周方向に６０°間隔に６つ形成されているとともに、図３真下のボルト穴４６ａから反時計回りに１５°間隔で２つ形成されている。ボルト穴４６ｂは、６０°間隔で形成された各ボルト穴４６ａから時計回りに１５°の位置にそれぞれ形成されている。

ボルト穴４６ａは、図４に示すように、ロータ間座４２を軸方向に貫通し、座ぐり深さは、ロータ間座４２の軸方向半分程度まで達している。ボルト穴４６ｂの深さは、ロータ間座４２の軸方向半分程度まで達している。
一方、位置検出器２０ｓａ、２０ｓｉは、図２に示すように、ステータ間座４４を介して微小な間隔をもって配置されている。位置検出器２０ｓｉは、ボルト２０ａにより、ステータ２２の外壁体２２ｂの内周面とステータ間座４４の下面の間に固定されて取り付けられている。位置検出器２０ｓａは、ボルト２０ｂにより、ステータ間座４４の上面に取り付けられている。

次に、ステータ２２の構成を説明する。
ステータ２２には、図２に示すように、ステータ２２の径方向内側から径方向外側に貫通する配線管４８が形成されている。配線管４８には、レゾルバ３０の配線が収容されている。
配線管４８の高さＤは、レゾルバ３０の１本の配線の直径をｄ、所定の余裕をα（０＜α＜ｄ）とすると、下式（１）により得られる値に設定されている。

Ｄ＝２ｄ＋α …（１）

レゾルバ３０の配線は、電力線、グランド線等の複数本の配線から構成されている。これら配線をねじれなく水平に並べて配線することができれば、配線管の高さＤはｄですむ。しかし、実際は、配線同士が軸方向でクロスする。そこで、１回のクロス分（ｄ）を考慮し、２ｄ＋αとして設定するのが好ましい。

次に、内輪押え２６および外輪押え２８の構成を説明する。
内輪押え２６には、図２に示すように、ボルト２６ａを挿通するボルト穴２６ｃが形成されている。上記第１の実施の形態では、内輪押え２６の外周面とボルト穴２６ｃの内壁面の肉厚は、ボルト穴２６ｃの略３ピッチ分の長さに相当する厚さとなっている。これに対し、本実施の形態では、内輪押え２６の外周面とボルト穴２６ｃの内壁面の肉厚ｔiは、ボルト穴２６ｃの１ピッチ分の長さをｐiとすると、下式（２）の範囲の値に設定されている。そのため、ボルト穴２６ｃにボルト２６ａをねじ込むと、内輪押え２６の外周面が内輪１４ａ側に押し出され、内輪１４ａを係止するので、内輪１４ａを隙間なく固定することができる。したがって、検出精度を向上することができる。

ｐi＜ｔi＜２ｐi …（２）

上式（２）において、肉厚ｔiを２ｐi以上とすると、内輪押え２６の外周面を押し出す作用が小さくなり、内輪１４ａを隙間なく固定することが難しくなる一方、肉厚ｔiをｐi以下とすると、ボルト穴２６ｃの内壁を破壊する可能性がある。したがって、上式（２）により得られる値に設定するのが好ましい。

外輪押え２８には、図２に示すように、ボルト２８ａを挿通するボルト穴２８ｃが形成されている。上記第１の実施の形態では、外輪押え２８の内周面とボルト穴２８ｃの内壁面の肉厚は、ボルト穴２８ｃの略３ピッチ分の長さに相当する厚さとなっている。これに対し、本実施の形態では、外輪押え２８の内周面とボルト穴２８ｃの内壁面の肉厚ｔoは、ボルト穴２８ｃの１ピッチ分の長さをｐoとすると、下式（３）の範囲の値に設定されている。そのため、ボルト穴２８ｃにボルト２８ａをねじ込むと、外輪押え２８の内周面が外輪１４ｂ側に押し出され、外輪１４ｂを係止するので、外輪１４ｂを隙間なく固定することができる。したがって、検出精度を向上することができる。

ｐo＜ｔo＜２ｐo …（３）

上式（３）において、肉厚ｔoを２ｐo以上とすると、外輪押え２８の内周面を押し出す作用が小さくなり、外輪１４ａを隙間なく固定することが難しくなる一方、肉厚ｔoをｐo以下とすると、ボルト穴２８ｃの内壁を破壊する可能性がある。したがって、上式（３）により得られる値に設定するのが好ましい。

上記第１の実施の形態では、外輪押え２８の押圧部２８ｂの高さは、クロスローラ軸受１４の高さをＢとすると、１／４Ｂ程度であった。しかしながら、外輪押え２８の押圧部２８ｂの高さが１／４Ｂ程度であると、外輪押え２８がレゾルバ３０側に傾き、レゾルバ３０のギャップが変化する可能性がある。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。

そこで、本実施の形態では、外輪押え２８の押圧部２８ｂの高さＨは、図２に示すように、下式（４）により得られる値に設定されている。

Ｈ＝１／２Ｂ …（４）

これにより、レゾルバ３０のギャップが変化する可能性を低減することができるので、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。

なお、内輪押え２６の押圧部２６ｂの高さは１／４Ｂとする。
このようにして、本実施の形態では、レゾルバロータ１８ｒａ、１８ｒｉは、ロータ間座４２を介して微小な間隔をもって配置されているとともに２つのボルト１８ａ、１８ｂによりそれぞれ取り付けられている。
これにより、レゾルバロータ１８ｒａ、１８ｒｉを独立に固定することができるので、レゾルバロータ１８ｒａ、１８ｒｉの軸方向の位置をそれぞれ調整することができる。

さらに、本実施の形態では、位置検出器２０ｓａ、２０ｓｉは、ステータ間座４４を介して微小な間隔をもって配置されているとともに２つのボルト２０ａ、２０ｂによりそれぞれ取り付けられている。
これにより、位置検出器２０ｓａ、２０ｓｉを独立に固定することができるので、位置検出器２０ｓａ、２０ｓｉの軸方向の位置をそれぞれ調整することができる。

さらに、本実施の形態では、レゾルバ３０は、ＡＢＳ型およびＩＮＣ型のレゾルバとして構成した。
これにより、ギャップ変化の影響を効果的に低減することができる。
さらに、本実施の形態では、配線管４８の高さＤは、上式（１）により得られる値に設定されている。

これにより、配線管４８の高さが小さくなるので、薄型モータ１００の高さを小さくすることができる。また、レゾルバ３０の複数の配線について１回のクロス分が許容されるので、レゾルバ３０の配線を配線管４８に収容する作業性が低下する可能性を低減することができる。
さらに、本実施の形態では、内輪押え２６の外周面とボルト穴２６ｃの内壁面の肉厚ｔiは、上式（２）により得られる値に設定されている。

これにより、内輪１４ａを隙間なく固定することができるので、検出精度を向上することができる。
さらに、本実施の形態では、外輪押え２８の内周面とボルト穴２８ｃの内壁面の肉厚ｔoは、上式（３）により得られる値に設定されている。
これにより、外輪１４ｂを隙間なく固定することができるので、検出精度を向上することができる。

さらに、本実施の形態では、外輪押え２８の押圧部２８ｂの高さＨは、上式（４）により得られる値に設定されている。
これにより、レゾルバ３０のギャップが変化する可能性を低減することができるので、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。
上記第２の実施の形態において、クロスローラ軸受１４は、発明５ないし９の転がり軸受に対応し、ステータ２２は、発明６または７の内輪被支持体に対応し、ロータ１２は、発明８または９の外輪被支持体に対応し、レゾルバ３０は、発明５ないし９の回転センサに対応している。また、レゾルバロータ１８ｒａは、発明５の第１レゾルバロータに対応し、レゾルバロータ１８ｒｉは、発明５の第２レゾルバロータに対応し、ボルト１８ａ、１８ｂは、発明５の固定手段に対応している。

なお、上記第１および第２の実施の形態においては、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したが、これに限らず、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、上記第１の実施の形態においては、レゾルバロータ１８を外輪押え２８の外周面に、位置検出器２０をステータ２２の外壁体２２ｂの内周面に取り付けて構成したが、これに限らず、位置検出器２０を外輪押え２８の外周面に、レゾルバロータ１８をステータ２２の外壁体２２ｂの内周面に取り付けて構成することもできる。

また、上記第１の実施の形態においては、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ＡＢＳ型のレゾルバ３０を設けて構成したが、これに限らず、レゾルバロータに複数の歯を、レゾルバステータに複数の極を形成し、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多周期となるＩＮＣ型のレゾルバを設けて構成することもできる。また、上記第２の実施の形態のように、ＡＢＳ型およびＩＮＣ型のレゾルバとして構成することもできる。

また、レゾルバ３０に代えて、円周方向に形成されたマークを検出するテープスケールを設けて構成することもできる。
また、上記第２の実施の形態においては、ＡＢＳ型およびＩＮＣ型のレゾルバを設けて構成したが、これに限らず、ＡＢＳ型のレゾルバのみから構成することもできるし、ＩＮＣ型のレゾルバのみから構成することもできるし、単極レゾルバ信号および多極レゾルバ信号を出力するＡＢＳ／ＩＮＣ一体型のレゾルバから構成することもできる。

また、上記第１および第２の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、ステータ２２の内壁体２２ａを形成せずに内輪押え２６をステータ２２に直接取り付けて構成することもできるが、この場合は、内輪押え２６がステータ２２の内壁体を構成することとなる。

また、上記第１および第２の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、ロータ１２の内壁体１２ａを形成せずに外輪押え２８をロータ１２に直接取り付けて構成することもできるが、この場合は、外輪押え２８がロータ１２の内壁体を構成することとなる。

また、上記第１および第２の実施の形態においては、クロスローラ軸受１４、レゾルバ３０およびモータ部１６を径方向の同一平面上に配置したが、これに限らず、モータ部１６は、レゾルバ３０およびクロスローラ軸受１４と径方向同一平面上に配置しなくてもよい。
また、上記第１および第２の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、上記第１および第２の実施の形態においては、本発明に係る回転センサの径方向平面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。 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。 ロータ間座４２の下面図である。 図３のＡ−Ｏ−Ａ’線に沿った軸方向の断面図である。 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 レゾルバロータ
２０ 位置検出器
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
２６ｂ、２８ｂ 押圧部
１６ｃ、１８ａ、２０ａ、２４ａ、２６ａ、２８ａ ボルト
２４ 固定板
２２０ ハウジングインナ
１８ｒａ、１８ｒｉ レゾルバロータ
２０ｓａ、２０ｓｉ 位置検出器
１８ｂ、２０ｂ ボルト
２６ｃ、２８ｃ、４６ａ、４６ｂ ボルト穴
４２ ロータ間座
４４ ステータ間座
４８ 配線管

Claims (9)

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駆動体と、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、
   前記転がり軸受、前記回転センサおよび前記駆動体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したことを特徴とする回転センサの径方向平面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、前記外輪被支持体の内壁体が前記内輪被支持体の内壁体と外壁体の間に、前記内輪被支持体の外壁体が前記外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内壁体に前記外輪を固定し、
   前記外輪被支持体の内壁体および前記内輪被支持体の外壁体の一方に前記回転センサの被検出体を、他方に前記回転センサの検出手段を固定し、
   前記内輪被支持体の外壁体および前記外輪被支持体の外壁体の一方に前記駆動体の回転子を、他方に前記駆動体の固定子を固定したことを特徴とする回転センサの径方向平面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回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記回転センサは、内周および外周の一方を前記転がり軸受の軸心に対して偏心させた円環状の被検出体と、前記被検出体との間のリラクタンス変化を検出する検出手段とを有し、前記被検出体の内周および外周のうち偏心している側が前記検出手段に対向するように、前記内輪被支持体および前記外輪被支持体の一方に前記被検出体を、他方に前記検出手段を設けたことを特徴とする回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
   前記回転センサは、第１レゾルバロータを有する第１レゾルバと、第２レゾルバロータを有する第２レゾルバとからなり、
   前記第１レゾルバロータおよび前記第２レゾルバロータは、ロータ間座を介して微小な間隔をもって配置されているとともに２つの固定手段によりそれぞれ取り付けられていることを特徴とする回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、
   前記内輪被支持体には、当該内輪被支持体の径方向内側から径方向外側に貫通し前記回転センサの配線を収容する配線管が形成されており、
   前記配線管の高さＤは、前記回転センサの１本の配線の直径をｄ、所定の余裕をα（０＜α＜ｄ）とすると、
   Ｄ＝２ｄ＋α
   により得られる値に設定したことを特徴とする回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項において、
   さらに、前記内輪を前記内輪被支持体に軸方向に固定する内輪押えを備え、
   前記内輪押えには、当該内輪押えを固定するためのボルトを挿通するボルト穴が軸方向に形成され、
   前記内輪押えの外周面と前記ボルト穴の内壁面の肉厚ｔiは、前記ボルト穴の１ピッチ分の長さをｐiとすると、
   ｐi＜ｔi＜２ｐi
   の範囲の値に設定したことを特徴とする回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項において、
   さらに、前記外輪を前記外輪被支持体に軸方向に固定する外輪押えを備え、
   前記外輪押えには、当該外輪押えを固定するためのボルトを挿通するボルト穴が軸方向に形成され、
   前記外輪押えの内周面と前記ボルト穴の内壁面の肉厚ｔoは、前記ボルト穴の１ピッチ分の長さをｐoとすると、
   ｐo＜ｔo＜２ｐo
   の範囲の値に設定したことを特徴とする回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置。
9. 請求項１ないし７のいずれか１項において、
   さらに、前記外輪を前記外輪被支持体に軸方向に固定する外輪押えを備え、前記転がり軸受、前記外輪押えおよび前記回転センサ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し、
   前記外輪押えの押圧部の高さＨは、前記転がり軸受の高さをＢとすると、
   Ｈ＝１／２Ｂ
   により得られる値に設定したことを特徴とする回転センサの径方向平面配置構造を有する転がり軸受装置。

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