JP2010178451A - 同軸モータ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で複数のモータを同軸上に高い精度で結合可能で、組み込み精度も高く、安価な同軸モータを提供することである。
【解決手段】第１のモータ２および第２のモータ３の複数のモータを有し、第１のモータ２および第２のモータ３の回転軸であるシャフト２４と３４とを同軸にした同軸モータ１において、第１のモータ２および第２のモータ３それぞれが、そのモータの回転軸であるシャフト２４と３４を回転自在に支持する玉軸受２５ａ、２５ｂおよび玉軸受３５ａ、３５ｂと、そのモータの外形を形成するケース部材であるフロントフランジ２３、３３およびリアフランジ２２、３２とを有し、第１のモータ２と第２のモータ３とを嵌合させて、第１のモータ２と第２のモータ３とを固定してなることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は同軸モータに関し、詳しくは、同軸上で多軸駆動を可能とした同軸モータに関する。

従来の同軸モータとして特許文献１に開示されたモータが知られている。この特許文献１に開示されたモータは、中空の回転軸と、この中空の回転軸に挿通された中実の回転軸とを有し、それぞれの回転軸をすべり軸受で支持してなる構成となっている。

また、この特許文献１では、中空の回転軸を回転させるモータと、中実の回転軸を回転させるモータとを個別に用意し、この２つのモータの一方のすべり軸受に設けた凹部と、他方のすべり軸受に設けた凸部とを嵌合することによって、２つのモータを結合する構成を開示している。

特許第２５８７９１３号公報

上述のように特許文献１に記載のモータではすべり軸受を用いているが、一般にすべり軸受の内輪や外輪の加工精度は良くて数十μｍ程度であり、このため、ステータとロータとのエアギャップが６０μｍ前後のステッピングモータに用いると、芯がずれたときにステータとロータとが接触してしまう虞があるという問題があった。

また、特許文献１のようにすべり軸受に凸部や凹部を設け、これらを嵌合させて２つのモータを結合する構成の場合、すべり軸受すなわち焼結含油軸受の表面からは油がにじみ出ているため摩擦力が低下し、２つのモータの結合強度が低下してしまうという問題があった。結合に接着剤を使用するとしても油によって接着力が低下してしまう。

そこで、単純にすべり軸受の代わりに玉軸受を用いることが考えられるが、玉軸受の内輪や外輪に凸部や凹部を設けてこれを嵌合させてモータを結合すると、玉軸受に余計な外力が掛かり、軸受の寿命を縮めることになるという問題があった。また、軸受に余計な力が掛かると、モータのトルク変動につながるという問題があった。さらに、玉軸受の内輪や外輪に凸部や凹部を設けるのは、高い加工精度や組み立て精度を要求されるため、製造上困難であり、コストが増加する可能性が高いという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で複数のモータを同軸上に高い精度で結合可能で、組み込み精度も高く、安価な同軸モータを提供することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するために、複数のモータを有し、前記複数のモータの回転軸同士を同軸にした同軸モータにおいて、前記複数のモータそれぞれが、該モータの回転軸を回転自在に支持する玉軸受と、該モータの外形を形成するケース部材とを有し、前記複数のモータのうちの一のケース部材とこれに相対する他の一のケース部材とを嵌合させて、前記複数のモータすべてを固定してなることを特徴とする。

また本発明は、第１のモータおよび第２のモータを有し、前記第１のモータの回転軸と前記第２のモータの回転軸とを同軸にした同軸モータにおいて、前記第１のモータが、該第１のモータの回転軸を回転自在に支持する玉軸受と、該第１のモータの外形を形成する第１のケース部材とを有し、前記第２のモータが、該第２のモータの回転軸を回転自在に支持する玉軸受と、該第２のモータの外形を形成する第２のケース部材とを有し、前記第１のケース部材および前記第２のケース部材のそれぞれがフロント側ケースとリア側ケースとからなり、前記第１のケース部材と前記第２のケース部材とを嵌合させることにより前記第１のモータと前記第２のモータとを固定してなることを特徴とする。

また本発明は、前記いずれか一方のモータの回転軸が中空シャフトであり、前記他方のモータの回転軸が中実シャフトであり、前記中実シャフトが前記中空シャフトの軸中心を貫通してなることを特徴とする。

また本発明は、前記第１のケース部材に凸部または凹部を設け、前記第２のケース部材に、前記第１のケース部材の凸部または凹部に対向した凹部または凸部を設け、前記第１のケース部材の凸部または凹部と、前記第２のケース部材の凹部または凸部とを嵌合させることにより前記第１のモータと前記第２のモータとを固定してなることを特徴とする。

また本発明は、前記第１のモータの回転軸および前記第２のモータの回転軸を、前記中空シャフトを有するモータのリア側ケースの側、またはフロント側ケースの側に延伸させたことを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構成で複数のモータを同軸上に高い精度で結合可能で、組み込み精度も高く、安価な同軸モータを提供することができる。

すなわち、本発明によれば、すべり軸受に比べて寸法精度の高い玉軸受を用いることにより、軸受の寸法精度が向上するとともに摺動面がなくなるので、そこに用いる油も必要なくなりモータ同士の結合強度の低下を防止し、軸受とは別のアルミ又は鉄で寸法精度良く加工されたケース部材によってモータ同士を嵌合させるので、軸受に凸部や凹部等を設けずに済み、組み込み精度が高く、安価な同軸モータを提供することができる。

本発明の一実施形態による同軸モータを示す斜視図である。 図１に示した同軸モータを、２つのモータに分解した状態を示す斜視図である。 図２の状態で第１のモータ２を手前側にして見た斜視図である。 図１に示した同軸モータ１のＩＶ−ＩＶ断面図である。 図２に示した同軸モータ１のＶ−Ｖ断面図である。 本発明による同軸モータであって、図１とは別の実施形態のモータを示す斜視図である。 図６に示した同軸モータ１００のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。 本発明による同軸モータであって、図１や図６とは別の実施形態のモータを示す斜視図である。 図８に示した同軸モータ１００のＩＸ−ＩＸ断面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態による同軸モータを示す斜視図である。

本実施形態の同軸モータ１は、第１のモータ２と第２のモータ３とを同軸に組み合わせて構成される。第１のモータ２はシャフト２４を回転させるモータであり、第２のモータ３はシャフト３４を回転させるモータである。

図２は、図１に示した同軸モータを、２つのモータに分解した状態を示す斜視図である。また、図３は、図２の状態で第１のモータ２を手前側にして見た斜視図である。

第１のモータ２は、電磁鋼板を積層してなるステータスタック２１と、ステータスタック２１の軸方向前方に設けられてケース部材となるフロントフランジ２３（フロント側ケース）と、ステータスタック２１の軸方向後方に設けられてケース部材となるリアフランジ２２（リア側ケース）とを有して構成される。リアフランジ２２には、第１のモータ２に電力供給するための端子を有するコネクタ２２ａが設けられ、フロントフランジ２３には、第２のモータ３の凹部３２ｂと嵌合する凸部２３ａが設けられている。

第２のモータ３は、電磁鋼板を積層してなるステータスタック３１と、ステータスタック３１の軸方向前方に設けられてケース部材となるフロントフランジ３３（フロント側ケース）と、ステータスタック３１の軸方向後方に設けられてケース部材となるリアフランジ３２（リア側ケース）とを有して構成される。リアフランジ３２には、第２のモータ３に電力供給するための端子を有するコネクタ３２ａが設けられ、さらに、第１のモータ２の凸部２３ａと嵌合する凹部３２ｂが設けられている。

第１のモータ２のシャフト２４は中空の筒状部材であり、第１のモータ２と第２のモータ３とを組み付けると、シャフト２４の中空の軸中心を、第２のモータ３のシャフト３４が貫通し、第１のモータ２の凸部２３ａと第２のモータ３の凹部３２ｂとが嵌合して固定されて同軸モータ１となる。

図４は図１に示した同軸モータ１のＩＶ−ＩＶ断面図であり、図５は図２に示した同軸モータ１のＶ−Ｖ断面図である。

第１のモータ２のシャフト２４には、電磁鋼板を積層してなるロータスタック２７ａと２７ｂとで永久磁石２６を挟んで構成されるロータが嵌挿されて固定されている。また、ステータスタック２１の両脇にはコイル２１ａおよび２１ｂが捲き回され、このコイル２１ａおよび２１ｂに通電することによって、ステータが励磁される。ステータスタック２１はフロントフランジ２３とリアフランジ２２とに挟まれて固定され、シャフト２４は、玉軸受２５ａおよび２５ｂを介して、フロントフランジ２３およびリアフランジ２２に回転自在に支持される。

第２のモータ３のシャフト３４には、電磁鋼板を積層してなるロータスタック３７ａと３７ｂとで永久磁石３６を挟んで構成されるロータが嵌挿されて固定されている。また、ステータスタック３１の両脇にはコイル３１ａおよび３１ｂが捲き回され、このコイル３１ａおよび３１ｂに通電することによって、ステータが励磁される。ステータスタック３１はフロントフランジ３３とリアフランジ３２とに挟まれて固定され、シャフト３４は、玉軸受３５ａおよび３５ｂを介して、フロントフランジ３３およびリアフランジ３２に回転自在に支持される。

上述のように、本実施形態の同軸モータ１は、すべり軸受に比べて寸法精度の高い玉軸受を用いることにより、軸受の寸法精度が向上するとともに摺動面がなくなるので、そこに用いる油も必要なくなりモータ同士の結合強度の低下を防止することができる。

また、本実施形態の同軸モータ１は、軸受とは別のアルミ又は鉄で寸法精度良く加工されたケース部材すなわち第１のモータ２のフロントフランジ２３および第２のモータ３のリアフランジ３２によってモータ同士を嵌合させるので、軸受には凸部や凹部等を設けずに済み、組み込み精度が高く、安価な同軸モータを提供することができる。

次に本発明の別の実施形態について説明する。図６は、本発明による同軸モータであって、図１とは別の実施形態のモータを示す斜視図である。図７は、図６に示した同軸モータ１００のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。

図１に示した同軸モータ１は、出力軸であるシャフト２４および３４がリアフランジ２２の側に延伸し、リアフランジ２２の側にて同軸モータ１の出力を利用可能に構成したが、本実施形態の同軸モータ１００では、逆側すなわちフロントフランジ１３３の側に、出力軸であるシャフト１２４および１３４が延伸する構成を開示している。

本実施形態の同軸モータ１００は、第１のモータ１０２と第２のモータ１０３とを同軸に組み合わせて構成される。第１のモータ１０２はシャフト１２４を回転させるモータであり、第２のモータ１０３はシャフト１３４を回転させるモータである。

第１のモータ１０２は、電磁鋼板を積層してなるステータスタック１２１と、ステータスタック１２１の軸方向前方に設けられてケース部材となるフロントフランジ１２３（フロント側ケース）と、ステータスタック１２１の軸方向後方に設けられてケース部材となるリアフランジ１２２（リア側ケース）とを有して構成される。リアフランジ１２２には、第１のモータ１０２に電力供給するための端子を有するコネクタ１２２ａが設けられ、フロントフランジ１２３には、第２のモータ１０３の凹部１３２ｂと嵌合する凸部１２３ａが設けられている。

第２のモータ１０３は、電磁鋼板を積層してなるステータスタック１３１と、ステータスタック１３１の軸方向前方に設けられてケース部材となるフロントフランジ１３３（フロント側ケース）と、ステータスタック１３１の軸方向後方に設けられてケース部材となるリアフランジ１３２（リア側ケース）とを有して構成される。リアフランジ１３２には、第２のモータ１０３に電力供給するための端子を有するコネクタ１３２ａが設けられ、さらに、第１のモータ１０２の凸部１２３ａと嵌合する凹部１３２ｂが設けられている。

第２のモータ１０３のシャフト１３４は中空の筒状部材であり、第１のモータ１０２と第２のモータ１０３とを組み付けると、シャフト１３４の中空の軸中心を、第１のモータ１０２のシャフト１２４が貫通し、第１のモータ１０２の凸部１２３ａと第２のモータ１０３の凹部１３２ｂとが嵌合して固定されて同軸モータ１００となる。

第１のモータ１０２のシャフト１２４には、電磁鋼板を積層してなるロータスタック１２７ａと１２７ｂとで永久磁石１２６を挟んで構成されるロータが嵌挿されて固定されている。また、ステータスタック１２１の両脇にはコイル１２１ａおよび１２１ｂが捲き回され、このコイル１２１ａおよび１２１ｂに通電することによって、ステータが励磁される。ステータスタック１２１はフロントフランジ１２３とリアフランジ１２２とに挟まれて固定され、シャフト１２４は、玉軸受１２５ａおよび１２５ｂを介して、フロントフランジ１２３およびリアフランジ１２２に回転自在に支持される。

第２のモータ１０３のシャフト１３４には、電磁鋼板を積層してなるロータスタック１３７ａと１３７ｂとで永久磁石１３６を挟んで構成されるロータが嵌挿されて固定されている。また、ステータスタック１３１の両脇にはコイル１３１ａおよび１３１ｂが捲き回され、このコイル１３１ａおよび１３１ｂに通電することによって、ステータが励磁される。ステータスタック１３１はフロントフランジ１３３とリアフランジ１３２とに挟まれて固定され、シャフト１３４は、玉軸受１３５ａおよび１３５ｂを介して、フロントフランジ１３３およびリアフランジ１３２に回転自在に支持される。

上述のように、本実施形態の同軸モータ１００は、すべり軸受に比べて寸法精度の高い玉軸受を用いることにより、軸受の寸法精度が向上するとともに摺動面がなくなるので、そこに用いる油も必要なくなりモータ同士の結合強度の低下を防止することができる。

また、本実施形態の同軸モータ１００は、軸受とは別のアルミ又は鉄で寸法精度良く加工されたケース部材すなわち第１のモータ１０２のフロントフランジ１２３および第２のモータ１０３のリアフランジ１３２によってモータ同士を嵌合させるので、軸受には凸部や凹部等を設けずに済み、組み込み精度が高く、安価な同軸モータを提供することができる。

次に本発明のさらに別の実施形態について説明する。図８は、本発明による同軸モータであって、図１や図６とは別の実施形態のモータを示す斜視図である。図９は、図８に示した同軸モータ１００のＩＸ−ＩＸ断面図である。

本実施形態の同軸モータ２００では、３個のモータを同軸に結合してなる構成を開示している。

本実施形態の同軸モータ２００は、第１のモータ２０２と第２のモータ２０３と第３のモータ２０４とを同軸に組み合わせて構成される。第１のモータ２０２はシャフト２２４を回転させるモータであり、第２のモータ２０３はシャフト２３４を回転させるモータであり、第３のモータ２０４はシャフト２４４を回転させるモータである。

第１のモータ２０２は、電磁鋼板を積層してなるステータスタック２２１と、ステータスタック２２１の軸方向前方に設けられてケース部材となるフロントフランジ２２３（フロント側ケース）と、ステータスタック２２１の軸方向後方に設けられてケース部材となるリアフランジ２２２（リア側ケース）と玉軸受２２５ａおよび２２５ｂとを有して構成される。リアフランジ２２２には、第１のモータ２０２に電力供給するための端子を有するコネクタ２２２ａが設けられ、フロントフランジ２２３には、第２のモータ２０３の凹部２３２ｂと嵌合する凸部２２３ａが設けられている。

第２のモータ２０３は、電磁鋼板を積層してなるステータスタック２３１と、ステータスタック２３１の軸方向前方に設けられてケース部材となるフロントフランジ２３３（フロント側ケース）と、ステータスタック２３１の軸方向後方に設けられてケース部材となるリアフランジ２３２（リア側ケース）と玉軸受２３５ａおよび２３５ｂとを有して構成される。リアフランジ２３２には、第２のモータ２０３に電力供給するための端子を有するコネクタ２３２ａが設けられ、さらに、第１のモータ２０２の凸部２２３ａと嵌合する凹部２３２ｂが設けられている。また、フロントフランジ２３３には、第３のモータ２０４の凹部２４２ｂと嵌合する凸部２３３ａが設けられている。

第３のモータ２０４は、電磁鋼板を積層してなるステータスタック２４１と、ステータスタック２４１の軸方向前方に設けられてケース部材となるフロントフランジ２４３（フロント側ケース）と、ステータスタック２４１の軸方向後方に設けられてケース部材となるリアフランジ２４２（リア側ケース）と玉軸受２４５ａおよび２４５ｂとを有して構成される。リアフランジ２４２には、第３のモータ２０４に電力供給するための端子を有するコネクタ２４２ａが設けられ、さらに、第２のモータ２０３の凸部２３３ａと嵌合する凹部２４２ｂが設けられている。

第１のモータ２０２のシャフト２２４は中空の筒状部材であり、第１のモータ２０２と第２のモータ２０３とを組み付けると、シャフト２２４の中空の軸中心を、第２のモータ２０３のシャフト２３４が貫通し、第１のモータ２０２の凸部２２３ａと第２のモータ２０３の凹部２３２ｂとが嵌合する。また、第２のモータ２０３のシャフト２３４も中空の筒状部材であり、第２のモータ２０３と第３のモータ２０４とを組み付けると、シャフト２３４の中空の軸中心を、第３のモータ２０４のシャフト２４４が貫通し、第２のモータ２０３の凸部２３３ａと第３のモータ２０４の凹部２４２ｂとが嵌合する。このように３個のモータが嵌合し固定されて同軸モータ２００となる。

第１のモータ２０２のシャフト２２４には、電磁鋼板を積層してなるロータスタック２２７ａと２２７ｂとで永久磁石２２６を挟んで構成されるロータが嵌挿されて固定されている。また、ステータスタック２２１の両脇にはコイル２２１ａおよび２２１ｂが捲き回され、このコイル２２１ａおよび２２１ｂに通電することによって、ステータが励磁される。ステータスタック２２１はフロントフランジ２２３とリアフランジ２２２とに挟まれて固定され、シャフト２２４は、玉軸受２２５ａおよび２２５ｂを介して、フロントフランジ２２３およびリアフランジ２２２に回転自在に支持される。

第２のモータ２０３のシャフト２３４には、電磁鋼板を積層してなるロータスタック２３７ａと２３７ｂとで永久磁石２３６を挟んで構成されるロータが嵌挿されて固定されている。また、ステータスタック２３１の両脇にはコイル２３１ａおよび２３１ｂが捲き回され、このコイル２３１ａおよび２３１ｂに通電することによって、ステータが励磁される。ステータスタック２３１はフロントフランジ２３３とリアフランジ２３２とに挟まれて固定され、シャフト２３４は、玉軸受２３５ａおよび２３５ｂを介して、フロントフランジ２３３およびリアフランジ２３２に回転自在に支持される。

第３のモータ２０４のシャフト２４４には、電磁鋼板を積層してなるロータスタック２４７ａと２４７ｂとで永久磁石２４６を挟んで構成されるロータが嵌挿されて固定されている。また、ステータスタック２４１の両脇にはコイル２４１ａおよび２４１ｂが捲き回され、このコイル２４１ａおよび２４１ｂに通電することによって、ステータが励磁される。ステータスタック２４１はフロントフランジ２４３とリアフランジ２４２とに挟まれて固定され、シャフト２４４は、玉軸受２４５ａおよび２４５ｂを介して、フロントフランジ２４３およびリアフランジ２４２に回転自在に支持される。

上述のように、本実施形態の同軸モータ２００は、すべり軸受に比べて寸法精度の高い玉軸受を用いることにより、軸受の寸法精度が向上するとともに摺動面がなくなるので、そこに用いる油も必要なくなりモータ同士の結合強度の低下を防止することができる。

また、本実施形態の同軸モータ２００は、軸受とは別のアルミ又は鉄で寸法精度良く加工されたケース部材すなわち第１のモータ２０２のフロントフランジ２２３および第２のモータ２０３のリアフランジ２３２によって、第１のモータ２０２と第２のモータ２０３、さらに第２のモータ２０３のフロントフランジ２３３および第３のモータ２０４のリアフランジ２４２によって第１のモータ２０２と第２のモータ２０３および第３のモータ２０４の３つのモータ同士を嵌合させるので、軸受には凸部や凹部等を設けずに済み、組み込み精度が高く、安価な同軸モータを提供することができる。

本発明は、たとえば小型のステッピングモータにおいて、同軸の複数出力を得る場合に適用可能である。

１ 同軸モータ
２ 第１のモータ
３ 第２のモータ
２１ ステータスタック
２１ａ、２１ｂ コイル
２２ リアフランジ
２３ フロントフランジ
２３ａ 凸部
２４ シャフト
２５ａ、２５ｂ 玉軸受
２６ 永久磁石
２７ａ、２７ｂ ロータスタック
３１ ステータスタック
３１ａ、３１ｂ コイル
３２ リアフランジ
３２ｂ 凹部
３３ フロントフランジ
３４ シャフト
３５ａ、３５ｂ 玉軸受
３６ 永久磁石
３７ａ、３７ｂ ロータスタック

Claims (5)

1. 複数のモータを有し、前記複数のモータの回転軸同士を同軸にした同軸モータにおいて、
   前記複数のモータそれぞれが、該モータの回転軸を回転自在に支持する玉軸受と、該モータの外形を形成するケース部材とを有し、
   前記複数のモータのうちの一のケース部材とこれに相対する他の一のケース部材とを嵌合させて、前記複数のモータすべてを固定してなる
   ことを特徴とする同軸モータ。
2. 第１のモータおよび第２のモータを有し、前記第１のモータの回転軸と前記第２のモータの回転軸とを同軸にした同軸モータにおいて、
   前記第１のモータが、該第１のモータの回転軸を回転自在に支持する玉軸受と、該第１のモータの外形を形成する第１のケース部材とを有し、
   前記第２のモータが、該第２のモータの回転軸を回転自在に支持する玉軸受と、該第２のモータの外形を形成する第２のケース部材とを有し、
   前記第１のケース部材および前記第２のケース部材のそれぞれがフロント側ケースとリア側ケースとからなり、
   前記第１のケース部材と前記第２のケース部材とを嵌合させることにより前記第１のモータと前記第２のモータとを固定してなる
   ことを特徴とする同軸モータ。
3. 前記いずれか一方のモータの回転軸が中空シャフトであり、前記他方のモータの回転軸が中実シャフトであり、前記中実シャフトが前記中空シャフトの軸中心を貫通してなる
   ことを特徴とする請求項２に記載の同軸モータ。
4. 前記第１のケース部材に凸部または凹部を設け、前記第２のケース部材に、前記第１のケース部材の凸部または凹部に対向した凹部または凸部を設け、前記第１のケース部材の凸部または凹部と、前記第２のケース部材の凹部または凸部とを嵌合させることにより前記第１のモータと前記第２のモータとを固定してなる
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の同軸モータ。
5. 前記第１のモータの回転軸および前記第２のモータの回転軸を、前記中空シャフトを有するモータのリア側ケースの側、またはフロント側ケースの側に延伸させたことを特徴とする請求項２または３に記載の同軸モータ。

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