JP2012175867A - Direct drive motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイレクトドライブモータに関するものである。 The present invention relates to a direct drive motor.
従来、インデックステーブルを回動させる等のためにダイレクトドライブモータが用いられている。関連する技術として、本出願人は、静止状態に維持される固定子と、当該固定子に対して回転可能に配置された回転子と、前記固定子を固定して支持部材に取り付けられるベース部材と、前記回転子に固定されて当該回転子とともに回転可能な出力軸と、前記ベース部材と前記出力軸との間に介在されて当該出力軸を当該ベース部材に対して回転可能に支持する軸受を備えたダイレクトドライブモータであって、前記ベース部材は、前記支持部材に取り付けられた状態において当該支持部材と接する一連の連続面を少なくとも1つ有していることを特徴とするダイレクトドライブモータを提案した(特許文献1参照)。 Conventionally, a direct drive motor is used to rotate an index table. As a related technique, the applicant of the present invention has a stator that is kept stationary, a rotor that is rotatably arranged with respect to the stator, and a base member that is fixed to the stator and attached to a support member. And an output shaft fixed to the rotor and rotatable with the rotor, and a bearing interposed between the base member and the output shaft to rotatably support the output shaft with respect to the base member A direct drive motor comprising: the base member having at least one continuous surface in contact with the support member in a state of being attached to the support member. Proposed (see Patent Document 1).
一般に、ダイレクトドライブモータは、軸方向の寸法を抑えることが望まれる。そのため、特許文献1記載の技術のように、アキシアル荷重とモーメント荷重との両方を受けられる軸受を1個配置する。しかしながら、ダイレクトドライブモータのロータの出力端部に取付けられる負荷物の重心がダイレクトドライブモータから離れている場合で且つ振動が大きいと、ダイレクトドライブモータ内部の軸受には大きなモーメント荷重が作用し、軸受に影響を与え、軸受寿命が短くなるおそれがある。 In general, it is desired that the direct drive motor has a reduced axial dimension. Therefore, as in the technique described in Patent Document 1, one bearing that can receive both an axial load and a moment load is disposed. However, if the center of gravity of the load attached to the output end of the rotor of the direct drive motor is away from the direct drive motor and the vibration is large, a large moment load acts on the bearing inside the direct drive motor, and the bearing The bearing life may be shortened.
また、複数の軸受による予圧の構造を採用すると、ダイレクトドライブモータの内外温度上昇差の影響による予圧変化の問題が生じ、これが軸受に影響を与え、軸受寿命が短くなってしまうことになる。 In addition, when a preload structure using a plurality of bearings is employed, a problem of a change in preload due to the effect of a temperature increase difference between the inside and outside of the direct drive motor occurs, which affects the bearing and shortens the bearing life.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、軸受寿命が短くなるおそれを低減することが可能なダイレクトドライブモータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a direct drive motor that can reduce the possibility of shortening the bearing life.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ロータとステータとの間に設けられ、前記ロータを回転可能に支持し、前記ロータからのアキシアル荷重及びラジアル荷重を受ける第1の軸受と、前記ロータの負荷が結合される一方の端部からの距離が前記第1の軸受よりも遠い位置で前記ロータと前記ステータとの間に設けられ、前記ロータを回転可能に支持し、前記ロータからのモーメント荷重をラジアル荷重として受ける第2の軸受と、を含むことを特徴とするダイレクトドライブモータである。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a first device that is provided between a rotor and a stator, rotatably supports the rotor, and receives an axial load and a radial load from the rotor. The bearing is provided between the rotor and the stator at a position farther from the first bearing than the first bearing to which the load of the rotor is coupled, and rotatably supports the rotor. And a second bearing that receives a moment load from the rotor as a radial load.
本発明は、第2の軸受が、ロータの負荷が接続される一方の端部からの距離が第1の軸受よりも遠い位置に設けられる。そして、外部からの力によりロータがモーメント荷重を受けた場合、第1の軸受が、ロータからのアキシアル荷重及びラジアル荷重を受けとめ、第2の軸受が、ロータからのモーメント荷重をラジアル荷重として受けとめる。その結果、第1の軸受にかかる荷重を軽減し、第1の軸受の寿命が短くなってしまうことを抑制することができる。 In the present invention, the second bearing is provided at a position farther from the one end to which the load of the rotor is connected than the first bearing. When the rotor receives a moment load due to an external force, the first bearing receives the axial load and the radial load from the rotor, and the second bearing receives the moment load from the rotor as a radial load. As a result, it is possible to reduce the load applied to the first bearing and suppress the life of the first bearing from being shortened.
本発明の望ましい態様としては、前記第1の軸受が、クロスローラ軸受であり、前記第2の軸受が、すべり軸受であることが好ましい。これによって、ダイレクトドライブモータが大きくなることを抑制しつつ、第1の軸受でロータからのアキシアル荷重及びモーメント荷重を受けとめ、第2の軸受でロータからのラジアル荷重を受けとめることができる。 As a desirable mode of the present invention, it is preferable that the first bearing is a cross roller bearing and the second bearing is a slide bearing. As a result, it is possible to receive an axial load and a moment load from the rotor with the first bearing and to receive a radial load from the rotor with the second bearing while suppressing an increase in the size of the direct drive motor.
本発明の望ましい態様としては、前記ロータの他方の端部に設けられた電磁ブレーキを更に備え、前記第2の軸受は、前記第1の軸受と前記電磁ブレーキとの間の位置に設けられていることが好ましい。これによって、防水性を確保しつつ、第2の軸受でラジアル荷重を受けとめることができる。 As a desirable aspect of the present invention, the electromagnetic brake further provided at the other end of the rotor is further provided, and the second bearing is provided at a position between the first bearing and the electromagnetic brake. Preferably it is. As a result, the radial load can be received by the second bearing while ensuring waterproofness.
本発明は、軸受寿命が短くなるおそれを低減することが可能なダイレクトドライブモータを提供することができる。 The present invention can provide a direct drive motor capable of reducing the risk of shortening the bearing life.
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための形態(以下、実施形態という)により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the mode for carrying out the invention (hereinafter referred to as an embodiment). In addition, constituent elements in the following description include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range.
図1は、本実施形態に係るダイレクトドライブモータの回転軸を含む面で切ったときの断面を示す図である。このダイレクトドライブモータ1は、アウターロータ型のACモータである。 FIG. 1 is a view showing a cross section of the direct drive motor according to the present embodiment when cut by a plane including a rotation shaft. The direct drive motor 1 is an outer rotor type AC motor.
ダイレクトドライブモータ1は、ハウジングベース21を有する。ハウジングベース21は、ダイレクトドライブモータ1の回転中心軸Zrと同軸の第1の円筒状部21Baを有する。ハウジングベース21が有する第1の円筒状部21Baの第1の方向における端部は、モータ固定面23となっている。第1の方向とは、回転中心軸Zrと平行な方向かつ後述する出力軸10とは反対側の方向である。
The direct drive motor 1 has a
また、ハウジングベース21は、第1の円筒状部21Baの第2の方向の端部から回転中心軸Zrに向かって延びる円環状部21Rを有する。第2の方向とは、回転中心軸Zrと平行な方向かつ後述する出力軸10側の方向である。さらに、ハウジングベース21は、円環状部21Rの軸を含む中央部から第2の方向に延在する第2の円筒状部21Bbを有する。
The
本実施形態において、第1の円筒状部21aと円環状部21Rとは、ボルト等の締結手段で結合されている。また、第2の円筒状部21bと円環状部21Rとは、ボルト等の締結手段で結合されている。このような構造により、第1の円筒状部21aと第2の円筒状部21bとは、円環状部21Rを介して結合され、これら3個の部材がハウジングベース21を形成している。
In the present embodiment, the first cylindrical portion 21a and the
ハウジングベース21の内周側の空間、すなわち、第1の円筒状部21Baと円環状部21Rとダイレクトドライブモータ1の取付対象とで囲まれた空間は、ハウジングインナ22である。ハウジングインナ22には、電磁ブレーキ25が配置されている。ハウジングベース21の第2の円筒状部21Bbの外周面には、モータコア24A及び巻線24Bが配置されている。これらの部材がステータ2を構成する。なお、ダイレクトドライブモータ1は、電磁ブレーキ25を必ずしも有していなくてもよい。
The space on the inner peripheral side of the
ダイレクトドライブモータ1は、負荷(ダイレクトドライブモータ1の駆動対象)が結合される出力軸10を有する。出力軸10は、円環の中心軸がダイレクトドライブモータ1の回転中心軸Zrと同軸に形成された円環状部分10Rと、円環状部分10Rから円環状部分10Rの中心軸と同軸に第2の方向に延在する円筒状部分21Bと、を有する。出力軸10の円筒状部分10Bの第2の方向側の端部10BTに、負荷が結合される。
The direct drive motor 1 has an
出力軸10の円環状部分10Rの辺縁部10RCには、円筒形状のロータフランジ12が第1の方向に延在するように結合されている。ロータフランジ12は、2つの円筒形状の第1フランジ12Aと、第2フランジ12Bとをボルト等で結合した構造体である。
A
ロータフランジ12の内周面の第1の方向側の部分、より具体的には、第2フランジ12Bの内周面には、ステータ2のモータコア24A及び巻線24Bと対向するように、永久磁石13が取り付けられている。出力軸10と、ロータフランジ12と、永久磁石13とがダイレクトドライブモータ1のロータ3を構成する。
A permanent magnet is disposed on the inner peripheral surface of the
出力軸10の円環状部分10Rの中心軸を含む中央部には、出力軸10と同軸の中空シャフト11が、第1の方向に延在するように結合されている。中空シャフト11は、ハウジングベース21の円環状部21Rを貫通し、電磁ブレーキ25の位置まで延在している。中空シャフト11の出力軸10とは反対側の端部には、円環形状の部材であるブレーキフランジ14が取り付けられている。ブレーキフランジ14は、磁性体で製造されるとともに、電磁ブレーキ25の作動時には磁力によって電磁ブレーキ25に吸引されるブレーキリング15を有している。ブレーキフランジ14とブレーキリング15とが、電磁ブレーキ25の回転子になる。
A
電磁ブレーキ25が作動すると、ブレーキリング15が電磁ブレーキ25に吸引され、固定される。電磁ブレーキ25は、静止系であるハウジングベース21の円環状部21Rに取り付けられているので、回転系であるロータ3は、中空シャフト11とブレーキフランジ14とブレーキリング15とを介して電磁ブレーキ25に固定される。このような構造により、電磁ブレーキ25は、ロータ3に制動力を与えることができる。
When the
ロータフランジ12とハウジングベース21の第2の円筒状部21Bbとの間には、第1の軸受としてのクロスローラ軸受30が配置されている。クロスローラ軸受30が配置される位置は、ロータフランジ12が有する第2フランジ12B内周面であって永久磁石13が配置されている部分よりも第2の方向側の部分と、ハウジングベース21の第2の円筒状部21Bbの外周面であってモータコア24A及び巻線24、すなわちステータ2が配置されている部分よりも第2の方向側の部分と、の間である。
A cross roller bearing 30 serving as a first bearing is disposed between the
クロスローラ軸受30は、ロータフランジ12の第1フランジ12Aと第2フランジ12Bとに挟持されて、ロータフランジ12に固定されるとともに、ハウジングベース21の第2の円筒状部21Bbに嵌め込まれている。このような構造により、ハウジングベース21は、クロスローラ軸受30を介して、ロータ3を回転可能に支持している。
The
クロスローラ軸受30は、内輪と外輪との間に、ころを直交させて配列した軸受である。クロスローラ軸受30は、ころと内輪及び外輪との転がり面は線接触である。クロスローラ軸受30は、アキシアル荷重とモーメント荷重との両方を受けることができる。このように、クロスローラ軸受30は、ロータ3とステータ2との間に設けられ、ロータ3を回転可能に支持し、ロータ3からのアキシアル荷重及びラジアル荷重を受ける。
The
ダイレクトドライブモータ1は、ハウジングベース21の円環状部21Rの内周面と中空シャフト11の外周面と、の間には、第2の軸受としてのすべり軸受31が配置されている。すべり軸受31は、高負荷容量のラジアル軸受である。第2の軸受としてのすべり軸受31は、ロータ3の負荷が結合される一方の端部、すなわち、出力軸10の円筒状部分10Bの端部からの距離が第1の軸受としてのクロスローラ軸受30よりも遠い位置で、ロータ3とステータ2との間に設けられ、ロータ3を回転可能に支持している。
In the direct drive motor 1, a
また、ハウジングベース21の外周面であってクロスローラ軸受30が配置されている部分よりも第2の方向側の部分と、ロータフランジ12の内周面であってクロスローラ軸受30が配置されている部分よりも第2の方向側の部分と、には、ロータ3の回転を検出する回転検出器(レゾルバ)26が配置されている。より具体的には、レゾルバ26は、ハウジングベース21が有する第2の円筒状部21Bbの第2の方向側と、ロータフランジ12が有する第1フランジ12Aとの間に配置される。
Further, the outer peripheral surface of the
ダイレクトドライブモータ1は、ハウジングベース21のモータ固定面23側に、ハウジングベース21を封止する封止部材としての底板27が取り付けられている。また、ダイレクトドライブモータ1は、ハウジングベース21が有する円環状部21Rの外周に、第2の方向に向かって延在する筒状の筐体28が取り付けられる。筐体28は、ロータ3の外周側に、ロータ3と対向して配置される。
In the direct drive motor 1, a
底板27とブレーキフランジ14との間には、回転系のブレーキフランジ14と静止系の底板27との間からの水分の浸入を抑制するための封止部材として、取付側シール5が設けられる。同様に、筐体28とロータ3が有する出力軸10の円筒状部分10Bとの間には、回転系のロータ3と静止系の筐体28との間からの水分の浸入を抑制するための封止部材として、ロータ側シール7が設けられる。なお、ダイレクトドライブモータ1は、取付側シール5及びロータ側シール7を有していなくてもよく、取付側シール5とロータ側シール7との少なくとも一方を有していてもよい。
Between the
図2は、本実施形態に係るダイレクトドライブモータの出力軸に負荷を結合させた状態を示す図である。ダイレクトドライブモータ1は、第1の軸受としてのクロスローラ軸受30に加えて、第2の軸受としてのすべり軸受31を備えたことを特徴としている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which a load is coupled to the output shaft of the direct drive motor according to the present embodiment. The direct drive motor 1 is characterized by including a
例えば、軸受としてクロスローラ軸受30のみを備え、すべり軸受31を備えない場合、出力軸10に結合された負荷40が振動すると、クロスローラ軸受30は中空シャフト11を介してモーメント荷重(M×g×L)を受ける。ここで、Mは負荷40の質量、gは振動の加速度、Lは負荷40の重心40aとクロスローラ軸受30のローラ部との間の距離である。
For example, in the case where only the
負荷40の質量が大きかったり、振動の加速度が大きかったり、負荷40の重心40aとクロスローラ軸受30のローラ部との間の距離Lが長かったりすると、負荷40の振動等によってクロスローラ軸受30が非常に大きなモーメント荷重を受ける。そして、そのモーメント荷重をクロスローラ軸受30単独では負担しきれず、クロスローラ軸受30が影響を受け、クロスローラ軸受30の寿命低下を招くおそれがある。
When the mass of the
本実施形態に係るダイレクトドライブモータ1は、第1の軸受としてのクロスローラ軸受30に加えて、第2の軸受としてのすべり軸受31を備えている。従って、負荷40が振動しても、ダイレクトドライブモータ1のロータ3に作用する衝撃的なモーメント荷重は、中空シャフト11を介して高負荷容量ラジアル軸受であるすべり軸受31によって支持される。このような構造により、ロータ3にモーメント荷重が作用した場合、クロスローラ軸受30は、アキシアル荷重及びラジアル荷重を負担し、モーメント荷重の負担割合は小さくなる。また、すべり軸受31は、ロータ3からのモーメント荷重をラジアル荷重として受ける。これにより、クロスローラ軸受30の寿命が短くなるおそれを低減することができる。なお、モーメント荷重がロータ3に作用しない場合、すべり軸受31に対して荷重は作用しない。さらに、クロスローラ軸受30とすべり軸受31との両方に荷重が分散されるので、両者の荷重負荷能力に余裕ができる。その結果、ダイレクトドライブモータ1の許容荷重を大きくすることができる。
The direct drive motor 1 according to the present embodiment includes a
なお、本実施形態では、すべり軸受31を、ハウジングベース21の円環部の内周面であって電磁ブレーキ25が配置されている部分よりも第2の方向側の部分に配置しているが、負荷軽減の観点からは、すべり軸受31を、電磁ブレーキ25が配置されている部分よりも第1の方向側、つまり中空シャフト11の第1の方向側における端部に接するように配置してもよい。
In the present embodiment, the
ダイレクトドライブモータ1を、例えば車載カメラ回動用などの用途に用いる場合、防水性を要求されることがある。このような用途に用いる場合、上述したように、ダイレクトドライブモータ1は、取付側シール5及びロータ側シール7を有する。ダイレクトドライブモータ1が取付側シール5を有する場合、すべり軸受31は、図1に示す電磁ブレーキ25よりも第1の方向側に配置されることが好ましい。すなわち、すべり軸受31は、第1の軸受としてのクロスローラ軸受30と電磁ブレーキ25との間の位置に設けられることが好ましい。このようにすると、ダイレクトドライブモータ1が取付側シール5及びすべり軸受31を有する場合でも、回転中心軸Zrと平行な方向におけるダイレクトドライブモータ1の寸法の増加を抑制できるので好ましい。また、すべり軸受31の防水も確保できるので好ましい。
When the direct drive motor 1 is used for applications such as for turning on-vehicle cameras, waterproofing may be required. When used for such an application, as described above, the direct drive motor 1 includes the attachment-
また、本実施形態では、第1の軸受としてクロスローラ軸受30、第2の軸受としてすべり軸受31を用いた場合について説明したが、これに限定されない。第1の軸受は、アキシアル荷重とラジアル荷重を受けられる軸受であれば良く、第2の軸受は、ラジアル荷重を受けられる軸受であれば良い。例えば、第1の軸受として、4点接触玉軸受を用いることとしても良い。
Moreover, although this embodiment demonstrated the case where the
このように、ダイレクトドライブモータ1は、従来のダイレクトドライブモータよりもモーメント荷重及び負荷の振動に対する耐性を有する。このため、振動を多く受けやすい用途、例えば、車両に搭載される用途に好適である。このような用途としては、例えば、ダイレクトドライブモータ1は、車両に搭載され、車載カメラを回動させる用途等がある。また、ダイレクトドライブモータ1は、車両以外にも高加速度が作用する用途にも好適である。さらに、ダイレクトドライブモータ1は、高いモーメント荷重がロータ3に作用する用途、例えば、工作機械のインデックステーブルをダイレクトドライブモータ1が直接駆動する用途等にも好適である。
As described above, the direct drive motor 1 is more resistant to moment load and load vibration than the conventional direct drive motor. For this reason, it is suitable for an application that is susceptible to many vibrations, for example, an application mounted on a vehicle. As such an application, for example, the direct drive motor 1 is mounted on a vehicle and used to rotate an in-vehicle camera. The direct drive motor 1 is also suitable for applications in which high acceleration acts other than the vehicle. Furthermore, the direct drive motor 1 is also suitable for applications in which a high moment load acts on the
1 ダイレクトドライブモータ
2 ステータ
3 ロータ
5 取付側シール
7 ロータ側シール
10 出力軸
11 中空シャフト
12 ロータフランジ
13 永久磁石
14 ブレーキフランジ
15 ブレーキリング
21 ハウジングベース
22 ハウジングインナ
23 モータ固定面
24A モータコア
24B 巻線
25 電磁ブレーキ
26 回転検出器(レゾルバ)
27 底板
28 筐体
30 クロスローラ軸受
31 すべり軸受
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
27
Claims (3)
前記ロータの負荷が結合される一方の端部からの距離が前記第1の軸受よりも遠い位置で前記ロータと前記ステータとの間に設けられ、前記ロータを回転可能に支持し、前記ロータからのモーメント荷重をラジアル荷重として受ける第2の軸受と、
を含むことを特徴とするダイレクトドライブモータ。 A first bearing provided between the rotor and the stator, rotatably supporting the rotor, and receiving an axial load and a radial load from the rotor;
A distance from one end to which the load of the rotor is coupled is provided at a position farther than the first bearing between the rotor and the stator, and rotatably supports the rotor. A second bearing that receives the moment load as a radial load;
Direct drive motor characterized by including.
前記第2の軸受が、すべり軸受であることを特徴とする請求項1に記載のダイレクトドライブモータ。 The first bearing is a cross roller bearing;
The direct drive motor according to claim 1, wherein the second bearing is a slide bearing.
前記第2の軸受は、前記第1の軸受と前記電磁ブレーキとの間の位置に設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のダイレクトドライブモータ。 An electromagnetic brake provided at the other end of the rotor;
The direct drive motor according to claim 1, wherein the second bearing is provided at a position between the first bearing and the electromagnetic brake.
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