JP2012178925A

JP2012178925A - ダイレクトドライブモータ

Info

Publication number: JP2012178925A
Application number: JP2011040291A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Maruyama; 正幸丸山; Kazunori Koizumi; 和則小泉; Itsuo Watanabe; 逸男渡辺
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-09-13
Anticipated expiration: 2031-02-25
Also published as: JP5644584B2

Abstract

【課題】モータ内部の圧力変化が生じた場合であっても、モータ外部からの粉塵や液体などの異物の侵入を確実に防止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。
【解決手段】常時静止状態に維持される固定子(モータコア)４と、固定子４に対して回転可能に配された回転子(ロータ)５と、固定子４を固定してモータ支持部材に取り付けられるベース部材(ハウジングベース)３と、回転子５に固定されて当該回転子５とともに回転可能な出力軸６と、出力軸６をベース部材３に対して回転可能に支持する軸受８を備え、ベース部材３と出力軸６との間の間隙Ｓ１,Ｓ２でモータ外部との連通部位には、モータ内部を密閉してモータ外部から遮断するためのシール部材(Ｏリング１３、ダストシール１６及びオイルシール１８,４２)を設け、ベース部材３には、モータ内部をモータ外部と連通させ、内気と外気との流動を可能とする通気孔９４を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダイレクトドライブモータに関し、具体的には、当該ダイレクトドライブモータの防塵及び防水などの密閉構造の改良に関する。

ダイレクトドライブモータ(以下、ＤＤモータという)は、ギアやベルト、及びローラなどの伝達機構を介在させることなく、回転体に回転力をダイレクトに伝達し、当該回転体を被回転体に対して所定方向へ回転させる駆動方式(モータ負荷直結型の駆動方式)を採用した電動機であり、搭載される機械装置の用途などに応じて従来から各種のタイプが用いられている。

かかるＤＤモータは、モータ部、当該モータ部を回転自在に支持するための軸受、当該モータ部の回転状態を検出するための回転検出器(レゾルバ)を備えている。
ところで、ＤＤモータは、その使用条件や使用態様などによっては、モータ外部から粉塵や液体(一例として、水)などの異物がモータ内部へ侵入しやすい環境にさらされる場合がある。このような環境下において粉塵や液体などの異物がモータ内部へ侵入すると、例えば、モータ部の固定子(モータステータ)と回転子(モータロータ)との間のギャップや、レゾルバの固定子(レゾルバステータ)と回転子(レゾルバロータ)との間のギャップなどが変動し、モータ部の回転精度やレゾルバにおけるモータ部の回転状態の検出精度などに影響を及ぼし、これらの精度を低下させるなどの不具合が生じる虞がある。

したがって、このような不具合の発生を回避すべく、粉塵や液体などの異物がモータ内部へ侵入してしまうことを防止する必要がある。このため、従来から各種の方策が講じられており、かかる異物侵入防止を図ったモータの構成が知られている。
例えば、特許文献１には、ポンプ装置などによりモータ内部を加圧することで、粉塵や液体などの異物のモータ内部への侵入防止を図ったＤＤモータ(インホイールモータシステム)の構成が開示されている。
また、特許文献２には、モータ内部がモータ外部と連通する部位(露出される部位)に所定の封止部材(シール部材)を設けることで、モータ内部をモータ外部から密閉し、粉塵や液体などの異物のモータ内部への侵入防止を図ったＤＤモータ(インホイールモータシステム)の構成が開示されている。

特開２００５−１５３７２４号公報特開２００５−３３３７０４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたモータ構成では、モータ内部を加圧するためのポンプ装置が別途必要となるだけでなく、当該ポンプ装置を制御するための機構なども必要となる。また、このようにポンプ装置によりモータ内部を加圧する場合、モータ外部との圧力差により、エア内にミストを含む可能性があり、当該ミストがモータ内部へ流入してしまう虞がある。
一方、特許文献２に開示されたモータ構成では、モータ内部とモータ外部が略同一圧に保たれている場合、シール部材によってモータ内部が密閉されているため、モータ外部からの粉塵や液体などの異物の侵入を防止することは可能となる。しかしながら、ＤＤモータの内気は、モータ作動時にはモータ部の固定子(ステータ)を構成する巻線(コイル)への通電や、回転子(ロータ)の回転による摩擦などにより常に熱せられ、膨張する。このため、膨張した内気によってモータ内部の圧力がモータ外部に対して上昇した場合、シール部材によるシール部分から内気がモータ外部へ放出されるが、モータ停止時には内気が外気と熱平衡し、内圧上昇時に放出した分だけ外気がモータ内部へ引き込まれる。すなわち、このような圧力変化時においては、シール部分から外気が引き込まれ、その際に粉塵や液体などの異物がモータ内部へ侵入してしまう虞がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、モータ内部の圧力変化が生じた場合であっても、モータ外部からの粉塵や液体などの異物の侵入を確実に防止することが可能なＤＤモータを提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明に係るダイレクトドライブモータは、常時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された回転子と、前記固定子を固定してモータ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、当該出力軸を前記ベース部材に対して回転可能に支持する軸受を備えている。かかるダイレクトドライブモータにおいて、前記ベース部材と前記出力軸との間の間隙でモータ外部との連通部位、及び前記ベース部材と前記回転子との間の間隙でモータ外部との連通部位のいずれか一方もしくは双方には、モータ内部を密閉してモータ外部から遮断するためのシール部材が設けられ、前記ベース部材には、モータ内部をモータ外部と連通させ、内気と外気との流動を可能とする通気孔が形成されている。

この場合、前記通気孔のモータ外部側の開口に継手を設け、当該継手に管材を接続し、当該管材の開口部を前記通気孔のモータ外部側の開口から遠ざけて外気側へ開放させる構成とすることが好ましい。

本発明に係るＤＤモータによれば、モータ内部の圧力変化が生じた場合であっても、モータ外部からの粉塵や液体などの異物の侵入を従来よりも確実に防止することができる。

本発明の一実施形態に係るダイレクトドライブモータの構成を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係るダイレクトドライブモータ(以下、ＤＤモータともいう)について、添付図面を参照して説明する。なお、本発明に係るＤＤモータは、各種の機械装置に搭載される大小様々な駆動装置(回転電動機)として適用することができ、その用途はここでは特に限定しないが、主として、粉塵や液体(一例として、水)などの異物にさらされるような環境下で使用される場合を想定する。
図１には、本発明の一実施形態に係るＤＤモータの構成が示されている。かかるＤＤモータは、常時静止状態に維持される固定子(以下、モータコアという)４と、当該モータコア４に対して回転可能に配された回転子(同、ロータという)５と、モータコア４を固定してモータ支持部材(例えば、図１においては、ＤＤモータの下方に位置する機械装置側の基台など)に取り付けられるベース部材(以下、ハウジングベースという)３と、ロータ５に固定されて当該ロータ５とともに回転可能な出力軸６と、出力軸６をハウジングベース３に対して回転可能に支持する軸受８を備えている。なお、以下の説明においては、軸心Ｃ方向(図１においては、上下方向)に対して前記モータ支持部材へ取り付けられる側を取付側(同図においては、下側)、当該取付側とは反対側を天部側(同図においては、上側)という。

この場合、ハウジングベース３、出力軸６、ロータ５、そしてモータコア４は、いずれも環状構造を成しており、これらの出力軸６、ロータ５及びモータコア４が同心状に、出力軸６を最も内側としてロータ５、モータコア４の順に軸心Ｃに対して外側へ配置されるように、ハウジングベース３へ位置決め固定されている。
ハウジングベース３は、軸心Ｃ周りに開口部(中央開口部)３３を有する略円板状のベース部６０と、軸心Ｃを囲むようにベース部６０の内周縁から凸状に突出した軸心部６２を備えた構造体となっている。軸心部６２は、軸心Ｃ方向に対して二分される分割構造をなしている。また、ハウジングベース３(具体的には、ベース部６０)の外周縁には、その全周に亘って軸心Ｃ方向に沿って、ハウジングベース３の上記天部側(図１においては、上側)へ突出した円筒部２が設けられており、当該円筒部２にモータコア４が取り付けられている(例えば、接着剤による接合や締結部材による締結など)。これにより、モータコア４がハウジングベース３に対して位置決め固定されている。

モータコア４は、複数の歯列(図示しない)が形成されて熊手状に内側に突出した磁極を円周方向に等間隔で複数個有する電磁石を備えて円筒状に構成されており、隣接する磁極相互ではその歯列が所定ピッチだけ位相をずらして配設されている。なお、各電磁石には、ボビン６４に素線６６が多重に巻回されて成るステータコイル６８が取り付けられている(例えば、接着剤による接合や締結部材による締結など)。この場合、モータコア４には、電源からの電力を供給するための配線(図示しない)が配線空間２２を介して接続されており、当該配線を通じてステータコイル６８に対して電力が供給されるようになっている。配線空間２２は、ハウジングベース３のベース部６０と円筒部２に亘る領域に設けられており、その円筒部２側に側面開口部(第１配線部)２３が開口するとともに、ベース部６０側に背面開口部(第２配線部)２４が開口している。

ハウジングベース３の円筒部２には、モータコア４に接続する配線をモータ外部へ引き出すためのスペーサ(以下、第１コネクタスペーサという)２９が取り付けられており、当該第１コネクタスペーサ２９は、パッキン２８を介して円筒部２と密着し、側面開口部(第１配線部)２３と連通している。第１コネクタスペーサ２９には、モータコア４に接続する配線を電源に接続させるための防水コネクタ３１が配設されており、当該防水コネクタ３１に電源と接続された電源ケーブルなどを繋げることで、モータコア４に接続させた配線を通じて当該モータコア４に対して電力が供給される。
なお、モータコア４への配線接続後は、背面開口部(第２配線部)２４を封止すればよい。図１に示す構成においては、ハウジングベース３のベース部６０に背面開口部(第２配線部)２４を覆うためのカバー部材(以下、第２カバープレートという)２５を設けており、当該第２カバープレート２５をハウジングベース３のベース部６０に設けた座面２６に嵌め込むとともに、背面開口部(第２配線部)２４の内壁へ向けて突出する突起(内側突出部)３２との間にＯリング２７を介在させることで、背面配線部(第２配線部)２４を隙間なく覆っている。

ロータ５は、その外径寸法がモータコア４の内径寸法よりも小寸で、軸心Ｃ方向に対して二分割可能な略円筒状を成し、その外周部に鉄心の歯(図示しない)が均一に突設されており、当該鉄心の歯は前記モータコア４の電磁石の磁極に形成された歯列とは異なるピッチで形成されている。
そして、これらのモータコア４とロータ５とは、上述したようにロータ５がモータコア４よりも軸心Ｃに対して内側に配置されているとともに、その際、モータコア４の電磁石とロータ５の歯が僅かなギャップを隔てて対向するように位置付けられている。

出力軸６は、円板状傘部９と、当該円板状傘部９から上記取付側(図１においては、下側)へ凸状に突出した３つの円筒部(軸部１０、位置決め円筒部１１、及び周縁壁１５)を備えた構造体となっている。軸部１０は、軸心Ｃ部分に貫通孔３７を有し、当該軸心Ｃを囲むように円板状傘部９の内周縁から突出しており、周縁壁１５は、円板状傘部９の外周縁から全周に亘って軸心Ｃ方向に沿って突出している。そして、位置決め円筒部１１は、これらの軸部１０と周縁壁１５の間に介在されるように、軸心Ｃ方向に沿って円筒状に突出している。
ロータ５は、出力軸６に一体的に固定されており、当該ロータ５の外周部に嵌着された軸受８を介して回転自在にハウジングベース３の軸心部６２に支持されている。この場合、ロータ５は、出力軸６の位置決め円筒部１１に圧入されて締結部材(一例として、ボルト)７で締結され、軸心Ｃに対してモータコア４の内側に周面を対向させて配設されている。

軸受８は、その外輪８ａが分割構造をなす２つのロータ５ａ,５ｂの内周段部に嵌め込まれ、当該内周段部をなす円周面と軸心Ｃ方向の平面の２つの面に当接した状態で、締結部材(一例として、ボルト)７０で締結固定されている。これに対し、内輪８ｂは、分割構造をなすハウジングベース３の２つの軸心部６２ａ,６２ｂの外周段部に嵌め込まれ、当該外周段部をなす円周面と軸心Ｃ方向の平面の２つの面に当接した状態で、締結部材(一例として、ボルト)７２で締結固定されている。これにより、軸受８は、ハウジングベース３とロータ５との間に介在され、ロータ５及び出力軸６をモータコア４及びハウジングベース３に対して回転自在に支持する。
なお、本実施形態においては、図１に示すように、転動体をクロスローラ８ｃとしたクロスローラ軸受を軸受８として適用しているが、軸受構成はこれに限定されず、例えば、転動体を玉やころ(円筒ころ、円錐ころ、球面ころなど)とした玉軸受やころ軸受を適用することも想定可能である。その際、これらの転動体は、環状を成す保持器のポケットに１つずつ所定間隔(一例として、等間隔)で配し、当該ポケット内で回転自在に保持された状態で内外輪８ａ,８ｂの軌道間に組み込めばよい。これにより、各転動体は所定間隔を保った状態で、その転動面が相互に接触することなく、前記軌道間を転動することができ、結果として、当該各転動体が相互に接触して摩擦が生じることによる回転抵抗の増大や、焼付きなどを防止することができる。保持器は、転動体の種類に応じて任意のタイプを適用すればよく、例えば、転動体を玉とした場合、波型の合わせタイプや冠型などのタイプを適用することができ、転動体を各種のころとした場合、もみ抜き型、くし型及びかご型などのタイプを適用することができる。

また、本実施形態において、ＤＤモータには、ロータ５ひいては出力軸６を高精度に位置決めするため、高分解能の回転検出器であるレゾルバ式回転検出器(以下、レゾルバという)４０が設けられている。
この場合、レゾルバ４０は、常時静止状態に維持される固定子(以下、レゾルバステータという)７４ａ,７４ｂと、レゾルバステータ７４ａ,７４ｂと僅かなギャップを隔てて対向配置され、当該レゾルバステータ７４ａ,７４ｂに対して回転可能な回転子(以下、レゾルバロータという)７６ａ,７６ｂを備えており、軸受８の上記天部側(図１においては、上側)で、出力軸６の円板状傘部９、ハウジングベース３の軸心部６２(６２ｂ)及びロータ５(５ｂ)で囲まれた空間部Ａに配設されている。

かかるレゾルバステータ７４ａ,７４ｂは、複数のステータポール７８ａ,７８ｂが円周方向へ等間隔に形成された環状の成層鉄心を有し、各ステータポール７８ａ,７８ｂにレゾルバコイル８０ａ,８０ｂが巻回された構造を成しており、ハウジングベース３の軸心部６２の上部(６２ｂ)に形成された外周段部に、環状の取付部材８２を介して位置決め固定されている。これに対し、レゾルバロータ７６ａ,７６ｂは、中空環状の成層鉄心により構成されており、ロータ５の上部(５ｂ)に形成された内面段部に、環状の取付部材８４を介して位置決め固定されている。また、ハウジングベース３の軸心部６２(６２ｂ)の端部(図１においては、上端部)には、レゾルバステータ７４ａ,７４ｂ及びレゾルバロータ７６ａ,７６ｂを径方向に覆うレゾルバカバー４１が設けられている。
なお、軸心部６２(６２ｂ)に対するレゾルバステータ７４ａ,７４ｂの位置決め固定、及びロータ５(５ｂ)に対するレゾルバロータ７６ａ,７６ｂの位置決め固定は、例えば、圧入による嵌合、接着剤による接合、締結部材による締結などの各種方法で、もしくはこれらの方法を組み合わせて行えばよい。
また、レゾルバ４０の配設位置は、ロータ５(出力軸６)の回転状態を検出することが可能であれば特に限定されず、出力軸６やハウジングベース３の形状などに応じて任意の位置へ配設することができる。例えば、レゾルバ４０を軸受８の下方に配設した構成などとすることも可能である。

このような構成によれば、ロータ５が回転すると、これとともにレゾルバロータ７６ａ,７６ｂも回転し、レゾルバステータ７４ａ,７４ｂとの間のリラクタンスを連続的に変化させる。かかるリラクタンスの変化をレゾルバステータ７４ａ,７４ｂにより検出することで、レゾルバロータ７６ａ,７６ｂ(換言すれば、ロータ５及び出力軸６)の位置や角度などを検知することができる。
そして、レゾルバ制御回路(図示しない)によって、レゾルバステータ７４ａ,７４ｂが検出したリラクタンスの変化を電気信号(デジタル信号)に変換するとともに、当該電気信号に基づいて、単位時間当たりのレゾルバロータ７６ａ,７６ｂの位置や角度などの変動量を演算処理することで、レゾルバロータ７６ａ,７６ｂが固定されたロータ５の回転状態(例えば、回転速度、回転方向あるいは回転角度など)を計測することが可能となる。

なお、本実施形態においては、レゾルバ４０が複数(一例として、２つ)構成となっており、一方のレゾルバ４０(一例として、レゾルバステータ７４ａとレゾルバロータ７６ａ)には、軸心Ｃ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７６ａが備えられている。このため、ロータ５の回転に伴ってレゾルバロータ７６ａが回転すると、レゾルバステータ７４ａとの間の距離を円周方向に連続して変化させ、両者の間のリラクタンスがレゾルバロータ７６ａの位置により連続的に変化する。その際、かかるレゾルバ４０(レゾルバステータ７４ａとレゾルバロータ７６ａ)は、レゾルバロータ７６ａ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しており、いわゆるＡＢＳ(Absolute)型の単極レゾルバとして構成されている。

これに対し、他方のレゾルバ４０(一例として、レゾルバステータ７４ｂとレゾルバロータ７６ｂ)は、突極状の複数の歯が円周方向に等間隔で形成されたレゾルバロータ７６ｂを備えており、当該レゾルバロータ７６ｂ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しており、いわゆるＩＮＣ(Increment)型の多極レゾルバとして構成されている。
このように、レゾルバ４０をＡＢＳ型とＩＮＣ型の複数構成とすることで、ロータ５、ひいては出力軸６の回転状態(例えば、回転速度、回転方向あるいは回転角度など)をより高精度に計測することを可能としている。

なお、モータコア４とロータ５、軸受８、及びレゾルバ４０の相対的な位置関係は、図１に示す関係には限定されず、ＤＤモータの大きさや形状などに応じて任意に設定することができる。例えば、モータコア４とロータ５、軸受８、及びレゾルバ４０を軸心Ｃ方向に沿って一直線上に並べて配設(縦列配置)してもよい。
このような構成を成すＤＤモータは、ハウジングベース３が上記モータ支持部材に取り付けられることで、当該モータ支持部材に対して位置決め固定される。ハウジングベース３には、円筒部２の外周部の上記取付側周縁近傍から拡径方向へ、貫通孔８６が穿孔された取付片８８が突設されている。なお、取付片８８は、前記円筒部２の取付側周縁近傍から複数個を所定間隔(一例として、略等間隔)で突設してもよいし、当該取付側周縁近傍の全周に亘って連続して突設させても構わない。そして、取付片８８の貫通孔８６を前記モータ支持部材に穿孔された締結穴(図示しない)と連通させるようにハウジングベース３を位置付け、当該貫通孔８６から締結部材(一例として、ボルト(図示しない))を挿通して前記締結穴と締結させることで、ハウジングベース３を当該モータ支持部材に取り付けることができる。これにより、ＤＤモータを前記モータ支持部材に対して位置決め固定することができる。なお、前記モータ支持部材に対するＤＤモータの位置決め固定は、締結部材による締結で行えばよいが、これに代えてもしくは加えて、例えば、接着剤による接合などで行うことも想定可能である。

本実施形態において、ハウジングベース３と出力軸６との間の間隙でモータ外部との連通部位、及びハウジングベース３とロータ５との間の間隙でモータ外部との連通部位のいずれか一方もしくは双方には、モータ内部を密閉してモータ外部から遮断するためのシール部材１３,１６,１８,４２が設けられている。
図１に示す構成においては、ハウジングベース３の円筒部２と、出力軸６の位置決め円筒部１１及び周縁壁１５との間の間隙Ｓ１でモータ外部との連通部位に対し、シール部材としてＯリング１３、ダストシール１６及びオイルシール１８が設けられているとともに、ハウジングベース３の軸心部６２(６２ａ)と出力軸６の軸部１０との間の間隙Ｓ２でモータ外部との連通部位に対し、シール部材としてオイルシール４２が設けられている。

この場合、ダストシール１６は、各種の弾性材(例えば、ゴムやプラスチックなどの樹脂材)でなる環状体であり、その内周部の上記天部側から拡径方向(外周方向)へ向けて斜めに延出するダストリップ１７を有している。オイルシール１８,４２は、鋼板などの金属製の芯金１８ａ,４２ａの一部に各種の弾性材(例えば、ゴムやプラスチックなどの樹脂材)でなる複数のリップ(シールリップ２０,４３及びダストリップ２１,４４)を有するリップ部が連結された多リップシールとして構成されており、シールリップ２０,４３には、そのシール圧を高めるためのスプリング(ガータースプリング)１９,１８ｂが装着されている。なお、図１には、ダストシール１６に対して１つのダストリップ１７を設けたシール構成、及びオイルシール１８,４２に対してシールリップ２０,４３及びダストリップ２１,４４それぞれ１つずつ設けたシール構成を一例として示しているが、これらのダストリップ及びシールリップの数は特に限定されず、これらを２つ以上設けたシール構成であっても構わない。

間隙Ｓ１において、ハウジングベース３の円筒部２の端部(図１においては、上端部)には、環状のシールハウジング１２が設けられており、Ｏリング１３、ダストシール１６及びオイルシール１８は、当該シールハウジング１２に取り付けられている。
シールハウジング１２は、その外周部に段部が形成されており、当該段部をなす円周面と軸心Ｃ方向の平面のうち、当該円周面を円筒部２の端面(図１においては、上端面)と当接させるとともに、当該平面を円筒部２の内周縁近傍と当接させた状態で、ハウジングベース３に固定されている。なお、ハウジングベース３(円筒部２)に対するシールハウジング１２の固定は、例えば、圧入による嵌合、接着剤による接合、締結部材による締結などの各種方法で、もしくはこれらの方法を組み合わせて行えばよい。
かかる外周段部をなす軸心Ｃ方向の平面には、全周に亘って凹状に窪ませてなる溝部９０が形成されており、当該溝部９０にＯリング１３が装着されている。そして、溝部９０に装着されたＯリング１３は、その外周部を円筒部２の内周縁近傍と密着させている。

また、シールハウジング１２には、その内周縁近傍から軸心Ｃ方向に対して上記天部側(図１においては、上側)へ全周に亘って凸状に突出するシール円筒部１４が設けられている。ダストシール１６は、その内周面をシール円筒部１４に当接させるとともに、上記取付側((図１においては、下側))の円周面をシールハウジング１２の上記天部側(同図においては、上側)の円周面に当接させ、シールハウジング１２へ常時静止状態に固定されている。この状態において、ダストシール１６は、そのダストリップ１７を出力軸６の円板状傘部９に接触(出力軸６の回転時においては、摺接)させることで、当該部位(ハウジングベース３(シールハウジング１２)と出力軸６の円板状傘部９との間でモータ外部と連通する部位)をシールしている。

さらに、シールハウジング１２には、その内周縁近傍から縮径方向へ全周に亘って凸状に突出するシールフランジ部９２が設けられている。オイルシール１８は、その外周部をシールハウジング１２の内周面に当接させるとともに、上記取付側((図１においては、下側))の円周部をシールフランジ部９２の上記天部側(同図においては、上側)の円周面に当接させ、シールハウジング１２へ常時静止状態に固定されている。この状態において、オイルシール１８は、そのシールリップ２０及びダストリップ２１を出力軸６の位置決め円筒部１１に接触(出力軸６の回転時においては、摺接)させることで、当該部位(ハウジングベース３(シールハウジング１２)と出力軸６の位置決め円筒部１１との間でモータ外部と連通する部位)をシールしている。

これに対し、間隙Ｓ２においては、オイルシール４２がハウジングベース３の軸心部６２に取り付けられている。軸心部６２には、その内周部に段部が形成されており、オイルシール４２は、上記天部側(図１においては、上側)の円周部を前記段部をなす円周面と当接させるとともに、外周部を前記段部をなす軸心Ｃ方向の平面に当接させ、ハウジングベース３の軸心部６２へ常時静止状態に固定されている。この状態において、オイルシール４２は、そのシールリップ４３及びダストリップ４４を出力軸６の軸部１０に接触(出力軸６の回転時においては、摺接)させることで、当該部位(ハウジングベース３の軸心部６２と出力軸６の軸部１０との間でモータ外部と連通する部位)をシールしている。

なお、シールハウジング１２に対するダストシール１６及びオイルシール１８の固定、ハウジングベース３の軸心部６２に対するオイルシール４２の固定は、例えば、圧入による嵌合、接着剤による接合、締結部材による締結などの各種方法で、もしくはこれらの方法を組み合わせて行えばよい。

このように、本実施形態においては、間隙Ｓ１,Ｓ２にＯリング１３、ダストシール１６及びオイルシール１８,４２を設けることで、モータ内部を密閉し、モータ外部から遮断している。これにより、モータ外部からの粉塵や液体(一例として、水)などの異物の侵入の防止を図っている。

そして、本実施形態において、ハウジングベース３には、モータ内部をモータ外部と連通させ、内気と外気との流動を可能とする通気孔９４が形成されている。通気孔９４は、モータ内部をモータ外部と連通させ、内気と外気との流動を可能とすれば、ハウジングベース３の任意の部位に形成して構わない。ただし、ＤＤモータの作動時に、モータ内部(内気)の温度を上昇させ、内気を膨張させる熱源となるモータコア４のステータコイル６８やロータ５の近傍に開口が位置付けられるように、通気孔９４を形成することが好ましい。

一例として、図１には、ハウジングベース３の軸心部６２(６２ａ,６２ｂ)の内部をその端部(図１においては、上端部)からベース部６０の内周縁との連続部位まで貫通し、当該軸心部６２(６２ｂ)の端部で空間部Ａ(レゾルバ４０の配設空間)へ開口する(以下、当該開口部を開口９６という)とともに、当該ベース部６０との連続部位で配線空間２２へ開口する(同、当該開口部を開口９８という)ように穿孔した通気孔９４の構成を示している。このような通気孔９４を形成することで、ＤＤモータは、モータ内部の開口９６から通気孔９４を経由し、開口９８を通じて配線空間２２、そして側面開口部(第１配線部)２３を介してモータ外部と連通可能な構成となっている。また、上述したように、側面開口部(第１配線部)２３には、パッキン２８を介して円筒部２と密着する第１コネクタスペーサ２９が連通しており、当該第１コネクタスペーサ２９には、モータ外部へ向けて開口する開放口４５が形成されている。すなわち、ＤＤモータは、通気孔９４によってモータ内部側の開口９６から、配線空間２２、側面開口部(第１配線部)２３、及び第１コネクタスペーサ２９を介してモータ外部側の開口である開放口４５までが連通した状態となっており、かかる通気路を通じて内気と外気との流動が可能な構成となっている。この場合、開放口４５は、通気孔９４のモータ外部側の開口として機能する。

通気孔９４のモータ外部側の開口となる開放口４５には継手５０が設けられ、当該継手５０には管材(以下、延長チューブという)４６が接続されている。継手５０は、開放口４５と延長チューブ４６とを緊密に接続させることが可能であれば、どのような構造のものを使用しても構わないが、隔壁ユニオンなどの空圧継手などを用いることが好ましい。
継手５０を介して第１コネクタスペーサ２９の開放口４５と接続された延長チューブ４６の開口部５２は、当該開放口４５から遠ざけて(端的には、ＤＤモータから遠ざけて)外気側へ開放されている。その際、延長チューブ４６の開口部５２は、当該開口部５２から粉塵や液体(一例として、水)などの異物が侵入しないように、粉塵や液体などが及ばない場所(例えば、これらを排除したクリーンルーム内など)に配することが好ましい。

なお、図１には、通気孔９４のモータ外部側の開口となる開放口４５をモータ外部へ向けて開口するように第１コネクタスペーサ２９へ形成し、継手５０を介して延長チューブ４６を接続させたモータ構成を示しているが、例えば、通気孔９４のモータ外部側の開口となる開口部を第１コネクタスペーサ２９内に設け(すなわち、当該開口部を直接外部へ露出させることなく)、当該第１コネクタスペーサ２９に管材としてケーブルを連結させたモータ構成とすることも可能である。

このように、本実施形態に係るＤＤモータによれば、間隙Ｓ１,Ｓ２にシール部材としてＯリング１３、ダストシール１６及びオイルシール１８,４２を設けることで、従来のようにモータ内部を加圧するためのポンプ装置などを設けなくとも、モータ内部を密閉し、モータ外部から遮断することができる。これにより、粉塵や液体(一例として、水)などの異物のモータ外部からの侵入を従来よりも簡易な機構(シール部材)で防止することが可能となる。したがって、例えば、ポンプ装置などによりモータ内部を加圧した場合にモータ外部との圧力差により生じるミストがモータ内部へ流入してしまうような事態の発生を回避することができる。

また、モータ内部をモータ外部と連通させ、内気と外気との流動を可能とする通気孔９４をハウジングベース３に形成することで、モータ作動時にモータコア４のステータコイル６８への通電や、ロータ５の回転摩擦などにより内気が熱せられて膨張し、モータ内部の圧力がモータ外部に対して上昇した場合であっても、通気孔９４を介して内気をモータ外部へ放出させることができる。一方、モータ停止時に内気が外気と熱平衡し、内圧上昇時に放出した分だけ外気がモータ内部へ引き込まれる際、通気孔９４を介して外気をモータ内部へ引き込むことができる。このため、シール部材(Ｏリング１３、ダストシール１６及びオイルシール１８,４２)によるシール部分から外気が引き込まれ、その際に粉塵や液体などの異物がモータ内部へ侵入してしまうことを有効に防止することができる。

加えて、通気孔９４のモータ外部側の開口である開放口４５に継手５０を介して延長チューブ４６を接続することで、当該延長チューブ４６の開口部５２を開放口４５から遠ざけ、粉塵や液体(一例として、水)などの異物が及ばない場所(例えば、これらを排除したクリーンルーム内など)に配することが可能となる。これにより、延長チューブ４６の開口部５２からモータ内部への異物の侵入防止を図ることができる。

すなわち、本実施形態に係るＤＤモータによれば、モータ内部の圧力変化が生じた場合であっても、モータ外部から粉塵や液体などの異物がモータ内部へ侵入することを従来よりも確実に防止することができる。

３ベース部材(ハウジングベース)
４固定子(モータコア)
５回転子(ロータ)
６出力軸
８軸受
１３Ｏリング
１６ダストシール
１８，４２オイルシール
９４通気孔
Ｓ１，Ｓ２間隙

Claims

常時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された回転子と、前記固定子を固定してモータ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、当該出力軸を前記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、
前記ベース部材と前記出力軸との間の間隙でモータ外部との連通部位、及び前記ベース部材と前記回転子との間の間隙でモータ外部との連通部位のいずれか一方もしくは双方には、モータ内部を密閉してモータ外部から遮断するためのシール部材が設けられ、
前記ベース部材には、モータ内部をモータ外部と連通させ、内気と外気との流動を可能とする通気孔が形成されていることを特徴とするダイレクトドライブモータ。
前記通気孔のモータ外部側の開口には、継手が設けられ、当該継手には管材が接続されており、当該管材の開口部は、前記通気孔のモータ外部側の開口から遠ざけて外気側へ開放されてい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。