JP2015186327A - Motor, manufacturing method of the same, and robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モーター、モーターの製造方法、及びロボットに関するものである。 The present invention relates to a motor, a motor manufacturing method, and a robot.
小型のモーターでは、高いトルクと、低いコギングトルクを両立させるため、多極構造
が提案されている。しかし、多極構造のモーターでは高い組立精度が要求されるため、量
産で安定した品質を実現するためには、部品ごとに高い加工精度が要求されるばかりか、
組立時においても緻密な制度の管理が不可欠となる。
For small motors, a multipolar structure has been proposed to achieve both high torque and low cogging torque. However, high assembly accuracy is required for multi-pole motors. To achieve stable quality in mass production, not only high processing accuracy is required for each part,
Even during assembly, precise system management is essential.
一般的なインナーローター形のモーターは、周方向に永久磁石の個片が取り付けられた
円柱状の回転子とコイルとが巻装された固定子で構成されている。例えば、つば付きのヨ
ーク部を伴う回転軸に中間リングによって、分割された円筒状の磁石を押し当てて固定す
る構造が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
A general inner rotor type motor is composed of a cylindrical rotor on which pieces of permanent magnets are attached in the circumferential direction and a stator on which a coil is wound. For example, a structure is disclosed in which a divided cylindrical magnet is pressed against and fixed to a rotating shaft with a flanged yoke portion by an intermediate ring (see, for example, Patent Document 1).
しかし、特許文献1の構造では、組み立てる部材の加工精度を精度良く確保しないとコ
ギングトルクの増大や軸受けベアリングの短命を招くおそれがある。
However, in the structure of
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態又は適用例として実現することが可能である。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例に係るモーターは、回転シャフトと、前記回転シャフトに固定さ
れた円筒状の磁石集合体と、を備えたモーターであって、前記磁石集合体は、複数の磁石
の個片が互いに接着剤で接合されて形成され、前記磁石集合体は、円筒面を基準面として
、位置調整されて接合されることを特徴とする。
Application Example 1 A motor according to this application example includes a rotating shaft and a cylindrical magnet assembly fixed to the rotating shaft, and the magnet assembly includes a plurality of magnets. The individual pieces are joined to each other with an adhesive, and the magnet assembly is joined with its position adjusted using a cylindrical surface as a reference surface.
本適用例によれば、磁石の個片をローターの周向きに配列させた磁石集合体の外径とロ
ーターの同軸度を保つことができる。これにより、高トルク、低コギングトルクを実現で
きる。
According to this application example, the outer diameter of the magnet assembly in which the magnet pieces are arranged in the circumferential direction of the rotor and the coaxiality of the rotor can be maintained. Thereby, high torque and low cogging torque can be realized.
[適用例2]本適用例に係るモーターの製造方法は、回転シャフトと、前記回転シャフ
トに固定された円筒状の磁石集合体と、を備えたモーターの製造方法であって、複数の磁
石の個片を、円筒面を基準面として位置調整して、接着剤で接合して前記磁石集合体を有
するローターを形成する工程を有することを特徴とする。
Application Example 2 A motor manufacturing method according to this application example is a motor manufacturing method including a rotating shaft and a cylindrical magnet assembly fixed to the rotating shaft. The step of adjusting the position of the individual pieces with the cylindrical surface as a reference surface and joining them with an adhesive forms a rotor having the magnet assembly.
本適用例によれば、円筒面である基準面を基準に磁石の個片を組立てるため、円筒面の
精度で磁石集合体の外径が決まり、従来必要であった高精度な磁石加工や、着磁後の切削
工程が不要になる。その結果、困難な切削工程を経ないでも、外径とローターの同軸度を
保つことができ、高トルク、低コギングトルクを実現するモーターを安定して製造するこ
とができる。
According to this application example, since the magnet pieces are assembled on the basis of the reference surface, which is a cylindrical surface, the outer diameter of the magnet assembly is determined by the accuracy of the cylindrical surface. A cutting process after magnetization is not required. As a result, the coaxiality between the outer diameter and the rotor can be maintained without going through a difficult cutting process, and a motor that realizes high torque and low cogging torque can be stably manufactured.
[適用例3]上記適用例に記載のモーターの製造方法において、前記基準面と同じ円筒
の内面を有する円筒状治具を用いたことを特徴とする。
Application Example 3 In the motor manufacturing method described in the application example, a cylindrical jig having the same cylindrical inner surface as the reference surface is used.
本適用例によれば、円筒状治具の円筒面を基準面とすることで容易に基準面を設定でき
る。
According to this application example, the reference surface can be easily set by using the cylindrical surface of the cylindrical jig as the reference surface.
[適用例4]本適用例に係るロボットは、上記に記載のモーターを備えたことを特徴と
する。
Application Example 4 A robot according to this application example includes the motor described above.
本適用例によれば、上記に記載のモーターによる効果を有するロボットを提供できる。 According to this application example, it is possible to provide a robot having an effect by the motor described above.
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図
面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大又は縮小して表示している
。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings to be used are appropriately enlarged or reduced so that the part to be described can be recognized.
(モーター)
図1は、本実施形態に係るモーターを示す断面図である。
本実施形態に係るモーター1は、図1に示すように、ハウジング(外装ケース)2と、
ステーター(電機子)4と、ローター5とを有している。なお、モーター1としては、特
に限定されず、例えば、サーボモーター、ステッピングモーター等が挙げられる。
(motor)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a motor according to this embodiment.
As shown in FIG. 1, the
A stator (armature) 4 and a
ハウジング2の上壁及び底壁には軸受21,22が設けられている。そして、この軸受
21,22には回転シャフト3が回転可能に軸支されている。又はハウジング2内におい
て、回転シャフト3にはコア51が固定されている。ローター5は、円柱状をなし、回転
シャフト3と、鉄等の軟磁性材料で構成されたコア51と、コア51の外周に設けられた
磁石集合体52とにより構成されている。また、ローター5の周囲にはステーター4が配
置されている。ステーター4は、円筒状をなしており、周方向に所定間隔で配置された複
数のコイル41を有している。
磁石集合体52は、円環柱状をなしている。また、磁石集合体52は、その周方向に複
数の磁極が形成された多極構造を有している。磁石集合体52は、複数の永久磁石の個片
54が互いに接着剤で接合されて形成されている(図2(B)参照)。磁石集合体52は
、円筒面58を基準面として、位置調整されて接合されている(図2(C)参照)。
The
図2は、本実施形態に係る磁石集合体52並びにその組立治具64を説明するための図
である。(A)は蓋66側から組立治具64を見た上面図、(B)は(A)の破線部68
の下層構造図、(C)は(A)のA−A断面図である。図2は磁石集合体52が組立治具
64に組み込まれた状態を示している。磁石集合体52は、8つの永久磁石の個片54が
周方向に配列しており、その内径には内筒70が接着されている(図4(B)参照)。ま
た組立治具64は、円筒状治具62、蓋66、リング90で構成されており、円筒状治具
62は永久磁石が吸引できるような磁性体でできている。
FIG. 2 is a view for explaining the
(C) is an AA cross-sectional view of (A). FIG. 2 shows a state where the
磁石集合体52は、円筒面58を基準面として、位置調整されて接合されている。基準
面として、基準面と同じ円筒の内面を有する円筒状治具62を用いている。これによれば
、円筒状治具62の円筒面58を基準面とすることで容易に基準面を設定できる。
The
まず、図2(C)の断面図を用いて、磁石集合体52と組立治具64との嵌め合いにつ
いて説明する。円筒状治具62は、後で説明する回転シャフト3のベアリング嵌め合い部
であるシャフト嵌合面92と、内筒70の外径である内筒嵌合面94と、そして永久磁石
の個片54外径と嵌合する面である永久磁石の個片嵌合面96と、を有しており、シャフ
ト嵌合面92を基準に、その他2つの嵌合面94,96の同軸度が保たれるよう加工され
ている。
First, the fitting of the
円筒状治具62の材質は、磁性体の代表例として鉄を例に挙げるが、他の磁性体でも本
実施形態の効果を損なうことはない。永久磁石の個片54の内径と嵌合する内筒70は、
非磁性の金属(例えば真鍮)でできており、隣接する永久磁石の個片54同士の吸引力で
内径方向に座屈しない程度の肉厚でできている。例えば、永久磁石の個片54としてネオ
ジウム磁石を用いた場合、隣接した永久磁石の個片54には、0.1N/mm2の吸引力
が作用する。一方、内筒70に内径φ20mm、肉厚0.5mmの真鍮を用いた場合、内
筒70の座屈応力は3.6N/mm2であり、36倍の強度があるため本実施形態の磁石
集合体52を形成することができる。ただし、内筒70に非磁性の金属を採用しているた
め、この後接着する回転シャフト3と永久磁石の個片54との間で、内筒70はギャップ
として作用し、肉が厚い場合磁気回路に弊害を及ぼす。本実施形態の効果を発揮し、かつ
モーター1としての性能を劣化させないためには、内筒70の肉厚は0.5〜1mm程度
、又は永久磁石の個片54の周方向の外径幅の10%未満であることが好ましい。
The material of the
It is made of a non-magnetic metal (for example, brass), and has a thickness that does not buckle in the inner diameter direction due to the attractive force between the adjacent
また、永久磁石の個片54と円筒状治具62とが当接する面にはリング90が設けられ
ている。これは、内筒70と永久磁石の個片54との間に接着剤を充填する際、円筒状治
具62と磁石集合体52との接着を防ぐためであり、接着剤に対して離形性がよい樹脂で
リング90は作られている。
Further, a
図2(A)に示す上面図は、蓋66側から組立治具64を見た図で、接着剤を注入する
貫通孔88と、ねじ留め用の貫通孔89が設けられている。この蓋66は非磁性金属でで
きており、円筒状治具62と同様にシャフト嵌合面92と内筒嵌合面94とが設けられて
いる。この蓋66を非磁性金属にする理由は、吸引力で永久磁石の個片54が円筒状治具
62から外れるのを防ぐためであり、回転シャフト3と内筒70との同軸度を保つためだ
けに、この蓋66は用いられる。図2(B)は、図2(A)に示す上面図中に示した破線
部68内の下層構造を示したもので、接着剤注入孔98は、隣接した2つの永久磁石の個
片54と内筒70とが見込める位置に設けられており、貫通孔88から接着剤を注入する
ことができる。
The top view shown in FIG. 2A is a view of the
図3は、本実施形態に係る円筒状治具62に回転シャフト3を挿入した状態の断面図で
ある。回転シャフト3は、蓋66と円筒状治具62とのシャフト嵌合面92で嵌合してい
る。回転シャフト3と磁石集合体52とは、内筒70と接するコア51外周面に予め接着
剤を塗布しておき、磁石集合体52が円筒状治具62に装着された状態で回転シャフト3
を挿入して円筒状治具62に蓋66を被せることで接着される。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state where the
Is inserted and a
図4及び図5は、本実施形態に係るローター5を組立てる手順を示した構成図である。
図4(A)は円筒状治具62に内筒70を挿入する図、図4(B)は円筒状治具62に永
久磁石の個片54を挿入する図、図4(C)は円筒状治具62に蓋66をし、接着剤を充
填する図、図5(A)は円筒状治具62に回転シャフト3を挿入する図、図5(B)は円
筒状治具62に蓋66を被せる図である。以下、本実施形態に係るローター5の組立ての
手順を、図を用いて説明する。
4 and 5 are configuration diagrams showing a procedure for assembling the
4A is a diagram of inserting the
まず、第1の工程として、図4(A)に示すように、円筒状治具62に内筒70を挿入
する。
First, as a first step, as shown in FIG. 4A, the
次に、第2の工程として、図4(B)に示すように、内筒70と円筒状治具62との間
に永久磁石の個片54を挿入する。ここで永久磁石の個片54は、隣接する永久磁石の個
片54同士が互いに逆極性になるよう1から8まで順に挿入する。
Next, as a second step, as shown in FIG. 4B,
次に、第3の工程として、図4(C)に示すように、円筒状治具62に蓋66を被せ、
永久磁石の個片54と内筒70とが接着されるよう、貫通孔88から接着剤注入孔98(
図2(B)参照)に接着剤を注入する。なお、常温で硬化する接着剤の場合は、蓋66を
した状態で接着剤が固着するまで放置し、加熱硬化タイプの接着剤の場合は、蓋66をし
た状態で接着剤が固着するまで恒温槽に放置する。
Next, as a third step, as shown in FIG. 4 (C), a
The adhesive injection hole 98 (through the through
Adhesive is injected into FIG. 2 (B). In the case of an adhesive that cures at room temperature, the adhesive is left with the
次に、接着剤が完全に固着したら、第4の工程として、図5(A)に示すように、円筒
状治具62から蓋66を外し、コア51に接着剤を塗布してから回転シャフト3を円筒状
治具62に挿入する。
Next, when the adhesive is completely fixed, as a fourth step, the
次に、第5の工程として、図5(B)に示すように、回転シャフト3を磁石集合体52
の同軸度が保たれるよう円筒状治具62に蓋66を被せ、接着剤が固着するまで放置する
。
Next, as a fifth step, as shown in FIG.
The
以上の手順でローター5を組立てることで、偏心のないローター5を組立てることがで
きる。
By assembling the
本実施形態では、永久磁石の個片54の外径に勘合する磁性体の組立治具64の円筒状
治具62と、永久磁石の個片54の内径に嵌め合い、接着により磁石集合体52と一体化
する内筒70を用いて、予めリング状の磁石集合体52を成形する。ここで、磁性体の円
筒状治具62を用いる効果は、永久磁石の個片54と円筒状治具62との吸引力で、磁石
集合体52の外径は自ずと円筒状治具62の精度で保証されるためである。また、永久磁
石の個片54の内径に内筒70を嵌め合わせることで、永久磁石の個片54間に作用する
吸引力で円筒状治具62から永久磁石の個片54が外れるのを防ぐことができる。そして
、本実施形態では前述の組立治具64で磁石集合体52の外径と、回転シャフト3のベア
リング嵌め合い部の同軸度が保たれた状態で、磁石集合体52と回転シャフト3とを接着
するため、偏心のないローター5を作ることができる。
In this embodiment, the
(ロボット)
図6は、本実施形態に係るモーター1を適用したロボット7を示す斜視図である。
次に、上述したモーター1を適用したロボットについて説明する。なお、ロボットの一
例として、以下に、水平多関節ロボット、垂直多関節ロボットを示すが、ロボットとして
はこれらに限定されず、双腕ロボット、その他の他軸ロボットであってもよい。
本実施形態に係るロボット7は、図6に示すように、水平多関節ロボットである。この
ようなロボット7は、基台71と、第1アーム72と、第2アーム73と、作業ヘッド7
4と、エンドエフェクター75とを有している。
(robot)
FIG. 6 is a perspective view showing a
Next, a robot to which the
The
4 and an
基台71は、例えば、図示しない床面にボルト等によって固定されている。基台71の
上端部には第1アーム72が連結している。第1アーム72は、基台71に対して鉛直方
向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。基台71内には、第1アーム72を回動
させるモーター1(1A)が設置されている。
第1アーム72の先端部には第2アーム73が連結している。第2アーム73は、第1
アーム72に対して鉛直方向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。第2アーム7
3内には、第2アーム73を回動させるモーター1(1B)が設置されている。
The
A
The
3, a motor 1 (1B) that rotates the
第2アーム73の先端部には作業ヘッド74が配置されている。作業ヘッド74は、第
2アーム73の先端部に同軸的に配置されたスプラインナット741及びボールネジナッ
ト742と、スプラインナット741及びボールネジナット742に挿通されたスプライ
ンシャフト743とを有している。スプラインシャフト743は、第2アーム73に対し
て、その軸まわりに回転可能であり、かつ、上下方向に移動(昇降)可能となっている。
A
第2アーム73内には、モーター1(1C)と、モーター1(1D)とが配置されてい
る。モーター1Cの駆動力は、図示しない駆動力伝達機構によってスプラインナット74
1に伝達され、スプラインナット741が正逆回転するとスプラインシャフト743が鉛
直方向に沿うシャフトまわりに正逆回転する。一方、モーター1Dの駆動力は、図示しな
い駆動力伝達機構によってボールネジナット742に伝達され、ボールネジナット742
が正逆回転するとスプラインシャフト743が上下に移動する。
In the
1 and when the spline nut 741 rotates forward and backward, the
Is rotated forward and reverse, the
スプラインシャフト743の先端部(下端部)には、エンドエフェクター75が連結さ
れている。エンドエフェクター75としては、特に限定されず、例えば、被搬送物を把持
するもの、被加工物を加工するものなどが挙げられる。これによれば、上記に記載のモー
ター1による効果を有するロボット7を提供できる。
An
図7は、本実施形態に係るモーター1を適用したロボット8を示す斜視図である。
本実施形態に係るロボット8は、図7に示すように、垂直多関節(6軸)ロボットであ
る。このようなロボット8は、基台81と、4本のアーム82,83,84,85と、リ
スト86とを備え、これらが順に連結されている。
FIG. 7 is a perspective view showing a
As shown in FIG. 7, the
基台81は、例えば、図示しない床面にボルト等によって固定されている。このような
基台81の上端部にはアーム82が水平方向に対して傾斜した姿勢で連結しており、アー
ム82は、基台81に対して鉛直方向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また
、基台81内には、アーム82を回動させるモーター1(1E)が設置されている。
アーム82の先端部には、アーム83が連結しており、アーム83は、アーム82に対
して水平方向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、アーム83内には、ア
ーム83をアーム82に対して回動させるモーター1(1F)が設置されている。
The
An
アーム83の先端部には、アーム84が連結しており、アーム84は、アーム83に対
して水平方向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、アーム84内には、ア
ーム84をアーム83に対して回動させるモーター1(1G)が設置されている。
アーム84の先端部には、アーム85が連結しており、アーム85は、アーム84に対
してアーム84の中心軸に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、アーム85
内には、アーム85をアーム84に対して回動させるモーター1(1H)が設置されてい
る。
An
An arm 85 is connected to the distal end portion of the
Inside, a motor 1 (1H) for rotating the arm 85 relative to the
アーム85の先端部には、リスト86が連結している。リスト86は、アーム85に連
結されたリング状の支持リング861と、支持リング861の先端部に支持された円筒状
のリスト本体862とを有している。リスト本体862の先端面は、平坦な面となってお
り、例えば、腕時計等のような精密機器を把持するマニピュレーターが装着される装着面
となる。
A wrist 86 is connected to the tip of the arm 85. The wrist 86 includes a ring-shaped
支持リング861は、アーム85に対して水平方向に沿う回動軸まわりに回動可能とな
っている。また、リスト本体862は、支持リング861に対してリスト本体862の中
心軸に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、アーム85内には、支持リング
861をアーム85に対して回動させるモーター1(1I)と、リスト本体862を支持
リング861に対して回動させるモーター1(1J)とが配置されている。モーター1I
,1Jの駆動力は、それぞれ、図示しない駆動力伝達機構によって支持リング861、リ
スト本体862に伝達される。これによれば、上記に記載のモーター1による効果を有す
るロボット8を提供できる。
The
, 1J is transmitted to the
本実施形態によれば、永久磁石の個片54をローター5の周向きに配列させた磁石集合
体52の外径とローター5の同軸度を保つことができる。これにより、高トルク、低コギ
ングトルクを実現できる。
According to the present embodiment, the outer diameter of the
以上、モーター、モーターの製造方法、及びロボットについて、図示の実施形態に基づ
いて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能
を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に他の任意の構成物が
付加されていてもよい。
As described above, the motor, the motor manufacturing method, and the robot have been described based on the illustrated embodiments. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each unit is an arbitrary configuration having the same function. Can be substituted. In addition, any other component may be added to the present invention.
1…モーター 7,8…ロボット 2…ハウジング 3…回転シャフト 4…ステータ
ー 5…ローター 21,22…軸受 41…コイル 51…コア 52…磁石集合体
54…永久磁石の個片(磁石の個片) 58…円筒面 62…円筒状治具 64…組立治
具 66…蓋 68…破線部 70…内筒 71…基台 72…第1アーム 73…第2
アーム 74…作業ヘッド 75…エンドエフェクター 81…基台 82,83,84
,85…アーム 86…リスト 88,89…貫通孔 90…リング 92…シャフト嵌
合面 94…内筒嵌合面 96…永久磁石の個片嵌合面 98…接着剤注入孔 741…
スプラインナット 742…ボールネジナット 743…スプラインシャフト 861…
支持リング 862…リスト本体。
DESCRIPTION OF
54 ... Permanent magnet pieces (magnet pieces) 58 ...
85 ... Arm 86 ...
Spline nut 742 ...
Claims (4)
ターであって、
前記磁石集合体は、複数の磁石の個片が互いに接着剤で接合されて形成され、
前記磁石集合体は、円筒面を基準面として、位置調整されて接合されることを特徴とす
るモーター。 A motor comprising a rotating shaft and a cylindrical magnet assembly fixed to the rotating shaft,
The magnet assembly is formed by joining a plurality of magnet pieces with an adhesive,
The motor is characterized in that the magnet assembly is joined by adjusting its position with a cylindrical surface as a reference surface.
ターの製造方法であって、
複数の磁石の個片を、円筒面を基準面として位置調整して、接着剤で接合して前記磁石
集合体を有するローターを形成する工程を有することを特徴とするモーターの製造方法。 A method of manufacturing a motor comprising a rotating shaft and a cylindrical magnet assembly fixed to the rotating shaft,
A method for manufacturing a motor, comprising: adjusting a position of a plurality of magnet pieces with a cylindrical surface as a reference surface, and joining the same with an adhesive to form a rotor having the magnet assembly.
前記基準面と同じ円筒の内面を有する円筒状治具を用いたことを特徴とするモーターの
製造方法。 In the manufacturing method of the motor according to claim 2,
A motor manufacturing method using a cylindrical jig having the same cylindrical inner surface as the reference surface.
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---|---|---|---|
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CN106787512A (en) * | 2016-12-26 | 2017-05-31 | 株洲九方装备股份有限公司 | The accurate positioning method and device of a kind of permanent magnetism rotating shaft processing |
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2014
- 2014-03-24 JP JP2014059801A patent/JP2015186327A/en active Pending
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