JP2022131649A - Electric drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動駆動装置に関する。 The present invention relates to an electric drive device.
介護ロボットやパワーアシストスーツでは、搭載性や装着性の観点から小型で高いトルクを出力できる電動駆動装置が必要とされている。 Nursing care robots and power-assisted suits require compact electric drive devices that can output high torque from the viewpoint of mountability and wearability.
アウターロータ型のモータと、モータから入力される入力回転を減速して出力する波動歯車装置と、波動歯車装置の波動発生器および出力軸をそれらの中心軸線の方向に貫通して延びる装置中空部と、出力軸に一体回転するように固定され、装置中空部における出力軸の端面に開口している出力側開口を封鎖しているエンドカバーと、出力軸の回転を検出する検出部とを有する回転アクチュエータが開示されている(特許文献1)。 An outer rotor type motor, a wave gear device that decelerates and outputs the input rotation input from the motor, and a device hollow that extends through the wave generator and the output shaft of the wave gear device in the direction of their central axes an end cover that is fixed to the output shaft so as to rotate integrally with the output shaft and closes an output-side opening that opens to the end face of the output shaft in the hollow portion of the device; and a detection portion that detects the rotation of the output shaft. A rotary actuator is disclosed (Patent Document 1).
また、可動子が複数の可動子要素を積層してなり、個々の可動子要素毎に互いに異なる所定の角度範囲のみに内歯を形成された内歯領域が設けられ、複数の可動子要素に設けられた内歯領域の組み合わせにより可動子の内周面の全周に亘る内歯が構成され、各可動子要素が、各々対応する内歯領域に向かう方向にのみ搖動可能に界磁用固定子に対して配置されている可変ギャップ式モータが開示されている(特許文献2)。 In addition, the mover is formed by stacking a plurality of mover elements, and each mover element is provided with an internal tooth region in which internal teeth are formed only in a predetermined angular range different from each other. The combination of the provided internal tooth regions constitutes the internal teeth covering the entire circumference of the inner peripheral surface of the mover, and each mover element is fixed for the field so that it can swing only in the direction toward the corresponding internal tooth region. A variable gap motor is disclosed in US Pat.
ところで、高トルクを出力するためには一般的に高減速比の減速機をモータと組み合わせて用いる。しかしながら、減速機によって大きく減速されたモータのロータは逆駆動時に高速で回転するため、その回転慣性が逆駆動負荷となってギアの破損や逆駆動要因に大きな力をかけてしまうおそれがある。これを回避するためには、逆駆動を検出するセンサが必要となり、駆動制御の応答速度が問題となる。 By the way, in order to output high torque, generally a speed reducer with a high reduction ratio is used in combination with a motor. However, since the rotor of the motor greatly reduced in speed by the speed reducer rotates at high speed during reverse driving, its rotational inertia becomes a reverse driving load, which may damage the gears or apply a large force to the reverse driving factor. In order to avoid this, a sensor for detecting reverse driving is required, and the response speed of drive control becomes a problem.
また、可変ギャップモータでは、回転慣性を低減することが可能であるが、減速比に対しトルクが小さくなってしまうという問題がある。 Moreover, although the variable gap motor can reduce the rotational inertia, there is a problem that the torque becomes small with respect to the reduction ratio.
本発明の1つの態様は、偏心運動入力の減速機と、起磁力源を有するロータと、起磁力源を有するステータと、を備え、前記ロータは、自転運動が拘束されており、前記ステータに対して公転運動のみが可能であり、前記ステータは、前記ロータの回転周波数とは異なる周波数の回転磁界を発生させ、前記ステータによって発生された前記回転磁界により前記ロータの公転運動が駆動され、前記ロータの公転運動を前記減速機により出力軸の回転運動に変換することを特徴とする電動駆動装置である。 One aspect of the present invention includes an eccentric motion input reducer, a rotor having a magnetomotive force source, and a stator having a magnetomotive force source, wherein the rotor is restrained in rotational motion, and the stator The stator generates a rotating magnetic field with a frequency different from the rotation frequency of the rotor, and the rotating magnetic field generated by the stator drives the orbital motion of the rotor. The electric drive device is characterized in that the orbital motion of the rotor is converted into the rotational motion of the output shaft by the speed reducer.
ここで、前記ステータに備わるティースの数と、前記ロータに備わる磁極の数とが異なることが好適である。 Here, it is preferable that the number of teeth provided on the stator is different from the number of magnetic poles provided on the rotor.
また、前記ティースの透磁率分布の干渉によって前記ステータから高調波を含む前記回転磁界を発生させることが好適である。 Further, it is preferable that the rotating magnetic field including higher harmonics is generated from the stator by interference of magnetic permeability distribution of the teeth.
また、前記ロータが前記ステータの外側にあるアウターロータ型であることが好適である。このとき、前記減速機は、前記ロータの外周に設けられたプラネタリギアと、前記プラネタリギアと噛み合うリングギアとを含むことが好適である。 Also, it is preferable that the rotor is of an outer rotor type located outside the stator. At this time, the speed reducer preferably includes a planetary gear provided on the outer circumference of the rotor and a ring gear meshing with the planetary gear.
また、前記ロータが前記ステータの内側にあるインナーロータ型であることが好適である。このとき、前記減速機は、前記ロータの内周に設けられたリングギアと、前記リングギアと噛み合うサンギアとを含むことが好適である。 Also, it is preferable that the rotor is of an inner rotor type located inside the stator. At this time, the speed reducer preferably includes a ring gear provided on the inner periphery of the rotor and a sun gear meshing with the ring gear.
また、前記減速機は、K-HV型の遊星歯車機構を有することが好適である。 Further, it is preferable that the speed reducer has a K-HV type planetary gear mechanism.
また、前記減速機は、サイクロイド減速機であることが好適である。 Moreover, it is preferable that the speed reducer is a cycloid speed reducer.
また、前記減速機は、サイクロイド型磁気歯車を有することが好適である。 Moreover, it is preferable that the speed reducer has a cycloidal magnetic gear.
本発明によれば、逆駆動時の負荷となる回転慣性が小さく、高い出力トルクを出力可能な電動駆動装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electric drive device that has a small rotational inertia that acts as a load during reverse driving and that is capable of outputting high output torque.
[基本構成]
本実施の形態における電動駆動装置100は、図1~図3の基本構成図に示すように、ステータ10、ロータ12、プラネタリギア14及びリングギア16を含んで構成される。電動駆動装置100は、ギア部とモータ部とから構成される。図2は、電動駆動装置100のギア部の構成を示し、図3は、電動駆動装置100のモータ部の構成を示す。なお、図1~図3において、プラネタリギア14とリングギア16に設けた歯車は模式的に示しており、実際には歯数、歯形状等は適宜設定される。
[Basic configuration]
An
電動駆動装置100では、例として、ギア部は内接式遊星ギアから構成し、モータ部はアウターロータ型バーニアモータから構成している。
In the
ステータ10は、ロータ12に対して回転磁界を発生するための構成要素である。電動駆動装置100では、ステータ10は、円柱状の部材であり、駆動軸と同軸に固定される。ステータ10の外周側には、スロット及びティースが設けられており、それぞれのスロットにコイル10aが巻回されており、コイル10aに電流を流すことによって回転磁界を発生させることができる。図1~図3では、24のスロットを設けた例を示している。
The
ロータ12は、ステータ10により発生した回転磁界を受けて回転する構成要素である。電動駆動装置100では、ロータ12は、ステータ10の外周より大きい内周を有する中空の円筒状の部材である。ロータ12の内部にステータ10が配置される。
The
ロータ12は、固定部18によって自転が拘束され、ステータ10の周りの公転のみが可能に固定される。例えば、プラネタリギア14と一体に構成されているロータ12には周方向に沿ってピン18aが設けられており、固定部18に儲けられた固定穴12bにピン18aを通すことによってロータ12及びプラネタリギア14の自転が拘束されており、固定穴12bとピン18aとの径の差だけ公転できるように構成されている。公転半径は、モータ部における公転量と一致させ、同時にステータ10とロータ12の間隙を維持するように設定される。なお、ロータ12には周方向に沿って固定穴12bを設け、固定部18に儲けられたピン18aを通すことによってロータ12及びプラネタリギア14の自転を拘束し、固定穴12bとピン18aとの径の差だけ公転できるように構成してもよい。
Rotation of the
また、ロータ12の内周側には、磁石12aが周方向に沿って配置される。これによって、ロータ12の磁石12aとステータ10の回転磁界との磁気的な相互作用によって、ロータ12はステータ10の周りを公転するように構成されている。図1~図3では、42極の磁石12aが配置された例を示している。
プラネタリギア14は、外周に歯を有する歯車である。プラネタリギア14は、ロータ12の外周に沿って設けられており、ロータ12の公転に伴って公転する。プラネタリギア14は、リングギア16と噛み合って、ロータ12の回転に伴って回転力をリングギア16に伝達する。
The
リングギア16は、プラネタリギア14の周りを回転する歯車である。リングギア16は、プラネタリギア14の外径より大きい内径を有する中空の円筒状の部材である。リングギア16の内部にプラネタリギア14が配置される。リングギア16の内周にはプラネタリギア14の歯と噛み合う歯が設けられている。プラネタリギア14とリングギア16との歯数の比によって、電動駆動装置100における減速率が決定される。例えば、プラネタリギア14の外歯の歯数を120とし、リングギア16の内歯の歯数を122とすると減速比は61となる。
電動駆動装置100の出力は、外側のリングギア16に接続された出力軸から行われる。また、ステータ10とリングギア16は同軸に配置されている。
The output of the
なお、遊星の歯車をピン/カム構造にしたサイクロイド歯車やサイクロイド歯車を磁気歯車に置き換えた構成としてもよい。 It should be noted that a cycloidal gear having a pin/cam structure as a planetary gear or a configuration in which the cycloidal gear is replaced with a magnetic gear may be employed.
[ギア部の構成及び特性]
図4は、一般的な遊星歯車機構の歯数と回転速度との関係を示す。サンギア、プラネタリギア、リングギアの歯数をそれぞれZs、Zp、Zrとし、回転角速度をそれぞれωs、ωp、ωrとする。
[Structure and characteristics of gear part]
FIG. 4 shows the relationship between the number of teeth and rotational speed of a typical planetary gear mechanism. The numbers of teeth of the sun gear, planetary gear, and ring gear are Zs, Zp, and Zr, respectively, and the rotational angular velocities are ωs, ωp, and ωr, respectively.
電動駆動装置100で用いる偏心軸の遊星歯車は、サンギアがなく、プラネタリギアの自転ができないようにした構成である。このような構成を、K-H-V型遊星歯車機構という。プラネタリギアの自転を拘束する方法は、電動駆動装置100のように固定穴12bにピン18aを通した構成とする方法、図5に示すようにプラネタリギアの偏心を許容できる自由継手を利用する方法等がある。
The planetary gear of the eccentric shaft used in the
図6は、K-H-V型遊星歯車機構の共線図を示す。プラネタリギアの自転が拘束されているため、リングギアとキャリア軸は同じ方向に回転し、リングギア及びキャリア軸の順に回転速度が高くなる。ここで、キャリア軸を入力、リングギアを出力とすると、公転運動を自転運動に変換することができる。また、この場合の減速比は(Zr-Zp)/Zrとなる。したがって、プラネタリギアの歯数Zpとリングギアの歯数Zrの差を少なくすることで大きな減速比を得ることができる。なお、キャリア軸の公転半径は歯車の歯の高さよりも大きくすることが必要である。 FIG. 6 shows a collinear diagram of a KHV type planetary gear mechanism. Since the rotation of the planetary gear is restrained, the ring gear and the carrier shaft rotate in the same direction, and the rotation speed increases in order of the ring gear and the carrier shaft. Here, if the carrier shaft is used as the input and the ring gear is used as the output, the revolutional motion can be converted into the rotational motion. Also, the speed reduction ratio in this case is (Zr-Zp)/Zr. Therefore, a large reduction ratio can be obtained by reducing the difference between the number of teeth Zp of the planetary gear and the number of teeth Zr of the ring gear. It should be noted that the radius of revolution of the carrier shaft must be larger than the height of the teeth of the gear.
減速機は、逆駆動時において増速機として機能するが、電動駆動装置100では自転運動はなく、公転運動のみとなる。自転運動時の慣性力は、回転慣性と角加速度の積で表される。回転慣性は、I=∫r2dm[kgm2](ここで、ギアの半径r、質量m)である。一方、公転慣性は、I=ε2m[kgm2](ここで、偏心半径ε、質量m)である。K-H-V型遊星歯車機構において大きな減速を実現する場合、偏心量は小さくなるため、逆駆動時の慣性を小さく抑えることができる。
The speed reducer functions as a speed increaser during reverse driving, but in the
[モータ部の構成及び特性]
K-H-V型遊星歯車機構を用いても、自転入力とした場合には低慣性化の効果は得られない。そこで、電動駆動装置100では、図7に示すように偏心出力となるモータ機構を採用している。
[Configuration and characteristics of motor part]
Even if a KHV type planetary gear mechanism is used, the effect of lowering inertia cannot be obtained in the case of rotation input. Therefore, the
この場合、ステータ10から発生する回転磁界によってロータ12に公転運動を与える必要がある。そこで、ロータ12に公転運動を与える手段について検討する。理解を簡単にするため、図8に示すように、ひとまず公転運動のない系においてステータ10の作る磁界をロータ12のように見做して考える。すなわち、ステータ10が回転磁界を発生することでロータ12の磁石12aとの相互作用によってロータ12が回転する態様を、ロータ12内にて磁束分布を持つもう一つのロータが回転することでロータ12の磁石12aとの相互作用によってロータ12が回転する態様に置き換えて考察する。
In this case, it is necessary to give the
図9に示すように、ステータ10に対応する内部のロータ及び外部のロータ12の両方が自転する状態を内部のロータと外部のロータ12との相対的な回転に置き換えることで、ステータ10に対応する内部のロータが自転と公転をし、外部のロータ12が停止している等価な状態と見做すことができる。さらに、この状態を軸変換することで、ステータ10に対応する内部のロータが自転し、外部のロータ12が公転している等価な状態と見做すことができる。すなわち、図9に示すように、図系全体をロータ12の自転が静止して見えるよう相対回転させ、且つステータ10を系の中心とみなすと、ステータ10が回転することでロータ12が公転する駆動状態が得られる。
As shown in FIG. 9, by replacing the state in which both the inner rotor and the
なお、ステータ10とロータ12が同軸ではない場合、図10に示すようにK-H-V型遊星歯車機構と同様の共線図となる。電動駆動装置100では、この状態を用いる。このとき、対向部の回転力と隣接する磁力の吸引/反発力が公転力となるため,吸引力のみで偏心させる既存技術よりも高トルクが得られる。
If the
[モータ部の制約]
電動駆動装置100のような非同軸なモータが成立するためには、図11に示すように、ステータ10とロータ12の磁極の幅が一致しなければならない。すなわち、ロータ12の半径Rrtとステータ10の半径Rstの比がロータ12の磁極数Nrtとステータ10の磁極数Nstの比と等しくRrt:Rst=Nrt:Nstを満足すればよい。半径Rrt,Rstは有理数となり得るが、磁極数Nrt,Nstは必ず偶数であるので、磁極数Nrt,Nstが少ないと2つの磁極数Nrt,Nstに(最小差である)2極の差を持たせるだけで半径Rrt,Rstの比を大きくしなければならない。例えば、ロータ12の磁極数Nrtが4極とステータ10の磁極数Nstが6極でありNrt:Nst=4極:6極=Nrt:1.5Nrtである場合、ロータ12の半径Rrtとステータ10の半径Rstの比もRrt:Rst=Rrt:1.5Rrtを満たす必要がある。また、例えば、ロータ12の磁極数Nrtが20極とステータ10の磁極数Nstが22極でありNrt:Nst=20極:22極=Nrt:1.1Nrtである場合、ロータ12の半径Rrtとステータ10の半径Rstの比もRrt:Rst=Rrt:1.1Rrtを満たす必要がある。
[Restrictions on the motor part]
In order to realize a non-coaxial motor such as the
また、ステータ10を通常の3相モータのものとすると、1磁極対あたり3スロット必要である。多極化すると上記の幾何制約は緩和されるが、スロット数が増大してしまう。多極化によって磁石の起磁力に大きな変化はないが、ステータ10は1極あたりのコイル断面積が減少するため起磁力が低下してしまい、モータとして力が出なくなってしまう。
Also, if the
そこで磁気ギアやバーニアモータにみられる磁気変調を利用することが好適である。ある磁束分布に異なる空間次数の透磁率分布を与えると、図12に示すように、その透磁率分布を通過した磁束はその積となる。余弦加法定理の関係に基づいて磁束分布と透磁率分布の積を2つの空間周波数の和と差の周波数を持つ磁束分布の差に分解することができる。すなわち、磁束分布に透磁率分布を与えると、両空間周波数の和と差の周波数を持つ磁束分布が得られる。 Therefore, it is preferable to use magnetic modulation found in magnetic gears and vernier motors. When magnetic permeability distributions of different spatial orders are given to a certain magnetic flux distribution, the magnetic flux that has passed through the magnetic permeability distributions is the product of them, as shown in FIG. Based on the cosine addition theorem relationship, the product of the magnetic flux distribution and the magnetic permeability distribution can be decomposed into two spatial frequency sum and difference magnetic flux distribution differences. That is, when the permeability distribution is given to the magnetic flux distribution, the magnetic flux distribution having the sum and difference frequencies of both spatial frequencies can be obtained.
電動駆動装置100では、バーニアモータと同様に、ステータ10のティースによって透磁率分布を与え、ステータ10によって発生する磁束を磁気変調した磁束分布から得られる高調波を用いている。
In the
例えば、ステータ10が8極24スロットである場合、磁気変調を適用しないときの磁束分布は空間4次である。ステータ10のティース数は24本であり、磁気変調が適用されたときの磁束分布は空間4次に加え空間20次と空間28次の成分を有することになる。このとき、20次の分布を持つ磁束は4次の分布を持つ磁束に対して逆方向に進む(時間進行時に位相の増加/減少が反対の関係となる)。この磁気変調を用いることでスロット数を抑えたまま磁極数を増加させることができ、それにより幾何制約が緩和される。したがって、電動駆動装置100を小型化することができる。
For example, if the
[電動駆動装置の特性]
図13は、電動駆動装置100の系全体の共線図を示す。図13は、左からそれぞれ電動駆動装置100に機械式ギア、モータ(磁気式ギア)、磁気変調モータを適用したときの共線図を示す。
[Characteristics of electric drive device]
FIG. 13 shows a collinear diagram of the entire system of the
電動駆動装置100では、ステータ10で生成された3相の回転磁界を上記のように磁気変調により高調波に変調し、その回転磁界を用いてロータ12を駆動する。ステータ10とロータ12は非同軸かつ磁極数がわずかに異なるサイクロイド型となっており、これによりステータ10の回転磁界によりロータ12を公転駆動する。プラネタリギア14を固定した内接式遊星歯車機構にロータ12の公転運動を入力することで自転運動へと変換する。この際、プラネタリギア14とリングギア16の歯数の差をリングギア16の歯数に対して十分に小さく設定することで大きな減速比を得る。
In the
また、図13の共全図に示すように、電動駆動装置100の構成において自転運動しているのは出力軸とステータ10の回転磁界だけである。これにより、電動駆動装置100の低慣性化が達成される。
13, only the output shaft and the rotating magnetic field of the
図14は、電動駆動装置100における寸法特性を示す。図14において各寸法の単位はmmで表記している。上記のように、電動駆動装置100ではステータ10とロータ12の磁極幅を一致させる必要がある。したがって、磁極数によって電動駆動装置100のサイズが変化する。ステータ10の作る空間4次の回転磁界をそのまま使用すると、ステータ10の径74mmに対しロータ12の径が104mm(内径91.3mm)となる。これは、電動駆動装置100の外径が従来のモータの外径より15%増加してしまうことを意味する。これに対して、高調波を利用することで、多極化によるバックヨーク低減分を含めてロータ12の外径を90.4mmに抑えることができる。
FIG. 14 shows the dimensional characteristics of the
図15、図16及び図17は、それぞれ表面磁石型動機型モータ(SPMSM)、従来の偏心出力モータ及び電動駆動装置100に適用した偏心出力モータについて有限要素法を用いてトルクの時間変化及びU相の電流位相に対するトルクの変化についてシミュレーションを行った結果を示す。なお、従来の偏心出力モータについては、特許文献2に記載の構成を適用した。
15, 16, and 17 show changes in torque over time and U using the finite element method for a surface permanent magnet motor (SPMSM), a conventional eccentric output motor, and an eccentric output motor applied to the
図15に示すように、通常の表面磁石型動機型モータ(SPMSM)では、三相コイルの最大電流5Aにおいて最大9.75Nmのトルク出力が得られた。これに対して、図17に示すように、電動駆動装置100に適用した偏心出力モータでは、最大電流5Aにおいて最大0.3Nmのトルク出力が得られた。すなわち、電動駆動装置100に適用した偏心出力モータでは通常の表面磁石型動機型モータ(SPMSM)に対して3%程度のトルク出力しか得られないが、プラネタリギア14とリングギア16とで構成される減速機を適用することによって高トルク出力を実現することができる。
As shown in FIG. 15, a normal surface permanent magnet motor (SPMSM) provided a maximum torque output of 9.75 Nm at a maximum current of 5 A in the three-phase coils. On the other hand, as shown in FIG. 17, with the eccentric output motor applied to the
例えば、減速機の減速比を1/113(プラネタリギア14の歯数を112:リングギア16の歯数を113)とすると、電動駆動装置100に適用した偏心出力モータでは通常の表面磁石型動機型モータ(SPMSM)に対して339%程度のトルク出力を得ることができる。
For example, if the speed reduction ratio of the speed reducer is 1/113 (the number of teeth of the
また、ロータ12の質量は、通常の表面磁石型動機型モータ(SPMSM)において0.31kgであるのに対して、電動駆動装置100に適用した偏心出力モータでは0.26kgと大きな変化がない。しかしながら、回転慣性に換算すると、通常の表面磁石型動機型モータ(SPMSM)では5.38e-4kgm2となるのに対し、電動駆動装置100に適用した偏心出力モータではロータ12は自転しないため4.76e-7kgm2となる。すなわち、通常の表面磁石型動機型モータ(SPMSM)に対して電動駆動装置100に適用した偏心出力モータでは回転慣性を99.91%低減できる。そのため、回転慣性による応答性の低下や逆駆動時の抵抗を2桁程度ほど大幅に低減できる。
Further, the mass of the
また、従来の偏心出力モータでは、最大電流5Aの印加時において0.105Nm(吸引力が246N、偏心量が0.4mm)となり、減速比103の自転変換機構を介すことで11.1Nmの出力が得られた。すなわち、電動駆動装置100では従来の偏心出力モータに対しても出力トルクが大幅に増加した。
In the conventional eccentric output motor, when a maximum current of 5A is applied, the output becomes 0.105Nm (attraction force is 246N, eccentricity is 0.4mm), and through a rotation conversion mechanism with a reduction ratio of 103, the output becomes 11.1Nm. got the output. In other words, in the
また、電動駆動装置100において体積当たりの出力トルクは216Nm/Lとなり、従来にない大きなトルク密度を実現できた。
In addition, the output torque per unit volume of the
また、例えば、図1~図3に示した構成では、減速機の減速比を1/61(プラネタリギア14の歯数を120:リングギア16の歯数を122)とすると、出力トルクは18.3(Nm)、トルク密度はおおよそ116.6(Nm/L)となった。すなわち、先行技術に対して80%程度出力を向上させることができた。
Further, for example, in the configuration shown in FIGS. 1 to 3, if the speed reduction ratio of the speed reducer is 1/61 (the number of teeth of the
なお、本実施の形態では、アウターロータ型の電動駆動装置100を例に説明したが、図18の構成概念図に示すように、ステータ10の内部にロータ12を配置したインナーロータ型の電動駆動装置102としてもよい。インナーロータ型とした場合、ギアの構成がアウターロータ型とは反転し、公転するリングギア16と噛み合ったサンギア20が自転して出力軸となる。
In the present embodiment, the outer rotor type
なお、本発明は上述した実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更や改良が可能であることは勿論である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications thereof, and it goes without saying that various modifications and improvements are possible within the scope of the matters described in the claims of the present application. .
10 ステータ、10a コイル、12 ロータ、12a 磁石、12b 固定穴、14 プラネタリギア、16 リングギア、18 固定部、18a ピン、20 サンギア、100,102 電動駆動装置。
10 stator, 10a coil, 12 rotor, 12a magnet, 12b fixing hole, 14 planetary gear, 16 ring gear, 18 fixing part, 18a pin, 20 sun gear, 100, 102 electric drive device.
Claims (10)
前記ロータは、自転運動が拘束されており、前記ステータに対して公転運動のみが可能であり、
前記ステータは、前記ロータの回転周波数とは異なる周波数の回転磁界を発生させ、
前記ステータによって発生された前記回転磁界により前記ロータの公転運動が駆動され、
前記ロータの公転運動を前記減速機により出力軸の回転運動に変換することを特徴とする電動駆動装置。 Equipped with a reducer for eccentric motion input, a rotor having a magnetomotive force source, and a stator having a magnetomotive force source,
The rotor is constrained to rotate on its axis and is only capable of revolving motion with respect to the stator,
The stator generates a rotating magnetic field with a frequency different from the rotation frequency of the rotor,
orbital motion of the rotor is driven by the rotating magnetic field generated by the stator;
An electric drive device, wherein the orbital motion of the rotor is converted into the rotational motion of the output shaft by the speed reducer.
前記ステータに備わるティースの数と、前記ロータに備わる磁極の数とが異なることを特徴とする電動駆動装置。 The electric drive device according to claim 1,
An electric drive device, wherein the number of teeth provided on the stator is different from the number of magnetic poles provided on the rotor.
前記ティースの透磁率分布の干渉によって前記ステータから高調波を含む前記回転磁界を発生させることを特徴とする電動駆動装置。 The electric drive device according to claim 2,
An electric driving device, wherein the rotating magnetic field including harmonics is generated from the stator by interference of the magnetic permeability distribution of the teeth.
前記ロータが前記ステータの外側にあるアウターロータ型であることを特徴とする電動駆動装置。 The electric drive device according to any one of claims 1 to 3,
An electric drive device, wherein the rotor is of the outer rotor type outside the stator.
前記減速機は、前記ロータの外周に設けられたプラネタリギアと、前記プラネタリギアと噛み合うリングギアとを含むことを特徴とする電動駆動装置。 The electric drive device according to claim 4,
An electric drive device, wherein the speed reducer includes a planetary gear provided on the outer periphery of the rotor, and a ring gear meshing with the planetary gear.
前記ロータが前記ステータの内側にあるインナーロータ型であることを特徴とする電動駆動装置。 The electric drive device according to any one of claims 1 to 3,
An electric drive device, wherein the rotor is of an inner rotor type inside the stator.
前記減速機は、前記ロータの内周に設けられたリングギアと、前記リングギアと噛み合うサンギアとを含むことを特徴とする電動駆動装置。 The electric drive device according to claim 6,
An electric drive device, wherein the speed reducer includes a ring gear provided on the inner circumference of the rotor, and a sun gear meshing with the ring gear.
前記減速機は、K-HV型の遊星歯車機構を有することを特徴とする電動駆動装置。 The electric drive device according to any one of claims 1 to 7,
The electric drive device, wherein the speed reducer has a K-HV type planetary gear mechanism.
前記減速機は、サイクロイド減速機であることを特徴とする電動駆動装置。 The electric drive device according to any one of claims 1 to 7,
The electric drive device, wherein the speed reducer is a cycloidal speed reducer.
前記減速機は、サイクロイド型磁気歯車を有することを特徴とする電動駆動装置。
The electric drive device according to any one of claims 1 to 7,
The electric drive device, wherein the speed reducer has a cycloidal magnetic gear.
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0217246A (en) * | 1988-07-01 | 1990-01-22 | Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd | Harmonic gearing device using permanent magnet |
JPH06319251A (en) * | 1992-11-17 | 1994-11-15 | Mitsubishi Electric Corp | Variable air gap type driving device |
JP2006217779A (en) * | 2005-02-07 | 2006-08-17 | Yasuo Fujii | Speed reducer integrated actuator |
JP2011172455A (en) * | 2010-02-22 | 2011-09-01 | Jtekt Corp | Electric actuator |
JP2012159090A (en) * | 2009-06-04 | 2012-08-23 | National Univ Corp Shizuoka Univ | Drive device |
JP2016049932A (en) * | 2014-09-02 | 2016-04-11 | 株式会社デンソー | Integrated biaxial rotary machine system |
JP2016213948A (en) * | 2015-05-07 | 2016-12-15 | スズキ株式会社 | Rotary electric machine |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6427470B2 (en) | 2015-07-17 | 2018-11-21 | 本田技研工業株式会社 | Variable gap motor |
-
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0217246A (en) * | 1988-07-01 | 1990-01-22 | Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd | Harmonic gearing device using permanent magnet |
JPH06319251A (en) * | 1992-11-17 | 1994-11-15 | Mitsubishi Electric Corp | Variable air gap type driving device |
JP2006217779A (en) * | 2005-02-07 | 2006-08-17 | Yasuo Fujii | Speed reducer integrated actuator |
JP2012159090A (en) * | 2009-06-04 | 2012-08-23 | National Univ Corp Shizuoka Univ | Drive device |
JP2011172455A (en) * | 2010-02-22 | 2011-09-01 | Jtekt Corp | Electric actuator |
JP2016049932A (en) * | 2014-09-02 | 2016-04-11 | 株式会社デンソー | Integrated biaxial rotary machine system |
JP2016213948A (en) * | 2015-05-07 | 2016-12-15 | スズキ株式会社 | Rotary electric machine |
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