JP3647322B2 - モータ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸の外周面に係合する孔を有する複数のコアを回転軸の軸方向に積層した構造の回転子を用いたモータに関するものであり、特に、回転軸に対するコアの取り付け状態を改善する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、回転子の回転軸に複数のコアを軸方向に積層する場合には、コアを1枚ずつ圧入固定していく方法が取られている。その一例として、実開平5−78158号公報に開示されているものを図9に示す。
【0003】
図9(A)は回転軸81の断面を示し、その外周面に軸線と平行な平面部82が設けられる。図9(B)はコア83を示し、回転軸81の外周面に係合する孔の内周に、回転軸81の平面部82に先端が当接するような複数の突起84が設けられる。図9(C)は回転軸81にコア83を圧入した状態を示す。これにより、回転軸81の外周とコア83の孔の内周の表面粗さや真円度などの精度がラフでも、回転軸81とコア83を精度よく圧入固定することができ、さらに回転軸81とコア83の回転方向の固定力を大きくすることができる。
【0004】
また、回転軸81には、図10に示すように、コア83を圧入する際に軸方向の突き当たりとなる突き当たり部85が設けられており、この突き当たり部85を利用して複数のコア83を積層するようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コア83は圧入力のみで固定されているために、圧入方向と逆方向に力が働いた場合には、突き当たり部85の反対側からコア83が抜け落ちるおそれがある。
【0006】
また、コア83の枚数が増えたり、圧入しろを小さくとった場合には、回転軸81とコア83との間の振動等によりコア83同士の間に隙間が生じやすくなり、さらに上述した抜け落ちに結びつくことがある。
【0007】
また、以上の問題点に対処するために圧入しろを大きくすると、作業性が著しく悪くなる。
【0008】
本発明の目的は、回転軸に複数のコアを簡単に装着できるとともに、コアに対する回転方向および抜け方向の固定強度を十分に確保でき、さらにコア同士を隙間なく積層することができるモータを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項1記載の発明では、回転軸の外周面に係合する孔を有する複数のコアを回転軸の軸方向に積層し、複数のコアの半径方向外周にマグネットを固定した構成の回転子と、マグネットと関係して回転子を回転駆動する励磁コイルとを備えたモータにおいて、回転軸は、コアを積層するときの軸方向の突き当たりとなると共に回転軸に一体形成され径方向に突き出た突き当たり部を有し、積層した複数のコアを軸方向に貫通して突き当たり部に係合することで複数のコアを突き当たり部に固定すると共に回転軸に対するコアの回転方向および抜け方向の固定強度を確保する棒状部材を備える。
【0010】
請求項2記載の発明では、請求項1記載のモータにおいて、棒状部材は、積層した複数のコアを突き当たり部と相対して挟持する挟持部を含み、突き当たり部と挟持部との間に挟持した状態で積層した複数のコアを突き当たり部に固定する構成である。また、請求項3記載の発明では、請求項2記載のモータにおいて、積層した複数のコアと挟持部との間に板部材を挿入し、突き当たり部と挟持部との間に挟持した状態で積層した複数のコアおよび板部材を突き当たり部に固定する。
【0011】
このように、本発明では、複数のコアを回転軸に積層し、棒状部材を用いて回転軸に形成した突き当たり部に固定することにより、簡単な作業でコアに対する回転方向および抜け方向の固定強度を十分に確保でき、さらにコア同士を隙間なく積層することができる。特に、棒状部材の挟持部とコアとの間に板部材を挿入することによりコアに均一に締め付け力が働き、コアを平らに押してコア同士の隙間を一層小さくすることができるとともに、棒状部材の個数を減らすことができる。
【0012】
また、請求項4記載の発明では、請求項1〜3記載のいずれか1項に記載のモータにおいて、棒状部材をボルトとし、突き当たり部にボルトに係合するタップを形成する。また、請求項5記載の発明では、請求項1〜3記載のいずれか1項に記載のモータにおいて、棒状部材を突き当たり部から立設したボルトとし、挟持部がボルトに係合するナットとする。
【0013】
また、請求項6記載の発明では、請求項1〜5のいずれか1項に記載のモータにおいて、回転軸の外周面とコアの孔の内周に、コアが回転軸周りに回転するのを防止する非円形部を形成する。さらに、請求項7記載の発明では、請求項1〜6のいずれか1項に記載のモータにおいて、回転軸とコアとの間の隙間に硬化後に弾性を有する接着剤を充填させる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、この実施の形態のモータは、組立ロボットなどの腕部等を駆動するロボット用モータとなっている。
【0015】
図1は、本発明の第1の実施の形態のモータの回転子における回転軸およびコアの構成例を示し、図1(A)は回転軸およびコアの正面図であり、図1(B)は図1(A)に示すA−A部分断面図である。
【0016】
回転軸1は、従来のものより径を大きくした突き当たり部2を有し、回転軸1の外周面に係合する孔を有する複数のコア3を回転軸1の軸方向に積層する。コア3には複数(ここでは8個)のボルト用孔3aが設けられ、そのボルト用孔3aにボルト4を貫通させ、突き当たり部2に設けられたタップ5にボルト4の先端を係合させる。そして、ボルト4を締め付けることにより、積層した複数のコア3を一体で突き当たり部2に固定する。なお、タップ5は、径を従来のものより広くした突き当たり部2の広くされた部分に形成されている。
【0017】
なお、ここでは突き当たり部2にボルト4が係合するタップ5を形成しているが、突き当たり部2から立設したボルト4をコア3に貫通させ、その先端にナットを係合させてコア3を締め付けるようにしてもよい。また、コア3の外周にはリング状のマグネット13が配置される。
【0018】
図2から図5は、本発明の第1の実施の形態の変形例を説明する図である。図2は、ボルト4の頭部とコア3との間に厚みのある板部材6を挿入し、積層した複数のコア3および板部材6を突き当たり部2に固定したものである。このような板部材6を用いることにより、ボルト4を締め上げたときにコア3に均一に締め付け力が働き、コア3を平らに押してコア同士の隙間を小さくすることができる。また、コア3に対する締め付け力が均一になるので、ボルト4の個数を減らすことも可能である。
【0019】
以上に示した実施の形態では、ボルト4により積層した複数のコア3を突き当たり部2に固定することができるので、従来のようにコア3を回転軸1に圧入固定させなくてもよい。すなわち、回転軸1にコア3を順次入れていけばよく、従来の圧入方式に比べて作業性がよい。ただし、ボルト4を通すボルト用孔3aの位置を各コア3間で一致させる必要があるので、図3に示すように、コア3に凹状の突起となるダボ7を設け、ダボ7を重ね合わせていくことにより位置決めが容易になる。なお、この図3で示すコア3は、等間隔に配置される4つのボルト4で固定されると共に各ボルト4間の中央に配置される4つのダボ7で位置決めと固定がなされる構成となっている。
【0020】
ところで、ボルト4と、ボルト4を通すコア3のボルト用孔3aとの間にできる遊びは不可避である。したがって、回転軸1が高速回転する場合には、回転方向の固定強度(ボルト4による締め付け力)に抗して遊び分だけコア3がずれることがある。その場合には、まず従来のように回転軸1にコア3を圧入する方法をとることにより、位置決めを容易にしながら固定強度を高め、ボルト4とボルト用孔3aの遊び分によるコア3のずれを回避することができる。図4には、回転軸1に形成された平面部1aと、コア3に形成された突起3bによって圧入した構成を示す。
【0021】
また、図5に示すように、回転軸1の外周面とコア3の回転軸用孔3cの内周に円形部8に加え非円形部9を形成することにより、位置決めを容易にしながら回転方向の固定強度を高めることができる。さらに、回転軸1とコア3との間の隙間に硬化後に弾性を有する接着剤を充填することにより、回転方向の固定強度を一層高めることができる。この硬化後に弾性を有する接着剤は、回転軸1とコア3の間で緩衝材となり、振動によるボルト4の緩みを防止することができる。
【0022】
図6および図7は、本発明の第2の実施の形態のモータにおける回転子の構成例を示す。図6は回転子の正面図であり、図7は、図6に示すA−A部分断面図である。
【0023】
回転軸1、突き当たり部2、コア3、ボルト4、タップ5、ダボ7等は、それぞれ図1、図3および図4に示す構成例に対応するものである。先の板部材6に相当するコア保持部材10のツメ11,12を用いて複数のマグネット13(この実施の形態では8個のマグネット13)を固定して回転子が構成される。ツメ11,12は、それぞれ8個形成されると共にマグネット13の隣接部分で薄くなっている部分を押さえ込むように、かつ軸方向の両側から対向するように配置されている。回転軸1に対してのコア3の結合は、平面部1aと突起3bを利用した圧入に加え、両者の間に硬化後に弾性を有する接着剤を充填または塗布することで行われている。
【0024】
また、複数のマグネット13は、コア3に接着固定された後、図7に示す左右のツメ11,12の先端が互いに対向するように直角に曲げることにより保持固定される。各マグネット13は、図6に示すように、断面の軸中心側が直線状とされ、外周側が円弧状となっている柱体に形成されており、かつ隣接するマグネット13の外周面が交互に異極となるように磁化されている。なお、各マグネット13は、各隙間を介して周方向に隣接して配置されると共にその隙間およびコア3との間に接着剤が充填または塗布されることで固着されている。
【0025】
また、この実施の形態では、固化した樹脂が割れて飛散するのを防止するためやマグネット13の固定などのために、回転子の外周にテープが3巻きされている。そして、その巻き始めと巻き終わり部は、2巻きとされ、かつその位置(巻き始めと巻き終わり部)は、マグネット13の間、すなわち、ツメ11,12が配置される部分にくるようにされている。
【0026】
ボルト4は、その頭部とコア保持部材10との間にネジロック用の樹脂剤が塗布されて固定されると共に、突き当たり部2に設けられたタップ5にネジロック用の樹脂剤が塗布されて固定される。また、ボルト4は、その軸長の先端側半分にねじが切られタップ5にねじ係合している。
【0027】
図8は、本発明の第3の実施の形態のモータにおける回転子および励磁コイルの要部構成例を示す。回転子は、回転軸1、突き当たり部2、コア3、ボルト4、タップ5、ツメ11,12を有するコア保持部材10、複数のマグネット13により構成される。励磁コイルは、ステータ14に巻線15を巻いて構成される。回転軸1は、外輪が固定されたボールベアリング軸受16(他端側の軸受は省略)で両端を軸受けされて保持される。
【0028】
なお、上述の各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形実施が可能である。例えば、積層する複数のコア3を固定する棒状部材として、ボルト4の他にリベット等を用いてもよい。また、回転軸1およびコア3に形成される非円形部8は、図4に示す4箇所や図5に示す2箇所など、その位置および個数は任意に選択可能である。
【0029】
また、回転軸1へのコア3の挿入は、コア3を1枚毎に挿入する方法の他に、ダボ7を利用してかしめ仮固定することによって積層されたコア3を一体的に回転軸1へ圧入挿入する方法も採用することができる。さらに、突き当たり部2は、従来の突き当たり部85に比べその直径を10〜30%大きくし、かつコア3の直径より大きくし、一方、マグネット13を含めた直径よりも小さくなる形状としても良い。
【0030】
さらに、マグネット13は、第1の実施の形態のように、リング状にしたり、第2や第3の実施の形態のように、各磁極毎に分けた複数のマグネット13としたりする他に、半円状のものを2つでリング状のマグネットとして、各半円マグネットに複数の磁極を形成するようにしても良い。また、2つではなく3つや他の数に分割しても良い。さらには、本発明のコア押さえの技術は、マグネットを有さない回転子や、マグネットをコアの内周に有する回転子にも適用することができる。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1記載のモータの回転子は、回転軸の突き当たり部にコアを棒状部材で固定することにより、コアに対する回転方向および抜け方向の固定強度を十分に確保できることとなり、さらにコアが回転軸の軸方向に抜け落ちることがなくなる。また、棒状部材による固定強度を強めることにより、コア同士を隙間なく積層することができる。
【0032】
また、請求項2記載のモータの回転子は、棒状部材の一端に形成される挟持部と突き当たり部との間にコアを挟持しながら固定することにより、固定強度を強めることができる。
【0033】
さらに、請求項3記載のモータの回転子は、棒状部材の挟持部とコアとの間に板部材を挿入することにより、棒状部材による締め付けを行うときに均一にコアを押すことができる。これにより、コア同士の隙間を小さくすることができ、さらに棒状部材の個数を減らすことも可能である。
【0034】
また、請求項4記載のモータの回転子は、棒状部材として突き当たり部に形成したタップにボルトを係合させる構成により、簡単にコアの固定を行うことができる。また、請求項5記載のモータの回転子は、棒状部材として突き当たり部から立設置したボルトにナットを係合させる構成により、簡単にコアの固定を行うことができる。
【0035】
また、請求項6記載のモータの回転子は、非円形部の形成によりコアが回転軸周りに回転するのを防止することができるので、ボルト等の緩みが生じてもその影響を最小限に抑えることができる。
【0036】
また、請求項7記載のモータの回転子は、回転軸とコアとの間の隙間に硬化後に弾性を有する接着剤を充填させることにより、振動によるボルト等の緩みを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のモータの回転子における回転軸およびコアの構成例を示す図で、(A)はその正面図で、(B)は(A)のA−A部分断面図である。
【図2】図1の第1の実施の形態の変形例を説明する図である。
【図3】図1の第1の実施の形態のさらに他の変形例を説明する図である。
【図4】図1の第1の実施の形態のさらに他の変形例を説明する図である。
【図5】図1の第1の実施の形態のさらに他の変形例を説明する図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態のモータにおける回転子の構成例を示す正面図である。
【図7】図6のA−A部分断面図である。
【図8】本発明の第3の実施の形態のモータにおける回転子および励磁コイルの構成例を示す部分断面図である。
【図9】従来のモータの回転子における回転軸およびコアの構成例を示す図で、(A)は回転軸の断面図で、(B)はコアの平面図で、(C)は回転軸にコアを圧入した状態を示す図である。
【図10】従来のモータの回転子における回転軸およびコアの構成例を示す図である。
【符号の説明】
1 回転軸
2 突き当たり部
3 コア
3a ボルト用孔
4 ボルト(棒状部材)
5 タップ
6 板部材
7 ダボ
8 円形部
9 非円形部
10 コア保持部材(板部材)
11,12 つめ
13 マグネット
14 ステータ
15 巻線
16 ボールベアリング軸受
Claims (7)
- 回転軸の外周面に係合する孔を有する複数のコアを回転軸の軸方向に積層し、複数のコアの半径方向外周にマグネットを固定した構成の回転子と、上記マグネットと関係して上記回転子を回転駆動する励磁コイルとを備えたモータにおいて、上記回転軸は、上記コアを積層するときの軸方向の突き当たりとなると共に上記回転軸に一体形成され径方向に突き出た突き当たり部を有し、上記積層した複数のコアを軸方向に貫通して上記突き当たり部に係合することで上記複数のコアを上記突き当たり部に固定すると共に上記回転軸に対する上記コアの回転方向および抜け方向の固定強度を確保する棒状部材を備えたことを特徴とするモータ。
- 前記棒状部材は、前記積層した複数のコアを前記突き当たり部と相対して挟持する挟持部を含み、前記突き当たり部と上記挟持部との間に挟持した状態で前記積層した複数のコアを前記突き当たり部に固定する構成であることを特徴とする請求項1記載のモータ。
- 前記積層した複数のコアと前記挟持部との間に板部材を挿入し、前記突き当たり部と前記挟持部との間に挟持した状態で前記積層した複数のコアおよび上記板部材を前記突き当たり部に固定することを特徴とする請求項2記載のモータ。
- 前記棒状部材はボルトとし、前記突き当たり部に上記ボルトに係合するタップを形成したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のモータ。
- 前記棒状部材は、前記突き当たり部から立設したボルトとし、前記挟持部が上記ボルトに係合するナットであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のモータ。
- 前記回転軸の外周面と前記コアの孔の内周に、コアが回転軸周りに回転するのを防止する非円形部を形成したことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のモータ。
- 前記回転軸と前記コアとの間の隙間に硬化後に弾性を有する接着剤を充填させたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のモータ。
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