JP4715406B2

JP4715406B2 - ダイレクトドライブモータ

Info

Publication number: JP4715406B2
Application number: JP2005261575A
Authority: JP
Inventors: 廣男東倉; 孝樹竹島; 章泰横井; 和則小泉; 逸男渡辺
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-09-09
Also published as: JP2007074873A

Description

本発明は、放熱性に優れた低コストのダイレクトドライブモータに関する。

従来から、例えば減速機構(例えば、減速ギヤ、伝動ベルトなど)を介在させること無く回転体に回転力をダイレクトに伝達し、当該回転体を所定方向に回転させる各種のダイレクトドライブモータが知られている(例えば、特許文献１参照)。ダイレクトドライブモータ(以下、ＤＤモータと言う)として、その一例として図４(ａ)に示すようなＤＤモータは、基台２に固定される環状のベース４と、ベース４に対して回転可能に支持された回転体６(モータ出力軸とも言う)と、ベース４と回転体６との間に組み込まれ、回転体６を所定方向に回転させるモータ８とを備えている。

基台２には、例えば平坦仕上げが施された固定面２ｓが形成されており、かかる固定面２ｓにＤＤモータのベース４が複数のボルト１０で固定されるようになっている。この場合、ベース４には、その外周側に形成され且つ固定面２ｓに固定される環状の固定部４ａと、その中心側に回転体(モータ出力軸)６の回転軸Ｒに沿って立ち上げられた中空の筒状部４ｂとが設けられており、固定部４ａと筒状部４ｂとは、基台２の固定面２ｓに対向して延出した環状の連結部４ｃを介して一体化されている。なお、筒状部４ｂには、回転軸Ｒに沿って貫通した中空孔４ｈが形成されている。

また、固定部４ａと筒状部４ｂと連結部４ｃとで囲まれた環状領域において、回転体６は、筒状部４ｂの外側を覆うような環状を成して対向配置されており、当該回転体６とベース４(例えば、筒状部４ｂ)との間には、軸受１２が介在されている。この場合、軸受１２は、筒状部４ｂに構成された内輪押え４ｄと回転体６に構成された外輪押え６ａとにより、所定の予圧が負荷された状態に維持されている。これにより回転体６は、ベース４に対して常時安定して且つ滑らかに回転可能に支持される。なお、回転体６には、各種ワーク(図示しない)がボルトなどで取り付けられるようになっており(図４(ａ)には、ボルト用の取付穴６ｂのみ示す)、回転体６の回転と共に各種ワークを所定方向に回転させることができる。

また、内輪押え４ｄは、ベース４及び回転体６の配置構成や形状などに応じて、ベース４(筒状部４ｂ)とは別体で形成しても良いし、或いは、ベース４(筒状部４ｂ)と一体的に形成しても良い。同様に、外輪押え６ａについても、回転体６とは別体で形成しても良いし、或いは、回転体６と一体的に形成しても良い。なお、軸受１２としては、例えば玉軸受やころ軸受、クロスローラベアリングなどを適用することが可能であるが、ここでは特に限定しない。

このようなベース４と回転体６との間に組み込まれたモータ８としては、例えばベース４(例えば、固定部４ａ)に沿って等配された電磁石(ステータ)８ａと、当該電磁石８ａに対向するように回転体６に等配された永久磁石(ロータ)８ｂとを備えて構成することができる。この構成において、電磁石８ａのコイルに電流を流すと、電磁石８ａと永久磁石８ｂとの磁気相互作用により、フレミングの左手の法則に従って永久磁石８ｂを介して回転体６に回転力を与えることができる。これにより、回転体６を所定方向に回転させることができる。なお、モータ８は、ベース４(例えば固定部４ａ)にネジ止めされたモータカバー１４により外界から隔離されて保護されている。

また、ベース４(例えば、筒状部４ｂ)と回転体６との間には、回転体６の回転状態(例えば、回転角度)を検出するセンサ１６が設けられている。当該センサ１６は、筒状部４ｂの上部に設けられた円板状のカバー１８により外界から隔離されて保護されている。これにより、例えば、回転体６のワーク取付面６ｓに取り付けられた各種ワーク(図示しない)を所定の回転角度で高精度に位置決めしたり、或いは、当該ワークを所定の角度だけ正確に回転させたりすることが可能となる。なお、センサ１６としては、例えば市販されているレゾルバなどの検出素子を適用すれば良い。

このようなＤＤモータは、例えば図４(ｂ)に示すように、ベース４の固定部４ａに形成されたボルト穴２０を通して、基台２に形成された固定穴２２にボルト１０を捩じ込むことにより、基台２の固定面２ｓに固定することができる。ところで、工作機械などの分野では固定物を安定して固定するために、ＪＩＳ規格(ＪＩＳＢ６１５９)に基づいて、固定物の底面(固定面)を凹(へこ)ませた中凹(なかべこ)形状とすることが一般的である。このため、従来のＤＤモータにおいて、ベース４の底面４ｓは、中心側の部分が他の部分(外周側)よりも凹んだ中凹形状となっている。

この場合、基台２にＤＤモータを固定した状態において(図４(ａ))、ベース４の底面４ｓと基台２の固定面２ｓとの間には、中凹形状の隙間Ｎが構成される。同図の例のＤＤモータでは、ベース４の中心側の底面４ｓが最も凹んでおり、その外周側の底面４ｓ(固定部４ａの底面４ｓ)が、ボルト１０により基台２の固定面２ｓに固定されている。この場合、ベース４の底面４ｓと基台２の固定面２ｓとの間には、中心側の底面４ｓが固定面２ｓから最も離間した略円錐形状の隙間Ｎが構成される。

このような構成によれば、基台２の固定面２ｓに対するＤＤモータ(ベース４)の底面４ｓの接触部分は、ベース４の外周側の底面４ｓのみであり、その中心側に向って底面４ｓが固定面２ｓから離間しているため、ＤＤモータ駆動時の放熱性を向上させるには限界があった。即ち、ＤＤモータから発生した熱は、ベース４の底面４ｓから基台２の固定面２ｓに伝導しようとするが、底面４ｓと固定面２ｓとの接触部分がベース４の外周側に限定されているため、かかる接触部分から放出される熱量には限界がある。このため、放出されずに残留した熱量によっては、ＤＤモータの温度が上昇し、例えば熱膨張によりワーク取付面６ｓの高さがわずかに変動したり、モータの駆動効率に熱的な影響を与える場合がある。

この場合、放熱性を向上させる方法としては、例えばベース４の底面４ｓを平坦状に構成し、当該底面４ｓが基台２の固定面２ｓに対して面接触させる方法や、底面４ｓに例えば複数の凸部(図示しない)を成形し、これら各凸部を介して底面４ｓを固定面２ｓに複数箇所で接触させる方法などが考えられる。しかしながら、このような方法を実現するためには、既存のＤＤモータをそのまま使用することができず、ベース４の底面４ｓに対する加工プロセスが別途必要となるため、その分だけＤＤモータの製造コストが上昇してしまう。
特開２０００−１３９０６８号公報

本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、放熱性に優れた低コストのダイレクトドライブモータを提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は、基台の固定面に固定される環状のベースと、ベースに対して回転可能に支持された回転体と、ベースと回転体との間に組み込まれ、回転体を所定方向に回転させるモータとを備えダイレクトドライブモータであって、基台の固定面に対向したベースの底面は、その外周側のみが基台の固定面に固定されていると共に、当該ベースの底面には、その中心側を外周側よりも凹ませた凹み部が形成されており、当該凹み部と基台の固定面との間には、熱伝導部材が介在されている。熱伝導部材は、凹み部と基台の固定面との間に、その全体に亘って介在、又は、複数個所に点在、或いは、周方向に沿ってリング状に延出させて構成されている。この場合、熱伝導部材には、少なくとも液状若しくはゲル状の放熱材が含まれる。

本発明によれば、既存のＤＤモータをそのまま使用し、凹み部が形成されたベースの底面と基台の固定面との間に熱伝導部材を介在させたことにより、放熱性に優れた低コストのダイレクトドライブモータを実現することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係るダイレクトドライブモータについて、図１を参照して説明する。本実施の形態は、上述したダイレクトドライブモータ(図４)の改良であるため、以下では改良部分の説明にとどめる。なお、図４と同一の構成については、図面上で同一符号を付して、その説明を省略する。

図１(ａ),(ｂ)に示すように、本実施の形態のダイレクトドライブモータ(以下、ＤＤモータと言う)において、基台２の固定面２ｓに対向したベース４の底面４ｓには、少なくともその一部を他の部分よりも凹ませた凹み部Ｋが形成されている。この場合、ベース４の底面４ｓは、ＪＩＳ規格(ＪＩＳＢ６１５９)に基づいて、所定量だけ凹(へこ)ませた中凹(なかべこ)形状を成しており、かかる中凹形状の底面４ｓを凹み部Ｋとして利用している。

同図(ａ)のＤＤモータにおいて、ベース４の凹み部Ｋ(底面４ｓ)は、その中心側が最も凹んだ断面湾曲形状を成しており、その外周側(固定部４ａの底面４ｓ)が、ボルト１０により基台２の固定面２ｓに固定されている。この状態において、断面湾曲形状の凹み部Ｋ(底面４ｓ)と基台２の固定面２ｓとの間には、中心側の底面４ｓが固定面２ｓから最も離間した略円錐形状の隙間Ｎが構成される。

また、同図(ｂ)のＤＤモータにおいて、ベース４の凹み部Ｋ(底面４ｓ)は、筒状部４ｂから連結部４ｃに亘って凹み量が一定の断面矩形状を成しており、その外周側(固定部４ａの底面４ｓ)が、ボルト１０により基台２の固定面２ｓに固定されている。この状態において、断面矩形状の凹み部Ｋ(底面４ｓ)と基台２の固定面２ｓとの間には、断面矩形状の隙間Ｎが構成される。

このような構成において、ベース４の凹み部Ｋ(底面４ｓ)と基台２の固定面２ｓとの隙間Ｎには、熱伝導部材Ｍが介在されている。この場合、熱伝導部材Ｍには、少なくとも液状若しくはゲル状の放熱材が含まれる。なお、液状放熱材としては、例えば作動油(冷却油)などを適用することができる。一方、ゲル状放熱材としては、例えば放熱用シリコン剤などを適用することができる。

このような熱伝導部材Ｍを隙間Ｎに介在させる方法としては、例えばＤＤモータを基台２に固定した状態において、ベース４の筒状部４ｂに形成された中空穴４ｈから隙間Ｎに熱伝導部材Ｍを充填する方法や、ベース４をボルト１０で基台２に固定する際に、凹み部Ｋ(底面４ｓ)と固定面２ｓとの隙間Ｎに熱伝導部材Ｍを充填する方法などを適用することができる。なお、かかる方法は一例であり、例えばＤＤモータの使用目的や使用環境に応じて任意の方法で熱伝導部材Ｍを隙間Ｎに介在させることができるため、ここでは特に限定しない。

以上、本実施の形態によれば、ベース４の凹み部Ｋ(底面４ｓ)と基台２の固定面２ｓとの隙間Ｎに熱伝導部材Ｍを介在させたことで、ＤＤモータから発生した熱をベース４の凹み部Ｋ(底面４ｓ)から熱伝導部材Ｍを介して基台２に効率良く放熱させることができる。この結果、ＤＤモータの温度上昇を効果的に抑えられるため、ワーク取付面６ｓの高さの変動が抑制される。また、モータの駆動効率に熱的な影響を与えることは無い。

更に、本実施の形態によれば、既存のＤＤモータをそのまま使用して、ベース４の凹み部Ｋ(底面４ｓ)と基台２の固定面２ｓとの隙間Ｎに熱伝導部材Ｍを介在させることができるため、従来のようなベース４の底面４ｓに対する加工プロセスが不要となり、その分だけＤＤモータの製造コストを低減することができる。

ここで、上述した実施の形態に係るＤＤモータの具体的な実施例について説明する。
例えば図３(ａ)に示す第１実施例において、ＤＤモータは、基台２の固定面２ｓ上に搭載されており、回転体６のワーク取付面６ｓには、被加工品としてのワークＷが取り付けられている。そして、回転体６と共にワークＷを回転させながら、当該ワークＷに対して例えば回転式グラインダ２４を押し付けて、ワーク表面Ｗｓに削り加工を施すようになっている。

また、例えば図３(ｂ)に示す第２実施例において、ＤＤモータは、基台２の固定面２ｓから吊り下げられた状態に構成されており、回転体６のワーク取付面６ｓには、ワーク搬送用構造体２６が取り付けられている。この場合、ワーク搬送用構造体２６には、その下端面に複数の搬送アーム２６ａが設けられており、例えば球状のワークＷを搬送アーム２６ａに保持した状態で、回転体６と共にワーク搬送用構造体２６を回転させることで、ワークＷを矢印Ｔ方向に搬送させることができるようになっている。

第１及び第２実施例のいずれの場合も、上述した実施の形態と同様に、モータ駆動時に発生した熱は、ベース４から熱伝導部材Ｍを介して基台２に効率良く放熱されるため、ＤＤモータの温度上昇を効果的に抑えることができる。また、既存のＤＤモータをそのまま使用できるため、従来に比べて製造コストを低減することができる。

また、上述した実施の形態や第１及び第２実施例において、例えば図２(ａ)に示すように、ベース４は、環状の固定部４ａの外径全体をモータ８の外径(モータカバー１４の外径)よりも大きく設定しているが、これに代えて例えば図２(ｂ)に示すように、固定部４ａのうちボルト１０で固定される部分を残して、他の部分を削り取ってベース４を構成しても良い。このように構成することで、ベース４を成形するための材料(例えば、金属、合成樹脂など)を節減することが可能となり、その結果、ＤＤモータの軽量化と共に製造コストの低減化を実現することができる。

また、上述した実施の形態では、熱伝導部材Ｍをベース４の凹み部Ｋ(底面４ｓ)と基台２の固定面２ｓとの隙間Ｎの全体に亘って介在(充填)させた構成を図説したが、これに限定されることは無く、隙間Ｎの複数箇所に熱伝導部材Ｍを点在させるように構成配置しても良いし、或いは、周方向に沿ってリング状に１本或いは複数本の熱伝導部材Ｍを延出配置しても良い。なお、このような配置は一例であり、ＤＤモータから発生した熱を熱伝導部材Ｍを介して基台２に効率良く放熱させることができれば良いので、ここでは特に限定しない。

また、上述した実施の形態において、熱伝導部材Ｍとして液状若しくはゲル状の放熱材を例示したが、これに限定されることは無く、例えば固体状の放熱材を熱伝導部材Ｍとして適用しても良い。この場合、固体状の放熱材としては、例えばアルミ、銅、亜鉛などを適用することができる。なお、固体状の熱伝導部材Ｍを隙間Ｎに介在させる方法としては、例えば熱伝導部材Ｍを予め隙間Ｎの内部形状と同形状に加工しておき、ベース４をボルト１０で基台２に固定する際に、凹み部Ｋ(底面４ｓ)と固定面２ｓとの隙間Ｎに熱伝導部材Ｍを介在させれば良い。これ以外の方法としては、例えば隙間Ｎの複数箇所に熱伝導部材Ｍを点在させるように構成配置しても良いし、或いは、周方向に沿ってリング状に１本或いは複数本の熱伝導部材Ｍを延出配置しても良い。

本発明の一実施の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って、(ａ)は、断面湾曲形状の凹み部が形成されたベースの構成例を示す図、(ｂ)は、断面矩形状の凹み部が形成されたベースの構成例を示す図。 (ａ)は、図１に示すダイレクトドライブモータの上面図、(ｂ)は、本発明の変形例に係るダイレクトドライブモータの上面図。 (ａ)は、本発明のダイレクトドライブモータの第１実施例を示す図、(ｂ)は、本発明のダイレクトドライブモータの第２実施例を示す図。 (ａ)は、従来のダイレクトドライブモータの構成を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)のダイレクトドライブモータの組立図。

符号の説明

２基台
２ｓ固定面
４ベース
４ｓ底面
６回転体
８モータ
Ｋ凹み部
Ｍ熱伝導部材

Claims

基台の固定面に固定される環状のベースと、ベースに対して回転可能に支持された回転体と、ベースと回転体との間に組み込まれ、回転体を所定方向に回転させるモータとを備えダイレクトドライブモータであって、
基台の固定面に対向したベースの底面は、その外周側のみが基台の固定面に固定されていると共に、当該ベースの底面には、その中心側を外周側よりも凹ませた凹み部が形成されており、当該凹み部と基台の固定面との間には、熱伝導部材が介在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。
熱伝導部材は、凹み部と基台の固定面との間に、その全体に亘って介在、又は、複数個所に点在、或いは、周方向に沿ってリング状に延出させて構成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。
熱伝導部材には、少なくとも液状若しくはゲル状の放熱材が含まれ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。