JP5109587B2 - 球面モータの製造方法および球面モータ - Google Patents
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Description
この問題を解決するために、永久磁石や磁性材の突起といった磁極を碁盤目状に配置させたり、球状ロータの表面に内接する複数の三角形の各頂点に配置させたりするものがある。しかし、X軸周りの回転動作を行った場合、Y軸周りのトルクを発生させる磁極位置がX軸周りの回転動作につられ変化した。つまり、球面動作を実現するには、他軸の動作に合わせ自軸の磁極位置を変化させる励磁制御が必要となり、球面動作制御が極めて複雑なものになった。
一方、回転角度を検出する手段を持ち合わせていないため、励磁制御はステッピングモータの定電流制御、もしくは、オープンループによる電流制御を行わなければならなかった。その結果、球状ロータが脱調するおそれがあった。磁極を突起で構成しリラクタンストルクによって回転トルクを得る構造のものは、磁極を磁石で構成し磁石トルクによって回転トルクを得るものに比べ、本質的に力率が悪く駆動アンプの容量が大きくなった。
これらの問題を解決するために、球座標(θ、φ)の回転動作を実現するリンク機構を持たせ、リンク機構の回転軸の一端に回転角検出手段を配置させるものがある。しかし、回転動作する部分に電磁石を配置させたり、リンク部分で負荷および自重を支える構造となっているため、球状ロータのイナーシャが極めて大きくなり、高角加速度の球面動作を実現することができなかった。
また、球面モータの組立を行う場合、固定子と可動子とのギャップを均一にして組み立てることが難しいといった問題が生じていた。すなわち、ステータに構成される巻線ユニットを取付けたあとにロータを挿入することが出来ない、また、ステータにロータを挿入したあとに、永久磁石をロータに取付けようとすると、一部の永久磁石が取付け出来ない個所がでるという問題も生じていた。
請求項1記載の発明は、表面に複数の永久磁石を有する球状ロータと、前記球状ロータと一定の空隙を介して配置された複数の巻線を有するステータとで構成され、前記巻線と前記ステータとから構成される巻線ユニットが形成され、前記巻線ユニットが巻線フレームに取り付けられており、しかも、前記巻線ユニットが前記巻線フレームに取り付けられる際に、前記球状ロータに磁気吸引力により前記巻線ユニットが固定された状態で装着されるものである。
また、請求項2記載の発明は、前記巻線フレームに前記巻線ユニットが取り付けられる溝が形成されたものである。
また、請求項3記載の発明は、前記巻線ユニットの内表面は、前記球状ロータの外表面に一定かつ均一の空隙を持った球状に成形されているものである。
また、請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1つの球面モータの製造方法により製造された球面モータである。
次に図9に示すように永久磁石3が取り付けられた球状ロータ1に巻線ユニット5を永久磁石3とプレート6間にはたらく磁気吸引力により固定された状態で、巻線フレーム204に挿入し、さらにTxリンク103に軸101を挿入して組み立てる。
組み立てられたTxリンク103は、図10に示すように予め組み立てられた脚202と巻線フレーム204がねじ止め等により組み立てられる。
次に、図11に示すように不図示の軸受を介してシャフトを巻線フレーム204およびTxリンク103に挿入する。最後にTyリンク104に不図示の軸受を介してシャフトを挿入し、図12のように球面アクチュエータが組み立てられる。
尚、図12に示したように巻線ユニット5が球状ロータ1と一体となって巻線フレーム204に挿入される際、巻線フレーム204には、巻線ユニット5と当接する溝8が形成されている。このようにすることで、巻線ユニット5は球状ロータ1に対して正確な位置に配置される。
2、200 ステータ
3、111 永久磁石
4 電磁石
5 巻線ユニット
6 プレート
7 絶縁シート
8 溝
101、151 軸
102、152 軸の軌跡
103、153 Txリンク
104、154 Tyリンク
121 中心X領域
122 中心Y領域
201、251 ベース
202 脚
203 フランジ
204 巻線フレーム
211 巻線
300 回転軸受
400 回転エンコーダ
401 回転スケール
402 検出ヘッド
403 エンコーダカバー
500 球面軸受
501 太陽球
502 軸受脚
503 遊星球
504 リテーナ
Claims (4)
- 表面に複数の永久磁石を有する球状ロータと、前記球状ロータと一定の空隙を介して配置された複数の巻線を有するステータとで構成され、前記巻線と前記ステータとから構成される巻線ユニットが形成され、前記巻線ユニットが巻線フレームに取り付けられており、しかも、前記巻線ユニットが前記巻線フレームに取り付けられる際に、前記球状ロータに磁気吸引力により前記巻線ユニットが固定された状態で装着されることを特徴とする球面モータの製造方法。
- 前記巻線フレームに前記巻線ユニットが取り付けられる溝が形成されたことを特徴とする請求項1記載の球面モータの製造方法。
- 前記巻線ユニットの内表面は、前記球状ロータの外表面に一定かつ均一の空隙を持った球状に成形されていることを特徴とする請求項1または2に記載の球面モータの製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか1つの球面モータの製造方法により製造された球面モータ。
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