JPH0295163A - 可変空隙力モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は可変空隙力モータに関する。

Ｂ　発明の概要 この発明は可変空隙力モータにおいて、回転軸を支点と
して軸方向に傾動する振動板によりロータの円周端を挾
持したとき、回転軸からロータ（挟持中心点）までの距
離Ｒ，と回転軸から振動板（挟持中心点）まで距離Ｒ３
がＲ，＜Ｒ２となって円周長差分が生じ、この差分によ
ってロータが回転力を得るようにしたことにより、軸方
向のスペースを小さくしてモータの小形化を図るように
するとともに、駆動力の向上を図るようにしたものであ
る。

Ｃ従来の技術 近年、ロボットが普及して来ている。ロボットは、人間
の腕や手の動作と同程度に複雑で且つ精度良く動くこと
が要求される。このようなロボット等の駆動装置として
は、低速・高トルク出力が得られるものが用いられる。

現在、低速・高トルク出力を得る装置としては、通常の
モータと低速ギアとを組み合わせたギアモータ駆動装置
がある。しかし、このギアモータ駆動装置では、モータ
とギアを組み合わせるため小型化が難しく、また減速ギ
アのバックラッシュがあるため精度向上に限界がある。

低速・高トルク出力を得る他の装置としては、かって開
発された可変空隙力モータがある。現在普通に用いられ
ているモータは、ロータとステータとの間隙は一定な固
定空隙型であり、磁界中に位置するロータコイルに電流
を流してフレミングの左手の法則により発生ずる電磁力
を回転力として出力するものである。これに対し、可変
空隙力モータでは、ロータがステータの内周面に沿いこ
ろがって公転しつつロータ自体は公転方向とは逆方向に
ゆっくりと自転するためローターステータ間隙は変化し
ていき、しかもその回転力は、ステータのコイルが電磁
石となって、磁性材料で形成したロータを吸引すること
により発生する。

すなわち、磁性材料で形成したロータの中央部は特殊軸
受？こで支持され、ロータがステータの内周面を電磁吸
引力によりころがりつつ自転すると共に公転できるよう
になっており、この特殊軸受によって公転ではなく自転
のみを取り出すようにしている。そして、ステータ内径
とロータの径の差が小さい程ロータの自転速度は小さく
なり、公転速度に対する自転速度の比は大きな値となる
。

また、可変空隙力モータの別のタイプは、上述のような
転勤形でなく、円周方向に順に吸引力や反発力を生じさ
せることで回転されるものもある。

ここで可変空隙力モータを図面を参照しつつ説明する。

第５図に示すようにステータｌに対抗するように磁性材
料で形成したロータ２が配置されている。ロータ２の中
央部は特殊な軸受で支持されており、ロータ２がステー
タｌの内周面上を矢印１方向にころがって自転すること
により矢印■方向に公転できるようにしている。ステー
タ１には６組のコイルＣ，，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ，，Ｃ５，
Ｃｅが備えられており、これらコイルＣＩｌ　Ｃ２，Ｃ
３゜Ｃ，、Ｃ５，Ｃ，はダイオードＤ、、Ｄ２　Ｄ３　
Ｄ。

Ｄ５．Ｄ６を介して三相商用電源に接続されている。

そこである位相のときには電流はコイルＣ６，Ｃ１゜Ｃ
７に流れコイルＣ１，Ｃ４，Ｃ５には流れない。このた
めロータ２は電磁力によりステータ１のうちコイルＣ６
，Ｃ＋、Ｃｔ側に吸引される。このような吸引状態が時
間とともに回転するので回転吸弓力が得られ、その同期
速度は三相２極巻線と同じである。かくてロータ２は矢
印■方向に公転しつつ、公転方向と逆方向に自転する。

この場合、ステータｌの内径とロータ２の径の差が小さ
いほど、ロータ２の自転速度は小さくなり、公転速度に
対する自転速度の比（減速比）は大きな値が得られる。

第６図は第５図に示す原理的構造に基づいて設けられた
具体的構成図で、ステータ１の軸方向両側にロータ２が
配置され、このステータｌとロータ２を貫通するシャフ
ト３には軸受継手４が固定され、この軸受継手４にてロ
ータ２を軸方向に揺動自在に支持している。そして、ス
テータ１のコイルＣが順に励磁されると電磁石Ｍが磁化
されてロータ２を吸引するもので、ステータｌとロータ
２との径の違いによりロータ２がゆっくり自転しこれに
伴いシャフト３が回転する。

Ｄ０発明が解決しようとする課題 ロボット等の超低速の駆動系にあっては、アーム等に上
記の可変空隙力モータが用いられるが、いずれも、回転
するロータに磁束を通す鉄心が備えられることにより、
ロータの大形化や振動の低減に限界を生ずる問題がある
。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、ロータ
の小形化を図るとともに振動を低減した可変空隙力モー
タを提供することを目的とする。

Ｅ０課題を解決するための手段 この発明はブラケットに回転可能に配設された回転軸と
、この回転軸に取り付けられたロータと、このロータを
中央にして対向配置され、かつ回転軸を支点として軸方
向に傾動可能に支持され、傾動時にロータの円周端の一
部を挾持する振動板と、この振動板の円周端に周方向に
沿って一定間隔を隔て複数個配設され、前記振動板の半
面では吸弓力が、他の半面では反発力が働くよう（９励
磁される巻線を有するコアと、前記ブラケットに取り付
けられ、前記振動板を傾動可能に支持する継手とを備え
たものである。

Ｆ９作用 上記のように構成したこの発明において、振動板の半面
では吸引力、他の半面では反発力が働くように巻線を励
磁する。この作用により、振動板は回転軸を支点として
傾動して吸引側ではロータを挾持し、反発側では前記挟
持力を増大させる。

これによって、ロータと振動板が接触している部分では
回転軸からロータまでの距離と、回転軸から振動板まで
の距離に円周長差が生じる。この円周長差を保って巻線
の励磁状態を順次任意の方向に変化させて行えば、ロー
タは前記方向とは逆方向にゆっくりと回転をする。

Ｇ、実施例 以下この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図において、１はＡσ金合金アクリル
樹脂等からなる枠体で、この枠体ｌの両側にはＡσ金合
金らなるブラケット２ａ、２ｂが対向配置され、ブラケ
ット２ａ、２ｂは組立ねじ３により枠体１とともに固定
される。ブラケット２、ａ、２ｂにはラジアル軸受４ａ
、４ｂを設けて回転軸５が支承される。回転軸５にはロ
ータ６が一体成形されて構成されている。前記ブラケッ
ト２ａ、２ｂには円板状の振動板７ａ、７ｂがロータ６
を挾んでＡρ金合金らなるスバフレックス継手８ａ、８
ｂにより軸方向に傾動自在となるように支持されている
。９ａ、９ｂはスバフレックス継手８ａ、８ｂを構成す
るスパイダーで、このスパイダー９ａ、９ｂはニトリル
ゴムや超弾性合金から形成されている。１０ａ、１０ｂ
はスバフレックス継手８ａ　　８ｂの止めねじである。

前記振動板７ａ、７ｂの円周端には周方向に複数個（実
施例では６個）のコアｌｌａ　　Ｉｌｂが一定の間隔を
隔て対向配置され、コアＩｌａ、Ｉｌｂはコア止めねじ
１２ａ、＋２ｂにより振動板７ａ、７ｂに固定される。

コアＩｌａ　　Ｉｌｂには励磁巻線コイル１３ａ、１３
ｂが巻回され、これらコイル１３ａ、１３ｂとコアＩｌ
ａ、Ｉｌｂはエボキソ樹脂等によりモールド１４ａ１４
ｂされる。１５ａ、＋５ｂはロータ６に対面する振動板
７ａ、７ｂに設けられたノンアスベストＦＲＰからなる
振動板ライニング部、＋６ａ　　１６ｂはロータ６に設
けられたノンアスベストＦＲＰからなるロータライニン
グ部である。１７　ａ、１７　ｂは波形ばねて、このば
ね１７ａ、１７ｂはラジアル軸受４ａ、４ｂ内に設けら
れて、スパフレックス継手８ａ、８ｂとによってラジア
ル軸受４ａ４ｂを固定するものである。

次に上記のように構成された実施例の動作を述べる。各
コイル＋３ａ、＋３ｂには図示しない励磁制御装置から
励磁電流が供給され、第３図に示すような磁極の関係と
なるよう励磁される。これにより、振動板７ａ、７ｂは
第２図に示すように上部のコアｌｌａ　　ｌｌｂはＮ極
、Ｓ極となって互いに吸引し合い、下部のコアＩｌａ、
Ｉｌｂは両方ともＳ極となって反発し合う。この振動板
７ａ７ｂはスバフレックス継手８ａ、８ｂを支点として
図示のように傾動される。振動板７ａ、７ｂが図示のよ
うに傾動されると、振動板７２Ｌ、７ｂのライニング部
＋５ａ、１５ｂとロータ６のライニング部１６ａ、＋６
ｂとが接触され、ロータ６は振動板７ａ、７ｂに挾持さ
れる。このとき、ロータ６と振動板７ａ、７ｂが接触し
ている部分の中心０１およびＯ３から回転軸５の回転中
心軸線までの距離を第４図Ａに示すようにＲ８とすると
、振動板７ａ、７ｂは回転軸５に対して傾動しているた
め、回転軸５の回転中心軸線から前記接触部分の中心０
１および０２までの距離はＲ７となる。このため、Ｒｔ
　＞　Ｒ＋となるため、振動板７ａ、７ｂの方がロータ
６より距離が長くなって、ロータ６に対して円周長差分
が生じる。ここで、上記関係を保ったまま励磁制御装置
からコイル＋３ａ、１３ｂに励磁電流を流して、コアＩ
ｌａ、ｌｌｂの磁極が第３図に示す磁極を保つように励
磁させて行くと、ロータ６は丁度ハーモニックドライブ
機構の原理と同様な動作をして、コイル＋３ａ、１３ｂ
の励磁方向とは逆方向にゆっくりと回転を始める。

そのときの回転速度を減速比１で表すと、ｉはｄ／Ｄで
表される。ここで、ｄは第４図Ｂに示す振動板ライニン
グ部１５ａ、＋５ｂと、ロータライニング部１６ａ、１
６’ｂのピッチ円直径の差で表され、Ｄはロータライニ
ング部１６ａ、１６ｂのピッチ円直径（＃２ＸＲ，）で
ある。なお、ピッチ円はロータライニング部１６ａ、１
６ｂと振動板ライニング部１５ａ、１５ｂが実際に接し
合う点をそれぞれのライニング部上においてつなぎ合わ
せて描かれる円である。

上記のような構成では次のような効果が得られる。

（１）１ステツプ中に６相のコイルのうちの全相を駆動
のために利用できるため、コイルの利用率が１００％と
なる。

（２）スバフレックス継手を軸受止め蓋の代わりにでき
るために、部品点数を減少させることができる。

（３）組立ねじを内蔵させて、外観を損なわないように
し、また枠体をアクリル等の透明部材で形成すれば内部
が観察でき、モータの研究に役立利点がある。

Ｈ，発明の効果 以上述べたように、この発明によれば、対向配置される
振動板にそれぞれコアを設けるだけであるから軸方向長
を短くできることにより、小形化かつ軽量化が可能とな
り、スペースの利用率が高まり、パワーウェイト比を大
きくてきる。また、ロータを振動板で挾持する際、磁気
吸引力に加えて磁気反発力をも駆動力に作用させること
ができるため、大きな力を得ることができる等の利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例を示すもので
、第１図は構造を示す断面図、第２図は機構の簡略図、
第３図はこの発明の詳細な説明図、第４図Ａ、Ｂは動作
を述べるための説明図、第５図は従来例の原理説明図、
第６図は従来例の断面構成図である。 ２ａ、２ｂ・・・ブラケット、５・・回転軸、６・・ロ
ータ、７ａ、７ｂ・・・振動板、８ａ、８ｂ・・・スバ
フレックス継手、ｌｌａ、Ｉｌｂ・・巻線コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ブラケットに回転可能に配設された回転軸と、こ
   の回転軸に取り付けられたロータと、このロータを中央
   にして対向配置され、かつ回転軸を支点として軸方向に
   傾動可能に支持され、傾動時にロータの円周端の一部を
   挾持する振動板と、この振動板の円周端に周方向に沿っ
   て一定間隔を隔て複数個配設され、前記振動板の半面で
   は吸引力が、他の半面では反発力が働くように励磁され
   る巻線を有するコアと、前記ブラケットに取り付けられ
   、前記振動板を傾動可能に支持する継手とを備えたこと
   を特徴とする可変空隙力モータ。