JPS62144559A - 誘導電動機 - 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】 本発明は誘導電動機に関し、特に新規な構成により、限
定された回転角度の範［！■における大トルクの発生及
びイナーシャの１成域を可能にした誘導電動機に関する
。

一般に：ＪＪ導電導電勤口ータの表面積を増大させるこ
とにより大トルクの発生が可能となる。そのためロータ
を大径化したり細長く形成した誘導電動機が種々市販さ
れている。またこれ以外にロータ表面積を増大させる構
造としてロータをステータの外側に位置させｒこアウタ
ーロータ形誘導電動機も提案されている。しかしながら
これらのように単にロータ自体を大きくした構成とした
場合、トルクは増大するものの電動機自体が重く大型に
なってしまう欠点を有しでいた。

一方、近年においては、誘導電動機を直流電動｛戊並み
の過渡応答特性で制御できる手法が開発され、邊導電’
ｆ！ｊＪｍはその本来有する特長と相俟ってサーボ用モ
ータとしても広く等及されてきている。

このようにサーボ用モータとして［史用する場合、要求
される事変な性能として前記大トルクの発生とともにイ
ナーシャの小ささが挙げられる。すなわちイナーシャが
小さいほど高応答性が達成できるためである。しかしな
がら、現在の回転型溝・ダ電動機の構造でイナーシャを
成域するのはその構成上極めて困難なものであった。特
に面述したように大トルクを得るためにロータを大径化
したリアワタ−ロータ形の構造にした場合イナーシャは
者しく増大し、サーボ用モータとして不利になる欠点も
有していた。

さらに、近年においてはファクトリ−オートメーション
の著しい進展によりロボットマニプレータのダイレクト
ドライブ化が希求されており、これに使用されるダイレ
クトドライブ用の電動機も種々提案されている。この場
合電動機に要求される性能としては、限定された旋回角
度において最大６０〜１００　（ｒｐ＋ｏ）程度の低速
回転における大トルクの発生が重要なポイントとなる。

しかしながら従来の回転型電動機では低速、大トルクの
性能はその構造上発揮しにく（、また連続回転の必要も
無いため、必ずしもこの種用途に適しているとはいいが
たいものであっｒこ。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、誘導型！Ｐ
ＪＩ　Ｆｉの補遺自体を全く新規な構成−こすることに
より、要求される回転角度の範囲で、極めて大きなトル
クの発生を可能にした誘導電動機を提供することを目的
とする。

さらに本発明は、大トルクとともにイナーシャを極めて
小さくすることが可能な誘導電動機を提供することを目
的とする。

さらに本発明は、軽量で設計自由度が大きく、また必要
に応じて超薄型に構成することを可能にした誘導型！Ｉ
！ＩＩ　＋ｆｉを提供することを目的とする。

さらに本発明は、ロボットアームに一体に内設すること
ができ、またダイレクトドライブ使用にも適する誘導電
動機を提供することを目的とする。

以下、本発明の第１の実施例を図面第１図及び第２図を
参照して詳細に説明する。図において、（１）は誘導電
動機を示す。この誘導電動機（１）は所定の距離をもっ
て配設された２つの輪状体（２）。

（３）を有している。一方の輪状体（２）は駆動軸（４
）と接続され、他方の輪状体（３）はベアリング（５）
を介して本体軸（６）に接続されている。（７）は帯状
ロータである。この帯状ロータ（７）は前記２つの輪状
体（２）、（３）に架設されており構造、材質の異なる
、直線部（１０）、（１０）と曲線部（１２）、（１２
）とで構成されている。前記直線部（１０）、（１０）
の近傍にはその略全艮にわたりまたわずかな空隙をもっ
てステータ（８）、（８）、（８）、（８）が配設され
ている。このステータ（８）は、図示していない制御装
置に接続されており、例えばケイ素銅板の積層体で形成
され、その内部には誘導巻＃Ｘ（９）、（９）、・・・
・・が所定の間隔をもって巻設されている。前記帯状ロ
ータ（７）の直線部（４０）、（１０）は例えばケイ素
鋼板を積層した板状体で形成され、その表面には例えば
アルミニウムで形成された複数の導体棒（１１）。

（１１）、・・・・・・・が、前記ステータ誘導８線（
９）の間隔に対応して埋設されている。また、この導体
棒＜１ｔ）、（１１）、・・・・・・・は各々図示して
いない短絡線を介して結線されている。前記帯状ロータ
（７）の曲線部（１２）、　（１２）は接続ビン（１５
）、（１５）に五りＩ’＋ｉｉ記直線部（１０）、　（
１０）に一本に接続されており、前記輪状体（２）の曲
面に沿って柔軟に追随するように例えば高分子合成Ｉｆ
脂、ゴム、軟質プラスチック等の可撓性部材で形成され
ている。また、この可撓性曲線部（１２）と輪状体（２
）とはいわゆるタイミングベルト構造に補機されており
、輪状体（２）の外側面には外歯（１３）、可撓性曲線
部（１２）の内側には内歯（１４）が各々形成されてい
る。この可視曲線部（１２）の寸法は、帯状ロータ（７
）の直線部（１０）、（１０）の寸法を可及的に艮くす
ることによりパワー出力効率を上げるとともにトルク変
動を可及的に防止するために、必要最小限の寸法に構成
されている。

この寸法値は以下の式によりその最小値が決定される。

Ｘ輪状体（２）の直径寸法×π」 すなわち３６０°の回転を行なわせる場合、可撓性曲線
部（１２）の寸法はｒｌ　、５　Ｘ輪状体（２）の円周
寸法」が最小寸法値となり、実施例のように９０°の回
転を行なわせる場合は「０，７５Ｘ輪状体（２）の円周
寸法」が可撓性曲線部（１２）の最小寸法値となる。

次に上記構成の作用を説明する。ステータ（８）。

（８）、・・・・・・・に通電することにより帯状ロー
タ（７）の直線部（１０）、（１０）に埋設された導体
棒（ｕ）、（ｉｆ）。

・・・・・・・には誘導電流が発生し、図示していない
制御装置の指令に従い直線部（１０）、　（１０）は図
面左右方向の移動を開始する。この移動に伴い可撓性曲
線部（１２）も輪状体（２）の曲面に沿って輪状体（２
）とともに回転し、出力軸（４）がらは限定された範囲
での大トルク回転出力がえられる。

次に図面第３図を参照して本発明誘導電動機の出力取出
し部の第２の実施例を説明するが前記第１の実施例と同
一部分には同一符号を付してその説明を省略する。図に
おいて（２０）は帯状ロータを示す。この帯状ロータ（
２０）は、直線部（１０）、　（１０）と、この直線部
（１０）、（１０）にピン（１５）＝（１５）を介して
一体に接続された可撓性曲線部（２１）とで構成されて
いる。（２２）は輪状体である。この輪状体（２２）は
ベアリングを介して固定軸（２４）に回転自在に固定さ
れている。（２７）は出力レバーである。この出力レバ
ー（２７）は、前記中心軸（２５）及び可撓性曲線部（
２１）にポル）　（２８）、（２！３）を介して固着さ
れている。

次にこの実施例の作ｍを説明する。ステータ（８）＝（
８）＝・・・・・・・に通電することにより、帯状ロー
タ（２０）の直線部（１ｏ）、（１０）は移動を開始し
可撓性曲線部（２１）も輪状体（２２）の曲面に追随し
て輪状体（２２）とともに回転する。この作用により中
心軸（２５）と可撓外曲ｍ部（２１）とに固着された出
力レバー　（２７）は図面矢印の方向へパワーを出力す
る。

尚、上記実施例においては、ステータを・１個配設した
ものについて説明したが、これに限定されるものでは無
く、要求されるトルク、スピード。

設置スペース等により適宜配設したものであっても良い
。

以上の説明で明らかなように本発明誘導電動機によれば
、ロータ表面積を者しく大きくすることができるため軽
量購造であるにもがかわらず極めて大きなトルクを得る
ことができる。さらに帯状ロータは通常の円柱状ロータ
に比較して容積重量が小さくなるためイナーシャが小さ
くなる効果を有する。また直線部の寸法を艮くすること
によりロータ全長に対する動力発生部寸法も比較的大き
く構成することができるため、前記イナーシャの低減効
果と相俟って制御用モータとして使用した場合のサーボ
特性も著しく良好にすることができる。さらに、輪状体
の大きさ、数、直線部の長さ等を要求される性能、スペ
ース等によｒ）自由に設計することができ、また実質的
にロータ幅のみの寸法の超薄型の誘導電動機を得ること
も可能となる。さらに、ロータは帯状のため、その表面
積が極めて大きいにもかかわらず著しく良好な放熱効果
を有し、またそのため大電流化も可能となる。

さらに、上記実施例に示したように可撓性曲線×輪状体
の直径寸法×π」の近傍値に設定し、またステータの寸
法ら最大になるように構成すると、パワー出力効率は最
も大きくなる効果を有する。

さらに上記寸法設定式によりわかるように、輪状４ｋ　
、ｎ右停か１１、ろビ１　　帯」ドロー９の右起然の寸
迅を艮くする程ロータのパワー出力有効面積は大きくな
り、大トルクの発生とトルク変動の僅少化が期待できる
。また、本発明誘導電動（戊は、複数の輪状体を有し、
その各々より輸出力を取出すことすなわち！１ｔ〜・の
モータで複数の軸出力を得ることも可能となる効果も有
する。

また、本発明誘導電動機は待に低回転駆動しても大トル
クを発生させることが可能となる。さらにステータ寸法
を艮くするほどトルクが発生する効果を有する。これら
の効果を利用し、ロボットマニプレータ駆動用のダイレ
クトドライブモータとしても極めて゛有効に使用され得
る。この場合アームに内設すること１こより、ステータ
寸法は艮くすることができすなわち大トルクを発生する
ことができ、またアーム全零に荷重が分数されるため制
御性が良くスマートになる効果も併せ有する。

、１８図面の筒！’１ｔな説明 図面第１図及び第２図は本発明誘導電動機の第１の実施
例を示し、第１図はその正面図、第２図電動機の出力取
出し部の他の実施例を示す要部拡大断面図である。

（１）・・・・・透導電動数、（２）、（３）・・・・
・輪状体、（４）・・・・・出力軸　　、（７）・・・
・・帯状ロータ、（８）、（８）、（８）ｌ（８）・・
・・・ステータ、（９）・・・・・誘導巻線、　（１０
）、＜１０）・・・・・直線部、（＋１）（１１）・・
・・・導体棒、 （１，２）、（１２）・・・・・可撓性曲線部、（２０
）・・・・・帯状ロータ、（２１）・・・・・可撓性曲
線部、（２２）・・・・・輪状体、　　（２７）・・・
・・出力レバー。

特π′［出願人　　日成電装株式会社 第１図 第２図 第３図 手続ＷＩＩ正居：（１１式） ％式％ ２、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　〒２１３神奈川県川崎市宮前区有馬２丁１１８
　＄　１８号（置、０４４　８５３１８５１） 氏　名　　　　日機’Ｍｌ装株式会社 ５、補正の内容 明細書第１０頁第２０行１］の「第３」を「第３図」と
補正・Ｖる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）離間して設置された少なくとも２つの輪状体とこ
   の輪状体に架設された帯状ロータとこの帯状ロータの直
   線部近傍に配設されたステータとを備え、前記帯状ロー
   タの直線部は導体棒を埋設した板状体で形成され、曲線
   部は可撓性部材で形成されたことを特徴とする誘導電動
   機。
2. （２）可撓性部材の寸法は、 「（要求する回転角度＋１８０°）／３６０°×（輪状
   体の直径寸法）×π」 以上の近傍値に設定したことを特徴とする前記特許請求
   の範囲第１項記載の誘導電動機。