KR20140095063A

KR20140095063A - 구동 장치

Info

Publication number: KR20140095063A
Application number: KR1020147013470A
Authority: KR
Inventors: 다카히토 아즈마; 히로키 미즈하시
Original assignee: 나부테스코 가부시키가이샤
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2014-07-31
Also published as: US9673679B2; TW201338357A; WO2013062046A1; JP2013094016A; TWI555310B; CN103891110A; DE112012004464T5; CN103891110B; US20140312728A1; JP5801688B2

Abstract

구동 장치는, 기어 유닛과 복수의 모터를 구비하고 있다. 기어 유닛은, 지지 부재에 지지되어 있는 복수의 인풋 샤프트와, 복수의 인풋 샤프트가 결합되어 있는 피구동 부재를 구비하고 있다. 각각의 모터의 로터가, 대응하는 각각의 인풋 샤프트에 장착되어 있다. 각각의 모터의 스테이터가, 지지 부재에 대해 착탈 가능한 하우징에 장착되어 있다. 하우징이 지지 부재에 고정되어 있을 때, 로터의 위상각이 모든 모터에서 동등하다.

Description

구동 장치 {DRIVE DEVICE}

본 출원은, 2011년 10월 27일에 출원된 일본 특허 출원 제2011-235928호에 기초하는 우선권을 주장한다. 그 출원의 모든 내용은, 이 명세서 중에 참조에 의해 원용되어 있다. 본 출원은, 기어 유닛과 복수의 모터를 구비하는 구동 장치에 관한 것이다.

기어 유닛이 복수의 인풋 샤프트를 구비하고 있고, 그들 인풋 샤프트 각각에, 개별로 모터가 연결되어 있는 구동 장치가 알려져 있다. 그 구동 장치의 일례가, 일본 특허 공개 제2009-159725호 공보에 개시되어 있다. 이하의 설명에서는, 일본 특허 공개 제2009-159725호 공보를 특허문헌 1이라 칭한다. 특허문헌 1의 구동 장치에서는, 복수의 인풋 샤프트가, 지지 부재에 지지되어 있다. 복수의 인풋 샤프트가 피구동 부재에 결합되어, 피구동 부재를 구동한다. 각각의 인풋 샤프트에는, 모터의 로터가 장착되어 있다. 보다 구체적으로는, 특허문헌 1의 구동 장치에서는, 복수의 크랭크 샤프트(인풋 샤프트)가 캐리어(지지 부재)에 지지되어 있고, 외기어(피구동 부재)에 복수의 크랭크 샤프트가 결합되어 있다. 특허문헌 1의 구동 장치에서는, 각각의 크랭크 샤프트에 로터가 장착되어 있고, 모든 모터의 스테이터가 캐리어에 장착되어 있다.

특허문헌 1의 구동 장치에서는, 모든 모터에 있어서, 스테이터에 대한 로터의 기계적인 위상각을 맞춘다. 기계적인 위상각을 맞춤으로써, 1개의 모터 드라이버로 모든 모터를 제어한다. 그러나, 로터의 위상각을 맞추면서, 스테이터를 캐리어(지지 부재)에 고정하는 것은 어렵다. 그로 인해, 인용문헌 1에서는, 모든 모터의 로터의 위상각을 맞추기 위해, 로터를 크랭크 샤프트에 임시 고정한 상태에서, 스테이터를 캐리어에 고정한다. 그리고, 모든 모터에 동 위상의 전류를 인가하고, 스테이터에 대한 로터의 위상각을 맞춘 상태에서 로터를 크랭크 샤프트에 고정한다.

상기한 바와 같이 특허문헌 1의 기술에서는, 모든 모터에 있어서 로터의 위상각을 맞춤으로써, 하나의 모터 드라이버로 복수의 모터를 제어한다. 본 명세서는, 복수의 모터를 구비하는 구동 장치에 있어서, 보다 간단하게 모든 모터에 있어서 로터의 위상각을 맞추는 기술을 제공한다.

본 명세서에서 개시하는 구동 장치는, 기어 유닛과 복수의 모터를 구비하고 있다. 기어 유닛은, 피구동 부재와 복수의 인풋 샤프트를 구비하고 있다. 복수의 인풋 샤프트는, 지지 부재에 지지되어 있다. 복수의 인풋 샤프트는, 피구동 부재에 결합되어 있다. 각각의 모터의 로터가, 대응하는 각각의 인풋 샤프트에 장착되어 있다. 각각의 모터의 스테이터가, 지지 부재에 대해 착탈 가능한 하우징에 장착되어 있다. 이 구동 장치에서는, 하우징이 지지 부재에 고정되어 있을 때, 스테이터에 대한 로터의 위상각이 모든 모터에서 동등하다.

상기한 구동 장치에서는, 로터가 인풋 샤프트에 장착되고, 스테이터가 하우징에 장착된다. 인풋 샤프트를 지지하고 있는 지지 부재와 하우징이 착탈 가능하다. 달리 말하면, 로터를 장착하는 부품과 스테이터를 장착하는 부품이 착탈 가능하다. 그로 인해, 인풋 샤프트에 대한 로터의 각도와, 하우징에 대한 스테이터의 각도를 따로따로 조정할 수 있다. 그 결과, 하우징을 지지 부재에 고정하는 것만으로, 모든 모터에 있어서, 스테이터에 대한 로터의 위상각이 간단하게 맞추어진다.

상기한 구동 장치는, 종래 기술과는 달리, 인풋 샤프트에 로터를 임시 고정하고, 스테이터를 지지 부재에 고정한 후에, 로터의 위상각을 조정하는 것을 필요로 하지 않는다. 또한, 이 구동 장치는, 인풋 샤프트에 대한 로터의 각도와, 하우징에 대한 스테이터의 각도를 변화시키는 일 없이, 하우징을 지지 부재로부터 제거할 수 있다.

본 명세서가 개시하는 기술은, 복수의 모터를 구비하는 구동 장치에 있어서, 모든 모터에 있어서 로터의 위상각이 맞추어진 구동 장치를 용이하게 실현할 수 있다.

도 1은 제1 실시예의 구동 장치의 단면도를 도시하는 도면이다.
도 2는 제1 실시예의 구동 장치에 대해, 지지 부재로부터 하우징을 제거한 상태의 기어 유닛의 평면도를 도시하는 도면이다.
도 3은 제1 실시예의 구동 장치에 대해, 지지 부재로부터 제거한 하우징의 평면도를 도시하는 도면이다.
도 4는 제2 실시예의 구동 장치의 단면도를 도시하는 도면이다.
도 5는 제3 실시예의 구동 장치의 단면도를 도시하는 제1 도면이다.
도 6은 제3 실시예의 구동 장치의 단면도를 도시하는 제2 도면이다.
도 7은 제3 실시예의 구동 장치의 평면도를 도시하는 도면이다.

이하, 본 명세서에서 개시하는 기술적 특징 중 몇 가지를 기재한다. 또한, 이하에 기재하는 사항은, 각각 단독으로 기술적인 유용성을 갖고 있다.

복수의 모터의 일례로서, 레이디얼 갭 모터, 액시얼 갭 모터 등을 들 수 있다. 복수의 모터는, 액시얼 갭 모터여도 된다. 이에 의해, 박형의 구동 장치를 실현할 수 있다.

구동 장치에서는, 2개의 액시얼 갭 모터가, 각각의 인풋 샤프트에 장착되어 있어도 된다. 이 경우, 2개의 액시얼 갭 모터는, 양쪽의 로터가 대향하여 배치되어 있어도 된다. 혹은, 2개의 액시얼 갭 모터는, 양쪽의 스테이터가 대향하여 배치되어 있어도 된다. 또한, 이하의 설명에서는, 1개의 인풋 샤프트에 대해 2개의 액시얼 갭 모터가 장착되는 경우, 2개의 액시얼 갭 모터를 구별하기 위해, 「제1 액시얼 갭 모터」, 「제2 액시얼 갭 모터」라고 칭하는 경우가 있다. 또한, 제1 액시얼 갭 모터의 로터와 스테이터를, 각각 「제1 로터」 및 「제1 스테이터」라고 칭하는 경우가 있다. 마찬가지로, 제2 액시얼 갭 모터의 로터와 스테이터를, 각각 「제2 로터」 및 「제2 스테이터」라고 칭하는 경우가 있다. 이 구동 장치에 의하면, 제1 로터와 제1 스테이터 사이에 발생하는 흡인력과, 제2 로터와 제2 스테이터 사이에 발생하는 흡인력의 밸런스가 양호해진다. 그 결과, 인풋 샤프트가 원활하게 회전한다.

각각의 인풋 샤프트에 대해 2개의 액시얼 갭 모터가 장착되어 있는 경우, 다음과 같은 구조여도 된다. 즉, 인풋 샤프트가, 피구동 부재로부터 피구동 부재의 축방향의 양측으로 연장되어 있어도 된다. 그리고, 제1 액시얼 갭 모터가 인풋 샤프트의 한쪽 단부에 배치되어 있고, 제2 액시얼 갭 모터가 인풋 샤프트의 다른 쪽 단부에 배치되어 있어도 된다. 즉, 제1 액시얼 갭 모터가, 피구동 부재에 대해 제2 액시얼 갭 모터의 반대측에 배치되어 있어도 된다. 이러한 형태로 하면, 로터의 위상각을 맞추면서, 2개의 액시얼 갭 모터를 기어 유닛에 간단하게 장착할 수 있다. 또한, 인풋 샤프트의 양단부에서, 모터의 흡인력이 인풋 샤프트에 대해 서로 역방향으로 작용한다. 그로 인해, 인풋 샤프트는, 한층 원활하게 회전할 수 있다.

인풋 샤프트의 양단부에 액시얼 갭 모터(제1 액시얼 갭 모터와 제2 액시얼 갭 모터)가 배치되어 있는 경우, 다음과 같은 구조여도 된다. 즉, 제1 스테이터가 지지 부재와 착탈 가능한 제1 하우징에 장착되어 있고, 제2 스테이터가 지지 부재와 착탈 가능한 제2 하우징에 장착되어 있어도 된다. 이 구동 장치에서는, 제1 하우징과 제2 하우징이 지지 부재에 고정되어 있을 때, 로터의 위상각이 모든 모터에서 동등하다. 이러한 구동 장치에서는, 제1 하우징과 제2 하우징을 지지 부재에 고정하는 것만으로, 로터의 위상각이 모든 모터에서 일치한다.

기어 유닛의 전형예로서, 편심 요동형의 기어 전동 장치를 들 수 있다. 편심 요동형의 기어 전동 장치에서는, 외기어가, 내기어와 맞물리면서 편심 회전한다. 혹은, 내기어가, 외기어와 맞물리면서 편심 회전한다. 본 명세서가 개시하는 구동 장치에서는, 기어 유닛이, 외기어가 편심 회전하는 타입이어도 된다. 이러한 기어 유닛은, 다음과 같이 표현할 수 있다. 기어 유닛은, 케이스와, 캐리어와, 복수의 크랭크 샤프트와, 외기어를 구비한다. 케이스의 내주에, 내기어가 형성되어 있다. 캐리어는, 내기어와 동축으로 케이스에 지지되어 있다. 각각의 크랭크 샤프트는, 내기어의 축선을 따라 연장되어 있음과 함께, 캐리어에 지지되어 있다. 각각의 크랭크 샤프트는, 편심체를 갖는다. 외기어는, 편심체에 결합되어 있고, 내기어와 맞물리면서 편심 회전한다. 이러한 기어 유닛에서는, 크랭크 샤프트와 로터가, 복수의 홈을 갖는 스플라인에 의해 결합되어 있어도 된다. 또한, 편심 요동형의 기어 전동 장치는, 사이클로이드 감속기라고 불리는 경우가 있다.

실시예

이하의 실시예에서는, 복수의 크랭크 샤프트가 외기어에 결합되고, 외기어가 내기어와 맞물리면서 편심 회전하는 타입의 기어 전동 장치에 대해 설명한다. 본 명세서가 개시하는 기술은, 복수의 크랭크 샤프트가 내기어에 결합되고, 내기어가 외기어와 맞물리면서 편심 회전하는 타입의 기어 전동 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 본 명세서가 개시하는 기술은, 복수의 인풋 샤프트가 피구동 부재에 결합되고, 인풋 샤프트의 각각에 개별로 모터가 연결되어 있는 타입의 기어 유닛이면 좋다. 그러한 타입의 기어 유닛이면, 본 명세서가 개시하는 기술은, 편심 요동형의 기어 전동 장치 이외의 기어 유닛에도 적용 가능한 것에 유의할 필요가 있다.

(제1 실시예)

도 1에 도시하는 구동 장치(100)는, 기어 유닛(7)과 2개의 액시얼 갭 모터(22, 52)를 구비하고 있다. 기어 유닛(7)은, 외기어(26)가 내기어(28)와 맞물리면서 편심 회전하는 기어 전동 장치이다. 기어 유닛(7)은 2개의 외기어(26)를 구비한다. 기어 유닛(7)에서는, 외기어(26)의 잇수와 내기어(28)의 잇수의 차에 따라서 캐리어(8)가 회전한다. 내기어(28)는 케이스(2)와, 케이스(2)의 내주에 배치되어 있는 복수의 내기어 핀(30)으로 구성되어 있다.

기어 유닛(7)은, 케이스(2)와, 캐리어(8)와, 크랭크 샤프트(32)와, 외기어(26)를 구비하고 있다. 캐리어(8)가 지지 부재에 상당하고, 크랭크 샤프트(32)가 인풋 샤프트에 상당하고, 외기어(26)가 피구동 부재에 상당한다. 캐리어(8)는 제1 플레이트(8a)와 제2 플레이트(8c)를 구비하고 있다. 제1 플레이트(8a)와 제2 플레이트(8c)의 사이에는 간극이 존재한다. 기둥 형상부(8b)가 제1 플레이트(8a)로부터 제2 플레이트(8c)를 향해 연장되어 있다. 기둥 형상부(8b)와 제2 플레이트(8c)는 고정되어 있다. 기둥 형상부(8b)는, 외기어(26)의 관통 구멍(60)을 통과하고 있다. 외기어(26)는, 제1 플레이트(8a)와 제2 플레이트(8c)의 사이에 배치되어 있다. 캐리어(8)는, 한 쌍의 앵귤러 볼 베어링(4)에 의해, 케이스(2)에 동축으로 지지되어 있다. 축선(54)이 캐리어(8)의 축선에 상당한다. 축선(54)은 내기어(28)[케이스(2)]의 축선에도 상당한다.

오일 시일(6)이, 케이스(2)와 캐리어(8)의 사이에 배치되어 있다. 제1 모터 하우징(50)과 제2 모터 하우징(20)이 캐리어(8)의 축선(54) 방향의 양단부에 고정되어 있다. 캐리어(8), 제1 모터 하우징(50) 및 제2 모터 하우징(20)의 중앙에, 관통 구멍이 형성되어 있다. 그들의 관통 구멍에, 원통 샤프트(56)가 끼워져 있다. 그 결과, 구동 장치(100)는 축선(54)을 따른 관통 구멍(12)을 구비하고 있다.

크랭크 샤프트(32)는, 한 쌍의 베어링(23)에 의해, 캐리어(8)에 지지되어 있다. 베어링(23)은 원뿔 롤러 베어링이다. 크랭크 샤프트(32)는 축선(54)으로부터 오프셋된 위치에서, 축선(54)과 평행하게 연장되어 있다. 크랭크 샤프트(32)는, 2개의 편심체(24)를 구비하고 있다. 2개의 편심체(24)는, 각각 외기어(26)에 결합되어 있다. 2개의 편심체(24)는, 크랭크 샤프트(32)의 축선(35)에 대해 서로 반대 방향으로 편심되어 있다. 크랭크 샤프트(32)는, 편심체(24)로부터 축선(35) 방향의 양측으로 연장되어 있다. 달리 말하면, 크랭크 샤프트(32)는 외기어(26)로부터 외기어(26)의 축방향의 양측으로 연장되어 있다.

제1 액시얼 갭 모터(52)와 제2 액시얼 갭 모터(22)가, 크랭크 샤프트(32)의 각각의 단부에 장착되어 있다. 또한, 인코더(18)가, 크랭크 샤프트(32)의 한쪽 단부에 장착되어 있다. 축선(35) 방향에 있어서, 인코더(18)의 외측에서는, 제2 모터 하우징(20)에 관통 구멍이 형성되어 있다. 그 관통 구멍에, 캡(19)이 장착되어 있다.

제1 액시얼 갭 모터(52)와 제2 액시얼 갭 모터(22)는, 대향하여 배치되어 있다. 제1 액시얼 갭 모터(52)의 위상각과 제2 액시얼 갭 모터(22)의 위상각은 맞추어져 있다. 그로 인해, 크랭크 샤프트(32)는 원활하게 회전한다. 상세한 것은 후술하지만, 기어 유닛(7)은 3개의 크랭크 샤프트(32)를 구비하고 있다. 3개의 크랭크 샤프트(32)는, 축선(54)의 주위에 등간격으로 배치되어 있다. 달리 말하면, 3개의 크랭크 샤프트(32)는 캐리어(8)의 주위 방향으로 등간격으로 배치되어 있다.

3개의 크랭크 샤프트(32)의 각각에, 제1 액시얼 갭 모터(52)와 제2 액시얼 갭 모터(22)가 장착되어 있다. 3개의 크랭크 샤프트(32)에 장착되어 있는 액시얼 갭 모터(52, 22)의 위상각은 모두 맞추어져 있다. 모든 액시얼 갭 모터의 위상각이 맞추어져 있으므로, 1개의 모터 드라이버(도시 생략)로 모든 액시얼 갭 모터를 제어할 수 있다. 인코더(18)는, 3개의 크랭크 샤프트(32) 중 1개에 장착되어 있다. 다른 2개의 크랭크 샤프트(32)에는, 브레이크(도시 생략)가 장착되어 있다.

제1 액시얼 갭 모터(52)는, 제1 로터(44)와 제1 스테이터(46)로 구성되어 있다. 제1 로터(44)는 크랭크 샤프트(32)에 장착되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 3개의 크랭크 샤프트(32)의 각각에, 제1 로터(44)가 장착되어 있다. 3개의 크랭크 샤프트(32)는 축선(54)의 주위에 등간격으로 배치되어 있다. 마찬가지로, 3개의 제1 로터(44)는 축선(54)의 주위에 등간격으로 배치되어 있다. 각각의 제1 로터(44)에는, 영구 자석(44N)과 영구 자석(44S)이 교대로 배치되어 있다. 영구 자석(44N)은, 플레이트(44a)의 표면에 고정되어 있고, N극을 외측을 향하게 하고 있다(도 1도 참조). 영구 자석(44S)은, 플레이트(44a)의 표면에 고정되어 있고, S극을 외측을 향하게 하고 있다. 크랭크 샤프트(32)에 대한 제1 로터(44)의 각도는, 모든 제1 로터(44)에서 동등하다. 달리 말하면, 크랭크 샤프트(32)에 대한 N극 및 S극의 위치는, 모든 제1 로터(44)에서 동등하다. 크랭크 샤프트(32)와 제1 로터(44)는 복수의 홈을 갖는 스플라인에 의해 결합되어 있다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 3개의 제1 스테이터(46)가 제1 모터 하우징(50)에 장착되어 있다. 3개의 제1 스테이터(46)는 축선(54)의 주위에 등간격으로 배치되어 있다. 각각의 제1 스테이터(46)의 중심은, 각각의 크랭크 샤프트(32)의 축선(35)에 일치한다(도 1도 참조). 제1 스테이터(46)는, U상의 전류가 흐르는 권선(46U), V상의 전류가 흐르는 권선(46V) 및 W상의 전류가 흐르는 권선(46W)을 구비하고 있다. 권선(46U, 46V 및 46W)은, 스테이터 코어(46a)에 권취되어 있다. 스테이터 코어(46a)는 압분자심으로 형성되어 있다. 제1 모터 하우징(50)에 대한 제1 스테이터(46)의 각도는, 모든 제1 스테이터(46)에서 동등하다. 달리 말하면, 크랭크 샤프트(32)의 축선(35)에 대한 권선(46U, 46V 및 46W)의 장착 위치(회전각)는, 모든 제1 스테이터(46)에서 동등하다. 스테이터 코어(46a)를 접착제로 제1 모터 하우징(50)에 고정함으로써, 제1 스테이터(46)가 제1 모터 하우징(50)에 장착되어 있다. 또한, 도 1에는, 권선(46U, 46V)이 나타나 있고, 권선(46W)은 나타나 있지 않다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 제2 액시얼 갭 모터(22)는, 제2 로터(14)와 제2 스테이터(16)로 구성되어 있다. 제2 로터(14)는 N극을 외측을 향하게 하고 있는 영구 자석(14N)과 S극을 외측을 향하게 하고 있는 영구 자석(14S)을 구비하고 있다. 영구 자석(14N, 14S)은 플레이트(14a)의 표면에 고정되어 있다. 제2 스테이터(16)는 U상의 전류가 흐르는 권선(16U), V상의 전류가 흐르는 권선(16V) 및 W상의 전류가 흐르는 권선(16W)을 구비하고 있다. 권선(16U, 16V 및 16W)은, 스테이터 코어(16a)에 권취되어 있다. 도 1에는, 권선(16U, 16V)이 나타나 있고, 권선(16W)은 나타나 있지 않다.

제2 액시얼 갭 모터(22)의 구조는, 제1 액시얼 갭 모터(52)와 실질적으로 동일하다. 그로 인해, 제2 액시얼 갭 모터(22)에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 축선(35)의 방향으로부터 액시얼 갭 모터(22, 52)를 보면, 영구 자석(14N)과 영구 자석(44N)이 겹치도록 배치되어 있다. 마찬가지로, 영구 자석(14S)과 영구 자석(44S)이 겹치도록 배치되어 있다. 또한, 권선(16U)과 권선(46U)이 겹치도록 배치되어 있고, 권선(16V)과 권선(46V)이 겹치도록 배치되어 있고, 권선(16W)과 권선(46W)이 겹치도록 배치되어 있다.

크랭크 샤프트(32)가 회전하면, 편심체(24)가 축선(35)의 주위를 편심 회전한다. 편심체(24)의 편심 회전에 수반하여, 외기어(26)가 내기어(28)와 맞물리면서 축선(54)의 주위를 편심 회전한다. 외기어(26)의 잇수와 내기어(28)의 잇수[내기어 핀(30)의 수]는 다르다. 그로 인해, 외기어(26)가 편심 회전하면, 외기어(26)와 내기어(28)의 잇수차에 따라서, 캐리어(8)가 내기어(28)[케이스(2)]에 대해 회전한다.

구동 장치(100)의 특징을 설명한다. 이하의 설명에서는, 제1 액시얼 갭 모터(52)와 제2 액시얼 갭 모터(22)에 공통되는 특징에 대해서는, 제1 액시얼 갭 모터(52)에 대해서만 설명하고, 제2 액시얼 갭 모터(22)에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다. 상기한 바와 같이, 제1 로터(44)는 크랭크 샤프트(32)에 고정되어 있고, 제1 스테이터(46)는 제1 모터 하우징(50)에 고정되어 있다. 제1 모터 하우징(50)은 크랭크 샤프트(32)를 지지하고 있는 캐리어(8)로부터 제거할 수 있다. 그로 인해, 제1 로터(44)를 크랭크 샤프트(32)에 고정하는 작업과, 제1 스테이터(46)를 제1 모터 하우징(50)에 고정하는 작업을 따로따로 행할 수 있다. 크랭크 샤프트(32)는 캐리어(8)에 지지되어 있으므로, 제1 로터(44)는 캐리어(8)에 대해 위치 결정되어 있다고 할 수 있다.

구동 장치(100)의 특징을 간결하게 말하면, 제1 로터(44)를 장착하는 부품[캐리어(8)]과, 제1 스테이터(46)를 장착하는 부품[제1 모터 하우징(50)]을, 착탈 가능한 다른 부품으로 하는 것이다. 제1 로터(44)는, 캐리어(8)에 장착됨으로써 위치 결정된다. 제1 스테이터(46)는, 제1 모터 하우징(50)에 장착됨으로써 위치 결정된다. 캐리어(8)에 대한 제1 로터(44)의 위치 결정 작업과, 제1 모터 하우징(50)에 대한 제1 스테이터(46)의 위치 결정 작업을 용이하게 행할 수 있다. 제1 모터 하우징(50)을 캐리어(8)에 장착하면, 모든 제1 액시얼 갭 모터(52)에 있어서, 제1 스테이터(46)에 대한 제1 로터(44)의 위상각이 맞추어진다.

특허문헌 1의 구동 장치는, 로터와 스테이터의 양자가, 캐리어에 대해 위치 결정된다. 스테이터에 대한 로터의 위상각을 맞추면서, 스테이터를 캐리어에 고정하는 것은 곤란하다. 그로 인해, 특허문헌 1에서는, 로터를 크랭크 샤프트에 임시 고정한 상태에서, 스테이터를 캐리어에 고정한다. 이어서, 전류를 흘려 로터의 위상각을 맞춘 상태에서, 로터를 크랭크 샤프트에 고정하고 있다. 본 명세서에 개시하는 기술은, 종래보다도 간단한 방법으로 구동 장치를 제조할 수 있다.

구동 장치(100)의 다른 특징을 설명한다. 상기한 바와 같이, 제1 액시얼 갭 모터(52)와 제2 액시얼 갭 모터(22)는, 대향하여 배치되어 있다. 액시얼 갭 모터의 경우, 로터와 스테이터의 사이에 흡인력이 작용한다. 액시얼 갭 모터를 크랭크 샤프트(32)에 1개만 장착하면, 크랭크 샤프트(32)에 축선(35) 방향의 힘이 작용한다. 2개의 액시얼 갭 모터(52, 22)를 크랭크 샤프트(32)에 대향하여 배치함으로써, 2개의 액시얼 갭 모터(52, 22)의 흡인력이 상쇄된다. 구체적으로는, 2개의 액시얼 갭 모터(52, 22)의 흡인력이, 크랭크 샤프트(32)의 양단부에서 서로 역방향으로 크랭크 샤프트(32)에 작용한다. 크랭크 샤프트(32)에 가해지는 힘의 밸런스가 양호해져, 크랭크 샤프트(32)가 원활하게 회전한다.

제1 액시얼 갭 모터(52)와 제2 액시얼 갭 모터(22)는, 크랭크 샤프트(32)의 양단부에 배치되어 있다. 달리 말하면, 제1 액시얼 갭 모터(52)는, 외기어(26)에 대해 제2 액시얼 갭 모터(22)의 반대측에 배치되어 있다. 보다 상세하게는, 액시얼 갭 모터(52, 22)는, 축선(35) 방향에 있어서, 한 쌍의 베어링(원뿔 롤러 베어링)(23)의 외측에서 크랭크 샤프트(32)에 고정되어 있다. 크랭크 샤프트(32)를 캐리어(8)에 지지한 상태에서, 제1 로터(44)[제2 로터(14)]를 크랭크 샤프트(32)에 고정할 수 있다.

또한, 액시얼 갭 모터(52, 22)를 크랭크 샤프트(32)의 양단부에 고정함으로써, 제1 스테이터(46)와 제2 스테이터(16)를 축선(35)의 양단부에 위치시킬 수 있다. 액시얼 갭 모터(52, 22)를 크랭크 샤프트(32)의 양단부에 배치함으로써, 제1 모터 하우징(50)과 제2 모터 하우징(20)을 이용하여, 제1 스테이터(46)[제2 스테이터(16)]에 대한 제1 로터(44)[제2 로터(14)]의 위상각을 간단하게 맞출 수 있다.

제1 액시얼 갭 모터(52)의 위치와 제2 액시얼 갭 모터(22)의 위치는, 이하와 같이 표현할 수도 있다. 제1 액시얼 갭 모터(52)가 크랭크 샤프트(32)의 일단부에 배치되어 있고, 제2 액시얼 갭 모터(22)가 크랭크 샤프트(32)의 타단부에 배치되어 있다. 제1 로터(44)와 제2 로터(14)는 제1 스테이터(46)와 제2 스테이터(16)의 사이에 배치되어 있다. 제1 로터(44)와 제2 로터(14)의 사이에, 외기어(26)가 배치되어 있다. 제1 로터(44)는 제2 로터(14)에 대해 제2 스테이터(16)의 반대측에 배치되어 있다. 제1 스테이터(46)는 제1 로터(44)에 대해 제2 로터(14)의 반대측에 배치되어 있다.

(제2 실시예)

도 4를 참조하여, 구동 장치(기어 전동 장치)(200)에 대해 설명한다. 구동 장치(200)는 구동 장치(100)의 변형예이다. 구동 장치(200)에 대해, 구동 장치(100)와 동일한 부품에는, 동일한 부호 또는 아래 두 자릿수가 동일한 부호를 부여함으로써 설명을 생략하는 경우가 있다.

구동 장치(200)에서는, 제1 액시얼 갭 모터(52)와 제2 액시얼 갭 모터(22)가, 외기어(26)에 대해 동일한 측에서 크랭크 샤프트(32)에 고정되어 있다. 보다 구체적으로는, 제1 액시얼 갭 모터(52)가, 크랭크 샤프트(32)의 일단부에 배치되어 있다. 또한, 제2 액시얼 갭 모터(22)가, 외기어(26)와 제1 액시얼 갭 모터(52)의 사이에 배치되어 있다. 크랭크 샤프트(32)의 타단부에는, 브레이크(217)가 장착되어 있다. 구동 장치(200)도 3개의 크랭크 샤프트(32)를 구비한다. 브레이크(217)는 3개의 크랭크 샤프트(32) 중 2개에 장착되어 있다. 다른 1개의 크랭크 샤프트(32)에는, 인코더(도시 생략)가 장착되어 있다.

구동 장치(200)에서는, 상기한 바와 같이, 2개의 액시얼 갭 모터를, 크랭크 샤프트(32)의 축선(35) 방향의 한쪽에 배치한다. 그 결과, 크랭크 샤프트(32)의 타단부에, 대직경의 브레이크(217)를 장착하기 위한 스페이스를 확보할 수 있다. 또한, 구동 장치(200)에 있어서도, 제1 액시얼 갭 모터(52)와 제2 액시얼 갭 모터(22)가 대향하고 있다. 2개의 액시얼 갭 모터(22, 52)의 흡인력은, 서로 역방향으로 크랭크 샤프트(32)에 작용한다. 제1 액시얼 갭 모터(52)의 흡인력과 제2 액시얼 갭 모터(22)의 흡인력이 상쇄된다. 따라서, 크랭크 샤프트(32)는 원활하게 회전할 수 있다.

구동 장치(200)에서는, 제1 로터(44)와 제2 로터(14)가 일체화되어 있다. 보다 상세하게는, 영구 자석(44N, 44S)을 플레이트(34)의 한쪽 표면에 고정하고, 영구 자석(14N, 14S)을 플레이트(34)의 다른 쪽 표면(반대면)에 고정하고 있다. 영구 자석(44N, 44S)과 플레이트(34)에 의해 제1 로터(44)가 형성되고, 영구 자석(14N, 14S)과 플레이트(34)에 의해 제2 로터(14)가 형성되어 있다. 즉, 제1 로터(44)와 제2 로터(14)가 공통의 플레이트(34)를 이용하고 있다.

구동 장치(200)에서는, 제1 스테이터(46)가 제1 모터 플랜지(250)에 고정되어 있고, 제2 스테이터(16)가 캐리어(208)에 고정되어 있다. 제1 모터 플랜지(250)를 캐리어(208)에 고정하였을 때, 제1 스테이터(46)의 권선(46U)과 제2 스테이터(16)의 권선(16U), 제1 스테이터(46)의 권선(46V)과 제2 스테이터(16)의 권선(16V), 제1 스테이터(46)의 권선(46W)(도시하지 않음)과 제2 스테이터(16)의 권선(16W)(도시하지 않음)의 각각이 대향하도록, 제2 스테이터(16)를 캐리어(208)에 고정한다.

(제3 실시예)

도 5 내지 도 7을 참조하여, 구동 장치(기어 전동 장치)(300)에 대해 설명한다. 구동 장치(300)는 구동 장치(200)의 변형예이다. 구동 장치(300)에 대해, 구동 장치(200)와 동일한 부품에는, 동일한 부호 또는 아래 두 자릿수가 동일한 부호를 부여함으로써 설명을 생략하는 경우가 있다. 또한, 도 5와 도 6은 구동 장치(300)의 다른 위치의 단면을 나타내고 있다. 도 7은 구동 장치(300)를 축방향으로부터 관찰한 평면도를 도시하고 있다. 도 5는 도 7의 V-V선을 따른 단면에 상당하고, 도 6은 도 7의 VI-VI선을 따른 단면에 상당한다.

구동 장치(300)에서는, 1개의 액시얼 갭 모터(52)가, 각각의 크랭크 샤프트(32)의 일단부에 장착되어 있다. 도 5, 도 7에 도시하는 바와 같이, 2개의 크랭크 샤프트(32)의 타단부에, 브레이크(317)가 장착되어 있다. 도 6, 도 7에 도시하는 바와 같이, 1개의 크랭크 샤프트(32)에 인코더(318)가 장착되어 있다. 또한, 도 7은 캡(321)(도 5를 참조)과 캡(319)(도 6을 참조)을 떼어낸 상태를 도시하고 있다. 구동 장치(300)는 구동 장치(200)와 마찬가지로, 크랭크 샤프트(32)의 타단부를 이용하여, 브레이크(317), 인코더(318) 등을 크랭크 샤프트(32)에 장착할 수 있다.

실시예에 대한 유의점을 기재한다. 스테이터 코어를 모터 플랜지 고정하기 위해, 접착제 대신에, 경화성 수지, 볼트 등을 사용할 수도 있다. 혹은, 수지를 이용하여, 스테이터 코어와 모터 플랜지를 일체로 성형해도 된다.

제1, 2 실시예에서는, 각각의 크랭크 샤프트에 있어서, 2개의 액시얼 갭 모터의 로터끼리를 대향시키고 있다. 2개의 액시얼 갭 모터의 스테이터끼리를 대향시켜도 된다. 즉, 2개의 스테이터가, 2개의 로터 사이에 배치되어도 된다.

이상, 본 발명의 구체예를 상세하게 설명하였지만, 이들은 예시에 불과하며, 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 특허청구범위에 기재된 기술에는, 이상에 예시한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다. 본 명세서 또는 도면에 설명한 기술 요소는, 단독으로 혹은 각종 조합에 의해 기술적 유용성을 발휘하는 것이며, 출원시의 청구항에 기재된 조합에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서 또는 도면에 예시한 기술은 복수의 목적을 동시에 달성하는 것이며, 그 중 하나의 목적을 달성하는 것 자체로 기술적 유용성을 갖는 것이다.

Claims

기어 유닛과 복수의 모터를 구비하고 있는 구동 장치이며,
기어 유닛은,
지지 부재에 지지되어 있는 복수의 인풋 샤프트와,
복수의 인풋 샤프트가 결합되어 있는 피구동 부재를 구비하고 있고,
각각의 모터의 로터가, 대응하는 각각의 인풋 샤프트에 장착되어 있고,
각각의 모터의 스테이터가, 지지 부재에 대해 착탈 가능한 하우징에 장착되어 있고,
하우징이 지지 부재에 고정되어 있을 때, 로터의 위상각이 모든 모터에서 동등한 것을 특징으로 하는, 구동 장치.
제1항에 있어서, 상기 복수의 모터는, 액시얼 갭 모터인 것을 특징으로 하는, 구동 장치.
제2항에 있어서, 각각의 인풋 샤프트에 대해 2개의 액시얼 갭 모터가 장착되어 있고,
상기 2개의 액시얼 갭 모터는, 로터, 혹은 스테이터가 대향하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 구동 장치.
제3항에 있어서, 인풋 샤프트는 피구동 부재의 축방향의 양측으로 연장되어 있고, 인풋 샤프트의 한쪽 단부에 제1 액시얼 갭 모터가 배치되어 있고, 다른 쪽 단부에 제2 액시얼 갭 모터가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 구동 장치.
제4항에 있어서, 제1 액시얼 갭 모터의 제1 스테이터가, 지지 부재와 착탈 가능한 제1 하우징에 장착되어 있고,
제2 액시얼 갭 모터의 제2 스테이터가, 지지 부재와 착탈 가능한 제2 하우징에 장착되어 있고,
제1 하우징과 제2 하우징이 지지 부재에 고정되어 있을 때, 모든 모터의 로터의 위상각이 동등한 것을 특징으로 하는, 구동 장치.
제3항에 있어서, 인풋 샤프트의 한쪽 단부에, 제1 액시얼 갭 모터와 제2 액시얼 갭 모터가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 구동 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기어 유닛은,
내주에 내기어가 형성되어 있는 케이스와,
내기어와 동축으로 케이스에 지지되어 있는 캐리어와,
내기어의 축선을 따라 연장되어 있음과 함께 캐리어에 지지되어 있고, 편심체를 갖는 복수의 크랭크 샤프트와,
편심체에 결합되어 있고, 내기어와 맞물리면서 편심 회전하는 외기어를 구비하고 있고,
크랭크 샤프트와 로터가 복수의 홈을 갖는 스플라인에 의해 결합되어 있는 것을 특징으로 하는, 구동 장치.