WO2007013171A1 - 駆動制御内蔵型モータ装置及び該モータ装置一体型アクチュエータ - Google Patents

駆動制御内蔵型モータ装置及び該モータ装置一体型アクチュエータ Download PDF

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drive
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Yuichi Kodaira
Masakazu Kojima
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Wittenstein Ternary Co., Ltd.
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22—Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H02K5/225—Terminal boxes or connection arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics

Definitions

  • the present invention relates to a motor device with built-in drive control and an actuator integrated with the motor device.
  • the motor main body and its drive control circuit (hereinafter referred to as the drive device) are provided separately.
  • the problem of the installation space of the drive device and the motor main body and the drive device There are problems such as complicated handling of the connection cable between the two.
  • the connection cable if the distance between the motor body and the drive unit becomes longer, there is a problem that the motor body is likely to malfunction due to the influence of noise.
  • a so-called motor drive device integrated servo motor actuator has been provided in which the motor body and the drive device are integrally coupled.
  • the motor body is formed of a rotor, a stator, a bearing, and the like, and further includes parts such as an output-side bearing bracket, a counter-output-side bearing bracket, a stator, a uzing, and a rotational position detector (encoder). It is common.
  • a stator housing a configuration in which a stator is arranged on the inner periphery of the housing, and an output side bearing bracket and an anti-output side bearing bracket are arranged at both ends thereof is generally used. It is well known that the stator itself supports the output-side bearing bracket and the counter-output-side bearing bracket at both ends thereof, so that a stator housing is not required.
  • the drive device is composed of a drive circuit (motor drive circuit) and a control circuit force, and the drive device is also composed of a circuit board force on which electronic components are mounted, and thus is usually covered with a protective case.
  • the drive device is connected to a higher-level command device via a cable.
  • a motor body containing a motor body, a sensor, and an encoder is electrically connected to a control device (second housing) containing an arithmetic processing unit, a power supply unit, and an amplifier via a bin connector.
  • the structure of the connecting part of the two housings has a shape and a cross-sectional area that engage with each other, and both are fixed with a plurality of screws, and behind the control device (controller).
  • An invention that “a communication port for connecting to an external computer or a peripheral device is provided” is disclosed (for example, see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 US Pat. No. 5,912,541
  • a drive circuit (motor drive circuit), a drive control circuit (drive device) that also has a control circuit force, and a motor main body are combined into a single housing (housing).
  • the bearing member that supports the bearing is integrated with the bracket and housing to reduce the number of components and improve the overall heat dissipation. It is another object of the present invention to provide an inexpensive drive control built-in motor device and an integrated motor device actuator.
  • the present invention can solve the above-described problems by including the following configuration.
  • a housing including an output-side bracket in which the output shaft of the motor body is protruded and the motor body is mounted, and a cylindrical body sandwiched between the end plate and the bracket.
  • the motor main body and its drive circuit and drive control circuit which is the control circuit force, are electrically connected and arranged internally, and a power cable and an external interface cable are connected to a desired outer peripheral portion of the housing.
  • a motor device with a built-in drive control which is provided with a connecting portion for connection.
  • the present invention includes a drive circuit (motor drive circuit), a drive control circuit (drive device) that also has a control circuit force, and a motor body in a single housing (housing) to improve hermeticity and prevent The water- and dust-proof properties are improved, and in the structure of the actuator, the bearing parts that support the bearings are integrated with the bracket and housing.
  • a drive circuit motor drive circuit
  • drive device drive device
  • motor body housing
  • the bearing parts that support the bearings are integrated with the bracket and housing.
  • an inexpensive drive control built-in motor device and an actuator integrated with the motor device can be provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part configuration of a motor device with a built-in drive control according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part configuration of a motor device integrated actuator with built-in drive control in Embodiment 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part configuration of a motor device integrated actuator with built-in drive control in Embodiment 3.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part configuration of a motor device with a built-in drive control according to a first embodiment
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part of the built-in drive control built-in motor device according to the second embodiment
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part configuration of a motor device with a built-in drive control according to a first embodiment
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part of the built-in drive control built-in motor device according to the second embodiment
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part configuration of a motor device with a built-in drive control according to a first embodiment
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part of the built-in drive control built-in motor device according to the second embodiment
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part configuration of a motor device with a built-in drive control according to a first embodiment
  • Example 1 will be described below with reference to FIG.
  • the output shaft 2 of the motor main body 1 is sandwiched between the output side bracket 3 in which the motor main body 1 is mounted with the through-hole 2a projectingly, and the end plate 5 and the bracket 3
  • a drive control circuit (drive device) 10 comprising the motor main body 1 and its drive circuit 8 and control circuit 9 is electrically connected in a housing 7 forming a single case comprising a cylindrical body 6.
  • a drive control built-in type motor characterized by being provided with connecting portions 14a and 15a for connecting to the power cable 14 and the external interface cable 15 at the desired outer periphery of the housing 7, respectively. apparatus.
  • the output side bracket 3 includes a bearing support member that supports a bearing 3a such as a ball bearing, for example, and is disposed as opposed to the end plate 5 to be a main component of the nosing 7.
  • a bearing 3a such as a ball bearing, for example
  • the motor device with a built-in drive control may be configured such that a seal 3b as a seal member of the output shaft 2 is provided outside the bearing 3a.
  • reference numeral 4 denotes a non-output-side bearing member that includes a bearing 4 a that supports the output shaft 2.
  • 11 is a rotational position detecting device having a rotational position detecting disk 11a
  • 12 is a rotor
  • 13 is a stator having a stator winding (coil) 13a.
  • Reference numeral 16 denotes an annular seal member such as a rubber seal.
  • Example 2 will be described below with reference to FIG.
  • the second embodiment is a motor control integrated actuator with a built-in drive control in which the motor control built-in motor device and the actuator according to the first embodiment are integrally connected.
  • the output shaft 2 of the motor device with a built-in drive control is extended and integrated through a connection portion such as a coupling or welding, and the housing 7 is connected via the output shaft 2.
  • the installed drive mechanism 19 is increased to a size that can be installed, and the output side bracket 3 is It is characterized by being integrated into a single structure.
  • the housing outer periphery desired to engage with the position of the stator 13 constituting the motor main body 1 inside the bearing bracket / knobing 18 connected to the housing 7 of the motor device.
  • the heat dissipating fin 20 is provided at the site.
  • 18a is an output side bearing
  • 19 is a linear mechanism
  • 19a is a linear mechanism support bearing
  • 19b is a linear mechanism output shaft.
  • 20a is a fastening member such as a screw for fixing the radiating fin 20 to the nosing.
  • 21 is sandwiched between the stator 13 and the bearing bracket / housing 18, for example, an adhesive composed of silicon rubber, silicon drier, and silicone resin, which is oil-resistant and heat-resistant. This is a heat conducting member.
  • the stator 13 and the inner peripheral surface of the nosing 7 can be formed into a close contact structure or a structure in which a gap is provided.
  • the output shaft 2 of the motor device with a built-in drive control is extended and integrated through a connecting portion such as a coupling or welding as in the second embodiment.
  • a housing 22 provided with a drive conversion mechanism such as a speed reducer provided via the output shaft 2 and the output side bracket 3 are joined in a separable manner.
  • 22a shows an output side bearing and a linear mechanism support bearing.
  • the third embodiment is a modification of the second embodiment, and the structure of the part to be joined may be provided with a flange portion to be bolted or the screw portion may be threaded to be screwed.
  • the arrangement of the drive circuit 8 and the control circuit 9 is not limited to the illustrated positions, and the space area in the housing can be used effectively.
  • the number of parts can be reduced by sharing the output side bracket of the drive control built-in motor device with a part of the linear mechanism.
  • the power cable 14 and the external interface cable 15 do not need to be particularly attached and can be freely attached and detached according to use conditions and applications.
  • a connector that connects directly to the outer surface of the case may be provided.
  • the radiating fin 20 has a size, a fin pitch, and the like according to the use and installation conditions. Requirements can be freely selected and installed under optimum conditions.
  • the actuator can be used as, for example, a driving device for obtaining a low rotation and a large torque in combination with a reduction gear that uses only a linear mechanism.

Abstract

　モータ本体１の出力軸２を突設してモータ本体１を取付けた出力側ブラケット３と、エンドプレート５と前記ブラケット３との間に挟装される筒体６とからなる一つの筐体を形成するハウジング７内に、モータ本体１とその駆動回路８及び制御回路９からなる駆動制御回路１０を電気的に接続して内装配置すると共に、ハウジング７の外周所望部位に電源ケーブル１４と外部インターフェースケーブル１５とに接続するための接続部１４ａ、１５ａをそれぞれ設けて成ることを特徴とする。

Description

明 細 書
駆動制御内蔵型モータ装置及び該モータ装置一体型ァクチユエータ 技術分野
[0001] 本発明は、駆動制御内蔵型モータ装置及び該モータ装置一体型ァクチユエータに 関する。
背景技術
[0002] 近年、小型サーボモータの用途が拡大傾向を示し、自動車、複写機、その他の多く の分野で用いられて 、る機器類にぉ 、て、例えば回転運動を直線運動に変換するリ -ァァクチユエータとして、また低速大トルクを得るための減速装置を組合せたァクチ ユエータとして応用分野が広がりつつあるのが現状である。
[0003] 従来サーボ機構を有するモータの場合、モータ本体とその駆動制御回路 (以下駆 動装置と称す)は個別に設けられていたが、駆動装置の設置スペースの問題やモー タ本体と駆動装置との間の接続ケーブルの取り扱いが煩雑である等の問題があった 。接続ケーブルについては、モータ本体と駆動装置との間の距離が長くなるとノイズ の影響を受けてモータ本体が誤動作しやすくなるといった問題もあった。これらの問 題を解消するためにモータ本体と駆動装置とを一体的に結合し、所謂モータ駆動装 置一体型構造のサーボモータゃァクチユエータが提供されるようになった。
[0004] モータ本体はロータ、ステータ、軸受等で形成され、更に出力側軸受ブラケット、反 出力側軸受ブラケット、ステータノ、ウジング、回転位置検出装置 (エンコーダ)等の部 材カも構成されるのが一般的である。ステータハウジングにおいては、ハウジングの 内周にステータを、その両端に出力側軸受ブラケット、反出力側軸受ブラケットを配 する構成が通例である。なお、ステータ自身がその両端に出力側軸受ブラケット、反 出力側軸受ブラケットを支持する構成としたことでステータハウジングを必要としない 構造も周知である。
[0005] 駆動装置は、駆動回路 (モータドライブ回路）と制御回路力 成り、また、駆動装置 は電子部品を実装した回路基板力も構成されるため、通常保護用のケースで覆われ る。 [0006] 駆動装置は、更に上位の指令装置とケーブルを介して接続される。
[0007] また、「モータ本体、センサ、エンコーダを収容したモータボディー（第 1ハウジング） に、演算処理部、電源供給部、増幅器を収容した制御装置 (第 2ハウジング)をビンコ ネクターを介して電気的に接続且つ離脱可能に構成し、更に二つのハウジングの結 合部の構造を互いに係合する形状と断面積とし、両者を複数の螺子で固定すると共 に、制御装置 (コントローラ)の背後に外部コンピュータや周辺機器に接続するための 通信ポートを設けた」、という発明が開示されている (例えば、特許文献 1参照。 ) o 特許文献 1 :米国特許第 5912541号明細書
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 然しながら上述の従来例では、結合部の複雑さと製作精度、構成部品点数の多さ 、結合部の密閉性、等々の問題が懸念される。
[0009] 本発明は、上述の点に着目して成されたもので、駆動回路 (モータドライブ回路）と 制御回路力も成る駆動制御回路 (駆動装置）とモータ本体とを一つの筐体 (ハウジン グ）内に収容して密閉性を向上させ、またァクチユエータの構成において、軸受を支 持する軸受部材をブラケットやハウジングと一体構造とし、総合的に構成部品点数を 抑えると共に総合放熱性を高め、且つ安価な駆動制御内蔵型モータ装置及び該モ ータ装置一体型ァクチユエータを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0010] 本発明は、下記構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。
[0011] (1)モータ本体の出力軸を突設してモータ本体を取付けた出力側ブラケットと、ェ ンドプレートと前記ブラケットとの間に挟装される筒体とからなる一つの筐体を形成す るハウジング内に、前記モータ本体とその駆動回路及び制御回路力 なる駆動制御 回路を電気的に接続して内装配置すると共に、前記ハウジングの外周所望部位に電 源ケーブルと外部インターフェースケーブルとに接続するための接続部をそれぞれ 設けて成る駆動制御内蔵型モータ装置。
[0012] (2)前項（1)記載の駆動制御内蔵型モータ装置の出力軸を伸長し、且つハウジン グを前記出力軸を介して設けられた駆動変 構を内装できる大きさに増大して成 ることを特徴とする駆動制御内蔵型モータ装置一体型ァクチユエータ。
[0013] (3)前記ハウジング内のモータ本体位置に係合するハウジング外周所望部位に放 熱フィンを設ける構成とした前項 (2)記載の駆動制御内蔵型モータ装置一体型ァク チユエータ。
[0014] (4)前項（1)記載の駆動制御内蔵型モータ装置の出力軸を伸長し、該出力軸を介 して設けられた駆動変 構を内装するハウジングと前記出力側ブラケットとを分割 可能に接合して成る駆動制御内蔵型モータ装置一体型ァクチユエータ。
発明の効果
[0015] 本発明は、駆動回路 (モータドライブ回路）と制御回路力も成る駆動制御回路 (駆動 装置）とモータ本体とを一つの筐体 (ハウジング）内に収容して密閉性を向上させ、防 水性、防塵性を高め、またァクチユエータの構成において、軸受を支持する軸受部 材をブラケットやハウジングと一体構造とし、総合的に構成部品点数を削減すると共 に総合放熱性を高め、平易に製作でき、且つ安価な駆動制御内蔵型モータ装置及 び該モータ装置一体型ァクチユエータを提供することが出来る。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]実施例 1における駆動制御内蔵型モータ装置の要部構成断面図
[図 2]実施例 2における駆動制御内蔵型モータ装置一体型ァクチユエ一タの要部構 成断面図
[図 3]実施例 3における駆動制御内蔵型モータ装置一体型ァクチユエ一タの要部構 成断面図
符号の説明
[0017] 1 モータ本体
2 出力軸
3 出力側ブラケット
3a 軸受
3b オイルシール
4 反出力側軸受部材 5 エンドプレート
6 筒体 6
7 ハウジング
8 駆動回路 (モータドライブ回路）
9 制御回路
10 駆動制御回路 (駆動装置）
11 回転位置検出装置
11a 回転位置検出用ディスク
12 ロータ
13 ステータ
13a ステータ卷線 (ステータコイル）
14 電源ケーブル
15 外部インターフェースケーブル
14a、 15a 接続部
16、 17 環状シール部材
18 軸受ブラケット兼ハウジング
18a 出力側軸受
19 リニア機構
19a, 22a リニア機構支持軸受
19b, 22b リニア機構出力軸
20 放熱フィン
20a 締結部材
21 熱伝導部材
22 ハウジング
発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下に、本発明に係る駆動制御内蔵型モータ装置及び該モータ装置一体型ァク チユエータの実施の形態にっ 、て説明する。
[0019] 図 1は、実施例 1における駆動制御内蔵型モータ装置の要部構成断面図、図 2は、 実施例 2における駆動制御内蔵型モータ装置一体型ァクチユエ一タの要部構成断 面図、図 3は、実施例 3における駆動制御内蔵型モータ装置一体型ァクチユエータ の要部構成断面図である。
実施例 1
[0020] 実施例 1について、図 1を参照して以下に説明する。
[0021] 図 1において、モータ本体 1の出力軸 2を貫通穴 2aを揷通突設してモータ本体 1を 取付けた出力側ブラケット 3と、エンドプレート 5と前記ブラケット 3との間に挟装される 筒体 6とからなる一つの筐体を形成するハウジング 7内に、前記モータ本体 1とその駆 動回路 8及び制御回路 9からなる駆動制御回路 (駆動装置） 10を電気的に接続して 内装配置すると共に、前記ハウジング 7の外周所望部位に電源ケーブル 14と外部ィ ンターフェースケーブル 15とに接続するための接続部 14a、 15aをそれぞれ設けて 成ることを特徴とする駆動制御内蔵型モータ装置。
[0022] 出力側ブラケット 3は、例えばボールベアリング等の軸受 3aを支持する軸受支持部 材を包含し、エンドプレート 5に対向して配置することでノヽウジング 7の主要構成部材 となっている。
[0023] 駆動制御内蔵型モータ装置は、軸受 3aの外側に出力軸 2のシール部材としてのォ ィルシール 3bを設ける構成とすることもできる。
[0024] その他の符号にっ 、て、 4は反出力側軸受部材であり出力軸 2を支持する軸受 4a を備える。 11は回転位置検出用ディスク 11aを有する回転位置検出装置、 12はロー タ、 13はステータ卷線 (コイル） 13aを有するステータである。 16はラバーシール等の 環状シール部材である。
実施例 2
[0025] 実施例 2について、図 2を参照して以下に説明する。
[0026] 実施例 2は、前記実施例 1の駆動制御内蔵型モータ装置とァクチユエータを一体的 に接続した駆動制御内蔵型モータ装置一体型ァクチユエータである。
[0027] 図 2において、駆動制御内蔵型モータ装置の出力軸 2を、例えばカップリング、また は溶接等の接続部を介して伸長一体ィ匕し、且つハウジング 7を前記出力軸 2を介して 設けられた駆動変 構 19を内装できる大きさに増大し、前記出力側ブラケット 3を 取り込んで一体構造としたことを特徴とする。
[0028] 尚、本実施例では、図示するように前記モータ装置のハウジング 7と連なる軸受ブラ ケット兼ノヽウジング 18の内部のモータ本体 1を構成するステータ 13の位置に係合す るハウジング外周所望部位に放熱フィン 20を設ける構成としてある。
[0029] 18aは出力側軸受であり、 19はリニア機構、 19aはリニア機構支持軸受、 19bはリニ ァ機構出力軸である。 20aは放熱フィン 20をノヽウジングに固設するためのビス等の 締結部材である。 21はステータ 13と軸受ブラケット兼ハウジング 18の隙間に挟持さ れた、例えば、耐油性 '耐熱性が良ぐ熱伝導性の良いシリコンラバー、シリコンダリ ース、及びシリコン榭脂からなる接着剤等の熱伝導部材である。尚、ステータ 13とノヽ ウジング 7の内周面とを密着構造としたり、空隙を設ける構造とすることは自由である 実施例 3
[0030] 実施例 3は、図 3に示すように駆動制御内蔵型モータ装置の出力軸 2を、実施例 2 の場合と同様に、例えばカップリング、または溶接等の接続部を介して伸長一体ィ匕し 、該出力軸 2を介して設けられた、例えば減速装置等の駆動変換機構を内装するハ ウジング 22と前記出力側ブラケット 3とを分割可能に接合して成ることを特徴とする。 22aは出力側軸受とリニア機構支持軸受とを示す。
[0031] この実施例 3は実施例 2の変形であり、接合する部位の構造は、フランジ部を設け てボルト締めとしてもよぐまた螺子部を螺刻して螺子止めとしても良!、。
[0032] 本発明に係る実施例において、駆動回路 8と制御回路 9の配置は、図示した位置 に限定されるものではなぐハウジング内の空間領域を有効に使用できるものとする。
[0033] また、本実施例では、駆動制御内蔵型モータ装置一体型ァクチユエータの場合、 駆動制御内蔵型モータ装置の出力側ブラケットをリニア機構の一部と共有することで 、部品点数を削減できる。
[0034] 電源ケーブル 14と外部インターフェースケーブル 15は、特に取り付けて置く必要 は無ぐ使用条件や用途に応じて着脱可能な構成とすることは自由であり、ケーブル を用いずに、ノ、ウジングまたはケース外面に直接接続するコネクタを設けても良い。
[0035] また、放熱フィン 20は、用途や設置条件に応じて大きさや、フィンピッチなどの構成 要件を自由に選択でき、最適条件で設置できる。
ァクチユエータは、リニア機構のみでなぐ減速装置と組合わせて、例えば、低回転 大トルクを得るための駆動装置として使用できることは、勿論である。

Claims

請求の範囲
[1] モータ本体の出力軸を突設してモータ本体を取付けた出力側ブラケットと、エンド プレートと前記ブラケットとの間に挟装される筒体とからなる一つの筐体を形成するハ ウジング内に、前記モータ本体とその駆動回路及び制御回路力 なる駆動制御回路 を電気的に接続して内装配置すると共に、前記ハウジングの外周所望部位に電源ケ 一ブルと外部インターフェースケーブルとに接続するための接続部をそれぞれ設け て成ることを特徴とする駆動制御内蔵型モータ装置。
[2] 請求項 1記載の駆動制御内蔵型モータ装置の出力軸を伸長し、且つハウジングを 前記出力軸を介して設けられた駆動変 構を内装できる大きさに増大して成ること を特徴とする駆動制御内蔵型モータ装置一体型ァクチユエータ。
[3] 前記ハウジング内のモータ本体位置に係合するハウジング外周所望部位に放熱フ インを設ける構成としたことを特徴とする請求項 2記載の駆動制御内蔵型モータ装置 一体型ァクチユエータ。
[4] 請求項 1記載の駆動制御内蔵型モータ装置の出力軸を伸長し、該出力軸を介して 設けられた駆動変 構を内装するハウジングと前記出力側ブラケットとを分割可能 に接合して成ることを特徴とする駆動制御内蔵型モータ装置一体型ァクチユエータ。
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