WO2023234127A1 - モータフレーム及びモータ装置 - Google Patents

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WO2023234127A1
WO2023234127A1 PCT/JP2023/019211 JP2023019211W WO2023234127A1 WO 2023234127 A1 WO2023234127 A1 WO 2023234127A1 JP 2023019211 W JP2023019211 W JP 2023019211W WO 2023234127 A1 WO2023234127 A1 WO 2023234127A1
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WO
WIPO (PCT)
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motor
motor frame
axis
thickness
extends
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/019211
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
智也 下川
宜農 麻生
正之 森岡
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Publication of WO2023234127A1 publication Critical patent/WO2023234127A1/ja

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • 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

Definitions

  • the present disclosure relates to a motor frame and a motor device. More specifically, the present disclosure relates to a motor frame including a cylindrical body having four planar outer wall surfaces and a cylindrical inner wall surface, and a motor device including this motor frame.
  • Patent Document 1 discloses a permanent magnet motor that includes a stator core, a cylindrical frame, a plurality of spacers, and a rotor core.
  • the stator core is made of a cylindrical magnetic material, has a plurality of slots wound with wire, and has a plurality of first axial grooves formed at equal intervals in the circumferential direction on the outer periphery.
  • a circular hole having an inner diameter larger than the outer diameter of the stator core and in which the stator core is installed is formed in the cylindrical frame, and a plurality of second axial grooves are formed in the circular hole at positions opposite to the first axial grooves.
  • An axial groove is formed.
  • the plurality of spacers are tightly fitted into the plurality of first and second axial grooves, and fix the stator core to the frame with a gap therebetween.
  • the rotor core is rotatably supported by a frame and installed within the stator core, has a plurality of permanent magnets on its outer periphery, and is made of a cylindrical magnetic body.
  • the stator core is not fixed by shrink-fitting to a frame whose wall thickness varies widely in the circumferential direction, but is arranged at equal intervals in the circumferential direction with a gap between the inner periphery of the frame and the outer periphery of the stator core. It is fixed to the frame via a plurality of spacers of the same shape.
  • the stator core is formed evenly from a plurality of spacers of the same shape arranged at equal intervals in the circumferential direction. , there is no difference in the stress generated in the stator core, no distortion is given to the magnetic circuit of the stator core, and cogging torque is not worsened.
  • Patent Document 1 since the frame described in Patent Document 1 has a rectangular outer shape, it is difficult to attach it to an external member.
  • An object of the present disclosure is to provide a motor frame that is easy to attach to an external member and that is easy to suppress the effects of uneven thickness in the circumferential direction, and a motor device equipped with the same.
  • a motor frame includes a cylindrical body that is inserted into the cylindrical body and penetrates in the direction in which the axis of the rotating shaft of the motor extends.
  • the cylindrical main body has four outer wall surfaces, an inner wall surface, and four connection parts.
  • the four outer wall surfaces are arranged so as to surround the rotation axis, and each has a planar shape along the rotation axis.
  • the inner wall surface has a cylindrical inner surface shape that surrounds and extends along the rotation axis.
  • Each of the four connecting portions is located at each of four boundaries formed by adjacent outer wall surfaces among the four outer wall surfaces.
  • Each of the four connecting portions has a stress relaxation groove recessed toward the axis at the boundary between the two adjacent outer wall surfaces.
  • At least one of the connection parts has the stress relaxation groove in a part along the direction in which the axis extends, and the stress relaxation groove is not formed in another part in the direction in which the axis extends. It has a fleshy part.
  • a motor device includes the motor frame and the motor fitted into the cylindrical body of the motor frame.
  • the motor frame and motor device of the present disclosure are easy to attach to external members, and it is easy to suppress the effects of uneven wall thickness in the circumferential direction of the motor frame.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a motor device according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a front view of the motor device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a perspective view of a motor frame included in the motor device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a side view of the motor frame according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a top view of the motor frame according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between angle ⁇ and wall thickness t of the motor frame according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a graph diagram showing the shape of the inner diameter of the stator core of the motor according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a graph diagram showing the shape of the inner diameter of the stator core when a motor frame motor of a comparative example is inserted.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between each order and the amplitude in the order when the thickness function of the motor frame according to the first embodiment of the present disclosure is expanded into a Fourier series.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view of a motor device according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a front view of a motor device according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a perspective view of a motor frame included in a motor device according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a motor device 1 according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a front view of the motor device 1.
  • FIG. 3 is a perspective view of the motor frame 3 included in the motor device 1.
  • the motor frame 3 according to the present disclosure includes a cylindrical main body 30 that penetrates in the direction in which the axis 20 of the rotating shaft 23 of the motor 2 that is fitted into the main body extends.
  • the cylindrical main body 30 has four outer wall surfaces 4, an inner wall surface 5, and four connection parts 6.
  • the four outer wall surfaces 4 are arranged so as to surround the rotation axis 23, and each has a planar shape along the rotation axis 23.
  • the inner wall surface 5 surrounds the rotating shaft 23 and has a cylindrical inner surface shape along the rotating shaft 23.
  • the four connecting portions 6 are located between adjacent outer wall surfaces 4 among the four outer wall surfaces 4, respectively.
  • Each of the four connecting portions 6 has a stress relaxation groove 7 recessed toward the axis 20 at the boundary between both adjacent outer wall surfaces 4 .
  • At least one connection part 6 has a stress relaxation groove 7 in a part in the direction in which the shaft center 20 extends, and a flesh part in which the stress relaxation groove 7 is not formed in the other part in the direction in which the shaft center 20 extends. It has 8.
  • the motor device 1 includes a motor frame 3 and a motor 2 fitted into the cylindrical main body 30 of the motor frame 3.
  • the stress distribution applied to the stator 21 is made uniform, and the stator 21 is By making the shape closer to a perfect circle, it becomes easier to reduce the cogging torque generated in the motor 2. Further, since the flesh portion 8 is formed, it becomes easier to attach the cylindrical main body 30 to an external member.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a motor device 1 according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a front view of the motor device 1 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the motor device 1 includes a motor (electric motor) 2 and a motor frame 3 into which the motor 2 is fitted.
  • the motor 2 is a so-called servo motor.
  • the motor device 1 further includes a position detector 121, a bracket 12, a detector cover 13, and a seal 122.
  • the position detector 121 is a so-called rotary encoder.
  • the position detector 121 converts the amount of displacement in the rotation of the rotor of the motor 2 around the axis into a digital amount.
  • the bracket 12 is a member for attaching the position detector 121 to the motor frame 3.
  • the bracket 12 is a plate-like member having an opening inside.
  • the position detector 121 is attached to the bracket 12 by an appropriate attachment method such as screwing.
  • the bracket 12 to which the position detector 121 is attached is attached to the motor frame 3 by an appropriate attachment method such as screwing.
  • a seal 122 is interposed between the bracket 12 and the motor frame 3. That is, the bracket 12 is attached to the motor frame 3 via the seal 122.
  • the detector cover 13 has a frame portion 131 and a lid portion 132.
  • the lid portion 132 is attached to the frame portion 131 by an appropriate attachment method such as screwing.
  • the frame portion 131 is attached to the motor frame 3 by an appropriate attachment method such as screwing.
  • the motor 2 includes a stator 21, a rotor 22, and a rotating shaft 23.
  • the stator 21 is fitted into the motor frame 3 by shrink fitting.
  • the stator 21 generates magnetic force for rotating the rotor 22.
  • Stator 21 has a stator core and a winding coil.
  • the rotor 22 is arranged within the motor frame 3 (stator 21) so as to be rotatable with respect to the stator 21.
  • the motor 2 is an inner rotor type motor in which a rotor 22 is disposed inside a stator 21.
  • the rotor 22 is surrounded by a stator core and rotates by the magnetic force generated by the stator core.
  • a plurality of north and south poles of magnets are arranged repeatedly along the rotation direction.
  • the rotor 22 is a surface magnet type rotor in which a permanent magnet is attached to the surface of the rotor core.
  • the rotating shaft 23 is a shaft fixed to the center of the rotor 22.
  • the rotor 22 and the rotating shaft 23 rotate about the axis 20 of the rotating shaft 23 as a rotation center.
  • the rotating shaft 23 is made of metal and extends in both directions along the axis 20 of the rotor 22 .
  • the rotating shaft 23 is fixed to the rotor 22 by being fitted into an opening formed in the center of the rotor 22 by shrink fitting.
  • the rotating shaft 23 is rotatably supported by the stator 21 by a first bearing and a second bearing.
  • the motor 2 further includes a first bearing and a second bearing.
  • the first bearing and the second bearing are rolling bearings that rotatably support the rotating shaft 23.
  • the first bearing is fitted into the motor frame 3 and attached to the motor frame 3.
  • the second bearing is attached to the bracket 12 by an appropriate attachment method such as screwing.
  • FIG. 3 is a perspective view of the motor frame 3 included in the motor device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a side view of the motor frame 3 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a top view of the motor frame 3 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the motor frame 3 is attached with the motor 2 and holds the motor 2.
  • the motor frame 3 includes a cylindrical main body 30.
  • the motor 2 is fitted into the cylindrical main body 30.
  • the cylindrical main body 30 has a cylindrical shape that penetrates in the direction in which the axis 20 of the rotating shaft 23 of the motor 2 extends.
  • the cylindrical main body 30 has two end surfaces (first end surface 31 and second end surface 32) and four outer wall surfaces 4 (first outer wall surface 41, second outer wall surface 42, third outer wall surface 42, and outer wall surface 43 and fourth outer wall surface 44), inner wall surface 5, and four connecting portions 6 (first connecting portion 61, second connecting portion 62, third connecting portion 63, and fourth connecting portion 64). , has.
  • the front-rear direction and left-right direction are defined for convenience.
  • the direction in which the axis 20 of the rotating shaft 23 extends is referred to as the front-rear direction, one of which is the front and the other is the rear.
  • the left and right sides when looking from the front to the rear are respectively referred to as the left side and the right side.
  • the cylindrical main body 30 has a first end surface 31 at the front and a second end surface 32 at the rear.
  • the outer peripheral edge of the first end surface 31 has a generally quadrangular shape, more specifically a rectangular shape, and more specifically a square shape.
  • the inner peripheral edge of the first end surface 31 has a circular shape.
  • the normal line of the first end surface 31 faces forward.
  • the outer peripheral edge of the second end surface 32 has a generally square shape, more specifically a rectangular shape, and more specifically a square shape.
  • the inner peripheral edge of the second end surface 32 has a circular shape.
  • the normal line of the second end surface 32 faces rearward.
  • the outer circumferential edge of the first end surface 31 and the outer circumferential edge of the second end surface 32 have approximately the same size when viewed in the direction in which the axis 20 extends.
  • the cylindrical main body 30 has a square shape when viewed in the direction in which the axis 20 extends.
  • the inner peripheral edge of the first end surface 31 is larger than the inner peripheral edge of the second end surface 32 when viewed in the direction in which the axis 20 extends.
  • the inner circumferential edge of the first end face 31 is approximately the same size as the outer circumferential edge of the stator 21 of the motor 2 , but the inner circumferential edge of the second end face 32 is smaller than the outer circumferential edge of the stator 21 of the motor 2 .
  • the stator 21 can be inserted into the cylindrical body 30 from the first end surface 31, but cannot be inserted from the second end surface 32.
  • the four external wall surfaces 4 are arranged so as to surround the rotation axis 23, and each has a planar shape along the rotation axis 23.
  • the outer wall surface 4 whose normal line points to the right is the first outer wall surface 41
  • the outer wall surface 4 whose normal line points upward is the second outer wall surface 42
  • the normal line points to the left side is referred to as a third outer wall surface 43
  • the outer wall surface 4 whose normal line faces downward is referred to as a fourth outer wall surface 44.
  • Each of the first outer wall surface 41 to the fourth outer wall surface 44 is constituted by a plane. Note that some of the first to fourth outer wall surfaces 41 to 44 may have portions that do not constitute a plane.
  • the first to fourth outer wall surfaces 41 to 44 have a generally rectangular shape when viewed from the front. That is, the first outer wall surface 41 has a generally rectangular shape when viewed from the right, the second outer wall surface 42 has a generally rectangular shape when viewed from above, and the third outer wall surface 43 has a generally rectangular shape when viewed from the left. It has a generally rectangular shape when viewed from above, and the fourth outer wall surface 44 has a generally rectangular shape when viewed from below.
  • the cylindrical main body 30 has a rectangular shape when viewed from any of the left, upper, left, and lower sides.
  • the cylindrical main body 30 has a through hole 33 formed in one outer wall surface 4 (second outer wall surface 42 as an example) that penetrates in the inner and outer directions perpendicular to the front-rear direction. Wiring to the motor 2 fitted into the cylindrical body 30 can be passed through the through hole 33 from the outside of the cylindrical body 30 .
  • the inner wall surface 5 has a cylindrical inner surface shape that surrounds the rotating shaft 23 and extends along the rotating shaft 23. Note that FIG. 3 shows only the motor frame 3. A stator 21 of the motor 2 is fitted into the inner wall surface 5 .
  • connection portion 6 is located between adjacent outer wall surfaces of the four outer wall surfaces 4, respectively.
  • the connecting portion 6 between the first outer wall surface 41 and the second outer wall surface 42 is referred to as the first connecting portion 61
  • 6 is the second connecting portion 62
  • the connecting portion 6 between the third outer wall surface 43 and the fourth outer wall surface 44 is the third connecting portion 63
  • the connecting portion 6 between the fourth outer wall surface 44 and the first outer wall surface 41 is the third connecting portion 63
  • the connecting portion 6 between the fourth outer wall surface 44 and the first outer wall surface 41 is This is referred to as a fourth connection portion 64.
  • Each of the four connecting portions 6 has a stress relief groove 7 that is recessed toward the axis 20 at the boundary between both adjacent outer wall surfaces 4 .
  • each connection part 6 there is a stress relaxation groove 7 recessed inward (in the direction toward the axis 20) from a virtual extension surface of the plane constituting the outer wall surface 4 adjacent to each other in both directions of the connection part 6. It is formed.
  • the stress relaxation groove 7 is a groove extending in the direction in which the axis 20 extends, and is open at least in the normal direction of the adjacent outer wall surface 4. Further, the stress relaxation groove 7 may be open in the direction in which the axis 20 extends.
  • Each of the four connecting portions 6 has a stress relaxation groove 7 over the entire length of the portion where the contact portion is located in the front-rear direction.
  • the fitted stator 21 contacts the entire length in the front-rear direction of the portion of the inner wall surface 5 where the step portion 51 is formed.
  • connection portion 6 has a flesh portion 8.
  • the flesh portion 8 is a portion of the connection portion 6 where the stress relaxation groove 7 is not formed.
  • One of the connecting parts 6 in which the flesh part 8 is formed has a stress relaxation groove 7 in a part in the direction in which the axis 20 extends, and has a flesh part 8 in the other part in the direction in which the axis 20 extends. is formed.
  • stress relaxation grooves 7 and flesh portions 8 are formed in all of the first to fourth connection portions 61 to 64.
  • a first flesh portion 81 is formed at the front end of the connection portion 6 (cylindrical main body 30 ), and a second flesh portion 82 is formed at the rear end of the connection portion 6 .
  • the first connection part 61 and the third connection part 63 the first meat part 81 is not formed, but only the second meat part 82 is formed.
  • the stress relaxation grooves 7 formed in the first connecting portion 61 and the third connecting portion 63 are not open to the rear, but are open to the front.
  • both the first flesh portion 81 and the second flesh portion 82 are formed in the second connection portion 62 and the fourth connection portion 64 . Therefore, the stress relaxation grooves 7 formed in the second connection part 62 and the fourth connection part 64 are not open to either the front or the rear.
  • the thickness of the cylindrical main body 30 in the inner and outer directions orthogonal to the front-rear direction is defined as the wall thickness t (mm).
  • the angle from the reference line 10 around the axis 20 of an arbitrary point of the cylindrical main body 30 when viewed from the front-rear direction is defined as an angle ⁇ (rad).
  • the units of the thickness t and the angle ⁇ are for convenience, and the unit of the thickness t may not be (mm), and the unit of the angle ⁇ may not be (rad).
  • FIG. 6 shows a t- ⁇ relationship diagram in the first embodiment.
  • the thickness t is the thickness of the central part of the part which contacts the stator 21 fitted inside in the direction in which the shaft center 20 extends.
  • the angle ⁇ is expressed in (°).
  • the stress relaxation grooves 7 are formed in all of the first to fourth connecting portions 61 to 64, so that the t- ⁇ relationship diagram is shown in FIG.
  • FIG. 7 shows a change in the shape of the inner diameter of the stator core 21 when the motor 2 is fitted into the cylindrical body 30. That is, FIG.
  • FIG. 7 is a graph showing the shape of the inner diameter of the stator core 21 of the motor 2 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the graph shown in FIG. 7 shows the angle ⁇ from the reference line 10 around the axis 20 of an arbitrary point of the cylindrical body 30, and the inner diameter of the stator core 21 before and after the motor 2 is fitted at the position of this angle ⁇ . shows the change in
  • the range shown by the dot pattern in FIG. 7 is the range in which the shape formed by the relationship line between the change in the inner diameter of the stator core 21 and ⁇ is acceptable as a circle. Further, in FIG.
  • a circumference C indicating 0 in the center of the dot pattern represents the shape of the inner diameter of the stator core 21 before the motor 2 is fitted into the cylindrical main body 30.
  • the closer to a perfect circle the shape of the line indicating the inner diameter of the stator core 21 after the motor 2 is fitted the more the cogging torque generated in the motor 2 can be suppressed.
  • the line indicating the inner diameter of the stator core 21 after the motor 2 is fitted becomes close to a circle, and it can be seen that the non-uniformity of the inner diameter of the stator core 21 is alleviated.
  • FIG. 8 shows changes in the inner diameter of the stator core 21 when the motor 2 is fitted into the cylindrical body 30. That is, FIG. 8 shows the angle ⁇ of an arbitrary point of the cylindrical body 30 from the reference line 10 around the axis 20 and the angle ⁇ at this angle ⁇ position when the motor 2 is inserted into the motor frame of the comparative example.
  • FIG. 8 It is a graph showing the change in the inner diameter of the stator core 21 before and after the motor 2 is fitted. Note that the range indicated by the dot pattern in FIG. 8 is a range within which the inner diameter of the stator core 21 is permissible as a circle. Further, in FIG. 8, a circumference C indicating 0 in the center of the dot pattern represents the shape of the inner diameter of the stator core 21 before the motor 2 is fitted. In the graph shown in FIG.
  • the non-uniformity of the stress distribution applied to the stator 21 in the motor device 1 increases, and the cogging torque generated in the motor 2 increases.
  • the cylindrical main body 30 in the first embodiment by having the stress relaxation grooves 7, the non-uniformity of the shape of the inner diameter of the stator core 21 is alleviated, as shown in FIG. Therefore, the stress distribution applied to the stator 21 can be made uniform, so that the shape of the stator 21 can be made close to a perfect circle, and the cogging torque generated in the motor 2 can be easily reduced.
  • the minimum thickness t of the portion with the stress relaxation groove 7 is the same as the minimum thickness t of the portion without the stress relaxation groove 7.
  • the minimum thickness t of the portion having the stress relaxation groove 7 is determined by the angle ⁇ being (1/4) ⁇ , (3/4) ⁇ , (5/4) ⁇ , (7/4) ⁇ ( rad) is the wall thickness t at the position.
  • the minimum wall thickness t of the portion without the stress relaxation groove 7 is the wall thickness at the position where the angle ⁇ is (1/2) x ⁇ , ⁇ , (3/2) x ⁇ , 2 x ⁇ (rad). It is t.
  • the four connecting portions 6 have stress relaxation grooves 7 over the entire length of the portion where the contact portions are located in the front-rear direction. As a result, non-uniformity in the inner diameter of the stator core 21 can be more easily alleviated.
  • FIG. 9 shows a graph of the result of Fourier series expansion of the thickness function for the motor frame 3 in the first embodiment. That is, FIG. 9 is a relationship diagram between the order and the amplitude in the order when the thickness function of the motor frame 3 according to the first embodiment of the present disclosure is expanded into a Fourier series.
  • the horizontal axis indicates each order, and the vertical axis indicates the amplitude (mm). Note that a description of the phase of the result of Fourier series expansion will be omitted.
  • T2 (mm) which is the coefficient of the quadratic term of the result of Fourier series expansion, satisfies T2 ⁇ Tave ⁇ 0.25.
  • T2 ⁇ Tave ⁇ 0.25 is satisfied.
  • T2 which is the coefficient of the second-order term of the result of Fourier series expansion
  • T2 increases in the positive direction, that is, the radius, when viewed from the circumference C of the stator core 21 at a pair of diagonal angles ⁇ .
  • the change in direction is large, and at another pair of angles ⁇ perpendicular to the pair of angles ⁇ , there is a strong tendency for the change in the negative direction, that is, the direction in which the radius decreases, to be large when viewed from the circumference C of the stator core 21.
  • T2 (mm) which is the coefficient of the second-order term of the result of Fourier series expansion, satisfies T2 ⁇ Tave ⁇ 0.25, so that the shape of the stator 21 can be adjusted to make the stress distribution applied to the stator 21 uniform. By making it close to a perfect circle, it becomes easier to suppress the cogging torque generated in the motor 2.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view of the motor device 1 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a front view of the motor device 1 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a perspective view of a motor frame 3 according to a second embodiment of the present disclosure.
  • the difference between the motor frame 3 shown in the first embodiment and the motor frame 3 shown in the second embodiment is that the motor frame 3 shown in the second embodiment is provided with a step 51 and a protrusion 811. and a resin injection port 91 is provided.
  • the other structure of the motor frame 3 shown in FIG. 10 is the same as that of the motor frame 3 shown in FIG. 3.
  • the stator 21 of the motor 2 is fitted into the inner wall surface 5 of the motor frame 3.
  • the inner wall surface 5 itself becomes a contact portion with the motor 2 fitted inside.
  • the first flesh portion 81 constitutes a mounting portion to which a specific member is attached.
  • the first flesh portion 81 which serves as the attachment portion, has a protrusion 83.
  • a fixing hole 811 into which a bolt is screwed is formed in the protrusion 83.
  • the protruding portion 83 is a flesh portion for providing a space necessary for arranging a member above the through hole 33.
  • the bolt is rotated using a tool such as a screwdriver.
  • the member is, for example, a member for waterproofing or dustproofing the motor device 1, but is not particularly limited.
  • a fixing hole 311 into which a bolt is screwed is formed in the first end surface 31, and the bracket 12 is attached by the bolt screwed into the fixing hole 311.
  • the second flesh portion 82 of the first connecting portion 61 and the third connecting portion 63 constitute a mounting portion for attaching the motor frame 3 to an external device.
  • a through hole 821 is formed in the second flesh part 82 of the first connecting part 61 and the third connecting part 63, and the cylindrical main body 30 is fixed with a fastening tool consisting of a bolt and a nut. Attach to external equipment.
  • the fixing tool is rotated using a tool such as a wrench or a screwdriver. At this time, the operator can insert the tool into the stress relief groove 7, making it easier to fasten the fastener.
  • the inner wall surface 5 is formed with a stepped portion 51 that has a slightly smaller diameter in a portion in the direction in which the axis extends (i.e., the front-back direction) than in the front and rear portions. .
  • This stepped portion 51 becomes a contact portion with the motor 2 fitted inside.
  • the position detector 121 may be a slip ring, for example, and is not limited to a rotary encoder.
  • the motor 2 is not limited to a servo motor.
  • the rotor 22 is not limited to a surface magnet type rotor.
  • the through hole 33 has an arbitrary configuration and does not need to be formed in the cylindrical main body 30.
  • the inner wall surface 5 may include a portion that does not constitute the cylindrical inner surface. Further, on the inner wall surface 5, the contact portion with the stator 21 of the motor 2 fitted therein may extend over the entire length in the direction in which the axis extends (ie, the front-rear direction). Further, the contact portion of the inner wall surface 5 with the stator 21 of the motor 2 that is fitted into the interior may or may not be formed by the stepped portion 51. That is, the front and rear portions of the contact portion and the contact portion may be on the same plane extending in the front-rear direction.
  • the range in which the stress relaxation grooves 7 are formed does not have to cover the entire length in the front-rear direction of the portion where the contact portion is located.
  • the specific member attached to the attachment portion made of the flesh portion 8 is not limited to the detector cover 13.
  • the protrusion 83 has an arbitrary configuration and does not need to be provided on the motor frame 3.
  • T2 ⁇ Tave ⁇ 0.25 is satisfied with respect to the thickness t of the central portion of the portion in contact with the stator 21 fitted inside in the direction in which the shaft center 20 extends.
  • T2 ⁇ Tave ⁇ 0.25 is satisfied at least with respect to the thickness t of any portion in the direction in which the shaft center 20 extends, which is in contact with the stator 21 that is fitted inside. It's okay. Further, it is more preferable that T2 ⁇ Tave ⁇ 0.25 is satisfied for the thickness t of all parts over the entire length of the part in contact with the stator 21 fitted inside in the direction in which the shaft center 20 extends. .
  • the range that satisfies T2 ⁇ Tave ⁇ 0.25 does not have to be the thickness t of all portions in the direction in which the axis 20 extends.
  • the motor frame 3 of the first aspect includes the cylindrical main body 30 that penetrates in the direction in which the axis 20 of the rotating shaft 23 of the motor 2 that is fitted into the interior extends.
  • the cylindrical main body 30 has four outer wall surfaces 4, an inner wall surface 5, and four connecting portions 6.
  • the four outer wall surfaces 4 are arranged so as to surround the rotation axis 23 and each has a planar shape along the rotation axis 23.
  • the inner wall surface 5 surrounds the rotating shaft 23 and has a cylindrical inner surface shape along the rotating shaft 23.
  • the four connecting portions 6 are located at each of the four boundaries between adjacent outer wall surfaces 4 among the four outer wall surfaces 4.
  • Each of the four connecting portions 6 has a stress relaxation groove 7 recessed toward the axis 20 at the boundary between both adjacent outer wall surfaces 4 .
  • At least one connecting portion 6 has a stress relaxation groove 7 in a part along the direction in which the shaft center 20 extends, and has a stress relaxation groove 7 in another part along the direction in which the shaft center 20 extends. It has a flesh part 8 that is not.
  • the stress distribution applied to the stator 21 is made uniform, the shape of the stator 21 approaches a perfect circle, and the motor 2 This makes it easier to reduce the cogging torque that occurs. Further, since the flesh portion 8 is formed, it becomes easier to attach the cylindrical main body 30 to an external member.
  • At least one connecting part 6 has a mounting part, which is made of a flesh part 8 and to which a specific member is attached, at one end in the direction in which the axis 20 extends.
  • At least one connecting portion 6 further includes a protrusion 83 extending from the attachment portion toward the other end in the direction in which the axis 20 extends.
  • the projection 83 can provide a space necessary for arranging the member above the through hole 33.
  • the fourth aspect can be realized in combination with any one of the first to third aspects.
  • the thickness of the cylindrical body 30 in the inner and outer directions perpendicular to the direction in which the axis 20 extends is defined as the wall thickness
  • the minimum wall thickness of the portion having the stress relief groove 7 and the stress relief groove 7 are The minimum wall thickness of the part without is the same.
  • non-uniformity in the inner diameter of the stator core 21 is more easily alleviated.
  • the fifth aspect can be realized in combination with any one of the first to fourth aspects.
  • the inner wall surface 5 has a contact portion with the stator 21 of the motor 2 fitted therein in part or all of the direction in which the shaft center 20 extends.
  • the four connecting portions 6 have stress relaxation grooves 7 over the entire length of the portion where the contact portions are located in the direction in which the axis 20 extends.
  • non-uniformity in the inner diameter of the stator 21 is more easily alleviated.
  • the sixth aspect can be realized in combination with any one of the first to fifth aspects.
  • the cylinder in the inner and outer direction orthogonal to the direction in which the shaft center 20 extends.
  • the thickness of the shaped main body 30 is assumed to be wall thickness t (mm).
  • the angle of an arbitrary point of the cylindrical body 30 from the reference line around the axis 20 when viewed from the direction in which the axis 20 extends is defined as an angle ⁇ (rad).
  • ⁇ rad
  • T2 which is the coefficient of the quadratic term when the thickness function is expanded into a Fourier series, satisfies T2 ⁇ Tave ⁇ 0.25. Fulfill.
  • the stress applied to the stator 21 is made uniform so that the shape of the stator 21 approaches a perfect circle, making it easier to reduce the cogging torque generated in the motor 2.
  • the seventh aspect can be realized in combination with any one of the first to sixth aspects.
  • the cylindrical main body 30 has a through hole 33 formed in a portion corresponding to the outer wall surface 4, which penetrates in the inner and outer directions perpendicular to the direction in which the axis 20 extends.
  • the wiring to the motor 2 fitted inside the cylindrical body 30 can be passed from the outside of the cylindrical body 30.
  • the eighth aspect can be realized in combination with any one of the first to seventh aspects.
  • the motor device 1 includes the motor frame 3 of any one of the first to seventh aspects, and the motor 2 fitted into the cylindrical body 30 of the motor frame 3.
  • the stress applied to the stator 21 is made uniform, the shape of the stator 21 approaches a perfect circle, and the stress generated in the motor 2 is reduced. This makes it easier to reduce cogging torque. Further, since the flesh portion 8 is formed, it becomes easier to attach the cylindrical main body 30 to an external member.
  • the motor frame and motor device of the present disclosure are easy to attach to external members, and are easy to suppress the effects of non-uniformity in the circumferential direction. Therefore, the performance of the motor frame and motor device can be improved. In this way, the motor frame and motor device of the present disclosure are industrially useful.
  • Motor device 10 Reference line 2 Motor 20 Axial center 23 Rotating shaft 3 Motor frame 30 Cylindrical body 33 Through hole 4 Outer wall surface 41 First outer wall surface 42 Second outer wall surface 43 Third outer wall surface 44 Fourth outer wall surface 5 Inner wall surface 6 Connection part 61 First connection part 62 Second connection part 63 Third connection part 64 Fourth connection part 7 Stress relaxation groove 8 Flesh part 81 First flesh part 82 Second flesh part 83 Projection part 121 Position detector 122 Seal

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Abstract

モータフレームについて、外部の部材に取り付けやすくし、かつ周方向の不均一による影響を抑える。モータフレーム（３）は、内部に嵌め込まれるモータの回転軸の軸心が延伸する方向に貫通する筒状本体（３０）を備える。筒状本体（３０）は、四つの外壁面（４）と、内壁面（５）と、四つの接続部（６）と、を有する。内壁面（５）は、回転軸を囲みかつ回転軸に沿う円筒内面形状を有する。四つの接続部（６）は、それぞれが四つの外壁面（４）のうち隣接する外壁面（４）がなす四つの境界のそれぞれに位置する。四つの接続部（６）の各々は、隣接する両方の外壁面（４）の境界にて軸心に向かって凹む応力緩和溝（７）を有する。少なくとも一の接続部（６）は、軸心が延伸する方向に沿う一部に応力緩和溝（７）を有し、かつ、軸心が延伸する方向に沿う他の部分に応力緩和溝（７）を有しない肉部（８）を有する。

Description

モータフレーム及びモータ装置
　本開示は、モータフレーム及びモータ装置に関する。より詳細には、本開示は、四つの平面状をした外壁面と、円筒内面状をした内壁面と、を有する筒状本体を備えたモータフレーム及びこのモータフレームを備えたモータ装置に関する。
　特許文献１には、固定子コアと、筒状のフレームと、複数のスペーサと、回転子コアと、を備えた永久磁石型モータが開示されている。
　固定子コアは、円筒状に形成された磁性体から成り、複数のスロットに巻線が施され、外周部に複数の第１の軸方向溝が周方向に等間隔に形成される。筒状のフレームには、内径が固定子コアの外径より大きく固定子コアが設置される円形孔が形成され、該円形孔の第１の軸方向溝に対向する位置に複数の第２の軸方向溝が形成される。複数のスペーサは、複数の第１及び第２の軸方向溝に締り嵌めされ、フレームに固定子コアを間に隙間を持たせて固定する。回転子コアは、フレームに回転可能に支持されて固定子コア内に設置され、外周部に複数の永久磁石を有し、円柱状に形成された磁性体から成る。
　固定子コアは、周方向に肉厚が大きくばらついたフレームに焼きバメ固定されるのではなく、フレーム内周と固定子コア外周との間に隙間を持たせ、周方向に等間隔に配置される同一形状の複数のスペーサを介してフレームに固定される。
　特許文献１に記載された永久磁石型モータによれば、フレームの周方向の肉厚が大きくばらついていても、固定子コアは周方向に等間隔に配置される同一形状の複数のスペーサから均等の押圧力を受けるので、固定子コアに発生する応力に差が出ず、固定子コアの磁気回路に歪を与えることがなく、コギングトルクを悪化させることはない。
特開２００５－２６９８０３号公報
　しかしながら、特許文献１に記載されたフレームは、外形が矩形に形成されているため、外部の部材に取り付けにくい。
　本開示の目的は、外部の部材に取り付けやすく、周方向の肉厚の不均一による影響を抑えやすいモータフレーム及びそれを備えたモータ装置を提供することにある。
　本開示の一態様のモータフレームは、内部に嵌め込まれるモータの回転軸の軸心が延伸する方向に貫通する筒状本体を備える。前記筒状本体は、四つの外壁面と、内壁面と、四つの接続部と、を有する。前記四つの外壁面は、前記回転軸を囲むように並びかつ各々が前記回転軸に沿う平面形状を有する。前記内壁面は、前記回転軸を囲みかつ前記回転軸に沿う円筒内面形状を有する。前記四つの接続部は、それぞれが前記四つの外壁面のうち隣接する外壁面がなす四つの境界のそれぞれに位置している。前記四つの接続部の各々は、隣接する両方の前記外壁面の境界にて前記軸心に向かって凹む応力緩和溝を有する。少なくとも一の前記接続部は、前記軸心が延伸する方向に沿う一部に前記応力緩和溝を有し、かつ、前記軸心が延伸する方向に沿う他の部分に前記応力緩和溝が形成されない肉部を有する。
　本開示の一態様のモータ装置は、前記モータフレームと、前記モータフレームの前記筒状本体の内部に嵌め込まれる前記モータと、を備える。
　本開示のモータフレーム及びモータ装置にあっては、外部の部材に取り付けやすく、モータフレームの周方向の肉厚の不均一による影響を抑えやすい。
図１は、本開示の第１実施形態に係るモータ装置の分解斜視図である。 図２は、本開示の第１実施形態に係るモータ装置の正面図である。 図３は、本開示の第１実施形態に係るモータ装置が有するモータフレームの斜視図である。 図４は、本開示の第１実施形態に係るモータフレームの側面図である。 図５は、本開示の第１実施形態に係るモータフレームの上面図である。 図６は、本開示の第１実施形態に係るモータフレームの角度θ－肉厚ｔの関係図である。 図７は、本開示の第１実施形態に係るモータの固定子鉄心の内径の形状を表すグラフ図である。 図８は、比較例のモータフレームモータを挿入した場合の固定子鉄心の内径の形状を表すグラフ図である。 図９は、本開示の第１実施形態に係るモータフレームの厚み関数をフーリエ級数展開したときの各次数と当該次数における振幅の関係図である。 図１０は、本開示の第２実施形態に係るモータ装置の分解斜視図である。 図１１は、本開示の第２実施形態に係るモータ装置の正面図である。 図１２は、本開示の第２実施形態に係るモータ装置が有するモータフレームの斜視図である。
　（１）概要
　本開示に係るモータフレーム及びモータ装置について説明する。以下に説明する実施形態は、本開示の様々な実施形態の一部に過ぎないものであり、以下の実施形態において、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
　図１は、本開示の第１実施形態に係るモータ装置１の分解斜視図である。図２は、モータ装置１の正面図である。図３は、モータ装置１が有するモータフレーム３の斜視図である。図１に示すように、本開示に係るモータフレーム３は、内部に嵌め込まれるモータ２の回転軸２３の軸心２０が延伸する方向に貫通する筒状本体３０を備える。図２、図３に示すように、筒状本体３０は、四つの外壁面４と、内壁面５と、四つの接続部６と、を有する。四つの外壁面４は、回転軸２３を囲むように並びかつ各々が回転軸２３に沿う平面形状をしている。内壁面５は、回転軸２３を囲みかつ回転軸２３に沿う円筒内面形状をしている。四つの接続部６は、それぞれ四つの外壁面４における隣接する外壁面４の間に位置している。四つの接続部６の各々は、隣接する両方の外壁面４の境界にて軸心２０に向けて凹む応力緩和溝７を有する。少なくとも一の接続部６は、軸心２０が延伸する方向における一部に応力緩和溝７を有し、かつ、軸心２０が延伸する方向における他の部分に応力緩和溝７が形成されない肉部８を有する。
　また、本開示に係るモータ装置１は、モータフレーム３と、モータフレーム３の筒状本体３０の内部に嵌め込まれるモータ２と、を備える。
　本開示に係るモータフレーム３及びモータ装置１にあっては、筒状本体３０の肉厚分布の不均一性を緩和することにより、固定子２１にかかる応力分布の均一化を図って固定子２１の形状を真円に近づけて、モータ２に発生するコギングトルクを低減させやすくなる。また、肉部８が形成されるため、筒状本体３０を外部の部材へ取り付けやすくなる。
　（２）第１実施形態
　以下、第１実施形態に係るモータフレーム３及びモータ装置１について、図１～図９に基づいて説明する。
　（２．１）モータ装置の概要
　図１は、本開示の第１実施形態に係るモータ装置１の分解斜視図である。また、図２は、本開示の第１実施形態に係るモータ装置１の正面図である。図１に示すように、モータ装置１は、モータ（電動機）２と、モータ２が内部に嵌め込まれるモータフレーム３と、を備える。モータ２は、いわゆるサーボモータである。モータ装置１は、更に、位置検出器１２１と、ブラケット１２と、検出器カバー１３と、シール１２２と、を備えている。位置検出器１２１は、いわゆるロータリーエンコーダである。位置検出器１２１は、モータ２のロータの軸心回りの回転における変位量をデジタル量に変換する。
　ブラケット１２は、位置検出器１２１をモータフレーム３に取り付けるための部材である。ブラケット１２は、内部に開口を有する板状部材である。位置検出器１２１は、ビス止め等の適宜の取付方法により、ブラケット１２に取り付けられる。位置検出器１２１が取り付けられたブラケット１２は、ビス止め等の適宜の取付方法により、モータフレーム３に取り付けられる。ブラケット１２とモータフレーム３との間には、シール１２２が介在する。すなわち、ブラケット１２は、シール１２２を介してモータフレーム３に取り付けられる。
　検出器カバー１３は、フレーム部１３１及び蓋部１３２を有する。蓋部１３２は、ビス止め等の適宜の取付方法により、フレーム部１３１に取り付けられる。フレーム部１３１は、ビス止め等の適宜の取付方法により、モータフレーム３に取り付けられる。
　（２．２）モータ
　モータ２は、固定子（ステータ）２１と、回転子（ロータ）２２と、回転軸２３と、を有する。固定子２１は、焼き嵌めによりモータフレーム３の内部に嵌め込まれる。固定子２１は、回転子２２を回転させるための磁力を発生させる。固定子２１は、ステータコアと、巻線コイルとを有する。
　回転子２２は、固定子２１に対して回転可能にモータフレーム３（固定子２１）内に配置される。モータ２は、回転子２２が固定子２１の内部に配置されたインナーロータ型のモータである。回転子２２は、ステータコアに囲まれており、ステータコアにより発生する磁力によって回転する。回転子２２は、回転方向に沿って磁石のＮ極及びＳ極が複数繰り返して配置されている。回転子２２は、ロータコアの表面に永久磁石が取り付けられた表面磁石型のロータである。
　回転軸２３は、回転子２２の中心に固定された軸である。回転子２２及び回転軸２３は、回転軸２３の軸心２０を回転中心として回転する。回転軸２３は、金属により形成され、回転子２２の軸心２０に沿う方向の両方向に延伸する。回転軸２３は、回転子２２の中心部に形成された開口に焼き嵌めにより嵌め込まれて回転子２２に固定されている。
　回転軸２３は、第１軸受と第２軸受とによって、回転可能に固定子２１に支持されている。モータ２は、第１軸受及び第２軸受を更に有している。第１軸受及び第２軸受は、回転軸２３を回転可能に支持する転がり軸受である。第１軸受は、モータフレーム３の内部に嵌め込まれて、モータフレーム３に取り付けられる。第２軸受は、ビス止め等の適宜の取付方法により、ブラケット１２に取り付けられる。
　（２．３）モータフレーム
　（２．３．１）筒状本体
　図３は、本開示の第１実施形態に係るモータ装置が有するモータフレーム３の斜視図である。図４は、本開示の第１実施形態に係るモータフレーム３の側面図である。図５は、本開示の第１実施形態に係るモータフレーム３の上面図である。
　図１～図５に示すように、モータフレーム３は、モータ２が取り付けられて、このモータ２を保持する。モータフレーム３は、筒状本体３０を備える。筒状本体３０は、内部にモータ２が嵌め込まれる。筒状本体３０は、モータ２の回転軸２３の軸心２０が延伸する方向に貫通する筒状である。
　（２．３．２）端面
　筒状本体３０は、二つの端面（第１端面３１及び第２端面３２）と、四つの外壁面４（第１外壁面４１、第２外壁面４２、第３外壁面４３、及び第４外壁面４４）と、内壁面５と、四つの接続部６（第１接続部６１、第２接続部６２、第３接続部６３、及び第４接続部６４）と、を有する。ここで、図１に示すように、便宜上の前後方向及び左右方向を規定する。回転軸２３の軸心２０が延伸する方向を前後方向とし、その一方を前方とすると共に他方を後方とする。また、前方から後方を見た時の左右をそれぞれ左方及び右方とする。
　図１及び図２に示すように、筒状本体３０は、前方の第１端面３１と、後方の第２端面３２と、を有する。第１端面３１の外周縁は、概ね四角形状、更にいえば矩形状、更にいえば正方形状をしている。第１端面３１の内周縁は、円形状をしている。第１端面３１の法線は、前方を向いている。
　第２端面３２の外周縁は、概ね四角形状、更にいえば矩形状、更にいえば正方形状をしている。第２端面３２の内周縁は、円形状をしている。第２端面３２の法線は、後方を向いている。
　第１端面３１の外周縁と第２端面３２の外周縁とは、軸心２０が延伸する方向に見て、略同じ大きさをなしている。筒状本体３０は、軸心２０が延伸する方向に見て、正方形状をしている。
　第１端面３１の内周縁は、軸心２０が延伸する方向に見て、第２端面３２の内周縁よりも大きい。第１端面３１の内周縁は、モータ２の固定子２１の外周縁と略同じ大きさであるが、第２端面３２の内周縁は、モータ２の固定子２１の外周縁よりも小さい。固定子２１は、第１端面３１より、筒状本体３０の内部に挿入可能であるが、第２端面３２からは挿入され得ない。
　（２．３．３）外壁面
　図２に示すように、四つの外壁面４は、回転軸２３を囲むように並び、かつ、各々が回転軸２３に沿う平面形状をしている。便宜上、四つの外壁面４のうち、法線が右方を向く外壁面４を第１外壁面４１、法線が上方を向く外壁面４を第２外壁面４２、法線が左方を向く外壁面４を第３外壁面４３、法線が下方を向く外壁面４を第４外壁面４４とする。第１外壁面４１～第４外壁面４４の各々は、平面により構成される。なお、第１外壁面４１～第４外壁面４４は、一部に平面を構成しない部分があってもよい。
　第１外壁面４１～第４外壁面４４は、正面視において、概ね長方形状をしている。すなわち、第１外壁面４１は、右方から見て概ね長方形状をしており、第２外壁面４２は、上方から見て概ね長方形状をしており、第３外壁面４３は、左方から見て概ね長方形状をしており、第４外壁面４４は、下方から見て概ね長方形状をしている。筒状本体３０は、左方、上方、左方及び下方のいずれから見ても、長方形状をしている。
　筒状本体３０には、１つの外壁面４（一例として第２外壁面４２）に、前後方向に直交する内外方向に貫通する貫通口３３が形成されている。この貫通口３３を通って、筒状本体３０の外部より、筒状本体３０の内部に嵌め込まれるモータ２への配線を通すことができる。
　（２．３．４）内壁面
　図２及び図３に示すように、内壁面５は、回転軸２３を囲みかつ回転軸２３に沿う円筒内面形状をしている。なお、図３はモータフレーム３のみを示している。内壁面５には、モータ２の固定子２１が嵌め込まれる。
　（２．３．５）接続部
　図２に示すように、四つの接続部６は、四つの外壁面４における隣接する外壁面の間にそれぞれ位置している。便宜上、四つの接続部６のうち、第１外壁面４１と第２外壁面４２の間の接続部６を第１接続部６１、第２外壁面４２と第３外壁面４３の間の接続部６を第２接続部６２、第３外壁面４３と第４外壁面４４の間の接続部６を第３接続部６３、第４外壁面４４と第１外壁面４１の間の接続部６を第４接続部６４とする。
　（２．３．６）応力緩和溝
　四つの接続部６の各々は、隣接する両方の外壁面４の境界にて軸心２０に向かって凹む応力緩和溝７を有する。更に説明すると、各接続部６において、この接続部６の両方向にそれぞれ隣接する外壁面４を構成する平面の仮想の延長面よりも内部（軸心２０へ向かう方向）に凹む応力緩和溝７が形成されている。応力緩和溝７は、軸心２０が延伸する方向に延びる溝で、少なくとも隣接する外壁面４の法線方向に開放されている。また、応力緩和溝７は、軸心２０が延伸する方向に開放されてもよい。
　四つの接続部６の各々は、前後方向において、接触部が位置する部分の全長にわたって応力緩和溝７を有する。第１実施形態では、内壁面５の段部５１が形成された部分の前後方向における全長にわたって、嵌め込まれる固定子２１が接触する。
　（２．３．７）肉部
　図３に示すように、少なくとも一の接続部６は、肉部８を有する。肉部８は、接続部６において、応力緩和溝７が形成されない部分である。肉部８が形成される一の接続部６は、軸心２０が延伸する方向における一部に応力緩和溝７を有し、かつ、軸心２０が延伸する方向における他の部分に肉部８が形成される。第１実施形態では、第１接続部６１～第４接続部６４の全てに、応力緩和溝７及び肉部８が形成されている。
　肉部８として、接続部６（筒状本体３０）の前端部に第１肉部８１が形成され、接続部６の後端部に第２肉部８２が形成される。第１接続部６１及び第３接続部６３には、第１肉部８１が形成されず、第２肉部８２のみが形成されている。このため、第１接続部６１及び第３接続部６３に形成された応力緩和溝７は、後方には開放されていないが、前方に開放されている。また、第２接続部６２及び第４接続部６４には、第１肉部８１と第２肉部８２の両方が形成されている。このため、第２接続部６２及び第４接続部６４に形成された応力緩和溝７は、前方及び後方のいずれにも開放されていない。
　（３）筒状本体の厚み
　筒状本体３０の肉厚について説明する。まず、前後方向に直交する内外方向における筒状本体３０の厚みを肉厚ｔ（ｍｍ）として定義する。図２において、前後方向から見たときの筒状本体３０の任意の点の軸心２０回りにおける、基準線１０からの角度を角度θ（ｒａｄ）とする。なお、厚みｔ及び角度θの単位は便宜上のものであり、厚みｔの単位は（ｍｍ）でなくてもよく、角度θの単位は（ｒａｄ）でなくてもよい。
　次に、厚み関数をｔ＝ｆ（θ）とする。第１実施形態におけるｔ－θ関係図を図６に示す。なお、図６においては、厚みｔは、軸心２０が延伸する方向における、内部に嵌め込まれる固定子２１と接触する部分の中央部の厚みである。角度θを（°）で表している。筒状本体３０は、第１接続部６１～第４接続部６４の全てにおいて応力緩和溝７が形成されているため、図６に示すｔ－θ関係図となる。この筒状本体３０にモータ２が嵌め込まれた時の固定子鉄心２１の内径の形状の変化を図７に示す。すなわち、図７は、本開示の第１実施形態に係るモータ２の固定子鉄心２１の内径の形状を表すグラフである。図７に示すグラフでは、筒状本体３０の任意の点の軸心２０回りにおける基準線１０からの角度θと、この角度θの位置における、モータ２が嵌め込まれる前後の固定子鉄心２１の内径の変化を示す。なお、図７においてドットパターンにて示す範囲は、固定子鉄心２１の内径の変化とθの関係線がなす形状が円として許容できる範囲である。また、図７においてドットパターンの中央にある０を示す円周Ｃは、モータ２が筒状本体３０に嵌め込まれる前の固定子鉄心２１の内径の形状を表す。図７に示すグラフでは、モータ２が嵌め込まれた後の固定子鉄心２１の内径を示す線がなす形状が真円に近い程、モータ２に発生するコギングトルクを抑えることができる。図７に示すグラフでは、モータ２が嵌め込まれた後の固定子鉄心２１の内径を示す線が円に近くなり、固定子鉄心２１の内径の不均一性が緩和されていることが分かる。
　次に、比較例の筒状本体３０について説明する。この比較例の筒状本体３０では、第２接続部６２及び第４接続部６４には、応力緩和溝７が形成されておらず、第１接続部６１及び第３接続部６３のみに、応力緩和溝７が形成されている。この筒状本体３０にモータ２が嵌め込まれた時の固定子鉄心２１の内径の変化を図８に示す。すなわち、図８は、比較例のモータフレームにモータ２が挿入された場合における、筒状本体３０の任意の点の軸心２０回りにおける基準線１０からの角度θと、この角度θ位置における、モータ２が嵌め込まれる前後の固定子鉄心２１の内径の変化を表すグラフである。なお、図８においてドットパターンにて示す範囲は、固定子鉄心２１の内径が円として許容できる範囲である。また、図８においてドットパターンの中央にある０を示す円周Ｃは、モータ２が嵌め込まれる前の固定子鉄心２１の内径の形状を表す。図８に示すグラフでは、θが１３５（°）と３１５（°）で固定子鉄心２１の円周Ｃからみて正方向すなわち半径が増加する方向の変化が大きく、θが４５（°）と２２５（°）で固定子鉄心２１の円周Ｃからみて負方向すなわち半径が減少する方向の変化が大きい。図８に示すグラフでは、固定子鉄心２１の内径の形状が楕円状となり、固定子鉄心２１の内径の不均一性が緩和されていないことが分かる。比較例の筒状本体３０では、モータ装置１においては、固定子２１にかかる応力分布の不均一性が増大し、モータ２に発生するコギングトルクが増大してしまうものであった。これに対し、第１実施形態における筒状本体３０にあっては、応力緩和溝７を有することで、図７に示すように固定子鉄心２１の内径の形状の不均一性が緩和される。そのため、固定子２１にかかる応力分布の均一化を図って固定子２１の形状を真円に近づけることができ、モータ２に発生するコギングトルクを低減させやすくなる。
　第１実施形態では、応力緩和溝７を有する部分の最小の肉厚ｔと、応力緩和溝７を有しない部分の最小の肉厚ｔと、が同じである。応力緩和溝７を有する部分の最小の肉厚ｔは、角度θが（１／４）×π、（３／４）×π、（５／４）×π、（７／４）×π（ｒａｄ）の位置の肉厚ｔである。また、応力緩和溝７を有しない部分の最小の肉厚ｔは、角度θが（１／２）×π、π、（３／２）×π、２×π（ｒａｄ）の位置の肉厚ｔである。これにより、より一層、固定子鉄心２１の内径の不均一性が緩和されやすくなる。
　また、四つの接続部６は、前後方向において、接触部が位置する部分の全長にわたって応力緩和溝７を有している。これにより、より一層、固定子鉄心２１の内径の不均一性が緩和されやすくなる。
　次に、肉厚ｔと角度θがどのような条件を満たす時に、モータ２に発生するコギングトルクを低減させやすいｔ－θ関係となるかについて説明する。
　厚み関数の値ｔの角度θについての平均値をＴａｖｅ（ｍｍ）とする。次に、厚み関数をフーリエ級数展開する。図９に、第１実施形態におけるモータフレーム３について、厚み関数をフーリエ級数展開した結果のグラフを示す。すなわち、図９は、本開示の第１実施形態に係るモータフレーム３の厚み関数をフーリエ級数展開したときの次数と当該次数における振幅の関係図である。図９のグラフにおいて、横軸は、各次数を示し、縦軸は、振幅の大きさ（ｍｍ）を示す。なお、フーリエ級数展開した結果の位相については説明を省略する。
　フーリエ級数展開した結果の２次の項の係数であるＴ２（ｍｍ）が、Ｔ２≦Ｔａｖｅ×０．２５を満たすことが好ましい。図９のグラフにおいては、Ｔ２≦Ｔａｖｅ×０．２５を満たしている。
　フーリエ級数展開した結果の２次の項の係数であるＴ２（ｍｍ）が大きくなる程、対角をなす一対の角度θにおいて固定子鉄心２１の円周Ｃからみて正の方向すなわち半径が増加する方向の変化が大きく、かつ、前記一対の角度θと直交する別の一対の角度θにおいて固定子鉄心２１の円周Ｃからみて負の方向すなわち半径が減少する方向の変化が大きくなる傾向が強くなる。すなわち、図８に示す固定子鉄心２１の内径の形状がなす楕円の長径／短径の比率が大きくなり、固定子２１にかかる応力分布の不均一が増大し、モータ２に発生するコギングトルクが増大してしまう傾向にある。
　フーリエ級数展開した結果の２次の項の係数であるＴ２（ｍｍ）が、Ｔ２≦Ｔａｖｅ×０．２５を満たすことにより、固定子２１にかかる応力分布の均一化を図って固定子２１の形状を真円に近づけて、モータ２に発生するコギングトルクを抑えやすくなる。
　（４）第２実施形態
　以下、第２実施形態に係るモータ装置１およびモータフレーム３について、図１０～図１２に基づいて説明する。図１０は、本開示の第２実施形態に係るモータ装置１の分解斜視図である。図１１は、本開示の第２実施形態に係るモータ装置１の正面図である。図１０は、本開示の第２実施形態に係るモータフレーム３の斜視図である。第１実施形態に示すモータフレーム３と、第２実施形態に示すモータフレーム３との違いは、第２に示すモータフレーム３においては段部５１が設けられていること、突起部８１１が設けられていること、樹脂注入口９１が設けられていることである。図１０に示すモータフレーム３の、他の構成については、図３に示すモータフレーム３と同様である。
　モータフレーム３の内壁面５には、モータ２の固定子２１が嵌め込まれる。第２実施形態では、内壁面５そのものが内部に嵌め込まれるモータ２との接触部となる。
　第１肉部８１は、特定の部材が取り付けられる取付部を構成する。取付部となる第１肉部８１には、突起部８３を有する。突起部８３には、ボルトがねじ込まれる固着孔８１１が形成されている。突起部８３は、貫通口３３の上に部材を配置するのに必要なスペースを設けるための肉部である。第１肉部８１に特定の部材を取り付けるにあたり、ボルトをドライバー等の工具により回転させる。ここで、部材は、例えばモータ装置１の防水または防塵のための部材であるが、特に限定されない。また、第１端面３１には、ボルトがねじ込まれる固着孔３１１が形成されており、固着孔３１１にねじ込まれるボルトにより、ブラケット１２が取り付けられる。
　第１接続部６１及び第３接続部６３の第２肉部８２は、モータフレーム３を外部の装置に取り付けるための取付部を構成する。また、第１接続部６１及び第３接続部６３の第２肉部８２には、前後方向に貫通する貫通孔８２１が形成されており、ボルト及びナットからなる固着具により、筒状本体３０を外部の装置に取り付ける。筒状本体３０を外部の装置に取り付けるにあたり、固着具をレンチやドライバー等の工具により回転させる。この時、作業者は、工具を応力緩和溝７に挿入させることができ、固着具の締結作業がしやすくなる。
　なお、第２実施形態では、内壁面５は、軸心が延伸する方向（すなわち前後方向）の一部において、その前方及び後方の部分よりも若干小径となった段部５１が形成されている。この段部５１が、内部に嵌め込まれるモータ２との接触部となる。
　（５）変形例
　位置検出器１２１、ブラケット１２、検出器カバー１３及びシール１２２は、任意の構成であり、モータ装置１は、これらを備えなくてもよい。
　位置検出器１２１は、例えばスリップリング等であってもよく、ロータリーエンコーダに限定されない。
　モータ２は、サーボモータに限定されない。
　回転子２２は、表面磁石型のロータに限定されない。
　貫通口３３は、任意の構成であり、筒状本体３０に形成されなくてもよい。
　内壁面５にあっては、一部に円筒内面を構成しない部分があってもよい。また、内壁面５にあっては、内部に嵌め込まれるモータ２の固定子２１との接触部が、軸心が延伸する方向（すなわち前後方向）の全長にわたってもよい。また、内壁面５における内部に嵌め込まれるモータ２の固定子２１との接触部は、段部５１により構成されてもよいし、構成されなくてもよい。すなわち、接触部の前方及び後方の部分と接触部とが、前後方向に延びる同一の面上にあってもよい。
　応力緩和溝７が形成される範囲は、接触部が位置する部分の前後方向における全長にわたっていなくてもよい。
　肉部８からなる取付部に取り付けられる特定の部材は、検出器カバー１３に限定されない。
　突起部８３は、任意の構成であり、モータフレーム３に設けられなくてもよい。
　上述した実施形態においては、Ｔ２≦Ｔａｖｅ×０．２５を満たすのは、軸心２０が延伸する方向における、内部に嵌め込まれる固定子２１と接触する部分の中央部の厚みｔについてであった。これに対して、Ｔ２≦Ｔａｖｅ×０．２５を満たすのは、少なくとも、軸心２０が延伸する方向における、内部に嵌め込まれる固定子２１と接触する部分のいずれかの部分の厚みｔについてであってもよい。また、Ｔ２≦Ｔａｖｅ×０．２５を満たすのは、軸心２０が延伸する方向における、内部に嵌め込まれる固定子２１と接触する部分の全長にわたるすべての箇所の厚みｔについてであれば、より好ましい。
　なお、Ｔ２≦Ｔａｖｅ×０．２５を満たす範囲は、軸心２０が延伸する方向におけるすべての部分の厚みｔでなくてもよい。
　（６）まとめ
　以上説明したように、第１の態様のモータフレーム３は、内部に嵌め込まれるモータ２の回転軸２３の軸心２０が延伸する方向に貫通する筒状本体３０を備える。筒状本体３０は、四つの外壁面４と、内壁面５と、四つの接続部６と、を有する。四つの外壁面４は、回転軸２３を囲むように並びかつ各々が回転軸２３に沿う平面形状を有する。内壁面５は、回転軸２３を囲みかつ回転軸２３に沿う円筒内面形状を有する。四つの接続部６は、それぞれが四つの外壁面４のうち隣接する外壁面４がなす４つの境界のそれぞれに位置する。四つの接続部６の各々は、隣接する両方の外壁面４の境界にて軸心２０に向かって凹む応力緩和溝７を有する。少なくとも一の接続部６は、軸心２０が延伸する方向に沿う一部に応力緩和溝７を有し、かつ、軸心２０が延伸する方向に沿う他の部分に応力緩和溝７を有さない肉部８を有する。
　第１の態様では、固定子鉄心２１の内径の不均一性が緩和されることにより、固定子２１にかかる応力分布の均一化を図って固定子２１の形状を真円に近づけて、モータ２に発生するコギングトルクを低減させやすくなる。また、肉部８が形成されるため、筒状本体３０を外部の部材へ取り付けやすくなる。
　第２の態様は、第１の態様との組み合わせにより実現され得る。第２の態様では、少なくとも一の接続部６は、軸心２０が延伸する方向における一端部に、肉部８からなり、特定の部材が取り付けられる取付部を有する。
　第２の態様では、特定の部材を筒状本体３０に取り付けやすくなる。
　第３の態様は、第２の態様との組み合わせにより実現され得る。第３の態様では、少なくとも一の接続部６は、取付部から軸心２０が延伸する方向における他端部に向けて延びる突起部８３を更に有する。
　第３の態様では、突起部８３によって、貫通口３３の上に部材を配置するのに必要なスペースを設けることができる。
　第４の態様は、第１～第３のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第４の態様では、軸心２０が延伸する方向に直交する内外方向における筒状本体３０の厚みを肉厚としたとき、応力緩和溝７を有する部分の最小の肉厚と、応力緩和溝７を有しない部分の最小の肉厚と、が同じである。
　第４の態様では、より一層、固定子鉄心２１の内径の不均一性が緩和されやすくなる。
　第５の態様は、第１～第４のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第５の態様では、内壁面５は、軸心２０が延伸する方向の一部又は全部において、内部に嵌め込まれるモータ２の固定子２１との接触部を有する。四つの接続部６は、軸心２０が延伸する方向において接触部が位置する部分の全長にわたって応力緩和溝７を有する。
　第５の態様では、より一層、固定子２１の内径の不均一性が緩和されやすくなる。
　第６の態様は、第１～第５のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第６の態様では、軸心２０が延伸する方向における、内部に嵌め込まれるモータ２の固定子２１と接触する部分の全長又は一部において、軸心２０が延伸する方向に直交する内外方向における筒状本体３０の厚みを肉厚ｔ（ｍｍ）とする。軸心２０が延伸する方向から見たときの筒状本体３０の任意の点の軸心２０回りにおける基準線からの角度を角度θ（ｒａｄ）とする。厚み関数をｔ＝ｆ（θ）とする。厚み関数ｔの角度θについての平均値をＴａｖｅ（ｍｍ）としたとき、厚み関数をフーリエ級数展開したときの２次の項の係数であるＴ２（ｍｍ）が、Ｔ２≦Ｔａｖｅ×０．２５を満たす。
　第６の態様では、固定子２１にかかる応力の均一化を図って固定子２１の形状を真円に近づけて、モータ２に発生するコギングトルクを低減させやすくなる。
　第７の態様は、第１～第６のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第７の態様では、筒状本体３０は、外壁面４に対応する部分に、軸心２０が延伸する方向に直交する内外方向に貫通する貫通口３３が形成されている。
　第７の態様では、筒状本体３０の外部より、筒状本体３０の内部に嵌め込まれるモータ２への配線を通すことができる。
　第８の態様は、第１～第７のいずれかの態様との組み合わせにより実現され得る。第８の態様では、モータ装置１は、第１～第７のいずれかの態様のモータフレーム３と、モータフレーム３の筒状本体３０の内部に嵌め込まれるモータ２と、を備える。
　第８の態様では、固定子鉄心２１の内径の不均一性を緩和することにより、固定子２１にかかる応力の均一化を図って固定子２１の形状を真円に近づけ、モータ２に発生するコギングトルクを低減させやすくなる。また、肉部８が形成されるため、筒状本体３０を外部の部材へ取り付けやすくなる。
　本開示のモータフレーム及びモータ装置は、外部の部材に取り付けやすく、周方向の不均一による影響を抑えやすい。そのため、モータフレーム及びモータ装置の性能を向上させることができる。このように、本開示のモータフレーム及びモータ装置は、産業上有用である。
　１　　　モータ装置
　１０　　基準線
　２　　　モータ
　２０　　軸心
　２３　　回転軸
　３　　　モータフレーム
　３０　　筒状本体
　３３　　貫通口
　４　　　外壁面
　４１　　第１外壁面
　４２　　第２外壁面
　４３　　第３外壁面
　４４　　第４外壁面
　５　　　内壁面
　６　　　接続部
　６１　　第１接続部
　６２　　第２接続部
　６３　　第３接続部
　６４　　第４接続部
　７　　　応力緩和溝
　８　　　肉部
　８１　　第１肉部
　８２　　第２肉部
　８３　　突起部
　１２１　位置検出器
　１２２　シール

Claims (8)

  1. 　内部に嵌め込まれるモータの回転軸の軸心が延伸する方向に貫通する筒状本体を備え、
    　前記筒状本体は、
    　　前記回転軸を囲むように並びかつ各々が前記回転軸に沿う平面形状を有する四つの外壁面と、
    　　前記回転軸を囲みかつ前記回転軸に沿う円筒内面形状を有する内壁面と、
    　　それぞれが前記四つの前記外壁面のうち隣接する前記外壁面がなす四つの境界のそれぞれに位置する四つの接続部と、を有し、
    　前記四つの接続部の各々は、隣接する両方の前記外壁面の境界にて前記軸心に向かって凹む応力緩和溝を有し、
    　少なくとも一の前記接続部は、前記軸心が延伸する方向に沿う一部に前記応力緩和溝を有し、かつ、前記軸心が延伸する方向に沿う他の部分に前記応力緩和溝を有しない肉部を有する
    　モータフレーム。
  2. 　前記少なくとも一の前記接続部は、
    　　前記軸心が延伸する方向における一端部に、前記肉部からなり、特定の部材が取り付けられる取付部を有する
    　請求項１に記載のモータフレーム。
  3. 　前記少なくとも一の前記接続部は、
    　　前記取付部から前記軸心が延伸する方向における他端部に向けて延びる突起部を更に有する
    　請求項２に記載のモータフレーム。
  4. 　前記軸心が延伸する方向に直交する内外方向における前記筒状本体の厚みを肉厚としたとき、前記応力緩和溝を有する部分の最小の肉厚と、前記応力緩和溝を有しない部分の最小の肉厚と、が同じである
    　請求項１～３のいずれか一項に記載のモータフレーム。
  5. 　前記内壁面は、前記軸心が延伸する方向の一部又は全部において、内部に嵌め込まれる前記モータの固定子との接触部を有し、
    　前記四つの接続部の各々は、前記軸心が延伸する方向において前記接触部が位置する部分の全長にわたって前記応力緩和溝を有する
    　請求項１～３のいずれか一項に記載のモータフレーム。
  6. 　前記軸心が延伸する方向における、内部に嵌め込まれる前記モータの固定子と接触する部分の全長又は一部において、前記軸心が延伸する方向に直交する内外方向における前記筒状本体の厚みを肉厚ｔ（ｍｍ）とし、
    　前記軸心が延伸する方向から見たときの前記筒状本体の任意の点の前記軸心回りにおける基準線からの角度を角度θ（ｒａｄ）とし、
    　厚み関数をｔ＝ｆ（θ）とし、
    　前記厚み関数ｔの前記角度θについての平均値をＴａｖｅ（ｍｍ）としたとき、
    　前記厚み関数をフーリエ級数展開したときの２次の項の係数であるＴ２（ｍｍ）が、
    　Ｔ２≦Ｔａｖｅ×０．２５
    を満たす
    　請求項１～３のいずれか一項に記載のモータフレーム。
  7. 　前記筒状本体は、
    　　前記外壁面に対応する部分に、前記軸心が延伸する方向に直交する内外方向に貫通する貫通口が形成されている
    　請求項１～３のいずれか一項に記載のモータフレーム。
  8. 　請求項１～７のいずれか一項に記載のモータフレームと、
    　前記モータフレームの前記筒状本体の内部に嵌め込まれる前記モータと、
    　を備える
    　モータ装置。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005080416A (ja) * 2003-09-01 2005-03-24 Mitsubishi Electric Corp 回転電機
JP2005304150A (ja) * 2004-04-09 2005-10-27 Mitsubishi Electric Corp 回転電機
JP2008228515A (ja) * 2007-03-15 2008-09-25 Mitsubishi Electric Corp 回転電機
JP2014107988A (ja) * 2012-11-28 2014-06-09 Mitsubishi Electric Corp ブラシレスモータ
JP2017184317A (ja) * 2016-03-28 2017-10-05 Ntn株式会社 電動アクチュエータ
JP2018082552A (ja) * 2016-11-16 2018-05-24 日本電産サンキョー株式会社 モータ

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005080416A (ja) * 2003-09-01 2005-03-24 Mitsubishi Electric Corp 回転電機
JP2005304150A (ja) * 2004-04-09 2005-10-27 Mitsubishi Electric Corp 回転電機
JP2008228515A (ja) * 2007-03-15 2008-09-25 Mitsubishi Electric Corp 回転電機
JP2014107988A (ja) * 2012-11-28 2014-06-09 Mitsubishi Electric Corp ブラシレスモータ
JP2017184317A (ja) * 2016-03-28 2017-10-05 Ntn株式会社 電動アクチュエータ
JP2018082552A (ja) * 2016-11-16 2018-05-24 日本電産サンキョー株式会社 モータ

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