(57)【要約】      （修正有）【課題】回転モータの取り付け空間が四角形状又は円形状でない場合でも、回転モータの外形を適切にして設備の空間利用を最適化する。【解決手段】コア１２２に巻き付けられたワインディング１２４を含む固定子部１２０の形状を回転軸に直交する矩形またはアーチ形とし、回転子部１１０との間の相対位置を回転軸に対して適宜変えることにより、回転モータ１００、それを適用したパワー装置及びロボットアームにおいて、より好適な設備の空間利用率とする。【選択図】図２
2014207851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を有する回転子部と、
コアと、前記コアに巻き付けられたワインディングと、を含む少なくとも１つの固定子部と、を備え、
前記コアは、前記回転軸に垂直な断面に前記回転軸と正接する第１軸方向、及び前記第１軸方向と交わる第２軸方向を有し、
前記回転子部は、前記第２軸方向の延長線に設けられている回転モータ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの固定子部の数は、２つであり、前記固定子部の間の夾角が約１８０度である請求項１に記載の回転モータ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの固定子部の数は、３つであり、前記固定子部の間の夾角が約１２０度である請求項１に記載の回転モータ。
【請求項４】
前記断面の形状は、矩形又はアーチ形となる請求項１に記載の回転モータ。
【請求項５】
前記回転子部は、前記第１軸方向に沿う長さが前記第２軸方向に沿う長さよりも大きい又は小さい請求項１に記載の回転モータ。
【請求項６】
回転軸を有する回転子部と、
コアと、前記コアに巻き付けられたワインディングと、を含む少なくとも１つの固定子部と、を備え、
前記コアは、前記回転軸に垂直な断面に前記回転軸と正接する第１軸方向、及び前記第１軸方向と交わる第２軸方向を有し、
前記回転子部は、前記第２軸方向の延長線に設けられている回転モータを複数具備するパワー装置。
【請求項７】
前記断面の形状は、矩形となり、前記回転モータは、横に配列されている請求項６に記載のパワー装置。
【請求項８】
前記断面の形状は、アーチ形となり、前記回転モータは、環状に配列されている請求項６に記載のパワー装置。
【請求項９】
前記回転子部は、前記第１軸方向に沿う長さが前記第２軸方向に沿う長さよりも大きい又は小さい請求項６に記載のパワー装置。
【請求項１０】
直列接続されている複数の請求項１に記載の回転モータを具備するロボットアームであって、
各前記回転モータにおける前記固定子部の数は、１つであり、各前記固定子部の前記断面が矩形となり、前記回転モータのサイズは、順に逓減するロボットアーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転モータは、メカトロニクスシステムにおける主なパワー供給源である。図１は、従来の回転モータの模式図である。回転モータ１０は、回転子部２０と固定子部３０に主に分けられる。一般的に、回転子部２０は、主にマグネット２２及び回転軸２４を含むが、固定子部３０は、主にコア３２及びワインディング３４を含む。一般的に、コア３２の外形としては、何れも環状であり、回転子部２０が環状のコア３２の中央の空洞に位置する。従って、回転モータ１０のハウジングは、四角形状又は円形状のものを主としている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、メカトロニクスシステムの空間配分には、回転モータの取り付け空間が四角形状又は円形状でない場合、使用上、回転モータの外形に制限されて、設備の空間利用を最適化することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、空間利用の最適化の目的を達成するための回転モータを提供する。
本発明の一態様は、回転軸を有する回転子部と、コアと、コアに巻き付けられたワインディングと、を含む少なくとも１つの固定子部と、を備え、コアは、回転軸に垂直な断面に回転軸と正接する第１軸方向、及び第１軸方向と交わる第２軸方向を有し、回転子部は、第２軸方向の延長線に設けられている、回転モーターを提供する。
【０００５】
１つ又は複数の実施例において、断面の形状は、矩形又はアーチ形となってよい。
【０００６】
１つ又は複数の実施例において、固定子部の数は、２つであり、固定子部の間の夾角が約１８０度である。
【０００７】
１つ又は複数の実施例において、固定子部の数は、３つであり、固定子部の間の夾角が約１２０度である。１つ又は複数の実施例において、回転モータは、ハウジングを更に備え、固定子部及び回転子部がハウジング内に位置する。
【０００８】
１つ又は複数の実施例において、回転子部は、第１軸方向に沿う長さが第２軸方向に沿う長さよりも小さい。
【０００９】
１つ又は複数の実施例において、回転子部は、第１軸方向に沿う長さが第２軸方向に沿う長さよりも大きい。
【００１０】
本発明の別の態様は、回転軸を有する回転子部と、コアと、コアに巻き付けられたワインディングと、を含む少なくとも１つの固定子部と、を備え、固定子部は、回転軸に垂直な断面に回転軸と正接する第１軸方向、及び第１軸方向と交わる第２軸方向を有し、回転子部は、第２軸方向の延長線に設けられている回転モーターを複数具備するパワー装置を提供する。
【００１１】
１つ又は複数の実施例において、断面の形状は、矩形となってよく、回転モータは、横に配列されている。
【００１２】
１つ又は複数の実施例において、断面の形状は、アーチ形となってよく、回転モータは環状に配列されている。
【００１３】
１つ又は複数の実施例において、パワー装置は、筺体を更に具備し、回転モータが筺体内に設けられている。
【００１４】
１つ又は複数の実施例において、回転子部は、第１軸方向に沿う長さが第２軸方向に沿う長さよりも小さい。
【００１５】
１つ又は複数の実施例において、回転子部は、第１軸方向に沿う長さが第２軸方向に沿う長さよりも大きい。
【００１６】
本発明の更に別の態様は、直列接続されている複数の前記回転モータを具備するロボットアームであって、各回転モータにおける固定子部の数は、１つであり、固定子部の断面が矩形となるロボットアームである。
【００１７】
１つ又は複数の実施例において、回転モータのサイズは、順に逓減してよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、固定子部の形状、及び回転子部との間の相対位置を変えることで、回転モータ、それを適用したパワー装置及びロボットアームは、より好適な空間利用率を達成でき、空間の使用上、より柔軟的になることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の回転モータの模式図である。
【図２】本発明の回転モータの異なる実施例を示す断面模式図である。
【図３】本発明の回転モータの異なる実施例を示す断面模式図である。
【図４】本発明の回転モータの異なる実施例を示す断面模式図である。
【図５】本発明の回転モータの異なる実施例を示す断面模式図である。
【図６】本発明の回転モータの異なる実施例を示す断面模式図である。
【図７】本発明のパワー装置の異なる実施例を示す断面模式図である。
【図８】本発明のパワー装置の異なる実施例を示す断面模式図である。
【図９】図８のパワー装置の異なる位相角配置でのトルク出力図である。
【図１０】図８のパワー装置の異なる位相角配置でのトルク出力図である。
【図１１】図５の回転モータを適用したロボットアームの一実施例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面及び詳細な説明によって、本発明の精神を明らかに説明するが、当業者であれば、本発明の好適な実施例を理解する上で、本発明の教示した技術によって、本発明の精神と範囲から逸脱せずに、変更や修正を加えることができる。
【００２１】
本発明により提出された回転モータは、固定子部の形状、及び回転子部との間の相対位置を変えることで、設置空間のニーズに応じて異なる外形を持つことができ、空間利用をより柔軟的にすることができる。
【００２２】
図２を参照されたい。図２は、本発明の回転モータの一実施例を示す断面模式図である。回転モータ１００は、回転子部１１０と、固定子部１２０と、を備える。回転子部１１０は、回転軸１１２と、極性が交互に並べるように回転軸１１２の表面に設けられた複数のマグネット１１４と、を含む。本実施例における固定子部１２０の数は、２つであり、固定子部１２０は、それぞれ回転子部１１０の対向する両側に位置する。
【００２３】
固定子部１２０は、コア１２２と、コア１２２に巻き付けられたワインディング１２４と、を含む。本実施例において、回転モータ１００が三相モータに適用されるため、コア１２２のシリンダ、及び対応するワインディング１２４の数は、何れも３つである。固定子部１２０のワインディング１２４に通電すると、磁性が発生し、固定子部１２０と回転子部１１０との間の磁力作用によって、回転子部１１０が回転するようになる。
【００２４】
本実施例における固定子部１２０は、その形状が中空の環状の代わりに矩形となることで、従来の環状の固定子部と異なっている。具体的には、固定子部１２０のコア１２２は、回転軸１１２に垂直な断面に、第１軸方向Ｌ１と第２軸方向Ｌ２を有する。第１軸方向Ｌ１は、回転軸１１２に正接し、即ち１つの直線となり、第１軸方向Ｌ１と回転軸１１２の外縁が１つの点だけで交わり、且つ第１軸方向Ｌ１の両端がコア１２２の表面に垂直である。第２軸方向Ｌ２は、第１軸方向Ｌ１と交わり、第２軸方向Ｌ２の両端もコア１２２の表面にほぼ垂直である。本実施例において、第２軸方向Ｌ２と第１軸方向Ｌ１とは、大体、互いに垂直である。また、コア１２２は、第１軸方向Ｌ１に沿う長さが第２軸方向Ｌ２に沿う長さよりも小さい。回転子部１１０は、第２軸方向Ｌ２の延長線に設けられている。本実施例において、２つの固定子部１２０は、それぞれ回転子部１１０の両側に位置しており、２つの固定子部１２０の間の夾角が約１８０度である。この場合、２つの固定子部１２０及び回転子部１１０は、長条状となるように横に配列されている。
【００２５】
固定子部１２０及び回転子部１１０の設計に合わせて、回転モータ１００は、ハウジング１３０を更に備える。長条状に配置された回転子部１１０及び固定子部１２０に応じて、ハウジング１３０の形状も長条状となっている。つまり、本実施例の回転モータ１００の外形は、長条状であり、長条状の空間に好適に用いられることができる。
【００２６】
上記原理によると、固定子部１２０の形状、及び回転子部１１０との間の設置関係を適宜に変えることで、異なる外形を有する回転モータ１００が得られる。以下、異なる実施例を例にして説明する。
【００２７】
図３を参照されたい。図３は、本発明の回転モータの別の実施例を示す断面模式図である。回転モータ１００は、回転子部１１０と、固定子部１２０と、を備える。回転子部１１０は、回転軸１１２を有する。固定子部１２０は、コア１２２と、コア１２２に巻き付けられたワインディング１２４と、を含む。コア１２２は、回転軸１１２に垂直な断面に第１軸方向Ｌ１、及び第１軸方向Ｌ１と交わる第２軸方向Ｌ２を有する。回転子部１１０は、固定子部１２０の第２軸方向Ｌ２の延長線に設けられている。
【００２８】
本実施例において、２つの固定子部１２０は、それぞれ回転子部１１０の両側に位置しており、２つの固定子部１２０の間の夾角が約１８０度である。また、コア１２２は、第１軸方向Ｌ１に沿う長さが第２軸方向Ｌ２に沿う長さよりも小さい。
【００２９】
図４を参照されたい。図４は、本発明の回転モータの別の実施例を示す断面模式図である。回転モータ１００は、回転子部１１０と、固定子部１２０と、を備える。回転子部１１０は、回転軸１１２を有する。固定子部１２０は、コア１２２と、コア１２２に巻き付けられたワインディング１２４と、を含む。コア１２２は、回転軸１１２に垂直な断面に、第１軸方向Ｌ１、及び第１軸方向Ｌ１と交わる第２軸方向Ｌ２を有する。回転子部１１０は、固定子部１２０の第２軸方向Ｌ２の延長線に設けられている。
【００３０】
本実施例において、固定子部１２０の数は、２つであり、固定子部１２０の回転軸１１２に垂直な断面形状がアーチ形（又は扇形に近似する）となる。２つの固定子部１２０は、それぞれ回転子部１１０の両側に設けられ、その間に位置する回転子部１１０とともに、別のアーチ形（又は扇形に近似する）の構造を構成することになる。
【００３１】
回転モータ１００は、ハウジング１３０を備える。回転子部１１０及び固定子部１２０は、ハウジング１３０内に設けられている。ハウジング１３０の形状は、回転子部１１０及び固定子部１２０の外形に応じて、同様にアーチ形（又は扇形に近似する）となっている。
【００３２】
図５を参照されたい。図５は、本発明の回転モータの更に別の実施例を示す断面模式図である。回転モータ１００は、回転子部１１０と、固定子部１２０と、を備える。回転子部１１０は、回転軸１１２を有する。固定子部１２０は、コア１２２と、コア１２２に巻き付けられたワインディング１２４と、を含む。コア１２２は、回転軸１１２に垂直な断面に、第１軸方向Ｌ１及び第１軸方向Ｌ１と交わる第２軸方向Ｌ２を有する。回転子部１１０は、固定子部１２０の第２軸方向Ｌ２の延長線に設けられている。
【００３３】
本実施例において、固定子部１２０の数は、１つであり、固定子部１２０の回転軸１１２に垂直な断面形状が矩形又はアーチ形であってよい。固定子部１２０は、回転子部１１０の片側に配置されている。ハウジング１３０の形状は、対応する矩形又はアーチ形であってよい。コア１２２は、第１軸方向Ｌ１に沿う長さが第２軸方向Ｌ２に沿う長さより小さくてよい。
【００３４】
図６を参照されたい。図６は、本発明の回転モータの更に別の実施例を示す断面模式図である。回転モータ１００は、回転子部１１０と、固定子部１２０と、を備える。回転子部１１０は、回転軸１１２を有する。固定子部１２０は、コア１２２と、コア１２２に巻き付けられたワインディング１２４と、を含む。コア１２２は、回転軸１１２に垂直な断面に第１軸方向Ｌ１及び第１軸方向Ｌ１と交わる第２軸方向Ｌ２を有する。回転子部１１０は、固定子部１２０の第２軸方向Ｌ２の延長線に設けられている。
【００３５】
本実施例において、固定子部１２０は、回転軸１１２に垂直な断面の形状が矩形となる。固定子部１２０の数は、３つである。固定子部１２０は、回転子部１１０から放射状に延ばすように設けられており、固定子部１２０の間の夾角が約１２０度である。回転子部１１０及び固定子部１２０に対応するハウジング１３０の形状も放射状の外形となる。
【００３６】
前記実施例から分かるように、本発明により提供される回転モータ１００は、異なる設置空間のニーズに合わせて、固定子部１２０の形状、及び回転子部１１０との間の相対位置を変えて、より好適な空間利用率を達成することができる。また、回転モータ１００は、コア１２２及びワインディング１２４のより大きな配置空間を持つようになり、好適なモータ特性を提供することができる。
【００３７】
当業者であれば、前記実施例に限定されることなく、実際の必要に応じて固定子部１２０の形状、及び回転子部１１０との間の相対位置を変更することができる。
【００３８】
また、複数の前記回転モータ１００は、更に並列接続されて、大型のパワー装置として組み合わせて使用することができる。以下、実施例によって説明する。
【００３９】
図７を参照されたい。図７は、本発明のパワー装置の一実施例を示す断面模式図である。パワー装置２００は、図２に示すような回転モータ１００を複数具備する。各回転モータ１００は、２つの固定子部１２０と、回転子部１１０と、を備える。コア１２２は、回転子部１１０に垂直な断面に第１軸方向Ｌ１及び第１軸方向Ｌ１と交わる第２軸方向Ｌ２を有する。回転子部１１０は、固定子部１２０の第２軸方向Ｌ２の延長線に設けられている。
【００４０】
２つの固定子部１２０は、回転軸１１２に垂直な断面が矩形となり、それぞれ回転子部１１０の両側に位置する。これらの回転モータ１００は、共に長条状のパワー装置２００を構成するように横に配列されてよい。パワー装置２００は、筺体２１０を具備する。回転モータ１００は、筺体２１０内に設けられている。
【００４１】
又は、図８を参照されたい。図８は、本発明のパワー装置の別の実施例を示す断面模式図である。パワー装置２００には、図４に示すような回転モータ１００を複数具備する。各回転モータ１００は、２つの固定子部１２０と、回転子部１１０と、を備える。コア１２２は、回転子部１１０に垂直な断面に第１軸方向Ｌ１及び第１軸方向Ｌ１と交わる第２軸方向Ｌ２を有する。回転子部１１０は、固定子部１２０の第２軸方向Ｌ２の延長線に設けられている。２つの固定子部１２０は、回転軸１１２に垂直な断面がアーチ形（又は扇形に近似する）となり、それぞれ回転子部１１０の両側に位置する。これらの回転モータ１００は、共に環状のパワー装置２００を構成するように頭尾接続で配列されてよい。この場合、パワー装置２００の筺体２１０は、中空の環状であってよい。回転モータ１００は、環状の筺体２１０内に設けられている。
【００４２】
図９と図１０を参照されたい。図９と図１０は、図８のパワー装置の異なる位相角配置でのトルク出力図である。複数の回転モータ１００によって、図８に示すようなパワー装置２００として組み合わせる場合、回転モータ１００の間の位相角が設計されていなく、全ての回転モータ１００に同じ位相角を有する時、パワー装置２００のトルク出力図は、図９に示すように、明らかなポーズパワーを有する。
【００４３】
従って、本実施例においては、ポーズパワーの発生を削減するように、更に各回転モータ１００の間の位相角を調整して、位相角の差を持たせるようにする。具体的には、各回転モータ１００の間の位相角の差は、ポーズパワーのサイクル周期（電気角度）を並列接続された回転モータ１００の数で割ったものである。図８のパワー装置２００は、この位相角調整後のトルク出力図が、図１０に示すように、明らかなポーズパワーを有しなくなる。
【００４４】
以上をまとめると、並列接続された複数の回転モータ１００によって、また別のパワー装置２００を構成することができる。当業者であれば、実際の必要に応じて、固定子部の１２０の形状、回転モータ１００の間の配列方式を変更して、空間利用をより柔軟的にすることができ、更に回転モータ１００の間の位相角を調整して、ポーズパワーの現象を削減することができる。
【００４５】
図１１を参照されたい。図１１は、図５の回転モータを適用したロボットアームの一実施例を示す模式図である。ロボットアーム３００は、直列接続されている複数の回転モータ１００を備える。各回転モータ１００は、１つの軸方向での移動を提供することに用いることができ、複数の回転モータ１００を直列接続すると、ロボットアーム３００は予定の移動を行うことができるようになる。
【００４６】
各回転モータ１００は、ただ１つの固定子部１２０、及び１つの回転子部１１０を有するため、従来の環状のコアを用いる場合に比べ、本発明の回転モータ１００は、軽量化及び空間配分の節約という効果を達成することができる。また、ロボットアーム３００の末端の重量を軽くするために、回転モータ１００のサイズは、基部に近い回転モータ１００に大きなサイズを持たせ、作業部に近い回転モータ１００に小さなサイズを持たせるように、一端から他端まで順に逓減するようにしてよい。
【００４７】
以上の実施例から分かるように、固定子部の形状、及び回転子部との間の相対位置を変えることで、回転モータ、それを適用したパワー装置及びロボットアームは、より好適な空間利用率を達成でき、空間の使用上、より柔軟的になることができる。
【００４８】
本発明を実施例で前述の通り開示したが、これは本発明を限定するためのものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【００４９】
１０  回転モータ
２０  回転子部
２２  マグネット
２４  回転軸
３０  固定子部
３２  コア
３４  ワインディング
１００  回転モータ
１１０  回転子部
１１２  回転軸
１１４  マグネット
１２０  固定子部
１２２  コア
１２４  ワインディング
１３０  ハウジング
２００  パワー装置
２１０  筺体
３００  ロボットアーム
Ｌ１  第１軸方向
Ｌ２  第２軸方向
【図１】
2014207851.tif 000003
【図２】
2014207851.tif 000004
【図３】
2014207851.tif 000005
【図４】
2014207851.tif 000006
【図５】
2014207851.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014207851.tif 000009
【図８】
2014207851.tif 000010
【図９】
2014207851.tif 000011
【図１０】
2014207851.tif 000012
【図１１】
2014207851.tif 000013