(57)【要約】【課題】  一般的な性能を有するドライブユニットによりダイレクトドライブモータの回転制御を行なう場合でも、この回転制御の高速性を十分に確保できる様にする。【解決手段】  上記ダイレクトドライブモータに組み込むレゾルバ６を構成するロータ１１の凸極１５、１５の総数を、１２〜１２３個の範囲に規制する。この様な構成を採用する事により、上記ドライブユニット内に設けた処理回路のデータ処理能力に見合った、上記ロータ１１の最高回転速度を十分に大きくできる様にして、上記課題を解決する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用時にも回転しない静止側部材と、この静止側部材と同心に設けられて、使用時に回転する回転側部材と、この静止側部材に対してこの回転側部材を回転自在に支持する転がり軸受と、これら静止側部材と回転側部材との間で回転トルクを発生させる回転トルク発生器と、互いに同心に設けられた、円環状のステータ及びこのステータと対向する周面に複数の凸極を円周方向に関して等間隔に形成した円環状のロータを有し、上記静止側部材に対する上記回転側部材の回転位置を検出可能とするレゾルバとを備え、上記静止側部材を固定の部分に固定すると共に、上記回転側部材を負荷に対し減速機構を介する事なく結合して使用するダイレクトドライブモータに於いて、上記ロータの周面に形成した凸極の総数を１２〜１２３個の範囲に規制した事を特徴とするダイレクトドライブモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、減速機構を介する事なく負荷を直接駆動するダイレクトドライブモータの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、工作機械や搬送装置等の産業用機械の分野で従来から、駆動モータとしてダイレクトドライブモータを使用する事が一部で行なわれている。このダイレクトドライブモータは、減速機構を介する事なく負荷を直接駆動する為、高精度な位置決めを行なえる等の利点がある。図２は、例えば特許文献１に記載される等により従来から知られている、ダイレクトドライブモータの１例を簡略化して示している。この図２に示したダイレクトドライブモータ１は、静止側部材である円筒状の内側部材２と、この内側部材２の周囲にこの内側部材２と同心に配置された、回転側部材である円筒状の外側部材３とを備える。そして、これら内側部材２の外周面と外側部材３の内周面との間の筒状空間に、転がり軸受４と、回転トルク発生器５と、回転位置検出器の一種であるレゾルバ６とを備えている。
【０００３】
このうちの転がり軸受４は、上記筒状空間の軸方向中央部に配置している。この状態で、この転がり軸受４は、上記内側部材２と上記外側部材３との相対回転を許容し、且つ、これら内側部材２と外側部材３との間に作用するラジアル荷重、スラスト荷重、及びモーメント荷重を支承する。この様な転がり軸受４としては、例えば、クロスローラ軸受、クロステーパ軸受、クロスボール軸受、４点接触型玉軸受、複列円すいころ軸受、複列アンギュラ型玉軸受等を使用できる。
【０００４】
又、上記回転トルク発生器５は、それぞれが円環状であるステータ７及びロータ８を備え、上記筒状空間の軸方向一端（図２の下端）寄り部分に配置している。具体的には、当該部分で、上記ステータ７を上記内側部材２の外周面に、上記ロータ８を上記外側部材３の内周面に、それぞれ固定する事により、これらステータ７とロータ８とを径方向に関して対向させている。そして、この状態で、上記ステータ７を構成するコイル９、９に通電する事により、このステータ７と上記ロータ８との間で回転トルクを発生させられる様にしている。使用時には、この回転トルクに基づき、上記外側部材３を上記内側部材２に対して回転又は停止させる。この様な回転トルク発生器５としては、例えば、ＶＲ型（可変リラクタンス型）サーボモータ等のステッピングモータ、ＡＣサーボモータ、ＤＣサーボモータ等の各種のモータを使用できる。
【０００５】
又、上記レゾルバ６は、それぞれが円環状であるステータ１０及びロータ１１を備え、上記筒状空間の軸方向他端（図２の上端）寄り部分に配置している。具体的には、当該部分で、上記ステータ１０を上記内側部材２の外周面に、上記ロータ１１を上記外側部材３の内周面に、それぞれ固定する事により、これらステータ１０とロータ１１とを径方向に関して対向させている。そして、この状態で、上記ステータ１０を構成する図示しないコイル内を流れる電流に基づいて、このステータ１０に対する上記ロータ１１（このロータ１１を固定した上記外側部材３）の回転位置や回転速度を検出できる様にしている。
【０００６】
ここで、上述の様なレゾルバ６に就いて、後述する本発明の実施例１を示す図１を参照しつつ、より詳しく説明する。この図１に示したレゾルバ６は、ＶＲ型（可変リラクタンス型）レゾルバと呼ばれるもので、ステータ１０の外周面に複数の極片１２、１２を、円周方向に関して等間隔に設けている。これと共に、これら各極片１２、１２に３相コイル１３、１３を巻回している。又、上記各極片１２、１２の先端面に１対の凸極１４、１４を、円周方向に関して互いに間隔をあけて設けている。一方、ロータ１１の内周面に複数の凸極１５、１５を、円周方向に関して等間隔に設けている。円周方向に関する、これら各凸極１５、１５同士の間隔（中心角ピッチ）と、上記１対の凸極１４、１４同士の間隔（中心角ピッチ）とは、互いに等しくしている。
【０００７】
この様に構成するレゾルバ６の使用時、上記ステータ１０に対して上記ロータ１１が回転すると、このロータ１１の回転位置に応じて、上記各凸極１４、１４と上記各凸極１５、１５との間のリラクタンスが変化する。そして、この変化に応じた電流が、上記３相コイル１３、１３内を流れる。具体的には、上記ロータ１１が上記各凸極１５、１５の１ピッチ分（円周方向に隣り合う２個の凸極１５、１５同士の間隔分）回転する毎に、上記３相コイル１３、１３に１サイクルの３相電流が流れる。従って、上記各凸極１５、１５の総数をＡ個とすると、上記３相コイル１３、１３には、上記ロータ１１が１回転する毎に、Ａサイクルの３相電流が流れる。
【０００８】
この様な３相電流（３相信号）は、前記ダイレクトドライブモータ１を駆動する、図示しないドライブユニットに入力される。そして、このドライブユニット内に設けられた相変換回路により、２相信号（ｃｏｓ信号、ｓｉｎ信号）に変換される。更にこの２相信号は、上記ドライブユニット内に設けられたレゾルバディジタルコンバータ（ＲＤＣ）により、ディジタル位置データに変換される。この様なディジタル位置データは、上記ＲＤＣの分解能がＮbit であれば、上記ロータ１１が上記各凸極１５、１５の１ピッチ分回転（上記３相信号を１サイクル生じさせる分回転）する毎に、２N 個得られる。従って、上記ディジタル位置データは、上記ロータ１１が１回転（上記３相信号をＡサイクル生じさせる分回転）する毎に、Ａ・２N 個得られる。上記ドライブユニットは、この様なディジタル位置データを、このドライブユニット内に設けられた処理回路により処理する事で、上記ロータ１１の回転位置や回転速度を検出する。
【０００９】
上述の様に構成するダイレクトドライブモータ１の使用時には、上記内側部材２を台座等の固定の部分に支持固定すると共に、上記外側部材３を被駆動部材（負荷）に対し、減速機構を介する事なく結合する。そして、この状態で、この被駆動部材を所望通りに駆動すべく、上記ダイレクトドライブモータ１の回転制御を行なう。この為に具体的には、上記ドライブユニットにより、上述の様にしてロータ１１（上記外側部材３）の回転位置を確認しつつ、前記回転トルク発生器５を構成するコイル９、９の通電状態を調整する。これにより、この回転トルク発生器５で発生する回転トルクの方向及び大きさを調整して、上記外側部材３の回転位置を所望通りに変化させる。この様にして回転制御されるダイレクトドライブモータ１と上記被駆動部材との間には、減速機構構が存在しない。この為、この被駆動部材の駆動制御（位置制御）を、バックラッシュの影響を受ける事なく高精度に行なえる。
【００１０】
ところで、上述した様な回転制御を行なう場合に従来から多く使用されている、一般的な性能を有するドライブユニットの場合、上記ＲＤＣの分解能は１２bit （Ｎ＝１２）程度であり、上記処理回路の最高応答周波数は１ＭＨｚ程度である。これに対し、従来のダイレクトドライブモータ１の場合、上記レゾルバ６を構成するロータ１１の凸極１５、１５（図１）の総数Ａは、２４０個（Ａ＝２４０）程度と多くしている。この為、従来は、上記処理回路のデータ処理能力（上記ＲＤＣの出力であるディジタル位置データを処理する能力）に見合った、上記ロータ１１（上記外側部材３）の最高回転速度は、１ＭＨｚ／（２４０・２12）≒１Ｈｚ＝６０min-1 程度と小さかった。言い換えれば、上述した従来のダイレクトドライブモータ１の場合には、上述した様な一般的な性能を有するドライブユニットを使用して回転制御を行なう場合に、この回転制御の高速性を十分に確保する事ができなかった。
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−１５８２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明のダイレクトドライブモータは、上述の様な事情に鑑み、一般的な性能を有するドライブユニットを使用して回転制御を行なう場合でも、この回転制御の高速性を十分に確保できる様にすべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のダイレクトドライブモータは、使用時にも回転しない静止側部材と、この静止側部材と同心に設けられて、使用時に回転する回転側部材と、この静止側部材に対してこの回転側部材を回転自在に支持する転がり軸受と、これら静止側部材と回転側部材との間で回転トルクを発生させる回転トルク発生器と、互いに同心に設けられた、円環状のステータ及びこのステータと対向する周面に複数の凸極を円周方向に関して等間隔に形成した円環状のロータを有し、上記静止側部材に対する上記回転側部材の回転位置を検出可能とするレゾルバとを備える。そして、使用時に、上記静止側部材を固定の部分に固定すると共に、上記回転側部材を負荷に対し減速機構を介する事なく結合する。
特に、本発明のダイレクトドライブモータに於いては、上記ロータの周面に形成した凸極の総数を１２〜１２３個の範囲に規制している。
【発明の効果】
【００１４】
上述の様に、本発明のダイレクトドライブモータの場合には、レゾルバを構成するロータの周面に形成した凸極の総数を１２〜１２３個の範囲に規制している為、一般的な性能を有するドライブユニットにより回転制御を行なう場合に、この回転制御の高速性を十分に確保できる。
【００１５】
即ち、上述の様に構成する本発明のダイレクトドライブモータの回転制御を、一般的な性能を有するドライブユニット（例えば、ＲＤＣの分解能が１２bit であり、且つ、このＲＤＣの出力であるディジタル位置データを処理して上記ロータの回転位置や回転速度を求める処理回路の最高応答周波数が１ＭＨｚであるもの）により行なう場合には、この処理回路の信号処理能力に見合った、上記ロータ（このロータを固定した回転側部材）の最高回転速度を、１ＭＨｚ／｛（１２〜１２３）・２12｝≒（２〜２０）Ｈｚ＝（１２０〜１２００）min-1 程度と、十分に大きくできる。従って、上述した通り、本発明のダイレクトドライブモータの場合には、一般的な性能を有するドライブユニットにより回転制御を行なう場合に、この回転制御の高速性を十分に確保できる。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例１を示している。尚、本実施例の特徴は、ダイレクトドライブモータに組み込むレゾルバ１の構造にある。このダイレクトドライブモータの全体構造及び作用に就いては、前述の図２に示した構造の場合と同様である。又、上記レゾルバ１の基本構造及び作用に就いては、前述した通りである。この為、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。
【００１７】
本実施例の場合、上記レゾルバ１を構成するロータ１１の内周面に形成した凸極１５、１５の総数Ａを、１２０個（Ａ＝１２０）としている。この様に構成する本実施例のダイレクトドライブモータの場合、このダイレクトドライブモータの回転制御を、一般的な性能を有するドライブユニット（例えば、ＲＤＣの分解能が１２bit であり、且つ、このＲＤＣの出力であるディジタル位置データを処理して上記ロータ１１の回転位置や回転速度を求める処理回路の最高応答周波数が１ＭＨｚであるもの）により行なう場合には、この処理回路の信号処理能力に見合った、上記ロータ１１｛このロータ１１を固定した外側部材３（図２参照）｝の最高回転速度を、１ＭＨｚ／（１２０・２12）≒２．０３Ｈｚ≒１２２min-1 程度と、十分に大きくできる。従って、本実施例のダイレクトドライブモータの場合には、上述した様な一般的な性能を有するドライブユニットにより回転制御を行なう場合に、この回転制御の高速性を十分に確保できる。
【００１８】
尚、上述した実施例では、一般的な性能を有するドライブユニットとして、上記ＲＤＣの分解能が１２bit であり、且つ、上記処理回路の最高応答周波数が１ＭＨｚであるものを例に挙げた。但し、本発明のダイレクトドライブモータの回転制御は、この様な性能を有するドライブユニットに限らず、各種の性能を有するドライブユニットにより行なう事もできる。そして、この様な各種の性能を有するドライブユニットにより回転制御を行なう場合にも、従来のダイレクトドライブモータに比べて、この回転制御の高速性を十分に確保できる。
【００１９】
又、上述した実施例では、前述の図２に示した様な、静止側部材が内側部材２であり、回転側部材が外側部材３である、アウターロータ型の構造に就いて本発明を適用した。但し、本発明は、静止側部材が外側部材であり、回転側部材が内側部材である、インナロータ型の構造に就いても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１を示す、ダイレクトドライブモータに組み込むレゾルバの断面図。
【図２】従来から知られているダイレクトドライブモータの１例を示す略断面図。
【符号の説明】
【００２１】
１    ダイレクトドライブモータ
２    内側部材
３    外側部材
４    転がり軸受
５    回転トルク発生器
６    レゾルバ
７    ステータ
８    ロータ
９    コイル
１０    ステータ
１１    ロータ
１２    極片
１３    ３相コイル
１４    凸極
１５    凸極
【図１】
2006187180.tif 000003
【図２】
2006187180.tif 000004