(57)【要約】【課題】  転がり軸受の必要な剛性を確保することができると共に、使用回転速度の範囲を広げることができるダイレクトドライブモータを提供する。【解決手段】  内輪２２と外輪２１との間に複数の転動体２４が周方向に転動可能に配設された転がり軸受を回転支持部に備え、変速機を用いずに負荷を直接駆動するダイレクトドライブモータ１０において、転がり軸受として、転動体２４が内輪２２の軌道溝２２ａと２点で接触すると共に外輪２１の軌道溝２１ａに２点で接触し、予圧が付与されて負すきまを有する４点接触玉軸受２０を用いる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪との間に複数の転動体が周方向に転動可能に配設された転がり軸受を回転支持部に備え、変速機を用いずに負荷を直接駆動するダイレクトドライブモータにおいて、  前記転がり軸受として、前記転動体が前記内輪の軌道溝と２点で接触すると共に前記外輪の軌道溝に２点で接触し、予圧が付与されて負すきまを有する４点接触玉軸受を用いたこと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】
本発明は、転がり軸受を回転支持部に備え、変速機を用いずに負荷を直接駆動するダイレクトドライブモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
変速機を用いずに負荷を直接駆動するダイレクトドライブモータは、高い回転精度、コンパクト性、メンテナンスフリー化等を評価されて従来から広く利用されており、回転支持部には、クロスローラ軸受（例えば特許文献１及び特許文献２参照）や、正のすきまを有する４点接触玉軸受（例えば特許文献３参照）等の転がり軸受が用いられている。
図５はクロスローラ軸受の一例を示したものであり、このクロスローラ軸受は、分割外輪１をリベットやボルト等の締結部材２で締結した外輪３と一体型の内輪４との間に円筒状の多数のころ５が転動自在に配設され、外輪３の軸方向の両端部にシール部材６が装着されている。
【特許文献１】特開２０００−１３９０６８号公報
【特許文献２】特開２００３−８３３４０号公報
【特許文献３】特開２００４−６０８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１及び特許文献２に記載のクロスローラ軸受は、転動体が円筒状のころであり、この転動体を交互に直交配置し、且つ予圧を付与することで高負荷容量、高剛性を実現しているが、転動体と軌道輪の接触状態が線接触となることから、軸受トルクが大きく発熱も大きくなり、使用回転速度に限界がある。
また、円筒状のころが直交配置されて接触角を持っているため、半径方向の大径側と小径側では滑りが発生し、滑らかな回転が得られないとともに、回転中のトルク変動や回転精度に悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００４】
一方、上記特許文献３に記載の４点接触玉軸受は、転動体が内輪の軌道溝と２点で点接触すると共に外輪の軌道溝に２点で点接触するため、低トルク化には最も効果が得られる反面、正のすきまを有していることから剛性が低いという欠点を持つ。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、転がり軸受の必要な剛性を確保することができると共に、使用回転速度の範囲を広げることができるダイレクトドライブモ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】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内輪と外輪との間に複数の転動体が周方向に転動可能に配設された転がり軸受を回転支持部に備え、変速機を用いずに負荷を直接駆動するダイレクトドライブモータにおいて、
前記転がり軸受として、前記転動体が前記内輪の軌道溝と２点で接触すると共に前記外輪の軌道溝に２点で接触し、予圧が付与されて負すきまを有する４点接触玉軸受を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ダイレクトドライブモータの回転支持部に用いられる転がり軸受として、転動体が内輪の軌道溝と２点で接触すると共に外輪の軌道溝に２点で接触し、且つ予圧が付与されて負すきまを有する４点接触玉軸受を用いているので、クロスローラ軸受を用いる場合よりは剛性は劣るものの、正のすきまを有する４点接触玉軸受を用いる場合よりも剛性が大きくなる。
【０００７】
また、予圧が付与されて負すきまを有するため、正のすきまを有する４点接触玉軸受を用いる場合よりも軸受トルクは上がるが、転動体と軌道溝との接触状態は同様な点接触であるため、転動体と軌道溝との接触状態が線接触であるクロスローラ軸受を用いる場合よりも軸受トルクは小さくなり、発熱も抑えられることから使用回転速度範囲を広くすることができ、結果的に高速化も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の一例であるダイレクトドライブモータの一部を破断した概略図、図２は図１のダイレクトドライブモータに組み込まれた負すきまを有する４点接触玉軸受の要部断面図、図３は本発明例１と従来例１における回転速度と動トルクとの関係を示すグラフ図、図４は本発明例２と従来例２，３におけるモーメント荷重と傾き角度との関係（剛性の比較）を示すグラフ図である。
【０００９】
本発明の実施の形態の一例であるダイレクトドライブモータ１０は、図１に示すように、筒状の回転子（ロータ）１１の内側にコイル１２が巻回された回転子（ステータ）１３が配置され、回転子１１と固定子１３との間には回転子１１を回転可能に支持する転がり軸受２０が組み込まれている。また、回転子１１の軸方向端部にはパルサーリング１４が該回転子１１と一体回転可能に取り付けられ、固定子１３の軸方向端部にはパルサーリンク１４の凹凸を検出する位置検出器１５が固定されている。
【００１０】
そして、固定子１３のコイル１２に通電することにより、回転子１１がパルサーリング１４と一体に回転し、該回転時にパルサーリング１４の凹凸を位置検出器１５によって検出することで、該検出信号に基づいて制御装置がモータ駆動回路（共に図示せず）を制御し、これにより、回転速度制御や位置決め制御が行われる。
ここで、この実施の形態では、ダイレクトドライブモータ１０の回転子１１と固定子１３との間に組み込まれる転がり軸受２０として、図１及び図２に示すように、回転子１１に内嵌された外輪２１と、固定子１３に外嵌された内輪２２と、外輪２１と内輪２２との間に保持器２３を介して周方向に転動可能に複数配置された転動体としての玉２４と、外輪２１の軸方向の両端部に装着されたシール部材２５とを備え、玉２４が内輪２２の軌道溝２２ａと２点で接触すると共に外輪２１の軌道溝２１ａに２点で接触し、予圧が付与されて負すきまを有する４点接触玉軸受を用いている。
【００１１】
このようにこの実施の形態では、ダイレクトドライブモータ１０の回転支持部に用いられる転がり軸受として、玉２４が内輪２２の軌道溝２２ａと２点で接触すると共に外輪２１の軌道溝２１ａに２点で接触し、予圧が付与されて負すきまを有する４点接触玉軸受２０を用いているので、クロスローラ軸受を用いる場合よりは剛性は劣るものの、正のすきまを有する４点接触玉軸受を用いる場合よりも剛性が大きくなる。
【００１２】
また、予圧が付与されて負すきまを有するため、正のすきまを有する４点接触玉軸受を用いる場合よりも軸受トルクは上がるが、転動体と軌道溝との接触状態は同様な点接触であるため、転動体と軌道溝との接触状態が線接触であるクロスローラ軸受を用いる場合よりも軸受トルクは小さくなり、発熱も抑えられることから使用回転速度範囲を広くすることができ、結果的に高速化が可能となる。
【００１３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、モータの外側が回転するアウターロータ型のダイレクトドライブモータを例示したが、これに代えて、モータの内側が回転するインナーロータ型のダイレクトドライブモータに本発明を適用してもよい。
また、ダイレクトドライブモータの構造や寸法等についても、転がり軸受以外は周知の種々の構造や寸法のものを用いることができ、転がり軸受についても、予圧が付与されて負すきまを有する４点接触玉軸受であれば、内外輪、玉、保持器及びシール部材等の材質や形状は特に限定されない。
【実施例】
【００１４】
本発明の効果を確認するため、次の実験を行った。
（第１実施例）
本発明例１として、図２と同一構造の予圧タイプの負すきまを有する４点接触玉軸受を用い、従来例１として、クロスローラ軸受を用い、両者の回転速度と動トルクとの関係を調査した。なお、本発明例１及び従来例１共に、軸受サイズは同一（外径φ１１０ｍｍ、内径φ８０ｍｍ、幅１３ｍｍ、転動体径６．３５ｍｍ）とし、試験モーメント荷重は３５Ｎ・ｍとした。結果を図３に示す。
図３から明らかなように、従来例１のクロスローラ軸受は回転速度が約４００ｍｉｎ-1以上から急激に軸受トルクが上昇するのに対し、本発明例１では回転速度が１０００ｍｉｎ-1まで安定したトルク動向を示すのが判る。
【００１５】
（第２実施例）
本発明例２として、図２と同一構造の予圧タイプの負すきまを有する４点接触玉軸受を用い、従来例２として、図２と同一構造の正すきまを有する４点接触玉軸受を用い、従来例３として、クロスローラ軸受を用い、それぞれの軸受のモーメント荷重と傾き角度との関係（剛性の比較）を調査した。なお、本発明例２及び従来例２，３はいずれも軸受サイズは同一（外径φ１８０ｍｍ、内径φ１２０ｍｍ、幅２５ｍｍ）とした。結果を図４に示す。
図４から明らかなように、本発明例２は軸受サイズが同じであれば従来例３のクロスローラ軸受よりは剛性は劣るが、従来例２の正すきまを有する４点接触玉軸受よりも大きな剛性が得られることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態の一例であるダイレクトドライブモータの一部を破断した概略図である。
【図２】図１のダイレクトドライブモータに組み込まれた負すきまを有する４点接触玉軸受の要部断面図である。
【図３】本発明例１と従来例１における回転速度と動トルクとの関係を示すグラフ図である。
【図４】本発明例２と従来例２，３におけるモーメント荷重と傾き角度との関係を示すグラフ図である。
【図５】クロスローラ軸受の一例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０  ダイレクトドライブモータ
２０  ４点接触玉軸受（転がり軸受）
２１  外輪
２１ａ  外輪軌道溝
２２  内輪
２２ａ  内輪軌道溝
２４  玉（転動体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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