CN107959379B - 齿轮马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种齿轮马达，其具有：马达，其具有设置有小齿轮部的马达轴；齿轮部，其包括与小齿轮部啮合的输入齿轮、中间齿轮和输出齿轮；电位计，其检测输出齿轮的旋转状态；驱动电路，其向马达输出驱动信号；以及电路板，电位计和驱动电路被安装于该电路板。电路板被配置成大致垂直于旋转轴，具有作为旋转轴方向一侧的面的第1面与作为旋转轴方向另一侧的面的第2面。马达与电位计被固定于电路板的第1面上。由此，能够不增大齿轮马达的体积，而增大电路板的安装面积。

Description

齿轮马达

技术领域

本发明涉及齿轮马达。

背景技术

以往，已知有将马达与减速装置一体化而得的齿轮马达(geared motor，也称为减速马达)。齿轮马达对于马达的驱动力经由多个齿轮以规定的减速比进行减速，并从输出轴输出。对于以往的齿轮马达，例如记载于日本公开公报第2009-268796号公报。

日本公开公报第2009-268796号公报所记载的齿轮马达具有用于检测输出轴在旋转方向上的位置的电位计。此外，电位计安装于控制电路板上(0027段)。

近年来，机器人产业得以发展，谋求齿轮马达的小型化，并且谋求进行更复杂的控制。因此，谋求在不增大齿轮马达的体积的情况下增大电路板的安装面积。

在日本公开公报第2009-268796号公报所记载的齿轮马达中，马达与控制电路板经由端子和布线而连接(0020段)。因此，需要用于配置布线的空间。此外，在进行经由布线的连接时，存在部件个数增多。制造成本增大这样的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种技术，能够在不增大齿轮马达的体积的情况下而增大电路板的安装面积。

本申请例示的一实施方式涉及齿轮马达，其具有：马达，其具有设置有小齿轮部的马达轴；具有多个齿轮的齿轮部，所述多个齿轮包括与所述小齿轮部啮合的输入齿轮、以平行于所述马达轴延伸的旋转轴为中心旋转的输出齿轮、以及介于所述输入齿轮与所述输出齿轮之间的中间齿轮；电位计，其检测所述输出齿轮的旋转状态；驱动电路，其向所述马达输出驱动信号；以及电路板，所述电位计和所述驱动电路被安装于所述电路板，所述电路板配置成大致垂直于所述旋转轴，具有作为旋转轴方向一侧的面的第1面与作为旋转轴方向另一侧的面的第2面，所述马达与所述电位计固定于所述电路板的所述第1面上。

发明效果

根据本申请例示的一实施方式，能够不设置新空间，而增大电路板的安装面积。因此，能够在不增大齿轮马达的体积的情况下而增大电路板的安装面积。

附图说明

图1是第1实施方式涉及的齿轮马达的、取下了上侧机壳的俯视图。

图2是第1实施方式涉及的齿轮马达的剖视图。

图3是第1实施方式涉及的控制电路部的俯视图。

图4是第1实施方式涉及的控制电路部的仰视图。

图5是第2实施方式涉及的控制电路部的俯视图。

图6是第2实施方式涉及的控制电路部的仰视图。

图7是变形例涉及的控制电路部的立体图。

图8是变形例涉及的控制电路部的俯视图。

图9是变形例涉及的控制电路部的俯视图。

图10是变形例涉及的控制电路部的仰视图。

具体实施方式

以下，公开齿轮马达的示例。另外，在本公开中，相对于马达将输入齿轮侧设为上，对各部的形状和位置关系进行说明。但是，并非意图通过该上下方向的定义来限定齿轮马达的制造时和使用时的方向。

<1.第1实施方式>

<1-1.齿轮马达的结构>

图1是第1实施方式涉及的齿轮马达1的、取下后述的上侧机壳23的俯视图。图2是齿轮马达1的沿A-A’线的剖视图。该齿轮马达1是将从马达30输出的旋转动力以规定的减速比减速而输出的装置。

如图2所示，齿轮马达1具有：壳体20、马达30、齿轮部40、以及控制电路部50。

壳体20是大致长方体形状的机壳。壳体20的内部收纳有马达30、齿轮部40和控制电路部50。壳体20具有下侧机壳21、中央机壳22以及上侧机壳23。下侧机壳21构成壳体20的底部。中央机壳22在下侧机壳21的上侧且上侧机壳23的下方，构成壳体20的侧壁的一部分。此外，中央机壳22将壳体20的内部空间上下分割。上侧机壳23构成壳体20的上部和侧壁的一部分。

在由下侧机壳21与中央机壳22构成的空间中收纳有后述的马达30的本体部31和控制电路部50。在由中央机壳22与上侧机壳23构成的空间中收纳有齿轮部40的大部分。

马达30具有：本体部31，其在内部具有电枢；马达轴32，其从本体部31突出；以及小齿轮部33，其设置于马达轴32上。

在本体部31的内部收纳有作为电枢的定子、和由磁性部件形成的转子。马达轴32沿着马达旋转轴90配置。即，马达旋转轴90平行于马达轴32而延伸。以下，将与马达旋转轴90平行的方向称为旋转轴方向。马达轴32与转子一起以马达旋转轴90为中心旋转。因此，在向定子供给驱动电流时，马达轴32旋转。小齿轮部33固定于马达轴32，与马达轴32一起旋转。小齿轮部33是在其外周面设置有齿线的外齿齿轮。

齿轮部40具有：输入齿轮41、第1中间齿轮42、第2中间齿轮43、第3中间齿轮44、第4中间齿轮45、以及输出齿轮46。输入齿轮41和中间齿轮42～45分别是具有输入齿轮级和输出齿轮级的两级齿轮。在输入齿轮41和中间齿轮42～45的各齿轮中，出入齿轮级的直径比输出齿轮级的直径大，输入齿轮级的齿数比输出齿轮级的齿数大。由此，能够抑制齿轮部40具有的齿轮的数量，并且能够增大减速比。

输入齿轮41具有沿着第1齿轮旋转轴91配置的第1齿轮轴411以及支承于第1齿轮轴411的第1输入齿轮级412和第1输出齿轮级413。输入齿轮41以第1齿轮旋转轴91为中心旋转。第1输入齿轮级412与马达轴32的小齿轮部33啮合。由此，旋转动力被从马达轴32输入到输入齿轮41。

第1中间齿轮42具有沿着第2齿轮旋转轴92配置的第2齿轮轴421以及支承于第2齿轮轴421的第2输入齿轮级422和第2输出齿轮级423。第1中间齿轮42以第2齿轮旋转轴92为中心旋转。第2输入齿轮级422与输入齿轮41的第1输出齿轮级413啮合。由此，旋转动力被从输入齿轮41输入到第1中间齿轮42。

第2中间齿轮43具有沿着第3齿轮旋转轴93配置的第3齿轮轴431以及支承于第3齿轮轴431的第3输入齿轮级432和第3输出齿轮级433。第2中间齿轮43以第3齿轮旋转轴93为中心旋转。第3输入齿轮级432与第1中间齿轮42的第2输出齿轮级423啮合。由此，旋转动力被从第1中间齿轮42输入到第2中间齿轮43。

第3中间齿轮44具有沿着第4齿轮旋转轴94配置的第4齿轮轴441以及支承于第4齿轮轴441的第4输入齿轮级442和第4输出齿轮级443。第3中间齿轮44以第4齿轮旋转轴94为中心旋转。第4输入齿轮级442与第2中间齿轮43的第3输出齿轮级433啮合。由此，旋转动力被从第2中间齿轮43输入到第3中间齿轮44。

第4中间齿轮45具有沿着第5齿轮旋转轴95配置的第5齿轮轴451以及支承于第5齿轮轴451的第5输入齿轮级452和第5输出齿轮级453。第4中间齿轮45以第5齿轮旋转轴95为中心旋转。第5输入齿轮级452与第3中间齿轮44的第4输出齿轮级443啮合。由此，旋转动力被从第3中间齿轮44输入到第4中间齿轮45。

输出齿轮46是只具有输入齿轮级的一级齿轮。输出齿轮46以第6齿轮旋转轴96为中心旋转。输出齿轮46具有齿轮部461、输出部462以及轴部463。在本实施方式中，齿轮部461和输出部462与轴部463是分体部件。具体来说，输出齿轮46具有包含齿轮部461和输出部462的第1部件47、以及包含轴部463的第2部件48。但是，输出齿轮46也可以成型为一个部件。

齿轮部461是在其外周面设置有齿线的外齿齿轮。齿轮部461设置于第1部件47的下端部。第1部件47具有从下端部向上方凹陷的圆柱状的凹部471。凹部471配置于齿轮部461的内侧。第2部件48固定于凹部471的上部。

输出部462设置于输出齿轮46的上端。输出部462从壳体20向上方突出。在输出部462的外周面设置有用于与旋转驱动力的供给目的地嵌合的凹凸。此外，在输出齿轮46上设置有从输出部462的上端面朝向输出部462的内部向下方凹陷的螺纹孔。用于与旋转驱动力的供给目的地固定的螺钉嵌合到该螺纹孔中。

轴部463比齿轮部461向下方延伸，突出至中央机壳22的下方。轴部463的下端部与控制电路部50的后述的电位计53连接。

输出齿轮46被上侧轴承部24和下侧轴承部25支承为能够相对于壳体20旋转。上侧轴承部24在输出部462的下方且上侧机壳23的下方，配置于输出齿轮46的外周面与上侧机壳23之间。下侧轴承部25配置于形成凹部471的第1部件47的内周面与中央机壳22之间。

如上所述，在中央机壳22与上侧机壳23之间的空间中收纳有齿轮部40的除了输出齿轮46的输出部462以外的部分。此外，在该空间中，在齿轮部40的各部还存在润滑油。通过中央机壳22将壳体20内的空间隔开，由此抑制润滑油附着于马达30和控制电路部50。

控制电路部50具有：电路板51、驱动电路部52、电位计53以及连接器54。构成驱动电路部52的各电子部件、电位计53、连接器54安装于电路板51上。对于控制电路部50的详细结构在后面进行叙述。

<1-2.控制电路部的结构>

接着，对控制电路部50的详细结构进行说明。图3是控制电路部50的俯视图。图4是控制电路部50的仰视图。在图3和图4中，用虚线表示沿上下方向观察与马达30重叠的位置。

如图2所示，电路板51在壳体20的底部附近配置成与壳体20的底部大致平行。这里，各齿轮41～46的旋转中心即各齿轮旋转轴91～96分别与马达旋转轴90平行。即，各齿轮旋转轴91～96分别沿旋转轴方向延伸。电路板51配置成大致垂直于马达旋转轴90。

这里，将电路板51的上侧的面称为第1面511，将电路板51的下侧的面称为第2面512。第1面511是旋转轴方向一侧的面。此外，第2面512是旋转轴方向另一侧的面。

驱动电路部52是向马达30输出驱动信号的驱动电路。驱动电路部52是与马达30、电位计53和连接器54电连接的电子部件组。如图3和图4所示，在驱动电路部52中包含有微控制器521(以下称为“微机”)、栅极驱动器522以及FET523。另外，在图3和图4中只示出了构成驱动电路部52的电子部件的一部分。

微机521参照从电位计53输入的信号，并且向驱动电路部52的各部输出指令信号，对马达30进行驱动控制。栅极驱动器522根据来自微机521的指令信号，向FET523输出接通-断开信号。通过向FET523输入接通-断开信号，而经FET523向马达30供给驱动电流。由此，马达30被驱动。这样，驱动电路部52向马达30输出驱动信号。

电位计53是检测输出齿轮46在旋转方向上的位置的位置检测元件。电位计53通过检测输出齿轮46在旋转方向上的位置，而检测出输出齿轮46的旋转状态。电位计53将检测出的输出齿轮46的旋转状态输出给微机521。

从外部向连接器54输入电力和动作指令信号。连接器54对驱动电路部52和电位计53供电。此外，从连接器54向微机521输入动作指令信号。如图2所示，在壳体20的底部设置有连接器孔211，该连接器孔211成为与连接器54连接的外部连接器的通道。

如图4所示，连接器54具有多个连接器端子541。本实施方式的连接器54具有三个连接器端子541。另外，连接器端子541的数量可以是两个，还可以是四个以上。在本实施方式中，连接器端子541与电路板51大致平行地沿着电路板51延伸。

如图3所示，在电路板51的第1面511上安装有微机521和电位计53。此外，如图2所示，在电路板51的第1面上还安装有马达30。由此，马达30与电位计53配置于一张电路板51的同一面上。

如图4所示，电路板51扩展至马达30的下方。并且，在电路板51的第2面512上安装有栅极驱动器522和FET523。FET523安装于第2面512上的与马达30在旋转轴方向上重叠的位置。这样，在第2面512上，在与马达30在旋转轴方向上重叠的位置安装有构成驱动电路部52的电子部件的一部分。由此，相比于电路板51没有扩展至马达30的下方的情况，电路板51的安装面积增大。即，不增加电路板51的个数就能够增大电路板51的安装面积。

此外，通过将马达30直接安装于电路板51上，不需要经由布线将马达30和安装于电路板51上的驱动电路部52连接起来。因此，不需要用于配置布线的空间。由此，相比于齿轮马达1具有将马达30与驱动电路部52连接的布线的情况，能够减小齿轮马达1的体积。

这样，在本实施方式的结构中，不设置新的空间，就能够增大电路板51的安装面积。因此，不增大齿轮马达1的体积就能够而增加安装于电路板51上的电子部件的数量。

如图2所示，输出齿轮46的齿轮部461的齿宽、和第4中间齿轮45中的与齿轮部461直接啮合的第5输出齿轮级453的齿宽比其他齿轮41～44的各齿轮级的齿宽大。因此，输出齿轮46在旋转轴方向上的长度、和与输出齿轮46直接啮合的第4中间齿轮45在旋转轴方向上的长度比其他齿轮41～44在旋转轴方向上的长度长。齿轮部40的各齿轮41～46随着从输出齿轮41朝向输出齿轮46，转速逐渐减少，并且作用于各齿轮41～46的转矩逐渐增大。因此，增大了作用最大转矩的输出齿轮46的齿轮部461与第4中间齿轮45的第5输出齿轮级453的齿宽，从而增大了转矩耐力。因此，抑制了输出齿轮46的齿轮部461与第4中间齿轮45的第5输出齿轮级453变形。

输出齿轮46配置于电位计53的旋转轴方向一侧(上侧)。如上所述，输出齿轮46在旋转轴方向上的长度比其他齿轮41～45长。如上所述，不在旋转轴方向设置新的空间，而能够增大电路板51的安装面积，因此，易于确保输出齿轮46在旋转轴方向上的长度。

如图3和图4所示，在旋转轴方向上观察时电路板51呈大致长方形。这里，将电路板51的长边方向称为第1方向。此外，将电路板51的短边方向称为第2方向。第1方向和第2方向分别是垂直于各旋转轴90～96的方向。如图3所示，电位计53相对于马达30配置于第1方向一侧。微机521在第1方向上配置于马达30与电位计53之间。

此外，马达30的中心配置于从电路板51的第2方向的中央向第2方向一侧偏离的位置。即，马达旋转轴90配置于从电路板51的第2方向的中央偏离的位置。如图3和图4所示，在旋转轴方向上观察时，马达30可以配置成从电路板51的外缘部探出。若像这样设定，则能够减小马达30与壳体20的侧壁之间的距离。因此，容易将在马达30中产生的热经壳体20的侧壁散发向齿轮马达1的外部。

马达30与电路板51相连接的连接部分特别容易发热。因此，优选的是将该连接部分配置于与壳体20的侧部之间的距离近的位置。若像这样设定，则容易将在该连接部分产生的热经壳体20的侧壁散发向齿轮马达1的外部。这样，通过对电路板51上的马达30的安装位置下工夫，容易对在马达30中产生的热进行散热。

此外，通过将马达30配置于电路板51的外缘部附近，能够增大马达轴32与输出齿轮46之间的距离。由此，能够配置齿轮部40的空间变大，因此，容易设置齿轮部40。因此，容易调整齿轮部40的减速比。

如图3所示，电位计53具有三个第1端子531、第2端子532。在本实施方式中，第1端子531配置于电位计53的第2方向另一侧。第2端子532配置于电位计53的第2方向一侧。即，第2端子532从电位计53的本体向第1端子531的相反方向延伸。这样，通过将各端子531、532配置于电位计53的第2方向的侧部，各端子531、532不朝向第1方向另一侧，即马达30侧。

对马达30与电路板51相连接的连接部分施加高电流。因此，从该连接部分辐射电磁噪音。若马达30与电路板51相连接的连接部分、和电位计53的各端子531、532接近，电位计53可能受电磁噪音的影响。因此，通过将各端子531、532配置于第2方向，能够降低电位计53受到的电磁噪音的影响。

<2.第2实施方式>

接下来，对第2实施方式进行说明。第2实施方式的齿轮马达与第1实施方式的不同点在于：马达30A的位置、和控制电路部50A的各部的配置。由于第2实施方式的齿轮马达的其他方面是与第1实施方式相同的结构，因此省略说明。

图5是第2实施方式涉及的控制电路部50A的俯视图。图6是控制电路部50A的仰视图。在第2实施方式的控制电路部50A中，栅极驱动器522A安装于电路板51A的第1面511A上，并且微机521A和FET523A安装于电路板51A的第2面512A上。

微机521A在电路板51A上配置于安装有马达30A和电位计53A的面的相反侧的面上。即，作为驱动电路部52A中最大的电子部件的微机521A在电路板51A上被配置于与占据较大面积的马达30A和电位计53A不同的面上。由此，能够抑制电路板51A变大。

对马达30A和电路板51A相连接的连接部分施加高电流。因此，从该连接部分辐射电磁噪音。若马达30A与电路板51A相连接的连接部分与微机521A接近，则微机521A可能受到电磁噪音的影响。在该第2实施方式中，微机521A配置于至少一部分与电位计53A在旋转轴方向上重叠的位置。由此，能够增大微机521A与马达30A之间的距离。因此，能够降低微机521A受到的电磁噪音的影响。

<3.变形例>

图7是从下方观察一变形例涉及的控制电路部50B的立体图。图7的示例的控制电路部50B具有拥有多个连接器端子541B的连接器54B。连接器54B安装于电路板51B的第2面512B上，对驱动电路部52B供电。多个连接器端子541B垂直于电路板51B而延伸。

在第1实施方式涉及的控制电路部50中，如图4所示，连接器端子541相对于电路板51向第1方向一侧延伸。该情况下，在将外部连接器与连接器54连接时，需要使外部连接器与电路板51大致平行地从第1方向一侧向第1方向另一侧活动。因此，需要在连接器54的第1方向一侧准备用于供外部连接器活动的空间。

在图7的示例的控制电路部50B中，连接器端子541B垂直于电路板51B而延伸。该情况下，在将外部连接器与连接器54B连接时，使外部连接器从旋转轴方向下侧朝向上侧活动即可。因此，不需要在电路板51B上准备用于供外部连接器活动的空间。因此，能够进一步增大电路板51B的安装面积。

图8是其他变形例涉及的控制电路部50C的俯视图。在图8的示例的控制电路部50C中，电位计53C具有四个端子530C。这里，电位计53C相对于马达30C配置于第1方向一侧。四个端子530C配置于电位计53C的第1方向一侧。即，各端子530C配置于远离马达30C的位置。

若马达30C和电路板51C相连接的连接部分、与电位计53C的各端子530C接近，电位计53C可能受到电磁噪音的影响。因此，通过将电位计53C的各端子530C的至少一个配置于第1方向一侧，能够降低电位计53C受到的电磁噪音的影响。

图9是其他变形例涉及的控制电路部50D的俯视图。图10是图9示例的控制电路部50D的仰视图。在图9和图10示例的控制电路部50D中，电位计53D配置于电路板51D的第1面511D上。此外，微机521D配置于电路板51D的第2面512D上。微机521A配置于至少一部分与电位计53D在旋转轴方向上重叠的位置。

电路板51D具有在旋转轴方向上贯穿的贯穿孔513D。电位计53D具有三个第1端子531D、第1端子531D、第2端子532D。第2端子532D从电位计53D的本体朝向第1端子531D的相反方向延伸。贯穿孔513D配置于第2端子532D的附近。并且，第2端子532D穿过贯穿孔513D而被从第1面511D侧向第2面512D侧引出。被向第2面512D侧引出的第2端子532D直接或者经由电阻元件与微机521D连接。

这样，在图9和图10的示例中，作为电位计53D具有的连接端子的第2端子532D经作为通孔的贯穿孔513D而与微机521D连接。由此，与经由导线将电位计53D和微机521D进行连接的情况相比，能够节省空间地安装电位计53D和微机521D。因此，能够进一步抑制齿轮马达的体积增大。

在上述实施方式和变形例中，电位计的端子分别是四个，但是本发明不局限于此。电位计的端子可以是一个～三个，还可以是五个以上。

此外，在上述的实施方式中，齿轮部具有的中间齿轮是四个，但是本发明不局限于此。中间齿轮的个数可以是一个～三个，还可以是五个以上。

此外，对于各部件的细节的形状，可以与本申请的各图所示的形状不同。例如，电位计和连接器的形状可以与上述的实施方式和变形例不同。此外，可以在不产生矛盾的范围内适当组合上述的各要素。

本发明例如能够用于齿轮马达。

Claims (8)

1.一种齿轮马达，其具有：

马达，其具有设置有小齿轮部的马达轴；

具有多个齿轮的齿轮部，该多个齿轮包括与所述小齿轮部啮合的输入齿轮、以平行于所述马达轴延伸的旋转轴为中心旋转的输出齿轮、以及介于所述输入齿轮与所述输出齿轮之间的中间齿轮；

电位计，其检测所述输出齿轮的旋转状态；

驱动电路，其向所述马达输出驱动信号；以及

电路板，所述电位计和所述驱动电路被安装于该电路板，

其特征在于，

所述电路板被配置成垂直于所述旋转轴，具有作为旋转轴方向一侧的面的第1面与作为旋转轴方向另一侧的面的第2面，

所述马达与所述电位计被固定于所述电路板的所述第1面上，

在所述电路板的所述第2面上，在与所述马达在旋转轴方向上重叠的位置安装有构成所述驱动电路的电子部件的一部分。

2.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，

所述输出齿轮配置于所述电位计的旋转轴方向一侧。

3.根据权利要求1或2所述的齿轮马达，其特征在于，

所述输出齿轮在旋转轴方向上的长度和与所述输出齿轮直接啮合的所述中间齿轮在旋转轴方向上的长度比其他所述齿轮在旋转轴方向上的长度长。

4.根据权利要求1或2所述的齿轮马达，其特征在于，

在旋转轴方向上观察时所述电路板呈长方形，

所述旋转轴配置于从所述电路板的短边方向的中央偏离的位置。

5.根据权利要求1或2所述的齿轮马达，其特征在于，

所述驱动电路包含微控制器，

所述微控制器安装于所述电路板的所述第2面上，且配置于至少一部分与所述电位计在旋转轴方向上重叠的位置。

6.根据权利要求1或2所述的齿轮马达，其特征在于，

所述齿轮马达还具有连接器，该连接器安装于所述电路板的所述第2面上，对所述驱动电路供电，

所述连接器具有的多个连接器端子分别垂直于所述电路板而延伸。

7.根据权利要求1或2所述的齿轮马达，其特征在于，

所述电位计相对于所述马达配置于与所述旋转轴垂直的第1方向上的一侧，

所述电位计具有的连接端子中的至少一个配置于所述电位计的第1方向上的一侧。

8.根据权利要求5所述的齿轮马达，其特征在于，

所述电路板具有在旋转轴方向上贯穿的贯穿孔，

所述电位计具有的连接端子中的至少一个穿过所述贯穿孔被向所述第2面引出，并直接或者经电阻元件而与所述微控制器连接。

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