JP2012016200A

JP2012016200A - 円筒型モータ

Info

Publication number: JP2012016200A
Application number: JP2010151506A
Authority: JP
Inventors: Tokukazu Sato; 徳和佐藤
Original assignee: Namiki Precision Jewel Co Ltd
Current assignee: Namiki Precision Jewel Co Ltd
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2012-01-19

Abstract

【課題】必要とするトルクを確保し、且つ、組み込み対象の装置全体の形状を小型化することができる円筒型モータを提供する。
【解決手段】アウターロータブラシレスモータのアウターロータ部材５を、２Ｋ−Ｈ型遊星歯車機構II型の構成要素であるキャリアとして利用し、アウターロータ部材５を覆うハウジング部材２１に遊星歯車機構の出力軸２３を設けた。この構成により、減速機構の厚み方向の寸法を抑えて、アウターブラシレスモータの扁平性を損なうことなく、装置の駆動ユニットを扁平で小型に実現することができる。

【選択図】図２

Description

本発明は、回転しない固定軸に、軸受を介してアウターロータ部材が取り付けられる円筒型モータに関する。

従来、円筒型モータのうち、いわゆるアウターロータブラシレスモータ（特許文献１参照）は、全体形状を扁平に形成することができるため、その形状の特徴を利用して、装置全体の形状を小さくする用途などの駆動源として用いられている。

しかしながら、アウターロータブラシレスモータを駆動する際、駆動回路の構成にもよるが、通常は、高速回転かつ高トルクで駆動するため、例えば攪拌機の駆動源として利用しようとした場合、アウターロータブラシレスモータの駆動軸の出力を減速機構を介して所望の回転数でかつ所望のトルクとした状態で、攪拌機に動力として伝達する必要がある。また、アウターロータブラシレスモータは、ロータがケーシングされていないため、組込み対象に取り付けづらいという問題もある。

アウターロータブラシレスモータに減速機を組み合わせた構成による伝達機構としては、例えば、特許文献２に開示されたようなものが提案されている。

また、減速機構に関して、２個の太陽歯車と１個のキャリア軸が基本軸となっている２Ｋ−Ｈ型遊星歯車減速機構において、特に太陽内歯車を要しない構成によるものが、２Ｋ−Ｈ型遊星歯車減速機構（II型）として、非特許文献１の主にＰ．１０−１２に示されている。

実開平５−１１７８１号公報特開２０１０−４５８９０号公報

両角宗晴著「遊星歯車と差動歯車の理論と設計計算法」日刊工業新聞社、１９８９年４月２７日

しかしながら、この特許文献２に開示された伝達機構は、モータの駆動軸と減速機構の回転軸とを横に並べて設けているため、モータと伝達機構とを合わせた構成が大きくなり、上記のように攪拌機の駆動源として用いた際には、攪拌機全体の構造が大きくなると言う問題を生じる。

この発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、組み込み対象の装置全体の形状を小型化することができる円筒型モータを提供すること目的とする。

この発明の円筒型モータは、回転しない固定軸に、軸受を介してアウターロータ部材が取り付けられる円筒型モータであって、上記固定軸に設けた遊星歯車機構の太陽歯車と、上記アウターロータ部材に設けた軸と、上記太陽歯車に歯合する第１の歯車と、この第１の歯車と同軸上に設けられ上記第１の歯車と一体となって回転する第２の歯車とを上記軸に回転自在に設けてなる上記遊星歯車機構の遊星歯車手段と、上記第２の歯車に歯合し、中心が上記固定軸の中心と同軸上に設けられた出力軸用歯車と、上記出力軸用歯車が設けられて、上記アウターロータ部材の外側に配置されるケーシング部材の端部から突出する出力軸とを備えたものである。

また、上記遊星歯車手段を、上記アウターロータ部材に複数設けたものである。

また、上記遊星歯車機構は、２Ｋ−Ｈ型遊星歯車機構II型に構成したものである。

以上のようなこの発明の円筒型モータによれば、アウターロータ部材を利用した遊星歯車機構を減速機構として用いることで、モータと減速機構とを合わせた構成を、１つのハウジングケース内に設けて小型化することができ、組込み対象の装置全体の形状を小型化することができるという効果を得る。

本発明の一実施例に係る円筒型モータの概略構成を示す部分透視斜視図である。図１のＡ−Ａ断面を平面方向に見た概略断面矢視図である。本発明の一実施例に係る円筒型モータの一部構成の組み付け状態を説明するための斜視図である。減速機構について説明するための２Ｋ-Ｈ型遊星歯車機構の減速比を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら、この発明の実施の形態を詳細に説明する。

〔実施例〕
図１は、本発明の一実施例に係る円筒型モータの概略構成を示す部分透視斜視図、図２は、図１のＡ−Ａ断面を平面方向に見た概略断面矢視図、図３は、本発明の一実施例に係る円筒型モータの一部構成の組み付け状態を説明するための斜視図である。

以下、この円筒型モータの構成について、主として図２を参照して説明する。
この円筒型モータは、全体としてアウターロータブラシレスモータの構成を有し、中央の一端部にステータユニットのブロック部材１が設けられ、その中央を回転しない固定軸２が貫通して設けられており、ブロック部材１の略先端部にはコイル３を巻き付けるためのコア部材４が設けられている。

また、ブロック部材１の略先端部の中央部は凹部に構成されていて、ここには、固定軸２にロータユニットのアウターロータ部材５を回転自在に取り付けるためのボールベアリング部材６が設けられている。これにより、アウターロータ部材５は、固定軸２に対して正転方向及び逆転方向の双方に回転可能に取り付けられる。

アウターロータ部材５には、所定のギャップを離してコア部材４と対向する肉厚な円環状のマグネット８が設けられている。また、アウターロータ部材５とマグネット８とを連絡するヨーク部材９が設けられており、このヨーク部材９は、アウターロータ部材５とマグネット８との磁気回路を形成するようになっている。

固定軸２の先端には、遊星歯車機構の構成要素である太陽歯車１０が固定されている。この太陽歯車１０は、固定軸２の先端に取付部材１１を介して取り付けられていて固定されており、回転しない。

一方、アウターロータ部材５には、軸１５が取り付けられており、この軸１５には、遊星歯車機構の構成要素である第１の歯車１２と、第２の歯車１３の固定部材１４が回転可能に保持されている。第１の歯車１２と、第２の歯車１３は、固定部材１４を介して固定されていて、第１の歯車１２の回転に従って第２の歯車１３も回転する。また、抜け落ち止め部材１６は、固定部材１４が軸１５から抜け落ちるのを防止するためのものである。

ここで、第１の歯車１２、第２の歯車１３、固定部材１４、軸１５、及び、抜け落ち止め部材１６をまとめて遊星歯車ユニットＰＵと言う。本実施例では、アウターロータ部材５に３つの遊星歯車ユニットＰＵが設けられている（図１参照）。

そして、固定軸２に固定された太陽歯車１０と、軸１５に回転自在に保持された第１の歯車１２とが歯合する。したがって、遊星歯車機構の構成要素であるキャリアは、アウターロータ部材５が実現することとなる。この場合、この遊星歯車機構は、全体として、２Ｋ−Ｈ型遊星歯車機構II型に構成される。

この円筒型モータのケーシング部材２１は、ブロック部材１の外側を覆う底付きの円筒状に形成されており、底の部分の中央部には、軸受メタル２２を介して出力軸２３が設けられており、この出力軸２３の一方の端部には、遊星歯車ユニットＰＵの第２の歯車１３と歯合する出力軸用歯車２４が固設されている。なお、Ｅリング２５は、出力軸２３の軸方向の移動を規制する。

以上の構成で、この円筒型モータに図示しない駆動回路から電力を供給されて回転駆動すると、アウターロータ部材５が固定軸２の回りを回転する。それにより、遊星歯車ユニットＰＵの第１の歯車１２は、太陽歯車１０に歯合した状態を維持しながら回転し、それにより、遊星歯車ユニットＰＵの第２の歯車１３は、出力軸用歯車２４に歯合して出力軸用歯車２４を回転駆動し、出力軸２３が回転する。

次に、図４を参照して、出力軸２３の回転駆動について説明する。
太陽歯車１０、第１の歯車１２、第２の歯車１３、及び出力軸用歯車２４の歯合の関係を図４に示す。ここで、太陽歯車１０の歯数をＺａ、第１の歯車１２の歯数をＺｂ、第２の歯車１３の歯数をＺｃ、及び出力軸用歯車２４の歯数をＺｄとすると、これらの歯数について次の基本式(I)が成立する。
0<i0=(Zb×Zd)/(Za×Zc)<1 ・・・(I)
ここで、例えば、歯数Ｚａ，Ｚｂ，Ｚｃ，Ｚｄをそれぞれ３５，３５，３５，３４とすると（表１参照）、i0の値は0.971となる。

一方、減速比については、次の式(II)が成立する。
速比=(1-i0)/i0 ・・・(II)
この式(II)にi0=0.971を代入すると、速比の値は-0.02941となり、減速比ｘは、1:xの関係と表されるから、換算して、減速比ｘは-34となる。すなわち、遊星歯車ユニットＰＵの歯車が固定軸２の回りを３４回転すると、出力軸用歯車２４が１回転することとなる。このように、アウターロータ部材５が回転することにより発生する駆動力は、減速されて、出力軸２３より出力されることとなる。

以上説明したように、本実施例では、アウターロータブラシレスモータのアウターロータ部材５を回転自在に固定する固定軸２と同軸に、減速機構を介して減速した駆動力を外部に伝導するための出力軸２３を設けているので、円筒型モータの全体構造を小型化することができ、この円筒型モータを組み込む対象の装置、例えば、攪拌機を小型に構成することができる。装置全体を小型化できることは、当然に、装置に必要な部材及び流通段階における梱包等の資材の低減にもつながる。

また、この発明によれば、アウターロータ部材はケーシング部材の内部に配置されており、出力軸がケーシング部材から出ているだけの構成であることで、装置への取付が容易である。

また、アウターブラシレスモータのアウターロータ部材５を、出力軸２３を設けたハウジング部材２１で閉塞することができるので、アウターブラシレスモータの内部に塵埃などが侵入することを防止することができ、それにより、例えば、装置の駆動部をメンテナンスフリー、あるいは、メンテナンスを容易にすることができる。

また、減速機構としては、遊星歯車機構を用いて、厚み方向の寸法を小さく扁平に構成できるようにしたので、アウターブラシレスモータの扁平性を損なうことなく、装置の駆動ユニットを扁平で小型に実現することができる。

〔変形例〕
以上で実施形態の説明を終了するが、装置の構成が上述の実施形態で説明したものに限られないことはもちろんである。例えば、上述した実施例では、遊星歯車ユニットＰＵをアウターロータ部材５に３つ設けているが、必要なトルクに応じて、アウターロータ部材５に設ける遊星歯車ユニットＰＵの数を調整することができる。また、減速比は、上述したものに限ることはなく、所望の回転数及びトルクを得るために適宜に設定することができることは、言うまでもない。
また、以上述べてきた各実施形態の構成及び変形例は、矛盾しない範囲で適宜組み合わせて適用することも可能である。

本発明は、アウターブラシレスモータを用いた円筒型モータであれば他の構成のものにも適用することができる。

１…ブロック部材、２…固定軸、５…アウターロータ部材、６…ボールベアリング部材、１０…太陽歯車、１２…第１の歯車、１３…第２の歯車、１４…固定部材、１５…軸、２１…ハウジング部材、２３…出力軸、２４…出力軸用歯車

Claims

回転しない固定軸に、軸受を介してアウターロータ部材が取り付けられる円筒型モータであって、
前記固定軸に設けた遊星歯車機構の太陽歯車と、
前記アウターロータ部材に設けた軸と、前記太陽歯車に歯合する第１の歯車と、この第１の歯車と同軸上に設けられ前記第１の歯車と一体となって回転する第２の歯車とを前記軸に回転自在に設けてなる前記遊星歯車機構の遊星歯車手段と、
前記第２の歯車に歯合し、中心が前記固定軸の中心と同軸上に設けられた出力軸用歯車と、
前記出力軸用歯車が設けられて、前記アウターロータ部材の外側に配置されるケーシング部材の端部から突出する出力軸とを備えたことを特徴とする円筒型モータ。
前記遊星歯車手段を、前記アウターロータ部材に複数設けたことを特徴とする請求項１記載の円筒型モータ。
前記遊星歯車機構が、２Ｋ−Ｈ型遊星歯車機構II型に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の円筒型モータ。