JP2013240190A - 歯車付きモータ - Google Patents

Abstract

【課題】従動歯車も含めたモータ全体の占有面積を縮小することができる歯車付きモータを提供すること。
【解決手段】歯車付きモータ１では、ロータ３に直結された駆動歯車７と噛合する従動歯車８の回転軸８０が、ステータ２において周方向で隣り合う２つの突極の間に形成されている隙間を通っている。駆動歯車７の半径と従動歯車８の半径との和は、ステータ２の外径寸法（ケース２７の外径寸法）の１／２倍以下である。このため、モータ全体の占有面積を縮小することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータの回転中心軸線上に設けられた駆動歯車および駆動歯車に従動する従動歯車を有する歯車付きモータに関するものである。

ロータの回転を変速して被駆動部材に伝達するモータは、ロータの回転中心軸線上に設けられた駆動歯車と、駆動歯車に噛合する従動歯車とを有する歯車付きモータとして構成されることがある（例えば、特許文献１参照）。ここで、従動歯車は、モータ本体から半径方向外側へ離間した位置に設けられた回転中心軸を中心に回転する。このため、駆動歯車の半径と従動歯車の半径との和は、モータ本体の外径寸法の１／２倍以上に設定されることになる。

特開２０１１−２４４５３８号公報の図７

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、歯車付きモータが占有する領域は、モータ本体が占有する領域に、従動歯車を配置した領域を加えた領域となるので、従動歯車を含めた歯車付きモータ全体の占有面積が広いという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、従動歯車も含めたモータ全体の占有面積を縮小することができる歯車付きモータを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、周方向に配列された複数の突極および該突極に巻回されたコイルを備えたステータと、前記突極に対して半径方向内側に配置されたロータと、該ロータの回転中心軸線上に設けられた駆動歯車と、該駆動歯車に従動する従動歯車と、を有する歯車付きモータにおいて、前記従動歯車の回転中心軸は、前記ステータにおいて周方向で隣り合う２つの前記突極の間に形成されている隙間を通って前記ロータの回転中心軸線と平行に延在していることを特徴とする。

本発明における「回転中心軸」は、従動歯車と一体に回転する回転軸、および従動歯車を回転可能に支持する固定軸のいずれをも含む意味である。

本発明では、従動歯車の回転中心軸が、ステータにおいて周方向で隣り合う２つの突極の間に形成されている隙間を通っているため、駆動歯車と従動歯車との回転中心軸線間の距離を狭めることができる。従って、従動歯車も含めた歯車付きモータ全体の占有面積を縮小することができる。

本発明において、前記駆動歯車の半径と前記従動歯車の半径との和が前記ステータの外径寸法の１／２倍以下であることが好ましい。かかる構成によれば、駆動歯車と従動歯車とを同一平面内に配置することができる。

本発明において、前記従動歯車は、前記駆動歯車に噛合している構成を採用することができる。かかる構成によれば、駆動歯車と従動歯車とが噛合している構成であっても、駆動歯車の半径と従動歯車の半径との和がステータの外径寸法の１／２倍以下であり、歯車が小さくてよい。それ故、歯車のイナーシャを小さくすることができるので、加速や減速に有利である。

本発明において、前記従動歯車の半径は、前記ステータの外径寸法の１／４倍以上である構成を採用することができる。かかる構成によれば、駆動歯車の半径は、ステータの外径寸法の１／４倍未満となるので、駆動歯車の回転を従動歯車によって減速することができる。

本発明においては、例えば、前記従動歯車に対して前記ステータとは反対側には、当該従動歯車と一体に回転するターンテーブルが設けられている構成を採用することができる。

本発明では、従動歯車の回転中心軸が、ステータコアにおいて周方向で隣り合う２つの突極の間に形成されている隙間を通っているため、駆動歯車と従動歯車とを接近させることができる。従って、従動歯車も含めた占有面積を縮小することができる。

本発明が適用された歯車付きモータの斜視図である。 本発明が適用された歯車付きモータを図１とは異なる方向からみたときの説明図である。 本発明が適用された歯車付きモータの要部の断面図である。 本発明が適用された歯車付きモータにおけるステータと従動歯車の回転中心軸との位置関係を示す説明図である。 本発明の別の実施の形態に係る歯車付きモータの断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

（全体構成）
図１は、本発明が適用された歯車付きモータの斜視図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、歯車付きモータの斜視図および分解斜視図である。図２は、本発明が適用された歯車付きモータを図１とは異なる方向からみたときの説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、歯車付きモータ全体の平面図および側面図である。図３は、本発明が適用された歯車付きモータの要部の断面図である。図４は、本発明が適用された歯車付きモータにおけるステータと従動歯車の回転中心軸との位置関係を示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、ステータを斜め下方からみた斜視図および底面図である。

図１および図２において、本形態の歯車付きモータ１は、モータ基板６０の一方面側に、モータ本体１ａと、モータ本体１ａ側に設けられた駆動歯車７と噛合して駆動歯車７に従動する第１段目の従動歯車８（第１従動歯車）と、第１段目の従動歯車８と噛合して駆動歯車７および従動歯車８に従動する第２段目の従動歯車９（第２従動歯車）とを有している。また、歯車付きモータ１は、モータ基板６０との間に従動歯車８、９やモータ本体１ａを挟むように設けられたカバー（図示せず）を有している。

図１（ｂ）および図３に示すように、モータ本体１ａは、ステータ２に対してロータ３が径方向内側に位置するインナーロータ型のブラシレスモータである。また、歯車付きモータ１およびモータ本体１ａは、モータ本体１ａの外径寸法に比して厚さが薄い扁平構造を有している。

図３に示すように、モータ本体１ａにおいて、モータ基板６０には開口部６０ａが形成されており、かかる開口部６０ａを塞ぐように、プレート６１が取り付けられている。プレート６１には、開口部６１ａが形成されており、かかる開口部６１ａに下端部が嵌るように、筒状の軸受ホルダ６６が固定されている。軸受ホルダ６６の筒部６６１内には、モータ軸線方向に配置された２つのベアリング６７、６８が保持されている。

ロータ３は、ベアリング６７、６８の内側に嵌った回転軸３１と、回転軸３１に保持されたカップ状のロータケース３２とを有しており、回転軸３１の上端部は、カバー（図示せず）によって回転可能に支持されている。ロータケース３２は、回転軸３１に固定された円板状の端板部３２１と、端板部３２１の外周縁から下方に延在して軸受ホルダ６６の筒部６６１を外周側で覆う円筒状胴部３２２とを備えており、円筒状胴部３２２の外周面にマグネット３３が固着されている。また、回転軸３１の上端寄りの位置には、駆動歯車７が固着されており、かかる駆動歯車７は、ロータ３の回転中心軸線上（回転軸３１の軸線上）に位置する。

図３および図４に示すように、ロータ３に対して径方向外側には、ロータ３の周りを囲むように、環状のステータ２が配置されており、ステータ２は、ステータコア２１と、ステータ２を覆うケース２７とを備えている。ステータコア２１は、ロータ３の周りで延在する円環部２１１と、円環部２１１の内周面から径方向内側に向けて延在する複数の突極２１２とを備えている。突極２１２は、周方向で等角度間隔に配置されており、突極２１２の径方向内側の端部にロータ３が対向している。ステータ２は、突極２１２を覆うインシュレータ２２、２３と、インシュレータ２２、２３を介して突極２１２に巻回されたコイル２４とを有している。ケース２７は、ステータコア２１およびコイル２４を上側で覆う円板状の端板部２７１と、端板部２７１の外周縁から下方に延在する円筒部２７２とを有しており、円筒部２７２は、ステータコア２１を外周側で覆っている。

プレート６１とステータ２との間には、配線基板４１と、配線基板４１に重ねて配置された補強プレート４２とが配置されており、配線基板４１の配線パターンはコイル２４の端部に電気的に接続されている。また、回転軸３１の下端部にはホルダ３８を介してエンコーダマグネット５１が固定されており、かかるエンコーダマグネット５１に対向するように、ＭＲ素子５６やホール素子５７等の磁気センサが配置されている。ＭＲ素子５６やホール素子５７は、フレキシブル配線基板５８に実装されており、フレキシブル配線基板５８は、プレート６１に固定された支持プレート５９に支持されている。

（従動歯車８、９の構成）
本形態の歯車付きモータ１では、２つの従動歯車８、９を配置するにあたって、従動歯車９は、モータ本体１ａから離間した位置で配置されており、かかる位置で、従動歯車９の回転軸９０の両端は各々、モータ基板６０とカバー（図示せず）に回転可能に支持されている。

本形態では、駆動歯車７に噛合する従動歯車８を配置するにあたって、モータ本体１ａが配置されている領域を利用する。具体的には、図３および図４に示すように、従動歯車８の回転軸８０（回転中心軸）は、ステータ２において周方向で隣り合う２つの突極２１２の間に形成されている隙間２０を通ってロータ３の回転中心軸線（回転軸３１）と平行に延在している。より具体的には、突極２１２にはコイル２４が巻回されているが、周方向で隣り合う２つの突極２１２の各々に巻回されたコイル２４の間には隙間２０が存在するので、かかる隙間２０を通るように従動歯車８の回転軸８０が配置されている。ここで、モータ本体１ａは扁平タイプであるため、突極２１２に巻回されたコイル２４の層数が少ない分、突極２１２に対して周方向でコイル２４が占める厚さが小である。このため、本形態では、従動歯車８の回転軸８０を通すのに十分な隙間２０が空いている。

また、本形態では、回転軸８０がステータ２を軸線方向で貫通するため、図３に示すように、ケース２７の端板部２７１には、回転軸８０を通す穴２７４が形成され、配線基板４１にも、回転軸８０を通す穴４１４が形成されている。

なお、回転軸８０の一方の端部８０１（下端部）は、プレート６１に保持された軸受８９によって回転可能に保持され、回転軸８０の他方の端部８０２（上端部）は、カバー（図示せず）に回転可能に支持されている。

かかる構成を採用したため、本形態では、図２（ａ）に示すように、駆動歯車７の半径Ｄ７と従動歯車８の半径Ｄ８との和は、ステータ２の外径寸法Ｄ２（ケース２７の外径寸法）の１／２倍以下である。また、駆動歯車７と従動歯車８とは減速機構を構成しているので、従動歯車８の半径Ｄ８は、駆動歯車７の半径Ｄ７より大であり、従動歯車８の半径Ｄ８は、ステータ２の外径寸法Ｄ２（ケース２７の外径寸法）の１／４倍以上である。従って、駆動歯車７の半径Ｄ７は、ステータ２の外径寸法Ｄ２（ケース２７の外径寸法）の１／４倍未満である。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の歯車付きモータ１では、従動歯車８の回転軸８０が、ステータ２において周方向で隣り合う２つの突極２１２の間に形成されている隙間２０を通っているため、駆動歯車７と従動歯車８との回転中心軸線間の距離を狭めることができる。従って、従動歯車８も含めた歯車付きモータ１全体の占有面積を縮小することができる。また、駆動歯車７の半径Ｄ７と従動歯車８の半径Ｄ８との和がステータ２の外径寸法Ｄ２（ケース２７の外径寸法）の１／２倍以下であるため、駆動歯車７と従動歯車８とを同一平面内に配置することができる。それ故、従動歯車８は、駆動歯車７に噛合している構成を採用することができる。また、駆動歯車７と従動歯車８とが噛合している構成であっても、駆動歯車７の半径Ｄ７と従動歯車８の半径Ｄ８との和がステータ２の外径寸法Ｄ２の１／２倍以下であり、歯車（従動歯車８）が小さくてよい。それ故、歯車（従動歯車８）のイナーシャを小さくすることができるので、加速や減速に適している。

（本形態の別の実施の形態）
図５は、本発明の別の実施の形態に係る歯車付きモータ１の断面図である。上記実施の形態では、２つの従動歯車８、９を用い、後段の従動歯車９から減速した回転を出力する構成であったが、図５に示すように、１つの従動歯車８のみを用い、従動歯車８から減速した回転を出力する構成であってもよい。この場合、例えば、従動歯車８の回転軸８０においてステータ２と反対側に位置する端部８０２にターンテーブル１ｔを連結し、ターンテーブル１ｔを回転駆動してもよい。

（他の実施の形態）
上記実施の形態では、２つの従動歯車８、９のうち、従動歯車８の回転軸８０を突極２１２の間に形成されている隙間２０に通したが、従動歯車９の回転軸９０を突極２１２の間に形成されている隙間２０に通してもよい。

また、２つの従動歯車８、９の回転軸８０、９０の各々を、周方向で異なる位置で突極２１２の間に形成されている隙間２０に通してもよい。この場合、従動歯車８に小径の歯車部を設け、かかる小径の歯車部と従動歯車９とを噛合させれば、従動歯車８、９の間で減速を行うことができる。

上記実施の形態では、駆動歯車７の出力を従動歯車８、９によって減速させる構成であったが、駆動歯車７の出力を従動歯車８、９によって増速させる場合に本発明を適用してもよい。

上記実施の形態では、従動歯車８、９の回転中心軸が回転軸８０、９０であったが、従動歯車８、９の回転中心軸が固定軸である場合に本発明を適用してもよい。

１・・歯車付きモータ
１ａ・・モータ本体
２・・ステータ
３・・ロータ
７・・駆動歯車
８・・従動歯車（第１従動歯車）
９・・従動歯車（第２従動歯車）
２１・・ステータコア
２４・・コイル
３１・・ロータの回転軸
３２・・ロータケース
３３・・マグネット
８０、９０・・従動歯車の回転軸
２１２・・突極

Claims (5)

1. 周方向に配列された複数の突極および該突極に巻回されたコイルを備えたステータと、前記突極に対して半径方向内側に配置されたロータと、該ロータの回転中心軸線上に設けられた駆動歯車と、該駆動歯車に従動する従動歯車と、を有する歯車付きモータにおいて、
   前記従動歯車の回転中心軸は、前記ステータにおいて周方向で隣り合う２つの前記突極の間に形成されている隙間を通って前記ロータの回転中心軸線と平行に延在していることを特徴とする歯車付きモータ。
2. 前記駆動歯車の半径と前記従動歯車の半径との和が前記ステータの外径寸法の１／２倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の歯車付きモータ。
3. 前記従動歯車は、前記駆動歯車に噛合していることを特徴とする請求項２に記載の歯車付きモータ。
4. 前記従動歯車の半径は、前記ステータの外径寸法の１／４倍以上であることを特徴とする請求項３に記載の歯車付きモータ。
5. 前記従動歯車に対して前記ステータとは反対側には、当該従動歯車と一体に回転するターンテーブルが設けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の歯車付きモータ。

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