JP2017207113A - モータ内蔵型波動歯車装置 - Google Patents

モータ内蔵型波動歯車装置 Download PDF

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Abstract

【課題】内蔵のモータの発熱によって波動歯車機構部の構成部品が過熱状態に陥ることが無いようにしたモータ内蔵型波動歯車装置を提供すること。【解決手段】モータ内蔵型波動歯車装置１は、モータ４と、モータ４を同心状態で取り囲む波動歯車機構部２と、これらの間に設けた断熱用の空隙部６とを備えている。波動歯車機構部２は、モータ４のモータロータ４２と一体回転するように当該モータロータ４２に取り付けた波動発生器２４を備えている。波動発生器２４の波動発生器プラグ２８は、モータロータ４２のロータマグネットバックヨーク４９を取り囲む状態に当該ロータマグネットバックヨーク４９に固定されている。ロータマグネットバックヨーク４９と波動発生器プラグ２８の接触面部分に空隙部６が形成され、モータ４から波動歯車機構部２の側への熱伝導を抑制している。【選択図】図１

Description

本発明は、アウタロータ型のモータを備えたモータ内蔵型波動歯車装置に関する。
モータ内蔵型波動歯車装置としては特許文献１、２に記載されたものがある。特許文献１に記載の駆動ユニットにおいては、軸線方向に３つの剛性の内歯歯車が配列配置されており、それらの内側に円筒状の可撓性の外歯歯車が配置されている。外歯歯車は、その内側に配置されている波動発生器によって楕円状に撓められて、外歯歯車のそれぞれにかみ合っている。波動発生器は、その内側に組み込まれているモータのロータに固定されており、ロータと共に一体回転する。
特許文献２に記載の波動減速機付きモータでは、カップ型の波動歯車減速機にモータが内蔵されており、モータのロータには、それを取り囲む状態に配置した波動歯車減速機の波動発生器が一体回転するように固定されている。
特開２０１５−１４０９１０号公報 特許第５１９７１７４号公報
このようなモータ内蔵型波動歯車装置では、モータロータに波動発生器が直接に固定されている。モータ出力回転を波動歯車減速機の回転入力要素である波動発生器に伝達するための伝達部材が不要となり、装置の小型・コンパクト化に有利である。
しかしながら、波動歯車減速機の内部に、発熱源であるモータが配置されており、モータロータの外周面を覆う状態に波動歯車減速機の波動発生器が当該モータロータに固定されている。このために、モータで発生したモータ熱が外側を取り囲んでいる波動歯車減速機に伝わり、波動歯車減速機が過熱状態に陥り、摺動部分、歯のかみ合い部分などに焼付けなどの弊害が発生する可能性がある。また、モータ熱が外部に排出されずにモータ内部に籠もり、モータおよび、モータに接している波動歯車減速機の部分が過熱状態に陥るおそれがある。
本発明の課題は、このような点に鑑みて、内蔵モータの発熱によって波動歯車装置の構成部品が過熱状態に陥ることが無いようにしたモータ内蔵型波動歯車装置を提供することにある。
また、本発明の課題は、効率良く外部に熱を排出可能なモータ内蔵型波動歯車装置を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明のモータ内蔵型波動歯車装置は、
波動歯車機構部と、
前記波動歯車機構部の中心部分に同軸に組み込まれているモータと、
前記波動歯車機構部と前記モータとの間に配置されている断熱用の空隙部と、
を有しており、
前記モータは、モータステータと、前記モータステータを取り囲む状態に配置されているモータロータとを備え、
前記波動歯車機構部は、前記モータロータと一体回転するように当該モータロータに取り付けた波動発生器を備えており、
前記波動発生器は前記モータロータを取り囲む状態に配置されており、
前記空隙部は、前記モータロータと前記波動発生器の間に形成されていることを特徴としている。
本発明のモータ内蔵型波動歯車装置では、内蔵のモータのモータロータと、ここに取り付けられている波動歯車機構部の波動発生器との間に、空隙部が挿入されている。空隙部によって、モータから波動発生器への伝熱面積を小さくでき、モータから波動歯車機構部の側への伝熱を抑制できる。これにより、波動歯車機構部の摺動部分、歯のかみ合い部分が過熱状態に陥ることを防止できる。
モータロータは、ロータマグネットが取り付けられている円筒状のモータロータバックヨークを備えており、波動発生器は、モータロータバックヨークの外周面に面接触している内周面を備えた円筒状の波動発生器プラグと、波動発生器プラグの非円形外周面に装着されている波動発生器軸受とを備えている場合がある。この場合には、空隙部を、波動発生器プラグの外周面とモータロータバックヨークの内周面との間に形成すればよい。
前記空隙部は、軸線方向あるいは円周方向に連続している空隙部、または、軸線方向あるいは円周方向に不連続な状態に形成されている空隙部とすることができる。空隙部を適切に形成することにより、モータロータバックヨークと波動発生器プラグとの間の結合強度、これらの部材のそれぞれの強度を適切な状態に維持しつつ、必要な伝熱抑制効果を得ることができる。
モータ内部で発生した熱を効率良く外部に排出できるようにするために、モータステータが取り付けられているモータブラケットを利用して放熱性を高めることが望ましい。本発明においては、モータのモータステータに中空部が形成され、モータブラケットには軸部分が形成されており、この軸部分がモータステータの中空部に挿入されている。
モータ内部で発生した熱は、モータステータからその内側のブラケットの軸部分に伝わり、ブラケット内を伝わり、ブラケットにおける外部に露出しているブラケット端板部分から外部に放出される。これにより、モータ内部が過熱状態に陥ることを防止できる。
積極的にモータ内部で発生した熱を外部に放出（排出）できるようにするためには、ブラケットの軸部分に冷媒循環路を形成することが望ましい。冷媒循環路を経由して、空気、水などの冷媒を循環させることにより、モータ内蔵型波動歯車装置を強制的に空冷あるいは水冷することができる。
また、モータステータは、少なくともステータコイルが熱伝導性樹脂によってモールドされていることが望ましい。モールドコイルを用いることにより、コイル巻き線の間の微小な隙間が樹脂により充填されるので、ステータコイルの熱伝導性が高まり、その放熱性が改善される。
一方、本発明においては、アウタロータ型のモータを用いているので、装置中心部が固定部になる。そこで、固定部を中空部とし、この中空部にエンコーダを組み込むことができる。すなわち、モータブラケットの軸部分を中空軸部分とし、この中空軸部分の中空部内にエンコーダを組み込むことができる。このようにすれば、装置全長を増加させることなく、エンコーダを搭載することができる。
なお、波動歯車機構部としては、各種の構造のものを用いることができる。例えば、２つの剛性の内歯歯車の内側に円筒状の可撓性の外歯歯車が配置されているフラット型の波動歯車装置、シルクハット形状の可撓性の外歯歯車を備えたシルクハット型の波動歯車装置、カップ形状の可撓性の外歯歯車を備えたカップ型の波動歯車装置を用いることができる。
本発明の実施の形態１に係るモータ内蔵型波動歯車装置を示す概略縦断面図である。 図１の場合とは異なる形状の空隙部を備えたモータ内蔵型波動歯車装置の一例を示す概略部分断面図である。 冷媒循環路を備えたモータ内蔵型波動歯車装置を示す概略部分縦断面図および端面図である。 本発明の実施の形態２に係るモータ内蔵型波動歯車装置の概略縦断面図である。 本発明の実施の形態３に係るモータ内蔵型波動歯車装置の概略縦断面図である。
以下に、図面を参照して、本発明を適用したモータ内蔵型波動歯車装置の実施の形態を説明する。
［実施の形態１］
図１は実施の形態１に係るモータ内蔵型波動歯車装置を示す概略縦断面図である。モータ内蔵型波動歯車装置１は、波動歯車機構部２と、この波動歯車機構部２の中心部分に同軸に組み込まれているモータ４とを備えている。波動歯車機構部２とモータ４との間には断熱用の空隙部６が形成されている。
装置中心部分に組み込まれているモータ４は、アウタロータ型のモータであり、中空型のモータステータ４１と、当該モータステータ４１を、一定のギャップを介して、同心状態に取り囲んでいるモータロータ４２と、モータステータ４１が取り付けられているモータブラケット４３とを備えている。モータステータ４１は、円筒状のステータコア４４、および、この外周面に沿って円周方向に一定の間隔で形成されている複数の突極に巻きつけられているステータコイル４５を備えている。
モータブラケット４３は、円盤状のブラケット端板部分４３ａと、このブラケット端板部分４３ａの中心部分から中心軸線１ａの方向に突出している円形断面のブラケット軸部分４３ｂとを備えている。ブラケット軸部分４３ｂは、ステータコア４４の一方の側の開口端４４ａからその中空部内に同軸状態に挿入されている。ブラケット軸部分４３ｂの先端は、ステータコア４４の他方の側の開口端４４ｂの近傍まで延びている。ステータコア４４の開口端４４ｂには端板４６が取り付けられている。端板４６を通してブラケット軸部分４３ｂにねじ込み固定された締結用のボルト４７によって、ステータコア４４がモータブラケット４３に締結固定されている。
モータロータ４２は、円筒状のロータマグネット４８と、このロータマグネット４８が取り付けられている円筒状のロータマグネットバックヨーク４９とを備えている。内側のロータマグネット４８は、一定のギャップを介して、内側のステータコア４４に対峙している。
モータステータ４１は高熱伝導性樹脂５０によってモールドされている。図１においては、モールド部分を網掛け部分として示してある。モータ発熱の主な要因は電流印加時の
ステータコイルの銅損である。モータステータには、コイルが幾重にも巻かれる構造となっており、コイル巻き線同士の間には微小な隙間が存在し、熱伝導を阻害している。高熱伝導性樹脂によってモータステータをモールドすることにより、コイル巻き線間の微小な隙間がモールド用の樹脂で充填され、熱伝導性が改善される。
次に、波動歯車機構部２について説明する。波動歯車機構部２は、フラット型の波動歯車装置から構成されており、剛性の静止側内歯歯車２１および剛性の駆動側内歯歯車２２と、これらの内側に配置されている円筒状の可撓性の外歯歯車２３と、この内側に配置されている波動発生器２４とを備えている。静止側内歯歯車２１はモータブラケット４３に固定されている。波動発生器２４によって、外歯歯車２３は非円形に撓められて、静止側内歯歯車２１および駆動側内歯歯車２２のそれぞれに対して部分的にかみ合っている。波動発生器２４はモータ４によって回転駆動される。
波動発生器２４が回転すると、歯のかみ合い位置が円周方向に移動する。例えば、外歯歯車２３と駆動側内歯歯車２２は歯数が同一であり、これらの歯数に比べて、静止側内歯歯車２１の歯数は多い。波動発生器２４が回転すると、静止側内歯歯車２１は回転しないように固定されているので、外歯歯車２３と駆動側内歯歯車２２が一体回転し、駆動側内歯歯車２２から歯数差に応じた減速回転を取り出すことができる。
本例では、外歯歯車２３は波動発生器２４によって楕円状に撓められ、円周方向の２箇所で静止側内歯歯車２１、駆動側内歯歯車２２にかみ合う。この場合には、歯数差は２ｎ枚（ｎは正の整数）、典型的には、歯数差は２枚とされる。
静止側内歯歯車２１は、ブラケット端板部分４３ａにおける外周側部分４３ｃの円環状端面に固定されている。静止側内歯歯車２１と駆動側内歯歯車２２の間にはクロスローラベアリング２５が配置されており、駆動側内歯歯車２２は静止側内歯歯車２１に対して相対回転可能である。クロスローラベアリング２５は、静止側内歯歯車２１に締結ボルト２６によって締結固定されている分割型の外輪２５ａと、駆動側内歯歯車２２に一体形成されている内輪２５ｂとを備えている。
本例では、駆動側内歯歯車２２には、内輪２５ｂおよび減速回転が出力される円環状の出力軸２７が一体形成されている。換言すると、これら三部材が単一部品として製作されている。また、モータブラケット４３、静止側内歯歯車２１の外周側部分、および、クロスローラベアリング２５の外輪２５ａによって、装置ハウジングが構成されている。
波動発生器２４は、円筒形状をした剛性の波動発生器プラグ２８と、この外周面に装着した波動発生器軸受２９とを備えている。波動発生器プラグ２８は、ロータマグネットバックヨーク４９の円形外周面４９ａに対して一体回転するように同軸状態で固定されている。波動発生器プラグ２８の外周面には、一定幅の楕円状外周面２８ａが形成されている。楕円状外周面２８ａと外歯歯車２３の内周面との間に、波動発生器軸受２９が装着されている。波動発生器プラグ２８には円筒形状のカラー３１が一体形成されている。カラー３１は、波動発生器プラグ２８の内輪押さえ、および、リテーナ押さえとして機能する。
また、カラー３１の外周面と出力軸２７の内周面との間には軸受３２が装着されている。ブラケット端板部分４３ａの側においては、モータ４のロータマグネットバックヨーク４９の外周面とブラケット端板部分４３ａとの間に軸受３３が装着されている。一体回転するように連結されているモータロータ４２および波動発生器２４は、それらの両側において、軸受３２、３３によって支持されている。
ここで、ロータマグネットバックヨーク４９の円形外周面４９ａに面接触している波動
発生器プラグ２８の円形内周面２８ｂには、中心軸線１ａの方向に沿って一定のピッチで螺旋状に延びる所定深さの溝２８ｃが形成されている。この溝２８ｃによって、ロータマグネットバックヨーク４９と波動発生器プラグ２８との間に、空隙部６が形成されている。
モータ４と波動歯車機構部２との間の面接触部分に空隙部６が形成されているので、モータ４内で発生したモータ熱の波動歯車機構部２の側への伝導を抑制できる。これにより、モータ熱によって波動歯車機構部２の側における摺動部分、歯のかみ合い部分などが過熱状態に陥り、寿命、効率が低下するなどの弊害を抑制できる。
なお、空隙部６としては、螺旋状の溝以外の形状の空隙部を設けることも可能である。ロータマグネットバックヨーク４９および波動発生器プラグ２８のそれぞれに必要とされる機械的強度、それぞれの間の結合強度を維持しつつ、所望の伝熱遮断特性が得られるように、空隙部６を設けるようにすればよい。
例えば、図２に示す形状の空隙部６Ａを用いることができる。この図に示すように、ロータマグネットバックヨーク４９の円形外周面４９ａと、波動発生器プラグ２８の円形内周面２８ｂとの間に、中心軸線１ａの方向に延びる一定幅、一定長さの円筒状の空隙部６Ａが設けられている。
また、本例では、モータステータ４１を高熱伝導性樹脂５０によってモールドしているので、伝熱性が良く、モータ熱がステータ内部に籠もることが抑制される。さらに、モータステータ４１のステータコア４４の中空部内にモータブラケット４３のブラケット軸部分４３ｂが挿入されている。モータ熱は、ステータコア４４からブラケット軸部分４３ｂに伝わり、ブラケット軸部分４３ｂからブラケット端板部分４３ａに伝わり、その外側表面から外部に放出される。モータ熱を効率良く外部に放出することができるので、モータ４および波動歯車機構部２の内部が過熱状態に陥ることを防止できる。
（強制冷却機構）
図３（ａ）、（ｂ）はモータ内蔵型波動歯車装置１の改変例を示す概略縦断面図および端面図である。これらの図に示すモータ内蔵型波動歯車装置１Ａは、図１のモータ内蔵型波動歯車装置１に、強制空冷機構８が付設されている。
強制空冷機構８は、モータブラケット４３のブラケット端板部分４３ａの外側面に沿って形成した端面側空気循環路８１と、ブラケット軸部分４３ｂ内に形成した軸側空気循環路８２とを備えている。端面側空気循環路８１は空気供給口８３に繋がっている空気流入路８１ａと、空気排出口８４に繋がっている空気排出路８１ｂを備えている。軸側空気循環路８２は、空気流入路８１ａに一端が連通している螺旋状の空気流通路８２ａと、空気排出路８１ｂに一端が繋がっている螺旋状の空気流通路８２ｂとを備えている。双方の空気流通路８２ａ、８２ｂは、ブラケット軸部分４３ｂの先端側の内部において相互に連通している。
軸側空気循環路８２は、例えば、ブラケット軸部分４３ｂを円筒部８５および、その中空部内に挿入された円柱部分８６から構成し、円筒部８５の内周面と円柱部分８６の外周面との間に、二条の螺旋状の溝を形成することによって得られる。
外部から冷却用の空気を供給して、端面側空気循環路８１および軸側空気循環路８２を介して循環させることにより、モータ内蔵型波動歯車装置１Ａの放熱性（排熱性）を向上させることができる。なお、冷媒としては、空気以外の流体、例えば、冷水などを用いてもよいことは勿論である。
［実施の形態２］
上記の例は、フラット型の波動歯車装置を波動歯車機構部に用いて、モータ内蔵型波動歯車装置を構成した場合の例である。波動歯車機構部に用いる波動歯車装置としては、カップ型、シルクハット型の波動歯車装置を用いることができる。
図４は波動歯車機構部としてシルクハット型の波動歯車装置が用いられているモータ内蔵型波動歯車装置の一例を示す概略縦断面図である。この図に示すモータ内蔵型波動歯車装置１００は、波動歯車機構部１２０、および、この波動歯車機構部１２０の中心部分に同軸に組み込まれている内蔵のモータ１４０を備えている。波動歯車機構部１２０とモータ１４０の間には断熱用の空隙部１６０が形成されている。
内蔵のモータ１４０は、アウタロータ型のモータであり、モータステータ１４１、当該モータステータ１４１を、一定のギャップを介して、同心状態に取り囲んでいるモータロータ１４２、および、モータステータ１４１が取り付けられているモータブラケット１４３を備えている。
モータステータ１４１は、円筒状のステータコア１４４、および、この外周面に沿って円周方向に一定の間隔で形成されている複数の突極に巻きつけられているステータコイル１４５を備えている。モータステータ１４１は、高熱伝導性樹脂１５１によってモールドされている。図４においてはモールド部分を網掛け部分で示してある。高熱伝導性樹脂１５１によってモータステータ１４１をモールドすることにより、コイル巻き線間の微小な隙間がモールド用の樹脂で充填され、熱伝導性が改善される。
モータブラケット１４３は、円盤状のブラケット端板部分１４３ａと、このブラケット端板部分１４３ａの中心部分から直角に中心軸線１００ａの方向に突出している円形断面のブラケット軸部分１４３ｂとを備えている。ブラケット軸部分１４３ｂは、ステータコア１４４の一方の側の開口端１４４ａからその中空部内に同軸状態に挿入されている。ブラケット軸部分１４３ｂの先端は、ステータコア１４４の他方の側の開口端１４４ｂまで延びている。ステータコア１４４の開口端１４４ｂには端板１４６が取り付けられている。端板１４６を通してブラケット軸部分１４３ｂにねじ込み固定された締結用のボルト１４７によって、ステータコア１４４がモータブラケット１４３に締結固定されている。
モータロータ１４２は、円筒状のロータマグネット１４８と、このロータマグネット１４８が取り付けられている円筒状のロータマグネットバックヨーク１４９とを備えている。内側のロータマグネット１４８は、一定のギャップを介して、内側のステータコア１４４に対峙している。モータブラケット１４３のブラケット端板部分１４３ａには円筒状の軸受ハウジング１４３ｃが形成されており、この軸受ハウジング１４３ｃに装着された軸受１５０によって、モータロータ１４２が回転自在の状態で支持されている。
次に、波動歯車機構部１２０について説明する。波動歯車機構部１２０はシルクハット型の波動歯車装置であり、剛性の内歯歯車１２１と、この内側に配置されているシルクハット形状の可撓性の外歯歯車１２３と、この内側に配置されている波動発生器１２４とを備えている。外歯歯車１２３は回転しないようにモータブラケット１４３に固定されており、波動発生器１２４によって、外歯歯車１２３は非円形、例えば楕円状に撓められて、内歯歯車１２１に対して部分的にかみ合っている。波動発生器１２４はモータ１４０によって回転駆動される。
波動発生器１２４が回転すると、歯のかみ合い位置が円周方向に移動する。例えば、外歯歯車１２３の歯数は内歯歯車１２１の歯数よりも少ない。外歯歯車１２３は回転しない
ように固定されているので、内歯歯車１２１が歯数差に応じて相対回転するので、ここから減速回転を取り出すことができる。
外歯歯車１２３は、円筒状胴部１２３ａと、円筒状胴部１２３ａにおけるモータブラケット１４３のブラケット端板部分１４３ａの側の開口端から半径方向の外方に広がっているダイヤフラム１２３ｂと、ダイヤフラム１２３ｂの外周縁に一体形成されている剛性の円環状のボス１２３ｃと、円筒状胴部１２３ａの他方の開口端の外周面部分に形成されている外歯１２３ｄとを備えている。
外歯歯車１２３のボス１２３ｃは、ブラケット端板部分１４３ａにおける外周側部分１４３ｄの円環状端面に固定されている。外歯歯車１２３と内歯歯車１２１の間にはクロスローラベアリング１２５が配置されており、内歯歯車１２１は外歯歯車１２３に対して相対回転可能である。クロスローラベアリング１２５の外輪１２５ａは、外歯歯車１２３のボス１２３ｃを挟み、ブラケット１４３の側に締結用のボルトによって締結固定されている。クロスローラベアリング１２５の内輪１２５ｂは、内歯歯車１２１の外周部分に一体形成されている。内輪１２５ｂにおけるブラケット端板部分１４３ａとは反対側を向く円環状端面には、円環状の出力軸１２７が同軸に締結固定されている。
本例では、モータブラケット１４３と、外歯歯車１２３のボス１２３ｃと、クロスローラベアリング１２５の外輪１２５ａとによって、装置ハウジングが構成されている。
波動発生器１２４は、全体として円環状の剛性の波動発生器プラグ１２８と、この外周面に装着した波動発生器軸受１２９とを備えている。波動発生器プラグ１２８は、ロータマグネットバックヨーク１４９における出力軸１２７の側に、同軸に締結固定されており、モータロータ１４２と一体回転する。波動発生器プラグ１２８の外周面には、楕円状外周面１２８ａが形成されている。楕円状外周面１２８ａと外歯歯車１２３の内周面との間に、波動発生器軸受１２９が装着されている。
ここで、ロータマグネットバックヨーク１４９の円形外周面１４９ａに接している波動発生器プラグ１２８の円形内周面１２８ｂには、中心軸線１００ａの方向に沿って延びる一定幅の円筒状の溝１２８ｃが形成されている。この溝１２８ｃによって、ロータマグネットバックヨーク１４９と波動発生器プラグ１２８の間に、空隙部１６０が形成されている。
モータ１４０と波動歯車機構部１２０との間の面接触部分に、空隙部１６０が形成されているので、モータ１４０内で発生したモータ熱の波動歯車機構部１２０の側への伝導性を下げることができる。これにより、モータ熱によって波動歯車機構部１２０の側における摺動部分、歯のかみ合い部分などが過熱状態に陥り、寿命、効率が低下するなどの弊害を回避あるいは抑制できる。
空隙部１６０の形状としては、円筒状の溝１２８ｃ以外の各種の形状を採用できる。例えば、図１に示すように、中心軸線１００ａの方向に一定のピッチで螺旋状に延びる溝を用いることができる。ロータマグネットバックヨーク１４９、波動発生器プラグ１２８に必要とされる機械的強度、これらの間の結合強度を維持しつつ、所望の伝熱遮断特性が得られるように、空隙部１６０を設けるようにすればよい。
また、本例では、モータステータ１４１を高熱伝導性樹脂１５１によってモールドしているので、伝熱性が良く、モータ熱がステータ内部に籠もることが抑制される。さらに、モータステータ１４１のステータコア１４４の中空部内にモータブラケット１４３のブラケット軸部分１４３ｂが挿入されている。モータ熱は、ステータコア１４４からブラケッ
ト軸部分１４３ｂに伝わり、ブラケット軸部分１４３ｂからブラケット端板部分１４３ａに伝わり、その外側表面から外部に放出される。したがって、モータ熱を効率良く外部に放出することができるので、モータ１４０および波動歯車機構部１２０の内部が過熱状態に陥ることを防止できる。
なお、本例のモータ内蔵型波動歯車装置１００においても、図３に示すような冷媒循環路を設けて、空冷あるいは水冷により、熱を外部に放出（排出）できるようにしても良いことは勿論である。
［実施の形態３］
次に、モータ内蔵型波動歯車装置、例えば、上記の実施の形態のモータ内蔵型波動歯車装置において、高精度位置決め用途のために、エンコーダを搭載する場合がある。エンコーダを搭載すると、装置全長の増加につながり、その商品性を低下させる一因ともなる。そのために、装置全長を増加させることなく、エンコーダを搭載可能にすることが望ましい。
図５は、実施の形態３に係るモータ内蔵型波動歯車装置を示す概略縦断面図である。この図に示すモータ内蔵型波動歯車装置２００は、装置全長を増加させることなくエンコーダが搭載された構造となっている。
モータ内蔵型波動歯車装置２００は、波動歯車機構部２２０、および、この波動歯車機構部２２０の中心部分に同軸に組み込まれているモータ２４０を備えている。波動歯車機構部２２０とモータ２４０の間には断熱用の空隙部２６０が形成されている。また、モータ２４０の中心部分にはエンコーダ３００が組み込まれている。
内蔵のモータ２４０は、アウタロータ型のモータであり、モータステータ２４１、当該モータステータ２４１を、一定のギャップを介して、同心状態に取り囲んでいるモータロータ２４２、および、モータステータ２４１が取り付けられているモータブラケット２４３を備えている。
モータステータ２４１は、円筒状のステータコア２４４、および、この外周面に沿って円周方向に一定の間隔で形成されている複数の突極に巻きつけられているステータコイル２４５を備えている。モータステータ２４１は、高熱伝導性樹脂２５１によってモールドされている。図５においてはモールド部分を網掛け部分で示してある。高熱伝導性樹脂２５１によってモータステータ２４１をモールドすることにより、コイル巻き線間の微小な隙間がモールド用の樹脂で充填され、熱伝導性が改善される。
モータブラケット２４３は、円盤状のブラケット端板部分２４３ａと、このブラケット端板部分２４３ａの中心部分から直角に中心軸線２００ａの方向に突出しているブラケット中空軸部分２４３ｂとを備えている。ブラケット中空軸部分２４３ｂは、ステータコア２４４の一方の側の開口端２４４ａからその中空部内に同軸状態に挿入されている。ブラケット中空軸部分２４３ｂの先端は、ステータコア２４４の他方の側の開口端２４４ｂの近傍位置まで延びている。ステータコア２４４は、締結用のボルト２４７によって、モータブラケット２４３に締結固定されている。
モータロータ２４２は、円筒状のロータマグネット２４８と、このロータマグネット２４８が取り付けられている円筒状のロータマグネットバックヨーク２４９とを備えている。内側のロータマグネット２４８は、一定のギャップを介して、内側のステータコア２４４に対峙している。モータブラケット２４３のブラケット端板部分２４３ａには円筒状の軸受ハウジング部２４３ｃが形成されており、この軸受ハウジング部２４３ｃに軸受２５
０Ａが装着されている。また、ブラケット端板部分２４３ａには、円筒形状の軸受ハウジング２７１が締結固定されており、この軸受ハウジング２７１に軸受２５０Ｂが装着されている。これら一対の軸受２５０Ａ、２５０Ｂによって、モータロータ２４２が回転自在の状態で支持されている。
ここで、モータステータ２４１の中心部分を同軸状態で延びているブラケット中空軸部分２４３ｂの中空部には、エンコーダ３００が組み込まれている。本例のエンコーダ３００は、例えば磁気エンコーダであり、エンコーダシャフト３０１と、エンコーダシャフト３０１に同軸に取り付けた回転磁界発生用の磁極板３０２と、磁極板３０２の回転に伴う回転磁界を検出する磁気検出素子が実装されている検出器３０３とを備えている。
エンコーダシャフト３０１は、モータロータ２４２と一体回転するように、そのロータマグネットバックヨーク２４９に固定されている。本例では、ロータマグネットバックヨーク２４９における開口端２４４ｂの側の端部には、円盤状のヨーク端板部分２４９ｂが一体形成されている。ヨーク端板部分２４９ｂの中心部分には、ブラケット中空軸部分２４３ｂの中空部内に突入している軸部２４９ｃが形成されている。
ブラケット中空軸部分２４３ｂの中空部内には同軸にエンコーダシャフト３０１が配置され、その一端が軸部２４９ｃに同軸に締結固定されている。また、エンコーダシャフト３０１の他方の端部は、ブラケット中空軸部分２４３ｂの内部に装着した軸受３０４によって回転自在の状態で支持されている。軸受３０４によって支持されているエンコーダシャフト３０１の端部には、磁極板３０２が同軸に取り付けられている。
磁極板３０２の端面に形成した磁極面には、一定の間隔で、磁気検出素子が対峙するように検出器３０３が配置されている。検出器３０３は、ブラケット端板部分２４３ａに取り付けられている。検出器３０３は、ブラケット端板部分２４３ａに取り付けたエンコーダカバー３０５によって覆われている。
アウタロータ構造のモータ２４０では、その中心部分に固定部であるモータステータ２４１が位置する。本例では、モータステータ２４１の中心部分に中空部を形成し、この中空部にエンコーダ３００を組み込んでいる。また、外周側に位置するモータロータ２４２の一部を中空部まで延ばして、エンコーダ３００にモータ回転を伝達している。これにより、本例では、エンコーダ３００を搭載することに起因する装置全長の増加を防止できる。
次に、波動歯車機構部２２０について説明する。波動歯車機構部２２０はシルクハット型の波動歯車装置であり、剛性の内歯歯車２２１と、この内側に配置されているシルクハット形状の可撓性の外歯歯車２２３と、この内側に配置されている波動発生器２２４とを備えている。外歯歯車２２３は回転しないようにモータブラケット２４３に固定されており、波動発生器２２４によって、外歯歯車２２３は非円形、例えば楕円状に撓められて、内歯歯車２２１に対して部分的にかみ合っている。波動発生器２２４はモータ２４０によって回転駆動される。
波動発生器２２４が回転すると、歯のかみ合い位置が円周方向に移動する。例えば、外歯歯車２２３の歯数は内歯歯車２２１の歯数よりも少ない。外歯歯車２２３は回転しないように固定されているので、内歯歯車２２１が歯数差に応じて相対回転するので、ここから減速回転を取り出すことができる。
外歯歯車２２３は、円筒状胴部２２３ａと、円筒状胴部２２３ａにおけるモータブラケット２４３のブラケット端板部分２４３ａの側の開口端から半径方向の外方に広がってい
るダイヤフラム２２３ｂと、ダイヤフラム２２３ｂの外周縁に一体形成されている剛性の円環状のボス２２３ｃと、円筒状胴部２２３ａの他方の開口端の外周面部分に形成されている外歯２２３ｄとを備えている。
外歯歯車２２３のボス２２３ｃは、ブラケット端板部分２４３ａにおける外周側部分２４３ｄの円環状端面に固定されている。外歯歯車２２３と内歯歯車２２１の間にはクロスローラベアリング２２５が配置されており、内歯歯車２２１は外歯歯車２２３に対して相対回転可能である。クロスローラベアリング２２５の外輪２２５ａは、外歯歯車２２３のボス２２３ｃを挟み、モータブラケット２４３の側に締結用のボルトによって締結固定されている。クロスローラベアリング２２５の内輪２２５ｂは、内歯歯車２２１の外周部分に一体形成されている。内輪２２５ｂにおけるブラケット端板部分２４３ａとは反対側を向く円環状端面には、円盤状の出力軸２２７が同軸に締結固定されている。
本例では、モータブラケット２４３と、外歯歯車２２３のボス２２３ｃと、クロスローラベアリング２２５の外輪２２５ａとによって、装置ハウジングが構成されている。
波動発生器２２４は、全体として円環状の剛性の波動発生器プラグ２２８と、この外周面に装着した波動発生器軸受２２９とを備えている。波動発生器プラグ２２８は、ロータマグネットバックヨーク２４９における出力軸２２７の側に、同軸に締結固定されており、モータロータ２４２と一体回転する。波動発生器プラグ２２８の外周面には、楕円状外周面２２８ａが形成されている。楕円状外周面２２８ａと外歯歯車２２３の内周面との間に、波動発生器軸受２２９が装着されている。
ロータマグネットバックヨーク２４９の円形外周面２４９ａに接している波動発生器プラグ２２８の円形内周面２２８ｂには、中心軸線２００ａの方向に沿って延びる一定幅の円筒状の溝２２８ｃが形成されている。この溝２２８ｃによって、ロータマグネットバックヨーク２４９と波動発生器プラグ２２８の間に、空隙部２６０が形成されている。
モータ２４０と波動歯車機構部２２０との間の面接触部分に、空隙部２６０が形成されているので、モータ２４０内で発生したモータ熱の波動歯車機構部２２０の側への伝導性を下げることができる。これにより、モータ熱によって波動歯車機構部２２０の側における摺動部分、歯のかみ合い部分などが過熱状態に陥り、寿命、効率が低下するなどの弊害を回避あるいは抑制できる。
空隙部２６０の形状としては、円筒状の溝２２８ｃ以外の各種の形状を採用できる。例えば、図１に示すように、中心軸線２００ａの方向に一定のピッチで螺旋状に延びる溝を用いることができる。ロータマグネットバックヨーク２４９、波動発生器プラグ２２８に必要とされる機械的強度、これらの間の結合強度を維持しつつ、所望の伝熱遮断特性が得られるように、空隙部２６０を設けるようにすればよい。
また、本例では、モータステータ２４１を高熱伝導性樹脂２５１によってモールドしているので、伝熱性が良く、モータ熱がステータ内部に籠もることが抑制される。さらに、モータステータ２４１のステータコア２４４の中空部内にモータブラケット２４３のブラケット中空軸部分２４３ｂが挿入されている。モータ熱は、ステータコア２４４からブラケット中空軸部分２４３ｂに伝わり、ブラケット中空軸部分２４３ｂからブラケット端板部分２４３ａに伝わり、その外側表面から外部に放出される。したがって、モータ熱を効率良く外部に放出することができるので、モータ２４０および波動歯車機構部２２０の内部が過熱状態に陥ることを防止できる。
なお、本例のモータ内蔵型波動歯車装置２００においても、図３に示すような冷媒循環
路を設けて、空冷あるいは水冷により、熱を外部に放出（排出）できるようにしても良いことは勿論である。
１、１Ａ モータ内蔵型波動歯車装置
１ａ 中心軸線
２ 波動歯車機構部
４ モータ
６、６Ａ 空隙部
８ 強制空冷機構
２１ 静止側内歯歯車
２２ 駆動側内歯歯車
２３ 外歯歯車
２４ 波動発生器
２５ クロスローラベアリング
２５ａ 外輪
２５ｂ 内輪
２６ ボルト
２７ 出力軸
２８ 波動発生器プラグ
２８ａ 楕円状外周面
２８ｂ 円形内周面
２８ｃ 溝
２９ 波動発生器軸受
３１ カラー
３２、３３ 軸受
４１ モータステータ
４２ モータロータ
４３ モータブラケット
４３ａ ブラケット端板部分
４３ｂ ブラケット軸部分
４３ｃ 外周側部分
４４ ステータコア
４４ａ、４４ｂ 開口端
４５ ステータコイル
４６ 端板
４７ ボルト
４８ ロータマグネット
４９ ロータマグネットバックヨーク
４９ａ 円形外周面
５０ 高熱伝導性樹脂
８１ 端面側空気循環路
８１ａ 空気流入路
８１ｂ 空気排出路
８２ 軸側空気循環路
８２ａ、８２ｂ 空気流通路
８３ 空気供給口
１００ モータ内蔵型波動歯車装置
１００ａ 中心軸線
１２０ 波動歯車機構部
１２１ 内歯歯車
１２３ 外歯歯車
１２３ａ 円筒状胴部
１２３ｂ ダイヤフラム
１２３ｃ ボス
１２３ｄ 外歯
１２４ 波動発生器
１２５ クロスローラベアリング
１２５ａ 外輪
１２５ｂ 内輪
１２７ 出力軸
１２８ 波動発生器プラグ
１２８ａ 楕円状外周面
１２８ｂ 円形内周面
１２８ｃ 溝
１２９ 波動発生器軸受
１４０ モータ
１４１ モータステータ
１４２ モータロータ
１４３ モータブラケット
１４３ａ ブラケット端板部分
１４３ｂ ブラケット軸部分
１４３ｃ 軸受ハウジング
１４３ｄ 外周側部分
１４４ ステータコア
１４４ａ、１４４ｂ 開口端
１４５ ステータコイル
１４６ 端板
１４７ ボルト
１４８ ロータマグネット
１４９ ロータマグネットバックヨーク
１４９ａ 円形外周面
１５０ 軸受
１５１ 高熱伝導性樹脂
１６０ 空隙部
２００ モータ内蔵型波動歯車装置
２００ａ 中心軸線
２２０ 波動歯車機構部
２２１ 内歯歯車
２２３ 外歯歯車
２２３ａ 円筒状胴部
２２３ｂ ダイヤフラム
２２３ｃ ボス
２２３ｄ 外歯
２２４ 波動発生器
２２５ クロスローラベアリング
２２５ａ 外輪
２２５ｂ 内輪
２２７ 出力軸
２２８ 波動発生器プラグ
２２８ａ 楕円状外周面
２２８ｂ 円形内周面
２２８ｃ 溝
２２９ 波動発生器軸受
２４０ モータ
２４１ モータステータ
２４２ モータロータ
２４３ モータブラケット
２４３ａ ブラケット端板部分
２４３ｂ ブラケット中空軸部分
２４３ｃ 軸受ハウジング
２４３ｄ 外周側部分
２４４ ステータコア
２４４ａ、２４４ｂ 開口端
２４５ ステータコイル
２４７ ボルト
２４８ ロータマグネット
２４９ ロータマグネットバックヨーク
２４９ａ 円形外周面
２４９ｂ ヨーク端板部分
２４９ｃ 軸部
２５０Ａ、２５０Ｂ 軸受
２５１ 高熱伝導性樹脂
２６０ 空隙部
２７１ 軸受ハウジング
３００ エンコーダ
３０１ エンコーダシャフト
３０２ 磁極板
３０３ 検出器
３０４ 軸受
３０５ エンコーダカバー

Claims (8)

  1. 波動歯車機構部と、
    前記波動歯車機構部の中心部分に同軸に組み込まれているモータと、
    前記波動歯車機構部と前記モータとの間に配置されている断熱用の空隙部と、
    を有しており、
    前記モータは、モータステータと、前記モータステータを取り囲む状態に配置されているモータロータとを備え、
    前記波動歯車機構部は、前記モータロータと一体回転するように当該モータロータに取り付けた波動発生器を備えており、
    前記波動発生器は前記モータロータを取り囲む状態に配置されており、
    前記空隙部は、前記モータロータと前記波動発生器の間に形成されていることを特徴とするモータ内蔵型波動歯車装置。
  2. 請求項１において、
    前記モータロータは、ロータマグネットが取り付けられている円筒状のモータロータバックヨークを備え、
    前記波動発生器は、前記モータロータバックヨークの外周面に面接触している内周面を備えた円筒状の波動発生器プラグと、前記波動発生器プラグの非円形外周面に装着されている波動発生器軸受とを備えており、
    前記空隙部は、前記波動発生器プラグの前記外周面と前記モータロータバックヨークの前記内周面との間に形成されているモータ内蔵型波動歯車装置。
  3. 請求項１において、
    前記空隙部は、軸線方向あるいは円周方向に連続している空隙部、または、前記軸線方向あるいは前記円周方向に不連続な状態に形成されている空隙部であるモータ内蔵型波動歯車装置。
  4. 請求項１において、
    前記モータは、前記モータステータが取り付けられているモータブラケットを備えており、
    前記モータステータは中空部を備えており、
    前記モータブラケットは、外部に露出しているブラケット端板部分と、前記中空部内に挿入されているブラケット軸部分とを備えているモータ内蔵型波動歯車装置。
  5. 請求項４において、
    前記ブラケット軸部分の内部に形成した冷媒循環路を備えているモータ内蔵型波動歯車装置。
  6. 請求項４において、
    前記ブラケット軸部分は中空軸部分であり、
    前記中空軸部分の中空部内にはエンコーダが組み込まれているモータ内蔵型波動歯車装置。
  7. 請求項１において、
    前記モータステータは、少なくともステータコイルが熱伝導性樹脂によってモールドされているモータ内蔵型波動歯車装置。
  8. 請求項１において、
    前記モータロータは、ロータマグネットが取り付けられている円筒状のモータロータバ
    ックヨークを備え、
    前記波動発生器は、前記モータロータバックヨークの外周面に面接触している内周面を備えた円筒状の波動発生器プラグと、前記波動発生器プラグの非円形外周面に装着されている波動発生器軸受とを備えており、
    前記空隙部は、前記波動発生器プラグの前記外周面と前記モータロータバックヨークの前記内周面との間に形成されており、
    前記空隙部は、軸線方向あるいは円周方向に連続している空隙部、または、前記軸線方向あるいは前記円周方向に不連続な状態に形成されており、
    前記モータは、前記モータステータが取り付けられているモータブラケットを備えており、
    前記モータステータは中空部を備えており、
    前記モータブラケットは、外部に露出しているブラケット端板部分と、前記中空部内に挿入されているブラケット軸部分とを備えており、
    前記ブラケット軸部分の内部には、冷媒循環路が形成されており、
    前記モータステータは、少なくともステータコイルが熱伝導性樹脂によってモールドされているモータ内蔵型波動歯車装置。
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