JP2019092272A - ギヤモータ - Google Patents

Abstract

【課題】ギヤモータの体積の増大を抑制しつつ、振動の低減を図ることのできるギヤモータを提供する。【解決手段】モータと減速機とを備えるギヤモータである。そして、モータは、コイル（３ｂ）が巻回されたステータ（３）と、ロータ（４ａ）を有するロータ軸と、を有し、減速機は、ロータ軸と同軸で一体的に回転する入力軸と、入力軸に設けられた偏心体と、偏心体により揺動する揺動歯車（２２）と、を有し、モータの回転磁界（Ｈｒ１）によりロータ軸に作用する荷重（Ｆ１）が、偏心体の回転により入力軸に作用する荷重（Ｆ２）を打ち消す方向に発生するように、偏心体の位相とモータの回転磁界（Ｈｒ１）の位相とが調整されてモータと減速機とが連結されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ギヤモータに関する。

特許文献１にはモータと減速機とを備えるギヤモータが開示されている。このギヤモータの減速機は、モータ軸（１２４）と同軸で一体的に回転する入力軸（１０１）と、入力軸に設けられた偏心体（１０３）と、偏心体により揺動する外歯歯車（１０５）とを有する（括弧内は特許文献１の図１の符号を示す）。

このような減速機においては、外歯歯車の揺動が、ギヤモータの運転時に振動となって現れる。そこで、特許文献１のギヤモータでは、モータ内の空きスペースにバランスウエイト（１３０）を設け、振動の低減を図っている。

また、従来、このような減速機においては、外歯歯車の揺動に起因する振動を低減するために、互いに揺動の位相が異なる複数の外歯歯車が設けられることがある。

特開平１０−５１９９９号公報

しかしながら、従来のギヤモータでは十分な振動の低減が図られていなかった。

本発明は、振動をより低減できるギヤモータを提供することを目的とする。

本発明は、
モータと減速機とを備えるギヤモータであって、
前記モータは、コイルが巻回されたステータと、ロータを有するロータ軸と、を有し、
前記減速機は、前記ロータ軸と同軸で一体的に回転する入力軸と、前記入力軸に設けられた偏心体と、前記偏心体により揺動する揺動歯車と、を有し、
前記モータの回転磁界により前記ロータ軸に作用する荷重が、前記偏心体の回転により前記入力軸に作用する荷重を打ち消す方向に発生するように、前記偏心体の位相と前記モータの回転磁界の位相とが調整されて前記モータと前記減速機とが連結されている構成とした。

本発明によれば、振動をより低減できるギヤモータを提供することができる。

本発明に係る実施形態１のギヤモータを示す断面図である。 図２（Ａ）は実施形態１のステータ及びロータを示す図、図２（Ｂ）は実施形態１の入力軸及びロータ軸に作用する荷重を説明する図である。 図３（Ａ）は本発明に係る実施形態２のギヤモータのステータ及びロータを示す図、図３（Ｂ）は実施形態２の入力軸及びロータ軸に作用する荷重を説明する図、図３（Ｃ）は実施形態２の入力軸及びロータ軸に作用する荷重の大きさを説明する図である。 図４（Ａ）は本発明に係る実施形態３のギヤモータのステータ及びロータを示す図、図４（Ｂ）は実施形態３の入力軸及びロータ軸に作用する荷重を説明する図、図４（Ｃ）は実施形態３の入力軸及びロータ軸に作用する荷重の大きさを説明する図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明に係る実施形態１のギヤモータを示す断面図である。図２（Ａ）は実施形態１のステータ及びロータを示す図、図２（Ｂ）は実施形態１の入力軸及びロータ軸に作用する荷重を説明する図である。以下、入力軸１２及びロータ軸４の回転軸Ｏ１に沿った方向を軸方向、回転軸Ｏ１から垂直な方向を径方向、回転軸Ｏ１を中心とする回転方向を周方向と定義する。

実施形態１のギヤモータ１は、モータＭ１と減速機Ｇ１とを備える。

＜モータＭ１の構成＞
モータＭ１は、図１に示すように、コイルが巻回されたステータ３と、ロータ４ａを有するロータ軸４と、こられを覆う第３ケーシング３３、第４ケーシング３４及び第５ケーシング３５を有する。ロータ４ａとは、ステータ３から電磁力が作用される部分を指す。

ロータ軸４は、例えば中空構造を有し、軸受け（例えば玉軸受け）４１、４２を介して、例えば第３ケーシング３３と第５ケーシング３５とに回転自在に支持されている。軸受け４１、４２は、軸方向におけるロータ４ａの両側で、かつ、後述する減速機Ｇ１の偏心体１４よりもロータ軸４側に配置される。

実施形態１のモータＭ１は、一方向の軸加振力が発生する構造が採用される。軸加振力とは、ステータ３が発生する回転磁界によってロータ４ａに生じる荷重Ｆ１（詳細は後述）に相当する。一方向の軸加心力を発生させるモータＭ１は、例えば、２極３スロット、８極９スロット、１０極９スロットなどの、分数スロットの構造を有する。ここで、極数とはロータ４ａの外周にＮ極Ｓ極と交互に並ぶ磁極の数を示す。スロット数は、ステータコア３ａにおいてコイル３ｂの配線が通されるスロット（隣接する一対のセグメントの間）の数を示し、後述するセグメントの数と同じになる。分数スロットとは、毎極毎相あたりのスロット数が分数となるモータ構造を示す。続いて、８極９スロットの構造を適用した具体例について説明する。

ステータ３は、図２（Ａ）に示すように、磁性体であるステータコア３ａと、ステータコア３ａに巻回されるコイル３ｂとを有する。コイル３ｂは、例えば位相が互いに１２０度異なる三相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）の電流が流される３組のコイルに分けられる。さらに、ステータコア３ａは、三相の各電流により磁界を発生させる複数のセグメントＳｅｇ１〜Ｓｅｇ９を有する。実施形態１のステータコア３ａでは、図２（Ａ）に示すように、ｕ相の３つのセグメントＳｅｇ１〜Ｓｅｇ３と、ｖ相の３つのセグメントＳｅｇ４〜Ｓｅｇ６と、ｗ相の３つのセグメントＳｅｇ７〜Ｓｅｇ９とが並んで設けられている。ｕ相のセグメントＳｅｇ１〜Ｓｅｇ３は、ｕ相の電流に応じた大きさで軸中心に向く磁界を発生させる。ｖ相のセグメントＳｅｇ４〜Ｓｅｇ６は、ｖ相の電流に応じた大きさで軸中心に向く磁界を発生させる。ｗ相のセグメントＳｅｇ７〜Ｓｅｇ９は、ｗ相の電流に応じた大きさで軸中心に向く磁界を発生させる。

ロータ４ａは、ロータ軸４に固定された複数の永久磁石４ｂ１〜４ｂ８を有する。例えば、実施形態１では、回転方向に８等分された８区画に、８個の永久磁石４ｂ１〜４ｂ８が設けられている。８個の永久磁石４ｂ１〜４ｂ８は、外周側にＳ極とＮ極とが交互に向くように配置される。

＜モータＭ１の動作＞
ステータ３が三相の電流により駆動されると、ロータ４ａの中央に回転軸Ｏ１に直交する向きの回転磁界Ｈｒ１（図２（Ａ）を参照）が発生する。回転磁界Ｈｒ１とは、ステータコア３ａの複数のセグメントＳｅｇ１〜Ｓｅｇ９がそれぞれ発生する複数の磁界の合成磁界であり、磁界の大きさが回転角度に依存せずに、三相の電流に応じて周方向に向きが回転する磁界である。三相の電流の実効値が変化しなければ、回転磁界Ｈｒ１の大きさは変化しない。

ロータ４ａは、ステータ３の各セグメントＳｅｇ１〜Ｓｅｇ９から発生される磁界を受けて回転軸Ｏ１を中心とするトルクを発生する。さらに、ロータ４ａには、回転磁界Ｈｒ１により回転軸Ｏ１に直交する方向の荷重Ｆ１（図１及び図２（Ｂ）を参照）が作用する。荷重Ｆ１は、典型的には、回転磁界Ｈｒ１の同一の方向で、且つ、ロータ４ａの磁極の配置に応じて回転磁界Ｈｒ１と同じ向き、あるいは逆向きに生じる。

＜減速機Ｇ１の構成＞
減速機Ｇ１は、偏心揺動型減速装置である。減速機Ｇ１は、偏心体１４を有しロータ軸４と同軸で一体的に回転する入力軸１２と、偏心体１４により揺動する外歯歯車２２と、外歯歯車２２が揺動しながら噛合わされる内歯歯車２６とを備える。また、減速機Ｇ１は、外歯歯車２２の複数のピン孔２２ａにそれぞれ貫通する複数の内ピン２８と、内ピン２８に連結されたキャリア体２９と、内歯歯車２６及び入力軸１２を覆う第１ケーシング３１と、内歯歯車２６と連結される第２ケーシング３２とを有する。外歯歯車２２は、本発明に係る揺動歯車の一例に相当する。

入力軸１２は、ロータ軸４と一体的に形成された中空構造を有する軸で、モータＭ１の駆動により回転軸Ｏ１を中心に回転する。なお、ロータ軸４と入力軸１２とは別体に形成され、互いに連結される構成としてもよい。

入力軸１２は、一体化されたロータ軸４が軸受け４１、４２により支持されていることで回転自在に支持される。入力軸１２は、偏心体１４よりもモータＭ１の反対側において軸受けにより支持されていない。

偏心体１４は、外周面が円柱側面の曲面形状を有し、外周面の中心線が回転軸Ｏ１から偏心している。

外歯歯車２２は、コロ軸受け１８を介して偏心体１４の外周に揺動可能に組み込まれ、かつ、内歯歯車２６に内接噛合している。外歯歯車２２は、軸心からオフセットされた位置に複数のピン孔２２ａを有し、複数の内ピン２８が貫通している。さらに、外歯歯車２２は、最外周部にトロコイド歯形の歯部２２ｂを備える。

内ピン２８が連結されたキャリア体２９は、第１ケーシング３１と第３ケーシング３３とに連結されている。なお、内ピン２８は、キャリア体２９に保持される構成としてもよい。

内歯歯車２６は、第２ケーシング３２と連結された内歯歯車本体２６ａと、内歯歯車本体２６ａに設けられた複数のピン溝２６ｃと、複数のピン溝２６ｃそれぞれに回転自在に支持された複数の外ピン２６ｂとを有する。内歯歯車２６は、主軸受け４４を介して第１ケーシング３１に回転自在に支持されている。内歯歯車２６の内歯の数（外ピン２６ｂの本数）は、外歯歯車２２の外歯の数と僅かに異なる（例えば１つ多い）。

＜減速機Ｇ１の動作＞
入力軸１２が回転すると偏心体１４が偏心回転し、これに追従して外歯歯車２２が揺動する。外歯歯車２２は内歯歯車２６に内接噛合している一方、内ピン２８を保持したキャリア体２９は第１ケーシング３１及び第３ケーシング３３に連結されている。このため、内ピン２８が貫通された外歯歯車２２は回転軸Ｏ１を中心に回転しないが、偏心体１４が１回転するごとに外歯歯車２２に対して内歯歯車２６が歯数差分たけ相対回転（自転）する。これにより、入力軸１２の回転運動が１／（外歯歯車２２の歯数）の減速比で減速されて内歯歯車２６及び第２ケーシング３２の回転として出力される。

外歯歯車２２は、偏心体１４が１回転するごとに、重心が回転軸Ｏ１の周りを周方向に１回転するように揺動する。このため、入力軸１２には、外歯歯車２２の回転に伴って遠心力に相当する荷重Ｆ２（図１及び図２（Ｂ）を参照）が発生する。荷重Ｆ２は、回転軸Ｏ１に直交する向きの力である。

＜入力軸１２及びロータ軸４に生じる荷重＞
上述したように、入力軸１２には、外歯歯車２２の揺動に起因する荷重Ｆ２が作用する。一方、ロータ軸４には、回転磁界Ｈｒ１に起因する荷重Ｆ１が作用する。これらの荷重Ｆ１、Ｆ２は、図２（Ｂ）に示すように、互いに打消し合う向きになるように、ステータ３の電流位相が調整され、また、ロータ４ａの永久磁石４ｂ１〜４ｂ８の固定位置が調整されている。具体的には、荷重Ｆ１、Ｆ２は、互いに打消し合うよう、互いに逆向きになるように調整される。本明細書では、互いに逆向きとは、厳密に１８０°異なる向きに限られず、±１０°以内の誤差を含んだ向きを含むものとする。２つの荷重Ｆ１、Ｆ２が逆向きに調整されることで、入力軸１２及びロータ軸４に加わる回転に伴った総合的な荷重が低減され、これによりギヤモータ１の振動の低減が図られる。

図１の下段に力点及び支点の関係を示すように、２つの荷重Ｆ１、Ｆ２は、入力軸１２及びロータ軸４の軸方向に異なる位置に作用する。また、軸受け４１、４２は支点Ａ１、Ａ２として作用する。このため、入力軸１２及びロータ軸４に撓みが生じる場合、荷重Ｆ１、Ｆ２及び支点Ａ１、Ａ２の支えによって、入力軸１２及びロータ軸４の撓みに起因する振動が発生する場合がある。したがって、２つの荷重Ｆ１、Ｆ２は、同じ大きさに調整されるのが好ましいとは限られない。例えば、総合荷重（Ｆ１＋Ｆ２）による振動と、入力軸１２及びロータ軸４の撓みによる振動とが、例えば使用環境等に応じて適宜な割合で低減されるように、２つの荷重Ｆ１、Ｆ２の大きさが調整されるとよい。

以上のように、実施形態１のギヤモータ１によれば、外歯歯車２２の偏心回転により発生する荷重Ｆ２と、モータＭ１の回転磁界Ｈｒ１により発生する荷重Ｆ１とが、互いに打ち消し合うように調整されている。これにより、例えば外歯歯車２２の数を増やしたり、バランスウエイトを追加したりしなくても、外歯歯車２２の偏心回転に起因する振動を低減できる。したがって、ギヤモータ１の体積の増大を抑制しつつ、ギヤモータ１の振動の低減を図ることができる。

さらに、実施形態１のギヤモータ１によれば、外歯歯車２２の枚数が１枚であり、回転磁界Ｈｒ１によりロータ軸４に作用する荷重と、偏心体１４の回転により入力軸１２に作用する荷重とが互いに逆向き調整されている。従来であれば、外歯歯車の枚数が１枚であるとギヤモータを軸方向にコンパクトに構成できる一方、外歯歯車の揺動の影響で振動が大きくなるという課題があった。しかし、実施形態１では、バランスウェイトを配置することなく、ギヤモータ１を軸方向に短く構成した上で、ギヤモータ１の振動の低減を図ることができる。

さらに、実施形態１のギヤモータ１によれば、入力軸１２は、偏心体１４よりもロータ軸４の反対側で軸受けされていない。このように軸受けを削減することで、ギヤモータ１の軸方向の短縮化、体積の低減を図ることができる。従来であれば、軸受けの削減により入力軸１２の端部の振動が増大してしまうところ、実施形態１では、外歯歯車２２の揺動による荷重Ｆ２とロータ軸４に生じる荷重Ｆ１とが互いに打消し合うことで、入力軸１２の端部の振動を抑制できる。

（実施形態２）
図３（Ａ）は本発明に係る実施形態２のギヤモータのステータ及びロータを示す図、図３（Ｂ）は実施形態２の入力軸及びロータ軸に作用する荷重を説明する図、図３（Ｃ）は実施形態２の入力軸及びロータ軸に作用する荷重の大きさを説明する図である。

実施形態２のギヤモータは、主に、ステータ３ＡのセグメントＳｅｇ１１〜Ｓｅｇ１６及びコイル３Ａｂの配置、並びに、偏心体１４及び外歯歯車２２Ａ１、２２Ａ２の数が、実施形態１と異なり、その他の構成は実施形態１と同様である。以下、実施形態１と異なる点についてのみ詳細に説明する。

実施形態２のステータ３Ａ及びロータ４Ａａは、各々が一方向の軸加振力を発生する２組の構成要素を含む。このような構成は、例えば、４極６スロット（２極３スロットの構成要素が２組）、１６極１８スロット（８極９スロットの構成要素が２組）、２０極１８スロット（１０極９スロットが２組）などのモータ構造が該当する。続いて、４極６スロットの構造を適用した具体例について説明する。

実施形態２のステータ３Ａは、図３（Ａ）に示すように、６つのセグメントＳｅｇ１１〜Ｓｅｇ１６を有するステータコア３Ａａと、三相の電流が流される複数のコイル３Ａｂとを有する。実施形態２では、ｕ相のセグメントＳｅｇ１１、Ｓｅｇ１４と、ｖ相のセグメントＳｅｇ１２、Ｓｅｇ１５と、ｗ相のセグメントＳｅｇ１３、Ｓｅｇ１６とが図３（Ａ）のように並んで設けられている。

このような配置により、ｕ相、ｖ相、ｗ相のセグメントＳｅｇ１１〜Ｓｅｇ１３によりロータ４Ａａの中央に回転軸Ｏ１に直交する回転磁界Ｈｒ１１が得られる。また、別のｕ相、ｖ相、ｗ相のセグメントＳｅｇ１４〜Ｓｅｇ１６によりロータ４Ａａの中央に回転軸Ｏ１に直交する回転磁界Ｈｒ１２が得られる。回転磁界Ｈｒ１１、Ｈｒ１２は、互いに逆向きであり、三相の電流に応じて向きを周方向に回転させる。

実施形態２では、２つの回転磁界Ｈｒ１１、Ｈｒ１２が、互いに大きさが異なるように設定されている。このような設定は、例えば、セグメントＳｅｇ１１〜Ｓｅｇ１３に巻回されるコイル３Ａｂの巻き数と、セグメントＳｅｇ１４〜Ｓｅｇ１６に巻回されるコイル３Ａｂの巻き数とを異なる数にして実現できる。或いは、セグメントＳｅｇ１１〜Ｓｅｇ１３と、セグメントＳｅｇ１４〜Ｓｅｇ１６とを異なる大きさに構成することで実現できる。

ロータ４Ａａは、ロータ軸に複数の永久磁石が固定されて構成される。実施形態２では、回転方向に４等分された４区画に、図示略の４個の永久磁石が設けられている。これら４個の永久磁石は、外周側にＳ極とＮ極とが交互に向くように配置される。ロータ４Ａａは、ステータ３Ａの各セグメントＳｅｇ１１〜Ｓｅｇ１６から発生される磁界を受けて回転軸Ｏ１を中心とするトルクを発生する一方、回転磁界Ｈｒ１１、Ｈｒ１２の影響を受けて荷重ＦＡ１、ＦＡ２（図３（Ｂ）、図３（Ｃ）を参照）が生じる。回転磁界Ｈｒ１１を受けて生じる荷重ＦＡ１は、典型的には、回転磁界Ｈｒ１１の同一の方向で、且つ、ロータ４Ａａの磁極配置に応じて回転磁界Ｈｒ１１と同じ向き、あるいは逆向きに生じる。もう一方の回転磁界Ｈｒ１２を受けて生じる荷重ＦＡ２は、一方の回転磁界Ｈｒ１１による荷重ＦＡ１と逆向きに生じる。２つの回転磁界Ｈｒ１１、Ｈｒ１２は大きさが互いに異なるため、荷重ＦＡ１、ＦＡ２の大きさも互いに異なる。

実施形態２の減速機Ｇ１は、入力軸１２に２つの偏心体１４が設けられ、さらに、２つの偏心体１４に対応して２つの外歯歯車２２Ａ１、２２Ａ２を備える。２つの偏心体１４は軸方向に異なる位置に設けられ、これに対応して２つの外歯歯車２２Ａ１、２２Ａ２も軸方向に異なる位置に設けられる。２つの外歯歯車２２Ａ１、２２Ａ２には、それぞれ軸心からオフセットされた位置に複数のピン孔が設けられ、複数の内ピン２８が共通に貫通される。

２つの偏心体１４は、偏心軸（偏心方向）が互いに１８０度ずれて配置され、１８０度異なる位相で回転する。これらに対応して、２つの外歯歯車２２Ａ１、２２Ａ２は１８０度異なる位相で揺動する。したがって、入力軸１２に作用する一方の外歯歯車２２Ａ１の揺動に起因する荷重ＦＡ３と、他方の外歯歯車２２Ａ２の揺動に起因する荷重ＦＡ４とは互いに逆向きなる。荷重ＦＡ３と荷重ＦＡ４とは同じ大きさであり、入力軸１２の回転に応じて周方向に向きが変化する。

実施形態２では、一方の回転磁界Ｈｒ１１による荷重ＦＡ１と、一方の外歯歯車２２Ａ１の揺動による荷重ＦＡ３とが互いに打消し合うように、ステータ３Ａの電流位相及びロータ４Ａａの永久磁石４ｂ１〜４ｂ８の固定位置が調整されている。また、他方の回転磁界Ｈｒ１２による荷重ＦＡ２と、他方の外歯歯車２２Ａ２の揺動による荷重ＦＡ４とが互いに打消し合うように、ステータ３Ａの電流位相及びロータ４Ａａの永久磁石４ｂ１〜４ｂ８の固定位置が調整されている。具体的には、荷重ＦＡ１と荷重ＦＡ３とが互いに逆向きになり、荷重ＦＡ２と荷重ＦＡ４とが互いに逆向きになるように調整されている。このような調整により、入力軸１２及びロータ軸４に作用する複数の荷重ＦＡ１〜ＦＡ４が打消し合って総合的な荷重が低減され、これにより実施形態２に係るギヤモータの振動の低減を図ることができる。

図３（Ｃ）に示すように、２つの外歯歯車２２Ａ１、２２Ａ２による荷重ＦＡ３、ＦＡ４と、回転磁界Ｈｒ１１、Ｈｒ１２に起因する荷重ＦＡ１、ＦＡ２とは、入力軸１２及びロータ軸４の軸方向に異なる位置に作用する。このため、入力軸１２及びロータ軸４に撓みが生じる場合、荷重ＦＡ１〜ＦＡ４及び支点Ａ１、Ａ２の支えによって、入力軸１２及びロータ軸４の撓みに起因する振動が発生する場合がある。したがって、４つの荷重ＦＡ１〜ＦＡ４の大きさは、全て同じ大きさに調整されるのが好ましいとは限られない。例えば、荷重ＦＡ３と荷重ＦＡ４とでは、端に近い荷重ＦＡ３のほうが支点Ａ１を中心とするモーメントが大きくなる。したがって、このモーメントを打ち消すように、一方の回転磁界Ｈｒ１２による荷重ＦＡ２が他方の回転磁界Ｈｒ１１による荷重ＦＡ１よりも大きくなるように調整されていてもよい。回転磁界Ｈｒ１１、Ｈｒ１２に起因する荷重ＦＡ１、ＦＡ２の大きさは、使用環境等に応じて除去すべき振動が低減されるように、適宜設定されるとよい。

以上のように、実施形態２のギヤモータによれば、外歯歯車２２Ａ１、２２Ａ２の揺動により発生する荷重ＦＡ３、ＦＡ４と、回転磁界Ｈｒ１１、Ｈｒ１２により発生する荷重ＦＡ１、ＦＡ２とが、互いに打ち消し合うように調整されている。これにより、例えばバランスウエイトを追加したりしなくても、外歯歯車２２Ａ１、２２Ａ２の偏心回転に起因する振動を低減できる。したがって、ギヤモータ１の体積の増大を抑制しつつ、ギヤモータ１の振動の低減を図ることができる。

さらに、実施形態２のギヤモータによれば、偏心体１４及び外歯歯車２２Ａ１、２２Ａ２が互いに位相を１８０度異ならせて２組設けられる。減速機の構成上、外歯歯車を複数枚設けた場合、外歯歯車２２Ａ１、２２Ａ２の配置に起因して荷重ＦＡ３、ＦＡ４が入力軸１２に作用する軸方向の位置が異なり、この位置の差が入力軸１２にモーメントとして作用する。しかし、実施形態２のギヤモータによれば、ステータ３Ａが互いに向きが反対で大きさの異なる２つの回転磁界Ｈｒ１１、Ｈｒ１２を発生させ、回転磁界Ｈｒ１１、Ｈｒ１２によりロータ軸４に作用する荷重ＦＡ１、ＦＡ２の大きさが異なる。この構成により、外歯歯車２２Ａ１、２２Ａ２の荷重ＦＡ３、ＦＡ４により入力軸１２に作用されるモーメントを低減するように調整することが可能となる。

（実施形態３）
図４（Ａ）は本発明に係る実施形態３のギヤモータのステータ及びロータを示す図、図４（Ｂ）は実施形態３の入力軸及びロータ軸に作用する荷重を説明する図、図４（Ｃ）は実施形態３の入力軸及びロータ軸に作用する荷重の大きさを説明する図である。図４（Ｃ）では、各荷重ＦＢ１〜ＦＢ６を所定方向成分（例えば荷重ＦＢ３、ＦＢ６の方向成分）の大きさで表わしている。

実施形態３のギヤモータは、主に、ステータ３ＢのセグメントＳｅｇ２１〜Ｓｅｇ２９及びコイル３Ｂｂの配置、並びに、偏心体１４及び外歯歯車２２Ｂ１〜２２Ｂ３の数が、実施形態１と異なり、その他の構成は実施形態１と同様である。以下、実施形態１と異なる点についてのみ詳細に説明する。

実施形態３のステータ３Ｂ及びロータ４Ｂａは、各々が一方向の軸加振力を発生する３組の構成要素を含む。このような構成は、例えば、６極９スロット（２極３スロットの構成要素が３組）、２４極２７スロット（８極９スロットの構成要素が３組）、３０極２７スロット（１０極９スロットが３組）などの構造が該当する。続いて、６極９スロットの構造を適用した具体例について説明する。

実施形態３のステータ３Ｂは、図４（Ａ）に示すように、９つのセグメントＳｅｇ２１〜Ｓｅｇ２９を有するステータコア３Ｂａと、三相の電流が流される複数のコイル３Ｂｂとを有する。実施形態３では、９つのセグメントＳｅｇ２１〜Ｓｅｇ２９のうちｕ相のコイル３Ｂｂ、ｖ相のコイル３Ｂｂ及びｗ相のコイル３Ｂｂか、一部オーバーラップして巻回される。そして、ロータ４Ｂａの中央に回転軸Ｏ１に直交する３つの回転磁界Ｈｒ２１、Ｈｒ２２、Ｈｒ２３が得られるように構成されている。回転磁界Ｈｒ２１〜Ｈｒ２３は、互いに１２０度ずつ異なる方向を向き、三相の電流に応じて向きを周方向に回転させる。

実施形態３では、３つの回転磁界Ｈｒ２１〜Ｈｒ２３のうち、少なくとも１つが、他よりも大きさが異なるように設定されている。このような設定は、例えば、各セグメントＳｅｇ２１〜Ｓｅｇ２９に巻回されるコイル３Ｂｂの巻き数を調整することで実現できる。

ロータ４Ｂａは、ロータ軸に複数の永久磁石が固定されて構成される。実施形態３では、例えば回転方向に６等分された６区画に、図示略の６個の永久磁石が設けられている。これら６個の永久磁石は、外周側にＳ極とＮ極とが交互に向くように配置される。ロータ４Ｂａは、ステータ３Ｂの各セグメントＳｅｇ２１〜Ｓｅｇ２９から発生される磁界を受けて回転軸Ｏ１を中心とするトルクを発生する一方、回転磁界Ｈｒ２１〜Ｈｒ２３の影響を受けて荷重ＦＢ１〜ＦＢ３（図４（Ｂ）、図４（Ｃ）を参照）が生じる。各荷重ＦＢ１〜ＦＢ３は、典型的には、対応する各回転磁界Ｈｒ２１〜Ｈｒ２３と同一の方向で、且つ、ロータ４Ｂａの磁極配置に応じて対応する各回転磁界Ｈｒ２１〜Ｈｒ２３と同じ向き、あるいは逆向きに生じる。３つの回転磁界Ｈｒ２１〜Ｈｒ２３は少なくとも１つの大きさが他と異なるため、３つの荷重ＦＢ１〜ＦＢ３の少なくとも１つの大きさは他と異なる。

実施形態３の減速機Ｇ１は、入力軸１２に３つの偏心体１４が設けられ、さらに、３つの偏心体１４に対応して３つの外歯歯車２２Ｂ１〜２２Ｂ３を備える。３つの偏心体１４は軸方向に異なる位置に設けられ、これに対応して３つの外歯歯車２２Ｂ１〜２２Ｂ３も軸方向に異なる位置に設けられる。３つの外歯歯車２２Ｂ１〜２２Ｂ３には、それぞれ軸心からオフセットされた位置に複数のピン孔が設けられ、複数の内ピン２８が共通に貫通される。

３つの偏心体１４は、偏心軸（偏心方向）が互いに１２０度ずつずれて配置され、１２０度異なる位相で回転する。これらに対応して、３つの外歯歯車２２Ｂ１〜２２Ｂ３は１２０度異なる位相で揺動する。したがって、各外歯歯車２２Ｂ１〜２２Ｂ３から入力軸１２に作用する各荷重ＦＢ４〜ＦＢ６は、互いに向きが１２０度異なる。３つの荷重ＦＢ４〜ＦＢ６は互いに同じ大きさであり、入力軸１２の回転に応じて周方向に向きが変化する。

実施形態３では、１つの回転磁界Ｈｒ２１による荷重ＦＢ１と、１つの外歯歯車２２Ｂ１の揺動による荷重ＦＢ４とが互いに打消し合うように、ステータ３Ｂの電流位相及びロータ４Ｂａの永久磁石４ｂ１〜４ｂ８の固定位置が調整されている。同様に荷重ＦＢ２と荷重ＦＢ５とが互いに打消し合うように、また、荷重ＦＢ３と荷重ＦＢ６とが互いに打消し合うように、ステータ３Ｂの電流位相及びロータ４Ｂａの永久磁石４ｂ１〜４ｂ８の固定位置が調整されている。具体的には、荷重ＦＢ１と荷重ＦＢ４とが互いに逆向きに、荷重ＦＢ２と荷重ＦＢ５とが互いに逆向きに、荷重ＦＢ３と荷重ＦＢ６とが互いに逆向きになるように調整されている。このような調整により、入力軸１２及びロータ軸４に作用する複数の荷重が打消し合って総合的な荷重が低減され、これにより実施形態３に係るギヤモータの振動の低減を図ることができる。

図４（Ｃ）に示すように、３つの外歯歯車２２Ｂ１〜２２Ｂ３による荷重ＦＢ４〜ＦＢ６と、回転磁界Ｈｒ２１〜Ｈｒ２３に起因する荷重ＦＢ１〜ＦＢ３とは、入力軸１２及びロータ軸４の軸方向に異なる位置に作用する。このため、入力軸１２及びロータ軸４に撓みが生じる場合、荷重ＦＢ１〜ＦＢ６及び各支点Ａ１、Ａ２の支えによって、入力軸１２及びロータ軸４の撓みに起因する振動が発生する場合がある。したがって、６つの荷重ＦＢ１〜ＦＢ６の大きさは、全て同じ大きさに調整されるのが好ましいとは限られない。例えば、３つの荷重ＦＢ４〜ＦＢ６を比較すると、端に近い荷重ＦＢ４のほうが支点Ａ１を中心とするモーメントが大きくなる。したがって、このモーメントを打ち消すように、逆のモーメントを発生させる回転磁界Ｈｒ２２、Ｈｒ２３による荷重ＦＢ２、ＦＢ３が大きくなるように調整されていてもよい。回転磁界Ｈｒ２１〜Ｈｒ２３に起因する荷重ＦＢ１〜ＦＢ３の大きさは、使用環境等に応じて除去すべき振動が低減されるように、適宜設定されるとよい。

以上のように、実施形態３のギヤモータによれば、外歯歯車２２Ｂ１〜２２Ｂ３の揺動により発生する荷重ＦＢ４〜ＦＢ６と、回転磁界Ｈｒ２１〜Ｈｒ２３に起因する荷重ＦＢ１〜ＦＢ３とが、互いに打ち消し合うように調整されている。これにより、例えばバランスウエイトを追加したりしなくても、外歯歯車２２Ｂ１〜２２Ｂ３の揺動に起因する振動を低減できる。したがって、ギヤモータ１の体積の増大を抑制しつつ、ギヤモータ１の振動の低減を図ることができる。

さらに、実施形態３のギヤモータによれば、偏心体１４及び外歯歯車２２Ｂ１〜２２Ｂ３が互いに位相を１２０度異ならせて３組設けられている。減速機の構成上、外歯歯車を複数枚設けた場合、外歯歯車２２Ｂ１〜２２Ｂ３の配置に起因して荷重ＦＢ４〜ＦＢ６が入力軸１２に作用する軸方向の位置が異なり、この位置の差が入力軸１２にモーメントとして作用する。しかし、実施形態３のギヤモータによれば、ステータ３Ｂが互いに１２０度ずつ向きの異なる３つの回転磁界Ｈｒ２１〜Ｈｒ２３を発生させ、且つ、３つの回転磁界Ｈｒ２１〜Ｈｒ２３のうち少なくとも１つの大きさが異なる。これによりロータ軸４に作用する荷重ＦＢ１〜ＦＢ３のうち少なくとも１つの大きさが異なる。この構成により、３つの外歯歯車２２Ｂ１〜２２Ｂ３の荷重ＦＢ４〜ＦＢ６により入力軸１２に作用されるモーメントを低減するように調整することが可能となる。

以上、本発明の各実施形態について説明した。しかし、本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、実施形態２では２つの回転磁界Ｈｒ１１、Ｈｒ１２の大きさが異なる構成を示し、実施形態３では３つの回転磁界Ｈｒ２１〜Ｈｒ２３のいずれか１つの大きさが他と異なる構成を示した。しかし、これらの大きさは同一であってもよい。また、上記実施形態では、ギヤモータにバランスウエイトを設けない構成を示したが、バランスウエイトを有する構成としてもよい。この場合でも、本発明を適用することで、適用しない場合よりもバランスウエイトを小さくして、ギヤモータの体積の増大を抑制できるという効果が奏される。

また、本発明において、モータの回転磁界によって生じる荷重の数、大きさ及び方向、並びに、減速機の偏心体の回転によって生じる荷重の数、大きさ及び方向は、ギヤモータの振動が低減するように適宜設定されれば、どのような組み合わせであってもよい。例えば、モータにおいて実施形態１〜３よりも多くの回転磁界を発生させて多くの方向の荷重を作用させ、これらの荷重が、減速機の偏心体の回転によって作用する荷重と打消し合う構成を採用してもよい。また、複数の偏心体の回転によって複数の方向の荷重が作用する減速機に対して、これら複数の方向の荷重を合成した荷重と打消し合うように、モータで一方向の回転磁界を発生させて一方向の荷重が作用する構成を採用してもよい。

また、上記実施形態においては、減速機として、偏心体を有する１本の軸（入力軸）を減速機の軸心に配置した所謂センタークランク式の偏心揺動型減速装置を示した。しかし、本発明の減速機には、偏心体を有する２個以上の軸が減速機の軸心からオフセットして配置された所謂振り分け型の偏心揺動型減速装置が適用されてもよい。また、上記実施形態においては、減速機として、外歯歯車を揺動させる偏心揺動型減速装置を適用した例を示した。しかし、本発明に係る減速機としては、内歯歯車が揺動して外歯歯車と噛合する内歯揺動型内接噛合遊星歯車装置が適用されてもよい。この場合、揺動歯車は内歯歯車が該当する。

また、上記実施形態においては、永久磁石形のロータを適用した例を示したが、回転磁界によって荷重が生じるロータであれば、どのような形のロータが適用されてもよい。その他、実施の形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ ギヤモータ
Ｍ１ モータ
Ｇ１ 減速機
３ ステータ
３ａ、３Ａａ、３Ｂａ ステータコア
３ｂ、３Ａｂ、３Ｂｂ コイル
４ ロータ軸
４ａ ロータ
４ｂ１〜４ｂ８ 永久磁石
１２ 入力軸
１４ 偏心体
２２、２２Ａ１、２２Ａ２、２２Ｂ１〜２２Ｂ３ 外歯歯車
２６ 内歯歯車
２６ｂ 外ピン
２８ 内ピン
２９ キャリア体
３１〜３５ 第１〜第５ケーシング
４１、４２ 軸受け
４４ 主軸受け
Ｈｒ１、Ｈｒ１１、Ｈｒ１２、Ｈｒ２１〜Ｈｒ２３ 回転磁界
Ｆ１、Ｆ２、ＦＡ１〜ＦＡ４、ＦＢ１〜ＦＢ６ 荷重
Ａ１、Ａ２ 支点

Claims (4)

1. モータと減速機とを備えるギヤモータであって、
   前記モータは、コイルが巻回されたステータと、ロータを有するロータ軸と、を有し、
   前記減速機は、前記ロータ軸と同軸で一体的に回転する入力軸と、前記入力軸に設けられた偏心体と、前記偏心体により揺動する揺動歯車と、を有し、
   前記モータの回転磁界により前記ロータ軸に作用する荷重が、前記偏心体の回転により前記入力軸に作用する荷重を打ち消す方向に発生するように、前記偏心体の位相と前記モータの回転磁界の位相とが調整されて前記モータと前記減速機とが連結されている、
   ギヤモータ。
2. 前記揺動歯車の枚数は１枚であり、
   前記モータの回転磁界により前記ロータ軸に作用する荷重と、前記偏心体の回転により前記入力軸に作用する荷重とが、互いに逆向きに調整されている、
   請求項１記載のギヤモータ。
3. 前記入力軸は、前記偏心体よりも前記ロータ軸の反対側で軸受けされていない、
   請求項１又は請求項２記載のギヤモータ。
4. 前記入力軸には軸方向に互いの位置が異なる複数の前記偏心体が設けられ、
   前記モータは大きさ及び方向の異なる複数の回転磁界を発生する、
   請求項１又は請求項３に記載のギヤモータ。

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