JP5385527B2 - 減速装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のモータでひとつの被駆動部材を駆動するモータユニットと、そのモータユニットを含んでいる減速装置に関する。

特許文献１に、１つのモータドライバを使用して、複数のモータを同じ回転速度で駆動するモータ駆動装置が開示されている。特許文献１のモータ駆動装置は、複数のモータを電気的に並列に接続している。複数のモータを並列に接続すると、いずれかのモータの配線が断線しても、他のモータは回転し続けることができるという利点がある。

特開２００６−２５４７８号公報

複数のモータをひとつの被駆動部材に係合して駆動する場合、複数のモータを並列に接続すると、いずれかのモータが配線の断線により停止しても、他のモータによって被駆動部材を回転させ続けることができるという利点がある。したがって、複数のモータをひとつの被駆動部材に係合して駆動する場合、複数のモータを並列に接続することが常識であった。その反面、いずれかのモータが停止しているにも関わらずに残りのモータで被駆動部材を駆動すると、駆動力が不足して被駆動部材を望みどおりに回転させることができない場合がある。あるいは、残りのモータが過負荷となる場合がある。すなわち、被駆動部材を異常な状態で駆動し続ける場合がある。そのような事態を避けるためには、夫々のモータに断線を検知するセンサを付けなければならない。
本発明は上記の課題に対策するものであり、夫々のモータにセンサを付加することなく、いずれかのモータの配線が断線したときに、被駆動部材を異常な状態で駆動し続けることを回避できるモータユニットを実現することを目的とする。

夫々のモータに断線を検知するセンサを取り付ければ、複数のモータを並列に接続するメリットを享受するとともに、デメリットを回避することができる。しかし、夫々のモータにセンサを備えると、コストが増加してしまう。
本発明は、複数のモータを並列に接続することによって、いずれかのモータの配線が断線しても残りのモータで被駆動部材を駆動させ続けられる並列接続の利点を放棄するという斬新な発想によって、夫々のモータにセンサを付加することなく、上記の課題を解決する。
本発明は、出力軸がひとつの被駆動部材に係合している複数のモータを電気的に直列に接続するモータユニットに具現化できる。以下の説明では、「電気的に直列」を単に「直列」と称する。
本発明のモータユニットは、複数のモータを直列に接続しているので、いずれかのモータの配線（典型的には電磁石の巻線）が断線すると、直ちに全てのモータが停止する。したがって、いずれかのモータの配線が断線したときに、他のモータが回転し続けることを防止できる。被駆動部材を異常な状態で駆動し続けることを防止することができる。本発明は、複数のモータでひとつの被駆動部材を駆動するモータユニットに好適な技術を提供する。
３相以上の巻線を有する多相モータの場合、直列に接続される最後のモータの各巻線の端が短絡していてもよい。
夫々のモータの出力軸は、ひとつの被駆動部材に直接に係合していてもよいし、ギア等の中間部材を介して係合していてもよい。換言すると、このモータユニットは、複数のモータの出力軸がひとつの被駆動部材を介して相互に拘束されている。

複数のモータの出力軸がひとつの被駆動部材を介して相互に拘束されているので、夫々のモータは、他のモータの回転に関わらずに独自に回転することができない。すなわち、複数のモータの全てが機械的に同期して回転することになる。そこで、夫々のモータが多相モータの場合、ロータとステータの位相角が、全てのモータで等しいことが好ましい。より厳密には、ロータとステータの幾何学的な位相角の関係が全てのモータで等しいことが好ましい。複数のモータを直列に接続すると、夫々のモータの各相には同じ位相の電流が流れる。ロータとステータの幾何学的な位相角が、全てのモータで等しければ、複数のモータは電気的に同期するとともに機械的にも同期する。被駆動部材を安定に駆動することができる。

複数のモータが直列に接続されているので、ひとつのモータドライバで全てのモータを同期して制御することができる。したがって、複数のモータのひとつに、出力軸の回転角と回転角速度のいずれか一方を検出するセンサが取り付けられており、そのひとつのモータが、センサの出力に基づいてフィードバック制御されることが好ましい。ひとつのモータドライバとひとつのセンサで、全てのモータの角度、あるいは角速度を制御することができる。

複数のモータでひとつの被駆動部材を駆動する典型的な装置として、複数のモータを備える減速装置が挙げられる。本発明は、複数のモータでひとつの被駆動部材を駆動する減速装置に好適である。本発明は、上記したモータユニットを含んでいる減速装置に具現化することもできる。
この減速装置は、内歯部材とキャリアと複数のクランクシャフトと外歯歯車と複数のモータを備える。内歯部材には、内歯歯車が形成されている。キャリアは、内歯部材の内側で内歯歯車と同軸に配置されており、内歯部材に回転可能に支持されている。クランクシャフトは、キャリアの軸線に沿って伸びているとともにキャリアに回転可能に支持されている。クランクシャフトには、偏心部が固定されている。
外歯歯車は、夫々のクランクシャフトの偏心部に係合している複数の貫通孔が形成されているとともに内歯部材の内歯歯車と噛み合っている外歯が形成されている。外歯歯車は、クランクシャフトの回転に伴って内歯歯車と噛み合いながらキャリアの軸線の周りを偏心回転する。
複数のモータは、内歯部材とキャリアのいずれか一方に固定されており、夫々の出力軸が夫々のクランクシャフトに係合している。
減速装置では、外歯歯車が、前記モータユニットが係合している被駆動部材に相当する。夫々のモータは、その出力軸がクランクシャフトを介してひとつの被駆動部材（外歯歯車）に係合している。外歯歯車とキャリアは一体になって回転するので、キャリアを「被駆動部材」と呼ぶこともできる。
上記の減速装置は、偏心揺動型と呼ばれる減速装置である。複数のモータが内歯部材に固定されていれば、キャリアが減速装置の出力部材（モータを固定する部材に対して相対的に回転する部材）となる。複数のモータがキャリアに固定されていれば、内歯部材が減速装置の出力部材となる。

上記の減速装置は、複数のモータで出力部材にトルクを伝える。同じ大きさのトルクを出力するのに、ひとつの大型モータを備えるよりも複数の小型モータを備える方がモータの配置の自由度が大きくなる。例えば、減速装置を小型化することができる。他方、減速装置の場合、外歯歯車に加えられるトルクが偏った状態で駆動し続けることは好ましくない。減速装置の出力部材に所望の回転を与えることができなくなる。換言すると、減速装置の出力部材が異常な状態で駆動し続ける。しかしながら、本発明の減速装置は、複数のモータを備えながら、ひとつのモータの配線が断線すると全てのモータが停止する。夫々のモータに断線検知用のセンサを備えることなく、異常な状態で減速装置が駆動し続けることを防止することができる。

本発明によると、複数のモータのうちいずれかのモータの配線が断線したときに、被駆動部材が異常な状態で駆動し続けることのないモータユニットを実現することができる。

各実施例の特徴を以下に記す。
（第１特徴） 夫々のモータは、同一のトルク特性を有している。被駆動部材を安定して回転させることができる。
（第２特徴） キャリアの軸線に沿って減速装置を貫通している貫通孔が形成されている。その貫通孔内を、配線や配管等を通過させることができる。

図面を参照して実施例を説明する。なお、以下の実施例では、モータユニットとギアユニットを備えている減速装置について説明する。しかしながら、以下に説明するモータユニットを使用して、ギアユニット以外の被駆動部材を駆動することもできる。
（第１実施例）
図１は、本実施例の減速装置１００の断面図を示している。図２は、図１のII−II線に沿った断面図を示している。図３は、減速装置１００を、図１とは異なる方向から見たときの断面図を示している。図１の断面図は図２のＩ−Ｉ線に沿った断面に相当し、図３の断面図は図２のIII−III線に沿った断面に相当する。なお、図面の明瞭化のため、図３では、図３の断面図に特有な箇所にのみ符号を付し、図１と実質的に同じ部品については符号を省略している。
図１に示すように、減速装置１００は、ギアユニット１０２とモータユニット５９を備えている。モータユニット５９は、複数のモータ５７ａ〜５７ｄを備えている。なお、図１にはモータ５７ａと５７ｃのみを図示し、他のモータ５７ｂ、５７ｄの図示を省略している。まず、ギアユニット１０２について説明する。
ギアユニット１０２は、内歯部材１８と外歯歯車２０Ｘ、２０Ｙと複数のクランクシャフト４９とキャリアを備えている。後述するように、キャリアは、キャリア上部４Ｘとキャリアベース４Ｙから形成されている。以下の説明では、キャリア上部４Ｘとキャリアベース４Ｙを併せて、キャリア４と称することがある。また、後述するように、内歯部材１８をギアユニット１０２の出力部を称することがある。内歯部材１８を回転自在に支持する部分を固定部と称することがある。具体的には、キャリア４（キャリア上部４Ｘとキャリアベース４Ｙ）が、ギアユニット１０２の固定部に相当する。なお、以下の説明では、複数個が存在する実質的に同一種類の部品に共通した事象を説明する場合には、アルファベットの添え字を省略することがある。
図２に示すように、内歯部材１８はリング状であり、その内周に沿って多数の内歯が形成されている。内歯部材１８は、外歯歯車（被駆動部材）２０と異なる歯数を有している。内歯部材１８の内周に沿って、多数の内歯ピン（内歯）２２が配置された内歯歯車が形成されている。換言すると、内歯部材１８そのものが内歯歯車を構成しているということもできる。
外歯歯車２０は、内歯部材１８の内歯ピン２２と噛み合いながら偏心回転する。すなわち、外歯歯車２０は、内歯部材１８の軸線１８Ｍの周りを公転する。なお、軸線１８Ｍは、内歯ピン２２群によって形成される内歯歯車の軸線ということができるし、後述するキャリア４の軸線ということもできる。外歯歯車２０の中心に第１貫通孔６０が形成されており、第１貫通孔６０内を円筒部材６４が通過している（図１も参照）。外歯歯車２０の第１貫通孔６０の周囲に、複数の第２貫通孔６８ａ〜６８ｈが形成されている。夫々の第２貫通孔６８は、同一円周上に形成されている。なお詳細は後述するが、第２貫通孔６８ａ、６８ｃ、６８ｅ、６８ｇにはクランクシャフト４９の偏心部５０が嵌合しており、第２貫通孔６８ｂ、６８ｄ、６８ｆ、６８ｈ内をキャリア４の柱状部５が通過している。

図３に示すように、キャリア上部４Ｘとキャリアベース４Ｙは、ボルト６６によって締結されており、一体となってギアユニット１０２のキャリア４を構成する。キャリア４は、内歯部材１８の内側に配置されている。減速装置１００は、キャリアベース４Ｙがボルト２９によって基部（例えばロボットの旋回部や回転装置のベース等）に固定される（図１を参照）。すなわち、キャリア４（キャリア上部４Ｘとキャリアベース４Ｙ）は、基部に対して回転することが拘束される。その結果、外歯歯車２０Ｘ、２０Ｙは基部に対して回転することが拘束される。そして前述したように、内歯部材１８が、外歯歯車２０Ｘ、２０Ｙに対して回転する。したがって、キャリア４が、減速装置１００の固定部に相当する。内歯部材１８が、減速装置１００の固定部（キャリア上部４Ｘとキャリアベース４Ｙ）に対して回転する出力部に相当する。なお、内歯部材１８が基部に固定される場合、キャリア４は、内歯部材１８に対して回転する。この場合、キャリア４の軸線は、内歯部材１８の軸線１８Ｍに等しい。すなわち、キャリア４は、内歯部材１８と同軸に配置されている。
図１に示すように、キャリア４と内歯部材１８の間に、一対の円錐ころ軸受１６Ｘ、１６Ｙが配置されている。円錐ころ軸受１６Ｘ、１６Ｙによって、内歯部材１８はキャリア４に対して回転可能であるとともにスラスト方向に変位不能に支持されている。なお、キャリア４が内歯部材１８に対して回転可能であるとともにスラスト方向に変位不能に支持されているということもできる。本実施例ではキャリア４と内歯部材１８の間に一対の円錐ころ軸受１６Ｘ、１６Ｙを配置したが、円錐ころ軸受の代わりにアンギュラ玉軸受等を使用してもよい。

クランクシャフト４９は、シャフト５４と、シャフト５４の軸線５４Ｍに対して偏心している偏心部５０Ｘ、５０Ｙを備えている。軸線５４Ｍは、内歯部材１８の軸線（キャリア４の軸線ということもできる）１８Ｍと平行に伸びている。すなわち、クランクシャフト４９は、キャリア４の軸線１８Ｍに沿って伸びている。キャリア４とクランクシャフト４９の間に一対の円錐ころ軸受４０Ｘ、４０Ｙが配置されている。円錐ころ軸受４０Ｘ、４０Ｙによって、クランクシャフト４９はキャリア４に対して回転可能であるとともにスラスト方向に変位不能に支持されている。なお、円錐ころ軸受１６において、符号８は内輪を示し、符号１４は外輪を示し、符号１２は転動体（ころ）を示し、符号１０は転動体１２を保持する保持器を示している。円錐ころ軸受４０において、符号３８は内輪を示し、符号３２は外輪を示し、符号３６は転動体を示し、符号３４は転動体３６を保持する保持器を示している。
偏心部５０は、針状ころ軸受４６を介して第２貫通孔６８ａ、６８ｃ、６８ｅ、６８ｇ（図２を参照）に嵌合している。なお、針状ころ軸受４６において、符号４４は転動体を示しており、符号４２は、転動体４４を保持する保持器を示している。

図３に示すように、キャリア上部４Ｘの柱状部５ｄが、外歯歯車２０Ｘの第２貫通孔６９と外歯歯車２０Ｙの第２貫通孔６８ｄを通過している。図２に示すように、キャリア上部４Ｘは複数の柱状部５ｂ、５ｄ、５ｆ、５ｈを有しており、夫々の柱状部５ｂ、５ｄ、５ｆ、５ｈが対応する第２貫通孔６８ｂ、６８ｄ、６８ｆ、６８ｈを通過している。図示を省略しているが、夫々の柱状部５ｂ、５ｄ、５ｆ、５ｈは、外歯歯車２０Ｘの対応する第２貫通孔６９（図３を参照）も通過している。
外歯歯車２０Ｙの第２貫通孔６８ｂ、６８ｄ、６８ｆ、６８ｈと柱状部５ｂ、５ｄ、５ｆ、５ｈの間には、外歯歯車２０Ｙが軸線１８Ｍの周りを偏心回転することを許容する間隔が確保されている。同様に、外歯歯車２０Ｘの第２貫通孔６９と対応する柱状部５の間には、外歯歯車２０Ｘが軸線１８Ｍの周りを偏心回転することを許容する間隔が確保されている。

上記したように、クランクシャフト４９は偏心部５０（偏心部５０Ｘと５０Ｙ）を有している。偏心部５０Ｙは、針状ころ軸受４６Ｙを介して外歯歯車２０Ｙの第２貫通孔６８ａ、６８ｃ、６８ｅ、６８ｇ（図２を参照）に嵌合している。換言すると、外歯歯車２０Ｙに、クランクシャフト４９の偏心部５０に係合している複数の第２貫通孔６８ａ、６８ｃ、６８ｅ、６８ｇが形成されている。偏心部５０Ｙは、第２貫通孔６８ａ、６８ｃ、６８ｅ、６８ｇの内側で自転することができる。同様に、偏心部５０Ｘは、外歯歯車５０Ｘの第２貫通孔に嵌合している。すなわち、複数のクランクシャフト４９は、ひとつの外歯歯車５０Ｘに係合している。複数のクランクシャフト４９は、ひとつの外歯歯車５０Ｙにも係合している。
図１に示すように、偏心部５０Ｘと円錐ころ軸受４０Ｘの間に止め部材４８が配置されており、偏心部５０Ｙと円錐ころ軸受４０Ｙの間に止め部材５２が配置されている。止め部材４８、５２によって、偏心部５０Ｘ、５０Ｙが軸線５４Ｍ方向に変位することを防止している。

クランクシャフト４９において、偏心部５０Ｘと５０Ｙの夫々の回転軸線は、軸線５４Ｍからオフセットしている。但し、偏心部５０Ｘと５０Ｙでは、オフセットの方向が逆向きである。すなわち、偏心部５０Ｘの回転軸線と偏心部５０Ｙの回転軸線は、常に軸線５４Ｍを挟んだ反対側にある。その結果、外歯歯車２０Ｘと外歯歯車２０Ｙは、内歯部材１８の軸線１８Ｍに対して常に対称の位置に存在している。そのため、ギアユニット１０２の回転バランスが確保される関係が実現されている。

キャリア上部４Ｘには、その中央を貫通する中心孔４Ｘａが形成されている。キャリアベース４Ｙには、その中央を貫通する中心孔４Ｙａが形成されている。円筒部材６４が、外歯歯車２０Ｘ、２０Ｙの夫々の第１貫通孔６０Ｘ、６０Ｙの双方を通過して、キャリア上部４Ｘの中心孔４Ｘａとキャリアベース４Ｙの中心孔４Ｙａを連結している。キャリア上部４Ｘの中心孔４Ｘａ、キャリアベース４Ｙの中心孔４Ｙａ、及び、円筒部材６４の内周面６４ａによって、ギアユニット１０２には、内歯部材１８（出力部）の軸線１８Ｍを内包し、ギアユニット１０２の基部側から出力側（内歯部材１８が回転させる部材が存在する側）に通じる中心貫通孔１１０が形成される。ギアユニット１０２に、出力部の回転軸線１８Ｍを内包し、その基部側から出力側に通じる中心貫通孔１１０が形成できるのは、内歯部材１８がリング状であることと、内歯部材１８の内側で偏心回転する外歯歯車２０Ｘ、２０Ｙの中心部に第１貫通孔６０Ｘ、６０Ｙが形成されているからである。
ここで、ギアユニット１０２の「固定部」と「出力部」という用語について説明する。後述するように、減速装置１００では、モータ５７が、キャリアベース４Ｙに固定され、モータ５７のロータ５６が回転すると、内歯部材１８がキャリア４とモータ５７に対して回転する。本実施例では、キャリア４がギアユニット１０２の筐体に相当する。したがって、内歯部材１８をギアユニット１０２の出力部と称することができ、キャリア４を、ギアユニット１０２の固定部と称することができる。

キャリア４と内歯部材１８の間に、一対のオイルシール６Ｘ、６Ｙが配置されている。キャリアベース４Ｙと夫々のクランクシャフト４９のシャフト５４との間に、オイルシール３０が配置されている。キャリア上部４Ｘの上部にシールキャップ２が配置されている。オイルシール６Ｘ、６Ｙ、３０と、シールキャップ２によって、ギアユニット１０２内に挿入されたオイル等が外部に漏れることを防止できる。

次に、モータユニット５９について説明する。
モータユニット５９は、モータ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ及び５７ｄを備えている。複数のモータ５７ａ〜５７ｄの夫々は、ステータ５８とロータ（モータの出力軸）５６を備えており、ロータ５６がクランクシャフト４９のシャフト５４に連結されている。換言すると、減速装置１００は、４本のクランクシャフト４９を備えており、全てのクランクシャフト４９に、対応するモータ５７ａ〜５７ｄが連結されている。
モータ５７ａ〜５７ｄのうちの１つのモータ５７ｃに、ロータ５６の回転角を検出するエンコーダ（回転角センサ）２６が取り付けられている。他の３つのモータ５７ａ、５７ｂ及び５７ｄにはエンコーダ２６が連結されていない。他の３つのモータ５７ａ、５７ｂ及び５７ｄには、エンコーダ２６に代えて、ブレーキが連結されている。図１には、モータ５７ａにブレーキ２８ａが接続されていることが図示されている。モータ５７ｂ、５７ｄにも同様にブレーキ（図示省略）が接続されている。すなわち、エンコーダ２６が連結されていないモータ５７にのみブレーキ２８が連結されている。そのため、モータ５７にエンコーダ２６とブレーキ２８の双方を連結する場合と比較すると、減速装置１００は、軸方向の長さが短くなっている。
なお、全てのモータ５７にブレーキを連結しないで、モータ５７のサーボロックをブレーキの代わりにしてもよい。

モータ５７は、ギアユニット１０２の中心貫通孔１１０を軸方向に延長した円筒の外側に配置されている。換言すると、モータ５７は、減速装置１００を軸方向から観測したときに、ギアユニット１０２の中心貫通孔１１０の外側に配置されている。モータ５７をそのように配置することによって、モータ５７に邪魔されることなく、ギアユニット１０２の中心貫通孔１１０に配線や配管等（図示省略）を通過させることができる。

ギアユニット１０２のキャリアベース４Ｙにステータ５８が固定されており、クランクシャフト４９のシャフト５４にロータ５６が連結されている。ロータ５６は、ステータ５８の軸線の周りに回転することができる。ステータ５８の軸線は、クランクシャフト４９の軸線５４Ｍに等しい。すなわち、シャフト５４とロータ５６は一体に回転する。ステータ５８とロータ５６の間には、ステータ５８に対してロータ５６が回転可能であるとともに軸方向に変位不能に支持するための軸受が存在しない。ロータ５６は、クランクシャフト４９を支持する一対の円筒ころ軸受４０Ｘ、４０Ｙによって、ステータ５８に対して回転可能であるとともにスラスト方向に変位不能に支持されている。

前述したように、夫々のクランクシャフト４９の偏心部５０Ｙが、外歯歯車２０Ｙの第２貫通孔６８に嵌合している。また、夫々のクランクシャフト４９は、モータ５７の出力軸に連結している。したがって、夫々のモータ５７の出力軸（ロータ５６）は、独立に回転することができない。換言すると、モータ５７の夫々の出力軸は、クランクシャフト４９を介してひとつの被駆動部材（外歯歯車２０Ｙ）に係合している。全てのモータ５７のトルクが外歯歯車２０Ｙに伝達され、後述するように、外歯歯車２０Ｙが偏心回転する。外歯歯車２０Ｘについても同様である。

次に、減速装置１００のメカニズムについて説明する。
モータ５７のロータ５６が回転し、クランクシャフト４９が軸線５４Ｍの周りに回転すると、偏心部５０が偏心回転する。換言すると、偏心部５０の回転軸線が、軸線５４Ｍの周りを公転する。偏心部５０が偏心回転すると、外歯歯車２０が内歯部材１８の軸線１８Ｍの周りを偏心回転する。換言すると、外歯歯車の中心が、内歯部材１８の軸線１８Ｍの周りを公転する。
外歯歯車２０と内歯部材１８は噛み合っているので、外歯歯車２０が公転すると、内歯部材１８は外歯歯車２０に対して自転する。上記したように、外歯歯車２０は固定部（キャリア４）に対して自転が拘束されているため、内歯部材１８は固定部（キャリア４）に対して自転する。内歯部材１８が、減速装置１００の出力部材に相当する。モータ５７を駆動すると、内歯歯車１８が固定部（キャリア４）に対して回転する。モータ５７の回転が、ギアユニット１００によって減速されて内歯歯車１８に伝達される。換言すると、モータ５７の出力トルクが、ギアユニット１００によって増幅されて内歯歯車１８に伝達される。
図２に示すように、減速装置１００では、外歯歯車２０の歯数が５１本であり、内歯部材１８の歯数（内歯ピン２２の数）が２６本である。また、外歯歯車２０の外歯は、１つおきに内歯ピン２２と噛み合っている。そのため、外歯歯車２０が軸線１８Ｍの周りを５２回（２６×２）公転すると、内歯部材１８が軸線１８Ｍの周りを１回自転する。また、図２から明らかなように、外歯歯車２０の全ての外歯が内歯ピン２２に接している。そのため、外歯歯車２０と内歯部材１８の間にバックラッシが発生しにくい構造を実現している。また、図１に示すように、外歯歯車２０Ｘ、２０Ｙの双方が１つの内歯ピン２２と噛み合っている。そのため、外歯歯車２０と内歯部材１８の間によりバックラッシが発生しにくい。なお、内歯ピン２２は内歯部材１８に固定されていない。内歯ピン２２は内歯部材１８に形成された溝に嵌め込まれており、その溝内で自転することができる。
なお、外歯歯車２０の歯数と内歯部材１８の歯数（内歯ピン２２の数）を調整することによって、減速装置１００の減速比を適宜変更することができる。

次に、モータユニット５９の回路を説明する。
図４に、モータユニット５９の回路図を示す。上記したように、モータユニット５９は、モータ５７ａ〜５７ｄを備えている。モータ５７ａ〜５７ｄは３相モータであり、全て同一のトルク特性を有している。モータ５７ａ〜５７ｄの夫々は、巻線８０Ｕ、巻線８０Ｖ、巻線８０Ｗを備えている。巻線８０Ｕの両端部のうち、一方の端部を符号８２Ｕで表し、他方の端部を符号８４Ｕで表す。同様に、巻線８０Ｖの一方の端部を符号８２Ｖで表し、他方の端部を符号８４Ｖで表す。巻線８０Ｗの一方の端部を符号８２Ｗで表し、他方の端部を符号８４Ｗで表す。符号８２が表す端部は、ひとつのモータをモータドライバに接続する場合、モータドライバの出力端に接続される側の端部である。符号８４が表す端部は、モータドライバのグランド側に接続される端部である。ひとつのモータをモータドライバに接続する場合、符号８４が表す３つの端部（８４Ｕ、８４Ｖ、及び８４Ｗ）は、モータドライバのグランド側に接続される代わりに短絡させてもよい。
モータ５７ａの巻線８０Ｕ、８０Ｖ、８０Ｗの一端８２Ｕ、８２Ｖ、８２Ｗが、夫々、モータドライバ７０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力端に接続している。モータ５７ａの巻線８０Ｕ、８０Ｖ、８０Ｗの他端８４Ｕ、８４Ｖ、８４Ｗが、夫々、モータ５７ｂの巻線８０Ｕ、８０Ｖ、８０Ｗの一端８２Ｕ、８２Ｖ、８２Ｗに接続している。モータ５７ｂの巻線８０Ｕ、８０Ｖ、８０Ｗの他端８４Ｕ、８４Ｖ、８４Ｗが、夫々、モータ５７ｃの巻線８０Ｕ、８０Ｖ、８０Ｗの一端に接続している。モータ５７ｃの巻線８０Ｕ、８０Ｖ、８０Ｗの他端８４Ｕ、８４Ｖ、８４Ｗが、夫々、モータ５７ｄの巻線８０Ｕ、８０Ｖ、８０Ｗの一端８２Ｕ、８２Ｖ、８２Ｗに接続している。モータ５７ｄの巻線８０Ｕ、８０Ｖ、８０Ｗの他端８４Ｕ、８４Ｖ、８４Ｗが、スター結線（短絡）している。簡潔にいうと、モータ５７ａ〜５７ｄは、モータ５７ａ、モータ５７ｂ、モータ５７ｃ、モータ５７ｄの順に電気的に直列に接続されている。

ここで、モータユニット５９と従来のモータユニット１５９を比較する。
図６に従来のモータユニット１５９を示す。モータユニット１５９は、モータ１５７ａ〜１５７ｄを備えている。モータ１５７ａ〜１５７ｄは３相モータであり、全て同一のトルク特性を有している。また、モータ１５７ａ〜１５７ｄは、モータ５７ａ〜５７ｄと同一のトルク特性を有している。
モータユニット１５９では、モータ１５７ａ〜１５７ｄの巻線８０Ｕの一端８２Ｕが、モータドライバ７０のＵ相に接続している。モータ１５７ａ〜１５７ｄの巻線８０Ｖの一端８２Ｖが、モータドライバ７０のＶ相に接続している。モータ１５７ａ〜１５７ｄの巻線８０Ｗの一端８２Ｗが、モータドライバ７０のＷ相に接続している。さらに、モータ１５７ａの他端８４Ｕ、８４Ｖ、８４Ｗがスター結線している。同様に、モータ１５７ｂ〜１５７ｄの夫々も、他端８４Ｕ、８４Ｖ、８４Ｗがスター結線している。簡潔にいうと、モータ１５７ａとモータ１５７ｂとモータ１５７ｃとモータ１５７ｄが電気的に並列に接続されている。

従来のモータユニット１５９では、例えば、モータ１５７ａの巻線８０Ｕが断線すると（あるいは、端部８２Ｕ、８４Ｕで接続不良が生じると）、モータ１５７ａの巻線８０Ｕに電流が流れなくなる。そのため、モータ１５７ａは、正常に回転することができなくなる。しかしながら、他のモータ１５７ｂ、１５７ｃ及び１５７ｄの各巻線には電流が流れ続けるので、モータ１５７ｂ、１５７ｃ及び１５７ｄは回転し続けることができる。そのため、モータ１５７ｂ、１５７ｃ及び１５７ｄによって、外歯歯車２０を駆動し（偏心回転させ）続ける。上記したように、モータ１５７ａ〜１５７ｄは、それらの出力軸（ロータ）５６が、ひとつの被駆動部材（外歯歯車２０）に係合している。そのため、正常に回転することができないモータ１５７ａも、外歯歯車２０の駆動に伴って回転し続ける。
モータ１５７ａは自ら回転しないので、外歯歯車２０の駆動にとって負荷となる。その結果、外歯歯車２０に加えられるトルクに偏りが生じ、外歯歯車２０が所望する回転をしない。その結果、減速装置１００の回転精度が悪化する。

他方、モータユニット５９では、例えば、モータ５７ａの巻線８０Ｕが断線すると（あるいは、端部８２Ｕ、８４Ｕで接続不良が生じると）、モータ５７ａ〜５７ｄの全ての巻線８０Ｕに電流が流れなくなる。そのため、モータ５７ａだけでなく、他のモータ５７ｂ、５７ｃ及び５７ｄも停止する。その結果、減速装置１００の動作が停止する。回転精度が悪い状態で減速装置１００が駆動し続けることを防止することができる。

また、図４では図示を省略しているが、モータドライバ７０にトルク指令を出力するコントローラには、モータ５７ｃに取り付けられたエンコーダ２６が接続されている。コントローラは、エンコーダ２６の検出値に基づいて、モータドライバ７０を制御する。すなわち、複数のモータ５７は、ひとつのモータ５７ｃに取り付けられているエンコーダ２６の出力に基づいてフィードバック制御される。

モータユニット５９の他の効果について、従来のモータユニット１５９と対比して説明する。
従来のモータユニット１５９では、モータドライバ７０が、モータ１５７ａ〜１５７ｄの二次電流の合計を演算処理し、モータ１５７ａ〜１５７ｄの出力トルクを調整している。例えば、モータ１５７ａの巻線８０Ｕが断線すると（あるいは、端部８２Ｕ、８４Ｕで接続不良が生じると）、他のモータ１５７ｂ、１５７ｃ及び１５７ｄの巻線に、通常時よりも過大な電流が流れる。そのため、モータドライバ７０が、モータ１５７ａ〜１５７ｄの二次電流の合計を演算処理しても、モータ１５７ａの巻線８０Ｕ等が断線していることを検出することは困難である。並列接続された夫々のモータ１５７ａ〜１５７ｄの断線を個別に検知するためには、夫々のモータ１５７ａ〜１５７ｄに、断線を検知するセンサをつけなくてはいけない。
他方、モータユニット５９では、例えば、モータ５７ａの配線８０Ｕが断線すると（あるいは、端部８２Ｕ、８４Ｕで接続不良が生じると）、他のモータ５７ｂ、５７ｃ及び５７ｄの巻線８０Ｕにも電流が流れない。モータ５７ａ〜５７ｄの二次電流の合計を演算処理すれば、モータ５７ａ〜５７ｄのいずれかのＵ相が断線していることを検出することができる。夫々のモータ５７ａ〜５７ｄに断線を検知するセンサをつけなくても、モータドライバ７０が、モータ５７ａ〜５７ｄのいずれかに異常（断線等）が生じていることを検知することができる。そして、モータ５７ａ〜５７ｄを停止することができる。
また、上記したように、従来のモータユニット１５９では、例えば、モータ１５７ａの巻線８０Ｕが断線すると、他のモータ１５７ｂ、１５７ｃ及び１５７ｄの巻線に、通常時よりも過大な電流が流れる。そのため、他のモータ１５７ｂ、１５７ｃ及び１５７ｄの巻線も断線する虞がある。
他方、上記したように、モータユニット５９では、例えば、モータ５７ａの巻線８０Ｕが断線すると、他のモータ５７ｂ、５７ｃ及び５７ｄの巻線にも電流が流れない。そのため、他のモータ５７ｂ、５７ｃ及び５７ｄの巻線までもが断線することを防止することができる。

モータユニット５９の他の特徴について説明する。
図５に、図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図を示している。なお、図面の明瞭化のため、一部のハッチングを省略している。モータ５７ａ〜５７ｄは、内歯部材１８の軸線１８Ｍ（図１も参照）の周りに等間隔に配置されている。符号５４Ｍは、ロータ５６の軸線を示しており、符号９０は、軸線１８Ｍと軸線５４Ｍを半径とする仮想円を示している。上記したように、モータ５７ａ〜５７ｄは同一の仕様である。なお、以下の説明では、モータ５７ａ〜５７ｄに共通の部品については、同じ符号を付すことにより説明を省略する。
モータ５７ａは、リング状のステータ５８と、ステータ５８内に配置されたロータ５６を備えている。スタータ５８は、９個のポールピース５８ａ〜５８ｉを備えている。ポールピース５８ａ、５８ｅ及び５８ｆには、巻線８０Ｕ（図４も参照）が巻き付けられている。ポールピース５８ｂ、５８ｃ及び５８ｇには、巻線８０Ｗが巻き付けられている。ポールピース５８ｄ、５８ｈ及び５８ｉには、巻線８０Ｖが巻き付けられている。ロータ５６には、８極の永久磁石Ｎ１〜Ｎ４、Ｓ１〜Ｓ４が配置されている。永久磁石Ｎ１〜Ｎ４は、同一の磁極（Ｎ極）を外側に向けて配置されている。永久磁石Ｓ１〜Ｓ４は、Ｓ極を外側に向けて配置されている。永久磁石Ｎ１〜Ｎ４、Ｓ１〜Ｓ４の夫々は、外側に向いている磁極が周方向に交互になるように配置されている。モータユニット５９では、ロータ５６とステータ５８の位相角が、全てのモータ５７ａ〜５７ｄで等しい。例えば、全てのモータ５７ａ〜５７ｄにおいて、巻線８０Ｕが巻き付けられているポールピース５８ａと永久磁石Ｎ１の中間部が対向している。

前記したように、モータ５７ａ〜５７ｄは直列に接続されている。そのため、モータ５７ａ〜５７ｄの各相には同じ位相の電流が流れる。モータユニット５９では、ロータ５６とステータ５８の位相角が、全てのモータ５７ａ〜５７ｄで等しい。そのため、全てのモータ５７ａ〜５７ｄが、電気的に同期する。被回転部材（外歯歯車２０）を安定して駆動させることができる。

図７に、ロータ５６とステータ５８の位相角が、全てのモータ５７ａ〜５７ｄで等しくない例を示す。モータ５７ａでは、巻線８０Ｕが巻き付けられているポールピース５８ａと永久磁石Ｓ１の中間部が対向している。モータ５７ｂでは、ポールピース５８ａと永久磁石Ｎ１とＳ１の境界部が対向している。モータ５７ｃでは、ポールピース５８ａと永久磁石Ｓ１の端部が対向している。モータ５７ｄでは、ポールピース５８ａと永久磁石Ｎ１の中間部が対向している。
ロータ５６とステータ５８の位相角が全てのモータ５７ａ〜５７ｄで等しくない場合、被回転部材（外歯歯車２０）に加えられるトルクに偏りが生じたり、モータ５７ａ〜５７ｄの回転方向が所望する方向と反対になったり、モータ５７ａ〜５７ｄの回転を停止するときに遅れが生じたりしてしまう可能性がある。
図５に示すように、ロータ５６とステータ５８の位相角が全てのモータ５７ａ〜５７ｄで等しければ、上記した不具合が生じることを防止することができる。

本実施例のモータユニット５９では、ポールピース５８ａ、５８ｅ及び５８ｆに巻線８０Ｕが巻き付けられており、ポールピース５８ｂ、５８ｃ及び５８ｇに巻線８０Ｗが巻き付けられており、ポールピース５８ｄ、５８ｈ及び５８ｉに巻線８０Ｖが巻き付けられている。巻線８０Ｕ、８０Ｗ及び８０Ｖの夫々が、軸線５４Ｍに対して対称の位置に配置されている。そのため、ロータ５６とステータ５８の間で生じる電磁力は、軸線５４Ｍに対してほぼ対称になる。ロータ５６が回転しているときの電磁力のバランスが良好になり、振動等の不具合が生じることを防止することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

上記実施例では、モータのひとつに、回転角検出装置（エンコーダ）が取り付けられている。回転角検出装置に代えて、モータのひとつに、回転角速度検出装置が取り付けられていてもよい。モータの駆動状態を検出することができる装置であれば、その種類は限定されない。
上記実施例では、ギアユニットの基部側から出力側に通じる中心貫通孔が形成されている。中心貫通孔は必ずしも必須の構成ではなく、必要に応じて形成すればよい。
上記実施例では、モータユニットを備えている減速装置について説明した。しかしながら、実施例のモータユニットを使用して、他の被駆動部材を駆動することもできる。例えば、ベルトコンベアのローラやプーリ等を駆動することができる。
また、モータユニットが備えているモータは、４個に限定されるものではない。モータは２個でもよいし、３個でもよい。また、５個以上でもよい。
夫々のモータは、３相モータでなくてもよい。単相モータであってもよいし、４相以上のモータでもよい。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

減速装置の断面図（１） 図１のII−II線に沿った断面図 減速装置の断面図（２） モータユニットの回路図 図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図 従来のモータユニットの回路図 図５の断面図の変形例

符号の説明

４：キャリア
１８：内歯部材
２０：外歯歯車（被駆動部材）
２２：内歯ピン（内歯）
２６：回転角検出装置（センサ）
４９：クランクシャフト
５０：偏心部
５６：ロータ（モータの出力軸）
５７ａ〜５７ｄ：モータ
５９：モータユニット
５８：ステータ
６８ａ〜６８ｈ：貫通孔
１００：減速装置
１０２：ギアユニット

Claims (2)

1. 内周に内歯歯車が形成されている内歯部材と、
   内歯部材の内側で内歯歯車と同軸に配置されており、内歯部材に回転可能に支持されているキャリアと、
   キャリアの軸線に沿って伸びているとともにキャリアに回転可能に支持されており、偏心部が固定されている複数のクランクシャフトと、
   各々のクランクシャフトの偏心部に係合している複数の貫通孔が形成されているとともに前記内歯歯車と噛み合っている外歯が形成されており、クランクシャフトの回転に伴ってキャリアの軸線の周りを偏心回転する外歯歯車と、
   内歯部材とキャリアのいずれか一方に固定されているモータユニットと、
   を備えており、
   前記モータユニットは、
   クランクシャフトと同数のモータを含んでおり、
   各々のモータの出力軸は、各々のクランクシャフトに連結しており、各々のクランクシャフトを介してひとつの外歯歯車に係合されており、
   各々のモータは電気的に直列に接続されており、
   複数のモータのうちのひとつのモータのみに、前記出力軸の回転角又は回転角速度を検出するセンサが取り付けられており、
   前記ひとつのモータが、前記センサの出力に基づいてフィードバック制御されることを特徴とする減速装置。
2. 夫々のモータは多相モータであり、ロータとステータの位相角が、全てのモータで等しいことを特徴とする請求項１に記載の減速装置。

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