JP5456801B2

JP5456801B2 - ギヤードモータ

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Publication number: JP5456801B2
Application number: JP2012009533A
Authority: JP
Inventors: 滋小澤; 大樹倉谷
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2006-07-21
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2027-07-20
Also published as: JP2012085531A

Description

本発明は、ロータの内側に変速機構を内蔵したギヤードモータに関するものである。

高トルクを得るために、遊星歯車を用いた変速機構を付加したギヤードモータが提案されている。例えば、偏心支軸に第１の遊星歯車と第２の遊星歯車とを互いに結合した状態に取り付け、第１の内歯歯車が固定要素としての第１の内歯歯車に沿って自転と交点とを行う際、第２の遊星歯車によって、同心支軸に回転自在に支持された第２の内歯歯車を駆動させ、プーリから回転出力を得る構成が提案されている（特許文献１参照）。

但し、このようなモータは、ロータの外側に減速機構を設けたため、ギヤードモータのサイズが大きい。そこで、減速機構をロータの内側に配置したギヤードモータが提案されている。例えば、ロータの回転軸の周りに形成された外歯歯車と、この外歯歯車の周りに同心状に配置された固定の内歯歯車との間に、外歯歯車および内歯歯車とに噛合する遊星歯車を配置したものが提案されている（特許文献２参照）。

特開２００４−３４０１９１号公報特開２００２−２７２０５６号公報

しかしながら、特許文献２に示すようなギヤードモータでは、回転軸の外周に外歯歯車を形成したため、回転軸の外周側に遊星歯車を配置し、その外周側に内歯歯車を配置せざるを得ず、モータの外径寸法が大きくなってしまうという問題点がある。また、回転軸の両軸端には、回転軸を回転可能に支持する軸受が配置されているにも関わらず、回転軸の外周に入力要素としての外歯歯車を形成すると、回転軸に対する軸受の周りに、出力要素としての遊星キャリアに対する軸受を配置する必要があり、構造が複雑になってしまい、組み立てに多大な手間がかかるという問題点がある。

以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、ロータの内側に新たな構造の減速機構を設けることにより、外径形寸法の構造の簡素化および小型化を図ることのできるギヤード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、ステータと、該ステータの内側に配置されたロータと、該ロータの内側で当該ロータの回転を変速して出力する変速機構とを有するギヤードモータにおいて、前記変速機構は、前記ロータに対して同軸状に配置された第１の内歯歯車と、該第１の内歯歯車とモータ軸線方向で離間する位置で当該第１の内歯歯車に対して同軸状に配置された第２の内歯歯車と、前記第１の内歯歯車と噛合する第１の外歯歯車部分、および前記第２の内歯歯車と噛合する第２の外歯歯車部分を備えた遊星歯車と、前記遊星歯車を自転可能に保持する遊星キャリアとを有し、前記遊星キャリアは、前記ロータと一体に回転可能に形成されて入力要素とされ、前記第１の内歯歯車は、固定要素とされ、前記第２の内歯歯車は、出力要素とされ、前記ステータ側に駆動コイルが配置され、前記ロータ側に永久磁石が配置されており、前記ロータは、前記遊星キャリアとの連結部からモータ軸線方向の一方側および他方側に延びる円筒状の胴部と、前記胴部の外周面に固着された円筒状の前記永久磁石を備えており、前記遊星歯車は、前記第１の外歯歯車部分および前記第２の外歯歯車部分がモータ軸線方向およびモータ軸線方向と直交する半径方向で前記永久磁石および前記胴部の内側に位置しており、前記ステータは、前記半径方向で前記胴部の外側に位置して前記駆動コイルを搭載している環状のステータコアを備え、前記第１の内歯歯車は、前記ステータコアに固定された底板部分と当該底板部分からモータ軸線方向に起立する第１円筒部とを備える第１の内歯歯車体の当該第１円筒部の内周面に形成され、前記第２の内歯歯車は、モータ軸線方向に延びる第２円筒部を備える第２の内歯歯車体の当該第２円筒部の内周面に形成され、前記第１の内歯歯車体の前記第１円筒部と前記第２の内歯歯車体の前記第２円筒部とは、モータ軸線方向の互いに異なる方向から前記胴部に挿入されていることを特徴とする。

本発明では、ロータの内側では、第１の内歯歯車と第２の内歯歯車とがモータ軸線方向に配置されているとともに、前記第１の内歯歯車と噛合する第１の外歯歯車部分、および前記第２の内歯歯車と噛合する第２の外歯歯車部分を備えた遊星歯車が用いられている。このため、固定要素、入力要素および出力要素の全てを半径方向に配置した場合と比較して、モータ軸線方向の空間を有効利用できるので、モータの外径寸法を小型化できる。また、第１の内歯歯車と第２の内歯歯車とをモータ軸線方向に配置したため、第１の内歯歯車、第２の内歯歯車および遊星キャリアを固定要素、入力要素および出力要素のいずれに対応させた場合でも、第１の内歯歯車および第２の内歯歯車の内側を利用して軸受などを配置できるなど、ギヤードモータの構造を簡素化することができる。さらに、内歯歯車を２つ用いたため、これらの内歯歯車を略同一の外径寸法とすれば、ロータの内側空間を有効利用できるので、ギヤードモータの構造の簡素化および小型化を図ることができる。また、前記ステータ側に駆動コイルが配置され、前記ロータ側に永久磁石が配置されているので、整流のためのブラシなどが不要である分、ギヤードモータの構造の簡素化および小型化を図ることができる。

本発明において、前記変速機構は、例えば減速機構である。このように構成すると、小型のギヤードモータで大きなトルクを得ることができる。

本発明において、前記遊星歯車は、該遊星歯車の回転中心軸線上に貫通穴を備え、前記遊星キャリアは、前記貫通穴に嵌って前記遊星歯車を回転可能に支持する遊星歯車用固定軸を備えていることが好ましい。このように構成すると、遊星歯車を回転中心軸線方向において長い距離にわたって支持できるので、遊星歯車がガタついて異音を発生するのを確実に防止することができる。

本発明において、前記遊星歯車は、該遊星歯車の回転中心軸線上に回転軸を備え、前記回転軸の両端が前記遊星キャリアに回転可能に支持されていることが好ましい。このように構成すると、遊星歯車を回転中心軸線方向において離間した２箇所で支持できるので、遊星歯車がガタついて異音を発生するのを確実に防止することができる。

本発明において、前記第１の内歯歯車、前記遊星キャリア、および前記第２の内歯歯車は、モータ軸線に沿ってこの順に配置されている構成を採用した場合、前記遊星キャリアは、前記第１の内歯歯車と前記第２の内歯歯車との間で前記遊星歯車を自転可能に支持する遊星歯車支持部を備え、当該遊星歯車支持部の外周側に前記ロータとの前記連結部が形成されている構成を採用することができる。このように構成すると、内歯歯車を２つ用いた場合でも、遊星キャリアとロータとを容易に連結できるので、ギヤードモータの構造の簡素化および小型化を図ることができる。

本発明において、前記遊星キャリアを回転可能に支持する遊星キャリア用支軸を備え、当該遊星キャリア用支軸による前記遊星キャリアの支持位置は、前記遊星キャリア用支軸の軸線方向において前記第１の内歯歯車および前記第２の内歯歯車と重なる位置にあって、当該軸線方向で前記第１の内歯歯車と前記第２の内歯歯車とに挟まれた部分に前記遊星キャリアと前記ロータとの前記連結部が形成されている構成を採用することができる。

本発明において、前記第１の内歯歯車の中央位置には軸受が配置され、前記第２の内歯歯車には、モータ軸線方向における一方側に出力軸が構成されているとともに、他方側には、前記遊星キャリアを回転可能に支持する遊星キャリア用支軸が構成されており、当該遊星キャリア用支軸の軸端部が前記軸受に保持されていることが好ましい。このように構成すると、ロータ、遊星キャリア、第２の内歯歯車を回転させるための回転軸や軸受を重複して配置する必要がないので、ギヤードモータの構造の簡素化および小型化を図ることができる。

本発明において、前記遊星キャリアを回転可能に支持する遊星キャリア用支軸と、前記遊星キャリア用支軸にワッシャを介して固定された圧縮バネとを有し、前記遊星キャリアは、前記遊星歯車用固定軸の前記第１の内歯歯車の側の端が固定されている第１の遊星歯車支持部と第２の内歯歯車の側の端が固定されている第２の遊星歯車支持部とを備え、前記第１の内歯歯車の中央位置には第１の軸穴が形成され、前記第２の内歯歯車の中央位置には第２の軸穴が形成され、前記第１の軸穴には前記遊星キャリア用支軸が嵌め込み固定されているとともに、当該第１の軸穴の前記第２の内歯歯車の側の開口縁には前記第１の遊星歯車支持部が当接しており、前記第２の軸穴には、前記遊星キャリア用支軸が嵌っているとともに、当該第２の軸穴の前記第１の内歯歯車の側の開口縁には前記第２の遊星歯車支持部が当接しており、前記第２の内歯歯車は、前記遊星キャリア用支軸に回転可能に支持されており、前記圧縮バネは、前記第２の内歯歯車を、モータ軸線方向で前記第１の内歯歯車の側に向かって付勢している構成を採用することもできる。

本発明においては、前記第１の外歯歯車部分と前記第２の外歯歯車部分とは、歯数およびモジュールが等しく、前記第１の外歯歯車部分および前記第２の外歯歯車部分のうち、少なくとも一方が転位歯車である構成を採用することができる。このように構成すると、第１の内歯歯車と第２の内歯歯車の内径寸法および外径寸法を略同一にしたまま、第１の内歯歯車と第２の内歯歯車の歯数を相違させた場合でも、遊星歯車において、第１の外歯歯車部分および第２の外歯歯車部分を各々、適正に第１の内歯歯車と第２の内歯歯車と噛合させることができる。

本発明において、前記第１の外歯歯車部分および前記第２の外歯歯車部分は、歯数およびモジュールが相違し、前記第１の内歯歯車および前記第２の内歯歯車は、ピッチ円が略同一である構成を採用することができる。このように構成すると、第１の内歯歯車および第２の内歯歯車は、ピッチ円が略同一である構成を採用することができる。それ故、第１の内歯歯車および第２の内歯歯車については、２つの内歯歯車の外径寸法を略同一にしたまま、内歯歯車同士の歯数を相違させができるので、ロータの内側空間を有効利用でき、ギヤードモータの構造の簡素化および小型化を図ることができる。また、第１の外歯歯車部分と第２の外歯歯車部分との歯数の違いを利用しての変速も可能である。

この場合、前記ステータは、ステータコアの内側に前記駆動コイルが配置された状態でインサート成形してなることが好ましい。このように構成すると、コイルボビンを省略できる分、ステータの小型化、あるいはサイズを同一にしたままでのトルクの増大を図ることができる。

本発明では、ロータの内側では、第１の内歯歯車と第２の内歯歯車とがモータ軸線方向に配置されているとともに、前記第１の内歯歯車と噛合する第１の外歯歯車部分、および前記第２の内歯歯車と噛合する第２の外歯歯車部分を備えた遊星歯車が用いられている。このため、固定要素、入力要素および出力要素の全てを半径方向に配置した場合と比較して、モータ軸線方向の空間を有効利用できるので、モータの外径寸法を小型化できる。また、第１の内歯歯車と第２の内歯歯車とをモータ軸線方向に配置したため、第１の内歯歯車、第２の内歯歯車および遊星キャリアを固定要素、入力要素および出力要素のいずれに対応させた場合でも、第１の内歯歯車および第２の内歯歯車の内側を利用して軸受などを配置できるなど、ギヤードモータの構造を簡素化することができる。さらに、内歯歯車を２つ用いたため、これらの内歯歯車を略同一の外径寸法とすれば、ロータの内側空間を有効利用できるので、ギヤードモータの構造の簡素化および小型化を図ることができる。

本発明の実施の形態１に係るギヤードモータの構成を模式的に示す縦断面図である。本発明の実施の形態１に係るギヤードモータの構成を模式的に示す分解斜視図である。（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係るギヤードモータの減速機構（変速機構）の構成を示す分解斜視図、および遊星キャリアの平面図である。本発明の実施の形態２に係るギヤードモータの構成を模式的に示す縦断面図である。本発明の実施の形態２に係るギヤードモータの構成を模式的に示す分解斜視図である。（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態２に係るギヤードモータの減速機構（変速機構）の構成を示す分解斜視図、および遊星キャリアの平面図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したギヤードモータについて説明する。

［実施の形態１］
（全体構成）
図１および図２は、本発明の実施の形態１に係るギヤードモータの構成を模式的に示す縦断面図、および分解斜視図である。図３（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係るギヤードモータの減速機構（変速機構）の構成を示す分解斜視図、および遊星キャリアの平面図であり、図３（ａ）では、各要素を部分的に切欠いて示してある。

図１、図２および図３（ａ）に示すように、本形態のギヤードモータ１は、下ケース６８、第１の内歯歯車体２、コイルアセンブリ６０、回転体９、第２の内歯歯車体５、ワッシャ８、上ケース６９、および端板７を重ねた構造を有しており、以下に詳述するように、ステッピングモータ構造のモータ本体と、遊星歯車機構からなる減速機構（変速機構）とが構成されている。

まず、下ケース６８は、環状のフランジ部分６８１の内周縁から極歯６８０が起立する外ステータコアとして構成されている一方、上ケース６９は、環状のフランジ部分６９１の内周縁から極歯６９０が起立する外ステータコアとして構成されている。コイルアセンブリ６０は、２相分の内ステータコア６６、６７と２相分の駆動コイル６５とをインサート成形してなり、２枚の内ステータコア６６、６７および２つの駆動コイル６５は樹脂６３でモールドされている。内ステータコア６６、６７でも、環状のフランジ部分から極歯６６０、６７０が起立しており、コイルアセンブリ６０を両側から挟むように、下ケース６８および上ケース６９を重ねることにより、内周面に沿って複数の極歯６６０、６７０、６８０、６９０が並ぶ円筒状のステータ６が構成される。なお、コイルアセンブリ６０には、樹脂６３により形成された端子台６３０に対して計４本の端子ピン６２が固着されており、これらの端子ピン６２には、２つの駆動コイル６５の端部が各々、接続してある。

第１の内歯歯車体２は、ステータ６の内径寸法よりわずかに小径の底板部分２１と、この底板部分２１から上方に起立する円筒部２２とを備えており、第１の内歯歯車体２は、底板部分２１がステータ６の内側でステータ６に対して固定されている。

ここで、円筒部２２の内周面には第１の内歯歯車２０が形成されている。また、第１の内歯歯車体２では、底板部分２１の中央、すなわち第１の内歯歯車２０の中央位置に貫通穴からなる軸受２５が形成されている。

回転体９は、円盤部９６と、この円盤部９６の外周部分からモータ軸線Ｌ方向の両側に向かって円筒状に延びた胴部９１とを有している。胴部９１の外周面には、周方向にＮ極とＳ極とが交互に着磁された円筒状の永久磁石９２が固着されており、円筒状の胴部９１と永久磁石９２とによって、ロータ９０が構成されている。また、ロータ９０とステータ６とによって、ステッピングモータ構造のモータ本体が構成されている。ここで、ロータ９０の下部開口９４は、内径寸法が第１の内歯歯車体２の円筒部２２よりわずかに大きく、円筒部２２は、下部開口９４の内部にロータ９０と同軸状に配置されている。

図１、図２および図３（ａ）、（ｂ）に示すように、円盤部９６の両面側中央には、平面形状の外周輪郭が円形の肉厚部分９９が形成されており、この肉厚部分９９の中央には、回転体９を回転させる際のラジアル軸受となる貫通穴９８が形成されている。なお、肉厚部分９９の下面は、第１の内歯歯車体２の底板部分２１の上面に支持され、回転体９のモータ軸線Ｌ方向の位置が規制されている。

回転体９において、円盤部９６は、第１の内歯歯車体２と第２の内歯歯車体５との間で２つの遊星歯車３を自転可能に保持する遊星キャリア４の遊星歯車支持部４０として構成され、遊星歯車支持部４０の外周側がロータ９０との連結部４９になっている。すなわち、遊星キャリア４において、遊星歯車支持部４０には、半径方向の内側位置に２つの小径の歯車保持穴４６が対称位置に形成されており、これらの歯車保持穴４６の外側には、歯車保持穴４６に各々繋がるように、２つの大径の歯車挿入穴４７が形成されている。なお、歯車保持穴４６は、一部が円盤部９６の肉厚部分９９にかかる位置に形成されており、それにより、肉厚部分９９は、半円形状の切欠き９７が対称位置に形成されている。

２つの遊星歯車３は各々、歯車保持穴４６の内径寸法よりわずかに小径の軸部３０と、この軸部３０の一方側端部に形成された第１の外歯歯車部分３１と、軸部３０の他方側端部に形成された第２の外歯歯車部分３２とを備えており、第１の外歯歯車部分３１および第２の外歯歯車部分３２の外径寸法は、軸部３０の外径寸法や歯車保持穴４６の内径寸法より大きいが、歯車挿入穴４７の内径よりも小さい。従って、遊星歯車３を一方側端部から歯車挿入穴４７に途中位置まで挿入した後、内側にずらせば、軸部３０が歯車保持穴４６に嵌った状態となる。その結果、遊星歯車３は、自転可能な状態で遊星キャリア４に保持され、第１の外歯歯車部分３１および第２の外歯歯車部分３２は、一部が肉厚部分９９の切欠き９７内に位置する。

第２の内歯歯車体５は、円板状のフランジ部５１と、このフランジ部５１の外周縁から下方に延びた円筒部５２とを備えており、円筒部５２の内周面には第２の内歯歯車５０が形成されている。ここで、フランジ部５１および円筒部５２は、外径寸法がロータ９０の上部開口９３の内径部分よりも小径であり、ロータ９０の上部開口９３の内側にロータ９０に対して同軸状に配置されている。また、第２の内歯歯車体５において、フランジ部５１および円筒部５２は、外径寸法が第１の内歯歯車体２の円筒部２２（第２の内歯歯車５０）の外径寸法と等しい。

また、第２の内歯歯車体５では、フランジ部５１の上面中央から出力軸５６がモータ軸線Ｌに沿って延びている一方、フランジ部５１の下面中央からは遊星キャリア用支軸５７がモータ軸線Ｌに沿って延びている。ここで、出力軸５６と遊星キャリア用支軸５７とは同軸状に形成されており、出力軸５６および遊星キャリア用支軸５７の中心軸線がモータ軸線Ｌと一致する。出力軸５６は外周面の一部が平坦面５６０になっており、ギヤードモータ１をモータ機器に搭載する際、モータ機器側のピニオンなどが固着される。遊星キャリア用支軸５７は、回転体９（ロータ９０および遊星キャリア４）の貫通穴９８を貫通して、下端部５７１が第１の内歯歯車体２の底板部分２１に形成された軸受２５に回転可能に支持されている。この状態で、第２の内歯歯車体５のフランジ部５１の下面は、回転体９の肉厚部分９９の近傍で対向し、回転体９のモータ軸線Ｌ方向の位置を規制している。

端板７には、その両端部にギヤードモータ１をモータ機器に取り付ける際の穴７２が各々形成されているとともに、中央には、出力軸５６が貫通する穴７１が形成されている。穴７１にはワッシャ８が固定されており、ワッシャ８は、出力軸５６に対するラジアル軸受として機能する。なお、端板７はステータ６の端面に対して固定されている。

（動作）
このように構成したギヤードモータ１において、遊星歯車３は、第１の内歯歯車２０と噛合する第１の外歯歯車部分３１と、第２の内歯歯車５０と噛合する第２の外歯歯車部分３２とでは、歯数およびモジュールが等しいのに対して、第１の内歯歯車２０の歯数は、第２の内歯歯車５０の歯数より、例えば２枚多い。また、ロータ９０が回転すると、遊星キャリア４（入力要素）がロータ９０と一体に回転するので、第１の内歯歯車２０および第２の内歯歯車５０に噛合する遊星歯車３は自転しながら公転する。ここで、第１の内歯歯車２０は、ステータ６に固定された固定要素であり、第２の内歯歯車５０は、モータ軸線Ｌ周りに回転可能に配置された出力要素であり、第２の内歯歯車５０の歯数と第１の外歯歯車の歯数に対応する減速比をもって回転し、その回転出力は出力軸５６から出力される。このようにして、本形態では、第１の内歯歯車２０と、この第１の内歯歯車２０とモータ軸線Ｌ方向で離間する第２の内歯歯車５０と、遊星歯車３と、遊星歯車３を自転可能に保持する遊星キャリア４とによって、ロータ９０の内側に減速機構１０が構成されている。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のギヤードモータ１では、ロータ９０の内側には減速機構１０が構成されている。従って、小型のギヤードモータ１で大きなトルクを得ることができる。

また、本形態の減速機構１０では、第１の内歯歯車２０と第２の内歯歯車５０とがモータ軸線Ｌ方向に配置された構造になっているため、固定要素、入力要素および出力要素の全てを半径方向に配置した場合と比較して、モータ軸線Ｌ方向の空間を有効利用できるので、モータの外径寸法を小型化できる。

また、第１の内歯歯車２０と第２の内歯歯車５０とを利用して減速機構１０を構成したため、第１の内歯歯車２０および第２の内歯歯車５０の内側を利用して軸受２５やワッシャ８を配置できるなど、ギヤードモータ１の構造を簡素化することができる。例えば、本形態では、第１の内歯歯車２０の中央位置には軸受２５が配置されているとともに、第２の内歯歯車５０には、遊星キャリア４を回転可能に支持する遊星キャリア用支軸５７が構成されており、この遊星キャリア用支軸５７の下端部５７１が軸受２５に保持されている。このため、ロータ９０、遊星キャリア４、第２の内歯歯車５０を回転させるための回転軸や軸受を重複して配置する必要がないので、ギヤードモータ１の構造の簡素化および小型化を図ることができる。

しかも、第２の内歯歯車体５において、フランジ部５１および円筒部５２は、外径寸法が第１の内歯歯車体２の円筒部２２（第２の内歯歯車５０）の外径寸法と等しいため、ロータ９０の内側空間を有効利用できるので、ギヤードモータ１の構造の簡素化および小型化を図ることができる。

また、遊星キャリア４は、遊星歯車３を自転可能に支持する遊星歯車支持部４０の外周側にロータ９０との連結部４９を備えているので、第１の内歯歯車２０および第２の内歯歯車５０からなる２つの内歯歯車を用いた場合でも、遊星キャリア４とロータ９０とを容易に連結できる。それ故、ギヤードモータ１の構造の簡素化および小型化を図ることができる。

さらに、本形態で、第１の外歯歯車部分３１と第２の外歯歯車部分３２とは、歯数およびモジュールが等しく、第１の外歯歯車部分３１および第２の外歯歯車部分３２はいずれも転位歯車である。このため、円筒部２２（第１の内歯歯車２０）と円筒部５２（第２の内歯歯車５０）の外径寸法を略同一にしたまま、第１の内歯歯車２０と第２の内歯歯車５０の歯数を相違させた場合でも、遊星歯車３において、第１の外歯歯車部分３１および第２の外歯歯車部分３２は各々、第１の内歯歯車２０と第２の内歯歯車５０と適正に噛合する。

また、本形態では、ステータ６側に駆動コイル６５を配置し、ロータ９０側に永久磁石９２を配置したので、整流のためのブラシなどが不要である分、ギヤードモータ１の構造の簡素化および小型化を図ることができる。また、ステータ６は、ステータコアに対して駆動コイル６５が配置された状態でインサート成形してなるため、コイルボビンを省略できる分、ステータ６の小型化、あるいはサイズを同一にしたままでのトルクの増大を図ることができる。

（その他の実施の形態）
上記形態の減速機構１０では、遊星キャリア４を入力要素とし、第１の内歯歯車２０を固定要素とし、第２の内歯歯車５０を出力要素としたが、遊星キャリア４を固定要素とし、第１の内歯歯車２０および第２の内歯歯車５０のうちの一方を入力要素とし、他方を出力要素としてもよい。

また、上記形態の減速機構１０では、第１の外歯歯車部分３１および第２の外歯歯車部分３２では、歯数およびモジュールが等しい構成としたが、第１の外歯歯車部分３１および第２の外歯歯車部分３２を歯数およびモジュールが相違する構成としてもよい。このように構成すると、第１の内歯歯車２０および第２の内歯歯車５０は、ピッチ円が略同一である構成を採用することができる。それ故、第１の内歯歯車２０および第２の内歯歯車５０については、２つの内歯歯車の外径寸法を略同一にしたまま、内歯歯車同士の歯数を相違させることができるので、ロータ９０の内側空間を有効利用でき、ギヤードモータ１の構造の簡素化および小型化を図ることができる。また、第１の外歯歯車部分３１と第２の外歯歯車部分３２との歯数の違いを利用しての変速も可能である。

さらに、上記形態では、遊星キャリア４（遊星歯車３）、第１の内歯歯車２０、および第２の内歯歯車５０によって減速機構１０を構成したが、その歯数の設定を変更して、上記遊星歯車機構からなる増速機構をロータ９０の内側に構成してもよい。

さらにまた、上記形態では、変速機構（減速機構１０）を１組のみ構成したが、変速機構（減速機構１０）を複数組、ロータ９０の内側に構成してもよい。

［実施の形態２］
（全体構成）
図４および図５は、本発明の実施の形態２に係るギヤードモータの構成を模式的に示す縦断面図、および分解斜視図である。図６（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態２に係るギヤードモータの減速機構（変速機構）の構成を示す分解斜視図、および遊星キャリアの平面図であり、図６（ａ）では、各要素を部分的に切欠いて示してある。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して説明する。

図４、図５および図６（ａ）に示すように、本形態のギヤードモータ１は、下ケース６８および上ケース６９を備えた円筒状のステータ６の内側で、第１の内歯歯車体２、回転体９、および第２の内歯歯車体５を重ねた構造を有しており、以下に詳述するように、ステッピングモータ構造のモータ本体と、遊星歯車機構からなる減速機構（変速機構）とが構成されている。

下ケース６８は、環状のフランジ部分の内周縁から極歯が起立する外ステータコアとして構成されている一方、上ケース６９は、環状のフランジ部分６９１の内周縁から極歯６９０が起立する外ステータコアとして構成されている。ステータ６は、下ケース６８（外ステータコア）、上ケース６９（外ステータコア）、２相分の内ステータコア６６、６７と２相分の駆動コイル６５とを備えている。下ケース６８および上ケース６９と同様、内ステータコア６６、６７でも、環状のフランジ部分から極歯が起立しており、下ケース６８および上ケース６９を重ねることにより、内周面に沿って複数の極歯が並ぶ。ステータ６では、コイルボビンを構成する樹脂部分に端子台６３０が一体に形成されている。端子台６３０には、計４本の端子ピン６２が固着されており、これらの端子ピン６２には、２つの駆動コイル６５の端部が各々、接続してある。

第１の内歯歯車体２は、ステータ６の下面に重なる底板部分２１Ａと、この底板部分２１Ａから上方に起立する円筒部２２とを備えており、円筒部２２の内周面には第１の内歯歯車２０が形成されている。第１の内歯歯車体２では、底板部分２１Ａの中央、すなわち第１の内歯歯車２０の中央位置に軸穴２５Ａが形成されている。軸穴２５Ａには、遊星キャリア用支軸５７Ａの下端部が嵌め込み固定されており、遊星キャリア用支軸５７Ａは、第１の内歯歯車体２の底板部分２１Ａの中央で起立している。

回転体９は、円弧状板部９６Ａと、この円弧状板部９６Ａの外周部分からモータ軸線Ｌ方向の両側に向かって円筒状に延びた胴部９１とを有している。胴部９１の外周面には、周方向にＮ極とＳ極とが交互に着磁された円筒状の永久磁石９２が固着されており、円筒状の胴部９１と永久磁石９２とによって、ロータ９０が構成されている。また、ロータ９０とステータ６とによって、ステッピングモータ構造のモータ本体が構成されている。ここで、ロータ９０の下部開口９４は、内径寸法が第１の内歯歯車体２の円筒部２２よりわずかに大きく、円筒部２２は、下部開口９４の内部にロータ９０と同軸状に配置されている。

図４、図５および図６（ａ）、（ｂ）に示すように、円弧状板部９６Ａには遊星キャリア４Ａが連結されている。遊星キャリア４Ａは、モータ軸線Ｌ方向に延びた軸穴４１０Ａが形成された筒部４１Ａ、この筒部４１Ａの下端部に形成された第１の遊星歯車支持部４２Ａ、および筒部４１Ａの上端部に固着された第２の遊星歯車支持部４３Ａを備えており、回転体９において、円弧状板部９６Ａは、遊星キャリア４とロータ９０との連結部４９になっている。また、遊星キャリア４Ａの筒部４１Ａに形成された軸穴４１０Ａには、遊星キャリア用支軸５７Ａが嵌っており、遊星キャリア４Ａおよびロータ９０が一体に構成された回転体９は、遊星キャリア用支軸５７Ａにより回転可能に支持されている。なお、第１の遊星歯車支持部４２Ａは、筒部４１Ａと一体に形成されている一方、第２の遊星歯車支持部４３Ａは、筒部４１Ａの上端部に嵌め込み固定されている。

遊星キャリア４では、第１の遊星歯車支持部４２Ａに２つの軸穴４２０Ａが形成されている一方、第２の遊星歯車支持部４３Ａにも２つの軸穴４３０Ａが形成されている。また、第１の遊星歯車支持部４２Ａの軸穴４２０Ａ、および第２の遊星歯車支持部４３の軸穴４３０Ａには、２本の遊星歯車用支軸４４Ａの両端部が嵌め込み固定されている。

また、遊星キャリア４には２つの遊星歯車３が支持されている。２つの遊星歯車３は各々、遊星歯車用支軸４４Ａが嵌る貫通穴３４Ａが形成されており、２つの遊星歯車３は各々、遊星歯車用支軸４４Ａによって回転可能に支持されている。遊星歯車３の外周面には外歯が形成されており、かかる外歯のうち、軸線方向の下半部によって第１の外歯歯車部分３１が構成され、上半部によって第２の外歯歯車部分３２が構成されている。

第２の内歯歯車体５は、肉厚の円筒部５６Ａと、この円筒部５６Ａから下方に延びた肉薄の円筒部５２とを備えており、円筒部５２の内周面には第２の内歯歯車５０が形成されている。円筒部５２は、外径寸法がロータ９０の上部開口９３の内径部分よりも小径であり、ロータ９０の上部開口９３の内側にロータ９０に対して同軸状に配置されている。第２の内歯歯車体５では、円筒部５６Ａの外周面に外歯５６０Ａが形成されており、円筒部５６Ａは出力歯車（出力部）として構成されている。

また、第２の内歯歯車体５では、円筒部５６Ａに形成された軸穴５６１Ａに遊星キャリア用支軸５７Ａが嵌っており、第２の内歯歯車体５は、遊星歯車用支軸４４Ａによって回転可能に支持されている。なお、円筒部５６Ａの上面には周溝５６５Ａが形成されている一方、遊星キャリア用支軸５７Ａの上端側にはワッシャ５８が嵌め込まれている。周溝５６５Ａには、ワッシャ５８と周溝５６５Ａの底部との間に圧縮バネ５９が配置されており、第２の内歯歯車体５は、モータ軸線方向Ｌにおける下方側（第２の内歯歯車体５の側）に向けて付勢されている。

このように構成したギヤードモータ１において、遊星キャリア用支軸５７Ａによる遊星キャリア４の支持位置の半径方向外側に第１の内歯歯車２０および第２の内歯歯車５０が配置されており、遊星キャリア用支軸５７Ａによる遊星キャリア４の支持位置と、第１の内歯歯車２０および第２の内歯歯車５０とは、モータ軸線方向Ｌにおいて重なっている。

（動作）
このように構成したギヤードモータ１において、遊星歯車３は、第１の内歯歯車２０と噛合する第１の外歯歯車部分３１と、第２の内歯歯車５０と噛合する第２の外歯歯車部分３２とでは、歯数およびモジュールが等しいのに対して、第１の内歯歯車２０の歯数は、第２の内歯歯車５０の歯数より、例えば２枚多い。また、ロータ９０が回転すると、遊星キャリア４（入力要素）がロータ９０と一体に回転するので、第１の内歯歯車２０および第２の内歯歯車５０に噛合する遊星歯車３は自転しながら公転する。ここで、第１の内歯歯車２０は、ステータ６に固定された固定要素であり、第２の内歯歯車５０は、モータ軸線Ｌ周りに回転可能に配置された出力要素であり、第２の内歯歯車５０の歯数と第１の外歯歯車の歯数に対応する減速比をもって回転し、その回転出力は、第２の内歯歯車体５に構成された円筒部５６Ａ（出力歯車）から出力される。このようにして、本形態では、第１の内歯歯車２０と、この第１の内歯歯車２０とモータ軸線Ｌ方向で離間する第２の内歯歯車５０と、遊星歯車３と、遊星歯車３を自転可能に保持する遊星キャリア４とによって、ロータ９０の内側に減速機構１０が構成されている。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のギヤードモータ１では、ロータ９０の内側には減速機構１０が構成されている。従って、小型のギヤードモータ１で大きなトルクを得ることができる。また、本形態の減速機構１０では、第１の内歯歯車２０と第２の内歯歯車５０とがモータ軸線Ｌ方向に配置された構造になっているため、固定要素、入力要素および出力要素の全てを半径方向に配置した場合と比較して、モータ軸線Ｌ方向の空間を有効利用できるので、モータの外径寸法を小型化できる。

また、第１の内歯歯車２０と第２の内歯歯車５０とを利用して減速機構１０を構成したため、第１の内歯歯車２０および第２の内歯歯車５０の内側を利用して、回転体９（ロータ９０および遊星キャリア４）、および第２の内歯歯車５０を回転可能に支持する遊星キャリア用支軸５７Ａを配置することができるなど、ギヤードモータ１の構造の簡素化および小型化を図ることができる。

また、遊星キャリア用支軸５７Ａによる遊星キャリア４の支持位置は、モータ軸線方向Ｌにおいて第１の内歯歯車２０および第２の内歯歯車５０と重なる位置にあるため、モータ軸線方向Ｌにおけるギヤードモータ１の寸法を短縮することができる。しかも、かかる構造を採用した場合でも、モータ軸線方向Ｌにおいて第１の内歯歯車２０と第２の内歯歯車５０とに挟まれた領域に遊星キャリア４とロータ９０とを連結する円弧状板部９６Ａを設けたので、第１の内歯歯車２０および第２の内歯歯車５０からなる２つの内歯歯車を用いた場合でも、遊星キャリア４とロータ９０とを容易に連結できる。それ故、ギヤードモータ１の構造の簡素化および小型化を図ることができる。

また、本形態では、ステータ６側に駆動コイル６５を配置し、ロータ９０側に永久磁石９２を配置したので、整流のためのブラシなどが不要である分、ギヤードモータ１の構造の簡素化および小型化を図ることができる。

さらに、遊星歯車３の貫通穴３４Ａに遊星歯車用固定軸が嵌った構造を採用しているので、遊星歯車３をモータ軸線Ｌ方向において長い距離にわたって支持できるので、遊星歯車３がガタついて異音を発生するのを確実に防止することができる。

［実施の形態３］
実施の形態２では、遊星キャリア４において、遊星歯車３を固定軸としての遊星歯車用支軸４４Ａにより回転可能に支持する構成を採用したが、遊星歯車３に回転軸を構成し、かかる回転軸の両端が遊星キャリア４に回転可能に支持されている構成を採用してもよい。このように構成すると、遊星キャリア４において、遊星歯車３をモータ軸線Ｌ方向において長い距離を隔てた２箇所で支持できるので、遊星歯車３がガタついて異音を発生するのを確実に防止することができる。

［実施の形態２、３の変形例］
実施の形態２、３では、遊星キャリア用支軸５７Ａを固定軸としたが、実施の形態１のように、遊星キャリア用支軸５７Ａを、第２の内歯歯車体５と一体の回転軸として構成してもよく、この場合、軸穴２５Ａは、遊星キャリア用支軸５７Ａに対する軸受として構成される。

［その他の実施の形態］
また、上記形態の減速機構１０では、第１の外歯歯車部分３１および第２の外歯歯車部分３２では、歯数およびモジュールが等しい構成としたが、第１の外歯歯車部分３１および第２の外歯歯車部分３２を歯数およびモジュールが相違する構成としてもよい。このように構成すると、第１の内歯歯車２０および第２の内歯歯車５０は、ピッチ円が略同一である構成を採用することができる。それ故、第１の内歯歯車２０および第２の内歯歯車５０については、２つの内歯歯車の外径寸法を略同一にしたまま、内歯歯車同士の歯数を相違させることができるので、ロータ９０の内側空間を有効利用でき、ギヤードモータ１の構造の簡素化および小型化を図ることができる。また、第１の外歯歯車部分３１と第２の外歯歯車部分３２との歯数の違いを利用しての変速も可能である。

１ギヤードモータ
２第１の内歯歯車体
３遊星歯車
４遊星キャリア
５第２の内歯歯車体
６ステータ
２０第１の内歯歯車
２５軸受
３１第１の外歯歯車部分
３２第２の外歯歯車部分
４０遊星歯車支持部
４９遊星歯車支持部とロータとの連結部
５０第２の内歯歯車
５６出力軸
５６Ａ円筒部（出力ギア）
５７、５７Ａ遊星キャリア用支軸
９０ロータ
９６円盤部（ロータと遊星キャリアとの連結部）
９６Ａ円弧状板部（ロータと遊星キャリアとの連結部）
９８貫通穴（ラジアル軸受）

Claims

ステータと、該ステータの内側に配置されたロータと、該ロータの内側で当該ロータの回転を変速して出力する変速機構とを有するギヤードモータにおいて、
前記変速機構は、前記ロータに対して同軸状に配置された第１の内歯歯車と、該第１の内歯歯車とモータ軸線方向で離間する位置で当該第１の内歯歯車に対して同軸状に配置された第２の内歯歯車と、前記第１の内歯歯車と噛合する第１の外歯歯車部分、および前記第２の内歯歯車と噛合する第２の外歯歯車部分を備えた遊星歯車と、前記遊星歯車を自転可能に保持する遊星キャリアとを有し、
前記遊星キャリアは、前記ロータと一体に回転可能に形成されて入力要素とされ、
前記第１の内歯歯車は、固定要素とされ、
前記第２の内歯歯車は、出力要素とされ、
前記ステータ側に駆動コイルが配置され、前記ロータ側に永久磁石が配置されており、
前記ロータは、前記遊星キャリアとの連結部からモータ軸線方向の一方側および他方側に延びる円筒状の胴部と、前記胴部の外周面に固着された円筒状の前記永久磁石を備えており、
前記遊星歯車は、前記第１の外歯歯車部分および前記第２の外歯歯車部分がモータ軸線方向およびモータ軸線方向と直交する半径方向で前記永久磁石および前記胴部の内側に位置しており、
前記ステータは、前記半径方向で前記胴部の外側に位置して前記駆動コイルを搭載している環状のステータコアを備え、
前記第１の内歯歯車は、前記ステータコアに固定された底板部分と当該底板部分からモータ軸線方向に起立する第１円筒部とを備える第１の内歯歯車体の当該第１円筒部の内周面に形成され、
前記第２の内歯歯車は、モータ軸線方向に延びる第２円筒部を備える第２の内歯歯車体の当該第２円筒部の内周面に形成され、
前記第１の内歯歯車体の前記第１円筒部と前記第２の内歯歯車体の前記第２円筒部とは、モータ軸線方向の互いに異なる方向から前記胴部に挿入されていることを特徴とするギヤードモータ。
請求項１において、
前記変速機構は、減速機構であることを特徴とするギヤードモータ。
請求項１または２において、
前記遊星歯車は、該遊星歯車の回転中心軸線上に貫通穴を備え、
前記遊星キャリアは、前記貫通穴に嵌って前記遊星歯車を回転可能に支持する遊星歯車用固定軸を備えていることを特徴とするギヤードモータ。
請求項１または２において、
前記遊星歯車は、該遊星歯車の回転中心軸線上に回転軸を備え、
前記回転軸の両端が前記遊星キャリアに回転可能に支持されていることを特徴とするギヤードモータ。
請求項１または２において、
前記第１の内歯歯車、前記遊星キャリア、および前記第２の内歯歯車は、モータ軸線に沿ってこの順に配置され、
前記遊星キャリアは、前記第１の内歯歯車と前記第２の内歯歯車との間で前記遊星歯車を自転可能に支持する遊星歯車支持部を備え、
当該遊星歯車支持部の外周側に前記ロータとの前記連結部が形成されていることを特徴とするギヤードモータ。
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記遊星キャリアを回転可能に支持する遊星キャリア用支軸を備え、
当該遊星キャリア用支軸による前記遊星キャリアの支持位置は、前記遊星キャリア用支軸の軸線方向において前記第１の内歯歯車および前記第２の内歯歯車と重なる位置にあって、
当該軸線方向で前記第１の内歯歯車と前記第２の内歯歯車とに挟まれた部分に前記遊星キャリアと前記ロータとの前記連結部が形成されていることを特徴とするギヤードモータ。
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記第１の内歯歯車の中央位置には軸受が配置され、
前記第２の内歯歯車には、モータ軸線方向における一方側に出力部が構成されているとともに、他方側には、前記遊星キャリアを回転可能に支持する遊星キャリア用支軸が構成されており、
当該遊星キャリア用支軸の軸端部が前記軸受に保持されていることを特徴とするギヤードモータ。
請求項３において、
前記遊星キャリアを回転可能に支持する遊星キャリア用支軸と、
前記遊星キャリア用支軸にワッシャを介して固定された圧縮バネとを有し、
前記遊星キャリアは、前記遊星歯車用固定軸の前記第１の内歯歯車の側の端が固定されている第１の遊星歯車支持部と第２の内歯歯車の側の端が固定されている第２の遊星歯車支持部とを備え、
前記第１の内歯歯車の中央位置には第１の軸穴が形成され、
前記第２の内歯歯車の中央位置には第２の軸穴が形成され、
前記第１の軸穴には前記遊星キャリア用支軸が嵌め込み固定されているとともに、当該第１の軸穴の前記第２の内歯歯車の側の開口縁には前記第１の遊星歯車支持部が当接しており、
前記第２の軸穴には、前記遊星キャリア用支軸が嵌っているとともに、当該第２の軸穴の前記第１の内歯歯車の側の開口縁には前記第２の遊星歯車支持部が当接しており、
前記第２の内歯歯車は、前記遊星キャリア用支軸に回転可能に支持されており、
前記圧縮バネは、前記第２の内歯歯車を、モータ軸線方向で前記第１の内歯歯車の側に向かって付勢していることを特徴とするギヤードモータ。
請求項１ないし８のいずれかにおいて、
前記第１の外歯歯車部分と前記第２の外歯歯車部分とは、歯数およびモジュールが等しく、
前記第１の外歯歯車部分および前記第２の外歯歯車部分のうち、少なくとも一方が転位歯車であることを特徴とするギヤードモータ。
請求項１ないし８のいずれかにおいて、
前記第１の外歯歯車部分および前記第２の外歯歯車部分は、歯数およびモジュールが相違し、
前記第１の内歯歯車および前記第２の内歯歯車は、ピッチ円が略同一であることを特徴とするギヤードモータ。
請求項１ないし１０のいずれかにおいて、
前記ステータは、ステータコアの内側に前記駆動コイルが配置された状態でインサート成形してなることを特徴とするギヤードモータ。