JP6684313B2

JP6684313B2 - 動力源を有する減速機

Info

Publication number: JP6684313B2
Application number: JP2018118348A
Authority: JP
Inventors: 蔡清雄; 呉家明; 黄育賢; 洪国原; 徐佑銓
Original assignee: Delta Electronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2038-06-21
Also published as: JP2019035501A

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年６月２３日に出願された「動力ギア」という名称の米国特許出願第６２／５２４２９０号の利益を主張し、その全体を参照により本明細書に組み込む。

本発明は、減速機に関し、より詳細には、動力源を有する減速機に関する。

一般に、モータは高速かつ低トルクで作動する。すなわち、大きな負荷を掛けることは困難である。したがって、モータが重い物体を駆動できるようにするため、減速機を使用してモータの回転速度を低下させ、トルクを増加させる。

従来、減速機とモータは別々の部品である。減速機は、シャフトカップリングやギアボックスなどの追加の連結構造を介してモータと連結する必要がある。その場合、減速機及びモータの全体構造の容積及び重量が増加する。したがって、減速機とモータとを繋ぐ連結構造は、軽量かつコンパクトな空間を必要とする装置には適用することができない。そのような連結構造は、例えば産業用ロボットアームや動力補助装置への利用には適さない。

現在、モータが装備されている減速機が存在する。この場合、減速機とモータとを連結するシャフトカップリング又はギアボックスは省略される。しかしながら、そのような減速機はモノサイクロイドセット（すなわち、単一のサイクロイド）を使用するので、いくつかの不都合が生じる。例えば、減速機が高速で稼働している場合、動的バランス状態を維持することが難しい。それ故、減速機の稼働により大きな振動が生じる。

したがって、前記の不都合を克服するための、動力源を有する減速機を提供する必要がある。

本発明の目的は、モータと減速機構とを備えた減速機を提供することである。本発明の減速機においては、モータと減速機とが連結構造（例えば、シャフトカップリングやギアボックス）を用いずに組み合わされている。モータと減速機構が組み合わされ一体構造となることで、減速機の軽量化と低容化を図ることができる。

本発明の別の目的は、動力源を有する減速機を提供することである。本発明の減速機により、動的バランスと高剛性及び高減速比の達成と、高負荷駆動が可能となる。

本発明の一態様により、動力源を有する減速機が提供される。減速機は、モータと減速機構とを備える。モータは動力源として機能し、ステータ部、シャフト部及びロテータ部を含む。シャフト部は、ステータ部の中央部に位置する。ロテータ部は、ステータ部によって回転駆動される。ロテータ部分は、ロテータケーシングアセンブリと、第１偏心リングと、第２偏心リングとを含む。ステータ部は、ロテータケーシングアセンブリの中空構造内に収容される。第１偏心リング及び第２偏心リングは隣同士に配置され、ロテータケーシングアセンブリの外面から突出している。減速機構はモータの周囲に配置される。減速機構は、第１サイクロイドディスクセット、第２サイクロイドディスクセット、第１ローラアセンブリ、第２ローラアセンブリ及び第３ローラアセンブリを含む。第１サイクロイドディスクセットは第１偏心リングの周囲に取り付けられ、少なくとも１つの第１歯及び少なくとも１つの第２歯を含む。第２サイクロイドディスクセットは、第２偏心リングの周囲に取り付けられ、少なくとも１つの第３歯及び少なくとも１つの第４歯を含む。第１ローラアセンブリは、モータの第１側面の横に配置され、１つの第１減速機ケーシングと複数の第１ローラを含む。前記複数の第１ローラは、第１減速機ケーシング上に配置される。第２ローラアセンブリはモータの第１側面に対向する第２側面の横に配置され、１つの第２減速機ケーシングと複数の第２ローラとを含む。前記複数の第２ローラは、第２減速機ケーシング上に配置される。第３ローラアセンブリは、第１ローラアセンブリと第２ローラアセンブリとの間に配置される。モータは、第１ローラアセンブリ、第２ローラアセンブリ及び第３ローラアセンブリによって共同で覆われる。第３ローラアセンブリは、１つの環状構造体と複数の第３ローラとを含む。前記複数の第３ローラは環状構造体上に取り付けられている。第１歯は、対応する第１ローラの少なくとも１つと接触し、第３歯は、対応する第２ローラの少なくとも１つと接触している。第２歯及び第４歯は、対応する第３ローラの少なくとも１つと接触している。

本発明に関する上記内容は、以下の詳細説明及び添付図面を参照することで、当業者にとってより容易に明らかとなるであろう。

図１は、本発明の第１実施形態に係る動力源を有する減速機の概略断面図である。

図２は、図１の減速機の概略分解図である。

図３は、図１の減速機のモータのロテータ部を示す概略透視図である。

図４は、減速機のモータのロテータ部の部分構造の変形例である。

図５は、本発明の第２実施形態に係る動力源を有する減速機の概略断面図である。

図６は、本発明の第３実施形態に係る動力源を有する減速機の概略分解図である。

図７は、本発明の第４実施形態に係る動力源を有する減速機の概略断面図である。

図８は、図７の減速機の概略分解図である。

図９は、図７の減速機の第１サイクロイドディスクセットの第１サイクロイドディスクを示す概略透視図である。

詳細な説明

以下、実施形態を参照して本発明をより具体的に説明する。本発明の好ましい実施形態の以下の説明は、例示及び説明のみを目的として本明細書に提示される。包括的であること、又は開示された形態に正確に限定されることを意図するものではない。

図１、図２及び図３を参照されたい。図１は、本発明の第１実施形態に係る動力源を有する減速機の概略断面図である。図２は、図１の減速機の概略分解図である。図３は、図１の減速機のモータのロテータ部を示す概略透視図である。動力源１を有する減速機（以下、減速機１という）は、産業用ロボットアームや動力補助装置などの各種動力装置に、減速機能を提供することを目的として利用することができる。

この実施形態では、減速機１は２段サイクロイド減速機である。減速機１は、モータ２と減速機構３とを備える。モータ２は動力源である。

一実施形態では、モータ２は減速機構３内に配置される。例えば、モータ２は、半径方向磁束モータ（ラジアル・フラックスモータ）である。モータ２は、シャフト部２００と、ステータ部２０と、ロテータ部２１とを備える。ステータ部２０は、モータ２全体の内側に位置している。シャフト部２００は、ステータ部２０の中央部に位置している。ロテータ部２１は、モータ２全体の外側に位置している。また、ロテータ部２１は、後述するロテータケーシングベアリングセットを備える。ロテータケーシングベアリングセットは、シャフト部２００の周囲に取り付けられている。モータ２の動作中、ロテータ部２１は、ロテータ部２１とステータ部２０との間の磁力に応じて、ステータ部２０によって駆動され、ロテータケーシングベアリングセットを介してロテータ部２１が回転される。この実施形態では、ロテータ部２１は、ロテータケーシングアセンブリ２１０と、第１偏心リング２１１、第２偏心リング２１２とを備える。ロテータケーシングアセンブリ２１０は、ステータ部２０を収容するための中空構造を有する。ロテータケーシングアセンブリ２１０の中空構造内にステータ部２０が収容されると、シャフト部２００の第１端部及び第２端部がそれぞれ、ロテータケーシングアセンブリ２１０の２つの対向側面から突出する。第１偏心リング２１１及び第２偏心リング２１２は隣同士に配置され、ロテータケーシングアセンブリ２１０の外面から突出している。ロテータ部２１が回転すると、第１偏心リング２１１と第２偏心リング２１２はシャフト部２００に対して偏心回転する。第１偏心リング２１１の偏心方向と第２偏心リング２１２の偏心方向は互いに反対である。

ステータ部２０は、鉄心アセンブリ２０１と、コイルアセンブリ２０２とをさらに備える。鉄心アセンブリ２０１は、シャフト部２００の周囲に配置されている。コイルアセンブリ２０２は、鉄心アセンブリ２０１の周囲に巻かれている。ロテータ部２１は少なくとも１つの磁石２１３を備える。例えば、磁石２１３は、円弧状の磁石又は環状の磁石である。磁石２１３は、ロテータケーシングアセンブリ２１０の中空構造の内面に取り付けられている。磁石２１３は、ステータ部２０のコイルアセンブリ２０２と相互作用して磁力を生成する。この磁力に応じて、ロテータ部２１は磁石２１３によって回転駆動される。

減速機構３はモータ２の周囲に配置されている。また、減速機構３は、モータ２を取り囲むようにモータ２に組み付けられている。一実施形態において、減速機構３は、第１サイクロイドディスクセット３０と、第２サイクロイドディスクセット３１と、第１ローラアセンブリ３２と、第２ローラアセンブリ３３と、第３ローラアセンブリ３４と、第１減速機外部ベアリング３５と、第２減速機外部ベアリング３６とを備える。

第１ローラアセンブリ３２は、モータ２の第１側面横に配置されている。第１ローラアセンブリ３２は、１つの第１減速機ケーシング３２０と、複数の第１ローラ３２１とを備える。前記複数の第１ローラ３２１は、第１減速機ケーシング３２０の円周上に離散的に配置されている。第１減速機ケーシング３２０は、第１固定孔３２００をさらに備える。第１固定孔３２００は、シャフト部２００の第１端部に位置を揃えられる。シャフト部２００の第１端部は、第１固定孔３２００に挿入され固定される。

第２ローラアセンブリ３３はモータ２の第２側面横に配置され、モータ２の第１側面と第２側面は対向する。第２ローラアセンブリ３３は、１つの第２減速機ケーシング３３０と複数の第２ローラ３３１とを備える。前記複数の第２ローラ３３１は、第２減速機ケーシング３３０の円周上に離散的に配置されている。第２減速機ケーシング３３０は、その中心に第２固定孔３３００を備える。第２固定孔３３００はシャフト部２００の第２端部に位置を揃えられる。シャフト部２００の第２端部は、第２固定孔３３００に挿入され固定される。

第３ローラアセンブリ３４は、第１ローラアセンブリ３２と第２ローラアセンブリ３３の間に配置される。モータ２は、第１ローラアセンブリ３２と、第２ローラアセンブリ３３及び第３ローラアセンブリ３４によって共同で覆われる。第３ローラアセンブリ３４は、１つの環状構造体３４０と、複数の第３ローラ３４１とを備える。前記複数の第３ローラ３４１は、環状構造体３４０の収容空間の内面の円周上に離散的に配置されている。環状構造体３４０の収容空間の大きさは、第１減速機ケーシング３２０と、第２減速機ケーシング３３０、及びモータ２の全体の大きさと実質的に一致する。したがって、モータ２は第３ローラアセンブリ３４内に収容されている。モータ２が第１ローラアセンブリ３２と、第２ローラアセンブリ３３、及び第３ローラアセンブリ３４に覆われると、第１減速機ケーシング３２０及び第２減速機ケーシング３３０は、環状構造体３４０内に収容され、環状構造体３４０と連結される。

第１サイクロイドディスクセット３０は、第１偏心リング２１１の周囲に取り付けられている。また、第１サイクロイドディスクセット３０は、少なくとも１つの第１歯３００と、少なくとも１つの第２歯３０１とを備える。この実施形態では、第１サイクロイドディスクセット３０は複数の第１歯３００及び複数の第２歯３０１を備える。第２サイクロイドディスクセット３１は、第２偏心リング２１２の周囲に取り付けられている。さらに、第２サイクロイドディスクセット３１は、少なくとも１つの第３歯３１０及び少なくとも１つの第４歯３１１を備える。この実施形態では、第２サイクロイドディスクセット３１は、複数の第３歯３１０と、複数の第４歯３１１とを備える。第１歯３００は、対応する第１ローラ３２１の少なくとも１つと接触する。第３歯３１０は、対応する第２ローラ３３１の少なくとも１つと接触する。第２歯３０１及び第４歯３１１は、対応する第３ローラ３４１の少なくとも１つとそれぞれ接触する。

第１減速機外部ベアリング３５は、第１減速機ケーシング３２０と環状構造体３４０の間に配置されている。第２減速機外部ベアリング３６は、第２減速機ケーシング３３０と環状構造体３４０の間に配置されている。

いくつかの実施形態では、第１ローラアセンブリ３２の第１減速機ケーシング３２０及び第２ローラアセンブリ３３の第２減速機ケーシング３３０は、それぞれねじ穴（図示せず）を有する。したがって、第１減速機ケーシング３２０と第２減速機ケーシング３３０とは、ねじを用いて他の機械的構造物と連結される。また、第１ローラアセンブリ３２及び第２ローラアセンブリ３３は回転しない。すなわち、第１ローラアセンブリ３２及び第２ローラアセンブリ３３は、シャフト部２００を中心に回転することはない。ロテータ部２１が回転すると、第１サイクロイドディスクセット３０は第１偏心リング２１１と共に回転し、第２サイクロイドディスク３１は第２偏心リング２１２と共に回転する。第１ローラアセンブリ３２及び第２ローラアセンブリ３３が回転しないので、第３ローラ３４１は対応する第２歯３０１及び対応する第４歯３１１に押し付けられ、第３ローラアセンブリ３４がシャフト部２００を中心に回転する。この状況では、第３ローラアセンブリ３４の環状構造体３４０が動力を生成し出力するために用いられる。他のいくつかの実施形態では、第３ローラアセンブリ３４の環状構造体３４０は、ねじ穴（図示せず）を有する。したがって、第３ローラアセンブリ３４の環状構造体３４０は、ねじ穴を介して他の機械的構造物と連結される。このようにして、動力を機械構造物に伝達することが可能となる。

上述したように、減速機１のモータ２と減速機構３は、組み合わされ一体構造となっている。モータ２は減速機１の半径方向内面に位置している。減速機構３は減速機１の半径方向外面に位置している。ロテータ部２１が回転すると、第１サイクロイドディスクセット３０は第１偏心リング２１１とともに回転し、第２サイクロイドディスクセット３１は第２偏心リング２１２とともに回転する。上述したように、第１ローラアセンブリ３２及び第２ローラアセンブリ３３は回転しないが、第３ローラアセンブリ３４は回転可能である。したがって、第１サイクロイドディスクセット３０及び第２サイクロイドディスクセット３１は、第１ローラアセンブリ３２と、第２ローラアセンブリ３３及び第３ローラアセンブリ３４と相互作用する。このようにして、２段階の減速という目的が達成される。モータ２と減速機構３とを連結するためのシャフトカップリングを別途用いる必要がないため、減速機１が低容化及び軽量化される。また、第１サイクロイドディスクセット３０及び第２サイクロイドディスクセット３１は第１偏心リング２１１及び第２偏心リング２１２上にそれぞれ設置されており、第１偏心リング２１１の偏心方向は、第２偏心リング２１２の偏心方向と反対である。その結果、減速機１は高い剛性及び動的バランスを有し、高負荷環境への適用が可能である。

いくつかの実施形態では、シャフト部２００は中空内部構造を有する。コイルアセンブリ２０２又は他のケーブル（例えば、エンコーダの信号ケーブル）を、前記中空内部構造に通すことができる。したがって、減速機１のケーブル配置が単純になる。

図１と図２を再度参照されたい。減速機１は第１ロテータ外部ベアリングセット４と第２ロテータ外部ベアリングセット５とをさらに備える。第１ロテータ外部ベアリングセット４は、第１偏心リング２１１と第１サイクロイドディスクセット３０との間に配置されている。第２ロテータ外部ベアリングセット５は第２偏心リング２１２と第２サイクロイドディスクセット３１の間に配置されている。第１ロテータ外部ベアリングセット４及び第２ロテータ外部ベアリングセット５はそれぞれ、少なくとも１つのベアリングを有する。例えば、図１及び図２に示すように、第１ロテータ外部ベアリングセット４及び第２ロテータ外部ベアリングセット５はそれぞれ１つのベアリングを備える。いくつかの他の実施形態では、第１ロテータ外部ベアリングセット４及び第２ロテータ外部ベアリングセット５がそれぞれ複数のベアリングを含む。

ロテータケーシングアセンブリ２１０は、第１ロテータケーシング２１４と第２ロテータケーシング２１５とを備える。第１ロテータケーシング２１４は、ベース部分２１４０と環状壁部２１４１とを備えるカップ状構造を有する。環状壁部２１４１の内部空間はロテータケーシングアセンブリ２１０の中空構造を画定する。ベース部２１４０は第１穿孔２１４２を有する。シャフト部２００の第１端部は、第１穿孔２１４２に位置を揃えて挿入される。環状壁部２１４１はベース部分２１４０に垂直に配置され、環状壁部２１４１の内部空間はロテータケーシングアセンブリ２１０の中空構造を画定する。ステータ部２０は環状壁部２１４１の内部空間内に収容される。環状壁部２１４１の内面には磁石２１３が取り付けられている。第２ロテータケーシング２１５は円板構造を有する。第２ロテータケーシング２１５の大きさは、環状壁部２１４１の内部空間の大きさと一致する。ステータ部２０が第１ロテータケーシング２１４内に収容されると、第１ロテータケーシング２１４の環状壁部２１４１の内面は第２ロテータケーシング２１５によって覆われ、ステータ部２０は第１ロテータケーシング２１４と第２ロテータケーシング２１５によって共同で覆われる。第２ロテータケーシング２１５は第２穿孔２１５０を有する。シャフト部２００の第２端部は第２穿孔２１５０に位置を揃えて挿入される。上述のように、ロテータ部２１はロテータケーシングベアリングセットをさらに備える。一実施形態では、ロテータケーシングベアリングセットは第１ロテータケーシングベアリング２１４３と第２ロテータケーシングベアリング２１５１とを備える。第１ロテータケーシングベアリング２１４３は、第１穿孔２１４２内に収められ、シャフト部２００の第１端部の周囲に取り付けられる。第２ロテータケーシングベアリング２１５１は、第２穿孔２１５０内に収められ、シャフト部２００の第２端部の周囲に取り付けられる。

第１サイクロイドディスクセット３０は第１外部サイクロイドディスク３０２及び第１内部サイクロイドディスク３０３をさらに備える。第２サイクロイドディスクセット３１は第２外部サイクロイドディスク３１２及び第２内部サイクロイドディスク３１３をさらに備える。第１外部サイクロイドディスク３０２と第１内部サイクロイドディスク３０３は並んで配置されている。第１内部サイクロイドディスク３０３は第１外部サイクロイドディスク３０２と第２内部サイクロイドディスク３１３の間に配置されている。第１歯３００は、第１外部サイクロイドディスク３０２の外周から突出している。第２歯３０１は、第１内部サイクロイドディスク３０３の外周から突出している。第２外部サイクロイドディスク３１２と第２内部サイクロイドディスク３１３は並んで配置されている。第２内部サイクロイドディスク３１３は、第１内部サイクロイドディスク３０３と第２外部サイクロイドディスク３１２の間に配置されている。第３歯３１０は第２外部サイクロイドディスク３１２の外周から突出している。第４歯３１１は第２内部サイクロイドディスク３１３の外周から突出している。第１外部サイクロイドディスク３０２上の少なくとも１つの第１歯３００の歯形及び第２外部サイクロイドディスク３１２上の少なくとも１つの第３歯３１０の歯形は同一である。第１内部サイクロイドディスク３０３上の少なくとも１つの第２歯３０１の歯形及び第２内部サイクロイドディスク３１３上の少なくとも１つの第４歯３１１の歯形は同一である。少なくとも１つの第１歯３００の歯数と少なくとも１つの第３歯３１０の歯数は等しい。少なくとも１つの第２歯３０１の歯数と少なくとも１つの第４歯３１１の歯数は等しい。また、第１外部サイクロイドディスク３０２と第１内部サイクロイドディスク３０３とは、互いに固定され連結されている。第２外部サイクロイドディスク３１２と第２内部サイクロイドディスク３１３とは、互いに固定され連結されている。いくつかの実施形態では、複数の第１ローラ３２１、複数の第２ローラ３３１及び複数の第３ローラ３４１は、それぞれの軸上で回転可能（すなわち自転）である。

第１ローラアセンブリ３２の第１ローラ３２１の数は、第２ローラアセンブリ３３の第２ローラ３３１の数に等しい。第１ローラ３２１の数は、少なくとも１つの第１歯３００の歯数より少なくとも１多い。第２ローラ３３１の数は、少なくとも１つの第３歯３１０の歯数より少なくとも１多い。第３ローラアセンブリ３４の第３ローラ３４１の数は、少なくとも１つの第２歯３０１の歯数又は少なくとも１つの第４歯３１１の歯数より少なくとも１多い。

いくつかの実施形態では、減速機１は、第１ブレーキ要素８及び第２ブレーキ要素９をさらに備える。第１ブレーキ要素８は、ロテータケーシングアセンブリ２１０の第２ロテータケーシング２１５の外側面上に配置され、第２ローラアセンブリ３３の横に配置される。第２ブレーキ要素９は、第２減速機ケーシング３３０の外側面上に配置され、第２ロテータケーシング２１５の横に配置される。第１ブレーキ要素８と第２ブレーキ要素９は、選択的に互いに分離又は互いに接触する。第１ブレーキ要素８と第２ブレーキ要素９とが互いに接触すると、第１ブレーキ要素８と第２ブレーキ要素９によってロテータ部２１の回転が制限される。第１ブレーキ要素８と第２ブレーキ要素９が互いに分離されると、ロテータ部２１の回転が可能となる。

一実施形態では、減速機１はエンコーダをさらに備える。モータ２のロテータ部２１の回転中、エンコーダはロテータ部２１の角度又は変位を検出する。エンコーダは信号源６及び信号受信器７を備える。信号源６はロテータケーシングアセンブリ２１０の第１ロテータケーシング２１４のベース部分２１４０の一面に取り付けられている。信号受信機７は第１ローラアセンブリ３２の第１減速器ケーシング３２０の一面に取り付けられ、信号源６の横に配置されている。信号源６は信号受信機７へ検出信号を発する。モータ２のロテータ部２１の回転中、信号源６と信号受信器７との連携によりロテータ部２１の角度又は変位が検出される。

減速機１を用いて要求減速比を達成する原理を以下に説明する。例えば、第１ローラアセンブリ３２の第１ローラ３２１の数をＮ、第２ローラアセンブリ３３の第２ローラ３３１の数をＮ、第３ローラアセンブリ３４の第３ローラ３４１の数をＭとする。少なくとも１つの第１歯３００の歯数はＡであり、少なくとも１つの第３歯３１０の歯数はＡであり、少なくとも１つの第２歯３０１の歯数はＢであり、少なくとも１つの第４歯３１１の歯数はＢであるとする。モータ２のロテータ部２１が回転している間、ロテータ部２１に取り付けられた第１偏心リング２１１と第２偏心リング２１２は、ロテータ部２１と同期回転する。第１偏心リング２１１と第２偏心リング２１２が回転する際、第１歯３００と接触している第１ローラアセンブリ３２の第１ローラ３２１はシャフト部２００を中心に回転することはなく、第３歯３１０と接触している第２ローラアセンブリ３３の第２ローラ３３１はシャフト部２００を中心に回転することはない。第１サイクロイドディスクセット３０及び第２サイクロイドディスクセット３１の動作は上記の条件によって制限されるため、第１サイクロイドディスクセット３０（及び第２サイクロイドディスクセット３１）の回転速度は、モータ２の回転速度の（Ａ−Ｎ）／Ａ倍である。すなわち、１段階目の減速が達成される。さらに、第３ローラアセンブリ３４の第３ローラ３４１が第１サイクロイドディスクセット３０の第２歯３０１及び第２サイクロイドディスクセット３１の第４歯３１１に押し付けられるので、第３ローラアセンブリ３４はシャフト部２００を中心に回転する。前述のように、第３ローラ３４１は環状構造体３４０の収容空間の内面に取り付けられ、第３ローラアセンブリ３４の環状構造体３４０は動力として用いられる。したがって、環状構造体３４０の回転速度は、モータ２の回転速度の（（Ａ×Ｍ）−（Ｂ×Ｎ））／（Ａ×Ｍ）倍である。すなわち、２段階目の減速が達成される。

一実施形態では、第１ローラ３２１の数は少なくとも１つの第１歯３００の歯数より１多く、第２ローラ３３１の数は少なくとも１つの第３歯３１０の歯数より１多く、第３ローラアセンブリ３４の第３ローラ３４１の数は、少なくとも１つの第２歯３０１の歯数又は少なくとも１つの第４歯３１１の歯数よりも１多い。すなわち、少なくとも１つの第１歯３００の歯数Ａが（Ｎ−１）に等しく、少なくとも１つの第３歯３１０の歯数Ａが（Ｎ−１）に等しく、少なくとも１つの第２歯３０１の歯数Ｂが（Ｍ−１）に等しく、少なくとも１つの第４歯３１１の歯数Ｂは（Ｍ−１）に等しい。したがって、第１サイクロイドディスクセット３０（及び第２サイクロイドディスクセット３１）の回転速度は、モータ２の回転速度の１／（Ｎ−１）倍である。前述のように、第３ローラアセンブリ３４の環状構造体３４０は動力として用いられる。したがって、環状構造体３４０の回転速度は、モータ２の回転速度の（Ｎ−Ｍ）／（（Ｎ−１）×Ｍ）倍である。

図４は、減速機のモータのロテータ部の部分構造の変形例である。この実施形態では、第１ロテータケーシング２１４は環状壁部２１４１を備える。図２と比較すると、第１ロテータケーシング２１４はベース部分２１４０を備えていない。

図５は、本発明の第２実施形態における動力源を有する減速機の概略断面図である。この実施形態においては、図４に示すように、ロテータ部２１は第１ロテータケーシング２１４を備える。図５に示すように、ロテータケーシングベアリングセットの第１ロテータケーシングベアリング２１４３は第１減速機ケーシング３２０の内周とロテータケーシングアセンブリ２１０の外周との間に配置され、ロテータケーシングベアリングセットの第２ロテータケーシングベアリング２１５１は第２減速機ケーシング３３０の内周とロテータケーシングアセンブリ２１０の外周の間に配置されている。ロテータ部２１とステータ部２０の間の磁気相互作用に応答して、ロテータ部２１はロテータケーシングベアリングセットを介してステータ部２０に対して相対的に回転する。

図６は、本発明の第３実施形態における動力源を有する減速機の概略分解図である。この実施形態においては、モータ２はアキシャルフラックスモータである。したがって、減速機全体の厚みが減少する。図６に示すように、モータ２はステータ部６０と、ロテータ部６１と、シャフト部６２とを備える。ステータ部６０及びロテータ部６１は、シャフト部６２上に取り付けられている。すなわち、シャフト部６２はステータ部６０とロテータ部分６１の中央部に位置する。この実施形態においては、ロテータ部６１はロテータケーシングアセンブリ６１０と、第１偏心リング６１１と、第２偏心リング６１２とを備える。ロテータケーシングアセンブリ６１０は、ステータ部６０及びシャフト部６２の一部を収容するための中空構造を有する。シャフト部６２がロテータケーシングアセンブリ６１０の中空構造内に収容されると、シャフト部６２の第１端部及び第２端部はロテータケーシングアセンブリ６１０の対向する２面からそれぞれ突出する。第１偏心リング６１１と第２偏心リング６１２は隣同士に配置され、ロテータケーシングアセンブリ６１０の外面から突出している。ロテータ部６１が回転すると、第１偏心リング６１１と第２偏心リング６１２はシャフト部６２に対して偏心回転する。第１偏心リング６１１の偏心方向と第２偏心リング６１２の偏心方向とは、互いに反対である。

ステータ部６０は鉄心アセンブリ６００をさらに備える。鉄心アセンブリ６００はシャフト部６２の周囲に配置されている。ロテータ部６１は少なくとも１つの磁石６１６及びコイルアセンブリ６１７をさらに備える。コイルアセンブリ６１７は磁石６１６の周囲に外装される。例えば、磁石６１６は円弧状の磁石や環状の磁石である。磁石６１６はロテータケーシングアセンブリ６１０の中空構造の内面に取り付けられている。磁石６１６はステータ部６０と相互作用して磁力を発生する。この磁力に応じて、ロテータ部６１は磁石６１６によって回転駆動される。

ロテータケーシングアセンブリ６１０は、第１ロテータケーシング６１３と第２ロテータケーシング６１４とを備える。第１ロテータケーシング６１３は環状壁部を備える。第２ロテータケーシング６１４は円板構造を有する。第２ロテータケーシング６１４の大きさは、第１ロテータケーシング６１３の環状壁部の内部空間の大きさと一致する。ステータ部６０が第１ロテータケーシング６１３内に収容されたのち、第１ロテータケーシング６１３の環状壁部の内部空間は第２ロテータケーシング６１４によって覆われ、ステータ部６０は第１ロテータケーシング６１３と第２ロテータケーシング６１４とによって共同で覆われる。第２ロテータケーシング６１４は穿孔６１５を有する。シャフト部６２の第２端部は穿孔６１５に位置を揃えて挿入される。

図７、図８及び図９を参照されたい。図７は本発明の第４実施形態における動力源を有する減速機の概略断面図である。図８は、図７に示した減速機の概略分解図である。図９は、図７に示した減速機の第１サイクロイドディスクセットの第１サイクロイドディスクの概略透視図である。この実施形態の減速機１'の構成、動作原理及び減速比は第１実施形態のそれらと同様である。第１実施形態と対応する部分と要素には同一参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１及び図２の第１実施形態と比較すると、この実施形態の第１サイクロイドディスクセット及び第２サイクロイドディスクセットの構造には違いがある。この実施形態においては、第１サイクロイドディスクセットは第１サイクロイドディスク３０'のみを備え、第２サイクロイドディスクセットは第２サイクロイドディスク３１'のみを備える。第１サイクロイドディスク３０'の構造及び第２サイクロイドディスク３１'の構造は類似している。したがって、第１サイクロイドディスク３０'の構造のみを図９に示した。第１サイクロイドディスク３０'は、複数の第１ローラ３２１に対応する第１環状溝３０４を有する。第１サイクロイドディスク３０'の第１歯３００は第１環状溝３０４の内周上に形成され、対応する第１ローラ３２１と接触している。第１サイクロイドディスク３０'の第２歯３０１は第１サイクロイドディスク３０'の外周から突出し、対応する第３ローラ３４１と接触している。第２サイクロイドディスク３１'は、複数の第２ローラ３３１に対応する第２環状溝３１４を有する。第２サイクロイドディスク３１'の第３歯３１０は、第２環状溝３１４の内周上に形成され、対応する第２ローラ３３１の少なくとも１つと接触している。第２サイクロイドディスク３１'の第４歯３１１は第２サイクロイドディスク３１'の外周から突出し、対応する第３ローラ３４１の少なくとも１つと接触している。一実施形態では、少なくとも１つの第１歯３００の歯数と少なくとも１つの第２歯３０１の歯数が異なり、少なくとも１つの第３歯３１０の歯数と少なくとも１つの第４歯３１１の歯数が異なる。

減速機１'を用いて要求減速比を達成する原理を以下に説明する。例えば、第１ローラアセンブリ３２の第１ローラ３２１の数をＮ、第２ローラアセンブリ３３の第２ローラ３３１の数をＮ、第３ローラアセンブリ３４の第３ローラ３４１の数をＭとする。少なくとも１つの第１歯３００の歯数をＡ、少なくとも１つの第３歯３１０の歯数をＡ、少なくとも１つの第２歯３０１の歯数をＢ、少なくとも１つの第４歯３１１の歯数をＢとする。モータ２のロテータ部２１が回転している間、ロテータ部２１に設置された第１偏心リング２１１と第２偏心リング２１２はロテータ部２１と同期回転する。第１偏心リング２１１と第２偏心リング２１２が回転する際、第１歯３００に接触している第１ローラアセンブリ３２の第１ローラ３２１がシャフト部２００を中心に回転することはなく、第３歯３１０に接触している第２ローラアセンブリ３３の第２ローラ３３１がシャフト部２００を中心に回転することはない。第１サイクロイドディスクセット及び第２サイクロイドディスクセットの動作は上記条件によって制限されるため、第１サイクロイドディスクセット（及び第２サイクロイドディスクセット）の回転速度はモータ２の回転速度の（Ａ−Ｎ）／Ａ倍となる。すなわち、１段階目の減速が達成される。また、第３ローラアセンブリ３４の第３ローラ３４１が第１サイクロイドディスクセットの第２歯３０１と第２サイクロイドディスクセットの第４歯３１１に押し付けられるので、第３ローラアセンブリ３４はシャフト部２００を中心に回転する。前述したように、環状構造体３４０の収容空間の内面上には第３ローラ３４１が取り付けられ、第３ローラアセンブリ３４の環状構造体３４０は動力として使用される。したがって、環状構造体３４０の回転速度は、モータ２の回転速度の（（Ａ×Ｍ）−（Ｂ×Ｎ））／（Ａ×Ｍ）倍となる。すなわち、２段階目の減速が達成される。

一実施形態では、第１ローラ３２１の数は少なくとも１つの第１歯３００の歯数より１多く、第２ローラ３３１の数は少なくとも１つの第３歯３１０の歯数より１多く、第３ローラアセンブリ３４の第３ローラ３４１の数は少なくとも１つの第２歯３０１の歯数又は少なくとも１つの第４歯３１１の歯数よりも１多い。即ち、少なくとも１つの第１歯３００の歯数Ａが（Ｎ−１）に等しく、少なくとも１つの第３歯３１０の歯数Ａが（Ｎ−１）に等しく、少なくとも１つの第２歯３０１の歯数Ｂは（Ｍ−１）に等しく、少なくとも１つの第４歯３１１の歯数は（Ｍ−１）に等しい。したがって、第１サイクロイドディスクセット（及び第２サイクロイドディスクセット）の回転速度は、モータ２の回転速度の１／（Ｎ−１）倍である。上述したように、第３ローラアセンブリ３４の環状構造体３４０は動力として利用される。したがって、環状構造体３４０の回転速度は、モータ２の回転速度の（Ｎ−Ｍ）／（（Ｎ−１）×Ｍ）倍である。

以上の説明のように、本発明は動力源を有する減速機を提供するものである。減速機は、モータと減速機構を備える。モータと減速機構は組み合わされ一体構造となっている。モータは、減速機の半径方向内面に位置している。減速機構は、減速機の半径方向外面に位置している。ロテータ部が回転している間、第１サイクロイドディスクセットは第１偏心リングと共に回転し、第２サイクロイドディスクセットは第２偏心リングと共に回転する。第１ローラアセンブリ及び第２ローラアセンブリが回転することはないが、第３ローラアセンブリは回転可能であり、第１サイクロイドディスクセット及び第２サイクロイドディスクセットは、第１ローラアセンブリ、第２ローラアセンブリ、及び３ローラアセンブリと相互作用する。このようにして、２段階で減速させる目的を達成することができる。モータと減速機構を連結するために別途シャフトカップリングを使用する必要がないので、減速機の容積及び重量が低減される。２段階減速により、高減速比の実現という目的が達成される。減速機の減速機構は、第１サイクロイドディスクセットと第２サイクロイドディスクセットを含む。単一サイクロイドディスクを有する減速機と比較して、本発明の減速機は高剛性を有し、より高い負荷に耐えることができる。また、第１サイクロイドディスクセット及び第２サイクロイドディスクセットは、偏心方向が反対の第１偏心リング及び第２偏心リング上にそれぞれ取り付けられる。その結果、減速機は動的バランスを実現できる。

本発明は、最も実用的で好ましい実施形態であると現在考えられるものに関して説明されているが、本発明は開示された実施形態に限定される必要はないことを理解されたい。逆に、最も広い解釈に従う添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内に含まれる様々な改変及び類似の構成を包含し、そのような改変及び類似構造すべてを包含することが意図される。

Claims

動力源を有する減速機であって、
動力源として機能するモータと、前記モータの周囲に配置された減速機構を備え、
前記モータは、ステータ部と、前記ステータ部の中央部に位置するシャフト部と、ロテータ部を備え、
前記ロテータ部は前記ステータ部によって回転駆動され、
前記ロテータ部はロテータケーシングアセンブリと、第１偏心リングと、第２偏心リングとを備え、
前記ステータ部は前記ロテータケーシングアセンブリの中空構造内に収容されており、
前記第１偏心リング及び前記第２偏心リングは、互いに隣接して配置され、前記ロテータケーシングアセンブリの外面から突出しており、
前記減速機構は、第１サイクロイドディスクセットと、第２サイクロイドディスクセットと、第１ローラアセンブリと、第２ローラアセンブリと、第３ローラアセンブリを備え、
前記第１サイクロイドディスクセットは前記第１偏心リングの周囲に配置され、少なくとも１つの第１歯と少なくとも１つの第２歯とを備え、
前記第２サイクロイドディスクセットは前記第２偏心リングの周囲に配置され、少なくとも１つの第３歯と少なくとも１つの第４歯とを備え、
前記第１ローラアセンブリは前記モータの第１面横に配置され、１つの第１減速機ケーシングと複数の第１ローラとを備え、前記複数の第１ローラは前記第１減速機ケーシング上に配置され、
前記第２ローラアセンブリは前記モータの前記第１面と対向する第２面横に配置され、１つの第２減速機ケーシングと複数の第２ローラとを備え、前記複数の第２ローラは前記第２減速機ケーシング上に配置され、
前記第３ローラアセンブリは前記第１ローラアセンブリと前記第２ローラアセンブリの間に配置され、
前記モータは前記第１ローラアセンブリ、前記第２ローラアセンブリ及び前記第３ローラアセンブリによって共同で覆われ、
前記第３ローラアセンブリは１つの環状構造体と複数の第３ローラを備え、
前記複数の第３ローラは、前記環状構造体上に取り付けられ、
前記第１歯は少なくとも１つの前記第１ローラと接触し、前記第３歯は少なくとも１つの前記第２ローラと接触し、前記第２歯と第４歯は、少なくとも１つの前記第３ローラと接触する、
減速機。
請求項１に記載の動力源を有する減速機であって、前記第１偏心リングの偏心方向と前記第２偏心リングの偏心方向は互いに逆方向である、減速機。
請求項１に記載の動力源を有する減速機であって、
前記第１ローラアセンブリ及び前記第２ローラアセンブリは、前記シャフト部を中心に回転せず、
前記ロテータ部が回転している間、前記第１サイクロイドディスクセットが前記第１偏心リングと共に回転し、
前記第２サイクロイドディスクセットが前記第２偏心リングと共に回転し、
前記第３ローラアセンブリの前記第３ローラが、対応する前記第２歯及び対応する前記第４歯に押し付けられ、
前記第３ローラアセンブリが前記シャフト部を中心に回転し前記環状構造体を回転駆動して出力するように構成されている、
減速機。
請求項１に記載の動力源を有する減速機であって、
前記ロテータケーシングアセンブリは、環状壁部を備える第１ロテータケーシングと、円板構造の第２ロテータケーシングを備え、
前記ロテータケーシングアセンブリの中空構造は前記環状壁部の内部空間により画定され、前記ステータ部は前記中空構造内に収容され、
前記第２ロテータケーシングの大きさは、前記環状壁部の前記内部空間の大きさと一致し、前記環状壁部の前記内部空間は、前記第２ロテータケーシングにより覆われ、
前記ステータ部は前記第１ロテータケーシングと前記第２ロテータケーシングにより覆われている、
減速機。
請求項４に記載の動力源を有する減速機であって、
前記減速機は、第１ブレーキ要素と第２ブレーキ要素をさらに備え、
前記第１ブレーキ要素は、前記ロテータケーシングアセンブリの第２ロテータケーシングの外側面上に配置され、前記第２ローラアセンブリの横に配置され、
前記第２ブレーキ要素は、前記第２減速機ケーシングの外側面上に配置され、前記第２ロテータケーシングの横に配置され、
前記第１ブレーキ要素と前記第２ブレーキ要素とが互いに接触しているときに、前記ロテータ部の回転が制限され、
前記第１ブレーキ要素と前記第２ブレーキ要素が互いに分離されているときに、前記ロテータ部の回転が可能となるように構成されている、
減速機。
請求項４に記載の動力源を有する減速機であって、
前記シャフト部は、第１端部と第２端部とを備え、前記第１ロテータケーシングは、ベース部分と前記環状壁部とを備えるカップ状構造を有し、
前記ベース部分は第１穿孔を有し、
前記シャフト部の前記第１端部は前記第１穿孔に位置を揃えて挿入され、
前記環状壁部が前記ベース部分の上に垂直に配置され、
前記第２ロテータケーシングは第２穿孔を有し、
前記シャフト部の前記第２端部は第２穿孔に位置を揃えて挿入されている、
減速機。
請求項１に記載の動力源を有する減速機であって、
前記第１サイクロイドディスクセットは、第１外部サイクロイドディスク及び第１内部サイクロイドディスクをさらに備え、
前記第２サイクロイドディスクセットは、第２外部サイクロイドディスク及び第２内部サイクロイドディスクをさらに備え、
前記第１外部サイクロイドディスクと前記第１内部サイクロイドディスクは並んで配置され、
前記第１内部サイクロイドディスクは前記第１外部サイクロイドディスクと前記第２内部サイクロイドディスクの間に配置され、
前記第１歯は前記第１外部サイクロイドディスクの外周から突出し、前記第２歯は前記第１内部サイクロイドディスクの外周から突出し、
前記第２外部サイクロイドディスクと前記第２内部サイクロイドディスクは並んで配置され、
前記第２内部サイクロイドディスクは、前記第１内部サイクロイドディスクと前記第２外部サイクロイドディスクの間に配置され、
前記第３歯は前記第２外部サイクロイドディスクの外周から突出し、
前記第４歯は前記第２内部サイクロイドディスクの外周から突出している、
減速機。
請求項７に記載の動力源を有する減速機であって、
前記第１外部サイクロイドディスクの歯形と前記第２外部サイクロイドディスクの歯形とが同一であり、
前記第１内部サイクロイドディスクの歯形と前記第２内部サイクロイドディスクの歯形とが同一であり、
前記第１歯の歯数と前記第３歯の歯数が等しく、前記第２歯の歯数と前記第４歯の歯数が等しい、
減速機。
請求項１に記載の動力源を有する減速機であって、
前記第１ローラの数が前記第２ローラの数と同じであり、前記第１ローラの数が前記第１歯の歯数よりも少なくとも１大きく、前記第２ローラの数が前記第３歯の歯数よりも少なくとも１大きく、前記第３ローラの数が前記第２歯の歯数又は前記第４歯の歯数よりも少なくとも１大きい、
減速機。
請求項１に記載の動力源を有する減速機であって、
前記第１サイクロイドディスクセットは、第１環状溝を有する第１サイクロイドディスクを備え、
前記第１歯は前記第１環状溝の内周に形成され、少なくとも１つの前記第１ローラと接触し、
前記第２歯は、前記第１サイクロイドディスクの外周から突出し少なくとも１つの前記第３ローラと接触し、
前記第２サイクロイドディスクセットは第２環状溝を有する第２サイクロイドディスクを備え、
前記第３歯は前記第２環状溝の内周に形成され、少なくとも１つの前記第２ローラと接触し、
前記第４歯は前記第２サイクロイドディスクの外周から突出し少なくとも１つの前記第３ローラと接触している、
減速機。
請求項１０に記載の動力源を有する減速機であって、
前記第１歯の歯数と前記第２歯の歯数とが異なり、前記第３歯の歯数と前記第４歯の歯数とが異なる、
減速機。