JPH0638450A - ギヤモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ ギヤモータの運転音の静音化と停止位置精度
の向上を目的とする。 ［構成］ 回転磁界を発生する界磁用固定子２１と、そ
れと作用して回転する回転子２４と、回転子２４の内部
にあって、回転子２４の中心に対し偏心した中心をもち
回転自在に支持されている内歯歯車２６と、内歯歯車２
６と噛み合う固定外歯歯車２７と、出力軸３０と、ケー
ス部を備えたギヤモータにおいて、内歯歯車２６の端面
と出力軸端面の円形の凹部３８間に鋼球３７を組み込
み、鋼求３７の滑りと転がりを利用することにより、内
歯歯車２６の公転（偏心揺動運動）による摩擦音及び衝
突音を減少させ、静音化を計る。併せて、負荷トルクの
慣性力にたいしても剛性が高まるので、出力軸３０の停
止位置精度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】 ［０００１］［産業上の利用分野］本考案は円形の界磁
用固定子と回転子からなる低速大トルク用のギヤ付きブ
ラシレスモータに関する。本考案は、ロボットや自動
車、工作機械、など種々の産業分野に適用することがで
きる。 ［０００２］［従来技術］一般の低速大トルク用の減速
機付きモータは、外部に突出した出力軸を持つモータ
と、減速機ボックスに収納された減速機を組み合わせ
て、減速機付きモータとして使用している。このモータ
出力軸にはピニオンギヤが取り付けられており、ピニオ
ンギヤはギヤボックス内の歯車と噛み合い、噛み合う歯
車の数を増減することにより必要な減速比を得ている。 ［０００３］例えば、図１に示すような減速機付きモー
タては、円筒状モータケース１の内部に円筒状の界磁用
固定子２が設置され、その界磁用固定子２の内部に永久
磁石４と磁性材よりなる回転子５が設置され、その回転
子５の出力軸６にピニオンギヤ７が取り付けられてい
る。ピニオンギヤ７は平歯車８と噛み合い、平歯車８と
平歯車９は共通の軸１１に固着されている。平歯車９は
出力軸１２をもつ平歯車１０と噛み合っている。 この
ように構成して、モータを回転させると、モータの回転
トルクは、モータの出力軸６に取り付けられたピニオン
ギヤ７から、これと噛み合っている平歯車８に伝達さ
れ、平歯車８で減速されて平歯車８と共通の軸をもつ平
歯車９から平歯車９と噛み合っている平歯車１０に伝達
され、平歯車１０で減速されて平歯車１０に固着された
出力軸に伝達される。このようにして最終的に減速され
た回転トルクが出力軸に発生する。この場合、組み合わ
せる歯車の数を増すことにより、大きな減速比を得るこ
とができるが、部品数が増加し、減速機の効率が悪化
し、大型に成ってしまい、重量も増すという欠点が有
る。 ［０００４］このような従来の減速機付きモータに変わ
るものとして、安価で、小型、軽量、薄型で効率の良
い、低速大トルクモータを開発し、特願平４−１０１５
５８として、開示した。このギヤモータは円筒状モータ
ケース２０の内部に円筒状の界磁用固定子２１を設置し
て、その界磁用固定子２１の内部に永久磁石２３と磁性
材より成る回転子２４を設け、回転子２４の内周部に回
転子２４の中心に対し偏心した軸受２５を設け、軸受２
５の内周部に内歯歯車２６を設置する。内歯歯車２６
は、ケース部に固着され突出したケーシング軸３６に固
着され、且つ内歯歯車２６と歯数差の異なる固定外歯歯
車２７と噛み合い、この２つの歯車で遊星歯車減速機を
形成している。内歯歯車２６の端面には、複数のピン２
９が突設され、ピン２９は出力軸３０の端面にある変位
規制孔２８に遊挿されている。上記のように構成し、界
磁用固定子２１の内部に回転子２４を収納し、ブラシレ
スモータとして回転させると、回転子２４の内部にある
内歯歯車２６に回転力が働く。しかし、回転子２４との
間には軸受２５が設置してあり、且つ、固定外歯歯車２
７と噛み合っているので、内歯歯車２６は回転子２４と
一緒には回転しない。内歯歯車２６は内部に設置された
固定外歯歯車２７と常に一部で噛み合い、その噛み合わ
せ箇所は固定外歯歯車２７の外周に沿って順次移動し、
噛み合い箇所が一周した時、固定外歯歯車２７には内歯
歯車２６と固定外歯歯車２７の歯数差分だけ一定方向に
回転力が発生するが、固定外歯歯車２７は回転せずに内
歯歯車２６が回転子２４と反対方向に偏心揺動しながら
回転する。内歯歯車２５の偏心揺動回転力は内歯歯車２
６の端面に突設された複数のピン２９から変位規制孔２
８をへて、出力軸３０に伝達される。 ［０００５］同様に図４の様に界磁用固定子４１の外部
に回転子４４を配置し、ブラシレスモータとして回転さ
せても同じ効果が得られる。界磁用固定子４１の外側に
回転子４４を設置し、回転子４４を回転させると、回転
子４４の外周部にある外歯歯車４６に回転力が発生す
る。 しかし回転子４４との間には軸受４５けが設置し
てあり、且つ固定内歯歯車４７と噛み合っているので外
歯歯車４６は回転子４４と一緒には回転しない。外歯歯
車４６は外部に設置された固定内歯歯車４７と常に一部
で噛み合い、その噛み合わせ箇所は固定内歯歯車４７の
内周に沿って順次移動し、噛み合い箇所が一周した時、
固定内歯歯車４７には外歯歯車４６と固定内歯歯車４７
の歯数差分だけ一定方向に回転力が発生するが、固定内
歯歯車４７は回転せずに外歯歯車４６が回転子４４と反
対方向に偏心揺動しながら回転する。外歯歯車４６の端
面にはピンが突設されているので減速された回転力は、
ピンから出力軸端面の変位規制孔をへて出力軸に伝達さ
れる。 ［０００６］［発明が解決しようとする課題］ところ
が、従来の減速機付きモータでは、歯車の噛み合いが外
歯歯車同士の噛み合いであるため、噛み合い率が低く騒
音が高いという問題がある。又、先行技術として開示し
たギヤモータにおいても、内歯歯車２６が偏心揺動運動
するときに、ピン２９が変位規制孔２８内を移動するの
で摩擦音、衝突音が発生して騒音との原因になる欠点が
ある。またモータを急停止した場合、負荷トルクの慣性
により、ピン２９に力が加わり、ピン２９が衝撃で曲が
ったり、折れたりして、異常音が発生し、出力軸３０に
ガタが生じ停止位置精度が悪くなるという問題がある。 ［０００７］［発明の目的］本考案は、このような問題
点に着目してなされたものであり、運転音が静かで、出
力軸３０にガタが生じない、ギヤモータを提供すること
を目的とするものである。 ［０００８］［課題を解決するための手段］上記目的を
達成する為の手段を、以下、実施例に対応する５図、第
６図、第７図を用いて説明する。尚、実施例はカップリ
ング機構以外は、先行技術を示す図２及び３図と同じ構
成であって、本願実施例に於ける部材と機能を同一にす
る部材には、同一の番号が付されている。又、第７図歯
代５図のＡ−Ａ面から見た図である。このギヤモータは
円筒状モータケース２０の内部に円筒状の界磁用固定子
２１を設置して、その界磁用固定子２１の内部に永久磁
石２３と磁性材より成る回転子２４を設け、回転子２４
の内周部に回転子２４の中心に対し偏心した軸受２５を
設け、軸受２５の内周部に内歯歯車２６を設置する。内
歯歯車２６は、ケース部に固着され突出したケーシング
軸３６に固着され、且つ内歯歯車２６と歯数差の異なる
固定外歯歯車２７と噛み合い、この２つの歯車で遊星歯
車減速機を形成している。内歯歯車２６の端面側には、
対面する端面をもつ出力軸３０があり、両者の間に鋼球
３７がある。内歯歯車２６の端面には円状に複数の鋼球
３７が組み込まれ、この鋼球３７は各々対面する出力軸
端面の円形の凹部３８の底部と接している。円形の凹部
３８の直径は内歯歯車２６の揺動運動による偏心半径の
２倍に鋼球３７の直径を加えた値にする。又、円形凹部
３８の形状は円筒形あるいは鋼球３７の半径と同一の曲
面からなる鍋底状とし、又、対面する各々の端面同士が
街突しないようギャップを設ける。 ［０００９］［作用］上記のように構成し、ブラシレス
モータとして回転させると、内歯歯車２６は固定外歯歯
車２７の外周を公転（偏心揺動運動）しながら、該固定
外歯歯車２７との歯数差分だけ公転方向と反対の方向に
自転する。内歯歯車２６の端面には円状に複数の鋼球３
７が組み込まれ、鋼球３７は各々対面する出力軸端面の
円形の凹部３８の底部と接しているので、鋼球３７は底
部のＲ面に沿って、滑りながら転がり、公転による偏心
距離を半径とする円運動をする、出力軸端面の円形の凹
部３８の直径は内歯歯車２６の公転による偏心半径の２
倍に鋼求３７の直径を加えた値なので、内歯歯車２６の
公転を妨げる事なく、内歯歯車２６と出力軸３０の間に
ガタが発生することも無い。又、ピンを使用していない
ので、モータが急停止した場合でも負荷トルクの慣性力
によってピンが変形してしまうという問題もない。又、
摩擦が少ないので、静かで滑らかで、効率良く内歯歯車
２６の自転による減速回転のみが出力軸３０に伝達さ
れ、減速出力のみを取り出すことができる。尚、この構
成において、鋼球３７の組み込み側を出力軸３０の端面
側にしても同様な結果がえられる。 ［００１０］［実施例］以下、添付図面に基づいて本発
明の実施例を説明する。第５図は本発明を適用したギヤ
モータの内部構造を示すものである。図中、２２はケー
ス、２１は６極の磁極鉄心から成る円筒状の界磁用固定
子、３１は界磁用固定子２１の磁極鉄心にに巻かれた巻
線、２３は４極の円筒状永久磁石、２４は回転子で、軸
受３２とケーシング軸３６で支持されている。２７は固
定外歯歯車でケーシング軸３６に固着されている。２６
は端面に複数の鋼球が組み込まれた内歯歯車、２５は軸
受である。軸受け２５とその内周面に収納されている内
歯歯車２６は回転子軸中心に対し、偏心している。３０
は出力軸で端面に円形で底部がＲ面の円形の凹部３８を
備えている。そこで、巻線３１を３相励磁すると界磁用
固定子２１には回転磁界が生じ、永久磁石２３に作用
し、回転子２４が回転する。回転子２４が回転すると、
回転子２４の内周面の軸受け２５と軸受け２５の内周面
に設置された内歯歯車２６も回転子２４と一緒に回転し
ょうとするが、内歯歯車２６は固定外歯歯車２７と一部
で噛み合っているので、内歯歯車２４は回転子２４と一
緒には回転しない。そして、軸受け２５とその内周面に
設置された内歯歯車２６は回転子２４の中心に対し偏心
しているので、内歯歯車２６は噛み合い箇所が固定外歯
歯車２７の外周に沿って順次移動しながら公転する。そ
の噛み合い箇所が一周したとき、内歯歯車２６は、内歯
歯車２６と固定外歯歯車２７の歯数差分だけ、回転子２
４とは反対方向に自転する。出力軸３０の端面には、円
形で底部が鋼球３７の半径と同一の曲面になっている円
形の凹部３８がある。内歯歯車２６の端面に組み込まれ
ている鋼球３７は、内歯歯車２６の公転と同一の半径で
円形の凹部３８の底部を滑りながら転がり、円運動を行
い、内歯歯車２６の自転による減速された回転出力のみ
が出力軸３０に伝達される。 この時の減速比は（内
歯歯車の歯数−固定外歯歯車の歯数）／（固定外歯歯車
の歯数）で表せる。例えば、内歯歯車の歯数を６１固定
歯車の歯数を６０とすれば、減速比は６０分の１とな
る。 ［００１１］［効果］本発明によれば、減速出力の伝達
に鋼球の滑りと転がりを利用しているので、摩擦による
ロスが少く、伝達効率が良く、騒音が低い。又、負荷ト
ルクの慣性力に対しても剛性が高まり、停止位置精度が
向上する

【図面の簡単な説明】 ［第１図］第１図は、従来技術の一例を示す断面図であ
る。 ［第２図］第２図は本発明の先行技術を示す断面図であ
る。 ［第３図］第３図は本発明の先行技術を示す説明図であ
る。 ［第４図］第４図は本発明の先行技術を示す説明図であ
る。 ［第５図］第５図は本発明の一実施例を示す断面図であ
る。 ［第６図］第６図は本発明の一実施例の要部を示す説明
図である。 ［第７図］第７図は本発明の一実施例の要部を示す説明
図である。 ［符号の説明］ １，１８，２１，４８ ケース ２，２１，４１ 界磁用
固定子 ３，３１，４２ 巻線 ４，２３，４３ 永久磁
石 ５，２４，４４ 回転子 ６，１１，１２，３０ 軸 ７ ピニオ
ン ８，９，１０，２７，４６ 外歯歯
車 １３，１９，３５ ブラケ
ット １４，１５，１７，２５，３２，３３，３４，４５軸受
け １８， カバー ２６，４７ 内歯歯
車 ２８ 変位規
制孔 ３６ ケーシ
ング軸 ２９ ピン ３７ 鋼球 ３８ 円形の
凹部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［請求項１］ 円周上に配列された複数の励磁磁極を有
   する界磁用固定子と、界磁用固定子との間に均一なエア
   ギャップを保ち、回転する回転子と、回転子の内周面に
   回転子の中心に対し偏心した軸受けを配置し、その軸受
   けの内周面に内歯歯車を配置し、内歯歯車と噛み合い、
   且つ、ケース部から突出した軸に固着された歯数の異な
   る外歯歯車を配置したブラシレスモータにおいて、前記
   内歯歯車の端面部と出力軸端面部に複数の円形の凹部を
   設け、その凹部間に鋼球を配置したことを特徴としたギ
   ヤモータ。 ［請求項２］ 円周上に配列された複数の励磁磁極を有
   する界磁用固定子と、界磁揺固定子との間に均一なエア
   ギャップを保ち外側にあって回転する回転子と、回転子
   の外周面に回転子の中心に対し偏心した軸受けを配置
   し、その軸受けの外周面に外歯歯車を設置し、外歯歯車
   と噛み合い、且つ、ケース部に固着された歯数の異なる
   内歯歯車を設置したブラシレスモータにおいて、前記外
   歯歯車の端面部と出力軸端面部に複数の円形の凹部を設
   け、その凹部間に鋼球を配置したことを特徴としたギヤ
   モータ。 ［請求項３］ 請求項１及び請求項２において円形の凹
   部の底部隅部形状が鋼球と同一の半径からなる曲面であ
   ることを特徴とするギヤモータ。