JPH10336996A - 電動機 - Google Patents

電動機

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JPH10336996A
JPH10336996A JP15751097A JP15751097A JPH10336996A JP H10336996 A JPH10336996 A JP H10336996A JP 15751097 A JP15751097 A JP 15751097A JP 15751097 A JP15751097 A JP 15751097A JP H10336996 A JPH10336996 A JP H10336996A
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JP
Japan
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rotor
stator
teeth
output shaft
rotors
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JP15751097A
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Hiroshi Kataoka
央 片岡
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Nidec Corp
Nidec Shimpo Corp
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Nidec Corp
Nidec Shimpo Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動機に於て、狭いスペースに設置できると
共に、減速比を大きくとることができるようにする。 【解決手段】 リング状の鉄心6のティース部5の内端
部によって形成された円形内周面に内歯部8が形成され
た固定子2と、強磁性材料にて形成されると共に固定子
2の鉄心6の内歯部8に噛合する外歯部16を外周面に有
する回転子3と、を備える。固定子2の鉄心6の内歯部
8に回転子3の外歯部16が噛合しつつ回転子3が固定子
2の内周面上を転動して偏心運動と自転運動をするよう
に、回転子3を固定子2の内側に配設する。回転子3
に、出力軸4を、回転子3の自転の回転数と同一の回転
数にて回転するように連動連結する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動機に関する。
【0002】
【従来の技術】電動機に於て、低い回転数が必要な場
合、一般に、電動機の出力軸に(K−H−V型減速機等
の)減速機を取付けて、必要な回転数を得ていた。ま
た、減速機構を内蔵した従来の電動機として、例えば、
特開昭52− 32459号に開示された電動機を減速機の内部
空間に組み込んだものが公知であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
電動機を減速機の内部空間に組み込むと、全体が出力軸
の軸心方向に長くなるため、出力軸の軸心方向の設置ス
ペースが狭い場合には、設置できないことがあった。ま
た、減速比が大きくとれず、1/10程度が限界であっ
た。
【0004】そこで、本発明は、上述の問題を解決し
て、狭いスペースに設置できると共に、減速比を大きく
とることができる電動機を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明に係る電動機は、複数のティース部を有する
リング状の鉄心と該鉄心の該ティース部に巻設される巻
線とから成り上記複数のティース部内端部によって形成
された円形内周面に内歯部を形成すると共に上記複数の
ティース部の巻線が順に励磁される固定子と、強磁性材
料にて形成され上記固定子の内側に配設されると共に上
記固定子の上記鉄心の内歯部に磁気吸引力によって部分
的に噛合する外歯部を外周面に有する回転子と、を備
え、上記固定子の上記鉄心の内歯部に上記回転子の上記
外歯部が噛合しつつ励磁の移動に従って上記固定子の内
周面上を転動して偏心運動と自転運動をするように構成
し、さらに、上記回転子に、出力軸を、該回転子の自転
の回転数と同一の回転数にて回転するように連結したも
のである。
【0006】また、上記固定子に対し複数の回転子を有
し、かつ、各回転子の外歯部が固定子の鉄心の内歯部に
部分的に噛合する噛合ゾーンが、出力軸の回転中心軸方
向から見て周方向に等間隔に位置するように、複数の上
記回転子の相対位置を保持する回転子相対位置保持機構
が設けられているのが好ましい。また、鉄心の複数のテ
ィース部の個数が、回転子の個数の整数倍とされている
のが望ましい。また、上記固定子が内嵌固定される円筒
状周壁部及び上記出力軸が回転自在に支持される端壁部
を有するハウジングを備え、上記固定子の内側に配設さ
れた上記回転子を上記出力軸の基端部に連結し上記回転
子の自転運動のみを上記出力軸に伝導し、上記出力軸の
先端部が上記ハウジングの端壁部より導出されているの
が好ましい。また、上記出力軸は、ハウジングの端壁部
に一対の軸受にて回転自在に支持されているのが望まし
い。また、上記回転子は円環状に構成されており、上記
回転子相対位置保持機構は、上記出力軸と軸心を同じく
する軸部材と、該軸部材に支持された偏心した内輪と、
該内輪の外周面と上記回転子の内周面との間に介在され
た複数の転動部材とにより構成されているのが好まし
い。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図示の実施の形態に基き本
発明を詳説する。
【0008】図1と図2は本発明に係る電動機の実施の
一形態を示し、この電動機は、ハウジング1と、そのハ
ウジング1内に固着される円環状の固定子2と、該固定
子2の内側に配設される2個の回転子3,3と、その回
転子3,3に複数のピン10…にて連動連結されると共に
ハウジング1に軸受11, 12を介して回転自在に保持され
る出力軸4と、を備えている。ハウジング1は、固定子
2が内嵌固定される円筒状周壁部23及び出力軸4が回転
自在に支持される端壁部24を有し、出力軸4は、端壁部
24に上記一対の軸受11, 12にて回転自在に支持されてい
る。
【0009】しかして、固定子2は、複数のティース部
5…を有するリング状の鉄心6とその鉄心6のティース
部5…に巻設される巻線7とから成る。鉄心6の隣合う
ティース部5…の間には、巻線7を通すスロット9…が
設けられる。さらに、巻線7は周方向に順に励磁され
る。また、固定子2の複数のティース部5…内端部によ
って形成された円形内周面に、内歯部8…を形成する。
具体的には、ティース部5…の内側の上端部と下端部
に、内方突出状の突片13, 14を一体に形成し、その上下
の突片13, 14に、複数本の細丸棒15…の上端部と下端部
を固着して、その細丸棒15…を内歯部8とする。
【0010】また、回転子3は、円環状に構成されてお
り、強磁性材料にて形成されると共に固定子2の鉄心6
の内歯部8に噛合する外歯部16を外周面に有する。外歯
部16の種類としては、サイクロイド歯、円弧歯、インボ
リュート歯等が挙げられる。しかして、固定子2の鉄心
6の内歯部8に回転子3,3の外歯部16, 16が噛合しつ
つその回転子3,3が固定子2の内周面上を転動して偏
心運動と自転運動をするように構成する。つまり、回転
子3,3は遊星歯車となる。
【0011】また、図3に示すように、各回転子3,3
の外歯部16, 16が固定子2の鉄心6の内歯部8に噛合す
る噛合ゾーンZ,Zが、出力軸4の回転中心軸L方向か
ら見て周方向に等間隔に位置するように、複数の回転子
3,3の相対位置を保持する回転子相対位置保持機構17
を設ける。即ち、図例では、回転子3,3を2個有する
ため、噛合ゾーンZ,Zを、回転中心軸L方向から見
て、軸Lに対して 180°反対に位置させる。なお、P1
は上方の回転子3aの中心であり、P2 は下方の回転子
3bの中心である。
【0012】(図1と図2にもどって)これを詳しく説
明すると、各回転子3の中央部に円孔18を貫設し、その
円孔18に偏心内輪20を挿入すると共に、その回転子3の
円孔18の内周面と偏心内輪20の外周面との間に多数の転
動部材19…を介装して軸受を構成する。さらに、上方の
回転子3aに対応する内輪20と下方の回転子3bに対応
する内輪20が相互に反対方向に偏心するように、その2
個の内輪20,20を短軸部材21の上端部と下端部に固着す
る。つまり、回転子相対位置保持機構17は、出力軸4と
軸心を同じくする短軸部材21と、短軸部材21に支持され
た偏心した内輪20, 20と、内輪20, 20の外周面と回転子
3の内周面との間に介在された複数の転動部材19…とに
より構成される。
【0013】また、回転子3,3に、出力軸4を、その
回転子3,3の自転の回転数(回転速度)と同一の回転
数(回転速度)にて回転するように連結する。具体的に
は、固定子2の内側に配設された回転子3を出力軸4の
基端部に連結し、回転子3の自転運動のみを出力軸4に
伝導し、出力軸4の先端部をハウジング1の端壁部より
導出する。また、上下の回転子3a,3bに、夫々、周
方向所定ピッチにて複数の小孔22…を形成する。さら
に、ピン10…(キャリア)を、上下の回転子3a,3b
を貫通するように、小孔22…に挿通し、かつ、そのピン
10…の上端部を、出力軸4に固着する。即ち、出力軸4
の下端部には、外鍔部4aが一体に形成され、その外鍔
部4aにピン10…の上端部を固着する。なお、小孔22の
内径とピン10の直径との差Sは、軸Lに対する回転子3
a, 3bの中心P1 ,P2 の偏心寸法W1 ,W2 の2倍
に設定される(図1と図3参照)。
【0014】さらに、鉄心6の複数のティース部5の個
数を、回転子3,3の個数の整数倍とする。図例では、
回転子3,3が2個であるため、ティース部5の個数を
2の整数倍(12個)とする。
【0015】次に、図3を参照しつつこの電動機の作用
を説明する。同図に於て、上方の回転子3aを2点鎖線
で示し、下方の回転子3bを実線で示す。しかして、図
外のスイッチをONにすると、固定子2の相対的に 180
°反対に位置する2個のティース部5,5に電磁力が発
生し、回転子3a,3bを吸引する。その後、電磁力が
発生するティース部5,5が、矢印D,Dにて示すよう
に一方向へ順に移り、それに伴って回転子3a,3bが
固定子2の内周面上を同方向へ転動する。
【0016】これにより、固定子2の鉄心6の内歯部8
に回転子3a,3bの外歯部16,16が噛合しつつ、回転
子3a,3bが固定子2の内周面上を転動して偏心運動
と自転運動をする。即ち、回転子3a,3bが軸L廻り
に矢印A方向へ偏心運動して、回転子3a,3bの噛合
ゾーンZ,Zが、矢印D,Dにて示す周方向に移動す
る。このとき、回転子3a,3bの外歯部16,16が固定
子2の内歯部8に噛合しており、かつ、外歯部16の歯数
が内歯部8の歯数よりも少ないので、回転子3a,3b
は、夫々の中心P1 ,P2 廻りに矢印B,C方向へ自転
する。
【0017】そして、回転子3a,3bの自転によるト
ルク(自転運動エネルギー)は、ピン10…を介して出力
軸4へ伝わり、出力軸4は回転子3a,3bの自転の回
転数と同一の回転数にて回転する。また、鉄心6の複数
のティース部5の個数が、回転子3a,3bの個数の整
数倍とされているので、各回転子3a,3bに電磁力が
常に均一に作用し、回転子3a,3bをスムースに回転
させることができる。かつ、大きなトルクが得られる。
【0018】ところで、固定子2の内歯部8の歯数をi
とし、回転子3a,3bの外歯部16,16の夫々の歯数を
eとした場合、回転子3a,3bは1回公転する毎に、
360×(i−e)/e(°)の角度だけ自転する。ま
た、回転子3a,3bの自転の角速度と公転の角速度の
比は、(i−e):eとなる。従って、この電動機の減
速比は(i−e):eとなる。そして、その減速比の値
は(i−e)/eとなる。例えば、図例では、内歯部8
の歯数i=36であり、外歯部16の歯数e=35であるた
め、減速比は1:35であり、減速比の値は1/35とな
る。
【0019】上述のように、この電動機によれば、減速
比を大きくとることが可能となる。これを言い換えれ
ば、減速比の値を小さくすることができる。例えば、従
来の2K−H型遊星減速機構内蔵の電動機では、減速比
の値が1/10程度が限界であったが、本発明の電動機に
よれば、減速比の値を1/71にまで小さくすることが可
能となる。
【0020】また、出力軸4の回転中心軸L方向の全長
Nを小さくすることができる(図1参照)。つまり、固
定子2と回転子3が、トルク発生と減速との両方の機能
を兼ね備えるので、部品点数が少なくなり、製造コスト
が減少すると共に、電動機全体をコンパクト化すること
ができ、狭いスペースに設置することが可能となる。ま
た、回転子相対位置保持機構17により、回転子3の外歯
部16が強制的に固定子2の内歯部8に噛み合わされるた
め、過負荷時の歯飛びが起こらない。さらに、減速比の
シリーズ化と汎用化が容易となり、故障が生じ難く、寿
命が長くなる。
【0021】さらに、回転子3を複数個有するので、偏
心運動による振動を緩和できる。かつ、回転子相対位置
保持機構17の短軸部材21と偏心内輪20, 20をフリーとす
ることができるため、精度誤差を吸収できる。従って、
低速回転の出力を必要とする機械に広く使用することが
でき、例えば、ホイルモータ、ロボットアーム、コンベ
ア等に使用可能である。
【0022】なお、本発明に於て、回転子3の個数とし
ては、2個以外にも、3個〜5個程度としてもよい。例
えば、回転子3が3個の場合は相互に 120°ずつ偏心さ
せ、4個の場合は相互に90°ずつ偏心させ、5個の場合
は相互に72°ずつ偏心させればよい。また、回転子3を
1個のみとしてもよい場合がある。その場合、回転子相
対位置保持機構17の短軸部材21の下端部を、ハウジング
1に軸受を介して回転自在に枢着すればよい。
【0023】
【発明の効果】本発明は上述の構成により、次のような
著大な効果を奏する。
【0024】請求項1記載の電動機によれば、減速比を
大きくとることが可能となる。つまり、従来の減速機構
内蔵の電動機では1:10程度の減速比が限界であったの
に対し、本発明の電動機では1:71程度にまで大きくと
ることができる。また、電動機全体をコンパクト化する
ことができ、狭いスペースに設置することが可能とな
る。特に、出力軸心方向の長さ寸法が著しく小さくでき
る。さらに、部品点数が少なくなると共に、製造コスト
が減少する。かつ、減速比のシリーズ化が容易となり、
汎用とし易い。また、故障が生じ難く、寿命が長くな
る。
【0025】請求項2記載の電動機によれば、請求項1
記載のものと同様の効果を奏すると共に、回転子相対位
置保持機構17により過負荷時の歯飛びを防止できる。さ
らに、複数個の回転子3の噛合ゾーンZが、周方向に等
間隔に位置するので、偏心運動による振動を緩和でき
る。
【0026】請求項3記載の電動機によれば、請求項2
記載のものと同様の効果を奏すると共に、出力軸4の回
転をスムースとすることができ、かつ、大きなトルクを
得ることができる。
【0027】請求項4記載の電動機によれば、請求項1
記載のものと同様の効果を奏すると共に、電動機全体の
コンパクト化を一層確実ならしめる。また、請求項5記
載の電動機によれば、出力軸4の軸の振れを防止でき
る。請求項6記載の電動機によれば、回転子3と出力軸
4の回転をスムースとすることができると共に偏心運動
による振動を一層確実に緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示す断面正面図であ
る。
【図2】断面平面図である。
【図3】作用説明図である。
【符号の説明】
1 ハウジング 2 固定子 3 回転子 4 出力軸 5 ティース部 6 鉄心 7 巻線 8 内歯部 16 外歯部 17 回転子相対位置保持機構 23 円筒状周壁部 24 端壁部 L 回転中心軸 Z 噛合ゾーン

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のティース部5…を有するリング状
    の鉄心6と該鉄心6の該ティース部5…に巻設される巻
    線7とから成り上記複数のティース部5…内端部によっ
    て形成された円形内周面に内歯部8を形成すると共に上
    記複数のティース部5の巻線7が順に励磁される固定子
    2と、強磁性材料にて形成され上記固定子2の内側に配
    設されると共に上記固定子2の上記鉄心6の内歯部8に
    磁気吸引力によって部分的に噛合する外歯部16を外周面
    に有する回転子3と、を備え、上記固定子2の上記鉄心
    6の内歯部8に上記回転子3の上記外歯部16が噛合しつ
    つ励磁の移動に従って上記固定子2の内周面上を転動し
    て偏心運動と自転運動をするように構成し、さらに、上
    記回転子3に、出力軸4を、該回転子3の自転の回転数
    と同一の回転数にて回転するように連結したことを特徴
    とする電動機。
  2. 【請求項2】 上記固定子2に対し複数の回転子3を有
    し、かつ、各回転子3の外歯部16が固定子2の鉄心6の
    内歯部8に部分的に噛合する噛合ゾーンZが、出力軸4
    の回転中心軸L方向から見て周方向に等間隔に位置する
    ように、複数の上記回転子3の相対位置を保持する回転
    子相対位置保持機構17が設けられている請求項1記載の
    電動機。
  3. 【請求項3】 鉄心6の複数のティース部5の個数が、
    回転子3の個数の整数倍とされている請求項2記載の電
    動機。
  4. 【請求項4】 上記固定子2が内嵌固定される円筒状周
    壁部23及び上記出力軸4が回転自在に支持される端壁部
    24を有するハウジング1を備え、上記固定子2の内側に
    配設された上記回転子3を上記出力軸4の基端部に連結
    し上記回転子3の自転運動のみを上記出力軸4に伝導
    し、上記出力軸4の先端部が上記ハウジング1の端壁部
    より導出されている請求項1記載の電動機。
  5. 【請求項5】 上記出力軸4は、ハウジング1の端壁部
    24に一対の軸受11, 12にて回転自在に支持されている請
    求項4記載の電動機。
  6. 【請求項6】 上記回転子3は円環状に構成されてお
    り、上記回転子相対位置保持機構17は、上記出力軸4と
    軸心を同じくする軸部材21と、該軸部材21に支持された
    偏心した内輪20と、該内輪20の外周面と上記回転子3の
    内周面との間に介在された複数の転動部材19…とにより
    構成された請求項2記載の電動機。
JP15751097A 1997-05-29 1997-05-29 電動機 Withdrawn JPH10336996A (ja)

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