JP2006234005A - モータ組込みハイポサイクロイド減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイポサイクロイド減速機とモータを一体として構成するモータ組込みハイポサイクロイド減速機において、更に軸方向長さを削減する。
【解決手段】ケースに固定された内歯リングギヤ（２）と噛み合う第１外歯歯車（５）及び第２の軸受け（１１）により軸支された出力軸（９）の出力軸内歯歯車（７）と噛み合う第２外歯歯車（６）を備えるプラネタリギヤ（１）を備えるモータ組込みハイポサイクロイド減速機において、第１の軸受け（１０）によりシャフトに軸支されたモータのモータコアに、シャフトから所定量だけ偏心した偏心部を設け、プラネタリギヤ（１）に、モータコアの偏心部と第３の軸受け（１２）を介して一体回転する回転子受け部を設け、回転子受け部、第１外歯歯車（５）及び第２外歯歯車（６）の中心を同一とした。
【選択図】図１

Description

本発明は電動モータと減速機を同軸上に組み込んで一体化させたモータ組込みハイポサイクロイド減速機に関する。

従来から低速度で高トルクを得る目的で電動モータに減速機を取付けた構成のものは種々存在していた。これらの多くは、遊星減速機のアセンブリと電動モータのアセンブリとをそれぞれ別個に製造した後、これらを連結させて一体的に組み立てている。例えば、遊星減速機５の入力ギヤとモータの出力シャフトとをピニオンギヤを介して連結した構成のものや、遊星減速機の出力軸と同軸上のキャリアにモータの出力シャフトを嵌合させて取付けた構成のものなどであった。また、ロータとギヤを一体化させた構造のモータ組み込み減速機があった（特許文献１参照）。

また、１段で高い減速比を得るために、ハイポサイクロイド機構を用いたものがある（特許文献２参照）。この技術は、図２に示すように、出力軸３１の外周にモータシャフト３２を回転自在に設ける。モータシャフト３２の周りに、コイル３３を備える回転子を設ける。回転子の外周にケースに固定された永久磁石３４が配置される。モータシャフト３２は出力軸３１の軸方向に沿って延びている。このモータシャフト３２は、オフセットシャフト３５、ベアリング３６、偏心ギヤ３７、リングギヤ３８を介して出力軸３１に接続されている。偏心ギヤ３７は、ケース３９に固定されたリングギヤ４０に沿って回転する第１ギヤ部４１を備える。このギヤ部４１とリングギヤ４０との関係がハイポサイクロイド機構となっている。
特開２０００−１２０８１０号公報（［０００２〜０００７］、［００１１〜００１９］、図１，３，４参照） 特開２０００−１１８４２０号公報（［００１１〜００１３］、図２，３参照）

モータの出力を減速機を介して減速させる場合において、設置場所の制限により、より小型化が要求されている。減速機とモータを別々にアッセンブリする場合には、個々に軸受けを持つ必要があり、軸方向長さが長くなる。

また、ロータとギヤを一体化させる場合には、軸受けの構成が複雑になる。

例えば、図２の従来技術の構成においては、モータ部とハイポサイクロイド機構とを軸方向で分けており、軸方向長さが長くなる。

そこで、本発明においては、ハイポサイクロイド減速機とモータを一体として構成するモータ組込みハイポサイクロイド減速機において、更に軸方向長さを削減することを課題とする。

上記した課題を解決するために講じた第１の技術的手段は、ケースと、ケース内に設けられ、第１の軸受け（１０）によりシャフトを中心に回転可能に支持されたモータコア、モータコアの周りに巻かれた巻線、及び、シャフトを中心に配置された磁石を備えるモータと、ケースに設けられ、シャフトと同一中心となる内歯リングギヤ（２）と、ケースに第２の軸受け（１１）により軸支されシャフトと同一中心であるとともに、シャフトと同一中心であり且つ内歯リングギヤ（２）よりも径の小さい出力軸内歯歯車（７）を有する出力軸と、内歯リングギヤ（２）と噛み合う第１外歯歯車（５）及び出力軸内歯歯車（７）と噛み合う第２外歯歯車（６）を備えるとともに、第１外歯歯車（５）及び第２外歯歯車（６）を同一中心とするプラネタリギヤ（１）と、を備えるモータ組込みハイポサイクロイド減速機において、モータコアに、シャフトから所定量だけ偏心した偏心部を設け、プラネタリギヤ（１）に、モータコアの偏心部と第３の軸受け（１２）を介して一体回転する回転子受け部を設け、回転子受け部、第１外歯歯車（５）及び第２外歯歯車（６）の中心を同一としたことである。

これによれば、巻線への通電を行うと、モータコアが磁化され、磁石との反発力によりモータコアがシャフトを中心に第１の軸受けの周りで回転する。このとき、モータコアの偏心部の移動につれて第３の軸受けを介してプラネタリギヤの回転子受け部が円を描くように付勢され、公転する。プラネタリギヤは、その第２外歯歯車によってケースの内歯リングギヤと噛み合っているので、回転子受け部の移動につれて自転する。これによりプラネタリギヤの軌跡はハイポサイクロイドとなる。プラネタリギヤの第２外歯歯車も同様にハイポサイクロイドの軌跡を描き、また、第２外歯歯車と噛み合う出力軸内歯歯車を供える出力軸がシャフトと同一中心にてケースに第２の軸受けにより軸支されているので、出力軸が回転する。このときの出力軸の回転は、出力軸内歯歯車の径が内歯リングギヤよりも小さいことから、モータコアの回転に対して減速されて出力される。

上記した課題を解決するために講じた第２の技術的手段は、第１の技術的手段に加え、更に、ケースを、モータを収容する第１のケースと、出力軸を第２の軸受けにより軸支している第２のケースとから構成し、第１のケースと第２のケースの間にプラネタリギヤおよび第３の軸受けを配置した状態で第１のケースと第２のケースを組み付けるようにしたことである。

これによれば、第１のケースにシャフト、巻線を巻いたモータコア、磁石を組みつけておき、また、第２のケースに出力軸、プラネタリギヤを組み付けておき、最後に、第３の軸受けを介してプラネタリギヤの回転子受け部とモータコアとを組み合わせた状態で第１のケースと第２のケースを固定することで、モータ組込みハイポサイクロイド減速機を製造できる。

上記した課題を解決するために講じた第３の技術的手段は、第１の技術的手段に加え、更に、プラネタリギヤ（１）の第１外歯歯車（５）の内周側の部分に空間（１ａ）を設け、この空間に第３の軸受けを配設したことである。

これによれば、プラネタリギヤとモータコアの間の間隔を最小にすることができる。

本発明の第１の技術的手段によれば、モータコアに設けた偏心部に第３の軸受けを介してプラネタリギヤの回転子受け部を配置することができるので、モータ組込みハイポサイクロイド減速機全体の軸長を短くすることができる。全体として３つの軸受けのみで構成できる。

本発明の第２の技術的手段によれば、簡単に組付けができる。

本発明の第３の技術的手段によれば、更にモータ組込みハイポサイクロイド減速機全体の軸長を短くすることができる。

本発明に従った実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に本発明を適用したモータ組込みハイポサイクロイド減速機を示す。

図１において、ケースは第１のケース４と第２のケース３からなり、内部に空間を形成している。第１のケース４にはシャフト８が固定されている。また、第２のケース３には軸受け１１により出力軸９が回転可能に軸支されている。シャフト８と出力軸９は同一中心となるよう配置されている。ただし、組付け誤差は除く。以下、同一中心と表現する場合も同様である。

第１のケース４内には、モータコア１３、巻線１４、永久磁石１５及び整流機構１６を備えるモータが形成されている。モータコア１３には巻線１４が巻かれている。巻線は整流機構１６を介して外部の電源に接続される。モータコアは軸受け１０によりシャフト８に回転可能に軸支されている。永久磁石１５はモータコア１３の外周に配置される。

モータコア１３の図示左側には、シャフト８の軸心から偏心した円筒状の空間が形成されるよう偏心部１３ａが設けられている。この偏心部１３ａは巻線１４の内側に相当する位置であり、また、軸受け１０を中心に整流機構１６の反対側に位置するよう形成されている。

出力軸９はケースの内部（図示右方向）に内歯歯車７を備えている。内歯歯車７の中心は出力軸９の中心と同一である。この内歯歯車７とモータコア１３の間にプラネタリギヤ１が配設されている。プラネタリギヤ１には、同一中心の第１外歯歯車５及び第２外歯歯車６が形成されている。第１外歯歯車５は第２外歯歯車６の図示右側に形成されている。第１外歯歯車５の径は第２外歯歯車６よりも大きく設定されている。また、プラネタリギヤ１には、回転子受け部１７が第１外歯歯車５の内側から図示右側に向けて延びている。回転子受け部１７の外周の形状は円筒状であり、その中心は第１外歯歯車５及び第２外歯歯車６の中心と同一となっている。回転子受け部１７の外周側は軸受け１２を介してモータコア１３の偏心部１３ａにはめ込まれるよう形成されている。偏心部１３ａは出力軸９に対して偏心しているので、プラネタリギヤ１の軸（第１外歯歯車５、第２外歯歯車６及び回転子受け部１７の軸）も偏心して配置される。

第１外歯歯車５の外側には第１外歯歯車５のよりも大径の内歯リングギヤ２がケースに固定されている。内歯リングギヤ２の中心は出力軸９の軸心と同一となっている。

プラネタリギヤ１の軸及び偏心部１３ａの偏心距離をｅとした場合、出力軸９の内歯歯車７の半径は、プラネタリギヤ１の第２外歯歯車６の半径にｅを足した値に設定している。また、内歯リングギヤ２の半径は、プラネタリギヤ１の第１外歯歯車５の半径にｅを足した値に設定している。

上記の構成において、モータに通電を行うと、整流機構１６を介して巻線１４に回転位置に応じた電流が流れる。このときモータコア１３は磁化され、永久磁石１５に対して吸引、もしくは反発の力を受ける。整流機構１６の作用によりモータコア１３は持続して回転する。モータコア１３はシャフト８を中心にして回転する。この際、偏心部１３ａの内側の円筒空間も偏心した状態で回転する。プラネタリギヤ１の回転子受け部１７は軸受け１０を介して偏心部１３ａの内側にはめ込まれているので、同様に偏心して回転（公転）する。また、プラネタリギヤ１の第１外歯歯車５は、ケース３に固定された内歯リングギヤ２と噛み合うので、プラネタリギヤ１は公転しながら自転し、プラネタリギヤ１の軌跡はハイポサイクロイドとなる。プラネタリギヤ１の第２外歯歯車６も同様にハイポサイクロイドの軌跡を描く。第２外歯歯車６は出力軸９の内歯歯車７と噛み合う。出力軸９はシャフト８と同一中心にてケース３に軸受け１１により軸支されているので、第２外歯歯車６の回転につれて出力軸９が回転する。このときの出力軸９の回転は、内歯歯車７の径が内歯リングギヤ２よりも小さいことから、モータコア１３の回転に対して減速されて出力される。

出力軸９は、軸受け１１を中心にして、ケース３の外側で出力し、ケース３の内側で入力する関係になるので、１つの軸受けでよい。プラネタリギヤ１とモータコア１３の間は１つの軸受けで接続される。モータの回転子もモータコア１３をシャフト８に軸支する軸受けは１つでよい。したがって、装置全体として３つの軸受けのみで形成できる。

プラネタリギヤ１とモータコア１３の間は、軸受け１２のみで他に間接部材の必要はない。また、プラネタリギヤ１の第１外歯歯車５の内周側の部分に空間１ａを設け、この空間に軸受け１２を配設している。したがって、プラネタリギヤ１をモータコア１３に密接して配置できる。モータコア１３の内周側は、軸受け１０を中心に、図示左側に軸受け１２、図示右側に整流機構１６を配置できるので、モータを含めたケース全体の軸長（図示左右方向の厚み）を最小にすることができる。

このモータ組込みハイポサイクロイド減速機を製造するに当たって、ケースを、モータを収容する第１のケース４と、出力軸９を軸受け１１により軸支している第２のケース３とから構成している。ケース４には、シャフト８を固定し、モータコア１３、巻線１４、永久磁石１５及び整流機構１６を組み付ける。この第１のケース４と第２のケース３の間にプラネタリギヤ１および軸受け１２を配置した状態で第１のケース４と第２のケース３を組み付ける。よって、簡単にモータ組込みハイポサイクロイド減速機を製造することができる。

本発明を適用したモータ組込みハイポサイクロイド減速機の断面図 従来技術のモータ組込みハイポサイクロイド減速機の断面図

符号の説明

１ プラネタリギヤ
１ａ 空間
２ 内歯リングギヤ
３ ケース（第２のケース）
４ ケース（第１のケース）
５ 第１外歯歯車
６ 第２外歯歯車
７ 内歯歯車
８ シャフト
９ 出力軸
１０ 軸受け（第１の軸受け）
１１ 軸受け（第２の軸受け）
１２ 軸受け（第３の軸受け）
１３ モータコア
１３ａ 偏心部
１４ 巻線
１５ 永久磁石
１６ 整流機構
１７ 回転子受け部

Claims (3)

1. ケースと、
   該ケース内に設けられ、第１の軸受け（１０）によりシャフトを中心に回転可能に支持されたモータコア、該モータコアの周りに巻かれた巻線、及び、前記シャフトを中心に配置された磁石を備えるモータと、
   前記ケースに設けられ、前記シャフトと同一中心となる内歯リングギヤ（２）と、
   前記ケースに第２の軸受け（１１）により軸支され前記シャフトと同一中心であるとともに、前記シャフトと同一中心であり且つ前記内歯リングギヤ（２）よりも径の小さい出力軸内歯歯車（７）を有する出力軸と、
   前記内歯リングギヤ（２）と噛み合う第１外歯歯車（５）及び前記出力軸内歯歯車（７）と噛み合う第２外歯歯車（６）を備えるとともに、前記第１外歯歯車（５）及び前記第２外歯歯車（６）を同一中心とするプラネタリギヤ（１）と、
   を備えるモータ組込みハイポサイクロイド減速機において、
   前記モータコアに、前記シャフトから所定量だけ偏心した偏心部を設け、
   前記プラネタリギヤ（１）に、前記モータコアの前記偏心部と第３の軸受け（１２）を介して一体回転する回転子受け部を設け、前記回転子受け部、第１外歯歯車（５）及び第２外歯歯車（６）の中心を同一としたことを特徴とするモータ組込みハイポサイクロイド減速機。
2. 請求項１において、前記ケースを、前記モータを収容する第１のケースと、前記出力軸を前記第２の軸受けにより軸支している第２のケースとから構成し、前記第１のケースと第２のケースの間に前記プラネタリギヤおよび前記第３の軸受けを配置した状態で前記第１のケースと第２のケースを組み付けることを特徴とするモータ組込みハイポサイクロイド減速機。
3. 請求項１において、前記プラネタリギヤ（１）の前記第１外歯歯車（５）の内周側の部分に空間（１ａ）を設け、該空間に前記第３の軸受けを配設したことを特徴とするモータ組込みハイポサイクロイド減速機。

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