JP2013150395A - ギヤモータ - Google Patents

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Yasumitsu Fujino
泰充 藤野
Yutaka Takeshima
豊 竹島
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Abstract

【課題】ギヤモータの減速機をより効果的に冷却する。
【解決手段】減速機G1とモータM1とが連結されるギヤモータGM1であって、前記減速機G1とモータM1との間に継カバー24を備え、該継カバー24は、減速機G1側の端部に、径方向に形成された取り付けフランジ24Aを有し、該取り付けフランジ24Aは、該取り付けフランジ24Aを前記減速機G1側に固定するための固定部材36が配置される部分以外の部分に、切り欠き40(または貫通孔)が形成されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、ギヤモータに関する。
特許文献1に、モータと減速機とを連結したギヤモータが開示されている。モータと減速機との間には、モータの負荷側カバーと減速機の反負荷側カバーとを兼用する継カバーが設けられ、モータと減速機はこの継カバーを介して連結されている。
このギヤモータのモータの反負荷側には、冷却ファンが備えられている。モータのケーシングの外周には、フィンが設けられ、冷却ファンから送られてきた冷却風により、モータが冷却される構成とされている。
特開平10−285869号公報
モータのケーシングには、フィンが設けられているため、冷却ファンによって発生された冷却風は、このフィンに沿って減速機側に移動しながら該モータのケーシングを冷却する。
しかし、特許文献1において開示されている構成にあっては、モータと減速機とを連結している継カバーが減速機のモータ側の端面を塞いでおり、そのため、冷却ファンの冷却風は、ほぼモータの冷却にのみ活用され、減速機の冷却には殆ど寄与していなかったというのが実情である。
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであって、減速機をより効果的に冷却することのできるギヤモータを提供することをその課題としている。
本発明は、減速機とモータとが連結されるギヤモータであって、前記減速機とモータとの間に継カバーを備え、該継カバーは、減速機側の端部に、径方向に形成された取り付けフランジを有し、該取り付けフランジは、該取り付けフランジを前記減速機側に固定するための固定部材が配置される部分以外の部分に、切り欠きまたは貫通孔が形成されている構成とすることにより、上記課題を解決したものである。
ギヤモータの継カバーの減速機側の端部には、該継カバーを減速機側に固定するための取り付けフランジが形成されている。本発明においては、取り付けフランジにおける、該取り付けフランジと減速機のケーシングとを連結する(例えばボルト等の)固定部材が配置されている部分以外の部分に、切り欠きまたは貫通孔が形成される。
そのため、冷却風は、(モータと減速機との間に継カバーが存在しているにも拘わらず)減速機のケーシング側に直接的に到達することができ、減速機を効果的に冷却することができる。
本発明によれば、ギヤモータの減速機をより効果的に冷却することができる。
本発明の実施形態の一例に係るギヤモータの構成を示す正面図 図1の矢視II−II線に沿う断面図 本発明の他の実施形態の一例に係るギヤモータの構成を示す正面図 図3の矢視IV−IV線に沿う断面図 本発明のさらに他の実施形態の一例に係るギヤモータの構成を示す正面図 図5の矢視VI−VI線に沿う断面図 図5の矢視VII−VII線に沿う断面図 本発明の切り欠きまたは貫通孔の形成についての変形例を示す部分断面図
以下図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態の一例に係るギヤモータの構成を示す正面図、図2は、図1の矢視II−II線に沿う断面図である。
このギヤモータGM1は、モータM1と減速機G1とが一体的に連結されたものである。この実施形態では、モータM1として、いわゆるIE3規格に適合した高効率(プレミアム効率)のモータが採用されている。
IE3規格とは、近年、一定の速度で回転するモータについて、IEC(国際電気標準会議)60034−2−1が2007年に発行した算定方法に基づく効率クラスの1つである。ここで効率クラスとは、効率基準値をクラスで分類したもので、最も高い効率からIE4(スーパープレミアム効率)、IE3(プレミアム効率)、IE2(高効率)、及びIE1(標準効率)が規定されている。
一般に、モータの効率を高めるには、例えば、(1)IPMやSPMのような磁石を用いたモータとする;(2)コアや巻き線等の構成部材の素材(材料)を変える;(3)コイルの巻き線の太さや巻き方(スロットの形状)等を変える;(4)流す電流を小さめに抑える;等の手法が有効であることが知られている。
いずれの手法を用いた場合でも、IE1からIE2、IE2からIE3…と高効率となる程、同一の出力を得るに当たって、発生する熱が低減していく傾向がある。この実施形態では、モータとして発熱量の低いIE3規格のモータM1を採用することにより、減速機G1に到達する冷却風の温度を極力低い状態に維持し、本発明が最大限有効に機能するようにしている。
ギヤモータGM1の構造の説明に戻る。
モータM1のモータ軸10の反負荷側には、キー12を介して冷却ファン14が固定されている。冷却ファン14は、エアが通過可能な開口16Aの形成されたファンカバー16内に収められている。ファンカバー16の負荷側端部には、モータM1のケーシング20の外周側に連通する開口16Bが形成されている。
モータM1のケーシング20は、円筒状のモータケーシング本体22、該モータケーシング本体22の反負荷側を閉塞する図示せぬ負荷側カバー、およびモータケーシング本体22の負荷側を閉塞する継カバー24の3個のケーシング部材で主に構成されている。モータケーシング本体22の外周には、モータ軸10と平行にフィン26が、複数突出・形成されている(図1では、該図1の上下方向に形成された2個のみ表示)。
冷却ファン14によってファンカバー16の開口16Aから吸い込まれたエアは、モータケーシング本体22の外周に向けて負荷側の開口16Bから冷却風として吹き出され、モータケーシング本体22に突出形成されたフィン26を介してモータM1のケーシング20を冷却しつつ、減速機G1側に到達できるように構成されている。
一方、減速機G1のケーシング30は、円筒状の減速機ケーシング本体32、該減速機ケーシング本体32の反負荷側の開口を閉塞する前記継カバー24、および減速機ケーシング本体32の負荷側の開口を閉塞する負荷側カバー34の3個のケーシング部材で構成されている。すなわち、モータM1と減速機G1との間に介在された継カバー24は、モータM1の負荷側カバーを構成するとともに、減速機G1の反負荷側カバーを構成している(兼ねている)。
減速機ケーシング本体32の外径d1は、モータケーシング本体22の外径d2よりも大きい。そのため、継カバー24は、減速機G1側の端部に、径方向に形成された取り付けフランジ24Aを有している。継カバー24は、該取り付けフランジ24Aの部分において減速機ケーシング本体32と連結されるとともに、該取り付けフランジ24Aの径方向内側の部分においてモータケーシング本体22と連結される。
本実施形態においては、継カバー24の取り付けフランジ24Aの部分と減速機ケーシング本体32は、通しボルト(固定部材)36により連結されている。通しボルト36は、6本(36A〜36F)配置され、継カバー24、減速機ケーシング本体32、および負荷側カバー34を貫通し、3者24、32、34を共締めしている。なお、継カバー24とモータM1側との連結は、図示せぬボルトにより取り付け孔41(41A〜41D)を使用して行われる。この結果、継カバー24を介してモータM1と減速機G1とが連結される。
ここで、継カバー24は、取り付けフランジ24Aにおいて、6本の通しボルト(固定部材)36(36A〜36F)が配置されている部分以外の部分に切り欠き40が6個形成されている(40A〜40F)。図2の斜線で示した部分が当該切り欠き40が形成されることによってモータM1側から見て露出することになった減速機ケーシング本体32の端面32Aに相当している。すなわち、この斜線の施された部分の最内周側の円弧部分40Xが、取り付けフランジ24Aの外周部に相当している。この円弧部分40Xの外径(すなわち切り欠き40の最内側の径)r1は、この実施形態では、通しボルト36のピッチ円径r1と等しく、取り付けフランジ24Aの通しボルト36の周辺(固定部材が配置されている部分)だけが該通しボルト36を取り囲むようにピッチ円径r1よりも外側にまで(切り欠かれずに)残されている。
この実施形態では通しボルト36が6本配置されているため、切り欠き40は、6個形成されているが、固定部材の数と切り欠きの数は必ずしも一致させる必要はない(固定部材の数より切り欠きの数の方が少なくてもよいし、多くてもよい)。尤も、この実施形態のように、通しボルトの数と切り欠きの数は一致させるのが、冷却風の通路を最も大きく確保できるため好ましい。すなわち、通しボルトの数が、例えば、12本であった場合には、切り欠きも12個形成するのが好ましい。
なお、この実施形態では、継カバー24と減速機ケーシング本体32との間には、減速機G1内の潤滑剤の封止効果を高めるために、液状パッキン(図示略)が塗布されている。しかし、減速機ケーシング本体32と負荷側カバー34との間(減速機G1のケーシング部材間)には、液状パッキンは塗布されていない。
なお、符号42は、アイボルト、44は、減速機G1の出力軸である。
次に、この実施形態に係るギヤモータGM1の作用を説明する。
モータM1のモータ軸10が回転すると、該モータ軸10に連結されている冷却ファン14が回転し、ファンカバー16内にエアが流入する。流入したエアは、ファンカバー16の負荷側の開口16BからモータM1のケーシング20の外周に冷却風として吹き出され、フィン26の間を通過し、該フィン26を介してモータケーシング本体22と熱交換をしながら、継カバー24に至る。
ここで、本実施形態の具体的な作用の説明をする前に、理解を容易にするために、図1を参照しつつ、従来のギヤモータ(GMo)の作用について簡単に触れておく。従来の継カバー(24)は、減速機(Go)のケーシング(30)と固定するための継カバー(24)の取り付けフランジ(24A)が、減速機ケーシング本体(32)の外形とほぼ同径の「円形」とされていた。この構成は、取り付けフランジ(24A)自体が、「減速機(Go)側と固定される面を構成する」という目的のために敢えて継カバー(24)の端部に、径方向に張り出して形成されたものであることからすれば、至極自然な構成であった。しかし、そのため、減速機(Go)の端面は、継カバー(24)の取り付けフランジ(24A)によって覆われてしまい、モータ(M1)の冷却ファン(14)によって発生された冷却風は、取り付けフランジ(24A)に突き当たって径方向外側に放散してしまい、減速機ケーシング本体(32)に直接当たることはなかった。換言するならば、従来の構造では、冷却ファン(14)による冷却風の大半が、減速機(Go)の冷却に寄与することなく、無駄に空気中に放散されていたことになる。
特に、(本実施形態でも塗布されているように)多くのギヤモータ(GMo)においては、継カバー(24)と減速機ケーシング本体(32)との間には、潤滑剤の封止効果を高めるために、液状パッキンが塗布されている。液状パッキンは、金属に比べて熱伝導率が極めて低いため、せっかく冷却風が当たって継カバー(24)の温度が下がっていても、減速機ケーシング本体(32)は、該継カバー(24)との間で熱交換を殆ど行えない。結果として、冷却ファン14からの冷却風が、実際に減速機Goの冷却に寄与することは殆どなかった。
しかしながら、本実施形態においては、取り付けフランジ24Aと減速機G1側(減速機ケーシング本体32)とを固定している通しボルト36が配置されている部分以外の部分(固定部材が配置される部分以外の部分)に、該通しボルト36のピッチ円径r1より半径方向外側を切除した「切り欠き40」が形成されている。すなわち、この「切り欠き40」に相当する部分においては、減速機ケーシング本体32の端面32Aが露出している(図2の斜線部分)。そのため、冷却風は、減速機ケーシング本体32を直接冷却することができる。
また、この実施形態では、減速機G1のケーシング部材間、すなわち減速機ケーシング本体32と負荷側カバー34との間には、液状パッキンが塗布されていないため、減速機ケーシング本体32と負荷側カバー34は、金属接触しており、熱伝導率が高い。そのため、冷却風によって減速機ケーシング本体32が冷却されることにより、結局、負荷側カバー34を含めて減速機G1のケーシング30全体を効果的に冷却することができる。
しかも、本実施形態においては、モータとして、IE3規格のモータM1が採用されているため、モータM1自体の発熱量が小さく、従って、冷却ファン14によって発生された冷却風は、温度上昇が少ない状態で取り付けフランジ24Aの切り欠き40を介して減速機ケーシング本体32を効率的に冷却することができる。
本発明には、さまざまなバリエーションが考えられる。
前記実施形態においては、継カバー24の取り付けフランジ24Aの部分に切り欠き40を形成しただけであったが、図3および図4の実施形態においては、同じ構成の継カバー24に加え、減速機G2のケーシング50の減速機ケーシング本体52についても、該継カバー24の切り欠き40に対応する位置に、切り欠き54(54A〜54F)を形成するようにしている。すなわち、図3の矢視IV−IV線に沿う断面図である図4の描写から明らかなように、この実施形態では、減速機ケーシング本体52に対しても、先の実施形態における取り付けフランジ24Aの切り欠き40と全く同一形状の切り欠き54(54A〜54F)が、切り欠き40に対応する位置に形成されている。なお、図4の符号36Ap〜36Fpは、通しボルト36を通すための貫通孔である。
この実施形態によれば、モータM1側から流れてきた冷却風は、継カバー24の切り欠き40を超えて、そのまま減速機ケーシング本体52の外周に沿って流れることができる。そして、減速機ケーシング本体52の外周に沿って流れた冷却風は、減速機G2の負荷側カバー34に突き当たると、ここで最後の熱交換を行い、径方向外側に放散される。この実施形態の場合は、減速機G2の負荷側カバー34にまで、冷却風が直接到達しているため、減速機ケーシング本体52と負荷側カバー34との間にも液状パッキンを塗布しても、冷却特性は低下しない。
この実施形態によれば、減速機ケーシング本体52の外周を経て負荷側カバー34にまで冷却風が到達できた分、先の実施形態よりもさらに減速機G2のケーシング50の冷却を促進させることができる。
なお、この実施形態においては、減速機G2の負荷側カバー34については、切り欠きを形成せず、冷却風を該負荷側カバー34によって受け止めるようにしていたが、負荷側カバー34についても、全く同形状の切り欠き(図示略)を形成し、各切り欠きが減速機G2のケーシング50の全体を貫通するように構成してもよい。これにより、冷却風が、減速機G2のケーシング50の外周に沿ってそのまま負荷側に吹き抜けられるようになる。減速機G2の周囲の環境等によっては、このような「吹き抜ける構造」とした方がより効率的に熱交換を行わせることができる場合がある。
図5〜図7に、本発明のさらに他の実施形態の一例を示す。
この実施形態では、減速機G3のケーシング58の継カバー64、減速機ケーシング本体66、および負荷側カバー68に、(切り欠きではなく)同じ位相(同じ円周方向位置)且つ同じ径D1の貫通孔70、72、74をそれぞれ形成するようにしている。
より具体的に説明するならば、この実施形態では、継カバー64の取り付けフランジ64Aに、該取り付けフランジ64Aを減速機ケーシング本体66に固定するための通しボルト(固定部材)36が配置されている部分以外の部分に(6本の通しボルト36の間に)、それぞれ3ヶ所ずつ計18個の径D1の貫通孔70(70A〜70R)が形成されている。
そして、減速機ケーシング本体66における、該貫通孔70に対応する位置(円周方向の同位置)に、同径D1の貫通孔72(72A〜72R)が形成され、さらに、減速機G3の負荷側カバー68における、該貫通孔70に対応する位置(円周方向の同位置)に、同径D1の貫通孔74(74A〜74R)が形成されている。
すなわち、各貫通孔70、72、74は、全体として減速機G3のケーシング58を軸方向に貫通している。この構成の場合、冷却ファン14から送り出された冷却風は、継カバー64の取り付けフランジ64Aの貫通孔70、減速機ケーシング本体66の貫通孔72、および負荷側カバー68の貫通孔74を経由する際に減速機G3のケーシング58と熱交換を行いながら、減速機G3の負荷側から吹き出てくる。この構成は、貫通孔70、72、74の内周面全体を「熱交換をするための表面」として利用することができるため、大きな「熱交換を行うための表面」を確保することができ、効率的な熱交換を行うことができる。特に、この実施形態のように、貫通孔70、72、74を数多く(この例では、各通しボルト36の間に3個、計18個)形成した場合には、全貫通孔70、72、74による「熱交換を行うための表面」を大きく確保することができる。その一方で、強度の低下も少ない。
また、貫通孔70、72、74を形成する構造は、切り欠き40を形成する構造と比較して、製造が容易であることが多く、コスト的に低コストでの製造が可能である。なお、貫通孔を形成する場合には、この実施形態のように、継カバー、減速機のケーシング本体、および負荷側カバーの全てを貫通する貫通孔とするのが好ましい。これにより、暖まったエアが減速機のケーシング内に滞留するのを防止することができる。
なお、本発明に係る切り欠きや貫通孔を形成する場合には、例えば、図8の(A)〜(C)に示されるように、減速機の負荷側に向かうに従って、減速機の中心からの形成径(距離)が大きくなるように形成するようにしてもよい。
図8の(A)の形成例は、減速機G4のケーシング80の継カバー82の取り付けフランジ82A、減速機ケーシング本体84、および負荷側カバー86に切り欠き88、90、92を形成するに当たり、切り欠き88、90、92の形成深さH1〜H2を減速機G4の負荷側に向かうに従って連続的に浅くしてゆき(H2<H1)、結果として減速機G4の中心O1からの形成径r11→r12が、減速機G4の負荷側に向かうに従って連続的に大きくなる(r12>r11)ようにしたものである。これにより、冷却風が切り欠き88、90、92に沿って通過する際に、適度の抵抗を与えることができ、冷却風と減速機G4のケーシング80との熱交換をより促進させることができる。
図8の(B)の形成例は、減速機G5のケーシング96の継カバー98の取り付けフランジ98A、減速機ケーシング本体100、および負荷側カバー102に貫通孔104、106、108を形成するに当たり、各貫通孔104、106、108のピッチ円径(形成径)r21→r22が減速機G5の負荷側に向かうに従って連続的に大きくなる(r21<r22)ように形成したものである。この構成によっても、同様に冷却風の貫通孔104、106、108内での通過に適度の抵抗を与えることができ、該貫通孔104、106、108内での熱交換をより促進させることができる。
図8の(C)の形成例は、図8の(B)の変形例であり、減速機G6のケーシング110の継カバー112の取り付けフランジ112A、減速機ケーシング本体114、および負荷側カバー116に貫通孔118、120、122を形成するに当たり、継カバー112の貫通孔118のピッチ円径r31、減速機ケーシング本体114の貫通孔120のピッチ円径r32、負荷側カバー116の貫通孔122のピッチ円径r33が、減速機G6の負荷側に向かうに従って、段階的に大きくなる(r33>r32>r31)ように形成したものである。この構成は、各貫通孔118、120、122の形成が容易であり、かつ、継カバー112と減速機ケーシング本体114との間、減速機ケーシング本体114と負荷側カバー116との間に生じている段差124、126に冷却風が突き当たることで、熱交換を促進させることができる。
図示はしないが、このような継カバー、減速機ケーシング本体、負荷側カバーごとに段階的に形成径を大きくする構成は、図8の(A)のような「切り欠き」を形成する場合にも応用可能である。
なお、上記実施形態においては、それぞれ切り欠きまたは貫通孔のいずれか一方のみを採用した例が示されていたが、切り欠きと貫通孔を併用して形成することも可能である。
例えば、継カバーについては図2に示されるような態様で切り欠き(40)を形成し、減速機ケーシング本体および負荷側カバーについては、図7に示されるような態様で貫通孔(72、74)を形成するようにしてもよい。これにより、減速機ケーシング本体の端部に切り欠き(40)を介して冷却風を積極的に当てつつ、その一部を減速機ケーシング本体および負荷側カバーに形成した貫通孔(72、74)を通して、さらに熱交換を行わせることができるようになる。
切り欠きと貫通孔とを併用して形成する他の例としては、例えば、先の図8の(C)のような構成をベースとし、継カバーおよび減速機ケーシング本体については、貫通孔(118、120)を形成しつつ、負荷側カバーのみ、貫通孔(122)ではなく、径方向外側に開口したU字形の切り欠きとするような構成としてもよい。さらには、1つの部材(例えば、継カバー)の中で、切り欠きと(貫通)孔を併用してもよいし、また、形状や大きさの異なる切り欠きや(貫通)孔を設けてもよい。減速機のケーシングの孔は、貫通していなくてもよい。
このように、本発明は、要は、モータ側からの冷却風が減速機のケーシングに直接触れることができるような「通路」を形成・確保することが重要なのであって、当該「通路」が切り欠きで構成されるか、貫通孔で構成されるかは、適宜に選定されてよい。
また、既に図8の(C)で例示したように、減速機のケーシングに形成する切り欠きまたは(貫通)孔は、必ずしも取り付けフランジの切り欠きまたは貫通孔と完全に一致する態様で「対応」している必要はない。
すなわち、減速機のケーシングに形成する切り欠きや(貫通)孔を、取り付けフランジに形成した切り欠きまたは貫通孔に対して、径方向あるいは円周方向に所定量だけずらした態様で「対応」させるものであってもよい。この意味で、『減速機のケーシングには、取り付けフランジの切り欠きまたは貫通孔に対応する位置に、切り欠きまたは(貫通)孔が形成されている』という構成における「対応する位置」の概念には、円周方向位置および径方向位置の双方が完全に一致する位置で対応している狭義の概念のほか、円周方向位置および径方向位置の少なくとも一方が意図的に所定量だけずらされた位置で対応している広義の概念が含まれる。ただし、いずれの場合も「通路」として機能し得るように、少なくとも一部が「連通」するように対応させる必要がある。
なお、上記実施形態においては、継カバーと減速機ケーシング本体との間、あるいは、減速機ケーシング本体と負荷側カバーとの間に潤滑剤を封止するための液状パッキン等の封止部材が配置されていた。本発明は、確かに、このように各部材間に封止部材が配置されている場合に、最も有効に機能するが、本発明は、各部材間に封止部材が配置されていることを要件とするものではなく、各部材間の一部または全部に封止部材が配置されていない場合でも有効に機能する。
M1…モータ
G1…減速機
14…冷却ファン
20…モータのケーシング
22…モータケーシング本体
24…継カバー
24A…取り付けフランジ
30…減速機のケーシング
32…減速機ケーシング本体
34…負荷側カバー
36…通しボルト
40…切り欠き

Claims (5)

  1. 減速機とモータとが連結されるギヤモータであって、
    前記減速機とモータとの間に継カバーを備え、
    該継カバーは、減速機側の端部に、径方向に形成された取り付けフランジを有し、
    該取り付けフランジは、該取り付けフランジを前記減速機側に固定するための固定部材が配置される部分以外の部分に、切り欠きまたは貫通孔が形成されている
    ことを特徴とするギヤモータ。
  2. 請求項1において、
    前記減速機のケーシングには、前記取り付けフランジの切り欠きまたは貫通孔に対応する位置に、切り欠きまたは孔が形成されている
    ことを特徴とするギヤモータ。
  3. 請求項2において、
    前記減速機のケーシングに形成された切り欠きまたは孔は、前記ケーシングを軸方向に貫通している
    ことを特徴とするギヤモータ。
  4. 請求項1〜3のいずれかにおいて、
    前記継カバーと前記減速機のケーシング本体との間、および前記減速機のケーシングを構成する部材間の少なくとも一面に、封止部材が配置されている
    ことを特徴とするギヤモータ。
  5. 請求項1〜4のいずれかにおいて、
    前記減速機のケーシングに形成された切り欠きまたは孔は、減速機の負荷側に向かうに従って減速機の中心からの距離が大きくなっている
    ことを特徴とするギヤモータ。
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