JPS6142495B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はころがり玉軸受の遊星運動を利用した
増速機構が組み込まれたモータに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a motor incorporating a speed increasing mechanism that utilizes planetary motion of rolling ball bearings.

一般にモータの磁気回路には鉄損が生じ、その
渦電流損は回転速度の２乗に比例し、ヒステリシ
ス損は回転速度に比例することが知られている。
従つて回転速度を遅くして鉄損の少い状態でモー
タを回転させ、出力軸を増速するように成せばモ
ータを効率良く使用することができる。またモー
タを高速で回転させると、モータ全体が振動する
ため、このような振動が生じないようにするため
には、モータの構造に対して厳密な設計を行うこ
とが要求される。従つてモータを低速で回転させ
て出力軸を増速するように成せば、出力軸の振動
のみについて考慮すればよく、モータ全体の構造
については多少ラフな精度であつてもよい。 Generally, iron loss occurs in the magnetic circuit of a motor, and it is known that the eddy current loss is proportional to the square of the rotational speed, and the hysteresis loss is proportional to the rotational speed.
Therefore, the motor can be used efficiently by slowing down the rotational speed to rotate the motor with less iron loss and increasing the speed of the output shaft. Further, when the motor is rotated at high speed, the entire motor vibrates, so in order to prevent such vibration from occurring, it is necessary to strictly design the structure of the motor. Therefore, if the motor is rotated at a low speed and the output shaft is increased in speed, only the vibration of the output shaft needs to be considered, and the overall structure of the motor may have somewhat rough precision.

本発明は上記の増速を行うためのころがり玉軸
受を用いた増速機構を組み込んだモータを提供す
るもので、以下本発明の実施例を図面と共に説明
する。 The present invention provides a motor incorporating a speed increasing mechanism using rolling ball bearings for increasing the speed described above, and embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

先ず本発明に適用し得るころがり玉軸受につい
て述べる。 First, a rolling ball bearing applicable to the present invention will be described.

第１図及び第２図はころがり玉軸受１の構成を
示すもので同軸的に配された外輪２と内輪３との
間に複数個（図示では６個）の球体等から成る転
動体４を、外輪２及び内輪３に形成された溝２
ａ，３ａ内で転動自在に挟持して成るものであ
る。これらの転動体４はリテーナ５内に転動自在
に保持されており、このリテーナ５は上部材と下
部材とをリベツト６により固定して成るものであ
る。従つてこのリテーナ５は転動体４の転動と共
に第４図の矢印ａ方向に回転する。このようなこ
ろがり玉軸受１においては第３図のように内輪３
の直径をD₁、回転速度をN₁、外輪２の直径を
D₂、回速度をN₂、転動体４の回転速度をＮ_Cとす
ると、これらの間には下記の関係が成立する。 Figures 1 and 2 show the configuration of a rolling ball bearing 1, in which a plurality of (six in the figure) rolling elements 4, such as spheres, are arranged between an outer ring 2 and an inner ring 3, which are arranged coaxially. , grooves 2 formed in the outer ring 2 and inner ring 3
3a and 3a so that they can roll freely. These rolling elements 4 are rotatably held within a retainer 5, and this retainer 5 is constructed by fixing an upper member and a lower member with rivets 6. Therefore, this retainer 5 rotates in the direction of arrow a in FIG. 4 together with the rolling of the rolling elements 4. In such a rolling ball bearing 1, an inner ring 3 is provided as shown in Fig. 3.
The diameter of the ring is D ₁ , the rotation speed is N ₁ , and the diameter of the outer ring 2 is
When D ₂ is the rotational speed, N ₂ is the rotational speed, and _Nc is the rotational speed of the rolling element 4, the following relationship holds between them.

Ｎ_C＝Ｄ_１／Ｄ_１＋Ｄ_２N₁＋Ｄ_２／Ｄ_１＋Ｄ_２N₂……
… Ｎ_１／Ｎ_Ｃ＝１＋Ｄ_２／Ｄ_１ ……… 第３図で外輪２を固定した場合はN₂＝０とな
り、式は、 Ｎ_１／Ｎ_Ｃ＝１＋Ｄ_２／Ｄ_１ ……… となる。この外輪固定方式を増速機構に用いる場
合は、転動体４を入力側とし、内輪３から出力を
取り出すことができる。 N _C =D ₁ /D ₁ +D ₂ N ₁ +D ₂ /D ₁ +D ₂ N ₂ ...
...N ₁ /N _C =1+D ₂ /D ₁ ...... If the outer ring 2 is fixed in Figure 3, N ₂ =0, and the formula is N ₁ /N _C =1+D ₂ /D ₁ ...... Become. When this outer ring fixing method is used in a speed increasing mechanism, the rolling elements 4 are used as the input side, and the output can be taken out from the inner ring 3.

また第３図において、転動体４を固定した場合
は、Ｎ_C＝０となり式は、 Ｎ_１／Ｎ_２＝−Ｄ_２／Ｄ_１……… となる。この転動体固定方式は、増速機構に用い
る場合は外輪２を入力側として内輪３から出力を
得ることができる。この方式は外輪固定方式に比
し、増速比が小さく、また入出力の回転方向が逆
になる。 Further, in FIG. 3, when the rolling elements 4 are fixed, N _C =0, and the formula is N ₁ /N ₂ =-D ₂ /D ₁ . When this rolling element fixing method is used in a speed increasing mechanism, output can be obtained from the inner ring 3 with the outer ring 2 on the input side. This method has a smaller speed increase ratio than the fixed outer wheel method, and the input and output rotation directions are opposite.

次に上記ころがり玉軸受による増速機構が組み
込まれた本発明によるモータの実施例について説
明する。 Next, an embodiment of a motor according to the present invention incorporating the speed increasing mechanism using the rolling ball bearing will be described.

第４図は本発明の第１の実施例を示すもので、
プラシレスモータに適用した場合である。 FIG. 4 shows a first embodiment of the present invention.
This is the case when applied to a brushless motor.

第４図において、マグネツト１３及びヨーク１
４とで回転子が構成され、ヨーク１４はその一端
がころがり玉軸受１のリテーナ５に固定されてい
る。尚、リテーナ５は転動体４と一体化されたも
のとして図示してある。またコイル１６及びヨー
ク１７とで固定子が構成され、ヨーク１７はケー
ス１８に固定されている。外輪２はケース１８の
上板１８ａに固定されている。内輪３には出力軸
２０が固定嵌合されている。この出力軸２０はそ
の下部を軸受２１で支持されている。上記構成に
よれば、マグネツト１３、ヨーク１４，１７で形
成される磁気回路を通る磁束とコイル１６を流れ
る電流とが鎖交することによつて回転子に所定の
回転力が作用する。この回転はリテーナ及び転動
体４に伝えられ、この転動体４は遊星運動としな
がら転動する。この転動によつて内輪３及び出力
軸２０が増速されて一体的に回転される。この場
合は外輪固定方式であるから、前記式の関係が
成立し、出力軸２０より所定の増速比で増速され
た回転力を取り出すことができる。尚、第４図で
は、出力軸２０を上方に突出させているが、下方
に突出させてこの突出部分から出力を取り出すよ
うにしてもよい。 In FIG. 4, magnet 13 and yoke 1
4 constitute a rotor, and one end of the yoke 14 is fixed to the retainer 5 of the rolling ball bearing 1. Note that the retainer 5 is shown as being integrated with the rolling elements 4. Further, the coil 16 and the yoke 17 constitute a stator, and the yoke 17 is fixed to the case 18. The outer ring 2 is fixed to the upper plate 18a of the case 18. An output shaft 20 is fixedly fitted into the inner ring 3. This output shaft 20 is supported at its lower part by a bearing 21. According to the above configuration, the magnetic flux passing through the magnetic circuit formed by the magnet 13 and the yokes 14 and 17 interlinks with the current flowing through the coil 16, thereby exerting a predetermined rotational force on the rotor. This rotation is transmitted to the retainer and the rolling elements 4, and the rolling elements 4 roll while making planetary motion. Due to this rolling, the inner ring 3 and the output shaft 20 are accelerated and rotated integrally. In this case, since the outer ring is fixed, the relationship of the above equation is established, and the rotational force increased at a predetermined speed increase ratio can be extracted from the output shaft 20. Although the output shaft 20 is shown to protrude upward in FIG. 4, it may be made to protrude downward and the output can be taken out from this protruding portion.

以上によれば、モータの回転軸をリテーナ及び
転動体４と兼用しているので、入力軸と出力軸と
の２本の軸を必要としない。従つて出力軸２０に
対して軸受２１を設けるのみでよく、構成が簡単
になり小型化に有利となる。 According to the above, since the rotary shaft of the motor is also used as the retainer and the rolling elements 4, two shafts, an input shaft and an output shaft, are not required. Therefore, it is only necessary to provide the bearing 21 to the output shaft 20, which simplifies the configuration and is advantageous for downsizing.

第５図は第２の実施例を示すもので、アウター
ロータ型モータに適用した場合である。 FIG. 5 shows a second embodiment, which is applied to an outer rotor type motor.

第５図において、マグネツト１３とヨーク１４
とで回転子が構成され、ヨーク１４の一端はボス
２４に固定されている。このボス２４には入力軸
２５が固定されている。またヨーク１７とコイル
１６とで固定子が構成され、ヨーク１７はケース
１８の円筒部１８ｂに固定されている。この円筒
部１８ｂには外輪２が固定されている。また内輪
３には出力軸２６が一体的に固定されている。こ
の内輪３は入力軸２５を支持し、転動体４のリテ
ーナ５ａは入力軸２５に固定されている。入力軸
２５は軸受２１，２２で支持されている。また内
輪３と軸受２１との間には、予圧バネ２９によつ
て内輪３にＦ方向の予圧が与えられている。この
力Ｆによつて転動体４が外輪２と内輪３との間で
摩擦転動されるようにしている。 In FIG. 5, the magnet 13 and the yoke 14
A rotor is constituted by the yoke 14, and one end of the yoke 14 is fixed to the boss 24. An input shaft 25 is fixed to this boss 24. Further, the yoke 17 and the coil 16 constitute a stator, and the yoke 17 is fixed to the cylindrical portion 18b of the case 18. The outer ring 2 is fixed to this cylindrical portion 18b. Further, an output shaft 26 is integrally fixed to the inner ring 3. This inner ring 3 supports an input shaft 25, and the retainer 5a of the rolling elements 4 is fixed to the input shaft 25. The input shaft 25 is supported by bearings 21 and 22. Further, between the inner ring 3 and the bearing 21, a preload in the F direction is applied to the inner ring 3 by a preload spring 29. This force F causes the rolling elements 4 to be frictionally rolled between the outer ring 2 and the inner ring 3.

上記構成によれば、回転子の回転は入力軸２５
及び転動体４から内輪３を介して出力軸２６に増
速されて伝えられる。 According to the above configuration, the rotation of the rotor is caused by the input shaft 25.
The speed is increased and transmitted from the rolling elements 4 to the output shaft 26 via the inner ring 3.

第６図は第３の実施例を示すもので、第４図の
モータを転動体固定方式に代えたものである。こ
の場合はリテーナをケース１８の上板１８ａに固
定すると共に、外輪２とヨーク１４とが一体的に
回転し、出力は内輪３を介して出力軸２０より取
り出される。この実施例は前記式に基く増速比
で出力軸２０が増速される。 FIG. 6 shows a third embodiment, in which the motor shown in FIG. 4 is replaced with a fixed rolling element system. In this case, the retainer is fixed to the upper plate 18a of the case 18, the outer ring 2 and the yoke 14 rotate together, and the output is taken out from the output shaft 20 via the inner ring 3. In this embodiment, the speed of the output shaft 20 is increased by the speed increasing ratio based on the above formula.

以上述べた実施例の外に、本発明はインナーロ
ータ型モータ、偏平型プラシレスモータ等に適用
することができる。 In addition to the embodiments described above, the present invention can be applied to inner rotor type motors, flat type brushless motors, etc.

上記各実施例では、ころがり玉軸受の外輪２あ
るいはリテーナをモータのケース１８に固定する
ようにしているので、増速機構をモータの外部に
別体として設ける必要がない。従つて増速機能を
持つモータ単体として扱うことができ、装置の小
型化をはかる上で非常に有利となる。また第５図
のモータでは、入力軸２５をケース１８から外部
に延長するようにすれば、この入力軸２５の回転
も利用することができる。このようにすることに
より、出力軸２６と入力軸２５とから２つの回転
速度が得られ、２速度モータを提供することがで
きる。 In each of the above embodiments, the outer ring 2 or retainer of the rolling ball bearing is fixed to the motor case 18, so there is no need to provide a separate speed increasing mechanism outside the motor. Therefore, it can be treated as a single motor with a speed increasing function, which is very advantageous in reducing the size of the device. Further, in the motor shown in FIG. 5, if the input shaft 25 is extended from the case 18 to the outside, the rotation of the input shaft 25 can also be utilized. By doing so, two rotational speeds can be obtained from the output shaft 26 and the input shaft 25, and a two-speed motor can be provided.

本発明は、内輪、外輪、転動体及びリテーナか
ら成るころがり玉軸受の遊星運動を利用した増速
機構を設け、上記外輪及びリテーナのうちの一方
をモータケースに固定すると共に他方に回転子の
回転を伝えるように成し、上記内輪から増速出力
を得るようにしたことを特徴とするモータに係る
ものである。 The present invention provides a speed increasing mechanism that utilizes planetary motion of a rolling ball bearing consisting of an inner ring, an outer ring, a rolling element, and a retainer, one of the outer ring and the retainer is fixed to a motor case, and the other is used to rotate a rotor. The present invention relates to a motor characterized in that the motor is configured to transmit a speed increase output from the inner ring.

従つて本発明によれば、構成が簡略化された小
型の斯種増速モータを提供することができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a small-sized speed increasing motor of this type with a simplified configuration.

また本発明は、上記回転子の回転を回転軸を介
して上記転動体に伝えるように成すと共に、上記
回転軸を上記ケースから外部に突出させて成る特
許請求の範囲第１項記載のモータに係るものであ
る。 The present invention also provides a motor according to claim 1, wherein the rotation of the rotor is transmitted to the rolling elements via a rotating shaft, and the rotating shaft is made to protrude outside from the case. This is related.

従つて本発明によれば、１台のモータから回転
子の速度と、この速度が増速された速度との２種
類の速度を得ることが可能となる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain two types of speeds from one motor: the speed of the rotor and a speed increased by this speed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図はころがり玉軸受の断面側面図、第２図
はころがり玉軸受の一部断面斜視図、第３図は遊
星運動を説明するための図、第４〜６図は本発明
の第１〜３の実施例を示すモータの断面側面図で
ある。 なお図面に用いられている符号において、１…
…ころがり玉軸受、２……外輪、３……内輪、４
……転動体、５……リテーナ、１８……ケース、
２５……入力軸、２６……出力軸、である。 Fig. 1 is a cross-sectional side view of a rolling ball bearing, Fig. 2 is a partial cross-sectional perspective view of a rolling ball bearing, Fig. 3 is a diagram for explaining planetary motion, and Figs. FIG. 3 is a cross-sectional side view of a motor showing Examples 1 to 3; In addition, in the symbols used in the drawings, 1...
...Rolling ball bearing, 2...Outer ring, 3...Inner ring, 4
...Rolling element, 5...Retainer, 18...Case,
25...input shaft, 26...output shaft.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 内輪、外輪、転動体及びリテーナから成るこ
ろがり玉軸受の遊星運動を利用した増速機構を設
け、上記外輪及びリテーナのうちの一方をモータ
ケースに固定すると共に他方に回転子の回転を伝
えるように成し、上記内輪から増速出力を得るよ
うにしたことを特徴とするモータ。 ２ 上記回転子の回転を回転軸を介して上記転動
体に伝えるように成すと共に、上記回転軸を上記
ケースから外部に突出させて成る特許請求の範囲
第１項記載のモータ。[Scope of Claims] 1. A speed increasing mechanism that utilizes planetary motion of a rolling ball bearing consisting of an inner ring, an outer ring, rolling elements, and a retainer is provided, one of the outer ring and the retainer is fixed to a motor case, and the other is rotated. A motor configured to transmit the rotation of the child, and to obtain speed-up output from the inner ring. 2. The motor according to claim 1, wherein the rotation of the rotor is transmitted to the rolling elements through a rotating shaft, and the rotating shaft projects outside from the case.