特開 2022-29789 ギヤードモータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022029789

(43)【公開日】2022-02-18

(54)【発明の名称】ギヤードモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 7/116 20060101AFI20220210BHJP

   F16H 1/28 20060101ALI20220210BHJP

【ＦＩ】

H02K7/116

F16H1/28

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020133293

(22)【出願日】2020-08-05

(71)【出願人】

【識別番号】397001396

【氏名又は名称】ツカサ電工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099634

【弁理士】

【氏名又は名称】平井 安雄

(72)【発明者】

【氏名】日▲高▼ 晃男

(72)【発明者】

【氏名】吉田 幸村

(72)【発明者】

【氏名】池宮 大吉

【テーマコード（参考）】

3J027

5H607

【Ｆターム（参考）】

3J027FA36

3J027FB34

3J027GA01

3J027GB03

3J027GC13

3J027GC22

3J027GD02

3J027GD08

3J027GD14

3J027GE07

3J027GE11

3J027GE23

5H607AA00

5H607AA12

5H607BB01

5H607BB07

5H607BB13

5H607BB14

5H607CC01

5H607CC03

5H607DD02

5H607DD16

5H607EE33

5H607FF01

5H607GG01

(57)【要約】

【課題】軸方向長さを短縮化したギヤードモータを提供する。
【解決手段】ギヤードモータ１は、円周状に配設される複数の巻線１２を有するステータ１０と、ステータ１０の複数の巻線１２に対し対向配置される一又は複数の永久磁石２３を有してロータをなす内歯車２０と、内歯車２０と内接噛合する複数の遊星歯車３０と、複数の遊星歯車３０を回転自在に支持するとともに、出力軸４０に連結されるキャリア５０と、複数の遊星歯車３０と外接噛合する、回転不能な太陽歯車６０とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円周状に配設される複数の巻線を有するステータと、
前記ステータの複数の巻線に対し対向配置される一又は複数の永久磁石を有してロータをなす内歯車と、
前記内歯車と内接噛合する複数の遊星歯車と、
前記複数の遊星歯車を回転自在に支持するとともに、出力軸に連結されるキャリアと、
前記複数の遊星歯車と外接噛合する、回転不能な太陽歯車とを備えることを特徴とするギヤードモータ。

【請求項2】

請求項１に記載のギヤードモータにおいて、
前記一又は複数の永久磁石が、前記複数の巻線に対し、前記内歯車の軸方向に対向配置されることを特徴とするギヤードモータ。

【請求項3】

請求項２に記載のギヤードモータにおいて、
前記一又は複数の永久磁石が、前記内歯車の周縁部に配設されることを特徴とするギヤードモータ。

【請求項4】

請求項３に記載のギヤードモータにおいて、
一組又は複数組の前記永久磁石が、前記複数の巻線を挟んで前記内歯車の軸方向に対向配置されることを特徴とするギヤードモータ。

【請求項5】

請求項２に記載のギヤードモータにおいて、
前記一又は複数の永久磁石が、前記内歯車の軸方向端面に配設されることを特徴とするギヤードモータ。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれか一項に記載のギヤードモータにおいて、
前記一又は複数の永久磁石が、前記内歯車の一部を着磁されてなることを特徴とするギヤードモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸方向長さを短縮化したギヤードモータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電動モータと遊星歯車減速機構を有する変速部とを一体化し、電動モータの駆動力を遊星歯車減速機構で減速して変速部の出力軸に取り出すギヤードモータが知られている。
このようなギヤードモータの一例として、特許文献１に開示されるものがある。

【0003】

特許文献１に開示の遊星ギヤードモータは、駆動歯車を備えたモータの回転軸と、減速機構部の遊星キャリアとに、それぞれ、互いに回転自在かつモータの回転軸の軸方向にそって移動自在に係合する係合部を設け、駆動歯車と遊星歯車とを噛み合わせてモータ部と減速機構部とを連結させたとき、モータの回転軸の駆動歯車取付位置より先の回転軸先端の長さ寸法が、少なくとも第一段遊星歯車の軸方向長さ寸法より大きく、かつモータの回転軸先端が第一段遊星キャリアの回転中心の係合部内まで挿入され、該遊星キャリアを回転軸支するように配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２－３４９６４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に示されるように、従来のギヤードモータは、電動モータ及び減速機構を有する変速部を軸方向に並べて配置しているため、軸方向に長くなってしまう。その結果、従来のギヤードモータは、機器に組み付ける際に、配置スペースなど一定の制約を受けざるを得ないのが現状であった。

【0006】

本発明は上記課題を解消するためになされたものであり、軸方向長さを短縮化したギヤードモータを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係るギヤードモータは、円周状に配設される複数の巻線を有するステータと、ステータの複数の巻線に対し対向配置される一又は複数の永久磁石を有してロータをなす内歯車と、内歯車と内接噛合する複数の遊星歯車と、複数の遊星歯車を回転自在に支持するとともに、出力軸に連結されるキャリアと、複数の遊星歯車と外接噛合する、回転不能な太陽歯車とを備える。

【0008】

このように本発明においては、ステータと、ロータをなす内歯車と、複数の遊星歯車と、キャリアと、太陽歯車とを備えることから、いわゆるソーラー型の遊星歯車減速機構における内歯車をロータとして使用でき、電動モータにおけるステータ、遊星歯車減速機構におけるロータとしての内歯車、複数の遊星歯車、太陽歯車を同一平面状に並べて配置できることとなり、従来のギヤードモータと比較して軸方向長さを短縮化することができ、薄型とすることができるという効果を有する。

【0009】

本発明に係るギヤードモータは、必要に応じて、一又は複数の永久磁石が、複数の巻線に対し、内歯車の軸方向に対向配置される。

【0010】

このように本発明においては、複数の巻線に対し、一又は複数の永久磁石を内歯車の軸方向に対向配置することから、巻線や永久磁石が軸方向に占める設置スペースを小さくできることとなり、複数の巻線を有するステータ及び内歯車（ロータ）が軸方向に直交する方向に対向配置される場合と比較して、より軸方向長さを短縮化することができ、薄型とすることができるという効果を有する。

【0011】

本発明に係るギヤードモータは、必要に応じて、一又は複数の永久磁石が、内歯車の周縁部に配設される。

【0012】

このように本発明においては、内歯車の周縁部に一又は複数の永久磁石を配設することから、巻線や永久磁石が軸方向に占める設置スペースを省略化できることとなり、より軸方向長さを短縮化することができ、薄型とすることができるという効果を有する。

【0013】

本発明に係るギヤードモータは、必要に応じて、一組又は複数組の永久磁石が、複数の巻線を挟んで内歯車の軸方向に対向配置される。

【0014】

このように本発明においては、複数の巻線を挟んで一組又は複数組の永久磁石を内歯車の軸方向に対向配置することから、軸方向長さを変えることなく、更にもう１対の複数の巻線と一又は複数の永久磁石とを配置できることとなり、巻線や永久磁石が軸方向に占める設置スペースを省略化しつつ、より大きな駆動力（回転力）を得ることができるという効果を有する。

【0015】

本発明に係るギヤードモータは、必要に応じて、一又は複数の永久磁石が、内歯車の軸方向端面に配設される。

【0016】

このように本発明においては、内歯車の軸方向端面に一又は複数の永久磁石を配設することから、巻線や永久磁石が径方向に占める設置スペースを省略化できることとなり、軸方向長さに加えて径方向長さを短縮化することができ、薄型とすることができるという効果を有する。

【0017】

本発明に係るギヤードモータは、必要に応じて、一又は複数の永久磁石が、内歯車の一部を着磁されてなる。

【0018】

このように本発明においては、内歯車の一部を着磁して一又は複数の永久磁石とすることから、別途永久磁石をロータとしての内歯車に固着することなく、内歯車の一部を永久磁石として利用できることとなり、ギヤードモータ駆動時のロータとしての内歯車の回転に応じて、永久磁石が内歯車から脱落することを防ぎ、永久磁石脱落によるギヤードモータの故障を防止できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るギヤードモータの概略構成を示す縦断面図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係るギヤードモータの概略構成を示す横断面図である。

【図3】本発明の第１の実施形態に係るギヤードモータの他の例の概略構成を示す縦断面図である。

【図4】本発明の第２の実施形態に係るギヤードモータの概略構成を示す縦断面図である。

【図5】本発明の第３の実施形態に係るギヤードモータの概略構成を示す縦断面図である。

【図6】本発明の第４の実施形態に係るギヤードモータの概略構成を示す縦断面図である。

【図7】本発明の第５の実施形態に係るギヤードモータの概略構成を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施の形態を説明する。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。

【0021】

［第１の実施形態］
第１の実施形態に係るギヤードモータについて、図１ないし図３を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るギヤードモータの概略構成を示す縦断面図であり、図２は、本実施形態に係るギヤードモータの概略構成を示す横断面図であり、図３は、本実施形態に係るギヤードモータの他の例の概略構成を示す縦断面図である。

【0022】

本実施形態に係るギヤードモータ１は、円周状に配設される複数の巻線１２を有するステータ１０と、ステータ１０の複数の巻線１２に対し対向配置される一又は複数の永久磁石２３を有してロータをなす内歯車２０と、内歯車２０と内接噛合する複数の遊星歯車３０と、複数の遊星歯車３０を回動自在に支持するとともに、出力軸４０に連結されるキャリア５０と、複数の遊星歯車３０と外接噛合する、回転不能な太陽歯車６０と、ケース７０とを備える。
本実施形態においてモータとして機能する巻線１２と永久磁石２３との組み合わせ部分は、公知のブラシレスモータの構成を有する。

【0023】

ステータ１０は、ケース７０の内側面７０ａに固定された円環板状の固定基板１１と、固定基板１１におけるギヤードモータ１の軸方向一端面に所定の間隔を有して円周状に配設される、複数の巻線１２とを備える。
巻線１２は、集中巻方式であり、その内側が中空（空芯）であるコアレスコイルとされるが、これに制限されない。

【0024】

ロータをなす内歯車２０は、出力軸４０側が開放された有底円筒状の本体部２１を有し、軸受８０を介して回動自在に太陽歯車６０に取り付けられている。

【0025】

本体部２１の外側壁２１ａには、ケース７０の内側面７０ａ側に向かって延出した円環板状の固定基板２２が設けられ、内歯車２０の周縁部である固定基板２２には、ステータ１０の複数の巻線１２に対し非接触で対向するように配置された永久磁石２３が固着されている。
永久磁石２３は、一又は複数からなり、一の永久磁石からなる場合、円環状を呈し、周方向に沿って磁極が交互に異極となるように着磁されており、複数の永久磁石からなる場合、隣り合う永久磁石の磁極が交互に異極となるように配設される。

【0026】

以上のように、一又は複数の永久磁石２３が、内歯車２０の周縁部に配設されることから、巻線１２や永久磁石２３が軸方向に占める設置スペースを省略化できることとなり、より軸方向長さを短縮化することができ、薄型とすることができる。

【0027】

なお、図３に示すように、ステータ１０の巻線１２は、固定基板１１の軸方向両端面に固着されていてもよいし、また、内歯車２０の永久磁石２３は、ステータ１０の固定基板１１の軸方向一端面又は両端面に固着された複数の巻線１２を挟んで内歯車２０の軸方向に対向するように配設されていてもよい。

【0028】

以上のように、一組又は複数組の永久磁石が、複数の巻線１２を挟んで内歯車２０の軸方向に対向配置されることから、軸方向長さを変えることなく、更にもう１対の複数の巻線１２と一又は複数の永久磁石２３とを配置できることとなり、巻線１２や永久磁石２３が軸方向に占める設置スペースを省略化しつつ、より大きな駆動力（回転力）を得ることができる。

【0029】

本体部２１の内側壁２１ｂ側には、内歯車２０と内接噛合する複数の遊星歯車３０と、複数の遊星歯車３０と外接噛合する太陽歯車６０とが配設される。
複数の遊星歯車３０は、軸受８１を介してキャリア５０によって回転自在に支持される。キャリア５０は、太陽歯車６０と同軸であるギヤードモータ１の出力軸４０に連結され、出力軸４０とともに、軸受８２、８３を介してケース７０及び太陽歯車６０に回動自在に取り付けられる。

【0030】

内歯車２０、遊星歯車３０及び太陽歯車６０の種類は特に限定されず、平歯車（スパーギヤ）、はすば歯車（ヘリカルギヤ）又はやまば歯車（ダブルヘリカルギヤ）のいずれでもよいが、噛み合い率、強度（面圧強度）、静音性等の観点から、はすば歯車又はやまば歯車であることが好ましい。

【0031】

次に、本実施形態に係るギヤードモータ１の動作について説明する。

【0032】

ギヤードモータ１（ステータ１０の巻線１２）に通電すると、これによって生じる磁界に応じて永久磁石２３を有する内歯車２０が回転する。
内歯車２０の回転により、内歯車２０と内接噛合する複数の遊星歯車３０が、キャリア５０の支持軸５１を軸として回転（自転）するとともに、内歯車２０に沿って太陽歯車６０のまわりを回転（公転）する。
遊星歯車３０の回転（公転）により、キャリア５０、すなわち、出力軸４０が内歯車２０の回転数より少ない回転数で回転し、出力軸４０から減速された駆動力を出力することができる。

【0033】

このように、本実施形態に係るギヤードモータ１は、円周状に配設される複数の巻線１２を有するステータ１０と、ステータ１０の複数の巻線１２に対し対向配置される一又は複数の永久磁石２３を有してロータをなす内歯車２０と、内歯車２０と内接噛合する複数の遊星歯車３０と、複数の遊星歯車３０を回転自在に支持するとともに、出力軸４０に連結されるキャリア５０と、複数の遊星歯車３０と外接噛合する、回転不能な太陽歯車６０とを備えることから、いわゆるソーラー型の遊星歯車減速機構における内歯車２０をロータとして使用できることから、電動モータにおけるステータ１０、遊星歯車減速機構におけるロータとしての内歯車２０、複数の遊星歯車３０、太陽歯車６０を同一平面状に並べて配置できることとなり、従来のギヤードモータと比較して軸方向長さを短縮化することができ、薄型とすることができるという効果を有する。

【0034】

また、本実施形態に係るギヤードモータ１は、一又は複数の永久磁石２３が、複数の巻線１２に対し、内歯車２０の軸方向に対向配置されることから、巻線１２や永久磁石２３が軸方向に占める設置スペースを小さくできることとなり、複数の巻線１２を有するステータ１９及び内歯車（ロータ）２０が軸方向に直交する方向に対向配置される場合と比較して、より軸方向長さを短縮化することができ、薄型とすることができるという効果を有する。

【0035】

[第２の実施形態]
第２の実施形態に係るギヤードモータについて、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態に係るギヤードモータの概略構成を示す縦断面図である。
なお、本実施形態において上記第１の実施形態と重複する説明は省略する。

【0036】

本実施形態に係るギヤードモータ１は、上記第１の実施形態同様、ステータ１０と、内歯車２０と、複数の遊星歯車３０と、キャリア５０と、太陽歯車６０と、ケース７０とを備える一方、異なる点として、一又は複数の永久磁石２３が、内歯車２０の軸方向端面２１ｃに配設されるものである。
以下、本実施形態に係るステータ１０及び内歯車２０について説明する。

【0037】

ステータ１０は、ケース７０の底面７０ｂに固定された円環板状の固定基板１１と、固定基板１１におけるギヤードモータ１の軸方向端面上に所定の間隔を有して円周状に配設される、複数の巻線１２とを備える。

【0038】

ロータをなす内歯車２０は、出力軸４０側が開放された有底円筒状の本体部２１を有し、軸受８０を介して回動自在に太陽歯車６０に取り付けられている。

【0039】

本体部２１の軸方向端面２１ｃには、ステータ１０の複数の巻線１２に対し非接触で対向するように配置された永久磁石２３が固着されている。

【0040】

このように、本実施形態に係るギヤードモータ１は、一又は複数の永久磁石２３が、内歯車２０の軸方向端面２１ｃに配設されることから、巻線１２や永久磁石２３が径方向に占める設置スペースを省略化できることとなり、軸方向長さに加えて径方向長さを短縮化することができ、薄型とすることができるという効果を有する。

【0041】

［第３の実施形態］
第３の実施形態に係るギヤードモータについて、図５を用いて説明する。図５は、本実施形態に係るギヤードモータの概略構成を示す縦断面図である。
なお、本実施形態において上記各実施形態と重複する説明は省略する。

【0042】

本実施形態に係るギヤードモータ１は、上記各実施形態同様、ステータ１０と、内歯車２０と、複数の遊星歯車３０と、キャリア５０と、太陽歯車６０と、ケース７０とを備える一方、異なる点として、内歯車２０における永久磁石２３が当該内歯車２０の一部を着磁されてなるものである。
以下では、図４に示すギヤードモータを例にとって、本実施形態に係る内歯車２０について説明する。

【0043】

ロータをなす内歯車２０は、出力軸４０側が開放された有底円筒状の本体部２１を有し、軸受８０を介して回動自在に太陽歯車６０に取り付けられている。

【0044】

本体部２１の軸方向端面２１ｃ側は、その一部が着磁されて永久磁石２３とされ、ステータ１０の複数の巻線１２に対し非接触で対向するように配置される。

【0045】

このように、本実施形態に係るギヤードモータ１は、一又は複数の永久磁石が、内歯車２０の一部を着磁されてなることから、別途永久磁石をロータとしての内歯車２０に固着することなく、内歯車２０の一部を永久磁石として利用できることとなり、ギヤードモータ１駆動時のロータとしての内歯車２０の回転に応じて、永久磁石が内歯車２０から脱落することを防ぎ、永久磁石脱落によるギヤードモータ１の故障を防止できるという効果を有する。

【0046】

［第４の実施形態］
第４の実施形態に係るギヤードモータについて、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態に係るギヤードモータの概略構成を示す縦断面図である。
なお、本実施形態において上記各実施形態と重複する説明は省略する。

【0047】

本実施形態に係るギヤードモータ１は、上記各実施形態同様、ステータ１０と、内歯車２０と、複数の遊星歯車３０と、キャリア５０と、太陽歯車６０と、ケース７０とを備える一方、異なる点として、一又は複数の永久磁石２３が、複数の巻線１２に対し、内歯車２０の軸方向と直交する方向に対向配置されるものである。
以下、本実施形態に係るステータ１０及び内歯車２０について説明する。

【0048】

ステータ１０は、ケース７０の内側面７０ａに固定された円環筒状の固定基板１１と、固定基板１１の内周面に所定の間隔を有して円周状に配設される、複数の巻線１２とを備える。

【0049】

ロータをなす内歯車２０は、出力軸４０側が開放された有底円筒状の本体部２１を有し、軸受８０を介して回動自在に太陽歯車６０に取り付けられている。

【0050】

本体部２１の外側壁２１ａには、ステータ１０の複数の巻線１２に対し、非接触で、内歯車２０の軸方向と直交する方向に対向するように配置された永久磁石２３が固着されている。

【0051】

このように、本実施形態に係るギヤードモータ１は、一又は複数の永久磁石２３が、複数の巻線１２に対し、内歯車２０の軸方向と直交する方向に対向配置されることから、巻線１２や永久磁石２３が径方向に占める設置スペースを省略化できることとなり、軸方向長さに加えて径方向長さを短縮化することができ、薄型とすることができるという効果を有する。

【0052】

[第５の実施形態]
第５の実施形態に係るギヤードモータについて、図７を用いて説明する。図７は、本実施形態に係るギヤードモータの概略構成を示す縦断面図である。
なお、本実施形態において上記各実施形態と重複する説明は省略する。

【0053】

本実施形態に係るギヤードモータ１は、上記各実施形態同様、ステータ１０と、内歯車２０と、複数の遊星歯車３０と、キャリア５０と、太陽歯車６０と、ケース７０とを備える一方、異なる点として、従来の遊星歯車減速機構を有する変速部１００と連結されて使用されるものである。

【0054】

変速部１００は、出力軸４０に連結され、当該出力軸４０と同期して回動する太陽歯車１６０と、太陽歯車１６０の周囲に配設され、太陽歯車１６０と外接噛合する複数の遊星歯車１３０と、ケース１７０に固着支持され、複数の遊星歯車１３０と内接噛合する固定内歯車１２０と、複数の遊星歯車１３０を回動自在に支持するとともに、出力軸１４０に連結されるキャリア１５０とを備えている。

【0055】

次に、本実施形態に係るギヤードモータ１における変速部１００の動作について説明する。

【0056】

出力軸４０が回転すると、太陽歯車１６０が回転する。この太陽歯車１６０の回転にともない、太陽歯車１６０に外接噛合している複数の遊星歯車１３０が回転（自転）する。同時に、複数の遊星歯車１３０は、固定内歯車１２０に内接噛合しているため、固定内歯車１２０に沿って太陽歯車１６０のまわりを回転（公転）する。この遊星歯車１３０の回転に伴い、キャリア１５０、すなわち、変速部１００の出力軸１４０が出力軸４０の回転数よりも少ない回転数で回転し、出力軸１４０から減速された駆動力を出力することができる。

【符号の説明】

【0057】

１ ギヤードモータ
１０ ステータ
１１ 固定基板
１２ 巻線
２０ 内歯車
２１ 本体部
２１ａ 外側壁
２１ｂ 内側壁
２１ｃ 端面
２２ 固定基板
２３ 永久磁石
３０ 遊星歯車
４０ 出力軸
５０ キャリア
５１ 支持軸
６０ 太陽歯車
７０ ケース
７０ａ 内側面
７０ｂ 底面
８０ないし８３ 軸受
１００ 変速部
１２０ 固定内歯車
１３０ 遊星歯車
１４０ 出力軸
１５０ キャリア
１６０ 太陽歯車
１７０ ケース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】