特開 2022-44073 モータ部の温度上昇を抑えることができるギアモータ

(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】P2022044073

(43)【公開日】2022-03-17

(54)【発明の名称】モータ部の温度上昇を抑えることができるギアモータ

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/08 20060101AFI20220310BHJP

   F16C 17/02 20060101ALI20220310BHJP

   F16C 33/24 20060101ALI20220310BHJP

   H02K 5/15 20060101ALI20220310BHJP

【ＦＩ】

F16C33/08

F16C17/02 Z

F16C33/24 Z

H02K5/15

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020149515

(22)【出願日】2020-09-07

(71)【出願人】

【識別番号】591218307

【氏名又は名称】株式会社ニッセイ

(74)【代理人】

【識別番号】100078721

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 喜樹

(72)【発明者】

【氏名】飯島 正人

【テーマコード（参考）】

3J011

5H605

【Ｆターム（参考）】

3J011AA08

3J011BA02

3J011DA01

3J011KA02

3J011SB01

3J011SC13

3J011SE08

5H605AA01

5H605AA02

5H605BB05

5H605BB17

5H605CC04

5H605EB10

5H605EB16

5H605EB28

5H605EB31

(57)【要約】

【課題】モータ部の温度上昇を抑えることができるギアモータを得る。
【解決手段】一端にピニオン２９が形成されたモータ軸１５を含むギアモータ１において、モータ軸１５の外周面に筒状のカラー３１が圧入によって固定されており、カラー３１の外周面にはオイルシール５２のリップ部が当接している。カラー３１は、金属材料で構成される外側の第一層３１ａと、非金属材料で構成される内側の第二層３１ｂとから成る積層構造である。このため、第二層３１ｂによってオイルシール５２とモータ軸１５とを断熱することができ、オイルシール５２とカラー３１との摺動により発生する熱がモータ部に伝わり難くなり、モータ部の温度上昇を抑えることができる。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ギアケースと、
一端にピニオンが形成され、前記ピニオンが前記ギアケース内に設けられたギアと嵌合するモータ軸と、
前記モータ軸の外周面に固定される円筒形状のカラーと、
前記ギアケースの開口部と前記カラーの外周面との間隙を封止するオイルシールと、
を備えたギアモータであって、
前記カラーは、金属材料で構成される第一層と、前記第一層よりも内側に配置された非金属材料で構成される第二層とを含む積層構造である
ことを特徴とするギアモータ。

【請求項2】

前記第二層の材料は、樹脂またはゴムであることを特徴とする請求項１に記載のギアモータ。

【請求項3】

前記モータ軸には、エンコーダが接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のギアモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ部の温度上昇を抑えることができるギアモータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１には、電動機出力軸の先端部に円筒状の小径部が設けられ、小径部の先に歯車減速機内の歯車に噛合するヘリカルギヤが設けられ、電動機出力軸の小径部は軸受けを介して電動機ケースの片側に設けられた電動機フランジに支持されており、軸受けより先の小径部には円筒状部品が装着されている歯車減速機付電動機が開示されている。この歯車減速機付電動機によれば、円筒状部品を設けることで、オイルシールを電動機出力軸の不完全歯切り部分を避けて配置する必要がなく、電動機の出力軸を軸方向に小型化できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－１５４９９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１のような円筒状部品を用いることで、出力軸を軸方向に小型化することはできるが、オイルシールの径が大きくなる。同じ回転速度であっても径が大きくなるほどオイルシールの摺動面の周速が速くなるため、オイルシール部の発熱量が多くなる。このため、熱が電動機側に伝達し、電動機部がより高温になってしまうという問題があった。

【0005】

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、モータ部の温度上昇を抑えることができるギア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】

【0006】

この目的を達成するために、請求項１記載のギアモータは、ギアケースと、一端にピニオンが形成され、前記ピニオンが前記ギアケース内に設けられたギアと嵌合するモータ軸と、前記モータ軸の外周面に固定される円筒形状のカラーと、前記ギアケースの開口部と前記カラーの外周面との間隙を封止するオイルシールと、を備えたギアモータであって、前記カラーは、金属材料で構成される第一層と、前記第一層よりも内側に配置された非金属材料で構成される第二層とを含む積層構造であることを特徴とするものである。
また、請求項２記載のギアモータは、請求項１に記載のギアモータであって、更に、前記第二層の材料は、樹脂またはゴムであることを特徴とするものである。
また、請求項３記載のギアモータは、請求項１または２に記載のギアモータであって、更に、前記モータ軸には、エンコーダが接続されていることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0007】

請求項１記載のギアモータによれば、第一層よりも内側に配置された非金属材料から成る第二層により、オイルシールとモータ軸とを断熱できるため、オイルシールとカラーとの摺動により発生する熱を、モータ部に伝わり難くすることができる。このため、モータ部の温度上昇を抑えることができる。
また、請求項２記載のギアモータによれば、第二層に樹脂またはゴムを用いることにより、オイルシールとモータ軸とを効果的に断熱できるため、オイルシールとカラーとの摺動により発生する熱を、モータ部に伝わり難くすることができる。このため、モータ部の温度上昇を抑えることができる。
また、モータ軸にエンコーダが接続されている場合、エンコーダは発熱により不具合を起こすことがあるが、請求項３記載のギアモータによれば、第一層よりも内側に配置された非金属材料から成る第二層により、オイルシールとモータ軸とを断熱できる。このため、エンコーダ部の温度上昇を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態に係るギアモータの断面図である。

【図2】図１のＡ部拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態であるギアモータ１を示す断面図である。

【0010】

ギアモータ１は、モータ部１００と、減速機部２００と、ブレーキ部３００と、エンコーダ部４００とを備えている。

【0011】

モータ部１００は、中空状のモータフレーム２と、モータフレーム２の負荷側（図１の左側）に設けられた負荷側ブラケット３と、モータフレーム２の反負荷側（図１の右側）に設けられたモータブラケット４とを備えている。

【0012】

モータフレーム２の内周面には、円筒状のステータ１０が焼き嵌めにより固定されている。ステータ１０は、円筒状のステータコア１１と、ステータコア１１に巻かれるコイル１２とを有する。また、ステータ１０の径方向内方には、ロータ組１３が配置されている。ロータ組１３は、円筒状のロータコア１４と、ロータコア１４の中心に圧入されるモータ軸１５とからなり、第１軸受１６及び第２軸受１７によってモータ軸１５の中心軸Ｏ１を中心に回転可能に軸支されている。また、ロータコア１４には、図示しないスロットが形成され、スロット内には図示しないマグネットが配置されており、ステータ１０における反負荷側の側面には基板１８が配置され、基板１８にはスロット内のマグネットの磁極位置を検知するためのセンサとしてホールＩＣ１９が配置されている。

【0013】

負荷側ブラケット３の内周面には第１軸受１６が配置されている。負荷側ブラケット３における第１軸受１６の負荷側には、全周に亘って内周側に張り出す壁部２１が形成されており、壁部２１は第１軸受１６の外輪１６ａの側面に当接している。負荷側ブラケット３において、第１軸受１６を挟んで壁部２１とは反対側には、内周面に溝２３が形成され、該溝２３には第１止め輪２４が配置されている。壁部２１と第１止め輪２４とで第１軸受１６の外輪１６ａを挟み込んで固定することにより、負荷側ブラケット３に対する第１軸受１６の軸方向への移動が規制されている。

【0014】

モータ軸１５の中心軸Ｏ１方向における中央付近には、ロータコア１４が圧入によって固定されている。モータ軸１５の中心軸Ｏ１方向におけるロータコア１４よりも負荷側には、第１軸受１６が圧入によって固定されている。モータ軸１５の中心軸Ｏ１方向におけるロータコア１４と第１軸受１６との間には、全周に亘って外周側に向かって張り出す鍔部２５が形成されており、鍔部２５の側面は第１軸受１６の内輪１６ｂの側面に当接している。また、モータ軸１５の中心軸Ｏ１方向において、第１軸受１６を挟んで鍔部２５とは反対側には、溝２７が形成され、該溝２７に第２止め輪２８が配置されている。鍔部２５と第２止め輪２８とで第１軸受１６の内輪１６ｂを挟み込んで固定することにより、第１軸受１６に対するモータ軸１５の軸方向への移動が規制されている。

【0015】

モータ軸１５の中心軸Ｏ１方向における負荷側の先端には、ピニオン２９が形成されている。ピニオン２９は、後述するギアケース４０内に突出し、ギアケース４０内の第１遊星歯車４３と嵌合している。また、モータ軸１５には、ピニオン２９の切り上がり３０を覆うように、円筒状のカラー３１が配置されている。

【0016】

モータ軸１５の中心軸Ｏ１方向におけるロータコア１４よりも反負荷側には、第２軸受１７が圧入によって固定されている。モータ軸１５の中心軸Ｏ１方向における第２軸受１７よりも反負荷側の端部は、後述するブレーキ６０及びブレーキカバー６１の中心を貫通して、エンコーダカバー６３内に突出している。

【0017】

ステータ１０の反負荷側の側面において、コイル１２の末端はロウ付け等によりケーブル３２ａと接続されている。また、基板１８にはホールＩＣ１９の信号を出力するためのケーブル３２ｂが接続されている。モータブラケット４の外周面には、２個のケーブル孔が隣接して形成されており、各ケーブル孔には、ケーブルクランプ３３がそれぞれ配置されている。コイル１２と接続されたケーブル３２ａは、一方のケーブル孔を通ってモータブラケット４の外部に引き出され、ケーブルクランプ３３によって固定されている。基板１８を介してホールＩＣ１９と電気的に接続された信号用のケーブル３２ｂは、他方のケーブル孔を通ってモータブラケット４の外部に引き出され、ケーブルクランプ３３によって固定されている。

【0018】

減速機部２００は、ギアケース４０内に設けられた２段型の遊星減速機構から成り、１段目の遊星減速機構４１と２段目の遊星減速機構４２とを有する。ギアケース４０は、反負荷側の第１ギアケース４０ａと、負荷側の第２ギアケース４０ｂとに分割されている。１段目の遊星減速機構４１は、第１遊星歯車４３、第１内歯歯車４４、及び第１キャリア４５を備えている。ピニオン２９は１段目の遊星減速機構４１における太陽歯車に該当し、第１遊星歯車４３と噛み合っている。第１内歯歯車４４は第１ギアケース４０ａの内周面に焼き嵌めによって固定されている。第１キャリア４５には３個の第１遊星歯車４３が回転自在に保持されており、第１キャリア４５の中心には２段目の第２太陽歯車４６が圧入されている。２段目の遊星減速機構４２は、第２太陽歯車４６、第２遊星歯車４７、第２内歯歯車４８、及び第２キャリア４９を備えている。第２内歯歯車４８は第２ギアケース４０ｂの内周面に焼き嵌めによって固定されている。第２キャリア４９は、３個の第２遊星歯車４７が回転自在に保持されている。第２ギアケース４０ｂの中心には貫通孔が設けられており、該貫通孔を通って第２キャリア４９の先端部が外部に突出し、相手機械へと動力を伝達する出力軸５０となっている。

【0019】

第１ギアケース４０ａの中心には開口部５１が設けられており、開口部５１とカラー３１との間には、オイルシール５２が介在されている。また、第２ギアケース４０ｂに設けられた貫通孔と出力軸５０との間には、オイルシール５３が介在されている。第１ギアケース４０ａと第２ギアケース４０ｂとの間には、シールのためのＯリング５４が挟まれている。ギアケース４０内には潤滑剤が封入されており、オイルシール５２、オイルシール５３、及びＯリング５４により、ギアケース４０内の潤滑剤が保持される。

【0020】

ブレーキ部３００は、モータブラケット４の反負荷側に設けられたブレーキカバー６１と、ブレーキカバー６１の内部に設けられたブレーキ６０とから成る。ブレーキ６０の構造に関しては、既に公知となっている一般的なブレーキの構造と同様であり（例えば特開２０１９－１２９６８３号公報参照）、本発明に係る重要部分ではないため、ここでは詳細な説明は省略する。

【0021】

エンコーダ部４００は、ブレーキカバー６１の反負荷側に設けられたエンコーダカバー６３と、エンコーダカバー６３の内部に設けられたエンコーダ６２とから成る。モータ軸１５の反負荷側の先端は、エンコーダ６２に接続されており、エンコーダ６２の信号線はエンコーダカバー６３に設けられた貫通孔を通って外部へ引き出されている。エンコーダ６２によって、モータ軸１５の位置、回転速度等が検出される。

【0022】

続いて、カラー３１の詳細について、図２を利用して説明する。図２は、図１のＡ部拡大図であり、本実施形態のカラー３１及びその付近を詳細に説明した図である。

【0023】

カラー３１は、ピニオン２９の切り上がり３０を覆うように、モータ軸１５に圧入されている。オイルシール５２は、径方向から見て一部分が切り上がり３０と重なるように配置されている。

【0024】

カラー３１は円筒形状であり、径方向外側の第一層３１ａと、径方向内側の第二層３２ｂとから成る。外側の第一層３１ａは、ＳＣＭ４１５（クロムモリブデン鋼）等の金属材料で構成されており、オイルシール５２のリップが当接する部分の表面硬度は３０ＨＲＣ以上に設定されている。内側の第二層３１ｂは、ＰＯＭ（polyacetal：ポリアセタール）等の樹脂材料で構成されている。第一層３１ａと第二層３１ｂとは隙間無く一体的に成形されており、モータ軸１５と一体的に回転する。

【0025】

次に、上記形態のモータの動作を説明する。ギアモータ１がオンになり、コイル１２に所定の電圧が付与されると、ロータ組１３が回転してモータ軸１５が中心軸Ｏ１周りで回転し、１段目の遊星減速機構４１及び２段目の遊星減速機構４２を介して出力軸５０が回転する。また、ギアモータ１のオン時、ブレーキ６０に給電がなされ、モータ軸１５が回転可能となる。ギアモータ１のオフ時には、ブレーキ６０への給電が停止され、モータ軸１５の回転が妨げられる。

【0026】

ギアモータ１の運転時には、オイルシール５２のリップ部がカラー３１の外周面と摺動することにより発熱する。ＳＣＭ４１５の熱伝導率は約４２［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であり、ＰＯＭの熱伝導率は約０．２［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］程度である。ＰＯＭは、ＳＣＭ４１５に対して２桁以上、熱伝導率が低いため、断熱材としての機能を果たす。また、本実施形態においては、モータ軸１５の材質は、カラー３１の第一層３１ａと同じＳＣＭ４１５を採用している。

【0027】

このように、上記形態のギアモータ１によれば、カラー３１を積層構造とし、第一層３１ａよりも内側に樹脂製の第二層３１ｂを配置することにより、オイルシール５２とモータ軸１５とを断熱できるため、オイルシール５２とカラー３１との摺動により発生する熱がモータ軸１５を介してモータ部１００に伝わる量を少なくすることができる。このため、モータ部１００の温度上昇を抑えることができる。

【0028】

また、モータ軸１５にはエンコーダ６２が接続されているが、上記形態のギアモータ１によれば、第一層３１ａよりも内側に配置された樹脂製の第二層３１ｂにより、オイルシール５２とモータ軸１５とを断熱できる。このため、エンコーダ部４００の温度上昇を抑えることができる。

【0029】

以上のように、本実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。以下に、上記実施形態に加えうる変更の例について説明する。例えば、本実施形態では、減速機部２００は遊星減速機としたが、平歯車を含む平行軸減速機であってもよく、または傘歯車を含む直交軸減速機であってもよい。

【0030】

また、カラー３１の第二層３１ｂの材質は、ＮＢＲ（ニトリルゴム）等のゴム素材であっても良い。ＮＢＲの熱伝導率は約０．２５［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］程度であり、樹脂材料と同じく断熱効果がある。

【0031】

また、本発明の目的からすればカラー３１を全て熱伝導率の低い樹脂材料やゴム材料等に変更することも考えられるが、このような構造では、オイルシール５２のリップが当接するカラー３１の表面を、適切な表面硬度及び表面粗さに設定することが難いため、好ましくない。

【0032】

［本発明と実施形態との構成の対応関係］
本実施形態の第１遊星歯車４３は、本発明のギアの一例である。

【符号の説明】

【0033】

１ ギアモータ
１５ モータ軸
２９ ピニオン
３１ カラー
３１ａ 第一層
３１ｂ 第二層
４０ ギアケース
４３ 第１遊星歯車
５２ オイルシール
６２ エンコーダ
Ｏ１ 中心軸

【図1】

【図2】