(57)【要約】【課題】簡素な構成でコンパクト化を図ることのできるギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータを提供する。【解決手段】ロータシャフト１０１と、ギア回転軸２０１と、軸部３０１とをほぼ平行に配設することにより、従来のインナーロータ型で必要であったウォームギアを削除し、簡素な構成でアウターロータ１０４の回転を減速部２０および回転出力部３０に伝達できる。さらに、回転出力部３０は、その軸部３０１の一端がケース２に設けられたスリーブ２９に回転自在に軸支されて、軸部３０１の回転中心と従動ギア２０２の回転中心との間の距離Ｌが従動ギア２０２の半径Ｒよりも短くなるようにケース２内に配設されている。したがって、減速部２０と回転出力部３０とをより近接配置することでケース２をコンパクトなものとすることができ、ブラシレスモータ１のコンパクト化を図ることができる。【選択図】図１
2010045890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、両端が前記ケースの対向する一方面および他方面に回転自在に支持されて前記ケース内に配設されたロータシャフトと、前記ロータシャフトと一体的に回転するアウターロータとを有するモータ部と、
前記ケース内の前記一方面側に固定して配設された前記モータ部の駆動制御用回路基板と、
両端が前記ケースの前記一方面および他方面に回転自在に支持され前記ロータシャフトと平行に前記ケース内に配設されたギア回転軸と、前記ロータシャフトの前記他方面寄りの外周に嵌め込まれたロータギアと、前記アウターロータの外径よりも大径に形成され前記ギア回転軸の外周に嵌め込まれて前記ロータギアと噛合う従動ギアと、前記ギア回転軸に取付けられて前記従動ギアと一体的に回転する伝達ギアとを有する減速部と、
前記ロータシャフトおよび前記ギア回転軸と平行に前記ケース内に配設され、一端が前記一方面に回転自在に軸支された軸部と、該軸部の他端側に設けられ前記伝達ギアと噛合って前記軸部と一体的に回転する出力ギアとを有する回転出力部とを備え、
前記回転出力部は、その回転中心と前記従動ギアの回転中心との間の距離が、前記従動ギアの半径よりも短くなるように前記ケース内に配設されていることを特徴とするギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータ。
【請求項２】
前記ケースの少なくとも前記一方面は金属により構成され、
前記回路基板は前記ケースの前記一方面に密着して配設されていることを特徴とする請求項１に記載のギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータ。
【請求項３】
前記回路基板は前記ケースの前記一方面とほぼ同じ大きさに形成されており、前記一方面のほぼ全面にわたって密着して配設されていることを特徴とする請求項２に記載のギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータ。
【請求項４】
前記ケース内の前記伝達ギアおよび前記出力ギアから前記回路基板への潤滑剤の飛散防止用の防止手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータ。
【請求項５】
前記ロータシャフト、前記ギア回転軸および前記軸部は前記ケース内にほぼ一直線上に配設されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータ。
【請求項６】
前記回路基板上の前記ギア回転軸近傍の位置にコネクタが配設され、
前記コネクタは、外部機器と前記駆動制御用回路基板とを電気的に接続できるように、前記ケース外部に露出して設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギア機構が一体化されたギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ケース内にモータ部と減速機構などのギア機構とが一体的に設けられたギア機構付モータが知られている。特許文献１に記載のギア機構付モータでは、ケース内に、モータ部としてインナーロータ型モータと、ギア機構として複数の減速ギアとが設けられ、インナーロータ型モータの回転軸と減速ギアの回転軸とがほぼ直交するように配設されている。そして、インナーロータ型モータの回転軸に取付けられたウォームギアを介してインナーロータ型モータの回転を各減速ギアに伝達することにより、インナーロータ型モータの回転速度を所定の割合で減速するように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−５４９５０号公報（［００２６］〜［００３２］、図１〜３など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、構造上、インナーロータ型モータは慣性モーメントが小さいため、十分な駆動トルクを得るためにモータが回転軸方向に大型化する傾向があり、モータの回転軸方向の寸法が大きくなるため、全体が大型化するという問題があった。したがって、上記したギア機構付モータでは、インナーロータ型モータの回転軸と減速ギアの回転軸とをほぼ直交するようにしてケース内に配設することで、ケースの厚みが増すのを防止してギア機構付モータのコンパクト化が図られている。
【０００５】
ところが、このような構成とすれば、インナーロータ型モータの回転軸の方向と、減速ギアの回転軸の方向とが異なることからウォームギアを介してインナーロータ型モータの回転を減速ギアに伝達する必要があり、ウォームギアを要する分、部品点数が増加するといういう問題があった。また、各減速ギアの回転軸の両端はケースの対向する上下面によりそれぞれ回転自在に支持されている。したがって、一の減速ギアと、他の減速ギアの回転軸とが接触しないようするため、各減速ギアの回転軸間の距離がそれぞれのギア半径よりも長くなるように各減速ギアをケース内に配設する必要があったため、ケースのコンパクト化の妨げとなっており、改善が求められていた。
【０００６】
この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡素な構成でコンパクト化を図ることのできるギア機構付アウターロータ型ブラシレス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】
上記した課題を解決するため、本発明にかかるギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータは、ケースと、両端が前記ケースの対向する一方面および他方面に回転自在に支持されて前記ケース内に配設されたロータシャフトと、前記ロータシャフトと一体的に回転するアウターロータとを有するモータ部と、前記ケース内の前記一方面側に固定して配設された前記モータ部の駆動制御用回路基板と、両端が前記ケースの前記一方面および他方面に回転自在に支持され前記ロータシャフトと平行に前記ケース内に配設されたギア回転軸と、前記ロータシャフトの前記他方面寄りの外周に嵌め込まれたロータギアと、前記アウターロータの外径よりも大径に形成され前記ギア回転軸の外周に嵌め込まれて前記ロータギアと噛合う従動ギアと、前記ギア回転軸に取付けられて前記従動ギアと一体的に回転する伝達ギアとを有する減速部と、前記ロータシャフトおよび前記ギア回転軸と平行に前記ケース内に配設され、一端が前記一方面に回転自在に軸支された軸部と、該軸部の他端側に設けられ前記伝達ギアと噛合って前記軸部と一体的に回転する出力ギアとを有する回転出力部とを備え、前記回転出力部は、その回転中心と前記従動ギアの回転中心との間の距離が、前記従動ギアの半径よりも短くなるように前記ケース内に配設されていることを特徴としている（請求項１）。
【０００８】
また、前記ケースの少なくとも前記一方面は金属により構成され、前記回路基板は前記ケースの前記一方面に密着して配設されていることを特徴としている（請求項２）。
【０００９】
また、前記回路基板は前記ケースの前記一方面とほぼ同じ大きさに形成されており、前記一方面のほぼ全面にわたって密着して配設されていてもよい（請求項３）。
【００１０】
また、前記ケース内の前記伝達ギアおよび前記出力ギアから前記回路基板への潤滑剤の飛散防止用の防止手段をさらに備えていることを特徴としている（請求項４）。
【００１１】
また、前記ロータシャフト、前記ギア回転軸および前記軸部は前記ケース内にほぼ一直線上に配設されていることを特徴としている（請求項５）。
【００１２】
また、前記回路基板上の前記ギア回転軸近傍の位置にコネクタが配設され、前記コネクタは、外部機器と前記駆動制御用回路基板とを電気的に接続できるように、前記ケース外部に露出して設けられていることを特徴としている（請求項６）。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、インナーロータ型よりも慣性モーメントの大きいアウターロータ型でモータ部が構成されており、ロータシャフトをインナーロータ型よりも短く構成しても、アウターロータ型では所望の駆動トルクを得ることができるため、ロータシャフトと、ギア回転軸と、軸部とをほぼ平行に配設しても、ギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータの軸方向の厚みが増すのを防止できるのと同時に、従来のインナーロータ型を採用する場合のように、回転軸方向への寸法が大型化することもない。また、モータ部のロータシャフト、減速部のギア回転軸および回転出力部の軸部をほぼ平行に配設することにより、従来必要であったウォームギアを設けなくとも、簡素な構成でアウターロータの回転を減速部および回転出力部に伝達することができる。さらに、回転出力部は、その軸部の一端がケースの一方面に回転自在に軸支されて、軸部の回転中心と従動ギアの回転中心との間の距離が従動ギアの半径よりも短くなるようにケース内に配設されている。したがって、減速部と回転出力部とをより近接配置することでケースをコンパクトなものとすることができ、ギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータのコンパクト化を図ることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、金属により構成されたケースの一方面に回路基板が密着して配設されているため、回路基板に設けられたモータ部駆動用の電子部品が発熱しても、発生した熱を金属で構成されたケースの一方面を介して効率よく放熱できる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、回路基板はケースの一方面とほぼ同じ大きさに形成されており、これが一方面のほぼ全面にわたって密着して配設されているため、回路基板と金属により構成された一方面との接触面積が大きくなり、その結果、電子部品が発熱することにより発生した熱を、より効率よくケースの外部に放熱できる。また、回路基板がケースの一方面とほぼ同じ大きさに形成されているため、回路基板の面積が大きくなり、モータ部駆動用の電子部品のすべてを回路基板上に容易に設けることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、潤滑剤の飛散防止用の防止手段により、ケース内の伝達ギアおよび出力ギアから回路基板へ潤滑剤が飛散するのを防止できる。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、ロータシャフト、ギア回転軸および軸部がケース内にほぼ一直線上に配設されているため、ケースを細く構成して幅の狭いギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータを提供できる。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、外部機器と駆動制御用回路基板とを電気的に接続できるように、回路基板上のギア回転軸近傍の位置にコネクタがケース外部に露出して設けられているため、外部機器とギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータとを電気的な接続を容易に行う構成を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明のギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータ１の一実施形態について図１ないし図６を参照して説明する。図１はギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータ１の切断正面図であり、図２（ｂ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。図２は図１のギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータ１の外観図であり、（ａ）は背面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は底面図である。図３はケース本体２１を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は切断正面図で（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図、（ｃ）は下面図である。図４は蓋２２を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は切断正面図で（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図、（ｃ）は下面図である。図５は駆動制御用回路基板３の下面図である。図６は樹脂板４を示す図であり、（ａ）は下面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線矢視断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明のギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータ（以下、単に「ブラシレスモータ」と称する）１は、モータ部１０と、駆動制御用回路基板（以下、単に「回路基板」と称する）３と、減速部２０と、回転出力部３０とをケース２内に一体的に備えている。そして、図２（ａ）に示すように、回路基板３上の減速部２０のギア回転軸２０１の近傍位置にコネクタ３１が配設され、コネクタ３１は、外部機器と回路基板３とを電気的に接続できるように、ケース２外部に露出して設けられている。また、外部機器にモータ部１０の回転を出力できるように、回転出力部３０の軸部３０１がケース２外部に露出するように回転出力部３０はケース２内に配設されている。以下、ブラシレスモータ１について詳細に説明する。
【００２１】
図３および図４に示すように、ケース２は、一面に開口２３を有するほぼ直方体状のケース本体２１と、ケース本体２１の開口２３を閉塞するように形成された金属製の蓋２２とにより構成されている。ケース本体２１の底面（本発明の「他方面」に相当）２４には、モータ部１０のロータシャフト１０１の他端を回転自在に支持可能な軸受２４ａと、減速部２０のギア回転軸２０１の他端を回転自在に支持可能な軸受２４ｂとが形成されている。また、ケース本体２１の内側壁には後述する樹脂板４を嵌め込んで固定できるように側溝２１ａが形成されている。
【００２２】
また、蓋２２には、ロータシャフト１０１の一端を回転自在に支持する有底円筒状の軸受ブッシュ２８が嵌合する嵌合孔２５と、ギア回転軸２０１の一端を回転自在に支持可能な支持孔２６と、軸部３０１の一端を回転自在に軸支するスリーブ２９が嵌合する嵌合孔２７とが形成されている。図１に示すように、嵌合孔２５には軸受ブッシュ２８が嵌合して配設され、軸受ブッシュ２８の底面に形成された凹部２８ａによりロータシャフト１０１の一端が回転自在に支持されるように構成されている。また、軸受ブッシュ２８の内側にはロータシャフト１０１を回転自在に支持するスリーブ１０２が配設されている。これにより、ロータシャフト１０１の両端が軸受２４ａおよび凹部２８ａにより回転自在に支持されて、モータ部１０がケース２内に配設される。
【００２３】
また、図１に示すように、嵌合孔２７にはスリーブ２９が嵌合して配設され、スリーブ２９により軸部３０１の一端が回転自在に軸支されて回転出力部３０がケース２内に配設される。また、ギア回転軸２０１の両端が軸受２４ｂおよび支持孔２６により回転自在に支持されて減速部２０がケース２内に配設される。また、ロータシャフト１０１と、ギア回転軸２０１と、軸部３０１とはそれぞれ平行にケース２内にほぼ一直線上に配設されている。
【００２４】
また、ケース本体２１および蓋２２の隅部には、それぞれ取付用孔２１ｃ，２２ｃが４つ透設されている。そして、蓋２２がケース本体２１に取付けられた状態で、取付用孔２１ｃ，２２ｃにねじやボルトを挿通することで、ブラシレスモータ１を所定の箇所に取付けたり、外部機器内に組込んだりすることができる。なお、この実施形態では、ケース本体２１および蓋２２のそれぞれに一対一に対応して設けられた凹凸構造により、蓋２２がケース本体２１に取付けられるように構成されている。
【００２５】
図１に示すように、モータ部１０は、両端が軸受２４ａおよび凹部２８ａにより回転自在に支持されるとともにスリーブ１０２により回転自在に支持されるロータシャフト１０１と、コイルにより構成されるステータ１０３と、ロータマグネット１０４ａを有しロータシャフト１０１と一体的に回転するアウターロータ１０４とを備えている。このように、モータ部１０をアウターロータ型のモータとして構成することで、インナーロータ型に比べ、ロータシャフト１０１の長手方向にモータ部１０を大型化せずとも、所望の駆動トルクを得ることができる。これは、一般的にインナーロータ型のモータと、アウターロータ型のモータとで同じ駆動トルクを得る場合には、アウターロータ型のモータのステータおよびロータの軸方向の長さがインナーロータ型のモータより短くなるからである。また、ロータシャフト１０１の外周の底面２４寄りにはロータギア１０５が嵌め込まれており、後述する減速部２０の従動ギア２０２と噛合うように構成されている。
【００２６】
図１に示すように、回路基板３は蓋２２とほぼ同じ大きさに形成されており、回路基板３は蓋２２のほぼ全面にわたって絶縁フィルムを介して密着して固定配設されている。また、図５に示すように、回路基板３には軸受ブッシュ２８、ギア回転軸２０１および軸部３０１がそれぞれ挿通可能に貫通孔３ａ，３ｂ，３ｃが形成されている。また、回路基板３上には、モータ部１０の駆動に必要なホール素子Ｈ、制御ＩＣなどのすべての駆動用電子部品が配設されている。このように、ケース２内にすべての駆動用電子部品を一体的に設けることにより、外部に駆動用回路を設けずともブラシレスモータ１を駆動することができる。また、軸受ブッシュ２８および軸部３０１に比べ細く構成されているギア回転軸２０１近傍の位置にコネクタ３１が設けられている。このように、コネクタ３１を細く構成されたギア回転軸２０１の近傍に設けることで、ケース２内の空間を効率よく利用できる。
【００２７】
図１に示すように、減速部２０は、両端が軸受２４ｂと支持孔２６により回転自在に支持されるギア回転軸２０１と、アウターロータ１０４の外径よりも大径に形成されギア回転軸２０１の外周に嵌め込まれてロータギア１０５に噛合う従動ギア２０２と、ギア回転軸２０１に取付けられて従動ギア２０２と一体的に回転する伝達ギア２０３とを備えている。このように、ギア回転軸２０１をロータシャフト１０１と平行に配設して、従来必要であったウォームギアを介さずに直接ロータギア１０５と従動ギア２０２とを噛合わせるため、従動ギア２０２の直径を容易に大きく構成することができ、簡単な構成でアウターロータ１０４の回転速度を減速できる。
【００２８】
図１に示すように、回転出力部３０は、スリーブ２９に回転自在に軸支される軸部３０１と、軸部３０１の他端側に設けられ減速部２０の伝達ギア２０３に噛合って軸部３０１と一体的に回転する出力ギア３０３とを備えている。また、軸部３０１の一端側に配設された留具３０４と、出力ギア３０３に一体的に形成された凸部３０５とによりスリーブ２９を緩く狭持するように構成されており、これにより軸部３０１のスリーブ２９からの抜けが防止される。また、軸部３０１には、出力軸（図示省略）を介してモータ部１０の回転を外部機器へ出力可能に中空の軸受３０２が形成されている。なお、図２に示すように、軸受３０２は側面が切欠かれた略円柱状に形成されている。
【００２９】
また、回転出力部３０は、その回転中心と従動ギア２０２の回転中心との距離Ｌが、従動ギア２０２の半径Ｒよりも短くなるようにケース２内に配設されている。したがって、アウターロータ１０４の回転速度を減速するのに従動ギア２０２の直径を大きく構成しても、回転出力部３０をギア回転軸２０１により近接して配設できる。
【００３０】
また、図１に示すように、ギア回転軸２０１およびスリーブ２９に外挿されて、本発明の「防止手段」としての樹脂板４が配設されており、ケース２内の少なくとも伝達ギア２０３および出力ギア３０３から回路基板３へのグリスなどの潤滑剤の飛散が防止されている。図６に示すように、樹脂板４にはギア回転軸２０１および軸部３０１がそれぞれ挿通する貫通孔４ａおよび貫通孔４ｂが形成されている。また、図１に示すように、貫通孔４ｂはスリーブ２９に外挿された状態で、スリーブ２９を外側から支持するように構成されており、これにより、スリーブ２９の強度が補強されて、軸部３０１をより確実に支持でき、軸部３０１が傾いたりするのを防止できる。
【００３１】
また、樹脂板４は円弧状部４１を備えており、ここにモータ部１０のアウターロータ１０４の外周部分が位置するように、樹脂板４はケース２内に配設される。すなわち、図５の紙面に向かって回路基板３の右側部分を覆うように樹脂板４はケース２内に配設される。このような構成とすれば、樹脂板４により回路基板３の右側部分に伝達ギア２０２および出力ギア３０３から潤滑剤の飛散することを防止できる。一方、回路基板３の左側部分は、アウターロータ１０４に覆われるため、これにより、ロータギア１０５および従動ギア２０２から潤滑剤が回路基板３の左側部分に飛散することを防止できる。
【００３２】
また、樹脂板４には係止爪４ｃが形成されており、上記したケース本体２１の内側壁に形成された側溝２１ａに嵌り込むことで、樹脂板４はケース２内に固定して配設される。
【００３３】
以上のように、上記した実施形態では、モータ部１０はアウターロータ型であるため、ロータシャフト１０１をインナーロータ型よりも短くしても十分な駆動トルクを得ることができる。したがって、ロータシャフト１０１を短く構成できるため、ロータシャフト１０１と、ギア回転軸２０１と、軸部３０１とをほぼ平行に配設しても、ブラシレスモータ１の軸方向の厚みが増すのを防止できる。また、ロータシャフト１０１と、ギア回転軸２０１と、軸部３０１とをほぼ平行に配設することにより、従来必要であったウォームギアを設けなくとも、簡素な構成でアウターロータ１０４の回転を減速部２０および回転出力部３０に伝達できる。さらに、回転出力部３０は、その軸部３０１の一端がケース２に設けられたスリーブ２９に回転自在に軸支されて、軸部３０１の回転中心と従動ギア２０２の回転中心との間の距離Ｌが従動ギア２０２の半径Ｒよりも短くなるようにケース２内に配設されている。したがって、減速部２０と回転出力部３０とをより近接配置することでケース２をコンパクトなものとすることができ、ブラシレスモータ１のコンパクト化を図ることができる。
【００３４】
また、蓋２２とほぼ同じ大きさに形成された回路基板３が、金属により構成された蓋２２の全面にわたって密着して配設されているため、回路基板３に設けられたモータ部１０駆動用の電子部品が発熱しても、発生した熱を蓋２２を介して効率よくケース２の外部に放熱できる。
【００３５】
また、樹脂板４により、ケース２内の伝達ギア２０２および出力ギア３０３から回路基板３へ潤滑剤が飛散するのを防止できる。
【００３６】
また、ロータシャフト１０１と、ギア回転軸２０１と、軸部３０１とがケース２内にほぼ一直線上に配設されているため、ケース２を細く構成して幅の狭いブラシレスモータ１を提供できる。
【００３７】
また、外部機器と回路基板３とを電気的に接続できるように、回路基板３上のギア回転軸２０１近傍の位置にコネクタ３１がケース２外部に露出して設けられているため、外部機器とブラシレスモータ１とを容易に電気的に接続できる。
【００３８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、各ギア１０５，２０２，２０３，３０３の形成方法は樹脂による一体形成でもよいし、それぞれ個別に形成したものを各軸１０１，２０１，３０１に取付けるように構成してもよい。
【００３９】
また、本発明の「ギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータ」は種々の機器に用いることができるが、特に、コンパクトなギア機構が要求されるプリンタなどのＯＡ機器に採用されるのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータの切断正面図である。
【図２】図１のギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータの外観図である。
【図３】ケース本体を示す図である。
【図４】蓋を示す図である。
【図５】駆動制御用回路基板を示す図である。
【図６】樹脂板を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１          ギア機構付アウターロータ型ブラシレスモータ
１０        モータ部
１０１      ロータシャフト
１０４      アウターロータ
１０５      ロータギア
２          ケース
２２        蓋（一方面）
２４        底面（他方面）
２０        減速部
２０１      ギア回転軸
２０２      従動ギア
２０３      伝達ギア
３          駆動制御用回路基板
３１        コネクタ
３０        回転出力部
３０１      軸部
３０３      出力ギア
４          樹脂板（防止手段）
【図１】
2010045890.tif 000003
【図２】
2010045890.tif 000004
【図３】
2010045890.tif 000005
【図４】
2010045890.tif 000006
【図５】
2010045890.tif 000007
【図６】
2010045890.tif 000008