(57)【要約】【課題】高出力化と小型化との両立を図ることができると共に、製造効率のよいギア付きモータの提供を課題とする。【解決手段】モータ２００としてアキシャル型モータを用いると共に、該モータ２００におけるロータ本体の上部表面２１１ａにギア１００を取り付ける。これによりモータ２００を駆動してロータ２１０を回転させることでギア１００を回転させ、モータ２００の駆動力をギア１００を介して負荷することができるギア付きモータ１である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータとステータとからなるモータであって、ロータ表面のうち、モータの外周部に沿う位置にギアを設けてあることを特徴とするギア付きモータ。
【請求項２】
モータは、アキシャル型モータであることを特徴とする請求項１に記載のギア付きモータ。
【請求項３】
ステータコアの一部が圧粉磁心で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のギア付きモータ。
【請求項４】
ステータコアが電磁鋼板と圧粉磁心とで構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のギア付きモータ。
【請求項５】
ステータコアが圧粉磁心のみで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のギア付きモータ。
【請求項６】
ステータコアは分割ステータコアであることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のギア付きモータ。
【請求項７】
モータは、アウターロータ型モータであることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のギア付きモータ。
【請求項８】
ロータの一部又は全部が圧粉磁心で構成されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のギア付きモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータ表面にギアを設けてあるギア付きモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの駆動力をギア等を介して伝達するものとしては、下記特許文献１がある。
下記特許文献１は、モータアクチュエータに関する発明で、モータの駆動力をモータ出力軸に取り付けたプレートを介して伝達する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平８−１５４３６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記特許文献１では、モータの中心から延びた出力軸に駆動力伝達部材を取り付ける構成としている。よってモータ全体の体積が増加することで、モータの小型化を図ることができないという問題があった。また組み付け工数の増加につながり、製造効率が悪いという問題があった。
各種装置に内蔵されるモータには、高出力化と小型化との両立が要求される。モータの高出力化には、回転半径の増加が必要となるところ、インナーロータ型モータでは、外側にステータ構造が必要なため、インナーロータの直径増加がステータの直径増加につながり、結果としてモータ全体の直径増加につながる。よって高出力化と小型化との両立が困難であるという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は上記従来における問題点を解決し、高出力化と小型化との両立を図ることができると共に、製造効率のよいギア付きモータの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のギア付きモータは、ロータとステータとからなるモータであって、ロータ表面のうち、モータの外周部に沿う位置にギアを設けてあることを第１の特徴としている。
【０００６】
上記本発明の第１の特徴によれば、ロータ表面のうち、モータの外周部に沿う位置にギアを設けてある構成としてあることから、ロータとギアとの間に別途部材を設けることなく、ロータの回転でギアを回転させることができる。
【０００７】
また本発明のギア付きモータは、上記本発明の第１の特徴に加えて、モータはアキシャル型モータであることを第２の特徴としている。
【０００８】
上記本発明の第２の特徴によれば、上記本発明の第１の特徴による作用効果に加えて、モータはアキシャル型モータである構成としてあることから、ギア付きモータの偏平化を図ることができる。またコイル巻数の増加がモータ厚みの増加につながることがない。よってギア付きモータの高出力化と小型化との両立を図ることができる。
【０００９】
また本発明のギア付きモータは、上記本発明の第１又は第２の特徴に加えて、ステータコアの一部が圧粉磁心で構成されていることを第３の特徴としている。
【００１０】
上記本発明の第３の特徴によれば、上記本発明の第１又は第２の特徴による作用効果に加えて、ステータコアの一部が圧粉磁心で構成されている構成としてあることから、形状自由度が高くて加工が容易な圧粉磁心でステータコアの一部を構成することで、製造効率のよいステータコアとすることができる。また熱伝導率のよい圧粉磁心を用いることで、ギア付きモータの放熱性を向上させることができる。更に衝撃荷重をかけることで容易に破壊できることから、リサイクル可能なコスト面に配慮したステータコアとすることができる。
【００１１】
また本発明のギア付きモータは、上記本発明の第１〜第３の何れか１つに記載の特徴に加えて、ステータコアが電磁鋼板と圧粉磁心で構成されていることを第４の特徴としている。
【００１２】
上記本発明の第４の特徴によれば、上記本発明の第１〜第３の何れか１つに記載の特徴による作用効果に加えて、ステータコアが電磁鋼板と圧粉磁心とで構成されている構成としてあることから、ステータコアをハイブリッドコアとすることができる。よってギア付きモータの駆動時における損失低減や磁気特性の向上を効果的に実現することができる。
【００１３】
また本発明のギア付きモータは、上記本発明の第１又は第２の特徴に加えて、ステータコアが圧粉磁心のみで構成されていることを第５の特徴としている。
【００１４】
上記本発明の第５の特徴によれば、上記本発明の第１又は第２の特徴による作用効果に加えて、形状自由度が高くて加工が容易な圧粉磁心のみでステータコアを構成することで、製造効率のよいステータコアとすることができる。また熱伝導率のよい圧粉磁心を用いることで、ギア付きモータの放熱性を向上させることができる。更に衝撃荷重をかけることで容易に破壊できることからリサイクル可能なコスト面に配慮したステータコアとすることができる。
【００１５】
また本発明のギア付きモータは、上記本発明の第１〜第５の何れか１つに記載の特徴に加えて、ステータコアは分割ステータコアであることを第６の特徴としている。
【００１６】
上記本発明の第６の特徴によれば、上記本発明の第１〜第５の何れか１つに記載の特徴による作用効果に加えて、ステータコアは分割ステータコアである構成としてあることから、ステータを構成するステータコアが分割されることで、ステータの製造工程を細分化することができ、製造効率のよいギア付きモータとすることができる。
【００１７】
また本発明のギア付きモータは、上記本発明の第１〜第６の何れか１つに記載の特徴に加えて、モータは、アウターロータ型モータであることを第７の特徴としている。
【００１８】
上記本発明の第７の特徴によれば、上記本発明の第１〜第６の何れか１つに記載の特徴による作用効果に加えて、モータは、アウターロータ型モータである構成としてあることから、ロータ部の永久磁石をモータ直径に近づけることができ、高トルク化を実現することができる。更にステータがロータの内側に配置されることで、アウターロータの直径増加がステータの直径増加につながることがない。よってインナーロータ型モータでは実現困難な高出力化と小型化との両立が実現できる。
【００１９】
また本発明のギア付きモータは、上記本発明の第１〜第７の何れか１つに記載の特徴に加えて、ロータの一部又は全部が圧粉磁心で構成されていることを第８の特徴としている。
【００２０】
上記本発明の第８の特徴によれば、上記本発明の第１〜第７の何れか１つに記載の特徴による作用効果に加えて、ロータの一部又は全部が圧粉磁心で構成されている構成としてあることから、形状自由度が高くて加工が容易な圧粉磁心でロータの一部又は全部を構成することで、製造効率のよいロータとすることができる。また熱伝導率のよい圧粉磁心を用いることで、ギア付きモータの放熱性を向上させることができる。更に衝撃荷重をかけることで容易に破壊できることからリサイクル可能なコスト面に配慮したロータとすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のギア付きモータによれば、高出力化と小型化との両立を図ることができるギア付きモータとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下の図面を参照して、本発明の実施形態に係るギア付きモータを説明し、本発明の理解に供する。しかし、以下の説明は本発明の実施形態であって、特許請求の範囲に記載の内容を限定するものではない。
【００２３】
図１は本発明の第１の実施形態に係るギア付きモータの概略構成を示し、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は分解斜視図である。図２は本発明の第１の実施形態に係るギア付きモータの断面図である。図３は本発明の第１の実施形態に係るステータコアの概略構成を示し、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は分解斜視図である。図４は本発明の第２の実施形態に係るギア付きモータの概略構成を示し、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は分解斜視図である。図５は本発明の第２の実施形態に係るギア付きモータの断面図である。
【００２４】
先ず図１〜図３を参照して、本発明の第１の実施形態に係るギア付きモータ１について
説明する。
【００２５】
図１、図２を参照して、本発明のギア付きモータ１は、ロータ表面のうち、モータの外周部に沿う位置にギアを設けてあるモータである。より具体的には、ロータの上部表面にギアを設けてあるモータであり、ギア１００と、モータ２００とから構成される。
【００２６】
前記ギア１００は、図１に示すように、内向きに歯１１０を有する歯車で、下記で説明するロータ２１０の上部表面２１１ａに取り付けられている。ギア１００が上部表面２１１ａに取り付けられることで、ロータ２１０の回転でギア１００を回転させることができる。更に図１（ａ）に示すように、ギア１００と噛み合う、例えば軸付きギア３００をギア１００に噛み合わせるだけで、モータ２００の駆動力を軸付きギア３００に確実に負荷することができる。よってギア付きモータ１を駆動力の伝達容易なモータとすることができる。
【００２７】
なおギア１００の材質としては、ステンレスを含む鉄系合金や銅合金等の金属、ポリアミド樹脂等の樹脂等、ギアとして使用可能であれば如何なるものであってもよい。しかし機械的強度、耐熱性、耐摩耗性、耐摩擦性等を考慮すれば、ポリアミド樹脂等の樹脂を用いることが望ましい。
またギア１００の上部表面２１１ａへの取り付けは、溶接、接着材、ネジ等、ギア１００を上部表面２１１ａに一定の強度で取り付けることができるものであれば如何なるものであってもよい。
また本第１の実施形態においては、ギア１００をロータ２１０と別部材とする構成としたが、必ずしもこのような構成に限る必要はなく、ロータ２１０と一体成形する構成であってもよい。またギア１００の形状、歯１１０の形状、数、向き等は本第１の実施形態のものに限るものではなく、適宜変更可能である。例えばロータ２１０の上部表面２１１ａの円周部に配置されたギア１００の歯１１０を外側に向けるような構成としてもよい。この場合、ロータ２１０とギア３００との中心は異なることになる。更にギア１００は必ずしもロータ本体２１１の上部表面２１１ａに設ける必要はなく、形状を変更して側部表面２１１ｂや下部表面２１１ｃに設ける構成としてもよい。
【００２８】
前記モータ２００は、ギア１００の駆動源となるものである。
このモータ２００は、図２に示すように、アキシャル型モータであり、ロータ２１０と、ステータ２２０と、軸受け２３０と、ケース２４０と、回転軸２５０とから構成される。
ここで、「アキシャル型モータ」とは、ロータとステータとが回転軸の軸方向に対向して配置されるモータのことを示す。このような構成とすることで、ギア付きモータ１の偏平化を図ることができる。更にコイルの巻数増加がモータの厚みの増加につながらず、ギア付きモータの高出力化と小型化との両立を図ることができる。
なおモータ２００の厚みは、３０ｍｍ〜５０ｍｍ程度であることが望ましい。
【００２９】
前記ロータ２１０は、図２に示すように、回転軸２５０に固定されて回転軸２５０と共にステータ２２０に対して回転するものである。
このロータ２１０は、図２に示すように、ロータ本体２１１と、該ロータ本体２１１に取り付けられる回転子としての複数の永久磁石２１２とから構成される。
【００３０】
前記ロータ本体２１１は、ボス部２１１ｄで回転軸２５０に嵌り込んで固定されている。ロータ本体２１１の材質としては鉄等の軟磁性体材料等、通常用いられるものであれば如何なるものであってもよい。例えばロータ本体２１１の一部又は全部を圧粉磁心で構成することができる。形状自由度が高くて加工が容易な圧粉磁心でロータ本体２１１の一部又は全部を構成することで、製造効率のよいロータ本体２１１とすることができる。また熱伝導率のよい圧粉磁心を用いることで、ギア付きモータ１の放熱性を向上させることができる。更に衝撃荷重をかけることで容易に破壊できることから、リサイクル可能なコスト面に配慮したロータ本体２１１とすることができる。
【００３１】
前記永久磁石２１２は、図２に示すように、前記ロータ本体２１１の一面側に一定の間隔で設けられている。永久磁石２１２の材質としては、フェライト磁石や希土類磁石等で構成することができるが、軽くて磁力の大きいもの、また所定形状への加工が容易なものであることが好ましい。また本実施例においては、図２に示すように、永久磁石２１２をロータ本体２１１に直接固定する構成としている。勿論、このような構成に限らず、例えばロータ本体２１１と永久磁石２１２との間に軟磁性圧粉成形体をサンドイッチ状態に介して固定するような構成としてもよい。このような構成とすることで、永久磁石２１２を通る空間磁束変化、特にＰＷＭ等高調波磁束変化によるロータ２１０側の渦電流損を低減することができる。
なお永久磁石２１２の数は適宜変更可能である。
【００３２】
前記ステータ２２０は、図２に示すように、ケース２４０側に固定されて不動状態に保持されるものであり、ステータコア２２１と、コイル２２２とから構成される。
【００３３】
前記ステータコア２２１は、図２、図３に示すように、ステータ本体磁心２２１ａと、ティース部２２１ｂとから構成される。またステータコア２２１は、図３に示すように、分割ステータコアである。このような構成とすることで、ステータ２２０の製造工程を細分化することができ、製造効率のよいギア付きモータ１とすることができる。
【００３４】
前記ステータ本体磁心２２１ａは、図２、図３に示すように、複数枚の薄い電磁鋼板を積層して形成されている。このようにステータ本体磁心２２１ａとして、鋼板を打ち抜くことで容易に製造することができる電磁鋼板を用いることで、ステータコア２２１の製造効率を向上させることができる。
【００３５】
前記ティース部２２１ｂは、図３に示すように、全体を円柱形状とし且つその大きさをステータ本体磁心２２１ａに設けられた凹部Ｍに嵌まり込む大きさとしている。このような構成とすることで、図２、図３に示すように、ティース部２２１ｂを凹部Ｍに嵌め込むだけでステータコア２２１を形成することができる。よって製造効率のよいステータコア２２１とすることができる。
【００３６】
なおティース部２２１ｂは、軟磁性粉末の表面を絶縁皮膜処理した圧粉磁心で構成されている。このような構成とすることで、ステータコア２２１の一部であるステータ本体磁心２２１ａは電磁鋼板で、残りのティース部２２１ｂは圧粉磁心で構成することができる。よってステータコア２２１をハイブリッドステータコアとすることができる。従ってギア付きモータ１の駆動時におけるモータ損失の低減や磁気特性の向上を効果的に実現することができる。よって高性能なギア付きモータ１とすることができる。
ここで「ハイブリッドステータコア」とは、異なる特徴を持つ２つ以上の磁性材料を一体化して構成するステータコアのことを示す。
また圧粉磁心は形状自由度が高くて加工が容易であることから、製造効率のよいティース部２２１ｂとすることができる。また熱伝導率のよい圧粉磁心を用いることで、ギア付きモータ１の放熱性を向上させることができる。更に衝撃荷重をかけることで容易に破壊できることからリサイクル可能なコスト面に配慮したギア付きモータ１とすることができる。
また圧粉磁心は、軟磁性粉末を樹脂で結合したダストコアを用いてもよい。
【００３７】
前記コイル２２２は、ティース部２２１ｂに巻回される固定子としての絶縁被覆導線である。導線としては、丸線、平角線等、通常用いられるものであれば如何なるものであってもよい。
【００３８】
前記ケース２４０は、ロータ２１０やステータ２２０をその内部に保護するものである。該ケース２４０には、軸受け２３０を介して回転軸２５０が取り付けられる。
【００３９】
前記回転軸２５０は、モータ２００の回転軸となるもので、ロータ本体２１１の回転に伴い回転されるものである。
この回転軸２５０は、図２に示すように、軸受け２３０を介してケース２４０に取り付けられると共に、ボス部２１１ｄに嵌り込むことでロータ２１０に取り付けられている。
なお本第１の実施形態においては、回転軸２５０を軸受け２３０を介してモータの外側に出す構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、ケース２４０の内部に収納される構成としてもよい。
【００４０】
次に図４、図５を参照して、本発明の第２の実施形態に係るギア付きモータ２について説明する。
【００４１】
図４、図５を参照して、本発明の第２の実施形態に係るギア付きモータ２は、ロータの側部表面にギアを設けてあるモータであり、ギア４００と、モータ５００とから構成される。
なおモータ５００について、既述した第１の実施形態におけるモータ２００と同一部材、同一機能を果たすものには下２ケタに同一番号を付すと共に、同一箇所を示すものには同一のアルファベットを付して説明を省略し、異なる部分のみを以下において説明することとする。
【００４２】
前記ギア４００は、図４に示すように、外向きに歯４１０を有する歯車で、下記で説明するロータ５１０の側部表面５１１ｂに嵌め込むことで取り付けられている。ギア４００が側部表面５１１ｂに取り付けられることで、ロータ５１０の回転でギア４００を回転させることができる。また図４に示すように、ギア４００と噛み合う、例えば軸付きギア６００をギア４００に噛み合わせるだけで、モータ５００の駆動力を軸付きギア６００に伝達することができる。よってギア付きモータ２を駆動力の伝達容易なモータとすることができる。
【００４３】
なおギア４００の材質としては、ステンレスを含む鉄系合金や銅合金等の金属、ポリアミド樹脂等の樹脂等、ギアとして使用可能であれば如何なるものであってもよい。しかし機械的強度、耐熱性、耐摩耗性、耐摩擦性等を考慮すれば、ポリアミド樹脂等の樹脂を用いることが望ましい。
またギア４００の側部表面５１１ｂへの取り付けは、溶接、接着材、ネジ等、ギア４００を側部表面５１１ｂに一定の強度で取り付けることができるものであれば如何なるものであってもよい。
また本実施例においては、ギア４００をロータ５１０と別部材とする構成としたが、必ずしもこのような構成に限る必要はなく、ロータ５１０と一体成形する構成であってもよい。またギア４００の形状、歯４１０の形状、数、向きは本実施例のものに限るものではなく、適宜変更可能である。更にギア４００は必ずしもロータ本体５１１の側部表面５１１ｂに設ける必要はなく、形状を変更して上部表面５１１ａ、下部表面５１１ｃに設ける構成としてもよい。
【００４４】
前記モータ５００は、ギア４００の駆動源となるものである。このモータ５００は、図５に示すように、アウターロータ型のラジアルモータである。
ここで、「アウターロータ型」とは、モータにおいて内側にコイルを、外側に磁石を配置して外側を回転させる形式のモータのことを示す。また「ラジアルモータ」とは、ロータとステータとがモータの軸方向に対して直角方向に対向して配置されるモータのことを示す。
【００４５】
このモータ５００は、図５に示すように、ロータ５１０と、ステータ５２０と、軸受け５３０と、ケース５４０と、回転軸５５０とから構成される。
【００４６】
また図５に示すように、ロータ５１０において、ロータ本体５１１の側部表面５１１ｂの軸方向下部を外側へ突出させた凸部５１１ｅとしている。このような構成とすることで、図４、図５に示すように、ギア４００を側部表面５１１ｂに嵌め込むだけで凸部５１１ｅが土台となり、ギア４００をモータ５００に固定することができる。よって組み立て容易なギア付きモータ２とすることができる。
【００４７】
また本第２の実施形態においては、図５に示すように、ステータ本体磁心５２１ａとティース部５２１ｂとから構成されるステータコア５２１を圧粉磁心のみを用いて１部材で一体成形する構成としている。このような構成とすることで、電磁鋼板を積層することでステータコアを構成する場合に比べて、磁力線の流れを向上させることができる。また圧粉磁心は形状自由度が高くて加工が容易であることから、製造効率のよいステータコア５２１とすることができる。また熱伝導率のよい圧粉磁心を用いることで、ギア付きモータ２の放熱性を向上させることができる。更に衝撃荷重をかけることで容易に破壊できることから、リサイクル可能なコスト面に配慮したギア付きモータ２とすることができる。
なお第１の実施形態におけるギア付きモータ１においても、ステータコアを圧粉磁心のみで構成するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、例えば自動車の電動パワーステアリング装置等、モータの駆動力をギアを介して負荷する装置として産業上の利用ができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るギア付きモータの概略構成を示し、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は分解斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るギア付きモータの断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るステータコアの概略構成を示し、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は分解斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るギア付きモータの概略構成を示し、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は分解斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るギア付きモータの断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１            ギア付きモータ
２            ギア付きモータ
１００        ギア
１１０        歯
２００        モータ
２１０        ロータ
２１１        ロータ本体
２１１ａ      上部表面
２１１ｂ      側部表面
２１１ｃ      下部表面
２１１ｄ      ボス部
２１２        永久磁石
２２０        ステータ
２２１        ステータコア
２２１ａ      ステータ本体磁心
２２１ｂ      ティース部
２２２        コイル
２３０        軸受け
２４０        ケース
２５０        回転軸
３００        軸付きギア
４００        ギア
４１０        歯
５００        モータ
５１０        ロータ
５１１        ロータ本体
５１１ａ      上部表面
５１１ｂ      側部表面
５１１ｃ      下部表面
５１１ｄ      ボス部
５１１ｅ      凸部
５１２        永久磁石
５２０        ステータ
５２１        ステータコア
５２１ａ      ステータ本体磁心
５２１ｂ      ティース部
５２２        コイル
５３０        軸受け
５４０        ケース
５５０        回転軸
６００        軸付きギア
Ｍ        凹部
【図１】
2010057241.tif 000003
【図２】
2010057241.tif 000004
【図３】
2010057241.tif 000005
【図４】
2010057241.tif 000006
【図５】
2010057241.tif 000007