(57)【要約】  【課題】  波動歯車を有する駆動装置全体の小型化を図ることを課題とする。  【解決手段】  サーキュラースプラインと、フレクスプラインと、ウエーブジェネレーターとから構成される波動歯車部と、前記ウエブジェネレーターに形成されるローターと、前記サーキュラースプラインに固定される、前記ローターを回転させるためのステーターとを有するモーター部とから波動歯車型モーターを構成する。このような構成により、ウエブジェネレーターをモーターのローターとし、この周りにモーターのステーターを形成することで、波動歯車自体をモーターとすることができるので、波動歯車にさらにモーターを取り付ける必要がなくなり、それだけ駆動装置全体として小型化を図ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーキュラースプラインと、フレクスプラインと、ウエーブジェネレーターとから構成される波動歯車部と、
前記ウエブジェネレーターに形成されるローターと、前記サーキュラースプラインに固定される、前記ローターを回転させるためのステーターとを有するモーター部と
から構成される波動歯車型モーター。
【請求項２】
前記ローターは、前記ウエブジェネレーターの回転軸に垂直な一方向に沿って、この回転軸を中心に相対する位置にＳ極とＮ極が形成される永久磁石からなるローター磁石部を有し、
前記ステーターは、前記ローター磁石部に磁束が向くように固定される前記回転軸に対称に設けられる３以上のコイルから形成されるステーターコイル部を有する
請求項１に記載の波動歯車型モーター。
【請求項３】
前記ローターは、前記ウエブジェネレーターの回転軸に対称に、当該回転軸に垂直な方向に磁束が向うように配置される３以上のコイルからなるローターコイル部を有し、
前記ステーターは、前記ローターコイル部に磁束が向くように、前記回転軸を中心に相対する位置にＳ極とＮ極が互いに面するように配置される一対の永久磁石から構成されるステーター磁石部を有する
請求項１に記載の波動歯車型モーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモーターに関し、特に波動歯車と一体に形成したモーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
波動歯車は、内周に歯が形成されたリング状のサーキュラスプラインと、このサーキュラースプラインの内側に載置される、外周にサーキュラースプラインよりも少ない歯が形成された弾性部材からなるカップ状のフレクスプラインと、このフレクスプライン内に載置される、楕円状のカムとカムの外周に載置されるボールベアリングと、ボールベアリングの外周に嵌められるリング状の弾性部材からなる外輪とから構成されるウエーブジェネレータとから構成される。このような構成により、ウエーブジェネレーターが回転すると、フレクスプラインは楕円が回転するように弾性変形をしながら相対する２点においてサーキュラースプラインと互いの歯がかみ合っていく。ここで、サーキュラースプラインの歯の数よりもフレクスプラインの歯の数の方が少ないのでウエブジェネレーターが一回転してもフレクスプラインは、サーキュラースプラインに対してこの歯のずれ分だけ回転が遅れることになる。このような動作により、波動歯車は、ウエーブジェネレーターを入力軸とし、フレクスプラインを出力軸とすると、大きな減速比を得ることができる。
このようには波動歯車は少ない構成部品で大きな減速比が得られるので、ロボットの間接の駆動などコンパクト化が要求される分野で広く使用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、波動歯車をいかに小型に設計しても、波動歯車を駆動するためのモーターを入力軸に取り付ける必要があるために、駆動装置全体としてみると、どうしても小型化に限界があった。
本発明は、このような問題に鑑み、波動歯車を有する駆動装置全体の小型化を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明は次のような構成を有する。
請求項１に記載の発明は、サーキュラースプラインと、フレクスプラインと、ウエーブジェネレーターとから構成される波動歯車部と、前記ウエブジェネレーターに形成されるローターと、前記サーキュラースプラインに固定される、前記ローターを回転させるためのステーターとを有するモーター部とから構成される波動歯車型モーターである。
請求項２に記載の発明は、前記波動歯車型モーターにおいて、前記ローターは、前記ウエブジェネレーターの回転軸に垂直な一方向に沿って、この回転軸を中心に相対する位置にＳ極とＮ極が形成される永久磁石からなるローター磁石部を有し、前記ステーターは、前記ローター磁石部に磁束が向くように固定される前記回転軸に対称に設けられる３以上のコイルから形成されるステーターコイル部を有するものである。なお、ローター磁石部を構成する永久磁石は少なくとも一つあれば足り、複数存する場合も含まれる。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の波動歯車型モーターにおいて、前記ローターは、前記ウエブジェネレーターの回転軸に対称に、当該回転軸に垂直な方向に磁束が向うように配置される３以上のコイルからなるローターコイル部を有し、前記ステーターは、前記ローターコイル部に磁束が向くように、前記回転軸を中心に相対する位置にＳ極とＮ極が互いに面するように配置される一対の永久磁石から構成されるステーター磁石部を有するものである。なお、ステーター磁石部は少なくとも一対あれば足り、二対以上設けられる場合も含まれる。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、ウエブジェネレーターをモーターのローターとして、この周りにモーターのステーターを形成することで、波動歯車自体をモーターとすることができるので、波動歯車にさらにモーターを取り付ける必要がなくなり、それだけ駆動装置全体として小型化を図ることができる。
請求項２に記載の発明は、ローターを永久磁石により形成し、ステーターをコイルにより形成することで、交流モーターに適した構造とすることができる。
請求項３に記載の発明は、ローターをコイルにより形成し、ステーターを永久磁石により形成することで、直流モーターに適した構造とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１に実施形態１に係る波動歯車型モーターＸの構造を模式的に表す図を示す。波動歯車型モーターＸは、波動歯車部１０と、モーター部２０とから構成される。
波動歯車部１０は、サーキュラースプライン１１、フレクスプライン１２、ウエーブジェネレーター１３とから構成される。波動歯車としての構造は一般的な波動歯車と同様である。
モーター部２０は、前記ウエブジェネレーター１３に形成されるローター２１と、前記サーキュラースプライン１１に固定される、ローター２１を回転させるためのステーター２２とから構成される。ローター２１はウエブジェネレーター１３を構成する楕円状のカム１３ａを永久磁石からなるローター磁石部２１ａとしたものである。このローター磁石部２１ａは、カム１３ａの長手方向に沿ってＮ極とＳ極がカム１３ａの中心点を中心として相対するように存するものである。ステーター２２は、磁性鋼板の積層体に電線を巻いた3つのコイルからなるステーターコイル部２２ａにより形成される。ステーターコイル部２２ａは、サーキュラースプラインの外周に回転軸に対称に３箇所に形成される凹部に磁束が中心を向くようにはめ込まれて固定されている。
【０００７】
次に、このような構成を有する波動歯車型モーターＸの動作を説明する。まず、ステーターコイル部２２ａの３つのコイルに三相交流を印加する。これにより、それぞれのコイルの磁界が順次変わっていき、この磁界の変化に引かれてローター磁石部２１ａが回動することでローター２１が回転することとなる。このローター２１はウエブジェネレーター１３のカム１３ａでもあるので、ウエブジェネレーター１３が回転し、これにより、フレクフレクスプライン１２が回転することになる。このフレクスプライン１２の回転を出力軸として取り出すことで、回転駆動装置を構成できることとなる。このように、波動歯車型モーターＸは、波動歯車部１０とモーター部２０とが一体に形成されることにより、極めてコンパクトで、微小な回動を実現できる駆動装置を構成することができる。
【０００８】
（実施形態２）
図２に実施形態２に係る波動歯車型モーターＹの構造を模式的に表す図を示す。波動歯車型モーターＹは、波動歯車部５０と、モーター部６０とから構成される。
波動歯車部５０は、サーキュラースプライン５１、フレクスプライン５２、ウエーブジェネレーター５３とから構成される。この波動歯車部５０は、ウエブジェネレーター５３の形状が、３つの対称の頂点をもつ丸みを帯びた正三角形状の、いわゆるおむすび型のカム５３ａを有するものであり、フレクスプライン５２の歯の数は、サーキュラースプライン５１の歯の数より３枚だけ少なく形成されている。このような構造により、ウエブジェネレーター５３が一回転すると、フレクスプライン５２は、３つの歯の分だけ回転が遅れることとなる。
モーター部６０は、前記ウエブジェネレーター５３に形成されるローター６１と、前記サーキュラースプライン５１に固定される、ローター６１を回転させるためのステーター６２とから構成される。ローター６１はウエブジェネレーター５３を構成するカム５３ａからなり、このカム５３ａには３つのコイルからなるローターコイル部６１ａが固定されている。ローターコイル部６１ａの各コイル６１ａは、磁性鋼板の積層体に電線を巻いたものであり、カム５３ａの３つの頂点にコイルの磁束が向うように、カム５３ａに設けられた３つの穴にはめ込まれている。また、カム５３ａには回動軸６１ｂが固定されるとともに、３つの扇型の板状体の金属片からなるコミテーター６１ｃが回動軸６１ｂを囲むように固定され、また、外部電力の供給を受ける２つの板体からなるブラシ６１ｄがコミテーター６１ｃの外面により形成される円周に接触するように配置されている。また、各コミテーター６１ｃは、ブラシ６１ｄからの電力を受けてローター６１が回動するようにコイル６１ａに適当に接続されている。
ステーター６２は、２つの永久磁石６２ａａ、６２ａｂを一対とするステーター磁石部６２ａにより構成されるものである。各永久磁石６２ａａ、６２ａｂは、円弧状の板状体であり、サーキュラースプライン５１に中心軸に対称に形成される凹部に嵌合し固定されている。そして、一方の永久磁石６２ａａは内側がＮ極となるように形成され、他方の永久磁石６２ａｂは内側がＳ極となるように形成されている。
【０００９】
次に、このような構成を有する波動歯車型モーターＹの動作を説明する。まず、ブラシ６１ｄに直流電流を印加することで、ローターコイル部６１ａを構成する各コイルに磁力が発生し、ステーター６２のステーター磁石部６２ａが形勢する磁場に引かれてローター６１が回転を始める。この回転に伴って、コミテーター６１ｃとブラシ６１ｄの接触が切り替わって、コイル６１ａに発生する磁力の方向が適宜変わっていくことで、ローター６１は回転運動を継続する。このローター６１はカム５３ａと一体に形成されているので、ウエブジェネレーター５３が回転し、これにより、フレクフレクスプライン５２が回転することになる。このフレクスプライン５２の回転を出力軸として取り出すことで、回転駆動装置を構成できることとなる。このように、波動歯車型モーターＹは、波動歯車部５０とモーター部６０とが一体に形成されることにより、やはり、極めてコンパクトで、微小な回動を実現できる駆動装置を構成することができる。
【００１０】
なお、上記実施形態２では、丸みを帯びた三角状のカムを用いているが、実施形態１に示す楕円状のカムにも適合できることはいうまでもなく、また、４つ以上の頂点を有するカムに対して使用することも可能である。さらに、コイルや永久磁石の数は、モーターの設計に応じて適宜変更してよい。
また、波動歯車部１０、５０を構成する、サーキュラースプライン１１、５１、フレクスプライン１２、５２、ウエーブジェネレーター１３、５３は、モーターの動作に影響を与えないように非磁性体で形成することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に波動歯車型モーターの構造を模式的に表す図である。
【図２】実施形態２に係る波動歯車型モーターの構造を模式的に表す図である。
【符号の説明】
【００１２】
X、Ｙ  波動歯車型モーター
１０、５０  波動歯車部
２０、６０  モーター部
１１、５１  サーキュラースプライン
１２、５２  フレクスプライン
１３、５３  ウエブジェネレーター
２１、６１  ローター
２１ａ      ローター磁石部
６１ａ      ローターコイル部
２２、６２  ステーター
２２ａ      ステーターコイル部
６２ａ      ステーター磁石部
【図１】
2007174777.tif 000003
【図２】
2007174777.tif 000004