(57)【要約】【課題】モータに減速機を取り付けても、軸方向の長さを短くすることができる減速機内蔵モータを提供すること。【解決手段】ハウジング１２の内周側にステータ１４を固定し、ハウジング１２の底部に出力軸３２を回転自在に配置し、ステータ１４の内側にロータ１８を回転自在に配置し、ロータ１８の内側に、ボール減速機３０を配置し、ボール減速機３０を出力軸３２の軸方向端部に連結し、ロータ１８の回転運動を偏心板３６の偏心運動に変換し、偏心板３６の偏心運動を第３軸受３８と動力伝達板４０を介してボール４２、４４に伝達し、ボール４２、４４のサイクロイド運動により、出力軸３２を減速させて自転運動させる。【選択図】図１
2009195002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状に形成されたハウジングの内周側に固定されたステータと、環状に形成されて、前記ステータと相対向して配置されたロータと、前記ハウジングの開口部に固定されて、第１軸受を介して前記ロータを回転自在に軸支する固定板と、前記ハウジング底部に第２軸受を介して回転自在に固定された出力軸と、前記ロータの回転を減速して前記出力軸に伝達する減速機とを備え、前記減速機は、前記ロータの内側に配置されて、前記出力軸の軸方向端部に連結されてなる、減速機内蔵モータ。
【請求項２】
前記減速機は、ボール減速機として、前記出力軸と前記固定板との間に回転自在に配置された動力伝達板と、円環状に形成されて前記ロータと前記動力伝達板間に配置され、前記動力伝達板を第３軸受を介して回転自在に軸支する偏心板とを備え、前記出力軸の前記動力伝達板との対向面に形成されたエピサイクロイド波形状又はエピトロコイド波形状の第１案内溝と、前記動力伝達板の前記出力軸との対向面に形成されたハイポサイクロイド波形状又はハイポトロコイド波形状の第２案内溝との間および前記動力伝達板の前記固定板との対向面に形成されたハイポサイクロイド波形状又はハイポトロコイド波形状の第３案内溝と、前記固定板の前記動力伝達板の対向面に形成されたエピサイクロイド波形状又はエピトロコイド波形状の第４案内溝との間には、それぞれ複数個のボールが転動自在に装着されてなる、ことを特徴とする請求項１に記載の減速機内蔵モータ。
【請求項３】
前記第２軸受は、アンギュラ玉軸受で構成されてなる、ことを特徴とする請求項１または２に記載の減速機内蔵モータ。
【請求項４】
前記出力軸の位置を検出する位置検出器を備えてなる、ことを特徴とする請求項１、２または３のうちいずれか１項に記載の減速機内蔵モータ。
【請求項５】
前記出力軸と前記動力伝達板および前記固定板は、それぞれ中空構造で構成されてなる、ことを特徴とする請求項１、２、３または４のうちいずれか１項に記載の減速機内蔵モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減速機を内蔵した減速機内蔵モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
直流モータとしては、例えば、DCブラシレスモータが知られている。DCブラシレスモータはインダクションモータと比較して起動トルクが大きく、高頻度の起動・停止に耐えられるという利点を有しているため、多くの分野に用いられている。ところが、DCブラシレスモータを用いてシャッターや電動カーテンなどを回転駆動する場合、そのままでは回転速度が高すぎるため、減速機を設けてDCブラシレスモータの回転速度を減速させることが行われている。
【０００３】
例えば、モータ本体とそのドライバが一体化されたドライバ一体型のDCブラシレスモータのモータ本体に減速機を一体に連結するに際して、ドライバ、メカニカルブレーキ機構、モータ本体および減速機の入力軸をこの順序で同一軸線上に組み付け、減速機を最も合理的に配置するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４８３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術においては、モータに減速機を取り付けるに際して、モータと遊星歯車減速機構とを一体化する構造を採用しているが、モータの出力軸を長くして、その部分を減速機の入力軸とし、この入力軸に遊星歯車減速機構を取り付ける構造を採用しているため、遊星歯車減速機構の分だけ軸方向の長さが長くなり、装置全体が大形になる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、モータに減速機を取り付けても、軸方向の長さを短くすることができる減速機内蔵モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、有底筒状に形成されたハウジングの内周側に固定されたステータと、環状に形成されて、前記ステータと相対向して配置されたロータと、前記ハウジングの開口部に固定されて、第１軸受を介して前記ロータを回転自在に軸支する固定板と、前記ハウジング底部に第２軸受を介して回転自在に固定された出力軸と、前記ロータの回転を減速して前記出力軸に伝達する減速機とを備え、前記減速機は、前記ロータの内側に配置されて、前記出力軸の軸方向端部に連結されてなる、減速機内蔵モータを構成したものである。
【０００８】
係る構成によれば、減速機はロータの内側に配置されて出力軸の軸方向端部に連結されているため、モータに減速機を取り付けても、軸方向の長さを短くすることができ、モータの小型化に寄与することができる。
【０００９】
前記減速機内蔵モータを構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００１０】
好適には、前記減速機は、ボール減速機として、前記出力軸と前記固定板との間に回転自在に配置された動力伝達板と、円環状に形成されて前記ロータと前記動力伝達板間に配置され、前記動力伝達板を第３軸受を介して回転自在に軸支する偏心板とを備え、前記出力軸の前記動力伝達板との対向面に形成されたエピサイクロイド波形状又はエピトロコイド波形状の第１案内溝と、前記動力伝達板の前記出力軸との対向面に形成されたハイポサイクロイド波形状又はハイポトロコイド波形状の第２案内溝との間および前記動力伝達板の前記固定板との対向面に形成されたハイポサイクロイド波形状又はハイポトロコイド波形状の第３案内溝と、前記固定板の前記動力伝達板の対向面に形成されたエピサイクロイド波形状又はエピトロコイド波形状の第４案内溝との間にはそれぞれ複数個のボールが転動自在に装着されてなる。
【００１１】
係る構成によれば、ロータの回転運動が偏心板の偏心運動に変換され、偏心板の偏心運動が第３軸受と動力伝達板を介して各ボールに伝達され、各ボールのサイクロイド運動により、出力軸が減速されて自転運動するため、簡単な構成で減速が可能になる。
【００１２】
好適には、前記第２軸受は、アンギュラ玉軸受で構成されてなる。
【００１３】
係る構成によれば、動力伝達板の両面に配置されたボールがスラスト方向の荷重を受けるように構成されているため、第２軸受として、スラスト方向とラジアル方向（モーメント）を支持できる軸受、例えば、４点接触玉軸受などを用いることなく、アンギュラ玉軸受を用いてもモーメントを支持することができる。このため、出力軸に直接アームなどの負荷を載せてモーメン力を支持することができ、高価な４点接触玉軸受を用いるときよりも、コストを下げることができる。
【００１４】
好適には、前記出力軸の位置を検出する位置検出器を備えてなる。
【００１５】
係る構成によれば、出力軸の位置を検出する位置検出器を取り付けることで、位置検出器の検出出力を基にモータの位置決め制御やアシスト制御を行うことが可能となり、減速機内蔵モータを位置決め用途としてのモータやアシスト用モータなどとして使用することが可能になる。
【００１６】
好適には、前記出力軸と前記動力伝達板および前記固定板は、それぞれ中空構造で構成されてなる。
【００１７】
係る構成によれば、出力軸と動力伝達板および固定板をそれぞれ中空構造とすることで、モータの配線や位置検出器の配線を通すことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、モータの軸方向の長さを短くすることができ、モータの小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る減速機内蔵モータの第１実施例を示す断面図、図２は、減速機内蔵モータの分解斜視図、図３は減速機の分解斜視図である。
【００２０】
図１ないし図３において、本発明に係る減速機内蔵モータ１０は、１６極１８スロットのインナーロータ型の表面磁石型ブラシレスモータとして、有底筒状に形成されたハウジング１２を備えており、ステータ１４と巻線１６間には、ステータ１４と巻線１６とを絶縁するための絶縁紙（図示せず）が取り付けられている。巻線１６は、絶縁紙の上に巻かれている。この場合、巻線１６は、集中巻であって、各相の結線はスター結線である。ステータ１４の内側には、ほぼ円筒状に形成されたロータ１８が回転自在に配置されている。
【００２１】
ロータ１８は、１６極で構成されており、ロータ１８の外周面には、１６個の希土類磁石２０が等間隔で貼り付けられている。ロータ１８の内周側には、深溝玉軸受で構成された第１軸受２２が固定されており、第１軸受２２は、ハウジング１２の開口部にボルト２４で固定された固定板２６のボス部２８に固定されている。すなわち、ロータ１８は、第１軸受２２を介して固定板２６のボス部２８に回転自在に軸支され、ステータ１４からの回転磁界を受けて回転するようになっている。
【００２２】
また、ロータ１８の内側には、ボール減速機３０が配置されている。このボール減速機３０は、出力軸３２の軸方向端部に連結されており、出力軸３２は、ハウジング１２底部に、アンギュラ玉軸受で構成された第２軸受３４を介して回転自在に固定されている。
【００２３】
具体的には、ボール減速機３０は、偏心板３６、第３軸受３８、動力伝達板４０、ボール４２、４４を備えて構成されている。偏心板３６は、その回転中心が出力軸３２の軸心から偏心する偏心部材として、円環形状に形成され、外周側がロータ１８の内周側に固定され、内周側が第３軸受３８に固定されている。第３軸受３８は、例えば、深溝玉軸受で構成され、内周側が動力伝達板４０に固定されている。動力伝達板４０は、円盤状に形成され、ボール４２を介して出力軸３２の軸方向端部に連結され、ボール４４を介して固定板２６のボス部２８に連結されている。
【００２４】
出力軸３２の動力伝達板４０との対向面には、エピサイクロイド波形状溝で構成された第１案内溝４６が形成され、動力伝達板４０の出力軸３２軸方向端部との対向面には、ハイポサイクロイド波形状溝で構成された第２案内溝４８が形成され、動力伝達板４０の固定板２６との対向面には、ハイポサイクロイド波形状溝で構成された第３案内溝５０が形成され、固定板２６の動力伝達板４０との対向面には、エピサイクロイド波形状溝で構成された第４案内溝５２が形成されている。
【００２５】
そし、第１案内溝４６と第２案内溝４８内にボール４２が複数個転動自在に装着され、第３案内溝５０と第４案内溝５２内にボール４４が複数個転動自在に装着されている。
【００２６】
上記構成によるボール減速機３０は、ロータ１８がステータ１４の回転磁界を受けて回転すると、ロータ１８の回転運動が偏心板３６の偏心運動に変換され、偏心板３６の偏心運動が第３軸受３８と動力伝達板４０を介して各ボール４２、４４に伝達され、各ボール４２、４４のサイクロイド運動により、出力軸３２が減速されて自転運動をするようになっている。
【００２７】
また、ハウジング１２の底部外周側には円環状に形成された予圧カバー５４がボルト５６で固定されている。予圧カバー５４は、出力軸３２の外周側に装着されて、ハウジング１２にボルト５６で固定され、第２軸受３４に対して、スラスト方向の予圧を付与するようになっている。このため、出力軸３２は、第２軸受３４で回転自在に支持されるとともに、スラスト方向のがたが無い状態で動力伝達の際に、スムーズに回転できるようになっている。
【００２８】
本実施例においては、ステータ１４に巻かれている巻線１６に電流を流すことにより、ロータ１８が回転すると、偏心板３６が偏心運動し、偏心板３６の偏心運動が第３軸受３８、動力伝達板４０を介してボール４２、４４に伝達され、ボール４２、４４のサイクロイド運動により、出力軸３２を減速させて負荷に動力を伝達することができる。
【００２９】
本実施例によれば、ボール減速機３０をロータ１８の内側に配置して、出力軸３２の軸方向端部に連結するようにしたため、モータ１０の軸方向の長さを短くすることができ、モータの小型化を図ることができる。
【００３０】
また、本実施例によれば、ボール減速機３０のボール４２、４４がスラスト方向の荷重を受けることができるため、第２軸受３４として、スラスト方向とラジアル方向（モーメント）を支持できる軸受、例えば、４点接触玉軸受などを用いることなく、モーメント支持が可能なアンギュラ玉軸受を用いることができ、コストを下げることができる。さらに、出力軸３２に直接アームなどの負荷を載せてモーメント力を支持することができる。
【００３１】
次に、本発明の第２実施例を図４にしたがって説明する。本実施例は、出力軸３２の中心部に中空穴３２aを軸方向に沿って形成し、動力伝達板４０の中心部に軸方向に沿って中空穴４０aを形成し、固定板２６の中心部に軸方向に沿って中空穴２６aを形成し、出力軸３２と動力伝達板４０および固定板２６を中空構造としたものであり、他の構成は第１実施例と同様である。
【００３２】
本実施例によれば、第１実施例と同様な効果を得ることができるとともに、巻線１６に電力を供給するためのモータ配線を中空穴３２a、４０a、２６aのいずれかを利用して通すことができる。
【００３３】
次に、本発明の第３実施例を図５にしたがって説明する。本実施例は、出力軸３２の外周側に位置検出器あるいはロータ検出器として、レゾルバロータ５８を固定し、レゾルバロータ５８と一定の間隙を保って、レゾルバステータ６０を配置し、レゾルバステータ６０をハウジング１２のフランジ６２に固定したものであり、他の構成は第２実施例と同様である。
【００３４】
本実施例によれば、第１実施例と同様な効果を得ることができるとともに、レゾルバロータ５８とレゾルバステータ６０を、出力軸３２の位置を検出するレゾルバ（位置検出器）として用いることができ、このレゾルバの検出出力を基に出力軸３２の位置決めやアシストを行うことができ、モータ１０を位置決め用途のモータあるいはアシスト用途のモータに使用することができる。また中空穴３２a、４０a、２６aのいずれかを位置検出器の配線（センサ配線）やモータ配線に利用することができる。
【００３５】
前記各実施例においては、モータ１０としてブラシレスモータの例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、ブラシ付モータや誘導モータなどにも本発明を適用することもできる。
【００３６】
前記各実施例では、モータ１０のスロットコンビネーションは１６極１８スロットとしたが、このスロットコンビネーションに限定されるものではなく、適宜変更できる。
【００３７】
また、ロータ１８としては、表面磁石型の例を示したが、これに限定されるものではなく、適宜変更できる。例えば、埋め込み磁石型を用いることもできる。
【００３８】
また、巻線１６の巻線方式としては、集中巻でスター結線の例を示したが、これに限定されるものではなく、適宜変更できる。例えば、スロットコンビネーションによっては、分布巻でもよいし、各相の結線はデルタ結線でもよい。また磁石２０の材料としては、希土類磁石の例を示したが、これに限定されるものではなく、適宜変更できる。例えば、フェライト磁石を用いることもできる。
【００３９】
前記各実施例では、第１軸受２２と第３軸受３８として、深溝玉軸受の例を示したが、ラジアル荷重を受けることができる軸受であれば、例えば、ニードル軸受やころ軸受を用いることもできる。
【００４０】
位置検出器として、レゾルバの例を示したが、これに限定されるものではなく、適宜変更できる。例えば、ホールICなどを用いることもできる。
【００４１】
前記各実施例では、ボール減速機３０に用いる溝形状として、第１案内溝４６をエピサイクロイド波形状溝、第２案内溝４８と第３案内溝５０をハイポサイクロイド波形状溝、第４案内溝５２をエピサイクロイド波形状溝としたが、第１案内溝４６をエピトロコイド波形状溝、第２案内溝４８と第３案内溝５０をハイポトロコイド波形状溝、第４案内溝５２をエピトロコイド波形状溝とすることもできる。
【００４２】
また、第１案内溝４６をハイポサイクロイド波形状溝、第２案内溝４８と第３案内溝５０をエピサイクロイド波形状溝、第４案内溝５２をハイポサイクロイド波形状溝とすることもできる。さらに、第１案内溝４６をハイポトロコイド波形状溝、第２案内溝４８と第３案内溝５０をエピトロコイド波形状溝、第４案内溝５２をハイポトロコイド波形状溝とすることもできる。
【００４３】
また、各実施例においては、偏心板３６をロータ１８とは別部材としているが、ロータ１８と偏心板３６とを一体に形成し、ロータ１８の内径に偏心穴を空ける構成を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施例を示す減速機内蔵モータの断面図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す減速機内蔵モータの分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施例を示す減速機内蔵モータに用いられるボール減速機の分解斜視図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す減速機内蔵モータの断面図である。
【図５】本発明の第３実施例を示す減速機内蔵モータの断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  減速機内蔵モータ、１２  ハウジング、１４  ステータ、１６  巻線、１８  ロータ、２０  磁石、２２  第１軸受、２６  固定板、３０  ボール減速機、３２  出力軸３２  第２軸受、３６  偏心板、３８  第３軸受、４０  動力伝達板、４２、４４  ボール、４６  第１案内溝、４８  第２案内溝、５０  第３案内溝  ５２  第４案内溝
【図１】
2009195002.tif 000003
【図２】
2009195002.tif 000004
【図３】
2009195002.tif 000005
【図４】
2009195002.tif 000006
【図５】
2009195002.tif 000007