JP7798211B2 - Reducer motor - Google Patents
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Description
本開示は、減速機付モータに関する。 This disclosure relates to a motor with a reducer.
下記特許文献1には、その内部に減速機等のユニットが配置された減速機付モータが開示されている。この文献に記載された減速機付モータは、回転可能に支持されたロータと、ロータの径方向内側に配置された減速機等のユニットと、を備えている。そして、ロータの回転が減速機で減速されて、出力軸に伝達されるようになっている。 Patent Document 1 below discloses a motor with a reducer, in which a unit such as a reducer is disposed. The motor with a reducer described in this document comprises a rotatably supported rotor and a unit such as a reducer disposed radially inward of the rotor. The rotation of the rotor is slowed down by the reducer and transmitted to the output shaft.
ところで、上記特許文献1に記載された減速機付モータの構成は、減速機等のユニットをロータの径方向内側に配置することにより、減速機付モータの軸方向への体格の小型化が図られている。しかしながら、この構成には、減速機付モータの径方向への小型化を図るという観点で改善の余地がある。 The configuration of the geared motor described in Patent Document 1 aims to reduce the axial size of the geared motor by arranging units such as the reducer radially inward of the rotor. However, this configuration leaves room for improvement in terms of reducing the radial size of the geared motor.
本開示は上記事実を考慮し、径方向への小型化を図ることができる減速機付モータを得ることが目的である。 The present disclosure takes the above into consideration and aims to provide a motor with a reducer that can be made smaller in the radial direction.
上記課題を解決する減速機付モータは、環状に形成されていると共に複数の第1内歯(60A)及び複数の第2内歯(60B)が径方向内側の面に形成されたリングギヤ(60)を有し、マグネット(32)及びコイル(28)のうち一方が前記リングギヤの径方向外側の面に固定されたロータ(22)と、前記マグネット及び前記コイルのうち一方と対向して配置された前記マグネット及び前記コイルのうち他方を含んで構成されたステータ(20)と、前記ロータの径方向内側に配置され、前記第1内歯と噛合う第1プラネタリギヤ(62)と、前記第1プラネタリギヤの径方向内側に配置され、前記第1プラネタリギヤと噛合う第1サンギヤ(66)と、前記ロータの径方向内側に配置され、前記第1プラネタリギヤを支持する第1キャリヤ(64)と、前記ロータの径方向内側かつ前記第1プラネタリギヤに対して軸方向一方側に配置され、前記第2内歯と噛合う第2プラネタリギヤ(68)と、前記第2プラネタリギヤの径方向内側に配置され、前記第1サンギヤに対して回転することが不能とされた状態で前記第1サンギヤと係合され、前記第2プラネタリギヤと噛合う第2サンギヤ(72)と、前記ロータの径方向内側に配置され、前記第2プラネタリギヤを支持し、前記第2プラネタリギヤが前記第2サンギヤまわりを公転することで回転する第2キャリヤ(70)と、前記第2キャリヤの回転力が伝達されることで回転する出力軸(12)と、を備えている。 A motor with a reducer that solves the above problem has a ring gear (60) formed in an annular shape and having a plurality of first internal teeth (60A) and a plurality of second internal teeth (60B) formed on its radially inner surface, a rotor (22) in which one of a magnet (32) and a coil (28) is fixed to the radially outer surface of the ring gear, a stator (20) including one of the magnet and the coil arranged opposite one of the magnet and the coil, a first planetary gear (62) arranged radially inside the rotor and meshing with the first internal teeth, a first sun gear (66) arranged radially inside the first planetary gear and meshing with the first planetary gear, and a stator (20) arranged radially inside the rotor. a first carrier (64) positioned radially inside the rotor and on one axial side of the first planetary gear, meshing with the second internal teeth; a second sun gear (72) positioned radially inside the second planetary gear, engaged with the first sun gear in a state where it cannot rotate relative to the first sun gear, and meshing with the second planetary gear; a second carrier (70) positioned radially inside the rotor, supporting the second planetary gear, and rotating as the second planetary gear revolves around the second sun gear; and an output shaft (12) that rotates when the rotational force of the second carrier is transmitted.
この様に構成することで、減速機付モータの径方向への小型化を図ることができる。 By configuring it in this way, the motor with a reducer can be made smaller in the radial direction.
(第1実施形態)
図1~図7を用いて第1実施形態に係る減速機付モータ10について説明する。なお、図中に適宜示す矢印Z方向、矢印R方向及び矢印C方向は、出力軸12の回転軸方向一方側、回転径方向外側及び回転周方向一方側をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、出力軸12の回転軸方向、回転径方向、回転周方向を示すものとする。
(First embodiment)
A speed reducer-equipped motor 10 according to the first embodiment will be described with reference to Figures 1 to 7. Note that the arrow Z direction, arrow R direction, and arrow C direction shown as appropriate in the figures respectively indicate one side in the rotational axial direction, the outer side in the rotational radial direction, and one side in the rotational circumferential direction of the output shaft 12. Furthermore, hereinafter, when simply referring to the axial direction, radial direction, or circumferential direction, this refers to the rotational axial direction, rotational radial direction, or rotational circumferential direction of the output shaft 12, unless otherwise specified.
図1~図4に示されるように、本実施形態の減速機付モータ10は、減速機14が内蔵された3相8極12スロットの減速機付モータである。この減速機付モータ10は、モータケース16及びモータカバー18と、モータケース16内に配置されたステータ20、ロータ22及びロータ22の回転を減速する減速機14と、モータカバー18から突出する出力軸12と、を備えている。なお、図3においては、断面部分のみを図示している。 As shown in Figures 1 to 4, the reducer-equipped motor 10 of this embodiment is a three-phase, eight-pole, 12-slot reducer-equipped motor with a built-in reducer 14. This reducer-equipped motor 10 includes a motor case 16, a motor cover 18, a stator 20, a rotor 22, and a reducer 14 that slows the rotation of the rotor 22, all of which are arranged within the motor case 16, and an output shaft 12 that protrudes from the motor cover 18. Note that Figure 3 shows only a cross-sectional portion.
図2、図3及び図5に示されるように、モータケース16は、軸方向一方側が開放されていると共に軸方向他方側が閉止された有底円筒状に形成されている。このモータケース16は、円板状に形成された底壁部16Aと、底壁部16Aの径方向外側の端から軸方向一方側へ向けて屈曲して延びる側壁部16Bと、を備えている。 As shown in Figures 2, 3, and 5, the motor case 16 is formed in a cylindrical shape with a bottom that is open on one axial side and closed on the other axial side. The motor case 16 has a disk-shaped bottom wall portion 16A and a side wall portion 16B that bends and extends from the radially outer end of the bottom wall portion 16A toward one axial side.
図2、図3及び図4に示されるように、モータカバー18は、円板状に形成された蓋部18Aを備えている。この蓋部18Aの径方向の中心部には、後述する出力軸12が挿入される挿入孔18Bが形成されている。また、モータカバー18は、挿入孔18Bの縁部からは軸方向一方側へ向けて突出する環状の第1フランジ部18Cを備えている。第1フランジ部18Cの内周部には、出力軸12を支持するベアリング19が圧入等により固定されている。そして、出力軸12が挿入孔18Bに挿入された状態で、モータカバー18がモータケース16に取付けられることで、出力軸12がモータカバー18から軸方向一方側へ突出した状態でモータケース16の開放端側(軸方向一方側)が蓋部18Aによって閉止されるようになっている。図2及び図3に示されるように、モータカバー18は、蓋部18Aの軸方向他方側の径方向の中間部から軸方向他方側へ向けて突出する環状の第2フランジ部18Dを備えている、この第2フランジ部18Dの内周部には、後述する減速機14の一部を構成するリングギヤ60を支持するシールベアリング21が圧入等により固定されている。 2, 3, and 4, the motor cover 18 includes a disk-shaped lid portion 18A. An insertion hole 18B is formed in the radial center of the lid portion 18A, into which the output shaft 12 (described later) is inserted. The motor cover 18 also includes an annular first flange portion 18C that protrudes axially from the edge of the insertion hole 18B. A bearing 19 that supports the output shaft 12 is fixed to the inner periphery of the first flange portion 18C by press fitting or the like. When the output shaft 12 is inserted into the insertion hole 18B and the motor cover 18 is attached to the motor case 16, the open end (one axial side) of the motor case 16 is closed by the lid portion 18A with the output shaft 12 protruding axially from the motor cover 18. As shown in Figures 2 and 3, the motor cover 18 has an annular second flange portion 18D that protrudes from the radially intermediate portion on the other axial side of the lid portion 18A toward the other axial side. A sealed bearing 21 that supports a ring gear 60 that forms part of the reducer 14 (described below) is fixed to the inner periphery of this second flange portion 18D by press fitting or the like.
図4に示されるように、ステータ20は、モータケース16の側壁部16Bの径方向内側の面に固定されている。図4及び図5に示されるように、ステータ20は、環状に形成されたステータコア24と、ステータコア24の内周面に固定された複数のコイル体26と、を備えている。図5に示されるように、本実施形態では、12個のコイル体26が周方向に並んで配列されている。 As shown in FIG. 4, the stator 20 is fixed to the radially inner surface of the side wall portion 16B of the motor case 16. As shown in FIGS. 4 and 5, the stator 20 includes an annular stator core 24 and a plurality of coil bodies 26 fixed to the inner circumferential surface of the stator core 24. As shown in FIG. 5, in this embodiment, twelve coil bodies 26 are arranged in a circumferential direction.
ここで、コイル体26は、導線が巻回されることによって形成されたコイル28と、当該コイル28の形状を保持すると共にステータコア24に係止される係止部30Aを有するインシュレータ30と、を含んで構成されている。また、コイル28を構成する導線は、導電性の素線が束ねられることで形成された素線集合体である。また、束ねられた素線間の抵抗値は、素線そのものの抵抗値よりも大きくなっている。これにより、うず電流損が低減されている。また、各々のコイル体26のコイル28の端末部は、バスバー31に接続されている。なお、本実施形態では、一例として、各々のコイル体26のコイル28が、バスバー31を介してスター結線で結線されている。また、本実施形態では、コイル28の内部にステータコア24の一部が配置されないティースレス構造となっている。 Here, the coil body 26 includes a coil 28 formed by winding a conductive wire, and an insulator 30 having a locking portion 30A that maintains the shape of the coil 28 and is locked to the stator core 24. The conductive wire that constitutes the coil 28 is a wire assembly formed by bundling conductive wires. The resistance between the bundled wires is greater than the resistance of the wires themselves, thereby reducing eddy current loss. The terminals of the coil 28 of each coil body 26 are connected to a bus bar 31. In this embodiment, as an example, the coil 28 of each coil body 26 is connected in a star connection via the bus bar 31. In addition, this embodiment has a teethless structure in which no part of the stator core 24 is disposed inside the coil 28.
図4及び図7に示されるように、ロータ22は、環状のマグネット32が後述する減速機14の一部を構成するリングギヤ60の外周面に取付けられることによって構成されている。図7に示されるように、本実施形態のマグネット32は、N極とS極とが周方向に交互に配列された8極の極異方配向のマグネットである。なお、図7においては、一部のマグネット32内の磁束の向きを矢印Wで模式的に示している。なお、マグネット32は、ハルバッハ配向等の他の配向のマグネットであってもよい。また、本実施形態のマグネット32は、保持力Hcが400[kA/m]以上かつ残留磁束密度Brが1.0[T]以上の磁性化合物を用いて形成されている。一例として、本実施形態のマグネット32は、NdFe11TiN、Nd2Fe14B、Sm2Fe17N3、FeNi等の磁性化合物を用いて形成されている。 As shown in FIGS. 4 and 7 , the rotor 22 is configured by attaching an annular magnet 32 to the outer peripheral surface of a ring gear 60 that constitutes a part of the reducer 14 (described later). As shown in FIG. 7 , the magnet 32 of this embodiment is an eight-pole magnet with polar anisotropic orientation, in which north and south poles are alternately arranged in the circumferential direction. Note that in FIG. 7 , the direction of magnetic flux within some of the magnets 32 is schematically indicated by arrows W. Note that the magnets 32 may also be magnets with other orientations, such as a Halbach orientation. Furthermore, the magnet 32 of this embodiment is formed using a magnetic compound having a coercive force Hc of 400 kA/m or more and a residual magnetic flux density Br of 1.0 T or more. As an example, the magnet 32 of this embodiment is formed using a magnetic compound such as NdFe11TiN , Nd2Fe14B , Sm2Fe17N3 , or FeNi .
ここで、本実施形態のマグネット32では、径方向外側の面である外周面32Aにおける磁束密度を周方向に沿って測定した際の磁束密度が、N極及びS極の磁極中心においてピーク値となるようにマグネット32内の磁束の配向が設定されている。これに加えて、本実施形態のマグネット32では、径方向内側の面である内周面32Bにおける磁束密度を周方向に沿って測定した際の磁束密度が、周方向の各位置でほぼゼロとなるようにマグネット32内の磁束の配向が設定されている。これにより、マグネット32が固定されるリングギヤ60が磁路である磁気回路の一部とはならない構成となっている。なお、リングギヤ60の外周面に取付けられたマグネット32の外周面32A、軸方向一方側の面及び軸方向他方側の面は、それぞれマグネット被覆部材33によって覆われるようになっている。 In the magnet 32 of this embodiment, the magnetic flux orientation within the magnet 32 is set so that when the magnetic flux density on the outer peripheral surface 32A, which is the radially outer surface, is measured along the circumferential direction, it reaches its peak value at the centers of the north and south poles. In addition, in the magnet 32 of this embodiment, the magnetic flux orientation within the magnet 32 is set so that when the magnetic flux density on the inner peripheral surface 32B, which is the radially inner surface, is measured along the circumferential direction, it reaches approximately zero at each position along the circumferential direction. This ensures that the ring gear 60 to which the magnet 32 is fixed does not become part of the magnetic circuit, which is a magnetic path. The outer peripheral surface 32A, one axial side surface, and the other axial side surfaces of the magnet 32 attached to the outer peripheral surface of the ring gear 60 are each covered by a magnet covering member 33.
図6に示されるように、減速機14は、前述のロータ22の一部を構成する筒状に形成されたリングギヤ60を備えている。また、減速機14は、リングギヤ60の内部における軸方向他方側に配置された第1プラネタリギヤ62、第1キャリヤ64及び第1サンギヤ66を備えている。さらに、減速機14は、リングギヤ60の内部における軸方向一方側に配置された第2プラネタリギヤ68、第2キャリヤ70及び第2サンギヤ72を備えている。 As shown in FIG. 6, the reducer 14 includes a cylindrical ring gear 60 that constitutes part of the rotor 22. The reducer 14 also includes a first planetary gear 62, a first carrier 64, and a first sun gear 66, which are arranged on the other axial side of the ring gear 60. The reducer 14 also includes a second planetary gear 68, a second carrier 70, and a second sun gear 72, which are arranged on one axial side of the ring gear 60.
図2、図3及び図6に示されるように、リングギヤ60は、金属材料を用いて筒状に形成されている。なお、本実施形態では、減速機14を構成する各部品は、金属製となっている。このリングギヤ60の軸方向他方側の径方向内側の面には、複数の第1内歯60Aが周方向に沿って形成されている。また、リングギヤ60の軸方向一方側の径方向内側の面には、複数の第2内歯60Bが周方向に沿って形成されている。ここで、本実施形態では、リングギヤ60の内周部において第1内歯60Aが形成されている部分の内径が、第2内歯60Bが形成されている部分の内径と比べて大きな内径となっている。また、リングギヤ60の内周部における第1内歯60Aが形成されている部分と第2内歯60Bが形成されている部分との境目には、径方向内側へ向けて突出する縮径部60Cが形成されている。さらに、リングギヤ60の外周部には、径方向に高さの差を有する3つの段差部が形成されている。なお、この3つの段差部を軸方向一方側から順番に第1段差部60D、第2段差部60E及び第3段差部60Fと呼ぶ。そして、本実施形態では、リングギヤ60の外周部における第2段差部60Eと第1段差部60Dとの間の部分の外径が、第1段差部60Dよりも軸方向一方側の部分の外径よりも大きな外径となっている。また、リングギヤ60の外周部における第3段差部60Fと第2段差部60Eとの間の部分の外径が、第2段差部60Eと第1段差部60Dとの間の部分の外径よりも大きな外径となっている。さらに、リングギヤ60の外周部における第3段差部60Fよりも軸方向他方側の部分の外径が、第3段差部60Fと第2段差部60Eとの間の部分の外径よりも大きな外径となっている。また、第2段差部60Eは、縮径部60Cと軸方向の同じ位置に形成されている。そして、前述のマグネット32における軸方向他方側の内周端が、第2段差部60Eに係止された状態で、マグネット32がリングギヤ60の外周面に固定されている。また、リングギヤ60の軸方向一方側の端部である第1段差部60Dよりも軸方向一方側の部分は、モータカバー18に固定された第1シールベアリング21に支持されている。また、リングギヤ60の軸方向他方側の端部である第3段差部60Fよりも軸方向他方側の部分の内周部には、シールベアリング21が圧入等により固定されている。 As shown in Figures 2, 3, and 6, the ring gear 60 is formed in a cylindrical shape using a metal material. In this embodiment, all components constituting the reducer 14 are made of metal. A plurality of first internal teeth 60A are formed circumferentially on the radially inner surface of the ring gear 60 on the other axial side. A plurality of second internal teeth 60B are formed circumferentially on the radially inner surface of the ring gear 60 on one axial side. In this embodiment, the inner diameter of the portion of the inner periphery of the ring gear 60 where the first internal teeth 60A are formed is larger than the inner diameter of the portion of the inner periphery where the second internal teeth 60B are formed. A reduced-diameter portion 60C protruding radially inward is formed at the boundary between the portion of the inner periphery of the ring gear 60 where the first internal teeth 60A are formed and the portion of the inner periphery of the ring gear 60 where the second internal teeth 60B are formed. Furthermore, three stepped portions with different heights in the radial direction are formed on the outer periphery of the ring gear 60. These three steps are referred to as the first step 60D, the second step 60E, and the third step 60F, in order from one axial side. In this embodiment, the outer diameter of the portion of the outer periphery of the ring gear 60 between the second step 60E and the first step 60D is larger than the outer diameter of the portion on one axial side of the first step 60D. Furthermore, the outer diameter of the portion of the outer periphery of the ring gear 60 between the third step 60F and the second step 60E is larger than the outer diameter of the portion between the second step 60E and the first step 60D. Furthermore, the outer diameter of the portion of the outer periphery of the ring gear 60 on the other axial side of the third step 60F is larger than the outer diameter of the portion between the third step 60F and the second step 60E. The second step 60E is formed at the same axial position as the reduced diameter portion 60C. The magnet 32 is fixed to the outer peripheral surface of the ring gear 60, with the inner peripheral end of the magnet 32 on the other axial side engaged with the second step portion 60E. The portion of the ring gear 60 on one axial side of the first step portion 60D, which is the end portion on one axial side, is supported by a first seal bearing 21 fixed to the motor cover 18. The seal bearing 21 is fixed by press fitting or the like to the inner peripheral portion of the portion of the ring gear 60 on the other axial side of the third step portion 60F, which is the end portion on the other axial side.
第1プラネタリギヤ62は、リングギヤ60の軸方向他方側の部分の径方向内側に配置されている。本実施形態では、3つの第1プラネタリギヤ62が、周方向に沿って等間隔に配置されている。また、3つの第1プラネタリギヤ62は、リングギヤ60の第1内歯60Aとそれぞれ噛み合っている。 The first planetary gears 62 are arranged radially inward of the other axial side of the ring gear 60. In this embodiment, three first planetary gears 62 are arranged at equal intervals along the circumferential direction. Furthermore, the three first planetary gears 62 each mesh with the first internal teeth 60A of the ring gear 60.
第1キャリヤ64は、円板状に形成された基板部64Aと、基板部64Aから軸方向一方側へ向けて突出すると共に周方向に等間隔に配置された3つの軸部64Bと、を備えている。3つの軸部64Bは、3つの第1プラネタリギヤ62をそれぞれ回転可能に支持している。なお、3つの第1プラネタリギヤ62がリングギヤ60の縮径部60Cと近接して配置されることで、3つの第1プラネタリギヤ62の軸部64Bから抜け出す方向への移動が規制されている。また、基板部64Aの軸中心には、円形の開口64Cが形成されており、この開口64Cの内周部には、後述する軸部材74の軸方向他方側の端部を支持するベアリング76が圧入等により固定されている。また、本実施形態では、基板部64Aは、モータケース16の底壁部16Aに固定されている。さらに、第1キャリヤ64の基板部64Aの外周部には、シールベアリング21のインナレースが係止されている。 The first carrier 64 includes a disk-shaped base plate 64A and three shaft portions 64B that protrude axially from the base plate 64A and are equally spaced circumferentially. The three shaft portions 64B rotatably support the three first planetary gears 62. The three first planetary gears 62 are positioned adjacent to the reduced-diameter portion 60C of the ring gear 60, thereby restricting the movement of the three first planetary gears 62 away from the shaft portions 64B. A circular opening 64C is formed at the axial center of the base plate 64A. A bearing 76 that supports the other axial end of the shaft member 74 (described later) is fixed to the inner periphery of this opening 64C by press-fitting or other means. In this embodiment, the base plate 64A is fixed to the bottom wall portion 16A of the motor case 16. Furthermore, the inner race of the seal bearing 21 is engaged with the outer periphery of the base plate portion 64A of the first carrier 64.
第1サンギヤ66は、3つの第1プラネタリギヤ62の径方向内側に配置された状態で、これら3つの第1プラネタリギヤ62と噛み合っている。この第1サンギヤ66は、出力軸12と同軸上に配置された円柱状の軸部材74に圧入等により固定されている。また、本実施形態では、第1サンギヤ66のモジュール及びピッチ円直径が、後述する第2サンギヤ72のモジュール及びピッチ円直径よりも大きなモジュール及びピッチ円直径に設定されている。 The first sun gear 66 is positioned radially inward of the three first planetary gears 62 and is in mesh with these three first planetary gears 62. This first sun gear 66 is fixed by press fitting or the like to a cylindrical shaft member 74 that is positioned coaxially with the output shaft 12. In addition, in this embodiment, the module and pitch circle diameter of the first sun gear 66 are set to be larger than the module and pitch circle diameter of the second sun gear 72, which will be described later.
第2プラネタリギヤ68は、リングギヤ60の軸方向一方側の部分の径方向内側に配置されている。本実施形態では、3つの第2プラネタリギヤ68が、周方向に沿って等間隔に配置されている。また、3つの第2プラネタリギヤ68は、リングギヤ60の第2内歯60Bとそれぞれ噛み合っている。さらに、本実施形態では、3つの第2プラネタリギヤ68が、前述の第1プラネタリギヤ62とリングギヤ60の縮径部60Cを介して軸方向に対向している。 The second planetary gears 68 are arranged radially inward of one axial side of the ring gear 60. In this embodiment, three second planetary gears 68 are arranged at equal intervals along the circumferential direction. Each of the three second planetary gears 68 meshes with the second internal teeth 60B of the ring gear 60. Furthermore, in this embodiment, the three second planetary gears 68 face each other in the axial direction via the aforementioned first planetary gear 62 and the reduced diameter portion 60C of the ring gear 60.
第2キャリヤ70は、円板状に形成された基板部70Aと、基板部70Aから軸方向他方側へ向けて突出すると共に周方向に等間隔に配置された3つの軸部70Bと、を備えている。3つの軸部70Bは、3つの第2プラネタリギヤ68をそれぞれ回転可能に支持している。なお、3つの第2プラネタリギヤ68がリングギヤ60の縮径部60Cと近接して配置されることで、3つの第2プラネタリギヤ68の軸部70Bから抜け出す方向への移動が規制されている。また、基板部70Aの軸中心には、軸方向他方側が開放された窪み70Cが形成されており、この窪み70Cの内周部には、前述の軸部材74の軸方向一方側の端部を支持するベアリング76が圧入等により固定されている。また、基板部70Aの径方向の中心部からは、出力軸12が軸方向一方側へ向けて突出している。すなわち、第2キャリヤ70が出力軸12と一体の構成となっている。 The second carrier 70 includes a disk-shaped base plate 70A and three shaft portions 70B that protrude from the base plate 70A toward the other axial direction and are equally spaced circumferentially. The three shaft portions 70B rotatably support three second planetary gears 68. The three second planetary gears 68 are positioned adjacent to the reduced-diameter portion 60C of the ring gear 60, restricting the movement of the three second planetary gears 68 toward the shaft portions 70B. A recess 70C, open toward the other axial direction, is formed at the axial center of the base plate 70A. A bearing 76, which supports one axial end of the aforementioned shaft member 74, is fixed to the inner periphery of this recess 70C by press-fitting or the like. The output shaft 12 protrudes toward one axial direction from the radial center of the base plate 70A. In other words, the second carrier 70 is integral with the output shaft 12.
第2サンギヤ72は、3つの第2プラネタリギヤ68の径方向内側に配置された状態で、これら3つの第2プラネタリギヤ68と噛み合っている。この第2サンギヤ72は、軸部材74に圧入等により固定されている。これにより、第2サンギヤ72、第1サンギヤ66及び軸部材74によってサンギヤ組立体78が構成されて、第2サンギヤ72が第1サンギヤ66と共に一体回転可能となっている。 The second sun gear 72 is positioned radially inward of the three second planetary gears 68 and is in mesh with these three second planetary gears 68. The second sun gear 72 is fixed to the shaft member 74 by press fitting or the like. As a result, the second sun gear 72, first sun gear 66, and shaft member 74 form a sun gear assembly 78, allowing the second sun gear 72 to rotate integrally with the first sun gear 66.
(本実施形態の作用並びに効果)
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
(Actions and Effects of the Present Embodiment)
Next, the operation and effects of this embodiment will be described.
以上説明した本実施形態の減速機付モータ10によれば、ステータ20を構成する各々のコイル体26のコイル28への通電が図示しない制御回路によって切り替えられることにより、ステータ20が回転磁界を発生させる。これにより、ロータ22が回転する。すなわち、リングギヤ60がマグネット32と共に回転する。 In the geared motor 10 of this embodiment described above, the stator 20 generates a rotating magnetic field by switching the current flow to the coils 28 of each coil body 26 that make up the stator 20 using a control circuit (not shown). This causes the rotor 22 to rotate. In other words, the ring gear 60 rotates together with the magnet 32.
リングギヤ60が回転すると、リングギヤ60の第1内歯60Aと噛み合う3つの第1プラネタリギヤ62が回転する。 When the ring gear 60 rotates, the three first planetary gears 62 that mesh with the first internal teeth 60A of the ring gear 60 also rotate.
3つの第1プラネタリギヤ62が回転すると、3つの第1プラネタリギヤ62と噛み合う第1サンギヤ66が第2サンギヤ72と共に回転する。 When the three first planetary gears 62 rotate, the first sun gear 66, which meshes with the three first planetary gears 62, rotates together with the second sun gear 72.
第2サンギヤ72が回転すると、第2サンギヤ72と噛み合う3つの第2プラネタリギヤ68が回転する。ここで、3つの第2プラネタリギヤ68は、リングギヤ60とも噛み合っている。そのため、3つの第2プラネタリギヤ68は、第2サンギヤ72の回転数及びリングギヤ60の回転数と対応する回転数で第2サンギヤ72のまわりを公転する。これにより、3つの第2プラネタリギヤ68を支持する第2キャリヤ70が出力軸12と共に、3つの第2プラネタリギヤ68の公転と対応する回転数で回転する。 When the second sun gear 72 rotates, the three second planetary gears 68 that mesh with the second sun gear 72 also rotate. Here, the three second planetary gears 68 also mesh with the ring gear 60. Therefore, the three second planetary gears 68 revolve around the second sun gear 72 at a rotational speed corresponding to the rotational speed of the second sun gear 72 and the ring gear 60. As a result, the second carrier 70 that supports the three second planetary gears 68 rotates together with the output shaft 12 at a rotational speed corresponding to the revolution of the three second planetary gears 68.
ここで、本実施形態の減速機付モータ10では、減速機14の一部を構成するリングギヤ60が、ロータ22の一部を構成している。すなわち、減速機14の一部を構成するリングギヤ60が、マグネット32が支持されるロータコアとなっている。これにより、マグネット32が支持されるロータコアをリングギヤ60とは別の部材として設けた場合と比べて、減速機付モータ10において径方向に積層される部品の点数を削減することができる。これにより、減速機付モータ10の径方向への小型化を図ることができる。また、本実施形態では、コイル28の内部にステータコア24の一部が配置されないティースレス構造となっていることにより、ステータ20の径方向への小型化を図ることができる。これにより、減速機付モータ10の径方向への小型化を図ることができる。 In the geared motor 10 of this embodiment, the ring gear 60, which constitutes part of the reducer 14, also constitutes part of the rotor 22. In other words, the ring gear 60, which constitutes part of the reducer 14, serves as the rotor core on which the magnet 32 is supported. This reduces the number of parts stacked radially in the geared motor 10 compared to when the rotor core on which the magnet 32 is supported is provided as a separate component from the ring gear 60. This allows for a reduction in the radial size of the geared motor 10. Furthermore, in this embodiment, a teethless structure is used in which part of the stator core 24 is not disposed inside the coil 28, allowing for a reduction in the radial size of the stator 20. This allows for a reduction in the radial size of the geared motor 10.
また、本実施形態の減速機付モータ10では、第2キャリヤ70が出力軸12と一体の構成となっている。これにより、第2キャリヤ70と出力軸12とが別体となっている構成と比べて、減速機付モータ10を構成する部品の点数を削減することができる。 In addition, in the geared motor 10 of this embodiment, the second carrier 70 is configured as an integral part of the output shaft 12. This reduces the number of parts that make up the geared motor 10 compared to a configuration in which the second carrier 70 and the output shaft 12 are separate.
また、本実施形態の減速機付モータ10では、第1サンギヤ66及び第2サンギヤ72が軸部材74に圧入等により固定されて、サンギヤ組立体78が構成されている。これにより、減速機付モータ10の組み立て工程において、サンギヤ組立体78を一部品として取り扱うことができ、減速機付モータ10の組み立てを容易にすることができる。また、第1サンギヤ66のモジュール及びピッチ円直径が、第2サンギヤ72のモジュール及びピッチ円直径よりも大きなモジュール及びピッチ円直径に設定されていることにより、サンギヤ組立体78をリングギヤ60の内周部に軸方向他方側から挿入するという一方向組付の組み立て手順を実現することができる。なお、減速機14に要求される減速比によっては、第2サンギヤ72のモジュール及びピッチ円直径が、第1サンギヤ66のモジュール及びピッチ円直径よりも大きなモジュール及びピッチ円直径に設定されていてもよい。この場合、サンギヤ組立体78をリングギヤ60の内周部に軸方向一方側から挿入するという一方向組付の組み立て手順を実現することができる。 In addition, in the geared motor 10 of this embodiment, the first sun gear 66 and the second sun gear 72 are fixed to the shaft member 74 by press-fitting or the like to form the sun gear assembly 78. This allows the sun gear assembly 78 to be handled as a single component during the assembly process of the geared motor 10, facilitating assembly of the geared motor 10. Furthermore, by setting the module and pitch diameter of the first sun gear 66 to be larger than the module and pitch diameter of the second sun gear 72, a one-way assembly procedure can be realized in which the sun gear assembly 78 is inserted into the inner periphery of the ring gear 60 from the other axial side. Depending on the reduction ratio required for the reducer 14, the module and pitch diameter of the second sun gear 72 may also be set to be larger than the module and pitch diameter of the first sun gear 66. In this case, a one-way assembly procedure can be achieved in which the sun gear assembly 78 is inserted into the inner periphery of the ring gear 60 from one axial side.
さらに、本実施形態の減速機付モータ10では、リングギヤ60の径方向内側の空間とリングギヤ60の径方向外側の空間とが、一対のシールベアリング21を介して隔てられた構成となっている。これにより、リングギヤ60の径方向内側の空間内のグリース等の潤滑剤や減速機14を構成する部品の摩耗粉等が、ステータ20等が配置されたリングギヤ60の径方向外側の空間側へ浸入することを抑制することができる。 Furthermore, in the motor with reducer 10 of this embodiment, the space radially inside the ring gear 60 and the space radially outside the ring gear 60 are separated by a pair of sealed bearings 21. This prevents lubricants such as grease in the space radially inside the ring gear 60 and wear debris from the components that make up the reducer 14 from penetrating into the space radially outside the ring gear 60 in which the stator 20 and other components are located.
また、本実施形態の減速機付モータ10では、マグネット32が固定されるリングギヤ60が磁気回路の一部とはならない構成となっている。これにより、減速機14を構成する部品の摩耗粉等が、リングギヤ60の内周面に滞積することを抑制することができる。 In addition, in the reducer-equipped motor 10 of this embodiment, the ring gear 60 to which the magnet 32 is fixed is configured not to be part of the magnetic circuit. This prevents wear debris from the components that make up the reducer 14 from accumulating on the inner surface of the ring gear 60.
また、本実施形態の減速機付モータ10では、マグネット32が第2段差部60Eに係止された状態でリングギヤ60の外周面に固定されていること等により、当該マグネット32及びステータ20が、第2サンギヤ72、第2プラネタリギヤ68及び第2キャリヤ70と径方向に対向する位置に配置されている。これにより、バスバー31が配置されるスペースをステータ20の軸方向他方側に十分に確保することができ、バスバー31とステータ20とを軸方向に重ねて配置することができる。 In addition, in the reducer-equipped motor 10 of this embodiment, the magnet 32 is fixed to the outer peripheral surface of the ring gear 60 while being engaged with the second step portion 60E, and as a result, the magnet 32 and stator 20 are positioned radially opposite the second sun gear 72, second planetary gear 68, and second carrier 70. This ensures that there is sufficient space on the other axial side of the stator 20 for the bus bar 31 to be placed, and the bus bar 31 and stator 20 can be placed overlapping in the axial direction.
さらに、本実施形態の減速機付モータ10の減速機14は、リングギヤ60、第1プラネタリギヤ62、第1キャリヤ64、第1サンギヤ66、第2プラネタリギヤ68、第2キャリヤ70及び第2サンギヤ72の全てのギヤによって成立するいわゆる複合遊星歯車機構となっている。これにより、減速機14による減速比を大きくすることが可能となっている。特に、本実施形態では、第1キャリヤ64をモータケース16に固定した構成とすることにより、減速機14による減速比を特に大きくすることが可能となっている。なお、減速機14に要求される減速比によっては、図8に示された第2実施形態に係る減速機付モータ80のように、サンギヤ組立体78の軸部材74をモータケース16に固定した構成としてもよい。なお、第2実施形態に係る減速機付モータ80において第1実施形態に係る減速機付モータ10と対応する部材及び部分には、第1実施形態に係る減速機付モータ10と対応する部材及び部分と同じ符号を付している。 Furthermore, the reducer 14 of the reducer-equipped motor 10 of this embodiment is a so-called compound planetary gear mechanism made up of all gears, including the ring gear 60, first planetary gear 62, first carrier 64, first sun gear 66, second planetary gear 68, second carrier 70, and second sun gear 72. This makes it possible to increase the reduction ratio of the reducer 14. In particular, in this embodiment, the first carrier 64 is fixed to the motor case 16, making it possible to particularly increase the reduction ratio of the reducer 14. Note that, depending on the reduction ratio required of the reducer 14, the shaft member 74 of the sun gear assembly 78 may be fixed to the motor case 16, as in the reducer-equipped motor 80 of the second embodiment shown in FIG. 8. Note that components and parts of the reducer-equipped motor 80 of the second embodiment that correspond to those of the reducer-equipped motor 10 of the first embodiment are designated by the same reference numerals as those of the reducer-equipped motor 10 of the first embodiment.
なお、本実施形態では、サンギヤ組立体78の軸部材74を一対のベアリング76によって支持した例について説明したが、図9に示された第3実施形態に係る減速機付モータ82のようにサンギヤ組立体78の軸部材74を単一のベアリング76によって支持した構成としてもよい。当該構成とすることにより、減速機付モータ82に使用するベアリング76の数を第1実施形態に係る減速機付モータ10と比べて削減することができる。なお、第3実施形態に係る減速機付モータ82において第1実施形態に係る減速機付モータ10と対応する部材及び部分には、第1実施形態に係る減速機付モータ10と対応する部材及び部分と同じ符号を付している。 In this embodiment, an example has been described in which the shaft member 74 of the sun gear assembly 78 is supported by a pair of bearings 76. However, as in the geared motor 82 of the third embodiment shown in FIG. 9, the shaft member 74 of the sun gear assembly 78 may be supported by a single bearing 76. By adopting this configuration, the number of bearings 76 used in the geared motor 82 can be reduced compared to the geared motor 10 of the first embodiment. In the geared motor 82 of the third embodiment, components and parts corresponding to those in the geared motor 10 of the first embodiment are designated by the same reference numerals as those corresponding to those in the geared motor 10 of the first embodiment.
なお、以上説明した各実施形態の例では、リングギヤ60にマグネット32を取付けた例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、リングギヤ60に複数のコイルや整流子を取付けた構成としてもよい。 In the above-described embodiments, the magnet 32 is attached to the ring gear 60, but the present invention is not limited to this. For example, the ring gear 60 may be configured to have multiple coils and commutators attached.
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。 The above describes one embodiment of the present disclosure, but the present disclosure is not limited to the above and can, of course, be implemented in various other modifications without departing from the spirit of the present disclosure.
10 減速機付モータ、12 出力軸、20 ステータ、21 シールベアリング、22 ロータ、28 コイル、31 バスバー、32 マグネット、60 リングギヤ、60A 第1内歯、60B 第2内歯、62 第1プラネタリギヤ、64 第1キャリヤ、66 第1サンギヤ、68 第2プラネタリギヤ、70 第2キャリヤ、72 第2サンギヤ、74 軸部材、76 ベアリング、80 減速機付モータ、82 減速機付モータ 10: Geared motor, 12: Output shaft, 20: Stator, 21: Sealed bearing, 22: Rotor, 28: Coil, 31: Bus bar, 32: Magnet, 60: Ring gear, 60A: First internal gear, 60B: Second internal gear, 62: First planetary gear, 64: First carrier, 66: First sun gear, 68: Second planetary gear, 70: Second carrier, 72: Second sun gear, 74: Shaft member, 76: Bearing, 80: Geared motor, 82: Geared motor
Claims (9)
前記マグネットと対向して配置されたコイルを含んで構成されたステータ(20)と、
前記ロータの径方向内側に配置され、前記第1内歯と噛合う第1プラネタリギヤ(62)と、
前記第1プラネタリギヤの径方向内側に配置され、前記第1プラネタリギヤと噛合う第1サンギヤ(66)と、
前記ロータの径方向内側に配置され、前記第1プラネタリギヤを支持する第1キャリヤ(64)と、
前記ロータの径方向内側かつ前記第1プラネタリギヤに対して軸方向一方側に配置され、前記第2内歯と噛合う第2プラネタリギヤ(68)と、
前記第2プラネタリギヤの径方向内側に配置され、前記第1サンギヤに対して回転することが不能とされた状態で前記第1サンギヤと係合され、前記第2プラネタリギヤと噛合う第2サンギヤ(72)と、
前記ロータの径方向内側に配置され、前記第2プラネタリギヤを支持し、前記第2プラネタリギヤが前記第2サンギヤまわりを公転することで回転する第2キャリヤ(70)と、
前記第2キャリヤの回転力が伝達されることで回転する出力軸(12)と、
を備え、
前記マグネットの外周面における磁束密度を周方向に沿って測定した際の磁束密度が、N極及びS極の磁極中心においてピーク値となるように前記マグネット内の磁束の配向が設定されていると共に、前記マグネットの内周面における、径方向に配向する磁束の、前記マグネットの内周面の単位面積当たりの密度を測定したものが、周方向の各位置でゼロとなるものであり、
前記リングギヤが磁路である磁気回路の一部とはならない構成となっている減速機付モータ(10、80、82)。 a rotor ( 22) having a ring gear (60) formed in an annular shape and having a plurality of first internal teeth (60A) and a plurality of second internal teeth (60B) formed on a radially inner surface thereof, and a magnet ( 32) fixed to a radially outer surface of the ring gear;
a stator (20) including a coil arranged opposite the magnet ;
a first planetary gear (62) disposed radially inside the rotor and meshing with the first internal teeth;
a first sun gear (66) disposed radially inside the first planetary gear and meshing with the first planetary gear;
a first carrier (64) disposed radially inside the rotor and supporting the first planetary gear;
a second planetary gear (68) disposed radially inside the rotor and on one axial side of the first planetary gear, and meshing with the second internal teeth;
a second sun gear (72) disposed radially inside the second planetary gear, engaged with the first sun gear in a state in which the second sun gear cannot rotate relative to the first sun gear, and meshing with the second planetary gear;
a second carrier (70) disposed radially inside the rotor, supporting the second planetary gear, and rotating as the second planetary gear revolves around the second sun gear;
an output shaft (12) that rotates by transmitting a rotational force of the second carrier;
Equipped with
The orientation of the magnetic flux within the magnet is set so that the magnetic flux density measured along the circumferential direction on the outer circumferential surface of the magnet reaches its peak value at the center of the N and S poles, and the density of the radially oriented magnetic flux on the inner circumferential surface of the magnet measured per unit area of the inner circumferential surface of the magnet is zero at each position in the circumferential direction,
A motor with a reducer (10, 80, 82) in which the ring gear is not part of a magnetic circuit, which is a magnetic path.
前記リングギヤの径方向外側には、前記コイル及び前記コイルの端末部が接続されるバスバー(31)が軸方向に重ねられた状態で配置されている請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の減速機付モータ。 The magnet is fixed to a radially outer surface of the ring gear,
A motor with a reducer as described in any one of claims 1 to 3, wherein the coil and a bus bar (31) to which the terminal portion of the coil is connected are arranged in an axially overlapping state on the radial outside of the ring gear.
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