JPH0833274A

JPH0833274A - ギアドモータ

Info

Publication number: JPH0833274A
Application number: JP16985394A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Okubo; 和夫大久保
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1994-07-21
Filing date: 1994-07-21
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】小型で耐震上好ましく、制御回路部の実装も
容易であり、信頼性の高いギアドサーボモータを提供す
ることを目的としている。【構成】円筒状の外ケース３１と、外ケースの中心に
固定された固定シャフト３３ａと、固定シャフト３３ａ
を中心に回転するアウターロータ３２と、固定シャフト
３３ａの周囲に取り付けられた巻線３４と、巻線３４と
対向するようにアウターロータ３２の内周面に取り付け
られたマグネット３６とがサーボモータ部３８を構成
し、アウターロータ３２と外ケース３１との間の部分
に、プラネタリギア部４５を配置し、サーボモータ部３
８のアウターロータ３２によってプラネタリギア部４５
を駆動し、アウターロータ３２の回転数を減速して出力
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、小型電気式ロータリ
ーアクチュエータとして用いて最適なギアドモータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より小型電気式ロータリーアクチュ
エータとして、モータ部と減速ギア部とが一体に構成さ
れたギアドモータにサーボアンプ部を組み込んだものが
用いられてきた。図３は、そのような従来のギアドモー
タの構成を示す概略構成図である。図３に示すギアドモ
ータは、両端が閉鎖された円筒状の外ケース１１の中央
近傍が隔壁１１ｃによって仕切られ、第１の外ケース１
１ａと、第２の外ケース１１ｂとが形成されている。第
１の外ケース１１ａ内の隔壁１１ｃ面には、両端が閉鎖
された円筒状の内ケース１２が形成されている。また、
第２の外ケース１１ｂ内には、シャフト１３ａ〜１３ｄ
が、各々独立して回転可能に支持されている。また、第
２の外ケース１１ｂ、内ケース１２およびシャフト１３
ａ〜１３ｄは、各々同心に配されている。なお、シャフ
ト１３ａは閉鎖壁１２ａと隔壁１１ｃとに、各々ベアリ
ング２０ａ、２０ｂを介して回転可能に支持されてい
る。また、シャフト１３ｄは閉鎖壁１１ｄに、ベアリン
グ２０ｃを介して回転可能に支持されている。

【０００３】内ケース１２の内周面には、隔壁１１ｃ寄
りに巻線１４が、閉鎖壁１２ａ寄りにはレゾルバ固定子
１５が、各々取り付けられている。一方、シャフト１３
ａには、巻線１４と対向するようにマグネット１６が、
レゾルバ固定子１５と対向するようにレゾルバ回転子１
７が、各々取り付けられており、これらによってサーボ
モータ部１８を形成している。

【０００４】外ケース１１ｂの内部には、プラネタリギ
ア部２５が実装されているが、プラネタリギア部２５
は、以下のような構成となっている。外ケース１１ｂの
内周面にはインターナルギア２１が固定されている。シ
ャフト１３ａの一端は、隔壁１１ｃを貫通して第２の外
ケース１１ｂ側に突出しており、突出した端部にはサン
ギア２２ａが取り付けられている。このサンギア２２ａ
とインターナルギア２１との間にプラネタリピニオン２
３ａが噛み合う。また、プラネタリピニオン２３ａは、
プラネタリキャリア２４ａに回転可能に支持されている
が、プラネタリキャリア２４ａはシャフト１３ｂの一端
部に取り付けられている。

【０００５】シャフト１３ｂの他端にはサンギア２２ｂ
が取り付けられている。このサンギア２２ｂとインター
ナルギア２１との間に、プラネタリピニオン２３ｂが噛
み合う。また、プラネタリピニオン２３ｂは、プラネタ
リキャリア２４ｂに回転可能に支持されているが、プラ
ネタリキャリア２４ｂはシャフト１３ｃの一端部に取り
付けられている。

【０００６】シャフト１３ｃの他端にはサンギア２２ｃ
が取り付けられている。このサンギア２２ｃとインター
ナルギア２１との間に、プラネタリピニオン２３ｃが噛
み合う。また、プラネタリピニオン２３ｃは、プラネタ
リキャリア２４ｃに回転可能に支持されているが、プラ
ネタリキャリア２４ｃはシャフト１３ｄの一端部に取り
付けられている。

【０００７】シャフト１３ｄの他端は、閉鎖壁１１ｄを
貫通して第２の外ケース１１ｂ外に突出している。な
お、第１の外ケース１１ａと内ケース１２との間の部分
は、サーボモータ部１８の軸回転速度等を制御するため
の制御回路部（図示しない）を実装する制御回路実装部
１９になっている。

【０００８】上述のようなギアドモータにおいて、巻線
１４に電流を流すことによって、巻線１４とマグネット
１６との間に、吸引または反発する力が生じる。この結
果、シャフト１３ａと、シャフト１３ａの一端部に取り
付けられたサンギア２２ａとが回転する。この時、プラ
ネタリピニオン２３ａは、インターナルギア２１とサン
ギア２２ａとプラネタリピニオン２３ａの各々の歯数
と、サンギア２２ａの回転数に応じた周期で、外ケース
１１ｂの内周面をサンギア２２ａと同一方向に移動す
る。従って、プラネタリキャリア２４ａは、サンギア２
２ａの回転に対して、同一方向に、ある一定の減速比を
もって回転し、サンギア２２ｂを駆動する。

【０００９】プラネタリキャリア２４ｂ、およびプラネ
タリキャリア２４ｃも、プラネタリキャリア２４ａと同
様にして各々、駆動されるサンギア２２ｂ、あるいはサ
ンギア２２ｃの回転に対して、同一方向に、ある一定の
減速比をもって回転する。さらに、シャフト１３ｄがプ
ラネタリキャリア２４ｃとともに回転し、閉鎖壁１１ｄ
を貫通して外ケース１１ｂの外部に突出したシャフト１
３ｄの一端部から駆動力を出力する。

【００１０】なお、レゾルバ固定子１５は巻線等からな
っており、これに対向し、マグネット等からなるレゾル
バ回転子１７が移動することにより、シャフト１３ａの
回転数、あるいは回転位相を示す位相信号を検出する。
図示しない制御回路部は、この位相信号に基づいて、シ
ャフト１３ａが所定の運動をするように、巻線１４に流
れる電流を制御する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なギアドモータにあっては、プラネタリギア部２５と、
サーボモータ部１８と、制御回路実装部１９とが積み重
なり、図３では横長構造となって小型化は困難である。
このため、取り付けパッド２６を用いて機器に取り付け
る場合には、オーバーハングモーメントが大きくなり、
震動対策上問題がある。また、サーボモータ部１８は、
周囲を制御回路実装部１９により囲まれているために冷
却が困難であり、サーボモータ部１８が発生する熱が、
サーボモータ部１８および制御回路部（図示しない）の
信頼性を低下させた。さらには、制御回路実装部１９に
は、例えば円環状あるいは円筒状の構造等、複雑な形状
を強いられるので回路の形成が容易ではないという問題
が生じた。この発明は、このような背景の下になされた
もので、小型で耐震上好ましく、制御回路部の実装も容
易であり、信頼性の高いギアドモータを提供することを
目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に記載の発明にあっては、円筒状の外
ケースと、前記外ケースの中心に固定された軸と、前記
軸を中心に回転するロータと、前記軸の周囲に取り付け
られた巻線と、前記巻線と対向するように前記ロータの
内周部に取り付けられたマグネットと、前記ロータと前
記外ケースとの間の部分に配置され、前記ロータの回転
を減速するプラネタリギア部とを具備することを特徴と
する。また、請求項２に記載の発明にあっては、前記ロ
ータの内部に、前記ロータの回転位相を検出する位相検
出手段を設けたことを特徴とする。また、請求項３に記
載の発明にあっては、前記ロータの側部に制御回路実装
部を設けたことを特徴とする。また、請求項４に記載の
発明にあっては、円筒状の外ケースと、前記外ケースと
同軸に構成された円筒状のロータと、前記ロータの外周
部に取り付けられたマグネットと、前記マグネットと対
向するように前記外ケースの内周部に取り付けられた巻
線と、前記ロータと同軸に、前記ロータの内部に配置さ
れ、前記ロータの圏点を減速するプラネタリギア部とを
具備することを特徴とする。また、請求項５に記載の発
明にあっては、前記ロータの外部に、前記ロータの回転
位相を検出する位相検出手段を設けたことを特徴とす
る、また、請求項６に記載の発明にあっては、前記ロー
タの側部に制御回路実装部を設けたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】請求項１ないし請求項３に記載の発明によれ
ば、円筒状の外ケースと、外ケースの中心に固定された
軸と、軸を中心に回転するロータと、軸の周囲に取り付
けられた巻線と、巻線と対向するようにロータの内周部
に取り付けられたマグネットとがモータ部を構成し、ロ
ータと外ケースとの間の部分にプラネタリギア部を配置
し、プラネタリギア部でロータの回転を減速して出力す
る。また、請求項４ないし請求項６に記載の発明によれ
ば、円筒状の外ケースと、外ケースと同軸に構成された
円筒状のロータと、ロータの外周部に取り付けられたマ
グネットと、マグネットと対向するように外ケースの内
周部に取り付けられた巻線とがモータ部を構成し、ロー
タと同軸に、ロータの内部にプラネタリギア部を配置
し、プラネタリギア部でロータの回転を減速して出力す
る。

【００１４】

【実施例】

Ａ．実施例１図１は、本発明の実施例１に係るギアドモータの構成を
示す概略構成図である。実施例１では、両端が閉鎖され
た円筒状の外ケース３１が隔壁３１ｃによって仕切ら
れ、第１の外ケース３１ａと、第２の外ケース３１ｂと
が形成されている。第２の外ケース３１ｂ内の隔壁３１
ｃ面には固定シャフト３３ａが垂直に固定されている。
また、第２の外ケース３１ｂ内には、円筒状のアウター
ロータ３２と、アウターロータ３２を囲む形状の中空シ
ャフト３３ｂ、３３ｃと、駆動力を出力するシャフト３
３ｄとが、各々が独立して回転可能に支持されている。
また、第２の外ケース３１ｂ、アウターロータ３２、固
定シャフト３３ａ、中空シャフト３３ｂ、３３ｃおよび
シャフト３３ｄは、同心に配されている。なお、シャフ
ト３３ｄは、ベアリング４０ｅを介して、閉鎖壁３１ｄ
に回転可能に支持されている。

【００１５】固定シャフト３３ａの先端寄りには巻線３
４が、根元寄りにはレゾルバ固定子３５が各々取り付け
られている。一方、アウターロータ３２の内周面には、
巻線３４と対向するようにマグネット３６が、レゾルバ
固定子３５と対向するようにレゾルバ回転子３７が各々
取り付けられており、これらによってサーボモータ部３
８を形成している。なお、アウターロータ３２は、ベア
リング４０ａおよび４０ｄを介して、各々固定シャフト
３３ａの先端部、シャフト３３ｄの一端部に回転可能に
支持されている。また、中空シャフト３３ｂおよび３３
ｃは、各々ベアリング４０ｂ、４０ｃを介して、アウタ
ーロータ３２の外周面に回転可能に支持されている。

【００１６】サーボモータ部３８の周囲には、これを囲
むようにプラネタリギア部４５が構成されているが、プ
ラネタリギア部４５は以下のような構造となっている。
第２の外ケース３１ｂの内周面にはインターナルギア４
１が取り付けられている。アウターロータ３２の外周面
の隔壁３１ｃ寄りには、サンギア４２ａが取り付けられ
ている。このサンギア４２ａとインターナルギア４１と
の間に、プラネタリピニオン４３ａが噛み合う。また、
プラネタリピニオン４３ａは、プラネタリキャリア４４
ａに回転可能に支持されているが、プラネタリキャリア
４４ａは中空シャフト３３ｂの一端部に取り付けられて
いる。

【００１７】シャフト３３ｂの他端にはサンギア４２ｂ
が取り付けられている。このサンギア４２ｂとインター
ナルギア４１との間に、プラネタリピニオン４３ｂが噛
み合う。また、プラネタリピニオン４３ｂは、プラネタ
リキャリア４４ｂに回転可能に支持されているが、プラ
ネタリキャリア４４ｂは中空シャフト３３ｃの一端部に
取り付けられている。

【００１８】シャフト３３ｃの他端にはサンギア４２ｃ
が取り付けられている。このサンギア４２ｃとインター
ナルギア４１との間に、プラネタリピニオン４３ｃが噛
み合う。また、プラネタリピニオン４３ｃは、プラネタ
リキャリア４４ｃに回転可能に支持されているが、プラ
ネタリキャリア４４ｃはシャフト３３ｄに取り付けられ
ている。

【００１９】シャフト３３ｄの他端は、閉鎖壁３１ｄを
貫通して第２の外ケース３１ｂ外に突出している。な
お、第１の外ケース３１ａ内は、サーボモータ部３８の
軸回転速度を制御するための制御回路部（図示しない）
を実装するための、制御回路実装部３９になっている。
この制御回路部の形状は、一例として単純な円盤状のプ
リント基板上に構成されたものが挙げられる。

【００２０】上述のようなギアドモータにおいて、巻線
３４に電流を流すと、巻線３４とマグネット３６との間
に、吸引または反発する力が生じる。この結果、アウタ
ーロータ３２と、アウターロータ３２の外周面に取り付
けられたサンギア４２ａとが回転する。この時、プラネ
タリピニオン４３ａは、インターナルギア４１とサンギ
ア４２ａとプラネタリピニオン４３ａの各々の歯数と、
サンギア４２ａの回転数に応じた周期で、外ケース３１
ｂの内周面をサンギア４２ａと同一方向に移動する。従
って、プラネタリキャリア４４ａは、サンギア４２ａの
回転に対して、同一方向に、ある一定の減速比をもって
回転し、サンギア４２ｂを駆動する。

【００２１】プラネタリキャリア４４ｂ、およびプラネ
タリキャリア４４ｃも、プラネタリキャリア４４ａと同
様にして各々、駆動されるサンギア４２ｂ、あるいはサ
ンギア４２ｃの回転に対して、同一方向に、ある一定の
減速比をもって回転する。さらに、シャフト３３ｄがプ
ラネタリキャリア４４ｃとともに回転し、閉鎖壁３１ｄ
を貫通して外ケース３１ｂの外部に突出したシャフト３
３ｄの一端部から駆動力を出力する。

【００２２】なお、レゾルバ固定子３５は巻線等からな
っており、これに対向し、マグネット等からなるレゾル
バ回転子３７が移動することにより、アウターロータ３
２の回転数、あるいは回転位相を示す位相信号を検出す
る。図示しない制御回路部は、この位相信号に基づい
て、アウターロータ３２が所定の運動をするように、巻
線３４に流れる電流を制御する。

【００２３】Ｂ．実施例２図２は、本発明の実施例２に係るギアドモータの構成を
示す概略構成図である。実施例２では、両端が閉鎖され
た円筒状の外ケース５１が隔壁５１ｃによって仕切ら
れ、第１の外ケース５１ａと、第２の外ケース５１ｂと
が形成されている。第２の外ケース５１ｂ内の隔壁５１
ｃ面には固定シャフト５３ａが、閉鎖壁５１ｄ面には円
筒状のギアガイド５３ｅが垂直に固定されている。ま
た、第２の外ケース５１ｂ内には、シャフト５３ｂ〜５
３ｄと、ロータ５２とが、各々独立して回転可能に支持
されている。また、第２の外ケース５１ｂ、ロータ５
２、固定シャフト５３ａ、シャフト５３ｂ〜５３ｄ、ギ
アガイド５３ｅは、各々同心に配されている。

【００２４】ロータ５２の外周面の閉鎖壁５１ｄ寄りに
はマグネット５６が、隔壁５１ｃ寄りにはレゾルバ回転
子５７が各々取り付けられている。一方、第２の外ケー
ス５１ｂの内周面には、マグネット５６と対向するよう
に巻線５４が、レゾルバ回転子５７と対向するようにレ
ゾルバ固定子５５が各々取り付けられており、これらに
よってサーボモータ部５８を形成している。なお、ロー
タ５２は、ベアリング６０ａおよび６０ｃを介して、各
々固定シャフト５３ａの根元部、ギアガイド５３ｅの根
元部に回転可能に支持されている。

【００２５】サーボモータ部５８の内部には、これに囲
まれるようにプラネタリギア部６５が構成されている
が、プラネタリギア部６５は、以下のような構造となっ
ている。ギアガイド５３ｅの内周面にはインターナルギ
ア６１が取り付けられている。ロータ５２の隔壁５１ｃ
寄りの端部には中空のサンギア６２ａが取り付けられて
いる。このサンギア６２ａとインターナルギア６１との
間に、プラネタリピニオン６３ａが噛み合う。また、プ
ラネタリピニオン６３ａは、プラネタリキャリア６４ａ
に回転可能に支持されているが、プラネタリキャリア６
４ａはシャフト５３ｂの一端部に取り付けられている。

【００２６】シャフト５３ｂの他端にはサンギア６２ｂ
が取り付けられている。このサンギア６２ｂとインター
ナルギア６１との間に、プラネタリピニオン６３ｂが噛
み合う。また、プラネタリピニオン６３ｂは、プラネタ
リキャリア６４ｂに回転可能に支持されているが、プラ
ネタリキャリア６４ｂはシャフト５３ｃの一端部に取り
付けられている。

【００２７】シャフト５３ｃの他端にはサンギア６２ｃ
が取り付けられている。このサンギア６２ｃとインター
ナルギア６１との間に、プラネタリピニオン６３ｃが噛
み合う。また、プラネタリピニオン６３ｃは、プラネタ
リキャリア６４ｃに回転可能に支持されているが、プラ
ネタリキャリア６４ｃはシャフト５３ｄの一端部に取り
付けられている。

【００２８】シャフト５３ｄの他端は、閉鎖壁５１ｄを
貫通して第２の外ケース５１ｂ外に突出している。な
お、第１の外ケース５１ａの内部は、サーボモータ部５
８の軸回転速度を制御するための制御回路部（図示しな
い）が実装される制御回路実装部５９になっている。こ
の制御回路部の形状は、一例として単純な円盤状のプリ
ント基板上に構成されたものが挙げられる。

【００２９】上述のようなギアドモータにおいて、巻線
５４に電流を流すと、巻線５４とマグネット５６との間
に、吸引または反発する力が生じる。この結果、ロータ
５２と、ロータ５２に取り付けられている中空のサンギ
ア６２ａとが回転する。この時、プラネタリピニオン６
３ａは、インターナルギア６１とサンギア６２ａとプラ
ネタリピニオン６３ａの各々の歯数と、サンギア６２ａ
の回転数に応じた周期で、外ケース５１ｂの内周面をサ
ンギア６２ａと同一方向に移動する。従って、プラネタ
リキャリア６４ａは、サンギア６２ａの回転に対して、
同一方向に、ある一定の減速比をもって回転し、サンギ
ア６２ｂを駆動する。

【００３０】プラネタリキャリア６４ｂ、およびプラネ
タリキャリア６４ｃも、プラネタリキャリア６４ａと同
様にして各々、駆動されるサンギア６２ｂ、あるいはサ
ンギア６２ｃの回転に対して、同一方向に、ある一定の
減速比をもって回転する。さらに、シャフト５３ｄがプ
ラネタリキャリア６４ｃとともに回転し、閉鎖壁５１ｄ
を貫通して外ケース５１ｂの外部に突出したシャフト５
３ｄの一端部から駆動力を出力する。

【００３１】なお、レゾルバ固定子５５は巻線等からな
っており、これに対向し、マグネット等からなるレゾル
バ回転子５７が移動することにより、ロータ５２の回転
数、あるいは回転位相を示す位相信号を検出する。図示
しない制御回路部は、この位相信号に基づいて、ロータ
５２が所定の運動をするように、巻線５４に流れる電流
を制御する。

【００３２】なお、以上に述べた第２の外ケース３１ｂ
ならびに第２の外ケース５１ｂの内部には潤滑油が封入
されている。この潤滑油は、プラネタリギア部４５ある
いはプラネタリギア部６５の潤滑をするとともに、サー
ボモータ部３８ならびにサーボモータ部５８を冷却す
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、小
型で耐震上好ましく、制御回路部の実装も容易であり、
信頼性の高いギアドモータが実現可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係るギアドモータの構成例
を示す概略構成図である。

【図２】本発明の実施例２に係るギアドモータの構成例
を示す概略構成図である。

【図３】従来のギアドモータの構成例を示す概略構成図
である。

【符号の説明】

３１外ケース３２アウターロータ３３ａ固定シャフト３４巻線３５レゾルバ固定子３６マグネット３７レゾルバ回転子３８サーボモータ部４５プラネタリギア部５１外ケース５２ロータ５４巻線５５レゾルバ固定子５６マグネット５７レゾルバ回転子５８サーボモータ部６５プラネタリギア部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状の外ケースと、前記外ケースの中心に固定された軸と、前記軸を中心に回転するロータと、前記軸の周囲に取り付けられた巻線と、前記巻線と対向するように前記ロータの内周部に取り付
けられたマグネットと、前記ロータと前記外ケースとの間の部分に配置され、前
記ロータの回転を減速するプラネタリギア部とを具備す
ることを特徴とするギアドモータ。
【請求項２】前記ロータの内部に、前記ロータの回転
位相を検出する位相検出手段を設けたことを特徴とする
請求項１に記載のギアドモータ。
【請求項３】前記ロータの側部に制御回路実装部を設
けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
ギアドモータ。
【請求項４】円筒状の外ケースと、前記外ケースと同軸に構成された円筒状のロータと、前記ロータの外周部に取り付けられたマグネットと、前記マグネットと対向するように前記外ケースの内周部
に取り付けられた巻線と、前記ロータと同軸に、前記ロータの内部に配置され、前
記ロータの回転を減速するプラネタリギア部とを具備す
ることを特徴とするギアドモータ。
【請求項５】前記ロータの外部に、前記ロータの回転
位相を検出する位相検出手段を設けたことを特徴とする
請求項４に記載のギアドモータ。
【請求項６】前記ロータの側部に制御回路実装部を設
けたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の
ギアドモータ。