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WO2006118022A1 - マイクロモータ用のモータシャフト及びマイクロモータ - Google Patents

マイクロモータ用のモータシャフト及びマイクロモータ Download PDF

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WO2006118022A1
WO2006118022A1 PCT/JP2006/308131 JP2006308131W WO2006118022A1 WO 2006118022 A1 WO2006118022 A1 WO 2006118022A1 JP 2006308131 W JP2006308131 W JP 2006308131W WO 2006118022 A1 WO2006118022 A1 WO 2006118022A1
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WO
WIPO (PCT)
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motor
shaft
pinion
motor shaft
micromotor
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/308131
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yukiharu Shimizu
Eri Fukushima
Daichi Watanabe
Original Assignee
Namiki Seimitsu Houseki Kabushiki Kaisha
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Namiki Seimitsu Houseki Kabushiki Kaisha filed Critical Namiki Seimitsu Houseki Kabushiki Kaisha
Priority to JP2007514607A priority Critical patent/JP4789280B2/ja
Priority to EP06745413A priority patent/EP1887676A4/en
Priority to US11/912,210 priority patent/US20090031839A1/en
Publication of WO2006118022A1 publication Critical patent/WO2006118022A1/ja

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/46—Systems consisting of a plurality of gear trains each with orbital gears, i.e. systems having three or more central gears
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    • Y10T74/19—Gearing
    • Y10T74/19642—Directly cooperating gears
    • Y10T74/19679—Spur
    • Y10T74/19684—Motor and gearing

Definitions

  • the present invention relates to a motor shaft for a micromotor used as a driving source for various small devices, and a micromotor and a micro geared motor to which the motor shaft is applied.
  • a micromotor having an outer diameter of several millimeters has been used as a drive source for a silent ringing vibration generator built in a mobile phone.
  • this type of micromotor is used as a driving source for various state-of-the-art devices such as medical devices (for example, a lens driving mechanism at the tip of an endoscope or a driving mechanism of an intrauterine diagnostic treatment apparatus).
  • medical devices for example, a lens driving mechanism at the tip of an endoscope or a driving mechanism of an intrauterine diagnostic treatment apparatus.
  • the field of use is expected to expand further in the future.
  • a micromotor when used in a small device such as a medical device, it is incorporated in the device as a micro geared motor coupled with a gear head having a reduction gear mechanism (for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-119894
  • the micro geared motor includes a motor unit 20 (micromotor) in which a pinion 23 is fixed to a motor shaft 22, and the motor unit 20 via the pinion 23. And a reduction gear head portion 21 that is driven and connected.
  • the pinion 23 is fixed to the motor shaft 22 by press-fitting or bonding a motor shaft 22 into the mounting hole (center through hole).
  • the reduction gear head portion 21 has a reduction gear mechanism portion 24 built therein, and the pione 23 meshes with the first gear 26, and the driving force of the motor shaft 22 passes through the reduction gear mechanism portion 24. It is transmitted to the output shaft 25.
  • the reduction ratio is determined by the number of gear teeth on the reduction gear mechanism side and the mode. It is determined by the relationship with the number of teeth of the pinion on the rotor shaft side, and a larger reduction gear ratio can be obtained as the number of gear teeth on the speed reduction gear mechanism side is larger and as the number of teeth on the pinion is smaller.
  • the reduction gear head has a size (diameter) restriction, so there is a limit to increasing the number of gear teeth on the reduction gear mechanism.
  • the conventional structure as described above is used. With this micro geared motor, there is a limit to reducing the number of teeth by reducing the pinion diameter. For this reason, the conventional micro geared motor has a problem that a sufficiently large reduction ratio cannot be obtained.
  • the force with which the pion is joined to the motor shaft by a method such as adhesion or press fitting has the following problems.
  • the object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, to obtain a large reduction ratio by the reduction gear mechanism, and to achieve a high degree of coaxiality between the motor shaft and the pion.
  • the object is to provide a motor shaft for a micro motor that can be secured and does not cause problems such as pion slip.
  • Another object of the present invention is to provide a micro motor and a micro geared motor using such a motor shaft.
  • the present invention has been made based on the above idea and knowledge, and the gist thereof is as follows.
  • a motor shaft for a micromotor wherein a pion having an outer diameter equal to or smaller than the outer diameter of the shaft is integrally formed on the tip end side of the shaft.
  • a motor shaft for a micro motor characterized in that the outer diameter of the motor shaft of the above (1) is 1 mm or less.
  • a micromotor having the motor shaft of (1) or (2).
  • a micromotor characterized by having an outer diameter of mm or less in addition to the micromotor of (3) above.
  • a motor unit configured by the micromotor of (3) or (4) above, and a reduction gear head unit that is drivingly connected to the motor unit via a pinion formed on the motor shaft. And a micro geared motor.
  • the reduction ratio between the pinion formed on the motor shaft of the motor unit and the first reduction gear of the reduction gear head unit is 5 or more.
  • the number of teeth of the pinion and the reduction gear is set.
  • micro geared motor according to any one of (5) to (7) above, wherein the micro geared motor has an outer diameter of mm or less.
  • the micromotor to which the motor shaft is applied, and the microgeared motor the pion can have a sufficiently small diameter, so that a large reduction ratio is obtained by the reduction gear mechanism. be able to.
  • the pion is integrally formed on the motor shaft itself, a high degree of coaxiality between the motor shaft and the pion can be secured, so that there is little failure, long life and low noise generation. It does not cause problems such as pion slip and force.
  • the manufacturing man-hour and cost can be reduced.
  • FIGS. 1 to 3 show an embodiment of a motor shaft of the present invention and a micro geared motor to which the motor shaft is applied.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view, and FIG. 2 is taken along line II-II in FIG. FIG.
  • reference numeral 1 denotes a motor unit composed of a micromotor
  • 2 denotes a reduction gear head unit that is drivingly connected to the motor unit 1 via a pinion of a motor shaft.
  • the power without the reduction gear head portion 2 is the micromotor of the present invention.
  • the mechanism of the micromotor that constitutes the motor unit 1 is arbitrary.
  • the micromotor is composed of a brushless motor. That is, the motor unit 1 is externally fixed to the housing 3A, the motor shaft bearings 4a and 4b, the motor shaft 5 rotatably held by the bearings 4a and 4b, and the motor shaft portion between the bearings 4a and 4b.
  • Rotor magnet 6 and the stator core fixed to the inside of the housing 3A so as to face the rotor magnet 6.
  • the structure is similar to a conventional micro geared motor.
  • a pinion 8 having an outer diameter equal to or smaller than the outer diameter of the motor shaft 5 is formed (molded) at the distal end of the motor shaft 5.
  • the pinion 8 is formed (molded) by subjecting the motor shaft 5 itself to cutting processing such as hobbing or rolling calorie, but other methods, for example, a member on which a pinion is formed are used as a motor.
  • the pion 8 can be formed by an appropriate method such as joining to the tip of the shaft.
  • the shaft member such as stainless steel, which has a round bar force, is centerlessly moved to measure the outer diameter accuracy and surface.
  • the pion 8 is formed (molded) at the tip by cutting or rolling, and then the motor is provided with the pion 8 through processes such as heat treatment and barrel polishing. Finished on shaft 5.
  • the pion 8 is a force formed on the front end side of the motor shaft 5.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the structure of the pion 8 in more detail.
  • the pinion 8 is formed by hob-causing the tip of the motor shaft 5, and the range indicated by P in the figure constitutes the pin 8.
  • motors that are larger than micro motors in general-sized motors and small motors have corresponding motor torque, so if the pinion diameter is made too small, a large stress is applied to the teeth. As a result, breakage and fatigue failure easily occur.
  • the motor torque is very small, from several Nm to several hundreds / z Nm. It was found that the on-tooth part was not damaged or fatigued by repeated loading. Incidentally, the motor torque of the 2 mm diameter micromotor prototyped by the present inventors was 7 ⁇ Nm.
  • the reason why the outer diameter of the pinion 8 is set to be equal to or smaller than the outer diameter of the motor shaft 5 is, of course, a force for obtaining a large reduction ratio by reducing the diameter of the pinion.
  • the outer diameter of the pinion 8 should be less than the outer diameter of the motor shaft 5 as follows.
  • the blank motor shaft before pion formation has a stepped bar shape with a different diameter, especially the machined motor shaft. It becomes difficult to finish the outer diameter accuracy and surface roughness with high accuracy.
  • the motor shaft in the blank state before forming the pinion becomes a round bar shape without steps, and the outer diameter accuracy of the motor shaft is achieved by performing centerless processing. And the surface roughness is finished with high accuracy. Then, the centerlessly processed motor shaft is covered with a pion, and the motor shaft 5 having the pion 8 is finished through processes such as heat treatment and barrel polishing.
  • the mouth magnet is placed with the motor shaft passing through the bearing (gearhead side) from the front side. It is difficult to fix the motor shaft and the rotor magnet in a highly precise positional relationship when the bearing is interposed, and if the adhesive protrudes, The process of wiping is also difficult.
  • the motor shaft 5 and the rotor magnet 6 can be fixed in advance, so that high-accuracy and easy installation is possible. Is possible.
  • the pinion 8 having a shaft diameter or less is integrated with the motor shaft 5 of the micromotor. Even in the case where the pion is formed, it is a property peculiar to a micromotor with a very small motor torque that the durability of the pion can be sufficiently strong.
  • the diametric force is less than mm and the outer diameter of motor shaft
  • a micromotor (micro geared motor) of lmm or less is suitable.
  • the lower limit of the pinion outer diameter is not particularly limited as long as the outer diameter of the pinion 8 is smaller than the outer diameter of the motor shaft 5, but generally the strength surface force is at least 80% of the outer diameter of the motor shaft 5. It is preferable to have an outer diameter of the order.
  • the reduction gear mechanism 9 includes an output shaft 10 that is disposed on the output side (front end side) of the reduction gear mechanism and that is rotatably supported by the bearing 11.
  • the pion 8 includes the reduction gear mechanism portion. It ’s in the 9th gear.
  • the structure of the speed reduction gear mechanism section 9 of the speed reduction gear head section 2 is arbitrary, and various structures can be applied.
  • the speed reduction gear mechanism section 9 is constituted by a planetary gear speed reduction mechanism.
  • the basic structure of this planetary gear speed reduction mechanism is the same as that of the conventional mechanism as shown in FIG. 4, and in this embodiment, two sets of independent arrangements are sequentially arranged from the motor unit 1 side to the output shaft 10 side.
  • the carrier units 12a, 12b and a pair of carrier units 12c provided at the base end of the output shaft 10 are provided.
  • Each carrier unit 12a, 12b is provided with three shaft portions 130 for supporting planetary gears on the surface on the motor portion side so as to protrude in the circumferential direction so as to be equally divided by 120 °.
  • the carrier unit 12c has three shaft portions 130c for supporting the planetary gears on the surface on the motor unit side so as to protrude in the circumferential direction with an equal distribution of 120 °, and on the surface on the side opposite to the motor unit.
  • a plate-like carrier 13c having an output shaft 10 fixed to the base end (or formed integrally with the base end) at the center and a planetary gear 14c rotatably supported by each shaft 130c. ing.
  • An internal gear 16 is provided on the inner surface of the housing 3B where the reduction gear mechanism 9 is disposed.
  • the reduction gear mechanism section 9 described above is configured so that the planetary gears 14 and 14c of the carrier units 12a to 12c are meshed with the internal gear 16, and between the adjacent carrier units 12, the carrier on the motor section side.
  • the sun gear 15 of the unit 12 meshes with each of the three planetary gears 14 and 14c of the carrier unit 12 on the non-motor side, and further, the three planetary gears 14 of the first stage carrier unit 12a -On 8 is rubbing.
  • the rotation of the pion 8 is the force transmitted to the output shaft 10 via the three carrier units 12a to 12c.
  • Reduction ratio (Z3ZZ1 + 1)
  • the rotational speed is sequentially reduced at the reduction ratio indicated by, and finally output from the output shaft 10.
  • the pinion 8 and the reduction gear so that the reduction ratio between the pinion 8 and the first reduction gear (in this embodiment, the internal gear 16) of the reduction gear mechanism 9 is 5 or more. It is preferable to set the number of teeth of the gear. This reduction ratio of 5 or more can be easily achieved according to the present invention, which is a reduction ratio that cannot be achieved by the conventional micro geared motor as shown in FIG.
  • the reduction ratio can be increased by 50% or more in the present invention example as compared with the conventional example.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a micro geared motor of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view more specifically showing the structure of a pion formed at the tip of the motor shaft in the embodiment of FIG. [FIG. 4] A longitudinal sectional view showing an example of a conventional micro geared motor.

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Abstract

【課題】　減速用ギヤ機構により大きな減速比が得られ、且つシャフトとピニオンとの高い同軸度が確保されたマイクロモータ用のモータシャフトを提供する。 【解決手段】　マイクロモータはモータトルクが非常に小さいために、シャフト径以下のピニオンであってもモータトルクに対して十分な強度を有することを見出しなされたもので、シャフトの先端側に、シャフトの外径以下の外径を有するピニオンを一体的に形成した。ピニオンを十分に小径化できるため、減速用ギヤ機構により大きな減速比を得ることができ、且つモータシャフト自体にピニオンを一体的に形成するため、シャフトとピニオンとの高い同軸度を確保できる。

Description

明 細 書
マイクロモータ用のモータシャフト及びマイクロモータ
技術分野
[0001] 本発明は、各種小型装置類の駆動源として用いられるマイクロモータ用のモータシ ャフトと、このモータシャフトが適用されたマイクロモータ及びマイクロギヤードモータ に関する。
背景技術
[0002] 従来、携帯電話に内蔵される無音呼び出し用振動発生装置の駆動源等として、外 径が数 mm程度のマイクロモータが用いられている。また、この種のマイクロモータは 、医療機器 (例えば、内視鏡先端部のレンズ駆動機構ゃ胎空内診断治療装置の駆 動機構)をはじめとする様々な最先端装置類の駆動源として、今後その利用分野が 益々拡大するものと考えられる。
一般に、マイクロモータを医療機器等のような小型装置類に使用する場合、減速用 ギヤ機構を有するギヤヘッドを結合したマイクロギヤードモータとして装置内に組み 込まれる（例えば、特許文献 1)。
特許文献 1：特開 2001— 119894号公報
[0003] このマイクロギヤードモータは、図 4に示すように、モータシャフト 22にピ-オン 23が 固着されたモータ部 20 (マイクロモータ）と、このモータ部 20に前記ピ-オン 23を介 して駆動連結される減速用ギヤヘッド部 21とからなる。前記ピ-オン 23はその取付 孔（中心貫通孔）内にモータシャフト 22を圧入又は接着することにより、モータシャフ ト 22に固定されている。また、前記減速用ギヤヘッド部 21には減速用ギヤ機構部 24 が内蔵され、その初段歯車 26に前記ピ-オン 23が嚙み合い、モータシャフト 22の駆 動力は減速用ギヤ機構部 24を経て出力軸 25に伝えられる。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] マイクロギヤードモータが適用される装置によっては、減速用ギヤ機構部による大き な減速比が必要となる場合がある。減速比は減速用ギヤ機構部側の歯車の歯数とモ ータシャフト側のピ-オンの歯数との関係で決まり、減速用ギヤ機構部側の歯車の歯 数が多いほど、また、ピ-オンの歯数が少ないほど大きな減速比を得ることができる。 しかし、減速用ギヤヘッド部には大きさ (径)の制約があるため、減速用ギア機構部側 の歯車の歯数を増やすことには限度があり、一方において、上述したような構造の従 来のマイクロギヤードモータでは、ピ-オン径を小さくして歯数を少なくすることにも限 度がある。このため従来のマイクロギヤードモータでは、十分に大きな減速比が得ら れないという問題がある。
[0005] また、従来のマイクロモータでは、ピ-オンが接着や圧入等の方法でモータシャフト に接合される力 この接合構造には次のような問題がある。
(a)極小サイズのピ-オンとモータシャフトとを接着又は圧入するための工程が必要 であるため、コストアップとなるだけでなぐ繰り返し運転により接合部が緩み、ピ-ォ ンスリップなどの不具合が生じることがある。
(b)極小サイズのものどうしの接合であるため、モータシャフトとピ-オンの同軸度の 確保が難しぐこのためピ-オンと減速用ギヤ機構部側の初段歯車との良好な嚙み 合 ヽ状態が得られな 、ことがあり、モータの故障や騒音発生の原因となりやす 、。
[0006] したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、減速用ギヤ機 構により大きな減速比を得ることができるとともに、モータシャフトとピ-オンとの高い 同軸度を確保でき、し力もピ-オンスリップなどの不具合を生じることがな 、マイクロモ ータ用のモータシャフトを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、そのようなモータシャフトを用いたマイクロモータ及び マイクロギヤード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] 先に述べたように、マイクロギヤードモータにおいて大きな減速比を得ようとする場 合、モータの大きさ (径)の制約上、減速用ギヤ機構部側の歯車径を大きくして歯数 を増やすことはできない。そこで、本発明者らは、モータシャフトのピ-オンを小径ィ匕 するという観点力 詳細な検討を行い、その際に、ピ-オンを取付孔を介してモータ シャフトに接合するという旧来の構造に対して、モータシャフトそのものにピ-オンを 一体的に形成 (成形)することによりピニオンを極限的に小径化する、すなわちシャフ ト径以下のピ-オン径にするという着想を得た。しかし、従来の当業者の技術常識か らして、そのようにピ-オンをモータシャフト径以下まで小径ィ匕したような構造では、ピ ユオンの強度が著しく不足し、モータトルクによる負荷によってピ-オン（=モータシ ャフトの一部）の破損や疲労破壊が頻発することが予想された。ところが、本発明者ら が実際に同構造のマイクロギヤードモータを試作し、繰り返し運転試験を行ったとこ ろ、当初の予想に全く反し、ピ-オンに強度不足による破損や繰り返し荷重の負荷に よる疲労破壊が生じるようなことはなぐ実用上全く問題がない十分な耐久性が得ら れることが判明した。これは、マイクロギヤードモータは一般のモータや他の小型モー タに較べてモータトルクが非常に小さ ヽ（通常、数 μ Nm〜数百 μ Nm程度）ために、 シャフト径以下のピ-オンであってもモータトルクに対して十分な強度を有するため であると考えられ、従来全く知られていな力つたマイクロギヤードモータに特有の性能 である。
[0008] 本発明は、以上のような着想と知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のと おりである。
(1)シャフトの先端側に、シャフトの外径以下の外径を有するピ-オンが一体的に形 成されたことを特徴とするマイクロモータ用のモータシャフト。
(2)上記（1)のモータシャフトにおいて、シャフトの外径が lmm以下であることを特徴 とするマイクロモータ用のモータシャフト。
(3)上記（1)又は（2)のモータシャフトを有することを特徴とするマイクロモータ。
(4)上記（3)のマイクロモータにぉ 、て、外径力 mm以下であることを特徴とするマイ クロモータ。
[0009] (5)上記（3)又は（4)のマイクロモータで構成されるモータ部と、該モータ部に、モー タシャフトに形成されたピ-オンを介して駆動連結される減速用ギヤヘッド部とを備え ることを特徴とするマイクロギヤードモータ。
(6)上記（5)のマイクロギヤードモータにおいて、モータ部のモータシャフトに形成さ れたピユオンと減速用ギヤヘッド部の第 1段目の減速用歯車との間の減速比が 5以 上となるように、前記ピ-オンと減速用歯車の歯数が設定されることを特徴とするマイ クロギヤードモータ。 (7)上記（5)又は（6)
Figure imgf000006_0001
、て、モータ部がブラシレスモー タであり、減速用ギヤヘッド部の減速用ギヤ機構が遊星歯車減速機構であることを特 徴とするマイクロギヤードモータ。
(8)上記（5)〜（7)の!、ずれかのマイクロギヤードモータにお 、て、外径力 mm以下 であることを特徴とするマイクロギヤードモータ。
発明の効果
[0010] 本発明に係るマイクロモータ用のモータシャフト及びこれを適用したマイクロモータ 並びにマイクロギヤードモータによれば、ピ-オンを十分に小径ィ匕できるため、減速 用ギヤ機構により大きな減速比を得ることができる。また、モータシャフトそのものにピ ユオンを一体的に形成するため、モータシャフトとピ-オンとの高い同軸度を確保で き、このため故障が少なく長寿命であって且つ騒音発生の少な 、モータとすることが でき、し力もピ-オンスリップなどの不具合を生じることもない。また、接着や圧入等に よるピ-オンの接合工程も不要であるため、製造工数と製造コストを削減できる利点 もめる。
発明を実施するための最良の形態
[0011] 図 1〜図 3は本発明のモータシャフト及びこれが適用されたマイクロギヤードモータ の一実施形態を示すもので、図 1は縦断面図、図 2は図 1中の II II線に沿う断面図 である。
図において、 1はマイクロモータで構成されるモータ部、 2はこのモータ部 1にモータ シャフトのピ-オンを介して駆動連結される減速用ギヤヘッド部である。なお、この実 施形態において減速用ギヤヘッド部 2を設けないもの力 本発明のマイクロモータで ある。
本発明にお 、て、前記モータ部 1を構成するマイクロモータの機構は任意であり、 例えば、コアレスモータ、ブラシレスモータ等とすることができる力 本実施形態では ブラシレスモータにより構成されている。すなわち、モータ部 1は、ハウジング 3Aと、 モータシャフト用の軸受 4a, 4bと、この軸受 4a, 4bに回転自在に保持されるモータシ ャフト 5と、軸受 4a, 4b間のモータシャフト部分に外装固定されるローターマグネット 6 と、このローターマグネット 6に対向してハウジング 3Aの内側に固定されるステータコ ィル 7等力も構成されており、このような構造自体は従来のマイクロギヤードモータと 同様である。
[0012] 前記モータシャフト 5の先端部には、モータシャフト 5の外径以下の外径を有するピ 二オン 8がー体的に形成 (成形)されている。
通常、ピ-オン 8はモータシャフト 5そのものにホブ加工などの切削加工や転造カロ ェ等を施すことにより形成 (成形)するが、それ以外の方法、例えば、ピニオンが形成 された部材をモータシャフトの先端部に接合するなど、適宜な方法でピ-オン 8を形 成することができる。
ピ-オン 8をモータシャフト 5そのものを切削加工や転造カ卩ェして形成する場合に は、ステンレス鋼などの丸棒力 なるシャフト用部材をセンタレスカ卩ェして外径寸法精 度と面粗さを調整した後、その先端部に切削加工又は転造加工等によってピ-オン 8を形成 (成形)し、次いで、熱処理、バレル研磨処理等の工程を経てピ-オン 8を備 えたモータシャフト 5に仕上げられる。
ピ-オン 8はモータシャフト 5の先端側に形成される力 その位置はモータシャフト 5 の最先端部でなくてもよい。
[0013] 図 3は、ピ-オン 8の構造をより詳細に示した斜視図である。このピ-オン 8は、モー タシャフト 5の先端をホブカ卩ェして形成されたものであり、図中 Pで示す範囲がピ-ォ ン 8を構成している。
先に述べたように、一般的なサイズのモータや小型モータのなかでもマイクロモータ よりも大きいモータは相応のモータトルクを有するため、ピ-オン径をあまり小さくする と歯の部分に大きな応力が加わるため、破損や疲労破壊が容易に生じてしまう。これ に対して、一般に外径力 mm以下であるマイクロモータの場合には、モータトルクが 数 Nm〜数百/ z Nmと非常に小さぐ仮にロックして最大負荷を加えた場合でも、ピ 二オンの歯の部分が破損したり、繰り返し荷重によって疲労破壊することはないことが 判った。ちなみに、本発明者らが試作した直径 2mmのマイクロモータのモータトルク は 7 μ Nmであった。
[0014] 本発明において、ピニオン 8の外径をモータシャフト 5の外径以下とするのは、言う までもなくピ-オンを小径ィ匕して大きな減速比を得るためである力 モータシャフト 5 そのものを切削加工や転造カ卩ェ等でカ卩ェしてピ-オン 8を形成する場合においては 、ピニオン 8の外径をモータシャフト 5の外径以下とすることは、以下のようなメリットも ある。すなわち、ピ-オン外径をモータシャフト外径より大きくする場合には、ピ-オン 形成前のブランク状態のモータシャフトは、直径の異なる段付きの棒形状となり、特に 切削加工されたモータシャフトの外径精度と面粗さを高精度に仕上げることが難しく なる。これに対して、ピニオン外径がモータシャフト外径よりも小さければ、ピニオン形 成前のブランク状態のモータシャフトは段付きのない丸棒形状となり、センタレス加工 を行うことでモータシャフトの外径精度と面粗さが高精度に仕上げられる。そして、こ のようにセンタレス加工されたモータシャフトにピ-オンをカ卩ェし、熱処理、バレル研 磨処理等の工程を経てピ-オン 8を有するモータシャフト 5が仕上げられる。
[0015] また、モータシャフトに一体形成されるピ-オンの外径がモータシャフトの外径より 大きい場合には、モータシャフトを軸受（ギヤヘッド側）に前方側から通した状態で口 一ターマグネットを接着剤等によって固着しなければならないが、軸受が介在されて いる状態であると、モータシャフトとローターマグネットを高精度な位置関係で固着す ることが難しぐまた接着剤がはみ出した場合、拭き取る工程も難しくなる。この点、ピ 二オン 8の外径がモータシャフト 5の外径より小さい本発明の場合には、予めモータシ ャフト 5とローターマグネット 6を固着することができるため、高精度で容易な^ a立が可 能となる。
[0016] 本発明のモータ自体の外径やモータシャフト 5の外径に特別な制約はないが、先に 述べたようにマイクロモータのモータシャフト 5にシャフト径以下のピ-オン 8を一体的 に形成した場合でも、ピ-オンが強度の面で十分な耐久性を得られるのは、モータト ルクが非常に小さいマイクロモータに特有の性質であり、このような観点からは、特に モータの外径力 mm以下、モータシャフト 5の外径が
lmm以下のマイクロモータ（マイクロギヤードモータ）が好適である。
また、ピ-オン 8の外径はモータシャフト 5の外径よりも小さければよぐピニオン外 径の下限は特に限定しないが、一般には強度的な面力もモータシャフト 5の外径の 少なくとも 80%程度の外径を有することが好ましい。
[0017] 前記減速用ギヤヘッド部 2は、ハウジング 3Bと、前記ピニオン 8が駆動連結される 減速用ギヤ機構部 9と、その出力側 (先端側）に配置され、軸受 11に回転自在に支 持される出力軸 10とを備えており、前記ピ-オン 8は、減速用ギヤ機構部 9の初段歯 車に嚙み合っている。
この減速用ギヤヘッド部 2が有する減速用ギヤ機構部 9の構造は任意であり、種々 の機構のものを適用することができるが、本実施形態では遊星歯車減速機構により 構成されている。この遊星歯車減速機構の基本構造は、図 4に示すような従来の機 構と同じであり、本実施形態ではモータ部 1側から出力軸 10側に向力つて順に配置 される 2組の独立したキャリアユニット 12a, 12bと、出力軸 10の基端部に設けられた 1組のキャリアユニット 12cを備えて!/、る。
[0018] 前記各キャリアユニット 12a, 12bは、モータ部側の面に遊星歯車支持用の 3本の 軸部 130が周方向において 120° 等分の配置関係で突設されるとともに、反モータ 部側の面の中央部に太陽歯車 15が突設された板状のキャリア 13と、前記各軸部 13
Figure imgf000009_0001
、て 120° 等分の配置関係の 遊星歯車 14)とを備えて!/、る。
また、キャリアユニット 12cは、モータ部側の面に遊星歯車支持用の 3本の軸部 130 cが周方向において 120° 等分の配置関係で突設されるとともに、反モータ部側の 面の中央部に出力軸 10が基端部に固定 (又は基端部に一体的に形成)された板状 のキャリア 13cと、前記各軸部 130cに回転自在に支持された遊星歯車 14cとを備え ている。
また、減速用ギヤ機構部 9が配置されたハウジング 3Bの内面には内歯車 16が設け られている。
[0019] 以上のような減速用ギヤ機構部 9は、キャリアユニット 12a〜12cの遊星歯車 14, 1 4cは内歯車 16に嚙み合うとともに、隣り合うキャリアユニット 12間では、モータ部側の キャリアユニット 12の太陽歯車 15が反モータ側のキャリアユニット 12の各 3つの遊星 歯車 14, 14cに嚙み合い、さらに、第 1段目のキャリアユニット 12aの 3つの遊星歯車 14にモータシャフト 5のピ-オン 8が嚙み合っている。これによりピ-オン 8の回転は、 3つのキャリアユニット 12a〜12cを経て出力軸 10に伝えられる力 その過程におい て、 減速比 =(Z3ZZ1 + 1)
Zl:ピ-オン 8又は太陽歯車 15の歯数
Z3:内歯車 16の歯数
で示される減速比で回転数が順次減速され、最終的に出力軸 10から出力される。 ここで、ピニオン 8と減速用ギヤ機構部 9の第 1段目の減速用歯車 (本実施形態で は内歯車 16)との間の減速比が 5以上となるように、前記ピニオン 8と減速用歯車の 歯数を設定することが好ましい。この減速比 5以上は、図 4に示すような従来のマイク ロギヤードモータでは達成不可能な減速比である力 本発明によれば容易に達成す ることがでさる。
[0020] 図 4に示すような従来例のマイクロギヤードモータと、図 1に示すような本発明例の マイクロギヤードモータについて、得られる減速比の一例を以下に示す。
，従来例
ピニオン（ =太陽歯車)の歯数 Z1： 14枚
遊星歯車の歯数 Z2: 15枚
内歯車の歯数 Z3: 46枚
減速比 =(Ζ3ΖΖ1 + 1)^4.286(4.286:1)
•本発明例
ピニオン（ =太陽歯車)の歯数 Z1： 8枚
遊星歯車の歯数 Ζ2： 18枚
内歯車の歯数 Ζ3: 46枚
減速比= 3721+1)^6.75(6.75:1)
以上のとおり、本発明例では従来例に較べて減速比を 50%以上も高めることがで きる。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]本発明のマイクロギヤードモータの一実施形態を示す縦断面図
[図 2]図 1中の II II線に沿う断面図
[図 3]図 1の実施形態において、モータシャフト先端に形成されたピ-オンの構造をよ り具体的に示す斜視図 [図 4]従来のマイクロギヤードモータの一例を示す縦断面図 符号の説明
1 モータ部
2 減速用ギヤヘッド部
3A, 3B ノヽウジング
4a, 4b 軸受
5 モータシャフト
6 ローターマグネット
7 ステータコイル
8 ピニオン
9 減速用ギヤ機構部
10 出力軸
11 軸受
12a〜12c キャリアユニット
13, 13c キャリア
130, 130c 軸咅
14, 14c 遊星歯車
15 太陽歯車
16 内困車

Claims

請求の範囲
[1] シャフトの先端側に、シャフトの外径以下の外径を有するピニオンが一体的に形成 されたことを特徴とするマイクロモータ用のモータシャフト。
[2] シャフトの外径が 1mm以下であることを特徴とする請求項 1に記載のマイクロモータ 用のモータシャフト。
[3] 請求項 1又は 2に記載のモータシャフトを有することを特徴とするマイクロモータ。
[4] 外径力 mm以下であることを特徴とする請求項 3に記載のマイクロモータ。
[5] 請求項 3又は 4に記載のマイクロモータで構成されるモータ部と、該モータ部に、モ ータシャフトに形成されたピ-オンを介して駆動連結される減速用ギヤヘッド部とを備 えることを特徴とするマイクロギヤードモータ。
[6] モータ部のモータシャフトに形成されたピ-オンと減速用ギヤヘッド部の第 1段目の 減速用歯車との間の減速比が 5以上となるように、前記ピニオンと減速用歯車の歯数 が設定されることを特徴とする請求項 5に記載のマイクロギヤードモータ。
[7] モータ部がブラシレスモータであり、減速用ギヤヘッド部の減速用ギヤ機構が遊星 歯車減速機構であることを特徴とする請求項 5又は 6に記載のマイクロギヤードモー タ。
[8] 外径力 mm以下であることを特徴とする請求項 5〜7の 、ずれかに記載のマイクロ ギヤードモータ。
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