波动齿轮减速机用马达单元的制作方法

本发明涉及一种波动齿轮减速机用马达单元。

背景技术：

以往，作为将电动机旋转轴的旋转减速后予以输出的减速机，已知有各种结构的减速机。例如在专利文献1中，公开有一种利用了波动齿轮机构的减速机。所述波动齿轮减速机具有：椭圆状的波发生器(wavegenerator)；可挠性的柔轮(flexspline)，经由位于所述波发生器外周的轴承而接触，并且在外周具有花键的齿且形成为圆形；以及刚轮(circularspline)，呈环(ring)状地具有较所述柔轮的齿数多的花键的歯，且啮合而嵌合于所述柔轮的外周。

所述波动齿轮减速机构中，例如在将输入轴连接于所述波发生器，将所述刚轮固定，并将所述柔轮连结于输出轴的情况下，当所述波发生器朝顺时针时方向旋转一圈时，所述柔轮朝逆时针方向旋转与所述刚轮的齿数差相当的量。另一方面，在将所述柔轮固定，将所述刚轮连结于输出轴的情况下，所述刚轮旋转与所述柔轮的齿数差相当的量。

如此，所述波动齿轮减速机中，将输入至所述波发生器的旋转通过所述刚轮与所述柔轮的齿数差来进行减速后，从所述柔轮或所述刚轮予以输出。

所述专利文献1的图1中，公开有一种波动齿轮减速机相对于驱动马达的旋转轴而连接的结构。图1的结构中，装置整体的重量变重，并且，因将波动齿轮减速机连接于旋转轴的联轴(coupling)部，装置整体的大小变大且长度变长。因此，所述专利文献1所公开的结构中，通过将减速机与驱动马达一体化，从而实现装置整体的紧凑化。具体而言，所述专利文献1所公开的结构中，驱动马达的转子与减速机的波发生器是一体地形成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利实开昭60-166261号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

然而，在如所述专利文献1所公开那样，将减速机与驱动马达一体化的情况下，必须各别地设计专用的减速机及驱动马达。因此，必须根据用途来设计各种减速机及驱动马达，在通用性方面存在问题。

另一方面，在如所述专利文献1的图1所示那样，将独立的驱动马达与减速机予以组合的情况下，虽可确保减速机的通用性，但通过如所述专利文献1所记载那样将减速机及驱动马达予以组合而获得的装置大型化。

本发明的目的在于实现一种在波动齿轮减速机用马达单元中，可相对于波动齿轮减速机而紧凑地安装的结构。

解决问题的技术手段

本发明的一实施方式的波动齿轮减速机用马达单元是相对于波动齿轮减速机而安装的马达单元，所述波动齿轮减速机包括：筒状的壳体(casing)，沿轴线方向延伸；环状的内齿轮，在所述壳体内相对于所述壳体可相对旋转地配置，且在内周侧具有内齿；可挠性的环状的外齿轮，配置于所述内齿轮的径向内方，并且在所述轴线方向的一侧固定于所述壳体，且在外周侧具有与所述内齿啮合的外齿；以及椭圆状的凸轮(cam)，配置于所述外齿轮的径向内方，通过旋转而使所述外齿轮朝径向变形。所述马达单元包括：旋转轴部，沿所述轴线方向延伸；转子(rotor)部，相对于所述旋转轴部，可与所述旋转轴部一体旋转地设置；定子(stator)部，与所述转子部相向地配置；以及马达壳体，覆盖所述旋转轴部、所述转子部及所述定子部，且固定所述定子部。所述马达壳体具有罩部，所述罩部从所述轴线方向的另一侧覆盖所述转子部及所述定子部。所述旋转轴部朝所述轴线方向的另一侧延伸，贯穿所述罩部，且连接于所述凸轮。所述罩部具有支持部。所述支持部朝所述轴线方向的另一侧延伸，覆盖所述旋转轴部的一部分，且可旋转地支持所述旋转轴部，并且在所述波动齿轮减速机被安装于所述马达壳体中的状态下，位于所述外齿轮的内方。

发明的效果

根据本发明的一实施方式的波动齿轮减速机用马达单元，可获得具有可相对于波动齿轮减速机而紧凑地安装的结构的波动齿轮减速机用马达单元。

附图说明

[图1]图1是表示包含实施方式的马达单元的动力单元的概略结构的剖面图。

[图2]图2是表示波动齿轮减速机的概略结构的剖面图。

[图3]图3是从轴线方向的一侧观察外齿轮、内齿轮及凸轮的图。

[图4]图4是表示马达单元的概略结构的剖面图。

[图5]图5是示意性地表示在从厚度方向观察马达单元的情况下，马达单元中的转子磁体(rotormagnet)与线圈部的位置关系的图。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的实施方式。另外，对于图中的相同或相当的部分标注相同的符号而不重复其说明。而且，各图中的构成构件的尺寸并非忠实地表示实际的构成构件的尺寸及各构成构件的尺寸比率等。

另外，以下的说明中，分别将与马达单元的旋转轴平行的方向称为“轴线方向”或“高度方向”、与旋转轴正交的方向称作“径向”、沿着以旋转轴为中心的圆弧的方向称作“周方向”。但是，所述“平行的方向”也包含大致平行的方向。而且，所述“正交的方向”也包含大致正交的方向。

而且，在以下的说明中，“轴线方向的一侧”是指与所述旋转轴平行的方向上的、动力单元的马达单元侧，“轴线方向的另一侧”是指与所述旋转轴平行的方向上的、动力单元的波动齿轮减速机侧。

(整体结构)

图1表示包含本发明的实施方式的波动齿轮减速机用马达单元3(以下简称作马达单元)的动力单元1的概略结构。动力单元1具备波动齿轮减速机2及马达单元3。动力单元1将马达单元3的后述的旋转轴52的旋转通过波动齿轮减速机2而减速后予以输出。动力单元1例如可用作使机器人(robot)的关节或电动轮椅等的车轮驱动的动力源。

波动齿轮减速机2及马达单元3分别为圆柱状。动力单元1是在将波动齿轮减速机2与马达单元3沿他们的高度方向(图1中的上下方向)予以重叠的状态下，将他们的外周侧通过多个螺栓(bolt)4予以连接。动力单元1整体上为圆柱状。

(波动齿轮减速机)

如图1及图2所示，波动齿轮减速机2形成为径向(图1及图4中的左右方向)尺寸大于高度方向(图1及图4中的上下方向)的扁平状。波动齿轮减速机2通过与马达单元3的后述的旋转轴52一同旋转的凸轮12，而对外齿轮14赋予波动，由此将凸轮12的旋转传递至所述外齿轮14或内齿轮15。

具体而言，波动齿轮减速机2具备壳体11、凸轮12、轴承13、外齿轮14、内齿轮15及交叉滚柱轴承(crossrollerbearing)16。

壳体11是沿轴线x所延伸的方向(以下称作轴线方向)延伸的圆筒状。所述轴线x在波动齿轮减速机2被安装于马达单元3的状态下，与马达单元3的旋转轴52的轴线x一致。因而，所述轴线方向与马达单元3的旋转轴52的轴线方向一致。

在壳体11上，沿周方向设有多个沿所述轴线方向贯穿壳体11的螺丝孔11a。在螺丝孔11a中，插入用于连接马达单元3与波动齿轮减速机2的螺栓4(参照图1)。另外，螺丝孔11a与形成于外齿轮14的贯穿孔14d相连而构成螺栓4的插入孔，所述外齿轮14如后所述那样，相对于壳体11而配置于所述轴线方向的所述一侧(马达单元3侧)。

凸轮12被配置于壳体11的内方。凸轮12与马达单元3的旋转轴52连接，从而与旋转轴52一体地旋转。

详细而言，凸轮12是从所述轴线方向观察时呈椭圆状的板状构件。凸轮12以其厚度方向与所述轴线方向一致的方式而配置于壳体11的内方。

凸轮12具有沿所述轴线方向贯穿所述凸轮12的贯穿孔12a(插入孔)。凸轮12在贯穿孔12a中的所述轴线方向另一侧的开口部分具有凹部12b。

凸轮12在从与所述轴线方向正交的方向观察时，相对于壳体11而配置于所述轴线方向的所述另一侧。由此，壳体11在较凸轮12为所述轴线方向的所述一侧具有空间s。在波动齿轮减速机2与马达单元3连接的状态下，马达单元3的后述的支持部64位于空间s内。

凸轮12具有多个螺栓孔12c，所述多个螺栓孔12c是以围绕贯穿孔12a中的、与设有凹部12b的开口部为相反侧的开口部分(所述轴线方向的所述一侧的开口部分)的方式而形成(参照图2)。插通马达单元3中的旋转轴52的贯穿孔52a的螺栓被紧固于多个螺栓孔12c(参照图1)。如图1所示，将凸轮12与马达单元3的旋转轴52通过螺栓予以连接，由此，凸轮12与马达单元3的旋转轴52一体地旋转。因此，凸轮12在从所述轴线方向观察时，以轴线x为中心而旋转。

在壳体11的内方，以围绕凸轮12的方式，配置有形成为附凸缘的圆筒状的外齿轮14及形成为圆环状的内齿轮15。即，外齿轮14位于凸轮12的径向外方，且在外齿轮14的径向外方配置有内齿轮15。图3表示从所述轴线方向的所述另一侧观察波动齿轮减速机2时的外齿轮14、内齿轮15及凸轮12的位置关系。另外，图3中省略了壳体11的记载。

从所述轴线方向观察时，在凸轮12与外齿轮14之间配置有轴承13。轴承13是配置于凸轮12与外齿轮14之间，可对应于凸轮12的旋转而沿凸轮12的径向移动。由此，当椭圆状的凸轮12旋转时，凸轮12的长轴方向的端部经由轴承13而朝向径向外方按压外齿轮14的内周侧。

外齿轮14如图2所示，是由具有可挠性的薄板形成为附凸缘的圆筒状。具体而言，外齿轮14具有：圆筒部14a，从径向外方覆盖凸轮12；以及凸缘部14b，在圆筒部14a中的所述轴线方向的所述一侧，朝向径向外方延伸。

圆筒部14a在外周面，沿周方向以固定的间距形成有多个外齿31(参照图3)。外齿31是在圆筒部14a的外周面，以沿所述轴线方向延伸的方式而形成。圆筒部14a的内周面接触至配置于凸轮12外周的轴承13。由此，通过椭圆状的凸轮12旋转，从而凸轮12的长轴方向的端部经由轴承13而使圆筒部14a朝径向产生变形。如此，通过椭圆状的凸轮12旋转，可对外齿轮14的圆筒部14a朝径向赋予波动。

从所述轴线方向观察时，凸缘部14b形成为圆环状。凸缘部14b如图1及图2所示，外周侧被固定于壳体11中的所述轴线方向的所述一侧。凸缘部14b在外周侧具有比外齿轮14的其他部分厚的厚壁部14c。通过凸缘部14b在外周侧具有厚壁部14c，从而波动齿轮减速机2在所述轴线方向上的所述一侧端部(马达单元3侧端部)的内周侧具有凹部2a。在波动齿轮减速机2与马达单元3被组装的状态下，马达单元3的后述的凸部63c位于所述凹部2a内。通过此种结构，可将马达单元3与波动齿轮减速机2在容易定位的状态下予以组装。

在厚壁部14c，沿周方向形成有多个贯穿厚度方向的贯穿孔14d。贯穿孔14d是设于如下所述的位置，即，在将外齿轮14的厚壁部14c配置于壳体11中的所述轴线方向的所述一侧的状态下，与壳体11的螺丝孔11a对应的位置。

另外，从圆筒部14a朝径向外方突出的凸缘部14b的长度，具有在如上所述那样圆筒部14a因凸轮12的旋转而受到按压的情况下可容易地变形的长度。

内齿轮15如图3所示，为圆环状的构件，在内周面，沿周方向而以固定的间距形成有多个内齿32。内齿32是在内齿轮15的内周面以沿所述轴线方向延伸的方式而形成。内齿轮15是以从径向外方围绕凸轮12、轴承13及外齿轮14的圆筒部14a的方式而配置。内齿轮15相对于外齿轮14而在周方向的一部分具有规定的间隙，以使得当外齿轮14被凸轮12的长轴方向的端部朝径向按压而变形时，内齿轮15的内齿32相对于外齿轮14的外齿31而啮合。

另外，如图2所示，在内齿轮15上，在所述轴线方向的所述一侧固定有连接环20。所述连接环20经由交叉滚柱轴承16而由壳体11的内面可旋转地予以支持。另外，连接环20相对于内齿轮15而通过多个螺栓6来固定。交叉滚柱轴承16的结构与普通的交叉滚柱轴承的结构同样，因此省略详细说明。

如图3所示，内齿轮15的内齿32的数量多于外齿轮14的外齿31的数量。如此，外齿31的齿数与内齿32的齿数不同，因此，通过凸轮12的旋转来使外齿轮14朝径向变形而使外齿轮14的外齿31依序啮合至内齿轮15的内齿32，由此可使内齿轮15的旋转速度相对于凸轮12的旋转速度而减速。

因此，通过以上结构，可将马达单元3的后述的旋转轴52的旋转通过波动齿轮减速机2而减速，并通过内齿轮15予以输出。

(马达单元)

马达单元3是轴向间隙(axialgap)型的无刷马达(brushlessmotor)。马达单元3如图1及图4所示，是径向(图1及图4中的左右方向)尺寸大于高度方向的扁平状。

如图4所示，马达单元3具备马达壳体51、旋转轴52(旋转轴部)、转子部3a及定子部3b。马达壳体51形成为沿轴线x所延伸的方向(以下称作轴线方向)延伸的圆柱状。所述轴线x与后述的旋转轴52的轴线x一致。旋转轴52贯穿马达壳体51的所述轴线方向的所述另一侧。

在马达壳体51内，收容有转子部3a及定子部3b。即，马达壳体51覆盖转子部3a及定子部3b。另外，转子部3a具有转子轭(rotoryoke)53b、转子轭54b与转子磁体55、转子磁体56(磁场产生部)。定子部3b具有线圈芯(coilcore)部57。

马达壳体51在外周侧具有多个供螺栓4插入的螺栓孔51a，所述螺栓4用于使马达单元3与波动齿轮减速机2连接。如图1所示，马达壳体51是以旋转轴52所贯穿的部分位于波动齿轮减速机2侧的方式，而安装于波动齿轮减速机2。

马达壳体51具有沿所述轴线方向延伸的有底圆筒状的第1罩61、及覆盖第1罩61的开口的第2罩62(罩部)。第1罩61覆盖转子部3a及定子部3b中的所述轴线方向的一半。第2罩62覆盖转子部3a及定子部3b中的所述轴线方向的一半。即，第2罩62从所述轴线方向的所述另一侧覆盖转子部3a及定子部3b。旋转轴52贯穿第2罩62。

第2罩62具有：壳体部63，覆盖转子部3a及定子部3b中的所述轴线方向的一半；以及支持部64，可旋转地支持旋转轴52。

壳体部63具有：圆筒部63a，构成马达壳体51的侧壁的一部分；以及平板部63b，覆盖转子部3a及定子部3b中的所述轴线方向的所述另一侧。圆筒部63a是沿所述轴线方向延伸的圆筒状。平板部63b的厚度方向与所述轴线方向一致。从所述轴线方向观察时，在平板部63b的中央部分设有支持部64。

平板部63b的内周侧的厚度尺寸大于外周侧的厚度尺寸。由此，第2罩62在径向内周侧具有凸部63c。所述凸部63c在马达单元3与波动齿轮减速机2被组装的状态下，位于波动齿轮减速机2的凹部2a内。由此，当将马达单元3安装于波动齿轮减速机2时，可将马达单元3相对于波动齿轮减速机2而定位。

支持部64是在所述轴线方向上从壳体部63朝向马达壳体51的外方延伸的圆筒状。即，支持部64从壳体部63朝所述轴线方向的所述另一侧延伸。支持部64与壳体部63为一体。

支持部64如图4所示，具有贯穿孔64a。旋转轴52可旋转地配置于贯穿孔64a内。即，在贯穿孔64a内，在旋转轴52与覆盖旋转轴52的一部分的支持部64之间，配置有可旋转地支持旋转轴52的多个支持轴承65、支持轴承66。支持轴承65、支持轴承66是沿所述轴线方向排列而配置。另外，在贯穿孔64a的内周面，在所述轴线方向上支持轴承65、支持轴承66所位于的部分之间，设有突出部64b。由此，在贯穿孔64a的内周面与旋转轴52之间，可防止支持轴承65、支持轴承66沿所述轴线方向移动。

通过以上结构，可利用构成马达壳体51的一部分的支持部64来可旋转地支持旋转轴52，因此可使马达单元化。并且，通过使支持轴承65、支持轴承66沿所述轴线方向排列配置，从而能以稳定的状态可旋转地支持旋转轴52。

如图4所示，旋转轴52是沿所述轴线方向延伸的圆筒状。旋转轴52是在马达壳体51内，与马达壳体51呈同心地配置。在旋转轴52上，沿周方向设有多个供螺栓(参照图1)插入的贯穿孔52a，所述螺栓用于固定旋转轴52与波动齿轮减速机2的凸轮12。另外，所述贯穿孔52a是在内周面的至少一部分设有螺纹部的螺丝孔。

旋转轴52包含沿所述轴线方向连接的二个构件。详细而言，旋转轴52包含：第1旋转轴53，具有转子轭53b；以及第2旋转轴54，具有转子轭54b。第1旋转轴53及第2旋转轴54沿所述轴线方向连接。

第1旋转轴53及第2旋转轴54分别具有轴部53a、轴部54a与转子轭53b、转子轭54b。轴部53a、轴部54a是沿所述轴线方向延伸的圆筒状，且沿所述轴线方向连接。具体而言，轴部53a、轴部54a具有沿所述轴线方向延伸且螺栓5可贯穿的贯穿孔(螺丝孔)。贯穿孔构成旋转轴52的贯穿孔52a。由此，第1旋转轴53及第2旋转轴54通过螺栓5来连接轴部53a、轴部54a。

第2旋转轴54的轴部54a在所述轴线方向的所述另一侧端部具有突出部54c(插入部)。突出部54c是与轴部54a同心的圆筒状。突出部54c的外径小于轴部54a。即，轴部54a是具有比突出部54c大的外径的大径部。

突出部54c在波动齿轮减速机2与马达单元3被组装的状态下，位于波动齿轮减速机2的凸轮12的贯穿孔12a内。此时，轴部54a顶住凸轮12的贯穿孔12a的周缘部。由此，可通过马达单元3的旋转轴52来进行凸轮12的定位。

而且，通过所述结构，可使马达单元3的旋转轴52及波动齿轮减速机2的凸轮12的旋转中心容易地对准。由此，可容易地组装马达单元3与波动齿轮减速机2。

转子轭53b、转子轭54b是从轴部53a、轴部54a朝向径向外方延伸。转子轭53b、转子轭54b从所述轴线方向观察时为圆盘状。转子轭53b、转子轭54b是以在所述轴线方向上具有规定间隔的方式而平行地配置。另外，所谓所述平行，也包含下述情况，即，转子轭53b、转子轭54b倾斜至固定于转子轭53b、转子轭54b的后述的转子磁体55、转子磁体56不会接触至线圈芯部57的程度。

本实施方式中，轴部53a与转子轭53b为单个零件，轴部54a与转子轭54b为单个零件。轴部53a与转子轭53b也可为独立零件，轴部54a与转子轭54b也可为独立零件。

转子磁体55、转子磁体56为圆环状，被固定于转子轭53b、转子轭54b中的相向的面上(参照图4)。即，转子磁体55被固定于转子轭53b中的转子轭54b侧的面。转子磁体56被固定于转子轭54b中的转子轭53b侧的面。虽未图示，但转子磁体55、转子磁体56沿周方向交替地具有不同的磁极。

线圈芯部57例如形成为沿所述轴线方向延伸的圆柱状。线圈芯部57如图5示意性地所示，在从轴线方向观察马达单元3时，在马达壳体51内沿周方向配置有多个(本实施方式的示例中为六个)。如图4所示，线圈芯部57分别由圆环状板58沿所述轴线方向所夹着。圆环状板58的外周面被固定于所述马达壳体51的内周面。即，线圈芯部57相当于马达的定子。虽未图示，但线圈芯部57具有卷绕在侧面上的线圈。

在转子磁体55、转子磁体56与线圈芯部57之间，沿旋转轴52的轴线方向形成有间隙。具有如上所述的结构的轴向间隙型马达单元3与具有相同输出性能的径向间隙(radialgap)型马达相比，高度方向(轴线方向)上紧凑地构成。

而且，转子磁体55、转子磁体56被配置在沿所述轴线方向包夹线圈芯部57的位置。即，转子部3a具有夹着定子部3b而配置的二个磁场产生部。由此，与转子磁体相对于线圈芯部57而仅配置于其中一侧的结构相比，可使马达单元3的输出达到二倍。因此，可实现马达单元3的输出提高。

通过所述结构，波动齿轮减速机2在所述轴线方向上，在凸轮12的所述一侧具有空间s。通过将波动齿轮减速机2与马达单元3予以组装，从而马达单元3的支持部64位于空间s内。由此，可将马达单元3与波动齿轮减速机2通过紧凑的结构予以连接。

(其他实施方式)

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但所述实施方式不过是用于实施本发明的例示。因而，不限定于所述实施方式，而可在不脱离其主旨的范围内，对所述实施方式进行适当变形而实施。

所述实施方式中，在马达单元3的支持部64与旋转轴52之间，沿旋转轴52的轴线方向排列地配置有二个轴承。然而，也可在支持部64与旋转轴52之间配置三个以上的轴承。

所述实施方式中，马达单元3的旋转轴52具有被插入至凸轮12的贯穿孔12a内的突出部54c。然而，也可不在旋转轴52上设置突出部54c。而且，所述实施方式中，第2罩62的壳体部63具有凸部63c，所述凸部63c在波动齿轮减速机2与马达单元3被组装的状态下，位于波动齿轮减速机2的凹部2a内。然而，也可不在马达单元3设置凸部63c，且不在波动齿轮减速机设置凹部2a。

所述实施方式中，由转子部3a的转子磁体55、转子磁体56沿所述轴线方向来包夹定子部3b的线圈芯部57。然而，也可将转子磁体相对于线圈芯部57而仅配置于所述轴线方向的所述一侧。而且，转子部也可取代转子磁体而具有线圈等磁场产生部。

所述实施方式中，马达单元3为轴向间隙型马达。然而，马达单元也可为径向间隙型马达等具有其他结构的马达。

产业上的可利用性

本发明可利用于安装于波动齿轮减速机的马达单元。

符号的说明

2：波动齿轮减速机

2a：凹部

3：马达单元

3a：转子部

3b：定子部

11：壳体

12：凸轮

12a：贯穿孔(插入孔)

14：外齿轮

15：内齿轮

31：外齿

32：内齿

51：马达壳体

52：旋转轴(旋转轴部)

54a：轴部(大径部)

54c：突出部(插入部)

55：转子磁体(磁场产生部)

56：转子磁体(磁场产生部)

61：第1罩

62：第2罩(罩部)

63：壳体部

63a：圆筒部

63b：平板部

63c：凸部

64：支持部

x：轴线

s：空间