ギヤードモータ
【課題】出力部材の回転をセンサ装置によって安定して検出することのできるギヤードモータを提供すること。
【解決手段】ギヤードモータ１００において、センサ装置８０の永久磁石８５は、出力部材５において上側連結穴５２および下側連結穴５３よりも半径方向外側に固定され、ホール素子８３は基板８の上面に面実装されている。従って、遊星歯車機構６５からの回転が下側連結穴５１を介して出力部材５に伝達される際の負荷、および出力部材５の上側連結穴５２から回転が出力される際の負荷によって、出力部材５に大きな負荷が加わっても、出力部材５では、永久磁石８５の位置がずれるような変形が発生しない。センサ装置８０は非接触式であるため、基板８を変形させるような応力を発生させず、かつ、ホール素子８３は面実装タイプであるため、基板８の裏側にリード端子が突出することがない。
【解決手段】ギヤードモータ１００において、センサ装置８０の永久磁石８５は、出力部材５において上側連結穴５２および下側連結穴５３よりも半径方向外側に固定され、ホール素子８３は基板８の上面に面実装されている。従って、遊星歯車機構６５からの回転が下側連結穴５１を介して出力部材５に伝達される際の負荷、および出力部材５の上側連結穴５２から回転が出力される際の負荷によって、出力部材５に大きな負荷が加わっても、出力部材５では、永久磁石８５の位置がずれるような変形が発生しない。センサ装置８０は非接触式であるため、基板８を変形させるような応力を発生させず、かつ、ホール素子８３は面実装タイプであるため、基板８の裏側にリード端子が突出することがない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転を出力部材に歯車機構を介して伝達するギヤードモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転出力を出力部材に歯車機構を介して伝達するギヤードモータでは、センサ装置によって、出力部材の回転を検出するように構成されている。かかるセンサ装置としては、出力部材に設けた接点ブラシ（可動側センサ要素）と、２つのケースに挟持された基板に形成された導電パターン（固定側センサ要素）とを利用した構成が案出されている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、接点ブラシと基板に形成された導電パターンとを利用したセンサ装置では、ブラシと導電パターンとの間に接触不良が発生しやすいため、長期信頼性が低いという問題点がある。
【０００４】
また、ギヤードモータのセンサ装置としては、出力部材のフランジ状の大径部の外周面に回転伝達用の外歯を設けるとともに、大径部に永久磁石（可動側センサ要素）を設け、ケースに保持された基板にリード端子付きホール素子（固定側センサ要素）を実装した構成が案出されている（特許文献２参照）。
【０００５】
かかる磁気センサ装置は非接触式であるため、接点ブラシで生じるような接触不良が発生しない。
【特許文献１】特開２００８−４３１０９号公報
【特許文献２】特開２００４−２２９３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に開示の構成のように、出力部材において回転伝達用の外歯が設けられたフランジ状の大径部に可動側センサ要素を設けた場合、回転伝達時に大径部に加わる応力によって大径部が変形すると、可動側センサ要素の位置がずれてしまい、検出精度が低下するという問題点がある。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、出力部材の回転をセンサ装置によって安定して検出することのできるギヤードモータを提供することにある。
【０００８】
また、本発明の課題は、さらに、軸線方向の寸法を短くすることができる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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明では、モータと、該モータの回転を伝達する歯車機構と、該歯車機構を介して前記モータの回転が伝達される出力部材と、該出力部材の回転を検出するセンサ装置と、を有するギヤードモータにおいて、前記歯車機構は、前記出力部材に対して該出力部材の回転軸線方向における一方側に遊星歯車機構を備え、前記センサ装置は、可動側センサ要素と固定側センサ要素とが非接触の非接触式センサ装置であって、前記出力部材の外部への出力部、および前記出力部材の前記遊星歯車機構との連結部より半径方向外側位置に保持され、前記固定側センサ要素は、前記可動側センサ要素と前記遊星歯車機構との間に配置された基板に面実装されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明において、モータの回転は、歯車機構として用いた遊星歯車機構を介して出力部材に伝達され、出力部材の出力部を介して外部に出力される。その際、センサ装置は、出力部材の回転、例えば、出力部材の回転位置を検出する。ここで、センサ装置の可動側センサ要素は、出力部材において出力部、および遊星歯車機構との連結部より半径方向外側位置に保持されている。このため、遊星歯車機構からの回転が連結部を介して出力部材に伝達される際の負荷、および出力部材の出力部から回転が出力される際の負荷によって、出力部材に大きな負荷が加わっても、かかる負荷は、出力部材において剛性の大きな中心側に加わるだけである。従って、出力部材では、可動側センサ要素が配置された半径方向外側部分が変形することがない。それ故、可動側センサ要素の位置がずれることがないので、センサ装置は高い精度で出力部材の回転を検出する。
【００１１】
また、センサ装置は非接触式であるため、接触式と違って、固定側センサ要素が実装された基板を変形させるような応力が発生せず、仮に基板が変形した場合でも接触不良に起因する不具合が発生しない。また、センサ装置は非接触式であるため、基板が変形した場合でもチャタリングなどの不具合も発生しない。
【００１２】
さらに、固定側センサ要素は、基板に面実装されているため、基板の裏側にリード端子が突出することがない。従って、基板の裏面側に遊星歯車機構を配置した場合でも、基板と遊星歯車機構とを近接させることができる。それ故、ギヤードモータの軸線方向の寸法を短くすることができる。さらにまた、固定側センサ要素は、基板に面実装されているため、リード端子を通す穴を基板に形成する必要がない。それ故、基板の剛性が大きいので、固定側センサ要素と可動側センサ要素との軸線方向の距離を一定に保つことができ、センサ装置の感度が高い。
【００１３】
本発明において、前記可動側センサ要素は、前記出力部材において前記固定側センサ要素と対向する面より前記回転軸線方向における他方側に配置されていることが好ましい。すなわち、前記可動側センサ要素は、前記出力部材において前記固定側センサ要素と対向する面より突出していないことが好ましい。このように構成すると、出力部材において基板と対向する面と、基板とを近接させることができるので、ギヤードモータの軸線方向の寸法を短くすることができる。
【００１４】
本発明において、前記可動側センサ要素は、例えば、前記出力部材の外周側面から半径方向外側に突出した突部に保持されている構成を採用することができる。かかる構成によれば、出力部材において固定側センサ要素と対向する面より可動側センサ要素が突出していない構成を容易に実現することができる。また、遊星歯車機構からの回転が連結部を介して出力部材に伝達される際の負荷、および出力部材の出力部から回転が出力される際の負荷によって、出力部材に大きな負荷が加わっても、出力部材では、可動側センサ要素の位置がずれるような変形が発生しない。
【００１５】
本発明において、前記可動側センサ要素は、前記出力部材において前記固定側センサ要素と対向する面より前記回転軸線方向における他方側に形成された穴内に保持されている構成を採用してもよい。かかる構成によれば、出力部材において固定側センサ要素と対向する面より可動側センサ要素が突出していない構成を容易に実現することができる。また、遊星歯車機構からの回転が連結部を介して出力部材に伝達される際の負荷、および出力部材の出力部から回転が出力される際の負荷によって、出力部材に大きな負荷が加わっても、出力部材では、可動側センサ要素の位置がずれるような変形が発生しない。
【００１６】
本発明においては、非接触式のセンサ装置としては、磁気センサやフォトインタラプタなどを用いることができる。但し、非接触式のセンサ装置として磁気センサを用いた場合、フォトインタラプタと比較して、少ないセンサ要素で出力部材の回転を検出することができる。かかる磁気センサにおいて、前記可動側センサ要素は永久磁石であり、前記固定側センサ要素は感磁素子である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明において、センサ装置の可動側センサ要素は、出力部材において出力部、および遊星歯車機構との連結部より半径方向外側位置に保持されているため、遊星歯車機構からの回転が連結部を介して出力部材に伝達される際の負荷、および出力部材の出力部から回転が出力される際の負荷によって、出力部材に大きな負荷が加わっても、出力部材では、可動側センサ要素の位置がずれるような変形が発生しない。それ故、センサ装置は高い精度で出力部材の回転を検出する。また、センサ装置は非接触式であるため、接触不良やチャタリングなどの不具合が発生しない。さらに、固定側センサ要素は、基板に面実装されているため、基板の裏側にリード端子が突出することがないため、基板の裏面側に遊星歯車機構を配置した場合でも、基板と遊星歯車機構とを近接させることができ、ギヤードモータの軸線方向の寸法を短くすることができる。さらにまた、固定側センサ要素は、基板に面実装されているため、リード端子を通す穴を基板に形成する必要がない。それ故、基板の剛性が大きいので、固定側センサ要素と可動側センサ要素との離間距離を一定に保つことができ、センサ装置の感度が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明を適用したギヤードモータを正面斜め上方からみたときの斜視図である。図２は、図１に示すギヤードモータからモータケースを取り外した状態を正面斜め上方からみたときの斜視図である。図３（ａ）、（ｂ）は、図２に示す状態からさらに下ケースや出力部材を取り外した状態を背面斜め上方からみた斜視図、およびさらに基板を取り外した状態を背面斜め上方からみた斜視図である。図４（ａ）、（ｂ）は、図１に示すギヤードモータの縦断面図、および内部の機構部分の構成を示す斜視図である。なお、図４（ｂ）には、固定歯車構成体の図示は省略してある。
【００２０】
図１、図２および図３（ａ）、（ｂ）に示すギヤードモータ１００は、給湯器において水と湯との混合具合を変えるバルブなどに対するアクチェータである。本形態において、ギヤードモータ１００は、下ケース１１と上ケース１２とを連結したモータケース１を備えており、下ケース１１の側面にコネクタ部１３が構成されている。モータケース１の内部には、ステッピングモータなどのモータ３、このモータ３の回転を伝達する歯車機構６、および歯車機構６を介してモータ３の回転が伝達される樹脂製の出力部材５が配置されており、出力部材５の上端部は、上ケース１２に形成された開口から露出している。出力部材５の上端面には、出力部として、Ｄカット形状の上側連結穴５２が形成されており、かかる上側連結穴５２に外部の被駆動部材〈図示せず〉の軸部が嵌められる。
【００２１】
（歯車機構６などの構成）
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、歯車機構６は、減速歯車列６０と遊星歯車機構６５とを有している。減速歯車列６０は、モータ３の出力軸に固着されたモータピニオン６１と、このモータピニオンに噛合する大径歯車を備えた第１複合歯車体６２と、第１複合歯車体６２の小径歯車に噛合する大径歯車を備えた第２複合歯車体６３と、第２複合歯車体６３の小径歯車に噛合する大径歯車を備えた第３複合歯車体６４とを有しており、第３複合歯車体６４は、遊星歯車機構６５を構成要素である太陽歯車６４１を備えている。
【００２２】
遊星歯車機構６５は、内周面に内歯が形成された固定歯車構成体６６と、太陽歯車６４１および固定歯車構成体６６の内歯に下端側が噛合する複数の遊星歯車６７を支持する遊星キャリア６８と、遊星歯車６７の上端側に噛合する内歯を備えた回転伝達部材６９とを備えており、固定歯車構成体６６は下ケース１１に固定されている。回転伝達部材６９は、開口端を下方に向けるカップ状の本体部分６９２と、本体部分６９２の上底部の下面中心から下方に延びた回転中心軸６９３と、本体部分６９２の上底部の上面中心で上方に突出する回転伝達部６９４とを備えており、回転中心軸６９３と回転伝達部６９４とは同一の軸線上に形成されている。回転中心軸６９３の下端部は、第３複合歯車体６４の円筒部６４３を貫通して下ケース１１に形成された円筒状の軸受部１１１に回転可能に支持されているとともに、回転伝達部６９４は、出力部材５を介して上ケース１２に回転可能に支持された状態にある。この状態で、第３複合歯車体６４は、回転伝達部材６９の回転中心軸６９３によって回転可能に支持された状態にある。
【００２３】
かかる歯車機構６において、モータ３の回転は、減速歯車列６０によって減速されて遊星歯車機構６５に伝達された後、遊星歯車機構６５においてさらに減速されて、回転伝達部材６９の回転伝達部６９４から出力される。
【００２４】
（出力部材５の構成）
図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係るギヤードモータ１００に用いた出力部材５を斜め上方からみた斜視図、および斜め下方からみた斜視図である。
【００２５】
図４（ａ）、（ｂ）、および図５（ａ）、（ｂ）において、出力部材５は略円筒形状を備え、軸線方向（上下方向）のやや下端側で半径方向外側に拡径した円盤状のフランジ部５５と、フランジ部５５の中央から下方に突出した下側円筒部５６と、フランジ部５５の中央から上方に突出した上側円筒部５７とを備えている。本形態において、下側円筒部５６と上側円筒部５７とは同軸状に形成されており、それらの中心軸線によって出力部材５の回転中心軸線Ｌが規定されている。
【００２６】
上側円筒部５７には、出力部としての上側連結穴５２が上端面で開口するように形成され、下側円筒部５６には、遊星歯車機構６５の回転伝達部材６９に形成された回転伝達部６９４が嵌る下側連結穴５１（連結部）が下端面で開口するように形成されている。本形態において、回転伝達部６９４は、外周面が歯車状に形成されたセレーションであり（図３（ａ）、（ｂ）参照）、下側連結穴５１は、内周面が歯車状に形成されたセレーションである（図５（ｂ）参照）。
【００２７】
このように構成した出力部材５の上側円筒部５７は、上ケース１２に形成された円筒部１２１によって回転可能に支持されている。それ故、出力部材５および回転伝達部材６９は、下ケース１１の円筒部１１１と、上ケース１２の円筒部１２１とによって回転可能に支持された状態にある。また、上ケース１２に形成された円筒部１２１の下端部は、出力部材５のフランジ部５５の上端面に当接している。このため、出力部材５および回転伝達部材６９は、下ケース１１および上ケース１２によって軸線方向に位置決めされている。
【００２８】
出力部材５では、上側連結穴５２および下側連結穴５１が出力部材５の回転中心軸線Ｌ上に形成されている。また、出力部材５と回転伝達部材６９は、下側連結穴５１に回転伝達部６９４が嵌ることにより一体で回転可能であるため、出力部材５の回転中心軸線Ｌと、回転伝達部材６９の回転中心軸６９３は、同一軸線上にある。
【００２９】
（基板８の支持構造）
図２、図３（ａ）、（ｂ）および図４（ａ）、（ｂ）に示すように、モータケース１の内側には、モータ３に対する給電や、後述するセンサ装置８０と外部との電気的な接続を行なうための基板８が配置されている。基板８の中央には、回転伝達部材６９の回転伝達部６９４が貫通する穴８９が形成されている。このため、回転伝達部６９４は、基板８の穴８９を貫通して基板８の上方に突出し、出力部材５と連結されている。
【００３０】
本形態において、基板８は片面基板であり、上面のみに配線パターン８８が形成されている。また、基板８上には面実装タイプのキャパシタなどといった各種の電気素子８７が実装されている。本形態において、モータ３と基板８上の配線パターン８８はリード線（図示せず）により電気的に接続され、コネクタ端子１３１は、配線パターン８８のランドにハンダ付けされた構造になっている。基板８では、端部のみにコネクタ端子１３１を貫通させる端子穴が形成され、その他の領域には、電気素子を実装するための端子穴が一切、形成されていない。
【００３１】
かかる基板８を配置するにあたって、本形態では、まず、固定歯車構成体６６には、遊星歯車６７と噛み合う内歯に加えて、モータ３の側面部を支持するモータ支持部６６３と、モータ支持部６６３においてモータ３が位置する側と反対側の面に形成された基板支持部６６５と、遊星歯車機構６５が配置されている空間を囲む円筒壁６６６とが形成されており、基板支持部６６５の上端部と円筒壁６６６の上端部とは同一の高さ位置にある。また、下ケース１１において、コネクタ部１３が配置されている側、すなわち、固定歯車構成体６６において円筒壁６６６に対して基板支持部６６５が位置する側とは反対側に、コネクタ端子１３１を保持する端子台１１４が形成されているとともに、この端子台１１４に対して半径方向内側などには基板支持板部１１５が形成されており、かかる基板支持板部１１５は、固定歯車構成体６６の基板支持部６６５の上端部、および円筒壁６６６の上端部と同一の高さ位置にある。さらに、上ケース１２において、コネクタ部１３が配置されている側には、コネクタ端子１３１を覆うカバー部１２４が形成されているとともに、このカバー部１２４に対して半径方向内側などには、下ケース１１の基板支持板部１１５の上端部に対して所定の隙間を介して対峙する基板押え部１２５が形成されている。
【００３２】
そこで、本形態では、下ケース１１に上ケース１２を重ねる際、下ケース１１の基板支持板部１１５と上ケース１２の基板押え部１２５との間に基板８の外周側を挟持した状態にしてある。この状態で、基板８は、固定歯車構成体６６の基板支持部６６５および円筒壁６６６の上端部によって支持されるため、下方に撓むことがない。なお、固定歯車構成体６６の基板支持部６６５には基板８に対する位置決め突起６６７が形成され、基板８には位置決め突起６６７が嵌る小穴８６が形成されている。
【００３３】
このようにして本形態では、遊星歯車機構６５を上面側で覆うように基板８が配置されている。その結果、基板８の上面側に出力部材５が位置し、基板８の裏面側に遊星歯車機構６５が配置された状態となる。
【００３４】
（センサ装置８０の構成）
図３（ａ）、図４（ａ）、および図５（ａ）、（ｂ）において、本形態のギヤードモータ１００に用いたセンサ装置８０は磁気センサであり、かかる磁気センサは非接触式のセンサ装置である。かかるセンサ装置８０を構成するにあたって、本形態では、センサ装置８０の固定側センサ要素として面実装タイプのホール素子８３（感磁素子）が基板８の上面にハンダにより実装され、かかるホール素子８３は、出力部材５のフランジ部５５の外周縁、および外周縁より半径方向のやや外側に対して軸線方向で対向する状態にある。
【００３５】
また、出力部材５のフランジ部５５の外周面には、周方向で離間する２つの突起５５１、５５２と、かかる突起５５１、５５２で挟まれた隙間に対して軸線方向の上側に形成された位置決め用の突起５５３とによって磁石保持部５８が形成されており、かかる磁石保持部５８に永久磁石８５が取り付けられている。より具体的には、永久磁石８５は、２つの突起５５１、５５２の間に対して、永久磁石８５の上端部が位置決め用の突起５５３の下面に当接するように配置され、２つの突起５５１、５５２によって弾性をもって挟持されている。その結果、出力部材５が回転した際の永久磁石８５の軌跡に対してホール素子８３が軸線方向で対向する状態となる。なお、永久磁石８５と突起との接着、突起に対する熱溶着、突起を機械的に変形させる加締めなどの方法で、永久磁石８５を磁石保持部５８に固定してもよい。
【００３６】
かかる構成を採用すると、永久磁石８５を出力部材５のフランジ部５５の下面から突出させずに出力部材５に取り付けることができる。さらに、永久磁石８５は、出力部材５において、外部への出力部である上側連結穴５２、および遊星歯車機構６５との下側連結穴５１より半径方向外側位置に保持された状態となる。
【００３７】
なお、図３にはホール素子８３を周方向の２箇所に配置し、図５には、永久磁石８５を周方向の２箇所に配置した例を示してあるが、ホール素子８３および永久磁石８５の数については、出力部材５の回転検出に求められる分解能に応じて最適な数のホール素子８３および永久磁石８５が設けられることになる。
【００３８】
（本形態の主な効果）
以上説明したギヤードモータ１００において、モータ３の回転は、歯車機構６として用いた減速歯車列６０および遊星歯車機構６５を介して出力部材５に伝達され、出力部材５の上側連結穴５２（出力部）を介して外部に出力される。その際、センサ装置８０は、出力部材５の回転を検出する。
【００３９】
ここで、センサ装置８０の永久磁石８５（可動側センサ要素）は、出力部材５において上側連結穴５２（出力部）、および遊星歯車機構６５との下側連結穴５１（連結部）より半径方向外側位置に保持されている。このため、遊星歯車機構６５からの回転が下側連結穴５１を介して出力部材５に伝達される際の負荷、および出力部材５の上側連結穴５２から回転が出力される際の負荷によって、出力部材５に大きな負荷が加わっても、かかる負荷は出力部材５において剛性の大きな中心部に加わるだけである。従って、出力部材５において、永久磁石８５が保持されたフランジ部５５の外周側のなどが変形することがない。それ故、永久磁石８５の位置がずれることがないので、センサ装置８０は高い精度で出力部材５の回転を検出する。
【００４０】
しかも、本形態では、歯車機構６として遊星歯車機構６５を用い、かかる遊星歯車機構６５では、太陽歯車や回転伝達部６９４が、出力部材５の上側連結穴５２（出力部）や下側連結穴５１（連結部）と同軸上に配置されている。また、遊星歯車機構６５の外形が円形であって、その中心軸線上に回転伝達部６９４や、出力部材５の上側連結穴５２および下側連結穴５１が配置されている。このため、出力部材５に対する駆動方向が反転した場合でも、出力部材５が半径方向に変位しない。それ故、出力部材５がいずれの方向に回転した場合でも、センサ装置８０は、出力部材５の回転を確実に検出することができる。
【００４１】
また、センサ装置８０は非接触式であるため、接触式と違って、ホール素子８３（固定側センサ要素）が実装された基板８を変形させるような応力が発生せず、仮に基板８が変形した場合でも接触不良に起因する不具合が発生しない。また、センサ装置８０は非接触式であるため、基板８が変形した場合でもチャタリングなどの不具合も発生しない。
【００４２】
また、ホール素子８３は、基板８の上面に面実装されているため、基板８の裏側にリード端子が突出することがない。従って、基板８の裏面側に遊星歯車機構６５を配置した場合でも、基板８と遊星歯車機構６５とを近接させることができる。それ故、ギヤードモータ１００の軸線方向の寸法を短くすることができる。
【００４３】
さらに、ホール素子８３は、基板８の上面に面実装されているため、リード端子を通す穴を基板８に形成する必要がない。それ故、基板８の剛性が大きいので、永久磁石８５とホール素子８３との軸線方向の距離を一定に保つことができ、センサ装置８０の感度が高い。
【００４４】
さらにまた、永久磁石８５は、出力部材５のフランジ部５５においてホール素子８３と対向する下面より軸線方向の上側に配置されている。すなわち、永久磁石８５は、出力部材５においてホール素子８３と対向する面（フランジ部５５の下面）より突出していない。従って、出力部材５において基板８と対向する面と、基板８とを近接させることができるので、ギヤードモータ１００の軸線方向の寸法を短くすることができる。
【００４５】
しかも、永久磁石８５は、出力部材５の外周側面から半径方向外側に突出した突部５５１、５５２、５５３に保持されている。このため、出力部材５においてホール素子８３と対向するフランジ部５５の下面より永久磁石８５が突出していない構成を容易に実現することができる。また、遊星歯車機構６５からの回転が下側連結穴５１を介して出力部材５に伝達される際の負荷、および出力部材５の上側連結穴５２から回転が出力される際の負荷によって、出力部材５に大きな負荷が加わっても、出力部材５では、永久磁石８５を保持する突起５５１、５５２、５５３の位置がずれるような変形が発生しない。
【００４６】
［実施の形態２］
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明の実施の形態２に係るギヤードモータ１００に用いた出力部材５を斜め上方からみた斜視図、斜め下方からみた斜視図、磁石保持部の構成を示す断面図、および磁石保持部に永久磁石８５が保持された状態を示す断面図である。
【００４７】
図４（ａ）を参照して説明したように、本形態のギヤードモータ１００に用いたセンサ装置８０も、実施の形態１と同様、磁気センサであり、かかる磁気センサは非接触式のセンサ装置である。かかるセンサ装置８０を構成するにあたって、本形態では、センサ装置８０の固定側センサ要素であるホール素子８３（感磁素子）として面実装タイプの素子を用い、基板８の上面に面実装してある。
【００４８】
また、出力部材５に永久磁石８５を設けるにあたって、本形態では、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、出力部材５には、フランジ部５５の上面で開口する磁石保持穴５９が周方向の４箇所に等角度間隔で形成されている。ここで、磁石保持穴５９は下底部５９１を備え、下底部５９１には小穴５９２が形成されている。小穴５９２は、磁石保持穴５９に永久磁石８５を固定する際の磁極の確認に用いられる。例えば、永久磁石８５に対して磁極を示す色やマークなどの指標を付しておけば、磁石保持穴５９に永久磁石８５を装着した後、小穴５９２から磁極を確認することができる。また、小穴５９２は永久磁石８５の固定具合の確認にも利用できる。例えば、磁石保持穴５９に永久磁石８５を装着した後、小穴５９２から冶具を差し込めば、永久磁石８５の固定具合を確認することができる。
【００４９】
かかる磁石保持穴５９に永久磁石８５を固定するにあたっては、棒状の永久磁石８５をフランジ部５５の上方から磁石保持穴５９に装着する。その結果、永久磁石８５は、磁石保持穴５９の下底部５９１で支持され、永久磁石８５の軸線方向の位置が決められる。この状態で、接着、突起に対する熱溶着、突起を機械的に変形させる加締めなどの方法で、永久磁石８５を磁石保持穴５９に固定する。本形態では、磁石保持穴５９の深さ寸法を永久磁石８５の軸線方向の寸法よりも大にし、フランジ部５５の上面において、磁石保持穴５９の開口縁を加熱して熱溶着する。
【００５０】
その結果、フランジ部５５の溶融部分５９５が永久磁石８５に被さり、磁石保持穴５９に永久磁石８５が固定される。この状態で、出力部材５が回転した際の永久磁石８５の軌跡に対してホール素子８３が軸線方向で対向する状態となる。また、かかる構成を採用すると、出力部材５のフランジ部５５の下面から永久磁石８５を突出させずに、永久磁石８５を出力部材５に取り付けることができる。さらに、永久磁石８５は、出力部材５において上側連結穴５２、および遊星歯車機構６５との下側連結穴５１より半径方向外側位置に保持された状態となる。
【００５１】
なお、図３にはホール素子８３を周方向の２箇所に配置し、図６には、永久磁石８５を周方向の４箇所に配置した例を示してあるが、ホール素子８３および永久磁石８５の数については、出力部材５の回転検出に求められる分解能に応じて最適な数のホール素子８３および永久磁石８５が設けられることになる。
【００５２】
以上説明したギヤードモータ１００においても、実施の形態１と同様、センサ装置８０の永久磁石８５（可動側センサ要素）は、出力部材５において上側連結穴５２（出力部）、および遊星歯車機構６５との下側連結穴５１（連結部）より半径方向外側位置に保持されている。このため、遊星歯車機構６５からの回転が下側連結穴５１を介して出力部材５に伝達される際の負荷、および出力部材５の上側連結穴５２から回転が出力される際の負荷によって、出力部材５に大きな負荷が加わっても、出力部材５では、可動側センサ要素の位置がずれるような変形が発生しない。それ故、センサ装置８０は高い精度で出力部材５の回転を検出するなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００５３】
また、本形態では、永久磁石８５は、出力部材５においてホール素子８３と対向するフランジ部５５の下面より軸線方向の上側に形成された磁石保持穴５９内に保持されている。このため、出力部材５においてホール素子８３と対向するフランジ部５５の下面より永久磁石８５が突出していない構成を容易に実現することができる。また、遊星歯車機構６５からの回転が下側連結穴５１を介して出力部材５に伝達される際の負荷、および出力部材５の上側連結穴５２から回転が出力される際の負荷によって、出力部材５に大きな負荷が加わっても、出力部材５では、磁石保持穴５９の位置がずれるような変形が発生しない。
【００５４】
［他の実施の形態］
上記実施の形態１、２では、出力部材５において遊星歯車機構６５との連結部として下側連結穴５１を用いたが、かかる連結部として、遊星歯車機構６５側に形成された穴に嵌る突部を利用してもよい。また、上記実施の形態１、２では、出力部材５において、外部への出力部として上側連結穴５２を用いたが、かかる出力部として、外部の被駆動部材に形成された穴に嵌る突部を利用してもよい。
【００５５】
また、本形態のギヤードモータ１００において、非接触式のセンサ装置８０としては、フォトインタラプタなどを用いることができる。但し、非接触式のセンサ装置８０として磁気センサを用いた場合、フォトインタラプタと比較して、少ないセンサ要素で出力部材５の回転を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明を適用したギヤードモータを正面斜め上方からみたときの斜視図である。
【図２】図１に示すギヤードモータからモータケースを取り外した状態を正面斜め上方からみたときの斜視図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、図２に示す状態からさらに下ケースや出力部材を取り外した状態を背面斜め上方からみた斜視図、およびさらに基板を取り外した状態を背面斜め上方からみた斜視図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、図１に示すギヤードモータの縦断面図、および内部の機構部分の構成を示す斜視図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係るギヤードモータに用いた出力部材を斜め上方からみた斜視図、および斜め下方からみた斜視図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明の実施の形態２に係るギヤードモータに用いた出力部材を斜め上方からみた斜視図、斜め下方からみた斜視図、磁石保持部の構成を示す断面図、および磁石保持部に永久磁石が保持された状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ モータケース
３ モータ
５ 出力部材
６ 歯車機構
８ 基板
５１ 出力部材の下側連結穴（連結部）
５２ 出力部材の上側連結穴（出力部）
５５ 出力部材のフランジ部
５８ 磁石保持部
５９ 磁石保持穴（磁石保持部）
６０ 減速歯車列
６５ 遊星歯車機構
６９ 遊星歯車機構の回転伝達部材
８０ センサ装置
８３ ホール素子（固定側センサ要素／感磁素子）
８５ 永久磁石（可動側センサ要素）
１００ ギヤードモータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転を出力部材に歯車機構を介して伝達するギヤードモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転出力を出力部材に歯車機構を介して伝達するギヤードモータでは、センサ装置によって、出力部材の回転を検出するように構成されている。かかるセンサ装置としては、出力部材に設けた接点ブラシ（可動側センサ要素）と、２つのケースに挟持された基板に形成された導電パターン（固定側センサ要素）とを利用した構成が案出されている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、接点ブラシと基板に形成された導電パターンとを利用したセンサ装置では、ブラシと導電パターンとの間に接触不良が発生しやすいため、長期信頼性が低いという問題点がある。
【０００４】
また、ギヤードモータのセンサ装置としては、出力部材のフランジ状の大径部の外周面に回転伝達用の外歯を設けるとともに、大径部に永久磁石（可動側センサ要素）を設け、ケースに保持された基板にリード端子付きホール素子（固定側センサ要素）を実装した構成が案出されている（特許文献２参照）。
【０００５】
かかる磁気センサ装置は非接触式であるため、接点ブラシで生じるような接触不良が発生しない。
【特許文献１】特開２００８−４３１０９号公報
【特許文献２】特開２００４−２２９３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に開示の構成のように、出力部材において回転伝達用の外歯が設けられたフランジ状の大径部に可動側センサ要素を設けた場合、回転伝達時に大径部に加わる応力によって大径部が変形すると、可動側センサ要素の位置がずれてしまい、検出精度が低下するという問題点がある。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、出力部材の回転をセンサ装置によって安定して検出することのできるギヤードモータを提供することにある。
【０００８】
また、本発明の課題は、さらに、軸線方向の寸法を短くすることができる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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明では、モータと、該モータの回転を伝達する歯車機構と、該歯車機構を介して前記モータの回転が伝達される出力部材と、該出力部材の回転を検出するセンサ装置と、を有するギヤードモータにおいて、前記歯車機構は、前記出力部材に対して該出力部材の回転軸線方向における一方側に遊星歯車機構を備え、前記センサ装置は、可動側センサ要素と固定側センサ要素とが非接触の非接触式センサ装置であって、前記出力部材の外部への出力部、および前記出力部材の前記遊星歯車機構との連結部より半径方向外側位置に保持され、前記固定側センサ要素は、前記可動側センサ要素と前記遊星歯車機構との間に配置された基板に面実装されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明において、モータの回転は、歯車機構として用いた遊星歯車機構を介して出力部材に伝達され、出力部材の出力部を介して外部に出力される。その際、センサ装置は、出力部材の回転、例えば、出力部材の回転位置を検出する。ここで、センサ装置の可動側センサ要素は、出力部材において出力部、および遊星歯車機構との連結部より半径方向外側位置に保持されている。このため、遊星歯車機構からの回転が連結部を介して出力部材に伝達される際の負荷、および出力部材の出力部から回転が出力される際の負荷によって、出力部材に大きな負荷が加わっても、かかる負荷は、出力部材において剛性の大きな中心側に加わるだけである。従って、出力部材では、可動側センサ要素が配置された半径方向外側部分が変形することがない。それ故、可動側センサ要素の位置がずれることがないので、センサ装置は高い精度で出力部材の回転を検出する。
【００１１】
また、センサ装置は非接触式であるため、接触式と違って、固定側センサ要素が実装された基板を変形させるような応力が発生せず、仮に基板が変形した場合でも接触不良に起因する不具合が発生しない。また、センサ装置は非接触式であるため、基板が変形した場合でもチャタリングなどの不具合も発生しない。
【００１２】
さらに、固定側センサ要素は、基板に面実装されているため、基板の裏側にリード端子が突出することがない。従って、基板の裏面側に遊星歯車機構を配置した場合でも、基板と遊星歯車機構とを近接させることができる。それ故、ギヤードモータの軸線方向の寸法を短くすることができる。さらにまた、固定側センサ要素は、基板に面実装されているため、リード端子を通す穴を基板に形成する必要がない。それ故、基板の剛性が大きいので、固定側センサ要素と可動側センサ要素との軸線方向の距離を一定に保つことができ、センサ装置の感度が高い。
【００１３】
本発明において、前記可動側センサ要素は、前記出力部材において前記固定側センサ要素と対向する面より前記回転軸線方向における他方側に配置されていることが好ましい。すなわち、前記可動側センサ要素は、前記出力部材において前記固定側センサ要素と対向する面より突出していないことが好ましい。このように構成すると、出力部材において基板と対向する面と、基板とを近接させることができるので、ギヤードモータの軸線方向の寸法を短くすることができる。
【００１４】
本発明において、前記可動側センサ要素は、例えば、前記出力部材の外周側面から半径方向外側に突出した突部に保持されている構成を採用することができる。かかる構成によれば、出力部材において固定側センサ要素と対向する面より可動側センサ要素が突出していない構成を容易に実現することができる。また、遊星歯車機構からの回転が連結部を介して出力部材に伝達される際の負荷、および出力部材の出力部から回転が出力される際の負荷によって、出力部材に大きな負荷が加わっても、出力部材では、可動側センサ要素の位置がずれるような変形が発生しない。
【００１５】
本発明において、前記可動側センサ要素は、前記出力部材において前記固定側センサ要素と対向する面より前記回転軸線方向における他方側に形成された穴内に保持されている構成を採用してもよい。かかる構成によれば、出力部材において固定側センサ要素と対向する面より可動側センサ要素が突出していない構成を容易に実現することができる。また、遊星歯車機構からの回転が連結部を介して出力部材に伝達される際の負荷、および出力部材の出力部から回転が出力される際の負荷によって、出力部材に大きな負荷が加わっても、出力部材では、可動側センサ要素の位置がずれるような変形が発生しない。
【００１６】
本発明においては、非接触式のセンサ装置としては、磁気センサやフォトインタラプタなどを用いることができる。但し、非接触式のセンサ装置として磁気センサを用いた場合、フォトインタラプタと比較して、少ないセンサ要素で出力部材の回転を検出することができる。かかる磁気センサにおいて、前記可動側センサ要素は永久磁石であり、前記固定側センサ要素は感磁素子である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明において、センサ装置の可動側センサ要素は、出力部材において出力部、および遊星歯車機構との連結部より半径方向外側位置に保持されているため、遊星歯車機構からの回転が連結部を介して出力部材に伝達される際の負荷、および出力部材の出力部から回転が出力される際の負荷によって、出力部材に大きな負荷が加わっても、出力部材では、可動側センサ要素の位置がずれるような変形が発生しない。それ故、センサ装置は高い精度で出力部材の回転を検出する。また、センサ装置は非接触式であるため、接触不良やチャタリングなどの不具合が発生しない。さらに、固定側センサ要素は、基板に面実装されているため、基板の裏側にリード端子が突出することがないため、基板の裏面側に遊星歯車機構を配置した場合でも、基板と遊星歯車機構とを近接させることができ、ギヤードモータの軸線方向の寸法を短くすることができる。さらにまた、固定側センサ要素は、基板に面実装されているため、リード端子を通す穴を基板に形成する必要がない。それ故、基板の剛性が大きいので、固定側センサ要素と可動側センサ要素との離間距離を一定に保つことができ、センサ装置の感度が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明を適用したギヤードモータを正面斜め上方からみたときの斜視図である。図２は、図１に示すギヤードモータからモータケースを取り外した状態を正面斜め上方からみたときの斜視図である。図３（ａ）、（ｂ）は、図２に示す状態からさらに下ケースや出力部材を取り外した状態を背面斜め上方からみた斜視図、およびさらに基板を取り外した状態を背面斜め上方からみた斜視図である。図４（ａ）、（ｂ）は、図１に示すギヤードモータの縦断面図、および内部の機構部分の構成を示す斜視図である。なお、図４（ｂ）には、固定歯車構成体の図示は省略してある。
【００２０】
図１、図２および図３（ａ）、（ｂ）に示すギヤードモータ１００は、給湯器において水と湯との混合具合を変えるバルブなどに対するアクチェータである。本形態において、ギヤードモータ１００は、下ケース１１と上ケース１２とを連結したモータケース１を備えており、下ケース１１の側面にコネクタ部１３が構成されている。モータケース１の内部には、ステッピングモータなどのモータ３、このモータ３の回転を伝達する歯車機構６、および歯車機構６を介してモータ３の回転が伝達される樹脂製の出力部材５が配置されており、出力部材５の上端部は、上ケース１２に形成された開口から露出している。出力部材５の上端面には、出力部として、Ｄカット形状の上側連結穴５２が形成されており、かかる上側連結穴５２に外部の被駆動部材〈図示せず〉の軸部が嵌められる。
【００２１】
（歯車機構６などの構成）
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、歯車機構６は、減速歯車列６０と遊星歯車機構６５とを有している。減速歯車列６０は、モータ３の出力軸に固着されたモータピニオン６１と、このモータピニオンに噛合する大径歯車を備えた第１複合歯車体６２と、第１複合歯車体６２の小径歯車に噛合する大径歯車を備えた第２複合歯車体６３と、第２複合歯車体６３の小径歯車に噛合する大径歯車を備えた第３複合歯車体６４とを有しており、第３複合歯車体６４は、遊星歯車機構６５を構成要素である太陽歯車６４１を備えている。
【００２２】
遊星歯車機構６５は、内周面に内歯が形成された固定歯車構成体６６と、太陽歯車６４１および固定歯車構成体６６の内歯に下端側が噛合する複数の遊星歯車６７を支持する遊星キャリア６８と、遊星歯車６７の上端側に噛合する内歯を備えた回転伝達部材６９とを備えており、固定歯車構成体６６は下ケース１１に固定されている。回転伝達部材６９は、開口端を下方に向けるカップ状の本体部分６９２と、本体部分６９２の上底部の下面中心から下方に延びた回転中心軸６９３と、本体部分６９２の上底部の上面中心で上方に突出する回転伝達部６９４とを備えており、回転中心軸６９３と回転伝達部６９４とは同一の軸線上に形成されている。回転中心軸６９３の下端部は、第３複合歯車体６４の円筒部６４３を貫通して下ケース１１に形成された円筒状の軸受部１１１に回転可能に支持されているとともに、回転伝達部６９４は、出力部材５を介して上ケース１２に回転可能に支持された状態にある。この状態で、第３複合歯車体６４は、回転伝達部材６９の回転中心軸６９３によって回転可能に支持された状態にある。
【００２３】
かかる歯車機構６において、モータ３の回転は、減速歯車列６０によって減速されて遊星歯車機構６５に伝達された後、遊星歯車機構６５においてさらに減速されて、回転伝達部材６９の回転伝達部６９４から出力される。
【００２４】
（出力部材５の構成）
図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係るギヤードモータ１００に用いた出力部材５を斜め上方からみた斜視図、および斜め下方からみた斜視図である。
【００２５】
図４（ａ）、（ｂ）、および図５（ａ）、（ｂ）において、出力部材５は略円筒形状を備え、軸線方向（上下方向）のやや下端側で半径方向外側に拡径した円盤状のフランジ部５５と、フランジ部５５の中央から下方に突出した下側円筒部５６と、フランジ部５５の中央から上方に突出した上側円筒部５７とを備えている。本形態において、下側円筒部５６と上側円筒部５７とは同軸状に形成されており、それらの中心軸線によって出力部材５の回転中心軸線Ｌが規定されている。
【００２６】
上側円筒部５７には、出力部としての上側連結穴５２が上端面で開口するように形成され、下側円筒部５６には、遊星歯車機構６５の回転伝達部材６９に形成された回転伝達部６９４が嵌る下側連結穴５１（連結部）が下端面で開口するように形成されている。本形態において、回転伝達部６９４は、外周面が歯車状に形成されたセレーションであり（図３（ａ）、（ｂ）参照）、下側連結穴５１は、内周面が歯車状に形成されたセレーションである（図５（ｂ）参照）。
【００２７】
このように構成した出力部材５の上側円筒部５７は、上ケース１２に形成された円筒部１２１によって回転可能に支持されている。それ故、出力部材５および回転伝達部材６９は、下ケース１１の円筒部１１１と、上ケース１２の円筒部１２１とによって回転可能に支持された状態にある。また、上ケース１２に形成された円筒部１２１の下端部は、出力部材５のフランジ部５５の上端面に当接している。このため、出力部材５および回転伝達部材６９は、下ケース１１および上ケース１２によって軸線方向に位置決めされている。
【００２８】
出力部材５では、上側連結穴５２および下側連結穴５１が出力部材５の回転中心軸線Ｌ上に形成されている。また、出力部材５と回転伝達部材６９は、下側連結穴５１に回転伝達部６９４が嵌ることにより一体で回転可能であるため、出力部材５の回転中心軸線Ｌと、回転伝達部材６９の回転中心軸６９３は、同一軸線上にある。
【００２９】
（基板８の支持構造）
図２、図３（ａ）、（ｂ）および図４（ａ）、（ｂ）に示すように、モータケース１の内側には、モータ３に対する給電や、後述するセンサ装置８０と外部との電気的な接続を行なうための基板８が配置されている。基板８の中央には、回転伝達部材６９の回転伝達部６９４が貫通する穴８９が形成されている。このため、回転伝達部６９４は、基板８の穴８９を貫通して基板８の上方に突出し、出力部材５と連結されている。
【００３０】
本形態において、基板８は片面基板であり、上面のみに配線パターン８８が形成されている。また、基板８上には面実装タイプのキャパシタなどといった各種の電気素子８７が実装されている。本形態において、モータ３と基板８上の配線パターン８８はリード線（図示せず）により電気的に接続され、コネクタ端子１３１は、配線パターン８８のランドにハンダ付けされた構造になっている。基板８では、端部のみにコネクタ端子１３１を貫通させる端子穴が形成され、その他の領域には、電気素子を実装するための端子穴が一切、形成されていない。
【００３１】
かかる基板８を配置するにあたって、本形態では、まず、固定歯車構成体６６には、遊星歯車６７と噛み合う内歯に加えて、モータ３の側面部を支持するモータ支持部６６３と、モータ支持部６６３においてモータ３が位置する側と反対側の面に形成された基板支持部６６５と、遊星歯車機構６５が配置されている空間を囲む円筒壁６６６とが形成されており、基板支持部６６５の上端部と円筒壁６６６の上端部とは同一の高さ位置にある。また、下ケース１１において、コネクタ部１３が配置されている側、すなわち、固定歯車構成体６６において円筒壁６６６に対して基板支持部６６５が位置する側とは反対側に、コネクタ端子１３１を保持する端子台１１４が形成されているとともに、この端子台１１４に対して半径方向内側などには基板支持板部１１５が形成されており、かかる基板支持板部１１５は、固定歯車構成体６６の基板支持部６６５の上端部、および円筒壁６６６の上端部と同一の高さ位置にある。さらに、上ケース１２において、コネクタ部１３が配置されている側には、コネクタ端子１３１を覆うカバー部１２４が形成されているとともに、このカバー部１２４に対して半径方向内側などには、下ケース１１の基板支持板部１１５の上端部に対して所定の隙間を介して対峙する基板押え部１２５が形成されている。
【００３２】
そこで、本形態では、下ケース１１に上ケース１２を重ねる際、下ケース１１の基板支持板部１１５と上ケース１２の基板押え部１２５との間に基板８の外周側を挟持した状態にしてある。この状態で、基板８は、固定歯車構成体６６の基板支持部６６５および円筒壁６６６の上端部によって支持されるため、下方に撓むことがない。なお、固定歯車構成体６６の基板支持部６６５には基板８に対する位置決め突起６６７が形成され、基板８には位置決め突起６６７が嵌る小穴８６が形成されている。
【００３３】
このようにして本形態では、遊星歯車機構６５を上面側で覆うように基板８が配置されている。その結果、基板８の上面側に出力部材５が位置し、基板８の裏面側に遊星歯車機構６５が配置された状態となる。
【００３４】
（センサ装置８０の構成）
図３（ａ）、図４（ａ）、および図５（ａ）、（ｂ）において、本形態のギヤードモータ１００に用いたセンサ装置８０は磁気センサであり、かかる磁気センサは非接触式のセンサ装置である。かかるセンサ装置８０を構成するにあたって、本形態では、センサ装置８０の固定側センサ要素として面実装タイプのホール素子８３（感磁素子）が基板８の上面にハンダにより実装され、かかるホール素子８３は、出力部材５のフランジ部５５の外周縁、および外周縁より半径方向のやや外側に対して軸線方向で対向する状態にある。
【００３５】
また、出力部材５のフランジ部５５の外周面には、周方向で離間する２つの突起５５１、５５２と、かかる突起５５１、５５２で挟まれた隙間に対して軸線方向の上側に形成された位置決め用の突起５５３とによって磁石保持部５８が形成されており、かかる磁石保持部５８に永久磁石８５が取り付けられている。より具体的には、永久磁石８５は、２つの突起５５１、５５２の間に対して、永久磁石８５の上端部が位置決め用の突起５５３の下面に当接するように配置され、２つの突起５５１、５５２によって弾性をもって挟持されている。その結果、出力部材５が回転した際の永久磁石８５の軌跡に対してホール素子８３が軸線方向で対向する状態となる。なお、永久磁石８５と突起との接着、突起に対する熱溶着、突起を機械的に変形させる加締めなどの方法で、永久磁石８５を磁石保持部５８に固定してもよい。
【００３６】
かかる構成を採用すると、永久磁石８５を出力部材５のフランジ部５５の下面から突出させずに出力部材５に取り付けることができる。さらに、永久磁石８５は、出力部材５において、外部への出力部である上側連結穴５２、および遊星歯車機構６５との下側連結穴５１より半径方向外側位置に保持された状態となる。
【００３７】
なお、図３にはホール素子８３を周方向の２箇所に配置し、図５には、永久磁石８５を周方向の２箇所に配置した例を示してあるが、ホール素子８３および永久磁石８５の数については、出力部材５の回転検出に求められる分解能に応じて最適な数のホール素子８３および永久磁石８５が設けられることになる。
【００３８】
（本形態の主な効果）
以上説明したギヤードモータ１００において、モータ３の回転は、歯車機構６として用いた減速歯車列６０および遊星歯車機構６５を介して出力部材５に伝達され、出力部材５の上側連結穴５２（出力部）を介して外部に出力される。その際、センサ装置８０は、出力部材５の回転を検出する。
【００３９】
ここで、センサ装置８０の永久磁石８５（可動側センサ要素）は、出力部材５において上側連結穴５２（出力部）、および遊星歯車機構６５との下側連結穴５１（連結部）より半径方向外側位置に保持されている。このため、遊星歯車機構６５からの回転が下側連結穴５１を介して出力部材５に伝達される際の負荷、および出力部材５の上側連結穴５２から回転が出力される際の負荷によって、出力部材５に大きな負荷が加わっても、かかる負荷は出力部材５において剛性の大きな中心部に加わるだけである。従って、出力部材５において、永久磁石８５が保持されたフランジ部５５の外周側のなどが変形することがない。それ故、永久磁石８５の位置がずれることがないので、センサ装置８０は高い精度で出力部材５の回転を検出する。
【００４０】
しかも、本形態では、歯車機構６として遊星歯車機構６５を用い、かかる遊星歯車機構６５では、太陽歯車や回転伝達部６９４が、出力部材５の上側連結穴５２（出力部）や下側連結穴５１（連結部）と同軸上に配置されている。また、遊星歯車機構６５の外形が円形であって、その中心軸線上に回転伝達部６９４や、出力部材５の上側連結穴５２および下側連結穴５１が配置されている。このため、出力部材５に対する駆動方向が反転した場合でも、出力部材５が半径方向に変位しない。それ故、出力部材５がいずれの方向に回転した場合でも、センサ装置８０は、出力部材５の回転を確実に検出することができる。
【００４１】
また、センサ装置８０は非接触式であるため、接触式と違って、ホール素子８３（固定側センサ要素）が実装された基板８を変形させるような応力が発生せず、仮に基板８が変形した場合でも接触不良に起因する不具合が発生しない。また、センサ装置８０は非接触式であるため、基板８が変形した場合でもチャタリングなどの不具合も発生しない。
【００４２】
また、ホール素子８３は、基板８の上面に面実装されているため、基板８の裏側にリード端子が突出することがない。従って、基板８の裏面側に遊星歯車機構６５を配置した場合でも、基板８と遊星歯車機構６５とを近接させることができる。それ故、ギヤードモータ１００の軸線方向の寸法を短くすることができる。
【００４３】
さらに、ホール素子８３は、基板８の上面に面実装されているため、リード端子を通す穴を基板８に形成する必要がない。それ故、基板８の剛性が大きいので、永久磁石８５とホール素子８３との軸線方向の距離を一定に保つことができ、センサ装置８０の感度が高い。
【００４４】
さらにまた、永久磁石８５は、出力部材５のフランジ部５５においてホール素子８３と対向する下面より軸線方向の上側に配置されている。すなわち、永久磁石８５は、出力部材５においてホール素子８３と対向する面（フランジ部５５の下面）より突出していない。従って、出力部材５において基板８と対向する面と、基板８とを近接させることができるので、ギヤードモータ１００の軸線方向の寸法を短くすることができる。
【００４５】
しかも、永久磁石８５は、出力部材５の外周側面から半径方向外側に突出した突部５５１、５５２、５５３に保持されている。このため、出力部材５においてホール素子８３と対向するフランジ部５５の下面より永久磁石８５が突出していない構成を容易に実現することができる。また、遊星歯車機構６５からの回転が下側連結穴５１を介して出力部材５に伝達される際の負荷、および出力部材５の上側連結穴５２から回転が出力される際の負荷によって、出力部材５に大きな負荷が加わっても、出力部材５では、永久磁石８５を保持する突起５５１、５５２、５５３の位置がずれるような変形が発生しない。
【００４６】
［実施の形態２］
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明の実施の形態２に係るギヤードモータ１００に用いた出力部材５を斜め上方からみた斜視図、斜め下方からみた斜視図、磁石保持部の構成を示す断面図、および磁石保持部に永久磁石８５が保持された状態を示す断面図である。
【００４７】
図４（ａ）を参照して説明したように、本形態のギヤードモータ１００に用いたセンサ装置８０も、実施の形態１と同様、磁気センサであり、かかる磁気センサは非接触式のセンサ装置である。かかるセンサ装置８０を構成するにあたって、本形態では、センサ装置８０の固定側センサ要素であるホール素子８３（感磁素子）として面実装タイプの素子を用い、基板８の上面に面実装してある。
【００４８】
また、出力部材５に永久磁石８５を設けるにあたって、本形態では、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、出力部材５には、フランジ部５５の上面で開口する磁石保持穴５９が周方向の４箇所に等角度間隔で形成されている。ここで、磁石保持穴５９は下底部５９１を備え、下底部５９１には小穴５９２が形成されている。小穴５９２は、磁石保持穴５９に永久磁石８５を固定する際の磁極の確認に用いられる。例えば、永久磁石８５に対して磁極を示す色やマークなどの指標を付しておけば、磁石保持穴５９に永久磁石８５を装着した後、小穴５９２から磁極を確認することができる。また、小穴５９２は永久磁石８５の固定具合の確認にも利用できる。例えば、磁石保持穴５９に永久磁石８５を装着した後、小穴５９２から冶具を差し込めば、永久磁石８５の固定具合を確認することができる。
【００４９】
かかる磁石保持穴５９に永久磁石８５を固定するにあたっては、棒状の永久磁石８５をフランジ部５５の上方から磁石保持穴５９に装着する。その結果、永久磁石８５は、磁石保持穴５９の下底部５９１で支持され、永久磁石８５の軸線方向の位置が決められる。この状態で、接着、突起に対する熱溶着、突起を機械的に変形させる加締めなどの方法で、永久磁石８５を磁石保持穴５９に固定する。本形態では、磁石保持穴５９の深さ寸法を永久磁石８５の軸線方向の寸法よりも大にし、フランジ部５５の上面において、磁石保持穴５９の開口縁を加熱して熱溶着する。
【００５０】
その結果、フランジ部５５の溶融部分５９５が永久磁石８５に被さり、磁石保持穴５９に永久磁石８５が固定される。この状態で、出力部材５が回転した際の永久磁石８５の軌跡に対してホール素子８３が軸線方向で対向する状態となる。また、かかる構成を採用すると、出力部材５のフランジ部５５の下面から永久磁石８５を突出させずに、永久磁石８５を出力部材５に取り付けることができる。さらに、永久磁石８５は、出力部材５において上側連結穴５２、および遊星歯車機構６５との下側連結穴５１より半径方向外側位置に保持された状態となる。
【００５１】
なお、図３にはホール素子８３を周方向の２箇所に配置し、図６には、永久磁石８５を周方向の４箇所に配置した例を示してあるが、ホール素子８３および永久磁石８５の数については、出力部材５の回転検出に求められる分解能に応じて最適な数のホール素子８３および永久磁石８５が設けられることになる。
【００５２】
以上説明したギヤードモータ１００においても、実施の形態１と同様、センサ装置８０の永久磁石８５（可動側センサ要素）は、出力部材５において上側連結穴５２（出力部）、および遊星歯車機構６５との下側連結穴５１（連結部）より半径方向外側位置に保持されている。このため、遊星歯車機構６５からの回転が下側連結穴５１を介して出力部材５に伝達される際の負荷、および出力部材５の上側連結穴５２から回転が出力される際の負荷によって、出力部材５に大きな負荷が加わっても、出力部材５では、可動側センサ要素の位置がずれるような変形が発生しない。それ故、センサ装置８０は高い精度で出力部材５の回転を検出するなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００５３】
また、本形態では、永久磁石８５は、出力部材５においてホール素子８３と対向するフランジ部５５の下面より軸線方向の上側に形成された磁石保持穴５９内に保持されている。このため、出力部材５においてホール素子８３と対向するフランジ部５５の下面より永久磁石８５が突出していない構成を容易に実現することができる。また、遊星歯車機構６５からの回転が下側連結穴５１を介して出力部材５に伝達される際の負荷、および出力部材５の上側連結穴５２から回転が出力される際の負荷によって、出力部材５に大きな負荷が加わっても、出力部材５では、磁石保持穴５９の位置がずれるような変形が発生しない。
【００５４】
［他の実施の形態］
上記実施の形態１、２では、出力部材５において遊星歯車機構６５との連結部として下側連結穴５１を用いたが、かかる連結部として、遊星歯車機構６５側に形成された穴に嵌る突部を利用してもよい。また、上記実施の形態１、２では、出力部材５において、外部への出力部として上側連結穴５２を用いたが、かかる出力部として、外部の被駆動部材に形成された穴に嵌る突部を利用してもよい。
【００５５】
また、本形態のギヤードモータ１００において、非接触式のセンサ装置８０としては、フォトインタラプタなどを用いることができる。但し、非接触式のセンサ装置８０として磁気センサを用いた場合、フォトインタラプタと比較して、少ないセンサ要素で出力部材５の回転を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明を適用したギヤードモータを正面斜め上方からみたときの斜視図である。
【図２】図１に示すギヤードモータからモータケースを取り外した状態を正面斜め上方からみたときの斜視図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、図２に示す状態からさらに下ケースや出力部材を取り外した状態を背面斜め上方からみた斜視図、およびさらに基板を取り外した状態を背面斜め上方からみた斜視図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、図１に示すギヤードモータの縦断面図、および内部の機構部分の構成を示す斜視図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係るギヤードモータに用いた出力部材を斜め上方からみた斜視図、および斜め下方からみた斜視図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明の実施の形態２に係るギヤードモータに用いた出力部材を斜め上方からみた斜視図、斜め下方からみた斜視図、磁石保持部の構成を示す断面図、および磁石保持部に永久磁石が保持された状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ モータケース
３ モータ
５ 出力部材
６ 歯車機構
８ 基板
５１ 出力部材の下側連結穴（連結部）
５２ 出力部材の上側連結穴（出力部）
５５ 出力部材のフランジ部
５８ 磁石保持部
５９ 磁石保持穴（磁石保持部）
６０ 減速歯車列
６５ 遊星歯車機構
６９ 遊星歯車機構の回転伝達部材
８０ センサ装置
８３ ホール素子（固定側センサ要素／感磁素子）
８５ 永久磁石（可動側センサ要素）
１００ ギヤードモータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
該モータの回転を伝達する歯車機構と、
該歯車機構を介して前記モータの回転が伝達される出力部材と、
該出力部材の回転を検出するセンサ装置と、
を有するギヤードモータにおいて、
前記歯車機構は、前記出力部材に対して該出力部材の回転軸線方向における一方側に遊星歯車機構を備え、
前記センサ装置は、可動側センサ要素と固定側センサ要素とが非接触の非接触式センサ装置であって、
前記可動側センサ要素は、前記出力部材の外部への出力部、および前記出力部材の前記遊星歯車機構との連結部より半径方向外側位置に保持され、
前記固定側センサ要素は、前記可動側センサ要素と前記遊星歯車機構との間に配置された基板に面実装されていることを特徴とするギヤードモータ。
【請求項２】
前記可動側センサ要素は、前記出力部材において前記固定側センサ要素と対向する面より前記回転中心軸線方向における他方側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のギヤードモータ。
【請求項３】
前記可動側センサ要素は、前記出力部材の外周側面から半径方向外側に突出した突部に保持されていることを特徴とする請求項１または２に記載のギヤードモータ。
【請求項４】
前記可動側センサ要素は、前記出力部材において前記固定側センサ要素と対向する面より前記回転軸線方向における他方側に形成された穴内に保持されていることを特徴とする請求項１または２に記載のギヤードモータ。
【請求項５】
前記可動側センサ要素は永久磁石であり、
前記固定側センサ要素は感磁素子であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のギヤードモータ。
【請求項１】
モータと、
該モータの回転を伝達する歯車機構と、
該歯車機構を介して前記モータの回転が伝達される出力部材と、
該出力部材の回転を検出するセンサ装置と、
を有するギヤードモータにおいて、
前記歯車機構は、前記出力部材に対して該出力部材の回転軸線方向における一方側に遊星歯車機構を備え、
前記センサ装置は、可動側センサ要素と固定側センサ要素とが非接触の非接触式センサ装置であって、
前記可動側センサ要素は、前記出力部材の外部への出力部、および前記出力部材の前記遊星歯車機構との連結部より半径方向外側位置に保持され、
前記固定側センサ要素は、前記可動側センサ要素と前記遊星歯車機構との間に配置された基板に面実装されていることを特徴とするギヤードモータ。
【請求項２】
前記可動側センサ要素は、前記出力部材において前記固定側センサ要素と対向する面より前記回転中心軸線方向における他方側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のギヤードモータ。
【請求項３】
前記可動側センサ要素は、前記出力部材の外周側面から半径方向外側に突出した突部に保持されていることを特徴とする請求項１または２に記載のギヤードモータ。
【請求項４】
前記可動側センサ要素は、前記出力部材において前記固定側センサ要素と対向する面より前記回転軸線方向における他方側に形成された穴内に保持されていることを特徴とする請求項１または２に記載のギヤードモータ。
【請求項５】
前記可動側センサ要素は永久磁石であり、
前記固定側センサ要素は感磁素子であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のギヤードモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１３０８６５（Ｐ２０１０−１３０８６５Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０５７８２（Ｐ２００８−３０５７８２）
【出願日】平成２０年１１月３０日（２００８．１１．３０）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月３０日（２００８．１１．３０）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
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