減速機。…回転機械の出力トルクは、トルクに減速機比を掛けることで増加し、効率損失を大幅に削減します。多くの用途では減速機は速度を低下させ、トルクを増加させますが、他の用途では減速機はコストを向上させ、トルクを低下させるために使用されます。
本当に意地悪？
表面上は、歯車の数やサイズが「縮小」されているように見えるかもしれませんが、それは部分的に事実です。モーターや電動モーターなどの回転装置が、出力速度を下げたりトルクを上げたりする必要がある場合、一般的に歯車を使用して目的の結果を達成します。歯車の「減速」とは、回転装置の加速を指し、回転装置の回転速度は通常、1:1 より大きいギア比で割ることによって「減速」されます。1:1 より大きいギア比は、通常、歯数の少ない小型の歯車（サイズが小さい）が、歯数の多い大型の歯車をかみ合わせて駆動するときに実現されます。
減速比はトルクに逆の影響を与える。回転機械の出力トルクは、トルクに減速比を乗じることで増加するが、効率損失は大幅に減少する。
多くの用途において、減速機は速度を低下させトルクを向上させるために用いられますが、他の用途では、減速機は加速を向上させトルクを低下させるために用いられます。風力タービンのタービンは、この減速機を用いて、比較的低速なタービンブレードの回転速度を高速な発電速度に変換します。これらのシステムでは、減速機とは逆の機構を持つギアボックスが使用されます。
遊星歯車モーターの利点
遊星歯車モーターには多くの利点があります。コンパクトな設計と低騒音性により、あらゆる用途に適しています。その用途は多岐にわたり、スマートカー、家電製品、インテリジェントロボット、通信機器、医療機器などに使用されています。スマートホームにも搭載されています。遊星歯車モーターの利点について詳しく見ていきましょう。その汎用性と有用性にきっと驚かれることでしょう。
セルフセンタリング遊星歯車により、対称的な力配分が確保されます。
遊星歯車モーターは、複数の連動する遊星歯車を備えた機械です。出力トルクは遊星歯車の直径に反比例し、伝動装置のサイズは出力トルクに影響を与えません。このタイプのモーターの保持構造のねじり応力解析では、最大せん断応力が64 MPaであることがわかりました。これは、6061アルミニウムの場合、安全率3.1に相当します。セルフセンタリング遊星歯車は、伝動システム全体に対称的な力の分布を確保するように設計されており、最も弱い部品はピニオンです。
遊星歯車機構は、リングギアとサンギアで構成されています。リングギアと遊星歯車のピッチ径はほぼ等しく、これらの歯車の歯数によって、出力回転あたりの平均減速比が決まります。この誤差は、歯車の製造精度に関係しており、遊星歯車機構特有の騒音や振動として現れます。
遊星歯車機構のもう一つの設計として、トラクション式があります。この設計では、タイミングマークやその他の制約の多い組み立て条件が不要になります。リングギアの設計は、鉛筆削りの機構に似ています。リングギアは固定されており、遊星歯車が円筒形のカッターに伸びています。鉛筆削り機構を太陽の軸上に置くと、リングギアを中心に回転して鉛筆を削ります。
JDSは従来の遊星キャリアを不要にし、デュアルファンクションコンポーネントによってセルフセンタリング遊星歯車と連結されます。このデュアルファンクションコンポーネントは、歯車の転がり運動と牽引力を同期させます。また、キャリアを不要にし、ローターとステーター間の力の分散を低減します。
金属製のギア
遊星歯車モーターは、一連の金属歯車を用いた電動駆動装置の一種です。これらの歯車は出力軸に取り付けられた負荷を分担し、トルクを発生させます。遊星歯車モーターは、多くの場合CNC制御され、非常にコンパクトな設計に組み込めるように長尺のシャフトを備えています。これらの歯車は7ミリメートルから12ミリメートルまでのサイズがあり、エンコーダーを取り付けることも可能です。
遊星歯車機構は、自動車のトランスミッション、オフロード車のトランスミッション、ホイール駆動モーターなど、さまざまな産業用途で広く使用されています。自転車の変速機構の動力源としても使用されています。また、内燃機関と電気モーター間の動力伝達装置としても利用されています。さらに、樹皮剥ぎ機や製材機など、林業用途にも使用されています。パルプ洗浄機やアスファルトミキサーなど、他の産業分野でも活用されています。
遊星歯車機構は、太陽歯車、遊星歯車、外輪の 3 種類の歯車で構成されています。太陽歯車は遊星歯車にトルクを伝達し、遊星歯車は外輪と噛み合います。遊星キャリアは、低速で高トルクを出力できるように設計されています。これらの歯車は、外輪の周りを移動するキャリアに取り付けられています。遊星歯車は外輪と噛み合い、太陽歯車は可動キャリアに取り付けられています。
プラスチック製遊星歯車モーターは、金属製のものに比べて製造コストが低い。しかし、プラスチック製の歯車は強度、剛性、耐荷重性能が劣る。金属製の歯車は一般的に製造が容易で、バックラッシュも少ない。プラスチック製遊星歯車モーターの本体は軽量で、騒音も少ない。大型のプラスチック製遊星歯車モーターの中には、大手サプライヤーとの共同開発で製造されているものもある。プラスチック製遊星歯車モーターを購入する際は、使用されている素材を必ず確認すること。
エンコーダー
Mega Torqueの遊星エンコーダ付きDCギヤードモーターは、日本製マブチモーターRS-775WC（200RPMベースモーター）を採用しています。低速域でのストールトルクを実現しており、これは通常のDCモーターでは不可能な性能です。遊星エンコーダは1回転あたり5パルスを出力するため、高精度なトルク制御や位置決めが求められる用途に最適です。このモーターを正しく使用するには、8mm六角カップリングが必要です。
このエンコーダは高分解能で、ZGX38REE、ZGX45RGG、ZGX50RHHに適しています。磁気ディスクと磁極、そして信号をフィードバックするための光学ディスクを備えています。回路基板上のホールをモーターが通過する際にパルスをカウントできます。ギアボックスの比率によっては、1回転あたり最大200万回の遷移を計測できます。
遊星歯車モーターは、遊星歯車機構を用いてトルクを同期的に分配します。これにより、歯車の故障リスクを最小限に抑え、装置全体の出力容量を向上させることができます。一方、平歯車モーターは構造がシンプルで製造コストも安価です。平歯車モーターは、各歯車がすべての負荷を負担するため、低トルク用途に適しています。そのため、平歯車モーターのトルク容量は遊星歯車モーターよりも低くなります。
REV UltraPlanetaryギアボックスはFTC（フライ・トゥ・コンストラクション）用に設計されており、3種類の出力シャフトオプションが用意されています。出力シャフトは3/8インチ六角形なので、シャフトの交換が容易です。これらのモーターは幅広い出力要件に対応できるため、非常にコストパフォーマンスに優れています。REV UltraPlanetaryギアボックスとモーターは非常にリーズナブルな価格で提供されており、5mm六角メス型出力シャフトも使用可能です。
耐久性
遊星歯車モーターを選ぶ際に最もよくある質問の一つは、「耐久性はどれくらいですか？」というものです。これは多くの人が尋ねる質問です。幸いなことに、遊星歯車モーターは非常に耐久性が高く、適切にメンテナンスすれば長持ちします。詳しくは、この記事をお読みください。この記事では、遊星歯車モーターの耐久性と効率、そしてニーズに最適なモーターを選ぶ方法について解説します。
まず第一に、遊星歯車機構は金属材料で作られています。これにより寿命が延びます。遊星歯車機構は通常、ニッケル鋼や鋼などの金属で作られています。一部の遊星歯車モーターではプラスチックが使用されています。鋼製の歯車は最も耐久性が高く、より大きなトルクを必要とする用途に適しています。ニッケル鋼製の歯車は耐久性は劣りますが、潤滑油の保持性に優れています。
遊星歯車機構の耐久性は、高トルク対高速回転が求められる用途において重要です。VEX VersaPlanetaryギアボックスはFRC®での使用を想定して設計されており、非常に高い耐久性を誇ります。価格は高めですが、カスタマイズ性にも優れています。遊星歯車機構は、必要に応じてメンテナンスや交換のために取り外すことができます。ギアボックスの部品は別途購入可能です。VEX VersaPlanetaryギアボックスには、モーターシャフトに固定されたピニオンも搭載されています。
遊星歯車伝動システムの動的モデリングは、その耐久性を理解する上で重要である。これまでの研究では、非結合および結合された噛み合いモデルを用いて、様々な設計パラメータが遊星歯車システムの振動特性に及ぼす影響を調査してきた。この解析では、噛み合い剛性、構造剛性、慣性モーメントの役割を考慮する必要がある。さらに、遊星歯車伝動システムの動的モデルでは、噛み合い剛性や軸位置など、複数のパラメータの影響をモデル化する必要がある。
料金
遊星歯車モーターは、ローターをさまざまな速度とトルクで回転させるのに役立つ複数の接点を持っています。この設計は、攪拌機や大型の液体タンクによく使用されます。このタイプのモーターは初期費用が低く、低トルク用途でより一般的に使用されています。遊星歯車モーターは複数の接点を持ち、高トルクを必要とする用途により効果的です。ギアモーターは、攪拌機構やコンベアベルトによく使用されています。
遊星歯車モータは、通常、機械的に連結された4つのローターで構成されています。自動車や実験室の自動化など、さまざまな用途に使用できます。プラスチック製の入力段ギアは、高速回転時の騒音を低減します。高トルクには鋼製ギアを使用でき、重量と慣性モーメントを低減するために、改良された潤滑剤が添加されることがよくあります。低コスト設計のため、ロボットやその他の用途に最適です。
遊星歯車モーターには様々な種類があります。遊星歯車モーターは、太陽歯車と遊星歯車の3つの歯車で構成され、それぞれが均等に仕事を分担します。高トルクと低抵抗動作が求められる用途に最適ですが、単段式モーターに比べて部品点数が多くなります。スチール製の歯車は耐久性が最も高く、高速回転が求められる用途によく使用されます。ニッケル鋼製の歯車は吸水性が高く、潤滑油の保持に適しています。
遊星歯車モーターは、高性能な電気自動車用モーターです。一般的な遊星歯車モーターは、回転速度が 3000 rpm、最大トルクが 0.32 Nm で、24V、36V、48V の電源に対応しています。また、静かで効率的で、メンテナンスの手間が少なく、現代の電気自動車に大きなトルクを提供します。遊星歯車モーターの購入を検討している場合は、購入前に少し調査することをお勧めします。
