遊星歯車減速機

一見すると、ギアの数やサイズが「縮小」されているように見えるかもしれません。これは部分的には事実です。エンジンや電気モーターなどの回転機械の出力速度を低下させたり、トルクを増加させたりする必要がある場合、一般的にギアが用いられます。ギアの「減速」とは、具体的には回転機械の速度を指します。回転機械の回転速度は、1:1を超えるギア比で分割することで「減速」されます。1:1を超えるギア比は、歯数の少ない小型のギア（小型化されたギア）が、歯数の多い大型のギアと噛み合い、駆動することで実現されます。

ギア減速はトルクに逆の効果をもたらします。回転機械の出力トルクは、トルクにギア比を乗じることで増加しますが、効率の損失は若干減少します。

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、減速機は速度を上昇させトルクを低下させるために使用されます。風力タービンの発電機は、この方法で減速機を使用し、比較的低速のタービンブレード速度を発電可能な高速回転数に変換します。これらの用途では、減速機とトルクを増加させる用途とは逆の方向にギアボックスが組み合わされます。

ギア減速はどのように実現されるのでしょうか。多くの減速機タイプはギア減速を実現できますが、これには平行軸、遊星、直角ウォームギアボックスが含まれますが、これらに限定されません。平行軸ギアボックス (または減速機) では、特定の歯数のピニオンギアが噛み合って、歯数が多い大きなギアを駆動します。「減速」またはギア比は、大きいギアの歯数を小さいギアの歯数で割ることによって計算されます。たとえば、電気モーターが 65 歯のギアと噛み合う 13 歯のピニオンギアを駆動する場合、5:1 の減速が実現されます (65 / 13 = 5)。電気モーターの速度が 3,450 rpm の場合、ギアボックスはこの速度を 5 分の 1 の 690 rpm に減速します。モーターのトルクが 10 lb-in の場合、ギアボックスはこのトルクを 5 倍にして 50 lb-in にします (ギアボックスの効率損失を差し引く前)。

平行軸ギアボックスには多くの場合、複数のギアセットが含まれており、それによって減速比が増加します。全体の減速比（比）は、各ギアセット段の個々のギア比を乗算することで算出されます。ギアボックスに3:1、4:1、5:1のギアセットが含まれている場合、全体の減速比は60:1（3 x 4 x 5 = 60）になります。上記の例では、3,450 rpmの電気モーターは、60:1のギアボックスを使用することで57.5 rpmに減速されます。10 lb-inの電気モータートルクは、600 lb-in（効率損失前）に増加します。

ピニオンギアと相手側のギアの歯数が同じ場合、減速は行われず、ギア比は1:1です。このギアはアイドラーと呼ばれ、主な機能は速度を下げたりトルクを上げたりするのではなく、回転方向を変えることです。

遊星歯車減速機のギア比の計算は、太陽歯車とリングギアの歯数に依存するため、直感的ではありません。遊星歯車はアイドラーとして機能し、ギア比には影響しません。遊星歯車比は、太陽歯車とリングギアの歯数の合計を太陽歯車の歯数で割った値です。例えば、歯数が12の太陽歯車と歯数が72のリングギアを持つ遊星歯車減速機のギア比は7:1（[12 + 72]/12 = 7）です。遊星歯車減速機は約3:1から約11:1までのギア比を実現できます。さらに減速比が必要な場合は、遊星歯車段を追加することができます。

直角ウォームドライブの減速比は、ウォームの条数（「条数」）と、対応するウォームホイールの歯数によって決まります。ウォームの条数が2条で、対応するウォームホイールの歯数が50の場合、ギア比は25:1（50 / 2 = 25）となります。