JP2001251893A

JP2001251893A - ギヤードモータ

Info

Publication number: JP2001251893A
Application number: JP2000057664A
Authority: JP
Inventors: Hajime Yamanaka; 肇山中
Original assignee: Nakagawa Electric Ind Co Ltd
Current assignee: Nakagawa Electric Ind Co Ltd
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2001-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】電磁リレーや誘導リング等を利用した機械的
な係止機構を必要とすることなく、復帰力を持った操作
対象を初期位置から作動位置まで駆動変位せしめた後、
かかる作動位置に位置決め保持することの出来る、構造
が簡単で製作性に優れた新規な構造のギヤードモータを
提供すること【解決手段】回転子９２に永久磁石９８を備えた交流
同期モータ１８を採用することにより、交流電圧を印加
した場合には、大きな駆動力を得ることが出来ると共
に、直流電圧を印加した場合には、磁気吸引力で作動位
置への有効な保持力を得ることが出来るのであり、電磁
リレーや誘導リング等を利用した機械的な係止機構を必
要とすることなく、操作対象を初期位置から作動位置に
引き上げて、そのままの状態で保持できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、復帰力を持った操作対象を駆動
変位させると共に、変位させた位置に保持し、更に、変
位後の位置から初期位置に返戻作動させる際に用いられ
るギヤードモータに係り、例えば、洗濯機の排水弁の開
閉作動装置等において有利に採用され得るギヤードモー
タに関するものである。

【０００２】

【背景技術】従来から、小型の電動モータで有効な駆動
出力を得るために、モータ出力軸に歯車等の減速手段を
組み付けたギヤードモータが知られており、民生および
一般の電気機器などに採用されている。例えば、洗濯機
においては、排水路を遮断する位置に弾性的に保持され
た排水弁を、必要に応じて、排水路を開放する位置まで
変位させて保持し、所定時間の経過後に再び初期の遮断
位置に戻すという作動が要求されることとなるが、そこ
において、安定した止水性を得るために止水位置に付勢
されて保持された排水弁を、開位置まで駆動変位させ得
るだけの出力を小型の電動モータによって得るために、
多段の減速歯車等からなる減速手段を備えたギヤードモ
ータが、採用されている。

【０００３】ところで、このような排水弁用の駆動装置
などに用いられるギヤードモータにおいては、操作対象
を初期位置から作動位置まで駆動変位させるだけでな
く、作動位置まで変位させた操作対象を作動位置に保持
する機能も要求される。かかる保持機能を実現するため
に、例えば、電動モータに駆動電圧を供給し続けること
で、位置決めストッパ等で規定される移動端まで変位せ
しめた操作対象に保持力を及ぼすことも考えられるが、
交流モータに駆動電圧を供給し続けると、出力トルク変
動によって振動や騒音が発生し易いことに加えて、電気
子巻線におけるジュール発熱が問題となる場合がある。

【０００４】そこで、近年では、電磁リレーや誘導リン
グを利用した機械的な係止機構をギヤードモータに組み
込んで、操作対象を初期位置から作動位置まで駆動変位
させた後、かかる係止機構により、操作対象の初期位置
への返戻方向の作動を阻止するようにした構造が採用さ
れている。

【０００５】ところが、このような従来構造のギヤード
モータにおいては、電磁リレーや誘導リングによって駆
動される係止機構を組み込む必要があるために、構造が
複雑となり、製造性やコスト性が悪いという問題があっ
た。また、かかる係止機構の作動時には、部材間の当接
音が発生し易く、それによる騒音が問題となる場合もあ
ったのである。

【０００６】

【解決課題】本発明は、上述の如き事情を背景として為
されたものであって、その解決課題とするところは、電
磁リレーや誘導リング等を利用した機械的な係止機構を
必要とすることなく、復帰力を持った操作対象を初期位
置から作動位置まで駆動変位せしめた後、かかる作動位
置に位置決め保持することの出来る、構造が簡単で製作
性に優れた新規な構造のギヤードモータを提供すること
にある。

【０００７】

【解決手段】以下、このような課題を解決するために為
された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各
態様で採用される各構成要素は、何れも、可能な限り任
意の組み合わせで採用することが出来る。また、本発明
の態様および技術的特徴は、以下に記載のものに限定さ
れることなく、明細書全体および図面に記載され、或い
はそれらの記載から当業者が把握することの出来る発明
思想に基づいて認識されるものであることが理解される
べきである。

【０００８】すなわち、本発明の第一の態様は、回転子
に永久磁石を備えた交流同期モータの回転駆動力を、歯
車列等の減速手段を介して出力部材に伝達することによ
り、復帰力を持った操作対象を初期位置から作動位置に
変位せしめると共に、かかる操作対象の該作動位置への
保持と該作動位置から該初期位置への返戻を行うギヤー
ドモータにおいて、前記操作対象の前記初期位置から前
記作動位置への駆動作動状態と、該作動位置への保持作
動状態の何れにおいても前記交流同期モータから前記出
力部材への駆動力伝達系を接続状態として、前記交流同
期モータに交流電圧を供給することによって前記操作対
象を前記初期位置から前記作動位置へ変位作動せしめる
と共に、該交流同期モータに直流電圧を供給することに
よって該操作対象を該作動位置へ保持するようにしたこ
とを、特徴とする。

【０００９】このような本態様に従う構造とされたギヤ
ードモータにおいては、操作対象を初期位置から作動位
置へ駆動変位させる駆動作動時に、回転子に永久磁石を
備えた交流同期モータに交流電圧が供給され、減速手段
を介して出力部材から操作対象に駆動力が伝達されるこ
とにより、操作対象に大きな駆動力を及ぼして駆動変位
させることが出来るのである。そして、操作対象を目的
とする作動位置まで駆動変位せしめた後にモータに直流
電圧を供給することにより、電気子巻線による磁力とモ
ータの永久磁石との磁気吸引力を利用して、交流同期モ
ータのモータ出力軸を一定の回転位置に保持せしめる保
持力が発揮されるのであり、この保持力が、減速手段を
介して、操作対象に位置決め保持力として作用せしめら
れることにより、操作対象を作動位置に保持することが
出来る。

【００１０】そこにおいて、回転子に永久磁石を備えた
交流同期モータを採用することにより、交流電圧を印加
した場合には、大きな駆動力を得ることが出来ると共
に、直流電圧を印加した場合には、磁気吸引力で所定位
置への有効な保持力を得ることが出来るのであり、それ
によって、復帰力をもった操作対象を、初期位置から作
動位置まで駆動変位せしめた後、かかる作動位置に位置
決め保持することが出来るのである。それ故、電磁リレ
ーや誘導リング等を利用した機械的な係止機構も必要と
されることがなく、構造の簡略化が達成され得る。ま
た、作動位置への保持に際しては、モータに直流電圧が
印加されることから、振動、騒音の発生が問題となるこ
とがなく、発熱量も抑えられ得る。

【００１１】また、本発明の第二の態様は、前記第一の
態様に従う構造とされたギヤードモータであって、前記
操作対象の前記作動位置から前記初期位置への返戻作動
状態においても、前記交流同期モータから前記出力部材
への駆動力伝達系を接続状態とすると共に、かかる返戻
作動状態において、前記交流同期モータへの給電を実質
的に停止することによって、前記操作対象における前記
作動位置から前記初期位置への返戻作動を許容するよう
にしたことを、特徴とする。このような本態様に従う構
造とされたギヤードモータにおいては、電気子巻線への
給電を停止することによってモータによる回転拘束力が
低下乃至は解除されることにより、操作対象の復帰力に
基づく返戻作動が有利に許容され得ることとなる。特に
本態様においては、駆動作動状態と保持作動状態だけで
なく返戻作動状態でも交流同期モータから出力部材への
駆動力伝達系が接続状態とされることとなり、操作対象
の変位、保持、返戻という作動の切換制御が、モータへ
の給電制御だけで実現可能とされることから、機械的な
作動切換機構が不要となり、構造を一層簡略化すること
が出来ると共に、更なる静音化も図られる得る。なお、
返戻作動時における交流同期モータへの給電は、実質的
に停止されれば良いのであって、完全に給電を停止する
必要はなく、返戻作動を許容し得る程度の給電が為され
ていても良い。即ち、返戻作動を行うための操作対象の
復帰力の方が、モータの回転拘束力より大きくなる程度
に給電が停止されれば良い。

【００１２】また、本発明の第三の態様は、前記第二の
態様に従う構造とされたギヤードモータであって、前記
操作対象の前記作動位置から前記初期位置への返戻作動
状態において、前記交流同期モータにより、前記復帰力
を持った操作対象の動きに対する電気的制動力が発揮さ
れるようにしたことを、特徴とする。なお、本態様にお
いて、電気的制動力としては、例えば、交流同期モータ
の給電用リード部分を短絡させたり、適当な抵抗回路を
接続することによって発電制動等を行う他、作動方向と
は逆の方向の駆動用電圧を印加させることによって逆相
制動を行うことなどによって、得ることが可能である。
特に、本態様においては、返戻作動時における交流同期
モータ等による作動抵抗力に比べて、操作対象の初期位
置への復帰力が大きい場合に有利に採用される。そし
て、本態様に従えば、操作対象の返戻作動の速度を、ガ
バナ機構等の特別な機構を必要とすることなく、容易に
調節することが出来るのであり、高速化に起因する停止
時の打音等の発生を、簡単な構造で軽減乃至は防止する
ことが可能となるのである。

【００１３】また、本発明の第四の態様は、前記第一乃
至第三の何れかの態様に従う構造とされたギヤードモー
タにおいて、前記交流同期モータとして、コンデンサ進
相式の交流２相同期モータを採用したことを、特徴とす
る。このような本態様に従う構造とされたギヤードモー
タにおいては、交流２相式のモータを採用したことによ
り、モータへの交流電流の給電による駆動力を十分に得
ることが出来ると共に、モータへの給電を停止した状態
下での拘束力、即ち操作対象の返戻作動に対して及ぼさ
れる作動抵抗力を小さく抑えることが可能となる。それ
故、操作対象の初期位置から作動位置への駆動と、作動
位置から初期位置への返戻という何れの作動も、一層安
定して行うことが可能となり、それによって、操作対象
の作動の確実性が向上され得るのである。

【００１４】また、本発明の第五の態様は、前記第一乃
至第四の何れかの態様に従う構造とされたギヤードモー
タにおいて、前記駆動作動状態から前記保持作動状態へ
の切換制御を行うための電気回路を構成する部品を回路
基板に組み付けると共に、かかる回路基板を、前記減速
手段を収容するケースに取り付けたことを、特徴とす
る。このような本態様に従う構造とされたギヤードモー
タにおいては、電気回路をケース内に収容することによ
り外部から保護することが出来ると共に、装置全体のコ
ンパクト化も有利に実現可能となる。また、回路基板と
減速手段をユニット化することも可能であり、それによ
って、装置の組立作業性、延いては生産性の向上が図ら
れ得る。なお、切換制御を行うための電気回路を構成す
る部品としては、例えば、操作対象の位置検出手段や切
換電気接点を含むが、その他、更に、直流電流を給電す
るための整流回路や、適当な位相差をもった複数相の駆
動電流を生成する進相用コンデンサなどを含ませても良
い。

【００１５】また、本発明の第六の態様は、前記第一乃
至第五の何れかの態様に従う構造とされたギヤードモー
タにおいて、前記操作対象の初期位置から作動位置への
復帰力を補助する付勢手段を設けたことを、特徴とす
る。このような本態様に従う構造とされたギヤードモー
タにおいては、返戻作動の確実な動きが有利に実現され
る。特に、駆動電流を停止させた状態下において、内蔵
する永久磁石によって出力軸に及ぼされる回転抵抗力
（ディテントトルク）が大きいモータや、減速機構にお
いて減速比が大きい歯車列等を採用する場合において
も、返戻作動を安定して行わせることが可能となる。な
お、付勢手段としては、例えば、板ばねやコイルスプリ
ング等が有利に採用される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を更に具体的に明ら
かにするために、本発明の実施形態について、図面を参
照しつつ、詳細に説明する。

【００１７】まず、図１と図２には本発明の第一の実施
形態として、洗濯機における排水弁の開閉駆動用のギヤ
ードモータ１０の斜視図と断面図が示されている。かか
るギヤードモータ１０は、洗濯機本体に取り付けられる
中空箱体構造のケース２を有しており、歯車列からなる
減速手段１２と、出力部材としてのラックレバー１４
と、作動制御用の電気回路を有する回路基板１６が、か
かるケース２内に収容された状態で組み込まれている。
そして、交流同期モータ１８の回転駆動力を、減速手段
１２を介して、ラックレバー１４に伝達し、ラックレバ
ー１４に設けられた係止孔２０に係止される駆動力伝達
部材に連結された図示しない操作対象を、初期位置から
作動位置まで、復帰力に抗して変位させるようになって
いる。また、操作対象が作動位置に到達すると、ラック
レバー１４に設けられた溝部２２により回路基板１６の
第一及び第二のスイッチ２４，２６が切り換えられて、
交流同期モータ１８に直流電源が供給されることによ
り、操作対象が作動位置で保持されるようになってい
る。更に、所定時間経過した後、図示しないタイマ等の
制御装置により、回路基板１６または外部に設けられた
メインスイッチ２８（図３参照）が開かれて、交流同期
モータ１８への給電が停止されることにより、操作対象
が、作動位置から初期位置まで返戻作動せしめられるよ
うになっている。

【００１８】より詳細には、ケース２は、全体として略
矩形の弁当箱形状を有するケース本体３と、ケース本体
３の開口部に重ね合わされて覆蓋する略平板形状の蓋体
４から構成されており、それらケース本体３と蓋体４が
相互にボルト固定されることによって、中空箱体構造を
もって形成されている。また、ケース本体３の底部には
段差部が設けられて、ケース本体３の一部が深底部５と
されていると共に、ケース本体３の底面には、平板形状
の仕切板６が重ね合わされてボルト固定されることによ
り、深底部５の開口部が覆蓋されている。これにより、
ケース本体３の内部が、深底部５内のモータ収容領域７
と、略平坦な底面を有する駆動力伝達系収容領域８に仕
切られている。そして、かかるモータ収容領域７に交流
同期モータ１８が収容配置されていると共に、駆動力伝
達系収容領域８に減速手段１２やラックレバー１４およ
び回路基板１６が収容配置されている。なお、ケース２
を構成する各部材３，４，６の材質としては、例えば、
ＡＢＳ樹脂等の硬質の合成樹脂が好適に採用される。

【００１９】また、減速手段１２は、多数の減速用歯車
対からなる歯車列によって構成されている。即ち、かか
る減速手段１２は、１番車３４、２番車３６、３番車３
８および４番車４０を含んで構成されている。そこにお
いて、１番車３４は、同軸上に一体形成された１番ピニ
オン４２と１番歯車４４を有しており、１番歯車４４
が、交流同期モータ１８の出力軸３０に固設された出力
歯車３２に噛合されている。２番車３６は、同軸上に一
体形成された２番歯車４６と２番ピニオン４８を有して
おり、２番歯車４６が１番ピニオン４２に噛合されてい
る。また、３番車３８は、同軸上に一体形成された３番
歯車５０と３番ピニオン５２を有しており、３番歯車５
０が２番ピニオン４８と噛合されている。更に、４番車
４０は、同軸上に一体形成された４番ピニオン５４と４
番歯車５６を有しており、４番歯車５６が３番ピニオン
５２と噛合されている。そして、４番ピニオン５４が、
ラックレバー１４のラック５８と噛合されている。これ
によって、交流同期モータ１８の出力としての回転駆動
力が、１〜４番車３４，３６，３８，４０を介して、ラ
ックレバー１４に伝達されるようになっている。

【００２０】なお、これら出力歯車３２や１〜４番車３
４、３６、３８、４０の回転中心軸としての第一〜四支
軸３５，３７，３９，４１は、何れも、ケース２におけ
る駆動力伝達系収容領域８の底壁部と蓋体４の間に跨が
って配設支持されており、交流同期モータ１８の出力軸
３０と平行に延びる状態で、互いに平行に配設されてい
る。また、交流同期モータ１８の出力軸３０に装着され
た出力歯車３２や１〜４番車３４、３６、３８、４０の
材質としては、何れも、例えば、ポリオキシメチレン、
ポリアミド等の樹脂が好適に用いられる。また、このこ
とから明らかなように本実施形態では減速手段１２と、
出力歯車３２と、ラック５８によって駆動力伝達系が構
成されている。

【００２１】また、ラックレバー１４は、全長に亘って
矩形状の略一定断面でストレートに延びるロッド形状を
しており、ケース２における駆動力伝達系収容領域８の
略中央部分に配設されていることにより、かかる駆動力
伝達系収容領域８内が、ラックレバー１４を挟んで位置
する両側に区画されている。そして、駆動力伝達系収容
領域８内において、ラックレバー１４を挟んで位置する
一方の側に、上記減速手段１２を構成する１〜４番車３
４，３６，３８，４０が収容配置されている。また、ラ
ックレバー１４の長手方向両端部分は、ケース２の周壁
部に貫設された挿通孔６２，６３を通じてそれぞれ外部
に突出されており、かかるラックレバー１４における一
方の突出先端部分には、例えば洗濯機の排水弁の如き操
作対象に連結される図示しない駆動力伝達部材を係止す
るための係止孔２０が形成されている。

【００２２】更にまた、ラックレバー１４の長手方向中
央部分には、一方の面側、即ち減速手段１２が配設され
た方の面側にラック５８が形成されており、このラック
５８に対して、減速手段１２を構成する４番車４０の４
番ピニオン５４が噛合されている。これにより、減速手
段１２を介して伝達された交流同期モータ１８の回転駆
動力が、ラックレバー１４に対して、直線的駆動力とし
て伝達されるようになっている。

【００２３】また、ラックレバー１４における他方の面
側、即ちラック５８が形成されていない背面側には、軸
方向中間部分を所定長さに亘って軸方向に連続して延び
る凹溝形状の溝部２２が形成されている。かかる溝部２
２は、ラックレバー１４の肉厚寸法の略半分の深さで、
軸直角方向の全幅に亘って形成されており、かかる溝部
２２における軸方向一方の端部側、即ち係止孔２０と反
対の軸方向端部側には、矩形平板形状のストッパ板６４
が嵌め込まれて固着されている。このストッパ板６４
は、溝部２２の深さと略同じ肉厚と、ラックレバー１４
の幅寸法よりも大きな幅寸法を有しており、ストッパ板
６４が固着された部分では、溝部２２が実質的に消失さ
れていると共に、ストッパ板６４の下縁部がラックレバ
ー１４から下方に向かって突設されている。そして、ラ
ックレバー１４が、ケース２に対して、軸方向一方の
側、即ち係止孔２０側に変位せしめられた際、かかるス
トッパ板６４が溝部２２の側面に当接することによっ
て、ラックレバー１４の軸方向移動端が規定されるよう
になっている。また、かかる溝部２２の他方の端壁面、
即ちラックレバー１４に係止孔２０が形成された軸方向
側の端壁面は、開口部側に向かって拡開するテーパ状の
傾斜面６６とされている。なお、ラックレバー１４の材
質としては、例えば、ポリオキシメチレン、ポリアミド
等の樹脂が好適に用いられる。

【００２４】一方、ケース２の駆動力伝達系収容部８に
おいて、ラックレバー１４を挟んで減速手段１２と反対
側には、回路基板１６が収容配置されており、この回路
基板１６に設けられた第一及び第二のスイッチ２４，２
６が、ラックレバー１４の軸方向の動きに応じて、ラッ
クレバー１４に形成された溝部２２によって開閉作動さ
れるようになっている。

【００２５】かかる回路基板１６は、図３に示されてい
るように、図１に図示していない外部の交流電源６９か
ら供給される駆動用電流の交流同期モータ１８への給電
を制御する電気回路を備えている。即ち、回路基板１６
には、交流電源６９から給電される交流電流を直流電流
に変換する整流回路７０と、交流同期モータ１８への供
給電流を、交流電源６９から供給される交流電流と整流
回路７０で生成された直流電流に択一的に切り換える第
一および第二のスイッチ２４，２６と、交流電源６９か
ら交流同期モータ１８に供給される交流電流を分流させ
て位相の異なる２相の駆動用交流電流を生成するための
進相用コンデンサ７２が装着されている。

【００２６】また、交流電源６９から回路基板１６への
給電は、メインスイッチ２８によってＯＮ／ＯＦＦされ
るようになっている。このメインスイッチ２８は、交流
電源６９に接続された給電用リード線を回路基板１６の
入力端子に導通／遮断するための開閉スイッチであり、
例えば、洗濯機における水槽の排水弁の開閉用アクチュ
エータとして本実施形態のギヤードモータ１０を用いる
場合には、洗濯機本体の作動を制御する図示しないシー
ケンス制御装置からの信号を受けて、シーケンス制御装
置による排水指令信号が出力されてから排水完了信号が
出力されるまでの間、継続して閉状態とされて、交流電
源６９による駆動用の交流電流が、回路基板１６に供給
されるようになっていると共に、排水完了指令信号が出
力された後は、次の排水指令信号が出力されるまでの
間、継続して開状態とされて、交流電源６９による回路
基板１６への給電が停止されるようになっている。

【００２７】更にまた、整流回路７０は、図４に回路図
が示されているように、４個の整流用ダイオード７４
ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄからなる半波整流回路と、
一個の平滑コンデンサ７６からなる平滑回路を含んで構
成されている。なお、かかる整流回路７０は、周知のも
のであることから詳述しないが、図３及び図４におい
て、交流電源６９から給電線７５ａ，７５ｂ間に供給さ
れる交流電流を整流及び平滑化して出力線７７ａ，７７
ｂ間に直流電流を出力するようになっている。

【００２８】また、第一および第二のスイッチ２４，２
６は、交流同期モータ１８への供給電流を交流と直流に
切り換えるものである。具体的には、図１に実態図が示
されているように、第一のスイッチ２４は、それぞれ回
路基板１６上に突設された第一の可動接点板７８と第一
及び第二の固定接点板８２，８４で構成されており、第
一の可動接点板７８が、それ自体の弾性によって、第一
の固定接点板８２側に付勢されて当接状態に保持される
ようになっている。また、第二のスイッチ２６は、それ
ぞれ回路基板１６上に突設された第二の可動接点板８０
と第三及び第四の固定接点板８６，８８で構成されてお
り、第二の可動接点板８０が、それ自体の弾性によっ
て、第三の固定接点板８６側に付勢されて当接状態に保
持されるようになっている。更に、第一及び第二の可動
接点板７８，８０の長手方向中間部分には、ラックレバ
ー１４側に向かって突出する折曲部９０，９１が一体形
成されており、これらの屈曲部９０，９１の突出先端部
分が、ラックレバー１４における溝部２２に入り込んで
逃げるようになっていると共に、ラックレバー１４が軸
方向に移動せしめられて屈曲部９０，９１が傾斜面６６
を越えた際には、ラックレバー１４から屈曲部９０，９
１への押圧力が加えられるようになっている。

【００２９】そして、これらの屈曲部９０，９１が溝部
２２内に位置せしめられた状態下では、第一及び第二の
可動接点板７８，８０の接点部分が、第一及び第三の固
定接点板８２，８６に接触されるようになっている。ま
た一方、両屈曲部９０，９１が、ラックレバー１４に当
接して押圧力が加えられていると、第一及び第二の可動
接点板７８，８０の接点部分が、第一及び第三の固定接
点板８２，８６から離間して第二及び第四の固定接点板
８４，８８に接触されるようになっている。

【００３０】また、このように第一及び第二の可動接点
板７８，８０が、第一及び第三の固定接点板８２，８６
と第二及び第四の固定接点板８４，８８の間で切り換え
られることにより、図３に示されているように、交流同
期モータ１８への給電用リード線８９ａ，８９ｂが、交
流電流の給電用リード線７５ａ，７５ｂと、直流電流の
給電用リード線７７ａ，７７ｂに対して、択一的に切換
接続されるようになっている。

【００３１】さらに、給電用リード線８９ａ，８９ｂに
よって駆動電流が供給される交流同期モータ１８は、二
つの駆動用コイル９４，９６を備えた２相の同期モータ
とされており、一方のコイル９４への給電線と他方のコ
イル９６への給電線の間に、進相用コンデンサ７２が配
設されていることによって、それら両コイル９４，９６
に対して交流電流が供給された際には、各コイル９４，
９６への供給電流が、位相が相互に９０度異なる２相の
交流電流とされるようになっている。

【００３２】次に、交流同期モータ１８について説明す
る。交流同期モータ１８は全体として厚肉の円盤形状を
有しており、上方に向かって開口する有底円筒形状のモ
ータハウジング９３の内部には、回転子としてのロータ
９２が中心軸上で回転可能に配設されていると共に、こ
のロータ９２の周囲には、円環形状の第一および第二の
コイル９４，９６が、軸方向で実質的に分離されて相互
に重なる状態で配設されて、モータハウジング９３に固
定されている。ロータ９２は円形ロッド形状の永久磁石
９８の軸方向一方の側に小径の出力軸３０が同軸上で一
体的に固設されており、それら永久磁石９８と出力軸３
０を貫通して延びる中心孔９５において、モータハウジ
ング９３の底壁中央から中心軸上に突設されたロータ支
軸１００に対して、回転可能に外挿されている。また、
永久磁石９８の外周面には、周方向に交互に、複数対の
Ｎ磁極とＳ磁極が設定されている。なお、永久磁石９８
の外周面における磁極の数は、好ましくは二対から数十
対が採用される。また、本実施形態では、ロータ９２の
外周面における磁極部が、それぞれ、軸方向に相互に平
行に且つ直線的に延びる状態で形成されている。

【００３３】また、第一および第二のコイル９４，９６
は、それぞれ電気絶縁材からなる厚肉の円環形状のコイ
ルボビン９７，９９に対して、軟銅線等を用いた絶縁電
線（マグネットワイヤ）等からなる通電線が巻回された
構造とされている。更に、第一のコイル９４には、強磁
性材からなる上下ステータ１０１a ，１０１ｂが装着固
定されていると共に、第二のコイル９６にも、同様に、
強磁性材からなる上下ステータ１０３ａ，１０３ｂが装
着固定されており、図面上に明示はされていないが、そ
れらのステータ１０１ａ，１０１ｂと１０３ａ，１０３
ｂによって、第一及び第二のコイル９４，９６の内周面
上において、周方向に離間して配設された複数の磁極部
が形成されており、それらの磁極部が、ロータ９２の外
周面の磁極部に対して径方向で離間して対向位置せしめ
られている。なお、第一のコイル９４に形成された磁極
部の数と、第二のコイル９６に形成された磁極部の数
は、相互に同一とされており、且つロータ９２の外周面
に設定された磁極部の数とも対応せしめられている。

【００３４】ここにおいて、本実施形態では、第一のコ
イル９４におけるステータ１０１ａ，１０１ｂの磁極部
と、第二のコイル９６におけるステータ１０３ａ，１０
３ｂの磁極部とが、周方向で相互に１／２ピッチだけず
れて位置決めされている。なお、１ピッチとは、第一及
び第二のコイル９４，９６のステータ１０１ａ，１０１
ｂ，１０３ａ，１０３ｂにおける磁極部の周方向間距離
をいう。これにより、図５に示されているように、第一
のコイル９４のステータ１０１ａ，１０１ｂの磁極部と
ロータ９２の磁極部の間に及ぼされる磁気吸引力に基づ
くディテント力：Ｄｆ１が、第二のコイル９６のステー
タ１０３ａ，１０３ｂの磁極部と永久磁石９８の磁極部
の間に及ぼされる磁気吸引力に基づくディテント力：Ｄ
ｆ２が、互いに相殺的に作用することとなり、以て、第
一及び第二のコイル９４，９６への非通電時には、ロー
タ９２の回転が外力によって容易に許容されるようにな
っている。

【００３５】また、第一及び第二のスイッチ２４，２６
が交流電流の給電状態に設定されて、交流同期モータ１
８に交流電流が通電された際には、両コイル９４，９６
の給電線間に配設された進相用コンデンサ７２によっ
て、両コイル９４，９６への供給電流が相互に９０度だ
け位相を持つことから、各コイル９４，９６のステータ
１０１ａ，１０１ｂ，１０３ａ，１０３ｂによって形成
された磁極部とロータ９２の磁極部の磁力作用に基づい
て、ロータ９２に回転駆動力が有効に及ぼされて、ロー
タ９２が回転駆動せしめられるようになっているのであ
る。

【００３６】また一方、第一及び第二のスイッチ２４，
２６が直流電流の給電状態に設定されて、交流同期モー
タ１８に直流電流が通電された際には、第二のコイル９
６が進相用コンデンサ７２で遮断されて、第一のコイル
９４にだけ直流電流が供給されることにより、第一のコ
イル９４のステータ１０１ａ，１０１ｂによって形成さ
れた磁極部とロータ９２の磁極部の磁力作用に基づい
て、ロータ９２の所定の回転位置において、図５に実線
で示された保持トルク：Ｔｆが発揮されて、ロータ９２
に回転抵抗力が及ぼされるようになっている。

【００３７】次に、このような構造とされた本実施形態
のギヤードモータ１０の作動を説明する。先ず、図１に
示されているように、ラックレバー１４が操作対象であ
る排水弁の初期位置としての遮断位置、即ち係止孔２０
側への軸方向移動端に位置せしめられた状態下で、排水
指令信号に基づいてメインスイッチ２８が閉じられて交
流電源６９からの交流電圧が給電リード線７５ａ，７５
ｂを通じて供給されると、第一及び第二のスイッチ２
４，２６が、第一及び第三の固定接点板８２，８６に接
続されていることにより、交流同期モータ１８の各コイ
ル９４，９６に対して、それぞれ、９０度だけ位相のず
れた交流電流が通電されることとなる。

【００３８】その結果、交流同期モータ１８が回転駆動
せしめられて、この回転駆動力が、出力歯車３２から、
１〜４番車３４，３６，３８，４０を介して、ラック５
８に伝達されることにより、ラックレバー１４が、軸方
向一方の側、即ち係止孔２０と反対の軸方向側に駆動変
位せしめられるのであり、以て、係止孔２０に連結され
た排水弁（図示せず）を引き上げて開操作するようにな
っている。

【００３９】その後、ラックレバー１４が移動端近くま
で変位せしめられて、排水バルブが作動位置としての開
放位置近くにまで変位せしめられると、ラックレバー１
４に形成された斜面部６６が第一及び第二の可動接点板
７８，８０の屈曲部９０，９１に当接せしめられて、そ
れら第一及び第二の可動接点板７８，８０が押し出され
ることとなり、以て、第一及び第二の可動接点板７８，
８０が、第一及び第三の固定接点板８２，８６から離間
せしめられて、第二及び第四の固定接点板８４，８８に
接触される。このように、第一及び第二のスイッチ２
４，２６が切り換えられると、交流同期モータ１８への
供給電流が交流から直流に変更されることとなり、その
結果、第一のコイル９４に生ぜしめられる磁極とロータ
９２の磁極との磁気吸引作用により、交流同期モータ１
８のロータ９２に対して所定回転位置への保持力が及ぼ
されて、かかる回転位置に保持せしめられることとな
る。

【００４０】さらに、一定時間の経過後、排水完了乃至
は排水停止指令信号が入力されてメインスイッチ２８が
開けられると、交流同期モータ１８への給電が停止され
る。その結果、交流同期モータ１８のロータ９２に及ぼ
されていた位置決め保持力が解除されることにより、排
水弁自体に与えられた遮断位置への復帰力に基づいて、
ラックレバー１４が遮断位置に向かって返戻作動せしめ
られることとなり、以て、図１に示された遮断位置にま
で復帰せしめられることとなる。

【００４１】従って、本実施形態に従う構造とされたギ
ヤードモータ１０においては、交流同期モータ１８の出
力軸３０を、出力部材としてのラックレバー１４に対し
て、減速手段１２等を介して、駆動力が常時伝達される
状態に保持したまま、排水弁を開閉操作することが出来
るのであり、それ故、特開平４−３０８４４０号公報や
特開平４−１６５９３９号公報等に記載されている如き
従来構造のギヤードモータに比して、電磁リレーや誘導
リングと遊星歯車などからなるクラッチ手段を採用する
必要がなく、極めて簡単な構造を以て実現可能とされる
のである。

【００４２】特に、本実施形態のギヤードモータ１０に
おいては、駆動用モータとして交流同期モータ１８が採
用されていることから、通電停止時におけるディテント
トルクを十分に小さく抑えることが出来るのであり、そ
れ故、駆動用モータをクラッチ手段等で分断することな
く、排水弁を返戻作動させることが出来るのであり、安
定した作動が発揮され得る。

【００４３】なお、交流同期モータ１８への通電停止に
よる排水弁の返戻作動時には、第一及び第二のスイッチ
２４，２６が第二及び第四の固定接点板８４，８８に接
続されるようにすることも可能であり、それによって、
第一のコイル９４が短絡されることから、第一のコイル
に誘起される起電力の作用によって、返戻作動に対する
制動効果を得ることが可能となる。

【００４４】以上、本発明の一実施形態について詳述し
てきたが、これはあくまでも例示であって、本発明は、
かかる実施形態における具体的な記載によって、何等、
限定的に解釈されるものではない。

【００４５】例えば、洗濯機用の排水弁等の操作対象
が、小さな返戻方向の復帰力しか備えていない場合や、
返戻作動を行うために駆動モータに電源が供給されなく
なったときに、駆動モータのディテントトルクが大きい
場合等においては、操作対象に返戻方向の付勢力を補助
的に及ぼす付勢手段を付加的に採用することも可能であ
る。

【００４６】具体的には、例えば、図６に示されている
ように付勢手段としてのコイルスプリング１２６を、ケ
ース２（ケース本体３）とラックレバー１４の間に跨が
って配設し、ラックレバー１４が駆動方向に変位せしめ
られる際にコイルスプリング１２６に蓄えられるエネル
ギを利用して、操作対象に返戻方向の補助的な付勢力を
及ぼすことが可能である。なお、図６においては、その
理解を容易とするために、前記実施形態と同様な構造と
された部材および部位については、それぞれ、図中に、
第一の実施形態と同一の符号を付しておく。また、コイ
ルスプリング１２６は、ケース２の内部に収容配置する
ことも可能であり、複数本のコイルスプリングを採用す
ることも、勿論、可能である。

【００４７】また、本実施形態において採用されるモー
タとしては、例示の如きコンデンサ進相式のモータの
他、外部の独立した２相や３相の駆動電圧をそのまま給
電して駆動する２相モータや３相モータ等も利用可能で
あり、その場合には本実施形態のように別途進相用のコ
ンデンサを設ける必要がない。

【００４８】更に、本発明において、交流同期モータと
しては、例示の如き２相同期モータの他、マイクロステ
ップ化されてディテントトルクが小さくされたステッピ
ングモータなども採用可能である。

【００４９】また、前記実施形態に示されているよう
に、保持作動状態において、一つのコイルだけに直流電
圧を供給して保持作動させる他、複数乃至は全部のコイ
ルに直流電圧を供給して保持作動させても良い。勿論、
交流同期モータにおけるコイルの数や具体的形状は限定
されるものではない。

【００５０】更に、電気回路の構造は本実施形態のもの
に限定されるものでなく、例えば、外部から交流電源と
直流電源を、直接に、選択的に供給することも可能であ
る。

【００５１】更にまた、永久磁石の磁極部を周方向に部
分的にずらせたり、周方向に傾斜させること等によりデ
ィテントトルクの軽減を図ることも可能であり、それに
伴い返戻作動が一層容易に許容されることとなる。

【００５２】また、歯車列の構造や各歯車対の減速比の
他、歯車列を構成する歯車の数等は、何等、限定されな
い。

【００５３】さらに、前記実施形態では、出力部材とし
てラックレバー１４が採用されていたが、ラックレバー
の他、ワイヤ巻き上げホイール等も採用可能である。

【００５４】更にまた、上述の如き構造とされたギヤー
ドモータ１０においては、駆動作動と保持作動および返
戻作動の切換えを、電気的に行うことが可能であること
から、従来の機械的な作動切換方式に比べて、作動の切
換えの自由度が大きく確保されるのであり、それ故、例
えば、操作対象を初期位置から作動位置の間の任意の途
中位置に停止させることも可能となり、複数段階への停
止作動や、停止（保持）位置の変更などが容易に実現可
能となる。

【００５５】また、ケースの構造も限定されるものでな
く、例えば、本実施形態では、モータ収容領域７と駆動
力伝達系収容領域８が一体的に形成されているが、別々
に形成することも可能であり、そうすることによって、
仕切板を採用する必要がなくなる。

【００５６】更にまた、作動の制御用および駆動用の電
気回路を外部に設置も可能である。

【００５７】その他、一々列挙はしないが、本発明は、
当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を
加えた態様において実施され得るものであり、また、そ
のような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、
何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、
言うまでもないところである。

【００５８】

【発明の効果】上述の説明から明らかなように、本発明
に従う構造とされたギヤードモータにおいては、回転子
に永久磁石を備えた交流同期モータを採用することによ
り、交流電圧を印加した場合には、操作対象を駆動する
ための大きな駆動力を得ることが出来ると共に、操作対
象を作動位置に保持するに際しては、直流電圧を印加す
ることによって、有効な保持力を得ることが出来るので
あり、それ故、電磁リレーや誘導リング等を利用した機
械的な係止機構を必要とすることなく、簡単な構造によ
り、操作対象を初期位置から作動位置にまで駆動変位す
ると共に、かかる作動位置に保持することが出来るので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としてのギヤードモータの
斜視図である。

【図２】図１に示されたギヤードモータのII−II断面図
である。

【図３】図１に示されたギヤードモータに用いられてい
る回路基板の回路図である。

【図４】図３に示された回路基板の整流回路の回路図で
ある。

【図５】図１に示されたギヤードモータの作動を説明す
るためのグラフである。

【図６】本発明の別の実施形態としてのギヤードモータ
の斜視図である。

【符号の説明】１０ギヤードモータ１２減速手段１４ラックレバー１８交流同期モータ９２ロータ９８永久磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｐ 8/30 Ｈ０２Ｐ 8/00 ３０２Ａ５Ｈ６２１Ｆターム(参考） 3B155 AA18 BA03 BA11 BB04 FC03 HB09 MA01 MA02 5H575 AA09 DD06 EE05 FF05 HA05 HA06 HA16 HB01 PP01 PP02 5H580 AA10 CA02 FD15 KK03 5H607 AA11 AA12 BB07 CC01 CC03 CC07 CC09 DD02 DD08 DD19 EE31 5H611 BB07 TT01 UA01 5H621 BB09 JK14 JK15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転子に永久磁石を備えた交流同期モー
タの回転駆動力を、歯車列等の減速手段を介して出力部
材に伝達することにより、復帰力を持った操作対象を初
期位置から作動位置に変位せしめると共に、かかる操作
対象の該作動位置への保持と該作動位置から該初期位置
への返戻を行うギヤードモータにおいて、前記操作対象の前記初期位置から前記作動位置への駆動
作動状態と、該作動位置への保持作動状態の何れにおい
ても、前記交流同期モータから前記出力部材への駆動力
伝達系を接続状態として、前記交流同期モータに交流電
圧を供給することによって前記操作対象を前記初期位置
から前記作動位置へ変位作動せしめると共に、該交流同
期モータに直流電圧を供給することによって該操作対象
を該作動位置へ保持するようにしたことを特徴とするギ
ヤードモータ。
【請求項２】前記操作対象の前記作動位置から前記初
期位置への返戻作動状態においても、前記交流同期モー
タから前記出力部材への駆動力伝達系を接続状態とする
と共に、かかる返戻作動状態において、前記交流同期モ
ータへの給電を実質的に停止することによって、前記操
作対象における前記作動位置から前記初期位置への返戻
作動を許容するようにした請求項１に記載のギヤードモ
ータ。
【請求項３】前記操作対象の前記作動位置から前記初
期位置への返戻作動状態において、前記交流同期モータ
により、前記復帰力を持った操作対象の動きに対する電
気的制動力が発揮されるようにした請求項２に記載のギ
ヤードモータ。
【請求項４】前記交流同期モータとして、コンデンサ
進相式の交流２相同期モータを採用した請求項１乃至３
の何れかに記載のギヤードモータ。
【請求項５】前記駆動作動状態から前記保持作動状態
への切換制御を行うための電気回路を構成する部品を回
路基板に組み付けると共に、かかる回路基板を、前記減
速手段を収容するケースに取り付けた請求項１乃至４の
何れかに記載のギヤードモータ。
【請求項６】前記操作対象の初期位置から作動位置へ
の復帰力を補助する付勢手段を設けた請求項１乃至５の
何れかに記載のギヤードモータ。