JP2007189811A - Motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はモータに係り、特に回転軸の回転速度または回転トルクを切り換えるよう構成されたモータに関する。 The present invention relates to a motor, and more particularly to a motor configured to switch the rotational speed or rotational torque of a rotating shaft.
例えば、自動車のフロントウインドウに付着した水滴を除去するワイパを往復駆動する駆動手段としてブラシを有する永久磁石界磁型の直流モータが採用されている。この種のモータは、ハウジングの内壁に永久磁石を固定し、その内側にコイルが巻装された電機子組立体(電機子アッセンブリとも呼ばれている)が回転可能に支持されている。そして、電機子組立体のコイルへ通電するため、電機子組立体の整流子片に接触する第1、第2ブラシ(低速回転用ブラシ)と第3ブラシ(高速回転用ブラシ)とが設けられている。 For example, a permanent magnet field type DC motor having a brush is employed as a driving means for reciprocating a wiper that removes water droplets adhering to a front window of an automobile. In this type of motor, a permanent magnet is fixed to the inner wall of a housing, and an armature assembly (also referred to as an armature assembly) having a coil wound therein is rotatably supported. And in order to supply with electricity to the coil of an armature assembly, the 1st, 2nd brush (brush for low speed rotation) and the 3rd brush (brush for high speed rotation) which contact the commutator piece of an armature assembly are provided. ing.
第3ブラシは、電機子組立体で使用される磁束を減少させることによって電機子組立体の回転速度を高速化するものであり、第1、第2ブラシと異なる周方向位置(角度)に配置されている。そして、第3ブラシへの通電に切り換えることで、電機子コイルの通電範囲を変えることで、電機子組立体の回転速度の高速化を可能にしている。 The third brush increases the rotational speed of the armature assembly by reducing the magnetic flux used in the armature assembly, and is arranged at a circumferential position (angle) different from the first and second brushes. Has been. By switching the energization to the third brush, the energization range of the armature coil is changed, thereby enabling the rotation speed of the armature assembly to be increased.
しかしながら、従来の第1〜第3ブラシを有する直流モータでは、通常運転(低速モード)で高速用の第3ブラシが周方向に配設された整流子片間を跨ぐ度に、第3ブラシにより短絡される電機子コイル中に発生している誘起起電力により通電方向と逆向きの大きな短絡電流が瞬間的に流れ、ブラシ火花放電が発生していた。このブラシ火花放電は、電機雑音(ノイズ)やブラシ磨耗の原因となり、第3ブラシにより整流障害を引き起こしていた。 However, in the conventional DC motor having the first to third brushes, every time the third brush for high speed straddles between the commutator pieces arranged in the circumferential direction in normal operation (low speed mode), the third brush Due to the induced electromotive force generated in the armature coil to be short-circuited, a large short-circuit current in the direction opposite to the energizing direction flowed instantaneously, and brush spark discharge was generated. The brush spark discharge causes electric noise (noise) and brush wear, and causes a rectification failure by the third brush.
また、このような問題を解消するため、モータの駆動回路に雑音防止用のコイル(インダクター)やコンデンサ等を組み合わせて対応した場合には、部品点数やコストが増加する。 In addition, in order to solve such a problem, when the motor drive circuit is combined with a noise prevention coil (inductor), a capacitor, or the like, the number of parts and cost increase.
また、磁石材の小型化が進み、4極6ブラシ構成のモータを開発する場合には、第3ブラシの設置スペースを確保することが物理的に困難になりつつある。 In addition, when the magnet material is further miniaturized and a motor having a 4-pole 6-brush configuration is developed, it is physically difficult to secure an installation space for the third brush.
このような、問題を解決する方法として、第3ブラシを無くしてブラシ数を削減すると共に、電機子組立体を軸方向に平行移動させて電機子コイルとハウジング内壁に固定された永久磁石との相対位置(対向面積)を変えることで永久磁石からの有効磁束量が変化して電機子コイルの回転数を変更する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記特許文献1に記載されたものでは、電機子組立体を軸方向に平行移動させるための電機子駆動手段を設ける構成になっているため、電機子駆動手段の伝達ロスにより回転数を切り換える際の応答性が低下するという問題がある。 However, since the structure disclosed in Patent Document 1 is provided with armature driving means for translating the armature assembly in the axial direction, the rotational speed is reduced by transmission loss of the armature driving means. There is a problem that the responsiveness when switching is lowered.
さらに、電機子駆動手段をハウジング内に収納させる構成とすると、モータが大型化してしまい、省スペース化に対応させることが難しいという問題があった。 Furthermore, when the armature driving means is housed in the housing, there is a problem that the motor becomes large and it is difficult to cope with space saving.
そこで、本発明は上記事情に鑑み、回転軸の回転力を利用して電機子組立体を軸方向に平行移動させて永久磁石からの有効磁束量を変更することで上記課題を解決したモータを提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above circumstances, the present invention provides a motor that solves the above problems by changing the effective magnetic flux from the permanent magnet by translating the armature assembly in the axial direction using the rotational force of the rotating shaft. The purpose is to provide.
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。 In order to solve the above problems, the present invention has the following means.
本発明は、ハウジングと、該ハウジングの径方向内側に固定され、界磁束を発生する永久磁石と、雄ねじを有する回転軸、該回転軸の外周に固定される電機子コア、該電機子コアの外周に巻装される電機子コイルを有し、前記永久磁石の径方向内側で回転し、且つ軸方向に移動可能な電機子組立体と、軸方向に貫通する貫通孔の内周面に前記回転軸の雄ねじに螺合する雌ねじを有し、前記回転軸の回転方向に応じた軸方向に前記電機子組立体を平行移動させる雌ねじ軸受部材と、前記ハウジングに外周面が固定され、内周面が前記雌ねじ軸受部材を回転可能に支持する軸受と、前記雌ねじ軸受部材と前記軸受との相対回転を可能もしくは規制する回転制御手段と、を備えたことを特徴とする。 The present invention relates to a housing, a permanent magnet that is fixed on the radially inner side of the housing and generates a field magnetic flux, a rotary shaft having a male screw, an armature core that is fixed to the outer periphery of the rotary shaft, An armature coil wound around the outer periphery, rotating in the radial direction of the permanent magnet and movable in the axial direction, and the inner peripheral surface of the through hole penetrating in the axial direction A female screw bearing member that has a female screw threadedly engaged with a male screw of the rotary shaft, and that translates the armature assembly in an axial direction corresponding to the rotational direction of the rotary shaft; and an outer peripheral surface fixed to the housing; The bearing includes a bearing that rotatably supports the female screw bearing member, and a rotation control means that enables or restricts relative rotation between the female screw bearing member and the bearing.
また、回転制御手段は、前記電機子組立体の回転方向を反転させることにより前記雌ねじ軸受部材に螺合された前記回転軸の雄ねじが軸方向に駆動され、前記永久磁石に対向する電機子コイルの対向面積を変更して前記電機子組立体の回転数を切り換えることを特徴とする。 Further, the rotation control means reverses the rotation direction of the armature assembly so that the male screw of the rotating shaft screwed to the female screw bearing member is driven in the axial direction and faces the permanent magnet. The number of rotations of the armature assembly is switched by changing the facing area.
また、前記軸受は、前記雌ねじ軸受部材との間の摩擦により前記雌ねじ軸受部材の回転を規制し、前記電機子組立体がストッパにより軸方向への移動を制限されて軸方向の移動を停止されると、前記雌ねじ軸受部材との相対回転を許容することを特徴とする。 Further, the bearing restricts the rotation of the female screw bearing member due to friction with the female screw bearing member, and the movement of the armature assembly is restricted in the axial direction by the stopper, and the axial movement is stopped. Then, relative rotation with the female screw bearing member is allowed.
本発明によれば、電機子組立体の回転軸に形成された雄ねじが軸受により回転可能に支持された雌ねじ軸受部材に螺合しており、回転制御手段により雌ねじ軸受部材と軸受との相対回転が可能もしくは規制されるため、従来のように第3ブラシを設ける必要がないので、第3ブラシによる整流障害が解消されると共に、回転軸の回転力を利用して直接電機子組立体を軸方向に駆動することが可能になり、電機子組立体を軸方向に平行移動させるための駆動手段を特別に設ける必要もないので、回転数を切り換える際の応答性を高められると共に、小型化を図ることが可能になる。 According to the present invention, the male screw formed on the rotating shaft of the armature assembly is screwed to the female screw bearing member rotatably supported by the bearing, and the relative rotation between the female screw bearing member and the bearing is controlled by the rotation control means. Since it is possible or restricted, there is no need to provide a third brush as in the prior art, so that the rectification obstacle due to the third brush is eliminated and the armature assembly is directly pivoted using the rotational force of the rotating shaft. It is possible to drive in the direction, and there is no need to provide a driving means for translating the armature assembly in the axial direction. It becomes possible to plan.
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明によるモータの実施例1を示しており、電機子組立体が左方に移動した低速回転モードを示す縦断面図である。図1に示されるように、モータ10は、ハウジング20と、ハウジング20の径方向内側に固定された界磁用の永久磁石30と、電機子組立体40とを有する。
FIG. 1 shows a first embodiment of a motor according to the present invention, and is a longitudinal sectional view showing a low-speed rotation mode in which an armature assembly is moved leftward. As shown in FIG. 1, the
ハウジング20は、電機子組立体40を収納する収納ケース22と、収納ケース22の収納室24を右方から閉塞する蓋部材26とを組み合わせた構成である。収納ケース22は、円筒状に形成されており、その軸方向中央の内壁には、全周に亘り永久磁石30が固定されている。
The
そして、永久磁石30の内周には、電機子組立体40が周方向に回転可能及び軸方向(図1中、Xa,Xb方向)に移動可能に挿入されている。収納ケース22の収納室24は、電機子組立体40を軸方向に移動可能に収納するため、電機子組立体40の軸方向ストロークに応じた大きさの空間が形成されている。
An
次に、電機子組立体40の構成について説明する。電機子組立体40は、回転軸50と、回転軸50に固定される電機子コア52と、電機子コア52に巻装される電機子コイル54と、整流子56とを有する。
Next, the configuration of the
また、電機子コア52及び電機子コイル54は、収納室24の内壁に固定された永久磁石30の内周面に近接対向するように取り付けられており、永久磁石30の径方向内側で回転し、且つ軸方向に移動可能に支持されている。尚、本実施例においては、電機子コア52及び電機子コイル54は、軸方向の幅寸法が永久磁石30の幅寸法Lと同一寸法になるように形成されている。
The
さらに、整流子56の外周には、第1ブラシ71と第2ブラシ72とが周方向上180°間隔で摺接するようにブラシ支持部材74,76により支持されている。そして、整流子56は、回転軸50の左端50a側に延在形成されており、軸方向の長さが電機子組立体40の軸方向移動量(ストローク)よりも長く形成されている。
Further, on the outer periphery of the
また、第1ブラシ71及び第2ブラシ72は、電機子組立体40の移動位置に拘わらず整流子56に接触した状態を維持するように取り付けられている。従って、駆動回路(図示せず)から第1ブラシ71または第2ブラシ72に通電された電流が電機子コイル54を流れることにより電機子コア52の周囲に磁束が発生し、永久磁石30からの界磁束に対して電機子組立体40を回転させる回転力が発生する。
Further, the
尚、本実施例では、第1ブラシ71及び第2ブラシ72を整流子56に接触させる構成であり、従来のように第3ブラシが設けられていないので、第3ブラシによる整流障害が解消されると共に、4極化する場合の第3ブラシを配置する際のスペース的な問題も解消することができる。
In the present embodiment, the
回転軸50は、電機子コア52の中心を貫通してXa方向に延在形成された左端(一端)50aと、Xb方向に延在形成された右端(他端)50bとを有する。回転軸50の左端50aの外周には、雄ねじ50cが形成されている。この雄ねじ50cは、雌ねじ軸受部材64の内周に形成された雌ねじ64aに螺合しているため、回転軸50の回転方向に応じて軸方向(Xa方向またはXb方向)に平行移動することが可能になる。
The rotating
また、回転軸50の右端50bには、軸方向に延在する出力軸50dが一体的に設けられている。出力軸50dは、挿通孔26cに挿通されて蓋部材26の外部に突出しており、電機子組立体40が左方(Xb方向)に移動した場合でも、所定長さを突出させる長さに形成されている。尚、本実施例のモータ10は、自動車のワイパ駆動用モータとして用いられているため、回転軸50の出力軸50dはワイパ駆動機構(図示せず)の駆動軸等に連結されている。
An
さらに、収納ケース22の左側端部には、収納室24に連通した軸受支持部28が設けられている。この軸受支持部28は、回転軸50の左端50aの端面に当接するボール軸受60と、回転軸50の左端50aの外周を回転可能に支持する軸受メタル62とを支持している。ボール軸受60は、回転軸50の軸線と一致するように軸受支持部28の内壁に形成されたあり溝からなる凹部28a内に保持されており、回転軸50の左端50aの端面に点接触で回転自在に支持すると共に、回転軸50のXa方向への移動位置を規制するストッパとしても機能するように設けられている。
Further, a
軸受メタル62は、環状に形成されており、外周面が軸受支持部28の段部28bに固定され、内周面に雌ねじ軸受部材64が回転可能に摺接する環状凹部62aが設けられている。雌ねじ軸受部材64は、外周面が環状凹部62aに嵌合しているため、軸方向(Xa,Xb方向)への移動が規制されると共に、周方向への回転が許容されるように支持されている。この軸受メタル62と雌ねじ軸受部材64とは、回転軸50の左端50aを回転可能に支持すると共に、回転軸50を軸方向に平行移動させる回転軸支持機構を構成している。
The
雌ねじ軸受部材64は、回転軸50の左端50aの外周に形成された雄ねじ50cに螺合する雌ねじ64aが内周面に形成され、且つ外周面が上記軸受メタル62の内周に形成された環状凹部62aに嵌合保持されている。従って、回転軸50が回転した際には、雌ねじ軸受部材64の内周側において、雌ねじ64aと雄ねじ50cとの間で内周側摩擦Faが発生し、雌ねじ軸受部材64の外周側において、軸受メタル62の環状凹部62aとの間で外周側摩擦Fbが発生する。
The female
この雌ねじ軸受部材64の内周と外周に発生する摩擦差は、雌ねじ軸受部材64と軸受メタル62との相対回転を可能もしくは規制する回転制御手段として作用する。例えば、雌ねじ軸受部材64に対する内周側摩擦Faと外周側摩擦Fbとの相対関係がFa<Fbである場合には、雌ねじ軸受部材64が軸受メタル62の環状凹部62aに対して静止状態に保持され、Fa>Fbである場合には、雌ねじ軸受部材64が軸受メタル62の環状凹部62aに対して回転状態に保持される。
The frictional difference generated between the inner periphery and the outer periphery of the female
従って、外周側摩擦Fbが内周側摩擦Faより大きい(Fa<Fb)場合は、雌ねじ軸受部材64の回転が規制されるため、回転軸50に回転力が付与されると、雄ねじ50cに螺合する雌ねじ軸受部材64が回転を規制されて電機子組立体40をXa方向またはXb方向に移動させることができる。また、内周側摩擦Faが外周側摩擦Fbより大きい(Fa>Fb)場合は、雌ねじ軸受部材64が回転軸50と一体的に回転することができる。
Therefore, when the outer peripheral friction Fb is larger than the inner peripheral friction Fa (Fa <Fb), the rotation of the female
また、蓋部材26には、回転軸50の右端50bを回転可能に支持する軸受メタル66が支持されている。この軸受メタル66は、円筒状に形成されており、内周面が回転軸50の右端50bの外周に回転可能に摺接し、外周面が蓋部材26の筒状に突出形成された軸受支持部26aの段部26bに嵌合固定されている。軸受支持部26aの端部には、回転軸50の右端50bの端部を挿通する挿通孔26cが軸方向に貫通している。
The
さらに、軸受支持部26aの内部に形成された中空部26dには、回転軸50の右端50bの外周に係止されたC字形状の止め輪(右方ストッパ)68が挿入されており、且つ中空部26dの段部には止め輪68が右方(Xb方向)に移動したときに当接するスラストワッシャ70が挿入されている。
Furthermore, a C-shaped retaining ring (right stopper) 68 that is locked to the outer periphery of the
電機子組立体40の軸方向移動量(ストローク)は、回転軸50の左端50aの端面がボール軸受60の当接する左方向移動限位置と、回転軸50の右端50bに係止された止め輪68がスラストワッシャ70に当接する右方向移動限位置とによって決まる。
The amount of movement (stroke) of the
ここで、上記のように構成されたモータ10の回転駆動及び回転速度の切り換え動作について説明する。図1では、回転軸50の左端50aがボール軸受60に当接しており、電機子組立体40がXa方向に移動した低速回転モードを示している。この低速回転モードでは、電機子組立体40を右回り(時計方向)に回転させており、回転軸50は、回転軸50の左端50aが軸受メタル62に支持され、右端50bが軸受メタル66に支持されている。
Here, the rotation drive and rotation speed switching operation of the
そして、回転軸50の左端50aがボール軸受60に当接しているため、電機子組立体40を右回り(時計方向)に回転させると、雌ねじ軸受部材64の雌ねじ64aと雄ねじ50cとの螺合関係が締まり、ねじ間の摩擦が増大する。すなわち、雌ねじ軸受部材64に対する内周側摩擦Faと外周側摩擦Fbとの相対関係がFa>Fbとなる。そのため、雌ねじ軸受部材64の外周面は、軸受メタル62の環状凹部62aに対して回転が許容される。
Since the
従って、回転軸50の左端50aがボール軸受60に当接した状態で、駆動回路からの電流が電機子コイル54に通電されて永久磁石30の界磁束に対する右回り(時計方向)の回転力が付与されると、雌ねじ軸受部材64が回転軸50と一体に回転する。この状態では、電機子コイル54が永久磁石30の軸方向の全幅(寸法Lの全範囲)で永久磁石30に近接対向しており、永久磁石30の全幅が有効磁束領域となるため、高トルクが得られるが回転数は低速となる。
Therefore, in a state where the
よって、モータ10では、電機子組立体40を右回り(時計方向)に回転駆動することにより、低速回転モードとなり、例えば、自動車用ワイパ(図示せず)を低速駆動することが可能になる。
Therefore, in the
次に、低速回転モードから高速回転モードに切り換える場合の動作について説明する。駆動回路から電機子コイル54に供給される電流の流れ方向を反転させることにより、電機子組立体40に左回り(反時計方向)の回転力が発生する。図1に示す低速回転モードにおいて、電機子組立体40に左回り(反時計方向)の回転力が付与されると、雌ねじ軸受部材64に螺合する雄ねじ50cが左回りに逆回転するため、雌ねじ軸受部材64の雌ねじ64aと雄ねじ50cとの螺合関係が緩み、ねじ間の摩擦が減少する。
Next, the operation for switching from the low speed rotation mode to the high speed rotation mode will be described. By reversing the flow direction of the current supplied from the drive circuit to the
そのため、雌ねじ軸受部材64に対する内周側摩擦Faと外周側摩擦Fbとの相対関係がFa<Fbとなり、雌ねじ軸受部材64は軸受メタル62の環状凹部62aに静止状態に保持される。よって、雌ねじ64aと雄ねじ50cとの螺合により、回転運動が直線運動に変換されるため、電機子組立体40は、右方(Xb方向)へ平行移動する。
Therefore, the relative relationship between the inner peripheral friction Fa and the outer peripheral friction Fb with respect to the female
図2は電機子組立体40が右方に移動した高速回転モードを示す。図2に示されるように、電機子組立体40は、左回り(反時計方向)に回転しながら右方(Xb方向)へ平行移動することで、電機子コイル54と永久磁石30との相対位置がずれることになり、電機子コイル54と永久磁石30との対向面積が減少する。これにより、永久磁石30からの有効界磁束の領域が減少する。
FIG. 2 shows a high-speed rotation mode in which the
さらに、電機子組立体40が右方(Xb方向)へ平行移動すると、回転軸50の右端50bに係止されたC字状の止め輪68が軸受支持部26aのスラストワッシャ70に当接する。そして、電機子組立体40の右方(Xb方向)への移動がスラストワッシャ70によって制限されると、雌ねじ軸受部材64の雌ねじ64aと雄ねじ50cとの螺合関係が締まり、ねじ間の摩擦が増大する。そのため、雌ねじ軸受部材64に対する内周側摩擦Faと外周側摩擦Fbとの相対関係がFa>Fbとなり、雌ねじ軸受部材64は軸受メタル62の環状凹部62aを摺接しながら回転する。
Furthermore, when the
従って、電機子組立体40は、止め輪68がスラストワッシャ70に当接して右方(Xb方向)への移動を制限されると、雌ねじ軸受部材64が回転軸50と一体的に回転する。このように、永久磁石30に対する電機子コイル54の対向面積を減少させた状態では、電機子コイル54が永久磁石30からの磁束を切る際の抵抗が減少して電機子組立体40が高速回転する。
Therefore, in the
よって、モータ10では、電機子組立体40を左回り(反時計方向)に回転駆動することにより、高速回転モードとなり、例えば、自動車用ワイパ(図示せず)を高速駆動することが可能になる。
Therefore, in the
さらに、図2に示す高速回転モードから低速回転モードに切り換える場合は、電機子組立体40を右回り(時計方向)に回転させる。電機子組立体40に右回り(時計方向)の回転力が付与されると、雌ねじ軸受部材64に螺合する雄ねじ50cが右回りに逆回転するため、回転軸50を左方(Xa方向)へ平行移動させようとする駆動力が発生する。
Furthermore, when switching from the high-speed rotation mode shown in FIG. 2 to the low-speed rotation mode, the
これにより、雌ねじ軸受部材64と雄ねじ50cとの螺合関係が緩み、ねじ間の摩擦が減少する。そのため、雌ねじ軸受部材64に対する内周側摩擦Faと外周側摩擦Fbとの相対関係がFa<Fbとなり、雌ねじ軸受部材64は軸受メタル62の環状凹部62aに静止状態に保持される。よって、雌ねじ64aと雄ねじ50cとの螺合により、回転運動が直線運動に変換されるため、電機子組立体40は、図1に示すように、左方(Xa方向)へ平行移動する。
Thereby, the screwing relationship between the female
そして、回転軸50の左端50aがボール軸受60に当接する位置まで左方(Xa方向)へ移動すると、前述したように雌ねじ軸受部材64に対する内周側摩擦Faと外周側摩擦Fbとの相対関係がFa>Fbとなる。そのため、右回り(時計方向)の回転力が付与されると、雌ねじ軸受部材64が回転軸50と一体に回転する。この状態では、電機子コイル54が永久磁石30の軸方向の全幅(寸法Lの全範囲)で永久磁石30に近接対向しているため、回転数は低速となる。
When the
従って、本実施例のモータ10では、電機子組立体40の回転方向を切り換えることで低速回転モードから高速回転モード、あるいは高速回転モードから低速回転モードに切り換えることが可能なため、切り換え時の伝達ロスがなく、切り換え動作の応答性が高められている。しかも、モータ10は、回転軸50の回転を利用して電機子組立体40を軸方向に移動させる構成であるので、電機子組立体40を軸方向に移動させるための駆動手段を特別に設ける必要がなく、コンパクトな構成になり、小型化及び省スペース化への要望にも対応することが可能である。
Therefore, in the
また、本実施例では、モータ10をワイパー駆動用モータとして用いる場合について説明したが、モータ10の用途はこれに限るものではなく、回転数を切り換える装置、あるいはトルクを切り換える装置であれば、自動車以外の分野にも適用することができるのは、勿論である。例えば、モータ10をパワーウインド用モータとして用いた場合には、ウインドを開く動作を高速回転で行ない、ウインドを閉じる動作を低速回転で行なうことが可能になり、変速機構を介さずにウインドの動作速度及び動作方向を切り換えることが可能になる。
In the present embodiment, the case where the
図3は実施例2の電機子組立体40が左方に移動した低速回転モードを示す縦断面図である。尚、図3において、上記実施例1と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a low-speed rotation mode in which the
モータ80は、回転軸50の両端に出力軸50d,50eが設けられている。出力軸50d,50eは、夫々軸受支持部26a,28の挿通孔26c,28cに挿通されている。また、回転軸50の左端50a及び右端50bには止め輪68a,68bが係止されており、中空部26d,28dの段部にはスラストワッシャ70a,70bが設けられている。
The
従って、電機子組立体40の軸方向移動量(ストローク)は、回転軸50の左端50aに係止された止め輪68aがスラストワッシャ70aに当接する左方向移動限位置と、回転軸50の右端50bに係止された止め輪68bがスラストワッシャ70bに当接する右方向移動限位置とによって決まる。
Therefore, the amount of movement (stroke) in the axial direction of the
ここで、上記のように構成されたモータ80の回転駆動及び回転速度の切り換え動作について説明する。図3では、回転軸50の左端50aに係止された止め輪68aがスラストワッシャ70aに当接しており、電機子組立体40がXa方向に移動した低速回転モードを示している。この低速回転モードでは、電機子組立体40を右回り(時計方向)に回転させる。
Here, the rotation drive and rotation speed switching operation of the
そして、左端50aの止め輪68aがスラストワッシャ70aに当接しているため、電機子組立体40を右回り(時計方向)に回転させると、雌ねじ軸受部材64の雌ねじ64aと雄ねじ50cとの螺合関係が締まり、ねじ間の摩擦が増大する。すなわち、雌ねじ軸受部材64に対する内周側摩擦Faと外周側摩擦Fbとの相対関係がFa>Fbとなるため、雌ねじ軸受部材64の外周面は、軸受メタル62の環状凹部62aに対して回転する。
Since the retaining
従って、左端50aの止め輪68aがスラストワッシャ70aに当接した状態で、駆動回路からの電流が電機子コイル54に通電されて永久磁石30の界磁束に対する右回り(時計方向)の回転力が付与されると、雌ねじ軸受部材64が回転軸50と一体に回転する。
Therefore, in a state where the retaining
この状態では、電機子コイル54が永久磁石30の軸方向の全幅(寸法Lの全範囲)で永久磁石30に近接対向しており、永久磁石30の全幅が有効磁束領域となるため、高トルクが得られるが回転数は低速となる。よって、モータ80では、電機子組立体40を右回り(時計方向)に回転駆動することにより、低速回転モードとなる。
In this state, the
次に、低速回転モードから高速回転モードに切り換える場合の動作について説明する。駆動回路から電機子コイル54に供給される電流の流れ方向を反転させることにより、電機子組立体40に左回り(反時計方向)の回転力が発生する。図1に示す低速回転モードにおいて、電機子組立体40に左回り(反時計方向)の回転力が付与されると、雌ねじ軸受部材64に螺合する雄ねじ50cが左回りに逆回転するため、雌ねじ軸受部材64の雌ねじ64aと雄ねじ50cとの螺合関係が緩み、ねじ間の摩擦が減少する。
Next, the operation for switching from the low speed rotation mode to the high speed rotation mode will be described. By reversing the flow direction of the current supplied from the drive circuit to the
そのため、雌ねじ軸受部材64に対する内周側摩擦Faと外周側摩擦Fbとの相対関係がFa<Fbとなり、雌ねじ軸受部材64は軸受メタル62の環状凹部62aに静止状態に保持される。よって、雌ねじ64aと雄ねじ50cとの螺合により、回転運動が直線運動に変換されるため、電機子組立体40は、右方(Xb方向)へ平行移動する。
Therefore, the relative relationship between the inner peripheral friction Fa and the outer peripheral friction Fb with respect to the female
図4は実施例2の電機子組立体40が右方に移動した高速回転モードを示す。図2に示されるように、電機子組立体40は、左回り(反時計方向)に回転しながら右方(Xb方向)へ平行移動することで、電機子コイル54と永久磁石30との相対位置がずれることになり、電機子コイル54と永久磁石30との対向面積が減少する。これにより、永久磁石30からの有効界磁束の領域が減少する。
FIG. 4 shows a high-speed rotation mode in which the
さらに、電機子組立体40が右方(Xb方向)へ平行移動すると、回転軸50の右端50bに係止されたC字状の止め輪68bが軸受支持部26aのスラストワッシャ70bに当接する。そして、電機子組立体40の右方(Xb方向)への移動がスラストワッシャ70bによって制限されると、雌ねじ軸受部材64の雌ねじ64aと雄ねじ50cとの螺合関係が締まり、ねじ間の摩擦が増大する。そのため、雌ねじ軸受部材64に対する内周側摩擦Faと外周側摩擦Fbとの相対関係がFa>Fbとなり、雌ねじ軸受部材64は軸受メタル62の環状凹部62aを摺接しながら回転する。
Further, when the
従って、電機子組立体40は、止め輪68aがスラストワッシャ70aに当接して右方(Xb方向)への移動を制限されると、雌ねじ軸受部材64が回転軸50と一体的に回転する。このように、永久磁石30に対する電機子コイル54の対向面積を減少させた状態では、電機子コイル54が永久磁石30からの磁束を切る際の抵抗が減少して電機子組立体40が高速回転する。よって、モータ80では、電機子組立体40を左回り(反時計方向)に回転駆動することにより、高速回転モードとなる。
Therefore, in the
さらに、図4に示す高速回転モードから低速回転モードに切り換える場合は、電機子組立体40を右回り(時計方向)に回転させる。電機子組立体40に右回り(時計方向)の回転力が付与されると、雌ねじ軸受部材64と雄ねじ50cとの螺合関係が緩み、ねじ間の摩擦が減少する。
Furthermore, when switching from the high-speed rotation mode shown in FIG. 4 to the low-speed rotation mode, the
そのため、雌ねじ軸受部材64に対する内周側摩擦Faと外周側摩擦Fbとの相対関係がFa<Fbとなり、雌ねじ軸受部材64は軸受メタル62の環状凹部62aに静止状態に保持される。よって、雌ねじ64aと雄ねじ50cとの螺合により、回転運動が直線運動に変換されるため、電機子組立体40は、図3に示すように、左方(Xa方向)へ平行移動する。
Therefore, the relative relationship between the inner peripheral friction Fa and the outer peripheral friction Fb with respect to the female
そして、回転軸50の右端50bに係止されたC字状の止め輪68bが軸受支持部26aのスラストワッシャ70bに当接する位置まで左方(Xa方向)へ移動すると、前述したように雌ねじ軸受部材64に対する内周側摩擦Faと外周側摩擦Fbとの相対関係がFa>Fbとなる。そのため、右回り(時計方向)の回転力が付与されると、雌ねじ軸受部材64が回転軸50と一体に回転する。この状態では、電機子コイル54が永久磁石30の軸方向の全幅(寸法Lの全範囲)で永久磁石30に近接対向しているため、回転数は低速となる。
When the C-shaped
従って、本実施例のモータ80では、上記実施例1のモータ10と同様な効果が得られると共に、回転軸50の両端の出力軸50d,50eを別々の装置の駆動軸に連結すること可能になり、夫々の装置を異なる回転数あるいは異なるトルクで駆動することが可能になる。また、電機子組立体40の回転方向を切り換えることで低速回転モードから高速回転モード、あるいは高速回転モードから低速回転モードに切り換えると共に、被駆動系路を選択することも可能になる。
Therefore, in the
例えば、高回転型ポンプと低回転型ポンプをモータ80の両側に配置する構成とした場合、回転軸50の移動方向によって何れか一方のポンプを駆動するようにできるので、要求されるポンプ吐出量に応じて電機子組立体40の回転方向を切り換えることで、流体供給量を切り換えることが可能になる。
For example, when the high-rotation pump and the low-rotation pump are arranged on both sides of the
尚、上記実施例では、本発明の適用例の一例を説明したに過ぎず、自動車以外のあらゆる用途にも用いることができるのは言うまでもない。 In addition, in the said Example, it is needless to say that it can use for all uses other than a motor vehicle only as an example of the example of application of this invention.
また、上記実施例において、回転軸50と雌ねじ軸受部材64との螺合をボールねじとしても良いのは勿論である。
Of course, in the above embodiment, the screwing of the
10,80 モータ
20 ハウジング
22 収納ケース
24 収納室
26 蓋部材
30 永久磁石
40 電機子組立体
50 回転軸
50c 雄ねじ
50d,50e 出力軸
52 電機子コア
54 電機子コイル
56 整流子
60 ボール軸受
62 軸受メタル
64 雌ねじ軸受部材
64a 雌ねじ
68,68a,68b 止め輪
70,70a,70b スラストワッシャ
71 第1ブラシ
72 第2ブラシ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
該ハウジングの径方向内側に固定され、界磁束を発生する永久磁石と、
雄ねじを有する回転軸、該回転軸の外周に固定される電機子コア、該電機子コアの外周に巻装される電機子コイルを有し、前記永久磁石の径方向内側で回転し、且つ軸方向に移動可能な電機子組立体と、
軸方向に貫通する貫通孔の内周面に前記回転軸の雄ねじに螺合する雌ねじを有し、前記回転軸の回転方向に応じた軸方向に前記電機子組立体を平行移動させる雌ねじ軸受部材と、
前記ハウジングに外周面が固定され、内周面が前記雌ねじ軸受部材を回転可能に支持する軸受と、
前記雌ねじ軸受部材と前記軸受との相対回転を可能もしくは規制する回転制御手段と、
を備えたことを特徴とするモータ。 A housing;
A permanent magnet that is fixed on the radially inner side of the housing and generates a field flux;
A rotating shaft having a male screw; an armature core fixed to the outer periphery of the rotating shaft; an armature coil wound around the outer periphery of the armature core; and rotating on a radially inner side of the permanent magnet; An armature assembly movable in a direction;
A female screw bearing member having a female screw threadedly engaged with a male screw of the rotating shaft on the inner peripheral surface of the through hole penetrating in the axial direction, and translating the armature assembly in the axial direction corresponding to the rotating direction of the rotating shaft When,
A bearing having an outer peripheral surface fixed to the housing, and an inner peripheral surface rotatably supporting the female screw bearing member;
Rotation control means for enabling or restricting relative rotation between the female screw bearing member and the bearing;
A motor comprising:
The bearing restricts the rotation of the female screw bearing member due to friction with the female screw bearing member, and when the armature assembly is restricted from moving in the axial direction by a stopper, the axial movement is stopped. The motor according to claim 1, wherein relative rotation with the female screw bearing member is allowed.
Priority Applications (1)
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JP2006005100A JP2007189811A (en) | 2006-01-12 | 2006-01-12 | Motor |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111005951A (en) * | 2020-02-06 | 2020-04-14 | 姚长水 | One-way clutch capable of realizing separation and non-contact |
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- 2006-01-12 JP JP2006005100A patent/JP2007189811A/en active Pending
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CN111005951A (en) * | 2020-02-06 | 2020-04-14 | 姚长水 | One-way clutch capable of realizing separation and non-contact |
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