JP2009004239A - 回転灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長寿命化、小型化、低コスト、および低背化を図ることのできる回転灯装置を提供すること。
【解決手段】回転灯装置１では、反射体６を光源１０の周方向に駆動させるモータ部５として、ブラシおよびコミュテータを有しないブラシレスモータ構造を採用するとともに、ロータ４上に反射体６を直接搭載したダイレクトドライブ方式を採用する。さらに、モータ部５として、ロータマグネット４０がステータ３に対して半径方向外側で対向している周対向タイプのモータ構造を採用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転する反射体によって光源からの出射光を反射する回転灯装置に関するものである。

回転灯装置は、回転する反射体によって光源からの出射光を反射するようになっており、反射体を回転駆動するにあたっては、従来、ブラシモータから出力された回転を、歯車を介して反射体に伝達する構成が採用されている（特許文献１、２参照）。
実用新案登録第２５１６２３４号公報 実公平６−５０８８９号公報

従来の回転灯装置では、光源として用いた電球の寿命によって回転灯装置自身の寿命が規定されている。しかしながら、近年、電球の長寿命化、さらには、電球より寿命の長い発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として用いるようになってきたため、回転灯装置の長寿命化を図るには駆動機構の長寿命化が必要となっている。

しかしながら、従来の回転灯装置は、ブラシモータから出力された回転を、歯車を介して反射体に伝達しているため、歯車の磨耗などに起因してその長寿命化が困難であるという問題点がある。また、歯車を配置するスペースが必要であるため、回転灯装置の小型化が困難であり、かつ、歯車を用いる分、部品点数が多く、回転灯装置の低コスト化を図ることが困難であるという問題点もある。さらに、反射体は、回転中心軸線上から重心位置がずれている構造のものが多く、回転ブレを防止するには、軸受寸法を長くする必要があり、回転灯装置の低背化が困難であるという問題点もある。さらにまた、ブラシモータの場合、ブラシとコミュテータとの磨耗により寿命が短く、回転灯装置の長寿命化が困難である。

以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、長寿命化、小型化、低コスト、および低背化を図ることのできる回転灯装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、光源を保持してベースに支持された固定軸と、駆動コイルを備えたステータと、前記固定軸に回転可能に支持され、前記ステータに対向するロータマグネットを備えたロータと、該ロータに連動して回転しながら前記光源から出射された光を反射する反射体とを有する回転灯装置において、前記反射体は、前記ロータ上に載置され、前記ロータマグネットは、前記ステータに対して半径方向外側で対向していることを特徴とする。

本発明では、反射体がロータ上に搭載されているため、ロータの回転を直接、反射体に伝達できる。このため、ロータの回転を歯車を介して伝達する必要がないので、長寿命化、小型化、低コスト化を図ることができる。また、本発明では、ロータマグネットがステータに対して半径方向外側で対向している、いわゆる周対向タイプのモータ構造を採用している。このため、ロータマグネットがステータに対して軸線方向で対向している、いわゆる面対向タイプのモータ構造を採用した場合と比較して、駆動部分の低背化、すなわち、回転灯装置の低背化を図ることができる。さらに、周対向タイプのモータ構造を採用したため、コギングトルクを低減させ、回転むらの発生を抑えることができるという効果も奏する。

本発明において、前記ステータおよび前記ロータは、ブラシレスモータ構造のモータ部を構成していることが好ましい。ブラシレスモータ構造のモータ部であれば、ブラシおよびコミュテータが不要である。従って、ブラシおよびコミュテータの磨耗が発生しないので、回転灯装置の長寿命化を図ることができるとともに、これらの部品が不要であるため、小型化および低コスト化を図ることができる。

本発明において、前記反射体は、前記固定軸の軸線上から重心位置がずれている構成を採用することができる。例えば、前記反射体としては、凹球面状の内面が前記光源に向いた反射面になっている構造を採用することができる。反射体が偏心している場合、回転ブレを発生させやすいが、本発明では、ロータマグネットがステータに対して半径方向外側で対向している、いわゆる周対向タイプのモータ構造を採用しているため、ロータに大きな慣性力が作用するので、軸受寸法を過大に長くしなくても、反射体の回転ブレを防止することができる。

本発明において、前記固定軸は、前記ベースに直立姿勢で固定された支軸部と、該支軸部の上端側で拡径する光源保持部とを備え、前記ロータは、前記固定軸の周りに配置される軸受部と、該軸受部の上端部から半径方向外側に拡径し、前記反射体が上面に載置される反射体載置部と、該反射体載置部の外周端部から前記ステータの外周側に向けて屈曲し、前記ロータマグネットを保持するマグネット保持部とを備え、前記軸受部は、前記支軸部に嵌る円筒状のラジアル軸受部と、該ラジアル軸受部の下端側で前記ベースの上面側で摺動する第１のスラスト軸受部と、前記ラジアル軸受部の上端側で前記光源保持部の下面側で摺動する第２のスラスト軸受部とを備えていることが好ましい。このように構成すると、固定軸およびベースを用いてスラスト軸受を構成することができるなど、簡素な構造で済むので、回転灯装置の長寿命化、小型化、低コスト化、低背化を図ることができる。

本発明において、前記ベースと前記第１のスラスト軸受部との間、および前記反射体載置部と前記第２のスラスト軸受部との間のうちの少なくとも一方には、座金、例えば、樹脂製の座金が挿入されていることが好ましい。このように構成すると、ロータが回転する際の摩擦を小さく抑えることができる。

本発明において、前記ロータは、前記軸受部が樹脂部品により構成され、前記反射体載置部および前記マグネット保持部が金属部品により構成されていることが好ましい。このように構成すると、前記軸受部が樹脂部品により構成されているので、前記座金の有無にかかわらず、ロータが回転する際の摩擦を小さく抑えることができる。

本発明において、前記反射体は、前記反射体載置部に重ねて固定される連結板部と、該連結板部から下方に屈曲して前記反射体載置部と前記マグネット保持部との出角部分に嵌る屈曲部とを備えていることが好ましい。このように構成すると、ロータ上の所定位置に反射体を保持できるので、組み立てが容易で、かつ、回転ブレを防止することができる。

本発明では、反射体がロータ上に搭載されているため、ロータの回転を直接、反射体に伝達できる。このため、ロータの回転を歯車を介して伝達する必要がないので、長寿命化、小型化、低コスト化を図ることができる。また、本発明では、ロータマグネットがステータに対して半径方向外側で対向している、いわゆる周対向タイプのモータ構造を採用している。このため、ロータマグネットがステータに対して軸線方向で対向している、いわゆる面対向タイプのモータ構造を採用した場合と比較して、駆動部分の低背化、すなわち、回転灯装置の低背化を図ることができる。さらに、周対向タイプのモータ構造を採用したため、コギングトルクを低減させ、回転むらの発生を抑えることができるという効果も奏する。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した回転灯装置について説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る回転灯装置の構成を示す説明図である。図１に示すように、本形態の回転灯装置１は、光源１０と、この光源１０が発する光を反射させる反射体６と、反射体６を駆動させるモータ部５とを備えており、これらはケース１３の開口を覆う板状のベース１１に搭載されている。本形態において、光源１０として、電球または発光ダイオードを用いることができる。

本形態において、モータ部５はブラシレスモータ構造を有している。モータ部５は、ベース１１に直立姿勢で固定された固定軸２と、固定軸２の周りに配置された環状のステータ３と、固定軸２に回転可能に支持されたロータ４とを備えている。

固定軸２は、ベース１１に直立姿勢で固定された支軸部２２と、支軸部２２の上端側で拡径するソケット部２１（光源保持部）とを備えており、ソケット部２１と支軸部２２との間には段部２３が形成されている。支軸部２２は円筒であり、ソケット部２１に保持された光源１０に対する配線がソケット部２１からケース１３の内部まで通されている。支軸部２２の下端部の外周面には段部が形成されており、段部より下端側に形成された円筒状の細径部２２ａをベース１１の貫通穴１１ａに挿入し、細径部２２ａの雄ネジ部分にナット１２を留めることにより、固定軸２はベース１１に直立姿勢で固定される。固定軸２は、ソケット部２１が金属製であり、例えば、真鍮によって形成される。

本形態において、モータ部５は、以下に説明するように、ステータ３に対して半径方向外側でロータマグネット４０が対向する周対向構造を備えている。

まず、ステータ３は、ステータコア３１にインシュレータを介して駆動コイル３０を巻回した構造になっている。かかるステータ３をベース１１に固定するにあたって、ベース１１上にはステータコア固定部材１４が固定されている。ステータコア固定部材１４は、ベース１１に固定される円環状の取り付け部１４ａ、取り付け部１４ａの内周縁より起立する筒状の起立部１４ｂ、および起立部１４ｂより内側に向かって延びるステータコア固定部１４ｃを備えており、ステータコア固定部１４ｃの上に基板１５およびステータ３が重ねて固定させている。基板１５には、駆動コイル３０への給電を行うための配線パターンが形成されるとともに、ロータ４の駆動制御を行うための駆動回路が実装されている。なお、基板１５に実装された駆動回路に、ロータ４の回転速度を制御する機能を備えたドライブＩＣを組み込めば、ロータ４の回転数の微調整を容易に行うことができる。

ロータ４は、固定軸２の周りに配置される軸受部４１と、軸受部４１の上端部から半径方向外側に拡径し、反射体６が上面に載置される反射体載置部４２と、反射体載置部４２の外周端部からステータ３の外周側に向けて屈曲し、内周面で円筒状のロータマグネット４０を保持するマグネット保持部４３とを備えている。

ここで、軸受部４１は樹脂部品により構成され、反射体載置部４２およびマグネット保持部４３は一体の金属部品４８により構成されている。反射体載置部４２およびマグネット保持部４３を構成する金属部品４８は磁性材からなり、ロータマグネット４０からの漏れ磁束を抑えるバックヨークとして機能する。

軸受部４１は、支軸部２２に嵌る円筒状のラジアル軸受部４１ａと、ラジアル軸受部４１ａの下端側で拡径してベース１１の上面側で摺動するフランジ状の第１のスラスト軸受部４１ｂと、ラジアル軸受部４１ａの上端側で拡径してソケット部２１の下面側で摺動するフランジ状の第２のスラスト軸受部４１ｃと、第２のスラスト軸受部４１ｃの外周縁から斜め上方に延びた後、拡径するフランジ状の連結部４１ｄとを備えており、連結部４１ｄは、金属部品４８のうち、反射体載置部４２の下面に接着、溶接、加締、ネジ止めなどの方法で連結されている。本形態においては、反射体６、反射体載置部４２、および金属部品４８はネジ止めによって連結されている。

第１のスラスト軸受部４１ｂとベース１１との間、および第２のスラスト軸受部４１ｃとソケット部２１との間には、摺動性に優れた樹脂からなる円環状の座金４９ａ、４９ｂが挿入されている。これにより、ベース１１に対する第１のスラスト軸受部４１ｂの摺動性、およびソケット部２１に対する第２のスラスト軸受部４１ｃの摺動性を高めることができる。また、軸受部４１において支軸部２２との摺動部にグリスを塗布すれば、摺動性の更なる向上、および軸受部４１の長寿命化を図ることができる。

反射体６は、反射体載置部４２に重なるように固定された連結板部６１と、連結板部６１から下方に屈曲して反射体載置部４２とマグネット保持部４３との間に形成された出角部分４３ａに嵌る屈曲部６２と、屈曲部６２からさらに上方において光源１０の周りを部分的に覆うように半球状に形成された反射部６０とを備えており、反射部６０の凹球面状の内面が光源１０に向いた反射面６５になっている。

このように構成した回転灯装置１では、ステータ３の駆動コイル３０に通電すると、ロータ４は固定軸２の軸線周りに回転する。また、ロータ４に直結された反射体６も、ロータ４に連動して固定軸２の軸線周りに回転し、光源１０から出射された光を開放端側から周囲に出射する一方、その他の方向に向けては光を遮断する。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、反射体６がロータ４上に搭載されているため、ロータ４の回転を直接、反射体６に伝達することでき、かかるダイレクトドライブ方式によれば、ロータ４の回転を、歯車を介して伝達する必要がない。また、モータ部５としてブラシレスモータ構造を採用しているため、ブラシおよびコミュテータが不要である。従って、歯車、ブラシおよびコミュテータなどの磨耗が発生しないので、回転灯装置１の長寿命化を図ることができるとともに、これらの部品が不要であるため、小型化および低コスト化を図ることができる。さらには、ダイレクトドライブ方式であるので、省電力化を図ることができる。

また、モータ部５では、ロータマグネット４０がステータ３に対して半径方向外側で対向している周対向タイプのモータ構造を採用しているため、ロータマグネットがステータに対して軸線方向で対向している面対向タイプのモータ構造を採用した場合と比較して、モータ部５の低背化、すなわち、回転灯装置１の低背化を図ることができる。また、周対向タイプのモータ構造を採用しているため、モータ部５にて発生するコギングトルクを低減させ、回転むらの発生を抑えることができる。

また、反射体６は、固定軸２の軸線上から重心位置がずれている構成になっており、回転ブレを発生させやすいが、周対向タイプのモータ構造を採用しているため、ロータ４に大きな慣性力が作用するので、軸受部４１の長さ寸法を過大に長くしなくても、反射体６の回転ブレを防止することができる。それ故、回転灯装置１の低背化を図ることができる。

また、固定軸２のソケット部２１およびベース１１を用いてスラスト軸受構造を実現しているなど、簡素な構造を採用したので、回転灯装置１の長寿命化、小型化、低コスト化、低背化を図ることができる。

さらに、本形態では、反射体６の屈曲部６２がロータ４の出角部分４３ａに嵌る構造を採用しているので、ロータ４上の所定位置に反射体６を保持できるので、組み立てが容易で、かつ、回転ブレを防止することができる。このように本形態では、回転ブレを防止することができるため、反射体６を安定して回転させることができる。

［実施の形態２］
図２は、本発明の実施の形態２に係る回転灯装置の構成を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。

図２に示すように、本形態の回転灯装置１では、実施の形態１にて用いた軸受部４１に代えて、一対のベアリング軸受１７ａ、１７ｂが用いられている。このため、ロータ４の樹脂部分４６は、ベアリング軸受１７ａ、１７ｂの外輪を保持する筒部４６ａと、筒部４６ａの上端側から斜め上方に延びた後、拡径するフランジ状の連結部４６ｂとを備えており、連結部４６ｂは、金属部品４８のうち、反射体載置部４２の下面と連結されている。

また、一対のベアリング軸受１７ａ、１７ｂのうち、ベース１１の側（下側）に位置するベアリング軸受１７ａには、その外輪に当接する支持板１９がベース１１との間に配置され、ソケット部２１の側（上側）に位置するベアリング軸受１７ｂには、その内輪当接する与圧バネ１８がソケット部２１のとの間に配置されている。このため、ベアリング軸受１７は寿命が長く、回転灯装置１の長寿命化を図ることができる。

このように構成した回転灯装置１においても、実施の形態１と同様、モータ部５として、ダイレクトドライブ方式、ブラシレスモータ構造、および周対向構造を採用している。このため、回転灯装置１の長寿命化、小型化、低コスト化、低背化、さらには省電力化を図ることができるなど、実施の形態１と略同様の効果を奏する。

（その他の実施の形態）
上記形態では、ロータ４の駆動制御を行うための駆動回路を基板１５に実装したが、駆動回路については基板１５以外の場所に配置してもよい。また、実施の形態２では、軸受としてベアリング軸受を用いたが、メタル軸受または焼結含油軸受を用いてもよい。また、反射体６については、半球状のものに限らず、平板状のものを用いてもよい。

本発明の実施の形態１に係る回転灯装置の構成を示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係る回転灯装置の構成を示す説明図である。

符号の説明

１ 回転灯装置
２ 固定軸
３ ステータ
４ ロータ
５ モータ部
６ 反射体
１０ 光源
２１ ソケット部（光源保持部）
２２ 支軸部
３０ ロータマグネット
４１ 軸受部
４２ 反射体載置部
４３ マグネット保持部
４１ａ ラジアル軸受部
４１ｂ 第１のスラスト軸受部
４１ｃ 第２のスラスト軸受部
４９ａ、４９ｂ 座金
６５ 反射面

Claims (8)

1. 光源を保持してベースに支持された固定軸と、駆動コイルを備えたステータと、前記固定軸に回転可能に支持され、前記ステータに対向するロータマグネットを備えたロータと、該ロータに連動して回転しながら前記光源から出射された光を反射する反射体とを有する回転灯装置において、
   前記反射体は、前記ロータ上に載置され、
   前記ロータマグネットは、前記ステータに対して半径方向外側で対向していることを特徴とする回転灯装置。
2. 前記ステータおよび前記ロータは、ブラシレスモータ構造のモータ部を構成していることを特徴とする請求項１に記載の回転灯装置。
3. 前記反射体は、前記固定軸の軸線上から重心位置がずれていることを特徴とする請求項１または２に記載の回転灯装置。
4. 前記反射体は、凹球面状の内面が前記光源に向いた反射面になっていることを特徴とする請求項３に記載の回転灯装置。
5. 前記固定軸は、前記ベースに直立姿勢で固定された支軸部と、該支軸部の上端側で拡径する光源保持部とを備え、
   前記ロータは、前記固定軸の周りに配置される軸受部と、該軸受部の上端部から半径方向外側に拡径し、前記反射体が上面に載置される反射体載置部と、該反射体載置部の外周端部から前記ステータの外周側に向けて屈曲し、前記ロータマグネットを保持するマグネット保持部とを備え、
   前記軸受部は、前記支軸部に嵌る円筒状のラジアル軸受部と、該ラジアル軸受部の下端側で前記ベースの上面側で摺動する第１のスラスト軸受部と、前記ラジアル軸受部の上端側で前記光源保持部の下面側で摺動する第２のスラスト軸受部とを備えてい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回転灯装置。
6. 前記ベースと前記第１のスラスト軸受部との間、および前記反射体載置部と前記第２のスラスト軸受部との間のうちの少なくとも一方には、座金が挿入されていることを特徴とする請求項５に記載の回転灯装置。
7. 前記ロータは、前記軸受部が樹脂部品により構成され、前記反射体載置部および前記マグネット保持部が金属部品により構成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の回転灯装置。
8. 前記反射体は、前記反射体載置部に重ねて固定される連結板部と、該連結板部から下方に屈曲して前記反射体載置部と前記マグネット保持部との出角部分に嵌る屈曲部とを備えていることを特徴とする請求項５乃至７の何れか一項に記載の回転灯装置。

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