JP2011229325A - ギヤードモータ - Google Patents

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Abstract

【課題】専用の部品を要することなく電気ノイズやサージ電圧を遮断することができるギヤードモータを提供すること。
【解決手段】固定子8と回転子9をケーシング7内に収納し、前記ケーシング7に固設されたブラシ16と前記回転子9の回転軸11の軸方向一端外周に設けられた整流子15とを摺接させ、外部電源から前記ブラシ16と前記整流子15を介して前記回転子9に給電して該回転子9を回転駆動するモータ部2と、
前記モータ部2の回転軸11の回転を減速させて出力軸27に伝達する複数の減速ギヤ24,28〜32を備えたギヤ部3とを接合一体化して成るギヤードモータ1において、
前記モータ部2の回転軸11とその外周に設けられた前記整流子15との間に樹脂層14aを介設する。
【選択図】図1

Description

本発明は、モータ部とギヤ部とを結合一体化して成るギヤードモータに関するものである。
各種精密機器の回転駆動源として使用されるギヤードモータは、回転力を発生するモータ部と該モータ部の回転を減速して出力軸に伝達するギヤ部とを結合一体化して構成されているが、斯かるギヤードモータには電気ノイズやサージ電圧等の影響を防止するための機能が不可欠であった。
ここで、電気ノイズには、ブラシと整流子との摺接によって発生する尖鋭出過大な振幅を有する電流の脈動や、ブラシと整流子との間で発生する火花に起因するスパークノイズ等がある。
又、サージ電圧は、モータ部のON/OFF時等において電気回路に正常電圧を超えて瞬間的に発生する高電圧であって、このサージ電圧が発生すると、ギヤードモータや該ギヤードモータが組み込まれた制御装置や各種機器の電子回路が絶縁破壊や機能停止、誤動作、劣化等の種々の悪影響を受ける可能性がある。
そこで、例えば特許文献1には、電気ノイズを除去するためにチップ形コンデンサを内蔵したり、サージ電圧を除去するためにバリスタ等のサージ吸収器を整流子に装着する構成が提案されている。
又、特許文献2には、プリント配線基板上の配線パターンに過電流が流れたり、基板温度が異常に上昇したりして配線パターンの温度が所定温度以上となった場合には、ヒューズ部材によってフィルタ回路と制御回路の電気的導通を遮断し、フィルタ回路や制御回路を構成する電気部品の破損を未然に防ぐようにしたブラシレスモータが提案されている。
特開平8−064405号公報 特開2002−291215号公報
しかしながら、特許文献1において提案された構成では、電気ノイズを除去するためのコンデンサやサージ電圧を除去するためのバリスタ等のサージ吸収器等の専用の部品を設けるために部品点数が増加して構造が複雑化するとともに、コストアップを免れないという問題がある。又、特許文献2において提案された構成においても、専用のヒューズ部材を要するために同様の問題がある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、専用の部品を要することなく電気ノイズやサージ電圧をギヤ部の出力軸又はモータの端子間の何れかの箇所で遮断することによって、制御機器への影響を皆無とすることができるギヤードモータを提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、固定子と回転子をケーシング内に収納し、前記ケーシングに固設されたブラシと前記回転子の回転軸の軸方向一端外周に設けられた整流子とを摺接させ、外部電源から前記ブラシと前記整流子を介して前記回転子に給電して該回転子を回転駆動するモータ部と、
前記モータ部の回転軸の回転を減速させて出力軸に伝達する複数の減速ギヤを備えたギヤ部とを接合一体化して成るギヤードモータにおいて、
前記モータ部の回転軸とその外周に設けられた前記整流子との間に樹脂層を介設したことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記ギヤ部の複数の減速ギヤの少なくとも1つを樹脂ギヤで構成したことを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記モータ部と前記ギヤ部との間に空気絶縁層を形成したことを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1〜3の何れかに記載の発明において、前記モータ部の前記回転子の内外周面に絶縁テープを巻装したことを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項1〜3の何れかに記載の発明において、前記モータ部の回転軸と前記ギヤ部の出力軸の少なくとも一方をセラミックで構成したことを特徴とする。
請求項1記載の発明によれば、モータ部の回転軸とその外周に設けられた整流子との間に電気絶縁層としての樹脂層を介設したため、ブラシと整流子との間で発生する火花に起因するスパークノイズ等の電気ノイズを遮断することができるとともに、当該ギヤードモータを制御する制御装置や当該ギヤードモータが組み込まれた各種機器への異常なサージ電圧や電流の伝播をギヤードモータの内部で遮断することができ、制御装置や各種機器への悪影響を排除することができる。
請求項2〜5記載の発明によれば、ギヤ部の複数の減速ギヤの少なくとも1つを電気絶縁性の高い樹脂ギヤで構成し、モータ部とギヤ部との間に電気絶縁性を成す空気絶縁層を形成し、モータ部の回転子の内外周面に絶縁テープを巻装し、モータ部の回転軸とギヤ部の出力軸の少なくとも一方を電気絶縁性の高いセラミックで構成したため、制御装置や各種機器への異常なサージ電圧や電流の伝播を当該ギヤードモータの内部で効果的に遮断することができる。
本発明の実施の形態1に係るギヤードモータの破断側面図である。 図1のA部拡大詳細図である。 図1のB−B線矢視図である。 図1のC−C線矢視図である。 本発明の実施の形態2に係るギヤードモータの破断側面図である。 本発明の実施の形態3に係るギヤードモータの破断側面図である。
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
<実施の形態1>
図1は本発明の実施の形態1に係るギヤードモータの破断側面図、図2は図1のA部拡大詳細図、図3は図1のB−B線矢視図、図4は図1のC−C線矢視図である。尚、図1はギヤ部の減速ギヤ列の配置を明確にするために該減速ギヤ列を展開して示しており、ギヤ部はモータ部に対して偏心しているように図示されているが、実際にはギヤ部の出力軸とモータ部の回転軸は同軸に配されている。
図1に示すギヤードモータ1は、各種精密機器の回転駆動源として使用されるものであって、モータ部2とギヤ部3とを結合一体化して構成されている。
上記モータ部2は、円筒ケース4の一端開口部をリング状の蓋部材5とこれに被着されたカバー6とで覆って構成されるケーシング7の内部に固定子8や回転子9等を収納して構成されており、永久磁石である円筒状の固定子8はホルダ10によってケーシング7に固定されている。
又、前記回転子9は、固定子8の外周を覆う円筒状のコイルで構成されており、その軸中心には回転軸11が貫通している。そして、回転子9の内外周面には絶縁テープ47がそれぞれ巻装されている。
ところで、前記回転軸11は、電気絶縁性の高いセラミックで構成されており、その軸方向両端部は前記ホルダ10の軸方向両端に嵌着された軸受12,13によって回転可能に支持されている。そして、この回転軸11の軸方向一端部には回転子9がフランジ14を介して片持ち状態で取り付けられている。ここで、フランジ14は電気絶縁性の高い樹脂によって成形されており、図2に詳細に示すように、その一部は回転軸11の軸方向一端部を被覆する有底筒状の樹脂層14aを構成している。尚、本実施の形態では、フランジ14に樹脂層14aを一体に形成したが、両者を別体に構成しても良い。
上記フランジ14の外面には導電性金属から成る整流子15が被着されており、この整流子15のフランジ14の外面に沿う垂直部15aは回転子9に電気的に接続されている。又、整流子15の円筒部15bは、間にフランジ14の前記樹脂層14aを介在させた状態で回転軸11の軸方向一端外周に被着されている。このように、本実施の形態に係るギヤードモータ1のモータ部2においては、整流子15と回転軸11との間には電気絶縁性の高いフランジ14の樹脂層14aが介設されている。
又、ケーシング7の一部を構成する前記蓋部材5とカバー6は電気絶縁性の高い樹脂で構成されており、蓋部材5の内周部には、図3に示すように、導電性金属で構成された2つのブラシ16が回転軸11を挟んで相対向する位置に固設されており、各ブラシ16の先端は前記整流子15の円筒部15bに接触して両者の電気的な導通が取れている。そして、各ブラシ16には、当該ギヤードモータ1を駆動制御する不図示の制御装置に設けられた外部電源から延びてカバー6と蓋部材5を貫通する端子17に不図示のリード線がそれぞれ電気的に接続されている。
他方、前記ギヤ部3は、ケース18内に複数の減速ギヤ列を収納して構成されている。ここで、ケース18は、ベース19を両側から挟持する円板状の上地板20と下地板21及びこれらを覆う有底円筒状の板金製のカバー22によって構成されている。尚、ベース19と上地板20は焼結金属で構成されており、下地板21は電気絶縁性の高い樹脂で構成されている。又、カバー22は下地板21の略半分程度を覆っている。これは前記モータ部2との間に空気絶縁層S4を形成するためである。
而して、ギヤ部3は、ケース18の上地板20とベース19及び下地板21に挿通するクランプネジ23をモータ部2の前記ホルダ10に形成されたネジ孔10aにねじ込むことによってモータ部2に結合されて一体化されている。尚、ケース18内には、モータ部2の回転軸11の軸方向一端が臨んでおり、その端部には小径のピニオン24が形成されている。
ところで、図1に示すように、ギヤ部3のケース18内には2本の回転軸25,26と出力軸27がモータ部2の回転軸11と平行且つ回転可能に収容されており、モータ部2の回転軸11とギヤ部3の出力軸27とは同軸上に配されている。具体的には、回転軸25は、その軸方向両端がベース19と下地板21にそれぞれ形成された円孔19a,21aによって回転可能に支持されており、この回転軸25にはモータ部2の回転軸11の軸方向一端に形成された前記ピニオン24に噛合する大径のギヤ28が結着されるとともに、小径のピニオン29が形成されている。又、前記回転軸26は、その軸方向両端が上地板20と下地板21にそれぞれ形成された円孔20a,21bによって回転可能に支持されており、この回転軸26には回転軸25に形成された小径の前記ピニオン29に噛合する大径のギヤ30が結着されるとともに、小径のピニオン31が形成されている。
更に、前記出力軸27は、その軸方向両端が上地板20とベース19にそれぞれ形成された円孔20b,19bによって回転可能に支持されており、この出力軸27には回転軸26に形成された小径の前記ピニオン31に噛合する大径のギヤ32が結着されている。尚、この出力軸27は、電気絶縁性の高いセラミックで構成されている。
而して、本実施の形態では、前記ギヤ28は電気絶縁性の高い樹脂によって構成されており、又、モータ部2とギヤ部3の間、具体的にはギヤ部3のケース18の一部を構成する下地板21に形成された円孔21a,21b内には回転軸25,26の各差し込み端部とモータ部2のホルダ10とで画成される空気絶縁層S1,S2が形成されている。又、下地板21は電気絶縁性の高い樹脂で構成され、その一部を覆うカバー22とモータ部2(ケーシング7)の間に空気絶縁層S4が形成されている。
次に、以上のように構成されたギヤードモータ1の動作について説明する。
不図示の制御装置に設けられた外部電源からリード線を介して当該ギヤードモータ1に給電がなされると、電流が固定側のブラシ16から回転側の整流子15を経て回転子9へと供給され、該回転子9に電流が流れることによる電磁誘導作用によって回転子9が回転軸11と共に回転する。すると、回転軸11の回転は、ピニオン24とギヤ28によって1段減速されて回転軸25へと伝達され、該回転軸25の回転は、ピニオン29とギヤ30によって2段減速されて回転軸26に伝達され、更に回転軸26の回転は、ピニオン31とギヤ32によって3段減速されて出力軸27へと伝達され、該出力軸27がトルクアップされて所定の回転速度で回転駆動される。そして、この出力軸27の回転が当該ギヤードモータ1を組み込んで成る不図示の機器に伝達される。
以上において、本実施の形態では、モータ部2の回転軸11とその外周に設けられた整流子15との間に電気絶縁層としての樹脂層14aを介設したため、ブラシ16と整流子15との間で発生する火花に起因するスパークノイズ等の電気ノイズを遮断することができるとともに、当該ギヤードモータ1を制御する制御装置や当該ギヤードモータ1が組み込まれた各種機器への異常なサージ電圧や電流の伝播をギヤードモータ1の内部で遮断することができ、制御装置や各種機器に悪影響が及ぶことがない。
又、本実施の形態では、ギヤ部3のギヤ28を電気絶縁性の高い樹脂で構成し、モータ部2とギヤ部3との間に電気絶縁性の高い空気絶縁層S1,S2を形成し、モータ部2の回転子9の内外周面に絶縁テープ47を巻装し、更に、モータ部2の回転軸11とギヤ部3の出力軸27を電気絶縁性の高いセラミックで構成したため、制御装置や各種機器への異常なサージ電圧や電流の伝播を当該ギヤードモータ1の内部で一層効果的に遮断することができる。
<実施の形態2>
次に、本発明の実施の形態2を図5に基づいて説明する。
図5は本発明の実施の形態3に係るギヤードモータの破断側面図であり、本図においては図1に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
本実施の形態に係るギヤードモータ1’は、ギヤ部3に2段の遊星ギヤ機構を用いたことを特徴としており、モータ部2の構成は前記実施の形態1に係るギヤードモータ1のモータ部2の構成と同じである。
本実施の形態に係るギヤードモータ1’のギヤ部3は、有底筒状のケース33を電気絶縁性の高い間座34を介してホルダ10に固定することによってモータ部2に結合一体化されている。ここで、ケース33と間座34とはスプリングピン35によって位置決めされ、間座34は、これに挿通する止めネジ36によってモータ部2のホルダ10に取り付けられている。ここで、電気絶縁性の高い間座34は、モータ部2とギヤ部3の間に介在して両者を直接に絶縁する機能を果たす。尚、間座34の底面に形成されたモータ部2の先端を取り囲む環状縁34aによってモータ部2のケーシング7とギヤ部3のケース33間の直接的及び間接的(放電)なサージ電圧や異常電流の伝播を遮断することができる。
上記ケース33内にはモータ部2の回転軸11の軸方向一端に結着されたサンギヤ37が臨んでおり、このサンギヤ37には、キャリア38に回転可能に支持された複数の遊星ギヤ39(図5には1つのみ図示)が噛合しており、各遊星ギヤ39は、ケース33の内周に形成されたリングギヤ33aに噛合している。そして、キャリア38の軸中心にはサンギヤ40が形成されており、このサンギヤ40には、キャリア41に回転可能に支持された複数の遊星ギヤ42(図5には1つのみ図示)が噛合しており、各遊星ギヤ42は、ケース33の内周に形成されたリングギヤ33aに噛合している。尚、サンギヤ37とキャリア38間には空気絶縁層S3が形成されている。即ち、遊星ギヤ39は遊星ギヤ42に比べて長く形成され、サンギヤ37は間座34に近接して位置している。
出力軸27は、軸受43を介してケース33に回転可能に支持されており、そのケース33内に臨む軸方向一端には前記キャリア41がスプライン嵌合によって結着されている。
以上のように構成されたギヤードモータ1’において、不図示の外部電源からモータ部2への給電によって回転軸11が回転駆動されると、その回転は、サンギヤ37から遊星ギヤ39に伝達され、各遊星ギヤ39が自転しながらサンギヤ37の周りを公転することによってキャリア38が1段減速されつつ所定の速度で回転駆動される。このキャリア38の回転によって、該キャリア38に一体に形成されたサンギヤ40が回転すると、該サンギヤ40に噛合する遊星ギヤ42が自転しながらサンギヤ40の周りを公転し、該遊星ギヤ42を回転可能に支持するキャリア41が2段減速されつつ回転する。すると、キャリア41と共に出力軸27が所定の速度で回転駆動される。
而して、本実施の形態に係るギヤードモータ1’においても、モータ部2の回転軸11とその外周に設けられた整流子15との間に電気絶縁層としての樹脂層14aを介設したため、ブラシ16と整流子15との間で発生する火花に起因するスパークノイズ等の電気ノイズを遮断することができるとともに、当該ギヤードモータ1’を制御する制御装置や当該ギヤードモータ1’が組み込まれた各種機器への異常なサージ電圧や電流の伝播をギヤードモータ1’の内部で遮断することができ、制御装置や各種機器に悪影響を及ぼすことがない。
又、本実施の形態においても、モータ部2の回転子9の両端面を含む内外周面に絶縁テープ47を巻装し、モータ部2の回転軸11とギヤ部3の出力軸27の少なくとも一方を電気絶縁性の高いセラミックで構成すれば、制御装置や各種機器への異常なサージ電圧や電流の伝播を当該ギヤードモータ1’の内部で一層効果的に遮断することができる。
又、電気絶縁性の高い間座34によってモータ部2とギヤ部3が直接に絶縁されるとともに、サンギヤ37とキャリア38間に形成された空気絶縁層によって各種機器への異常なサージ電圧や電流の伝播が効果的に遮断される。
<実施の形態3>
次に、本発明の実施の形態3を図6に基づいて説明する。
図6は本発明の実施の形態3に係るギヤードモータの破断側面図であり、本図においても図5に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
本実施の形態に係るギヤードモータ1”のギヤ部3の径は実施の形態2のギヤ部3に比して大きく、ギヤ部3の全長を長く取ることができないため間座34が比較的薄く形成されている。尚、モータ部2の構成は前記実施の形態1に係るギヤードモータ1のモータ部2の構成と同じである。
本実施の形態に係るギヤードモータ1”のギヤ部3のケース33内にはモータ部2の出力軸27の軸方向一端に結着されたサンギヤ37が臨んでおり、このサンギヤ37には、キャリア38に回転可能に支持された複数の遊星ギヤ39(図6には1つのみ図示)が噛合しており、各遊星ギヤ39は、ケース33の内周に形成されたリングギヤ33aに噛合している。そして、キャリア38の軸中心にはサンギヤ40が形成されており、このサンギヤ40には、キャリア41に回転可能に支持された複数の遊星ギヤ42(図6には1つのみ図示)が噛合しており、各遊星ギヤ42は、ケース33の内周に形成されたリングギヤ33aに噛合している。尚、ケース33と間座34とは、これらに挿通するボルト48とこれに螺合するナット49によって固定されている。又、サンギヤ37とキャリア38間には空気絶縁層S3が形成されている。
又、キャリア41の軸中心にはサンギヤ44が形成されており、このサンギヤ44には、キャリア45に回転可能に支持された複数の遊星ギヤ46(図6には1つのみ図示)が噛合しており、各遊星ギヤ46は、ケース33の内周に形成されたリングギヤ33aに噛合している。
出力軸27は、軸受43を介してケース33に回転可能に支持されており、そのケース33内に臨む軸方向一端には前記キャリア45がスプライン嵌合によって結着されている。
以上のように構成されたギヤードモータ1”において、不図示の外部電源からモータ部2への給電によって回転軸11が回転駆動されると、その回転は、サンギヤ37から遊星ギヤ39に伝達され、各遊星ギヤ39が自転しながらサンギヤ37の周りを公転することによってキャリア38が1段減速されつつ所定の速度で回転駆動される。このキャリア38の回転によって、該キャリア38に一体に形成されたサンギヤ40が回転すると、該サンギヤ40に噛合する遊星ギヤ42が自転しながらサンギヤ40の周りを公転し、該遊星ギヤ42を回転可能に支持するキャリア41が2段減速されつつ回転する。
そして、上記キャリア41の回転によって、該キャリア41に一体に形成されたサンギヤ44が回転すると、該サンギヤ44に噛合する遊星ギヤ46が自転しながらサンギヤ44の周りを公転し、該遊星ギヤ46を回転可能に支持するキャリア45が3段減速されつつ回転し、該キャリア46と共に出力軸27が所定の速度で回転駆動される。
而して、本実施の形態に係るギヤードモータ1”においても、モータ部2の回転軸11とその外周に設けられた整流子15との間に電気絶縁層としての樹脂層14aを介設したため、ブラシ16と整流子15との間で発生する火花に起因するスパークノイズ等の電気ノイズを遮断することができるとともに、当該ギヤードモータ1”を制御する制御装置や当該ギヤードモータ1”が組み込まれた各種機器への異常なサージ電圧や電流の伝播をギヤードモータ1”の内部で遮断することができ、制御装置や各種機器に悪影響を及ぼすことがない。
又、本実施の形態においても、モータ部2の回転子9の内外周面に絶縁テープ47を巻装し、モータ部2の回転軸11とギヤ部3の出力軸27の少なくとも一方を電気絶縁性の高いセラミックで構成すれば、制御装置や各種機器への異常なサージ電圧や電流の伝播を当該ギヤードモータ1”の内部で一層効果的に遮断することができる。
更に、電気絶縁性の高い間座34によってモータ部2とギヤ部3が直接に絶縁されるとともに、サンギヤ37とキャリア38間に形成された空気絶縁層によって各種機器への異常なサージ電圧や電流の伝播が効果的に遮断される。
1,1’,1” ギヤードモータ
2 モータ部
3 ギヤ部
4 円筒ケース
5 蓋部材
6 カバー
7 ケーシング
8 固定子
9 回転子
10 ホルダ
10a ホルダのネジ孔
11 回転軸
12,13 軸受
14 フランジ
14a フランジの樹脂層
15 整流子
15a 整流子の垂直部
15b 整流子の円筒部
16 ブラシ
17 端子
18 ケース
19 ベース
19a,19b ベースの円孔
20 上地板
20a,20b 上地板の円孔
21 下地板
21a,21b 下地板の円孔
22 カバー
23 クランプネジ
24 ピニオン
25,26 回転軸
27 出力軸
28 ギヤ
29 ピニオン
30 ギヤ
31 ピニオン
32 ギヤ
33 ケース
33a リングギヤ
34 間座
34a 間座の環状縁
35 スプリングピン
36 止めネジ
37 サンギヤ
38 キャリア
39 遊星ギヤ
40 サンギヤ
41 キャリア
42 遊星ギヤ
43 軸受
44 サンギヤ
45 キャリア
46 遊星ギヤ
47 絶縁テープ
48 ボルト
49 ナット
S1〜S4 空気絶縁層

Claims (5)

  1. 固定子と回転子をケーシング内に収納し、前記ケーシングに固設されたブラシと前記回転子の回転軸の軸方向一端外周に設けられた整流子とを摺接させ、外部電源から前記ブラシと前記整流子を介して前記回転子に給電して該回転子を回転駆動するモータ部と、
    前記モータ部の回転軸の回転を減速させて出力軸に伝達する複数の減速ギヤを備えたギヤ部とを接合一体化して成るギヤードモータにおいて、
    前記モータ部の回転軸とその外周に設けられた前記整流子との間に樹脂層を介設したことを特徴とするギヤードモータ。
  2. 前記ギヤ部の複数の減速ギヤの少なくとも1つを樹脂ギヤで構成したことを特徴とする請求項1記載のギヤードモータ。
  3. 前記モータ部と前記ギヤ部との間に空気絶縁層を形成したことを特徴とする請求項1又は2記載のギヤードモータ。
  4. 前記モータ部の前記回転子の内外周面に絶縁テープを巻装したことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のギヤードモータ。
  5. 前記モータ部の回転軸と前記ギヤ部の出力軸の少なくとも一方をセラミックで構成したことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のギヤードモータ。
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