JP2654791B2 - 高速電動機の減速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 大きい出力（数百ワツトの出力）と高速電動機（毎分
数万回以上）を減速する場合に使用されるものである。

〔従来の技術〕

減速歯車を利用するものがあるが、発生する機械音の
為に特別なもの例えば電動グラインダ等に利用されるの
みである。

減速の為にベルトを利用すると、機械音の発生はない
が、ベルトの張力による側圧の為に、電動機の転がり軸
承の耐用時間をみじかくするので実用性が失なわれる。
以上説明のように、実用性のある技術はない。

〔本発明が解決しようとしている課題〕

大きい出力、例えば数百ワツト以上の出力の電機機
で、高速度（毎分数万回転）の電動機は、小型軽量で大
出力となる為に有効である。しかし、減速装置に問題が
ある。

減速歯車を利用すると、発生機械音と摩耗に問題があ
り実用性が失なわれる。

ベルトとプーリを利用する減速装置は、機械音の発生
はないが、次に述べる問題点がある。即ちベルトの張力
と伝達トルクによるベルト張力が加算されるので、電動
機のボール若しくはローラベアリングに大きい側圧が印
加される。かかるベアリングは、現在の技術で、軽トル
クの場合には、毎分20000回位までは充分使用できる。
しかし、このときに大きい側圧があると耐用時間が減少
して実用性が失なわれる。

本発明装置は、上述した問題となる課題を解決できる
ものである。

〔課題を解決する為の手段〕

第１図に示すように、電動機Ａの出力軸１の小径のプ
ーリ２と、電動機の両側に大きい径の第1,第２のプーリ
4a,4bが設けられ、小径のプーリ２と第1,第２のプーリ4
a,4b間にそれぞれベルトが掛け渡される。

第1,第２のプーリは同径となり、第1,第２のプーリ間
にも更にベルトが掛けられている。

出力軸は、第１若しくは第２のプーリの回転軸3a若し
くは3bとなる。

〔作用〕

第１図において、ベルト５とベルト7a,7bのプーリ２
に対する張力は左右対称となつているので、回転軸１を
左右に押圧する側圧は打消し合つて消滅する。又トルク
伝達の為の張力も同様な理由で消滅する。

従つて、回転軸１を軸支する転がり軸承（ボール若し
くはローラベアリング）には側圧がなく、高速回転を可
能とすることができる。

プーリ4a,4bはベルト８により同期回転されているの
で、回転軸3a若しくは3bを出力軸として負荷を駆動する
ことができる。

以上の説明のように、大きい出力の高速電動機の減速
装置を得ることができるものである。

〔実施例〕

第1,2,3図は、本発明装置の実施例を示すもので、同
一記号の部材は同一部材なので重複した説明は省略す
る。

第１図において、記号Ａは駆動源となる電動機で、毎
分２万回以上のものである。プーリ2,4b及びこれ等に掛
けられたベルト7bのみにより減速する一般的な手段によ
ると、次の問題がある。

電動機の回転速度は、一般に4000回／毎分位が普通の
速度であるが、直流機の場合に、電機子コイルの通電に
より蓄積された磁気エネルギを処理することにより、高
効率で高速のものを得ることができる。

例えば、本件出願人による米国特許第4698563号にそ
の詳細が開示されている。この手段によると、毎分１万
回から10万回位の直流電動機を得ることができる。

毎分３万回の電動機をベルトとプーリにより1/10に減
速すると、毎分3000回となる。

誘導機は、毎分3000回位なので、同じ大きさで、出力
が10倍の直流電動機を得ることができて、極めて有効な
技術手段となることは明らかである。

上述した減速装置は、減速歯車を使用すると、発生機
械音と摩耗の為に実用性はない。

従つて、ベルトとプーリによる減速装置となるが、ベ
ルトは充分使用に耐えるが、ベルトの張力により、ボー
ル若しくはローラ軸承（以降は、転がり軸承と呼称す
る。）が側圧を受けて耐用時間がみじかくなり実用性が
失なわれる。側圧とは、転動するボール若しくはローラ
に対する内外輪の押圧力である。高出力の電動機となる
程この問題は解決することが困難となる。本発明装置
は、上述した問題を解決する手段を提供するものであ
る。

第１図の電動機Ａの回転軸１には、小径のプーリ２が
固定されている。

本体に、図示しない軸承（転がり軸承）により支持さ
れた回転軸3a,3bには、大きい径のプーリ4a,4bが固定さ
れている。

プーリ4a,4bの径は等しくなつている。ベルト５は、
プーリ２と4aに、又ベルト7a,7bはプーリ２と4bに掛け
られている。

ベルト８は、プーリ4aと4b間に掛けられている。

電動機Ａが矢印方向（反時計方向）に回転すると、ベ
ルト５は矢印6aの方向に、又ベルト7a,7bは矢印6bの方
向に、又ベルト８は矢印6cの方向に走行する。

第２図は、第１図の装置を矢印Ｂ方向よりみた図であ
る。点線Ａは電動機で、その回転軸が記号１で示されて
いる。

回転軸3aの上部（第２図示）が、負荷を駆動する為の
出力軸となつている。電動機Ａが停止中において、ベル
ト５の張力により、プーリ２は左方に力を受ける。又ベ
ルト7a,7bの張力により、プーリ２は右方に力を受け
る。

ベルト５とベルト7a,7bの張力を等しくなるように設
定すると、プーリ２に対する力は打消し合つて消滅す
る。

ベルト7a,7bは、１本のベルト即ちいずれかの１本の
ベルト例えば7bのみでもよい。この場合には、ベルト５
と7bの張力を等しくすればよい。

電動機Ａが回転すると、上述したベルトの張力は、出
力トルクに比例して増加するが、打消しあつて消滅する
ことに変りはない。

従つて、回転軸１を支持する転がり軸承（図示してい
ないが、電動機の外筐に設けられる。）の外輪と内輪
が、転動するボール若しくはローラを押圧する力即ち側
圧が極めて小さくなる。従つて、高速回転時においても
正常な耐用時間が得られる効果がある。

高速回転をして、しかも側圧が大きいと、転がり軸承
の耐用時間は著しくみじかくなる欠点が除去されるもの
である。

回転軸3a,3bの転がり軸承には、減速されているの
で、上述した問題はない。

ベルトとプーリによる減速装置なので、機械音の発生
はない。例えば、1KWの出力の電動機Ａを使用し、その
回転数が毎分20000回としたときに、1/5に減速すると、
同形の毎分4000回の一般の電動機の5KWの出力のものに
相当することからも、本発明装置の効果が大きいことが
推察される筈である。

ベルト5,7a,7bの張力は完全に等しく設定することは
困難であるが、上述した効果があることに変りはない。

第３図に示したボール軸承は、電動機Ａの回転軸１の
軸承の１つの例を示したもので、周知のこの種の軸承よ
り、より高速に耐えられるようにしたものである。

第３図において、電動機Ａの回転軸１は、第１の内輪
９の空孔9aに嵌着されている。第２の内輪10との間に
は、転動するボール12a,12b,…が介在されている。

第２の内輪10と外輪11との間には、転動するボール13
a,13b,…が介在されている。尚点線C,D部のボールは省
略して図示していない。ボール12a,12b,…及びボール13
a,13b,…のそれぞれのボールの間には慣用されているリ
テーナがあるが省略して図示していない。外輪11は、電
動機Ａの外筐に固定されている。

電動機Ａの回転軸１の両端に、第３図のボール軸承が
設けられているものである。

回転軸１の回転数が毎分20000回転のときに、第２の
内輪10が10000回で回転していると、ボール12a,12b,…
とボール13a,13b…はそれぞれ10000回転のボール軸承と
なるので、耐用時間が延長される。

第２の内輪10は、ボール12a,12b,…により駆動トルク
を受け、該トルクにより、ボール13a,13b,…を転動して
いる。

従つて、上述した状態は理想的な状態で、実際には第
２の内輪10は、毎分10000回より増減される。しかし効
果のあることに変りはない。

潤滑油の粘度，量を調整することにより、第２の内輪
10の回転を毎分10000回転に近づけることができる。

〔効果〕

第１図に示すベルトとプーリの構成とすることによ
り、転がり軸承の転動するボール若しくはローラに対す
る圧力を大巾に減少することができるので、高速度の電
動機の減速の場合に、耐用時間を大巾に延長できる効果
がある。従つて、高速度の電動機を、機械音の発生を伴
なうことなく減速することができるので、小型軽量のこ
の種の直流電動機を得ることができる。同じ出力の場合
に、誘導機に比較して、その大きさを1/10位とすること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の説明図、第２図は、第１図を矢
印Ｂ方向よりみた平面図、第３図は、電動機Ａのボール
軸承の説明図をそれぞれ示す。 １……回転軸、Ａ……直流電動機、2,4a,4b……プー
リ、5,7a,7b,8……ベルト、3a,3b……回転軸、９……第
１の内輪、10……第２の内輪、11……外輪、12a,12b,
…,13a,13b,……転動するボール。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高速電動機の出力回転軸に装着された小径
   のプーリと、高速電動機の両側において、その出力回転
   軸と平行な第1,第２の回転軸を回動自在に支持する転が
   り軸承装置と、第1,第２の回転軸にそれぞれ固定された
   大きい径で、同径の第1,第２のプーリと、出力回転軸を
   高速電動機に回動自在に支持する転がり軸承装置と、前
   記した小径のプーリと第1,第２のプーリのそれぞれの間
   に掛け渡された第1,第２のベルトと、第1,第２のプーリ
   の間に掛けられた第３のベルトと、負荷駆動の為の出力
   軸となる第１のプーリの回転軸とより構成されたことを
   特徴とする高速電動機の減速装置。