JPH06327220A - 多重軸パルスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同心的に回転される複数の被回転部材を、パ
ルスモータにより回転駆動するに当たり、部品点数を少
なくして構成を簡略化するとともに、種々の作動パター
ンで駆動できるようにすること。 【構成】 出力軸（２１、４１）に多極永久磁石（２
４）を設けた回転子と、該回転子に間欠的に回転磁界を
与える回転界磁部（２９、３１）と、前記出力軸を軸受
を介して支持するとともに前記回転界磁部を支持する前
後一対のフランジ（２５、２６）とを有するパルスモー
タユニットを、多段に重合する多重パルスモータにおい
て、第２段以降のパルスモータユニットにおける出力軸
（４１）を中空軸で構成し、該中空の出力軸に他の出力
軸（２１）を同一突出方向且つ同心状に嵌挿することに
より、複数のパルスモータユニットを重合して一体構造
とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、時計、特殊攪拌機、
遊戯機器の役物、自動販売機や看板等のディスプレー、
その他の諸装置に使用する多重軸パルスモータに関し、
より詳しくは、同心的に回転され、各々個別に制御可能
な複数の回転駆動力を必要とする複数の被回転部材の駆
動に利用する多重軸パルスモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、パルスモータを有する多重軸の駆
動機構は、例えば針式（アナログ）時計の減速機構に見
られる。この時計の場合、駆動原として１台の制御用モ
ータを使用し、その動力を一旦３箇所の減速系列に分
け、最終的に同軸上の多重出力軸として出力する駆動機
構がある。この種駆動機構は、複雑な減速機構又は伝達
機構を必要とし、又、ギア比や動力源のモータの回転方
向、回転速度に応じて各々の出力軸の動作パターンが限
定されてしまう問題がある。

【０００３】そこで、上記問題点の一つを解決し、各々
の出力軸の動作を個別に制御し得るようにした駆動機構
が開発された。その一例が図５に示される。図５の
（ａ）は、同駆動機構の平面図、（ｂ）は同駆動機構の
出力軸中心に沿う断面図である。図５において、モータ
１Ａは、ピニオン１Ｂ、減速ギア１Ｃ及び出力ギア１Ｄ
を介して、出力軸１Ｅに駆動連結されている。同様に、
モータ２Ａは、ピニオン２Ｂ、減速ギア２Ｃ及び出力ギ
ア２Ｄを介して、出力軸２Ｅに連結されており、また、
モータ３Ａは、ピニオン３Ｂ、減速ギア３Ｃ及び出力ギ
ア３Ｄを介して、出力軸３Ｅに連結されている。このよ
うな構成にすると、各出力軸は個別に制御可能である
が、動力源としてのモータは３台必要であり、かなりの
スペースが必要となる上、機構も複雑化する。

【０００４】また、時計以外の装置において、通常、２
個のモータを個別に組み込んで使用する場合があるが、
スペースを取るばかりでなく装置全体の配線や設計まで
も複雑にせざるを得ない場合があった。更に、前記ディ
スプレー等においては、その駆動機構を外部から見えな
い側に集約しなければならず、動作パターンも制約され
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例に述べたよ
うに、同一軸、同一方向の出力軸の個別制御を可能にす
るためには、複数個（例えば３個）の制御用モータを必
要とする上、複雑な減速機構や多重出力軸が必要とな
る。更に、図５に示す従来例では、中心部の軸に他の軸
が嵌挿され且つ支持されていて互いに干渉するため、ラ
ジアル荷重に弱いといった欠点があった。

【０００６】本発明は、上記のような従来例における複
雑な構造、スペース、制御、ラジアル荷重の問題等を解
決し、アクチュエータとしての応用範囲を広げた多重軸
パルスモータを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するため、本発明による多重軸パルスモータは、出力軸
に多極永久磁石を設けた回転子と、該回転子に回転磁界
を与える回転界磁部と、前記出力軸を軸受を介して支持
するとともに前記回転界磁部を支持する前後一対のフラ
ンジとを有するパルスモータユニットを、多段に重合す
る多重パルスモータにおいて、第２段以降のパルスモー
タユニットにおける出力軸を中空軸で構成し、該中空と
した出力軸に他の出力軸を同一突出方向に嵌挿すること
により、複数のパルスモータユニットを重合して一体構
造としたことを特徴とする。

【０００８】また上記多重軸パルスモータにおいて、各
段のパルスモータユニットの間にスペーサを介装し、該
スペーサの穴内に各段の軸受を嵌合固定したことを特徴
とする。

【０００９】また上記多重軸パルスモータにおいて、各
段のパルスモータユニットが互いに重合する部分のフラ
ンジを１枚とし、該フランジに各パルスモータユニット
の出力軸を支持する１個の中間軸受を設けたことを特徴
とする。

【００１０】また上記多重軸パルスモータにおいて、後
段のパルスモータユニットの多極永久磁石内に形成した
スペース内に、前段のパルスモータユニットを配設した
ことを特徴とする。

【００１１】上記手段により、複数のモータユニットの
各出力軸が、同心状、同一方向に多重嵌合されているの
で、同心状に回転する複数の被回転部材を減速ギア等を
介することなく直接駆動することができる。各モータユ
ニットは、互いに独立して制御することができ、各出力
軸を任意の動作パターンで回転することができる。ま
た、各出力軸は、夫々独立に回転するので、多重軸パル
スモータは、安定した動作をする。

【００１２】

【実施例】本発明による多重軸パルスモータの一実施例
を、図１及び図２を参照して説明する。これらの図に
は、ＰＭ型パルスモータを使った２軸の場合の例を示
す。

【００１３】図１及び図２において、２０は第１段のパ
ルスモータユニットを示し、該モータユニット２０は、
出力軸２１を有し、該出力軸にアルミ等の非磁性のロー
タ間座２３、及びマグネット即ち多極永久磁石２４から
なる回転子が固定されている。またパルスモータユニッ
ト２０は、前部フランジ又は前部ディスク２５及び後部
フランジ又は後部ディスク２６を有し（本発明において
は出力軸の突出する方を前方とする）、該フランジ２
５、２６は、前部軸受２７及び後部軸受２８を介して前
記出力軸２２を回転自在に支持する。

【００１４】前部軸受２７は、大径部２７Ａ及び小径部
２７Ｂを有し、小径部２７Ｂを前部フランジ２５の穴内
にカシメ等で固着することにより、軸受２７は芯出し固
定される。もう一方の後部軸受２８も、同様な構成とな
っており、後部フランジ２６の内側又は外側にカシメ等
により芯出し固定される。また、永久磁石又は間座のス
ラスト方向の規制は、間座の端面と軸受の端面とにより
行なわれる。

【００１５】マグネット２４の周囲には、これと微小間
隙をおいて前部ヨーク２９及び後部ヨーク３０が配設さ
れ、前記フランジ２５、２６に固定支持されている。該
ヨークには、多数のポールが設けれ、例えば、前部及び
後部の各ヨーク２９、３０に夫々１２本のポールが設け
られており、これらの前後のポールを互いに入り組ませ
ることにより、合計２４本のポールが形成されることに
なる。該ヨークの空所内に、前部コイル及び後部コイル
３１が設けられている。各コイル３１には、パルス信号
に応じて直流電圧が交番的に印加される。前記ヨーク２
９、３０及び各コイル３１は、前記回転子に回転磁界を
付与する回転界磁部を構成する。ポールの図示は、図面
を複雑にするのでその図示を省略する。

【００１６】３３は給電用リード線、３４はコネクタで
あり、これらを介して前記コイルに電流が供給される。
前記回転子及び回転界磁部自体の構造は、従来のそれと
基本的に同一であるが、好ましくは出力軸２１が従来の
ものより長尺に作製され、モータの外径寸法の一例はφ
４２である。

【００１７】４０は、前記第１段のパルスモータユニッ
ト２０に重合する第２段のパルスモータユニットであ
る。該パルスモータユニット４０は、第１段のパルスモ
ータユニット２０の出力軸２１を回転自在に嵌挿し得る
中空部が形成され、ステンレス等で作製された出力軸４
１を有する。該出力軸４１は、前部軸受４７及び後部軸
受４８により回転自在に支持されている。後部軸受４８
は、前記軸受２７と同様に大径部４８Ａ及び小径部４８
Ｂを有するが、その外径及び内径を図示の如く、軸受２
７のそれより大とすることが好ましい。第２段のパルス
モータユニット４０における間座、多極永久磁石等は、
第１段のパルスモータユニット２０におけるそれと同一
であるので、同一符号を付し説明は省略する。

【００１８】以上のような構成の第１段及び第２段のパ
ルスモータユニット２０及び４０は、出力軸２１を、同
一回転軸心及び同一突出方向をもって、出力軸４１内の
中空部に嵌挿することにより重合される。この重合に当
たり、互いに隣接乃至対向するフランジ２５及び４６の
間にスペーサ３５が介装される。該スペーサ３５は、所
定の厚みを有するとともに、軸受２７及び４８の各大径
部２７Ａ及び４８Ａの外径に適合するように、精密加工
された内径の２個のが設けれており、これらの各穴に、
各軸受の大径部２７Ａ及び４８Ａを嵌合することによ
り、各軸受２７及び４８の芯出し、延ては各出力軸２１
及び４１の芯出しが行なわれる。そして各モータユニッ
ト及びスペーサの三者の一体結合は、プラズマ溶接等の
溶接や接着剤による接合等の適宜接合手段が採用され
る。

【００１９】上記構成において、コイル３１に直流電流
を交番的に給電することにより、各永久磁石２４が回転
し、結果的に各出力軸２１及び４１が段階的に回転さ
れ、各出力軸により図示しない負荷が駆動されることに
なる。

【００２０】本発明の一実施例による多重軸パルスモー
タは、上記のように構成されており、次のような効果が
ある。即ち、複数のモータユニットの各出力軸が、同心
状、同一方向に多重嵌合されているので、同心状に回転
される複数の被回転部材を減速ギア等を介することなく
直接駆動することができ、被駆動部材を含めた装置全体
の部品点数を少なくして構成を簡単とするとともに、装
置全体を小型化し、配線や設計も簡素化することができ
る。また、各モータユニットが、互いに独立して制御可
能になっており、各出力軸を任意の動作パターンで回転
することができるので、動作の多様性を容易に実現する
ことができ、前述した時計等の諸装置の需要に容易に対
応することができる。また、各出力軸は、夫々独立の軸
受で支持されるとともに、スペーサにより高精度の芯出
しが行なわれるので、回転時の動作が安定し、耐用期間
を長期化することができる。また、各モータユニットを
個々に組み立て、個々に検査し、最終的に両者をアセン
ブリできる等の利点がある。

【００２１】なお上記実施例において、２段のパルスモ
ータユニットの例で説明したが、後述の実施例と同様、
必要に応じて３段とする等、それ以上の段数とすること
ができることは、勿論である。

【００２２】次に本発明の第２の実施例について、図３
を参照して説明する。図３において、６０は第１段のパ
ルスモータユニット、８０は第２段のパルスモータユニ
ットであり、６１は第１段のパルスモータユニットの出
力軸で、大径部６１Ａ及び小径部６１Ｂを有し、８１は
第２段のパルスモータユニットの出力軸で、前記小径部
６１Ｂが回転自在に嵌挿される中空部を有する。

【００２３】６２は間座、６３は多極永久磁石、６４は
後部フランジ、６５は大径部６５Ａ及び小径部６５Ｂを
有する後部軸受、６６、６７はヨーク、６８はコイル、
６９は給電用リード線、７０はコネクタ、８４は前部フ
ランジ、８５は後部軸受６５と同様の前部軸受であり、
これらの構成は、前記実施例と同様であるので、説明を
省略する。

【００２４】当該第２の実施例における特徴は、第１段
のモータユニット６０と第２段のモータユニット８０の
間に１枚の中間フランジ７５が設けられており、該フラ
ンジ７５は、モータユニット６０の前部フランジとモー
タユニット８０の後部フランジを兼ねる。該中間フラン
ジに、大径部７６Ａ及び小径部７６Ｂを有する中間軸受
７６が固定支持され、該中間軸受７６内に、出力軸６１
の大径部６１Ａ及び出力軸８１が回転自在に支持されて
いる。

【００２５】当該実施例は、前記第１の実施例において
各モータユニットの間に存する２枚のフランジ及び２個
の軸受に代えて、１枚の中間フランジ及び１個の中間軸
受を用い、スペーサを有しないので、更に部品点数を少
なくし、全長を短くするという要求に対して有利であ
る。

【００２６】図４は、本発明の第３の実施例を示す。図
４において、１００は多重軸パルスモータ、１１１は大
径部１１１Ａ及び小径部１１１Ｂを有する第１の出力
軸、１１２は第１の多極永久磁石、１１２Ａは第１の間
座、１１３は第１の前部ヨーク、１１４は第１の後部ヨ
ーク、１１５は第１のコイル、１１６はコイル１１５の
ための給電用端子であり、第１の出力軸、多極永久磁
石、ヨーク等により、第１のモータユニットが構成され
る。

【００２７】１０１は中空の第２の出力軸、１０２は第
２の多極永久磁石、１０３は第２の間座、１０４Ａは第
２の前部フランジ、１０４Ｂは第２の後部フランジ、１
０５は第２の前部ヨーク、１０６は第２の後部ヨーク、
１０７は第２のコイル、１０８はコネクタ、１０９は給
電用リード線であり、第２の出力軸、多極永久磁石、ヨ
ーク等により、第２のモータユニットが構成される。そ
して、第１のモータユニットは、第２のモータユニット
の多極永久磁石の内径の空きスペース即ち空所内に配設
されている。

【００２８】また、１１７は前部軸受け、１１８は後部
軸受け、１１９は中間フランジ１２０に固定された中間
軸受であり、該中間軸受１１９は、第１の出力軸１０１
の外周及び第２の出力軸１１１の大径部１１１Ａの外周
を回転自在に支持する。

【００２９】当該第３の実施例においては、第１のモー
タユニットと第２のモータユニットの特性は異なるが、
第１のモータユニットの特性をほぼ維持しながら、多重
軸の性能が付加されたことになる。

【００３０】なお上記各実施例において、説明を簡潔に
するために、コイルに直流電圧を印加する典型的なパル
スモータについて説明したが、本発明におけるパルスモ
ータは、前記各コイル３１、３２等に交流電圧を印加し
て使用する所謂シンクロナスモータを含むものである。
また第１段のモータユニットの出力軸も中空にしてもよ
い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による多重
軸モータは、複数のモータユニットの各出力軸が、同心
状、同一方向に多重嵌合されているので、同心状に回転
される複数の被回転部材を減速ギア等を介することなく
直接駆動することができ、被駆動部材を含めた装置全体
の部品点数を少なくして構成を簡単とするとともに、装
置全体を小型化することができる。また、各モータユニ
ットが互いに独立して制御可能になっており、各出力軸
を任意の動作パターンで回転することができるので、動
作の多様性を容易に実現することができ、時計等の諸装
置の需要に容易に対応することができる。また、各出力
軸は、夫々独立の軸受で支持されるので、動作が安定
し、耐用期間を長期化することができる。また、各モー
タユニットを個々に組み立て、個々に検査し、最終的に
両者をアセンブリできる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による多重軸パルスモータの第１の実施
例を示す縦断面図

【図２】図１に示す各パルスモータユニットを分離して
示す縦断面図

【図３】本発明による多重軸パルスモータの第２の実施
例を示す縦断面図

【図４】本発明による多重軸パルスモータの第３の実施
例を示す縦断面図

【図５】従来の多重軸駆動機構を示す図

【符号の説明】

２１、４１、６１、８１、１０１、１１１…出力軸、２
４、６３、１０２…多極永久磁石、２５、２６、６４、
８４、１０４Ａ、１０４Ｂ…フランジ、２９、３０、６
６、６７、１０５、１０６…ヨーク、２７、２８、４
７、４８、６５、７６、８５、１１７、１１８、１１９
…軸受

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三上明久 東京都文京区本郷２丁目16番13号 日本パ ルスモーター株式会社内 (72)発明者 小林信弘 東京都文京区本郷２丁目16番13号 日本パ ルスモーター株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出力軸に多極永久磁石を設けた回転子
   と、該回転子に回転磁界を与える回転界磁部と、前記出
   力軸を軸受を介して支持するとともに前記回転界磁部を
   支持する前後一対のフランジとを有するパルスモータユ
   ニットを、多段に重合する多重パルスモータにおいて、
   第２段以降のパルスモータユニットにおける出力軸を中
   空軸で構成し、該中空とした出力軸に他の出力軸を同一
   突出方向且つ同心状に嵌挿することにより、複数のパル
   スモータユニットを重合して一体構造としたことを特徴
   とする多重軸パルスモータ。
2. 【請求項２】 請求項１の多重軸パルスモータにおい
   て、各段のパルスモータユニットの間にスペーサを介装
   し、該スペーサの穴内に各段の軸受を嵌合固定したこと
   を特徴とする多重軸パルスモータ。
3. 【請求項３】 請求項１の多重軸パルスモータにおい
   て、各段のパルスモータユニットが互いに重合する部分
   のフランジを１枚とし、該フランジに各パルスモータユ
   ニットの出力軸を支持する１個の中間軸受を設けたこと
   を特徴とする多重軸パルスモータ。