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公開番号2020025433
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200213
出願番号2019083834
出願日20190425
発明の名称モータユニット
出願人日本電産サンキョー株式会社,日本電産三協電子(東莞)有限公司
代理人特許業務法人上野特許事務所
主分類H02K 7/118 20060101AFI20200121BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】逆転したロータを他部材に衝突させて正転に修正するモータユニットにおいて、ロータが衝突するときに発生する衝突音を軽減する。
【解決手段】駆動源であるACモータと、前記ACモータの逆転を正転に修正する逆転防止機構と、を備え、前記逆転防止機構は、前記ACモータのロータの外面に設けられた凹部または凸部である係合部と、前記ロータが逆転したときに前記係合部の周回軌道に進入して前記係合部と衝突するストッパ部材と、を有し、前記ストッパ部材は、本体部と、該本体部よりも容易に弾性変形する緩衝部と、を有し、前記係合部は、前記緩衝部に衝突することを特徴とするモータユニットにより解決する。
【選択図】図5

特許請求の範囲【請求項1】
駆動源であるACモータと、
前記ACモータの逆転を正転に修正する逆転防止機構と、
を備え、
前記逆転防止機構は、
前記ACモータのロータの外面または該ロータと一体に回転する部材の外面に設けられた凹部または凸部である係合部と、
前記ロータが逆転したときに前記係合部の周回軌道に進入して前記係合部と衝突するストッパ部材と、
を有し、
前記ストッパ部材は、本体部と、該本体部よりも容易に弾性変形する緩衝部と、を有し、
前記係合部は、前記緩衝部に衝突することを特徴とするモータユニット。
続きを表示(約 1,100 文字)【請求項2】
前記緩衝部は前記本体部から延出した片持ちのアーム部であり、
前記係合部は、前記アーム部の自由端である先端部に衝突することを特徴とする請求項1に記載のモータユニット。
【請求項3】
前記アーム部の前記先端部は、前記係合部と点または線で接触する形状であることを特徴とする請求項2に記載のモータユニット。
【請求項4】
前記アーム部は、前記本体部からコの字型またはU字型に延出していることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のモータユニット。
【請求項5】
前記アーム部は、前記本体部から山なりに湾曲するように延出しており、
前記アーム部は、その山なりの頂部を境とする根元側の部分である固定端側よりも、前記先端部を含む先端側の部分である自由端側の方が長いことを特徴とする請求項2または請求項3に記載のモータユニット。
【請求項6】
前記アーム部の前記固定端側および前記自由端側は、延出方向に直交する方向の断面積が略同一であることを特徴とする請求項5に記載のモータユニット。
【請求項7】
前記アーム部の前記自由端側は、前記先端部が前記係合部と衝突したときに前記本体部に近づくように弾性変形し、
前記自由端側と前記本体部との間には、前記先端部が前記係合部と衝突したときに前記自由端側が変形により移動する平均移動幅よりも広い隙間が設けられていることを特徴とする請求項5または請求項6に記載のモータユニット。
【請求項8】
前記ストッパ部材または前記ロータは、弾性変形した前記アーム部が突き当たることで該アーム部の変形可能な限界位置を定める変形制限部を有することを特徴とする請求項2から請求項7のいずれか一項に記載のモータユニット。
【請求項9】
前記変形制限部は前記ストッパ部材の前記本体部に設けられ、
前記アーム部および前記変形制限部のいずれか一方は、他方との接触部が、該他方に点または線で接触する形状であることを特徴とする請求項8に記載のモータユニット。
【請求項10】
前記変形制限部は前記ストッパ部材の前記本体部に設けられ、
前記アーム部は、前記先端部よりも根元側の部分が前記変形制限部に接触することを特徴とする請求項8または請求項9に記載のモータユニット。
【請求項11】
前記ACモータは単相のAC同期モータであり、
前記係合部は、前記ロータの死点を避けた位置で前記緩衝部と衝突するように配置されていることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載のモータユニット。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明はモータユニットに関する。
続きを表示(約 7,900 文字)【背景技術】
【0002】
従来から、モータの回転を出力軸に伝達する歯車輪列を備えたギヤードモータが知られている(例えば、特許文献1)。特許文献1に示すギヤードモータ1は、駆動源としてAC同期モータが用いられており、ロータ11の逆転を正転に修正する逆転防止機構(ロータ11の当接面11h,扇歯車25の突起25c)を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2002−10572号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
単相のAC同期モータは始動時に回転する向きが定まらないため、モータの逆転を防止するための機構が別途必要となる。特許文献1のように、逆転したロータ11の当接面11hを扇歯車25に衝突させ、その反動でロータ11を正転に修正する機構を用いる場合、ロータ11が扇歯車25に衝突したときに発生する衝突音が大きいという課題がある。
【0005】
上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、逆転したロータを他部材に衝突させて正転に修正するモータユニットにおいて、ロータが衝突するときに発生する衝突音を軽減することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、本発明のモータユニットは、駆動源であるACモータと、前記ACモータの逆転を正転に修正する逆転防止機構と、を備え、前記逆転防止機構は、前記ACモータのロータの外面または該ロータと一体に回転する部材の外面に設けられた凹部または凸部である係合部と、前記ロータが逆転したときに前記係合部の周回軌道に進入して前記係合部と衝突するストッパ部材と、を有し、前記ストッパ部材は、本体部と、該本体部よりも容易に弾性変形する緩衝部と、を有し、前記係合部は前記緩衝部に衝突することを特徴とする。
【0007】
ストッパ部材に本体部よりも弾性変形しやすい緩衝部を設け、逆転したロータの係合部をこの緩衝部に衝突させることにより、係合部が衝突したときに発生する衝突音を軽減することができる。
【0008】
このとき、前記緩衝部は前記本体部から延出した片持ちのアーム部であり、前記係合部は、前記アーム部の自由端である先端部に衝突することが好ましい。
【0009】
緩衝部を、その基端が本体部に固定され、先端が自由端とされた片持ち構造とすることにより、緩衝部の両端が本体部に固定される構造よりも緩衝部を変形しやすくすることができる。そして、緩衝部(アーム部)のうち特に変形しやすい自由端に係合部を衝突させることにより、衝突時に発生する衝突音を軽減することができる。
【0010】
このとき、前記アーム部の前記先端部は、前記係合部と点または線で接触する形状であることが好ましい。
【0011】
アーム部の先端部と係合部とが衝突するときの接触面積を小さくすることにより、これらが衝突したときの衝突音をより小さく抑えることができる。
【0012】
また、前記アーム部は、前記本体部からコの字型またはU字型に延出していることが好ましい。
【0013】
アーム部をコの字型またはU字型に形成することにより、アーム部の固定端から自由端までの長さを長くすることができ、アーム部の先端(自由端)がより変形しやすくなる。これにより、係合部が衝突したときに発生する衝突音を軽減することができる。
【0014】
また、前記アーム部は、前記本体部から山なりに湾曲するように延出し、前記アーム部は、その山なりの頂部を境とする根元側の部分である固定端側よりも、前記先端部を含む先端側の部分である自由端側の方が長いことが好ましい。
【0015】
アーム部を山なりに湾曲させ、その自由端側を固定端側よりも長く設けることにより、アーム部の自由端側をより曲がりやすくすることができる。これにより、係合部がアーム部に衝突するときの衝撃がアーム部の自由端側の変形により緩和され、衝突音が軽減される。
【0016】
また、前記アーム部の前記固定端側および前記自由端側は、延出方向に直交する方向の断面積が略同一であることが好ましい。
【0017】
アーム部の自由端側だけでなく固定端側も自由端側と同様に変形可能な太さにすることにより、アーム部のその全長をたわませて衝突時の衝撃を吸収することができる。これにより自由端側だけが曲がる構成に比べて衝突音をより小さく抑えることができる。
【0018】
また、前記アーム部の前記自由端側は、前記先端部が前記係合部と衝突したときに前記本体部に近づくように弾性変形し、前記自由端側と前記本体部との間には、前記先端部が前記係合部と衝突したときに前記自由端側が変形により移動する平均移動幅よりも広い隙間が設けられていることが好ましい。
【0019】
係合部がアーム部の先端部に衝突し、これにより変形したアーム部がさらに本体部に衝突すると、衝突音が時間差で2回生じることとなる。アーム部の自由端側と本体部との間に十分な広さの隙間を設け、通常の衝突ではアーム部が本体部には到達しない構成とすることにより、衝突音の発生源を減らすことができる。また、アーム部と係合部とが偶発的に強く衝突し、アーム部が本体部に当たる位置まで変形する場合でも、アーム部は隙間を経て減速された上で本体部に接触するため、本体部との衝突音は小さく抑えられる。
【0020】
また、前記ストッパ部材または前記ロータは、弾性変形した前記アーム部が突き当たることで該アーム部の変形可能な限界位置を定める変形制限部を有することが好ましい。
【0021】
本発明のアーム部は、ストッパ部材の本体部よりも弾性変形しやすいことをその特徴としている。これにより係合部が衝突したときに発生する衝突音が軽減される一方、係合部が勢いよく衝突したときやロータのトルクが大きいときには、係合部が緩衝部を退けて逆転を継続するおそれがある。所定量変形した緩衝部が突き当たることで緩衝部のそれ以上の変形を阻止する変形制限部をストッパ部材またはロータに設けることにより、このような動作異常を未然に防止することが可能となる。
【0022】
このとき、前記変形制限部は前記ストッパ部材の前記本体部に設けられ、前記アーム部および前記変形制限部のいずれか一方は、他方との接触部が、該他方に点または線で接触する形状であることが好ましい。
【0023】
アーム部と変形制限部とが衝突するときの接触面積を小さくすることにより、これらが衝突したときの衝突音をより小さく抑えることができる。
【0024】
また、前記変形制限部は前記ストッパ部材の前記本体部に設けられ、前記アーム部は、前記先端部よりも根元側の部分が前記変形制限部に接触することが好ましい。
【0025】
係合部との衝突によりアーム部が弾性変形するときには、その先端部が最も高速に移動する。アーム部の先端部ではなく先端部よりも根元側の部分を本体部の変形制限部に接触させることにより、アーム部が本体部に衝突するときの勢いを軽減することができる。
【0026】
また、本発明のモータユニットは、前記ACモータが単相のAC同期モータであり、前記係合部は、前記ロータの死点を避けた位置で前記緩衝部と衝突するように配置されていることが好ましい。
【0027】
構造が単純な単相のAC同期モータを駆動源として採用することにより部品コストを抑えることができる。一方、ストッパ部材に逆転が阻止されたときのロータの配置角度がロータの死点(いわゆるデッドポイント)に重なった場合、ロータが始動不能に陥るおそれがある。ロータの死点を避けた位置でストッパ部材に係止部を衝突させることにより、このような動作異常を未然に防止することが可能となる。
【発明の効果】
【0028】
このように、本発明にかかるモータユニットによれば、逆転したロータを他部材に衝突させたときに発生する衝突音を軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
実施形態にかかる排水弁駆動装置の内部構造を示す平面図である。
排水弁駆動装置の展開断面図である。
モータの構造を示す側面視断面図である。
遊星歯車機構の構造を示す側面視断面図である。
モータが逆転したときのフィルタ機構の動作を示す平面図である。
モータが正転したときのフィルタ機構の動作を示す平面図である。
排水弁を駆動しているときのクラッチ機構の動作状態を示す平面図である。
排水弁を駆動しているときのクラッチ機構の動作状態を示す側面図である。
排水弁の開放状態を維持しているときのクラッチ機構の動作状態を示す平面図である。
排水弁の開放状態を維持しているときのクラッチ機構の動作状態を示す側面図である。
扇形ギヤの構造を示す平面図および斜視図である。
変形例にかかる扇形ギヤの構造を示す平面図および斜視図である。
ロータマグネットの係合部との衝突によりアーム部が弾性変形する様子を示す部分拡大平面図である。
アーム部の他の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
(構成概要)
以下、本発明にかかるモータユニットの実施形態について図面を用いて説明する。図1は、本発明のモータユニットをその一部に備える排水弁駆動装置900の内部構造を示す平面図である。図2は、排水弁駆動装置900の展開断面図である。なお、以下の説明における「上」および「下」とは、図2における上下方向をいうものとする。
【0031】
排水弁駆動装置900は、モータ100の駆動力により外部部材である排水弁Vを開放する装置である。本実施形態の排水弁Vは、その初期状態において閉塞されており、また、図示しない付勢手段により排水弁Vには常にこれを閉塞させる方向に付勢力が作用している。排水弁駆動装置900は、かかる付勢力に抗して排水弁Vを牽引することでこれを開放させ、また、その開放状態を維持する。
【0032】
排水弁駆動装置900は、駆動源であるモータ100、モータ100の駆動力を被駆動体である排水弁Vに伝達する動力伝達経路である第1経路P

、第1経路P

による駆動力の伝達を「継」状態または「断」状態に切り替えるクラッチ機構C、モータ100の正転時の駆動力を第1経路P

に伝達させるフィルタ機構F、および、フィルタ機構Fにモータ100の駆動力を伝達する動力伝達経路である第2経路P

と、を備えている。
【0033】
(モータ)
図3は、モータ100の構造を示す側面視断面図である。モータ100は後述するフィルタ機構Fの一部である逆転防止機構Sにより回転方向が一方向に制御される単相のAC同期モータである。本例では、これらモータ100および逆転防止機構Sが本発明のモータユニットを構成している。
【0034】
モータ100は、上部が開口した略カップ形状の金属製のモータケース190、モータケース190の内周面に沿って配置された円環形状のステータ110、ステータ110の内側に配置されたロータ120、および、ロータ120内に配置され、ロータ120と回転中心を同じくする回転体である誘導回転体150により構成されている。
【0035】
モータケース190は、ロータ120を回転可能に支持するロータ支軸131を有している。ロータ支軸131は、ステンレス等の金属で形成された固定軸であり、モータケース190の底部中央にその基端部が圧入固定されている。なお、ステータ110の上面には、排水弁駆動装置900を構成する他の回転部材や、回動部材を支持する支軸・軸受が立設されている。
【0036】
ロータ120は、ロータマグネット121、ロータボス122、および磁気誘導マグネット123により構成されている。
【0037】
ロータマグネット121は、永久磁石からなる略円筒形状の部材である。ロータマグネット121は、その外周面をステータ110の内周面に対向させて配置されており、ステータ110が発生させる磁界により回転する。
【0038】
ロータマグネット121の上端には、その外周面側の縁部に、後述する逆転防止機構S(フィルタ機構F)の一部を構成する切り欠き状の凹部である係合部121aが設けられている。係合部121aは、ロータマグネット121の周方向に沿って等間隔に4箇所設けられている。
【0039】
ロータボス122は、ロータマグネット121とともにインサート成形された樹脂製の軸体であり、モータ100の出力軸である。ロータボス122は、その径方向中心に軸線方向に貫通された軸穴122bを有しており、軸穴122bにはロータ支軸131が挿通されている。ロータボス122およびロータマグネット121は、これらの下端部から互いに他方の部材側に向かって径方向に延びた部分が結合されており、かかる結合部はロータ120の底部120aを構成している。これにより、ロータ120の内部には、上部が開口した略円柱形状の空間が形成されている。また、ロータボス122の上面には、ロータボス122に隣接する歯車部材であるクラッチ歯車200にモータ100の駆動力を伝達する複数の凸部である駆動側係合爪122aが形成されている。
【0040】
磁気誘導マグネット123は、ロータマグネット121の内周面に貼着された環状の永久磁石である。
【0041】
磁気誘導マグネット123の内側には誘導回転体150が配置されている。誘導回転体150は、誘導リング部R、および誘導リング部Rとともにインサート成形された樹脂製の軸体であるボス部153により構成されている。誘導回転体150は、磁気誘導マグネット123が回転することにより生じる渦電流の電磁誘導作用により、ロータ120に連れ回って回転する。
【0042】
誘導リング部Rは、略円筒形状の銅管151、および、銅管151の筒内に圧入される略円筒形状の鉄管152により構成されている。銅管151は、非磁性導体である銅からなる誘導体である。鉄管152は、強磁性体である鉄製の部材であり、磁気誘導マグネット123の磁気吸引力が作用するバックヨーク部である。
【0043】
ボス部153は、その径方向中心に沿って貫通された軸穴153bを有しており、軸穴153bにはロータボス122が挿通されている。ボス部153は、ロータボス122によりスラスト方向およびラジアル方向に支持されている。なお、ボス部153はロータボス122には固定されていない。そのため、誘導回転体150は、誘導回転体150に対する電磁誘導作用が、誘導回転体150に加えられた回転抵抗を上回るときにロータ120に連れ回って回転する。また、ボス部153の上端には、逆転防止機構S(フィルタ機構F)の一部を構成する平歯車である歯車部153aが設けられている。
【0044】
(第1経路)
以下、図1および図2を参照して第1経路P

の構成について説明する。第1経路P

は、モータ100の正転時の駆動力により排水弁Vをワイヤー450で牽引する出力経路である。
【0045】
第1経路P

は、駆動源側から排水弁V側に向かって、モータ100のロータ120、クラッチ歯車200、遊星歯車機構300、第1経路第4歯車410(以下、単に「歯車410」という。)、第1経路第5歯車420(以下、単に「歯車420」という。)、ウインチ部材430、およびワイヤー450により構成されている。なお、ワイヤー450の先端部には排水弁V側に取り付けられる留め金451が固定されている。
【0046】
ロータ120のロータボス122上面に設けられた駆動側係合爪122aが、クラッチ歯車200の下面から下方に突出した複数の凸部である従動側係合爪210と係合することにより、モータ100の駆動力がクラッチ歯車200に伝達される。
【0047】
クラッチ歯車200の外周面に形成された平歯車である歯車部220は、遊星歯車機構300の入力部である入力歯車311と噛合している。入力歯車311はクラッチ歯車200よりも大径の歯車であり、これによりモータ100の回転は減速されて遊星歯車機構300に入力される。そして、遊星歯車機構300内でモータ100の回転はさらに減速され、出力される。
【0048】
遊星歯車機構300の出力部である出力歯車333には、歯車410の大径歯車部411が噛合しており、歯車410の小径歯車部412には、歯車420の大径歯車部421が噛合している。歯車420は、そのセレーション部422が、ウインチ部材430に形成された貫通孔431に嵌合されており、歯車420とウインチ部材430とは周方向へ一体的に回転する。これによりモータ100の回転はさらに減速され、ワイヤー450を介して排水弁Vに伝達される。
【0049】
(遊星歯車機構)
遊星歯車機構300は、第1経路P

の一部を構成するとともに、その差動歯車構造を利用して、後述するフィルタ機構Fの一部を構成している。図4は、遊星歯車機構300の構造を示す側面視断面図である。遊星歯車機構300は、太陽歯車部材310、内歯車部材320、3つの遊星歯車331、および遊星キャリア部材330により構成されている。
【0050】
太陽歯車部材310は、太陽歯車312が形成された内筒310aと、遊星歯車機構300の入力部である入力歯車311が外周面に形成された外筒310bとが、これらの上端部で一体化された二重筒構造の歯車部材である。外筒310bの入力歯車311は、クラッチ歯車200の歯車部220と噛合しており、内筒310aの太陽歯車312は、太陽歯車部材310の内部で3つの遊星歯車331と噛合している。これにより、クラッチ歯車200の回転は、入力歯車311から太陽歯車312を経て、これら遊星歯車331に伝達される。
(【0051】以降は省略されています)

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