(57)【要約】【課題】交流電源を用いた場合でもノイズを発生させることなく輪列を制動可能なギヤードモータを提供すること。【解決手段】ギヤードモータ１に形成したクラッチ機構３０では、輪列１０の初段に相当する１番車１１は、ギヤシャフト４０の第１の外歯４１と、駆動車７に形成された内歯７１との間に２つの遊星歯車１１１、１１２とを備えている。また、ギヤシャフト４０の第２の外歯４２に噛みあう外歯５１５が形成されたクラッチ用ロータ５１と、このクラッチ用ロータ５１に対向するクラッチ用ステータ５２とを備えた駆動部５０を備えており、クラッチ用コイル５２２に交流を供給すると、クラッチ用ロータ５１が拘束される。【選択図】　　　図１
2004104970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流モータと、該交流モータの回転軸に機構的に接続された駆動車と、該駆動車に対して輪列を介して機構的に接続された出力車とを有するギヤードモータにおいて、
前記輪列に含まれる伝達車に連動して回転可能なロータと、該ロータに対向するステータとを備え、
前記ロータは磁性片を有する一方、
前記ステータは、前記ロータの周りに配置された複数の極歯と、交流が印加されたときに前記ロータの回転を阻止しようとする力を発生させる一方、給電が停止されたときには前記ロータを回転可能とするコイルとを備えていることを特徴とするギヤードモータ。
【請求項２】
交流モータと、該交流モータの回転軸に機構的に接続された駆動車と、該駆動車に対して輪列を介して機構的に接続された出力車と、前記交流モータの動作時に当該交流モータと前記出力車を継状態とする第１のモード、前記交流モータの停止時に当該交流モータと前記出力車との継状態を保持する第２のモード、および前記交流モータと前記出力車を断状態とする第３のモードを実現するためのクラッチ機構とを有するギヤードモータにおいて、
前記クラッチ機構は、前記輪列に含まれる伝達車に連動して回転可能なクラッチ用ロータと、該クラッチ用ロータに対向するクラッチ用ステータとを備え、
前記クラッチ用ロータは磁性片を有する一方、
前記クラッチ用ステータは、前記クラッチ用ロータの周りに配置された複数の極歯と、交流が印加される前記第２のモードにおいて前記伝達車の回転を阻止しようとする力を発生させ、前記第３のモードでは給電が停止されて前記クラッチ用ロータを回転可能とするコイルとを備えていることを特徴とするギヤードモータ。
【請求項３】
請求項２において、前記伝達車は、前記クラッチ用ロータと機構的に接続された歯車、および前記駆動車のうち、一方に形成された外歯と、他方に形成された内歯との間に遊星歯車を備えていることを特徴とするギヤードモータ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記出力車の回転に連動して前記交流モータに対する電力の給断を行うスイッチ機構を有することを特徴とするギヤードモータ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記ステータは、前記極歯を複数、等角度間隔に備えている一方、
前記ロータは、前記極歯と同数の磁性体部分を当該複数の極歯の各々と対峙可能な位置に有することを特徴とするギヤードモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、輪列に対して制動力を印加可能なギヤードモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
洗濯機の排水弁ユニットや換気扇シャッター駆動ユニットでは、小型モータの回転を駆動車および輪列を介して出力車に伝達して排水弁やシャッタを開状態にした後（第１のモード）、この状態を保持し（第２のモード）、しかる後に排水弁やシャッタを閉状態（第３のモード）に戻すように構成されている。
【０００３】
ここで、排水弁やシャッタを開状態に保持する第２のモードの期間、駆動車と出力車とを機構的に接続しておくと、モータのディテントトルクを利用して出力車の回転を阻止することができるが、その代わり、排水弁やシャッタを開状態から閉状態に切り換える第３のモードの際に駆動車と出力車とが機構的に接続した状態にあると、モータのディテントトルクに抗する大きな力が必要となってしまう。
【０００４】
そこで、従来は、上記のユニットにソレノイドを備えたクラッチ機構を設け、第２のモードから第３のモードに以降する際、駆動車と出力車との機構的な接続を解除することにより、開状態から閉状態への移行を容易に行えるようにしてある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、ソレノイドは、ＤＣ（直流）ソレノイドと、ＡＣ（交流）ソレノイドの２種類がある。但し、上記のユニットには通常、ＡＣ商用電源が投入されるため、ＤＣソレノイドを用いた場合には、ユニットにＤＣ変換回路を付加する必要があるとともに、洗濯機や換気扇の側に保護回路が必要となる。このため、ＤＣソレノイドを用いた場合にはコスト高となるという問題点がある。
【０００６】
これに対して、ＡＣソレノイドを用いた場合には、上記の回路が不要であるため、その点では、ＤＣソレノイドと比較してコスト面では有利である。
【０００７】
しかしながら、ＡＣソレノイドを用いた場合に部品の加工精度や組立精度が低いと、接点が当接するたびにブザー音に似たノイズが発生する。このようなノイズについては、部品の加工や組立を高い精度で行えば解消できるが、その代わり、製造コストが増大してしまうという問題点がある。
【０００８】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、交流電源を用いた場合でもノイズを発生させることなく輪列を制動可能なギヤードモータを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、交流モータと、該交流モータの回転軸に機構的に接続された駆動車と、該駆動車に対して輪列を介して機構的に接続された出力車とを有するギヤードモータにおいて、前記輪列に含まれる伝達車に連動して回転可能なロータと、該ロータに対向するステータとを備え、前記ロータは磁性片を有する一方、前記ステータは、前記ロータの周りに配置された複数の極歯と、交流が印加されたときに前記ロータの回転を阻止しようとする力を発生させる一方、給電が停止されたときには前記ロータを回転可能とするコイルとを備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、伝達車に対する制動力を発生させる駆動源として用いたのは、ロータとステータとであり、ロータが回転する際、およびロータの回転を阻止する際のいずれにおいても非接触状態にある。従って、交流電源を利用して低コスト化を図ってもノイズが発生することがない。
【００１１】
また、本発明の別形態では、交流モータと、該交流モータの回転軸に機構的に接続された駆動車と、該駆動車に対して輪列を介して機構的に接続された出力車と、前記交流モータの動作時に当該交流モータと前記出力車を継状態とする第１のモード、前記交流モータの停止時に当該交流モータと前記出力車との継状態を保持する第２のモード、および前記交流モータと前記出力車を断状態とする第３のモードを実現するためのクラッチ機構とを有するギヤードモータにおいて、前記クラッチ機構は、前記輪列に含まれる伝達車に連動して回転可能なクラッチ用ロータと、該クラッチ用ロータに対向するクラッチ用ステータとを備え、前記クラッチ用ロータは磁性片を有する一方、前記クラッチ用ステータは、前記クラッチ用ロータの周りに配置された複数の極歯と、交流が印加される前記第２のモードにおいて前記伝達車の回転を阻止しようとする力を発生させ、前記第３のモードでは給電が停止されて前記クラッチ用ロータを回転可能とするコイルとを備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、クラッチ機構の駆動源として用いたのは、クラッチ用ロータとクラッチ用ステータとであり、クラッチ用ロータが回転する際、およびクラッチ用ロータの回転を阻止する際のいずれにおいても非接触状態にある。従って、交流電源を利用して低コスト化を図ってもノイズが発生することがない。
【００１３】
本発明において、前記伝達車は、例えば、前記クラッチ用ロータと機構的に接続された歯車、および前記駆動車のうち、一方に形成された外歯と、他方に形成された内歯との間に遊星歯車を備えている。
【００１４】
本発明において、前記出力車の回転に連動して前記交流モータに対する電力の給断を行うスイッチ機構を有することが好ましい。このように構成すると、交流モータに対する電力の供断を出力車の回転に合わせて自動的、かつ、正確に行うことができる。
【００１５】
本発明において、前記ステータは、前記極歯を複数、等角度間隔に備えている一方、前記ロータは、前記極歯と同数の磁性体部分を当該複数の極歯の各々と対峙可能な位置に有することが好ましい。このように構成すると、ロータを所定位置で停止させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
［ギヤードモータの構造］
図１は、本発明が適用されるギヤードモータの外観を示す底面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図１に示すギヤードモータの角筒ケース内に配置された機構部品の説明図、および円筒ケース内に配置された機構部品の説明図である。図３は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示す各機構部品の接続状態を示す展開図である。図４は、図２（Ａ）および図３に示すクラッチ用駆動部の平面図である。なお、図２（Ａ）、（Ｂ）では、歯車についても歯の形状を省略して円で表わしてある。
【００１８】
図１において、本形態のギヤードモータ１は、洗濯機の排水弁ユニットや換気扇シャッター駆動ユニットに搭載されるものである。ギヤードモータ１は、角筒ケース２に円筒ケース３が重ねられた外観形状を有しており、ケース内からはリード線４が引き出されている。
【００１９】
図２（Ｂ）、および図３に示すように、本形態のギヤードモータ１では、円筒ケース２の略中央位置に交流モータ５が配置され、この交流モータ５の出力軸５０１に取り付けられているピニオン５０２には、回転中心軸６周りに回転可能な駆動車７の歯車７２が噛み合っている。
【００２０】
また、駆動車７に対しては、後述するクラッチ機構を介して、１番車１１（伝達車）、２番車１２、３番車１３、４番車１４からなる輪列１０が機構的に接続され、この輪列１０の最終段に位置する４番車１４には、出力車１５が機構的に接続されている。
【００２１】
出力車１５に設けられた出力軸１６は、図２（Ａ）、および図３に示すように、角筒ケース２内まで延びている。この出力軸１６の長さ方向の途中位置にはカム１７が取り付けられ、上端部分にはプーリ１８が取付けられている。
【００２２】
カム１７は、外周縁に凹部２１が形成されている一方、その側方位置には、スイッチ機構２０を構成する一対の板ばね状の端子２２、２３が並列した状態に配置されている。一対の端子２２、２３は、基端側が配線板２２１、２３１に連結されており、図２（Ａ）に実線で示すように端子２２、２３同士が接触している状態では交流モータ５への給電が行われ、図２（Ａ）に一点鎖線で示すように、端子２２の屈曲部２２０がカム１７の凹部２１に入り込んで端子２２、２３同士が離間すると、交流モータ５への給電が停止するようになっている。
【００２３】
（クラッチ機構の構成）
図４は、本形態のギヤードモータのクラッチ機構に用いた駆動部の構成を示す平面図である。
【００２４】
本形態のギヤードモータ１では、交流モータ５の回転を駆動車７および輪列１０を介して出力車１５およびプーリ１８に伝達して、洗濯機の排水弁ユニットや換気扇シャッター駆動ユニットにおいて排水弁やシャッタを開状態にした後（第１のモード）、この状態を保持し（第２のモード）、しかる後に排水弁やシャッタを閉状態（第３のモード）に戻すように構成されている。
【００２５】
ここで、排水弁やシャッタを開状態に保持する第２のモードの期間、駆動車７と出力車１５およびプーリ１８とを機構的に接続しておくと、交流モータ５のディテントトルクを利用して出力車１５およびプーリ１８の回転を阻止することができるが、排水弁やシャッタを開状態から閉状態に切り換える第３のモードの際に駆動車７と出力車１５およびプーリ１８とが機構的に接続した状態にあると、交流モータ５のディテントトルクに抗する大きな力が必要となってしまう。そこで、本形態では、以下に説明するクラッチ機構が構成されている。
【００２６】
図２および図３において、クラッチ機構３０では、駆動車７の回転中心軸６の上半部分には、下端側の第１の外歯４１と、上端側の第２の外歯４２とを備えたギヤシャフト４０が配置されており、輪列１０の初段に相当する１番車１１は、ギヤシャフト４０の第１の外歯４１と、駆動車７に形成された内歯７１との間に２つの遊星歯車１１１、１１２とを備えている。
【００２７】
また、クラッチ機構３０は、ギヤシャフト４０の上方位置に、ギヤシャフト４０の第２の外歯４２に噛みあう外歯５１５が形成されたクラッチ用回転軸５１８と、このクラッチ用回転軸５１８の上端部に取り付けられた減速用の歯車５１７と、この歯車５１７と噛みあう減速用の歯車６０と、この歯車６０と噛みあうピニオン５１６が形成されたクラッチ用ロータ５１と、このクラッチ用ロータ５１に外周側で対向するクラッチ用ステータ５２１と、シェージング板５３とを備えた駆動部５０が構成されている。
【００２８】
図３および図４に示すように、クラッチ用ロータ５１は、磁性体５１０を備えている。磁性板５１０からは周囲に８本の磁性体部５１１が等角度間隔に突き出ており、かつ、下方に屈曲している。これに対して、クラッチ用ステータ５２では、クラッチ用ロータ５１の周りに等角度間隔に８本の極歯５２１が位置する断面Ｕ字形のステータコア５２０と、極歯５２１の外側を囲むように巻回されたクラッチ用コイル５２２とを備えている。
【００２９】
［ギヤードモータ１の動作］
（第１のモード）
このように構成したギヤードモータ１において初期状態では、図２（Ａ）に示すように、スイッチ部２０で端子２２、２３が接触する状態にある。この状態で、交流モータ５、およびクラッチ機構３０の駆動部５０のクラッチ用コイル５２２の各々に所定の交流を通電すると、交流モータ５においては出力軸５０１がロータと一体に回転し、駆動車７が回転する。この際、クラッチ用コイル５２２にも交流が通電されるため、極歯５２１は、クラッチ用ロータ５１に磁気吸引力を作用させ、クラッチ用ロータ５１を拘束する。従って、歯車６０，５１７を介してクラッチ用回転軸５１８が拘束される結果、クラッチ用回転軸５１８の外歯５１５に外歯４２が噛みあうギヤシャフト４０が固定される。それ故、１番車１１において遊星歯車１１１、１１２は、駆動車７の内歯７１によって駆動されながら、回転中心軸６周りに回転することになる。その結果、交流モータ５による駆動車７の回転は、１番車１１、２番車１２、３番車１３、および４番車１４からなる輪列１０を介して、出力車１５およびプーリ１８に伝達され、洗濯機の排水弁ユニットや換気扇シャッター駆動ユニットでは、排水弁やシャッタが開状態となる。
【００３０】
（第２のモード）
そして、プーリ１８およびカム１７が所定の角度、回転すると、図２（Ａ）に一点鎖線で示すように、端子２２の屈曲部２２０がカム１７の凹部２１に入り込んで端子２２、２３同士が離間するため、交流モータ５への給電が停止する。従って、駆動車７は、交流モータ５のディテントトルクによって拘束された状態となる。また、第２のモードでは、クラッチ用コイル５２２に交流が給電されているので、クラッチ用ロータ５１およびクラッチ用回転軸５１８が拘束された状態にある。従って、外歯５１５に外歯４２が噛みあうギヤシャフト４０が拘束された状態にある。それ故、プーリ１８や出力車１５に外部から負荷が加わってその力が１番車１１に伝わってきても、１番車１１は回転しないので、プーリ１８や出力車１５は回転せず、排水弁やシャッタの開状態を保持できる。
【００３１】
（第３のモード）
しかる後、クラッチ用コイル５２２への給電が停止されると、クラッチ用ロータ５１の拘束が解除される。従って、クラッチ用回転軸５１８の拘束も解除されるので、ギヤシャフト４０も拘束が解除される、それ故、駆動車７が交流モータ５のディテントトルクによって拘束された状態になっていても、１番車１１は回転可能である。それ故、プーリ１８や出力車１５に外部から回転負荷が加わった際、この回転負荷は、１番車１１、ギヤシャフト４０、クラッチ用回転軸５１８、歯車５１７，６０を介して、クラッチ用ロータ５１に伝達され、このクラッチ用ロータ５１が回転するので、排水弁やシャッタを閉状態を戻すことができる。
【００３２】
［本形態の効果］
以上説明したように、本形態では、クラッチ機構５０の駆動源として用いたのは、クラッチ用ロータ５１とクラッチ用ステータ５２とであり、クラッチ用ロータ５１が回転する際、およびクラッチ用ロータ５１の回転を阻止する際のいずれにおいても非接触状態にある。従って、クラッチ機構５０を動作させるのに交流電源を利用して低コスト化を図っても、ノイズが発生することがない。
【００３３】
また、出力車１５およびプーリ１８の回転に連動して交流モータ５に対する電力の給断を行うスイッチ機構２０を内蔵しているため、交流モータ５に対する電力の供断を出力車１５およびプーリ１８の回転に合わせて自動的、かつ、正確に行うことができる。
【００３４】
さらに、クラッチ用ロータ５１は、極歯５２１と同数の磁性体部分５１１を極歯５２１の各々と対峙可能な位置に有するため、クラッチ用ロータ５１を所定位置で確実に停止させることができる。
【００３５】
［その他の実施の形態］
なお、上記形態では、駆動車７の方に内歯７１を形成し、クラッチ用ロータ５１と機構的に接続される歯車（ギヤシャフト４０）の側に外歯４１を形成したが、駆動車７の側に外歯を形成し、クラッチ用ロータ５１と機構的に接続される歯車の側に内歯を設けてもよい。
【００３６】
なお、上述の例は、本発明の好適な実施の一例ではあるが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上記形態では、ロータ５１およびステータ５２をクラッチ用として用いたが、クラッチ用に限らず、ロータ５１およびステータ５２については、輪列に制動力を印加するのに用いてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、拘束力を発生させるのはロータとステータとであり、ロータが回転する際、およびロータの回転を阻止する際のいずれにおいても非接触状態にある。従って、交流電源を利用して低コスト化を図ってもノイズが発生することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるギヤードモータの外観を示す底面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図１に示すギヤードモータの角筒ケース内に配置された機構部品の説明図、および円筒ケース内に配置された機構部品の説明図である。
【図３】図２（Ａ）、（Ｂ）に示す各機構部品の接続状態を示す展開図である。
【図４】図２（Ａ）および図３に示すクラッチ用駆動部の平面図である。
【符号の説明】
１　ギヤードモータ
２　角筒ケース
３　円筒ケース
４　リード線
５　交流モータ
６　回転軸
７　駆動車
１０　輪列
１１　１番車（伝達車）
１２　２番車
１３　３番車
１４　４番車
１５　出力車
１６　出力軸
１７　カム
１８　プーリ
２０　スイッチ機構
２１　カム外周縁の凹部
２２、２３　端子
３０　クラッチ機構
４０　ギヤシャフト
１１１、１１２　遊星歯車
５０　クラッチ機構の駆動部
５１　クラッチ用ロータ
５２　クラッチ用ステータ
５０１　交流モータの出力軸
５０２　ピニオン
５１０　磁性体
５１１　磁性体部
５１８　クラッチ用回転軸
５２１　ステータコア
５２１　極歯
５２２　クラッチ用コイル
【図１】
2004104970.tif 000003
【図２】
2004104970.tif 000004
【図３】
2004104970.tif 000005
【図４】
2004104970.tif 000006