(57)【要約】　　　（修正有）【課題】モータへの給電を簡単な機械的構造をもって遮断するようにしたリミッタ付きモータを提供する。【解決手段】内側ハウジング３１の回転に第１の通電端子４０を追従させ、この第１の通電端子４０の回転軌跡上の一部に第２の通電端子４２を設け、この第２の通電端子４２を、固定側の外側ハウジング３０に固定している。このようなモータ１では、定常状態において、コイル３３への給電を必要とするので、内側ハウジング３１の第１の通電端子４０は、固定側の第２の通電端子４２に当接した状態が維持され、このときに、内側ハウジング３１は静止状態を維持し続ける。これに対し、回転軸３の回転が何らかの原因によって強制的に止められた瞬間、コイル３３とマグネット３２との協働によって、内側ハウジング３１は、回転軸３の回転方向と反対の方へ回転することになる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルとマグネットとの協働によって、回転軸が所定の回転速度で回転する構成を有するモータにおいて、
前記コイル及び前記マグネットを収容すると共に、前記回転軸が端部から突出して、前記回転軸を中心に周方向に回転自在な可動側の内側ハウジングと、
前記内側ハウジングを包囲する固定側の外側ハウジングと、
前記内側ハウジングから突出して一体に設けられると共に、前記コイルに電気的に接続された第１の通電端子と、
前記外側ハウジングに設けられて外部電源に電気的に接続されると共に、前記第１の通電端子の回転軌跡上の一部に位置して、前記第１の通電端子に対し当接自在な第２の通電端子とを備えたことを特徴とするリミッタ付きモータ。
【請求項２】
前記第１の通電端子は、前記内側ハウジングの後端部に設けられた底板から前記回転軸の軸線方向に突出する端子支持部に一体に設けられ、
前記第２の通電端子は、
前記外側ハウジングの後端部に設けられた底板から前記回転軸の前記軸線方向に突出する外部電源接続部と、
前記外部電源接続部から前記第１の通電端子まで片持ち支持状態で延在するリード部とを有することを特徴とする請求項１記載のリミッタ付きモータ。
【請求項３】
前記外側ハウジングの前記底面には、前記第２の通電端子を収容する端子収容凹部が設けられ、この端子収容凹部には、周方向に延在して前記端子支持部を挿入させる開口部が形成され、
前記リード部は、弾性材により形成されると共に、前記端子収容凹部内に収容され、前記リード部の先端は、Ｖ字状に折り曲げられた接点部を有し、
前記端子支持部の内面側に固定された前記第１の通電端子の先端には、前記接点部が嵌り込む凹状の係止部が設けられたことを特徴とする請求項２記載のリミッタ付きモータ。
【請求項４】
前記外側ハウジングの前端部に設けられた前板の裏面には、前記回転軸の前記軸線方向に突出するストッパ部が設けられ、
前記内側ハウジングの前端部に設けられた前板には、周方向に延在して前記ストッパ部が嵌り込む回転規制溝とが設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のリミッタ付きモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、複写機、遊技機器、ＡＶ機器などで小型の精密モータが要求される分野に適合させるためのリミッタ付きモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平６−２００９８８号公報に記載されたギアドモータは、モータ本体にギアボックスをネジ止めしたものであり、このギア収容部内には遊星歯車機構が設けられ、遊星歯車機構を利用することで、出力軸では、大きな減速比と大きな出力トルクとを発生させることができる。そして、出力軸の回転が何らかの原因によって、強制的に止められた場合は、遊星歯車機構内の各ギアには、停止の際に瞬間的な衝撃力が発生し、これによって、ギアなどが変形したり、ギアの歯部が破壊したりする虞があり、状況によっては、モータのコイル自体が焼き切れる場合もある。そこで、これら事態を適切に防止するため、モータの遊星歯車機構内にスリップトルク機構を採用したり、モータに供給され続ける過大電流を検知して、コイルへの給電をヒューズ等で遮断するような電流リミッタを必要としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のモータでは、出力軸の過負荷時において、コイルに供給される電流を遮断するための制御回路が別途設けられている。しかしながら、定常の状態でモータへの給電停止が起こらないようにするため、定常状態の電流と異常状態の電流（過電流）との間の電流差を大きく設定しておく必要があるが、電流差を大きくすると、異常時においてモータへの負荷が大きくなる。これに対し、電流差を小さくするとモータの誤作動の原因となる。このように、従来のモータに適用する電流リミッタは、適正な電流差の考慮を必要とした制御回路に依存しているのが現状である。
【０００４】
本発明は、特に、モータへの給電を簡単な機械的構造をもって遮断するようにしたリミッタ付きモータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るリミッタ付きモータは、コイルとマグネットとの協働によって、回転軸が所定の回転速度で回転する構成を有するモータにおいて、コイル及びマグネットを収容すると共に、回転軸が端部から突出して、回転軸を中心に周方向に回転自在な可動側の内側ハウジングと、内側ハウジングを包囲する固定側の外側ハウジングと、内側ハウジングから突出して一体に設けられると共に、コイルに電気的に接続された第１の通電端子と、外側ハウジングに設けられて外部電源に電気的に接続されると共に、第１の通電端子の回転軌跡上の一部に位置して、第１の通電端子に対し当接自在な第２の通電端子とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
このリミッタ付きモータは、固定側の外側ハウジング内で内側ハウジングが周方向に回転する二重のハウジング構造を有し、このような特殊なハウジング構造によって、電流リミッタを機械的に構成させている。すなわち、本発明では、内側ハウジングの回転に第１の通電端子を追従させ、この第１の通電端子の回転軌跡上の一部に第２の通電端子を設け、この第２の通電端子を固定側の外側ハウジングに固定する。このようなモータでは、定常状態において、コイルへの給電を必要とするので、内側ハウジングの第１の通電端子は、固定側の第２の通電端子に当接した状態が維持され、このときに、内側ハウジングは静止状態を維持し続ける。これに対し、回転軸の回転が何らかの原因によって強制的に止められた瞬間、コイルとマグネットとの協働によって、内側ハウジングは、回転軸の回転方向と反対の方へ回転することになる。そして、内側ハウジングが周方向に回転すると、内側ハウジングの第１の導通端子は、外側ハウジングの第２の導通端子から離間する方向へ移動し、その瞬間、コイルへの過給電が断たれる。このように、モータ自体が機械的な電流リミッタをもっているので、回路構成に依存することの無いリミッタが簡単な構成で達成され、モータ自体の取り扱い性が向上する。
【０００７】
また、第１の通電端子は、内側ハウジングの後端部に設けられた底板から回転軸の軸線方向に突出する端子支持部に一体に設けられ、第２の通電端子は、外側ハウジングの後端部に設けられた底板から回転軸の軸線方向に突出する外部電源接続部と、外部電源接続部から第１の通電端子まで片持ち支持状態で延在するリード部とを有すると好適である。このような構成は、モータの組立作業性を考慮したものである。
【０００８】
また、外側ハウジングの底面には、第２の通電端子を収容する端子収容凹部が設けられ、この端子収容凹部には、周方向に延在して端子支持部を挿入させる開口部が形成され、リード部は、弾性材により形成されると共に、端子収容凹部内に収容され、リード部の先端は、Ｖ字状に折り曲げられた接点部を有し、端子支持部の内面側に固定された第１の通電端子の先端には、接点部が嵌り込む凹状の係止部が設けられると好適である。リード部に弾性をもたせることで、接点部が、第１の通電端子に対し弾発的に押し付けられると、定常状態において、内側ハウジングの静止状態を適切に保持し続けることができる。しかも、リード部のＶ字状の接点部が第１の通電端子の凹状係止部内に嵌り込むことで、定常状態における内側ハウジングの保持を、より一層確実に行うことができる。
【０００９】
また、外側ハウジングの前端部に設けられた前板の裏面には、回転軸の軸線方向に突出するストッパ部が設けられ、内側ハウジングの前端部に設けられた前板には、周方向に延在してストッパ部が嵌り込む回転規制溝とが設けられると好適である。回転軸の回転が何らかの原因によって強制的に止められた瞬間や回転軸に過大な負荷が加わった瞬間、内側ハウジングが周方向に回転を開始する。このとき、回転規制溝が内側ハウジングの回転に伴って移動し、ストッパ部が回転規制溝の端部に突き当たると、内側ハウジングの回転が所定の位置で強制的に止められることになる。すなわち、コイルへの給電が断たれた後でも、慣性力によって回転し続けようとする内側ハウジングを適切な位置で停止させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るリミッタ付きモータの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１に示すように、リミッタ付きモータ１は、小型のコアードモータからなるモータ本体Ａと、所定の減速を目的とした遊星歯車機構Ｂを内蔵するギアボックスＣとを備えている。このモータ本体Ａには、ギアボックスＣがネジ２を介して固定され、ギアボックスＣ内にモータ本体Ａの回転軸３が突出する。この回転軸３には駆動歯車４が設けられ、この駆動歯車４は、上下２段からなる伝動歯車７に噛合され、この伝動歯車７は、ギアボックスＣの底面６から立設させた支軸８によって回動自在に軸支されている。そして、この伝動歯車７の上段部７ａが遊星歯車機構Ｂに連結されている。
【００１２】
この遊星歯車機構Ｂは、回転軸３の軸線Ｌ上に配置された第１段目の太陽軸９を有している。この太陽軸９は、底面６から立設して回転軸３の軸線Ｌ上に延在する支軸１１によって回転自在に軸支されている。この太陽軸９の下段側には、伝動歯車７の上段部７ａに噛合する連結ギア９ａが一体に形成され、太陽軸９の上段側には太陽歯車９ｂが一体に形成され、この太陽歯車９ｂには、３個数の遊星歯車１３が噛合する。
【００１３】
各遊星歯車１３は、キャリア１４に回転自在に取付けられると共に、ギアボックスＣの内面に固定した下段側の固定リングギア１５に噛合されている。このキャリア１４は、太陽軸９の先端に設けられた軸部９ｃによって回転自在に軸支されている。キャリア１４には、軸線Ｌ上に位置する第２段目の太陽軸１６が一体に形成され、この第２段目の太陽軸１６には、太陽歯車１６ａが一体に形成され、この太陽歯車１６ａには、３個数の遊星歯車１８が噛合する。各遊星歯車１８は、キャリア１９に回転自在に取付けられると共に、ギアボックスＣの内面に固定した上段側の固定リングギア２０に噛合されている。
【００１４】
このキャリア１９には、軸線Ｌ方向に延在する軸装着部２２が一体に設けられ、この軸装着部２２には、ギアボックスＣから先端側を露出させた出力軸２３の基端が固定され、この出力軸２３は、太陽軸１６の先端に設けられた軸部１６ｂによって回転自在に軸支されている。さらに、この出力軸２３は、ギアボックスＣの蓋部２１に固定されたラジアル軸受２４によって軸支されている。よって、モータ本体Ａの回転軸３が所定の回転速度で回転すると、所定の減速比をもった遊星歯車機構Ｂによって出力軸２３が低速で回転することになる。
【００１５】
ここで、前述したモータ本体Ａは、電流リミッタを機械的に構成させるため、固定側の外側ハウジング３０内で内側ハウジング３１が周方向に回転し得る二重のハウジング構造を有している。この内側ハウジング３１の内壁面には、Ｎ，Ｓ極をもったマグネット３２が固定され、内側ハウジング３１の内部には、鉄心３４にコイル３３が巻かれた回転子３５が収容されている。この回転子３５の中心には、軸受３６で支持された回転軸３が固定され、この回転軸３の先端部は、内側ハウジング３１の前端部分を貫通するように延在する。更に、内側ハウジング３１内において、回転軸３の後端には整流子３７が固定され、この整流子３７には、一対のブラシ３８が摺動接触し、ブラシ３８及び整流子３７を介してコイル３３への給電がなされる。また、板バネからなる各ブラシ３８の先端側は、整流子３７の表面に摺動接触し、各ブラシ３８の基端側は、内側ハウジング３１の底板３９に固定される。
【００１６】
図１〜図３に示すように、モータ本体Ａは、スチール等の金属からなる断面円形の外側ハウジング３０を有し、この外側ハウジング３０内には、回転軸３を中心にして周方向に回転自在な可動側の内側ハウジング３１が収容されている。この内側ハウジング３１に設けられた樹脂製の底板３９には、ブラシ３８に接続されて軸線Ｌ方向に延びる金属製の第１の通電端子４０が一体に設けられ、この第１の通電端子４０の一端はブラシ３８の基端に接続され、その他端は底板３９から軸線Ｌ方向に突出する。そして、内側ハウジング３１の後端部に設けられた底板３９には、軸線Ｌ方向に突出する板状の端子支持部４１が一体に成形され、この端子支持部４１の内壁面側には、第１の通電端子４０の先端部分が埋め込まれている。なお、端子支持部４１及び第１の通電端子４０の数は、ブラシ３８の数に対応している。
【００１７】
これに対し、図２〜図４に示すように、外側ハウジング３０には、金属製の第２の通電端子４２が２本設けられている。各第２の通電端子４２は、外側ハウジング３０の底板４３から軸線Ｌ方向に突出して外部電源との接続を容易にする板状の外部電源接続部４４と、外部電源接続部４４に対し直交する板状の着座部４５と、外部電源接続部４４から第１の通電端子４０まで片持ち支持状態で略直線的に延在するリード部４６とを有する。このリード部４６は、弾性材により形成され、その先端には、Ｖ字状に折り曲げられた接点部４６ａが設けられている。また、第２の通電端子４２は、着座部４５の差し込み孔４５ａと底板４３の差し込み孔４３ａとを位置合わせした後、ハトメ４８によって底板４３に固定される（図１参照）。なお、樹脂製の底板４３は、外側ハウジング３０の後端部で爪片３０ｂによって固定されている。
【００１８】
このような形状の通電端子４２は、組立作業上有利であるが、モータ１自体の取り扱いを考慮して外部にできるだけ露出させないことが好ましい。そこで、各第２の通電端子４２は、外側ハウジング３０の底板４３に設けられた端子収容凹部５０内に収容される。この端子収容凹部５０内において、第２の通電端子４２のリード部４６及び外部電源接続部４４は軸線Ｌ方向に立てられた状態で収容され、着座部４５は、軸線Ｌ方向に対し直交する状態で収容される。そして、第２の通電端子４２を端子収容凹部５０内に収容した状態で、外部電源接続部４４のみを底板４３から突出させる。更に、端子収容凹部５０には、接点部４６ａ側において開口部５１が形成され、この開口部５１には内側から端子支持部４１が挿入される。また、この開口部５１は、軸線Ｌを中心にした円弧を描き、端子支持部４１の周方向の移動を可能にしている。
【００１９】
このようにして、第２の通電端子４２は、外側ハウジング３０の底板４３に固定され、第１の通電端子４０は、開口部５１に沿って周方向に回転可能となる。よって、第２の通電端子４２の接点部４６ａは、可動する第１の通電端子４０の回転軌跡上の一部に位置し、第１の通電端子４０に対し当接自在となる（図５参照）。
【００２０】
また、図５に示すように、端子支持部４１に固定された第１の通電端子４０の先端には、Ｖ字状に折り曲げられて作り出された接点部４６ａが嵌り込むための凹状の係止部５３が設けられている。従って、リード部４６が弾性を有しているので、接点部４６ａが、第１の通電端子４０に対し弾発的に押し付けられ、定常状態（モータ１の通常使用時）において、内側ハウジング３１の静止状態を適切に保持し続けることができる。しかも、Ｖ字状の接点部４６ａが第１の通電端子４０の凹状係止部５３内に嵌り込むことで、定常状態における内側ハウジング３１の保持を、より一層確実に行うことができる。
【００２１】
更に、図３及び図６に示すように、外側ハウジング３０の前端部に設けられた前板３０ａの裏面には、軸線Ｌ方向に突出する円筒状のストッパ部５５が設けられている。これに対し、内側ハウジング３１の前端部に設けられた前板３１ａには、ストッパ部５５が嵌り込む回転規制溝５６が周方向に延在するように設けられている。よって、内側ハウジング３１の回転に伴って回転規制溝５６が移動し、ストッパ部５５が回転規制溝５６の一端に突き当たると、内側ハウジング３１の回転がその位置で強制的に止められることになる。
【００２２】
従って、異常時において内側ハウジング３１が回転し、第２の通電端子４２の接点部４６ａが第１の通電端子４０から離れ、コイル３３への給電が断たれた後でも、慣性力によって回転しようとする内側ハウジング３１を適切な位置で強制的に停止させることができる。なお、対向して設けられた２個のストッパ部５５には、モータ本体ＡとギアボックスＣとの連結に利用するネジ２を螺入させるためのネジ穴５７が設けられ、スペースの効率化を図っている。
【００２３】
次に、前述したモータ１の構成に基づいて、簡単にその動作を説明する。
【００２４】
先ず、第１の通電端子４０と第２の通電端子４２とが電気的に接続された状態（図４参照）で、第２の通電端子４２の外部電源接続部４４から電流が供給された場合、コイル３３への給電が開始されて、出力軸２３は回転し続けることになる。このような定常状態において、内側ハウジング３１の第１の通電端子４０が、固定側の第２の通電端子４２の接点部４６ａに当接した状態が維持され、このときに、内側ハウジング３１は静止状態を維持し続ける。
【００２５】
しかしながら、出力軸２３の回転が何らかの原因によって強制的に止めらるような異常事態が発生した瞬間、コイル３３とマグネット３２との協働によって、内側ハウジング３１の端子支持部４１は、回転軸３の回転方向Ｆと反対の方向Ｒへ移動することになる（図７参照）。それによって、内側ハウジング３１の第１の導通端子４０は、第２の導通端子４２の接点部４６ａから離間する方向へ移動する。そのとき、コイル３３への過給電が断たれ、モータ本体Ａの焼損が回避される。また、図８に示すように、回転軸３が矢印Ｐ方向に回転している場合には、内側ハウジング３１の端子支持部４１は矢印Ｑ方向に移動することになる。
【００２６】
このように、モータ１自体が機械的な電流リミッタをもっているので、回路構成に依存することの無いリミッタが簡単な構成で達成され、モータ１自体の取り扱い性が向上する。なお、モータ１を復帰させる場合、端子支持部４１を治具等で摘んで元の位置（図４参照）に戻す。
【００２７】
本発明に係るモータ１は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、板バネからなる第２の通電端子４２に代えて、圧縮コイルバネの先端に設けた接点部を第１の通電端子４０に弾発的に押し付けるようにしてもよい。この場合、調整ネジを利用して圧縮コイルバネの付勢力を変化させるようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によるリミッタ付きモータは、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、コイルとマグネットとの協働によって、回転軸が所定の回転速度で回転する構成を有するモータにおいて、コイル及びマグネットを収容すると共に、回転軸が端部から突出して、回転軸を中心に周方向に回転自在な可動側の内側ハウジングと、内側ハウジングを包囲する固定側の外側ハウジングと、内側ハウジングから突出して一体に設けられると共に、コイルに電気的に接続された第１の通電端子と、外側ハウジングに設けられて外部電源に電気的に接続されると共に、第１の通電端子の回転軌跡上の一部に位置して、第１の通電端子に対し当接自在な第２の通電端子とを備えたことにより、モータへの給電を簡単な機械的構造をもって遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリミッタ付きモータの一実施形態を示し、図４のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図２】本発明に係るモータにおけるモータ本体の分解斜視図である。
【図３】本発明に係るモータにおけるモータ本体の分解斜視図である。
【図４】本発明に係るモータの底面図である。
【図５】第１の通電端子に第２の通電端子が接触した状態を示す要部拡大断面図である。
【図６】本発明に係るモータにおけるモータ本体の正面図である。
【図７】モータ正転時に異常が発生した場合において、第１の通電端子が第２の通電端子から離間した状態を示す底面図である。
【図８】モータ逆転時に異常が発生した場合において、第１の通電端子が第２の通電端子から離間した状態を示す底面図である。
【符号の説明】
１…リミッタ付きモータ、３…回転軸、３０…外側ハウジング、３０ａ…外側ハウジングの前板、３１…内側ハウジング、３１ａ…内側ハウジングの前板、３２…マグネット、３３…コイル、３９…内側ハウジングの底板、４０…第１の通電端子、４１…端子支持部、４２…第２の通電端子、４３…外側ハウジングの底板、４４…外部電源接続部、４６…リード部、４６ａ…接点部、５０…端子収容凹部、５１…開口部、５３…係止部、５５…ストッパ部、５６…回転規制溝、Ｌ…軸線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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