(57)【要約】【課題】組立性の向上と部品点数の削減によりコスト低減を図ったモータ駆動装置を提供する。【解決手段】側面に給電端子４を備えたモータ３０と、当該モータ３０を収納する外部続端子３付きのケース２とを備えた回転駆動装置１において、前記ケース２内において、前記給電端子４と前記外部接続端子３を同一のプリント回路基板２０により同一平面上で電気的に接続する。前記給電端子４および前記外部接続端子３の端子ピン３ａ〜３ｈ、４ａ〜４ｆをモータ軸線方向に突設して、前記プリント回路基板２０をモータ側面と直交するように配置する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面に給電端子を備えたモータと、当該モータを収納する外部続端子付きのケースを備えた回転駆動装置において、
前記ケース内において、前記給電端子と前記外部接続端子を同一のプリント回路基板により同一平面上で電気的に接続したことを特徴とする回転駆動装置。
【請求項２】
前記給電端子および前記外部接続端子の端子ピンをモータ軸線方向に突設して、前記プリント回路基板をモータ側面と直交するように配置したことを特徴とする請求項１に記載の回転駆動装置。
【請求項３】
前記ケース内部に前記モータのロータの回転を出力軸に伝達する歯車伝達機構を収納し、当該歯車に回転位置検知用磁石を配設すると共に、前記プリント回路基板上に当該回転位置検知用磁石を検知するためのセンサーを対向配置したことを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載の回転駆動装置。
【請求項４】
前記歯車伝達機構のギヤポストを植設するギヤポストプレートに、当該歯車伝達機構とは別の歯車伝達機構を構成するための新たなギヤポストの植設機構を予備して成ることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れかに記載の回転駆動装置。
【請求項５】
前記モータの底部と前記ケースの間に緩衝用部材を介装したことを特徴とする請求項１から請求項４までの何れかに記載の回転駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯器等において、湯水流路における流量調整バルブの開閉駆動等に用いて好適な回転駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、給湯器等において、湯水の温度調整用バルブや出湯量調整用バルブの開閉駆動等に減速機構付きの小型モータ（モータ駆動装置）が使用されており、その一例として、特許文献１が開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示されるように、このモータ駆動装置は、側面にモータ端子を付設したステッピングモータと、当ステッピングモータの回転力を出力部に伝達する減速歯車列と、バルブを上下駆動（開閉）する出力部と、これらを一括して収納するケース体とで構成されている。そして、外部のモータ制御機器とは、このケース体に付設した端子部を介して接続される構成であり、モータ制御部からのモータ駆動電流が端子部に入力されると、駆動電流はこれと電気的に接続されたモータ端子部を経由してモータコイルに供給されるようになっている。
【０００４】
ところで、従来、端子部とモータ端子部の電気的接続形態として、リード線による各端子ピン同士の接続が主流であったが、本接続形態は、リード線の引き回しや各端子ピンへの半田付け作業等において組立性の面で煩雑さがあるため、特許文献１にあっては、リード線に替えて可撓性の回路基板（ＦＰＣ：フレキシブルプリント回路基板）を用いた一括接続と成されており、この場合、モータ端子部とケース体の端子部が同一平面上に配置されないモータの構造であってもＦＰＣの可撓性により引き回しは容易であり、結果、電気配線系の構成を簡素化でき、従来主流のリード線接続方式に比べて組立性が改善されるという効果が得られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１９１６１６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなＦＰＣによる接続形態は、上記したメリットを有するものの、以下のような問題点も有していた。
すなわち、ＦＰＣという基板材の有する可撓性により、電気配線系の引き回しは自由、且つ容易である反面、その可撓性から基板両端部の固定が不安定となって両端部における各端子ピンの半田付け作業が難しくなるという問題や、当基板上に出力部の回転位置を検知するセンサー素子を実装する場合には、検知動作を確実にするためセンサー素子を固定する固定機構（補強板）が必要となり、組立性に改善の余地を残すという問題である。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みて成されたもので、その目的は、電気配線系統を簡略化することによりコンパクト化と組立性の向上を図った回転駆動装置を提供することであり、また別の目的は、部品の共通化により生産性の向上を図った回転駆動装置を提供することであり、さらに、別の目的は、緩衝用部材を用いてモータの振動を吸収することにより低騒音化を図った回転駆動装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に記載の本発明は、側面に給電端子を備えたモータと、当該モータを収納する外部続端子付きのケースを備えた回転駆動装置において、前記ケース内において、前記給電端子と前記外部接続端子を同一のプリント回路基板により同一平面上で電気的に接続した。
【０００９】
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の回転駆動装置において、前記給電端子と前記外部接続端子の端子ピンをモータ軸線方向に突設して、前記プリント回路基板をモータ側面と直交するように配置した。
【００１０】
また、請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２の何れかに記載の回転駆動装置において、前記ケース内部に前記モータのロータの回転を出力軸に伝達する歯車伝達機構を収納し、当該歯車に回転位置検知用磁石を配設すると共に、前記プリント回路基板上に当該回転位置検知用磁石を検知するためのセンサーを対向配置した。
【００１１】
また、請求項４に記載の本発明は、請求項１から請求項３までの何れかに記載の回転駆動装置において、前記歯車伝達機構のギヤポストを植設するギヤポストプレートに、当該歯車伝達機構とは別の歯車伝達機構を構成するための新たなギヤポストの植設機構を予備した。
【００１２】
また、請求項５に記載の本発明は、請求項１から請求項４までの何れかに記載の回転駆動装置において、前記モータの底部と前記ケースの間に緩衝用部材を介装した。
【００１３】
ここで、前記請求項１に記載の構成によれば、モータの励磁コイルへ駆動電流を供給するための給電端子と外部制御機器との電気的接続を成す外部接続端子の双方の水平位置（すなわち、高さ方向の位置）を一平面上に揃えることにより一枚のプリント回路基板による端子ピン同士の相互接続が可能となると共に、電気配線系の構成が簡素化され、且つ、各端子の半田付け作業が同一平面上にて一括して行えるため、組立性は極めて良いものとなる。
【００１４】
また、前記請求項２に記載の構成によれば、前記プリント回路基板をモータ側部に直交配置することにより、モータ軸線方向の寸法を短くでき、回転駆動装置のコンパクト化が図れる。
【００１５】
また、前記請求項３に記載の構成によれば、出力軸の回転位置検出センサーをプリント回路基板上の適所に実装することにより、センサーの固定が容易、且つ、確実に行え、安定した検知動作が得られると共に、センサーの各端子は当基板のプリント配線を通して直接外部接続端子に接続することができるため、電気配線系の構成を簡素化できる。
【００１６】
また、前記請求項４に記載の構成によれば、用途に応じて別の減速比の歯車伝達機構を簡単に構成することができるため、部品の共通化が図れ、生産性が向上する。
【００１７】
また、前記請求項５に記載の構成によれば、緩衝用部材を介装することにより、モータ駆動時の振動で発生する騒音（ビビリ音）を吸収することができ、回転駆動装置の低騒音化が図れる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５に基づいて本発明に係る回転駆動装置の一実施形態を説明する。
図１は本発明の回転駆動装置の内部構造を示す平面図、図２は同、回転駆動装置の側面図、図３は同、回転駆動装置の上ケースの平面図、図４は同、回転駆動装置の下ケースの平面図、図５はステッピングモータの構成を示す図である。
【００１９】
図１〜図４に示すように、本実施形態の回転駆動装置１は、上ケース２ａと下ケース２ｂで構成されるケース２によりケーシングされており、下ケース２ｂの底部には、当回転駆動装置１を外部の制御機器（図示せず）に接続するための外部接続端子３が付設されており、複数の端子ピンが先端を下向きにして列設されている。従って、外部制御機器とのコネクタ接続は、回転駆動装置１の底側より行われる。
【００２０】
ケース内において、下ケース２ｂの底部側に図５に示す２相ステッピングモータ３０が組み込まれており、その上部に当たる上ケース２ａ側には歯車伝達機構を構成する歯車列Ｇが組み込まれている。
【００２１】
前記ステッピングモータ３０は、モータケースの側部に設けた切欠部３４にモータ軸線方向に複数の端子ピンを列設させた給電端子４を有しており、本実施形態では、前記給電端子４と前記外部接続端子３の各端子ピンの水平位置（高さ方向の位置）が一平面上に揃うように各々の端子３、４を配置すると共に、各端子３、４の端子ピン同士を一枚のプリント回路基板２０（以下、プリント基板２０と言う）を用いて相互に接続する配線形態が採られている。尚、このプリント基板２０は形状が略コの字形を成し、基板材料として、例えば、ガラスエポキシ系が用いられる。
【００２２】
ここで、前記給電端子４は、一列状態に並ぶ６本の端子ピン４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅを有し、これら端子ピン４ａ〜４ｅには、図５に示すように、モータケース内において励磁コイル３１、３２の各引出端部が各々接続されていると共に、図１に示すように、これら端子ピン４ａ〜４ｅがプリント基板２０の一端側に設けた各ランドホールに挿入されて半田付けにて接続・固定されている。
一方、前記外部接続端子３は、一列状態に並ぶ８本の端子ピン３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈを有し、これらの端子ピン３ａ〜３ｈが上記同様、プリント基板２０の対向端に設けた各ランドホールに挿入されて半田付けにて接続・固定されている。
これで、プリント基板２０は、モータ側面と直交する水平状態でその両端が固定される。
【００２３】
そして、給電端子４の端子ピンと外部接続端子３の端子ピンはプリント基板上に設けたプリント配線（図示せず）により相互に接続されている。尚、励磁コイル３１のコモン線（コイルの中間線）と励磁コイル３２のコモン線は一括して外部接続端子３の所定の端子ピンに接続されている。例えば、端子ピン４ａが端子ピン３ａに接続され、端子ピン４ｂが端子ピン３ｂに接続され、端子ピン４ｃが端子ピン３ｃに接続され、端子ピン４ｄが端子ピン３ｄに接続され、端子ピン４ｅと端子ピン４ｆが端子ピン３ｅに接続されている。
また、このプリント基板２０の中央付近には、後述する回転位置検知用磁石１８の磁力を検知するためのホール素子２１が実装されており、当ホール素子２１の端子（電源端子およびグランド端子および出力端子）がプリント配線（図示せず）により外部接続端子３の端子ピン３ｆ、３ｇ、３ｈにそれぞれ接続されている。
【００２４】
上記構成のプリント基板による接続形態では、図２において、上方位置よりプリント基板２０の各列状のランドホールを給電端子４の各端子ピンと外部接続端子３の各端子ピン３ａ〜３ｆ、４ａ〜４ｈへそれぞれ対応させて挿入し、この状態で各端子ピンをプリント基板２０の上部から一括半田付けすれば良く、従って、プリント基板２０の取り付けや端子ピンの半田付け作業は極めて容易であり、且つ、従来のようなリード線による配線を全て無くすことができ、電気配線系の構成も簡略化される。
また、当プリント基板２０は、図２において、モータ側部の横方向の空間を効率よく利用して配置されているため、モータ軸線方向の寸法、即ち、高さ方向の寸法を短くすることができ、モータ駆動装置１のコンパクト化が図れる。
【００２５】
当電気配線形態によれば、外部制御機器からのモータ駆動電流（相励磁電流）は外部接続端子３の各所定の端子ピンより回転駆動装置内に入力され、これとプリント配線により接続された給電端子４の各対応端子ピンを介して２組の励磁コイル３１、３２による各相（４相）に所定の切り換えタイミングにて供給され、結果、各励磁コイル３１、３２に回転磁束が生じて多極に着磁されたロータマグネット３１を回転させる構成となる。尚、ロータマグネット３１の回転動作は、これに固着された回転自在のモータシャフト５を介して駆動歯車６より前記歯車列Ｇに伝達される。
また、ステッピングモータ３０の底部と下ケース２ｂの間には、例えば、スポンジ状の樹脂材等で成る薄い緩衝用部材１９が介装されており、この緩衝用部材１９により、モータ駆動時の振動で発生する騒音（ビビリ音）が効果的に吸収されるようになっている。
【００２６】
一方、前記歯車列Ｇは、ステッピングモータ３０のモータシャフト５に固定された駆動歯車６と出力軸７の従動歯車８との間に噛合する第１歯車９〜第４歯車１２の４段で構成されており、モータシャフト５の回転を当歯車列Ｇで所定の回転数に減速して出力軸７から出力するようになっている。
【００２７】
ここで、第１歯車９と第２歯車１０は、第１ギヤポスト１４にて各々回転自在に軸支され、また、第３歯車１１と第４歯車１２は第２ギヤポスト１５にて回転自在に軸支されている。尚、各ギヤポスト１４、１５は、その端部が下ケース２ｂにおいてステッピングモータ３０の軸端面に固定されるギヤポストプレート１３に設けた孔部１６ａ、１６ｂに挿入されると共に、その挿入端部が当ギヤポストプレート１３の裏側より加締められることによってギヤポストプレート１３に植設・固定されている。また、これら第１ギヤポスト１４および第２ギヤポスト１５の上端部は、上ケース２ａに設けた凹部１７ａ、１７ｂに内側から挿入されることにより支持されている。
【００２８】
本実施形態では、上記した孔部１６ａ、１６ｂと凹部１７ａ、１７ｂの他、前記ギヤポストプレート１３の適所に新たなギヤポストを植設するための孔部１６ｃ、１６ｄが、また、上ケース２ａには、これらと対応する凹部１７ｃ、１７ｄが予め設けられている。用途により別の回転出力を得たい場合は、当予備のギヤポストの植設機構を利用して上記とは別の減速比を持った歯車伝達機構を容易に構成することができる。これにより、ケース２、モータ３０、出力軸７等を始めとする大多数の構成部品を共通化することができ、生産ラインの効率化が図れるようになる。
【００２９】
また、前記出力軸７は、歯車列Ｇの第４歯車１２と噛合する従動歯車８を有し、ステッピングモータ３０のロータマグネット３１が回転すると、その回転が上記した歯車列Ｇで減速されて当出力軸７に伝達されるようになっている。そして、この従動歯車８の下面側には、出力軸７の回転位置を検知するための磁石１８が前記したプリント基板上のホール素子１８と所定の距離を持って相対向するように埋め込まれている。
【００３０】
前記ホール素子１８は、この回転位置検知用磁石１８が対向位置に来た時に、その磁力を出力軸７の基準位置０°（図３参照）として検知し、その検知出力を外部接続端子３を介して外部制御機器に電気信号として送出する。
本実施形態では、このホール素子１８がプリント基板上に面実装にて固定されており、且つ、当プリント基板２０の両端がランドホールにより各端子３、４の端子ピン３ａ〜３ｈ、４ａ〜４ｆに半田付けにて確実に固定されているため、相対向する回転位置検知用磁石１８とホール素子１８との距離は常に一定しており、よって、安定した検知動作が得られるものである。
【００３１】
また、本実施形態では、当回転駆動装置１を給湯器等の湯水流路における流量調整バルブの開閉駆動源として使用できるよう、出力軸７には内壁に鋸歯２３が刻まれた連結孔２２が形成されている。この連結孔２２には、周部に同様の鋸歯が刻まれたバルブ（４８）の駆動シャフト（４７）が両鋸歯同士を係合する形で遊嵌されており（図６参照）、出力軸７が回転することにより、この駆動シャフト（４７）が図２において上下方向に駆動するように構成されている。
例えば、図３において、出力軸７が基準位置０°に位置すると前記バルブは閉塞状態となり、出力軸７が３１５°に位置した場合はバルブが全開状態となるように構成されている。
【００３２】
以上、本実施形態では、回転駆動装置１の回転駆動源としてステッピングモータを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＡＣ同期モータ、ＤＣサーボモータ等、他の形式のモータを用いることも勿論可能である。
【００３３】
次に、図６に基づいて本発明の実施例を説明する。図６は本発明の回転駆動装置１を周知の給湯器４０における湯水流量調整用バルブの開閉駆動源に用いた場合の概略構成を示している。
【００３４】
図中、符号４１はガスバーナで、上部に位置する配管に配設されたフィン５２と共に主水路４４に供給される水を加熱する熱交換器を構成している。符号４３は出湯量を調整するためのバルブ開閉装置、符号４６はバイパス水路４５に流れる水の流量を調節するためのバルブ開閉装置で、これらバルブ開閉装置４３、４６は本発明の回転駆動装置１と駆動シャフト４７を介して当回転駆動装置１の出力軸（７）に連結されたバルブ４８とで構成される。符号４２は入水温度センサ４９、出湯温度センサ５０、水量センサー５１等の各種検知情報を入力し、マイクロコンピュータにより出湯温度を設定温度に維持するように前記回転駆動装置１の回転出力を制御する制御機器である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明によれば、モータに設けた給電端子とケースに設けた外部接続端子の水平位置を揃えるように配置することにより、一枚のプリント回路基板による端子ピン同士の相互接続が可能となる。これにより、電気配線系の構成が簡素化され、且つ、プリント回路基板と各端子の半田付け作業が同一平面上にて行えるため、組立性は極めて良いものとなる。
【００３６】
また、請求項２に記載の本発明によれば、プリント回路基板をモータに対して直交配置することにより、モータ軸線方向の寸法を短くでき、結果、回転駆動装置のコンパクト化が図れる。
【００３７】
また、請求項３に記載の本発明によれば、出力軸の回転位置検出センサーをプリント回路基板上に実装することにより、センサーの取付・固定が容易、且つ、確実に行え、安定した検知動作が得られると共に、センサーの各端子は当基板のプリント配線を通して直接外部接続端子に接続することができるため、余分な配線は不要であり、電気系配線系の構成を簡素化できる。
【００３８】
また、請求項４に記載の本発明によれば、予備のギヤポスト植設機構を用いることにより、用途に応じた減速比の歯車伝達機構を容易に構成することができ、且つ、部品の共通化が図れ、生産性が向上する。
【００３９】
また、請求項５に記載の本発明によれば、モータの底部とケースの間に緩衝用部材を介装することにより、モータ駆動時の騒音が吸収され、回転駆動装置の低騒音化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回転駆動装置の内部構造を示す平面図。
【図２】同、回転駆動装置の内部構造を示す側面図。
【図３】同、回転駆動装置の上ケースの平面図。
【図４】同、回転駆動装置の下ケースの平面図。
【図５】ステッピングモータの構成を示す図。
【図６】給湯器の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１  回転駆動装置
２  ケース
３  外部続端子
４  給電端子
３ａ〜３ｈ、４ａ〜４ｆ  端子ピン
７  出力軸
１３  ギヤポストプレート
１４、１５  ギヤポスト
１６ａ〜１６ｄ  孔部
１７ａ〜１７ｄ  凹部
１８  回転位置検知用磁石
１９  緩衝用部材
２０  プリント回路基板（プリント基板）
２１  センサー（ホール素子）
３０  モータ（ステッピングモータ）
３１  ロータ（ロータマグネット）
Ｇ  歯車伝達機構（歯車列）
【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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