(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線を有するモータ本体と、巻線を有するレゾルバ式の角度検出器と、減速機と、を備えるサーボモータであって、
前記モータ本体の巻線及び前記角度検出器の巻線のための電気絶縁材料として、ポリイミド樹脂の繊維と、アルミナ、酸化珪素及び窒化珪素のいずれかであるセラミックスの繊維との組み合わせを使用し、
前記減速機の歯車のための潤滑剤として、
基油を合成油、増ちょう剤を無機ベントナイトとしたグリースで、放射線による劣化を防止するためアルミニウム、亜鉛、ニッケル、クロム、パラジウム、ゼオライト、シリカ、アルミナのうち、いずれかの微粉末を混入したグリース潤滑剤を使用する、サーボモータ。
【請求項２】
前記モータ本体は、引出し線を更に有し、前記角度検出器は、引出し線を更に有し、
前記モータ本体の引出し線及び前記角度検出器の引出し線のための電気絶縁材料として、
前記ポリイミド樹脂、前記セラミックス、又は、前記組み合わせを使用する、請求項１に記載のサーボモータ。
【請求項３】
前記モータ本体は、引出し線保護用ブッシュを更に有し、前記角度検出器は、引出し線保護用ブッシュを更に有し、
前記モータ本体の引出し線保護用ブッシュ及び前記角度検出器の引出し線保護用ブッシュの材料として、
前記ポリイミド樹脂、又は、前記セラミックスを使用する、請求項２に記載のサーボモータ。
【請求項４】
前記モータ本体は、固定子、固定子カバー及びキャップを更に有し、前記角度検出器は、固定子、固定子カバー及びキャップを更に有し、
前記モータ本体の固定子カバー及びキャップの材料、並びに、前記角度検出器の固定子カバー及びキャップの材料として、
前記ポリイミド樹脂、又は、前記セラミックスを使用する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のサーボモータ。
【請求項５】
前記角度検出器は、ボビンを更に有し、
前記ボビンの材料として、
前記ポリイミド樹脂、又は、前記セラミックスを使用する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のサーボモータ。
【請求項６】
前記モータ本体、前記角度検出器及び前記減速機の回転軸を支持するためのベアリングを更に備え、
前記ベアリングのために前記潤滑剤を使用する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のサーボモータ。
【請求項７】
前記モータ本体及び前記角度検出器のコイルを成形するための樹脂として、
シロキサン結合した化合物による樹脂、あるいはシロキサン結合した化合物による樹脂で高温処理後無機化する樹脂を使用した、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のサーボモータ。
【請求項８】
前記レゾルバ式の角度検出器を耐放射線性材料で構成された光学式ロータリエンコーダに替えた、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のサーボモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主要部品のすべてを高耐放射線性材料で構成した減速機付きサーボモータに関するもので、１０ＫＧｙ／ｈ（キログレイ毎時）のガンマ線量率下で１００ＭＧｙ（メガグレイ）以上の照射線量に耐えると共に、１００℃以上の高温下をはじめ、中性子照射下でも使用可能なものである。又、本発明のサーボモータは特に下記の分野で使用可能である。
【０００２】
・原子炉、原子燃料再処理施設、加速器周辺に装備される各種装置の動力源。
・加速器、放射線発生装置の動力源。
・核融合炉の容器内保守装置の動力源。
【０００３】
・極限環境（放射線、高温下）用ロボットシステムの動力源。
・放射線利用医療装置の動力源。
・宇宙用搭載機器、装置の動力源。
【０００４】
【従来の技術】
減速機付きサーボモータは、モータ本体、角度検出器、減速機から構成されており、外部からの指令信号によりモータの回転角度（位置）と速度制御が可能なモータであり、その角度検出器には、一般に光学式ロータリエンコーダあるいはレゾルバが使用され、その減速機は、所要のトルクを得るためモータの回転軸に結合されており、一般には多数の歯車から構成される。
【０００５】
従来の耐放射線性減速機付きサーボモータでは、巻線や引出し線の絶縁材料にはエポキシ系樹脂を使用し、引出し線用保護ブッシュや固定子カバー、キャップ、レゾルバ式角度検出器用ボビンにはプラスチック材料を使用していたため、ガンマ線による照射量の増加に伴い、絶縁抵抗や耐電圧などの電気的特性の劣化、引張り強度や脆性、伸びなどの機械的特性の劣化が顕著であった。
【０００６】
一方、回転軸を支持するためのベアリングや減速機の歯車の潤滑には、鉱油系あるいは合成油系のグリース潤滑剤が使用されていたが、これらの潤滑剤はガンマ線による照射量の増加に伴い、潤滑特性の指標となるちょう度（硬さ）、離油度、滴点、遊離酸などの特性が劣化し、結果としてグリースの硬化による負荷トルクの上昇によって減速機付きサーボモータの回転を不能にした。
【０００７】
以上の結果、従来の耐放射線性減速機付きサーボモータの耐放射線性値は１ＭＧｙが限界であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の技術による耐放射線性減速機付きサーボモータは、その耐放射線性値が１ＭＧｙであるため、原子炉や核燃料再処理施設の溶解槽周辺あるいは核融合炉の炉内など、放射線量率が１０ｋＧｙ／ｈと評価されるような高い場所での使用では短時間（１００時間程度）で許容耐放射線性値を越えてしまい事実上使用出来ない。一方、高放射線量率下での使用を避けるため、動力源としての減速機付きサーボモータを放射線量率の低い遠方に設置した場合には、長尺な動力伝達機構を必要とするため装置の信頼性を低下させる要因となる。
【０００９】
本発明では、減速機付きサーボモータが所有する基本性能を損ねることなく、減速機付きサーボモータの主要部品の材料を高耐放射線性材料で構成し、１０ｋＧｙ／ｈの放射線量率下において長時間（数千時間以上）の運転が可能な減速機付きサーボモータを提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の問題点を解決するため、次の構成を採用する。
１）  モータ巻線、レゾルバ式角度検出器巻線用電気絶縁材料として、ポリイミド樹脂の繊維と、アルミナ、酸化珪素及び窒化珪素のいずれかであるセラミックスの繊維との組み合わせを使用する。
【００１１】
２）  モータ引出し線、角度検出器引出し線用電気絶縁材料として、ポリイミド樹脂、若しくはアルミナ、酸化珪素、窒化珪素などのセラミックス、又はこれらの繊維を組合せたものを使用する。
【００１２】
３）  引出し線用保護ブッシュ材料として、ポリイミド樹脂、又はアルミナ、酸化珪素、窒化珪素などのセラミックスを使用する。
４）  モータ、レゾルバ式角度検出器用固定子のカバー又はキャップ材料として、ポリイミド樹脂、又はアルミナ、酸化珪素、窒化珪素などのセラミックスを使用する。
【００１３】
５）  レゾルバ式角度検出器用ボビン材料として、ポリイミド樹脂、又はアルミナ、酸化珪素、窒化珪素などのセラミックスを使用する。
６）  ベアリング用、減速機歯車用潤滑剤として、その基油を合成油、増ちょう剤を無機ベントナイトとしたグリースで、放射線による劣化を防止するためアルミニウム、亜鉛、ニッケル、クロム、パラジウム、ゼオライト、シリカ、アルミナのうち、いずれかの微粉末を混入したグリース潤滑剤を使用する。
【００１４】
７）  コイル成形用、組立用樹脂として、シロキサン結合した化合物による樹脂又はシロキサン結合した化合物による樹脂で高温処理後無機化する樹脂を使用する。
【００１５】
上記の構成を採用することにより、 従来の減速機付きサーボモータの耐放射線性１ＭＧｙに比べ、本発明による減速機付きサーボモータの耐放射線性は１００倍（１００ＭＧｙ）であり、本発明を可能とした技術項目は以下の通りである。
【００１６】
１）  従来品の巻線、引出し線に使用されているエポキシ系樹脂に比べ、１００倍以上の耐放射線性を持つボリイミド樹脂、又はアルミナ、酸化珪素、窒化珪素などのセラミックス材料を電気絶縁材料に使用したこと。
【００１７】
２）  引出し線用ブッシュ、固定子カバー、キャップ、レゾルバ式角度検出器用ボビン材料を従来品のプラスチック材料に比べ、千倍から１万倍以上の耐放射線性を持つボリイミド樹脂、又はアルミナ、酸化珪素、窒化珪素などのセラミックス材料を使用したこと。
【００１８】
３）  軸受け部、歯車部の潤滑剤を、従来の鉱油系あるいは合成油系グリース、又は固体潤滑剤に比べ、１０倍から１００倍以上の耐放射線性を持つグリース潤滑剤（基油を合成油、増ちょう剤を無機ベントナイト、添加物としてアルミニウム、亜鉛、ニッケル、クロム、パラジウム、ゼオライト、シリカ、アルミナのいずれかの微粉末を混入したグリース）を使用したこと。
【００１９】
４）  巻線成形用、組立用接着剤を、従来のエポキシ系材料に比べ、１０倍から１００倍以上の耐放射線性を持つシロキサン結合した化合物による樹脂、あるいはシロキサン結合した化合物による樹脂で高温処理後無機化する樹脂を使用したこと。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による耐放射線性減速機付きサーボモータの外形図である。外形図では、モータ本体１、角度検出器であるレゾルバ２、減速機３、回転軸４、モータ本体用引出し線５、同保護ブッシュ６、レゾルバ用引出し線７、同保護ブッシュ８を示している。
【００２１】
図２は図１の断面図である。モータ本体１は固定子巻線９、回転子１０、回転軸１１、回転軸を支持するベアリング１２、１３から構成される。固定子巻線の電気絶縁材料には、ポリイミド樹脂を使用した（この例は本願発明の参考技術であり、本願発明では、ポリイミド樹脂の繊維と、アルミナ、酸化珪素及び窒化珪素のいずれかであるセラミックスの繊維との組み合わせを使用する）。回転子は、本発明の実施例では無機材料による永久磁石を使用したが、巻線式にする場合は固定子巻線と同様の電気絶縁材料を用いることが出来る。巻線の成形には、シロキサン結合した化合物による樹脂を使用した。ベアリング１２、１３の潤滑剤には基油を合成油、増ちょう剤を無機ベントナイトとしたグリースで、アルミニウムの微粉末を混入したグリース潤滑剤を使用した。また、引出し線５の電気絶縁材料、引出し線の保護ブッシュ６にはポリイミド樹脂を使用した。
【００２２】
レゾルバ２は固定子巻線１４、回転子巻線１５から構成され、回転軸はモータ回転軸と同軸である。これらの巻線の電気絶縁材料にはポリイミド樹脂を使用した。巻線の成形には、シロキサン結合した化合物による樹脂を使用した。巻線の芯になるボビンの材料にはアルミナを使用した。また、引出し線７の電気絶縁材料、引出し線の保護ブッシュ８にはポリイミド樹脂を使用した。
【００２３】
減速機３には、本発明の実施例では遊星歯車方式を採用した。モータの回転軸は多数の歯車１６に結合され、回転軸４に出力となって伝達される。回転軸４は２個のベアリング１７、１８によって支持されている。これらの歯車とベアリングの潤滑剤には基油を合成油、増ちょう剤を無機ベントナイトととし、アルミニウムの微粉末を混入したグリース潤滑剤を使用した。
【００２４】
【実施例】
上記減速機付きサーボモータ２台を線量率１０ｋＧｙ／ｈのガンマ線にて大気、室温下で照射した。照射中、モータは連続運転された。図３は試験結果である。縦軸はモータの電流値を照射前を１とした相対値、横軸はガンマ線の照射量を表す。照射中のモータの異常は電流値の急激な上昇あるいは低下となって現れる。照射量１００ＭＧｙ（メガグレイ）、運転時間にして１万時間（約１年２ヶ月）中の電流値の変動は、２台のモータとも極めて小さく、照射中の異常はなく、また照射後の検査においても異常は認められなかった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の高耐放射線性減速機付きサーボモータの発明による効果は次の通り。
・原子炉、核燃料再処理施設、加速器、放射線発生装置、放射線利用医療装置
などの高放射線環下に装備される各種装置の動力源として長期間、メンテナ
ンスフリーで使用できる。
【００２６】
・核融合炉の容器内保守装置の動力源として長期間、メンテナンスフリーで使
用できる。
・動力源を遠方に設置する必要が無いため、装置の効率と信頼性を高めること
が出来る。
【００２７】
・極限環境（放射線、高温下）用ロボットシステムの動力源として利用できる。
・高信頼性を確保できるため、宇宙用搭載機器、装置の動力源として利用でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  高耐放射線性減速機付きサーボモータ外形図である。
【符号の説明】
１．モータ本体
２．レゾルバ式角度検出器
３．減速機
４．回転軸
５．モータ本体用引出し線
６．モータ本体用引出し線保護用ブッシュ
７．角度検出器用引出し線
８．角度検出器用引出し線保護用ブッシュ
【図２】  高耐放射線性減速機付きサーボモータ断面図である。
【符号の説明】
１．モータ本体
２．レゾルバ式角度検出器
３．減速機
４．回転軸
５．モータ本体用引出し線
６．モータ本体用引出し線保護用ブッシュ
７．角度検出器用引出し線
８．角度検出器用引出し線保護用ブッシュ
９．モータ用固定子巻線
１０．モータ用回転子
１１．回転軸
１２．ベアリング
１３．ベアリング
１４．レゾルバ用固定子巻線
１５．レゾルバ用回転子巻線
１６．減速機用歯車
１７．ベアリング
１８．ベアリング
【図３】  高耐放射線性減速機付きサーボモータ試験結果を示す図である。
【図１】
0004761016.tif 000002
【図２】
0004761016.tif 000003
【図３】
0004761016.tif 000004