JP3914400B2

JP3914400B2 - Clutch means

Info

Publication number: JP3914400B2
Application number: JP2001178818A
Authority: JP
Inventors: 淳司大和
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2021-06-13
Also published as: JP2002374660A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に洗濯機の排水弁や換気扇のシャッタ等の駆動機構に利用されるギヤードモータに係わり、より具体的には、ギヤードモータの駆動源であるＡＣ同期モータのロータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に、上述のギヤードモータに使用されているＡＣ同期モータ１００に内設されるロータ１０１の一般的構成の概略を縦断面で示す側面図である。図示の通り、ステータ１０２の電磁誘導によって回転駆動されるロータ１０１は、ロータ支軸（図示しない）を挿通する孔１０３ａを備えた回転支軸１０３の外周側に、ステータ１０２によって回転制御されるリング状ロータマグネット１０４が固定された構成で、リング状ロータマグネット１０４の内側に磁気誘導マグネット１０５、磁気誘導回転体（以下誘導リングと略記）１０６、バックヨーク１０７を備える。リング状ロータマグネット１０４は回転支軸１０３と一体成型で、リング状ロータマグネット１０４の軸方向底部が回転支軸１０３の下端に形成されたフランジ部１０３ｂと互いに入り組んだ状態で結合されている。
【０００３】
磁気誘導マグネット１０５は、所定のパターンに従って着磁され、リング状ロータマグネット１０４内壁に密着させて一体に固定される。誘導リング１０６は、外周に銅やアルミニウムまたは同等の非磁性体金属で構成された非磁性導電リング（以下銅リングと略記）１０６ａが配置され、内側に磁性体（具体的には鉄製）で構成されたバックヨーク１０７が圧入により結合され、残部が樹脂によるインサート成型で誘導ピニオン１０８の一部として一体構成される。バックヨーク１０７は、磁気誘導力が発生する非磁性金属の銅リング１０６ａに磁束を有効に誘引する鉄製リングである。
【０００４】
誘導リング１０６は、ロータ１０１に枢支されて相対的に回転自在である。すなわち、ロータ１０１の回転支軸１０３の上端近傍部分の外周面は誘導リング１０６が出力する誘導ピニオン１０８の内周面を回転自在に支持するラジアル支軸１０３ｃであり、回転支軸１０３の下端近傍の外周部分では、誘導リング１０６の円筒部１０６ｂの下端部分をスラスト方向に支持する軸受部１０３ｄとラジアル方向に支持する支軸１０３ｅが設けられている。誘導リング１０６は、外周面１０６ｃが磁気誘導マグネット１０５の内周面１０５ａと一定の間隙を保って回転支軸１０３に支持される。しかも、図５に拡大図示したように、磁気誘導マグネット１０５、銅リング１０６ａ、バックヨーク１０７の高さが軸方向に向かって順に低くなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、磁気誘導マグネット１０５で発生した磁束は、バックヨーク１０７に引き寄せられるときに銅リング１０６ａを通過することによって磁気誘導力を発生し、磁気誘導マグネット１０５の回転に銅リング１０６ａを追動させるのであるが、図４に示す上記の構成では、図５に拡大図示されるように、銅リング１０６ａから軸方向にはみでた磁気誘導マグネット１０５から発生する磁束は、銅リング１０６ａを通過せず、磁気誘導力の発生に寄与しない。そこで、磁気誘導マグネット１０５を厚くして発生磁力を増大させようとしても、磁気誘導マグネット１０５がリング状ロータマグネット１０４の内側に配置されているため厚みの増加は制限される。
【０００６】
さらに、磁気誘導マグネット１０５自体を強力な磁力特性を示す素材で構成する手段は、コスト高となって市場性を失うという難点がある。
【０００７】
このように、図４に示す上記の構成は、磁気誘導力を発生させるのに必要かつ十分ではなく、特に図５に示すように、磁気誘導マグネット１０５が軸方向に最も長く、次いで銅リング１０６ａおよびバックヨーク１０７と順に短くなる寸法形状の相互的な関係によって、磁気誘導マグネット１０５の端部から出る磁路が銅リング１０６ａを殆ど通過しないために機能しない磁束があり、材料の無駄を生じている。
【０００８】
そこで本発明の目的は、必要最低限の磁気誘導マグネットで、効果的に磁気誘導力を発生させるに十分な構成を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係わるクラッチ手段は、基本的にモータと、このモータのロータに連結されて回転駆動される出力軸と、この出力軸と前記ロータとの連結を継断するクラッチ手段（例えば遊星歯車による差動機構）と、このクラッチ手段を継断するクラッチ動作手段（例えば扇形ラックから遊星歯車のリング歯車に噛合する歯車までの歯車輪列）とを備えるギヤードモータ機構において、前記ロータに連動して回転する磁気誘導マグネットと、この磁気誘導マグネットの磁気誘導で回転駆動される磁気誘導回転体（例えば誘導リング）とからなる磁気誘導手段である。
【００１０】
そして、前記磁気誘導回転体に対して前記磁気誘導マグネットの反対側に、この磁気誘導マグネットから出た磁束の磁路となるバックヨークを配設し、このバックヨークｌ１、前記磁気誘導回転体ｌ２および前記磁気誘導マグネットｌ３の軸方向の寸法をｌ２＞ｌ１≧ｌ３とし、かつ前記磁気誘導回転体および前記バックヨークの上下軸端をそれぞれ最短距離で連結する仮想面（具体的には前記磁気誘導マグネットおよび前記バックヨークの上下端面において、各円環の幅の中心円を含み外向きに拡開する仮想円錐面）を含むように、前記磁気誘導回転体上下端を軸方向に延設した。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係わるクラッチ手段の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、後述するギヤードモータ３０（図３参照）の駆動用ＡＣ同期モータ１０のロータ部分に発生する磁気誘導力を利用する、本発明に係わるクラッチ手段の一適用例の構成を断面で示す側面図である。１０ａはロータで、ステータ１０ｂの電磁誘導によって回転駆動される。ロータ支軸（図示しない）を挿通する孔１２を備えた回転支軸１３の外周側に、ステータ１０ｂによって回転制御されるリング状ロータマグネット１４が固定された構成で、内側にバックヨーク１５が圧入されているリング状ロータマグネット１４は、回転支軸１３とインサートモールドによる一体成型で、図示されるようにリング状ロータマグネット１４の軸方向底部が、回転支軸１３の下端部で外周に延在するフランジ部１３ａと互いに入り組んだ状態で結合されている。
【００１２】
その上、回転支軸１３には、磁気誘導力強化ヨークであるカップ状裏ヨーク１６の外周面に磁気誘導マグネット１７が圧入されて、バックヨーク１５との間に適当な間隙１８を設けて対向配置され、インサートモールドで一体成型される。磁気誘導回転体としての誘導リング２０は、バックヨーク１５と磁気誘導マグネット１７とで設定する間隙１８に装入され、誘導リング２０の外筒部を構成する銅リング２０ｂの内・外面が磁気誘導マグネット外周面１７ａおよびバックヨーク内周面１５ａのいずれとも所定の間隔を保って回転支軸１３に支承され、ロータ１０ａとは相対的に回転自在である。
【００１３】
すなわち、ロータ１０ａの回転支軸１３は、上端近傍部分の外周面が誘導リング２０の制動ピニオン２１の内周面を回転自在に支持する上部ラジアル支軸１３ｂであり、回転支軸１３の下端近傍には、誘導リング２０の回転円筒部２０ａの下端部分をスラスト方向に支持する軸受部１３ｃと、ラジアル方向に支持する下部ラジアル支軸１３ｄとが設けられている。
【００１４】
誘導リング２０の主体となる外筒部は、銅やアルミニウムまたは同等の非磁性体金属で構成された銅リング２０ｂで、制動ピニオン２１および回転円筒部２０ａとともにインサート成型で一体構成される。バックヨーク１５は銅リング２０ｂに磁束を有効に集束する鉄製リングで、非磁性体の銅リング２０ｂに磁気誘導力が発生する。また、裏ヨーク１６は上記したバックヨーク１５同様に鉄製リングで磁気誘導マグネット１７の磁力を強化する。
【００１５】
本発明に係わるクラッチ手段におけるロータ１０ａの構成で、内径の限られたロータ１０ａの内側に、バックヨーク１５、銅リング２０ｂ、磁気誘導マグネット１７および裏ヨーク１６を配置する必要があり、その制約条件の中で銅リング２０ｂの内側に磁気誘導マグネット１７を配置することは、同じ性能の素材の組合わせでより強力な磁気誘導力を得るのに極めて効果的である。
【００１６】
すなわち、図４に示す構成で銅リング１０６ａの外径を大きくとるには、磁気誘導マグネット１０５を薄くする必要があるが、一般的に、マグネットは薄いと強度が低下し非常に磁力が弱くなる。従って、図４の構成では銅リング１０６ａを拡径する効果は薄弱である。一方、本発明に係わるクラッチ手段のロータ１０ａの構成のように、磁気誘導マグネット１７を銅リング２０ｂの内側にすると、バックヨーク１５を薄くして銅リング２０ｂの外径を最大限に拡径し、さらに磁気誘導マグネット１７を内側に厚くできるので強度および磁力が低下することはない。
【００１７】
さらに、上記したように、磁気誘導マグネット１７に発生した磁束は、銅リング２０ｂを通過してバックヨーク１５に引き寄せられ、磁束が銅リング２０ｂを通過することによって磁気誘導力が発生するのであるから、図２に拡大図示したように磁気誘導力を発生する銅リング２０ｂを最も長くし、それからバックヨーク１５、磁気誘導マグネット１７と長さを順次短くすることによって、磁気誘導マグネット１７に発生する磁束の全てが銅リング２０ｂを通過するようになるので無駄は生じない。
【００１８】
すなわち図１に図示したように、垂直な中心軸Ｃに対し、バックヨーク１５の内側で順に銅リング２０ｂおよび磁気誘導マグネット１７を縮径してほぼ同一レベルで同心に並設する。このとき、バックヨーク１５上端の円環面と磁気誘導マグネット１７上端の円環面の各幅の中心線を含む面は、上方に拡開する円錐面となり、また図２に拡大図示したように、バックヨーク１５下端の円環面と磁気誘導マグネット１７下端の円環面の各幅の中心線を含む面Ｂは、下方に拡開する円錐面となる。軸方向の長さ関係は、銅リング２０ｂが最も長く、次にバックヨーク１５、磁気誘導マグネット１７の順となる。そして、銅リング２０ｂは、両端部がこの円錐面に含まれるかまたは、図２に二点鎖線で示すように、中心軸Ｃに平行な上下方向が少しでも長く延在する長さに設定される。
【００１９】
以下に本発明に係るクラッチ手段の動作について説明する。図３は図１に示したロータ１０ａをギヤードモータ３０に適用した実施例の構成と動作を説明する模式図で、上側にＡＣ同期モータ１０のロータ１０ａがクラッチ爪１１を介して駆動する減速歯車輪列３２、下側に誘導リング２０と連動する増速歯車輪列３４がそれぞれ図示されている。図３の配列では、図面が複雑になるのを避けるため、図１に示すロータ１０ａの構成と異なり、誘導リング２０の制動ピニオン２１は下方に図示されている。
【００２０】
先ず図３に基づいて、本発明に係わるクラッチ手段を適用したギヤードモータ３０の構成を説明する。ギヤードモータ３０は、ロータ１０ａが対向するステータ１０ｂの電磁作用で回転駆動されるＡＣ同期モータ１０と、その駆動力をギヤードモータ３０の出力軸３６に伝達する減速歯車輪列３２、ならびにロータ１０ａに連動して回転し、差動クラッチを構成する遊星歯車機構３７の作動を切り換えて出力軸３６を制御する誘導リング２０を含む増速歯車輪列３４を連設する。また、出力軸３６はレバー５０で外部負荷と接続される。
【００２１】
ロータ１０ａの回転支軸１３の先端に形成された駆動クラッチ爪１１（図１参照）、ロータ１０ａと同軸でロータ支軸に回転自在に支持されたクラッチピニオン４０下面の受動クラッチ爪４０ａに対向する。クラッチピニオン４０は圧縮コイルバネ４１により、受動クラッチ爪４０ａがロータ１０ａの駆動クラッチ爪１１から離間する方向に付勢されている。また、クラッチピニオン４０の付勢方向にはクラッチレバー４２のカム面４２ａが臨み、クラッチピニオン４０は常時、カム面４２ａの作用を受けている。
【００２２】
カム面４２ａは、圧縮コイルバネ４１の付勢力に抗してクラッチピニオン４０をロータ１０ａの方向に押動し、受動クラッチ爪４０ａをロータ１０ａの駆動クラッチ爪１１に咬合させる山面４２ｂと咬合を解除する谷面とを備える。クラッチレバー４２は、出力軸３６を駆動する伝達歯車４３と同じ支軸４３ａに回動自在に支持され所定の範囲を揺動する。
【００２３】
さらに、クラッチレバー４２の一部は、出力軸３６と一体に設けた出力歯車３６ａの側面に形成されたクラッチレバー操作溝３６ｂに相対し、操作用突起４２ｄを咬合させている。このため、出力歯車３６ａの回転に伴い、クラッチレバー操作溝３６ｂに追動する操作用突起４２ｄがクラッチレバー４２を回動して、カム面４２ａの山と谷を切り換える。これにより、駆動クラッチ爪１１と受動クラッチ爪４０ａとは咬合または離間し、ロータ１０ａの回転支軸１３からクラッチピニオン４０への回転の伝達を継断する。
【００２４】
ステータ１０ｂが通電されてロータ１０ａが回転を開始する初期状態では、駆動クラッチ爪１１と受動クラッチ爪４０ａとは咬合状態にあり、ロータ１０ａの回転はクラッチピニオン４０に直接伝達される。クラッチピニオン４０は、遊星歯車機構３７の入力歯車３７ａに回転を伝達する。遊星歯車機構３７の公転歯車３７ｂは、伝達歯車４３を介して出力歯車３６ａに連結しており、出力軸３６にかかっている外部負荷の抵抗によって回転が阻止されている。
【００２５】
このため、遊星歯車３７ｃは、入力歯車３７ａと一体で回転する太陽歯車３７ｄによって自転し、外接して噛合する内歯歯車３７ｅに回転を伝達する。内歯歯車３７ｅと一体で回転するリング歯車３７ｆは増速歯車輪列３４の小歯車３４ａに噛合し、小歯車３４ａと一体で回転する大歯車３４ｂに噛合して回転するピニオン４６ｂが一体に形成された係止円板４６を高速回転させる。
【００２６】
一方、誘導リング２０と一体形成された制動ピニオン２１が、復帰バネによって付勢された扇形ラック４８に噛合する。誘導リング２０は、磁気誘導によりロータ１０ａの回転に連動して旋回し、扇形ラック４８を復帰バネの付勢力に抗して回動する。扇形ラック４８の一部を構成する回転規制部４８ａは扇形ラック４８と共に回動して、高速回転している係止円板４６の突起４６ａの回転軌道内に入り、突起４６ａと係合して係止円板４６の回転を規制し、増速歯車輪列３４の回転を拘束する。
【００２７】
増速歯車輪列３４が拘束されたことによって、遊星歯車機構３７のリング歯車３７ｆすなわち内歯歯車３７ｅは回転が阻止され、遊星歯車３７ｃは公転を開始する。遊星歯車３７ｃの公転で、遊星歯車機構３７の公転歯車３７ｂは、噛合する減速歯車輪列３２に回転を伝達し、伝達歯車４３の大径歯車４３ｂから小径歯車４３ｃを経て出力歯車３６ａを回動する。出力歯車３６ａが所定の角度回動すると、クラッチレバー操作溝３６ｂに咬合するクラッチレバー操作用突起４２ｄでクラッチレバー４２が回動され、クラッチピニオン４０を押圧から解放する。駆動クラッチ爪１１と受動クラッチ爪４０ａとの咬合は解除され、クラッチピニオン４０は自由になる。
【００２８】
自由になったクラッチピニオン４０は、出力軸３６の外部負荷による回転力が減速歯車列３２に逆伝達されて増速された逆転に移行する。しかしながら、押圧を解かれて圧縮コイルバネ４１の付勢力で上方に移動したクラッチピニオン４０は突設された係合突起４０ｂがクラッチレバー４２の回動位置に形成された図示しない阻止部材に当接してクラッチピニオン４０を拘束する。
【００２９】
ロータ１０ａが回転を継続する限り、誘導リング２０は回転して、扇形ラック４８を復帰バネ２７の付勢力に抗して回転規制部４８ａと係止円板４６の突起４６ａとの係合を維持し、増速歯車輪列３４を介して遊星歯車機構３７のリング歯車３７ｆすなわち内歯歯車３７ｅの拘束を継続する。一方、遊星歯車機構３７は、クラッチピニオン４０の拘束によって太陽歯車３７ｄが回転を阻止されているから、公転歯車３７ｂは回転不能となって減速歯車輪列３２の停止状態を保持し、出力軸３６の外部負荷は拘束部分が支持することになる。
【００３０】
ステータ１５への通電を断つと、ロータ１０ａと共に誘導リング２０は回転を停止する。誘導リング２０は、機械的に拘束されていないから回転は自由で、誘導リング２０の制動ピニオン２１に噛合する扇形ラック４８は、復帰バネの付勢力で誘導リング２０を逆回転させながら初期状態に戻る。係止円板４６は回転自在となり、増速歯車輪列３４の拘束を解除する。支持を失った出力軸３６の外部負荷は、出力歯車３６ａによって減速歯車輪列３２側から公転歯車３７ｂを回転し、まだ回転が拘束されている太陽歯車３７ｄを固定側として遊星歯車３７ｃが公転する。リング歯車３７ｆが増速歯車輪列３４を介して回転する係止円板４６は拘束が解除されて自由であるから、出力軸３６はレバー５０にかかる外部負荷に従って回動する。
【００３１】
外部負荷による出力軸３６の回転で、共に回転する出力歯車３６ａは、クラッチレバー操作溝３６ｂが係合する操作用突起４２ｄによりクラッチレバー４２を回動してカム面４２ａの山面４２ｂを回帰させ、クラッチピニオン４０を押圧して駆動クラッチ爪１１と受動クラッチ爪４０ａとの咬合を回復する。
【００３２】
本発明に係わるギヤードモータの動作としては、ステータ１０ｂへの通電によって、出力軸３６に取付けたレバー５０は、クラッチレバー操作溝３６ｂで設定される所定の角度まで一方向に回動し、ロータ１０ａに連動する誘導リング２０の回転で、電磁的な無接触のスリップ作用による牽引力を機械的拘束に連動させて所定の停止位置を保持し、通電が停止すると外部負荷の作用で初期状態に復帰する。機械的な摩擦部分がないので、摩耗によるトラブル発生はない。
【００３３】
すなわち、洗濯機の排水弁に適用した場合は、開弁して排水が完了するまで開弁状態が保持される。また、換気扇のシャッタあるいは空調機のダンパーに適用した場合は、換気扇あるいは空調機と同時に通電され、換気扇の回転あるいは空調機作動でシャッタあるいはダンパーが開き、換気扇の回転中あるいは空調機作動中はシャッタあるいはダンパーは開いた位置に保持される。そして排水終了、換気扇あるいは空調機停止で通電を停止したときは、排水弁は閉止され、換気扇シャッタあるいは空調機ダンパーは閉じられる。
【００３４】
以上、実施例について説明したが、本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、その形状や構成等について、本発明の必須の構成要件から逸脱しない範囲で、細部に関する多種多様な変更や部品の再構成等の改変をなし得ることが予期される。例えば、バックヨークや裏ヨークの素材は鉄製に限定されることはなく、磁性体であればよい。また、磁気誘導マグネットを銅リングの外側に配設した場合も同様の思想で銅リングの長さを設定しても支障はない。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明に係わるクラッチ手段によれば、磁気誘導力を発生する磁気誘導回転体を最も長くし、それから順にバックヨーク、磁気誘導マグネットと短くして磁気誘導マグネットに発生する磁束の全てが磁気誘導回転体を通過するようにしたので、必要最低限の磁気誘導マグネット、磁気誘導回転体およびバックヨークで、磁気誘導力を発生するのに必要十分な構成が達成でき、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるクラッチ手段の一実施例を断面で示す側面図である。
【図２】本発明に係わるクラッチ手段におけるバックヨーク、銅リング、磁気誘導マグネットの関係を拡大した断面で説明する側面図である。
【図３】本発明に係わるクラッチ手段を適用したギヤードモータの一実施例を示す模式的説明図である。
【図４】一般的クラッチ手段におけるロータを断面で示す側面図である。
【図５】図４のクラッチ手段におけるバックヨーク、銅リング、磁気誘導マグネットの関係を拡大した断面で説明する側面図である。
【符号の説明】
１０ＡＣ同期モータ
１０ａロータ
１０ｂステータ
１１駆動クラッチ爪
１３回転支軸
１４リング状ロータマグネット
１５バックヨーク
１６裏ヨーク
１７磁気誘導マグネット
１８間隙
２０誘導リング
２０ａ円筒部
２０ｂ銅リング
２１制動ピニオン
３０ギヤードモータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a geared motor mainly used for a drive mechanism such as a drain valve of a washing machine or a shutter of a ventilation fan, and more specifically to a rotor of an AC synchronous motor that is a drive source of the geared motor.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 is a side view schematically showing, in vertical section, a general configuration of the rotor 101 provided in the AC synchronous motor 100 used in the above-mentioned geared motor. As shown in the figure, a rotor 101 that is rotationally driven by electromagnetic induction of the stator 102 is a ring that is rotationally controlled by the stator 102 on the outer peripheral side of the rotary spindle 103 having a hole 103a through which a rotor spindle (not shown) is inserted. The ring-shaped rotor magnet 104 is fixed, and a magnetic induction magnet 105, a magnetic induction rotating body (hereinafter abbreviated as induction ring) 106, and a back yoke 107 are provided inside the ring-shaped rotor magnet 104. The ring-shaped rotor magnet 104 is integrally formed with the rotary support shaft 103, and the bottom portion in the axial direction of the ring-shaped rotor magnet 104 is coupled with a flange portion 103 b formed at the lower end of the rotary support shaft 103.
[0003]
The magnetic induction magnet 105 is magnetized according to a predetermined pattern, and is fixed to the inner wall of the ring-shaped rotor magnet 104 in close contact with each other. The induction ring 106 has a nonmagnetic conductive ring (hereinafter abbreviated as a copper ring) 106a made of copper, aluminum or an equivalent nonmagnetic metal disposed on the outer periphery, and is made of a magnetic material (specifically, iron) on the inside. The formed back yoke 107 is joined by press fitting, and the remaining part is integrally formed as a part of the induction pinion 108 by insert molding with resin. The back yoke 107 is an iron ring that effectively attracts a magnetic flux to a non-magnetic metal copper ring 106a that generates a magnetic induction force.
[0004]
The guide ring 106 is pivotally supported by the rotor 101 and is relatively rotatable. That is, the outer peripheral surface of the rotor 101 in the vicinity of the upper end of the rotary support shaft 103 is a radial support shaft 103 c that rotatably supports the inner peripheral surface of the guide pinion 108 output by the guide ring 106, and in the vicinity of the lower end of the rotary support shaft 103. In the outer peripheral portion, a bearing portion 103d for supporting the lower end portion of the cylindrical portion 106b of the guide ring 106 in the thrust direction and a support shaft 103e for supporting in the radial direction are provided. The guide ring 106 is supported by the rotary support shaft 103 with the outer peripheral surface 106 c maintaining a certain gap from the inner peripheral surface 105 a of the magnetic induction magnet 105. In addition, as shown in an enlarged view in FIG. 5, the heights of the magnetic induction magnet 105, the copper ring 106 a, and the back yoke 107 are sequentially reduced in the axial direction.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the magnetic flux generated by the magnetic induction magnet 105 generates a magnetic induction force by passing through the copper ring 106 a when attracted to the back yoke 107, and causes the copper ring 106 a to follow the rotation of the magnetic induction magnet 105. However, in the above configuration shown in FIG. 4, as shown in an enlarged view in FIG. 5, the magnetic flux generated from the magnetic induction magnet 105 protruding in the axial direction from the copper ring 106a does not pass through the copper ring 106a and is magnetic. Does not contribute to the generation of inductive force. Therefore, even if the magnetic induction magnet 105 is made thick to increase the generated magnetic force, the increase in thickness is limited because the magnetic induction magnet 105 is arranged inside the ring-shaped rotor magnet 104.
[0006]
Furthermore, the means for configuring the magnetic induction magnet 105 itself with a material exhibiting strong magnetic properties has the disadvantage that it is costly and loses marketability.
[0007]
As described above, the above-described configuration shown in FIG. 4 is not necessary and sufficient for generating the magnetic induction force. In particular, as shown in FIG. 5, the magnetic induction magnet 105 is the longest in the axial direction, and then the copper ring 106a. In addition, due to the mutual relationship between the dimensions of the back yoke 107 and the order of size, the magnetic path exiting from the end of the magnetic induction magnet 105 hardly passes through the copper ring 106a, and there is a magnetic flux that does not function, resulting in wasted material. Yes.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a configuration sufficient to generate a magnetic induction force effectively with a minimum necessary magnetic induction magnet.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the clutch means according to the present invention basically includes a motor, an output shaft connected to the rotor of the motor and driven to rotate, and the connection between the output shaft and the rotor. Geared motor comprising clutch means for disconnecting (for example, a differential mechanism using a planetary gear) and clutch operating means for connecting and disconnecting the clutch means (for example, a gear train from a fan rack to a gear meshing with a ring gear of a planetary gear) In the mechanism, the magnetic induction means includes a magnetic induction magnet that rotates in conjunction with the rotor, and a magnetic induction rotating body (for example, an induction ring) that is rotationally driven by the magnetic induction of the magnetic induction magnet.
[0010]
A back yoke serving as a magnetic path of the magnetic flux emitted from the magnetic induction magnet is disposed on the opposite side of the magnetic induction magnet with respect to the magnetic induction rotor, and the back yoke l1 and the magnetic induction rotor l2 are disposed. And the virtual dimension of the magnetic induction magnet l3 in the axial direction is l2> l1 ≧ l3, and the upper and lower shaft ends of the magnetic induction rotating body and the back yoke are connected at the shortest distance (specifically, the magnetic induction The upper and lower ends of the magnetic induction rotating body are extended in the axial direction so that the upper and lower end surfaces of the magnet and the back yoke include a virtual conical surface that includes a central circle of the width of each ring and expands outward.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of clutch means according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of an application example of clutch means according to the present invention, which uses a magnetic induction force generated in a rotor portion of an AC synchronous motor 10 for driving a geared motor 30 (see FIG. 3) described later. It is a side view. A rotor 10a is driven to rotate by electromagnetic induction of the stator 10b. A ring-shaped rotor magnet 14 that is rotationally controlled by a stator 10b is fixed to the outer peripheral side of a rotary support shaft 13 having a hole 12 through which a rotor support shaft (not shown) is inserted, and a back yoke 15 is press-fitted inside. The ring-shaped rotor magnet 14 is integrally formed with the rotary support shaft 13 and an insert mold, and the bottom of the ring-shaped rotor magnet 14 in the axial direction extends to the outer periphery at the lower end portion of the rotary support shaft 13 as shown in the figure. The flange portion 13a is connected to the flange portion 13a in a complicated state.
[0012]
In addition, a magnetic induction magnet 17 is press-fitted into the outer peripheral surface of a cup-shaped back yoke 16, which is a magnetic induction force strengthening yoke, and an appropriate gap 18 is provided between the rotary support shaft 13 and the back yoke 15. Arranged and integrally molded with an insert mold. The induction ring 20 as a magnetic induction rotating body is inserted into a gap 18 set by the back yoke 15 and the magnetic induction magnet 17, and the inner and outer surfaces of the copper ring 20b constituting the outer cylindrical portion of the induction ring 20 are magnetically induced. Both the magnet outer peripheral surface 17a and the back yoke inner peripheral surface 15a are supported on the rotary support shaft 13 at a predetermined interval, and are relatively rotatable with respect to the rotor 10a.
[0013]
That is, the rotation support shaft 13 of the rotor 10 a is an upper radial support shaft 13 b in which the outer peripheral surface in the vicinity of the upper end rotatably supports the inner peripheral surface of the brake pinion 21 of the guide ring 20, and in the vicinity of the lower end of the rotation support shaft 13. Are provided with a bearing portion 13c for supporting the lower end portion of the rotating cylindrical portion 20a of the guide ring 20 in the thrust direction and a lower radial support shaft 13d for supporting in the radial direction.
[0014]
The outer cylinder part which becomes the main body of the induction ring 20 is a copper ring 20b made of copper, aluminum or an equivalent nonmagnetic metal, and is integrally formed by insert molding together with the brake pinion 21 and the rotating cylindrical part 20a. The back yoke 15 is an iron ring that effectively focuses the magnetic flux on the copper ring 20b, and a magnetic induction force is generated on the non-magnetic copper ring 20b. The back yoke 16 reinforces the magnetic force of the magnetic induction magnet 17 with an iron ring in the same manner as the back yoke 15 described above.
[0015]
In the configuration of the rotor 10a in the clutch means according to the present invention, the back yoke 15, the copper ring 20b, the magnetic induction magnet 17 and the back yoke 16 need to be arranged inside the rotor 10a having a limited inner diameter, and the constraint conditions thereof In particular, the magnetic induction magnet 17 disposed inside the copper ring 20b is extremely effective in obtaining a stronger magnetic induction force with a combination of materials having the same performance.
[0016]
That is, in order to increase the outer diameter of the copper ring 106a with the configuration shown in FIG. 4, it is necessary to make the magnetic induction magnet 105 thin. Generally, however, if the magnet is thin, the strength decreases and the magnetic force becomes very weak. . Therefore, in the configuration of FIG. 4, the effect of expanding the diameter of the copper ring 106a is weak. On the other hand, as in the configuration of the rotor 10a of the clutch means according to the present invention, when the magnetic induction magnet 17 is placed inside the copper ring 20b, the back yoke 15 is thinned to maximize the outer diameter of the copper ring 20b. In addition, since the magnetic induction magnet 17 can be thickened inward, the strength and magnetic force do not decrease.
[0017]
Further, as described above, the magnetic flux generated in the magnetic induction magnet 17 passes through the copper ring 20b and is attracted to the back yoke 15, and the magnetic induction force is generated by the magnetic flux passing through the copper ring 20b. As shown in an enlarged view in FIG. 2, the magnetic ring generated in the magnetic induction magnet 17 is made longer by lengthening the copper ring 20b that generates the magnetic induction force, and then shortening the length of the back yoke 15 and the magnetic induction magnet 17 sequentially. All pass through the copper ring 20b, so there is no waste.
[0018]
That is, as shown in FIG. 1, the copper ring 20 b and the magnetic induction magnet 17 are reduced in diameter in order from the inner side of the back yoke 15 with respect to the vertical central axis C, and are arranged concentrically at substantially the same level. At this time, the surface including the center line of each width of the annular surface at the upper end of the back yoke 15 and the annular surface at the upper end of the magnetic induction magnet 17 becomes a conical surface expanding upward, and as shown in an enlarged view in FIG. The surface B including the center line of each width of the annular surface at the lower end of the back yoke 15 and the annular surface at the lower end of the magnetic induction magnet 17 is a conical surface that expands downward. Regarding the length relationship in the axial direction, the copper ring 20b is the longest, followed by the back yoke 15 and the magnetic induction magnet 17 in this order. The copper ring 20b is set so that both ends thereof are included in this conical surface, or the vertical direction parallel to the central axis C extends as long as possible, as indicated by a two-dot chain line in FIG. The
[0019]
The operation of the clutch means according to the present invention will be described below. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the configuration and operation of the embodiment in which the rotor 10a shown in FIG. 1 is applied to the geared motor 30. On the upper side, the reduction gear tooth that the rotor 10a of the AC synchronous motor 10 is driven through the clutch pawl 11 is shown. A wheel train 32 and a speed increasing gear wheel train 34 interlocking with the guide ring 20 are shown below. In the arrangement of FIG. 3, the braking pinion 21 of the guide ring 20 is illustrated below, unlike the configuration of the rotor 10 a shown in FIG. 1, to avoid complicating the drawing.
[0020]
First, based on FIG. 3, the structure of the geared motor 30 to which the clutch means concerning this invention is applied is demonstrated. The geared motor 30 is supplied to the AC synchronous motor 10 that is rotationally driven by the electromagnetic action of the stator 10b facing the rotor 10a, the reduction gear wheel train 32 that transmits the driving force to the output shaft 36 of the geared motor 30, and the rotor 10a. The speed increasing gear wheel train 34 including the guide ring 20 that rotates in conjunction with each other and switches the operation of the planetary gear mechanism 37 constituting the differential clutch to control the output shaft 36 is connected. The output shaft 36 is connected to an external load by a lever 50.
[0021]
The drive clutch pawl 11 (see FIG. 1) formed at the tip of the rotary spindle 13 of the rotor 10a is opposed to the passive clutch pawl 40a on the lower surface of the clutch pinion 40 that is coaxial with the rotor 10a and rotatably supported by the rotor spindle. . The clutch pinion 40 is urged by a compression coil spring 41 in a direction in which the passive clutch pawl 40a is separated from the drive clutch pawl 11 of the rotor 10a. Further, the cam surface 42a of the clutch lever 42 faces the urging direction of the clutch pinion 40, and the clutch pinion 40 is always subjected to the action of the cam surface 42a.
[0022]
The cam surface 42a pushes the clutch pinion 40 in the direction of the rotor 10a against the biasing force of the compression coil spring 41, and releases the engagement with the mountain surface 42b that engages the passive clutch pawl 40a with the drive clutch pawl 11 of the rotor 10a. With a trough surface. The clutch lever 42 is rotatably supported on the same support shaft 43a as the transmission gear 43 that drives the output shaft 36, and swings within a predetermined range.
[0023]
Further, a part of the clutch lever 42 is opposed to the clutch lever operation groove 36b formed on the side surface of the output gear 36a provided integrally with the output shaft 36, and engages the operation protrusion 42d. For this reason, with the rotation of the output gear 36a, the operation protrusion 42d that follows the clutch lever operation groove 36b rotates the clutch lever 42 to switch the crest and trough of the cam surface 42a. As a result, the drive clutch pawl 11 and the passive clutch pawl 40a are engaged or separated from each other, and transmission of rotation from the rotation support shaft 13 of the rotor 10a to the clutch pinion 40 is interrupted.
[0024]
In an initial state where the stator 10b is energized and the rotor 10a starts to rotate, the drive clutch pawl 11 and the passive clutch pawl 40a are in an engaged state, and the rotation of the rotor 10a is directly transmitted to the clutch pinion 40. The clutch pinion 40 transmits rotation to the input gear 37 a of the planetary gear mechanism 37. The revolution gear 37 b of the planetary gear mechanism 37 is connected to the output gear 36 a via the transmission gear 43, and is prevented from rotating by the resistance of an external load applied to the output shaft 36.
[0025]
For this reason, the planetary gear 37c rotates by the sun gear 37d that rotates integrally with the input gear 37a, and transmits the rotation to the internal gear 37e that circumscribes and meshes. The ring gear 37f that rotates integrally with the internal gear 37e meshes with the small gear 34a of the speed increasing gear wheel train 34, and the pinion 46b that meshes with and rotates with the large gear 34b that rotates integrally with the small gear 34a. The locked disc 46 is rotated at a high speed.
[0026]
On the other hand, the brake pinion 21 formed integrally with the guide ring 20 meshes with the sector rack 48 urged by the return spring. The guide ring 20 turns in conjunction with the rotation of the rotor 10a by magnetic induction, and turns the sector rack 48 against the urging force of the return spring. The rotation restricting portion 48a constituting a part of the sector rack 48 rotates together with the sector rack 48, enters the rotation path of the protrusion 46a of the locking disk 46 rotating at high speed, and engages with the protrusion 46a. The rotation of the locking disk 46 is restricted, and the rotation of the speed increasing gear wheel train 34 is restricted.
[0027]
When the speed increasing gear wheel train 34 is constrained, the ring gear 37f of the planetary gear mechanism 37, that is, the internal gear 37e is prevented from rotating, and the planetary gear 37c starts to revolve. By the revolution of the planetary gear 37c, the revolution gear 37b of the planetary gear mechanism 37 transmits the rotation to the meshing reduction gear wheel train 32, and rotates the output gear 36a from the large diameter gear 43b of the transmission gear 43 via the small diameter gear 43c. To do. When the output gear 36a rotates by a predetermined angle, the clutch lever 42 is rotated by the clutch lever operation protrusion 42d engaged with the clutch lever operation groove 36b, and the clutch pinion 40 is released from the pressing. The engagement of the drive clutch pawl 11 and the passive clutch pawl 40a is released, and the clutch pinion 40 becomes free.
[0028]
The free clutch pinion 40 shifts to reverse rotation in which the rotational force due to the external load of the output shaft 36 is reversely transmitted to the reduction gear train 32 and increased. However, the clutch pinion 40 that has been released and moved upward by the urging force of the compression coil spring 41 has a protruding engaging projection 40b that abuts against a blocking member (not shown) formed at the rotational position of the clutch lever 42. The clutch pinion 40 is restrained.
[0029]
As long as the rotor 10a continues to rotate, the guide ring 20 rotates and maintains the engagement between the rotation restricting portion 48a and the protrusion 46a of the locking disc 46 against the urging force of the return spring 27 on the fan rack 48. Then, the ring gear 37f of the planetary gear mechanism 37, that is, the internal gear 37e is continuously restrained via the speed increasing gear train 34. On the other hand, in the planetary gear mechanism 37, since the sun gear 37d is prevented from rotating by the restraint of the clutch pinion 40, the revolution gear 37b cannot rotate and maintains the stopped state of the reduction gear wheel train 32, and the output shaft 36 The external load is supported by the restraining portion.
[0030]
When the energization of the stator 15 is cut off, the induction ring 20 together with the rotor 10a stops rotating. Since the guide ring 20 is not mechanically constrained, the guide ring 20 is free to rotate, and the fan rack 48 that meshes with the brake pinion 21 of the guide ring 20 returns to the initial state while rotating the guide ring 20 in reverse by the urging force of the return spring. Return. The locking disk 46 becomes rotatable, and the restraint of the speed increasing gear wheel train 34 is released. The external load of the output shaft 36 that has lost its support rotates the revolving gear 37b from the reduction gear wheel train 32 side by the output gear 36a, and the planetary gear 37c revolves with the sun gear 37d, whose rotation is still constrained, as the fixed side. . Since the locking disc 46 in which the ring gear 37f rotates via the speed increasing gear train 34 is released and is free, the output shaft 36 rotates according to the external load applied to the lever 50.
[0031]
The output gear 36a, which rotates together with the rotation of the output shaft 36 due to the external load, rotates the clutch lever 42 by the operation protrusion 42d engaged with the clutch lever operation groove 36b to return the peak surface 42b of the cam surface 42a. Then, the clutch pinion 40 is pressed to recover the engagement of the drive clutch pawl 11 and the passive clutch pawl 40a.
[0032]
As an operation of the geared motor according to the present invention, by energizing the stator 10b, the lever 50 attached to the output shaft 36 rotates in one direction to a predetermined angle set by the clutch lever operation groove 36b, and the rotor 10a. The rotation of the induction ring 20 linked to the traction force causes the traction force due to the electromagnetic non-contact slip action to be linked to the mechanical restraint to hold a predetermined stop position, and when the energization stops, the initial state is restored by the action of an external load. . Since there are no mechanical friction parts, there is no trouble due to wear.
[0033]
That is, when applied to a drain valve of a washing machine, the valve open state is maintained until the valve is opened and drainage is completed. In addition, when applied to a shutter of a ventilation fan or a damper of an air conditioner, power is supplied simultaneously with the ventilation fan or the air conditioner, and the shutter or damper is opened by the rotation of the ventilation fan or the operation of the air conditioner. Alternatively, the damper is held in the open position. When the energization is stopped at the end of drainage or when the ventilation fan or air conditioner is stopped, the drain valve is closed and the ventilation fan shutter or air conditioner damper is closed.
[0034]
Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and various changes regarding details can be made without departing from the essential configuration requirements of the present invention in terms of shape, configuration, and the like. It is expected that modifications such as reconfiguration of parts can be made. For example, the material of the back yoke and the back yoke is not limited to iron, and may be a magnetic material. Even when the magnetic induction magnet is disposed outside the copper ring, there is no problem even if the length of the copper ring is set based on the same idea.
[0035]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, according to the clutch means according to the present invention, the magnetic induction rotating body that generates the magnetic induction force is made the longest, and then the back yoke and the magnetic induction magnet are shortened in this order to form the magnetic induction magnet. since all of the generated magnetic flux was made to pass through the magnetic induction rotator, minimum magnetic induction magnet, the magnetic induction rotator and the back yoke can be achieved is necessary and sufficient structure to generate a magnetic induction force Cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing, in section, an embodiment of clutch means according to the present invention.
FIG. 2 is a side view illustrating an enlarged cross section of a relationship between a back yoke, a copper ring, and a magnetic induction magnet in the clutch means according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic explanatory view showing an embodiment of a geared motor to which the clutch means according to the present invention is applied.
FIG. 4 is a side view showing a rotor in a general clutch means in section.
5 is a side view illustrating an enlarged cross section of a relationship between a back yoke, a copper ring, and a magnetic induction magnet in the clutch means of FIG. 4;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 AC synchronous motor 10a Rotor 10b Stator 11 Drive clutch claw 13 Rotation spindle 14 Ring-shaped rotor magnet 15 Back yoke 16 Back yoke 17 Magnetic induction magnet 18 Gap 20 Induction ring 20a Cylindrical part 20b Copper ring 21 Brake pinion 30 Geared motor

Claims

モータと、このモータのロータに連結されて回転駆動される出力軸と、この出力軸と前記ロータとの連結を継断するクラッチと、このクラッチを継断するクラッチ動作手段とを備えるギヤードモータ機構において、前記ロータに連動して回転する磁気誘導マグネットと、この磁気誘導マグネットの磁気誘導で回転駆動され、前記クラッチ動作手段を駆動させる磁気誘導回転体とからなる磁気誘導手段であって、前記磁気誘導回転体に対して前記磁気誘導マグネットの反対側に、この磁気誘導マグネットから出た磁束の磁路となるバックヨークを配設し、このバックヨークｌ_１、前記磁気誘導回転体ｌ２および前記磁気誘導マグネットｌ _３の軸方向の寸法をｌ_２＞ｌ_１≧ｌ_３とし、かつ前記磁気誘導回転体および前記バックヨークの上下軸端をそれぞれ最短距離で連結する仮想面を含むように、前記磁気誘導回転体の上下端を軸方向に延設したことを特徴とするクラッチ手段。A geared motor mechanism comprising a motor, an output shaft connected to the rotor of the motor and driven to rotate, a clutch for connecting / disconnecting the output shaft and the rotor, and a clutch operating means for connecting / disconnecting the clutch The magnetic induction means comprises: a magnetic induction magnet that rotates in conjunction with the rotor; and a magnetic induction rotating body that is rotationally driven by the magnetic induction of the magnetic induction magnet and drives the clutch operating means. A back yoke serving as a magnetic path of the magnetic flux emitted from the magnetic induction magnet is disposed on the opposite side of the magnetic induction magnet with respect to the induction rotating body. The back yoke l ₁ , the magnetic induction rotating body l 2, and the magnetic the upper and lower axial dimension of the induction magnet l ₃ and _{_{_{l 2> l 1 ≧ l 3}}} , and the magnetic induction rotating body and the back yoke To include a virtual surface connecting the end in the shortest distance, respectively, the clutch means, characterized in that to extend the upper and lower ends of the magnetic induction rotator in the axial direction.