JP5751155B2 - motor - Google Patents
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Description
本発明は、ガスなどの流体の流量を調整するために用いられるモータに関するものである。 The present invention relates to a motor used for adjusting the flow rate of a fluid such as a gas.
一般に、高い位置決め精度や所定の回転角度を必要とする機器類などに、下記特許文献1に開示されているような、ステッピングモータが用いられている。このステッピングモータは、例えば、図7に示すように、ガスなどの流路管tに装着して、ガスの流量調整に用いられる。 In general, a stepping motor as disclosed in Patent Document 1 below is used for devices that require high positioning accuracy and a predetermined rotation angle. For example, as shown in FIG. 7, this stepping motor is attached to a flow path pipe t of gas or the like and used for adjusting the flow rate of gas.
このモータ100は、図6に示すように、有底筒状のケーシング50内に、筒状のステータ30と、このステータ30内に間隙を介して回転自在に収納されたロータ20と、このロータ20の軸線と同軸線上に配設されるとともに、当該ロータ20の内周面20aに螺合されて、当該ロータ20の一端部20aから進退自在に延出されるリードスクリュ40とが配設され、かつケーシング50の開口部50a側に、ベアリングケース5bが配設されているとともに、このベアリングケース50b内にベアリング80とリードスクリュ40の先端40a側が進退自在に延出される円筒状の押さえ部材60を配設して概略構成されている。
As shown in FIG. 6, the
ここで、ロータ20は、ロータマグネット20eを一体的に設けた円筒状のロータサポータ20dにより構成され、一端部20a側および他端部20b側に配設されたボールベアリング80により、回転自在に支承されている。また、ロータサポータ20dの内周面20cに、多条の雌ネジ140aが螺設されている。さらに、リードスクリュ40の基端40b側の外周面40cに、多条の雄ネジ140bが螺設されている。
Here, the
そして、ロータサポータ20dの内周面20cに螺設された雌ネジ140aに、リードスクリュ40の外周面40cに螺設された雄ネジ140bが螺合され、リードスクリュ40がロータ20の軸線と同軸線上に配設されている。また、リードスクリュ40は、ロータ20の回転との伴回りが規制され、ロータ20の回転により、当該ロータ20の一端部20a側から進退自在に延出される。
Then, a
さらに、ベアリングケース5b内に配設された押さえ部材60は、その中心部からリードスクリュ40の先端40a側を進退自在に延出されるとともに、ボールベアリング80を定位置予圧するために、プッシュワッシャ170により固定されている。また、リードスクリュ40の先端40aには、弁部材150が一体的に設けられているとともに、この弁部材150と押さえ部材60との間に、リードスクリュ40をロータ2の一端部2a側から前進させる方向に付勢する戻しスプリング160が介在されている。
Further, the pressing
また、ロータサポータ20dに一体的に設けられたロータマグネット20eの外周面には、周方向に交互に異極となるように着磁が施されている。さらに、ステータ30は、2対のフィールドプレート30aの外周に、合成樹脂からなるボビン30bが一体的に形成され、このボビン30bの外周にコイル30cが巻回されており、各々のフィールドプレート30aの内周面には、複数の極歯30dが交互に等間隔に配列されている。
Further, the outer peripheral surface of the
この従来のモータ100は、フィールドプレート30aの極歯30dが、コイル30cにステップ信号が入力されることにより、極歯30dがN極、S極となって回転磁界が発生する。そして、ロータマグネット20eは、N極とS極が交互に着磁されているため、上記ステップ信号により発生する回転磁界に同期し、ロータ20の回転が継続される。
In this
ところで、上記従来のモータ100のように、ガスの流量調整に使用する場合には、ロータサポータ20dの内周面20cに螺設された雌ネジ140aと、リードスクリュ40の外周面40cに螺設された雄ネジ140bに、多条ネジ140が用いられる。この多条ネジ140を用いることによって、リードを大きくとることができ、ロータ20の回転運動をリードスクリュ40を介して直線運動に変換した際に、リードスクリュ40をスムーズに軸線方向に進退させることができるとともに、地震、ガス漏れ、停電時に戻しスプリング160の付勢により、図7(b)に示すように、確実にバルブを遮断することができる。
By the way, when used for gas flow rate adjustment as in the
ところが、上記従来のモータ100のように、ロータ20の回転運動をリードスクリュ40を介して、直線運動に変換し、当該リードスクリュ40をロータ20の一端部20aから離反した方向に付勢した場合に、ロータ20と、このロータ20を支承するボールベアリングとの同軸度がズレてしまうと、当該ボールベアリングに円周方向の歪みが生じてしまい、戻しスプリング160の付勢によるリードスクリュ40の戻り時間のバラツキが増大していまう。
However, as in the case of the
そこで、上記従来のモータ100のように、ロータ20の軸線方向の一端部20a側に、ボールベアリング80を内設したベアリングケース50bを配設し、他端部20b側に、ボールベアリング80を内設したベアリングケース50cを配設して、ロータ20と、このロータ20を支承するボールベアリング80との同軸度のズレを抑えて、ボールベアリング80の円周方向の歪みの発生を防止していた。
が生じてしまうことを防いでいた。
Therefore, as in the
Was prevented from occurring.
しかし、上記従来のモータ100は、ロータ20を内設するケーシング50と、ボールベアリング80を内設するベアリングケース50b、50cとを別体に形成し、組み付けられているため、品質のバラツキや組み立て不具合により、ロータ20と、このロータ20を回転支承するボールベアリング80との同軸度にズレが生じやすく、当該ボールベアリング80に円周方向の歪みが生じてしまい、戻しスプリング160の付勢によるリードスクリュ40の戻り時間のバラツキが増大する可能性が高くなるという問題があるとともに、製造過程において、モータの組み付け自体に注意を払う必要があり、作業効率を図るのが難しいとともに、製造コストが嵩むという問題もある。
However, in the
また、上記従来のモータ100に用いられているようなボールベアリング80は、内部隙間があると玉の遊びが大きく、しかも軸受けの構成も弱いため、ロータ20の回転振動が大きくなってしまう。そこで、ボールベアリング80の軸受中心軸に平行な方向(アキシアル方向)に、荷重(予圧)を加え、この予圧により振動低減や音響性能の改善を図っていた。上記従来のモータ100においては、ベアリングケース50bに内設した押さえ部材60をプッシュワッシャ170により固定することにより、予圧を加える定位置予圧により行っていた。
Further, in the ball bearing 80 used in the
しかしながら、この定位置予圧は、構成部品が単純である反面、温度変化により膨張・収縮が起こり、予圧量も変化する可能性があるとともに、構成部品が摩耗することにより、予圧量が変化して予圧抜けを起こす可能性があるという問題がある。一方、コイルバネやウェーブワッシャなどを使い予圧を加える定圧予圧の場合には、温度による予圧量の変化が少ないという利点があるものの、構成部品が増えることや、比較的に剛性が低いという問題がある。 However, this fixed position preload is simple, but the expansion and contraction may occur due to temperature change, and the amount of preload may change. There is a problem that preload loss may occur. On the other hand, constant pressure preload that uses coil springs or wave washers to apply preload has the advantage that there is little change in the amount of preload due to temperature, but there are problems of increased components and relatively low rigidity. .
さらに、上記従来のモータ100は、ロータ20を支承するベアリング80を定位置予圧をするために、ケーシング50の開口部50a側に配設された、ベアリングケース50bに内設されている押さえ部材60をプッシュワッシャ170により位置を固定しているが、ロータ20の回転時、上記ステップ信号はA相、B相に交互に入力されるため、ボールベアリング80により支承されたロータ20は、その軸線方向に沿って、一端部20a側の方向と他端部20b側の方向に移動する力が働き、この力によりプッシュワッシャ170が外れる可能がある。これは、プッシュワッシャ170の外れ力が、当該プッシュワッシャ170のバネ力に比例し、プッシュワッシャ170の弾性限界値内において使用する必要があるためである。したがって、万一プッシュワッシャ170の塑性領域まで変形してしまった場合には、ベアリングケース5bから外れてしまい、ガス流路の調整が行えなくなるという問題もある。
Further, in the
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、ロータと、このロータを支承する支承部材との同軸度を容易に調整して、付勢部材によるリードスクリュの戻り時間のバラツキを軽減することが可能なモータを提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and can easily adjust the coaxiality of the rotor and the support member that supports the rotor to reduce variations in the return time of the lead screw by the biasing member. It is an object of the present invention to provide a motor capable of achieving the above.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、有底筒状のケーシング内に、筒状のステータと、このステータ内に間隙を介して回転自在に収納された円筒状のロータと、このロータの軸線と同軸線上に配設されるとともに、当該ロータの内周面に螺合されて当該ロータの一端部から進退自在に延出されるリードスクリュとを配設し、かつ上記ケーシングの開口部に上記リードスクリュの先端側が進退自在に延出される円筒状のガイド部材を配設したモータにおいて、上記ロータは、軸線方向の両端部に各々支承部材が配設され、当該支承部材の一方が上記一端部側を支承するベアリングであるとともに、当該支承部材の他方が他端部に上記ロータの軸線と同軸線上に設けられた円錐状の第1凹部と、この第1凹部の内周面に当接されるボールと、このボールに内周面が当接されるとともに、上記第1凹部の上記同軸線上に対向配置された円錐状の第2凹部が形成され、かつ上記ロータの他端部側に付勢部材により付勢される押さえ部材とにより支承されており、上記ガイド部材は、プッシュワッシャにより固定されるとともに、当該プッシュワッシャのプレス切断時において生成されたバリが上記ケーシングの内周面に食い込むことにより脱落が防止されていることを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention provides a cylindrical stator having a bottomed cylindrical casing, and a cylindrical rotor that is rotatably accommodated in the stator via a gap. And a lead screw that is arranged coaxially with the axis of the rotor and that is screwed into the inner peripheral surface of the rotor and extends from one end of the rotor so as to be able to advance and retract. In the motor in which a cylindrical guide member in which the leading end side of the lead screw extends so as to freely advance and retract is provided in the opening of the rotor, the rotor is provided with support members at both ends in the axial direction. One is a bearing that supports the one end side, and the other end of the support member is a conical first recess provided on the other end on the same axis as the axis of the rotor, and an inner circumference of the first recess Abutted against the surface A ball and an inner peripheral surface of the ball are abutted with each other, and a conical second recess is formed oppositely on the coaxial line of the first recess, and is biased toward the other end of the rotor. The guide member is fixed by a push washer, and burrs generated when the push washer is pressed bite into the inner peripheral surface of the casing. Is prevented from falling off .
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記ロータの内周面に多条の雌ネジが螺設されいるとともに、上記リードスクリュの外周面に多条の雄ネジが螺設されて、上記ロータと上記リードスクリュとが多条ネジにより螺合されていることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a plurality of female screws are screwed on the inner peripheral surface of the rotor, and a plurality of male screws are formed on the outer peripheral surface of the lead screw. A screw is screwed, and the rotor and the lead screw are screwed together by a multi-thread screw.
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、上記リードスクリュは、上記先端に弁部材が一体的に設けられているとともに、当該弁部材と上記ガイド部材との間に付勢部材が介在されていることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項1〜3に記載の本発明によれば、ロータを回転自在に支承する支承部材の一方が、ロータの一端部側を支承するベアリングであるとともに、他方が他端部に上記ロータの軸線と同軸線上に設けられた円錐状の第1凹部と、この第1凹部の内周面に当接されるボールと、このボールに内周面が当接されるとともに、上記第1凹部に対向配置された円錐状の第2凹部が形成され、かつ上記ロータの他端部側に付勢部材により付勢される押さえ部材とにより支承されて、ケーシング内に配設されているため、モータを組み付ける際の不具合を少なくすることができるとともに、上記他端部側において、上記第1凹部と上記第2凹部の内周面に、押さえ部材の付勢により当接されるボールにより、スラスト方向の荷重とラジアル方向の荷重とを受けることができるとともに、上記付勢部材の押さえ力の分力が上記ボールのセンタを通過することにより、自動調芯力が働き、上記ロータと、当該ロータを支承している上記ベアリングとの同軸度のズレの発生を抑え、上記ベアリングの円周方向の歪みを防ぐことができる。これにより、リードスクリュの付勢部材による戻り動作時間のバラツキを低減することができる。 According to the first to third aspects of the present invention, one of the support members that rotatably support the rotor is a bearing that supports one end of the rotor, and the other is the axis of the rotor at the other end. A conical first recess provided on a coaxial line, a ball in contact with the inner peripheral surface of the first recess, an inner peripheral surface of the ball in contact with the first recess, and facing the first recess A conical second concave portion is formed, and is supported by a pressing member biased by a biasing member on the other end side of the rotor and disposed in the casing. It is possible to reduce problems during assembly, and on the other end side, the ball in contact with the inner peripheral surfaces of the first recess and the second recess by the pressing force of the pressing member is used in the thrust direction. Load and radial load In addition to being able to be received, when the component of the pressing force of the biasing member passes through the center of the ball, an automatic centering force works, and the rotor and the bearing supporting the rotor are coaxial. The occurrence of misalignment can be suppressed, and the circumferential distortion of the bearing can be prevented. Thereby, the dispersion | variation in the return operation time by the urging | biasing member of a lead screw can be reduced.
また、上記ベアリングを上記ロータの上記一端部側のみに配設しているため、製造コストを抑えることができるとともに、上記ベアリングの予圧を上記押さえ部材を付勢する上記付勢部材による定圧予圧と、上記ベアリングに当接されて固定するガイド部材による定位置予圧により行うため、上記付勢部材により温度変化の激しい場所であっても、熱膨張などの影響による予圧量の変化を抑えることができるとともに、上記ガイド部材により剛性を高くすることができる。この結果、耐久性を向上させて、温度変化の影響の大きい場所への使用を可能にすることができる。 In addition, since the bearing is disposed only on the one end side of the rotor, the manufacturing cost can be reduced, and the preload of the bearing can be reduced by the constant pressure preload by the biasing member that biases the pressing member. In addition, since the fixed position preload is performed by the guide member that is in contact with and fixed to the bearing, the biasing member can suppress a change in the preload amount due to the influence of thermal expansion or the like even in a place where the temperature changes rapidly. At the same time, the guide member can increase the rigidity. As a result, it is possible to improve durability and enable use in places where the influence of temperature change is large.
請求項2に記載の発明によれば、上記ロータの内周面に多条の雌ネジが螺設されているとともに、上記リードスクリュの外周面に多条の雄ネジが螺設されて、上記ロータと上記リードスクリュとが多条ネジにより螺合されているため、ネジのリードを大きくとることができ、上記ロータの少ない回転により、上記リードスクリュを当該ロータの軸線方向に沿って、容易に進退自在に延出させることができる。これにより、細かな流路調整を行うことができる。
According to the invention described in
請求項3に記載の発明によれば、上記リードスクリュは、その先端に弁部材が一体的に設けられているとともに、当該弁部材と上記ガイド部材との間に付勢部材が介在されているため、地震やガス漏れ、停電時にモータの通電が切断されて、上記ロータの回転トルクが解除されると、上記付勢部材により上記リードスクリュを前進させ、かつ上記ロータを回転させて、自動的に流路を閉じることができる。この結果、停電後のガス漏れなどによる二次災害を防ぐことができる。 According to a third aspect of the present invention, the lead screw has a valve member integrally provided at the tip thereof, and an urging member is interposed between the valve member and the guide member. Therefore, when the energization of the motor is cut off in the event of an earthquake, gas leakage, or power failure and the rotational torque of the rotor is released, the lead screw is advanced by the biasing member and the rotor is rotated to automatically The flow path can be closed. As a result, it is possible to prevent secondary disasters caused by gas leakage after a power failure.
請求項1〜3のいずれかに記載の発明によれば、上記ガイド部材は、プッシュワッシャのプレス切断時において生成されたバリが、上記ケーシングの内周面に食い込むことにより固定されるため、上記プッシュワッシャの外れ力が、上記プッシュワッシャの塑性領域まで変形した場合でも、塑性硬化により硬度が増した上記バリが、上記ケーシンクの内周面に食い込むことにより、外れ力が低下せずに安定した止め力を維持することができる。これにより、設計的に弾性限界値内で使用する必要がある、上記プッシュワッシャでも設計の自由度を増加させることができる。 According to the invention described in any one of claims 1 to 3, the guide member is fixed by the burr generated at the time of press cutting of the push washer biting into the inner peripheral surface of the casing. Even when the push washer's detachment force is deformed to the plastic region of the push washer, the burrs whose hardness has been increased by plastic hardening bite into the inner peripheral surface of the case sink, so that the detachment force does not decrease and is stable. The stopping force can be maintained. As a result, the degree of freedom of design can be increased even with the push washer that is required to be used within the elastic limit value in design.
図1に示すように、本発明のモータ1は、有底筒状のケーシング5内に、筒状のステータ3と、このステータ3内に間隙を介して回転自在に収納されたロータ2と、このロータ2の軸線と同軸線上に配設されるとともに、当該ロータ2の内周面2cに螺合されて、当該ロータ2の一端部2aから進退自在に延出されるリードスクリュ4とを配設し、かつケーシング5の開口部5aにリードスクリュ4の先端4a側が進退自在に延出される円筒状のガイド部材6が配設されて概略構成されている。
As shown in FIG. 1, a motor 1 of the present invention includes a
ここで、ロータ2は、ロータマグネット2eと、このロータマグネット2eを一体的に設けた合成樹脂かなる円筒状のロータサポータ2dから構成されている。このロータ2は、一端部2a側にベアリング8が配設されている。また、ロータ2の他端部2b側に、ロータ2の軸線と同軸線上に円錐状の第1凹部12が一体的に設けられているとともに、この第1凹部12に、押さえ部材10が対向配置されている。
Here, the
そして、押さえ部材10のロータ2の他端部2bとの対向面に、円錐状の凹部13が上記同軸線上に対向配置されているとともに、第2凹部13を第1凹部12に付勢するスプリング11が介在されている。さらに、第1凹部12と第2凹部13の間に、各々の内周面に当接されるとともに、押さえ部材10のスプリング11によって付勢されるボール9が介在されている。このボール9は、鋼球が用いられている。
And the conical recessed
また、ロータサポータ2dの内周面2cに、4条の雌ネジ14aが螺設されている。そして、この内周面2cに螺合されるリードスクリュ4の基端4b側の外周面4cに、4条の雄ネジ14bが螺設されている。この4条ネジ14は、例えば、M3.5、有孔径3,ネジピッチ3.84である。このリードスクリュ4は、その先端4aに、弁部材15が一体的に設けられている。さらに、リードスクリュ4の軸線方向の略中央に、ロータ2が回転した際に、伴回りを防ぐ回転止めピン4dが、径方向に穿設された穴に嵌合されている。この回転止めピン4dは、リードスクリュ4の外周面4cから両端部が突出して配設されている。
Further, four female screws 14a are screwed on the inner peripheral surface 2c of the rotor supporter 2d. Then, four
また、ケーシング5の開口部5aを封止するガイド部材6は、円筒状に形成されている。このガイド部材6の中心部から、リードスクリュ4の先端4a側が進退自在に延出されている。また、ガイド部材6の内周面には、軸線方向に溝部6cが形成されているとともに、当該溝部6cが円周方向に対向配設されている。この溝部6cは、リードスクリュ4の径方向に挿通されて嵌合された回転止めピン4dの両端が挿入されて、リードスクリュ4がロータ2と伴回りすることを阻止している。
The
そして、ガイド部材6の一端部6a側が、ベアリング8に当接されている。また、ガイド部材6の他端部6b側は、凸状に形成されているとともに、プッシュワッシャ17が嵌合されている。このプッシュワッシャ17は、縁端部が断面視においてく字状に形成されているとともに、プレス切断された際に生成されたバリ17aが、図4に示すように、ケーシング5の内周面に食い込んで固定されている。
The one end 6 a side of the
さらに、リードスクリュ4の先端4a側には、弁部材15とガイド部材6との間に、戻しスプリング16が開税されて配設されている。
Further, a
また、円筒状のステータ3は、略円筒状のカップ5b内に内設されている。このカップ5bは、ケーシング5の外周面に囲繞して一体的に設けられている。このステータ3は、ケーシング5と隔離されて、カップ5b内に配設されている。また、ステータ3は、2対のフィールドプレート3aの外周に、合成樹脂からなるボビン3bが一体的に形成され、このボビン3bの外周にコイル3cが巻回されている。また、各々のフィールドプレート3aの内周面には、複数の極歯3dが交互に等間隔に配列されている。なお、符号18は、コイル3cの銅線の端部が接続されている端子である。
Further, the
以上の構成によるモータ1を用いて、ガス流路管tの流量を調整するには、まず、図2に示すようにガス流路管tに、モータ1を装着する。そして、モータ1に電気を流すことにより、コイル3cにステップ信号が入力される。この入力により、フィールドプレート3aの極歯3dが、N極、S極となって回転磁界が発生する。そして、ロータマグネット2eが、N極とS極とに交互に着磁されているため、上記ステップ信号により発生する回転磁界に同期し、ロータ2の回転が継続される。
In order to adjust the flow rate of the gas passage tube t using the motor 1 having the above configuration, first, the motor 1 is mounted on the gas passage tube t as shown in FIG. Then, by supplying electricity to the motor 1, a step signal is input to the coil 3c. By this input, the
このときに、上記ステップ信号は、A相とB相とに交互に入力されるため、ボールベアリング8および第1凹部12と第2凹部13間にスプリングの付勢によりボール9を介して支承されたロータ2を軸線方向に沿って、一端部2a側の方向と他端部2b側の方向に移動する力が発生する。しかし、ロータ2は、一端部2a側に配設されたプッシュワッシャ17により固定されたガイド部材6と、他端部2b側に配設された押さえ部材10のスプリング11による付勢とによって、ロータ2の軸線方向への移動が規制されているとともに、ベアリング8には、定位置予圧と定圧予圧とが加わることにより、ロータ2とベアリング8との軸の振れ精度が向上される。
At this time, since the step signal is alternately input to the A phase and the B phase, the step signal is supported between the
さらに、ロータ2の他端部2b側を、当該他端部2bの軸芯に嵌合させた円錐状の凹部12と、押さえ部材10に形成された円錐状の凹部13との間に、ボール9を介在させて、押さえ部材10のスプリング11により付勢して支承しているため、このボール9がスラスト方向とラジアル方向とを支承するとともに、図3に示すように、スプリング11のバネ力の分力kが、ボール9の中心で受ける力fにより、ロータ2のセンタが自動的に調芯されることになる。
Further, a ball is interposed between a
そして、ガスの流量を調整するために、ロータ2を回転させて、この回転角により、ロータサポータ2dの内周面2cに螺合されているリードスクリュ4が、ロータ2の軸線方向に沿って、ロータ2の一端部2a側から進退自在に延出される。この際に、リードスクリュ4は、ロータ2と伴回りしようとするが、リードスクリュ4の軸線方向の中央部に配設された回転止めピン4dが、ガイド部材6の溝部6cに挿入されているため、リードスクリュ4は、ロータ2の回転に伴回りすることなく、ロータ2の軸線方向を進退自在に延出させることができる。
Then, in order to adjust the gas flow rate, the
さらに、ロータサポータ2dの内周面2cには、4条の雌ネジ14aが螺設され、リードスクリュ4の外周面4cには、4条の雄ネジ14bが形成されているため、この4条ネジ14によって、少ない回転角で、リードスクリュ4を効率的に進退自在に延出させることができる。
Further, four female screws 14a are screwed on the inner peripheral surface 2c of the rotor supporter 2d, and four
また、地震やガス漏れ、停電時などには、ステータ3の通電が遮断され、ロータ2の回転トルクが解除されて、弁部材15とガイド部材6との間に配設された戻しスプリング16の付勢により、リードスクリュ4がロータ2の一端部2a側から前進し、弁部材15がガスの流路を遮断する。
In addition, in the event of an earthquake, gas leakage, power failure, etc., the
ここで、ロータサポータ2dとリードスクリュ4を4条ネジ14を用いる理由は、この4条ネジ14を用いることによって、戻しスプリング16の荷重Fを小さくできるからである。
これは、図4に示す図式化した力の釣り合い式を基に、戻しスプリング16の戻しスプリング力を求めることにより説明することができる。
Here, the reason why the four-
This can be explained by determining the return spring force of the
図4の図式化した釣り合い式は、
Fcosα−Wsinα=μ(Fsinα+Wcosα)
W=F×(cosα−μsinα)/(μcosα+sinα)
=F×(1−μtanα)/(μ+tanα)
=F×(1−tanφtanα)/(tanφ+tanα)
=F/tan(φ+α)
推進力W=F/tan(α+φ)
W:軸方向荷重(kg)
F:接線力(kg)
α:リード角
φ:摩擦角
F=T/r
T:トルク(kg)
r:ネジ有孔径/2
The schematic balance equation of FIG.
Fcosα−Wsinα = μ (Fsinα + Wcosα)
W = F × (cosα−μsinα) / (μcosα + sinα)
= F × (1−μtan α) / (μ + tan α)
= F × (1-tanφtanα) / (tanφ + tanα)
= F / tan (φ + α)
Propulsive force W = F / tan (α + φ)
W: Axial load (kg)
F: Tangent force (kg)
α: Lead angle
φ: Friction angle F = T / r
T: Torque (kg)
r: Screw hole diameter / 2
上記算出式から、戻しスプリング力Wを求めると、
M3.5の4条ネジの標準ピッチの場合は、
有孔径 3 r=0.15(摩擦係数)
標準ピッチ 0.6
tan-1θ=0.6/3/π=0.0637 θ=3.6°
From the above calculation formula, when the return spring force W is obtained,
For the standard pitch of M3.5 4-thread,
Perforated diameter 3 r = 0.15 (coefficient of friction)
Standard pitch 0.6
tan −1 θ = 0.6 / 3 / π = 0.0637 θ = 3.6 °
M3.5の4条ネジの本願発明のピッチの場合は、
有孔径 3 r=0.15(摩擦係数)
本願発明のネジピッチ 3.84
tan-1θ=3.84/3/π=0.407 θ=22.1°
なお、SUSネジと樹脂の摩擦角や、グリス潤滑により、一般的に8°前後である。(摩擦係数は、0.15)
In the case of the pitch of the present invention of M3.5 4-thread,
Perforated diameter 3 r = 0.15 (coefficient of friction)
Screw pitch of the present invention 3.84
tan −1 θ = 3.84 / 3 / π = 0.407 θ = 22.1 °
Note that the angle is generally around 8 ° due to the friction angle between the SUS screw and the resin or grease lubrication. (Friction coefficient is 0.15)
W>P/tan(α+φ)
W:戻しスプリング力
上記式より、
ネジピッチ0.6の場合 W=P/0.205=4.88P
ネジピッチ3.84の場合 W=P/0.580=1.97P
これにより、ロータ2ディテントトルクに対して、本願発明のネジピッチを設定すると、戻しスプリング力が、標準ネジに対して約1/2.5にすることができ、構造上の強度に関して有利となる。
W> P / tan (α + φ)
W: Return spring force From the above formula,
When screw pitch is 0.6 W = P / 0.205 = 4.88P
When screw pitch is 3.84 W = P / 0.580 = 1.97P
Accordingly, when the screw pitch of the present invention is set for the
これにより、戻しスプリング16のバネ力を強くすることなく、緊急時にロータ2の回転トルクが解除されると、自動的にリードスクリュ4がロータ2の一端部2a側から前進するとともに、リードスクリュ4に螺合されているロータ2が回転し、リードスクリュ4の先端4aに一体的に設けられた弁部材15が流路を遮断する。この際に、ロータ2は、一端部2a側をベアリング8により支承されているとともに、他端部2b側がボール9によって支承されているため、ロータ2とベアリング8とは,自動調芯されて、同軸度のズレがなく、戻しスプリング16による戻り時間のバラツキが軽減されることになる。
Thus, when the rotational torque of the
また、ロータ2をケーシング5内に配設した後に、ガイド部材6により、当該ケーシング5の開口部5aを封止する際に、図5に示すように、プッシュワッシャ17によりA方向から押さえて、ケーシング5に固定する。この際に、プレス切断時に生成されたバリ17a面をケーシング5の内周面に押し付けることにより、抜け方向jへの対強度を倍増させることができる。
Further, after the
これは、プッシュワッシャ17のプレス切断時に生成されるバリ17aが、塑性硬化により確実に硬度が上がり、マイクロビッカースにおいて、200前後となり、これに対して、ケーシング5の内周面は、深絞りの応力除去を実施するため、硬度はマイクロビッカースにおいて、120前後となるためである。これにより、プッシュワッシャ17の縁端部は、確実にケーシング5の内周面に食い込む事になり、プッシュワッシャ17の耐外れ性が向上することになる。
This is because the
なお、耐外れ力において、バリ17aによるケーシング5の内周面への食い込みがない場合には、外れ力Fh=μ×Fであり、外れ力はプッシュワッシャ17のバネ力に比例することになるため、設計的にはプッシュワッシャ17のバネ性(弾性限界値内)において使用する必要がある。しかし、バリ17aを積極的に利用することにより、μ>1以下になり、仮にプッシュワッシャ17が塑性領域まで変形しても、外れ力は低下せず安定した止め力を維持することができる。
When the
上述の実施形態によるモータ1によれば、ロータ2を回転自在に支承する支承部材7の一方が、ロータ2の一端部2a側を支承するボールベアリング8であるとともに、他方が他端部2bにロータ2の軸線と同軸線上に設けられた円錐状の第1凹部12と、この第1凹部12の内周面に当接されるボール9と、このボール9に内周面が当接されるとともに、第1凹部12の上記軸線上に対向配置された円錐状の第2凹部13が形成され、かつロータ2の他端部2b側にスプリング11により付勢される押さえ部材10とにより支承されて、ケーシング5内に配設されているため、モータ1を組み付ける際の不具合を少なくすることができるとともに、他端部2b側において、第1凹部12と第2凹部13の内周面に、押さえ部材10の付勢により当接されるボール9により、スラスト方向の荷重とラジアル方向の荷重とを受けることができるとともに、スプリング11の押さえ力の分力がボール9のセンタを通過することにより、自動調芯力が働き、ロータ2と、当該ロータ2を支承しているボールベアリング8との同軸度のズレの発生を抑え、ボールベアリング8の円周方向の歪みを防ぐことができる。これにより、リードスクリュ4の戻しスプリング16による戻り動作時間のバラツキを低減することができる。
According to the motor 1 according to the above-described embodiment, one of the
また、ベアリング8をロータ2の一端部2a側のみ配設しているため、製造コストを抑えることができるとともに、ベアリング8の予圧を押さえ部材10を付勢するスプリング11による定圧予圧と、ベアリング8に当接されて固定するガイド部材6による定位置予圧により行うため、スプリング11により温度変化の激しい場所であっても、熱膨張などの影響による予圧量の変化を抑えることができるとともに、ガイド部材6により剛性を高くすることができる。この結果、耐久性を向上させて、温度変化の影響の大きい場所への使用を可能にすることができる。
Further, since the
そして、ロータ2の内周面2cに4条の雌ネジ14aが螺設されているとともに、リードスクリュ4の外周面4cに4条の雄ネジ14bが螺設されて、ロータ2とリードスクリュ4とが、4条ネジにより螺合されているため、ネジのリードを大きくとることができ、ロータ2の少ない回転により、リードスクリュ4をロータ2の軸線方向に沿って、容易に進退自在に延出させることができる。これにより、細かな流路調整を行うことができる。
Then, four female screws 14a are screwed on the inner peripheral surface 2c of the
さらに、リードスクリュ4は、その先端4aに弁部材15が一体的に設けられているとともに、当該弁部材15とガイド部材6との間に、戻しスプリング16を介在しているため、地震やガス漏れ、停電時にモータ1の通電が切断されて、ロータ2の回転トルクが解除されると、戻しスプリング16により、リードスクリュ4を前進させ、かつロータ2を回転させて、自動的に流路を閉じることができる。この結果、停電後のガス漏れなどによる二次災害を防ぐことができる。
Furthermore, since the
また、ガイド部材6は、プッシュワッシャ17のプレス切断時において生成されたバリ17aが、ケーシング5の内周面に食い込むことにより固定されるため、プッシュワッシャ17の外れ力が、プッシュワッシャ17の塑性領域まで変形した場合でも、塑性硬化により硬度が増したバリ17aが、ケーシンク5の内周面に食い込むことにより、外れ力が低下せずに安定した止め力を維持することができる。これにより、設計的に弾性限界値内で使用する必要がある、プッシュワッシャ17でも設計の自由度を増加させることができる。
Further, since the
なお、上記実施の形態において、カップ5bに内設されたステータ3を、ケーシング5に内設したロータ2から隔離した構造を用いる場合のみ説明したが、これに限定されるものでなく、例えば、ケーシング5にステータ3とロータ2とを隔離することなく配設しても対応可能である。
In addition, in the said embodiment, although demonstrated only when using the structure which isolated the
ガスなどの気体の流量を調整するモータに用いることができる。 It can be used for a motor that adjusts the flow rate of gas such as gas.
1 モータ
2 ロータ
2a 一端部
2b 他端部
2c 内周面
2d ロータサポータ
2e ロータマグネット
3 ステータ
4 リードスクリュ
4a 先端
4b 基端
4c 外周面
5 ケーシング
5a 内周面
6 ガイド部材
6a 溝部
7 支承部材
8 ベアリング
9 ボール
10 押さえ部材
11 戻しスプリング(付勢部材)
12 第1凹部
13 第2凹部
14 多条ネジ
15 弁部材
16 スプリング(付勢部材)
17 プッシュワッシャ
17a バリ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
12 1st recessed
17
Claims (3)
上記ロータは、軸線方向の両端部に各々支承部材が配設され、当該支承部材の一方が上記一端部側を支承するベアリングであるとともに、当該支承部材の他方が他端部に上記ロータの軸線と同軸線上に設けられた円錐状の第1凹部と、この第1凹部の内周面に当接されるボールと、このボールに内周面が当接されるとともに、上記第1凹部の上記同軸線上に対向配置された円錐状の第2凹部が形成され、かつ上記ロータの他端部側に付勢部材により付勢される押さえ部材とにより支承されており、上記ガイド部材は、プッシュワッシャにより固定されるとともに、当該プッシュワッシャのプレス切断時において生成されたバリが上記ケーシングの内周面に食い込むことにより脱落が防止されていることを特徴とするモータ。 A cylindrical stator having a bottom, a cylindrical stator, a cylindrical rotor rotatably accommodated in the stator via a gap, and an axis coaxial with the axis of the rotor, A lead screw that is screwed into the inner peripheral surface of the rotor and extends from one end of the rotor so as to freely advance and retreat, and a cylinder whose tip end side of the lead screw extends so as to freely advance and retract from the opening of the casing. In a motor provided with a guide member,
The rotor is provided with bearing members at both ends in the axial direction, one of the bearing members is a bearing that supports the one end side, and the other end of the bearing member is the other end of the axis of the rotor. And a conical first recess provided on a coaxial line, a ball in contact with the inner peripheral surface of the first recess, an inner peripheral surface of the ball in contact with the ball, and the first recess A conical second recess is formed oppositely on the coaxial line, and is supported by a pressing member biased by a biasing member on the other end side of the rotor . The guide member is a push washer. And a burr generated when the push washer is press-cut into the inner peripheral surface of the casing to prevent the burr from falling off .
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