JP2007043814A - 回転センサ内蔵モータ - Google Patents

Abstract

【課題】外部からの衝撃に強く、高精度な回転の検知を行うことができる、小型の回転センサ内蔵モータを提供すること。
【解決手段】回転センサ内蔵モータ１０の回転軸５０に配設された円盤状の非磁性体からなる取付け板６０に、リング状でＮ極とＳ極が交互に磁化されたフェライト磁石７０が、その外周近傍に、ホール素子８２からなる回転センサ８０が、それぞれ設けられている。取付け板６０には、フェライト磁石７０の外径位置を定める位置決め凸部６２が設けられている。取付け板６０の内周には、取付け用ボス６４ａ，６６ａが設けられて、回転軸５０に対する取付け板６０の取付けを安定させ、回転センサ８０の精度を向上させている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転センサを内蔵したモータに関する。

従来、速度検出器付電動機（例えば、特許文献１参照。）の例として、ブラケットにホール素子等の速度検出素子が配設されるとともに、この速度検出素子の近傍に、回転速度検出用のゴムマグネットが取付けられることにより、速度信号を得ることができるようにしたものがある。

図５は、従来の速度検出器付電動機１００’の要部断面図である。
図５において、シート状のゴムマグネット１’は、合成樹脂等で形成された取付け部材５’に接着等の方法により固着される。なお、取付け部材５’は、中央部に貫通穴を有し、軸３’に嵌合するように装着される。

軸３’は、回転可能に軸受１０’に支えられるとともに、その軸３’に回転子９’が、固定子鉄心７’と対向して回転可能に固定されている。また、コイルエンド８’が、固定子鉄心７’にコイルが巻装されることにより形成されている。 ゴムマグネット１’と対向する速度検出素子（図示せず。）が内蔵された支持部材１１’は、ブラケット１２’の内側に取付けられている。

回転子９’が回転すると、それに伴い、ゴムマグネット１’も同一回転数で回転する。そして、支持部材１１’に内蔵された速度検出素子が速度信号を得ることにより、位相制御回路に入出力を行い、その結果、誘導電動機を制御することができる。

また、従来の回転検出手段付モータ（例えば、特許文献２参照。）の他の例としては、出力軸の同心円上に取付けられ且つ相反する磁極を有する着磁部を円周上の複数箇所に交互に配置した磁気プレートを具え、磁気プレート上の磁界中に非接触で配置され且つ磁気プレートからの磁力により誘導されるホール電圧で出力軸の回転数に比例したパルス信号を発生するホール素子を磁気プレート上の複数箇所に配設したものがある。

この従来の回転検出手段付モータによれば、位相差を生じない状態で回転検出を行なうため、出力部材の位置及び速度を確実に検出することができるとされている。
特開平１０−８４６５８号公報 特開平６−２１７４９７号公報

しかし、取付け部材にゴムマグネットを取付ける場合は、ゴムマグネットはフェライト磁石に比べて精度が粗く、接着も困難で、強度も不足するという問題があった。

また、着磁部を円周上の複数箇所に交互に配置した磁気プレートを用いる場合は、円盤状の磁石となるため、衝撃に弱く、取付けも困難であり、しかも、モータコイル磁気の影響を受けて、誤動作しやすかった。

さらに、金属とフェライトの熱膨張率が異なるため、温度上昇で磁石が割れるという問題もあった。

また、ギヤードモータにおいては、種々の理由から、エンコーダ（回転センサ）をモータの外に設置するものが多いが、エンコーダとモータ軸端とを接続する構造となることにより、モータの全長が長くなるとともに、エンコーダは精密機械であることから、例えば、銘板を貼るなどして、取扱いに際し、注意を喚起する必要があった。
さらに、製品端部での設置となるため、外部からの衝撃を受ける可能性が高く、接続のための部品点数も多くなり、構造的にも複雑になっていた。

そこで、本発明は、外部からの衝撃に強く、さらに、高精度な回転の検知を行うことができる、小型の回転センサ内蔵モータを提供することを課題とする。

本発明は、回転軸に配設された円盤状の非磁性体からなる取付け板に、リング状でＮ極とＳ極が交互に磁化されたフェライト磁石が、その外周近傍に回転センサがそれぞれ設けられ、
前記取付け板に前記磁石の外径位置を定める凸部が設けられていることを特徴とする回転センサ内蔵モータにより、前記課題を解決した。

本発明の回転センサ内蔵モータでは、回転センサは外部からの衝撃を受けにくい場所に設置することができるため、衝撃に対して強い構成となり、結果的に、高精度の回転検知を行うことができる。

さらに、本発明の回転センサ内蔵モータでは、回転センサをモータ内部に内蔵した結果、従来に比べて、回転センサを具えたモータ（及び減速機）を小型化することができる。

また、非磁性体からなる取付け板は、モータコイルからの磁気遮蔽機能を兼ねるとともに、取付け板には磁石の外径位置を定める凸部が設けられているため、熱膨張による膨らみがあっても、磁石の破損が起きない。

以下、図１から図３を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。
図１は、本発明の回転センサ内蔵モータ１０を回転軸方向に切断した断面図である。
図２は、図１の要部拡大図である。
図３は、本発明の第１実施形態に用いる磁石７０、ホール素子８２、及び素子設置板８４を、磁石７０の磁極を示し、且つ、ホール素子８２、及び素子設置部材８４の設置態様を、概略で示した斜視図である。

図１において、回転センサ内蔵モータ（以下、単に「モータ」という。）１０は、モータケース２０内に、周知のモータ構造（説明は省略。）が具えられてなり、回転軸５０が中心に具えられている。

回転軸５０は、反負荷側で、軸受５２により回転可能に支えられている。

円盤状の取付け板６０は、回転軸５０の回転に伴って回転するように、反負荷側軸受５２とロータフィン５６の間で、回転軸５０に装着されている。
取付け板６０には、リング状の磁石７０が取付けられている。

取付け板６０の材料としては、非磁性体であるアルミが好適であり、アルミ材を用いた場合、軽量化、及び低慣性化することができ、さらに、熱放散性を高めることができるため、磁石７０に対する熱の影響を抑制することができる。

図３において、リング状の磁石７０は、周方向に一定の角度φ毎に、Ｎ極とＳ極が交互に磁化されてなる磁石である。なお、この磁石７０としては、例えば、フェライトの焼結磁石が好適である。

図１において、磁石７０の外径寸法Ｄ１が、モータコア径Ｄ２の５０％〜６０％であるように設けることにより、コイルからの絶縁のための距離を保ちつつ、且つ、磁石極数を確保することができる。

また、図２に示されるように、磁石７０の内径Ｄ４を、軸受５２のハウジング５４の外径Ｄ３よりも大きくなるように設ける。それにより、ロータと反負荷側軸受５２との間のスペースが十分にない、すなわち、距離Ｄ５が短い場合でも、磁石７０が反負荷側軸受５２のハウジング５４に被さるように設置することにより、小さなスペースを利用して設置することができる。

取付け板６０の半径方向における外端部には、位置決め凸部６２が設けられている。この位置決め凸部６２は、磁石７０の外径に接するようにしておくことにより、例えば、取付け板６０が熱膨張した場合においても、磁石７０を破損させることがない。

また、位置決め凸部６２は、磁石７０、取付け板６０の大きさに応じ、異なる形状、又は位置に設けてもよい。図示したＬ字状の替わりに、例えば、取付け板６０に、突起状に設けてもよい。

回転センサ８０は、ホール素子８２が素子設置部材８４に組付けられてなり、磁石７０の外周の近傍に非接触で配設される。なお、このホール素子８２は、周知のとおり、ホール効果を利用し、磁石７０が回転した際の磁石７０の磁束を感知することにより、回転軸５０の回転を検知するためのものである。

上述の構成により、回転軸５０が回転した際、その回転運動に伴い磁石７０も回転し、その際、磁石７０の正極、及び負極をホール素子８２が検知することにより、回転軸５０の回転を検知するようになっている。

以下、図４を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。
図４は、本発明の第２実施形態における取付け板６０ａ、及び磁石７０の半径方向の断面図で、（ａ）は取付け板６０ａの反負荷側に取付け用ボス６４ａを設けた図、（ｂ）は取付け板６０ａの負荷側に、すなわち、ロータフィン５６の内側に、取付け用ボス６６ａを設けた図、（ｃ）は取付け板６０ａの反負荷側と負荷側に取付け用ボス６４ａ，６６ａの双方を設けた場合の図である。

なお、取付け用ボス６４ａ，６６ａは、取付け板６０ａの負荷側、又は反負荷側のどちらか一方、或いは、両側に設けてもよい。

取付け板６０ａを回転軸５０に取付ける際の僅かの歪みが磁石７０の振れにつながり、回転センサの精度に影響を及ぼすが、このように、取付け用ボス（反負荷側）６４ａ、及び取付け用ボス（負荷側）６６ａを設けると、取付け板６０ａの取付けが安定し、その結果、磁石７０の回転が安定し、回転センサの精度を向上させることができる。この場合、取付け用ボス（負荷側）６６ａをロータフィン５６の内側の空間にもぐり込ませる、すなわち、取付け用ボス（負荷側）６６ａとロータフィン５６が、取付け板６０ａの径方向に並ぶようにすることにより、モータの全長はそのままで、スペースを有効に活用することができる。
この取付け用ボス（反負荷側）６４ａ、及び取付け用ボス（負荷側）６６ａは、取付け板６０ａと一体成形されるように設けてもよいことは言うまでもない。

なお、本発明の回転センサ内蔵モータは減速機に組込まれることが多いが、その場合、小型で、回転センサ内蔵の減速機を実現することができる。

本発明の第１実施形態の回転センサ内蔵モータを回転軸方向に切断した断面図。 図１の要部拡大図。 本発明の第１実施形態に用いる磁石、ホール素子、及び素子設置板を、磁石の磁極を示し、且つ、ホール素子、及び素子設置部材の設置態様を概略で示した斜視図。 本発明の第２実施形態における取付け板、及び磁石の半径方向の断面図で、（ａ）は取付け板に反負荷側取付け用ボスを設けた図、（ｂ）は取付け板に負荷側取付け用ボスを設けた図、（ｃ）は取付け板に反負荷側取付け用ボスと負荷側取付け用ボスの双方を設けた図。 従来の速度検出器付電動機の要部断面図。

符号の説明

１０：回転センサ内蔵モータ
５０：回転軸
６０，６０ａ：取付け板
６２：位置決め凸部
６４ａ：取付け用ボス（反負荷側）
６６ａ：取付け用ボス（負荷側）
７０：磁石
８０：回転センサ

Claims (2)

1. 回転軸に配設された円盤状の非磁性体からなる取付け板に、リング状でＮ極とＳ極が交互に磁化されたフェライト磁石が、その外周近傍に回転センサがそれぞれ設けられ、
   前記取付け板に前記磁石の外径位置を定める凸部が設けられていることを特徴とする、
   回転センサ内蔵モータ。
2. 前記取付け板の内周に取付け用ボスが設けられた、請求項１の回転センサ内蔵モータ。
   

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