JP4325381B2 - モータ用センサ付き転がり軸受 - Google Patents
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また、被検出部材が、内輪外径面に圧入されたL状部材122の半径方向の平面部上に配置され、センサ121と対向している。
このように、センサ付き転がり軸受を、磁気ノイズが発生する部材の近傍に配置した場合、外部のノイズに起因する外部磁界で、センサ付き転がり軸受の被検出部材が形成する磁界を乱してしまうことが考えられる。
このため、これらのセンサ付き転がり軸受では、被検出部材によって形成された磁界を正確に検出することができない虞がある。
しかし、このセンサ付き転がり軸受250においても、強磁界下ではその効果が十分とはいえない。
前記センサホルダが前記多極磁石及び磁気感応センサを軸方向外方及び径方向外方にて覆うように形成され、
前記マグネットホルダは、前記内輪及び前記外輪間に形成される軸受空間を塞ぐように、前記外輪に向けて延出し、且つ、前記マグネットホルダの延出した先端部は、前記センサハウジングの外径側に保持された前記磁気感応センサと対向する前記多極磁石を内側に保持しており、
前記外輪に取り付けられる前記センサホルダは、前記外輪の外周面に沿った円周上に形成された凹状溝に前記円周上に等間隔で、且つ、Z+X(ここで、Z:転動体の数、X:2以上の整数)を満たす素数が加締め箇所の数となるように加締め固定され、
前記多極磁石を希土類磁石としたことを特徴としている。
加えて、多極磁石の材質を希土類とすることで、外部からの漏洩磁束を一層効果的に遮断できる。
従って、磁気感応センサの検出精度を向上し、正確な測定を行うことが可能となる。
一方、磁性体である取付け部材の隙間から磁束が漏れ出すことが考えられるが、多極磁石を、外部磁界に耐性をもつ希土類で形成したので、多極磁石が磁束の影響を受ける虞はない。これにより、モータなどの回転装置に漏洩磁束で誤作動が生じることを防ぐ。
加締め機100には、加締め用ねじ101が、環状のセンサホルダ31の円周方向に沿って等間隔に、すなわち等角度配置でnZ±Xの箇所設けられている。例えば、nZ+Xの箇所に設けられている。加締め機100は、各加締めねじ101を締め込むことで、加締めねじ101aの先端101aがセンサホルダ31の一端部31aを凹状溝16bに加締固定する。
また、加締め固定されるセンサホルダとしては、図2(c)に示すように一端部に切欠きが等間隔に設けられたセンサホルダ131を用いることも可能である。
このようなうねりがある軸受を軸に組み込んだ場合には、軸は特殊なふれまわり運動を行ってしまい、実用上好ましくない。ここで、異音や振動は、うねりの数がnZ、nZ±1の場合に発生する。
このセンサハウジング37の所定箇所に磁気感応センサ33を保持している。磁気感応センサ33は、基板36に信号線39を介して接続されている。基板36は、磁気感応センサ33と同様に、センサハウジング37に内蔵されている。
この基板36には、磁気感応センサ33の出力を出力するケーブル線38が接続され、ケーブル線38は外部に延長されている。
本実施形態においては、マグネットホルダ32は、基端部32bが内輪11の内径面11bの嵌合溝11cに圧入固定されている。
マグネットホルダ32は、内輪11から軸受空間を塞ぐように外輪12側に延出しており、軸受空間を覆うカバーとしても機能している。
ここで、センサホルダ31とマグネットホルダ32は、磁性材で構成されているため、磁気ノイズに起因する磁界の変化が磁気感応センサ33とマグネット34に伝達させないための磁気シールドとして機能する。
本実施形態のセンサハウジング37は、外径面に磁気感応センサ33を位置決め固定する3つの凹み37aが形成されており、各凹み37a内には磁気感応センサ33がそれぞれ内挿固定されている。
なお、取り付けられる磁気感応センサ33の数は、センサ付き転がり軸受の用途に応じて任意数に変更可能であり、センサハウジング37に形成される凹み37aの数もセンサ数に応じて任意に変更可能である。
本実施形態の構成は、三相モータの各相の位相角を検出する構成であり、軸の回転数や回転速度を検出するためには、センサが最低一つあれば良く、回転方向もあわせて検出するためには、センサが二つあればよい。
具体的には、マグネット34は、その外径面がマグネットホルダ32(図1参照)に固定され、磁気感応センサ33及びセンサハウジング37と対向している。
本実施形態では、マグネット34は、それぞれ同一形状の8個のN極34aと8個のS極34bが同一円周上にN極34aとS極34bが交互となるように環状に接続されて構成されている。
マグネット34は、センサハウジング37と同心であるため、マグネット34と各磁気感応センサ33との距離は、マグネット34の回転位置に関わらず変化しない。
各N極34a及び各S極34bは、磁束密度が磁気感応センサ33の方向に強くなるように配置されている。
なお、マグネット34が有する磁極の数は、磁気感応センサ33の数同様にセンサ付き転がり軸受の使用状況に応じて任意数に変更可能である。
図5のグラフg1に示すように、フェライト磁石のマグネットは、外部磁界強度がQを超えると、出力信号の精度が急激に悪くなる。
すなわち、希土類磁石のマグネット34は、単位体積当たりの最大エネルギー積が大きく、外部磁界に対して耐性に優れ、強磁界下でも減磁し難いという特性を備えていることが分かる。
出力された電気信号は、図1に示す信号線39を介して基板36に送られ、所定の処理を施された後、ケーブル線38を介して、外部に設置された測定装置(図示せず)に出力される。
この測定装置は、受け取った電気信号を基に、回転速度、回転数、回転方向、三相の位相角等の情報を得る。
モータ50は、ケーシング51の内周にステータ52が設けられるとともに、ケーシング51に、センサ付き転がり軸受10及び軸受53を介して回転軸54が回転自在に設けられ、回転軸にロータ55が設けられている。
センサ付き転がり軸受10を、モータ50の支持軸受とすることで、ロータ55から生じる漏洩磁束(磁気の流れを矢印で示す)を、センサホルダ(磁性体)31やマグネットホルダ(磁性体)32で遮断する。
これにより、漏洩磁束でモータ50が誤作動することを防ぐ。
さらに、図6では、センサ付き転がり軸受10をケーシング51の内部に設けた例について説明したが、これに限らないで、センサ付き転がり軸受10をケーシング51の外部に設けても同様の効果を得ることができる。
この場合、電磁ブレーキからも漏洩磁束が生じるが、センサ付き転がり軸受10を適用することで、漏洩磁束でモータ50が誤作動することを防ぐことができる。
これにより、磁気感応センサの検出精度が向上し、正確な測定を行うことが可能となる。
したがって、センサ付き転がり軸受10は、自動車、鉄道車両、製鉄設備、工作機械等に用いられる軸の軸受として用い、各装置の軸の回転速度を検出することが可能である。
また、前記実施形態では、センサホルダ31及びマグネットホルダ32の両部材を磁性体とした例について説明したが、センサホルダ31及びマグネットホルダ32の少なくとも一方を磁性体とすることも可能である。
11 内輪
12 外輪
13 転動体
30 センサ部
31 センサホルダ(取付け部材)
32 マグネットホルダ(取付け部材)
33 磁気感応センサ
34 マグネット(多極磁石)
50 モータ(回転装置)
Claims (1)
- 内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に介在する転動体と、前記内輪に取り付けられる磁性体からなる円環状のマグネットホルダと、該マグネットホルダに保持される円環状の多極磁石と、前記外輪に取り付けられる磁性体からなる円環状のセンサホルダと、該センサホルダに配置されたセンサハウジングと、該センサハウジングに保持され、前記多極磁石と対向する磁気感応センサと、を有し、モータ軸を支持するモータ用センサ付き転がり軸受であって、
前記センサホルダが前記多極磁石及び磁気感応センサを軸方向外方及び径方向外方にて覆うように形成され、
前記マグネットホルダは、前記内輪及び前記外輪間に形成される軸受空間を塞ぐように、前記外輪に向けて延出し、且つ、前記マグネットホルダの延出した先端部は、前記センサハウジングの外径側に保持された前記磁気感応センサと対向する前記多極磁石を内側に保持しており、
前記外輪に取り付けられる前記センサホルダは、前記外輪の外周面に沿った円周上に形成された凹状溝に前記円周上に等間隔で、且つ、Z+X(ここで、Z:転動体の数、X:2以上の整数)を満たす素数が加締め箇所の数となるように加締め固定され、
前記多極磁石を希土類磁石としたことを特徴とするモータ用センサ付き転がり軸受。
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