JP4733482B2 - 磁気式エンコーダ付きモータ - Google Patents
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Description
磁気式エンコーダは、モータのハウジングの端部に取付けられ、モータの両端に軸支された回転軸に同軸状態に取付けられている。
尚、コアレスモータの構成は、一般的であり、例えばハウジング内の両端の軸受メタル(軸受)に軸支された回転軸と、該回転軸により回転する回転子と、マグネットと、整流子と、ブラシを装着したブラシ台キャップと、から構成されている。
磁気式エンコーダ付きモータとしては、例えば下記の特許文献1に開示されている。この特許文献1のモータは、直流モータを取付けた磁気式エンコーダ付きモータとしている。
そこで、マグネットから発生する磁気ノイズを遮蔽するために磁性体から成る磁気シールド板やカバーで覆って磁気ノイズの侵入を防止するものが提案されている。
また、上述した特許文献1においては、磁気式エンコーダはエンコーダカバーにより覆われ、内部のポールマグネット(磁気ドラム)が磁性体からなるバックヨークの表面に取り付けられている。また、バックヨークは、その外周縁がホール素子(磁気センサ)よりもエンコーダカバーに近い位置にある。よって、モータ本体から発生した磁気ノイズがバックヨークの外周縁からエンコーダカバーに向かって飛散するため、磁気ノイズがホール素子へ侵入しない構造になっている。
しかし、このような構造においては、磁気センサを外周縁寄りに配設することが困難であり、従って、磁気ドラムの外径を大きくすることが出来ず、着磁数を多くして分解能を向上させることが出来なかった。
さらに、高トルクのモータを取り付けるとマグネットから発生する磁気ノイズが強く、磁気センサ42に影響を及ぼすため、磁気シールド45を取り付けるが、モータの電源供給部材(端子)46が両端に有るため、磁気シールド45は電源供給部材(端子)46より内側に取り付けなくてはならない。従って、磁気ドラム41の外径が小さくなってしまう。上述した結果、磁気ドラム41の外径が小さいと着磁数を増やすことが出来ず、分解能を向上させることが出来ず、要望に応じることが出来なかった(図7参照)。
前記ブラシ台キャップのガイド部材の切欠部に、前記磁気シールドのガイド部材の湾曲部を嵌合することにより、ブラシ台キャップと磁気シールドとが同一円周面となる構成としたことによって、達成される。
さらに、ブラシ台キャップのガイド部材の内面に、磁気シールドを嵌合させることによって、高トルクのモータを取り付けても、モータのマグネットから発生する磁気ノイズの侵入を完全に遮蔽して磁気センサに影響を及ぼすことがなくなる。
図1は磁気式エンコーダ付きモータの全体を示す断面図であり、図2は磁気式エンコーダ付きモータの全体を分解した断面図であり、図3は磁気シールドを示す正面図である。
このようにモータ10の端部に磁気式エンコーダ30を接続し、モータ10の回転軸16を磁気式エンコーダ30内部に挿通させている。ここでのコアレスモータ及び磁気式エンコーダの各々は円筒形状(直径16ミリ)で全長(約40ミリ)に形成されている。
ここではモータをコアレスモータ10として説明するが限定されるものでなく、コア付の直流モータ等であっても良い。
ブラシ台キャップ15のガイド部材は、一部周縁を切欠けした上方の切欠部15bと、周縁に沿って下方の湾曲部15a及び両端の端子穴15f付近の凹部15cとを接続した断面コの字状の略円筒形(略U字円筒形)に形成され、ブラシ台キャップ15に一体成形されている。
切欠部15bの幅は、後述する磁気シールド20の第2湾曲部20bと嵌合し易い幅と成し、両端の凹部15cも磁気シールド20の両端に突出した凸部20cと嵌合し易い幅に成っている。
断面コの字状の底面が底部15gであり、ブラシ台キャップ15の底部15gの中心に回転軸16を挿通させる回転軸穴15eと、その両端に端子穴15fが各々穿設されている。
このようにブラシ台キャップ15の他側に形成したガイド部材の内面(内側)のスペースに後述する僅かに径小した磁気シールド20を嵌合させることができる。
図3に示すように磁気シールド20は、例えば磁性材(金属材等)から形成され、他側にガイド部材を有している。ここでの磁気シールドは、純鉄の材料を用いたMIM(金属粉末射出成形)にて形成されている。純鉄の材料を用いることにより、磁気ノイズの侵入防止効果につながる。尚、MIM(金属粉末射出成形)の他に焼結成形、金属粉を混在した樹脂にて成形したものであっても良い。
磁気シールド20のガイド部材は、周縁に沿って下方の第1湾曲部20aと、湾曲部である、上方の第2湾曲部20bと、両端の端子穴22e付近に突出した凸部20c(肉厚)とから形成されている。よって、第1湾曲部20aと第2湾曲部20bとで上下方向を、突出した左右の凸部20cで左右方向を保持させることが出来、上下左右方向の四箇所により廻り止めの役目も果たしている。
断面コの字状の底面が底部20fであり、磁気シールド20の底部20fの中心に回転軸穴20dと、その両端に端子穴20eが各々穿設されている。
図5に示すように、回避した左右の凸部20cの内側には電源供給部材(端子/端子穴)が位置するように成している。ここでは、電源供給部材(端子/端子穴)自体が内側(反対側の凹み)の箇所に位置している。尚、電源供給部材(端子/端子穴)の位置は、左右の凸部20cの内側付近であれば良く、限定されるものでない。
このように磁気シールド20のガイド部材の湾曲部の肉厚分だけ外方に保持したことにより生じる空間部20h及び電源供給部材を回避した左右の凸部20cの形状にしたことにより生じる内部のスペースに、今までよりも大きい磁気ドラム31を配設することが出来る。よって、磁気ドラム31の外径を大きくすることにより、着磁数を多くし、結果として分解能を向上させることが出来る。さらにブラシ台キャップ15の切欠部15bに、磁気シールド20のガイド部材の湾曲部(第2湾曲部20b)の肉厚20gが嵌合することにより、突出することなく、ブラシ台キャップ15と磁気シールド20の外周縁を同一円周面にすることが出来る(図6参照)。
そして、磁気シールド20をブラシ台キャップ15のガイド部材の内面に嵌合した後、接着(接着剤)することにより固着される。
また、ブラシ台キャップ15に磁気シールド20を嵌合することで各穴の位置決めとなる。つまり、ブラシ台キャップ15の底部15gの両端の端子穴15fと、磁気シールド20の底部20fの両端の端子穴20eの位置が合致し、ブラシ台キャップ15の底部15gの回転軸穴15eと、磁気シールド20の底部20fの回転軸穴20dの位置も合致する。
このように磁気シールド20が円筒形状に形成され、嵌合することによりモータ10のマグネット17から発生する磁気ノイズの侵入を完全に防止することが出来る。また、磁気シールド20の全体がブラシ台キャップ15のガイド部材の内面(内側)に収まり嵌合することにより磁気式エンコーダ付きモータの全長が短くなり、小型化となる。
磁気式エンコーダ30の後述する各部品は、断面コの字状の円筒形状に形成した磁気シールド20(ケース)内に組み込まれる。ここでの磁気シールド20が円筒形状に形成されていることからケースも兼ねることが出来、部品点数が減る。
磁気式エンコーダ30は、上記したモータ10の回転軸16に軸支され、周囲に沿って磁極が交互に変化するよう着磁された円板状の磁気ドラム31と、該磁気ドラム31の着磁面と対向する位置に配置された磁気センサ32(例えばMRセンサ)を設けた略円盤状の基板33とを内設し、エンドキャップ34にて被着した構成と成している。また、基板33には検出信号を外部出力するための複数本のリード線35が取付けられる。
ハウジング11内に、各部品が組み込まれたモータ10のハウジング11の一方側の端縁開口部の段部11cに、ブラシ台キャップ15の他側の径小部15dを嵌合させる。次いでブラシ台キャップ15の他側に形成されたガイド部材に、磁気シールド20を嵌合させて位置決めを行い接着剤にて取付ける。
嵌合にあたっては、ブラシ台キャップ15の上方の切欠部15bに磁気シールド20の第2湾曲部20bを合致させ、下方の湾曲部15aに磁気シールド20の第1湾曲部20aを合致させ、さらにブラシ台キャップ15の端子穴15f付近の凹部15cに磁気シールド20の端子穴20e付近の凸部20cを合致させる。
次いで、モータ10の回転軸16に磁気ドラム31を嵌挿し、磁気センサ32を設けた略円盤状の基板33を装着し、最後にエンドキャップ34を磁気シールド20に被着して完成する。
10 モータ(コアレスモータ)
11 ハウジング
15 ブラシ台キャップ
15a 湾曲部(ガイド部材)
15b 切欠部(ガイド部材)
15c 凹部(ガイド部材)
17 マグネット
18 回転子
19 整流子
20 磁気シールド
20a 第1湾曲部(ガイド部材)
20b 第2湾曲部(ガイド部材)
20c 凸部(ガイド部材)
20g 肉厚
20h 空間部
30 磁気式エンコーダ
31 磁気ドラム
32 磁気センサ
33 基板
Claims (3)
- ハウジング内に軸支された回転軸と、該回転軸により回転する回転子と、マグネットと、整流子と、一側にブラシを装着すると共に他側にガイド部材を有したブラシ台キャップとから成るモータと、前記モータのマグネットから発生する磁気ノイズを遮蔽するガイド部材を有した磁気シールドと、磁極が交互に変化するよう着磁され、回転軸により回転する磁気ドラムと、該磁気ドラムの着磁面と対向する位置に配置された磁気センサを設けた基板とから成る磁気式エンコーダを同軸に備えた磁気式エンコーダ付きモータにおいて、
前記ブラシ台キャップのガイド部材の切欠部に、前記磁気シールドのガイド部材の湾曲部を嵌合することにより、ブラシ台キャップと磁気シールドとが同一円周面となる構成としたことを特徴とする、磁気式エンコーダ付きモータ。 - 前記磁気シールドのガイド部材は、周縁に沿って第1湾曲部と、第2湾曲部と、突出した左右の凸部とから形成され、左右の凸部の内側に電源供給部材が位置する構成とした請求項1記載の磁気式エンコーダ付きモータ。
- 前記磁気シールドが、金属粉末射出成形により一体形成されている、請求項1又は請求項2記載の磁気式エンコーダ付きモータ。
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