JP5709481B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明はモータに関し、さらに詳しくは、モータの構造に関するものである。

一般的に、モータでは、モータ軸線方向に延在する筒状のモータハウジングの内側に筒状のステータが固定され、かかるステータの内側に、回転出力軸を備えたロータが回転可能に配置されている。また、回転出力軸の回転数や角度位置等を検出するエンコーダを構成するにあたっては、回転出力軸の端部に環状のセンサマグネットを取り付ける一方、センサ基板に形成した穴に回転出力軸の端部を貫通させて、センサ基板に設けた感磁素子とセンサマグネットとを対向させた構成が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００９−２９０９１５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、センサ基板として、穴が形成された特殊な基板を用いるため、センサ基板のコストが嵩むとともに、センサ基板における配線や電子部品のレイアウトに多大な制約が発生するという問題点がある。また、特許文献１に記載の構成では、端板に支持基板を固定し、かかる支持基板によってセンサ基板を支持した構造とする必要があるため、センサ基板の固定に多大な手間がかかるという問題点もある。さらに、センサマグネットより軸端側に軸受が設けられているため、センサマグネットおよび感磁素子に対して電磁シールドを施そうとすると、軸受も含む広い範囲にわたってシールド部材で覆った構造とする必要があるので、軸端側が大型化してしまうという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、簡素な構成でセンサマグネットおよび感磁素子を配置できるとともに、センサマグネットおよび感磁素子に対して簡素な構成で電磁シールドを行うことのできるモータを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、モータ軸線方向に延在する筒状のモータハウジングと、前記モータハウジングの内側に固定された筒状のステータと、前記ステータの内側に回転可能に配置された回転出力軸を備えたロータと、を有するモータであって、前記回転出力軸の前記モータ軸線方向における一方側の端部に保持されたセンサマグネットと、該センサマグネットに前記モータ軸線方向の一方側で対向する感磁素子を前記モータ軸線方向の他方側の面に備えたセンサ基板と、前記モータ軸線方向の一方側に前記センサ基板が固定された状態で前記モータハウジングの端部に固定され、前記感磁素子にモータ軸線方向で重なる部分に開口部を備えた基板ホルダと、を有し、前記基板ホルダは磁性金属からなり、当該基板ホルダは、前記モータハウジングの端部に固定された環状フランジ部と、該環状フランジ部の内周縁から前記モータ軸線方向の一方側に突出した外側筒部と、該外側筒部の先端部から径方向内側に屈曲した環状底板部と、該環状底板部の内周縁からモータ軸線方向の他方側に向けて突出した内側筒部と、を備え、前記環状底板部の前記モ
ータ軸線方向の一方側の面に前記センサ基板が固定され、前記内側筒部によって、前記センサマグネットおよび前記感磁素子を径方向外側で覆う筒状のシールド部が構成されていることを特徴とする。

本発明では、回転出力軸のモータ軸線方向における一方側の端部に固定されたセンサマグネットと、センサマグネットに対向する感磁素子とによって、ロータの回転数や角度位置を検出するエンコーダが構成されている。ここで、感磁素子は、回転出力軸よりモータ軸線方向の一方側に位置するセンサ基板のモータ軸線方向の他方側の面に設けられている。このため、センサ基板には、回転出力軸を貫通させる穴を設けなくても、センサマグネットと感磁素子とをモータ軸線方向で対向させることができる等、簡素な構成でセンサマグネットおよび感磁素子を配置することができる。また、本発明において、センサ基板は、基板ホルダのモータ軸線方向の一方側に固定されており、かかる構成の場合、モータ軸線方向の一方側から他方側に向かってセンサ基板、基板ホルダおよびセンサマグネットがこの順に配置されることになるが、基板ホルダには、感磁素子にモータ軸線方向で重なる部分に開口部が設けられている。このため、感磁素子とセンサマグネットとは直接対向させることができる。また、基板ホルダは磁性金属からなり、かかる基板ホルダでは、モータ軸線の他方側に突出してセンサマグネットおよび感磁素子を径方向外側で覆う内側筒部によって筒状のシールド部が構成されている。このため、センサマグネットおよび感磁素子が配置されている部分を他のシールド部材で覆う必要がない等、簡素な構成によって、センサマグネットおよび感磁素子に対する電磁シールドを行うことができる。

本発明では、前記センサ基板において、前記ロータの外周面に前記モータ軸線方向で重なる位置に径方向外側で接する位置には、周方向の複数個所に貫通穴が形成されていることが好ましい。かかる構成の場合、モータの製造工程において、センサ基板の貫通穴から位置決めピンを貫通させ、位置決めピンがロータの外周面に接するような位置でセンサ基板を配置すれば、回転出力軸とセンサ基板とを正確に位置決めすることができる。それ故、回転出力軸に固定されたセンサマグネットと、センサ基板に設けられた感磁素子とを精度よく位置合わせすることができる。

本発明において、前記センサマグネットは、周方向にＳ極とＮ極が各々１極ずつ設けられており、前記センサ基板は、前記感磁素子として、少なくとも前記センサマグネットに前記モータ軸線方向で重なる位置に磁気抵抗素子を備えている構成を採用することができる。かかる構成によれば、簡素な構成でロータの回転数や角度位置を検出することができる。

本発明において、前記センサマグネットは、前記回転出力軸の前記モータ軸線方向における一方側の端面に円盤形状をもって固着されている構成を採用することができる。

本発明において、前記回転出力軸の前記モータ軸線方向における一方側の端部には、当該端部より大径のマグネットホルダが固着され、前記センサマグネットは、当該マグネットホルダを介して前記回転出力軸の端部に保持されていることが好ましい。かかる構成によれば、回転出力軸が細い場合でも、大径のセンサマグネットを回転出力軸に固定することができる。

この場合、前記センサマグネットは、前記マグネットホルダの前記モータ軸線方向の一方側の端面に円盤形状をもって固着されている構成を採用することができる。

本発明において、前記基板ホルダと前記センサ基板との間には絶縁性のスペーサが配置されていることが好ましい。かかる構成によれば、基板ホルダを磁性金属製としても、基板ホルダとセンサ基板との絶縁を確実に行うことができる。

本発明において、前記ステータに対する給電線、および前記センサ基板に電気的に接続されたセンサ出力線は、周方向の同一角度方向で前記モータハウジングの外周面に沿って前記モータ軸線方向の他方側に向けて延在している部分が当該モータハウジングに固定されていることが好ましい。かかる構成によれば、給電線およびセンサ出力線に対する電気的な接続作業を効率よく行うことができる。

本発明において、前記モータハウジングは、前記ステータが内側に嵌められた筒状ケースと、該筒状ケースに対して前記モータ軸線方向の一方側で隣接する位置で前記筒状ケースに連結され、前記回転出力軸を回転可能に支持する第１軸受を保持する第１軸受ホルダと、前記筒状ケースに対して前記モータ軸線方向の他方側で隣接する位置で前記筒状ケースに連結され、前記回転出力軸を回転可能に支持する第２軸受を保持する第２軸受ホルダと、を備え、前記基板ホルダは、前記第１軸受ホルダに固定されている構成を採用することができる。

本発明において、前記筒状ケースは鉄系金属からなり、前記第２軸受ホルダは、前記筒状ケースより熱伝導率が高い金属材料からなり、前記第２軸受ホルダは、前記ステータが内側に嵌る筒部を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、ステータが第２軸受ホルダに直接、接するので、ステータで発生した熱を効率よく第２軸受ホルダに逃がすことができる。

本発明では、回転出力軸のモータ軸線方向における一方側の端部にセンサマグネットが設けられている一方、感磁素子は、回転出力軸よりモータ軸線方向の一方側に位置するセンサ基板のモータ軸線方向の他方側の面に設けられている。このため、センサ基板には、回転出力軸を貫通させる穴を設けなくても、センサマグネットと感磁素子とをモータ軸線方向で対向させることができる等、簡素な構成でセンサマグネットおよび感磁素子を配置することができる。また、本発明においては、モータ軸線方向の一方側から他方側に向かってセンサ基板、基板ホルダおよびセンサマグネットがこの順に配置されることになるが、基板ホルダには、感磁素子にモータ軸線方向で重なる部分に開口部が設けられている。このため、感磁素子とセンサマグネットとは直接対向させることができる。また、基板ホルダは磁性金属からなり、かかる基板ホルダでは、モータ軸線の他方側に突出してセンサマグネットおよび感磁素子を径方向外側で覆う内側筒部によって筒状のシールド部が構成されている。このため、センサマグネットおよび感磁素子が配置されている部分を他のシールド部材で覆う必要がない等、簡素な構成によって、センサマグネットおよび感磁素子に対する電磁シールドを行うことができる。

本発明の実施の形態１に係るモータの外観を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係るモータからカバーを外した状態を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係るモータの内部構造等を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係るモータに構成したエンコーダ周辺を拡大して示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係るモータに構成したエンコーダの説明図である。 本発明の実施の形態２に係るモータの説明図である。 本発明の実施の形態２に係るモータの内部構造等を示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係るモータに構成したエンコーダ周辺を拡大して示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、モータ軸線方向の一方側を「反出力側（回転出力軸が突出している側とは反対側）」として説明し、モータ軸線方向の他方側を「出力側（回転出力軸が突出している側）」として説明する。また、以下に参照する図面において、モータ軸線については「Ｌ」で示し、モータ軸線方向の一方側（反出力側）を「Ｌ１」で示し、モータ軸線方向の他方側（出力側）を「Ｌ２」で示してある。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係るモータの外観を示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）はモータの側面図、およびモータを反出力側からみた背面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係るモータからカバーを外した状態を示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）はモータからカバーを外した状態の側面図、およびモータからカバーを外した状態を反出力側からみた背面図である。図３は、本発明の実施の形態１に係るモータの内部構造等を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）はモータからセンサ基板および基板ホルダを外した状態の断面図、モータからセンサ基板および基板ホルダを外した状態の反出力側からみた背面図、センサ基板を基板ホルダに固定した状態の側面図、センサ基板を基板ホルダに固定した状態を反出力側からみた背面図、基板ホルダの断面図、および基板ホルダを反出力側からみた背面図である。

図１、図２および図３（ａ）、（ｂ）において、本形態のモータ１は、比較的出力トルクの大きい永久磁石同期電動機であり、モータ軸線Ｌ方向に延在する筒状のモータハウジング１０と、モータハウジング１０の内側に固定された筒状のステータ２０と、ステータ２０の内側に回転可能に配置された回転出力軸３１を備えたロータ３０とを有している。

（モータハウジングの構成）
本形態において、モータハウジング１０は、ステータ２０が内側に嵌められた筒状ケース１１と、筒状ケース１１に対して反出力側Ｌ１で隣接する位置で筒状ケース１１に連結された第１軸受ホルダ１２と、筒状ケース１１に対して出力側Ｌ２で隣接する位置で筒状ケース１１に連結された第２軸受ホルダ１３とを備えており、筒状ケース１１の両端開口は、第１軸受ホルダ１２および第２軸受ホルダ１３で概ね塞がれた構造になっている。また、モータハウジング１０には、反出力側Ｌ１の端部を覆うように有底筒状のカバー１９がネジ９７により取り付けられている。

本形態において、筒状ケース１１および第１軸受ホルダ１２は、鉄系金属製の板材を所定形状に加工してなる。筒状ケース１１は、両端で開口する円筒部１１１と、円筒部１１１の反出力側Ｌ１の端部で径方向外側に折れ曲がった連結板部１１２と、円筒部１１１の出力側Ｌ２の端部で径方向外側に折れ曲がった連結板部１１３（図３（ｂ）参照）とを備えており、円筒部１１１は、出力側Ｌ２で円筒状のまま開口している。

第１軸受ホルダ１２は、筒状ケース１１の連結板部１１２に反出力側Ｌ１で重なってネジ９１により止められた環状端板部１２１と、環状端板部１２１の内周縁から出力側Ｌ２に向けて突出した円筒部１２２と、円筒部１２２の先端部から径方向内側に屈曲した環状底板部１２３とを備えており、円筒部１２２の内側において、円筒部１２２と環状底板部１２３とにより形成された環状段部にボールベアリングからなる第１軸受４１の外輪４１１が保持されている。

第２軸受ホルダ１３は、アルミニウム系金属やマグネシウム系金属等、筒状ケース１１に用いた鉄系金属より熱伝導率が高い金属材料からなり、本形態において、第２軸受ホルダ１３は、アルミニウム系金属の成型品からなる。このため、第２軸受ホルダ１３は、筒状ケース１１および第１軸受ホルダ１２よりも肉厚である。かかる第２軸受ホルダ１３は、略四角形のフランジ部１３１と、フランジ部１３１の径方向外側部分から反出力側Ｌ１に向けて突出した外側筒部１３２（筒部）と、フランジ部１３１の径方向内側部分から反出力側Ｌ１に向けて突出した内側筒部１３３とを備えており、フランジ部１３１から外側筒部１３２に跨って形成された肉厚部分が筒状ケース１１の連結板部１１３と重なってネジ９２により止められている。この状態で、外側筒部１３２の反出力側Ｌ１の端部と筒状ケース１１の出力側Ｌ２の端部とが当接し、モータハウジング１０の側面部が形成されている。また、外側筒部１３２の内周形状は、筒状ケース１１の内周形状と同一寸法の円形状になっている。

かかる第２軸受ホルダ１３において、内側筒部１３３の内側には、ボールベアリングからなる第２軸受４２の外輪４２１が保持されている。また、第２軸受ホルダ１３において、フランジ部１３１の中央部分では、出力側Ｌ２の端面から反出力側Ｌ１に向けて凹んだ凹部が形成されており、かかる凹部の底板部１３４には、回転出力軸３１を出力側Ｌ２に向けて突出させる開口部が形成されている。

このように構成したモータハウジング１０において、筒状ケース１１の反出力側Ｌ１の端部には、周方向の１個所に切欠き１１６が形成されており、かかる切欠き１１６によって、筒状ケース１１と第１軸受ホルダ１２との間には隙間が形成され、かかる隙間によって、後述する給電線２５をモータハウジング１０の外部に引き出すための挿通部１７が形成されている。本形態では、挿通部１７には給電線２５を固定するためのゴム製のブシュ２９が装着され、かかるブシュ２９によって給電線２５が固定されている。また、第１軸受ホルダ１２には、挿通部１７が位置する部分で径方向外側に突出した突出部１２７が形成されており、かかる突出部１２７は、筒状ケース１１の外周面に沿って所定の寸法、出力側Ｌ２に向けて延在している。ここで、突出部１２７と筒状ケース１１との間には、挿通部１７に繋がる隙間１８が空いている。従って、給電線２５において、ブシュ２９で固定されている箇所より先端側は、突出部１２７と筒状ケース１１との隙間１８においてモータハウジング１０の外周面に沿って出力側Ｌ２に向けて延在した後、モータハウジング１０の外部に引き出されている。

なお、第１軸受ホルダ１２には、突出部１２７に対して周方向で隣り合う位置にも突出部１２６が形成されており、かかる突出部１２６と重なる位置からは、図１（ｂ）に示すグランド線８１が引き出されている。

（ステータの構成）
ステータ２０は、特開２００９−２９０９１５号公報に記載のモータと同様、円環状のステータコア２１を備えており、ステータコア２１は、外周面がモータハウジング１０の内周面に当接した状態で固定されている。ステータコア２１は、半径方向内側に突出する複数の突極を周方向において等角度間隔に備えており、かかる突極には絶縁部材２２を介して駆動コイル２３が巻回されている。ここで、ステータコア２１は、複数の分割コアを環状に配列してなり、複数の分割コアの各々に突極が形成されている。分割コアは、薄板状の磁性鋼板が型抜きされた同一形状の板材を積層し、ダボかしめ等により接合することにより形成されている。

かかるステータコア２１は、分割コアの状態で駆動コイル２３を巻回した後、加熱した筒状ケース１１の内側に装着される焼き嵌めによって筒状ケース１１の内側に固定される。その際、ステータ２０は、出力側Ｌ２から筒状ケース１１の内側に挿入される。本形態では、ステータコア２１の長さ寸法（モータ軸線Ｌ方向における寸法）は、筒状ケース１１の長さ寸法（モータ軸線Ｌ方向における寸法）より大である。従って、ステータ２０を筒状ケース１１の内側に固定した後、第２軸受ホルダ１３を筒状ケース１１に連結すると、ステータ２０（ステータコア２１）の外周面のうち、出力側Ｌ２に位置する部分は、第２軸受ホルダ１３の外側筒部１３２の内周面に接することになる。

駆動コイル２３は、巻線の巻始めと巻終わりの両端末がステータコア２１の反出力側Ｌ１の端部に配置され、本形態において、両端末は、ステータコア２１の反出力の端部に配置された配線基板２６に接続されている。かかる配線基板２６には、回転出力軸３１が貫通する開口部が形成されている。配線基板２６には給電線２５が接続されており、給電線２５は、モータハウジング１０の外部に引き出された自由端部分の先端部にコネクタ２５０が接続されている。従って、ステータ２０の駆動コイル２３に対しては、コネクタ２５０、給電線２５および配線基板２６を介して外部から電力を供給可能である。

なお、配線基板２６と第１軸受ホルダ１２の環状底板部１２３との間には絶縁スペーサ２７が挿入されている。このため、第１軸受ホルダ１２を金属材料から構成した場合でも、第１軸受ホルダ１２と配線基板２６のパターンとが短絡することがない。

（ロータ３０の構成）
ロータ３０は、モータ軸線Ｌ方向に延在する回転出力軸３１と、回転出力軸３１の外周に固着された永久磁石からなるロータマグネット３２とを備えている。本形態において、ロータマグネット３２の外周側に保護テープ３９が巻回されている。回転出力軸３１は、ロータマグネット３２が固着されている部分が最も大径であり、かかる大径部分３１０より出力側Ｌ２は、複数個所の段部によって段階的に小径になっている。本形態では、大径部分３１０に隣接する小径部分３１１に第２軸受４２の内輪４２２が装着されている。

また、回転出力軸３１は、大径部分３１０より反出力側Ｌ１でも複数個所の段部によって段階的に小径になっている。本形態において、回転出力軸３１は、大径部分３１０より反出力側Ｌ１に３個所の段部によって、大径部分３１０より細径の中径部分３１６、中径部分３１６より細径の小径部分３１７、および小径部分３１７より細径の最小径部分３１８がこの順に形成されており、小径部分３１７には第１軸受４１の内輪４１２が装着されている。なお、小径部分３１７には周溝３１９が形成されており、かかる周溝３１９に止められた止め輪３８によって第１軸受４１の内輪４１２が回転出力軸３１に固定されている。

（磁気式エンコーダの構成）
図４は、本発明の実施の形態１に係るモータに構成したエンコーダ周辺を拡大して示す断面図である。図５は、本発明の実施の形態１に係るモータに構成したエンコーダの説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はエンコーダの構成を示す説明図、エンコーダに用いた磁気抵抗素子５２１からの出力信号の説明図、および磁気抵抗素子５２１からの出力信号に基づいて回転出力軸３１の角度位置を求める方法を示す説明図である。

図３および図４に示すように、回転出力軸３１の反出力側Ｌ１の端部には、ロータ３０の回転数や回転角度を監視する磁気式のエンコーダ５が構成されている。かかるエンコーダ５を構成するにあたって、本形態では、図４に示すように、回転出力軸３１の反出力側Ｌ１の端部には永久磁石からなるセンサマグネット５１が固定されており、かかるセンサマグネット５１に対して反出力側Ｌ１で対向するように、感磁素子５２が配置されている。本形態において、センサマグネット５１は、回転出力軸３１の反出力側Ｌ１の端面３３に形成された凹部３３０に部分的に嵌った状態で接着剤等により固定された円盤状の永久磁石からなり、回転出力軸３１の最小径部分３１８よりもわずかに小径である。

図５（ａ）に示すように、センサマグネット５１には周方向にＮ極とＳ極が１極ずつ形成されている。感磁素子５２は、互いに直交する方向に磁気抵抗パターンが形成された磁気抵抗素子５２１であり、かかる磁気抵抗素子５２１は、モータ軸線Ｌ方向においてセンサマグネット５１の中心と対向するように配置されている。また、エンコーダ５にアブソリュート動作を行わせる場合、感磁素子５２として、磁気抵抗素子５２１の他に、センサマグネット５１の中心からずれた位置でセンサマグネット５１と対向する２つのホール素子５２２、５２３が用いられる。かかるホール素子５２２、５２３は、センサマグネット５１の中心からみて互いに９０°ずれた位置に配置される。

再び図４において、本形態において、回転出力軸３１に対して反出力側Ｌ１には、センサマグネット５１に反出力側Ｌ１で対向するセンサ基板５５が配置されている。かかるセンサ基板５５において、出力側Ｌ２の面には、上記した感磁素子５２（磁気抵抗素子５２１、あるいは磁気抵抗素子５２１およびホール素子５２２、５２３）が実装されており、感磁素子５２は、センサ基板５５から出力側Ｌ２に向けて突出している。また、センサ基板５５の反出力側Ｌ１の面には、半導体装置等の電子部品５６が実装されている。

センサ基板５５において、回転出力軸３１の最小径部分３１８の外周面にモータ軸線Ｌ方向で重なる位置に径方向外側で接する位置には、周方向の複数個所に貫通穴５５０が形成されている。すなわち、センサ基板５５に対して回転出力軸３１の最小径部分３１８を投影すると、円となるが、かかる円に外接する箇所に貫通穴５５０が形成されている。本形態では、センサ基板５５には、周方向の３か所に貫通穴５５０が形成されている。

本形態では、センサ基板５５を配置するにあたって基板ホルダ６０が用いられている。基板ホルダ６０は、モータハウジング１０の端部にネジ９３（図２（ｂ）参照）により固定された環状フランジ部６１と、環状フランジ部６１の内周縁から反出力側Ｌ１に突出した外側筒部６２と、外側筒部６２の先端部から径方内側に屈曲した環状底板部６３と、環状底板部６３の内周縁から出力側Ｌ２に向けて突出した内側筒部６４とを備えており、環状底板部６３の反出力側Ｌ１の面にセンサ基板５５が固定されている。より具体的には、センサ基板５５において、基板ホルダ６０の環状底板部６３の穴６３０と重なる位置にはネジ９４が止められ、かかるネジ９４によって、センサ基板５５と基板ホルダ６０とが固定されている。本形態では、２か所に止められたネジ９４によって、センサ基板５５と基板ホルダ６０とが固定されている。

なお、環状フランジ部６１は、周方向において等角度間隔の３か所に外側に向けて突出した突出部６１１を備えており、かかる突出部６１１には穴６１９が形成されている。また、第１軸受ホルダ１２の環状端板部１２１には、穴６１９と重なる位置に穴１２９が形成されており、穴６１９、１２９を利用して、基板ホルダ６０と、モータハウジング１０の反出力側Ｌ１の端部を構成する第１軸受ホルダ１２とがネジ９３により固定されている。なお、３つのネジ９３のうちの一つは、グランド線８１と基板ホルダ６０とを接続するのに利用されている。

かかる構成の基板ホルダ６０において、内側筒部６４の内側は開口部６６になっているため、センサ基板５５に実装されている感磁素子５２は、基板ホルダ６０を介さずに直接、センサマグネット５１にモータ軸線方向Ｌで対向することになる。また、内側筒部６４の内側には、回転出力軸３１に固着されているセンサマグネット５１、および感磁素子５２が位置しており、センサマグネット５１と感磁素子５２とは、内側筒部６４の内側でモータ軸線方向Ｌで対向している。

ここで、基板ホルダ６０は、ＳＰＣＥやＳＰＣＣ材等の磁性金属製の板材をプレス加工してなる。このため、内側筒部６４は、センサマグネット５１および感磁素子５２を径方向外側で覆うシールド部５０（電磁シールド部）として機能するようになっている。また、基板ホルダ６０とセンサ基板５５との間には、環状底板部６３よりわずかに大サイズかつ幅広に形成された環状の絶縁スペーサ５７が挿入されている。このため、基板ホルダ６０が磁性金属製であっても、基板ホルダ６０とセンサ基板５５に形成されたパターンとが短絡することがない。

また、センサ基板５５に実装された電子部品５６は、図５（ａ）を参照して後述する回転検出回路を構成しており、かかる回転検出回路からの信号出力は、センサ基板５５に接続されたセンサ出力線５８を介して行われる。ここで、センサ出力線５８は、筒状ケース１１と第１軸受ホルダ１２との間に端部が固定されたブシュ５９（図２参照）によってモータハウジング１０に固定されており、ブシュ５９は、給電線２５に対するブシュ２９と周方向の同一角度方向に位置する。また、センサ出力線５８は、ブシュ５９による固定箇所より先端側が、給電線２５と周方向の同一角度方向でモータハウジング１０の外周面に沿ってモータ軸線Ｌ方向の出力側Ｌ２に向けて延在し、かかる延在部分は、給電線２５とともに結束帯等の止め具２８によって第１軸受ホルダ１２の突出部１２７に固定されている。また、センサ出力線５８は、止め具２８による固定箇所より先端側は、給電線２５に沿って延在する自由端になっており、その先端側にはコネクタ５８０が接続されている。このようにして、給電線２５およびセンサ出力線５８は、周方向の同一角度方向でモータハウジング１０の外周面に沿って出力側Ｌ２に向けて延在している部分がモータハウジング１０に固定されている。

（エンコーダ５の動作）
図５（ａ）に示すように、本形態のエンコーダ５は、センサマグネット５１と感磁素子５２とによって磁気式のロータリーエンコーダとして構成されており、センサマグネット５１は、感磁素子５２と対向する面にＳ極とＮ極が一対、周方向で着磁されている。また、磁気抵抗素子５２１（感磁素子５２）には、互いに直交する方向に磁気抵抗パターンが形成されている。

また、センサ基板５５に実装された電子部品５６は、感磁素子５２から出力される信号に対する一対の増幅回路５６１、これらの増幅回路５６１から出力される正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓに補間処理や各種演算処理を行うＣＰＵからなる演算回路５６３、および出力インターフェース５６４等を構成している。

かかるエンコーダ５では、回転出力軸３１およびセンサマグネット５１が１回転すると、磁気抵抗素子５２１からは、図５（ｂ）に示す正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓが２周期分、出力される。従って、正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓを増幅回路５６１により増幅した後、演算回路５６３において、図５（ｃ）に示すように、正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓからθ＝ｔａｎ^-1（ｓｉｎ／ｃｏｓ）を求めれば、回転出力軸３１の角度位置θが分かる。また、本形態のように、感磁素子５２として、センサマグネット５１の中心からみて９０°ずれた位置にホール素子５２２、５２３を配置すれば、現在位置が正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓのいずれの区間に位置するかを検出することができる。このため、エンコーダ５にアブソリュート動作を行わせることができる。また、ホール素子５２２、５２３を省略しても、エンコーダ５は、インクリメンタル動作を行うことが可能である。

なお、磁気抵抗素子５２１は、センサマグネット５１との位置関係が多少ずれても検出精度に大きな影響を受けないが、本形態では、センサ基板５５には、回転出力軸３１の最小径部分３１８を投影した際の円に外接する箇所に貫通穴５５０が形成されている。従って、モータ１の製造工程において、センサ基板５５が固定された基板ホルダ６０をモータハウジング１０に固定する際、センサ基板５５の貫通穴５５０から位置決めピンを貫通させ、かかる位置決めピンが回転出力軸３１の最小径部分３１８に均等に接するように基板ホルダ６０をモータハウジング１０に固定すれば、センサ基板５５と回転出力軸３１とを精度よく位置合わせすることができ、その結果、センサマグネット５１の位置と磁気抵抗素子５２１の位置とが精度よく合わせされる。なお、貫通穴５５０の位置は、回転出力軸３１の最小径部分３１８に限らず、ロータ３０の外周面に対応する位置に設ければ、センサマグネット５１と磁気抵抗素子５２１とを精度よく位置合わせすることができる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のモータ１では、回転出力軸３１の反出力側Ｌ１の端部に保持されたセンサマグネット５１と、このセンサマグネット５１に反出力側Ｌ１で対向する感磁素子５２とによって磁気式のエンコーダ５が構成されており、かかるエンコーダ５において、感磁素子５２は、センサ基板５５の反出力側Ｌ１の面に実装されている。このため、センサ基板５５に穴を設けて回転出力軸３１の端部を貫通させる必要がない等、簡素な構成でセンサマグネット５１とセンサ基板５５とを配置することができる。

また、感磁素子５２は、センサ基板５５の出力側Ｌ２の面に設けられ、かかるセンサ基板５５は、基板ホルダ６０の反出力側Ｌ１に固定されている。かかる構成の場合、モータ軸線Ｌ方向の反出力側Ｌ１から出力側Ｌ２に向かってセンサ基板５５、基板ホルダ６０およびセンサマグネット５１がこの順に配置されることになるが、基板ホルダ６０には、感磁素子５２にモータ軸線Ｌ方向で重なる部分に開口部６６が設けられているため、感磁素子５２とセンサマグネット５１とは直接対向する。

また、基板ホルダ６０は磁性金属からなり、かかる基板ホルダ６０には、開口部６６の内周縁から出力側Ｌ２に突出してセンサマグネット５１および感磁素子５２を径方向外側で覆う内側筒部６４が形成されている。このため、基板ホルダ６０の内側筒部６４によってセンサマグネット５１および感磁素子５２に対するシールド部５０が構成されている。従って、センサマグネット５１および感磁素子５２が配置されている部分を他のシールド部材で覆う必要がない等、簡素な構成によって、センサマグネット５１および感磁素子５２に対する電磁シールドを行うことができる。

また、モータ１の製造工程において、センサ基板５５の貫通穴５５０から位置決めピンを貫通させ、位置決めピンがロータ３０の外周面に接するような位置でセンサ基板５５を配置すれば、回転出力軸３１とセンサ基板５５とを正確に位置決めすることができる。それ故、回転出力軸３１に固定されたセンサマグネット５１と、センサ基板５５に設けられた感磁素子５２とを精度よく位置合わせすることができる。

また、給電線２５およびセンサ出力線５８は、周方向の同一角度方向でモータハウジング１０の外周面に沿って出力側Ｌ２に向けて延在している部分がモータハウジング１０に固定されている。このため、モータ１の給電線２５およびセンサ出力線５８に対する電気的な接続作業を効率よく行うことができる。

また、第２軸受ホルダ１３はアルミニウム系金属からなり、かかる第２軸受ホルダ１３は、ステータ２０が内側に嵌って直接、接する外側筒部１３２（筒部）を備えている。ここで、第２軸受ホルダ１３に用いたアルミニウム系金属は、筒状ケース１１に用いた鉄系金属よりも熱伝導性に優れている。また、第２軸受ホルダ１３は、筒状ケース１１より肉厚である。従って、ステータ２０で発生した熱を効率よく第２軸受ホルダ１３に逃がすことができる。また、第２軸受ホルダ１３の外側筒部１３２にステータ２０が嵌っているので、ステータ２０を基準に第２軸受４２の位置を決めることができる。従って、第２軸受ホルダ１３と筒状ケース１１との連結部分での寸法精度が低い場合でも、ステータコア２１と第２軸受４２の同軸度が高いので、回転出力軸３１の傾きを確実に防止することができる。

また、ステータ２０の長さ寸法が相違するモータ１を構成する場合でも、筒状ケース１１の長さ寸法および第２軸受ホルダ１３の外側筒部１３２の長さ寸法のうちの一方を変更すればよく、筒状ケース１１および第２軸受ホルダ１３のうちの一方について共通のものを用いることができる。

［実施の形態２］
図６は、本発明の実施の形態２に係るモータの説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）はモータからカバーを外した状態の側面図、およびモータからカバーを外した状態を反出力側からみた背面図である。図７は、本発明の実施の形態２に係るモータの内部構造等を示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はモータからセンサ基板および基板ホルダを外した状態の断面図、モータからセンサ基板および基板ホルダを外した状態の反出力側からみた背面図、基板ホルダの断面図、および基板ホルダを反出力側からみた背面図である。図８は、本発明の実施の形態２に係るモータに構成したエンコーダ周辺を拡大して示す断面図である。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態１と略同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。

図６および図７（ａ）、（ｂ）に示す本形態のモータ１も、実施の形態１と同様、永久磁石同期電動機であり、モータ軸線Ｌ方向に延在する筒状のモータハウジング１０と、モータハウジング１０の内側に固定された筒状のステータ２０と、ステータ２０の内側に回転可能に配置された回転出力軸３１を備えたロータ３０とを有している。本形態においても、実施の形態１と同様、モータハウジング１０は、ステータ２０が内側に嵌められた鉄系金属製の筒状ケース１１と、筒状ケース１１に対して反出力側Ｌ１で隣接する位置で筒状ケース１１に連結された鉄系金属製の第１軸受ホルダ１２と、筒状ケース１１に対して出力側Ｌ２で隣接する位置で筒状ケース１１に連結されたアルミニウム系金属製の第２軸受ホルダ１３とを備えている。なお、本形態では、筒状ケース１１と第１軸受ホルダ１２とを連結するにあたって、第１軸受ホルダ１２の環状端板部１２１から出力側Ｌ２に向けて突出する爪状突起１２８を設ける一方、筒状ケース１１には爪状突起１２８が入る穴９５が形成されており、爪状突起１２８を穴９５に入れた後、爪状突起１２８をカシメや溶接等によって結合させてある。

本形態においても、実施の形態１と同様、ステータ２０では、ステータコア２１が筒状ケース１１の内側に焼き嵌めによって固定されている。但し、本形態のモータ１は、実施の形態１に比して出力が小さく、ステータ２０での発熱が小さい。従って、第２軸受ホルダ１３には、実施の形態１で形成した外側筒部１３２（図３等を参照）が形成されておらず、ステータコア２１は、筒状ケース１１のみに接し、第２軸受ホルダ１３とは接していない。また、第２軸受ホルダ１３には外側筒部１３２（図３等を参照）が形成されていないため、第２軸受ホルダ１３と筒状ケース１１とは、第２軸受ホルダ１３のフランジ部１３１に止められたネジ９７によって固定されている。なお、本形態では、筒状ケース１１においてモータ軸線Ｌ方向の中央位置より出力側Ｌ２寄りの位置には、内径寸法が縮小した環状段部１１５が形成されている。従って、ステータ２０は、筒状ケース１１の内側に反出力側Ｌ１から嵌められ、環状段部１１５によってモータ軸線Ｌ方向における位置決めが行われている。

本形態においても、実施の形態１と同様、ロータ３０は、モータ軸線Ｌ方向に延在する回転出力軸３１と、回転出力軸３１の外周に固着された永久磁石からなるロータマグネット３２とを備えている。回転出力軸３１は、ロータマグネット３２が固着されている部分が最も大径であり、かかる大径部分３１０より出力側Ｌ２は、複数個所の段部によって段階的に小径になっている。また、回転出力軸３１は、大径部分３１０より反出力側Ｌ１でも複数個所の段部によって段階的に小径になっている。本形態において、回転出力軸３１は、大径部分３１０より反出力側Ｌ１に３個所の段部によって、大径部分３１０より細径の中径部分３１６、中径部分３１６より細径の小径部分３１７、および小径部分３１７より細径の最小径部分３１８がこの順に形成されており、小径部分３１７には第１軸受４１の内輪４１２が装着されている。なお、小径部分３１７には周溝３１９が形成されており、かかる周溝３１９に止められた止め輪３８によって第１軸受４１の内輪４１２が回転出力軸３１に固定されている。

また、本形態においても、実施の形態１と同様、モータ１の反出力側Ｌ１の端部にはエンコーダ５が構成されており、エンコーダ５は、回転出力軸３１の反出力側Ｌ１の端部に固定されたセンサマグネット５１と、センサマグネット５１に対して反出力側Ｌ１で対向する感磁素子５２とを備えている。かかるセンサマグネット５１および感磁素子５２の構成は実施の形態１と同様である。

本形態では、エンコーダ５を構成するにあたって、図８に示すように、ロータ３０は、回転出力軸３１の最小径部分３１８にネジや接着剤等により固定されたマグネットホルダ３６を備えており、センサマグネット５１は、マグネットホルダ３６を介して回転出力軸３１の端部に固定されている。より具体的には、マグネットホルダ３６は、回転出力軸３１の最小径部分３１８に嵌められた筒状胴部３６２と、筒状胴部３６２の反出力側Ｌ１の端部で拡径する円盤状のマグネット保持部３６１とを備えており、マグネット保持部３６１の反出力側Ｌ１の端面３６５（マグネットホルダ３６の反出力側Ｌ１の端面）には凹部３６０が形成されている。従って、本形態においては、センサマグネット５１として円盤状の永久磁石が用いられ、かかるセンサマグネット５１は、凹部３６０に部分的に嵌った状態で接着剤等により固定されている。かかるセンサマグネット５１は、マグネットホルダ３６のマグネット保持部３６１よりはわずかに小径であるが、回転出力軸３１の最小径部分３１８より大径である。なお、マグネットホルダ３６の筒状胴部３６２には穴３６６が形成されており、かかる穴３６６は、ネジ穴、あるいは接着剤で固定する際の接着剤注入穴として利用することができる。

また、本形態においても、実施の形態１と同様、回転出力軸３１に対して反出力側Ｌ１には、センサマグネット５１に反出力側Ｌ１で対向するセンサ基板５５が配置されており、かかるセンサ基板５５の出力側Ｌ２の面に感磁素子５２が保持されている。また、センサ基板５５は、基板ホルダ６０に保持されており、基板ホルダ６０は、モータハウジング１０の端部にネジ９３（図６（ｂ）参照）により固定された環状フランジ部６１と、環状フランジ部６１の内周縁から反出力側Ｌ１に突出した外側筒部６２と、外側筒部６２の先端部から径方内側に屈曲した環状底板部６３と、環状底板部６３の内周縁から出力側Ｌ２に向けて突出した内側筒部６４とを備えており、環状底板部６３の反出力側Ｌ１の面にセンサ基板５５が固定されている。より具体的には、センサ基板５５において、基板ホルダ６０の穴６３０と重なる位置にはネジ９４が止められ、かかるネジ９４によって、センサ基板５５と基板ホルダ６０とが固定されている。なお、基板ホルダ６０の環状フランジ部６１には、周方向において等角度間隔の３か所に穴６１９が形成されている一方、第１軸受ホルダ１２の環状端板部１２１には、穴６１９と重なる位置に穴１２９が形成されており、穴６１９、１２９を利用して、基板ホルダ６０と、モータハウジング１０の反出力側Ｌ１の端部を構成する第１軸受ホルダ１２とがネジ９３により固定されている。

かかる構成の基板ホルダ６０において、内側筒部６４の内側は開口部６６になっているため、センサ基板５５に実装されている感磁素子５２は、基板ホルダ６０を介さずに直接、センサマグネット５１に対向することになる。また、内側筒部６４の内側には、回転出力軸３１に固着されているセンサマグネット５１、および感磁素子５２が位置しており、センサマグネット５１と感磁素子５２とは、内側筒部６４の内側で対向している。

ここで、基板ホルダ６０は、磁性金属製の板材をプレス加工してなる。このため、内側筒部６４は、センサマグネット５１および感磁素子５２を径方向外側で覆うシールド部５０（電磁シールド部）として機能するようになっている。また、基板ホルダ６０とセンサ基板５５との間には、環状底板部６３よりわずかに大サイズかつ幅広に形成された環状の絶縁スペーサ５７が挿入されている。このため、基板ホルダ６０が磁性金属製であっても、基板ホルダ６０とセンサ基板５５に形成されたパターンとが短絡することがない。

なお、図６（ｂ）に示すように、センサ基板５５には貫通穴５５０が形成されており、本形態において、貫通穴５５０は、マグネットホルダ３６の円盤状のマグネット保持部３６１の外周面にモータ軸線Ｌ方向で重なる位置に径方向外側で接する位置に形成されている。すなわち、センサ基板５５に対してマグネットホルダ３６を投影すると、円となるが、かかる円に外接する箇所に貫通穴５５０が形成されている。従って、モータ１の製造工程において、センサ基板５５の貫通穴５５０から位置決めピンを貫通させ、位置決めピンがロータ３０の外周面（マグネットホルダ３６の外周面）に接するような位置でセンサ基板５５を配置すれば、マグネットホルダ３６とセンサ基板５５とを正確に位置決めすることができる。それ故、マグネットホルダ３６を介して回転出力軸３１に固定されたセンサマグネット５１と、センサ基板５５に設けられた感磁素子５２とを精度よく位置合わせすることができる。

また、図７（ｂ）、（ｄ）に示すように、基板ホルダ６０の環状フランジ部６１には２つの穴６１０が形成されている一方、第１軸受ホルダ１２の環状端板部１２１には、穴６１０と重なる位置に穴１２５が形成されている。穴６１０、１２５はカバー（図示せず）を固定する際のネジ穴である。また、モータ１の製造工程において、基板ホルダ６０の穴６１０と第１軸受ホルダ１２の穴１２５に位置決めピンを貫通させれば、第１軸受ホルダ１２に対して基板ホルダ６０を位置精度よく固定することができる。

以上説明したように、本形態のモータ１でも、実施の形態１と同様、エンコーダ５において、感磁素子５２は、センサ基板５５の反出力側Ｌ１の面に実装されている。このため、センサ基板５５に穴を設けて回転出力軸３１の端部を貫通させる必要がない等、簡素な構成でセンサマグネット５１とセンサ基板５５とを配置することができる。また、基板ホルダ６０は磁性金属からなり、かかる基板ホルダ６０の内側筒部６４は、センサマグネット５１および感磁素子５２を外周側で覆うシールド部５０として機能する。従って、簡素な構成によって、センサマグネット５１および感磁素子５２に対する電磁シールドを行うことができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。

［他の実施の形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施することができる。例えば、上記実施の形態では、ステータコア２１として分割コアを用いたが、全体で一体のステータコアを用いたモータに本発明を適用してもよい。

また、上記実施の形態において、ステータ２０では、ステータコア２１がモータ軸線Ｌ方向に一段形成されていたが、ステータコア２１がモータ軸線Ｌ方向に複数段、重ねて、出力を増大させたモータに本発明を適用してもよい。

また、上記実施の形態において、エンコーダ５を第１軸受ホルダ１２に対して反出力側Ｌ１で隣り合う位置に設けたが、エンコーダ５と第１軸受ホルダ１２の間にロータ３０に対するブレーキ機構等を配置したモータに本発明を適用してもよい。

上記実施形態においては、本発明を永久磁石同期電動機を適用した例を示したが、例えばステッピングモータや電磁石同期電動機等のその他の同期電動機や、誘導電動機、整流子電動機、その他の電動機に本発明を適用してもよい。

１・・モータ
５・・エンコーダ
１０・・モータハウジング
１１・・筒状ケース
１２・・第１軸受ホルダ
１３・・第２軸受ホルダ
２０・・ステータ
２１・・ステータコア
２３・・駆動コイル
２５・・給電線
３０・・ロータ
３１・・回転出力軸
３２・・ロータマグネット
３６・・マグネットホルダ
５０・・シールド部（電磁シールド部）
５１・・センサマグネット
５２・・感磁素子
５５・・センサ基板
５７・・絶縁スペーサ
５８・・センサ出力線
６１・・環状フランジ部
６２・・外側筒部
６３・・環状底板部
６４・・内側筒部
６０・・基板ホルダ
６６・・開口部
５２１・・磁気抵抗素子
５２２、５２３・・ホール素子
５５０・・穴
Ｌ・・モータ軸線
Ｌ１・・反出力側（モータ軸線方向の一方側）
Ｌ２・・出力側（モータ軸線方向の他方側）

Claims (10)

1. モータ軸線方向に延在する筒状のモータハウジングと、
   前記モータハウジングの内側に固定された筒状のステータと、
   前記ステータの内側に回転可能に配置された回転出力軸を備えたロータと、
   を有するモータであって、
   前記回転出力軸の前記モータ軸線方向における一方側の端部に保持されたセンサマグネットと、
   該センサマグネットに前記モータ軸線方向の一方側で対向する感磁素子を前記モータ軸線方向の他方側の面に備えたセンサ基板と、
   前記モータ軸線方向の一方側に前記センサ基板が固定された状態で前記モータハウジングの端部に固定され、前記感磁素子にモータ軸線方向で重なる部分に開口部を備えた基板ホルダと、
   を有し、
   前記基板ホルダは磁性金属からなり、
   当該基板ホルダは、前記モータハウジングの端部に固定された環状フランジ部と、該環状フランジ部の内周縁から前記モータ軸線方向の一方側に突出した外側筒部と、該外側筒部の先端部から径方向内側に屈曲した環状底板部と、該環状底板部の内周縁からモータ軸線方向の他方側に向けて突出した内側筒部と、を備え、
   前記環状底板部の前記モータ軸線方向の一方側の面に前記センサ基板が固定され、
   前記内側筒部によって、前記センサマグネットおよび前記感磁素子を径方向外側で覆う筒状のシールド部が構成されていることを特徴とするモータ。
2. 前記センサ基板において、前記ロータの外周面に前記モータ軸線方向で重なる位置に径方向外側で接する位置には、周方向の複数個所に貫通穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記センサマグネットは、周方向にＳ極とＮ極が各々１極ずつ設けられており、
   前記センサ基板は、前記感磁素子として、少なくとも前記センサマグネットに前記モータ軸線方向で重なる位置に磁気抵抗素子を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
4. 前記センサマグネットは、前記回転出力軸の前記モータ軸線方向における一方側の端面に円盤形状をもって固着されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のモータ。
5. 前記回転出力軸の前記モータ軸線方向における一方側の端部には、当該端部より大径のマグネットホルダが固着され、
   前記センサマグネットは、当該マグネットホルダを介して前記回転出力軸の端部に保持されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のモータ。
6. 前記センサマグネットは、前記マグネットホルダの前記モータ軸線方向の一方側の端面に円盤形状をもって固着されていることを特徴とする請求項５に記載のモータ。
7. 前記基板ホルダと前記センサ基板との間には絶縁性のスペーサが配置されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のモータ。
8. 前記ステータに対する給電線、および前記センサ基板に電気的に接続されたセンサ出力線は、周方向の同一角度方向で前記モータハウジングの外周面に沿って前記モータ軸線方向の他方側に向けて延在している部分が当該モータハウジングに固定されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のモータ。
9. 前記モータハウジングは、前記ステータが内側に嵌められた筒状ケースと、該筒状ケースに対して前記モータ軸線方向の一方側で隣接する位置で前記筒状ケースに連結され、前記回転出力軸を回転可能に支持する第１軸受を保持する第１軸受ホルダと、前記筒状ケースに対して前記モータ軸線方向の他方側で隣接する位置で前記筒状ケースに連結され、前記回転出力軸を回転可能に支持する第２軸受を保持する第２軸受ホルダと、を備え、
   前記基板ホルダは、前記第１軸受ホルダに固定されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のモータ。
10. 前記筒状ケースは鉄系金属からなり、
    前記第２軸受ホルダは、前記筒状ケースより熱伝導率が高い金属材料からなり、
    前記第２軸受ホルダは、前記ステータが内側に嵌る筒部を備えていることを特徴とする請求項９に記載のモータ。

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