(57)【要約】【課題】コンパクトで、生産コストが低く、密閉性が高く、回転センサの検出精度が高いモータを提供すること。【解決手段】モータ１０は、その回転軸１８を軸支する負荷側軸受１３、及び反負荷側軸受１５が、第１の負荷側筒部１６１、及び第１の反負荷側筒部１２１に嵌込まれており、磁気式回転センサ２０の環状永久磁石２４が、回転軸１８の反負荷側軸受１５よりも先に延出した部分に取付けられ、パルス信号検出素子２２を具える素子用ケース２６が、反負荷側ブラケット１２に設けられたケース用嵌合部１２３に嵌込まれているため、コンパクトで、生産コストが低く、耐環境性が高く、回転センサの検出精度が高い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のフレームの開口部に嵌められる負荷側ブラケット及び反負荷側ブラケットと、パルス信号検出素子、素子用ケース及び環状永久磁石を具える磁気式回転センサを内蔵するモータにおいて、
前記負荷側ブラケットの内側に、第１の負荷側筒部、及び該第１の負荷側筒部より外側に、該第１の負荷側筒部よりも小径の第２の負荷側筒部が設けられ、
前記反負荷側ブラケットの内側に、第１の反負荷側筒部、及び該第１の反負荷側筒部より外側に、該第１の反負荷側筒部よりも小径の第２の反負荷側筒部が設けられ、
前記モータの回転軸に取付けられる負荷側軸受及び反負荷側軸受は、前記第１の負荷側筒部又は第１の反負荷側筒部に、前記第１の負荷側筒部又は第１の反負荷側筒部と前記第２の負荷側筒部又は第２の反負荷側筒部との段部に接するように嵌込まれ、
前記第２の反負荷側筒部の側壁には、前記素子用ケースが嵌込まれるケース用嵌合部が設けられ、
前記環状永久磁石は、その外径が前記第２の反負荷側筒部の内径より小径で、前記回転軸の前記反負荷側軸受より延出した部分に取付けられていることを特徴とする、
磁気式回転センサ内蔵モータ。
【請求項２】
前記素子用ケースと前記反負荷側軸受が隣接している、請求項１の磁気式回転センサ内蔵モータ。
【請求項３】
前記素子用ケースが凸部を有し、前記ケース用嵌合部が前記凸部に対応する凹部を有する、請求項１又は２の磁気式回転センサ内蔵モータ。
【請求項４】
前記環状永久磁石が筒状の非磁性部材を介して前記回転軸に取付けられている、請求項１から３のいずれかの磁気式回転センサ内蔵モータ。
【請求項５】
前記非磁性部材が前記負荷側ブラケット側にフランジ部を有する、請求項４の磁気式回転センサ内蔵モータ。
【請求項６】
前記環状永久磁石と非磁性部材との回転防止手段を有する、請求項４又は５の磁気式回転センサ内蔵モータ。
【請求項７】
前記回転防止手段が、前記環状永久磁石に設けられた切欠部と、該切欠部に対応する、前記非磁性部材に設けられた突起部である、請求項６の磁気式回転センサ内蔵モータ。
【請求項８】
前記非磁性部材の筒部の外面が前記環状永久磁石の軸孔に嵌められており、
前記回転防止手段が、前記環状永久磁石の、少なくとも一つの平面を有する軸孔形状と、該軸孔形状に対応する、前記非磁性部材の筒部の外面形状である、請求項６の磁気式回転センサ内蔵モータ。
【請求項９】
前記回転軸が前記反負荷側ブラケットを貫通し、ファンが具えられている、請求項１から８のいずれかの磁気式回転センサ内蔵モータ。
【請求項１０】
前記フレームと前記負荷側ブラケット及び反負荷側ブラケットの嵌合部がシールされ、且つ、前記回転軸と前記負荷側ブラケットとの間がシールされている、請求項１から８のいずれかの磁気式回転センサ内蔵モータ。
【請求項１１】
前記回転軸と反負荷側ブラケットとの間がシールされ、且つ、前記回転軸と前記負荷側ブラケット及び前記反負荷側ブラケットとの間がシールされている、請求項９の磁気式回転センサ内蔵モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気式回転センサ（以下、単に「回転センサ」ということがある。）を内蔵したモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータの回転軸に環状の永久磁石を取付け、その永久磁石の磁気をホール素子等のパルス信号検出素子によってパルス信号を検出し、回転軸の回転速度等を制御するということが知られており、このような回転センサには検出精度の向上が求められている。一方、モータには、小型化、密閉性、メインテナンス性能向上、低コスト化も求められており、これらの全ての課題を解決したモータが望まれている。このような要望に対し、これまで、モータに関する数々の改良技術が提案されてきており、その例として、特許文献１、２に示すものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２７４４４３号公報
【特許文献２】実公平７−１５３２６号公報
【０００４】
特許文献１には、回転軸が反負荷側ブラケットを貫通し、回転軸に取付けられている環状永久磁石が、反負荷側ブラケットの軸受を支持する筒部の底面に隣り合うように外側から凹設された凹部内に露出しており、パルス信号検出素子を実装したプリント基板を内蔵するカバー体が、その凹部に、その凹部の外方に突出しないように嵌込まれているという構成のモータが開示されている。
上記の構成によれば、モータの反負荷側ブラケット側の面を平滑・偏平化でき、パルス信号検出素子がコイルから離れた位置にあるため、コイルの回転磁界の影響を受けない、また、カバー体を反負荷側ブラケットの凹部に揺動不能に挟持・固定することができるため、パルス信号検出素子と永久磁石との間で位置ずれが起こらないから、回転センサの検出精度の向上を図ることができるとされている。
【０００５】
特許文献２には、モータの反負荷側軸受の先に延出している回転軸に取付けられている環状永久磁石を、反負荷側ブラケットの開口部から露出させ、パルス信号検出素子を具えたキャップ（検出素子取付体）をその開口部に取付けるという構成のモータが開示されている。
上記の構成によれば、パルス信号検出素子がコイルから離れた位置にあるため、コイルの回転磁界の影響を受けないから、回転センサの検出精度の向上を図ることができるとされている。また、反負荷側ブラケットの開口部を外部からキャップで閉鎖するという構造であるため、反負荷側ブラケットを固定子鉄心から取外すことなく、パルス信号検出素子、永久磁石の交換を簡便に行うことができるとされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、磁気式の回転センサの検出精度を向上させるためには、図７に示すように、環状の永久磁石２４とパルス信号検出素子２２との間における、距離Ａ、向きＢ、傾きＣ、軸方向の位置Ｄ（以下、これらをまとめて、単に「相対位置」という。）を最適にする必要がある。換言すれば、パルス信号検出素子２２を永久磁石２４に対し、平行且つ垂直に配置する必要がある。しかし、モータは、駆動する際に振動が発生するため、永久磁石２４とパルス信号検出素子２２との相対位置を最適に維持するためには、その振動による影響を極力排除できる構成とすることが望ましい。
【０００７】
ここで、モータはモータケースを有し、モータケースは、一般に、筒状のフレームと、そのフレームの両側の開口部に嵌められるブラケット（負荷側ブラケット、反負荷側ブラケット）を具えており、モータ自体の振動を軽減させるためには、フレーム及び両ブラケットの剛性を高めることが必要になる。特許文献１、２のように、反負荷側ブラケットに、それとは別個のカバー体又はキャップを取付けるという構成の場合、カバー体又はキャップを反負荷側ブラケットに取付ける際に、パルス信号検出素子と永久磁石との相対位置を最適なものに調整することが難しく、この点で、回転センサの検出精度の向上を図ることができない。また、モータの振動による影響を軽減させるために、カバー体若しくはキャップ自体の剛性を高め、又はカバー体若しくはキャップを反負荷側ブラケットに強固に接続・固定するための構造が必要となる。さらに、接続・固定するための構造があることにより、軸方向の寸法が大きくなる。また、そもそも、カバー体又はキャップの分、部品点数が増加することになる。このため、生産コストの増大を招き、回転センサの検出精度向上と生産コストの低減の両立を図ることはできない。また、反負荷側ブラケットの外側から、カバー体又はキャップを取付けるという構造であるため、回転センサの収納部の密閉性に乏しく、防塵・防水性能に欠ける。
【０００８】
そこで、本発明は、前述した従来技術の問題点に鑑み、コンパクトで、生産コストが低く、密閉性が高く、さらに、回転センサの検出精度が高いモータを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、筒状のフレームの開口部に嵌められる負荷側ブラケット及び反負荷側ブラケットと、パルス信号検出素子、素子用ケース及び環状永久磁石を具える磁気式回転センサを内蔵するモータにおいて、
前記負荷側ブラケットの内側に、第１の負荷側筒部、及び該第１の負荷側筒部より外側に、該第１の負荷側筒部よりも小径の第２の負荷側筒部が設けられ、
前記反負荷側ブラケットの内側に、第１の反負荷側筒部、及び該第１の反負荷側筒部より外側に、該第１の反負荷側筒部よりも小径の第２の反負荷側筒部が設けられ、
前記モータの回転軸に取付けられる負荷側軸受及び反負荷側軸受は、前記第１の負荷側筒部又は第１の反負荷側筒部に、前記第１の負荷側筒部又は第１の反負荷側筒部と前記第２の負荷側筒部又は第２の反負荷側筒部との段部に接するように嵌込まれ、
前記第２の反負荷側筒部の側壁には、前記素子用ケースが嵌込まれるケース用嵌合部が設けられ、
前記環状永久磁石は、その外径が前記第２の反負荷側筒部の内径より小径で、前記回転軸の前記反負荷側軸受より延出した部分に取付けられていることを特徴とする磁気式回転センサ内蔵モータによって前記課題を解決した。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、パルス信号検出素子が取付けられている素子用ケースが、剛性が高い反負荷側ブラケットに直接取付けられているという構成であるため、モータの振動による影響を極力排除することができ、また、回転軸に取付けられている両側の軸受が、第１の負荷側筒部又は第１の反負荷側筒部に、前記第１の負荷側筒部又は第１の反負荷側筒部と第２の負荷側筒部又は第２の反負荷側筒部との段部に接するように嵌込まれているため、回転軸の軸方向の移動、延いては環状永久磁石の軸方向の移動を防ぐことができるから、回転センサの検出精度を向上させることができる。また、素子用ケースが反負荷側ブラケットの内側の第２の反負荷側筒部の側壁に設けられているケース用嵌合部に嵌込まれているという構成であるため、回転センサのスペースを最小限に留めることができるから、モータをコンパクトにできる。また、反負荷側ブラケットに取付けるカバー体やキャップが不要であるため、部品点数が少なく、密閉性も高いため、生産コストが低く、防塵・防水性能が高い。さらに、環状永久磁石とモータとの間に、磁性体である反負荷側軸受が壁のように配置されているため、モータの回転磁界の影響は反負荷側軸受に集中するから、環状永久磁石への回転磁界の影響を極めて少なくすることができる。
【００１１】
また、素子用ケースと反負荷側軸受が隣接している構成とすれば、軸方向にコンパクトになるだけでなく、反負荷側軸受が素子用ケースを押えることによって、振動による素子用ケースの軸方向のずれを防止することができるため、回転センサの検出精度を一層高めることができる。また、素子用ケースが凸部を有し、反負荷側ブラケットのケース用嵌合部が当該凸部に対応する凹部を有するという構成とすれば、素子用ケースをケース用嵌合部に嵌込む際の位置決めが容易になり、また、振動による素子用ケースのずれを防止することができる。また、フレームと両ブラケットの嵌合部、及び回転軸とブラケットとの間をシールすれば、密閉性をさらに高めることができ、防塵・防水性能に優れたモータとすることができる。
【００１２】
また、環状永久磁石と回転軸との間に筒状の非磁性部材を介在させることによって、回転軸から環状永久磁石に伝わる微弱な磁気を遮断することができ、回転センサの検出精度を一層高めることができる。さらに、非磁性部材が負荷側ブラケット側にフランジ部を有する構成とすれば、環状永久磁石と反負荷側軸受との距離を近付けても反負荷側軸受からの磁気を遮断することができ、また、このことにより、環状永久磁石部分の出っ張りを抑えることができるため、軸方向のコンパクト化を図ることができる。なお、フランジ部が反負荷側ブラケット側に配置される構成であってもよく、この場合は、環状永久磁石と反負荷側軸受との間に空隙を設けるのがよい。また、環状永久磁石と非磁性部材との相互間の回転を防止するために、回転防止手段を設けるのがよい。
【００１３】
また、回転軸を反負荷側ブラケットの外側まで延出させ、ファンを取付ける構成とすれば、モータを冷却できるため好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第一実施形態の縦断面図。
【図２】本発明の第一実施形態の反負荷側ブラケットの側面図。
【図３】本発明の第一実施形態の反負荷側ブラケットの縦断面図。
【図４】本発明の第一実施形態の要部拡大縦断面図。
【図５】本発明の環状永久磁石及び非磁性部材のバリエーションを表す図。
【図６】本発明の第ニ実施形態の縦断面図。
【図７】環状永久磁石とパルス信号検出素子の関係を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施例を図１〜６を参照して説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【００１６】
図１に示すように、本発明のモータ１０は、筒状のフレーム１４、フレーム１４の開口部に嵌合する負荷側ブラケット１６、反負荷側ブラケット１２からなるモータケース１１を有している。モータ１０の回転軸１８は、負荷側軸受１３、及び反負荷側軸受１５によって軸支されている。負荷側ブラケット１６には、その内側に第１の負荷側筒部１６１、第１の負荷側筒部１６１よりも小径の第２の負荷側筒部１６２が設けられ、反負荷側ブラケット１２には、その内側に第１の反負荷側筒部１２１、第１の反負荷側筒部１２１の内径よりも小径の第２の反負荷側筒部１２２が設けられている。負荷側軸受１３及び反負荷側軸受１５は、第１の負荷側筒部１６１又は第１の反負荷側筒部１２１に、第１の負荷側筒部１６１又は第１の反負荷側筒部１２１と第２の負荷側筒部１６２又は第２の反負荷側筒部１２２との段部に接するように嵌込まれている。このことにより、回転軸１８の軸方向の移動が防止されるから、回転軸１８に取付けられている環状永久磁石２４の軸方向の移動が防止される。なお、フレーム１４と負荷側ブラケット１６及び反負荷側ブラケット１２との嵌合部１７、回転軸１８と負荷側ブラケット１６との間をシールすれば、モータ１０の密閉性を高め、防塵・防水性能を高めることができる。
【００１７】
次に、本発明の磁気式回転センサ２０について説明する。回転センサ２０は、環状永久磁石２４、ホール素子等のパルス信号検出素子２２、絶縁体の素子用ケース２６、及びセンサ信号線２８を有する。
【００１８】
まず、環状永久磁石２４は、回転軸１８の反負荷側軸受１５よりも先に延出した部分に取付けられており、その外径は第２の反負荷側筒部１２２の内径Ｄ１よりも小径である。これは、モータ１０を組立てるときに、回転軸１８に反負荷側軸受１５を取付け、その後に環状永久磁石２４を取付け、そして、反負荷側軸受１５を第１の反負荷側筒部１２１に、第１の反負荷側筒部１２１と第２の反負荷側筒部１２２との段部に接するまで嵌込むという工程を経るため、環状永久磁石２４の径が第２の反負荷側筒部１２２の内径Ｄ１よりも大径であると、反負荷側軸受１５を第１の反負荷側筒部１２１に嵌込むことができなくなってしまうためである。このように、環状永久磁石２４とモータとの間に、磁性体である反負荷側軸受１５が壁のように配置されているため、モータの回転磁界の影響は反負荷側軸受１５に集中するから、環状永久磁石２４への回転磁界の影響を極めて少なくすることができる。
【００１９】
次に、パルス信号検出素子２２は、素子用ケース２６に覆われおり、素子用ケース２６は、図２、３に示す反負荷側ブラケット１２に設けられたケース用嵌合部１２３に嵌込まれている。反負荷側ブラケット１２の厚みがあれば、素子用ケース２６全体を嵌込むことができるケース用嵌合部１２３としてもよい。このように、素子用ケース２６を反負荷側ブラケット１２に嵌込むという構成であるため、部品点数が少なく、また、モータ１０の軸方向のコンパクト化を図ることができる。このとき、パルス信号検出素子２２と環状永久磁石２４との相対位置が最適となるように、素子用ケース２６のケース用嵌合部１２３への取付位置を調整する。素子用ケース２６は、図４に示すように、素子用ケース２６のケース用嵌合部１２３との接触面２６３に接着剤を塗布し、ケース用嵌合部１２３に接着することで固定できる。また、図２乃至４に示すように、素子用ケース２６に凸部２６１、２６２を設け、ケース用嵌合部１２３に対応する凹部１２４、１２５を設け、これらを嵌合させる構成とすれば、素子用ケース２６のケース用嵌合部１２３に対する位置決めが簡便に行え、また、モータ１０の振動による素子用ケース２６の位置のずれを防止することができる。さらに、図４に示すように、反負荷側軸受１５を素子用ケース２６と隣接するようにすれば、軸方向にコンパクトになり、また、素子用ケース２６の軸方向への移動を防止することができる。以上のように、環状永久磁石２４の軸方向への移動を防止し、素子用ケース２６をケース用嵌合部１２３に確実に固定することで、パルス信号検出素子２２と環状永久磁石２４との相対位置を最適なものに維持することができるため、回転センサ２０の検出精度を向上させることができる。また、モータ１０の振動による影響を低減させるために、フレーム１４、両ブラケット１２、１６の厚みを厚くする、そして、両ブラケット１２、１６に図２に示すようなリブを設け、フレーム１４、両ブラケット１２、１６の剛性を高めることができる。
【００２０】
図１に示すセンサ信号線２８は、モータ内部へ延びており、モータの動力線と同様にモータ１０外部へ引出される。このため、反負荷側ブラケット１２側を密閉することができ、モータ１０の密閉性を高め、防塵・防水性能に優れたものとすることができる。なお、フレーム１４と両ブラケット１２、１６との嵌合部１７をシールすれば、密閉性を一層向上させることができる。
【００２１】
図５は、環状永久磁石２４に非磁性部材２５を取付けた場合のバリエーションを表した図である。非磁性部材２５は、筒部２５３を有し、その外面が環状永久磁石２４の軸孔に嵌められている。筒部２５３には、回転軸１８（図示省略。）が挿通する。非磁性部材２５を、回転軸１８と環状永久磁石２４との間に介在させることにより、回転軸１８から環状永久磁石２４に伝わる微弱な磁気を遮断することができるので、回転センサ２０の検出精度を一層高めることができる。図５（ａ）乃至（ｃ）に示すように、環状永久磁石２４をフランジ部２５４と爪２５２、２５２ａで挟む構成とすれば、環状永久磁石２４の非磁性部材２５に対する軸方向の移動を防止することができ、また、爪２５２、２５２ａ側から、環状永久磁石２４を非磁性部材２５に容易に嵌めることができる。フランジ部２５４を設けた場合、フランジ部２５４が負荷側ブラケット側１６（図１参照。）に位置するようにすれば、環状永久磁石２４と反負荷側軸受１５（図１参照。）との距離を近付けても反負荷側軸受１５からの磁気を遮断することができ、また、このことにより、環状永久磁石２４部分の反負荷側ブラケット１７方向（図１参照。）への出っ張りを抑えることができるため、軸方向のコンパクト化を図ることができる。なお、フランジ部２５４が反負荷側ブラケット１７側に配置される構成であってもよく、この場合は、環状永久磁石２４と反負荷側軸受１５との間に空隙を設けるのがよい。また、図５（ａ）乃至（ｃ）に示す、環状永久磁石２４及び非磁性部材２５は、それぞれ、回転防止手段を具えている。図５（ａ）の場合、環状永久磁石２４に設けられた軸方向に延びる切欠部２４１と、切欠部２４１に対応する非磁性部材２５に設けられた突起部２５１が嵌合することによって、環状永久磁石２４と非磁性部材２５の相互の回転が防止されている。また、図５（ｂ）の場合は、環状永久磁石２４ａに設けられた軸方向と直交する方向に延びる切欠部２４１ａと、切欠部２４１ａに対応する非磁性部材２５に設けられた突起部２５１ａが嵌合しており、図５（ｃ）の場合は、環状永久磁石２４ｂの２つの平面２４２を有する軸孔形状と、その軸孔形状に対応する２つの平面２５５を有する、非磁性部材２５ｂの筒部２５３の外面形状とが嵌まり合うことによって、環状永久磁石２４と非磁性部材２５の相互の回転が防止されている。なお、環状永久磁石２４ｂの軸孔形状と、筒部２５３の外面形状は、少なくとも一つの平面を有する形状であれば、環状永久磁石２４と非磁性部材２５の相互の回転が防止される。このように、環状永久磁石２４と非磁性部材２５の相互の回転を防止すれば、回転センサ２０の検出精度を一層向上させることができる。
【００２２】
図６は、本発明の第２実施形態のモータ１０ａを示す図である。回転センサ２０については、モータ１０の場合と同様であるため、この点についての説明は省略する。モータ１０ａの回転軸１８ａは、反負荷側ブラケット１２ａを貫通し、ファン４０を具えている。このため、ファン４０が反負荷側ブラケット１２ａ及びフレーム１４に対し送風し、これらを冷却することができるため、モータ１０ａの発熱を抑えることができる。また、フレーム１４と反負荷側ブラケット１２ａ及び負荷側ブラケット（図示省略。）との嵌合部１７、回転軸１８ａと反負荷側ブラケット１２ａ及び負荷側ブラケット（図示省略。）との間にシール部材４２を設けてシールすれば、モータ１０ａの密閉性を高め、防塵・防水性能を向上させることができる。
【００２３】
以上説明したように、回転軸の軸受を、負荷側ブラケット及び反負荷側ブラケットの第１の負荷側筒部又は第１の反負荷側筒部に、第１の負荷側筒部又は第１の反負荷側筒部とそれより小径の第２の負荷側筒部又は第２の反負荷側筒部との段部に接するように嵌込み、回転軸の反負荷側軸受より延出した部分に環状永久磁石を設け、反負荷側ブラケットに、パルス信号検出素子を具える素子用ケースを嵌込むという構成とすることにより、コンパクトで、生産コストが低く、耐環境性が高く、さらに、回転センサの検出精度が高いモータを提供することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１０、１０ａ  モータ
１２、１２ａ  反負荷側ブラケット
１２１  第１の反負荷側筒部
１２２  第２の反負荷側筒部
１２３  ケース用嵌合部
１２４、１２５  凹部
１３    負荷側軸受
１４    フレーム
１５    反負荷側軸受
１６    負荷側ブラケット
１６１  第１の負荷側筒部
１６２  第２の負荷側筒部
１７    嵌合部
１８、１８ａ  回転軸
２０    磁気式回転センサ
２２    パルス信号検出素子
２４、２４ａ、２４ｂ  環状永久磁石
２４１、２４１ａ  切欠部
２５、２５ａ、２５ｂ  非磁性部材
２５１、２５１ａ  突起部
２５２、２５２ａ  爪
２５３  筒部
２５４  フランジ部
２６    素子用ケース
２６１、２６２  凸部
４０    ファン
【図１】
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【図２】
2014064383.tif 000004
【図３】
2014064383.tif 000005
【図４】
2014064383.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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