(57)【要約】【課題】  反負荷側ブラケットの温度上昇を低減し、かつ、反負荷側ブラケットとエンコーダ間の熱伝導を低減するＡＣサーボモータを提供することを目的とする。【解決手段】  複数の磁極を構成する永久磁石を有したロータと、巻線、ロータを回転自在に支持する負荷側軸受と反負荷側軸受、負荷側軸受と反負荷側軸受を固定する負荷側ブラケットと反負荷側ブラケットを有したステータと、ロータの回転角度を検出するエンコーダとによって構成されたＡＣサーボモータにおいて、反負荷側ブラケットを樹脂により構成し、反負荷側ブラケットと反負荷側軸受の間に金属の軸受カバーを介在させるとともに、エンコーダを反負荷側ブラケットに位置決め固定した。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁極を構成する永久磁石を有したロータと、巻線、前記ロータを回転自在に支持する負荷側軸受と反負荷側軸受、前記負荷側軸受と反負荷側軸受を固定する負荷側ブラケットと反負荷側ブラケットを有したステータと、前記ロータの回転角度を検出するエンコーダとによって構成されたＡＣサーボモータにおいて、
前記反負荷側ブラケットを樹脂により構成し、
前記反負荷側ブラケットと前記反負荷側軸受の間に金属の軸受カバーを介在させるとともに、前記エンコーダを前記反負荷側ブラケットに位置決め固定したことを特徴とするＡＣサーボモータ。
【請求項２】
前記反負荷側ブラケットに前記エンコーダを取り付けるためのネジ穴を有する凸部を一体成型して設けたことを特徴とする請求項１記載のＡＣサーボモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば工作機械や半導体製造装置などのＦＡ分野において、特に高速・高頻度位置決めおよび高精度一定速送りを行う駆動軸に用いられるＡＣサーボモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高速・高頻度位置決めを行う用途には、高分解能の回転角度を検出できるエンコーダを装備したＡＣサーボモータが適用されている。さらに、高精度な一定速送りも要求される観点から、速度リプルの発生原因となるコギングトルクが極めて小さいスロットレス形のＡＣサーボモータが適用されつつある（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３）。
【０００３】
図４は従来技術におけるスロットレス形を適用したＡＣサーボモータの側断面図である。図において、１はロータ、２はロータヨーク、３は永久磁石、４はシャフト、１０はステータ、１１はステータヨーク、１２は空心巻線、１３はモールド樹脂、１４はフレーム、１５は負荷側軸受、１６は反負荷側軸受、１７は負荷側ブラケット、１８ａは反負荷側ブラケット、１９はエンコーダカバー、１００はエンコーダ、１０１は回転スリット板、１０２は発光回路基板、１０３は受光及び信号処理基板、１０４はエンコーダ取付板バネ、１０５はエンコーダ取付ネジである。
図４において、ロータ１は、ロータヨーク２、ロータヨーク２表面に貼り付けられた複数の磁極を有する永久磁石３、シャフト４から構成されている。ロータ１は負荷側軸受１５と反負荷側軸受１６によってステータ１０に対し回転自在に支持されている。
ステータ１０は、中空円筒状のステータヨーク１１、ステータヨーク１１の内周に配置された空心巻線１２、空心巻線１２とステータヨーク１１を一体に固着しているモールド樹脂１３、ステータヨーク１１の外周を覆うフレーム１４、負荷側軸受１５と反負荷側軸受１６を保持する負荷側ブラケット１７と反負荷側ブラケット１８ａから構成されている。ここで、ステータヨーク１１には積層珪素鋼板、モールド樹脂１３には絶縁性の高いエポキシ系モールド樹脂、フレーム１４には熱伝導率の高いアルミ、負荷側ブラケット１７および反負荷側ブラケット１８ａには同じく熱伝導率の高いアルミが使われている。
また、ステータ１０の反負荷側ブラケット１８ａにはロータ１の回転角度を高分解能で検出するエンコーダ１００が取り付けられている。エンコーダ１００は光学式であり、回転角度情報をスリットとして刻んでいる回転スリット板１０１、回転スリット板１０１に光を照射する発光部を有する発光回路基板１０２、回転スリット板１０１を通過した光を受光しそれを処理する受光及び信号処理基板１０３、エンコーダを反負荷側ブラケット１８ａに取り付けるためのエンコーダ取付板バネ１０４とエンコーダ取付ネジ１０５から構成されている。さらに、エンコーダ１００は粉塵や水の侵入を防ぐためのエンコーダカバー１９によってキャップされている。
以上のように構成されたＡＣサーボモータは、空心巻線１２にロータ１の磁極に応じた電流を流すことによりロータ１とステータ１０間のギャップ部に回転磁界を生じさせ、この回転磁界とロータ１の磁極が作る磁界との吸引、反発作用によってロータ１にトルクを生じさせている。さらには、スロットレス構造であるため、ステータヨーク１１と永久磁石３間のパーミアンス変化にともなうコギングトルクが発生せず、速度リプルの小さいことを特長としている。
【特許文献１】特開昭５８−５８８４５号公報
【特許文献２】特開昭６０−２１６７４６号公報
【特許文献３】特開昭６２−２４４２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが従来技術におけるＡＣサーボモータには次のような問題があった。
従来技術におけるＡＣサーボモータは反負荷側ブラケットに熱伝導率の高いアルミが使用され、銅損発生時の巻線温度上昇にともなうエンコーダ温度上昇が大きなものであった。その結果、エンコーダ内の電子部品の誤動作や熱破損が生じた。この問題は、広ギャップ構造によるギャップ磁束密度低下によってトルクが減少し、巻線の温度上昇が大きくなるスロットレス永久磁石形のモータで顕著に発生していた。
図４における従来技術のスロットレス永久磁石形のモータは、銅損増加にともなう空心巻線１２の温度上昇が大きく、周辺構造物であるフレーム１４、負荷側ブラケット１７、反負荷側ブラケット１８ａも熱伝導により温度上昇した。特に、反負荷側ブラケット１８ａの温度上昇は、上記周辺構造物で密閉された内部空気の温度上昇の影響を受け、最も大きくなものとなった。その結果、反負荷側ブラケット１８ａに取り付けているエンコーダ１００が温度上昇し、発光回路基板１０２や受光及び信号処理回路基板１０３に搭載される集積回路部品の誤動作や熱破損を生じてしまった。さらに、エンコーダ取付箇所と反負荷側ブラケットとの接触面積が大きいことから、そこを伝導する熱量も大きく、上記問題を助長させるものとなっていた。
上記問題を受けて、空心巻線１２への電流を増大することができず、高トルク化および小型化をはかることができなかった。
そこで、本発明は以上の問題点を省みて、反負荷側ブラケットの温度上昇を低減し、かつ、反負荷側ブラケットとエンコーダ間の熱伝導を低減するＡＣサーボモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、請求項１の本発明は、複数の磁極を構成する永久磁石を有したロータと、巻線、前記ロータを回転自在に支持する負荷側軸受と反負荷側軸受、前記負荷側軸受と反負荷側軸受を固定する負荷側ブラケットと反負荷側ブラケットを有したステータと、前記ロータの回転角度を検出するエンコーダとによって構成されたＡＣサーボモータにおいて、
前記反負荷側ブラケットを樹脂により構成し、
前記反負荷側ブラケットと前記反負荷側軸受の間に金属の軸受カバーを介在させるとともに、前記エンコーダを前記反負荷側ブラケットに位置決め固定した。
請求項１の発明により、反負荷側ブラケットの温度上昇を大幅に低減することができる。
請求項２の本発明は、前記反負荷側ブラケットに前記エンコーダを取り付けるためのネジ穴を有する凸部を一体成型して設けた。
請求項２の本発明により、反負荷側ブラケットとエンコーダ間の熱伝導を低減することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は以下の効果を得ることができる。
（１）請求項１である第１の実施例によれば、反負荷側ブラケットを樹脂で構成し、反負荷側ブラケットと反負荷側軸受の間に金属の軸受カバーを介在させている。このような構成により、従来技術よりも反負荷側ブラケットの温度上昇を低減し、その結果、エンコーダの温度上昇による誤動作や回路素子の損傷を防ぐことができる。
（２）請求項２である第２の実施例によれば、反負荷側ブラケットにエンコーダを取り付けるためのネジ穴を有する凸部を一体成型して設けている。このような構成により、エンコーダへの熱伝導を低減し、（１）よりもさらにエンコーダの温度上昇を低減することができる。
（３）（１）（２）の効果を受けてエンコーダの温度上昇許容内まで巻線電流、つまり発生トルクを増大することができる。また、発生トルクをそのままとし，エンコーダの温度上昇許容内まで銅損を増加させることによってＡＣサーボモータを小型化することができる。
【０００７】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は本発明の第１の実施例を示すスロットレス形のＡＣサーボモータの側断面図である。以下、本発明の構成要素が従来技術と同じものについては、同一符号を付してその説明を省略し、異なる点のみ説明する。
図において、１８ａは本発明の第１の実施例による反負荷側ブラケット、２０は軸受カバーである。
本発明が従来技術と異なる点は、反負荷側ブラケット１８ａを樹脂で成型し、反負荷側ブラケット１８ａと反負荷側軸受１６との間に金属の軸受カバー２０を介在させた構造としたことである。反負荷側ブラケット１８ａの樹脂には、例えばＰＰＳ樹脂などを用いる。ＰＰＳ樹脂の熱伝導率は約１Ｗ／(ｍ・Ｋ)であり、アルミの１／２００である。つまり、反負荷側ブラケット１８ａには極めて熱が流れにくい構造となっている。
軸受カバー２０は従来技術同様にアルミなどの金属によって構成されており、十分な強度と精度でもって反負荷側軸受１６を固定している。軸受カバー２０と反負荷側ブラケットの固定は、接着剤による固着のほかに、軸受カバー２０の回転を抑えるための例えば実開平１−６４０１６に記載されるような廻り止めピンを設けることで実現している。
このような構成により、従来技術で問題となっていた反負荷側ブラケットの温度上昇を抑え、その結果、エンコーダの温度上昇を大幅に低減することができる。本発明を実施した実験機において温度上昇試験を実施した結果、従来技術のものに比べ、反負荷側ブラケットおよびエンコーダの温度上昇を２５％低減できることを確認している。
【実施例２】
【０００９】
次に第２の実施例について説明する。
図２は、本発明の第２の実施例におけるＡＣサーボモータのエンコーダ部周辺を表す側断面図である。
図において、１８ｃは本発明の第２の実施例による反負荷側ブラケットである。図３は、反負荷側ブラケット１８ｃをエンコーダ側から見た正面図である。
本発明が従来技術および第１の実施例と異なる点は、反負荷側ブラケット１８ｃにエンコーダ１００を取り付けるためのネジ穴を有する凸部２１を一体成型して設けたことである。
凸部２１により、エンコーダ取付板バネ１０４との接触面積を減らすことができ、エンコーダ１００への熱伝導を大幅に低減できる。さらに、反負荷側ブラケット１８ｃは樹脂で成型されたものであり、凸部２１を一体成型できるため、削り出しが不要となり製作時間の短縮を図ることができる。
【００１０】
以上の実施例では、スロットレス形のモータで示したが、ＡＣサーボモータとして広く使用されているスロット付き形のモータであっても本発明の効果を同じく発揮できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施例を示すＡＣサーボモータの側断面図
【図２】本発明の第２実施例を示すＡＣサーボモータのエンコーダ周辺の側断面図
【図３】本発明の第２実施例を示す反負荷側ブラケットの正面図
【図４】従来技術におけるＡＣサーボモータの側断面図
【符号の説明】
【００１２】
１  ロータ
２  ロータヨーク
３  永久磁石
４  シャフト
１０  ステータ
１１  ステータヨーク
１２  空心巻線
１３  モールド樹脂
１４  フレーム
１５  負荷側軸受
１６  反負荷側軸受
１７  負荷側ブラケット
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ  反負荷側ブラケット
１９  エンコーダカバー
２０  軸受カバー
２１  凸部
１００  エンコーダ
１０１  回転スリット板
１０２  発光回路基板
１０３  受光及び信号処理基板
１０４  エンコーダ取付板バネ
１０５  エンコーダ取付ネジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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