(57)【要約】【課題】ロータの回転情報を取得する回転センサの設置スペースを少なくすることができるとともに、回転センサのコストを低減することができ、さらに、ロータの回転情報を高精度に取得することができる誘導電動機を提供すること。【解決手段】誘導モータ１のロータ４は、外周部に円周方向に等間隔で突出する突出部７ａが形成されたロータコア７と、突出部７ａの間に形成されるスロット７ｂに取付けられ、突出部７ａと表面粗さが異なる表面粗さを有する取付部材９とを含んで構成され、突出部７ａと取付部材９とが円周方向に等間隔で交互に配列されている。また、誘導モータ１は、ロータコア７の軸線方向外方に設けられ、ロータ４の回転時に突出部７ａおよび取付部材９に交互に光を照射する発光素子と、突出部７ａおよび取付部材９からの反射光を受光する受光素子を有する光センサ１２を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部に円周方向に等間隔で突出する突出部が形成されたロータコアと、前記突出部の間に形成されるスロットに取付けられ、前記突出部と表面粗さが異なる表面粗さを有する取付部材とを含んで構成されるロータを備え、前記突出部と前記取付部材とが円周方向に等間隔で交互に配列される誘導電動機であって、
前記ロータコアの軸線方向外方に設けられ、前記ロータの回転時に前記突出部および前記取付部材に交互に光を照射する発光素子および前記突出部および前記取付部材からの反射光を受光する受光素子を有する光センサを備えたことを特徴とする誘導電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電動機に関し、特に、ロータの回転情報を取得する光センサを備えた誘導電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機、発電機等のモータが有するロータの回転情報を取得する回転センサとして、レゾルバやロータリエンコーダが知られている。
【０００３】
レゾルバは、モータを構成するロータの回転軸側に固定されるレゾルバロータと、回転軸を支持するケース側に固定されるレゾルバステータとを備えており、レゾルバステータは、レゾルバロータの外側を取囲むように配置され、このレゾルバステータには複数個の測定用の励磁コイルが所定のピッチで配列されている。また、レゾルバステータには第１検出用コイルおよび第２検出用コイルが巻装されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
測定用励磁コイルに測定のためのリファレンス信号を出力した状態でレゾルバロータが回転すると、レゾルバロータとレゾルバステータとのギャップの間隔が変化するため、第１検出用コイルと第２検出用コイルとは、レゾルバロータの位置に応じた交流信号を発生する。この第１および第２検出用コイルからのレゾルバロータの位置に応じた交流信号に基づいてロータの回転位置を検出することができる。
また、ロータリエンコーダとしては、図９に示すようなものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
図９において、ロータリエンコーダ２０は、誘導電動機のロータ２１の回転速度を検出するものである。ロータ２１は、複数の薄板鋼板が軸線方向に積層されたロータコア２２と、ロータコア２２に取付けられた回転軸２３とを備えている。
このロータリエンコーダ２０は、ロータコア２２の回転軸２３に取付けられ、回転軸２３を中心として周方向に等間隔にスロット２４ａを有する円盤２４と、円盤２４を挟むようにして設けられた発光素子２５および受光素子２６からなる光センサ２７とを備えている。
【０００６】
このロータリエンコーダ２０は、ロータ２１が回転すると、回転軸２３に取付けられた円盤２４が回転するため、受光素子２６から単位時間当たりにスロット２４ａを通過してくる光のパルス数（すなわち、光パルスの周波数）を計測することにより、ロータ２１の回転速度を検出可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２３８４０号公報
【特許文献２】特開２００２−１９９５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、レゾルバからなる回転センサは、レゾルバロータおよびレゾルバステータが必要になるため、回転センサの部品点数が増大してモータのコストが増大するとともに、回転センサが大型化してしまう。
【０００９】
このため、モータにレゾルバロータおよびレゾルバステータを設置するスペースを確保しなければならず、モータのトルクを大きくするためにモータを大型化することが困難であった。
【００１０】
また、ロータリエンコーダ２０からなる回転センサは、円盤２４および光センサ２７が必要となるため、回転センサの部品点数が増大して回転センサのコストが増大するとともに、モータに円盤２４および光センサ２７を設置するスペースを確保しなければならない。このため、モータのトルクを大きくするためにモータを大型化することが困難であった。
【００１１】
モータを大型化することが困難な理由としては、回転軸２３に円盤２４を設置するスペースを確保する必要があるため、円盤２４を設置するスペース分だけロータ２１の軸線方向長さを短くしなければならない。ロータ２１は、複数枚の薄板鋼板が積層されたロータコアを有するため、ロータ２１の軸線方向の長さを短くするために薄板鋼板の積層枚数を減らさなければならない。このため、モータのトルクを大きくすることが困難となる。
【００１２】
また、従来のロータリエンコーダ２０にあっては、光センサ２７からロータ２１までの距離が離れているため、光センサ２７とロータ２１との間の光路上で生じる誤差に、円盤２４に対する光センサ２７の取付け位置の誤差、円盤２４と回転軸２３の取付け誤差、ロータ２１と回転軸２３との取付け誤差が加わるため、ロータ２１の回転情報を高精度に取得し難い。
【００１３】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、ロータの回転情報を取得する回転センサの設置スペースを少なくすることができるとともに、回転センサのコストを低減することができ、さらに、ロータの回転情報を高精度に取得することができる誘導電動機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】
【００１４】
本発明に係る誘導電動機は、上記目的を達成するため、（１）外周部に円周方向に等間隔で突出する突出部が形成されたロータコアと、前記突出部の間に形成されるスロットに取付けられ、前記突出部と表面粗さが異なる表面粗さを有する取付部材とを含んで構成されるロータを備え、前記突出部と前記取付部材とが円周方向に等間隔で交互に配列される誘導電動機であって、前記ロータコアの軸線方向外方に設けられ、前記ロータの回転時に前記突出部および前記取付部材に交互に光を照射する発光素子および前記突出部および前記取付部材からの反射光を受光する受光素子を有する光センサを備えたものから構成されている。
【００１５】
この誘導電動機は、ロータコアの突出部と取付部材とを円周方向に等間隔で交互に配列させるとともに、ロータコアの軸線方向外方に、ロータの回転時に突出部および取付部材に交互に光を照射する発光素子と、突出部および取付部材からの反射光を受光する受光素子を有する光センサを設けたので、発光素子から突出部と取付部材とに照射された光の反射率を可変することができる。
【００１６】
例えば、ロータコアの突出部の表面粗さを細かくして（すなわち、滑らかにして）突出部の反射率を高くするとともに、取付部材の表面粗さを荒くして取付部材の反射率を低くすることにより、受光素子がパルス信号を受信することになる。
【００１７】
このため、例えば、制御装置が単位時間当たりのパルス数を計測することにより、ロータの回転数等の回転情報を取得することができる。
【００１８】
このように、ロータコアの突出部、取付部材および光センサによって回転センサを構成することができるため、ロータコアの外周部に光センサを設置するスペースを確保すればよく、回転センサの設置スペースを少なくすることができる。また、回転センサの部品点数を少なくすることができるため、回転センサのコストを低減することができる。
【００１９】
また、光センサの設置スペースを少なくする分だけ、ロータコアの軸線方向長さを長くすることができ、誘導電動機を大型化して誘導電動機のトルクを大きくすることができる。
【００２０】
また、光センサとロータコアとの間の光路上で生じる誤差が、ロータコアに対する光センサの取付け位置の誤差だけとなるため、ロータの回転情報を高精度に取得することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ロータの回転情報を取得する回転センサの設置スペースを少なくすることができるとともに、回転センサのコストを低減することができ、さらに、ロータの回転情報を高精度に取得することができる誘導電動機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る誘導電動機の一実施の形態を示す図であり、誘導モータの断面図である。
【図２】本発明に係る誘導電動機の一実施の形態を示す図であり、取付部材が取付けられていないロータコアの斜視図である。
【図３】本発明に係る誘導電動機の一実施の形態を示す図であり、取付部材が取付けられたロータコアの斜視図である。
【図４】本発明に係る誘導電動機の一実施の形態を示す図であり、取付部材が取付けられたロータコアの正面図であり、ロータと光センサとの位置関係を示す図である。
【図５】本発明に係る誘導電動機の一実施の形態を示す図であり、取付部材が取付けられたロータコアの側面図であり、ロータと光センサとの位置関係を示す図である。
【図６】本発明に係る誘導電動機の一実施の形態を示す図であり、アルミダイキャストを成形する金型の概略構成図である。
【図７】本発明に係る誘導電動機の一実施の形態を示す図であり、光センサの構成図である。
【図８】本発明に係る誘導電動機の一実施の形態を示す図であり、（ａ）は、ロータコアの１枚の薄板鋼板の円周方向の一部を示す図、（ｂ）は、受光素子から出力されるパルス信号を示す図である。
【図９】従来のロータに設けられたロータリエンコーダを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る誘導電動機の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図８は、本発明に係る誘導電動機の一実施の形態を示す図である。
まず、構成を説明する。
図１において、誘導電動機としての誘導モータ１は、ケース２と、ケース２の内周部に取付けられた中空状のステータ３と、ステータ３の内周部に設けられたロータ４と、ロータ４の両端部に設けられたエンドリング６ａ、６ｂとを含んで構成されている。
【００２４】
ロータ４は、ベアリング２ａ、２ｂを介してケース２に回転自在に取付けられたロータ軸５とロータ軸５に取付けられたロータコア７とを備えている。ロータコア７は、例えば、薄板鋼板８がロータ軸５の軸線方向に複数積層されて円柱状に形成されたものである。
図２に示すように、ロータコア７の外周部には円周方向に等間隔で突出する突出部７ａが形成されており、突出部７ａの間には円周方向に等間隔で配列されるスロット７ｂが形成されている。
すなわち、ロータコア７の外周部は、凹凸形状となっている。なお、本実施の形態では、薄板鋼板８の外周部がロータコア７の外周部に対応している。
【００２５】
スロット７ｂには、図３〜図５に示すようにアルミニウムやアルミ合金等からなる取付部材９が取付けられており、この取付部材９の外周部は、ロータコア７の外周部と同一面上に位置している。したがって、ロータコア７の外周部は連続した曲面となっている。本実施の形態では、図２に示すロータコア７が取付部材９を有していないものであり、図３〜図５に示すロータコア７が取付部材９を有する最終形状である。
【００２６】
ロータコア７に取付部材９を取付けるには、図６に示すように、取付部材９の上半分とエンドリング６ａとが一体となった空間１０ａを有する上型１０と、取付部材９の下半分とエンドリング６ｂとが一体となった空間１１ａを有する下型１１に、図２に示すロータコア７を取付けて上型１０と下型１１とをパーティング面Ｐを介して型締めする。
【００２７】
次いで、上型１０または下型１１に形成されたスプルーを通して空間１０ａ、１１ａに溶融されたアルミ合金を充填することにより、スロット７ｂにアルミ合金が充填されて取付部材９が構成され、ロータコア７の軸線方向両端部に取付部材９を連結するエンドリング６ａ、６ｂが形成される。
【００２８】
次いで、上型１０および下型１１を分離して上型１０および下型１１からロータコア７を取り外すことにより、図３〜図５に示す最終形状のロータコア７が成形される。このロータコア７は、取付部材９の軸線方向両端部がエンドリング６ａ、６ｂによって連結されるため、ロータコア７の軸線方向両端部が、エンドリング６ａ、６ｂに当接することになり、取付部材９と薄板鋼板８とが軸線方向に位置ずれすることがない。
【００２９】
また、本実施の形態のロータ４は、ロータコア７と、アルミダイキャストによって一体成形された取付部材９およびエンドリング６ａ、６ｂを有するものであり、導体である取付部材９の軸線方向両端部がエンドリング６ａ、６ｂによって短絡されることにより、取付部材９およびエンドリング６ａ、６ｂによって二次導体のかご型巻線が形成される。
【００３０】
したがって、本実施の形態のロータ４は、ロータコア７の突出部７ａと取付部材９とがロータコア７の円周方向に等間隔で交互に配列された構成となる（図３〜図５、図８（ａ）参照）。また、取付部材９は、アルミダイキャストによってロータコア７のスロット７ｂに鋳込まれたものであるため、取付部材９の表面粗さは、突出部７ａの表面粗さよりも荒くなっている。
【００３１】
すなわち、本実施の形態のロータコア７の外周部は、円周方向の表面粗さが等間隔に異なる構成となっている。
ステータ３は、薄板鋼板を積層して構成されており、周方向に等間隔でコイルが設けられている。
【００３２】
このような構成を有する誘導モータ１にあっては、ステータ３のコイルに電流を流すことにより、ステータ３に回転磁界が生じ、この磁界がロータ４を鎖交し、取付部材９に誘導電流が流れ、この誘導電流が流れることにより、各取付部材９には一方向に電磁力が作用する。この結果、ロータ４は、ロータ軸５を回転中心にして回転する。
【００３３】
図１、図４、図５に示すように、ロータコア７の軸線方向（ロータ軸５の軸線方向）外方には光センサ１２が設けられており、図７に示すように、光センサ１２は、発光素子１３と受光素子１４とがケース１５によって一体的に保持されたものから構成されている。
光センサ１２は、ロータ４の回転時に、発光素子１３からロータコア７の突出部７ａおよび取付部材９に交互に光を照射し、突出部７ａおよび取付部材９から反射した光を受光素子１４によって受光するようになっている。
【００３４】
光センサ１２は、制御回路１６に接続されており、制御回路１６は、発光素子１３を点灯させるとともに、受光素子１４から光電変換された電気信号が入力されるようになっている。
【００３５】
本実施の形態の光センサ１２は、ロータ４の回転時に、発光素子１３が１枚の薄板鋼板８の突出部７ａおよび１枚の取付部材９に交互に光を照射するものであり、受光素子１４には１枚の薄板鋼板８の突出部７ａおよび１枚の取付部材９から反射された信号が交互に入力される。
【００３６】
突出部７ａから反射された光は、反射率が高いため、受光素子１４から出力される信号は、大きくなり、アルミダイキャストによって成形される取付部材９から反射される信号は、光の散乱によって反射率が低いため、受光素子１４から出力される信号は、小さくなる。このため、図８（ｂ）に示すように、受光素子１４からパルス信号が制御回路１６に出力される。
【００３７】
制御回路１６は、この電気信号から単位時間当たりのパルス数を計測することにより、ロータ４の回転速度等の回転情報を取得することができる。
【００３８】
このように本実施の形態の誘導モータ１のロータ４は、ロータ軸５と、ロータ軸５に取付けられ、外周部に円周方向に等間隔で離隔する突出部７ａが形成されたロータコア７と、ロータコア７の突出部７ａの間に形成されたスロット７ｂに取付けられ、突出部７ａと表面粗さが異なる表面粗さを有する取付部材９とを含んで構成され、突出部７ａと取付部材９とが円周方向に等間隔で交互に配列されている。
【００３９】
また、本実施の形態の誘導モータ１は、ロータコア７の軸線方向外方に光センサ１２が設けられ、この光センサ１２が、ロータ４の回転時にロータコア７の突出部７ａおよび取付部材９に交互に光を照射する発光素子１３および突出部７ａおよび取付部材９からの反射光を受光する受光素子１４を備えている。
【００４０】
このため、ロータコア７の突出部７ａ、取付部材９および光センサ１２によって回転センサを構成することができ、ロータコア７の外周部に光センサ１２を設置するスペースを確保すればよく、回転センサの設置スペースを少なくすることができる。また、回転センサの部品点数を少なくすることができるため、回転センサのコストを低減することができる。
【００４１】
また、光センサ１２の設置スペースを少なくする分だけ、ロータコア７の軸線方向長さ、すなわち、薄板鋼板８の積層枚数を多くすることができ、ロータコア７を大型化して誘導モータ１のトルクを大きくすることができる。
【００４２】
また、光センサ１２とロータコア７との間の光路上で生じる誤差が、ロータコアに対する光センサ１２の取付け位置の誤差だけとなるため、ロータ４の回転情報を高精度に取得することが可能となる。
【００４３】
以上のように、本発明に係る誘導電動機は、ロータの回転情報を取得する回転センサの設置スペースを少なくすることができるとともに、回転センサのコストを低減することができ、さらに、ロータの回転情報を高精度に取得することができるという効果を有し、ロータの回転情報を取得する光センサを備えた誘導電動機等として有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１  誘導モータ（誘導電動機）
４  ロータ
７  ロータコア
７ａ  突出部
７ｂ  スロット
９  取付部材
１２  光センサ
１３  発光素子
１４  受光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2013170937.tif 000008
【図７】
2013170937.tif 000009
【図８】
2013170937.tif 000010
【図９】
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