(57)【要約】【課題】ロータに固定されたリングマグネットの同軸度を精度よく組み立てることができ、且つ、ロータへの接着強度を高めたロータのマグネット接着構造および磁気エンコーダを提供する。【解決手段】環状の外周面を有する基材１０４と、基材１０４の外周面に隙間１０７を介して接着剤１０９により接着されたリングマグネット１０６と、隙間１０７に挿入された複数のピン１０５とを備え、接着剤１０９と複数のピン１０５とがエポキシ樹脂で構成されている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の外周面を有する基材と、
前記基材の前記外周面に隙間を介して接着剤により接着されたリングマグネットと、
前記隙間に配置された複数のピンと
を備え、
前記接着剤と前記複数のピンとが同じ材料で構成されていることを特徴とするロータのマグネット接着構造。
【請求項２】
前記複数のピンは、前記基材の前記外周面と前記リングマグネットの内周面とに接触していることを特徴とする請求項１に記載のロータのマグネット接着構造。
【請求項３】
前記接着剤と前記複数のピンは、エポキシ樹脂材料で構成されていることを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載のロータのマグネット接着構造。
【請求項４】
前記複数のピンは、前記接着剤を前記複数のピンの形状に硬化させたものであることを特徴とする請求項３に記載のロータのマグネット接着構造。
【請求項５】
前記複数のピンは、等間隔に配置され、周方向における前記隙間の間隔が一定に保たれていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のロータのマグネット接着構造。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のマグネット接着構造を有したロータと、
前記ロータの回転を検出する磁気検出センサを備えたステータと
を備えることを特徴とする磁気エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータのマグネット接着構造および磁気エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気エンコーダのロータは、円環状のリングマグネットを円盤あるいは円環状の基材の外周に固定した構造を有している。この構造は、射出成形したリングマグネットの内周面に接着剤を塗布し、このリングマグネットを基材の外周に嵌め込むことで得られる。この技術に関連して、例えば特許文献１には、基材とリングマグネットの間にスペーサを入れる技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３３６９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リングマグネットの同軸度は、磁気エンコーダの角度読み取り精度に大きな影響を与える。また、リングマグネットの同軸度が悪いと、ロータが偏心し、振動する虞がある。このため、磁気エンコーダでは、ロータの軸とリングマグネットの軸との同軸度を極力高くし、且つ、基材へのリングマグネットの接着強度が低下しない構造が重要となる。このような背景において、本発明は、ロータに固定されたリングマグネットの同軸度を精度よく組み立てることができ、且つ、リングマグネットのロータへの接着強度を高めたロータのマグネット接着構造および磁気エンコーダ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】
請求項１に記載の発明は、環状の外周面を有する基材と、前記基材の前記外周面に隙間を介して接着剤により接着されたリングマグネットと、前記隙間に配置された複数のピンとを備え、前記接着剤と前記複数のピンとが同じ材料で構成されていることを特徴とするロータのマグネット接着構造である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、前記複数のピンは、前記基材の前記外周面と前記リングマグネットの内周面とに接触していることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記接着剤と前記複数のピンは、エポキシ樹脂材料で構成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記複数のピンは、前記接着剤を前記複数のピンの形状に硬化させたものであることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発明において、前記複数のピンは、等間隔に配置され、周方向における前記隙間の間隔が一定に保たれていることを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のマグネット接着構造を有したロータと、前記ロータの回転を検出する磁気検出センサを備えたステータとを備えることを特徴とする磁気エンコーダである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ロータに固定されたリングマグネットの同軸度を精度よく組み立てることができ、且つ、リングマグネットのロータへの接着強度を高めたロータのマグネット接着構造および磁気エンコーダを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の工程を示す斜視図である。
【図２】実施形態の工程を示す斜視図である。
【図３】実施形態の工程を示す斜視図である。
【図４】実施形態の工程を示す斜視図である。
【図５】実施形態の工程を示す上面図である。
【図６】実施形態の工程を示す上面図である。
【図７】実施形態のロータの上面図である。
【図８】実施形態の磁気エンコーダの断面図である。
【図９】実施形態の一部拡大図（Ａ）〜（Ｄ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（１）第１の実施形態
第１の実施形態では、磁気エンコーダに用いられるロータのマグネット接着構造について、部材の詳細は後述するが、ロータ部材１１０は、円環状の基材１０４と円環状のマグネット１０６を接着剤１０９で固定した構造を有している。このロータのマグネット接着構造について、製造工程を説明すると共に、ロータに用いられる各部材について説明する。
【００１４】
図１〜図４は、実施形態の工程を示す斜視図である。図１〜図４には、実施形態のマグネット接着構造の製造工程が段階的に示されている。図１には、治具１０１が示されている。治具１０１は、薄板円盤形状を有している。治具１０１は、後述する接着剤が硬化してもそれが固着せず、硬化した接着剤を剥がすことができる接着剤に対して剥離性のある材料で構成されている。また、治具１０１として、上述した剥離性のある材料で金属や樹脂製の円盤の表面を被覆した構造のものを用いることもできる。硬化した接着剤を剥がすことができる材質の材料としては、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂材料やポリアセタール等が挙げられる。
【００１５】
治具１０１は、円環状の基材位置決め用インロー１０２を備えている。基材位置決め用インロー１０２は、後述する基材の治具１０１に対する位置を決めのための部材である。基材位置決め用インロー１０２は、治具１０１の一部であってもよいし、別部材として治具１０１に固定したものであってもよい。基材位置決め用インロー１０２の材質は、後述する基材１０４の位置決め機能に支障がない強度が得られるものであれば特に限定されない。
【００１６】
治具１０１には、後述する位置決めピン用の穴１０３が複数設けられている。本実施形態では、円形の治具１０１の中心から等距離の円周上の位置で、且つ、該中心から見て等角な６０°毎の角度位置に６カ所の穴１０３が設けられている。穴１０３は、後述する基材１０４の外周に接して位置決めピン１０５が配置できるようにその位置が決められている。なお、リングマグネット１０６の同軸度を得るためには、穴１０３の数は、３カ所以上あればよく、また、等角に穴１０３が加工されるのが望ましい。
【００１７】
次に、図２に示すように、治具１０１に基材１０４をセットする。基材１０４は、磁気エンコーダのロータを構成する部材であり、適当な金属材料あるいは樹脂材料等によって構成されている。基材１０４は、その内周面（内側の周面）が基材位置決め用インロー１０２の外周に嵌ることで、治具１０１に位置決めされた状態で装着される。
【００１８】
次に、図３に示すように、６か所の穴１０３のそれぞれに位置決めピン１０５を差し込む。位置決めピン１０５により、後述する円環状のリングマグネット１０６の基材１０４に対する位置が決まる。図３の状態において、位置決めピン１０５が基材１０４の外周面に接触した状態が得られる。
【００１９】
本実施形態では、エポキシ樹脂を主成分とした２液混合型の常温硬化型接着剤を用いて位置決めピン１０５を得ている。具体的には、離型性を有するピン型を用意し、このピン型に上述のエポキシ樹脂を主成分とした２液混合型の常温硬化型接着剤を注入し、硬化後にピン型から接着剤の硬化物を外すことで細長い円筒型の位置決めピン１０５を得ている。
【００２０】
次に、図４に示すように、治具１０１にリングマグネット１０６を取り付ける。リングマグネット１０６は、周方向に沿ってＮＳＮＳ・・と交互に異なる極性の磁極が着磁された磁石で、予め接着工程の部品の段階で着磁しても良いし、接着工程が済んだあとに着磁しても良い。リングマグネット１０６としては、公知の各種磁性材料で構成される磁石やボンド磁石（プラスチック磁石）を採用することができる。リングマグネット１０６は、その内周面が治具１０１に取り付けられた位置決めピン１０５に接触する寸法に加工されている。図５には、基材１０４が取り付けられた治具１０１にリングマグネット１０６を取り付けた状態を上方から見た状態が示されている。図５の状態において、６本の位置決めピン１０５は、基材１０４の外周面に接触すると共にリングマグネット１０６の内周面に接触している。
【００２１】
この状態において、基材１０４とリングマグネット１０６は、同軸状態にあり、両者の間には、円環状の隙間１０７が形成されている。図５に示す状態では、位置決めピン１０５の軸方向から見た断面は円形であり、その直径は、隙間１０７の間隔と同じ寸法（例えば０．２ｍｍ程度）に設定されている。この構造では、位置決めピン１０５の直径によって隙間１０７の間隔が決定および維持されている。
【００２２】
図５の状態を得たら、隙間１０７に接着剤１０９を流し込み、更に当該接着剤を硬化させる。接着剤１０９は、位置決めピン１０５を得るために用いたのと同じエポキシ樹脂を主成分とした２液混合型の常温硬化型接着剤を用いる。また、図４の状態で、基材１０４の外周面とリングマグネット１０６の内周面に接着剤１０９を塗り、リングマグネット１０６を基材１０４に取り付けても良い。なお、接着剤１０９と位置決めピン１０５に用いるエポキシ樹脂を主成分とした２液混合型の常温硬化型接着剤は、同じ材料と説明したが、同等の熱膨張係数を有する材料であれば、特に問題はない。
【００２３】
図６には、隙間１０７に接着剤１０９が硬化した状態が示されている。この状態において、位置決めピン１０５と接着剤１０９とは一体化している。図６の状態を得たら、基材１０４とリングマグネット１０６とが接着剤１０９によって一体化されたロータ部材１１０を治具１０１から剥がす。この際、治具１０１は剥離性を有しているので、接着剤１０９を治具１０１から剥がすことができる。また、この際、位置決めピン１０５は、接着剤１０９と一体となった状態で図１の穴１０３から抜ける。接着剤１０９と共に位置決めピン１０５を穴１０３から抜いたら、位置決めピン１０５の穴１０３に埋まっていた部分（この段階で硬化した接着剤１０９から突出した部分）を切除し、また、はみ出した接着剤１０９があれば切除する。
【００２４】
図７には、治具１０１から剥がしたロータ部材１１０が示されている。ロータ部材１１０は、位置決めピン１０５によって基材１０４とリングマグネット１０６の同軸構造（軸中心を共有する構造）の同軸度が高い精度で確保されている。また、位置決めピン１０５と接着剤１０９とが同じ材料であり、熱膨張係数の差がない（あるいは無視できる程度に小さい）ので、経年変化による上記同軸度の低下が抑えられている。
【００２５】
図８には、図７のロータ部材１１０を用いた磁気エンコーダ１４０の断面構造の一例が示されている。磁気エンコーダ１４０は、ロータ（回転子）１３０とステータ１１１を備えている。ロータ１３０は、ロータ部材１１０とその内側に固定された軸保持部１２０により構成されている。軸保持部１２０は、中心に孔が設けられた円盤状の部材であり、その中心の孔には、回転軸となるシャフト１２１が固定されている。
【００２６】
ロータ１３０は、ステータ１１１の内側に隙間１１２を有した状態で保持されている。ステータ１１１は、円環形状を有している。ステータ１１１には、図示しない軸受を介してシャフト１２１が回転自在な状態で保持されている。この構造により、ロータ１３０がステータ１１１に回転自在な状態で保持された構造が得られている。
【００２７】
ステータ１１１のロータ１３０（リングマグネット１０６）に対向する内周の側には、磁気検出センサ１１３，１１４，１１５，１１６が配置されている。この例において、磁気検出センサ１１３〜１１６として、ＭＲセンサ（磁気抵抗センサ）が採用されている。磁気検出センサとしては、ホール素子も利用可能である。
【００２８】
ロータ１３０が回転すると、リングマグネット１０６が生成する磁場が変化し、それが磁気検出センサ１１３〜１１６で検出される。磁気検出センサ１１３〜１１６の出力は、角度演算部１１７に送られる。角度演算部１１７は、磁気検出センサ１１３〜１１６の出力に基づき、ロータ１３０のステータ１１１に対する回転角度を算出する。角度演算部１１７において行われる演算の内容は、通常の磁気エンコーダにおけるものと同じである。
【００２９】
本実施形態によれば、隙間１０７に流し込んだ接着剤１０９と位置決めピン１０５とが同じ材質であるので、両者の熱膨張係数が同一と見なせる値となる（あるいは同一と見なせる程近い値となる）。接着剤１０９と位置決めピン１０５とが異なる材質であると、熱膨張係数の違いや材質の違いに起因して、隙間１０７の歪みや変形、さらに接着剤の剥離やクラックの発生が問題となる。これらの現象は、リングマグネット１０６のロータ１３０の回転中心に対する同軸度の悪化の要因となる。しかしながら、本実施形態では、隙間１０７に流し込んだ接着剤１０９と位置決めピン１０５とが同じ材質であるので、隙間１０７の歪みや変形、さらに接着剤１０９における剥離やクラックの発生が抑えられる。なお、磁気エンコーダについて説明したが、モータのマグネットを有するロータに本実施形態の接着構造を適用してもよい。
【００３０】
（２）他の実施形態
図９（Ｂ）〜（Ｄ）には、変形例が示されている。なお、図９（Ａ）は、比較の為、第１の実施形態である図３〜図７に示す例と同じ構造が示されている。図９（Ｂ）には、基材１０４の外周に軸方向に沿った溝１４１を設けている。溝１４１は、軸方向から見た断面が曲面（円周の一部）の形状を有している。図９（Ｂ）の場合、断面が円形の位置決めピン１４２の直径は、隙間１０７の間隔より大きな値となる。また、溝１４１の内周の曲率半径は、位置決めピン１４２の外周面の曲率半径よりも大きな値とし、溝１４１にも接着剤１０９が流れ込むようにしている。
【００３１】
なお、溝１４１の内周の曲率半径と、位置決めピン１４２の外周の曲率半径とを同じ値とすることも可能である。しかしながら、位置決めピン１４２と溝１４１との間に接着剤１０９が流れ込まない可能性がある。この場合、基材１０４の外周面に接着剤を予め塗った状態で、リングマグネット１０６を取り付けることで、位置決めピン１４２と溝１４１との間にも接着剤１０９が回り込んだ状態で接着することが出来る。
【００３２】
図９（Ｃ）には、位置決めピン１４３として、断面が楕円形のものを採用した場合の例が示されている。図９（Ｄ）には、基材１０４の外周面に断面がコの字形状（矩形形状）の溝１４４を形成し、そこに断面が円形の位置決めピン１４５が嵌る構造とした場合の例が示されている。
【００３３】
図９（Ｂ）や図９（Ｄ）に記載の位置決めピン１４２、１４５の断面形状は、図９（Ａ）と同じ間隔の隙間１０７の場合に、図９（Ａ）に記載の位置決めピン１０５の断面形状と比較して、位置決めピンの直径をより大きな寸法にできるため、位置決めピンの製作を容易にできる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、磁気エンコーダやモータに利用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０１…治具、１０２…基材位置決め用インロー、１０３…穴、１０４…基材、１０５…位置決めピン、１０６…リングマグネット、１０７…隙間、１０８…隙間の間隔、１０９…接着剤、１１０…ロータ部材、１１１…ステータ、１１２…隙間、１１３〜１１６…磁気検出センサ、１１７…角度演算部、１２０…軸保持材、１２１…シャフト、１３０…ロータ、１４０…磁気エンコーダ、１４１…溝、１４２…位置決めピン、１４３…位置決めピン、１４４…溝、１４５…位置決めピン。
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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