(57)【要約】【課題】簡易な構造で、光学エンコーダへの粉塵等の付着が防止できるとともに、シャフトの内部に挿通される配線等の挿通部材と、シャフトとの接触を防止できるブラシレスモータを提供する。【解決手段】ブラシレスモータ１には、モータカバー５０が取り付けられている。モータカバー５０は、略円筒形状に形成され、シャフト４の内部に配置されるシャフトカバー部１８と、シャフトカバー部１８の一方の開口１８ｃを形成する一方の端部１８ｃから略径方向外側に一体形成されたエンコーダカバー部１７とを有する。シャフトカバー部１８は、配線１９とシャフト４が摺動接触するのを防止し、エンコーダカバー部１７は、エンコーダ１３を覆い、エンコーダ１３に粉塵等が付着するのを防止する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒形状に形成されたステータケースと、 
略円盤形状に形成されて中央部に貫通孔が形成され、前記ステータケースの開口を閉て配置された一対のブラケットと、
略円環形状に形成され、前記ステータケースの内壁に取り付けられたステータ本体と、前記ステータ本体の内周面から半径方向内側に突出した複数の突極とを有するステータと、
前記ステータの前記突極のそれぞれに巻装されたコイルと、
中空円筒形状に形成され、前記一対のブラケットの貫通孔を挿通して前記一対のブラケットに回転可能に支持されたシャフトと、前記シャフトに支持されたマグネットとを有し、前記ステータの突極に対向して配置されたロータと
を備えるブラシレスモータにおいて、
前記ブラシレスモータの前記シャフトは、前記ブラケットの一方のブラケットの貫通孔から外部に突出した突出部を備え、
前記ブラシレスモータは、
略円板形状のスリット板を有し、前記シャフトの突出部の外周面に取り付けられたエンコーダリングと、センサ素子を有し、前記センサ素子が前記エンコーダリングの前記スリット板に対向して、前記一方のブラケットに取り付けられた光センサとを有するエンコーダと、
略円筒形状に形成され、前記シャフトの内部に配置されるシャフトカバー部と、前記シャフトカバー部の一方の開口を形成する一方の端部から略径方向外側に前記シャフトカバー部と一体形成され、前記エンコーダを覆うエンコーダカバー部とを有し、前記一方のブラケットに前記エンコーダの外側にて取り付けられたモータカバーとを備えることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
請求項１記載のブラシレスモータにおいて、前記エンコーダカーバー部は、前記一方の開口を形成する一方の端部から径方向外側に一体形成された略円板状の底部と、前記底部の外周から前記一方のブラケット方向に一体形成された円筒部とを有し、前記円筒部の開口部が前記一方のブラケットに取り付けていることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項３】
請求項２記載のブラシレスモータにおいて、略円環形状に形成され、前記シャフトの内周と前記シャフトカバー部の外周との間に配置される摺動部材を少なくとも一つ備えていることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項４】
請求項３記載のブラシレスモータにおいて、第１の摺動部材を備え、前記第１の摺動部材は、前記シャフトカバー部の他方の開口の近傍に配置されていることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項５】
請求項４記載のブラシレスモータにおいて、第２の摺動部材を備え、前記第２の摺動部材は、前記シャフトカバー部の前記一方の開口の近傍に配置されていることを特徴とするブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、中空のシャフトを有するブラシレスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータは、モータケースの内側に取り付けられる円環形状のステータ本体と、ステータ本体の内周面から一体突出した複数の突極とを有するスーテータと。ステータの内側にて回転自在に配置されたロータとを備える。ロータは、円柱状のシャフトとシャフトの外周面に取り付けられたマグネットとを有する。一般にシャフトは、中実円柱形状のものが多いが、シャフトを中空円筒形状とし、シャフトの内部に空間部分を設け、この空間部分を有効活用するブラシレスモータがある。例えば、特許文献１のブラシレスモータでは、被駆動体であるレンズをシャフトの内部の空間部分に配置し、モータシステムの小型化を図っている。
【０００３】
このように、中空円筒形状のシャフトの空間部分の利用形態は種々考えられる。例えば、中空のシャフトを有するブラシレスモータを産業用ロボットのアームの駆動源として用いられる場合等には、各種センサの配線等の挿通部材を、中空円筒形状のシャフトの一端から導入させ、他端から排出させる利用形態も考えされる。
【０００４】
一方、産業用ロボットのアームの駆動源として用いられる場合等には、ロータの回転位置検出をより高精度に行う必要がある。このような場合、高精度の回転検出手段として光センサを用いた光学エンコーダが用いられる。光学エンコーダは、高感度で光をセンシングすることが求められ、感モータ組み付け後に微調整を行う必要がある。そこで、モータを組み付けた後に、モータの外側からシャフトにエンコーダリングを取り付け、同じくモータの外側からモータ本体に光センサを取り付ける構造とする必要がある。
【特許文献１】特開平６−２２５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のようにシャフトの内部に配線等の挿通部材を挿通させる利用形態の場合、シャフトの回転により、シャフトの開口部や内周面と、配線とが摺動接触し、配線の被覆が破損するおそれがある。
【０００６】
一方、光学エンコーダは、外部からの粉塵等がエンコーダリングに付着すると反射光の波形信号が歪んでしまい高精度の回転位置検出ができなくなる。そこで、外部からの粉塵等が光学エンコーダのエンコーダリングに付着しない構造とすることがも求められる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、簡易な構造で、光学エンコーダへの粉塵等の付着が防止できるとともに、シャフトの内部に挿通される配線等の挿通部材と、シャフトとの接触を防止できるブラシレスモータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明のブラシレスモータは、略円筒形状に形成されたステータケースと、 略円盤形状に形成されて中央部に貫通孔が形成され、前記ステータケースの開口を閉じて配置された一対のブラケットと、略円環形状に形成され、前記ステータケースの内壁に取り付けられたステータ本体と、記ステータ本体の内周面から半径方向内側に突出した複数の突極とを有するステータと、前記ステータの前記突極のそれぞれに巻装されたコイルと、中空円筒形状に形成され、前記一対のブラケットの貫通孔を挿通して前記一対のブラケットに回転可能に支持されたシャフトと、前記シャフトに支持されたマグネットとを有し、前記ステータの突極に対向して配置されたロータとを備えるブラシレスモータにおいて、前記ブラシレスモータの前記シャフトは、前記ブラケットの一方のブラケットの貫通孔から外部に突出した突出部を備え、前記ブラシレスモータは、略円板形状のスリット板を有し、前記シャフトの突出部の外周面に取り付けられたエンコーダリングと、センサ素子を有し、前記センサ素子が前記エンコーダリングの前記スリット板に対向して、前記一方のブラケットに取り付けられた光センサとを有するエンコーダと、略円筒形状に形成され、前記シャフトの内部に配置されるシャフトカバー部と、前記シャフトカバー部の一方の開口を形成する一方の端部から略径方向外側に前記シャフトカバー部と一体形成され、前記エンコーダを覆うエンコーダカバー部とを有し、前記一方のブラケットに前記エンコーダの外側にて取り付けられたモータカバーとを備える。
【発明の効果】
【０００９】
このように、エンコーダカバー部とシャフトカバー部を一体に備えるモータカバーをブラシレスモータに取り付けた構造とすることで、簡易な構造で光学エンコーダへの粉塵等の付着が防止できるとともに、シャフトの内部に挿通される配線等の挿通部材と、シャフトとの接触を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、この発明の第１の実施形態を図１から図４に基づいて説明する。図１は、第１の実施形態のブラシレスモータの斜視図である。図２は、モータカバーのブラシレスモータへの取付を説明する斜視図である。図３は、図１にてＡ平面にて指示する第１の実施形態のブラシレスモータの縦断面図である。図４は、図１にてＢ平面にて指示する第１の実施形態のブラシレスモータの横断面図である。
【００１１】
ブラシレスモータ１は、モータケース７と、モータケース７の内部に取り付けられたステータ２と、ステータ２の内側に回転自在に配置されたロータ３とを備える。モータケースは、略円筒形状のステータケース８と、略円盤形状に形成されて中央部に貫通孔９ａが形成され、ステータケース８の一端にて開口を閉じて配置されたリアブラケット（ブラケット）９と、同じく略円盤形状に形成されて中央部に貫通孔１０ａが形成され、ステータケースの他端にて開口を閉じて配置取されたフロントブラケット（ブラケット）１０とを備えている。なお、軽量化を図るとともに、ステータ２にて生じる発熱を効率よく放熱するため、ステータケース８、リアブラケット９およびフロントブラケット１０は、アルミ合金にて形成されている
【００１２】
ステータ２は、薄板の磁性鋼板を積層して形成されており、略円環形状のステータ本体２ａと、ステータ本体２ａの内周面から半径方向内側に一体突出した１５個の突極を有している。ステータ２は、ステータケース８に圧入され、ステータ本体２ａにてステータケース８の内壁に取り付けられている。
【００１３】
ロータ３は、磁性材料からなる中空円筒形状のシャフト４と、シャフト４の外周面に接着剤にて取り付け固定されたリングマグネット（マグネット）５を備えている。リングマグネット５は、例えば、ネオジウム（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）等の希土類元素から形成され、Ｎ極、Ｓ極、・・・の順に円周方向交互の磁化されており、その極数は、１０極である。この中空円筒形状のシャフト４の内部を配線等の挿通部材が挿通される。
【００１４】
リアブラケット９の中央部には、凹部９ｂが設けられており、凹部９ｂに軸受１１のアウターレースが挿入され、リアブラケット９に軸受１１が取り付けられている。一方、フロントブラケット１０の中央部には、凹部１０ｂが設けられており、凹部１０ｂに軸受１２のアウターレースが挿入され、フロントブラケット１０に軸受１２が取り付けられている。
【００１５】
シャフト４のリアブラケット９側の縮径部４ｄは、軸受１１のインナーレースに挿入され、フロントブラケット１０側の縮径部４ｅは、軸受１２のインナーレースに挿入されている。このように、ロータ３のシャフト４は、リアおよびフロントブラケット９、１０に取り付けられた軸受１１、１２により支持され、ロータ３は、ステータ２の突極２ｂの内側に回転自在に配置される。
【００１６】
シャフト４は、リアブラケット９の貫通孔９ａからモータケース７の外部にシャフト４の一端から一体突出した円筒形状の突出部４ａを備え、フロントブラケット１０の貫通孔１０ａからモータケース７の外部にシャフト４の他端から一体突出した円筒形状の出力部４ｂを備えている。出力部４ｂには、遊星方式の減速機（図示せず）が取り付けられ、シャフト４の回転は、減速機により減速され外部に出力される。
【００１７】
ステータ２の１５個の突極２ｂのそれぞれには、絶縁性確保のために樹脂製のインシュレータ２０が取り付けられている。そして、インシュレータ２０の外周面に導線が集中巻にて巻装され、突極２ｂのそれぞれにコイル６が形成される。それぞれのコイル６の巻き始めと巻き終わりの導線は、インシュレータ２０の一端に一体成形されたピン２０ａに絡げられており、ピン２０ａは、配電基板２１に電気的および機械的に接続されている。
【００１８】
配電基板２１には、配電パターンが形成されており、円周状に配列されたコイル６が、順にＵ相コイル６ａ、Ｖ相コイル６ｂ、Ｗ相コイル６ｃ、・・・となるような配電パターンとなっている。配電基板２１には、リード線１８が接続されており、ロータ３の回転位置に対応させた制御信号がＵ相コイル６ａ、Ｖ相コイル６ｂ、Ｗ相コイル６ｃに外部のドライバ（図示せず）から供給される。
【００１９】
上述のように、ロータ３の回転位置に対応せた制御信号をＵ相コイル６ａ、Ｖ相コイル６ｂ、Ｗ相コイル６ｃに供給するため、ロータ３の回転位置を正確に検出する必要がある。ここで、本実施形態のブラシレスモータ１は、高精度の位置決め精度の駆動が求められる産業用ロボット等のアームの駆動用アクチュエータとして用いられるものであり、高精度でロータ３の回転位置を検出する必要がある。そこで、本実施形態のブラシレスモータ１は、回転位置検出手段として光学エンコーダ１３が用いられている。
【００２０】
光学エンコーダ１３は、エンコーダディスク１４と光センサ１５とを備えている。エンコーダリング１４は、リング形状のエンコーダリング本体１４ａとエンコーダリング本体１４ａの端面に取り付けられた円板形状のスリット板１４ｂとを有している。第１の突出部４ａの外周面には雄ネジが形成され、一方、エンコーダリング本体１４ａの内周面は雌ネジが形成され、第１の突出部４ａの外周面に反射ディスク本体１４ａはネジ勘合にて取り付けられる。なお、スリット板１４ｂには、１０２４本のスリットが形成されている。
【００２１】
光センサ１５は、センサ基板１５ｂに取り付けられたセンサ素子１５ａと、センサ基板１５ｂから信号を外部に出力するセンサ配線１５ｃを備えている。光センサ１５は、リアブラケット９に固定されており、このとき、センサ素子１５ａは、エンコーダディスク１４のスリット板１４ｂから所定の距離離れ、スリット板１４ｂに対向する位置に配置される。センサ素子１５ａは、スリット板１４ｂに照射光を照射する発光部（図示せず）と、スリット板１４ｂから反射光を受光する受光部（図示せず）を有しており、発光および受光した照射光と反射光の波形信号からロータ３の回転位置信号を検出する。
【００２２】
中空円筒形状のシャフト４の内部に挿通される配線等の挿通部材と、シャフト４との摺動接触を防止するとととに、光学エンコーダ１３を外部からの粉塵等から保護するため、樹脂製のモータカバー５０が用いられる。図２に示すように、モータカバー５０は、略円筒形状に形成され、シャフト４の内部に配置されるシャフトカバー部１８と、シャフトカバー部１８と一体形成されたエンコーダカバー部１７とを備える。
【００２３】
シャフトカバー部１８は、シャフト４の軸長よりも若干長く設定されており、シャフトカバー部１８の端部１８ａ、１８ｂは、シャフト４の突出部４ａおよび出力部４ｂの端面よりも若干突出している。
【００２４】
エンコーダカバー部１７は、シャフトカバー部の一方の開口１８ｃを形成する一方の開口端（一方の端部）１８ａから径方向外側に一体形成された略円板状と底部１７ｂと、底部の外周１７ｃからリアブラケット９方向に一体形成された円筒部１７ａとを有する。また、円筒部１７ａの開口には、つば形状の開口部１７ｄが形成されており、図２に示すように、リアブラケット９側から、シャフトカバー部１８をシャフト４の内部に挿入し、開口部１７ｄにてリアブラケット９に取り付けられている。
【００２５】
このような構造のシャフトカバー部１８とエンコーダカバー部１７とが一体形成されたモータカバー５１をブラシレスモータ１に取り付けたことで、以下の効果がある。すなわち、挿入部材３０とシャフト４の内周との間にシャフトカバー部１８を介在させたことで、挿入部材３０とシャフト４との摺動接触を防止できる。また、エンコーダカバー部により光学エンコーダ１３を覆うことで、光学エンコーダ１３への粉塵等の付着が防止できる。さらに、これらの効果を、モータカバー５１のみで行うことができ、簡易な構造である。
【００２６】
図５に基づき、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、図１にてＡ平面にて指示するブラシレスモータの第２の実施形態の縦断面図である。第２の実施形態は、第１の実施形態と、シャフト４およびシャフトカバー部１８、ならびにシャフト４とシャフトカバー部との間の構造のみ異なり、その他の構造は、同様である。従って、シャフト４およびシャフトカバー部１８の構造、ならびにシャフト４とシャフトカバー部との間の構造のみ説明し、その他の構造については、説明を省略する。
【００２７】
図５に示すように、シャフト４の出力部４ｂの内周部４ｃは、シャフト４の他の内周に比して径が大きくなっている。そして、円周部４ｃの内周に第１の転動軸受（第１の摺動部材）３１のアウターレースが挿入され、一方、第１の転動軸受（第１の摺動部材）３１のインナーレースの内周にシャフトカバー部１８の外周が挿入される。このようにして、第１の転動軸受３１は、シャフトカバー部１８の他方の開口１８ｄの近傍にて、シャフト４の内周とシャフトカバー部１８の外周との間に配置される。
【００２８】
このように、第１の転動軸受３１が、シャフトカバー部１８の他方の開口１８ｄの近傍にて、シャフト４の内周とシャフトカバー部１８の外周との間に配置されることにより、シャフト４の内周とシャフトカバー部１８の外周との間の摺動接触を防止することが可能となる。
【００２９】
次に、図６に基づき、本発明の第３の実施形態について説明する。図６は、図１にてＡ平面にて指示するブラシレスモータの第３の実施形態の縦断面図である。第３の実施形態は、第１の実施形態と、シャフト４およびシャフトカバー部１８、ならびにシャフト４とシャフトカバー部との間の構造のみ異なり、その他の構造は、同様である。従って、第の実施形態と同様に、シャフト４およびシャフトカバー部１８の構造、ならびにシャフト４とシャフトカバー部との間の構造のみ説明し、その他の構造については、説明を省略する。
【００３０】
図５に示すように、第１の転動軸受（第１の摺動部材）３１が、シャフトカバー部１８の他方の開口１８ｄの近傍にて、シャフト４の内周とシャフトカバー部１８の外周との間に配置され、第２の転動軸受（第２の摺動部材）３２が、シャフトカバー部１８の一方の開口１８ｃの近傍にて、シャフト４の内周とシャフトカバー部１８の外周との間に配置される。
【００３１】
このように、第１および第２の転動軸受３１、３２にて、シャフト４に対し、シャフトカバー部１８が保持されることにより、シャフト４の内周とシャフトカバー部１８の外周との間の摺動接触を、第１の開口端１８ａ付近のみならず、第２の開口端１８ｂ付近において適切に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるブラシレスモータの斜視図である。
【図２】モータカバーのブラシレスモータへの取付を説明する斜視図である。
【図３】図１にてＡにて指示する第１の実施形態のブラシレスモータの縦断面図である。
【図４】図１にてＢにて指示する第１の実施形態のブラシレスモータの横断面図である。
【図５】図１にてＡにて指示する第２の実施形態のブラシレスモータの縦断面図である。
【図６】図１にてＡにて指示する第３の実施形態のブラシレスモータの縦断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  ブラシレスモータ
２  ステータ
２ａ  ステータ本体
２ｂ  突極
３  ロータ
４  シャフト
４ａ  突出部
４ｂ  出力部
４ｃ  内周部
５  （リング）マグネット
６  コイル
７  モータケース
８  ステータケース
９  リアブラケット（ブラケット）
９ａ  第１の貫通孔（貫通孔）
１０  フロントブラケット（ブラケット）
１０ａ  第２の貫通孔（貫通孔）
１３  光学エンコーダ
１４  エンコーダリング
１４ａ  エンコーダリング本体
１４ｂ  スリット板
１５  光センサ
１５ａ  センサ素子
１７  エンコーダカバー部
１７ａ  円筒部
１７ｂ  円板部
１７ｃ  外周
１７ｄ  開口部
１８  シャフトカバー部
１８ａ  第１の開口端（一方の端部）
１８ｂ  第２の開口端
１８ｃ  一方の開口
１８ｄ  他方の開口
３１  第１の転動軸受（摺動部材）
３２  第２の転動軸受（摺動部材）
５０  モータカバー
【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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