CN101662185A - 带位置检测器的电动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带位置检测器的电动机，其具备安装于电动机的输出轴相反侧的位置检测器、和覆盖位置检测器的检测器罩，检测器罩包含合成树脂制的筒部和金属制的底部。另外，检测器罩还包含与底部一体形成且配置于筒部的内周侧的筒壁部。

Description

带位置检测器的电动机

技术领域

本发明涉及具备位置检测器的电动机即带位置检测器的电动机，特别是涉及实现了抑制位置检测器的温度上升(热对策)及提高抗干扰性的带位置检测器的电动机。

背景技术

近年来，驱动FA设备的伺服电动机正在寻求小型化及高的定位精度。

左右伺服电动机的定位精度的位置检测器通常使用回转式编码器及分解器，并根据用途分别使用。这些位置检测器中，光学式的回转式编码器与分解器相比，定位精度高，相反，存在耐热性及抗电磁干扰方面弱的课题。

回转式编码器这种位置检测器需要信号处理电路，该信号处理电路中包含耐热性差的电路零件。因此，从电动机绕组向位置检测器的热对策、即抑制热移动来抑制信号处理电路的温度上升变得重要。

通常，忌讳热量和尘埃的位置检测器设于电动机的输出轴相反的外侧，为保护不受外力影响和防尘，由检测器罩覆盖。在此，当使用热传导性差的合成树脂制的检测器罩时，电动机的热量从旋转轴及安装面(电动机托架)向位置检测器移动。另外，在树脂制的检测器罩情况下，作为抗电磁干扰对位置检测器的屏蔽对策没有效果。另一方面，当使用热传导性好的金属制的检测器罩时，虽然抗电磁干扰对策有效，但电动机的热量移动到金属制的检测器罩上，也向处于检测器罩的内侧的位置检测器放射热量，因此，位置检测器的温度容易上升。

但是，电动机因流过电动机绕组的电流而发热，由该发热产生的热量在导热率好的部件上传递的同时，在电动机整体上热移动(传热)。

热移动有热传导、热放射(辐射)、对流等。其中，在固体内热能量陆续地向相邻的分子传递的是热传导带来的传热，其具有作为物质固有的值的导热率。另外，热放射通过电磁波的热能量的放出而传递热量。对流通过流体内的分子自由动作而传递热量。

目前，为抑制从电动机向编码器的这样的热移动，提出内置有编码器的直流电动机，该编码器的旋转侧安装在具有耐热性的树脂成型轴上，且该树脂成型轴与电动机的旋转轴连接。这种技术例如公开于日本专利特开昭62-77042号公报(专利文献1)。

在专利文献1的技术中，编码器轴使用导热率比金属制的电动机旋转轴低的树脂成型轴，由此，抑制从电动机向编码器的热移动。

另外，提案有以下的带编码器的电动机，即具备将从电动机传递到回转式编码器的热量向大气中放出的功能。这样的带编码器的电动机在编码器罩的保护壁与回转式编码器的空间部填充有树脂组成物。而且，经由该填充的树脂组成物将回转式编码器和编码器罩热连接。通过这样的结构，将从电动机传递到回转式编码器的热量进一步从编码器罩的外表面向大气中放出。这样的技术例如公开于日本特许特开2000-116066号公报(专利文献2)。

专利文献2的技术中，在编码器罩的保护壁与回转式编码器的空间部设置树脂组成物，通过积极的热传导向编码器罩传热，并从编码器罩散热。

另一方面，回转式编码器的输出信号电平小，容易受电磁干扰的影响。因此，提案有以下的伺服电动机，即、由玻璃强化阻燃聚酰胺树脂的罩和通过其内周面混入了导电体部件的碳等的涂料得到的导电体膜构成编码器罩，使电磁屏蔽性能提高的伺服电动机。这样的技术例如公开于日本特许特开平11-355998号公报(参照专利文献3)。

但是，现有的检测器罩中，存在难以同时实现抑制向位置检测器的热移动和提高抗干扰性这两者的课题。

专利文献1的技术中，由于分体构成树脂成型轴和旋转轴，因此，虽然能够抑制向位置检测器的热移动，但存在有连接精度及连接后的位置精度方面的课题。另外，对电磁干扰没有任何效果。

另外，专利文献2的技术中，由于在编码器罩的保护壁与回转式编码器的空间部填充树脂组成物，故而虽然能够抑制向位置检测器的热移动，但在间隙和填充量的管理方面存在课题。另外，与专利文献1相同，对电磁干扰没有任何效果。

另一方面，专利文献3的技术中，即使对电磁屏蔽(抗干扰性)有效，但从热对策方面看，在检测器罩内促进热放射，故而成为相反的效果。

这样，这些现有技术中，难以同时实现抑制向位置检测器的热移动和提高抗干扰性这两者。

发明内容

本发明的带位置检测器的电动机具备安装于电动机的输出轴相反侧的位置检测器、和覆盖位置检测器的检测器罩。另外，检测器罩为包含合成树脂制的筒部和金属制的底部的结构。

通过将筒部设为导热率非常低的合成树脂制，抑制从电动机经检测器罩向位置检测器传递的热量的移动，另外，通过将底部设为导热率非常高的金属制，使从位置检测器放出的热量与传递到筒部的热量一起更有效地吸收并从底部的外表面向外部散热。由此，在由检测器罩保护位置检测器不受外部接触等影响或进行防尘的基础上，还可抑制位置检测器的温度上升。另外，利用金属制的底部屏蔽电磁干扰，抑制位置检测器的误动作。这样，本发明的带位置检测器的电动机同时实现抑制向位置检测器的热移动和提高抗干扰性这两者。

附图说明

图1是本发明实施方式1的带位置检测器的电动机的外观图；

图2是本发明实施方式1的带位置检测器的电动机的位置检测部主要部分的剖面图；

图3是本发明实施方式2的带位置检测器的电动机的位置检测部主要部分的剖面图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。

(实施方式1)

图1是本发明实施方式1的带位置检测器的电动机的外观图。如图1所示，本带位置检测器的电动机即电动机10的用于旋转驱动负载的旋转轴12从电动机主体11延伸出。图1中，对于旋转轴12，表示用于驱动输出的作为输出轴侧的输出轴12a延伸的形态。另外，在相对于输出轴侧的相反侧即输出轴相反侧配置有外观为大致圆筒形状的位置检测部20。

图2是本发明实施方式1的电动机10的位置检测部20主要部分的剖面图。图2中表示旋转轴12的相反侧输出轴12b从电动机主体11延伸出的输出轴相反侧。

如图2所示，位置检测部20具备：安装于电动机10的输出轴相反侧的位置检测器22、和覆盖位置检测器22的检测器罩23。位置检测器22以包围相反侧输出轴12b的方式而配置。另外，检测器罩23包括：从电动机10的相反侧输出轴侧面延伸为空心筒状的空心圆筒形状的筒部24、和以堵塞筒部24的延伸端的方式而配置的底部25。

位置检测器22是光学式的回转式编码器。为实现这样的编码功能，位置检测器22包含作为旋转部的旋转符号板(未图示)、和作为固定部的信号处理电路部26，它们经由轴承构成为一体。旋转部被固定于相反侧输出轴12b上。固定部例如经由板簧固定于电动机主体11的托架上。另外，信号处理电路部26为在配线基板上搭载了受光元件、发光元件及处理电路等的结构。在此，受光元件和发光元件以隔着旋转符号板的方式而配置。这种位置检测器22由检测器罩23覆盖。

检测器罩23保护位置检测器22不受外部接触等影响或作为防尘对策而装配。另外，下面详细进行说明，检测器罩23还具备保护位置检测器22不受热量及电磁干扰影响的功能。为实现这样的功能，特别是在本实施方式中，其特征为，检测器罩23的筒部24为合成树脂制，底部25为金属制。即，检测器罩23为包含合成树脂制的筒部24和金属制的底部25的结构。筒部24通过螺钉等联接物固定于电动机主体11。另外，底部25通过螺钉等联接物固定于筒部24。

接着，以来自电动机主体11的热移动为中心进行说明。电动机10因驱动时流过电动机绕组的电流而发热。因这样的发热带来的电动机10的热量从相反侧输出轴12b向位置检测器22移动，而且，作为来自位置检测器22的安装面(例如电动机托架)的放射热量也传递到位置检测器22。另外，在检测器罩23上也传递电动机10的热量。而且，传递到检测器罩23上的热量通过热放射也传递到位于检测器罩23的内侧的位置检测器22。其结果是，位置检测器22的温度也因这样传递到位置检测器22的电动机10的热量而上升。

另一方面，位置检测器22的信号处理电路部26包含耐热性差的电路零件。因此，根据温度上升的水平，也可能产生而对设备的不良影响。

本实施方式中，为抑制位置检测器22的这样的温度上升，将检测器罩23作成上述那样的结构。即，利用由与金属相比导热率非常低的合成树脂制造检测器罩23的筒部24，由此，抑制从电动机主体11向检测器罩23传递的热移动。另外，利用由金属制造检测器罩23的底部25，可将自位置检测器22放出的热量与传递到筒部24的热量一起被底部25有效地吸收，并从底部25的外表面向外部散热。

在此，对检测器罩的筒部为金属制的情况、和本实施方式的筒部24为合成树脂制的情况的比较结果进行说明。在输出5.5kW的电动机中，将检测器罩的材质从合成树脂(导热率为0.19W/m·K左右)变更为铝(导热率为236W/m·K左右)，并比较温度差。其试验结果是，相对于合成树脂制，在为金属制的情况下，在信号处理电路部进一步确认了温度上升8.3度。这样，假设由导热率高的金属构成检测器罩的筒部，则热量从电动机向检测器罩的传导量增加，因此，位置检测器的温度上升也因来自检测器罩的热放射而增加。本实施方式中，为抑制由自检测器罩的热放射而传递到位置检测器22的热量，将检测器罩23的筒部24设为导热率低的合成树脂制。

另外，对于传递到筒部24的热量及从位置检测器22放射的热量而言，如本实施方式那样，通过由例如导热率高的铝(ADC12等)制成检测器罩23的底部25，由此使这些热量有效地被吸收，且向外部散热。即，与检测器罩的底部为合成树脂制的情况相比，通过如本实施方式那样设为金属制，从而来自底部的散热量增加，其结果是位置检测器22的温度上升被降低。

另外，金属与合成树脂相比，具有屏蔽电磁干扰的功能。因此，如本实施方式，通过将检测器罩22的底部25设为金属制，可以屏蔽电磁干扰，且也可以抑制位置检测器22的误动作。

这样，本实施方式的电动机10具备安装于相反侧输出轴12b侧的位置检测器22、和覆盖位置检测器22的检测器罩23，检测器罩23为包含合成树脂制的筒部24和金属制的底部25的结构。本实施方式中，通过将检测器罩23制成这样的结构，不仅能够保护位置检测器22不受外部接触等影响或进行防尘，而且还能够保护位置检测器22不受热量及电磁干扰影响。

(实施方式2)

图3是本发明实施方式2的电动机10的位置检测部20主要部分的剖面图。图3中也表示相反侧输出轴12b从电动机主体11延伸出的输出轴相反侧。另外，与图2相同的构成要素标注相同的符号，省略详细的说明。与实施方式1的比较中，本实施方式的电动机10的检测器罩23还具备筒壁部27。

筒壁部27具有空心圆筒形状，与金属制的底部25形成为一体。筒壁部27配置于筒部24的内周侧，与筒部24隔开间隙28而并行，且从底部25向有位置检测部20的方向延伸。即，通过以覆盖位置检测器22的方式安装检测器罩23，如图3所示，筒壁部27以包围位置检测器22的外周的方式而被配置。此外，为将信号处理电路部26和未图示的电动机控制装置联接，也可以为在筒壁部27上设置例如用于引出导线的切口部的结构。

如实施方式1中所说明，通过将底部25设为金属制，使从位置检测器22放射的热量有效地被吸收，并向外部散热。本实施方式中，通过设置筒壁部27，使从位置检测器22放射的热量更有效地被吸收，并从底部25的外表面向外部散热。即，金属制的筒壁部27由于被配置为接近位置检测器22且包围位置检测器22，因此，变为容易吸收从位置检测器22放射的热量的结构。另外，通过筒壁部27吸收的热量在导热率高的金属上传递，并从底部25的外表面向外部散热。

在此，对检测器罩全部为合成树脂制的情况和为本实施方式的结构的情况的比较结果进行说明。在输出3.0kW的电动机中，将检测器罩全部从合成树脂制的检测器罩变更为本实施方式的结构，并比较温度差。该试验结果是，与检测器罩全部为合成树脂制的情况相比，本实施方式的结构中，确认了在信号处理电路部温度降低4.9度。

此外，存在热量从电动机主体11向筒壁部27传递且该热量进一步向位置检测器22传递的可能性。为抑制这样的热量的传递，在位置检测器22的安装面(例如电动机托架)与筒壁部27的延伸端之间设置间隙29，由此，可实现更有效的温度降低。

另外，根据本实施方式这样的结构，由于位置检测器22由金属制的底部25及筒壁部27覆盖，故而与实施方式1的构成相比，能够进一步提高相对电磁干扰的屏蔽效果。另外，通过设置筒壁部27的结构，更有效地屏蔽电磁干扰，优选将信号处理电路部26在轴方向完全覆盖，由此，电磁干扰的屏蔽效果进一步提高。

这样，本实施方式的电动机10具备安装于相反侧输出轴12b侧的位置检测器22、和覆盖位置检测器22的检测器罩23，检测器罩23为包含合成树脂制的筒部24、金属制的底部25、一体形成于底部25的金属制的筒壁部27的结构。在本实施方式中，由于将检测器罩23制成这样的结构，因此，在保护位置检测器22不受外部接触等影响或进行防尘的基础上，还能够更有效地保护位置检测器22不受热量及电磁干扰影响。

如以上所说明，本发明的带位置检测器的电动机具备安装于输出轴相反侧的位置检测器、和覆盖位置检测器的检测器罩，检测器罩为包含合成树脂制的筒部和金属制的底部的结构。通过该结构，能够同时实现抑制向位置检测器的热移动和提高抗干扰性这两者。

此外，在上述的实施方式中，优选是，在固定筒部24时，位置检测器22的原点调节以及与输出端子的联接已经完全完成。由此，在安装底部25时，能够目视确认检测器罩23的内部配线的布线，且能够防止内部配线与位置检测器22及检测器罩23接触带来的线损伤。

另外，在上述的实施方式中，将位置检测器作为光学式的回转式编码器进行了说明，但不用说，其也可以适用于具有信号处理电路的磁气式编码器等。

本发明的带位置检测器的电动机用于驱动FA设备的伺服电动机等。

Claims (5)

1、一种带位置检测器的电动机，其具备安装于电动机的输出轴相反侧的位置检测器、和覆盖所述位置检测器的检测器罩，

所述检测器罩包含合成树脂制的筒部和金属制的底部。

2、如权利要求1所述的带位置检测器的电动机，所述筒部从电动机主体的输出轴相反侧面延伸成空心的筒状，所述底部以堵塞所述筒部的延伸端的方式而配置。

3、如权利要求1所述的带位置检测器的电动机，所述检测器罩还包含与所述底部一体形成且配置于所述筒部的内周侧的筒壁部。

4、如权利要求3所述的带位置检测器的电动机，所述位置检测器具有信号处理电路部，所述筒壁部以在轴方向覆盖所述信号处理电路部的方式而配置。

5、如权利要求1～4中任一项所述的带位置检测器的电动机，所述位置检测器是光学式的回转式编码器。

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