DE112011104863T5

DE112011104863T5 - Drehgeber

Info

Publication number: DE112011104863T5
Application number: DE112011104863T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Nagata; Toshikazu Satone; Yoichi Omura; Takashi Okamuro
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-02-09
Filing date: 2011-02-09
Publication date: 2013-11-07
Anticipated expiration: 2031-02-10
Also published as: KR20130124362A; KR101443004B1; TWI467135B; DE112011104863B4; US20130294031A1; JPWO2012108021A1; CN103354894B; JP5474219B2; TW201233981A; US9155227B2; CN103354894A; WO2012108021A1

Abstract

Ein Drehgeber weist eine Drehgebereinheit, die mit einer Drehachse, die drehbar in einem Metallgehäuse gehalten ist, verbunden ist, eine Drehzahlerfassungseinheit, die durch das Metallgehäuse gehalten ist, um eine Drehzahl der Drehgebereinheit zu erfassen und Wärme erzeugt, eine zylindrischen Abdeckung aus isolierendem Harz mit einem mit dem Metallgehäuse verbundenen Basisende, zum Aufnehmen der Drehgebereinheit und der Drehzahlerfassungseinheit darin, einen Metalldeckel zum Schließen einer Öffnung des anderen Endes der Abdeckung aus isolierendem Harz, und eine geschirmte Leitung, die elektrisch mit der Drehzahlerfassungseinheit verbunden ist und durch einen Leitungsausgang des Metalldeckels herausgeführt ist, auf. Eine Abschirmung der geschirmten Leitung ist wärmetransferfähig und elektrisch mit dem Metalldeckel verbunden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehgeber, der die Drehzahl einer Drehachse eines Motors und desgleichen erfasst.
Hintergrund der Erfindung
Herkömmlich wird ein Geber offenbart, in dem eine Abtaststruktureinheit eine Haupteinheit aufweist, die eine Abtastplatte hält und durch die Haupteinheit an ein zu messendes Objekt angebracht werden kann, und Wärme elektrischer Bestandteile der Abtaststruktureinheit wird durch ein Wärmetransferelement über einen Wärmetransferpfad von einem inneren Raum zu einer Kontaktfläche außerhalb eines Kontaktelements (einer Abdeckung) transferiert, und in dem, wenn die Abtaststruktureinheit an dem zu messenden Objekt angebracht ist, die Kontaktfläche in engen Kontakt mit dem zu messenden Objekt, das als eine Wärmesenke fungiert, steht, um dadurch die Wärme der elektrischen Bestandteile des zu messenden Objekts abzuführen (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1).
Zitatliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2009-139377

Zusammenfassung
Technisches Problem
Gemäß der oben genannten herkömmlichen Technik, ist es möglich, die durch die elektrischen Bestandteile des Gebers erzeugte Wärme über das Wärmetransferelement und das Kontaktelement (einen Deckel) zu dem zu messenden Objekt, das als Wärmesenke fungiert, abzuführen. Jedoch besteht bei einem gewöhnlichen Geber, der die Drehzahl einer Drehachse erfasst, ein Problem darin, dass es schwierig ist die Wärme der elektrischen Bestandteile abzuführen, da eine Abdeckung, welche die elektrischen Bestandteile abdeckt, nicht mit dem zu messenden Objekt in Kontakt steht.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das obere Problem erzielt und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung einen Drehgeber bereitzustellen, der Wärme von elektrischen Bestandteilen abführen kann.
Lösung des Problems
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehgeber, der das Problem löst. Der Drehgeber weist eine Drehgebereinheit, die mit einer Drehachse verbunden ist, die drehbar in einem Metallgehäuse gehalten ist; eine Drehzahlerfassungseinheit, die durch das Metallgehäuse gehalten ist, um eine Drehzahl der Drehgebereinheit zu erfassen und Wärme erzeugt; eine zylindrische Abdeckung aus isolierendem Harz mit einem mit dem Metallgehäuse verbundenen Basisende zum Aufnehmen der Drehgebereinheit und der Drehzahlerfassungseinheit darin; einen Metalldeckel zum Schließen einer Öffnung des anderen Endes der Abdeckung aus isolierendem Harz; und eine geschirmte Leitung, die elektrisch mit der Drehzahlerfassungseinheit verbunden ist und durch einem Leitungsausgang des Metalldeckels herausgeführt ist, wobei eine Abschirmung derselben wärmetransferfähig und elektrisch mit dem Metalldeckel verbunden ist, auf.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Der Drehgeber gemäß der vorliegenden Erfindung kann Wärme, die durch eine Drehzahlerfassungseinheit erzeugt wird, von einem Metalldeckel zu einer Abschirmung einer geschirmten Leitung abführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Drehgebers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine partielle, vergrößerte Ausschnittsansicht eines Basisendteils einer geschirmten Leitung.
3 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Drehgebers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Drehgebers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Drehgebers gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsformen
Beispielhafte Ausführungsformen eines Drehgebers gemäß der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen untenstehend im Detail beschrieben.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.
Erste Ausführungsform
1 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Drehgebers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine partielle, vergrößerte Ausschnittsansicht eines Basisendteils einer geschirmten Leitung. Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Drehgeber 91 gemäß der ersten Ausführungsform mit einem Metallgehäuse 20 eines Motors 10 (genauer, eine Motorhalterung an einer gegenüberliegenden Lastseite gegenüberliegend zu einer Lastseite) verbunden. Eine Drehachse 11 des Motors 10 ist drehbar in dem Metallgehäuse 20 gehalten.
Eine Drehgebereinheit 30 ist über eine Nabe 12 mit der Drehachse 11 verbunden. Die Drehgebereinheit 30 weist einen Spiegel 31 und eine Drehgeberplatte 32, die eine optische Mustereinheit 33 aufweist, auf. Darüber hinaus ist in dem Metallgehäuse 20 eine Drehzahlerfassungseinheit 40, welche die Drehzahl der Drehgebereinheit 30 erfasst, durch das Gehäuse 21, das darin die Drehgebereinheit 30 aufnimmt, gehalten. Die Drehzahlerfassungseinheit 40 weist eine Lichtprojektionseinheit 41, eine Lichtempfangseinheit 42 und eine Platine 43 mit einem darauf angebrachten elektronischen Schaltkreis, der ein elektrisches Signal, das durch die Lichtempfangseinheit 42 fotoelektrisch umgewandelt wurde, verarbeitet, und elektronischen Komponenten 43a, die Wärme erzeugen, auf.
Ein Basisende einer zylindrischen Abdeckung aus isolierendem Harz 51, die darin die Drehgebereinheit 30 und die Drehzahlerfassungseinheit 40 aufnimmt, ist durch eine Dichtung 52 an einem umfänglichen Teil des Metallgehäuses 20 angebracht. Eine Öffnung des anderen Endes der Abdeckung aus isolierendem Harz 51 wird durch einen Metalldeckel 53 geschlossen.
Da die Platine 43 der Drehzahlerfassungseinheit 40 in der Abdeckung aus isolierendem Harz 51 aufgenommen ist, kann, selbst wenn ein Randteil der Platine 43 näher zu der Abdeckung aus isolierendem Harz 51 positioniert ist, ein isolierender Abstand von dem Metalldeckel 53 aufrechterhalten werden und kann die Zahl der elektronischen Komponenten 43a, die auf der Platine 43 angebracht werden sollen, durch Vergrößern der Fläche der Platine 43 vergrößert werden.
Eine geschirmte Leitung 45, die über Signalleitungen 45c und einen Verbinder 44 elektrisch mit der Platine 43 verbunden ist, und ein elektrisches Signal, das durch die Drehzahlerfassungseinheit 40 verarbeitet wurde, nach außen (genauer an einen Verstärker) ausgibt, wird durch einen Leitungsausgang 54 des Metalldeckels 53 herausgeführt. Die mehreren Signalleitungen 45c sind durch einen Schrumpfschlauch 45d gebündelt.
Der Metalldeckel 53 weist den darin aufgenommenen Verbinder 44 auf und ist zusammen mit der Abdeckung aus isolierendem Harz 51 mechanisch, wärmetransferfähig und elektrisch durch eine Metallschraube 55 mit dem Metallgehäuse 20 verbunden. Eine Dichtung 56 ist zwischen dem Metalldeckel 53 und dem anderen Ende der Abdeckung aus isolierendem Harz 51 angeordnet. Ein Wärmetransfermaterial 57, das die Elastizität vom Typ eines Silikongummis aufweist, ist zwischen den elektronischen Komponenten 43a der Drehzahlerfassungseinheit 40, die Wärme produzieren, und dem Metalldeckel 53 angeordnet. Das Wärmetransfermaterial 57 wird durch die elektronischen Komponenten 43a und den Metalldeckel 53 zusammengedrückt.
Durch das Einfügen des Wärmetransfermaterials 57 zwischen die elektronischen Komponenten 43a, die Wärme produzieren, und den Metalldeckel 53, wird Wärme der elektronischen Komponenten schnell zu dem Metalldeckel 53 abgeführt. Das Wärmetransfermaterial 57 ist nicht essentiell. Wärmetransfer von den elektronischen Komponenten 43a, die Wärme produzieren, zu dem Metalldeckel 53, kann Wärmestrahlung oder Wärmetransfer durch Luft sein.
Wie in 2 gezeigt ist, weist ein Basisendteil 45a der geschirmten Leitung 45, die in dem Leitungsausgang 54 des Metalldeckels 53 positioniert ist, eine Abschirmung 46 auf, die durch Abziehen einer isolierenden Beschichtung 45b freiliegt. Das Basisendteil 45a ist kreisförmig durch einen Verstemmer 47 verstemmt. Das Basisendteil 45a der geschirmten Leitung 45, das den Verstemmer 47 daran angebracht aufweist, ist in den Leitungsausgang 54 des Metalldeckels 53 eingepresst und die Abschirmung 46 ist wärmetransferfähig und elektrisch mit dem Metalldeckel 53 verbunden.
Mit diesem Aufbau wird Wärme, die durch die elektronischen Komponenten 43a der Drehzahlerfassungseinheit 40, die Wärme produzieren, erzeugt wird von dem Metalldeckel 53 zu der Abschirmung 46 abgeführt. Die Abschirmung 46 fungiert als Wärmesenke. Das verstemmte Basisendteil 45a der geschirmten Leitung 45 ist durch ein Klebstoff 48 mit dem Metalldeckel 53 zur wasserdichten Funktion und zur Verhinderung des Abfallens, verbunden.
Des Weiteren ist der Metalldeckel 53 an beiden Seiten der geschirmten Leitung 45 und des Metallgehäuses 20 geerdet, weil ein Vorderende der Abschirmung 46 geerdet ist und das Metallgehäuse 20 an seiner Seite, an der eine Einrichtung angebracht ist, geerdet ist. Demzufolge ist die Zuverlässigkeit der Erdung hoch.
Als nächstes wird ein Betrieb des Drehgebers 91 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Licht, das von der Lichtprojektionseinheit 41 ausgestrahlt wird, durchläuft die Drehgeberplatte 32 und wird durch den Spiegel 31 reflektiert. Ein Teil des Lichts wird durch die optische Mustereinheit 33 auf der Drehgeberplatte 32 blockiert. Das Licht, das die Drehgeberplatte 32 passiert hat, wird anschließend durch die Lichtempfangseinheit 42 empfangen, fotoelektrisch umgewandelt, durch den elektronischen Schaltkreis der Platine 43 zu einem elektrisches Signal verarbeitet und durch die geschirmte Leitung 45 ausgegeben.
Die Wärme, die durch die Drehzahlerfassungseinheit 40 erzeugt wird, wird zu dem Metalldeckel 53 transferiert und dann von dem Metalldeckel 53 zu der Abschirmung 46 der geschirmten Leitung 45 abgeführt. Nachfolgend wird die Wärme von dem Metalldeckel 53 zu der Metallschraube 55 transferiert und anschließend von der Metallschraube 55 zu dem Metallgehäuse 20 abgeführt. Darüber hinaus ist der Metalldeckel 53 an beiden Seiten der Abschirmung 46 der geschirmten Leitung 45 und dem Metallgehäuse 20 geerdet.
Zweite Ausführungsform
3 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Drehgebers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 3 sind Elemente identisch zu denen in 1 gezeigten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und Erläuterungen derselben werden ausgelassen, und Elemente unterschiedlich zu denen der ersten Ausführungsform werden erläutert.
Wie in 3 gezeigt ist, sind in einem Drehgeber 92 gemäß der zweiten Ausführungsform das andere Ende der Abdeckung aus isolierendem Harz 51 und der Metalldeckel 53 durch eine Nano-Mold 60 verbunden. Das bedeutet, dass nanoskalige Unregelmäßigkeiten auf einer Oberfläche des Metalldeckels 53 ausgebildet sind und Harz der Abdeckung aus isolierendem Harz 51 mit einer Hakenstruktur mit den Unregelmäßigkeiten verbunden ist. Durch die Nano-Mold 60 kann eine hoch feste Abdeckungsstruktur erzielt werden. Der Metalldeckel 53 und die Abdeckung aus isolierendem Harz 51 können durch „integrated molding” anstelle der Nano-Mold 60 verbunden werden.
Des Weiteren wird in dem Drehgeber 92 gemäß der zweiten Ausführungsform durch eine Injektionsöffnung 53a, die in dem Metalldeckel 53 vorgesehen ist, Silikongel 57a als ein Wärmetransfermaterial anstelle des Wärmetransfermaterials 57 eines Silikongummityps in dem Drehgeber 91 gemäß der ersten Ausführungsform zwischen den Metalldeckel 53 und die elektronischen Komponenten 43a injiziert. Das Silikongel 57a weist einen hohen Wärmetransfereffekt auf, weil das Silikongel 57a selbst in Spalte zwischen den elektronischen Komponenten 43a eindringt.
Dritte Ausführungsform
4 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Drehgebers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 4 sind Elemente identisch zu denen in 1 gezeigten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und Erläuterungen derselben werden ausgelassen, und Elemente unterschiedlich zu denen der ersten Ausführungsform werden erläutert.
Wie in 4 gezeigt ist, ist in einem Drehgeber 93 gemäß der dritten Ausführungsform die Lichtempfangseinheit 42 auf der Platine 43, welche die elektronischen Komponenten 43a, die Wärme produzieren, drauf angebracht aufweist, positioniert, während die Lichtprojektionseinheit 41 auf der Platine 43, die auf einem Basisteil des Gehäuses 21 auf einer Seite des Metallgehäuses 20 angeordnet ist, positioniert ist. Die Lichtprojektionseinheit 41 und die Lichtempfangseinheit 42, welche die Drehgeberplatte 32 zwischen sich anordnen, liegen einander gegenüber. Die Platine 43 weist die elektronischen Komponenten 43a, die Wärme produzieren, darauf angebracht auf und die Platine 43, die an einem Basisteil des Gehäuses 21 auf der Seite des Metallgehäuses 20 angeordnet ist, sind durch eine elektrische Leitung 49 verbunden.
Licht, das von der Lichtprojektionseinheit 41 ausgestrahlt wird, durchläuft die Drehgeberplatte 32. Ein Teil des Lichts wird durch die optische Mustereinheit 33 auf der Drehgeberplatte 32 blockiert. Das Licht wird anschließend durch die Lichtempfangseinheit 42 empfangen, fotoelektrisch umgewandelt, durch den elektronischen Schaltkreis der Basisplatte 43 zu einem elektrischen Signal verarbeitet und durch die geschirmte Leitung 45 ausgegeben.
Ähnlich zu dem Drehgeber 91 gemäß der ersten Ausführungsform wird die Wärme, die durch die Drehzahlerfassungseinheit 40 erzeugt wird, zu dem Metalldeckel 53 transferiert und anschließend von dem Metalldeckel 53 zu der Abschirmung 46 (siehe 2) der geschirmten Leitung 45 abgeführt. Nachfolgend wird die Wärme von dem Metalldeckel 53 zu der Metallschraube 55 transferiert und anschließend von der Metallschraube 55 zu dem Metallgehäuse 20 abgeführt. Des Weiteren ist der Metalldeckel 53 an beiden Seiten der Abschirmung 46 der geschirmten Leitung 45 und des Metallgehäuses 20 geerdet.
Vierte Ausführungsform
5 ist eine vertikale Schnittansicht eines Drehgebers gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 5 sind Elemente identisch zu denen in 1 gezeigten, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und Erläuterungen derselben werden ausgelassen, und Elemente unterschiedlich zu denen der ersten Ausführungsform werden erläutert.
Wie in 5 gezeigt ist, sind in einem Drehgeber 94 gemäß der vierten Ausführungsform, die Lichtprojektionseinheit 41 und die Lichtempfangseinheit 42 auf einem Randteil der Platine 43, welche die elektronischen Komponenten 43a, die Wärme produzieren, darauf angebracht aufweist, angeordnet und sind angeordnet, um einem Randteil der Drehgeberplatte 32 gegenüberzuliegen.
Ein Teil des Lichts, das von der Lichtprojektionseinheit 41 ausgestrahlt wird, wird durch die optische Mustereinheit 33 auf der Drehgeberplatte 32 reflektiert. Das Licht wird anschließend durch die Lichtempfangseinheit 42 empfangen, fotoelektrisch umgewandelt, durch den elektronischen Schaltkreis der Basisplatte 43 zu einem elektrischem Signal verarbeitet und durch die geschirmte Leitung 45 ausgegeben.
Ähnlich zu dem Drehgeber 91 gemäß der ersten Ausführungsform, wird die Wärme, die durch die Drehzahlerfassungseinheit 40 erzeugt wird, zu dem Metalldeckel 53 transferiert und anschließend von dem Metalldeckel 53 zu der Abschirmung 46 (siehe 2) der geschirmten Leitung 45 abgeführt. Nachfolgend wird die Wärme von dem Metalldeckel 53 zu der Metallschraube 55 transferiert und anschließend von der Metallschraube 55 zu dem Metallgehäuse 20 abgeführt. Darüber hinaus ist der Metalldeckel 53 an beiden Seiten der Abschirmung 46 der geschirmten Leitung 45 und des Metallgehäuses 20, geerdet.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben, ist der Drehgeber gemäß der vorliegenden Erfindung nützlich als ein Drehgeber für einen kleinen Motor, in dem elektronische Komponenten, die Wärme produzieren, in hoher Dichte angeordnet sind und ein Wärmeabführungsbereich eines Metalldeckels klein ist.
Bezugszeichenliste

10: Motor
11: Drehachse
12: Leitung
20: Metallgehäuse
21: Gehäuse
30: Drehgebereinheit
31: Spiegel
32: Drehgeberplatte
33: optische Mustereinheit
40: Drehzahlerfassungseinheit
41: Lichtprojektionseinheit
42: Lichtempfangseinheit
43: Platine/Basisplatte
43a: elektronische Komponenten
44: Verbinder
45: geschirmte Leitung
45a: Basisendteil
45b: isolierende Beschichtung
45c: Signalleitung
45d: Schrumpfschlauch
46: Abschirmung
47: Verstemmer
48: Klebstoff
49: elektrische Leitung
51: Abdeckung aus isolierendem Harz
52: Abdichtung
53: Metalldeckel
54: Leitungsausgang
55: Metallschraube
56: Abdichtung
57: Wärmetransfermaterial
57a: Silikongel (Wärmetransfermaterial)
60: Nano-Hold
91, 92, 93, 94: Drehgeber

Claims

Drehgeber mit: einer Drehgebereinheit, die mit einer Drehachse, die drehbar in einem Metallgehäuse gehalten ist, verbunden ist; einer Drehzahlerfassungseinheit, die durch das Metallgehäuse gehalten ist, um eine Drehzahl der Drehgebereinheit zu erfassen und Wärme erzeugt; einer zylindrischen Abdeckung aus isolierendem Harz mit einem mit dem Metallgehäuse verbundenen Basisende, zum Aufnehmen der Drehgebereinheit und der Drehzahlerfassungseinheit darin; einem Metalldeckel zum Schließen einer Öffnung des anderen Endes der Abdeckung aus isolierendem Harz; und einer geschirmten Leitung, die elektrisch mit der Drehzahlerfassungseinheit verbunden ist und durch einen Leitungsausgang des Metalldeckels herausgeführt ist, wobei eine Abschirmung derselben wärmetransferfähig und elektrisch mit dem Metalldeckel verbunden ist.
Drehgeber nach Anspruch 1, bei dem der Metalldeckel zusammen mit der Abdeckung aus isolierendem Harz durch eine Metallschraube mechanisch, wärmetransferfähig und elektrisch mit dem Metallgehäuse verbunden ist, und auf beiden Seiten der Abschirmung der geschirmten Leitung und des Metallgehäuses geerdet ist.
Drehgeber nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit: einem Wärmetransfermaterial, das zwischen der Drehzahlerfassungseinheit und dem Metalldeckel eingefügt ist.
Drehgeber nach Anspruch 3, bei dem das Wärmetransfermaterial Silikongel ist.
Drehgeber nach Anspruch 1, bei dem die Abdeckung aus isolierendem Harz und der Metalldeckel durch eine Nano-Mold oder „integrated molding” verbunden sind.