JP2008104254A - 密閉型回転センサ内蔵モータ - Google Patents

Abstract

【課題】屋外の使用環境にも耐え得る密閉構造を有する、回転センサ内蔵モータを提供すること。
【解決手段】本発明の密閉型回転センサ内蔵モータ１０は、モータのケース８２にブラケット２２等の他の部品が合わされる箇所に、ボンド、シール部材等が介在させられることにより、外気からの湿気や異物の侵入が防止される密閉構造になっており、磁石５０とホール素子５２からなる回転センサ５６が、反負荷側の軸受３２を支える反負荷側ブランケット２２のモータ側に配置されている。ファン６０からモータロータ３４方向に見ると、ファン６０、反負荷側ブラケット２２、軸受３２、回転センサ５６、モータロータ３４の順にそれぞれ配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転センサを内蔵した密閉型モータに関する。

従来からの技術として、まず、ファンのないモータがある。しかし、ファンのないモータは冷却効果が低く、モータが発熱しやすいため、モータの発熱を抑制しようとすると、モータ全体の構造を大きくすることにより、熱の影響を最小限に抑える必要があった。よって、ファンなしモータには、その構造の大型化や、大型化に伴うコストの増大という問題があった。

そこで、モータにファンを設けることにより、外気を取り入れ、モータケース外部を冷やすことが考えられ、かくして、モータの発熱を抑え、モータの構造を小型化することができた。このモータは、モータシャフトが反負荷側に突抜けているため、シャフト部に何らかのシール処理を施せば、モータケース部を全閉構造にすることができる。
しかし、この場合のモータは、回転速度の制御機能等を有しない単純な構造であった。

そこで、前記制御機能を有するモータとして、図６（ａ）にあるような回転センサを設けたモータがある。矢印は、取込まれる風の方向を示す。
この場合の回転センサは、反負荷側に突出したシャフトエンドに連結されており、その結果、モータケース外に設置される。そのため、使用環境が安定している屋内での使用については問題がないが、雨水や粉塵などの問題がある屋外での使用には適していない。

そこで、回転センサ部を雨水や粉塵から保護するためには、図６（ｂ）に示すように、回転センサ部全体を全閉にする必要があった。しかし、回転センサ部を全閉とすると、モータケース外にあるファン部も同時に密閉され、カバー外部から空気を取入れるという風の流れが消失し（矢印参照。）、ファンによるモータの冷却効果が発揮されないという問題があった。

そこで、特許文献１が開示するような、「コントローラ一体型電動機」が提案されている。
特開平１１−１８３６１号公報

図７（ａ）は、特許文献１が開示するモータの部分的断面図であり、図７（ｂ）は、当該モータの要部拡大断面図である。

しかし、前記特許文献１が開示する技術によると、図７（ｂ）に示すようにコントローラ９０は密閉ケースの内部に設置されているが、ホールＩＣ９２や位置検出用磁石９４は外気に対して密閉状態にはなっておらず、外気に通じているため、ホールＩＣ９２の風雨による損傷や、位置検出用磁石９４への鉄粉の付着等の問題があり、使用環境に完全に制限されないとは言えない。

このような従来技術の問題点に鑑み、本発明は、屋外の使用環境にも耐え得る密閉構造を有する、回転センサ内蔵モータの提供をその目的とする。

本発明は、磁石とホール素子からなる回転センサが、反負荷側の軸受を支える反負荷側ブランケットのモータ側に配置されたことを特徴とする密閉型回転センサ内蔵モータにより前記課題を解決した。
ここで、「密閉」とは、モータのケースにブラケット等の他の部品が合わされる箇所に、ボンド、シール部材等が介在させられることにより、外気からの湿気や異物の侵入が防止され、その結果、回転センサ等の構成要素が外部から保護されることを意味する。

本発明の密閉型回転センサ内蔵モータでは回転センサがモータケース内部に配置されるため、防水仕様モータ又は防塵仕様モータとする場合、モータケース部のみをシール処理し密閉構造とすれば足りる。その結果、この密閉型回転センサ内蔵モータは防水機能又は防塵機能を有することになり、その使用環境に制限されないことになる。

又、ファンを設ける場合、ファン部を覆う全閉カバーは不要となり、風の流れが遮断されることがないために、モータの冷却性能が発揮される。

さらに、本発明の密閉型回転センサ内蔵モータでは、回転センサをモータ内部に内蔵した結果、従来に比べて、モータ（及び減速機）を小型化することができる。

以下、図１から図４を参照して、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態の密閉型回転センサ内蔵モータを回転軸方向に切断した断面図である。
図２（ａ）は本発明の実施形態のモータケースを回転軸に直交する方向に切断した断面図、図２（ｂ）はファンカバーの形状を示す図、図２（ｃ）は前記モータケースとファンカバーを組合わせた図である。
図３は、本発明の実施形態の密閉型回転センサ内蔵モータの磁石取付け板、及び磁石の半径方向の拡大断面図で、図３（ａ）は磁石取付け板の反負荷側に取付け用ボスを設けた図、図３（ｂ）は磁石取付け板に負荷側取付け用ボスを設けた図、図３（ｃ）は磁石取付け板に反負荷側取付け用ボスと負荷側取付け用ボスの双方を設けた図である。
図４は、本発明の実施形態の密閉型回転センサ内蔵モータの部分断面図と、端子箱の断面図である。
図５は、本発明の実施形態の密閉型回転センサ内蔵モータと端子箱の正面外観図である。

図１において、本発明の密閉型回転センサ内蔵モータ（以下、単に「モータ」という。）１０は、モータケース８２内に、周知のモータ構造（説明は省略。）が具えられてなり、回転軸３０が中心に具えられている。そして、そのモータには、コントローラの併用を要しない汎用モータを用いる。

回転軸３０は、ブラケット２２に支持された反負荷側の軸受３２に、回転可能に支持されている。
円盤状の磁石取付け板４０は、回転軸３０の回転に伴って回転するように、反負荷側軸受３２とロータフィン３６の間で、回転軸３０に装着されている。
磁石取付け板４０にはリング状の磁石５０が取付けられている。

磁石取付け板４０の材料としては、非磁性体であるアルミが好適であり、アルミ材を用いた場合、軽量化、及び低慣性化することができ、さらに、熱放射性を高めることができるため、磁石５０に対する熱の影響を抑制することができる。

モータケース８２と、反負荷側ブラケット２２はシール処理を施され、密閉構造とされる。そして、密閉構造とされたモータケース８２内に、反負荷側ブラケット２２からモータロータ３４方向に、軸受３２、回転センサ５６、モータロータ３４の順にそれぞれ配置され、その結果として、ファン６０からモータロータ３４方向に、ファン６０、反負荷側ブラケット２２、軸受３２、回転センサ５６、モータロータ３４の順にそれぞれ配置されることになる。

これにより、軸受３２、回転センサ５６、モータローラ３４の全てが密閉構造内に収められることになり、雨水、粉塵等から保護される。
又、前記モータケース８２の内部から、前記反負荷側ブラケット２２一つ隔てて外側に前記ファン６０があるため、このモータケース８２内部に対する前記ファン６０による冷却効果が発揮される。

ここで、図１と図２を参照して本発明の冷却構造を説明する。
図２（ｂ）に示すように、本発明においては、ファンカバー６２を全閉構造とする必要がないため、空気吸入口６６がファンカバー６２の前面に多数設けられている。そして、図１の矢印で空気の流れを示したように、本発明のファンカバー６２の反モータ側に設けた空気吸入口６６から取込まれた空気が、まず反負荷側ブラケット２２を冷却し、次いでモータ側に設けた空気排出口６４から排出されることでモータケース８２の周囲に空気の流れが生じ、モータケース２０全体が冷却される。
図２（ａ）に示すようにモータケース８２には、放熱用フィン２４が放射状に多数設けられており、これによりモータケース８２の体表面積が大きくなり、モータケース８２の冷却効果の向上が図れる。

前記密閉構造は、前記モータケース８２と、前記反負荷側ブラケット２２との合わせ面６８のボンドによるシール処理、及び、通しボルト部４４のシールワッシャー４６によるシール処理、及び、ファンシャフト３８の反負荷側ブラケット２２に対する挿通部４８における、Ｖリング、Ｏリング、オイルシール等のシール部材によるシール処理により実現される。
なお、前記密閉構造が防塵機能を有すれば足りるのか、或いは防水機能まで要求されるのかによって、Ｖリング、Ｏリング、オイルシール等のシール部材を使い分ける。

磁石取付け板４０の半径方向における外端部には、位置決め凸部４２が設けられている。この位置決め凸部４２は、磁石５０の外径に接するようにしておくことにより、例えば、磁石取付け板４０が熱膨張した場合においても、磁石５０を破損させることがない。

又、前記位置決め凸部４２は、磁石５０、磁石取付け板４０の大きさに応じて異なる形状、又は位置に設けてもよい。図示したＬ字状の替わりに、例えば、取付け板４０に、突起状に設けてもよい。

さらに、磁石取付け板４０の内周に、取付け用ボスを設けることも可能である。以下、図３を参照して、この取付け用ボスの設置形態について説明する。
なお、取付け用ボス１００、１０２は磁石取付け板の負荷側、又は反負荷側のどちらか一方、或いは、両側に設けてもよい。

磁石取付け板４０を回転軸３０に取付ける際の僅かの歪みが磁石５０の振れにつながり、回転センサの精度に影響を及ぼすが、このように、取付け用ボス（反負荷側）１００、及び、取付け用ボス（負荷側）１０２を設けると、磁石取付け板の取付状態けが安定し、その結果、磁石５０の回転が安定し、回転センサの精度を向上させることができる。この場合、取付け用ボス（負荷側）１０２をロータフィン３６の内側の空間にもぐり込ませる、すなわち、取付け用ボス（負荷側）１０２とロータフィン３６が、磁石取付け板４０の径方向に並ぶようにすることにより、モータの全長はそのままで、スペースを有効に活用することができる。
この取付け用ボス（反負荷側）１００、及び取付け用ボス（負荷側）１０２は磁石取付け板４０と一体成形されるように設けてもよいことは言うまでもない。

次に、回転センサ５６においては、ホール素子５２がホール素子設置部材（基板）５４に組付けられており、磁石５０の外周の近傍に非接触で配設される。なお、このホール素子５２は、周知のとおり、ホール効果を利用し磁石５０が回転した際の磁石５０の磁束を感知することにより、回転軸３０の回転を検知するためのものである。

上記の構成により、回転軸３０が回転した際、その回転運動に伴い磁石５０も回転し、その際、磁石５０の正極、及び負極をホール素子５２が検知することにより、回転軸３０の回転を検知する。

又、回転センサ５６がモータケース８２内にあるので、図４に示すように回転センサ信号線７０とモータ動力線７２との一括配線が可能となる。
なお、モータ動力線固定部２８は、モータコイル２０からその動力線を引出す部分に設けられる。そして、モータ動力線固定部２８と回転センサ５６とを図１に示すように回転軸３０を中心として反対側に設置するか、又は、図４に示すようにその両者を回転軸３０を中心として同じ側に設置するかは任意であるが、図４のように、同じ側に設置する方が配線をより短くでき好適である。

回転センサを図６に示すように、モータ外部でモータ回転軸と接続する従来技術の場合には、センサからの信号線とモータからの動力線が長く複雑になり、ノイズを拾いやすくなるという問題も有していたが、この一括配線により、配線が短く単純になり、前記問題も解決される。

そして、端子箱８０の取付け板７４は図４に示すように、シール処理用のゴムシート７６，７６，７６のうち下側の一対のものにおける信号線取込み口７８，７８が、上下でずれた位置に来るようにする。そして、回転センサ信号線７０とモータ動力線７２を、上下ゴムシート７６，７６で一括して挟み込み、取付け板７４に固定する。
上記のような構造により、端子箱８０と密閉型回転センサ内蔵モータ１０との接合部の防水性が向上し、且つ、回転センサ信号線７０とモータ動力線７２の、モータケース８２内での弛みをも防ぐことができる。

本発明の実施形態による密閉型回転センサ内蔵モータ１０と、端子箱８０とを併せた完成品１２の正面外観図は図５のようになる。
ここで、端子箱取付け面２６を図２（ａ）のようにモータケース８２の側面に設けるか、又は上部に設けるかは任意である。

以上のように、本発明によりファンカバー６２は全閉構造とされる必要がないため、このファンカバー６２に設けられた空気吸入口６６から空気を取込むことができ、モータ冷却効果を維持できる。
そして、ファン６０の冷却効果を一番受ける、反負荷側ブラケット２２の内側に回転センサ５６を取付けたため、回転センサ５６の冷却を図ることもできる。

又、前記特許文献１が開示する永久磁石モータは、コントローラ９０を必要とする制御モータであるが、本発明に用いるのは、コントローラを必要としない、汎用モータである。このように、本発明はコントローラを不要とするため、その構造がシンプルとなり、設置・メンテナンスが容易となり、又、構造の小型化やコストダウンにも資する。

さらに、回転センサ信号線７０とモータ動力線７２とが一括配線されることにより、配線が短く単純なものとなり、ノイズの軽減及び、設置・メンテナンスが容易となる効果を生じる。

なお、本発明の密閉型回転センサ内蔵モータ１０は、減速機に組込まれることが多いが、その場合には、小型の回転センサ内蔵の減速機を実現することができる。

本発明の実施形態の密閉型回転センサ内蔵モータを回転軸方向に切断した断面図。 図２（ａ）は本発明の実施形態のモータケースを回転軸に直交する方向に切断した断面図、図２（ｂ）はファンカバーの形状を示す図、図２（ｃ）は前記モータケースとファンカバーを組合わせた図。 図３は、本発明の実施形態の密閉型回転センサ内蔵モータの磁石取付け板、及び磁石の半径方向の拡大断面図で、図３（ａ）は磁石取付け板の反負荷側に取付け用ボスを設けた図、図３（ｂ）は磁石取付け板に負荷側取付け用ボスを設けた図、図３（ｃ）は磁石取付け板に反負荷側取付け用ボスと負荷側取付け用ボスの双方を設けた図。 本発明の実施形態の密閉型回転センサ内蔵モータの部分断面図と、端子箱の断面図。 本発明の実施形態の密閉型回転センサ内蔵モータと端子箱の正面外観図。 図６は、従来の、回転センサを外付けしたモータの断面図で、図６（ａ）はファンのカバーに空気吸入口があるもの、図６（ｂ）はファンのカバーが全閉状態とされたもの。 図７（ａ）は、従来の、回転センサ部を雨水・粉塵等から保護するための構造を有する、回転センサ付モータの部分断面図、図７（ｂ）はその要部拡大断面図。

符号の説明

１０：密閉型回転センサ内蔵モータ
２２：反負荷側ブラケット
３２：軸受
３４：モータロータ
５０：磁石
５２：ホール素子
５６：回転センサ
６０：ファン
７０：回転センサ信号線
７２：モータ動力線
８０：端子箱
８２：ケース

Claims (6)

1. 磁石とホール素子からなる回転センサが、反負荷側の軸受を支える反負荷側ブラケットのモータ側に配置されたことを特徴とする、
   密閉型回転センサ内蔵モータ。
2. 前記密閉型回転センサ内蔵モータがファン及びモータロータを具え、前記ファンから前記モータロータ方向に、前記ファン、反負荷側ブラケット、回転センサ、モータロータの順に配置された、請求項１の密閉型回転センサ内蔵モータ。
3. 前記反負荷側ブラケットのファン側にシール部材が配置された、請求項１又は２の密閉型回転センサ内蔵モータ。
4. 前記密閉型回転センサ内蔵モータがケース外部に端子箱を具え、前記回転センサの信号線と、前記モータの動力線とが、前記端子箱に一括配線された、請求項１から３のいずれかの密閉型回転センサ内蔵モータ。
5. 前記ファンが、前記反負荷側ブラケットに対して前記回転センサの反対側に配置された、請求項２から４のいずれかの密閉型回転センサ内蔵モータ。
6. 請求項１から５のいずれかの密閉型回転センサ内蔵モータが組込まれた減速機。

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