JP2008113489A - 電磁ブレーキ付回転センサ内蔵モータ - Google Patents

Abstract

【課題】電磁ブレーキ付回転センサ内蔵モータにおいて、回転センサに対する電磁ブレーキによる磁気影響を防止・低減すること。
【解決手段】電磁ブレーキ付回転センサ内蔵モータ１０は、電磁ブレーキ２０と回転センサ４０の間に、空隙４４を介して磁性材料からなる磁気シールド板４２を具えている。磁気シールド板４２は、回転センサ４０に対する電磁ブレーキ２０による磁気影響を防止・低減する。回転センサ４０の取付けベース３０ａ、３０ｂは非磁性材料からなる。モータロータ５２からファン５０方向に見ると、モータロータ５２、回転センサ４０、磁気シールド板４２、空隙４４、電磁ブレーキ２０、ファン５０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電磁ブレーキ付モータに関する。

従来より公知な技術として、電磁ブレーキを具えたモータがある。
この電磁ブレーキを具えたモータでは、電源を入れるとブレーキヨークが磁化され、その磁気吸引力によりアーマチュアがブレーキヨークに吸引され、摩擦板とアーマチュアとの間に空隙が生じることでブレーキが解放され、モータシャフトが回転する。反対に、電流を遮断するとブレーキヨークの磁気吸引力が消滅し、アーマチュアはトルクスプリングの力により押戻されて摩擦板に制動力を与え、モータシャフトを停止させる。

ところで、この電磁ブレーキを具えたモータでは、磁気飽和を起こしたブレーキヨークやモータシャフトより漏洩磁束が発生するので、このモータに、モータシャフトの回転速度や回転方向を検出するための回転センサが具えられた場合には、漏洩磁束の磁気影響により、回転センサの検出精度が低下したり、回転センサが誤作動を起こす等の虞があった。

この漏洩磁束の磁気影響を防止・低減するための手段として、磁気影響の及ばない位置に回転センサを設置することが考えられるが、回転センサの設置位置によっては、回転センサを含むモータ全体の構造が大型化し過ぎるという問題がある。

そこで、電磁ブレーキを具えたモータにおいて、例えば、特開２００１−２３８４２６号公報が開示するように、モータと回転センサとの間に磁気シールド板を設けることにより、回転センサに対する漏洩磁束の磁気影響を防止・低減する技術がある。
図６は、特開２００１−２３８４２６号公報が開示する回転センサ８２を具えたモータの要部断面図である。この技術は、図６に示すように、漏洩磁束を発生させるステータ巻線８０と回転センサ８２との間に磁気シールド板８４を設置し、これにより、回転センサ８２に対する漏洩磁束の磁気影響を防止・低減させようとするものである。
特開２００１−２３８４２６号公報

又、図７（ａ）は特開２００５−１２４２５９号公報が開示するモータ全体の構造を示す一部縦断面図、図７（ｂ）は当該モータの要部拡大断面図である。
この特開２００５−１２４２５９号公報が開示する技術は、図７に示すように、回転センサ９０を、モータ反負荷側に突出したモータシャフト９２のエンド部に設置し、その回転センサ９０とブレーキヨーク９４との間に、磁性材質で構成される磁気シールド板９６を設置することにより、回転センサ９０に対する漏洩磁束の磁気影響を防止・低減させようとするものである。
特開２００５−１２４２５９号公報

しかし、前記特許文献１が開示する技術においては、前記回転センサ８２はモータケース８６の外部に設置されているので、そのモータを屋外で使用する場合には、精密機器である回転センサを雨水や粉塵等から保護する手段を講じる必要があるため、コストが増大するという問題を有している。又、回転センサ８２をモータケース８６の外部に設置するために、モータ全体の構造のコンパクト化が困難であるし、さらに、回転センサ８２が製品の端部に設置されることから、外部からの衝撃等の影響も受けやすく、取扱いに留意しなければならない。

又、前記特許文献２が開示する技術においても、前記回転センサ９０はモータケース９８の外部に設置されるので、屋外で使用する場合には回転センサ９０に防水又は防塵加工を施す必要があり、又、ファンカバー１０２も回転センサを覆うために大きくする必要があり、それらの分だけコストが増大してしまう。
一方、回転センサ９０に防水・防塵加工を施す替わりに、ファンカバー１０２自体を全閉構造とすることにより回転センサ９０を雨水や粉塵から保護しようとする場合には、ファンカバー１０２外部からの空気の流れが遮断され、ファン１００によるモータの冷却効果が発揮されないという問題が生じる。

上記のような従来技術の問題点に鑑み、本発明は、電磁ブレーキ及び電磁ブレーキにより磁化されたモータシャフトからの漏洩磁束による、回転センサへの磁気影響が防止・低減され、さらに、密閉されたモータケースに回転センサを内蔵させることで、その使用環境を制限されず、又、耐衝撃性にも優れた電磁ブレーキ付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、電磁ブレーキを具えた回転センサ内蔵モータにおいて、
前記モータが、前記電磁ブレーキと回転センサとの間に、空隙を介して磁性材料からなる磁気シールド板を具え、
前記回転センサの取付けベースが非磁性材料からなることを特徴とする電磁ブレーキ付回転センサ内蔵モータにより前記課題を解決した。

本発明によれば、磁気ブレーキ及び電磁ブレーキにより磁化されたモータシャフトからの漏洩磁束による、回転センサへの磁気影響が防止・低減されるので、回転センサの検出精度が低下したり、回転センサが誤作動を起こす等の虞を低減することができる。
又、回転センサへの磁気影響を防止・低減したことにより、電磁ブレーキと回転センサとの距離を短縮することができ、これにより、モータ全長のコンパクト化が図れる。
又、強固であり、且つ、密閉された構造体であるモータケースに回転センサを内蔵すると、耐衝撃性が向上し使用環境にも影響されない。そして、ファンカバーもファンのみを覆うサイズで足りるため、大きなファンカバーが不要となりコストダウンを図ることができ、屋外で使用する場合にも、ファンカバーを全閉構造とする必要がないため、ファンによるモータの冷却効果も発揮される。
さらに、モータシャフトのエンド部に回転センサが具えられている場合と異なり、回転センサをモータケースに内蔵させたため、電磁ブレーキ付モータに多い手動軸をモータシャフト端部に取付けることが可能となる。

以下、図１から図３を参照して、本発明の第１実施形態につき説明する。
図１は本発明の第１実施形態の電磁ブレーキ付回転センサ内蔵モータを回転軸に沿った縦断面で示し、内部構造を側面から見た図である。
図２は本発明の第１実施形態の回転センサ付近の拡大断面図である。
図３は本発明の第１実施形態の電磁ブレーキ付回転センサ内蔵モータの、ブレーキヨーク及びモータシャフトからの漏洩磁束の様子を矢印で表したものであり、図３（ａ）は本発明の磁気シールド板が設置されていない場合の図、図３（ｂ）は本発明の第１実施形態の磁気シールド板が設置された場合の図である。

図１において、電磁ブレーキ付回転センサ内蔵モータ１０（以下、単に「モータ１０」と称する。）はモータケース１２内に、周知のモータ構造が具えられてなり、モータシャフト１４が中心に具えられている。そして、このモータ１０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。

モータシャフト１４は、反負荷側で、軸受１６により回転可能に支えられている。
電磁ブレーキ２０を構成するブレーキヨーク２０ａ及び、電磁コイル２０ｂは反負荷側ブラケット１８の一部を構成するように、その反負荷側ブラケット１８の半径方向外端部に設置される。
アーマチュア２０ｃも電磁ブレーキ２０を構成するものであり、ブレーキヨーク２０ａのファン５０側に隣接するように設置される。
電源が入りブレーキヨーク２０ａが励磁状態となると、アーマチュア２０ｃはブレーキヨーク２０ａに吸引され、摩擦版２０ｄとの間に空隙が生じ、電磁ブレーキ２０は解放されてモータシャフト１４は回転する。この励磁状態のときに、ブレーキヨーク２０ａ、及び、磁化されたモータシャフト１４から漏洩磁束が発生する。

次に、本発明における回転センサ４０の取付けベースについて説明する。
回転センサ４０は、フェライト磁石３４（以下、単に「磁石３４」と称する。）、磁石取付けベース３０ａ、ホール素子３６、ホール素子設置基板３８、及びホール素子取付けベース３０ｂにより構成される。これらの取付けベース３０ａと３０ｂの材料には、磁気によって磁化されることがないように、アルミ材等の非磁性材料を用いる。
これらの取付けベースの材料にアルミ材を用いた場合には、軽量化、及び低慣性化することができ、さらに、熱放射性も高めることができるため、磁石３４やホール素子３６に対する熱の影響を抑制することができる。
以下、磁石取付けベース３０ａとホール素子取付けベース３０ｂの構成につき説明する。

円盤状の磁石取付けベース３０ａは、モータシャフト１４の回転に伴って回転するように、反負荷側軸受１６とロータフィン２８の間で、モータシャフト１４に装着されている。
磁石取付けベース３０ａには、リング状でＮ極とＳ極が交互に磁化された磁石３４が取付けられている。

前記磁石取付けベース３０ａの半径方向における外端部には、位置決め凸部３２が設けられている。この位置決め凸部３２は、磁石３４の外径に接するようにしておくことにより、例えば、磁石取付けベース３０ａが熱膨張した場合においても、磁石３４を破損させることがない。

ホール素子３６は、ホール素子設置基板３８に組付けられており、磁石３４の外周の近傍に非接触で配設される。
なお、ホール素子３６は、周知のとおり、ホール効果を利用し磁石３４が回転した際の磁石３４の磁束を感知することにより、モータシャフト１４の回転を検知するためのものである。

上記の構成により、モータシャフト１４が回転した際、その回転運動に伴い磁石３４も回転し、その際、磁石３４のＮ極、及びＳ極をホール素子３６が検知することにより、モータシャフト１４の回転を検知するようになっている。

ホール素子取付けベース３０ｂとブレーキヨーク２０ａとの間には、磁気を吸収する鉄板等の磁性体からなる磁気シールド板４２が設置され、さらに、磁気シールド板４２とブレーキヨーク２０ａとの間には空隙４４が設けられている。
この空隙４４は、回転センサ４０や磁石３４への磁気影響の防止・低減に資する。すなわち、空隙４４を設けることにより、磁気シールド板４２が他の磁化された部品と非接触状態となるため、磁気シールド板４２の残留磁気が減少し易く、その結果、ホール素子３６や磁石３４への磁気影響を防止・低減することができる。
そして、磁気シールド板４２は、図２に示すように、径方向に見た場合、磁石３４、ホール素子３６、及びホール素子素子設置基板３８をカバーする範囲に設置される（図２において、ｂ＞ａとなる。）。

この磁気シールド板４２と空隙４４との２層構造により、図３に示すように、ブレーキヨーク２０ａ、及びブレーキヨーク２０ａにより磁化されたモータシャフト１４からの漏洩磁束による回転センサ４０への磁気影響が防止・低減される。
図３に示すように、磁気シールド板４２により回転センサ４０への磁気影響が防止・低減される結果、電磁ブレーキ２０と、回転センサ４０の距離を近くすることが可能となり（図３において、ｃ＞ｄとなる。）、モータ全体の構造のコンパクト化を図ることができる。

次に、本発明の第１実施形態のモータケース１２の密閉構造について説明する。ここで、「密閉」とは、モータケース１２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４０等の構成要素が外部から保護されることを意味する。

元来、動力を発生させるモータを収納するモータケース１２は、当然、その動力や振動に耐え得る強固な構造を有している。そして、そのモータケース１２と、反負荷側ブラケット１８とがシール処理により密閉構造とされ、その密閉構造とされたモータケース１２内に、磁性材料の磁気シールド板４２と、非磁性材料の磁石取付けベース３０ａ、及びホール素子取付けベース３０ｂとが収められることになる。
これにより、磁気シールド板４２、及び回転センサ４０の構成要素の全てが雨水、粉塵等から保護され、又、耐衝撃性も向上することになる。

前記密閉構造は、シール構造を有する前記モータケース１２と、前記反負荷側ブラケット１８との合わせ面のボンドによるシール処理、及び、通しボルト部４８のシールワッシャーによるシール処理、及び、モータシャフト１４と反負荷側ブラケット１８との挿通部の、Ｖリング、Ｏリング、オイルシール等によるシール処理により実現される。
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リング材が使い分けられることは当然である。

そして、上記のように磁気シールド板４２、及び回転センサ４０の構成要素の全てがモータケース１２内に収められる結果、本発明のブレーキ付回転センサ内蔵モータ１０は、モータロータ５２からファン５０方向に、モータロータ５２、磁石取付けベース３０ａ、磁石３４、ホール素子３６、ホール素子設置基板３８、ホール素子取付けベース３０ｂ、磁気シールド板４２、空隙４４、電磁ブレーキ２０、ファン５０の順に配置されることになる。

又、本発明のモータ１０では、モータシャフトエンド部に回転センサが設置される特許文献２の発明と異なり、回転センサ４０がモータケース１２に内蔵されるため、モータシャフトエンド部に手動軸を取付けられる仕様とすることが可能となる。

なお、図４に、手動軸付仕様とされた、本発明の電磁ブレーキ付回転センサ内蔵モータの部分断面図を示す。
「手動軸」とは、モータシャフトを人の手で回転させることを可能とするために、モータシャフトエンドにボルト頭を溶接したり、スパナで回せるよう多角形状に加工したものを言う。手動軸は据付時の位置合わせ時に用いられることが多く、通常、電磁ブレーキを解放した後にモータシャフトを回転させて位置合わせをする。
これにより、モータの設置及びメンテナンスが容易となる。

次に、図５は本発明の第２実施形態のＬ字型磁気シールド板４２‘を用いた場合の、回転センサ付近の拡大断面図である。
この実施形態では、磁気シールド板のモータシャフト側外端部をＬ字型に折曲げ、先端を軸方向に回転センサ４０の方向に向けることによりＬ字型磁気シールド板４２‘としている。このＬ字型磁気シールド板４２’は、第１実施形態と比べると、回転センサ４０により近い部分の磁気も吸収できるので好適である。

図１は本発明の第１実施形態の電磁ブレーキ付回転センサ内蔵モータを縦断面で示し、内部構造を側面から見た図。 図２は本発明の第１実施形態の回転センサ付近の拡大断面図。 図３は本発明の第１実施形態の電磁ブレーキ付回転センサ内蔵モータの、ブレーキヨーク及びモータシャフトからの漏洩磁束の様子を矢印で表したもので、図３（ａ）は本発明の磁気シールド板が設置されていない場合の図、図３（ｂ）は本発明の第１実施形態の磁気シールド板が設置された場合の図。 図４は手動軸付仕様とされた、本発明の電磁ブレーキ付回転センサ内蔵モータの部分断面図。 図５は本発明の第２実施形態のＬ字型磁気シールド板を用いた場合の、回転センサ付近の拡大断面図。 図６は、特開２００１−２３８４２６号公報が開示するモータの要部断面図。 図７（ａ）は特開２００５−１２４２５９号公報が開示するモータ全体の構造を示す一部縦断面図、図７（ｂ）は当該モータの要部拡大断面図。

符号の説明

１０：電磁ブレーキ付回転センサ内蔵モータ
１２：モータケース
１４：モータシャフト
２０：電磁ブレーキ
３０ａ：磁石取付けベース（回転センサの取付けベース）
３０ｂ：ホール素子取付けベース（回転センサの取付けベース）
４０：回転センサ
４２：磁気シールド板
４２’:Ｌ字型磁気シールド板
４４：空隙
５０：ファン
５２：モータロータ

Claims (4)

1. 電磁ブレーキを具えた回転センサ内蔵モータにおいて、
   前記モータが、前記電磁ブレーキと回転センサの間に、空隙を介して磁性材料からなる磁気シールド板を具え、
   前記回転センサの取付けベースが非磁性材料からなることを特徴とする、
   電磁ブレーキ付回転センサ内蔵モータ。
2. 前記電磁ブレーキ付回転センサ内蔵モータが、モータロータ、及びファンを具え、前記モータロータから前記ファン方向に、前記モータロータ、回転センサ、磁気シールド板、空隙、電磁ブレーキ、ファンの順に配置された、請求項１の電磁ブレーキ付回転センサ内蔵モータ。
3. 前記磁気シールド板がＬ字型で、先端が軸方向に前記回転センサ方向に曲がっている、請求項１の電磁ブレーキ付回転センサ内蔵モータ。
4. 前記回転センサ、及び磁気シールド板が、密閉構造とされたモータケースに内蔵された、請求項１の電磁ブレーキ付回転センサ内蔵モータ。

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