JP2015076978A - ロータリトランス付きモータ - Google Patents
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Description
ロータおよびステータには、それぞれ固定側のロータリトランスと、回転側のロータリトランスが装着され、回転するロータに取り付けられた検知素子の信号が、ロータリトランスを経て、信号処理回路に送られる装置がある。
この課題を解決するため、特許文献1では、ロータリトランスの最外周の信号伝送用コイルのさらに外周側および/又は最内周の信号伝送用コイルのさらに内周側に環状の導電性部材を配置することによって、モータから漏洩する磁束が、ロータリトランス信号伝送用コイルにまで達しない(影響しない)ようにしている(特許文献1)。
ベアリングとベアリングの外周面に固定され非磁性材料で形成される第1のベアリングホルダと第1のベアリングホルダに装着される第1のロータリトランスとベアリングの内周面に固定される第2のベアリングホルダと第2のベアリングホルダに固定され第1のロータリトランスと対向して配置される第2のロータリトランスとで形成されるベアリング一体型ロータリトランスと、を備え
ベアリング一体型ロータリトランスの第1のベアリングホルダとロータケースの開口部は磁性プレートによって連結され、第2のベアリングホルダはシャフトに嵌合することを特徴とするロータリトランス付きモータである。
<<実施形態1>>
図1は、本発明に係わる実施形態1のロータリトランス付きモータを示す縦断面図である。
実施形態1のロータリトランス付きモータMTのモータMは、アウタロータ型のモータである。
モータMの一方端側(図1の上側)には、ベアリング3Aと一体になったロータリトランス4a,5aが装着されており、モータMの他方端側(図1の下側)には、ベアリング3Bと一体になったロータリトランス4b,5bが装着されている。
<ベアリング一体型ロータリトランスT1>
図2は、ベアリング一体型ロータリトランスT1の縦断面図である。
ベアリング一体型ロータリトランスT1は、ベアリング3Aの外輪3a1に第1のベアリングホルダ11が組み付けられるとともに、ベアリング3Aの内輪3a2に第2のベアリングホルダ12が組み付けられている。
上記構成により、共通部品の高精度のベアリング3Aを介して、第1のロータリトランス4aと第2のロータリトランス5aとが組み付けられるので、第1・第2のロータリトランス4a、5aの組み立ての寸法精度を高めることができるという特徴がある。
図3Aは、第1のベアリングホルダ11を斜め上方から見た斜視図であり、図3Bは、第1のベアリングホルダ11を斜め下方から見た斜視図である。
第1のベアリングホルダ11は、非磁性材料からなる略円盤状の形状を有し中心に中心孔11dが形成された部材である。
図4Aは、第2のベアリングホルダ12を斜め上方から見た斜視図であり、図4Bは、第2のベアリングホルダ12を斜め下方から見た斜視図である。
第2のベアリングホルダ12は、中心孔12dが形成される略円盤状の形状を有する部材である。第2のベアリングホルダ12の材質は、磁性、非磁性の金属に限定されることなく、例えば、熱可塑性樹脂であってもよく、加工性に優れ、寸法精度の安定した材料であればよい。
第2のベアリングホルダ12の筒状部12bと突出部12cは同軸の寸法精度高く製作されており、筒状部12bに固定されるベアリング3Aの内輪3a2(図1参照)と突出部12cの外周面12c1に固定される第2のロータリトランス5aは同軸度の精度良く組み付けられる。
ベアリング一体型ロータリトランスT1の組み立てについて説明する。
図5A、図5B、図5Cは、ベアリング一体型ロータリトランスT1の組み付け過程を示す縦断面図である。
図6は、ベアリング一体型ロータリトランスT2の縦断面図である。
ベアリング一体型ロータリトランスT2は、ベアリング3Bの外輪3b1に第3のベアリングホルダ13が組み付けられるとともに、ベアリング3Bの内輪3b2に第4のベアリングホルダ14が組み付けられている。
上記構成により、共通部品の高精度のベアリング3Bを介して、第3のロータリトランス4bと第4のロータリトランス5bとが組み付けられるので、第3・第4のロータリトランス4b、5bの組み立ての寸法精度が高めることができるという特徴がある。
図7Aは、第3のベアリングホルダ13を斜め上方から見た斜視図であり、図7Bは、第3のベアリングホルダ13を斜め下方から見た斜視図である。
第3のベアリングホルダ13は、非磁性材料からなる略円盤状の形状を有し中心に中心孔13dが形成された部材である。第3のベアリングホルダ13の材質は、非磁性の材質であれば、金属に限定されることなく、例えば、熱可塑性樹脂であってもよく、加工性に優れ、寸法精度の安定した材料であればよい。なお、第3のベアリングホルダ13は、非磁性の材質を採用することで、モータMの第3・第4のロータリトランス4b、5bへの漏洩磁束の影響を減少させている。
突き出し部13tの外周面13t1には、後述する円筒状のエンコーダマグネットmeが嵌合される。
そのため、筒状部13cの内周面13c1に固定されるベアリング3aの外輪3a1と、筒状部13cの外周面13c2に装着される第1のロータリトランス4bとは同軸度良く組み付けられる。
図8Aは、第4のベアリングホルダ14を斜め上方から見た斜視図であり、図8Bは、第4のベアリングホルダ14を斜め下方から見た斜視図である。
第4のベアリングホルダ14は、中心孔14dが形成される略円盤状の形状を有する部材である。第4のベアリングホルダ14の材質は、磁性、非磁性の金属に限定されることなく、例えば、熱可塑性樹脂であってもよく、加工性に優れ、寸法精度の安定した材料であればよい。
一方、突出部14cの外周面14c1に第4のロータリトランス5bが装着される。
また、第4のベアリングホルダ14の筒状部14bの内周面14b2に固定されるシャフトs1と、筒状部14bの外周面14b1に固定されるベアリング3Bの内輪3b2とは、同軸度良く(同軸度の精度高く)組み付けられる。
ベアリング一体型ロータリトランスT2の組み立てについて説明する。
ベアリング一体型ロータリトランスT2(図6参照)は、ベアリング一体型ロータリトランスT1(図5A、図5B、図5C参照)の組み立てと同様にして、組み立てられる。
その後、第3のロータリトランスアッセンブリ14Bsの第3のロータリトランス14bと、第4のロータリトランスアッセンブリ15Bsの第4のロータリトランス5bとの間に、第3のロータリトランス4bと第4のロータリトランス5bが対向して配置されるように(分割)スペーサ(図示せず)を挟んで、ベアリング3Bの内輪3b2の内周面を、第4のベアリングホルダ14の筒状部14bの外周面14b1に接着し、第3・第4のロータリトランスアッセンブリ14Bs、15Bsがベアリング3Bに組み付けられる。
次に、ロータリトランス付きモータMTの組み立て方法の一例について説明する。なお、下記の組み立て方法は、あくまでも一例であり、他の組み立て方法を用いてもよい。
図9は、ロータリトランス付きモータMTの組み立て方法の一例の過程を示す縦断面図である。
図10Aは、磁性プレート7を斜め上方から見た斜視図であり、図10Bは、磁性プレート7を斜め下方から見た斜視図である。
磁性プレート7は、磁性材料からなる十分低い磁気抵抗と高い飽和磁束密度を有する略円盤状の形状を有し十分大きい断面積と、短い磁路長を持つ形状に形成されており中心に中心孔7oが形成された部材であり、モータMの外部への漏洩磁束を減少させる役割をもつ。磁性プレート7の材質は、防錆処理された鋼(鉄)などの磁性体(強磁性体)の材料であれば限定されることなく、加工性に優れ、寸法精度の安定した材料であればよい。中心孔7oは、シャフトs1の径よりもやや大きな内径を有している。
ロータMrである内部にマグネットmが装着されたロータケースrcの開口部rc1に、に固定された磁性プレート7の円環状リング部7aをし、固定する。
その後、ステータMsの鉄心t1と巻き線c1とが固定されたシャフトs1を、ロータMrが固定されたベアリング一体型ロータリトランスT1の第2のベアリングホルダ12の中心孔12dに圧入し、固定する。
第1のロータリトランス4aと、第2のロータリトランス5aは、(分割)スペーサによって設定される正確な距離を確保して平行度、同軸度の精度良い状態で対向して装着される。
図11Aは、磁性プレート8を斜め上方から見た斜視図であり、図11Bは、磁性プレート8を斜め下方から見た斜視図である。
磁性プレート8は、磁性材料からなる十分低い磁気抵抗と高い飽和磁束密度を有する略円盤状の形状を有し十分大きい断面積と、短い磁路長を持つ形状に形成されており中心に中心孔8oが形成された部材である。磁性プレート8の材質は、防錆処理された鋼(鉄)などの磁性体(強磁性体)の材料であれば限定されることなく、加工性に優れ、寸法精度の安定した材料であればよい。中心孔8oは、シャフトs1の径よりもやや大きな内径を有している。
以上により、モータMの軸方向両端にベアリング一体型ロータリトランスT1、T2が装着されたロータリトランス付きモータMT(図1参照)が形成される。
さらにベアリングホルダ13を非磁性材料で形成することによって、エンコーダマグネットmeの磁気がロータリトランス4b、5bに影響しないようにしてある。
なお、上述のベアリング一体型ロータリトランスT1、T2の各構造は、説明したようにロータケースrcの軸方向の両端に施してもよいし、ロータケースrcの軸方向の片端にだけ施してもよい。
図12は、本発明に係わる実施形態2のロータリトランス付きモータMT2を示す縦断面図である。
実施形態2のロータリトランス付きモータMT2は、実施形態1の構造に加え、実施形態1の磁性プレート7、8にそれぞれ相当する磁性プレート27、28の内方に、それぞれ磁性ブッシュ9、10を設けたものである。
その他の構造は、実施形態1と同様であるので同様な構成要素には、20番台の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。
図13Aは、磁性プレート27を斜め上方から見た斜視図であり、図13Bは、磁性プレート27を斜め下方から見た斜視図である。
磁性プレート27の中心部には、ベアリング23Aの外径とほぼ同寸法の中心孔27oが形成されている。他は、実施形態1の磁性プレート7の形状と同様である。
図12に示すように、磁性プレート27の中心孔27o内には、ベアリング23Aの外径寸法よりも小径の外径寸法k3(図14A参照)を有する磁性ブッシュ9が配置される。
磁性ブッシュ9は、シャフトs1が嵌合される中心孔9oを有する環状の部材である。磁性ブッシュ9の中心孔9oは、シャフトs1に嵌合される寸法をもつ。具体的には、磁性ブッシュ9の中心孔9oがシャフトs1に圧入されるので、シャフトs1の径よりやや小さい寸法をもつ。なお、磁性ブッシュ9の中心孔9oがシャフトs1に接着剤を用いて固定される場合には、中心孔9oの径は、シャフトs1の径よりやや大きい寸法をもつ。
磁性ブッシュ9は、ベアリング23Aの外径寸法よりも小径の外径寸法k3を有する外円環部9aと、外円環部9aの中央部に軸方向に突設される外円環部9aより外径寸法が小さい内円環部9bとを有している。
磁性プレート28は、磁性材料からなる十分低い磁気抵抗と高い飽和磁束密度を有する略円盤状の形状を有し十分大きい断面積と、短い磁路長を持つ形状に形成されており中心に中心孔28oが形成された部材であり、モータMの外部への漏洩磁束を減少させる役割をもつ。磁性プレート28の材質は、防錆処理された鋼(鉄)などの磁性体(強磁性体)の材料であれば限定されることなく、加工性に優れ、寸法精度の安定した材料であればよい。
磁性プレート28の円環状リング部28bの外周面28b1は、ロータケースrcの開口部rc1に嵌合する寸法k4を有している。磁性プレート28の外表面(図12の下側の面)には、第3のベアリングホルダ23と嵌合する寸法k5を有する円環状リング部28aの外周面28a1を備えている。この嵌合構造は、実施形態1と同様である。
図16Aは、磁性ブッシュ10を斜め上方から見た斜視図であり、図16Bは、磁性ブッシュ10を斜め下方から見た斜視図である。
磁性ブッシュ10は、シャフトs1が嵌合される中心孔10oを有する環状の部材である。磁性ブッシュ10の中心孔10oは、シャフトs1に嵌合される寸法をもつ。
磁性ブッシュ10は、ベアリング23Aの外径寸法よりも小径の外径寸法k6を有する外円環部10aと、外円環部10aの中央部に軸方向に突設される外円環部10aより外径寸法が小さい内円環部10bとを有している。
次に、図12のロータリトランス付きモータMT2の組み立て方法の一例について説明する。なお、下記の組み立て方法は、あくまでも一例であり、他の組み立て方法を用いてもよい。
図17は、ロータリトランス付きモータMT2の組み立て方法の一例の過程を示す縦断面図である。
以上により、モータMの軸方向両端にベアリング一体型ロータリトランスT1、T2が装着されたロータリトランス付きモータMT2が形成される。
このことから、磁性プレート27,28の内周面27o、28oと磁性ブッシュ9,10の外周面9a、10aとの間の空隙は干渉しない範囲で小さくすることが望ましい。
第1、第3のベアリングホルダ21、23を非磁性材料にすることにより、モータM本体から第1・第2のロータリトランス24a、25aおよび、第3・第4のロータリトランス24b、25bを磁気的に隔絶する(切り離す)ことが可能となり、さらに、磁性プレート27,28と磁性ブッシュ9,10に十分低い磁気抵抗と高い飽和磁束密度を有する磁性体を用いることによって第1・第2のロータリトランス24a、25aおよび第3・第4のロータリトランス24b、25bに作用するモータMの漏れ磁束を遮断することができる。
同様に、磁性ブッシュ10は、ステータMs(鉄心t1)と、ロータMrが外輪23b1に固定されるベアリング23Bの内輪23b2とに、アキシャル方向で当接するので、ステータMsとロータMrのスラスト方向の位置関係を正確に設定できる。
また、ベアリング23A、23Bにそれぞれ、磁性ブッシュ9、10で予圧をかけることができるので、軸剛性が高くなる、騒音が低減するなどの効果が得られる。
なお、上記した磁性ブッシュ9、10を設ける構造は、上述したように、ロータケースrcの軸方向の両端部に施してもよいし、片端部側のみに施してもよい。
図18は、本発明に係わる実施形態3のロータリトランス付きモータMT3を示す縦断面図である。
実施形態3のロータリトランス付きモータMT3は、ロータケースrcの開口部rc2に(図18の下側端部)実施形態1の磁性プレート8と同様の形状・材質を持つ磁性プレート38を有する構造と、ロータケースrcの開口部rc1に(図18の上側端部)実施形態2の磁性プレート27および磁性ブッシュ9と同様の形状・材質を持つ磁性プレート37および磁性ブッシュ39を有する構造とを、ロータケースrcの軸方向の両開口(開口部rc2,rc1)に施したものである。
また、ロータリトランス付きモータMT3のロータケースrcの軸方向一方端部の開口部rc1の磁性プレート37および磁性ブッシュ39廻りの構造は、実施形態2のロータケースrcの軸方向一方端部の開口部rc1の磁性プレート27および磁性ブッシュ9廻りの構造と同様である。
従って、実施形態1、2の符号を、30番台の符号を付して示し、詳細な説明を省略する。
なお、ロータリトランス付きモータMT3の組み立て方法は、実施形態1,2のロータリトランス付きモータMT、MT2の組み立て方法と同様な方法で遂行される。
ベアリング一体型ロータリトランスT1に磁性プレート37を固定し、ロータMrである内部にマグネットmが装着されたロータケースrcの開口部rc1に、ベアリング一体型ロータリトランスT1に固定された磁性プレート37の円環状リング部37aが接着され、固定される。
以上により、モータMの軸方向両端にベアリング一体型ロータリトランスT1、T2が装着されたロータリトランス付きモータMT3が形成される。
第1、第3のベアリングホルダ31、33を非磁性材料にすることにより、モータM本体から第1・第2のロータリトランス34a、35aおよび、第3・第4のロータリトランス34b、35bを磁気的に隔絶する(切り離す)ことが可能となり、さらに、磁性プレート37,38と磁性ブッシュ39に十分低い磁気抵抗と高い飽和磁束密度を有する磁性体を用いることによって第1・第2のロータリトランス34a、35aおよび第3・第4のロータリトランス34b、35bに作用するモータMの漏れ磁束を遮断することができる。
1.実施形態1のロータMrが連結される回転側の第1のベアリングホルダ11または第3のベアリングホルダ13の筒状部11c、13cの一端などを外周方向外方に突出させて突出部(13t)とし、突出部の一部を軸方向(シャフトs1の延在方向)に突出させ、軸方向への突出部の外周にエンコーダマグネットmeが装着される構造としてもよい(図1参照)。なお、実施形態2、3も同様である。
3a1、3b1 外輪(ベアリングの外周面)
3a2、3b2 内輪(ベアリングの内周面)
4a 第1のロータリトランス
4b 第3のロータリトランス(第1のロータリトランス)
5a 第2のロータリトランス
5b 第4のロータリトランス(第2のロータリトランス)
7、8、27、38 磁性プレート
7o、8o、 中心孔(磁性プレートの内周面)
8b1、28b1、38b1 磁性プレートの外周面
9、37 磁性ブッシュ
11、21 第1のベアリングホルダ
12 第2のベアリングホルダ
23a1 ベアリングの内輪
c1 巻き線
M モータ
m マグネット
me エンコーダマグネット(エンコーダ用のマグネット)
Mr ロータ
Ms ステータ
MT、MT2、MT3 ロータリトランス付きモータ
rc ロータケース
rc1、rc2 開口部
s1 シャフト
t1 鉄心
T1、T2 ベアリング一体型ロータリトランス(ベアリング一体型ロータリトランス構造)
Claims (7)
- シャフトと
前記シャフトに固定され鉄心と巻き線により形成されるステータと
前記ステータの外方に回転可能に配置され開口部を有するロータケースと前記ロータケースの内周に装着されるマグネットにより形成されるロータと
を備えたモータと
ベアリングと
前記ベアリングの外周面に固定され非磁性材料で形成される第1のベアリングホルダと
前記第1のベアリングホルダに装着される第1のロータリトランスと
前記ベアリングの内周面に固定される第2のベアリングホルダと
前記第2のベアリングホルダに固定され前記第1のロータリトランスと対向して配置される第2のロータリトランスとで形成されるベアリング一体型ロータリトランスと、
を備え、
前記ベアリング一体型ロータリトランスの前記第1のベアリングホルダと前記ロータケースの開口部は磁性プレートによって連結され、前記第2のベアリングホルダは前記シャフトに嵌合することを特徴とするロータリトランス付きモータ。 - 前記磁性プレートの内方に近接して前記シャフトに嵌合されて設けられ、軸方向内表面が前記ステータに接するとともに軸方向外表面が前記ベアリングの内輪に接し磁性体で形成される磁性ブッシュを備える
ことを特徴とする請求項1に記載のロータリトランス付きモータ。 - 前記磁性プレートは、前記ロータケースの軸方向端部に設けられる開口部に嵌合するとともに、前記第1のベアリングホルダと嵌合する
ことを特徴とする請求項1または2に記載のロータリトランス付きモータ。 - 前記ベアリング一体型ロータリトランスは、前記ロータケースの軸方向の片側または両側に備えている
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のロータリトランス付きモータ。 - 前記ロータケースの軸方向の片側または両側に前記磁性ブッシュを備える
ことを特徴とする請求項2乃至4の何れか一項に記載のロータリトランス付きモータ。 - 前記第1のベアリングホルダに、エンコーダ用のマグネットが装着される
ことを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載のロータリトランス付きモータ。 - 前記ロータケース内における前記エンコーダ用のマグネットに近い箇所に空間を有する
ことを特徴とする請求項6に記載のロータリトランス付きモータ。
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