JP2019027916A - モータ - Google Patents
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Abstract
Description
。
から前記基板ホルダに固定され、前記基板ホルダは、前記基板のシグナルグランドと電気的に接続され、且つ、前記回転軸の中心軸線方向から見て前記第1貫通孔と重なる位置に前記第1貫通孔より大きい第2貫通孔が形成されていることが好ましい。このようにすると、シグナルグランド電位の基板ホルダによって磁石の側から基板を覆うことができるので、基板上に設けられた感磁素子の出力およびその増幅値に対する電磁波ノイズの影響を低減できる。また、フレームグランド電位のターミナル部材を基板ホルダと接触させないようにすることができる。
図1に示すように、モータ1は、回転軸2を備えるモータ本体3と、回転軸2の回転を検出するエンコーダ10を備える。モータ本体3は、ロータおよびステータ(図示省略)を収容するモータケース4を備える。ロータは回転軸2と一体に回転する。回転軸2の一方の端部は、モータケース4から外部へ突出する出力軸2aとなっている。本明細書において、回転軸2の中心軸線を符号Lで示す。また、モータケース4から出力軸2aが突出する方向を出力側L1とし、出力側L1の反対側を反出力側L2とする。エンコーダ10は、モータ本体3の反出力側L2の端部に固定される。また、本明細書において、XYZの3方向は互いに直交する方向であり、これら3方向の一方側をそれぞれX1、Y1、Z1とし、他方側をそれぞれX2、Y2、Z2とする。Z方向は中心軸線Lと平行であり、X方向およびY方向は中心軸線Lと直交する。
図1に示すように、モータケース4は、中心軸線L方向に延びる筒状ケース41と、筒状ケース41の反出力側L2の端部に固定される第1軸受ホルダ42Aと、筒状ケース41の出力側L1の端部に固定される第2軸受ホルダ42Bを備える。筒状ケース41、第1軸受ホルダ42A、および第2軸受ホルダ42Bは、中心軸線L方向に見た場合に略矩形である。筒状ケース41のX方向の一方側X1を向く側面には、配線取り出し部30が
設けられている。配線取り出し部30は、筒状ケース41の側面に形成された切り欠き(図示省略)と、切り欠きを覆う位置で側面に固定されたケーブルホルダ31を備える。モータ本体3には、給電用のモータケーブル(図示省略)が接続される。モータケーブルは、モータケース4の内側から筒状ケース41の切り欠きを通ってケーブルホルダ31の内側へ引き出され、ケーブルホルダ31の出力側L1の端部から外部へ取り出される。モータケーブルの先端には、図示しないモータアンプなどの制御装置に接続されるコネクタが設けられている。
エンコーダ10は、第1軸受ホルダ42Aに対して反出力側L2から固定される。図2に示すように、第1軸受ホルダ42Aの反出力側L2の面には出力側L1に凹む円形凹部44が形成され、円形凹部44の外周側にはフランジ45が形成されている。円形凹部44の内周面には、外周側に凹む凹部441が等角度間隔の3箇所に形成されている。凹部441は、フランジ45の上端面から円形凹部44の底面まで延びている。また、フランジ45の内周縁には、凹部441が形成された周方向位置を除く範囲に、円形凹部44の縁に沿って反出力側L2に突出する環状壁46が形成されている。
図2〜図4に示すように、エンコーダ10は、第1軸受ホルダ42Aに固定される外側カバー11と、外側カバー11の内側に配置されるエンコーダカバー12と、エンコーダカバー12の内側に配置される基板ユニット13と、基板ユニット13を支持するエンコーダホルダ14と、エンコーダホルダ14の内周側に配置される磁石ホルダ15と、磁石ホルダ15に保持される磁石16を備える。図4に示すように、磁石ホルダ15は、回転軸2の反出力側L2の先端に固定される。従って、磁石16は回転軸2と一体に回転する。基板ユニット13は、基板ホルダ50と、基板ホルダ50に固定される基板60とを備えており、基板60には、磁石16と対向する面に感磁素子17が搭載されている。本形態では、感磁素子17としてMR素子を用いる。
外側カバー11は、中心軸線L方向に見た場合に略矩形の端板部111と、端板部111の外周縁から出力側L1へ立ち上がる筒状の側板部112を備える。図1に示すように、側板部112のX方向の一方側X1を向く側面には、基板ユニット13に接続されるエンコーダケーブル5を通すための配線取り出し部113が設けられている。図2、図3に示すように、配線取り出し部113は、側板部112に形成された切り欠き117と、切り欠き117に取り付けられる保持部材118と、保持部材118および切り欠き117を覆うエンコーダケーブルホルダ119を備える。保持部材118およびエンコーダケーブルホルダ119には、それぞれ、エンコーダケーブル5を通して外側カバー11の内側へ引き込むための円形の保持穴118a、119aが形成されている。エンコーダケーブル5は、チューブが装着された部分が保持穴118a、119aに保持されている。エンコーダ10の外部において、エンコーダケーブル5の先端には、図示しないモータアンプなどの制御装置に接続されるコネクタ34が設けられている。
図2、図3に示すように、エンコーダホルダ14は中心軸線L方向で所定の厚さ(高さ)を持つ筒状部材であり、磁石16の外周側を囲むように配置される。エンコーダホルダ14の外周面は、反出力側L2の部分がテーパ面であり、出力側L1の部分は円筒面である。エンコーダホルダ14は、中心軸線L方向から見て円形であり、その中央には円形の磁石配置孔141が形成されている。エンコーダホルダ14は、第1軸受ホルダ42Aの径方向の中央で回転可能に保持される回転軸2の中心軸線Lと磁石配置孔141とが同軸に配置されるように位置決めされて、第1軸受ホルダ42Aの円形凹部44の外周側に設けられた環状凸部442に対して反出力側L2から当接して、3本の固定ねじ145によって環状凸部442にねじ止めされる。環状凸部442は、外側カバー11の配線取り出し部113が形成されたX方向の一方側X1を除いて、周方向に連続して延在する。
図2〜図4に示すように、磁石ホルダ15は、略円板状の磁石保持部151と、磁石保持部151の中心から出力側L1に突出する筒状の固定部152を備える。固定部152には、回転軸2の先端が圧入、接着剤、および止めネジの何れか、あるいは、これらを併用して固定される。本形態では、固定部152を径方向に貫通するねじ孔に止めネジが締め込まれ、回転軸2を側面から固定する。図2、図4に示すように、磁石16は、磁石保持部151の中央に形成された凹部に嵌合する円形の第1磁石161、および、第1磁石の外周縁に形成された段部に嵌合する環状の第2磁石162を備える。第1磁石161は周方向にN極とS極が1極ずつ着磁されている。一方、第2磁石162はN極とS極が周方向に交互に複数極ずつ着磁されている。
図2、図3に示すように、エンコーダカバー12は、基板ユニット13に対して磁石16とは反対側(反出力側L2)から対向する端板部121と、端板部121の外周縁から出力側L1へ立ち上がる筒状部122を備える。筒状部122には、径方向から見た場合に外側カバー11の切り欠き117と重なる位置に、エンコーダケーブル5を通すための切り欠き123が形成されている。エンコーダカバー12は、筒状部122の出力側L1の端部がエンコーダホルダ14の外周端部の外側に嵌まった状態に組み付けられる。従って、エンコーダカバー12の筒状部122の出力側L1の端部は、切り欠き123を除いてエンコーダホルダ14および基板ユニット13によって塞がれる。
図5は基板ユニット13を反出力側L2から見た分解斜視図であり、図6は基板ユニット13を出力側L1から見た分解斜視図である。図5、図6に示すように、基板ユニット13は、基板ホルダ50と、基板ホルダ50に対して反出力側L2から当接する基板60と、基板ホルダ50に対して基板60を固定する導電性の固定部材70と、基板ホルダ50に出力側L1から固定されるシールド部材80を備える。基板60は、中心軸線L方向に見て略円形であり、X方向の他方側X2の縁に基板側コネクタ18が搭載されている。基板側コネクタ18は、基板60の縁を直線状に切り欠いた切り欠き61に沿って配置されている(図4参照)。基板ホルダ50は、中心軸線L方向に見て基板60と略同一形状であり、基板60と基板ホルダ50は、中心軸線L方向に当接する。図4に示すように、基板60には磁石16側の面に感磁素子17が搭載され、磁石16と反対側の面に基板側コネクタ18が搭載されている。シールド部材80は、感磁素子17を磁石16の側から覆うように取り付けられている。従って、感磁素子17は、シールド部材80を介して磁石16と対向する。
よび基板ホルダ50のボス部52に通して、その先端をエンコーダホルダ14の固定孔144にねじ止めすることにより、エンコーダホルダ14に固定される。本形態では、エンコーダホルダ14は樹脂などの絶縁材で形成されている。従って、エンコーダホルダ14を介して第1軸受ホルダ42Aに基板ユニット13を固定すると、基板ホルダ50は第1軸受ホルダ42Aから絶縁される。
シールド部材80は、基板ホルダ50の段差部57に反出力側L2から取り付けられている。シールド部材80は可撓性のシート材であり、段差部57に形成された貫通孔56および貫通孔58を完全に塞ぐ大きさである。段差部57は反出力側L2を向くシールド取付面59を備えており、シールド部材80はシールド取付面59に当接する。シールド部材80は、基板ホルダ50と同様に、導電性の非磁性金属、例えばアルミで形成されて
いる。そして、シールド部材80は、導電性接着剤を介してシールド取付面59に接着されている。このため、シールド部材80は、基板ホルダ50を介して、基板60に搭載されたエンコーダ回路のシグナルグランドと電気的に接続される。
図4に示すように、基板側コネクタ18は、基板60の中心を挟んで外側カバー11の配線取り出し部113と径方向で反対側(X方向の他方側X2)に配置されており、基板側コネクタ18の差し込み口181は配線取り出し部113とは反対側を向いている。エンコーダケーブル5は、エンコーダカバー12と基板60との間を通って切り欠き123へ引き回されている。エンコーダケーブル5は、基板側コネクタ18の外周側で反転するように撓んでおり、エンコーダケーブル5の先端に設けられたケーブル側コネクタ6は、配線取り出し部113とは反対側から基板側コネクタ18の差し込み口181に接続される。
図7は外側カバー11を取り外したエンコーダ10および第1軸受ホルダ42Aの斜視図である。また、図8、図9は外側カバー11を取り外したエンコーダ10および第1軸受ホルダ42Aの分解斜視図であり、図8は反出力側L2から見た分解斜視図、図9は出力側L1から見た分解斜視図である。図10はエンコーダホルダおよびターミナル部材の分解斜視図である。図10に示すように、エンコーダホルダ14には、磁石配置孔141の外周側に、基板ユニット固定用の固定孔144とは異なる角度位置で等角度間隔の3箇所に固定孔147が形成されている。エンコーダホルダ14の外周部分には、出力側L1に凹んだ凹部142が周方向に離間した2箇所に形成され、各凹部142の底面に固定孔147が形成されている。従って、固定ねじ145のうちの2本は、凹部142に配置される。また、エンコーダホルダ14の外周部分には、X方向の一方側X1および他方側に切り欠き部148、149が形成されている。3本目の固定ねじ145は、X方向の他方側X2に位置する切り欠き部149に配置されている。
心軸線L方向で重なる位置に第2貫通孔8が形成されている。エンコーダホルダ14の外周部分に形成された切り欠き部148、149は、エンコーダホルダ14の外周部分の周方向の一部を径方向と交差する平面で切り欠いて形成されている。ターミナル固定ねじ145Aが配置された切り欠き部149は、基板60の切り欠き61および基板側コネクタ18と平行に延在する第1切り欠き面149aと、第1切り欠き面149aと周方向で隣り合う第2切り欠き面149bを備えており、第2切り欠き面149bは、第1切り欠き面149aと鈍角をなすように繋がっている。
信号線5aが互いに絶縁された状態で引き出されている。また、エンコーダケーブル5の端部には、信号線5aから絶縁されて信号線5aを覆うシールドと接続されたフレームグランド線5bが複数の信号線5aと並んで引き出されている。複数本の信号線5aおよびフレームグランド線5bは、ケーブル側コネクタ6に接続されている。ケーブル側コネクタ6は、複数の信号線5aおよびフレームグランド線5bのそれぞれに対応する端子を備えており、これらの端子は、ケーブル側コネクタ6の幅方向に一列に並んで設けられている。フレームグランド線5bに対応する端子6bは、ケーブル側コネクタ6の幅方向の一方側の端部に配置されている。
以上のように、本形態のモータ1では、エンコーダ10の基板60に接続されるエンコーダケーブル5の端部に信号線5aと共にフレームグランド線5bが引き出されており、ケーブル側コネクタ6は、信号線5aおよびフレームグランド線5bのそれぞれに対応する端子を備えている。また、基板60には、導電性のターミナル部材9の一端と基板側コネクタ18とを接続するパターンが形成され、ターミナル部材9の他端はモータ本体3の
フレームグランドと電気的に接続されている。従って、エンコーダケーブル5をモータ本体3のフレームグランドと電気的に接続する作業として、基板側コネクタ18へのエンコーダケーブル5の接続を行うだけでよいので、作業性が良く、確実に接続することができる。また、コネクタ以外に接続端子を設ける必要がないので、スペース効率が良く、モータ1の小型化に有利である。
沿わせてターミナル部材9を配置し、エンコーダホルダ14の磁石配置孔141と対向するように配置された基板60に向けてターミナル部材9を延ばして基板60を貫通させると、基板60の外周側から反出力側L2の面にターミナル部材9を回り込ませる必要がないので、モータケース4と基板60の反出力側L2の面に設けられたパターンとを導通させる経路を短くすることができる。従って、ターミナル部材9の形状を単純化し、且つ、小型化することができる。また、ターミナル部材9がノイズの影響を受けにくいので、ノイズ耐性を高めることができる。
、148、149…切り欠き部、149a…第1切り欠き面、149b…第2切り欠き面、149c…フランジ、151…磁石保持部、152…固定部、161…第1磁石、162…第2磁石、171…第1感磁素子、172…第2感磁素子、173…接続端子、174…フレキシブル配線基板、175…ホール素子、181…差し込み口、182、182a、182b…端子接続部、441…凹部、442…環状凸部、621…グランドスルーホール、L…中心軸線、L1…出力側、L2…反出力側
Claims (11)
- 回転軸を備えるモータ本体と、前記回転軸の回転を検出するエンコーダとを有し、
前記エンコーダは、
前記回転軸と一体に回転する磁石と、
前記磁石と対向する感磁素子および基板側コネクタが搭載される基板と、
信号線およびフレームグランド線を備えるエンコーダケーブルと、
前記基板上にエンコーダ回路と絶縁されて設けられているパターンと電気的に接続されるターミナル部材と、を備え、
前記ターミナル部材の一端は、前記パターンを介して、前記基板側コネクタに接続された前記エンコーダケーブルの前記フレームグランド線と電気的に接続され、他端は、導電性の固定部材を介して前記モータ本体のフレームグランドと電気的に接続されることを特徴とするモータ。 - 前記エンコーダは、前記基板と前記モータ本体との間に配置されるエンコーダホルダを備え、
前記基板は、前記エンコーダホルダを介して前記モータ本体に固定され、
前記固定部材は、前記エンコーダホルダおよび前記ターミナル部材を前記モータ本体に固定することを特徴とする請求項1に記載のモータ。 - 前記エンコーダホルダは、前記磁石が配置される磁石配置孔を備え、前記磁石配置孔の外周側に前記固定部材を通すための固定孔が設けられ、
前記ターミナル部材の一端は、前記エンコーダホルダにおいて前記固定孔が開口する部位に配置され、他端は、前記磁石配置孔と対向する前記基板に向けて延びており、
前記基板は、前記他端が挿入される第1貫通孔を備え、
前記パターンは、前記第1貫通孔に挿入される前記他端を介して、前記ターミナル部材と電気的に接続されることを特徴とする請求項2に記載のモータ。 - 前記エンコーダホルダの外周部分を内周側に切り欠いた切り欠きを備え、
前記固定部材および前記ターミナル部材は、前記切り欠きに配置されることを特徴とする請求項3に記載のモータ。 - 前記磁石と対向する基板ホルダを備え、前記基板は前記磁石と反対側から前記基板ホルダに固定され
前記基板ホルダは、前記基板のシグナルグランドと電気的に接続され、且つ、前記回転軸の中心軸線方向から見て前記第1貫通孔と重なる位置に前記第1貫通孔より大きい第2貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項3または4に記載のモータ。 - 前記エンコーダホルダは、複数箇所で前記モータ本体に固定され、
前記パターンは、前記基板上に設けられたランドと電気的に接続され、
前記固定部材は、前記複数箇所のうちで前記ランドに最も近い1箇所を前記モータ本体に固定することを特徴とする請求項2から5の何れか一項に記載のモータ。 - 前記ランドは、前記基板上において前記感磁素子より前記基板側コネクタに近い位置に配置されていることを特徴とする請求項6に記載のモータ。
- 前記基板側コネクタは、エンコーダケーブルの前記信号線および前記フレームグランド線のそれぞれと接続される複数の端子接続部を備え、
前記複数の端子接続部のうちで前記フレームグランド線と接続される1箇所は、他の端子接続部よりも前記ランドに近いことを特徴とする請求項6または7に記載のモータ。 - 前記エンコーダは、前記基板および前記磁石を覆う外側カバーを備え、
前記エンコーダケーブルは、前記外側カバーに設けられた配線取り出し部で保持され、
前記基板側コネクタは、前記基板の中心に対して前記配線取り出し部とは反対側に配置されることを特徴とする請求項1から8の何れか一項に記載のモータ。 - 前記基板側コネクタの差し込み口は、前記配線取り出し部とは反対側を向いていることを特徴とする請求項9に記載のモータ。
- 前記固定部材は、前記回転軸の中心軸線方向から見て前記基板と少なくとも一部が重なることを特徴とする請求項1から10の何れか一項に記載のモータ。
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