JP2022050760A - Encoder and motor - Google Patents

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Yutaka Saito
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Abstract

To provide an encoder including a magnetic shield with good magnetic properties at low cost.SOLUTION: A motor 1 includes a rotor 2 with a rotating shaft 20, a stator 3 facing the rotor 2 in the radial direction, and an encoder 10 that detects the rotation of the rotor 2. The encoder 10 includes a magnet holder 11 fixed to the end of one side L1 in the axis direction L of the rotating shaft 20, a magnet 12 held in the magnet holder 11, a magnetic sensor 13 facing the magnet 12 from the one side L1 in the axial direction L, a sensor board 14 on which the magnetic sensor 13 is arranged, and a shield member 16 surrounding the magnet 12 and the magnetic sensor 13. The shield member 16 is made of cold rolled steel sheet (SPCC) and is magnetically annealed at least twice.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、エンコーダおよびモータに関する。 The present invention relates to encoders and motors.

モータケースにステータおよびロータを収容したモータにおいて、モータケースの軸線方向の端部にエンコーダケースを固定し、エンコーダケースの内部にロータの回転を検出するエンコーダを収容したエンコーダ付きモータが用いられている。特許文献１には、この種のモータが開示される。 In a motor in which a stator and a rotor are housed in a motor case, a motor with an encoder in which an encoder case is fixed at the axial end of the motor case and an encoder for detecting the rotation of the rotor is housed inside the encoder case is used. .. Patent Document 1 discloses this type of motor.

特許文献１のモータは、ステータおよびロータを収容する筒状ケースの両端に第１軸受ホルダおよび第２軸受ホルダを固定したモータハウジング（モータケース）を備えており、モータハウジングの軸線方向の端部にカバー（エンコーダケース）が固定される。カバーの内側にはエンコーダが構成される。エンコーダは、回転軸の端部に磁石ホルダを介して固定された永久磁石と、永久磁石と対向するセンサ基板に搭載された磁気センサを備える。センサ基板は、樹脂製の基板ホルダを介して第１軸受ホルダに固定される。エンコーダは、カバーの内側に固定されたシールド部材（シールド板）によって囲まれている。 The motor of Patent Document 1 includes a motor housing (motor case) in which a first bearing holder and a second bearing holder are fixed to both ends of a tubular case accommodating a stator and a rotor, and an axial end portion of the motor housing. The cover (encoder case) is fixed to. An encoder is configured inside the cover. The encoder includes a permanent magnet fixed to the end of the rotating shaft via a magnet holder, and a magnetic sensor mounted on a sensor substrate facing the permanent magnet. The sensor substrate is fixed to the first bearing holder via a resin substrate holder. The encoder is surrounded by a shield member (shield plate) fixed to the inside of the cover.

特開２０１６－８６５５７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-86557 特開平１１－２７５７９５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-275795

モータに搭載されるエンコーダは、各種ノイズの影響を受けるため、製品の使用環境により出力が変化して角度誤差が発生するおそれがある。例えば、外乱磁界の影響によって角度誤差が発生する。このようなノイズ対策として、特許文献１では、センサ基板および永久磁石を囲む金属製のシールド部材を磁気シールドとして用いる。 Since the encoder mounted on the motor is affected by various noises, the output may change depending on the usage environment of the product and an angle error may occur. For example, an angle error occurs due to the influence of a disturbance magnetic field. As a countermeasure against such noise, Patent Document 1 uses a metal shield member that surrounds the sensor substrate and the permanent magnet as a magnetic shield.

エンコーダの磁気シールドは、一般的には、電磁軟鉄、パーマロイ、ケイ素鋼、電磁ステンレスといった材料で形成されるが、これらは材料コストが高価である。磁気シールドの磁気特性を良好にするための技術として、従来から、磁気焼鈍加工が行われる。例えば、特許文献２では、ステッピングモータを覆うシールドチューブに対して磁気焼鈍加工を行うことにより、磁気特性を高め、モータから発生するノイズの拡散を低減させる。これにより、低コストな材料で形成した磁気シールドでありながら、高価な材料で形成した磁気シールドに近い磁気遮蔽効果を得ることができる。 Encoder magnetic shields are generally made of materials such as electromagnetic soft iron, permalloy, silicon steel, and electromagnetic stainless steel, which are expensive material costs. As a technique for improving the magnetic properties of a magnetic shield, magnetic annealing has been conventionally performed. For example, in Patent Document 2, magnetic annealing is performed on a shield tube that covers a stepping motor to enhance magnetic characteristics and reduce the diffusion of noise generated from the motor. As a result, it is possible to obtain a magnetic shielding effect close to that of a magnetic shield formed of an expensive material, while being a magnetic shield formed of a low-cost material.

しかしながら、磁気焼鈍加工は、実施条件や実施回数によっては磁気特性が安定しないという問題がある。特許文献２では、磁気焼鈍加工によってノイズ低減効果が高まることが記載されているが、磁気焼鈍加工の実施条件や実施回数による磁気特性のばらつきについては検証されていない。また、エンコーダの磁気シールドは内部に配置される永久磁石の影響を受けヒステリシスを持つ場合がある。そこで、磁気特性として、保磁力の低減および安定化が求められているが、特許文献２では、保磁力の低減効果については検証されていない。 However, the magnetic annealing has a problem that the magnetic characteristics are not stable depending on the implementation conditions and the number of implementations. Patent Document 2 describes that the noise reduction effect is enhanced by the magnetic annealing process, but the variation in the magnetic characteristics depending on the execution conditions and the number of times of the magnetic annealing process has not been verified. In addition, the magnetic shield of the encoder may have hysteresis due to the influence of the permanent magnets arranged inside. Therefore, reduction and stabilization of the coercive force are required as magnetic characteristics, but Patent Document 2 does not verify the effect of reducing the coercive force.

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、低コストで磁気特性の良好な磁気シールドを備えたエンコーダを提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an encoder provided with a magnetic shield having good magnetic characteristics at low cost.

上記課題を解決するために、本発明は、回転軸を備えたロータと、前記ロータに径方向で対向するステータと、を備えたモータの回転を検出するエンコーダであって、前記回転軸の軸線方向の一方側の端部に固定されるマグネットホルダと、前記マグネットホルダに保持されるマグネットと、前記マグネットに前記軸線方向の一方側から対向する磁気センサと、前記磁気センサが配置されるセンサ基板と、前記マグネットおよび前記磁気センサを囲むシールド部材と、を有し、前記シールド部材は、冷間圧延鋼板により形成され、少なくとも２回の磁気焼鈍加工が行われていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is an encoder for detecting the rotation of a motor including a rotor provided with a rotating shaft and a stator facing the rotor in the radial direction, and the axis of the rotating shaft. A magnet holder fixed to one end in the direction, a magnet held by the magnet holder, a magnetic sensor facing the magnet from one side in the axial direction, and a sensor substrate on which the magnetic sensor is arranged. The magnet and the shield member surrounding the magnetic sensor are provided, and the shield member is formed of a cold-rolled steel plate and is characterized by being magnetically tempered at least twice.

本発明によれば、マグネットおよび磁気センサを囲むシールド部材を備えているので、外乱磁界を遮蔽でき、エンコーダの検出角度に対する外乱磁界の影響を低減できる。また、シールド部材は、冷間圧延鋼板により形成され、少なくとも２回の磁気焼鈍加工が行われている。冷間圧延鋼板は、調達が容易で、低コストであり、加工性も優れている。また、冷間圧延鋼板は、磁気焼鈍加工によって保磁力を低減させ磁気シールドとしての磁気特性を向上させるにあたって、１回の磁気焼鈍加工では磁気特性が安定しないが、２回以上磁気焼鈍加工を繰り返すことにより低い保磁力を安定して得ることができる。従って、本発明のエンコーダは、低コストでありながら磁気特性が良好なシールド部材を備えているので、外乱磁界による検出精度の低下を抑制できる。 According to the present invention, since the shield member surrounding the magnet and the magnetic sensor is provided, the disturbance magnetic field can be shielded and the influence of the disturbance magnetic field on the detection angle of the encoder can be reduced. Further, the shield member is formed of a cold-rolled steel sheet and is magnetically annealed at least twice. Cold-rolled steel sheets are easy to procure, have low cost, and have excellent workability. Further, in the cold rolled steel plate, in order to reduce the coercive force by magnetic annealing and improve the magnetic characteristics as a magnetic shield, the magnetic characteristics are not stable by one magnetic baking process, but the magnetic annealing process is repeated twice or more. As a result, a low coercive force can be stably obtained. Therefore, since the encoder of the present invention is provided with a shield member having good magnetic characteristics at a low cost, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy due to a disturbance magnetic field.

本発明において、前記シールド部材の表面に腐食防止層が設けられていることが好ましい。例えば、前記腐食防止層は、リン含有率１０％以上の高リン無電解ニッケルメッキ層であることが好ましい。このようにすると、腐食防止層は非磁性となり、低リンタイプや中リンタイプの無電解ニッケルメッキ層よりも磁気特性の安定性が高い。従って、磁気特性が良好で、且つ、耐環境性が高く、経年変化に強いシールド部材を備えているので、エンコーダの耐久性を高めることができる。 In the present invention, it is preferable that a corrosion prevention layer is provided on the surface of the shield member. For example, the corrosion prevention layer is preferably a high phosphorus electroless nickel plating layer having a phosphorus content of 10% or more. In this way, the corrosion prevention layer becomes non-magnetic and has higher stability of magnetic properties than the low-phosphorus type and medium-phosphorus type electroless nickel-plated layers. Therefore, since the shield member having good magnetic characteristics, high environmental resistance, and resistance to secular variation is provided, the durability of the encoder can be improved.

本発明において、前記腐食防止層は、亜鉛メッキ層である構成を採用することができる。あるいは、前記腐食防止層は、電着塗装である構成を採用することができる。これらの腐食防止層は非磁性であるため、磁気特性が良好で、且つ、シールド部材の耐久性を高めることができる。従って、エンコーダの耐久性を高めることができる。 In the present invention, the corrosion prevention layer can adopt a structure which is a zinc-plated layer. Alternatively, the corrosion prevention layer may adopt a configuration that is electrodeposition coating. Since these corrosion prevention layers are non-magnetic, they have good magnetic properties and can enhance the durability of the shield member. Therefore, the durability of the encoder can be improved.

本発明において、前記磁気焼鈍加工は、以下の条件１－４を満たす熱処理条件で実施されることが好ましい。このような熱処理条件で２回以上磁気焼鈍加工を行うことにより、安定した保磁力低減効果を得ることができる。
条件１：加熱上昇時間６０分
条件２：焼鈍時間４０分以上
条件３：焼鈍温度８５０℃±１０℃
条件４：炉冷時間１２０分 In the present invention, the magnetic annealing process is preferably carried out under heat treatment conditions satisfying the following conditions 1-4. By performing magnetic annealing twice or more under such heat treatment conditions, a stable coercive force reducing effect can be obtained.
Condition 1: Heating rise time 60 minutes Condition 2: Annealing time 40 minutes or more Condition 3: Annealing temperature 850 ° C ± 10 ° C
Condition 4: Furnace cooling time 120 minutes

本発明において、前記シールド部材は、前記マグネットおよび前記センサ基板の軸線方向の一方側を覆う底部と、前記底部の外周縁から前記軸線方向の他方側へ延びて前記マグネットおよび前記センサ基板の外周側を囲む側壁部と、を備えることが好ましい。このようにすると、ステータによって遮蔽されていない側をシールド部材によって覆うことができるので、外乱磁界を効果的に遮蔽できる。従って、エンコーダの検出角度に対する外乱磁界の影響を低減できる。 In the present invention, the shield member has a bottom portion that covers one side of the magnet and the sensor substrate in the axial direction, and an outer peripheral side of the magnet and the sensor substrate that extends from the outer peripheral edge of the bottom portion to the other side in the axial direction. It is preferable to provide a side wall portion surrounding the wall. In this way, the side not shielded by the stator can be covered with the shield member, so that the disturbance magnetic field can be effectively shielded. Therefore, the influence of the disturbance magnetic field on the detection angle of the encoder can be reduced.

次に、本発明は、上記のエンコーダを有するモータである。このようにすると、エンコーダの検出角度に対する外乱磁界の影響が少ないエンコーダ付きモータを提供できる。 Next, the present invention is a motor having the above encoder. In this way, it is possible to provide a motor with an encoder that is less affected by the disturbance magnetic field on the detection angle of the encoder.

本発明によれば、エンコーダがマグネットおよび磁気センサを囲むシールド部材を備えているので、外乱磁界を遮蔽でき、エンコーダの検出角度に対する外乱磁界の影響を低減できる。また、シールド部材は、冷間圧延鋼板により形成され、少なくとも２回の磁気焼鈍加工が行われている。冷間圧延鋼板は、調達が容易で、低コストであり、加工性も優れている。また、本発明者らは、磁気焼鈍加工によって保磁力を低減させ磁気シールドとしての磁気特性を向上させるにあたって、１回の磁気焼鈍加工では磁気特性が安定しないが、２回以上磁気焼鈍加工を繰り返すことにより低い保磁力を安定して得ることができることを確認した。従って、本発明のエンコーダは、低コストでありながら磁気特性が良好なシールド部材を備えているので、外乱磁界による検出精度の低下を抑制できる。 According to the present invention, since the encoder includes the magnet and the shield member surrounding the magnetic sensor, the disturbance magnetic field can be shielded and the influence of the disturbance magnetic field on the detection angle of the encoder can be reduced. Further, the shield member is formed of a cold-rolled steel sheet and is magnetically annealed at least twice. Cold-rolled steel sheets are easy to procure, have low cost, and have excellent workability. Further, in order to reduce the coercive force by magnetic annealing and improve the magnetic characteristics as a magnetic shield, the present inventors do not stabilize the magnetic characteristics in one magnetic annealing process, but repeat the magnetic annealing process two or more times. As a result, it was confirmed that a low coercive force can be stably obtained. Therefore, since the encoder of the present invention is provided with a shield member having good magnetic characteristics at a low cost, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy due to a disturbance magnetic field.

本発明に係るエンコーダを備えたモータの断面図である。It is sectional drawing of the motor provided with the encoder which concerns on this invention. シールド部材の斜視図および平面図である。It is a perspective view and a plan view of a shield member. 磁気焼鈍加工による磁気特性の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the magnetic property by the magnetic annealing process.

（全体構成）
以下に、図面を参照して、本発明を適用したモータの実施形態を説明する。図１は本発明に係るエンコーダ１０を備えたモータ１の断面図である。モータ１は、回転軸２０を備えたロータ２と、ロータ２の外周側に配置されるステータ３と、ステータ３を収容する筒状のモータケース４と、モータケース４の一端に固定される第１軸受けホルダ５と、モータケース４の他端に固定される第２軸受けホルダ６と、ロータ２の回転を検出するエンコーダ１０を備える。エンコーダ１０は、エンコーダケース７に収容される。 (overall structure)
Hereinafter, embodiments of a motor to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a motor 1 provided with an encoder 10 according to the present invention. The motor 1 is fixed to a rotor 2 provided with a rotating shaft 20, a stator 3 arranged on the outer peripheral side of the rotor 2, a cylindrical motor case 4 accommodating the stator 3, and one end of the motor case 4. It includes a 1-bearing holder 5, a second bearing holder 6 fixed to the other end of the motor case 4, and an encoder 10 for detecting the rotation of the rotor 2. The encoder 10 is housed in the encoder case 7.

ロータ２は、回転軸２０と、回転軸２０の外周面に固定されるロータマグネット２１を備える。回転軸２０は磁性材からなる。回転軸２０は、第１軸受けホルダ５の中央に形成された凹部に保持される第１軸受２２、および、第２軸受けホルダ６の中央に形成された凹部に保持される第２軸受２３に回転可能に保持される。本形態では、第１軸受２２および第２軸受２３はボールベアリングである。 The rotor 2 includes a rotary shaft 20 and a rotor magnet 21 fixed to the outer peripheral surface of the rotary shaft 20. The rotating shaft 20 is made of a magnetic material. The rotary shaft 20 rotates in a first bearing 22 held in a recess formed in the center of the first bearing holder 5 and a second bearing 23 held in a recess formed in the center of the second bearing holder 6. Retained as possible. In this embodiment, the first bearing 22 and the second bearing 23 are ball bearings.

回転軸２０は、モータ１の径方向の中心において軸線方向Ｌへ延びている。本明細書において、軸線方向Ｌの一方側をＬ１、軸線方向Ｌの他方側をＬ２とする。第１軸受けホルダ５は、モータケース４の軸線方向Ｌの一方側Ｌ１の端部に固定され、第２軸受けホルダ６は、モータケース４の軸線方向Ｌの他方側Ｌ２の端部に固定される。回転軸２０は、第１軸受けホルダ５から軸線方向Ｌの他方側Ｌ２へ突出する出力軸２０Ａを備える。従って、本形態では、軸線方向Ｌの他方側Ｌ２は出力側であり、軸線方向Ｌの一方側Ｌ１は反出力側である。 The rotating shaft 20 extends in the axial direction L at the radial center of the motor 1. In the present specification, one side of the axial direction L is L1 and the other side of the axial direction L is L2. The first bearing holder 5 is fixed to the end of one side L1 of the motor case 4 in the axial direction L, and the second bearing holder 6 is fixed to the end of the other side L2 of the motor case 4 in the axial direction L. .. The rotary shaft 20 includes an output shaft 20A protruding from the first bearing holder 5 to the other side L2 in the axial direction L. Therefore, in this embodiment, the other side L2 in the axial direction L is the output side, and the one side L1 in the axial direction L is the counter-output side.

モータケース４は、アルミ等の非磁性金属からなる。ステータ３は、積層コアからなるステータコア３０と、ステータコア３０に設けられた複数の突極３１のそれぞれにインシュレータ３２を介して巻回されたコイル３３を備える。ステータコア３０は、モータケース４の内側に焼き嵌めあるいは圧入により固定される。ステータ３の一方側Ｌ１には、環状の配線基板３４が配置される。配線基板３４は、インシュレータ３２から突出する端子ピン３５を介してコイル３３に電気的に接続される。 The motor case 4 is made of a non-magnetic metal such as aluminum. The stator 3 includes a stator core 30 made of a laminated core and a coil 33 wound around each of a plurality of salient poles 31 provided on the stator core 30 via an insulator 32. The stator core 30 is fixed to the inside of the motor case 4 by shrink fitting or press fitting. An annular wiring board 34 is arranged on one side L1 of the stator 3. The wiring board 34 is electrically connected to the coil 33 via a terminal pin 35 protruding from the insulator 32.

モータケース４の側面には、モータケース４に形成された切欠き部４０を覆うリード線ホルダ４１が固定される。コイル３３への給電用のリード線（図示せず）は、リード線ホルダ４１の内部へ引き回され、切欠き部４０からモータケース４の内側へ引き込まれて配線基板３４に接続される。 A lead wire holder 41 that covers the notch 40 formed in the motor case 4 is fixed to the side surface of the motor case 4. The lead wire (not shown) for supplying power to the coil 33 is routed inside the lead wire holder 41, drawn from the notch 40 into the inside of the motor case 4, and connected to the wiring board 34.

モータ１はＡＣサーボモータであり、ステータ３は３相のコイル３３を備える。本形態では、コイル３３が配置されるスロット数は１２である。また、ロータマグネット２１は、外周面にＮ極とＳ極が周方向に交互に着磁された８極着磁マグネットである。つまり、本形態のモータ１は、８極１２スロットである。なお、モータ１の極数およびスロット数は、上記と異なっていてもよい。 The motor 1 is an AC servomotor, and the stator 3 includes a three-phase coil 33. In this embodiment, the number of slots in which the coil 33 is arranged is 12. Further, the rotor magnet 21 is an 8-pole magnetizing magnet in which N poles and S poles are alternately magnetized in the circumferential direction on the outer peripheral surface. That is, the motor 1 of this embodiment has 8 poles and 12 slots. The number of poles and the number of slots of the motor 1 may be different from the above.

エンコーダケース７は、樹脂等の非磁性材からなる。エンコーダケース７は、第２軸受けホルダ６と軸線方向Ｌに対向する底部７１と、底部７１の外周縁から第２軸受けホルダ６に向けて他方側Ｌ２へ立ち上がる側壁部７２を備える。側壁部７２の先端と第２軸受けホルダ６との隙間はシール材８によりシールされる。側壁部７２には、エンコーダ１０に接続されるエンコーダ配線１９を外部に引き出すためのエンコーダ配線取り出し部７３が設けられている。 The encoder case 7 is made of a non-magnetic material such as resin. The encoder case 7 includes a bottom portion 71 facing the second bearing holder 6 in the axial direction L, and a side wall portion 72 rising from the outer peripheral edge of the bottom portion 71 toward the second bearing holder 6 on the other side L2. The gap between the tip of the side wall portion 72 and the second bearing holder 6 is sealed by the sealing material 8. The side wall portion 72 is provided with an encoder wiring take-out portion 73 for pulling out the encoder wiring 19 connected to the encoder 10 to the outside.

（エンコーダ）
エンコーダ１０は磁気式エンコーダである。エンコーダ１０は、マグネットホルダ１１を介して回転軸２０に固定されるマグネット１２と、マグネット１２に対して軸線方向Ｌの一方側Ｌ１から対向する磁気センサ１３を備える。マグネット１２は、磁気センサ１３と対向する着磁面にＮ極とＳ極が１極ずつ着磁されている。磁気センサ１３が配置されるセンサ基板１４は、基板ホルダ１５を介して第２軸受けホルダ６に固定される。マグネット１２およびセンサ基板１４は、エンコーダケース７の内側に固定されるカップ状のシールド部材１６によって外周側および一方側Ｌ１が囲まれている。 (Encoder)
The encoder 10 is a magnetic encoder. The encoder 10 includes a magnet 12 fixed to the rotating shaft 20 via a magnet holder 11 and a magnetic sensor 13 facing the magnet 12 from one side L1 in the axial direction L. The magnet 12 has one north pole and one south pole magnetized on the magnetizing surface facing the magnetic sensor 13. The sensor board 14 on which the magnetic sensor 13 is arranged is fixed to the second bearing holder 6 via the board holder 15. The magnet 12 and the sensor substrate 14 are surrounded by a cup-shaped shield member 16 fixed to the inside of the encoder case 7 on the outer peripheral side and one side L1.

エンコーダ１０は、回転軸２０の回転に伴ってマグネット１２が回転し、マグネット１２の回転による磁界の変化を磁気センサ１３が検出する。磁気センサ１３は、ホール素子などの感磁素子である。磁気センサ１３の出力に基づく検出角度は、センサ基板１４上のコネクタ１７に接続されたエンコーダ配線１９を介して外部に出力される。 In the encoder 10, the magnet 12 rotates with the rotation of the rotating shaft 20, and the magnetic sensor 13 detects a change in the magnetic field due to the rotation of the magnet 12. The magnetic sensor 13 is a magnetic sensing element such as a Hall element. The detection angle based on the output of the magnetic sensor 13 is output to the outside via the encoder wiring 19 connected to the connector 17 on the sensor board 14.

図２は、シールド部材１６の斜視図および平面図である。シールド部材１６は、円形の底部１６１と、底部１６１の外周縁から他方側Ｌ２へ立ち上がる円筒状の側壁部１６２を備える。底部１６１には、エンコーダケース７の底部７１に設けられた凸部７４に嵌合する嵌合穴１６３が設けられ、嵌合穴１６３の両側に２か所の位置決め穴１６４が設けられている。また、側壁部１６２には、エンコーダ配線１９を通すための切欠き部１６５が設けられている。 FIG. 2 is a perspective view and a plan view of the shield member 16. The shield member 16 includes a circular bottom portion 161 and a cylindrical side wall portion 162 that rises from the outer peripheral edge of the bottom portion 161 to the other side L2. The bottom portion 161 is provided with a fitting hole 163 for fitting into the convex portion 74 provided on the bottom portion 71 of the encoder case 7, and two positioning holes 164 are provided on both sides of the fitting hole 163. Further, the side wall portion 162 is provided with a notch portion 165 for passing the encoder wiring 19.

シールド部材１６は、導電性を有する磁性材からなる。本形態では、シールド部材１６は冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）をプレス加工して形成され、磁気焼鈍加工が実施されている。磁気焼鈍加工は、以下の条件１－４を全て満たす熱処理条件で２回実施されている。なお、磁気焼鈍加工の実施回数は、２回よりも多くてもよい。
条件１：加熱上昇時間６０分
条件２：焼鈍時間４０分以上
条件３：焼鈍温度８５０℃±１０℃
条件４：炉冷時間１２０分 The shield member 16 is made of a magnetic material having conductivity. In this embodiment, the shield member 16 is formed by pressing a cold-rolled steel sheet (SPCC), and is magnetically annealed. The magnetic annealing process is performed twice under heat treatment conditions that satisfy all of the following conditions 1-4. The number of times the magnetic annealing process is performed may be more than two times.
Condition 1: Heating rise time 60 minutes Condition 2: Annealing time 40 minutes or more Condition 3: Annealing temperature 850 ° C ± 10 ° C
Condition 4: Furnace cooling time 120 minutes

図３は、磁気焼鈍加工による磁気特性の変化を示すグラフである。本発明者らは、電磁軟鉄（純鉄）、パーマロイ、ケイ素鋼、電磁ステンレス鋼などの従来磁気シールドとして使用されてきた素材の磁気特性と、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）の磁気特性を比較検討した。その際、１回あるいは２回以上磁気焼鈍加工を行った場合の磁気特性を比較検討した。その結果、図３に示すように、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）を使用した場合でも、２回以上磁気焼鈍加工を行えば、磁気焼鈍を１回行っただけの純鉄と同等の磁気特性（保磁力）を
得られることを確認できた。エンコーダ１０の磁気シールドとして使用する場合に、保磁力を１．０Ａ／ｃｍ程度あるいはそれ以下とすることを目標として材料の選定を行うが、低コストな冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）でも、磁気焼鈍加工を少なくとも２回行えば、良好な磁気特性を安定して得られ、磁気特性が良好な磁気シールドとして使用できることを確認できた。 FIG. 3 is a graph showing changes in magnetic properties due to magnetic annealing. The present inventors compare the magnetic properties of materials conventionally used as magnetic shields such as electromagnetic soft iron (pure iron), permalloy, silicon steel, and electromagnetic stainless steel with the magnetic properties of cold-rolled steel sheets (SPCC). did. At that time, the magnetic characteristics when the magnetic annealing process was performed once or twice or more were compared and examined. As a result, as shown in FIG. 3, even when a cold-rolled steel plate (SPCC) is used, if magnetic annealing is performed twice or more, the magnetic properties equivalent to those of pure iron obtained only once by magnetic annealing ( It was confirmed that the coercive force) could be obtained. When used as a magnetic shield for the encoder 10, the material is selected with the goal of keeping the coercive force at about 1.0 A / cm or less, but even low-cost cold-rolled steel sheets (SPCC) are magnetically annealed. It was confirmed that good magnetic characteristics could be stably obtained by performing the processing at least twice, and that it could be used as a magnetic shield with good magnetic characteristics.

シールド部材１６は、表面に腐食防止層を備える。腐食防止層を形成する処理は、磁気焼鈍加工を行った後に行われる。腐食防止層は、一般的な亜鉛メッキ層でもよいが、好ましくは、無電解ニッケルメッキ層とする。より好ましくは、高リンタイプ（例えば、リン含有率１０％以上）の無電解ニッケルメッキ層とする。もしくは、電着塗装を選択しても良い。 The shield member 16 is provided with a corrosion prevention layer on the surface. The treatment for forming the corrosion prevention layer is performed after the magnetic annealing process. The corrosion prevention layer may be a general zinc-plated layer, but is preferably an electroless nickel-plated layer. More preferably, it is an electroless nickel-plated layer having a high phosphorus type (for example, a phosphorus content of 10% or more). Alternatively, electrodeposition coating may be selected.

（本形態の主な効果）
以上のように、本形態のモータ１は、回転軸２０を備えたロータ２と、ロータ２に径方向で対向するステータ３と、ロータ２の回転を検出するエンコーダ１０を備える。本形態のエンコーダ１０は、回転軸２０の軸線方向Ｌの一方側Ｌ１の端部に固定されるマグネットホルダ１１と、マグネットホルダ１１に保持されるマグネット１２と、マグネット１２に軸線方向Ｌの一方側Ｌ１から対向する磁気センサ１３、および、磁気センサ１３が配置されるセンサ基板１４と、マグネット１２および磁気センサ１３を囲むシールド部材１６と、を有する。シールド部材１６は冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）により形成され、少なくとも２回の磁気焼鈍加工が行われている。 (Main effect of this form)
As described above, the motor 1 of the present embodiment includes a rotor 2 provided with a rotating shaft 20, a stator 3 that faces the rotor 2 in the radial direction, and an encoder 10 that detects the rotation of the rotor 2. The encoder 10 of the present embodiment has a magnet holder 11 fixed to the end of L1 on one side of the axial direction L of the rotating shaft 20, a magnet 12 held by the magnet holder 11, and one side of the axial direction L on the magnet 12. It has a magnetic sensor 13 facing from L1, a sensor substrate 14 on which the magnetic sensor 13 is arranged, and a shield member 16 surrounding the magnet 12 and the magnetic sensor 13. The shield member 16 is made of cold rolled steel sheet (SPCC) and is magnetically annealed at least twice.

本形態では、マグネット１２および磁気センサ１３を囲むシールド部材１６を備えているので、シールド部材１６によって外乱磁界を遮蔽できる。また、シールド部材１６は、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）により形成され、少なくとも２回の磁気焼鈍加工が行われている。冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）は、調達が容易で、低コストであり、加工性も優れている。また、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）は、１回の磁気焼鈍加工では低い保磁力を安定して得ることはできず、磁気特性が不安定であるが、２回以上磁気焼鈍加工を繰り返した場合は、低い保磁力を安定して得ることができる。従って、本形態のエンコーダ１０は、低コストで磁気特性の良好なシールド部材１６を備えており、外乱磁界による検出精度の低下を抑制できる。 In this embodiment, since the shield member 16 surrounding the magnet 12 and the magnetic sensor 13 is provided, the disturbance magnetic field can be shielded by the shield member 16. Further, the shield member 16 is formed of a cold rolled steel plate (SPCC) and is magnetically annealed at least twice. Cold-rolled steel sheets (SPCC) are easy to procure, low cost, and excellent in workability. Further, in the cold rolled steel plate (SPCC), a low coercive force cannot be stably obtained by one magnetic annealing process, and the magnetic characteristics are unstable, but when the magnetic annealing process is repeated two or more times. Can stably obtain a low coercive force. Therefore, the encoder 10 of the present embodiment is provided with a shield member 16 having good magnetic characteristics at low cost, and can suppress a decrease in detection accuracy due to a disturbance magnetic field.

本形態において、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）に対する磁気焼鈍加工は、以下の条件１－４を満たす熱処理条件で実施される。本発明者らは、このような熱処理条件で２回以上磁気焼鈍加工を行うことにより、安定した保磁力低減効果を得ることができることを検証した。
条件１：加熱上昇時間６０分
条件２：焼鈍時間４０分以上
条件３：焼鈍温度８５０℃±１０℃
条件４：炉冷時間１２０分 In this embodiment, the magnetic annealing process for a cold rolled steel sheet (SPCC) is carried out under heat treatment conditions satisfying the following conditions 1-4. The present inventors have verified that a stable coercive force reducing effect can be obtained by performing magnetic annealing twice or more under such heat treatment conditions.
Condition 1: Heating rise time 60 minutes Condition 2: Annealing time 40 minutes or more Condition 3: Annealing temperature 850 ° C ± 10 ° C
Condition 4: Furnace cooling time 120 minutes

シールド部材１６は、表面に腐食防止層が設けられている。例えば、本形態では、腐食防止層は、リン含有率１０％以上の高リン無電解ニッケルメッキ層である。高リンタイプの無電解ニッケルメッキ層は、非磁性であり、低リンタイプや中リンタイプの無電解ニッケルメッキ層よりも磁気特性の安定性が高い。従って、磁気特性が良好で、且つ、耐環境性が高く、経年変化に強いシールド部材１６として使用できるので、エンコーダ１０の耐久性が高い。 The shield member 16 is provided with a corrosion prevention layer on the surface. For example, in this embodiment, the corrosion prevention layer is a high phosphorus electroless nickel plating layer having a phosphorus content of 10% or more. The high phosphorus type electroless nickel plating layer is non-magnetic and has higher stability of magnetic properties than the low phosphorus type or medium phosphorus type electroless nickel plating layer. Therefore, the encoder 10 has high durability because it can be used as a shield member 16 having good magnetic characteristics, high environmental resistance, and resistance to secular variation.

なお、腐食防止層は、亜鉛メッキ層もしくは電着塗装である構成を採用することができる。これらの腐食防止層を用いた場合でも、シールド部材１６の耐久性を高めることがで
きる。 As the corrosion prevention layer, a zinc-plated layer or an electrodeposition coating can be adopted. Even when these corrosion prevention layers are used, the durability of the shield member 16 can be enhanced.

本形態のシールド部材１６は、マグネット１２およびセンサ基板１４の軸線方向Ｌの一方側Ｌ１を覆う底部１６１と、底部１６１の外周縁から軸線方向Ｌの他方側Ｌ２へ延びてマグネット１２およびセンサ基板１４の外周側を囲む側壁部１６２を備える。このような形状にすることで、ステータ３および第２軸受けホルダ６によって遮蔽される側（軸線方向Ｌの他方側Ｌ２）以外の方向をシールド部材１６によって覆うことができ、外乱磁界を効果的に遮蔽できる。従って、エンコーダ１０の検出角度に対する外乱磁界の影響を低減できる。 The shield member 16 of the present embodiment has a bottom portion 161 that covers one side L1 of the magnet 12 and the sensor substrate 14 in the axial direction L, and extends from the outer peripheral edge of the bottom portion 161 to the other side L2 of the axial direction L to extend the magnet 12 and the sensor substrate 14. A side wall portion 162 that surrounds the outer peripheral side of the magnet is provided. With such a shape, the shield member 16 can cover the direction other than the side shielded by the stator 3 and the second bearing holder 6 (the other side L2 of the axial direction L), and the disturbance magnetic field can be effectively covered. Can be shielded. Therefore, the influence of the disturbance magnetic field on the detection angle of the encoder 10 can be reduced.

１…モータ、２…ロータ、３…ステータ、４…モータケース、５…第１軸受けホルダ、６…第２軸受けホルダ、７…エンコーダケース、８…シール材、１０…エンコーダ、１１…マグネットホルダ、１２…マグネット、１３…磁気センサ、１４…センサ基板、１５…基板ホルダ、１６…シールド部材、１７…コネクタ、１９…エンコーダ配線、２０…回転軸、２０Ａ…出力軸、２１…ロータマグネット、２２…第１軸受、２３…第２軸受、３０…ステータコア、３１…突極、３２…インシュレータ、３３…コイル、３４…配線基板、３５…端子ピン、４０…切欠き部、４１…リード線ホルダ、７１…底部、７２…側壁部、７３…エンコーダ配線取り出し部、７４…凸部、１６１…底部、１６２…側壁部、１６３…嵌合穴、１６４…位置決め穴、１６５…切欠き部、Ｌ…軸線方向、Ｌ１…軸線方向の一方側、Ｌ２…軸線方向の他方側 1 ... motor, 2 ... rotor, 3 ... stator, 4 ... motor case, 5 ... first bearing holder, 6 ... second bearing holder, 7 ... encoder case, 8 ... sealing material, 10 ... encoder, 11 ... magnet holder, 12 ... Magnet, 13 ... Magnetic sensor, 14 ... Sensor board, 15 ... Board holder, 16 ... Shield member, 17 ... Connector, 19 ... Encoder wiring, 20 ... Rotating shaft, 20A ... Output shaft, 21 ... Rotor magnet, 22 ... 1st bearing, 23 ... 2nd bearing, 30 ... stator core, 31 ... salient pole, 32 ... insulator, 33 ... coil, 34 ... wiring board, 35 ... terminal pin, 40 ... notch, 41 ... lead wire holder, 71 ... bottom, 72 ... side wall, 73 ... encoder wiring take-out part, 74 ... convex, 161 ... bottom, 162 ... side wall, 163 ... fitting hole, 164 ... positioning hole, 165 ... notch, L ... axial direction , L1 ... One side in the axial direction, L2 ... The other side in the axial direction

Claims (8)

回転軸を備えたロータと、前記ロータに径方向で対向するステータと、を備えたモータの回転を検出するエンコーダであって、
前記回転軸の軸線方向の一方側の端部に固定されるマグネットホルダと、
前記マグネットホルダに保持されるマグネットと、
前記マグネットに前記軸線方向の一方側から対向する磁気センサと、
前記磁気センサが配置されるセンサ基板と、
前記マグネットおよび前記磁気センサを囲むシールド部材と、を有し、
前記シールド部材は、冷間圧延鋼板により形成され、少なくとも２回の磁気焼鈍加工が行われていることを特徴とするエンコーダ。 An encoder that detects the rotation of a motor including a rotor provided with a rotation axis and a stator facing the rotor in the radial direction.
A magnet holder fixed to one end of the rotating shaft in the axial direction,
The magnet held in the magnet holder and
A magnetic sensor facing the magnet from one side in the axial direction,
The sensor board on which the magnetic sensor is placed and
It has the magnet and a shield member that surrounds the magnetic sensor.
The shield member is an encoder formed of a cold-rolled steel sheet and subjected to magnetic annealing at least twice. 前記シールド部材の表面に腐食防止層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。 The encoder according to claim 1, wherein a corrosion prevention layer is provided on the surface of the shield member. 前記腐食防止層は、リン含有率１０％以上の高リン無電解ニッケルメッキ層であることを特徴とする請求項２に記載のエンコーダ。 The encoder according to claim 2, wherein the corrosion prevention layer is a high-phosphorus electroless nickel-plated layer having a phosphorus content of 10% or more. 前記腐食防止層は、亜鉛メッキ層であることを特徴とする請求項２に記載のエンコーダ。 The encoder according to claim 2, wherein the corrosion prevention layer is a zinc-plated layer. 前記腐食防止層は、電着塗装であることを特徴とする請求項２に記載のエンコーダ。 The encoder according to claim 2, wherein the corrosion prevention layer is electrodeposition coating. 前記磁気焼鈍加工は、以下の条件１－４を満たす熱処理条件で実施されることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載のエンコーダ。
条件１：加熱上昇時間６０分
条件２：焼鈍時間４０分以上
条件３：焼鈍温度８５０℃±１０℃
条件４：炉冷時間１２０分 The encoder according to any one of claims 1 to 5, wherein the magnetic annealing process is performed under heat treatment conditions satisfying the following conditions 1-4.
Condition 1: Heating rise time 60 minutes Condition 2: Annealing time 40 minutes or more Condition 3: Annealing temperature 850 ° C ± 10 ° C
Condition 4: Furnace cooling time 120 minutes 前記シールド部材は、前記マグネットおよび前記センサ基板の前記軸線方向の一方側を覆う底部と、前記底部の外周縁から前記軸線方向の他方側へ延びて前記マグネットおよび前記センサ基板の外周側を囲む側壁部と、を備えることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載のエンコーダ。 The shield member includes a bottom portion that covers one side of the magnet and the sensor substrate in the axial direction, and a side wall that extends from the outer peripheral edge of the bottom portion to the other side in the axial direction and surrounds the magnet and the outer peripheral side of the sensor substrate. The encoder according to any one of claims 1 to 6, wherein the encoder is provided with a unit. 請求項１から７の何れか一項に記載のエンコーダを有するモータ。 A motor having the encoder according to any one of claims 1 to 7.
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