JP2839899B2 - 電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、回転センサー等のセンサーを備えた電動
機の改良に関する。

（従来の技術） 上記電動機には、従来、実開昭64−40268号公報で示
されたものがある。

上記公報の電動機によれば、そのケーシング内に円筒
状のロータと、このロータの一端部に固着された出力軸
とが嵌入させられている。このロータが上記ケーシング
の軸心回りに回転自在となるようこのロータは上記ケー
シングに一対の軸受により両持ち状に支承されている。
上記ロータの外周面に沿うよう配置されて上記ケーシン
グに取り付けられるステータが設けられている。この場
合、上記ケーシングはその軸方向で二分割されて二つの
分割体で構成されており、これら両分割体の間にステー
タが挟み付けられて上記ケーシングに支持されている。

上記軸心上で、かつ、上記ロータの他端部から外方に
離れた上記ケーシングの外部で上記ケーシングにセンサ
ーが取り付けられ、上記軸心上で上記ロータの他端部側
から上記ケーシングの外部に突出すると共にこのロータ
に伴い回転して上記センサーの検出対象となる軸形状の
被検出部が設けられている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記従来の技術では、次のような問題点が
ある。

第１に、電動機が作動するときには、ロータを支承す
る軸受から熱が発生するが、特に、上記ロータの他端部
側を支承している軸受は上記センサーに近いため、上記
軸受からの熱が、上記センサーの検出精度に影響を与え
たり、寿命を低下させるという不都合が生じるおそれが
ある。

第２に、上記電動機では、ケーシングに対しその径方
向でステータを位置決めする位置決め手段が存在しない
ため、ケーシングの軸心上に対するステータの組み付け
精度が不十分になるおそれがある。そして、このように
精度が不十分になると、上記ロータが振動しやすくなっ
て、上記軸受に対する負荷が大きくなり、その分、熱が
多量に発生して、上記センサーへの悪影響がより大きく
なるという問題がある。

第３に、電動機が作動するときには、ステータの巻線
からも熱が生じるが、この熱と、上記ロータの一端部側
を支承している軸受から生じる熱とは、放射により、上
記センサーに伝達されるおそれもある。

（発明の目的） この発明は、上記のような事情に注目してなされたも
ので、ステータや軸受で生じる熱がセンサーに悪影響を
与えないようにする電動機の提供を目的とする。

（発明の構成） 上記目的を達成するためのこの発明の特徴とするとこ
ろは、ケーシング２内に円筒状のロータ12と、このロー
タ12の一端部に固着された出力軸22とを嵌入させると共
に、このロータ12が上記ケーシング２の軸心Ｃ回りに回
転自在となるようこのロータ12を上記ケーシング２に軸
受24により支承させ、上記ロータ12の外周面に沿うよう
配置されて上記ケーシング２に取り付けられるステータ
16を設け、上記軸心Ｃ上で、かつ、上記ロータ12の他端
部から外方に離れた上記ケーシング２の外部で上記ケー
シング２にセンサー31を取り付け、上記軸心Ｃ上で上記
ロータ12の他端部側から上記ケーシング２を貫通してそ
の外部に突出すると共にこのロータ12に伴い回転して上
記センサー31の検出対象となる軸形状の被検出部39を設
けた電動機において、 （１）上記ケーシング２が上記軸心Ｃ上に位置する円筒
状のケーシング本体３と、このケーシング本体３の一端
部の開口を閉じるよう上記ケーシング本体３の一端部に
印ろう嵌合して固着されるカバー部材７とを備え、上記
軸受24を直交コロ軸受としてこの軸受24により、上記出
力軸22を介して上記ロータ12の一端部を上記カバー部材
７に片持ち状に支承させ、 （２）上記ステータ16を、上記ケーシング本体３の内周
面に接するように内嵌させると共に、上記ケーシング２
の軸方向で上記ケーシング本体３とカバー部材７とで挟
み付けて上記ケーシング２に支持させ、 （３）上記ロータ12の他端部の開口を覆うようにこの他
端部に樹脂製の円板36を取り付け、この円板36と上記被
検出部39とを互いに一体成形し、 （４）上記被検出部39の突出端を上記センサー31に対し
軸受40により支承させた点にある。

（作用） 上記構成による作用は次の如くである。

ケーシング２内に円筒状のロータ12と、このロータ12の
一端部に固着された出力軸22とを嵌入させると共に、こ
のロータ12が上記ケーシング２の軸心Ｃ回りに回転自在
となるようこのロータ12を上記ケーシング２に軸受24に
より支承させ、上記ロータ12の外周面に沿うよう配置さ
れて上記ケーシング２に取り付けられるステータ16を設
け、上記軸心Ｃ上で、かつ、上記ロータ12の他端部から
外方に離れた上記ケーシング２の外部で上記ケーシング
２にセンサー31を取り付け、上記軸心Ｃ上で上記ロータ
12の他端部側から上記ケーシング２を貫通してその外部
に突出すると共にこのロータ12に伴い回転して上記セン
サー31の検出対象となる軸形状の被検出部39を設けた電
動機において、 （１）上記ケーシング２が上記軸心Ｃ上に位置する円筒
状のケーシング本体３と、このケーシング本体３の一端
部の開口を閉じるよう上記ケーシング本体３の一端部に
印ろう嵌合して固着されるカバー部材７とを備え、上記
軸受24を直交コロ軸受としてこの軸受24により、上記出
力軸22を介して上記ロータ12の一端部を上記カバー部材
７に片持ち状に支承させてある。

ここで、上記したように、ロータ12の他端部から外方
に離れた位置で上記ケーシング２にセンサー31を取り付
けたことから、このセンサー31は、上記ロータ12の一端
部をケーシング２に支承させた上記軸受24からは遠く離
れることとなり、このため、上記軸受24で発生する熱が
放射により、また、上記ケーシング２を通して上記セン
サー31に伝達されるということは抑制される。

また、（２）上記ステータ16を、上記ケーシング本体
３の内周面に接するように内嵌させると共に、上記ケー
シング２の軸方向で上記ケーシング本体３とカバー部材
７とで挟み付けて上記ケーシング２に支持させてある。

ここで、前記（１）項で説明のようにケーシング本体
３とカバー部材７とは印ろう嵌合により互いに固着され
ており、このため、これら組み立て精度は良好に保たれ
ている。

そして、上記したように上記ステータ16を、ケーシン
グ本体３の内周面に接するように内嵌させると共に、上
記ケーシング２の軸方向で上記ケーシング本体３とカバ
ー部材７とで挟み付けて上記ケーシング２に支持させた
ため、上記ステータ16はケーシング２に対しその径方向
で精度良く位置決めされることから、ロータ12の振動が
抑制されて、上記軸受24に対する負荷が小さくて済み、
その分、熱の発生が抑制される。

また、（３）上記ロータ12の他端部の開口を覆うよう
にこの他端部に樹脂製の円板36を取り付け、この円板36
と上記被検出部39とを互いに一体成形してある。

このため、上記円板36は上記ステータ16や軸受24側
と、センサー31側とを仕切ることとなり、しかも、上記
円板36と、この円板36に一体成形された被検出部39とは
樹脂製であって、遮熱の機能を有するものであることか
ら、上記ステータ16や軸受24で発生する熱が放射によ
り、上記センサー31に伝達されることは抑制される。

また、（４）上記被検出部39の突出端を上記センサー
31に対し軸受40により支承させてある。

ここで、上記（３）項で説明のように、被検出部39は
円板36から突設されていて、この円板36に片持支持され
たものであり、しかも、樹脂製であることから、本来、
十分の剛性を有していないものである。このため、上記
被検出部39がロータ12と共に回転する時、その突出端側
は径方向に振動するおそれを生じ、これは、センサー31
の検出精度を低下させる原因となる。

そこで、上記したように被検出部39の突出端をセンサ
ー31に対し軸受40により支承させたのであり、このた
め、上記被検出部39は軸心Ｃ回りに高精度に回転させら
れて、上記センサー31により良好な検出精度が得られる
こととなる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面により説明する。

（第１実施例） 第１図と第２図は第１実施例を示している。

図において、１は電動機で、この電動機１のケーシン
グ２は軸心Ｃが縦向きの円筒状のケーシング本体３を有
している。このケーシング本体３の上部には、このケー
シング本体３の上部開口を閉じるよう円板状のカバー部
材４がボルト５によりねじ止めされ、このカバー部材４
にはケーシング本体３と同じ軸心Ｃ上に孔６が形成され
ている。

一方、上記ケーシング本体３の下部には、このケーシ
ング本体３の一端部である下部開口を閉じるよう円板状
のカバー部材７がボルト８によりねじ止めされ、このカ
バー部材７にも上記軸心Ｃ上に孔９が形成されている。
また、上記の場合、上、下の各カバー部材4,7はケーシ
ング本体３に対しいずれも印ろう嵌合により固着されて
おり、つまり、上記ケーシング２は高精度に組み立てら
れている。

上記ケーシング２内にはロータ12が嵌入される。この
ロータ12は上記軸心Ｃ上に位置し、円筒状の磁性体13
と、この磁性体13の外周面に固着される強磁性体14とで
構成されている。

また、上記ロータ12の外周面に対しわずかのギャップ
15をおき、かつ、この外周面に沿ってステータ16が配置
され、このステータ16はケーシング２の内周面に下記の
ようにして取り付けられている。即ち、上記ケーシング
本体３と、下側のカバー部材７の各内周面にはそれぞれ
段差面17,18が形成されて、これら両段差面17,18は上下
方向で互いに平行に対面している。そして、上記ステー
タ16が上記ケーシング本体３の内周面に接するように内
嵌されると共に、上記両段差面17,18間に前記したボル
ト８により挟み付けられ、もって、上記ステータ16がケ
ーシング２に支持されている。

上記の場合、ケーシング本体３とカバー部材７とは前
記したように印ろう嵌合しているため、ステータ16もケ
ーシング２に対し精度よく取り付けられることとなる。
このため、上記ギャップ15の寸法は極めて狭くできるこ
とから、電動機１の性能を向上させることができる。

また、上記ケーシング本体３の下端面とカバー部材７
の上端面との間には締め代20が設けられており、つま
り、ステータ16はボルト８の締結力によって強固にねじ
止めされている。

ところで、従来では、ケーシングは、ケーシング本体
と、上、カバー部材とを通しボルトにより一体化するこ
とにより形成され、ステータはこのケーシング内に収容
されている。そして、この場合、ケーシングに対しステ
ータは次のようにして固定されている。即ち、ステータ
の外周面が接着剤によりケーシングの内周面に接着さ
れ、かつ、ケーシングに対するステータの回り止めのた
めに、ステータにリブを突設してこのリブをケーシング
の内周面に形成した凹溝に嵌入させている。

しかし、これに対する上記実施例によれば、単に、段
差面17,18とボルト８とにより、ケーシング２に対しス
テータ16が強固にねじ止めされることから、上記した従
来の接着剤、およびリブや凹溝は不要であり、よって、
その分この電動機１の構成が簡単になるという利点があ
る。

上記ロータ12の一端部（下端部）には円筒状出力軸22
がボルト23によりねじ止め固着されて、この出力軸22も
上記ケーシング２内に嵌入されている。そして、上記カ
バー部材７の孔９の内周面と出力軸22の外周面との間に
軸受24が介設され、この軸受24により、上記出力軸22を
介してロータ12が上記軸心Ｃ回りに回転自在となるよう
上記カバー部材７に支承されている。

上記の場合、ロータ12は、上記軸受24により上記出力
軸22を介しケーシング２に対し片持ち状に支承されてい
る。そこで、この支承におけるスラスト、ラジアル剛性
を高くするために、上記軸受24には直交コロ軸受（クロ
スローラベアリング）が採用されている。

次に、上記軸受24を支持する構成につき、より具体的
に説明すると、上記軸受24のアウタレース25はカバー部
材７の孔９開口縁と軸受押え26との間にボルト27により
挟み付けられ、一方、同上軸受24のインナレース29は上
記ロータ12の磁性体13下端と出力軸22との間に前記ボル
ト23により挟み付けられている。

そして、上記の場合、上記孔９の開口縁と軸受押え26
とが上下に対面する接合面間、および、ロータ12の磁性
体13と出力軸22とが上下に対面する接合面間にはそれぞ
れ締め代としてわずかの隙間が設けられており、このた
め、上記軸受24のアウタレース25やインナレース29はこ
れらに対応するケーシング２やロータ12、および、出力
軸22にそれぞれ強固に取り付けられている。

また、上記軸受24には、ある程度与圧がかけられてお
り、このため、この軸受24における摩擦トルクは大きく
なっている。しかし、その分、この軸受24にがたつき
や、ずれの生じることが防止され、この結果、ロータ12
はこの軸受24によって高精度に支承されている。

上記軸心Ｃ上で、かつ、上記ロータ12の他端部（上端
部）から外方（上方）に離れた上記ケーシング２の外部
にセンサー31が設けられ、このセンサー31は前記ケーシ
ング２の外部に配設されている。このセンサー31は上記
ケーシング２のカバー部材４の上面に取り付けられる板
金製のハウジング32を有し、このハウジング32内にエン
コーダたるセンサー本体33が収納されている。

上記ロータ12の他端部（上端部）の開口34を覆うよう
にこの他端部に円板36がボルト37によりねじ止めされて
いる。この円板36は45％ガラス入りナイロンやポリアセ
タール、もしくはフェノールを原料とする樹脂製で、12
0〜140℃程度の耐熱性を有している。そして、この円板
36はロータ12の磁性体13の上端に印ろう嵌合して上記軸
心Ｃ上に設けられている。また、この円板36には平面視
が長円形状の放熱孔38が放射状に形成されている。

上記軸心Ｃ上で円板36の上面には、上記ロータ12に伴
い回転して上記センサー31の検出対象となる軸形状の被
検出部39が一体的に突出させられ、この被検出部39の突
出端は前記孔６を貫通してセンサー本体33の所定部位に
まで嵌入させられている。そして、前記ロータ12の回転
数が上記被検出部39を介しセンサー31によって検出され
るようになっている。

即ち、上記センサー31は被検出部39と同一軸心上に位
置してこの被検出部39と共に回転する円板状のガラスプ
レートを有し、このガラスプレートには光を通過させる
スリットが形成されている。そして、このガラスプレー
トの回転が光学的に検出されることによって、上記した
ようにロータ12の回転数が検出される。

なお、上記被検出部39の突出端を上記センサー31のハ
ウジング32側に支承させる軸受40が設けられており、こ
れによって、被検出部39は軸心Ｃ回りに高精度に回転さ
せられるようになっている。また、上記ガラスプレート
は軸受40のインナレースに取り付けられており、これに
より被検出部39と共に回転するようになっている。

上記被検出部39には上記軸心Ｃ上に貫通孔41が形成さ
れている。この貫通孔41やロータ12内の中空部42は、例
えば、センサー31用の電線を通するための通路や、レー
ザー光やジェット水流を通すための通路として用いられ
る。

なお、以上は図示の例によるが、センサー31は特定形
状のセンサーに限定されることはなく、この場合には、
そのセンサーの形状に合致するよう、例えば被検出部39
を形状変更してもよい。

（第２実施例） 第３図は第２実施例を示している。

この実施例は前記第１実施例とほぼ同構成である。よ
って、共通の構成については図面にその符号を付して説
明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。

軸受24は次のようにして支持されている。即ち、この
軸受24のインナレース29は出力軸22の外周面に形成した
段差面と軸受押え46との間にボルト47により強固に挟み
付けられている。

上記の場合、軸受24の外径はステータ16の内径よりも
大きい寸法のものが用いられており、また、これに伴
い、出力軸22の内径が大きくされると共に、上記ロータ
12内と出力軸22内の各中空部42が十分大きくされてい
る。このため、特に、出力軸22を直接負荷側に連結する
場合には、上記各中空部42,48の有効利用が図られて有
益である。

ところで、電動機を組み立てる場合、従来構成による
と、まず、ケーシング内にステータを組み付け、次に、
このステータ内にロータを嵌入し、この後このロータを
軸受を介してケーシングに支承させている。

しかし、上記した組み付け手順においては、ステータ
内にロータを嵌入した際、このロータはステータに大き
な磁力により付着される。このため、次に、このロータ
を軸受を調整しながらケーシングに支承させる作業は極
めて煩雑になるという問題がある。

これに対し、上記実施例によれば、ロータ12の組み立
て作業は次のようにして容易にできるという利点があ
る。

即ち、電動機１を組み立てる場合には、まず、カバー
部材７と出力軸22との間に各軸受押え26,46により軸受2
4を取り付け、この時点でこの軸受24を所定の状態に調
整する。そして、次に、上記のように組み立てたものを
ボルト８によりケーシング本体３に組み付け、この際、
ステータ16を両段差面17,18間に挟み付けてケーシング
本体３内に固定する。次に、上記ステータ16内にロータ
12を嵌入する。この場合、ロータ12はステータ16に付着
しようとするが、ケーシング２側にロータ12を支承させ
ることは、このロータ12を単にボルト23により出力軸22
にねじ付けることで足りる。このため、上記ロータ12の
組み立ては従来に比べて容易にできることとなる。

（発明の効果） この発明によれば、ケーシング内に円筒状のロータ
と、このロータの一端部に固着された出力軸とを嵌入さ
せると共に、このロータが上記ケーシングの軸心回りに
回転自在となるようこのロータを上記ケーシングに軸受
により支承させ、上記ロータの外周面に沿うよう配置さ
れて上記ケーシングに取り付けられるステータを設け、
上記軸心上で、かつ、上記ロータの他端部から外方に離
れた上記ケーシングの外部で上記ケーシングにセンサー
を取り付け、上記軸心上で上記ロータの他端部側から上
記ケーシングを貫通してその外部に突出すると共にこの
ロータに伴い回転して上記センサーの検出対象となる軸
形状の被検出部を設けた電動機において、 （１）上記ケーシングが上記軸心上に位置する円筒状の
ケーシング本体と、このケーシング本体の一端部の開口
を閉じるよう上記ケーシング本体の一端部に印ろう嵌合
して固着されるカバー部材とを備え、上記軸受を直交コ
ロ軸受としてこの軸受により、上記出力軸を介して上記
ロータの一端部を上記カバー部材に片持ち状に支承させ
てある。

ここで、上記したように、ロータの他端部から外方に
離れた位置で上記ケーシングにセンサーを取り付けたこ
とから、このセンサーは、上記ロータの一端部をケーシ
ングに支承させた上記軸受からは遠く離れることとな
り、このため、上記軸受で発生する熱が放射により、ま
た、上記ケーシングを通して上記センサーに伝達される
ということは抑制される。

よって、上記軸受からの熱がセンサーに悪影響を与え
るということが抑制されて、センサーによる検出精度
や、その寿命が良好に保たれるという効果が生じる。

また、（２）上記ステータを、上記ケーシング本体の
内周面に接するように内嵌させると共に、上記ケーシン
グの軸方向で上記ケーシング本体とカバー部材とで挟み
付けて上記ケーシングに支持させてある。

ここで、前記（１）項で説明のようにケーシング本体
とカバー部材とは印ろう嵌合により互いに固着されてお
り、もって、これら組み付け精度は良好に保たれてい
る。

そして、上記したように上記ステータを、ケーシング
本体の内周面に接するように内嵌させると共に、上記ケ
ーシングの軸方向で上記ケーシング本体とカバー部材と
で挟み付けて上記ケーシングに支持させたため、上記ス
テータはケーシングに対しその径方向で精度良く位置決
めされることから、ロータの振動が抑制されて、上記軸
受に対する負荷が小さくて済み、その分、熱の発生が抑
制される。

よって、上記（１）項の効果が更に向上する。

また、（３）上記ロータの他端部の開口を覆うように
この他端部に樹脂製の円板を取り付け、この円板と上記
被検出部とを互いに一体成形してある。

このため、上記円板は上記ステータや軸受側と、セン
サー側とを仕切ることとなり、しかも、上記円板と、こ
の円板に一体成形された被検出部とは樹脂製であって、
遮熱の機能を有するものであることから、上記ステータ
や軸受で発生する熱が放射により、上記センサーに伝達
されることは抑制される。

よって、上記ステータや軸受からの熱がセンサーに悪
影響を与えるということが抑制されて、センサーによる
検出精度や、その寿命が更に良好に保たれるという効果
が生じる。

また、（４）上記被検出部の突出端を上記センサーに
対し軸受により支承させてある。

ここで、上記（３）項で説明のように、被検出部は円
板から突設されていて、この円板に片持支持されたもの
であり、しかも、樹脂製であることから、本来、十分の
剛性を有していないものである。このため、上記被検出
部がロータと共に回転する時、その突出端側は径方向に
振動するおそれを生じ、これは、センサーの検出精度を
低下させる原因となる。

そこで、上記したように被検出部の突出端をセンサー
に対し軸受により支承させたのであり、このため、上記
被検出部は軸心回りに高精度に回転させられて、上記セ
ンサーにより良好な検出精度が得られることとなる。

即ち、上記円板と被検出部とを互いに一体成形し、か
つ、樹脂製として、ロータや軸受からの熱がセンサーに
悪影響を与えるということを抑制させた場合でも、セン
サーによる検出精度は良好に保たれるという効果が生じ
る。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例を示し、第１図と第２図は第１実
施例を示し、第１図は側面部分断面図、第２図は第１図
のII−II線矢視部分図、 第３図は第２実施例を示し第１図に相当する図である。 １……電動機、２……ケーシング、３……ケーシング本
体、７……カバー部材、12……ロータ、16……ステー
タ、22……出力軸、24……軸受、31……センサー、34…
…開口、36……円板、39……被検出部、40……軸受、Ｃ
……軸心。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシング内に円筒状のロータと、このロ
   ータの一端部に固着された出力軸とを嵌入させると共
   に、このロータが上記ケーシングの軸心回りに回転自在
   となるようこのロータを上記ケーシングに軸受により支
   承させ、上記ロータの外周面に沿うよう配置されて上記
   ケーシングに取り付けられるステータを設け、上記軸心
   上で、かつ、上記ロータの他端部から外方に離れた上記
   ケーシングの外部で上記ケーシングにセンサーを取り付
   け、上記軸心上で上記ロータの他端部側から上記ケーシ
   ングを貫通してその外部に突出すると共にこのロータに
   伴い回転して上記センサーの検出対象となる軸形状の被
   検出部を設けた電動機において、 （１）上記ケーシングが上記軸心上に位置する円筒状の
   ケーシング本体と、このケーシング本体の一端部の開口
   を閉じるよう上記ケーシング本体の一端部に印ろう嵌合
   して固着されるカバー部材とを備え、上記軸受を直交コ
   ロ軸受としてこの軸受により、上記出力軸を介して上記
   ロータの一端部を上記カバー部材に片持ち状に支承さ
   せ、 （２）上記ステータを、上記ケーシング本体の内周面に
   接するように内嵌させると共に、上記ケーシングの軸方
   向で上記ケーシング本体とカバー部材とで挟み付けて上
   記ケーシングに支持させ、 （３）上記ロータの他端部の開口を覆うようにこの他端
   部に樹脂製の円板を取り付け、この円板と上記被検出部
   とを互いに一体成形し、 （４）上記被検出部の突出端を上記センサーに対し軸受
   により支承させた電動機。