JP5389188B2 - ロータリーエンコーダを有する、電気モータ用キット - Google Patents

Description

本発明は、電気モータのモータ軸の位置を測定するためのロータリーエンコーダを有する電気モータ用キットに関する。

電気モータのモータ軸の位置を測定するために、電気モータにロータリーエンコーダを設けることは公知である。一般に、そのようなロータリーエンコーダは、センサと、モータ軸に固定された実量器（ｓｏｌｉｄ ｍｅａｓｕｒｅ）とを備えている。モータ軸の回転、すなわち実量器の回転が、センサによって記録され、電気信号の形で出力される。この目的のため、非常に様々な種類のロータリーエンコーダ、例えば、静電容量式ロータリーエンコーダ、誘導式ロータリーエンコーダ、磁気抵抗式ロータリーエンコーダ、光学式ロータリーエンコーダ、磁気式ロータリーエンコーダ、または電位差式ロータリーエンコーダが使用されている。ロータリーエンコーダは、モータ内に直接組み込むことができる。そのため、モータの直径毎およびロータリーエンコーダのタイプ毎に、それぞれ異なるロータリーエンコーダのケーシングと、「電気モータに対する、それに対応するように適合されたアタッチメント」とが必要になる。ロータリーエンコーダの技術によって決まるセンサの正しい位置は、非常に重要である。一般に、センサの正しい位置は、ロータリーエンコーダのケーシングの形状によって、予め決められている。それゆえ、センサは、ロータリーエンコーダのケーシングにぴったり収まる必要があり、ケーシングの外形を実質的に基準にしている。この理由のため、外形に対するフライス加工は、非常に精密になされなければならず、費用がかかる。さらに、ピンを用いてロータリーエンコーダをモータに固定することも公知である。この場合、不利な点は、金属ピンを用いると高コストとなること、および、プラスチックピンを用いると、安定性が不十分となることである。
欧州特許出願公開第２０８３９０号明細書は、既にエンコーダモジュールが取り付けられた小電力電気モータを記載している。エンコーダモジュールはコード円板を備え、このコード円板の両面は、エミッタモジュール／デテクタモジュールによって部分的に取り囲まれている。コード円板とエミッタモジュール／デテクタモジュールは、エンコーダケーシング内に配置されており、エンコーダケーシングは、カバーと底板とからなっている。カバーは、底板に簡単にクリップ留めすることができる。底板には、この底板が電気モータの端面に固定用ねじを用いて固定されることができるように、孔が設けられている。
特開２００２−３５７４５７号公報も、同様に、エンコーダが取り付けられた小電力電気モータを開示している。エンコーダのコード円板は、電気モータのモータ軸にはめ込まれている。エンコーダのエミッタモジュール／デテクタモジュールは、くぼみを備えた固定板上に位置している。固定板は、電気モータとコード円板との間に側方から挿入されているので、エミッタモジュール／デテクタモジュールは、コード円板の両面を部分的に取り囲んでいる。さらに、エンコーダが電気モータに搭載されたときに電気モータにはめ込まれるカバーが設けられている。
これらのエンコーダを電気モータに取り付けることは、比較的に複雑である。

したがって、本発明の目的は、ロータリーエンコーダを有する電気モータ用キットであって、電気モータに対してロータリーエンコーダのセンサを容易かつ精密に位置決めすること、センサを良好に保護すること、および、容易に組み立てられることを可能にする電気モータ用キットを提供することにある。

この目的のため、本発明による提案では、キットが、電気モータと、実量器を有するとともにセンサ電子機器付きセンサを有するロータリーエンコーダとを備え、ロータリーエンコーダの実量器が、電気モータの後端面において電気モータから突き出ているモータ軸に取り付け可能であり、ロータリーエンコーダのセンサと、関連するセンサ電子機器とが、プラスチック円板に埋設されており、電気モータの後端面にモータ側固定部材が配置されており、プラスチック円板が、モータ側固定部材と相補的な形状になるように設計された、センサ側固定部材を備えている。

このことは、ロータリーエンコーダの実量器が電気モータの端面において、この端面から突き出ているモータ軸に取り付けられていることを意味する。この端面に配置されたモータ側固定部材と、プラスチック円板に配置されたセンサ側固定部材とを用いて、プラスチック円板、したがってロータリーエンコーダのセンサが、電気モータからモータ軸が突き出ている場所で、電気モータに固定されている。したがって、センサは、実量器に隣接して取り付けられている。モータ側固定部材とプラスチック円板のセンサ側固定部材とによって、電気モータとロータリーエンコーダとの間に、モータのタイプおよびロータリーエンコーダのタイプによらない、標準化された接続が実現される。このことは、ロータリーエンコーダのセンサの位置が、２つの固定部材によって予め定められ、その結果、ソリッドメジャーとセンサとの間の位置決め精度を、モータ軸の縦軸線に関する軸線方向と径方向との両方において、良好にすることができることを意味している。センサをプラスチック円板に埋設することにより、関連するセンサ電子機器を備える高感度のセンサが、例えば衝撃の影響から保護される。

一実施形態では、２つの固定部材のうちの一方がスリーブ形状であり、他方が相補的な形状を有している。これにより、一方の固定部材を、他方に挿入することが可能となる。この場合、スリーブ形状の固定部材が、他方の固定部材のための受けを形成する。このため、２つの固定部材どうしを、非常に簡単に取り付けることが可能になる。一方の固定部材を、他方に挿入するだけでよい。

スリーブ形状の固定部材が、円筒状の軸として形成された他方の固定部材のための円筒状の受けを形成することが好ましい。一般に、電気モータのケーシングは円筒状であるので、固定部材を非常に簡単な構成とすることが可能である。

別の有利な実施形態では、モータ側固定部材が、円筒状の孔または円筒状の軸としてモータケーシング上に形成されていてもよい。さらに、センサを埋設したプラスチック円板が、円筒状であって、少なくとも部分的に、円筒状の軸または円筒状の孔を備えるセンサ側固定部材として形成されていてもよい。この場合、それゆえ、センサ側固定部材が、プラスチック円板自体によって形成されている。モータ側固定部材が円筒状の孔として形成されている場合、プラスチック円板は、円筒状の軸または円筒状の板として形成されており、モータケーシングの円筒状の孔に簡単に挿入することができる。このために、好ましくは、モータケーシングは、プラスチック円板を挿入することができる円環状突起を備えている。しかしながら、モータ側固定部材が円筒状の軸として形成されている場合は、プラスチック円板は、少なくとも部分的に、円筒状の孔を備えている。この場合、プラスチック円板は、電気モータのモータケーシングにはめ込まれて、円筒状の軸として形成されたモータ側固定部材を取り囲むことができる。この場合も、モータ上の固定部材は、円環状突起として形成されていることが好ましい。プラスチック円板にも円環状突起が設けられており、この円環状突起の内径は、モータケーシングの円環状突起の外径と一致する。モータケーシングのモータ側固定部材と、センサ側固定部材を形成するプラスチック円板とは、ロータリーエンコーダ用の固定具が最大で電気モータケーシングの直径を有するように、両固定部材の寸法に関して選択されることが好ましい。

しかしながら、センサ側固定部材は、プラスチック円板に取り付けられたスリーブとして形成されていてもよい。この場合、プラスチック円板を非常に容易に製造することが可能になる。この場合、プラスチック円板は円形円筒状の板として形成される。個別のスリーブがプラスチック円板に取り付けられており、プラスチック円板は、モータケーシングの固定部材に、スリーブによって取り付けられている。これにより、スリーブを電気モータに容易に取り付けることが可能になり、キットの簡単でより速い組立てが実現される。

別の改良形によれば、関連するセンサ電子機器を備えるセンサが、プラスチック円板を形成するように、プラスチック材料で被覆されていてもよい。これにより、埋設されたセンサを備えるプラスチック円板を、非常に容易に製造することが可能になる。射出成形の間に、射出成形金型内におけるセンサの位置決めを良好とすることが可能になり、その結果、センサを位置決めするために必要な精度が得られる。

さらに、プラスチック円板に、電磁的な干渉場に対する保護体が設けられていてもよい。これにより、センサが、電気的および磁気的な外的干渉から保護されるので、測定値が歪められることがない。

簡単な製造を可能にするために、プラスチック円板に塗布された高導電性ラッカ被膜、および／またはプラスチック円板に混ぜ込まれた導電性充填剤、および／またはプラスチック円板に取り付けられた遮蔽効果を有するインサート部品によって、電磁的な干渉場からの保護が実現されてもよい。

さらに別の改良形では、センサおよびセンサ電子機器を埋設したプラスチック円板が、実量器とセンサとの間の最適距離を調整するために、スリーブ内で変位可能であることが提案されている。これにより、ロータリーエンコーダのセンサと実量器との間の軸線方向の位置決め精度を良好とするとともに、キットの容易な組立てが可能になる。実量器が、その所期の位置をとるように電気モータのモータ軸上に設置される。プラスチック円板が挿入されたスリーブが、モータにはめ込まれる。その後、プラスチック円板が、実量器に当接するまで内方に押し込まれる。ここで、プラスチック円板が、センサと実量器との間の最適な軸線方向距離が得られるまで外方へ引き戻される。

センサ信号の簡単な実現と容易な評価を可能にするために、センサ電子機器がケーブルに接続されており、ケーブル用の歪み止めがプラスチック円板に設けられていてもよい。

さらに別の実施形態では、関連するセンサ電子機器を備えるセンサが、プリント回路基板に実装されており、プリント回路基板が、電気モータ用の電気コネクタを備えている。電気コネクタは、例えば、電気モータのモータ巻線用のコネクタとしての役割を果たす。直流電気モータの場合、コネクタが、整流ブラシ用の接点としての役割を果たしてもよい。したがって、モータの電源供給がプリント回路基板の電源供給によって実現されるので、電気モータの容易な電力接続が可能になる。

好ましくは、電気接点要素が、プリント回路基板またはモータ巻線に配置されており、電気モータ用の電気コネクタを形成していてもよい。これにより、電気モータの電源供給が著しく容易になる。プリント回路基板が埋設されたプラスチック円板が、固定部材を用いて電気モータに固定されている場合は、電気接点要素、例えば、ピンが、プリント回路基板の電源供給ユニットおよび電気モータのコネクタと接触状態になる。これにより、電気モータの電源供給が保証される。

本発明の別の実施形態では、プラスチック円板が、電気モータのケーシング内の後端面の領域に挿入されており、ケーシングがモータ側固定要素を形成し、プラスチック円板がセンサ側固定部材を形成している。この実施形態のために、別個の保護が求められる。この実施形態の長所は、ロータリーエンコーダのセンサを備えるプラスチック円板が、電気モータのケーシング内に組み込まれているために、十分に保護される、という点である。さらに、この実施形態は、極めてコンパクトな構造をもたらす。

プラスチック円板が、電気モータのモータ軸のための軸受座を形成していることは有利である。この方策も、電気モータの極めてコンパクトな構造を可能にする。

有益なことには、センサが埋設されているとともに関連するセンサ電子機器を備えるプラスチック円板が、ロータと実量器との間のモータ軸上に配置されている。これにより、モータ軸を良好に指示すること、および、電気モータを非常にコンパクトな構成とすることが可能になる。

本発明は、さらに、上述のキットから形成された電気モータであって、プラスチック円板に埋設され、関連するセンサ電子機器を備えるセンサと、実量器とを有するロータリーエンコーダを備え、プラスチック円板が、電気モータのケーシングに挿入されているとともに、電気モータのモータ軸のための軸受座を形成している、電気モータに関する。上述したように、この電気モータの構造により、極めてコンパクトな構成が可能になる。

さらに、本発明は、プラスチック円板を、射出成形を用いて製造する方法にも関する。このプラスチック円板には、ロータリーエンコーダの関連するセンサ電子機器を備えるセンサが、電気モータキット用のプリント回路基板上に配置された状態で、埋設されている。

その個別の目的は、プラスチック円板の容易な製造を可能にする方法を提供することである。

本発明によれば、この目的のため、センサを備えるプリント回路基板が射出成形金型内に導入され、センサを備えるプリント回路基板がプラスチック材料で被覆される。センサを実装したプリント回路基板は、プラスチック円板内におけるセンサの位置がプラスチック円板の外のり寸法に関して定められるように、射出成形金型内で位置決めされる。

これにより、プラスチック円板の外のり寸法に関して、センサの位置決め精度を非常に高くすることができる。このことは、各プラスチック円板内で、精密に定められた位置にセンサが配置され、その位置が、ロータリーエンコーダの実量器が電気モータに固定される位置に関して選択されることを意味する。プラスチック円板は、その外周面を用いて電気モータに固定される。このため、ロータリーエンコーダの実量器とセンサとの位置合わせが、非常に正確に達成される。

本発明の一改良形では、射出成形金型内にピンが設けられ、このピンがプリント回路基板の孔に係合することにより、プラスチック円板内におけるセンサの位置が定められてもよい。これにより、射出成形金型内でのセンサの容易な位置決めが可能になる。

本発明の別の非常に簡単な改良形では、射出成形金型内にキャビティが設けられ、センサが、キャビティ内に置かれることによって位置決めされる。

しかしながら、プリント回路基板が射出成形金型内にリードフレームによって固定されることにより、センサを位置決めしてもよい。この場合、リードフレームが電気モータの巻線用の電気コネクタを形成してもよい。

あるいは、センサを備えるプリント回路基板が、プラスチック円板の予め被覆された要素上に置かれて、完全に封入されてもよい。

これにより、プラスチック円板を完全に封じ込めることが可能になる。このため、センサを非常に良好に保護することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いてより詳細に説明する。

キットの分解図を示す。 一実施形態における、プラスチック円板が取り付けられた、電気モータの後端面の部分断面図を示す。 別の実施形態おける、プラスチック円板が取り付けられた、電気モータの後端面の部分断面図を示す。 別の実施形態おける、プラスチック円板が取り付けられた、電気モータの後端面の部分断面図を示す。 別の実施形態おける、プラスチック円板が取り付けられた、電気モータの後端面の部分断面図を示す。 モータ接点の一実施形態を示す。 モータ接点の別の実施形態を示す。 センサが埋設されたプラスチック円板の一実施形態を示す。 センサが埋設されたプラスチック円板の別の実施形態を示す。 センサが埋設されたプラスチック円板の別の実施形態を示す。 センサが埋設されたプラスチック円板の別の実施形態を示す。 センサが埋設されたプラスチック円板の別の実施形態を示す。 センサが埋設されたプラスチック円板の別の実施形態を示す。 センサおよびセンサ電子機器のプラスチック材料による被覆を示す。 センサおよびセンサ電子機器のプラスチック材料による被覆を示す。 プラスチック円板のスリーブへの挿入を示す。 プラスチック円板のスリーブへの挿入を示す。 プラスチック円板のスリーブへの挿入を示す。 電気モータの他の実施形態を示す。

図１は、電気モータ２用のキット１の分解図を示し、このキット１は、電気モータ２のモータ軸５の位置を測定するためのロータリーエンコーダを備えている。キット１は、電気モータ２を備えており、電気モータ２は、好ましくは、円筒状のケーシング３を有している。ケーシング３の後端面４では、電気モータ２のモータ軸５がケーシング３から突き出ている。

キット１は、ロータリーエンコーダの実量器６をさらに備えている。キット１が組み立てられた状態では、実量器６は、電気モータ２のモータ軸５の所定位置に固定されている。

キット１のロータリーエンコーダは、関連するセンサ電子機器付きのセンサをさらに備えており、センサとセンサ電子機器は、プラスチック円板７に埋設されている。プラスチック円板７の電気モータ２に面する端部には、センサ側固定部材８が設けられている。このセンサ側固定部材８は、モータ側固定部材（図１には図示せず）に取り付けること、好ましくははめ込むことができる。その場合、センサ側固定部材８およびモータ側固定部材は、電気モータ２とプラスチック円板７内に配置されたロータリーエンコーダのセンサとの間に、標準化された界面を形成する。２つの固定部材は、どのタイプのセンサもどのタイプのモータにも取り付け可能であるように実現されている。これら固定部材は、一方を他方に挿入することが可能なものであり、さらには、接着、かしめ、溶接などによって互いに接続可能である。

図２ａは、プラスチック円板７が取り付けられた、電気モータ２の後端面の部分断面図を示す。電気モータ２のケーシング３の後端面４には、モータ側固定部材９が設けられており、後端面４では、ケーシング３からモータ軸５が突き出ている。プラスチック円板７に関連するセンサ側固定部材８は、モータ側固定部材９に対して相補的な形状を有している。したがって、２つの固定部材８、９は、互いに補完し合い、ロータリーエンコーダのセンサ１０を備えたプラスチック円板７の電気モータ２に対するアタッチメントをともに形成する。好ましくは、センサ側固定部材８またはモータ側固定部材９のどちらかがスリーブ形状であり、それぞれ他方の固定部材９または８が相補形状、すなわち、好ましくはピンの方式で、スリーブに挿入可能な相補的な形状を有している。したがって、固定部材８、９は、一方を他方に挿入することが可能なものであり、それにより、容易な取付けが可能になる。好ましくは、２つの固定部材８、９のうちのスリーブ形状の固定部材が、円筒状であり、したがってそれぞれ他方／もう一方の固定部材９または８のための円筒状の受けを形成している。その場合、他方／もう一方の固定部材９または８は、円筒状の軸として形成されており、スリーブに簡単に挿入することができる。既に上述したように、この接続の安定性は、接着、かしめ、溶接などによって高めることができる。

図２ａに示す実施形態では、モータ側固定部材９が、電気モータ２の端面において円環状突起として形成されている。円環状突起は、実量器６が設けられたモータ軸５を取り囲んでいる。センサ側固定部材８は、プラスチック円板７にはめ込まれた中空円筒状スリーブ８によって形成されている。スリーブ８は、プラスチック円板７に固定的に接続することができる。しかしながら、プラスチック円板７がスリーブ８内で移動可能に配置されることも考えられる。円環状突起として形成されたモータ側固定部材９の外径ｄ_１と、センサ側固定部材８すなわちスリーブの内径ｄ_２とは、スリーブ８が円環状突起９に容易にはめ込まれて保持されるように、互いに適合されている。このことは、スリーブ８、したがってプラスチック円板７が電気モータ２の後端面４において所定位置に保持されることを意味する。

ロータリーエンコーダのセンサ１０のみならず、プリント回路基板１１に実装されたセンサ１０のセンサ電子機器も、プラスチック円板７に埋設されている。センサ電子機器は、ケーブル１２に接続されており、ケーブル１２は、センサ信号をコントローラに伝送するとともに、電源供給を保証する。センサケーブル１２も、同様にプラスチック円板７に埋設されている。この埋込みは、ケーブル１２用の歪み止めが設けられるように行われている。センサケーブル１２は、フラット・リボン・ケーブルであることが好ましい。丸型ケーブルまたはそれぞれ個別の撚り線を使用することも可能である。センサ１０およびセンサ電子機器が配置されたプリント回路基板１１は、プラスチック円板７の外のり寸法に関して所定位置をとるように、プラスチック円板７に埋設されている。したがって、センサ１０の位置は、プラスチック円板７の外のり寸法によって定められている。したがって、電気モータ２に対するセンサ１０の位置は、センサ側固定部材８の内径ｄ_２とモータ側固定部材９の外径ｄ_１とによって定められている。この位置は、センサ１０と電気モータ２のモータ軸５に配置された実量器６とが、電気モータ２の縦軸線２３に関して径方向に互いに最適に位置合わせされ、センサ１０と実量器６との間の径方向の偏りが、最小限に保たれるように、選択されている。したがって、ロータリーエンコーダの高精度化が可能になる。センサ１０と実量器６との間の、縦軸線２３に関する軸線方向距離も、センサ側固定部材８およびモータ側固定部材９によって調整される。２つの固定部材８、９の形状は標準化されており、その結果、どのようなロータリーエンコーダでも、任意の電気モータに取り付けることが可能になっている。これにより、様々なタイプのモータと様々なタイプのロータリーエンコーダとの間の非常に多数の考え得る組合せが可能になる。

したがって、モータ側固定部材９およびセンサ側固定部材８は、連結を主に支える軸／孔に沿って、一方を他方に挿入することが可能なものであり、互いに固定可能に構成されている。接続の安定性は、接着、溶接、かしめなどによって高めることができる。図２ａに示す実施形態の例では、センサ側固定部材８、すなわち、プラスチック円板７にはめ込まれたスリーブが、円環状突起として形成されたモータ側固定部材９を軸として挿入可能な孔を形成している。

図２ｂは、２つの固定部材の別の実施形態の例を示す。プラスチック円板７は概略的に図示されているだけであり、センサとプリント回路基板は図示されていない。以下、相違点のみを説明する。この実施形態の例でも、センサ側固定部材８’は、プラスチック円板７が導入される別個のスリーブである。モータ側固定部材９’も、やはり、電気モータ２の後端面４に円環状突起として形成されている。センサ側固定部材８’、すなわち、スリーブの外径ｄ_２’は、モータ側固定部材９’の内径ｄ_１’よりわずかに小さい。このことは、この場合、センサ側固定部材８’がモータ側固定部材９’に導入され、その結果、モータ側固定部材９’が孔を形成し、センサ側固定部材８’がその孔に導入される軸を形成することを意味する。

固定部材のさらに別の実施形態を図２ｃに示す。この場合も、上述の実施形態との相違点のみを説明する。図２ｃに示す実施形態の例では、センサ側固定部材がプラスチック円板７自体によって形成されている。プラスチック円板７は円筒状であり、その結果、円筒状のプラスチック円板７の周面２４がセンサ側固定部材８’’を形成し、軸としてモータ側固定部材９’’に導入されている。やはり、モータ側固定部材９’’は、電気モータ２の後端面４に円環状突起として形成され、プラスチック円板７によって形成された軸を受け入れるための孔を形成している。モータ側固定部材９’’の内径ｄ_１’’は、円筒状プラスチック円板７の外径ｄ_２’’よりわずかに大きいので、プラスチック円板７をモータ側固定部材９’’に容易に導入して保持することができる。

図２ｄは、固定部材の別の実施形態の例を示す。この場合も、上述の実施形態との相違点のみを説明する。やはり、モータ側固定部材９’’’は、電気モータ２の後端面４に形成され、円環状突起の形状を有している。プラスチック円板７の電気モータ２に面する側にも、円環状突起８’’’が形成されており、円環状突起８’’’はセンサ側固定部材を形成している。プラスチック円板７の円環状突起８’’’の内径ｄ_２’’’は、電気モータ２の円環状突起９’’’の外径ｄ_１’’’よりわずかに大きいので、これらの突起が互いに押し込まれることにより、プラスチック円板７が電気モータ２に保持される。このことは、この実施形態の例では、センサ側固定部材８’’’が、モータ側固定部材９’’’を軸として導入する孔を形成することを意味する。

図２ａ〜図２ｄにおいてわかるように、センサ側固定部材８、８’、８’’、８’’’を備えるプラスチック円板７は、その外径が最大で電気モータ２の外径に一致するように設計されていることが好ましい。

図３ａは、ロータリーエンコーダが固定された電気モータ２のさらに別の実施形態を示す。モータ軸５は、電気モータ２の後端面４において電気モータ２から突き出ている。ロータリーエンコーダの実量器６は、モータ軸５に取り付けられている。モータ側固定部材９は、電気モータ２の端面４において円環状突起として形成されている。この円環状突起９には、電気接点要素、例えば、ピン２５が配置されており、電気接点要素は、電気モータ２に接続されてモータコネクタを形成している。これらのモータコネクタは、電気モータのモータ巻線用のコネクタを形成していてもよい。直流モータの場合、モータコネクタは、整流ブラシ用の接点としての役割を果たす。プラスチック円板７には、ピン２５に割り当てられた位置にくぼみまたは孔が設けられているので、ピン２５をプリント回路基板１１に通すことができ、プリント回路基板１１では、ピン２５が、電気接続点２６においてプリント回路基板１１の電気端子に接続される。したがって、電気モータは、電気コネクタ２６とモータ接点として形成されたピン２５とを介して、電源供給ユニットに接続することができる。

図３ａに示す実施形態では、ロータリーエンコーダのセンサ１０がプリント回路基板１１の上面に位置しており、したがってプラスチック円板７の電気モータ２から遠い側に配置されている。センサのこの配置は、電気モータ用キットの他のすべての記載する実施形態においても可能である。しかしながら、基本的には、プリント回路基板におけるセンサの位置は、他のいかなる位置であってもよい。

電気接点要素の別の実施形態を図３ｂに示す。この実施形態では、モータ接点を形成し、電気モータ２を電源供給ユニットに、例えばケーブル１２の形で接続するピン２５’が、センサ１０の回路基板１１に取り付けられている。このため、プラスチック円板７の縁部領域にくぼみ２７が設けられており、このくぼみ２７において、ピン２５’がプラスチック円板７から、例えばリードフレームの形で突出し、下方に折り曲げられ、適切な対向接点２６’に取り付けられている。ピン２５’は、対向接点２６’と、例えば挿入、溶接などによって接合させることができる。図３ｂでは、センサ側固定部材およびモータ側固定部材は、円環状突起が電気モータ２の端面４において上方に突出し、この円環状突起にプラスチック円板７が導入されて保持されるように、形成されている。

プリント回路基板の領域が、プラスチック円板から側方に、すなわち、周面上に突出することによって、接点を形成することも、実現可能である。モータの配線を、例えば、これらの接点に溶接することができる。

図４ａは、プラスチック円板７の一実施形態の断面図を示す。センサ１０が実装されたプリント回路基板１１と、ロータリーエンコーダの関連するセンサ電子機器とが、プラスチック円板７に埋設されている。プリント回路基板１１は、電源供給およびセンサ１０のセンサ信号伝達のために、ケーブル１２によってコントローラに接続されている。好ましくは、ケーブル１２は、フラット・リボン・ケーブルとして実現されている。好ましくは、センサ１０が実装されたプリント回路基板１１、センサ電子機器、およびケーブル１２が、プラスチック円板７を形成するように、プラスチック材料１３で被覆されている。この場合、ケーブル１２は、歪み止めを得るように、プラスチック円板７のプラスチック材料１３によって、直に被覆されている。例えば、熱硬化性プラスチック、二液型注型用樹脂、部分重合一液型樹脂、例えば、Ｍａｃｒｏｍｅｌｔ（商標）、または熱可塑性プラスチックが、プラスチック材料として使用される。センサ１０および関連するセンサ電子機器を電気的および磁気的な干渉場にから保護するために、プラスチック円板７は、高導電性のラッカの被膜１４によって、少なくとも部分的に被覆されている。したがって、プラスチック円板７は、ロータリーエンコーダのセンサ１０および関連するセンサ電子機器用のケーシングを形成している。このケーシングにより、電子機器は、環境面の影響、例えば、湿気、熱または衝撃から保護される。したがって、電子部品とセンサ１０が十分に保護される。

図４ｂは、プラスチック円板７’の別の実施形態を示す。以下、相違点のみを説明する。やはり、センサ１０が実装されたプリント回路基板１１および関連するセンサ電子機器のみならず、ケーブル１２もプラスチック円板７’に埋設されている。ケーブル１２がプラスチック円板７’から突き出ている領域では、ケーブル１２が覆い１５に囲まれており、この覆い１５は、プラスチック円板７’のプラスチック材料１３よりも高粘度の材料からなっている。覆い１５は、ケーブル１２の歪み止めを形成している。このことは、とりわけプラスチック円板７’が熱硬化性プラスチックからなる場合に必要である。電磁的な干渉場に対する保護は、遮蔽効果を有する少なくとも１つのインサート部品１６によって形成されている。

プラスチック円板７’’の別の実施形態を図４ｃの断面図に示す。この場合も、上述の例との相違点のみを説明する。やはり、センサ１０が実装されたプリント回路基板１１、および、ロータリーエンコーダのセンサ電子機器が、プラスチック円板７’’に埋設されている。プリント回路基板１１には、ケーブル１２用のプラグ１８が設けられており、このプラグ１８により、センサ１０の信号がコントローラに伝送されるとともに、電源供給が保証される。プラグ１８は、プラスチック円板７’’に射出成形されている。プラグピンのみを入れてもよい。ケーブル１２の歪み止めは、プラグ１８のプラグケーシングまたはケーブル１２のケーブル絶縁体によってそれぞれ行われる。センサ１０の領域には、プラスチック円板７’’の底面、すなわち、実量器６に割り当てられた側にくぼみが設けられており、このくぼみは、少なくともセンサ１０のサイズを有している。電気および磁気干渉場に対する保護は、プラスチック円板７’’のプラスチック成形材料１３に含まれる導電性充填剤１７によって実現される。

プラスチック円板のさらに別の実施形態を図４ｄに示す。プラスチック円板７’’’は、接続ケーブル１２が円筒状プラスチック円板７’’’から斜め上方に突出するという点で、上述のプラスチック円板と異なる。好ましくは、接続ケーブル１２の突出角度が約４５°である。この実施形態により、軸線方向または径方向からのケーブル差込みが可能になる。図４ｄでは、それぞれ異なるケーブル差込みが実線と破線で表されている。

図４ｅもプラスチック円板の別の実施形態を示す。プラスチック円板７’’’’は、プリント回路基板１１がプラスチック円板７’’’’の底に取り付けられるように、形成されている。すなわち、プリント回路基板１１の片側のみが被覆されている。それゆえ、センサ１０は、プリント回路基板１１の上面に実装されている。さらに、プリント回路基板１１上の電気接続点は被覆されていない。それゆえ、接続ケーブル１２がプリント回路基板と出会う領域には、すなわち、接続プラグがプリント回路基板１１に取り付けられている領域には、くぼみが設けられている。このことは、図４ｆに示すプラスチック円板７’’’’の上面図にはっきりと見える。

さらに、これら実施形態の様々な組合せもあり得る。例えば、くぼみが、すべての実施形態においてセンサの前に設けられていてもよい。あるいは、センサをプリント回路基板の上面に配置することもできる。また、プラスチック円板が、電磁的な干渉場に対する複数の保護手段、すなわち、ラッカ被膜および／またはインサート部品および／または導電性充填剤を備えていることもあり得る。

ここで、ロータリーエンコーダのセンサ１０およびセンサ電子機器を備えるプリント回路基板１１が埋設されたプラスチック円板７を製造する方法を、図５ａおよび図５ｂを用いて説明する。

最初に、センサ１０が実装されたプリント回路基板１１が、射出成形金型内に導入される。センサ１０が実装されたプリント回路基板１１は、プラスチック円板７内におけるセンサ１０の位置がプラスチック円板７の外のり寸法に関して定められるように、射出成形金型内で位置決めされる。

射出成形金型内でのプリント回路基板１１の位置決めを容易にするために、射出成形金型内にピンが設けられ、プリント回路基板にピンと係合する孔が設けられることによって、射出成形金型内におけるプリント回路基板の位置、したがってプラスチック円板内におけるセンサの位置が定められてもよい。

図５ａおよび図５ｂに示すように、代わりに、射出成形金型がダイ１９を備え、ダイ１９がセンサ１０のケーシング用の受けまたはキャビティ２８を備えてもよい。この場合、センサ１０、したがってプリント回路基板１１が、ダイ１９のキャビティ２８によって射出成形金型内で位置合わせされる。ダイ１９のキャビティ２８の径方向位置は、電気モータ２の実量器６の径方向位置と一致し、その結果、センサ１０の位置と実量器６の位置とが、互いに適合される。

射出成形金型内においてプリント回路基板を位置決めする別の実現可能な手段は、プリント回路基板にリードフレームを設け、リードフレームを射出成形金型内に固定することにより、センサを射出成形金型内に位置決めすること、によって行うことができる。

別の実現可能な手段は、前もってプラスチック円板の一部を被覆し、センサを備えるプリント回路基板をプラスチック円板の予め被覆された要素の上に置き、続いてプリント回路基板をプラスチック材料で完全に封入することである。

射出成形金型は外側壁を備えており、この外側壁は、プラスチック円板７の外形を画定する。センサ側固定部材８が別個のスリーブによって形成されている場合は、射出成形金型の外側壁は、このスリーブによって形成されてもよい。この場合、プラスチック材料がスリーブ内に注入されるので、プラスチック円板７が、スリーブ内に形成され、したがってスリーブに直に接合される。その場合、スリーブは、ポットの形状を有し、プラスチック円板７がポットの底を形成する。センサ１０を備えるプリント回路基板１１は、上述の実現可能な手段のうちの１つに従って射出成形金型内で位置合わせされるので、センサ１０が実装されたプリント回路基板１１は、プラスチック円板７内で所定位置をとる。それゆえ、センサ１０の位置は、プラスチック円板７の外形に関して寸法的に安定している。

センサ１０を備えるプリント回路基板１１が上述の実現可能な手段のうちの１つに従って位置決めされる場合は、射出成形金型の蓋２０が、射出成形金型のスリーブまたは縁部の上に置かれる。この蓋２０は開口２１を備えており、この開口２１を通じて、液体プラスチック材料１３が射出成形金型内に充填される。この射出成形プロセスすなわちキャスト・アラウンド・プロセスは、センサ電子機器、センサ１０、およびケーブル１２が固定されたプリント回路基板１１への損傷を防止するように、構成されている。好ましくは、熱硬化性プラスチック、熱可塑性射出成形、二液型注型用樹脂、または部分重合一液型樹脂を用いた、低圧プロセスが使用される。電気的および磁気的な干渉場からの保護を得るために、プラスチック材料１３に導電性充填剤が供給されてもよい。また、遮蔽効果を有するインサート部品をプラスチック円板に導入すること、またはプラスチック円板を導電性ラッカ被膜によって少なくとも部分的に被覆することもあり得る。

プラスチック円板７の外形が電気モータ２との界面に関して標準化されており、センサ１０がプラスチック円板７の外形に関して位置合わせされているので、センサ１０を、径方向における所望の位置に配置することができる。その結果、電気モータ２のモータ軸５に取り付けられた実量器６とセンサとの間の相互作用が最適化される。

さらに、プリント回路基板１１上のプログラミングピンは、射出成形の影響を免れることができる。これらのピンは、プログラミング後に、埋設されるか、あるいは、熱間金型によってともにプレスされる。

キット１が組み立てられるとき、プラスチック円板は、センサ側固定部材によってモータ側固定部材に固定される必要がある。両固定部材が互いに相補的な形状に形成されており、さらに、好ましくは、両固定部材の一方が軸として形成され、他方の固定部材が孔として形成されているので、プラスチック円板を電気モータに固定するために、２つの固定部材の一方を、他方に挿入するだけでよい。

上述したように、センサ１０の位置は、プラスチック円板７の外のり寸法に関して、したがってセンサ側固定部材に関して、射出成形プロセスにおいて定められていた。これにより、センサ１０の径方向位置が、モータ軸５に取り付けられた実量器６の径方向位置に関して決定される。センサ側固定部材およびモータ側固定部材は、両部材がセンサ１０と実量器６との間の軸線方向距離を定めるように実現されることができる。これは、とりわけ、センサ側固定部材がプラスチック円板７に固定的に接続されている場合にそうである。

センサ側固定部材が別個のスリーブとして形成されている場合、またはセンサ側固定部材がプラスチック円板７の周面によって形成されている場合には、センサ１０と実量器６との間の軸線方向距離が調整されなければならない。このことは、図６ａ〜図６ｃに示されている。プラスチック円板７は、スリーブ８に押し込まれ（図６ａ）、プラスチック円板７の底面２２が実量器６に載るまでスリーブ８内に導入される（図６ｂ）。その後、プラスチック円板は、寸法決めするために引き戻され、その結果、プラスチック円板７の底面２２と実量器６との間の最適距離、したがってセンサ１０と実量器６との間の最適距離が調整される（図６ｃ）。

図７は、電気モータ２．１の別の実施形態を示す。この実施形態のために、別個の保護が求められる。電気モータ２．１は、ケーシング３．１を備えており、このケーシング３．１内には、ステータ３３と、モータ軸５．１上に配置されたロータ３４とが取り付けられている。ケーシング３．１の前側の端壁３５には、モータ軸５．１用の第１の軸受座３６が形成されている。電気モータ２．１の後側の端壁４．１の領域には、センサ１０．１が埋設されたプラスチック円板７．１用の挿入孔が設けられている。プラスチック円板７．１は、ほぼ上述の実施形態に従って形成されている。以下、相違点のみを説明する。

プラスチック円板７．１はほぼ円筒状であり、プラスチック円板７．１の周面がセンサ側固定部材８．１を形成している。プラスチック円板７．１は、挿入孔を通して電気モータ２．１のケーシング３．１に導入されている。ケーシング３．１の内壁は、モータ側固定部材９．１を形成している。固定接続を達成するために、プラスチック円板７．１がモータケーシング３．１に接着、溶接またはかしめられてもよい。センサ１０．１が実装されたプリント回路基板１１．１がプラスチック円板７．１に埋設されている。プリント回路基板１１．１は、接続ケーブル１２．１によって、電源供給ユニットに接続されている。ステータの電子的整流用の接点は、プラスチック円板７．１に設けられてもよい。プラスチック円板７．１は、モータ軸５．１を通す中心孔３７をさらに備えている。プラスチック円板７．１の孔３７の一部は、モータ軸５．１用の第２の軸受座２９を形成するように形成されている。玉軸受が軸受３０、３１の役割を果たすことが好ましく、軸受３０、３１は、電気モータ２．１のケーシング３．１の第１の軸受座３６と、プラスチック円板７．１の第２の軸受座２９に挿入されている。モータ軸５．１の後端には、実量器６．１が取り付けられており、この実量器６．１も、同様に、モータケーシング３．１の挿入孔を通してモータ軸５．１上に押し込まれている。このことは、プラスチック円板７．１がロータ３４と実量器６．１との間のモータ軸上に配置されていることを意味する。挿入孔はキャップ３２によって覆われている。

非常に様々な種類のロータリーエンコーダを使用することができる。例えば、静電容量式ロータリーエンコーダ、誘導式ロータリーエンコーダ、磁気抵抗式ロータリーエンコーダ、光学式ロータリーエンコーダ、または電位差式ロータリーエンコーダが使用されてもよい。プラスチック円板と電気モータとの間の標準化された機械的界面のゆえに、ロータリーエンコーダの新たなタイプ毎または電気モータの新たなタイプ毎に、ロータリーエンコーダのケーシングの改良形を作る必要はもはやない。変化する可能性のある、ロータリーエンコーダ上の複数種類のケーブルのにも、射出成形金型インサートを変えることによって対処することができる。新しいケーシングを作る必要はない。

Claims (20)

1. 電気モータ（２、２．１）のモータ軸（５、５．１）の位置を測定するためのロータリエンコーダを有する、電気モータ（２、２．１）用のキット（１、１．１）であって、
   前記電気モータ（２、２．１）と、
   実量器（６、６．１）を有するとともに関連するセンサ電子機器付きセンサ（１０、１０．１）を有するロータリエンコーダと
   を備え、
   前記ロータリエンコーダの前記実量器（６、６．１）が、前記電気モータ（２、２．１）の後端面（４、４．１）において前記電気モータ（２、２．１）から突出している前記モータ軸（５、５．１）に取り付け可能であり、
   前記ロータリエンコーダの前記センサ（１０、１０．１）と、前記センサ電子機器とが、プラスチック円板（７、７’、７’’、７’’’、７’’’’、７．１）を形成するようにプラスチック材料で少なくとも部分的に被覆されており、
   前記電気モータ（２、２．１）の前記後端面（４、４．１）にモータ側固定部材（９、９’、９’’、９’’’、９．１）が配置されており、前記プラスチック円板（７、７’、７’’、７’’’、７’’’’）が、前記モータ側固定部材（９、９’、９’’、９’’’、９．１）と相補形状になるように設計された、センサ側固定部材（８、８’、８’’、８’’’、８．１）を備える、キット（１、１．１）。
2. 前記２つの固定部材の内の一方（８、８’’’、９’、９’’、９．１）がスリーブ形状であり、前記固定部材の他方（９、９’’’、８’、８’’、８．１）が相補的な形状を有することによって、前記２つの固定部材（８、９、８’、９’、８’’、９’’、８’’’、９’’’、８．１、９．１）が、一方を他方に挿入することが可能なものとなっていることを特徴とする、請求項１に記載のキット（１、１．１）。
3. 前記スリーブ形状の固定部材（８、８’’’、９’、９’’、９．１）が、円筒状の軸として形成された前記他方の固定部材（９、９’’’、８’、８’’、８．１）のための円筒状の受けを形成していることを特徴とする、請求項２に記載のキット（１、１．１）。
4. 前記モータ側固定部材（９、９’、９’’、９’’’）が円筒状の孔または円筒状の軸としてモータケーシング上に形成されており、前記センサ（１０）が埋め込まれた前記プラスチック円板（７、７’、７’’）が、円筒状であって、少なくとも部分的に、円筒状の軸または円筒状の孔を備えるセンサ側固定部材（８’’、８’’’）として形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のキット（１）。
5. 前記センサ側固定部材（８、８’）が、前記プラスチック円板（７）に取り付けられたスリーブとして形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のキット（１）。
6. 前記プラスチック円板（７、７’、７’’）に、電磁的な干渉場に対する保護体が設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のキット（１）。
7. 前記電磁的な干渉場に対する保護体が、前記プラスチック円板（７）に塗布された高導電性ラッカ被膜（１４）、および／または前記プラスチック円板（７’’）に混ぜ込まれた導電性充填剤（１７）、および／または前記プラスチック円板（７’）に取り付けられた遮蔽効果を有するインサート部品（１６）によって実現されていることを特徴とする、請求項６に記載のキット（１）。
8. 前記センサ（１０）および前記センサ電子機器が埋め込まれた前記プラスチック円板（７）が、前記実量器（６）と前記センサ（１０）との間の最適距離を調整するために、前記スリーブ（８）内で変位可能であることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に記載のキット（１）。
9. 前記センサ電子機器がケーブル（１２、１２．１）に接続されており、前記ケーブル用の歪み止めが、前記プラスチック円板（７、７’、７’’、７’’’、７’’’’、７．１）に設けられていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のキット（１、１．１）。
10. 前記センサ（１０、１０．１）および前記センサ電子機器が、プリント回路基板（１１、１１．１）に実装されており、前記プリント回路基板（１１、１１．１）が、前記電気モータ（２、２．１）用の電気コネクタ（２５’、２６）を備えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のキット（１、１．１）。
11. 電気接点要素（２５、２５’）が、前記プリント回路基板（１１）またはモータ巻線に配置されており、前記電気モータ（２）用の前記電気コネクタを形成していることを特徴とする、請求項１０に記載のキット（１）。
12. 前記プラスチック円板（７．１）が、前記電気モータ（２．１）のケーシング（３．１）内の前記後端面（４．１）の領域に挿入されており、前記ケーシング（３．１）が前記モータ側固定要素（９．１）を形成し、前記プラスチック円板（７．１）が前記センサ側固定部材（８．１）を形成していることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のキット（１．１）。
13. 前記プラスチック円板（７．１）が、前記電気モータ（２．１）の前記モータ軸（５．１）のための軸受座（２９）を形成していることを特徴とする、請求項１２に記載のキット（１．１）。
14. 前記センサ（１０．１）が埋め込まれているとともに前記センサ電子機器を備える前記プラスチック円板（７．１）が、前記ロータ（３０）と前記実量器（６．１）との間の前記モータ軸（５．１）上に配置されていることを特徴とする、請求項１２または１３に記載のキット（１．１）。
15. 請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のキットから形成された電気モータ（２．１）であって、プラスチック円板（７．１）に埋め込まれ、関連するセンサ電子機器を備えるセンサ（１０．１）と、実量器（６．１）とを有するロータリーエンコーダを備え、前記プラスチック円板（７．１）が、前記電気モータ（２．１）のケーシング（３．１）に挿入されているとともに、前記電気モータ（２．１）のモータ軸（５．１）のための軸受座（２９）を形成している、電気モータ（２．１）。
16. ロータリーエンコーダの関連するセンサ電子機器を備えるセンサ（１０、１０．１）が埋設されているプラスチック円板（７、７’、７’’、７’’’、７’’’’、７．１）であり、前記センサが請求項１〜１５のいずれか一項に記載の電気モータキット（１、１．１）用のプリント回路基板（１１、１１．１）に配置された、プラスチック円板（７、７’、７’’、７’’’、７’’’’、７．１）を、射出成形を用いて製造する方法であって、
    前記センサ（１０、１０．１）と前記センサ電子機器とを備える前記プリント回路基板（１１、１１．１）を、射出成形金型内に導入するステップと、
    前記プリント回路基板（１１、１１．１）および前記センサ（１０、１０．１）を、プラスチック材料（１３）で被覆するステップと、
    を備え、
    前記センサ（１０、１０．１）が実装された前記プリント回路基板（１１、１１．１）が、前記プラスチック円板（７、７’、７’’、７’’’、７’’’’、７．１）内における前記センサ（１０、１０．１）の位置が前記プラスチック円板（７、７’、７’’、７’’’、７’’’’、７．１）の外のり寸法に関して定められるように、前記射出成形金型内で位置決めされる、方法。
17. 前記射出成形金型内にピンが設けられ、前記ピンが前記プリント回路基板（１１、１１．１）の孔に係合することにより、前記プラスチック円板（７、７’、７’’、７’’’、７’’’’、７．１）内における前記センサ（１０、１０．１）の位置を定めることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
18. 前記射出成形金型内にキャビティ（２８）が設けられ、前記センサ（１０、１０．１）が、前記キャビティ（２８）内に置かれることによって位置決めされることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
19. 前記プリント回路基板（１１、１１．１）が前記射出成形金型内にリードフレームによって固定されることにより、前記センサ（１０、１０．１）を位置決めすることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
20. 前記センサ（１０、１０．１）を備える前記プリント回路基板（１１、１１．１）が、前記プラスチック円板（７、７’、７’’、７’’’、７’’’’、７．１）の予め被覆された要素上に置かれて、完全に封入されることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
    

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