JP6650760B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明は、モータに係り、例えば、磁気式エンコーダ構造を有するモータに関する。

モータの軸方向上に、磁気センサとそれに対向する磁石を配置する磁気式エンコーダ構造のモータが知られている。このようなモータでは、一般に、磁石を保持する磁石ホルダは、側面からネジをシャフトに突き当てて固定する構造となっている（例えば特許文献１参照）。

図６は、そのようなモータ１１０の断面構造であって、主にエンコーダ１７０が搭載されている領域に着目して示している。磁石ホルダ１５０は、磁石１６０が搭載される皿状の磁石搭載部１５１と、シャフト１３０の先端部分と嵌合する開口部１５３を有する突部１５２を有する。シャフト１３０の先端部分が開口部１５３に挿入され、側面からネジ１５５がシャフト１３０に突き当てられ、磁石ホルダ１５０がシャフト１３０に固定されている。モータ本体ケース１２０には、磁石ホルダ１５０を覆うように、エンコーダ１７０が取り付けられる。エンコーダ１７０には、磁石１６０に対向するようにセンサ基板１７２に取り付けられた磁気センサ１７５が備わる。

特開昭６２−１２８１３号公報

ところで、上述したような、ホルダ側面からネジをシャフトに突き当てて磁石ホルダとシャフトとを固定する構造は、組付けが容易であったり、磁石と磁気センサとの距離の調整が可能であるという利点はあるものの、ネジを側面から入れるための十分な空間を確保する必要があり、高さ方向に厚くなってしまい、モータ全体の扁平化や小型化には不利であるという課題があった。

本発明は、上記の状況に鑑みなされたものであって、磁気式エンコーダ構造を有するモータにおいて、扁平化や小型化を容易にする技術を提供することにある。

本発明に係るモータは、ＮＳの２極に着磁されている円盤状の磁石と、前記磁石の２極着磁分極線上であって前記磁石に対向して配置された磁気センサと、前記磁石を保持する磁石ホルダと、を有し、前記磁石ホルダは、前記磁石が配置される有底部と、前記有底部からモータ回転軸に設けられたネジ穴に嵌合するネジ付き突起部と、を備え、前記有底部は、前記磁石の着磁分極線に対して対称となる外形を呈し、前記有底部は、円形の外周形状の一部が前記モータ回転軸を挟んで平行であって、前記磁石の着磁分極線に直交または平行にカットされたカット部を備えている。

これによって、磁石ホルダを薄型化でき、その結果、モータの薄型化が実現できる。また、磁石ホルダを小さくすることにより、イナーシャ（慣性モーメント）を減らすことができる。これにより、特に低出力型のモータの場合は、回転部(回転軸、駆動用磁石など)に占める磁石ホルダのイナーシャを減らすことができるので応答性を高めることができる。また、従来の磁石ホルダを使用した場合と同等の回転部イナーシャとする場合では、磁石ホルダでのイナーシャを減らした分、駆動用磁石の体積を増やすことができるので、駆動力を高めることができる。
更に、平行かつ対称にカットされたカット部により、磁石ホルダの締め込み等など、工程の作業性を向上させることができる。また、磁石の着磁分極線に対して、カット部の位置を決めることにより、磁石表面からの磁束について、製品ごとのばらつきを小さくできるので、磁気センサ出力のばらつきを小さくすることができる。また、カット部があることで、磁石着磁工程での着磁分極線の位置決めが容易にできる。

前記磁石ホルダは、前記有底部から磁石着磁面側に立ちあがる側面部を有し、前記側面部は、全周に着磁面より下がった段部と、全周に前記段部より立ち上がる最外周側面とを備えてもよい。

全周の段部により隙間が形成され、磁石表面から外周への磁束漏れを少なくし、かつ全周に渡り同じ条件にすることができる。また、最外周側面により、例えば、磁石ホルダの外側にネジなどの磁性部材が配置されていた場合であっても、ネジなどの影響を受けない安定した磁束量を実現できる。

前記磁石ホルダと前記モータ回転軸との嵌合位置に、嵌合高さを調整する嵌合調整部材を備えてもよい。

嵌合調整部材により磁石着磁面の高さ調整できるので、磁石〜磁気センサ間の隙間を調整できる。

前記磁気センサを搭載する回路基板を支える回路基板ホルダを備え、前記回路基板ホルダの搭載面との境界領域に、前記搭載面の高さを調整する搭載面調整部材を備えてもよい。

搭載面調整部材により磁石着磁面の高さ調整できるので、モータ回転軸と磁石ホルダとの固定後であっても、磁石〜磁気センサ間の隙間を調整できる。

本発明によれば、磁気式エンコーダ構造を有するモータにおいて、扁平化や小型化を容易にする技術を提供することができる。

実施形態に係る、モータの断面構造を示す断面図である。 実施形態に係る、磁石ホルダを示す図である。 実施形態に係る、磁石が搭載された磁石ホルダの平面図である。 実施形態に係る、磁石ホルダとシャフトとの固定工程を示す図である。 実施形態の変形例に係る、磁石ホルダとシャフトとの取り付け工程を示す図である。 背景技術に係る、モータの断面構造を示す図である。 実施形態の変形例に係る、４極化された磁石が搭載された磁石ホルダの平面図である。

以下、発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態に係るモータ１０の断面構造を示す断面図である。このモータ１０は、ＮＳの２極に着磁されている磁石６０に対向配置された磁気センサ７５で回転磁界の変化を検出する磁気式のエンコーダ７０を備える。本実施形態では、磁石６０が配置される磁石ホルダ５０とシャフト３０との固定構造に特徴があるため、以下、主にその固定構造に着目して説明する。

モータ１０の回転軸であるシャフト３０は、モータ本体ケース２０に取り付けられたベアリング３６を介して、その一端を外部（図示では上方向）に露出させている。なお、ベアリング３６は、押さえ部３８によって固定されている。

露出しているシャフト３０の先端には、円盤状の磁石６０を配置した磁石ホルダ５０が取り付けられている。

モータ本体ケース２０には、磁石ホルダ５０を覆うようにエンコーダ７０が取り付けられている。エンコーダ７０は、モータ本体ケース２０に固定されたエンコーダカバー７１（回路基板ホルダ）と、その上端に設けられたセンサ基板７２と、センサ基板７２に取り付けられた磁気センサ７５を備える。磁気センサ７５は、回転軸線Ｌ上において、磁石６０と対向する位置（磁石６０の中心と対向する位置）に所定の間隔を有して配置されている。

つづいて、磁石ホルダ５０の構造及び磁石ホルダ５０とシャフト３０の固定について具体的に説明する。図２は磁石ホルダ５０を示し、図２（ａ）が平面図、図２（ｂ）が図２（ａ）のＡ−Ａ断面図、図２（ｃ）が図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。また、図３は磁石６０が搭載された磁石ホルダ５０の平面図であって、図３（ａ）が平行部５３と磁石６０の着磁分極線が平行となるように配置された状態、図３（ｂ）が直交するように配置された状態を示している。

図２に示すように、磁石ホルダ５０は、磁石６０を配置する有底部５１と、有底部５１の底面から下方向に突出する円柱状のネジ付き突部５２とを備える。ネジ付き突部５２の外周には、所定ピッチのネジが形成されている。図２（ｂ）及び（ｃ）では、磁石６０を破線で示している。

有底部５１は、平面視で略円形を呈しており、その円形の一部（側面部５７の一部）が対向する位置、すなわち回転軸線Ｌを挟んで互いに平行になるようにカットされた一対の平行部５３を有している。

また、有底部５１は、磁石６０が搭載される所定深さの磁石配置部５４と、外周領域に於いて磁石着磁面側、すなわち図示で上方向に立ち上がる側面部５７を備える。

側面部５７は、全周に着磁面（搭載される磁石６０の上面）より下がった所定幅ｔ１の段部５６と、段部５６の全周外縁から上方に延出する最外周側面部５５とを備える。最外周側面部５５の上面位置は着磁面と略一致する。

すなわち、磁石６０の外周部分と最外周側面部５５との間に、所定幅ｔ１の隙間が存在することになる。この隙間ができることで磁石６０表面から外周への磁束漏れを少なくし、かつ全周に渡り同じ条件にすることができる。

また、最外周側面部５５により、例えば、磁石ホルダ５０の外側近傍にネジなどの磁性部材が配置されていた場合であっても、ネジなどの影響を受けない安定した磁束量を実現できる。このような構造がないと、ネジがある回転角度位置で磁束が変化するなどするので、磁束量が安定しない場合もあり、特に近年では従来以上に精密なモータ制御が要求されることが多くなっており、その要求に応えることができる。

そして、図３に示す様に、上述の磁石ホルダ５０の磁石配置部５４に円盤状の磁石６０がエポキシ樹脂等の接着剤で取り付けられ、ＮＳの２極（Ｎ極部６１、Ｓ極部６２）に着磁される。このとき、図３（ａ）に示す様に、平行部５３が磁石６０の着磁分極線に平行となる状態、または、図３（ｂ）に示す様に、平行部５３が磁石６０の着磁分極線に直交する状態に着磁される。

磁石６０の着磁分極線に対して、平行部５３の位置を決めることにより、磁石６０の表面からの磁束について、製品ごとのばらつきを小さくできる。すなわち、磁気センサ出力のばらつきを小さくすることができる。また、平行部５３が存在することで、磁石着磁工程で平行部５３を着磁ヘッドに対して位置決めできるので磁石ホルダ５０に対する着磁分極線の位置決めが容易になる。

図４は磁石ホルダ５０とシャフト３０との固定工程を示す図であって、図４（ａ）が固定前の状態を示し、図４（ｂ）が固定後の状態を示している。

磁石ホルダ５０を取り付ける側のシャフト３０には、その上端に軸方向下側に向けて所定深さのネジ穴３２が形成されている。このネジ穴３２に、磁石ホルダ５０のネジ付き突部５２がねじ込まれ固定される。

上述の様に、磁石ホルダ５０の有底部５１には一対の平行部５３が形成されており、平行部５３により、磁石ホルダ５０のシャフト３０への締め込み等など、工程の作業性を向上させることができる。

なお、単純に磁石ホルダ５０とシャフト３０との固定を考えた場合、例えば、磁石配置部５４の中心からボルト等でシャフト３０に締め付けることも想定できる。しかし、磁石ホルダ５０と磁石６０とを固定し着磁した後に、磁石６０と一体になった磁石ホルダ５０をシャフト３０に固定する必要があり、別途ボルトを用いる構成は、作業工程の関係から行うことができない。また、仮にボルト上に磁石６０が配置されることになる場合は、磁石配置部５４にボルトの頭を避ける為のスペースを作ることからそのスペース部分がヨークとして機能しない為、磁石６０と磁気センサ７５が対向位置することになる関係から、磁気センサ７５の出力をばらつかせる原因になり現実的に採用することができない。

（本形態の主な効果）
以上、本実施形態によると、モータ１０全体の扁平化や小型化を実現することができる。すなわち、従来であればネジを側面から入れるための十分な空間を確保する必要があり、高さ方向に厚くなってしまっていた。例えば、背景技術の図６（ｂ）では、エンコーダ１７０の搭載面Ｘ２から磁気センサ１７５までの高さが厚くなっていた。しかし、図１に示す様に、本実施形態では、磁石ホルダ５０を小さくすることで、エンコーダ７０の搭載面Ｘ１から磁気センサ７５までの高さを狭くすることができる。

また、磁石ホルダ５０を小さくすることにより、イナーシャ（慣性モーメント）を減らすことができる。これにより、特に低出力型のモータ１０の場合は、回転部(回転軸、駆動用磁石など)に占める磁石ホルダ５０のイナーシャを減らすことができるので応答性を高めることができる。また、従来の磁石ホルダを使用した場合と同等の回転部イナーシャとする場合では、磁石ホルダ５０でのイナーシャを減らした分、駆動用磁石の体積を増やすことができるので、モータ１０の駆動力を高めることができる。

（他の実施の形態）
本発明を、実施の形態をもとに説明したが、この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

図５は変形例に係る、磁石ホルダ５０とシャフト３０との固定工程を示す図であって、図５（ａ）が固定前の状態を示し、図５（ｂ）が固定後の状態を示している。図示のように、シャフト３０と磁石ホルダ５０の間に、すなわち、シャフト３０の上端に、嵌合高さを調整するためのワッシャ９０（嵌合調整部材）が配置されてもよい。磁気センサ７５と磁石６０とのギャップ調整が容易になる。なお、ワッシャ９０を複数用いてもよい。

なお、ギャップ調整の観点から、図１において、エンコーダ７０の搭載面Ｘ１に同様の調整部材（搭載面調整部材）が配置されて、エンコーダ７０とモータ本体ケース２０とが固定されてもよい。また、平行部５３は一対に限る趣旨では無く複数対であってもよいが、安定した磁束の観点から、上下左右で対称であることが望ましい。また、上述の実施形態では、ＮＳ２極に着磁されている構成について説明したが、多極に着磁されている構成についても適用出来ることは当業者に理解されるところである。図７は、変形例に係る、
４極化された磁石６０ａが搭載された磁石ホルダ５０ａの平面図である。磁石６０ａは、２つのＮ極部６１ａ、６１ｂと２つのＳ極部６２ａ、６２ｂとに４極化されている。また、磁石ホルダ５０ａは上下左右対称となるように２対の平行部５３ａ、５３ｂを備える。上述のような平行部５３が一対のみの構成で磁石６０を多極化した場合、平行部５３にかかる着磁領域と、平行部５３にかからない着磁領域が必ずでてくる。そこで、図７のように、多極化した場合には、それに対応して複数対の平行部（ここでは２対の平行部５３ａ、５３ｂ）を設け、磁束の流れを適正に調整し、磁束の強さのバラツキを低減することが望ましい。

１０ モータ
２０ モータ本体ケース
３０ シャフト
３２ ネジ穴
３６ ベアリング
３８ 押さえ部
５０、５０ａ 磁石ホルダ
５１ 有底部
５２ ネジ付き突部
５３、５３ａ、５３ｂ 平行部
５４ 磁石配置部
５５ 最外周側面部
５６ 段部
５７ 側面部
６０、６０ａ 磁石
６１、６１ａ、６１ｂ Ｎ極部
６２、６２ａ、６２ｂ Ｓ極部
７０ エンコーダ
７１ エンコーダカバー（回路基板ホルダ）
７２ センサ基板
７５ 磁気センサ
９０ ワッシャ（嵌合調整部材）

Claims (4)

1. ＮＳの２極に着磁されている円盤状の磁石と、
   前記磁石の２極着磁分極線上であって前記磁石に対向して配置された磁気センサと、
   前記磁石を保持する磁石ホルダと、
   を有し、
   前記磁石ホルダは、
   前記磁石が配置される有底部と、
   前記有底部からモータ回転軸に設けられたネジ穴に嵌合するネジ付き突起部と、
   を備え、
   前記有底部は、前記磁石の着磁分極線に対して対称となる外形を呈し、円形の外周形状の一部が前記モータ回転軸を挟んで平行であって、前記磁石の着磁分極線に直交または平行にカットされたカット部を備えることを特徴とするモータ。
2. 前記磁石ホルダは、前記有底部から磁石着磁面側に立ちあがる側面部を有し、
   前記側面部は、全周に着磁面より下がった段部と、全周に前記段部より立ち上がる最外周側面とを備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記磁石ホルダと、前記モータ回転軸との嵌合位置に、嵌合高さを調整する嵌合調整部材を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
4. 前記磁気センサを搭載する回路基板を支える回路基板ホルダを備え、前記回路基板ホルダの搭載面との境界領域に、前記搭載面の高さを調整する搭載面調整部材を備えることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載のモータ。

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