JP6860120B1 - 磁気発生ユニット、回転角度検出装置、および回転電機 - Google Patents

磁気発生ユニット、回転角度検出装置、および回転電機 Download PDF

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Abstract

回転角度の検出精度を向上させることができる磁気発生ユニットを提供する。磁気発生ユニットは、非磁性体で形成され、少なくとも一端が開放された円筒部と前記円筒部の径方向の外側の空間と内側との空間とをつなぐ連通部とを有したケースと、前記ケースにおいて前記円筒部の開放された端部の側まで前記円筒部と前記連通部とに連続的に充填され、前記連通部に充填された部分が前記円筒部に充填された部分よりも前記円筒部の開放された端部の側に配置されず、前記ケースの軸方向と直交する方向に着磁された磁気発生体と、を備えた。

Description

この発明は、磁気発生ユニット、回転角度検出装置、および回転電機に関する。
特許文献１は、磁気発生ユニットを開示する。当該磁気発生ユニットは、温度変動環境に対する耐久性に優れる。
日本特開２０１６−１５３７６５号公報
しかしながら、特許文献１に記載の磁気発生ユニットにおいては、磁気発生体がケースに対して回転し得る。このため、回転角度の検出精度を維持できない場合もある。
この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、回転角度の検出精度を維持することができる磁気発生ユニット、回転角度検出装置、および回転電機を提供することである。
この発明に係る磁気発生ユニットは、非磁性体で形成され、少なくとも一端が開放された円筒部と前記円筒部の径方向の外側の空間と内側との空間とをつなぐ連通部とを有したケースと、前記ケースにおいて前記円筒部の開放された端部の側まで前記円筒部と前記連通部とに連続的に充填され、前記連通部に充填された部分が前記円筒部に充填された部分よりも前記円筒部の開放された端部の側に配置されず、前記ケースの軸方向と直交する方向に着磁された磁気発生体と、を備え、前記磁気発生体は、前記ケースの開放された端部よりも突き出すまで充填され、前記ケースの開放された端部よりも突き出した部分の外径が前記ケースの円筒部の内径よりも大きく外径以下である。
この発明に係る磁気発生ユニットは、非磁性体で形成され、少なくとも一端が開放された円筒部と前記円筒部の径方向の外側の空間と内側との空間とをつなぐ連通部とを有したケースと、前記ケースにおいて前記円筒部の開放された端部の側まで前記円筒部と前記連通部とに連続的に充填され、前記連通部に充填された部分が前記円筒部に充填された部分よりも前記円筒部の開放された端部の側に配置されず、前記ケースの軸方向と直交する方向に着磁された磁気発生体と、を備え、前記ケースは、前記円筒部において前記連通部が前記外側の空間とつながる部分が平面となるように形成された。
この発明に係る回転角度検出装置は、前記磁気発生ユニットと、前記磁気発生体と対向した磁気式センサと、を備えた。
この発明に係る回転電機は、外郭となるハウジングと、前記ハウジングに設けられたステータと、前記ハウジングに回転自在に設けられた回転軸と、前記回転軸に設けられたロータと、前記回転軸の端部において、前記円筒部の開放された端部の側が突き出すように設けられた前記磁気発生ユニットと、前記磁気発生体と対向した磁気式センサと、を備えた。
これらの発明によれば、磁気発生体は、ケースにおいて円筒部の開放された端部の側まで円筒部と連通部とに連続的に充填される。磁気発生体において、連通部に充填された部分は、円筒部に充填された部分よりも円筒部の開放された端部の側に配置されない。このため、回転角度の検出精度を維持することができる。
実施の形態１における回転電機が適用されるエレベーターのかごの要部の正面図である。 実施の形態１における回転電機が適用されるエレベーターのかごの要部の縦断面図である。 実施の形態１における回転電機の縦断面図である。 実施の形態１における回転電機の磁気発生ユニットの正面図である。 図４のＡ−Ａ線における断面図である。 図４のＢ−Ｂ線における断面図である。 実施の形態２における回転電機の磁気発生ユニットの正面図である。 図７のＣ−Ｃ線における断面図である。 図７のＤ−Ｄ線における断面図である。 実施の形態３における回転電機の磁気発生ユニットの正面図である。 図１０のＥ−Ｅ線における断面図である。
この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１における回転電機が適用されるエレベーターのかごの要部の正面図である。図２は実施の形態１における回転電機が適用されるエレベーターのかごの要部の縦断面図である。
図１において、エレベーターのかご１は、図示されない昇降路の内部を昇降し得るように設けられる。天井１ａは、かご１の上部となる。
一対のかごドア２は、両開き式である。かごドア２の一方は、かご１の出入口の一側に設けられる。かごドア２の他方は、かご１の出入口の他側に設けられる。図１においては、一対のかごドア２は、全閉している。
かごドア２の一方は、一対のドアシュー２ａを備える。一対のドアシュー２ａの各々は、かごドア２の一方の下部に設けられる。一対のドアシュー２ａの各々は、脚部によりかごドア２の一方に連結される。
かごドア２の他方は、一対のドアシュー２ｂを備える。一対のドアシュー２ｂの各々は、かごドア２の他方の下部に設けられる。一対のドアシュー２ｂの各々は、脚部によりかごドア２の他方に連結される。
かご敷居３は、かご１の出入口の下部に設けられる。かご敷居３は、溝４を有する。溝４は、一対のドアシュー２ａと一対のドアシュー２ｂとを案内し得るように形成される。
ドアハンガー５の一方の下端部は、かごドア２の一方の上端部に連結される。前方ローラ６の一方は、ドアハンガー５の一方の前端部に設けられる。後方ローラ７の一方は、ドアハンガー５の一方の後端部に設けられる。連結具８の一方は、前方ローラ６の一方と後方ローラ７の一方との間に設けられる。連結具８の一方の下端部は、ドアハンガー５の一方の上端部に連結される。
ドアハンガー５の他方の下端部は、かごドア２の他方の上端部に連結される。前方ローラ６の他方は、ドアハンガー５の他方の前端部に設けられる。後方ローラ７の他方は、ドアハンガー５の他方の後端部に設けられる。連結具８の他方は、前方ローラ６の他方と後方ローラ７の他方との間に設けられる。連結具８の他方の下端部は、ドアハンガー５の他方の上端部に連結される。
ハンガーレール９は、かご１の出入口の上方に設けられる。ハンガーレール９の長手方向は、水平方向に設定される。ハンガーレール９は、前方ローラ６の一方と後方ローラ７の一方と前方ローラ６の他方と後方ローラ７の他方とを下方から支持する。
プーリ１０の一方は、ハンガーレール９の一端部の上方に設けられる。プーリ１０の他方は、ハンガーレール９の他端部の上方に設けられる。
ベルトＶは、一対のプーリ１０に巻き回される。ベルトＶの下側は、一対の連結具８の一方の上端部に連結される。ベルトＶの上側は、一対の連結具８の他方の上端部に連結される。
回転電機１１は、ドアモータとして設けられる。回転電機１１は、かご１の天井１ａよりも下方に設けられる。回転電機１１は、ハンガーレール９の一端部の上方に設けられる。回転電機１１の回転軸は、プーリ−１０の一方を回転自在に支持する。
一対のプーリ１０の一方は、回転電機１１の回転軸の回転に追従して回転する。ベルトＶは、一対のプーリ１０の一方の回転に追従して循環移動する。一対の連結具８は、ベルトＶの循環移動に追従して互いに反対方向に移動する。
一対のドアハンガー５は、一対の連結具８にそれぞれ追従して互いに反対方向に移動する。一対のかごドア２は、一対のドアハンガー５にそれぞれ追従して互いに反対方向に移動する。
次に、図３を用いて、回転電機１１を説明する。
図３は実施の形態１における回転電機の縦断面図である。
図３に示されるように、回転電機１１において、ハウジング１２は、外郭となる。ハウジング１２は、第１軸支持部１２ａと第２軸支持部１２ｂとを備える。
第１軸支持部１２ａは、平板状に形成される。第２軸支持部１２ｂは、平板状に形成される。第１軸支持部１２ａと第２軸支持部１２ｂとは、互いに対向する。
第１開口１２ｃは、第１軸支持部１２ａの中央に形成される。第１開口１２ｃは、円状に形成される。第２開口１２ｄは、第２軸支持部１２ｂの中央に形成される。第２開口１２ｄは、円状に形成される。
第１軸受１３は、第１開口１２ｃに装着される。第２軸受１４は、第２開口１２ｄに装着される。回転軸１５は、第１軸受１３と第２軸受１４とを介してハウジング１２に回転自在に支持される。
ロータ１６は、ロータ鉄心１７と複数のロータ磁石１８とを備える。ロータ鉄心１７は、回転軸１５に固定される。複数のロータ磁石１８は、ロータ鉄心１７の外周面に固定される。
ステータ１９は、ステータ鉄心２０と複数のステータコイル２１とを備える。ステータ鉄心２０は、ハウジング１２に固定される。ステータ鉄心２０は、隙間を介してロータ鉄心１７に対向する。複数のステータコイル２１は、ステータ鉄心２０に巻き付けられる。
回転軸１５は、第１端部１５ａと第２端部１５ｂとを備える。
第１端部１５ａは、軸方向の第１軸支持部１２ａの側の端部である。第１端部１５ａは、第１開口１２ｃの内部で第１軸受１３に保持される。第２端部１５ｂは、軸方向の第２軸支持部１２ｂ側の端部である。第２端部１５ｂは、第２軸受１４を貫通してハウジング１２の外部へ突出する。
凹部１５ｃは、第１端部１５ａの側の端面の中央に形成される。例えば、凹部１５ｃは、円状に形成される。
磁気発生ユニット２２は、円柱状に形成される。磁気発生ユニット２２は、凹部１５ｃの内部に設けられる。例えば、磁気発生ユニット２２は、第１端部１５ａの側の端面から突出しない。
磁気発生ユニット２２は、ケース２３と磁気発生体２４とを備える。
ケース２３は、非磁性体で形成される。例えば、ケース２３は、樹脂、アルミニウム、真鍮等で形成される。ケース２３は、円筒部２３ａと底部２３ｂとを備える。底部２３ｂは、円筒部２３ａの軸方向一端を塞ぐ。
図３においては図示されない複数の切欠２３ｃは、円筒部２３ａの周方向に並ぶ。複数の切欠２３ｃは、磁気発生体２４の周方向の位置決め時に利用される。この例では、２つの切欠２３ｃは、円筒部２３ａに設けられる。複数の切欠２３ｃは、円筒部２３ａの中心に対して点対称に配置される。また、複数の切欠２３ｃは、センサ基板２５に対向する。
磁気発生体２４は、円板状に形成される。磁気発生体２４は、ケース２３の内部に収容される。磁気発生体２４は、ボンド磁石の材料がケース２３に射出された後に着磁されることにより形成される。
ロータ磁石１８とステータコイル２１との相対角度を検出するために、磁気発生体２４は、ロータ磁石１８に対してある角度に合わせられる。磁気発生体２４は、回転軸１５の周方向に位置決めされる。切欠２３ｃは、磁気発生体２４の周方向の位置決めのために使用される。
ケース２３は、接着剤により凹部１５ｃの内部に固定される。ケース２３を凹部１５ｃ内に挿入した後、接着剤が硬化する前に、治具又は作業者の指等を切欠２３ｃに引っ掛けてケース２３を回転させ、磁気発生体２４の周方向の位置決めが行われる。この状態において、接着剤を硬化させる。
回転軸１５の端面には、磁気発生体２４の位置決めを行う際の目印が設けられている。複数の切欠２３ｃは、磁気発生体２４の側の位置決めの目印となる。
例えば、センサ基板２５は、プリント基板である。センサ基板２５は、第１軸支持部１２ａの第２軸支持部１２ｂとは反対側の面に固定される。例えば、センサ基板２５は、複数のボルトにより第１軸支持部１２ａに固定される。センサ基板２５は、第１開口１２ｃを塞ぐ。
例えば、磁気式センサ２６は、磁気抵抗素子である。磁気式センサ２６は、センサ基板２５に設けられる。磁気式センサ２６は、隙間を介して磁気発生体２４と対向する。
磁気発生ユニット２２とセンサ基板２５と磁気式センサ２６とは、回転角度検出装置２７として機能する。回転角度検出装置２７は、回転軸１５の回転角度に応じた信号を発生させる。回転電機１１がモータである場合、当該信号は、モータの回転を制御する制御部（図示されず）に送られる。
次に、図４から図６を用いて、磁気発生ユニット２２を説明する。
図４は実施の形態１における回転電機の磁気発生ユニットの正面図である。図５は図４のＡ−Ａ線における断面図である。図５は図４のＢ−Ｂ線における断面図である。
図４のケース２３において、円筒部２３ａの少なくとも一端は、開放される。複数の切欠２３ｃは、連通部として機能する。例えば、一対の切欠２３ｃは、円筒部２３ａの開放された端部の側において円筒部２３ａの径方向の外側の空間と内側との空間とをつなぐ。
磁気発生体２４は、ケース２３の円筒部２３ａの開放された端部の側まで円筒部２３ａと一対の切欠２３ｃとに連続的に充填される。磁気発生体２４において、一対の切欠２３ｃに充填された部分は、円筒部２３ａに充填された部分よりも円筒部２３ａの開放された端部の側に配置されない。磁気発生体２４は、ケース２３の軸方向と直交する方向に着磁される。例えば、磁気発生体２４は、Ｎ極とＳ極との境界線が一対の切欠２３ｃと平行でケース２３の中心線を通るように着磁される。
以上で説明した実施の形態１によれば、磁気発生体２４は、ケース２３において円筒部２３ａの開放された端部の側まで円筒部２３ａと一対の切欠２３ｃとに連続的に充填される。磁気発生体２４において、一対の切欠２３ｃに充填された部分は、円筒部２３ａに充填された部分よりも円筒部２３ａの開放された端部の側に配置されない。このため、回転角度の検出精度を維持することができる。
また、ケース２３は、円筒部２３ａの開放された端部の側の一対の切欠２３ｃを連通部とする。このため、簡単な構成で連通部を形成することができる。
なお、切欠２３ｃの数は、限定されない。さらに、切欠２３ｃの全てに磁気発生体２４が充填されていなくてもよい。
また、磁気発生体２４において、突出した部分は、円形以外の形状でもよい。
なお、図４に示されるように、ケース２３において、一対の切欠２３ｃの外側の空間と繋がる部分が平面となるように形成されてもよい。この場合、磁気発生体２４を容易に成形することができる。
また、磁気発生体２４は、ケース２３から突出していなくてもよい。
また、磁気発生体２４において、着磁の方向は、ケース２３の径方向であればよい。例えば、着磁の方向が実施の形態１の着磁の方向と直交する方向でもよい。
なお、回転電機１１は、薄型で構成できる。このため、回転電機１１をエレベーターのドアモータに適用すれば、ドア装置の大きさを変更することなく、天井２１ｂを高くし、かご１の意匠性を向上させることができる。
実施の形態２．
図７は実施の形態２における回転電機の磁気発生ユニットの正面図である。図８は図７のＣ−Ｃ線における断面図である。図９は図７のＤ−Ｄ線における断面図である。なお、実施の形態１の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
実施の形態２の磁気発生体２４において、ケース２３の開放された端部よりも突き出した部分の外径は、ケース２３の円筒部２３ａの内径よりも大きく外径以下である。
以上で説明した実施の形態２によれば、磁気発生体２４において、ケース２３の開放された端部よりも突き出した部分の外径は、ケース２３の円筒部２３ａの内径よりも大きく外径以下である。この場合も、転角度の検出精度を維持することができる。
実施の形態３．
図１０は実施の形態３における回転電機の磁気発生ユニットの正面図である。図１１は図１０のＥ−Ｅ線における断面図である。なお、実施の形態１の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
実施の形態３のケース２３は、円筒部２３ａの外周面の側と内周面の側とを貫通する一対の穴を連通部２３ｄとする。磁気発生体２４は、円筒部２３ａと連通部２３ｄとしての一対の穴とに連続的に充填される。
以上で説明した実施の形態３によれば、ケース２３は、円筒部２３ａの外周面の側と内周面の側とを貫通する一対の穴を連通部２３ｄとする。このため、簡単な構成で連通部２３ｄを形成することができる。
なお、連通部２３ｄとしての穴および形状は限定されない。
また、実施の形態１から実施の形態３の回転電機１１をドアモータ２９以外の電動機、発電機、発電電動機等に適用してもよい。
また、実施の形態１から実施の形態３の磁気式センサ２６をホール素子、ホールＩＣ、磁気エンコーダ等としてもよい。
以上のように、この発明に係る磁気発生ユニット、回転角度検出装置、および回転電機は、エレベーターシステムに利用できる。
１ かご、 １ａ 天井、 ２ かごドア、 ２ａ ドアシュー、 ２ｂ ドアシュー、 ３ かご敷居、 ４ 溝、 ５ ドアハンガー、 ６ 前方ローラ、 ７ 後方ローラ、 ８ 連結具、 ９ ハンガーレール、 １０ プーリ、 １１ 回転電機、 １２ ハウジング、 １２ａ 第１軸支持部、 １２ｂ 第２軸支持部、 １２ｃ 第１開口、 １２ｄ 第２開口、１３ 第１軸受、 １４ 第２軸受、 １５ 回転軸、 １５ａ 第１端部、 １５ｂ 第２端部、 １５ｃ 凹部、 １６ ロータ、 １７ ロータ鉄心、 １８ ロータ磁石、 １９ ステータ、 ２０ ステータ鉄心、 ２１ ステータコイル、 ２２ 磁気発生ユニット、 ２３ ケース、 ２３ａ 円筒部、 ２３ｂ 底部、 ２３ｃ 切欠、 ２３ｄ 連通部、 ２４ 磁気発生体、 ２５ センサ基板、 ２６ 磁気式センサ、 ２７ 回転角度検出装置

Claims (4)

  1. 非磁性体で形成され、少なくとも一端が開放された円筒部と前記円筒部の径方向の外側の空間と内側との空間とをつなぐ連通部とを有したケースと、
    前記ケースにおいて前記円筒部の開放された端部の側まで前記円筒部と前記連通部とに連続的に充填され、前記連通部に充填された部分が前記円筒部に充填された部分よりも前記円筒部の開放された端部の側に配置されず、前記ケースの軸方向と直交する方向に着磁された磁気発生体と、
    を備え、
    前記磁気発生体は、前記ケースの開放された端部よりも突き出すまで充填され、前記ケースの開放された端部よりも突き出した部分の外径が前記ケースの円筒部の内径よりも大きく外径以下である磁気発生ユニット。
  2. 非磁性体で形成され、少なくとも一端が開放された円筒部と前記円筒部の径方向の外側の空間と内側との空間とをつなぐ連通部とを有したケースと、
    前記ケースにおいて前記円筒部の開放された端部の側まで前記円筒部と前記連通部とに連続的に充填され、前記連通部に充填された部分が前記円筒部に充填された部分よりも前記円筒部の開放された端部の側に配置されず、前記ケースの軸方向と直交する方向に着磁された磁気発生体と、
    を備え、
    前記ケースは、前記円筒部において前記連通部が前記外側の空間とつながる部分が平面となるように形成された磁気発生ユニット。
  3. 請求項１または請求項２に記載の磁気発生ユニットと、
    前記磁気発生体と対向した磁気式センサと、
    を備えた回転角度検出装置。
  4. 外郭となるハウジングと、
    前記ハウジングに設けられたステータと、
    前記ハウジングに回転自在に設けられた回転軸と、
    前記回転軸に設けられたロータと、
    前記回転軸の端部において、前記円筒部の開放された端部の側に設けられた請求項１または請求項２に記載の磁気発生ユニットと、
    前記磁気発生体と対向した磁気式センサと、
    を備えた回転電機。
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