JP7152239B2 - 回転検出器および電動機 - Google Patents

Description

本発明は、回転検出用歯車、回転検出器および電動機に関する。

シャフトに取付けられた回転体の回転を、センサを用いて検出することにより、当該シャフトが備えられた電動機の回転数を検出する技術が提案されている。

特許文献１には、回転体に油除け部を設けることにより、減速歯車列から滲み出すグリースが光学式検出器に付着するのを防止し、これにより、回転検出の狂いを防止することが記載されている。

特開２００６－１８０５６８号公報

しかしながら、従来の技術では、電動機の上側から当該電動機内に異物が入り込んできた場合には、当該異物がセンサに付着し、当該センサにおいて回転検出不良が生じる場合がある。

本発明の目的は、センサにおける回転検出不良を良好に防止し得る回転検出用歯車、回転検出器および電動機を提供することにある。

本発明の第１の態様は、電動機のシャフトに固定されるとともに前記シャフトの回転数を検出するために用いられる回転検出用歯車であって、前記回転検出用歯車の中心には前記シャフトに貫かれる貫通孔が形成されており、前記貫通孔が形成された一方の面に、凹部が形成されており、前記凹部は、前記回転検出用歯車の径方向外側に向かって前記凹部が浅くなるように形成された傾斜部を含む。

本発明の第２の態様は、回転検出器であって、上記のような回転検出用歯車と、前記回転検出用歯車の歯に対向するように配され、前記回転検出用歯車の回転角度を検出するセンサとを備える。

本発明の第３の態様は、電動機であって、上記のような回転検出用歯車と、前記シャフトが備えられたロータと、前記ロータを回転させるための力を発生させるステータとを備える。

本発明によれば、センサにおける回転検出不良を良好に防止し得る回転検出用歯車、回転検出器および電動機を提供することができる。

一実施形態による電動機を示す断面図である。 一実施形態による電動機に備えられた回転検出器を示す斜視図である。 一実施形態による電動機に備えられた回転検出器を示す断面図である。 一実施形態による回転検出器に備えられた回転検出用歯車を示す斜視図である。 参考例による電動機に備えられた回転検出器を示す断面図である。 一実施形態の変形例１による電動機に備えられた回転検出器を示す断面図である。 一実施形態の変形例２による電動機に備えられた回転検出器を示す断面図である。 一実施形態の変形例３による電動機に備えられた回転検出器を示す断面図である。

本発明に係る回転検出用歯車、回転検出器および電動機について、好適な実施形態をあげ、添付の図面を参照しながら以下に詳細に説明する。

［一実施形態］
一実施形態による回転検出用歯車、回転検出器および電動機について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態による電動機を示す断面図である。

本実施形態による電動機１０は、例えば、不図示のワークを加工する不図示の工作機械の不図示の主軸（主軸装置）等に備えられ得る。電動機１０は、かかる主軸によって保持された不図示の加工工具等を回転させ得る。

図１に示すように、電動機１０には、ステータ１２と、ハウジング１４Ａ、１４Ｂと、カバー１５と、ロータ１６とが備えられている。

ステータ１２には、ステータコア１８と、ステータコイル２０とが備えられている。ステータコア１８は、軸方向に積層された複数の電磁鋼板によって構成されている。なお、軸方向は、軸線（回転軸）Ｏに沿う方向、すなわち、図１における上下方向である。ステータコア１８は、全体として円筒状に形成されている。ステータ１２は、ロータ１６を回転させるための力を発生させる。

ハウジング１４Ａは、ステータ１２の軸方向一端、すなわち、図１における上側に備えられている。ハウジング１４Ｂは、ステータ１２の軸方向他端、すなわち、図１における下側に備えられている。図１は、ハウジング１４Ａが上側に位置し、ハウジング１４Ｂが下側に位置するように電動機１０を配した状態を示している。上側から下側に向かう方向は、重力方向である。

ハウジング１４Ａには、カバー１５が備えられている。カバー１５の内側には、後述する回転検出器１１が備えられている。

ロータ１６は、ステータ１２の径方向内側に回転可能に配されている。なお、径方向は、軸線Ｏを中心とする円の半径方向である。ロータ１６には、シャフト（回転シャフト）２２と、シャフト２２に固定されたロータコア２４とが備えられている。シャフト２２は、軸線Ｏを中心軸とする円形部材であり、軸方向に延在している。ロータコア２４は、円筒状に形成されている。ロータコア２４は、シャフト２２の径方向外側に位置している。ロータコア２４には、周方向に配列された不図示の複数の磁石が内蔵されている。なお、周方向とは、軸線Ｏを中心とする円の円周方向である。

シャフト２２は、軸受２６Ａと、軸受２６Ｂとによって、回転可能に支持されている。軸受２６Ａ、２６Ｂは、ハウジング１４Ａ、１４Ｂにそれぞれ固定されている。

電動機１０の下側には不図示の主軸装置が備えられ、当該主軸装置の下端には不図示の加工工具が保持される。

電動機１０を用いて加工工具を回転させることによってワークの加工が行われる場合等においては、以下のようなことが生じ得る。すなわち、シャフト２２とカバー１５との間の隙間からシャフト２２に沿ってカバー１５内に切削液、切粉等が入り込むことがあり得る。カバー１５の内側には、上述したように、回転検出器１１が備えられている。回転検出器１１には、シャフト２２に固定された回転検出用歯車２８が備えられている。カバー１５の内側に入り込んだ切削液、切粉等は、回転検出用歯車２８に到達し、回転検出用歯車２８が回転する際に飛散する。

図２は、本実施形態による電動機に備えられた回転検出器を示す斜視図である。図３は、本実施形態による電動機に備えられた回転検出器を示す断面図である。図４は、本実施形態による回転検出器に備えられた回転検出用歯車を示す斜視図である。

回転検出用歯車２８は、シャフト２２の回転、すなわち、電動機１０の回転を検出するために用いられ得る。回転検出用歯車２８は、一方の面３８Ａ（図３参照）と、一方の面３８Ａの反対側に位置する他方の面３８Ｂ（図３参照）とを有する。一方の面３８Ａと、他方の面３８Ｂとは、貫通孔４１によって貫かれている。貫通孔４１は、回転検出用歯車２８の中心に形成されている。このように、回転検出用歯車２８は、全体として環状に形成されている。回転検出用歯車２８の貫通孔４１は、シャフト２２によって貫かれている。回転検出用歯車２８は、シャフト２２の径方向外側に位置しており、シャフト２２に固定されている。回転検出用歯車２８は、例えば強磁性体によって構成され得るが、これに限定されるものではない。

回転検出用歯車２８の一方の面３８Ａには、凹部４０が形成されている。凹部４０は、深さが一定な平坦部４４と、回転検出用歯車２８の径方向外側に向かって凹部４０が浅くなるように形成された傾斜部４２を含む。傾斜部４２は、平坦部４４に対して径方向外側に位置している。凹部４０は、貫通孔４１から径方向外側に向かって形成されている。凹部４０の外径は、回転検出用歯車２８の外径の２分の１より大きく設定されている。凹部４０の外径は、回転検出用歯車２８の外径より小さく設定されている。

回転検出用歯車２８の歯３０に所定の間隙３２を介して対向するように、センサ３４が配されている。センサ３４は、回転検出用歯車２８の回転角度を検出し得る。センサ３４は、例えば、半導体磁気抵抗素子を用いて構成されているが、これに限定されるものではない。

センサ３４は、センサ台３６によって支持されている。センサ台３６は、環状に形成されている。センサ台３６の内径は、シャフト２２の外径より大きく設定されている。センサ台３６の内径は、回転検出用歯車２８の外径より小さく設定されている。センサ台３６の外径は、回転検出用歯車２８の外径より大きく設定されている。回転検出用歯車２８の一方の面３８Ａを上とし、回転検出用歯車２８の他方の面３８Ｂを下としたとき、センサ台３６は、回転検出用歯車２８の他方の面３８Ｂより下側に位置する。回転検出用歯車２８の一方の面３８Ａを上とし、回転検出用歯車２８の他方の面３８Ｂを下としたとき、傾斜部４２の面の延長線４６（図３参照）より下側にセンサ３４が位置している。こうして、本実施形態による回転検出器１１が構成されている。

図５は、参考例による電動機に備えられた回転検出器を示す断面図である。参考例による回転検出器１１１では、回転検出用歯車１２８の一方の面１３８Ａは単なる平面である。参考例による回転検出器１１１では、回転検出用歯車１２８の一方の面１３８Ａに到達した不図示の切削液、切粉等が、回転検出用歯車１２８が回転することによって、回転検出用歯車１２８の歯３０（図４参照）またはセンサ３４に付着する虞がある。回転検出用歯車１２８の歯３０またはセンサ３４に切削液、切粉等が付着すると、センサ３４において回転検出不良が生ずる場合がある。

これに対し、本実施形態では、回転検出用歯車２８の一方の面３８Ａに凹部４０が形成されており、凹部４０には、回転検出用歯車２８の径方向外側に向かって凹部４０が浅くなるように形成された傾斜部４２が形成されている。凹部４０に到達した切削液、切粉等は、回転検出用歯車２８が回転することによって、凹部４０の面に沿って飛散する。切削液、切粉等が傾斜部４２を通過する際には、傾斜部４２によって上向きの力が切削液、切粉等に加わる。傾斜部４２によって上向きの力が切削液、切粉等に加わるため、本実施形態によれば、切削液、切粉等が回転検出用歯車２８の歯３０またはセンサ３４に付着するのを防止することができ、ひいてはセンサ３４における回転検出不良を防止することができる。

しかも、本実施形態では、傾斜部４２の面の延長線４６より下側にセンサ３４が位置している。このため、本実施形態によれば、切削液、切粉等がセンサ３４に付着するのをより確実に防止することができ、センサ３４における回転検出不良をより確実に防止することができる。

（変形例１）
本実施形態の変形例１による回転検出用歯車、回転検出器および電動機について図６を用いて説明する。図６は、本変形例による電動機に備えられた回転検出器を示す断面図である。

図６に示すように、本変形例では、回転検出用歯車２８の一方の面３８Ａを上とし、回転検出用歯車２８の他方の面３８Ｂを下としたとき、回転検出用歯車２８の一方の面３８Ａ以下にセンサ３４が位置している。

本変形例によれば、回転検出用歯車２８の一方の面３８Ａ以下にセンサ３４が位置している。このため、回転検出用歯車２８に到達した切削液、切粉等は、回転検出用歯車２８が回転した際に、センサ３４の上方をより確実に通過するように飛散する。このため、本変形例によれば、切削液、切粉等がセンサ３４に付着するのをより確実に防止することができ、センサ３４における回転検出不良をより確実に防止することができる。

（変形例２）
本実施形態の変形例２による回転検出用歯車、回転検出器および電動機について図７を用いて説明する。図７は、本変形例による電動機に備えられた回転検出器を示す断面図である。

図７に示すように、本変形例では、深さが一定な平坦部４４（図３参照）が凹部４０に含まれておらず、傾斜部４２のみによって凹部４０が構成されている。

このように、傾斜部４２のみによって凹部４０を構成するようにしてもよい。本変形例においても、回転検出用歯車２８の径方向外側に向かって凹部４０が浅くなるように傾斜部４２が形成されている。このため、本変形例においても、回転検出用歯車２８に到達した切削液、切粉等は、回転検出用歯車２８が回転した際に、センサ３４の上方を通過するように飛散する。このため、本変形例においても、回転検出用歯車２８に到達した切削液、切粉等がセンサ３４に付着するのを防止することができ、センサ３４における回転検出不良をより確実に防止することができる。

（変形例３）
本実施形態の変形例３による回転検出用歯車、回転検出器および電動機について図８を用いて説明する。図８は、本変形例による電動機に備えられた回転検出器を示す断面図である。

図８に示すように、本変形例では、傾斜部４２の面が曲面によって構成されている。

このように、傾斜部４２の面を曲面によって構成するようにしてもよい。本変形例においても、回転検出用歯車２８に到達した切削液、切粉等は、回転検出用歯車２８が回転した際に、センサ３４の上方を通過するように飛散する。このため、本変形例においても、回転検出用歯車２８に到達した切削液、切粉等がセンサ３４に付着するのを防止することができ、センサ３４における回転検出不良をより確実に防止することができる。

上記実施形態をまとめると以下のようになる。

回転検出用歯車（２８）は、電動機（１０）のシャフト（２２）に固定されるとともにシャフト（２２）の回転数を検出するために用いられる回転検出用歯車（２８）であって、回転検出用歯車（２８）の中心にはシャフト（２２）に貫かれる貫通孔（４１）が形成されており、貫通孔（４１）が形成された一方の面（３８Ａ）に、凹部（４０）が形成されており、凹部（４０）は、回転検出用歯車（２８）の径方向外側に向かって凹部（４０）が浅くなるように形成された傾斜部（４２）を含む。

このような構成によれば、凹部（４０）に到達した切削液、切粉等は、回転検出用歯車（２８）が回転することによって、凹部（４０）の面に沿って飛散する。切削液、切粉等が傾斜部（４２）を通過する際には、傾斜部（４２）によって上向きの力が切削液、切粉等に加わる。傾斜部（４２）によって上向きの力が切削液、切粉等に加わるため、このような構成によれば、切削液、切粉等が回転検出用歯車（２８）の歯（３０）またはセンサ（３４）に付着するのを防止することができ、ひいてはセンサ（３４）における回転検出不良を防止することができる。

凹部（４０）は、深さが一定な平坦部（４４）を更に含み、傾斜部（４２）は、平坦部（４４）に対して径方向外側に位置しているようにしてもよい。このような構成によれば、回転検出用歯車（２８）の強度を確保しつつ、傾斜部（４２）の傾斜角を大きくすることができ、ひいては、切削液、切粉等に上向きの力を十分に加えることができる。このため、このような構成によれば、切削液、切粉等が回転検出用歯車（２８）の歯（３０）またはセンサ（３４）に付着するのをより確実に防止することができ、ひいてはセンサ（３４）における回転検出不良をより確実に防止することができる。

凹部（４０）は、貫通孔（４１）から径方向外側に向かって形成されているようにしてもよい。

凹部（４０）の外径は、回転検出用歯車（２８）の外径の２分の１より大きいようにしてもよい。このような構成によれば、切削液、切粉等を回転検出用歯車（２８）の外周よりも外側により確実に飛散させることが可能となり、切削液、切粉等が回転検出用歯車（２８）の歯（３０）またはセンサ（３４）に付着するのをより確実に防止することができる。したがって、このような構成によれば、センサ（３４）における回転検出不良をより確実に防止することができる。

回転検出器（１１）は、上記のような回転検出用歯車（２８）と、回転検出用歯車（２８）の歯（３０）に対向するように配され、回転検出用歯車（２８）の回転角度を検出するセンサ（３４）とを備える。

一方の面（３８Ａ）を上とし、一方の面（３８Ａ）の反対側の面（３８Ｂ）を下としたとき、傾斜部（４２）の面の延長線（４６）より下側にセンサ（３４）が位置しているようにしてもよい。このような構成によれば、回転検出用歯車（２８）が回転する際に、センサ（３４）の上方を通過するように切削液、切粉等が飛散する。このため、このような構成によれば、切削液、切粉等がセンサ（３４）に付着するのをより確実に防止し得る。したがって、このような構成によれば、切削液、切粉等が回転検出用歯車（２８）の歯（３０）またはセンサ（３４）に付着するのをより確実に防止することができ、センサ（３４）における回転検出不良をより確実に防止することができる。

回転検出用歯車（２８）の一方の面（３８Ａ）以下にセンサ（３４）が位置しているようにしてもよい。このような構成によれば、切削液、切粉等がセンサ（３４）に付着するのをより確実に防止し得る。したがって、このような構成によれば、切削液、切粉等が回転検出用歯車（２８）の歯（３０）またはセンサ（３４）に付着するのをより確実に防止することができ、センサ（３４）における回転検出不良をより確実に防止することができる。

電動機（１０）は、上記のような回転検出用歯車（２８）と、シャフト（２２）が備えられたロータ（１６）と、ロータ（１６）を回転させるための力を発生させるステータ（１２）とを備える。

上記のような電動機（１０）は、工作機械の主軸に取り付けられる工具を回転するために用いられるようにしてもよい。

１０…電動機 １１、１１１…回転検出器
１２…ステータ １４Ａ、１４Ｂ…ハウジング
１５…カバー １６…ロータ
１８…ステータコア ２０…ステータコイル
２２…シャフト ２４…ロータコア
２６Ａ、２６Ｂ…軸受 ２８、１２８…回転検出用歯車
３０…歯 ３２…間隙
３４…センサ ３６…センサ台
３８Ａ、１３８Ａ…一方の面 ３８Ｂ…他方の面
４０…凹部 ４１…貫通孔
４２…傾斜部 ４４…平坦部
４６…延長線

Claims (7)

1. 電動機のシャフトに固定されるとともに前記シャフトの回転数を検出するために用いられる回転検出用歯車と、前記回転検出用歯車の歯に対向するように配され、前記回転検出用歯車の回転角度を検出するセンサとを備える回転検出器であって、
   前記回転検出用歯車の中心には前記シャフトに貫かれる貫通孔が形成されており、
   前記貫通孔が形成された一方の面に、凹部が形成されており、
   前記凹部は、前記回転検出用歯車の径方向外側に向かって前記凹部が浅くなるように形成された傾斜部を含み、
   前記一方の面を上とし、前記一方の面の反対側の面を下としたとき、前記傾斜部の面の延長線より下側に前記センサが位置している、回転検出器。
2. 請求項１に記載の回転検出器において、
   前記凹部は、深さが一定な平坦部を更に含み、
   前記傾斜部は、前記平坦部に対して前記径方向外側に位置している、回転検出器。
3. 請求項１または２記載の回転検出器において、
   前記凹部は、前記貫通孔から前記径方向外側に向かって形成されている、回転検出器。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の回転検出器において、
   前記凹部の外径は、前記回転検出用歯車の外径の２分の１より大きい、回転検出器。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の回転検出器において、
   前記回転検出用歯車の前記一方の面以下に前記センサが位置している、回転検出器。
6. 請求項１～４のいずれか１項に記載の回転検出器と、
   前記シャフトが備えられたロータと、
   前記ロータを回転させるための力を発生させるステータと
   を備える、電動機。
7. 請求項６に記載の電動機は、工作機械の主軸に取り付けられる工具を回転するために用いられる、電動機。

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