JP7448365B2

JP7448365B2 - 電動機

Info

Publication number: JP7448365B2
Application number: JP2020017685A
Authority: JP
Inventors: 秀太中島
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-02-05
Filing date: 2020-02-05
Publication date: 2024-03-12
Anticipated expiration: 2040-02-05
Also published as: JP2021125960A

Description

本発明は、電動機に関する。

工作機械等、種々の機械に電動機が用いられる。電動機は、その回転状態を検出するセンサを備えることがある。このセンサは、電動機からの発熱および外部からの異物の双方から保護されることが望ましい。センサは、コイルなどのモータの他部材と比べて耐熱温度が低く、これがネックとなって電動機の出力を上げられないおそれがある。また、センサは外部からの異物（粉塵や切削液の飛沫）によって劣化するおそれもある。

しかしながら、センサを電動機からの発熱および外部からの異物の双方から適切に保護することは容易でない。例えば、カバーによって、センサを外部からの異物浸入から保護すると、カバー内に熱が籠りやすくなる。また、放熱板を付加してセンサの温度低下を図ると、外部から異物が浸入しやすくなる。特許文献１では、ロータ２で発生した熱を放熱するための放熱円盤９を冷却ファン６によって外気で強制的に冷却する。しかし、放熱円盤９をカバー３０よりも外側に配置するため、放熱円盤９とカバー３０間に隙間が必要となり、異物が浸入し易くなる。

特開２０１１－１０１５４９号公報

本発明は、内部での発熱および外部からの異物の双方からセンサの保護を図った電動機を提供することを目的とする。

本発明の態様に係る電動機は、ステータと、前記ステータの内周側に配置されるロータと、前記ロータに接続されるシャフトと、前記シャフトの一端側に配置され、前記シャフトを覆うカバーと、前記カバー内に設けられ、前記シャフトの回転を検出する回転検出器と、前記カバー内に設けられ、前記シャフトの一端部に接続され前記シャフトと一体的に回転する平板状の放熱部材と、を備える。前記カバーは、前記シャフトの周方向を覆う側壁部と、前記シャフトの一端側を覆う底壁部とを有する。前記放熱部材と前記底壁部との間には隙間が形成されている。

本発明によれば、内部での発熱および外部からの異物の双方からセンサの保護を図った電動機を提供することができる。

第１の実施形態に係る電動機を表す一部断面図である。第２の実施形態に係る電動機を表す一部断面図である。第３の実施形態に係る電動機を表す一部断面図である。

以下、実施形態に係る電動機について、詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る電動機１０を表す一部断面図である。電動機１０は、ステータ１１、ロータ１２、シャフト１３、回転軸１４、エンドブラケット１５ａ、１５ｂ、軸受１６ａ、１６ｂ、センサギア２１、センサ２２、カバー２３、放熱部材２４を有する。

ステータ１１は、略円筒形状を有する。ロータ１２は、ステータ１１の内周側に配置され、ステータ１１に対して回転する。シャフト１３は、ロータ１２と同軸に接続され、ロータ１２と一体に回転する。回転軸１４は、シャフト１３の出力側に接続され、回転力を外部に伝達する。エンドブラケット１５ａ、１５ｂは、軸受１６ａ、１６ｂを介して、シャフト１３を回転可能に支持する。

センサギア２１は、シャフト１３の非出力側（回転軸１４とは反対側）に設けられ、シャフト１３と一体的に回転する。センサギア２１は、磁性材料からなり、外周に沿って、円弧上に配置される複数の歯部を有する。

センサ２２は、例えば、磁気センサであり、カバー２３内に設けられ、シャフト１３の回転を検出する回転検出器として機能する。センサ２２は、シャフト１３の非出力側のエンドブラケット１５ｂに、センサギア２１と対向するように固定される。シャフト１３（センサギア２１）の回転によって、センサギア２１の複数の歯部がセンサ２２に順次に対向する。この結果、センサ２２は、磁場の変化として、シャフト１３（センサギア２１）の回転を検出する。

カバー２３は、シャフト１３の一端側（非出力側）、詳しくは、エンドブラケット１５ｂに配置され、シャフト１３、センサギア２１、センサ２２、放熱部材２４を覆い、外部からセンサ２２への異物の付着を防止する。カバー２３は、略有底円筒形状であり、シャフト１３の周方向を覆う側壁部２３１と、シャフト１３の一端側を覆う底壁部２３２とを有する。底壁部２３２と放熱部材２４との間に隙間ｄが形成されている。

放熱部材２４は、平板状（より詳細には、略円板形状）であり、カバー２３内に設けられ、シャフト１３の一端部（非出力側端部）に接続され、シャフト１３と一体的に回転する。放熱部材２４は、既述のように、カバー２３の底壁部２３２との間に隙間ｄを有し、カバー２３を通じて、センサ２２付近の熱を外部に放出する。

隙間ｄは、放熱部材２４とカバー２３間の熱伝導が良好となり、かつ放熱部材２４の回転を実質的に妨げない範囲、例えば、０．００５～５ｍｍである。

［第２の実施形態］
図２は、第２の実施形態に係る電動機１０ａを表す一部断面図である。本実施形態では、カバー２３の底壁部２３２内面、および放熱部材２４の底壁部２３２の内面と対向する面は、凹凸を有する。カバー２３と放熱部材２４が、互いに対向する凹凸を有することで、これらの表面積が増大し、カバー２３と放熱部材２４間の熱伝導の促進が図られる。

カバー２３の底壁部２３２の内面に、複数の突出部２３３（結果として、凹凸）が設けられる。また、放熱部材２４の底壁部２３２の内面と対向する面に、複数の凹部２４１（結果として、凹凸）が設けられる。

ここでは、複数の突出部２３３および複数の凹部２４１は、互いに対応して配置され、かつ、シャフト１３の中心軸を中心として同心円状に形成されている。カバー２３の底壁部２３２の複数の突出部２３３と、放熱部材２４の複数の凹部２４１とが、同心円状であり、シャフト１３の回転を阻害しない。このため、突出部２３３と凹部２４１とをより近接し、カバー２３と放熱部材２４間の熱伝導をより促進できる。

第２の実施形態は、カバー２３、放熱部材２４を除き、第１の実施形態と変わるところがないので、これら以外の記載を省略する。

［第３の実施形態］
図３は、第３の実施形態に係る電動機１０ｂを表す一部断面図である。電動機１０ｂは、カバー２３の底壁部２３２外側にファン３１、モータ３２、保持部材３３を備える。

ファン３１は、モータ３２によって回転され、カバー２３（の底壁部２３２の外側）に風を当てて、カバー２３、ひいては、センサ２２をさらに冷却することが可能となる。

保持部材３３は、ファン３１、モータ３２を保持し、流入口３４、流出口３５を有する。流入口３４は、保持部材３３の底部に、流出口３５は保持部材３３の側面に配置される。流入口３４から入った空気は、カバー２３の底壁部２３２外面に当たった後、流出口３５から流出する。

第３の実施形態は、ファン３１、モータ３２、保持部材３３を追加したことを除き、第１の実施形態と変わるところがないので、これら以外の記載を省略する。

なお、第２の実施形態の電動機１０ａにファン３１、モータ３２、保持部材３３を追加することも可能である。これにより、放熱部材２４とカバー２３間の熱伝導の向上およびカバー２３の冷却性向上の双方により、センサ２２のさらなる冷却が可能となる。

〔実施形態から得られる技術的思想〕
上記各実施形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。

〔１〕実施形態に係る電動機１０、１０ａ、１０ｂは、ステータ１１と、前記ステータの内周側に配置されるロータ１２と、前記ロータに接続されるシャフト１３と、前記シャフトの一端側に配置され、前記シャフトを覆うカバー２３と、前記カバー内に設けられ、前記シャフトの回転を検出する回転検出器（センサ２２）と、前記カバー内に設けられ、前記シャフトの一端部に接続され前記シャフトと一体的に回転する平板状の放熱部材２４と、を備える。前記カバーは、前記シャフトの周方向を覆う側壁部２３１と、前記シャフトの一端側を覆う底壁部２３２とを有する。前記放熱部材と前記底壁部との間には隙間ｄが形成されている。

これにより、カバー２３によって外部の異物から回転検出器２２を保護しつつ、放熱部材２４と底壁部２３２との間の隙間ｄを介して、回転検出器２２を冷却することが可能となる。

〔２〕前記底壁部２３２の内面は、凹凸形状を有し、前記放熱部材２４のうち、前記底壁部２３２の内面と対向する面は、凹凸形状を有する。これにより、カバー２３の底壁部２３２および放熱部材２４の対向する面それぞれが、互いに対向する凹凸を有することで、表面積の増大により、カバー２３と放熱部材２４間の熱伝導の促進が図られる。

〔３〕前記底壁部２３２の内面には、前記シャフト１３の中心軸を中心として同心円状に形成された複数の突出部２３３が設けられ、前記放熱部材２４のうち、前記底壁部２３２の内面と対向する面には、前記複数の突出部２３３に対応して前記シャフト１３の中心軸を中心として同心円状に形成される複数の凹部２４１が設けられている。これにより、カバー２３の底壁部２３２の複数の突出部２３３と、放熱部材２４の複数の凹部２４１とが、同心円状であり、シャフト１３の回転を阻害しないことから、突出部２３３と凹部２４１とをより近接し、カバー２３と放熱部材２４間の熱伝導をより促進できる。

〔４〕電動機は、前記カバー２３を冷却するファン３１をさらに備える。これにより、カバー２３に風を当て、回転検出器２２をさらに冷却することが可能となる。

〔５〕前記隙間が、０．００５～５ｍｍである。これにより、シャフト１３の回転を阻害せず、カバー２３と放熱部材２４間での熱伝導を促進できる。

１０…電動機２１…センサギア
２２…センサ２３…カバー
２４…放熱部材２３１…側壁部
２３２…底壁部２３３…突出部
２４１…凹部

Claims

ステータと、
前記ステータの内周側に配置されるロータと、
前記ロータに接続されるシャフトと、
軸受を介して前記シャフトを回転可能に支持するエンドブラケットと、
前記シャフトの一端側に配置され、前記シャフトを覆うカバーと、
前記カバー内において、前記エンドブラケットに固定して設けられ、前記シャフトの回転を検出する回転検出器と、
前記カバー内において、前記シャフトの、前記シャフトの回転力を外部に伝達する出力側の反対側である非出力側に設けられ、前記シャフトと一体的に回転可能なギアと、
前記カバー内に設けられ、前記シャフトの前記非出力側における一端部に接続され前記シャフトと一体的に回転する平板状の放熱部材と、
を備え、
前記ギアは、磁性材料からなり、前記シャフトの外周に沿って配置される複数の歯部を有し、
前記シャフトの回転によって、前記回転検出器は、前記ギアの複数の前記歯部と順次対向し、
前記カバーは、前記シャフトの周方向を覆う側壁部と、前記シャフトの一端側を覆う底壁部とを有し、
前記放熱部材と前記底壁部との間には隙間が形成されている、電動機。
請求項１に記載の電動機であって、
前記底壁部の内面は、凹凸形状を有し、
前記放熱部材のうち、前記底壁部の内面と対向する面は、凹凸形状を有する、電動機。
請求項１に記載の電動機であって、
前記底壁部の内面には、前記シャフトの中心軸を中心として同心円状に形成された複数の突出部が設けられ、
前記放熱部材のうち、前記底壁部の内面と対向する面には、前記複数の突出部に対応して前記シャフトの前記中心軸を中心として同心円状に形成される複数の凹部が設けられている、電動機。
請求項１～３のいずれか１項に記載の電動機であって、
前記カバーを冷却するファンをさらに備える、電動機。
請求項１～４のいずれか１項に記載の電動機であって、
前記隙間が、０．００５～５ｍｍである、電動機。