WO2020121529A1

WO2020121529A1 - 電動機

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Publication number: WO2020121529A1
Application number: PCT/JP2018/046172
Authority: WO
Inventors: 稔浩田中; 治之長谷川; 文昭土屋
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2020-06-18
Also published as: CN113169620A; CN113169620B; JPWO2020121529A1; JP6584730B1; DE112018008135T5

Abstract

電動機は、筒状の固定子と、固定子の内側に配置されて回転可能に支持された回転子と、回転子の回転を規制するブレーキと、回転子の回転を検出する検出器と、複数の端子が設けられた１つのコネクタ（１２）と、を備える。コネクタ（１２）には、回転子を回転させる電力を伝達する動力線に接続された動力用端子（３１）と、ブレーキに電力を伝達するブレーキ線が接続されたブレーキ用端子（４１）と、検出器からの信号を伝達する信号線に接続された信号用端子（５１）と、が設けられる。動力用端子（３１）が配置される領域（３２）と、信号用端子（５１）が配置される領域（５２）との間にブレーキ用端子（４１）が配置される領域（４２）が設けられる。領域（３２）と、領域（５２）との間に設けられた金属製の遮蔽板（２３）をさらに備える。

Description

電動機

　本発明は、コネクタが設けられた電動機に関する。

　電動機には、回転子を回転させる電力を伝達させる動力線、回転子の回転を規制するブレーキを動作させる電力を伝達するブレーキ線、および検出器からの電気信号を伝達する信号線を備えたものがある。このような電動機は、動力線、ブレーキ線および信号線に外部配線を接続するために、動力線に接続された端子が設けられたコネクタ、ブレーキ線に接続された端子が設けられたコネクタ、および信号線に接続された端子が設けられたコネクタを備える。

　コネクタに接続される外部配線の先端には、コネクタに装着されるプラグが設けられている。上述した各端子は、１つのコネクタにまとめて配置することで、コネクタにプラグを装着する工数の削減を図ることができる。特許文献１には、複数の種類の端子がまとめて配置されたコネクタに装着可能なプラグが開示されている。

特開２０１６－０１８７４８号公報

　特許文献１に開示された構成では、アクチュエータ動作用の動力線、計測機器類への電力供給用の電力線、アクチュエータ制御用や計測機器用の信号線があり、動力線と信号線の間に電力線を配置する事により、信号線を動力線から距離を確保した位置に配置する事ができ、かつ導電性のノイズ遮蔽部材を動力線、電力線、信号線のそれぞれの間に配置する事により、耐ノイズ性能を向上させている。しかしながら、動力線の隣に電力線を配置しているため、ノイズ遮蔽部材で分離している構造となっているが、動力線からのノイズが電力線に重畳し、計測機器類が誤作動する懸念があり、電力線から動力線への距離も確保する必要がある。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数種類の端子をコネクタにまとめて配置しつつ、信号線へのノイズの影響の軽減を図ることのできる電動機を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、筒状の固定子と、固定子の内側に配置されて回転可能に支持された回転子と、回転子の回転を規制するブレーキと、回転子の回転を検出する検出器と、複数の端子が設けられた１つのコネクタと、を備える。コネクタには、回転子を回転させる電力を伝達する動力線に接続された第１の端子と、ブレーキに電力を伝達するブレーキ線が接続された第２の端子と、検出器からの信号を伝達する信号線に接続された第３の端子と、が設けられる。第１の端子が配置される領域と、第３の端子が配置される領域との間に第２の端子が配置される領域が設けられる。また、第１の端子が配置される領域と、第３の端子が配置される領域との間に設けられた金属製の遮蔽板をさらに備える。

　本発明にかかる電動機は、複数種類の端子をコネクタにまとめて配置しつつ、信号線へのノイズの影響の軽減を図ることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる電動機の断面図図１に示すＡ線に沿ってコネクタを見た図実施の形態１におけるコネクタの第１の変形例を示す図実施の形態１におけるコネクタの第２の変形例を示す図実施の形態１におけるコネクタの第３の変形例を示す図実施の形態１におけるコネクタの第４の変形例を示す図実施の形態１におけるコネクタの第５の変形例を示す図

　以下に、本発明の実施の形態にかかる電動機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかる電動機の断面図である。電動機１０１は、電動機１０１の回転を検出した結果に基づくフィードバック制御が可能とされたサーボモータである。図１において、紙面における右方向の側が、電動機１０１のうち負荷が接続される側である負荷側であって、紙面における左方向の側が反負荷側であるものとする。

　電動機１０１は、筒状の固定子３と、固定子３の内側に配置された回転子２とを備える。回転子２には、軸部１が連結されている。軸部１は、負荷側に設けられた軸受７と、反負荷側に設けられた軸受８とによって、回転軸Ｎを中心に回転可能に支持されている。電動機１０１では、固定子３に電力が供給されることによって磁界が発生され、固定子３が発生する磁界と回転子２が発生する磁界との相互作用によって、回転子２と軸部１とが回転する。

　第１のブラケット４と、フレーム５と、第２のブラケット６と、検出器カバー１０とは、電動機１０１の外殻を構成している。固定子３は、フレーム５へ圧入されている。第１のブラケット４は、フレーム５よりも負荷側に設けられている。軸受７は、第１のブラケット４に支持されている。第２のブラケット６は、フレーム５よりも反負荷側に設けられている。軸受８は、回転子２よりも反負荷側にて軸部１を回転自在に支持する。板バネ９は、第１のブラケット４と軸受７との隙間に設けられている予圧バネである。板バネ９は、軸受７への予圧の印加により、軸受７の振動を低減する。

　電動機１０１は、第２のブラケット６の反負荷側に、軸部１の回転を強制的に止めるブレーキ２０と、ブレーキ２０を収容するブレーキカバー２２とを備える。例えば、ブレーキ２０は、電力が供給されていない状態では軸部１に当接して軸部１の回転を規制し、電力が供給された状態では軸部１から離れて軸部１を回転可能とする。

　電動機１０１は、軸部１の回転位置を検出して検出結果を示す電気信号を出力する検出器１１と、検出器１１を収容する検出器カバー１０と、を備える。検出器カバー１０は、第２のブラケット６よりも反負荷側に配置されている。検出器カバー１０は、反負荷側の端が塞がれた筒状体であって、円筒形状をなしている。ブレーキカバー２２によって塞がれている。

　検出器１１は、軸部１に取り付けられたディスク１３と、軸部１の回転位置の検出結果を示す電気信号を出力する回路部である回路基板１４とを有する。回転位置とは、回転軸Ｎを中心とする回転角度を表す。検出器１１は、回路基板１４のうち負荷側へ向けられた面を覆うとともにディスク１３を収容するハウジング１５を有する。軸部１のうち反負荷側の端部は、ハウジング１５の内部に入り込んでいる。ディスク１３は、軸部１のうちの反負荷側の端部に取り付けられており、軸部１とともに回転する。

　検出器１１は、ディスク１３を透過またはディスク１３にて反射した光を検出して、軸部１の回転位置を検出する光学式のエンコーダである。検出器１１は、永久磁石または誘導コイルの回転による磁界の変化を検出して得られた電気信号を基に、軸部１の回転位置を検出する磁気式のエンコーダであってもよい。

　検出器カバー１０には、１つのコネクタ１２が設けられている。コネクタ１２には、後述する複数の端子が設けられる。コネクタ１２に設けられた各端子には、回転子２を回転させる電力を伝達する動力線１６、ブレーキ２０を動作させる電力を伝達するブレーキ線２１、または検出器１１からの電気信号を伝達する信号線１７が接続される。

　図２は、図１に示すＡ線に沿ってコネクタを見た図である。コネクタ１２には、動力線１６に接続された第１の端子である動力用端子３１、ブレーキ線２１に接続された第２の端子であるブレーキ用端子４１、および信号線１７に接続された第３の端子である信号用端子５１が設けられている。本実施の形態１にかかる電動機１０１では、動力用端子３１、ブレーキ用端子４１、信号用端子５１を１つのコネクタ１２にまとめることで、電動機１０１の製造コストの削減、およびコネクタ１２へのプラグの接続工数の削減が図られている。

　次に、コネクタ１２における動力用端子３１、ブレーキ用端子４１、信号用端子５１の配置について説明する。コネクタ１２では、動力用端子３１が配置される領域３２と、信号用端子５１が配置される領域５２との間に、ブレーキ用端子４１が配置される領域４２が設けられている。

　以上説明した電動機１０１によれば、動力用端子３１、ブレーキ用端子４１、および信号用端子５１を１つのコネクタ１２にまとめて配置することで、動力用端子３１、ブレーキ用端子４１、および信号用端子５１を別々のコネクタに配置するよりも、コネクタ１２にプラグを取付ける際の工数の削減を図ることができる。また、コネクタ１２の数を減らすことができ、電動機１０１の製造コストの削減を図ることができる。

　また、領域３２，４２，５２の配置によって、領域３２に配置された動力用端子３１と、領域５２に配置された信号用端子５１とが、領域４２に配置されたブレーキ用端子４１によって離される。

　動力用端子３１に接続された動力線１６からは多くのスイッチングノイズが発生する。動力用端子３１に接続された動力線１６と、信号用端子５１に接続された信号線１７とが近づきすぎると、動力線１６で発生するスイッチングノイズが、例えば信号線１７を通じて伝達される電気信号に混入して、電動機１０１が誤作動するおそれがある。

　動力用端子３１、ブレーキ用端子４１、および信号用端子５１を１つのコネクタ１２にまとめた場合には、動力線１６と信号線１７とが近づきやすくなる。本実施の形態１にかかる電動機１０１では、領域４２に配置されたブレーキ用端子４１によって、動力用端子３１と信号用端子５１とが離されているので、そこに接続された動力線１６と信号線１７とが離れやすくなる。

　したがって、動力線１６で発生するスイッチングノイズが信号線１７を通じて伝達される電気信号に混入することを抑えることができる。すなわち、各端子３１，４１，５１を１つのコネクタ１２にまとめて製造コストおよびプラグの接続工数の削減を図りつつ、信号線１７へのスイッチングノイズの影響を抑えて、電動機１０１の動作の信頼性の向上を図ることができる。なお、ブレーキ線２１から発生するノイズは、動力線１６から発生するノイズに比べて小さいので、ブレーキ線２１から発生するノイズが信号線１７に与える影響も小さくて済む。

　また、電動機１０１にブレーキ２０が設けられていない場合には、ブレーキ用端子４１同士を短絡させておくことで、スイッチングノイズの影響を抑えて、電動機１０１の動作の信頼性のより一層の向上を図ることができる。

　また、コネクタ１２を角型のコネクタとすることで、コネクタ１２の小型化を図ることができる。

　図３は、実施の形態１におけるコネクタの第１の変形例を示す図である。第１の変形例にかかるコネクタ１２では、ブレーキ用端子４１が配置される領域４２と、信号用端子５１が配置される領域５２との間を遮る遮蔽板２３が設けられている。遮蔽板２３は、例えば金属製である。遮蔽板２３を設けることで、信号線１７へのスイッチングノイズの影響をより一層抑えて、電動機１０１の動作の信頼性のより一層の向上を図ることができる。なお、動力用端子３１が配置される領域３２と、ブレーキ用端子４１が配置される領域４２との間に遮蔽板２３を設けてもよい。

　図４は、実施の形態１におけるコネクタの第２の変形例を示す図である。第２の変形例にかかるコネクタ１２では、信号用端子５１が配置される領域が、その機能によってさらに規定されている。まず、信号用端子５１には、信号線１７のうち検出器１１に電力を伝達する検出器電源線に接続される検出器電源端子５１ａと、検出器１１からの位置検出信号である電気信号を伝達する検出器信号線に接続される検出器信号端子５１ｂとが含まれる。

　また、第２の変形例にかかるコネクタ１２では、検出器信号端子５１ｂが配置される領域５２ｂと、ブレーキ用端子４１が配置される領域４２との間に、検出器電源端子５１ａが配置される領域５２ａが設けられる。これにより、動力用端子３１と検出器信号端子５１ｂとをより一層離して、検出器信号線を通じて伝達される電気信号に動力線１６からのスイッチングノイズが混入することをより確実に抑えることができる。したがって、電動機１０１の動作の信頼性のより一層の向上を図ることができる。

　なお、図４では、遮蔽板２３を設けた例を示しているが、遮蔽板２３を必ずしも設ける必要はない。遮蔽板２３が設けられていなくても、各端子３１，４１，５１ａ，５１ｂの配置によって、電気信号にスイッチングノイズが混入することを抑える効果を得ることができる。

　図５は、実施の形態１におけるコネクタの第３の変形例を示す図である。第３の変形例にかかるコネクタ１２では、アース線に接続される第４の端子であるアース用端子６１が設けられている。第３の変形例にかかるコネクタ１２では、アース用端子６１が配置される領域６２は、ブレーキ用端子４１が配置される領域４２を挟んで、信号用端子５１が配置される領域５２の反対側に設けられている。これまで説明してきた例と同様に、信号用端子５１と動力用端子３１とを離して、スイッチングノイズの影響を軽減して、電動機１０１の動作の信頼性の向上を図ることができる。また、アース線と動力線１６とは線径が同じであることが多く、同じ線径の配線同士をまとめることで、コネクタ１２の小型化を図ることができる。

　なお、図５では、遮蔽板２３を設けた例を示しているが、遮蔽板２３を必ずしも設ける必要はない。遮蔽板２３が設けられていなくても、各端子３１，４１，５１，６１の配置によって、電気信号にスイッチングノイズが混入することを抑える効果を得ることができる。

　図６は、実施の形態１におけるコネクタの第４の変形例を示す図である。動力線１６に比べて信号線１７へのノイズの影響が少ないアース用端子６１を、動力用端子３１が配置される領域３２と、信号用端子５１が配置される領域５２との間に設けている。この構成を採用するために、第４の変形例にかかるコネクタ１２では、領域３２，４２，５２の配列方向である第１の方向と垂直な方向である第２の方向に端子が３列で並べられている。また、ブレーキ用端子４１が配置される領域４２とアース用端子６１が配置される領域６２とが、第２の方向に沿って並べられている。この構成によって、第１の方向に沿ったコネクタ１２の小型化を図ることができる。また、動力用端子３１と信号用端子５１とを離すことができるので、スイッチングノイズの影響を軽減して、電動機１０１の動作の信頼性の向上を図ることができる。なお、図６では、遮蔽板２３を設けた例を示しているが、遮蔽板２３を必ずしも設ける必要はない。遮蔽板２３が設けられていなくても、各端子３１，４１，５１，６１の配置によって、電気信号にスイッチングノイズが混入することを抑える効果を得ることができる。

　図７は、実施の形態１におけるコネクタの第５の変形例を示す図である。第５の変形例にかかるコネクタ１２では、第２の方向に並ぶ端子が１列となっている。アース用端子６１が配置される領域６２は、動力用端子３１が配置される領域３２と、ブレーキ用端子４１が配置される領域４２との間に設けられている。

　この配置によって、第２の方向に沿ったコネクタ１２の小型化を図りつつ、動力用端子３１と信号用端子５１とを離すことでスイッチングノイズの影響を軽減して、電動機１０１の動作の信頼性の向上を図ることができる。なお、図７では、遮蔽板２３を設けた例を示しているが、遮蔽板２３を必ずしも設ける必要はない。遮蔽板２３が設けられていなくても、各端子３１，４１，５１，６１の配置によって、電気信号にスイッチングノイズが混入することを抑える効果を得ることができる。

　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　１　軸部、２　回転子、３　固定子、４　第１のブラケット、５　フレーム、６　第２のブラケット、７，８　軸受、９　板バネ、１０　検出器カバー、１１　検出器、１２　コネクタ、１３　ディスク、１４　回路基板、１５　ハウジング、１６　動力線、１７　信号線、２０　ブレーキ、２１　ブレーキ線、２２　ブレーキカバー、２３　遮蔽板、３１　動力用端子、３２，４２，５２，５２ａ，５２ｂ，６２　領域、４１　ブレーキ用端子、５１　信号用端子、５１ａ　検出器電源端子、６１　アース用端子、１０１　電動機。

Claims

　筒状の固定子と、
　前記固定子の内側に配置されて回転可能に支持された回転子と、
　前記回転子の回転を規制するブレーキと、
　前記回転子の回転を検出する検出器と、
　複数の端子が設けられた１つのコネクタと、を備え、
　前記コネクタには、
　前記回転子を回転させる電力を伝達する動力線に接続された第１の端子と、
　前記ブレーキに電力を伝達するブレーキ線が接続された第２の端子と、
　前記検出器からの信号を伝達する信号線に接続された第３の端子と、が設けられ、
　前記第１の端子が配置される領域と、前記第３の端子が配置される領域との間に前記第２の端子が配置される領域が設けられ、
　前記第１の端子が配置される領域と、前記第３の端子が配置される領域との間に設けられた金属製の遮蔽板をさらに備えることを特徴とする電動機。
　前記第３の端子は、前記検出器に電力を伝達する検出器電源線に接続された検出器電源端子と、前記検出器からの電気信号を伝達する検出器信号線に接続された検出器信号端子とを含み、
　前記第２の端子が配置される領域と、前記検出器信号端子が配置される領域との間に、前記検出器電源端子が配置される領域が設けられることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
　前記コネクタには、アース線に接続される第４の端子が設けられ、
　前記第４の端子が配置される領域は、前記第２の端子が配置される領域を挟んだ前記第３の端子が配置される領域の反対側に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の電動機。
　前記第１の端子が配置される領域と、前記第２の端子が配置される領域と、前記第３の端子が配置される領域と、が並ぶ方向を第１の方向とし、第１の方向と垂直な方向を第２の方向とした場合に、第１の端子、第２の端子および第３の端子は、前記第２の方向に３列で配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動機。
　前記第１の端子が配置される領域と、前記第２の端子が配置される領域と、前記第３の端子が配置される領域と、が並ぶ方向を第１の方向とし、第１の方向と垂直な方向を第２の方向とした場合に、第１の端子、第２の端子および第３の端子は、前記第２の方向に１列で配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動機。
　前記コネクタは、角型であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の電動機。