WO2023026732A1

WO2023026732A1 - エンコーダおよびそれを備えたモータ

Info

Publication number: WO2023026732A1
Application number: PCT/JP2022/028420
Authority: WO
Inventors: 晃太来嶋; 賢次古米; 旭生揚原
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2021-08-24
Filing date: 2022-07-22
Publication date: 2023-03-02
Also published as: CN117795294A; JPWO2023026732A1; EP4394333A1

Abstract

回転板の損傷を抑止する。エンコーダ（２０）は、ブラケット（１１）と、回転軸を中心に回転する回転板（２１）と、回転板（２１）に対向し、光源と受光素子の少なくとも一方を有する光学モジュール（２２）と、光学モジュール（２２）が取り付けられる基板（２３）と、ブラケット（１１）に固定され、基板（２３）を支持するフレーム（２４）と、を備える。ブラケット（１１）は、フレーム（２４）と対向する面に３つ以上の凹部（１１ａ）を有する。フレーム（２４）は、ブラケット（１１）の凹部（１１ａ）に隙間を介して入り込む３つ以上の凸部（２４ａ）を有する。回転板（２１）の径方向において、フレーム（２４）の内寸（Ｄ１）と回転板（２１）の外寸（Ｄ２）との差が、凹部（１１ａ）の内寸（Ｄ３）と凸部（２４ａ）の外寸（Ｄ４）との差よりも大きい。

Description

エンコーダおよびそれを備えたモータ

　本開示は、エンコーダおよびそれを備えたモータに関する。

　従来、モータのシャフトの回転位置を検出するエンコーダが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示されているエンコーダは、シャフトに装着され、所定のパターンが設けられた回転板と、所定のパターンを検出する検出器が設けられた本体部とを備えている。この本体部が、シャフトの軸方向から見て、検出部とシャフトの中心とを結ぶ仮想直線について線対称に配置される固定位置において所定の対象物に固定されている。

特開２０１４－２１１３４７号公報

　ところで、本体部を対象物に固定する際には、回転板に対する検出器の相対位置を調節するために、本体部の固定位置を微調整する必要がある。そのような微調整を行うとき、本体部と回転板が接触して回転板が変形あるいは損傷するおそれがある。このような状況において、本開示は、回転板の損傷を抑止することを目的の１つとする。

　本開示に係る第１の側面は、エンコーダに関する。当該エンコーダは、ブラケットと、回転軸を中心に回転する回転板と、前記回転板に対向し、かつ前記回転板に光を照射する光源と前記光源から照射されて前記回転板で反射した光または前記回転板を透過した光を受光する受光素子の少なくとも一方を含む、光学モジュールと、前記光学モジュールが取り付けられる基板と、前記ブラケットに固定され、前記基板を支持するフレームと、を備える。前記ブラケットは、前記フレームと対向する面に３つ以上の凹部を有し、前記フレームは、前記３つ以上の凹部にそれぞれ対応する位置に、前記ブラケットの前記凹部に隙間を介してそれぞれ入り込む３つ以上の凸部を有し、前記回転板の径方向において、前記フレームの内寸と前記回転板の外寸との差が、前記凹部の内寸と前記凸部の外寸との差よりも大きい。

　本開示に係る別の第２の側面は、モータに関する。当該モータは、上述のエンコーダと、前記ブラケットを貫通するシャフトと、前記シャフトに取り付けられたロータと、前記ロータと対向するステータと、前記ブラケットに結合され、前記ロータおよび前記ステータを収容するケースと、を備え、前記回転板は、前記シャフトへ取り付けられ、かつ前シャフトと共に回転する。

　本開示に係る別の第３の側面は、エンコーダに関する。当該エンコーダは、回転軸を中心に回転する回転板と、前記回転板に対向し、かつ前記回転板に光を照射する光源と前記光源から照射されて前記回転板で反射した光または前記回転板を透過した光を受光する受光素子の少なくとも一方を含む、光学モジュールと、前記光学モジュールが取り付けられる基板と、前記基板を支持するフレームと、を備える。前記基板は、前記基板と前記フレームを互いに位置決めされた状態で固定するねじがそれぞれ挿通される第１取付孔、第２取付孔、および第３取付孔を有する。前記フレームは、前記第１～第３取付孔に対応する位置に設けられ、前記ねじが挿通される３つの貫通孔を有し、前記回転板の径方向において、前記フレームの内寸と前記回転板の外寸との差が、前記第１～第３取付孔の内寸と前記ねじの軸部の外寸との差、または前記３つの貫通孔の内寸と前記ねじの軸部の外寸との差よりも大きい。

　本開示に係る別の第４の側面は、モータに関する。当該モータは、ブラケットと、前記ブラケットを貫通するシャフトと、上述の第３の側面のエンコーダと、を備え、前記回転板は、前記シャフトへ取り付けられ、かつ前記シャフトと共に回転し、前記基板は、前記フレームと共に前記ねじで前記ブラケットへ固定される。

　本開示によれば、回転板の損傷を抑止することができる。

実施形態１に係るエンコーダを備えるモータを概略的に示す断面図である。実施形態１に係るモータにおける、回転板からみたときの基板の概略図である。実施形態１に係るモータの、フレームをケースから見て示す概略図である。実施形態２に係るモータにおける、回転板からみたときの基板の概略図である。実施形態１に係るモータの、基板からみた回転板の上面を示す図である。実施形態１に係るモータが有する光学モジュール、基板および回転板の配置の関係を模式的に示す断面図である。実施形態１に係るモータが有する光学モジュールの光源および受光素子の配置を示す平面図である。実施形態１に係るモータのブラケットを基板から見て示す概略図である。実施形態１に係るモータについてブラケットを基板から見た場合に、ブラケットと、フレームの内周面と、ボスの外周面との配置関係を示す図である。実施形態１に係るモータの、変形例２における光学モジュール、基板および回転板の配置の関係を模式的に示す断面図である。

　本開示に係るエンコーダおよびモータの実施形態について例を挙げて以下に説明する。しかしながら、本開示は以下に説明する例に限定されない。以下の説明では、具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本開示の効果が得られる限り、他の数値や材料を適用してもよい。

　（エンコーダ）
　本開示の一実施形態に係るエンコーダ（以下、第１のエンコーダともいう。）は、ブラケットと、回転板と、光学モジュールと、基板と、フレームとを備える。

　ブラケットは、第１のエンコーダをモータのケースに取り付けるための部材である。

　回転板は、回転軸を中心に回転する。回転板は、モータのシャフトに取り付けられてもよい。回転板は、シャフトに対して直接的に取り付けられてもよいし、間接的に取り付けられてもよい。後者の場合、例えば、シャフトに固定されたボスに回転板が固定される。回転板は、シャフトの軸心を回転軸として、シャフトと共に回転する。回転板は、その周方向に沿って形成された所定のパターンを有する。所定のパターンは、シャフトの回転位置を検出するために用いられるパターンであってもよいし、シャフトの回転位置および回転数を検出するために用いられるパターンであってもよい。ここで、シャフトの回転位置とは、シャフトの相対角度位置または絶対角度位置のことであり、シャフトの回転数とは、シャフトが回転した回数のことである。

　光学モジュールは、回転板に光を照射する光源と、受光素子との少なくとも一方を有する。受光素子は、光源から照射されて回転板で反射した光（反射光）または回転板を透過した光（透過光）を受光する。受光素子が反射光を受光する場合、光源と受光素子の両方が、回転板の片側に配置される。一方、受光素子が透過光を受光する場合、光源と受光素子は、一方が回転板の一方側に、他方が回転板の他方側に配置される。受光素子は、受光した光を電気信号に変換し得る。この電気信号は、シャフトの回転位置や回転数を求めるために利用され得る。

　基板には、光学モジュールが取り付けられる。基板には、各種の電子部品が実装されてもよい。基板は、実質的に円板状であってもよい。「実質的に円板状」とは、例えば、外縁の８０％以上が円弧で構成される板状のことをいう。

　フレームは、回転板を収容すると共に、光学モジュールが回転板と対向するように基板を支持する。フレームと基板とは、所定の固定手段によって互いに固定されてもよい。フレームは、実質的に円筒状であってもよい。換言すると、フレームは、回転板の直径よりも大きい直径を有する円柱状の空間を内部に有してもよい。回転板の回転軸は、円柱状の空間と同軸である。フレームの外径は、基板の外径と等しくてもよいし異なってもよい。

　ここで、ブラケットは、フレームと対向する面に３つ以上の凹部を有する。３つ以上の凹部は、回転板の回転軸に沿う方向に凹んでいてもよい。３つ以上の凹部は、同心円状に配置されていてもよい。３つ以上の凹部は、モータの周方向において、等間隔に配置されていてもよいし、不等配に配置されていてもよい。凹部は、回転板の回転軸に沿う方向から見て、例えば円形であってもよいが、これに限られるものではない。

　上述のフレームは、上記３つ以上の凹部にそれぞれ対応する位置に、ブラケットの凹部に隙間を介してそれぞれ入り込む３つ以上の凸部を有する。凸部の数は、凹部の数と同じであってもよいし、凹部の数よりも少なくてもよい。３つ以上の凸部は、回転板の回転軸に沿う方向に突出していてもよい。３つ以上の凸部の各々は、ブラケットの対応する凹部に入り込むように配置される。凸部は、回転板の回転軸に沿う方向から見て、例えば円形であってもよいが、これに限られるものではない。

　そして、回転板の径方向において、フレームの内寸（あるいは、内径）と回転板の外寸（あるいは、外径）との差（以下、寸法差Ａともいう。）は、ブラケットの凹部の内寸（凹部が円形であれば、内径）とフレームの凸部の外寸（凸部が円形であれば、外径）との差（以下、寸法差Ｂともいう。）よりも大きい。

　ここで、第１のエンコーダの組立時などに回転板に対する光学モジュールの相対位置を微調整する場合、光学モジュールが取り付けられた基板やフレームの位置を微調整することになる。この微調整に際しては、フレームの凸部がブラケットの凹部に入り込んでいるので、回転板の径方向において、凸部の外面が凹部の内面に接触しない範囲内でしかフレーム（および基板と光学モジュール）が移動しない。そして、上述の寸法差Ａと寸法差Ｂとの大小関係（寸法差Ａが寸法差Ｂより大きいという関係）があるため、当該範囲内でフレームを最大限に移動させたとしても、フレームの内面が回転板の外縁に接触しない。したがって、第１のエンコーダの組立時などに、フレームとの接触によって回転板が損傷することが抑止され得る。

　フレームが有する３つ以上の凸部は、回転板の回転軸周りに回転非対称な位置に配置されていてもよい。この構成によると、回転板の周方向において、フレームの凸部とブラケットの凹部とによって、フレームとブラケットとの間の相対位置が特定される。よって、第１のエンコーダの組立ミスを未然に防止することができる。なお、３つ以上の凸部は、回転板の回転軸周りに回転対称な位置に配置されていてもよい。例えば、３つの凸部を、回転板の周方向において等間隔に（１２０°間隔で）配置することが考えられる。

　本開示の別の一実施形態に係るエンコーダ（以下、第２のエンコーダともいう。）は、回転板と、光学モジュールと、基板と、フレームとを備える。第２のエンコーダの回転板および基板の構成は、第１のエンコーダのそれらと同じであってもよい。

　基板は、基板とフレームを互いに位置決めされた状態で固定するねじがそれぞれ挿通される第１取付孔、第２取付孔、および第３取付孔を有する。第１～第３取付孔は、回転板の回転軸周りに回転非対称な位置に配置されていてもよい。

　フレームは、第１～第３取付孔にそれぞれ対応する位置に設けられ、上記ねじがそれぞれ挿通される３つの貫通孔を有する。３つの貫通孔の中心は、回転板の回転軸に沿う方向から見て、第１～第３取付孔の中心と重なっていてもよい。

　そして、回転板の径方向において、フレームの内寸と回転板の外寸との差（寸法差Ａ）は、第１～第３取付孔の内寸とねじの軸部の外寸との差（以下、寸法差Ｃともいう。）、または３つの貫通孔の内寸とねじの軸部の外寸との差（以下、寸法差Ｄともいう。）よりも大きい。

　ここで、第２のエンコーダの組立時などに回転板に対する光学モジュールの位置を微調整する場合、光学モジュールが取り付けられた基板やフレームの位置を微調整することになる。この微調整に際しては、ねじの軸部が基板の対応する取付孔やフレームの対応する貫通孔に挿通されているので、回転板の径方向において、ねじの軸部が取付孔の内縁や貫通孔の内面に接触しない範囲内でしか基板やフレーム（および光学モジュール）が移動し得ない。そして、上述の寸法差Ａと寸法差Ｃまたは寸法差Ｄとの大小関係（寸法差Ａは、寸法差Ｃまたは寸法差Ｄよりも大きいという関係）があるため、当該範囲内で基板を最大限に移動させたとしても、フレームの内面が回転板の外縁に接触しない。したがって、第２のエンコーダの組立時などに、フレームとの接触によって回転板が損傷することが抑止され得る。

　（モータ）
　本開示の一実施形態に係るモータ（以下、第１のモータともいう。）は、上述の第１のエンコーダと、シャフトと、ロータと、ステータと、ケースとを備える。モータは、例えばインナーロータ型の三相同期電動機であってもよいが、これに限られるものではない。

　シャフトは、第１のエンコーダのブラケットを貫通する。第１のエンコーダの回転板は、シャフトへ取り付けられ、かつシャフトと共に回転する。

　ロータは、シャフトに取り付けられる。ロータは、例えば積層鋼板で構成されてもよいが、これに限られるものではない。ロータは、複数の永久磁石を有してもよい。ロータは、例えば埋込磁石型のロータであってもよいが、これに限られるものではない。

　ステータは、ロータと対向する。ステータは、ロータとエアギャップを介して対向してもよい。ステータは、例えば積層鋼板で構成されてもよいが、これに限られるものではない。ステータは、複数のティースと、ティースに巻回されたコイルとを有してもよい。ステータは、例えば集中巻方式のステータであってもよいが、これに限られるものではない。

　ケースは、ブラケットに結合され、ロータおよびステータを収容する。ケースとブラケットは、互いに別体であってもよいし、互いに一体形成されていてもよい。ケースは、非磁性体で構成されていてもよい。

　ブラケットは、ケースと共にロータおよびステータを収容してもよい。

　本開示の別の一実施形態に係るモータ（以下、第２のモータともいう。）は、ブラケットと、シャフトと、上述の第２のエンコーダとを備える。モータは、例えばインナーロータ型の三相同期電動機であってもよいが、これに限られるものではない。

　ブラケットは、第２のエンコーダが取り付けられる部材である。第２のエンコーダの基板は、フレームと共にねじでブラケットへ固定される。

　シャフトは、ブラケットを貫通する。第２のエンコーダの回転板は、シャフトへ取り付けられ、かつシャフトと共に回転する。

　以上のように、本開示によれば、エンコーダを組み立てる際などに回転板が損傷するのを抑止することができる。

　以下では、本開示に係るエンコーダおよびモータの一例について、図面を参照して具体的に説明する。以下で説明する一例のエンコーダおよびモータの構成要素には、上述した構成要素を適用できる。以下で説明する一例のエンコーダおよびモータの構成要素は、上述した記載に基づいて変更できる。また、以下で説明する事項を、上記の実施形態に適用してもよい。以下で説明する一例のエンコーダおよびモータの構成要素のうち、本開示に係るエンコーダおよびモータに必須ではない構成要素は省略してもよい。なお、以下で示す図は模式的なものであり、実際の部材の形状、寸法、数などを正確に反映するものではない。

　《実施形態１》
　本開示の実施形態１について説明する。本実施形態のモータ１０は、インナーロータ型の三相同期電動機であるが、これに限られるものではない。

　図１は、本実施形態に係るモータ１０を概略的に示す断面図である。図１に示すように、モータ１０は、シャフト１２と、ロータ１５と、ステータ１６と、ケース１７と、ブラケット１１を有するエンコーダ２０とを備える。なお、図１～図１０において、各部品の配置を明確に示すために、ｘｙｚ直交座標系が記されている。このｘｙｚ直交座標系は、基板２３からシャフト１２へ向かう方向を正の方向として、シャフト１２の軸心に平行にｚ軸が設けられる。また、基板２３の主面に平行な面をｘｙ平面とする。図２に示す基板２３の第３取付孔２３ｃから中点Ｍへ向かう方向を正の方向として、第３取付孔２３ｃから中点Ｍを通る直線に平行にｘ軸が設けられる。また、図２に示す基板２３の第１取付孔２３ａから第２取付孔２３ｂへ向かう方向を正の方向として、第１取付孔２３ａと第２取付孔２３ｂとを結ぶ線に平行にｙ軸が設けられる。なお、図１は、モータ１０の、シャフト１２の軸心を通りｘｚ平面に平行な平面で切った断面図である。

　シャフト１２は、ブラケット１１を貫通していて、ベアリング１３を介してブラケット１１に回転可能に支持される。シャフト１２には、エンコーダ２０の回転板２１（後述）が取り付けられ、この回転板２１はシャフト１２と共に回転する。

　ロータ１５は、シャフト１２に取り付けられる。ロータ１５は、シャフト１２と共に回転する。本実施形態のロータ１５は、埋込磁石型のロータであるが、これに限定されるものではない。

　ステータ１６は、ロータ１５とエアギャップを介して対向する。ステータ１６は、モータ１０の径方向において、ロータ１５の外側に設けられる。本実施形態のステータ１６は、集中巻方式のステータであるが、これに限られるものではない。

　ケース１７は、内部が中空になった筒状部材である。ケース１７は、ブラケット１１に結合され、ロータ１５およびステータ１６を収容する。ケース１７の内面には、ステータ１６が固定されている。ケース１７は、非磁性体（例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金）で構成される。本実施形態では、ケース１７とブラケット１１が互いに別体になっているが、両者は互いに一体形成されていてもよい。

　本実施形態のエンコーダ２０は、多回転型のアブソリュートエンコーダであるが、これに限られるものではない。本実施形態のエンコーダ２０は、バッテリ式のエンコーダであるが、永久磁石および発電素子を備えたバッテリレスのエンコーダであってもよい。図２は、実施形態１に係るモータ１０における、回転板２１からみたときの基板２３の概略図である。図３は、実施形態１に係るモータ１０の、フレーム２４をケース１７から見て示す概略図である。図１～図３に示すように、エンコーダ２０は、ブラケット１１と、回転板２１と、光学モジュール２２と、基板２３と、フレーム２４とを備える。なお、エンコーダ２０は、ブラケット１１を備えなくてもよいが、この場合でも、ブラケット１１はモータ１０の構成要素である。

　ブラケット１１は、エンコーダ２０をケース１７に取り付けるための部材である。ブラケット１１の中央には貫通孔が形成されており、当該貫通孔をシャフト１２が通っている。また、この貫通孔の内面には、シャフト１２を回転可能に支持するベアリング１３が固定されている。ブラケット１１は、ケース１７と共にロータ１５およびステータ１６を収容する。

　回転板２１は、ボス２５を介してモータ１０のシャフト１２に取り付けられる。回転板２１の外郭形状は、実質的に円形である。ボス２５は、そのボルト孔２５ａに挿通されるボルト２６によってシャフト１２に固定される。

　図５は、本実施形態に係るモータ１０の、基板２３からみた回転板２１の上面を示す図である。図１及び図５に示すように、回転板２１は、シャフト１２の軸心を回転軸として、シャフト１２と共に回転する。回転板２１は、その周方向に沿って形成された所定のパターン２１ｐを有する。所定のパターンは、シャフト１２の回転位置および回転数を検出するために用いられる。所定のパターン２１ｐは、例えば反射領域と非反射領域とが円周方向に隣り合って並んだ構成である。あるいは所定のパターン２１ｐは、反射領域がバーコードやＱＲコード（登録商標、以下同様）といったパターンによって形成されていてもよい。

　図６は、本実施形態に係るモータ１０の、光学モジュール２２、基板２３および回転板２１の配置の関係を模式的に示す断面図である。図７は、光学モジュール２２の光源２２ｓおよび受光素子２２ｒの配置を示す平面図である。図６に示すように、光学モジュール２２は、回転板２１に光を照射する光源２２ｓ（例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード））と、受光素子２２ｒ（例えば、フォトダイオード）とを有する。なお、受光素子２２ｒは複数個あり、それぞれ長方形状を有しており、長方形の長辺に平行になるように配置されている。光学モジュール２２は、回転板２１の回転軸に沿う方向（図１における上下方向。以下、単に軸方向ともいう。）から見て、以下に説明する図７に示すように略矩形状であるが、形状は特に限定されない。略矩形状とは、矩形状の他、矩形の角部が丸みを帯びた形状などをも含む。本実施形態の受光素子２２ｒは、光源から照射されて回転板２１で反射した光を受光する。受光素子２２ｒが光源２２ｓから照射されて回転板２１を透過した光を受光する構成としてもよい。受光素子２２ｒが回転板２１を透過した光を受光する構成の場合、図１において、光源は回転板２１の下方に配置され得る。受光素子は、受光した光を電気信号に変換する。この電気信号は、シャフト１２の回転位置および回転数を求めるために利用される。

　なお、図６の例では光学モジュール２２が光源２２ｓと受光素子２２ｒの両方を有する構成について示したが、光学モジュール２２は光源２２ｓまたは受光素子２２ｒのどちらかを有していればよい。例えば、光学モジュール２２が受光素子２２ｒを有し、光源２２ｓが基板２３に直接設けられていてもよい。

　基板２３には、光学モジュール２２が取り付けられる。また、基板２３には、各種の電子部品２７が実装される。

　図２は、本実施形態に係るモータ１０における、回転板２１からみたときの基板２３の概略図である。図２に示すように、基板２３は、実質的に円板状であって、第１取付孔２３ａ、第２取付孔２３ｂ、および第３取付孔２３ｃを有する。第１取付孔２３ａ～第３取付孔２３ｃには、図１に第３取付孔２３ｃの部分で示すように、基板２３をフレーム２４と共にブラケット１１に取り付けるためのねじ１４（あるいは、ボルト）がそれぞれ挿通される。ねじ１４は、基板２３とフレーム２４を互いに位置決めされた状態で固定する。すなわち、ねじ１４とブラケット１１との相対的な位置関係は固定される。第１取付孔２３ａ～第３取付孔２３ｃは、実質的に円形で、基板２３をその厚さ方向に貫通している。「実質的に円形」とは、例えば、外縁の８０％以上が円弧で構成される形状である。

　光学モジュール２２は、軸方向から見て、第１取付孔２３ａの中心と第２取付孔２３ｂの中心とを結ぶ第１線分Ｌ１の中点Ｍと重なる位置に配置されている。光学モジュール２２は、第１線分Ｌ１により第１領域２２ａと第２領域２２ｂとに区分されている。第１領域２２ａの面積と第２領域２２ｂの面積との比率は、１：１である。本実施形態では、軸方向から見て、矩形状の光学モジュール２２の中心点（２つの対角線の交点）と、第１線分Ｌ１の中点Ｍとが互いに一致している。ただし、光学モジュール２２は、軸方向から見て、その少なくとも一部が第１線分Ｌ１と重なるように配置されていればよい。このような配置により、光学モジュール２２が傾いたりするのを抑止して、これを安定的に保持することが可能となる。光学モジュール２２の中心点と第１線分Ｌ１の中点Ｍとの間の距離は、例えば５ｍｍ以下であってもよい。

　上述の第１線分Ｌ１と、第１取付孔２３ａの中心と第３取付孔２３ｃの中心とを結ぶ第２線分Ｌ２と、第２取付孔２３ｂの中心と第３取付孔２３ｃの中心とを結ぶ第３線分Ｌ３とは、頂角よりも底角が大きくかつ第１線分Ｌ１を底辺とする二等辺三角形を構成する。このように、第１取付孔２３ａ～第３取付孔２３ｃは、回転板２１の回転軸周りに回転非対称な位置に配置されている。

　フレーム２４は、ブラケット１１に固定される。フレーム２４は、実質的に円筒状である。フレーム２４は、回転板２１を収容すると共に、光学モジュール２２が回転板２１（より具体的には、回転板２１の所定のパターンが形成された領域）と対向するように基板２３を支持する。フレーム２４には、基板２３が所定の固定手段により固定されている。具体的には、フレーム２４には、基板２３がねじ１４により固定されている。

　なお、フレーム２４に基板２３を固定するにあたり、例えば、フレーム２４が有するピンを基板２３に形成されたピン孔に圧入することで、両者を互いに固定してもよい。

　図３は、本実施形態に係るモータ１０の、フレーム２４をケース１７から見て示す概略図である。図８は、本実施形態に係るモータ１０の、ブラケット１１を基板２３から見て示す概略図である。図９は、本実施形態に係るモータ１０についてブラケット１１を基板２３から見た場合に、ブラケット１１と、フレーム２４の内周面と、ボス２５の外周面との配置関係を示す図である。なお、図９において、フレーム２４の凸部２４ａおよびフレーム２４の内周面に対応する位置を破線で示し、ボス２５の外周面に対応する位置を一点鎖線で示す。

　図３に示すように、フレーム２４は、上述のねじ１４がそれぞれ挿通される３つの貫通孔２４ｂを有する。３つの貫通孔２４ｂは、基板２３の第１取付孔２３ａ～第３取付孔２３ｃにそれぞれ対応する位置に設けられる。各貫通孔２４ｂの内寸（内径）Ｄ７（図１参照）は、基板２３の第１取付孔２３ａ～第３取付孔２３ｃの内寸（内径）Ｄ６（図１参照）と実質的に等しいが、異なっていてもよい。各貫通孔２４ｂは、フレーム２４をその厚さ方向（図１における上下方向すなわちｚ軸方向）に貫通している。フレーム２４および基板２３は、ねじ１４によってブラケット１１に固定される。

　図８に示すように、ブラケット１１は、フレーム２４と対向する面（図１における上面）に３つの凹部１１ａを有する。３つの凹部１１ａは、ｚ軸方向に凹んでいる。３つの凹部１１ａは、モータ１０の周方向において、等間隔に（１２０°間隔で）配置されている。各凹部１１ａは、実質的に円形である。ただし、各凹部１１ａの形状は、楕円形や矩形、多角形など任意の形状であってもよい。

　図３および図８に示すように、フレーム２４は、上記３つの凹部１１ａにそれぞれ対応する位置に、ブラケット１１の３つの凹部１１ａに隙間（回転板２１の径方向における隙間）を介してそれぞれ入り込む３つの凸部２４ａを有する。３つの凸部２４ａは、ｚ軸方向に突出している。３つの凸部２４ａは、フレーム２４の周方向において、等間隔に（１２０°間隔で）配置されている。各凸部２４ａは、実質的に円形である。ただし、各凸部２４ａの形状は、楕円形や矩形、多角形など任意の形状であってもよい。

　図１および図９に示すように、回転板２１の径方向（例えば、図１においては左右方向（ｘ軸方向）。以下、単に径方向ともいう。）において、フレーム２４の内寸（内径）Ｄ１と回転板２１の外寸（外径）Ｄ２との差（寸法差Ａ）は、ブラケット１１の凹部１１ａの内寸（内径）Ｄ３と、フレーム２４の凸部２４ａの外寸（外径）Ｄ４との差（寸法差Ｂ）よりも大きい。寸法差Ｂは、凹部１１ａに対する凸部２４ａの可動距離の最大値に相当する。一例として、寸法差Ａは、２ｍｍ以上、３ｍｍ以下であってもよく、寸法差Ｂは、０．５ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であってもよい。なお、フレーム２４の内寸Ｄ１は、回転板２１の外寸Ｄ２よりも大きく（Ｄ１＞Ｄ２）、凹部１１ａの内寸Ｄ３は、凸部２４ａの外寸Ｄ４よりも大きい（Ｄ３＞Ｄ４）。このようにすることで、径方向において、フレーム２４の凸部２４ａおよびフレーム２４の内周面は、常にボス２５の外周面よりも外に位置することになる。

　また、図１に示すように、径方向において、寸法差Ａは、基板２３の第１取付孔２３ａの内寸（内径）Ｄ６と、ねじ１４の軸部の外寸（外径）Ｄ５との差（寸法差Ｃ）よりも大きい。寸法差Ｃは、ねじ１４に対する基板２３の可動距離の最大値に相当する。一例として、寸法差Ｃは、０．５ｍｍ以上、１．５ｍ以下であってもよい。なお、第１取付孔２３ａの内寸Ｄ６は、ねじ１４の軸部の外寸Ｄ５よりも大きい（Ｄ６＞Ｄ５）。

　さらに、径方向において、寸法差Ａは、フレーム２４の貫通孔２４ｂの内寸（内径）Ｄ７と、ねじ１４の軸部の外寸Ｄ５との差（寸法差Ｄ）よりも大きい。寸法差Ｄは、ねじ１４に対するフレーム２４の可動距離の最大値に相当する。一例として、寸法差Ｄは、０．５ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であってもよい。なお、貫通孔２４ｂの内寸Ｄ７は、ねじ１４の軸部の外寸Ｄ５よりも大きい（Ｄ７＞Ｄ５）。

　上述の寸法差Ａと寸法差Ｂ～Ｄとの大小関係により、次の利点が得られる。すなわち、エンコーダ２０の組立時などに回転板２１に対する光学モジュール２２の相対位置を微調整する場合、光学モジュール２２が取り付けられた基板２３やフレーム２４の位置を微調整することになる。この微調整に際しては、相対的に小さい寸法差Ｂ～Ｄが存在する部材間（例えば、凸部２４ａを有するフレーム２４と凹部１１ａを有するブラケット１１との間）の物理的干渉により、フレーム２４や基板２３の回転板２１に対する径方向の移動範囲が制限される。この制限された移動範囲では、相対的に大きな寸法差Ａが存在するフレーム２４と回転板２１との間では物理的な干渉が生じない。したがって、フレーム２４の凸部２４ａおよびフレーム２４の内周面が、常にボス２５の外周面よりも外に位置することになる。そのため、エンコーダ２０の組立時などに、フレーム２４とボス２５との接触によって回転板２１が損傷するのを抑止することができる。

　光学モジュール２２に配置された光源２２ｓと受光素子２２ｒが光学モジュール２２のどの位置に配置されるかについて、図７を用いて以下に説明する。図７は、本実施形態に係るモータ１０において、回転板２１から光学モジュール２２をみたときの平面図である。

　光学モジュール２２は、第１線分Ｌ１により第１領域２２ａと第２領域２２ｂとに区分されている。第１領域２２ａには複数個の受光素子２２ｒが配置され、第２領域２２ｂには光源２２ｓが配置されている。複数個の受光素子２２ｒは、それぞれ矩形形状を有しており、矩形の長辺に平行になるように配置されている。このようにすることにより、光学モジュール２２は、軸方向から見て、その少なくとも一部が第１線分Ｌ１と重なるように配置されているので、光学モジュール２２をねじ止めする際に光学モジュール２２が傾いたりするのを抑止して、これを安定的に保持することが可能となる。

　なお、図７において、複数個の受光素子２２ｒは、それぞれの長辺が第１線分Ｌ１に垂直になるように配置されているが、この配置に限られず、例えば複数個の受光素子２２ｒの長辺が第１線分に平行になるように配置されてもよい。また、図７の例では、光学モジュール２２は３個の受光素子２２ｒを有しているが、３個に限らず、２個または４個以上の受光素子を有していてもよい。光学モジュール２２が複数の受光素子２２ｒを有するのは、光源２２ｓからの光が複数の受光素子２２ｒにまたがって照射することにより、シャフト１２の回転位置および回転数を精度よく求めるためである。なお、複数の受光素子２２ｒは同じ形状を有しているが、それぞれ異なる形状を有していてもよいし、２つが同じ形状で残りが別の形状を有していてもよい。また、光源２２ｓの光強度のみを得るのであれば、受光素子２２ｒは単数であってもよい。

　また、図７の場合とは逆に、第１領域２２ａには光源２２ｓが配置され、第２領域２２ｂには複数個の受光素子２２ｒが配置されていてもよい。また、光源２２ｓと複数個の受光素子２２ｒの１つが第１線分Ｌ１と重なるように配置されていてもよい。

　〈変形例〉
　図１０は、本実施形態に係るモータ１０の、変形例における光学モジュール２２、基板２３および回転板２１の配置の関係を模式的に示す断面図である。変形例は、受光素子２２ｒが光学モジュール２２に固定され、光源２２ｓがブラケット１１に固定される。光源２２ｓから発した光Ｌｂは、回転板２１に設けられたパターン２１ｐを透過し、受光素子２２ｒに入射される。受光素子２２ｒが、光Ｌｂがパターン２１ｐを透過することにより得られるパターンを読み取ることにより、回転板２１の回転数および回転角度を読み取ることができる。この場合所定のパターン２１ｐは、例えば透過領域と非透過領域とが円周方向に隣り合って並んだ構成である。なお透過領域は、例えば回転板２１に設けられた貫通孔によって形成できる。所定のパターン２１ｐは、透過領域がバーコードやＱＲコードといったパターンによって形成されていてもよい。

　なお、上記変形例について、受光素子２２ｒが光学モジュール２２に固定され、光源２２ｓがブラケット１１に固定される代わりに、光源２２ｓが光学モジュール２２に固定され、受光素子２２ｒがブラケット１１に固定されていてもよい。

　《実施形態２》
　本開示の実施形態２について説明する。本実施形態は、基板２３の、光学モジュール２２などの配置が上記実施形態１と異なる。他の構成については、実施形態１と同様である。以下、上記実施形態１と異なる点について主に説明する。

　図４は、本実施形態に係るモータ１０における、回転板２１からみたときの基板２３の概略図である。図４に示すように、軸方向から見て、光学モジュール２２は、第１線分Ｌ１上に配置されているが、第１線分Ｌ１の中点Ｍと重ならない位置に配置されている。また、光学モジュール２２において、第１領域２２ａの面積と第２領域２２ｂの面積との比率は、１：２である。このように、軸方向から見て、光学モジュール２２が第１線分Ｌ１の中点Ｍと重なる位置に配置されていなくても、また光学モジュール２２の中心点が第１線分Ｌ１上に位置していなくても、本開示の効果を得ることは可能である。

　また、第１取付孔２３ａ～第３取付孔２３ｃは、回転板２１の回転軸周りに回転対称な位置に配置されている。より具体的に、第１取付孔２３ａ～第３取付孔２３ｃは、シャフト１２の軸心を中心として同心円状に配置され、かつ基板２３の周方向において等間隔に（１２０°間隔で）配置されている。したがって、本実施形態では、第１線分Ｌ１、第２線分Ｌ２、および第３線分Ｌ３によって正三角形が構成されている。

　本開示は、エンコーダおよびそれを備えたモータに利用できる。

１０：モータ
　１１：ブラケット
　　１１ａ：凹部
　１２：シャフト
　１３：ベアリング
　１４：ねじ
　１５：ロータ
　１６：ステータ
　１７：ケース
　２０：エンコーダ
　２１：回転板
　２２：光学モジュール
　　２２ａ：第１領域
　　２２ｂ：第２領域
　２３：基板
　　２３ａ：第１取付孔
　　２３ｂ：第２取付孔
　　２３ｃ：第３取付孔
　２４：フレーム
　　２４ａ：凸部
　　２４ｂ：貫通孔
　２５：ボス
　　２５ａ：ボルト孔
　２６：ボルト
Ｄ１：内寸
Ｄ２：外寸
Ｄ３：内寸
Ｄ４：外寸
Ｄ５：外寸
Ｄ６：内寸
Ｄ７：内寸
Ｌ１：第１線分
Ｌ２：第２線分
Ｌ３：第３線分
Ｍ：中点

Claims

　ブラケットと、
　回転軸を中心に回転する回転板と、
　前記回転板に対向し、かつ前記回転板に光を照射する光源と前記回転板で反射した前記光または前記回転板を透過した前記光を受光する受光素子の少なくとも一方を含む、光学モジュールと、
　前記光学モジュールが配置された基板と、
　前記ブラケットに固定され、かつ前記基板を支持するフレームと、
を備え、
　前記ブラケットは、前記フレームと対向する面に３つ以上の凹部を有し、
　前記フレームは、３つ以上の前記凹部にそれぞれ対応する位置に、前記ブラケットの前記凹部に隙間を介してそれぞれ入り込む３つ以上の凸部を有し、
　前記回転板の径方向において、前記フレームの内寸と前記回転板の外寸との差が、前記凹部の内寸と前記凸部の外寸との差よりも大きい、エンコーダ。
　３つ以上の前記凸部は、前記回転軸の周りに回転非対称な位置に配置されている、請求項１に記載のエンコーダ。
　請求項１または２に記載のエンコーダと、
　前記ブラケットを貫通するシャフトと、
　前記シャフトに取り付けられたロータと、
　前記ロータと対向するステータと、
　前記ブラケットに結合され、前記ロータおよび前記ステータを収容するケースと、
を備え、
　前記回転板は、前記シャフトへ取り付けられ、かつ前記シャフトと共に回転する、モータ。
　前記ブラケットは、前記ケースと共に前記ロータおよび前記ステータを収容する、請求項３に記載のモータ。
　回転軸を中心に回転する回転板と、
　前記回転板に対向し、かつ前記回転板に光を照射する光源と前記光源から照射されて前記回転板で反射した前記光または前記回転板を透過した前記光を受光する受光素子の少なくとも一方を含む、光学モジュールと、
　前記光学モジュールが取り付けられた基板と、
　前記基板を支持するフレームと、
を備え、
　前記基板は、前記基板と前記フレームを互いに位置決めされた状態で固定するねじがそれぞれ挿通される第１取付孔、第２取付孔、および第３取付孔を有し、
　前記フレームは、前記第１～第３取付孔にそれぞれ対応する位置に設けられ、前記ねじがそれぞれ挿通される３つの貫通孔を有し、
　前記回転板の径方向において、前記フレームの内寸と前記回転板の外寸との差が、前記第１～第３取付孔の内寸と前記ねじの軸部の外寸との差、または３つの前記貫通孔の内寸と前記ねじの軸部の外寸との差よりも大きい、エンコーダ。
　ブラケットと、
　前記ブラケットを貫通するシャフトと、
　請求項５に記載のエンコーダと、
を備え、
　前記回転板は、前記シャフトへ取り付けられ、かつ前記シャフトと共に回転し、
　前記基板は、前記フレームと共に前記ねじで前記ブラケットへ固定される、モータ。