JP5037827B2 - 電気モータにおけるホールセンサの取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、電気モータにおけるホールセンサの取付構造に関する。

従来、ロータの磁極の変化をホールセンサによって検出し、その磁極の変化に対応して励磁コイルに電圧を加え、ロータ及びロータに接続された回転軸の回転を制御する電気モータが知られている。この際、ホールセンサは、回転軸の軸方向に、ロータの磁極部に対向して配設されると共に、励磁コイルに対して絶縁を維持できるように空隙を介して配設されている（例えば、特許文献１、２参照）。

また、電気モータと減速機とが一体に接合され、減速機における歯車機構を潤滑する潤滑剤が電気モータのケース内に流入することがないように、その接合部にシーリング部材が備えられているものがある（例えば、特許文献３参照）。
特開２００５−１６０２９６号公報 特開２００６−２５５８６号公報 特開２００４−１０８５２１号公報

従来の電気モータのホールセンサの取付構造によれば、軸方向のサイズが、励磁コイルとホールセンサとの間の絶縁距離（空隙）によって制約を受け、小形化することが困難であった。また、電気モータを減速機に接合して用いる際に、電気モータと減速機との接合部におけるシーリングが万が一破損した際に、潤滑剤が電気モータのケース内に流入してホールセンサ及びホールセンサの回路部に付着し、これらを損なう虞があった。つまり、歯車機構を潤滑する潤滑剤には磨耗粉などの金属粉が混入されているので、これがホールセンサやその回路部に付着すると電気的な短絡をおこす虞がある。

そこで、本発明は、軸方向のサイズを小形化できると共に、ホールセンサと励磁コイルとの絶縁性を向上でき、更には、万が一歯車機構を潤滑する潤滑剤が電気モータ内に流入した際に、潤滑剤がホールセンサ及びホールセンサの回路部に付着することがないように防止できる電気モータにおけるホールセンサの取付構造を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた本発明は、電気モータにおけるホールセンサの取付構造において、ケース内に、回転軸と、前記回転軸に同軸状に接続され、その周面に沿って複数の磁極部が並設されたロータと、前記ロータと同軸状に配設され、間隙を介して前記ロータの外周を覆うステータと、前記ステータの内周から前記ロータの外周に向けて放射状に突出する複数の電機子コアと、該電機子コアに集中巻きされた励磁コイルと、前記ロータの軸方向に前記磁極に対向して配設され、前記ロータの回転動作に伴って前記ロータの磁界の変化を検出し、前記ステータに対する前記ロータの回転量を検出するホールセンサと、耐油性を備えた絶縁材と、を備え、前記絶縁材は、略コの字断面を有する環状に形成されており、軸方向に沿って配設される相対向する第一及び第二の側部と、両側部を連結する第三の側部と、径方向における前記第一及び第二の側部の間に位置して前記ホールセンサを収納する環状部と、を有し、前記第一及び第二の側部のそれぞれが、前記ケースに連結され、前記ホールセンサが配置される空間が、前記ロータ及び前記ステータが配置される空間に対して前記絶縁材を介して画成され、シーリングされていることを特徴とする。

これによれば、励磁コイル及びロータの磁極部とホールセンサとの間に絶縁材を介在させたので、絶縁材を介在させない場合に比べ、励磁コイルとホールセンサとの絶縁性を向上でき、延いては、電気モータの軸方向のサイズを小形化できる。つまり、励磁コイルとホールセンサとを空隙を介して配置するよりも絶縁材を介して配置する方が絶縁性を向上できるので、励磁コイルとホールセンサとの間隙を小さくでき、軸方向のサイズを小形化できる。

また、絶縁材が耐油性を備え、この絶縁材が、略コの字断面を有する環状に形成され、軸方向に沿って配設される相対向する第一及び第二の側部と、両側部を連結する第三の側部と、径方向における前記第一及び第二の側部の間に位置して前記ホールセンサを収納する環状部とを有し、前記第一及び第二の側部のそれぞれが前記ケースに連結され、前記ホールセンサが配置される空間が、前記ロータ及び前記ステータが配置される空間に対して前記絶縁材を介して画成され、シーリングされていることにより、電気モータが回転軸を介して減速機等の歯車機構に接続して用いられる際に、歯車機構を潤滑する潤滑剤が電気モータのケース内に流入しても、潤滑剤がホールセンサ及び回路基板に付着することがないように防止できる。

前記ホールセンサが回路基板に接続され、該ホールセンサ及び回路基板が、軸方向において前記ロータ及び前記ステータを介して前記回転軸の出力側の反対側に備えられていると、励磁コイルとホールセンサとの絶縁を維持できると共に、潤滑剤が回転軸の出力側から電気モータのケース内に流入しても、潤滑剤がホールセンサ及び回路基板に付着することがないように防止できる。

前記ケースが、前記ロータ及び前記ステータを収納する第一のケースと、該第一のケースの軸方向の一端に接続された第二のケースとによって構成され、前記絶縁材の環状部の内径側に配置された第一の側部が前記第二のケースに連結すると共に、外径側に配置された第二の側部が前記第一のケースの内周に連結するように構成されていると、ロータ、ステータ及び回転軸の出力側を収納する空間とホールセンサ及び回路基板を収納する空間との間を絶縁材でシーリングできる。

本発明の電気モータにおけるホールセンサの取付構造は、励磁コイル及びロータの磁極部とホールセンサとの間に絶縁材を介在させたので、絶縁材を介在させない場合に比べ、励磁コイルとホールセンサととの絶縁性を向上でき、延いては、電気モータの軸方向のサイズを小形化できる。

また、電気モータが回転軸を介して減速機等の歯車機構に接続して用いられる際に、歯車機構を潤滑する潤滑剤が電気モータのケース内に流入しても、潤滑剤がホールセンサ及び回路基板に付着することがないように防止できる。

また、励磁コイルとホールセンサとの絶縁を維持でき、ロータ、ステータ及び回転軸の出力側を収納する空間とホールセンサ及び回路基板を収納する空間との間を絶縁材でシーリングできる。

次に、本発明の陶芸用電気窯の一実施例を図面にもとづいて説明する。図１は、本発明の一実施例の電気モータにおけるホールセンサの取付構造が適用された電気モータの断面図、図２は、（ａ）が図１におけるＹ−Ｙ断面図、（ｂ）が図１におけるＳ−Ｓ断面図である。

図１〜図２に表したように、電気モータ１は、ステータ２と、ステータ２と同軸でその内側に配設されたロータ３とから構成されるＤＣブラシレスタイプであって、回転軸４ａ、４ｂと、回転軸４ａ、４ｂと同軸状に接続され、その周面に沿って複数の永久磁石１５が並設されたロータ３と、ロータ３と同軸状に配設され、間隙を介してロータ３の外周を覆うステータ２と、第一のケース１０、第二のケース１１、第三のケース１２とを備えている。

第一のケース１０、第二のケース１１、第三のケース１２は、ボルト１３を介して一体に固定されている。また、第三のケース１２には、当該電気モータ１の駆動力を伝達する減速機との接続のための、取付け孔１２ａや嵌合穴１２ｂが備えられている。

ロータ３は、軸方向の両側に突出するように回転軸４ａ、４ｂが一体に構成され、回転軸４ａ、４ｂがベアリング１４、１６を介して第三のケース１２及び第二のケース１１に回動自在に支持されている。また、第三のケース１２側に位置する回転軸４ａは、回転駆動力を例えば減速機などの歯車機構に伝達するためのものであって、第三のケース１２より外側に突出するように備えられている。

また、ロータ３は、周方向に沿って永久磁石（所謂、本発明における磁極である。）１５を備えている。永久磁石１５は、フェライト系の異方性希土類磁石からなり、半径方向に（つまり、外周面側と内面周側とに）Ｓ極とＮ極とをもつ。そして、複数の永久磁石１５は、夫々のＳ極とＮ極がロータ３の外周面側に交互に現れるように配設されている。

永久磁石１５は、励磁コイル９と対向するようにＳ極とＮ極が交互に配置されている。本実施例では、永久磁石１５が１０極で構成され、励磁コイル９が、交互にＵ、Ｖ、Ｗの三相で、１２個で構成されている。

ステータ２は、第一のケース１０に圧入されて支持され、その内周面からロータ３の外周面に向けて放射状に突出する複数の電機子コア２ａを備え、この各電機子コア２ａに励磁コイル９が集中巻きされている。

また、電気モータ１は、ロータ３の回転動作に伴ってロータ３の磁界の変化を検出し、ステータ２に対するロータ３の相対回転量を検出する複数のホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及びホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの回路部が搭載された回路基板２１を備えている。また、ホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び回路基板２１は、軸方向においてロータ３及びステータ２を介して出力側の回転軸４ａの反対側に備えられている。

そして、電気モータ１は、ケーブルを介して励磁コイル９に通電することにより、ロータ３及び回転軸４ａ、４ｂを回転し、永久磁石１５の磁極の変化をホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び回路基板２１を介して検出し、図示しない制御器によって回転速度や位置決めの制御を行うように構成されている。

次に、ホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び回路基板２１は、絶縁材２２によって覆われている。また、回路基板２１が図示されない金具を介して第二のケース１１に固定され、ホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃが回路基板２１に固定されている。

絶縁材２２は、略コの字断面を有する環状に形成されて、コの字における相対向する第一の側部２２ａ、第二の側部２２ｂがロータ３の軸方向に沿って配設され、両側部２２ａ、２２ｂを連結する第三の側部２２ｃが励磁コイル９及びロータ３の永久磁石１５と複数のホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃとの間に配設され、ホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃが回路基板２１を介して環状部２２ｄに沿って複数収納されている。

また、絶縁材２２は、電気的な絶縁性を有する樹脂を用いて形成され、第三の側部２２ｃの厚みが所望の絶縁特性を満足するように設定されている。さらに、絶縁材２２は、歯車機構を潤滑する潤滑剤が付着した際に、潤滑剤に浸食されることがないように耐油性を備えた樹脂を用いて形成されている。

また、絶縁材２２は、環状部２２ｄの内径側に配置された第一の側部２２ａが第二のケース１１に連結すると共に、外径側に配置された第二の側部２２ｂが第一のケース１０の内周に連結するように構成されている。そして、ホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃが配置される空間が、ロータ３及びステータ２、回転軸４ａ、４ｂが配置される空間に対して絶縁材２２を介して画成されている。

次に、前記実施例の電気モータ１におけるホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの取付構造の作用、効果を記載する。

本実施例の電気モータ１におけるホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの取付構造は、励磁コイル９及びロータ３の永久磁石１５とホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃとの間に絶縁材２２を配設したので、絶縁材２２を配設していない場合に比べ、励磁コイル９とホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃとの絶縁性を向上でき、延いては、電気モータ１の軸方向のサイズを小形化できる。

また、本実施例の電気モータ１におけるホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの取付構造は、ホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃが回路基板２１に接続され、ホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び回路基板２１が、軸方向においてロータ３及びステータ２を介して出力側の回転軸４ａの反対側に備えられ、絶縁材２２がホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び回路基板２１を覆うように備えられているので、電気モータ１を回転軸４ａを介して減速機等の歯車機構に接続して用いる際に、歯車機構を潤滑する潤滑剤が電気モータ１内に流入しても、潤滑剤がホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び回路基板２１に付着することがないように防止できる。

また、本発明の電気モータ１におけるホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの取付構造は、絶縁材２１が、略コの字断面を有する環状に形成されて、コの字における相対向する両側部２２ａ、２２ｂがロータ３及びステータ２の軸方向に沿って配設され、両側部２２ａ、２２ｂを連結する第三の側部２２ｃが励磁コイル９及びロータ３の永久磁石１５とホールセンサ２２ａ、２２ｂとの間に配設され、ホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃが環状部２２ｄに沿って収納され、且つ、ホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃが配置される空間が、ロータ３及びステータ２が配置される空間に対して絶縁材２２を介して画成されているので、励磁コイル９とホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃとの絶縁を向上できると共に、潤滑剤が出力側の回転軸４ａ側から電気モータ１内に流入しても、潤滑剤がホールセンサ２２ａ、２２ｂ及び回路基板２１に付着することがないように防止できる。

また、本発明の電気モータ１におけるホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの取付構造は、電気モータ１のケースが、ロータ３及びステータ２を収納する第一のケース１０と、第一のケース１０の軸方向の一端に接続された第二のケース１１とによって構成され、絶縁材２２の環状部２２ｄの内径側に配置された第一の側部２２ａが第二のケース１１に連結すると共に、外径側に配置された第二の側部２２ｂが第一のケース１０の内周に連結するように構成されているので、ロータ３、ステータ２及び回転軸４ａ、４ｂ、２０ｃを収納する空間とホールセンサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び回路基板２１を収納する空間との間を絶縁材２２でシーリングできる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、種種の太陽をとることができる。

本発明の一実施例の電気モータにおけるホールセンサの取付構造が適用された電気モータの断面図である。 （ａ）が図１におけるＹ−Ｙ断面図、（ｂ）が図１におけるＳ−Ｓ断面図である。

１…電気モータ、２…ステータ、２ａ…電機子コア、３…ロータ、４ａ，４ｂ…回転軸、９…励磁コイル、１０…第一のケース、１１…第二のケース、１２…第三のケース、１２ａ…取付け孔、１２ｂ…嵌合穴、１３…ボルト、１４，１６…ベアリング、１５…永久磁石、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…ホールセンサ、２１…回路基板、２２…絶縁材、２２ａ…第一の側部、２２ｂ…第二の側部、２２ｃ…第三の側部、２２ｄ…環状部。

Claims (4)

1. ケース内に、
   回転軸と、
   前記回転軸に同軸状に接続され、その周面に沿って複数の磁極部が並設されたロータと、
   前記ロータと同軸状に配設され、間隙を介して前記ロータの外周を覆うステータと、
   前記ステータの内周から前記ロータの外周に向けて放射状に突出する複数の電機子コアと、
   前記電機子コアに集中巻きされた励磁コイルと、
   前記ロータの軸方向に前記磁極に対向して配設され、前記ロータの回転動作に伴って前記ロータの磁界の変化を検出し、前記ステータに対する前記ロータの回転量を検出するホールセンサと、
   耐油性を備えた絶縁材と、
   を備え、
   前記絶縁材は、略コの字断面を有する環状に形成されており、軸方向に沿って配設される相対向する第一及び第二の側部と、両側部を連結する第三の側部と、径方向における前記第一及び第二の側部の間に位置して前記ホールセンサを収納する環状部と、を有し、
   前記第一及び第二の側部のそれぞれが、前記ケースに連結され、
   前記ホールセンサが配置される空間が、前記ロータ及び前記ステータが配置される空間に対して前記絶縁材を介して画成され、シーリングされている、ことを特徴とする、電気モータにおけるホールセンサの取付構造。
2. 前記ホールセンサが回路基板に接続され、該ホールセンサ及び回路基板が、軸方向において前記ロータ及び前記ステータを介して前記回転軸の出力側の反対側に備えられている、ことを特徴とする請求項１に記載の電気モータにおけるホールセンサの取付構造。
3. 前記ケースが、前記ロータ及び前記ステータを収納する第一のケースと、該第一のケースの軸方向の一端に接続される第二のケースと、を有し、
   前記絶縁材の環状部の内径側に配置された第一の側部が前記第二のケースに連結されると共に、外径側に配置された第二の側部が前記第一のケースの内周に連結されている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気モータにおけるホールセンサの取付構造。
4. 前記回転軸の出力側に歯車機構が接続されている、ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電気モータにおけるホールセンサの取付構造。

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