JP6904803B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明は、感磁素子によってロータの回転を検出するエンコーダを備えるモータに関する。

特許文献１には、ロータの回転を検出するエンコーダを備えたモータが開示されている。特許文献１のモータにおいて、エンコーダは、基板に搭載される感磁素子と、モータの出力軸と一体に回転する磁石を備える。基板はモータケースに固定されたホルダによって支持される。感磁素子を搭載した基板および磁石はカバー部材によって覆われる。カバー部材は、モータケースに固定されるエンコーダケースの内側面に固定される。

特開２０１６−３８８８号公報

モータに搭載されるエンコーダは、各種ノイズの影響を受けるため、製品の使用環境により出力が変化して角度誤差の発生状況が変化するおそれがある。例えば、外乱磁界による磁気ノイズや電磁波ノイズの影響によって感磁素子の出力が変化する。また、感磁素子の出力、および、基板に搭載されたエンコーダ回路による感磁素子の出力の増幅値は、エンコーダが固定されるモータ本体のフレームグランドノイズや電源ノイズなどの電気的ノイズの影響を受けるおそれがある。

このようなノイズ対策として、特許文献１では、基板を覆うカバー部材として鉄などの磁性体からなるものを用いており、カバー部材を磁気シールドとして機能させている。しかしながら、カバー部材とモータケースとの間に隙間がある場合、隙間から回り込んでくる電磁波ノイズを遮断できない。そこで、電磁波ノイズ対策として、基板を覆うカバー部材をモータのフランジと接触する位置まで延ばすことにより、モータのフランジとカバー部材との隙間から侵入する電磁波ノイズを低減させることが提案されている。

しかしながら、基板を覆うカバー部材をモータのフランジまで延ばした場合、電磁波ノイズを低減させることができるものの、カバー部材がモータケースのフレームグランドと電気的に接続される。モータケースのフレームグランドやエンコーダケーブルには、ＥＳＤ（静電気放電）やＥＦＴ／Ｂ（電気的ファーストトランジェントバースト）などの電気的ノイズがのるため、エンコーダ回路の周囲に電気的ノイズが侵入する。特に、小型のモータでこのような構造を採用すると、フレームグランドと電気的に接続されるカバー部材をエンコーダ回路から離すことが困難である。従って、エンコーダ回路を電磁波ノイズから遮蔽できるものの、電気的ノイズの影響を低減させることができず、電気的ノイズ耐性が低下するという問題がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、エンコーダを備えるモータにおいて、エンコーダに対する磁気ノイズ、電磁波ノイズおよび電気的ノイズの遮蔽効果を高めることにある。

の課題を解決するために、本発明のモータは、回転軸およびモータケースを備えるモータ本体と、前記回転軸と一体に回転する磁石と、前記磁石と対向する感磁素子と、前記感磁素子が搭載され、前記感磁素子のグランド端子と接続されるシグナルグランドを備える基板と、前記磁石側から前記基板を覆う基板ホルダと、前記磁石とは反対側から前記基板を覆う第１シールド部材と、を有し、前記第１シールド部材および前記基板ホルダは導電性部材であり、前記シグナルグランドと電気的に接続され、前記基板は、導電性の固定部材を介して前記基板ホルダに固定され、前記固定部材を介して、前記シグナルグランドと前記基板ホルダが電気的に接続されることを特徴とする。

本発明では、このように、回転軸の回転を検出するエンコーダを備えるモータにおいて、エンコーダは、磁石と対向する感磁素子を備えている。感磁素子が搭載される基板は、基板上のエンコーダ回路のシグナルグラントに接続された基板ホルダによって磁石側から覆われるため、磁石側からの電磁波ノイズの影響および、モータのフレームグランドや電源またはエンコーダケーブル等にのってくる電気的ノイズの影響を低減できる。また、基板は、磁石とは反対側からシグナルグランド電位の第１シールド部材によって覆われるため、磁石とは反対側からの外乱磁界などの磁気ノイズの影響、電磁波ノイズの影響、および、電気的ノイズの影響を低減できる。従って、基板ホルダと第１シールド部材は、基板の磁石側および磁石とは反対側の両側で磁気シールドおよびシグナルグランド電位のシールド部材となるため、磁気ノイズおよび電磁波ノイズの遮蔽効果を高めることができるとともに、電気的ノイズの遮蔽効果を高めることができる。よって、エンコーダの角度誤差
を低減させることができる。また、このようにすると、簡単な構造で、基板ホルダと基板上のシグナルグランドとを電気的に接続できる。

本発明において、前記第１シールド部材は、前記基板ホルダの外周側まで延びており、前記基板ホルダの外周端部を介して前記シグナルグランドと電気的に接続されることが好ましい。このように、第１シールド部材を基板ホルダの外周側まで延ばしていれば、感磁素子の外周側を第１シールド部材で覆うことができるとともに、基板ホルダと第１シールド部材との間に隙間ができにくい。従って、磁気ノイズ、電磁波ノイズ、および、電気的ノイズの遮蔽効果を高めることができ、安定した遮蔽効果を得ることができる。

本発明において、前記第１シールド部材は、導電性接着材、カシメ、および圧入のいずれかによって前記基板ホルダの外周端部に固定されることが好ましい。このようにすると、より確実に、第１シールド部材をシグナルグランド電位に接続できる。また、基板ホルダと第１シールド部材との間に隙間をできにくくすることができる。

本発明において、前記第１シールド部材は、前記磁石とは反対側で前記基板と対向する端板部と、前記端板部から前記基板側に延びる筒状部を備え、前記筒状部および前記端板部の周方向の一部を切り欠いた開口部が形成されていることが好ましい。このようにすると、基板に設けられたコネクタとの接続用の差し込み口（開口部）を設けることができ、差し込み口を残して基板を覆うことができる。従って、エンコーダケーブル５の接続が容易な構造でありながら、磁気ノイズ、電磁波ノイズおよび電気的ノイズの影響を少なくすることができる。

本発明において、前記固定部材はスプリングピンであり、前記基板は、前記スプリングピンが挿入される固定孔を備えることが好ましい。このようにすると、スプリングピンの弾性によって基板ホルダに対する基板のがたつきを抑制できる。従って、基板の位置ずれを抑制できる。

本発明において、前記固定部材は、前記基板ホルダの中心を挟んで２本以上配置される
ことが好ましい。このようにすると、固定部材によって基板を位置決めできる。

本発明において、前記基板ホルダには、前記磁石側から前記感磁素子を覆う第２シールド部材が固定され、前記第２シールド部材は導電性部材であり、前記基板ホルダを介して前記シグナルグランドと電気的に接続されることが好ましい。このようにすると、磁石の側から回り込んでくる電磁波ノイズおよびフレームグランドノイズや電源ノイズの影響を効果的に低減できる。

本発明において、前記磁石の外周側を囲む絶縁性のエンコーダホルダを有し、前記基板ホルダは、前記エンコーダホルダを介して前記モータケースに固定されることが好ましい。このようにすると、フレームグランド電位の部材（モータケース）とシグナルグランド電位の部材（基板ホルダ）とを絶縁できる。従って、フレームグランドノイズの影響を低減できる。

本発明において、前記磁石は、周方向にＮ極とＳ極が１極ずつ着磁された第１磁石、および、Ｎ極とＳ極が周方向に交互に複数着磁された第２磁石を備え、前記感磁素子は、前記第１磁石と対向する第１感磁素子と、前記第２磁石と対向する第２感磁素子を備え、前記シールド部材は、前記第１感磁素子および前記第２感磁素子を覆うことが好ましい。このようにすると、アブソリュート型とインクリメンタル型の２組のエンコーダを構成できるので、その出力を処理することにより、高分解能で、且つ、高精度な位置検出を行うことができる。また、１つのシールド部材で全ての感磁素子を覆うことができるので、２組の感磁素子をシールドする作業が容易である。

本発明によれば、回転軸の回転を検出するエンコーダを備えるモータにおいて、磁石と対向する感磁素子が搭載される基板は、基板のシグナルグラントに接続された基板ホルダによって磁石側から覆われるため、磁石側からの電磁波ノイズの影響、および、モータのフレームグランドや電源ケーブル等にのってくる電気的ノイズの影響を低減できる。また、基板は、基板ホルダとは反対側からシグナルグランド電位の第１シールド部材によって覆われるため、磁石とは反対側からの外乱磁界などの磁気ノイズの影響、電磁波ノイズの影響、および、電気的ノイズの影響を低減できる。従って、基板ホルダと第１シールド部材は、基板の磁石側および磁石とは反対側の両側で磁気シールドおよびシグナルグランド電位のシールド部材となるため、電磁波ノイズの者へ効果を高めることができるとともに、電気的ノイズの遮蔽効果を高めることができる。よって、エンコーダの角度誤差を低減させることができる。

本発明を適用したモータのエンコーダ側の端部を示す外観斜視図である。 エンコーダおよび軸受ホルダを反出力側から見た分解斜視図である。 エンコーダおよび軸受ホルダを出力側から見た分解斜視図である。 エンコーダおよび軸受ホルダの断面図である。 外側ケースを取り外したエンコーダおよび軸受ホルダの斜視図である。 外側ケースを取り外したエンコーダおよび軸受ホルダの分解斜視図である。 基板ユニットおよび第１シールド部材を反出力側から見た分解斜視図である。 基板ユニットおよび第１シールド部材を出力側から見た分解斜視図である。 基板ユニットおよび第１シールド部材を出力側から見た斜視図である。 基板ユニットおよび第１シールド部材の断面図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したモータの実施形態を説明する。図１は本発
明を適用したモータ１のエンコーダ１０側の端部を示す外観斜視図である。また、図２、図３はエンコーダ１０および軸受ホルダ４２の分解斜視図であり、図２は反出力側から見た分解斜視図、図３は出力側から見た分解斜視図である。また、図４はエンコーダ１０および軸受ホルダ４２の断面図である。

（全体構成）
モータ１は、回転軸２（図４参照）を備えるモータ本体３と、回転軸２の回転を検出するエンコーダ１０を備える。モータ本体３は、ロータおよびステータ（図示省略）を収容するモータケース４を備える。ロータは回転軸２と一体に回転する。回転軸２の一方の端部は、モータケース４から外部へ突出する出力軸（図示省略）となっている。本明細書において、回転軸２の中心軸線を符号Ｌで示す。また、モータケース４から出力軸が突出する方向を出力側Ｌ１とし、出力側の反対側を反出力側Ｌ２とする。エンコーダ１０は、モータ本体３の反出力側Ｌ２の端部に固定される。

（回転軸）
図４に示すように、回転軸２は、モータ側回転軸２１と、モータ側回転軸２１の反出力側Ｌ２の端部に固定されるエンコーダ側回転軸２２を備える。モータ側回転軸２１とエンコーダ側回転軸２２は一体に回転する。本形態では、モータ側回転軸２１は磁性材からなり、エンコーダ側回転軸２２は非磁性材からなる。エンコーダ側回転軸２２を非磁性材とすれば、エンコーダ側回転軸２２を経由してモータ本体３側からエンコーダ１０側へ侵入する磁気ノイズを減らすことができる。なお、エンコーダ側回転軸２２は磁性材であってもよい。この場合には、エンコーダ側回転軸２２とモータ側回転軸２１を一体にしてもよい。すなわち、回転軸２を１部材で形成してもよい。

（モータケース）
図１に示すように、モータケース４は、中心軸線Ｌ方向に延びる筒状ケース４１と、筒状ケース４１の反出力側Ｌ２の端部に固定される軸受ホルダ４２を備える。筒状ケース４１および軸受ホルダ４２は、中心軸線Ｌ方向に見た場合に略矩形である。図２に示すように、軸受ホルダ４２の反出力側Ｌ２の面には出力側Ｌ１に凹む円形凹部４４が形成され、円形凹部４４の外周側にはフランジ４５が形成されている。フランジ４５の内周縁には、円形凹部４４の縁に沿って反出力側Ｌ２に突出する環状壁４６が形成されている。

図２、図４に示すように、円形凹部４４の底部中央には軸受４３が保持される。軸受４３は、エンコーダ側回転軸２２の出力側Ｌ１の端部を回転可能に支持する。また、円形凹部４４の底部には、軸受４３の外周部分を反出力側Ｌ２から押さえるように環状のプレート４７が取り付けられる。本形態では、プレート４７は磁性材からなり、モータ本体３側からエンコーダ１０側へ侵入する磁気ノイズを減らすことができる。エンコーダ側回転軸２２は、プレート４７の中心に設けられた貫通孔４８を通って反出力側Ｌ２に突出する。プレート４７は、３本の固定ねじ１１６によって円形凹部４４の底部に固定される。プレート４７の外周縁には、等角度間隔の３箇所に切り欠き４９が形成されている。切り欠き４９には、後述するエンコーダホルダ１４の脚部１４３が配置される。

（エンコーダ）
図２〜図４に示すように、エンコーダ１０は、軸受ホルダ４２に固定される外側ケース１１と、外側ケース１１の内側に配置される第１シールド部材１２と、第１シールド部材１２によって反出力側Ｌ２および外周側が覆われる基板ユニット１３と、基板ユニット１３を支持するエンコーダホルダ１４と、エンコーダホルダ１４の内周側に配置される磁石ホルダ１５と、磁石ホルダ１５に保持される磁石１６を備える。図４に示すように、磁石ホルダ１５は、エンコーダ側回転軸２２の反出力側Ｌ２の先端に固定される。従って、磁石１６はエンコーダ側回転軸２２と一体に回転する。基板ユニット１３は、磁石１６と対
向する感磁素子１７を備える。本形態では、感磁素子１７としてＭＲ素子を用いる。

（外側ケース）
図２、図３に示すように、外側ケース１１は、中心軸線Ｌ方向に見た場合に略矩形の端板部１１１と、端板部１１１の外周縁から出力側Ｌ１へ立ち上がる側板部１１２を備える。側板部１１２には、基板ユニット１３に接続されるエンコーダケーブル５を通すための配線取り出し口１１３が形成されている。外側ケース１１と軸受ホルダ４２は、側板部１１２の出力側Ｌ１の端面とフランジ４５との間にシール部材１１４を介在させて、４箇所の角部に固定ねじ１１５を締め込むことによって固定される。本形態では、外側ケース１１およびモータケース４はアルミなどの非磁性材からなる。

（エンコーダホルダ）
図２、図３に示すように、エンコーダホルダ１４は、円形の磁石配置孔１４１が形成された胴部１４２と、胴部１４２から外周側に突出する脚部１４３を備える。図３に示すように、脚部１４３の出力側Ｌ１の端面は、胴部１４２の出力側Ｌ１の端面よりも出力側Ｌ１に突出している。脚部１４３は、周方向に等角度間隔で３箇所に形成されている。エンコーダホルダ１４は、軸受ホルダ４２の中央で回転可能に保持されるエンコーダ側回転軸２２の中心軸線Ｌと磁石配置孔１４１とが同軸に配置されるように位置決めされるとともに、上述したプレート４７の外周縁に形成された切り欠き４９に脚部１４３を配置するように位置決めされる。図４に示すように、エンコーダホルダ１４は、脚部１４３を介して軸受ホルダ４２と中心軸線Ｌ方向に当接する。エンコーダホルダ１４は、固定ねじ１４５によって脚部１４３が円形凹部４４の底面にねじ止めされることにより、軸受ホルダ４２に固定される。

エンコーダホルダ１４において、胴部１４２の反出力側Ｌ２の端面には、基板ユニット１３を固定するための固定孔１４４が３か所に形成されている。また、胴部１４２の反出力側Ｌ２の端面からは、基板ユニット１３を位置決めするための２本の位置決めピン１４７が突出している。基板ユニット１３は、胴部１４２の反出力側Ｌ２の端面に当接するように位置決めされて、固定ねじ１３１を介してエンコーダホルダ１４に固定される。

（磁石）
図３、図４に示すように、磁石ホルダ１５は、略円板状の磁石保持部１５１と、磁石保持部１５１の中心から出力側Ｌ１に突出する筒状の固定部１５２を備える。固定部１５２には、エンコーダ側回転軸２２の先端が圧入、接着剤、および止めネジの何れか、あるいは、これらを併用して固定される。止めネジは、固定部１５２を径方向に貫通するねじ孔に締め込まれ、エンコーダ側回転軸２２を側面から固定する。図２、図４に示すように、磁石１６は、磁石保持部１５１の中央に形成された凹部に嵌合する円形の第１磁石１６１、および、第１磁石の外周縁に形成された段部に嵌合する環状の第２磁石１６２を備える。第１磁石１６１は周方向にＮ極とＳ極が１極ずつ着磁されている。一方、第２磁石１６２はＮ極とＳ極が周方向に交互に複数極ずつ着磁されている。

図４に示すように、エンコーダホルダ１４が軸受ホルダ４２に固定されると、エンコーダホルダ１４の磁石配置孔１４１の中央にエンコーダ側回転軸２２の先端が配置される。従って、エンコーダ側回転軸２２の先端に固定される磁石ホルダ１５は磁石配置孔１４１の中央に配置される。第１磁石１６１および第２磁石１６２は、磁石配置孔１４１内において反出力側Ｌ２を向いて配置されるとともに、エンコーダ側回転軸２２の中心軸線Ｌを中心として同軸に配置される。

（基板ユニットの概略構成）
図２〜図４に示すように、基板ユニット１３は、基板ホルダ５０と、基板ホルダ５０に
保持される基板６０を備える。基板６０は、中心軸線Ｌ方向に見て略円形であり、外周縁の１箇所を直線状に切り欠いた切り欠き６１を備える。また、基板ホルダ５０は、中心軸線Ｌ方向に見て基板６０と略同一形状であり、基板６０と基板ホルダ５０は、中心軸線Ｌ方向に当接する。基板６０は、後述する導電性の固定部材７０によって基板ホルダ５０に固定される。図４に示すように、基板６０には磁石１６側の面に感磁素子１７が搭載され、磁石１６と反対側の面にコネクタ１８が搭載されている。コネクタ１８は基板６０の切り欠き６１に沿って配置されている。また、基板ホルダ５０には、感磁素子１７を磁石１６の側から覆う第２シールド部材８０が固定されている。従って、感磁素子１７は、第２シールド部材８０を介して磁石１６と対向する。後述するように、第２シールド部材８０は、導電性の固定部材７０および基板ホルダ５０を介して、基板６０上のエンコーダ回路のシグナルグランドと電気的に接続されている。

（第１シールド部材の概略構成）
図２、図３に示すように、第１シールド部材１２は、基板６０に対して磁石１６とは反対側（反出力側Ｌ２）から対向する端板部１２１と、端板部１２１の外周縁から出力側Ｌ１へ立ち上がる筒状部１２２を備える。図４に示すように、筒状部１２２は基板ユニット１３の外周側まで延びており、感磁素子１７の外周側を囲んでいる。第１シールド部材１２には、基板６０上のコネクタ１８の差し込み口を覆う部分を切り欠いた開口部１２３が形成されている。開口部１２３は、中心軸線Ｌ方向から見て円形の端板部１２１および筒状部１２２の周方向の一部を径方向と直交する平面で切り欠いた切り欠きである。開口部１２３は、中心軸線Ｌ方向から見て基板６０の切り欠き６１と重なる位置に形成されている。後述するように、第１シールド部材１２は基板ユニット１３に固定され、導電性の固定部材７０および基板ホルダ５０を介して、基板６０上のエンコーダ回路のシグナルグランドと電気的に接続されている。

（エンコーダケーブルの接続構造）
図４に示すように、コネクタ１８は、基板６０の中心を挟んで外側ケース１１の配線取り出し口１１３と径方向で反対側に配置されている。また、第１シールド部材１２の開口部１２３は、配線取り出し口１１３と径方向で反対側を向いており、コネクタ１８の差し込み口は開口部１２３に面している。エンコーダケーブル５は、第１シールド部材１２と外側ケース１１との間を通って開口部１２３へ引き回されている。エンコーダケーブル５は、開口部１２３の外周側で逆向きに反転するように撓んでおり、エンコーダケーブル５の先端に設けられたケーブル側コネクタ６は、配線取り出し口１１３とは反対側からコネクタ１８の差し込み口に接続される。第１シールド部材１２の開口部１２３およびコネクタ１８の差し込み口は配線取り出し口１１３と対向させ、エンコーダケーブル５とケーブル側コネクタ６の配線長が短くなるような接続構造としてもよい。

図５は外側ケース１１を取り外したエンコーダ１０および軸受ホルダ４２の斜視図であり、図６は外側ケース１１を取り外したエンコーダ１０および軸受ホルダ４２の分解斜視図である。図５、図６に示すように、基板ユニット１３は、３本の固定ねじ１３１によってエンコーダホルダ１４に固定される。図５に示すように、エンコーダホルダ１４を軸受ホルダ４２に固定する３本の固定ねじ１４５のうちの１本は、エンコーダホルダ１４の脚部１４３とターミナル部材９とを重ねて固定するターミナル固定ねじ１４５Ａとなっている。ターミナル固定ねじ１４５Ａは、基板６０の切り欠き６１の周方向の中央に位置する。ターミナル部材９およびターミナル固定ねじ１４５Ａは金属製である。従って、ターミナル部材９は、ターミナル固定ねじ１４５Ａを介して軸受ホルダ４２と電気的に接続されるため、ターミナル部材９は、モータケース４のフレームグランドと電気的に接続される。

図５、図６に示すように、基板６０には、コネクタ１８と周方向で並ぶ位置に貫通孔７
が形成されている。また、基板ホルダ５０には、基板６０の貫通孔７と中心軸線Ｌ方向で重なる位置に貫通孔８（図３、図７、図８参照）が形成されている。図５、図６に示すように、エンコーダホルダ１４の胴部１４２には、外周面の周方向の一部を径方向と交差する平面で切り欠いた切り欠き部１４８、１４９が形成されている。切り欠き部１４８は、基板６０の切り欠き６１と同じ周方向位置に形成されている。また、切り欠き部１４９は、貫通孔７、８と同じ周方向位置に形成されている。つまり、エンコーダホルダ１４は、貫通孔７、８を出力側Ｌ１から塞ぐ部分が切り欠かれている。

ターミナル部材９は、環状の圧着端子９１と、圧着端子９１と同一面上で直線状に延在する第１部分９２と、第１部分９２の圧着端子９１とは反対側の端部から略直角に屈曲して反出力側Ｌ２に延びる第２部分９３を備える。第１部分９２および第２部分９３は、１本の直線状の板材を屈曲させることにより形成されている。エンコーダホルダ１４をモータケース４に固定する際、固定ねじ１４５のうちの１本（ターミナル固定ねじ１４５Ａ）を用いて同時にターミナル部材９を固定すると、ターミナル部材９の第１部分９２は、ターミナル固定ねじ１４５Ａからエンコーダホルダ１４の切り欠き部１４９に向かって延びて、切り欠き部１４９に沿って延在する状態となる。この状態で、基板ユニット１３を周方向に位置決めし、３本の固定ねじ１３１によりエンコーダホルダ１４に固定すると、ターミナル部材９の第２部分９３の先端は、基板ユニット１３の貫通孔７、８を通って基板６０から反出力側Ｌ２に突出する状態となる。しかる後に、ターミナル部材９の第２部分９３を貫通孔７に半田付けすると、ターミナル部材９は、貫通孔７の縁に設けられたランドと電気的に接続される。

エンコーダケーブル５のケーブル側コネクタ６は、フレームグランド端子を備えており、基板６０上のコネクタ１８は、フレームグランド端子と接続される基板側端子を備える。基板側端子は、基板６０上の配線パターンを介して、貫通孔７に半田付けされたターミナル部材９と電気的に接続され、ターミナル部材９を介して、モータケース４のフレームグランドと接続される。ここで、貫通孔７に半田付けされたターミナル部材９とコネクタ１８の基板側端子とを接続する配線パターンは、基板６０上のエンコーダ回路とは絶縁され、エンコーダ回路のシグナルグランドとは絶縁されている。また、基板ホルダ５０に形成された貫通孔８は基板６０の貫通孔７より一回り大きく、ターミナル部材９は貫通孔８の縁とは接触しない。従って、基板ホルダ５０は、ターミナル部材９を介してモータケース４のフレームグランドと電気的に接続されることはない。

基板６０上のコネクタ１８にケーブル側コネクタ６を接続すると、エンコーダケーブル５のフレームグランド端子は、貫通孔７に半田付けされたターミナル部材９と電気的に接続され、ターミナル部材９およびターミナル固定ねじ１４５Ａを介して、軸受ホルダ４２と電気的に接続される。つまり、本形態では、エンコーダケーブル５を基板ユニット１３に接続する際に、ケーブル側コネクタ６を基板６０のコネクタ１８に差し込むだけで、エンコーダケーブル５のフレームグランド端子がモータケース４のフレームグランドと電気的に接続される。このように、エンコーダケーブル５のフレームグランド端子をモータケース４のフレームグランドと電気的に接続することにより、エンコーダケーブル５の外部から侵入する電気的ノイズの遮蔽効果を高めることができる。従って、エンコーダ１０のノイズ耐性を高めることができる。

（基板ユニットの詳細な構成）
図７は基板ユニット１３および第１シールド部材１２を反出力側Ｌ２から見た分解斜視図であり、図８は基板ユニット１３および第１シールド部材１２を出力側Ｌ１から見た分解斜視図である。基板６０には、基板ホルダ５０に対する固定用の固定孔６２が２箇所に形成されている。２箇所の固定孔６２は、基板ホルダ５０の中心を挟んで反対側に配置されている。また、２箇所の固定孔６２のうちの一方は、基板６０に搭載されたエンコーダ
回路のシグナルグランドと電気的に接続されたグランドスルーホール６２１である。なお、２箇所の固定孔のどちらをグランドスルーホール６２１にしても良い。また、固定孔６２を３か所以上設け、３か所で基板６０と基板ホルダ５０を固定してもよい。

基板ホルダ５０は、基板６０と対向する端板部５３と、端板部５３の外周縁から反出力側Ｌ２に立ち上がる側板部５４を備える。基板ホルダ５０は、基板６０の切り欠き６１と中心軸線Ｌ方向で重なる部位において、端板部５３が直線状にカットされた形状になっており、側板部５４は直線状に延在する。端板部５３には、基板６０の固定孔６２に対応するボス部５１が２箇所に形成されている。固定部材７０が固定孔６２およびボス部５１に挿入されることにより、基板ホルダ５０に基板６０が固定される。固定部材７０はスプリングピンである。固定部材７０としてスプリングピンを用いることにより、基板ホルダ５０に対する基板６０のがたつきが防止される。また、固定部材７０は導電性の金属、例えばＳＵＳで形成され、基板ホルダ５０は導電性の金属、例えばアルミで形成されている。従って、固定部材７０を介して基板ホルダ５０に基板６０が取り付けられると、固定部材７０およびグランドスルーホール６２１を介して、基板ホルダ５０が基板６０に搭載されたエンコーダ回路のシグナルグランドと電気的に接続される。

基板ホルダ５０には、エンコーダホルダ１４の固定孔１４４に対応する３か所に固定ねじ１３１を通すためのボス部５２が形成されている。ボス部５２は側板部５４と繋がっている。本形態では、ボス部５２の先端面が、基板６０と当接する当接面となっている。また、基板６０には、ボス部５２および固定孔１４４に対応する３か所に固定ねじ１３１を通すための固定孔６３が形成されている。

基板ユニット１３は、３本の固定ねじ１３１をそれぞれ基板６０の固定孔６３および基板ホルダ５０ボス部５２に通して、その先端を固定孔１４４にねじ止めすることにより、エンコーダホルダ１４に固定される。また、エンコーダホルダ１４は脚部１４３が軸受ホルダ４２に当接して固定されるため、エンコーダホルダ１４を介して、基板ユニット１３が軸受ホルダ４２に固定される。本形態では、エンコーダホルダ１４は樹脂などの絶縁材で形成されている。従って、エンコーダホルダ１４を介して軸受ホルダ４２に基板ユニット１３を固定すると、基板ホルダ５０は軸受ホルダ４２から絶縁される。また、基板６０は、上述したターミナル部材９と接続されるフレームグランド用の配線パターンのみが軸受ホルダ４２と電気的に接続され、エンコーダ回路は、軸受ホルダ４２から絶縁される。

基板６０は、反出力側Ｌ２を向く反出力側基板面６０ａ、および、出力側Ｌ１を向く出力側基板面６０ｂを備える。図７に示すように、反出力側基板面６０ａには、エンコーダ回路を構成する図示しない回路素子、エンコーダケーブル５を接続するためのコネクタ１８、および、接続端子１７３などが搭載されている。接続端子１７３は、基板６０の外周縁に配置され、基板６０の中心を挟んでコネクタ１８とは反対側に配置されている。基板６０の外周縁には、接続端子１７３の径方向外側に切り欠き６４が形成されている。図８に示すように、感磁素子１７は、出力側基板面６０ｂの中央に配置される第１感磁素子１７１、および、フレキシブル配線基板１７４を介して接続端子１７３と接続される第２感磁素子１７２を備える。フレキシブル配線基板１７４は、基板６０の切り欠き６４を通り、基板６０の出力側Ｌ１に引き回されている。第１感磁素子１７１および第２感磁素子１７２は、それぞれ、基板６０上に構成されたエンコーダ回路のシグナルグランドと接続されるグランド端子（図示省略）を備える。また、出力側基板面６０ｂには、第１感磁素子１７１の近傍に２つのホール素子１７５が搭載されている。２つのホール素子１７５は、９０度離れた角度位置に配置されている。

基板ホルダ５０において、端板部５３の中央には、円形の第１貫通孔５６が形成されている。また、基板ホルダ５０において、端板部５３の出力側Ｌ１の面には、出力側Ｌ１に
突出する段差部５７が形成されている。段差部５７は、第１貫通孔５６を囲んで環状に形成された部分と、端板部５３の外周縁まで一定幅で帯状に延びる部分を備える。段差部５７の外周寄りの部分には、略矩形の第２貫通孔５８が形成されている。基板ホルダ５０に基板６０を固定したとき、第１貫通孔５６に第１感磁素子１７１およびホール素子１７５が配置される。また、第２貫通孔５８には、フレキシブル配線基板１７４を介して基板６０上の接続端子１７３と接続された第２感磁素子１７２が配置される。

基板ユニット１３をエンコーダホルダ１４に対して固定すると、基板ホルダ５０の第１貫通孔５６に配置される第１感磁素子１７１と第１磁石１６１が対向する（図４参照）。また、基板ホルダ５０の第２貫通孔５８に配置される第２感磁素子１７２と第２磁石１６２が対向する。エンコーダ１０は、第１感磁素子の出力側Ｌ１の表面と第１磁石１６１との間、および、第２感磁素子１７２の出力側Ｌ１の表面と第２磁石１６２の間に所定のギャップが形成される。

第１感磁素子１７１およびその近傍に配置される２個のホール素子１７５と第１磁石１６１は、１回転で得られる第１感磁素子１７１の出力の周期を２個のホール素子１７５により判別することでアブソリュートエンコーダとして機能する。一方、第２感磁素子１７２と第２磁石１６２は、１回転で複数周期の出力が得られるため、インクリメンタルエンコーダとして機能する。エンコーダ１０は、これらの２組のエンコーダの出力を処理することにより、高分解能で、且つ、高精度な位置検出を行うことができる。

（第２シールド部材）
第２シールド部材８０は、基板ホルダ５０の段差部５７に反出力側Ｌ２から取り付けられている。第２シールド部材８０は可撓性のシート材であり、段差部５７に形成された第１貫通孔５６および第２貫通孔５８を完全に塞ぐ大きさである。段差部５７は反出力側Ｌ２を向くシールド取付面５９を備えており、第２シールド部材８０はシールド取付面５９に当接する。第２シールド部材８０は、基板ホルダ５０と同様に、導電性の非磁性金属、例えばアルミで形成されている。そして、第２シールド部材８０は、導電性接着剤を介してシールド取付面５９に接着されている。このため、第２シールド部材８０は、基板ホルダ５０を介して、基板６０に搭載されたエンコーダ回路のシグナルグランドと電気的に接続される。

第２シールド部材８０は、第１貫通孔５６に配置された第１感磁素子１７１、および、第２貫通孔５８に配置された第２感磁素子１７２を覆うように基板ホルダ５０に取り付けられる。基板ホルダ５０に第２シールド部材８０を取り付けたことにより、第１感磁素子１７１と第２感磁素子１７２は、シグナルグランド電位の部材（基板ホルダ５０および第２シールド部材８０）によってモータ本体３から遮蔽される。従って、第１磁石１６１および第２磁石１６２との隙間から回り込んでくるフレームグランドノイズや電源ノイズなどを効果的に遮蔽できる。なお、第１感磁素子１７１と第２感磁素子１７２は、第２シールド部材８０を介して第１磁石１６１および第２磁石と対向するが、第２シールド部材８０は非磁性金属であるため、電磁波ノイズについては良好に遮蔽しつつ、磁気式のエンコーダとしての機能を損なわないようにすることができる。

（第１シールド部材の基板ユニットへの固定構造）
図９は基板ユニット１３および第１シールド部材１２を出力側Ｌ１から見た斜視図であり、図１０は基板ユニット１３および第１シールド部材１２の断面図である。上述したように、第１シールド部材１２の筒状部１２２は基板ユニット１３の外周側まで延びており、筒状部１２２の先端は、基板ホルダ５０の外周端部より出力側Ｌ１に突出している。従って、筒状部１２２は、基板６０に搭載された感磁素子１７より出力側Ｌ１の位置まで延びており、筒状部１２２は、感磁素子１７の外周側を囲んでいる。第１シールド部材１２
の筒状部１２２は、導電性接着材により、基板ユニット１３の外周端部に固定されている。従って、第１シールド部材１２は、基板ホルダ５０の外周端部を介して、基板６０に搭載されたエンコーダ回路のシグナルグランドと電気的に接続されている。第１シールド部材１２は、開口部１２３が形成された周方向位置、および、基板６０の切り欠き６４が形成された周方向位置を除いて、基板ユニット１３との間の隙間が導電性接着材により塞がれている。なお、圧入もしくはカシメにより基板ユニット１３との隙間を無くした状態に組み付けることもできる。

第１シールド部材１２は導電性を有する磁性材からなる。例えば、第１シールド部材１２は鉄、パーマロイなどで形成されている。本形態では、第１シールド部材１２は、ＳＰＣＣやＳＰＣＥなどの磁性金属からなる。このように、磁性材で形成された第１シールド部材１２によって感磁素子１７を保持する基板ユニット１３を磁石１６とは反対側から覆うことにより、磁性材によって外乱磁界などの磁気ノイズおよび電磁波ノイズを吸収し、感磁素子１７およびエンコーダ回路を磁気ノイズおよび電磁波ノイズから遮蔽することができる。また、本形態では、第１シールド部材１２と基板ユニット１３との間の隙間を塞ぐように組み付けることで基板ユニット１３との隙間から侵入する磁気ノイズおよび電磁波ノイズを抑制できるため、磁気ノイズおよび電磁波ノイズの遮蔽効果を高めることができる。

また、第１シールド部材１２はエンコーダ回路のシグナルグランドと電気的に接続されているので、感磁素子１７を搭載した基板６０が、シグナルグランド電位の部材（第１シールド部材１２）によって反出力側Ｌ２および外周側から覆われるととともに、シグナルグランド電位の部材（基板ホルダ５０および第２シールド部材８０）によって出力側Ｌ１から覆われる。つまり、感磁素子１７を搭載した基板６０は、シグナルグランド電位の部材によって全方位から覆われる。従って、感磁素子１７およびエンコーダ回路を全方位で電気的ノイズから遮蔽することができる。よって、モータケース４からのフレームグランドノイズや電源ケーブルからの電源ノイズ、エンコーダケーブル５からの電気的ノイズなどの、電気的ノイズの遮蔽効果を高めることができる。

（本形態の主な作用効果）
以上のように、本形態では、回転軸２の回転を検出するエンコーダ１０を備えるモータ１において、エンコーダ１０の感磁素子１７が搭載される基板６０は、基板６０上のエンコーダ回路のシグナルグランドと電気的に接続された基板ホルダ５０によって磁石１６側から覆われている。従って、磁石１６側からの磁気ノイズや電磁波ノイズの影響、および、モータ１のフレームグランドや電源ケーブル等にのってくる電気的ノイズの影響を低減できる。また、基板６０は、基板ホルダ５０とは反対側からシグナルグランド電位の第１シールド部材１２によって覆われるため、磁石１６とは反対側からの外乱磁界などの磁気ノイズの影響、電磁波ノイズの影響、および、電気的ノイズの影響を低減できる。

つまり、本形態では、基板ホルダ５０と第１シールド部材１２は、基板６０の出力側Ｌ１および反出力側Ｌ２（磁石１６側および磁石１６とは反対側）の両側で磁気シールド部材およびシグナルグランド電位のシールド部材として機能する。従って、フレームグランド経由で回り込んで来るフレームグランドノイズや電源ノイズの遮蔽効果、および、エンコーダケーブル５経由で回り込んで来る電気的ノイズの遮蔽効果を高めることができる。よって、磁気ノイズや電磁波ノイズの遮蔽効果を高めることができるとともに、電気的ノイズの遮蔽効果を高めることができるので、エンコーダ１０の角度誤差を低減させることができる。

本形態のエンコーダ１０において、第１シールド部材１２は、基板ホルダ５０の外周側まで延びており、導電性接着材によって基板ホルダ５０と電気的に接続されている。この
ようにすると、基板６０の厚さ分まで第１シールド部材１２で覆うことができ、基板６０と第１シールド部材１２との間に隙間ができにくい。従って、磁気ノイズや電磁波ノイズ、および、電気的ノイズの遮蔽効果を高めることができ、安定した遮蔽効果を得ることができる。更に、第１シールド部材１２を基板ホルダ５０のサイズに合わせることができるので、第１シールド部材１２のサイズを小さくすることができる。また、モータ１の外形サイズが変更される場合、モータ１の外形サイズに合わせてシールド部材を変更することがあるが、本願では第１シールド部材１２のサイズを変更する必要がないため、モータ１の外形によらず部品の共通化を図ることができる。よって、コスト低減に有利である。

なお、導電性接着材を用いずに、第１シールド部材１２の筒状部１２２に基板ホルダ５０を圧入して、もしくは、筒状部１２２をカシメて基板ホルダ５０に固定することもできる。筒状部１２２を圧入もしくはカシメて固定することにより、第１シールド部材１２と基板ホルダ５０とを接触させて電気的に接続することができる。また、基板６０と第１シールド部材１２との間に隙間を作りにくい。従って、導電性接着材を用いる場合と同様の作用効果を得ることができる。

本形態の第１シールド部材１２には、筒状部１２２および端板部１２１の周方向の一部を径方向と直交する平面で切り欠いた開口部１２３が形成されている。このような部材形状により、コネクタ１８との接続用の差し込み口を残して基板ユニット１３を覆うことができる。従って、エンコーダケーブル５の接続が容易な構造でありながら、磁気ノイズ、電磁波ノイズ、および、電気的ノイズの低減効果を得ることができる。

本形態では、感磁素子１７が搭載される基板６０は、導電性の固定部材７０を介して基板ホルダ５０に固定され、基板６０に設けられたグランドスルーホール６２１および固定部材７０を介して、シグナルグランドと基板ホルダ５０が電気的に接続される。よって、簡単な構造で、基板ホルダ５０と基板６０上のエンコーダ回路のシグナルグランドとを電気的に接続できる。

固定部材７０はスプリングピンであるため、スプリングピンの弾性によって基板ホルダ５０に対する基板６０のがたつきを抑制できる。従って、基板の位置ずれを抑制できる。また、固定部材７０は、基板ホルダ５０の中心を挟んで２本配置される。従って、固定部材７０によって基板６０の位置決めを行うことができる。

さらに、本形態のエンコーダ１０は、磁石１６の側から感磁素子１７を覆う可撓性の第２シールド部材８０を有しており、第２シールド部材８０は基板ホルダ５０に固定され、基板ホルダ５０を介して基板６０上のエンコーダ回路のシグナルグランドと電気的に接続されている。従って、磁石１６の側から回り込んでくるフレームグランドノイズや電源ノイズ、電磁波ノイズの影響を効果的に低減できる。

このように、第１シールド部材１２および基板ホルダ５０をシグナルグランドと接続するだけでなく、基板ホルダ５０の第１貫通孔５６および第２貫通孔５８をシグナルグランド電位の第２シールド部材８０で覆うことにより、感磁素子１７を搭載した基板６０は、シグナルグランド電位の部材によって全方位から覆われる。従って、感磁素子１７およびエンコーダ回路を全方位で電気的ノイズから遮蔽することができる。よって、モータケース４からのフレームグランドノイズや電源ケーブルからの電源ノイズ、エンコーダケーブル５からの電気的ノイズなどの、電気的ノイズの遮蔽効果を高めることができる。

本形態のエンコーダ１０は、磁石１６および磁石ホルダ１５の外周側を囲む絶縁性のエンコーダホルダ１４を有し、基板ホルダ５０は、エンコーダホルダ１４を介して軸受ホルダ４２に固定される。これにより、フレームグランド電位の部材（軸受ホルダ４２）とシ
グナルグランド電位の部材（基板ホルダ５０）とを絶縁できるので、エンコーダ回路へのフレームグランドノイズの影響を低減できる。

本形態では、アブソリュート型とインクリメンタル型の２組のエンコーダを構成するための２組の感磁素子１７と磁石１６（第１感磁素子１７１と第１磁石１６１、第２感磁素子１７２と第２磁石１６２）を備えているため、高分解能で、且つ、高精度な位置検出を行うことができる。また、第２シールド部材８０は、１枚で第１感磁素子１７１と第２感磁素子１７２を覆うことができるので、磁石１６から感磁素子１７をシールドする作業が容易である。

１…モータ、２…回転軸、３…モータ本体、４…モータケース、５…エンコーダケーブル、６…ケーブル側コネクタ、７…貫通孔、８…貫通孔、９…ターミナル部材、１０…エンコーダ、１１…外側ケース、１２…第１シールド部材、１３…基板ユニット、１４…エンコーダホルダ、１５…磁石ホルダ、１６…磁石、１７…感磁素子、１８…コネクタ、２１…モータ側回転軸、２２…エンコーダ側回転軸、４１…筒状ケース、４２…軸受ホルダ、４３…軸受、４４…円形凹部、４５…フランジ、４６…環状壁、４７…プレート、４８…貫通孔、４９…切り欠き、５０…基板ホルダ、５１…ボス部、５２…ボス部、５３…端板部、５４…側板部、５６…第１貫通孔、５７…段差部、５８…第２貫通孔、５９…シールド取付面、６０…基板、６０ａ…反出力側基板面、６０ｂ…出力側基板面、６１…切り欠き、６２…固定孔、６３…固定孔、６４…切り欠き、７０…固定部材、８０…第２シールド部材、１１１…端板部、１１２…側板部、１１３…配線取り出し口、１１４…シール部材、１１５、１１６…固定ねじ、１２１…端板部、１２２…筒状部、１２３…開口部、１３１…固定ねじ、１４１…磁石配置孔、１４２…胴部、１４３…脚部、１４４…固定孔、１４５…固定ねじ、１４５Ａ…ターミナル固定ねじ、１４７…位置決めピン、１４８、１４９…切り欠き部、１５１…磁石保持部、１５２…固定部、１６１…第１磁石、１６２…第２磁石、１７１…第１感磁素子、１７２…第２感磁素子、１７３…接続端子、１７４…フレキシブル配線基板、１７５…ホール素子、６２１…グランドスルーホール、Ｌ…中心軸線、Ｌ１…出力側、Ｌ２…反出力側

Claims (9)

1. 回転軸およびモータケースを備えるモータ本体と、
   前記回転軸と一体に回転する磁石と、
   前記磁石と対向する感磁素子と、
   前記感磁素子が搭載され、前記感磁素子のグランド端子と接続されるシグナルグランドを備える基板と、
   前記磁石側から前記基板を覆う基板ホルダと、
   前記磁石とは反対側から前記基板を覆う第１シールド部材と、を有し、
   前記第１シールド部材および前記基板ホルダは導電性部材であり、前記シグナルグランドと電気的に接続され、
   前記基板は、導電性の固定部材を介して前記基板ホルダに固定され、
   前記固定部材を介して、前記シグナルグランドと前記基板ホルダが電気的に接続されることを特徴とするモータ。
2. 前記第１シールド部材は、前記基板ホルダの外周側まで延びており、前記基板ホルダの外周端部を介して前記シグナルグランドと電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記第１シールド部材は、導電性接着材、カシメ、および圧入のいずれかによって前記基板ホルダの外周端部に固定されることを特徴とする請求項２に記載のモータ。
4. 前記第１シールド部材は、前記磁石とは反対側で前記基板と対向する端板部と、前記端板部から前記基板側に延びる筒状部を備え、
   前記筒状部および前記端板部の周方向の一部を切り欠いた開口部が形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のモータ。
5. 前記固定部材はスプリングピンであり、
   前記基板は、前記スプリングピンが挿入される固定孔を備えることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のモータ。
6. 前記固定部材は、前記基板ホルダの中心を挟んで２本以上配置されることを特徴とする
   請求項１から５の何れか一項に記載のモータ。
7. 前記基板ホルダには、前記磁石側から前記感磁素子を覆う第２シールド部材が固定され、
   前記第２シールド部材は導電性部材であり、前記基板ホルダを介して前記シグナルグランドと電気的に接続されることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載のモータ。
8. 前記磁石の外周側を囲む絶縁性のエンコーダホルダを有し、
   前記基板ホルダは、前記エンコーダホルダを介して前記モータケースに固定されることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載のモータ。
9. 前記磁石は、周方向にＮ極とＳ極が１極ずつ着磁された第１磁石、および、Ｎ極とＳ極が周方向に交互に複数着磁された第２磁石を備え、
   前記感磁素子は、前記第１磁石と対向する第１感磁素子と、前記第２磁石と対向する第２感磁素子を備え、
   前記シールド部材は、前記第１感磁素子および前記第２感磁素子を覆うことを特徴とする請求項７に記載のモータ。
   

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