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技術 エンコーダおよびモータ装置

出願人 ミネベアミツミ株式会社
発明者 鈴木貴大大森清土方英俊
出願日 2018年3月30日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2018-068517
公開日 2019年10月17日 (8ヶ月経過) 公開番号 2019-178963
状態 未査定
技術分野 光学的変換 感知要素の出力の伝達及び変換
主要キーワード 組み立て済み 構成素 空冷効果 上方斜視図 駆動回路部品 オーバーホール 押圧加工 軟磁性鋼板
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年10月17日)のものです。
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図面 (20)

課題

冷却性能をより向上させ、より高いトルク出力を実現すること。

解決手段

実施形態に係るエンコーダ11は、エンコーダディスク112を備える。エンコーダディスク112は、所定の角度のピッチスリットが形成される。また、エンコーダディスク112は、複数の冷却フィン201を備える。冷却フィン201は、エンコーダディスク112の主面方向に対し、斜め向きに交わる形状を有する。

概要

背景

従来、各種機器や各種装置の駆動に用いられるモータ装置に対し、より多くの電流を流すことで高いトルク出力が得られることが知られている。ただし、より多くの電流を流せば、モータ装置に搭載された電子部品等の発熱も電流の二乗で増大することから、例えば、モータ装置が有するエンコーダ格子円盤(以下、「エンコーダディスク」と言う)の回転を利用した空冷方式で、モータ装置を冷却する技術が提案されている。

概要

冷却性能をより向上させ、より高いトルク出力を実現すること。実施形態に係るエンコーダ11は、エンコーダディスク112を備える。エンコーダディスク112は、所定の角度のピッチスリットが形成される。また、エンコーダディスク112は、複数の冷却フィン201を備える。冷却フィン201は、エンコーダディスク112の主面方向に対し、斜め向きに交わる形状を有する。

目的

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、冷却性能をより向上させ、より高いトルク出力を実現することができるエンコーダおよびモータ装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

所定の角度のピッチスリットが形成されたエンコーダディスク、を備え、前記エンコーダディスクは、該エンコーダディスクの主面方向に対し、斜め向きに交わる形状を有する複数のフィン、を有する、エンコーダ

請求項2

前記フィンは、前記エンコーダディスクにおける同一円周上の等間隔の位置に設けられる、請求項1に記載のエンコーダ。

請求項3

前記フィンは、前記エンコーダディスクの同一面上で前記斜め向きが対向するように設けられる、請求項1または2に記載のエンコーダ。

請求項4

前記フィンは、前記エンコーダディスクの異なる面上に設けられる、請求項1、2または3に記載のエンコーダ。

請求項5

前記エンコーダディスクは、前記エンコーダディスクにおける同一円周上の等間隔の位置に形成された開口部を有し、前記フィンは、前記エンコーダディスクとは別体で設けられ、前記開口部に対し取り付けられる、請求項1〜4のいずれか一つに記載のエンコーダ。

請求項6

ステータおよびロータを収容する第1の空間と前記エンコーダディスクを収容する第2の空間の間に設けられる回路基板をさらに備え、前記回路基板は、前記第1の空間と前記第2の空間を連通する通気部を有する、請求項1〜5のいずれか一つに記載のエンコーダ。

請求項7

請求項1〜6のいずれか一つに記載のエンコーダ、を備える、モータ装置

技術分野

0001

本発明は、エンコーダおよびモータ装置に関する。

背景技術

0002

従来、各種機器や各種装置の駆動に用いられるモータ装置に対し、より多くの電流を流すことで高いトルク出力が得られることが知られている。ただし、より多くの電流を流せば、モータ装置に搭載された電子部品等の発熱も電流の二乗で増大することから、例えば、モータ装置が有するエンコーダの格子円盤(以下、「エンコーダディスク」と言う)の回転を利用した空冷方式で、モータ装置を冷却する技術が提案されている。

先行技術

0003

実開平07−020520号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、上述した従来の技術には、冷却性能をより向上させ、より高いトルク出力を実現するうえで、更なる改善の余地がある。例えば、上述した従来の技術では、エンコーダディスクは、単に円盤に放射状のスリットが設けられた形状であり、これが回転したところで、生じる空気の流れによる対流は小さいと考えられることから、十分な冷却効果が得られない可能性がある。

0005

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、冷却性能をより向上させ、より高いトルク出力を実現することができるエンコーダおよびモータ装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るエンコーダは、エンコーダディスクを備える。前記エンコーダディスクは、所定の角度のピッチでスリットが形成される。また、前記エンコーダディスクは、複数のフィンを有する。前記複数のフィンは、前記エンコーダディスクの主面方向に対し、斜め向きに交わる形状を有する。

発明の効果

0007

本発明の一態様によれば、冷却性能をより向上させ、より高いトルク出力を実現することができる。

図面の簡単な説明

0008

図1は、第1の実施形態に係るモータ装置の上方斜視図である。
図2は、第1の実施形態に係るモータ装置の下方斜視図である。
図3は、第1の実施形態に係るモータ装置の冷却構造を構成する各部材の取り付け方法の説明図(その1)である。
図4は、第1の実施形態に係るモータ装置の冷却構造を構成する各部材の取り付け方法の説明図(その2)である。
図5は、第1の実施形態に係るモータ装置の冷却構造を構成する各部材の取り付け方法の説明図(その3)である。
図6は、第1の実施形態に係るモータ装置の冷却構造を構成する各部材の取り付け方法の説明図(その4)である。
図7は、第1の実施形態に係るモータ装置の冷却構造を構成する各部材の取り付け方法の説明図(その5)である。
図8は、第1の実施形態に係るモータ装置の冷却構造を構成する各部材の取り付け方法の説明図(その6)である。
図9は、第1の実施形態に係るモータ装置の冷却構造を構成する各部材の取り付け方法の説明図(その7)である。
図10は、第1の実施形態に係るモータ装置の冷却構造を構成する各部材の取り付け方法の説明図(その8)である。
図11は、第1の実施形態に係るモータ装置の冷却構造を構成する各部材の取り付け方法の説明図(その9)である。
図12は、ファンおよびカバーを外した状態のモータ装置の上方斜視図である。
図13は、エンコーダディスクの下方斜視図である。
図14は、エンコーダディスクの取り付け方法の説明図(その1)である。
図15は、エンコーダディスクの取り付け方法の説明図(その2)である。
図16は、エンコーダディスクの取り付け方法の説明図(その3)である。
図17は、エンコーダディスクの取り付け方法の説明図(その4)である。
図18は、エンコーダディスクの取り付け方法の説明図(その5)である。
図19は、冷却フィンの効果を示す模式図である。
図20は、エンコーダ回路基板通気部の一例を示す図である。
図21は、エンコーダの収容方法の説明図である。
図22は、変形例に係るエンコーダディスクの斜視図である。
図23は、冷却フィンの配置パターン例を示す模式図(その1)である。
図24は、冷却フィンの配置パターン例を示す模式図(その2)である。
図25は、冷却フィンの配置パターン例を示す模式図(その3)である。
図26は、冷却フィンの配置パターン例を示す模式図(その4)である。
図27は、冷却フィンの配置パターン例を示す模式図(その5)である。
図28は、冷却フィンの配置パターン例を示す模式図(その6)である。
図29は、冷却フィンの配置パターン例を示す模式図(その7)である。
図30は、冷却フィンの配置パターン例を示す模式図(その8)である。
図31は、冷却フィンの配置パターン例を示す模式図(その9)である。
図32は、冷却フィンの配置パターン例を示す模式図(その10)である。
図33は、冷却フィンの配置パターン例を示す模式図(その11)である。
図34は、第3の実施形態に係るモータ装置の上方斜視図である。
図35は、第3の実施形態に係るモータカバーの下方斜視図である。
図36は、第3の実施形態に係るモータカバーの取り付け方法の説明図である。

実施例

0009

以下、実施形態に係るモータ装置について図面を参照して説明する。なお、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、以下では、モータの一例としてインナーロータ型ブラシレスモータを挙げて説明する。

0010

また、以下では、図1図11を用いて第1の実施形態について、図12図33を用いて第2の実施形態について、図34図36を用いて第3の実施形態について、それぞれ説明する。第1の実施形態では、主としてモータ装置1の本体部3の外部に設けられる冷却構造について説明する。また、第2の実施形態では、主としてモータ装置1の本体部3の内部に設けられる冷却構造について説明する。また、第3の実施形態では、主として本体部3を覆うように設けられるモータカバーについて説明する。

0011

(第1の実施形態)
まず、図1および図2を用いて第1の実施形態に係るモータ装置1の外観について説明する。図1は、第1の実施形態に係るモータ装置1の上方斜視図である。また、図2は、第1の実施形態に係るモータ装置1の下方斜視図である。

0012

図1に示すように、第1の実施形態に係るモータ装置1は、シャフト2と、本体部3と、モータホルダ4と、放熱板5(「第1の放熱部材」の一例に相当)と、アダプタ6(図6参照)と、エンコーダ回路基板7と、駆動回路基板8と、ヒートシンク9(「第3の放熱部材」の一例に相当)と、ファン10とを備える。

0013

シャフト2は、軸axRの軸方向に延在するように配置され、軸axRを中心として正逆回転可能に設けられる。なお、以下では、シャフト2の延在方向をY軸方向とし、各図面には、説明を分かりやすくするために、かかるY軸を含む3次元直交座標系を図示する。

0014

本体部3は、図示略のステータと、ロータと、後述するエンコーダ11(図12参照)とを収容する。本体部3は、筐体3aと、カバー3bとを有する。筐体3aは、有底筒状に形成されており、ステータと、ロータとを収容する。

0015

ステータは、筐体3aの内周に沿って配置される固定子であり、例えばケイ素鋼板電磁鋼板等といった軟磁性鋼板等の板状の金属部材が複数積まれて形成される円筒状のステータコアと、ステータコアが備えるティース巻回されるコイルとを備える。

0016

ロータは、ステータの内側に配置される回転子であり、マグネットと、軸受部とを備える。マグネットは、例えば、筒状の永久磁石であり、シャフト2に対して固定される。なお、マグネットは、例えばフェライト磁石ネオジム磁石等を用いることができる。

0017

エンコーダ11は、ステータおよびロータの上方に、筐体3aからは露出させて配置される。エンコーダ11の詳細については、図12等を用いた説明で後述する。カバー3bは、有底筒状の蓋体であり、エンコーダ11を覆うように筐体3aへ取り付けられる。

0018

モータホルダ4は、本体部3が取り付けられ、本体部3を支持する。また、モータホルダ4は、例えば減速機等を収容する。なお、図2に示すように、モータホルダ4は、本体部3が取り付けられる側とは反対側の端面が開口されており、かかる開口部は、シャフト2の負荷側の端部、すなわち出力軸が貫通している。このように、モータ装置1は、モータホルダ4側が出力軸側であるものとする。

0019

図1の説明に戻る。放熱板5は、筐体3aの外形に沿うように設けられ、筐体3aから発せられる熱を放熱する。放熱板5は、伝熱特性の高い例えばアルミニウムや、鉄、銅等の金属素材から形成されている。筐体3aから発せられる熱は、例えば内部のステータから発せられるものである。

0020

なお、放熱板5は、筐体3aの外形に密に面接触するように取り付けられることが好ましい。放熱板5の具体的な取り付け方法については、図3および図4を用いた説明で後述する。

0021

アダプタ6は、エンコーダ回路基板7の下方で放熱板5の外形に沿うように設けられるとともに、駆動回路基板8に配置された発熱部品が面接触するように設けられ、かかる発熱部品から発せられる熱を放熱板5へ伝導する。アダプタ6の具体的な取り付け方法および駆動回路基板8の発熱部品との配置関係については、図6図8を用いた説明で後述する。

0022

エンコーダ回路基板7は、上述したステータおよびロータと、エンコーダ11との間、言い換えれば、ステータおよびロータを収容する第1の空間と、エンコーダ11を収容する第2の空間との間に配置され、筐体3aおよびカバー3bの間から延在して駆動回路基板8と互いの面方向が交わるように設けられる。また、エンコーダ回路基板7のカバー3bに収容されている部分には、筐体3aとカバー3bの間に連通する通気部が形成されており、筐体3aの内部から発せられる熱をカバー3b側へ通気させることが可能となっている。この点については、図20を用いた説明で後述する。

0023

駆動回路基板8は、本体部3の外部に、アダプタ6を介して軸axRに沿って立設されるように取り付けられる。なお、駆動回路基板8には、ロータを回転させるための駆動回路部品、例えばFET(Field Effect Transistor)やプリドライバマイコン等が配置されており、駆動回路基板8は、これらがアダプタ6と駆動回路基板8の間に配置される向きで設けられる。

0024

また、駆動回路基板8は、上述したように、駆動回路部品のうちの発熱部品の少なくとも一部がアダプタ6と面接触するように設けられる。また、駆動回路基板8は、Z軸方向の寸法が、モータホルダ4の外形寸法内に収まるように形成されている。

0025

また、駆動回路基板8は、コネクタ8aを有する。コネクタ8aは、外部システムと信号のやり取りをする図示略のケーブルが接続される。

0026

ヒートシンク9は、本体部3の外形に沿うように設けられる。ヒートシンク9は、例えば図1に示すように、軸axRに沿って延在する複数のフィンが放射状に生えたような形状に形成されている。なお、ヒートシンク9の形状は、表面積が大きくなるように形成されていればよく、図1に示す形状に限定されない。また、ヒートシンク9には、フレキシブル素材からなる市販品等を用いてもよい。ヒートシンク9の具体的な取り付け方法については、図9を用いた説明で後述する。

0027

ファン10は、ヒートシンク9を空冷する部材であり、シャフト2の反負荷側、すなわち出力軸の反対側に、シャフト2とともに回転可能に設けられ、ヒートシンク9のフィンの間の溝に送風する。なお、ファン10は、径寸法が、本体部3の径寸法よりも大きく、かつ、モータホルダ4の外形寸法内に収まるように設けられることが好ましい。ファン10の具体的な取り付け方法については、図10および図11を用いた説明で後述する。

0028

次に、これまで説明した各部材の具体的な取り付け方法について、図3図11を用いて説明する。図3図11は、第1の実施形態に係るモータ装置1の冷却構造を構成する各部材の取り付け方法の説明図(その1)〜(その9)である。

0029

なお、ここで説明する取り付け方法に先立っては、本体部3が組み立て済みであるものとする。すなわち、図3に示すように、本体部3には、図示略のステータ、ロータ、シャフト2、エンコーダ回路基板7およびエンコーダ11(図12参照)が既に取り付けられた状態であるものとする。

0030

かかる状態において、まず図3に示すように、本体部3の筐体3aの外周に対し、放熱シート21(「第4の放熱部材」の一例に相当)が貼り付けられる。放熱シート21は、高熱伝導性および電気絶縁性を有するシート素材であって、例えば非シリコン系素材から形成されている。なお、放熱シート21はシート素材に限らず、例えばエポキシ系の樹脂素材や、シリコン系の接着剤等を用いてもよい。

0031

かかる放熱シート21を筐体3aの外周に貼り付けることによって、筐体3aと、これに取り付けられる放熱板5との外形寸法のバラツキを吸収し、筐体3aに対し、放熱板5を密に面接触させることができる。

0032

つづいて、図4に示すように、放熱シート21を間に挟みつつ、筐体3aの外周に対し、密に面接触させつつ放熱板5が取り付けられる。放熱板5は、例えば締結部5aをネジ等の締結部材により締結されることによって筐体3aに取り付けられる。なお、ここでは放熱シート21を間に挟むこととしたが、放熱シート21を必ずしも貼り付けなくともよい。

0033

つづいて、図5に示すように、モータホルダ4に対し、放熱板5が取り付けられた本体部3が、ネジ等を用いて取り付けられる。そして、図6に示すように、アダプタ6が、エンコーダ回路基板7の下方で放熱板5の外形に沿うように、ネジ等を用いて取り付けられる。

0034

そして、図7に示すように、アダプタ6に対し、駆動回路基板8が、本体部3の外部にアダプタ6を介して軸axRに沿って立設されるように、ネジ等を用いて取り付けられる。

0035

なお、このとき、図8に示すように、駆動回路基板8は、略L字状に形成された結線部8bを、エンコーダ回路基板7に形成された係合孔係合させつつ取り付けられる。また、既に述べたが、図8に示すように、駆動回路基板8は、配置されている駆動回路部品8cが、アダプタ6と駆動回路基板8との間に配置される向きで取り付けられる。

0036

また、駆動回路基板8は、駆動回路部品8cがアダプタ6と面接触するように取り付けられる。具体的には、図8に示すように、駆動回路部品8cは、アダプタ6との間に放熱シートといった放熱部材8d(「第2の放熱部材」の一例に相当)を介在させつつ、駆動回路部品8cがアダプタ6と面接触するように取り付けられる。

0037

このように放熱部材8dを介在させることにより、アダプタ6に対する駆動回路部品8cの高さのバラツキを吸収することができる。なお、このようにアダプタ6に対し面接触させるのは、駆動回路部品8cのうちの発熱部品の少なくとも一部であってもよい。すなわち、駆動回路基板8からの発熱において寄与度の低い駆動回路部品8cについては、あえてアダプタ6へ接触させなくともよい。

0038

次に、図9に示すように、ヒートシンク9が、放熱板5の取り付けられた本体部3に対し、本体部3の外形に沿うように、ネジ等を用いて取り付けられる。そして、図10に示すように、シャフト2の出力軸の反対側の端部に対し、ファン10が取り付けられる。

0039

なお、図1図10では、ファン10は、ファン10側からシャフト2の出力軸側へ空気が流れる場合の形態を示しているが、シャフト2の出力軸側からファン10側へ空気が流れるようにしてもよい。

0040

図11にはその一例であるファン10Aを示している。かかるファン10Aによれば、ヒートシンク9に沿って空気の流れを生じさせるだけでなく、安全性の向上にも資することができる。

0041

上述してきたように、第1の実施形態に係るモータ装置1は、本体部3と、放熱板5(「第1の放熱部材」の一例に相当)と、アダプタ6と、本体部3の駆動回路基板8と、を備える。本体部3は、ステータおよびロータを収容する。放熱板5は、本体部3の外形に沿って設けられる。アダプタ6は、放熱板5に接触させて設けられる。駆動回路基板8は、アダプタ6に接触しつつ、アダプタ6を介してロータの回転軸に沿うように本体部3の外部に立設される。

0042

このように、モータ装置1は、駆動回路基板8を本体部3の外部に配置している。これにより、本体部3の内部を閉じた状態で、駆動回路基板8とは独立に本体部3から発せられる熱を冷却することができる。一方で、駆動回路基板8に配置されている発熱部品から発せられる熱を、本体部3の内部にこもらせることなく、本体部3とは独立に冷却することができる。

0043

また、モータ装置1は、これら本体部3と駆動回路基板8を、共通の放熱板5を介して冷却する。これにより、部品点数が削減されるので、低コスト化にも資することができる。

0044

また、モータ装置1は、シャフト2の出力軸の反対側に取り付けたファン10によって、ヒートシンク9を空冷する。これにより、冷却性能をより向上できるとともに、ファン10が専用の駆動部を備える必要がないので省電力化にも資することができる。

0045

また、ファン10はシャフト2とともに回転するので、ロータが低速回転または間欠的に回転する場合には、ヒートシンク9が主体となった冷却を行うことができる。一方で、シャフト2が高速回転する場合には、ファン10が主体となった冷却を行うことができる。したがって、モータ装置1の駆動状態に関わらず、効率的にモータ装置1を冷却することができる。

0046

すなわち、第1の実施形態に係るモータ装置1によれば、冷却性能をより向上させ、より高いトルク出力を実現することができる。

0047

(第2の実施形態)
ところで、上述した第1の実施形態では、主としてモータ装置1の本体部3の外部に設けられる冷却構造について説明したが、本体部3の内部に対しても冷却構造を設けることができる。かかる例を第2の実施形態として、以下、説明する。

0048

なお、第2の実施形態は、第1の実施形態に係るモータ装置1に対して適用することができる。このため、以下では、第1の実施形態で説明した各構成要素については、これまでと同一の符号を付すものとし、説明を簡略化するか、省略する場合がある。

0049

図12は、ファン10およびカバー3bを外した状態のモータ装置1の上方斜視図である。なお、図12では、本実施形態の説明に必要となる構成要素のみを図示している。

0050

図12に示すように、モータ装置1は、光学式のエンコーダ11を備える。エンコーダ11は、シャフト2の反負荷側に設けられ、シャフト2の回転位置、回転方向および回転速度を検出する。

0051

エンコーダ11は、センサ部111と、エンコーダディスク112とを備える。センサ部111は、図示略の発光素子受光素子とを有し、これらを空間を介して対向配置させている。

0052

エンコーダディスク112は、上記空間において、シャフト2とともに回転可能となるようにシャフト2に取り付けられる。エンコーダディスク112は、所定の角度のピッチでスリットをつけた格子円盤であり、上記発光素子と受光素子の間で回転する。エンコーダ11は、かかるエンコーダディスク112が回転し、光軸を透過または遮断することによって生じるセンサ部111のセンサ信号に基づいて、シャフト2の回転位置、回転方向および回転速度を検出する。

0053

なお、エンコーダディスクが回転体である以上、回転により空気の流れが生じ、その空気の流れによる冷却効果があることは一般に知られている。ただし、エンコーダディスクが、シャフト2の貫通孔のほかに、単に上記スリットのみが設けられた形状である場合、その回転によって生じる空気の流れは小さいと考えられる。

0054

そこで、本実施形態に係るエンコーダ11では、エンコーダディスク112に対し、より大きな空気の流れにより対流を生じさせるための冷却フィン201を設けることとした。図13は、エンコーダディスク112の下方斜視図である。また、図14図18は、エンコーダディスク112の取り付け方法の説明図(その1)〜(その5)である。

0055

具体的には、図13に示すように、エンコーダディスク112は、貫通孔112aと、スリット部112bと、開口部112cと、冷却フィン201とを有する。

0056

貫通孔112aは、シャフト2が貫通する開口部である。スリット部112bは、上記スリットが形成された領域に対応する。開口部112cは、回転中心である軸axRに対し、スリット部112bよりも内側に、かつ、エンコーダディスク112の円周方向に沿って等間隔に設けられる。

0057

冷却フィン201は、かかる開口部112cのそれぞれに対し、取り付けられる。また、冷却フィン201は、エンコーダディスク112の主面方向に対し、斜め向きに交わる形状を有するように形成されている。主面は、エンコーダディスク112の厚み方向に沿った面である端面を除く、エンコーダディスク112の表裏の主たる面のことを指し、主面方向は、その主面の平面方向を指す。

0058

より具体的には、図14に示すように、エンコーダディスク112は、開口部112cのそれぞれに対して対応する係合孔112dをさらに有する。また、冷却フィン201は、ボス部201aをさらに有する。ボス部201aは、係合孔112dへ係合する。

0059

そして、冷却フィン201は、かかるボス部201aを係合孔112dへ係合させつつ開口部112cのそれぞれに取り付けられ、例えばボス部201aを熱溶着することによって、エンコーダディスク112に対し固定される。なお、冷却フィン201は、かかるボス部201aにおいて固定されているので、開口部112cは、冷却フィン201によって塞がれず、エンコーダディスク112の表側と裏側とを連通させた状態となっている。

0060

そして、エンコーダディスク112は、貫通孔112aへシャフト2を貫通させることによって、シャフト2へ取り付けられる。なお、シャフト2は、フランジ部2aを有しており、エンコーダディスク112は、かかるフランジ部2aに固定されることによって所定の高さ位置へ取り付けられる。

0061

また、図15に示すように、冷却フィン201は、同一円周上の等間隔の位置に設けられる。換言すれば、冷却フィン201のそれぞれは、回転中心である軸axRに対する対称位置に配置される。なお、本実施形態では、3つの冷却フィン201が設けられる例を示しているが、複数であればよく、2つであってもよいし、4つ以上であってもよい。

0062

また、貫通孔112aの外周部における、軸axRに対する対称位置には、複数の嵌合部112eが設けられている。嵌合部112eは、貫通孔112aの外周部から軸axR側へ若干量せり出すように設けられている。

0063

すなわち、かかる嵌合部112eに対応する位置において、エンコーダディスク112の内径は、シャフト2の外径よりも小さい。したがって、図16に示すように、エンコーダディスク112は、嵌合部112eが撓んだ状態でシャフト2に対し嵌合され、取り付けられる。これにより、エンコーダディスク112が偏心した状態で取り付けられるのを防ぐことができる。

0064

また、図17破線閉曲線で囲まれた部分に示すように、エンコーダディスク112は、フランジ部2aに対し、例えば両面テープDTを用いて固定される。かかる場合、図18に示すように、上述した嵌合部112e(図15参照)を避けた位置において、両面テープDTによってエンコーダディスク112とフランジ部2aとを固定するとよい。

0065

このようにしてシャフト2へ取り付けられたエンコーダディスク112が、シャフト2とともに回転すると、エンコーダディスク112が有する冷却フィン201により、本体部3の内部に大きな空気の流れにより対流を生じさせることができる。図19は、冷却フィン201の効果を示す模式図である。なお、図19では、エンコーダディスク112をごく模式的に単なる円盤として図示している。

0066

図19に示すように、軸axRを中心としてエンコーダディスク112が回転すると、エンコーダディスク112の主面方向に対し斜め向きに交わる形状を有し、かつ、軸axRに対する対称位置に設けられた複数の冷却フィン201により、エンコーダディスク112の周囲には、軸axRを中心とした空気の流れにより対流を大きく生じさせることができる(図中の渦巻状の矢印参照)。

0067

また、冷却フィン201に沿っては、開口部112cがエンコーダディスク112の表側と裏側とを連通させた状態となっているので、エンコーダディスク112の回転方向や温度差等に応じて、空気をかかる表側と裏側との間で行き来させ、図19に示すように、エンコーダディスク112の上下において大きく空気の流れにより対流を生じさせることができる。これにより、本体部3の内部の空冷効果を向上させることができる。

0068

したがって、これまではエンコーダディスク112の同一面側へ複数の冷却フィン201を取り付ける場合を説明してきたが、異なる面側へ冷却フィン201を取り付けて、エンコーダディスク112の上下において空気の流れにより対流を生じさせるようにしてもよい。なお、このとき、異なる面側を含め、軸axRに対し対称性を有するように冷却フィン201のそれぞれが配置されることが好ましい。このような冷却フィン201の配置パターン例については、図23図33を用いた説明で後述する。

0069

ところで、エンコーダディスク112に設けられた冷却フィン201によって大きく空気の流れにより対流を発生させ、本体部3の内部を空冷するうえでは、筐体3aの内部の空間(「第1の空間」の一例に相当)と、カバー3bの内部の空間(「第2の空間」の一例に相当)を連通させておくとより効果的である。

0070

したがって、筐体3aと、カバー3bとの間に設けられているエンコーダ回路基板7に対し、通気部7aを設けることが好ましい。図20は、エンコーダ回路基板7の通気部7aの一例を示す図である。

0071

図20に示すように、通気部7aは、例えば本体部3の内周付近のエンコーダ回路基板7の外形の一部を切り欠いて設けることができる。なお、かかる切り欠きは、同一形状および等間隔に設けられることが好ましい。また、通気部7aは、切り欠きに限らず、エンコーダ回路基板7を貫通する貫通孔として設けられてもよい。

0072

図21は、エンコーダの収容方法の説明図である。図20で説明したエンコーダ回路基板7に対し、図14図18に示した方法でエンコーダディスク112が取り付けられたエンコーダ11が設けられると、図21に示すように、筐体3aに対し、カバー3bが取り付けられて、本体部3が組み上がることとなる。かかる本体部3に対しては、図3図11に示した方法で、主として本体部3の外部において冷却構造を構成する各部材が取り付けられることとなる。

0073

ところで、これまでは、冷却フィン201が、軸axRに対し、スリット部112bよりも内側に設けられる場合を例に挙げたが、スリット部112bよりも外側に設けられてもよい。図22は、変形例に係るエンコーダディスク112Aの斜視図である。

0074

すなわち、図22に示すように、エンコーダディスク112Aは、複数の冷却フィン201Aを備える。冷却フィン201Aは、軸axRに対し、スリット部112bよりも外側に設けられる。また、冷却フィン201Aのそれぞれは、冷却フィン201と同様に、同一円周上の等間隔の位置、すなわち、軸axRに対する対称位置に配置される。

0075

また、冷却フィン201Aは、冷却フィン201と同様に、エンコーダディスク112Aの主面方向に対し、斜め向きに交わる形状を有するように形成される。また、冷却フィン201Aは、それぞれ対応する開口部112Cを有する。

0076

なお、冷却フィン201Aは、たとえば押圧加工エッチング等により、図22に示すようにエンコーダディスク112Aと一体に形成されてもよい。これにより、部品点数が削減されるので、低コスト化に資することができる。また、冷却フィン201Aは、冷却フィン201と同様に、エンコーダディスク112Aとは別体の部材として構成されてもよい。

0077

次に、これまで説明した冷却フィン201,201Aの配置パターン例について、図23図33を用いて説明する。図23図33は、冷却フィン201,201Aの配置パターン例を示す模式図(その1)〜(その11)である。

0078

なお、図23図33では、エンコーダディスク112,112Aを端面方向から視た場合の部分的な冷却フィン201,201A(あるいは開口部112c,112C)の並びをごく模式的に示している。また、図23図33を用いた説明では、エンコーダディスク112,112Aの「上側」、「下側」を、図23に示すように規定する。また、図24以降では、説明の便宜上、図面を簡略化し、符号を省略する。

0079

図23および図24に示すように、冷却フィン201,201Aは、例えばエンコーダディスク112,112Aの同一面上で揃って上記斜め向きとなるように設けることができる。かかる配置パターン例は、図13または図22に対応する。

0080

かかる例では、回転方向が図23に示す方向であった場合、エンコーダディスク112,112Aの上側に空気が強く吐出され、開口部を通じて、下側は空気が吸入される。

0081

一方、回転方向が図24に示す方向であった場合、エンコーダディスク112,112Aの上側は空気は強く吸入され、開口部を通じて、下側に空気が吐出される。こうしたエンコーダディスク112,112Aの上側および下側を通じての空気の流れにより対流を起こりやすくすることができる。

0082

また、図25および図26に示すように、冷却フィン201,201Aは、例えばエンコーダディスク112,112Aの同一面上で上記斜め向きが対向するように設けることができる。

0083

かかる例では、回転方向が図25に示す方向であった場合、エンコーダディスク112,112Aの上側に空気が強く吐出されると同時に強く吸入され、開口部を通じて、下側は空気が吸入されると同時に吐出される。

0084

一方、回転方向が図26に示す方向であった場合も、やはりエンコーダディスク112,112Aの上側に空気が強く吐出されると同時に強く吸入され、開口部を通じて、下側は空気が吸入されると同時に吐出される。したがって、かかる例でも、こうしたエンコーダディスク112,112Aの上側および下側を通じての空気の流れにより対流を起こりやすくすることができる。また、この例では、モータの回転方向による空気の流れが回転方向の違いだけとなる。さらに、どちらの回転方向でも、下側に強い吐出が発生しないため、下側をステータおよびロータを収容する空間側とすれば、モータ内部への粉塵等の進入極小にすることが可能となる。

0085

また、図27および図28に示すように、冷却フィン201,201Aは、例えばエンコーダディスク112,112Aの異なる面上で揃って上記斜め向きとなるように設けることができる。

0086

かかる例では、回転方向が図27に示す方向であった場合、エンコーダディスク112,112Aの上側に空気が強く吐出され、下側も空気が強く吐出される。

0087

一方、回転方向が図28に示す方向であった場合、エンコーダディスク112,112Aの上側は空気が強く吸入され、下側も空気が強く吸入される。したがって、かかる例でも、こうしたエンコーダディスク112,112Aの上側および下側を通じての空気の流れにより対流を起こりやすくすることができる。

0088

また、図29および図30に示すように、冷却フィン201,201Aは、例えばエンコーダディスク112,112Aの異なる面上で上記斜め向きが対向するように設けることができる。

0089

かかる例では、回転方向が図29に示す方向であった場合、エンコーダディスク112,112Aの上側に空気が強く吐出され、下側は空気が強く吸入される。

0090

一方、回転方向が図30に示す方向であった場合、エンコーダディスク112,112Aの上側は空気が強く吸入され、下側に空気が強く吐出される。したがって、かかる例でも、こうしたエンコーダディスク112,112Aの上側および下側を通じての空気の流れにより対流を起こりやすくすることができる。また、この例では、モータの回転方向による空気の流れが回転方向の違いだけとなる。さらに、どちらの回転方向でも、両側に強い吐出が発生するため、空気の流れを最大にすることが可能となる。

0091

なお、図23図30で示した配置パターン例を組み合わせてもよい。例えば図31に示すように、エンコーダディスク112,112Aの異なる面上に同一の向きで冷却フィン201,201Aを配置させた「上下セット」同士を「左右」に「対向」させるように配置してもよい。

0092

また、例えば図32に示すように、エンコーダディスク112,112Aの異なる面上に対向する向きで冷却フィン201,201Aを配置させた「上下セット」同士を「左右」およびに「上下」に「対向」させるように配置してもよい。

0093

また、例えば図33に示すように、エンコーダディスク112,112Aの同一面上に対向する向きで冷却フィン201,201Aを配置させた「対向セット」同士を「上下」に配置してもよい。

0094

上述してきたように、第2の実施形態に係るエンコーダ11は、エンコーダディスク112,112Aを備える。エンコーダディスク112,112Aは、所定の角度のピッチでスリットが形成される。また、エンコーダディスク112,112Aは、かかるエンコーダディスク112,112Aの主面方向に対し、斜め向きに交わる形状を有する。

0095

したがって、第2の実施形態に係るエンコーダ11によれば、冷却性能をより向上させ、より高いトルク出力を実現するのに資することができる。

0096

なお、上述した各実施形態では、冷却フィン201,201Aが、エンコーダディスク112,112Aの主面方向に対し、ねじれていない形状である場合を例に挙げたが、ねじれた形状であってもよい。

0097

ところで、モータ装置1が組み込まれた機器に対し、動作直後にメンテナンスオーバーホールを施す必要がある場合などには、モータ装置1が高熱になっているため、作業者作業対象となる部位に手を近づけることが難しく、作業に手間取る場合がある。

0098

ここで、本体部3の外側などを樹脂等で覆うことによって、作業者の手がモータ装置1に触れないようにすることが考えられるが、モータ装置1の放熱性が低下するおそれがある。そこで、第3の実施形態として、モータ装置1の放熱性を確保しつつ、メンテナンスやオーバーホールなどを行いやすくすることができるモータカバーの構成例について、図34図36を用いて説明する。

0099

(第3の実施形態)
図34は、第3の実施形態に係るモータ装置1Aの上方斜視図である。また、図35は、第3の実施形態に係るモータカバー31の下方斜視図である。また、図36は、第3の実施形態に係るモータカバーの取り付け方法の説明図である。なお、図36は、基本的にはZ軸の正方向から視た側面模式図となっているが、説明を分かりやすくするために、モータカバー31についてはXY平面で切断した略断面図で示している。

0100

図34に示すように、第3の実施形態に係るモータ装置1Aは、モータカバー31を有する。モータカバー31は、たとえば高耐熱でかつ弾性を有する樹脂製であり、本体部3を覆うように取り付けられる。

0101

したがって、モータカバー31は、本体部3の外形に応じた形状とすることができる。たとえば図34に示す例では、モータカバー31は、本体部3の外形に応じた有底筒状に形成されている。

0102

また、モータカバー31は、放熱孔31a,31bを有する。放熱孔31aは、たとえば有底筒状の底部に複数個、同一円周上の等間隔の位置に設けられる。言い換えれば、放熱孔31aのそれぞれは、回転中心である軸axRに対する対称位置に配置される。なお、図34では、3つの放熱孔31aが設けられる例を示しているが、複数であればよく、2つであってもよいし、4つ以上であってもよい。

0103

また、放熱孔31bは、たとえば有底筒状の筒部の外周に沿って複数個、略均等に配置させて設けられる。かかるモータカバー31は、本体部3の上方から本体部3へ(すなわち、Y軸の正方向へ)被せるようにして取り付けられる。

0104

また、モータ装置1Aは、結束バンド32を有する。結束バンド32は、たとえば高耐熱の樹脂製であり、モータカバー31を側方から強く締め付けることで、本体部3に対し、モータカバー31を強く固定する。なお、モータカバー31自体も、モータホルダ4側の端部に、本体部3に対し強く固定されるための部位を有する。

0105

図35に示すように、モータカバー31は、前述の底部とは反対側の端部、言い換えれば略筒状の縁部に、係合爪31dを有する。係合爪31dは、軸axRに対する対称位置に複数個、前述の縁部から軸axR側へ若干量せり出すように設けられている。

0106

具体的には、係合爪31dは、かかる係合爪31dに対応する位置において、前述の縁部の内径が、本体部3の外径よりも小さくなるように設けられている。

0107

また、モータカバー31は、スリット31cを有する。スリット31cは、係合爪31dそれぞれの両端部からY軸方向に沿ってモータカバー31の筒部の途中まで形成されている。したがって、係合爪31dは、かかるスリット31cにより、筒部が撓んで変位可能に設けられている。

0108

このため、図36に示すように、本体部3に対し、被せるようにモータカバー31が上方から取り付けられると、係合爪31dに対応する筒部が撓んで(図中の矢印aw1参照)、係合爪31dを変位させるが、弾性により係合爪31dは元の位置に戻ろうとするので(図中の矢印aw2参照)、結果的に複数の係合爪31dが本体部3を挟み付け、モータカバー31が本体部3に対し、固定される。また、上述したように、複数の係合爪31dは、軸axRに対する対称位置に設けられているので、これにより、モータカバー31が偏心した状態で固定されるのを防ぐことができる。

0109

また、モータカバー31は、軸axR側へせり出した係合爪31dにおいてモータカバー31と係合するので、本体部3とモータカバー31との間には隙間が形成されることとなる。かかる隙間と、放熱孔31a,31bにより、モータ装置1Aの放熱性を確保することができる。

0110

そして、図36に示すように、かかるモータカバー31を、結束バンド32が側方から強く締め付けることで(図中の矢印aw3参照)、本体部3に対し、モータカバー31を強く固定することとなる。

0111

なお、モータ装置1A自体のメンテナンスやオーバーホールなどに際しては、かかる結束バンド32を外すだけで、容易にモータ装置1Aを分解することが可能となる。

0112

また、図34図36では、本体部3に対しモータカバー31を取り付ける場合を例に挙げたが、本体部3の内部には、第2の実施形態で説明した冷却フィン201,201Aを有するエンコーダディスク112,112Aが取り付けられていてもよい。これにより、本体部3の内部の構造と、外部を覆うモータカバー31の構造とがもたらす相乗的な効果により、放熱性をより高めることができる。

0113

また、シャフト2に対し、第1の実施形態で説明したファン10,10Aが取り付けられ、かかるファン10,10Aも含めてモータカバー31で覆うようにしてもよい。これにより、作業者に対する安全性の向上にも資することができる。

0114

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

0115

1,1Aモータ装置、2シャフト、3 本体部、5放熱板(第1の放熱部材)、6アダプタ、7エンコーダ回路基板、7a通気部、8駆動回路基板、8c駆動回路部品、8d 放熱部材(第2の放熱部材)、9ヒートシンク(第3の放熱部材)、10,10Aファン、11エンコーダ、21放熱シート(第4の放熱部材)、31モータカバー、112,112Aエンコーダディスク、201,201A冷却フィン、axR 軸

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