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JP7499131B2 - Manufacturing method of shield member - Google Patents

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JP7499131B2
JP7499131B2 JP2020156865A JP2020156865A JP7499131B2 JP 7499131 B2 JP7499131 B2 JP 7499131B2 JP 2020156865 A JP2020156865 A JP 2020156865A JP 2020156865 A JP2020156865 A JP 2020156865A JP 7499131 B2 JP7499131 B2 JP 7499131B2
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Description

本発明は、エンコーダおよびモータに関する。 The present invention relates to an encoder and a motor.

モータケースにステータおよびロータを収容したモータにおいて、モータケースの軸線方向の端部にエンコーダケースを固定し、エンコーダケースの内部にロータの回転を検出するエンコーダを収容したエンコーダ付きモータが用いられている。特許文献1には、この種のモータが開示される。 In a motor in which a stator and rotor are housed in a motor case, an encoder-equipped motor is used in which an encoder case is fixed to the axial end of the motor case and an encoder that detects the rotation of the rotor is housed inside the encoder case. Patent Document 1 discloses this type of motor.

特許文献1のモータは、ステータおよびロータを収容する筒状ケースの両端に第1軸受ホルダおよび第2軸受ホルダを固定したモータハウジング(モータケース)を備えており、モータハウジングの軸線方向の端部にカバー(エンコーダケース)が固定される。カバーの内側にはエンコーダが構成される。エンコーダは、回転軸の端部に磁石ホルダを介して固定された永久磁石と、永久磁石と対向するセンサ基板に搭載された磁気センサを備える。センサ基板は、樹脂製の基板ホルダを介して第1軸受ホルダに固定される。エンコーダは、カバーの内側に固定されたシールド部材(シールド板)によって囲まれている。 The motor in Patent Document 1 includes a motor housing (motor case) in which a first bearing holder and a second bearing holder are fixed to both ends of a cylindrical case that houses a stator and a rotor, and a cover (encoder case) is fixed to the axial end of the motor housing. An encoder is configured inside the cover. The encoder includes a permanent magnet fixed to the end of the rotating shaft via a magnet holder, and a magnetic sensor mounted on a sensor board facing the permanent magnet. The sensor board is fixed to the first bearing holder via a resin board holder. The encoder is surrounded by a shield member (shield plate) fixed to the inside of the cover.

特開2016-86557号公報JP 2016-86557 A 特開平11-275795号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-275795

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が発生するおそれがある。例えば、外乱磁界の影響によって角度誤差が発生する。このようなノイズ対策として、特許文献1では、センサ基板および永久磁石を囲む金属製のシールド部材を磁気シールドとして用いる。 The encoder mounted on the motor is subject to various types of noise, and output may change depending on the product's operating environment, resulting in possible angle errors. For example, angle errors may occur due to the influence of external magnetic fields. As a measure against such noise, Patent Document 1 uses a metallic shielding member surrounding the sensor board and permanent magnet as a magnetic shield.

エンコーダの磁気シールドは、一般的には、電磁軟鉄、パーマロイ、ケイ素鋼、電磁ステンレスといった材料で形成されるが、これらは材料コストが高価である。磁気シールドの磁気特性を良好にするための技術として、従来から、磁気焼鈍加工が行われる。例えば、特許文献2では、ステッピングモータを覆うシールドチューブに対して磁気焼鈍加工を行うことにより、磁気特性を高め、モータから発生するノイズの拡散を低減させる。これにより、低コストな材料で形成した磁気シールドでありながら、高価な材料で形成した磁気シールドに近い磁気遮蔽効果を得ることができる。 The magnetic shield of an encoder is generally made of materials such as soft magnetic iron, permalloy, silicon steel, and magnetic stainless steel, but these materials are expensive. Magnetic annealing has been used as a technique for improving the magnetic properties of a magnetic shield. For example, in Patent Document 2, magnetic annealing is performed on a shield tube that covers a stepping motor to improve the magnetic properties and reduce the diffusion of noise generated by the motor. This makes it possible to obtain a magnetic shielding effect similar to that of a magnetic shield made of an expensive material, even though the magnetic shield is made of a low-cost material.

しかしながら、磁気焼鈍加工は、実施条件や実施回数によっては磁気特性が安定しないという問題がある。特許文献2では、磁気焼鈍加工によってノイズ低減効果が高まることが記載されているが、磁気焼鈍加工の実施条件や実施回数による磁気特性のばらつきについては検証されていない。また、エンコーダの磁気シールドは内部に配置される永久磁石の影響を受けヒステリシスを持つ場合がある。そこで、磁気特性として、保磁力の低減および安定化が求められているが、特許文献2では、保磁力の低減効果については検証されていない。 However, magnetic annealing has the problem that the magnetic properties are not stable depending on the conditions and the number of times it is performed. Patent Document 2 describes that the noise reduction effect is enhanced by magnetic annealing, but does not verify the variation in magnetic properties depending on the conditions and number of times it is performed. In addition, the magnetic shield of the encoder may have hysteresis due to the influence of the permanent magnet placed inside. Therefore, the reduction and stabilization of the coercive force is required as a magnetic property, but Patent Document 2 does not verify the effect of reducing the coercive force.

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、低コストで磁気特性の良好な磁気シールドを備えたエンコーダを提供することにある。 In view of the above problems, the objective of the present invention is to provide an encoder equipped with a magnetic shield that is low cost and has good magnetic properties.

上記課題を解決するために、本発明は、回転軸を備えたロータと、前記ロータに径方向で対向するステータと、を備えたモータの回転を検出するエンコーダであって、前記回転軸の軸線方向の一方側の端部に固定されるマグネットホルダと、前記マグネットホルダに保持されるマグネットと、前記マグネットに前記軸線方向の一方側から対向する磁気センサと、前記磁気センサが配置されるセンサ基板と、前記マグネットおよび前記磁気センサを囲むシールド部材と、を有し、前記シールド部材は、冷間圧延鋼板により形成され、少なくとも2回の磁気焼鈍加工が行われていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides an encoder for detecting the rotation of a motor having a rotor with a rotating shaft and a stator radially opposed to the rotor, the encoder comprising a magnet holder fixed to one end of the rotating shaft in the axial direction, a magnet held by the magnet holder, a magnetic sensor opposed to the magnet from one side in the axial direction, a sensor board on which the magnetic sensor is disposed, and a shielding member surrounding the magnet and the magnetic sensor, the shielding member being formed from a cold-rolled steel plate and having been subjected to magnetic annealing at least twice.

本発明によれば、マグネットおよび磁気センサを囲むシールド部材を備えているので、外乱磁界を遮蔽でき、エンコーダの検出角度に対する外乱磁界の影響を低減できる。また、シールド部材は、冷間圧延鋼板により形成され、少なくとも2回の磁気焼鈍加工が行われている。冷間圧延鋼板は、調達が容易で、低コストであり、加工性も優れている。また、冷間圧延鋼板は、磁気焼鈍加工によって保磁力を低減させ磁気シールドとしての磁気特性を向上させるにあたって、1回の磁気焼鈍加工では磁気特性が安定しないが、2回以上磁気焼鈍加工を繰り返すことにより低い保磁力を安定して得ることができる。従って、本発明のエンコーダは、低コストでありながら磁気特性が良好なシールド部材を備えているので、外乱磁界による検出精度の低下を抑制できる。 According to the present invention, the magnet and the magnetic sensor are surrounded by a shielding member, which can shield the magnetic field and reduce the effect of the magnetic field on the detection angle of the encoder. The shielding member is made of cold-rolled steel plate and has been subjected to magnetic annealing at least twice. Cold-rolled steel plate is easy to procure, has low cost, and is easy to process. In addition, when the magnetic annealing process is performed to reduce the coercive force of the cold-rolled steel plate and improve its magnetic properties as a magnetic shield, the magnetic properties are not stable after one magnetic annealing process, but a low coercive force can be stably obtained by repeating the magnetic annealing process two or more times. Therefore, the encoder of the present invention is provided with a shielding member that is low cost and has good magnetic properties, so that the deterioration of detection accuracy due to the magnetic field can be suppressed.

本発明において、前記シールド部材の表面に腐食防止層が設けられていることが好ましい。例えば、前記腐食防止層は、リン含有率10%以上の高リン無電解ニッケルメッキ層であることが好ましい。このようにすると、腐食防止層は非磁性となり、低リンタイプや中リンタイプの無電解ニッケルメッキ層よりも磁気特性の安定性が高い。従って、磁気特性が良好で、且つ、耐環境性が高く、経年変化に強いシールド部材を備えているので、エンコーダの耐久性を高めることができる。 In the present invention, it is preferable that a corrosion prevention layer is provided on the surface of the shielding member. For example, it is preferable that the corrosion prevention layer is a high-phosphorus electroless nickel plating layer with a phosphorus content of 10% or more. In this way, the corrosion prevention layer becomes non-magnetic and has more stable magnetic properties than low-phosphorus or medium-phosphorus type electroless nickel plating layers. Therefore, since the encoder is provided with a shielding member that has good magnetic properties, high environmental resistance, and is resistant to changes over time, the durability of the encoder can be improved.

本発明において、前記腐食防止層は、亜鉛メッキ層である構成を採用することができる。あるいは、前記腐食防止層は、電着塗装である構成を採用することができる。これらの腐食防止層は非磁性であるため、磁気特性が良好で、且つ、シールド部材の耐久性を高めることができる。従って、エンコーダの耐久性を高めることができる。 In the present invention, the corrosion prevention layer may be a zinc plating layer. Alternatively, the corrosion prevention layer may be an electrocoating layer. These corrosion prevention layers are non-magnetic, and therefore have good magnetic properties and can increase the durability of the shielding member. Therefore, the durability of the encoder can be increased.

本発明において、前記磁気焼鈍加工は、以下の条件1-4を満たす熱処理条件で実施されることが好ましい。このような熱処理条件で2回以上磁気焼鈍加工を行うことにより、安定した保磁力低減効果を得ることができる。
条件1:加熱上昇時間60分
条件2:焼鈍時間40分以上
条件3:焼鈍温度850℃±10℃
条件4:炉冷時間120分
In the present invention, the magnetic annealing is preferably performed under heat treatment conditions that satisfy the following conditions 1 to 4. By performing the magnetic annealing process two or more times under such heat treatment conditions, a stable coercive force reduction effect can be obtained.
Condition 1: Heating time 60 minutes Condition 2: Annealing time 40 minutes or more Condition 3: Annealing temperature 850°C ± 10°C
Condition 4: Furnace cooling time 120 minutes

本発明において、前記シールド部材は、前記マグネットおよび前記センサ基板の軸線方向の一方側を覆う底部と、前記底部の外周縁から前記軸線方向の他方側へ延びて前記マグネットおよび前記センサ基板の外周側を囲む側壁部と、を備えることが好ましい。このようにすると、ステータによって遮蔽されていない側をシールド部材によって覆うことができるので、外乱磁界を効果的に遮蔽できる。従って、エンコーダの検出角度に対する外乱磁界の影響を低減できる。 In the present invention, it is preferable that the shielding member has a bottom portion covering one axial side of the magnet and the sensor board, and a sidewall portion extending from the outer periphery of the bottom portion to the other axial side and surrounding the outer periphery of the magnet and the sensor board. In this way, the side not shielded by the stator can be covered by the shielding member, so that disturbance magnetic fields can be effectively shielded. Therefore, the effect of disturbance magnetic fields on the detection angle of the encoder can be reduced.

次に、本発明は、上記のエンコーダを有するモータである。このようにすると、エンコーダの検出角度に対する外乱磁界の影響が少ないエンコーダ付きモータを提供できる。 Next, the present invention is a motor having the above-mentioned encoder. In this way, it is possible to provide a motor with an encoder in which the effect of disturbance magnetic fields on the angle detected by the encoder is minimal.

本発明によれば、エンコーダがマグネットおよび磁気センサを囲むシールド部材を備えているので、外乱磁界を遮蔽でき、エンコーダの検出角度に対する外乱磁界の影響を低減できる。また、シールド部材は、冷間圧延鋼板により形成され、少なくとも2回の磁気焼鈍加工が行われている。冷間圧延鋼板は、調達が容易で、低コストであり、加工性も優れている。また、本発明者らは、磁気焼鈍加工によって保磁力を低減させ磁気シールドとしての磁気特性を向上させるにあたって、1回の磁気焼鈍加工では磁気特性が安定しないが、2回以上磁気焼鈍加工を繰り返すことにより低い保磁力を安定して得ることができることを確認した。従って、本発明のエンコーダは、低コストでありながら磁気特性が良好なシールド部材を備えているので、外乱磁界による検出精度の低下を抑制できる。 According to the present invention, since the encoder is provided with a shielding member that surrounds the magnet and the magnetic sensor, it is possible to shield the external magnetic field, and the influence of the external magnetic field on the detection angle of the encoder can be reduced. In addition, the shielding member is formed of cold-rolled steel plate and has been subjected to magnetic annealing at least twice. Cold-rolled steel plate is easy to procure, has low cost, and has excellent workability. In addition, the inventors have confirmed that, in reducing the coercive force by magnetic annealing and improving the magnetic properties as a magnetic shield, the magnetic properties are not stable with one magnetic annealing process, but a low coercive force can be stably obtained by repeating the magnetic annealing process two or more times. Therefore, since the encoder of the present invention is provided with a shielding member that is low cost and has good magnetic properties, it is possible to suppress the deterioration of detection accuracy due to the external magnetic field.

本発明に係るエンコーダを備えたモータの断面図である。1 is a cross-sectional view of a motor equipped with an encoder according to the present invention. シールド部材の斜視図および平面図である。3A and 3B are a perspective view and a plan view of a shield member. 磁気焼鈍加工による磁気特性の変化を示すグラフである。1 is a graph showing changes in magnetic properties due to magnetic annealing processing.

(全体構成)
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は本発明に係るエンコーダ10を備えたモータ1の断面図である。モータ1は、回転軸20を備えたロータ2と、ロータ2の外周側に配置されるステータ3と、ステータ3を収容する筒状のモータケース4と、モータケース4の一端に固定される第1軸受けホルダ5と、モータケース4の他端に固定される第2軸受けホルダ6と、ロータ2の回転を検出するエンコーダ10を備える。エンコーダ10は、エンコーダケース7に収容される。
(overall structure)
An embodiment of a motor to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings. Fig. 1 is a cross-sectional view of a motor 1 equipped with an encoder 10 according to the present invention. The motor 1 includes a rotor 2 equipped with a rotating shaft 20, a stator 3 arranged on the outer periphery of the rotor 2, a cylindrical motor case 4 that houses the stator 3, a first bearing holder 5 fixed to one end of the motor case 4, a second bearing holder 6 fixed to the other end of the motor case 4, and an encoder 10 that detects the rotation of the rotor 2. The encoder 10 is housed in an encoder case 7.

ロータ2は、回転軸20と、回転軸20の外周面に固定されるロータマグネット21を備える。回転軸20は磁性材からなる。回転軸20は、第1軸受けホルダ5の中央に形成された凹部に保持される第1軸受22、および、第2軸受けホルダ6の中央に形成された凹部に保持される第2軸受23に回転可能に保持される。本形態では、第1軸受22および第2軸受23はボールベアリングである。 The rotor 2 comprises a rotating shaft 20 and a rotor magnet 21 fixed to the outer circumferential surface of the rotating shaft 20. The rotating shaft 20 is made of a magnetic material. The rotating shaft 20 is rotatably held by a first bearing 22 held in a recess formed in the center of the first bearing holder 5, and a second bearing 23 held in a recess formed in the center of the second bearing holder 6. In this embodiment, the first bearing 22 and the second bearing 23 are ball bearings.

回転軸20は、モータ1の径方向の中心において軸線方向Lへ延びている。本明細書において、軸線方向Lの一方側をL1、軸線方向Lの他方側をL2とする。第1軸受けホルダ5は、モータケース4の軸線方向Lの一方側L1の端部に固定され、第2軸受けホルダ6は、モータケース4の軸線方向Lの他方側L2の端部に固定される。回転軸20は、第1軸受けホルダ5から軸線方向Lの他方側L2へ突出する出力軸20Aを備える。従って、本形態では、軸線方向Lの他方側L2は出力側であり、軸線方向Lの一方側L1は反出力側である。 The rotating shaft 20 extends in the axial direction L at the radial center of the motor 1. In this specification, one side in the axial direction L is designated as L1, and the other side in the axial direction L is designated as L2. The first bearing holder 5 is fixed to an end of the motor case 4 on one side L1 in the axial direction L, and the second bearing holder 6 is fixed to an end of the motor case 4 on the other side L2 in the axial direction L. The rotating shaft 20 includes an output shaft 20A that protrudes from the first bearing holder 5 to the other side L2 in the axial direction L. Therefore, in this embodiment, the other side L2 in the axial direction L is the output side, and the one side L1 in the axial direction L is the anti-output side.

モータケース4は、アルミ等の非磁性金属からなる。ステータ3は、積層コアからなるステータコア30と、ステータコア30に設けられた複数の突極31のそれぞれにインシュレータ32を介して巻回されたコイル33を備える。ステータコア30は、モータケース4の内側に焼き嵌めあるいは圧入により固定される。ステータ3の一方側L1には、環状の配線基板34が配置される。配線基板34は、インシュレータ32から突出する端子ピン35を介してコイル33に電気的に接続される。 The motor case 4 is made of a non-magnetic metal such as aluminum. The stator 3 includes a stator core 30 made of a laminated core, and coils 33 wound around each of a number of salient poles 31 provided on the stator core 30 via insulators 32. The stator core 30 is fixed to the inside of the motor case 4 by shrink fitting or press fitting. An annular wiring board 34 is disposed on one side L1 of the stator 3. The wiring board 34 is electrically connected to the coils 33 via terminal pins 35 protruding from the insulator 32.

モータケース4の側面には、モータケース4に形成された切欠き部40を覆うリード線ホルダ41が固定される。コイル33への給電用のリード線(図示せず)は、リード線ホルダ41の内部へ引き回され、切欠き部40からモータケース4の内側へ引き込まれて配線基板34に接続される。 A lead wire holder 41 is fixed to the side of the motor case 4, covering a notch 40 formed in the motor case 4. A lead wire (not shown) for supplying power to the coil 33 is routed inside the lead wire holder 41, and is pulled into the inside of the motor case 4 through the notch 40 and connected to the wiring board 34.

モータ1はACサーボモータであり、ステータ3は3相のコイル33を備える。本形態では、コイル33が配置されるスロット数は12である。また、ロータマグネット21は、外周面にN極とS極が周方向に交互に着磁された8極着磁マグネットである。つまり、本形態のモータ1は、8極12スロットである。なお、モータ1の極数およびスロット数は、上記と異なっていてもよい。 The motor 1 is an AC servo motor, and the stator 3 is equipped with a three-phase coil 33. In this embodiment, the number of slots in which the coils 33 are arranged is 12. The rotor magnet 21 is an 8-pole magnetized magnet with N poles and S poles magnetized alternately in the circumferential direction on the outer circumferential surface. In other words, the motor 1 in this embodiment has 8 poles and 12 slots. Note that the number of poles and the number of slots of the motor 1 may be different from those described above.

エンコーダケース7は、樹脂等の非磁性材からなる。エンコーダケース7は、第2軸受けホルダ6と軸線方向Lに対向する底部71と、底部71の外周縁から第2軸受けホルダ6に向けて他方側L2へ立ち上がる側壁部72を備える。側壁部72の先端と第2軸受けホルダ6との隙間はシール材8によりシールされる。側壁部72には、エンコーダ10に接続されるエンコーダ配線19を外部に引き出すためのエンコーダ配線取り出し部73が設けられている。 The encoder case 7 is made of a non-magnetic material such as resin. The encoder case 7 has a bottom 71 that faces the second bearing holder 6 in the axial direction L, and a side wall 72 that rises from the outer periphery of the bottom 71 to the other side L2 toward the second bearing holder 6. The gap between the tip of the side wall 72 and the second bearing holder 6 is sealed with a sealing material 8. The side wall 72 is provided with an encoder wiring outlet 73 for pulling out the encoder wiring 19 connected to the encoder 10 to the outside.

(エンコーダ)
エンコーダ10は磁気式エンコーダである。エンコーダ10は、マグネットホルダ11を介して回転軸20に固定されるマグネット12と、マグネット12に対して軸線方向Lの一方側L1から対向する磁気センサ13を備える。マグネット12は、磁気センサ13と対向する着磁面にN極とS極が1極ずつ着磁されている。磁気センサ13が配置されるセンサ基板14は、基板ホルダ15を介して第2軸受けホルダ6に固定される。マグネット12およびセンサ基板14は、エンコーダケース7の内側に固定されるカップ状のシールド部材16によって外周側および一方側L1が囲まれている。
(Encoder)
The encoder 10 is a magnetic encoder. The encoder 10 includes a magnet 12 fixed to a rotating shaft 20 via a magnet holder 11, and a magnetic sensor 13 facing the magnet 12 from one side L1 in the axial direction L. The magnet 12 is magnetized with one N pole and one S pole on the magnetized surface facing the magnetic sensor 13. A sensor board 14 on which the magnetic sensor 13 is disposed is fixed to the second bearing holder 6 via a board holder 15. The magnet 12 and the sensor board 14 are surrounded on the outer periphery and one side L1 by a cup-shaped shield member 16 fixed to the inside of the encoder case 7.

エンコーダ10は、回転軸20の回転に伴ってマグネット12が回転し、マグネット12の回転による磁界の変化を磁気センサ13が検出する。磁気センサ13は、ホール素子などの感磁素子である。磁気センサ13の出力に基づく検出角度は、センサ基板14上のコネクタ17に接続されたエンコーダ配線19を介して外部に出力される。 In the encoder 10, the magnet 12 rotates with the rotation of the rotating shaft 20, and the magnetic sensor 13 detects the change in the magnetic field caused by the rotation of the magnet 12. The magnetic sensor 13 is a magnetic sensing element such as a Hall element. The detected angle based on the output of the magnetic sensor 13 is output to the outside via the encoder wiring 19 connected to the connector 17 on the sensor board 14.

図2は、シールド部材16の斜視図および平面図である。シールド部材16は、円形の底部161と、底部161の外周縁から他方側L2へ立ち上がる円筒状の側壁部162を備える。底部161には、エンコーダケース7の底部71に設けられた凸部74に嵌合する嵌合穴163が設けられ、嵌合穴163の両側に2か所の位置決め穴164が設けられている。また、側壁部162には、エンコーダ配線19を通すための切欠き部165が設けられている。 Figure 2 shows an oblique view and a plan view of the shield member 16. The shield member 16 has a circular bottom 161 and a cylindrical side wall 162 that rises from the outer periphery of the bottom 161 to the other side L2. The bottom 161 has a fitting hole 163 that fits into the protrusion 74 provided on the bottom 71 of the encoder case 7, and two positioning holes 164 are provided on both sides of the fitting hole 163. The side wall 162 also has a cutout 165 for passing the encoder wiring 19 through.

シールド部材16は、導電性を有する磁性材からなる。本形態では、シールド部材16は冷間圧延鋼板(SPCC)をプレス加工して形成され、磁気焼鈍加工が実施されている。磁気焼鈍加工は、以下の条件1-4を全て満たす熱処理条件で2回実施されている。なお、磁気焼鈍加工の実施回数は、2回よりも多くてもよい。
条件1:加熱上昇時間60分
条件2:焼鈍時間40分以上
条件3:焼鈍温度850℃±10℃
条件4:炉冷時間120分
The shield member 16 is made of a magnetic material having electrical conductivity. In this embodiment, the shield member 16 is formed by pressing a cold-rolled steel plate (SPCC), and is subjected to magnetic annealing. The magnetic annealing is performed twice under heat treatment conditions that satisfy all of the following conditions 1-4. The magnetic annealing may be performed more than twice.
Condition 1: Heating time 60 minutes Condition 2: Annealing time 40 minutes or more Condition 3: Annealing temperature 850°C ± 10°C
Condition 4: Furnace cooling time 120 minutes

図3は、磁気焼鈍加工による磁気特性の変化を示すグラフである。本発明者らは、電磁軟鉄(純鉄)、パーマロイ、ケイ素鋼、電磁ステンレス鋼などの従来磁気シールドとして使用されてきた素材の磁気特性と、冷間圧延鋼板(SPCC)の磁気特性を比較検討した。その際、1回あるいは2回以上磁気焼鈍加工を行った場合の磁気特性を比較検討した。その結果、図3に示すように、冷間圧延鋼板(SPCC)を使用した場合でも、2回以上磁気焼鈍加工を行えば、磁気焼鈍を1回行っただけの純鉄と同等の磁気特性(保磁力)を
得られることを確認できた。エンコーダ10の磁気シールドとして使用する場合に、保磁力を1.0A/cm程度あるいはそれ以下とすることを目標として材料の選定を行うが、低コストな冷間圧延鋼板(SPCC)でも、磁気焼鈍加工を少なくとも2回行えば、良好な磁気特性を安定して得られ、磁気特性が良好な磁気シールドとして使用できることを確認できた。
FIG. 3 is a graph showing the change in magnetic properties due to magnetic annealing. The inventors compared the magnetic properties of materials that have been used as magnetic shields in the past, such as electromagnetic soft iron (pure iron), permalloy, silicon steel, and electromagnetic stainless steel, with the magnetic properties of cold-rolled steel sheet (SPCC). In this case, the magnetic properties of materials that have been subjected to magnetic annealing once or twice or more were compared. As a result, as shown in FIG. 3, it was confirmed that even when cold-rolled steel sheet (SPCC) is used, if magnetic annealing is performed twice or more, magnetic properties (coercive force) equivalent to those of pure iron that has been subjected to magnetic annealing only once can be obtained. When used as a magnetic shield for the encoder 10, materials are selected with the goal of achieving a coercive force of about 1.0 A/cm or less, but it was confirmed that even low-cost cold-rolled steel sheet (SPCC) can be used as a magnetic shield with good magnetic properties by performing magnetic annealing at least twice.

シールド部材16は、表面に腐食防止層を備える。腐食防止層を形成する処理は、磁気焼鈍加工を行った後に行われる。腐食防止層は、一般的な亜鉛メッキ層でもよいが、好ましくは、無電解ニッケルメッキ層とする。より好ましくは、高リンタイプ(例えば、リン含有率10%以上)の無電解ニッケルメッキ層とする。もしくは、電着塗装を選択しても良い。 The shield member 16 has a corrosion prevention layer on its surface. The process of forming the corrosion prevention layer is performed after magnetic annealing. The corrosion prevention layer may be a general zinc plating layer, but is preferably an electroless nickel plating layer. More preferably, it is an electroless nickel plating layer of a high phosphorus type (e.g., phosphorus content of 10% or more). Alternatively, electrocoating may be selected.

(本形態の主な効果)
以上のように、本形態のモータ1は、回転軸20を備えたロータ2と、ロータ2に径方向で対向するステータ3と、ロータ2の回転を検出するエンコーダ10を備える。本形態のエンコーダ10は、回転軸20の軸線方向Lの一方側L1の端部に固定されるマグネットホルダ11と、マグネットホルダ11に保持されるマグネット12と、マグネット12に軸線方向Lの一方側L1から対向する磁気センサ13、および、磁気センサ13が配置されるセンサ基板14と、マグネット12および磁気センサ13を囲むシールド部材16と、を有する。シールド部材16は冷間圧延鋼板(SPCC)により形成され、少なくとも2回の磁気焼鈍加工が行われている。
(Main effects of this embodiment)
As described above, the motor 1 of this embodiment includes the rotor 2 having the rotating shaft 20, the stator 3 radially facing the rotor 2, and the encoder 10 that detects the rotation of the rotor 2. The encoder 10 of this embodiment includes the magnet holder 11 fixed to an end of one side L1 in the axial direction L of the rotating shaft 20, the magnet 12 held by the magnet holder 11, the magnetic sensor 13 facing the magnet 12 from the one side L1 in the axial direction L, the sensor board 14 on which the magnetic sensor 13 is disposed, and the shield member 16 that surrounds the magnet 12 and the magnetic sensor 13. The shield member 16 is formed of a cold-rolled steel plate (SPCC) and has been subjected to magnetic annealing at least twice.

本形態では、マグネット12および磁気センサ13を囲むシールド部材16を備えているので、シールド部材16によって外乱磁界を遮蔽できる。また、シールド部材16は、冷間圧延鋼板(SPCC)により形成され、少なくとも2回の磁気焼鈍加工が行われている。冷間圧延鋼板(SPCC)は、調達が容易で、低コストであり、加工性も優れている。また、冷間圧延鋼板(SPCC)は、1回の磁気焼鈍加工では低い保磁力を安定して得ることはできず、磁気特性が不安定であるが、2回以上磁気焼鈍加工を繰り返した場合は、低い保磁力を安定して得ることができる。従って、本形態のエンコーダ10は、低コストで磁気特性の良好なシールド部材16を備えており、外乱磁界による検出精度の低下を抑制できる。 In this embodiment, the magnet 12 and the magnetic sensor 13 are surrounded by a shielding member 16, so that the disturbance magnetic field can be shielded by the shielding member 16. The shielding member 16 is made of cold-rolled steel plate (SPCC) and has been subjected to magnetic annealing at least twice. Cold-rolled steel plate (SPCC) is easy to procure, has low cost, and has excellent workability. In addition, cold-rolled steel plate (SPCC) cannot stably obtain a low coercive force by a single magnetic annealing process, and has unstable magnetic properties. However, when the magnetic annealing process is repeated two or more times, a low coercive force can be stably obtained. Therefore, the encoder 10 of this embodiment is provided with a shielding member 16 that is low cost and has good magnetic properties, and can suppress the deterioration of detection accuracy due to disturbance magnetic fields.

本形態において、冷間圧延鋼板(SPCC)に対する磁気焼鈍加工は、以下の条件1-4を満たす熱処理条件で実施される。本発明者らは、このような熱処理条件で2回以上磁気焼鈍加工を行うことにより、安定した保磁力低減効果を得ることができることを検証した。
条件1:加熱上昇時間60分
条件2:焼鈍時間40分以上
条件3:焼鈍温度850℃±10℃
条件4:炉冷時間120分
In this embodiment, the magnetic annealing process for the cold-rolled steel sheet (SPCC) is performed under heat treatment conditions that satisfy the following conditions 1 to 4. The present inventors have verified that a stable coercive force reduction effect can be obtained by performing the magnetic annealing process two or more times under such heat treatment conditions.
Condition 1: Heating time 60 minutes Condition 2: Annealing time 40 minutes or more Condition 3: Annealing temperature 850°C ± 10°C
Condition 4: Furnace cooling time 120 minutes

シールド部材16は、表面に腐食防止層が設けられている。例えば、本形態では、腐食防止層は、リン含有率10%以上の高リン無電解ニッケルメッキ層である。高リンタイプの無電解ニッケルメッキ層は、非磁性であり、低リンタイプや中リンタイプの無電解ニッケルメッキ層よりも磁気特性の安定性が高い。従って、磁気特性が良好で、且つ、耐環境性が高く、経年変化に強いシールド部材16として使用できるので、エンコーダ10の耐久性が高い。 The shield member 16 has a corrosion prevention layer on its surface. For example, in this embodiment, the corrosion prevention layer is a high-phosphorus electroless nickel plating layer with a phosphorus content of 10% or more. High-phosphorus electroless nickel plating layers are non-magnetic and have more stable magnetic properties than low-phosphorus or medium-phosphorus electroless nickel plating layers. Therefore, it can be used as a shield member 16 with good magnetic properties, high environmental resistance, and resistance to aging, resulting in high durability of the encoder 10.

なお、腐食防止層は、亜鉛メッキ層もしくは電着塗装である構成を採用することができる。これらの腐食防止層を用いた場合でも、シールド部材16の耐久性を高めることがで
きる。
The corrosion prevention layer may be a zinc plating layer or an electrodeposition coating. Even when these corrosion prevention layers are used, the durability of the shield member 16 can be increased.

本形態のシールド部材16は、マグネット12およびセンサ基板14の軸線方向Lの一方側L1を覆う底部161と、底部161の外周縁から軸線方向Lの他方側L2へ延びてマグネット12およびセンサ基板14の外周側を囲む側壁部162を備える。このような形状にすることで、ステータ3および第2軸受けホルダ6によって遮蔽される側(軸線方向Lの他方側L2)以外の方向をシールド部材16によって覆うことができ、外乱磁界を効果的に遮蔽できる。従って、エンコーダ10の検出角度に対する外乱磁界の影響を低減できる。 The shield member 16 in this embodiment has a bottom portion 161 that covers one side L1 of the magnet 12 and the sensor board 14 in the axial direction L, and a side wall portion 162 that extends from the outer periphery of the bottom portion 161 to the other side L2 in the axial direction L and surrounds the outer periphery of the magnet 12 and the sensor board 14. By using this shape, directions other than the side shielded by the stator 3 and the second bearing holder 6 (the other side L2 in the axial direction L) can be covered by the shield member 16, and disturbance magnetic fields can be effectively shielded. Therefore, the effect of disturbance magnetic fields on the detection angle of the encoder 10 can be reduced.

1…モータ、2…ロータ、3…ステータ、4…モータケース、5…第1軸受けホルダ、6…第2軸受けホルダ、7…エンコーダケース、8…シール材、10…エンコーダ、11…マグネットホルダ、12…マグネット、13…磁気センサ、14…センサ基板、15…基板ホルダ、16…シールド部材、17…コネクタ、19…エンコーダ配線、20…回転軸、20A…出力軸、21…ロータマグネット、22…第1軸受、23…第2軸受、30…ステータコア、31…突極、32…インシュレータ、33…コイル、34…配線基板、35…端子ピン、40…切欠き部、41…リード線ホルダ、71…底部、72…側壁部、73…エンコーダ配線取り出し部、74…凸部、161…底部、162…側壁部、163…嵌合穴、164…位置決め穴、165…切欠き部、L…軸線方向、L1…軸線方向の一方側、L2…軸線方向の他方側 1...motor, 2...rotor, 3...stator, 4...motor case, 5...first bearing holder, 6...second bearing holder, 7...encoder case, 8...sealing material, 10...encoder, 11...magnet holder, 12...magnet, 13...magnetic sensor, 14...sensor board, 15...board holder, 16...shield member, 17...connector, 19...encoder wiring, 20...rotating shaft, 20A...output shaft, 21...rotor magnet, 22...first Bearing, 23...second bearing, 30...stator core, 31...salient pole, 32...insulator, 33...coil, 34...wiring board, 35...terminal pin, 40...notch, 41...lead wire holder, 71...bottom, 72...side wall, 73...encoder wiring outlet, 74...projection, 161...bottom, 162...side wall, 163...fitting hole, 164...positioning hole, 165...notch, L...axial direction, L1...one side in the axial direction, L2...other side in the axial direction

Claims (6)

モータの回転軸の軸線方向の一方側の端部にマグネットホルダを介して保持されるマグネットと、前記マグネットに軸線方向の一方側から対向するセンサ基板に配置される磁気センサと、を囲むシールド部材の製造方法であって、A method for manufacturing a shield member that surrounds a magnet that is held via a magnet holder at one end of a rotating shaft of a motor in an axial direction, and a magnetic sensor that is disposed on a sensor substrate that faces the magnet from one side in the axial direction, comprising the steps of:
冷間圧延鋼板を前記シールド部材の形状にプレス加工したプレス加工品を製造する工程と、A step of manufacturing a pressed product by pressing a cold-rolled steel plate into the shape of the shield member;
前記プレス加工品に、以下の条件1-4を満たす熱処理条件で磁気焼鈍加工を少なくとも2回実施する工程と、を行うことを特徴とするシールド部材の製造方法。and performing a magnetic annealing process at least twice on the pressed product under heat treatment conditions that satisfy the following conditions 1 to 4.
条件1 : 加熱上昇時間60分Condition 1: Heating time 60 minutes
条件2 : 焼鈍時間40分以上Condition 2: Annealing time 40 minutes or more
条件3 : 焼鈍温度850 ℃ ±10 ℃Condition 3: Annealing temperature 850°C ±10°C
条件4 : 炉冷時間120分Condition 4: Furnace cooling time 120 minutes
前記磁気焼鈍加工の後に、前記シールド部材の表面に腐食防止層を形成する処理を行うことを特徴とする請求項1に記載のシールド部材の製造方法 2. The method for manufacturing a shielding member according to claim 1, further comprising the step of forming a corrosion prevention layer on the surface of the shielding member after the magnetic annealing process . 前記腐食防止層は、リン含有率10%以上の高リン無電解ニッケルメッキ層であることを特徴とする請求項2に記載のシールド部材の製造方法 3. The method for manufacturing a shielding member according to claim 2, wherein the corrosion prevention layer is a high-phosphorus electroless nickel plating layer having a phosphorus content of 10% or more. 前記腐食防止層は、亜鉛メッキ層であることを特徴とする請求項2に記載のシールド部材の製造方法 The method for manufacturing a shielding member according to claim 2, wherein the corrosion prevention layer is a zinc plating layer. 前記腐食防止層は、電着塗装であることを特徴とする請求項2に記載のシールド部材の製造方法 The method for manufacturing a shielding member according to claim 2, wherein the corrosion prevention layer is an electrodeposition coating. 前記シールド部材は、前記マグネットおよび前記センサ基板の前記軸線方向の一方側を覆う底部と、前記底部の外周縁から前記軸線方向の他方側へ延びて前記マグネットおよび前記センサ基板の外周側を囲む側壁部と、を備えることを特徴とする請求項1からの何れか一項に記載のシールド部材の製造方法 A method for manufacturing a shielding member described in any one of claims 1 to 5, characterized in that the shielding member comprises a bottom portion covering one side of the magnet and the sensor board in the axial direction, and a side wall portion extending from the outer periphery of the bottom portion to the other side in the axial direction and surrounding the outer periphery of the magnet and the sensor board .
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