JP2003114139A - レゾルバ付きモータ - Google Patents

レゾルバ付きモータ

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JP2003114139A
JP2003114139A JP2001310503A JP2001310503A JP2003114139A JP 2003114139 A JP2003114139 A JP 2003114139A JP 2001310503 A JP2001310503 A JP 2001310503A JP 2001310503 A JP2001310503 A JP 2001310503A JP 2003114139 A JP2003114139 A JP 2003114139A
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位置検出精度を損なうことなく、小型で低コ
ストなレゾルバ付きモータを提供する。 【解決手段】 モータ１０３の回転軸１０２の反負荷側
の端部に、径方向凹凸形状１０６を設け、レゾルバ１０
１のロータとして使用する。この凹凸形状１０６は、炭
素鋼材よりなるモータ１０３の回転軸１０２を、負荷側
の軸受及び反負荷側の軸受１０７が挿入される部位と、
同一把握状態で把握し研削加工又は旋削加工することに
よって、形成する。モータ回転軸１０２に対するレゾル
バロータの回転中心位置精度を頗る高めることができ、
レゾルバステータ鉄心１０８をモータブラケット１０５
に比較的ラフに組み付けても検出精度上の支障がない。
レゾルバ１０１のステータ鉄心１０８は、仲介物無しに
モータ１０３のブラケット１０５へ直接固定できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸の位置又は
速度を検出するレゾルバを備えたモータ、即ちレゾルバ
付きモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】モータは様々な機械の駆動源として使用
されるコンポーネントであるため、近年、その駆動特性
を向上させると共に小型化及び低コスト化させることが
強く要求されている。モータの駆動特性を向上させるに
は、モータの回転軸或いはロータの角度位置又は速度を
検出するためレゾルバ（検出器）を設け、このレゾルバ
の出力を制御・駆動系にフィードバックすることによっ
て、モータの回転位置・速度をフィードバック制御する
のが有効である。モータにレゾルバを設ける際に従来採
られていた構造としては、図３及び図４に示すようにレ
ゾルバ専用の回転軸を設ける構造と、図５に示すように
モータ回転軸にレゾルバロータをはめ込む構造とが、知
られている。なお、本願中の各図（図２を除く）に示さ
れているのは、モータの反負荷側の端部の構造である。
レゾルバが設けられるのは、多くは、回転駆動対象たる
負荷が連結されている負荷側の端とは逆側の端、即ち反
負荷側であるため、負荷側の端については図示を省略し
ている。
【０００３】図３及び図４に示すレゾルバ２０１は、軸
方向断面を示す図３に明示されているように、その回転
軸（以下、「レゾルバ回転軸」）２０２と、モータ２０
３の回転軸（以下、「モータ回転軸」）２０４とを、そ
の中心を一致させた上でボルト２０５にて直結した構造
を有している。従って、モータ回転軸２０４が回転する
とレゾルバ回転軸２０２も同じ回転数で回転する。ま
た、レゾルバ回転軸２０２の端部には、ロータ（以下、
「レゾルバロータ」）２０６が固定されている。レゾル
バロータ２０６は、図３の上方から見た平面図である図
４に示されているように、径方向に沿い凹凸を有してい
る。モータ２０３が６ポール同期モータ２０３であるな
ら、例えば、図示のように、２π／３［ｒａｄ］周期で
凹凸を繰り返すおむすび状の凹凸形状とする。レゾルバ
ロータ２０６は、珪素鋼板を図３の上下方向に沿って積
層し、図４中の２１８ａ、２１８ｂ及び２１８ｃの各箇
所でかしめた構造を有している。更に、レゾルバロータ
２０６は、レゾルバ回転軸２０２の回転中心と、モータ
回転軸２０４の形状中心とが、図中の一点鎖線２０８で
一致するよう、レゾルバ２０１製造段階において位置調
整した上でレゾルバ回転軸２０２に対して接着固定され
る。従って、レゾルバロータ２０６は、モータ回転と正
確に同期してかつ正確に同軸で回転する。
【０００４】更に、モータ回転軸２０４の負荷側の端は
図示しない負荷側の軸受を介して、また反負荷側の端は
反負荷側の軸受２１６を介して、それぞれモータブラケ
ット２１３により支持されており、レゾルバ回転軸２０
２は、軸受２０７ａ及び２０７ｂを介してレゾルバ２０
１のハウジング２１１により支持されている。ハウジン
グ２１１は、図示しない個所にてカップリング２１２に
締結されており、更にカップリング２１２はモータブラ
ケット２１３にボルト２１５ａ、２１５ｂにより固定さ
れている。従って、ハウジング２１１は、モータ回転軸
２０２の回転によっては回転しない。ハウジング２１１
には、その内周面がレゾルバロータ２０６の周縁部と対
向するよう、かつ、レゾルバロータ２０６の形状中心と
レゾルバステータ鉄心２１０の極歯先がなす円形状の中
心とが一致するよう、なべ小ねじ２１７ａ、２１７ｂ、
２１７ｃ、２１７ｄにより、レゾルバ２０１のステータ
鉄心（以下「レゾルバステータ鉄心」）２１０が固定さ
れている。レゾルバステータ鉄心２１０も、レゾルバロ
ータ２０６と同様、図３中の上下方向に沿って珪素鋼板
を積層した構造を有しており、その内周面には円周方向
に沿って極歯が設けられている。極歯はレゾルバロータ
巻線２０９を巻装するための歯状の凹凸であり、図４に
示すように、モータ２０３が６ポール同期モータである
なら１２個の極歯を設ける。以上の構造は、更にカバー
２１４によって覆われ保護される。
【０００５】このような構造の下では、モータ回転に伴
いレゾルバロータ２０６が回転すると、レゾルバロータ
２０６外表面の凹凸部と、レゾルバステータ鉄心２１０
の極歯とのギャップが変化する。その結果各巻線にて生
じるインダクタンス変化は外部にて電気的に検出するこ
とができ、検出結果からレゾルバロータ２０６の回転位
置を、２π／３［ｒａｄ］以内の範囲で検出することが
できる。また、検出した回転位置を時系列的に観測しそ
の時間的変化を求めることにより、回転速度を検出でき
る。即ち、レゾルバ２０１を使用することにより、モー
タ２０３の磁極位置や速度検出を行うことができる。
【０００６】しかしながら、図３及び図４に示したレゾ
ルバ２０１には、高精度な検出を行うには、製造時にレ
ゾルバロータ２０６とレゾルバステータ鉄心２１０の位
置的関係を正確に調整する必要がある、という問題があ
る。無論、モータ回転軸２０４とレゾルバ回転軸２０２
との結合誤差は、カップリング２１２にて吸収すること
ができるものの、レゾルバ２０１専用の軸受２０７ａ、
２０７ｂ、カップリング２１２及び回転軸２０２が必要
となるため、その形状が大きくなりやすくまたコストも
高くなりやすい。図５にその軸方向断面を示すレゾルバ
４０１においては、これらの問題に対処するため、モー
タとレゾルバの回転軸共通化、それによるカップリング
及び軸受の廃止、ひいては小型化及び低コスト化を実現
すべく、常用ハメアイによる構造を採用している。
【０００７】図５に示すレゾルバ４０１では、レゾルバ
回転軸４０２とモータ回転軸４０３とが一体となってお
り、従って両者の中心は一点鎖線４０４にて一致してい
る。レゾルバロータ４０６は、径方向に沿いおむすび状
（６ポールの場合）の凹凸形状を有する珪素鋼板を、図
３中の上下方向に沿い積層したものであり、間座４１１
を介してレゾルバ回転軸４０２に固定されている。即
ち、レゾルバロータ４０６は、間座４１１の内径の中心
とレゾルバロータ４０６の凹凸形状の形状中心とが一致
するように、間座４１１の外周面に接着固定されてお
り、間座４１１はレゾルバ回転軸４０２に常用ハメアイ
（印籠）にて挿入されている。その上で、間座４１１
は、ナット４０５にてレゾルバ回転軸４０２に固定され
ている。このように間座４１１を挟んでレゾルバロータ
４０６をレゾルバ回転軸４０２に装着するのは、仮にレ
ゾルバロータ４０６をレゾルバ回転軸４０２に直接に圧
入し或いは常用ハメアイ（印籠）等により挿入すると、
あらぬ応力がレゾルバロータ４０６へ加わり磁気的検出
の妨げとなることによる。
【０００８】他方、レゾルバステータ鉄心４１２は、ハ
ウジング４１４の外周面の中心とレゾルバステータ鉄心
４１２の極歯先がなす円形状の中心とが一致するよう
に、ハウジング４１４に、なべ小ねじ４１０ａ、４１０
ｃにて固定されている。モータブラケット４１５は、軸
受４０７が入っている部位とハウジング４１４の外周が
挿入される部位とが同一把握状態で加工されているた
め、両部位の同軸度或いは同心度は高精度である。レゾ
ルバステータ鉄心４１２が固定されたハウジング４１４
は、モータブラケット４１５へ常用ハメアイにて挿入さ
れ、ボルト４０９ａ、４０９ｂにて固定されている。な
お、基本的な検出の原理は図３に示した従来技術とほぼ
同一である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ここで、図５に示した
従来技術を図３に示した従来技術と比較すると、図５で
は新たにナット４０５、間座４１１が必要となったもの
の、図３では必要であった回転軸２０２、軸受２０７
ａ、２０７ｂ、カップリング２１２が不要であるため、
図５の方が小型化、低コスト化に適しているといえる。
しかし、図５に示した従来技術においては、レゾルバロ
ータ４０６とレゾルバステータ鉄心４１２を、幾度かの
常用ハメアイや調整によって取り付けてあるため、それ
らの形状中心が、モータ４０３の回転中心（一点鎖線４
０４）からずれる可能性がある。ずれた場合には、期待
している回転位置検出精度ひいては回転速度検出精度が
得られないことがある。
【００１０】本発明は、小型化及び低コスト化に限界の
ある構造（図３及び図４）か小型化及び低コスト化が可
能であっても検出精度が低下するかもしれない構造（図
５）の何れかを選択せねばならない、というトレードオ
フを解消し、位置検出精度を維持しつつ小型で低コスト
なレゾルバ付きモータを提供することを目的としてい
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明に係るレゾルバ付きモータは、モータブ
ラケットと、磁性材により形成されこのモータブラケッ
トに対し所定間隙を以て対向するモータ回転軸であって
その一部表面に径方向凹凸部を有するモータ回転軸と、
この径方向凹凸部と対向するよう前記モータブラケット
に固定されたレゾルバステータ鉄心とを備え、前記モー
タ回転軸に設けられた前記径方向凹凸部をレゾルバロー
タとするレゾルバが一体形成されたことを特徴とする。
より好ましくは、前記モータブラケットにより前記モー
タ回転軸を支持するための軸受であって前記モータ回転
軸のうち前記レゾルバロータとして機能する部分に隣接
するよう配置された軸受と、この軸受の外周面を案内面
として前記レゾルバステータ鉄心を前記モータブラケッ
トに固定する部材とを備えるものとする。更に好ましく
は、前記モータ回転軸のうち、少なくとも、前記軸受が
配置される部位と、前記レゾルバロータとして機能させ
る部位とを、同一把握状態で研削又は旋削加工すること
によって、その同軸度又は同心度が所定水準以上となる
よう、前記モータ回転軸及びこれと一体の前記レゾルバ
ロータを形成する。一例として、前記モータ回転軸及び
その一部である前記レゾルバロータは、炭素鋼材より形
成する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面に従って説明する。まず、本発明の一実施形態
に係るレゾルバ付きモータ１０３、特にそのレゾルバ構
造形成部の断面を図１に、またそのモータ回転軸１０２
の斜視外観を図２に、それぞれ示す。モータ回転軸１０
２は炭素鋼材等の磁性材より形成されており、図示しな
い負荷側の軸受と反負荷側の軸受１０７とを介して、モ
ータブラケット１０５により回転自在に支持されてい
る。このモータ回転軸１０２は、負荷側の軸受が挿入さ
れる部位１１２ｂと、反負荷側の軸受１０７が挿入され
る部位１１２ａと、レゾルバ１０１のロータとなる凹凸
形状１０６とを、同一把握状態にて把握して、カム研削
盤やカム旋盤或いはミーリング軸付き旋盤等により加工
して得られたものである。研削盤や旋盤による加工の性
質上、同一把握状態で加工された部位の同軸度或いは同
心度は、高精度な状態となることから、モータ回転軸１
０２の回転中心、即ち負荷側軸受挿入部位１１２ｂと反
負荷側軸受挿入部位１１２ａの形状中心を結ぶ線と、レ
ゾルバロータたる凹凸形状１０６の形状中心は、互い
に、図中の一点鎖線１０４において高精度に一致する。
これにより、従来行われていた作業、特にレゾルバロー
タをレゾルバ回転軸或いはモータ回転軸に対し位置調整
して取り付けるという作業が不要となる。なお、図中１
１３は負荷への出力軸である。
【００１３】モータブラケット１０５の軸受１０７が入
る部位と、レゾルバステータ鉄心１０８が固定される部
位は、旋盤による同時加工或いはそれに準ずる方法で、
両部位の同軸度或いは同心度が高精度となるよう加工さ
れている。モータブラケット１０５は、軸受１０７の外
周面を案内面としてモータ１０３に取り付けられる。レ
ゾルバステータ鉄心１０８は、モータブラケット１０５
のうちレゾルバステータ鉄心１０８が取り付けられる内
周面に接触しない程度に、なべ小ねじ１１０ａ、１１０
ｂにてモータブラケット１０５に固定される。レゾルバ
ロータとなる凹凸形状１０６は、上述したように十分に
位置精度がよいため、レゾルバステータ鉄心１０８は、
比較的ラフに取り付けることが可能である。基本的な検
出原理は、従来例で示したものとほぼ同一であるので、
説明を省略する。なお、１１１はカバーでありモータ１
０３のレゾルバ構造形成部全体を覆う。
【００１４】なお、本実施形態におけるレゾルバロータ
材質は、剛性が必要とされるモータ回転軸と一体である
ため、Ｓ４５ｃ等の炭素鋼材である。炭素鋼材は、従来
技術に係るレゾルバで使用していた珪素鋼やパーマロイ
等に比べ、渦電流損失やヒステリシス損失が大きい。こ
のため、レゾルバロータとレゾルバステータ鉄心の磁極
間のギャップ変動を電気信号に変換する際のエネルギー
変換効率は、珪素鋼やパーマロイを用いた従来技術に比
べ、本実施形態では低下を示す。そのため、エネルギー
変換効率を重視する従来の発想と、本実施形態ひいては
本発明の発想とは、相容れず、前者から後者を容易に想
到できるものではない。また、エネルギー変換効率が低
くても、それを補うことができるよう出力信号を増幅す
ればよいのであり、本実施形態によれば珪素鋼やパーマ
ロイのロータと同等の位置検出が可能である。
【００１５】また、以上の説明においては、特定の実施
形態について述べたが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。モータ回転軸１０２の凹凸形状１０６の加工
は、モータ回転軸１０２の負荷側軸受挿入部位１１２ｂ
及び反負荷側軸受挿入部位１１２ａを基準としローレッ
ト目を付して行ってもよいし、該部位１１２ａ、１１２
ｂを転動基準とし転造加工して行ってもよい。何れの方
法でも、本発明のレゾルバ付きモータを得ることができ
る。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁性材により形成されたモータ回転軸の一部表面に径方
向凹凸部を設けてレゾルバロータとし、この径方向凹凸
部と対向するようモータブラケットにレゾルバステータ
鉄心を固定するようにしたため、そのロータの構造がモ
ータ回転軸に対して一体不離となったレゾルバを得るこ
とができる。モータ回転軸と別体のレゾルバロータ等を
組み込む必要はない。そのため、モータ回転軸に対する
レゾルバロータの回転中心位置精度を頗る高めることが
でき、レゾルバステータ鉄心を比較的ラフに組み付けて
も検出精度上の支障がない。即ち、レゾルバロータとな
る部位の回転振れが少なく高精度な位置検出が可能であ
ることから、カップリング（図３参照）等の部材を介さ
ずモータブラケットに直接レゾルバステータ鉄心を固定
することができる。これにより、従来であれば必ず必要
であったレゾルバのハウジングを不要とすることがで
き、更に小型化及び低コスト化できる。なお、レゾルバ
ロータ該当部分を含むモータ回転軸の加工については、
軸受等による支持部位とレゾルバロータ該当部分とを同
一把握状態或いはそれに準ずる状態にて把握して行うこ
とで、比較的容易に、モータ回転軸に対するレゾルバロ
ータの回転中心位置精度を頗る高めることができる。更
に、カップリングだけでなく、レゾルバ専用の回転軸や
軸受（図３）や間座（図５）を設ける必要がなくボル
ト、ナット等の使用個数も減少するため、この面でも、
小型化及び低コスト化の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係るレゾルバ付きモー
タにおけるレゾルバ構造形成部の断面図である。
【図２】 図１に示したレゾルバ付きモータの回転軸を
示す斜視図である。
【図３】 従来技術におけるレゾルバ取付形態を示す断
面図である。
【図４】 図３に示したレゾルバの正面図である。
【図５】 他の従来技術におけるレゾルバ取付形態を示
す断面図である。
【符号の説明】
１０１ レゾルバ、１０２ モータ回転軸、１０３ モ
ータ、１０４ 回転中心、１０５ モータブラケット、
１０６ 凹凸形状、１０７ 軸受、１０８ レゾルバス
テータ鉄心、１０９ 巻線、１１０ａ，１１０ｂ なべ
小ねじ、１１１カバー、１１２ａ 反負荷側軸受挿入部
位、１１２ｂ 負荷側軸受挿入部位、１１３ 出力軸。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 11/00 Ｂ Ｆターム(参考） 2F077 AA47 CC02 FF34 PP26 VV01 VV21 VV33 5H611 AA01 BB01 PP07 QQ01 QQ03 RR00 UA04 UA08 5H615 AA01 BB01 BB14 PP24 SS08 TT16

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 モータブラケットと、磁性材により形成
    されこのモータブラケットに対し所定間隙を以て対向す
    るモータ回転軸であってその一部表面に径方向凹凸部を
    有するモータ回転軸と、この径方向凹凸部と対向するよ
    う前記モータブラケットに固定されたレゾルバステータ
    鉄心とを備え、前記モータ回転軸に設けられた前記径方
    向凹凸部をレゾルバロータとするレゾルバが一体形成さ
    れたことを特徴とするレゾルバ付きモータ。
  2. 【請求項２】 前記モータブラケットにより前記モータ
    回転軸を支持するための軸受であって前記モータ回転軸
    のうち前記レゾルバロータとして機能する部分に隣接す
    るよう配置された軸受と、この軸受の外周面を案内面と
    して前記レゾルバステータ鉄心を前記モータブラケット
    に固定する部材とを備えることを特徴とする請求項１記
    載のレゾルバ付きモータ。
  3. 【請求項３】 前記モータ回転軸のうち、少なくとも、
    前記軸受が配置される部位と、前記レゾルバロータとし
    て機能させる部位とを、同一把握状態で研削又は旋削加
    工することによって、その同軸度又は同心度が所定水準
    以上となるよう、前記モータ回転軸及びこれと一体の前
    記レゾルバロータを形成したことを特徴とする請求項１
    又は２記載のレゾルバ付きモータ。
  4. 【請求項４】 前記モータ回転軸及びその一部である前
    記レゾルバロータが、炭素鋼材より形成されていること
    を特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のレゾルバ
    付きモータ。
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