JP2006158005A

JP2006158005A - レゾルバロータの固定構造

Info

Publication number: JP2006158005A
Application number: JP2004340650A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Aihara; 浩相原; Hirotaka Kuroda; 寛貴黒田
Original assignee: Toyota Motor Corp; Uchihama Kasei Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Uchihama Kasei Co Ltd
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】部品点数の増加を抑制して、製造コストを低減する。
【解決手段】レゾルバロータ２００は、回転電機のロータ１００の回転位置を検出するレゾルバを構成する。レゾルバロータ２００は、シャフト１０２の外径よりも大きな穴部が形成される薄板形状を有し、穴部にシャフト１０２が挿入された状態で樹脂によりシャフト１０２に固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機に設けられるレゾルバロータの固定構造に関し、特に、回転電機を構成するロータに対するレゾルバロータの固定構造に関する。

電動機、発電機等の回転電機における回転軸の回転位置を検出する回転センサとして「レゾルバ」が挙げられる。この「レゾルバ」は、回転電機を構成するロータの回転軸側に固定されるレゾルバロータと、回転軸を支持するケース側に固定されるレゾルバステータとを有している。レゾルバステータは、レゾルバロータの外側を取囲むように配置され、このレゾルバステータには複数個の測定用の励磁コイルが所定のピッチで配列されている。また、第１検出用コイルおよび第２検出用コイルが巻装されている。

測定用励磁コイルに測定のためのリファレンス信号を出力した状態でレゾルバロータが回転すると、レゾルバロータとレゾルバステータとのギャップの間隔が変化する。その結果、第１検出用コイルと第２検出用コイルとは、レゾルバロータの位置に応じた交流信号を発生する。この第１および第２検出用コイルからのレゾルバロータの位置に応じた交流信号に基づいて回転軸の回転位置が検出される。このようなレゾルバが設けられる回転電機を開示するものとして、下記の特許文献１が挙げられる。

特開２００４−２３８４０号公報（特許文献１）は、耐久性や耐ノイズ性が高く、組み付け性に優れたブラシレスモータを開示する。このブラシレスモータは、駆動コイルが巻装されたコアと、コアを収容するケースとを備えるステータと、ケースの一端側に配置されるブラケットと、ケースとブラケットとに回転自在に支持されたシャフトと、シャフトに取り付けられステータの内側に回転自在に配設されるマグネットとを備えるロータと、シャフトに取り付けられ、マグネットと共に回転するレゾルバロータと、レゾルバロータの外側に配置され、レゾルバロータの回転に伴って出力信号の位相が変化する検出コイルを備えるレゾルバステータと、ケースとブラケットとの間に介設され、レゾルバステータを収容する合成樹脂製のレゾルバマウントユニットとを含む。

特許文献１に開示されたブラシレスモータによると、耐久性や耐ノイズ性に優れたレゾルバを用いてブラシレスモータを構成する。レゾルバをユニット化してモータ内に組み込む構成としたので、ブラシレスモータの信頼性向上を図りつつ装置をコンパクト化することが可能となる。
特開２００４−２３８４０号公報

ところで、回転電機の回転子の回転位置を精度よく検知するためには、レゾルバロータを回転子に確実に固定する必要がある。たとえば、図３に示すように、回転電機のロータ３００において、シャフト３０２の外径よりも大きな穴部を有するレゾルバロータ４００は、シャフト３０２の一方端側に穴部が嵌合された後、さらに、圧入リング４０２がシャフト３０２に圧入される。シャフト３０２に圧入された圧入リング４０２は、シャフト３０２にかしめ等により固定される。レゾルバロータ４００は、シャフト３０２と圧入リング４０２とにより狭持されて固定される。そのため、圧入リング４０２によりレゾルバロータ４００は、ロータ３００に確実に固定することができる。しかしながら、圧入リング４０２によるレゾルバロータ４００の固定は、部品点数が増加するとともに、ロータ３００を製造する工程において、圧入リング４０２を圧入する工程が必要となるため、工程の増加となり、製造コストが上昇するという問題がある。

特許文献１に開示されるブラシレスモータにおいては、レゾルバロータを回転子に固定する構造についての詳細な技術は開示されていない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、部品点数の増加を抑制して、製造コストを低減するレゾルバロータの固定構造を提供することである。

第１の発明に係るレゾルバロータの固定構造は、回転電機のロータに設けられ、前記ロータの回転位置を検出するレゾルバを構成するレゾルバロータの固定構造である。ロータは、回転軸により支持される。レゾルバロータは、回転軸の外径よりも大きな穴部が形成される薄板形状を有し、穴部に回転軸が挿入された状態で、樹脂により回転軸に固定される。

第１の発明によると、ロータの回転位置を検出するレゾルバを構成するレゾルバロータは、回転軸の外径よりも大きな穴部が形成される薄板形状を有する。レゾルバロータは、穴部に回転電機のロータの回転軸が挿入された状態で、樹脂により回転軸に固定される。レゾルバロータは、樹脂により回転軸に固定されるため、回転軸との相対運動が抑制される。そのため、確実にロータに固定されるようになり、ロータの回転位置を精度よく検知することができる。また、レゾルバロータの固定に樹脂を用いることにより、圧入リングが不要となるため、部品点数の増加を抑制することができる。さらに、圧入リングを回転軸に圧入する工程を廃止することができる。また、回転軸側にかしめ等のための加工を施すことなく、レゾルバロータを固定することができため、回転軸の加工部位の低減が図れる。そのため、ロータの製造コストの低減が図れる。したがって、部品点数の増加を抑制して、製造コストを低減するレゾルバロータの固定構造を提供することができる。

第２の発明に係るレゾルバロータの固定構造においては、第１の発明の構成に加えて、レゾルバロータは、回転軸に連通する切り欠き形状を有する。

第２の発明によると、レゾルバロータは、回転軸に連通する切り欠き形状を有する。これにより、レゾルバロータと回転軸との固定部に樹脂を流動させることができる。さらに、樹脂を切り欠き形状に流動させると、レゾルバロータの両側面に樹脂層を形成することができるため、より確実にレゾルバロータを回転軸に固定することができる。

第３の発明に係るレゾルバロータの固定構造においては、第１または２の発明の構成に加えて、レゾルバロータは、樹脂により覆われる。

第３の発明によると、レゾルバロータは、樹脂により覆われる。これにより、レゾルバロータの露出を防ぐことができる。そのため、樹脂を用いてレゾルバロータを回転軸に固定できるとともに、レゾルバロータに対する防錆処理を廃止することができる。したがって、製造コストの低減が図れる。

第４の発明に係るレゾルバロータの固定構造においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、ロータは、ロータコアと、磁力を発生させる磁力発生部とをさらに含む。樹脂は、ロータコアと磁力発生部とレゾルバロータとを回転軸に一体的に固定する。

第４の発明によると、ロータは、ロータコアと磁力を発生させる磁力発生部（たとえば、永久磁石）とをさらに含む。樹脂は、ロータコアと、永久磁石と、レゾルバロータとを回転軸に一体的に固定する。そのため、別途レゾルバロータを樹脂により回転軸に固定する工程を追加することなく、樹脂によりロータを一体成形することができるため、ロータの製造工程の増加を抑制することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係るレゾルバロータの固定構造について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に示すように、本実施の形態に係るレゾルバロータの固定構造は、回転電機に設けられるレゾルバに適用される。回転電機は、ロータ１００とステータ（図示せず）とから構成される。レゾルバは、このロータ１００の回転位置を検知する。レゾルバは、レゾルバロータ２００とレゾルバステータ（図示せず）とから構成される。

ロータ１００は、シャフト１０２と、エンドプレート１０４と、ロータコア１０６と、レゾルバロータ２００とを含む。シャフト１０２の形状は特に限定されるものではなく、たとえば、中空形状のシャフトであってもよい。

ロータコア１０６は、複数枚の電磁鋼板が積層されて形成される。ロータコア１０６には、内部に永久磁石（図示せず）が挿入される磁石挿入部１０８と、図１の紙面左右方向に貫通した貫通穴部１１２とが設けられる。

磁石挿入部１０８は、ロータ１００の回転軸であるシャフト１０２の回転方向に沿って、予め定められた位置に、シャフト１０２の軸方向と平行に設けられる。なお、本実施の形態において、磁石挿入部１０８には、永久磁石（図示せず）が挿入されるが、磁力を発生するものであれば特にこれに限定されるものではない。すなわち、励磁電流により磁力を発生する電磁石であってもよい。

シャフト１０２の一方端側には、レゾルバロータ２００が設けられる。レゾルバロータ２００は、本実施の形態において、たとえば、複数枚の薄板形状の電磁鋼板を積層して形成されるが、特にこれに限定されるものではない。レゾルバロータ２００は、たとえば、磁性材で形成される薄板形状を有していればよい。レゾルバロータ２００には、シャフト１０２の外径より大きな径を有する穴部が形成される。レゾルバロータ２００の穴部には、シャフト１０２の一方端が挿入される。

レゾルバロータ２００の外周の形状は、本実施の形態においては、たとえば、楕円形状を有するが、特にこれに限定されるものではない。また、レゾルバロータ２００の外周の面に対向するようにレゾルバステータが設けられる。レゾルバステータは、たとえば、回転電機のケース（図示せず）側に設けられる。レゾルバステータには、励磁電流が流れる巻線と、出力信号を出力する出力巻線とを有する。

レゾルバロータ２００は、ロータ１００に固定される。そのため、ロータ１００の回転に伴なって、レゾルバロータ２００も回転する。レゾルバステータの励磁巻線に励磁電流が流れると、レゾルバステータとレゾルバロータ２００とのエアギャップの変化に応じて、出力巻線から出力信号が出力される。この出力信号に応じて、レゾルバロータ２００の回転位置が検出される。なお、レゾルバの構造および作用については、周知の技術を用いればよいため、その詳細な説明は行なわない。

シャフト１０２に対して、レゾルバロータ２００と、エンドプレート１０４と、ロータコア１０６と、永久磁石を磁石挿入部１０８に挿入された状態で樹脂１１０を、たとえば、射出成形により付着させて、各部品の相対運動を抑制することにより、ロータ１００が一体的に形成される。

本発明は、特に、レゾルバロータ２００の穴部にシャフト１０２が挿入された状態で、樹脂によりレゾルバロータ２００をシャフト１０２に対して固定する固定構造を有する点に特徴を有する。

図２に示すように、本実施の形態において、楕円形状を有するレゾルバロータ２００の穴部には、シャフト１０２に連通する切り欠き形状２０４が複数個形成される。本実施の形態において、切り欠き形状２０４は、左右対称になるように配置されるが、特に、切り欠き形状２０４の位置はこれに限定されるものではない。また、切り欠き形状２０４は、シャフト１０２に連通する形状であれば、図２に示すような形状に限定されるものではない。

また、レゾルバロータ２００の穴部には、内周側に突出した凸形状のロータキー２０２が設けられる。シャフト１０２には、ロータキー２０２に対応する凹形状の溝（図示せず）が形成されており、ロータキー２０２と凹形状の溝とを嵌合させることにより、レゾルバロータ２００の位置決めをすることができる。

以上のような構造に基づく、本実施の形態に係るレゾルバロータ２００の固定構造の作用について説明する。

ロータ１００は、シャフト１０２に対して、エンドプレート１０４と、ロータコア１０６と、永久磁石と、レゾルバロータ２００とが予め定められた位置に挿入された状態で、型に配置された後、樹脂が射出成形される。樹脂は、磁石挿入部１０８および貫通穴部１１２の内部に充填し、レゾルバロータ２００においては、レゾルバロータ２００に設けられる切り欠き形状２０４から樹脂が流動して、レゾルバロータ２００の回転軸方向の両側面に樹脂層を形成する。このようにして、図１の斜線部に示すように樹脂１１０は、ロータコア１０６と永久磁石とレゾルバロータ２００とをシャフト１０２に一体的に固定する。

以上のようにして、本実施の形態に係るレゾルバロータの固定構造によると、レゾルバロータは、樹脂によりシャフトに固定されるため、シャフトとの相対運動が抑制される。そのため、確実にロータに固定されるようになり、ロータの回転位置を精度よく検知することができる。また、レゾルバロータの固定に樹脂を用いることにより、圧入リングが不要となるため、部品点数の増加を抑制することができる。さらに、圧入リングを回転軸に圧入する工程を廃止することができる。また、回転軸側にかしめ等のための加工を施すことなく、レゾルバロータを固定することができため、回転軸の加工部位の低減が図れる。そのため、ロータの製造コストの低減が図れる。したがって、部品点数の増加を抑制して、製造コストを低減するレゾルバロータの固定構造を提供することができる。

また、レゾルバロータの穴部に切り欠き形状を形成させることにより、レゾルバロータとシャフトとの固定部に樹脂を流動させることができる。さらに、樹脂を切り欠き形状に流動させると、レゾルバロータの両側面に樹脂層を形成することができるため、より確実にレゾルバロータをシャフトに固定することができる。

さらに、レゾルバロータ２００を樹脂で覆うことにより、レゾルバロータの露出を防ぐことができるため、レゾルバロータをシャフトに固定できるとともに、レゾルバロータに対する防錆処理を廃止することができるため、製造コストの低減が図れる。

そして、別途レゾルバロータを樹脂によりシャフトに固定する工程を追加することなく、樹脂によりロータを一体成形することができるため、ロータの製造工程の増加を抑制することができる。

また、レゾルバロータの穴部に形成されたロータキーを省略してもよい。すなわち、切り欠き形状を型のピン等により位置決めして、樹脂を射出成形することにより、ロータキーを省略することができる。また、ロータキーを省略することにより、シャフト側のロータキーに対応する凹形状の溝を省略することができる。これにより、製造コストの低減が図れる。

なお、本実施の形態において、レゾルバロータ２００は、ロータコア１０６と、永久磁石と、エンドプレート１０４とともに、一体的にシャフト１０２に固定する場合について説明したが、特にこれに限定されるものではない。すなわち、少なくともレゾルバロータ２００を樹脂によりシャフト１０２に固定することにより、圧入リングを廃止することができるため、製造コストの低減が図れる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明に係るレゾルバロータの固定構造を示す図である。本発明におけるレゾルバロータの外観形状を示す図である。従来のレゾルバロータの固定構造を示す図である。

符号の説明

１００，３００ロータ、１０２，３０２シャフト、１０４エンドプレート、１０６，３０６ロータコア、１０８磁石挿入部、１１０樹脂、１１２貫通穴部、２００，４００レゾルバロータ、２０２ロータキー、２０４切り欠き形状、４０２圧入リング。

Claims

回転電機のロータに設けられ、前記ロータの回転位置を検出するレゾルバを構成するレゾルバロータの固定構造であって、前記ロータは、回転軸により支持され、
前記レゾルバロータは、前記回転軸の外径よりも大きな穴部が形成される薄板形状を有し、前記穴部に前記回転軸が挿入された状態で、樹脂により前記回転軸に固定される、レゾルバロータの固定構造。
前記レゾルバロータは、前記回転軸に連通する切り欠き形状を有する、請求項１に記載のレゾルバロータの固定構造。
前記レゾルバロータは、前記樹脂により覆われる、請求項１または２に記載のレゾルバロータの固定構造。
前記ロータは、ロータコアと、磁力を発生させる磁力発生部とをさらに含み、
前記樹脂は、前記ロータコアと前記磁力発生部と前記レゾルバロータとを前記回転軸に一体的に固定する、請求項１〜３のいずれかに記載のレゾルバロータの固定構造。