JP2008215835A - レゾルバ、及び自動車駆動モータ用レゾルバ - Google Patents

Abstract

【課題】 自動車駆動モータに使用される高い耐オイル性を備えるレゾルバを提供すること。
【解決手段】 検出コイルパターン１９及び励磁コイルパターン２０のプリントパターンが、自動車駆動用モータが自動車を前進させる方向に回転しているときに、オイルの抵抗が少なくなる方向に配置されているので、自動車が前進しているときに、プリントパターンにかかる力を小さくできるため、励磁コイルパターン２０や検出コイルパターン１９の銅箔が樹脂から引き剥がされることがない。
【選択図】 図８

Description

この発明は、自動車用モータの出力軸の回転角度を検出するために使用されるレゾルバに関するものである。

従来、ハイブリッド自動車や電気自動車において、高出力のブラシレスモータが使用されている。ハイブリッド自動車のブラシレスモータを制御するためには、モータの出力軸の回転角度を正確に把握する必要がある。ステータの各コイルへの通電切替えを制御するには、ロータの回転位置を正確に把握している必要があるからである。特に、自動車においては、コギングがドライバビリティを悪くするため、コギングを減少させることが要望されているため、通電切替えを正確に行いたいという要望が強い。
自動車のモータ軸の検出には、耐高温性、耐ノイズ性、耐振動性、耐高湿性等の機能を満足するために、レゾルバが使用されている。レゾルバは、モータの内部に組み込まれて、モータのロータ軸に直接取り付けられている。
この種のレゾルバとしては、可変リラクタンス型レゾルバ（ＶＲ型レゾルバ）が使用されている。ＶＲ型レゾルバとは、磁路中に設けたギャップの変動によりトランスの効率が変化することを利用したレゾルバである。ギャップが回転角に対して周期的に変化するようにロータの形状を設定することにより、回転子側の巻線無しで角度出力を検出することができる。

ＶＲ型レゾルバは、励磁コイルと検出コイルと配置されたステータと、両コイルに外周面が近接して配置されたロータとを有する。検出コイルは、９０度位相をずらした２つのコイルから構成されている。励磁コイルに数ＫＨｚの正弦波交流を印加する。ロータの外周面を介して、検出コイルの２つのコイルから誘起電圧が出力される。２つの誘起電圧の出力振幅から角度を検出することができる。
励磁コイルに印加する正弦波の周波数を高くすれば、巻線数を少なくでき、レゾルバを小型化できるのであるが、周波数を高くすると、回転角を読取処理する電気回路が複雑となり、検出精度の安定性が低下する問題がある。
一方、レゾルバを小型化する方法としては、特許文献１に示す技術が提案されている。すなわち、励磁コイルに印加する高周波信号を振幅変調して、かつ、高周波信号の極性を励磁信号の極性反転位置で反転させた変調信号を入力させることが開示されている。これによれば、励磁コイルと検出コイルとして、プリントパターンを利用できるため、コストダウンできることが開示されている。

特開2000-292205号公報

しかしながら、従来のハイブリッド自動車で使用されるレゾルバには、次のような問題があった。
（１）ＶＲ型レゾルバは、数ＫＨｚの周波数の励磁信号を使用しているため、巻線数が多くなり、また、ロータも堅牢なものとなるため、レゾルバを小型化することが難しいという問題があった。また、特許文献１に記載されたレゾルバは、ロータリィトランスを巻線で構成し、かつロータリィトランスを軸心と並行方向に配置しているため、モータの軸心方向に長くなり、主として自動車用に用いるレゾルバを小型化することが難しい問題があった。

（２）ハイブリッド自動車で使用されるレゾルバは、モータの内部に組み込まれて、モータのロータ軸に直接取り付けられている。モータの内部には、モータ冷却用のオイルが封入されており、オイルが、ロータ回転板やトランスミッションにより、掻き揚げられて滴下するため、レゾルバは、オイルにさらされて使用されている。自動車駆動用モータは、高出力を出すために高電圧で駆動されており、巻線コイルでたくさんの熱を発生するからである。
ＶＲ型レゾルバは、可動部が金属製のロータのみであるため、オイルの影響を受けることが少ない。
特許文献１に記載されたレゾルバは、励磁コイル及び検出コイルがプリントパターンで構成され、ステータとロータの双方に取り付けられている。特に、ロータに取り付けられた励磁コイルまたは検出コイルが、滴下してロータ回転板の回転により流れが作られたオイルの流れに強くさらされるため、高い耐オイル性が要求される。

レゾルバに要求される耐オイル性は、第1には、オイルの流れによる力作用により、プリントパターンが引き剥がされないことにある。ハイブリッド自動車のモータで使用されるレゾルバは、ロータ回転板の周速が約８０ｍ／秒を越える高スピードで、オイルが滴下される中で使用されるため、オイルから強い力を受けるからである。
また、第２には、プリントパターンは、導体パターンである銅箔が、樹脂であるＰＣＢ（ガラスエポキシ）に接合面が黒化処理されてアンカー効果で接合されている。１５０度近くまで高温となるオイルの添加剤のイオウや酸化物の化学的作用により、接合強度が低下して、プリントパターンが剥がれる、または銅箔が侵食される恐れがある。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、駆動モータに使用される高い耐久性を備えるレゾルバを提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明のレゾルバは、次のような構成を有している。
（１）ロータ軸と共に回転するロータ回転板と、ステータに固定されたステータ板と、該ロータ回転板と該ステータ板とに各々対向して配置された一対のロータリィトランスと、該ロータ回転板と該ステータ板とに各々配置された励磁コイルと検出コイルとを有し、該ロータ軸の回転角度を検出するレゾルバであって、（ａ）ロータ回転板とステータ板とが、ロータ軸と直交して対向し、その対向する面に、前記励磁コイルと前記検出コイルが対向して配置されていること、（ｂ）励磁コイル及び検出コイルが、プリントパターンにより形成されていること、（ｃ）ロータ回転板が回転したときに、ロータ回転板に配置された励磁コイルまたは検出コイルが、オイルと衝突する面に傾斜面または円弧面を備える。
（２）（１）に記載するレゾルバにおいて、前記励磁コイルまたは前記検出コイルのプリントパターンの銅箔と樹脂の接合部または銅箔全体が、コーティングで覆われていることを特徴とする。

（３）ロータ軸と共に回転するロータ回転板と、ステータに固定されたステータ板と、該ロータ回転板と該ステータ板とに各々対向して配置された一対のロータリィトランスと、該ロータ回転板と該ステータ板とに各々配置された励磁コイルと検出コイルとを有し、該ロータ軸の回転角度を検出するレゾルバであって、（ａ）ロータ回転板とステータ板とが、ロータ軸と直交して対向し、その対向する面に、励磁コイルと検出コイルが対向して配置されていること、（ｂ）励磁コイル及び検出コイルが、銅箔が樹脂上に接合されるプリントパターンにより形成されていること、（ｃ）銅箔が、樹脂に形成された凹部に収納されている。

（４）ロータ軸と共に回転するロータ回転板と、ステータに固定されたステータ板と、該ロータ回転板と該ステータ板とに各々対向して配置された一対のロータリィトランスと、該ロータ回転板と該ステータ板とに各々配置された励磁コイルと検出コイルとを有し、該ロータ軸の回転角度を検出するレゾルバであって、（ａ）ロータ回転板とステータ板とが、ロータ軸と直交して対向し、その対向する面に、励磁コイルと検出コイルが対向して配置されていること、（ｂ）励磁コイル及び検出コイルが、銅箔が樹脂上に接合されるプリントパターンにより形成されていること、（ｃ）プリントパターンを覆う樹脂モールドが形成されている。

（５）自動車駆動モータのロータ軸と共に回転するロータ回転板と、ステータに固定されたステータ板と、該ロータ回転板と該ステータ板とに各々対向して配置された一対のロータリィトランスと、該ロータ回転板と該ステータ板とに各々配置された励磁コイルと検出コイルとを有し、オイル環境下で、該ロータ軸の回転角度を検出する自動車駆動モータ用レゾルバであって、（ａ）ロータ回転板とステータ板とが、ロータ軸と直交して対向し、その対向する面に、励磁コイルと検出コイルが対向して配置されていること、（ｂ）励磁コイル及び検出コイルが、プリントパターンにより形成されていること、（ｃ）プリントパターンが、自動車駆動用モータが自動車を前進させる方向に回転しているときに、オイルの抵抗が少なくなる方向に配置されている。

ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動モータのロータ軸に直接取り付けて使用されるレゾルバは、オイルが滴下される中で使用されるため、高い耐オイル性が要求される。
レゾルバに要求される耐オイル性は、第1には、オイルによる力作用により、プリントパターンが引き剥がされないことにある。ハイブリッド自動車のモータで使用されるレゾルバは、周速が約８０ｍ／秒を越える高スピードで、オイルが滴下される中で使用されるため、オイルから強い力を受けるからである。特に、オイルは粘性が高いため、強い力が作用する。
また、第２には、プリントパターンは、導体パターンである銅箔が、ＰＣＢ（ガラスエポキシ）に接合面が黒化処理されてアンカー効果で接合されている。１５０度近くまで高温となるオイルの添加物のイオウや酸化物の化学的作用により、接合強度が低下して、プリントパターンが剥がれる、または銅箔が侵食される恐れがある。

上記（１）記載のレゾルバは、（ａ）ロータ回転板とステータ板とが、ロータ軸と直交して対向し、その対向する面に、前記励磁コイルと前記検出コイルが対向して配置されていること、（ｂ）励磁コイル及び検出コイルが、プリントパターンにより形成されていること、（ｃ）ロータ回転板が回転したときに、ロータ回転板に配置された励磁コイルまたは検出コイルが、オイルと衝突する面に傾斜面または円弧面を備えることを特徴としているので、ロータが高速で回転するときに、励磁コイルや検出コイルの銅箔にオイルが衝突したときに、両コイルの銅箔が受ける力として、コイルの銅箔を樹脂から剥がれる方向とは逆に銅箔を樹脂に押し付ける力が作用するため、銅箔が引き剥がされることを防止することができる。
また、上記（２）記載のレゾルバは、励磁コイル及び前記検出コイルの端部が、コーティングで覆われているので、励磁コイルまたは検出コイルのプリントパターンの銅箔と樹脂の接合部が、コーティング材により覆われているため、接合部にオイルが進入することがなく、オイルの添加物のイオウや酸化物の化学作用により、接合部の接合強度が弱められることがない。

上記（３）記載のレゾルバは、（ａ）ロータ回転板とステータ板とが、ロータ軸と直交して対向し、その対向する面に、励磁コイルと検出コイルが対向して配置されていること、（ｂ）励磁コイル及び検出コイルが、銅箔が樹脂上に接合されるプリントパターンにより形成されていること、（ｃ）銅箔が、樹脂に形成された凹部に収納されているので、励磁コイル及び検出コイルが、直接オイルと衝突することがないため、励磁コイルや検出コイルの銅箔が樹脂から引き剥がされることがない。

上記（４）記載のレゾルバは、（ａ）ロータ回転板とステータ板とが、ロータ軸と直交して対向し、その対向する面に、励磁コイルと検出コイルが対向して配置されていること、（ｂ）励磁コイル及び検出コイルが、銅箔が樹脂上に接合されるプリントパターンにより形成されていること、（ｃ）プリントパターンを覆う樹脂モールドが形成されているので、励磁コイル及び検出コイルが、直接オイルと衝突することがないため、励磁コイルや検出コイルの銅箔が樹脂から引き剥がされることがない。

上記（５）記載のレゾルバは、（ａ）ロータ回転板とステータ板とが、ロータ軸と直交して対向し、その対向する面に、励磁コイルと検出コイルが対向して配置されていること、（ｂ）励磁コイル及び検出コイルが、プリントパターンにより形成されていること、（ｃ）プリントパターンが、自動車駆動用モータが自動車を前進させる方向に回転しているときに、オイルの抵抗が少なくなる方向に配置されているので、自動車が前進しているときに、プリントパターンにかかる力を小さくできるため、励磁コイルや検出コイルの銅箔が樹脂から引き剥がされることがない。すなわち、滴下されたオイルは、ロータ回転板の回転により、回転方向の力と遠心力とを受けて、ロータ回転板に沿って、弾き飛ばされ、プリントパターンと衝突するが、プリントパターンが、回転方向の力と遠心力の合力に沿った方向に傾けて配置されているので、オイルは、プリントパターンに沿って流れるため、プリントパターンがオイルから受ける力を低減できる。
このような配置をすると、自動車が後進する場合には、逆にプリントパターンにかかる力が大きくなる。
しかし、自動車の場合、後進時は低速運転が一般的であり、使用頻度も前進と比較して極めて少ない。
したがって、プリントパターンを前進時と後進時とで、オイルから同じ力の作用を受けるよりも、前進時に受ける力を小さくして、後進時に受ける力を大きくしたほうが、長期間使用したときの、プリントパターンが受けるダメージが少ないため、励磁コイルや検出コイルの銅箔が樹脂から引き剥がされることがない。

始めに、本発明のレゾルバが使用されるハイブリッド自動車のモータと発電機の全体構成を説明する。モータと発電機の中央断面図を図７に示す。
エンジン５０のエンジン軸５３が、変速機５４を介して、モータ軸１１に接続されている。エンジン軸５３は、ハウジング６２のベアリング６３、ハウジング６６のベアリング５９により回転可能に保持されている。モータ軸１１は、ハウジング１３のベアリング１４、ハウジング５５のベアリング５８により回転可能に保持されている。モータ軸１１は、モータ本体５６の中心を貫通している。エンジン軸５３は、発電機本体５１の中心を貫通している。
モータ軸１１には、モータ軸１１の回転角度を検出するためのレゾルバ６４，６５が取り付けられている。また、エンジン軸５３には、エンジン軸５３の回転角度を検出するためのレゾルバ６０，６１が取り付けられている。
ハウジング１３、ハウジング５５とモータ本体５６とで囲まれた空間は、密閉空間であり、オイルが封入されている。オイルは、モータの巻線コイルで発生した熱を冷却するためのものである。
ハイブリッド自動車で使用されるレゾルバは、モータの内部に組み込まれて、モータのロータ軸に直接取り付けられている。モータの内部には、モータ冷却用のオイルが封入されており、オイルが、ロータ回転板やトランスミッションにより、掻き揚げられて滴下するため、レゾルバは、オイルにさらされて使用されている。

本発明のレゾルバ６４、６５について以下詳細に説明する。レゾルバ６０，６１は、レゾルバ６４、６５と同じ構造なので説明を省略する。
本発明の第１実施例であるレゾルバの構造を、図１に中央断面図で示す。ハイブリッド自動車の駆動用モータのロータ軸であるモータ軸１１の一端は、密閉式のベアリング１４により、ハウジング１３に回転可能に保持されている。ハウジング１３には、ステータプリント基板２３が、位置決めブラケットであるステータ板２４を介して取り付けられている。ステータ板２４は、ステータプリント基板２３をハウジング１３に対して位置決めするためのものである。ステータプリント基板２３の表面には、モータ軸１１に近い面にロータリィトランスの一方２２が環状に形成されている。また、モータ軸１１から遠いほうの面に、励磁コイルパターン２０が形成されている。

モータ軸１１は、モータ本体１２から突出している。モータ軸１１の、ベアリング１４とモータ本体５６との間には、一対のリング１６，１７により、ロータ回転板１５がモータ軸１１に対して、垂直に保持されている。すなわち、ロータ回転板１５とモータ軸１１とは、図示しないキー及びキー溝により回転方向に位置決めされている。ロータ回転板１５とモータ軸１１とのキー結合は、円周方向には少しガタをもたせている。それにより、ロータ回転板１５は、一対のリング１６，１７と接触することにより垂直度が保持される。
ロータ回転板１５の、ステータプリント基板２３に対向する面、対向する位置に、ロータプリント基板１８が配置されている。ロータプリント基板１８は、ロータ回転板１５に対して、位置決めされて取り付けられている。ロータプリント基板１８の表面には、モータ軸１１に近い面にロータリィトランスの一方２２と対向する位置に、ロータリィトランスの他方のパターン２１が環状に形成されている。また、モータ軸１１から遠いほうの面上で、励磁コイルパターン２０と対向する位置に、検出コイルパターン１９が形成されている。

ロータ回転板１５の正面図を図８に示す。また、図８のＡＡ断面図を図９に示し、ＢＢ断面図を図１０に示す。また、図９のＣ部拡大図を図１１に示す。また、図１０のＤ部拡大図を図１２に示す。また、図８のＥＥ断面拡大図を図１３に示す。
図８に示すように、検出コイルパターン１９の中心から外へ向かうプリントパターン１９ｇは、図中矢印で示す自動車の前進時のロータ回転板１５の回転方向と逆方向に傾いて形成されている。
プリントパターンが、自動車駆動用モータが自動車を前進させる方向に回転しているときに、オイルの抵抗が少なくなる方向に傾けて配置されているので、自動車が前進しているときに、プリントパターンにかかる力を小さくできるため、励磁コイルや検出コイルの銅箔が樹脂から引き剥がされることがない。
すなわち、滴下されたオイルは、ロータ回転板の回転により、回転方向の力と遠心力とを受けて、ロータ回転板に沿って、弾き飛ばされ、プリントパターンと衝突するが、プリントパターンが、回転方向の力と遠心力の合力に沿った方向（図８中、オイルの流れの矢印で示す方向）に傾けて配置されているので、オイルは、プリントパターンに沿って流れるため、プリントパターンがオイルから受ける力を低減できる。
検出コイルパターン２０の両端には、一対の接点１９ａ、１９ｂが形成されている。
ロータリィトランスの他方のパターン２１は、渦巻状に形成されている。他方のパターン２１の内周端に接点２１ａが形成され、外周端に接点２１ｂが形成されている。接点１９ａと接点２１ａがロータ回転板１５の裏面で接続されている。また、接点１９ｂと接点２１ｂがロータ回転板１５の裏面で接続されている。これにより、検出コイルパターン１９と、ロータリィトランスの他方のパターン２１とは、閉ループを形成している。

図１０のＤ部、及び図１２に示すように、銅箔である検出コイルパターン１９の配線方向の端部１９ｃ，１９ｄは、円弧形状に形成されている。オイルは、ロータ回転板１５の高速回転により、遠心力を受けてロータ回転板１５の表面に沿って図１２に矢印（オイルの流れ）で示す方向に流れる。このとき、オイルが衝突する検出コイルパターン１９の端部１９ｃが、円弧形状であるので、衝突したオイルが検出コイルパターン１９を樹脂であるロータプリント基板１８に押し付けるため、検出コイルパターン１９が、ロータプリント基板１８から剥離されるのを防止することができる。この円弧形状は、例えば、ショットブラストにより加工される。そのため、反対側の端部１９ｄにも円弧形状が形成されているが、これはなくても良い。本実施例では、円弧形状とすることを説明したが、傾斜面を形成しても同様である。
また、ポリイミド等の樹脂によりコーティング７０が形成されているので、ロータプリント基板１８と検出コイルパターン１９との間にオイルが侵入しないため、オイルの添加物のイオウや酸化物の化学作用により検出コイルパターン１９の接合力が損なわれることがない。

図８のＦＦ拡大断面図を図１３に示す。ＦＦ断面図が示す検出コイルパターン１９は、半径方向に配置されたものである。
図中オイルの流れで示しているのは、自動車の前進時のロータ回転板１５の回転により検出コイルパターン１９に生じる、相対的なオイルの流れの方向である。このとき、オイルが衝突する検出コイルパターン１９の端部１９ｅが、円弧形状であるので、衝突したオイルが検出コイルパターン１９を樹脂であるロータプリント基板１８に押し付けるため、検出コイルパターンが、ロータプリント基板１８から剥離されるのを防止することができる。
また、自動車が後進するときは、オイルの流れが逆向きになるが、検出コイルパターン１９の端部１９ｆも、円弧形状であるので、衝突したオイルが検出コイルパターン１９を樹脂であるロータプリント基板１８に押し付けるため、検出コイルパターンが、ロータプリント基板１８から剥離されるのを防止することができる。
また、ポリイミド等の樹脂によりコーティング７０が形成されているので、ロータプリント基板１８と検出コイルパターン１９との間にオイルが侵入しないため、オイルの添加物のイオウや酸化物の化学作用により検出コイルパターン１９の接合力が損なわれることがない。

図８のＥＥ断面図は、図１３と同じに表れるので図示を省略する。図面の番号は、図１３のものをそのまま利用して説明する。円周に沿って配置された銅箔である検出コイルパターン１９の配線方向と直交する方向の端部１９ｅ，１９ｆ、すなわち銅箔の両側サイドは、円弧形状に形成されている。オイルは、ロータ回転板１５の高速回転により、遠心力を受けて図１３に矢印（オイルの流れ）で示す方向に流れる。このとき、オイルが衝突する検出コイルパターン１９の端部１９ｅが、円弧形状であるので、衝突したオイルが検出コイルパターン１９を樹脂であるロータプリント基板１８に押し付けるため、検出コイルパターンが、ロータプリント基板１８から剥離されるのを防止することができる。この円弧形状は、例えば、ショットブラストにより加工される。そのため、反対側の端部１９ｆにも円弧形状が形成されているが、これはなくても良い。
また、ポリイミド等の樹脂によりコーティング７０が形成されているので、ロータプリント基板１８と検出コイルパターン１９との間にオイルが侵入しないため、オイルの添加物のイオウや酸化物の化学作用により検出コイルパターン１９の接合力が損なわれることがない。

図１５に、ステータ板２４の正面図を示す。ロータリィトランスの一方のパターン２２が、ロータリィトランスの他方のパターン２１と対向する位置に配置されている。また、９０度位相をずらせたコイルパターン４６，４７により構成される励磁コイルパターン２０が、検出コイルパターンと対向する位置に配置されている。
対向している励磁コイルパターン２０の半径方向に配置されたパターンは、ロータ回転板１５と向かい合わせたときに、検出コイルパターン１９と同じ方向に向くように傾斜されている。これは、励磁コイルパターン２０と検出コイルパターン１９とは、向かい合って同じ形状とするためである。励磁コイルパターンの一対の端部、ロータリィトランスの一方のパターン２２の一対の端部は、図示しないが、各々外部端子と接続されている。
励磁コイルパターン２０も、検出コイルパターン１９で説明した図９から図１３の構造を備えている。ステータ板２４は回転しないので、励磁コイルパターンが、オイルから受ける影響は、検出コイルパターン１９と比較して軽度であるが、同じ様に、傾斜面または円弧形状を備えると良い。
また、ロータリィトランスの一方のパターン２２が受ける遠心力によるオイルの作用は、ロータリィトランスの他方のパターン２１が受ける力と同じなので、同じ様に、傾斜面または円弧形状を備えると良い。

次に、レゾルバの制御方法を示す制御ブロック図を図３に示す。また、制御ブロックの位置的な構成を図４に示す。レゾルバの制御方法は、基本的には、特許文献１で開示された制御方法と同じなので、詳細な説明は省略し、概観的な説明を行う。
励磁コイルパターン２０は、９０度位相をずらせた一対のコイルパターン４６、４７から構成されている。
コイルパターン４６に供給される励磁電圧について説明する。７．２ＫＨｚの正弦波（図中Ａで示す）が変調器４５に供給される。同時に、７２０ＫＨｚの高周波正弦波（図中Ｂで示す）が変調器４５に供給される。変調器４５において、７２０ＫＨｚの高周波正弦波が、７．２ＫＨｚの正弦波により、振幅変調される。このとき、７．２ＫＨｚ正弦波の極性反転位置で、７２０ＫＨｚ高周波の極性を反転させる。これにより、被変調波に極性を与えられ、復調したときに元の７．２ＫＨｚ正弦波と同様な極性をもった復調波が得られる（図中Ｄで示す）。
次に、コイルパターン４７に供給される励磁電圧について説明する。７．２ＫＨｚの余弦波（図中Ｃで示す）が変調器４０に供給される。同時に、７２０ＫＨｚの高周波正弦波（図中Ｂで示す）が変調器４０に供給される。変調器４０において、７２０ＫＨｚの高周波正弦波が、７．２ＫＨｚの余弦波により、振幅変調される。このとき、上述の７．２ＫＨｚ正弦波による変調と同様に極性反転を行うことにより、元の７．２ＫＨｚ余弦波と同様な極性をもった復調波が得られる（図中Ｅで示す）。

検出コイルパターン１９には、励磁電圧により誘起された誘起電圧が発生する。検出コイルパターン１９で発生した誘起電圧は、一対のロータリィトランスパターン２１，２２を介して、ステータ側の制御基板上の復調器４８で復調され、位相差検出器４４に入力される。励磁コイルパターン２０に印加された励磁電圧により検出コイルパターン１９に誘起された誘起電圧の位相差を検出することにより、ロータ回転板１５のステータ板２４に対する回転角度を計測することができる。位相差検出は、回路構成が簡単ですむ利点がある。

図５及び図６にモータ軸１１に回転ぶれが発生したときの計測角度の精度の変化を示す。図６は、従来のＶＲ型レゾルバのデータを示し、図５は、本発明のレゾルバのデータを示す。いずれも、モータ軸が０．１〜０．２ｍｍ程度ずれた場合のデータを示している。
縦軸が、変動値、すなわち誤差を示し、横軸が回転角度を示している。
図６に示すように、従来のＶＲ型レゾルバでは、レンジで約３度の幅で誤差が発生している。本発明のレゾルバでは、レンジで約１度以下の幅で誤差が発生している。従来のＶＲ型レゾルバの誤差のレンジが約３度であるのと比較して、本発明のレゾルバの誤差のレンジが１度以下であり、誤差が１／３以下となっている。
誤差が減少した理由は、プリントパターンで構成される励磁コイルパターン２０と、プリントパターンで構成される検出コイルパターン１９とが、対向する平面上に、対向する位置に、ある幅で配置されているので、モータ軸１１に半径方向の少しのずれが発生しても、ずれ量とパターン幅との比率が大きく変化することがないためである。

以上詳細に説明したように、本実施例のレゾルバによれば、（ａ）ロータ回転板１５とステータ板とが、ロータ軸と直交して対向し、その対向する面に、前記励磁コイルと前記検出コイルが対向して配置されていること、（ｂ）励磁コイル及び検出コイルが、プリントパターンにより形成されていること、（ｃ）ロータ回転板が回転したときに、ロータ回転板に配置された励磁コイルまたは検出コイルが、オイルと衝突する面に傾斜面または円弧面を備えることを特徴としているので、ロータが高速で回転するときに、励磁コイルや検出コイルの銅箔にオイルが衝突したときに、両コイルの銅箔が受ける力として、コイルの銅箔を樹脂から剥がれる方向とは逆に銅箔を樹脂に押し付ける力が作用するため、銅箔が引き剥がされることを防止することができる。
また、励磁コイルパターン２０または検出コイルパターン１９の端部（または励磁コイルパターン２０または検出コイルパターンを形成する銅箔全体）が、コーティング７０で覆われているので、励磁コイルパターン２０または検出コイルパターン１９の銅箔と樹脂の接合部（または銅箔全体）が、コーティング７０により覆われているため、接合部にオイルが進入することがなく、オイルの添加物のイオウや酸化物の化学作用により、接合部の接合強度が弱められることがない。

また、検出コイルパターン１９及び励磁コイルパターン２０のプリントパターンが、自動車駆動用モータが自動車を前進させる方向に回転しているときに、オイルの抵抗が少なくなる方向に配置されているので、自動車が前進しているときに、プリントパターンにかかる力を小さくできるため、励磁コイルパターン２０や検出コイルパターン１９の銅箔が樹脂から引き剥がされることがない。すなわち、滴下されたオイルは、ロータ回転板の回転により、回転方向の力と遠心力とを受けて、ロータ回転板に沿って、弾き飛ばされ、プリントパターンと衝突するが、プリントパターンが、回転方向の力と遠心力の合力に沿った方向（図８中、オイルの流れの矢印で示す方向）に傾けて配置されているので、オイルは、プリントパターンに沿って流れるため、プリントパターンがオイルから受ける力を低減できる。
このような配置をすると、自動車が後進する場合には、逆にプリントパターンにかかる力が大きくなる。
しかし、自動車の場合、後進時は低速運転が一般的であり、使用頻度も前進と比較して極めて少ない。
したがって、プリントパターンを前進時と後進時とで、オイルから同じ力の作用を受けるよりも、前進時に受ける力を小さくして、後進時に受ける力を大きくしたほうが、長期間使用したときの、プリントパターンが受けるダメージが少ないため、励磁コイルパターン２０や検出コイルパターン１９の銅箔が樹脂から引き剥がされることがない。

次に、第２の実施例について説明する。第２の実施例は、図１４に示すように、検出コイルパターン１９及び励磁コイルパターン２０の半径方向に向かう線の配置を半径方向に沿って配置したものであり、他の点は第１実施例と同じなので、説明を省略する。

次に、第３の実施例について説明する。第３の実施例は、図１６に示すように、ロータ回転板１５のロータプリント基板１８に凹部を形成し、その凹部に検出コイルパターン１９を収納している。また、ステータ板２４のステータプリント基板２６に凹部を形成し、その凹部に励磁コイルパターン２０を収納している。
これによれば、検出コイルパターン及び励磁コイルパターンの銅箔が、プリント基板の樹脂に形成された凹部に収納されているので、励磁コイルパターン２０及び検出コイルパターン１９が、直接オイルと衝突することがないため、励磁コイルや検出コイルの銅箔が樹脂から引き剥がされることがない。

次に、第４の実施例について説明する。第４の実施例は、図１７に示すように、ロータ回転板１５、ロータプリント基板１８、検出コイルパターン１９、及びロータリィトランスの他方のパターン２１全てを、樹脂モールド７０で覆っている。また、ステータ板２４、ステータプリント基板２３、励磁コイルパターン２０、及びロータリィトランスの一方のパターン２１全てを樹脂モールド７０で覆っている。樹脂モールド７１は、金型によるインサート成形、またはどぶ漬けにより製造される。
本実施例では、樹脂モールド７１で覆っているが、ポリイミドフィルムを貼り付けても良いし、ポリイミドを塗布しても良い。

次に、本発明のレゾルバの第５の実施例について説明する。図２に第５の実施例のレゾルバの中央断面図を示す。全体の構成のほとんどの部分は、第１実施例のレゾルバと同じなので、同じ部分は同一の符号を付けて説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。
ロータリィトランスの構造が相違している。ステータ側のロータリィトランスパターン２６は、プリントパターンであり、ステータ基板２８上に形成されている。ステータ基板２８は、位置決めブラケットであるステータ板２９により、ハウジング１３に位置決めされている。
ロータ側のロータリィトランスパターン２５は、プリントパターンであり、ロータ基板２７上に形成されている。ロータ基板２７は、ロータ回転板１５に隣り合って配置されているロータトランス板３２に位置決めされている。ステータ側のロータリィトランスパターン２６と、ロータ側のロータリィトランスパターン２５とは、ロータトランス板３２の外周面と、ロータトランス板３２外周面と対向するステータ板２９の内周面に各々配置されている。

第１実施例のロータリィトランスパターン２１，２２は、励磁コイルパターン２０と検出コイルパターン１９と同じ方向で対向していたが、第２実施例のロータリィトランスパターン２５，２６は、対向する面がモータ軸１１と並行である点で相違している。
励磁コイルパターン２０は、ステータプリント基板３１上に形成されている。ステータプリント基板３１は、ステータ板２９に位置決めされている。また、検出コイルパターン１９は、ロータプリント基板３０上に形成されている。ロータプリント基板３０は、ロータ回転板１５に位置決めされている。

第５実施例のレゾルバによれば、励磁コイルパターン２０と検出コイルパターン１９とが、プリントパターンにより形成されていること、かつ、一対のロータリィトランスパターン２５，２６がプリントパターンにより形成されているので、巻線する必要がないため、コストダウンすることができる。
また、一対のロータリィトランスパターン２５，２６が、ロータトランス板３２の外周面と、ロータトランス板３２の外周面と対向するステータ板２９の内周面に配置されているので、励磁コイルパターン２０の幅と検出コイルパターン１９の幅を、ロータ回転板１５及びステータ板２９の対向する面の全面に配置できるため、モータ軸１１の回転ずれに対して、回転角度計測精度を高く維持することができる。

なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。
例えば、本実施例では、ステータ側に励磁コイルパターンを配置し、ロータ側に検出コイルパターンを配置したが、ステータ側に検出コイルパターンを配置し、ロータ側に励磁コイルパターンを配置してもよい。
また、本実施例では、ロータリィトランスをプリントパターンで構成しているが、ロータリィトランスを巻線で構成して、平板表面に形成した溝に押し込んでも良い。

本発明の第１実施例のレゾルバの構成を示す中央断面図である。 本発明の第５実施例のレゾルバの構成を示す中央断面図である。 レゾルバの制御構成を制御ブロック図である。 レゾルバの制御ブロックの位置関係を示す図である。 本発明のレゾルバの実験データ図である。 従来のＶＲ型レゾルバの実験データ図である。 本発明のレゾルバが取り付けられたハイブリッド自動車用モータの構成を示す中央横断面図である。 本発明の第１実施例のレゾルバのロータ回転板１５の正面図である。 図８のＡＡ断面図である。 図８のＢＢ断面図である。 図９のＣ部拡大図である。 図１０のＤ部拡大図である。 図８のＦＦ断面拡大図である。 第２実施例のロータ回転板１５の正面図である。 ステータ板２４の正面図である。 第３実施例のレゾルバの構成を示す中央部分断面図である。 第４実施例のレゾルバの構成を示す中央部分断面図である。

符号の説明

１１ モータ軸
１３ ハウジング
１５ ロータ回転板
１６，１７ リング
１９ 検出コイルパターン
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅ，１９ｆ 円弧形状
２０ 励磁コイルパターン
２１、２２ ロータリィトランスパターン
２４ ステータ板
２５，２６ ロータリィトランスパターン
５６ モータ本体

Claims (5)

1. ロータ軸と共に回転するロータ回転板と、ステータに固定されたステータ板と、該ロータ回転板と該ステータ板とに各々対向して配置された一対のロータリィトランスと、該ロータ回転板と該ステータ板とに各々配置された励磁コイルと検出コイルとを有し、該ロータ軸の回転角度を検出するレゾルバにおいて、
   前記ロータ回転板と前記ステータ板とが、前記ロータ軸と直交して対向し、その対向する面に、前記励磁コイルと前記検出コイルが対向して配置されていること、
   前記励磁コイル及び前記検出コイルが、プリントパターンにより形成されていること、
   前記ロータ回転板が回転したときに、前記ロータ回転板に配置された前記励磁コイルまたは前記検出コイルが、前記オイルと衝突する面に傾斜面または円弧面を備えることを特徴とするレゾルバ。
2. 請求項１に記載するレゾルバにおいて、
   前記励磁コイルまたは前記検出コイルのプリントパターンの銅箔と樹脂の接合部または銅箔全体が、コーティングで覆われていることを特徴とするレゾルバ。
3. ロータ軸と共に回転するロータ回転板と、ステータに固定されたステータ板と、該ロータ回転板と該ステータ板とに各々対向して配置された一対のロータリィトランスと、該ロータ回転板と該ステータ板とに各々配置された励磁コイルと検出コイルとを有し、該ロータ軸の回転角度を検出するレゾルバにおいて、
   前記ロータ回転板と前記ステータ板とが、前記ロータ軸と直交して対向し、その対向する面に、前記励磁コイルと前記検出コイルが対向して配置されていること、
   前記励磁コイル及び前記検出コイルが、銅箔が樹脂上に接合されるプリントパターンにより形成されていること、
   前記銅箔が、前記樹脂に形成された凹部に収納されていることを特徴とするレゾルバ。
4. ロータ軸と共に回転するロータ回転板と、ステータに固定されたステータ板と、該ロータ回転板と該ステータ板とに各々対向して配置された一対のロータリィトランスと、該ロータ回転板と該ステータ板とに各々配置された励磁コイルと検出コイルとを有し、該ロータ軸の回転角度を検出するレゾルバにおいて、
   前記ロータ回転板と前記ステータ板とが、前記ロータ軸と直交して対向し、その対向する面に、前記励磁コイルと前記検出コイルが対向して配置されていること、
   前記励磁コイル及び前記検出コイルが、銅箔が樹脂上に接合されるプリントパターンにより形成されていること、
   前記プリントパターンを覆う樹脂モールドが形成されていることを特徴とするレゾルバ。
5. 自動車駆動モータのロータ軸と共に回転するロータ回転板と、ステータに固定されたステータ板と、該ロータ回転板と該ステータ板とに各々対向して配置された一対のロータリィトランスと、該ロータ回転板と該ステータ板とに各々配置された励磁コイルと検出コイルとを有し、オイル環境下で、該ロータ軸の回転角度を検出する自動車駆動モータ用レゾルバにおいて、
   前記ロータ回転板と前記ステータ板とが、前記ロータ軸と直交して対向し、その対向する面に、前記励磁コイルと前記検出コイルが対向して配置されていること、
   前記励磁コイル及び前記検出コイルが、プリントパターンにより形成されていること、
   前記プリントパターンが、前記自動車駆動用モータが自動車を前進させる方向に回転しているときに、前記オイルの抵抗が少なくなる方向に配置されていることを特徴とするレゾルバ。

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