JP2011151973A - 固定子のインシュレータおよびモータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転検出器に用いるインシュレータにおいて渡り線止めピンの形成方法によって検出角度のバラツキ低減と検出角度精度を向上させるインシュレータを提供するものである。
【解決手段】回転検出器のインシュレータにおいて、渡り線止めピンを介して巻き回される巻線の渡り線がレゾルバ巻線の主巻線端部に沿って巻き回されるように渡り線止めピンが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転検出器のインシュレータに関するものである。

従来、この種のインシュレータとしては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがあった。図６は、特許文献１に記載された従来のインシュレータの全体図を示している。

図６に示すように、従来のインシュレータ１０１は、全体形状が輪状をなし、その径方向内側へ向けて突出する複数の突部１０２と、前記各突部間に形成された凹部１０３と、前記凹部の径方向外側中心位置に軸方向に沿って立設配置される渡り線止めピン１０４とを備える。

特開２００４−１５３９７３号公報

しかしながら、図６に示す従来のインシュレータ１では、渡り線止めピン１０４と突部１０２に巻き回される巻線１０５ａ（以下、主巻線と呼ぶ）の端部１０５ｃとの距離Ｌが規定されていないため、渡り線止めピン１０４を介して巻き回される主巻線１０５ａの渡り線部分１０５ｂ（以下、渡り線と呼ぶ）が主巻線１０５ａに対して周方向に離れて巻かれていた。
図７は、図６に示す従来のインシュレータ１を備える回転検出器の内径側から見たステータティース１０７の断面図を示している。この時、ステータティース１０７内を通過する磁束に対して巻線に誘起される電圧（以下、誘起電圧と呼ぶ）は、磁路であるステータティース１０７と巻線１０５の距離に依存し、誘起電圧と距離は反比例の関係である。すなわち、ステータティース１０７に対して巻線１０５を周方向に離して巻くことで誘起電圧は減少する。ここで、図７に示すように渡り線止めピン１０４と主巻線１０５ａの端部１０５ｃの距離Ｌが大きいと、渡り線１０５ｂのみ主巻線１０５ａと比べてステータティース１０７に対して周方向に離れて巻かれる。これにより、渡り線１０５ｂの巻数分のみ誘起電圧が減少し、出力電圧波形がばらつくことで、結果として、検出角度精度が悪化するという課題があった。
また、回転検出器における出力巻線の巻数は、各ティースに対してＳＩＮ関数状もしくはＣＯＳ関数状に分布されており、ロータの軸倍角とステータのスロット数の組み合わせによって決定される。図８は、回転検出器における各ステータティース１０７の巻線分布を示している。図８に示すように、各ステータティース１０７において出力巻線は異なるため、渡り線止めピン１０４と主巻線端部１０５ｃの距離Ｌも各ティースによって異なる。これにより、各ステータティース１０７の誘起電圧にバラツキが生じ、出力電圧波形に誤差成分が重畳され、検出角度にバラツキが発生するという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、検出角度のバラツキを低減して検出角度精度を向上させる回転検出器のインシュレータを提供するものである。

本発明に係る回転検出器のインシュレータは、全体が輪状であり、周方向に一定の間隔で配置され内径側及び外径側のどちらかに突出した突部と、前記突部の先端に形成された鍔部と、前記突部と突部との間に周方向に一定の間隔で構成された渡り線止めピンとを備えており、前記渡り線止めピンを介して巻き回される巻線の渡り線が、前記突部に巻かれている前記巻線の端部に沿って巻き回されるように前記渡り線止めピンを形成することを特徴とするインシュレータである。

さらに、本発明に係る回転検出器のインシュレータは、前記渡り線止めピンと前記主巻線の端部との距離が０．５［ｍｍ］以下となることが好ましい。

本発明のインシュレータによれば、コア形状や巻線仕様を変更することなく検出角度の誤差が低減でき、検出角度精度の向上が可能となる。

本発明の実施の形態に係るインシュレータの全体図 回転検出器の構成図 本発明の実施の形態に係るインシュレータを備える回転検出器の内径側から見たステータティースの断面図 本発明の実施の形態に係るインシュレータを備えた回転検出器のステータティースの拡大図 渡り線止めピンと主巻線端部の距離に対する検出角度誤差特性を示すグラフ 従来のインシュレータの全体図 従来のインシュレータを備える回転検出器の内径側から見たステータティースの断面図 回転検出器における各ステータティースの巻線分布を示すグラフ

上記の本発明のインシュレータでは、前記主巻線の端部を沿って前記渡り線が巻き回されるように前記渡り線止めピンを形成することが好ましい。これにより、前記渡り線は前記主巻線と同様の軌跡で巻き回されることになるため、前記渡り線部分にも前記主巻線と同等の磁束を鎖交させることができ、誘起電圧のバラツキを低減させ出力電圧波形の歪を改善することができる。このため、コア形状や巻線仕様を変更することなく検出角度の誤差が低減でき、検出角度精度の向上が可能となる。

以下、本発明のインシュレータを好適な実施の形態を示しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る回転検出器のインシュレータ１の全体図を示している。

図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る回転検出器のインシュレータ１は、全体が輪状であり、周方向に一定の間隔で配置され内径側及び外径側のどちらかに突出した突部２と、前記突部の先端に構成された鍔部６と、前記突部と突部との間に周方向に一定の間隔で配置された渡り線止めピン４とを備える。

図２は回転検出器の構成図を示している。図２に示すように、本実施形態に係るインシュレータは、全体が輪状であるステータヨーク８と、周方向に一定の間隔で配置され内径側及び外径側に突出したステータティース７とを備えるステータ９に対して、軸方向側から挟み込むように設置することで、ステータ９を覆うように構成されている。また、巻線５は、ステータティース７においてインシュレータ１を介して巻かれている。これにより、ステータティース７に巻かれる巻線５とレゾルバステータ９を電気的に絶縁させている。さらに、渡り線止めピン４を介して巻線５が他のステータティース７に巻き回される場合において、渡り線止めピン４は渡り線５ｂがスロット側にずれないように形成されている。また、鍔部６は主巻線５ａが内径側にずれないように構成されている。
図３は本実施形態に係るインシュレータを備える回転検出器の内径側から見たステータティース７の断面図を示している。図３に示すように、突部２に巻かれる主巻線５ａの端部５ｃに沿って渡り線５ｂが巻き回されるように渡り線止めピン４を形成する。このような構成によって、渡り線止めピン４の周方向の幅Ｗを調整することで主巻線端部５ｃと渡り線５ｂによって成す角θを小さくさせ、主巻線端部５ｃと渡り線５ｂの距離Ｌを縮小させることによって渡り線５ｂを主巻線端部５ｃに沿うように巻き回す。
また、図４は本実施形態に係るインシュレータ１を備えた回転検出器のステータティース７の拡大図を示している。図４に示すように、回転検出器のステータティース７の中心Ｐとステータティース７の中心とを結ぶ直線Ａに対して垂直方向の幅ｗ１と、中心Ｐからの長さｌと、軸方向高さｈ１と、インシュレータの厚さｈ２と、レゾルバ巻線５の線径ｒが決まれば巻幅ｗ２は決定される。このため、予め各ステータティース７の巻数に応じて渡り線止めピン４の周方向の幅Ｗを形成することで全ティースに対して渡り線５ｂを主巻線端部５ｃに沿わせて巻き回すことが可能となる。これにより、ロータの軸倍角とステータのスロット数と変圧比を決定することで、渡り線止めピン４の周方向の幅Ｗは一意的に決定される。

また、渡り線止めピン４と主巻線端部５ｃとの距離Ｌを０．５［ｍｍ］以下とすることが好ましい。これにより、渡り線は主巻線と同様の軌跡で巻き回されることになるため、渡り線にも主巻線と同等の磁束を鎖交させることができ、誘起電圧のバラツキを低減させ出力電圧波形の歪を改善することができる。このため、コア形状や巻線仕様を変更することなく検出角度の誤差が低減でき、検出角度精度の向上が可能となる。
次に、本実施の形態１の効果を確認するための検討を行った結果を説明する。
渡り線止めピン４と主巻線端部５ｃの距離Ｌをパラメータとして、距離Ｌに対する検出角度誤差を算出した。ここで、回転検出器の角度検出原理より、レゾルバ巻線５におけるＳＩＮ出力巻線及びＣＯＳ出力巻線に発生する誘起電圧から正接関数の逆関数を用いて角度を算出した。この時、距離Ｌが０［ｍｍ］の時を基準として、０［ｍｍ］時の検出角度に対する誤差分を検出角度誤差とした。
図５に渡り線止めピン４と主巻線端部５ｃの距離Ｌに対する検出角度誤差特性を示している。図５に示すように、検出角度誤差は渡り線止めピン４と主巻線端部５ｃの距離Ｌに対して２次関数的に増加することが分かる。回転検出器は各ステータティース７に対してＳＩＮ関数及びＣＯＳ関数状に巻数を変化させ巻くため、各スロットにおいて巻数は一定ではない。従って、渡り線止めピン４と主巻線端部５ｃの距離Ｌを規定しない場合、図６に示すように距離Ｌによって検出角度もばらつくこととなる。従って、各ステータティース７における渡り線止めピン４と主巻線端部５ｃの距離Ｌを０．５［ｍｍ］以下に統一することで検出角度誤差は０．５［分］以下に低減することができる。
以上より、本発明の実施形態に係るインシュレータは、コア形状や巻線仕様を変更することなく検出角度精度の向上及びバラツキの低減が可能となる。これにより、モータ側の取り付け構造を変更することなく高精度の角度検出器を構成できるため、取り付け構造の仕様変更によるコストアップを抑制することができる。
本実施形態では、図１ではスロット数を１０としているが、本発明ではスロット数を任意に設定することができる。例えば、８スロットもしくは１２スロットであっても構わない。

本発明に係る回転検出器のインシュレータは、コア形状や巻線仕様を変更することなく回転検出器の検出角度の誤差を低減することができるという効果を有し、例えばレゾルバを備えたモータに有用である。

１、１０１ インシュレータ
２、１０２ 突部
１０３ 凹部
４、１０４ 渡り線止めピン
５ａ、１０５ａ 主巻線
５ｂ、１０５ｂ 渡り線
５ｃ、１０５ｃ 主巻線端部
６ 鍔部
７、１０７ ステータティース
８ ステータヨーク
９ ステータ

Claims (3)

1. 電磁鋼板を積層したステータと、前記ステータとギャップを介して回転自在に回転する電磁鋼板を積層したロータとを備え、
   前記ステータは、全体が輪状であり、周方向に一定の間隔で配置され内径側及び外径側のどちらかに突出したステータティースと、前記ステータティースに巻き回される巻線と、前記ステータティースと前記巻線を電気的に絶縁するインシュレータを備え、
   前記インシュレータは、全体が輪状であり、周方向に一定の間隔で配置され内径側及び外径側のどちらかに突出した突部と、前記突部の先端に構成された鍔部と、前記突部の間に周方向に一定の間隔で構成された渡り線止めピンとを備えた回転検出器のインシュレータにおいて、
   前記渡り線止めピンを介して巻き回される前記巻線の渡り線が、前記突部に巻かれている前記巻線の端部に沿って巻き回されるように渡り線止めピンを形成することを特徴とするインシュレータ。
2. 周方向における前記渡り線止めピンと前記巻線の端部の周方向の距離は０．５［ｍｍ］以下となることを特徴とする請求項１記載のインシュレータ。
3. 請求項１ない請求項２のいずれかのインシュレータを備える回転検出器を備えるモータ。

Images