JP2012177587A - レゾルバ、及びこれを備えたレゾルバ付き軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】 よりコンパクト化を図ることができるレゾルバ、及びこれを備えたレゾルバ付き軸受を提供する。
【解決手段】 本発明のレゾルバ付き軸受は、シャフトの回転を検出するレゾルバセンサ部３を備えている。このレゾルバセンサ部３は、ロータの周囲に配置された環状のステータ１１と、ステータ１１に外嵌されてロータ及びステータ１１を覆うケース５と、を備えている、ステータ１１は、内周側にティースが形成された環状のステータコア１２と、インシュレータ１３，１４と、インシュレータ１３，１４を介してティース１２ａに巻回されたコイルと、を備えている。第一インシュレータ１３には、シャフトＳの回転の検出結果を出力するためのハーネス１６と、コイル１５から延びるリード線１５ａとを、ハーネス１６がシャフトＳの軸方向に延びた状態で接続する接続部２０が設けられている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、回転軸の回転を検出するレゾルバ、及びこれを備えたレゾルバ付き軸受に関する。
従来から、ハイブリッドカー等に用いられるモータジェネレータには、ロータ位置検出用の回転センサとして、その信頼性や耐環境性の観点から非接触センサであるレゾルバセンサが用いられている。
このレゾルバセンサは、ロータシャフトを支持するための軸受と一体に設けられており、軸受とユニット化されたレゾルバ付き軸受として、モータジェネレータに組み込まれている。
レゾルバセンサは、一般に、回転軸に固定されたロータと、ロータの周囲に配置されたステータとによって構成されている。ステータは、磁性材料よりなるステータコアと、ステータコアに設けられたティースに絶縁材であるインシュレータを介して巻回されたコイルとを備えている。インシュレータは、環状のステータコアをその両端面から挟む一対の部材により構成されている。このため、ステータは、比較的複雑な構造となっているとともに、軸方向に複数の環状の部材を積層する構造となっており、このような構造上、コイルによる出力を取り出すためのハーネスが径方向外側に延びるように接続される場合が多い（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１２０８７３号公報
ハイブリッドカーは、近年、大型車に限らず、小型車にも展開されつつあり、モータジェネレータにおいてもコンパクト化が進められ、上記レゾルバにおいてもコンパクト化の要請が高まっている。
しかし、従来のレゾルバは、上述のように、ハーネスがレゾルバの径方向外側に延びるように接続される場合が多く、ハーネスの取り回しのための空間をレゾルバの径方向外側に確保する必要があり、結果的に、限られたスペースに配置することができず、軸受とユニット化されたレゾルバ付き軸受や、モータジェネレータのコンパクト化を阻害する要因となるおそれがあった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、よりコンパクト化を図ることができるレゾルバ、及びこれを備えたレゾルバ付き軸受を提供することを目的とする。
本発明は、回転軸の回転を検出するレゾルバであって、回転軸に一体回転可能に固定されるロータと、前記ロータの周囲に配置された環状のステータと、前記ステータに外嵌されて前記ロータ及びステータを覆うハウジングと、を備え、前記ステータは、内周側にティースが形成された環状のステータコアと、環状に形成され前記ティースの表面を覆うインシュレータと、前記インシュレータを介して前記ティースに巻回されたコイルと、を備え、前記インシュレータには、前記回転軸の回転の検出結果を出力するためのハーネスと、前記コイルから延びるリード線とを、前記ハーネスが前記回転軸の軸方向に延びた状態で接続する接続手段が設けられていることを特徴としている。
上記のように構成されたレゾルバによれば、前記接続手段によって、ハーネスが回転軸の軸方向に延びた状態で、当該ハーネスと、リード線とを接続することができるので、ハーネスの取り回しのための空間をレゾルバの径方向外側に確保する必要がない。これにより限られたスペースに配置することが可能となり、結果的にコンパクト化を図ることができる。
上記レゾルバにおいて、前記接続手段は、前記ハーネスの先端から延長して設けられ、前記リード線に接続された棒状のターミナルと、前記インシュレータの外周面に一体に形成され、前記ターミナルを前記軸方向と平行に保持したターミナルハウジングとにより構成されていることが好ましい。
この場合、ターミナルハウジングが、ハーネスの先端から延長して設けられたターミナルを軸方向と平行に保持するので、より確実にハーネスが軸方向に延びた状態でハーネスと、リード線とを接続することができる。
また、前記ターミナルハウジングは、前記インシュレータに設けられているステータコアの内周面に内嵌された固定部との間で、ステータコア及びハウジングを挟持するものであってもよく、この場合、当該レゾルバを組み立てる際に、インシュレータを配置すれば、インシュレータ、ステータコア、及びハウジングをより確実に固定することができ、この結果、例えば、コイルを巻き回す等といったその後の組み立て工程を容易にすることができる。
また、前記ターミナルハウジングには、前記ターミナルが挿入されることで前記ターミナルを前記軸方向と平行に保持する保持孔が前記軸方向に沿って形成され、前記ターミナルは、前記保持孔に挿入保持されたときに前記ターミナルハウジングに係合して前記保持孔から抜けるのを防止する係合突起を備えているものであってもよい。
この場合、ターミナルをターミナルハウジングの保持孔に挿入することで容易に接続手段を構成することができる。また、係合突起によってターミナルをターミナルハウジングの保持孔に確実に保持することができる。さらに、保持孔を汎用のターミナルが挿入可能な形状に形成すれば、専用のターミナルを用意することなく接続手段を構成でき、コストダウンを図ることもできる。
また、本発明は、回転軸に一体回転可能に固定される内輪、及び、前記内輪の外周側に同心に配置された外輪を備えた軸受部と、前記回転軸の回転を検出するレゾルバと、前記外輪に外嵌固定され、前記レゾルバと前記軸受部とを一体に固定するハウジングと、を備えたレゾルバ付き軸受において、前記レゾルバが、回転軸に一体回転可能に固定されるロータと、前記ハウジングの内周側に固定されるとともに、前記ロータの周囲に配置された環状のステータと、を備え、前記ステータは、内周側にティースが形成された環状のステータコアと、環状に形成され前記ティースの表面を覆うインシュレータと、前記インシュレータを介して前記ティースに巻回されたコイルと、を備え、前記インシュレータには、前記回転軸の回転の検出結果を出力するためのハーネスと、前記コイルから延びるリード線とを、前記ハーネスが前記回転軸の軸方向に延びた状態で接続する接続手段が設けられていることを特徴としている。
上記のように構成されたレゾルバ付き軸受によれば、上述のように、レゾルバを限られたスペースに配置することが可能となるので、よりコンパクト化を図ることができる。
以上のように、本発明のレゾルバ、及びレゾルバ付き軸受によれば、よりコンパクト化を図ることができる。
本発明の一実施形態であるレゾルバ付き軸受の断面図である。 レゾルバセンサ部を図１中の矢印の方向からみたときの図である。 ステータの斜視図である。 図２中、ＩＶ−ＩＶ線の部分断面図である。
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態であるレゾルバ付き軸受の断面図である。このレゾルバ付き軸受１は、ハイブリッドカー等に搭載されるモータジェネレータのシャフトＳの支持及び同シャフトＳの回転位置検出に用いられるものである。
図１に示すように、レゾルバ付き軸受１は、モータジェネレータのモータハウジングＨに固定され、回転軸であるシャフトＳをモータハウジングＨに対して回転自在に支持する。
レゾルバ付き軸受１は、軸受部２と、レゾルバセンサ部３と、シャフトＳに一体に形成された突出部４と、環状のケース５（ハウジング）とを備えている。
突出部４の外周面には、軸受部２が外嵌固定された筒部４ａと、レゾルバセンサ部３のロータ１０が一体回転可能に固定された鍔部４ｂとが形成されている。
ケース５は、軸受部２に外嵌した第一筒部５ａと、レゾルバセンサ部３のステータ１１が内周面に固定された第二筒部５ｂと、第二筒部５ｂの端部に形成された取付フランジ５ｃとを備えている。
ケース５は、取付フランジ５ｃをモータハウジングＨの内側面ｈ１に当接させた状態でボルトＢによってモータハウジングＨに固定されている。これによって、レゾルバ付き軸受１は、モータハウジングＨに固定されている。また、ケース５は、レゾルバセンサ部３及び軸受部２を、モータハウジングＨの内側に覆うように配置されている。
突出部４及びケース５は、それぞれ軸受部２及びレゾルバセンサ部３の部材が固定されることで、軸受部２とレゾルバセンサ部３とを一体に固定している。
軸受部２は、内輪２ａと、内輪２ａの外周側に同心に配置された外輪２ｂと、内外輪２ａ，２ｂ間に転動自在に介在している複数の玉２ｃとを備えている。軸受部２は、内輪２ａが突出部４の筒部４ａを介してシャフトＳに一体回転可能に固定されるとともに、外輪２ｂがケース５の第一筒部５ａを介してモータハウジングＨ側に固定されることで、シャフトＳをモータハウジングＨに対して回転自在に支持している。
レゾルバセンサ部３は、突出部４を介してシャフトＳに一体回転可能に固定されたロータ１０と、ケース５の内周面に固定されることでロータ１０の周囲に配置された環状のステータ１１とを備えている。
なお、本実施形態では、突出部４をシャフトＳに一体に形成した場合を示したが、この突出部４に代えて、シャフトＳとは別体とされたスリーブを当該シャフトＳに外嵌してもよい。
図２は、レゾルバセンサ部３を図１中の矢印の方向からみたときの図であり、図３は、ステータ１１の斜視図である。なお、図２，３では、ケース５を省略して記載している。
図１〜３を参照して、ステータ１１は、内周側に複数のティース１２ａが形成されたステータコア１２と、ステータコア１２の軸方向両側から重ね合わせて配置された第一及び第二インシュレータ１３，１４と、各ティース１２ａに巻回されたコイル１５とを備えている。
ステータコア１２は、薄板鋼板等を多数積層して形成された環状の部材である。ステータコア１２に形成された複数のティース１２ａは、径方向内側に向けて突設されている。
ティース１２ａには、径方向両側から括れている括れ部１２ｂが形成されている。
コイル１５は、ティース１２ａに形成された括れ部１２ｂに沿って巻線を巻回すことで設けられている。
ティース１２ａとコイル１５とは、両インシュレータ１３，１４によって絶縁されている。
両インシュレータ１３，１４は、絶縁性の樹脂により形成された環状の部材である。両インシュレータ１３，１４は、ステータコア１２を軸方向両側から挟むように配置されており、コイル１５を構成する巻線とステータコア１２とを絶縁可能に、少なくともティース１２ａの括れ部１２ｂを覆う形状に形成されている。また、両インシュレータ１３，１４は、互いに組み合わされることで、コイル１５を構成する巻線を案内する形状に形成されている。
両インシュレータ１３，１４の内周面には、軸方向ステータコア１２側に突出する突起１３ａ，１４ａ（図４）が形成されている。この突起１３ａ，１４ａ（固定部）は、ティース１２ａが形成されている部分以外の部分に周方向に沿って形成されており、ステータコア１２の内周面に内嵌して両インシュレータ１３，１４をステータコア１２に対して位置決め固定している。
ロータ１０は、鋼板等を用いて形成された環状の部材であり、上述したように、鍔部４ｂに一体回転可能に固定され、ステータ１１の内周側に配置されている。
ロータ１０の外周面は、シャフトＳの軸方向からみて、略楕円形に形成されている。シャフトＳが回転すると、ロータ１０がシャフトＳとともに回転し、これに伴ってロータ１０の外周面１０ａと、ステータ１１との間のエアギャップが変化する。レゾルバセンサ部３は、このエアギャップの変化に基づいてシャフトＳの回転位置を検出することができる。
ステータコア１２のモータハウジングＨの内側方向に向く面に重ねられた第一インシュレータ１３には、シャフトＳの回転位置の検出結果を出力するためのハーネス１６と、コイル１５から延びるリード線とを接続する接続部２０（接続手段）が設けられている。
ハーネス１６は、複数の素線１７（図３では６本）により構成されている。ハーネス１６の一端部は、接続部２０に繋がっている。ハーネス１６の他端部には、レゾルバセンサ部３による出力が与えられる機器等に接続するためのソケット１６ａが設けられている。
図４は、図２中、ＩＶ−ＩＶ線の部分断面図である。
図２〜４を参照して、接続部２０は、各素線１７それぞれの一端部側の先端に接続されたターミナル２１と、第一インシュレータ１３の外周面に一体形成されたターミナルハウジング２２とにより構成されている。
ターミナル２１は、素線１７（ハーネス１６）の先端から延長して設けられた棒状の部材であり、加締めることで素線１７に圧着接続された本体部２１ａと、本体部２１ａの先端側に設けられターミナルハウジング２２から突出した端子部２１ｂとを備えている。
ターミナルハウジング２２は、第一インシュレータ１３から径方向に突設された突設部２３と、突設部２３の外周端部から第二筒部５ｂの外周面に接しつつ、モータハウジングＨの外側方向に向かって軸方向に延びるように形成されたハウジング本体２４とを有している。ターミナルハウジング２２は、ハウジング本体２４と突起１３ｂとの間で、ステータコア１２とケース５の第二筒部５ｂとを挟持するように形成されている。
ハウジング本体２４には、各素線１７に設けられた各ターミナル２１それぞれが挿入、保持されている保持孔２４ａが、複数形成されている。
複数の保持孔２４ａは、第二筒部５ｂの外周面に対する接線方向に略平行に並べてハウジング本体２４に形成されている。各保持孔２４ａは、モータハウジングＨの外側方向側の端面に開口する第一開口部２４ｂから軸方向に沿ってハウジング本体２４内に形成されている。
各保持孔２４ａには、第一開口部２４ｂからターミナル２１が挿入されている。
また、保持孔２４ａの底部には、モータハウジングＨの内側方向側に貫通した第二開口部２４ｃが設けられている。第二開口部２４ｃには、保持孔２４ａ内のターミナル２１の端子部２１ｂが挿通されており、端子部２１ｂは、ターミナルハウジング２２の外部に露出している。また、第二開口部２４ｃは、本体部２１ａを通過できない程度の内径に形成されている。よって、ターミナルハウジング２２は、端子部２１ｂのみをターミナルハウジング２２の外側に露出させつつ、ターミナル２１の本体部２１ａを保持孔２４ａ内に保持している。
また、ターミナルハウジング２２の径方向外側面には、保持孔２４ａに貫通する貫通孔２５が、各保持孔２４ａそれぞれに対応して設けられている。貫通孔２５には、ターミナル２１の本体部２１ａに設けられた突起部２６が係合している。
突起部２６は、端子部２１ｂ側から、素線１７側に向かって延びる長方形の板状に形成され、端子部２１ｂ側を基端部として、素線側の端部を外側方向に僅かに折り曲げることで、本体部２１ａの外面から突設されている。
突起部２６は、ターミナル２１が第一開口部２４ｂから保持孔２４ａに挿入される際には、保持孔２４ａの内周面によって弾性的に本体部２１ａの外面と面一となるように退避し、貫通孔２５に到達することで、本体部２１ａの外面から突出し、貫通孔２５に係合する。これによって、ターミナル２１が、保持孔２４ａから、モータハウジングＨの外側方向に抜けるのを防止している。
なお、本体部２１ａ、突起部２６、及び貫通孔２５は、ターミナル２１の端子部２１ｂがターミナルハウジング２２から露出した状態で、本体部２１ａが保持孔２４ａ内で保持される寸法に設定されている。
このように、ターミナル２１は、ターミナルハウジング２２にシャフトＳの軸方向に沿って形成された保持孔２４ａに挿入されているとともに、保持孔２４ａに挿入されたときにターミナルハウジング２２の貫通孔２５に係合して保持孔２４ａから抜けるのを防止する突起部２６（係合突起）を備えており、突起部２６を係合させた状態で保持孔２４ａに挿入されることで、ターミナルハウジング２２に保持されるので、ターミナル２１をターミナルハウジング２２の保持孔２４ａに挿入することで容易に接続部２０を構成することができる。また、突起部２６によってターミナル２１をターミナルハウジング２２の保持孔２４ａに確実に保持することができる。
さらに、保持孔２４ａを汎用のターミナルが挿入可能な形状に形成すれば、専用のターミナルを用意することなく接続部２０を構成でき、コストダウンを図ることもできる。
突設部２３には、コイル１５から延びるリード線１５ａを各端子部２１ｂに振り分けるための突起２３ａが形成されている。この突起２３ａは、各ターミナル２１の端子部２１ｂに対応して設けられており、各端子部２１ｂに絡げて接続される各コイル１５からのリード線１５ａを端子部２１ｂに絡げる前で整えている。
端子部２１ｂに絡げられたリード線１５ａは、半田等によって接続される。
以上のように、本実施形態の接続部２０は、ハーネス１６の先端から延長して設けられた各ターミナル２１を、シャフトＳの軸方向に沿ってターミナルハウジング２２に形成された保持孔２４ａに挿入保持することで、ハーネス１６がシャフトＳの軸方向に延びた状態でハーネス１６とリード線１５ａとを接続する。
上記のように構成された本実施形態のレゾルバ付き軸受１は、シャフトＳの回転を検出するレゾルバセンサ部３を備えている。このレゾルバセンサ部３は、シャフトＳに一体回転可能に固定されたロータ１０と、ロータ１０の周囲に配置された環状のステータ１１と、ステータ１１に外嵌されてロータ１０及びステータ１１を覆うケース５（ハウジング）と、を備えている、ステータ１１は、内周側にティース１２ａが形成された環状のステータコア１２と、環状に形成されティース１２ａの表面を覆うインシュレータ１３，１４と、インシュレータ１３，１４を介してティース１２ａに巻回されたコイル１５と、を備えている。第一インシュレータ１３には、シャフトＳの回転の検出結果を出力するためのハーネス１６と、コイル１５から延びるリード線１５ａとを、ハーネス１６が軸方向に延びた状態で接続する接続部２０が設けられている。
上記のように構成されたレゾルバセンサ部３及びレゾルバ付き軸受１によれば、接続部２０によって、ハーネス１６がシャフトＳの軸方向に延びた状態で、当該ハーネス１６と、コイル１５のリード線１５ａと接続することができるので、ハーネス１６の取り回しのための空間をレゾルバセンサ部３の径方向外側に確保する必要がない。これによりレゾルバセンサ部３を限られたスペースに配置することが可能となり、結果的にコンパクト化を図ることができる。
また、本実施形態では、接続部２０は、ハーネス１６の先端から延長して設けられ、リード線１５ａに接続された棒状のターミナル２１と、第一インシュレータ１３の外周面に一体に形成されるとともに、ターミナル２１を軸方向と平行に保持したターミナルハウジング２２とにより構成されている。
この結果、ターミナルハウジング２２が、ハーネス１６の先端から延長して設けられたターミナル２１を軸方向と平行に保持するので、より確実にハーネスを軸方向に延びるように配置された状態で接続することができる。
また、本実施形態に係るレゾルバ付き軸受１のステータ１１は、ステータコア１２の軸方向一方側の端面に第二インシュレータ１４を配置した後、そのステータコア１２をケース５の内周面側に内嵌固定し、その後、ステータコア１２の他方側の端面に第一インシュレータ１３を配置して、各ティース１２ａにコイル１５を巻回すことで組み立てられる。
ここで、ターミナルハウジング２２は、上述したように、第一インシュレータ１３に設けられているステータコア１２の内周面に内嵌された突起１３ａ（固定部）との間で、ステータコア１２及びケース５（ハウジング）を挟持するように形成されているので、当該レゾルバ付き軸受１のステータ１１を組み立てる上で、第一インシュレータ１３を配置する際に、ターミナルハウジング２２と突起１３ａとの間で、ステータコア１２とケース５の第二筒部５ｂとを挟持しつつ第一インシュレータ１３を配置することができ、第一インシュレータ１３を配置すれば、両インシュレータ１３，１４、ステータコア１２、及びケース５をより確実に固定することができる。この結果、例えば、コイル１５を巻回す等といったその後の組み立て工程を容易にすることができる。
本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、本発明のレゾルバ付き軸受をモータジェネレータに適用した場合を例示したが、通常の産業用モータ等の回転軸を備えた他の装置にも適用することができる。
１ レゾルバ付き軸受 ２ 軸受部 ２ａ 内輪 ２ｂ 外輪
３ レゾルバセンサ部 ５ ケース（ハウジング） １０ ロータ
１１ ステータ １２ ステータコア １２ａ ティース
１３ 第一インシュレータ １４ 第二インシュレータ
１３ａ 突起（固定部） １５ コイル １５ａ リード線
１６ ハーネス ２０ 接続部（接続手段） ２１ ターミナル
２２ ターミナルハウジング ２４ａ 保持孔 ２６ 突起部（係合突起）
Ｓ シャフト（回転軸）

Claims (5)

  1. 回転軸の回転を検出するレゾルバであって、
    前記回転軸に一体回転可能に固定されるロータと、
    前記ロータの周囲に配置された環状のステータと、
    前記ステータに外嵌されて前記ロータ及びステータを覆うハウジングと、を備え、
    前記ステータは、内周側にティースが形成された環状のステータコアと、
    環状に形成され前記ティースの表面を覆うインシュレータと、
    前記インシュレータを介して前記ティースに巻回されたコイルと、
    を備え、
    前記インシュレータには、前記回転軸の回転の検出結果を出力するためのハーネスと、前記コイルから延びるリード線とを、前記ハーネスが前記回転軸の軸方向に延びた状態で接続する接続手段が設けられていることを特徴とするレゾルバ。
  2. 前記接続手段は、前記ハーネスの先端から延長して設けられ、前記リード線に接続された棒状のターミナルと、
    前記インシュレータの外周面に一体に形成され、前記ターミナルを前記軸方向と平行に保持したターミナルハウジングとにより構成されている請求項１に記載のレゾルバ。
  3. 前記ターミナルハウジングは、前記インシュレータに設けられているステータコアの内周面に内嵌された固定部との間で、ステータコア及びハウジングを挟持している請求項２に記載のレゾルバ。
  4. 前記ターミナルハウジングには、前記ターミナルが挿入されることで前記ターミナルを前記軸方向と平行に保持する保持孔が前記軸方向に沿って形成され、
    前記ターミナルは、前記保持孔に挿入保持されたときに前記ターミナルハウジングに係合して前記保持孔から抜けるのを防止する係合突起を備えている請求項２又は３に記載のレゾルバ。
  5. 回転軸に一体回転可能に固定される内輪、及び、前記内輪の外周側に同心に配置された外輪を備えた軸受部と、
    前記回転軸の回転を検出するレゾルバと、
    前記外輪に外嵌固定され、前記レゾルバと前記軸受部とを一体に固定するハウジングと、を備えたレゾルバ付き軸受において、
    前記レゾルバが、
    回転軸に一体回転可能に固定されるロータと、
    前記ハウジングの内周側に固定されるとともに、前記ロータの周囲に配置された環状のステータと、を備え、
    前記ステータは、内周側にティースが形成された環状のステータコアと、
    環状に形成され前記ティースの表面を覆うインシュレータと、
    前記インシュレータを介して前記ティースに巻回されたコイルと、
    を備え、
    前記インシュレータには、前記回転軸の回転の検出結果を出力するためのハーネスと、前記コイルから延びるリード線とを、前記ハーネスが前記回転軸の軸方向に延びた状態で接続する接続手段が設けられていることを特徴とするレゾルバ付き軸受。
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