JP2013099012A - レゾルバ固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】レゾルバを回転電機に組付ける際の取付けによる検出精度の低下を防いで、信頼性の高いレゾルバ固定構造を得る。
【解決手段】回転電機のシャフト１端部に取付けられるレゾルバロータ２０と、レゾルバロータ２０の外周を取り囲んで回転電機のハウジングのリアブラケット６に組付けられるレゾルバステータ２１とを備え、レゾルバステータ２１は、外周側が円形であり内周側に径方向内側へ突出する複数の磁極歯を有する環状のステータコア２２と、ステータコア２２に設けられたインシュレータ２３を介して磁極歯に巻回されたレゾルバコイル２４とを有し、ステータコア２２の軸方向の一方の端面に、ステータコア２２とは別部材から成る固定用部材２５を設け、固定用部材２５によってレゾルバステータ２１をハウジング側に固定するようにした。
【選択図】図２

Description

この発明は、回転電機に搭載されて回転電機の回転角度を検出するレゾルバの固定構造に関するものである。

従来の回転電機に搭載されるレゾルバの固定構造としては、例えば、レゾルバステータの外周に、対を成す輪状の突起を設け、回転電機のハウジングの端面中心に形成したインロー部にレゾルバステータを嵌め込み、突起部をネジによってハウジングに固定する構造が開示されている。これにより、組立性の向上や後工程におけるレゾルバロータとレゾルバステータの位相調整を図っている（例えば、特許文献１参照）。
また、レゾルバステータをレゾルバケースに熱圧入又はかしめによって固定し、振動や衝撃への耐久信頼性の向上を図った構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−１５７０５６号公報（第４頁、図１，図７） 特開平１０−３０９０６８号公報（第２頁、図１）

特許文献１のような従来のレゾルバ固定構造では、レゾルバステータ外周に固定用として輪状の突起を設けているので、レゾルバステータの外周側が非円形状であるため、磁気特性の変化に伴う検出精度の低下やばらつきが発生するという問題点があった。また、レゾルバステータの製作において、プレス打ち抜き時に輪状の突起が原因でコア形状精度が悪化し、同様に検出精度が低下する要因となっていた。
また、特許文献２のように、レゾルバステータをケースに圧入等で固定する構造では、レゾルバステータに無理な応力が加わることで歪みが発生し、やはり検出精度の悪化が生じる虞があるという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、レゾルバを回転電機に組付ける際の取付けによる検出精度の低下を防止し、高い信頼性を有するレゾルバ固定構造を提供することを目的とする。

この発明に係るレゾルバ固定構造は、回転電機のシャフト端部に取付けられるレゾルバロータと、レゾルバロータの外周を取り囲んで回転電機のハウジング側に組付けられるレゾルバステータとを備えたレゾルバの固定構造であって、レゾルバステータは、外周側が円形状であり内周側に径方向内側へ突出する複数の磁極歯が形成された環状のステータコアと、ステータコアに設けられたインシュレータを介して磁極歯に巻回されたレゾルバコイルとを有し、ステータコアの軸方向の一方の端面に、ステータコアとは別部材から成る固定用部材が設けられ、固定用部材によってレゾルバステータをハウジング側に固定するようにしたものである。

この発明のレゾルバ固定構造によれば、外周側が円形状をしたステータコアの軸方向の一方の端面に、ステータコアとは別部材から成る固定用部材が設けられ、固定用部材によってレゾルバステータをハウジング側に固定するようにしたので、レゾルバステータのステータコア自身の外周側に固定用の突起がないため、軸回りの全周に亘り安定した磁気特性が得られ、磁気特性の変化による角度検出精度の低下を防止して、信頼性の高いレゾルバ固定構造を得ることができる。

この発明の実施の形態１によるレゾルバ固定構造を回転電機に組み込んだ状態を示す断面図である。 図１のレゾルバ固定部側の拡大断面図である。 この発明の実施の形態１によるレゾルバ固定構造の他の適用例を示す断面図である。 この発明の実施の形態１によるレゾルバ固定構造の変形例を示す断面図である。 この発明の実施の形態２によるレゾルバ固定構造を回転電機に組み込んだ状態を示す部分断面図である。 この発明の実施の形態２によるレゾルバ固定構造の他の適用例を示す断面図である。 この発明の実施の形態３によるレゾルバ固定構造を回転電機に組み込んだ状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態３によるレゾルバ固定構造の他の適用例を示す断面図である。

実施の形態１．
以下、図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１によるレゾルバ固定構造を適用した制御装置一体型の回転電機を示す断面図であり、図２は、図１のレゾルバ固定部側の拡大断面図である。
まず図１により、レソルバが組み込まれた回転電機の全体構造から説明する。
回転電機は、シャフト１に固定されたロータ２と、その外周側に配置された円筒状のステータ３と、これらロータ２及びステータ３を収容するハウジング４となるフロントブラケット５及びリアブラケット６と、電力を供給するための回路部で構成されているパワー回路部７と、パワー回路部７を制御する制御回路を搭載した制御回路部８と、回転電機の回転角度を検出するレゾルバ９とを備えて構成されている。以下、各部を更に詳しく説明する。

回転中心軸であるシャフト１は、一端側がフロントベアリング１０を介してフロントブラケット５に、他端側がリアベアリング１１を介してリアブラケット６に回転自在に支持されている。
シャフト１のロータ２より背面側には、２個のスリップリング１２が組付けられている。そして、リアブラケット６の内部側に、スリップリング１２に摺接するブラシ１３がブラシホルダ１４に保持されて設けられている。また、シャフト１の前面側の、フロントブラケット５より外部に突出した端部には、プーリ１５が固着されている。
また、ロータ２には界磁巻線２ａが巻回され、ステータ３にはステータ巻線３ａが巻回されている。

パワー回路部７は、ハウジング４の内部に配設されており、位相制御された三相交流電力をステータ巻線３ａへ供給する直流交流相互変換回路１６と、ブラシホルダ１４内部に設けられたブラシ１３からスリップリング１２を介して界磁巻線２ａに電力を供給する界磁電流スイッチング回路１７とを有している。
図１に示す回転電機は、パワー回路部７のリア側すなわち軸方向背面側に制御回路部８が一体に配置された、制御装置一体型の回転電機である。

制御回路部８は、パワー回路部７に設けられた直流交流相互変換回路１６を制御するための制御回路及び界磁電流スイッチング回路１７を制御する制御回路が搭載された制御基板１８を有しており、更に、制御基板１８上にはレゾルバ９の検出信号を角度信号に変換するセンサ変換器（図示せず）が実装されている。
制御回路部８は、全体が制御回路ケース１９に収容されており、この制御回路ケース１９はハウジング４のリアブラケット６にねじ等によって取り付けられている。
なお、上記で説明した回転電機は一例を示すもので有り、この構成に限定するものではない。

次に、図２の拡大図を参照しながら、レゾルバ９の構成、及び取付構造について説明する。
ハウジング４のリアブラケット６の軸方向後端の中央部には、軸方向に延出する円筒部６ａが形成され、円筒部６ａ内にシャフト１のリア側を支持するリアベアリング１１が設けられている。
リアベアリング１１より外部側に突出するシャフト１の端部に、シャフト１の回転と共に回転するレゾルバロータ２０が取り付けられている。
レゾルバロータ２０は、外周部が、ギャップパーミアンスが角度に対して正弦波状に変化する突極形状に形成されている。このレゾルバロータ２０が、リアブラケット６の円筒部６ａ内部に位置するように、シャフト１の端部の長さが決められている。

レゾルバステータ２１は、円環状をした薄板状の珪素鋼板が積層されて構成されて外周側が円形状であり内周側に径方向内側へ突出する複数の磁極歯が形成された環状のステータコア２２と、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やナイロン（ＰＡ）等の樹脂材料から成り磁極歯を覆うようにしてステータコア２２に設けられたインシュレータ２３と、インシュレータ２３を介して磁極歯に巻回されたレゾルバコイル２４とを有している。
そして、レゾルバステータ２１は、ステータコア２２の内周面がレゾルバロータ２０の外周面と対向するように、リアブラケット６の円筒部６ａの内部に嵌合される。
上記の、レゾルバロータ２０とレゾルバステータ２１とが組み合わされて、レゾルバ９が構成されている。

この実施の形態のレゾルバ固定構造の特徴部として、ステータコア２２の軸方向の一方の端面である外部に面する端面に、レゾルバステータ２１をリアブラケット６側に固定するための固定用部材２５を設けている。固定用部材２５は、レゾルバステータ２１のステータコア２２とは別部材で構成されている。
固定用部材２５を、ハウジング４のリアブラケット６側の面に、エポキシ系やシリコン系の接着用樹脂を用いて接着させることで、レゾルバステータ２１をハウジング側に固定するものである。
図１，図２の場合は、制御装置一体型の回転電機なので、リアブラケット６の背面側に設けた制御回路部８の制御回路ケース１９の底面に、固定用部材２５の固定面を接着させて固定している。

本実施の形態の固定用部材２５は、絶縁部材で構成されており、例えば円板状の絶縁板をステータコア２２の一方の端面に接着等で固定して形成する。好ましくは、レゾルバステータ２１のインシュレータ２３と一体に形成するのがよい。インシュレータ２３は、磁極歯を覆うために複雑な形状をしており、通常、モールド成形によって作成されるので、インシュレータ２３を成形する過程で、同一絶縁材料で同時に一体成形すればよい。

レゾルバステータ２１のレゾルバコイル２４は、制御回路部８と電気的に接続されている。レゾルバコイル２４からの出力信号は、信号線により制御基板１８に実装されたセン
サ変換器へ供給され、センサ変換器で角度信号に変換され、その角度信号に基づき直流交流相互変換回路１６及び界磁電流スイッチング回路１７によってステータ巻線３ａへの電流制御及び界磁巻線２ａへの電流制御がコネクタ２６を介して行われ、制御装置一体型の回転電機の制御が実行される。

次に、レゾルバステータ２１に設けた固定用部材２５の作用について説明する。
背景技術の項で説明した先行技術文献に示すような従来のレゾルバ固定構造では、ステータコアの外周に輪状の突起を設け、その突起の穴を利用してハウジングにネジ止め等で固定していたが、突起によりステータコアが非円形状となっているために、磁気特性が変化し、検出精度の低下や精度にばらつきが生じていた。また、ステータコアをプレスにより打ち抜くとき、突起に起因してコアの形状精度が悪化し、検出精度の低下を招いていた。更に、ステータコアを圧入等により固定する場合では、ステータコアに応力が加わることで歪みが発生し、検出精度の悪化が生じていた。

これに対し、本実施の形態のレゾルバ固定構造は、レゾルバステータ２１のステータコア２２に設けた固定用部材２５により固定しており、ステータコア２２自体に固定用の切欠や耳を形成していないので、外周形状が円形状に保てるため、ステータコア２２の形状に起因した磁気特性の変化による角度検出精度の低下を防止することができる。
また、ハウジング４側への組み付けは、ステータコア２２の外周面をリアブラケット６の円筒部６ａに嵌合させて、ステータコア２２の軸線に直交方向に形成されている固定用部材２５の固定面を制御回路ケース１９の底面に押し当てて接着するだけなので、ステータコア２２には無理な応力は一切かからずに間単に固定できる。
更に、固定用部材２５をインシュレータ２３と一体化して形成した場合は、部品点数を減らすことができ、コスト削減を図ることができる。

次に、本実施の形態のレゾルバ固定構造の別の適用例を、図３に基づいて説明する。図３は、図２に対応する部分であり、図２と同等部分は同一符号を付して説明は省略する。レゾルバ固定構造そのものは図２の場合と同じである。
先の図１及び図２は、リアブラケット６の背面側に制御回路部８を設け、制御回路ケース１９の底面を介して、ステータコア２２の外周側をリアブラケット６の円筒部６ａに嵌合させ、固定用部材２５を制御回路ケース１８の底面に接着して固定した場合であったが、図３は、制御装置一体型ではない回転電機に適用する場合である。
図に示すように、リアブラケット６の中心部に形成した円筒部６ａにレゾルバステータ２１のステータコア２２の外周側を嵌合させ、固定用部材２５の固定面をリアブラケット６の外面に密着させて、直接リアブラケット６に接着により固定している。

次に、レゾルバ固定構造の変形例について説明する。図４は、図２，３で説明したレゾルバ固定構造の変形例を示す図であり、レゾルバ固定部を拡大した部分拡大図である。図３と同等部分は同一符号で示し説明は省略する。図３との相違点は、固定用部材２５に、固定面と並行に金属板２７をインサートした点である。金属板２７は、固定用部材２５を製作する過程でインサート成形すればよい。また、金属板２７の形状は、固定用部材２５の形状に合わせればよい。
金属板２７をインサートしたことにより、固定用部材２５の強度が増すと共に、固定面の平面度が改善されるので、固定強度の向上を図ることができる。
なお、この金属板２７をインサートした構造は、制御装置一体型の回転電機にも適用できるのは言うまでもない。

以上のように、実施の形態１のレゾルバ固定構造によれば、レゾルバステータは、外周側が円形であり内周側に径方向内側へ突出する複数の磁極歯が形成された環状のステータコアと、ステータコアに設けられたインシュレータを介して磁極歯に巻回されたレゾルバ
コイルとを有し、ステータコアの軸方向の一方の端面に、ステータコアとは別部材から成る固定用部材が設けられ、固定用部材によってレゾルバステータをハウジング側に固定するようにしたので、レゾルバステータのステータコア自身の外周側に固定用の突起を必要としないため、軸回りの全周に亘り安定した磁気特性が得られ、磁気特性の変化による角度検出精度の低下を防止して、信頼性の向上を図ることができる。

また、固定用部材は、インシュレータと同一部材で一体的に形成されており、接着によりハウジング側に固定するようにしたので、上記効果に加えて、部品点数を減らすことができ、コスト削減を図ることができる。

また、固定用部材には、固定用部材の固定面と並行に金属板がインサートされているので、固定用部材の強度が増すと共に、固定面の平面度が改善されるため、固定強度の向上を図ることができる。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２によるレゾルバ固定構造を回転電機に組み込んだ状態を示す部分断面図である。この図５は、実施の形態１の図４に対応する部分なので、図４と同等部分は同一符号を付して説明は省略する。また、以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
先の実施の形態１では、レゾルバステータ２１に設けた固定用部材２５を、接着によりハウジング側に固定したが、本実施の形態では、ねじ止めにより固定するものである。

図５に示すように、円板状をした固定用部材２５は、実施の形態１と同様にインシュレータ２３と一体の絶縁物で構成されており、その円周方向に複数の取付穴が形成されている。そして、取付穴部分にブッシュ２８がインサートされており、ねじ２９を用いてハウジング４のリアブラケット６に固定する構造である。
実施の形態１の場合のように、固定用部材２５を接着樹脂により固定した構造では、雰囲気温度・湿度の変化や振動等様々な環境変化により接着強度が低下する場合がある。これに対して、図５に示すように、ブッシュ２８がインサートされた取付穴を利用して、固定用部材２５を、ねじ２９を用いてリアブラケット６に設けたねじ穴に直接ねじ止めして固定することで、耐熱衝撃や振動に対する耐久性を向上させることが可能である。

次に、実施の形態２のレゾルバ固定構造の別の適用例を、図６に基づいて説明する。図６は、先の図２に対応する図なので、図２と同等部分は同一符号を付して説明は省略する。図６は、制御装置一体型の回転電機に組み付ける場合である。
リアブラケット６のリア部には制御回路部８が設けられているので、制御回路部８の制御回路ケース１９の底面を介して、ステータコア２２の外周側をリアブラケット６に形成した円筒部６ａに嵌合させ、固定用部材２５を制御回路ケース１９の底面に密着させて、ねじ２９で固定する。実際の組立に当たっては、先にレゾルバステータ２１を制御回路ケース１９に組み付けておき、その制御回路ケース１９をリアブラケット６に組み付ければよい。
なお、固定用部材２５の外形形状は円形でなくても良く、取付穴が形成される複数箇所を外径側に突起させた形状としても良い。
また、図４で説明したものと同様に、固定用部材２５に金属板２７をインサートすれば、図４の場合と同様の効果を付加することができる。

以上のように、実施の形態２のレゾルバ固定構造によれば、固定用部材は、インシュレータと同一部材で一体的に形成され、ブッシュがインサートされた取付穴が設けられており、取付穴を介してねじによりハウジング側に固定するようにしたので、実施の形態１の効果に加えて、耐熱衝撃や振動に対する耐久性を向上させることができる。

実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３によるレゾルバ固定構造を回転電機に組み込んだ状態を示す断面図であり、図８は他の回転電機への適用例を示す断面図である。図７は実施の形態１の図３に対応し、図８は図２に対応する部分なので、それらと同等部分は同一符号を付して説明は省略する。

図７に示すように、本実施の形態の固定用部材３０は、金属材料、例えば鋼板やアルミ板から成り、レゾルバステータ２１のステータコア２２に溶接で接合されている。そして、固定用部材３０を、リアブラケット６の端面に溶接により接合することで、レゾルバ９のレゾルバステータ２１を回転電機のハウジング側に固定するものである。
固定用部材３０は、ステータコア２２の全周に設けても良く、周方向の複数箇所に部分的に設けても良い。
固定用部材３０の溶接方法は、例えば、ステータコア２２をリアブラケット６の円筒部６ａに嵌合させ、固定用部材３０をリアブラケット６の固定面に当接させた状態で、溶接箇所付近にトーチを接近させ、不活性ガス、例えばアルゴンガスやＣＯ_２等を固定用部材３０の溶接部に向かって噴出し、大気から接合部を遮断した状態で溶融させて接合する。

図８は、制御装置一体型の回転電機に適用した場合の側面断面図である。
制御回路部８の制御回路ケース１９は絶縁材料で構成されているので、制御回路ケース１９側の固定用部材３０の取付面となる部分には、予め金属部材３１をインサートしている。こうすることで、上記と同様に溶接により接合することができる。

以上のように、実施の形態３のレゾルバ固定構造によれば、固定用部材は、レゾルバステータに溶接された金属板から成り、溶接によりハウジング側に固定するようにしたので、実施の形態１の効果に加えて、強固に固定できることで、耐熱衝撃性や耐振動性の向上を図ったレゾルバ固定構造を提供することができる。

１ シャフト ２ ロータ
２ａ 界磁巻線 ３ ステータ
３ａ ステータ巻線 ４ ハウジング
５ フロントブラケット ６ リアブラケット
６ａ 円筒部 ７ パワー回路部
８ 制御回路部 ９ レゾルバ
１０ フロントベアリング １１ リアベアリング
１２ スリップリング １３ ブラシ
１４ ブラシホルダ １５ プーリ
１６ 直流交流相互変換回路 １７ 界磁電流スイッチング回路
１８ 制御基板 １９ 制御回路ケース
２０ レゾルバロータ ２１ レゾルバステータ
２２ ステータコア ２３ インシュレータ
２４ レゾルバコイル ２５ 固定用部材
２６ コネクタ ２７ 金属板
２８ ブッシュ ２９ ねじ
３０ 固定用部材 ３１ 金属部材。

Claims (5)

1. 回転電機のシャフト端部に取付けられるレゾルバロータと、前記レゾルバロータの外周を取り囲んで前記回転電機のハウジング側に組付けられるレゾルバステータとを備えたレゾルバの固定構造であって、
   前記レゾルバステータは、外周側が円形状であり内周側に径方向内側へ突出する複数の磁極歯が形成された環状のステータコアと、前記ステータコアに設けられたインシュレータを介して前記磁極歯に巻回されたレゾルバコイルとを有し、
   前記ステータコアの軸方向の一方の端面に、前記ステータコアとは別部材から成る固定用部材が設けられ、前記固定用部材によって前記レゾルバステータを前記ハウジング側に固定するようにしたことを特徴とするレゾルバ固定構造。
2. 請求項１記載のレゾルバ固定構造において、
   前記固定用部材は、前記インシュレータと同一部材で一体的に形成されており、接着により前記ハウジング側に固定されることを特徴とするレゾルバ固定構造。
3. 請求項１記載のレゾルバ固定構造において、
   前記固定用部材は、前記インシュレータと同一部材で一体的に形成され、ブッシュがインサートされた取付穴が設けられており、前記取付穴を介してねじにより前記ハウジング側に固定されることを特徴とするレゾルバ固定構造。
4. 請求項２又は請求項３に記載のレゾルバ固定構造において、
   前記固定用部材には、前記固定用部材の固定面と並行に金属板がインサートされていることを特徴とするレゾルバ固定構造。
5. 請求項１記載のレゾルバ固定構造において、
   前記固定用部材は、金属材料から成り、溶接により前記ハウジング側に固定されることを特徴とするレゾルバ固定構造。

Images