JP2013124944A

JP2013124944A - レゾルバロータ

Info

Publication number: JP2013124944A
Application number: JP2011274114A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Minami; 彰一南; Masayuki Matsushita; 将之松下; Yoshitada Yamagishi; 義忠山岸
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2013-06-24

Abstract

【課題】表裏の判別が容易であり、シャフトへの圧入時における鋼板の変形を防止することが可能なレゾルバロータを提供する。
【解決手段】レゾルバロータは、シャフトが挿通される貫通孔がそれぞれに形成された複数の鋼板１０及び鋼板１３が打ち抜き方向を揃えた状態で積層されて構成され、シャフトに圧入されてシャフトに固定される。複数の鋼板１０のそれぞれは、貫通孔１１の側面に形成された切り欠き部１２を有し、鋼板１３は、貫通孔１１の側面に形成された切り欠き部１４を有する。鋼板１３は、レゾルバロータにおいて積層方向の一方の端部に設けられている。鋼板１０に形成された切り欠き部１２は、シャフトの外周面から径方向外側に突出する突起部と嵌合する形状を有する。鋼板１３に形成された切り欠き部１４は、鋼板１０に形成された切り欠き部１２と異なる形状を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、レゾルバロータに関する。

電気自動車、ハイブリッド自動車及び燃料電池自動車等の車両のように、モータの駆動力によって走行する車両が知られている。このようなモータには、正確な位置制御を行うためにモータの回転軸の回転位置を検出するセンサとしてレゾルバが用いられる場合がある。このレゾルバは、モータを構成するロータのシャフトに固定されるレゾルバロータと、シャフトを支持するケース側に取り付けられるレゾルバステータとで構成される。

図５に、従来技術に係るレゾルバロータを示す。図５は、従来技術に係るレゾルバロータを示す断面図である。レゾルバロータは、磁性材で形成される複数の鋼板５０（例えば電磁鋼板）が積層されて構成されている。各鋼板５０は、中央部にシャフト６０が挿通される貫通孔５１を有する。複数の鋼板５０はプレス打ち抜き加工によって製造され、打ち抜き方向が揃えられた状態で積層されている。そして、複数の鋼板５０を積層したレゾルバロータの貫通孔５１にシャフト６０を挿入し、レゾルバロータをシャフト６０に圧入することで、レゾルバロータをシャフト６０に固定する。

鋼板５０はプレス打ち抜き加工によって製造されているため、図５に示すように、鋼板５０の貫通孔５１の側面や縁に斜めに突出するバリ５２が残存する場合がある。例えば、打ち抜き方向（順バリ方向）にレゾルバロータをシャフト６０に圧入することで、シャフト６０をバリ５２に引っ掛けずにレゾルバロータをシャフト６０に固定することができる。すなわち、レゾルバロータにおいてバリ５２が突出していない側からバリ５２が突出する方向に向けてシャフト６０をレゾルバロータ（鋼板５０）の貫通孔５１に挿入することで、シャフト６０をバリ５２に引っ掛けずにレゾルバロータをシャフト６０に固定することができる。

しかしながら、打ち抜き方向とは逆の方向（反バリ方向）にレゾルバロータをシャフト６０に圧入すると、斜めに突出しているバリ５２をシャフト６０の側面が曲げ起こすことになり、バリ５２がレゾルバロータから脱落することがある。すなわち、レゾルバロータにおいてバリ５２が突出している側からシャフト６０をレゾルバロータ（鋼板５０）の貫通孔５１に挿入した場合、シャフト６０がバリ５２に引っ掛かり、バリ５２がレゾルバロータから脱落することがある。脱落したバリは異物としてモータに残存することになるため、異物を除去するフィルタ等の手段を設ける必要がある。そのため、構造が複雑になり、コストアップに繋がってしまう。従って、打ち抜き方向（順バリ方向）にレゾルバロータをシャフト６０に圧入できる手法が望まれている。すなわち、バリ５２が突出していない側からバリ５２が突出する方向に向けてシャフト６０をレゾルバロータ（鋼板５０）の貫通孔５１に挿入し、レゾルバロータをシャフト６０に固定できることが望ましい。

ところで、レゾルバロータは表裏でほぼ同じ形状を有しており、バリ５２が突出している方向を作業者が目視で確認して、打ち抜き方向（順バリ方向）にレゾルバロータをシャフト６０に圧入する必要がある。しかしながら、圧入工程において、バリ５２が突出している方向を作業者が目視にて確認しなければならないので、工程が複雑になり、圧入工程に時間がかかってしまう。

順バリ方向にレゾルバロータをシャフトに圧入する手法として、図６から図８に示す参考例がある。図６は、参考例に係るレゾルバロータを示す断面図である。図７は、参考例に係るレゾルバロータを示す平面図である。図７（ａ）は、図６に示すレゾルバロータを矢印Ａの方向から見た図であり、図７（ｂ）は、図６に示すレゾルバロータを矢印Ａの方向とは逆方向の矢印Ｂの方向から見た図である。図８は、参考例に係るレゾルバロータと圧入治具とを示す断面図である。

図６に示すように、レゾルバロータは、複数の鋼板７０と鋼板７３とが積層されて構成される。複数の鋼板７０及び鋼板７３はプレス打ち抜き加工によって製造され、打ち抜き方向が揃えられた状態で積層されている。図５に示すレゾルバロータと同様に、鋼板７０，７３の貫通孔７１の側面や縁に斜めに突出するバリ７４が残存している。鋼板７３は、レゾルバロータにおいて積層方向の一方の端部に設置されている。具体的には、打ち抜き方向を揃えて複数の鋼板７０及び鋼板７３を積層した場合、鋼板７３は、レゾルバロータにおいて積層方向の一方の端部であって、バリ７４が突出していない側の端部に設置されている。

図７（ａ）に示すように、鋼板７０の貫通孔７１の側面の一部に、図８に示す圧入治具８０の突起部８１と嵌合する位置決め用の切り欠き部７２が形成されている。切り欠き部７２の位置が揃えられた状態で複数の鋼板７０が積層されている。図７（ｂ）に示すように、鋼板７３には、上記の切り欠き部７２が形成されていない。従って、切り欠き部７２の位置を揃えた状態で複数の鋼板７０を積層し、積層方向の一方の端部に鋼板７３を設けることで、鋼板７３が設けられている一方の端部と他方の端部とではレゾルバロータの形状が異なることになる。

そして、図８（ａ）に示すように、鋼板７０の切り欠き部７２に圧入治具８０の突起部８１を嵌め込むことで、圧入治具８０をレゾルバロータにセットすることができる。このように、切り欠き部７２と圧入治具８０の突起部８１とを嵌合させて位置決めを行い、鋼板７３側からバリが突出する方向に向けてシャフトを貫通孔７１に挿入し、レゾルバロータをシャフトに圧入する。これにより、打ち抜き方向（順バリ方向）にレゾルバロータをシャフトに圧入することができ、シャフトをバリに引っ掛けずにレゾルバロータをシャフトに固定することができる。すなわち、レゾルバロータにおいてバリが突出していない側から、バリが突出する方向に向けてシャフトをレゾルバロータ（鋼板７０，７３）の貫通孔７１に挿入することができ、そのことにより、シャフトをバリに引っ掛けずにレゾルバロータをシャフトに固定することができる。

一方、図８（ｂ）に示すように、鋼板７３の方向から圧入治具８０をレゾルバロータにセットしようしても、鋼板７３に切り欠き部７２が形成されていないため、圧入治具８０をレゾルバロータにセットすることができない。

以上のように、切り欠き部７２が形成されている鋼板７０の方向から圧入治具８０をレゾルバロータにセットすることができ、切り欠き部７２が形成されていない鋼板７３の方向からでは圧入治具８０をレゾルバロータにセットすることができないため、レゾルバロータの表裏を目視によらず容易に判別することができ、打ち抜き方向にレゾルバロータをシャフトに圧入することができる。すなわち、バリが突出していない側からバリが突出する方向に向けてシャフトを貫通孔に挿入し、レゾルバロータをシャフトに固定することができる。

しかしながら、一方の端部に設けられている鋼板７３に切り欠き部を設けない場合、シャフトへの圧入に伴って発生する応力の逃げ場がなくなり、鋼板７３がシャフトに引きずられて鋼板７３が変形し、鋼板７３と他の鋼板７０との間に隙間が生じるおそれがある。

一方、下記の特許文献１には、鋼板の貫通孔に形成され、シャフトの外周面に圧接してシャフトに固定する圧入部を備えたレゾルバロータが開示されている。引用文献１に記載のレゾルバロータにおいては、シャフトへの圧入に伴うレゾルバロータの不均一な変形を抑制するように、圧入部の位置等が決定されている。

特開２００８−２７５３８５号公報

上記の参考例によると、レゾルバロータの表裏を目視によらず容易に判別することができるが、シャフトへの圧入に伴ってレゾルバロータ（鋼板）が変形し、レゾルバの精度が低下するおそれがある。また、上記の特許文献１には、シャフトへの圧入時におけるレゾルバロータ（鋼板）の変形を防止するための構造が開示されているが、レゾルバロータの表裏を容易に判別する方法やバリの対策については言及されていない。従って、特許文献１に記載のレゾルバロータにおいては、シャフトへの圧入に伴ってバリが鋼板から脱落するおそれがあるため、異物を除去するためのフィルタ等を設ける必要がある。その結果、構造が複雑になり、コストアップに繋がってしまう。

本発明の目的は、表裏の判別が容易であり、シャフトへの圧入時における鋼板の変形を防止することが可能なレゾルバロータを提供することである。

本発明は、シャフトが挿通される貫通孔がそれぞれに形成された複数の鋼板が打ち抜き方向を揃えた状態で積層され、前記シャフトに圧入されて前記シャフトに固定されるレゾルバロータであって、前記複数の鋼板のそれぞれは、前記貫通孔の側面に形成された切り欠き部を有し、前記複数の鋼板のうちの前記積層の方向の一方の端部に設けられた鋼板の切り欠き部は、前記一方の端部に設けられた鋼板以外の他の鋼板の切り欠き部と異なる形状を有し、前記他の鋼板の切り欠き部は、前記シャフトの外周面から径方向外側に突出する突起部と嵌合する形状を有する、ことを特徴とするレゾルバロータである。

また、本発明に係るレゾルバロータであって、前記一方の端部に設けられた鋼板の切り欠き部は、前記他の鋼板の切り欠き部よりも小さい、ことを特徴とする。

本発明によると、積層方向の一方の端部に設けられた鋼板の切り欠き部は、他の鋼板の切り欠き部と異なる形状を有するため、レゾルバロータの表裏を容易に判別することができる。また、切り欠き部が設けられている鋼板を積層方向の一方の端部に設けることにより、切り欠き部が無い鋼板を設ける場合と比べて、シャフトへの圧入に伴って端部の鋼板に加わる力を緩和することができ、その結果、端部の鋼板の変形を防止することができる。

本発明の実施形態に係るレゾルバロータを示す断面図である。本発明の実施形態に係るレゾルバロータを示す平面図である。本発明の実施形態に係るレゾルバロータと圧入治具とを示す断面図である。変形例に係るレゾルバロータを示す平面図である。従来技術に係るレゾルバロータを示す断面図である。参考例に係るレゾルバロータを示す断面図である。参考例に係るレゾルバロータを示す平面図である。参考例に係るレゾルバロータと圧入治具とを示す断面図である。

本実施形態に係るレゾルバは、車両に搭載されるモータを構成するロータのシャフトに固定されるレゾルバロータと、シャフトを支持するケース側に取り付けられるレゾルバステータとを備えている。図１から図３に、本発明の実施形態に係るレゾルバロータを示す。図１は、本実施形態に係るレゾルバロータを示す断面図である。図２は、本実施形態に係るレゾルバロータを示す平面図である。図２（ａ）は、図１に示すレゾルバロータ１を矢印Ａの方向から見た図であり、図２（ｂ）は、図１に示すレゾルバロータ１を矢印Ａの方向とは逆方向の矢印Ｂの方向から見た図である。図３は、本実施形態に係るレゾルバロータと圧入治具とを示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係るレゾルバロータ１は、複数の鋼板１０と鋼板１３とが積層されて構成されている。鋼板１０，１３は、磁性材で形成されており、例えば電磁鋼板である。図１及び図２に示すように、鋼板１０，１３は、中央部において軸方向に貫通して図示しないシャフトが挿通される貫通孔１１を有する。複数の鋼板１０及び鋼板１３はプレス打ち抜き加工によって製造され、打ち抜き方向が揃えられた状態で積層されている。鋼板１０，１３はプレス打ち抜き加工によって製造されているため、鋼板１０，１３の貫通孔１１の側面や縁には、斜めに突出するバリ１５が残存している。鋼板１３は、レゾルバロータ１において積層方向の一方の端部に設けられている。具体的には、打ち抜き方向を揃えて複数の鋼板１０及び鋼板１３を積層した場合、鋼板１３は、レゾルバロータ１において積層方向の一方の端部であって、バリ１５が突出していない側の端部に設置されている。そして、複数の鋼板１０及び鋼板１３を積層したレゾルバロータ１の貫通孔１１に図示しないシャフトを挿入し、レゾルバロータ１をシャフトに圧入することで、レゾルバロータ１をシャフトに固定する。

図２（ａ）に示すように、鋼板１０の貫通孔１１の側面（内面）の一部に、貫通孔１１から径方向外側に向けて延びる凹部（溝部）としての切り欠き部１２が形成されている。切り欠き部１２は、径方向内側に開口して軸方向に貫通する。切り欠き部１２の周方向の位置が揃えられた状態で複数の鋼板１０が積層されている。切り欠き部１２は、図示しないシャフトに対するレゾルバロータ１の周方向の位置決めのためのものである。例えば、シャフトの外周面には、当該外周面から径方向外側に突出する突起部が設けられている。切り欠き部１２は、シャフトの外周面に設けられた突起部と嵌合する形状を有しており、レゾルバロータ１は、切り欠き部１２をシャフトの外周面に設けられた突起部と嵌合させることで、シャフトに対する周方向の位置が決められる。また、切り欠き部１２は、図３に示す圧入治具８０の突起部８１と嵌合する形状を有しており、切り欠き部１２を圧入治具８０の突起部８１と嵌合させることで、シャフトに対するレゾルバロータ１の周方向の位置決めを行ってもよい。

また、図２（ｂ）に示すように、鋼板１３の貫通孔１１の側面（内面）の一部に、貫通孔１１から径方向外側に向けて延びる凹部（溝部）としての切り欠き部１４が形成されている。切り欠き部１４は、径方向内側に開口して軸方向に貫通する。切り欠き部１４は、図示しないシャフトへの圧入に伴う応力を逃がすためのものである。鋼板１３に形成されている切り欠き部１４は、鋼板１０に形成されている切り欠き部１２と形状が異なり、切り欠き部１２よりも小さい。

例えば、図２（ａ）に示す鋼板１０に形成されている切り欠き部１２は、矩形状の形状を有し、図２（ｂ）に示す鋼板１３に形成されている切り欠き部１４は、三角形の形状を有する。これらの形状の例は一例であり、鋼板１０に形成されている切り欠き部１２は、圧入治具８０の突起部８１又はシャフトの外周面に設けられた突起部と嵌合する形状を有していればよい。また、鋼板１３に形成された切り欠き部１４は、切り欠き部１２とは異なる形状又は大きさであって、圧入治具８０の突起部８１又はシャフトの外周面に設けられた突起部が挿入されない形状又は大きさを有していればよい。

そして、レゾルバロータ１を図示しないシャフトに圧入する場合、図３（ａ）に示すように、鋼板１０の切り欠き部１２に圧入治具８０の突起部８１を嵌め込むことで、圧入治具８０をレゾルバロータ１にセットする。このように、切り欠き部１２と圧入治具８０の突起部８１とを嵌合させて位置決めを行い、鋼板１３側からバリ１５が突出する方向に向けてシャフトを貫通孔１１に挿入し、レゾルバロータ１をシャフトに圧入する。これにより、打ち抜き方向（順バリ方向）にレゾルバロータ１をシャフトに圧入することができ、シャフトをバリ１５に引っ掛けずにレゾルバロータ１をシャフトに固定することができる。すなわち、レゾルバロータ１においてバリ１５が突出していない側から、バリ１５が突出する方向に向けてシャフトをレゾルバロータ１（鋼板１０，１３）の貫通孔１１に挿入することができ、そのことにより、シャフトをバリ１５に引っ掛けずにレゾルバロータ１をシャフトに固定することができる。

一方、図３（ｂ）に示すように、鋼板１３の方向から圧入治具８０をレゾルバロータ１にセットしようとしても、切り欠き部１４は切り欠き部１２よりも小さく、圧入治具８０の突起部８１を切り欠き部１４に嵌め込むことができないため、圧入治具８０をレゾルバロータ１にセットすることができない。

以上のように、切り欠き部１２が形成されている鋼板１０の方向から圧入治具８０をレゾルバロータ１にセットすることができ、切り欠き部１４が形成されている鋼板１３の方向からでは圧入治具８０をレゾルバロータ１にセットすることができないため、目視によらずにレゾルバロータ１の表裏を容易に判別することができ、打ち抜き方向にレゾルバロータ１をシャフトに圧入することができる。すなわち、バリ１５が突出していない側からバリ１５が突出する方向に向けてシャフトを貫通孔１１に挿入し、レゾルバロータ１をシャフトに固定することができる。

また、鋼板１３には切り欠き部１４が形成されているため、シャフトへの圧入に伴って発生する応力を切り欠き部１４によって緩和することができる。そのことにより、シャフトへの圧入に伴って鋼板１３に加わる力が緩和され、鋼板１３がシャフトに引きずられ難くなる。その結果、鋼板１３の変形を防止し、鋼板１３と鋼板１０との間に隙間が生じることを防止できる。このように、鋼板１３に切り欠き部１４を形成することで、シャフトへの圧入に伴うレゾルバロータ１の変形を防止することができるため、レゾルバの精度の低下を防止することができる。

また、変形例として、図４に示す鋼板２０を、鋼板１３の代わりにレゾルバロータ１において積層方向の一方の端部に設けてもよい。鋼板２０の貫通孔１１の側面（内面）の一部に、貫通孔１１から径方向外側に向けて延びる凹部（溝部）としての切り欠き部２１が形成されている。切り欠き部２１は、鋼板１０に形成されている切り欠き部１２と同様に矩形状の形状を有するが、切り欠き部１２よりも小さく、圧入治具８０の突起部８１が挿入されない大きさを有する。鋼板２０を鋼板１３の代わりにレゾルバロータ１に設置した場合であっても、圧入治具８０の突起部８１を鋼板２０の切り欠き部２１に嵌め込むことができないため、鋼板２０の方向から圧入治具８０をレゾルバロータ１にセットすることができない。従って、レゾルバロータ１の表裏を目視によらずに容易に判別することができ、打ち抜き方向にレゾルバロータ１をシャフトに圧入することができる。また、鋼板２０に形成されている切り欠き部２１によって、シャフトへの圧入に伴って発生する応力を緩和することができ、鋼板２０の変形を防止することができる。

なお、図１に示す例では、積層方向の一方の端部に１枚の鋼板１３が設けられているが、複数の鋼板１３が積層されて一方の端部に設けられていてもよい。

次に、レゾルバロータをシャフトに圧入した場合に鋼板に発生する応力及び変位について説明する。切り欠き部が形成されていない鋼板と、図４に示す本実施形態に係る鋼板２０と、図７（ａ）に示す参考例に係る鋼板７０とについて、シャフトへの圧入時に発生する応力及び変位を調べた。例えば図４に示すように、鋼板２０の切り欠き部２１の径方向外側への長さを長さＨ１とし、周方向における幅を幅Ｗ１とする。また、図７（ａ）に示すように、鋼板７０の切り欠き部７２の径方向外側への長さを長さＨ２とし、周方向における幅を幅Ｗ２とする。そして、幅Ｗ１＝２ｍｍ、長さＨ１＝２ｍｍとし、幅Ｗ２＝４ｍｍ、長さＨ２＝２ｍｍとした。

切り欠き部が形成されていない鋼板では、鋼板の広い面で圧力を受けるため、面圧は最も高くなった。参考例に係る鋼板７０では、切り欠き部７２付近以外の部分で、切り欠き部がない鋼板よりも面圧は低下したが、切り欠き部７２付近の応力が増大した。また、切り欠き部７２付近では変位がないことが確認された。本実施形態に係る鋼板２０では、変位、応力ともに、参考例に係る鋼板７０と同様の結果となった。このように、切り欠き部が形成されていない鋼板よりも、本実施形態に係る鋼板２０では、切り欠き部２１付近以外の部分の応力が低下することがわかった。従って、レゾルバロータにおいて、切り欠き部が形成されていない鋼板を積層方向の端部に設けるよりも、切り欠き部２１が形成されている鋼板２０を設けることで、シャフトへの圧入時に鋼板２０に発生する応力を緩和し、鋼板２０の変形を防止することができる。また、図２（ｂ）に示す鋼板１３についても鋼板２０と同様の効果が得られ、切り欠き部が形成されていない鋼板を積層方向の端部に設けるよりも、切り欠き部１４が形成されている鋼板１３を積層方向の端部に設けることで、シャフトへの圧入時に発生する応力を緩和し、鋼板１３の変形を防止することができる。

以上のように、本実施形態に係るレゾルバロータ１によると、積層方向の一方の端部に、切り欠き部の形状又は大きさが鋼板１０とは異なる鋼板１３（鋼板２０）を設置することで、レゾルバロータ１の表裏の判別が容易となり、また、シャフトへの圧入時における鋼板１３（鋼板２０）の変形を防止することができる。

１レゾルバロータ、１０，１３，２０，５０，７０，７３鋼板、１１，５１，７１貫通孔、１２，１４，２１，７２切り欠き部、１５，５２，７４バリ、６０シャフト、８０圧入治具、８１突起部。

Claims

シャフトが挿通される貫通孔がそれぞれに形成された複数の鋼板が打ち抜き方向を揃えた状態で積層され、前記シャフトに圧入されて前記シャフトに固定されるレゾルバロータであって、
前記複数の鋼板のそれぞれは、前記貫通孔の側面に形成された切り欠き部を有し、
前記複数の鋼板のうちの前記積層の方向の一方の端部に設けられた鋼板の切り欠き部は、前記一方の端部に設けられた鋼板以外の他の鋼板の切り欠き部と異なる形状を有し、
前記他の鋼板の切り欠き部は、前記シャフトの外周面から径方向外側に突出する突起部と嵌合する形状を有する、
ことを特徴とするレゾルバロータ。
請求項１に記載のレゾルバロータであって、
前記一方の端部に設けられた鋼板の切り欠き部は、前記他の鋼板の切り欠き部よりも小さい、
ことを特徴とするレゾルバロータ。