JP2013165608A - Resolver stator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機に適用されるレゾルバステータに関する。 The present invention relates to a resolver stator applied to a rotating electrical machine.
ハイブリッド車両に搭載した回転電機であるモータジェネレータの回転角の検出手段として、レゾルバを適用したものがある。
レゾルバは、レゾルバロータと、レゾルバステータとを構成要素としている。
レゾルバロータは、回転角の検出対象となる部材とともに、一体的に回転するものである。このレゾルバロータを軸線方向に見ると、例えば、楕円のように真円ではない形状を有している。
レゾルバステータは、レゾルバロータを周方向に取り囲むような形状を有している。
従来、この種のレゾルバステータとして、輪状ステータ体と、第1輪状巻線カバーと、第2輪状巻線カバーとを有するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
As a means for detecting a rotation angle of a motor generator which is a rotating electric machine mounted on a hybrid vehicle, there is one to which a resolver is applied.
The resolver includes a resolver rotor and a resolver stator as constituent elements.
The resolver rotor rotates together with a member whose rotation angle is to be detected. When this resolver rotor is viewed in the axial direction, for example, it has a shape that is not a perfect circle such as an ellipse.
The resolver stator has a shape surrounding the resolver rotor in the circumferential direction.
Conventionally, as this type of resolver stator, one having a ring-shaped stator body, a first ring-shaped winding cover, and a second ring-shaped winding cover is known (for example, see Patent Document 1).
レゾルバステータにおける輪状ステータ体の軸線中心は、レゾルバロータの回転中心と一致している。
輪状ステータ体は、複数の磁極を有している。磁極は、輪状ステータ体の内周部分に周方向に等間隔に設けられている。各磁極は、輪状ステータ体の内周部分から輪状ステータ体の中心に向けて突出している。各磁極のそれぞれには、励磁巻線、および出力巻線からなるステータ巻線が巻かれている。
また、輪状ステータ体は、複数の貫通孔を有している。貫通孔は、輪状ステータ体の部材厚さ方向に貫通している。貫通孔は、ステータ巻線よりも輪状ステータ体の径方向外側に位置している。
The axial center of the ring-shaped stator body in the resolver stator coincides with the rotation center of the resolver rotor.
The annular stator body has a plurality of magnetic poles. The magnetic poles are provided at equal intervals in the circumferential direction on the inner peripheral portion of the annular stator body. Each magnetic pole protrudes from the inner peripheral portion of the annular stator body toward the center of the annular stator body. Each of the magnetic poles is wound with a stator winding composed of an excitation winding and an output winding.
The ring-shaped stator body has a plurality of through holes. The through hole penetrates in the member thickness direction of the annular stator body. The through hole is located on the radially outer side of the annular stator body with respect to the stator winding.
第1輪状巻線カバーは、輪状ステータ体の一側から、各ステータ巻線を覆い得る形状を有している。第1輪状巻線カバーの周縁部分には、輪状ステータ体の各貫通孔に入り得る第1突起が、複数設けられている。第1突起は、輪状ステータ体の貫通孔を貫通して輪状ステータ体の他側へ突出するようになっている。
第2輪状巻線カバーは、輪状ステータ体の他側から、各ステータ巻線を覆い得る形状を有している。第2輪状巻線カバーの周縁部分には、第1輪状巻線カバーにおける各第1突起の先端部に当接する第2突起が、複数設けられている。
これら第1輪状巻線カバーおよび第2輪状巻線カバーは、樹脂材料によって形成されている。
第1輪状巻線カバーにおける第1突起と、第2輪状巻線カバーにおける第2突起とは、加熱により溶着されている。これにより、輪状ステータ体に、第1輪状巻線カバーおよび第2輪状巻線カバーが、固定されるようになっている。
The first annular winding cover has a shape that can cover each stator winding from one side of the annular stator body. A plurality of first protrusions that can enter the respective through holes of the annular stator body are provided on the peripheral portion of the first annular winding cover. The first protrusion penetrates the through hole of the annular stator body and protrudes to the other side of the annular stator body.
The second annular winding cover has a shape that can cover each stator winding from the other side of the annular stator body. A plurality of second protrusions that come into contact with the tip end portions of the first protrusions in the first annular winding cover are provided on the peripheral portion of the second annular winding cover.
The first annular winding cover and the second annular winding cover are made of a resin material.
The first protrusion in the first annular winding cover and the second protrusion in the second annular winding cover are welded by heating. Thus, the first annular winding cover and the second annular winding cover are fixed to the annular stator body.
上記レゾルバステータを構成要素としたレゾルバでは、各磁極のステータ巻線における励磁巻線に交流電圧を印加すると、電磁誘導によって、各磁極のステータ巻線における出力巻線に交流電圧が発生することになる。
レゾルバロータが、回転角の検出対象となる部材とともに回転すると、軸線方向に見たレゾルバロータの形状が真円ではないため、各磁極の先端部と、レゾルバロータの外周面とのギャップが、周期的に変化するようになる。
これにより、各磁極とレゾルバロータとの間のリラクタンス、すなわち、磁気抵抗が、ギャップの変化に追従して変動し、各磁極のステータ巻線における出力巻線で発生する交流電圧が、周期的に変動することになる。
各磁極のステータ巻線における出力巻線で発生する交流電圧を信号として、この信号の電圧の変化を連続的に計測すると、レゾルバロータの回転角、すなわち、検出対象となる部材の回転角を検知できる。
In the resolver including the resolver stator as described above, when an AC voltage is applied to the excitation winding in the stator winding of each magnetic pole, an AC voltage is generated in the output winding in the stator winding of each magnetic pole by electromagnetic induction. Become.
When the resolver rotor rotates with the member whose rotation angle is to be detected, the shape of the resolver rotor viewed in the axial direction is not a perfect circle, so the gap between the tip of each magnetic pole and the outer peripheral surface of the resolver rotor Change.
Thereby, the reluctance between each magnetic pole and the resolver rotor, that is, the magnetic resistance fluctuates following the change of the gap, and the AC voltage generated in the output winding in the stator winding of each magnetic pole is periodically changed. Will fluctuate.
Using the AC voltage generated at the output winding in the stator winding of each magnetic pole as a signal, the rotation angle of the resolver rotor, that is, the rotation angle of the member to be detected is detected by continuously measuring the change in voltage of this signal. it can.
しかしながら、ハイブリッド車両においては、モータジェネレータに給電される電力の電流の変化、あるいはモータジェネレータにより発電される電力の電流の変化によって、磁界ノイズ、具体的には、電磁誘導ノイズが、モータジェネレータの周囲に生じる。
また、ハイブリット車両においては、モータジェネレータに給電される電力の電圧の変化、あるいはモータジェネレータにより発電される電力の電圧の変化によって、電界ノイズ、具体的には、静電ノイズが、モータジェネレータの周囲に生じる。
このため、ハイブリッド車両に搭載されるモータジェネレータの回転角の検出手段に、レゾルバを適用する場合には、前述した磁界ノイズや電界ノイズが、各磁極のステータ巻線における出力巻線に影響を及ぼして、出力巻線から出力される交流電圧である信号が乱れ、検出対象となる部材の回転角を正確に検知できなくなる懸念がある。
また、レゾルバを、金属により形成した容器に収納して、磁界ノイズや電界ノイズから遮断することも考えられるが、部品点数が増加し、搭載スペースが拡大してしまうことになる。
However, in a hybrid vehicle, magnetic field noise, specifically electromagnetic induction noise, is generated around the motor generator due to a change in the current supplied to the motor generator or a change in the current generated by the motor generator. To occur.
Further, in a hybrid vehicle, electric field noise, specifically, electrostatic noise is generated around the motor generator due to a change in the voltage of the electric power supplied to the motor generator or a change in the voltage of the electric power generated by the motor generator. To occur.
For this reason, when a resolver is used as a means for detecting the rotation angle of a motor generator mounted on a hybrid vehicle, the magnetic field noise and electric field noise described above affect the output winding in the stator winding of each magnetic pole. Thus, there is a concern that the signal that is the AC voltage output from the output winding is disturbed, and the rotation angle of the member to be detected cannot be accurately detected.
In addition, it is conceivable that the resolver is housed in a metal-made container and shielded from magnetic field noise and electric field noise, but the number of components increases and the mounting space increases.
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、ステータ巻線を磁界ノイズおよび電界ノイズから遮断でき、部品点数の増加がなく、搭載スペースが拡大しないレゾルバステータを提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and provides a resolver stator that can shield the stator winding from magnetic field noise and electric field noise, does not increase the number of components, and does not increase the mounting space. The task is to do.
本発明に係るレゾルバステータは、上記課題を解決するため、(1)環状のボビン支持枠を有するステータ本体と、磁性体部材およびステータ巻線を有する複数のボビンと、前記ボビンの一端部に設けた取付ピンと、シールド本体とを備え、前記複数のボビンによって取り囲まれる空間にレゾルバロータが配置されるレゾルバステータであって、前記ボビンは、熱可塑性樹脂により形成されて、前記ボビン支持枠の内周部に、周方向に並ぶように設けられ、前記取付ピンは、熱可塑性樹脂により前記ボビンと一体的に形成されて、前記ボビンの一端部から前記ボビン支持枠における中心軸線と平行に突出し、前記シールド本体は、前記各ボビンの一端部を覆う環状の端部シールドと、前記端部シールドの外周縁部からボビン支持枠に向けて突出するとともに、前記端部シールドの周方向へ延びる環状の側部シールドとで構成され、前記端部シールドおよび側部シールドは、金属により形成され、前記端部シールドは、前記取付ピンが挿通されるピン孔を有し、前記ピン孔に前記取付ピンを挿通して、前記取付ピンの先端部分の形状がピン孔の内径よりも大きくなるように、取付ピンの先端部分を熱変形させたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a resolver stator according to the present invention is provided at (1) a stator body having an annular bobbin support frame, a plurality of bobbins having a magnetic member and a stator winding, and one end of the bobbin. A resolver stator in which a resolver rotor is disposed in a space surrounded by the plurality of bobbins, wherein the bobbin is formed of a thermoplastic resin and has an inner periphery of the bobbin support frame. The mounting pin is formed integrally with the bobbin by a thermoplastic resin, and protrudes from one end of the bobbin in parallel with the central axis of the bobbin support frame. The shield body protrudes from the outer peripheral edge of the end shield toward the bobbin support frame, covering the one end of each bobbin. And an annular side shield extending in the circumferential direction of the end shield, wherein the end shield and the side shield are formed of metal, and the attachment pin is inserted through the end shield. Having a pin hole, and inserting the mounting pin into the pin hole, and thermally deforming the tip of the mounting pin so that the shape of the tip of the mounting pin is larger than the inner diameter of the pin hole. Features.
この構成により、本発明に係るレゾルバステータにおいては、ボビン支持枠の周方向に並んでいる各ボビンの一端部を、金属により形成した端部シールドで覆うとともに、ボビン支持枠の周方向に並んでいるボビンの列を、金属により形成した側部シールドで取り囲んで、各ボビンのステータ巻線を、磁界ノイズや電界ノイズから遮断する。
よって、各ボビンのステータ巻線から出力される信号が乱れず、検出対象となる部材の回転角を正確に検知することができる。
ボビンに形成した取付ピンを、端部シールドのピン孔に挿通し、取付ピンの先端部分の形状が、ピン孔の内径よりも大きくなるように、取付ピンを熱変形させて、シールド本体をステータ本体に固定する。また、端部シールドは、各ボビンのステータ巻線を保護する役割を担っている。
よって、部品点数の増加がなく、搭載スペースが拡大しない。
With this configuration, in the resolver stator according to the present invention, one end of each bobbin arranged in the circumferential direction of the bobbin support frame is covered with an end shield formed of metal and arranged in the circumferential direction of the bobbin support frame. The bobbin rows are surrounded by metal side shields to shield the stator windings of each bobbin from magnetic and electric field noise.
Therefore, the signal output from the stator winding of each bobbin is not disturbed, and the rotation angle of the member to be detected can be accurately detected.
The mounting pin formed on the bobbin is inserted into the pin hole of the end shield, the mounting pin is thermally deformed so that the shape of the tip of the mounting pin is larger than the inner diameter of the pin hole, and the shield body is fixed to the stator. Secure to the body. The end shield plays a role of protecting the stator winding of each bobbin.
Therefore, the number of parts does not increase and the mounting space does not increase.
本発明によれば、ステータ巻線を磁界ノイズおよび電界ノイズから遮断でき、部品点数の増加がなく、搭載スペースが拡大しないレゾルバステータを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a resolver stator that can shield the stator winding from magnetic field noise and electric field noise, does not increase the number of components, and does not increase the mounting space.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態)
本発明の実施形態に係るレゾルバステータ10は、図1および図2に示すように、ステータ本体1と、ボビン2と、取付ピン3と、シールド本体4とを備えている。
(Embodiment)
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ステータ本体1は、環状の補強板11と、補強板11の内周縁部に沿って延びる環状のボビン支持枠12とを有している。補強板11は、金属によって形成されている。ボビン支持枠12は、熱可塑性樹脂によって形成されている。このボビン支持枠12は、補強板11の内周縁部を、部材厚み方向に挟んでおり、ボビン支持枠12と補強板11とが相互に固定されるようになっている。
ボビン支持枠12の外周部には、3個所にボルト装着部13が設けられている。各ボルト装着部13は、熱可塑性樹脂によって、ボビン支持枠12と一体的に形成されている。このボルト装着部13は、補強板11の外周縁部を、部材厚み方向に挟んでおり、ボルト装着部13と補強板11とが、ボビン支持枠12を介して相互に固定されるようになっている。
各ボルト装着部13は、ボビン支持枠12における中心軸線と平行に貫通するボルト孔13aを有している。このボルト孔13aには、ステータ本体1をケースに締結するためのボルトが挿通されるようになっている。
The stator main body 1 includes an
Each
ボビン2は、平行に向き合うフランジ21と、双方のフランジ21を連結するコアとを有している。コアは、後述するステータ巻線23が重なるため、図示されない。フランジ21と、コアとは、熱可塑性樹脂によって一体的に形成されている。このボビン2には、フランジ21およびコアを貫通するように、磁性体部材22が埋め込まれている。また、一対のフランジ21の間に位置するコアには、ステータ巻線23が巻きつけられている。このステータ巻線23は、励磁巻線と、出力巻線とを含んでいる。
ボビン2は、ボビン支持枠12の内周部に、8個が周方向に並ぶように設けられている。また、各ボビン2を形成している熱可塑性樹脂は、ステータ本体1におけるボビン支持枠12を形成している熱可塑性樹脂と同じものであり、各ボビン2は、ボビン支持枠12に一体化されている。
The
The
レゾルバステータ10において、8個のボビン2によって取り囲まれる空間には、従来のレゾルバと同様に、レゾルバロータが配置される。レゾルバロータの回転中心は、複数のボビン2によって取り囲まれる空間の中心軸線と一致している。
このレゾルバロータは、回転角の検出対象となる部材とともに、一体的に回転するようになっている。レゾルバロータを軸線方向に見ると、例えば、楕円のように真円ではない形状を有している。
レゾルバロータが、回転角の検出対象となる部材とともに回転すると、軸線方向に見たレゾルバロータの形状が真円ではないため、各ボビン2の磁性体部材22の先端部分と、レゾルバロータの外周面とのギャップが、周期的に変化するようになっている。
In the
The resolver rotor is configured to rotate integrally with a member whose rotation angle is to be detected. When the resolver rotor is viewed in the axial direction, for example, it has a shape that is not a perfect circle such as an ellipse.
When the resolver rotor rotates together with the member whose rotation angle is to be detected, the shape of the resolver rotor viewed in the axial direction is not a perfect circle, so the tip of the
取付ピン3は、ボビン支持枠12の周方向に並んだ8個のボビン2のうち、ひとつ置きごとに、2本ずつ設けられている。つまり、取付ピン3を設けたボビン2と、取付ピン3を設けないボビン2とが、ボビン支持枠12の周方向に交互に並んでいる。
取付ピン3は、各ボビン2の一端部から、ボビン支持枠12における中心軸線と平行に突出している。この取付ピン3は、熱可塑性樹脂によって形成されている。各取付ピン3を形成している熱可塑性樹脂は、ボビン2を形成している熱可塑性樹脂と同じものであり、各取付ピン3は、対応するボビン2に一体化されている。
Two mounting
The mounting
シールド本体4は、ボビン支持枠12の周方向に並んだ各ボビン2の一端部を覆う環状の端部シールド41と、端部シールド41の外周縁部からボビン支持枠12に向けて突出するとともに、端部シールド41の周方向へ延びる環状の側部シールド42とで構成されている。端部シールド41および側部シールド42は、金属によって形成されている。
端部シールド41は、取付ピン3が挿通されるピン孔41aを有している。このピン孔41aには、取付ピン3が挿通されている。
これにより、ボビン支持枠12の周方向に並んだ各ボビン2の一端部が、端部シールド41で覆われた状態になり、ボビン支持枠12の周方向に並んだボビン2の列が、側部シールド42で取り囲まれた状態になる。
また、各ボビン2の一端部を覆う端部シールド41は、各ボビン2のステータ巻線23を保護する役割も担っている。
そして、各取付ピン3の先端部分を加熱することにより塑性変形させて、取付ピン3の先端部分の形状が、ピン孔41aの内径よりも大きくなるようにして、シールド本体4を、ステータ本体1に固定している。
The shield body 4 protrudes toward the
The
As a result, one end of each
The
Then, the tip end portion of each mounting
また、ステータ本体1におけるボビン支持枠12、ボルト装着部13、ボビン2におけるフランジ21とコア、並びに取付ピン3を一体的に形成する熱可塑性樹脂の一例としては、耐熱性に優れたPPS(Poly Phenylene Sulfide)樹脂がある。
In addition, as an example of the thermoplastic resin that integrally forms the
上述したレゾルバステータ10を構成要素とするレゾルバを、ハイブリッド車両に搭載されるモータジェネレータの回転角の検出手段として適用する場合には、シールド本体4における端部シールド41が、モータジェネレータの軸線方向端部に向き合うようにする。また、レゾルバロータの回転中心が、モータジェネレータのロータシャフトの回転中心に一致するように、レゾルバロータを、モータジェネレータのロータシャフトに締結する。
When the resolver including the
図1および図2に示すレゾルバステータ10を構成要素とするレゾルバでは、各ボビン2のステータ巻線23における励磁巻線に交流電圧を印加すると、電磁誘導によって、各ボビン2のステータ巻線23における出力巻線に交流電圧が発生する。
レゾルバロータが、ロータシャフトとともに回転すると、レゾルバロータの形状が真円ではないため、各ボビン2の磁性体部材22の先端部分と、レゾルバロータの外周面とのギャップが、周期的に変化するようになる。
これにより、各ボビン2の磁性体部材22とレゾルバロータとの間のリラクタンスが、ギャップの変化に追従して変動し、各ボビン2のステータ巻線23における出力巻線で発生する交流電圧が、周期的に変動することになる。
In the resolver having the
When the resolver rotor rotates together with the rotor shaft, the shape of the resolver rotor is not a perfect circle, so that the gap between the tip of the
Thereby, the reluctance between the
図1および図2に示すレゾルバステータ10では、シールド本体4を構成する端部シールド41と側部シールド42とを、金属によって形成し、ボビン支持枠12の周方向に並んでいる各ボビン2の一端部を、シールド本体4の端部シールド41で覆うとともに、ボビン支持枠12の周方向に並んでいる各ボビン2の列を、シールド本体4の側部シールド42で取り囲むので、各ボビン2のステータ巻線23が、モータジェネレータにより発生する磁界ノイズや電界ノイズから遮断され、各ボビン2のステータ巻線23における出力巻線から出力される信号が乱れない。
したがって、各ボビン2のステータ巻線23における出力巻線で発生する交流電圧を信号として、この信号の電圧の変化を連続的に計測すると、レゾルバロータの回転角、すなわち、モータジェネレータの回転角を正確に検知することができる。
In the
Therefore, when the change in voltage of this signal is continuously measured using the AC voltage generated in the output winding in the stator winding 23 of each
また、ボビン2に形成した取付ピン3を、端部シールド41のピン孔41aに挿通し、取付ピン3の先端部分の形状が、ピン孔41aの内径よりも大きくなるように、取付ピン3を熱変形させて、シールド本体4をステータ本体1に固定するとともに、各ボビン2の一端部を覆う端部シールド41が、各ボビン2のステータ巻線23を保護する役割を担っているので、部品点数の増加がなく、搭載スペースが拡大しない。
Further, the mounting
なお、上述した実施形態では、モータジェネレータを対象としたが、本発明は、モータジェネレータ以外の回転電機にも適用することができる。
上述した実施形態では、ボビン支持枠12の外周部におけるボルト装着部13の取付個所を3個所としているが、ボルト装着部13の取付個所の数は、必要に応じて変更できる。
上述した実施形態では、ボビン支持枠12の内周部に設けるボビン2の数を8個としているが、ボビン2の数は、必要に応じて変更できる。
上述した実施形態では、取付ピン3を、ボビン支持枠12の周方向に並んだ8個のボビン2のうち、ひとつ置きごとに、2本ずつ設けられているが、取付ピン3を設けるボビン2は、必要に応じて選択でき、ひとつのボビン2に設ける取付ピン3の数も、必要に応じて変更できる。
In the above-described embodiment, the motor generator is targeted. However, the present invention can also be applied to rotating electrical machines other than the motor generator.
In the embodiment described above, the number of attachment points of the
In the embodiment described above, the number of
In the embodiment described above, two mounting
以上説明したように、本発明に係るレゾルバステータは、ステータ巻線を磁界ノイズおよび電界ノイズから遮断でき、部品点数の増加がなく、搭載スペースが拡大しないという効果を奏し、レゾルバステータ全般に有用である。 As described above, the resolver stator according to the present invention can cut off the stator winding from magnetic field noise and electric field noise, has the effect of not increasing the number of parts and mounting space, and is useful for resolver stators in general. is there.
1 ステータ本体
2 ボビン
3 取付ピン
4 シールド本体
10 レゾルバステータ
12 ボビン支持枠
22 磁性体部材
23 ステータ巻線
41 端部シールド
41a ピン孔
42 側部シールド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator
Claims (1)
前記ボビンは、熱可塑性樹脂により形成されて、前記ボビン支持枠の内周部に、周方向に並ぶように設けられ、
前記取付ピンは、熱可塑性樹脂により前記ボビンと一体的に形成されて、前記ボビンの一端部から前記ボビン支持枠における中心軸線と平行に突出し、
前記シールド本体は、前記各ボビンの一端部を覆う環状の端部シールドと、前記端部シールドの外周縁部からボビン支持枠に向けて突出するとともに、前記端部シールドの周方向へ延びる環状の側部シールドとで構成され、
前記端部シールドおよび側部シールドは、金属により形成され、
前記端部シールドは、前記取付ピンが挿通されるピン孔を有し、
前記ピン孔に前記取付ピンを挿通して、前記取付ピンの先端部分の形状がピン孔の内径よりも大きくなるように、取付ピンの先端部分を熱変形させたことを特徴とするレゾルバステータ。 A space that includes a stator body having an annular bobbin support frame, a plurality of bobbins having a magnetic member and a stator winding, a mounting pin provided at one end of the bobbin, and a shield body, and is surrounded by the plurality of bobbins. A resolver stator in which a resolver rotor is disposed,
The bobbin is formed of a thermoplastic resin, and is provided on the inner periphery of the bobbin support frame so as to be aligned in the circumferential direction.
The mounting pin is integrally formed with the bobbin by a thermoplastic resin, and protrudes in parallel with the central axis of the bobbin support frame from one end of the bobbin;
The shield body includes an annular end shield that covers one end of each bobbin, and an annular end that protrudes from the outer peripheral edge of the end shield toward the bobbin support frame and extends in the circumferential direction of the end shield. It consists of side shields,
The end shield and the side shield are made of metal,
The end shield has a pin hole through which the mounting pin is inserted;
A resolver stator, wherein the mounting pin is inserted into the pin hole, and the tip of the mounting pin is thermally deformed so that the shape of the tip of the mounting pin is larger than the inner diameter of the pin hole.
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