JP2015045510A - レゾルバ - Google Patents

Abstract

【課題】巻線の端末を端子ピンに溶接等で接続したレゾルバにおいて、レゾルバを腐食性成分の存在する環境の中で使用した際の巻線の端末の腐食を防止する。【解決手段】複数の端子ピンが配置された配線引き出し部１１を備え、複数の端子ピンのそれぞれには、巻線１４の端末が接続され、配線引き出し部１１に複数の端子ピンを覆った端子ピンカバー１５が装着され、端子ピンカバー１５は、複数の端子ピンをそれぞれ収納するための複数の空間を有し、この複数の空間のそれぞれに充填材が充填され、端子ピンに電気的に接続された巻線１４の端末が充填材の中に封止されている。【選択図】図２

Description

本発明はレゾルバに関し、特にレゾルバの巻線の端末を絡げる端子ピンを備えた端子部の構造に関する。

回転角度を検出する手段としてレゾルバが知られている。例えば、レゾルバは、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載される電動モータの回転角度の検出センサとして使用される。この場合、レゾルバは、モータの回転軸に固定され回転するロータと、ハウジングに固定されてロータの外側に配設されるステータとを備えている。そして、ロータが回転すると、ロータとステータとの間に形成されるエアーギャップの寸法が変化し、この変化に応じた電圧がステータ側の検出コイルに誘起され、検出出力が生じる。この検出出力は、ロータの回転角度を反映した信号であり、当該モータの回転角度を検出することができる。

レゾルバのロータは、径方向外側に向かって突出した突出部を複数有する環状のロータコアを複数枚積層した構造を有している。ステータは、ロータの外側に配設されている。ステータは、環状のヨーク部から径方向内側に突出する複数の極歯部を有するステータコアを軸方向に複数積層した構造を有している。そして、軸方向において積層されたステータコアの軸方向両側から一対のインシュレータが装着され、インシュレータを介して各極歯部には励磁巻線と、出力巻線が巻回されている。出力巻線はｓｉｎ信号を出力する巻線と、ｓｉｎ信号と９０°位相が異なったｃｏｓ信号を出力する巻線とから構成されている。励磁巻線と出力巻線のそれぞれの巻線の端末は、インシュレータに一体に形成された端子台に植設された端子ピンに絡げられ、電気的に接続されている。このようなレゾルバとしては、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。

特許文献１に記載されたレゾルバでは、巻線の端線のコネクタピンへの接続手段に関しては特に記載していないが、一般に、巻線の端末の端子ピンへの接続は、巻線の端末を端子ピンに絡げた後、半田や溶接等を行うことで行われている。

特開２０１１−２３２２１３号公報

しかしながら、特許文献１のような巻線の端末を端子ピンに絡げ、その絡げた部分をＴＩＧ溶接等により溶接して電気的に接続した場合、巻線端末の溶接した部分の銅線が露出した状態となる。この状態のレゾルバを、水分が付着するような環境の中や、エンジンオイルやＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）オイル等に含まれる硫化物等の腐食性成分の存在する環境の中で使用した場合、露出した銅線の部分が腐食され、断線や腐食による導通不良といった問題が生じる。

このような背景において、本発明の目的は、巻線の端末を端子に溶接等で接続したレゾルバにおいて、レゾルバを腐食性成分の存在する環境の中で使用しても巻線の端末の腐食を防止することができる技術を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、環状のヨーク部から径方向内側に突出する複数の極歯部を有し、インシュレータを介して前記複数の極歯部に巻回された巻線を備えたステータと、前記ステータの内側に配置されたロータと、複数の端子ピンが配置された配線引き出し部とを備え、前記複数の端子ピンには、前記巻線の端末が接続され、前記配線引き出し部に前記複数の端子ピンを覆った端子ピンカバーが装着され、前記端子ピンカバーは、前記複数の端子ピンのそれぞれを個別に収納する複数の空間を有し、前記複数の空間のそれぞれに充填材が充填され、前記複数の端子ピンに電気的に接続された前記巻線の端末が前記充填材の中に封止されていることを特徴とするレゾルバである。

請求項１に記載の発明によれば、端子ピンカバーの内部に複数の端子ピン毎に対応した複数の空間が形成され、各空間の中に各端子ピンの巻線が接続された部分が収められる。そして、端子ピンカバーの内部に充填材が充填されることで、複数の空間それぞれにおいて、巻線端末の端子ピンへの接続部が充填材によって封止される。このため、レゾルバを腐食性成分の存在する環境の中で使用しても巻線の端末の腐食、つまり溶接され、銅線が露出した部分の腐食が防止される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記端子ピンカバーの両側に前記配線引き出し部に係合するための係合部が一体に形成されていることを特徴とする。請求項２に記載の発明によれば、端子ピンカバーが配線引き出し部に物理的に係合するので、端子ピンカバーのステータへの装着が容易であり、また端子ピンカバーをステータに確実に固定することができる。

本発明に係るレゾルバの構造によれば、端子ピンカバーの開口は端子ピンそれぞれが収納されるように仕切られているため、端子ピンに溶接された巻線端末が充填材中に確実に封止される。この結果、レゾルバを腐食性成分の存在する環境の中で使用しても巻線端末の腐食を防止することができる。

実施形態に係るレゾルバを示す図である。 図１に示すレゾルバのステータの斜視図である。 図２に示すステータにおける端子ピンカバーを取り外した状態を示す図である。 図２に示す端子ピンカバーを示す図である。 図４に示す端子ピンカバーにワニスを充填し、端子ピンをワニスの中に浸漬した状態を説明した図である。 リブを形成しない端子ピンカバーにワニスを充填し、端子ピンをワニスの中に浸漬した状態を説明した比較の図である。 他の実施形態の端子ピンカバーを示す図である。 図７に示す端子ピンカバーをステータの配線引き出し部に装着した状態を示す図である。

以下、本発明に係るレゾルバの実施形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明に係るレゾルバを示す図、図２は図１に示すレゾルバのステータの斜視図、図３は図２に示すステータにおける端子ピンカバーを取り外した状態を示す図である。

図１には、レゾルバ１が示されている。レゾルバ１は、図示しないモータの回転軸の回転角度を検出する用途に用いられるＶＲ（バリアブルリラクタンス）型レゾルバである。レゾルバ１は、ロータ２およびステータ３を備えている。ステータ３は、ステータコア組立体５、ステータコア組立体５に装着されたインシュレータ８（図２参照）、インシュレータ８を介してステータコア組立体５に巻回された巻線１４を備えている。

ロータ２は、モータ（図示せず）の出力軸４に固定されている。ロータ２は、径方向外側に突出する複数の突部を有する非円形のロータコアを複数枚、積層して構成されている。ロータコアは、電磁鋼板からなるプレートをプレス加工して製作され、ロータコアを軸方向に転積して積層し、カシメ固定が行われることでロータ２が得られている。

ステータ３は、ロータ２の外側に配設されている。ステータ３を構成するステータコア組立体５は、環状のヨーク部６から径方向内側に突出する複数の極歯部７を有するステータコアを軸方向に複数枚積層することで構成されている。ステータコアは、電磁鋼板からなるプレートをプレス加工して製作され、複数のステータコアを軸方向に転積して積層し、カシメ固定することでステータコア組立体５が得られている。

ステータコア組立体５の軸方向両端側には、絶縁性の樹脂からなるインシュレータ８が装着されている。インシュレータ８は、射出成形により形成され、ステータコア組立体５の軸方向一端側から装着される第１のインシュレータ９と、ステータコア組立体５の軸方向他端側から装着される第２のインシュレータ１０により構成されている。

第１のインシュレータ９は、径方向外側に延長する配線引き出し部１１を備えている。配線引き出し部１１は、射出成形にて第１のインシュレータ９と一体に形成されている。配線引き出し部１１の端子ピン植設面１２ａ（図３参照）には、導電材からなる複数の端子ピン１２が軸方向に立設して設けられている。端子ピン１２は、後述する巻線１４の巻線端末１４ａを絡げて接続するためのもので、６本が一列に配置されている。符号１３はターミナルで、外部からの信号及び外部への信号を出力するためのリード線（図示省略）が接続される。このターミナル１３は端子ピン１２と一体形成されており、Ｌ字状の形状を有し、一方側が端子ピン１２、他方側がターミナル１３となっている。

巻線１４は、絶縁被覆された銅線により構成されている。巻線１４は、インシュレータ８を介して各極歯部７の軸中心に向けて延長する部分に巻回され、コイルを形成している。巻線１４は励磁巻線と出力巻線とからなっている。励磁巻線には外部から励磁電流が供給される。出力巻線は、ロータ２の回転に伴ってｓｉｎ信号を出力する出力巻線と、ｓｉｎ信号と９０°位相が異なったｃｏｓ信号を出力する出力巻線とから構成されている。励磁巻線、ｓｉｎ信号を出力する出力巻線、およびｃｏｓ信号を出力する出力巻線のそれぞれの巻線端末１４ａは、配線引き出し部１１に設けられた端子ピン１２のそれぞれに接続されている。詳しくいうと、各巻線の巻線端末１４ａのそれぞれは、端子ピン１２のそれぞれに絡げられ、更にこの絡げられた部分がＴＩＧ溶接によって溶接され、巻線端末１４ａと端子ピン１２とが溶接により一体化され、電気的および物理的な接続が行われている。

絡げ部に対してＴＩＧ溶接が行われることで、端子ピン１２に絡げられた部分において巻線端末１４ａの銅線が露出する。この巻線端末１４ａの銅線が露出した部分を保護するために、本実施形態では、図１および図２に示すように、端子ピンカバー１５が端子ピン１２（図３参照）を覆って配線引き出し部１１に装着されている。

以下、巻線端末１４ａの銅線が露出した部分を保護する構造について説明する。図４には、端子ピンカバー１５が示されている。端子ピンカバー１５は、樹脂製であり、細長形状を有し、一方側に開口１７を有し、他方側は閉塞した底面となっている。端子ピンカバー１５の開口１７の内周面には複数のリブ１６ａ〜１６ｅが形成されて、複数の開口１７ａ〜１７ｆを形成している。このリブ１６が設けられることで、開口１７ａ〜１７ｆを開口部とする区切られた６個の空間２５ａ〜２５ｆが形成されている。そして、端子ピンカバー１５が端子ピン１２を覆った状態において、各端子ピン１２がそれぞれの開口１７ａ〜１７ｆに収納され、６個の空間２５ａ〜２５ｆのそれぞれに端子ピン１２のそれぞれが個別に収納される。

図５は、端子ピンカバー１５の中に合成樹脂からなるワニス１８を充填した後、端子ピン１２をワニス１８の中に浸漬した状態を説明した図である。端子ピンカバー１５が端子ピン１２を覆って配線引き出し部１１に装着されている状態において、端子ピンカバー１５の各開口１７ａ〜１７ｆの内部、つまり独立した空間２５ａ〜２５ｆには充填材であるワニス１８が充填される。これにより、複数ある端子ピン１２のそれぞれは、ワニス１８の中に浸漬され、端子ピン１２に溶接された巻線絡げ部１９（図５参照）がワニス１８の中に封止される。つまり、巻線絡げ部１９のそれぞれが、空間２５ａ〜２５ｆの各空間の内部に個別に位置し、更に充填されたワニス１８によって外気に触れないように封止される。なお、充填材としては、電気絶縁性があり、更に封止性および耐久性がある材料であればワニス以外の材料を用いることもできる。例えば、充填材として、シリコーン系やエポキシ等の材料を用いることもできる。

以下、端子ピンカバー１５の配線引き出し部１１への装着方法を説明する。まず、端子ピンカバー１５を、開口１７を上方に向けた状態とする。次に、合成樹脂からなるワニス１８を端子ピンカバー１５の中に充填する。他方で、各端子ピン１２に巻線端末１４ａを絡げ、ＴＩＧ溶接によって巻線端末１４ａが端子ピン１２に接続されたステータ３を用意する。

次に、端子ピン１２を下方に向けたステータ３と、開口１７を上方に向けた状態の端子ピンカバー１５との位置合わせを行い、更に端子ピンカバー１５を配線引き出し部１１の下方から相対的に近づけ、端子ピンカバー１５を端子ピン１２の部分に結合させる。この際、各端子ピン１２が端子ピンカバー１５の各開口１７（開口１７ａ〜１７ｆ）に挿入され、端子ピン１２および溶接された巻線絡げ部１９がワニス１８の中に浸漬された状態とする（図５参照）。

その後、端子ピンカバー１５を装着したステータ３をオーブンに入れ、合成樹脂からなるワニス１８を加熱し硬化させる。このワニス１８の硬化によって端子ピンカバー１５が配線引き出し部１１に固着し、装着される。また、ワニス１８の硬化によって、ワニス１８による巻線絡げ部１９の封止構造が固定化される。

図５に示すように、端子ピンカバー１５の開口１７はリブ１６（１６ａ〜１６ｅ）によって複数の空間２５ａ〜２５ｆに仕切られている。この構造によれば、各端子ピン１２がリブ１６によって仕切られた空間２５ａ〜２５ｆのそれぞれの内側に配置されるため、端子ピン１２に溶接された巻線絡げ部１９がワニス１８の中に確実に封止される。

また、図４に示すように、端子ピンカバー１５はリブ１６によって複数の開口１７ａ〜１７ｆに仕切られるように形成されているため、各開口１７（空間２５ａ〜２５ｆ）にワニス１８を充填した際、図５に示すように、ワニス１８の表面張力によって、端子ピンカバー５の開口１７の内周面（壁面）に接している周縁のワニス１８が盛り上がるが、中央部分は周囲よりも僅かに低い状態であり、端子ピン１２に溶接された巻線絡げ部１９がワニス１８の中に確実に封止される。したがって、腐食性成分の存在する環境の中で使用しても巻線絡げ部１９の銅線の腐食を防止することができる。

図６には、端子ピンカバーの開口に仕切りきがない場合の比較例が示されている。すなわち、図６には、図５のようにリブ１６によって開口１７が複数に仕切られておらず、１つの開口１７を有する端子ピンカバー２０を用いた状態が示されている。

図６に示す構造の場合、端子ピンカバー２０の中に合成樹脂からなるワニス１８を充填した際、ワニス１８の表面張力によって、端子ピンカバー２０の開口１７の内周面（壁面）に接している周縁のワニス１８が盛り上がり、中央部分が周囲より低い状態となる。このため、端子ピン１２をワニス１８の中に浸漬しても、端子ピンカバー２０の中央部分に位置する端子ピン１２は、溶接された巻線絡げ部１９がワニス１８の中に確実に封止されない虞がある。よって、腐食性成分の存在する環境の中で使用した場合、露出した巻線絡げ部１９の銅線が腐食され、場合によっては巻線絡げ部１９が断線に至る問題が発生する可能性が大きい。

図６の構造の比較例から明らかように、図５に示すように仕切りを設け、端子ピン毎に小区画に空間を区切ることで、各端子ピンの絡げ部分を確実に封止することができる。

図７は、端子ピンカバーの他の実施形態である。図７に示す端子ピンカバー２１と図４に示す端子ピンカバー１５との違いは、図７に示すように、端子ピンカバー２１の両側には配線引き出し部１１に係合するための係合部であるフック部２２が一体成形で形成されている点である。

図８は、図７に示す端子ピンカバー２１をステータ３の配線引き出し部１１に装着した状態を示す図である。図８に示す構造では、端子ピンカバー２１の両側に形成されたフック部２２を配線引き出し部１１の両側の縁の部分の段差部１１ａに引っ掛け、係合させることで、端子ピンカバー２１を配線引き出し部１１に装着する。このため、端子ピンカバー２１を配線引き出し部１１に機械的に装着することができ、装着構造を強固にすることができると共に、端子ピン１２を端子ピンカバー２１で覆う作業が容易となり、作業性が向上する。

なお、端子ピンカバー２１の配線引き出し部１１への装着方法については、端子ピンカバー２１の両側に形成されたフック部２２を配線引き出し部１１に係合させて装着する以外は図４に示す端子ピンカバー１５と同じであるため、その説明を省略する。この端子ピンカバー２１を用いた場合も、図４に示す端子ピンカバー１５と同様、腐食性成分の存在する環境の中で使用しても巻線絡げ部１９の銅線の腐食を防止することができる。

以上説明した例示において、リブ１６ａ〜１６ｅに開口部があり、空間２５ａ〜２５ｆが内部で繋がっていてもよい。本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１…レゾルバ、２…ロータ、３…ステータ、４…モータの出力軸、５…ステータコア組立体、６…ヨーク部、７…極歯部、８…インシュレータ、９…第１のインシュレータ、１０…第２のインシュレータ、１１…配線引き出し部、１２…端子ピン、１２ａ…端子ピン植設面、１３…ターミナル、１４…巻線、１４ａ…巻線端末、１５…端子ピンカバー、１６…リブ、１６ａ〜１６ｅ…リブ、１７…開口、１７ａ〜１７ｆ…開口、１８…ワニス、１９…巻線絡げ部、２０…端子ピンカバー、２１…端子ピンカバー、２２…フック部、２５ａ〜２５ｆ…空間。

Claims (2)

1. 環状のヨーク部から径方向内側に突出する複数の極歯部を有し、インシュレータを介して前記複数の極歯部に巻回された巻線を備えたステータと、
   前記ステータの内側に配置されたロータと、
   複数の端子ピンが配置された配線引き出し部と
   を備え、
   前記複数の端子ピンには、前記巻線の端末が接続され、
   前記配線引き出し部に前記複数の端子ピンを覆った端子ピンカバーが装着され、
   前記端子ピンカバーは、前記複数の端子ピンのそれぞれを個別に収納する複数の空間を有し、
   前記複数の空間のそれぞれに充填材が充填され、前記複数の端子ピンに電気的に接続された前記巻線の端末が前記充填材の中に封止されていることを特徴とするレゾルバ。
2. 前記端子ピンカバーの両側に前記配線引き出し部に係合するための係合部が一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレゾルバ。
   
   

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