JP2016201944A

JP2016201944A - ステータおよびレゾルバ

Info

Publication number: JP2016201944A
Application number: JP2015081807A
Authority: JP
Inventors: 紘明松浦; Hiroaki Matsuura
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2015-04-13
Filing date: 2015-04-13
Publication date: 2016-12-01
Anticipated expiration: 2035-04-13
Also published as: JP6393229B2

Abstract

【課題】ステータコイルの電線の断線を抑制できるステータを提供する。【解決手段】複数の磁極歯１１ａが環状に配設されたステータコア１１と、複数の磁極歯１〜７のそれぞれに電線を巻回して形成した複数の巻線１ａ〜７ａと、ステータコア１１の周方向に沿って配設された複数の接続端子ｂとを有するステータであって、巻線を複数接続することにより１相分の巻線群ａが形成され、巻線群ａから延びる電線は接続端子Ａに巻き付けられ、接続端子Ａの巻き終わりから延びる電線は接続端子Ａの巻き始めの電線と逆方向になるように折り返されて、これら巻き始めの電線及び巻き終わりの電線はステータコア１１の周方向において同方向に延びている。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の磁極歯が環状に配設されたステータコアおよび前記複数の磁極歯のそれぞれに電線を巻回して形成される複数の巻線を有するステータ、および、当該ステータとロータとを備え、ロータとステータの間のリラクタンスの変化を検出することによって回転軸の回転位置を検出するレゾルバに関し、特に電線の交差接触点を無くすことができ、ステータの品質を高めることができるステータおよびレゾルバに関する。

回転角センサのレゾルバには、リラクタンス型レゾルバ（例えば、特許文献１参照）、バリアブルリラクタンス型レゾルバ（以下VR型レゾルバとする。）があり、特許文献１に示すリラクタンス型レゾルバや一般的なVR型レゾルバにおいては、環状のレゾルバステータに、コイル状に巻回された励磁巻線及び出力巻線が備わっている。各巻線の両端は接続端子に接続されるが、接続端子の配置や巻線方法によっては電線同士が交差に接触してしまう。

特開２００３−２０７３７０号公報

図４に示すように、複数の巻線を直列接続して形成された４つの巻線群ａが、各両端を接続端子ｂに接続してブリッジ接続され、図５において、図４に示す接続端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄをステータの周方向に図中左から順に近接して配置した場合、電線同士の交差接触点ｃで、振動等により電線が摩耗し断線することがある。これは接続端子の並び順を変えても改善しない。

一方、図６に示すように、図４に示す接続端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄをステータの径方向に近接して配置した場合、電線同士の交差接触点は無くなり、振動等により電線が摩耗し断線することは無くなる。しかし、接続端子間の間隔を確保するためにステータの外径が大きくなり、小型化の阻害や設計自由度を低下させる問題がある。さらに各巻線群の総電線長が、接続端子への渡し長の差の分だけ異なることとなり、角度検出精度が低下するという問題もある。

したがって、ステータの品質と角度検出精度の両方を高めるためには、電線同士の交差接触点が無く、各巻線群の総電線長が同じとなる技術を考案しなければならない。

そこで、本発明では、接続端子の配置と接続端子への電線巻線方法により、電線同士の交差接触点を無くし、各巻線群の総電線長を実質的に一致させることができるステータおよびレゾルバを提供することを目的とする。

本発明のステータは、複数の磁極歯が環状に配設されたステータコアと、前記複数の磁極歯のそれぞれに電線を巻回して形成した複数の巻線と、ステータコアの周方向に沿って配設された複数の接続端子とを有するステータであって、前記巻線を複数接続することにより１相分の巻線群が形成され、前記巻線群から延びる電線は前記接続端子の一つに巻き付けられ、各接続端子の巻き終わりから延びる電線は当該接続端子の巻き始めの電線と逆方向になるように折り返されて、これら巻き始めの電線及び巻き終わりの電線は前記ステータコアの周方向において同方向に延びていることを特徴とする。

本発明のレゾルバは、回転軸に固定され外周に凹凸が設けられた磁性体からなるロータと、前記ロータの周囲において複数の磁極歯が環状に配設されたステータコア、前記複数の磁極歯のそれぞれに電線を巻回して形成した複数の巻線、及びステータコアの周方向に沿って配設された複数の接続端子を有するステータと、を備え、前記ロータと前記ステータの間のリラクタンスの変化を検出することによって前記回転軸の回転位置を検出するレゾルバであって、複数の前記接続端子が前記ステータコアの周方向に沿って配設され、前記巻線を複数接続することにより１相分の巻線群が形成され、前記巻線群から延びる電線は前記接続端子の一つに巻き付けられ、各接続端子の巻き終わりから延びる電線は当該接続端子の巻き始めの電線と逆方向になるように折り返されて、これら巻き始めの電線及び巻き終わりの電線は前記ステータコアの周方向において同方向に延びていることを特徴とする。

この場合、前記ステータは、複数の巻線群を有し、各巻線群の両端が巻き付けられた接続端子が全て近接して配置されている、ことが望ましい。

本発明においては、接続端子に接続される電線同士の交差接触を無くすことにより、交差接触点で、振動等により電線が摩耗し断線することを防ぐことができる。

本発明のステータの接続端子の巻線状態を示す図である。本発明のステータの配設パターンの一例を示す図である。本発明のステータの配設パターンの一例を示す図である。本発明の実施可能な巻線構造の一例を示す図である。従来のステータの接続端子の巻線状態を示す図である。従来のステータの接続端子の他の巻線状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は、図４に示す巻線構造を、本発明により実施したリラクタンス型レゾルバにおけるステータ１０とロータ２０を示しており、特にステータ１０の接続端子ｂの巻線状態を示している。

ロータ２０は、回転軸に固定され外周に凹凸が設けられた磁性体から形成されている。ステータ１０は、複数の磁極歯としての歯部１〜７（その他の歯部の図示は省略）が環状に配設されたステータコア１１と、ステータコア１１の周方向に沿って、この周方向に略平行に一列に配設された複数の接続端子ｂとを備えている。ステータ１０の各接続端子ｂは、図５と同様、各接続端子ｂの間隔を十分に保ちつつも、互いに近接して配置されている。

図１に示されている、各接続端子ｂより伸びる２本の電線は、各接続端子ｂの巻き始めに接続される巻線と、当該接続端子ｂの巻き終わりから延びる電線である。そして、各接続端子ｂの巻き終わりから延びる電線は、当該接続端子ｂの巻き始めに接続される電線と、当該接続端子ｂにおいて逆方向になるように折り返されており、これら巻き始めの電線及び巻き終わりの電線は、ステータコア１１の周方向において同じ方向に配線されている。

次に、巻き始めの電線及び巻き終わりの電線の配線方向について詳しく説明する。図１に示されている接続端子ｂを左から順にＡ，Ｃ，Ｂ，Ｄと符号付けし、仮に電線の巻き始めを、接続端子Ａとすると、当該接続端子Ａの巻き終わりから延びる電線は、反時計回りに渡される。そして、ステータ１０に備えた歯部に巻回されて巻線を作成していき、作成した複数の巻線を直列接続させて１つの巻線群ａを形成して、最終的に接続端子Ｂ，Ｄのどちらかに、反時計回り方向より接続される。この時、接続先をどちらにしても構わない。それは、近接して配置された接続端子ｂは、片側２つをブリッジ接続の対角の２端とし、残り２つを他の対角の２端としている。つまり接続端子Ａは接続端子Ｂ，Ｄと接続されており、接続端子Ｂ，Ｄのどちらを先に接続端子Ａと接続するかというだけである。

本説明では接続端子Ｂを先に接続したとして説明を続ける。接続端子Ｂの巻き終わりから延びる電線は、接続端子Ｂの巻き始めに接続される電線と、逆方向になるように折り返されて、時計回りに渡される。そして、上記同様巻線群ａを形成して、最終的に接続端子Ｃに時計回り方向より接続される。

上記巻線方法を図２，３において説明する。まず、図２に示すように接続端子Ａの巻き終わりから延びる電線は、ステータコア１１の周囲を反時計回りに渡され、ステータコア１１に備えた歯部３に巻回されて巻線３ａを作成する。次に再度反時計回りに渡され、今度はステータ１０に備えた歯部７に巻回されて巻線７ａを作成する。これを複数回繰り返し、作成した複数の巻線を直列接続し１相分の巻線群ａを形成して、最終的に接続端子Ｂに反時計回り方向より接続する。

次に接続端子Ｂの巻き終わりから延びる電線は、図３に示すように接続端子Ｂの巻き始めに接続される電線と、逆方向になるように折り返されて、ステータコア１１の周囲を時計回りに渡され、巻線群ａを形成して、最終的に接続端子Ｃに時計回り方向より接続する。

そして、接続端子Ｃの巻き終わりから延びる電線は、接続端子Ａの巻き終わりから延びる電線と同様に反時計回りに渡され、巻線群ａを形成して最終的に接続端子Ｄに反時計回り方向より接続される。

今度は、接続端子Ｄの巻き終わりから延びる電線は、接続端子Ｂの巻き終わりから延びる電線と同様に反時計回りに渡され、巻線群ａを形成して最終的に接続端子Ａに時計回り方向より接続される。なお、他の歯部においても電線が巻回されて巻線が形成され、巻線３ａ、７ａと同様に電線が接続端子ｂに接続されている。

このように電線の巻線方法と接続端子の位置を変えることにより、接続端子に接続される電線同士の交差接触を無くすことが可能となる。交差接触することがないので、振動等により電線が摩耗し断線することも抑制できる。また、ステータコア１１の周囲において、接続端子ｂを基点として、電線を時計回り方向と反時計回り方向との対称的に配線しているので、各巻線群の総電線長が同じとなり、角度検出精度の低下を抑制できる。

なお、電線の巻き始めをどの接続端子からにしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、様々な数の歯数を持つレゾルバに適用することも可能である。

１０ステータ、１１ステータコア、２０ロータ、ａ巻線群、ｂ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ接続端子、ｃ交差接触点。

Claims

複数の磁極歯が環状に配設されたステータコアと、前記複数の磁極歯のそれぞれに電線を巻回して形成した複数の巻線と、ステータコアの周方向に沿って配設された複数の接続端子とを有するステータであって、
前記巻線を複数接続することにより１相分の巻線群が形成され、前記巻線群から延びる電線は前記接続端子の一つに巻き付けられ、各接続端子の巻き終わりから延びる電線は当該接続端子の巻き始めの電線と逆方向になるように折り返されて、これら巻き始めの電線及び巻き終わりの電線は前記ステータコアの周方向において同方向に延びている、
ことを特徴とするステータ。
回転軸に固定され外周に凹凸が設けられた磁性体からなるロータと、前記ロータの周囲において複数の磁極歯が環状に配設されたステータコア、前記複数の磁極歯のそれぞれに電線を巻回して形成した複数の巻線、及びステータコアの周方向に沿って配設された複数の接続端子を有するステータと、を備え、前記ロータと前記ステータの間のリラクタンスの変化を検出することによって前記回転軸の回転位置を検出するレゾルバであって、
複数の前記接続端子が前記ステータコアの周方向に沿って配設され、
前記巻線を複数接続することにより１相分の巻線群が形成され、前記巻線群から延びる電線は前記接続端子の一つに巻き付けられ、各接続端子の巻き終わりから延びる電線は当該接続端子の巻き始めの電線と逆方向になるように折り返されて、これら巻き始めの電線及び巻き終わりの電線は前記ステータコアの周方向において同方向に延びている、
ことを特徴とするレゾルバ。
前記ステータは、複数の巻線群を有し、各巻線群の両端が巻き付けられた前記接続端子が全て近接して配置されている、
ことを特徴とする請求項２に記載のレゾルバ。