JP2019140871A - レゾルバのステータ構造およびレゾルバ - Google Patents

Abstract

【課題】レゾルバのステータ構造の製造コストを低減すること。【解決手段】実施形態のレゾルバのステータ構造は、ステータコアと、インシュレータと、フランジと、を備える。ステータコアは、環状の本体部と、本体部の径方向に延在し本体部の周方向に沿って配列される複数のティースとを有する。インシュレータは、複数のティースを覆う。フランジは、ステータコアの縁部を環状に囲み、複数の貫通孔がステータコアの周方向に沿って並んで形成され、複数の貫通孔には筒状のブッシュがそれぞれ設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、レゾルバのステータ構造およびレゾルバに関する。

従来、モータや発電機などの回転電機の回転角度を検出するレゾルバが知られている。かかるレゾルバは、たとえば、環状に形成された本体部の内周側から中心に向かって延在する複数のティースを備えたステータコアと、かかるステータコアの内側で複数のティースに対向配置されるロータとを備える。また、ステータコアの外周側には、外方に突出して設けられ、固定用のボルトを挿通するための貫通孔が形成される取付用耳部が樹脂モールドによって成形される。

特開２００４−７９０３号公報

しかしながら、従来の技術では、固定される機器に応じて貫通孔の位置を変更する場合、取付用耳部の位置が異なる金型を数多く準備する必要があることから、レゾルバの製造コストが増加する恐れがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造コストを低減することができるレゾルバのステータ構造およびレゾルバを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るレゾルバのステータ構造は、ステータコアと、インシュレータと、フランジと、を備える。前記ステータコアは、環状の本体部と、前記本体部の径方向に延在し前記本体部の周方向に沿って配列される複数のティースとを有する。前記インシュレータは、前記複数のティースを覆う。前記フランジは、前記ステータコアの縁部を環状に囲み、複数の貫通孔が前記ステータコアの周方向に沿って並んで形成され、前記複数の貫通孔には筒状のブッシュがそれぞれ設けられる。

本発明の一態様によれば、レゾルバのステータ構造およびレゾルバの製造コストを低減することができる。

図１は、実施形態に係るレゾルバのステータ構造の構成を示す上面図である。 図２は、実施形態に係るレゾルバの回転電機への取り付け状態を示す断面図である。

以下、実施形態に係るレゾルバのステータ構造およびレゾルバについて図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態によりレゾルバのステータ構造およびレゾルバの用途が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

実施形態に係るレゾルバ３のステータ構造１およびレゾルバ３の構成について、図１および図２を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係るレゾルバ３のステータ構造１の構成を示す上面図である。

図１に示すレゾルバ３のステータ構造１の内側にロータ２を設けることにより、実施形態に係るレゾルバ３が得られる。実施形態に係るレゾルバ３は、ＶＲ（Variable Reluctance）型レゾルバである。たとえば、図１に示すように、レゾルバ３はインナーロータ型のレゾルバであり、ロータ２がレゾルバ３のステータ構造１の内側に配置されている。

図２は、実施形態に係るレゾルバ３の回転電機１００への取り付け状態を示す断面図である。ロータ２は、回転電機１００の出力軸１０１に固定されており、出力軸１０１の回転に伴って回転する。回転電機１００は、たとえば、交流電動機や交流発電機、交流電動発電機などであり、出力軸１０１と、かかる出力軸１０１に固定されるロータ１０２と、巻線１０３を有するステータ構造１０４とを備える。

たとえば、回転電機１００が交流電動機である場合、回転電機１００のステータ構造１０４の巻線１０３は、励磁巻線であり、かかる励磁巻線に励磁電流が流れることによって、回転電機１００のロータ１０２が回転し、ロータ１０２の回転に伴って出力軸１０１が回転する。

また、レゾルバ３のステータ構造１がボルト１１０によって回転電機１００のハウジング１０５に固定される。ボルト１１０は、たとえば、鉄材料によって形成される。

図１の説明に戻る。ロータ２の外周面は、径方向に凹凸した非円形状に形成されている。図１に示すロータ２は、外周面に３箇所の凸部２ａを有しており、ロータ２の軸倍角が３Ｘの場合を示している。なお、ロータ２の軸倍角は、１Ｘや２Ｘであってもよく、４Ｘ以上であってもよい。

ロータ２は、複数枚のコアを有しており、かかる複数枚のコアが軸方向に積層して構成される。コアは、電磁鋼板などのように軟磁性材料から形成されたプレートをプレス加工して製作される。

レゾルバ３のステータ構造１は、ステータコア１０と、インシュレータ２０と、巻線３０と、フランジ４０と、端子台部５０と、リード線保持部６０とを備える。

ステータコア１０は、電磁鋼板などの鋼板を複数枚積層した積層構造を有する。ステータコア１０は、本体部１１と、複数のティース１２とを有する。本体部１１は、環状であり、実施形態では円環状である。複数のティース１２は、本体部１１の内周側から本体部１１の中心に向かって（すなわち、径方向に）延在する。

なお、以降においては、図１および図２に示すように、ステータコア１０の径方向、軸方向および周方向を規定して説明する。ここで、「径方向」とは、ステータコア１０の内側で回転するロータ２の回転軸と直交する方向であり、「軸方向」とは、ロータ２の回転軸の軸方向と一致する方向であり、「周方向」とは、ロータ２の回転方向と一致する方向である。

インシュレータ２０は、絶縁性の部材であり、たとえば、絶縁性樹脂の射出成形によって形成される。インシュレータ２０は、たとえば、ステータコア１０が内部に埋め込まれるようなインサート成形で形成され、ステータコア１０を軸方向の両側から覆っている。

巻線３０は、導線と、かかる導線の周囲を覆う絶縁性の被膜とを有する。かかる導線は、たとえば、銅線やアルミ線、黄銅線などの金属線である。巻線３０は、インシュレータ２０を介して複数のティース１２のそれぞれに巻回され、複数のコイル３１を形成する。

かかるコイル３１は、励磁巻線と出力巻線とにより構成される。また、コイル３１の出力巻線は、ｓｉｎ相の出力信号を出力するｓｉｎ相出力巻線と、ｃｏｓ相の出力信号を出力するｃｏｓ相出力巻線とにより構成される。

フランジ４０は、絶縁性の部材であり、たとえば、絶縁性樹脂の射出成形によって形成される。フランジ４０は、たとえば、ステータコア１０の外縁である縁部１０ａが内部に埋め込まれるようなインサート成形で形成され、ステータコア１０の縁部１０ａ全体を囲むように設けられる。すなわち、フランジ４０の内縁４０ａは、ステータコア１０の縁部１０ａより内側に配置される。

フランジ４０は、径方向における幅が略均等な環状である。そして、フランジ４０には、周方向に沿って並んで形成される複数の貫通孔４１が形成される。かかる貫通孔４１は、たとえば、複数の円弧状の長孔４１ａと複数の円孔４１ｂとを有する。そして、かかる複数の長孔４１ａと複数の円孔４１ｂとが周方向に沿って交互に並んで配置される。

また、複数の貫通孔４１には、かかる貫通孔４１に対応する形状である中空の筒状のブッシュ４２が設けられる。ブッシュ４２は、たとえば、金属材料で構成されている。金属材料としては、非磁性金属が好ましいが、磁性金属であってもよい。

ここまで説明したように、ステータコア１０の縁部１０ａに沿って環状のフランジ４０を設け、かかるフランジ４０に複数の貫通孔４１を形成することにより、ハウジング１０５に固定するためにボルト１１０を挿通する挿通孔としてかかる貫通孔４１を用いることができる。金属材料からなるブッシュ４２にボルト１１０を挿通してハウジング１０５に固定するため、取り付ける箇所の剛性を向上することができる。また、ボルト１１０を締め付けた際、ステータコア１０に直接、ボルト１１０の締め付け時の応力が及ばないため、ステータコア１０の磁気特性が低下することを防止できる。この結果、レゾルバ３の角度精度の低下を防止できる。

そして、実施形態に係るフランジ４０には、複数の貫通孔４１が周方向に沿って並んで形成されることから、１つの形状を有するフランジ４０で様々な機器にレゾルバ３のステータ構造１を取り付けることができる。したがって、実施形態によれば、様々な機器に応じてフランジ４０を形成する金型を数多く準備する必要がなくなることから、レゾルバ３のステータ構造１の製造コストを低減することができる。

実施形態では、フランジ４０に複数の貫通孔４１が周方向の全域に形成されているとよい。これにより、１つの形状を有するフランジ４０でさらに様々な機器にレゾルバ３を取り付けることができる。

したがって、実施形態によれば、フランジ４０は、絶縁性樹脂で形成されており、ステータコア１０の縁部１０ａはブッシュ４２よりも内側に配置され、両者の間は所定の距離を隔てているため、ボルト１１０を通してステータコア１０の外周側からステータコア１０の内周側に、漏れ磁束が侵入することを抑制できるので、コイル３１でノイズ成分として重畳し、レゾルバ３の角度検出精度が低下することを抑制することができる。

また、実施形態では、インシュレータ２０の外縁２０ａとフランジ４０の内縁４０ａとが離間して配置され、かかるインシュレータ２０の外縁２０ａとフランジ４０の内縁４０ａとの間でステータコア１０の本体部１１が環状に露出しているとよい。換言すると、ステータコア１０の本体部１１は、インシュレータ２０の外縁２０ａとフランジ４０の内縁４０ａとの間に環状の露出部１１ａを有するとよい。

これにより、インシュレータ２０やフランジ４０を金型内で射出成形する際に、かかる露出部１１ａに金型の支持ピンを当接させることができる。したがって、実施形態によれば、インシュレータ２０やフランジ４０を射出成形する際に、ステータコア１０が金型内で動くことを抑制することができることから、インシュレータ２０やフランジ４０を良好に射出成形することができる。

また、レゾルバ３のステータ構造１に環状の露出部１１ａを設けることにより、かかる露出部１１ａに近接して並んで配置されるすべてのコイル３１から発生する熱を効率よく外部に放熱することができる。したがって、実施形態によれば、レゾルバ３を安定して動作させることができる。

実施形態では、インシュレータ２０とフランジ４０とが別体で構成されていてもよいし、一体で構成されていてもよい。インシュレータ２０とフランジ４０とが別体で構成されていることにより、インシュレータ２０とフランジ４０とをそれぞれ所望の形状に成形することができることから、より性能の高いレゾルバ３を実現することができる。

なお、インシュレータ２０とフランジ４０とが別体で構成されている場合、まずインシュレータ２０を成形し、その後にフランジ４０を成形するとよい。

また、インシュレータ２０とフランジ４０とが一体で構成されていることにより、射出成形工程を一度で行うことができることから、レゾルバ３のステータ構造１の製造コストを低減することができる。

レゾルバ３のステータ構造１におけるその他の部位の説明をつづける。端子台部５０は、インシュレータ２０に形成され、かかるインシュレータ２０から径方向の外側に延在する。端子台部５０には、複数（実施形態では６個）の端子５１が支持される。

端子５１は、金属などの導電性の部材であり、一端側に端子台部５０から軸方向に突出して立設する絡げ部５１ａを有する。そして、かかる絡げ部５１ａに対して、対応するコイル３１を構成する巻線３０の末端が絡げられる。

たとえば、６個の端子５１の絡げ部５１ａには、励磁巻線の巻き始めと、励磁巻線の巻き終わりと、ｓｉｎ相出力巻線の巻き始めと、ｓｉｎ相出力巻線の巻き終わりと、ｃｏｓ相出力巻線の巻き始めと、ｃｏｓ相出力巻線の巻き終わりとがそれぞれ絡げられる。

そして、巻線３０の末端が絡げられた絡げ部５１ａに、たとえば、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接を施すことにより、巻線３０と絡げ部５１ａとを電気的に接続することができる。

また、端子５１の他端は、端子台部５０から径方向の外側に延在するリード線保持部６０に収容される。かかるリード線保持部６０には、図１に示すように、溝状の挿入部６１が複数形成され、かかる挿入部６１に外部装置（図示せず）から延びるリード線（図示せず）が挿入されて保持される。

そして、かかる挿入部６１には端子５１の他端が露出して設けられていることから、リード線を挿入部６１に挿入することにより、リード線と端子５１とを電気的に接続することができる。たとえば、リード線と端子５１とが接触する部分に抵抗溶接を施すことにより、リード線と端子５１とを電気的に接続することができる。

巻線３０は、図１に示すように、ガイド部５２にガイドされて、コイル３１から絡げ部５１ａに向かって所定の経路で延びる。ガイド部５２は、たとえば、端子台部５０における所定の位置に立設されるピン状のガイドピンである。また、ガイド部５２は、複数の絡げ部５１ａに絡げられる複数の巻線３０に対して、それぞれ個別に設けられる。

巻線３０には、温度変化による熱膨張の影響を低減させるため、コイル３１と絡げ部５１ａとの間にたるみが形成される。かかるたるみは、端子台部５０に形成される複数の挿入孔５３に図示しないたるみピンが挿通され、かかるたるみピンに巻線３０が引っかけられながら絡げ部５１ａに絡げられた後、挿入孔５３からたるみピンを引き抜くことにより形成される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、実施形態では、複数の貫通孔４１として複数の長孔４１ａと複数の円孔４１ｂとが周方向に沿って交互に並んで配置された例について示したが、複数の貫通孔４１はかかる場合に限られない。

たとえば、複数の貫通孔４１が複数の長孔４１ａのみで構成されていてもよいし、複数の円孔４１ｂのみで構成されていてもよい。さらに貫通孔４１は円弧状の長孔や円孔に限られず、四角状などであってもよい。

また、実施形態では、インシュレータ２０が一体で形成された例について示したが、インシュレータを軸方向に２つに分割して形成し、かかる２つのインシュレータでステータコア１０を挟み込むように設けてもよい。

さらに、実施形態では、インナーロータ型のレゾルバ３に本発明を適用した場合について示したが、アウターロータ型のレゾルバに本発明を適用してもよい。

以上のように、実施形態に係るレゾルバ３のステータ構造１は、ステータコア１０と、インシュレータ２０と、フランジ４０と、を備える。ステータコア１０は、環状の本体部１１と、本体部１１の径方向に延在し本体部１１の周方向に沿って配列される複数のティース１２とを有する。インシュレータ２０は、複数のティース１２を覆う。フランジ４０は、ステータコア１０の縁部１０ａを環状に囲み、複数の貫通孔４１がステータコア１０の周方向に沿って並んで形成され、複数の貫通孔４１には筒状のブッシュ４２がそれぞれ設けられる。環状のステータコア１０とフランジ４０とを別部材として構成できるため、フランジ４０の形状に左右されることなく、ステータコア１０の回転積層を行うことができると共に、ステータコア１０を標準形状としても用いることができる。これにより、ステータ構造１の製造コストを低減することができる。

また、実施形態に係るレゾルバ３のステータ構造１において、ブッシュ４２は金属材料で構成されている。これにより、取付け箇所の剛性を向上することができる。

また、実施形態に係るレゾルバ３のステータ構造１において、ステータコア１０は、インシュレータ２０とフランジ４０との間で環状に露出する露出部１１ａを有する。これにより、インシュレータ２０やフランジ４０を良好に射出成形することができる。

また、実施形態に係るレゾルバ３のステータ構造１において、インシュレータ２０とフランジ４０とは別体で構成されている。これにより、インシュレータ２０とフランジ４０とをそれぞれ所望の形状に成形することができることから、より性能の高いレゾルバ３を実現することができる。

また、実施形態に係るレゾルバ３のステータ構造１において、インシュレータ２０とフランジ４０とは一体で構成されている。これにより、レゾルバ３のステータ構造１の製造コストを低減することができる。

また、実施形態に係るレゾルバ３は、ロータ２と、上述のレゾルバ３のステータ構造１とを備える。これにより、製造コストが低減されたレゾルバ３を実現することができる。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ ステータ構造、２ ロータ、３ レゾルバ、１０ ステータコア、１０ａ 縁部、１１ 本体部、１１ａ 露出部、１２ ティース、２０ インシュレータ、３０ 巻線、３１ コイル、４０ フランジ、４０ａ 内縁、４１ 貫通孔、４２ ブッシュ、５０ 端子台部、６０ リード線保持部、１００ 回転電機

Claims (6)

1. 環状の本体部と、前記本体部の径方向に延在し前記本体部の周方向に沿って配列される複数のティースとを有するステータコアと、
   前記複数のティースを覆うインシュレータと、
   前記ステータコアの縁部を環状に囲み、複数の貫通孔が前記ステータコアの周方向に沿って並んで形成され、前記複数の貫通孔には筒状のブッシュがそれぞれ設けられるフランジと、
   を備えるレゾルバのステータ構造。
2. 前記ブッシュは金属材料で構成されている、請求項１に記載のレゾルバのステータ構造。
3. 前記ステータコアは、前記インシュレータと前記フランジとの間で環状に露出する露出部を有する、請求項１または２に記載のレゾルバのステータ構造。
4. 前記インシュレータと前記フランジとは別体で構成されている、請求項１〜３のいずれか一つに記載のレゾルバのステータ構造。
5. 前記インシュレータと前記フランジとは一体で構成されている、請求項１〜３のいずれか一つに記載のレゾルバのステータ構造。
6. ロータと、
   請求項１〜５のいずれか一つに記載のレゾルバのステータ構造と、
   を備える、レゾルバ。

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