JP2020036386A

JP2020036386A - ステータコア構造

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Publication number: JP2020036386A
Application number: JP2018158147A
Authority: JP
Inventors: 雅宏酒井; Masahiro Sakai
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2018-08-27
Filing date: 2018-08-27
Publication date: 2020-03-05
Anticipated expiration: 2038-08-27
Also published as: JP7351471B2

Abstract

【課題】回転軸の軸方向から見て隣り合うスロットを重ねなくともセンサの特性を改善することができるステータコア構造を提供することを目的とする。【解決手段】輪状ステータコア２０と、前記輪状ステータコア２０の内面に、所定角度間隔毎に内方に向けて突出する複数の突出磁極３０と、前記突出磁極３０の先端に形成された鍔部３２と、前記各突出磁極３０の間に形成されたスロット３３と、前記輪状ステータコア２０及び前記突出磁極３０を覆うように一体に設けられた輪状絶縁カバー５０とを備え、前記輪状ステータコア２０に対して回転軸が同軸に設けられるステータコア構造であって、前記スロット３３は前記回転軸に対して斜方向に形成され、且つ前記スロット３３は隣り合う前記スロット３３に対して前記回転軸の軸方向Ａから見て離間して形成され、前記鍔部３２は隣り合う前記鍔部３２に対し、前記回転軸の軸方向Ａから見て重なるように形成される。【選択図】図１

Description

本発明はステータコア構造に関し、特に、斜溝を有するステータコア構造に関する。

歪みセンサ又は回転センサに用いられるステータコア構造としては、例えば以下の特許文献１に記載されたステータコア構造が知られている。図４に示す従来のステータコア構造１０Ａでは、輪状ステータコア２０Ａから内方に向けて突出磁極３０Ａが形成されている。図４の構成を歪みセンサとして使用する場合には、歪みセンサとしての特性を改善するために、前記輪状ステータコア２０Ａのスロット数を少なくしつつ隣り合う前記突出磁極３０Ａの間隔を小さくする必要がある。また、図４の構成を回転センサとして使用する場合には、回転センサとしての特性を改善するために、隣り合う前記突出磁極３０Ａの間隔を小さくする必要がある。

歪みセンサ又は回転センサの特性を改善するため、図示しない回転軸の軸方向Ａに対して隣り合う前記各突出磁極３０Ａ間にスロット３３Ａが斜方向に延びるように形成されている。すなわち、前記輪状ステータコア２０Ａの軸方向Ａに対して前記スロット３３Ａにはスキュー（斜溝）が形成されている。前記軸方向Ａから見たときに隣り合う前記スロット３３Ａが重なるように形成することで、隣り合う前記突出磁極３０Ａが重なり、間隔が無いように見える。

特開２０１０−１１５０５４号公報

このようなステータコア構造１０Ａにおいては一般的に前記輪状ステータコア２０Ａを絶縁するために、前記輪状ステータコア２０Ａの表面及び裏面には図示しない輪状絶縁カバーが設けられる。しかし、前記スロット３３Ａが斜溝であることにより、前記軸方向Ａから見たときに隣り合う前記スロット３３Ａが重なっているため、前記輪状ステータコア２０Ａに対して前記輪状絶縁カバーを一体成形するときに隣り合う前記突出磁極３０の間にアンダーカットが生ずる。そのため、前記輪状ステータコア２０Ａに対して前記輪状絶縁カバーを一体成形することができないという問題点があった。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、回転軸の軸方向から見て隣り合うスロットを重ねなくともセンサの特性を改善することができるステータコア構造を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明に係るステータコア構造は、輪状ステータコアと、前記輪状ステータコアの内面に、所定角度間隔毎に内方に向けて突出する複数の突出磁極と、前記突出磁極の先端に形成された鍔部と、前記各突出磁極の間に形成されたスロットと、前記輪状ステータコア及び前記突出磁極を覆うように一体に設けられた輪状絶縁カバーとを備え、前記輪状ステータコアに対して回転軸が同軸に設けられるステータコア構造であって、前記スロットは前記回転軸に対して斜方向に形成され、且つ前記スロットは隣り合う前記スロットに対して前記回転軸の軸方向から見て離間して形成され、前記鍔部は隣り合う前記鍔部に対し、前記回転軸の軸方向から見て重なるように形成されることを特徴とする。

前記鍔部は、上部に前記輪状絶縁カバーと一体に形成された第１耳部を有し、下部に前記輪状絶縁カバーと一体に形成された第２耳部を有し、前記第１耳部は、隣り合う前記鍔部の前記第２耳部に対して前記回転軸の軸方向から見て離間して形成されてもよい。

本発明に係るステータコア構造は以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、前記スロットは前記回転軸に対して斜方向に形成され、且つ前記スロットは隣り合う前記スロットに対して前記回転軸の軸方向から見て離間して形成され、前記鍔部は隣り合う前記鍔部に対し、前記回転軸の軸方向から見て重なるように形成されるため、回転軸の軸方向から見て隣り合うスロットを重ねなくともセンサの特性を改善することができる。

本発明の実施の形態に係るステータコア構造の概略図である。図１に記載のステータコア構造の平面図である。図１に記載の突出磁極の展開図である。従来のステータコア構造の概略図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面の図１〜図３に基づいて説明する。なお、従来例と同一又は同等部分には同一符号を付して説明する。
図１は、この発明の実施の形態に係るステータコア構造１０の概略図である。このステータコア構造１０は、歪みセンサ又は回転センサ等に用いられる。前記ステータコア構造１０は、複数の電磁鋼板を積層して形成された輪状ステータコア２０を有している。前記輪状ステータコア２０は、周方向において所定角度間隔毎に内方に向けて突出して形成された突出磁極３０を有している。この実施の形態では、前記突出磁極３０は９０度ごとに合計４本が設けられている。前記突出磁極３０の内方には、前記ステータコア構造１０を歪みセンサに用いる場合には図示しない回転軸が設けられ、前記ステータコア構造１０を回転センサに用いる場合には回転軸と共に回転可能な図示しないロータが設けられる。

前記突出磁極３０は前記輪状ステータコア２０から突出する基部３１と、前記基部３１の先端に前記基部３１よりも幅広く形成された鍔部３２とを有している。前記鍔部３２は、前記輪状ステータコア２０の周方向に沿って弧状に形成されている。また、前記輪状ステータコア２０を形成する際に電磁鋼板を回転軸の軸方向Ａに対して斜め方向に積層する、すなわちスキューをかけることによって、前記突出磁極３０は軸方向Ａに対して斜め方向に形成されている。隣り合う前記各突出磁極３０の間には、スロット３３がそれぞれ形成されている。前記突出磁極３０が前記軸方向Ａに対して斜め方向に形成されていることにより、スロット３３は前記軸方向Ａに対して斜め方向に延びるスキューされた溝、すなわち斜溝として形成されている。この実施の形態では、前記突出磁極３０及び前記スロット３３は、前記ステータコア構造１０の上側に向かって左斜め方向に延びるように形成されている。

前記輪状ステータコア２０を絶縁するために、前記輪状ステータコア２０の表面及び裏面に絶縁体である輪状絶縁カバー５０が設けられている。前記輪状絶縁カバー５０は、前記輪状ステータコア２０の上面に設けられた第１輪状絶縁カバー部４０と、前記輪状ステータコア２０の下面に設けられた第２輪状絶縁カバー部４０ａとを有している。なお、前記輪状絶縁カバー５０は、前記輪状ステータコア２０に対して一体成形された又は別体からなる第１輪状絶縁カバー部４０及び第２輪状絶縁カバー部４０ａから構成されており、本実施の形態では前記輪状ステータコア２０に対して、前記第１輪状絶縁カバー部４０及び前記第２輪状絶縁カバー部４０ａが一体成形された場合を示している。前記突出磁極３０を含む前記輪状ステータコア２０は、回転軸の前記軸方向Ａ、すなわち上下方向から型に挟み込まれて前記第１輪状絶縁カバー部４０及び前記第２輪状絶縁カバー部４０ａと一体成形される。前記輪状ステータコア２０及び前記第１輪状絶縁カバー部４０の上部には、前記突出磁極３０と同じ所定間隔毎に上方に向けて図示しないステータ巻線の渡り線用の渡り柱４２が成形されている。前記輪状絶縁カバー５０が設けられた後に、前記突出磁極３０には図示しない巻線が巻回される。

前記輪状ステータコア２０の径方向外側に、前記第１輪状絶縁カバー部４０と一体成形された端子保持部６０が設けられている。前記端子保持部６０には、外部の装置に前記ステータコア構造１０を接続するための端子ピン６１と、巻線と前記端子ピン６１との間の配線をガイドするガイドピン６２が形成されている。

図２は、図１に示す前記ステータコア構造１０の平面図である。図３は、図１及び図２に示す前記突出磁極３０のうち隣り合う２本を前記輪状ステータコア２０の内方から見た概略の展開図である。図２及び図３に示す通り、前記突出磁極３０の先端には、前記輪状絶縁カバー５０から前記輪状ステータコア２０が露出した磁極面３４が設けられている。前記磁極面３４の上部には、前記第１輪状絶縁カバー部４０と一体に第１耳部４０Ａが成形されている。また、磁極面３４の下部には、前記第２輪状絶縁カバー部４０ａと一体に成形された第２耳部４０Ｂが成形されている。すなわち、前記輪状絶縁カバー５０と前記第１耳部４０Ａ及び前記第２耳部４０Ｂとは一体に成形されている。なお、前記磁極面３４の軸方向Ａに沿う両側には、前記第１，第２輪状絶縁カバー部４０，４０ａの前記第１，第２耳部４０Ａ，４０Ｂの面から内方に突出する前記磁極面３４により、第１，第２突出段部３４ａ，３４ｂが形成されている。なお、この前記各突出段部３４ａ，３４ｂは、射出成型時に型内で中子にチャッキングされる構成である。

図３に示すように、前記突出磁極３０の前記各基部３１は、前記軸方向Ａから前記ステータコア構造１０を見たときに隣り合う前記基部３１と重ならないように間隔Ｂを空けて形成されている。これにより、前記スロット３３は隣り合う前記スロット３３と前記軸方向Ａから見て重ならないように、すなわち前記スロット３３は隣り合う前記スロット３３と前記軸方向Ａから見て離間して形成されている。

前記突出磁極３０の前記各鍔部３２は、隣り合う前記鍔部３２と前記軸方向Ａから見たときに、重なり合うように形成されている。隣り合う前記鍔部３２同士が重なり合っている範囲Ｃには、前記第１耳部４０Ａ及び前記第２耳部４０Ｂは成形されていない。すなわち前記軸方向Ａから見たときに、前記第１耳部４０Ａは隣り合う前記鍔部３２の前記第２耳部４０Ｂと重ならないように成形されており、前記第２耳部４０Ｂは隣り合う前記鍔部３２の前記第１耳部４０Ａと重ならないように成形されている。すなわち、前記第１耳部４０Ａは隣り合う前記鍔部３２の前記第２耳部４０Ｂに対して前記回転軸の軸方向Ａから見て離間して形成されている。前記鍔部３２の端部３２ａ，３２ｂには、前記第１輪状絶縁カバー部４０及び前記第２輪状絶縁カバー部４０ａが成形されておらず、鍔部３２が露出している。

次に、従来のステータコア構造を用いる代わりに、この実施の形態の前記ステータコア構造１０を用いた場合の効果を説明する。
突出磁極に巻線が巻かれたステータコア構造を用いる従来の歪みセンサにおいては、スロット数を少なくした方が各突出磁極間の磁気回路全体におけるエアギャップの割合が低下するため、感度が向上する。しかしながら、単にスロット数を少なくし且つスロットを輪状ステータコア構造の全周に対して等間隔に配置した場合は、各突出磁極同士の間隔が大きくなる。これにより突出磁極部分とスロット部分との磁気特性が大きく異なるため、歪みセンサの偏心、回転軸の特性のばらつき等の影響をより大きく受けることとなり歪みセンサの精度は低下する。

また、突出磁極に巻線が巻かれたステータコア構造を用いる従来の回転センサにおいては、スロットの数自体は精度に大きな影響はないが、突出磁極部分とスロット部分との磁気特性の違いにより、ロータの形状特性を誤差として検出する。

このような突出磁極に巻線が巻かれた従来のステータコア構造を用いる歪みセンサ及び回転センサにおいて、図４に示すように電磁鋼板を積層して前記輪状ステータコア２０Ａを形成する際に前記回転軸に対して斜方向に積層して、前記スロット３３Ａを前記回転軸の軸方向Ａから見て隣り合う前記スロット３３Ａと重なる斜溝とする方法がある。この方法により、前記回転軸の軸方向Ａに沿って見た場合に前記突出磁極３０Ａが隣り合う前記突出磁極３０Ａと重なるため、前記突出磁極３０Ａ間に間隙が無いように見える。そのため、前記突出磁極３０Ａ部分と前記スロット３３Ａ部分との磁気特性の違いが低減され、歪みセンサ及び回転センサの精度が向上する。しかしながら、前記回転軸の軸方向Ａから見て隣り合う前記突出磁極３０Ａが重なっていることによりアンダーカットが生じているため、前記輪状ステータコア２０Ａに対して図示しない輪状絶縁カバーを一体成形することができない。

これに対し、この実施の形態の前記ステータコア構造１０においては前記スロット３３は隣り合う前記スロット３３と前記軸方向Ａから見て重ならないように形成されているが、前記突出磁極３０の前記鍔部３２は隣り合う前記鍔部３２に対し、前記軸方向Ａから見て重なるように形成されている。そのため、斜溝である隣り合う前記スロット３３が前記軸方向Ａから見て重なっておらず、前記軸方向Ａから見て隣り合う前記突出磁極３０が重なっていなくとも、隣り合う前記突出磁極３０が重なった場合と同様に前記突出磁極３０部分と前記スロット３３との磁気特性の違いが低減される。これにより、歪みセンサ及び回転センサの精度が向上する。

また、前記軸方向Ａから見たときに、前記第１輪状絶縁カバー部４０の前記第１耳部４０Ａは隣り合う前記第２耳部４０Ｂと重ならないように成形されており、前記第２輪状絶縁カバー部４０ａの前記第２耳部４０Ｂは隣り合う前記第１耳部４０Ａと重ならないように成形されているため、前記スロット３３が斜溝であっても前記第１輪状絶縁カバー部４０及び前記第２輪状絶縁カバー部４０ａにアンダーカットが生じず、前記輪状ステータコア２０に対して前記輪状絶縁カバー５０を一体成形することができる。

このように、前記輪状ステータコア２０と、前記輪状ステータコア２０の内面に、所定角度間隔毎に内方に向けて突出する複数の突出磁極３０と、前記突出磁極３０の先端に形成された前記鍔部３２と、前記各突出磁極３０の間に形成された前記スロット３３と、前記輪状ステータコア２０及び前記突出磁極３０を覆うように一体に設けられた前記輪状絶縁カバー５０とを備え、前記輪状ステータコア２０に対して前記回転軸が同軸に設けられるステータコア構造であって、前記スロット３３は前記回転軸に対して斜方向に形成され、且つ前記スロット３３は隣り合う前記スロット３３に対して前記回転軸の軸方向Ａから見て離間して形成され、前記鍔部３２は隣り合う前記鍔部３２に対し、前記回転軸の軸方向Ａから見て重なるように形成されるため、前記回転軸の軸方向Ａから見て隣り合う前記スロット３３を重ねなくとも歪みセンサ又は回転センサの特性を改善することができるステータコア構造を提供することができる。

また、前記鍔部３２は、上部に前記輪状絶縁カバー５０と一体に形成された前記第１耳部４０Ａを有し、下部に前記輪状絶縁カバー５０と一体に形成された前記第２耳部４０Ｂを有し、前記第１耳部４０Ａは、隣り合う前記鍔部３２の前記第２耳部４０Ｂに対して前記回転軸の軸方向Ａから見て離間して形成されるため、前記スロット３３が斜溝であっても前記輪状ステータコア２０に対して前記第１耳部４０Ａ及び前記第２耳部４０Ｂを一体成形することができる。

なお、この実施の形態では、前記輪状ステータコア２０には前記突出磁極３０が４本設けられていたが、前記突出磁極３０の数は２本以上の任意の数であればよい。また、前記突出磁極３０及び前記スロット３３は、前記ステータコア構造１０の上側に向かって左斜め方向に延びるように形成されていたが、右斜め方向に延びるように形成されていてもよい。さらに、前記ステータコア構造１０は歪みセンサ及び回転センサに用いられていたが、前記突出磁極３０を有するセンサ及び装置であれば他の種類のセンサ及び装置に用いてもよい。

なお、本発明による歪みセンサのステータ構造は、以下の通りである。すなわち、前記輪状ステータコア２０と、前記輪状ステータコア２０の内面に、所定角度間隔毎に内方に向けて突出する複数の突出磁極３０と、前記突出磁極３０の先端に形成された前記鍔部３２と、前記各突出磁極３０の間に形成された前記スロット３３と、前記輪状ステータコア２０及び前記突出磁極３０を覆うように一体に設けられた前記輪状絶縁カバー５０とを備え、前記輪状ステータコア２０に対して前記回転軸が同軸に設けられるステータコア構造であって、前記スロット３３は前記回転軸に対して斜方向に形成され、且つ前記スロット３３は隣り合う前記スロット３３に対して前記回転軸の軸方向Ａから見て離間して形成され、前記鍔部３２は隣り合う前記鍔部３２に対し、前記回転軸の軸方向Ａから見て重なるように形成される構成であり、また、前記鍔部３２は、上部に前記輪状絶縁カバー５０と一体に形成された前記第１耳部４０Ａを有し、下部に前記輪状絶縁カバー５０と一体に形成された前記第２耳部４０Ｂを有し、前記第１耳部４０Ａは、隣り合う前記鍔部３２の前記第２耳部４０Ｂに対して前記回転軸の軸方向Ａから見て離間して形成される構成である。

本発明によるステータコア構造は、輪状ステータコアと、輪状ステータコアの内面に、所定角度間隔毎に内方に向けて突出する複数の突出磁極と、突出磁極の先端に形成された鍔部と、各突出磁極の間に形成されたスロットと、輪状ステータコア及び突出磁極を覆うように一体に設けられた輪状絶縁カバーとを備え、輪状ステータコアに対して回転軸が同軸に設けられる輪状ステータコアを有するステータコア構造であって、スロットは回転軸に対して斜方向に形成され、且つスロットは隣り合うスロットに対して回転軸の軸方向から見て離間して形成され、鍔部は隣り合う鍔部に対し、回転軸の軸方向から見て重なるように形成されることを特徴とするため、前記回転軸の軸方向Ａから見て隣り合う前記スロット３３を重ねなくともセンサの特性を改善することができる。

２０輪状ステータコア
３０突出磁極
３２鍔部
３３スロット
４０Ａ第１耳部
４０Ｂ第２耳部
５０輪状絶縁カバー
Ａ軸方向

Claims

輪状ステータコア（２０）と、
前記輪状ステータコア（２０）の内面に、所定角度間隔毎に内方に向けて突出する複数の突出磁極（３０）と、
前記突出磁極（３０）の先端に形成された鍔部（３２）と、
前記各突出磁極（３０）の間に形成されたスロット（３３）と、
前記輪状ステータコア（２０）及び前記突出磁極（３０）を覆うように一体に設けられた輪状絶縁カバー（５０）と
を備え、前記輪状ステータコア（２０）に対して回転軸が同軸に設けられるステータコア構造であって、
前記スロット（３３）は前記回転軸に対して斜方向に形成され、且つ前記スロット（３３）は隣り合う前記スロット（３３）に対して前記回転軸の軸方向（Ａ）から見て離間して形成され、
前記鍔部（３２）は隣り合う前記鍔部（３２）に対し、前記回転軸の軸方向（Ａ）から見て重なるように形成されることを特徴とするステータコア構造。
前記鍔部（３２）は、上部に前記輪状絶縁カバー（５０）と一体に形成された第１耳部（４０Ａ）を有し、下部に前記輪状絶縁カバー（５０）と一体に形成された第２耳部（４０Ｂ）を有し、
前記第１耳部（４０Ａ）は、隣り合う前記鍔部（３２）の前記第２耳部（４０Ｂ）に対して前記回転軸の軸方向（Ａ）から見て離間して形成されることを特徴とする請求項１に記載のステータコア構造。