JP2020089104A

JP2020089104A - レゾルバ

Info

Publication number: JP2020089104A
Application number: JP2018221485A
Authority: JP
Inventors: 林　康一; Koichi Hayashi; 康一林; 紘明松浦; Hiroaki Matsuura
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2020-06-04
Anticipated expiration: 2038-11-27
Also published as: JP7117983B2

Abstract

【課題】温度変化による検出精度悪化を低減できるレゾルバを提供する。【解決手段】ハウジング４と、ハウジング４の内部に回転自在に取り付けられ、磁性体を備えるロータ２と、ハウジング４の内部でロータ２の外周に配置され、内周部に複数の磁極歯を備える環状のステータコア３１と磁極歯に巻装された巻線３３とを備えるステータ３と、を含むレゾルバ１であって、ハウジング４と離間するように板金４１を介してステータ３をハウジング４に固定する。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の磁極歯それぞれに電線を巻回して形成される巻線を有するステータと、ロータとを備え、ステータとロータの間のリラクタンスの変化を検出することにより、入力軸の回転位置を検出するレゾルバに関する。なお、ステータの複数の磁極歯は環状に配設されている。

磁性体部分を備えてケーシングに回転自在に取り付けられたロータと、巻線が巻装された複数の磁極歯を備えてケーシングに固定された環状のステータと、を備えるレゾルバが特許文献１で開示されている。

特開平１０―１４６０３３号公報

従来のレゾルバのロータ部は、軸受の内輪に圧入された入力軸と、磁性体から成り、前記入力軸に固定されたロータコアとで構成される。また、ステータ部は、軸受の外輪が固定されたハウジングと、そのハウジングに固定されたステータとで構成される。更にステータは内周部に巻線を巻装する複数の磁極歯を持ち、ステータコアは環状の珪素鋼板から成る。一般的にハウジングの材質としては、ダイキャスト成形により低コストに形状成形でき、さらに軽量であるアルミ合金が用いられる。

しかし、珪素鋼板よりも熱膨張率が２倍近いアルミ合金製のハウジングに珪素鋼板製のステータコアを固定すると、温度が変化した時にステータコアは、アルミ合金製のハウジングとの熱膨張差による応力を受け、いびつな形状に変形することがある。すると、応力を受けた箇所の磁気特性が変化し、レゾルバの検出精度が悪化する。このように、温度変化によりステータコアの形状が変化し、レゾルバの検出精度が悪化するという問題があった。

本発明は、上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、温度変化によるレゾルバの検出精度の悪化を低減することにある。

本発明に係るレゾルバは、ハウジングと、前記ハウジングの内部に回転自在に取り付けられ、磁性体を備えるロータと、前記ハウジングの内部で前記ロータの外周に配置され、内周部に複数の磁極歯を備える環状のステータコアと前記磁極歯に巻装された巻線とを備えるステータと、を含むレゾルバであって、前記ステータは、前記ハウジングと離間するようにステータ保持部材を介して前記ハウジングに固定されていること、を特徴とする。

このように、ステータが熱膨張率の大きいハウジングから離間しており、ハウジングの変形がステータに直接及ばないため、温度変化によるステータコアの変形を抑制し、レゾルバの検出精度の悪化を低減することができる。

本発明のレゾルバの一態様において、前記ステータ保持部材は、前記ステータコアよりも剛性が高く、かつ熱膨張率が前記ステータコアと略同等の材料で構成されていてもよい。

この態様によれば、温度が変化した時にステータコアとハウジングとの熱膨張差による応力をステータコアよりも剛性が高いステータ保持部材が受けることになるため、ステータが直接ハウジングに固定された場合よりも、ステータコアの変形を抑制することができる。そして、ステータ保持部材の熱膨張率がステータコアと略同等であるため、温度が変化した時のステータコアとステータ保持部材との熱膨張差がほとんどなく、ステータコアが受ける熱応力が小さい。そのため、温度変化によるステータコアの変形を抑制し、レゾルバの検出精度の悪化を低減することができる。

本発明のレゾルバの一態様において、前記ステータは、軸方向に前記ハウジングと前記ステータ保持部材との間に配置されており、前記ステータ保持部材は、スチールと同等以上の透磁率を有する材料で構成されていてもよい。

この態様によれば、外部からステータに入って来る磁束をステータ保持部材に誘導することができ、外来磁束によるステータの磁気特性の変化を抑制するシールドの効果を得られる。そのため、外来磁束によるレゾルバの検出精度の悪化を低減することができる。

本発明は、ステータが直接ハウジングに固定された場合よりも、温度変化によるステータコアの変形を抑制し、レゾルバの検出精度の悪化を低減することができる。

本発明の一実施形態であるレゾルバを示す断面図である。図１に示すレゾルバのロータ及びステータの一部を上から見た上面図である。比較例１のレゾルバを示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態のレゾルバ１について説明する。図１は、本発明の実施形態のレゾルバ１を示す断面図である。図２は、図１に示すレゾルバ１のロータ２及びステータ３の一部を上から見た上面図である。

図１に示すように、レゾルバ１の入力軸２１は、軸受２２の内輪に圧入固定され、軸受２２を介してハウジング４に回転自在に取り付けられている。そして、入力軸２１には、磁性体から成る円盤状のロータ２が固定されている。つまり、ロータ２は入力軸２１及び軸受２２を介してハウジング４の内部に回転自在に取り付けられていることになる。図２に示すように、ロータ２の外周部は凹凸のある形状をしている。

図１に示すように、ハウジング４は、軸受２２の外輪を接着固定するための穴が開けられた環状の形状をしており、珪素鋼板よりも熱膨張率が２倍近いアルミ合金をダイキャスト成形して製造される。軸受２２の外輪はハウジング４に接着固定されている。

図１及び図２に示すように、環状のステータ３は、軸方向にハウジング４とステータ保持部材である板金４１との間で、ハウジング４の内部でロータ２の外周に配置される。ステータコア３１は珪素鋼板でできており、その内周部に複数の磁極歯を備える。そして、磁極歯の部分とステータコア３１の一方の面には、射出成型による一体成型により、樹脂製のインシュレータ３２が形成されている。更に、樹脂製のインシュレータ３２で覆われた磁極歯の部分には、巻線３３が巻装されている。ステータ３は、樹脂製のインシュレータ３２が形成された面側が板金４１と接触するように、円板形状の板金４１にステータ固定ボルト３４で固定される。樹脂製のインシュレータ３２は、巻線３３が板金４１に接触しないようにするためのスペーサとしての機能も持つ。

巻線３３は、図示しない位置検出回路に接続され、交流電流による励磁が行われる。そして、ロータ２とステータ３との間のロータ２の回転によるリラクタンスの変化を巻線間電圧により検出することにより、入力軸２１の回転位置を検出することができる。

板金４１はスチール製の板材を打ち抜いて製造され、ステータコア３１よりも剛性が高い。図１に示すように、板金４１は、ステータ３の外径よりも大きな外径であり、ステータ３の上方を覆っている。なお、板金４１を円盤形状ではなく中心部に穴が形成された環状とすることも考えられるが、その場合でも、中心部の穴径をロータ２の外径よりも小さくして、板金４１がステータ３の上方を覆うようにする。

ステータ３は、ハウジング４には接触せずハウジング４とは離間した状態で、板金４１にステータ固定ボルト３４で固定される。そして、板金４１はハウジング４に板金固定ボルト４２で固定される。そのため、ステータ３はハウジング４とは離間した状態で、板金４１を介してハウジング４に固定されることになる。

このように、ステータ３が熱膨張率の大きいアルミ合金製のハウジング４とは離間しており、ハウジング４の変形がステータ３に直接及ばないため、温度変化によるステータコア３１の変形を抑制し、レゾルバ１の検出精度の悪化を低減することができる。

また、温度が変化した時にステータコア３１とハウジング４との熱膨張差による応力をステータコア３１よりも剛性が高い板金４１が受けることになるため、ステータ３が直接ハウジング４に固定された場合よりも、ステータコア３１の変形を抑制することができる。更に、板金４１は、珪素鋼板製のステータコア３１と熱膨張率が略同等のスチール製であるため、温度が変化した時のステータコア３１と板金４１との熱膨張差がほとんどなく、ステータ３が受ける熱応力が小さい。そのため、本実施形態のレゾルバ１では、後述する比較例１のレゾルバ１０のようにステータ１３が直接ハウジング１４に固定された場合よりも、温度変化によるステータコア３１の変形を抑制し、レゾルバ１の検出精度の悪化を低減することができる。

また、板金４１の材料が透磁率が高い磁性材であるスチールであるため、外部からステータ３に入って来る磁束を板金４１に誘導することができ、外来磁束によるステータ３の磁気特性の変化を抑制するシールドの効果を得られる。そのため、外来磁束によるレゾルバ１の検出精度の悪化を低減することができる。

更に、スチール製の板金４１は大量に量産され安く入手できる上、プレス加工等によって安価に形状加工が可能である。このため、高精度で安価なレゾルバ１を提供できる。

なお、樹脂製のインシュレータ３２をスペーサとして使用せず、プレス加工等で板金４１に穴や曲げを設けて、巻線３３が板金４１に干渉しないようにする方法も考えられる。しかし、この場合は、ステータ３と板金４１が直接接触するため、板金４１側へ漏れる磁束が増加し悪影響する。これを防止するためには、板金４１には非磁性のオーステナイト系のステンレス等の材料が適しているが、磁性材である一般の鉄材やマルテンサイト系ステンレス材及び珪素鋼板等のスチール製板金と比較し、オーステナイト系のステンレス材は、珪素鋼板との熱膨張差が多少大きくなる欠点がある。

ここで、本実施形態のレゾルバ１と比較するための比較例１のレゾルバ１０について述べる。図３に示す比較例１のレゾルバ１０では、本実施形態のレゾルバ１と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。

比較例１のレゾルバ１０では、ステータ１３及びカバー５はステータ固定ボルト１３４によってハウジング１４に固定される。そして、環状のステータコア１３１は珪素鋼板からできており、ハウジング１４はアルミ合金をダイキャスト成形して製造される。

そのため、珪素鋼板よりも熱膨張率が２倍近いアルミ合金製のハウジング１４に珪素鋼板製のステータコア１３１を直に固定することになり、温度が変化した時にステータコア１３１がハウジング１４との熱膨張差による応力を受け、いびつな形状に変形することがある。このようにステータコア１３１がいびつな形状に変形すると、応力を受けた箇所の磁気特性が変化し、レゾルバ１０の検出精度が悪化することになる。

これに対して、実施形態のレゾルバ１では、温度が変化した時にステータコア３１とハウジング４の熱膨張差による応力を板金４１が受けるので、ステータコア３１の変形を抑制し、レゾルバ１の検出精度の悪化を低減することができる。

１、１０レゾルバ、２ロータ、３、１３ステータ、４、１４ハウジング、５カバー、２１入力軸、２２軸受、３１、１３１ステータコア、３２インシュレータ、３３巻線、３４、１３４ステータ固定ボルト、４１板金（ステータ保持部材）、４２板金固定ボルト。

Claims

ハウジングと、
前記ハウジングの内部に回転自在に取り付けられ、磁性体を備えるロータと、
前記ハウジングの内部で前記ロータの外周に配置され、内周部に複数の磁極歯を備える環状のステータコアと前記磁極歯に巻装された巻線とを備えるステータと、を含むレゾルバであって、
前記ステータは、前記ハウジングと離間するようにステータ保持部材を介して前記ハウジングに固定されていること、
を特徴とするレゾルバ。
請求項１に記載のレゾルバであって、
前記ステータ保持部材は、前記ステータコアよりも剛性が高く、かつ熱膨張率が前記ステータコアと略同等の材料で構成されていること、
を特徴とするレゾルバ。
請求項１又は２に記載のレゾルバであって、
前記ステータは、軸方向に前記ハウジングと前記ステータ保持部材との間に配置されており、前記ステータ保持部材は、スチールと同等以上の透磁率を有する材料で構成されていること、
を特徴とするレゾルバ。