JP2021072717A - レゾルバ及びモータ - Google Patents

Abstract

【課題】レゾルバの性能を確保したままレゾルバの小型化を図り、多種類のモータにおいてレゾルバを共通化する手段を提供する。【解決手段】複数の同一形状のコア片を積層してなるステータ３と、ステータ３の径方向内側に配置されるロータ２とをケーシング８に収容してなるレゾルバにおいて、ステータ３は、円筒状のステータコア３０と、ステータコア３０の内周面から径方向内側へ突設された複数の突極３１と、ステータコア３０の外周面３０ａから径方向外側へ突設されるとともにケーシング８に取り付けられる少なくとも二つの凸部３２と、を備える。各凸部３２は、軸方向に貫設され取り付け用の締結具９が挿通される孔部を有するとともに、積層されたコア片がカシメ固定されたカシメ部である。【選択図】図３

Description

本発明は、モータの回転数や回転角度を検出するレゾルバ、及び、このレゾルバを備えたモータに関する。

従来、モータ（特にブラシレスモータ）には、その回転数や回転角度（回転位置）を検出するための検出器（センサ）が付設される。検出器としてはレゾルバがあり、このレゾルバは角度分解能及び堅牢性が高いことから、例えば車両駆動用のモータやパワーステアリング用のモータ等に使用されている。レゾルバには、ロータやステータに加え、インシュレータ，巻線，基板といった部品がケーシングに収容されて構成される。

レゾルバのステータは、同一形状に形成された複数の薄肉なコア片が軸方向に積層された状態でカシメ加工により固定されて構成される。例えば特許文献１では、固定子鉄心板（コア片）を複数枚積層し、バーリング穴をカシメ接続を行うことによりクランプされた積層固定子鉄心を形成している。

特公昭５５−３２６３８号公報

ところで、レゾルバのサイズはモータ全体のサイズを左右しうることから、より小型であることが好ましい。例えば、レゾルバのサイズが、サイズの異なる多種類のモータのなかで最も小型のものに用いることができれば、他のサイズのモータにもそのレゾルバを用いることができる。すなわち、多種類のモータにおいてレゾルバの共通化を図ることが可能となる。

レゾルバのステータを小径にするために、ステータの突極の径方向寸法（アームの長さ）を短くすることが考えられる。しかしながら、この場合、巻線を巻回するスペースが狭くなって巻線のターン数が減ることから、レゾルバの信号が小さくなるという課題がある。また、ステータのコア（いわゆるバックヨーク）の径方向寸法を短くすることも考えられる。しかしこの場合、上記の特許文献１のように、積層したコア片をステータコアの部分でカシメ固定すると、ステータコアの変形や磁気特性の劣化を招き、レゾルバとしての性能を確保することが難しい。言い換えると、ステータコアの部分でカシメ固定するためには、ステータコアの変形や磁気特性の劣化を招かない程度にステータコアの径方向寸法を大きくしなければならず、小型化の実現が困難である。

本件のレゾルバ及びモータは、このような課題に鑑み案出されたもので、レゾルバの性能を確保したままレゾルバの小型化を図り、多種類のモータにおいてレゾルバを共通化することを目的の一つとする。なお、これらの目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。

（１）ここで開示するレゾルバは、複数の同一形状のコア片を積層してなるステータと、前記ステータの径方向内側に配置されるロータとをケーシングに収容してなるレゾルバであって、前記ステータは、円筒状のステータコアと、前記ステータコアの内周面から径方向内側へ突設された複数の突極と、前記ステータコアの外周面から径方向外側へ突設されるとともに前記ケーシングに取り付けられる少なくとも二つの凸部と、を備える。各々の前記凸部は、軸方向に貫設され取り付け用の締結具が挿通される孔部を有するとともに、積層された前記コア片がカシメ固定されたカシメ部である。

（２）各々の前記凸部は、径方向に延在する二つの端面がいずれも平面であり、かつ、互いに平行であることが好ましい。
（３）各々の前記凸部は、径方向外側の端面が平面であることが好ましい。

（４）前記ケーシングは、軸方向視で、正方形状、又は、四隅にＲあるいは面取りが設けられた略正方形状であり、前記ステータは、前記ステータコアの周方向に等間隔で配置された四つの前記凸部を有し、前記ケーシングの前記四隅のそれぞれに前記凸部が位置するように前記ケーシングに収容されることが好ましい。
（５）この場合、前記ケーシングの内側面と前記ステータコアの外周面との最小距離は、前記凸部の突出長さよりも短いことが好ましい。

（６）ここで開示するモータは、上記（１）〜（５）のいずれか一つに記載のレゾルバと、前記レゾルバの前記ロータに固定されるシャフトと一体回転するモータロータと、モータハウジングに固定されたモータステータと、を備えている。

開示のレゾルバ及びモータによれば、レゾルバの性能を確保したままレゾルバの小型化を実現することができる。これにより、多種類のモータにおいてレゾルバを共通化することができる。

実施形態に係るレゾルバを備えたモータを示す図であり、レゾルバを軸方向に沿う断面図で示すとともにモータを模式的な側面図で示す。 図１のレゾルバのステータを示す平面図、及び、Ａ−Ａ矢視断面図である。 図２のステータがケーシングに配置された状態を示す平面図である。 図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。

図面を参照して、実施形態としてのレゾルバ及びモータについて説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．構成］
図１は、本実施形態のレゾルバ１を備えたモータ１１を示す図であり、レゾルバ１を軸方向に沿う断面図で示すとともにモータ１１を模式的な側面図で示している。なお、レゾルバ１のロータ２は破線で示す。モータ１１は、モータハウジング１８に固定されたモータステータ１３と、シャフト１０と一体回転するモータロータ１２とを備えたブラシレスモータである。レゾルバ１は、モータハウジング１８の軸方向一端側（図１中の上側）に取り付けられるケーシング８に収容される。

レゾルバ１は、シャフト１０上に配置され、モータ１１の回転角度（回転位置）を検出するインナーロータ型の検出器である。レゾルバ１は、ロータ２と、ステータ３と、ステータ３を覆うインシュレータ４と、インシュレータ４を介してステータ３に巻回される巻線５と、端子６と、基板７と、これらを収容するケーシング８とを備える。インシュレータ４は絶縁材料により形成されており、ステータ３と巻線５との間を絶縁する。端子６は、基板７を軸方向に貫通した状態で、例えば半田６ａや溶接等により巻線５と電気的に接続される。

ロータ２は、ステータ３の径方向内側に配置され、シャフト１０と一体回転する。ロータ２は、複数の環状の薄板（例えば電磁鋼板）が積層されて構成され、その中心にシャフト１０が固定される。なお、シャフト１０は、その一端部がケーシング８に対し軸受（図示略）を介して支持され、その他端部（図示略）がモータハウジング１８の底面部（モータ１１の軸方向他端側の面部）に対し軸受（いずれも図示略）を介して支持される。

図２に示すように、ステータ３は、複数の同一形状の薄板（コア片，例えば電磁鋼板）が積層されて構成される。なお、図２では、コア片の厚み（軸方向寸法）を、他の寸法（例えばステータコア３０の径方向寸法やティース部３１ａの径方向寸法など）に比べて拡大して示す。本実施形態のステータ３は、円筒状のステータコア３０（バックヨークとも呼ばれる）と、ステータコア３０の内周面から径方向内側へ突設された複数の突極３１と、ステータコア３０の外周面３０ａから径方向外側へ突設された四つの凸部３２と、インシュレータ４を介し各突極３１に巻回されたコイル５Ａ（図１参照）とを有する。

ステータコア３０は、突極３１の基端側を支持するとともに磁気の通り道（磁路）として機能する。なお、ステータコア３０の外周面３０ａは、ステータ３を取り付けるときの同軸位置決め機能を持つ。

各突極３１は、ステータコア３０から径方向内側に延設されて巻線５が巻回されるティース部３１ａと、ティース部３１ａの先端部に設けられた壁部３１ｂとを有する。ティース部３１ｂは、巻線５が巻回されてコイル５Ａが形成される部分である。壁部３１ｂは、ロータ２の外周面と隙間をあけて対向して磁束を受け取る部分である。本実施形態のレゾルバ１では、図２に示すように、１２個の突極３１が周方向に等間隔（３０度間隔）に配置されているが、突極３１の個数や配置はこれに限られない。

凸部３２は、ケーシング８に取り付けられる部分であり、取付用の締結具９（図３参照）が挿通される孔部３２ｈを有する。すなわち、凸部３２は、ステータ３をケーシング８に取り付けるための取付部としての機能を有し、孔部３２ｈは凸部３２を軸方向に貫通して設けられる。本実施形態のレゾルバ１では、四つの凸部３２がステータコア３０の周方向に等間隔（９０度間隔）に配置されているが、凸部３２は少なくとも二つあればよく、その個数や配置はこれに限られない。

各凸部３２は、軸方向に積層された複数のコア片がカシメ固定された部分（以下「カシメ部」という）としての機能を併せ持つ。言い換えると、ステータ３は、ステータコア３０ではなく凸部３２においてカシメ固定される。凸部３２は磁路としての機能を持たないことから、この凸部３２でカシメ固定しても磁路に影響しない。なお、カシメ加工による固定（カシメ固定）の方法は特に限定されない。例えば、孔部３２ｈに穴の開いた部品３２ｃを通して両端部を潰すことでカシメ固定してもよいし、孔部３２ｈの周縁（コア片自身）を巻き込んで潰すことでカシメ固定してもよい。

本実施形態のレゾルバ１では、四つの凸部３２が同一形状であり、軸方向から見て（軸方向視で）角丸の矩形状に形成される。具体的には、各凸部３２は、径方向に延在する二つの端面３２ａ（以下「側面３２ａ」という）がいずれも平面であり、かつ、互いに平行である。また、各凸部３２は、径方向外側の端面３２ｂ（以下「外面３２ｂ」という）が平面であり、各側面３２ａと外面３２ｂとで形成される角部にＲが設けられる。

図３は、このステータ３がケーシング８に配置された状態を示す平面図である。なお、図中二点鎖線はロータ２である。図３に示すように、本実施形態のケーシング８は、軸方向視で、四隅（四つの角部）にＲが設けられた略正方形状である。ステータ３は、ケーシング８の四隅のそれぞれに凸部３２が位置するようにケーシング８に収容される。ステータ３は、図３及び図４に示すように、凸部３２の孔部３２ｈ（図２参照）に締結具９（例えば螺子）が挿通され、ケーシング８に固定（締結）される。

本実施形態のレゾルバ１では、図３に示すように、ケーシング８の内側面とステータコア３０の外周面３０ａとの最小距離Ｘが、凸部３２の外周面３０ａからの突出長さＹよりも短くなっている。このため、本実施形態のレゾルバ１では、凸部３２が隣接する二つの角部間の中央（図３中の点Ｚ）に位置するようにステータ３をケーシング８に収容できない。つまり、ケーシング８の大きさは、ステータ３がわずかに隙間（最小距離Ｘ）をあけて収まる程度に小さい。

［２．作用，効果］
（１）上述したレゾルバ１によれば、凸部３２においてコア片がカシメ固定されるため、ステータコア３０の径方向寸法を短く設定しても磁路に影響を与えることがない。言い換えると、レゾルバ１の性能を確保したまま、ステータコア３０の径方向寸法を短く設定できるため、ステータ３のサイズを小型化でき、ひいてはレゾルバ１の小型化を実現できる。また、ステータ３の小型化に際し、突極３１の径方向寸法を短くしなくて済むため、巻線５の巻回スペースが減ることもなく、レゾルバ信号が小さくなることもない。この点からも、レゾルバ１の性能を確保できる。さらに、レゾルバ１の小型化の実現により、多種類のモータにおいてレゾルバ１を共通化することができる。

（２）上述したレゾルバ１によれば、各凸部３２の二つの側面３２ａが互いに平行な平面であることから、複数のコア片を簡単かつ正確に軸方向に積層することができ、作業性向上を図ることができる。
（３）また、各凸部３２の外面３２ｂが平面である場合にも、複数のコア片を簡単かつ正確に軸方向に積層することができ、作業性向上を図ることができる。特に、上述した凸部３２のように、三つの端面３２ａ，３２ｂがいずれも平面であれば、より正確に積層可能となる。

（４）上述したレゾルバ１では、軸方向視で略正方形状のケーシング８に、円筒状のステータ３が配置されるため、ケーシング８の四隅がデッドスペースとなる。これに対し、上述したステータ３は、各凸部３２がケーシング８の四隅のそれぞれに位置するようにケーシング８に収容される。つまり、四隅のデッドスペースをステータ取付用に活用できるため、レゾルバ１をより小型化できる。

（５）特に、上述したレゾルバ１では、ケーシング８の内側面とステータコア３０の外周面３０ａとの最小距離Ｘが、凸部３２の突出長さＹよりも短い。言い換えると、凸部３２を、ケーシング８とステータ３との隙間に相当する最小距離Ｘよりも大きく突出させることができるため、ステータ３をケーシング８に取り付けるためのスペース（凸部３２の大きさ）を確保しつつ、ケーシング８（レゾルバ１）を小型化できる。なお、上記のレゾルバ１をサイズの大きなモータに適用する場合には、上記の最小距離Ｘが突出長さＹよりも長くなりうる。

（６）上述したレゾルバ１を備えたモータ１１であれば、レゾルバ１を小型化できるため、様々なサイズや種類のモータ１１に適用することができ、工数削減やコスト低減を図ることができる。

［３．その他］
上述したレゾルバ１の構成は一例であって、上述したものに限られない。例えば、ケーシング８の形状は上記のものに限られず、四隅に面取りが設けられた略正方形状であってもよいし、角部のある正方形状であってもよい。あるいは、他の四角形状であってもよいし、円形状や楕円形状等であってもよい。なお、ケーシング８のサイズはモータのサイズに応じて決まることが多いことから、最小距離Ｘと突出長さＹとの大小関係は上記実施形態のものに限られない。

凸部３２の個数や配置は上記のものに限られない。凸部３２は取付部としての機能とカシメ部としての機能とを兼ね備えていることから、少なくとも二つ設けられていればよく、五つ以上設けられていてもよい。なお、凸部３２が角丸の矩形状でなくてもよい。例えば、凸部３２の二つの側面が曲面であり外面３２ｂが平面であってもよいし、凸部３２の二つの側面３２ａが互いに平行な平面であり外面が曲面であってもよい。あるいは、凸部が軸方向視で半円状や三角形状などであってもよい。少なくとも、凸部には軸方向に貫通した孔部が設けられており、この凸部において、積層されたコア片がカシメ固定されていればよい。また、ケーシング８にステータ３を取り付ける締結具９は螺子に限られない。

１ レゾルバ
２ ロータ
３ ステータ
３０ ステータコア
３０ａ 外周面
３１ 突極
３２ 凸部（カシメ部）
３２ａ 側面（径方向に延在する端面）
３２ｂ 外面（径方向外側の端面）
８ ケーシング
１０ シャフト
１１ モータ
１２ モータロータ
１３ モータステータ
１８ モータハウジング
Ｘ 最小距離
Ｙ 突出長さ

Claims (6)

1. 複数の同一形状のコア片を積層してなるステータと、前記ステータの径方向内側に配置されるロータとをケーシングに収容してなるレゾルバにおいて、
   前記ステータは、円筒状のステータコアと、前記ステータコアの内周面から径方向内側へ突設された複数の突極と、前記ステータコアの外周面から径方向外側へ突設されるとともに前記ケーシングに取り付けられる少なくとも二つの凸部と、を備え、
   各々の前記凸部は、軸方向に貫設され取り付け用の締結具が挿通される孔部を有するとともに、積層された前記コア片がカシメ固定されたカシメ部である
   ことを特徴とする、レゾルバ。
2. 各々の前記凸部は、径方向に延在する二つの端面がいずれも平面であり、かつ、互いに平行である
   ことを特徴とする、請求項１記載のレゾルバ。
3. 各々の前記凸部は、径方向外側の端面が平面である
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載のレゾルバ。
4. 前記ケーシングは、軸方向視で、正方形状、又は、四隅にＲあるいは面取りが設けられた略正方形状であり、
   前記ステータは、前記ステータコアの周方向に等間隔で配置された四つの前記凸部を有し、前記ケーシングの前記四隅のそれぞれに前記凸部が位置するように前記ケーシングに収容される
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレゾルバ。
5. 前記ケーシングの内側面と前記ステータコアの外周面との最小距離は、前記凸部の突出長さよりも短い
   ことを特徴とする、請求項５記載のレゾルバ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のレゾルバと、
   前記レゾルバの前記ロータに固定されるシャフトと一体回転するモータロータと、
   モータハウジングに固定されたモータステータと、を備えた
   ことを特徴とする、モータ。

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