JP5181246B2 - レゾルバのステータ構造及びレゾルバ - Google Patents

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Description

本発明は、レゾルバのステータ構造に関し、特に、レゾルバが取り付けられるモータの温度を計測する温度検出部を備えたレゾルバのステータ構造に関する。
一般に、モータは、その動作によりコイル等の温度が上昇するため、コイルの短絡等の不具合を発生させることなくモータを適正に動作させるには、動作中の温度を計測・監視することが望ましい。従来、モータの温度の計測は、モータ内の計測を行いたい位置にサーミスタ等の温度検出器を設置し、温度検出器から延びてモータ内に配線された導線をモータに設けられた専用の端子に接続し、その端子から計測された温度を電気信号として外部に取り出すことによって行われている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に開示されたモータを、図9に示す。図9に示すモータは、ロータ130、ロータ130の外側の回転体132、回転体132の回転を駆動する動力供給部134を備え、回転体132の軸132aには、レゾルバ150が取り付けられている。回転体132にはコイル133が設けられ、コイル133に供給される3相交流電流により発生する回転磁界とロータ130が備える永久磁石131との作用により、ロータ130が回転する。
このモータは、さらに、回転体132のコイル133の温度を監視するため、コイル133の端部133a、133bにサーミスタ136、137が設置されている。計測された温度は、例えばサーミスタ136の場合、一端がサーミスタ136に接続された導線138、140の他端を軸132aの表面に設けられたスリップリング142に接続し、さらに、スリップリング142に接触する摺動子148から電気信号として外部に取り出される。
尚、図9に示すモータは、ロータ130を回転させるための磁界を発生するコイル133が、動力供給部134によって回転する回転体132に巻回された構成の例であるが、上述したような、温度計測の方法は、モータのハウジング等に固定されたステータにコイルを巻回するモータの場合も、(例えば、モータに設ける温度計測用の端子をスリップリングと摺動子の組合せとする必要がないこと等を除いて)基本的には同様のものである。
特開2000−146713号公報
上述したように、従来、動作中のモータの温度を計測するためには、モータに温度検出用の端子を設けるとともに、モータ内へのサーミスタ等の温度検出器の設置作業、及び、温度検出器からの出力信号を取り出す導線の配線作業を要することになり、これがモータのコストを増大させる要因となるという問題があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、レゾルバが取り付けられるモータ側に温度検出器の設置及び温度検出用の導線の配線作業を要することなく、モータの温度を計測することが可能なレゾルバのステータ構造を提供することを目的とする。
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、さらに他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
(1)半径方向に沿って内方に突出する固定磁極を有する略輪状のステータコアと、該ステータコアを挟むように前記ステータコアと略同心に設けられた略輪状の第1、第2絶縁部材と、前記固定磁極に巻回されるステータ巻線の端線を接続するための複数のレゾルバ信号用端子ピンを備えた端子台と、を含むレゾルバのステータにおいて、前記端子台は、前記第1、第2絶縁部材のいずれか一方の一部分の周上に、前記ステータの外径以上に外方に突出せず、かつ、前記ステータの内径以内に内方に突出しないように形成されており、前記第1、第2絶縁部材のいずれか一方に、モータの温度を検出するための温度検出部を備えることを特徴とするレゾルバのステータ構造(請求項1)。
(2)(1)項に記載のレゾルバのステータ構造において、前記温度検出部は、前記ステータの軸方向に沿って延在して、前記ステータから突出することを特徴とするレゾルバのステータ構造(請求項2)。
(3)(1)または(2)項に記載のレゾルバのステータ構造において、前記第1、第2絶縁部材のいずれか一方に保持部を備え、前記第1、第2絶縁部材とは別体に設けられた前記温度検出部が前記保持部に保持されることを特徴とするレゾルバのステータ構造(請求項3)。
(4)(3)項に記載のレゾルバのステータ構造において、前記保持部は、前記第1、第2絶縁部材と一体に形成されていることを特徴とするレゾルバのステータ構造(請求項4)。
(5)(3)または(4)項に記載のレゾルバのステータ構造において、前記温度検出部は、サーミスタと、該サーミスタのリード線に接続される接続端子と、前記サーミスタ及び前記リード線と前記接続端子との接続部を囲むハウジングとを含み、前記保持部は、温度検出信号用外部接続端子に接続された温度検出部用接続部を含んでおり、前記温度検出部は、該温度検出部の前記接続端子と前記保持部の前記温度検出部用接続部とを接合することによって、前記保持部に保持されることを特徴とするレゾルバのステータ構造(請求項5)。
(6)(5)項に記載のレゾルバのステータ構造において、前記温度検出部は、前記ハウジングに充填され、前記サーミスタを前記ハウジング内に密封するための樹脂をさらに含むことを特徴とするレゾルバのステータ構造(請求項6)。
(7)(5)または(6)項に記載のレゾルバのステータ構造において、前記複数のレゾルバ信号用端子ピンのそれぞれと一体に形成され、前記端子台から露出するレゾルバ信号用外部接続端子をさらに備え、前記温度検出信号用外部接続端子は、前記レゾルバ信号用外部接続端子と揃えられて前記端子台から露出することを特徴とするレゾルバのステータ構造(請求項7)。
(8)(7)項に記載のレゾルバのステータ構造において、前記端子台は、前記温度検出信号用外部接続端子と一体に形成された温度検出信号用端子ピンをさらに備えることを特徴とするレゾルバのステータ構造(請求項8)。
(9)(1)から(8)のいずれか1項に記載のレゾルバのステータ構造において、前記端子台は、前記ステータの軸方向に沿って延設されていることを特徴とするレゾルバのステータ構造(請求項9)。
(10)(9)項に記載のレゾルバのステータ構造において、前記端子台は、前記第1、第2絶縁部材のいずれか一方と一体に形成されることを特徴とするレゾルバのステータ構造(請求項10)。
(11)(1)から(10)のいずれか1項に記載のステータ構造と、ロータとを備えるレゾルバ(請求項11)。
本発明に係るレゾルバのステータ構造によれば、モータに取り付けられるレゾルバがモータの温度を検出するための温度検出部を備えているため、モータ側に温度検出器の設置及び温度検出用の導線の配線作業を要することなく、また、モータに対して温度検出用の端子等を設けることもなく、単に本発明に係るステータ構造を備えたレゾルバを取り付けることによって、モータの回転位置を検出するととともに、モータの温度を計測することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1、図2は、それぞれ、本発明の第1の実施形態におけるステータ構造を備えたレゾルバのステータ1を示す斜視図及び正面図である。
本実施形態におけるステータ1は、略輪状のステータコア2と、ステータコア2を上下両側から挟むようにステータコア2と略同心に設けられた略輪状の第1、第2絶縁部材4、5とを備えて、全体として略輪状に構成されている。ステータコア2は、半径方向に沿って内方に突出するとともに所定の間隔で周方向に配置された複数の固定磁極10を有しており、各固定磁極10は先端に磁極歯6を備えている。また、第1、第2絶縁部材4、5は、各固定磁極10を上下両側から挟むように半径方向に沿って内方に突出する磁極絶縁部7、9を備え、ステータ巻線8が、磁極絶縁部7、9を介して各固定磁極10に巻回されている。
また、ステータ1には、その第1絶縁部材4の周上の一部分に第1絶縁部材4と一体に端子台12が形成されており、端子台12には、複数のレゾルバ信号用端子ピン21が植設されている。また、端子台12は、第1絶縁部材4の周上に、ステータ1の軸方向に沿って延設され、レゾルバ信号用端子ピン21は、同様にステータの軸方向に沿って延びるように、端子台12に植設されている。
ここで、端子台12が、第1絶縁部材4の周上に形成される点について詳述すれば、次の通りである。本実施形態において、端子台12は、略輪状をなす第1絶縁部材4の周方向に沿って形成され、加えて、端子台12の外周面12aが、第1絶縁部材4の外周面4a(及び、符号を省略する第2絶縁部材5の同様の外周面)からステータ1の半径方向に沿って外方に突出することがなく、かつ、端子台12の内周面12bが、第1絶縁部材4の内周面4b(及び、符号を省略する第2絶縁部材5の内周面)からステータ1の半径方向に沿って内方に突出することがないように形成されているものである。
すなわち、本実施形態におけるステータ1は、少なくとも端子台12がステータ1の外径以上に外方に突出することはなく、さらに、端子台12がステータ1の内径以内に内方に突出して、固定磁極10の上方に張り出すこともないように構成されている。
また、ステータ1の第2絶縁部材5には、固定磁極10間に設けられる周知の渡りピン14に加えて、端子台12の下方側の部分に、レゾルバ信号用端子ピン21と固定磁極10との間に適切な張力でステータ巻線8の端線を引き渡すために、レゾルバ信号用端子ピン21と固定磁極10との間でステータ巻線8の端線の経路を中継する端線用渡りピン16を、各レゾルバ信号用端子ピン21毎に備えている。
ここで、本実施形態におけるステータ1には、第1絶縁部材4と一体に温度検出部40のための保持部50が形成され、この保持部50に、別体に形成された温度検出部40が保持されている。温度検出部40は、ステータ1から突出するように、軸方向に沿って延在している。後述するように、ステータ1を用いたレゾルバは、温度検出部40が突出する側をモータと対向させて、モータに取り付けられるものであり、温度検出部40により動作中のモータの温度を検出するものである。
温度検出部40は、図3及び図4(a)に示すように、温度検出素子であるサーミスタ42と、一端側がサーミスタ42のリード線43、43に接続されて他端側が板状に形成された一対の接続端子41、41と、サーミスタ42をそのリード線43、43と一対の接続端子41、41との接続部47、47を含めて取り囲むハウジング49とを備えており、ハウジング49の内部には、図4(b)に示すように、サーミスタ42(及び接続部47、47)を封入するための樹脂材料48が充填されている。
保持部50は、図5に示すように、一対の板状の温度検出部用接続部33、33を備えており、この温度検出部用接続部33、33は、端子台12の外周面12aから突出する温度検出信号用外部接続端子32、32に、第1絶縁部材4の内部で接続するものである。
そして、温度検出部40と保持部50とは、温度検出部40の接続端子41、41と保持部50の温度検出部用接続部33、33とを、好ましくは抵抗溶接により接合することによって、機械的及び電気的に接続されている。これによって、温度検出部40によって検出された温度を、温度検出信号用外部接続端子32、32から電気信号として取り出すことができる。
尚、本発明は、温度検出部40と第1絶縁部材4とを一体に設ける構成を含むものであるが、本実施形態のように、温度検出部40を第1絶縁部材4とは別体に構成し、その接続端子41,41と、第1絶縁部材4に設けた保持部50の温度検出部用接続部33、33とを、好ましくは溶接により、接合する構成とすることによって、温度検出部40を第1絶縁部部材4と一体に設ける場合と比較して、第1絶縁部材4の成形が容易になるとともに、ステータ1から突出する温度検出部40が構造的に強化されるものである。
また、本発明は、保持部50を第1絶縁部材4と別体に設ける構成を含むものであるが、本実施形態のように、保持部50を第1絶縁部材4と一体に設けた構成は、部品点数及び組立工数の低減、及び、保持部50の強度の点で有利であることは言うまでもない。
さらに、本実施形態における温度検出部40のように、ハウジング49によってサーミスタ42を囲むことによって、サーミスタ40の固定及び物理的なダメージからのサーミスタ42の保護が達成され、さらに、ハウジング49内に樹脂材料48を充填することによって、ハウジング49内でのサーミスタ40の振動を防止することが可能となる。その際、本実施形態のように、ハウジング49内に、サーミスタ49に加えて、比較的接合強度の弱いリード線43、43と接続端子41、41との接続部47,47も封止され、温度検出部40と保持部50との接続を、それぞれ接続端子41,41及び温度検出部用接続部33,33同士で行う構成は、例えば、図9に示す従来例のように、サーミスタ136、137、導線136、137、導線136、137との接続部スリップリング142との接続部を外部に露出させた構成と比較して、接続の安定性の点で有利なものである。
このような特徴は、接続端子41,41及び温度検出部用接続部33,33が板状に形成されており、お互いの接合面をより広い範囲にとることが可能になることにより、一層有利なものとなる。
ここで、温度検出信号用外部接続端子32は、図6に示すように、温度検出信号用端子部30として温度検出信号用端子ピン31と一体に形成され、温度検出信号用外部接続端子32は、温度検出信号用端子ピン31の基端部付近から温度検出信号用端子ピン31に対して略直交する方向に延在する板状の端子として形成されている。さらに、温度検出信号用端子部30には、温度検出信号用端子ピン31の基端部付近から温度検出信号用端子ピン31の下方に設けた温度検出部用接続部33も一体に形成されている。
さらに、本実施形態では、レゾルバ信号用端子ピン21も、図7に示すように、レゾルバ信号用端子部20として、レゾルバ信号用端子ピン21と、レゾルバ信号用端子ピン21の基端部付近からレゾルバ信号用端子ピン21に対して略直交する方向に延在する板状のレゾルバ信号用外部接続端子22と、レゾルバ信号用端子ピン21の基端部付近から端子ピン21と平行な方向に下方に延びる溶接用端子23とが一体に形成されてなるものである。
これらの端子部20、30は、複数の端子ピン21、31がステータ1の周方向に沿って配置され、それぞれの外部接続用端子22、32の一部が端子台12の外周面12aから突出するように、端子台12に植設されている。すなわち、本実施形態では、温度検出信号用外部接続端子32は、レゾルバ信号用外部接続端子33と同様の形状を有するとともに、レゾルバ信号用外部接続端子33と揃えられて端子台12から突出するものである。したがって、例えば、レゾルバ信号用外部接続用端子22と温度検出用外部接続端子32とを一括してコネクタ等の外部の接続部品に勘合させることにより、部品点数を増やすことなくかつ容易に温度検出信号を外部に取り出すことができる。
また、本実施形態では、温度検出信号用端子ピン31も、レゾルバ信号用端子ピン21と揃えられて、ステータ1の軸方向に延在するものであり、この温度検出信号用端子ピン31からも温度検出信号を取り出すことができる。これは、例えば、温度検出信号用外部接続端子32を介して外部に取り出され、モータの制御に利用される信号とは別に、温度検出信号をモニターする必要がある場合等に有効に活用することができる。
尚、レゾルバ信号用端子部20の場合、溶接用端子23は、端子台12の外周面12aに設けられた窓部13(図2参照)から露出させることにより、レゾルバ信号用端子ピン21に絡げたステータ巻線8をTIG溶接(タングステン不活性ガス溶接)等によって接合する際に、電極を接触させる端子として用いることができる。
図8に、本実施形態におけるステータ1を備えたレゾルバをモータに取り付けたときの状態を模式的に示す。図8に示すように、このレゾルバは、ステータ1からその軸方向に延在して突出する温度検出部40が、モータステータ60の複数のステータコイル部62の間のいずれかに挿入されるように取り付けることができる。これによって、モータの温度、特に通電による発熱の管理が重要なステータコイル部62の温度を、ステータコイル部62の近傍に配置された温度検出部40によって検出することが可能となる。この際、上述したように、温度検出部40、温度検出信号用外部接続端子32、及び、これらの間の導通を可能とる構造は、全てステータ1に組み込まれているため、モータ側に何ら付加的な要素を付加することなく、モータの温度検出が可能となるものである。
ここで、本実施形態におけるステータ1の各構成要素を形成するための好ましい材料について記せば、次の通りである。ステータコア2は、例えば珪素鋼板を積層してなるものであり、第1、第2絶縁部材4、5は、例えば6−6ナイロン等の合成樹脂を成形加工してなるものである。また、ステータ巻線8は、例えばφ=0.1程度の銅線からなる。そして、レゾルバ信号用端子部20及び温度検出信号用端子部30は、例えばりん青銅からなり、好ましくはインサート成形等によって端子台12に植設されるものである。
また、温度検出部40において、接続端子41、41は例えばりん青銅から形成することができる。また、ハウジング49内部に充填する樹脂材料48は、温度検出の精度及び結露の発生の防止等に鑑みて、高熱伝導性の樹脂材料であることが好ましく、具体的にはエポキシ樹脂を用いることができる。但し、本発明は、各構成要素を構成する材料によって限定されるものではなく、各構成要素がその機能を果たすための任意の適切な材料を使用することができる。
ここで、本実施形態におけるステータ1において、端子台12が第1絶縁部材4の周上に形成されており、端子台12及び端子ピン21がステータ1の軸方向に延在することの効果を説明すれば、次の通りである。すなわち、ステータ1では、その外周面12aが第1絶縁部材4の外周面4aから突出することがなく、ステータ1(ひいては、ステータ1を含むレゾルバ)の外径以上に外方に突出する部分を実質的には含まないため、レゾルバが取り付けられる機器側に余分のスペースを要することなく取り付けることが可能となり、レゾルバが収容されて取り付けられる空間を有効に活用することができる。
上記「実質的には含まない」の記載について説明すると、本実施形態におけるステータ1は、端子部20、30の外部接続端子22、32がステータ1の外周面から僅かに突出する構成となっているが、これは、ステータ1を、その外部接続端子22、32をコネクタ等の外部の接続部品に勘合させることにより、外部との電気的接続をとることを想定した構成としたためである。そして、この場合、外部接続端子22、32がステータ1の外周面から突出する部分が占めるスペースは、上記接続部品を配置するために本来要するスペースであって、ステータ1(ひいては、ステータ1を含むレゾルバ)が占有するスペースを実質的に増大させるものではない。
さらに、本実施形態では、外部接続用端子22を端子台12の外周面12aから突出させるものとしたが、この構成は、外部との電気的接続をとるための構成の一例であって、本発明は、外部接続端子22、32が端子台12の外周面12aから少なくとも露出しており、外部との電気的接続が可能な任意の適切な構成を含むものである。
また、ステータ1は、端子台12が第1絶縁部材4の周上に形成されていることにより、その内周面12bが固定磁極10の上方に張り出すこともないように構成されている。これによって、上述したような省スペース化を実現しつつ、ステータ巻線8の固定磁極10の巻回を、従来のステータと同様の方法により容易に実施することができる。
また、ステータ1のように、端子台12を第1絶縁部材4と一体に形成することにより、部品点数及び組立工数を削減し、レゾルバのコストを低減させることが可能となる。また、端子台12を第1絶縁部材4と一体に形成することは、端子台12を構造的に強化する点でも有利である。
また、ステータ1では、端子部20、30において、端子ピン21、31と外部接続端子22、32が端子部20、30として一体に形成されていることによって、部品点数の削減及び組立工数が削減されるだけではなく、外部接続用端子22、32の端子台12への固定も強固なものとなる。
尚、ステータ1では、レゾルバ信号用端子ピン21、レゾルバ信号用外部接続端子22、及び溶接用端子23は端子部20として、温度検出信号用端子ピン31、温度検出信号用外部接続端子32、及び温度検出部用接続部33は、端子部30として、それぞれ一体化されているが、本発明は、各端子部20、30の構成要素が全て電気的に接続されている限り、これらのいずれか又は全てを別体の部材として構成する場合を含むものである。
以上、本発明を好ましい実施形態によって説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で種々の変形や応用が可能である。尚、上述した実施形態の説明において、説明の便宜のため、端子台12を第1絶縁部材4に形成されるものとしたが、本発明に係るレゾルバのステータ構造において、端子台12を第2絶縁部材5に設けてもよいことは、言うまでもない。
本発明の一実施形態におけるレゾルバのステータ構造を示す斜視図である。 本発明の一実施形態におけるレゾルバのステータ構造を示す正面図である。 本発明の一実施形態における温度検出部を示す斜視図である。 (a)は、図3に示す温度検出部の内部構成を示す図であり、(b)は、(a)に示す温度検出部を、樹脂材料が充填された状態で示す図である。 本発明の一実施形態におけるレゾルバのステータ構造を、温度検出部のない状態で示す斜視図である。 本発明の一実施形態における温度検出信号用端子部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態におけるレゾルバ信号用端子部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態において、レゾルバが取り付けられたモータにおける温度検出の例を示す模式図である。 従来のレゾルバが取り付けられたモータにおける温度検出の例を示す断面図である。
符号の説明
1:ステータ、2:ステータコア、4:第1絶縁部材、4a:第1絶縁部材の外周面、4b:第1絶縁部材の内周面、5:第2絶縁部材、6:磁極歯、7,9:磁極絶縁部、8:ステータ巻線、10:固定磁極、12:端子台、12a:端子台の外周面、12b:端子台の内周面、13:窓部、14:渡りピン、16:端線用渡りピン、20:レゾルバ信号用端子部、21:レゾルバ信号用端子ピン、22:レゾルバ信号用外部接続端子、23:溶接用端子、30:温度検出信号用端子部、31:温度検出信号用端子ピン、32:温度検出信号用外部接続端子、33:温度検出部用接続部、40:温度検出部、41:接続端子、42:サーミスタ、43:リード線、47:リード線と接続端子との接続部、48:樹脂材料、49:ハウジング、50:保持部、60:モータステータ、62:ステータコイル部

Claims (11)

  1. 半径方向に沿って内方に突出する固定磁極を有する略輪状のステータコアと、該ステータコアを挟むように前記ステータコアと略同心に設けられた略輪状の第1、第2絶縁部材と、前記固定磁極に巻回されるステータ巻線の端線を接続するための複数のレゾルバ信号用端子ピンを備えた端子台と、を含むレゾルバのステータにおいて、前記端子台は、前記第1、第2絶縁部材のいずれか一方の一部分の周上に、前記ステータの外径以上に外方に突出せず、かつ、前記ステータの内径以内に内方に突出しないように形成されており、前記第1、第2絶縁部材のいずれか一方に、モータの温度を検出するための温度検出部を備えることを特徴とするレゾルバのステータ構造。
  2. 前記温度検出部は、前記ステータの軸方向に沿って延在して、前記ステータから突出することを特徴とする請求項1に記載のレゾルバのステータ構造。
  3. 前記第1、第2絶縁部材のいずれか一方に保持部を備え、前記第1、第2絶縁部材とは別体に設けられた前記温度検出部が前記保持部に保持されることを特徴とする請求項1または2に記載のレゾルバのステータ構造。
  4. 前記保持部は、前記第1、第2絶縁部材と一体に形成されていることを特徴とする請求項3に記載のレゾルバのステータ構造。
  5. 前記温度検出部は、サーミスタと、該サーミスタのリード線に接続される接続端子と、前記サーミスタ及び前記リード線と前記接続端子との接続部を囲むハウジングとを含み、前記保持部は、温度検出信号用外部接続端子に接続された温度検出部用接続部を含んでおり、前記温度検出部は、該温度検出部の前記接続端子と前記保持部の前記温度検出部用接続部とを接合することによって、前記保持部に保持されることを特徴とする請求項3または4に記載のレゾルバのステータ構造。
  6. 前記温度検出部は、前記ハウジングに充填され、前記サーミスタを前記ハウジング内に密封するための樹脂をさらに含むことを特徴とする請求項5に記載のレゾルバのステータ構造。
  7. 前記複数のレゾルバ信号用端子ピンのそれぞれと一体に形成され、前記端子台から露出するレゾルバ信号用外部接続端子をさらに備え、前記温度検出信号用外部接続端子は、前記レゾルバ信号用外部接続端子と揃えられて前記端子台から露出することを特徴とする請求項5または6に記載のレゾルバのステータ構造。
  8. 前記端子台は、前記温度検出信号用外部接続端子と一体に形成された温度検出信号用端子ピンをさらに備えることを特徴とする請求項7に記載のレゾルバのステータ構造。
  9. 前記端子台は、前記ステータの軸方向に沿って延設されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のレゾルバのステータ構造。
  10. 前記端子台は、前記第1、第2絶縁部材のいずれか一方と一体に形成されることを特徴とする請求項9に記載のレゾルバのステータ構造。
  11. 請求項1から10のいずれか1項に記載のステータ構造と、ロータとを備えるレゾルバ。
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