JP5321892B2 - レゾルバ及びレゾルバの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、レゾルバ及びレゾルバの製造方法等に関する。

従来、この種のレゾルバは、ステータ及びロータを有し、ステータに対するロータの回転位置によってステータとロータとの間の相互インダクタンスが変化することを利用して、ステータに対するロータの回転角度に応じた検出信号を出力する。

図１４に、従来のレゾルバの構成例を示す。図１４は、レゾルバのステータ構造のみを表す。

従来のレゾルバのステータ９００は、多層状の鉄心９０２の内側に多数の歯部９０４とスロット９０６とを有し、歯部９０４とスロット９０６とが円周方向に交互に形成されている。各歯部９０４には、絶縁キャップ９０８を介してステータ巻線９１０が巻回されており、ステータ巻線９１０と鉄心９０２と各歯部９０４とは電気的に絶縁されている。絶縁キャップ９０８の一端には、鉄心９０２の端面に沿って延設された絶縁延長部９１２が一体に形成され、この絶縁延長部９１２には複数の端子ピン９１４が植設されている。端子ピン９１４には、コネクタ９１６を有するリード線９１８が接続されると共に、各端子ピン９１４にはステータ巻線９１０の端線が接続されている。

そして、ステータ巻線は、例えば励磁用の励磁巻線と２相の検出巻線により構成され、励磁巻線により励磁された状態で、図示しないロータが回転すると、このロータとステータとの間のギャップパーミアンスが回転角度θに対して正弦波状に変化するようになっている。回転角度θに対応して２相の検出巻線の電圧が変化するため、この電圧変化に基づいて回転角度が検出される。

そして、このレゾルバからの検出信号をＲ／Ｄ変換器においてデジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号を出力して後段の制御処理に供していた。

特開平１０−３０９０６７号公報

ところで、レゾルバにおいては、回転角度の検出精度を高めるためには、励磁巻線や検出巻線を精度良く巻回する必要がある。しかしながら、特許文献１に開示されたレゾルバでは、歯部が内側に向けて設けられているため、励磁巻線や検出巻線を精度良く巻回することができず、検出精度の向上の大きな障害となっていた。

また、高精度な角度検出を行うために、磁性材料の磁気特性をできるだけ劣化させることなく加工してレゾルバを構成できることが望ましい。

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、回転角度の検出精度をより一層向上させることが可能なレゾルバ及びレゾルバの製造方法等を提供することにある。

（１）本発明の一態様は、レゾルバが、環状の磁性材料の平板に形成され曲げ加工により該平板面に対して起こされた複数のステータティースを有し、各ステータティースを巻線磁芯として励磁用の巻線部材及び検出用の巻線部材が設けられたステータと、磁性材料からなり、回転軸回りの回転により前記各ステータティースとの間のギャップパーミアンスが変化するように前記ステータに対して回転可能に設けられたロータとを含み、前記曲げ加工による曲げ内側の各ステータティース及び前記平板の断面形状が、Ｒ形状である。

本態様によれば、ステータの内側の狭い空間でステータ巻線を巻回させる必要がなくなる。そのため、ステータ巻線を精度良く巻回することができるようになる。また、ステータを構成する平板の曲げ加工による曲げ内側の各ステータティース及び平板の断面形状が、Ｒ形状となるように加工するようにしたので、磁性材料の粒状破壊を低減し、曲げ加工前の磁気特性の劣化を抑えることができるようになる。これにより、部品点数が少なく、低コストで、回転角度の検出精度をより一層向上させるレゾルバを提供できるようになる。

（２）本発明の他の態様に係るレゾルバでは、前記曲げ加工による曲げ内側における前記磁性材料の実効透磁率が変化しないように、前記複数のステータティースは、前記平板面に対して起こされている。

本態様によれば、曲げ内側における磁性材料の実効透磁率が変化しないように曲げ加工を行って、複数のステータティースを平板面に対して起こすようにしたので、磁性材料の粒状破壊に起因する特性の劣化を抑え、曲げ加工前の磁気特性を維持して、回転角度の検出精度のより一層の向上に寄与できるようになる。

（３）本発明の他の態様に係るレゾルバでは、前記曲げ加工における曲げ半径をｒ１、平板の厚さをｔとしたとき、ｒ１≧ｔの関係を有する。

本態様によれば、曲げ半径をｒ１、平板の厚さをｔとしたとき、ｒ１≧ｔの関係を有するように曲げ加工を行うようにしたので、ステータを構成する平板の厚さに応じた曲げ半径による曲げ加工により、磁性材料の粒状破壊を確実に防止し、回転角度の検出精度の向上を確実に実現できるようになる。

（４）本発明の他の態様に係るレゾルバでは、前記平板の厚さをｔとしたとき、前記曲げ加工における曲げ半径の中心から曲げ外側の面までの距離ｒ２は、次式の関係を有する。

本態様によれば、曲げ半径をｒ２、平板の厚さをｔとしたとき、上記の式の関係を有するように曲げ加工を行うようにしたので、ステータを構成する平板の厚さに応じた曲げ半径による曲げ加工により、磁性材料の粒状破壊を確実に防止し、回転角度の検出精度の向上を確実に実現できるようになる。

（５）本発明の他の態様に係るレゾルバは、前記ロータの回転により、前記ロータの外側と前記各ステータティースとの間のギャップパーミアンスが変化するインナーロータ型である。

本態様によれば、部品点数が少なく、低コストで、回転角度の検出精度をより一層向上させるインナーロータ型のレゾルバを提供できるようになる。

（６）本発明の他の態様に係るレゾルバは、前記ロータの回転により、前記ロータの内側と前記各ステータティースとの間のギャップパーミアンスが変化するアウターロータ型である。

本態様によれば、部品点数が少なく、低コストで、回転角度の検出精度をより一層向上させるアウターロータ型のレゾルバを提供できるようになる。

（７）本発明の他の態様に係るレゾルバは、前記ステータに対する前記ロータの回転角に応じた前記巻線部材からの出力信号に対応したデジタル信号を出力する変換器を含む。

本態様によれば、少なくとも巻線部材からの出力信号へのノイズの混入の可能性を低減できるようになるため、低コスト化及び信頼性の向上を図ると共に、検出精度をより一層向上させ、ロータの回転角度に応じたデジタル信号を出力するレゾルバを提供できるようになる。

（８）本発明の他の態様は、レゾルバの製造方法が、磁性材料からなる環状の平板の縁部に形成されたステータの複数のステータティースを曲げ加工する曲げ工程と、前記複数のステータティースの各ステータティースを巻線磁芯として励磁用及び検出用の複数のステータ巻線を取り付ける巻線部材取り付け工程と、磁性材料からなり、回転軸回りの回転により前記各ステータティースとの間のギャップパーミアンスが変化するように前記ステータに対して回転可能にロータを取り付けるロータ取り付け工程とを含み、前記曲げ工程は、曲げ内側の各ステータティース及び前記平板の断面形状が、Ｒ形状となるように前記複数のステータティースを前記平板面に対して起こす。

本態様によれば、ステータの内側の狭い空間でステータ巻線を巻回させる必要がなくなり、ステータ巻線を精度良く巻回することができるレゾルバを製造できるようになる。また、ステータを構成する平板の曲げ加工による曲げ内側の各ステータティース及び平板の断面形状が、Ｒ形状となるように加工するようにしたので、磁性材料の粒状破壊を低減し、曲げ加工前の磁気特性の劣化を抑えることができるようになる。これにより、部品点数が少なく製造工程が簡素化され、低コスト、且つ、回転角度の検出精度をより一層向上させるレゾルバの製造方法を提供できるようになる。

（９）本発明の他の態様に係るレゾルバの製造方法では、前記曲げ工程は、前記曲げ加工による曲げ内側における前記磁性材料の実効透磁率が変化しないように、前記複数のステータティースを、前記平板面に対して起こす。

本態様によれば、曲げ内側における磁性材料の実効透磁率が変化しないように曲げ加工を行って、複数のステータティースを平板面に対して起こすようにしたので、磁性材料の粒状破壊に起因する特性の劣化を抑え、曲げ加工前の磁気特性を維持して、回転角度の検出精度のより一層の向上に寄与できるレゾルバを製造できるようになる。

（１０）本発明の他の態様に係るレゾルバの製造方法では、前記曲げ加工における曲げ半径をｒ１、平板の厚さをｔとしたとき、ｒ１≧ｔの関係を有する。

本態様によれば、曲げ半径をｒ１、平板の厚さをｔとしたとき、ｒ１≧ｔの関係を有するように曲げ加工を行うようにしたので、ステータを構成する平板の厚さに応じた曲げ半径による曲げ加工により、磁性材料の粒状破壊を確実に防止し、回転角度の検出精度の向上を確実に実現できるレゾルバを製造できるようになる。

（１１）本発明の他の態様に係るレゾルバの製造方法では、前記平板の厚さをｔとしたとき、前記曲げ加工における曲げ半径の中心から曲げ外側の面までの距離ｒ２は、次式の関係を有する。

本態様によれば、曲げ半径をｒ２、平板の厚さをｔとしたとき、上記の式の関係を有するように曲げ加工を行うようにしたので、ステータを構成する平板の厚さに応じた曲げ半径による曲げ加工により、磁性材料の粒状破壊を確実に防止し、回転角度の検出精度の向上を確実に実現できるレゾルバを製造できるようになる。

本実施形態におけるレゾルバの構成例の分解斜視図。 図１のステータの分解斜視図。 図２のＡ−Ａ線に沿った断面構造を模式的に示す図。 図４（Ａ）、図４（Ｂ）は本実施形態におけるステータティースの根元部分の説明図。 本実施形態における絶縁キャップの斜視図。 図５の絶縁キャップを裏面から見た斜視図。 本実施形態における係止部の説明図。 図８（Ａ）、図８（Ｂ）はステータのステータティースに設けられるステータ巻線の説明図。 図１のレゾルバの上面図。 本実施形態におけるレゾルバの製造方法の一例のフロー図。 折り曲げプレス加工前の本実施形態におけるステータを構成する平板の斜視図。 本実施形態におけるレゾルバが適用された角度検出システムの構成例の機能ブロック図。 図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は本実施形態におけるレゾルバが適用されるシステムの具体的な構成例を示す図。 従来のレゾルバの構成例を示す図。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成のすべてが本発明の課題を解決するために必須の構成要件であるとは限らない。

図１に、本発明に係る角度検出器としてのレゾルバ１００の構成例の分解斜視図を示す。なお、図１では、ステータ巻線等の配線の図示を省略すると共に、ステータとロータとを分解して示している。また、図１では、レゾルバ１００が、８個のステータティースを有し、１相励磁２相出力型のレゾルバを例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図２に、図１のステータの分解斜視図を示す。図２において、図１と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。

レゾルバ１００は、ステータ（固定子）２００と、ロータ（回転子）３００とを含む。レゾルバ１００は、いわゆるインナーロータ型の角度検出装置である。即ち、ステータ２００の内側にロータ３００が設けられ、ステータ２００がロータ３００の外周側（外径側）の側面と対向した状態で、ロータ３００の回転角度に応じて、ステータ２００に設けられたステータ巻線を構成する検出巻線からの信号が変化するようになっている。

ステータ２００は、磁性材料からなる環（リング）状の平板２５０を用いて構成され、この平板２５０に複数のステータティースが設けられている。これらのステータティースは、平板２５０の平板面に対して交差するように設けられている。図１では、ステータ２００は、折り曲げ加工（広義には曲げ加工）等により平板面に対して同一面側に略垂直に起こされた８個のステータティース（突極部）２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ、２１０ｅ、２１０ｆ、２１０ｇ、２１０ｈを有する。ステータティース２１０ａ〜２１０ｈは、プレス加工により予め平板２５０に形成された後に、折り曲げプレス加工（広義には曲げ加工）により、平板２５０の面に対して略垂直となるように起こされている。これらのステータティースは、環状の平板２５０の内側（内径側）の縁部に形成され、各ステータティースの面のうち少なくともロータ３００と対向する面は平面ではなく、ロータ３００の回転軸の方向に沿って見たときに、環状の平板２５０の内径側に位置する点を中心とする円弧の一部となるように形成されている。

このような磁性材料からなるステータ２００の平板２５０の材質は、積層電磁鋼板よりも、１枚の電磁鋼板、普通鋼であるＳＰＣＣ（１枚の鋼板）又は機械構造用炭素鋼であるＳ４５ＣやＳ１０Ｃ（１枚の鋼板）であることが望ましい。ＳＰＣＣ（Steel Plate Cold Commercial）は、ＪＩＳ Ｇ３１４１に規定される冷間圧延鋼板及び鋼帯である。Ｓ４５Ｃは、ＪＩＳ Ｇ ４０５１で規定される機械構造用炭素鋼鋼材で、０．４５％程度の炭素を含有している。Ｓ１０Ｃは、ＪＩＳ Ｇ ４０５１で規定される機械構造用炭素鋼鋼材で、０．１０％程度の炭素を含有している。

図３に、図２のＡ−Ａ線に沿った断面構造を模式的に示す。図３において、図２と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。

図２のＡ−Ａ線は、環状の平板の中心側から外側に向かう方向で、ステータティース２１０ｂ及び平板２５０を通る。図３では、ステータティース２１０ｂとこれに接続される平板２５０の断面構造の一部を模式的に示すが、複数のステータティース２１０ａ、２１０ｃ〜２１０ｈとこれらに接続される平板２５０の断面構造も同様である。

ここで、図２のＡ−Ａ線に沿った断面形状が、曲げ加工による曲げ内側の各ステータティース及び平板２５０の断面形状であり、この断面形状が、Ｒ形状である。より具体的には、本実施形態では、曲げ加工による曲げ内側における磁性材料の実効透磁率が変化しないように、平板２５０に形成された複数のステータティース２１０ａ〜２１０ｈは、平板面に対して起こされている。そのため、図３に示すように、断面視において、複数のステータティース２１０ａ〜２１０ｈは、所与の曲げ半径の曲げ加工により平板２５０の平板面に対して起こされ、複数のステータティース２１０ａ〜２１０ｈは、平板２５０と接続される根元部分においてＲ形状を有している。ここで、曲げ半径ｒ１は、平板２５０の厚さｔ以上である（ｒ１≧ｔ）ことが望ましい。

これにより、ステータ２００を構成する平板２５０の厚さに応じた曲げ半径による曲げ加工により、磁性材料の粒状破壊を確実に防止し、回転角度の検出精度の向上を確実に実現できるようになる。

また、曲げ半径ｒ１の中心から曲げ外側の面までの距離ｒ２は、次式の関係を有することが望ましい。

これによっても、ステータ２００を構成する平板２５０の厚さに応じた曲げ半径による曲げ加工により、磁性材料の粒状破壊を確実に防止し、回転角度の検出精度の向上を確実に実現できるようになる。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）に、本実施形態におけるステータティースの根元部分の断面形状の説明図を示す。図４（Ａ）は、平板面に対して曲げ加工により起こされるステータティース２１０ｂの曲げ内側及び曲げ外側の説明図を表す。図４（Ｂ）は、ステータを構成する磁性材料の実効透磁率の説明図を表す。図４（Ｂ）において、横軸に力の方向を示し、縦軸に実効透磁率μ_ｅを示す。

図４（Ａ）に示すように、例えば平板２５０に形成されたステータティースを曲げ加工により平板面に対して起こす場合、曲げ内側部２６０には、圧縮方向（図４（Ｂ）ではプラス（＋）方向）Ｆ１の力が加わる。そのため、曲げ内側部２６０では、磁性材料の単結晶の粒径破壊が発生する。これに対して、曲げ加工による曲げ外側部では、引っ張り方向（図４（Ｂ）ではマイナス（−）方向）Ｆ２が加わる。

ところで、一般的な磁性材料（例えば電磁鋼板）では、曲げ加工等によって引っ張り方向に力が加わっても実効透磁率μ_ｅがほとんど変化しないのに対し、圧縮方向に力が加わると実効透磁率μ_ｅが低下するという特性を有する（Ｃ１）。そこで、本実施形態では、実効透磁率μ_ｅが低下しない程度に曲げ加工を行うことで、圧縮方向に力が加わっても引っ張り方向に力が加わったときと同程度の実効透磁率μ_ｅを維持させる（Ｃ２）。この実効透磁率μ_ｅが低下しない程度の曲げ加工は、上記のように曲げ半径ｒ１を、平板２５０の厚さｔ以上とする（ｒ１≧ｔ）ことで実現する。

これにより、磁性材料の粒状破壊を防止し、曲げ加工前の磁気特性を確保することにより高精度な角度検出を可能とする。

しかも、本実施形態のような曲げ工程を行うことで、磁性材料のアニール工程を行うことなく磁気特性を維持させることが可能となるので、製造工程も大幅に簡素化される。例えば、一般的な電磁鋼板についてのアニール工程では、７００℃を超える温度で数時間の熱処理を行った後に数時間の徐冷を行う必要があるため、このようなアニール工程を省略できることは、製造工程の大幅な簡素化とレゾルバの低コスト化が可能となる。

また、ステータ２００には、平板２５０に装着可能に構成された環状の絶縁キャップ４００が装着される。絶縁キャップ４００には、ステータ２００のステータティース２１０ａ〜２１０ｈの位置に合わせて設けられた複数のボビン４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄ、４１０ｅ、４１０ｆ、４１０ｇ、４１０ｈが一体に形成されている。各ボビンは、挿入孔（ステータティース挿入孔）を有し、当該ボビンに対応するステータティースが該挿入孔に挿入されると共に、その外側にステータ巻線が巻回される。複数のボビン４１０ａ〜４１０ｈを構成する各ボビンの挿入孔の向きは、ロータ３００の回転軸の向きである。

図５に、本実施形態における絶縁キャップ４００の斜視図を示す。図５において、図１又は図２と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。

絶縁キャップ４００では、複数のボビン４１０ａ〜４１０ｈが有する挿入孔の向きが、ロータ３００の回転軸の向きと一致している。そのため、ステータ２００に絶縁キャップ４００を装着する際に、平板２５０の上方から装着することができる上に、ステータ２００の内側の狭い空間で各ボビンにステータ巻線を巻回させる必要がなくなる。従って、本実施形態によれば、絶縁キャップ４００の取り付け工程が簡素化される上に、別工程において、予め絶縁キャップ４００を形成しておくことが可能となる。これにより、レゾルバ１００の生産効率の向上やコストダウンを図ることが可能となる。

また絶縁キャップ４００に設けられる複数のボビン４１０ａ〜４１０ｈを構成する各ボビンには、ステータ巻線の位置ずれを防止する位置ずれ防止手段として、つば部（例えば、図５に示すつば部４１２ａ）が設けられており、つば部によってボビンに凹部が形成されるようにし、この凹部においてステータ巻線の位置がずれないようになっている。つば部は、ボビン４１０ａ〜４１０ｈのそれぞれに設けられてもよいし、ボビン４１０ａ〜４１０ｈの一部にのみ設けられていてもよい。このような位置ずれ防止手段を設けることにより、磁束の均一化を図ることができるようになり、信頼性を向上させることができるようになる。

更に、絶縁キャップ４００は、外部から励磁信号を入力したり検出信号を出力したりするための端子ピンが設けられるコネクタ部４５０を含み、複数のボビン４１０ａ〜４１０ｈとコネクタ部４５０とが一体に形成される。このコネクタ部４５０には、端子ピン挿入孔４６１〜４６６が設けられており、端子ピン挿入孔４６１〜４６６のそれぞれには、励磁信号の入力や検出信号の出力を行うために導電材からなる端子ピン４７１〜４７６がそれぞれ挿入される。

また、ステータ巻線と電気的に接続される端子ピンが設けられるコネクタ部を、複数のボビンと共に一体に形成するようにしたので、ステータ巻線を確実に固定させて、信頼性を向上させることができるようになる。

更に、絶縁キャップ４００は、複数の渡りピン（突起部）４８０ａ、４８０ｂ、４８０ｃ、４８０ｄ、４８０ｅ、４８０ｆ、４８０ｇを含み、複数のボビン４１０ａ〜４１０ｈ、コネクタ部４５０及び複数の渡りピン４８０ａ〜４８０ｇが一体に形成されている。複数の渡りピン４８０ａ〜４８０ｇを構成する各渡りピンは、２つのボビンの間において、環状の絶縁キャップ４００の所与の円周上に形成されている。なお、ボビン４１０ａ、４１０ｈの間には、渡りピンが形成されていない。各渡りピンは、２つのボビンの間に設けられた円柱状の形状を有し、一方のボビンの外側に巻回されるステータ巻線と電気的に接続される導線が、渡りピンにおいて張力を持たせた状態で掛けられて、他方のボビンの外側に巻回されるステータ巻線と電気的に接続される。これにより、２つのボビンの距離が長くなっても共振し難くなる上に、ステータ巻線の巻き数を半ターン単位で調整できるようになる。ここで、導線に張力を持たせ易くし、且つその状態をできるだけ長く維持させるために、渡りピンは、ロータ３００の回転軸の向きと同じ向きの部分を有することが望ましい。

即ち、絶縁キャップ４００は、複数のボビンを構成する第１のボビン及び第２のボビンの間に設けられた渡りピンを含むことができる。更に、この渡りピンは、ロータ３００の回転軸の向きと同じ向きの巻線経由部を含み、第１のボビンの外側に巻回される第１のステータ巻線と第２のボビンの外側に巻回される第２のステータ巻線とを電気的に接続する導線が、巻線経由部において張力を持たせた状態で掛けられる。なお、巻線経由部は、ロータ３００の回転軸の向きと同じ向きであるものに限定されない。

更にまた、絶縁キャップ４００は、ステータ２００（ステータ２００の平板２５０）の縁部に係止する１又は複数の係止部を含み、これらの係止部によりステータ２００に装着可能に構成されている。

図６に、図５の絶縁キャップ４００を裏面から見た斜視図を示す。図６において、図５と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。

絶縁キャップ４００は、コネクタ部４５０を平板２５０に固定するための係止部４５２、４５４と、複数のボビンが形成される固定部を平板２５０の内径側の縁部に固定するための係止部４７０ａ、４７０ｂ、４７０ｃ、４７０ｄ、４７０ｅ、４７０ｆ、４７０ｇを含む。これらの係止部は、絶縁キャップ４００が平板２５０に取り付けられた際に、突起した部分が平板２５０の縁部に係止するようになっており、いわゆる爪構造によって係止部の機能が実現されている。

図７に、本実施形態における係止部の説明図を示す。図７は、平板２５０の縁部に係止する係止部４５２の断面構造の一例を表すが、他の係止部も同様である。

絶縁キャップ４００のコネクタ部４５０が、平板２５０の第１の面ＰＬ１側から装着されて係止部４５２が平板２５０の第２の面ＰＬ２側に突出した際、係止部４５２が平板２５０の縁部の第２の面ＰＬ２側で係止するようになっている。絶縁キャップ４００が有するすべての係止部は、図７と同様に、平板２５０に係止するようになっている。その結果、本実施形態では、ステータ２００の平板２５０の内径側の縁部に、絶縁キャップ４００の係止部４７０ａ〜４７０ｇが係止することで、ステータ２００の平板２５０に絶縁キャップ４００が装着される。

このような絶縁キャップ４００をステータ２００の平板２５０に装着することにより、ステータ２００とステータ巻線とが電気的に絶縁される。これにより、ステータ巻線により構成されるコイルの絶縁破壊を防止できる。このような絶縁キャップ４００は、ＰＢＴ（Poly-butylene-terephtalate：ポリブチレンテレフタレート）又はＰＰＴ（Polypropylene terephtalate：ポリプロピレンテレフタレート）等の絶縁性の樹脂（絶縁材）を用いた射出成型により形成される。

ロータ３００は、ステータ２００と同じ材質の磁性材料からなり、ステータ２００に対して回転自在に設けられている。より具体的には、ロータ３００は、ロータ３００の回転軸回りの回転によりステータ２００の各ステータティースとの間のギャップパーミアンスが変化するようにステータ２００に対して回転可能に設けられる。例えば、ロータ３００の軸倍角が「３」であり、所与の半径の円周線を基準に、該円周線の１周につき、平面視において外径側の外形輪郭線を３周期で変化する形状を有している。そして、平板２５０に対して起こされたステータティースの内側（内径側、内周側）の面と対向するロータ３００の外周側の面が、ロータ３００の１回転につき３周期でギャップパーミアンスが変化するようになっている。

次に、ロータ３００の回転によって検出巻線から出力される検出信号を取り出すためのステータ巻線について説明する。ステータ巻線は、励磁巻線と検出巻線とから構成され、励磁巻線により励磁した状態で、ステータ２００に対するロータ３００の回転により、検出巻線の信号が変化する。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）に、ステータ２００のステータティースに設けられるステータ巻線の説明図を示す。図８（Ａ）は、ステータ巻線を構成する励磁巻線の説明図を表す。図８（Ｂ）は、ステータ巻線を構成する検出巻線の説明図を表す。図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、図１のロータ３００の回転軸方向にレゾルバ１００を見た平面図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。図８（Ａ）では、励磁巻線の巻き方向を模式的に示し、図８（Ｂ）では、検出巻線の巻き方向を模式的に示す。実際には、各ボビンのステータ巻線を電気的に接続する場合、各ステータ巻線間を接続する導線は、その間に形成された渡りピンを経由させる。

励磁巻線は、図８（Ａ）に示すように、隣接するステータティースの巻線方向が互いに反対方向となるように設けられる。各ステータティースに設けられる励磁巻線は、例えばコイル巻線とすることができる。このような励磁巻線と電気的に接続される端子Ｒ１、Ｒ２間に、励磁信号が与えられる。

また、図８（Ｂ）に示すように、２相の検出信号を得るために、検出巻線は２組の巻線部材からなる。２相の検出信号の第１相（例えばＳＩＮ相）の検出信号を得るための検出巻線は、例えばステータティース２１０ａから反時計回りにステータティース２１０ｇまで、１つおきに各ステータティースに巻回される。一方、２相の検出信号の第２相（例えばＣＯＳ相）の検出信号を得るための検出用の巻線部材は、例えばステータティース２１０ｂから反時計回りにステータティース２１０ｈまで、１つおきに各ステータティースに巻回される。第１相の検出信号は、端子Ｓ１、Ｓ３間の信号として検出され、第２相の検出信号は、端子Ｓ２、Ｓ４間の信号として検出される。各ステータティースに設けられる検出巻線は、例えばコイル巻線とすることができる。

このように、ステータティース２１０ａ、２１０ｃ、２１０ｅ、２１０ｇが挿入孔に挿入されるボビン４１０ａ、４１０ｃ、４１０ｅ、４１０ｇのそれぞれの外側には、励磁巻線及び第１相（ＳＩＮ相）の検出巻線が巻回される。ステータティース２１０ｂ、２１０ｄ、２１０ｆ、２１０ｈが挿入孔に挿入されるボビン４１０ｂ、４１０ｄ、４１０ｆ、４１０ｈのそれぞれの外側には、励磁巻線及び第２相（ＣＯＳ相）の検出巻線が巻回される。

なお、本実施形態では、励磁巻線の巻き方向は、図８（Ａ）に示す方向に限定されるものではない。また、本実施形態では、検出巻線の巻き方向は、図８（Ｂ）に示す方向に限定されるものではない。

以上のような構成を有するレゾルバ１００では、ステータ２００に対するロータ３００の回転によって、次のような磁気回路が形成される。

図９に、図１のレゾルバ１００の上面図を表す。図９は、図１のロータ３００の回転軸方向にレゾルバ１００を見た平面図であり、図１又は図２と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。なお、図９では、説明の便宜上、絶縁キャップ４００の図示を省略すると共に、ステータ２００に対してロータ３００が回転状態のときのある時刻における磁束の向きを模式的に示している。また、図９において、巻線磁芯としての各ステータティースを通る磁束の向きを模式的に示している。

絶縁キャップ４００を介してステータ２００のステータティースにステータ巻線が設けられており、ロータ３００が回転すると、ロータ３００を介して隣接するステータティース間で磁気回路が形成される。本実施形態では、図９に示すように、隣接するステータティースを通る磁束の向きが反対方向となるようにステータ巻線が設けられているため、ロータ３００の回転によって、各ステータティースとの間のギャップパーミアンスの変化に応じて、各ステータティースに巻回されるステータ巻線に発生する電流もまた変化し、例えば検出巻線に発生する電流波形を正弦波状にすることができる。

以上のような構成を有するステータ２００は、磁性材料として１枚の電磁鋼板により構成されるため、材料費として高価である上に折り曲げプレス加工による曲げに弱く、曲げによる加工精度や信頼性を維持できにくい積層電磁鋼板を採用する場合に比べて、低コストで、曲げによる加工精度や信頼性を維持できるようになる。しかも、曲げ加工による磁性材料の粒状破壊を防止し、曲げ加工前の磁気特性を確保することにより高精度な角度検出を可能とする。

次に、本実施形態におけるレゾルバ１００の製造方法について説明する。

図１０に、本実施形態におけるレゾルバ１００の製造方法の一例のフロー図を表す。
図１１に、折り曲げプレス加工前の本実施形態におけるステータ２００を構成する平板２５０の斜視図を示す。図１１において、図１又は図２と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態におけるレゾルバ１００を製造するために、まず、ステータ形状加工工程においてステータ２００の形状を加工した（ステップＳ１０）後に、折り曲げプレス加工工程（曲げ工程）において、平板状のステータ２００のステータティースを折り曲げて、複数のステータティースが平板面に対して起こされる（ステップＳ１２）。その結果、図２に示すように、平板２５０に対してステータティース２１０ａ〜２１０ｈが起こされる。

即ち、ステップＳ１０のステータ形状加工工程では、ステップＳ１２の折り曲げプレス加工を行うために、図１１に示すように、プレス加工により、１枚の電磁鋼板、普通鋼であるＳＰＣＣ、機械構造用炭素鋼であるＳ４５Ｃ又はＳ１０Ｃを材質とする環状の磁性材料からなる平板の内径側の縁部にステータティースが形成されて、ステータ２００の形状が形成される。

そして、ステップＳ１２では、図３に示すように、折り曲げプレス加工により、ステップＳ１０において形成された複数のステータティースを、断面視において、その根元部分がＲ形状となるように加工される。この結果、ステータティース２１０ａ〜２１０ｈは、ステータ２００の平板面に対して略垂直となるように起こされる。

続いて、絶縁キャップ取り付け工程として、図５に示す絶縁キャップ４００を、そのボビンに設けられた挿入孔に、ステップＳ１２で起こされたステータティースを挿入して、平板２５０に取り付ける（ステップＳ１４）。このとき、絶縁キャップ４００に設けられた１又は複数の係止部により、平板２５０に係止することで取り付けられる。

その後、巻線部材取り付け工程として、ステップＳ１２で起こされたステータティース２１０ａ〜２１０ｈの各ステータティースを巻線磁芯として、各ステータティースの外側にステータ巻線が設けられる（ステップＳ１６）。こうして起こされたステータティースのそれぞれの周囲に、励磁用の励磁巻線及び検出用の検出巻線が設けられる。なお、ボビンにステータ巻線を取り付けた絶縁キャップ４００を、平板２５０に装着するようにしてもよい。

次に、別工程で、ロータ３００がプレス加工により形成される。本実施形態では、ロータ３００は、環状の平板であるが、平面視において外径側の外形輪郭線が３周期で変化する形状を有している。そして、ロータ取り付け工程として、ロータ３００が、ステータ２００に対して回転自在となるように、ステータ２００の内径側に設けられる（ステップＳ１８）。より具体的には、ロータ取り付け工程において、ロータ３００は、ロータ３００の回転軸回りの回転によりロータ３００の外側の側面とステータ２００の各ステータティースとの間のギャップパーミアンスが変化するようにステータ２００に対して回転可能に設けられる。以上のように、本実施形態におけるレゾルバ１００が製造される。

以上説明したように、本実施形態によれば、検出精度をより向上させ、低コストで、部品点数が少ないレゾルバ１００を製造できるようになる。

このようなレゾルバ１００は、次のような角度検出システムに適用される。

図１２に、本実施形態におけるレゾルバ１００が適用された角度検出システム１０の構成例の機能ブロック図を示す。図１２において、図１、図８（Ａ）又は図８（Ｂ）と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態における角度検出システム１０は、レゾルバ１００と、Ｒ／Ｄ変換器（広義には変換器、変換装置）５００とを含む。レゾルバ１００は、ステータと、該ステータに対して回転可能に設けられたロータとを含み、１相の励磁信号Ｒ１、Ｒ２により励磁された状態で、ステータに対するロータの回転角度に応じた２相の検出信号Ｓ１〜Ｓ４を出力する。Ｒ／Ｄ変換器５００は、レゾルバ１００に対する励磁信号Ｒ１、Ｒ２を生成すると共に、レゾルバ１００からの２相の検出信号Ｓ１〜Ｓ４をデジタル変換したデジタル信号を生成し、シリアルクロックＳＣＫに同期して該デジタル信号に対応したシリアルデータを出力する。このシリアルデータが、レゾルバ１００によって検出された回転角度に対応した制御処理に供される。

なお、図１２では、Ｒ／Ｄ変換器５００がレゾルバ１００の外部に設けられているものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、レゾルバ１００が、Ｒ／Ｄ変換器５００を内蔵するようにしてもよい。こうすることで、励磁信号及び検出信号にノイズが混入しにくくなり、より一層、角度の検出精度を向上させることができるようになる。

〔具体的なシステム構成例〕
本実施形態におけるレゾルバは、例えば、車載用のモーター又は発電機の角度検出器として搭載されたり、産業機器用のモーター又は発電機の角度検出器として搭載されたりする。以下では、このような角度検出器として上記の実施形態におけるレゾルバが適用される角度検出システムの具体的な構成例について説明する。

図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）に、本実施形態におけるレゾルバが適用されるシステムの具体的な構成例を示す。図１３（Ａ）は、ハイブリッド車両のモーター及び発電機の回転位置を検出するハイブリッドエンジンシステムの構成例を表す。図１３（Ｂ）は、車両の操舵装置におけるステアリング操作を補助する電動式のパワーステアリングシステムの構成例を表す。

図１３（Ａ）に示すハイブリッドエンジンシステム１２００は、エンジン１２１０、モーター１２２０、発電機１２３０、バッテリー１２４０、インバーター装置１２５０、動力分配装置１２６０、ディファレンシャルギヤ１２７０及び駆動輪１２８０、１２９０を有し、図示しない制御システムによって制御される。エンジン１２１０は、ガソリンエンジンであり、クランク軸１２１２を回転駆動する。モーター１２２０及び発電機１２３０には、インバーター装置１２５０を介してバッテリー１２４０が接続されており、バッテリー１２４０からの電力供給を受けて駆動軸１２２２を回転駆動する。一方、発電機１２３０は、回転軸１２３２の回転により発生させた起電力をインバーター装置１２５０を介してバッテリー１２４０に充電することができる。動力分配装置１２６０には、クランク軸１２１２、駆動軸１２２２及び回転軸１２３２が機械的に結合されている。動力分配装置１２６０は、これら３軸のうちの２軸の動力に応じて残りの１軸の回転数、トルクが決される特性を有し、例えばクランク軸１２１２の動力を、回転軸１２３２に出力する動力やモーター１２２０との間でやり取りされる動力に分配する。

動力分配装置１２６０からの動力が伝達され、駆動軸１２２２に結合される動力伝達ギヤ１２７２は、ディファレンシャルギヤ１２７０に結合されており、動力伝達ギヤ１２７２からの動力は、駆動軸１２８２を介して駆動輪１２８０、１２９０に伝達される。

このようなハイブリッドエンジンシステム１２００において、モーター１２２０の駆動軸１２２２にロータが取り付けられるレゾルバ１２０２と、発電機１２３０の回転軸１２３２にロータが取り付けられるレゾルバ１２０４とが設けられる。レゾルバ１２０２は、モーター１２２０の駆動軸１２２２の回転位置（回転角度）を検出し、その検出結果を図示しない制御システムに出力する。レゾルバ１２０４は、発電機１２３０の回転軸１２３２の回転位置（回転角度）を検出し、その検出結果を図示しない制御システムに出力する。図示しない制御システムは、レゾルバ１２０２、１２０４からの検出結果に基づいて、例えばエンジン１２１０の回転角加速度を決定してエンジン１２１０を制御する。

レゾルバ１２０２、１２０４の少なくとも１つは、本実施形態におけるレゾルバが採用される。

これによって、例えばハイブリッド車両が低速時及び停止時には、エンジン１２１０を停止し、バッテリー１２４０、インバーター装置１２５０及びモーター１２２０により駆動輪１２８０、１２９０に動力を伝達させ、それ以外ではエンジン１２１０及びモーター１２２０の両方で駆動輪１２８０、１２９０に動力を伝達させることができる。そして、減速時や制御時には、駆動輪が１２８０、１２９０の駆動によって発電機１２３０の回転軸を回転させて制動エネルギーを電力に変換して、インバーター装置１２５０を介してバッテリー１２４０に充電させる。

なお、ハイブリッドエンジンシステム１２００の構成は、図１３（Ａ）に示す構成に限定されるものではなく、本実施形態におけるレゾルバは種々の構成のハイブリッドエンジンシステムに適用できる。

図１３（Ｂ）に示す電動式パワーステアリングシステム１３００は、ステアリングホイール１３１０、ステアリング軸１３２０、ジョイント１３３０、ピニオン軸１３４０、操舵軸１３５０、モーター１３６０を有する。ステアリング軸１３２０の先端に固定されたステアリングホイール１３１０を回転させると、ジョイント１３３０を介してピニオン軸１３４０を回転させる。ピニオン軸１３４０の回転力は、操舵軸１３５０の軸線方向の往復動に変換され、図示しない操舵輪の転蛇角を変化させる。この操舵軸１３５０にはモーター１３６０が同軸状に結合されており、ステアリングホイール１３１０の回転による操舵軸１３５０の往復動を補助するようにモーター１３６０が駆動力を与えるようになっている。

このような電動式パワーステアリングシステム１３００において、モーター１３６０の駆動軸にロータが取り付けられるレゾルバ１３７０が設けられる。レゾルバ１３７０は、モーター１３６０の駆動軸の回転位置（回転角度）を検出し、その検出結果を図示しない制御システムに出力する。図示しない制御システムは、レゾルバ１３７０からの検出結果に基づいて、例えばステアリングホイール１３１０の回転方向を検出し、その方向の回転力を補助するようにモーター１３６０を制御する。

レゾルバ１３７０は、本実施形態におけるレゾルバが採用される。

なお、電動式パワーステアリングシステム１３００の構成は、図１３（Ｂ）に示す構成に限定されるものではなく、本実施形態におけるレゾルバは種々の構成の電動式パワーステアリングシステムに適用できる。

また、本実施形態におけるレゾルバは、上記のシステムに適用されるものに限定されず、産業機器やその他の種々のシステムに適用できることは言うまでもない。

以上、本発明に係るレゾルバ及びレゾルバの製造方法を本実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

（１）本実施形態では、レゾルバが、１相励磁２相出力型であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施形態におけるレゾルバが、励磁信号が１相以外の相を有する信号であったり、検出信号が２相以外の相を有する信号であったりしてもよい。

（２）本実施形態では、磁性材料からなるステータの材質が１枚の電磁鋼板、普通鋼又は機械構造用炭素鋼鋼材であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

（３）本実施形態では、ステータが８個のステータティースを有するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ステータが有するステータティースが、１０個、１２個又は１４個であってもよい。

（４）本実施形態では、いわゆるインナーロータ型の角度検出装置としてのレゾルバを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明に係るレゾルバが、いわゆるアウターロータ型であってもよい。この場合、ステータティースの外側（外径側、外周側）の面と対向するロータの内周側の面が、ロータの１回転につき３周期でギャップパーミアンスが変化する。

（５）本実施形態では、軸倍角「３」のロータを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば軸倍角「５」のロータであってもよい。この場合、環状の平板であるロータの形状が、所与の半径の円周線を基準に、該円周線の１周につき、平面視において外径側の外形輪郭線を５周期で変化する形状とするようにしてもよい。即ち、ロータは、平面視において、平板の内側輪郭線の径が周期的に変化する形状を有する。

（６）本実施形態では、すべての係止部がステータの平板の縁部に係止するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも１つの係止部が、ステータの平板の縁部に係止するものであればよい。

（７）本実施形態では、絶縁キャップ４００を介してステータ巻線をステータティースの外側に設ける例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、絶縁キャップ４００が省略された構成であってもよい。

１０…角度検出システム、 １００…レゾルバ、 ２００…ステータ、
２１０ａ〜２１０ｈ…ステータティース、 ２５０…平板、 ３００…ロータ、
４００…絶縁キャップ、 ４１０ａ〜４１０ｈ…ボビン、 ４５０…コネクタ部、
４５２，４５４，４７０ａ〜４７０ｇ…係止部、 ４６１〜４６６…端子ピン挿入孔、
４７１〜４７６…端子ピン、 ４８０ａ〜４８０ｇ…渡りピン、
５００…Ｒ／Ｄ変換器、 １２００…ハイブリッドエンジンシステム、
１２１０…エンジン、 １２１２…クランク軸、 １２２０，１３６０…モーター、
１２２２，１２８２…駆動軸、 １２３０…発電機、 １２３２…回転軸、
１２４０…バッテリー、 １２５０…インバーター装置、 １２６０…動力分配装置、
１２７０…ディファレンシャルギヤ、 １２７２…動力伝達ギヤ、
１２８０，１２９０…駆動輪、 １３００…電動式パワーステアリングシステム、
１３１０…ステアリングホイール、 １３２０…ステアリング軸、
１３３０…ジョイント、 １３４０…ピニオン軸、 １３５０…操舵軸

Claims (9)

1. 環状の磁性材料の平板に形成され曲げ加工により該平板面に対して起こされた複数のステータティースを有し、各ステータティースを巻線磁芯として励磁用の巻線部材及び検出用の巻線部材が設けられたステータと、
   磁性材料からなり、回転軸回りの回転により前記各ステータティースとの間のギャップパーミアンスが変化するように前記ステータに対して回転可能に設けられたロータとを含み、
   前記曲げ加工による曲げ内側の各ステータティース及び前記平板の断面形状が、Ｒ形状であり、
   前記曲げ加工における曲げ半径をｒ１、平板の厚さをｔとしたとき、ｒ１≧ｔの関係を有することを特徴とするレゾルバ。
2. 環状の磁性材料の平板に形成され曲げ加工により該平板面に対して起こされた複数のステータティースを有し、各ステータティースを巻線磁芯として励磁用の巻線部材及び検出用の巻線部材が設けられたステータと、
   磁性材料からなり、回転軸回りの回転により前記各ステータティースとの間のギャップパーミアンスが変化するように前記ステータに対して回転可能に設けられたロータとを含み、
   前記曲げ加工による曲げ内側の各ステータティース及び前記平板の断面形状が、Ｒ形状であり、
   前記平板の厚さをｔとしたとき、前記曲げ加工における曲げ半径の中心から曲げ外側の面までの距離ｒ２は、次式の関係を有することを特徴とするレゾルバ。
   

   
3. 請求項２において、
   前記曲げ加工における曲げ半径をｒ１、平板の厚さをｔとしたとき、ｒ１≧ｔの関係を有することを特徴とするレゾルバ。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記ロータの回転により、前記ロータの外側と前記各ステータティースとの間のギャップパーミアンスが変化するインナーロータ型であることを特徴とするレゾルバ。
5. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記ロータの回転により、前記ロータの内側と前記各ステータティースとの間のギャップパーミアンスが変化するアウターロータ型であることを特徴とするレゾルバ。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   前記ステータに対する前記ロータの回転角に応じた前記巻線部材からの出力信号に対応したデジタル信号を出力する変換器を含むことを特徴とするレゾルバ。
7. レゾルバの製造方法であって、
   磁性材料からなる環状の平板の縁部に形成されたステータの複数のステータティースを曲げ加工する曲げ工程と、
   前記複数のステータティースの各ステータティースを巻線磁芯として励磁用及び検出用の複数のステータ巻線を取り付ける巻線部材取り付け工程と、
   磁性材料からなり、回転軸回りの回転により前記各ステータティースとの間のギャップパーミアンスが変化するように前記ステータに対して回転可能にロータを取り付けるロータ取り付け工程とを含み、
   前記曲げ工程は、
   曲げ内側の各ステータティース及び前記平板の断面形状が、Ｒ形状となるように前記複数のステータティースを前記平板面に対して起こし、
   前記曲げ加工における曲げ半径をｒ１、平板の厚さをｔとしたとき、ｒ１≧ｔの関係を有することを特徴とするレゾルバの製造方法。
8. レゾルバの製造方法であって、
   磁性材料からなる環状の平板の縁部に形成されたステータの複数のステータティースを曲げ加工する曲げ工程と、
   前記複数のステータティースの各ステータティースを巻線磁芯として励磁用及び検出用の複数のステータ巻線を取り付ける巻線部材取り付け工程と、
   磁性材料からなり、回転軸回りの回転により前記各ステータティースとの間のギャップパーミアンスが変化するように前記ステータに対して回転可能にロータを取り付けるロータ取り付け工程とを含み、
   前記曲げ工程は、
   曲げ内側の各ステータティース及び前記平板の断面形状が、Ｒ形状となるように前記複数のステータティースを前記平板面に対して起こし、
   前記平板の厚さをｔとしたとき、前記曲げ加工における曲げ半径の中心から曲げ外側の面までの距離ｒ２は、次式の関係を有することを特徴とするレゾルバの製造方法。
   

   
9. 請求項８において、
   前記曲げ加工における曲げ半径をｒ１、平板の厚さをｔとしたとき、ｒ１≧ｔの関係を有することを特徴とするレゾルバの製造方法。

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