JP5583246B1 - レゾルバのステータ及びレゾルバ - Google Patents

Abstract

【課題】ステータが大径であっても生産性、性能に優れたステータを得られるようにする。
【解決手段】ティース１１を有する環状のコア１０と、その一部を覆うインシュレータ２０と、ティース１１に巻き付けられた巻線と、巻線、渡り線を覆うカバーを有するレゾルバのステータにおいて、インシュレータ２０は巻線部２１と渡り線部２２と防護壁２３と島部２４，２５を備え、島部２４，２５にはインシュレータ２０の周方向に長い断面形状を有するボス３１と、ボス３１と連結されて位置決め凸部３２が形成されている。各分割カバー４０は突出部４３，４４を有し、突出部４３，４４に穴４５が形成されている。分割カバー４０は穴４５の内周面に形成された位置決め凹部４７が位置決め凸部３２と嵌合され、防護壁２３と位置決め凸部３２との間に側壁４２が挟み込まれて位置決めされ、穴４５に挿通されたボス３１の先端が溶融されて島部２４，２５に溶着固定される。
【選択図】図７

Description

この発明は回転角を検出するレゾルバに関し、特にその巻線部及び渡り線部を保護するカバーを有するステータの構造に関する。

図１０はこの種のカバーを具備するレゾルバのステータの従来例として、特許文献１に記載されている構成を示したものである。図１０中、１は輪状ステータ体であり、この輪状ステータ体１の内方に突出して形成された複数の磁極２には、第１、第２輪状絶縁板３，４を介してステータ巻線５が巻回されている。輪状ステータ体１の両面には、樹脂のポッティング処理６又は接着によって第１、第２輪状巻線カバー７，８が取り付けられ、これら第１、第２輪状巻線カバー７，８によってステータ巻線５は覆われている。

特開２００３−２０９９４６号公報

ところで、レゾルバは従来より各種サーボ機構において使用されているが、近年においてはハイブリッド車などへのアプリケーションのために、外径が例えばφ２５０ｍｍ程度といった従来より大型のレゾルバが必要とされる状況が生じている。

このような大型のレゾルバでは、ステータがカバーを備える構成の場合、カバーも大型（大径）となるが、カバーは一般に薄さが要求されるものであって、薄い大径のカバーを一部品で構成することは生産性や性能面で問題が生じていた。

即ち、カバーは一般に樹脂製とされるが、大径のカバーを反りや凹凸のない十分な平面度で歩留まりよく作製することは容易ではなく、そのような反りや凹凸のあるカバーを取り付けることはカバー取り付けによる反力（内部応力）がステータ内に生じることになり、性能や強度、寿命に悪影響を及ぼす要因となる。

この発明の目的はこのような状況に鑑み、大型のレゾルバであってもカバーを高精度で歩留まりよく作製できるようにし、かつカバーの取り付けも容易として、生産性及び性能に優れたステータを提供することにある。

請求項１の発明によれば、複数のティースが内周面もしくは外周面に周方向に配列されて突出形成されている環状のコアと、コアの一部を覆う環状のインシュレータと、インシュレータを介してティースに巻き付けられた巻線と、巻線及びその延長の渡り線を覆うカバーとを有するレゾルバのステータにおいて、インシュレータは巻線が巻き付けられる巻線部と、渡り線が配置される環状の渡り線部と、渡り線部の巻線部とは反対側に設けられた防護壁と、防護壁の渡り線部とは反対側に周方向に配列されて突出形成された複数の島部とを備え、島部にはインシュレータの周方向に長い断面形状を有するボスが形成され、さらにボスより低い位置決め凸部がボスの防護壁側の側面の一部と連結されて島部に形成され、カバーは周方向に分割された複数の分割カバーよりなり、各分割カバーは島部に対応する突出部を有し、突出部には穴が形成され、各分割カバーは前記穴の内周面に形成された位置決め凹部が前記位置決め凸部と嵌合され、前記防護壁と前記位置決め凸部との間に側壁が挟み込まれて位置決めされ、前記穴に挿通された前記ボスの先端が溶融されて前記島部に溶着固定されているものとされる。

請求項２の発明では請求項１の発明において、前記穴のまわりに溶融されたボスが充填溶着される凹部が形成されているものとされる。

請求項３の発明では請求項２の発明において、前記凹部はさら座ぐり形状をなすものとされる。

請求項４の発明では請求項１乃至３のいずれかの発明において、溶着固定は超音波溶着によるものとされる。

請求項５の発明によれば、レゾルバは請求項１乃至４記載のいずれかのステータを有するものとされる。

この発明によれば、カバーを分割し、複数の分割カバーによって巻線及び渡り線を覆うカバーを構成するものとなっている。よって、ステータが大径であっても平面度に優れた高精度のカバーを歩留まりよく作製することができ、カバー取り付けによりステータ内に性能や強度、寿命等に悪影響を及ぼす内部応力が生じるといった問題も発生しない。

また、カバーを分割したことにより、分割カバーの溶着固定時に不安定となり、倒れるといった問題が新たに顕在化するが、この発明ではそのような倒れを防止することができるものとなっており、溶着固定を容易に行えるものとなっている。

加えて、溶着固定に使用するボスをインシュレータの周方向に長い断面形状を有するものとして断面積を大とし、さらに位置決め凸部をボスに連結して設けているため、ボスの強度が向上し、溶着時にボスが座屈するといった現象の発生を回避することができる。

これらの点でこの発明によれば、カバーを備える大径のステータであっても生産性及び性能に優れたステータを得ることができる。

この発明によるステータの一実施例を示す平面図。 コアとインシュレータがインサート成形によって一体化された状態を示す平面図。 コアとインシュレータがインサート成形によって一体化された状態を示す斜視図。 Ａは図２のＡ部部分拡大図、Ｂは図３のＢ部部分拡大図。 Ａは図１に示したステータにおける第１の分割カバーを示す平面図、Ｂはその正面図、Ｃはその底面図、ＤはＢのＧＧ線拡大断面図、ＥはＤのＨ部部分拡大図、ＦはＣのＪ部部分拡大図。 Ａは図５に示したカバーの上方から見た斜視図、Ｂは図５に示したカバーの下方から見た斜視図、Ｃは図５に示したカバーの突出部の上方から見た部分拡大斜視図、Ｄは図５に示したカバーの突出部の下方から見た部分拡大斜視図。 Ａは図１に示したステータにおける分割カバーの取り付けを説明するための図、Ｂは図１に示したステータにおける分割カバーの取り付けを説明するための一部透視図とした図。 図１に示したステータにおける分割カバーの取り付けを説明するための図。 図１に示したステータとロータとよりなるレゾルバの平面図。 ステータの従来構成例を示す断面図。

この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。

図１はこの発明によるレゾルバのステータの一実施例の構成を示したものであり、ステータ１００はコア１０とインシュレータ２０と巻線（図１では隠れて見えない）と７つの第１の分割カバー４０と第２の分割カバー５０とによって構成されている。なお、ハーネスの図示は省略している。

図２〜６はコア１０、インシュレータ２０及び第１の分割カバー４０の詳細を示したものであり、まず、これら図２〜６を参照して各部の構成を説明する。

磁性材よりなるコア１０は図３に示したように環状をなし、その内周面には複数のティース１１が周方向に等角間隔で配列されて突出形成されている。ティース１１はこの例では１２°間隔で３０個形成されている。

インシュレータ２０はインサート成形によりコア１０と一体化される。図２及び図３はコア１０とインシュレータ２０がインサート成形によって一体化された状態を示したものであり、図４はその要部詳細を示したものである。

インシュレータ２０は図２，３に示したようにコア１０の一部を覆う環状をなし、この例ではコア１０の内周側においてコア１０の表裏両面を覆うように形成されている。インシュレータ２０は巻線部２１と渡り線部２２と防護壁２３と島部２４，２５とハーネス取り付け部２６とを備えている。インシュレータ２０の構成材料には例えばナイロンが使用される。

巻線部２１は各ティース１１の回りを囲むように設けられており、この巻線部２１に巻線（励磁巻線、検出巻線）が巻き付けられる。なお、各ティース１１の内端面（ロータと対向する先端面）は露出されている。

渡り線部２２は巻線部２１に続いてコア１０の表面１０ａ及び裏面１０ｂにそれぞれ設けられている。各巻線部２１の外周側に位置して環状をなす渡り線部２２は巻線の延長である渡り線を配置するための部分であり、基本的には一方の渡り線部２２（この例ではコア１０の表面１０ａ側の渡り線部２２）が渡り線配置に使用される。

コア１０の表面１０ａ側の渡り線部２２には各巻線部２１（各ティース１１）に対応して図４Ａ，Ｂに示したように長円柱状の渡りボス２７が突出形成され、さらに渡りボス２７を周方向に挟んで２本の円柱状の渡りボス２８が突出形成されている。また、隣接する巻線部２１間にそれぞれ位置するように略半円柱状をなす渡りボス２９が突出形成されている。これら渡りボス２７〜２９は渡り線の引っ掛けや位置決めに使用される。

防護壁２３は渡り線部２２の外周（巻線部２１とは反対側）に設けられている。防護壁２３は突条をなし、渡り線部２２を囲むように形成されている。防護壁２３は巻線部２１に巻き付けられた巻線に塗布、含浸されるワニスが外周に流れ出すのを防止すると共に、渡り線の外側へのはみ出しを防止し、渡り線を保護する機能を有する。

島部２４，２５は防護壁２３の外周（渡り線部２２とは反対側）にコア１０と接し、径方向に突出されて形成されている。島部２４は島部２５より周方向の長さが大とされ、９０°間隔で周方向に配列されて形成されている。図２，３では隠れて見えないが、コア１０の裏面１０ｂ側には４つの島部２４が設けられている。一方、コア１０の表面１０ａ側においては島部２４は３つとされ、島部２４が欠落した部分にはハーネス取り付け部２６が形成されている。ハーネス取り付け部２６はコア１０の外周より突出するように形成されている。なお、ハーネス取り付け部２６の詳細説明はこの例では省略する。

島部２５は周方向において島部２４を挟むように形成されている。環状をなすインシュレータ２０を、島部２４がそれぞれ円弧の中央に位置するように中心角９０°の４つの領域に分けた場合、コア１０の表面１０ａのハーネス取り付け部２６が位置する領域を除いて、コア１０の表面１０ａ及び裏面１０ｂの各領域には１つの島部２４と２つの島部２５が存在している。島部２５は中心角９０°の円弧の両端にそれぞれ位置されている。なお、ハーネス取り付け部２６が位置するコア１０の表面１０ａの領域の中心角９０°の円弧の両端にも島部２５がそれぞれ形成されている。

各島部２５には環状をなすインシュレータ２０の周方向に長い断面形状を有するボス３１が形成されている。ボス３１はこの例では図４に示したように断面形状が長円形（角丸長方形）をなす長円柱形状をなすものとされている。各島部２５には、さらに位置決め凸部３２が形成されている。位置決め凸部３２は四角柱状をなし、ボス３１の防護壁２３側の側面の一部と連結されて形成されている。位置決め凸部３２はボス３１より高さが低く、周方向の長さはボス３１より短かいものとされ、ボス３１の防護壁２３側の側面の中央から突出した形態となっている。

一方、各島部２４にも島部２５と同様にボス３１と位置決め凸部３２が形成されている。なお、ハーネス取り付け部２６の幅方向両端には図２，３に示したようにボス３１がそれぞれ形成されている。

分割カバー４０は図５，６に示したように中心角９０°の円弧状をなす天板部４１と、天板部４１の外周に設けられた側壁４２と、側壁４２の外周に径方向に突出して設けられた突出部４３，４４とよりなる。突出部４３は分割カバー４０の周方向中央に位置し、突出部４４は分割カバー４０の周方向両端にそれぞれ位置されている。これら突出部４３，４４はインシュレータ２０を中心角９０°で分けた領域に存在する島部２４及び２つの島部２５の位置、大きさとそれぞれ対応するように形成されている。

突出部４３，４４には長円形をなす穴４５がそれぞれ貫通形成されている。穴４５はインシュレータ２０のボス３１と対応して形成されている。突出部４３，４４の上面側において各穴４５のまわりには図５Ｅ，図６Ｃに示したようにさら座ぐり形状をなす凹部４６が形成されている。また、側壁４２側において穴４５の内周面には図５Ｅ，図６Ｄに示したように位置決め凹部４７が形成されている。位置決め凹部４７はインシュレータ２０の位置決め凸部３２と対応して形成されている。

一方、分割カバー５０は図１に示したような形状を有するものとされ、中心角９０°の円弧状をなす天板部５１と、天板部５１の外周に設けられた側壁５２と、側壁５２の外周に径方向に突出して設けられた突出部５３と、ハーネスカバー部５４とよりなる。突出部５３は分割カバー５０の周方向両端にそれぞれ位置し、これら突出部５３の間にハーネスカバー部５４が形成されている。

突出部５３はインシュレータ２０のハーネス取り付け部２６が位置する中心角９０°の領域に存在する島部２５の位置、大きさと対応するように形成されており、分割カバー４０の突出部４４と同じ構成を有するものとされる。即ち、突出部５３には図１では隠れて見えないが、分割カバー４０の突出部４４の凹部４６を備えた穴４５及び位置決め凹部４７と同じ凹部を備えた穴と位置決め凹部が形成されている。

ハーネスカバー部５４はインシュレータ２０のハーネス取り付け部２６と対応し、天板部５１の外周側から径方向に突出して形成されており、ハーネス取り付け部２６を蓋する形状を有する。ハーネスカバー部５４の幅方向両端にはハーネス取り付け部２６のボス３１と対応して、図１では隠れて見えないが、凹部を備えた穴がそれぞれ形成されている。この凹部を備えた穴は分割カバー４０の突出部４４の凹部４６を備えた穴４５と同じ形状とされている。

上述したように、この例では各ティース１１に巻き付けられる巻線及びその延長の渡り線を覆うカバーを一部品で構成するのではなく、周方向に分割した分割カバー４０，５０によって構成するものとなっている。周方向の分割数は４であり、コア１０の表面１０ａ側のカバーは３つの分割カバー４０と１つの分割カバー５０によって構成され、コア１０の裏面１０ｂ側のカバーは４つの分割カバー４０によって構成されている。これら分割カバー４０，５０は樹脂製とされ、構成材料はこの例ではインシュレータ２０と同様、ナイロンとされる。

分割カバー４０，５０の取り付けは溶着固定によって行われ、分割カバー４０は突出部４３，４４においてインシュレータ２０の島部２４，２５に位置決め固定される。また、分割カバー５０は突出部５３がインシュレータ２０の島部２５に位置決め固定され、ハーネスカバー部５４がインシュレータ２０のハーネス取り付け部２６に固定される。

図７及び図８は分割カバー４０の突出部４４がインシュレータ２０の島部２５に位置決め固定される様子を示したものである。なお、図７，８では巻線や渡り線の図示は省略している。

図７に示したように突出部４４に形成されている位置決め凹部４７は島部２５に形成されている位置決め凸部３２に嵌合されて位置決めされ、島部２５に形成されているボス３１は突出部４４の穴４５に挿通される。この際、分割カバー４０の側壁４２はインシュレータ２０の防護壁２３と位置決め凸部３２との間に挟み込まれるものとなっている。

溶着固定は例えば超音波溶着によって行われ、ボス３１の先端が超音波印加により溶融され、溶融されたボス３１が図８に示したように穴４５のまわりに形成されている凹部４６に充填溶着されることによって突出部４４は島部４５に固定される。溶融固定されたボス３１の上面は凹部４６内に位置し、突出部４４の上面より突出するようなバリは発生しない。

分割カバー４０の突出部４３も突出部４４と同様、位置決め凹部４７がインシュレータ２０の島部２４の位置決め凸部３２に嵌合されて位置決めされ、穴４５に挿通された島部２４のボス３１の先端が超音波印加により溶融され、溶融されたボス３１が穴４５のまわりの凹部４６に充填溶着されることによって島部２４に固定される。この部分においても分割カバー４０の側壁４２はインシュレータ２０の防護壁２３と位置決め凸部３２との間に挟み込まれる。

分割カバー４０は上記のように３箇所で位置決めされると共に３箇所で側壁４２がインシュレータ２０に挟み込まれ、３つのボス３１によって固定されるものとなっており、コア１０の表面１０ａ側に３つ、裏面１０ｂ側に４つ取り付けられる。

分割カバー５０の突出部５３も分割カバー４０の突出部４４と同様に位置決めされて固定され、側壁５２はインシュレータ２０の防護壁２３と位置決め凸部３２との間に挟み込まれる。ハーネスカバー部５４は幅方向両端の穴にハーネス取り付け部２６のボス３１が挿通され、ボス３１の先端が超音波印加により溶融され、溶融されたボス３１が穴のまわりの凹部に充填溶着されることによってハーネス取り付け部２６に固定される。

分割カバー５０は上記のように２箇所で位置決めされると共に２箇所で側壁５２がインシュレータ２０に挟み込まれ、４つのボス３１によって固定されるものとなっている。

上述したように、分割カバー４０，５０は位置決め凹部がインシュレータ２０の位置決め凸部３２に嵌合されて位置決めされるものとなっているが、嵌合による内部応力の発生や変形を回避すべく、嵌合状態はわずかに隙間があるものとなっている。よって、特に分割カバー４０においては、その形状によってインシュレータ２０上に載置した際、倒れるような力が発生するため、位置決め凸部３２との嵌合だけでは倒れてしまうといった状況が生じるが、この例では側壁４２がインシュレータ２０に挟み込まれる構造となっているため、そのような倒れを防止することができるものとなっている。従って、分割カバー４０をインシュレータ２０上に載置した際、分割カバー４０は倒れることなく（動くことなく）、良好に位置決めされるため、溶着固定を治具等を用いることはなく、良好に行うことができる。なお、分割カバー５０はその形状からインシュレータ２０上に載置した際、倒れるといったことは生じにくい。

以上説明したように、この例ではカバーを環状の単一部品で構成するのではなく、周方向に分割した分割カバーによって構成するものとなっている。よって、レゾルバが大型であり、大径の（大きな）カバーが必要とされる場合であっても、環状の単一カバーを作製する場合と比べ、反りや凹凸のない良好な平面度を得やすく、歩留まりよくカバーを作製することができる。

また、歩留まりよく、十分な平面度を有するカバーを作製することができるため、カバー取り付けによってステータ内に内部応力が生じるといった問題も回避することができる。

さらに、環状のカバーであれば、インシュレータ上に載置しても不安定ではなく、そのまま溶着固定することができたのに対し、カバーを分割したことによって不安定となり、インシュレータ上に載置した際に倒れるといった問題が新たに生じるものの、上述したような構成を採用したことにより、そのような倒れも防止することができる。

加えて、溶着固定に使用するボスを単なる円柱形状ではなく、長円柱形状とし、断面積を大としたことにより、ボスの強度、耐久性が向上し、また仮に溶着時の印加荷重が大きくなったとしてもボスの根元が先に溶け出すといったいわゆる座屈現象を回避することができ、これにより溶着固定時の条件管理が容易となる。なお、ボスの根元に位置決め凸部が連結して設けられているため、この点でも溶着固定強度の低下を招く恐れがあるボスの座屈が防止される。

よって、これらの点で、大型のレゾルバであっても、生産性及び性能に優れたステータを提供することができる。

上述した実施例ではボス３１が挿通される穴のまわりに形成されている凹部はさら座ぐり形状をなすものとしているが、これに限らず、例えば深座ぐり形状としてもよい。

また、ボス３１は上述した例では長円柱形状とし、インシュレータの周方向に長い長円形の断面形状を有するものとしているが、これに限らず、断面形状を長方形としてもよく、また断面形状をインシュレータの周に沿うような円弧形状としてもよい。いずれにしてもインシュレータの周方向に長くして断面積を増大させる。これにより、例えばレゾルバの取り付け時等において、ステータ（コア）の外周側の部分を有効に使用することが可能となる。

カバーの分割数は４とし、４つの分割カバーによって環状のカバーを構成しているが、カバーの分割数は４に限定されるものではない。

分割カバーの溶着固定には超音波溶着に限らず、熱溶着等も用いることができる。但し、熱溶着等に比べ、超音波溶着は接続界面をより高いエネルギーで消滅させて一体化固定することができる点で優れている。

図９は図１に示したステータ１００にロータ２００が組み込まれてなるレゾルバの構成を示したものであり、ロータ２００が取り付けられる回転シャフトの図示は省略している。レゾルバはこのようにロータ２００がステータ１００の内周側に配置されるものに限らず、ティースがステータのコアの外周に形成され、ロータがステータの外周に配置されるものであっても、この発明を適用することができる。

１ 輪状ステータ体 ２ 磁極
３ 第１輪状絶縁板 ４ 第２輪状絶縁板
５ ステータ巻線 ６ ポッティング処理
７ 第１輪状巻線カバー ８ 第２輪状巻線カバー
１０ コア １０ａ 表面
１０ｂ 裏面 １１ ティース
２０ インシュレータ ２１ 巻線部
２２ 渡り線部 ２３ 防護壁
２４，２５ 島部 ２６ ハーネス取り付け部
２７，２８，２９ 渡りボス ３１ ボス
３２ 位置決め凸部 ４０ 分割カバー
４１ 天板部 ４２ 側壁
４３，４４ 突出部 ４５ 穴
４６ 凹部 ４７ 位置決め凹部
５０ 分割カバー ５１ 天板部
５２ 側壁 ５３ 突出部
５４ ハーネスカバー部 １００ ステータ
２００ ロータ

Claims (5)

1. 複数のティースが内周面もしくは外周面に周方向に配列されて突出形成されている環状のコアと、前記コアの一部を覆う環状のインシュレータと、前記インシュレータを介して前記ティースに巻き付けられた巻線と、前記巻線及びその延長の渡り線を覆うカバーとを有するレゾルバのステータであって、
   前記インシュレータは、前記巻線が巻き付けられる巻線部と、前記渡り線が配置される環状の渡り線部と、前記渡り線部の前記巻線部とは反対側に設けられた防護壁と、前記防護壁の前記渡り線部とは反対側に周方向に配列されて突出形成された複数の島部とを備え、前記島部には前記インシュレータの周方向に長い断面形状を有するボスが形成され、さらに前記ボスより低い位置決め凸部が前記ボスの前記防護壁側の側面の一部と連結されて前記島部に形成されており、
   前記カバーは周方向に分割された複数の分割カバーよりなり、前記各分割カバーは前記島部に対応する突出部を有し、前記突出部には穴が形成されており、
   前記各分割カバーは、前記穴の内周面に形成された位置決め凹部が前記位置決め凸部と嵌合され、前記防護壁と前記位置決め凸部との間に側壁が挟み込まれて位置決めされ、前記穴に挿通された前記ボスの先端が溶融されて前記島部に溶着固定されていることを特徴とするレゾルバのステータ。
2. 請求項１記載のレゾルバのステータにおいて、
   前記穴のまわりに前記溶融されたボスが充填溶着される凹部が形成されていることを特徴とするレゾルバのステータ。
3. 請求項２記載のレゾルバのステータにおいて、
   前記凹部はさら座ぐり形状をなすものとされていることを特徴とするレゾルバのステータ。
4. 請求項１乃至３記載のいずれかのレゾルバのステータにおいて、
   前記溶着固定は超音波溶着によることを特徴とするレゾルバのステータ。
5. 請求項１乃至４記載のいずれかのステータを有することを特徴とするレゾルバ。

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