JP5590709B2 - 回転角検出又は回転同期装置、絶縁キャップ - Google Patents

Description

本発明は、ステータ及びロータを有するレゾルバ、シンクロ等の回転角検出又は回転同期装置の構造、及びそのステータに装着される絶縁キャップに関する。

従来、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に応じた検出信号を出力する回転角検出装置としてのレゾルバが知られている（例えば、特許文献１参照）。ここで、図１２は、従来のレゾルバの構造を示した図である。図１２のレゾルバ９００は、内周面９１０ａから内方へ突出する複数のステータティース９２０が形成されたステータ９１０を備える。また、ステータ９１０の内側には、ロータ９８０が回転可能に設けられる。そのロータ９８０は、回転軸回りの回転によりステータティース９２０とのギャップパーミアンスが変化するようにステータ９１０に対して回転可能に設けられる。

各ステータティース９２０には、絶縁性の樹脂からなるボビン９４１を介してステータ巻線９５０が巻回される。そのステータ巻線９５０は、複数相の巻線から構成される。具体的には、ステータ巻線９５０は、励磁信号が入力されてステータティース９２０を励磁する励磁巻線９５１と、ロータ９８０の回転にともなって変化するギャップパーミアンスに応じた検出信号が出力される出力巻線９５２とを有する。

また、各ステータティース９２０には、その外側を覆うように樹脂製のボビン９４１が設けられる。そして、各ボビン９４１の外側にステータ巻線９５０が巻回される。これは、ステータ巻線９５０とステータティース９２０との絶縁を確保できる等の効果を狙ったものである。なお、これらボビン９４１を一体的に含んで絶縁キャップ９４０が構成される。

このような構成のレゾルバ９００では、励磁巻線９５１の両端線が接続されたコネクタピン９７１間に励磁信号が入力されると、ステータティース９２０が励磁される。この状態で、ロータ９８０が回転してギャップパーミアンスが変化すると、出力巻線９５２には、そのギャップパーミアンスに応じた検出信号が発生される。そして、出力巻線９５２の端線と接続されたコネクタピン９７１から出力される検出信号に基づいて、ロータ９８０の回転角が検出される。

また従来、レゾルバと同様の構造を有する回転同期装置としてのシンクロが知られている。このシンクロは、レゾルバと同様のステータ及びロータを有し、ステータティースに巻回される出力巻線からロータの回転角に応じて正弦波状に変化する互いに位相角が１２０度ずれた３相の信号を出力する。そして、同じ構造の２つのシンクロを接続すると、各シンクロから出力される信号の差に基づいて、一方のシンクロのロータが、他方のシンクロのロータと同じ回転角となるように回転される。すなわち、これら２つのシンクロが同期される。このように、シンクロは、一般的に、２個１組で用いられ、この場合、一方をシンクロ発信機と称し、他方をシンクロ受信機と称する。

特開２００３−３４４１０７号公報

ところで、レゾルバ、シンクロにおいては、回転角の検出精度を高めるためには、励磁巻線や出力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９００では、ステータティース９２０が内方に向けて設けられているため、励磁巻線９５１や出力巻線９５２を精度良く巻回ための機構が複雑になる。また、ステータティース９２０が内方に向けて設けられているため、巻回するためのスペースが狭くなる。また、従来のステータ９１０は、複数の電磁鋼板を積層するなどして、十分な厚さで構成されていたので、レゾルバ、シンクロの製造工程が複雑化するという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、レゾルバ、シンクロ等の回転角検出又は回転同期装置の構造を簡素化するとともに、その簡素化した回転角検出又は回転同期装置に装着される絶縁キャップを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の回転角検出又は回転同期装置は、磁性材料の平板に形成されその平板面に対して起立したステータティースを有するステータと、
磁性材料から構成され、回転軸回りの回転により前記ステータティースと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、
前記ステータティースが挿入される挿入孔が形成された樹脂製のボビンを有し、前記挿入孔に前記ステータティースが挿入されることで前記ステータに装着される絶縁キャップと、
前記ロータの回転にともなって変化する前記ギャップパーミアンスに応じた検出信号を出力させるための、前記ボビンを介して前記ステータティースに巻回されるステータ巻線と、を備え、
前記ボビンは、前記挿入孔の入口である挿入口付近が、前記挿入口になるほど徐々に孔が広くなるようにテーパー状に形成され、
前記挿入孔への前記ステータティースの挿入方向から見たときの前記ステータティースの断面及び前記挿入孔の断面が矩形状となっており、
前記挿入口付近は、矩形状の断面を構成する４辺のうち２つの長辺にのみに前記テーパー状に形成されたことを特徴とする。

これによれば、ステータティースが平板面に対して起立しているので、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。また、ステータが平板で形成されているので、ステータの構造を簡素化することができる。また、ステータには絶縁キャップが装着され、その絶縁キャップは、ステータティースが挿入される挿入孔が形成された樹脂製のボビンを有する。ステータ巻線は、そのボビンを介してステータティースに巻回されるので、ステータ巻線とステータティースとの絶縁を確保できる。さらに、ボビンは、挿入孔の入口である挿入口付近が、挿入口になるほど徐々に孔が広くなるようにテーパー状に形成されているので、起立したステータティースにボビンを挿入しやすくできる。これにより、ボビンを挿入する際に、ボビンとステータティースが接触することでステータティースの位置が変わってしまうのを防止できる。

また、本発明の回転角検出又は回転同期装置において、前記ステータティースは、その先端付近が、先端になるほど徐々に細くなるようにテーパー状に形成される。これにより、より一層、ステータティースにボビンを挿入しやすくできる。

本発明の絶縁キャップは、磁性材料の平板に形成されその平板面に対して起立したステータティースを有するステータに装着される絶縁キャップであって、
前記ステータティースが挿入される挿入孔が形成され、その挿入孔に前記ステータティースが挿入されて外側にステータ巻線が巻回される樹脂製のボビンを有し、
そのボビンは、前記挿入孔の入口である挿入口付近が、前記挿入口になるほど徐々に孔が広くなるようにテーパー状に形成され、
前記挿入孔への前記ステータティースの挿入方向から見たときの前記ステータティースの断面及び前記挿入孔の断面が矩形状となっており、
前記挿入口付近は、矩形状の断面を構成する４辺のうち２つの長辺にのみに前記テーパー状に形成されたことを特徴とする。

本発明の絶縁キャップによれば、ボビンの挿入口付近がテーパー状に形成されているので、起立したステータティースにボビンを挿入しやすくできる。

第一実施形態のレゾルバ１００の構成例の分解斜視図である。 第一実施形態のステータ２００及び絶縁キャップ４００の分解斜視図である。 ボビン４１０ｂの構造を説明する図である。 ロータ３００の構造の説明図である。 ステータ巻線の説明図である。 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た図である。 レゾルバ１００の製造方法の一例のフロー図である。 ボビンに形成された挿入孔に、ステータティースが挿入されていく様子を段階的に示した図である。 変形例１に係るステータティース２１１を示した図である。 変形例２に係るボビン４２０を示した図である。 シンクロの用途例を示した図である。 従来のレゾルバの構造を示した図である。

（第一実施形態）
次に、本発明に係る回転角検出装置としてのレゾルバの第一実施形態について説明する。図１は、第一実施形態のレゾルバ１００の構成例の分解斜視図である。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ともに、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は、図１のステータ２００及び絶縁キャップ４００の分解斜視図である。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回転角検出装置である。すなわち、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出力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、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）の縁部に形成される。また、これらのステータティースは、各ステータティースの面のうち少なくともロータ３００の側面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、電磁鋼板、普通鋼であるＳＰＣＣ又は機械構造用炭素鋼であるＳ４５ＣやＳ１０Ｃ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 Ｇ４０５１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 Ｇ４０５１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。

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。

また、ステータ２００に対して突出するように、外部からの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コネクタピン４７１〜４７６が設けられるコネクタユニット６００が設けられる。そして、図２に示すように、そのコネクタユニット６００の一部を構成する延設部２６０が、ステータ２００に対して突出するように設けられる。その延設部２６０は、ステータ２００を構成する平板２５０が延ばされて形成されたものである。また、延設部２６０は、内側がくり抜かれた四角の枠状とされている。

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その挿入孔に挿入されるとともに、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。

ここで、図３は、ボビン４１０ａ〜４１０ｈの構造を説明するための図であり、図３（ａ）は、図２の破線部４３０を抽出した図を示している。また、図３（ｂ）は、ボビンの正面図として、図３（ａ）のＡ方向からボビン４１０ｂを見た図を示している。なお、図３（ａ）のＡ方向は、絶縁キャップ４００の外周側から内周側の中心に向いた方向である。また、図３（ｃ）は、ボビンの上面図として、図３（ｂ）のＢ方向からボビン４１０ｂを見た図を示している。また、図３（ｄ）は、ボビン４１０ｂにステータティース２１０ｂが挿入された状態におけるボビン４１０ｂの上面図を示している。また、図３（ｅ）は、ボビンの底面図として、図３（ｂ）のＣ方向からボビン４１０ｂを見た図を示している。また、図３（ｆ）は、ボビン４１０ｂにステータティース２１０ｂが挿入された状態におけるボビン４１０ｂの底面図を示している。

図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、ボビン４１０ｂは、内部に挿入孔４１４ｂが形成された筒状の本体４１１ｂを有する。また、本体４１１ｂの上端部には、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のつば部４１２ｂが設けられる。そして、そのつば部４１２ｂによってボビン４１０ｂ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。また、本体４１１ｂの下端部には、絶縁キャップ４００の環状部材の一部を構成する基部４１３ｂが設けられる。本体４１１ｂは、その基部４１３ｂに対して直角に起立して設けられる。

本体４１１ｂに形成された挿入孔４１４ｂは、本体４１１ｂ、つば部４１２ｂ及び基部４１３ｂを含むボビン４１０ｂを上下に貫くように形成されている。その挿入孔４１４ｂの向きは、ロータ３００の回転軸の向きと一致している。また、挿入孔４１４ｂは、図３（ｃ）に示すように、断面がＸ１×Ｘ２の矩形状とされる。そして、図３（ｄ）に示すように、挿入孔４１４ｂの断面は、ステータティース２１０ｂの断面と略同じとされる。すなわち、ステータティース２１０ｂが挿入孔４１４ｂに丁度はまるようになっている。これによって、ボビン４１０ｂがステータティース２１０ｂに対してぐらつくのを防止でき、その結果、検出精度を向上できる。

一方、挿入孔４１４ｂは、図３（ｅ）に示すように、ステータティース２１０ｂが最初に挿入される入口部分である挿入口４１５ｂ付近において、孔が広くされている。より詳細には、挿入孔４１４ｂは、挿入口４１５ｂ付近において、挿入口４１５ｂになるほど徐々に孔が広くなるようにテーパー状に形成される。すなわち挿入口４１５ｂが最も広くされ、その形状は、Ｘ３×Ｘ４の矩形状（Ｘ３＞Ｘ１、Ｘ４＞Ｘ２）とされる。そのため、ステータティース２１０ｂが挿入孔４１４ｂに挿入された際には、図３（ｆ）に示すように、ステータティース２１０ｂと挿入口４１５ｂとの間に隙間を有することになる。また、図３（ｃ）のＸ１×Ｘ２の断面を有する挿入孔４１４ｂの下端部から挿入口４１５ｂにかけて、傾斜面４１６ｂが形成される。すなわち、テーパー状とされる。その傾斜面４１６ｂは、挿入孔４１４ｂの全周に渡って形成される。なお、その他のボビン４１０ａ〜４１０ｈも、図３のボビン４１０ｂと同じ形状とされる。

このように、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ので、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。その上、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。したがって、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、位置ずれ防止手段としてのつば部（図３のつば部４１２ｂ）が設けられているので、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。なお、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。

さらに、各ボビン４１０ａ〜４１０ｈの挿入孔は、挿入口付近がテーパー状とされて孔が広くされているので、絶縁キャップ４００をステータ２００に装着する際に、ステータティース２１０ａ〜２１０ｈを各挿入孔に容易に挿入させることができる。

また、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、か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。

さらに、絶縁キャップ４００には、コネクタユニット６００の一部を構成する樹脂部４５０が形成される。その樹脂部４５０は、絶縁キャップ４００を構成する樹脂で、絶縁キャップ４００と一体的に形成されたものである。また、樹脂部４５０は、上述の延設部２６０の設置位置と対応するように、複数のボビン４１０ａ〜４１０ｈが形成された環状の部分に対して径方向外側に突出するように形成される。また、樹脂部４５０は、延設部２６０の内側に形成されたくり抜き部分の形状と対応するように、四角の平板状とされる。すなわち、樹脂部４５０は、延設部２６０の内側に形成されたくり抜き部分にはまるように設けられる。また、樹脂部４５０には、６個のコネクタピン挿入孔４６１〜４６６が一列に設けられている。そして、コネクタピン挿入孔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６個のコネクタピンピン４７１〜４７６がそれぞれ挿入される。

そして、その樹脂部４５０が、延設部２６０の内側に形成されたくり抜き部分に嵌め込まれる形で設けられることで、延設部２６０及び樹脂部４５０とからコネクタユニット６００が構成される（図１参照）。このように、樹脂部４５０を、その周囲で延設部２６０と接続することで、コネクタユニット６００を強固にすることができる。

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）を用いた射出成形により形成される。

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径輪郭線を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の外周側に形成された外側面３２０（図４参照）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。

ここで、図４は、ロータ３００の構造の説明図である。図４（ａ）はロータ３００の斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線に沿ったロータ３００の断面構造を模式的に表した図である。

このロータ３００は、１枚の電磁鋼板で形成され、平板として構成されたロータ平板部３１０を有する。なお、ロータ３００の材質は、電磁鋼板の他に、普通鋼であるＳＰＣＣ又は機械構造用炭素鋼であるＳ４５ＣやＳ１０Ｃを採用することもできる。そのロータ平板部３１０は、回転角の検出対象物に取り付けられて、その検出対象物の回転にしたがって自らも回転軸回りに回転されるものである。具体的には、ロータ平板部３１０は、その表面が、ロータ３００の回転軸と直角に交差する平面とされる。また、ロータ平板部３１０は、回転軸と交差する中心付近で穴が空けられた環状とされる。

また、ロータ３００は、ロータ平板部３１０の外周縁部からロータ平板部３１０に対して直角（回転軸と平行な方向）に曲がって形成された対向部３２０を有する。その対向部３２０は、その面（対向面）がステータティース２１０ａ〜２１０ｈの面と平行に対向されるように、ロータ平板部３１０を構成する電磁鋼板が曲げられて形成されたものである。

また、ロータ平板部３１０の厚さをｔ１としたときに、ロータ３００の対向部３２０の高さＨが、５×ｔ１≦Ｈ≦９×ｔ１の範囲とされることが望ましい。対向部３２０の高さＨを９×ｔ１より高くしても、これ以上、検出信号のレベルを改善させることが期待できずに、却ってロータ３００の大型化を招く。一方、対向部３２０の高さＨを５×ｔ１より低くすると、検出信号のレベルが低くなる。

このように、ロータ平板部３１０の外周縁部に対向部３２０を形成することで、ステータティース２１０ａ〜２１０ｈの面と対向する面積を増加させ、電磁鋼板を多く積層させたときと同等の厚さを確保できる。よって、ロータ３００の構造を簡素化しつつ、検出信号のレベルを向上することができる。

なお、ロータ３００は、ロータ平板部３１０の内周縁部も曲げられて、その曲げられた部分である内周側曲げ部分３３０が形成されている。その内周側曲げ部分３３０が形成されることで、ロータ３００の取り付けが簡単になるととともに、ロータ３００の体積を増加させて磁束のやり取りに寄与させることができる。

次に、ロータ３００の回転によって出力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、励磁巻線と出力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、出力巻線の信号が変化する。

ここで、図５は、ステータ２００のステータティース２１０ａ〜２１０ｈに巻回されるステータ巻線の説明図である。具体的には、図５（ａ）は、ステータ巻線を構成する励磁巻線４の説明図を示しており、図５（ｂ）は、ステータ巻線を構成する出力巻線５の説明図を示している。図５（ａ）、（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５（ａ）では、励磁巻線４の巻き方向を模式的に示し、図５（ｂ）では、出力巻線５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４は、図５（ａ）に示すように、隣り合うステータティースの巻回方向が互いに反対方向になるように巻回される。そして、励磁巻線４の両端線はそれぞれ、樹脂部４５０に設けられたコネクタピン４７１〜４７６のいずれかに接続される。ここで、励磁巻線４の端線と接続されたコネクタピン４７１〜４７６をコネクタピンＲ１、Ｒ２と称すと、コネクタピンＲ１、Ｒ２間に、励磁信号が与えられて、励磁巻線４に励磁信号が入力される。なお、各ステータティースに巻回される励磁巻線４は、例えばコイル巻線とすることができる。

また、図５（ｂ）に示すように、２相の検出信号を得るために、出力巻線５は２組の巻線部材からなる。２相の検出信号のうちの第１相（例えばｓｉｎ相）の検出信号を得るための出力巻線５１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。そして、第１相の出力巻線５１の両端線はそれぞれ、樹脂部４５０に設けられたコネクタピン４７１〜４７６のいずれかに接続される。ここで、第１相の出力巻線５１の端線と接続されたコネクタピン４７１〜４７６をコネクタピンＳ１、Ｓ３と称すると、第１相の検出信号は、コネクタピンＳ１、Ｓ３間の信号として出力される。

一方、２相の検出信号のうちの第２相（例えばｃｏｓ相）の検出信号を得るための出力巻線５２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。そして、第２相の出力巻線５２の両端線はそれぞれ、樹脂部４５０に設けられたコネクタピン４７１〜４７６のいずれかに接続される。ここで、第２相の出力巻線５２の端線と接続されたコネクタピン４７１〜４７６をコネクタピンＳ２、Ｓ４と称すると、第２相の検出信号は、コネクタピンＳ２、Ｓ４間の信号として出力される。なお、各ステータティースに巻回される出力巻線５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４及び第１相（ｓｉｎ相）の出力巻線５１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４及び第２相（ｃｏｓ相）の出力巻線５２が巻回される。

なお、励磁巻線４の巻き方向は、図５（ａ）に示す方向に限定されるものではない。また、出力巻線５の巻き方向は、図５（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。ここで図６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６では、説明の便宜上、絶縁キャップ４００の図示を省略するとともに、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６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２１０ａ〜２１０ｈにステータ巻線４、５が巻回されており、ロータ３００が回転すると、ロータ３００を介して隣り合うステータティース間で磁気回路が形成される。図６に示すように、隣り合う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４、５が巻回されているため、ロータ３００の回転によって、各ステータティースに巻回されるステータ巻線４、５に発生する電流もまた変化し、例えば出力巻線５に発生する電流波形を正弦波状にすることができる。

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７は、レゾルバ１００の製造方法の一例のフロー図である。レゾルバ１００を製造するために、先ず、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。

すなわち、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、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を材質とする磁性材料からなる平板をプレス加工する。そして、内径側の縁部に折り曲げ加工前のステータティースを有した環状の平板２５０を形成する。またその際、その平板２５０と同じ磁性材料で、その平板２５０に対して突出した延設部２６０（図２参照）も形成する。具体的には、例えば、平板をプレス加工して、四角状の平板に形成するとともに、その四角状の平板の内側をくり抜いて、延設部２６０を形成する。なお、延設部２６０の形成は、ステータティースの形成と同時又は別時のどちらでもよい。

そして、ステップＳ１２では、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、その根本部分が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、先ず、図２に示す絶縁キャップ４００を射出成形により形成する（ステップＳ１４）。この際、図３の構造を有するボビン４１０ａ〜４１０ｈを絶縁キャップ４００の構成部材として一体的に形成する。その後、形成した絶縁キャップ４００を、ステータ２００の平板２５０に取り付ける（ステップＳ１４）。具体的には、絶縁キャップ４００のボビン４１０ａ〜４１０ｈに設けられた挿入孔（図３参照）に、ステップＳ１２で起こされたステータティース２１０ａ〜２１０ｈを挿入する。

ここで、図８は、ボビンに形成された挿入孔に、ステータティースが挿入されていく様子を段階的に示した図である。具体的には、図８（ａ）は、その挿入前の状態を示しており、図８（ｂ）は、その挿入初期の状態を示しており、図８（ｃ）は、その挿入後の状態を示している。なお、図８では、ボビン４１０ａ〜４１０ｈの任意のいずれかという意味で、ボビンには符号「４１０〜４１６」を付している。同様に、図８では、ステータティース２１０ａ〜２１０ｈの任意のいずれかという意味で、ステータティースには符号「２１０」を付している。

絶縁キャップ４００をステータ２００に装着する際には、先ず、図８（ａ）に示すように、各ステータティース２１０の真上に各ボビン４１０がくるように絶縁キャップ４００をセットする。その状態で、絶縁キャップ４００（ボビン４１０）をステータティース２１０の方向である真下に下ろしていく。そして、図８（ｂ）に示すように、ステータティース２１０を、ボビン４１０の挿入口４１５から挿入孔４１４に挿入していく。なお、図８（ｂ）では、ステータティース２１０の先端が挿入口４１５付近にある状態を示している。この際、上述したように、挿入口４１５付近は傾斜面４１６（テーパー）が形成されて孔が広くされているので、ステータティース２１０と挿入孔４１４の壁面とが不必要に接触するのを避けることができる。その後、図８（ｃ）に示すように、ステータティース２１０の根本までボビン４１０が挿入されるまで、そのまま絶縁キャップ４００（ボビン４１０）を真下に下ろしていく。

なお、図８（ｃ）に示すように、ボビン４１０が完全にステータティース２１０に挿入されると、ステータティース２１０の先端側の一部が、ボビン４１０から露出されることになる。ロータ３００は、ステータティース２１０のこの露出した部分と対向するように設けられ、この露出した部分とロータ３００との間で、磁束のやり取りがなされる。

また、ボビン４１０とステータティース２１０との装着と同時に、絶縁キャップ４００と一体的に形成された樹脂部４５０が、延設部２６０に取り付けられる。すなわち、絶縁キャップ４００のボビン４１０をステータティース２１０に挿入するにともなって、樹脂部４５０が、延設部２６０の上方側から、延設部２６０の内側に形成されたくり抜き部分に嵌め込まれる。

その後、絶縁キャップ４００に設けられた１又は複数の係止部（図示外）により、絶縁キャップ４００を平板２５０に係止する。

次に、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巻回される（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４及び検出用の出力巻線５が巻回される。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、ロータ加工工程として、１枚の電磁鋼板がプレス加工されて、図４に示すロータ３００が形成される（ステップＳ１８）。すなわち、平板が環状にされてロータ平板部３１０が形成されるとともに、その環状にされた平板の外周縁部及び内周縁部が折り曲げられて対向部３２０及び内周側曲げ部分３３０が形成される。

次に、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Ｓ２０）。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の外側の対向部３２０の面とステータ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。なお、図７では、ロータ加工工程が、巻線部材取り付け工程の後に行われるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、少なくともロータ取り付け工程に先立って行われていればよい。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、本実施形態のレゾルバ１００によれば、ステータ２００が平板２５０で構成されているので、ステータの構造を簡素化できる。また、そのステータ２００に形成されるステータティース２１０ａ〜２１０ｈが、ステータ２００の平板２５０に対して起立しているので、絶縁キャップ４００の装着が容易になるとともに、ステータ巻線を簡易に巻回することができる。

また、絶縁キャップ４００の各ボビン４１０ａ〜４１０ｈの挿入孔は、挿入口付近がテーパー状とされて孔が広くされているので、絶縁キャップ４００をステータ２００に装着する際に、ステータティース２１０ａ〜２１０ｈを各挿入孔に容易に挿入させることができる。よって、ステータティース２１０ａ〜２１０ｈの位置が変わってしまうのを防止できる。

（変形例１）
上記実施形態では、各ボビン４１０ａ〜４１０ｈの挿入孔が、挿入口付近でテーパー状とされて孔が広くされることで、ボビンとステータティースとの装着を容易にしていた。さらに、ステータティースについても、その先端付近をテーパー状に形成してもよい。ここで、図９は、この変形例１に係るステータティース２１１を示した図であり、図９（ａ）はステータティース２１１の側面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＤ方向からステータティース２１１を見た図であるステータティース２１１の上面図である。

図９（ａ）、（ｂ）に示すように、ステータティース２１１は、その先端２１２付近が、先端２１２になるほど徐々に細くなるようにテーパー状に形成されている。これにより、より一層、ボビンとステータティースとの装着を容易にできる。

（変形例２）
上記実施形態では、ボビンの挿入口付近において、挿入孔全周に渡って傾斜面（テーパー）を形成して孔を広くしていたが、挿入孔の周の一部のみに傾斜面（テーパー）を形成してもよい。ここで、図１０は、変形例２に係るボビン４２０を示した図であり、図１０（ａ）は、ボビン４２０の側面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＥ方向からボビン４２０を見た図であるボビン４２０の底面図である。

ボビン４２０は、内部に挿入孔４２４が形成され、挿入口４２５付近で傾斜面４２６が形成されて孔が広くされている。その傾斜面４２６は、図１０（ｂ）に示すように、挿入孔４２４の周の一部に形成されたものである。より詳細には、挿入孔４２４の形状が矩形状とされ、その矩形をなす４辺のうちの２つの長辺において、傾斜面４２６が形成されている。このように、一部に傾斜面を形成したとしても、挿入口を広くすることができるので、ボビンとステータティースとの装着を容易にできる。

（第二実施形態）
上記実施形態ではレゾルバに本発明を適用した例について説明したが、回転同期装置としてのシンクロに本発明を適用してもよい。このシンクロは、ステータとロータとステータティースに巻回されたステータ巻線（励磁巻線、出力巻線）とボビンが設けられた絶縁キャップとを備えており、その出力巻線から、ロータの回転に応じて変化する正弦波信号を出力する点で、レゾルバと同じである。また、シンクロは、３相分の出力巻線がステータティースに巻回され、各出力巻線から出力される出力信号が、互いに位相角が１２０度ずれている点で、レゾルバと異なっている。このように、シンクロは、ステータ巻線の巻線構造以外はレゾルバと同じと考えることができるので、上記実施形態はそのままシンクロにも適用することができる。すなわち、ボビンの挿入孔を、挿入口付近においてテーパー状に形成することで、ボビンとステータティースとの装着を容易にできる。

ここで、図１１は、シンクロの用途例を示した図である。シンクロは、図１１に示すように、主に、複数の機器間でそれらの運転を同期させるために用いられ、一般的に、同じ構造のシンクロ発信機とシンクロ受信機のセットで用いられる。具体的には、図１１において、シンクロとしてのシンクロ発信機７０２は、その回転軸７０１が、一方の機器（発信側の機器、図示外）の運転にしたがって回転するように設けられる。そのシンクロ発信機７０２は、接続された機器の回転角に応じて変化する第１相〜第３相の信号（正弦波信号）を出力する。また、同様に、シンクロとしてのシンクロ受信機７０３は、その回転軸７０４が他方の機器（受信側の機器、図示外）の運転にしたがって回転するように設けられる。そのシンクロ受信機７０３は、接続された機器の回転角に応じて変化する第１相〜第３相の信号（正弦波信号）を出力する。そして、これらシンクロ発信機７０２とシンクロ受信機７０３の各相が接続される。これらの動作について、（１）シンクロ発信機７０２とシンクロ受信機７０３でロータの位置が異なると、それらの間で電位差が生じ、各相に電流が流れる。（２）その電流によって、シンクロ受信機７０３のロータが回転する。すなわち、トルクが発生する。（３）シンクロ受信機７０３のロータ（回転軸７０４）の回転にともなって、それに接続された受信側の機器が回転される。（４）シンクロ受信機７０３のロータの位置がシンクロ発信機７０２のロータの位置と同じになると、各相に電流が流れなくなる。（５）電流が流れなくなると、シンクロ受信機７０３のロータの回転が停止される。よって、シンクロ発信機７０２とシンクロ受信機７０３のロータの位置が同じ、つまり発信側の機器と受信側に機器の運転が同期される。このように、レゾルバと同様に、ロータの回転に応じて変化する正弦波信号を出力するシンクロ発信機及びシンクロ受信機に対して本発明を適用しても、ボビンとステータティースとの装着を容易にできるので、好適である。

なお、本発明に係るレゾルバ、シンクロは、上記実施形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

上記の各実施形態では、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。上記の各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。

上記の各実施形態では、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。

上記の各実施形態では、いわゆるインナーロータ型の回転角検出又は回転同期装置としてのレゾルバ、シンクロを例に説明したが、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、シンクロが、いわゆるアウターロータ型であってもよい。

上記の各実施形態では、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。

４ 励磁巻線
５ 出力巻線
１００ レゾルバ（回転角検出装置）
２１０ａ〜２１０ｈ、２１０、２１１ ステータティース
２１２ ステータティース２１１の先端
２００ ステータ
２５０ 平板
３００ ロータ
４００ 絶縁キャップ
４１０ａ〜４１０ｈ、４１０、４２０ ボビン
４１１、４１１ｂ 本体
４１２、４１２ｂ つば部
４１３、４１３ｂ 基部
４１４、４１４ｂ、４２４ 挿入孔
４１５、４１５ｂ、４２５ 挿入口
４１６、４１６ｂ、４２６ 傾斜面（テーパー）
７０２ シンクロ発信機（シンクロ、回転同期装置）
７０３ シンクロ受信機（シンクロ、回転同期装置）

Claims (3)

1. 磁性材料の平板に形成されその平板面に対して起立したステータティースを有するステータと、
   磁性材料から構成され、回転軸回りの回転により前記ステータティースと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、
   前記ステータティースが挿入される挿入孔が形成された樹脂製のボビンを有し、前記挿入孔に前記ステータティースが挿入されることで前記ステータに装着される絶縁キャップと、
   前記ロータの回転にともなって変化する前記ギャップパーミアンスに応じた検出信号を出力させるための、前記ボビンを介して前記ステータティースに巻回されるステータ巻線と、を備え、
   前記ボビンは、前記挿入孔の入口である挿入口付近が、前記挿入口になるほど徐々に孔が広くなるようにテーパー状に形成され、
   前記挿入孔への前記ステータティースの挿入方向から見たときの前記ステータティースの断面及び前記挿入孔の断面が矩形状となっており、
   前記挿入口付近は、矩形状の断面を構成する４辺のうち２つの長辺にのみに前記テーパー状に形成されたことを特徴とする回転角検出又は回転同期装置。
2. 前記ステータティースは、その先端付近が、先端になるほど徐々に細くなるようにテーパー状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の回転角検出又は回転同期装置。
3. 磁性材料の平板に形成されその平板面に対して起立したステータティースを有するステータに装着される絶縁キャップであって、
   前記ステータティースが挿入される挿入孔が形成され、その挿入孔に前記ステータティースが挿入されて外側にステータ巻線が巻回される樹脂製のボビンを有し、
   そのボビンは、前記挿入孔の入口である挿入口付近が、前記挿入口になるほど徐々に孔が広くなるようにテーパー状に形成され、
   前記挿入孔への前記ステータティースの挿入方向から見たときの前記ステータティースの断面及び前記挿入孔の断面が矩形状となっており、
   前記挿入口付近は、矩形状の断面を構成する４辺のうち２つの長辺にのみに前記テーパー状に形成されたことを特徴とする絶縁キャップ。

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