JP5827840B2

JP5827840B2 - Ｖｒ型レゾルバ

Info

Publication number: JP5827840B2
Application number: JP2011186862A
Authority: JP
Inventors: 貴晃落合
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2031-08-30
Also published as: CN102967320A; JP2013051749A; US20130049742A1; CN102967320B; US9136748B2

Description

本発明は、ステータコイルを接続する端子部分の構造に特徴のあるＶＲ型レゾルバに関する。

回転位置の検出などに用いられるバリアブルリラクタンス型レゾルバ（ＶＲ型レゾルバ）が知られている。ＶＲ型レゾルバは、円環状のステータコアから磁極となる複数の突極を回転中心の方向に突出させ、これらの突極に巻線を巻回したステータ（固定子）の中に磁性材料により構成されたロータ（回転子）を配置した構造を有している。このＶＲ型レゾルバのステータは、概略以下のような構造を有している。まず、ステータコアは、軟磁性材料をプレス抜きすることにより形成した薄板円環状のヨーク部材を複数枚積み重ねた構造を有している。このステータコアは、軸方向の上下から、一対の樹脂製のインシュレータで挟まれている。この一対のインシュレータにより、ステータコアが絶縁され突極に巻線を巻回し、励磁コイル、ｓｉｎ相検出コイルおよびｃｏｓ相検出コイルによりステータコイルが構成されている。

ロータはステータコアの突極に対応した複数の凸部を有しており、ロータが回転すると、ｓｉｎ相検出コイルおよびｃｏｓ相検出コイルとロータ外周面との距離が周期的に変化する。この際、励磁コイルに電流が供給されていると、ｓｉｎ相検出コイルおよびｃｏｓ相検出コイルに誘起される誘導電流がロータの回転角に応じて周期的に変化する。ｓｉｎ相検出コイルおよびｃｏｓ相検出コイルに誘起される誘導電流を検出し、ＲＤコンバータにおいてロータの回転角度の算出が行われる。上記のインシュレータには、ｓｉｎ相検出コイルおよびｃｏｓ相検出コイルで検出された信号を外部に出力するための端子ピンを備えた端子部が設けられ、この端子ピンにステータコイルの端部が接続される構造が採用されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００９−２７８４１号公報

しかしながら上記の端子部の構造は、端子ピンが露出しているため、端子ピンに他の部材が接触する等の外的負荷が加わった場合に端子ピンの変形が生じ、巻き線のリード部が断線する可能性がある。また、隣接した端子ピンの間に外部から水滴や塵、埃が進入し、ショートや接触不良が生じる可能性がある。

このような背景において、本発明は、インシュレータに端子ピンを備え、端子ピンの変形、端子ピン間のショート、端子ピンの部分における接触不良を抑えることができるＶＲ型レゾルバを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、ロータと、内側に向かって延在する複数の突極を備えた環状のステータコアと、前記ステータコアを絶縁する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ステータコアの前記複数の突極に巻回されたステータコイルと、前記環状のインシュレータの径方向外側に一体に設けられ、外側に離れる方向に延在する端子ピン基台部と、前記端子ピン基台部に配置され、前記ステータコイルの端部が接続された端子ピンと、前記端子ピンが外部に露出しないように、前記端子ピン基台部に取り付けられ、前記端子ピンを覆うカバー部材とを備え、前記カバー部材は、前記端子ピン基台部に装着したときに、前記端子ピンと前記ステータコイルとの間に位置した開口部を有し、前記端子ピンは、前記端子ピン基台部と前記カバー部材とで形成された空洞部の内部に位置し、前記ステータコイルからの引き出し線は、前記開口部を介して前記空洞部の内部に至ると共に前記端子ピンに接続され、前記空洞部に非導電性の材料が充填され、前記空洞部における前記非導電性の材料による充填物の中に前記端子ピンおよび前記端子ピンに接続された前記ステータコイルからの前記引き出し線が封止され、前記開口部に前記空洞部における前記非導電性の材料による前記充填物の端面が位置することを特徴とするＶＲ型レゾルバである。

請求項１に記載の発明によれば、ステータとカバー部材とで形成された空洞部に非導電性の材料が充填されることで、ステータコイルの端部が接続された端子ピンが上記の非導電性の材料で覆われ保護される。また、その外側がカバー部材で覆われて保護される。この構造によれば、最も外側がカバー部材で覆われるので、端子ピンに直接外的負荷が加わらない構造となる。また、ステータコイルの端部が接続された端子ピンが非導電性の材料で埋もれた状態となるので、端子ピンおよびそこに接続されたワイヤが外気に触れることがない状態となり、隣接した端子ピンの間に、外部からの水滴、塵、埃等の進入が防止される。

また、請求項１に記載の発明によれば、非導電性の材料が充填される部分が端子ピン周囲の部分に限定されるので、非導電性の材料の使用量を抑えることができる。また、一般にここで用いる非導電性の材料として、流動性のある樹脂系の材料を後に硬化させる形態のものが用いられるが、充填する部分が端子部分に限定されることで、部分的に隙間が生じる等の充填不良の発生を抑えることができる。すなわち、充填する空間の容積が大きく、またその形状が複雑になると、充填途中の樹脂の硬化による充填不良や隙間の発生が生じる可能性が増大するが、本発明では、非導電性材料の充填が端子ピンの周囲に限定されるので、この問題の発生が抑えられる。また、これに関連して本発明の構造は、充填作業が簡単に行え、そのため製造コストを抑えることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記非導電性の材料は、ワニスであることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、非導電性の材料がワニスであることによって、流動性がよく充填作業がさらによくなる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記非導電性の材料が前記ステータコイルに塗布するワニスであることを特徴とする。請求項３に記載の発明によれば、ステータコイルの固定および保護のためのワニスの塗布作業と同時に端子ピン部分がワニスによって覆われる構造が得られる。ステータコイルに塗布するワニスは、巻回されたワイヤの隙間にワニスを浸透させる必要から、ある程度低い粘度のものを用いる必要がある。請求項３に記載の発明によれば、端子ピンの付近がカバー部材で覆われ、空洞部が形成されているので、この空洞部にワニスを滴下することで、当該空間にワニスを充填させる作業を容易に行うことができる。

請求項４に記載の発明は、ロータと、複数の突極を備えたステータコアと、前記ステータコアを絶縁するインシュレータと、前記インシュレータを介して前記ステータコアの前記複数の突極に巻回されたステータコイルと、前記インシュレータと一体に成形されて前記ステータコイルの端部が接続された端子ピンと、前記端子ピンを外部に露出しないように覆うカバー部材とを備え、前記インシュレータと前記カバー部材とで形成された空洞部に非導電性の材料が充填され、前記カバー部材は、前記インシュレータの一部に係合する係合部を備え、前記インシュレータは、２分割されており、前記２分割されたインシュレータの一方は、前記端子ピンが配置された基台部を備え、前記２分割されたインシュレータの他方は、支持部を備え、前記２分割されたインシュレータは、前記ステータコアを間に挟んで前記基台部と前記支持部が接触した状態を有し、前記カバー部材は、前記端子ピンを覆った状態で前記基台部に装着され、前記カバー部材の前記係合部が前記支持部の段差部に係合していることを特徴とするＶＲ型レゾルバである。

請求項５に記載の発明によれば、簡素な構造でありながら、カバー部材で端子ピンが覆われた構造が得られる。また、カバー部材の装着が行いやすく、更にインシュレータとカバー部材とで形成された空洞部にワニス等の非導電性の材料を効率よく充填する構造が得られる。

本発明によれば、インシュレータに端子ピンを備えたＶＲ型レゾルバにおいて、端子ピンの変形、端子ピン間のショート、端子ピンの部分における接触不良を抑えることができる。

実施形態のステータの分解斜視図である。実施形態のカバー部材挿入前の斜視図である。実施形態の端子ピン部の拡大斜視図である。実施形態のカバー部材挿入後の斜視図である。実施形態のカバー部材挿入後の斜視図２である。実施形態のカバー部材挿入後の拡大斜視図である。実施形態の非導電性材料充填後の斜視図である。実施形態の非導電性材料充填部の拡大斜視図である。実施形態のステータ完成品の断面図である。

（構成）
図１には、実施形態のＶＲ型レゾルバのステータ１００を軸方向で分解した分解斜視図が示されている。ステータ１００は、略環状の形状を有している。ステータ１００の内側には、軟磁性材料により構成されるロータがステータ１００に対して回転自在な状態で保持される。なお、ロータに係る構造は、通常のＶＲ型レゾルバにおけるものと同じであるので、図示およびその説明は省略する。

ステータ１００は、ステータコア２００を備えている。ステータコア２００は、軟磁性材料（例えば、珪素鋼板）を図示する形状に打抜き加工したものを軸方向で複数積層した構造を有している。ステータコア２００は、軸中心の方向に延在した複数の突極２０１を備えている。突極２０１は、磁極として機能する部分であり、後述するインシュレータを介して、その周囲に巻線が巻回されステータコイルが形成される。図１には、仮想的に突極２０１から取り外した状態のステータコイル５００が示されている。突極２０１の先端の部分には、平たく周方向に延在した突極先端部２０２が設けられている。突極先端部２０２の軸中心方向(内側の面)には、図示しないロータに対向する突極面２０３が設けられている。

ステータコア２００は、その軸方向の上下から第１のインシュレータ３００と第２のインシュレータ４００とによって挟まれる。すなわち、ステータコア２００に装着されるインシュレータは、第１のインシュレータ３００と第２のインシュレータ４００に分離された構造を有している。または第１のインシュレータ３００と第２のインシュレータ４００がステータコア２００を挟んで一体に成形されていても良い。第１のインシュレータ３００および第２のインシュレータ４００は、電気絶縁性を有する樹脂材料を用いたモールド成形法（射出成形法）により構成されている。第１のインシュレータ３００および第２のインシュレータ４００は、ステータコイル５００を構成する巻線（ワイヤ）と、ステータコア２００および取り付け時の周辺部材との電気絶縁を確保するための部材である。

図２および図３には、図１に示す構成において、ステータコア２００に第１のインシュレータ３００と第２のインシュレータ４００を装着し、更に軸方向で結合した第１のインシュレータ３００と第２のインシュレータ４００で覆われた突極２０１にワイヤを巻回し、ステータコイル５００を形成した状態が示されている。この状態において、ステータコイル５００は、突極２０１のそれぞれに巻回されている。図１〜３には、突極先端部２０２の一部を覆うと共にステータコイル５００の端面を抑える鍔部となる第１のインシュレータ３００の一部が符号３００ａで示されている。また、同様な機能を有する第２のインシュレータ４００の一部が符号４００ａで示されている。なお、ステータコイル５００には、励磁コイル、ｓｉｎ相検出コイルおよびｃｏｓ相検出コイルが含まれるが、その配置および結線の状態は、通常のＶＲ型レゾルバの場合と同じであるので説明は省略する。

第１のインシュレータ３００は、その外周の一部にコネクタ部３１０が一体に成形されている。コネクタ部３１０は、第１のインシュレータ３００から外側に離れる方向に延在する端子ピン基台部３１１と、端子ピン基台部３１１の先にコネクタ端子カバー部３１２を備えている。端子ピン基台部３１１には、軸方向に延在する形状の６本の端子ピン３２０が所定の間隔を有して配置されている。

図１および図３に示すように、第２のインシュレータ４００にはコネクタ支持部４０１が設けられる。コネクタ支持部４０１は、ステータコア２００を間に挟んで第１のインシュレータ３００と第２のインシュレータ４００が組み込まれると、第１のインシュレータ３００の端子ピン基台部３１１に接触する位置に設けられる。コネクタ支持部４０１は、第２のインシュレータ４００の一部として、第２のインシュレータ４００と一体に成形されている。そして、コネクタ支持部４０１は、符号４０１ａの部分が外側に少し出っ張っており、その部分の下側の縁に段差部４０２が形成されている。後述するように、カバー部材３３０を装着した際に、この段差部４０２にカバー部材３３０の係合部３３１が係合する。なお、第１のインシュレータ３００と第２のインシュレータ４００が一体に成形されている場合においても、コネクタ支持部４０１および段差部４０２は同時に形成されているため、カバー部材３３０を装着した際に、この段差部４０２にカバー部材３３０の係合部３３１が係合する。

ステータコイル５００における励磁コイルの引き出し線の端部、ｓｉｎ相検出コイルの引き出し線の端部およびｃｏｓ相検出コイルの引き出し線の端部は、端子ピン３２０に絡げて接続されている。６本ある端子ピン３２０は、２本が励磁コイル用、２本がｓｉｎ相検出コイル用、２本がｃｏｓ相検出コイル用に割り当てられている。端子ピン３２０は、コネクタ端子カバー部３１２の内側に配置されたコネクタ端子３１４につながっている。なお、図１〜図３において、このコネクタ端子３１４は、コネクタ端子カバー部３１２に隠れて見えていないが後述する図９にて示す。コネクタ端子カバー部３１２には、図示しない相手側端子が接続される。この相手側端子を介して、励磁電流の供給、ｓｉｎ相出力信号の出力、ｃｏｓ相出力信号の出力が行われる。

端子ピン３２０は、インサート成形により第１のインシュレータ３００と一体に成形されている。すなわち、第１のインシュレータ３００を得るための金型の内部にインサート材として上述したコネクタ端子および端子ピン３２０を構成する金属部材を配置し、その状態で樹脂を用いた射出成形を行うことで、第１のインシュレータ３００に埋め込まれた状態で一体とされた端子ピン３２０を得ている。

図１における符号３３０は、樹脂により構成されているカバー部材である。カバー部材３３０は、端子ピン基台部３１１の上部に覆いかぶさり、端子ピン３２０を覆った状態で第１のインシュレータ３００および第２のインシュレータ４００に装着される。カバー部材３３０は、両側に一対の係合部３３１を備えている（図１では、片側のみ示されている）。係合部３３１は、先端に爪構造を備えている。第１のインシュレータ３００の端子ピン基台部３１１と第２のインシュレータ４００のコネクタ支持部４０１を接触させた状態で、図１の符号３１１ａの部分に係合部３３１を図１の上方から差し込むことで、係合部３３１の爪構造が、第２のインシュレータ４００側のコネクタ支持部４０１における段差部４０２に引っ掛かって係合する。第１のインシュレータ３００と第２のインシュレータ４００が一体で成形されていてもカバー部材３３０は、段差部４０２に引っ掛かって係合する。この係合により、カバー部材３３０が、端子ピン３２０の上部および側面を覆った状態で、端子ピン基台部３１１を間に挟んだ状態でコネクタ支持部４０１に固定される。また、この固定により、コネクタ支持部４０１が下側からコネクタ部３１０を支える構造が得られる。この状態が図４、図５および図６に示されている。

端子ピン基台部３１１にカバー部材３３０を取り付けた図４、図５および図６に示す状態において、端子ピン基台部３１１とカバー部材３３０とによって囲まれる空間に空洞部３３２が形成される。本実施形態では空洞部３３２のステータコイル５００に面した位置に、開口部３３３を有している。開口部は端子ピンの配置やカバー部材の形状により適時適切な部位に設けても良い。空洞部３３２には、開口部３３３を介して非導電性の材料の一例であるワニスが充填される。

図７、図８および図９には、空洞部３３２に充填され硬化した状態のワニス３３４が示されている。空洞部３３２に充填されたワニス３３４の中に端子ピン３２０が埋もれ、端子ピン３２０が外気から遮断され封止される。ここで、ステータコイル５００に巻かれた巻線の端部が端子ピン３２０に絡げられ、さらに半田または溶接によりその絡げた状態が固定されている。この巻線を端子ピン３２０に絡げて固定した状態がワニス３３４中に封止されている。ワニス３３４は、ステータコイル５００を構成する巻線の固定および保護するためにステータコイル５００に塗布されるワニスと同じものであっても良い。

（組み立て手順の一例）
以下、図１にその分解斜視図を示すＶＲレゾルバのステータ１００を組み立てる手順の一例を説明する。まず、珪素鋼板を図１に示す形状にプレス加工した薄板状のものを複数用意する。そして、それを積層し、ステータコア２００を得る。次に、第１のインシュレータ３００と第２のインシュレータ４００とでステータコア２００を挟んだ状態とする。また、第１のインシュレータ３００と第２のインシュレータ４００を一体で成形する場合は、ステータコア２００完成後、ステータコア２００を金型に設置しインサート成形する。この状態において、ステータコア２００の突極２０１にワイヤを巻回し、ステータコイル５００を形成する。そして、ステータコイル５００の端部を端子ピン３２０に絡げ、その絡げた部分を半田または溶接により固定する。こうして、図２および図３に示す状態を得る。

図２および図３に示す状態を得たら、カバー部材３３０を装着し、図４〜図６に示す状態を得る。次に、ステータコイル５００にワニスを塗布し、ワニスの被膜による巻線の固定および巻線を保護する処理を行う。また、この工程において、巻線に塗布したものと同じワニスを図４および図５に示されている開口部３３３から空洞部３３２に流し込み、それを硬化させることで、充填されたワニス３３４を得る。こうして、図７〜図９に示す状態を得る。

（優位性）
ステータコイル５００の端部が端子ピン３２０に接続され、端子ピン３２０がカバー部材３３０で覆われて保護され、カバー部材３３０の内側にワニスを充填することで端子ピン３２０が封止される。この構造によれば、最も外側がカバー部材３３０で覆われるので、端子ピン３２０に直接外的負荷が加わらない構造となる。また、ステータコイル５００の端部が接続された状態の端子ピン３２０が、硬化したワニスに埋もれた状態となるので、端子ピン３２０およびそこに接続されたワイヤが外気に触れることがない状態となり、端子ピン３２０に外部からの水滴、塵、埃等が進入することが防止される。

また、ワニスが充填される部分が端子ピン３２０の周囲の空間（空洞部３３２）に限定されているため、ワニスの使用量を抑えることができる。また、ワニスを充填する部分が端子ピン３２０の付近に制限されるので、ワニスを充填した部分に隙間が生じる等の充填不良の発生を抑えることができる。また、ワニスの充填が部分的であるので、ワニスの充填作業が簡素化され、高い作業性を得ることができる。また、これらのことは、製造コストを抑える点で有利となる。

ステータコイル５００の固定および保護のためのワニスの塗布作業を行う際に、空洞部３３２にワニスを充填する作業が行われるのであるが、ステータコイル５００に塗布するワニスは、巻回されたワイヤの隙間に浸透させる必要から、ある程度低い粘度とする必要がある。このため、空洞部３３２には、滴下されるワニスが漏れない程度の気密性が要求される。本実施形態では、空洞部３３２は、６本の端子ピン３２０が配置されている付近であるので、その容積は限定され、またその形状も複雑なものではない。このため、上記のワニスの漏れを防ぐための気密性を確保し易い。特に開口３３３は、一方向に開いているので、ワニスの充填が容易であり、意図しない部分にワニスが流れたり、ワニスがこぼれたりする問題が発生し難い。以上の理由により、ワニス充填時における高い作業性および生産性が確保される。

また、２分割されたインシュレータ３００および４００の間にステータコア２００を挟んだ状態で、端子ピン基台部３１１をカバー部材３３０で覆い、更に係合部３３１をコネクタ支持部４０１の段差部４０２に係合させることでカバー部材３３０をインシュレータ３００，４００に固定している。この構造によれば、簡素な構造でありながら、カバー部材３３０で端子ピン３２０が覆われた構造が得られる。また、カバー部材３３０の装着が行いやすく、更にカバー部材３３０の内側の空洞部３３２にワニスを効率よく充填することができる構造が得られる。

本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

本発明は、ＶＲ型レゾルバに利用することができる。

１００…ＶＲ型レゾルバのステータ、２００…ステータコア、２０１…突極、２０２…突極先端部、２０３…突極面、３００…第１のインシュレータ、３１０…コネクタ部、３１１…端子ピン基台部、３１２…コネクタ端子カバー部、３１３…コネクタ端子カバー内部、３１４…コネクタ端子、３２０…端子ピン、３３０…カバー部材、３３１…係合部、３３２…空洞部、３３３…開口部、３３４…充填され硬化したワニス、４００…第２のインシュレータ、４０１…コネクタ支持部、４０２…段差部、５００…ステータコイル。

Claims

ロータと、
内側に向かって延在する複数の突極を備えた環状のステータコアと、
前記ステータコアを絶縁する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ステータコアの前記複数の突極に巻回されたステータコイルと、
前記環状のインシュレータの径方向外側に一体に設けられ、外側に遠ざかる方向に延在する端子ピン基台部と、
前記端子ピン基台部に配置され、前記ステータコイルの端部が接続された端子ピンと、
前記端子ピンが外部に露出しないように、前記端子ピン基台部に取り付けられ、前記端子ピンを覆うカバー部材と
を備え、
前記カバー部材は、前記端子ピン基台部に装着したときに、前記端子ピンと前記ステータコイルとの間に位置した開口部を有し、
前記端子ピンは、前記端子ピン基台部と前記カバー部材とで形成された空洞部の内部に位置し、
前記ステータコイルからの引き出し線は、前記開口部を介して前記空洞部の内部に至ると共に前記端子ピンに接続され、
前記空洞部に非導電性の材料が充填され、
前記空洞部における前記非導電性の材料による充填物の中に前記端子ピンおよび前記端子ピンに接続された前記ステータコイルからの前記引き出し線が封止され、
前記開口部に前記空洞部における前記非導電性の材料による前記充填物の端面が位置することを特徴とするＶＲ型レゾルバ。
前記非導電性の材料は、ワニスであることを特徴とする請求項１に記載のＶＲ型レゾルバ。
前記非導電性の材料は、前記ステータコイルに塗布するワニスであることを特徴とする請求項１に記載のＶＲ型レゾルバ。
ロータと、
複数の突極を備えたステータコアと、
前記ステータコアを絶縁するインシュレータと、
前記インシュレータを介して前記ステータコアの前記複数の突極に巻回されたステータコイルと、
前記インシュレータと一体に成形されて前記ステータコイルの端部が接続された端子ピンと、
前記端子ピンを外部に露出しないように覆うカバー部材と
を備え、
前記インシュレータと前記カバー部材とで形成された空洞部に非導電性の材料が充填され、
前記カバー部材は、前記インシュレータの一部に係合する係合部を備え、
前記インシュレータは、２分割されており、
前記２分割されたインシュレータの一方は、前記端子ピンが配置された基台部を備え、
前記２分割されたインシュレータの他方は、支持部を備え、
前記２分割されたインシュレータは、前記ステータコアを間に挟んで前記基台部と前記支持部が接触した状態を有し、
前記カバー部材は、前記端子ピンを覆った状態で前記基台部に装着され、
前記カバー部材の前記係合部が前記支持部の段差部に係合していることを特徴とするＶＲ型レゾルバ。