JP5977628B2 - 回転検出器用ステータ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
1.全体的な構成の説明
[1−1.全体構成]
図1は、この発明の一実施形態に係る回転検出器用ステータとしての第1レゾルバステータ52を搭載した電動車両10(以下「車両10」ともいう。)を構成する駆動力生成部12の断面図である。車両10は、いわゆるハイブリッド車両であり、駆動力生成部12は、エンジン(図示せず)と、モータ20と、ジェネレータ22と、第1レゾルバ24と、第2レゾルバ26とを有する。後述するように、車両10は、第1レゾルバ24又は第2レゾルバ26を有するものであれば、ハイブリッド車両以外の車両であってもよい。
前記エンジンは、車両10の駆動力F[N](又はトルク[N・m])を生成するための主たる駆動源であり、ここではその駆動力をFeで示す。
(1−3−1.全体的な構成)
第1レゾルバ24は、モータ20の回転角度を検出するものであり、第1レゾルバロータ50及び第1レゾルバステータ52を有する。第1レゾルバロータ50は、モータ20の出力軸部54に取り付けられ、モータロータ30と共に回転する。
(1−3−2−1.第1レゾルバステータ52の全体的な構成)
図2は、第1レゾルバステータ52を組み付ける様子を示す図である。図2に示すように、第1レゾルバステータ52は、ステータ本体60(本体部)、ハーネス62及びジャンクション・コネクタ64を有する。
図5は、マグネットワイヤ74、第1樹脂カバー76及び第2樹脂カバー78を省略した状態におけるステータ本体60の斜視図である。ステータコア70は、磁性体からなりヨークとして機能するヨーク部80(輪状部)と、ヨーク部80と一体的に形成されヨーク部80から径方向内側に突出した複数のティース82とを有する。但し、ヨーク部80及びティース82の大部分は、樹脂ホルダ72に覆われているため、図5等では、ヨーク部80及びティース82の一部のみが示されている。
(1−3−2−3−1.樹脂ホルダ72の全体的な構成)
樹脂ホルダ72は、ヨーク部80及び各ティース82を一体的に覆う輪状の部材である。本実施形態の樹脂ホルダ72は、例えば、次の機能を有する。
(a)各コア板84を一体化又は固定する機能
(b)回転軸方向X1、X2及び円周方向C1、C2において各ティース82を覆うことで各ティース82と各コイル130との間を絶縁するインシュレータとしての機能
(c)第1レゾルバステータ52を外部に取り付ける取付部としての機能、及び
(d)第1レゾルバステータ52と外部とを絶縁することにより外部ノイズの影響が第1レゾルバステータ52に及ぶことを防止する機能
ヨーク被覆部90は、ステータコア70のヨーク部80を被覆する。但し、ヨーク被覆部90には、ヨーク部80の一部を露出させる開口部100a〜100g(露出部)が形成されている。開口部100a〜100gについては、後に詳述する。
ティース被覆部92は、回転軸方向X1、X2及び円周方向C1、C2におけるティース82の側面を被覆する。ティース被覆部92が各ティース82と各コイル130(図4)との間に介在することで、各ティース82と各コイル130とが絶縁される。なお、本実施形態では、ティース82の径方向内側(R1方向)の端部は、外部に露出している。
端子部94は、ハーネス62を接続するための部位である。図3等に示すように、端子部94には、複数のコネクタピン102が配置されている。コネクタピン102は、マグネットワイヤ74と接続されている。
本実施形態の第1突出部96は、回転軸方向X1、X2に見たとき、略90°間隔で4ヶ所設けられ、ヨーク被覆部90から径方向外側(R2方向)に突出している。各第1突出部96には、金属製(例えば、鉄系の素材製)のカラー110が埋め込まれている。第1レゾルバステータ52を外部に取り付ける際、カラー110には、ボルト112が挿入される(図2参照)。
図6は、図3のVI−VI線断面図である。本実施形態の第2突出部98は、回転軸方向X1、X2に見たとき、略180°間隔で2ヶ所設けられ、ヨーク被覆部90から径方向外側(R2方向)に突出している。各第2突出部98には、回転軸方向X1に突出する位置決めピン120が形成されている。位置決めピン120は、第1レゾルバステータ52を外部に固定する際の位置決め用に用いられるものであり、樹脂ホルダ72の一部として構成される。
図3等に示すように、本実施形態では、7つの開口部100a〜100gが形成される。具体的には、第1開口部100a及び第2開口部100bは、端子部94と第1突出部96の間に形成される。第3〜第6開口部100c〜100fは、第1突出部96と第2突出部98の間に形成される。第7開口部100gは、2つの第1突出部96間に形成される。各開口部100a〜100gでは、ヨーク部80の一部が露出する。
マグネットワイヤ74は、各ティース82に巻回されてコイル130を形成すると共に、端子部94のコネクタピン102に接続される。
第1樹脂カバー76は、樹脂ホルダ72に対して回転軸方向X2に挿入される。第2樹脂カバー78は、樹脂ホルダ72に対して回転軸方向X1に挿入される。第1樹脂カバー76及び第2樹脂カバー78は、回転軸方向X1、X2においてコイル130と離間して配置される。第1樹脂カバー76及び第2樹脂カバー78は、例えば、作業者が各コイル130に接触することを防止することができる。本実施形態の第1樹脂カバー76及び第2樹脂カバー78は、樹脂ホルダ72と同一の樹脂から構成するが、樹脂ホルダ72とは異なる樹脂から構成してもよい。
図2に示すように、ハーネス62は、その一端に設けられた第1コネクタ140と、他端に設けられた第2コネクタ142と、第1コネクタ140及び第2コネクタ142の間に配置される配線144とを有する。
第2レゾルバ26は、ジェネレータ22の回転角度を検出するものであり、図1に示すように、第2レゾルバロータ150及び第2レゾルバステータ152を有する。第2レゾルバロータ150は、ジェネレータロータ40に取り付けられ、ジェネレータロータ40と共に回転する。
第1レゾルバステータ52のステータ本体60の製造(組付け)を行う際は、以下の手順を経る。
(a)プレス加工により複数のコア板84を製造する。
(b)積層(転積)させたコア板84をインサート成形してステータコア70及び樹脂ホルダ72を形成する。
(c)樹脂ホルダ72のティース被覆部92の周囲にマグネットワイヤ74を巻回させてコイル130を形成すると共に、マグネットワイヤ74の端部をコネクタピン102に接続する。
(d)樹脂ホルダ72に第1樹脂カバー76及び第2樹脂カバー78を取り付ける。
次に、図2を参照して、第1レゾルバステータ52の組付けを説明する。ハーネス62の第1コネクタ140をステータ本体60の端子部94に挿入した状態で、図2に示すように、カラー110に挿入したボルト112をモータハウジング160の取付穴162(凹部)に係合する。これにより、ステータ本体60をモータハウジング160に固定する。
以上のように、本実施形態によれば、ヨーク部80及び複数のティース82を樹脂ホルダ72(樹脂部)で一体化した状態で、ヨーク部80の一部が、径方向外側(R2方向)に向かって樹脂ホルダ72から露出する。これにより、ステータコア70及び樹脂ホルダ72の熱膨張率の差に起因して発生する熱応力を緩和し、第1レゾルバステータ52の耐久性を向上することが可能となる。第2レゾルバステータ152についても同様である。
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
上記実施形態では、第1レゾルバ24及び第2レゾルバ26を、ハイブリッド車両である電動車両10に搭載したが、これに限らず、第1レゾルバ24又は第2レゾルバ26を用いるあらゆる用途に適用することができる。例えば、上記実施形態では、第1レゾルバ24をモータ20の回転検出用に用い、第2レゾルバ26をジェネレータ22の回転検出用に用いたが、車両10におけるその他の回転体(例えば、電動パワーステアリング、エアコンディショナ、エアコンプレッサ等におけるモータ)の回転検出に用いてもよい。或いは、第1レゾルバ24又は第2レゾルバ26を用いる別の電動車両10(例えば、モータ20のみを駆動源とする電気自動車又は燃料電池車両)に適用してもよい。或いは、第1レゾルバ24又は第2レゾルバ26を、産業機械(例えば、製造装置、工作機械、エレベータ)、家電製品(例えば、洗濯機、掃除機、エアコンディショナ、冷蔵庫、電磁調理器)等の機器に用いることもできる。
上記実施形態では、回転検出の対象としてモータ20及びジェネレータ22を挙げたが、第1レゾルバ24又は第2レゾルバ26により回転検出を行う観点からすれば、モータ20及びジェネレータ22のいずれか一方のみでもよい。
[3−1.回転検出器としての内容]
上記実施形態では、回転検出器として第1レゾルバ24及び第2レゾルバ26を用いたが、開口部100a〜100gのいずれかを形成する回転検出器としての観点からすれば、これに限らない。例えば、2相信号(sin信号とcos信号)が出力されるレゾルバの代わりに、120°ずつ位相がずれた3相信号が出力されるシンクロを用いてもよい。
上記実施形態の第1レゾルバ24では、コイル130を14個設けたが(図3等参照)、開口部100a〜100gのいずれかを形成する観点からすれば、コイル130の数はこれに限らず、例えば、8個、10個又は12個であってもよい。
上記実施形態では、第1レゾルバ24及び第2レゾルバ26をモータハウジング160に取り付けたが、第1レゾルバ24及び第2レゾルバ26を取り付ける対象は、これに限らない。例えば、第1レゾルバ24又は第2レゾルバ26を、エンジンブロック、ミッションブロック等の部位に取り付けてもよい。
上記実施形態では、モータハウジング160に対する第1レゾルバ24及び第2レゾルバ26の取付けをボルト112により行ったが(図2参照)、第1レゾルバ24及び第2レゾルバ26の取付け手段又は取付け方法は、これに限らない。例えば、溶接、接着剤による接着等の取付け方法を用いてもよい。
上記実施形態では、回転検出用に第1レゾルバ24及び第2レゾルバ26の両方を設けたが、いずれか一方のみであってもよい。
上記実施形態では、本発明を第1レゾルバ24及び第2レゾルバ26(回転検出器)に適用した場合を説明したが、上述の構成を回転検出器以外の構成(例えば、モータ、ジェネレータ等の回転電機)に適用してもよい。
24…第1レゾルバ(回転検出器) 26…第2レゾルバ(回転検出器)
52…第1レゾルバステータ(回転検出器用ステータ)
60…ステータ本体(本体部) 70…ステータコア
72…樹脂ホルダ(樹脂部) 74…マグネットワイヤ
76…第1樹脂カバー(樹脂カバー) 78…第2樹脂カバー(樹脂カバー)
80…ヨーク部 82…ティース
84…コア板 96…第1突出部
98…第2突出部 100a〜100g…開口部(露出部)
110…カラー(固定用孔) 112…ボルト(締結部材)
120…位置決めピン 130…コイル
152…第2レゾルバステータ(回転検出器用ステータ)
160…モータハウジング(外部機器)
Claims (4)
- 複数のコア板を積層させて構成され、輪状のヨーク部と、前記ヨーク部から径方向内側に突出する複数のティースとを有するステータコアと、
前記ティースの周囲にマグネットワイヤを巻回して形成されるコイルと、
前記ヨーク部及び前記複数のティースを一体的に覆う輪状の樹脂部と、
前記コイルを回転軸方向の少なくとも一方側から覆う樹脂カバーと
を有する回転検出器用ステータであって、
前記樹脂部は、
径方向外側に向かって前記ヨーク部の一部を露出させる露出部と、
前記径方向外側に突出する複数の第1突出部と
を有し、
前記露出部は、円周方向において前記複数の第1突出部の間に配置され、
前記樹脂部の前記第1突出部には、前記回転検出器用ステータを外部に固定するための導電性の締結部材が挿入される固定用孔が、前記ステータコアよりも前記径方向外側に形成され、
前記ステータコアは、前記樹脂部により前記締結部材から絶縁される
ことを特徴とする回転検出器用ステータ。 - 請求項1に記載の回転検出器用ステータにおいて、
前記樹脂部と前記樹脂カバーとは別体に形成され、
前記コイルと前記樹脂カバーとは前記回転軸方向において離間して配置されている
ことを特徴とする回転検出器用ステータ。 - 請求項1又は2に記載の回転検出器用ステータにおいて、
前記樹脂部は、前記径方向外側に突出する少なくとも1つの第2突出部と、回転軸方向に前記第2突出部から突出し、前記回転検出器用ステータを外部に取り付けるための位置決めピンとを有する
ことを特徴とする回転検出器用ステータ。 - 径方向内側に突出する複数のティースを有するステータコアをインサート成形し、前記ステータコアを構成する輪状のヨーク部及び前記複数のティースを樹脂で覆った本体部を生成するインサート成形ステップと、
前記樹脂で覆われた前記ティースの周囲にマグネットワイヤを巻回してコイルを形成するコイル形成ステップと、
前記コイルを覆うための少なくとも1つの樹脂カバーを、回転軸方向の少なくとも一方側から前記本体部に組み付けるカバー組付けステップと
を備える回転検出器用ステータの製造方法であって、
前記インサート成形ステップでは、径方向外側に向かって前記樹脂から前記ヨーク部が露出する露出部と、前記径方向外側に突出する複数の第1突出部とを形成し、前記露出部は、円周方向において前記複数の第1突出部の間に配置させ、
前記樹脂の前記第1突出部には、前記回転検出器用ステータを外部に固定するための導電性の締結部材が挿入される固定用孔を、前記ステータコアよりも前記径方向外側に形成する
ことを特徴とする回転検出器用ステータの製造方法。
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