JP6173617B2 - 回転角度検出装置 - Google Patents
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Description
従来のレゾルバ方式の回転角度検出装置(この後は、回転角度検出装置と記す)は、ステータのティースに、出力巻線であるCOS巻線とSIN巻線および励磁巻線のうちの少なくとも2種類の巻線が巻かれている(例えば、特許文献1参照)。
このような問題を解決する回転角度検出装置として、ティースの、ステータ径方向(以下、径方向と記す)における中間の位置に仕切を設け、この仕切により、COS巻線領域とSIN巻線領域とに分けられたものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
ステータと、上記ステータと対向して配設されるロータとを備えたレゾルバ方式の回転角度検出装置であって、
上記ステータが、円環状のコアバックから径方向に突出した複数のティースを有するステータコアと、上記ティースに巻回される巻線と、上記ステータコアと上記巻線との間に配置されている絶縁体とを備えており、
上記ステータコアは、上記ティースの先端部に設けられている先端側鍔と、上記ティースの中間部に設けられている仕切板と、上記ティースの根元部に設けられている根元側壁とを備えており、
上記先端側鍔と上記仕切板との間に、上記巻線における先端側巻線が巻回されており、上記仕切板と上記根元側壁との間に上記巻線における根元側巻線が巻回されており、
上記仕切板の軸方向の一方の側面である第1側面に、軸方向に凹んだ第1切込部が設けられており、
上記先端側巻線の巻き始めの第1引込線と上記先端側巻線の巻き終わりの第1引出線とが、上記第1切込部を通過して形成されているものである。
本発明における、周方向、径方向、軸方向は、特に指定しない限り、ステータにおける、周方向X、径方向Z、軸方向Yを示すものとする。
図1は、本発明の実施の形態1に係わる回転角度検出装置を示す正面模式図である。
ただし、巻線12は、断面を示している。
図1に示すように、本実施の形態の回転角度検出装置100は、ステータ1と、ステータ1と対向して配設されているロータ2とを備えている。
ステータ1は、ステータコア11と、巻線12と、絶縁体13とを備えている。
ステータコア11は、円環状のコアバック11Aおよびコアバック11Aから径方向Zに対して内側に突出した複数のティース11Bとを有する。
巻線12は、ティース11Bに巻回され形成されている。
絶縁体13は、ステータコア11と巻線12との間に配置され、ステータコア11と巻線12とを電気的に絶縁するものである。
ロータ2は、ステータ1の中心を回転軸として自由に回転できるように配設されている。ロータ2の外周は、ステータ1に対する回転角度に応じて、ステータ1とのギャップパーミアンスを正弦波状に変化させる凹凸の形状となっている。
図2に示すように、ステータコア11には、ティース11Bの先端部に先端側鍔14が設けられており、ティース11Bの中間部に仕切板15が設けられており、ティース11Bの根元部に根元側壁16が設けられている。
そして、先端側鍔14の鍔面と、仕切板15の板面と、根元側壁16の径方向Zの壁面とは、各々が、径方向Zに対して垂直になっている。
根元ピン群20は、対になる第1根元ピン201と第2根元ピン202、および、対となる第3根元ピン203と第4根元ピン204、で構成されている。そして、各々のティース11Bごとに、この根元ピン群20がそれぞれ設けられている。
図3に示すように、ティース11Bにおける、先端側鍔14と仕切板15との間に先端側巻線17が巻回されており、仕切板15と根元側壁16との間に根元側巻線18が巻回されている。
全てのティース11Bに先端側巻線17と根元側巻線18とが設けられており、先端側巻線17と根元側巻線18との内のいずれか一方が励磁巻線となっている。
また、例えば、全ティース11Bに周方向Xで番号をつけ、奇数番目のティース11Bにおける、励磁巻線でない先端側巻線17または根元側巻線18をCOS出力巻線とすると、偶数番目のティース11Bにおける、励磁巻線でない先端側巻線17または根元側巻線18がSIN出力巻線となる。
ロータ2の凸極数がNで、ステータ1のティース11Bの数が2Mである場合、m番目のティース11Bに、励磁巻線を式(1)で表されるターン数だけ巻回し、COS出力巻線を式(2)で表されるターン数だけ巻回する。
励磁巻線の巻始と巻終の間に電位差を与えると、COS出力巻線の巻始と巻終との間に、ステータ1に対するロータ2の回転角度θに応じた電圧が生じる。この電圧がCOS出力であり、式(4)で表される。
励磁巻線の巻始と巻終の間に電位差を与えると、SIN出力巻線の巻始と巻終の間に、ステータ1に対するロータ2の回転角度θに応じた電圧を生じる。この電圧がSIN出力であり、式(5)で表される。
すなわち、COS出力とSIN出力とから、ステータ1に対するロータ2の回転角度θを得ることができる。
このように形成すれば、先端側巻線17が根元側巻線18と短絡するのを防止する効果が向上する。
図3に示すように、本実施の形態では、根元側巻線18の巻き始め部分の引込線(以下、第2引込線と記す)181が第1根元ピン201に引っ掛けられており、根元側巻線18の巻き終り部分の引出線(以下、第2引出線と記す)182が第2根元ピン202に引っ掛けられている。そして、第2引込線181と第2引出線182とは、第2切込部141を通過している。
また、第2引出線182が、隣接する他のティース11Bの第2引込線181とつながって、根元側巻線18の渡り線を形成している。
また、第1引出線172が、隣接するティース11Bの第1引込線171とつながって、先端側巻線17の渡り線を形成している。
また、先端側巻線17の第1引出線172および根元側巻線の第2引出線182は、巻線12の巻き終わりであるため、巻線12の最外周の巻線位置、すなわち、ティース11B上から軸方向Yに離れた位置にて引き出される。
それゆえ、第1引込線171および第1引出線172が、第2引込線181および第2引出線182と、干渉しないので、先端側巻線17と根元側巻線18との短絡を防止するとともに、先端側巻線17および根元側巻線18の少なくとも一方が断線するのも防止する。
図7は、本発明の実施の形態1に係わる回転角度検出装置のティース部を周方向Xから見た側面模式図である。尚、図7は巻線12が巻回された後の図である。
ただし、先端側巻線17と根元側巻線18とは、断面を示している。
すなわち、本実施の形態の回転角度検出装置100は、先端側巻線17の形成時に、巻線ノズルが太い場合でも、狭い形状に電線を導くことができるので、安定した先端側巻線17が得られ、角度検出精度のばらつきが抑制される。
段差部152は、軸方向Yの端面(以下、段差端面と記す)152Aが第1側面15Aより軸方向Yで内側になっており、先端側鍔14と対向する段差面152Bが、仕切板15の先端側鍔14と対向する対向面15Bより根元側壁16側になっている。
すなわち、本実施の形態の回転角度検出装置100は、根元側巻線18の形成時に、巻線ノズルが太い場合でも、狭い形状に電線を導くことができるので、安定した根元側巻線18が得られ、角度検出精度のばらつきが抑制される。
ティース11Bから第1側面15Aまでの第5距離L5が、第2距離L2より長いので、第1距離L1は第3距離L3より長いだけでも良い。
また、第1引出線172を、仕切板15の第1切込部151に引っ掛けるとともに、段差部152の上を通過させて、根元側壁16へ導くことができる。
さらに、第1引込線171と第1引出線172とが、根元側巻線18と干渉しないので、先端側巻線17と根元側巻線18との短絡を防止する効果が向上するとともに、先端側巻線17および根元側巻線18の少なくとも一方が断線するのを防止する効果が優れている。
それゆえ、本実施の形態の回転角度検出装置100では、先端側巻線17の形成時に、先端側巻線17を巻線ノズルで巻く場合、先端側巻線17が巻回される先端側鍔14と仕切板15との間隔Bが、巻線ノズルの径よりも小さい場合でも、仕切板15に、第1引込線171および第1引出線172を引っ掛けることができるので、安定した先端側巻線17が得られ、角度検出精度のばらつきを抑制する効果が向上する。
この点からも、第1引込線171と第1引出線172とが、根元側巻線18と干渉しないので、先端側巻線17と根元側巻線18との短絡を防止する効果が向上するとともに、先端側巻線17および根元側巻線18の少なくとも一方が断線するのを防止する効果が優れている。
すなわち、本実施の形態の回転角度検出装置100は信頼性にも優れている。
このように形成されているため、先端側巻線の渡り線が、根元側巻線または根元側巻線の渡り線とは第1切込部にて分別して配置されるため、これらと干渉することを防止しており、巻線または渡り線が断線するのを防止した信頼性に優れた回転角度検出装置を得ることができる。
このように形成されているため、先端側巻線の第1引出線および第1引込線が、根元側巻線の巻線位置より軸方向外側の段差部を通過するため、根元側巻線に干渉するのを一層防止しており、巻線または渡り線が断線するのを一層防止した信頼性がさらに優れた回転角度検出装置を得ることができる。
このように形成されているため、巻線ノズルで巻回する場合でも、巻線ノズルが通るスペースを十分に確保しつつ、先端側巻線を形成する電線を任意の巻始位置に導くことができる。
このように形成されているため、先端側巻線を巻線ノズルで巻く場合、先端側巻線が巻回される先端側鍔と仕切板との間隔が、巻線ノズルの径よりも小さい場合でも、仕切板の第1切込部に、第1引込線および第1引出線を確実に引っ掛けることができるので、安定した先端側巻線が得られ、角度検出精度のばらつきを抑制する効果がさらに向上する。
このように形成されているため、先端側巻線の第1引出線および第1引込線、根元側巻線の第2引出線および第2引込線がそれぞれ別々の根元ピンに引っ掛けられているため、それぞれが干渉することを確実に防止しており、巻線または渡り線が断線するのを確実に防止した信頼性に優れた回転角度検出装置を得る効果を奏することができる。
このように形成されているため、周方向において、先端側巻線の第1引出線および第1引込線、および、根元側巻線の第2引出線および第2引込線が一層確実に分散され、それぞれが干渉することを一層確実に防止しており、巻線または渡り線が断線するのを一層確実に防止した信頼性に優れた回転角度検出装置を得る効果を奏することができる。
このように形成されているため、低コストにて回転角度検出装置を製造することが可能となる。
このように形成されているため、第2引込線と第2引出線とは、第2切込部を通過するので、先端側巻線が根元側巻線に干渉することを一層防止しており、巻線または渡り線が断線するのを一層防止した信頼性がさらに優れた回転角度検出装置を得ることができる。
このように形成されているため、巻線ノズルで巻回する場合でも、巻線ノズルが通るスペースを十分に確保しつつ、根元側巻線を形成する電線を任意の巻始位置に導くことができる。
このように形成されているため、先端側巻線と根元側巻線との短絡を確実に防止する。
このように形成されているため、これらを一緒(一体物として)にして同時にティースに組み付けて、ステータコアが得られるので、回転角度検出装置を製造する工数を少なくすることができ、生産性の向上と製造コストの削減とが図れる。
図8は、本発明の実施の形態2に係わる回転角度検出装置におけるステータコアのティース部分を軸方向Yの一方側から見た斜視模式図である。
図9は、本発明の実施の形態2に係わる回転角度検出装置におけるステータコアのティース部分を軸方向Yの他方側から見た斜視模式図である。尚、図8および図9は巻線12が巻回される前の図である。
本実施の形態の回転角度検出装置は、図8と図9とに示す根元側壁316の構造と根元ピン群20の配置とが異なるステータコア311を用いた以外、上記実施の形態1と同様であるため、上記実施の形態1と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
第3根元ピン203と第4根元ピン204とは、径方向Zで仕切板15と対向する位置に、周方向Xで第2間隔S2をあけて配設されている。この周方向Xの第2間隔S2は、仕切板15の周方向Xの幅より狭いのが好ましい。
しかし、第3根元ピン203と第4根元ピン204との間には、切込部は設けられていない。
第1根元ピン201と第2根元ピン202とは、径方向Zで仕切板15と対向する位置に、周方向Xで第1間隔S1をあけて配設されている。この周方向Xの第1間隔S1は、仕切板15の周方向Xの幅より狭いのが好ましい。
そして、第2切込部341は、軸方向Yの最外側に位置する周方向Xの第3幅W3が、軸方向Yの最内側に位置する周方向Xの第4幅W4より広くなっている。
本実施の形態では、各々のティース11Bごとに、第1根元ピン201と第2根元ピン202と第3根元ピン203と第4根元ピン204との根元ピン群20がそれぞれ設けられている。
また、絶縁材で形成されている、先端側鍔14と仕切板15と根元側壁316と根元ピン群20と絶縁体13とを、成型で一体物にしても良い。
図11は、本発明の実施の形態2に係わる回転角度検出装置におけるステータのティース部分を軸方向Yの他方側から見た斜視模式図である。尚、図10および図11は巻線12が巻回された後の図である。
図10は、図8と同様な方向から見た図であり、図11は、図9と同様な方向から見た図である。
本実施の形態の回転角度検出装置100は、巻線12の形成時、ステータ301のティース11Bに、根元側巻線18が巻回された後に、先端側巻線17が巻回されている。
そして、第1引込線171と第1引出線172とが、第1切込部151を通過している。
そして、第2引込線181と第2引出線182とが、第2切込部341を通過している。
すなわち、本実施の形態の回転角度検出装置は、信頼性にも優れている。
このように形成されているため、先端側巻線の第1引出線および第1引込線、および、根元側巻線の第2引出線および第2引込線が、周方向および軸方向において、確実に分散され、それぞれが干渉することを一層確実に防止しており、巻線または渡り線が断線するのを一層確実に防止した信頼性に優れた回転角度検出装置を得る効果を奏することができる。
図12は、本発明の実施の形態3に係わる回転角度検出装置におけるステータコアのティース部分の斜視模式図である。尚、図12は巻線12が巻回される前の図である。
本実施の形態の回転角度検出装置は、図12に示している根元側壁416における根元ピン群20の配置が異なるステータコア411を用いた以外、上記実施の形態1と同様であるため、上記実施の形態1と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
対となる第1根元ピン201と第2根元ピン202とは、径方向Zで仕切板15と対向する位置に、周方向Xで第1間隔S1をあけて配設されている。この周方向Xの第1間隔S1は、仕切板15の周方向Xの幅より狭いのが好ましい。
本実施の形態でも、各々のティース11Bごとに、第1根元ピン201と第2根元ピン202と第3根元ピン203と第4根元ピン204との根元ピン群20がそれぞれ設けられている。
また、絶縁材で形成されている、先端側鍔14と仕切板15と根元側壁416と根元ピン群20と絶縁体13とを、成型で一体物にしても良い。
本実施の形態の回転角度検出装置は、巻線の形成時、ステータ401のティース11Bに、根元側巻線18が巻回された後に、先端側巻線17が巻回されている。
また、第1引込線171が第3根元ピン203に引っ掛けられており、第1引出線172が第4根元ピン204に引っ掛けられている。そして、第1引込線171と第1引出線172とは、第1切込部151を通過している。
すなわち、本実施の形態の回転角度検出装置は、信頼性にも優れている。
このように形成されているため、先端側巻線の第1引出線および第1引込線、および、根元側巻線の第2引出線および第2引込線が、軸方向において、確実に分散され、それぞれが干渉することを一層確実に防止しており、巻線または渡り線が断線するのを一層確実に防止した信頼性に優れた回転角度検出装置を得る効果を奏することができる。
図14は、本発明の実施の形態4に係わる回転角度検出装置におけるステータコアのティース部分の斜視模式図である。尚、図14は巻線12が巻回される前の図である。
本実施の形態の回転角度検出装置は、図14に示している根元側壁516における根元ピン群20の構成が異なるステータコア511を用いた以外、上記実施の形態1と同様であるため、上記実施の形態1と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
第1根元ピン541と第2根元ピン542とが、径方向Zで仕切板15と対向する位置に、周方向Zで第1間隔S1をあけて配設されている。そして、第2根元ピン541の周方向Xの外側の位置に、第3間隔S3をあけて第3根元ピン203が配設されている。周方向Xの第1間隔S1は、仕切板15の周方向Xの幅より狭いのが好ましい。
図16に示すように、各根元ピン541、542、543の軸方向Yの最外側の端面からティース11Bまでの第8距離L8は、階段部541A、542A、543Aから軸方向Yのティース11Bまでの第7距離L7より長く形成されている。また、上記第7距離L7は、ティース11Bから第1端面516Aまでの第6距離L6より長く形成されている。また、上記第6距離L6は、ティース11Bから根元側巻線18の最外周の巻線位置までの第3距離L3より長く形成されている。
また、絶縁材で形成されている、先端側鍔14と仕切板15と根元側壁516と根元ピン群20と絶縁体13とを、成型で一体物にしても良い。
本実施の形態の回転角度検出装置は、巻線の形成時、ステータ501のティース11Bに、根元側巻線18が巻回された後に、先端側巻線17が巻回されている。
また、第2引出線182は、第3根元ピン543に引っ掛けられ、第2根元ピン542と第3根元ピン543との間を通過する。そして、第2引出線182は、第3切込部442を通過し、第1端面516A上を通過している。
すなわち、本実施の形態の回転角度検出装置は、信頼性にも優れている。
このように形成されているため、先端側巻線の第1引出線および第1引込線、根元側巻線の第2引出線および第2引込線がそれぞれ根元ピン、階段部、または第1端面を通過しているため、それぞれが干渉することを確実に防止しており、巻線または渡り線が断線するのを確実に防止した信頼性に優れた回転角度検出装置を得る効果を奏することができる。
このように形成されているため、根元側巻線の第2引出線が、第3切込部を通過するため、先端側巻線に干渉することを一層防止しており、巻線または渡り線が断線するのを一層防止した信頼性がさらに優れた回転角度検出装置を得ることができる。
Claims (15)
- ステータと、上記ステータと対向して配設されるロータとを備えたレゾルバ方式の回転角度検出装置であって、
上記ステータが、円環状のコアバックから径方向に突出した複数のティースを有するステータコアと、上記ティースに巻回される巻線と、上記ステータコアと上記巻線との間に配置されている絶縁体とを備えており、
上記ステータコアは、上記ティースの先端部に設けられている先端側鍔と、上記ティースの中間部に設けられている仕切板と、上記ティースの根元部に設けられている根元側壁とを備えており、
上記先端側鍔と上記仕切板との間に、上記巻線における先端側巻線が巻回されており、上記仕切板と上記根元側壁との間に上記巻線における根元側巻線が巻回されており、
上記仕切板の軸方向の一方の側面である第1側面に、軸方向に凹んだ第1切込部が設けられており、
上記先端側巻線の巻き始めの第1引込線と上記先端側巻線の巻き終わりの第1引出線とが、上記第1切込部を通過して形成されている回転角度検出装置。 - 上記第1切込部には、軸方向の段差端面が上記第1側面より軸方向で内側で、かつ、上記先端側鍔と対向する段差面が上記仕切板の上記先端側鍔と対向する対向面より上記根元側壁側に形成されている段差部が設けられており、
上記ティースから上記段差部の軸方向の上記段差端面までの第1距離が、上記ティースから上記根元側巻線の最外周の巻線位置までの第3距離よりも長く形成されている請求項1に記載の回転角度検出装置。 - 上記第1切込部の軸方向の最外側に位置する周方向の第1幅が、上記第1切込部の軸方向の最内側に位置する周方向の第2幅より広く形成されている請求項1または請求項2に記載の回転角度検出装置。
- 上記ティースから上記第1側面までの第4距離が、
上記ティースから上記先端側巻線の最外周の巻線位置までの第2距離よりも長く、かつ、上記ティースから上記第1側面までの第5距離よりも短く形成されている請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の回転角度検出装置。 - 上記ティースには、上記根元側壁の軸方向の端面に、軸方向に突出する根元ピン群として、周方向に第1間隔をあけて対となっている第1根元ピンおよび第2根元ピンと、周方向に第2間隔をあけて対となっている第3根元ピンおよび第4根元ピンとが設けられており、
上記根元側巻線の巻き始めの第2引込線が上記第1根元ピンに引っ掛けられており、上記根元側巻線の巻き終わりの第2引出線が上記第2根元ピンに引っ掛けられており、
上記第3根元ピンおよび上記第4根元ピンは、上記第1側面と同じ側になる上記根元側壁の一方の端面である第1端面に設けられており、
上記先端側巻線の第1引込線が上記第3根元ピンに引っ掛けられており、上記先端側巻線の第1引出線が上記第4根元ピンに引っ掛けられ形成されている請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回転角度検出装置。 - 上記第1根元ピンと上記第2根元ピンとは、上記第1端面に設けられており、
上記第1根元ピンと上記第2根元ピンとが、径方向で上記仕切板と対向する位置に配設されており、上記第1根元ピンの周方向の外側の位置に上記第3根元ピンが配設されており、上記第2根元ピンの周方向の外側の位置に上記第4根元ピンが配設されている請求項5に記載の回転角度検出装置。 - 上記第3根元ピンと上記第4根元ピンとが、隣接する上記ティースと共有されている請求項6記載の回転角度検出装置。
- 上記第1根元ピンと上記第2根元ピンとが、上記第1端面と軸方向において反対側になる上記根元側壁の他方の端面である第2端面に設けられている請求項5に記載の回転角度検出装置。
- 上記第1根元ピンと上記第2根元ピンとは、上記第1端面に設けられており、
上記第1根元ピンと上記第2根元ピンとが、径方向で上記仕切板と対向する位置に配設されており、
上記第3根元ピンと上記第4根元ピンとが、上記第1根元ピンおよび上記第2根元ピンより上記ティースの根元側の位置に配設されており、
上記第1根元ピンと上記第2根元ピンとの周方向の上記第1間隔が、上記第3根元ピンと上記第4根元ピンとの周方向の上記第2間隔より広く形成されている請求項5に記載の回転角度検出装置。 - 上記ティースには、上記第1側面と同じ側になる上記根元側壁の一方の端面である第1端面に、軸方向に突出する根元ピン群として、周方向に第1間隔をあけて第1根元ピンおよび第2根元ピンと、上記第2根元ピンの周方向の外側の位置に第3間隔をあけて第3根元ピンが設けられており、
上記第1根元ピン、上記第2根元ピンおよび上記第3根元ピンの軸方向の端面は階段部にてそれぞれ形成され、
上記先端側巻線の上記第1引込線が、上記第1根元ピンに引っ掛けられるとともに、上記第1根元ピンの上記階段部上を通過し、
上記先端側巻線の上記第1引出線が、上記第2根元ピンに引っ掛けられるとともに、上記第2根元ピンの上記階段部上および上記第3根元ピンの上記階段部上を通過し、
上記根元側巻線の巻き始めの第2引出線が、上記第1根元ピンに引っ掛けられるとともに、上記第1端面上を通過し、
上記根元側巻線の巻き終わりの第2引込線が、上記第3根元ピンに引っ掛けられるとともに、上記第1端面上を通過し形成されている請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回転角度検出装置。 - 上記第2根元ピンと上記第3根元ピンとの間の、上記第1端面には、軸方向に凹んだ第3切込部が設けられている請求項10に記載の回転角度検出装置。
- 上記第1根元ピンと上記第2根元ピンとの間の、上記根元側壁の軸方向の端面には、軸方向に凹んだ第2切込部が設けられている請求項5から請求項11のいずれか1項に記載の回転角度検出装置。
- 上記第2切込部の軸方向の最外側に位置する周方向の第3幅は、上記第2切込部の軸方向の最内側に位置する周方向の第4幅より広く形成されている請求項12に記載の回転角度検出装置。
- 上記先端側鍔と上記仕切板と上記根元側壁と上記根元ピン群とを、絶縁材で形成する請求項5から請求項13のいずれか1項に記載の回転角度検出装置。
- 絶縁材である、上記先端側鍔と上記仕切板と上記根元側壁と上記根元ピン群と、上記絶縁体とを、成型で一体物にて構成する請求項14に記載の回転角度検出装置。
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