JP6220551B2 - フランジおよびフランジに圧入されたレゾルバ - Google Patents

Description

本発明は、レゾルバをフランジに取り付ける構造に関する。

例えばレゾルバは、機器における回転する部分の回転角の検出に利用される。この際、当該機器の筐体等にレゾルバのステータが固定される。一般にレゾルバとして標準品が用意されているが、レゾルバを固定する機器は多様であるので、フランジにレゾルバを固定し、そのフランジを機器に固定することで、機器へのレゾルバの取り付けが行われる。レゾルバを機器等に固定する構造に関しては、例えば、特許文献１や２に記載されたものが知られている。

特開２００６−９４５８２号公報 特開２００３−２３７６１号公報

レゾルバを圧入によりフランジに固定する構造を採用した場合、フランジに固定することでレゾルバの計測精度が低下する場合がある。以下、この点について説明する。

例えば、ＶＲ型レゾルバは、環状のステータとその内側に配置されたロータを有している。ここで、ステータは、その内側に軸中心に向って突出し、周方向に沿って複数が配置された突極を備え、これらの突極に励磁コイル、sin相検出コイル、cos相検出コイルが巻回されている。ロータは、磁性体で構成され、ラジアル方向に突出した極が設けられている。ロータが回転すると、各コイルとロータ表面の距離が周期的に変化し、それが励磁コイルとsin相検出コイル間の磁路長および励磁コイルとcos相検出コイル間の磁路長の変化となり、この変化がsin相検出コイルからのsin相出力波形とcos相検出コイルからのcos相出力波形の変化となって検出される。そして、sin相出力波形とcos相出力波形からロータの回転角の変化が算出される。

一方、単にフランジにレゾルバを圧入により固定する構造では、圧入に伴いステータに対して軸中心方向への強い応力が加わり、ステータに歪みが生じる。ステータの内部には、磁路が形成されるが、歪みが発生すると、それがステータ内の磁路長や磁気抵抗に影響を与える。この影響は、レゾルバの角度検出精度を悪化させる。

以上の理由により、レゾルバ単体の製品としての品質を確保しても、機器に取り付けることで角度検出精度が低下する問題が生じる。このような背景において、本発明は、フランジにレゾルバを圧入により取り付ける構造において、レゾルバのステータに角度検出精度に影響を与えるような強い力が加わることがない構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、レゾルバが圧入されるフランジであって、前記レゾルバのステータが内側に圧入される筒状の部分と、前記筒状の部分の一端側の端部に一体に形成され、軸方向から見て前記筒状の部分の外径よりも大きな形状を有する板状の部分とを備え、軸に垂直な方向から見た前記筒状の部分と前記板状の部分が重なる部分であって前記筒状の部分の前記一端側の内周面から前記板状の部分の前記一端側の面とで形成される内縁角部に、内径が拡径され、前記レゾルバのステータの外周に接触しない逃げ部が設けられており、前記筒状の部分の軸方向における長さは、前記レゾルバの前記ステータの軸方向における長さよりも小さく、前記逃げ部の軸方向の寸法が前記板状の部分の板厚以上であり、前記逃げ部の前記一端側の端縁の位置と、前記筒状の部分に圧入された前記ステータの前記一端側の面の位置とが、軸方向で一致していることを特徴とするフランジである。

逃げ部の部分は、その外側（軸中心から離れる方向）に板状の部分があるので、変形する余地がなく、この部分にレゾルバが圧入されると、レゾルバのステータに過大な応力が加わる。請求項１に記載の発明によれば、逃げ部の部分がレゾルバのステータに接触しないので、レゾルバのステータの過大な応力が加わる問題が回避される。なお、ここで軸というのは、レゾルバの回転軸のことである。

請求項１に記載の発明は上記のように、前記逃げ部の軸方向の寸法が前記板状の部分の板厚以上であることを特徴とする。これによれば、レゾルバのステータに過大な応力が加わらないようにする作用を確実に得ることができる。

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、前記筒状の部分の前記逃げ部が設けられた部分とは反対側の端部の内縁には、面取りされたガイド部が設けられていることを特徴とする。請求項２に記載の発明によれば、ガイド部がガイドとなることで、レゾルバの筒状の部分への圧入をスムーズに行うことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記逃げ部は、前記筒状の部分が延在する方向に向かって内径が徐々に小さくなるテーパ形状を有することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記逃げ部は、Ｒ面形状であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記逃げ部は、前記筒状の部分が延在する方向に向かって内径が一定の拡径構造を有することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項のフランジと、レゾルバとを備え、前記筒状の部分の内側に前記レゾルバのステータが圧入されていることを特徴とするフランジに圧入されたレゾルバである。

本発明によれば、フランジにレゾルバを圧入により取り付ける構造において、レゾルバのステータに角度検出精度に影響を与えるような強い力が加わることがない構造が提供される。

本発明の実施形態におけるフランジが取り付いたレゾルバの斜視図である。 図１の断面図である。 本発明のフランジを説明する断面図である。 別の実施形態を説明する断面図である。 さらに別の実施形態を説明する断面図である。

図１には、ＶＲ型レゾルバ１００をフランジ２００に圧入により取り付けた状態が示されている。ＶＲレゾルバ１００は、環状のステータ１０１を備えている。ステータ１０１は、板状の磁性材料（電磁鋼鈑等）を環状に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１０１の内側（軸中心側）には、軸中心の方向に突出した複数の突極１０２が周方向に沿って配置されている。図１の例では、１０個の突極が周方向に沿って等間隔で配置されている。

突極１０２のそれぞれには、樹脂製のインシュレータ１０３，１０４が軸方向の前後（図の上下）から被せられている。突極１０２のそれぞれには、インシュレータ１０３，１０４の上から巻き線が巻回され、コイル１０５が形成されている。コイル１０５により、励磁コイル、sin相検出コイルおよびcos相検出コイルの一または複数が構成されている。例えば、１０個ある突極の全てに励磁コイルが巻回され、一つ置きにsin相検出コイルとcos相検出コイルとが交互に設けられている。なお、これは一例であり、突極の数や各コイルの配置の仕方は例示した構造に限定されない。

ステータ１０１には、樹脂製の端子台１０６が取り付けられている。端子台１０６には、金属製の６本の端子ピン１０７が配置されている。端子ピン１０７には、励磁コイル、sin相検出コイルおよびcos相検出コイルから引き出されたリード線（図示省略）が接続されている。端子台１０６は、コネクタ部１０８を備えている。コネクタ部１０８は、電極を備え、この電極に端子ピン１０７が電気的に接続されている。コネクタ部１０８には、外部からの配線が接続される。コネクタ部１０８を介して、ＶＲ型レゾルバ１００への励磁電流の供給、ＶＲ型レゾルバ１００からのsin相検出信号とcos相検出信号の外部への出力が行われる。

ステータ１０１の内側には、図示省略したロータが配置されている。ロータは、ステータ１０１に対して、回転自在な状態で保持されている。ロータは、磁性材料（例えば、電磁鋼鈑）を軸方向で複数積層した構造を有している。ロータは、ラジアル方向に突出した複数の部分（極）を有している。ロータの形状および構造は、通常のＶＲ型レゾルバのロータと同じである。

フランジ２００は、鋼鈑等の金属板をプレス加工することで形成されたものであり、中央に円筒状の部分を有した略円盤形状を有している。図２には、図１の軸に垂直な方向から見た断面の状態が示され、図３には、フランジ２００の断面の状態が示されている。フランジ２００は、平たい円環状の部分である平板部２０１と、平板部２０１の中央の部分に一体に設けられた円筒部２０３を有している。平板部２０１は、軸方向から見て円筒部の外径よりも大きな形状を有する板状の部分である。平板部２０１の中心には、内径Ｄの円形の孔２０２が設けられ、この孔２０２の縁の部分から円筒部２０３が軸方向に延在している。ここで、内径Ｄは、ステータ１０１の外形よりも僅かに小さな値に設定されている。

フランジ２００の円筒部２０３と平板部２０１が重なる部分には、逃げ部２０４が設けられている。逃げ部２０４は、軸方向外側（図の下の方向）に向かって内径を徐々に拡径したテーパ形状を有している。逃げ部２０４の軸方向における長さＨは、フランジ２００を構成する板材の厚さt以上（つまり、Ｈ≧ｔ）の値とされている。円筒部２０３における逃げ部２０４に軸方向で隣接する部分には、圧入有効部２０５が形成されている。圧入有効部２０５は、軸方向における長さがＬで、圧入されたステータ１０１の外周が接触する。圧入有効部２０５の端部の部分、すなわち円筒部２０３内側上部の縁の部分は、面取りされたガイド部２０６となっている。

レゾルバ１００は、ステータ１０１の外周を圧入有効部２０５の内側に圧入することで、フランジ２００に固定されている。この圧入された状態において、逃げ部２０４の下端の位置と、ステータ１０１の下端の位置は一致している。

図１に示すように、フランジ２００の平板部２０１には、ねじ孔２０７が３か所に設けられている。ねじ孔２０７を利用して、レゾルバ１００と一体となったフランジ２００が機器等に固定される。なお、ねじ孔２０７の形状、数、その位置は、例示されるものに限定されない。また、フランジ２００の外縁の形状も円形に限定されず、矩形、楕円形状、六角形状等の多角形状であってもよい。

（組立工程）
まず、レゾルバ１００を組み立てる。次に、レゾルバ１００のステータ１０１をガイド部２０６の側から円筒部２０３の内側に圧入する。この際、縁が面取りされテーパ形状とされたガイド部２０６があることで、レゾルバ１００の円筒部２０３内側への圧入の作業が行い易くなる。ガイド部２０６は、テーパ形状でなくても、Ｒ面形状でも段付き形状でもよい。

（優位性）
フランジ２００を介して機器への取り付けを行うのでレゾルバ１００として標準品を用いることができる。このため、レゾルバ１００の製造コストを抑えることができる。そして、レゾルバ１００をフランジ２００に圧入した状態において、円筒部２０３の圧入有効部２０５の部分は、外側に変形が可能であり、この変形が生じることで、圧入有効部２０５からステータ１０１に強い応力、すなわちステータ１０１の変形を招くような応力がステータ１０１に作用する事態が回避される。

また、内径が拡径された逃げ部２０４が設けられていることで、その部分における円筒部２０３の肉厚が相対的に薄くなり、圧入有効部２０５の上述した外側への変形が生じ易い構造が実現されている。

また、レゾルバ１００をフランジ２００に圧入した状態において、逃げ部２０４の部分は、ステータ１０１に接触していない。逃げ部２０４の軸に垂直な方向から見て平板部２０１と重なる部分は、平板部２０１があるために径方向における変形が実質的に生じない。このため、仮に逃げ部２０４がなく、その部分の内径がＤであり、その部分がステータ１０１に接触する場合、上述したように、軸に垂直な方向から見て平板部２０１と重なる部分は変形し難いので、ステータ１０１には軸中心に向かう過大な応力が加わり、ステータ１０１の歪みが発生する可能性が高くなる。

なお、仮にＨ＜ｔであると、変形が困難な軸に垂直な方向から見て平板部２０１と重なる部分がステータ１０１と接触するので、ステータ１０１に過大な応力が加わり易くなり、ステータ１０１に歪みが生じる可能性が増大する。

（変形例）
図２、図３には、逃げ部２０４をテーパ形状とした構造が記載されているが、図４に示すような段差を設けて拡径し、内径を一定とした逃げ部４０１とする構造、あるいは図５に示すようなＲ形状とした逃げ部５０１を設ける構造も可能である。これらの場合も内径を拡径した部分が、軸に垂直な方向から見て平板部２０１と重ならないように寸法を設定する。すなわち、逃げ部４０１の段差部分の軸方向の長さが板厚ｔ以上となるように、また逃げ部５０１の半径Rが板厚ｔ以上となるようにする。

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。ここでは、ＶＲ型（バリアブルリラクタンス型）レゾルバの例を説明したが、レゾルバの形式はこれに限定されるものではない。

本発明は、レゾルバを機器等に取り付ける構造に利用することができる。

１００…ＶＲ型レゾルバ、１０１…ステータ、１０２…突極、１０３…インシュレータ、１０４…インシュレータ、１０５…コイル、１０６…端子台、１０７…端子ピン、１０８…コネクタ部、２００…フランジ、２０１…平板部、２０２…円形の孔、２０３…円筒部、２０４…逃げ部、２０５…圧入有効部、２０６…ガイド部、２０７…ねじ孔。

Claims (6)

1. レゾルバが圧入されるフランジであって、
   前記レゾルバのステータが内側に圧入される筒状の部分と、
   前記筒状の部分の一端側の端部に一体に形成され、軸方向から見て前記筒状の部分の外径よりも大きな形状を有する板状の部分と、
   を備え、
   軸に垂直な方向から見た前記筒状の部分と前記板状の部分が重なる部分であって前記筒状の部分の前記一端側の内周面から前記板状の部分の前記一端側の面とで形成される内縁角部に、内径が拡径され、前記レゾルバのステータの外周に接触しない逃げ部が設けられており、
   前記筒状の部分の軸方向における長さは、前記レゾルバの前記ステータの軸方向における長さよりも小さく、
   前記逃げ部の軸方向の寸法が前記板状の部分の板厚以上であり、
   前記逃げ部の前記一端側の端縁の位置と、前記筒状の部分に圧入された前記ステータの前記一端側の面の位置とが、軸方向で一致していることを特徴とするフランジ。
2. 前記筒状の部分の前記逃げ部が設けられた部分とは反対側の端部の内縁には、面取りされたガイド部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のフランジ。
3. 前記逃げ部は、前記筒状の部分が延在する方向に向かって内径が徐々に小さくなるテーパ形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載のフランジ。
4. 前記逃げ部は、Ｒ面形状であることを特徴とする請求項１または２に記載のフランジ。
5. 前記逃げ部は、前記筒状の部分が延在する方向に向かって内径が一定の拡径構造を有することを特徴とする請求項１または２に記載のフランジ。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項のフランジと、
   レゾルバと
   を備え、
   前記筒状の部分の内側に前記レゾルバのステータが圧入されていることを特徴とするフランジに圧入されたレゾルバ。

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