JP6349500B2 - レゾルバ - Google Patents

Description

この発明は、レゾルバに関する。

回転角度の検出などに用いられるレゾルバは、永久磁石などを有して磁束を発生し且つ回転可能であるロータと、巻線を有し且つ固定して配設されるステータとを備えている。レゾルバは、回転することでロータからの磁束が変化することによってステータの巻線に発生する誘導電流を検知して、ロータの回転角度を検出する。例えば特許文献１に記載されるように、レゾルバには、ステータの周りを囲むように回転可能な輪状のロータが設けられるものがある。このレゾルバは、巻線が巻回された輪状のステータコアを有している。そして、従来、ステータコアの内周側にインローが設けられ、このインローを取付対象に嵌め合わせることで、ステータが取付対象に直接的に取付及び固定されてきた。一方、ロータは、その外周側で回転を検出する検出対象に取付及び固定されてきた。

特開２００８−１９１０７３号公報

レゾルバは、モータの回転軸に設けられることが多い。この場合、モータが発生する磁束がロータの発生する磁束に干渉してステータの巻線に発生する誘導電流が変化することがあり、これによりレゾルバの検出精度が低下する。このため、ロータ及びステータの両方をモータの磁束から遮蔽する磁気遮蔽体が必要となる。さらに、上述のような磁気遮蔽体を備えることによってレゾルバの対象物への取付が複雑にならないようにすることも必要となる。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、外部の磁束からロータ及びステータを遮蔽する磁気遮蔽体を備えながらもその取付を容易にするレゾルバを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明に係るレゾルバは、対象物の回転位置を検出するレゾルバにおいて、巻線が巻回されたステータコアを有するステータと、ステータコアの外周側に設けられ、対象物と一体に回転可能な輪状のロータと、電気的な絶縁性を有し、ステータコアに一体に設けられてステータコアを支持する絶縁体と、ステータ及びロータに、ロータの回転中心軸方向で隣り合うようにして絶縁体に設けられ、透磁性を有する磁気遮蔽部材とを備え、磁気遮蔽部材は、絶縁体から、ロータの径方向にロータ以上にわたって延在し、絶縁体によってステータコアから絶縁され、絶縁体は、輪状の金属製カラーを外周に有し、磁気遮蔽部材は、嵌合穴を金属製カラーに嵌合させて絶縁体に取り付けられる。

絶縁体は、ステータコアと巻線との間に介在するように設けられてよい。
磁気遮蔽部材は、固定されるための縁部を有してよい。
上記レゾルバは、端部に巻線が接続される端子を有し、絶縁体を通って延在するリード線を備えてよい。

この発明に係るレゾルバによれば、外部の磁束からロータ及びステータを遮蔽する磁気遮蔽部材を備えながらもその取付を容易にすることが可能になる。

この発明の実施の形態に係るレゾルバの斜視図である。 図１のレゾルバのロータの回転中心軸を含む断面側面を方向ＩＩ−ＩＩから見た図である。 図１のレゾルバから磁気遮蔽板を除いた斜視図である。 図１のレゾルバのステータ及び磁気遮蔽板の分解組み立て図である。

実施の形態
以下、この発明の実施の形態に係るレゾルバ１００について添付図面に基づいて説明する。
図１を参照すると、回転角度センサであるアウタロータ型のレゾルバ１００は、レゾルバ本体１０と、レゾルバ本体１０に取り付けられる円盤状の磁気遮蔽板１とを備えている。磁気遮蔽板１は、透磁性をもつ高透磁率材料から形成された磁性体であり、磁気遮蔽部材を構成している。
そして、レゾルバ本体１０は、ステータ１１と、ステータ１１の外周を囲むロータ２１とを有している。

図２〜図４をあわせて参照すると、ステータ１１は、金属等の磁性材料から形成され且つ図示しない複数のティースを周方向に沿って有する円筒状のステータコア１２と、ステータコア１２の図示しないティースに巻回される三相巻線１３とを備えている。そして、ロータ２１は、円筒状の形状を有し、ステータコア１２の外周を囲むように設けられる。ロータ２１は、内部に複数の永久磁石を含んで磁性材料から形成される、又は、磁性材料に永久磁石の粒子を混在させて形成されている。ロータ２１の内周面は、多角柱の側面を形成している。
ステータコア１２の周方向にロータ２１が回転すると、ステータ１１の三相巻線１３に誘導電流が発生する。ロータ２１が回転するとき、ロータ２１の内周面とステータコア１２の外周面との間では、周方向の各位置での互いの距離が変化するため、発生する誘導電流の強度及び位相が変化する。そして、三相巻線１３に電気的に接続される図示しない検出装置が、変化する誘導電流の強度及び位相からロータ２１の回転角度を判別する。

さらに、ステータ１１の周辺の詳細な構造を説明する。
図２〜図４をあわせて参照すると、三相巻線１３が巻回される前のステータコア１２は、図４の状態（ａ）に示すようにステータコア１２と同軸上に間隔をあけて配置される円筒状の金属製のカラー１４と共に、樹脂成形によって一体化される。ステータコア１２及びカラー１４を一体化し且つ電気的な絶縁性を有する樹脂成形体１５は、ステータコア１２及びカラー１４と共に射出成形等によって一体成形される。なお、ステータコア１２及びカラー１４はいずれも、変形しにくい金属製であるため、互いの同軸上への位置合わせが容易である。ここで、樹脂成形体１５は、絶縁体を構成する。

図４の状態（ｂ）に示すように、樹脂成形体１５は、ステータコア１２及びカラー１４と同軸上に位置する円柱状の形状を有しており、ステータコア１２及びカラー１４の内周側を埋めるように存在してこれらを支持している。
図２に示すように、樹脂成形体１５は、ステータコア１２に対して、ステータコア１２の内周面１２ａ及び両側の端面１２ｂ及び１２ｃにわたって延在してこれらと一体化するように付着している。さらに、樹脂成形体１５は、カラー１４に対して、カラー１４の内周面１４ａ及び両端部にわたって延在してこれらと一体化するように付着している。

また、図４の状態（ｂ）に示すように、樹脂成形体１５には、その円柱軸方向に貫通する複数の成形体貫通穴１５ｃが形成されている。
図２及び図４の状態（ｃ）に示すように、各成形体貫通穴１５ｃには、端子１６ａがそれぞれの先端に取り付けられたリード線１６が一本ずつ挿入され、これにより、樹脂成形体１５におけるステータコア１２を挟んでカラー１４と反対側の端面１５ａから端子１６ａが突出する。

さらに、図２及び図４の状態（ｄ）に示すように、リード線１６を通して固定することができる複数の貫通穴１７ａを有する円板状のカバー板１７が、各貫通穴１７ａにリード線１６を通して、樹脂成形体１５における端面１５ａと反対側の端面に形成された凹部１５ｂ内に組み付けられる。これにより、カバー板１７は、凹部１５ｂに嵌合して樹脂成形体１５に固定され、リード線１６が、カバー板１７を介して樹脂成形体１５に固定される。
その後、三相巻線１３が、樹脂成形体１５の上からステータコア１２の図示しないティースに巻き付けられ、巻き付け後の三相巻線１３の各相の巻線の両端は、端子１６ａに接続される。
これにより、図３に示すようなステータ１１、カラー１４、樹脂成形体１５、リード線１６及びカバー板１７によるステータ組立体３０が形成される。さらに、ステータ組立体３０のステータ１１の外周を囲むようにして、ロータ２１が、ステータコア１２と同軸上に設けられる。そして、ステータ組立体３０及びロータ２１によって、レゾルバ本体１０が構成される。

また、図１、図２及び図４の状態（ｄ）に示すように、ステータ組立体３０に対して、磁気遮蔽板１が取り付けられる。
磁気遮蔽板１は、その外周縁部を形成する円環板状のフランジ部１ａと、中心側でフランジ部１ａからフランジ部１ａに垂直な方向に突出する円錐台状の外形をもつ基部１ｂとを有している。フランジ部１ａ及び基部１ｂは、透磁性をもつ高透磁率材料によって一体成形される。基部１ｂの中心には、カラー１４の外周面１４ｂに整合する形状の嵌合穴１ｃが形成されている。なお、基部１ｂは、ロータ２１よりも大きい径を有している。

磁気遮蔽板１は、基部１ｂの突出側をステータ１１と反対側にして、凹部１５ｂ側から樹脂成形体１５を基部１ｂの嵌合穴１ｃに挿入するようにして、樹脂成形体１５に取り付けられる。このとき、カラー１４が嵌合穴１ｃに圧入され、カラー１４の外周面１４ｂが嵌合穴１ｃに緊密に嵌合する。なお、カラー１４におけるステータ１１側の端部には、外周面１４ｂから径方向外側に向かって突出する輪状の突起１４ｃが、一体成形されている。このため、磁気遮蔽板１の基部１ｂに突起１４ｃが当接すると、カラー１４の圧入が停止する。これにより、磁気遮蔽板１が、樹脂成形体１５に固定される。よって、磁気遮蔽板１は、ステータコア１２及びカラー１４の中心軸、つまりロータ２１の回転中心軸の方向で、ステータコア１２及びロータ２１に間隔をあけて隣り合い、且つ上記中心軸に対して垂直に延在する。

樹脂成形体１５に磁気遮蔽板１を備えたステータ組立体３０では、磁気遮蔽板１のフランジ部１ａが取付対象へのネジ等による取付・固定のために利用される。
また、ステータ１１の周りに配設されたロータ２１は、回転を検出する対象に取付・固定される。
なお、レゾルバ１００は、ステータ１１及びロータ２１を外部の磁束発生源と反対側にして配置され、それにより、磁束発生源とステータ１１及びロータ２１との間には、磁気遮蔽板１が介在する。さらに、磁気遮蔽板１とステータ１１及びロータ２１とは、これらの間に樹脂成形体１５又は空気が介在することによって、互いに磁気的に直接接続されていない。
よって、外部の磁束発生源が発生した磁束は、透磁性を有する磁気遮蔽板１内に取り込まれて留まり、ステータ１１及びロータ２１側に流れるのが阻止される。つまり、磁気遮蔽板１は、磁気シールドとして機能する。

このように、この発明の実施の形態に係るレゾルバ１００は、三相巻線１３が巻回されたステータコア１２を有するステータ１１と、ステータコア１２の外周側に設けられ且つ回転可能な輪状のロータ２１と、電気的な絶縁性を有し且つステータコア１２に一体に設けられてステータコア１２を支持する樹脂成形体１５と、ステータ１１及びロータ２１に、ロータ２１の回転中心軸方向で隣り合うようにして樹脂成形体１５に設けられ且つ透磁性を有する磁気遮蔽板１とを備える。磁気遮蔽板１は、樹脂成形体１５から、ロータ２１の径方向にロータ２１以上にわたって延在し、樹脂成形体１５によってステータコア１２から絶縁される。

このとき、レゾルバ１００では、ステータ１１及びロータ２１が、磁気発生源に対して磁気遮蔽板１と反対側に配置されることによって、磁気発生源の磁束に対して磁気遮蔽板１により遮蔽される。そして、ロータ２１の径方向にロータ２１以上にわたって延在する磁気遮蔽板１は、磁気発生源の磁束からステータ１１及びロータ２１を効果的に遮蔽することができるだけでなく、ステータ１１を固定する対象物に対する取付部位として利用することもできる。上述のような構成の磁気遮蔽板１は、固定対象物への取付を容易にし、これにより、固定対象物へのステータ１１の固定も容易になる。よって、レゾルバ１００は、外部の磁束からロータ２１及びステータ１１を遮蔽しながらもその取付を容易にすることができる。

また、レゾルバ１００において、樹脂成形体１５は、ステータコア１２と三相巻線１３との間に介在するように設けられる。これにより、樹脂成形体１５は、ステータコア１２及び三相巻線１３のインシュレータを兼ねる。ステータ１１の部品点数が低減され、ステータ１１に関わる構造の小型化が可能になる。
また、レゾルバ１００において、樹脂成形体１５は、輪状の金属製のカラー１４を外周に有し、磁気遮蔽板１は、嵌合穴１ｃをカラー１４に嵌合させて樹脂成形体１５に取り付けられる。これにより、樹脂成形体１５における磁気遮蔽板１を取り付ける部位の剛性が向上する。よって、ステータ１１を固定する際の剛性が向上する。さらに、機械を用いた圧入によって磁気遮蔽板１を樹脂成形体１５に取り付けることもできる。
また、レゾルバ１００において、磁気遮蔽板１は、固定されるためのフランジ部１ａを有する。これにより、磁気遮蔽板１の固定対象への取付が容易になる。
また、レゾルバ１００は、端部に三相巻線１３が接続される端子１６ａを有し且つ樹脂成形体１５を通って延在するリード線１６を備える。このとき、端子１６ａ及びリード線１６は、樹脂成形体１５によって絶縁されると共に磁気遮蔽板１によって磁気発生源の磁束から遮蔽される。

１ 磁気遮蔽板（磁気遮蔽部材）、１ａ フランジ部（縁部）、１１ ステータ、１２ ステータコア、１３ 三相巻線、１４ カラー、１５ 樹脂成形体（絶縁体）、１６ リード線、１６ａ 端子、２１ ロータ、１００ レゾルバ。

Claims (4)

1. 対象物の回転位置を検出するレゾルバにおいて、
   巻線が巻回されたステータコアを有するステータと、
   前記ステータコアの外周側に設けられ、前記対象物と一体に回転可能な輪状のロータと、
   電気的な絶縁性を有し、前記ステータコアに一体に設けられて前記ステータコアを支持する絶縁体と、
   前記ステータ及び前記ロータに、前記ロータの回転中心軸方向で隣り合うようにして前記絶縁体に設けられ、透磁性を有する磁気遮蔽部材と
   を備え、
   前記磁気遮蔽部材は、前記絶縁体から、前記ロータの径方向に前記ロータ以上にわたって延在し、前記絶縁体によって前記ステータコアから絶縁され、
   前記絶縁体は、金属製カラーを外周に有し、
   前記磁気遮蔽部材は、嵌合穴を前記金属製カラーに嵌合させて前記絶縁体に取り付けられるレゾルバ。
2. 前記絶縁体は、前記ステータコアと前記巻線との間に介在するように設けられる請求項１に記載のレゾルバ。
3. 前記磁気遮蔽部材は、固定されるための縁部を有する請求項１又は２に記載のレゾルバ。
4. 端部に前記巻線が接続される端子を有し、前記絶縁体を通って延在するリード線を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載のレゾルバ。

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