JP6847688B2 - レゾルバのステータ構造およびそれを用いたレゾルバ - Google Patents

Description

本発明は、レゾルバのステータ構造およびそれを用いたレゾルバに関し、特に端子台部の構造に関する。

従来、この種のレゾルバは、回転可能なロータと、複数の極歯に、励磁コイルの巻線、ｓｉｎ相検出コイルの巻線、ｃｏｓ相検出コイルの巻線が巻回されたステータを備え、各巻線の端末は端子台部の端子ピンに接続されている。ここで、端子ピンの近くにおいて、巻線には弛みが設けられている。これは、ワニスの硬化時やレゾルバの動作環境等において、巻線に張力が加わり、断線や接続不良が発生する現象を防止するためである。この弛みは、弛みピンを弛みピン挿入孔に挿入することによって、巻線の一部を撓ませることで形成される。

ところで、巻線の端末を端子ピンに固定した後、巻線を固定するためにワニスを塗布する工程が行われる。ワニスを供給すると、ワニスの固化によってステータに巻回した巻線が固定されるが、ワニスがこの弛みピン挿入孔の一端側から流入し、弛みピン挿入孔の他方側から垂れて流出し、ワニスの無駄が生じていた。また、垂れたワニスがステータコアに付着する問題が生じていた。

このため、弛みピン挿入孔に流入したワニスが溜められるようにしたレゾルバステータ構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のレゾルバステータ構造では、端子台部に設けられた弛みピン挿入孔は、第１孔部と第２孔部とから構成され、第２孔部は、第１孔部の第１内径Ｄ１よりも大きな第２内径Ｄ２を有するとともに、弛みピン挿入孔内で他の内径よりも内径が大である内径拡張部を有しており、この内径拡張部にワニスが溜められるようにしている。

特開２００９−１３１０３４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のレゾルバステータ構造は、弛みピン挿入孔にワニスが流入することに変わりはなく、弛みピン挿入孔に流入するワニス量によっては効果が期待できないという問題がある。このような背景において、本願発明は、ステータに巻回した巻線にワニスを塗布した際、ワニスが弛みピン挿入孔に流入することを防止したレゾルバのステータ構造及びそれを用いたレゾルバを提供することを目的とする。

本発明は、ステータ巻線が巻回された極歯を備えたステータコアと、前記ステータコアに固定された端子台部とを備え、前記端子台部は、複数の端子ピンと、軸方向の上端側に形成された上端面と、前記上端面から下方へ凹む上面と、前記上面から下方へ凹む凹部と、前記ステータ巻線の端線が通る部分に形成された弛みピン挿入孔と、前記弛みピン挿入孔を囲む環状の凸部とを具備し、前記環状の凸部は前記上面の一部を構成し、前記凹部は前記環状の凸部の周囲を囲繞するレゾルバのステータ構造である。

本発明の態様として、前記弛みピン挿入孔と前記ステータコア外周部との間にガイドピンが立設されている態様が挙げられる。本発明の態様として、前記ステータ巻線の前記端線の先端は、前記端子台に固定された端子ピンに接続され、前記ステータ巻線の前記端線は、前記ガイドピンと前記端子ピンとの間における前記弛みピン挿入孔の部分で弛みが設けられている態様が挙げられる。本発明は、上述したレゾルバのステータ構造を備えたレゾルバとして把握することもできる。

本発明によれば、ワニスが弛みピン挿入孔に流入することを防止したレゾルバのステータ構造およびそれを用いたレゾルバが提供される。

実施形態のＶＲ（バリアブルリラクタンス）型のレゾルバの平面図である。 図１のステータの斜視図である。 図２のステータの平面図である。 図３のステータの半断面図である。 実施形態におけるステータに弛みピンを挿入した状態を示す図である。 実施形態におけるステータ巻線の端線を端子ピンへ絡げた状態を示す図である。 実施形態における弛みピンを抜いて、ステータ巻線の端線に弛みが形成された状態を示す図である。 実施形態の変形例を示す図である。

図１は、実施形態のＶＲ（バリアブルリラクタンス）型のレゾルバの平面図である。図１には、軸方向から見た上面（端子ピン１０８が突出した側）の様子が示されている。図２は、図１のステータの斜視図である。図３は、図２のステータの平面図である。図４は、図３のステータの半断面図である。

図１には、例えば、モータの回転軸の回転角度を検出する用途に用いられるＶＲ（バリアブルリラクタンス）型のレゾルバ１００が示されている。レゾルバ１００は、環状のステータ１０１の内側にロータ１０２が配置されたインナーロータ型のレゾルバである。ロータ１０２は、軸方向に延在する回転軸１０９に嵌着されており、ステータ１０１の内側で回転が可能である。

ステータ１０１は、環状のステータコア１０３を備えている。ステータコア１０３は、内周側に等間隔で位置する複数の極歯１０４を有している（この例では１０極）。複数の極歯１０４によりステータコア１０３側の磁極が形成されている。複数の極歯１０４には、電気絶縁性の材料（この例では樹脂）により構成されるインシュレータ１０５を介してステータ巻線１０６が巻回されている。極歯１０４に巻かれたステータ巻線１０６から、端子台部１１０の方向に引き出された部分が端線１０６ａである。ステータコア１０３の側から端子台部１１０の方向に引き出された端線１０６ａは、ガイドピン１０７にガイドされ、その先で弛み１０６ｂが設けられ、更にその先の部分で所定の端子ピン１０８に絡げられ、そこに電気的に接続されている。

ステータコア１０３は、環状のヨーク部から径方向内側に突出する複数の極歯を有する薄板状のコアを軸方向に複数枚積層することで構成されている。コアは、ケイ素鋼板などの軟磁性材料からなるプレートをプレス加工することで製作されている。

インシュレータ１０５は、第１のインシュレータ１０５ａと第２のインシュレータ１０５ｂにより構成され、第１のインシュレータ１０５ａと第２のインシュレータ１０５ｂは、ステータコア１０３の軸方向の一方側と他方側からそれぞれ装着され、ステータコア１０３に固定されている。各極歯１０４にはインシュレータ１０５（第１のインシュレータ１０５ａと第２のインシュレータ１０５ｂ）を介してステータ巻線１０６が巻回されている。第１のインシュレータ１０５ａには、径方向外側に延在する端子台部１１０が一体成形にて第１のインシュレータ１０５ａの一部として形成されている。

端子台部１１０の上面には金属等の導電材からなる複数の端子ピン１０８の一部が埋め込まれた状態で軸方向に立設して設けられている。端子ピン１０８は、ステータ巻線１０６の端線１０６ａを絡げて接続するためのもので、６本が一列に配置されている。図４に示すように、端子ピン１０８はＬ字形状を有し、一方側がステータ巻線１０６の端線１０６ａを絡げて接続するための軸方向に延在し露出した端子ピン露出部１０８ａで、他方側が外部からの信号及び外部への信号を出力するためのリード線（図示省略）が接続されるターミナル１０８ｂとなっている。

ステータ巻線１０６は、励磁巻線と出力巻線とからなっている。励磁巻線には外部から励磁電流が供給される。出力巻線は、ロータの回転に伴ってｓｉｎ相の信号を出力するｓｉｎ相出力巻線と、ｓｉｎ信号と９０°位相が異なったｃｏｓ相の信号を出力するｃｏｓ相出力巻線とから構成されている。励磁巻線（２本）と出力巻線（ｓｉｎ相とｃｏｓ相で４本）の端線は、それぞれ６本の端子ピン１０８に電気的に接続されている。

ロータ１０２は、回転角を検出する回転軸１０９（図１参照）に固定されている。例えば、回転軸１０９は、角度検出の対象となるモータの出力軸である。ロータ１０２は、軸方向から見て、径方向外側に突出する複数の凸部を有する非円形のコアを複数枚、積層して構成されている（図はロータの軸倍角が２Ｘの場合を示している）。ロータ１０２は、ケイ素鋼板などの軟磁性材料からなるプレートをプレス加工して製作された薄板状のロータコアを軸方向に複数枚積層して構成されている。

（組み立て工程）
図２は、図１に示すステータ１０１を示した図で、ステータ巻線１０６を省略した図である。図３は図２の軸方向から見た平面図である。

ステータ１０１は、ステータコア１０３の軸方向両側からインシュレータ１０５（１０５ａ，１０５ｂ）が装着されている。ステータコア１０３の外周部と端子ピン１０８との間には、３箇所の弛みピン挿入孔１１１が形成されている。また、ステータコア１０３の外周部と弛みピン挿入孔１１１との間であって、各弛みピン挿入孔１１１の近傍には２本のガイドピン１０７（合計で６本）が立設している。ガイドピン１０７は第１のインシュレータ１０５ａと一体成形にて形成されている。ガイドピン１０７は、端線１０６ａの引き回しをガイドするものであり、別部材で形成し、埋め込んだ構成であってもよい。

以下、端子ピン１０８へのステータ巻線１０６の引き回し、および接続の工程について説明する。まず、６本の弛みピン１１２を植設した治具（図示しない）を用い、ステータコア１０３の下面側（図４の下の方向）から、それぞれの弛みピン挿入孔１１１に２本の弛みピン１１２が挿入される（図５参照）。この状態で、弛みピン１１２の先端が図４の端子ピン露出部１０８ａ側に突出する。なお、ガイドピン１０７は、ステータ巻線１０６の端線１０６ａが弛みピン挿入孔１１１上に効率よくガイドされるようにその位置が調整されている。

次に、インシュレータ１０５（１０５ａ，１０５ｂ）を介して各極歯１０４にステータ巻線１０６を巻線機によって巻回する。各極歯１０４へのステータ巻線１０６の巻回を行った後、ステータ巻線１０６の端線１０６ａを引き出し、ガイドピン１０７を利用して端線１０６ａが弛みピン挿入孔１１１の上に位置するように引き回し、更に弛みピン１１２にガイドさせ、最後に端線１０６ａを各端子ピン１０８に絡げる。この状態が図６に示されている。

この図６の状態において、弛みピン１１２に端線１０６ａが引っ掛かり、端線１０６ａが屈曲する。またこの結果、軸方向から見て、端線１０６ａと弛みピン挿入孔１１１とが重なる状態となる。この例では、ガイドピン１０７と端子ピン１０８の間で、隣接する２本の端線１０６ａが略Ｘ字形状に屈曲して引き回される状態とされる。この屈曲部分が最終的に端線１０６ａの弛み部分となる。すなわち、端線１０６ａは、ガイドピン１０７→弛みピン１１２→端子ピン１０８と引き回されるが、弛みピン１１２に引っ掛かった部分で屈曲し弛みが形成される。

ステータ巻線１０６の端線１０６ａの端部を端子ピン１０８に絡げられた後、端子ピン１０８の先端はＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接され、ステータ巻線１０６の端線１０６ａが端子ピン１０８と電気的に接続される。その後、６本の弛みピン１１２を植設した図示しない治具を外すことで、弛みピン１１２が弛みピン挿入孔１１１から外れ、ステータ巻線１０６の端線１０６ａに弛み１０６ｂが形成される。この状態が図７に示されている。図７に示すように、端線１０６ａは、弛みピン挿入孔１１１の部分を通過し、その部分で上述した弛みピン１１２の機能により弛み１０６ｂが形成されている。

ステータ巻線１０６の端線１０６ａに上記の弛み１０６ｂを形成した後、極歯１０４に巻回したステータ巻線１０６、ガイドピン１０７、端子ピン１０８の絡げ箇所、端子台部１１０の上面に位置する端線１０６ａ等々にワニスを塗布し、このワニスを硬化させることでステータ巻線１０６およびその端線１０６ａがふらつかないように固定する。

本実施形態では、端子台部１１０の上面であって、弛みピン挿入孔１１１の周囲は上面１１４（図４，８参照）を有する環状の凸部１１５が存在し、更にその周囲に凹部１１３が形成されている。凹部１１３の底面は、凸部１１５の上面１１４より相対的に低い位置にある。そして凹部１１３の中にガイドピン１０７と端子ピン１０８が立設している。

また、端子台部１１０の上面１１４および凹部１１３の底面は微小な凹凸加工が施された凹凸面（例えばＲａ＝５０μｍ〜５００μｍ程度の凹凸面）とされている。端子台部１１０の樹脂成形面では、塗布されたワニスの表面張力が大きく、ワニスの表面張力によって塗布されたワニスが玉状になってしまうため、ムラなく塗布できない。このため、ワニスを塗布する端子台部１１０の上面１１４、及び凹部１１３の底面に微小な凹凸加工（例えば、シボ加工、梨地加工）を施すことによって、表面の濡れ性を改善し、塗布したワニスの表面張力を小さくし、塗布したワニスが玉状にならず、ムラなく塗布することができるようにしている。このため、凹部１１３に流れ込んだワニスは凹部１１３全体にムラなく行きわたる。また、上面１１４の表面にワニスが玉状に溜まらず、効率よく凹部１１３に流れ込む。

ワニスを塗布した際、端子台部１１０の上面に塗布されたワニスの一部が流れ出すが、この流れ出したワニスは、弛みピン挿入孔１１１の周囲を囲繞するように設けられた環状の凹部１１３に溜まり、また弛みピン挿入孔１１１の周囲は突部１１５により囲繞されているため、弛みピン挿入孔１１１へのワニスの流入が防止される。特に、端子台部１１０の上面１１４および凹部１１３の底面を微小な凹凸面としたことで、ワニスが玉状に残留せず、余分なワニスが凹部１１３に効果的に流れ込むので、弛みピン挿入孔１１１へのワニスの流入が効果的に防止される。

また、上記の構造によれば、以下の理由により、弛みピン挿入孔１１１へのワニスの流入が防止される。例えば、ワニスの塗布は、ガイドピン１０７と端子ピン１０８の部分に滴下される。この際、ガイドピン１０７と端子ピン１０８に滴下された後に余剰となったワニスが発生するが、凹部１１３の内側にガイドピン１０７と端子ピン１０８が配置されているので、上記のワニスの余剰分は、凹部１１３に溜る。このため、この余剰のワニスが弛みピン挿入孔１１１に侵入し難い。

また、上述したガイドピン１０７と端子ピン１０８の部分へのワニスの滴下において、ワニスの滴がステータ巻線の端線１０６ａを伝わり弛みピン挿入孔１１１の方向に流れる可能性がある。ここで、弛みピン挿入孔１１１の縁の部分を囲む上面１１４を有する凸部１１５があり、またその手前（ガイドピン１０７および端子ピン１０８から見た手前）に凹部１１３が設けられているので、上記の端線１０６ａを伝わり弛みピン挿入孔１１１の方向に流れるワニスの滴は、環状の凸部１１５で進行が妨げられ、凹部１１３に落ちて溜る。このため、上述したワニスの端線１０６ａを伝わっての弛みピン挿入孔１１１への侵入が防止される。

以上述べたように、ステータ１０１は、ステータ巻線１０６が巻回された極歯を備えたステータコア１０３と、ステータコア１０３に固定された端子台部１１０とを備え、端子台部１１０は、ステータ巻線１０６の端線１０６ａが通る部分に形成された弛みピン挿入孔１１１と、弛みピン挿入孔１１１を囲む環状の凸部１１５と、環状の凸部１１５の周囲を囲む凹部１１３とを備えている。

この構造では、弛みピン挿入孔１１１の周囲の縁には、弛みピン挿入孔１１１を囲むように頂部に上面１１４を有する環状の凸部１１５が設けられ、更にその周囲に上面１１４より低い底面を有する凹部１１３が設けられている。この構造によれば、ステータ巻線１０６およびその端線１０６ａを固定するワニスを塗布した際、ワニスが弛みピン挿入孔１１１に流入することが防止される。なお、凹部１１３の大きさ（容量）は、凹部１１３に溜まるワニスの量を考慮して設定されている。

２．変形例１
凹部１１３に溜まるワニスの量を考慮し、図８のように、弛みピン挿入孔１１１の周囲のみに凹部１１３形成した構成でもよい。この構成によれば、図３の構成よりも凹部の面積を小さくすることができるため、端子台部１１０の強度を向上できる。

３．その他
インシュレータ１０５（１０５ａ，１０５ｂ）はステータコア１０３の軸方向両側から装着した構成であるが、ステータコア１０３をインサートモールドし、ステータコア１０３をコアとしてインシュレータ１０５を一体成形した構成であってもよい。本願発明は、インナーロータ型に限定されず、ステータの外側にロータを配置したアウターロータ型のレゾルバに適用することもできる。また、ロータの軸倍角は２Ｘに限定されない。また、極歯の数も図示した数に限定されない。

１００…レゾルバ、１０１…ステータ、１０２…ロータ、１０３…ステータコア、１０４…極歯（磁極）、１０５…インシュレータ、１０５ａ…上側インシュレータ、１０５ｂ…下側インシュレータ、１０６…ステータ巻線、１０６ａ…ステータ巻線の端線、１０６ｂ…端線１０６ａの弛み、１０７…ガイドピン、１０８…端子ピン、１０８ａ…端子ピン露出部、１０８ｂ…ターミナル、１０９…回転軸、１１０…端子台部、１１１…弛みピン挿入孔、１１２…弛みピン、１１３…凹部、１１４…上面、１１５…凸部。

Claims (5)

1. ステータ巻線が巻回された極歯を備えたステータコアと、
   前記ステータコアに固定された端子台部と
   を備え、
   前記端子台部は、
   複数の端子ピンと、
   軸方向の上端側に形成された上端面と、
   前記上端面から下方へ凹む上面と、
   前記上面から下方へ凹む凹部と、
   前記ステータ巻線の端線が通る部分に形成された弛みピン挿入孔と、
   前記弛みピン挿入孔を囲む環状の凸部とを具備し、
   前記環状の凸部は前記上面の一部を構成し、前記凹部は前記環状の凸部の周囲を囲繞するレゾルバのステータ構造。
2. 前記弛みピン挿入孔よりも前記ステータコア側にガイドピンが立設され、前記ガイドピンが前記凹部の中に設けられている請求項１に記載のレゾルバのステータ構造。
3. 前記ステータ巻線の前記端線の先端は、前記端子ピンに接続され、
   前記ステータ巻線の前記端線は、前記ガイドピンと前記端子ピンとの間における前記弛みピン挿入孔の部分で弛みが設けられている請求項１または２に記載のレゾルバのステータ構造。
4. 前記上面と前記凹部の表面が凹凸構造を有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレゾルバのステータ構造。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の前記レゾルバのステータ構造を備えたレゾルバ。

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