JP7195595B2

JP7195595B2 - 回転型差動変圧器とその製造方法

Info

Publication number: JP7195595B2
Application number: JP2018239397A
Authority: JP
Inventors: 幸司江塚
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2022-12-26
Anticipated expiration: 2038-12-21
Also published as: JP2020101435A

Description

本発明は、回転型差動変圧器とその製造方法に関する。

回転型差動変圧器(RVDT:Rotary Variable Differential Transformer)として、たとえば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載された回転型差動変圧器は、ロータ軸と、ロータ軸と一体に回転するロータコアと、ロータコアの外側に所定のギャップを介して配置されたステータコアと、を備えている。ロータコアは、複数の電磁鋼板を積層して一体化した構造になっている。

従来の回転型差動変圧器の製造工程では、図示しない積層治具を用いてロータコアを作製した後、図６に示すように、ロータ軸３にロータコア６を挿入して両者を接着剤Ｓにより固定している。また、ロータコアの作製工程では、ロータコアの構成部品となる複数の電磁鋼板に一枚ずつ接着剤（図示せず）を塗布するとともに、積層治具に接着剤が付着しないようにあらかじめ積層治具に離型剤を塗布してから、積層治具に複数の電磁鋼板を挿入して接着剤により電磁鋼板同士を固定している。その際、複数の電磁鋼板による積層品の内径側に接着剤がはみ出すため、その積層品を積層治具から取り外してからリーマ加工により接着剤を除去している。

特開２０１５－２５７６７号公報

従来の回転型差動変圧器においては、ロータ軸にロータコアを挿入して両者を嵌合させたときに、ロータ軸に対してロータコアの回転止めがなされず、接着剤によって両者を固定することで、ロータコアの回転止めがなされる構成になっている。また、ロータ軸の回転方向（以下、単に「軸回転方向」ともいう。）において、ロータ軸とロータコアとの位置合わせは、両者を接着剤により固定する作業者の目視確認によって行われている。このため、軸回転方向におけるロータ軸とロータコアとの相対位置にバラツキが生じやすいという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、軸回転方向におけるロータ軸とロータコアとの相対位置のバラツキを低減することができる回転型差動変圧器とその製造方法を提供することにある。

本発明に係る回転型差動変圧器は、ケースと、ケースに一対の軸受を介して回転自在に支持されたロータ軸と、ロータ軸に取り付けられた筒状のロータコアと、を備え、ロータコアは複数の電磁鋼板を積層して一体化した構造を有する回転型差動変圧器であって、ロータ軸は、ロータコアが取り付けられるロータコア取付部を有し、ロータコア取付部の外周部には２つの平面部が形成され、複数の電磁鋼板の各内周部には、２つの平面部に係合可能な２つの平坦部が形成され、ロータコアは、２つの平坦部を２つの平面部に係合した状態でロータ軸に取り付けられ、ロータ軸は、ロータコアが突き当てられるフランジ部をさらに有し、フランジ部にはロータコア取付部の平面部と隣接する位置に逃げ部が形成され、逃げ部は、フランジ部の一部を切り欠くように、かつ、平面部と同一平面をなすように形成され、平面部の機械加工時に、機械を逃げ部に逃がすことにより、平面部に突起を生じさせない。

本発明に係る回転型差動変圧器の製造方法は、ケースと、ケースに一対の軸受を介して回転自在に支持されたロータ軸と、ロータ軸に取り付けられた筒状のロータコアと、ロータ軸に設けられたフランジ部と、フランジ部に設けられた逃げ部と、を備え、ロータコアは複数の電磁鋼板を積層して一体化した構造を有する回転型差動変圧器の製造方法であって、ロータ軸のロータコア取付部の外周部に２つの平面部を形成するとともに、複数の電磁鋼板の各内周部に２つの平坦部を形成しておき、複数の電磁鋼板にそれぞれ接着剤を塗布する工程と、２つの平坦部を２つの平面部に係合させて複数の電磁鋼板をロータ軸に挿入することにより、ロータコア取付部に複数の電磁鋼板を積層する工程と、複数の電磁鋼板からなる積層品を加圧しながら接着剤を熱処理によって硬化させることにより、複数の電磁鋼板を接着剤によって固定する工程とを順に行うことにより、複数の電磁鋼板を積層して一体化した構造のロータコアを得ると共に、逃げ部は、ロータコア取付部の平面部と隣接する位置に、フランジ部の一部を切り欠くように、かつ、平面部と同一平面をなすように形成し、平面部の機械加工時に、機械を逃げ部に逃がすことにより、平面部に突起を生じさせない。

本発明によれば、ロータ軸のロータコア取付部に２つの平面部が形成され、ロータコアを構成する各々の電磁鋼板に２つの平坦部が形成され、２つの平坦部を２つの平面部に係合した状態でロータコアがロータ軸に取り付けられている。このため、軸回転方向におけるロータ軸とロータコアとの相対位置のバラツキを低減することができる。

本実施の形態に係る回転型差動変圧器の側断面図である。図１の回転型差動変圧器に用いられるロータ軸の構造を示す斜視図である。図１の回転型差動変圧器に用いられるロータコアを構成する電磁鋼板の構造を示す正面図である。複数の電磁鋼板をロータ軸に挿入する工程を説明する図である。複数の電磁鋼板を接着剤によって固定する工程を説明する図である。従来の回転型差動変圧器の製造工程を説明する図である。

＜回転型差動変圧器の構成＞
図１は、本実施の形態に係る回転型差動変圧器の側断面図である。なお、本実施の形態においては、従来と同様の構成部分に同じ符号を付して説明する。
図１に示すように、回転型差動変圧器１は、金属製のケース２と、ロータ軸３と、ロータ軸３を回転自在に支持する一対の軸受４，５と、ロータ軸３に取り付けられた筒状のロータコア６と、ロータコア６の周囲に所定のギャップを介して配置されたステータコア７と、ステータコア７に巻かれたステータ巻線８と、を備えている。

ケース２は円筒状に形成されている。ロータ軸３は、一部がケース２内に配置され、他の部分がケース２から軸方向に突出して配置されている。軸受４はホルダ１１に取り付けられ、軸受５はケース２に取り付けられている。ホルダ１１は、ケース２に固定されている。

ロータコア６およびステータコア７は、ケース２に収容されている。ロータコア６は、複数の電磁鋼板（後述）を積層して一体化した構造となっている。ロータコア６は、ロータ軸３に固定され、ロータ軸３と一体に回転する。ステータコア７は輪状に形成されている。ステータコア７には複数の突出磁極９が一体に形成され、各々の突出磁極９にステータ巻線８が巻かれている。ステータ巻線８にはリード線１０が接続されている。リード線１０は熱収縮チューブ１３によって覆われている。

図２は、図１の回転型差動変圧器に用いられるロータ軸の構造を示す斜視図である。
図２に示すように、ロータ軸３は、第１軸受嵌合部２１と、ロータコア取付部２２と、フランジ部２３と、第２軸受嵌合部２４と、回転体取付部２５と、を一体に有している。

第１軸受嵌合部２１は、ロータ軸３の一端部に配置されている。第１軸受嵌合部２１の外周面は円形に形成されている。第１軸受嵌合部２１には、上述した軸受４が嵌合される。第１軸受嵌合部２１は、ロータコア取付部２２よりも小径に形成されている。このため、第１軸受嵌合部２１とロータコア取付部２２との境界部には段差が形成され、この段差の部分に軸受４の内輪が突き当てられる構成になっている。

ロータコア取付部２２は、ロータ軸３の中心軸方向Ｘにおいて、第１軸受嵌合部２１とフランジ部２３との間に配置されている。ロータコア取付部２２には、上述したロータコア６が取り付けられる。ロータコア取付部２２の外周部には２つの平面部２２ａが形成されている。各々の平面部２２ａは、ロータコア取付部２２の外周面の一部を平面状にカットした状態で形成されている。２つの平面部２２ａは、互いに平行に形成されている。また、２つの平面部２２ａは、ロータ軸３の中心軸回りで１８０°位相が異なる位置に形成されている。２つの平面部２２ａは、任意の位置に形成することが可能である。

フランジ部２３は、ロータコア取付部２２よりも大径に形成されている。このため、ロータコア取付部２２とフランジ部２３との境界部には段差が形成され、この段差の部分にロータコア６が突き当てられる構成になっている。フランジ部２３には、逃げ部２３ａが形成されている。逃げ部２３ａは、フランジ部２３の一部を切り欠くように形成されている。また、逃げ部２３ａは、ロータコア取付部２２の平面部２２ａと隣接する位置に、平面部２２ａと同一平面をなすように形成されている。

第２軸受嵌合部２４は、ロータ軸３の中心軸方向Ｘにおいて、フランジ部２３と回転体取付部２５との間に配置されている。第２軸受嵌合部２４の外周面は円形に形成されている。第２軸受嵌合部２４は、回転体取付部２５よりも僅かに大きな外径で形成されている。第２軸受嵌合部２４には、上述した軸受５が嵌合される。

回転体取付部２５は、図示しない回転体が取り付けられる部分である。回転体としては、たとえば、歯車などが考えられる。回転体取付部２５は、図１に示すように、一対の軸受４，５によってロータ軸３を回転自在に支持した場合に、ケース２の外側に突出して配置される部分である。回転体取付部２５には基準軸孔２８（図２参照）が形成されている。基準軸孔２８は、ロータ軸３を径方向に貫通するように形成されている。基準軸孔２８は、回転体取付部２５に回転体を取り付ける場合に、軸回転方向における回転体の位置を決めるための孔となる。このため、軸回転方向におけるロータ軸３とロータコア６との相対位置のバラツキを低減することは、軸回転方向における回転体とロータコア６との相対位置のバラツキを低減することにつながる。

図３は、図１の回転型差動変圧器に用いられるロータコアを構成する電磁鋼板の構造を示す正面図である。
電磁鋼板６０は、内周部６１と外周部６２とを有する輪状の板状部材である。上述したロータコア６は、複数の電磁鋼板６０が積層して一体化した構造体である。電磁鋼板６０の内周部６１には２つの平坦部６１ａが形成されている。２つの平坦部６１ａは、互いに平行かつ対向する状態に形成されている。２つの平坦部６１ａは、上述したロータ軸３のロータコア取付部２２に形成された２つの平面部２２ａに係合可能に形成されている。一方、電磁鋼板６０の外周部６２には２つの突出部６２ａが形成されている。２つの突出部６２ａは、電磁鋼板６０の径方向外側に突出する状態で形成されている。突出部６２ａは、電磁鋼板６０の円周方向において、平坦部６１ａと異なる位置に形成されている。平坦部６１ａと突出部６２ａとの位置関係は、任意に設定することが可能である。

＜回転型差動変圧器の製造方法＞
続いて、図１の回転型差動変圧器の製造方法について説明する。なお、本実施の形態においては、回転型差動変圧器の製造工程のなかで、特に、ロータ軸３を用いてロータコア６を作製する工程について説明する。

まず、ロータ軸３と複数の電磁鋼板６０とを用意する。ロータ軸３は、たとえば、自動旋盤加工によって作製する。このとき、ロータ軸３のロータコア取付部２２の外周部には、２つの平面部２２ａを形成しておく。電磁鋼板６０は、たとえば、打ち抜きによるプレス加工によって作製する。このとき、複数の電磁鋼板６０の各内周部６１には、２つの平坦部６１ａを形成しておく。

電磁鋼板６０は、１つのロータコア６を構成するのに必要な数だけ用意する。複数の電磁鋼板６０を用意したら、各々の電磁鋼板６０に接着剤を塗布する。接着剤の塗布方式としては、好ましくは、ノズルによって接着剤を吹き付ける方式を採用することができる。接着剤は、電磁鋼板６０の片面全体に塗布する。このように電磁鋼板６０に接着剤を塗布したら、その後の工程で電磁鋼板６０を取り扱うときに接着剤が垂れたりべたついたりしないよう、接着剤を乾燥させる。接着剤の乾燥は自然乾燥でもかまわないが、接着剤が乾燥するまでの所要時間を短縮するために熱処理によって接着剤を乾燥させることが好ましい。接着剤を乾燥させるための熱処理としては、たとえば、１２０℃程度の加熱処理を採用することができる。

次に、図４に示すように、ロータ軸３の第１軸受嵌合部２１側から複数の電磁鋼板６０をＡ方向に挿入することにより、ロータ軸３のロータコア取付部２２に複数の電磁鋼板６０を積層する。本実施の形態においては、従来必要であった積層治具を使用せず、ロータ軸３にダイレクトに複数の電磁鋼板６０を積層する。その際、各々の電磁鋼板６０の内周部６１に形成された２つの平坦部６１ａを、ロータ軸３に形成された２つの平面部２２ａに係合させるようにする。これにより、ロータ軸３のロータコア取付部２２において、軸回転方向における電磁鋼板６０の位置決めがなされるとともに、電磁鋼板６０の機械的な回転が防止される。また、ロータ軸３に最初に挿入される電磁鋼板６０は、フランジ部２３に突き当てられる。本実施の形態では、電磁鋼板６０が突き当てられるフランジ部２３に逃げ部２３ａが形成されている。この逃げ部２３ａを形成しない場合は、ロータ軸３を機械加工によって作製する際に平面部２２ａとフランジ部２３との境界部に微少な突起が形成される。そして、この突起の存在によって電磁鋼板６０をフランジ部２３に突き当てることができず、電磁鋼板６０の姿勢に傾きが生じるおそれがある。突起は、ロータコア取付部２２に機械加工によって平面部２２ａを形成するときに生じるものであるが、平面部２２ａの延長線上に逃げ部２３ａを形成すれば、突起が生じない。このため、電磁鋼板６０をフランジ部２３に確実に突き当てることができる。

その後、複数の電磁鋼板６０による積層品をフランジ部２３側に押し付けるように加圧しながら、上述した接着剤を熱処理によって硬化させることにより、複数の電磁鋼板６０を互いに接着剤によって固定する。接着剤を硬化させるための熱処理では、上述した接着剤を乾燥させるための熱処理よりも高温の加熱処理、たとえば、２２０℃程度の加熱処理を採用する。これにより、図５に示すように、複数の電磁鋼板６０を積層して一体化した構造のロータコア６が得られる。その際、各々の電磁鋼板６０に塗布されている接着剤は、上述のように積層品を加圧することで、積層品の内径側にはみ出す。このため、積層品の内径側にはみ出した接着剤によってロータコア６をロータ軸３に固定することができる。すなわち、各々の電磁鋼板６０に塗布した接着剤を利用して、電磁鋼板６０同士の固定と、ロータ軸３に対するロータコア６の固定とを同時に行うことができる。

＜実施の形態の効果＞
本実施の形態に係る回転型差動変圧器１によれば、ロータ軸３のロータコア取付部２２に２つの平面部２２ａを形成するとともに、ロータコア６を構成する複数の電磁鋼板６０の各々に２つの平坦部６１ａを形成し、平面部２２ａと平坦部６１ａとの係合によりロータコア６がロータ軸３に位置決めして取り付けられる。これにより、作業者の目視確認によってロータ軸３とロータコア６との位置合わせを行う場合に比べて、軸回転方向におけるロータ軸３とロータコア６との相対位置のバラツキを低減することができる。よって、回転型差動変圧器１の品質を安定させ、信頼性の向上を図ることができる。また、従来必要とされていた積層治具を使用しなくても、ロータ軸３を積層治具の代わりに使用して複数の電磁鋼板６０を積層して一体化することができる。

また、回転型差動変圧器１の製造工程においては、ロータ軸３のロータコア取付部２２にダイレクトに複数の電磁鋼板６０を積層し、その積層品を加圧しながら接着剤を熱処理によって硬化させることにより、それらの電磁鋼板６０を接着剤によって固定する。これにより、従来必要とされていた積層治具を使用しなくても、複数の電磁鋼板６０を積層して一体化した構造のロータコア６を得ることができる。また、接着剤を硬化する際に積層品の内径側からはみ出す接着剤によってロータコア６をロータ軸３に固定することができる。

また、積層治具を用いてロータコア６を作製する場合は、積層治具に離型剤を塗布する作業や、積層品の内径側にはみ出した接着剤をリーマ加工によって除去する必要があるが、本実施の形態によれば、そうした手間を省くことができる。このため、回転型差動変圧器の製造コストを低減することができる。

なお、上記実施の形態においては、電磁鋼板６０の片面に接着剤を塗布するとしたが、電磁鋼板６０の両面に接着剤を塗布してもかまわない。

１回転型差動変圧器１、２ケース、３ロータ軸、４，５軸受、６ロータコア、２２ロータコア取付部、２２ａ平面部、２３フランジ部、２３ａ逃げ部、６０電磁鋼板、６１ａ平坦部。

Claims

ケース(2)と、前記ケース(2)に一対の軸受(5)を介して回転自在に支持されたロータ軸(3)と、前記ロータ軸に取り付けられた筒状のロータコア(6)と、を備え、前記ロータコア(6)は複数の電磁鋼板(60)を積層して一体化した構造を有する回転型差動変圧器であって、
前記ロータ軸(3)は、前記ロータコア(6)が取り付けられるロータコア取付部(22)を有し、前記ロータコア取付部(22)の外周部には２つの平面部(22a)が形成され、
前記複数の電磁鋼板(60)の各内周部(61)には、前記２つの平面部(22a)に係合可能な２つの平坦部(61a)が形成され、
前記ロータコア(6)は、前記２つの平坦部(61a)を前記２つの平面部(22a)に係合した状態で前記ロータ軸(3)に取り付けられ、
前記ロータ軸(3)は、前記ロータコア(6)が突き当てられるフランジ部(23)をさらに有し、前記フランジ部(23)には前記ロータコア取付部(22)の前記平面部(22a)と隣接する位置に逃げ部(23a)が形成され、
前記逃げ部(23a)は、前記フランジ部(23)の一部を切り欠くように、かつ、前記平面部(22a)と同一平面をなすように形成され、前記平面部(22a)の機械加工時に、機械を前記逃げ部(23a)に逃がすことにより、前記平面部(22)に突起を生じさせない
ことを特徴とする回転型差動変圧器。
ケース(2)と、前記ケース(2)に一対の軸受(5)を介して回転自在に支持されたロータ軸(3)と、前記ロータ軸(3)に取り付けられた筒状のロータコア(6)と、前記ロータ軸(3)に設けられたフランジ部(23)と、前記フランジ部(23)に設けられた逃げ部(23a)と、を備え、前記ロータコア(6)は複数の電磁鋼板(60)を積層して一体化した構造を有する回転型差動変圧器の製造方法であって、
前記ロータ軸(3)のロータコア取付部(22)の外周部に２つの平面部(22a)を形成するとともに、前記複数の電磁鋼板(60)の各内周部に２つの平坦部(61a)を形成しておき、
前記複数の電磁鋼板(60)にそれぞれ接着剤を塗布する工程と、
前記２つの平坦部(61a)を前記２つの平面部(22a)に係合させて前記複数の電磁鋼板(60)を前記ロータ軸(3)に挿入することにより、前記ロータコア取付部(22)に前記複数の電磁鋼板(60)を積層する工程と、
前記複数の電磁鋼板(60)からなる積層品を加圧しながら前記接着剤を熱処理によって硬化させることにより、前記複数の電磁鋼板(60)を前記接着剤によって固定する工程と
を順に行うことにより、前記複数の電磁鋼板(60)を積層して一体化した構造のロータコア(6)を得ると共に、
前記逃げ部(23a)は、前記ロータコア取付部(22)の前記平面部(22a)と隣接する位置に、前記フランジ部(23)の一部を切り欠くように、かつ、前記平面部(22a)と同一平面をなすように形成し、前記平面部(22a)の機械加工時に、機械を前記逃げ部(23a)に逃がすことにより、前記平面部(22)に突起を生じさせない
ことを特徴とする回転型差動変圧器の製造方法。