JP7366803B2

JP7366803B2 - レゾルバ

Info

Publication number: JP7366803B2
Application number: JP2020031897A
Authority: JP
Inventors: 将吾宮崎; 勇治関冨; 宏旨今枝; 紀春小木曽; 重利山下
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Matsuo Industries Inc
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Matsuo Industries Inc
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2023-10-23
Anticipated expiration: 2040-02-27
Also published as: JP2021135182A; CN113315273A

Description

本発明は、回転軸に設けられたロータと、該ロータを囲繞するステータとを有するレゾルバに関する。

角度センサの１種として、回転電機を構成する回転軸に設けられたロータと、該ロータを囲繞するステータとを有する回転電機からなるレゾルバが広汎に知られている。一般的なレゾルバでは、ロータは、特許文献１に記載されるように、プレス成形によって鋼材ワークから円環形状に打ち抜かれた薄肉の電磁鋼板が積層されることで構成される。

この場合、鋼材ワークから所定径の円環形状体を打ち抜くので、鋼材ワークの歩留まりが低いという不都合がある。また、電磁鋼板の積層体からなるロータは重量が大であるので、レゾルバの軽量化を図ることが容易ではない。そこで、特許文献２において、このような不具合を解消するべく、レゾルバのロータを単一部材で構成することが提案されている。

特開２００８－２６８０６５号公報特開２０１９－６０７３９号公報

本発明は、単一部材からなるロータを有し、十分な出力電圧を示すレゾルバを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、回転軸に設けられて該回転軸と一体的に回転するロータと、前記ロータを囲繞するステータとを有するレゾルバにおいて、
前記ロータは、円環部と、前記円環部の一端に連なり且つ前記回転軸の軸線方向に沿って突出した凸部と、前記円環部の前記一端に連なり且つ前記凸部に対して相対的に陥没した凹部とを一体的に有する単一部材からなり、
前記ロータと前記回転軸との間に、塗布又は添着によって形成された絶縁層が介装されたレゾルバが提供される。

本発明によれば、ロータと回転軸との間に絶縁層を介装するようにしているので、ロータから回転軸側への磁束漏れが生じることが有効に防止される。これにより磁束がステータ側に向かうことが容易となるので、変圧比が向上する。その結果として、レゾルバとしての出力電圧が十分なものとなる。

本発明の実施の形態に係るレゾルバを含む回転電機の要部概略斜視図である。図１に示されるレゾルバの要部概略側面断面図である。レゾルバロータの全体概略斜視図である。レゾルバロータの要部正面図である。レゾルバステータを構成するステータコアの先端と、レゾルバロータの凸部の先端との位置関係を示した要部拡大側面図である。ステータコアの先端と凸部の先端とのオフセット量と、レゾルバの変圧比との関係を示したグラフである。

以下、本発明に係るレゾルバにつき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１及び図２は、それぞれ、本実施の形態に係るレゾルバ１０を含む回転電機１２の要部概略斜視図、前記レゾルバ１０の要部概略側面断面図である。この場合、回転電機１２は、レゾルバ１０とモータ１４を含んで構成される。

回転電機１２は、レゾルバ１０の構成部材である回転軸１６を含む。この回転軸１６は、短尺な大径部１８と、該大径部１８に比して長尺且つ小径な小径部２０とを有する。

また、レゾルバ１０は、回転軸１６に組み付けられたレゾルバロータ２２（ロータ）と、該レゾルバロータ２２を囲繞するレゾルバステータ２４とを有する。レゾルバロータ２２は小径部２０に通されるとともに、後述する円環部３０の底端（他端）が大径部１８の端面に着座することで、回転軸１６に位置決め固定されている。すなわち、大径部１８は、レゾルバロータ２２の位置ズレを防止するストッパ部である。

なお、回転軸１６は前記モータ１４の構成部材を兼ねる（図１参照）。すなわち、回転軸１６には、レゾルバロータ２２の他、モータ１４を構成するモータロータが取り付けられる。従って、レゾルバロータ２２、及びモータロータは、回転軸１６と一体的に回転する。なお、モータ１４の構成は公知であることから、モータロータやモータステータ等の図示は省略している。

図３は、レゾルバロータ２２の全体概略斜視図である。該レゾルバロータ２２は、円環部３０と、該円環部３０の、モータ１４から離間する側の一端から回転軸１６の軸線方向に沿って突出した複数個の凸部３２と、該凸部３２に対して相対的に陥没した複数個の凹部３４とを一体的に有する単一部材からなる。レゾルバロータ２２は、円環部３０の、凸部３２及び凹部３４が形成されていない他端（底端）がモータ１４を臨むようにして回転軸１６に取り付けられている。上記したように、レゾルバロータ２２は、底端が回転軸１６の大径部１８に着座することで位置決め固定される。

図３から諒解されるように、凸部３２及び凹部３４は円環部３０に対して一体的に連なる。これら凸部３２及び凹部３４はなだらかに湾曲しており、凸部３２と凹部３４が交互に配置されることにより、レゾルバロータ２２の一端に波形状部が形成される。この波形状部により、レゾルバロータ２２の、モータ１４から離間する側の一端が、周回方向に向かうに従って面積が増減する。すなわち、凸部３２が存在する部位は面積が大であり、凹部３４が存在する部位は面積が小である。

以上のように構成されるレゾルバロータ２２と回転軸１６との間には、絶縁層３６が介装される。絶縁層３６は、例えば、樹脂粉体が溶媒に分散された分散剤を、スプレー塗布や印刷等の塗布手法によって回転軸１６の側周壁に塗布し、その後に乾燥させることで形成されるコーティング膜として得ることができる。又は、前記分散剤中に回転軸１６を浸漬することで塗布を行うようにしてもよい。

塗布に代替し、絶縁テープを回転軸１６に巻回することで絶縁層３６を形成するようにしてもよい。絶縁テープは、その粘着力によって回転軸１６に添着される。

なお、レゾルバロータ２２の内周壁に絶縁層３６を形成するようにしてもよい。絶縁層３６を、回転軸１６の側周壁とレゾルバロータ２２の内周壁の双方に形成してもよいことは勿論である。

レゾルバロータ２２を囲繞するレゾルバステータ２４は、図２に概略を示すように、薄肉で円環形状をなす電磁鋼板４０が複数個積層されたステータコア３９を有する。ステータコア３９は、樹脂からなるインシュレータが電磁鋼板４０を被覆することで構成される。本明細書では、電磁鋼板４０の積層方向をレゾルバステータ２４の厚み方向と定義する。

電磁鋼板を積層した一般的なロータを有する従来技術に係るレゾルバでは、レゾルバロータの積層厚みと、レゾルバステータのステータコアを構成する電磁鋼板の積層厚みが略同等に設定される。又は、レゾルバステータの積層厚みが、電磁鋼板（ステータコア）の積層厚みに比して大きく設定される。また、レゾルバステータとレゾルバロータの端部同士が面一（同位置）とされる。

これに対し、本実施の形態では、レゾルバロータ２２において、円環部３０の底端から凸部３２の先端に至るまでの直線Ｌ（図３及び図４参照）の長さ、換言すれば、レゾルバロータ２２の最大高さは、レゾルバステータ２４の電磁鋼板４０（ステータコア３９）の積層厚みＴ（図２参照）に比して大きく設定される。例えば、レゾルバステータ２４の積層厚みＴが４ｍｍである場合、レゾルバロータ２２では、図４に示すように、凸部３２の先端（頂）であるＡ点と凹部３４の底であるＢ点との中点であるＣ点から前記Ａ点までの直線距離Ｄが、３ｍｍ以上に設定される。換言すれば、この場合、Ａ点とＢ点との間の直線距離は、少なくとも６ｍｍである。

また、図２及び図５に示すように、レゾルバステータ２４は、凸部３２の先端（Ａ点）がステータコア３９の先端から露呈する位置となるように配設される。換言すれば、凸部３２の先端は、ステータコア３９の先端の外方に突出するようにして、ステータコア３９の先端に対してオフセットされている。オフセット量ＯＳは、例えば、０超～２ｍｍ、典型的にはおよそ１ｍｍに設定すればよい。なお、図５では、理解を容易にするべく、電磁鋼板４０の一部のみを示している。

本実施の形態に係るレゾルバ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき説明する。

上記したように、絶縁層３６は、レゾルバロータ２２の内周壁、又は回転軸１６の側周壁の少なくともいずれかに、塗布又は添着によって形成される。このため、絶縁層３６の厚みを可及的に小さくすることができる。従って、絶縁層３６を設けたことに伴ってレゾルバ１０が大型化することや、重量が大となることが回避される。しかも、塗布や添着によれば、絶縁層３６を簡便に、且つ低コストで得ることができる。

モータ１４に通電がなされて該モータ１４が付勢されると、回転軸１６が回転を開始する。これに伴い、レゾルバロータ２２及びモータロータが回転軸１６と一体的に回転する。ここで、レゾルバロータ２２と回転軸１６の間には、上記したように絶縁層３６が介装されている。従って、レゾルバロータ２２から回転軸１６側への磁束漏れが生じることが防止される。

この分、磁束がレゾルバステータ２４側に向かうので、変圧比が大きくなる。例えば、絶縁層３６を設けていないときの変圧比が０．１～０．２程度であるのに対し、絶縁層３６を設けたときの変圧比は０．２超～０．３程度となる。典型的には、絶縁層３６を設けたときの変圧比は、絶縁層３６を設けないときの変圧比のおよそ１．８倍である。このように変圧比が大きくなることから、レゾルバ１０としての出力電圧が大きくなる。

また、本実施の形態では、レゾルバステータ２４の積層厚みＴに比して、レゾルバロータ２２の最大高さ（直線Ｌの長さ）が大きい。これにより、レゾルバ１０の出力電圧が向上する。

ここで、図６に、オフセット量ＯＳと変圧比との関係をグラフとして示す。なお、オフセット量ＯＳが０である場合、凸部３２の先端とステータコア３９の先端が一致している（面一である）ことを表す。また、オフセット量ＯＳがマイナスの値である場合には、凸部３２の先端がステータコア３９の先端よりも内方に位置する。

この図６から、オフセット量ＯＳを０超～２ｍｍとすることにより、変圧比が向上することが分かる。このことから諒解されるように、レゾルバロータ２２の凸部３２の先端を、ステータコア３９の先端の外方に露呈する位置とすることによっても、レゾルバ１０の出力電圧を向上させることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、上記の構成が相俟って出力電圧が大きくなる。その結果、レゾルバ１０による回転軸１６の回転角の検出精度が向上する。すなわち、本実施の形態に係るレゾルバ１０により、回転軸１６の回転角を精確に検出することができる。

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、液状ゴムを塗布して乾燥することで絶縁層３６を形成するようにしてもよい。

また、図３には、凸部３２と凹部３４を６個ずつ有するレゾルバロータ２２を示しているが、凸部３２と凹部３４の個数は特にこれに限定されるものではない。

１０…レゾルバ１２…回転電機
１４…モータ１６…回転軸
２２…レゾルバロータ２４…レゾルバステータ
３０…円環部３２…凸部
３４…凹部３６…絶縁層
３９…ステータコア４０…電磁鋼板
ＯＳ…オフセット量

Claims

回転軸に設けられて該回転軸と一体的に回転するロータと、前記ロータを囲繞するステータとを有するレゾルバにおいて、
前記ロータは、円環部と、前記円環部の一端に連なり且つ前記回転軸の軸線方向に沿って突出した凸部と、前記円環部の前記一端に連なり且つ前記凸部に対して相対的に陥没した凹部とを一体的に有する単一部材からなり、
前記ロータと前記回転軸との間に、塗布又は添着によって形成された絶縁層が介装され、
前記ロータの、前記円環部の他端から前記凸部の先端に至り且つ前記回転軸の軸線方向に沿って延在する直線の長さが、前記ステータの、前記回転軸の軸線方向に沿って延在する厚みに比して大きいレゾルバ。
回転軸に設けられて該回転軸と一体的に回転するロータと、前記ロータを囲繞するステータとを有するレゾルバにおいて、
前記ロータは、円環部と、前記円環部の一端に連なり且つ前記回転軸の軸線方向に沿って突出した凸部と、前記円環部の前記一端に連なり且つ前記凸部に対して相対的に陥没した凹部とを一体的に有する単一部材からなり、
前記ロータと前記回転軸との間に、塗布又は添着によって形成された絶縁層が介装され、
前記ロータが、前記凸部の先端が前記ステータを構成するステータコアの先端から露呈する位置となるように、前記回転軸の軸線方向に沿ってオフセットされたレゾルバ。
請求項２記載のレゾルバにおいて、前記ロータの前記凸部の先端と、前記ステータコアの先端とのオフセット量が０超～２ｍｍであるレゾルバ。