JP2019050670A - ステータ構造およびレゾルバ - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機への取り付け性を向上させること。【解決手段】実施形態のステータ構造は、ステータコアと、インシュレータと、コイルと、コイルカバーと、を備える。ステータコアは、環状の本体部と、本体部から径方向に延在する複数のティースとを有する。インシュレータは、複数のティースをステータコアの軸方向の両側から覆う。コイルは、インシュレータを介して複数のティースのそれぞれに巻回される。コイルカバーは、コイルを覆う。インシュレータは、複数の端子を有する。コイルカバーは、複数の配線と、リード線が軸方向の一方側から挿入されて配線の一端に接続されるリード線保持部とを有する。リード線保持部は、ステータコアの本体部上であり、軸方向の一方側に配置される。端子は、コイルを構成する巻線の末端が絡げられる絡げ部と、配線の他端に接続される接続部とを有し、ステータコアの本体部よりティースが延在する側に設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、ステータ構造およびレゾルバに関する。

従来、モータや発電機などの回転電機の回転角度を検出するレゾルバが知られている。かかるレゾルバは、たとえば、環状に形成された本体部の内周側から中心に向かって延在する複数のティースを備えたステータコアと、かかるステータコアの内側で複数のティースに対向配置されるロータとを備える。また、ティースにはインシュレータを介して巻線が巻回されており、かかる巻線は端子の一端に絡げられる。そして、かかる端子の他端がリード線保持部に延びるように配置され、かかるリード線保持部で外部装置から配線されるリード線に接続される（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００６−１０７８６９号公報

しかしながら、従来の技術では、リード線保持部がステータコアの外周側から外方に突出して設けられることから、レゾルバの外径寸法が大きくなり、回転電機に取り付ける際に寸法的な制約が生じる恐れがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回転電機への取り付け性を向上させることができるステータ構造およびレゾルバを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るステータ構造は
ステータコアと、インシュレータと、コイルと、コイルカバーと、を備える。前記ステータコアは、環状の本体部と、前記本体部から径方向に延在する複数のティースとを有する。前記インシュレータは、前記複数のティースを前記ステータコアの軸方向の両側から覆う。前記コイルは、前記インシュレータを介して前記複数のティースのそれぞれに巻回される。前記コイルカバーは、前記コイルを覆う。前記インシュレータは、複数の端子を有する。前記コイルカバーは、複数の配線と、リード線が前記軸方向の一方側から挿入されて前記配線の一端に接続されるリード線保持部とを有する。前記リード線保持部は、前記ステータコアの前記本体部上であり、前記軸方向の前記一方側に配置される。前記端子は、前記コイルを構成する巻線の末端が絡げられる絡げ部と、前記配線の他端に接続される接続部とを有し、前記ステータコアの前記本体部より前記ティースが延在する側に設けられる。

本発明の一態様によれば、回転電機への取り付け性を向上させることができる。

図１は、実施形態に係るステータ構造の構成を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係るコイルカバーの構成を示す斜視図である。 図３は、実施形態に係るコイルカバー内の配線の構成を示す斜視図である。 図４は、実施形態に係るステータ構造においてコイルカバーを組み付ける前の状態を示す斜視図である。 図５は、実施形態に係る端子の詳細な構造について説明するための図である。

以下、実施形態に係るステータ構造およびレゾルバについて図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態によりステータ構造およびレゾルバの用途が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

最初に、実施形態に係るステータ構造１の詳細について、図１を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係るステータ構造１の構成を示す斜視図である。

図１に示すステータ構造１の内側に図示しないロータを設けることにより、実施形態に係るレゾルバが得られる。実施形態に係るレゾルバは、ＶＲ（Variable Reluctance）型レゾルバであり、ロータは、回転電機の出力軸に固定され、かかる出力軸の回転に伴って回転する。これにより、回転電機の出力軸の回転角度を検出することができる。

図１に示すように、ステータ構造１は、ステータコア１０と、インシュレータ２０と、図示しないコイルと、コイルカバー３０とを備える。

ステータコア１０は、電磁鋼板などの鋼板を複数枚積層した積層構造を有する。ステータコア１０は、本体部１１と、複数のティース１２とを有する。本体部１１は、環状であり、実施形態では円環状である。複数のティース１２は、本体部１１の内周側から本体部１１の中心に向かって（すなわち、径方向に）延在する。

なお、以降においては、図１に示すように、ステータコア１０の径方向、軸方向および周方向を規定して説明する。ここで、「径方向」とは、ステータコア１０の内側で回転するロータの回転軸と直交する方向であり、「軸方向」とは、ロータの回転軸の軸方向と一致する方向であり、「周方向」とは、ロータの回転方向と一致する方向である。

インシュレータ２０は、絶縁性の部材であり、たとえば、絶縁性樹脂の射出成形によって形成される。インシュレータ２０は、第１インシュレータ２１と第２インシュレータ２２とで構成される。そして、かかる第１インシュレータ２１と第２インシュレータ２２とで、ステータコア１０を軸方向の両側から覆っている。

また、第１インシュレータ２１は、複数の端子保持部２１ａと、かかる端子保持部２１ａに保持される複数（実施形態では６個）の端子２３−１〜２３−６とを有する。なお、以降において、端子２３−１〜２３−６を総称する際には、「端子２３」と呼称する場合がある。

端子２３は、金属などの導電性の部材である。たとえば、端子保持部２１ａが第１インシュレータ２１と一体で成形されるとともに、端子２３が端子保持部２１ａに埋め込まれるようにインサート成形される。

また、端子保持部２１ａと、かかる端子保持部２１ａに保持される端子２３−１〜２３−６とは、隣接するティース１２同士の間に設けられる。さらに、端子２３−１〜２３−６は、ティース１２と交互に設けられるとともに、ステータ構造１を上面視した場合、後述するリード線保持部３２を基準として、端子２３−１〜２３−３と端子２３−４〜２３−６とが左右対称に配置される。

図示しないコイルは、インシュレータ２０を介して、複数のティース１２のそれぞれに巻回される。かかるコイルは、励磁巻線と出力巻線とにより構成される。また、コイルの出力巻線は、ｓｉｎ相の出力信号を出力するｓｉｎ相出力巻線と、ｃｏｓ相の出力信号を出力するｃｏｓ相出力巻線とにより構成される。

コイルカバー３０は、ステータコア１０の軸方向の一方側から、ティース１２に巻回されたコイルを覆い、コイルを保護するカバーである。かかるコイルカバー３０の詳細について、図２および図３を参照しながら説明する。図２は、実施形態に係るコイルカバー３０の構成を示す斜視図であり、図３は、実施形態に係るコイルカバー３０内の配線３１−１〜３１−６の構成を示す斜視図である。

図２に示すように、コイルカバー３０は、環状の本体部３０ａを有する。かかる本体部３０ａは、絶縁性樹脂などで構成され、射出成形によって形成される。また、コイルカバー３０は、複数（実施形態では６個）の配線３１−１〜３１−６と、リード線保持部３２とを有する。

配線３１−１〜３１−６は、コイルカバー３０の本体部３０ａの内部に埋め込まれるように、周方向に沿って設けられる。また、配線３１−１〜３１−６において、配線３１−１〜３１−３と配線３１−４〜３１−６とが、リード線保持部３２を基準として左右対称に配置される。なお、以降において、配線３１−１〜３１−６を総称する際には、「配線３１」と呼称する場合がある。

リード線保持部３２は、コイルカバー３０の本体部３０ａから軸方向の一方側（図では上側）に延在する。リード線保持部３２には、穴状の挿入部３２ａが複数形成され、かかる挿入部３２ａに外部装置から延びる図示しないリード線が挿入されて保持される。

ここで、挿入部３２ａには、図３に示す配線３１−１〜３１−６の一端３１ａ−１〜３１ａ−６が露出して設けられていることから、リード線を挿入部３２ａに挿入することにより、リード線と配線３１−１〜３１−６とを電気的に接続することができる。

たとえば、図３に示すように、配線３１−１〜３１−６の一端３１ａ−１〜３１ａ−６は平板状のランドであることから、リード線を一端３１ａ−１〜３１ａ−６に抵抗溶接を施すことにより、リード線と配線３１−１〜３１−６とを電気的に接続することができる。

また、配線３１−１〜３１−６の他端３１ｂ−１〜３１ｂ−６には凹部が形成され、かかる凹部により、配線３１−１〜３１−６が後述する複数の端子２３の接続部２３ａ−１〜２３ａ−６に接続可能である。

つづいて、かかるコイルカバー３０の組み付け工程について、図４および図５を参照しながら説明する。図４は、実施形態に係るステータ構造１においてコイルカバー３０を組み付ける前の状態を示す斜視図である。

図４に示すように、コイルカバー３０は、複数のティース１２に図示しないコイルが巻回された後、端子２３の接続部２３ａ−１〜２３ａ−６が突出する側を覆うようにインシュレータ２０に組み付けられる。

ここで、図４に示すように、端子２３の接続部２３ａ−１〜２３ａ−６は、コイルカバー３０に設けられる配線３１の他端３１ｂ−１〜３１ｂ−６に対応する位置に設けられる。したがって、実施形態によれば、コイルカバー３０をインシュレータ２０に組み付けることにより、端子２３の接続部２３ａ−１〜２３ａ−６と、対応する配線３１の他端３１ｂ−１〜３１ｂ−６とを接続することができる。

図５は、実施形態に係る端子２３の詳細な構造について説明するための図であり、複数の端子２３のうち、端子２３−２の近傍を拡大した斜視図である。

端子２３は、略Ｕ字状であり、接続部２３ａと、絡げ部２３ｂとを有する。接続部２３ａは、端子２３における内周側の端部に設けられ、上述のように対応する配線３１の他端３１ｂ−１〜３１ｂ−６に接続される。絡げ部２３ｂは、端子２３における外周側の端部に設けられ、対応するコイルを構成する巻線の末端が絡げられる。そして、巻線の末端が絡げられた絡げ部２３ｂに、たとえば、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接を施すことにより、巻線と絡げ部２３ｂとを電気的に接続することができる。

たとえば、端子２３−１の絡げ部２３ｂには、励磁巻線の巻き終わりが絡げられ、端子２３−２の絡げ部２３ｂには、ｃｏｓ相出力巻線の巻き終わりが絡げられ、端子２３−３の絡げ部２３ｂには、ｃｏｓ相出力巻線の巻き始めが絡げられる。

また、端子２３−４の絡げ部２３ｂには、ｓｉｎ相出力巻線の巻き始めが絡げられ、端子２３−５の絡げ部２３ｂには、ｓｉｎ相出力巻線の巻き終わりが絡げられ、端子２３−６の絡げ部２３ｂには、励磁巻線の巻き始めが絡げられる。

なお、ここで示した例はあくまで一例であり、端子２３−１〜２３−６の絡げ部２３ｂには励磁巻線、ｓｉｎ相出力巻線、ｃｏｓ相出力巻線のうちいずれかが絡げられていればよい。

上述したように、コイルカバー３０をインシュレータ２０に組み付けることにより、端子２３の接続部２３ａと、対応する配線３１の他端３１ｂ−１〜３１ｂ−６とを接続することができる。これにより、コイルを構成する巻線の末端と、リード線保持部３２に保持されるリード線との間を、端子２３および配線３１を介して電気的に接続することができる。

ここで、実施形態では、図１などに示すように、リード線保持部３２がステータコア１０の本体部１１上に配置される。また、実施形態では、図５などに示すように、配線３１がコイルカバー３０に埋め込まれるように設けられるとともに、端子２３がステータコア１０の本体部１１よりティース１２が延在する側（実施形態では内側）に設けられる。これにより、リード線保持部３２、配線３１および端子２３が、ステータコア１０の本体部１１から径方向における外側にはみ出すことを抑制することができる。

さらに、実施形態では、複数のリード線が挿入部３２ａに対して軸方向の一方側（図では上側）から挿入される。これにより、複数のリード線が、ステータコア１０の本体部１１から径方向における外側にはみ出すことを抑制することができる。

すなわち、実施形態では、ステータ構造１の各構成部材やリード線が、ステータコア１０の本体部１１から、径方向における外側にはみ出すことを抑制することができることから、ステータ構造１を小径化することができる。したがって、実施形態によれば、回転電機に取り付ける際の寸法的な制約を少なくすることができることから、回転電機への取り付け性を向上させることができる。

また、実施形態では、図１などに示したように、端子２３が、隣接するティース１２同士の間に設けられている。これにより、隣接するティース１２同士の間に形成される間隙を有効に活用することができることから、実施形態によれば、ステータ構造１をさらに小径化することができる。

なお、実施形態では、隣接するティース１２同士の間に端子２３を１個ずつ配置した例について示したが、隣接するティース１２同士の間に配置される端子２３の数は１個に限られず、隣接するティース１２同士の間に端子２３を複数個配置してもよい。

また、実施形態では、図５に示したように、端子２３の接続部２３ａと絡げ部２３ｂとを、いずれも軸方向の一方側（図では上側）に延在させるとよい。これにより、接続部２３ａおよび絡げ部２３ｂが、ステータコア１０の本体部１１から径方向における外側にはみ出すことを抑制することができる。したがって、実施形態によれば、ステータ構造１をさらに小径化することができる。

なお、実施形態では、端子２３を略Ｕ字状に形成して、接続部２３ａと絡げ部２３ｂとを同じ方向に延在させた例について示したが、端子２３の形状はかかる例に限られない。たとえば、端子２３を棒状に形成して、接続部２３ａと絡げ部２３ｂとを軸方向の一方側および他方側に延在させてもよい。

また、実施形態では、図５に示したように、絡げ部２３ｂに隣接するように一対の渡りピン２４を形成するとよい。かかる渡りピン２４により、絡げ部２３ｂとティース１２に巻回されるコイルとの間で巻線の端線の経路を中継する際に、絡げ部２３ｂとコイルとの間に適切な張力で巻線の端線を引き渡すことができる。

また、実施形態では、図２などに示したように、配線３１−１〜３１−３および配線３１−４〜３１−６が、リード線保持部３２を基準として左右対称に配置される。すなわち、実施形態では、リード線保持部３２から配線３１−１〜３１−６が両側に均等に配線されている。

これにより、コイルカバー３０の径方向における幅を大きくすることなく、配線３１−１〜３１−６をコイルカバー３０に埋め込むことができる。したがって、実施形態によれば、コイルカバー３０が径方向における外側にはみ出すことを抑制することができることから、ステータ構造１をさらに小径化することができる。

一方で、コイルカバー３０の径方向における幅が比較的大きい場合であれば、必ずしもリード線保持部３２から配線３１−１〜３１−６を両側に均等に配線しなくともよい。たとえば、リード線保持部３２から一方に４本の配線３１を形成し、他方に２本の配線３１を形成してもよいし、リード線保持部３２から一方に５本の配線３１を形成し、他方に１本の配線３１を形成してもよいし、リード線保持部３２から一方に６本すべての配線３１を形成してもよい。

また、実施形態では、図２などに示したように、リード線保持部３２において、複数の挿入部３２ａが直線状に並んで形成される。これにより、挿入部３２ａ内の配線３１−１〜３１−６の一端３１ａ−１〜３１ａ−６にリード線を抵抗溶接する際に、かかる抵抗溶接に用いられる電極を一端３１ａ−１〜３１ａ−６に当てやすくすることができる。

したがって、実施形態によれば、ステータ構造１にリード線を組み付ける際の作業性を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、実施形態では、インシュレータ２０が第１インシュレータ２１と第２インシュレータ２２とに分割された例について示したが、ステータコア１０が内部に埋め込まれるように、インサート成形でインシュレータ２０を形成してもよい。

また、実施形態では、コイルカバー３０で軸方向の一方側からコイルを覆って保護する例について示したが、軸方向の他方側からコイルを覆う別のコイルカバーをさらに設けて、コイルを軸方向の両側から保護するようにしてもよい。さらに、実施形態では、インナーロータ型のレゾルバに本発明を適用した場合について示したが、アウターロータ型のレゾルバに本発明を適用してもよい。

以上のように、実施形態に係るステータ構造１は、ステータコア１０と、インシュレータ２０と、コイルと、コイルカバー３０と、を備える。ステータコア１０は、環状の本体部１１と、本体部１１から径方向に延在する複数のティース１２とを有する。インシュレータ２０は、複数のティース１２をステータコア１０の軸方向の両側から覆う。コイルは、インシュレータ２０を介して複数のティース１２のそれぞれに巻回される。コイルカバー３０は、コイルを覆う。インシュレータ２０は、複数の端子２３を有する。コイルカバー３０は、複数の配線３１と、リード線が軸方向の一方側から挿入されて配線３１の一端３１ａ−１〜３１ａ−６に接続されるリード線保持部３２とを有する。リード線保持部３２は、ステータコア１０の本体部１１上であり、軸方向の一方側に配置される。端子２３は、コイルを構成する巻線の末端が絡げられる絡げ部２３ｂと、配線３１の他端３１ｂ−１〜３１ｂ−６に接続される接続部２３ａ−１〜２３ａ−６とを有し、ステータコア１０の本体部１１よりティース１２が延在する側に設けられる。これにより、回転電機への取り付け性を向上させることができる。

また、実施形態に係るステータ構造１において、端子２３は、隣接するティース１２同士の間に設けられる。これにより、ステータ構造１をさらに小径化することができる。

また、実施形態に係るステータ構造１において、端子２３の絡げ部２３ｂと接続部２３ａとは、軸方向の一方側に延在する。これにより、ステータ構造１をさらに小径化することができる。

また、実施形態に係るレゾルバは、ロータと、上述のステータ構造１とを備える。これにより、回転電機への取り付け性を向上させたレゾルバを実現することができる。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ ステータ構造，１０ ステータコア，１１ 本体部，１２ ティース，２０ インシュレータ，２１ 第１インシュレータ，２２ 第２インシュレータ，２３、２３−１〜２３−６ 端子，２３ａ、２３ａ−１〜２３ａ−６ 接続部，２３ｂ 絡げ部，２４ 渡りピン，３０ コイルカバー，３０ａ 本体部，３１、３１−１〜３１−６ 配線，３１ａ−１〜３１ａ−６ 一端，３１ｂ−１〜３１ｂ−６ 他端，３２ リード線保持部，３２ａ 挿入部

Claims (4)

1. 環状の本体部と、前記本体部から径方向に延在する複数のティースとを有するステータコアと、
   前記複数のティースを前記ステータコアの軸方向の両側から覆うインシュレータと、
   前記インシュレータを介して前記複数のティースのそれぞれに巻回されるコイルと、
   前記コイルを覆うコイルカバーと、
   を備え、
   前記インシュレータは、複数の端子を有し、
   前記コイルカバーは、複数の配線と、リード線が前記軸方向の一方側から挿入されて前記配線の一端に接続されるリード線保持部とを有し、
   前記リード線保持部は、前記ステータコアの前記本体部上であり、前記軸方向の前記一方側に配置され、
   前記端子は、前記コイルを構成する巻線の末端が絡げられる絡げ部と、前記配線の他端に接続される接続部とを有し、前記ステータコアの前記本体部より前記ティースが延在する側に設けられる、ステータ構造。
2. 前記端子は、隣接するティース同士の間に設けられる、請求項１に記載のステータ構造。
3. 前記端子の前記絡げ部と前記接続部とは、前記軸方向の前記一方側に延在する、請求項１または２に記載のステータ構造。
4. ロータと、
   請求項１〜３のいずれか一つに記載のステータ構造と、
   を備える、レゾルバ。

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