JP4284076B2 - 回転電機ユニット - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機と、該回転電機の回転を検出するセンサと、該センサが備えられるハウジングケースとを有する回転電機ユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の回転電機ユニットでは、回転電機の回転を検出するセンサとしてレゾルバを採用しているものがある。該レゾルバの取付構造としては、レゾルバステータを環状に形成されたハウジングケースの凹部に嵌合し、ボルトで固定する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
また、レゾルバの他の取付構造としては、レゾルバステータを内側に保持するステータホルダを備え、ステータホルダをハウジングケースに固定する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。この技術によれば、少ない部品点数でレゾルバを固定することができて好適である。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−78393号公報(段落[0021])
【特許文献2】
特開2002−136055号公報(段落[0017]〜[0020])
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、回転電機ユニットの低廉化および生産効率向上のためには、部品点数を少なくするとともにセンサの取付工程に要する時間を短縮するとよい。
【0006】
前記の特許文献1および特許文献2で開示されている技術では、センサをボルトにより固定しているので、ボルトの数だけ部品点数が余計に必要であるとともにボルトの締め付けに時間がかかる。また、ハウジングにはボルトが螺合するボルト穴を加工しておく必要がある。
【0007】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、部品点数および組立工数の低減を可能にし、生産効率が高く、かつ、廉価な回転電機ユニットを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る回転電機ユニットは、回転電機と、軸方向に延在する突起部を外周に備え、前記回転電機の回転角度を検出するセンサと、前記センサが備えられるハウジングケースと、を有し、前記ハウジングケースは、前記センサが挿入される取付穴を有し、該取付穴は、軸方向に延在し、前記突起部が挿入される凹部を有し、前記凹部は前記センサの高さよりも僅かに長く、前記取付穴の入口側における前記凹部の端面周囲をポンチにより押し潰す塑性加工によって前記凹部の内方へ膨出する変形部を形成し、該変形部により前記センサを固定することを特徴とする。
【0009】
このように、センサを取付穴に挿入し、突起部が凹部に嵌合した状態で該凹部を塑性変形させることによって、センサをハウジングケースに固定することができる。また、組立工数を低減して生産効率を向上させるとともに、取り付け用の部品が不要であることから回転電機ユニットを廉価にすることができる。前記突起部及び前記凹部は断面半円形状であってもよい。
【0010】
また、本発明に係る回転電機ユニットは、回転電機と、軸方向に延在する第1凹部を外周に備え、前記回転電機の回転角度を検出するセンサと、薄い平面部材から加工形成される取付部材によって前記センサが取り付けられるハウジングケースと、を有し、前記ハウジングケースは、前記センサが挿入される取付穴と、該取付穴の入口側の周囲に設けられ、軸方向に延在する第2凹部を内周に備える環状壁と、を有し、前記取付部材は環状であり、前記第1凹部に嵌合する幅で、斜め内方に向かう内方延在部と、前記第2凹部に嵌合する幅で、前記取付穴の入口側周囲を基準として前記ハウジングケースの開口側方向で斜め外方へ向かう外方延在部と、を有し、前記センサの前記第1凹部に前記内方延在部が嵌合され、前記第2凹部に前記外方延在部が圧入されることによって、前記センサが固定されることを特徴とする。
【0011】
このように、外方延在部と内方延在部とを有する取付部材を用いてセンサを固定すると、組立工数を低減して生産効率を向上させることができる。また、取り付け用の他の部品が不要であることから回転電機ユニットを廉価にすることができる。さらに、ハウジングを変形させる必要がなく、センサの交換が可能である。前記内方延在部は、前記取付穴の入口側周囲を基準として取付穴に挿入する方向に延在してもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る回転電機ユニットについて好適な2つの実施の形態を挙げ、添付の図1〜図11を参照しながら説明する。
【0013】
図1に示すように、第1の実施の形態に係る回転電機ユニット10は、モータまたは発電機として作用する回転電機12と、該回転電機12の回転軸14を指示するベアリング16および18と、回転軸14の回転角度を検出するレゾルバ(センサ)20と、金属製のハウジングケース22とを有する。
【0014】
ハウジングケース22は、回転電機12よりやや大きいカップ形状であり、回転電機12、ベアリング16、18およびレゾルバ20が装着されている。
【0015】
レゾルバ20は、ハウジングケース22の内方で底部分の取付穴24に備えられており、回転軸14の一端がレゾルバ20のレゾルバロータ26に接続されている。回転軸14の他端はハウジングケース22から突出しており、他の機器に駆動力を伝達し、または駆動力が伝達される。回転電機12は、ステータコア28およびマグネット30の電磁的作用により回転または発電を行うことができる。
【0016】
図2に示すように、レゾルバ20は、ステータ32における対向する極部がそれぞれ逆相直接接続となるように、一対の1次巻線34、36にそれぞれsin(t)およびcos(t)の交流電圧を印加する。ここで、tは時間変数である。これにより、ステータ32の極部と偏心形状のレゾルバロータ26との間で磁路が形成される。
【0017】
ステータ32の極部には、それぞれもう1つの2次コイルが巻回されており、各2次コイルは結合されて2次回路38を形成している。
【0018】
回転軸14(図1参照)がレゾルバロータ26を回転させると、レゾルバロータ26とステータ32との間隙が変化することにより、トランス結合と同様の原理で2次回路38に実回転角度θに応じた誘起電圧(K・sin(t−δ))が発生する。ここで、Kは比例定数であり、δは位相差である。
【0019】
位相差検出部40は、2次回路38に発生する誘起電圧Ksin(t−δ)と1次巻線34、36に印加する電圧を比較して、デジタルカウントすることにより位相差δを求める。さらに、位相差検出部40は、位相差δからレゾルバロータ26の実回転角度θを求めて出力信号θ0として出力することができる。なお、図2に示すブロック図は簡略化しており、極部の数が実際のレゾルバ20と異なる。
【0020】
図3に示すように、レゾルバ20のステータ32は、外周に軸方向に延在する5つの突起部42を有する円筒形状であって、複数枚の鋼板が積層して構成されている。レゾルバ20が取り付けられる円筒形状の取付穴24には、突起部42が挿入される5つの凹部44が設けられている。凹部44の軸方向長さは、レゾルバ20の幅よりやや長く設定されている。突起部42は、各凹部44の配置と同じ配置で設定されている。
【0021】
次に、このように構成される回転電機ユニット10を組み立てる方法について説明する。
【0022】
まず、図4に示すように、突起部42を凹部44に合わせながらレゾルバ20を取付穴24に挿入する。凹部44の長さはレゾルバ20の幅よりやや長いことから、レゾルバ20の端面20aと取付穴24の入口部である縁面46との間には微小幅dの段差がある。このとき、レゾルバロータ26(図1参照)は不要であることから抜いておいてもよい。
【0023】
次に、凹部44の配置に対応した5つのポンチ50を有する加圧治具52によって、縁面46における凹部44の周辺を加圧する(図5A参照)。凹部44の周辺は、ポンチ50によってかしめられて塑性変形する。図5Bに示すように、塑性変形して内方に膨出した変形部56は、レゾルバ20の突起部42を押さえて固定することになる。このとき、加圧力を調整し、変形部56を微小幅dの範囲内で膨出させると、レゾルバ20に必要以上の応力を与えることがない。
【0024】
この後、レゾルバロータ26に回転軸14を取り付けるとともにベアリング16、18を取り付けることによって回転電機ユニット10が組み立てられる。
【0025】
このように第1の実施の形態に係る回転電機ユニット10では、レゾルバ20を固定するための部品が不要であって廉価である。また、加圧治具52による1回の加圧工程によってレゾルバ20を固定することができ、生産効率が高い。特に、ボルトを用いていないことから、ボルトの締め回し時間およびボルト穴の加工時間が不要であって組立工数および加工工数を低減することができる。さらに、変形部56を目視することによってレゾルバ20が固定されていることを容易に確認できる。
【0026】
また、突起部42を軸心に対して不等ピッチに設定するとともに凹部44を突起部42と同配置にすると、レゾルバ20のハウジングケース22に対する角度決めが容易であり、取り付けミスを防止することができる。
【0027】
図4では、ポンチ50の先端形状が平面である例を示したが、例えば、図6Aに示すように、両端部が凸となる形状のポンチ50aを用いてもよい。また、図6Bに示すように、2つの凸部を有する形状のポンチ50bを用いてもよい。
【0028】
次に、第2の実施の形態に係る回転電機ユニット100について図7〜図11を参照しながら説明する。なお、回転電機ユニット100について、前記の回転電機ユニット10と同じ箇所については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【0029】
図7に示すように、回転電機ユニット100は、回転軸14の回転角度を検出するレゾルバ102と、金属製のハウジングケース104と、レゾルバ102をハウジングケース104に取り付ける取付部材105とを有する。また、回転電機ユニット100は、前記の回転電機ユニット10と同じ回転電機12、ベアリング16および18(図1参照)を有する。
【0030】
ハウジングケース104は、回転電機12よりやや大きいカップ形状であり、回転電機12、ベアリング16、18、取付部材105およびレゾルバ102が装着されている。レゾルバ102は、ハウジングケース104内方で底部分の取付穴106に備えられており、回転軸14の一端がレゾルバ102のレゾルバロータ26に接続されている。
【0031】
図8に示すように、レゾルバ102のステータ108は、外周に軸方向に延在する5つの凹部(第1凹部)110を有する円筒形状であって、複数枚の鋼板が積層して構成されている。レゾルバ102は前記のレゾルバ20とステータ108の形状が異なり、他の部品は同一である。
【0032】
レゾルバ102が取り付けられる取付穴106は、凹凸のない2段の円筒形状である。取付穴106の入口部である縁面112の周囲には環状壁114が設けられており、該環状壁114の内面には軸方向に延在する5つの凹部(第2凹部)116が設けられている。
【0033】
取付部材105は比較的薄いばね鋼材であり、円環形状のベース部118と、該ベース部118の外周部から斜め外方へ向かう5つの外方延在部120と、ベース部118の内周部から外方延在部120と反対側の斜め内方に向かう5つの内方延在部122とを有する。
【0034】
外方延在部120は、各凹部116の配置と同じ配置で設定されており、凹部116に嵌合する幅である。内方延在部122は凹部110に嵌合する幅に設定されている。外方延在部120は比較的長く、内方延在部122は比較的短い。ベース部118の外径は縁面112の外径と略同径であり、ベース部118の内径はレゾルバ102の外径よりやや小さい。
【0035】
次に、このように構成される回転電機ユニット100を組み立てる方法について説明する。
【0036】
まず、図9に示すように、レゾルバ102を取付穴106に挿入する。このとき、レゾルバ102の端面102aと縁面112の高さは略一致する。レゾルバロータ26は不要であることから抜いておいてもよい。
【0037】
次に、取付部材105の外方延在部120を凹部116に合わせながら環状壁114の内面に圧入し、ベース部118が縁面112に当接するまで挿入する。このとき、内方延在部122がレゾルバ102の凹部110に嵌合するように位置を調整しながら取付部材105を挿入する。外方延在部120は適度な弾性を有し、環状壁114の凹部116を弾性力で押圧し、取付部材105がハウジングケース104に固定されることになる。また、取付部材105のベース部118は、内径がレゾルバ102の外径よりやや小さいので端面102aに当接してレゾルバ102の抜け止めとして作用し、結果として、レゾルバ102は取付部材105を介してハウジングケース104に取り付けられることになる。さらに、内方延在部122は、凹部110に嵌合するのでレゾルバ102の取付角度は適正に設定される。
【0038】
この後、レゾルバロータ26に回転軸14を取り付けるとともにベアリング16、18を取り付けることによって回転電機ユニット10が組み立てられることになる。
【0039】
このように第2の実施の形態に係る回転電機ユニット100では、取付部材105のみでレゾルバ102を固定することができて廉価である。また、ボルトを用いていないことから、ボルトの締め回し時間およびボルト穴の加工時間が不要であって組立工数および加工工数を低減することができる。さらに、取付部材105の弾性力以外の力は作用しないことから、レゾルバ102に発生する応力や歪みは極めて小さく、レゾルバ102の回転角度検出精度が低下することがない。
【0040】
さらにまた、ハウジングケース104を変形させる必要がないことから、取付部材105を取り外してレゾルバ102の交換が可能である。
【0041】
なお、内方延在部122および外方延在部120を軸心に対して不等ピッチに設定するとともに、凹部110を内方延在部122と同配置にし、凹部116を外方延在部120と同配置にすると、レゾルバ102のハウジングケース104に対する角度決めが容易であり、取り付けミスを防止することができる。
【0042】
上記の取付部材105は、環状のベース部118を有する例について説明したが、図10Aに示すように、所定の平面部材から外方延在部120および内方延在部122となる凸部を有する形状を切り抜いて、これを筒状に丸めた上で、外方延在部120および内方延在部122を傾斜させた取付部材105a(図10B参照)を用いてもよい。このような取付部材105aは、元の平面部材から切り抜く際に不要な部分が少なく、歩留まりが高い。この場合、環状部124の径をレゾルバ102の外径よりやや小さく設定し、該環状部124をレゾルバ102の抜け止めとして作用させるとよい。
【0043】
また、図11に示すように、内方延在部122および外方延在部120を同方向に曲げた取付部材105bを用いてもよい。取付部材105bによれば、レゾルバ102を取付穴106(図8参照)に仮置きした状態で、外方延在部120を凹部116に合わせるとともに内方延在部122を凹部110に合わせた後、1度の圧入工程でレゾルバ102を固定することができる。この場合、内方延在部122の先端をやや屈曲させておき、レゾルバ102の抜け止めとして作用させるとよい。
【0044】
さらに、第1の実施の形態に係る回転電機ユニット10と第2の実施の形態に係る回転電機ユニット100との複合的な構成としてもよい。すなわち、レゾルバ20(図3参照)を用い、該レゾルバ20とハウジングケース22との取付角度合わせを突起部42と凹部44との嵌合で行う一方、取付部材105によりレゾルバ20を固定する。この場合、ハウジングケース22には、ハウジングケース104(図9参照)と同様の凹部116を設けておき、取付部材105の内方延在部122は設けない。
【0045】
さらにまた、回転軸14の角度を検出するセンサはレゾルバ20または102に限らず、例えば、エンコーダ等でもよい。
【0046】
本発明に係る回転電機ユニットは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る回転電機ユニットによれば、部品点数および組立工数を低減することができ、しかも生産効率が高く、かつ、廉価に回転電機ユニットを製造するという効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係る回転電機ユニットを示す断面側面図である。
【図2】レゾルバの動作原理を示す模式ブロック図である。
【図3】第1の実施の形態に係る回転電機ユニットの取付穴、レゾルバ、回転軸を示す一部断面分解斜視図である。
【図4】第1の実施の形態に係る回転電機ユニットで、レゾルバを加圧治具によってハウジングケースに固定する工程を示す一部拡大断面分解斜視図である。
【図5】図5Aは、縁面にポンチを押圧する工程を示す一部拡大概略側面図であり、図5Bは、縁面にポンチを押圧した後の一部拡大概略側面図である。
【図6】図6Aは、ポンチの第1変形例を示す概略側面図であり、図6Bは、ポンチの第2変形例を示す概略側面図である。
【図7】第2の実施の形態に係る回転電機ユニットの一部拡大断面側面図である。
【図8】第2の実施の形態に係る回転電機ユニットの取付穴、取付部材、レゾルバ、回転軸を示す一部断面分解斜視図である。
【図9】第2の実施の形態に係る回転電機ユニットで、レゾルバを取付部材によってハウジングケースに固定する工程を示す一部拡大断面分解斜視図である。
【図10】図10Aは、加工前の取付部材の第1変形例を示す平面図であり、図10Bは、加工後の取付部材の第1変形例を示す斜視図である。
【図11】取付部材の第2変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
10、100…回転電機ユニット 12…回転電機
14…回転軸 20、102…レゾルバ
22、104…ハウジングケース 24、106…取付穴
26…レゾルバロータ 32、108…ステータ
42…突起部 44、110、116…凹部
50、50a、50b…ポンチ 52…加圧治具
56…変形部 105、105a、105b…取付部材
114…環状壁 118…ベース部
120…外方延在部 122…内方延在部
Claims (4)
- 回転電機と、
軸方向に延在する突起部を外周に備え、前記回転電機の回転角度を検出するセンサと、
前記センサが備えられるハウジングケースと、
を有し、
前記ハウジングケースは、前記センサが挿入される取付穴を有し、
該取付穴は、軸方向に延在し、前記突起部が挿入される凹部を有し、
前記凹部は前記センサの高さよりも僅かに長く、
前記取付穴の入口側における前記凹部の端面周囲をポンチにより押し潰す塑性加工によって前記凹部の内方へ膨出する変形部を形成し、該変形部により前記センサを固定することを特徴とする回転電機ユニット。 - 請求項1記載の回転電機ユニットにおいて、
前記突起部及び前記凹部は断面半円形状であることを特徴とする回転電機ユニット。 - 回転電機と、
軸方向に延在する第1凹部を外周に備え、前記回転電機の回転角度を検出するセンサと、
薄い平面部材から加工形成される取付部材によって前記センサが取り付けられるハウジングケースと、
を有し、
前記ハウジングケースは、前記センサが挿入される取付穴と、
該取付穴の入口側の周囲に設けられ、軸方向に延在する第2凹部を内周に備える環状壁と、
を有し、
前記取付部材は、環状部と、
前記第1凹部に嵌合する幅で、斜め内方に向かう内方延在部と、
前記第2凹部に嵌合する幅で、前記取付穴の入口側周囲を基準として前記ハウジングケースの開口側方向で斜め外方へ向かう外方延在部と、
を有し、
前記センサの前記第1凹部に前記内方延在部が嵌合され、前記第2凹部に前記外方延在部が圧入されることによって、前記センサが固定されることを特徴とする回転電機ユニット。 - 請求項3記載の回転電機ユニットにおいて、
前記内方延在部は、前記取付穴の入口側周囲を基準として取付穴に挿入する方向に延在することを特徴とする回転電機ユニット。
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