JP5745003B2 - レゾルバ付き電動モ−タ装置 - Google Patents

Description

この発明は、電動モ−タ装置に関し、特に、回転子の位置を検出するレゾルバを備えた電動モータ装置に関するものである。

レゾルバ付き電動モ−タ装置は回転子の位置を検出するためにレゾルバを備えている（例えば特許文献１）。レゾルバのステ−タ固定構造として、ハウジングはレゾルバステ−タが収容される円筒穴状のステ−タ収容部を有する。ステ−タ収容部の開口部は、ステ−タコアの外周面に形成された凹部箇所（又は凹部が無い箇所）に対応して、開口部の近傍の内周面をカシメパンチ処理により中心方向に突出させた膨出部が周縁に設けられている。ステ−タ収容部の膨出部は凹部箇所の内部に突出している、又は、ステ−タコアの外周部に当接している。

このレゾルバステ−タ固定構造では、カシメパンチ処理をする前にレゾルバステ−タをハウジングのステ−タ収容部に挿入する。ステ−タ収容部とレゾルバステ−タにはクリアランスが設けられているため、レゾルバステ−タにはクリアランス分だけガタ付きが発生する。この状態でカシメパンチ処理を行うと、レゾルバロ−タとの同軸精度を十分に確保できないので、角度検出精度が低下する。また、膨出部がレゾルバステ−タの外径に当接すると、レゾルバステ−タの内径側にも変形を及ぼす。この変形の数や位置によっても、角度検出精度は低下する。

特開２００８−１８２８５２号公報

この発明は、かかる点を解決することを課題とするものであって、角度検出精度の高いレゾルバステ−タ固定構造を備えた電動モ−タ装置を提供することを目的としている。

この発明に係るレゾルバ付き電動モ−タ装置は、シャフトを有する回転子と、回転子の周囲に配設されている固定子と、回転子と固定子を収容し、内周壁を有する収納溝が形成されているハウジングと、ハウジングの収納溝に挿入されており、内周部に形成されている複数のティースには出力巻線と励磁巻線が巻装されているレゾルバステータと、回転子のシャフトと固定されていて、レゾルバステータの内周部に配設されているレゾルバロータと、を備えている。レゾルバステータは外周部に複数の突起が形成されている鋼板を有し、複数の突起は収納溝の内周壁と当接していて、鋼板の円環部には、ティースに対応する位置に、位置決め凹凸が形成されており、それぞれの鋼板は位置決め凹凸を当てにしてカシメ固定されているものである。

この発明に係るレゾルバ付き電動モータ装置によれば、シャフトを有する回転子と、回転子の周囲に配設されている固定子と、回転子と固定子を収容し、内周壁を有する収納溝が形成されているハウジングと、ハウジングの収納溝に挿入されており、内周部に形成されている複数のティースには出力巻線と励磁巻線が巻装されているレゾルバステータと、回転子のシャフトと固定されていて、レゾルバステータの内周部に配設されているレゾルバロータと、を備え、レゾルバステータは外周部に複数の突起が形成されている鋼板を有し、複数の突起は収納溝の内周壁と当接しているため、レゾルバステ−タとレゾルバロー
タの同軸精度が向上している。

レゾルバ付き電動モータ装置を表す正面図及び側面図である。 ヒートシンクの形態を示す部品図である。 本発明に係るレゾルバの構成を示す正面図及び側面図である。 カバーを外した状態のレゾルバを表す正面図である。 凸状突起に係る配置１を示す正面図及び側面図である。 レゾルバステータの円環部に形成された凸状突起を表す詳細図である。 凸状突起に係る配置２を示す正面図及び側面図である。 凸状突起に係る配置３を示す正面図及び側面図である。 凸状突起に係る配置４を示す正面図及び側面図である。 カシメパンチ処理を施されたレゾルバ付き電動モータ装置を表す正面図である。 凸状突起に係る配置５を示す正面図及び側面図である。 凸状突起に係る配置６を示す正面図及び側面図である。 凸状突起に係る配置７を示す正面図及び側面図である。 凸状突起に係る配置８を示す正面図及び側面図である。

以下に本発明にかかる、レゾルバ付き電動モ−タ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。各図において、同一または相当の部材、部位については、同一符号を付している。

実施の形態１．
図１Ａと図１Ｂは、それぞれ、レゾルバ付き電動モータ装置の全体構成を示す、正面図と側面図である。レゾルバ付き電動モータ装置１００は、固定子１、回転子２、ハウジング３、レゾルバ５などを備えている。ハウジング３は、シャーシ３ａ、フレーム４、ヒートシンク７などから構成されている。固定子１は回転子２の外側に配設されている。ハウジング３は回転子２のシャフト２ａを回転自在に支持している。シャフト２ａは回転子２と同軸に設けられている。ハウジング３のフレーム４は固定子１を支持している。レゾルバ５は、ハウジング３のヒートシンク７に収納されている。レゾルバ５を用いて回転子２の回転位置を検出する。シャーシ３ａとフレーム４とヒートシンク７はねじ止めされている。ヒートシンク７はレゾルバ５が装着できるように中央部に凹状の収納溝７ａが形成されている。

図２は、レゾルバを収納するヒートシンクの正面形態を表している。回転子２の位置を検出するレゾルバ５はヒートシンク７に設けられている収納溝７ａの口元７ｃから圧入される。収納溝７ａに挿入されたレゾルバ５は、収納溝７ａの内周壁７ｂと当接するので、ヒートシンク７に固定される。収納溝７ａの中央部はシャフト２ａが貫通するように開口されている。レゾルバ５が取り付けられたヒートシンク７は他の構成部品とともにシャーシ３ａおよびフレーム４にねじ止め固定される。

図３Ａと図３Ｂは、それぞれ、レゾルバの構成を示している、正面図と側面図である。レゾルバ５は、シャフト２ａに固定されるレゾルバロータ６と、このレゾルバロータ６の外周に設けられ、ヒートシンク７の収納溝７ａに収納されるセンサＡＳＳＹ（Assembly）８と、センサＡＳＳＹ８に装着されるカバー１６などを備えている。レゾルバロータ６は、レゾルバステータ９の内周部に、配設されている。センサＡＳＳＹ８のレゾルバステータ９は、積層された複数枚の珪素鋼板１０から構成されている。それぞれの珪素鋼板１０
には、内周部にティース１１が形成されている。レゾルバ５の入出力は６本のターミナル（端子）１５を通じて行う。

カバー１６はセンサＡＳＳＹ８の反固定子側に装着されている。レゾルバロータ６の外周は、シャフト２ａをレゾルバロータ６とともに回転させたときに、ティース１１とレゾルバロータ６とのエアギャップでのリラクタンスが所定の変化をするように特殊形状を有している。レゾルバ５の信号はターミナル（端子）１５から検出回路３０に入力される。レゾルバステータ９の硬度はハウジング３（特にヒートシンク７）の硬度よりも大きい。

図４はカバーを外した状態のセンサＡＳＳＹ８を表している。レゾルバステータ９は、ここでは８個のティース１１を有している。それぞれのティース１１には、樹脂からなるインシュレータ１２を介して、銅線からなる巻線１３が巻装されている。巻線１３はターミナル１５と電気的に接続されている。巻線１３には、１相の励磁巻線１３ａと２相の出力巻線１３ｂ、１３ｃの区別がある。この際、励磁巻線１３ａと出力巻線１３ｂ、１３ｃのターミナル１５への接続配列は任意である。励磁巻線１３ａには、例えば、１０ｋＨｚ、５Ｖｐ−ｐの正弦波信号が印加される。出力巻線１３ｂと出力巻線１３ｃは、振幅変化の位相が互いに９０度ずれるように配置されている。励磁巻線１３ａおよび出力巻線１３ｂ、１３ｃの信号を検出回路３０によって信号処理することで、回転子２の回転角度が検出される。センサＡＳＳＹ８のインシュレータ１２には、ターミナル１５が組み込まれている。

カバー１６はレゾルバステータ９のティース１１、インシュレータ１２及び巻線１３を覆っている。レゾルバ付き電動モータ装置１００の回転子２の回転により、レゾルバロータ６が回転すると、ティース１１とレゾルバロータ６とのエアギャップが変化する。この変化によりリラクタンスが変化し、出力巻線１３ｂ、１３ｃにおける出力電圧の振幅と、励磁巻線１３ａに入力された正弦波信号に対する出力電圧は位相が変化する。例えばレゾルバステータ９が偏芯していたり、レゾルバステータ９が不規則に歪んでいると、レゾルバステータ９のティース１１とレゾルバロータ６とのエアギャップが、理想の変化から外れることになる。リラクタンスは理想と異なる変化を生じるので、角度検出の精度が低下する。

図５Ａはレゾルバステータの正面図を、図５ｂはレゾルバステータの側面図を、それぞれ示している。レゾルバステータ９は、円環部１７に等間隔にティース１１が配置されている。レゾルバステータ９の円環部１７の外周部には、複数の凸状突起１９を設けている。凸状突起１９は、レゾルバステータ９を形成している全ての珪素鋼板１０において同じ箇所に形成されている。ここで凸状突起１９はティース１１と同じく８箇所に設けてある。レゾルバステータ９の円環部１７の外径はヒートシンク７の収納溝７ａの径より小さく、且つ、複数の凸状突起１９の外接円径は、ヒートシンク７の収納溝７ａの径よりも大きい。珪素鋼板１０には位置決め凹凸３１が複数個所に形成されている。この位置決め凹凸３１を当てにして、各珪素鋼板を積層し、更にカシメ固定する。

軸線２１は円環部１７の中心２０からティース１１の円周方向中央を結ぶ線である。凸状突起１９の数をティース１１の数と合わせ、且つ凸状突起１９の位置を、軸線上の外周部（図６参照）１８にほぼ等ピッチに配置することにより、レゾルバステータ９の内径の変形モードがティース１１の数量と同じ、且つ、変形位置が等ピッチとなる。レゾルバステータの内径が変形すると角度検出精度は低下する。レゾルバ５の入力と出力に影響を及ぼす各ティースのエアギャップの変化量が同じになるので、角度検出精度の低下は実用上問題のない範囲に留めることができる。

ここで、本発明におけるレゾルバステータ９をヒートシンク７の収納溝７ａへ固定する方法について説明する。レゾルバステータ９の凸状突起１９のみがヒートシンク７の収納溝７ａに締め代をもつため、レゾルバステータ９に過大な圧入力を加える必要がない状態で圧入できる。レゾルバステータ９はヒートシンク７の収納溝７ａに圧入固定されるため、レゾルバステータ９とヒートシンク７の収納溝７ａの間にクリアランスは発生せず、レゾルバステータ９とヒートシンク７の収納溝７ａとの間にガタもできない。レゾルバステータ９とレゾルバロータ６の位置精度は、ハウジング３、レゾルバステータ９、レゾルバロータ６の３部品の最少数の寸法公差で決まるため、レゾルバロータ６との同軸精度を向上できる。

図６Ａと図６Ｂは円環部１７の外周部１８に形成されている凸状突起１９の形態を示す詳細図である。図６Ａは円弧形状の凸状突起１９を示している。図６Ｂは三角形状の凸状突起１９を示している。レゾルバステータ９の硬度をハウジング３（またはヒートシンク７）の硬度よりも大きく、且つ、凸状突起１９の形状を円弧形状もしくは三角形状とすることにより、ヒートシンク７の収納溝７ａに凸状突起１９が食い込みやすくなり、圧入時のレゾルバステータ９の変形を抑制することができる。

図７Ａと図７Ｂにおいて、軸線２２は、円環部１７の中心２０とティース１１と隣合うもう一方のティース間の円周方向中央を結ぶ線である。凸状突起１９の位置は、軸線２２の上にほぼ等ピッチに設けてもよい。凸状突起１９の数は、図８Ａと図８Ｂ、および図９Ａと図９Ｂのように、ティース１１の数の半数としてもよい。いずれの凸状突起の配置においても、角度検出精度の低下が実用上問題のない範囲に、レゾルバステータの内径変形を留めることができる。尚、実施の形態１に係るレゾルバステータ９のティース１１の数は８本であるが、それ以外の数においても適用可能である。

実施の形態２．
次に、実施の形態２に係るレゾルバ付き電動モータ装置について説明する。実施の形態２では、実施の形態1と同様の部材には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。ここでは図１０のようにヒートシンク７の収納溝７ａの口元の一部に、爪部２７を設けている。爪部２７はレゾルバ５を挿入したあと、カシメパンチ処理を施す。爪部２７は、レゾルバステータ９の外周部１８の上面を覆う、あるいは、レゾルバステータ９を内径側に押し付けることにより、部品点数を増やすことなく、容易にレゾルバステータ９の軸方向の固着力を向上させることができる。尚、凸状突起１９の数及びその位置を実施の形態１と同仕様とすることにより、レゾルバステータの内径変形を角度検出精度の低下を実用上問題のない範囲に留めることができるので、同様の効果を得られる。

実施の形態３．
実施の形態３では、実施の形態1と同様の部材には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。実施の形態３に係るレゾルバステータ９は、図１１Ａと図１１Ｂのように、凸状突起を有する珪素鋼板の積層体２５と凸状突起の無い珪素鋼板の積層体２６から構成されている。円環部１７の外周部に、軸方向の一部、つまりはレゾルバステータ組み付け開始位置２４とは逆方向箇所にのみ凸状突起１９を設けても、実施の形態１と同等の組み付け精度を得ることができる。レゾルバステータ９は複数の珪素鋼板にて構成されているため、凸状突起を有する珪素鋼板の積層体２５と凸状突起の無い珪素鋼板の積層体２６を組み合わせて積層するだけで、レゾルバステータ組み付け開始位置２４とは逆方向箇所にのみ凸状突起１９を設けたレゾルバステータ９を製作することができる。

凸状突起の無い珪素鋼板は、外周部がなだらかに、しかも滑らかに湾曲している。レゾルバステータ９は、凸状突起を有する珪素鋼板と凸状突起の無い珪素鋼板をプレス加工にて打ち抜き、隣接した積層行程で積層することができるため、実施の形態１と同じく安価に製作することができる。このように、レゾルバステータ組み付け開始位置２４とは逆方向箇所に凸状突起１９を設けることにより、レゾルバステータ９がハウジング３の収納溝７ａにある程度収まった状態から凸状突起１９によって圧入が始まるため、レゾルバステータ９の組み付け性を向上できる。

凸状突起１９の位置は、図１２Ａと図１２Ｂのように、円環部１７の中心２０とレゾルバステータ９のティース１１と隣合うもう一方のティース間の円周方向中央を結ぶ軸線２２にほぼ等ピッチに設けてもよい。凸状突起１９の数は、図１３Ａと図１３Ｂ、および図１４Ａと図１４Ｂのように、ティース１１の半数としてもよい。いずれの凸状突起の配置においても同様に角度検出精度の低下が実用上問題のない程度に、レゾルバステータの内径変形を留めることができる。尚、実施の形態３に係るレゾルバステータ９のティース１１の数は８本であるが、それ以外の数においても適用可能である。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 固定子、２ 回転子、２ａ シャフト、３ ハウジング、３ａ シャーシ、４ フレーム、５ レゾルバ、６ レゾルバロータ、７ ヒートシンク、７ａ 収納溝、７ｂ 内周壁、７ｃ 口元、８ センサＡＳＳＹ、９ レゾルバステータ、１０ 珪素鋼板、１１
ティース、１２ インシュレータ、１３ 巻線、１５ ターミナル、１６ カバー、１７ 円環部、１８ 外周部、１９ 凸状突起、２０ 中心、２１ 軸線、２２ 軸線、２４ レゾルバステータ組み付け開始位置、２５ 凸状突起を有する珪素鋼板の積層体、２６ 凸状突起の無い珪素鋼板の積層体、２７ 爪部、３０ 検出回路、３１ 位置決め凹凸、１００ レゾルバ付き電動モータ装置

Claims (10)

1. シャフトを有する回転子と、
   前記回転子の周囲に配設されている固定子と、
   前記回転子と前記固定子を収容し、内周壁を有する収納溝が形成されているハウジングと、
   前記ハウジングの収納溝に挿入されており、内周部に形成されている複数のティースには出力巻線と励磁巻線が巻装されているレゾルバステータと、
   前記回転子のシャフトと固定されていて、前記レゾルバステータの内周部に配設されているレゾルバロータと、を備え、
   前記レゾルバステータは外周部に複数の突起が形成されている鋼板を有し、前記複数の突起は前記収納溝の内周壁と当接していて、
   前記鋼板の円環部には、ティースに対応する位置に、位置決め凹凸が形成されており、それぞれの鋼板は前記位置決め凹凸を当てにしてカシメ固定されていることを特徴とするレゾルバ付き電動モ−タ装置。
2. 前記レゾルバステータが有する鋼板の全てに、前記複数の突起が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレゾルバ付き電動モ−タ装置。
3. 前記レゾルバステータは、外周部に前記複数の突起が形成されている第１の鋼板積層体と外周部がなだらかに湾曲している第２の鋼板積層体を有し、前記第２の鋼板積層体は前記第１の鋼板積層体よりも固定子側に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のレゾルバ付き電動モ−タ装置。
4. 前記鋼板に形成されている複数の突起は、前記ティースを通る軸線上に形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載のレゾルバ付き電動モ−タ装置。
5. 前記鋼板に形成されている複数の突起は、隣り合うティースの中央を通る軸線上に形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載のレゾルバ付き電動モ−タ装置。
6. 前記鋼板に形成されている複数の突起の数は、前記ティースの数と一致していることを
   特徴とする請求項４または５に記載のレゾルバ付き電動モ−タ装置。
7. 前記鋼板に形成されている複数の突起の数は、前記ティースの数の半分であることを特徴とする請求項４または５に記載のレゾルバ付き電動モ−タ装置。
8. 前記収納溝の口元に、前記レゾルバステータを押さえている複数の爪部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のレゾルバ付き電動モ−タ装置。
9. 前記レゾルバステータの硬度は、前記ハウジングの硬度よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のレゾルバ付き電動モ−タ装置。
10. 前記鋼板に形成されている複数の突起は、円弧形状または三角形状を有することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のレゾルバ付き電動モ−タ装置。