JP5856597B2 - レゾルバ - Google Patents

Description

本発明は、モータの回転数計測などに使われるレゾルバに関する。

レゾルバは、モータと類似の構造を有しており、ロータとステータを備えている。ステータコアには、モータのステータコアと同様に複数の磁極歯が設けられており、その複数の磁極歯には、樹脂モールドで絶縁された上に順次に複数の巻き線が巻回されている。典型的なレゾルバは、各磁極歯に３本の巻き線が巻回されている。１本は励磁用であり、他の２本は正弦波と余弦波の出力用である。

複数の巻き線の両端部はステータコアの外周の一箇所に集められ、そこでコネクタが構成される。そのコネクタにて、レゾルバのコントローラと巻き線の端部が接続される。レゾルバのコントローラは、励磁用の巻き線に正弦波の電圧（電流）を供給するとともに、出力用の巻き線の電圧（電流）を計測し、ロータの回転数を算出する。なお、巻き線の両端部を本明細書では引き出し線と称する。

コネクタも通常は樹脂で作られる。一般的に、コネクタは、磁極歯を覆う樹脂モールドと一体に成形される。引き出し線は、磁極歯を覆っている樹脂の上に巻回されるとともに、コネクタの樹脂にワニス等で固着される。そのような構造のレゾルバの例が特許文献１、２に開示されている。

ところで、樹脂は線膨張係数（熱膨張率）が比較的に大きいため、磁極歯を覆う樹脂、あるいは、コネクタの樹脂に固着された引き出し線は、樹脂が熱膨張することで断線を生じる虞がある。断線を予防するために、特許文献１の技術では、磁極歯に巻回されたコイルを第１樹脂でモールドし、隣接する磁極歯の間を渡される巻き線（渡り線）を第２樹脂でモールドする。第２樹脂には、その硬度が第１樹脂の硬度よりも低い材料が選ばれる。この技術は、渡り線を覆う第２樹脂に硬度の低い材料を用いることで渡り線の断線を予防する。

特開２００３−０２８６７０号公報 特開２００３−２０７３６９号公報

磁極歯はリング状のステータコアの内周側に設けられ、コネクタは外周側に設けられる。引き出し線は、ステータコアを内周側から外周側と配索され、同時に樹脂に固着されている。リング状のステータコアに成形された樹脂が膨張すると樹脂全体が径方向に伸長するため、ステータコアの内周側から外周側へと配索されている箇所で引き出し線に引っ張り応力が加わり破断する虞がある。本明細書は、ステータコアの内周側から外周側に配索されている箇所で引き出し線に加わる引張応力を緩和し、引き出し線の破断を予防する技術を提供する。

本明細書の技術が対象とするレゾルバは次の構造を備える。ステータコアは、リング状のステータコアであって内周面に複数の磁極歯を有している。ステータコアの一部は樹脂モールドで覆われている。その樹脂モールドは、複数の磁極歯の夫々を覆っているとともに各磁極歯を覆っている部位をつなぐように、ステータコアの少なくとも一方の端面にリング状に形成されている。樹脂モールドのうち、リング状の部位を以下ではリング部と称する。樹脂モールドの上から複数の磁極歯に順次巻き線が巻回されている。樹脂モールドには、リング部から径方向外側に向かって突出するコネクタが設けられている。そのコネクタには、金属端子が取り付けられている。そして、磁極歯に巻回されている巻き線から伸びている引き出し線が、金属端子に接続されているとともに、樹脂モールドのリング部及びコネクタに固着されている。引き出し線はワニス等でリング部及びコネクタに固着されている。リング部からコネクタにかけて、引き出し線はステータコアの内周側から外周側へと配索されることになる。そして、本明細書が開示するレゾルバは、樹脂モールドのリング部とコネクタの接続部分に、樹脂モールドのリング径方向の熱膨張によって引き出し線に加わる引張応力を低減する応力低減構造が設けられている。応力低減構造により、樹脂モールドの熱膨張によって引き出し線に加わる引っ張り応力が緩和される。

応力低減構造の具体的態様は、ステータコアのリング軸線方向からみてコネクタのリング部との付け根に設けられたくびれである。なお、コネクタのリング部との付け根は、湾曲してくびれているのがより好ましい。

上記いずれの具体的態様も、リング部とコネクタの接続部分の樹脂の量を減らしている。一般に、樹脂の線膨張係数よりもステータコアを作っている金属の線膨張係数の方が小さい。例えば、ポリカーボネートの線膨張係数αは約７０［１０^−６／℃］であり、ステンレスの線膨張係数αは約１０［１０^−６／℃］である。従って、温度上昇に伴う樹脂モールドの伸びは、樹脂モールドが密着しているステータコアによって抑制される。樹脂の量を減らすほど、その抑制効果が大きくなる。リング部とコネクタの接続部分の樹脂の量を減らすことによって、リング部とコネクタの径方向の伸びを抑制し、その結果、樹脂モールドに固着されている引き出し線に加わる引張応力が緩和される。また、樹脂モールドの厚みを変えることは、引き出し線が、平面的でなく、樹脂の厚み方向に３次元的に配索されることになる。すなわち、引き出し線は、樹脂モールドの厚みに変化がなく平面的に配索される場合と比較してその長さが長くなる。引き出し線の長さが単純に長くなることも、樹脂モールドの伸びに伴う引っ張り応力による引き出し線の破断の予防に寄与する。なお、ステータコアは、コネクタのリング部との付け根がくびれていることと、樹脂モールドのリング部の厚みよりもコネクタの厚みが薄いことの双方を備えていると一層よい。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

本明細書が開示する技術は、回転数を計測するレゾルバに関し、レゾルバのステータコアの内周側から外周側に配索されている箇所で引き出し線に加わる引張応力を緩和して引き出し線の破断を予防する。

第１実施例のレゾルバのステータの平面図である。 図１のII−II線における断面図である。 図１のIII−III線における断面図である。 第２実施例のレゾルバのステータの平面図である。 図４のV−V線における断面図である。

（第１実施例）図面を参照して第１実施例のレゾルバを説明する。図１にレゾルバのステータ２の平面図を示す。図２に図１のII−II線に沿った断面図を示し、図３に図１のIII−III線に沿った断面図を示す。本明細書では、レゾルバのロータの説明は省略する。ステータコア３は、リング状であり、リングの内周面に、複数の磁極歯３ａが設けられている。図１の平面図は、ステータコア３の軸線方向からみた図に相当する。ステータコア３は、複数の電磁鋼板を積層したものである。そのステータコア３の軸線方向の両面に樹脂モールド６が形成されている。樹脂モールド６の一部は磁極歯３ａを覆っているとともに、各磁極歯を覆っている部分をつなぐように、ステータコア３の両面にリング状に形成されている。樹脂モールド６のリング状の部位を以下ではリング部４と称する。ただし、磁極歯３ａにおいて、ステータコア３の中心方向を向く面は樹脂モールドから露出している。

リング部４には、その一部にステータコア３の径方向に突出するコネクタ５が設けられている。リング部４とコネクタ５は樹脂で一体に成形されている。コネクタ５には６本の金属端子７が取り付けられている。金属端子７は、その長さ方向の約半分がコネクタ５に埋設されており、残りの約半分がコネクタ５から露出している。

複数の磁極歯３ａには、巻き線１２が巻回されている。巻き線１２は３本あり、各巻き線が複数の磁極歯３ａに順次に巻回されている。隣接する磁極歯３ａの間を通る巻き線を渡り線１３と称する。巻き線の巻き始めの端部と巻き終わりの端部を引き出し線１４と称する。巻き線１２は３本あるので、引き出し線１４は、巻き始めの３本と巻き終わりの３本の合計６本である。

引き出し線１４は、磁極歯３ａからコネクタ５へと伸びており、複数の金属端子７に固定されている。なお、図１では図を理解し易くするために金属端子７への引き出し線１４の巻き回しの図示を省略しているが、図２と図３では金属端子７への引き出し線１４の巻き回しを描いてあることに留意されたい。引き出し線１４は、磁極歯３ａと金属端子７の間でリング部４の表面とコネクタ５の表面に固着されている。引き出し線１４は、ワニス等でリング部４の表面とコネクタ５の表面に固着されている。それゆえ、樹脂モールド６が熱で膨張すると引き出し線１４には引っ張り応力が加わることになる。

図１によく示されているように、磁極歯３ａに巻回されている巻き線１２から伸びている引き出し線１４は、樹脂モールド６の表面に固着されている。より詳しくは、引き出し線１４は、磁極歯３ａから金属端子７に向けて、別言すればステータコア３の半径方向の内側から外側へと伸びており、樹脂モールド６に固着されている。樹脂モールド６の温度が上昇すると、樹脂モールド６は熱膨張する。特に、コネクタ５は、ステータコア３の半径方向の外側へと膨張する。コネクタ５の膨張によって、引き出し線１４に径方向の引っ張り応力が生じる。コネクタ５の熱膨張が大きいと、引き出し線１４は引っ張り応力に耐えられなくなり破断する虞がある。そこで、樹脂モールド６には、ステータコアの軸線方向からみて（即ち図１の平面図でみて）、コネクタ５のリング部４との接続部分にくびれ９が設けられている。くびれ９により、コネクタ５のリング部４との接続部分の樹脂の量が、くびれ９が無い場合と比較して少なくなる。一般にステータコア３の金属材料よりも樹脂モールド６の樹脂材料の方が、線膨張係数が小さいので、ステータコア３は、これに密着している樹脂モールド６の膨張を抑制する。くびれ９によりコネクタ５のリング部４との接続部分の樹脂の量が、くびれ９が無い場合と比較して少ないので、樹脂モールド６よりも線熱膨張係数が小さいステータコア３に抗して膨張する力が小さくなる。すなわち、樹脂モールド６のステータコア半径方向の伸びはステータコア３によって抑制される。樹脂モールド６の伸びが抑制されることによって、引き出し線１４を引っ張る応力も小さくなる。それゆえ、引き出し線１４が破断する虞を小さくすることができる。なお、図２に示したように、くびれ９におけるコネクタ５の幅Ｗ１は、くびれ９以外の部位におけるコネクタ５の幅Ｗ２の約１／２であり、くびれ９におけるコネクタ５の断面積は、くびれ９以外の部位におけるコネクタ５の断面積の１／２である。断面積が１／２になれば、くびれ９における熱膨張による応力の大きさも１／２となる。

第１実施例のステータ２では、コネクタ５のリング部４への付け根は、湾曲してくびれている。くびれ９が湾曲していることによって、このくびれ９において熱膨張時の集中応力を低減する利点が得られる。

（第２実施例）次に、図４と図５を参照して第２実施例のレゾルバを説明する。図４は、第２実施例のレゾルバのステータ２ａの平面図であり、図５は図４のV−V線におけるステータ２ａの断面図である。ステータ２ａでは、コネクタ２５はくびれを備えないが、その代わりに、樹脂モールド２６のコネクタ２５の厚みｄ２が、リング部２４の厚みｄ１よりも薄くなっている。従って、樹脂モールド２６の表面であってリング部２４とコネクタ２５の境界に段差Ｓが表れる。リング部２４では、磁極歯３ａに幾重にも巻き線を巻回しなければならないため、樹脂モールド２６は強度を維持するために相応の厚みｄ１を確保しなければならないが、コネクタ２５では、磁極歯３ａにおける樹脂モールドほどには強度が要求されないのでその厚みｄ２をｄ１より薄くしても大きな影響はない。コネクタ２５における樹脂モールド６の厚みｄ２を薄くすることでコネクタ２５における樹脂量を低減し、第１実施例のレゾルバと同様の効果を得ることができる。即ち、コネクタ２５の厚みを薄くすることによって、樹脂モールド２６のステータコア半径方向の伸びがステータコア３によって抑制され、これにより樹脂モールド２６が熱膨張により引き出し線１４を引っ張る応力も小さくなる。

また、図３と図５を対比すると明らかなとおり、第２実施例のステータコア２ａでは、引き出し線１４は、樹脂モールド２６の厚みの段差Ｓに配索される分だけ長くなる。引き出し線１４が長くなることは、単純にそれ自体が、樹脂モールド２６の熱膨張による引っ張り応力に対する耐性を高める。

実施例で説明したレゾルバに関する留意点を述べる。第１実施例のステータ２の特徴であるコネクタ５の付け根のくびれ９と、第２実施例のステータ２ａの特徴であるコネクタ２５の厚みを薄くすることの両方を兼ね備えることも好適である。

くびれ９や厚みの薄いコネクタ２５は、樹脂の量が従来よりも少ないことにより、熱膨張で生じる引き出し線１４への引っ張り応力そのものが小さくなることも、引き出し線１４の破断を回避することに貢献する。

くびれ９が、応力低減構造の一態様に相当し、コネクタ２５の樹脂の厚みを薄くすることが、応力低減構造の別の一態様に相当する。

実施例のステータコア２、２ａは、その両面に樹脂モールドが形成されていた。樹脂モールドは、引き出し線が配索される側だけに形成されていてもよい。また、引き出し線１４は、樹脂モールドの表面に固着される代わりに、樹脂モールドに埋設されていてもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２、２ａ：レゾルバステータ
３：ステータコア
３ａ：磁極歯
４、２４：樹脂モールドのリング部
５、２５：樹脂モールドのコネクタ
６、２６：樹脂モールド
７：金属端子
９：くびれ
１２：コイル
１３：渡り線
１４：引き出し線
ｄ１：リング部における樹脂の厚み
ｄ２：コネクタにおける樹脂の厚み
α：線膨張係数

Claims (2)

1. 回転数を計測するレゾルバであり、
   リング状のステータコアであって内周面に複数の磁極歯が設けられているステータコアと、
   前記複数の磁極歯の夫々を覆っているとともに各磁極歯を覆っている部位をつなぐように前記ステータコアの少なくとも一方の端面に形成されているリング部を有する樹脂モールドと、
   前記樹脂モールドの上から前記複数の磁極歯に順次巻回されている巻き線と、
   を備えており
   前記樹脂モールドには、リング部から径方向外側に向かって突出するコネクタが設けられているとともに、当該コネクタに金属端子が取り付けられており、
   前記磁極歯に巻回されている前記巻き線から伸びている引き出し線が、前記金属端子に接続されているとともに、前記樹脂モールドの前記リング部及び前記コネクタに固着されており、
   前記樹脂モールドの前記リング部と前記コネクタの接続部分に、前記樹脂モールドのリング径方向の熱膨張によって引き出し線に加わる引張応力を低減するように、ステータコアのリング軸線方向からみて前記コネクタの前記リング部との付け根にくびれが設けられている、
   レゾルバ。
2. 前記くびれは、前記コネクタのリング部との付け根にて湾曲してくびれていることを特徴とする請求項１に記載のレゾルバ。

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