JP6834695B2

JP6834695B2 - レゾルバステータ

Info

Publication number: JP6834695B2
Application number: JP2017068133A
Authority: JP
Inventors: 健登竹内
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2037-03-30
Also published as: CN108696087A; CN108696087B; US20180287474A1; JP2018170909A; US10763731B2

Description

本発明は、レゾルバのステータに関し、特にその構造に関する。

電動機のロータなど、軸回りに回転する回転体の回転位置を検出するレゾルバが知られている。例えば、電動機に設けられたレゾルバは、電動機のロータと共に回転するレゾルバロータと、レゾルバロータの周囲に配置され電動機のステータに対して固定的に配置されたレゾルバステータを有する。レゾルバロータのレゾルバステータに対する回転位置を検出することにより、電動機のロータのステータに対する位置を検出することができる。

レゾルバステータは、電動機のステータが固定された構造体、例えば電動機のケースに固定される。レゾルバステータのケースに対する位置決めに、ノックピンを用いることができる。下記特許文献１には、ノックピン（５０）を用いて電動機ケース（１８）に位置決めされたレゾルバステータ（３０）が示されている。レゾルバステータ（３０）は、ステータコイル（３８）を覆う樹脂製のカバー部材（４０）を有する。カバー部材（４０）には、ノックピン（５０）の後端に対応する位置に、ノックピン（５０）の抜けを防止する止め部（５８）が設けられている。なお、上記の（）内の符号は、下記引用文献１で用いられた符号であり、本願の実施形態の説明で用いられる符号とは関連しない。

特開２０１５−０２３６２２号公報

レゾルバステータのコアに隣接する金属製の部材、例えばコアを覆う金属製のカバーを設け、この部材でノックピンの抜けを防止する場合、この部材とノックピンの距離が近いと、ノックピンが受信した周囲の電磁ノイズがカバーを介してレゾルバステータのコアに進入し、レゾルバの出力信号にノイズが混入することがあった。

本発明は、ノックピンの抜けを防止し、かつノックピンからの電磁ノイズの進入を抑制することを目的とする。

本発明に係る装着対象構造体に装着されるレゾルバステータは、装着対象構造体に設けられた結合穴に挿入されたノックピンに係合する係合溝が設けられたステータコアと、ステータコアのヨーク部を覆う金属製のレゾルバカバーとを有し、レゾルバカバーは、ノックピン端面に対向するノックピン対向部を有し、ノックピン対向部は、ノックピン端面の一部のみに対向し、ノックピンの抜けを防止する、レゾルバステータである。

本発明に係る装着対象構造体に装着される他のレゾルバステータは、装着対象構造体に設けられた結合穴に挿入されたノックピンに係合する係合溝が設けられたステータコアと、装着対象構造体の裏側から装着対象構造体およびステータコアを貫通するボルトとねじ結合し、装着対象構造体と協働してステータコアを挟持し固定する金属製の固定プレートとを有し、固定プレートは、ノックピン端面に対向するノックピン対向部を有し、ノックピン対向部は、ノックピン端面の一部のみに対向し、ノックピンの抜けを防止する、レゾルバステータである。

また、ノックピン端面の、ノックピン対向部が対向する部分の面積は、ノックピン端面の面積の４０パーセント以下とすることができる。

また、ノックピン対向部は、ノックピン端面から離間して配置されるようにできる。

また、ノックピン端面とノックピン対向部の離間距離を、ノックピンの、結合穴に挿入された部分の長さ未満とすることができる。

ノックピン対向部がノックピン端面の一部のみに対向するようにしたので、ノックピンの抜けを防止しつつ、ノックピンからの電磁ノイズの進入を抑制することができる。

本発明に係るレゾルバおよびその周囲の概略構成を示す断面図である。レゾルバステータおよびその周囲のＡ方向矢視図であり、レゾルバカバーを取り除いた状態を示す図である。レゾルバカバーが装着されたレゾルバステータおよびその周囲のＡ方向矢視図である。レゾルバカバーの他の態様を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１は、電動機１０に備えられたレゾルバ１２を示す断面図である。電動機１０は、レゾルバ１２の周囲の構造のみが示されている。

電動機１０は、電動機ロータ１４と、電動機ロータ１４を取り囲むように配置される電動機ステータ１６を有する。電動機ロータ１４は、電動機１０の出力軸となるロータシャフト１８と結合され、両者は一体となって回転する。電動機ロータ１４および電動機ステータ１６は、共に電動機ケース２０内に収められている。電動機ケース２０は、ロータシャフト１８を回転可能に支持する軸受２２が配置されたエンドケース２４を含む。図１においては、ロータシャフト１８の一端のみが示されているが、他端も軸受により回転可能に支持されている。電動機ステータ１６は、電動機コイル２６と、電動機コイル２６が巻装される電動機ステータコア２８を有し、電動機ケース２０に固定配置される。

レゾルバ１２は、ロータシャフト１８に固定されたレゾルバロータ３０と、電動機ケース２０、特にエンドケース２４に装着され、固定されるレゾルバステータ３２を有する。レゾルバロータ３０は、楕円形の板形状を有し、この楕円形のレゾルバロータ３０の回転中心は、ロータシャフト１８の回転軸線上に位置する。ロータシャフト１８が回転すると、レゾルバロータ３０も一体となって回転する。レゾルバロータ３０は、電磁鋼板を回転軸線の方向に積層して形成される。レゾルバステータ３２は、概略円環形状であり、レゾルバロータ３０の外周を取り囲むように配置される。また、レゾルバステータ３２は、エンドケース２４に設けられた複数の円弧壁３４内に収められるように配置される（図２，３参照）。複数の円弧壁３４は、ロータシャフト１８の回転軸線を中心とする同一円周上に配置され、これらの円弧壁３４の内壁面にレゾルバステータ３２の外周側面が接することにより、レゾルバステータ３２の径方向の位置決めがなされる。

レゾルバステータ３２は、円環形状のヨーク部３６およびヨーク部３６の内周から内側に向けて延びるティース３８を有するステータコア４０と、ティース３８に巻き付くように装着されるレゾルバコイル４２とを有する。ステータコア４０は、レゾルバロータ３０の回転軸線の方向に電磁鋼板を積層して形成される。ティース３８は、ヨーク部３６の内周に、周方向に沿って複数個が配置されている。

レゾルバコイル４２は、励磁用コイルと２個の検出用コイルの３種のコイルを含む。２個の検出用コイルは、電動機１０の電気角で９０°の間隔を開けて配置された２個のティース３８にそれぞれ装着されている。励磁用コイルに交流電流を印加すると、２個の検出用コイルに電流が誘導される。

ロータシャフト１８の回転に伴ってレゾルバロータ３０が回転すると、楕円形のレゾルバロータ３０の外周面と、ステータコア４０のティース先端とのギャップが周期的に変化する。このため、検出用コイルに誘導される電流が周期的に変化する。この検出用コイルを流れる電流の変化から、レゾルバステータ３２に対するレゾルバロータ３０の回転位置が算出される。レゾルバステータ３２は電動機ケース２０に固定されており、またレゾルバロータ３０は電動機ロータ１４と一体に回転するので、レゾルバ１２は電動機ケース２０を基準とした電動機ロータ１４の回転位置を検出することができる。

レゾルバロータ３０の形状は、前述の楕円に限られず、回転に伴って、その外周側面とステータコア４０のティース先端とのギャップが周期的に変化する形状であればよい。例えば、中心が回転中心からずれて位置する円板形状とすることもできる。

レゾルバコイル４２は、少なくとも一部がコイルケース４４に収容されている。このレゾルバ１２においては、コイルケース４４は、ステータコア４０に沿う円環形状であり、ステータコア４０の表裏に配置される。コイルケース４４は樹脂製とすることができる。

レゾルバステータ３２のヨーク部３６を覆うように、エンドケース２４の反対側の面にレゾルバカバー４６が配置される。レゾルバカバー４６の材質は金属であり、特に鋼とすることができる。レゾルバカバー４６は、ヨーク部３６に対応した円環板形状であり、内周縁には、コイルケース４４の外周面に当接するフランジ４８が設けられている。また、レゾルバカバー４６とヨーク部３６の外周縁は一致しており、両者共に円弧壁３４の内壁面に当接している。レゾルバカバー４６には、ねじ穴を有するボス部５０が設けられる。ボス部５０のねじ穴には、エンドケース２４の裏面側から貫通するボルト５２のねじ部がねじ結合する。エンドケース２４には、ボルト５２が貫通する貫通孔５４が形成されており、またステータコア４０にもボルト５２が貫通する長穴５６が形成されている（図２参照）。長穴５６は、周方向に延びており、これによりレゾルバステータ３２を周方向にある角度範囲で動かすことができるようにしている。ボルト５２を締めると、ステータコア４０は、レゾルバカバー４６とエンドケース２４に挟持され、電動機ケース２０に固定される。このレゾルバ１２は、３本のボルト５２を用いて固定されている。このように、レゾルバカバー４６は、電動機ケース２０と協働してステータコア４０を挟持し固定する固定プレートとして機能する。

図２および図３は、レゾルバステータ３２およびその周囲を図１に示す矢印Ａの方向に視た状態を示す図である。図２は、レゾルバカバー４６を取り除いた状態を示している。以下においては、図１と、図２，３を参照して説明する。

ステータコア４０には、エンドケース２４に立設されたノックピン５８と係合する係合溝６０が設けられている。係合溝６０は、ヨーク部３６の外周縁から径方向内側に向けて形成され、またヨーク部３６の厚さ方向（電動機ロータの回転軸線に沿う方向）全体にわたって設けられている。ノックピン５８は、エンドケース２４に設けられた結合穴６２に挿入され、エンドケース２４に一端が突出した立設された状態にある。ノックピン５８は円柱形状を有し、材質は、金属であり、特に鋼とすることができる。ノックピン５８と係合溝６０の周方向の寸法は、隙間を有するように設定されている。これにより、ボルト５２を若干緩め、レゾルバステータ３２を仮止めした状態で、レゾルバステータ３２を周方向に若干動かせるようにしている。これにより、レゾルバステータ３２の周方向位置の微調整を可能としている。

レゾルバカバー４６の、ノックピン５８および係合溝６０に対応する位置には、外周縁から内側に向けて切り欠き６４が設けられている。切り欠き６４の底縁６４ａは周方向に延び、切り欠き６４は、底縁６４ａがノックピン５８の端面５８ａを横切るように形成されている。これにより、ノックピン端面５８ａの一部にレゾルバカバー４６が対向し、他の部分ではノックピン端面５８ａがレゾルバカバー４６に覆われずに開放されている。言い換えれば、レゾルバカバー４６のノックピンに対向する部分（ノックピン対向部）は、ノックピン端面５８ａの一部のみに対向している。

レゾルバカバー４６がノックピン端面５８ａに対向していることにより、ノックピン５８が結合穴６２から抜けることを防止している。ノックピン５８は、圧入により結合穴６２に固定されたとしても、条件によっては、抜けることが考えられる。例えば、電動機ケース２０がアルミ合金製、ノックピン５８が一般的な鋼製である場合、電動機の発熱による熱膨張によって、ノックピン５８がすきまばめの状態となる場合がある。アルミ合金の熱膨張率は、一般鋼のそれより大きく、高温になると、結合穴６２の内径がノックピン５８の外径より大きく膨張する。このため、これらのはめあい寸法が、しまりばめ状態から、すきまばめ状態となって緩み、ノックピン５８が抜ける可能性がある。電動機１０が車両に搭載されるものである場合、車両の振動によってもノックピンが緩む場合がある。これらのノックピン５８の抜けに対し、レゾルバカバー４６にノックピン端面５８ａに対向する部分を設けることにより、この部分でノックピン５８の端を押さえ、抜けを防止できる。ノックピン端面５８ａと、これに対向するレゾルバカバー４６の離間距離が、ノックピン５８が結合穴６２に埋め込まれる深さ未満とすることにより、ノックピン５８の抜けを防止できる。

レゾルバ１２の周囲に配置された電動機コイル２６に電流が流れると周囲に変動する磁界が発生し、この磁界が、ステータコア４０内に誘起される磁束に影響を与える場合がある。レゾルバカバー４６が金属製であることで、電動機１０による外部の磁界をある程度遮蔽することができる。一方で、ノックピン５８がアンテナのように機能し、外部の磁界によるノイズを増幅する場合があり、このノイズがレゾルバカバー４６を介してステータコア４０に進入することがある。このノイズは、電動機ロータ１４の回転位置の検出の精度を低下させる。

このレゾルバ１２においては、レゾルバカバー４６がノックピン端面５８ａの一部にのみ対向していることにより、ノイズの進入を少なくしている。レゾルバカバー４６とノックピン端面５８ａが対向する面積が小さいため、ノックピン端面５８ａの全体に対向している場合に比べ、ノックピン５８からレゾルバカバー４６に進入するノイズを低減することができる。ノックピン端面５８ａの、ノックピン対向部が対向する部分の面積は、ノックピン端面５８ａ全体の面積の４０パーセント以下である。また、レゾルバカバー４６は、ノックピン端面５８ａから離間していることが好ましい。離間していることによっても、ノイズの進入が抑制される。

図４は、ノイズの進入を抑えるための他の態様を示す図である。この態様は、レゾルバカバーの形状が前述のレゾルバカバー４６と異なる。他の構成については前述のものと同様である。この態様のレゾルバカバー６６は、前述の切り欠き６４を設ける代わりに、屈曲されてレゾルバカバー６６の他の部分よりもノックピン端面５８ａからノックピンの軸線方向に離された離間部６８を有する。これにより、ノックピン端面５８ａとレゾルバカバー６６の距離が離れ、離間部６８が形成されていない平らなレゾルバカバーに比べ、ノックピン５８からレゾルバカバー４６に進入するノイズを低減することができる。このときも、ノックピン端面５８ａと、これに対向するレゾルバカバー６６の離間部６８との距離が、ノックピン５８が結合穴６２に埋め込まれる深さ未満とすることにより、ノックピン５８の抜けを防止できる。

１０電動機、１２レゾルバ、１４電動機ロータ、１６電動機ステータ、１８ロータシャフト、２０電動機ケース（装着対象構造体）、２２軸受、２４エンドケース、２６電動機コイル、２８電動機ステータコア、３０レゾルバロータ、３２レゾルバステータ、３４円弧壁、３６ヨーク部、３８ティース、４０ステータコア、４２レゾルバコイル、４４コイルケース、４６レゾルバカバー（固定プレート）、４８フランジ、５０ボス部、５２ボルト、５４貫通孔、５６長穴、５８ノックピン、５８ａノックピン端面、６０係合溝、６２結合穴、６４切り欠き、６４ａ底縁、６６レゾルバカバー（固定プレート）、６８離間部。

Claims

装着対象構造体に装着されるレゾルバステータであって、
装着対象構造体に設けられた結合穴に挿入されたノックピンに係合し、周方向においてノックピンとの間に隙間が形成される係合溝が設けられたステータコアであって、周方向に延びる長穴が形成されたステータコアと、
装着対象構造体の、ステータコアが配置された側とは反対側から、装着対象構造体に設けられた貫通孔およびステータコアの長穴を貫通するよう挿入されたボルトとねじ結合し、装着対象構造体と協働してステータコアを挟持し固定する金属製の固定プレートであって、ノックピン端面に対向するノックピン対向部を有する固定プレートと、
を有し、
ノックピン対向部は、ノックピン端面の一部のみに対向し、ノックピンの抜けを防止する、
レゾルバステータ。
ノックピン端面の、ノックピン対向部が対向する部分の面積は、ノックピン端面の面積の４０パーセント以下である、請求項１に記載のレゾルバステータ。
ノックピン対向部は、ノックピン端面から離間して配置されている、請求項１から２のいずれか１項に記載のレゾルバステータ。
ノックピン端面とノックピン対向部の離間距離が、ノックピンの、結合穴に挿入された部分の長さ未満である、請求項３に記載のレゾルバステータ。