JP6853149B2 - ステータ構造およびレゾルバ - Google Patents

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、リード線保持部と、端子とを備える。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。前記リード線保持部は、リード線が前記軸方向に向かうように保持される。前記端子は、前記軸方向の一方側に延在して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、径方向の一方側に延在し、前記リード線保持部に収容されて前記リード線が接続される接続部とを有し、前記絡げ部が前記ステータコアの外接円より内側に配置される。前記端子の前記絡げ部は、前記リード線が向かう方向と同じ方向に延在する。前記リード線保持部には、前記軸方向の一方側および前記径方向の一方側が断面略Ｌ字状に切り欠かれる切欠部が形成される。前記リード線は、前記切欠部の内部で前記接続部と接続された芯線が径方向に延在し、前記切欠部の内部で折り曲げられて、前記切欠部の内部で前記軸方向の他方側に延在する。前記芯線が前記軸方向の一方側に露出している。

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、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 図３は、実施形態に係るステータ構造の構成を示す下面図である。 図４は、実施形態に係るレゾルバの構成を示す上面図である。 図５は、リード線保持部にリード線を取り付ける際の様子を示す斜視図である。

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。

（ステータ構造の構成）
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〜図３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り、図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面図であり、図３は、実施形態に係るステータ構造１の構成を示す下面図である。

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、コイル３０と、リード線保持部４０と、端子５０（図２参照）とを備える。なお、図１に示すステータ構造１には、外部装置（図示せず）から延びるリード線１００が取り付けられている。

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２（図４参照）の回転軸と直交する方向であり、「軸方向」とは、ロータ２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２の回転方向と一致する方向である。

また、本体部１１には、複数の凹部１１ａと、複数の貫通孔１１ｂと、複数の貫通孔１１ｃとが、それぞれ周方向に等間隔に形成される。凹部１１ａは、本体部１１の外周部から内周側に凹んだ部位である。

貫通孔１１ｂは、本体部１１における凹部１１ａが設けられていない部位に形成され、軸方向に貫通し、周方向に長く延びた形状を有する。貫通孔１１ｂは、ステータ構造１を回転機器などに取り付ける場合に、ボルトなどが挿入されるネジ止め用の孔として機能する。

貫通孔１１ｃは、本体部１１の凹部１１ａに隣接して形成され、軸方向に貫通し、周方向に長く延びた形状を有する。貫通孔１１ｃの機能については後述する。

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、たとえば、ステータコア１０が内部に埋め込まれるようなインサート成形で形成され、ステータコア１０を軸方向の両側から覆っている。

コイル３０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３０は、励磁巻線と出力巻線とにより構成される。また、コイル３０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。

リード線保持部４０は、インシュレータ２０と一体で形成され、ステータコア１０の本体部１１に支持され、凹部１１ａに入り込むように配置される。リード線保持部４０には、軸方向の一方側（図では上側）および径方向の一方側（図では外周側）が断面略Ｌ字状に切り欠かれる切欠部４０ａが複数（実施形態では６個）形成され、かかる切欠部４０ａに外部装置から延びるリード線１００が挿入されて保持される。

図２に示す端子５０は、金属などの導電性の部材であり、複数（実施形態では６個）設けられる。端子５０は、リード線保持部４０に埋め込まれるように保持される。すなわち、リード線保持部４０は、端子５０を保持する端子台としても機能する。

端子５０は、絡げ部５０ａと、接続部５０ｂとを有する。絡げ部５０ａは、端子５０における内周側の端部に設けられ、軸方向の一方側（図では下側）に延在して、リード線保持部４０から突出して立設する。絡げ部５０ａには、対応するコイル３０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５０ａ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５０ａとを電気的に接続することができる。

たとえば、６個の端子５０の絡げ部５０ａには、励磁巻線の巻き始めと、励磁巻線の巻き終わりと、ｓｉｎ相出力巻線の巻き始めと、ｓｉｎ相出力巻線の巻き終わりと、ｃｏｓ相出力巻線の巻き始めと、ｃｏｓ相出力巻線の巻き終わりとがそれぞれ絡げられる。

接続部５０ｂは、端子５０における外周側の端部に設けられ、径方向に延在する。また、接続部５０ｂは平板状であり、上面が切欠部４０ａの内部で露出する。接続部５０ｂには、リード線保持部４０に保持されるリード線１００の先端部から露出する芯線１００ａが接続される。たとえば、かかる芯線１００ａを接続部５０ｂに抵抗溶接を施すことにより、リード線１００と端子５０とを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に示すように、リード線保持部４０がステータコア１０に形成される凹部１１ａに入り込むように配置されるとともに、図３に示すように、端子５０の絡げ部５０ａがステータコア１０の外接円Ｃより内側に配置される。これにより、リード線保持部４０および端子５０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、図１および図２に示すように、リード線保持部４０において、複数のリード線１００が軸方向に向かうように保持される。これにより、複数のリード線１００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１００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。

なお、実施形態では、図３に示すように、リード線保持部４０がステータコア１０の外接円Ｃから径方向における外側に一部はみ出している例について示したが、リード線保持部４０全体を外接円Ｃより内側に配置してもよい。これにより、リード線保持部４０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さらに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。

また、実施形態では、図２に示すように、端子５０の絡げ部５０ａを、リード線１００が向かう方向と同じ方向（図では下方向）に延在させるとよい。これにより、軸方向において絡げ部５０ａおよびリード線１００が向かう方向と反対側（図では上側）に、回転物などを設ける広いスペースを確保することができる。

したがって、実施形態によれば、回転電機への取り付け性をさらに向上させることができる。

また、実施形態では、図２に示すように、軸方向に貫通する貫通孔４０ｂがリード線保持部４０に形成される。ここで、ティース１２に巻回された巻線の末端を端子５０の絡げ部５０ａに絡げる際に、あらかじめ貫通孔４０ｂに図示しないたるみピンを挿入しておく。そして、かかるたるみピンで巻線を迂回させながら絡げ部５０ａに巻線の末端を絡げて、その後たるみピンを外すことにより、巻線に所定のたるみを形成することができる。

これにより、巻線が熱収縮する場合でも、形成されたたるみにより巻線が切れる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の信頼性を向上させることができる。

なお、かかる貫通孔４０ｂは、ステータコア１０の本体部１１に形成される貫通孔１１ｃに沿って形成される。また、貫通孔４０ｂは、図３に示すように、絡げ部５０ａが延在する側では３個の小さい貫通孔として形成される一方、図１に示すように、絡げ部５０ａが延在しない側では周方向に延びる１個の貫通孔として形成される。

さらに、図２などでは図示されていないが、絡げ部５０ａの周囲を覆い、絡げ部５０ａを保護する保護カバーが別途設けられていてもよい。

（ステータ構造およびレゾルバの組立工程）
つづいて、実施形態に係るステータ構造１およびレゾルバの組立工程について説明する。まず、鋼板が複数枚積層して構成されたステータコア１０を所定の金型にセットして、絶縁性樹脂でインサート成形することにより、ステータコア１０を軸方向の両側から覆うインシュレータ２０を形成する。

つづいて、ステータコア１０とインシュレータ２０とで構成される構造体に対して、ティース１２にコイル３０を巻回する。この工程では、各ティース１２に対して所定のターン数のコイル３０が巻回されるとともに、貫通孔４０ｂにたるみピンが挿入される。

そして、かかるたるみピンで巻線を迂回させながら所定の端子５０の絡げ部５０ａに所定の巻線の末端が絡げられ、ＴＩＧ溶接などが施される。その後、たるみピンが貫通孔４０ｂから外されて、ステータ構造１が得られる。

つづいて、図４に示すように、得られたステータ構造１の内側にロータ２を設けることにより、レゾルバ３が得られる。図４は、実施形態に係るレゾルバ３の構成を示す上面図である。実施形態に係るレゾルバ３は、ＶＲ（Variable Reluctance）型レゾルバであり、ロータ２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。

つづいて、リード線保持部４０に対してリード線１００を取り付ける。図５は、リード線保持部４０にリード線１００を取り付ける際の様子を示す斜視図である。図５に示すように、リード線１００を切欠部４０ａに挿入して、リード線１００の芯線１００ａを端子５０の接続部５０ｂ（図２参照）に当接させる。なお、この際、リード線１００は折り曲げられていない状態である。

そして、接続部５０ｂに当接した芯線１００ａに対して抵抗溶接を施す。具体的には、平板状の接続部５０ｂの反接合面の一部がリード線保持部４０から露出した露出部５０ｃ（図３参照）に、抵抗溶接用の電極を当接して、芯線１００ａを接続部５０ｂに溶着する。

ここで、実施形態では、図２に示したように、端子５０の接続部５０ｂが径方向に延在している。これにより、芯線１００ａを抵抗溶接する際に、特殊な作業台に固定して作業しにくい方向から抵抗溶接を施すことなく、ステータ構造１を作業台にそのまま置いて、上側から抵抗溶接を施すことができる。

したがって、実施形態によれば、接続部５０ｂを径方向に延在させることにより、ステータ構造１にリード線１００を組み付ける際の作業性を向上させることができる。

また、実施形態では、図５に示すように、リード線保持部４０において、切欠部４０ａが直線状に並んで形成される。これにより、リード線１００を切欠部４０ａから露出する端子５０の接続部５０ｂに抵抗溶接する際に、かかる抵抗溶接に用いられる電極を接続部５０ｂ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１００を組み付ける際の作業性を向上させることができる。

そして、芯線１００ａを接続部５０ｂに抵抗溶接した後、図１に示したように、リード線１００が切欠部４０ａの内部で軸方向に沿うように折り曲げられ、切欠部４０ａの内部で保持される。このように、断面Ｌ字状の切欠部４０の内部でリード線１００を折り曲げることにより、リード線１００を軸方向に簡単に折り曲げることができる。

ここまで示した工程により、ステータ構造１およびレゾルバ３の組立工程が完了する。なお、上述の実施形態では、ロータ２をステータ構造１に取り付けた後にリード線１００をステータ構造１につなげる例について示したが、リード線１００をステータ構造１につなげた後にロータ２をステータ構造１に取り付けてもよい。

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が一体で形成された例について示したが、インシュレータ２０を軸方向に２つに分割して形成し、かかる２つのインシュレータでステータコア１０を挟み込むように設けてもよい。

また、実施形態では、軸方向の両側からコイル３０を覆って保護するコイルカバーは特に設けられていないが、かかるコイルカバーを別途設けてもよい。さらに、実施形態では、インナーロータ型のレゾルバ３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３０と、リード線保持部４０と、端子５０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３０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。リード線保持部４０は、リード線１００が軸方向に向かうように保持される。端子５０は、軸方向に延在してコイル３０を構成する巻線の末端が絡げられる絡げ部５０ａと、リード線保持部４０に収容されてリード線１００が接続される接続部５０ｂとを有し、絡げ部５０ａがステータコア１０の外接円Ｃより内側に配置される。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５０の絡げ部５０ａは、リード線１００が向かう方向と同じ方向に延在する。これにより、回転電機への取り付け性をさらに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５０の接続部５０ｂは、径方向に延在する。これにより、ステータ構造１にリード線１００を組み付ける際の作業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、リード線保持部４０には、軸方向の一方側および径方向の一方側が断面略Ｌ字状に切り欠かれる切欠部４０ａが形成され、切欠部４０ａの内部で接続部５０ｂと接続された芯線１００ａが径方向に延在し、切欠部４０ａの内部で折り曲げられて、切欠部４０の内部で軸方向に延在する。これにより、リード線１００を軸方向に簡単に折り曲げることができる。

また、実施形態に係るレゾルバ３は、ロータ２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３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、２ ロータ、３ レゾルバ、１０ ステータコア、１１ 本体部、１１ａ 凹部、１２ ティース、２０ インシュレータ、３０ コイル、４０ リード線保持部、４０ａ 切欠部、５０ 端子、５０ａ 絡げ部、５０ｂ 接続部、１００ リード線、１００ａ 芯線

Claims (3)

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、
   リード線が前記軸方向に向かうように保持されるリード線保持部と、
   前記軸方向の一方側に延在して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、径方向の一方側に延在し、前記リード線保持部に収容されて前記リード線が接続される接続部とを有し、前記絡げ部が前記ステータコアの外接円より内側に配置される端子と、
   を備え、
   前記端子の前記絡げ部は、前記リード線が向かう方向と同じ方向に延在し、
   前記リード線保持部には、前記軸方向の一方側および前記径方向の一方側が断面略Ｌ字状に切り欠かれる切欠部が形成され、
   前記リード線は、前記切欠部の内部で前記接続部と接続された芯線が径方向に延在し、前記切欠部の内部で折り曲げられて、前記切欠部の内部で前記軸方向の他方側に延在し、
   前記芯線が前記軸方向の一方側に露出している、
   ステータ構造。
2. 前記ステータコアは、前記本体部の外周部から内周側に凹む複数の凹部を形成し、
   前記リード線保持部は、前記ステータコアの前記凹部に配置される、
   請求項１に記載のステータ構造。
3. ロータと、
   請求項１または２に記載のステータ構造と、
   を備える、レゾルバ。

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