(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、特許文献1に記載された構造は、別々に作られた2つのレゾルバを用意し、それを、輪状カラーを用いて軸方向で結合する構造であり、周方向の位置決め精度の確保および部品の点数の増加という点で問題がある。このような背景において、本発明の目的は、周方向の位置決め精度の確保が容易であり、また部品の点数の増加を抑えることができるツインレゾルバ用のステータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
請求項1に記載の発明は、第1のステータ部と、第2のステータ部と、前記第1のステータ部と前記第2のステータ部の間に挟まれたスペーサ部とを備え、前記スペーサ部は、凹凸部が設けられた複数のスペーサ用鋼板を、前記凹凸部を互いに結合させることで積層された構造を有し、前記凹凸部を用いて前記第1のステータ部と前記スペーサ部との結合および前記第2のステータ部と前記スペーサ部との結合が行われている
ツインレゾルバ用のステータであって、前記第1のステータ部および前記第2のステータ部は、凹凸部が設けられた複数のステータ用鋼板を、前記凹凸部を互いに結合させることで積層された同一の構造であり、軸方向の一方のみに突出した凸部を備えた構造を有し、前記第1のステータ部および前記第2のステータ部は、一方に対して他方が軸方向で反転した状態で用いられ、前記第1のステータ部の前記凸部および前記第2のステータ部の前記凸部が前記スペーサ部に設けられた前記凹凸部の凹部に結合していることを特徴とす
る。
【0006】
請求項1に記載の発明によれば、スペーサ部の積層構造を得るためのスペーサ用鋼板の凹凸部を利用してスペーサ部と第1のステータ部の結合、およびスペーサ部と第2のスペーサ部の結合が行われる。このため、周方向における2つのレゾルバの位置関係を高い精度で合わすことができる。また、周方向における位置精度を追求するための特別な部品を使用しないので、部品の点数の増加を抑えることができる。
【0008】
また、2つのステータ部が備えた凸部を用いて、この2つのステータ部とスペーサ部との結合が行われる。また、ツインレゾルバ用のステータとして組み立てた状態において、軸方向に凸部が突出しない構造が得られる。軸方向外側に突出する凸部は、ステータの巻線装置への取り付けや、各種装置への取り付けに際しての障害となるが、上記の構成によれば、この問題が生じない。
【0009】
請求項
2に記載の発明は、請求項
1に記載の発明において、前記第1のステータ部および前記第2のステータ部の前記複数のステータ用鋼板は、一種類で積層した構造を有し、前記第1のステータ部および前記第2のステータ部の前記凸部が前記スペーサ部の前記凹凸部の前記凹部に結合していることを特徴とする。
【0010】
請求項
2に記載の発明によれば、第1および第2のステータ部を一種類の部材で構成するので、低コストが図れる。また、第1および第2のステータ部における鋼板の積層構造を実現するための凸部を利用して、スペーサ部との結合が行われる。このため、製造工程が簡素化され、また間にスペーサ部を介した状態で結合する第1のステータ部と第2のステータ部の周方向における位置決め精度を高く維持できる。
【0011】
請求項
3に記載の発明は、請求項1
または2に記載の発明において、前記第1のステータ部、前記第2のステータ部および前記スペーサ部が同じ鋼板を用いて構成されていることを特徴とする。請求項
3に記載の発明によれば、部品が共通化され、部品コストおよび部品の管理コストを抑えることができる。
【0012】
請求項
4に記載の発明は、請求項1乃至
3のいずれか一項に記載のツインレゾルバ用のステータを用いたことを特徴とするツインレゾルバである。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、周方向の位置決め精度の確保が容易であり、また部品の点数の増加を抑えることができるツインレゾルバ用のステータが提供される。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態におけるステータおよびツインレゾルバについて説明する。
【0016】
(ステータ)
図1には、ツインレゾルバ用のステータの分解斜視図が示されている。
図2には、ツインレゾルバ用のステータの積層構造を示す分解側断面図が示されている。
図3には、ツインレゾルバ用のステータを構成する3種類の部材のそれぞれを軸方向から見た平面図(A),(C),(E)と側断面図(B),(D),(F)が示されている。なお、
図2における側断面図は、後述する円環形状部に形成された凸部、凹部、貫通部の構造を判り易く示した図である。
【0017】
図1には、ツインレゾルバ用のステータ100が示されている。ステータ100は、上ステータ200、スペーサ300、下ステータ400により構成されている。上ステータ200、スペーサ300、下ステータ400は、軸方向で結合されてステータ100を構成している。上ステータ200と下ステータ400とは、同じ構造を有し、互いに表裏が反転された状態でスペーサ300の上面および下面に結合している。なお、上ステータ、下ステータと称するのは、便宜上の表現であり、実装にあたり、上ステータ200が重力方向で捉えた下側に位置していてもよい。すなわち、ツインレゾルバを横向きに配置した場合等を考えれば明らかなように、実際の使用状態は、必ずしも上ステータ200が上側にあり、下ステータ400が下側にある場合に限定されない。
【0018】
(上ステータ)
以下、上ステータ200について説明する。
図4には、上ステータの積層構造を示す側断面図が示されている。この側断面図も、後述する円環形状部に形成された凸部、凹部、貫通部の構造を判り易く示した図である。上ステータ200は、
図3に示すように2種類の第1のステータ片101と第2のステータ片102(以降、ステータ片101と102と呼ぶことがある)を軸方向で積層した構造を有している。ステータ片101と102は、電磁鋼板により構成され、後述する円環形状部に形成された凸部、凹部、貫通部の配置以外は同じ形状である。ステータ片101と102は、電磁鋼板を打抜き加工し、さらに型押し加工により
図3に示すような形状に加工することで得られる。上ステータ200は、1枚の第2のステータ片102と複数枚の第1のステータ片101を積層して構成している。
【0019】
以下、ステータ片101と102で共通する構造の部分を説明する。
図3に示すように、ステータ片101と102は、閉じた環状の円環形状部110を有している。円環形状部110の内側(軸中心側)には、磁極となる複数の突極120が配置されている。この例では、軸方向から見た等角な角度位置に14個の突極120が配置されている。各突極120は、円環形状部110の内側から軸中心の方向に延在する延在部121、延在部121の先端の部分であり、軸方向から見て略T字形状を有する先端部122を有している。
【0020】
次に、ステータ片101について説明する。ステータ片101の円環形状部110には、凹部111とその裏側の凸部111’が設けられている(
図3(B)参照)。凹部111は、型押しにより円環形状部110の一部を窪ませることで形成され、この凹部111が設けられることで、反対側が突出し、凸部111’が形成されている。つまり、凸部111’の裏側は凹部111となっている。凹部111および凸部111’は、周方向に沿った等角な位置に7個配置されている。また、凹部111および凸部111’は、周方向における突極120が配置されている位置に設けられている。
【0021】
ステータ片102は、その円環形状部110に、孔部112、凹部113、凸部113’、孔部114が設けられている。
図2および
図3に示すように、孔部112は、軸方向で貫通しており、ステータ片101の凸部111’が嵌るために設けられている。凹部113は、凸部113’を形成するために設けられている。すなわち、型押しにより円環形状部110の一部を窪ませることで凹部113を設け、その反対側を突出させることで、凸部113’が設けられている。上ステータ200側の凸部113’は、後述するスペーサ300側の凹部131に嵌合させるために設けられ、下ステータ400側の凸部113’は、スペーサ300の凹部132に嵌合させるために設けられている(
図2参照)。孔部114は、軸方向で貫通しており、後述するスペーサ300側の凸部132’を嵌合させるために設けられている(
図2参照)。なお、図では、孔部112の内径は、孔部114の内径よりも大きな寸法で描かれている。これは、後述するスペーサ300の円環形状部の幅がステータ片101と102の幅より狭く、また、孔部112の部分は、内周側に突極120がある関係で、軸方向から見た円環形状部110の幅の寸法が確保できるため、孔部114の部分と比較して、孔部112の内径を大きくしている。もし、スペーサ300の円環形状部の幅を広くできるようであれば、孔部112の内径を大きくすることができるため、この場合は、孔部114と同じ大きさにしても良い。
【0022】
図4に示すように、ステータ片101の積層は、上側のステータ片101の凸部111’を下側のステータ片101の凹部111に嵌合を繰り返すことで行なわれる。そして、一番端し(
図4の下端側)のステータ片101の凸部111’をステータ片102の孔部112に嵌合させることで、上ステータ200が構成されている。こうして、
図4に示す状態で積層したものが、
図2示す上ステータ200となる。
【0023】
(スペーサ)
次に、上ステータ200および下ステータ400と結合するスペーサ300について
図1〜
図3を参照して説明する。スペーサ300は、上ステータ200(下ステータ400)と同じ材料(電磁鋼板)を打抜き加工し、さらに型押し加工することで得たスペーサ片130を複数枚積層した構造を有している。ここで、スペーサ片130を構成する鋼板として、ステータ片101と102を構成する電磁鋼板と同じものを採用することで、部品の共通化が図られている。なお、ステータ片101と102には突極120を有しているが、このスペーサ片130には、突極を有していない。
【0024】
図3(E)には、スペーサ300を構成するスペーサ片130の平面図が示され、
図3(F)には、その側断面図が示されている。スペーサ片130は、略円環形状を有し、周方向に沿って交互に凹部131と凸部132’が設けられている。凹部131と凸部132’は、軸方向から見て等角な位置にそれぞれ7個づつ設けられている。凹部131は、型押しにより形成されたもので、凹部131を設けることで、その裏側に凸部131’が形成されている。また同様に、凹部132は、型押しにより形成されたもので、凹部132を設けることでその裏側に凸部132’が形成されている。
【0025】
図2に示すように、複数のスペーサ片130は、上側のスペーサ片130の凸部131’を下側のスペーサ片130の凹部131を嵌合させ、下側のスペーサ片130の凸部132’を上側のスペーサ片130の凹部132に嵌合させる構造を繰り返すことで積層され、スペーサ300が構成されている。
【0026】
(下ステータ)
下ステータ400は、上ステータ200と同じものである。
図1および
図2に示す状態において、上ステータ200の表裏を反転させたものが下ステータ400である。
【0027】
(ステータの組み立て)
以下、ステータ100を組み立てる手順を説明する。まず、上ステータ200、スペーサ300、下ステータ400を組み立てる。上ステータ200は、以下のようにして組み立てる。まず、
図4に示す位置関係で、複数のステータ片101を積層して結合する。この際、上側に位置するステータ片101の凸部111’を下側に位置するステータ片101の凹部111に嵌合させ、上下のステータ片101を結合する。また、一番下のステータ片101の凸部111’をステータ片102の孔部112に嵌合させる。こうして、
図2に示す上ステータ200の状態を得る。次に、図示省略したインシュレータを上ステータ200に装着する。インシュレータは、突極120の延在部121に巻回される巻線と突極120とを電気的に絶縁するための樹脂性の部材である。こうして、上ステータ200を得る(インシュレータ、および巻線は図示省略)。また、同様の工程により下ステータ400を得る。
【0028】
次に、
図2を参照してスペーサ300を組み立てる手順を説明する。まず、複数のスペーサ片130を用意する。そして、それを軸方向で重ね結合させる。この際、上側に位置するスペーサ片130の凸部131’を下側に位置するスペーサ片130の凹部131に嵌合させ、下側のスペーサ片130の凸部132’を上側のスペーサ片130の凹部132に嵌合させる。こうして、
図2に示すスペーサ300を得る。
【0029】
上ステータ200、スペーサ300、下ステータ400を得たら、それらを軸方向で重ね結合する。この際、
図2に示すように、上ステータ200の凸部113’をスペーサ300の凹部131に嵌合させ、スペーサ300の凸部132’を上ステータ200の孔部114に嵌合させる。また、下ステータ400の凸部113’をスペーサ300の凹部132に嵌合させ、スペーサ300の凸部131’を下ステータ400の孔部114に嵌合させる。
【0030】
以上の工程により、
図1および
図2に示す上ステータ200、スペーサ300および下ステータ400を軸方向において結合し、ツインレゾルバ用のステータ100を得る。なお、上述した工程の手順は、一例であり、手順の順序は例示したものに限定されるものではない。
【0031】
次に、ステータ100と図示省略したロータの位置関係について説明する。図示省略したロータは、ステータ100の内側の空間にステータ100に対してギャップを有し、相対的に回転が可能な状態で保持される。ここで、上ステータ200の内側に第1のロータコアが位置し、下ステータ400の内側に第2のロータコアが位置するようにロータの位置が決められる。第1のロータコアと第2のロータコアの形状は、通常のバリブルリアクタンス型レゾルバのロータにおけるものと同じで軸倍角に応じて突部を有する。例えば、軸倍角が3Xの場合、突部を3個等間隔に配置している。なお、第1のロータコアと第2のロータコアの軸倍角は同じであっても良いし、異なっていても良い。
【0032】
以上述べたように、本実施形態では、第1のステータ部の一例である上ステータ200と、第2のステータ部の一例である下ステータ400と、第1のステータ部と第2のステータ部の間に挟まれたスペーサ部の一例であるスペーサ300とを備えている。ここで、スペーサ300は、凹部131および凸部131’、凹部132および凸部132’が設けられた複数のスペーサ用鋼板であるスペーサ片130を、凹部131と凸部131’、更に凹部132と凸部132’とを互いに嵌合させることで積層された構造を有している。また、凹部131、132と凸部131’、132’を用いて、上ステータ部200とスペーサ300との結合および下ステータ400とスペーサ300との結合が行われている。
【0033】
また、上ステータ200および下ステータ400は、軸方向の一方のみに突出した凸部113’を備えた同じ構造を有し、上ステータ200および下ステータ400は、一方に対して他方が軸方向で反転した状態で用いられ、上ステータ200の凸部113’がスペーサ300に設けられた凹凸部の凹部131に嵌合し、下ステータ400の凸部113’がスペーサ300に設けられた凹凸部の凹部132に嵌合している。
【0034】
(優位性)
図1〜
図4に示す構造によれば、上ステータ200と下ステータ400とを同じ構造にできるので、部品の共通化が計られ、コストが抑えられる。また、打抜き加工された電磁鋼板を軸方向で重ね、凹凸および凸部の孔部への嵌め込みにより結合を行うので、製造工程が簡素化され、また組み立てに要する時間を短縮できる。
【0035】
また、上ステータ200、スペーサ300および下ステータ400を凹凸の嵌め込み構造および凸部の孔部への嵌め込み構造により結合しているので、周方向における位置決め精度を高く維持でき、周方向における組み立て精度のばらつきが抑えられる。レゾルバは、ロータの回転角を検出するセンサであり、またツインレゾルバは、2つのレゾルバでロータの回転角を検出するとともに故障等に対する冗長性を確保する目的で使用されるので、周方向における組み立て精度の確保は重要である。上記の構成によれば、スペーサ300として強度を確保できる電磁鋼板を積層したものを使用し、さらに嵌め込み構造により、上ステータ200および下ステータ400の周方向における位置精度を確保できるので、この点で非常に有利となる。
【0036】
また、上ステータ200と下ステータ400とは、スペーサ300と結合するための凸部113’を有するが、凸部113’が設けられた裏面側は、凸部が形成されていないので、上ステータ200と下ステータ400とを表裏を反転させた状態で使用することで、ステータ100として組み上げた状態において、
図2に示すように端面から軸方向に突出する部分が生じない。仮に、ステータ100の端面から軸方向に突出する部分があると、それがステータ100の各種装置等への組み付けに障害となるが、
図2に示す構造では、この問題が生じない。
【0037】
また、
図1および
図2に示すステータ100の構造では、ステータ100として組み上げた状態において、軸方向に離間して位置する上ステータ200の突極と下ステータ400の突極とに励磁コイルおよび検出コイルを構成する巻線の巻回作業、およびこの巻線を固定するためのワニスの塗布作業が行える。仮に、上ステータ200と下ステータ400とで、個別に巻線の巻回およびワニスの塗布の作業を行った後、スペーサ300と結合してもよいが、上述したステータ100を組み上げた状態で、巻線の巻回とワニスの塗布を1度に行えるので、製造コストを抑える上で有利となる。
【0038】
2.第2の実施形態
図5には、他の実施形態におけるツインレゾルバ用のステータの積層構造を示す分解側断面図が示されている。この場合、上ステータ200と下ステータ400は、第1の実施形態の場合と同じであるが、スペーサ300は、
図2に示される凹部132および凸部132’の代わりに、その位置に貫通した孔部134が設けられている。スペーサ300は、上側のスペーサ片130の凸部131’を下側のスペーサ片130の凹部131を嵌合させる構造を繰り返すことで積層され、スペーサ300が構成されている。そして、上ステータ200とスペーサ300との結合および下ステータ400とスペーサ300との結合において、凸部113’と孔部134が嵌合する。この場合、上ステータ200の孔部114とスペーサ300の凹部131の部分では、結合されていない。これは、第1の実施形態で必要以上の結合強度を有してしまう場合は、結合されていない箇所を設けることで、適正な結合強度を得ることができるとともにステータの組み立てを容易にすることができる。
【0039】
3.第3の実施形態
図6には、他の実施形態におけるツインレゾルバ用のステータの積層構造を示す分解側断面図が示されている。
図6には、上ステータ500、スペーサ600、下ステータ700が示されている。この態様においても上ステータ500と下ステータ700とは同じものが使用される。
【0040】
上ステータ500は、軸方向で積層された複数のステータ片501を有している。ステータ片501は、電磁鋼板を打抜き加工し、さらに型押し加工により凹凸構造を付与することで製造されている。ステータ片501は、凹部502、凹部502の裏側の凸部502’、凹部503、凹部503の裏側の凸部503’、孔部504を有している。上ステータ500において、積層されたステータ片501は、上側に位置するステータ片501の凸部502’が下側に位置するステータ片501の凹部502に嵌合し、また上側に位置するステータ片501の凸部503’が下側に位置するステータ片501の凹部503に嵌合する。なお、下ステータ700は、上ステータと同じ構造であり、図示する構造では、下ステータ700は、上ステータ500の表裏を反転させた状態で使用されている。なお、この実施形態では、第1の実施形態で説明したステータ片102のようなステータ片は必要とせず、ステータ片101のみで組み立てたような構成、すなわちステータ片501の一種類のみで、上ステータ、及び下ステータを構成できる。
【0041】
スペーサ600は、軸方向で積層された複数のスペーサ片601を有している。スペーサ片601は、ステータ片501を構成するのと同じ電磁鋼板を打抜き加工し、さらに型押し加工により凹凸構造を付与することで製造されている。スペーサ片601は、凹部602、凹部602の裏側の凸部602’、孔部603、凹部604、凹部604の裏側の凸部604’を有している。複数のスペーサ片601の積層は、上側に位置するスペーサ片601の凸部602’を下側に位置するステータ片601の凹部602に嵌合し、また上側に位置するスペーサ片601の凹部604に下側に位置するステータ片601の凸部604’を嵌合させることで行われている。
【0042】
上ステータ500とスペーサ600との結合は、凸部502’を凹部602に嵌合させ、凸部503’を孔部603に嵌合させ、凸部604’を孔部504に嵌合させることで行われている。また、下ステータ700とスペーサ600との結合は、凸部602’を孔部504嵌合させ、凸部503’を孔部603に嵌合させ、凸部502’を凹部604に嵌合させることで行われている。
【0043】
以上述べたように、第3の実施形態では、第1のステータ部の一例である上ステータ500および第2のステータ部の一例である下ステータ700は、一種類のステータ用鋼板よりなるステータ片501を複数積層した構造を有している。このため、部品の共通化が計られ、更なる低コスト化に有利となる。また、上ステータ500および下ステータ700の積層を行うための凹凸部を利用して、上ステータ500とスペーサ600との結合、および下ステータ700とスペーサ600との結合が行われるので、加工工数を減らした構造が得られる。また、上ステータ500、スペーサ600および下ステータ700を凹凸の嵌め込み構造および凸部の孔部への嵌め込み構造により結合しているので、周方向における位置決め精度を高く維持でき、周方向における組み立て精度のばらつきが抑えられる。
【0044】
(その他)
ステータ及びスペーサに形成された凸部、凹部、孔部の数は、例示した数に限定されず、組み立てられた状態で結合強度が確保できる数であればよい。本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。