特許 5988573 ＶＲ型レゾルバ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5988573

(24)【登録日】2016年8月19日

(45)【発行日】2016年9月7日

(54)【発明の名称】ＶＲ型レゾルバ

(51)【国際特許分類】

   H02K 24/00 20060101AFI20160825BHJP

   H02K 3/46 20060101ALI20160825BHJP

【ＦＩ】

   H02K24/00

   H02K3/46 B

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2011-280698(P2011-280698)

(22)【出願日】2011年12月22日

(65)【公開番号】特開2013-132146(P2013-132146A)

(43)【公開日】2013年7月4日

【審査請求日】2014年11月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096884

【弁理士】

【氏名又は名称】末成 幹生

(72)【発明者】

【氏名】落合 貴晃

(72)【発明者】

【氏名】白▲柳▼ 秀明

【審査官】 田村 耕作

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１６４５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１８０１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１８７７８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１５８０１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６１８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２７８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１２９１３１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−０６７３１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ２４／００

Ｈ０２Ｋ ３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の突極を備えたステータコアと、前記ステータコアを両側から挟む第１のインシュレータおよび第２のインシュレータと、前記第１のインシュレータおよび前記第２のインシュレータを介して前記ステータコアの前記複数の突極に巻回されたコイルとを有する環状のステータと、
前記ステータの内側に配されるロータと、
前記ステータを内側に収納し、前記ステータを筒状の筐体に嵌め込むハウジングと、
を備え、
前記第１のインシュレータが前記ハウジングに同軸的に一体成形されているＶＲ型レゾルバにおいて、
前記第２のインシュレータに端子基台部を設け、前記端子基台部に、軸線方向に突出する複数の端子ピンを円周方向に沿って配置するとともに、前記端子ピンと導通し半径方向外方へ突出する複数の外部端子を円周方向に沿って配置し、前記ハウジングに、円周方向に沿って延在する切欠きを設け、前記外部端子を前記切欠きに臨ませ、前記外部端子の最外端は前記ハウジングの外周よりも内径側に位置していることを特徴とするＶＲ型レゾルバ。

【請求項2】

前記第１のインシュレータと前記第２のインシュレータの互いの対向面のいずれか一方にボス部が形成され、他方に該ボス部に嵌合する結合用孔が形成され、前記結合用孔に前記ボス部を嵌合させて前記第１のインシュレータと前記第２のインシュレータとが結合されていることを特徴とする請求項１に記載のＶＲ型レゾルバ。

【請求項3】

前記ハウジングには、測定対象機器との角度位置を合わせる位置決め手段が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＶＲ型レゾルバ。

【請求項4】

前記第２のインシュレータに温度検出手段が取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＶＲ型レゾルバ。

【請求項5】

前記外部端子は、板状をなすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＶＲ型レゾルバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータの回転角度の検出等に用いられるＶＲ型レゾルバ（バリアブルリラクタンス型レゾルバ）に関する。

【背景技術】

【0002】

上記ＶＲ型レゾルバは、一般に、環状のステータと、ステータの内側に配されるロータとを主体とする構造となっている。ステータは、軟磁性材料をプレス抜きして得た薄板材からなる環状のヨーク部材を複数枚積み重ねて構成した環状のステータコアを、両端面側から絶縁性を有する第１のインシュレータと第２のインシュレータで挟み込み、ステータコアの内周面に形成された複数の突極に、各インシュレータを介してコイルを巻回した構成となっている。

【0003】

このようなレゾルバは、筒状の筐体内にモータ等の測定対象機器と同時に収納されて取り付けられる場合がある。すなわちレゾルバを筐体内に固定する必要があり、そのためにはレゾルバの外周面に取り付け用のネジ穴などを設ける必要がある。ところがこのような取り付けの場合は、レゾルバ本体の外周に取り付けのためのスペースが必要となり、車載などの限られたスペースへの取り付けにおいてはその空間が取れない場合がある。このような問題に鑑み、レゾルバ本体と取り付けのためのハウジングを一体にしたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−１６４５３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１では、ステータコアと端子板をインサート成形可能な金型として、ハウジングと絶縁のためのインシュレータと端子基台部を一体成形し、その後巻き線を行うことでレゾルバ本体とハウジングを一体に構成することができるとしている。ところで、測定対象機器とレゾルバを筒状の筐体内に嵌め込んで取り付ける場合には筐体とハウジングの外形形状が一致している必要があるが、上記特許文献１ではステータコアと端子板をインサート成形しているため金型が複雑になり、外部との接続箇所である端子基台部の周辺にはハウジング機能を形成できないという問題が生じる。また、ステータコアや端子板といった金属をインサート成形することによって生じる樹脂の冷却速度の違いにより寸法精度が犠牲になり、レゾルバが取り付けられる機器との軸合わせが容易ではないという問題を招く場合がある。

【0006】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、レゾルバ本体とハウジングを一体的に構成することができ、レゾルバが取り付けられる機器側に余分なスペースを要せず、機器と同軸的に組み合わせることを容易とするＶＲ型レゾルバを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の請求項１に記載のＶＲ型レゾルバは、複数の突極を備えたステータコアと、前記ステータコアを両側から挟む第１のインシュレータおよび第２のインシュレータと、前記第１のインシュレータおよび前記第２のインシュレータを介して前記ステータコアの前記複数の突極に巻回されたコイルとを有する環状のステータと、前記ステータの内側に配されるロータと、前記ステータを内側に収納し、前記ステータを筒状の筐体に嵌め込むハウジングと、を備え、前記第１のインシュレータが前記ハウジングに同軸的に一体成形されているＶＲ型レゾルバにおいて、前記第２のインシュレータに端子基台部を設け、前記端子基台部に、軸線方向に突出する複数の端子ピンを円周方向に沿って配置するとともに、前記端子ピンと導通し半径方向外方へ突出する複数の外部端子を円周方向に沿って配置し、前記ハウジングに、円周方向に沿って延在する切欠きを設け、前記外部端子を前記切欠きに臨ませ、前記外部端子の最外端は前記ハウジングの外周よりも内径側に位置していることを特徴とする。

【0008】

請求項１に記載の発明によれば、ハウジングと一体成形した第１のインシュレータにステータコアと第２のインシュレータを組み込んで、第１のインシュレータと第２のインシュレータで絶縁されたステータコアの突極にコイルを巻回することにより、ステータがハウジングと一体化したＶＲ型レゾルバを得ることができる。そして、測定対象機器とレゾルバ本体を筒状の筐体内に取り付ける場合には、その筐体内にハウジングを嵌め込むだけで、筐体と同軸に組み付ける軸合わせを容易に行うことができる。

【0009】

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記第１のインシュレータと前記第２のインシュレータの互いの対向面のいずれか一方にボス部が形成され、他方に該ボス部に嵌合する結合用孔が形成され、前記結合用孔に前記ボス部を嵌合させて前記第１のインシュレータと前記第２のインシュレータとが結合されている形態を含む。

【0010】

請求項３に記載の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記測定対象機器との角度位置を合わせる位置決め手段が設けられている形態を含む。

【0011】

請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記第２のインシュレータに温度検出手段が取り付けられている形態を含む。
請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記外部端子は、板状をなす形態を含む。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、レゾルバ本体とハウジングを一体的に構成することができ、レゾルバが取り付けられる機器側に余分なスペースを要せず、機器と同軸的に組み合わせることを容易とするＶＲ型レゾルバが提供されるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係るＶＲ型レゾルバの分解斜視図である。

【図2】同レゾルバの組み立て状態の斜視図である。

【図3】同レゾルバの側面図である。

【図4】同レゾルバのロータを除いた状態の平面図である。

【図5】図４のV−V線矢視断面図である。

【図6】図５のVI部拡大図である。

【図7】一実施形態のレゾルバを筐体に組み込まれるモータに取り付ける状態を示す斜視図である。

【図8】サーミスタを示すためのステータの一部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（構成）
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
図１は一実施形態に係るＶＲ型レゾルバ（以下、レゾルバ）１の分解斜視図であり、図２、図３はそれぞれレゾルバ１の組み立て状態の斜視図、側面図である。一実施形態のレゾルバ１は、環状のステータ１０と、ステータ１０の内側に配される環状のロータ２０と、ステータ１０を内側に収納する円筒状のハウジング３０とから構成される。ステータ１０は、ステータコア１００と、このステータコア１００を軸方向両側から挟んで組み込まれる２つのインシュレータ、すなわち第１のインシュレータ１１０と第２のインシュレータ１２０と、第１のインシュレータ１１０と第２のインシュレータ１２０で絶縁されたステータコア１００の複数の突極１０１に巻回されるコイル１３０から構成される。
（各部の特徴）

【0015】

（ステータコア・ロータ）
ステータ１０の主体をなすステータコア１００は、軟磁性材料（例えば、珪素鋼板）からなる板材を環状に打抜き加工したものを軸方向に複数積層して構成されたもので、内周部には、径方向の内側に向かって延び磁極として機能する複数の突極１０１が周方向に等間隔に形成されている。突極１０１の先端部は周方向に湾曲しており、その先端面は、ロータ２０の外周面に対向する突極面１０２が形成されている。ロータ２０は、軟磁性材料（例えば、珪素鋼板）からなる板材を環状に打抜き加工したものを軸方向に複数積層して構成されたもので、内周面は単純な真円状に形成され測定対象機器の回転軸に固定される。外周面は周方向に等間隔をおいて複数の円弧状の凸部２０１が形成されて凹凸状に形成されている。

【0016】

（ハウジング）
ハウジング３０は樹脂等の絶縁性を有する材料によって円筒状に成形されたもので、一端側（ここでは上側とする）には、周方向に、ある程度の長さを有する複数の切欠き３０１が形成されている。本実施形態の図示例では切欠き３０１は２箇所に形成されているが、切欠き３０１は２箇所に限定されることは無く、１箇所でも良く、また、３箇所以上に設けても良い。切欠きは、後述する外部端子１２４の露出に使用される。

【0017】

（第１のインシュレータ）
ハウジング３０の内周面には、環状の第１のインシュレータ１１０が一体成形されている。第１のインシュレータ１１０の内周縁はハウジング３０と同軸的に形成されており、その内縁には、ステータコア１００の突極１０１の側面を絶縁する壁１１２と端面方向に突出する複数の鍔部１１１が、周方向に等間隔に形成されている。突極１０１の側面を絶縁する壁１１２と鍔部１１１の位置および数は、ステータコア１００の突極１０１に対応して形成されている。

【0018】

（第２のインシュレータ）
第２のインシュレータ１２０は第１のインシュレータ１１０と対をなすものであって、ハウジング３０と同じく樹脂等の絶縁性を有する材料によって環状に成形されている。第２のインシュレータ１２０はハウジング３０の内側に収納可能で、ハウジング３０の内周よりも小さい径となっている。

【0019】

第２のインシュレータ１２０の内周縁には、ステータコア１００の突極１０１の側面を絶縁する壁１２９と上側に突出する複数の鍔部１２１が、周方向に等間隔に形成されている。第２のインシュレータ１２０の突極１０１の側面を絶縁する壁１２９と鍔部１２１の位置および数も、ステータコア１００の突極１０１に対応して形成されている。

【0020】

また、第２のインシュレータ１２０の外周縁の一部には、後述する外部端子の数に応じた長さで、上側に突出する端子基台部１２２が形成されている。

【0021】

端子基台部１２２の内側部分には、周方向に沿って複数の端子ピン１２３が所定の間隔をおいて立設されている。また、端子基台部１２２の外周側には、各端子ピン１２３に対応して導通する複数の外部端子１２４が、周方向に並んだ状態でインサート成形されている。なお、端子ピン１２３と外部端子１２４はひとつの部品で形成されている。

【0022】

外部端子１２４が配列された領域が、ハウジング３０の切欠き３０１内に入り込むことが可能な大きさに、端子基台部１２２の長さは設定されている。

【0023】

（製造）
ステータ１０は、ステータコア１００をハウジング３０内の第１のインシュレータ１１０の絶縁用の壁１１２にステータコア１００の突極１０１を対応させ組み込まれる。そのステータコア１００の上方から第２のインシュレータ１２０が、絶縁用の壁１２９を突極１０１に対応させながら組み込まれる。このとき第２のインシュレータ１２０の端子基台部１２２は、ハウジング３０の切欠き３０１に合わせて設置される。ステータコア１００の突極１０１を第１のインシュレータ１１０と第２のインシュレータ１２０で上下から挟み込まれた後、第１のインシュレータ１１０と第２のインシュレータ１２０の絶縁用の壁１１２、１２９で覆われたステータコア１００の突極１０１にコイル１３０を巻回することにより、ステータ１００が組み立てられる。巻回されたコイル１３０のリード線の両端は、端子基台部１２２の端子ピン１２３に接続される。

【0024】

図４はロータ２０を除いたレゾルバ１の平面図である。図５は図４のV−V線矢視断面図である。図６は図５のVI部拡大図である。
図４、図６に示すように、第２のインシュレータ１２０における第１のインシュレータ１１０への対向面には、第１のインシュレータ１１０側すなわち下方に突出する複数（この場合、３つ）のボス部１２７が形成されている。

【0025】

一方、第１のインシュレータ１１０には、図６に示すように第２のインシュレータ１２０の突出する複数のボス部１２７が嵌合する位置に複数の結合用孔１１７が形成されている。

【0026】

ステータ１０の組み立て時においては、第１のインシュレータ１１０の結合用孔１１７に第２のインシュレータ１２０のボス部１２７を嵌合させ、この後、接着や溶着といった結合手段で第１のインシュレータ１１０と第２のインシュレータ１２０どうしを結合する。なお、ボス部と結合用孔は実施例に限定されるものではなく、第１のインシュレータ１１０にボス部が形成されており、第２のインシュレータ１２０に結合用孔が配置されていても良い。

【0027】

（角度検出方法）
コイル１３０は、レゾルバとして一般周知の励磁コイル用、ｓｉｎ相検出用、ｃｏｓ相検出用の三種類があり、それぞれのリード線の端部が所定の端子ピン１２３に接続されている。端子ピン１２３と一体の外部端子１２４を介して、外部からの励磁電流の供給、外部へのｓｉｎ相信号の出力およびｃｏｓ相信号の出力が行われるようになされている。

【0028】

励磁コイルに電流が供給されている状態で、モータ５０と同期してロータ２０が回転すると、ｓｉｎ相検出コイルおよびｃｏｓ相検出コイルに誘起される誘導電流が、ロータ２０の回転角と、ステータコア１００の突極１０１の突極面１０２との距離が周期的に変わることにより、変化する。この、ｓｉｎ相検出コイルおよびｃｏｓ相検出コイルに誘起される誘導電流が検出され、その変化がＲＤコンバータ等の所定の算出手段によってロータ２０の回転角度として算出される。

【0029】

（組み込み）
以上のようにしてハウジング３０内にステータ１０が組み込まれたレゾルバ１は、図７に示すようにモータ５０の駆動軸５０１にロータ２０が固定される。さらにロータ２０の外側にステータ１０の内側が同心状に配される。モータ５０は測定対象機器であって、モータ５０の駆動軸５０１の回転角度がレゾルバ１で検出される。

【0030】

ここで、ハウジング３０の下端縁には、下方に突出する複数（この場合、３つ）の位置決めピン（位置決め手段）３０５が周方向に等間隔をおいて形成されており、これら位置決めピン３０５をモータ５０の円筒状の筐体５０２の端面外周縁に形成されている受け孔５０３に嵌め入れることで、レゾルバ１はモータ５０に対して角度位置が決められる。

【0031】

（サーミスタ）
本実施形態のレゾルバ１には、角度検出手段のほかに温度検出手段も併設されている。第２のインシュレータ１２０の端子基台部１２２の外側面の一部で外部端子１２４の下側には、第１のインシュレータ１１０方向に突出してサーミスタホルダ１２５が一体成形されている。図８に示すように、第２のインシュレータ１２０のサーミスタホルダ１２５の内側には、サーミスタ端子１２６がインサート成形されて設けられており、サーミスタホルダ１２５にはサーミスタ（温度検出手段）４０が下方から挿入されてサーミスタ端子１２６に接続される。

【0032】

また、図８に示すように、第１のインシュレータ１１０にはサーミスタホルダ１２５に対応する挿通孔１１８が形成されており、この挿通孔１１８にサーミスタホルダ１２５およびサーミスタ４０が挿通される。

【0033】

サーミスタホルダ１２５に挿入されて取り付けられたサーミスタ４０は、挿通孔１１８を経て、モータ５０に向かって突出した状態となっており、モータ５０の温度がサーミスタ４０によって検出される。サーミスタ４０のサーミスタ端子１２６には、温度測定器が接続され、この測定器で測定することによりモータ５０の周辺温度やコイル温度が検知される。

【0034】

（優位性）
さて、本実施形態のレゾルバ１によれば、ハウジング３０と一体成形した第１のインシュレータ１１０にステータコア１００と第２のインシュレータ１２０を組み込んで、第１のインシュレータ１１０と第２のインシュレータ１２０で絶縁されたステータコア１００の突極１０１にコイル１３０を巻回することにより、ステータ１０がハウジング３０に対し同軸的に一体化したレゾルバとなる。これにより、例えば図７に示すようにモータ５０を円筒状の筐体６０内に嵌め込んで組み込む際、筐体６０側に余分なスペースを要せず、モータ５０と同軸的に組み合わせることが容易となる。

【0035】

また、インシュレータを２分割し、第２のインシュレータ１２０に外部端子１２４が取り付けられていることにより、第１のインシュレータ１１０は形状が簡素化され、ハウジング３０が全周にわたって形成される。また、ハウジング３０と第１のインシュレータ１１０にはステータコア１００などの金属部品をインサート成形しないことにより、ハウジング３０とステータ１０との寸法関係を精度の高いものとすることができる。

【0036】

また、第１のインシュレータ１１０に第２のインシュレータ１２０を接合する際には、第１のインシュレータ１１０の結合用孔１１７に第２のインシュレータ１２０のボス部１２７を嵌合させて両者を結合することにより、インシュレータ１１０，１２０どうしが強固に結合される。その結果、振動に強くなりコイル１３０の巻回状態が安定し、断線などの不具合が生じにくくなる。

【0037】

モータ５０に取り付ける場合には、モータ５０の受け孔５０３に角度位置決めピン３０５を嵌め込むことにより、モータ５０との角度位置決めを容易に行うことができる。

【0038】

また、温度検出手段であるサーミスタ４０がハウジング３０の内部に設置されていることにより、モータ５０の温度を外気にさらすことなくもれなく検出することができる。

【0039】

（その他の変形例）
本実施形態で記したハウジング３０の形状は、測定対象機器やレゾルバ本体が取り付けられる筐体の形状によって円筒状でなくても良い。その筐体の形状が円筒状ではない場合であっても筒状であれば（例えば、角筒状）、ハウジングの外形形状をその筐体の形状に合うものに形成すれば良い。

【0040】

また、第１のインシュレータ１１０と第２のインシュレータ１２０どうしの結合のためのボス部１２７および結合用孔１１７の数と位置は実施例に限定されない。また、ハウジング３０の位置決めピン３０５およびモータ５０の受け孔５０３の数と位置は実施例に限定されない。

【0041】

モータ５０に対するハウジング３０の周方向位置を限定して位置決めする場合には、位置決めピン３０５を一箇所だけにするか、もしくは大きさを変えるか、位置決めピン３０５と受け孔５０３の位置を、不等間隔に配置しても良い。

【0042】

（その他）
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、当業者が想達しうる種々の変形を含むものであり、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主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。

【符号の説明】

【0043】

１…ＶＲ型レゾルバ
１０…ステータ
２０…ロータ
３０…ハウジング
４０…サーミスタ（温度検出手段）
５０…モータ
６０…筐体（測定対象機器）
１００…ステータコア
１０１…突極
１１０…第１のインシュレータ
１１７…結合用孔
１２０…第２のインシュレータ
１２７…ボス部
１３０…コイル
３０５…位置決めピン（位置決め手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】