(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
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。
【0010】
(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および
図2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、実施形態に係るステータ構造1の構成を示す別の斜視図である。
【0011】
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、複数のコイル30と、複数の端子40と、端子台部50と、リード線保持部60とを備える。なお、コイル30は便宜上、環状で図示しているが、実施形態は
図5に示すように、複数のティース12のそれぞれに巻回されている。
【0012】
ステータコア10は、電磁鋼板などの軟磁性材料から形成された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。そして、ステータコア10は、電磁鋼板などの鋼板をプレス加工して製作されたコアを複数枚積層して構成される。
【0013】
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6参照)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。
【0014】
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成形される。インシュレータ20は、第1インシュレータ21と第2インシュレータ22とで構成される。そして、かかる第1インシュレータ21と第2インシュレータ22とで、ステータコア10を軸方向の両側から覆っている。
【0015】
複数のコイル30は、
図5に示すように、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。
【0016】
複数の端子40は、金属などの導電性の部材である。複数の端子40は、一端が端子台部50から軸方向に突出するように延在し、他端がリード線保持部60に収容される。端子40の一端には、対応するコイル30を構成する巻線の末端が絡げられ、端子40の他端には、
図2に示すリード線100が接続される。かかる複数の端子40の配線構造については後述する。
【0017】
端子台部50は、ステータコア10の本体部11上から軸方向に延在する。実施形態では、ステータ構造1に端子台部50が一対設けられており、各端子台部50にそれぞれ3本の端子40が設けられる。
【0018】
リード線保持部60は、ステータコア10の本体部11上から軸方向に延在する。実施形態では、リード線保持部60が一対の端子台部50の間に設けられる。リード線保持部60には、穴状の挿入部61が複数形成され、かかる挿入部61に外部装置(図示せず)から延びるリード線100が挿入されて保持される。
【0019】
そして、挿入部61には端子40の他端が露出して設けられていることから、リード線100を挿入部61に挿入することにより、リード線100と端子40とを電気的に接続することができる。たとえば、リード線100と端子40とが接触する部分に抵抗溶接を施すことにより、リード線100と端子40とを電気的に接続することができる。
【0020】
ここで、実施形態では、
図1などに示すように、端子台部50およびリード線保持部60が、いずれもステータコア10の本体部11上に配置されるとともに、軸方向に延在する。これにより、端子台部50およびリード線保持部60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。
【0021】
また、実施形態では、
図2に示すように、複数の端子40が軸方向に延びるように配置され、複数のリード線100が挿入部61に軸方向に挿入される。これにより、複数の端子40および複数のリード線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。
【0022】
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。
【0023】
また、実施形態では、端子台部50およびリード線保持部60が、いずれも第1インシュレータ21と一体で形成されるとよい。これにより、第1インシュレータ21を形成する際に端子台部50およびリード線保持部60を同時に形成することができることから、ステータ構造1の製造工程を簡素化することができる。
【0024】
また、実施形態では、
図1に示すように、端子台部50およびリード線保持部60が、周方向に沿って略円弧状に一体で形成されるとよい。これにより、端子台部50とリード線保持部60とをそれぞれ第1インシュレータ21上に独立させて形成する場合に比べて、強度を高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の信頼性を向上させることができる。
【0025】
なお、実施形態では、
図2に示すように、端子台部50には径方向に貫通する貫通孔51が形成される。ここで、ティース12に巻回された巻線の末端を端子40の一端に絡げる際に、あらかじめ貫通孔51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端子40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。
【0026】
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。
【0027】
(ステータ構造の内部配線構造)
つづいて、ステータ構造1の内部配線構造について、
図3を参照しながら説明する。
図3は、実施形態に係るステータ構造1の内部配線構造を示す拡大斜視図であり、内部に埋め込まれた配線部分については破線で示している。
【0028】
図3に示すように、一対の端子台部50のうち、
図3左側の端子台部50aには、端子40として、端子40a、40b、40cが設けられる。また、
図3右側の端子台部50bには、端子40として、端子40d、40e、40fが設けられる。
【0029】
たとえば、端子40aの一端には、励磁巻線の巻き始めが絡げられ、端子40bの一端には、sin相出力巻線の巻き終わりが絡げられ、端子40cの一端には、sin相出力巻線の巻き始めが絡げられる。また、端子40dの一端には、cos相出力巻線の巻き始めが絡げられ、端子40eの一端には、cos相出力巻線の巻き終わりが絡げられ、端子40fの一端には、励磁巻線の巻き終わりが絡げられる。そして、端子40に絡げられた巻線の端末は、TIG(Tungsten Inert Gas)溶接にて溶着して電気的に接合する。
【0030】
なお、ここで示した例はあくまで一例であり、端子40a〜40fの一端には励磁巻線、sin相出力巻線、cos相出力巻線のうちいずれかが絡げられていればよい。
【0031】
また、リード線保持部60には、挿入部61として、挿入部61a〜61fが形成される。そして、挿入部61aには、端子40aの他端が端子台部50aおよびリード線保持部60の内部を周方向に延びるように配線され、挿入部61bには、端子40bの他端が端子台部50aおよびリード線保持部60の内部を周方向に延びるように配線され、挿入部61cには、端子40cの他端が端子台部50aおよびリード線保持部60の内部を周方向に延びるように配線される。
【0032】
同様に、挿入部61dには、端子40dの他端が端子台部50bおよびリード線保持部60の内部を周方向に延びるように配線され、挿入部61eには、端子40eの他端が端子台部50bおよびリード線保持部60の内部を周方向に延びるように配線され、挿入部61fには、端子40fの他端が端子台部50bおよびリード線保持部60の内部を周方向に延びるように配線される。
【0033】
ここで、
図3に示すように、端子40a、40b、40cは、端子台部50aおよびリード線保持部60の内部で軸方向に積層するように設けられる。同様に、端子40d、40e、40fは、端子台部50bおよびリード線保持部60の内部で軸方向に積層するように設けられる。なお、コイル30は省略している。
【0034】
ここまで説明したように、一対の端子台部50a、50bをリード線保持部60の両側に設けるとともに、端子40a〜40fを内部に積層するように設けることにより、周方向および軸方向における寸法増加を抑えながら、端子台部50a、50bとリード線保持部60との間に配線構造を形成することができる。したがって、実施形態によれば、周方向に加えて、ステータ構造1を軸方向にも小型化することができる。
【0035】
さらに、実施形態では、端子台部50aおよび端子台部50bに、同じ数の端子40を設けるとよい。これにより、軸方向に積層される端子40の数を最小化することができる。したがって、実施形態によれば、ステータ構造1を軸方向にさらに小型化することができる。
【0036】
一方で、軸方向における寸法の制約が小さい場合であれば、必ずしも端子台部50aおよび端子台部50bに、同じ数の端子40を設ける必要はない。たとえば、一方の端子台部50に端子40を4個設け、他方の端子台部50に端子40を2個設けてもよいし、一方の端子台部50に端子40を5個設け、他方の端子台部50に端子40を1個設けてもよい。
【0037】
また、実施形態では、
図3に示すように、リード線保持部60において、挿入部61a〜61fが直線状に並んで形成される。これにより、リード線100を挿入部61a〜61f内の端子40a〜40f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端子40a〜40fに当てやすくすることができる。
【0038】
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。
【0039】
(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、
図4〜
図6を参照しながら説明する。
図4は、実施形態に係るステータ構造1の組立工程を説明するための図(1)で、コイル30は省略してある。
【0040】
図4の(a)〜(c)に示すように、ステータ構造1は、第1インシュレータ21と、ステータコア10と、第2インシュレータ22とが、ロータ2(
図6参照)の回転軸Rを中心にして、上から順に積層して組み立てられる。
【0041】
図4の(a)に示すように、第1インシュレータ21は、環状の本体部21aを有する。また、第1インシュレータ21には、本体部21aの内周部から径方向に内側に延在する複数の延在部21bと、かかる延在部21bの縁部から下方に突出する壁部21cと、延在部21bの先端部から上方に突出する壁部21dとが設けられる。
【0042】
また、第1インシュレータ21には、端子台部50およびリード線保持部60が一体で形成される。具体的には、端子台部50およびリード線保持部60が、第1インシュレータ21の本体部21aと一体で形成される。なお、第1インシュレータ21を端子台部50およびリード線保持部60と一体で形成する際に、複数の端子40をインサート成形により埋め込むとよい。
【0043】
図4の(b)に示すように、ステータコア10は、環状の本体部11を有する。また、ステータコア10には、本体部11の内周部から径方向に内側に延在するティース12が複数設けられる。かかるティース12は、平面視で略T字形状であり、本体部11の内周部から径方向に内側に延在する延在部12aと、かかる延在部12aの先端部から周方向に両側に突出する凸部12bとを有する。また、隣接するティース12の間には、間隙13が形成される。
【0044】
図4の(c)に示すように、第2インシュレータ22は、環状の本体部22aを有する。また、第2インシュレータ22には、本体部22aの内周部から径方向に内側に延在する複数の延在部22bと、本体部22aの内周部および延在部22bの縁部から上方に突出する壁部22cと、延在部22bの先端部から下方に突出する壁部22dとが設けられる。
【0045】
そして、ステータ構造1の組立工程では、ステータコア10のティース12を、第1インシュレータ21の延在部21bと第2インシュレータ22の延在部22bとで上下から挟み込む。この際、第1インシュレータ21の壁部21cをステータコア10の間隙13に挿入するとともに、第2インシュレータ22の壁部22cをステータコア10の間隙13に挿入する。
【0046】
ここで、
図4の(c)に示すように、第2インシュレータ22の壁部22cは、周方向において一方の高さが他方の高さより高くなるように形成される。これにより、壁部22cの上部全面を正確に位置合わせすることなく間隙13に挿入することができることから、壁部22cを間隙13に容易に挿入することができる。したがって、実施形態によれば、ステータ構造1の組立作業性を向上させることができる。
【0047】
なお、
図4の(a)では明示されていないが、第1インシュレータ21の壁部21cも同様の形状を有することから、同様にステータ構造1の組立作業性を向上させることができる。
【0048】
つづいて、
図5に示すように、第1インシュレータ21とステータコア10と第2インシュレータ22とで構成される積層体に対して、ティース12の延在部12aの箇所にコイル30が巻回される。
図5は、実施形態に係るステータ構造1の組立工程を説明するための図(2)である。
【0049】
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51(
図2参照)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40に所定の巻線の末端が絡げられる。その後、たるみピンが貫通孔51から外されて、
図5に示すステータ構造1が得られる。
【0050】
さらに、
図6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6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。
【0051】
(他の実施形態)
つづいて、他の実施形態に係るステータ構造1について、
図7を参照しながら説明する。
図7は、他の実施形態に係るステータ構造1を示す斜視図である。なお、以降の説明においては、上述の実施形態と共通の構成については同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
【0052】
図1などで示した実施形態に係るステータ構造1は、端子台部50およびリード線保持部60が、いずれも第1インシュレータ21と一体で形成され、リード線保持部60には挿入部61(61a〜61f)が形成されている。そして、かかる挿入部61a〜61fにリード線100を挿入し、端子40の他端にリード線100が接続される構成である。
【0053】
これに対して、
図7に示す他の実施形態に係るステータ構造1は、リード線100とリード線保持部60とを直接接続する方法に代えて、接続部分をコネクタ構造にした形態である。
【0054】
図7に示すように、他の実施形態に係るステータ構造1は、リード線保持部60に代えて、コネクタハウジング60Aを備える。かかるコネクタハウジング60Aは、リード線保持部60の別の一例である。
【0055】
コネクタハウジング60Aは、ステータコア10の本体部11上から軸方向に延在する。また、コネクタハウジング60Aは、第1インシュレータ21と一体成形されて、一対の端子台部50の間に設けられ、コネクタ110と嵌合可能な形状を有する。コネクタ110は、複数のリード線100を一体で保持する。
【0056】
また、コネクタハウジング60Aの内部には端子40(40a〜40f)の他端が露出して配設されており、コネクタ110にはリード線110の先端部が露出して設けられている。そして、コネクタ110をコネクタハウジング60Aに挿入することにより、リード線100と端子40とを電気的に接続することができる。
【0057】
すなわち、コネクタハウジング60Aはオスのコネクタとして機能し、コネクタ110はメスのコネクタとして機能する。なお、コネクタハウジング60Aがメスのコネクタとして機能し、コネクタ110がオスのコネクタとして機能してもよい。
【0058】
図7に示す他の実施形態によれば、リード線100を端子40の他端に接続する作業が不要となるため、リード線100を端子40に接続する際の作業性を向上させることができる。
【0059】
以上、本発明の各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が第1インシュレータ21と第2インシュレータ22とに分割された例について示したが、ステータコア10が内部に埋め込まれるように、インサート成形でインシュレータ20を形成してもよい。
【0060】
また、実施形態では、一対の端子台部50a、50bがリード線保持部60の両側に設けられた例について示したが、一つの端子台部50をリード線保持部60に隣接して設けてもよい。
【0061】
さらに、実施形態では、コイル30を保護するコイルカバーが設けられていない例について示したが、コイル30を保護するコイルカバーを別途設けてもよい。また、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。
【0062】
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、複数のコイル30と、複数の端子40と、端子台部50と、リード線保持部60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から径方向に延在し本体部11の周方向に沿って配列される複数のティース12とを有する。インシュレータ20は、複数のティース12を覆う。複数のコイル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。複数の端子40は、ステータコア10の軸方向に延在し、コイル30を構成する巻線の末端が一端に絡げられる。端子台部50は、ステータコア10の本体部11上に配置され、複数の端子40を保持する。リード線保持部60は、ステータコア10の本体部11上に配置され、複数の端子40の他端を収納し、リード線100が軸方向に挿入されて他端に接続される。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。
【0063】
また、実施形態に係るステータ構造1において、端子台部50a、50bは一対設けられ、一対の端子台部50a、50bがリード線保持部60の両側に配置される。これにより、ステータ構造1を軸方向にも小型化することができる。
【0064】
また、実施形態に係るステータ構造1において、一対の端子台部50a、50bは、それぞれ同じ数の端子40を保持する。これにより、ステータ構造1を軸方向にさらに小型化することができる。
【0065】
また、実施形態に係るステータ構造1において、インシュレータ20と端子台部50とリード線保持部60とが一体で形成される。これにより、ステータ構造1の信頼性を向上させることができる。
【0066】
また、実施形態に係るステータ構造1において、複数の端子40は、端子台部50およびリード線保持部60の内部で軸方向に積層するように設けられる。これにより、径方向に加えて、ステータ構造1を軸方向にも小型化することができる。
【0067】
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60は、コネクタハウジング60Aとして形成され、リード線100は、コネクタハウジング60Aと嵌合可能なコネクタ110に保持される。これにより、リード線100を端子40に接続する際の作業性を向上させることができる。
【0068】
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。
【0069】
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。