特開 2023-42867 固定リング、回転電機、およびレゾルバロータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023042867

(43)【公開日】2023-03-28

(54)【発明の名称】固定リング、回転電機、およびレゾルバロータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 24/00 20060101AFI20230320BHJP

   H02K 1/28 20060101ALI20230320BHJP

【ＦＩ】

H02K24/00

H02K1/28 Z

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021150263

(22)【出願日】2021-09-15

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-11-07

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小手川 創

(72)【発明者】

【氏名】久田 秀樹

【テーマコード（参考）】

5H601

【Ｆターム（参考）】

5H601AA08

5H601CC04

5H601DD01

5H601DD09

5H601DD11

5H601EE18

5H601GA02

5H601GA38

5H601GA40

5H601JJ05

5H601KK14

(57)【要約】

【課題】回転軸に対するレゾルバロータの変位を抑制し、レゾルバロータを位置決め固定するための荷重を適切に調整可能な固定リングを提供する。
【解決手段】固定リングは、幅狭部と、幅広部と、第１片部をそれぞれ複数備える。幅狭部は、平行に対向した環状の第１面および第２面に設けられ、外周面から外周面の内向きの法線方向にみた幅が最も狭い。幅広部は、第１面および第２面に設けられ、各々の幅狭部よりも幅が広い。第１片部は、各々の幅広部に設けられ、第１面側に曲がる第１曲がり部を起点に弾性変形する。第１面と平行な仮想平面に幅広部および第１片部を投影した写像形状において、各々の第１片部の第１曲がり部は、当該第１片部が設けられた幅広部の外周縁に対する外接円の接点と外接円の中心点とを通る直線と交差する。各々の第１片部は、当該第１片部の内周縁に対する内接円と第１曲がり部との間に位置する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

平行に対向した環状の第１面および第２面に設けられ、前記第１面の外周縁と前記第２面の外周縁との間を接続する外周面から前記外周面の内向きの法線方向にみた幅が最も狭い複数の幅狭部と、
前記第１面および前記第２面に設けられ、各々の前記幅狭部よりも前記幅が広い複数の幅広部と、
各々の前記幅広部にそれぞれ設けられ、前記第１面側に曲がる第１曲がり部を起点に当該幅広部の前記法線方向へ弾性変形可能な複数の第１片部と、を備え、
前記第１面と平行な仮想平面に複数の前記幅広部および複数の前記第１片部を投影した写像形状において、各々の前記第１片部の前記第１曲がり部は、当該第１片部が設けられた前記幅広部の外周縁に対する外接円の接点と前記外接円の中心点とを通る直線と交差しており、各々の前記第１片部は、当該第１片部の内周縁に対する内接円と前記第１曲がり部との間に位置する
固定リング。

【請求項2】

前記第１面および前記第２面の周方向において各々の前記幅広部の前記第１片部と隣接して配置され、前記第２面側に曲がる第２曲がり部を起点に前記第１面と前記第２面の距離の方向へ弾性変形可能な複数の第２片部をさらに備え、
前記仮想平面に複数の前記第１片部および複数の前記第２片部を投影した写像形状において、各々の前記第２片部は、当該第２片部と隣接する前記第１片部の内周縁に対する内接円の外側に位置する
請求項１に記載の固定リング。

【請求項3】

前記仮想平面に複数の前記第１片部および複数の前記第２片部を投影した写像形状において、各々の前記第２片部は、前記第１面および前記第２面の周方向に当該第２片部と隣接する前記第１片部の内周縁に対する内接円の外側で当該内接円の径方向へ突出する第１突起を有する
請求項２に記載の固定リング。

【請求項4】

前記仮想平面に複数の前記第１片部および複数の前記第２片部を投影した写像形状において、前記第１面および前記第２面の周方向に前記第２片部と隣接して配置され、各々の前記第１片部の内周縁に対する内接円の外側で前記第１面と前記第２面の距離の方向へ起立するリブをさらに備える
請求項２に記載の固定リング。

【請求項5】

前記仮想平面に複数の前記第１片部を投影した写像形状において、複数の前記第１片部の一つは、それ以外の前記第１片部の内周縁に対する内接円よりも内側に当該内接円の径方向へ突出する第２突起を有する
請求項１から４のいずれか一項に記載の固定リング。

【請求項6】

中心軸を中心に回転するシャフトと、
前記シャフトと同心に固定された回転子と、
前記回転子と対向配置された固定子と、
所定の極数を有し、請求項２に記載の固定リングで前記回転子と同心に前記シャフトに固定されたレゾルバロータと、を備えた回転電機であって、
前記第１片部および当該第１片部と前記周方向に隣接する前記第２片部は、前記レゾルバロータの極ごとに配置される
回転電機。

【請求項7】

平行に対向した環状の第１面および第２面に設けられ、前記第１面の外周縁と前記第２面の外周縁との間を接続する外周面から前記外周面の内向きの法線方向にみた幅が最も狭い複数の幅狭部と各々の前記幅狭部よりも前記幅が広い複数の幅広部とを有する複数の鉄心が積層され、
積層方向の一端に位置する前記鉄心は、各々の前記幅広部にそれぞれ設けられ、前記第１面側に曲がる第１曲がり部を起点に当該幅広部の前記法線方向へ弾性変形可能な複数の第１片部を備え、
前記第１面と平行な仮想平面に複数の前記幅広部および複数の前記第１片部を投影した写像形状において、各々の前記第１片部の前記第１曲がり部は、当該第１片部が設けられた前記幅広部の外周縁に対する外接円の接点と前記外接円の中心点とを通る直線と交差しており、各々の前記第１片部は、当該第１片部の内周縁に対する内接円と前記第１曲がり部との間に位置する
レゾルバロータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、固定リング、回転電機、およびレゾルバロータに関する。

【背景技術】

【0002】

回転電機においては、回転軸の回転角度を検出するために回転角度センサが広く用いられている。回転角度センサの一つであるレゾルバは、例えば回転電機の回転軸に固定され、該回転軸と一体に回転するレゾルバロータと、該レゾルバロータの外周と対向して配置されるレゾルバステータを備えて構成される。かかるレゾルバは、レゾルバロータとレゾルバステータとの間の対向間隔（ギャップ）の変化を測定し、回転軸の回転角度を検出する。

【0003】

回転角度の検出精度を高めるため、レゾルバロータは、回転軸に対するレゾルバロータ自体の変位を極力抑制する必要がある。例えば、回転軸にキー溝を形成し、レゾルバロータにキー形状を設けることで、レゾルバロータを周方向に位置決めする方法が従来から採用されている。また、例えばレゾルバロータを回転軸に隙間嵌めした後、カラーなどの部材を回転軸に圧入してレゾルバロータを軸方向に押圧することで、レゾルバロータの軸方向への変位の抑制が可能である。加えて、カラーなどの部材とレゾルバロータとの間に生じる摩擦力により、レゾルバロータの周方向および径方向への変位も抑制可能となる。

【0004】

その一方で、回転軸に圧入された所定の部材でレゾルバロータを軸方向に押圧して位置決めする場合、回転軸に対するレゾルバロータの変位を抑制するために作用させる荷重（押圧力）を適切に調整することが求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７－６４８７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

そこで、回転軸に対するレゾルバロータの変位を抑制し、レゾルバロータを位置決め固定するための荷重を適切に調整可能な固定リング、該固定リングで固定されたレゾルバロータを備えた回転電機、前記のような変位抑制および荷重調整が可能なレゾルバロータを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の固定リングは、幅狭部と、幅広部と、第１片部とをそれぞれ複数備える。前記幅狭部は、平行に対向した環状の第１面および第２面に設けられ、前記第１面の外周縁と前記第２面の外周縁との間を接続する外周面から前記外周面の内向きの法線方向にみた幅が最も狭い。前記幅広部は、前記第１面および前記第２面に設けられ、各々の前記幅狭部よりも前記幅が広い。前記第１片部は、各々の前記幅広部にそれぞれ設けられ、前記第１面側に曲がる第１曲がり部を起点に当該幅広部の前記法線方向へ弾性変形可能である。前記第１面と平行な仮想平面に複数の前記幅広部および複数の前記第１片部を投影した写像形状において、各々の前記第１片部の前記第１曲がり部は、当該第１片部が設けられた前記幅広部の外周縁に対する外接円の接点と前記外接円の中心点とを通る直線と交差する。かかる写像形状において、各々の前記第１片部は、当該第１片部の内周縁に対する内接円と前記第１曲がり部との間に位置する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態の固定リングを備えた回転電機の回転子を概略的に示す斜視図。

【図2】実施形態の固定リングを備えた回転電機の回転子を概略的に示す断面図。

【図3】実施形態の固定リングを概略的に示す斜視図。

【図4】実施形態の固定リングの各部を仮想平面上に投影した写像形状により概略的に示す図。

【図5】図３に示す固定リングを一部拡大し、突起を概略的に示す斜視図。

【図6】実施形態の固定リングにおいて、突起にリブを設けた変形例の一例を概略的に示す斜視図。

【図7】固定リングをレゾルバロータのレゾルバロータ構成体の一つとして構成した実施形態の一例を示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態に係る固定リング、回転電機、およびレゾルバロータについて、図１から図７を参照して説明する。固定リングは、回転電機の構想要素の一つであり、レゾルバロータを該回転電機の回転軸に固定するための部材である。回転電機としては、各種の電動機や発電機などを適用できるが、本実施形態ではインナーロータ型の発電機を一例として適用する。レゾルバロータは、回転体の回転状態を検出するレゾルバの構成要素である。レゾルバは、回転体の回転状態として回転角度を検出する回転角度センサであり、主たる構成要素としてレゾルバロータとレゾルバステータを備えている。本実施形態において、レゾルバロータは、回転電機の回転軸に固定され、該回転軸と一体に回転する部材である。レゾルバステータは、レゾルバロータの外周と対向して配置され、レゾルバロータに対して変位しない部材である。これにより、レゾルバは、レゾルバロータとレゾルバステータとの間の対向間隔（ギャップ）の変化を測定し、回転軸の回転角度を検出する。

【0010】

図１および図２には、本実施形態に係る回転電機の回転子１０を概略的に示す。図１は、回転子１０を概略的に示す斜視図である。図２は、回転子１０を概略的に示す断面図である。
図１および図２に示すように、回転電機は、筒状の固定子（図示省略）と、固定子の内側に配置された略円柱状の回転子１０を備えて構成されている。回転子１０は、固定子とともに回転軸Ｓの軸心Ｃと同心状に位置付けられ、回転軸Ｓとともに軸心Ｃを中心として回転する。以下の説明においては、回転電機における回転軸Ｓの軸心Ｃに沿った方向を軸方向とし、軸心Ｃ周りを周方向とする。周方向は、回転軸Ｓの回転方向に相当する。また、軸方向および周方向と直交する方向を径方向とし、径方向において軸心Ｃに近づく側を内、離れる側を外とする。

【0011】

レゾルバロータ１は、複数の板状の部材（以下、レゾルバロータ構成体という）２が積層されて構成されている。レゾルバロータ構成体２は、鋼板を同一形状、同一寸法の環状に成形して構成され、中心部に円形の開口２１を有している。レゾルバロータ構成体２は、開口２１を同心状に連通させて積層されている。このようにレゾルバロータ構成体２が積層されて開口２１が連通することで、レゾルバロータ１の中心部に貫通孔１ａが生成される。開口２１の差渡し径（内径）は、回転軸Ｓの外周部に隙間嵌め可能な寸法とされている。これにより、レゾルバロータ１は、回転軸Ｓの外周に貫通孔１ａが隙間嵌めされ、回転軸Ｓに取り付け可能とされている。

【0012】

また、レゾルバロータ構成体２の外周縁の輪郭（以下、外周形状という）は、レゾルバステータとのギャップを変化させる非円形とされている。例えば、レゾルバロータ構成体２は、対向するレゾルバステータの内周部の曲率よりも大きな同一の曲率を有する複数の幅広部２２が周方向に並んだ外周形状をなしている。周方向に隣り合う幅広部２２は、幅狭部２３を介して連続している。幅狭部２３は、レゾルバロータ構成体２の外周形状が凹状に窪み、隣り合う幅広部２２によって形成される外周形状の差渡し径が最小となる部位である。すなわち、レゾルバロータ構成体２は、幅広部２２と幅狭部２３とが交互に連続し、外周縁において幅広部２２と幅狭部２３の各外周形状が交互に連続した平面形状をなす。本実施形態では一例として、幅広部２２および幅狭部２３は、それぞれ四つずつ設けられ、軸心Ｃを中心として点対称となるように配置されている。ただし、これらの数は特に限定されない。なお、レゾルバロータ構成体２は、後述する回転軸Ｓのキー溝Ｓ３に噛み合うキーを内周縁の一部に有していてもよい。

【0013】

レゾルバにおいて、レゾルバロータ１をレゾルバステータに対して回転させることで、両者のギャップを周期的に変化させることができる。このとき、ギャップの変化に基づいて、レゾルバロータ１が取り付けられた回転軸Ｓの回転角度が検出される。例えば、回転軸Ｓの回転中に、レゾルバステータに巻回されたコイルに電流を流して磁界を形成すると、この磁界中でレゾルバロータ１が回転する。したがって、その際の磁束の変化状態を検出することで、回転軸Ｓの回転角度が検出可能となる。このようにレゾルバロータ１とレゾルバステータを備えて構成されるレゾルバは、回転軸Ｓの回転に伴って回転するレゾルバロータの回転角度に応じた回転角度信号を制御装置（図示省略）に出力する。これにより、制御装置は、出力された回転角度信号に基づいて回転電機の回転制御を行う。

【0014】

レゾルバロータ１は、回転軸Ｓの外周に貫通孔１ａが隙間嵌めされた状態で、回転軸Ｓの座面部Ｓ１で軸方向に支持されている。図２に示すように、座面部Ｓ１は、回転軸Ｓの外周部における大径部位と小径部位との間の径差によって生ずる段差部分であり、周方向に亘って連続した環状の平面部分である。図２に示す例では、レゾルバロータ１は、軸方向の端面（図２では下面、以下、一端面という）１ｂが座面部Ｓ１に突き当てられ、座面部Ｓ１に面接触している。この場合、レゾルバロータ１は、軸方向の上方から貫通孔１ａが回転軸Ｓに圧入された状態で一端面１ｂが座面部Ｓ１に突き当てられている。

【0015】

このように一端面１ｂを座面部Ｓ１に面接触させた状態で、レゾルバロータ１は、回転軸Ｓに対して固定部材３で支持されている。
図３は、固定部材３を概略的に示す斜視図である。図２および図３に示すように、固定部材（以下、固定リングという）３は、回転軸Ｓに圧入可能な環状の部材であり、座面部Ｓ１との間でレゾルバロータ１を挟み込んで位置決め固定する。固定リング３は、温度変化によるレゾルバロータ１の固定状態の変化を抑制させるべく、例えば線膨張係数が回転軸Ｓと同等の素材で形成されればよいが、具体的な素材は特に限定されない。

【0016】

図３に示すように、固定リング３は、環状の平板部３０と、平板部３０に設けられた二形態の突出部分を備えている。平板部３０は、レゾルバロータ１の軸方向の端面（以下、他端面という）１ｃに沿って延在している。他端面１ｃは、軸方向における一端面１ｂの反対側の面であり、図２に示す例では上面である。平板部３０は、固定リング３が回転軸Ｓに圧入され、レゾルバロータ１を位置決め固定した状態で、他端面１ｃと接触する。かかる状態において、平板部３０の外周縁の輪郭（外周形状）は、レゾルバロータ１の外周形状よりも一回り小さな非円形とされている。これにより、平板部３０の外周縁がレゾルバロータ１の外周縁からはみ出すことを防ぎ、レゾルバが検出する磁束変化、つまり回転軸Ｓの回転角度の検出精度に与える影響が抑えられている。

【0017】

平板部３０は、幅狭部３０ｂと幅広部３０ａを有している。幅狭部３０ｂは、平行に対向した平板部３０の第１面３０１および第２面３０２にそれぞれ設けられ、平板部３０の外周面３０３から外周面３０３の内向きの法線方向にみた幅が最も狭い部位である。法線方向は径方向に相当する。平板部３０の外周面３０３は、第１面３０１の外周縁と第２面３０２の外周縁との間を接続する面部である。幅広部３０ａは、平板部３０の第１面３０１および第２面３０２に設けられ、幅狭部３０ｂよりも幅が広い部位である。第１面３０１および第２面３０２は、軸方向の両端における各端面であり、第２面３０２はレゾルバロータ１の他端面１ｃと接触する面である。

【0018】

幅広部３０ａは、レゾルバロータ構成体２の幅広部２２の曲率よりも大きな同一の曲率で周方向に湾曲した外周形状をなしている。周方向に隣り合う幅広部３０ａは、幅狭部３０ｂを介して連続している。幅狭部３０ｂは、平板部３０の外周形状が凹状に窪み、隣り合う幅広部３０ａによって形成される外周形状の差渡し径が最小となる部位である。すなわち、平板部３０は、幅広部３０ａと幅狭部３０ｂとが交互に連続した平面形状をなす。本実施形態では一例として、幅広部３０ａおよび幅狭部３０ｂは、それぞれレゾルバロータ構成体２と同数の四つずつ設けられ、軸心Ｃを中心として点対称となるように配置されている。ただし、これらの数は特に限定されず、レゾルバロータ構成体２と一致していなくともよい。

【0019】

平板部３０は、二形態の突出部分として、複数の第１片部３１および複数の第２片部３２を有している。第１片部３１および第２片部３２は、それぞれ平板部３０に対するばね片として機能する。図３に示す例では、平板部３０には、四つの第１片部３１と、八つの第２片部３２がそれぞれ設けられている。ただし、これらの数はこれに限定されない。

【0020】

第１片部３１は、各々の幅広部３０ａのそれぞれに一つずつ設けられ、平板部３０の第１面３０１側に曲がる第１曲がり部３１ｘを起点に弾性変形可能とされている。これにより、各々の第１片部３１は、幅広部３０ａの外周面３０３から外周面３０３の内向きの法線方向へ、端的には径方向の内向きに、第１曲がり部３１ｘを起点に弾性変形する。すなわち、第１片部３１はばね片として機能する。

【0021】

図４は、固定リング３の各部を仮想平面上に投影した写像形状により概略的に示す図である。図４に示す所定の写像形状において、各々の第１片部３１の第１曲がり部３１ｘは、該第１片部３１が設けられた幅広部３０ａの外周縁に対する外接円Ｏ３１の接点Ｐ３１と該外接円Ｏ３１の中心点とを通る直線Ｌ３１と交差している。所定の写像形状は、平板部３０の第１面３０１と平行な仮想平面に、複数の幅広部３０ａ、複数の第１片部３１および複数の第２片部３２を投影した写像の形状である。以下の説明では、仮想平面上の写像形状という。外接円Ｏ３１の中心点は、軸心Ｃと仮想平面との交点である。また、写像形状において、各々の第１片部３１は、当該第１片部３１の内周縁に対する内接円Ｉ３１と第１曲がり部３１ｘの間に位置する。内接円Ｉ３１の中心点は、軸心Ｃと仮想平面との交点である。

【0022】

第１片部３１は、回転軸Ｓの外周面Ｓ２に接触する接触部３１ａを有している。接触部３１ａは、第１片部３１における径方向の先端部（延出端部）である。固定リング３が回転軸Ｓに圧入される際、第１片部３１は、接触部３１ａが外周面Ｓ２に接触することで、外周面Ｓ２から押圧され、外側に反るように平板部３０に対して弾性変形する。そして、固定リング３がレゾルバロータ１を位置決め固定した状態、換言すれば平板部３０がレゾルバロータ１の他端面１ｃに接触した状態で、接触部３１ａは、第１片部３１の弾性変形の復元力で外周面Ｓ２を押圧する。これにより、第１片部３１は、回転軸Ｓに対して固定リング３（端的には平板部３０）を径方向および軸方向に支持し、位置決め固定する。

【0023】

接触部３１ａと外周面Ｓ２との接触態様は、点接触に近いほど、接触部３１ａから外周面Ｓ２に押圧力を集中的に作用させることが可能となる。したがって、固定リング３をより強固に回転軸Ｓに対して位置決めするためには、接触部３１ａは外周面Ｓ２と面接触よりも線接触や点接触させることが好ましい。このような観点から本実施形態において、接触部３１ａは、外周面Ｓ２の曲率よりも大きな曲率で凹状に湾曲した形態とされている。これにより、接触部３１ａは、周方向の両端３１ｂ，３１ｃの二点で外周面Ｓ２とそれぞれ接触（ほぼ点接触）する。

【0024】

図４に示す仮想平面上の写像形状において、各々の第１片部３１の第１曲がり部３１ｘは、直線Ｌ３１と交差している。すなわち、第１片部３１は、径方向における平板部３０の幅（外内径差）が最大の部位、つまり幅広部３０ａにおいて最も径方向の外側に突出する（膨らんだ）部位と、仮想平面上で径方向にみてラップして幅広部３０ａに配置されている。これにより、第１片部３１が平板部３０に対して弾性変形する際に起点となる部位、つまり第１曲がり部３１ｘにおける平板部３０の幅を最大限確保できる。このように第１片部３１とラップする幅広部３０ａの部位は、径方向と軸方向により規定される所定平面での平板部３０の断面積が最大となる部位に相当する。したがって、例えば第１片部３１の幅（径方向の長さ）を広げた場合であっても平板部３０の幅を最大限確保でき、固定リング３の強度低下を抑えることができる。

【0025】

図３に示すように、本実施形態の固定リング３（平板部３０）は、四つの第１片部３１を有している。図４に示す仮想平面上の写像形状において、複数の第１片部３１のうちの一つ（第１片部３１１）は、それ以外の第１片部３１の内周縁に対する内接円Ｉ３１よりも内側に該内接円Ｉ３１の径方向へ突出する突起（第２突起）３１２を有している。突起３１２は、回転軸Ｓに対する固定リング３の回り止めを図り、固定リング３を周方向、換言すれば回転軸Ｓの回転方向に位置決めするキー（以下、キー３１２という）である。このため、回転軸Ｓには、キー３１２に対応するキー溝Ｓ３が形成されている。回転軸Ｓへの圧入時、固定リング３は、キー３１２がキー溝Ｓ３と噛み合うように周方向に位置合わせされる。

【0026】

図３に示すように、キー３１２は、第１片部３１１の接触部３１ａにおける周方向のほぼ中間に位置し、該接触部３１ａの周方向の両端３１ｂ，３１ｃ、つまり回転軸Ｓの外周面Ｓ２との接触部位よりも、キー溝Ｓ３の深さに応じた分だけ径方向に突出している。図４に示す仮想平面上の写像形状においては、内接円Ｉ３１の半径ｒ２とキー３１２の内周縁に対する内接円Ｉ３１２の半径ｒ１との差分だけ、キー３１２は突出している。キー３１２は、回転軸Ｓに対して固定リング３を周方向に位置決めすればよいため、周方向の両端部３１３が図１に示すキー溝Ｓ３の溝壁Ｓ３１に接触すればよく、先端部（突出端部）３１４は溝底Ｓ３２に接触していなくともよい。なお、キー３１２およびキー溝Ｓ３は、省略してもよいし、複数設けても構わない。

【0027】

図３に示すように、第２片部３２は、平板部３０の第１面３０１および第２面３０２の周方向において、各々の幅広部３０ａの第１片部３１と隣接して配置され、平板部３０の第２面３０２側に曲がる第２曲がり部３２ｘを起点に弾性変形可能とされている。図３に示す例では、第２片部３２は、基端部３２ａと接触部３２ｂとを有し、基端部３２ａに対して接触部３２ｂを弾性変形させることが可能なばね片として構成されている。第２曲がり部３２ｘは、基端部３２ａに設けられている。

【0028】

図４に示す仮想平面上の写像形状において、各々の第２片部３２は、該第２片部３２と隣接する第１片部３１の内周縁に対する内接円Ｉ３１の外側に位置する。また、第２片部３２は、第１片部３１の近傍に配置されている。本実施形態では、基端部３２ａと第１片部３１とが周方向に直接連続することなく、所定の間隔をあけて配置されている。図３に示す固定リング３には、一つの第１片部３１を挟んで周方向の両側に一つずつ、第２片部３２が配置されている。これら第１片部３１およびその両側の第２片部３２を一組として構成されるばね片は、例えばレゾルバが有する磁極の配置に合わせて平板部３０に配置される。図３に示す例では、四組の要素がレゾルバの磁極配置に合わせて、換言すればレゾルバロータ１の極ごとに配置されている。

【0029】

図４に示す仮想平面上の写像形状において、基端部３２ａは、平板部３０の内周から平板部３０と平行に、図１に示す回転軸Ｓの外周面Ｓ２、端的には軸心Ｃに向かって延びている。基端部３２ａの径方向への延出長さは、平板部３０の内周から平行に延びて平板部３０に対して傾斜しない分だけ、第１片部３１の径方向への延出長さよりも短い。

【0030】

接触部３２ｂは、基端部３２ａから周方向に沿って、隣り合う第１片部３１から遠ざかる向きに延びている。また、接触部３２ｂは、レゾルバロータ１の他端面１ｃに近づくように基端部３２ａ、端的には平板部３０に対して第２面３０２側へ傾斜して延びている。図３に示す例では、第１片部３１が軸方向の上向きに傾斜しているのに対し、接触部３２ｂは軸方向の下向きに傾斜している。すなわち、接触部３２ｂは、第１片部３１と軸方向の逆向きに傾斜している。径方向における接触部３２ｂの幅（径方向の長さ）は、基端部３２ａの径方向への延出長さよりも小さい。接触部３２ｂは、平板部３０の内周から径方向に離間して延在するとともに、回転軸Ｓの外周面Ｓ２から離間して延在する。このように延在する接触部３２ｂは、基端部３２ａからの屈曲部位である第２曲がり部３２ｘを起点に、基端部３２ａに対して弾性変形可能なばね片として構成される。

【0031】

固定リング３が回転軸Ｓに圧入されると、接触部３２ｂは、レゾルバロータ１の他端面１ｃと接触することで、他端面１ｃから押圧され、上側に反るように基端部３２ａに対して弾性変形する。そして、平板部３０がレゾルバロータ１の他端面１ｃに接触した状態で、接触部３２ｂは、弾性変形の復元力で他端面１ｃを押圧する。これにより、接触部３２ｂは、レゾルバロータ１を回転軸Ｓの座面部Ｓ１に向けて押し付ける。すなわちこの状態で、固定リング３は、座面部Ｓ１との間にレゾルバロータ１を挟み込んで軸方向に位置決め固定する（図１に示す状態）。

【0032】

このとき、第１片部３１は、接触部３１ａが回転軸Ｓの外周面Ｓ２を弾性変形の復元力で押圧しており、かかる復元力で接触部３２ｂが弾性変形することにより生ずる軸方向への荷重（押圧力）を吸収し、平板部３０のねじれなどの変形を抑制する。図３に示す例では、一つの第１片部３１を挟んで周方向の両側に、第２片部３２が一つずつ配置されているため、より効果的に平板部３０の変形が抑制可能となっている。この場合、第１片部３１を挟んだ周方向の両側の第２片部３２の接触部３２ｂは、それぞれ周方向の逆向きに延びている。

【0033】

このように本実施形態によれば、固定リング３が第１片部３１および第２片部３２を有することで、固定リング３を回転軸Ｓに対して軸方向および径方向に位置決めすることができる。同時に、固定リング３がこのように位置決めされることで、固定リング３と座面部Ｓ１との間にレゾルバロータ１を挟み込んで位置決め固定することができる。その際、接触部３２ｂがレゾルバロータ１を押圧する際に生じる平板部３０を変形させる力を、第１片部３１の弾性変形の復元力、つまり回転軸Ｓの外周面Ｓ２を押圧する力で吸収できる。すなわち、第１片部３１および第２片部３２から作用される押圧力を適切に調節しつつ、レゾルバロータ１の回転軸Ｓに対する変位を抑制できる。また、該押圧力による平板部３０の変形を抑制でき、平板部３０とレゾルバロータ１の他端面１ｃとの接触領域、換言すれば摩擦領域を適切に確保できる。その結果、レゾルバロータ１の回転軸Ｓに対する変位を適切に抑制でき、レゾルバによる回転角度の検出精度の向上を図ることが可能となる。

【0034】

レゾルバロータ１の変位を抑制して回転軸Ｓに対してレゾルバロータ１を適切に位置決め固定するためには、回転軸Ｓと固定リング３とが同心状に位置付けられる必要がある。例えば、固定リング３の中心が回転軸Ｓの軸心Ｃからずれた状態では、四つの第１片部３１の弾性変形時の形態にばらつきが生じてしまう。このようなばらつきが生じると、各々の第１片部３１の接触部３１ａが回転軸Ｓの外周面Ｓ２を押圧する力もばらつき、該押圧力が均等に作用されなくなる。結果として、固定リング３を回転軸Ｓに対して適切に支持することができず、回転軸Ｓに対してレゾルバロータ１を適切に位置決め固定できないおそれがある。

【0035】

このため、図３から図５に示すように、固定リング３は、回転軸Ｓへの圧入時に、その中心を回転軸Ｓの軸心Ｃと同心状に位置付けるための突起３３，３４を有している。図５は、図３に示す固定リング３を一部拡大し、突起３３，３４を概略的に示す斜視図である。突起３３，３４は、第１片部３１および第２片部３２とは異なり、いずれも平板部３０に対するばね片としては機能しない。したがって、突起３３，３４は、平板部３０に対して弾性変形しない、もしくは第１片部３１および第２片部３２のようには大きく弾性変形せずにそのままの形態を維持する。

【0036】

図４に示す仮想平面上の写像形状において、各々の第２片部３２は、該第２片部３２と周方向に隣接する第１片部３１の内周縁に対する内接円Ｉ３１の外側で、該内接円Ｉ３１の径方向へ突出する突起（第１突起）３３を有する。換言すれば、突起３３の内周縁に対する内接円Ｉ３３の半径ｒ３は、内接円Ｉ３１の半径ｒ２よりも大きい。内接円Ｉ３３の中心点は、軸心Ｃと仮想平面との交点である。

【0037】

図３および図５に示す例では、突起３３は、第２片部３２の基端部３２ａに設けられており、基端部３２ａの一部として構成されている。突起３３は、基端部３２ａの径方向における先端部（延出端部）の一部から基端部３２ａと平行に、図１に示す回転軸Ｓの外周面Ｓ２、端的には軸心Ｃに向かって延びている。突起３３の径方向への延出長さは、回転軸Ｓの外周面Ｓ２に接触しない寸法とされている。突起３３の径方向における先端部（延出端部）は、図４に示す仮想平面上の写像形状における輪郭が凸状に湾曲した形態とされている。したがって、突起３３は、最も内側に突出する（膨らんだ）部位で回転軸Ｓへの圧入時に外周面Ｓ２とほぼ点接触可能となる。

【0038】

第２片部３２の基端部３２ａは、第１片部３１の近傍に配置されている。このため、回転軸Ｓへの圧入時に第１片部３１が弾性変形すると、各々の第２片部３２の突起３３は、第１片部３１の近傍で外周面Ｓ２と接触する。その際、突起３３は、第１片部３１および第２片部３２とは異なり、いずれも平板部３０に対してほぼ弾性変形しないため、固定リング３の中心を回転軸Ｓの軸心Ｃと同心状に位置付ける機能を果たす。これにより、固定リング３の回転軸Ｓへの圧入時、例えば四つの第１片部３１をほぼ均等に弾性変形させることができ、各々の第１片部３１の接触部３１ａで回転軸Ｓの外周面Ｓ２をほぼ均等に押圧できる。したがって、固定リング３を回転軸Ｓに対して適切に支持することができ、回転軸Ｓに対してレゾルバロータ１を適切に位置決め固定可能となる。固定リング３が回転軸Ｓへ圧入された後、突起３３は、外周面Ｓ２とは接触せず、非接触状態に位置付けられる。

【0039】

図４に示す仮想平面上の写像形状において、突起３４は、第２片部３２と周方向に隣接して配置されている。図４に示す例では、突起３４は、各々の第１片部３１の内周縁に対する内接円Ｉ３１の外側に位置する。また、突起３４は、各々の突起３３の内周縁に対する内接円Ｉ３３の外側に位置する。すなわち、突起３４の内周縁に対する内接円Ｉ３４の半径ｒ４は、内接円Ｉ３３の半径ｒ３よりも大きい。内接円Ｉ３４の中心点は、軸心Ｃと仮想平面との交点である。このように、突起３４は、第１片部３１および第２片部３２とは別に平板部３０に設けられた突出部分である。突起３４は、平板部３０の内周から平板部３０と平行に、図１に示す回転軸Ｓの外周面Ｓ２、端的には軸心Ｃに向かって延びている。突起３４の径方向への延出長さは、回転軸Ｓの外周面Ｓ２に接触しない寸法とされている。

【0040】

突起３４は、外周面Ｓ２と接触せず、対向する対向部３４ａを有している。対向部３４ａは、突起３４の先端部（延出端部）である。対向部３４ａは、例えば外周面Ｓ２の曲率以上の曲率で凹状に湾曲した形態とされている。

【0041】

突起３４は、径方向における平板部３０の幅（外内径差）が最小の部位、つまり幅狭部３０ｂと仮想平面上で径方向にみてラップするように、幅狭部３０ｂを含んで配置されている。このように突起３４とラップする平板部３０の部位は、径方向と軸方向により規定される所定平面での平板部３０の断面積が最小となる部位に相当する。したがって、かかる部位に突起３４を配置することで、その分だけ前記断面積が拡大されるため、平板部３０、端的には固定リング３の強度を高めることができる。図３に示す例では、四つの突起３４が設けられ、軸心Ｃを中心として点対称となるように配置されている。この場合、各々の突起３４は、第１片部３１とこれを挟んだ周方向両側の第２片部３２からそれぞれ構成される上述した四組の要素同士の間に配置されている。ただし、突起３４の数は限定されない。また、固定リング３が適切な強度を保つことができれば、突起３４は省略可能である。

【0042】

なお、固定リング３の強度をさらに高めるため、突起３４に補強部を設けてもよい。図６には、突起３４に補強部３５を設けた変形例に係る固定リング３ａの一例を概略的に示す。なお、固定リング３ａにおける補強部３５以外の構成は、固定リング３と同様であるため、図面上で同一符号を付して説明を省略する。図６に示す例では、補強部３５は、突起３４の先端部である対向部３４ａに位置し、該対向部３４ａから平板部３０の第１面３０１と第２面３０２の距離の方向、つまり軸方向に起立している。これにより、補強部３５は、固定リング３、特に平板部３０の幅狭部３０ｂ近傍の強度を高めるリブとして機能する。補強部３５の起立方向は、レゾルバロータ１の他端面１ｃから遠ざかる向き（本実施形態では上向き）である。

【0043】

以上、本発明の実施形態（変形例を含む）を説明したが、上述した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0044】

上述した実施形態では、レゾルバロータ１と固定リング３とを別体として構成している。これに代えて、例えば固定リングをレゾルバロータのレゾルバロータ構成体の一つとして構成してもよい。

【0045】

図７には、このように固定リングをレゾルバロータのレゾルバロータ構成体の一つとして構成した実施形態の一例を示す。図７に示す例では、レゾルバロータ４は、レゾルバロータ１と同様に、複数のレゾルバロータ構成体５が積層されて構成されている。ただし、軸方向の所定側に位置するレゾルバロータ構成体５１は、固定リング３の第２片部３２の形態を変形した形態とされている。軸方向の所定側は、上述した実施形態における軸方向の他端側であり、レゾルバロータ４が回転軸Ｓの座面部Ｓ１と接触する側とは反対側である。この場合、レゾルバロータ構成体５１は、固定リング３の第２片部３２から接触部３２ｂを省略した形態となっている。すなわち、レゾルバロータ構成体５１は、接触部３２ｂ以外により奏される固定リング３の作用効果と同等の作用効果を奏する。なお、上述した固定リング３（図３）と同等の構成要素については、図面上で同一符号を付す。

【0046】

図７に示すように、レゾルバロータ４は、レゾルバロータ構成体５である複数の鉄心（以下、鉄心５という）が積層されて構成されている。各々の鉄心５は、幅広部２２および幅狭部２３を有している。幅狭部２３は、平行に対向した鉄心５の第１面５０１および第２面５０２に設けられ、鉄心５の外周面５０３から外周面５０３の内向きの法線方向にみた幅が最も狭い部位である。法線方向は径方向に相当する。鉄心５の外周面５０３は、第１面５０１の外周縁と第２面５０２の外周縁との間を接続する面部である。幅広部２２は、鉄心５の第１面５０１および第２面５０２に設けられ、幅狭部２３よりも幅が広い部位である。

【0047】

積層方向の一端に位置する鉄心５（レゾルバロータ構成体５１）は、複数の第１片部３１を有している。第１片部３１は、固定リング３における第１片部３１と同等の部位である。第１片部３１は、各々の幅広部２２のそれぞれに一つずつ設けられ、鉄心５の第１面５０１側に曲がる第１曲がり部３１ｘを起点に弾性変形可能とされている。これにより、各々の第１片部３１は、幅広部２２の外周面５０３から外周面５０３の内向きの法線方向へ、端的には径方向の内向きに、第１曲がり部３１ｘを起点に弾性変形する。すなわち、第１片部３１はばね片として機能する。

【0048】

図４に示す仮想平面上の写像形状に準じ、これと同等の写像形状において、各々の第１片部３１の第１曲がり部３１ｘは、該第１片部３１が設けられた幅広部２２の外周縁に対する外接円の接点（外接円Ｏ３１の接点Ｐ３１と同等）と該外接円の中心点とを通る直線（直線Ｌ３１と同等）と交差している。かかる写像形状は、鉄心５の第１面５０１と平行な仮想平面に、複数の幅広部２２、複数の第１片部３１および複数の第２片部３２を投影した写像の形状である。また、かかる写像形状において、各々の第１片部３１は、当該第１片部３１の内周縁に対する内接円（内接円Ｉ３１と同等）と第１曲がり部３１ｘの間に位置する。かかる内接円の中心点は、軸心Ｃと仮想平面との交点である。

【0049】

図７に示すように、鉄心であるレゾルバロータ構成体５１は、固定リング３における接触部３２ｂ以外の各部、具体的には第１片部３１、第２片部３２の基端部３２ａ、キー３１２、および突起３３，３４などに相当する部分を有している。また、レゾルバロータ構成体５，５１は、幅広部２２と幅狭部２３とが交互に連続し、外周縁において幅広部２２と幅狭部２３の各外周形状が交互に連続した平面形状をなしている。レゾルバロータ４において、レゾルバロータ構成体５１と、それ以外のレゾルバロータ構成体５とは、例えばかしめなどにより軸方向に連結され、一体化されている。

【0050】

レゾルバロータ４をこのようにレゾルバロータ構成体５１を含む構成としても、レゾルバロータ４の回転軸Ｓに対する変位を抑制する力を適切に調整し、回転軸Ｓに対してレゾルバロータ４を適切に位置決め固定することが可能である。

【符号の説明】

【0051】

１，４…レゾルバロータ、１ａ…貫通孔、１ｂ…一端面（下面）、１ｃ…他端面（上面）、２，５，５１…レゾルバロータ構成体、３…固定部材（固定リング）、１０…回転子、２１…開口、２２…幅広部、２３…幅狭部、３０…平板部、３０ａ…幅広部、３０ｂ…幅狭部、３１，３１１…第１片部、３１ａ…接触部、３１ｘ…第１曲がり部、３２ｘ…第２曲がり部、３１２…突起（キー）、３２…第２片部、３２ａ…基端部、３２ｂ…接触部、３３…突起、３４…突起、３４ａ…対向部、３５…補強部（リブ）、３０１，５０１…第１面、３０２，５０２…第２面、３０３，５０３…外周面、Ｃ…軸心、Ｉ３１，Ｉ３３，Ｉ３１２…内接円、Ｌ３１…直線、Ｐ３１…接点、Ｓ…回転軸、Ｓ１…座面部、Ｓ２…外周面、Ｓ３…キー溝。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2022-07-12

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

平行に対向した環状の第１面および第２面に設けられ、前記第１面の外周縁と前記第２面の外周縁との間を接続する外周面から前記外周面の内向きの法線方向にみた幅が最も狭い複数の幅狭部と、
前記第１面および前記第２面に設けられ、各々の前記幅狭部よりも前記幅が広い複数の幅広部と、
各々の前記幅広部にそれぞれ設けられ、前記第１面側に曲がる第１曲がり部を起点に当該幅広部の前記法線方向へ弾性変形可能な複数の第１片部と、
前記第１面および前記第２面の周方向において各々の前記幅広部の前記第１片部と隣接して配置され、前記第２面側に曲がる第２曲がり部を起点に前記第１面と前記第２面の距離の方向へ弾性変形可能な複数の第２片部と、を備え、
前記第１面と平行な仮想平面に複数の前記幅広部および複数の前記第１片部を投影した写像形状において、各々の前記第１片部の前記第１曲がり部は、当該第１片部が設けられた前記幅広部の外周縁に対する外接円の接点と前記外接円の中心点とを通る直線と交差しており、各々の前記第１片部は、当該第１片部の内周縁に対する内接円と前記第１曲がり部との間に位置し、
前記仮想平面に複数の前記第１片部および複数の前記第２片部を投影した写像形状において、各々の前記第２片部は、当該第２片部と隣接する前記第１片部の内周縁に対する内接円の外側に位置する
固定リング。

【請求項2】

前記仮想平面に複数の前記第１片部および複数の前記第２片部を投影した写像形状において、各々の前記第２片部は、前記第１面および前記第２面の周方向に当該第２片部と隣接する前記第１片部の内周縁に対する内接円の外側で当該内接円の径方向へ突出する第１突起を有する
請求項１に記載の固定リング。

【請求項3】

前記仮想平面に複数の前記第１片部および複数の前記第２片部を投影した写像形状において、前記第１面および前記第２面の周方向に前記第２片部と隣接して配置され、各々の前記第１片部の内周縁に対する内接円の外側で前記第１面と前記第２面の距離の方向へ起立するリブをさらに備える
請求項１に記載の固定リング。

【請求項4】

前記仮想平面に複数の前記第１片部を投影した写像形状において、複数の前記第１片部の一つは、それ以外の前記第１片部の内周縁に対する内接円よりも内側に当該内接円の径方向へ突出する第２突起を有する
請求項１から３のいずれか一項に記載の固定リング。

【請求項5】

中心軸を中心に回転するシャフトと、
前記シャフトと同心に固定された回転子と、
前記回転子と対向配置された固定子と、
所定の極数を有し、請求項１に記載の固定リングで前記回転子と同心に前記シャフトに固定されたレゾルバロータと、を備えた回転電機であって、
前記第１片部および当該第１片部と前記周方向に隣接する前記第２片部は、前記レゾルバロータの極ごとに配置される
回転電機。

【請求項6】

平行に対向した環状の第１面および第２面に設けられ、前記第１面の外周縁と前記第２面の外周縁との間を接続する外周面から前記外周面の内向きの法線方向にみた幅が最も狭い複数の幅狭部と各々の前記幅狭部よりも前記幅が広い複数の幅広部とを有する複数の鉄心が積層され、
積層方向の一端に位置する前記鉄心は、各々の前記幅広部にそれぞれ設けられ、前記第１面側に曲がる第１曲がり部を起点に当該幅広部の前記法線方向へ弾性変形可能な複数の第１片部と、前記第１面および前記第２面の周方向において各々の前記幅広部の前記第１片部と隣接して配置され、前記第２面側に曲がる第２曲がり部を起点に前記第１面と前記第２面の距離の方向へ弾性変形可能な複数の第２片部と、を備え、
前記第１面と平行な仮想平面に複数の前記幅広部および複数の前記第１片部を投影した写像形状において、各々の前記第１片部の前記第１曲がり部は、当該第１片部が設けられた前記幅広部の外周縁に対する外接円の接点と前記外接円の中心点とを通る直線と交差しており、各々の前記第１片部は、当該第１片部の内周縁に対する内接円と前記第１曲がり部との間に位置し、
前記仮想平面に複数の前記第１片部および複数の前記第２片部を投影した写像形状において、各々の前記第２片部は、当該第２片部と隣接する前記第１片部の内周縁に対する内接円の外側に位置する
レゾルバロータ。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0007】

実施形態の固定リングは、幅狭部と、幅広部と、第１片部と、第２片部とをそれぞれ複数備える。前記幅狭部は、平行に対向した環状の第１面および第２面に設けられ、前記第１面の外周縁と前記第２面の外周縁との間を接続する外周面から前記外周面の内向きの法線方向にみた幅が最も狭い。前記幅広部は、前記第１面および前記第２面に設けられ、各々の前記幅狭部よりも前記幅が広い。前記第１片部は、各々の前記幅広部にそれぞれ設けられ、前記第１面側に曲がる第１曲がり部を起点に当該幅広部の前記法線方向へ弾性変形可能である。前記第２片部は、前記第１面および前記第２面の周方向において各々の前記幅広部の前記第１片部と隣接して配置され、前記第２面側に曲がる第２曲がり部を起点に前記第１面と前記第２面の距離の方向へ弾性変形可能である。前記第１面と平行な仮想平面に複数の前記幅広部および複数の前記第１片部を投影した写像形状において、各々の前記第１片部の前記第１曲がり部は、当該第１片部が設けられた前記幅広部の外周縁に対する外接円の接点と前記外接円の中心点とを通る直線と交差する。かかる写像形状において、各々の前記第１片部は、当該第１片部の内周縁に対する内接円と前記第１曲がり部との間に位置する。前記仮想平面に複数の前記第１片部および複数の前記第２片部を投影した写像形状において、各々の前記第２片部は、当該第２片部と隣接する前記第１片部の内周縁に対する内接円の外側に位置する。