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技術 レゾルバ

出願人 トヨタ自動車株式会社アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
発明者 佐野新也永石雅和坪井広樹竹内健登荻須崇文
出願日 2013年10月4日 (6年7ヶ月経過) 出願番号 2013-208993
公開日 2015年4月16日 (5年0ヶ月経過) 公開番号 2015-073413
状態 特許登録済
技術分野 感知要素の出力の伝達及び変換 電動機、発電機の巻線 特殊な電動機、発電機
主要キーワード リング軸線 各巻き線 回転数計測 てくび リング径 集中応力 次巻回 留意点
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年4月16日)のものです。
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図面 (6)

課題

本明細書は、レゾルバにおいて、コア内周側から外周側に配索されている箇所で引き出し線に加わる引張応力緩和し、引き出し線の破断を予防する技術を提供する。

解決手段

レゾルバのステータ2は、コア3と、コア3の複数の磁極歯の夫々を覆っているとともに各磁極歯を覆っている部位をつなぐようにコアの少なくとも一方の端面に形成されているリング部4を有する樹脂モールド6と、樹脂モールド6の上から磁極歯に巻回されている巻き線12を備えている。樹脂モールド6には、リング部4から径方向外側に向かって突出するコネクタ5が設けられている。磁極歯に巻回されている巻き線から伸びている引き出し線14が、金属端子7に接続されているとともに、樹脂モールド6のリング部4及びコネクタ5に固着されている。コア3のリング軸線方向からみてコネクタ5のリング部4との付け根くびれ9が設けられている。

概要

背景

レゾルバは、モータと類似の構造を有しており、ロータステータを備えている。ステータコアには、モータのステータコアと同様に複数の磁極歯が設けられており、その複数の磁極歯には、樹脂モールド絶縁された上に順次に複数の巻き線巻回されている。典型的なレゾルバは、各磁極歯に3本の巻き線が巻回されている。1本は励磁用であり、他の2本は正弦波余弦波出力用である。

複数の巻き線の両端部はステータコアの外周の一箇所に集められ、そこでコネクタが構成される。そのコネクタにて、レゾルバのコントローラと巻き線の端部が接続される。レゾルバのコントローラは、励磁用の巻き線に正弦波の電圧電流)を供給するとともに、出力用の巻き線の電圧(電流)を計測し、ロータの回転数を算出する。なお、巻き線の両端部を本明細書では引き出し線と称する。

コネクタも通常は樹脂で作られる。一般的に、コネクタは、磁極歯を覆う樹脂モールドと一体に成形される。引き出し線は、磁極歯を覆っている樹脂の上に巻回されるとともに、コネクタの樹脂にワニス等で固着される。そのような構造のレゾルバの例が特許文献1、2に開示されている。

ところで、樹脂は線膨張係数熱膨張率)が比較的に大きいため、磁極歯を覆う樹脂、あるいは、コネクタの樹脂に固着された引き出し線は、樹脂が熱膨張することで断線を生じる虞がある。断線を予防するために、特許文献1の技術では、磁極歯に巻回されたコイルを第1樹脂でモールドし、隣接する磁極歯の間を渡される巻き線(渡り線)を第2樹脂でモールドする。第2樹脂には、その硬度が第1樹脂の硬度よりも低い材料が選ばれる。この技術は、渡り線を覆う第2樹脂に硬度の低い材料を用いることで渡り線の断線を予防する。

概要

本明細書は、レゾルバにおいて、コア内周側から外周側に配索されている箇所で引き出し線に加わる引張応力緩和し、引き出し線の破断を予防する技術を提供する。レゾルバのステータ2は、コア3と、コア3の複数の磁極歯の夫々を覆っているとともに各磁極歯を覆っている部位をつなぐようにコアの少なくとも一方の端面に形成されているリング部4を有する樹脂モールド6と、樹脂モールド6の上から磁極歯に巻回されている巻き線12を備えている。樹脂モールド6には、リング部4から径方向外側に向かって突出するコネクタ5が設けられている。磁極歯に巻回されている巻き線から伸びている引き出し線14が、金属端子7に接続されているとともに、樹脂モールド6のリング部4及びコネクタ5に固着されている。コア3のリング軸線方向からみてコネクタ5のリング部4との付け根くびれ9が設けられている。

目的

本明細書は、ステータコアの内周側から外周側に配索されている箇所で引き出し線に加わる引張応力を緩和し、引き出し線の破断を予防する技術を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

回転数計測するレゾルバであり、リング状のステータコアであって内周面に複数の磁極歯が設けられているステータコアと、前記複数の磁極歯の夫々を覆っているとともに各磁極歯を覆っている部位をつなぐようにステータコアの少なくとも一方の端面に形成されているリング部を有する樹脂モールドと、樹脂モールドの上から前記複数の磁極歯に順次巻回されている巻き線と、を備えており前記樹脂モールドには、リング部から径方向外側に向かって突出するコネクタが設けられているとともに、当該コネクタに金属端子が取り付けられており、前記磁極歯に巻回されている巻き線から伸びている引き出し線が、前記金属端子に接続されているとともに、前記樹脂モールドのリング部及びコネクタに固着されており、前記樹脂モールドの前記リング部と前記コネクタの接続部分に、前記樹脂モールドのリング径方向の熱膨張によって引き出し線に加わる引張応力を低減する応力低減構造が設けられていることを特徴とするレゾルバ。

請求項2

前記応力低減構造は、ステータコアのリング軸線方向からみて前記コネクタのリング部との付け根がくびれていること、あるいは、樹脂モールドの前記リング部の厚みよりも前記コネクタの厚みが薄いこと、である請求項1に記載のレゾルバ。

請求項3

前記コネクタのリング部との付け根が湾曲てくびれていることを特徴とする請求項2に記載のレゾルバ。

技術分野

0001

本発明は、モータ回転数計測などに使われるレゾルバに関する。

背景技術

0002

レゾルバは、モータと類似の構造を有しており、ロータステータを備えている。ステータコアには、モータのステータコアと同様に複数の磁極歯が設けられており、その複数の磁極歯には、樹脂モールド絶縁された上に順次に複数の巻き線巻回されている。典型的なレゾルバは、各磁極歯に3本の巻き線が巻回されている。1本は励磁用であり、他の2本は正弦波余弦波出力用である。

0003

複数の巻き線の両端部はステータコアの外周の一箇所に集められ、そこでコネクタが構成される。そのコネクタにて、レゾルバのコントローラと巻き線の端部が接続される。レゾルバのコントローラは、励磁用の巻き線に正弦波の電圧電流)を供給するとともに、出力用の巻き線の電圧(電流)を計測し、ロータの回転数を算出する。なお、巻き線の両端部を本明細書では引き出し線と称する。

0004

コネクタも通常は樹脂で作られる。一般的に、コネクタは、磁極歯を覆う樹脂モールドと一体に成形される。引き出し線は、磁極歯を覆っている樹脂の上に巻回されるとともに、コネクタの樹脂にワニス等で固着される。そのような構造のレゾルバの例が特許文献1、2に開示されている。

0005

ところで、樹脂は線膨張係数熱膨張率)が比較的に大きいため、磁極歯を覆う樹脂、あるいは、コネクタの樹脂に固着された引き出し線は、樹脂が熱膨張することで断線を生じる虞がある。断線を予防するために、特許文献1の技術では、磁極歯に巻回されたコイルを第1樹脂でモールドし、隣接する磁極歯の間を渡される巻き線(渡り線)を第2樹脂でモールドする。第2樹脂には、その硬度が第1樹脂の硬度よりも低い材料が選ばれる。この技術は、渡り線を覆う第2樹脂に硬度の低い材料を用いることで渡り線の断線を予防する。

先行技術

0006

特開2003−028670号公報
特開2003−207369号公報

発明が解決しようとする課題

0007

磁極歯はリング状のステータコアの内周側に設けられ、コネクタは外周側に設けられる。引き出し線は、ステータコアを内周側から外周側と配索され、同時に樹脂に固着されている。リング状のステータコアに成形された樹脂が膨張すると樹脂全体径方向伸長するため、ステータコアの内周側から外周側へと配索されている箇所で引き出し線に引っ張り応力が加わり破断する虞がある。本明細書は、ステータコアの内周側から外周側に配索されている箇所で引き出し線に加わる引張応力緩和し、引き出し線の破断を予防する技術を提供する。

課題を解決するための手段

0008

本明細書の技術が対象とするレゾルバは次の構造を備える。ステータコアは、リング状のステータコアであって内周面に複数の磁極歯を有している。ステータコアの一部は樹脂モールドで覆われている。その樹脂モールドは、複数の磁極歯の夫々を覆っているとともに各磁極歯を覆っている部位をつなぐように、ステータコアの少なくとも一方の端面にリング状に形成されている。樹脂モールドのうち、リング状の部位を以下ではリング部と称する。樹脂モールドの上から複数の磁極歯に順次巻き線が巻回されている。樹脂モールドには、リング部から径方向外側に向かって突出するコネクタが設けられている。そのコネクタには、金属端子が取り付けられている。そして、磁極歯に巻回されている巻き線から伸びている引き出し線が、金属端子に接続されているとともに、樹脂モールドのリング部及びコネクタに固着されている。引き出し線はワニス等でリング部及びコネクタに固着されている。リング部からコネクタにかけて、引き出し線はステータコアの内周側から外周側へと配索されることになる。そして、本明細書が開示するレゾルバは、樹脂モールドのリング部とコネクタの接続部分に、樹脂モールドのリング径方向の熱膨張によって引き出し線に加わる引張応力を低減する応力低減構造が設けられている。応力低減構造により、樹脂モールドの熱膨張によって引き出し線に加わる引っ張り応力が緩和される。

0009

応力低減構造の具体的態様の例は次の二つである。一つは、ステータコアのリング軸線方向からみてコネクタのリング部との付け根がくびれていることである。なお、コネクタのリング部との付け根は、湾曲てくびれているのがより好ましい。もう一つは、樹脂モールドのリング部の厚みよりもコネクタの厚みを薄くすることである。

0010

上記いずれの具体的態様も、リング部とコネクタの接続部分の樹脂の量を減らしている。一般に、樹脂の線膨張係数よりもステータコアを作っている金属の線膨張係数の方が小さい。例えば、ポリカーボネート線膨張係数αは約70[10−6/℃]であり、ステンレスの線膨張係数αは約10[10−6/℃]である。従って、温度上昇に伴う樹脂モールドの伸びは、樹脂モールドが密着しているステータコアによって抑制される。樹脂の量を減らすほど、その抑制効果が大きくなる。リング部とコネクタの接続部分の樹脂の量を減らすことによって、リング部とコネクタの径方向の伸びを抑制し、その結果、樹脂モールドに固着されている引き出し線に加わる引張応力が緩和される。また、樹脂モールドの厚みを変えることは、引き出し線が、平面的でなく、樹脂の厚み方向に3次元的に配索されることになる。すなわち、引き出し線は、樹脂モールドの厚みに変化がなく平面的に配索される場合と比較してその長さが長くなる。引き出し線の長さが単純に長くなることも、樹脂モールドの伸びに伴う引っ張り応力による引き出し線の破断の予防に寄与する。なお、ステータコアは、コネクタのリング部との付け根がくびれていることと、樹脂モールドのリング部の厚みよりもコネクタの厚みが薄いことの双方を備えていると一層よい。

0011

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

発明の効果

0012

本明細書が開示する技術は、回転数を計測するレゾルバに関し、レゾルバのステータコアの内周側から外周側に配索されている箇所で引き出し線に加わる引張応力を緩和して引き出し線の破断を予防する。

図面の簡単な説明

0013

第1実施例のレゾルバのステータの平面図である。
図1のII−II線における断面図である。
図1のIII−III線における断面図である。
第2実施例のレゾルバのステータの平面図である。
図4のV−V線における断面図である。

実施例

0014

(第1実施例)図面を参照して第1実施例のレゾルバを説明する。図1にレゾルバのステータ2の平面図を示す。図2図1のII−II線に沿った断面図を示し、図3図1のIII−III線に沿った断面図を示す。本明細書では、レゾルバのロータの説明は省略する。ステータコア3は、リング状であり、リングの内周面に、複数の磁極歯3aが設けられている。図1の平面図は、ステータコア3の軸線方向からみた図に相当する。ステータコア3は、複数の電磁鋼板を積層したものである。そのステータコア3の軸線方向の両面に樹脂モールド6が形成されている。樹脂モールド6の一部は磁極歯3aを覆っているとともに、各磁極歯を覆っている部分をつなぐように、ステータコア3の両面にリング状に形成されている。樹脂モールド6のリング状の部位を以下ではリング部4と称する。ただし、磁極歯3aにおいて、ステータコア3の中心方向を向く面は樹脂モールドから露出している。

0015

リング部4には、その一部にステータコア3の径方向に突出するコネクタ5が設けられている。リング部4とコネクタ5は樹脂で一体に成形されている。コネクタ5には6本の金属端子7が取り付けられている。金属端子7は、その長さ方向の約半分がコネクタ5に埋設されており、残りの約半分がコネクタ5から露出している。

0016

複数の磁極歯3aには、巻き線12が巻回されている。巻き線12は3本あり、各巻き線が複数の磁極歯3aに順次に巻回されている。隣接する磁極歯3aの間を通る巻き線を渡り線13と称する。巻き線の巻き始めの端部と巻き終わりの端部を引き出し線14と称する。巻き線12は3本あるので、引き出し線14は、巻き始めの3本と巻き終わりの3本の合計6本である。

0017

引き出し線14は、磁極歯3aからコネクタ5へと伸びており、複数の金属端子7に固定されている。なお、図1では図を理解し易くするために金属端子7への引き出し線14の巻き回しの図示を省略しているが、図2図3では金属端子7への引き出し線14の巻き回しを描いてあることに留意されたい。引き出し線14は、磁極歯3aと金属端子7の間でリング部4の表面とコネクタ5の表面に固着されている。引き出し線14は、ワニス等でリング部4の表面とコネクタ5の表面に固着されている。それゆえ、樹脂モールド6が熱で膨張すると引き出し線14には引っ張り応力が加わることになる。

0018

図1によく示されているように、磁極歯3aに巻回されている巻き線12から伸びている引き出し線14は、樹脂モールド6の表面に固着されている。より詳しくは、引き出し線14は、磁極歯3aから金属端子7に向けて、別言すればステータコア3の半径方向の内側から外側へと伸びており、樹脂モールド6に固着されている。樹脂モールド6の温度が上昇すると、樹脂モールド6は熱膨張する。特に、コネクタ5は、ステータコア3の半径方向の外側へと膨張する。コネクタ5の膨張によって、引き出し線14に径方向の引っ張り応力が生じる。コネクタ5の熱膨張が大きいと、引き出し線14は引っ張り応力に耐えられなくなり破断する虞がある。そこで、樹脂モールド6には、ステータコアの軸線方向からみて(即ち図1の平面図でみて)、コネクタ5のリング部4との接続部分にくびれ9が設けられている。くびれ9により、コネクタ5のリング部4との接続部分の樹脂の量が、くびれ9が無い場合と比較して少なくなる。一般にステータコア3の金属材料よりも樹脂モールド6の樹脂材料の方が、線膨張係数が小さいので、ステータコア3は、これに密着している樹脂モールド6の膨張を抑制する。くびれ9によりコネクタ5のリング部4との接続部分の樹脂の量が、くびれ9が無い場合と比較して少ないので、樹脂モールド6よりも線熱膨張係数が小さいステータコア3に抗して膨張する力が小さくなる。すなわち、樹脂モールド6のステータコア半径方向の伸びはステータコア3によって抑制される。樹脂モールド6の伸びが抑制されることによって、引き出し線14を引っ張る応力も小さくなる。それゆえ、引き出し線14が破断する虞を小さくすることができる。なお、図2に示したように、くびれ9におけるコネクタ5の幅W1は、くびれ9以外の部位におけるコネクタ5の幅W2の約1/2であり、くびれ9におけるコネクタ5の断面積は、くびれ9以外の部位におけるコネクタ5の断面積の1/2である。断面積が1/2になれば、くびれ9における熱膨張による応力の大きさも1/2となる。

0019

第1実施例のステータ2では、コネクタ5のリング部4への付け根は、湾曲してくびれている。くびれ9が湾曲していることによって、このくびれ9において熱膨張時の集中応力を低減する利点が得られる。

0020

(第2実施例)次に、図4図5を参照して第2実施例のレゾルバを説明する。図4は、第2実施例のレゾルバのステータ2aの平面図であり、図5図4のV−V線におけるステータ2aの断面図である。ステータ2aでは、コネクタ25はくびれを備えないが、その代わりに、樹脂モールド26のコネクタ25の厚みd2が、リング部24の厚みd1よりも薄くなっている。従って、樹脂モールド26の表面であってリング部24とコネクタ25の境界段差Sが表れる。リング部24では、磁極歯3aに幾重にも巻き線を巻回しなければならないため、樹脂モールド26は強度を維持するために相応の厚みd1を確保しなければならないが、コネクタ25では、磁極歯3aにおける樹脂モールドほどには強度が要求されないのでその厚みd2をd1より薄くしても大きな影響はない。コネクタ25における樹脂モールド6の厚みd2を薄くすることでコネクタ25における樹脂量を低減し、第1実施例のレゾルバと同様の効果を得ることができる。即ち、コネクタ25の厚みを薄くすることによって、樹脂モールド26のステータコア半径方向の伸びがステータコア3によって抑制され、これにより樹脂モールド26が熱膨張により引き出し線14を引っ張る応力も小さくなる。

0021

また、図3図5を対比すると明らかなとおり、第2実施例のステータコア2aでは、引き出し線14は、樹脂モールド26の厚みの段差Sに配索される分だけ長くなる。引き出し線14が長くなることは、単純にそれ自体が、樹脂モールド26の熱膨張による引っ張り応力に対する耐性を高める。

0022

実施例で説明したレゾルバに関する留意点を述べる。第1実施例のステータ2の特徴であるコネクタ5の付け根のくびれ9と、第2実施例のステータ2aの特徴であるコネクタ25の厚みを薄くすることの両方を兼ね備えることも好適である。

0023

くびれ9や厚みの薄いコネクタ25は、樹脂の量が従来よりも少ないことにより、熱膨張で生じる引き出し線14への引っ張り応力そのものが小さくなることも、引き出し線14の破断を回避することに貢献する。

0024

くびれ9が、応力低減構造の一態様に相当し、コネクタ25の樹脂の厚みを薄くすることが、応力低減構造の別の一態様に相当する。

0025

実施例のステータコア2、2aは、その両面に樹脂モールドが形成されていた。樹脂モールドは、引き出し線が配索される側だけに形成されていてもよい。また、引き出し線14は、樹脂モールドの表面に固着される代わりに、樹脂モールドに埋設されていてもよい。

0026

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

0027

2、2a:レゾルバステータ
3:ステータコア
3a:磁極歯
4、24:樹脂モールドのリング部
5、25:樹脂モールドのコネクタ
6、26:樹脂モールド
7:金属端子
9:くびれ
12:コイル
13:渡り線
14:引き出し線
d1:リング部における樹脂の厚み
d2:コネクタにおける樹脂の厚み
α:線膨張係数

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