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この項目の情報は公開日時点(2019年4月18日)のものです。
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図面 (6)

課題

材料の歩留まりを良くし、重量増加を抑制し、形状の制約を低減することができる可動側部材ロータ)を提供する。

解決手段

回転軸60に配設され、固定側部材としてのステータ20に対し、回転可能な可動側部材としてのロータ40を備える機器に用いられ、ロータ40は、回転軸60に組み付けられた状態における、回転軸60の軸線C方向において、固定側磁束通過部としてのコア21と対向する可動側磁束通過部45が、一部材で形成されている。ロータ40は、回転軸60の軸線Cからみたコア21の遮蔽面積Sを増減可能に形成された増減部41を備えている。増減部41の端縁部分が、正弦波形状に形成されている。

概要

背景

従来のレゾルバロータとして、特許文献1に記載されるものがあった。これによれば、プレス加工打ち抜いた複数の磁性鋼板を、ロータが取り付けられるシャフト中心軸方向に沿って積層して形成されていた。

概要

材料の歩留まりを良くし、重量増加を抑制し、形状の制約を低減することができる可動側部材(ロータ)を提供する。回転軸60に配設され、固定側部材としてのステータ20に対し、回転可能な可動側部材としてのロータ40を備える機器に用いられ、ロータ40は、回転軸60に組み付けられた状態における、回転軸60の軸線C方向において、固定側磁束通過部としてのコア21と対向する可動側磁束通過部45が、一部材で形成されている。ロータ40は、回転軸60の軸線Cからみたコア21の遮蔽面積Sを増減可能に形成された増減部41を備えている。増減部41の端縁部分が、正弦波形状に形成されている。

目的

本発明は、上記の課題を解決するものであり、材料の歩留まりを良くし、重量増加を抑制し、形状の制約を低減することができる可動側部材(ロータ)を提供する

効果

実績

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請求項1

磁束が通過可能な固定側磁束通過部を有する固定側部材に対して移動可能で、磁束が通過可能な可動側磁束通過部を有する可動側部材であって、前記固定側磁束通過部と前記可動側磁束通過部との間を磁束が通過可能な機器に用いられ、前記可動側磁束通過部の前記可動側部材の移動方向に沿った方向における少なくとも一部が、一部材で形成されていることを特徴とする可動側部材。

請求項2

回転軸に配設され、前記固定側部材としてのステータに対し、回転可能な前記可動側部材としてのロータを備える機器に用いられ、前記ロータは、前記回転軸に組み付けられた状態における、前記回転軸の軸線方向において、前記固定側磁束通過部と対向する前記可動側磁束通過部が、一部材で形成されていることを特徴とする請求項1記載の可動側部材。

請求項3

前記ステータには、前記固定側磁束通過部としてのコアを有する検出コイルが配設され、前記可動側磁束通過部は、前記回転軸に組み付けられた状態における、前記回転軸の軸線方向における少なくとも一方側が、前記回転軸の軸線からみた前記コアの遮蔽面積増減可能に形成された増減部を備えていることを特徴とする請求項2記載の可動側部材。

請求項4

前記増減部の端縁部分が、正弦波余弦波余割波、正割波、の少なくとも一つを含む波状形状に形成されていることを特徴とする請求項3記載の可動側部材。

請求項5

前記回転軸と、前記ロータと、が取付部材を介して前記回転軸に取り付けられていることを特徴とする請求項2、3又は4記載の可動側部材。

請求項6

レゾルバに適用されるものであることを特徴とする請求項2、3、4又は5記載の可動側部材。

技術分野

0001

本発明は、固定側部材可動側部材を備え、固定側部材と可動側部材との間を磁束が通過可能な機器の可動側部材に関する。

背景技術

0002

従来のレゾルバロータとして、特許文献1に記載されるものがあった。これによれば、プレス加工打ち抜いた複数の磁性鋼板を、ロータが取り付けられるシャフト中心軸方向に沿って積層して形成されていた。

先行技術

0003

特開2008−268065号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかし、上記のレゾルバのロータでは、薄板プレス打ち抜き加工するため材料の歩留まりが悪い、磁性鋼板を積層する積層構造のため材料使用量が多くなり重量が増す、順送プレス加工で形成されるため出来上がり形状に制約があるという問題があった。

0005

本発明は、上記の課題を解決するものであり、材料の歩留まりを良くし、重量増加を抑制し、形状の制約を低減することができる可動側部材(ロータ)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

0006

請求項1記載の発明では、磁束が通過可能な固定側磁束通過部を有する固定側部材に対して移動可能で、磁束が通過可能な可動側磁束通過部を有する可動側部材であって、前記固定側磁束通過部と前記可動側磁束通過部との間を磁束が通過可能な機器に用いられ、前記可動側磁束通過部の前記可動側部材の移動方向に沿った方向における少なくとも一部が、一部材で形成されている。

0007

本出願人の、レゾルバの電磁界解析により、従来の複数の電磁鋼板を積層したロータにおいては、表皮効果により磁束の多くが外周縁側表層部分に集中していることがわかっている。上記知見をふまえて、磁束が集中する部分以外の大部分を削除して、可動側磁束通過部を一板材で構成することとしている。よって、材料の歩留まりを良くし、重量増加を抑制し、形状の制約を低減することができる。

0008

また、回転軸に配設され、前記固定側部材としてのステータに対し、回転可能な前記可動側部材としてのロータを備える機器に用いられ、前記ロータは、前記回転軸に組み付けられた状態における、前記回転軸の軸線方向において、前記固定側磁束通過部と対向する前記可動側磁束通過部が、一部材で形成されている。

0009

これによれば、磁束が通過する部分のみで構成可能となるので材料の歩留まりを向上させることができる。特に、製品サイズが大きい場合に有効となる。また、ロータを積層して形成する場合に比べて、使用材料が少なくなるので重量を軽くすることができるとともに、形状自由度を向上させることができる(磁束が通過する部分以外は必要ではなくなるため)。例えば、発電機、電動機(モータ)等に好適な可動側部材とすることができる。

0010

また、前記ステータには、前記固定側磁束通過部としてのコアを有する検出コイルが配設され、前記可動側磁束通過部は、前記回転軸に組み付けられた状態における、前記回転軸の軸線方向における少なくとも一方側が、前記回転軸の軸線からみた前記コアの遮蔽面積増減可能に形成された増減部を備えている。

0011

これによれば、出力電圧検出精度を向上させることが可能となる。

0012

また、前記増減部の端縁部分が、正弦波余弦波余割波、正割波、の少なくとも一つを含む波状形状に形成されている。

0013

これによれば、出力電圧の検出精度を向上させることに寄与する。

0014

また、前記回転軸と、前記ロータと、が取付部材を介して前記回転軸に取り付けられている。

0015

これによれば、ロータの固定方法バリエーションが増え、ロータの相手側となる回転軸の形状の自由度を向上させることができる。

0016

また、上記効果を奏するレゾルバとすることができる。

図面の簡単な説明

0017

本発明の一実施形態のロータの概略を説明する斜視図である。
同実施形態の(a)は打ち抜き加工された状態、(b)完成品状態の説明図である。
同実施形態のロータの作用説明図である。
同実施形態のロータの取り付け状態図である。
同実施形態のロータの他の取り付け状態図である。

実施例

0018

本発明のロータの一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、レゾルバに適用されるものとする。以下の説明では、各図面の矢印は、Uを上、Dを下、とする。

0019

レゾルバ10は、図1に示すように、固定側部材としてのステータ20と、可動側部材としてのロータ40と、を備えている。

0020

ステータ20は、図1に示すように、図示しない磁性を有する材料(電磁鋼板)が、回転軸方向に沿って複数枚積層され円環状に形成されている。絶縁性合成樹脂で形成されたインシュレータ30が、ステータ20の内周側に配設されている。本実施形態では、インシュレータ30は、インサート成形等されてステータ20と一体化されている。

0021

インシュレータ30は、ボビン部31を有し、ボビン部31の内周側に、ステータ20から延設された固定側磁束通過部としてのコア21が配置されている。ボビン部31に、コイル35を巻設されている。コア21は、磁束が通過する部分となる。

0022

コア21と、ボビン部31と、コイル35と、で検出コイル38が構成される。

0023

ロータ40は、図1、2、4に示すように、一枚の板状の磁性を有する材料(電磁鋼板)を、長手方向における端部40a、40bどうしを接合して、円環状に形成されている。

0024

ロータ40は、円柱状の回転軸60に組み付けられた状態における、下側(回転軸60の軸線C方向における一方側)が、回転軸60の軸線Cからみたコア21の遮蔽面積Sを増減可能に形成された増減部41を備えている。本実施形態では、増減部41の端縁部分が、正弦波(SIN波)形状に形成されている。

0025

本出願人の、レゾルバの電磁界解析により、従来の複数の電磁鋼板を積層したロータにおいては、表皮効果により磁束の多くが外周縁側の表層部分に集中していることがわかっている。上記知見をふまえて、本実施形態におけるロータ40は、磁束が集中する部分以外の大部分を削除して、回転軸60の軸線C方向において、一枚の板材で構成することとしている。

0026

また、図2(a)の実線破線で示すような態様で、板材を打ち抜き加工することで、材料の歩留まりを向上させることができる。

0027

換言すれば、ロータ40は、回転軸60に組み付けられた状態における、回転軸60の軸線C方向において、固定側磁束通過部としてのコア21と対向する可動側磁束通過部45が、一部材で形成されていることになる。

0028

ここで、本明細書における「一部材」とは、一つの部材で構成されるものだけでなく、磁性を有する材料(電磁鋼板)を、回転軸60の径方向(電磁鋼板の厚み方向)において、複数枚重ねて配置したようなもの、合成樹脂を介して磁性を有する材料(電磁鋼板)を複数枚重ねて配置したようなもの、を含むものとする。

0029

さらに、磁性を有する材料(電磁鋼板)どうし、磁性を有する材料(電磁鋼板)と合成樹脂、を密着して配置しているか、隙間を有して配置しているか、を問わないものとする。

0030

ロータ40は、回転軸60に取り付けられている。本実施形態では、図4に示すように、回転軸60と、ロータ40と、取付部材70を介して回転軸60に取り付けられている。

0031

取付部材70は、絶縁性の合成樹脂で形成され、回転軸60の外側に嵌め込み可能な円筒状に形成されている。

0032

ロータ40は、取付部材70の外周面に配置され、ロータ40と、取付部材70とは、インサート成形で一体成形されている。取付部材70を、回転軸60を外側に嵌め込むことで、ロータ40が、回転軸60に取り付けられる。

0033

ロータ40の作用について説明する。本実施形態では、ロータ40の下端縁部分が、正弦波(SIN波)形状に形成されているので、ロータ40の回転により、ステータ20から延設されているコア21が遮蔽されたり、遮蔽されなかったりする。これにより、磁束は、ロータ40に遮蔽されるコア21の遮蔽面積Sに応じて強くなったり弱くなったりする。

0034

なお、回転軸60の軸線Cからみて、ロータ40が回転するときに、ロータ40と、コア21が重なり合う領域が可動側磁束通過部45となる。本実施形態では、ロータ40の回転軸60の軸線C方向における、上端から下端までの領域が可動側磁束通過部45となる。そして、固定側磁束通過部としてのコア21と可動側磁束通過部45との間を磁束が通過可能とされている。

0035

回転軸60の軸線Cから、コア21をみた、図3を参照して説明する。なお、図3においては、理解を容易にするため、コア21及び増減部41の形状を他の図面に対して強調して作図している。

0036

図3(a)では、コア21は、ロータ40により全域が遮蔽され、遮蔽面積Sが最大となっている。換言すれば、磁束は、最大の状態にあるといえる。

0037

図3(b)では、コア21は、ロータ40から一部露出して、四分の三程度の面積がロータ40に遮蔽されている。換言すれば、磁束は、図3(a)の状態に対して四分の三程度の強さにあるといえる。

0038

図3(c)では、コア21は、ロータ40から半分程度露出し、半分程度の面積がロータ40に遮蔽されている。換言すれば、磁束は、図3(a)の状態に対して半分程度の強さにあるといえる。

0039

図3(d)では、コア21は全域が露出して、遮蔽面積Sはなくなっている。換言すれば、磁束は、発生していない状態にあるといえる。

0040

以上のことより、レゾルバ10の出力電圧の検出精度を向上させることが可能となる。

0041

上記構成のロータ40では、回転軸60に配設され、固定側部材としてのステータ20に対し、回転可能な可動側部材としてのロータ40を備える機器(レゾルバ10)に用いられ、ロータ40は、回転軸60に組み付けられた状態における、回転軸60の軸線C方向において、固定側磁束通過部(コア21)と対向する可動側磁束通過部45が、一部材で形成されている。

0042

これによれば、磁束が通過する部分のみで構成可能となるので材料の歩留まりを向上させることができる。特に、製品サイズが大きい場合に有効となる。また、ロータを積層して形成する場合に比べて、使用材料が少なくなるので重量を軽くすることができるとともに、形状自由度を向上させることができる(磁束が通過する部分以外は必要ではなくなるため)。

0043

また、ステータ20には、固定側磁束通過部としてのコア21を有する検出コイル38が配設され、可動側磁束通過部45は、回転軸60に組み付けられた状態における、回転軸60の軸線C方向における一方側が、回転軸60の軸線Cからみたコア21の遮蔽面積Sを増減可能に形成された増減部41を備えている。

0044

これによれば、出力電圧の検出精度を向上させることが可能となる。

0045

また、増減部41の端縁部分が、正弦波(SIN波)形状に形成されている。

0046

これによれば、出力電圧の検出精度を向上させることに寄与する。

0047

また、回転軸60と、ロータ40と、が取付部材70を介して回転軸60に取り付けられている。

0048

これによれば、ロータ40の固定方法のバリエーションが増え、ロータ40の相手側となる回転軸60の形状の自由度を向上させることができる。

0049

また、上記効果を奏するレゾルバ10とすることができる。

0050

本発明のロータは、上記構成に限定されるものではない。即ち、本発明の要旨を逸脱しない限り各種の設計変更等が可能である。

0051

例えば、ロータ40は、取付部材70を介して回転軸60に取り付けられているが、図5に示すように、回転軸60に直接取り付けることも可能である。この場合、ロータ40を回転軸60に、圧入、かしめ、接着等で固定することが考えられる。このような態様によっても、回転軸60の形状の自由度を向上させることができる。

0052

また、ロータ40は、一枚の磁性を有する材料(電磁鋼板)で円環状に形成したが、周方向において、磁性を有する材料(電磁鋼板)を複数枚に分割して、その周方向における端部どうしを接合して円環状に形成することも可能である。

0053

さらに、上記分割構成された一枚の磁性を有する材料(電磁鋼板)で、回転軸60の周方向の一部のみにロータ40が配設される構成とすることができる。限定した角度範囲(例えば、三分割した場合には、0〜120度まで)のみを検知する場合に有効である。

0054

ステータ20は、上記実施形態では、磁性を有する材料(電磁鋼板)を複数枚積層して形成したが、一枚の磁性を有する材料(電磁鋼板)で形成することも可能である。

0055

ステータ20に配設されるコア21は、上記実施形態では、磁束が回転軸の軸線に対して直角方向に生じるラジアルタイプが用いられたが、磁束が回転軸の軸線に対して平行に生じるアキシャルタイプであっても適用可能である。

0056

また、上記実施形態では、インシュレータ30は、インサート成形等されてステータ20と一体化されているが、インシュレータ30とステータ20とを組み付け等で一体化することも可能である。

0057

また、増減部41は、ロータ40の下側に設けられているが、ロータ40の上側、又は、ロータ40の上側及び下側(回転軸60の軸線C方向における、他方側、若しくは、一方、他方の両側)に設けることも可能である。

0058

また、増減部41の端縁部分を、正弦波(SIN波)形状に形成しているが、使用態様、検出精度等に応じて正弦波、余弦波、余割波、正割波、の少なくとも一つを含む波状形状、出力電圧の強弱を検出可能な周期性を有する曲線集合等に適宜変更することができる。さらに、増減部41を、上記の二以上の波状形状を組み合わせて構成することも可能である。

0059

また、コア21の遮蔽面積Sを増減可能に形成され、出力電圧の強弱を検出可能であれば、増減部41の端縁部分を、直線部分と屈曲部分を有するジグザグ形状等とすることも可能である。

0060

また、レゾルバ10の、ロータ以外の構成は、既存のステータ、インシュレータ等を用いることができる。さらに、本出願人が共同出願した、特願2010−111344号(特開2011−239645号公報)に記載された構成を用いることもできる。

0061

また、レゾルバ以外の、ロータ、回転軸、ステータを備え、固定側磁束通過部と可動側磁束通過部との間を磁束が通過可能な機器、例えば、発電機、電動機(モータ)等に適用することも可能である。

0062

さらに、磁束が通過可能な固定側磁束通過部を有する固定側部材に対して移動可能(直線移動可能)で、磁束が通過可能な可動側磁束通過部を有する可動側部材を備え、固定側磁束通過部と可動側磁束通過部との間を磁束が通過可能なリニアセンサ等にも適用することも可能である。

0063

例えば、上記実施形態におけるステータ20、インシュレータ30を直線状に形成するとともに、ロータ40を対応する直線状に形成する構成とし、ロータ40が、一体化されたステータ20、インシュレータ30に対して直線移動することによって、出力電圧を検出するリニアセンサを例示することができる。

0064

10レゾルバ
20ステータ
21コア
38検出コイル
40ロータ
41増減部
45可動側磁束通過部
60回転軸
70取付部材
C軸線
S 遮蔽面積

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