(57)【要約】【課題】軸方向の厚みを小さくしたステータコア構造を提供することを目的とする。【解決手段】ステータコア構造において、鍔部４５の両側に形成された第１斜部４３及び第２斜部４４を有し、前記鍔部４５は、輪状ステータコアの周方向Ｂに沿って互いに形状が異なるように形成され、前記突出磁極４０と、当該突出磁極４０の前記周方向Ｂの一方に隣り合う前記突出磁極４０との間に前記第１磁路ａが形成され、当該突出磁極４０と、当該突出磁極４０の前記周方向Ｂの他方に隣り合う前記突出磁極４０との間に前記第２磁路ｂが形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
輪状ステータコア（２０）と、
前記輪状ステータコア（２０）の内面に、所定角度間隔毎に内方に向けて突出し、巻線が巻回された突出磁極（４０）と、
前記突出磁極（４０）の先端に形成された鍔部（４５）と
を備えるステータコア構造において、
前記鍔部（４５）の両側に形成された一対の第１斜部（４３）及び第２斜部（４４）を有し、
前記各鍔部（４５）は、前記輪状ステータコア（２０）の周方向（Ｂ）に沿って互いに形状が異なるように形成され、
前記突出磁極（４０）と、当該突出磁極（４０）の前記周方向（Ｂ）の一方に隣り合う前記突出磁極（４０）との間に第１磁路（ａ）が形成され、当該突出磁極（４０）と、当該突出磁極（４０）の前記周方向（Ｂ）の他方に隣り合う前記突出磁極（４０）との間に第２磁路（ｂ）が形成されることを特徴とするステータコア構造。
【請求項２】
前記鍔部（４５）は前記内方から見て台形であることを特徴とする請求項１に記載のステータコア構造。
【請求項３】
前記鍔部（４５）は前記内方から見て三角形であることを特徴とする請求項１に記載のステータコア構造。
【請求項４】
前記突出磁極（４０）は前記輪状ステータコア（２０）の軸方向（Ａ）に沿って複数列形成され、前記軸方向（Ａ）に沿って隣り合う他の列の前記突出磁極（４０）と前記鍔部（４５）の形状が異なるように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のステータコア構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はステータコア構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
歪みセンサに用いられる従来のステータコア構造としては、例えば以下の特許文献１に記載されたステータコア構造が知られている。すなわち、図５は従来のステータコア構造１を展開した平面図であり、複数のコア２ａ，２ｂに検出巻線を巻回した検出コイル３ａ，３ｂを輪状のステータコア構造１の周方向Ｂに複数配置している。そして、図示しない回転軸に異方性を付与するために前記検出コイル３ａ，３ｂを軸方向Ａに２列に形成して、前記ステータコア構造１全体として検出コイルを多極化している。
【０００３】
また、歪みセンサに用いられる従来のステータコア構造の他の例としては、例えば未公開の特許出願である特願２０１８−１０７６２４に記載されたステータコア構造が知られている。すなわち、図６は従来の前記ステータコア構造１ａの輪状ステータコア２を展開した平面図であり、所定角度間隔毎に内方へ向けて突出する複数の突出磁極４が、軸方向Ａに２列に形成されている。前記各突出磁極４には、図示しない巻線が巻回されており、斜方向の磁束Ｍの変化を検出することで、図示しない回転軸の歪みを検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１４５０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような特許文献１に記載の従来の前記ステータコア構造１では、前記検出コイル３ａ，３ｂを前記軸方向Ａに２列配置するために前記ステータコア構造１の前記軸方向Ａの厚みが大きくなるという問題点があった。また、上記のような特願２０１８−１０７６２４に記載の前記ステータコア構造１ａでは、前記突出磁極４を軸方向に２列に形成するために前記輪状ステータコア２の前記軸方向Ａの厚みが大きくなり、前記ステータコア構造１ａの全体の厚みが大きくなるという問題点があった。
【０００６】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、軸方向の厚みを小さくしたステータコア構造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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、この発明に係るステータコア構造は、輪状ステータコアと、前記輪状ステータコアの内面に、所定角度間隔毎に内方に向けて突出し、巻線が巻回された突出磁極と、前記突出磁極の先端に形成された鍔部とを備えるステータコア構造において、前記鍔部の両側に形成された一対の第１斜部及び第２斜部を有し、前記各鍔部は、前記輪状ステータコアの周方向に沿って互いに形状が異なるように形成され、前記突出磁極と、当該突出磁極の前記周方向の一方に隣り合う前記突出磁極との間に第１磁路が形成され、当該突出磁極と、当該突出磁極の前記周方向の他方に隣り合う前記突出磁極との間に第２磁路が形成されることを特徴とする。
【０００８】
前記鍔部は前記内方から見て台形であってもよい。
前記鍔部は前記内方から見て三角形であってもよい。
前記突出磁極は前記輪状ステータコアの前記軸方向に沿って複数列形成され、前記軸方向に隣り合う他の列の前記突出磁極と前記鍔部の形状が異なるように形成されていてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るステータコア構造は、前記鍔部の両側に形成された一対の第１斜部及び第２斜部を有し、前記各鍔部は、前記輪状ステータコアの周方向に沿って互いに形状が異なるように形成され、前記突出磁極と、当該突出磁極の前記周方向の一方に隣り合う前記突出磁極との間に第１磁路が形成され、当該突出磁極と、当該突出磁極の前記周方向の他方に隣り合う前記突出磁極との間に第２磁路が形成されるため、軸方向の厚みを小さくしたステータコア構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るステータコア構造の概略図である。
【図２】図１に記載の突出磁極を内方から見た展開図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る突出磁極を内方から見た展開図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る突出磁極を内方から見た展開図である。
【図５】従来のステータコア構造の概略図である。
【図６】他の従来のステータコア構造の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を添付図面の図１〜図２に基づいて説明する。なお、従来例と同一又は同等部分には同一符号を付して説明する。
図１は、この発明の実施の形態１に係るステータコア構造１０を上方から見た平面概略図である。前記ステータコア構造１０は、歪みセンサに用いられるステータコア構造であり、輪状ステータコア２０を有している。前記輪状ステータコア２０は、複数の電磁鋼板を積層して形成されている。前記輪状ステータコア２０の内面には、所定角度間隔毎に内方へ向けて突出する複数の突出磁極４０が形成されており、前記各突出磁極４０の間にスロット５０がそれぞれ形成されている。この実施の形態１においては、前記突出磁極４０は合計８本形成されている。前記各突出磁極４０の先端には、鍔部４５が形成されている。また、前記各突出磁極４０には、図示しない励磁巻線及び検出巻線が巻回される。なお、励磁巻線間の渡り線及び検出巻線間の渡り線、励磁巻線及び検出巻線に接続される端子部などは、既知の構成であるから説明を省略する。
【００１２】
また、前記ステータコア構造１０の前記突出磁極４０の径方向内側には、前記ステータコア構造１０の前記輪状ステータコア２０の上下方向である軸方向Ａへ延びる回転軸６０が設けられている。前記回転軸６０は、表面に磁歪材部を有するか又は全てが磁歪材部により形成されていればよい。
【００１３】
図２は、図１に示す前記突出磁極４０のうち４本の前記突出磁極４０を、前記輪状ステータコア２０の内方から、すなわち径方向Ｃ（図１参照）に沿って見たとき概略の展開図である。前記突出磁極４０の前記鍔部４５は前記輪状ステータコア２０の内方から見たときの形状が台形であり、前記輪状ステータコア２０の周方向Ｂに沿って延びる狭小部４１及び前記狭小部４１より幅広な前記周方向Ｂに沿って延びる幅広部４２と、前記鍔部４５の両側に形成され、前記狭小部４１及び前記幅広部４２を接続する一対の第１斜部４３及び第２斜部４４とを有する。前記幅広部４２を下側にしたときに、前記第１斜部４３は右側に、前記第２斜部４４は左側に位置するように前記鍔部４５は形成されている。前記狭小部４１及び前記幅広部４２は平行であり、前記第１斜部４３及び前記第２斜部４４は平行ではない。すなわち、前記第１斜部４３及び前記第２斜部４４は前記軸方向Ａに対して平行ではなく斜方向に形成されている。また、前記第１斜部４３及び前記第２斜部４４は略等しい寸法であるように形成されている。
【００１４】
前記鍔部４５は隣り合う前記鍔部４５に対して上下が逆になるように設けられている。例えば、図２において左端の前記鍔部４５は上側に前記狭小部４１を有し下側に前記幅広部４２を有しているのに対して、その右隣の前記鍔部４５は上側に前記幅広部４２を有し下側に前記狭小部４１を有している。また、前記鍔部４５の前記第１斜部４３には右方向に隣り合う前記鍔部４５の前記第１斜部４３が対向し、前記鍔部４５の前記第２斜部４４には、左方向に隣り合う前記鍔部４５の前記第２斜部４４が対向している。すなわち、前記径方向Ｃから見たときの形状が台形の前記各鍔部４５は、前記輪状ステータコア２０の前記周方向Ｂに沿って互いに形状が異なるように、隣り合う前記鍔部４５に対して上下が互い違いに配列されている。
【００１５】
前記各突出磁極４０に巻回された励磁巻線及び検出巻線により、隣り合う前記各突出磁極４０の間に二つの異なる第１磁路ａ及び第２磁路ｂが交互に形成される。前記第１磁路ａは隣り合う前記各鍔部４５の前記第１斜部４３同士を通るように形成される。前記第２磁路ｂは隣り合う前記各鍔部４５の前記第２斜部４４同士を通るように形成される。前記第１斜部４３及び前記第２斜部４４は平行ではないため、前記第１磁路ａ及び前記第２磁路ｂは異なる向きに形成される。そのため、前記第１磁路ａ及び前記第２磁路ｂが前記回転軸６０（図１参照）の磁歪材部に２種類の異方性を付与する。
【００１６】
図１に示すように前記回転軸６０に力が加えられると、前記回転軸６０に生じた歪みにより前記回転軸６０の磁歪材部の透磁率が変化する。次に、磁歪材部の透磁率の変化により前記第１磁路ａ及び前記第２磁路ｂ（図２参照）の磁束が変化し、磁束変化により検出巻線のインピーダンスが変化する。このインピーダンスの変化により、検出巻線の出力信号電圧が変化する。前記回転軸６０に力が加えられる前後の検出巻線の出力信号電圧の変化を比較することにより、前記回転軸６０に生じた歪みの向きと大きさを検出することができる。
【００１７】
このように、前記輪状ステータコア２０と、前記輪状ステータコア２０の内面に、所定角度間隔毎に内方に向けて突出し、巻線が巻回された前記突出磁極４０と、前記突出磁極４０の先端に形成された鍔部４５とを備えるステータコア構造において、前記鍔部４５の両側に形成された一対の前記第１斜部４３及び前記第２斜部４４を有し、前記各鍔部４５は、前記輪状ステータコア２０の前記周方向Ｂに沿って互いに形状が異なるように形成され、前記突出磁極４０と、当該突出磁極４０の前記周方向Ｂの一方に隣り合う前記突出磁極４０との間に前記第１磁路ａが形成され、当該突出磁極４０と、当該突出磁極４０の前記周方向Ｂの他方に隣り合う前記突出磁極４０との間に前記第２磁路ｂが形成されるため、前記ステータコア構造１０に設ける前記突出磁極４０が一列のみで十分となり、前記ステータコア構造１０の前記軸方向Ａの厚みを小さくすることができる。
【００１８】
また、前記鍔部４５は前記輪状ステータコア２０の内方から見て台形であるため、前記輪状ステータコア２０の前記周方向Ｂに沿ったスペースを効率良く利用して前記突出磁極４０を配置することができ、前記ステータコア構造１０をより小型にすることができる。
【００１９】
また、図５に示す特許文献１に記載の従来の前記ステータコア構造１では、前記各コア２ａ，２ｂの間には磁路が通らないため、前記周方向Ｂ全体において歪みを検出できない。一方、図２に示す前記ステータコア構造１０においては、前記第１磁路ａ及び前記第２磁路ｂが前記輪状ステータコア２０の前記周方向Ｂ全体に交互に形成されているため、前記周方向Ｂ全体において歪みを検出することができ歪みセンサの感度が向上する。
【００２０】
なお、この実施の形態１においては前記鍔部４５の前記第１斜部４３と前記第２斜部４４とは略等しい寸法であるように形成されていたが、異なる寸法であるように形成されていてもよい。また、前記鍔部４５の前記狭小部４１と前記幅広部４２とは平行に形成されていたが、前記狭小部４１と前記幅広部４２とは平行でなくともよい。
【００２１】
また、実施の形態１では前記突出磁極４０が８本形成されていたがこの本数に限定されるものではなく、複数の本数が形成されていればよい。
【００２２】
実施の形態２．
次にこの発明の実施の形態２に係るステータコア構造を説明する。尚、以下の実施の形態において、図１及び図２の参照符号と同一の符号は、同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この実施の形態２に係るステータコア構造は、実施の形態１に対して、突出磁極の鍔部を径方向から見たときの形状を三角形としたものである。
【００２３】
図３は、この発明の実施の形態２の突出磁極４０ａのうち４本の前記突出磁極４０ａを、前記輪状ステータコア２０の内方、すなわち前記径方向Ｃ（図１参照）から見た概略の展開図である。前記突出磁極４０ａの鍔部４５ａは前記輪状ステータコア２０の内方から見たときの形状が正三角形であり、前記輪状ステータコア２０の前記周方向Ｂに沿って延びる底部４２ａと、前記底部４２ａに隣接する第１斜部４３ａ及び第２斜部４４ａを有する。前記底部４２ａを下側にしたときに、前記第１斜部４３ａは右側に、前記第２斜部４４ａは左側に位置するように前記鍔部４５ａは形成されている。また、前記鍔部４５ａは隣り合う前記鍔部４５ａに対して上下が逆になるように設けられている。すなわち、前記突出磁極４０ａの前記第１斜部４３ａには右方向に隣り合う前記鍔部４５ａの前記第１斜部４３ａが対向し、前記鍔部４５ａの前記第２斜部４４ａには、左方向に隣り合う前記鍔部４５ａの前記第２斜部４４ａが対向している。すなわち、前記径方向Ｃから見たときの形状が正三角形の前記各鍔部４５ａは、前記輪状ステータコアの前記周方向Ｂに沿って互いに形状が異なるように、隣り合う前記鍔部４５ａに対して上下が互い違いに形成されている。
【００２４】
前記各突出磁極４０ａに巻回された励磁巻線及び検出巻線により、隣り合う前記各突出磁極４０ａの間に二つの異なる前記第１磁路ａ及び前記第２磁路ｂが交互に形成される。前記第１磁路ａは隣り合う前記各鍔部４５ａの前記第１斜部４３ａ同士を通るように形成される。前記第２磁路ｂは隣り合う前記各鍔部４５ａの前記第２斜部４４ａ同士を通るように形成される。前記第１磁路ａ及び前記第２磁路ｂは異なる向きに形成され、前記第１磁路ａ及び前記第２磁路ｂが前記回転軸６０（図１参照）に２種類の異方性を付与する。その他の構成は実施の形態１と同じである。
【００２５】
このように、前記突出磁極４０ａは前記径方向Ｃから見て三角形であるため、実施の形態１の前記鍔部４５の前記幅広部４２と、実施の形態２の前記鍔部４５ａの前記底部４２ａが前記周方向Ｂについて同じ幅を有していても、実施の形態１の前記鍔部４５の前記第１斜部４３，前記第２斜部４４よりも、この実施の形態２の前記鍔部４５ａの前記第１斜部４３ａ，前記第２斜部４４ａを幅広に形成することができる。これにより、前記第１磁路ａ及び前記第２磁路ｂが通る前記第１斜部４３ａ，前記第２斜部４４ａの幅が広くなるため、歪みセンサの感度が向上する。
【００２６】
なお、この実施の形態２では前記鍔部４５ａは前記輪状ステータコア２０の内方から見たときの形状が正三角形であったが、それ以外の例えば二等辺三角形等の三角形であってもよい。
【００２７】
実施の形態３．
次にこの発明の実施の形態３に係るステータコア構造を図４に基づいて説明する。この実施の形態３に係るステータコア構造は、実施の形態１に対して、突出磁極を軸方向に２列に形成したものである。
【００２８】
図４は、この発明の実施の形態３の突出磁極４０のうち８本の前記突出磁極４０を、前記輪状ステータコア２０の内方から、すなわち前記径方向Ｃ（図１参照）から見た概略の展開図である。
前記輪状ステータコア２０には、１列目の前記突出磁極４０と、２列目の前記突出磁極４０とが形成されている。１列目の前記突出磁極４０の前記鍔部４５の前記狭小部４１と２列目の前記突出磁極４０の前記鍔部４５の前記狭小部４１とが前記軸方向Ａに沿って対向し、１列目の前記突出磁極４０の前記鍔部４５の前記幅広部４２と２列目の前記突出磁極４０の前記幅広部４２とが前記軸方向Ａに沿って対向するように、１列目及び２列目の前記突出磁極４０の前記鍔部４５の形状が異なるように配列されている。すなわち、１列目と２列目の前記突出磁極４０の前記鍔部４５の上下が逆となるように、前記突出磁極４０が前記軸方向Ａに沿って２列に形成されている。その他の形態は実施の形態１と同じである。
【００２９】
このように、前記突出磁極４０は前記輪状ステータコア２０の前記軸方向Ａに沿って２列に形成され、前記軸方向Ａに隣り合う他の列の前記突出磁極４０と前記鍔部４５の形状が異なるように形成されており、前記周方向Ｂにおいて前記第１磁路ａ及び前記第２磁路ｂが途切れずに形成されるため、前記回転軸６０（図１参照）の偏心の影響や前記周方向Ｂにおける巻線のばらつきの影響が小さくなり、歪みセンサの精度を向上させることができる。
【００３０】
また、図６に示す特願２０１８−１０７６２４に記載の従来の前記ステータコア構造１ａでは、斜方向の前記磁束Ｍの変化を検出巻線により検出することで歪み検出を行っていたが、前記各突出磁極４間の距離が最も短い横方向、すなわち前記周方向Ｂの漏れ磁束Ｎの方が前記磁束Ｍよりも強度が大きくなるため、前記磁束Ｍの変化を十分に検出することが難しい。一方、この実施の形態３に係る前記ステータコア構造１０においては、前記周方向Ｂの漏れ磁束を小さくして、前記第１磁路ａ及び前記第２磁路ｂの方向の磁束を大きくすることができるため、歪みセンサの感度及び精度を向上させることができる。
【００３１】
なお、この実施の形態３では前記突出磁極４０は前記軸方向Ａに沿って２列に形成されていたが、前記軸方向Ａに沿って隣り合う列の前記鍔部４５の向きが上下逆となるように形成されていれば、前記突出磁極４０は前記軸方向Ａに３列以上形成されていてもよい。また、前記鍔部４５は前記輪状ステータコア２０の内方から見たときの形状が台形であったが、実施の形態２のような三角形（図３参照）であってもよい。
【００３２】
また、実施の形態１〜３に係るステータコア構造は、歪みセンサに用いられるものであったが、角度センサ等の他の種類の磁束を利用するセンサに用いてもよい。
【００３３】
また、実施の形態１及び３に係る前記鍔部４５は、前記輪状ステータコア２０の内方から見たときの形状が台形であり、実施の形態２に係る前記鍔部４５ａは、前記輪状ステータコア２０の内方から見たときの形状が三角形であったが、２種類以上の異なる向きの磁路を形成できれば、鍔部の輪状ステータコアの内方から見たときの形状はこれ以外の多角形や、多角形の角を丸めた形状等の任意の形状であってもよい。
【００３４】
なお、本発明によるステータコア構造は、以下の通りである。すなわち、前記輪状ステータコア２０と、前記輪状ステータコア２０の内面に、所定角度間隔毎に内方に向けて突出し、巻線が巻回された前記突出磁極４０と、前記突出磁極４０の先端に形成された前記鍔部４５とを備えるステータコア構造において、前記鍔部４５の両側に形成された一対の前記第１斜部４３及び前記第２斜部４４を有し、前記各鍔部４５は、前記輪状ステータコア２０の前記周方向Ｂに沿って互いに形状が異なるように形成され、前記突出磁極４０と、当該突出磁極４０の前記周方向Ｂの一方に隣り合う前記突出磁極４０との間に前記第１磁路ａが形成され、当該突出磁極４０と、当該突出磁極４０の前記周方向Ｂの他方に隣り合う前記突出磁極４０との間に前記第２磁路ｂが形成される構成であり、また、前記鍔部４５は前記輪状ステータコア２０の内方から見て台形である構成であり、また、前記鍔部４５ａは前記輪状ステータコア２０の内方から見て三角形である構成であり、また、前記突出磁極４０は前記輪状ステータコア２０の前記軸方向Ａに沿って２列に形成され、前記軸方向Ａに沿って隣り合う他の列の前記鍔部４５と形状が異なるように形成されている構成である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によるステータコア構造は、輪状ステータコアと、輪状ステータコアの内面に、所定角度間隔毎に内方に向けて突出し、巻線が巻回された突出磁極と、突出磁極の先端に形成された鍔部とを備えるステータコア構造において、鍔部の両側に形成された一対の第１斜部及び第２斜部を有し、各鍔部は、輪状ステータコアの周方向に沿って互いに形状が異なるように形成され、突出磁極と、当該突出磁極の周方向の一方に隣り合う突出磁極との間に第１磁路が形成され、当該突出磁極と、当該突出磁極の周方向の他方に隣り合う突出磁極との間に第２磁路が形成されるため、軸方向の厚みを小さくすることができる。
【符号の説明】
【００３６】
２０          輪状ステータコア
４０，４０ａ  突出磁極
４３          第１斜部
４４          第２斜部
４５，４５ａ  鍔部
Ａ            軸方向
Ｂ            周方向
ａ            第１磁路
ｂ            第２磁路
【図１】
2020071159.tif 000003
【図２】
2020071159.tif 000004
【図３】
2020071159.tif 000005
【図４】
2020071159.tif 000006
【図５】
2020071159.tif 000007
【図６】
2020071159.tif 000008