(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ティース部とヨーク部を有する複数の板状部材が帯状に配列され、隣り合う前記板状部材が前記ヨーク部の端部に設けられた連結部で連結されてなる帯状板状部材が、複数枚積層され、前記ティース部が中心側となるように前記連結部を屈曲させて環状となり、展開時、少なくとも概略直線状となることが可能な固定子鉄心と、
前記ティース部に巻回された励磁巻線及びｎ相の出力巻線と、
前記固定子鉄心に対して回転自在に設けられ前記ティース部との間のギャップパーミアンスが回転角度θに対して正弦波状に変化する非真円形の回転子鉄心とを備え、
前記連結部は、隣り合う前記板状部材の前記ヨーク部の端部同士が回動可能に連結され、さらには前記ヨーク部の端部に板金プレスによる抜きかしめによって形成された凹部と凸部が交互に重なるように積層されて回動可能に連結されている
ことを特徴とする回転角度検出器。
【請求項２】
前記固定子鉄心、前記励磁巻線、及び前記出力巻線を全体的に封止する樹脂を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バリアブルリラクタンス型レゾルバ方式の回転角度検出器に関し、特に折り曲げ可能な積層鉄心を有する回転角度検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２０は、例えば、特開２００１−１３６７０３号広報に開示された従来の回転角度検出器の環状固定子の斜視図である。図２０において、１０１は積層型又は焼結一体型等で形成された概略環状の環状固定子である。この環状固定子１０１の両面（図２０では一面のみしか示していない）には、輪状に形成されると共に樹脂等の絶縁材料よりなる１対の絶縁キャップ部１０６が環状固定子１０１を挟持する状態で設けられている。
【０００３】
環状固定子１０１の内側には、複数のティース部１０５ａとスロット１０５ｂとが交互に輪状に形成されており、絶縁キャップ部１０６には、各ティース部１０５ａに対応する突出部１０６ａ及び各スロット１０５ｂに対応するスロット部１０６ｂとが形成されている。従って、各ティース部１０５ａ及びスロット１０５ｂは、突出部１０６ａ及びスロット部１０６ｂによって電気的には完全に絶縁された状態に保持されている。
【０００４】
各ティース部１０５ａに対応した各突出部１０６ａの外周には図示しない励磁巻線と出力巻線が巻回され、各ティース部１０５ａ間は巻線の渡り線（図示せず）が絶縁キャップ部１０６の渡り線ガイド部１０６ｃをガイドとして巻回されている。
【０００５】
絶縁キャップ部１０６の外周の一部には、複数の端子１０７ａが設けられた接続体１０７が一体に形成されており、各端子１０７ａに接続されたリード線は接続体１０７に案内されている。各突出部１０６ａの外周に巻回された巻線の端線は、各端子１０７ａに接続されている。
【０００６】
このように構成された環状固定子１０１の中心位置には、巻線を有しない鉄心のみよりなる回転子が回転自在に設けられ、この回転子の中心が環状固定子１０１の中心とずれて偏心しているため、回転子と環状固定子１０１のティース部１０５ａとの間のギャップパーミアンスは角度θに対して正弦波状に変化するように回転子は構成されている。なお、この回転子は、偏心構成に限らず、同心で形状が円でなく変形して凹凸形等とした場合も同じ作用を有するものである。
【０００７】
そして、上述の励磁巻線に所定の正弦波が印加された状態で、機器の回転軸に取り付けられた回転子が機器の回転によって回転すると、環状固定子１０１と回転子の間のギャップパーミアンスが変化し、出力巻線の出力電圧の振幅と励磁信号に対する位相が変化する。この信号を検出回路によって信号処理することにより、回転角度を検出することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成の従来の回転角度検出器においては、環状固定子１０１は、上述のように構成されているので、装置を小型化すると巻線作業が容易でなくなり、作製が困難になると言う問題点があった。また、巻線を巻回するために時間がかかり、製品のコストが高くなると言う問題点があった。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、巻線作業が容易に行え、生産性が向上し、安価に作製することができ、また、小型化を図ることができる回転角度検出器を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転角度検出器は、ティース部とヨーク部を有する複数の板状部材が帯状に配列され、隣り合う板状部材がヨーク部の端部に設けられた連結部で連結されてなる帯状板状部材が、複数枚積層され、ティース部が中心側となるように連結部を屈曲させて環状となり、展開時、少なくとも概略直線状となることが可能な固定子鉄心と、ティース部に巻回された励磁巻線及びｎ相の出力巻線と、固定子鉄心に対して回転自在に設けられティース部との間のギャップパーミアンスが回転角度θに対して正弦波状に変化する非真円形の回転子鉄心とを備え、前記連結部は、隣り合う前記板状部材の前記ヨーク部の端部同士が回動可能に連結され、さらには前記ヨーク部の端部に板金プレスによる抜きかしめによって形成された凹部と凸部が交互に重なるように積層されて回動可能に連結されている。
【００１４】
さらに、固定子鉄心、励磁巻線、及び出力巻線を全体的に封止する樹脂を有する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の回転角度検出器の実施の形態１を示す平面図である。図１において、回転角度検出器１は、珪素鋼板等が積層されて作製された環状の固定子鉄心２を有している。固定子鉄心２の中心には、同じく珪素鋼板等が積層されて作製され、固定子鉄心２に対して回転自在に設けられた非真円形の回転子鉄心３が設けられている。
【００１６】
固定子鉄心２には巻線を施すために８個のティース部５ａ〜５ｈが中央に向かって立設され、樹脂等の絶縁材料で作製されたインシュレータ６を介して１組の励磁巻線８と２組（２相）の出力巻線９，１０が巻回されている。
【００１７】
すなわち、固定子鉄心２には中心方向に８個のティース部５ａ〜５ｈが設けられ、第１のティース部５ａ、第３のティース部５ｃ、第５のティース部５ｅ、及び第７のティース部５ｇには、図示しない励磁巻線８と第２の出力巻線１０が巻回され、第２のティース部７ｂ、第４のティース部７ｄ、第６のティース部７ｆ、及び第８のティース部７ｈには、図示しない励磁巻線８と第１の出力巻線９が巻回されている。
【００１８】
回転子鉄心３の外形は、この回転子鉄心３の回転によって固定子鉄心２との間のギャップパーミアンスが所定の変化をするような特殊な形状になっている。樹脂製のインシュレータ６はインサートモールドによって固定子鉄心２に一体的に形成されている。
【００１９】
インシュレータ６には、巻線の巻き始めと巻き終りをからげて固定し、かつ巻線を励磁回路、検出回路等の外部回路と接続するための６本の端子７ａ〜７ｆが立設されている。端子７ａ〜７ｆは、銅合金の線材がプレスして所定の形状、長さに成形されインシュレータ６のモールド時に埋め込まれて設けられる。
以下各部品の構成と製造工程について説明する。
【００２０】
図２は固定子鉄心を環状に湾曲させる前の状態、すなわち、展開時の様子を示す上面図である。図３は図２の正面図である。帯状板状部材４は、珪素鋼板等でなる８個のＴ字型の板状部材４ａが帯状に配列され概略直線状に連結された形状をなす。そして、この帯状板状部材４が１０枚積層されて固定子鉄心２が作製される。帯状板状部材４は、板金プレスによる抜きかしめによって作製される。
【００２１】
Ｔ字型の板状部材４ａは、外側が概略円弧状をなし反対側が直線状をなすヨーク部４ｂとヨーク部４ｂの中央部から垂直方向に延びるティース部４ｃから構成されている。隣り合う板状部材４ａは、ヨーク部４ｂの端部に形成された連結部としての切り欠き部４ｄを介してつながっている。このようにして作製された固定子鉄心２は、第１〜第８のティース部５ａ〜５ｈが形成される。
【００２２】
図４は固定子鉄心にインシュレータが設けられた様子を示す上面図である。図５は図４の正面図である。図６は図４の側面図である。図４から図６に示されるように、各々のティース部５ａ〜５ｈの周囲と、各々のヨーク部４ｂのティース部が設けられている側の面に樹脂がインサートモールドされてインシュレータ６が形成される。このとき、巻線の巻き始めと巻き終りをからげて固定するための６本の端子７ａ〜７ｆが同時に埋め込まれる。
【００２３】
図７は積層体にインシュレータを介して励磁巻線が巻回される様子を示す平面図である。励磁巻線８は、第２の端子７ｂにからげられた後、第１のティース５ａに右巻きに所定巻数巻回される。その後、第２のティース５ｂに同じ巻数が左巻きに巻回される。以降、各ティース毎に右巻き、左巻きを交互に繰り返され最後に第８のティース５ｈに左巻きに巻回された後、第６の端子７ｆにからげられて完了となる。このようにして行われる巻線工程においては、固定子鉄心２が概略直線状であり、また、各ティース部５ａ〜５ｈの間に十分な空間が形成されるので、短時間で容易に巻線を行うことができる。さらに、回転角度検出器１が小型化された場合にも容易に巻線を行うことができる。
【００２４】
図８は各ティース部に巻回された励磁巻線の上にさらに第１の出力巻線が巻回される様子を示す平面図である。第１の出力巻線９は、第３の端子７ｃにからげられた後、第２のティース部５ｂのすでに巻回されている励磁巻線８の上に右巻きに所定巻数が巻回される。次に、１ティースとばして第４のティース部５ｄに同じ巻数が左巻きに巻回される。以降、第６のティース５ｆに右巻き、第８のティース５ｈに左巻きに巻回された後、第５の端子７ｅにからげられて完了となる。各端子にからげられた巻線は、半田ディップ等によって端子に接続・固定される。尚、第１の出力巻線９の巻回される位置を解りやすくするために、図８において、すでに巻回されている励磁巻線８は省略している。
【００２５】
図９は各ティース部に巻回された励磁巻線の上にさらに第２の出力巻線が巻回される様子を示す平面図である。第２の出力巻線１０は、第１の端子７ａにからげられた後、第１のティース部５ａのすでに巻回されている励磁巻線８の上に左巻きに所定巻数巻回される。次に、１ティースとばして第３のティース部５ｃに同じ巻数が右巻きに巻回される。以降、第５のティース５ｅに左巻き、第７のティース５ｇに右巻きに巻回された後、第４の端子７ｄにからげられて完了となる。端子にからげられた巻線は、半田ディップ等によって端子に接続・固定される。尚、第２の出力巻線１０の巻回される位置を解りやすくするために、図９において、すでに巻回されている励磁巻線８は省略している。
ティース部に巻回されている部分の巻線は、必要に応じて自己融着線やワニスによって固定されてもよい。
以上の工程によって、巻線完了状態となった固定子鉄心２を図１０に示す。
【００２６】
次に、図１に戻り、巻線完了状態の固定子鉄心２が各切り欠き部４ｄを折り曲げることにより円環状に整形され、固定子鉄心２の両端部をつき合わせて突合せ部１１が、例えばレーザー溶接によって接合されて円環状の固定子鉄心２が得られる。
【００２７】
尚、本実施の形態では、インシュレータ６をインサートモールドによって成形しているが、別部品として成形し、固定子鉄心２に組み付けてもよい。
また、本実施の形態では、端子７ａ〜７ｆをインシュレータ６の成形時に同時にインサートとしているが、インシュレータ６の成形時に挿入穴のみを設けておき別工程でこの挿入穴に圧入してもよい。
【００２８】
次に、回転角度検出器１の動作について説明する。固定子鉄心２と回転子鉄心３が対象となる機器に組み込まれた状態で、外部の励磁回路により励磁巻線８の端子間に１０ｋＨｚ、５Ｖｐｐ（ピーク・トゥ・ピーク電圧）程度の正弦波が印加される。この状態で、機器の回転軸に取り付けられた回転子鉄心３が機器の回転にともなって回転すると、固定子鉄心２と回転子鉄心３の間のギャップパーミアンスが変化し、第１の出力巻線９、第２の出力巻線１０の出力電圧の振幅と、励磁信号に対する位相が変化する。本実施の形態においては、回転子鉄心３の機械的な１回転で正弦波の変化が２回発生するように、回転子鉄心３は、２箇所の凸部が形成されている。
【００２９】
第１の出力巻線９と第２の出力巻線１０の出力電圧の振幅変化は位相が９０度ずれており、この信号を検出回路によって信号処理することにより、回転角度を検出することができる。
【００３０】
回転角度検出器は、以上のように固定子鉄心２と回転子鉄心３の間のギャップパーミアンスの変化を検出することにより、回転角度を求める構成なので、固定子鉄心２の内径真円度と回転子鉄心３の外径の寸法精度は高度なものが要求される。
【００３１】
尚、本実施の形態は、２組の出力巻線９，１０、すなわち２相の出力巻線を有するものであるが、２相に限らず複数相の回転角度検出器においても適応可能である。
【００３２】
さらに、本実施の形態は、８個のティース部５ａ〜５ｈが設けられ、回転子鉄心３は２箇所の凸部を有する回転角度検出器であるが、ティース部と回転子鉄心の凸部の数は、これに限るものではない。例えば、１６個のティース部を有する（１６スロットの）固定子において、凸部が４個形成された回転子鉄心を設けたもの等にも適応可能である。
【００３３】
実施の形態２．
図１１はこの発明の回転角度検出器の実施の形態２を示す固定子鉄心の平面図である。本実施の形態の固定子鉄心１２は、ヨーク部１４ｂの端部に形成された連結部としてのジョイント部１４ｄを介して連結されている。ジョイント部１４ｄは、２つのヨーク部１４ｂを回動自在に連結している。ジョイント部１４ｄは、板金プレスによる抜きかしめによって設けられる。すなわち、ジョイント部１４ｄにおいては、板金プレスによる抜きかしめによって、片面が凸、他面が凹のものが順次重ねられて積層されて回動可能に連結されている。
以下各部品の構成と製造工程について説明する。
【００３４】
図１２は固定子鉄心を直線状に延ばした状態、すなわち、展開時の様子を示す上面図である。図１３は図１２の正面図である。まず、図１２及び図１３に示されるように、固定子鉄心１２が直線状に延ばされる。図１４は延ばされた固定子鉄心にインシュレータが設けられた様子を示す上面図である。図１５は図１４の正面図である。図１６は図１４の側面図である。次に、実施の形態１と同じように、各々のティース部１５ａ〜１５ｈの周囲と、各々のヨーク部のティース部が設けられている側の面に樹脂がインサートモールドされてインシュレータ６が形成される。このとき、巻線の巻き始めと巻き終りをからげて固定するための６本の端子７ａ〜７ｆも同時に埋め込まれる。
【００３５】
さらに、実施の形態１と同様の巻線が施されて、図１７に示した巻線完了状態の固定子鉄心１２を得る。このようにして行われる巻線工程においては、固定子鉄心１２が概略直線状であり、また、各ティース部１５ａ〜１５ｈの間に十分な空間が形成されるので、短時間で容易に巻線を行うことができる。さらに、回転角度検出器が小型化されても容易に巻線を行うことができる。
尚、固定子鉄心１２は少なくとも直線状に展開可能とされることが好ましく、各ティース部１５ａ〜１５ｈの間にさらに空間が必要な場合には、ティース部１５ａ〜１５ｈと反対側に湾曲可能とされてもよい。
【００３６】
図１８は回転角度検出器の平面図である。巻線が完了した固定子鉄心１２は、各ジョイント部１４ｄを所定量回動されて、円環状に整形され、固定子鉄心１２の両端部をつき合わせて突合せ部１１を溶接によって接合して、円環状の固定子鉄心１２が得られる。
【００３７】
実施の形態３．
図１９はこの発明の回転角度検出器の実施の形態３を示す平面図である。本実施の形態は、実施の形態１及び実施の形態２において、固定子鉄心２を円環状に整形した後、固定子鉄心２の内径部に図示しない芯金を挿入し、この状態で、固定子鉄心２、及びこれに巻回された励磁巻線８及び第１，第２の出力巻線９，１０を全体的に樹脂１６によってモールドしたものである。
【００３８】
本実施の形態においては、巻線部を樹脂モールドすることにより、耐候性、耐振性が向上するとともに、樹脂モールドの圧力によって固定子鉄心２の内径部が芯金に押し付けられ、固定子鉄心の内径真円度が向上すると言う利点がある。
【００３９】
【発明の効果】
この発明に係る回転角度検出器は、ティース部とヨーク部を有する複数の板状部材が帯状に配列され、隣り合う板状部材がヨーク部の端部に設けられた連結部で連結されてなる帯状板状部材が、複数枚積層され、ティース部が中心側となるように連結部を屈曲させて環状となり、展開時、少なくとも概略直線状となることが可能な固定子鉄心と、ティース部に巻回された励磁巻線及びｎ相の出力巻線と、固定子鉄心に対して回転自在に設けられティース部との間のギャップパーミアンスが回転角度θに対して正弦波状に変化する非真円形の回転子鉄心とを備えている。そのため、固定子鉄心が直線状となった状態で巻線を行えるので、ティースの周囲に十分な空間が形成され、巻線作業が容易に短時間で行えるので、生産性が向上し、安価な回転角度検出器を得ることができる。また、固定子鉄心を小型化しても、巻線に必要な空間が確保できるため、巻線を行うことが可能となり、従来よりも小型な回転角度検出器を得ることができる。
また、連結部は、隣り合う板状部材のヨーク部の端部同士が回動可能に連結されている。そのため、ヨーク部を容易に折り曲げることができ、固定子鉄心を容易に且つ正確に環状とすることができ、高性能な回転角度検出器とすることができる。
また、連結部は、ヨーク部の端部に板金プレスによる抜きかしめによって形成された凹部と凸部が交互に重なるように積層されて回動可能に連結されている。そのため、容易に回動可能な連結部を構成することができ、安価で高性能な回転角度検出器とすることができる。
【００４３】
さらに、固定子鉄心、励磁巻線、及び出力巻線を全体的に封止する樹脂を有する。そのため、耐候性、耐振性が向上する。また、樹脂の圧力によって固定子鉄心内径部が芯金に押し付けられ、固定子鉄心の内径真円度が向上し、回転角度の検出精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の回転角度検出器の実施の形態１を示す平面図である。
【図２】固定子鉄心を環状に湾曲させる前の状態、すなわち、展開時の様子を示す上面図である。
【図３】図２の正面図である。
【図４】固定子鉄心にインシュレータが設けられた様子を示す上面図である。
【図５】図４の正面図である。
【図６】図４の側面図である。
【図７】積層体にインシュレータを介して励磁巻線が巻回される様子を示す平面図である。
【図８】各ティース部に巻回された励磁巻線の上にさらに第１の出力巻線が巻回される様子を示す平面図である。
【図９】各ティース部に巻回された励磁巻線の上にさらに第２の出力巻線が巻回される様子を示す平面図である。
【図１０】巻線完了状態となった固定子鉄心を示す平面図である。
【図１１】この発明の回転角度検出器の実施の形態２を示す固定子鉄心の平面図である。
【図１２】固定子鉄心を直線状に延ばした状態、すなわち、展開時の様子を示す上面図である。
【図１３】図１２の正面図である。
【図１４】延ばされた固定子鉄心にインシュレータが設けられた様子を示す上面図である。
【図１５】図１４の正面図である。
【図１６】図１４の側面図である。
【図１７】巻線完了状態となった固定子鉄心を示す平面図である。
【図１８】回転角度検出器の平面図である。
【図１９】この発明の回転角度検出器の実施の形態３を示す平面図である。
【図２０】従来の回転角度検出器の環状固定子の斜視図である。
【符号の説明】
１  回転角度検出器、２，１２  固定子鉄心、３  回転子鉄心、４  帯状板状部材、４ａ  板状部材、４ｂ，１４ｂ  ヨーク部、４ｃ  ティース部、４ｄ  切り欠き部（連結部）、５ａ〜５ｈ，１５ａ〜１５ｈ  ティース部、６  インシュレータ、７ａ〜７ｆ  端子、８  励磁巻線、９  第１の出力巻線、１０  第２の出力巻線、１１  突合せ部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0003590622.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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