(57)【要約】【課題】レゾルバロータの残留磁化を低減して回転角度の検出精度を向上させる製造方法を提供する。【解決手段】シャフトに回転不能に固定されるとともにシャフトの回転中心からの距離が周方向に変動する筒状外周面を持つ外周部を有するロータコアを備えたレゾルバロータの製造方法Ｓ１０であって、ロータコアとなる強磁性体の素材に対し、外周部となる部分に圧縮応力を加える圧縮加工工程Ｓ１１と、強磁性体の素材を加工してロータコアを成形する成形工程Ｓ１２、Ｓ１３と、を備える。また、レゾルバの製造方法は、上記の製造方法Ｓ１０と、組立工程Ｓ２０とを備える。組立工程Ｓ２０では、レゾルバロータのロータコアにシャフトを固定するとともに、コイルが巻回された複数の突極が径方向内側へ突設されたレゾルバステータをシャフトの回転中心に対して同心に配置する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに回転不能に固定されるとともに前記シャフトの回転中心からの距離が周方向に変動する筒状外周面を持つ外周部を有するロータコアを備えたレゾルバロータの製造方法であって、
前記ロータコアとなる強磁性体の素材に対し、前記外周部となる部分に圧縮応力を加える圧縮加工工程と、
前記素材を加工して前記ロータコアを成形する成形工程と、を備えた
ことを特徴とする、レゾルバロータの製造方法。
【請求項２】
前記圧縮加工工程を前記成形工程の前に実施する
ことを特徴とする、請求項１記載のレゾルバロータの製造方法。
【請求項３】
前記強磁性体の素材は薄板状であり、
前記成形工程では、所定形状の薄板をプレス加工によって複数形成し、複数の前記薄板を積層することで前記ロータコアを形成する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のレゾルバロータの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のレゾルバロータの製造方法と、
前記レゾルバロータの前記ロータコアに前記シャフトを固定するとともに、コイルが巻回された複数の突極が径方向内側へ突設されたレゾルバステータを前記シャフトの回転中心に対して同心に配置する組立工程と、を備えた
ことを特徴とする、レゾルバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転角度を検出するレゾルバを構成するレゾルバロータの製造方法と、レゾルバの製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ（特にブラシレスモータ）には、その回転数や回転角度（回転位置）を検出するための検出器（センサ）が付設される。検出器としては、例えばホールセンサ，光学式エンコーダ，レゾルバ等が知られている。これらのうち、レゾルバは角度分解能及び堅牢性が高いことから、例えば車両駆動用のモータやパワーステアリング用のモータ等に使用されている。レゾルバは、例えば、モータの回転軸と一体回転するレゾルバロータと、複数の突極を持つレゾルバステータとを備え、複数の突極のそれぞれに励磁コイルと二つの出力コイルとが巻回されて構成される（特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、レゾルバはモータの回転軸上であってモータコイルに近設されることから、モータコイルに界磁電流を通電することによって生じる磁束の一部が回転軸を通じてレゾルバに漏洩することがある。この漏洩磁束がレゾルバに流れ込むと、その磁束によって出力にノイズが重畳し、角度検出精度の低下を招く。これに対し、例えば特許文献２では、レゾルバロータに嵌合される回転軸の外周面に沿う長孔をレゾルバロータに貫設し、漏洩してきた磁束を遮蔽することで角度検出精度の改善を図っている。なお、特許文献２に記載のレゾルバロータは、薄板鋼板を積層することで構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２２１８７８号公報
【特許文献２】特許第５３９０６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献２のように、レゾルバロータが鉄製である場合、レゾルバロータに残っている僅かな磁化（残留磁化）によってレゾルバステータの突極に巻回されたコイルに誘導起電圧が発生してしまう。この誘導起電圧は、回転角度の演算に用いられる電圧値に重畳し、回転角度の検出誤差を招く要因となるが、上記の特許文献１及び２に記載のレゾルバロータでは、残留磁化に対する対策は考慮されていない。
【０００６】
本件は、このような課題に鑑み案出されたもので、レゾルバロータの残留磁化を低減して回転角度の検出精度を向上させるレゾルバロータの製造方法、及び、レゾルバの製造方法を提供することを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）ここで開示するレゾルバロータの製造方法は、シャフトに回転不能に固定されるとともに前記シャフトの回転中心からの距離が周方向に変動する筒状外周面を持つ外周部を有するロータコアを備えたレゾルバロータの製造方法であって、前記ロータコアとなる強磁性体の素材に対し、前記外周部となる部分に圧縮応力を加える圧縮加工工程と、前記素材を加工して前記ロータコアを成形する成形工程と、を備えている。
【０００８】
（２）前記製造方法では、前記圧縮加工工程を前記成形工程の前に実施することが好ましい。
（３）前記強磁性体の素材は薄板状であり、前記成形工程では、所定形状の薄板をプレス加工によって複数形成し、複数の前記薄板を積層することで前記ロータコアを形成することが好ましい。
【０００９】
（４）ここで開示するレゾルバの製造方法は、上記の（１）〜（３）のいずれか１つのレゾルバロータの製造方法と、組立工程とを備えている。前記組立工程では、前記レゾルバロータの前記ロータコアに前記シャフトを固定するとともに、コイルが巻回された複数の突極が径方向内側へ突設されたレゾルバステータを前記シャフトの回転中心に対して同心に配置する。
【発明の効果】
【００１０】
開示したレゾルバロータの製造方法によれば、圧縮加工工程によって、外周部となる部分の残留磁化を低減することができる。これにより、残留磁化によってコイルに発生する誘導起電圧を低減できるため、回転角度の検出精度を向上させることができる。また、開示したレゾルバの製造方法によれば、残留磁化を低減させたレゾルバロータが用いられるため、回転角度の検出精度が高いレゾルバを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る製造方法で製造されたレゾルバを軸方向から見た模式的な平面図であり、シャフトのみを断面で示す。
【図２】実施形態に係る製造方法で製造されたレゾルバロータのロータコアを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図３】圧縮加工工程によって変化するＢＨ特性を例示するグラフである。
【図４】実施形態に係るレゾルバの製造方法に、レゾルバロータの製造方法を併せて例示するフローチャートである。
【図５】図１のレゾルバが内蔵されるモータの一例を示す模式的な断面図である。
【図６】軸倍角が３のレゾルバを示す模式的な平面図（図１に対応する図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を参照して、実施形態としてのレゾルバロータの製造方法、及び、レゾルバの製造方法について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
【００１３】
［１．構成］
本実施形態の製造方法の説明の前に、本製造方法により製造されるレゾルバロータ及びレゾルバの各構成について説明する。図１は、本実施形態に係る製造方法で製造されるレゾルバ１を軸方向から見た模式的な平面図であり、シャフト４（回転軸）のみを断面で示したものである。レゾルバ１は、例えば図５に示すようなモータ９に組み込まれる。モータ９は、ハウジング９Ｃに固定されたステータ９Ａと、シャフト４と一体回転するロータ９Ｂと、ハウジング９Ｃに内蔵されたレゾルバ１とを備えたブラシレスモータ（例えばサーボモータ）である。レゾルバ１は、モータ９のシャフト４上に配置されて、モータ９の回転角度（回転位置）を検出する。本実施形態では、軸倍角が１のレゾルバ１（１Ｘ構造であるレゾルバ１）を例示する。
【００１４】
図１に示すように、レゾルバ１は、本実施形態に係る製造方法で製造されるレゾルバロータ２と、巻回されたコイル５を有する環状のレゾルバステータ３とを備える。レゾルバロータ２は、シャフト４に回転不能に固定されるロータコア２０を有する。ロータコア２０は、シャフト４の回転中心Ｃからの距離が周方向に周期的に変動する筒状外周面２２（円筒形状も含む）を持つ外周部２１と、シャフト４が嵌合される取付孔２ｈとを有する。本実施形態のレゾルバ１は１Ｘ構造であることから、ロータコア２０の筒状外周面２２の形状は機械角３６０°で１周期の変動をして、筒状外周面２２が回転中心Ｃに対して偏心して配置される。また、取付孔２ｈの中心軸は回転中心Ｃと一致している。以下、筒状外周面２２の中心軸を「偏心軸Ｃｅ」と呼ぶ。
【００１５】
レゾルバステータ３の略円環状のステータコア３０には、径方向内側に向かって複数の突極３１が突設されている。本実施形態では、同一形状の四つの突極３１が周方向において等間隔に（位相が９０度ずれて）配置される。各突極３１は、径方向に延設されたアーム３１ａと、アーム３１ａの径方向内側の端部に設けられた羽根３１ｂとを有し、平面視で略Ｔ字状をなす。四つのアーム３１ａのそれぞれにはコイル５が巻回される。このコイル５は電流が印加される入力コイルであり、隣接するアーム３１ａには逆向きに巻回される。また、各羽根３１ｂは、アーム３１ａの端部から周方向に沿って両側に延設される。
【００１６】
各突極３１の径方向内側の端面３１ｃは、いずれも回転中心Ｃから等距離に配置され、この端面３１ｃとロータコア２０の筒状外周面２２との間には、隙間Ｇが設けられる。偏心軸Ｃｅは回転中心Ｃに対して偏心していることから、隙間Ｇの大きさ（径方向寸法）はレゾルバロータ２の回転角度によって異なる。図１に示すレゾルバロータ２の回転角度の場合、図１中の左側の隙間Ｇが最小とされ、図１中の右側の隙間Ｇが最大とされ、上下の隙間Ｇが同一とされる。なお、本実施形態では、レゾルバロータ２のこの回転角度を０度（基準位置）とする。
【００１７】
本実施形態のレゾルバ１には、入力用のコイル５と、各コイル５に直列接続された抵抗（図示略）とが設けられる。抵抗によって、レゾルバ１の出力端子には、レゾルバロータ２の回転角度のインダクタンスＬに応じた電圧（シャント電圧）が発生する。本実施形態のレゾルバ１は、この電圧値に基づいてレゾルバロータ２の回転角度を算出（検出）する。つまり、レゾルバ１の各突極３１には入力用のコイル５のみが巻回されるため、従来の出力用コイルを持つレゾルバに比べて巻線構成が簡単であり、安定してコイル５を巻くことが可能である。
【００１８】
図２（ａ）及び（ｂ）は、図１のレゾルバロータ２のロータコア２０を示す斜視図及び平面図である。図１，図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ロータコア２０は、強磁性体（例えば鉄）で形成されるとともに筒状外周面２２を有する外周部２１を有する。外周部２１は、図２（ａ）及び（ｂ）中に二点鎖線で示すように、偏心軸Ｃｅを中心とした筒状（環状）の外周部分（外周側の部位）であり、例えば、筒状外周面２２と、この筒状外周面２２から所定の厚み（径方向寸法Ｗｏ）だけ径方向内側に位置する仮想的な筒面とで囲まれる部分である。すなわち、ロータコア２０において、外周部２１と他の部位とが区画されているわけではなく、ここでは便宜上、筒状外周面２２が突極３１の端面３１ｃと対向する部分であって回転角度の検出（読み取り）に影響を与える部位を「外周部２１」と呼ぶ。
【００１９】
また、本実施形態のロータコア２０は、所定形状の複数の薄板（例えば鋼板）が積層されて構成される。図２（ａ）には筒状外周面２２にのみ積層状態を例示している。本実施形態のロータコア２０は筒状であることから、薄板状の強磁性体（素材）は、環状（所定形状）に形成される。
【００２０】
ところで、ロータコア２０となる強磁性体（ロータコア２０の素材）には僅かな残留磁化が存在するため、レゾルバロータ２の回転によってレゾルバステータ３のコイル５に誘導起電圧を生じさせてしまうという課題がある。しかし、この残留磁化は、材料を加工劣化させることで低下することが知られている。図３は、加工劣化の度合いのみが異なる同一材料のＢＨ特性を表したグラフである。図中に実線で示すように、加工劣化の度合いが大きい場合、破線で示す加工劣化の度合いが小さいものと比較して、磁場Ｈが０付近でのＢＨカーブの傾きが緩やかになり、残留磁化が低下する。そこで、本実施形態の製造方法では、ロータコア２０となる強磁性体の素材をあえて加工劣化させることで残留磁化を低下させる。つまり、素材に圧縮応力を加える（圧縮残留応力を生じさせる）加工を施して残留磁化を低下させ、誘導起電圧の発生を抑制する。
【００２１】
［２．製造方法］
図４は、本実施形態のレゾルバ１の製造方法に、レゾルバロータ２の製造方法を併せて例示するフローチャートである。図４に示すように、本実施形態のレゾルバロータ２の製造方法には、圧縮加工工程（ステップＳ１１）と成形工程（ステップＳ１２，Ｓ１３）とがこの順に設けられる。また、レゾルバ１の製造方法には、このレゾルバロータ２の製造方法（ステップＳ１０）に加え、組立工程（ステップＳ２０）が設けられる。なお、レゾルバステータ３側では、各突極３１のアーム３１ａにコイル５が巻回されるとともに、各コイル５にはレゾルバ１に付属の抵抗や制御基板等が接続されているものとする。
【００２２】
まず、ステップＳ１１において、ロータコア２０となる強磁性体の素材に対し、望ましくはロータコア２０となる部分全体、少なくとも外周部２１となる部分に圧縮応力を加える（圧縮加工工程）。圧縮加工工程で実施される加工法は特に限定されず、素材の組織に変形が残る程度に圧縮応力を加えられればよく、例えば、ショットピーニングやＷＰＣ処理（登録商標）、圧延、転造等の方法が挙げられる。なお、圧縮加工工程において、ロータコア２０全体に加工が加わって全体の残留磁化が低下することが望ましいが、少なくとも測定に大きく影響する外周部２１となる部分に圧縮応力が加えられていればよい。
【００２３】
本実施形態のロータコア２０は積層構造であることから、強磁性体の素材は薄板状である。そのため、続くステップＳ１２では、圧縮応力が加えられた薄板状の素材をプレス加工して、所定形状（本実施形態では円環状）の薄板を複数形成する（成形工程）。なお、積層構造ではないロータコアの場合には、成形工程では、素材を加工してロータコア２０を形成する。さらに、ステップＳ１３では、複数の薄板を積層することでロータロータ２０を形成する（成形工程）。
【００２４】
そして、ステップＳ２０において、完成したロータコア２０の取付孔２ｈにシャフト４を固定してレゾルバロータ２を完成させるとともに、コイル５が巻回されたレゾルバステータ３をシャフト４の回転中心Ｃに対して同心となるように組み立てる（組立工程）。これにより、レゾルバ１が完成する。
【００２５】
［３．効果］
（１）上述したレゾルバロータ２の製造方法には、ロータコア２０となる強磁性体の素材に対し、外周部２１となる部分に圧縮応力を加える圧縮加工工程が設けられている。この圧縮加工工程により、図３に示すように、素材のＢＨカーブの傾きが低下するため、残留磁化を低減することができる。これにより、残留磁化によってコイル５に発生する誘導起電圧を低減できるため、回転角度の検出精度を向上させることができる。通常、電動機においては磁気特性を向上させるために、材料の残留応力は極力残さないようにするところ、上述したレゾルバロータ２の製造方法では、あえて圧縮応力（残留応力）を加えることで残留磁化を低減させ、回転角度の検出精度向上を図っている。
【００２６】
（２）上述したレゾルバロータ２の製造方法では、圧縮加工工程を成形工程の前に実施するため、逆の順番で実施する場合と比べて、ロータコア２０の形状のばらつきをなくすことができ、製品の品質を向上させることができる。
（３）また、上述した製造方法で製造されるレゾルバロータ２は積層構造である（すなわち強磁性体の素材が薄板状である）ことから、成形工程では、所定形状（本実施形態では円環状）の薄板がプレス加工により形成される。すなわち、上述した製造方法によれば、プレス加工で打ち抜かれる素材の縁部にも圧縮応力を加えることができる。言い換えると、圧縮加工工程だけでなく成形工程においても素材に圧縮応力を加えることができるため、残留磁化をより低減することができ、回転角度の検出精度をより向上させることができる。
【００２７】
（４）上述したレゾルバ１の製造方法によれば、残留磁化を低減させたロータコア２０がシャフト４に固定されることでレゾルバロータ２が製造され、さらにこのレゾルバロータ２が、コイル５が巻回されたレゾルバステータ３に組み立てられるため、回転角度の検出精度が高いレゾルバ１を製造することができる。
【００２８】
［４．その他］
上述した製造方法で製造されるレゾルバロータ２及びレゾルバ１の構成は一例であって、上述したものに限られない。例えば、レゾルバロータ２が積層構造でなくてもよい（すなわち、強磁性体の素材が薄板状でなくてもよい）。
【００２９】
また、上述した実施形態では、軸倍角が１のレゾルバ１を製造する場合を例示したが、上述した製造方法で製造されるレゾルバ１の軸倍角は１に限定されない。例えば、図６に示すように、上述した製造方法と同様の方法で、軸倍角が３のレゾルバ１′を製造することもできる。このレゾルバ１′は、平面視で三つの凸部を有するレゾルバロータ２′と、周方向に等間隔に配置された１２個の磁極３１を有するレゾルバステータ３′とを備える。レゾルバロータ２′は、シャフト４の回転中心Ｃからの距離が周方向に周期的に変動する筒状外周面２２′を持つ外周部２１′を有するロータコア２０′を備える。この外周部２１′には、上述した実施形態と同様に、圧縮加工工程において圧縮応力が加えられている。したがって、軸倍角が３のレゾルバ１′であっても、上述した実施形態と同様に、レゾルバロータ２′の残留磁化を低減でき、回転角度の検出精度を高めることができる。
【００３０】
上述した実施形態では、圧縮加工工程を成形工程の前に実施する場合を例示したが、圧縮加工工程を成形工程の後に実施してもよいし、圧縮加工工程と成形工程とを同時に実施してもよい。前者の場合には、ロータコア２０の形状が崩れないように圧縮応力を加えることが好ましい。また、後者の場合には、ロータコア２０を成形する加工（例えばプレス加工）とは別に、圧縮応力を加える加工を行えばよい。
【符号の説明】
【００３１】
１，１′  レゾルバ
２，２′  レゾルバロータ
３，３′  レゾルバステータ
４  シャフト
５  入力コイル（コイル）
２０  ロータコア
２１，２１′  外周部
２２  筒状外周面
２２′  筒状外周面
３０  ステータコア
Ｃ  回転中心
【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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