(57)【要約】【課題】レゾルバステータの位置決めを行うノックピン、または、ノックピンの抜け落ち防止に設けられた止め部と、レゾルバステータに取り付ける磁気シールドカバーとの干渉を防止する。【解決手段】レゾルバは、回転電機のロータのシャフトに取り付けられるレゾルバロータと、レゾルバロータの周囲に配置される円筒形状のレゾルバステータ１０を備える。レゾルバステータ１０は、回転電機ケース４０に一端が挿入されたノックピン３０と係合する係合溝１２ｂと、この係合溝１２ｂに係合されたノックピン３０の他端に対向配置されてノックピン３０の抜けを防止する止め部１４ｂとを備える。レゾルバステータ１０の回転電機のロータ側の軸方向端面には、磁気シールドカバー２０が設けられる。磁気シールドカバー２０は、止め部１４ｂの付近で、ノックピン３０または止め部１４ｂを外周側に迂回した形状に形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機のロータのシャフトに取り付けられるレゾルバロータと、
前記レゾルバロータの周囲に配置される円筒形状のレゾルバステータと、
を備え、
前記レゾルバステータは、前記回転電機のケースに一端が挿入されたノックピンと係合する係合構造と、前記係合構造に係合された前記ノックピンの他端に対向配置されて当該ノックピンの抜けを防止する止め部とを備え、
前記レゾルバステータの前記ロータ側の軸方向端面には、磁気シールドカバーが設けられ、
前記磁気シールドカバーは、前記止め部の付近で、前記ノックピンまたは前記止め部を外周側に迂回した形状に形成されている、
ことを特徴とするレゾルバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に使用されるレゾルバに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機（電動機／発電機）では、ロータの回転位置をレゾルバによって検出する場合がある。レゾルバは、ロータに取り付けられるレゾルバロータと、その周囲に固定的に配置されるレゾルバステータを有する。レゾルバステータには、コイルが設けられ、磁束の励起と検出を行うことで、レゾルバロータの回転位置を取得している。レゾルバでは、回転電機からの漏れ磁束によって検出精度を低下させるおそれがある。
【０００３】
下記特許文献１には、レゾルバステータの位置決めに用いられるノックピンの抜け落ちを防止する止め部を有するレゾルバについて記載されている。図５は、特許文献１の図３を引用した図である。ただし、説明の便宜上、符号をつけかえている。図５は、レゾルバ１００のレゾルバステータ１０２が電動機ケース１２０に固定された状態を示す斜視図である。レゾルバステータ１０２は、電磁鋼板を積層したステータコア１０４を備えており、その内周側にはステータコイルが設けられている。このステータコイルは、樹脂カバー１０６に覆われている。また、電動機ケース１２０には、ねじ穴を有するステータ用ボス１２２が設けられている。ステータコア１０４の長孔１０８を貫通させたねじ付きボルト１１０が、このねじ穴に締結されることで、レゾルバステータ１０２が電動機ケース１２０に取り付けられている。電動機ケース１２０には、ノック穴を有するノックピン用ボス１２４も設けられている。ノックピン１１２は、このノック穴に一端を挿入され、ステータコア１０４の側面に設けられた係合溝１１４に係合されている。そして、ノックピン１１２の他端は、樹脂カバー１０６の一部が外周側に飛び出した構造をもつ止め部１０６ａと接触して、あるいは、非接触で対向して保持されており、抜け落ちが防止されている。
【０００４】
下記特許文献２には、レゾルバコイルを磁気シールドカバーで覆うことにより、モータ側の漏れ磁束の影響を防止することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−０２３６２２号公報
【特許文献２】特開平９−６５６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載されたようなレゾルバにおいて、上記特許文献２に記載されたような磁気シールドカバーを用いた場合、ノックピンまたは止め部と干渉してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、レゾルバステータの位置決めを行うノックピン、または、ノックピンの抜け落ち防止に設けられた止め部と、レゾルバステータに取り付ける磁気シールドカバーとの干渉を防止する構造を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のレゾルバは、回転電機のロータのシャフトに取り付けられるレゾルバロータと、前記レゾルバロータの周囲に配置される円筒形状のレゾルバステータと、を備え、前記レゾルバステータは、前記回転電機のケースに一端が挿入されたノックピンと係合する係合構造と、前記係合構造に係合された前記ノックピンの他端に対向配置されて当該ノックピンの抜けを防止する止め部とを備え、前記レゾルバステータの前記ロータ側の軸方向端面には、磁気シールドカバーが設けられ、前記磁気シールドカバーは、前記止め部の付近で、前記ノックピンまたは前記止め部を外周側に迂回した形状に形成されている。
【発明の効果】
【０００９】
ノックピンまたは止め部との干渉を防止した上で、磁気シールドカバーを設置できるため、ノックピンを利用したレゾルバの取り付け容易性と、磁気シールドカバーを利用したレゾルバの磁気シールド性とを両立させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態にかかるレゾルバステータの上面図である。
【図２】本実施形態にかかる磁気シールドカバーの上面図である。
【図３】本実施形態にかかるレゾルバステータ及び磁気シールドカバーを含むノックピン付近でのＡ−Ａ断面図である。
【図４】本実施形態にかかるレゾルバステータ及び磁気シールドカバーを含むボルト付近でのＢ−Ｂ断面図である。
【図５】従来技術にかかるレゾルバについて説明する図である
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、図面を参照しながら、実施形態について説明する。説明においては、理解を容易にするため、具体的な態様について示すが、これらは実施形態を例示するものであり、他にも様々な実施形態をとることが可能である。
【００１２】
図１は、本実施形態にかかるレゾルバのレゾルバステータ１０の上面図である。レゾルバステータ１０は、図５に示したレゾルバステータ１０２と類似した構造を備えている。すなわち、レゾルバステータ１０は、円盤状の電磁鋼板を積層して円筒形状に形成したステータコア１２を備えている。ステータコア１２の内側には、励磁用と検出用の複数のレゾルバコイルが巻回されている。このレゾルバコイルは、樹脂カバー１４に覆われている。樹脂カバー１４は、ほぼ円筒形であるが、配線用の端子を覆うために外周側に突出した端子カバー部１４ａと、ノックピンの抜けを防止するために外周側に突出した止め部１４ｂを備えている。ステータコア１２には、外周付近に６個の長孔１２ａが設けられている。また、ステータコア１２の外周には、いずれか２個の長孔１２ａの中間位置付近に、ノックピンが係合される係合溝１２ｂが設けられている。
【００１３】
レゾルバステータ１０では、端子カバー部１４ａと止め部１４ｂが約１２０度の角度で設けられている。これは、図５に示したレゾルバステータ１０２において両者が約９０度の角度であることとは異なる。また、レゾルバステータ１０では、長孔１２ａが約５０度の角度間隔で合計７個設けられているのに対し、図５に示したレゾルバステータ１０２では、約９０度の間隔で合計４個設けられている点で相違する。しかし、レゾルバステータ１０の全体的な構造は、図５に示したレゾルバステータ１０２とほぼ同様である。
【００１４】
このレゾルバステータ１０は、回転電機の電動機（モータ）あるいは発電機（ジェネレータ）におけるロータのシャフトの回転位置を検出するものである。レゾルバステータ１０の内周側には、図示を省略したが、レゾルバステータ１０と同軸にロータが配置され、ロータにはロータとともに回転するレゾルバロータが取り付けられる。レゾルバステータ１０は、このレゾルバロータの周囲に固定して取り付けられる。固定は、例えば図５に示したのと同様に回転電機ケースに締結されることで行われる。
【００１５】
図２は、レゾルバの磁気シールドカバー２０の上面図である。磁気シールドカバー２０は、金属板を打ち抜き加工して形成した部材である。磁気シールドカバー２０は、レゾルバステータ１０の樹脂カバー１４よりも外周側において、レゾルバステータ１０の上端面に取り付けられる。磁気シールドカバー２０は、全体的に円環形状をなす円環部２２となっているが、端子カバー部１４ａとの干渉を避けるように、端子カバー部１４ａと重複する付近が約９０度にわたって切れている。また、磁気シールドカバー２０は、レゾルバステータ１０の止め部１４ｂとの干渉を避けるように、その付近が周方向よりも外側に飛び出した突出部２４となっている。突出部２４は、止め部１４ｂとの干渉を避ける外周側への逃がし形状と言うこともできる。磁気シールドカバー２０には、固定などの用途のため、５つの丸孔２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅと二つの長孔２８ａ、２８ｂが設けられている。固定にはこれらを全て利用する必要はなく、例えば、丸孔２６ａ、２６ｃ、２６ｅの三つにボルトを挿入し、ステータコア１２の長孔１２ａを貫通させた上で、回転電機ケースに締結するなどして、固定することができる。
【００１６】
磁気シールドカバー２０では、円環部２２から突出部２４へと移行する移行部位２４ａ、２４ｂの形状を非対称に設定している。すなわち、直近の丸孔２６ｃに比較的近い移行部位２４ａでは部材の幅を比較的に狭くし、直近の丸孔２６ｄから比較的遠い移行部位２４ｂでは、移行部位２４ａに比べて部材の幅を広くしている。これは、丸孔２６ｃに近い移行部位２４ａでは、必要とされる強度が小さいためである。また、丸孔２６ｃにボルト等の締結部材が挿入された場合に、締結部材がシールド効果を発揮することが期待できるため、移行部位２４ａの部材の幅を狭くするという観点も考慮されている
【００１７】
図３と図４は、レゾルバステータ１０及び磁気シールドカバー２０を組み立てた状態について、それぞれ、図１及び図２のＡ−Ａ断面とＢ−Ｂ断面を示した断面図である。同一の構成には同一の番号を付して、適宜、説明を省略または簡略化する。
【００１８】
図３は、レゾルバステータ１０の樹脂カバー１４の止め部１４ｂを含む付近についてのＡ−Ａ断面図である。レゾルバステータ１０には、樹脂カバー１４の中に、レゾルバコイルのコイルエンド１６ａ、１６ｂが、それぞれステータコア１２の上端側及び下端側に飛び出すように形成されている。また、樹脂カバー１４は、ステータコア１２の上端面側に、上端面とは距離をあけて止め部１４ｂが形成されている。
【００１９】
ステータコア１２の係合溝１２ｂには、金属製のノックピン３０が係合されている。ノックピン３０の下端側は、ステータコア１２の下端面に接するように配置された回転電機ケース４０のノックピン用ボス４２におけるノック穴４２ａに圧入によって挿入されている。これにより、ステータコア１２の周方向の位置決めを適切に行うことができている。また、ノックピン３０の上端は、ステータコア１２の上端面から飛び出しており、止め部１４ｂとは若干の隙間をあけて対向している。回転電機では、加熱による熱膨張、あるいは振動によって、ノックピン３０がノック穴４２ａから抜け落ちる可能性があるが、止め部１４ｂで他端の動きを規制することで抜け落ちが防止される。
【００２０】
磁気シールドカバー２０の突出部２４は、ノックピン３０及び止め部１４ｂとの干渉を避けるように、外周側に位置している。
【００２１】
磁気シールドカバー２０の右上には、回転電機のロータの周囲に配置されている回転電機ステータ５０が位置している。回転電機ステータ５０は電磁鋼板を積層した回転電機ステータコア５２を備えており、この回転電機ステータコア５２の内周側に設けられたスロットにはコイルが巻回されている。図３には、回転電機ステータコア５２の下端面から飛び出したコイルエンド５４が図示されている。この回転電機では、回転電機ステータコア５２のコイルが作る磁界がロータに磁力を及ぼすことでロータが回転する。
【００２２】
図４は、磁気シールドカバー２０の丸孔２６ｅを含むＢ−Ｂ断面図である。レゾルバステータ１０の樹脂カバー１４は、この断面では止め部１４ｂはなく、レゾルバコイルのコイルエンド１６ａ、１６ｂを覆うシンプルな形状となっている。レゾルバステータ１０のステータコア１２に設けられた長孔１２ａには、ボルト６０が隙間嵌めにより挿入されている。これは、ステータコア１２の位置を調整できるようにするためである。
【００２３】
ボルト６０は、上端側から見て、磁気シールドカバー２０、非磁性部材７０、ステータコア１２の順に挿入されて、最後に回転電機ケース４０のステータ用ボス４４の上端に設けられたボス穴４４ａに挿入されている。ボルト６０は、先端側にねじが切られており、ボス穴４４ａに切られたねじと噛み合わされて締結されている。
【００２４】
磁気シールドカバー２０は、この断面では円環部２２となっており、ステータコア１２の上端側かつ樹脂カバー１４の外周側を覆うように配置されている。磁気シールドカバー２０とステータコア１２との間には、非磁性部材７０が設けられている。これにより、磁気シールドカバー２０は、ステータコア１２とは接触せず、若干の距離をあけて配置されている。また、磁気シールドカバー２０は、樹脂カバー１４とも接触せず、若干の距離をあけて配置されている。
【００２５】
図４の断面においても、磁気シールドカバー２０の右上には、回転電機ステータ５０が位置している。回転電機ステータ５０はロータの周囲を一周取り巻く円筒形状に形成されているためである。
【００２６】
続いて、回転電機の動作について説明する。回転電機は、特段、用途あるいは種類を限定するものではないが、ここでは電動車両の駆動源として用いられる三相交流の永久磁石式の回転電機を想定して説明を行うこととする。電動車両では、回転電機は、回転電機ケース４０に格納されて、電動車両の所定の部位に搭載される。そして、別途設置されたインバータから三相交流電力の供給を受ける。
【００２７】
永久磁石式の回転電機では、ロータは、回転軸であるシャフトと、シャフトに取り付けられたロータコアを含んでいる。ロータコアは、例えば、電磁鋼板の積層によって形成されており、そこに設けられた磁石孔には永久磁石が挿入されている。永久磁石は、設計に従って所定の位置に所定の向きで挿入されることで、ロータコアに複数の磁極を形成する。他方、回転電機のロータの周囲には、回転電機ケースに固定された円筒形状の回転電機ステータ５０が配置されている。回転電機ステータ５０の回転電機ステータコア５２には、複数のコイルが巻回されており、三相交流が流されることで回転磁界（回転磁束）を生成する。この回転磁界がロータコアに形成された磁極に磁力を及ぼすことで、ロータが回転軸回りに回転する。そして、シャフトから電動車両の車輪にトルクが伝達されて、電動車両が走行する。
【００２８】
シャフトには、レゾルバのレゾルバロータが固定されている。また、シャフトの周囲には、レゾルバステータ１０が配置され、回転電機ケース４０に固定されている。レゾルバでは、レゾルバステータ１０に設けられた励磁用のレゾルバコイルが磁界を生成し、レゾルバロータに送り出す。そして、レゾルバステータ１０に設けられた検出用のレゾルバコイルでは、レゾルバロータを経由した磁界を検出する。レゾルバロータは非等方的な形状に形成されているため、検出された磁束を解析することで、レゾルバロータの回転角度、そしてロータの回転角度を得ることができる。
【００２９】
レゾルバによる回転角度の検出精度を向上させるためには、回転電機ステータ５０から発生する磁界ノイズ（漏れ磁束と呼ばれる）の影響を小さくする必要がある。特に、図３、図４に示したコイルエンド５４の付近から漏れ出す磁束は、レゾルバステータ１０のステータコア１２あるいはコイルエンド１６ａ、１６ｂに影響を与えると考えられる。磁気シールドカバー２０は、この漏れ磁束の影響を低下させるために設けられている。
【００３０】
金属製の磁気シールドカバー２０を、磁束が飽和しない程度の厚みをもつ磁性体（透磁率が高い物質であり、透磁率の逆数に比例する磁気抵抗が低い物質）で形成する場合、その付近の磁束は磁気シールドカバー２０に集中する。このため、磁気シールドカバー２０が、レゾルバ、特にレゾルバステータ１０に入り込もうとする漏れ磁束の一部または全部を集め、かつ、その後に磁気シールドカバー２０から流れ出す漏れ磁束の一部または全部がレゾルバに入らないようにすることで、レゾルバに対する漏れ磁束の影響を減少させることが可能となる。
【００３１】
漏れ磁束がレゾルバに与える影響は、回転電機ステータ５０との位置関係などによるため、回転電機の具体的な形状に応じて調整をする必要がある。ただし、一般的には、図２〜図４において説明したように、レゾルバステータ１０におけるステータコア１２の回転電機ステータ５０側の端面を覆うことで、漏れ磁束の影響を減らすことが期待できる。図２〜図４の例では、磁気シールドカバー２０は、非磁性部材７０を挟むことで、ステータコア１２と距離をあけて設置された。非磁性部材７０あるいは空気を間に挟むことで、磁気シールドカバー２０とステータコア１２との磁気的な結合を防止する効果を高めることができる。また、図２〜図４の例では、磁気シールドカバー２０は、コイルエンド１６ａよりも外周側のみを覆った。これにより、磁気シールドカバー２０の軽量化を図ることが可能となる。しかし、磁気シールドカバー２０が、コイルエンド１６ａ（樹脂カバー１４）における回転電機ステータ５０側の端面の一部または全部も覆うようにその面積を拡大してもよい。また、磁気シールドカバー２０が、ステータコア１２の外周側の側面の一部または全部も覆うようにその面積を拡大してもよい。
【００３２】
さらに、磁気シールドカバー２０に集中した磁束の一部または全部を、図４に示したボルト６０を通じて回転電機ケース４０に流すようにすることも可能である。この場合には、ボルト６０を磁性体で形成し、また、回転電機ケース４０も磁束の流れ道を用意することで実施可能となる。
【００３３】
金属製の磁気シールドカバー２０を導体で形成する場合には、時間的な変動が激しい漏れ磁束（交番磁束）をシールドする効果も期待できる。この場合は、磁気シールドカバー２０には、入り込んだ漏れ磁束に対応して渦電流が発生し、この渦電流が漏れ磁束を打ち消す方向の磁束を生み出すことで、漏れ磁束を低減することが可能となる。
【００３４】
磁気シールドカバー２０は、磁性体かつ導体である物質とすることができる。例えば、鉄、ニッケルなどはそのような性質をもつ物質である。また、このような性質をもつさまざまな合金が知られている。磁気シールドカバー２０を非磁性体である導体とすることも可能である。例えば、ニッケルとクロムを含有する鋼であるオーステナイト系ステンレス（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４など）は、このような性質をもつ物質である。
【００３５】
いずれにせよ、磁気シールドカバー２０を設ける上では、樹脂カバー１４との干渉、あるいは、ノックピン３０との干渉を回避する必要がある。そこで、磁気シールドカバー２０では、図２に示したように、ノックピン３０及び止め部１４ｂとの干渉を防ぐように、円環部２２に比べて外周側に突出して迂回する突出部２４を設けた。突出部２４を設けない場合には、磁気シールドカバー２０を二つの部材によって形成することになってしまうが、突出部２４を設けることで磁気シールドカバー２０を一つの部材とすることができ、取り付け時の手間を減らすことが可能となっている。
【００３６】
突出部２４における部材の幅は、円環部２２に比べて狭い。このため、突出部２４では、円環部２２に比べてシールド効果が小さくなることも考えられる。そこで、突出部２４における部材の幅を円環部２２と同等あるいは円環部２２よりも幅広に形成することも可能である。この場合、回転電機ケース４０あるいは回転電機ステータ５０などの周囲の部材と干渉することが懸念されるが、折り曲げ加工を施すなどして、限られたスペースに収納可能な形状とすればよい。
【００３７】
磁気シールドカバー２０では、端子カバー部１４ａの付近は覆わない構造としたが、止め部１４ｂの付近と同様に、外周側に突出させた逃がし形状とすることも可能である。この場合、磁気シールドカバー２０は、レゾルバステータ１０を一周覆うことができるため、周方向のシールドのばらつきを減らす効果が期待できる。
【００３８】
以上の説明においては、ノックピン３０及び止め部１４ｂが特定の形状を持つ場合を例に挙げた。しかし、ノックピン３０及び止め部１４ｂの位置及び形状は様々に変化させることが可能である。一例としては、ノックピン３０を、係合溝１２ｂに代えて、ステータコア１２に設けられた係合孔に係合させる態様を挙げることができる。また、止め部１４ｂを、ノックピン３０と接触あるいは嵌合する構造とする例を挙げることもできる。ノックピン３０及び止め部１４ｂの位置または形状が変化した場合には、それにともなって磁気シールドカバー２０の突出部２４の位置または形状を変化させることで、干渉を防ぐことが可能となる。
【００３９】
本実施形態にかかる回転電機を電動車両に搭載することで、回転電機のロータの回転位置を精度よく検出することができる。これにより、電動車両の緻密な制御を行うこと可能となり、乗り心地の向上あるいは燃費の向上などを図ることも期待できる。また、本実施形態は、電動車両以外に使われる回転電機にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０、１０２  レゾルバステータ、１２、１０４  ステータコア、１４、１０６  樹脂カバー、１４ａ  端子カバー部、１４ｂ、１０６ａ  止め部、１２ａ、２８ａ、２８ｂ、１０８  長孔、１２ｂ、１１４  係合溝、１６ａ、１６ｂ、５４  コイルエンド  ２０  磁気シールドカバー、２２  円環部、２４  突出部、２４ａ、２４ｂ  移行部位、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ  丸孔、３０、１１２  ノックピン、４０  回転電機ケース、４２、１２４  ノックピン用ボス、４２ａ  ノック穴、４４、１２２  ステータ用ボス、４４ａ  ボス穴、５０  回転電機ステータ、５２  回転電機ステータコア、６０  ボルト、７０  非磁性部材、１００  レゾルバ、１０２  レゾルバステータ、１１０  ねじ付きボルト、１２０  電動機ケース。
【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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