(57)【要約】【課題】圧入応力等に起因する応力集中をより一層緩和すること。【解決手段】モータに備えられるレゾルバのレゾルバロータ２４であって、レゾルバロータ２４は、環状体からなり、レゾルバロータ２４の外周部寄りには、モータのシャフトとの相対的位置を設定するための位相決め孔部４０が設けられ、位相決め孔部４０のうちレゾルバロータ２４の最も内径側となる位置で接すると共に、レゾルバロータ２４の中心を中心点Ｏとする仮想円Ｃを設定し、仮想円Ｃ上を含んで仮想円Ｃからレゾルバロータ２４の外径側には、一対の孔部４２、４２が配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機に備えられるレゾルバのレゾルバロータであって、
前記レゾルバロータは、環状体からなり、
前記レゾルバロータの外周寄りには、前記回転電機のシャフトとの相対的位置を設定するための位置決め孔が設けられ、
前記位置決め孔のうち前記レゾルバロータの最も内径側となる位置で接すると共に、前記レゾルバロータの中心を中心点とする仮想円を設定し、
前記仮想円上を含んで前記仮想円から前記レゾルバロータの外径側には、孔部が配置されていることを特徴とするレゾルバロータ。
【請求項２】
請求項１記載のレゾルバロータにおいて、
前記位置決め孔の外径側で前記レゾルバロータの外周側には、第１肉厚部が設けられ、
前記第１肉厚部の厚さ（Ｔ１）は、前記レゾルバロータの内周から前記位置決め孔の最も内側となる位置までの厚さ（Ｔ０）よりも小さく設定され（厚さＴ０＞厚さＴ１）、
前記孔部の外径側で前記レゾルバロータの外周側には、前記第１肉厚部と連続した第２肉厚部が設けられ、
前記第２肉厚部の厚さ（Ｔ２）は、前記第１肉厚部の厚さ（Ｔ１）と同じく形成されている（厚さＴ１＝厚さＴ２）ことを特徴とするレゾルバロータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のレゾルバロータにおいて、
前記孔部は、前記位置決め孔を跨いで周方向に沿った両側にそれぞれ配置されていることを特徴とするレゾルバロータ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のレゾルバロータにおいて、
前記孔部の内径は、前記仮想円に沿って延出すると共に、前記位置決め孔に近接する部位から周方向に沿って離間するにつれて径方向の幅が小さくなることを特徴とするレゾルバロータ。
【請求項５】
請求項３記載のレゾルバロータにおいて、
前記位置決め孔と、前記位置決め孔を跨いで周方向に沿った両側にそれぞれ配置された一対の孔部とから構成される孔部群を有し、
前記孔部群は、前記レゾルバロータの周方向に沿って複数配置され、
周方向に沿って隣接する前記各孔部群の間には、他の孔部が配置されていることを特徴とするレゾルバロータ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のレゾルバロータを有することを特徴とするレゾルバロータを備えた回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、モータ等の回転電機の回転角度を検出するレゾルバのレゾルバロータ及びこれを備えた回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、モータ等の回転電機の回転位置を検出するために、レゾルバ等の回転角度センサが用いられている。このレゾルバは、回転電機の回転軸に固定されるレゾルバロータと、回転電機のケースに固定されるレゾルバステータとを備えている。
【０００３】
このレゾルバステータに関し、本件出願人は、レゾルバロータに生じる圧入応力を低減することができると共に、シャフトに対するレゾルバロータの圧入面積を十分に確保することが可能なレゾルバロータを提案している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５９９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、今後予想されるモータ等の回転電機の高出力化、高速化に対応するためには、さらなる圧入応力の緩和が必要となる。
【０００６】
本発明は、本件出願人の前記提案の改良としてなされたものであり、圧入応力等に起因する応力集中をより一層緩和することが可能なレゾルバロータ及びこれを備えた回転電機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】
前記の目的を達成するために、本発明は、回転電機に備えられるレゾルバのレゾルバロータであって、前記レゾルバロータは、環状体からなり、前記レゾルバロータの外周寄りには、前記回転電機のシャフトとの相対的位置を設定するための位置決め孔が設けられ、前記位置決め孔のうち前記レゾルバロータの最も内径側となる位置で接すると共に、前記レゾルバロータの中心を中心点とする仮想円を設定し、前記仮想円上を含んで前記仮想円から前記レゾルバロータの外径側には、孔部が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、圧入応力等に起因する応力集中をより一層緩和することが可能なレゾルバロータ及びこれを備えた回転電機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るレゾルバロータを備えたモータの一部省略断面模式図である。
【図２】図１に示すレゾルバロータの平面図である。
【図３】本実施形態に係るレゾルバロータと、本出願人が案出した比較例に係るレゾルバロータにおいて、位相決め孔部に付与される平均応力と振幅応力との関係を示す説明図である。
【図４】レゾルバロータの高速回転時における本実施形態と比較例とを応力発生部位に分けて比較した説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係るレゾルバロータの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るレゾルバロータを備えたモータの一部省略断面模式図、図２は、図１に示すレゾルバロータの平面図である。
【００１１】
本発明の実施形態に係るモータ（回転電機）１０は、モータハウジング１２と、モータハウジング１２の内部に収容される図示しないステータ、ロータ、及びレゾルバ２０とを備えて構成されている。このモータ１０は、例えば、ブラシレスモータによって構成されている。
【００１２】
ステータは、鉄心に巻回されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の複数の巻線を有し、各巻線がモータハウジング１２の内周に沿って等間隔に配置されている。ロータは、回転軸であるシャフト（ロータシャフト）２２と、ロータコアとを有する。ロータコアは、複数の電磁鋼板が積層されてかしめ結合された積層体によって構成されている。シャフト２２の軸方向に沿った一端部には、磁界を発生させる一対の永久磁石が取り付けられた回転子（図示せず）が設けられている。
【００１３】
図１に示されるように、シャフト２２の軸方向に沿った他端部には、レゾルバ２０が設けられている。このレゾルバ２０は、シャフト２２の他端部に対して圧入されるレゾルバロータ２４と、レゾルバロータ２４の外径側に配置され、モータハウジング１２の取付面に取り付けられるレゾルバステータ２６を有する。なお、シャフト２２の軸方向に沿った一端部及び他端部は、モータハウジング１２に固定されたベアリング２８によって回動可能に軸支されている。なお、図１では、シャフト２２の他端部を回動可能に軸支する他側のベアリング２８のみを図示し、一側のベアリング２８の図示を省略している。
【００１４】
レゾルバロータ２４は、珪素鋼板を積層した積層体からなり、環状のロータ本体３０を有する。このロータ本体３０は、図２に示されるように、内周部３２と外周部３４とを有する平板状の環状体で構成されている。内周部３２は、一定の内径からなり表裏両面を貫通する円形状の貫通孔で形成されている。外周部３４は、湾曲部３６と円弧状凹部３８とが周方向に沿って交互に連続して形成されている。複数（本実施形態では４つ）の湾曲部３６は、周方向に沿って約９０度の離間角度で配置され、平面視して略円弧状に湾曲し半径外方向に向かって突出している。複数（本実施形態では４つ）の円弧状凹部３８は、周方向に沿って隣接する各湾曲部３６の間に配置され、半径内方向に向かって緩やかに窪むように形成されている。なお、円弧状凹部３８の中央は、内周部３２に向かって最も窪んだ底部３８ａによって形成されている。
【００１５】
各湾曲部３６には、平面視して小円状からなり、周方向に沿って約９０度の離間角度（等角度離間）で配置された４つの位相決め孔部（位置決め孔）４０が設けられている。この位相決め孔部４０は、組付時にシャフト２２に対してレゾルバロータ２４を圧入する際、シャフト２２とレゾルバロータ２４との相対的位置を設定するためのものである。より具体的には、モータ１０を構成するヨーク（図示せず）に配置された一対の永久磁石間の真ん中の位置と、位相決め孔部４０の中心とが径方向で一致するように位相合わせを行うためのものである。
【００１６】
位相決め孔部４０は、径方向において、内周部３２よりも外周部３４に近接した外周部寄りに配置されている。なお、位相決め孔部４０の個数は、４つに限定されるものではなく、少なくとも４つ以上あればよい。
【００１７】
図２中において、一点鎖線は、内周部３２（レゾルバロータ２４）の中心点Ｏを中心とし、各位相決め孔部４０のうち、レゾルバロータ２４の最も内径側に接する仮想円Ｃを示している。なお、本実施形態では、レゾルバロータ２４の全周にわたる仮想円Ｃを想定しているが、位相決め孔部４０のうち、レゾルバロータ２４の最も内径側に接する円弧（仮想円Ｃの一部）であってもよい。
【００１８】
位相決め孔部４０の周方向に沿った両側には、互いに線対称形状からなる一対の孔部４２、４２が形成されている。換言すると、位相決め孔部４０を跨いで周方向に沿った両側には、互いに線対称形状からなる一対の孔部４２、４２が配置されている。各孔部４２は、周方向に沿って位相決め孔部４０に近接する側から離間する側に向かって孔部４２の径方向の幅（径方向寸法）が徐々に小さくなっている（Ｗ１＞Ｗ２）。この一対の孔部４２、４２の内側は、仮想円Ｃに接している。
【００１９】
レゾルバロータ２４の内周部３２から外径方向に沿った仮想円Ｃまでの内径環状部分４４は、厚肉に形成された厚さＴ０からなり、所望の肉厚に確保されている。
【００２０】
位相決め孔部４０の外径側でレゾルバロータ２４の外周部側には、第１肉厚部４６が設けられている。なお、周方向に沿った位相決め孔部４０と、その両側に配置された孔部４２、４２との間の部分は、第１肉厚部４６と同じ厚さに形成されている。
【００２１】
この第１肉厚部４６の厚さＴ１は、レゾルバロータ２４の内周部３２から外径方向に沿った仮想円Ｃまでの内径環状部分４４（レゾルバロータ２４の内周部３２から位相決め孔部４０の最も内側となる位置までの部分）の厚さＴ０よりも小さくなっている（厚さＴ０＞厚さＴ１）。また、一対の孔部４２、４２の外径側には、第１肉厚部４６と周方向で連続した第２肉厚部４８が設けられている。この第２肉厚部４８の厚さＴ２は、第１肉厚部４６の厚さＴ１と同じ厚さ（厚さＴ１＝厚さＴ２）、又は、略同じ厚さ（厚さＴ１≒厚さＴ２）に形成されている。
【００２２】
換言すると、径方向に沿ったレゾルバロータ２４の内周部３２から仮想円Ｃまでの内径環状部分４４は、比較的厚肉である厚さＴ０に形成されている。これに対して、仮想円Ｃを境界として、径方向に沿ったレゾルバロータ２４の仮想円Ｃから外周部３４までの外径環状部分５０（第１肉厚部４６及び第２肉厚部４８を含む）は、厚さＴ０よりも小さい厚さＴ１、Ｔ２の薄肉に形成されている。
【００２３】
本実施形態に係るレゾルバロータ２４は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
【００２４】
先ず、位相決め孔部４０の周方向に沿った両側にそれぞれ配置される孔部４２の形状及び位置の設定手法について説明する。なお、レゾルバロータ２４において、内周部３２及び外周部３４の形状は、予め決定されているものとする。
【００２５】
小円からなる複数の位相決め孔部４０をレゾルバロータ２４の周方向に沿って配置する。その際、各位相決め孔部４０は、レゾルバロータ２４の径方向において、内周部３２と、外周部３４の湾曲部３６の外縁との間の中央位置よりも湾曲部３６の外縁寄りに設定する。その際、各位相決め孔部４０のうち最も外径側の部分と湾曲部３６の外縁との間の径方向に沿った離間距離（オフセット距離Ｓ）を設定しておく。このオフセット距離Ｓは、図２に示されるように、レゾルバロータ２４の外径環状部分５０において、最低限の肉厚を確保する第１肉厚部４６及び第２肉厚部４８を設定するためのものである。
【００２６】
続いて、各位相決め孔部４０のうち、レゾルバロータ２４の最も内径側に接する仮想円Ｃを設定する。この仮想円Ｃは、複数の位相決め孔部４０の最も内径側の部分とそれぞれ接する円とする。湾曲部３６の外縁からオフセット距離Ｓだけ内径側に位置する仮想円弧ＡＣ（図２参照）を設定し、これを孔部４２の外径ラインとする。孔部４２の内径ラインは、外径ラインに対応し、仮想円Ｃ上に沿って決定する。なお、仮想円弧ＡＣの中心点は、レゾルバロータ２４の中心点Ｏから偏位した位置（図示せず）に設定されている。
【００２７】
孔部４２の外径ラインの任意の一端と内径ラインの任意の一端とを曲線で繋ぐと共に、外径ラインの任意の他端と内径ラインの任意の他端とを曲線で繋ぐことで孔部４２の形状及び位置が設定される。なお、前記した孔部４２の設定は、位相決め孔部４０の周方向に沿った一側について説明しているが、これと同様にして位相決め孔部４０の周方向に沿った他側についても、外径ライン及び内径ラインに沿って同様に設定される。
【００２８】
図３は、本実施形態に係るレゾルバロータと、本出願人が案出した比較例に係るレゾルバロータにおいて、位相決め孔部に付与される平均応力と振幅応力との関係を示す説明図である。本実施形態では、位相決め孔部４０の周方向に沿った両側に一対の孔部４２、４２が形成されているが、比較例では、前記一対の孔部４２、４２が形成されていないレゾルバロータを採用している。
【００２９】
すなわち、組付時にシャフト２２に対してレゾルバロータ２４を圧入する際、レゾルバロータ２４の他の部位と比較して位相決め孔部４０の内径に対して応力が集中し、位相決め孔部４０の内径が変形するからである。そこで、組付時にシャフト２２に対してレゾルバロータ２４を圧入した際、位相決め孔部４０の内径に発生する応力を本実施形態と比較例とで比較した。図３に示されるように、位相決め孔部４０の周方向に沿った両側に一対の孔部４２が形成された本実施形態では、一対の孔部４２、４２が形成されていない比較例と比較して、組付圧入時に発生する平均応力を低減することができた。
【００３０】
また、図４は、レゾルバロータの高速回転時における本実施形態と比較例とを応力発生部位に分けて比較した説明図である。応力発生部位は、位相決め孔部４０（の内径）と、外周部３４において円弧状凹部３８の内周部３２に最も近接する底部３８ａとに分けてそれぞれ測定した。なお、本実施形態及び比較例に係るレゾルバロータ２４の形状は、前記した図３と同じである。
【００３１】
複数の「□」を結んだ特性曲線Ａ（細線実線）は、比較例における位相決め孔部４０に発生した発生応力、複数の「○」を結んだ特性曲線Ｂ（細線破線）は、比較例における円弧状凹部３８の底部３８ａに発生した発生応力をそれぞれ示している。また、複数の「×」を結んだ特性曲線Ｃ（太線実線）は、本実施形態における位相決め孔部４０に発生した発生応力、複数の「△」を結んだ特性曲線Ｄ（太線破線）は、本実施形態における円弧状凹部３８の底部３８ａに発生した発生応力をそれぞれ示している。
【００３２】
比較例の特性曲線Ａと本実施形態の特性曲線Ｃとを比較した場合、レゾルバロータ２４の回転数（ｒｐｍ）を増大させた高速回転時において、本実施形態の位相決め孔部４０に発生した発生応力（ＭＰａ）は、比較例の位相決め孔部４０に発生した発生応力よりも低減している。
【００３３】
また、比較例の特性曲線Ｂと本実施形態の特性曲線Ｄとを比較した場合、レゾルバロータ２４の回転数を増大させた高速回転時において、本実施形態の円弧状凹部３８の底部３８ａに発生した発生応力は、比較例の円弧状凹部３８の底部３８ａに発生した発生応力よりも低減している。この結果、本実施形態では、比較例と比較して、位相決め孔部４０及円弧状凹部３８のいずれの部位においても発生応力が低減している。
【００３４】
これにより、本実施形態では、組付時にシャフト２２に対してレゾルバロータ２４を圧入する際に発生する圧入応力、及び、レゾルバロータ２４の高速回転時に発生する遠心応力のいずれの応力をそれぞれ低減することができる。
【００３５】
すなわち、本実施形態では、レゾルバロータ２４の外周部寄りに位相決め孔部４０を配置している。位相決め孔部４０のうち（位相決め孔部４０における）レゾルバロータ２４の最も内径側となる位置で接すると共に、レゾルバロータ２４の中心を中心点Ｏとする仮想円Ｃを設定している（図２参照）。位相決め孔部４０の周方向に沿った両側に、仮想円Ｃ上を含んで（仮想円Ｃの周上を含む）仮想円Ｃからレゾルバロータ２４の外径側に一対の孔部４２、４２を配置している。
【００３６】
本実施形態では、内径環状部分４４と比較して肉厚が小さい外径環状部分５０、つまり、仮想円Ｃ上を含んで仮想円Ｃからレゾルバロータ２４の外径側に一対の孔部４２、４２を配置している。このため、本実施形態では、応力が発生したときにレゾルバロータ２４の外径環状部分５０の全周が均等に引っ張られるような引っ張り力が発生する。この結果、本実施形態では、外径環状部分５０（第１肉厚部４６及び第２肉厚部４８）における応力の集中を回避して応力を分散させ、外径環状部分５０に発生する応力を好適に緩和することができる。
【００３７】
本実施形態では、仮想円Ｃを基準として、内側に配置された内径環状部分４４の肉厚を厚くし、外側に配置された外径環状部分５０（第１肉厚部４６及び第２肉厚部４８）の肉厚を薄くしている。これにより、本実施形態では、外径環状部分５０における所望の肉厚を確保すると共に、圧入応力及び遠心応力のいずれの応力にも耐えることができる。
【００３８】
さらに、本実施形態では、一対の孔部４２、４２は、位相決め孔部４０を跨いで周方向に沿った両側にそれぞれ配置されている。これにより、応力の緩和を周方向でバランスさせることができる。
【００３９】
さらにまた、本実施形態では、一対の各孔部４２の内径は、仮想円Ｃに沿って延出すると共に、位相決め孔部４０に近接する部位から周方向に沿って離間するにつれて径方向の幅Ｗが小さくなっている（図２参照）。換言すると、本実施形態では、各孔部４２が、仮想円Ｃ上に沿って位相決め孔部４０に近接する部位から外周部３４の円弧状凹部３８の底部３８ａ側へ延在するように形成されていると共に、延在方向にいくにつれて各孔部４２の径方向の幅Ｗが小さくなっている。
【００４０】
これにより、本実施形態では、シャフト２２に対する組付時に位相決め孔部４０の内径に発生する圧入応力のみならず、外周部３４の円弧状凹部３８に発生する遠心応力をも好適に分散させることができる。円弧状凹部３８の底部３８ａ近傍では、仮想円Ｃよりも外径側で薄肉に形成されているため、遠心応力によって円弧状凹部３８の底部３８ａ近傍が周方向に沿った一側（時計回り方向）及び他側（反時計回り方向）に引っ張られる力が発生するが、この引っ張り力を孔部４２によって分散して緩和することができる。
【００４１】
図５は、本発明の他の実施形態に係るレゾルバロータの平面図である。
他の実施形態に係るレゾルバロータ２４ａは、位相決め孔部４０と、位相決め孔部４０を跨いで周方向に沿った両側にそれぞれ配置された一対の孔部４２、４２とから構成される孔部群６０を有している。この孔部群６０は、レゾルバロータ２４ａの周方向に沿って４つ配置されている。周方向に沿って隣接する各孔部群６０の間には、他の孔部６２が配置されている。
【００４２】
この他の孔部６２は、中心点Ｏを通る径方向において円弧状凹部３８の底部３８ａの中央に対応する位置にあり、横長の長円状に形成されている。また、他の孔部６２の径方向の幅は、延在方向に沿って略一定となるように形成されている。さらに、他の孔部６２は、仮想円Ｃの内径側である内径環状部分４４と仮想円Ｃの外径環状部分５０との両者から構成されている。本実施形態では、他の孔部６２を配置することで、外周部３４における遠心応力を分散させてより一層応力集中を緩和することができる。
【００４３】
本実施形態のモータ１０は、組付時に発生する圧入応力及び高速回転時に発生する遠心応力からなる両方の応力をそれぞれ散させて応力を緩和したレゾルバロータ２４、２４ａを備えている。これにより、モータ１０の回転角度の検出精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０    モータ（回転電機）
２０    レゾルバ
２２    シャフト
２４、２４ａ  レゾルバロータ
３２    内周部
３４    外周部
４０    位相決め孔部（位置決め孔）
４２    孔部
４６    第１肉厚部
４８    第２肉厚部
６０    孔部群
６２    他の孔部
Ｃ      仮想円
Ｏ      中心点
Ｗ      径方向の幅
Ｔ１、Ｔ２  厚さ
【図１】
2019113370.tif 000003
【図２】
2019113370.tif 000004
【図３】
2019113370.tif 000005
【図４】
2019113370.tif 000006
【図５】
2019113370.tif 000007