(57)【要約】【課題】外周側から侵入する漏れ磁束に起因する角度検出精度の低下を抑制すること。【解決手段】実施形態のステータ構造は、環状の本体部と、本体部の径方向に延在し本体部の周方向に沿って配列される複数のティースとを有するステータコアを備える。本体部は、かかる本体部の周方向に沿った円弧状に形成され、本体部の周方向に沿って配列される複数の長孔と、本体部の径方向における複数のティースと複数の長孔との間で本体部の周方向に沿って配列される複数の孔部と、を有する。孔部の少なくとも一部は、隣接する長孔同士の間に設けられる梁部とかかる梁部に近接するティースとの間に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の本体部と、前記本体部の径方向に延在し前記本体部の周方向に沿って配列される複数のティースとを有するステータコアを備え、
前記本体部は、
当該本体部の周方向に沿った円弧状に形成され、前記本体部の周方向に沿って配列される複数の長孔と、
前記本体部の径方向における前記複数のティースと前記複数の長孔との間で前記本体部の周方向に沿って配列される複数の孔部と、を有し、
前記孔部の少なくとも１つは、隣接する前記長孔同士の間に設けられる梁部と当該梁部に近接する前記ティースとの間に配置される、
ステータ構造。
【請求項２】
前記複数の孔部は、前記本体部の周方向に沿って等しい角度間隔で配列される、請求項１に記載のステータ構造。
【請求項３】
前記複数の孔部は、すべて同じ形状である、請求項１または２に記載のステータ構造。
【請求項４】
前記梁部と当該梁部に近接する前記ティースとの間に配置される前記孔部は、前記梁部と当該梁部に近接する前記ティースとの間に配置されない前記孔部より大きい、請求項１または２に記載のステータ構造。
【請求項５】
ロータと、
請求項１〜４のいずれか一つに記載のステータ構造と、
を備える、レゾルバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータ構造およびレゾルバに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータや発電機などの回転電機の回転角を検出するレゾルバが知られている。かかるレゾルバは、たとえば、環状に形成される本体部の内周側から中心に向かって延在する複数のティースを備えたステータコアと、かかるステータコアの内側においてティースに対向配置されるロータとを備える。ティースにはインシュレータを介して巻線が巻回されており、かかる巻線は、外部から励磁電流が供給される励磁巻線と、ロータの回転角度に応じて２相の信号を出力する２つの出力巻線とで構成される。
【０００３】
一方で、レゾルバの回転角検出対象である回転電機の巻線に電流が流れた場合、回転電機の巻線からの漏れ磁束がステータ構造の出力巻線に入り込む場合がある。これにより、かかる出力巻線から出力される信号の波形に漏れ磁束がノイズ成分として重畳し、レゾルバの角度検出精度が低下するおそれがある。そこで、特許文献１では、ステータコアの本体部に周方向に沿って複数の弧状開口が形成され、弧状開口によってステータコアの外縁の磁気抵抗が高くなるため、漏れ磁束はステータコアの内方に到達することが難しく、ティースである突出磁極に巻回した巻線に対する磁気的影響を防止することができるように構成されたレゾルバが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５０７０３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、特許文献１に記載されたレゾルバでは、隣接する弧状開口同士の間に設けられる隙間である梁部を介して漏れ磁束がステータコアの内方領域に侵入し、かかる梁部に近接して位置するティースである突出磁極に巻回した出力巻線に及ぼす影響が大きくなる。一方で、梁部から離れて位置する突出磁極に巻回された出力巻線に及ぼす影響は小さくなる。このため、突出磁極の位置によって、突出磁極に巻回された出力巻線に及ぼす影響に違いが生じ、その結果、突出磁極ごとにノイズ成分のばらつきが生じることから、レゾルバの角度検出精度が低下するおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ステータ構造の外周側から内周側に侵入する磁束が、ティースに巻回された巻線に及ぼす影響のばらつきを小さくして、外部の磁束に起因する角度検出精度の低下を抑制することができるステータ構造およびレゾルバ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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るステータ構造は、環状の本体部と、前記本体部の径方向に延在し前記本体部の周方向に沿って配列される複数のティースとを有するステータコアを備える。前記本体部は、当該本体部の周方向に沿った円弧状に形成され、前記本体部の周方向に沿って配列される複数の長孔と、前記本体部の径方向における前記複数のティースと前記複数の長孔との間で前記本体部の周方向に沿って配列される複数の孔部と、を有する。前記孔部の少なくとも１つは、隣接する前記長孔同士の間に設けられる梁部と当該梁部に近接する前記ティースとの間に配置される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、ステータ構造の外周側から内周側に侵入する磁束に起因する角度検出精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係るステータ構造の構成を示す上面図である。
【図２】図２は、実施形態に係るレゾルバの回転電機への取り付け状態を示す断面図である。
【図３】図３は、実施形態に係るステータコアを示す上面図である。
【図４】図４は、実施形態に係るステータコアに外周側から内周側に侵入する漏れ磁束の流れを説明するための図である。
【図５】図５は、実施形態の変形例に係るステータコアを示す上面図である。
【図６】図６は、実施形態の変形例に係るステータコアに外周側から内周側に侵入する漏れ磁束の流れを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態に係るステータ構造およびレゾルバについて図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態によりステータ構造およびレゾルバの用途が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００１１】
（ステータ構造およびレゾルバの構成）
最初に、実施形態に係るステータ構造１およびレゾルバ３の構成について、図１および図２を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係るステータ構造１の構成を示す上面図である。
【００１２】
図１に示すステータ構造１の内側にロータ２を設けることにより、実施形態に係るレゾルバ３が得られる。実施形態に係るレゾルバ３は、ＶＲ（Variable  Reluctance）型レゾルバである。たとえば、図１に示すように、レゾルバ３はインナーロータ型のレゾルバであり、ロータ２がステータ構造１の内側に配置されている。
【００１３】
図２は、実施形態に係るレゾルバ３の回転電機１００への取り付け状態を示す断面図である。ロータ２は、回転電機１００の出力軸１０１に固定されており、出力軸１０１の回転に伴って回転する。回転電機１００は、たとえば、交流電動機や交流発電機、交流電動発電機などであり、出力軸１０１と、かかる出力軸１０１に固定されるロータ１０２と、巻線１０３を有するステータ構造１０４とを備える。
【００１４】
たとえば、回転電機１００が交流電動機である場合、ステータ構造１０４の巻線１０３は、励磁巻線であり、かかる励磁巻線に励磁電流が流れることによって、回転電機１００のロータ１０２が回転し、ロータ１０２の回転に伴って出力軸１０１が回転する。
【００１５】
また、ステータ構造１がボルト１１０によって回転電機１００のハウジング１０５に固定される。ボルト１１０は、たとえば、鉄材料によって形成される。
【００１６】
図１の説明に戻る。ロータ２の外周面は、径方向に凹凸した非円形状に形成されている。図１に示すロータ２は、外周面に３箇所の凸部２ａを有しており、ロータ２の軸倍角が３Ｘの場合を示している。なお、ロータ２の軸倍角は、１Ｘや２Ｘであってもよく、４Ｘ以上であってもよい。
【００１７】
ロータ２は、軟磁性材料からなる電磁鋼板などの鋼板をプレス加工して製作されたコアを複数枚積層した積層構造を有する。
【００１８】
ステータ構造１は、ステータコア１０と、インシュレータ２０と、巻線３０と、端子台部４０と、リード線保持部５０とを備える。
【００１９】
ステータコア１０は、電磁鋼板などの鋼板を複数枚積層した積層構造を有する。ステータコア１０は、本体部１１と、複数のティース１２とを有する。本体部１１は、環状であり、実施形態では円環状である。複数のティース１２は、本体部１１の内周側から本体部１１の中心に向かって（すなわち、径方向に）延在する。
【００２０】
なお、以降においては、図１および図２に示すように、ステータコア１０の径方向、軸方向および周方向を規定して説明する。ここで、「径方向」とは、ステータコア１０の内側で回転するロータ２の回転軸と直交する方向であり、「軸方向」とは、ロータ２の回転軸の軸方向と一致する方向であり、「周方向」とは、ロータ２の回転方向と一致する方向である。
【００２１】
また、ステータコア１０の本体部１１には、複数の長孔１３と、複数の孔部１４とが形成される。かかる複数の長孔１３と複数の孔部１４とは、互いに同心円上に形成される。ステータコア１０の詳細な構成については後述する。
【００２２】
インシュレータ２０は、絶縁性の部材であり、たとえば、絶縁性樹脂の射出成形によって形成される。インシュレータ２０は、たとえば、ステータコア１０が内部に埋め込まれるようなインサート成形で形成され、ステータコア１０を軸方向の両側から覆っている。
【００２３】
巻線３０は、導線と、かかる導線の周囲を覆う絶縁性の被膜とを有する。かかる導線は、たとえば、銅線やアルミ線、黄銅線などの金属線である。巻線３０は、インシュレータ２０を介して複数のティース１２のそれぞれに巻回され、複数のコイル３１を形成する。
【００２４】
かかるコイル３１は、励磁巻線と出力巻線とにより構成される。また、コイル３１の出力巻線は、ｓｉｎ相の出力信号を出力するｓｉｎ相出力巻線と、ｃｏｓ相の出力信号を出力するｃｏｓ相出力巻線とにより構成される。
【００２５】
端子台部４０は、インシュレータ２０に形成され、かかるインシュレータ２０から径方向の外側に延在する。端子台部４０には、複数（実施形態では６個）の端子４１が支持される。
【００２６】
端子４１は、金属などの導電性の部材であり、一端側に端子台部４０から軸方向に突出して立設する絡げ部４１ａを有する。そして、かかる絡げ部４１ａに対して、対応するコイル３１を構成する巻線３０の末端が絡げられる。
【００２７】
たとえば、６個の端子４１の絡げ部４１ａには、励磁巻線の巻き始めと、励磁巻線の巻き終わりと、ｓｉｎ相出力巻線の巻き始めと、ｓｉｎ相出力巻線の巻き終わりと、ｃｏｓ相出力巻線の巻き始めと、ｃｏｓ相出力巻線の巻き終わりとがそれぞれ絡げられる。
【００２８】
そして、巻線３０の末端が絡げられた絡げ部４１ａに、たとえば、ＴＩＧ（Tungsten  Inert  Gas）溶接を施すことにより、巻線３０と絡げ部４１ａとを電気的に接続することができる。
【００２９】
また、端子４１の他端は、端子台部４０から径方向の外側に延在するリード線保持部５０に収容される。かかるリード線保持部５０には、図１に示すように、溝状の挿入部５１が複数形成され、かかる挿入部５１に外部装置（図示せず）から延びるリード線（図示せず）が挿入されて保持される。
【００３０】
そして、かかる挿入部５１には端子４１の他端が露出して設けられていることから、リード線を挿入部５１に挿入することにより、リード線と端子４１とを電気的に接続することができる。たとえば、リード線と端子４１とが接触する部分に抵抗溶接を施すことにより、リード線と端子４１とを電気的に接続することができる。
【００３１】
巻線３０は、図１に示すように、ガイド部４２にガイドされて、コイル３１から絡げ部４１ａに向かって所定の経路で延びる。ガイド部４２は、たとえば、端子台部４０における所定の位置に立設されるピン状のガイドピンである。また、ガイド部４２は、複数の絡げ部４１ａに絡げられる複数の巻線３０に対して、それぞれ個別に設けられる。
【００３２】
巻線３０には、温度変化による熱膨張の影響を低減させるため、コイル３１と絡げ部４１ａとの間にたるみが形成される。かかるたるみは、端子台部４０に形成される複数の挿入孔４３に図示しないたるみピンが挿通され、かかるたるみピンに巻線３０が引っかけられながら絡げ部４１ａに絡げられた後、挿入孔４３からたるみピンを引き抜くことにより形成される。
【００３３】
（ステータコアの詳細）
つづいて、実施形態に係るステータコア１０の詳細について、図３および図４を参照しながら説明する。図３は、実施形態に係るステータコア１０を示す上面図である。なお、図３に示す例では、ティース１２の数が１４個であり、円弧状の長孔１３の数が７個であり、孔部１４の数が２８個であるが、ティース１２、長孔１３および孔部１４の数はそれぞれ上述の数に限られない。
【００３４】
長孔１３は、レゾルバ３を回転電機１００のハウジング１０５に固定するためのボルト１１０を挿通するための挿通孔として用いることができる。長孔１３は、軸方向に貫通し、本体部１１の周方向に沿った円弧状に形成される。複数の長孔１３は、本体部１１の中心に対して互いに回転対称に形成され、本体部１１の周方向に沿って配列される。
【００３５】
たとえば、図３に示すように、複数の長孔１３は、本体部１１の周方向に沿って等しい角度間隔で配置される。なお、複数の長孔１３は、必ずしも等しい角度間隔で配置されなくともよい。
【００３６】
また、本体部１１には、隣接する長孔１３同士の間に、本体部１１の内周部と外周部との間をつなぐ梁部１５が設けられる。
【００３７】
複数のティース１２は、本体部１１の内側に周方向に沿って配列される。複数のティース１２は、梁部１５に近接して位置する第１ティース１２ａと、梁部１５から離れて位置して長孔１３に近接する第２ティース１２ｂとを有する。実施形態では、かかる第１ティース１２ａと第２ティース１２ｂとが交互に並んで配置されている。また、隣接するティース１２同士の間には、空隙であるスロット１６が形成される。
【００３８】
ここで、図２に示した回転電機１００の巻線１０３に励磁電流が流れた場合、回転電機１００の巻線１０３からの漏れ磁束がレゾルバ３におけるステータ構造１の外周側から内周側に侵入する場合がある。
【００３９】
実施形態では、図３に示すように、複数の孔部１４は、軸方向に貫通し、円状に形成されている。そして、複数の孔部１４は、複数のティース１２の外周側であって、複数のティース１２と複数の長孔１３との間で、本体部１１の周方向に沿って等しい角度間隔で配置されている。なお、複数の孔部１４は、必ずしも等しい角度間隔で配置されなくともよい。
【００４０】
そして、複数の孔部１４は、第１ティース１２ａと梁部１５との間に配置される第１孔部１４ａと、第２ティース１２ｂと長孔１３との間に配置される第２孔部１４ｂと、スロット１６と長孔１３との間に配置される第３孔部１４ｃとを有する。つづいて、複数の孔部１４による効果について、図４を参照しながら説明する。
【００４１】
図４は、実施形態に係るステータコア１０の外周側から内周側に侵入する漏れ磁束Ｍ１、Ｍ２の流れを説明するための図である。上述したように、外周側から侵入する漏れ磁束Ｍ１、Ｍ２のうち、長孔１３に侵入する漏れ磁束Ｍ１は空隙である長孔１３における磁気抵抗が高いため、長孔１３への侵入が抑制される。一方で、梁部１５に侵入する漏れ磁束Ｍ２は、梁部１５で遮断されないことから、複数の孔部１４が形成される領域まで侵入する。
【００４２】
そして、実施形態では、第１ティース１２ａと梁部１５との間に第１孔部１４ａが配置されていることから、図４に示すように、漏れ磁束Ｍ２はかかる第１孔部１４ａをよけるように侵入し、第１ティース１２ａ及び第１ティース１２ａに隣接する第２ティース１２ｂに向かって流れる。
【００４３】
第１孔部１４ａが設けられていない場合、ステータコア１０の外周側から梁部１５を経由して侵入する漏れ磁束Ｍ２は、第１ティース１２ａに巻回されるコイル３１に及ぼす影響が高くなり、第２ティース１２ｂに巻回されるコイル３１に及ぼす影響との間でのばらつきが大きくなる。これに対し、実施形態では、第１孔部１４ａを設けることにより、第１ティース１２ａに巻回されるコイル３１に及ぼす影響が低減され、第２ティース１２ｂに巻回されるコイル３１に及ぼす影響が増えることによって、第１ティース１２ａに巻回されるコイル３１に及ぼす影響と、第２ティース１２ｂに巻回されるコイル３１に及ぼす影響との間でのばらつきが小さくなる。
【００４４】
すなわち、実施形態では、ステータコア１０の外周側から第１ティース１２ａに巻回されるコイル３１に及ぼす影響が小さくなり、ステータコア１０の外周側から第２ティース１２ｂに巻回されるコイル３１に及ぼす影響が大きくなることによって、第１ティース１２ａに巻回されるコイル３１に及ぼす影響と第２ティース１２ｂに巻回されるコイル３１に及ぼす影響との間でのばらつきを小さくすることができる。その結果、実施形態によれば、ステータコア１０の外周側から侵入する漏れ磁束Ｍ１、Ｍ２に起因する角度検出精度の低下を抑制することができる。
【００４５】
実施形態では、複数の孔部１４が本体部１１の周方向に沿って等しい角度間隔で配列されるとよい。これにより、内周全体に並んで配置されるティース１２に対して外周側の全体から侵入する漏れ磁束Ｍ１、Ｍ２が、ティース１２に巻回されるコイル３１に及ぼす影響のバラツキを低減することができる。したがって、実施形態によれば、ステータコア１０の外周側から侵入する漏れ磁束Ｍ１、Ｍ２に起因する角度検出精度の低下をさらに抑制することができる。
【００４６】
また、実施形態では、複数の孔部１４がすべて同じ形状であるとよい。これにより、孔部１４を、上述したたるみピンを挿入する挿入孔４３の一部として活用することができる。したがって、実施形態によれば、巻線３０にたるみを形成するために用いられる挿入孔４３を容易に形成することができる。
【００４７】
（変形例）
つづいては、実施形態の変形例について、図５および図６を参照しながら説明する。なお、以降の説明では実施形態と同じ部位については同じ符号を付し、重複する説明については省略する場合がある。
【００４８】
図５は、実施形態の変形例に係るステータコア１０を示す上面図であり、図６は、実施形態の変形例に係るステータコア１０に、ステータコア１０の外周側から侵入する漏れ磁束Ｍ１、Ｍ２の流れを説明するための図である。
【００４９】
図５に示すように、変形例において、ステータコア１０の本体部１１には、第２孔部１４ｂおよび第３孔部１４ｃとは形状が異なる第１孔部１４ａ１が形成される。変形例の第１孔部１４ａ１は、軸方向に貫通し、本体部１１の周方向に沿った円弧状の長孔に形成される。
【００５０】
すなわち、変形例の第１孔部１４ａ１は、実施形態の第１孔部１４ａより周方向に大きい角度で形成されることから、図６に示すように、梁部１５を経由して内周側に侵入する漏れ磁束Ｍ２は、第１孔部１４ａ１により遮断されるため、第１ティース１２ａに巻回されるコイル３１に及ぼす影響をより低減することができる。
【００５１】
これにより、第１ティース１２ａに巻回されるコイル３１に及ぼす漏れ磁束Ｍ２の影響をより低減することができることから、第１ティース１２ａに巻回されるコイル３１に及ぼす影響と第２ティース１２ｂに巻回されるコイル３１に及ぼす影響とのばらつきをさらに低減することができる。したがって、実施形態によれば、ステータコア１０の外周側から内周側に侵入する漏れ磁束Ｍ１、Ｍ２に起因する角度検出精度の低下をさらに抑制することができる。
【００５２】
なお、変形例では、複数の第１孔部１４ａ１が本体部１１の中心に対して互いに回転対称に形成される。一方で、複数の第１孔部１４ａ１は、必ずしも本体部１１の中心に対して互いに回転対称に形成されなくともよい。
【００５３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、実施形態では、第２孔部１４ｂおよび第３孔部１４ｃが等しい形状で形成された例について示したが、第２孔部１４ｂと第３孔部１４ｃとを異なる形状で形成してもよい。
【００５４】
また、実施形態では、長孔１３が円弧状に形成された例について示したが、本体部１１の周方向に沿った直線状に形成されてもよく、円形状や四角状であってもよい。また、実施形態では、孔部１４が円状に形成された例について示したが、孔部１４は円状に限られず、長孔状や四角状であってもよい。
【００５５】
また、実施形態では、インシュレータ２０が一体で形成された例について示したが、インシュレータを軸方向に２つに分割して形成し、かかる２つのインシュレータでステータコア１０を挟み込むように設けてもよい。さらに、実施形態では、インナーロータ型のレゾルバ３に本発明を適用した場合について示したが、アウターロータ型のレゾルバに本発明を適用してもよい。
【００５６】
以上のように、実施形態および変形例に係るステータ構造１は、環状の本体部１１と、本体部１１の径方向に延在し本体部１１の周方向に沿って配列される複数のティース１２とを有するステータコア１０を備える。本体部１１は、かかる本体部１１の周方向に沿った円弧状に形成され、本体部１１の周方向に沿って配列される複数の長孔１３と、本体部１１の径方向における複数のティース１２と複数の長孔１３との間で本体部１１の周方向に沿って配列される複数の孔部１４と、を有する。孔部１４の少なくとも１つ（第１孔部１４ａ（１４ａ１））は、隣接する長孔１３同士の間に設けられる梁部１５とかかる梁部１５に近接するティース１２との間に配置される。これにより、外周側から侵入する漏れ磁束Ｍ１、Ｍ２に起因する角度検出精度の低下を抑制することができる。
【００５７】
また、実施形態および変形例に係るステータ構造１において、複数の孔部１４は、本体部１１の周方向に沿って等しい角度間隔で配列される。これにより、外周側から侵入する漏れ磁束Ｍ１、Ｍ２に起因する角度検出精度の低下をさらに抑制することができる。
【００５８】
また、実施形態に係るステータ構造１において、複数の孔部１４は、すべて同じ形状である。これにより、ステータコア１０の作製の容易性及び巻線３０にたるみを形成するために用いられる挿入孔４３を容易に形成することができる。
【００５９】
また、変形例に係るステータ構造１において、梁部１５とかかる梁部１５に近接するティース（第１ティース１２ａ）との間に配置される孔部（第１孔部１４ａ１）は、梁部１５とかかる梁部１５に近接するティース（第１ティース１２ａ）との間に配置されない孔部（第２孔部１４ｂ、第３孔部１４ｃ）より大きい。これにより、ステータコア１０の外周側から侵入する漏れ磁束Ｍ１、Ｍ２に起因する角度検出精度の低下をさらに抑制することができる。
【００６０】
また、第１孔部１４ａと第２孔部１４ｂの間に形成される第３孔部１４ｃの数は１つに限定されず、その個数はステータコア１０の梁部１５からステータコア１０の内周側に侵入する漏れ磁束の影響を考慮して決めることができる。
【００６１】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１  ステータ構造、２  ロータ、３  レゾルバ、１０  ステータコア、１１  本体部、１２  ティース、１２ａ  第１ティース、１２ｂ  第２ティース、１３  長孔、１４  孔部、１４ａ，１４ａ１  第１孔部、１４ｂ  第２孔部、１４ｃ  第３孔部、１５  梁部、１６  スロット、２０  インシュレータ、３０  巻線、３１  コイル、４０  端子台部、５０  リード線保持部、１００  回転電機、Ｍ１，Ｍ２  漏れ磁束
【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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