(57)【要約】【課題】部品点数および組立工数を低減し、しかも生産効率が高く、かつ、廉価に回転電機ユニットを製造する。【解決手段】レゾルバ２０の外周に軸方向に延在する５つの突起部４２を設けるとともに、レゾルバ２０が取り付けられるハウジングケース２２の取付穴２４に５つの凹部４４を設ける。突起部４２と凹部４４とを同配置に設定する。レゾルバ２０の突起部４２を凹部４４に合わせて、レゾルバ２０をハウジングケース２２の取付穴２４に挿入する。レゾルバ２０が挿入される入口側における凹部４４をポンチ５０によって塑性変形させてレゾルバ２０を固定する。【選択図】図４
2004215441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機と、
軸方向に延在する突起部を外周に備え、前記回転電機の回転角度を検出するセンサと、
前記センサが備えられるハウジングケースと、
を有し、
前記ハウジングケースは、前記センサが挿入される取付穴を有し、
該取付穴は、軸方向に延在し、前記突起部が挿入される凹部を有し、
前記取付穴の入口側における前記凹部が塑性加工によって変形され、前記センサを固定することを特徴とする回転電機ユニット。
【請求項２】
回転電機と、
軸方向に延在する第１凹部を外周に備え、前記回転電機の回転角度を検出するセンサと、
取付部材によって前記センサが取り付けられるハウジングケースと、
を有し、
前記ハウジングケースは、前記センサが挿入される取付穴と、
該取付穴の入口側の周囲に設けられ、軸方向に延在する第２凹部を内周に備える環状壁と、
を有し、
前記取付部材は環状であり、前記第１凹部に嵌合する幅で、斜め内方に向かう内方延在部と、
前記第２凹部に嵌合する幅で、斜め外方へ向かう外方延在部と、
を有し、
前記センサの前記第１凹部に前記内方延在部が嵌合され、前記第２凹部に前記外方延在部が圧入されることによって、前記センサが固定されることを特徴とする回転電機ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機と、該回転電機の回転を検出するセンサと、該センサが備えられるハウジングケースとを有する回転電機ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の回転電機ユニットでは、回転電機の回転を検出するセンサとしてレゾルバを採用しているものがある。該レゾルバの取付構造としては、レゾルバステータを環状に形成されたハウジングケースの凹部に嵌合し、ボルトで固定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、レゾルバの他の取付構造としては、レゾルバステータを内側に保持するステータホルダを備え、ステータホルダをハウジングケースに固定する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この技術によれば、少ない部品点数でレゾルバを固定することができて好適である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−７８３９３号公報（段落［００２１］）
【特許文献２】
特開２００２−１３６０５５号公報（段落［００１７］〜［００２０］）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、回転電機ユニットの低廉化および生産効率向上のためには、部品点数を少なくするとともにセンサの取付工程に要する時間を短縮するとよい。
【０００６】
前記の特許文献１および特許文献２で開示されている技術では、センサをボルトにより固定しているので、ボルトの数だけ部品点数が余計に必要であるとともにボルトの締め付けに時間がかかる。また、ハウジングにはボルトが螺合するボルト穴を加工しておく必要がある。
【０００７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、部品点数および組立工数の低減を可能にし、生産効率が高く、かつ、廉価な回転電機ユニットを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る回転電機ユニットは、回転電機と、軸方向に延在する突起部を外周に備え、前記回転電機の回転角度を検出するセンサと、前記センサが備えられるハウジングケースと、を有し、前記ハウジングケースは、前記センサが挿入される取付穴を有し、該取付穴は、軸方向に延在し、前記突起部が挿入される凹部を有し、前記取付穴の入口側における前記凹部が塑性加工によって変形され、前記センサを固定することを特徴とする。
【０００９】
このように、センサを取付穴に挿入し、突起部が凹部に嵌合した状態で該凹部を塑性変形させることによって、センサをハウジングケースに固定することができる。また、組立工数を低減して生産効率を向上させるとともに、取り付け用の部品が不要であることから回転電機ユニットを廉価にすることができる。
【００１０】
また、本発明に係る回転電機ユニットは、回転電機と、軸方向に延在する第１凹部を外周に備え、前記回転電機の回転角度を検出するセンサと、取付部材によって前記センサが取り付けられるハウジングケースと、を有し、前記ハウジングケースは、前記センサが挿入される取付穴と、該取付穴の入口側の周囲に設けられ、軸方向に延在する第２凹部を内周に備える環状壁と、を有し、前記取付部材は環状であり、前記第１凹部に嵌合する幅で、斜め内方に向かう内方延在部と、前記第２凹部に嵌合する幅で、斜め外方へ向かう外方延在部と、を有し、前記センサの前記第１凹部に前記内方延在部が嵌合され、前記第２凹部に前記外方延在部が圧入されることによって、前記センサが固定されることを特徴とする。
【００１１】
このように、外方延在部と内方延在部とを有する取付部材を用いてセンサを固定すると、組立工数を低減して生産効率を向上させることができる。また、取り付け用の他の部品が不要であることから回転電機ユニットを廉価にすることができる。さらに、ハウジングを変形させる必要がなく、センサの交換が可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る回転電機ユニットについて好適な２つの実施の形態を挙げ、添付の図１〜図１１を参照しながら説明する。
【００１３】
図１に示すように、第１の実施の形態に係る回転電機ユニット１０は、モータまたは発電機として作用する回転電機１２と、該回転電機１２の回転軸１４を指示するベアリング１６および１８と、回転軸１４の回転角度を検出するレゾルバ（センサ）２０と、金属製のハウジングケース２２とを有する。
【００１４】
ハウジングケース２２は、回転電機１２よりやや大きいカップ形状であり、回転電機１２、ベアリング１６、１８およびレゾルバ２０が装着されている。
【００１５】
レゾルバ２０は、ハウジングケース２２の内方で底部分の取付穴２４に備えられており、回転軸１４の一端がレゾルバ２０のレゾルバロータ２６に接続されている。回転軸１４の他端はハウジングケース２２から突出しており、他の機器に駆動力を伝達し、または駆動力が伝達される。回転電機１２は、ステータコア２８およびマグネット３０の電磁的作用により回転または発電を行うことができる。
【００１６】
図２に示すように、レゾルバ２０は、ステータ３２における対向する極部がそれぞれ逆相直接接続となるように、一対の１次巻線３４、３６にそれぞれｓｉｎ（ｔ）およびｃｏｓ（ｔ）の交流電圧を印加する。ここで、ｔは時間変数である。これにより、ステータ３２の極部と偏心形状のレゾルバロータ２６との間で磁路が形成される。
【００１７】
ステータ３２の極部には、それぞれもう１つの２次コイルが巻回されており、各２次コイルは結合されて２次回路３８を形成している。
【００１８】
回転軸１４（図１参照）がレゾルバロータ２６を回転させると、レゾルバロータ２６とステータ３２との間隙が変化することにより、トランス結合と同様の原理で２次回路３８に実回転角度θに応じた誘起電圧（Ｋ・ｓｉｎ（ｔ−δ））が発生する。ここで、Ｋは比例定数であり、δは位相差である。
【００１９】
位相差検出部４０は、２次回路３８に発生する誘起電圧Ｋｓｉｎ（ｔ−δ）と１次巻線３４、３６に印加する電圧を比較して、デジタルカウントすることにより位相差δを求める。さらに、位相差検出部４０は、位相差δからレゾルバロータ２６の実回転角度θを求めて出力信号θ０として出力することができる。なお、図２に示すブロック図は簡略化しており、極部の数が実際のレゾルバ２０と異なる。
【００２０】
図３に示すように、レゾルバ２０のステータ３２は、外周に軸方向に延在する５つの突起部４２を有する円筒形状であって、複数枚の鋼板が積層して構成されている。レゾルバ２０が取り付けられる円筒形状の取付穴２４には、突起部４２が挿入される５つの凹部４４が設けられている。凹部４４の軸方向長さは、レゾルバ２０の幅よりやや長く設定されている。突起部４２は、各凹部４４の配置と同じ配置で設定されている。
【００２１】
次に、このように構成される回転電機ユニット１０を組み立てる方法について説明する。
【００２２】
まず、図４に示すように、突起部４２を凹部４４に合わせながらレゾルバ２０を取付穴２４に挿入する。凹部４４の長さはレゾルバ２０の幅よりやや長いことから、レゾルバ２０の端面２０ａと取付穴２４の入口部である縁面４６との間には微小幅ｄの段差がある。このとき、レゾルバロータ２６（図１参照）は不要であることから抜いておいてもよい。
【００２３】
次に、凹部４４の配置に対応した５つのポンチ５０を有する加圧治具５２によって、縁面４６における凹部４４の周辺を加圧する（図５Ａ参照）。凹部４４の周辺は、ポンチ５０によってかしめられて塑性変形する。図５Ｂに示すように、塑性変形して内方に膨出した変形部５６は、レゾルバ２０の突起部４２を押さえて固定することになる。このとき、加圧力を調整し、変形部５６を微小幅ｄの範囲内で膨出させると、レゾルバ２０に必要以上の応力を与えることがない。
【００２４】
この後、レゾルバロータ２６に回転軸１４を取り付けるとともにベアリング１６、１８を取り付けることによって回転電機ユニット１０が組み立てられる。
【００２５】
このように第１の実施の形態に係る回転電機ユニット１０では、レゾルバ２０を固定するための部品が不要であって廉価である。また、加圧治具５２による１回の加圧工程によってレゾルバ２０を固定することができ、生産効率が高い。特に、ボルトを用いていないことから、ボルトの締め回し時間およびボルト穴の加工時間が不要であって組立工数および加工工数を低減することができる。さらに、変形部５６を目視することによってレゾルバ２０が固定されていることを容易に確認できる。
【００２６】
また、突起部４２を軸心に対して不等ピッチに設定するとともに凹部４４を突起部４２と同配置にすると、レゾルバ２０のハウジングケース２２に対する角度決めが容易であり、取り付けミスを防止することができる。
【００２７】
図４では、ポンチ５０の先端形状が平面である例を示したが、例えば、図６Ａに示すように、両端部が凸となる形状のポンチ５０ａを用いてもよい。また、図６Ｂに示すように、２つの凸部を有する形状のポンチ５０ｂを用いてもよい。
【００２８】
次に、第２の実施の形態に係る回転電機ユニット１００について図７〜図１１を参照しながら説明する。なお、回転電機ユニット１００について、前記の回転電機ユニット１０と同じ箇所については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００２９】
図７に示すように、回転電機ユニット１００は、回転軸１４の回転角度を検出するレゾルバ１０２と、金属製のハウジングケース１０４と、レゾルバ１０２をハウジングケース１０４に取り付ける取付部材１０５とを有する。また、回転電機ユニット１００は、前記の回転電機ユニット１０と同じ回転電機１２、ベアリング１６および１８（図１参照）を有する。
【００３０】
ハウジングケース１０４は、回転電機１２よりやや大きいカップ形状であり、回転電機１２、ベアリング１６、１８、取付部材１０５およびレゾルバ１０２が装着されている。レゾルバ１０２は、ハウジングケース１０４内方で底部分の取付穴１０６に備えられており、回転軸１４の一端がレゾルバ１０２のレゾルバロータ２６に接続されている。
【００３１】
図８に示すように、レゾルバ１０２のステータ１０８は、外周に軸方向に延在する５つの凹部（第１凹部）１１０を有する円筒形状であって、複数枚の鋼板が積層して構成されている。レゾルバ１０２は前記のレゾルバ２０とステータ１０８の形状が異なり、他の部品は同一である。
【００３２】
レゾルバ１０２が取り付けられる取付穴１０６は、凹凸のない２段の円筒形状である。取付穴１０６の入口部である縁面１１２の周囲には環状壁１１４が設けられており、該環状壁１１４の内面には軸方向に延在する５つの凹部（第２凹部）１１６が設けられている。
【００３３】
取付部材１０５は比較的薄いばね鋼材であり、円環形状のベース部１１８と、該ベース部１１８の外周部から斜め外方へ向かう５つの外方延在部１２０と、ベース部１１８の内周部から外方延在部１２０と反対側の斜め内方に向かう５つの内方延在部１２２とを有する。
【００３４】
外方延在部１２０は、各凹部１１６の配置と同じ配置で設定されており、凹部１１６に嵌合する幅である。内方延在部１２２は凹部１１０に嵌合する幅に設定されている。外方延在部１２０は比較的長く、内方延在部１２２は比較的短い。ベース部１１８の外径は縁面１１２の外径と略同径であり、ベース部１１８の内径はレゾルバ１０２の外径よりやや小さい。
【００３５】
次に、このように構成される回転電機ユニット１００を組み立てる方法について説明する。
【００３６】
まず、図９に示すように、レゾルバ１０２を取付穴１０６に挿入する。このとき、レゾルバ１０２の端面１０２ａと縁面１１２の高さは略一致する。レゾルバロータ２６は不要であることから抜いておいてもよい。
【００３７】
次に、取付部材１０５の外方延在部１２０を凹部１１６に合わせながら環状壁１１４の内面に圧入し、ベース部１１８が縁面１１２に当接するまで挿入する。このとき、内方延在部１２２がレゾルバ１０２の凹部１１０に嵌合するように位置を調整しながら取付部材１０５を挿入する。外方延在部１２０は適度な弾性を有し、環状壁１１４の凹部１１６を弾性力で押圧し、取付部材１０５がハウジングケース１０４に固定されることになる。また、取付部材１０５のベース部１１８は、内径がレゾルバ１０２の外径よりやや小さいので端面１０２ａに当接してレゾルバ１０２の抜け止めとして作用し、結果として、レゾルバ１０２は取付部材１０５を介してハウジングケース１０４に取り付けられることになる。さらに、内方延在部１２２は、凹部１１０に嵌合するのでレゾルバ１０２の取付角度は適正に設定される。
【００３８】
この後、レゾルバロータ２６に回転軸１４を取り付けるとともにベアリング１６、１８を取り付けることによって回転電機ユニット１０が組み立てられることになる。
【００３９】
このように第２の実施の形態に係る回転電機ユニット１００では、取付部材１０５のみでレゾルバ１０２を固定することができて廉価である。また、ボルトを用いていないことから、ボルトの締め回し時間およびボルト穴の加工時間が不要であって組立工数および加工工数を低減することができる。さらに、取付部材１０５の弾性力以外の力は作用しないことから、レゾルバ１０２に発生する応力や歪みは極めて小さく、レゾルバ１０２の回転角度検出精度が低下することがない。
【００４０】
さらにまた、ハウジングケース１０４を変形させる必要がないことから、取付部材１０５を取り外してレゾルバ１０２の交換が可能である。
【００４１】
なお、内方延在部１２２および外方延在部１２０を軸心に対して不等ピッチに設定するとともに、凹部１１０を内方延在部１２２と同配置にし、凹部１１６を外方延在部１２０と同配置にすると、レゾルバ１０２のハウジングケース１０４に対する角度決めが容易であり、取り付けミスを防止することができる。
【００４２】
上記の取付部材１０５は、環状のベース部１１８を有する例について説明したが、図１０Ａに示すように、所定の平面部材から外方延在部１２０および内方延在部１２２となる凸部を有する形状を切り抜いて、これを筒状に丸めた上で、外方延在部１２０および内方延在部１２２を傾斜させた取付部材１０５ａ（図１０Ｂ参照）を用いてもよい。このような取付部材１０５ａは、元の平面部材から切り抜く際に不要な部分が少なく、歩留まりが高い。この場合、環状部１２４の径をレゾルバ１０２の外径よりやや小さく設定し、該環状部１２４をレゾルバ１０２の抜け止めとして作用させるとよい。
【００４３】
また、図１１に示すように、内方延在部１２２および外方延在部１２０を同方向に曲げた取付部材１０５ｂを用いてもよい。取付部材１０５ｂによれば、レゾルバ１０２を取付穴１０６（図８参照）に仮置きした状態で、外方延在部１２０を凹部１１６に合わせるとともに内方延在部１２２を凹部１１０に合わせた後、１度の圧入工程でレゾルバ１０２を固定することができる。この場合、内方延在部１２２の先端をやや屈曲させておき、レゾルバ１０２の抜け止めとして作用させるとよい。
【００４４】
さらに、第１の実施の形態に係る回転電機ユニット１０と第２の実施の形態に係る回転電機ユニット１００との複合的な構成としてもよい。すなわち、レゾルバ２０（図３参照）を用い、該レゾルバ２０とハウジングケース２２との取付角度合わせを突起部４２と凹部４４との嵌合で行う一方、取付部材１０５によりレゾルバ２０を固定する。この場合、ハウジングケース２２には、ハウジングケース１０４（図９参照）と同様の凹部１１６を設けておき、取付部材１０５の内方延在部１２２は設けない。
【００４５】
さらにまた、回転軸１４の角度を検出するセンサはレゾルバ２０または１０２に限らず、例えば、エンコーダ等でもよい。
【００４６】
本発明に係る回転電機ユニットは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る回転電機ユニットによれば、部品点数および組立工数を低減することができ、しかも生産効率が高く、かつ、廉価に回転電機ユニットを製造するという効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る回転電機ユニットを示す断面側面図である。
【図２】レゾルバの動作原理を示す模式ブロック図である。
【図３】第１の実施の形態に係る回転電機ユニットの取付穴、レゾルバ、回転軸を示す一部断面分解斜視図である。
【図４】第１の実施の形態に係る回転電機ユニットで、レゾルバを加圧治具によってハウジングケースに固定する工程を示す一部拡大断面分解斜視図である。
【図５】図５Ａは、縁面にポンチを押圧する工程を示す一部拡大概略側面図であり、図５Ｂは、縁面にポンチを押圧した後の一部拡大概略側面図である。
【図６】図６Ａは、ポンチの第１変形例を示す概略側面図であり、図６Ｂは、ポンチの第２変形例を示す概略側面図である。
【図７】第２の実施の形態に係る回転電機ユニットの一部拡大断面側面図である。
【図８】第２の実施の形態に係る回転電機ユニットの取付穴、取付部材、レゾルバ、回転軸を示す一部断面分解斜視図である。
【図９】第２の実施の形態に係る回転電機ユニットで、レゾルバを取付部材によってハウジングケースに固定する工程を示す一部拡大断面分解斜視図である。
【図１０】図１０Ａは、加工前の取付部材の第１変形例を示す平面図であり、図１０Ｂは、加工後の取付部材の第１変形例を示す斜視図である。
【図１１】取付部材の第２変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０、１００…回転電機ユニット    １２…回転電機
１４…回転軸                      ２０、１０２…レゾルバ
２２、１０４…ハウジングケース    ２４、１０６…取付穴
２６…レゾルバロータ              ３２、１０８…ステータ
４２…突起部                      ４４、１１０、１１６…凹部
５０、５０ａ、５０ｂ…ポンチ      ５２…加圧治具
５６…変形部                      １０５、１０５ａ、１０５ｂ…取付部材
１１４…環状壁                    １１８…ベース部
１２０…外方延在部                １２２…内方延在部
【図１】
2004215441.tif 000003
【図２】
2004215441.tif 000004
【図３】
2004215441.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004215441.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004215441.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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