(57)【要約】【課題】励磁コイル外周側に巻かれる第１及び第２出力コイルに巻き乱れが生じることを抑制でき、第１及び第２出力コイルの角度検出精度を高くできるレゾルバステータを提供する。【解決手段】レゾルバステータ２のティース６のコイル巻回部４３に、励磁コイル５０、ＳＩＮ出力コイル６０及びＣＯＳ出力コイル７０をこの順に巻回する。ティース６のコイル巻回部４３に、その周囲の全周に亘って出力コイル巻回部３９より一段下がって延在して励磁コイル５０を収容する環状凹部４０を設ける。ＳＩＮ出力コイル６０を、励磁コイル５０の外周５５と出力コイル巻回部３９に巻回し、ＣＯＳ出力コイル７０を、ＳＩＮ出力コイル６０の外周５９に巻回する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のヨーク、及び周方向に互いに間隔をおいた状態で前記ヨークから径方向の内側に突出する複数のティースを有するステータコアを備え、前記ティースには、励磁コイル、第１出力コイル及び第２出力コイルがこの順に巻回されるコイル巻回部が設けられているレゾルバステータにおいて、
前記ティースの前記コイル巻回部は、その周囲の全周に亘って出力コイル巻回部より一段下がって延在して前記励磁コイルを収容する環状凹部を有し、
前記第１出力コイルは、前記励磁コイルの外周と前記出力コイル巻回部に巻回され、
前記第２出力コイルは、前記第１出力コイルの外周に巻回された、レゾルバステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レゾルバステータに係り、特にステータコアのティースに励磁コイル及び出力コイルが巻かれたレゾルバステータの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レゾルバステータとしては、特許文献１に記載されているものがある。このレゾルバステータは、ステータコア、励磁コイル及び２相の出力コイルを備える。ステータコアは、環状のヨークと、径方向内側に突出し、周方向に間隔をおいて設けられた複数のティースを有する。励磁コイルがコイル巻回部に巻回され、励磁コイルの外周に１相目出力コイルが巻回される。また、１相目出力コイルの外周に２相目出力コイルが巻回される。
【０００３】
レゾルバステータの径方向内側には、レゾルバロータが設けられる。レゾルバロータは、モータ回転軸に装着される。ステータコアのティースとロータとの距離がレゾルバロータの周方向位相によって変動し、ティース先端とレゾルバロータ外周とのギャップパーミアンスがレゾルバロータの回転によって変動する。励磁コイルに交流電圧が印加されることによって励磁コイルで磁場が生成され、上記ギャップパーミアンスの変動に起因して生じる磁場の変動が出力コイルに流れる誘導電流の変動に基づいて検出される。検出された誘導電流の変動に基づいて、レゾルバステータに対するレゾルバロータの回転位置が算出され、モータステータに対するモータロータの回転位置が算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１８３７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１のレゾルバステータでは、上記コイル巻回部に巻回される励磁コイルの外周と、励磁コイルのコイルエンドに隣接するティース部分との間に励磁コイルの厚さに起因する段部が存在する。したがって、１相目出力コイルが励磁コイルの外周に加えてコイルエンドに隣接するティース部分に跨るように巻回されると、上記段部に起因する巻き乱れが生じる。よって、１相目出力コイルが励磁コイルの外周のみに積み重なるように巻回されるしかなくて、１相目出力コイル及び２相目出力コイルが励磁コイルの外周側のみに多層に巻回されることになる。その結果、１相目出力コイル及び２相目出力コイルが不安定になって巻き乱れ易く、特に１相目出力コイルの外周側に巻回される２相目出力コイルの巻き乱れが顕著になる。したがって、この巻き乱れに起因して１相目出力コイル及び２相目出力コイルの角度検出精度が低下する。
【０００６】
本発明の目的は、励磁コイル外周側に巻かれる第１及び第２出力コイルに巻き乱れが生じることを抑制でき、第１及び第２出力コイルの角度検出精度を高くできるレゾルバステータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るレゾルバステータは、環状のヨーク、及び周方向に互いに間隔をおいた状態で前記ヨークから径方向の内側に突出する複数のティースを有するステータコアを備え、前記ティースには、励磁コイル、第１出力コイル及び第２出力コイルがこの順に巻回されるコイル巻回部が設けられているレゾルバステータにおいて、前記ティースの前記コイル巻回部は、その周囲の全周に亘って出力コイル巻回部より一段下がって延在して前記励磁コイルを収容する環状凹部を有し、前記第１出力コイルは、前記励磁コイルの外周と前記出力コイル巻回部に巻回され、前記第２出力コイルは、前記第１出力コイルの外周に巻回される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、励磁コイルがコイル巻回部の周囲全周に亘って出力コイル巻回部よりも一段下がって延在する環状凹部に嵌め込まれるように収容されるので、励磁コイルを安定配置できる。加えて、励磁コイルの厚さと環状凹部の深さとを相殺できて、励磁コイルの外周と出力コイル巻回部との段差を小さくでき、第１出力コイルを励磁コイルの外周から出力コイル巻回部の平坦な外周に巻回できる。その結果、第１出力コイルを安定に配置できて、第１出力コイルの巻き乱れを抑制でき、これに起因して第１出力コイル外周側の第２出力コイルの巻き乱れも抑制される。よって、第１及び第２出力コイルの角度検出精度を高くでき、第１及び第２出力コイルに生じる角度検出精度のばらつきを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態のレゾルバの構成を示す図である。
【図２】（ａ）は、ティースの平面図であり、（ｂ）は、ティースの側面図である。
【図３】図１のＡ-Ａ線摸式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。また、実施形態の説明で参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは現物と異なる場合があり、寸法比率などは複数の図面で整合が取れない場合がある。本明細書において「略＊＊」との記載は、略全域を例に挙げて説明すると、全域はもとより実質的に全域と認められる場合を含む意図である。
【００１１】
図１は、一実施形態のレゾルバ１の構成を示す図である。
【００１２】
このレゾルバ１は、レゾルバステータ２及びレゾルバロータ３を備える。レゾルバステータ２は、軸方向に積層された複数の環状鋼鈑で構成される。レゾルバステータ２は、ステータコア４及びステータ巻線１５を備える。ステータコア４は、環状のヨーク５とヨーク５から径方向内側に突出する複数のティース６とを有する。複数のティース６は、互いに同一で周方向に等間隔に配置される。ティース６にはステータ巻線１５が巻回される。ステータ巻線１５には、互いに独立な３つのコイル、すなわち、励磁コイル、第１出力コイルとしてのＳＩＮ出力コイル、及び第２出力コイルとしてのＣＯＳ出力コイルが含まれる。この例では、各ティース６に、励磁コイル、ＳＩＮ出力コイル及びＣＯＳ出力コイルの全てが巻回される。ティース６に対する励磁コイル、ＳＩＮ出力コイル及びＣＯＳ出力コイルの巻回については、後に図３を用いて詳細に説明する。
【００１３】
レゾルバロータ３は、レゾルバステータ２の径方向内側にレゾルバステータ２に間隔をおいて配置される。レゾルバロータ３は、軸方向に積層された複数の環状鋼鈑で構成される。レゾルバロータ３は、モータシャフト３０に固定され、モータシャフト３０と一体回転する。レゾルバロータ３は、平面視で略楕円形状を有し、モータシャフト３０の中心軸からレゾルバロータ３の外周面までの距離が、レゾルバロータ３の周方向の位相によって変動する。この例では、レゾルバロータ３が平面視で楕円形状を有するが、レゾルバロータは平面視で歯車形状や陸上トラックの形状等であってもよい。レゾルバロータの形状は、シャフトの中心軸からレゾルバロータの外周面までの距離がレゾルバロータの周方向の位相によって変動する如何なる形状であってもよい。
【００１４】
レゾルバステータ２の周縁部の一部には、前述した３つのコイルを外部回路に接続するためのコネクタ部７が設けられる。コネクタ部７は絶縁体からなり、端子ピン２１〜２６を保持する。端子ピン２１〜２６は、コイル端線３１〜３６を外部の信号線と接続するために用いられる中継ピンである。コイル端線３１〜３６は、励磁コイルの２つの端線、ＳＩＮ出力コイルの２つの端線及びＣＯＳ出力コイルの２つの端線で構成される。コネクタ部７は、例えば適当な耐熱性と強度を有するプラスチック材料で複数の端子ピン２１〜２６をインサート成形することにより構成される。プラスチック材料としては、エポキシ樹脂等が用いられる。
【００１５】
端子ピン２１〜２６においてコネクタ部７の表側に突き出る一方端にコイル端線３１〜３６が接続され、また、コネクタ部７の裏側に突き出る他方端に外部信号線が接続される。外部信号線は端子ピン２１〜２６と図示しない外部回路とを接続する。端子ピン２１〜２６とコイル端線３１〜３６との接続は、例えばコイル端線３１〜３６の先端の絶縁被覆を取り除いた後、露出した導体線を端子ピン２１〜２６の外周に複数回巻いて絡げ、その後半田付けすることにより行われる。半田付けに代えて溶接が採用されてもよい。
【００１６】
複数のティース６に巻回される複数の励磁コイル５０（図３参照）は直列接続される。励磁コイル５０は上記外部回路に含まれる制御装置に接続され、励磁コイル５０には制御装置から交流電圧が印加される。モータシャフト３０の中心軸からレゾルバロータ３の外周面までの距離が周方向の位相によって変動するから、レゾルバロータ３がモータシャフト３０と一体に回転する際、ティース６とレゾルバロータ３とのギャップパーミアンスが変化する。よって、励磁コイル５０に交流電圧が印加されて励磁コイル５０によって磁場が生成された場合、レゾルバロータ３の１回転をＮ周期とするリラクタンス変動が生じる。ここで、Ｎ周期におけるＮは自然数であり、Ｎはレゾルバロータ形状を変更することによって適宜変更される。
【００１７】
ＳＩＮ出力コイル６０（図３参照）は励磁コイル５０の外周側からティース６に巻回される。複数のティース６に巻回される複数のＳＩＮ出力コイル６０は直列接続される。複数のＳＩＮ出力コイル６０は、励磁コイル５０に交流電圧が印加された場合に誘起電圧分布がレゾルバステータ２に対するレゾルバロータ３の回転角度に関して正弦波分布となるように複数のティース６に巻回される。また、ＣＯＳ出力コイル７０（図３参照）はＳＩＮ出力コイル６０の外周側からティース６に巻回される。複数のティース６に巻回される複数のＣＯＳ出力コイル７０は直列接続される。複数のＣＯＳ出力コイル７０は、励磁コイル５０に交流電圧が印加された場合に誘起電圧分布が上記回転角度に関して余弦波分布となるように複数のティース６に巻回される。
【００１８】
ＳＩＮ出力コイル６０及びＣＯＳ出力コイル７０は、外部回路に含まれる回転角度検知回路に電気接続される。回転角度検出回路は、例えばＳＩＮ出力コイル６０及びＣＯＳ出力コイル７０からの出力信号に基づきアークタンジェント値を算出し、そのアークタンジェント値に基づき上記回転角度を算出する。回転角度検知回路は、例えばＲＤ（Ｒｅｓｏｌｖｅｒ−Ｄｅｇｉｔａｌ）コンバータで構成できる。
【００１９】
図２は、ティース６の構造を示す図である。詳しくは、図２（ａ）は、ティース６の平面図であり、図２（ｂ）は、ティース６の側面図である。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、ティース６は、コイル巻回部４３と、突出部３１ａ,３１ｂとを有する。突出部３１ａ,３１ｂは、コイル巻回部４３の先端側に設けられて周方向の両側に突出する。突出部３１ａ,３１ｂは、励磁コイル５０によって生成される磁場のリラクタンスを大きくする役割や、コイル巻回部４３に巻回されるＳＩＮ及びＣＯＳ出力コイル６０,７０における径方向内側の位置決めを行う役割等を担う。コイル巻回部４３には、その周囲の全周に亘って出力コイル巻回部３９より１段下がって延在して励磁コイルを収容する環状凹部４０が設けられる。
【００２１】
図２（ａ）及び図２（ｂ）では、環状凹部４０の両側端部がテーパ部を有する場合について示した。しかし、環状凹部の少なくとも一方側端部がテーパ部でなく、環状凹部の少なくとも一方の壁が環状凹部の深さ方向に延びる段部を介して出力コイル巻回部に連なってもよい。また、図２（ａ）及び図２（ｂ）では、環状凹部４０が直方体の４つの平坦な側面から構成される部分を有する場合について示した。しかし、環状凹部４０は出力コイル巻回部３９より一段下がって延在していればよく、その断面形状は如何なる形状であってもよい。
【００２２】
図３は、図１のＡ-Ａ線摸式断面図であり、ティース６の中心軸と、レゾルバステータ２の厚さ方向ｚとを含む切断面でティース６を切断したときの模式断面図である。図３において、ｒはティース６の延在方向を示す。以下、図３を用いてティース６の環状凹部４０と出力コイル巻回部３９に巻回される上記３つのコイル５０,６０,７０の巻回構造を説明する。
【００２３】
図３に示すように、ティース６の環状凹部４０と出力コイル巻回部３９には、励磁コイル５０、ＳＩＮ出力コイル６０及びＣＯＳ出力コイル７０がこの順に巻回される。詳しくは、励磁コイル５０は、環状凹部４０の内部スペースの略全域を占めるように環状凹部４０に巻回され、該内部スペースからはみ出ないように環状凹部４０に巻回される。図３の模式断面図において、出力コイル巻回部３９の平坦な外周と、環状凹部４０に巻回された励磁コイル５０の外周５５とは、略同一の直線上に位置する。詳しくは、出力コイル巻回部３９の外周と環状凹部４０に巻回された励磁コイル５０の外周５５とは面一になっていて両者の間には段差が無く、両者の間はフラットな状態となっている。
【００２４】
励磁コイル５０は、例えば環状凹部４０内に多層で巻回される。そして、多層の励磁コイル５０が、環状凹部４０の略全域を占めた状態かつ環状凹部４０からはみ出ない状態で環状凹部４０に巻回される。環状凹部４０が画定する環状スペースの容積は、励磁コイル５０が環状凹部４０の略全域を占めかつ環状凹部４０からはみ出ない状態となるように励磁コイル５０の断面積や励磁コイル５０の巻数を考慮して予め定められる。このようにして、励磁コイル５０が環状凹部４０の収容スペースに過不足なく巻回されるようにする。
【００２５】
図３に示す例では、励磁コイル５０の外周５５とこれに面一な出力コイル巻回部３９にＳＩＮ出力コイル６０が巻回される。ＳＩＮ出力コイル６０は、出力コイル巻回部３９の平坦な外周から励磁コイル５０の外周５５に巻回される。ＳＩＮ出力コイル６０は、励磁コイル５０の外周５５に加えて出力コイル巻回部３９の平坦な外周に跨るように巻回される。上述のように、励磁コイル５０の外周５５は励磁コイル５０の両側に配置される出力コイル巻回部３９の平坦な外周と段差が無い面一の状態になっている。このことから、ＳＩＮ出力コイル６０が、励磁コイル５０の外周５５のみならず出力コイル巻回部３９の平坦な外周にも段差なく巻回されることができる。
【００２６】
ＳＩＮ出力コイル６０は例えば次のように巻回される。すなわち、先ず、ＳＩＮ出力コイル６０の１層目巻線が、環状凹部４０のヨーク５側にある出力コイル巻回部３９の平坦な外周の所定位置から励磁コイル５０の外周５５に巻回され、続いて励磁コイル５０の外周５５から環状凹部４０のレゾルバロータ３側にある出力コイル巻回部３９の平坦な外周の所定位置まで図３の紙面の右側から左側に巻回される。その後、ＳＩＮ出力コイル６０の２層目巻線が図３の紙面の左側から右側にかけてＳＩＮ出力コイル６０の１層目巻線の外側に巻回される。この１層毎の巻回が適宜繰り返され、励磁コイル５０の外周５５にＬ層（Ｌは、自然数）からなるＳＩＮ出力コイル６０が巻回される。図３に示す例では、ＳＩＮ出力コイル６０が環状凹部４０の両側の出力コイル巻回部３９の平坦な外周に跨るように励磁コイル５０の外周５５に巻回される場合について説明した。しかし、少なくとも１つのティースでＳＩＮ出力コイルが出力コイル巻回部の一方のみの平坦な外周に跨るように励磁コイルの外周に巻回されてもよい。この場合、その少なくとも１つのティースでＳＩＮ出力コイルが環状凹部のレゾルバロータ側の出力コイル巻回部に跨るように巻回されると、ＳＩＮ出力コイルがレゾルバロータに近接配置されて、ＳＩＮ出力コイルの角度検出精度が上がって好ましい。
【００２７】
図３に示すように、ＳＩＮ出力コイル６０の外周５９にはＣＯＳ出力コイル７０が巻回される。ＣＯＳ出力コイル７０は、ＳＩＮ出力コイル６０の一方側コイルエンド６７から他方側コイルエンド６８までＳＩＮ出力コイル６０の外周５９に巻回される。
【００２８】
ＣＯＳ出力コイル７０は、例えば次のように巻回される。すなわち、先ず、ＣＯＳ出力コイル７０の１層目巻線がＳＩＮ出力コイル６０の外周５９の一方側コイルエンド６７から他方側コイルエンド６８まで図３の紙面の右側から左側にＳＩＮ出力コイル６０の外周５９に巻回される。その後、ＣＯＳ出力コイル７０の２層目巻線が図３の紙面の左側から右側にＳＩＮ出力コイル６０の１層目巻線外側に巻回される。この巻回を適宜繰り返し、Ｐ層（Ｐは、自然数）からなるＣＯＳ出力コイル７０がＳＩＮ出力コイル６０の外周５９に巻回される。
【００２９】
図３に示す例では、ＣＯＳ出力コイル７０がＳＩＮ出力コイル６０の外周５９の略全域に巻回される場合について説明したが、少なくとも１つのティースでＣＯＳ出力コイルがＳＩＮ出力コイルの外周の一部領域のみに巻回されてもよい。その場合、一部領域には、ＳＩＮ出力コイルの片方のコイルエンドが含まれてもよく、両側のコイルエンドが含まれなくてもよい。
【００３０】
上記実施形態によれば、励磁コイル５０が環状凹部４０に嵌るように設けられるので、励磁コイルを安定配置できる。加えて、励磁コイル５０が出力コイル巻回部３９の周囲全周に亘って一段下がって延在する環状凹部４０に収容されるので、励磁コイル５０の厚さと環状凹部４０の深さとを相殺できて、励磁コイル５０の外周５５と出力コイル巻回部３９との段差を小さくできる。したがって、ＳＩＮ出力コイル６０を、励磁コイル５０の外周５５から出力コイル巻回部３９の平坦な外周に巻回できる。その結果、ＳＩＮ出力コイル６０の巻き乱れが抑制され、これに起因してＳＩＮ出力コイル６０の外周側のＣＯＳ出力コイル７０の巻き乱れも抑制される。よって、ＳＩＮ及びＣＯＳ出力コイル６０,７０の角度検出精度を高くでき、ＳＩＮ及びＣＯＳ出力コイル６０,７０に生じる角度検出精度のばらつきも抑制できる。
【００３１】
また、励磁コイル５０の外周５５と、励磁コイル５０の両側に配置される出力コイル巻回部３９の平坦な外周とは段差が殆ど無い面一の状態になっているから、ＳＩＮ出力コイル６０において励磁コイル５０のコイルエンド５７,５８と出力コイル巻回部３９に跨って巻かれる巻線部分の巻き乱れを大きく抑制できる。
【００３２】
更には、ティース６の側周面に設けた環状凹部４０に励磁コイル５０が収容されるので、コイル１つ分の厚みを低減でき、ティース側周面に３つのコイルをコンパクトに配置できる。よって、コンパクトなレゾルバステータを実現できる。
【００３３】
尚、本発明は、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。
【００３４】
例えば、上記実施形態では、全てのティース６で励磁コイル５０の外周５５にＳＩＮ出力コイル６０及びＣＯＳ出力コイル７０がこの順に巻回される例について説明した。しかし、全てのティースで励磁コイルの外周にＣＯＳ出力コイル及びＳＩＮ出力コイルがこの順に巻回されてもよい。または、励磁コイルの外周にＳＩＮ出力コイル及びＣＯＳ出力コイルがこの順に巻回されたティースと、励磁コイルの外周にＣＯＳ出力コイル及びＳＩＮ出力コイルがこの順に巻回されたティースとが共存してもよい。この場合、励磁コイルの外周にＣＯＳ出力コイル及びＳＩＮ出力コイルがこの順に巻回されたティースでは、ＣＯＳ出力コイルが第１出力コイルを構成し、ＳＩＮ出力コイルが第２出力コイルを構成することは言うまでもない。
【００３５】
また、この発明では、励磁コイル、第１出力コイル及び第２出力コイルが巻回されるティースが少なくとも１つあればよく、励磁コイル及び第１出力コイルしか巻回されず第２出力コイルが巻回されないティースが含まれていてもよい。また、本発明で、ＳＩＮ出力コイル及びＣＯＳ出力コイルの巻き方や巻数がティース毎に異なってもよいのは勿論である。
【符号の説明】
【００３６】
２  レゾルバステータ、  ４  ステータコア、  ５  ヨーク、  ６  ティース、  ４０  環状凹部、  ３９  出力コイル巻回部、  ４３  コイル巻回部、  ５０  励磁コイル、  ５５  励磁コイルの外周、  ５９  ＳＩＮ出力コイルの外周、  ６０  ＳＩＮ出力コイル、  ７０  ＣＯＳ出力コイル。
【図１】
2017093146.tif 000003
【図２】
2017093146.tif 000004
【図３】
2017093146.tif 000005