JP5459246B2 - レゾルバ - Google Patents

Description

本発明は、レゾルバロータと、このレゾルバロータに対向配置されるレゾルバステータと、を有するレゾルバに係り、詳しくは、レゾルバの取付構造に関する。

一般に、回転電機のロータの回転角度を検出するセンサとして、レゾルバが広く知られている。このレゾルバは、回転電機のロータと共に回転するレゾルバロータと、このレゾルバロータの外周を囲むように対向配置されるレゾルバステータと、を有しており、上記レゾルバロータのロータ角度に応じて、レゾルバステータの検出コイルに誘起される電圧の変化に基づいて、回転電機のロータの回転角度を検出するように構成されている。

ところで、上述したレゾルバは、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載される回転電機にも取付けられているが、このような車両は、コンパクト化のために各構成部品が隙間なく取付けられており、回転電機を取付けるスペースも出来る限り小さくすることが求められている。

そのため、回転電機に付随して取付けられるレゾルバの取付スペースにも制限があり、従来、このレゾルバを回転電機のコイルエンドの内径側に配置し、レゾルバを軸方向にコンパクトに取付けることが案出されている（特許文献１参照）。

特開２００７−３３６７１４号公報

ここで、上記特許文献１では、レゾルバが配設される回転電機のロータ軸とステータのコイルエンドとの間の空間部にスペース的な余裕があるため、レゾルバステータコアの磁気的に必要とされる部分の外径側に取付部を設け、この取付部に設けた貫通孔に固定用ボルトを通して、レゾルバステータをケースに固定している。

しかしながら、回転電機のコンパクト化及び高トルク化によって、回転電機のステータ径は小さくなる一方、ロータ軸の軸径は大きくなって、上記回転電機のロータ軸とステータのコイルエンドとの間の空間部は小さくなる傾向にあり、上記特許文献１記載のレゾルバのように、レゾルバステータの取付部を外径側に設けると、回転電機のコイルエンド内径側にレゾルバを配置できなくなる虞があった。

そこで、本発明は、レゾルバステータを収納部材に収納し、この収納部材を介してレゾルバステータを固定部材に取付けると共に、収納部材の固定部材への取付部を、径方向位置がレゾルバステータのコイルと少なくとも一部が重なるように配置することによって、上記課題を解決したレゾルバを提供することを目的とする。

本発明は、固定壁（３ｂ）に回転自在に支持される回転電機（２）のロータ軸（９）に取付けられるレゾルバロータ（３１）と、該レゾルバロータ（３１）に対向配置され、かつレゾルバステータコア（３２ａ）及び該レゾルバステータコア（３２ａ）に巻回されるコイル（３２ｂ）を有するレゾルバステータ（３２）と、このレゾルバステータ（３２）を収納すると共に前記固定壁（３ｂ）にボルト（３４）によって固定される収納部材（３３）と、を備えたレゾルバ（３０）において、
前記収納部材（３３）は、前記ボルト（３４）が取付けられる取付部（３３ｃ）を有し、
前記取付部（３３ｃ）は、軸方向視で径方向位置が前記コイル（３２ｂ）と少なくとも一部が重なるように配置された、ことを特徴とする。

また、前記収納部材（３３）は、前記コイル（３２ｂ）につながるリード線（Ｌ）を内部に収納するリード線収納部（３３ｂ）を有し、
前記リード線収納部（３３ｂ）は、軸方向視で径方向位置が前記コイル（３２ｂ）と少なくとも一部が重なるように配置されると好適である。

更に、前記リード線収納部（３３ｂ）は、前記固定壁（３ｂ）を貫通するように突出形成されると好適である。

また、前記収納部材（３３）は、樹脂モールドによって成形される樹脂部材からなると好適である。

更に、前記レゾルバステータ（３２）は、前記回転電機（２）のコイルエンド（Ｅ）の内径側に配設され、
前記レゾルバステータ（３２）と前記回転電機（２）のコイルエンド（Ｅ）との間に配設され、かつ前記樹脂部材（３３）に埋め込んで支持され、前記レゾルバステータ（３２）及び回転電機（２）のコイルエンド（Ｅ）との間に発生する電磁ノイズを遮蔽する磁束遮蔽板（３５）を備えると好適である。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る発明によると、レゾルバステータを収納する収納部材を設け、この収納部材のレゾルバステータのコイルと径方向位置の少なくとも一部が重なる位置に、固定壁に固定される取付部を設けたことによって、径方向にコンパクトにレゾルバステータを固定することができ、以ってレゾルバを径方向に小さく構成することができる。そのため、例えば、ロータ軸とステータのコイルエンドとの間の空間が狭い回転電機においても、レゾルバをステータのコイルエンドとオーバーラップさせて軸方向にコンパクトに取付けることができる。従って、回転電機をコンパクトに設計しつつ、レゾルバを軸方向にコンパクトに取付けて回転電機に係る取付スペースを小さくすることができる。

請求項２に係る発明によると、収納部材にレゾルバステータのコイルにつながるリード線を収納するリード線収納部を設け、このリード線収納部を、レゾルバステータのコイルと径方向位置の少なくとも一部が重なる位置に設けたことによって、レゾルバを径方向に小さく構成することができる。

請求項３に係る発明によると、リード線収納部を、固定壁を貫通するように突出して形成したことによって、コネクタを介さずとも容易にオイルをシールした状態でリード線を取り出すことができる。そのため、油中の異物によってショートが起こる虞がなく、レゾルバの信頼性を向上させることができる。

請求項４に係る発明によると、収納部材を樹脂モールドによって成形された樹脂部材によって構成したことによって、取付部及びリード線収納部を一体成形で容易に形成することができる。

請求項５に係る発明によると、回転電機からの電磁ノイズを遮蔽する磁束遮蔽板を、樹脂部材に埋め込んで支持したことによって、回転電機のコイルエンドとレゾルバステータとの間に設けられる磁束遮蔽板の取付部を設ける必要がなく、レゾルバを径方向にコンパクトに構成することができる。

本発明の実施形態に係るレゾルバ周りの構造を示す模式図。 本発明の実施形態に係るレゾルバを示す模式図であって、（Ａ）はレゾルバの正面縦断面図、（Ｂ）はレゾルバの右側面図。

以下、本発明の実施形態に係るレゾルバについて、図面に沿って説明をする。図１は、電気自動車に搭載される車両用駆動装置１の駆動部を示す図面であり、駆動源としての回転電機２がモータハウジング３に収納されて設けられている。この回転電機２は、モータハウジング３に固定されたステータ５と、このステータ５の内径側に回転自在に配設されたロータ６と、を備えている。ステータ５には、コイル７が巻回されており、コイル７における、ステータ５の軸方向（同図中では左右方向）からはみ出す部分には、コイルエンドＥが形成される。

また、ロータ６の中心からは、ロータ６が駆動連結されて回転電機２の出力軸となるロータ軸９が延びており、このロータ軸９の一端部には、ドライブギヤ１０が固設されている。

より詳しくは、回転電機２のロータ軸９は、ロータ６を、軸心Ｃに沿って貫通している。ロータ軸９は、上記ドライブギヤ１０が取付けられる端部とは反対側の端部９ａ（同図中では左端部，以下、一方側の端部という）がベアリング１１によってモータハウジング３の固定壁３ａに回転自在に支持されている。

また、ドライブギヤ１０が取付けられるロータ軸９の他方の端部（同図中では右端部）９ｂは、外径が異なる略３段、すなわち、端から順に小径部９ｂ_１、中径部９ｂ_２、大径部９ｂ_３を有している。そして、小径部９ｂ_１には、上述のドライブギヤ１０が嵌合され、中径部６ｂ_２には、ベアリング１２が嵌合されて、ロータ軸９の他方の端部を固定壁３ｂに回転自在に支持するようになっている。更に、大径部９ｂ_３には、後に詳述するレゾルバ３０のレゾルバロータ３１が取付けられている。

上述の回転電機２のステータ５、ベアリング１１，１２、そして、レゾルバ３０は、金属製（例えば、アルミニウム製）のモータハウジング（回転電機ケース）３によって直接支持されている。

即ち、モータハウジング３は、ロータ軸９の両端部を支持するために径方向に延設されて形成された固定壁３ａ，３ｂと、これら固定壁３ａ，３ｂの間を接続する環状の環状部３ｃと、から形成されており、上記回転電機２及びレゾルバ３０を内部に収納し、かつドライブギヤ１０が取付けられるロータ軸９の他方の端部が固定壁３ｂから突出して、回転電機２の動力をモータハウジング３の外に取出せるようになっている。

更に、ステータ５は、その外周面が、モータハウジング３の環状部３ｃに形成された円筒状の内周面３ｃ_１に嵌合され、ベアリング１１は、固定壁３ａに形成された円筒部３ａ_１に嵌合され、ベアリング１２は、別の固定壁３ｂから軸方向に延設して設けられた円筒部３ｂ_１に嵌合され、そして、レゾルバ３０は、上述の円筒部３ｂ_１の外径側に形成されたＣ字状のレゾルバ取付部３ｂ_２の内周面に嵌合されている。

このように、回転電機２は、ステータ５がモータハウジング３に直接、嵌合されて位置決めされ、また、ロータ６と一体のロータ軸９は、モータハウジング３に直接、嵌合されたベアリング１１，１２によって両端支持されて位置決めされているので、ロータ軸９及びロータ６を高い回転精度で回転させることができる。

また、同様に、レゾルバ３０は、レゾルバステータ３２と一体の収納部材３３が固定壁３ｂの一部であるレゾルバ取付部３ｂ_２によって位置決めされ、レゾルバロータ３１が、上述のロータ軸９の大径部９ｂ_３に嵌合されて位置決めされているので、レゾルバステータ３２に対して、レゾルバロータ３１を高い精度で回転させることができる。したがって、レゾルバ３０の高い検出精度を確保することができる構造となっている。

ついで、図２（Ａ），図２（Ｂ）を参照して、レゾルバ３０の構成を詳述する。ここで、図２（Ａ）は、レゾルバ３０の、軸心Ｃを含む平面で切った正面縦断面図であり、図２（Ｂ）は、レゾルバ３０の右側面図である。これらの図に示すように、レゾルバ３０は、環状のレゾルバロータ３１、レゾルバステータコア３２ａ及びレゾルバステータコイル（コイル）３２ｂからなるレゾルバステータ３２、遮蔽板（磁束遮蔽板）３５、そして、環状の収納部材３３等を備えて構成されている。

レゾルバロータ３１は、図２（Ｂ）に示すように、内周３１ａが円形に形成され、外周３１ｂが正方形の４つの角部を丸くしたような形状に形成されていて、内周３１ａの一部には回り止め３１ｃが突設されている。この回り止め３１ｃは、図１に示すように、レゾルバロータ３１をロータ軸９の大径部９ｂ_３に嵌合させた際に、ロータ軸９の外周面に軸心Ｃに沿って形成されている溝（不図示）に係合させることにより、ロータ軸９に対するレゾルバロータ３１の相対回転を防止するためのものである。なお、同図に示すように、レゾルバロータ３１は、大径部９ｂ_３に嵌合された後、大径部９ｂ_３に抜け止め１５が装着されることで、位置決めされるとともに、軸心Ｃ方向の移動が禁止される。

レゾルバステータコア３２ａは、同形の磁性鋼板を軸心Ｃ方向に複数枚重ねて構成されており、円環状の環状部とその内周面を等分する位置のそれぞれに内側に向けて突出された複数の歯部とを有していて、歯部には、レゾルバステータコイル３２ｂが巻回されている。これらレゾルバステータコア３２ａとレゾルバステータコイル３２ｂとによってレゾルバステータ３２が構成されている。

そして、上記レゾルバステータ３２のレゾルバステータコイル３２ｂの内、励磁用のコイルに交流電流を流しておくと、レゾルバロータ３１のロータ角度に応じて、レゾルバステータコイル３２ｂの検出用コイルに誘起される電圧が変化し、この電圧変化に基づいて回転電機２のロータ６の回転位置が検出されるようになっている。

遮蔽板３５は、管状の遮蔽部３５ａと、この遮蔽部３５ａの軸心Ｃ方向に沿っての一方の端部を設けられたフランジ状の脚部３５ｂとが一体に形成されている。遮蔽板３５は、例えば、一般的な鋼板を管状に形成し、一方の端部を内側に屈曲させることによって形成することができる。遮蔽板３５は、脚部３５ｂが次に説明する収納部材３３によって保持されることで、遮蔽部３５ａが、上述のレゾルバステータコア３２ａの外周面３２ａ_１との間の間隙Ｇを確保している。

収納部材３３は、環状に形成された本体部３３ａと、本体部３３ａの一方の端面（図２（Ａ）では右側の端面）３３ａ_１から軸心Ｃに沿って延びる円筒状のリード線収納部３３ｂと、同じ端面を周方向に３等分するそれぞれの位置に突設された３つの取付部３３ｃとを有している。

上記収納部材３３は、樹脂モールドによってインサート成形される樹脂部材であり、本体部３３ａは、その内部にレゾルバステータ３２を収納して形成されていると共に、その外周面に遮蔽板３５の脚部３５ｂを埋め込んで遮蔽板３５を支持している。

また、リード線収納部３３ｂは、上述のレゾルバステータコイル３２ｂにつながるリード線Ｌを内部に収納しており、上記本体部３３ａの端面３３ａ_１から突出形成されている。一方、このリード線収納部３３ｂと同一面に設けられた３つの取付部３３ｃは、それぞれ金属製の雌ねじ部３３ｄが埋め込まれている。これら３箇所の雌ねじ部３３ｄに、図１に示すように、モータハウジング３の固定壁３ｂの一部を貫通するボルト３４をそれぞれ螺合することにより、固定壁３ｂに収納部材３３が固定されている。

ついで、上記レゾルバ３０の取付構造について、図１及び図２に基づいて、詳しく説明をする。図１に示すように、レゾルバ３０は、その軸方向位置が回転電機２のコイルエンドＥとオーバーラップするように、コイルエンドＥとロータ軸９との間の空間部Ｓに配設されており、レゾルバロータ３１がロータ軸９の端部の大径部９ｂ_３に取付けられていると共に、レゾルバステータ３２が収納部材３３を介してモータハウジング３の固定壁３ｂにボルト３４によって固定されている。

上記ロータ軸９と回転電機２のコイルエンドＥとの間の空間部Ｓは、回転電機２のコンパクト化及び高トルク化によって、径方向に十分な隙間を有しておらず、レゾルバロータ３１の外径側でこのレゾルバロータ３１の外周を囲うように対向配置されるレゾルバステータ３２は、レゾルバ３０が空間部Ｓ内に配置できるように径方向のサイズがコンパクトになるように構成されている。

具体的には、レゾルバステータ３２を樹脂モールドによって成形された収納部材３３内に収納し、この収納部材３３に固定壁３ｂに固定するためボルト３４を取付ける取付部３３ｃを形成している。そして、この取付部３３ｃを、本体部３３ａの端面３３ａ_１において、軸方向視で径方向位置がレゾルバステータコイル３２ｂと少なくとも一部が重なるように配置している。

また、リード線Ｌを収納するリード線収納部も上記取付部３３ｃと同様に、本体部３３ａの端面３３ａ_１において、軸方向視で径方向位置がレゾルバステータコイル３２ｂと少なくとも一部が重なるように配置している。

更に、レゾルバステータ３２と回転電機２のコイルエンドＥとの間に配設され、レゾルバステータ３２及び回転電機２のコイルエンドＥとの間に発生する電磁ノイズを遮蔽する遮蔽板３５を、上述した脚部３５ｂを樹脂からなる収納部材３３に埋め込んで支持している。

このように、レゾルバステータ３２は、その固定部材への取付部及びリード線の取出し部を、外周方向に延ばさずに、収納部材３３に一体に形成し、かつレゾルバステータコイル３２ｂと径方向位置が重なるように配置したことによって、径方向にコンパクトな構成となっている。

また、上記レゾルバステータ３２は、ベアリング１２が取付けられる円筒部３ｂ_１の外径側の固定壁３ｂに、ボルト３４を嵌挿される貫通孔Ｈ_１が形成されていると共に、内周側に収納部材３３が嵌合され、かつ収納部材３３の外周と遮蔽板３５との間の間隙Ｇに嵌挿されるレゾルバ取付部３ｂ_２が設けられている。

上記ベアリング１２は、ロータ軸９のドライブギヤ１０を回転自在に支持しているため、単に軸の端部を回転自在に支持するベアリング１１に比して、大きな荷重に耐える必要があるが、このベアリング１２の径が大きくなると、その外径側に位置するレゾルバステータ３２の取付位置も外径側に大きくなってしまう。

そのため、レゾルバ３０の取付構造は、上記レゾルバ取付部３ｂ_２が出来る限り内径側に位置するように、ベアリング１２を、軸方向に２つのボールベアリングを並設した形のベアリングによって構成しており、これにより収納部材３３（レゾルバステータ３２）を径方向により小さく形成することを可能にしている。

より詳しくは、上記ベアリング１２は、その径方向寸法Ｘ_Ｂを、収納部材３３（レゾルバステータ３２）が回転電機２のコイルエンドＥの内径側に配設出来るように設定されており、好ましくは、レゾルバロータ３１の径方向寸法以下になるように設定されている。

また、上記リード線収納部３３ｂは、取付部３３ｃよりも長く本体部３３ａから固定壁３ｂに向かって延設されており、この固定壁３ｂに形成されたリード線取出し孔Ｈ_２を介して、固定壁３ｂを貫通するようになっている。

即ち、リード線収納部３３ｂは、固定壁３ｂを貫通するように突出形成されており、この樹脂部材によって形成されたリード線収納部３３ｂがリード線取出し孔Ｈ_２に嵌挿されることによって、リード線取出し孔Ｈ_２が形成される固定壁３ｂの内周面にオイルシール３７を配設するだけで、容易にオイルをシールした状態でリード線Ｌをモータハウジング３外に取り出すことができるようになっている。

これにより、リード線Ｌをモータハウジング３から取出すのに、コネクタを介在させる必要がなく、油中の異物によってショートが起こる虞がなくなり、レゾルバ３０の信頼性を向上させることができる。

なお、図２（Ａ）に示すように、リード線Ｌの先端には、制御部に接続されるコネクタＣが設けられているが、上記リード線取出し孔Ｈ_２は、このコネクタ３８が通ることの出来るサイズに設定されている。

このように、レゾルバ３０を径方向にコンパクトに形成すると共に、その取付構造をレゾルバ３０が出来る限り内径側に位置するように構成したことによって、ロータ軸９とステータ５のコイルエンドＥとの間の空間が狭い回転電機２においても、レゾルバ３０をステータ５のコイルエンドＥの内径側に取付けることができる。これにより、回転電機２をコンパクトに設計しつつ、レゾルバ３０を上記コイルエンドＥとオーバーラップさせて、軸方向に短く取付けることができる。

なお、本実施形態においては、収納部材３３を樹脂モールドによって成形された樹脂部材によって形成したが、レゾルバステータ３２を収納するケース部材によって形成されても良い。

更に、ベアリング１２は、ニードルベアリングなどのベアリングによって形成されても良い。

また、電気自動車などの車両に搭載される回転電機以外にどのような回転電機に使用されても良い。

２ 回転電機
３ｂ 固定壁
９ ロータ軸
３０ レゾルバ
３１ レゾルバロータ
３２ レゾルバステータ
３２ａ レゾルバステータコア
３２ｂ コイル（レゾルバステータコイル）
３３ 収納部材
３３ｂ リード線収納部
３３ｃ 取付部
３４ ボルト
３５ 磁束遮蔽板（遮蔽板）
Ｅ コイルエンド
Ｌ リード線

Claims (5)

1. 固定壁に回転自在に支持される回転電機のロータ軸に取付けられるレゾルバロータと、該レゾルバロータに対向配置され、かつレゾルバステータコア及び該レゾルバステータコアに巻回されるコイルを有するレゾルバステータと、このレゾルバステータを収納すると共に前記固定壁にボルトによって固定される収納部材と、を備えたレゾルバにおいて、
   前記収納部材は、前記ボルトが取付けられる取付部を有し、
   前記取付部は、軸方向視で径方向位置が前記コイルと少なくとも一部が重なるように配置された、
   ことを特徴とするレゾルバ。
2. 前記収納部材は、前記コイルにつながるリード線を内部に収納するリード線収納部を有し、
   前記リード線収納部は、軸方向視で径方向位置が前記コイルと少なくとも一部が重なるように配置された、
   請求項１記載のレゾルバ。
3. 前記リード線収納部は、前記固定壁を貫通するように突出形成された、
   請求項２記載のレゾルバ。
4. 前記収納部材は、樹脂モールドによって成形される樹脂部材からなる、
   請求項１乃至３のいずれか１項記載のレゾルバ。
5. 前記レゾルバステータは、前記回転電機のコイルエンドの内径側に配設され、
   前記レゾルバステータと前記回転電機のコイルエンドとの間に配設され、かつ前記樹脂部材に埋め込んで支持され、前記レゾルバステータ及び回転電機のコイルエンドとの間に発生する電磁ノイズを遮蔽する磁束遮蔽板を備えた、
   請求項４記載のレゾルバ。

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