JP5809885B2 - Ｖｒ型レゾルバ - Google Patents

Description

本発明は、ステータコイルを接続する端子部分の構造に特徴のあるＶＲ型レゾルバに関する。

回転位置の検出などに用いられるバリアブルリラクタンス型レゾルバ（ＶＲ型レゾルバ）が知られている。ＶＲ型レゾルバは、円環状のステータコアから磁極となる複数の突極を回転中心の方向に突出させ、これらの突極に巻線を巻回したステータ（固定子）の中に磁性材料により構成されたロータ（回転子）を配置した構造を有している。このＶＲ型レゾルバのステータは、概略以下のような構造を有している。まず、ステータコアは、軟磁性材料をプレス抜きすることにより形成した薄板円環状のヨーク部材を複数枚積み重ねた構造を有している。このステータコアは、軸方向の上下から、一対の樹脂製のインシュレータで挟まれている。この一対のインシュレータにより、ステータコアが絶縁され突極に巻線を巻回し、励磁コイル、ｓｉｎ相検出コイルおよびｃｏｓ相検出コイルによりステータコイルが構成されている。

ロータはステータコアの突極に対応した複数の凸部を有しており、ロータが回転すると、ｓｉｎ相検出コイルおよびｃｏｓ相検出コイルとロータ外周面との距離が周期的に変化する。この際、励磁コイルに電流が供給されていると、ｓｉｎ相検出コイルおよびｃｏｓ相検出コイルに誘起される誘導電流がロータの回転角に応じて周期的に変化する。ｓｉｎ相検出コイルおよびｃｏｓ相検出コイルに誘起される誘導電流を検出し、ＲＤコンバータにおいてロータの回転角度の算出が行われる。ここで、励磁電流の供給、ｓｉｎ相検出コイルおよびｃｏｓ相検出コイルで検出された信号の外部への出力を行なうための端子を備えた端子部を設けた構造が知られている。特許文献１には、端子部を外部との接続の利便性からコネクタ構造とし、それをレゾルバ自体に設けた例が記載されている。

特開２００４−１７３４１９号公報

ところで、特許文献１に記載の構成では、レゾルバを構成する部材とは別体にコネクタが設けられており、またコネクタの溝部にあわせてコアの形状を合わせる必要がある。このことから管理しなければならない部品の点数が増え、また特別なコアを設計しなければならなくなり、汎用性に欠ける。本発明は、これらの課題を解決し、更にコネクタにかかる外的負荷に対する耐性の高いＶＲ型レゾルバを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、ロータと、複数の突極を備えたステータコアと、前記ステータコアを上下から挟む第１のインシュレータおよび第２のインシュレータと、前記第１のインシュレータおよび前記第２のインシュレータを介して前記ステータコアの前記複数の突極に巻回されたステータコイルと、前記第１のインシュレータと一体に成形され、前記ステータコイルのリード線接続用の端子ピンがインサートされた端子ピン基台部と、前記第２のインシュレータと一体に成形され、前記端子ピン基台部に接触する突出部と、前記端子ピン基台部を覆うと共に前記突出部に係合する係合部を有し、前記係合部が前記突出部に係合することで前記端子ピン基台部と前記突出部を結合させる結合部材とを備えることを特徴とするＶＲ型レゾルバである。

請求項１に記載の発明によれば、ステータコアを特殊な形状とする必要がないので、汎用性が高い。また、第１のインシュレータ側の端子ピン基台部と第２のインシュレータ側の突出部とが結合部材により結合されるため、端子ピン基台部の構造が強固なものとなる。また、端子ピン基台部が第１のインシュレータと一体に成形され、端子ピンが端子ピン基台部にインサート成形され、更に第２のインシュレータには突出部が一体に成形されているので、部品の点数が抑えられる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記結合部材が前記端子ピンを覆う部材として機能することを特徴とする。請求項２に記載の発明によれば、端子ピンが結合部材で覆われ、外部からの応力による端子ピンの破損や端子ピンに接続されたリード線の断線が防止される。

請求項３に記載の発明は、ロータと、複数の突極を備えたステータコアと、前記ステータコアを上下から挟む第１のインシュレータおよび第２のインシュレータと、前記第１のインシュレータおよび前記第２のインシュレータを介して前記ステータコアの前記複数の突極に巻回されたステータコイルと、前記第１のインシュレータと一体に成形され、前記ステータコイルのリード線接続用の端子ピンがインサートされた端子ピン基台部と、前記第２のインシュレータと一体に成形され、前記端子ピン基台部に接触する突出部と、前記端子ピン基台部と前記突出部を結合させる結合部材とを備え、前記結合部材は、前記端子ピンの上部を覆う屋根部と、前記屋根部の両側面から前記突出部の方向に延在する側壁部と、前記側壁部の先端に設けられた係合部とを有し、前記突出部には、前記係合部と係合する段差構造が設けられ、前記係合部が前記段差構造に係合することで、前記端子ピン基台部が前記結合部材と前記突出部とに挟まれることを特徴とするＶＲ型レゾルバである。

請求項３に記載の発明によれば、結合部材に設けた係合部を突出部に設けた段差部に係合させることで、結合部材と突出部とに挟まれる形で端子ピン基台部が保持され、突出部と端子ピン基台部との結合が行われる。この構造は、結合部材を突出部に係合させる構造であるので、組み立てが容易であり、また結合部材と突出部とに端子ピン基台部が挟まれた状態で保持されるので、構造が堅牢となる。

本発明によれば、汎用性が高く、更にコネクタにかかる外的負荷に対する耐性の高い構造を有するＶＲ型レゾルバを得ることができる。

実施形態のステータの分解斜視図である。 実施形態の結合部材挿入前の斜視図である。 実施形態の端子ピン基台部の拡大斜視図である。 実施形態の突出部の拡大斜視図である。 実施形態の結合部材挿入前の断面図である。 実施形態の結合部材挿入後の斜視図である。 実施形態の結合部材挿入後の斜視図２である。 実施形態の結合部材挿入後の端子ピン基台部の拡大斜視図である。 実施形態の結合部材挿入後の突出部の拡大斜視図である。 実施形態の結合部材挿入後のコネクタ部断面図である。 実施形態のステータ完成品の断面図である。

（構成）
図１には、実施形態のＶＲ型レゾルバのステータ１００を軸方向で分解した分解斜視図が示されている。ステータ１００は、略環状の形状を有している。ステータ１００の内側には、軟磁性材料により構成されるロータがステータ１００に対して回転自在な状態で保持される。なお、ロータに係る構造は、通常のＶＲ型レゾルバにおけるものと同じであるので、図示およびその説明は省略する。

ステータ１００は、ステータコア２００を備えている。ステータコア２００は、軟磁性材料（例えば、珪素鋼板）を図示する形状に打抜き加工したものを軸方向で複数積層した構造を有している。ステータコア２００は、軸中心の方向に延在した複数の突極２０１を備えている。突極２０１は、磁極として機能する部分であり、後述するインシュレータを介して、その周囲に巻線が巻回されステータコイルが形成される。図１には、仮想的に突極２０１から取り外した状態のステータコイル５００が示されている。突極２０１の先端の部分には、平たく周方向に延在した突極先端部２０２が設けられている。突極先端部２０２の軸中心方向(内側の面)には、図示しないロータに対向する突極面２０３が設けられている。

ステータコア２００は、その軸方向の上下から第１のインシュレータ３００と第２のインシュレータ４００とによって挟まれる。すなわち、ステータコア２００に装着されるインシュレータは、第１のインシュレータ３００と第２のインシュレータ４００に分離された構造を有している。第１のインシュレータ３００および第２のインシュレータ４００は、電気絶縁性を有する樹脂材料を用いたモールド成形法（射出成形法）により構成されている。第１のインシュレータ３００および第２のインシュレータ４００は、ステータコイル５００を構成する巻線（ワイヤ）と、ステータコア２００および取り付け時の周辺部材との電気絶縁を確保するための部材である。

図２、図３、図４および図５には、図１に示す構成において、ステータコア２００に第１のインシュレータ３００と第２のインシュレータ４００を装着し、更に第１のインシュレータ３００と第２のインシュレータ４００で覆われた突極２０１にワイヤを巻回し、ステータコイル５００を形成した状態が示されている。この状態において、ステータコイル５００は、突極２０１のそれぞれに巻回されている。図１および２には、突極先端部２０２の一部を覆うと共にステータコイル５００の端面を抑える鍔部となる第１のインシュレータ３００の一部が符号３００ａで示されている。また、同様な機能を有する第２のインシュレータ４００の一部が符号４００ａで示されている。なお、ステータコイル５００には、励磁コイル、ｓｉｎ相検出コイルおよびｃｏｓ相検出コイルが含まれるが、その配置および結線の状態は、通常のＶＲ型レゾルバの場合と同じであるので説明は省略する。

第１のインシュレータ３００は、その外周の一部にコネクタ部３１０が一体に成形されている。コネクタ部３１０は、第１のインシュレータ３００から外側に離れる方向に延在する端子ピン基台部３１１、端子ピン基台部３１１の先にコネクタ端子カバー部３１２を備えている。端子ピン基台部３１１には、軸方向に延在する形状の６本の端子ピン３２０が所定の間隔を有して配置されている。

図３に示すように、端子ピン基台部３１１は、窪み部３１１ａ、基台側壁部３１１ｂおよび基台側壁部の上面３１１ｃを備えている。窪み部３１１ａは、端子ピン基台部３１１の両側面に設けられた窪みであって、この一対の窪み部３１１ａに後述する結合部材３３０の係合部３３１（図１参照）が嵌る。基台側壁部３１１ｂは、端子ピン基台部３１１の両側面における窪み部３１１ａに隣接した部分である。基台側壁部の上面３１１ｃは、基台側壁部３１１ｂの上側の縁の部分の面であり、結合部材３３０（図１参照）と密着する。

図１に示すように、第２のインシュレータ４００は、第１のインシュレータ３００の端子ピン基台部３１１を下側から接触して支えるコネクタ支持部４０１を備えている。コネクタ支持部４０１は、第２のインシュレータ４００の外周に突出した突出部であり、端子ピン基台部３１１の下方に接触する。コネクタ支持部４０１は、第２のインシュレータ４００と一体に成形されている。そして、コネクタ支持部４０１は、符号４０１ａの部分が外側に少し出っ張っており、符号４０１ａの下側の縁に段差部４０２が形成されている。後述するように、結合部材３３０を装着した際に、この段差部４０２に結合部材３３０の係合部３３１が係合する。

ステータコイル５００における励磁コイルのリード線（引き出し線）の端部、ｓｉｎ相検出コイルのリード線（引き出し線）の端部およびｃｏｓ相検出コイルのリード線（引き出し線）の端部は、端子ピン３２０に絡げて接続されている。６本ある端子ピン３２０は、２本が励磁コイル用、２本がｓｉｎ相検出コイル用、２本がｃｏｓ相検出コイル用に割り当てられている。端子ピン３２０は、コネクタ端子カバー部３１２の内側に配置されたコネクタ端子３１４(図５参照)につながっている。コネクタ端子カバー部３１２の内側であるコネクタ端子カバー内部３１３には、図示しない相手側端子が装着され、この相手側端子が上記のコネクタ端子３１４と接続される。この相手端子を介して、励磁電流の供給、ｓｉｎ相出力信号の出力、ｃｏｓ相出力信号の出力が行われる。

端子ピン３２０および端子ピン３２０に繋がったコネクタ端子３１４（図５参照）は、インサート成形により第１のインシュレータ３００に一体に成形されている。すなわち、第１のインシュレータ３００を得るための金型の内部にインサート材として上述した端子ピン３２０およびコネクタ端子３１４（図５参照）を構成する金属部材を配置し、その状態で樹脂を用いた射出成形を行うことで、第１のインシュレータ３００に端子ピン３２０とコネクタ端子３１４とが埋め込まれた状態で一体とされた構造を得ている。

図１における符号３３０は、樹脂により構成されている結合部材である。結合部材３３０は、端子ピン基台部３１１の上部に覆いかぶさり、端子ピン３２０を覆った状態で第１のインシュレータ３００および第２のインシュレータ４００に装着され、また第１のインシュレータ３００と第２のインシュレータ４００とを結合する。結合部材３３０は、屋根部３３０ａ、側壁部３３０ｂ、側壁縁部３３０ｃおよび係合部３３１を備えている。屋根部３３０ａは、端子ピン３２０の上部を覆う。側壁部３３０ｂは、屋根部３３０ａの両側面から下方（端子ピン基台部３１１の方向）に延在した一対の壁状の部材である。側壁縁部３３０ｃは、側壁部３３０ｂの下側の縁の部分であり、この部分が、基台側壁部の上面３１１ｃと接触する（図１、図３参照）。

係合部３３１は、先端に爪構造３３１ａ（図１０参照）を備えている。スタータコア２００を軸方向上下から、第１のインシュレータ３００と第２のインシュレータ４００とで挟んだ状態で、図１の窪み部３１１ａに係合部３３１を図１の上方から差し込むことで、図１０に示すように、係合部３３１の爪構造３３１ａが、第２のインシュレータ４００の段差部４０２に引っ掛かって係合する。この係合により、結合部材３３０が、端子ピン３２０の上部および側面を覆い、また結合部材３３０が端子ピン基台部３１１を間に挟んだ状態でコネクタ支持部４０１に固定される（図１０参照）。

また、この状態において、基台側壁部の上面３１１ｃに側壁縁部３３０ｃが押し付けられ、密着する。こうして結合部材３３０により、端子ピン基台部３１１とコネクタ支持部４０１が結合する。さらに、コネクタ支持部４０１が下側からコネクタ部３１０を支える構造が得られる。この状態が図６、図７、図８、図９および図１０に示されている。また、この状態において、結合部材３３０によって端子ピン３２０が保護される。なお、このときにはすでに、ステータコイル５００のリード線が端子ピン３２０に絡げられ、さらに半田または溶接により端子ピン３２０に固定されている。

（組み立て手順の一例）
以下、図１にその分解斜視図を示すＶＲレゾルバのステータ１００を組み立てる手順の一例を説明する。まず、珪素鋼板を図１に示す形状にプレス加工した薄板状のものを複数用意する。そして、それを積層し、ステータコア２００を得る。次に、第１のインシュレータ３００と第２のインシュレータ４００とでステータコア２００を挟んだ状態とする。この状態において、ステータコア２００の突極２０１にワイヤを巻回し、ステータコイル５００を形成する。そして、ステータコイル５００のリード線を端子ピン３２０に絡げ、その絡げた部分を半田または溶接により固定する。こうして、図２、図３、図４および図５に示す状態を得る。

図２〜図５に示す状態を得たら、結合部材３３０を取り付け、図６〜図１１に示す状態を得る。次に、ステータコイル５００にワニスを塗布し、ワニスによる巻線の固定および巻線を保護する処理を行う。なお、結合部材３３０を取り付けた後、結合部材３３０の内側にワニスを充填させ、リード線が絡げられ固定された端子ピン３２０がワニスにより封止される状態としてもよい。

（優位性）
以上例示した構造は、コネクタ構造がインシュレータと別部品ではなく、一体化された構造であるので、部品点数が増えず、またステータコアの構造も特殊なものとする必要がないので、汎用性が損なわれない。そして、第１のインシュレータ３００と第２のインシュレータ４００とが、間にステータコア２００を挟んだ状態で結合部材３３０によって結合された状態において、端子ピン基台部３１１の下側がコネクタ支持部４０１によって支えられ、その状態が結合部材３３０によって固定される。このため、コネクタ部３１０の構造が強固なものとなる。コネクタ端子カバー部３１２の内側には、図示しない相手側コネクタの抜き差しが行われ、その際にコネクタ部３１０に外的負荷が加わるが、上記の結合部材３３０による結合が行われていることで、この外的負荷に強い構造が得られる。また、結合部材３３０が端子ピン３２０および端子ピン３２０に絡げられたリード線を覆うことにより、外側からの応力による端子ピン３２０の破損や絡げて接続されたリード線の断線といった問題が生じ難い。

本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

本発明は、ＶＲ型レゾルバに利用することができる。

１００…ＶＲ型レゾルバのステータ、２００…ステータコア、２０１…突極、２０２…突極先端部、２０３…突極面、３００…第１のインシュレータ、３１０…コネクタ部、３１１…端子ピン基台部、３１１ａ…窪み部、３１１ｂ…基台側壁部、３１１ｃ…基台側壁部の上面、３１２…コネクタ端子カバー部、３１３…コネクタ端子カバー内部、３１４…コネクタ端子、３２０…端子ピン、３３０…結合部材、３３０ａ…屋根部、３３０ｂ…側壁部、３３０ｃ…側壁縁部、３３１…係合部、４００…第２のインシュレータ、４０１…コネクタ支持部、４０２…段差部（被係合部）、５００…ステータコイル。

Claims (3)

1. ロータと、
   複数の突極を備えたステータコアと、
   前記ステータコアを上下から挟む第１のインシュレータおよび第２のインシュレータと、
   前記第１のインシュレータおよび前記第２のインシュレータを介して前記ステータコアの前記複数の突極に巻回されたステータコイルと、
   前記第１のインシュレータと一体に成形され、前記ステータコイルのリード線接続用の端子ピンがインサートされた端子ピン基台部と、
   前記第２のインシュレータと一体に成形され、前記端子ピン基台部に接触する突出部と、
   前記端子ピン基台部を覆うと共に前記突出部に係合する係合部を有し、前記係合部が前記突出部に係合することで前記端子ピン基台部と前記突出部を結合させる結合部材と
   を備えることを特徴とするＶＲ型レゾルバ。
2. 前記結合部材が前記端子ピンを覆う部材として機能することを特徴とする請求項１に記載のＶＲ型レゾルバ。
3. ロータと、
   複数の突極を備えたステータコアと、
   前記ステータコアを上下から挟む第１のインシュレータおよび第２のインシュレータと、
   前記第１のインシュレータおよび前記第２のインシュレータを介して前記ステータコアの前記複数の突極に巻回されたステータコイルと、
   前記第１のインシュレータと一体に成形され、前記ステータコイルのリード線接続用の端子ピンがインサートされた端子ピン基台部と、
   前記第２のインシュレータと一体に成形され、前記端子ピン基台部に接触する突出部と、
   前記端子ピン基台部と前記突出部を結合させる結合部材と
   を備え、
   前記結合部材は、前記端子ピンの上部を覆う屋根部と、前記屋根部の両側面から前記突出部の方向に延在する側壁部と、前記側壁部の先端に設けられた係合部とを有し、
   前記突出部には、前記係合部と係合する段差構造が設けられ、
   前記係合部が前記段差構造に係合することで、前記端子ピン基台部が前記結合部材と前記突出部とに挟まれることを特徴とするＶＲ型レゾルバ。

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