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公開番号2021110609
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210802
出願番号2020001894
出願日20200109
発明の名称レゾルバ
出願人ミネベアミツミ株式会社
代理人特許業務法人虎ノ門知的財産事務所
主分類G01D 5/20 20060101AFI20210705BHJP(測定;試験)
要約【課題】端子数が少なく接続作業が容易で、角度精度の低下の虞のない、冗長化されたレゾルバを提供する。
【解決手段】ロータコア3と、ステータコアと、第1系統の励磁巻線7A、第1系統の出力巻線7B,7C、第2系統の励磁巻線7D、および、第2系統の出力巻線7E,7Fとを備える。ロータコア3は、回転軸に固定される。ステータコアは、ロータコア3の周囲に配置される。第1系統の励磁巻線、第1系統の出力巻線、第2系統の励磁巻線、および、第2系統の出力巻線は、ステータコアの各ティースに巻回される。第1系統の励磁巻線と第2系統の励磁巻線とは並列接続され、第1系統の出力巻線と第2系統の出力巻線とは並列接続される。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項1】
回転軸に固定されるロータコアと、
前記ロータコアの周囲に配置されるステータコアと、
前記ステータコアの各ティースに巻回される、第1系統の励磁巻線、第1系統の出力巻線、第2系統の励磁巻線、および、第2系統の出力巻線と、
を備え、
前記第1系統の励磁巻線と前記第2系統の励磁巻線とは並列接続され、前記第1系統の出力巻線と前記第2系統の出力巻線とは並列接続される、
レゾルバ。
続きを表示(約 670 文字)【請求項2】
前記第1系統の出力巻線は、前記第1系統のcos相出力巻線と前記第1系統のsin相出力巻線とを有し、
前記第2系統の出力巻線は、前記第2系統のcos相出力巻線と前記第2系統のsin相出力巻線とを有する、
請求項1に記載のレゾルバ。
【請求項3】
前記各ティースにおいて、内側から、前記第1系統の励磁巻線、前記第2系統の励磁巻線、前記第1系統の出力巻線、前記第2系統の出力巻線の順に、前記ティースの径方向全長に渡って巻回される、
請求項2に記載のレゾルバ。
【請求項4】
前記第1系統の励磁巻線、前記第1系統の出力巻線、前記第2系統の励磁巻線、および、前記第2系統の出力巻線の端末が接続される端子ピンの接続部が軸方向の一方側に設けられる、
請求項1〜3のいずれか一つに記載のレゾルバ。
【請求項5】
前記第1系統の励磁巻線および前記第1系統の出力巻線の端末が接続される端子ピンの接続部が軸方向の一方側に設けられ、
前記第2系統の励磁巻線および前記第2系統の出力巻線の端末が接続される端子ピンの接続部が軸方向の他方側に設けられる、
請求項1〜3のいずれか一つに記載のレゾルバ。
【請求項6】
バリアブルリラクタンス型レゾルバである、
請求項1〜5のいずれか一つに記載のレゾルバ。
【請求項7】
インナーロータ型レゾルバである、
請求項1〜6のいずれか一つに記載のレゾルバ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、レゾルバに関する。
続きを表示(約 5,900 文字)【背景技術】
【0002】
モータの回転角度を検出する手段として、レゾルバが知られている。レゾルバの出力信号に応じてモータの動作に関連した各種の制御が行われるが、レゾルバの内部のコイルの断線等の故障により出力信号が正常な値を示さなくなると、その出力信号に基づいた制御が正常に行われなくなってしまうため、故障に対する冗長性が求められている。
【0003】
そのような冗長性は、制御を行う側で考慮される場合もあるが(例えば、レゾルバの出力信号が消失した場合には安全側に制御する等)、レゾルバ単体に対しても冗長性が求められている。例えば、一方の励磁巻線の導線が断線した場合でも、出力が損なわれることなく、正常に角度検出が可能となるレゾルバが開示されている(例えば、特許文献1等を参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2007−327868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、従来の冗長化されたレゾルバでは、例えば、1相励磁2相出力からなる第1組の励磁巻線および出力巻線と、1相励磁2相出力からなる第2組の励磁巻線および出力巻線とについて、それぞれの巻線の両端部が端子にそれぞれ接続されている。そのため、端子の数は合計で12本となり、外部との接続がコネクタ構造ではなく、リード線を用いる場合、リード線が12本必要となり、接続作業が煩雑になるという問題が生じる。
【0006】
また、従来の冗長化されたレゾルバでは、例えば、出力巻線であるcos出力巻線とsin出力巻線とは、それぞれ1つ飛びにティースに巻回されていた。そのため、ステータコアが小形化し、ティースの数が減少した場合、cos出力巻線とsin出力巻線とが巻回されている箇所が少ないため、出力電圧から変換される角度精度が低下する虞もあった。
【0007】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、端子数が少なく接続作業が容易で、角度精度の低下の虞のない、冗長化された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】
【0008】
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レゾルバは、ロータコアと、ステータコアと、第1系統の励磁巻線、第1系統の出力巻線、第2系統の励磁巻線、および、第2系統の出力巻線とを備える。前記ロータコアは、回転軸に固定される。前記ステータコアは、前記ロータコアの周囲に配置される。前記第1系統の励磁巻線、前記第1系統の出力巻線、前記第2系統の励磁巻線、および、前記第2系統の出力巻線は、前記ステータコアの各ティースに巻回される。前記第1系統の励磁巻線と前記第2系統の励磁巻線とは並列接続され、前記第1系統の出力巻線と前記第2系統の出力巻線とは並列接続される。
【0009】
本発明の一態様に係るレゾルバは、端子数が少なく接続作業が容易で、角度精度の低下の虞のない、冗長化されたレゾルバを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1は、一実施形態にかかるレゾルバの例を示す平面図である。
図2は、ステータの斜視図である。
図3は、ステータの平面図である。
図4は、ティースの部分的な断面図である。
図5は、レゾルバの配線図である。
図6は、ステータの断面図である。
図7は、端子ピンに変更が加えられたステータの断面図である。
図8は、比較例のレゾルバを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、実施形態に係るレゾルバについて図面を参照して説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面における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。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。また、1つの実施形態や変形例に記載された内容は、原則として他の実施形態や変形例にも同様に適用される。
【0012】
図1は、一実施形態にかかるレゾルバ1の例を示す平面図である。図2は、ステータ4の斜視図であり、便宜上、ステータ巻線の端末は図示が省略されている。図3は、ステータ4の平面図である。
【0013】
図1〜図3において、レゾルバ1は、VR(バリアブルリラクタンス)型レゾルバであり、ステータ4の内側にロータ(ロータコア3)が配置されたインナーロータ型レゾルバである。
【0014】
ロータコア3は、図示しない電動機(モータ)のシャフト(回転軸)2に固定されている。ロータコア3の外周面は、径方向外側に凹凸した非円形の形状となっている。図1では、ロータコア3として、2箇所の凸部を有した軸倍角が2Xの場合を示している。ロータコア3は、ケイ素鋼板などの軟磁性材からなるプレートからプレス加工により製作された複数のコア片が軸方向に所定枚数積層されることで構成されている。
【0015】
ステータコア5は、環状のコアバックから径方向内側に突出する複数(図では10本)のティース5aを有している。ステータコア5は、ロータコア3と同様に、ケイ素鋼板などの軟磁性材からなるプレートからプレス加工により製作された複数のコア片が軸方向に所定枚数積層されることで構成されている。
【0016】
ステータコア5のティース5aを覆うインシュレータ6の巻芯部には、ステータ巻線7が巻回されている。インシュレータ6のティース5aの先端側にはフランジ6aが設けられている。また、インシュレータ6の軸方向端面のティース5a間には渡り線用突起6bが設けられている。インシュレータ6は、ステータコア5がインサートされた状態で、樹脂の射出成形等によってステータコア5に一体成形されている。なお、インシュレータ6は、ステータコア5の軸方向両側からそれぞれ第1のインシュレータと第2のインシュレータとが嵌め込まれて形成されるものであっても勿論良い。
【0017】
ステータ巻線7は、励磁巻線と出力巻線とからなっている。励磁巻線には外部から正弦波の励磁信号(励磁電圧)が供給される。出力巻線(検出巻線)は、ロータコア3の回転に伴ってsin相の出力電圧を出力するsin相出力巻線と、sin相と90度位相が異なったcos相の出力電圧を出力するcos相出力巻線とから構成されている。
【0018】
ステータコア5の径方向外側には複数(図では6本)の端子ピン9を備えた端子台8が備えられている。端子台8は、インシュレータ6の成形時に一体成形にて形成される。その際、端子ピン9はインサートされて端子台8に設置される。
【0019】
端子ピン9は略L字形状を有しており、一方端側は角形ピンで、他方端側は平面形状を有している。ステータ巻線7の端末は、端子台8に配置された端子ピン9の一方端の角形ピンからなる絡げ部9aに絡げ接続され、例えば、TIG(Tungsten Inert Gas)溶接にて電気的に接続される。端子ピン9の他方端の平面形状を有するリード線接合部9bには、外部と電気的に接続するためのリード線(不図示)が接続される。
【0020】
リード線(不図示)の接続は、端子台8に形成されたリード線収容溝8a(図2)の中にリード線の先端側を配置し、リード線の芯線を端子ピン9の平面形状を有するリード線接合部9bの上に載置し、例えば、抵抗溶接によって電気的に接続する。なお、端子台8にコネクタハウジングを一体成形にて形成し、端子ピン9の他方端側をコネクタハウジング内に突出させ、端子ピン9の他方端側をコネクタピンとして用いるようにした構成であってもよい。
【0021】
ステータ巻線7は、第1系統の励磁巻線と、第1系統の出力巻線と、第2系統の励磁巻線と、第2系統の出力巻線とを備えている。また、第1系統の出力巻線は、第1系統のcos相出力巻線と第1系統のsin相出力巻線とを有し、第2系統の出力巻線は、第2系統のcos相出力巻線と第2系統のsin相出力巻線とを有している。すなわち、励磁巻線および2種類の出力巻線の全ての巻線が2つずつ用意されている。このため、一方の巻線に断線などが生じても、他方の巻線によって出力信号を得ることができ、冗長性を備えたレゾルバとなっている。
【0022】
次に、ステータ巻線7の巻線構造について、図4に基づいて説明する。図4は、ステータコア5のティース5aの部分的な断面図である。インシュレータ6を介してステータコア5の各ティース5aにステータ巻線7が巻回されている。
【0023】
まず、第1系統の励磁巻線7Aが、全てのティース5aに巻線方向が交互に逆になるように連続して巻回され、第1系統の励磁巻線7Aの端末はインシュレータ6に一体に形成された渡り線用突起6b(図1〜図3)の外周面に密着されて引き廻されて、所定の端子ピン9に絡げ接続される。
【0024】
次に、第1系統の励磁巻線7Aの上に、第2系統の励磁巻線7Dが、第1系統の励磁巻線7Aと同様に連続して巻回され、第2系統の励磁巻線7Dの端末は渡り線用突起6b(図1〜図3)の外周面に密着されて引き廻されて、第1系統の励磁巻線7Aの端末と同じ端子ピン9に絡げ接続される。第1系統の励磁巻線7Aと第2系統の励磁巻線7Dとは、同じ巻線抵抗となるように巻回される(実質、同じ巻数になっている)。
【0025】
次に、第2系統の励磁巻線7Dの上に、第1系統のcos相出力巻線7Bと第1系統のsin相出力巻線7Cとが、全てのティース5aに巻回される。まず、第1系統のcos相出力巻線7Bが全てのティース5aに連続して巻回され、第1系統のcos相出力巻線7Bの端末は渡り線用突起6b(図1〜図3)の外周面に密着されて引き廻されて、所定の端子ピン9に絡げ接続される。この時、第1系統のcos相出力巻線7Bの出力電圧が正弦波状になるように、各ティース5aに巻回される巻線の巻数が調整される。
【0026】
第1系統のcos相出力巻線7Bが巻回された後、第1系統のsin相出力巻線7Cが、第1系統のcos相出力巻線7Bの出力電圧との位相が90度ずれ、出力電圧が正弦波状になるように、各ティース5aに巻回される巻線の巻数が調整され、第1系統のcos相出力巻線7Bの上に連続して巻回される。そして、第1系統のsin相出力巻線7Cの端末は渡り線用突起6b(図1〜図3)の外周面に密着されて引き廻されて、所定の端子ピン9に絡げ接続される。
【0027】
次に、第1系統のsin相出力巻線7Cの上に、第2系統のcos相出力巻線7Eと第2系統のsin相出力巻線7Fとが巻回される。まず、第2系統のcos相出力巻線7Eが全てのティース5aに連続して巻回され、第2系統のcos相出力巻線7Eの端末は渡り線用突起6b(図1〜図3)の外周面に密着されて引き廻されて、第1系統のcos相出力巻線7Bの端末と同じ端子ピン9に絡げ接続される。この時、第2系統のcos相出力巻線7Eの出力電圧が正弦波状になるように、各ティース5aに巻回される巻線の巻数が調整され、第1系統のcos相出力巻線7Bと同じティース5aに巻回される。
【0028】
第2系統のcos相出力巻線7Eが巻回された後、第2系統のsin相出力巻線7Fが、第2系統のcos相出力巻線7Eの出力電圧との位相が90°ずれ、出力電圧が正弦波状になるように、各ティース5aに巻回される巻線の巻数が調整され、第2系統のcos相出力巻線7Eの上に、第1系統のsin相出力巻線7Cと同じティース5aに連続して巻回される。そして、第2系統のsin相出力巻線7Fの端末は渡り線用突起6b(図1〜図3)の外周面に密着されて引き廻されて、第1系統のsin相出力巻線7Cの端末と同じ端子ピン9に絡げ接続される。第1系統の出力巻線(第1系統のcos相出力巻線7B、第1系統のsin相出力巻線7C)と第2系統の出力巻線(第2系統のcos相出力巻線7E、第2系統のsin相出力巻線7F)は、同じ巻線抵抗となるように巻回される(実質、同じ巻数になっている)。
【0029】
図5は、レゾルバ1の配線図である。図5において、レゾルバ1の配線としては、第1系統の励磁巻線7Aの端末と第2系統の励磁巻線7Dの端末とが、同じ端子ピン9A、9Bに絡げ接続されており、第1系統の励磁巻線7Aと第2系統の励磁巻線7Dとは並列接続となっている。また、第1系統のcos相出力巻線7Bの端末と第2系統のcos相出力巻線7Eの端末とは、同じ端子ピン9C、9Dに絡げ接続されており、第1系統のcos相出力巻線7Bと第2系統のcos相出力巻線7Eとは並列接続となっている。また、第1系統のsin相出力巻線7Cの端末と第2系統のsin相出力巻線7Fの端末とは、同じ端子ピン9E、9Fに絡げ接続されており、第1系統のsin相出力巻線7Cと第2系統のsin相出力巻線7Fとは並列接続となっている。
【0030】
図5において、図示しない励磁回路によって、第1系統の励磁巻線7Aの端末と第2系統の励磁巻線7Dの端末が絡げ接続された端子ピン9A、9Bを介して、第1系統の励磁巻線7Aと第2系統の励磁巻線7Dとに1つの励磁回路から同じ周波数の励磁電圧が印加される。このため、第1系統の励磁巻線7Aと第2系統の励磁巻線7Dとには同じ励磁電圧が印加されるため、第1系統のcos相出力巻線7Bと第2系統のcos相出力巻線7Eとの間には実質、同じ電圧が出力される。第1系統のsin相出力巻線7Cと第2系統のsin相出力巻線7Fとの間についても同様である。
(【0031】以降は省略されています)

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