JP2024053322A - レゾルバのロータおよびレゾルバ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータに回転軸を圧入した際の凸状部の不均一な変形を抑制することができるレゾルバのロータを提供する。【解決手段】略円形状の孔１２にモータのシャフト２０を圧入して、シャフト２０に固定されるレゾルバのロータ１０である。ロータ１０の外周面に、周方向に均等で径方向外側に突出する２個の凸状部１１を備え、ロータ１０の内周面１２に、凸状部１１の周方向略中央部に位置して孔１２の中心に向かって突出する凸部１３を設け、凸部１３の１８０°反対側の凸状部１１の周方向略中央部に位置して径方向外側に凹む凹部１５を備えた。【選択図】図２

Description

本発明は、レゾルバのロータに係り、特に、ロータへのモータのシャフトの固定構造の改良に関する。

従来、この種のレゾルバのロータとして、ロータの内孔の縁に中心に向けて突出する突起を設け、突起をシャフトの外周に形成したキー溝としての凹部と嵌合させてロータをシャフトに一体に固定する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載されたロータ１では、ロータ１の外周が２ケ所で凸状部となっている軸倍角が２倍角（２Ｘ）とされ、ロータ１の内孔１Ａの内径を形成する内径壁１Ａａには１個の突起３Ａが軸心Ｐ側へ突出して形成されている。

回転軸１０の外周には、キー溝としての軸凹部１１が形成されており、突起３Ａと軸凹部１１とが嵌合するように回転軸１０をロータ１の内孔１Ａに圧入すると、軸凹部１１の両側に形成された各角部１１ａ、１１ｂが入り込んで逃げることができるように、突起３Ａの両側に逃げ用凹部３Ａａ、３Ａｂが形成されている。

特開２００２－１７４５３５号公報

特許文献１では、ロータ１の内孔１Ａに回転軸１０を圧入して、回転軸１０にロータ１を固定すると、突起３Ａ周辺を除いた内周縁の全面での圧入によって内孔１Ａが非円形状となり、圧入時の応力が周方向で均一とならない。このため、ロータ１の外周面の２箇所の凸状部の箇所の変形が不均一となり、凸状部とステータ１００との間のエアーギャップが不均一となる。これが凸状部により生成される回転角度信号の波形歪みの原因となり、検出する角度精度に影響を及ぼす虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ロータに回転軸を圧入した際の凸状部の不均一な変形を抑制することができるレゾルバのロータを提供することを目的としている。

本発明は、略円形状の孔にモータのシャフトを圧入して、前記シャフトに固定されるレゾルバのロータであって、前記ロータの外周面に、周方向に均等で径方向外側に突出する複数の凸状部を備え、前記ロータの内周面に、前記凸状部の周方向略中央部に位置して前記孔の中心に向かって突出する凸部を設け、他の前記凸状部の周方向略中央部に位置して径方向外側に凹む凹部を有するレゾルバのロータである。

本発明によれば、ロータにシャフトを圧入した際の凸状部の不均一な変形を抑制することができる。

本発明の実施形態におけるロータを示す平面図である。 本発明の実施形態におけるレゾルバを示す平面図である。 図１の矢印IIIで示す部分の拡大図である。 図１の矢印IVで示す部分の拡大図である。 図２の矢印Ｖで示す部分の拡大図である。 図２の矢印VIで示す部分の拡大図である。 ロータにシャフトを圧入したときのロータの外径変形量を示すグラフである。

１．ロータの構成
図１は、バリアブルリラクタンス（ＶＲ）型レゾルバのロータ１０を示す図である。ロータ１０は、磁性鋼板（ケイ素鋼板、電磁鋼板）を所定の形状（例えば、略楕円状の形状）にプレス加工して形成されたコアを、所定枚数、軸方向に積層し、カシメや溶接等によって一体に構成している。なお、以下の説明においては、図１に示すロータ１０に上下方向の中心線を想定し、中心線の上側の部分の位置を０°、下側の部分の位置を１８０°とし、時計回りの方向で各位置を角度で示す。

ロータ１０は、軸倍角が２倍角（２Ｘ）で、その外周面には、例えば０°と１８０°の２ケ所に凸状部１１が形成されて略楕円状とされている。ロータ１０の中央には略円形状の孔１２が形成されている。なお、以下の説明においては、孔１２の中心を貫通する方向を軸方向、軸方向と直交する方向を径方向、軸方向を中心に回転する方向を周方向と称する。

孔１２の内周面には、凸状部１１の周方向中心に位置して孔１２の中心方向に突出し、軸方向に延在する凸部１３が形成されている。凸部１３の根元の両側には、それぞれ逃げ溝１４が形成されている。逃げ溝１４は、図３に示すように、ロータ１０の内周面１２ａの周方向と内周面１２ａよりも径方向外側に延在する一対の傾斜面１４ａ，１４ｂと、傾斜面１４ａ，１４ｂの端部に接続されて逃げ溝１４の底部を構成する円筒面１４ｃとからなっている。なお、逃げ溝１４の大きさは、凸部１３の強度が確保される大きさとされている。

孔１２において、凸部１３と１８０°で対向する位置の内周面１２ａには、径方向外側に凹む凹部１５が形成されている。この凹部１５は、平坦面とされ、内周面１２ａよりも径方向外側に位置している。凹部１５の両側には第２の凹部１６が形成されている。第２の凹部１６は、図４に示すように、ロータ１０の内周面１２ａの周方向と内周面１２ａよりも径方向外側に延在する傾斜面１６ａと、傾斜面１６ａの端部に接続されて第２の凹部１６の底部を構成する円筒面１６ｃとからなっている。第２の凹部１６は、周方向で９０°と２７０°の位置を結ぶ線に対して、逃げ溝１４と線対称となる。なお、凹部１５は、平坦面に代えて、内周面１２ａと同心状に形成した円弧状の曲面であってもよい。

２．レゾルバの製造方法
長尺状の電磁鋼板から孔１２を打ち抜く。この場合、孔１２の内周の０°の位置に凸部１３および逃げ溝１４を成形するとともに、孔１２の内周の１８０°の位置に凸部１３および逃げ溝１４と同じ形状を成形しておく。そして、次の工程で凸部１３の形状を打ち抜くことで第２の凹部１６を有する凹部１５が成形される。このような工程を経るのは、１回の打ち抜きで凹部１５および第２の凹部１６を成形すると、第２の凹部１６の円筒面１６ｃと凹部１５との境界部がだれて正確に成形できないからである。次いで、電磁鋼板から図１に示す形状のロータコア片を打ち抜く。打ち抜いたロータコア片を軸方向に所定枚数積層し、カシメや溶接等の手段により一体化してロータ１０とする。

次いで、ロータ１０の孔１２にモータ（図示略）のシャフト（回転軸）２０を圧入する。図５に示すように、シャフト２０の外周には断面矩形状のキー溝２１が形成されており、キー溝２１にロータ１０の凸部１３を嵌合させる。この状態でキー溝２１の角部は逃げ溝１４に収容され、キー溝２１の底部と凸部１３との間には隙間Ｔが形成されている。

また、図６に示すように、孔１２の内周の１８０°の位置の凹部１５とシャフト２０の外周面との間には隙間Ｓが形成されている。そして、ロータ１０は、レゾルバのステータ３０の内側に配置され、図２に示すレゾルバが完成される。シャフト２０が回転することでロータ１０の凸状部１１がステータ３０のティース（図示略）に巻回したコイルを横切り、回転角度信号が生成される。

３．効果
図７は、本実施形態のロータ１０と、凹部１５を有しない比較例のロータのそれぞれにシャフト２０を所定の締め代で圧入した際、ロータ１０の外径の変形量をコンピュータシミュレーションで求めたグラフである。比較例のロータでは、孔の内周の０°の位置にある凸部には、圧入時にシャフトと接触しないから変形が少なく、他の部分ではシャフト２０によって拡開されて変形が大きくなる。

図７に示すように、比較例のロータでは、凸部の位置の変形量に比べて、圧入箇所となる範囲（３０°～３３０°の範囲）の変形量が大きくなり、この範囲（３０°～３３０°）の範囲での変形量に大きな差は生じていない。そして、孔の内周の１８０°の位置での変形量も大きく、孔の内周の０°の位置での変形量に対して大きな差が生じている。このため、孔の内周の０°の位置の凸状部とステータとのエアーギャップと、孔の内周の１８０°の位置の凸状部とステータとのエアーギャップに大きな差が生じ、２つの凸状部で生成される回転角度信号の波形が異なり、角度精度に悪影響が出る。

これに対して、実施形態のロータ１０では、凹部１５はシャフト２０の外周と接触しないから、ロータ１０の外周面の２箇所の凸状部１１の部位での位置（０°と１８０°の位置）での変形量に大きな差が生じていない。これにより、孔１２の内周の０°の位置の凸状部とステータ３０とのエアーギャップと、孔１２の内周の１８０°の位置の凸状部とステータとのエアーギャップに大きな差が生じない。このため、この２箇所の凸状部１１で生成される回転角度信号の波形もほとんど同じ波形となる結果、比較例のようなロータで生じる角度精度への影響を抑制することができる。

特に、上記実施形態では、凸部１３と１８０°対向する位置に形成された凹部１５の両側に、第２の凹部１６を設け、第２の凹部１６は、周方向で９０°と２７０°の位置を結ぶ線に対して、逃げ溝１４と線対称となるから、第２の凹部１６と逃げ溝１４の形状が一致し、両者の変形量を同等とすることができ、孔１２の内周の０°と１８０°の位置での変形量の差を極めて少なくすることができる。

また、上記実施形態では、逃げ溝１４は内周面１２ａの周方向に延在し、かつ内周面１２ａよりも径方向外側に延在して形成されているから、シャフト２０に形成されたキー溝２１のエッジ（角部）のバリがどの方向に向いた場合であっても、逃げ溝１４の中に収容される。

さらに、上記実施形態では、逃げ溝１４をロータ１０の内周面１２ａの周方向と内周面１２ａよりも径方向外側に延在する一対の傾斜面１４ａ，１４ｂと、傾斜面１４ａ，１４ｂの端部に接続されて逃げ溝１４の底部を構成する円筒面１４ｃとから構成しているから、凸部１３がキー溝２１のエッジで押圧されたときに応力が円筒部１４ｃで分散され、応力集中が抑制される。

４．変更例
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように種々の変更が可能である。
ｉ）上記実施形態では、ロータ１０の軸倍角が２倍角（２Ｘ）で、その外周面には０°と１８０°の２ケ所に凸状部１１が形成されているが、ロータの軸倍角を３倍角（３Ｘ）として、その外周面の０°、１２０°、および２４０°の３ケ所に径方向外側に突出する凸状部を形成することができる。この場合、孔の内周面の０°の位置に凸部を設け、１２０°および２４０°の位置に凹部を設ける。同様に、軸倍角が４倍角（４Ｘ）や５倍角（５Ｘ）の場合にも本発明を適用することができる。

ii）ロータの外周の３箇所以上に凸状部を設ける場合において、凸部の根元の両側に逃げ溝を設け、凹部の両側に逃げ溝と同形同大の第２の凹部を設けることができる。

iii）上記実施形態では、凸部１３と１８０°対向する位置に形成された凹部１５の両側に、第２の凹部１６を設けているが、本発明の効果を得るためには第２の凹部１６は必ずしも必要ではない。

本発明は、ＶＲ型レゾルバのロータに利用することができる。

１０…ロータ、１１…凸状部、１２…孔、１２ａ…内周面、１３…凸部、１４…逃げ溝、１４ａ，１４ｂ…傾斜面、１４ｃ…円筒面、１５…凹部、１６…第２の凹部、１６ａ…傾斜面、１６ｃ…円筒面、２０…シャフト、２１…キー溝、３０…ステータ、Ｓ，Ｔ…隙間。

Claims (7)

1. 略円形状の孔にモータのシャフトを圧入して、前記シャフトに固定されるレゾルバのロータであって、
   前記ロータの外周面に、周方向に均等で径方向外側に突出する複数の凸状部を備え、
   前記ロータの内周面に、前記凸状部の周方向略中央部に位置して前記孔の中心に向かって突出する凸部を設け、他の前記凸状部の周方向略中央部に位置して径方向外側に凹む凹部を有するレゾルバのロータ。
2. 前記凸部の根元の両側に逃げ溝が形成され、該逃げ溝は前記内周面の周方向に延在し、かつ前記内周面よりも径方向外側に延在して形成されている請求項１に記載のレゾルバのロータ。
3. 前記逃げ溝は、前記ロータの内周面の周方向と内周面よりも径方向外側に延在する一対の傾斜面と、該傾斜面の端部に接続されて逃げ溝の底部を構成する円筒面とからなる請求項２に記載のレゾルバのロータ。
4. 前記凹部の両側に、第２の凹部を設け、該第２の凹部は、前記逃げ溝と同形同大である請求項２に記載のレゾルバのロータ。
5. 前記ロータの外周面の前記凸状部は２つである請求項１に記載のレゾルバのロータ。
6. 前記凸部と１８０°対向する位置に形成された凹部１５の両側に、第２の凹部を設け、第２の凹部は、周方向で９０°と２７０°の位置を結ぶ線に対して、逃げ溝と線対称となる請求項５に記載のレゾルバのロータ。
7. 外周にキー溝を有するモータのシャフトを前記キー溝に前記凸部を嵌合させて前記孔に圧入された請求項１乃至６のいずれかに記載のレゾルバのロータを、ステータの内側に配置したレゾルバ。
   

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