レゾルバ及びレゾルバ付き転がり軸受装置
【課題】レゾルバの大型化等やコンピュータによる計算負荷の増大を招くことなく、回転角度の誤差（角度誤差）を低減し、検出精度を高めることができるレゾルバを提供する。
【解決手段】励磁用及び出力用のコイルが設けられた環状のレゾルバステータ１２と、回転軸１１に取り付けられて前記レゾルバステータ１２の径方向内方に配置され、当該レゾルバステータ１２の内周面との径方向のギャップが周方向で変化する外周面を有しているレゾルバロータ１３と、を備えているレゾルバ１０であって、前記レゾルバステータ１２の内周面とレゾルバロータ１３の外周面との間の最小のギャップをδ１、最大のギャップをδ２としたとき、δ１に対するδ２の比率が、６．０≦（δ２／δ１）≦９．０に設定されている。
【解決手段】励磁用及び出力用のコイルが設けられた環状のレゾルバステータ１２と、回転軸１１に取り付けられて前記レゾルバステータ１２の径方向内方に配置され、当該レゾルバステータ１２の内周面との径方向のギャップが周方向で変化する外周面を有しているレゾルバロータ１３と、を備えているレゾルバ１０であって、前記レゾルバステータ１２の内周面とレゾルバロータ１３の外周面との間の最小のギャップをδ１、最大のギャップをδ２としたとき、δ１に対するδ２の比率が、６．０≦（δ２／δ１）≦９．０に設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ等に設けられた回転軸の回転角度（回転位置）を検出するために用いられるレゾルバ及びレゾルバ付き転がり軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レゾルバは、回転軸の回転角度（回転位置）を検出するために用いられる角度検出装置の一つであり、レゾルバステータとレゾルバロータとを備えている（例えば、特許文献１，２参照）。レゾルバステータは、円環状に形成されると共に、その内周面に励磁用及び出力用コイルを巻回した複数のティース部が周方向に間隔をあけて設けられている。また、レゾルバロータは、レゾルバステータの径方向内側にギャップ（隙間）をあけた状態で配置され、回転軸に一体回転可能に取り付けられている。レゾルバステータとレゾルバロータとの間のギャップは周方向に所定の周期で変化しており、レゾルバは、そのギャップの変化に伴う出力用コイルの出力変化によって、回転軸の回転角度を検出するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３６７１４号公報
【特許文献２】特開２００９−８５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたレゾルバは、レゾルバロータ及びレゾルバステータがそれぞれ個別の部品とされており、さらに、回転軸を回転自在に支持する転がり軸受もレゾルバステータやレゾルバロータとは個別の部品とされ、これらはモータ等のハウジングや回転軸に対してそれぞれ個別に取り付けられる。そのため、レゾルバ及び転がり軸受を構成する各部品の軸心合わせ等の組み付け精度を高めるのが困難となっていた。各部品の組み付け精度にばらつきがあると、検出された回転角度の誤差（角度誤差）が大きくなり、検出精度の低下を招く。
【０００５】
上記のような角度誤差を小さくするため、従来、コイルの数を増加させたり各コイルの巻数を増加させたりすることが行われていた。しかし、この方法では、レゾルバの大型化や高重量化を招き、製造コストが増大する原因となる。
また、特許文献２に記載されたレゾルバは、角度誤差を小さくするために、リアルタイムで取得した補正パラメータを用いて検出データを補正する処理を行っている。このような補正処理を行うことによってある程度角度誤差を小さくすることができるものの、コンピュータによる計算負荷が大きくなるという欠点がある。
【０００６】
本発明は、レゾルバの大型化等やコンピュータによる計算負荷の増大を招くことなく、回転角度の誤差（角度誤差）を低減し、検出精度を高めることができるレゾルバ及びレゾルバ付き転がり軸受装置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】
【０００７】
本発明は、励磁用及び出力用のコイルが設けられた環状のレゾルバステータと、回転軸に取り付けられて前記レゾルバステータの径方向内方に配置され、当該レゾルバステータの内周面との間の径方向のギャップが周方向に変化する外周面を有しているレゾルバロータと、を備えているレゾルバであって、前記レゾルバステータの内周面と前記レゾルバロータの外周面との間の最小のギャップをδ１、最大のギャップをδ２としたとき、δ１に対するδ２の比率（δ２/δ１）が、６．０≦δ２／δ１≦９．０ に設定されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の発明者は、レゾルバの角度誤差を小さくするためには、レゾルバステータの内周面とレゾルバロータの外周面との最小ギャップδ１に対する最大ギャップδ２の比率を考慮することが有効であることを知見した。すなわち、最小ギャップδ１に対する最大ギャップδ２の比率を大きくすることによって出力信号の振幅を大きくし、角度誤差を小さくすることが可能であることを見出した。従来、最小ギャップδ１に対する最大ギャップδ２の比率は、δ２/δ１＝４．０程度であったが、本発明では６．０≦δ２／δ１≦９．０とし、従来よりも当該比率を大きくしている。これにより、レゾルバの大型化や高重量化、計算負荷の増大を招くことなく、効率的に角度誤差を低減することができる。
【０００９】
前記最小のギャップδ１は、０．２（ｍｍ）≦δ１≦０．８（ｍｍ）に設定されていることが好ましい。
従来、レゾルバステータの内周面とレゾルバロータの外周面との間の最小ギャップδ１は、通常１ｍｍ以上であったが、本発明では、δ１＝０．２ｍｍ〜０．８ｍｍとした。このように最小ギャップδ１をより小さくすることによって出力信号をより大きくすることができる。また、最小ギャップδ１をより小さくすることによって、最小ギャップδ１に対する最大ギャップδ２の比率を容易に大きくすることができる。つまり、最小ギャップδ１が大きいと、上記比率を維持するためには最大ギャップδ２をも大きくしなければならないが、この最大ギャップδ２を大きくするためには、レゾルバロータの最小外径を小さくする必要がある。しかし、レゾルバロータの最小外径は、回転軸の外径寸法よりも小さくすることができず、当該外径寸法によって制限されてしまう。したがって、本発明のように最小ギャップδ１を上記のごとく設定することによって、回転軸の外径寸法に制限されることなく最小ギャップδ１に対する最大ギャップδ２の比率を適切に設定することができる。
【００１０】
また、レゾルバステータとレゾルバロータとに軸心のズレがあると、上記のように最小ギャップδ１を小さい寸法に設定するのが非常に困難となる。
そこで、本発明においては、上記のレゾルバと、内輪、外輪、及びこれらの間に転動可能に配置された転動体を有しかつ回転軸を回転自在に支持する転がり軸受と、前記レゾルバステータと前記転がり軸受の外輪とが取り付けられるケース部材と、を備え、前記レゾルバステータ及び前記転がり軸受が、前記ケース部材によって１ユニットとして組み立てられているレゾルバ付きの転がり軸受装置を提供する。
このように、レゾルバステータと転がり軸受とが１ユニットとして組み立てられると、これらの軸心合わせを組立段階で精度よく行うことができ、転がり軸受に組み付けられる回転軸や、この回転軸に取り付けられるレゾルバロータと、レゾルバステータとの組み付け精度も高めることができる。
また、レゾルバステータ及び転がり軸受が１ユニットとして組み立てられることによって、レゾルバステータ及び転がり軸受の取り扱いやハウジング及び回転軸に対する組み付け作業も容易に行うことができる。
【００１１】
前記ケース部材は、前記レゾルバステータの外周面が嵌合される内周面を有する筒形状の嵌合部と、前記嵌合部とは異なる径の筒形状に形成され、かつその内周面に対して前記転がり軸受の外輪の外周面が嵌合される外輪取付部と、を備えており、
前記外輪取付部と前記嵌合部との間には径方向に沿った円板部が設けられていることが好ましい。
【００１２】
このように、嵌合部と外輪取付部との間に円板部を設けることによって、例えば、外輪取付部に外輪を嵌合させることによって生じた外輪取付部の歪み等が嵌合部に及ぶことはほとんど無く、当該嵌合部とレゾルバステータとの嵌合を適切に行うことができる。その結果、レゾルバステータの内周面とレゾルバロータの外周面とのギャップが狂ってしまうのを防止することができる。
【００１３】
前記外輪取付部、前記嵌合部、及び前記円板部が、板材の塑性加工によって一体に形成されていることが好ましい。
これによってケース部材を容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のレゾルバ及びレゾルバ付き転がり軸受装置によれば、レゾルバの大型化、高重量化やコンピュータによる計算負荷の増大を招くことなく、回転角度の誤差（角度誤差）を低減し、検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るレゾルバを示す側面断面図である。
【図２】レゾルバの一部を示す正面図である。
【図３】レゾルバの一部を示す側面図である。
【図４】ケース部材の斜視図である。
【図５】レゾルバステータ及びレゾルバロータを示す正面図である。
【図６】レゾルバステータの一部を拡大して示す正面図である。
【図７】出力用コイルの出力波形（ＳＩＮ波）を概略的に示すグラフである。
【図８】出力用コイルの出力波形（ＣＯＳ波）を概略的に示すグラフである。
【図９】実施例及び従来例の角度誤差を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るレゾルバを示す側面断面図である。
本実施形態のレゾルバ１０は、例えば、ハイブリッド自動車に使用されるモータジェネレータの回転軸１１の回転角度（回転位置）を検出するために用いられるものであり、レゾルバステータ１２と、レゾルバロータ１３とを備えている。さらに、本実施形態のレゾルバ１０は、回転軸１１を回転自在に支持するための転がり軸受１４とともにレゾルバ付き転がり軸受装置を構成しており、レゾルバステータ１２及び転がり軸受１４がケース部材１５を介して１ユニットとして一体的に組み立てられている。
【００１７】
図１に示されるように、転がり軸受１４は、内輪軌道１８を有する内輪１９と、この内輪１９の径方向外側に同心状に配置され、外輪軌道２０を有する外輪２１と、内輪軌道１８及び外輪軌道２０の間に転動可能に配置された複数の転動体２２とを備えている。本実施形態の転がり軸受１４は、転動体２２としての玉を備えた玉軸受とされている。また、転がり軸受１４の外輪２１はケース部材１５に固定され、内輪１９は回転軸１１に固定されている。
【００１８】
図２は、レゾルバ１０の一部（レゾルバロータ１３を除く一部）を示す正面図、図３は、レゾルバ１０の一部（同上）を示す側面図である。また、図４は、ケース部材１５の斜視図である。
図１〜図４に示されるように、ケース部材１５は、転がり軸受１４の外輪２１が取り付けられる外輪取付部２４と、レゾルバステータ１２が取り付けられる嵌合部２５とを備えている。外輪取付部２４は、円筒形状に形成されており、その内周面に外輪２１の外周面が圧入により嵌合・固定される。また、嵌合部２５も円筒形状に形成されており、レゾルバステータ１２の外周面が圧入により嵌合・固定される。
【００１９】
外輪取付部２４は嵌合部２５よりも小径に形成されており、外輪取付部２４と嵌合部２５との間には径方向に沿って配置される円板部２７が形成されている。また、外輪取付部２４の軸方向一端部（軸方向に関して嵌合部２５とは反対側の端部（図１における外輪取付部２４の右端部））には、径方向内方へ屈曲する内鍔部２８が形成されている。
【００２０】
嵌合部２５の軸方向他端部（軸方向に関して外輪取付部２４とは反対側の端部（図１における嵌合部２５の左端部））には、径方向外方へ屈曲する外鍔部２９が形成されている。そして、外輪取付部２４、嵌合部２５、円板部２７、内鍔部２８、及び外鍔部２９は、金属製の板材に対してプレス加工（絞り加工）等の塑性加工を施すことによって一体成形されている。
【００２１】
内鍔部２８は、外輪取付部２４に嵌合された外輪２１の軸方向の位置を規制する規制部として機能している。また、外鍔部２９は、後述するコネクタ部５１（図２参照）の位置を除いて概ね嵌合部２５の全周に形成されており、嵌合部２５を外周側から補強するリブとしての機能を有している。この外鍔部２９によって、嵌合部２５に嵌合されるレゾルバステータの圧入荷重を確保することができる。また、外鍔部２９が形成されることによって、プレス加工によって成型されるケース部材１５の寸法精度、特に嵌合部２５の寸法精度を高めることが可能となっている。また、ケース部材１５を構成する外輪取付部２４、嵌合部２５、円板部２７、内鍔部２８、及び外鍔部２９がプレス加工により一体成形されることによって、ケース部材１５を容易に製造することができる。
【００２２】
外鍔部２９には、さらに径方向外側に延びるフランジ部３１が周方向に一定の間隔をあけて複数（図示例では３個）形成されている。このフランジ部３１には、軸心Ｏを中心とする円弧状の長孔３２が形成されている。
図１に示されるように、ケース部材１５は、固定リング３４を介してモータジェネレータ等のハウジング３５に取り付けられる。固定リング３４は、図２に示されるように、周方向に一定の間隔をあけて複数（図示例では３個）のボス部３６を有しており、このボス部３６には雌ネジ孔３７が形成されている。そして、ケース部材１５の外鍔部２９及びフランジ部３１に固定リング３４を重ね合わせ、ハウジング３５及び長孔３２に挿入されたボルト３８を雌ネジ孔３７に螺合することによって、ケース部材１５がハウジング３５に取り付けられる。また、長孔３２の範囲内でケース部材１５の周方向の位置を調整（ゼロ点調整）することができる。
【００２３】
図１に示されるように、回転軸１１には取付部１６が一体に形成されている。取付部１６は、回転軸１１の外周面の一部を径方向外方に突出させることによって構成されている。この取付部１６の軸方向一端部には、内輪１９が圧入嵌合される内輪取付部１６ａが形成されており、取付部１６の軸方向中途部には、レゾルバロータ１３が固定されている。なお、この取付部１６は、回転軸１１とは別体の部品として構成されていてもよい。この場合、取付部１６を金属材料や合成樹脂材料等によって円筒形状に形成し、回転軸１１の外周面に嵌合することによって一体回転可能に設けてもよい。
【００２４】
図５は、レゾルバステータ１２及びレゾルバロータ１３を示す正面図、図６は、レゾルバステータ１２の一部を拡大して示す正面図である。レゾルバステータ１２は環状に形成されており、ステータコア４２と、コイル４３と、インシュレータ４４とを備えている。ステータコア４２は、単層又は複数層の珪素鋼板等の磁性材料から形成されており、円環状の環状部４５と、この環状部４５の内周面から径方向内方へ向けて突出する複数（図示例では８個）のティース部４６とを一体に備えている。複数のティース部４６は周方向に一定の間隔をあけて形成されている。また、各ティース部４６は、図６に示されるように基部４６ａと先端部４６ｂとからなり、基部４６ａは先端部４６ｂよりも周方向の幅が小さく、先端部４６ｂは基部４６ａから周方向両側へ大きく拡がった形状に形成されている。そして、このティース部４６の基部４６ａに対して励磁用及び出力用のコイル４３が巻き付けられる。
【００２５】
図５に示されるように、インシュレータ４４は、合成樹脂等の絶縁材料によって環状に形成されている。また、インシュレータ４４は、図１に示されるように、ステータコア４２の軸方向両側の面にそれぞれ配置されている。そして、図６に示されるように、インシュレータ４４は、ステータコア４２のティース部４６を被覆する被覆部４８を有しており、当該被覆部４８はティース部４６をコイル４３から絶縁している。
【００２６】
インシュレータ４４の被覆部４８は、径方向に一対の壁部５０ａ，５０ｂを有しており、この一対の壁部５０ａ，５０ｂの間にコイル４３が巻き付けられている。ステータコア４２の軸方向の一方面に配置されたインシュレータ４４には、コイル４３を接続させる端子を備えたコネクタ部５１が形成されている（図５参照）。また、当該インシュレータ４４の軸方向端部には、コイル４３を軸方向外側から覆う環状のカバー部材５２が取り付けられている（図１〜３参照）。
【００２７】
図５に示されるように、レゾルバロータ１３は、軸倍角に応じた形状に形成されている。本実施形態では、軸倍角が２Ｘのレゾルバロータが使用されており、レゾルバロータ１３の外周面は、正面視（軸方向視）で略楕円形状に形成され、レゾルバステータ１２のティース部４６に対してギャップ（隙間）δ１，δ２をあけて対向している。
【００２８】
回転軸１１が回転すると、レゾルバロータ１３も一体的に回転し、レゾルバステータ１２の各ティース部４６とレゾルバロータ１３とのギャップの大きさが変化する。そして、レゾルバステータ１２の励磁用のコイル４３に交流電流を流しておくと、出力用のコイル４３には、そのギャップの大きさの変化に応じた出力電圧が発生する。出力用のコイル４３は、ＳＩＮ波出力用のコイルとＣＯＳ波出力用のコイルとからなり、これらは複数のティース部４６に対して周方向に交互に設けられる。そして、ＳＩＮ波出力用のコイルとＣＯＳ波出力用のコイルとの出力電圧の振幅変化は９０°位相がずれており、この出力電圧を信号処理することによって回転軸１１の回転角度を検出することができる。本実施形態では、レゾルバロータ１３の軸倍角が２Ｘとされているので、レゾルバロータ１３の１回転で２周期の電圧が出力される。
【００２９】
なお、本実施形態では、各ティース部４６に巻き付けられる励磁用コイルの巻数が１０〜３５ターン（より好ましくは２５ターン）とされ、出力用コイルの巻数が２０〜１２０ターン（より好ましくは８０ターン）とされており、従来公知のレゾルバと比較して巻数が少なくなっている。
【００３０】
図５に示されるように、本実施形態（実施例）では、レゾルバロータ１３の外周面とレゾルバステータ１２のティース部４６との間の最も小さいギャップδ１、すなわち、レゾルバロータ１３の長径部分とティース部４６との間のギャップδ１と、最も大きいギャップδ２、すなわち、レゾルバロータ１３の短径部分とティース部４６との間のギャップδ２とは、以下の比率（δ２／δ１）に設定されている。
６．０≦δ２／δ１≦９．０
【００３１】
また、当該比率（以下、「ギャップ比」ともいう）は、より好ましくは、δ２／δ１＝８．０に設定される。
最小ギャップδ１は、０．２ｍｍ≦δ１≦０．８ｍｍの範囲、より好ましくは、δ１＝０．５ｍｍに設定される。以下、この最小ギャップδ１と最大ギャップδ２の関係について詳細に説明する。
【００３２】
従来のレゾルバは、最小キャップδ１と最大ギャップδ２のギャップ比が、δ２／δ１＝４．０程度であり、尚かつ最小ギャップδ１は、１．０ｍｍ以上とされていた。したがって、本実施形態では、従来と比べて最小ギャップδ１が小さくなり、最小ギャップδ１に対する最大ギャップδ２のギャップ比が大きくなっている。
【００３３】
図７及び図８は、出力用コイルの出力電圧の波形（ＳＩＮ波、ＣＯＳ波）を概略的に示すグラフである。図７及び図８において、実施例においては、従来例よりも出力電圧の最大値が大きくなると共に、出力電圧の振幅が大きくなっていることが分かる。すなわち、最小ギャップδ１を従来よりも小さくすることで出力電圧を大きくすることができ、ギャップ比（δ２／δ１）を従来よりも大きくすることで、出力電圧の振幅を従来よりも大きくすることができる。
【００３４】
出力電圧の振幅を大きくすると、Ｓ／Ｎ比が高くなり、安定した出力を得ることが可能となる。すなわち、出力電圧に一定の誤差（ノイズ）が含まれるとすると、出力電圧の振幅が大きくなるほど当該出力電圧に占める誤差の割合が小さくなるので、Ｓ／Ｎ比を高くすることができる。
【００３５】
また、出力電圧の振幅を大きくすると、回転角度の誤差（角度誤差）を小さくすることが可能となっている。この点について、以下に数式を用いて詳細に説明する。
レゾルバステータ１２のティース部４６に巻回されている励磁用コイルに励磁電圧ＶＥＸを印加した場合に、ＳＩＮ波出力用のコイルとＣＯＳ波出力用のコイルとにそれぞれ電圧Ｖ１，Ｖ２が誘起されるとすると、この電圧Ｖ１，Ｖ２はそれぞれ次の式（１）及び（２）で表すことができる。
【００３６】
【数１】
【００３７】
【数２】
【００３８】
ここで、θは、レゾルバロータ１３の回転角度（回転位置）、Ｋは、出力用コイルの変圧比を表す。
また、回転角度θは、式（１）及び（２）に基づいて、式（３）のように表すことができる。
【００３９】
【数３】
【００４０】
ここで、ｔａｎ−１の主値は−９０°〜＋９０°とし、ＶＥＸとＶ１とが同じ符号のときに、θ０＝０°となり、ＶＥＸとＶ１とが異符号のとき、θ０＝１８０°となる。
レゾルバ１０の構成要素に何らかのバラツキがあると、回転角度θは誤差を含むおそれがある。例えば、レゾルバ１０に偏心が生じた場合、すなわちレゾルバステータ１２とレゾルバロータ１３との軸心にズレが生じると、ＳＩＮ波出力用のコイルとＣＯＳ波出力用のコイルの変圧比Ｋに振れが生じ、よって、Ｖ１／Ｖ２はｔａｎθと一致しなくなる。また、検出回路の電気的特性のバラツキや、回路を構成する素子にバラツキがあると、Ｖ１，Ｖ２に直流分が加わり、オフセットが生じる。
【００４１】
変圧比Ｋに基づく誤差をβとし、電圧Ｖ１，Ｖ２に基づく誤差をα１，α２とすると、レゾルバ１０から検出される誤差を含む回転角度θｅは、式（４）のようにモデル化することができる。ここで、θは、誤差を含まない真の回転角度を示す。
【００４２】
【数４】
【００４３】
前述の通り、本実施形態（実施例）では、レゾルバステータ１２とレゾルバロータ１３とのギャップに関して、最小ギャップδ１を従来よりも小さくするとともに、最小ギャップδ１に対する最大ギャップδ２の比率（ギャップ比）を従来よりも大きくすることによって、出力電圧の振幅を従来よりも大きくしている。ここで、実施例の出力電圧の振幅と従来例の出力電圧の振幅との比率をＣとしたとき（Ｃ＝（実施例の出力電圧の振幅）／（従来の出力電圧の振幅）＞１）、式（４）で表される従来例に対して、実施例では、誤差を含む回転角度θｅが次の式（５）のように表される。
【００４４】
【数５】
【００４５】
式（４）と式（５）とを比較すると、従来例では、出力電圧Ｖ１，Ｖ２についての誤差がα１，α２であったのに対して、実施例では、同誤差が（α１／Ｃ），（α２／Ｃ）となっている。Ｃ＞１であることから、α１＞（α１／Ｃ）、α２＞（α２／Ｃ）となり、従来例に比べて実施例の方が回転角度θｅに含まれる誤差（角度誤差）が小さくなることが解る。
【００４６】
上記実施形態においては、レゾルバステータ１２及び転がり軸受１４がケース部材１５によって一体化（１ユニット化）されているので、レゾルバステータ１２と転がり軸受１４との軸心合わせを正確に行うことができ、この転がり軸受１４に組み付けられる回転軸１１やこの回転軸１１に取り付けられるレゾルバロータ１３と、レゾルバステータ１２との組み付け精度も高めることができる。そのため、レゾルバステータ１２のティース部４６と、レゾルバロータ１３の外周面とのギャップδ１，δ２を正確に設定することができ、特に、最小ギャップδ１をより小さい値にすることが可能となる。このように最小ギャップδ１をより小さい値にすることができると、最大ギャップδ２の値をそれほど大きくしなくても、最小ギャップδ１に対する最大ギャップδ２の比率を大きくすることが可能となる。
【００４７】
例えば、最小ギャップδ１と最大ギャップδ２との比率を、δ２／δ１＝８．０に設定する場合について考える。従来例のように最小ギャップδ１が１．０ｍｍであると、上記比率を満たすためには最大ギャップδ２を８．０ｍｍに設定しなければならず、レゾルバロータ１３の短径を非常に小さくする必要がある。レゾルバロータ１３の短径は、回転軸１１の外径よりも小さくすることはできないため、回転軸１１の外径が大きい場合には、上記比率を実現することができなくなる可能性が高い。
これに対して、本実施形態のように最小ギャップδ１を０．５ｍｍとした場合には、最大ギャップδ２を４．０ｍｍとすればよく、従来例よりも４．０ｍｍほどδ２の値を小さくすることができる。そのため、回転軸１１の外径による制限を受け難くすることができる。
【００４８】
また、本実施形態では、ギャップ比を６．０≦（δ２／δ１）≦９．０に設定している。ギャップ比が、（δ２／δ１）＞９．０である場合には、上述のようにレゾルバロータ１３の短径を著しく小さくしなければならず、回転軸１１の外径との関係から実現が困難である。
他方、ギャップ比が、（δ２／δ１）＜６．０である場合には、前述の数式（５）で示したように振幅比Ｃをそれほど大きくとれなくなるため、角度誤差もそれほど小さくすることができない。
【００４９】
図９には、ギャップ比を（δ２／δ１）＝４．０（但し、δ１＝０．５、δ２＝２．０）とした比較例と、（δ２／δ１）＝６．０（但し、δ１＝０．５、δ２＝３．０）とした実施例とにおける角度誤差をそれぞれグラフで示している。比較例の場合、回転角度θ＝０°〜３６０°の全体において、小さい回転角度毎に周期的に角度誤差が大きく突出して変化しており、その誤差範囲は、−０．６４°〜０．７５°となっている。これは、ギャップ比が小さいことによって、レゾルバステータ１２のティース部４６間の隙間において角度誤差が著しく増大してしまっているものと考えられる。これに対して、実施例の場合、比較例よりも大きな回転角度毎の周期で角度誤差がなだらかに変化しており、その誤差範囲は、−０．２０°〜０．５５°となっている。したがって、ギャップ比を（δ２／δ１）＝６．０（（δ２／δ１）≧６．０）とすることによって、比較例に比べて角度誤差の最大値（絶対値）を小さくすることができるとともに、その誤差範囲も小さくすることができる。なお、より適切なギャップ比の範囲は、６．０≦（δ２／δ１）≦８．０である。
【００５０】
本実施形態のレゾルバ１０は、レゾルバステータ１２及び転がり軸受１４がケース部材１５によって一体化されているので、これらが別体として構成されている場合に比べて、レゾルバ１０及び転がり軸受１４の取り扱いや、ハウジング３５や回転軸１１に対する組付けを容易に行うことができる。
【００５１】
ケース部材１５は、嵌合部２５と外輪取付部２４との間に円板部２７を備えているので、嵌合部２５に対するレゾルバステータ１２の嵌合と、外輪取付部２４に対する外輪２１の嵌合とが相互に影響を及ぼすことがない。例えば、外輪取付部２４に外輪２１を嵌合させることによって外輪取付部２４に歪等が生じたとしても、その影響が嵌合部２５に及ぶことはほとんどなく、レゾルバステータ１２のティース部４６とレゾルバロータ１３とのギャップが狂ってしまうこともない。
【００５２】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更することができる。
例えば、レゾルバステータ１２のティース部４６の数、形状やレゾルバロータ１３の形状等は、上記実施形態に限定されるものではなく、従来公知の構成を適宜採用することができる。レゾルバロータ１３は、軸倍角が３Ｘ，４Ｘ等であってもよい。
【００５３】
上記実施形態において、ケース部材１５の外輪取付部２４は、その内周面に外輪２１の外周面を嵌合させることによって外輪２１を取り付けていたが、その外周面を外輪２１の内周面に嵌合させることによって外輪２１を取り付けてもよい。また、外輪取付部２４は、嵌合によって外輪２１を取り付けるに限らず、溶接や接着によって取り付けてもよいし、内鍔部２８のみを溶接や接着によって取り付けてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１０：レゾルバ、１１：回転軸、１２：レゾルバステータ、１３：レゾルバロータ、１４：転がり軸受、１５：ケース部材、１９：内輪、２１：外輪、２２：転動体、２４：外輪取付部、２５：嵌合部、２７：円板部、δ１：最小ギャップ、δ２：最大ギャップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ等に設けられた回転軸の回転角度（回転位置）を検出するために用いられるレゾルバ及びレゾルバ付き転がり軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レゾルバは、回転軸の回転角度（回転位置）を検出するために用いられる角度検出装置の一つであり、レゾルバステータとレゾルバロータとを備えている（例えば、特許文献１，２参照）。レゾルバステータは、円環状に形成されると共に、その内周面に励磁用及び出力用コイルを巻回した複数のティース部が周方向に間隔をあけて設けられている。また、レゾルバロータは、レゾルバステータの径方向内側にギャップ（隙間）をあけた状態で配置され、回転軸に一体回転可能に取り付けられている。レゾルバステータとレゾルバロータとの間のギャップは周方向に所定の周期で変化しており、レゾルバは、そのギャップの変化に伴う出力用コイルの出力変化によって、回転軸の回転角度を検出するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３６７１４号公報
【特許文献２】特開２００９−８５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたレゾルバは、レゾルバロータ及びレゾルバステータがそれぞれ個別の部品とされており、さらに、回転軸を回転自在に支持する転がり軸受もレゾルバステータやレゾルバロータとは個別の部品とされ、これらはモータ等のハウジングや回転軸に対してそれぞれ個別に取り付けられる。そのため、レゾルバ及び転がり軸受を構成する各部品の軸心合わせ等の組み付け精度を高めるのが困難となっていた。各部品の組み付け精度にばらつきがあると、検出された回転角度の誤差（角度誤差）が大きくなり、検出精度の低下を招く。
【０００５】
上記のような角度誤差を小さくするため、従来、コイルの数を増加させたり各コイルの巻数を増加させたりすることが行われていた。しかし、この方法では、レゾルバの大型化や高重量化を招き、製造コストが増大する原因となる。
また、特許文献２に記載されたレゾルバは、角度誤差を小さくするために、リアルタイムで取得した補正パラメータを用いて検出データを補正する処理を行っている。このような補正処理を行うことによってある程度角度誤差を小さくすることができるものの、コンピュータによる計算負荷が大きくなるという欠点がある。
【０００６】
本発明は、レゾルバの大型化等やコンピュータによる計算負荷の増大を招くことなく、回転角度の誤差（角度誤差）を低減し、検出精度を高めることができるレゾルバ及びレゾルバ付き転がり軸受装置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】
【０００７】
本発明は、励磁用及び出力用のコイルが設けられた環状のレゾルバステータと、回転軸に取り付けられて前記レゾルバステータの径方向内方に配置され、当該レゾルバステータの内周面との間の径方向のギャップが周方向に変化する外周面を有しているレゾルバロータと、を備えているレゾルバであって、前記レゾルバステータの内周面と前記レゾルバロータの外周面との間の最小のギャップをδ１、最大のギャップをδ２としたとき、δ１に対するδ２の比率（δ２/δ１）が、６．０≦δ２／δ１≦９．０ に設定されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の発明者は、レゾルバの角度誤差を小さくするためには、レゾルバステータの内周面とレゾルバロータの外周面との最小ギャップδ１に対する最大ギャップδ２の比率を考慮することが有効であることを知見した。すなわち、最小ギャップδ１に対する最大ギャップδ２の比率を大きくすることによって出力信号の振幅を大きくし、角度誤差を小さくすることが可能であることを見出した。従来、最小ギャップδ１に対する最大ギャップδ２の比率は、δ２/δ１＝４．０程度であったが、本発明では６．０≦δ２／δ１≦９．０とし、従来よりも当該比率を大きくしている。これにより、レゾルバの大型化や高重量化、計算負荷の増大を招くことなく、効率的に角度誤差を低減することができる。
【０００９】
前記最小のギャップδ１は、０．２（ｍｍ）≦δ１≦０．８（ｍｍ）に設定されていることが好ましい。
従来、レゾルバステータの内周面とレゾルバロータの外周面との間の最小ギャップδ１は、通常１ｍｍ以上であったが、本発明では、δ１＝０．２ｍｍ〜０．８ｍｍとした。このように最小ギャップδ１をより小さくすることによって出力信号をより大きくすることができる。また、最小ギャップδ１をより小さくすることによって、最小ギャップδ１に対する最大ギャップδ２の比率を容易に大きくすることができる。つまり、最小ギャップδ１が大きいと、上記比率を維持するためには最大ギャップδ２をも大きくしなければならないが、この最大ギャップδ２を大きくするためには、レゾルバロータの最小外径を小さくする必要がある。しかし、レゾルバロータの最小外径は、回転軸の外径寸法よりも小さくすることができず、当該外径寸法によって制限されてしまう。したがって、本発明のように最小ギャップδ１を上記のごとく設定することによって、回転軸の外径寸法に制限されることなく最小ギャップδ１に対する最大ギャップδ２の比率を適切に設定することができる。
【００１０】
また、レゾルバステータとレゾルバロータとに軸心のズレがあると、上記のように最小ギャップδ１を小さい寸法に設定するのが非常に困難となる。
そこで、本発明においては、上記のレゾルバと、内輪、外輪、及びこれらの間に転動可能に配置された転動体を有しかつ回転軸を回転自在に支持する転がり軸受と、前記レゾルバステータと前記転がり軸受の外輪とが取り付けられるケース部材と、を備え、前記レゾルバステータ及び前記転がり軸受が、前記ケース部材によって１ユニットとして組み立てられているレゾルバ付きの転がり軸受装置を提供する。
このように、レゾルバステータと転がり軸受とが１ユニットとして組み立てられると、これらの軸心合わせを組立段階で精度よく行うことができ、転がり軸受に組み付けられる回転軸や、この回転軸に取り付けられるレゾルバロータと、レゾルバステータとの組み付け精度も高めることができる。
また、レゾルバステータ及び転がり軸受が１ユニットとして組み立てられることによって、レゾルバステータ及び転がり軸受の取り扱いやハウジング及び回転軸に対する組み付け作業も容易に行うことができる。
【００１１】
前記ケース部材は、前記レゾルバステータの外周面が嵌合される内周面を有する筒形状の嵌合部と、前記嵌合部とは異なる径の筒形状に形成され、かつその内周面に対して前記転がり軸受の外輪の外周面が嵌合される外輪取付部と、を備えており、
前記外輪取付部と前記嵌合部との間には径方向に沿った円板部が設けられていることが好ましい。
【００１２】
このように、嵌合部と外輪取付部との間に円板部を設けることによって、例えば、外輪取付部に外輪を嵌合させることによって生じた外輪取付部の歪み等が嵌合部に及ぶことはほとんど無く、当該嵌合部とレゾルバステータとの嵌合を適切に行うことができる。その結果、レゾルバステータの内周面とレゾルバロータの外周面とのギャップが狂ってしまうのを防止することができる。
【００１３】
前記外輪取付部、前記嵌合部、及び前記円板部が、板材の塑性加工によって一体に形成されていることが好ましい。
これによってケース部材を容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のレゾルバ及びレゾルバ付き転がり軸受装置によれば、レゾルバの大型化、高重量化やコンピュータによる計算負荷の増大を招くことなく、回転角度の誤差（角度誤差）を低減し、検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るレゾルバを示す側面断面図である。
【図２】レゾルバの一部を示す正面図である。
【図３】レゾルバの一部を示す側面図である。
【図４】ケース部材の斜視図である。
【図５】レゾルバステータ及びレゾルバロータを示す正面図である。
【図６】レゾルバステータの一部を拡大して示す正面図である。
【図７】出力用コイルの出力波形（ＳＩＮ波）を概略的に示すグラフである。
【図８】出力用コイルの出力波形（ＣＯＳ波）を概略的に示すグラフである。
【図９】実施例及び従来例の角度誤差を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るレゾルバを示す側面断面図である。
本実施形態のレゾルバ１０は、例えば、ハイブリッド自動車に使用されるモータジェネレータの回転軸１１の回転角度（回転位置）を検出するために用いられるものであり、レゾルバステータ１２と、レゾルバロータ１３とを備えている。さらに、本実施形態のレゾルバ１０は、回転軸１１を回転自在に支持するための転がり軸受１４とともにレゾルバ付き転がり軸受装置を構成しており、レゾルバステータ１２及び転がり軸受１４がケース部材１５を介して１ユニットとして一体的に組み立てられている。
【００１７】
図１に示されるように、転がり軸受１４は、内輪軌道１８を有する内輪１９と、この内輪１９の径方向外側に同心状に配置され、外輪軌道２０を有する外輪２１と、内輪軌道１８及び外輪軌道２０の間に転動可能に配置された複数の転動体２２とを備えている。本実施形態の転がり軸受１４は、転動体２２としての玉を備えた玉軸受とされている。また、転がり軸受１４の外輪２１はケース部材１５に固定され、内輪１９は回転軸１１に固定されている。
【００１８】
図２は、レゾルバ１０の一部（レゾルバロータ１３を除く一部）を示す正面図、図３は、レゾルバ１０の一部（同上）を示す側面図である。また、図４は、ケース部材１５の斜視図である。
図１〜図４に示されるように、ケース部材１５は、転がり軸受１４の外輪２１が取り付けられる外輪取付部２４と、レゾルバステータ１２が取り付けられる嵌合部２５とを備えている。外輪取付部２４は、円筒形状に形成されており、その内周面に外輪２１の外周面が圧入により嵌合・固定される。また、嵌合部２５も円筒形状に形成されており、レゾルバステータ１２の外周面が圧入により嵌合・固定される。
【００１９】
外輪取付部２４は嵌合部２５よりも小径に形成されており、外輪取付部２４と嵌合部２５との間には径方向に沿って配置される円板部２７が形成されている。また、外輪取付部２４の軸方向一端部（軸方向に関して嵌合部２５とは反対側の端部（図１における外輪取付部２４の右端部））には、径方向内方へ屈曲する内鍔部２８が形成されている。
【００２０】
嵌合部２５の軸方向他端部（軸方向に関して外輪取付部２４とは反対側の端部（図１における嵌合部２５の左端部））には、径方向外方へ屈曲する外鍔部２９が形成されている。そして、外輪取付部２４、嵌合部２５、円板部２７、内鍔部２８、及び外鍔部２９は、金属製の板材に対してプレス加工（絞り加工）等の塑性加工を施すことによって一体成形されている。
【００２１】
内鍔部２８は、外輪取付部２４に嵌合された外輪２１の軸方向の位置を規制する規制部として機能している。また、外鍔部２９は、後述するコネクタ部５１（図２参照）の位置を除いて概ね嵌合部２５の全周に形成されており、嵌合部２５を外周側から補強するリブとしての機能を有している。この外鍔部２９によって、嵌合部２５に嵌合されるレゾルバステータの圧入荷重を確保することができる。また、外鍔部２９が形成されることによって、プレス加工によって成型されるケース部材１５の寸法精度、特に嵌合部２５の寸法精度を高めることが可能となっている。また、ケース部材１５を構成する外輪取付部２４、嵌合部２５、円板部２７、内鍔部２８、及び外鍔部２９がプレス加工により一体成形されることによって、ケース部材１５を容易に製造することができる。
【００２２】
外鍔部２９には、さらに径方向外側に延びるフランジ部３１が周方向に一定の間隔をあけて複数（図示例では３個）形成されている。このフランジ部３１には、軸心Ｏを中心とする円弧状の長孔３２が形成されている。
図１に示されるように、ケース部材１５は、固定リング３４を介してモータジェネレータ等のハウジング３５に取り付けられる。固定リング３４は、図２に示されるように、周方向に一定の間隔をあけて複数（図示例では３個）のボス部３６を有しており、このボス部３６には雌ネジ孔３７が形成されている。そして、ケース部材１５の外鍔部２９及びフランジ部３１に固定リング３４を重ね合わせ、ハウジング３５及び長孔３２に挿入されたボルト３８を雌ネジ孔３７に螺合することによって、ケース部材１５がハウジング３５に取り付けられる。また、長孔３２の範囲内でケース部材１５の周方向の位置を調整（ゼロ点調整）することができる。
【００２３】
図１に示されるように、回転軸１１には取付部１６が一体に形成されている。取付部１６は、回転軸１１の外周面の一部を径方向外方に突出させることによって構成されている。この取付部１６の軸方向一端部には、内輪１９が圧入嵌合される内輪取付部１６ａが形成されており、取付部１６の軸方向中途部には、レゾルバロータ１３が固定されている。なお、この取付部１６は、回転軸１１とは別体の部品として構成されていてもよい。この場合、取付部１６を金属材料や合成樹脂材料等によって円筒形状に形成し、回転軸１１の外周面に嵌合することによって一体回転可能に設けてもよい。
【００２４】
図５は、レゾルバステータ１２及びレゾルバロータ１３を示す正面図、図６は、レゾルバステータ１２の一部を拡大して示す正面図である。レゾルバステータ１２は環状に形成されており、ステータコア４２と、コイル４３と、インシュレータ４４とを備えている。ステータコア４２は、単層又は複数層の珪素鋼板等の磁性材料から形成されており、円環状の環状部４５と、この環状部４５の内周面から径方向内方へ向けて突出する複数（図示例では８個）のティース部４６とを一体に備えている。複数のティース部４６は周方向に一定の間隔をあけて形成されている。また、各ティース部４６は、図６に示されるように基部４６ａと先端部４６ｂとからなり、基部４６ａは先端部４６ｂよりも周方向の幅が小さく、先端部４６ｂは基部４６ａから周方向両側へ大きく拡がった形状に形成されている。そして、このティース部４６の基部４６ａに対して励磁用及び出力用のコイル４３が巻き付けられる。
【００２５】
図５に示されるように、インシュレータ４４は、合成樹脂等の絶縁材料によって環状に形成されている。また、インシュレータ４４は、図１に示されるように、ステータコア４２の軸方向両側の面にそれぞれ配置されている。そして、図６に示されるように、インシュレータ４４は、ステータコア４２のティース部４６を被覆する被覆部４８を有しており、当該被覆部４８はティース部４６をコイル４３から絶縁している。
【００２６】
インシュレータ４４の被覆部４８は、径方向に一対の壁部５０ａ，５０ｂを有しており、この一対の壁部５０ａ，５０ｂの間にコイル４３が巻き付けられている。ステータコア４２の軸方向の一方面に配置されたインシュレータ４４には、コイル４３を接続させる端子を備えたコネクタ部５１が形成されている（図５参照）。また、当該インシュレータ４４の軸方向端部には、コイル４３を軸方向外側から覆う環状のカバー部材５２が取り付けられている（図１〜３参照）。
【００２７】
図５に示されるように、レゾルバロータ１３は、軸倍角に応じた形状に形成されている。本実施形態では、軸倍角が２Ｘのレゾルバロータが使用されており、レゾルバロータ１３の外周面は、正面視（軸方向視）で略楕円形状に形成され、レゾルバステータ１２のティース部４６に対してギャップ（隙間）δ１，δ２をあけて対向している。
【００２８】
回転軸１１が回転すると、レゾルバロータ１３も一体的に回転し、レゾルバステータ１２の各ティース部４６とレゾルバロータ１３とのギャップの大きさが変化する。そして、レゾルバステータ１２の励磁用のコイル４３に交流電流を流しておくと、出力用のコイル４３には、そのギャップの大きさの変化に応じた出力電圧が発生する。出力用のコイル４３は、ＳＩＮ波出力用のコイルとＣＯＳ波出力用のコイルとからなり、これらは複数のティース部４６に対して周方向に交互に設けられる。そして、ＳＩＮ波出力用のコイルとＣＯＳ波出力用のコイルとの出力電圧の振幅変化は９０°位相がずれており、この出力電圧を信号処理することによって回転軸１１の回転角度を検出することができる。本実施形態では、レゾルバロータ１３の軸倍角が２Ｘとされているので、レゾルバロータ１３の１回転で２周期の電圧が出力される。
【００２９】
なお、本実施形態では、各ティース部４６に巻き付けられる励磁用コイルの巻数が１０〜３５ターン（より好ましくは２５ターン）とされ、出力用コイルの巻数が２０〜１２０ターン（より好ましくは８０ターン）とされており、従来公知のレゾルバと比較して巻数が少なくなっている。
【００３０】
図５に示されるように、本実施形態（実施例）では、レゾルバロータ１３の外周面とレゾルバステータ１２のティース部４６との間の最も小さいギャップδ１、すなわち、レゾルバロータ１３の長径部分とティース部４６との間のギャップδ１と、最も大きいギャップδ２、すなわち、レゾルバロータ１３の短径部分とティース部４６との間のギャップδ２とは、以下の比率（δ２／δ１）に設定されている。
６．０≦δ２／δ１≦９．０
【００３１】
また、当該比率（以下、「ギャップ比」ともいう）は、より好ましくは、δ２／δ１＝８．０に設定される。
最小ギャップδ１は、０．２ｍｍ≦δ１≦０．８ｍｍの範囲、より好ましくは、δ１＝０．５ｍｍに設定される。以下、この最小ギャップδ１と最大ギャップδ２の関係について詳細に説明する。
【００３２】
従来のレゾルバは、最小キャップδ１と最大ギャップδ２のギャップ比が、δ２／δ１＝４．０程度であり、尚かつ最小ギャップδ１は、１．０ｍｍ以上とされていた。したがって、本実施形態では、従来と比べて最小ギャップδ１が小さくなり、最小ギャップδ１に対する最大ギャップδ２のギャップ比が大きくなっている。
【００３３】
図７及び図８は、出力用コイルの出力電圧の波形（ＳＩＮ波、ＣＯＳ波）を概略的に示すグラフである。図７及び図８において、実施例においては、従来例よりも出力電圧の最大値が大きくなると共に、出力電圧の振幅が大きくなっていることが分かる。すなわち、最小ギャップδ１を従来よりも小さくすることで出力電圧を大きくすることができ、ギャップ比（δ２／δ１）を従来よりも大きくすることで、出力電圧の振幅を従来よりも大きくすることができる。
【００３４】
出力電圧の振幅を大きくすると、Ｓ／Ｎ比が高くなり、安定した出力を得ることが可能となる。すなわち、出力電圧に一定の誤差（ノイズ）が含まれるとすると、出力電圧の振幅が大きくなるほど当該出力電圧に占める誤差の割合が小さくなるので、Ｓ／Ｎ比を高くすることができる。
【００３５】
また、出力電圧の振幅を大きくすると、回転角度の誤差（角度誤差）を小さくすることが可能となっている。この点について、以下に数式を用いて詳細に説明する。
レゾルバステータ１２のティース部４６に巻回されている励磁用コイルに励磁電圧ＶＥＸを印加した場合に、ＳＩＮ波出力用のコイルとＣＯＳ波出力用のコイルとにそれぞれ電圧Ｖ１，Ｖ２が誘起されるとすると、この電圧Ｖ１，Ｖ２はそれぞれ次の式（１）及び（２）で表すことができる。
【００３６】
【数１】
【００３７】
【数２】
【００３８】
ここで、θは、レゾルバロータ１３の回転角度（回転位置）、Ｋは、出力用コイルの変圧比を表す。
また、回転角度θは、式（１）及び（２）に基づいて、式（３）のように表すことができる。
【００３９】
【数３】
【００４０】
ここで、ｔａｎ−１の主値は−９０°〜＋９０°とし、ＶＥＸとＶ１とが同じ符号のときに、θ０＝０°となり、ＶＥＸとＶ１とが異符号のとき、θ０＝１８０°となる。
レゾルバ１０の構成要素に何らかのバラツキがあると、回転角度θは誤差を含むおそれがある。例えば、レゾルバ１０に偏心が生じた場合、すなわちレゾルバステータ１２とレゾルバロータ１３との軸心にズレが生じると、ＳＩＮ波出力用のコイルとＣＯＳ波出力用のコイルの変圧比Ｋに振れが生じ、よって、Ｖ１／Ｖ２はｔａｎθと一致しなくなる。また、検出回路の電気的特性のバラツキや、回路を構成する素子にバラツキがあると、Ｖ１，Ｖ２に直流分が加わり、オフセットが生じる。
【００４１】
変圧比Ｋに基づく誤差をβとし、電圧Ｖ１，Ｖ２に基づく誤差をα１，α２とすると、レゾルバ１０から検出される誤差を含む回転角度θｅは、式（４）のようにモデル化することができる。ここで、θは、誤差を含まない真の回転角度を示す。
【００４２】
【数４】
【００４３】
前述の通り、本実施形態（実施例）では、レゾルバステータ１２とレゾルバロータ１３とのギャップに関して、最小ギャップδ１を従来よりも小さくするとともに、最小ギャップδ１に対する最大ギャップδ２の比率（ギャップ比）を従来よりも大きくすることによって、出力電圧の振幅を従来よりも大きくしている。ここで、実施例の出力電圧の振幅と従来例の出力電圧の振幅との比率をＣとしたとき（Ｃ＝（実施例の出力電圧の振幅）／（従来の出力電圧の振幅）＞１）、式（４）で表される従来例に対して、実施例では、誤差を含む回転角度θｅが次の式（５）のように表される。
【００４４】
【数５】
【００４５】
式（４）と式（５）とを比較すると、従来例では、出力電圧Ｖ１，Ｖ２についての誤差がα１，α２であったのに対して、実施例では、同誤差が（α１／Ｃ），（α２／Ｃ）となっている。Ｃ＞１であることから、α１＞（α１／Ｃ）、α２＞（α２／Ｃ）となり、従来例に比べて実施例の方が回転角度θｅに含まれる誤差（角度誤差）が小さくなることが解る。
【００４６】
上記実施形態においては、レゾルバステータ１２及び転がり軸受１４がケース部材１５によって一体化（１ユニット化）されているので、レゾルバステータ１２と転がり軸受１４との軸心合わせを正確に行うことができ、この転がり軸受１４に組み付けられる回転軸１１やこの回転軸１１に取り付けられるレゾルバロータ１３と、レゾルバステータ１２との組み付け精度も高めることができる。そのため、レゾルバステータ１２のティース部４６と、レゾルバロータ１３の外周面とのギャップδ１，δ２を正確に設定することができ、特に、最小ギャップδ１をより小さい値にすることが可能となる。このように最小ギャップδ１をより小さい値にすることができると、最大ギャップδ２の値をそれほど大きくしなくても、最小ギャップδ１に対する最大ギャップδ２の比率を大きくすることが可能となる。
【００４７】
例えば、最小ギャップδ１と最大ギャップδ２との比率を、δ２／δ１＝８．０に設定する場合について考える。従来例のように最小ギャップδ１が１．０ｍｍであると、上記比率を満たすためには最大ギャップδ２を８．０ｍｍに設定しなければならず、レゾルバロータ１３の短径を非常に小さくする必要がある。レゾルバロータ１３の短径は、回転軸１１の外径よりも小さくすることはできないため、回転軸１１の外径が大きい場合には、上記比率を実現することができなくなる可能性が高い。
これに対して、本実施形態のように最小ギャップδ１を０．５ｍｍとした場合には、最大ギャップδ２を４．０ｍｍとすればよく、従来例よりも４．０ｍｍほどδ２の値を小さくすることができる。そのため、回転軸１１の外径による制限を受け難くすることができる。
【００４８】
また、本実施形態では、ギャップ比を６．０≦（δ２／δ１）≦９．０に設定している。ギャップ比が、（δ２／δ１）＞９．０である場合には、上述のようにレゾルバロータ１３の短径を著しく小さくしなければならず、回転軸１１の外径との関係から実現が困難である。
他方、ギャップ比が、（δ２／δ１）＜６．０である場合には、前述の数式（５）で示したように振幅比Ｃをそれほど大きくとれなくなるため、角度誤差もそれほど小さくすることができない。
【００４９】
図９には、ギャップ比を（δ２／δ１）＝４．０（但し、δ１＝０．５、δ２＝２．０）とした比較例と、（δ２／δ１）＝６．０（但し、δ１＝０．５、δ２＝３．０）とした実施例とにおける角度誤差をそれぞれグラフで示している。比較例の場合、回転角度θ＝０°〜３６０°の全体において、小さい回転角度毎に周期的に角度誤差が大きく突出して変化しており、その誤差範囲は、−０．６４°〜０．７５°となっている。これは、ギャップ比が小さいことによって、レゾルバステータ１２のティース部４６間の隙間において角度誤差が著しく増大してしまっているものと考えられる。これに対して、実施例の場合、比較例よりも大きな回転角度毎の周期で角度誤差がなだらかに変化しており、その誤差範囲は、−０．２０°〜０．５５°となっている。したがって、ギャップ比を（δ２／δ１）＝６．０（（δ２／δ１）≧６．０）とすることによって、比較例に比べて角度誤差の最大値（絶対値）を小さくすることができるとともに、その誤差範囲も小さくすることができる。なお、より適切なギャップ比の範囲は、６．０≦（δ２／δ１）≦８．０である。
【００５０】
本実施形態のレゾルバ１０は、レゾルバステータ１２及び転がり軸受１４がケース部材１５によって一体化されているので、これらが別体として構成されている場合に比べて、レゾルバ１０及び転がり軸受１４の取り扱いや、ハウジング３５や回転軸１１に対する組付けを容易に行うことができる。
【００５１】
ケース部材１５は、嵌合部２５と外輪取付部２４との間に円板部２７を備えているので、嵌合部２５に対するレゾルバステータ１２の嵌合と、外輪取付部２４に対する外輪２１の嵌合とが相互に影響を及ぼすことがない。例えば、外輪取付部２４に外輪２１を嵌合させることによって外輪取付部２４に歪等が生じたとしても、その影響が嵌合部２５に及ぶことはほとんどなく、レゾルバステータ１２のティース部４６とレゾルバロータ１３とのギャップが狂ってしまうこともない。
【００５２】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更することができる。
例えば、レゾルバステータ１２のティース部４６の数、形状やレゾルバロータ１３の形状等は、上記実施形態に限定されるものではなく、従来公知の構成を適宜採用することができる。レゾルバロータ１３は、軸倍角が３Ｘ，４Ｘ等であってもよい。
【００５３】
上記実施形態において、ケース部材１５の外輪取付部２４は、その内周面に外輪２１の外周面を嵌合させることによって外輪２１を取り付けていたが、その外周面を外輪２１の内周面に嵌合させることによって外輪２１を取り付けてもよい。また、外輪取付部２４は、嵌合によって外輪２１を取り付けるに限らず、溶接や接着によって取り付けてもよいし、内鍔部２８のみを溶接や接着によって取り付けてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１０：レゾルバ、１１：回転軸、１２：レゾルバステータ、１３：レゾルバロータ、１４：転がり軸受、１５：ケース部材、１９：内輪、２１：外輪、２２：転動体、２４：外輪取付部、２５：嵌合部、２７：円板部、δ１：最小ギャップ、δ２：最大ギャップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁用及び出力用のコイルが設けられた環状のレゾルバステータと、
回転軸に取り付けられて前記レゾルバステータの径方向内方に配置され、当該レゾルバステータの内周面との間の径方向のギャップが周方向に変化する外周面を有しているレゾルバロータと、を備えているレゾルバであって、
前記レゾルバステータの内周面と前記レゾルバロータの外周面との間の最小のギャップをδ１、最大のギャップをδ２としたとき、δ１に対するδ２の比率（δ２/δ１）が、
６．０≦δ２／δ１≦９．０
に設定されていることを特徴とするレゾルバ。
【請求項２】
前記最小のギャップδ１が、０．２（ｍｍ）≦δ１≦０．８（ｍｍ）に設定されている請求項１に記載のレゾルバ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレゾルバと、
内輪、外輪、及びこれらの間に転動可能に配置された転動体を有しかつ前記回転軸を回転自在に支持する転がり軸受と、
前記レゾルバステータと前記転がり軸受の外輪とが取り付けられるケース部材と、を備え、
前記レゾルバステータ及び前記転がり軸受が、前記ケース部材によって１ユニットとして組み立てられているレゾルバ付き転がり軸受装置。
【請求項４】
前記ケース部材は、前記レゾルバステータの外周面が嵌合される内周面を有する筒形状の嵌合部と、前記嵌合部とは異なる径の筒形状に形成され、かつその内周面に対して前記転がり軸受の外輪の外周面が嵌合される外輪取付部と、を備えており、
前記外輪取付部と前記嵌合部との間には径方向に沿った円板部が設けられている請求項３に記載のレゾルバ付き転がり軸受装置。
【請求項５】
前記外輪取付部、前記嵌合部、及び前記円板部が、板材の塑性加工によって一体に形成されている請求項４に記載のレゾルバ付き転がり軸受装置。
【請求項１】
励磁用及び出力用のコイルが設けられた環状のレゾルバステータと、
回転軸に取り付けられて前記レゾルバステータの径方向内方に配置され、当該レゾルバステータの内周面との間の径方向のギャップが周方向に変化する外周面を有しているレゾルバロータと、を備えているレゾルバであって、
前記レゾルバステータの内周面と前記レゾルバロータの外周面との間の最小のギャップをδ１、最大のギャップをδ２としたとき、δ１に対するδ２の比率（δ２/δ１）が、
６．０≦δ２／δ１≦９．０
に設定されていることを特徴とするレゾルバ。
【請求項２】
前記最小のギャップδ１が、０．２（ｍｍ）≦δ１≦０．８（ｍｍ）に設定されている請求項１に記載のレゾルバ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレゾルバと、
内輪、外輪、及びこれらの間に転動可能に配置された転動体を有しかつ前記回転軸を回転自在に支持する転がり軸受と、
前記レゾルバステータと前記転がり軸受の外輪とが取り付けられるケース部材と、を備え、
前記レゾルバステータ及び前記転がり軸受が、前記ケース部材によって１ユニットとして組み立てられているレゾルバ付き転がり軸受装置。
【請求項４】
前記ケース部材は、前記レゾルバステータの外周面が嵌合される内周面を有する筒形状の嵌合部と、前記嵌合部とは異なる径の筒形状に形成され、かつその内周面に対して前記転がり軸受の外輪の外周面が嵌合される外輪取付部と、を備えており、
前記外輪取付部と前記嵌合部との間には径方向に沿った円板部が設けられている請求項３に記載のレゾルバ付き転がり軸受装置。
【請求項５】
前記外輪取付部、前記嵌合部、及び前記円板部が、板材の塑性加工によって一体に形成されている請求項４に記載のレゾルバ付き転がり軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−６１１７１（Ｐ２０１３−６１１７１Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８３０５（Ｐ２０１１−１９８３０５）
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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