CN110460202A

CN110460202A - 旋转电机

Info

Publication number: CN110460202A
Application number: CN201910348727.1A
Authority: CN
Inventors: 深山义浩; 西村立男; 有田秀哲
Original assignee: Mitsubishi Corp
Current assignee: Mitsubishi Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-05-08
Filing date: 2019-04-28
Publication date: 2019-11-15
Also published as: JP6615259B2; JP2019198147A

Abstract

一种旋转电机(300)，降低由于构成旋转电机(300)的电动机(1)产生的磁通与旋转位置检测器(2)的磁检测部(221)交链而产生的角度检测误差。旋转电机(300)由电动机(1)和旋转位置检测器(2)构成，电动机(1)具有P相的N极M槽的转子(120)，P为正整数，N为偶数，M为P的倍数，旋转位置检测器(2)包括具有凹凸部的旋转件(210)，旋转位置检测器(2)的固定件(220)具有磁检测部(221)，当将旋转件(210)的一组凹凸部的角度设为Q度时，磁检测部(221)以Q/C度的间距配置k×C个，k、C为正整数，并且利用C相两相转换来检测电动机(1)的旋转位置。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种装载有旋转位置检测器的旋转电机。

背景技术

装载有旋转位置检测器的旋转电机包括旋转位置检测器以及作为驱动部的电动机。在该旋转电机中存在下述技术问题：由于电动机产生的电场以及磁场的影响，使得旋转位置检测器的角度误差增加或者发生错误动作。

针对该技术问题，在专利文献1中提出了在电动机与旋转位置检测器之间设置屏蔽构件的方案，并且在专利文献2中提出了使产生磁通的端子远离旋转位置检测器以使旋转位置检测器不受到外部磁场的影响。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2016-111889号公报

专利文献2：日本专利特开2010-98895号公报。

发明内容

发明所要解决的技术问题

通过上述专利文献1以及专利文献2公开的技术，降低了来自电动机的噪声对旋转位置检测器的影响。然而，在实施专利文献1以及专利文献2中提出的技术时，产生了旋转电机的部件个数增加或者尺寸和重量大型化这样新的技术问题。

本发明公开了用于解决上述技术问题的技术，目的在于提供一种旋转电机，通过不同的技术来降低旋转位置检测器的误差。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明公开的旋转电机由电动机和旋转位置检测器构成，电动机具有P相(P为正整数)的N(N为偶数)极M(M为P的倍数)槽的转子，旋转位置检测器包括具有凹凸部的旋转件，所述旋转位置检测器的固定件具有磁检测部，当将所述旋转件的一组凹凸部的角度设为Q度时，所述磁检测部以Q/C度的间距配置k×C(k、C为正整数)个，并且利用C相两相转换来检测所述电动机的旋转位置。

发明效果

根据本发明公开的旋转电机，能够得到一种旋转位置检测器的误差降低的旋转电机。

附图说明

图1是表示实施方式一的旋转电机的结构的剖视图。

图2是表示实施方式一的旋转电机的结构的示意图。

图3是表示实施方式二的旋转电机的结构的示意图。

图4是表示实施方式三的旋转电机的结构的示意图。

图5是表示实施方式四的旋转电机的结构的示意图。

符号说明

1 电动机

2 旋转位置检测器

110 定子

111 轭部

112 极齿

113 线圈

120 转子

121 转子芯体

122 磁体槽

123 永磁体

130 壳体

140 轴

210 旋转件

220 固定件

221 磁检测部

300 旋转电机。

具体实施方式

实施方式一

图1是表示实施方式一的旋转电机300的结构的剖视图，并且表示旋转电机300的转轴方向的截面。图2是表示实施方式一的旋转电机300的结构的示意图，并且表示图1的A-A线的截面的状态。不过，为了示出电动机与旋转位置检测器的结构关系，叠加地示出了电动机的转子的结构，与实际的设计图不同。另外，在图中，相同符号分别表示相同或相当的部分。

如图1所示，旋转电机300由作为驱动部的电动机1与旋转位置检测器2构成。

电动机1由定子110和转子120、覆盖定子的外周的壳体130、配置于转子内径侧的轴140以及配置于转子120的轴向两侧的轴承150构成，其中，上述轴承150通过内圈与轴140接触且外圈与壳体130接触而将转子120保持成自由旋转。

旋转位置检测器2由旋转件210与固定件220构成，其中，上述旋转件210配置于电动机1的轴向的一端侧且固定于轴140，上述固定件220固定于壳体130。

如图2所示，在定子110中，从圆环状的铁芯即轭部111向内径侧延伸有十八个极齿112，每个极齿112分别卷绕有线圈113。将周向上三个相邻的线圈113彼此六个并联接线，并将由此形成的三组的六个并联线圈连接成星形接线。

转子120由圆盘状的转子芯体121、设置于转子芯体121的平板状的磁体槽122以及插入磁体槽122的永磁体123构成。磁体槽122以及永磁体123在周向上等间隔地配置十二个，永磁体123以N极和S极朝向外径侧的方式在周向上交替地配置。

这样，电动机1构成为十二极十八槽的三相电动机。也就是说，电动机1以三相且二极三槽的倍数构成。

相对于电动机1的相数P(P＝3)、极数N(N＝12)、槽数M(M＝18)，旋转件210的外形在周向上具有N/2＝6个的平滑的凹凸部。当将旋转件210的一组凹凸部的周向角度设为Q度时，在固定件220上以Q度/C(C＝P)＝20度的间距配置有k×C＝3(k＝1)个磁检测部221。磁检测部221使用霍尔IC，并且其周向位置以来到电动机1的极齿112之上的方式确定。

在固定件220的磁检测部221的外径侧构成有周向角度大于三个磁检测部221的两端角的偏置磁体222和帽状的传感器支架223。

旋转位置检测器2根据由磁导之差产生的与三个磁检测部221交链的磁通(磁通密度)算出旋转位置，上述磁导之差通过由偏置磁体222产生的磁通到与三个磁检测部221相对的旋转件210的距离不同而产生。

具体而言，三个磁检测部221通过三相两相转换将根据磁通密度输出的电压转换为两相信号，通过求出该两相信号的反正切值(arctan，反正切)来求解将旋转件210的一组凹凸部的机械角度Q定义为电角度360度时的角度。

根据上述结构，由于磁检测部221相对于电动机1的三相的线圈113以作为Q度/C(C＝P)的20度的间距配置，因此，对于线圈113形成的相对于电动机1的电基波频率的三次谐波在轴向上泄漏而与磁检测部221交链进而使旋转位置检测器2的检测误差增加这一情况而言，三个磁检测部221能够以相同的振幅接收三次谐波磁通。此外，由于利用三相两相转换来算出旋转位置，因此，能够消除三次谐波的影响。

此外，由于磁检测部221的周向位置在电动机1的极齿112之上隔着空隙地配置，因此，即使在磁检测部221的位置由于安装尺寸误差等而相对于极齿112偏离的情况下，由于磁检测部221位于在轴向上产生磁通的线圈的直线部分，因此，也能够减小检测出的磁通的误差，从而能够抑制由于安装尺寸误差而引起的角度误差的增加。

实施方式二

图3是表示实施方式二的旋转电机300的结构的示意图，并且表示与图2相同的截面形状。

图3中，相对于电动机1的相数P(3)、极数N(12)、槽数M(18)，旋转位置检测器2的旋转件210的外形在周向上具有N/2＝6个的平滑的凹凸。当将旋转件210的一组凹凸部的周向角度设为Q度时，在固定件220上以Q度/C＝12度的间距配置有k×C＝5(k＝1)个磁检测部221。

在固定件220的磁检测部221的外径侧构成有周向角度大于五个磁检测部221的两端角的偏置磁体222和帽状的传感器支架223。

五个磁检测部221通过五相两相转换将根据磁通密度输出的电压转换为两相信号，通过求出该两相信号的反正切值来求解将旋转件210的一组凹凸部的机械角度Q定义为电角度360度时的角度。

其它的结构与实施方式一相同。

在上述结构中，由于磁检测部221相对于电动机1的三相的线圈113以作为Q/C的12度的间距配置，因此，对于线圈113形成的相对于电动机1的电基波频率的五次谐波在轴向上泄漏而与磁检测部221交链进而使旋转位置检测器2的检测误差增加这一情况而言，由于利用五相两相转换来算出旋转位置，因此，能够消除五次谐波的影响。

实施方式三

图4是表示实施方式三的旋转电机300的结构的示意图。

图4中，电动机1的极齿112在周向上均匀地配置十二个，在极齿112卷绕有线圈113，相邻的两个线圈113反向地串联连接，且每隔六个地并联接线、两组的两两串联两两并联接线而形成的线圈被星形接线。在转子120设置有十个磁体槽122和永磁体123，从而构成十极十二槽的电动机。

在相邻的两个极齿112之间构成有十二个定子槽。

相对于电动机1的相数P(3)、极数N(10)、槽数M(12)，旋转位置检测器2的旋转件210的外形在周向上具有N/2＝5个的平滑的凹凸。当将旋转件210的一组凹凸部的周向角度设为Q度时，在固定件220上以Q度/C(C＝P)＝30度的间距配置有k×P＝6(k＝2)个磁检测部221。磁检测部221的周向位置以来到电动机1的槽之上的方式确定。

在固定件220的磁检测部221的外径侧构成有周向角度大于六个磁检测部221的两端角的偏置磁体222和帽状的传感器支架223。

对于六个磁检测部221的输出而言，相距三个位置的磁检测部彼此串联地连接。

其它的结构与实施方式一相同。

在上述结构中，由于磁检测部221相对于电动机1的三相的线圈113以作为Q度/C(C＝P)的30度的间距配置，因此，对于线圈113形成的相对于电动机1的电基波频率的三次谐波在轴向上泄漏而与磁检测部交链进而使旋转位置检测器2的检测误差增加这一情况而言，六个磁检测部221能够以相同的振幅接收三次谐波磁通。此外，由于利用三相两相转换来算出旋转位置，因此，能够消除三次谐波的影响。

在该结构中，通过将与旋转件210的相邻凹凸部相对的两组的三相的磁检测部221串联地连接，从而能够将伴随着旋转件210的外径制作误差、磁检测部221的制造误差以及安装误差引起的角度误差的加剧通过平均化来降低。

此外，由于磁检测部221在定子槽之上隔着空隙地配置，因此，能够远离电动机1的线圈113配置磁检测部221，从而能够降低角度误差带来的影响。

实施方式四

图5是表示实施方式四的旋转电机300的结构的示意图。

图5中，电动机1的极齿112在周向上均匀地配置四十个，在定子槽插入有线圈113，在相距五个槽的间隔的位置配置有线圈113的相反侧。每隔十个地并联接线、五组的两两串联两两并联接线而形成的线圈被星形接线。在转子120设置有八组V字形的磁体槽122和永磁体123，从而构成八极四十槽的五相电动机，在相邻的两个极齿112之间构成有四十个的定子槽。

相对于电动机1的相数P(5)、极数N(8)、槽数M(40)，旋转位置检测器2的旋转件210的外形在周向上具有N/2＝4个的平滑的凹凸。当将旋转件210的一组凹凸部的周向角度设为Q度时，在固定件220上以Q度/C(C＝P)＝9度的间距配置有k×P＝5(k＝1)个磁检测部221。磁检测部221的周向位置以来到电动机1的槽之上的方式确定。

其它的结构与实施方式一相同。

在上述结构中，由于磁检测部221相对于电动机1的五相的线圈113以作为Q度/C(C＝P)的9度的间距配置，因此，对于线圈113形成的相对于电动机1的电基波频率的五次谐波在轴向上泄漏而与磁检测部交链进而使旋转位置检测器2的检测误差增加这一情况而言，五个磁检测部221能够以相同的振幅接收五次谐波磁通。此外，由于利用五相两相转换来算出旋转位置，因此，能够消除五次谐波的影响。

另外，在上述实施方式中以埋入磁体型的旋转电机为例进行了说明，但在表面磁体型的旋转电机中也起到相同的效果。此外，在同步磁阻电动机或开关磁阻电动机等同步旋转电机中也起到相同的效果。

在上述实施方式中，作为磁检测部，使用霍尔IC进行了说明，但也可使用探察线圈、巨磁阻效应(GMR)元件或者隧道磁阻效应(TMR)元件等。此外，在实施方式一至四中，将旋转电机的驱动部设为了电动机，但发电机也起到相同的效果。

本申请记载有各种各样的例示的实施方式和实施例，但一个或多个实施方式所记载的各种各样的特征、方式以及功能并不局限于应用于特定的实施方式，能单独或以各种组合的方式应用于实施方式。因此，未被例示的无数的变形例被设想在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，包含对至少一个结构要素进行变形的情况、追加的情况或省略的情况，另外包含将至少一个结构要素抽出并与其它实施方式的结构要素组合的情况。

Claims

1.一种旋转电机，其特征在于，

所述旋转电机由电动机和旋转位置检测器构成，所述电动机具有P相的N极M槽的转子，其中，P为正整数，N为偶数，M为P的倍数，所述旋转位置检测器包括具有凹凸部的旋转件，所述旋转位置检测器的固定件具有磁检测部，

当将所述旋转件的一组凹凸部的角度设为Q度时，所述磁检测部以Q/C度的间距配置k×C个，其中，k、C为正整数，并且利用C相两相转换来检测所述电动机的旋转位置。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

P＝C。

3.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

所述电动机的转子以三相且二极三槽的倍数构成，所述磁检测部以Q/3度的间距配置三个，并且利用三相两相转换来检测旋转位置。

4.如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述旋转位置检测器配置于所述电动机的转轴的轴向一端侧。

5.如权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，

所述磁检测部在所述电动机的极齿之上隔着空隙地配置。

6.如权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，

所述磁检测部在所述电动机的槽之上隔着空隙地配置。