JP2002369451A - 磁極位置センサ付電動機 - Google Patents

磁極位置センサ付電動機

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JP2002369451A
JP2002369451A JP2001170446A JP2001170446A JP2002369451A JP 2002369451 A JP2002369451 A JP 2002369451A JP 2001170446 A JP2001170446 A JP 2001170446A JP 2001170446 A JP2001170446 A JP 2001170446A JP 2002369451 A JP2002369451 A JP 2002369451A
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rotor
pole position
motor
magnetic pole
sensor
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Naomi Inoue
尚実 井上
Keiichi Shinohara
敬一 篠原
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Aisin AW Co Ltd
Original Assignee
Aisin AW Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータにかかる過重な慣性力によるロータコ
アとセンサロータの位置ずれを防ぐ。 【解決手段】 磁極位置センサ付電動機は、積層コア1
と、該積層コアの両端に添設された端板2A,2Bを有
する電動機ロータAと、その磁極位置を検出する磁極位
置センサ4を備える。磁極位置センサのセンサロータ4
1を、電動機ロータの端板2Aに回り止め固定した。こ
れにより、別部材を用いずに電動機ロータに直接センサ
ロータを接続することができ、電動機ロータとセンサロ
ータの位置ずれを防ぐことができるため、電動機ロータ
の磁極位置を磁極位置センサにより高精度に検出するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動機に関し、特
にそのロータ磁極位置を検出するセンサの電動機への取
付技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電動機において、その出力トルク
や回生制動トルクあるいは回転数の制御のために、ロー
タの磁極位置を検出する磁極位置センサが付設されたも
のがある。磁極位置センサを電動機に付設する場合、一
般には、電動機のロータシャフトにセンサロータを嵌め
込み、両者の間にキー等の適宜の回り止め手段を施す方
法が採られている。しかしながら、電動機のロータは、
多数のコアシートを積層してなる慣性質量の大きなもの
であることから、これに比べて慣性質量が小さなセンサ
ロータとの間で回転モーメントの差が大きく、電動機ロ
ータに急激な回転変化が生じた場合、コアシートとそれ
らを嵌め込んで相互に回り止めしたロータシャフトとの
間で回転方向の位置ずれが生じることがあり、ロータシ
ャフトとセンサロータ間の回り止めにより位置ずれを防
いでも、ロータシャフトの回転からコアの磁極位置を検
出する上記のような方法を採る限り、電動機回転角度や
回転数情報検知精度に自ずと限界があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この点を考慮すると、
センサーロータを直接電動機のロータコアに固定するの
が有効と考えられる。しかしながら、ロータコアは薄板
状の前記のような多数のコアシートを積層してなること
から、センサロータとロータコアを接続するための特殊
な連結構造が必要となり、構造の複雑化は避けられな
い。そこで、本発明は、簡単な構造で電動機ロータに直
接センサロータを固定した磁極位置センサ付電動機を提
供することを主たる目的とする。
【0004】ところで、前記のように電動機ロータに直
接センサロータを固定した構造を採ったとしても、積層
コアシートからなるロータコアは、鉄心相互の回転方向
位置ずれを生じる可能性を残しており、こうした位置ず
れが生じた場合、電動機ロータの磁極位置自体が不明確
なものとなり、磁極位置検出精度の向上は望めない。そ
こで、本発明は、高精度な磁極位置の検出に不可欠な電
動機ロータコアの鉄心相互の回転方向位置ずれを防ぐこ
とを更なる目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の主たる目的は、請
求項1に記載のように、積層コアと、該積層コアの軸方
向両端に添設された端板を有する電動機ロータと、該電
動機ロータの磁極位置を検出する磁極位置センサを備え
る電動機において、前記磁極位置センサのセンサロータ
を、電動機ロータの端板に回り止め固定したことを特徴
とする構成により達成される。
【0006】また、上記の更なる目的は、請求項2に記
載のように、上記の構成において、前記電動機ロータの
積層コアと端板は、回り止め手段により相互の位置ずれ
を規制された構成により達成される。
【0007】具体的には、請求項3に記載のように、前
記回り止め手段は、積層コアを貫通させて端板に支持し
た軸状部材で構成されるのが有効である。
【0008】前記いずれかの構成において、請求項4に
記載のように、前記端板は、電動機ロータシャフトの軸
周に沿って張出すボス部を有し、該ボス部にセンサロー
タが嵌合固定された構成とするのが有効である。
【0009】前記いずれかの構成において、請求項5に
記載のように、前記磁極位置センサはレゾルバとするこ
とができる。
【0010】
【発明の作用及び効果】本発明の請求項1に記載の構成
では、コアシートに比べてより採り得る形状の自由度が
大きな端板にセンサロータを回り止め固定したため、別
部材を用いずに電動機ロータに直接センサロータを接続
することができる。したがって、これにより別部材を介
在させる複雑な構造を用いずに、電動機ロータとセンサ
ロータの位置ずれを防ぐことができ、電動機ロータの磁
極位置を磁極位置センサにより高精度に検出することが
できる。
【0011】次に、請求項2に記載の構成では、コアシ
ート間の位置ずれが防止されるため、磁極位置自体の不
明確化を防ぐことができ、それが前記電動機ロータとセ
ンサロータの位置ずれの防止と相俟って、磁極位置セン
サによる検出精度の一層の向上につながる。また、場合
によっては、電動機ロータコアとロータシャフト間の必
要固定力を緩和することができるため、回り止め構造を
簡略化して、電動機の小型・軽量化を図ることもでき
る。
【0012】次に、請求項3に記載の構成では、コアシ
ート間の位置ずれが、それらを貫通する軸状部材で、ま
た両端のコアシートと端板との間の位置ずれも軸状部材
の端板への支持でそれぞれ慣性モーメントによる影響を
受けることなく確実に防止されるため、磁極位置自体の
不明確化を防ぎつつ、磁極位置に対する端板の位置ずれ
もなくすことができ、磁極位置センサによる検出精度が
一層向上する。
【0013】更に、請求項4に記載の構成では、固定部
を端板の電動機ロータシャフト軸周のボス部とすること
で、センサロータの端板への固定を、在来の電動機ロー
タシャフト軸周へのセンサロータの固定と同様の方法で
行なうことができるため、センサロータの取付け対象を
端板とすることに伴うセンサロータの格別の形状変更も
必要でなくなる。
【0014】そして、請求項5に記載の構成では、磁極
位置センサをレゾルバとして前記の各効果を達成するこ
とができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面に沿い、本発明の実施
形態を説明する。図1は本発明の適用に係る磁極位置検
出センサ付電動機のロータを模式断面で示す。図に示す
ように、電動機ロータAは、多数のコアシートからなる
積層コア1と、積層コア1の軸方向両端に添設された端
板2A,2Bを有する構成とされ、電動機ロータAの磁
極位置を検出する磁極位置センサ4を備える。磁極位置
センサ4は、本形態では図2に軸方向にみた構成を示す
ような、VR型レゾルバとされ、レゾルバロータ41と
レゾルバステータ42とを備える構成とされている。
【0016】本発明の特徴に従い、磁極位置センサ4の
センサロータとしてのレゾルバロータ41は、電動機ロ
ータAの一方の端板2Aに回り止め固定されている。一
方の端板2Aは、電動機ロータシャフト3の軸周に沿っ
て張出すボス部21を有し、ボス部21にセンサロータ
41が嵌合固定されている。
【0017】図3に電動機ロータの部分断面を示すよう
に、電動機ロータAの積層コア1と端板2A,2Bは、
回り止め手段5により相互の位置ずれを規制されてい
る。回り止め手段5は、積層コア1を貫通させて端板2
A,2Bに支持した軸状部材で構成されている。
【0018】電動機ロータAの各部について詳述する
と、図1を参照して、電動機ロータシャフト3は、その
内部に潤滑油路を構成すべく中空軸とされ、適宜の出力
部材に連結する側(図1において左側)の外径が若干縮
径され、この縮径部と積層コア1が嵌め込まれる大径部
との間に一方の端板2Aのボス部21に当接するカラー
31を備え、大径部側の軸端外周に、締結用ナット6を
締め込むための雄ねじ32が形成されている。
【0019】一方の端板2Aは、積層コア1の外径と等
しい外径の径方向に延びるフランジ部22の内周側を電
動機ロータシャフト3の外周に沿って軸方向に延びるボ
ス部21を備え、ボス部21の先端にレゾルバロータ4
1を回り止め嵌合すべくキー溝23が形成されている。
他方の端板2Bは、積層コア1の外径と等しい外径の単
純な円板状とされている。
【0020】積層コア1と両端板2A,2Bは、図3に
示すように回り止め手段5により相互に連結される。こ
の形態では、回り止め手段を構成する軸状部材は、圧入
ピン50とされている。圧入ピン50は、各コアシート
10に形成した通し孔11に対して締り嵌めの関係とな
る軸径とされ、その両端は、両端板2A,2Bに形成し
た支持穴24,25に同様の締り嵌めの関係に嵌り込
み、これにより各コアシート10相互の回転方向の位置
ずれと、両端板2A,2Bとそれらの間に挟み込まれる
コアシート10相互の位置ずれは完全に防止される。ま
た、この圧入ピン50と通し孔11の締り嵌めの関係に
より、コアシート10の積層精度も向上する。
【0021】この圧入ピン50の端板2A,2Bへの支
持は、他の形態を採ることもできる。図4にこの支持形
態の変更例を示す。この例では、端板2A,2Bの支持
穴24が段付孔24’(図には一方の端板2A側の段付
孔24’のみを示すが、他方の端板2Bについても同様
である)とされ、圧入ピン50は、その両端が段付の支
持孔24’の大径部まで延びる長さとされ、端部を段付
の支持孔内でかしめることによるかしめ部51により端
板に抜け止め固定される。こうしたリベット状の圧入ピ
ン50による固定の場合、両端板2A,2B間に挟まれ
る積層コア1に適宜の圧縮力を作用させることができる
ため、各コアシート10相互の回転方向の位置ずれ防止
効果は一層向上する。更に、積層コア1と両端板2A,
2Bの圧入ピン50による結束で、コアアセンブリとし
ての強度が向上し、組付け作業上の取り扱いも容易とな
る利点も得られる。
【0022】図1を参照して、こうした構成からなる電
動機ロータシャフト3と積層コア1と両端板2A,2B
とは、一方の端板2Aを奥側とし、他方の端板2Bを手
前側として、それらの間にコアシート10を挟み込むか
たちで電動機ロータシャフト3にその大径部側の軸端か
ら嵌め込み、雄ねじ32にナット6を締め込むことによ
り一方の端板2Aがそのボス部21をカラー31に当接
することで、カラー31とナット6の間で締め込まれて
電動機ロータシャフト3に固定される。
【0023】一方、磁極位置センサを構成するVR型レ
ゾルバ4は、図2を参照して、検出コイル43を備える
レゾルバステータ42と、その内部で回転するレゾルバ
ロータ41で構成される。レゾルバロータ41は、その
外周が回転角度位置検出のために周方向に波状の凹凸4
0を備える構成とされ、凹凸40による鉄心間の距離を
レゾルバステータ42側の検出コイル43で検知する構
造とされている。
【0024】レゾルバロータ41は、その内周に端板2
Aのボス部のキー溝23に嵌る突起41aを有する構成
とされ、小径側の軸端からカラー31を越えて端板2A
のボス部21先端に嵌め込まれ、適宜の抜け止め手段で
軸方向抜け止め固定される。この固定位置でレゾルバロ
ータ41は、図示しない電動機ケースに取付けられたレ
ゾルバステータ42の内周側に嵌り込み、位置決めされ
る。
【0025】この形態では、図2に示すように、レゾル
バステータ42を電動機ケースに固定する通しボルトの
1つの孔42aの角度位置をステータ側のレゾルバ原点
とし、この原点の角度位置に、凹凸40の山部40aの
1つが合うようにレゾルバロータ4のキー凸条41a
と、それに隣接させてスプリングピン25を嵌め込む凹
条41bが形成されている。すなわち、キー凸条41a
の幅と凹条41bの幅を合わせた中央がレゾルバロータ
41側のレゾルバ原点とされている。また、端板2A側
のボス部21のキー溝23は、図示されていないが、電
動機ロータAの隣り合う一対のN−S磁極間の中央位置
と一致する設定とされている。なお、本形態における角
度方向の位置決めは、機械的な位置設定のためのもので
あり、電動機ロータAの電気的な磁極位置とレゾルバ4
の検出出力との精密な原点合わせは、別途電気的な調整
によりなされる。
【0026】以上詳述したように、この実施形態によれ
ば、コアシート10に比べてより採り得る形状の自由度
が大きな端板2Aにセンサロータ41を回り止め固定し
たため、別部材を用いずに電動機ロータAに直接センサ
ロータ41を接続することができる。したがって、これ
により別部材を介在させる複雑な構造を用いずに、電動
機ロータAとセンサロータ41の位置ずれを防ぐことが
でき、電動機ロータAの磁極位置をレゾルバ4により高
精度に検出することができる。
【0027】また、コアシート10間の位置ずれが防止
されるため、磁極位置自体の不明確化を防ぐことがで
き、それが電動機ロータAとレゾルバロータ41の位置
ずれの防止と相俟って、レゾルバ4による検出精度の一
層の向上につながる。また、場合によっては、電動機ロ
ータコア1とロータシャフト3間の必要固定力を緩和す
ることができるため、回り止め構造を簡略化して、電動
機の小型・軽量化を図ることもできる。
【0028】次に、コアシート10間の位置ずれが、そ
れらを貫通する圧入ピン50で、また両端のコアシート
10と端板2A,2Bとの間の位置ずれも圧入ピン50
の端板2A,2Bへの支持でそれぞれ慣性モーメントに
よる影響を受けることなく確実に防止されるため、磁極
位置自体の不明確化を防ぎつつ、磁極位置に対する端板
2A,2Bの位置ずれもなくすことができ、レゾルバ4
による検出精度が一層向上する。
【0029】更に、固定部を端板2Aの電動機ロータシ
ャフト3軸周のボス部21とすることで、レゾルバロー
タ41の端板2Aへの固定を、在来の電動機ロータシャ
フト軸周へのセンサロータの固定と同様の方法で行なう
ことができるため、センサロータ41の取付け対象を端
板2Aとすることに伴うセンサロータ41の格別の形状
変更も必要でなくなる。
【0030】以上、本発明を実施形態に基づき詳説した
が、本発明はこれらの実施形態に限るものではなく、特
許請求の範囲に記載の事項の範囲内で種々に具体的構成
を変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る磁極位置センサ付電
動機のロータを模式化して示す軸方向断面図である。
【図2】磁極位置センサとしてのレゾルバの構造を示す
正面図である。
【図3】ロータコアの位置ずれ防止構造を示す部分断面
図である。
【図4】位置ずれ防止構造の変形例を示す部分断面図で
ある。
【符号の説明】
A 電動機ロータ 1 積層コア 2A,2B 端板 3 電動機ロータシャフト 31 ボス部 4 VR型レゾルバ(磁極位置センサ) 41 レゾルバロータ(センサロータ) 5 軸状部材(回り止め手段) 50 圧入ピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F077 AA49 CC02 FF34 PP26 VV01 VV31 5H019 AA09 AA10 BB01 BB06 BB12 BB26 CC03 5H611 AA01 BB01 BB07 BB08 PP05 QQ03 RR01 UA07 UB01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 積層コアと、該積層コアの軸方向両端に
    添設された端板を有する電動機ロータと、該電動機ロー
    タの磁極位置を検出する磁極位置センサを備える電動機
    において、 前記磁極位置センサのセンサロータを、電動機ロータの
    端板に回り止め固定したことを特徴とする磁極位置セン
    サ付電動機。
  2. 【請求項2】 前記電動機ロータの積層コアと端板は、
    回り止め手段により相互の位置ずれを規制された、請求
    項1記載の磁極位置センサ付電動機。
  3. 【請求項3】 前記回り止め手段は、積層コアを貫通さ
    せて端板に支持した軸状部材で構成される、請求項2記
    載の磁極位置センサ付電動機。
  4. 【請求項4】 前記端板は、電動機ロータシャフトの軸
    周に沿って張出すボス部を有し、該ボス部にセンサロー
    タが嵌合固定された、請求項1、2又は3記載の磁極位
    置センサ付電動機。
  5. 【請求項5】 前記磁極位置センサはレゾルバである、
    請求項1〜4のいずれか1項記載の磁極位置センサ付電
    動機。
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Cited By (7)

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WO2021213581A1 (de) * 2020-04-24 2021-10-28 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Rotorbaugruppe mit rotatorischer sicherung zumindest eines scheibenelementes; sowie elektrische maschine

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