JP2007170857A - 回転電機装置及びそれを用いたエンジン駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高温の環境の中で使用可能なレゾルバを磁極位置検出器として使用し、さらに、漏洩磁束の影響も低減しつつ、安価に構成できる磁極位置検出器を備えた、回転電機装置及びこれを用いたエンジン駆動装置を提供することにある。
【解決手段】軸方向の巻線を有する回転電機１００の回転子の磁極位置は、磁極位置検出器２２によって検出される。磁極位置検出器２２は、回転電機の回転子の位置によって検出巻線のリラクタンスが変わるように回転子形状を周方向に変化せしめた構成である。また、一つの検出巻線が複数の巻線より構成されると共に軸方向の巻線によって生じる回転子―固定子間の磁束を各巻線間で打ち消すように配置している。検出巻線２２４，２２５は、突極磁極の個数が１０個の場合、第１〜第５番目の突極磁極に巻回する２次巻線の巻回方向を正方向とすると、第６〜第１０番目の突極磁極に巻回する２次巻線の巻回方向を逆方向とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機装置及びそれを用いたエンジン駆動装置に係り、特に、軸方向の巻線を有する回転電機装置に用いるに好適な磁極位置検出器を有する回転電機装置及びそれを用いたエンジン駆動装置に関する。

自動車の燃費向上として、第１にアイドルストップ、第２に回転電機を車両駆動に用いたハイブリツド等が挙げられ、実用化されている。これらのシステムにおいて、アイドルストップ後のエンジンの再始動や、車両駆動に用いる回転電機としては、モータジェネレータを使用するのが一般的である。それに対して、車両に本来設けられているＡＣＧ（充電発電機）を、モータとして使用する方式が考えられている。

従来例としては、第１に、例えば、特開２００２−１７１７２３号公報や特開２００５−１９２３４５号公報に記載のように、ＡＣＧのルンデル形（軸方向の界磁巻線を有する）回転電機を駆動に用い、モータとして回転させるのに必要な磁極位置検出器としては、回転子に永久磁石を配置し、固定子にホール素子を配置してインバータにより固定子巻線を駆動するものが知られている。

また、第２の例としては、例えば、特開２００４−１５９４５０号公報に記載のように、磁極位置検出器としてレゾルバを使用して磁極の位置を検出するものが知られている。

特開２００２−１７１７２３号公報 特開２００５−１９２３４５号公報 特開２００４−１５９４５０号公報

しかしながら、特開２００２−１７１７２３号公報や特開２００５−１９２３４５号公報に記載のものでは、回転子に永久磁石を用い、固定子にホール素子を用いた磁極位置検出器を用いているため、永久磁石、ホール素子共に高温での使用に限界があり、回転電機を高出力化できない欠点がある。

それに対して、特開２００４−１５９４５０号公報に記載のものでは、レゾルバを用いた方式であり、回転子は鉄であり、固定子は鉄と巻線であるために高温までの使用が可能である。

しかし、従来のルンデル形（軸方向の界磁巻線を有する）のＡＣＧ（充電発電機）では、回転子が爪磁極が交互に配置されたルンデル形構造のために回転子の界磁巻線が軸方向に巻かれている。ここで、軸方向の界磁巻線とは、界磁巻線によって発生される起磁力の方向が、回転子の軸方向のものである。このような独特の構成のため、界磁巻線が作る軸方向の起磁力によって軸方向への漏洩磁束が発生し、これによってレゾルバの検出巻線にその磁束が鎖交して検出位置に誤差を生じ、極端な例では運転不能となる現象がある。その点、特開２００４−１５９４５０号公報に記載のものでは、非磁性材のシャフトを用いることで、漏洩磁束の影響は緩和しようとしているが、実際には漏洩磁束の影響が残るものであり、また、非磁性のシャフトは装置全体を高価にする等の問題がある。

本発明の目的は、高温の環境の中で使用可能なレゾルバを磁極位置検出器として使用し、さらに、漏洩磁束の影響も低減しつつ、安価に構成できる磁極位置検出器を備えた、回転電機装置及びこれを用いたエンジン駆動装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、軸方向の巻線を有する回転電機と、この回転電機の回転子の磁極位置を検出する磁極位置検出器とを有し、その検出信号に基づいて、直流電源よりインバータ装置を介して前記回転電機に供給する電力を制御する回転電機装置であって、前記磁極位置検出器は、前記回転子の位置によって検出巻線のリラクタンスが変わるように回転子形状を周方向に変化せしめた構成の磁極位置検出器であって、かつ、一つの検出巻線が複数の巻線より構成されると共に軸方向の巻線によって生じる回転子―固定子間の磁束を各巻線間で打ち消すように配置したものである。
かかる構成により、高温の環境の中で使用可能なレゾルバを磁極位置検出器として使用し、さらに、漏洩磁束の影響も低減しつつ、安価に構成し得るものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記磁極位置検出器の前記検出巻線は、前記回転子のパーミアンスの変化に属する、一組の２次巻線と、他の組との２次巻線の２次巻線の巻方向を逆にしたものである。

（３）上記（２）において、好ましくは、前記磁極位置検出器は、複数の突極磁極を有する固定子を有し、この突極磁極の個数は、１０個，１４個，１８個，２２個，２６個のいずれかとしたものである。

（４）上記（３）において、好ましくは、前記検出巻線は、突極磁極の個数が１０個の場合、第１〜第５番目の突極磁極に巻回するそれぞれの２次巻線の巻回方向を正方向とすると、第６〜第１０番目の突極磁極に巻回するそれぞれの２次巻線の巻回方向を逆方向とするものである。

（５）また、上記目的を達成するために、本発明は、エンジンによって駆動され、また、エンジンを駆動するとともに、軸方向の巻線を有する回転電機と、この回転電機の回転子の磁極位置を検出する磁極位置検出器と、この磁極位置検出器の検出信号に基づいて、直流電源よりインバータ装置を介して前記回転電機に供給する電力を制御する制御手段とをエンジン駆動装置であって、前記磁極位置検出器は、前記回転子の位置によって検出巻線のリラクタンスが変わるように回転子形状を周方向に変化せしめた構成の磁極位置検出器であって、かつ、一つの検出巻線が複数の巻線より構成されると共に軸方向の巻線によって生じる回転子―固定子間の磁束を各巻線間で打ち消すように配置したものである。
かかる構成により、高温の環境の中で使用可能なレゾルバを磁極位置検出器として使用し、さらに、漏洩磁束の影響も低減しつつ、安価に構成し得るものとなる。

本発明によれば、高温の環境の中で使用可能なレゾルバを磁極位置検出器として使用し、さらに、漏洩磁束の影響も低減しつつ、安価に構成できる磁極位置検出器を備えることができる。

以下、図１〜図６を用いて、本発明の一実施形態による回転電機装置およびこれを用いたエンジン駆動装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による回転電機装置を用いたエンジン駆動装置の構成及び動作について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による回転電機装置を用いたエンジン駆動装置の構成を示すシステム構成図である。

スタータモータ５３は、エンジン５２に取り付けられており、エンジン５２を始動する場合に使用される。スタータモータ５３の起動は、キースイッチ５４を運転者が操作することで動作する。電源としては、バッテリー５５の電力を使用する。バッテリー５５のプラス端子およびマイナス端子は、軸方向巻線を有する回転電機１００に電気的にも接続されている。バッテリー５５のマイナス側端子はアースとして車体に接続される。

軸方向巻線を有する回転電機１００は、ルンデル形のＡＣＧ（充電発電機）であり、これをモータとしても使用する。回転電機１００は、エンジン５２に対してクランクプーリ５１とプーリ８をベルト５０を介して動力の伝達を行うものである。ベルト５０の回転方向は一定方向であり、エンジン５２によって軸方向巻線を有する回転電機１００を発電機として動作させる場合と、軸方向巻線を有する回転電機１００がエンジン５２を回すモータとしての動作させる場合の２通りの動作ができるようになっている。

回転電機１００の内部には、駆動部２００が設けられている。駆動部２００は、モータ動作が可能なインバータ１０１と、発電機動作に必要な界磁巻線電流を制御するレギュレータ１０２とを含んている。駆動部２００とＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）６０間の信号には、エンジン始動信号６１と、発電指令信号６２と、回転数検出信号６３とがある。ＥＣＵ６０には、アクセルペダル５６の踏み込み量を検出するアクセル信号５７と、ブレーキペダル５８の踏み込み量を検出するブレーキ信号５９が入力する。

次に、図２を用いて、本実施形態による回転電機装置の構成及び動作について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による回転電機装置の構成を示す縦断面図である。

回転電機１００は、前述したようにモータ駆動可能な車両用交流発電機であり、一般的な車両用交流発電機と違うのは、モータとして駆動する際に必要なインバータ１０１を内蔵していることである。

冷却方式としては、ステータ外周部をエンジン冷却水を用いた水冷方式と、内扇ファンによる空冷の２通りが有るが、ここでは空冷式のものについて説明する。また、性能を向上させるために、爪磁極間に永久磁石を配置してもよいものである。

プーリ８は、シャフト７の端部に取り付けられている。シャフト７には、爪磁極５ａ，５ｂを有する回転子４が設けられている。回転子４には、爪磁極５の内周側に図示のように軸方向にトロイダル状に巻回された界磁巻線６を有する。また、回転子４の軸方向の両端面に冷却ファン１４，１５が設けられている。

回転子４の外周側には、固定子２と、３相巻線３とからなる固定子２設けられている。３相巻線３は、固定子２の固定子鉄心に巻回されている。固定子２は、フロントブラケット９とリアブラケット１０とにより、前後から挟み込まれるように配置されている。各ブラケット９，１０は、ベアリング１２，１３によりシャフト７を回転自由に支持している。

回転子４に配置された界磁巻線６には、シャフト７に設けられたスリップリング１８とブラシ１７から直流電流が供給され、軸方向に磁化を作る。ブラシ１７には、バッテリ端子１６を介して車載のバッテリから電力が供給される。これによって、爪磁極５ａがＮ極に励磁される場合には、爪磁極５ｂがＳ極に励磁される。この爪磁極５の励磁磁化の強さは、界磁電流の大きさに比例する。

シャフト７の反プーリ側端部には、磁極位置検出器２２が設けられている。磁極位置検出器２２は、レゾルバを用いた方式であり、回転子４の磁極位置を検出する手段として用いられる。リアブラケット１０に接して、リアカバー１１の内側には、ヒートシンク２０が設けられている。ヒートシンク２０には、パワー素子２１が実装されている。パワー素子２１は、図１に示した駆動部２００のインバータ１０１を構成する。パワー素子２１の損失は、ヒートシンク２０に放熱できるような構成となっている。パワーモジュール１９は、ヒートシンク２０とパワー素子２１で構成されている。

次に、図１，図２を用いて、本実施形態による軸方向巻線を有する回転電機を用いたエンジン駆動装置の動作について説明する。

軸方向巻線を有する回転電機１００に内蔵した駆動部２００には、車両用交流発電機の３相巻線にモータ動作が可能なインバータ１０１と、界磁巻線電流を制御するレギュレータ１０２が搭載されている。

レギュレータ１０２には、ＥＣＵ６０からエンジン始動信号６１と、発電指令信号６２とが入力し、ＥＣＵ６０には、回転数検出信号６３が出力する。これによって、回転電機１００のモータ動作又は発電動作時に、軸方向巻線を有する回転電機１００の界磁コイル６に流す界磁電流を制御する。

図１で、エンジン５２が冷えている場合には、エンジン内のエンジンオイルの粘性が高いためエンジンを駆動するために必要なトルクが大きいので、運転者がキースイッチ５４を操作することで、スタータモータ５３を駆動してエンジンを始動する。

一方、エンジンが十分暖まった場合には、エンジンオイルの粘性が下がるため、エンジンの摩擦抵抗が低減し、冷えた状態に比較して小さい力でエンジンを始動することができるので、アイドルストップ後の再始動時には、回転電機１００をモータとして駆動し、エンジン５２を始動する。

例えば、運転者がアクセルペダル５６から足を離してブレーキペダルを踏んだ場合、車速を検出して車速が零速度の場合にエンジンを停止するかアイドル状態を維持するかを、ＥＣＵ６０が決定する。

ＥＣＵ６０が信号待ちや渋滞と判断した場合、エンジンを停止する。次に、運転者がブレーキペダル５８から足を離して、アクセルペダル５６を踏んだ場合、アクセル信号５７がＥＣＵ６０に対して出力されるために、ＥＣＵ６０はエンジン始動信号６１を軸方向巻線を有する回転電機１００に内蔵した駆動部２００に対して出力する。駆動部２００は回転電機の３相巻線にモータ動作が可能なインバータ１０１と界磁巻線電流を制御するレギュレータ１０２が搭載されており、ＥＣＵ６０からエンジン始動信号６１がオンになった場合には、回転電機１００をモータとして回転させる。このとき、エンジン５２は回転電機１００にプーリとベルトで接続されているため、回転電機１００によって回転させることができ、エンジンを始動させることができる。エンジンが始動した場合、駆動部２００からは回転数検出信号６３がＥＣＵ６０に戻されるため、ＥＣＵ６０はエンジン始動信号６１をオフすると共に、発電指令信号６２をオンして車両用交流発電機１００をモータ動作から発電機動作モードに切り替える。

以上の動作により、車両用交流発電機は、モータとして動作する場合と、発電機として動作する場合の２通りに大別されて使用され、これはアイドルストップ、必要に応じてはエンジンの高効率運転、低速での発電領域の拡大などの達成でき、それによって車両として燃費削減などの長所を発揮できるシステムを提供できる。

なお、ここで、専用スタータモータ５３を使用することシステムとすることで、軸方向巻線を有する回転電機の必要トルクを小さくできる利点がある。

また、発電機としては、レゾルバを用いた制御によって、全領域における高効率な運転や低速でのバッテリ充電電流の増加できる利点がある。

永久磁石を用いた方式の採用がこの分野で多く採用されつつあるが、従来車両に備わっている充電発電機を用いた本方式は低コストで燃費削減等の上記のメリットを達成できる利点がある。

以上の利点を有するこのシステムにおいては、図２に示すようにモータ駆動時に磁極位置検出器２２を必要とする。磁極位置検出器２２としては、耐熱性，信頼性の高いレゾルバが、永久磁石及びホール素子からなる磁極位置検出器より優先して使用される。

このシステムではモータ駆動、発電動作時とも、界磁制御と共に、磁極位置検出器２２の検出角度に応じてインバータを介して３相巻線に正弦波状に電流を流す制御を有する。この軸方向巻線を有する回転電機１００では、図示のように界磁巻線をトロイダル状に軸方向に巻回しているためにレギュレータ１０２より供給される界磁巻線によって起磁力が軸方向に発生する。この場合に、回転子のシャフトを軸方向に流れ、レゾルバ、固定子鉄心を通る図示のような漏洩磁気回路が構成され、漏洩磁束を発生する。

この漏洩磁束は磁極位置検出器２２の中心部よりに外周に向かう磁束となるために、磁極位置検出器の構造によって検出精度は大きく影響を受ける。この影響が大きいと効率の良い運転が不可能で、燃費削減等の当初の目標のシステムを構成することができなくなってしまう恐れがある。

次に、図３を用いて、本実施形態による回転電機装置に用いる位置検出器の構成及び動作原理について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による回転電機装置に用いる位置検出器の構成を示す横断面図である。

磁極位置検出器２２は、固定子２２１と回転子２２２とからなる。回転子２２２は、固定子２２１の巻線を励磁した場合、空隙磁束密度分布が正弦波状になる空隙状に加工された形状（円形の断面形状に対して対向する２カ所がカットされた形状）を有する回転子であり、一般には巻線を有していないものである。

一方、固定子２２１は、図示のように突極磁極にそれぞれ、一次巻線２２３と、検出巻線である多相の２次巻線２２４，２２５とを有する構成である。ここで、一次巻線には外部より高周波電流を流して励磁することにより、各磁極下の磁束分布を回転子の形状に合わせた磁束分布を作り出す役目を有する。磁極位置は、２次巻線２２４，２２５の検出信号によって検出される。

本実施形態では、固定子２２１の突極磁極の個数は、１０個（図中のNo.1，…，No.10）である。従って、各突極磁極の間には、スロットが形成されるが、そのスロットの個数も１０個である。

一方、従来の磁極位置検出器の固定子の突極磁極の個数は、８個である。

本実施形態の磁極位置検出器と従来の磁極位置検出器との相違は、突極磁極の個数だけではなく、後述するように、２次巻線の巻回方向にもある。

次に、図４〜図６を用いて、本実施形態による回転電機装置に用いる位置検出器の詳細な構成及び動作原理について説明する。
図４は、本発明の一実施形態による回転電機装置に用いる位置検出器の詳細構成を示す説明図である。図５は、従来の回転電機装置に用いられる位置検出器の詳細構成を示す説明図である。図６は、本発明の一実施形態による回転電機装置に用いる位置検出器と従来の位置検出器の動作を波形図である。

一般に図２で示した回転電機１００の爪磁極は、１２極あるいは１６極等の磁極を有する。これに合わせたサイクル数の磁極位置検出器を作ると磁極位置検出器の突極磁極数が増加してするために、ここでは、図３に示したように、２サイクルの空隙長の変化を有する回転子を用いた磁極位置検出器を使用する。これを１２極，１６極に展開するには、その極対数倍した角度を出力させ、これに応じて回転子の極対数に応じた正弦波の電流を回転電機にインバータを介して供給することによって、一定のトルクで駆動することが可能となる。

最初に、１次巻線２２３と、２次巻線２２４，２２５の巻線の巻方向について説明する。

図４（Ａ）に示すように、本実施形態では、１次巻線２２３は、１極おきに正方向と、逆方向の巻線を有し、その巻数がＮ１を有する構成である。

一方、図５（Ａ）に示すように、従来ものでは、１次巻線２２３は、１極おきに正方向と、逆方向の巻線を有し、その巻数がＮ１を有する構成である。

最初に、図５により、従来例の問題点について説明する。従来構成の磁極位置検出器は、８個の突極磁極を有するものであり、回転子の１回転で２回、図５（Ｂ）に示すように、正弦波状にパーミアンスが変化する。なお、本実施形態におけるパーミアンスの変化も、図４（Ｂ）に示すように、回転子の１回転で２回変化するものである。

従来例では、８個の突極磁極を有する場合の各突極磁極の２次巻線２２４は、Ｎ２ｃｏｓ（θ−α）で巻回される。ここで、Ｎ２は、２次巻線の最大巻数である。例えば、α＝０とすると、ｃｏｓ９０°及びｃｏｓ２７０°となるため、第２，第４，第６，第８スロット（突極磁極）には、巻線は巻回されない。また、第１スロットの巻線方向を正方向とすると、第３スロットの巻線方向は逆方向であり、第５スロットの巻線方向は正方向であり、第７スロットの巻線方向は逆方向である。また、２次巻線２２５は、Ｎ２ｓｉｎ（θ−α）で巻回される。例えば、α＝０とすると、ｓｉｎ０°及びｓｉｎ１８０°となるため、第１，第３，第５，第７スロット（突極磁極）には、巻線は巻回されない。また、第２スロットの巻線方向を逆方向とすると、第４スロットの巻線方向は正方向であり、第６スロットの巻線方向は逆方向であり、第８スロットの巻線方向は正方向である。

図示の配置により、２次巻線２２４，２２５は、電気角（図示の場合は憐械角の２倍）で９０度の位相を持つパーミアンスの変化を受け、１次巻線に高周波電流を流すことによって２次巻線２２４，２２５には回転子の角度に対して電気角で９０度の位相を持ち、かつ１次巻線の周波数で変調された電圧を発生する。

この電圧より、Ｒ／Ｄ変換器を介して回転子の角度を検出することができる。この位置情報から、回転子の爪磁極の位置に応じた正弦波電流を３相巻線に流すことによって、高効率な発電制御、モータ駆動制御が可能となる。

従来例の磁極位置検出器では、図５（Ｂ）に示すように、２次巻線２２４は、パーミアンスの大きい磁極Ｎｏ１，Ｎｏ５とパミアンスの小さいＮｏ３，Ｎｏ７との差のパーミアンスに比例した電圧が発生し、これが１次巻線２２３の周波数で変調された周波数の電圧を発生する。出力巻線には回転子２２２の移動にともなって電気角度で９０度位相のずれた電圧を発生し、これによって磁極の位置を検出することができる。

ここで、漏洩磁束の影響について説明すると、前述の漏洩磁束はシャフトを軸方向に流れて、磁極位置検出器２２は軸方向にながれ、磁極位置検出器においては、回転子２２２から固定子２２１の方向に流れる。従って、例えばパーミアンスの大きいＮｏ１，Ｎｏ５の突極磁極下においては、図中に矢印で示す方向に漏洩磁束を発生する。この場合に、２次巻線２２４の鎖交磁束は、突極磁極Ｎｏ１，Ｎｏ５ではパーミアンスが大きいので大きい電圧が、一方、Ｎｏ３，Ｎｏ７ではパーミアンスが小さいので小さい出圧が発生し、一次巻線２２３の励磁がなくとも、回転子の電気角に比例した電圧が発生する。

図６（Ｂ）は、一次巻線２２３の励磁の励磁がない場合の２次巻線２２４の発生電圧を示している。回転子の移動による、図２の界磁巻線に電流を流したことによる漏洩磁束の影響によって、２次巻線２２４，２２５とも図示の誘起電圧が発生する。この電圧は、結果として、検出角度に大きな誤差が生じ、高効率の制御ができない欠点がある。極端な例として、運転不能となることもある。

次に、図４により、本実施形態の動作について説明する。本実施形態の磁極位置検出器は、１０個の突極磁極を有するものであり、回転子の１回転で２回、図４（Ｂ）に示すように、正弦波状にパーミアンスが変化する。

本実施形態のように１０個の突極磁極を有する場合の各突極磁極の２次巻線２２４は、Ｎ２ｃｏｓ（θ−α）で巻回される。ここで、Ｎ２は、２次巻線の最大巻数である。従って、各突極磁極の巻線数は、Ｎ２を最大値として、第２スロット〜第５スロットにおける巻数は、Ｎ２ｃｏｓ７２°，Ｎ２ｃｏｓ１４４°，Ｎ２ｃｏｓ２１６°，Ｎ２ｃｏｓ２８８°となり、Ｎ２よりも小さな巻数となる。一方、巻線の巻回方向は、第１スロットの巻線方向を正方向とすると、第２スロット〜第５スロットの巻線方向は正方向であり、第６スロット〜第１０スロットの巻線方向は逆方向としている。また、２次巻線２２５は、Ｎ２ｓｉｎ（θ−α）で巻回される。従って、各突極磁極の巻線数は、Ｎ２を最大値として、第２スロット〜第５スロットにおける巻数は、Ｎ２ｓｉｎ７２°，Ｎ２ｓｉｎ１４４°，Ｎ２ｓｉｎ２１６°，Ｎ２ｓｉｎ２８８°となり、Ｎ２よりも小さな巻数となる。一方、巻線の巻回方向は、第１スロットの巻線方向を正方向とすると、第２スロット〜第５スロットの巻線方向は正方向であり、第６スロット〜第１０スロットの巻線方向は逆方向としている。

このような２次巻線２２４，２２５のターン数に選定することによって、図５（Ａ）で示した場合と同様、２次巻線２２４，２２５には一次巻線の電流の周波数で変調された正弦波出力電圧が発生し、これによって回転子の角度を検出することが可能となる。一方、回転電機１００の界磁コイルを励磁することによって軸方向に漏洩する磁束が従来例と同様に発生する。その方向を、図４（Ｂ）中に矢印で示した。

本実施形態の構成においては、パーミアンスの大きいＮｏ１，Ｎｏ６の突極の出力巻線の巻方向が逆であるために、２次巻線２２４の鎖交する漏洩磁束はＮｏ１，Ｎｏ６の突極で打ち消し合って出力巻線には現れない。

図６（Ａ）に、一次巻線２２３の励磁の励磁がない場合の２次巻線２２４の発生電圧を示している。回転子の移動による、図２の界磁巻線に電流を流したことによる漏洩磁束の影響はなく、２次巻線２２４，２２５とも図示の誘起電圧となり、漏洩磁束の影響を取り除くことができる。これによって、検出位置誤差等による効率低下等の恐れを除くことができ、かつ安定な運転が可能となる。

つまり、本発明では、回転子のパーミアンスの変化に属する、一組の２次巻線（Ｎｏ１，Ｎｏ２，Ｎｏ３，Ｎｏ４，Ｎｏ５の突極磁極の巻回された）と、他の組との２次巻線（Ｎｏ６，Ｎｏ７，Ｎｏ８，Ｎｏ９，Ｎｏ１０）の２次巻線の巻方向を逆にすることによって、軸方向の回転電機の界磁巻線による漏洩磁束の影響をなくすことができる。

さらには、出力の巻線の正方向巻線と逆方向巻線の分布を同数にすることによって。軸方向の漏洩磁束の位置誤差に与える影響を小さくすることができる。

なお、ここでは１回転で、２サイクルのパーミアンスの変化を有する場合について示したが、その整数倍の場合でも本発明の効果を得ることができる。

また、以上は軸方向の巻線を有する回転電機の一例としてルンデル形の発電機をモータ駆動させる例で示したが、本発明はこれに固定される物ではなく、例えば軸方向の巻線を有する電磁クラッチを用い、磁極位置検出器を備えた回転電機装置等に対しても有効となる。

さらに、固定子の突極磁極の個数としては、図示の１０極の場合以外に、１４極，１８極，２２極，２６極の場合でも、回転子のパーミアンスの変化に属する、一組の２次巻線と、他の組との２次巻線の２次巻線の巻方向を逆にすることによって、軸方向の回転電機の界磁巻線による漏洩磁束の影響をなくすことができる。すなわち、固定子の突極磁極の個数としては、（２ｎ＋１）×２極（ｎは、２以上の自然数）とすることで、軸方向の回転電機の界磁巻線による漏洩磁束の影響をなくすことができる。例えば、１４極の場合、第１〜第７の突極磁極に巻回される２次巻線の巻回方向を正方向とすると、第８〜第１４の突極磁極に巻回される２次巻線の巻回方向を逆方向とする。また、１８極の場合、第１〜第９の突極磁極に巻回される２次巻線の巻回方向を正方向とすると、第１０〜第１８の突極磁極に巻回される２次巻線の巻回方向を逆方向とする。

以上説明したように、本実施形態によれば、一つの検出巻線が複数の巻線より構成されると共に、軸方向の巻線によって生じる回転子―固定子間の磁束を各巻線間で打ち消すように配置した，すなわち、回転子のパーミアンスの変化に属する、一組の２次巻線と、他の組との２次巻線の２次巻線の巻方向を逆にすることによって、軸方向の回転電機の界磁巻線による漏洩磁束の影響をなくすことができる。

したがって、高温の環境の中で使用可能なレゾルバを磁極位置検出器として使用し、さらに、漏洩磁束の影響も低減しつつ、安価に構成できるものとなる。

本発明の一実施形態による回転電機装置を用いたエンジン駆動装置の構成を示すシステム構成図である。 本発明の一実施形態による回転電機装置の構成を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態による回転電機装置に用いる位置検出器の構成を示す横断面図である。 本発明の一実施形態による回転電機装置に用いる位置検出器の詳細構成を示す説明図である。 従来の回転電機装置に用いられる位置検出器の詳細構成を示す説明図である。 本発明の一実施形態による回転電機装置に用いる位置検出器と従来の位置検出器の動作を波形図である。

符号の説明

１００…軸方向巻線を有する回転電機
２…固定子
３…固定子巻線
４…回転子
５…爪磁極
６…界磁巻線
２２…磁極検出器
５２…エンジン
６０…エンジンコントロールユニット
２２１…磁極位置検出器の固定子
２２２…磁極位置検出器の回転子
２２３…一次巻線
２２４，２２５…多相の２次巻線

Claims (5)

1. 軸方向の巻線を有する回転電機と、
   この回転電機の回転子の磁極位置を検出する磁極位置検出器とを有し、
   その検出信号に基づいて、直流電源よりインバータ装置を介して前記回転電機に供給する電力を制御する回転電機装置であって、
   前記磁極位置検出器は、前記回転子の位置によって検出巻線のリラクタンスが変わるように回転子形状を周方向に変化せしめた構成の磁極位置検出器であって、
   かつ、一つの検出巻線が複数の巻線より構成されると共に軸方向の巻線によって生じる回転子―固定子間の磁束を各巻線間で打ち消すように配置したことを特徴とする回転電機装置。
2. 請求項１記載の回転電機装置において、
   前記磁極位置検出器の前記検出巻線は、前記回転子のパーミアンスの変化に属する、一組の２次巻線と、他の組との２次巻線の２次巻線の巻方向を逆にしたことを特徴とする回転電機装置。
3. 請求項２記載の回転電機装置において、
   前記磁極位置検出器は、複数の突極磁極を有する固定子を有し、
   この突極磁極の個数は、１０個，１４個，１８個，２２個，２６個のいずれかであることを特徴とする回転電機装置。
4. 請求項３記載の回転電機装置において、
   前記検出巻線は、突極磁極の個数が１０個の場合、第１〜第５番目の突極磁極に巻回するそれぞれの２次巻線の巻回方向を正方向とすると、第６〜第１０番目の突極磁極に巻回するそれぞれの２次巻線の巻回方向を逆方向とすることを特徴とする回転電機装置。
5. エンジンによって駆動され、また、エンジンを駆動するとともに、軸方向の巻線を有する回転電機と、
   この回転電機の回転子の磁極位置を検出する磁極位置検出器と、
   この磁極位置検出器の検出信号に基づいて、直流電源よりインバータ装置を介して前記回転電機に供給する電力を制御する制御手段とをエンジン駆動装置であって、
   前記磁極位置検出器は、前記回転子の位置によって検出巻線のリラクタンスが変わるように回転子形状を周方向に変化せしめた構成の磁極位置検出器であって、
   かつ、一つの検出巻線が複数の巻線より構成されると共に軸方向の巻線によって生じる回転子―固定子間の磁束を各巻線間で打ち消すように配置したことを特徴とするエンジン駆動装置。

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