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
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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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
Priority Applications (1)
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JP2005365269A JP2007170857A (ja) | 2005-12-19 | 2005-12-19 | 回転電機装置及びそれを用いたエンジン駆動装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2007170857A true JP2007170857A (ja) | 2007-07-05 |
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Family Applications (1)
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JP2005365269A Pending JP2007170857A (ja) | 2005-12-19 | 2005-12-19 | 回転電機装置及びそれを用いたエンジン駆動装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2007170857A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012034564A (ja) * | 2010-07-01 | 2012-02-16 | Ichinomiya Denki:Kk | レゾルバ付きモータ及びレゾルバ |
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JP2004159462A (ja) * | 2002-11-07 | 2004-06-03 | Toyota Motor Corp | モータ装置 |
-
2005
- 2005-12-19 JP JP2005365269A patent/JP2007170857A/ja active Pending
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