JP2016096631A - レゾルバを備えたモータ、モータレゾルバ構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モータ110とレゾルバ部120とでロータ130が共用される。モータ110は、回転磁界を生成するためのコイルが巻かれたモータティースを持つモータステータ115と、ロータ130とで構成される。レゾルバ部120は、励磁コイルが巻かれたレゾルバティースとレゾルバ信号を出力するための出力相コイルが巻かれたレゾルバティースを持つレゾルバステータ125と、モータ110のロータ130とで構成される。
【選択図】図1
Description
本発明者らは、レゾルバのレゾルバロータの基準位置とモータのモータロータの基準位置との位置合わせが不要なモータ-レゾルバ構造を創造するに際し、図11に示す典型的な従来的構造を考察した。
IPMロータは、後で詳述する図2(b)に示すように、例えば珪素鋼で形成された磁性体ロータの内部において、磁性体ロータの回転軸線周りに等間隔に、複数の永久磁石が、当該回転軸線に向かう各永久磁石の極が互い違いになるように、埋設されているロータである。
SPMロータは、後で詳述する図5に示すように、例えば珪素鋼で形成された磁性体ロータの表面に、磁性体ロータの回転軸線周りに等間隔に、複数の永久磁石が、当該回転軸線に向かう各永久磁石の極が互い違いになるように、配置されているロータである。
以下、上記考察に基づいて創出された本発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、各図では、見易さを考慮して、複数の同一構成要素のうちの一部にのみ符号を附している。
モータ110は、図2に示すように、回転磁界を生成するためのコイル111が巻かれた複数のモータティース113を持つ円筒状のモータステータ115と、中空円柱状のロータ130とを含んでいる。
レゾルバ部120は、図3に示すように、励磁コイルが巻かれたティースとレゾルバ信号を出力するための出力相コイル(図3では、励磁コイルと出力相コイルを区別することなく両者に符号121を当てている)が巻かれたティースを持つレゾルバステータ125と、上述のロータ130とを含んで構成される。
各レゾルバティース123には、各励磁コイルの極性を考慮しつつ、余弦相コイルの直列接続で構成される回路部にレゾルバステータ125の内周の一周でレゾルバ軸倍角mrのサイクルの余弦波状出力電圧が生じるような巻数と巻き方向で、余弦相コイルが巻かれている。
また、各レゾルバティース123には、各励磁コイルの極性を考慮しつつ、正弦相コイルの直列接続で構成される回路部にレゾルバステータ125の内周の一周でmrサイクルの正弦波状出力電圧が生じるような巻数と巻き方向で、正弦相コイルが巻かれている。
ここで、レゾルバ軸倍角mrは、モータ110の軸倍角mmの2倍に等しい。
上述の構成では、励磁コイルに流れる交流電流によって誘導される変動磁界において、ロータ130の回転角に応じた電圧振幅を持つ余弦相の出力電圧が余弦相コイルで構成される回路部に生じ、ロータ130の回転角に応じた電圧振幅を持つ正弦相の出力電圧が正弦相コイルで構成される回路部に生じることから、これら2相の出力電圧からロータ130の回転角が検出可能になる。
上述の構成ではロータ130はIPMロータであったが、既述のように、ロータの表面にロータを構成する磁性体が露出している部分が存在するSPMロータであってもよい。
既述のように、ロータ130は、バリアブルリラクタンスモータに使用されるロータであってもよい。このようなロータ130は、磁性体である珪素鋼で形成され、図6に示すように、例えば平歯車状の形状を持つものの、固定磁界と誘導磁界を持たない。変形例2のロータ130は複数(この例では6個)の突極部131bを持ち、各突極部131bのモータステータ115に向かう端面131cは円弧状である。このため、ロータ130の円弧状部分とモータティース113の各端面113aとの距離は同じである。
(参考文献1)中里憲一他、「レゾルバーデジタル(R/D)コンバータの開発」、航空電子技報No.32、航空電子工業株式会社、2009.03.
上記実施形態において得られるレゾルバ信号のシミュレーション結果を図7に、上記変形例2において得られるレゾルバ信号のシミュレーション結果を図8に示す。シミュレーションでは、ロータ内径を30mm、ロータ外径を80mm、ステータ外形を138mmとした。
本発明の要諦は、モータのロータをレゾルバのロータとして使用していることにある。したがって、レゾルバのステータがモータの構成要素であることは必須ではない。例えば、既述のモータ110に対して、モータ110の構成要素ではないレゾルバステータ125を取り付けることによって、レゾルバステータ125とロータ130とによってレゾルバ部120が構成されるモータレゾルバ構造も同じコンセプトに基づく一発明として理解される。この場合であっても、レゾルバの軸倍角が、ロータが1回転したときのリラクタンスの変化の回数に等しくなるようにレゾルバステータ125が構成されていればよい。
50 シャフト
110 モータ
111 コイル
113 モータティース
113a 端面
115 モータステータ
115a 端部
117 仮想円筒
119 中心軸線
120 レゾルバ部
121 コイル
123 レゾルバティース
123a 端面
125 レゾルバステータ
127 仮想円筒
129 中心軸線
130 ロータ
131 本体部
131a 突極部
131b 突極部
131c 端面
132 本体部
133 エアギャップ
133a ギャップエリア
135 永久磁石
137 空隙部
138 中空部
139 回転軸線
910 PMモータ
915 モータステータ
920 レゾルバ
925 レゾルバステータ
940 レゾルバロータ
950 モータロータ
Claims (7)
- レゾルバを備えたモータであって、
上記モータを構成する第1ステータと、
上記レゾルバを構成する第2ステータと、
ロータと
を含み、
上記ロータが、上記レゾルバを構成するロータであり、かつ、上記モータを構成するロータである
ことを特徴とするモータ。 - 請求項1に記載のモータであって、
上記レゾルバの軸倍角が、上記ロータの回転軸線周りでのリラクタンスの変化の回数に等しい
ことを特徴とするモータ。 - 請求項1または請求項2に記載のモータであって、
上記ロータは、IPMロータであって、
上記レゾルバの軸倍角が、上記モータの軸倍角の2倍に等しい
ことを特徴とするモータ。 - 請求項1または請求項2に記載のモータであって、
上記ロータは、上記ロータの表面に上記ロータを構成する磁性体が露出している部分が存在するSPMロータであって、
上記レゾルバの軸倍角が、上記モータの軸倍角の2倍に等しい
ことを特徴とするモータ。 - 請求項1または請求項2に記載のモータであって、
上記ロータは、固定磁界と誘導磁界を持たない磁性体ロータであって、
上記レゾルバの軸倍角が、上記ロータの突極数に等しい
ことを特徴とするモータ。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載のモータであって、
上記第2ステータのティースからの磁力線が及ぶ範囲に上記ロータが配置されている
ことを特徴とするモータ。 - 回転磁界を生成するためのコイルが巻かれたティースを持つモータステータと、ロータとを含むモータにレゾルバが取り付けられているモータレゾルバ構造であって、
励磁コイルが巻かれたティースとレゾルバ信号を出力するための出力相コイルが巻かれたティースを持つレゾルバステータと、上記モータの上記ロータとによって上記レゾルバが構成され、上記レゾルバステータは、上記レゾルバの軸倍角が、上記ロータが1回転したときのリラクタンスの変化の回数に等しくなるように構成されている
モータレゾルバ構造。
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