JP2018137955A

JP2018137955A - Motor with resolver

Info

Publication number: JP2018137955A
Application number: JP2017032222A
Authority: JP
Inventors: 康正山本; Yasumasa Yamamoto; 栄石田; Sakae Ishida; 直紀谷口; Naoki Taniguchi; 大路中川; Omichi Nakagawa; 加藤　拓; Hiroshi Kato; 拓加藤
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2017-02-23
Filing date: 2017-02-23
Publication date: 2018-08-30

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent breakage while maintaining detection precision of a resolver.SOLUTION: A motor with a resolver comprises a resolver 3 which has a resolver rotor 20 fixed to a motor shaft and a resolver stator 21 provided at a periphery of the resolver rotor 20 and constituted by winding an exciting coil 23a and a detection coil 23b around a periphery of a projection part 25, and detecting an angle of rotation of the motor shaft based upon change in output of the detection coil 23b as the resolver rotor 20 rotates. An interval is set to a predetermined distance L at which the resolver rotor 20 and a projection part 25 of the resolver stator 21 do not come into contact with each other even when a bearing supporting the motor shaft breaks, and the resolver rotor 20 is provided with a magnet 28 so as to secure output of the detection coil 23b of the resolver 3 large.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、レゾルバ付モータにおけるレゾルバの構造に関する。 The present invention relates to a resolver structure in a motor with a resolver.

電気自動車やハイブリッド車等に用いられている走行駆動用の電気モータは、回転軸の回転角（位相）を検出するレゾルバを備えたブラシレスモータが多く用いられている。
レゾルバは、例えばモータの回転軸に設けられたレゾルバロータと、レゾルバロータの周囲に配置され検出用のコイルを有するレゾルバステータを備えている。モータの回転軸の回転に伴って、レゾルバステータに対しレゾルバロータが近接した位置で回転することで、レゾルバステータの電磁コイルを流れる電流が変化し、この電流の変化に基づいてモータの回転軸の回転角を検出する。そして、この検出角度に基づいて、例えばモータコイルに供給する電流の位相制御が行われる。 As an electric motor for driving driving used in an electric vehicle, a hybrid vehicle, and the like, a brushless motor having a resolver that detects a rotation angle (phase) of a rotating shaft is often used.
The resolver includes, for example, a resolver rotor provided on a rotating shaft of a motor, and a resolver stator having a detection coil disposed around the resolver rotor. Along with the rotation of the rotating shaft of the motor, the current flowing through the electromagnetic coil of the resolver stator changes due to the resolver rotor rotating at a position close to the resolver stator. Based on this change in current, the rotating shaft of the motor Detect the rotation angle. Based on this detected angle, for example, phase control of the current supplied to the motor coil is performed.

特許文献１には、レゾルバ付モータが開示されている。特許文献１に開示されているレゾルバは、レゾルバロータが積層鋼板によって構成され、レゾルバステータには励磁用コイルと出力コイルを備えたＶＲ型のレゾルバである。
また、特許文献１におけるモータの回転軸は、モータのハウジング内に設けられた２つのベアリングによって支持されている。 Patent Document 1 discloses a motor with a resolver. The resolver disclosed in Patent Document 1 is a VR type resolver in which a resolver rotor is constituted by a laminated steel plate, and a resolver stator includes an exciting coil and an output coil.
In addition, the rotation shaft of the motor in Patent Document 1 is supported by two bearings provided in the motor housing.

特開２０１６−７０７１９号公報JP, 2006-70719, A

しかしながら、上記のようなレゾルバにおいては、レゾルバからの出力を確保するために、レゾルバステータとレゾルバロータとが近接して配置されており、例えばモータの回転軸を支持するベアリングが潤滑不足等により破損して、回転軸が傾くとすぐにレゾルバステータとレゾルバロータとが接触して、破損してしまう虞がある。 However, in the resolver as described above, the resolver stator and the resolver rotor are arranged close to each other in order to ensure the output from the resolver. For example, the bearing supporting the rotating shaft of the motor is damaged due to insufficient lubrication or the like. As a result, the resolver stator and the resolver rotor may come into contact with each other as soon as the rotation shaft is tilted, causing damage.

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、モータの回転軸が傾いてしまっても、レゾルバによる検出を可能にしつつ、レゾルバの破損を防止することにある。 The present invention has been made to solve such problems, and the object of the present invention is to prevent the resolver from being damaged while allowing the resolver to detect it even if the rotating shaft of the motor is tilted. There is.

上記の目的を達成するため、本発明のレゾルバ付きモータは、回転軸に固定されたレゾルバロータと、前記レゾルバロータの周囲に設けられ、検出コイルを有するレゾルバステータとを有し、前記レゾルバロータを回転した際の前記検出コイルの出力に基づいて、前記回転軸の回転角を検出するレゾルバを備えたレゾルバ付モータであって、前記レゾルバロータと前記レゾルバステータとの距離は、前記回転軸の支持部の破損により当該回転軸が支持位置から傾斜した際に、前記レゾルバロータと前記レゾルバステータとが接触しない距離に設定され、前記レゾルバロータには、永久磁石を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a motor with a resolver according to the present invention includes a resolver rotor fixed to a rotating shaft, and a resolver stator provided around the resolver rotor and having a detection coil. A resolver-equipped motor including a resolver that detects a rotation angle of the rotation shaft based on an output of the detection coil at the time of rotation, wherein a distance between the resolver rotor and the resolver stator is determined by a support of the rotation shaft The resolver rotor and the resolver stator are set at such a distance that they do not come into contact with each other when the rotating shaft is inclined from the support position due to breakage of the part, and the resolver rotor is provided with a permanent magnet.

また、好ましくは、前記レゾルバは、前記レゾルバステータに励磁コイルと前記検出コイルを備えたＶＲ型レゾルバであるとよい。
また、好ましくは、前記レゾルバロータは、前記回転軸同軸に固定された円板部と、径方向外方に突出する複数の突出部とを備え、前記永久磁石は、前記突出部に夫々備えられるとよい。 Preferably, the resolver is a VR resolver including an excitation coil and a detection coil in the resolver stator.
Preferably, the resolver rotor includes a disk portion fixed coaxially with the rotation axis, and a plurality of protrusions protruding radially outward, and the permanent magnet is provided in each of the protrusions. Good.

本発明のレゾルバ付きモータによれば、例えば回転軸を支持するベアリングが破損して回転軸が傾斜したとしても、レゾルバステータとレゾルバロータとが互いに接触しない距離に配置されているので、レゾルバの破損を防止することができる。
更に、レゾルバロータには磁石が備えられているので、レゾルバステータとレゾルバロータとが大きく離間していても、レゾルバロータの回転に伴う出力の変化を大きく確保することができ、レゾルバの検出性能の低下を抑えることができる。 According to the resolver-equipped motor of the present invention, for example, even if the bearing that supports the rotating shaft is damaged and the rotating shaft is inclined, the resolver stator and the resolver rotor are disposed at a distance that does not contact each other. Can be prevented.
Furthermore, since the resolver rotor is equipped with a magnet, even if the resolver stator and the resolver rotor are separated from each other by a large distance, it is possible to ensure a large change in output accompanying the rotation of the resolver rotor, and to improve the detection performance of the resolver. The decrease can be suppressed.

本発明の実施形態のレゾルバ付きモータの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the motor with a resolver of embodiment of this invention. 本実施形態におけるレゾルバの構造を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the resolver in this embodiment. 本実施形態におけるレゾルバロータの構造を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the resolver rotor in this embodiment.

以下、本発明を具体化したレゾルバ付モータ及びレゾルバ付モータの制御装置の一実施形態を説明する。
図１は本発明の実施形態のレゾルバ付モータの構造を示す断面図である。図２は、本実施形態におけるレゾルバの構造を示す正面図である。図３は本実施形態におけるレゾルバロータの構造を示す正面図である。 Hereinafter, an embodiment of a motor with a resolver and a controller for a motor with a resolver embodying the present invention will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a resolver motor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a front view showing the structure of the resolver in the present embodiment. FIG. 3 is a front view showing the structure of the resolver rotor in the present embodiment.

本発明の実施形態のレゾルバ付きモータ（以下、モータ１という）は、電気自動車やハイブリッド車に使用される三相交流式のモータである。
本実施形態のモータ１は、電気自動車やハイブリッド車の走行駆動用のモータであり、アクセル等の操作に基づいて出力トルクの制御が行われるとともに、車両のシフトレバーの操作により前進及び後進を切換可能にするため、モータ１の正転及び逆転の制御が可能となっている。 A motor with a resolver (hereinafter referred to as a motor 1) according to an embodiment of the present invention is a three-phase AC motor used in an electric vehicle or a hybrid vehicle.
The motor 1 of the present embodiment is a motor for driving electric vehicles and hybrid vehicles, and controls output torque based on the operation of an accelerator or the like, and switches between forward and reverse by operating a shift lever of the vehicle. In order to make this possible, the forward and reverse rotation of the motor 1 can be controlled.

図１に示すように、本実施形態のモータ１は、回転軸であるモータシャフト２の回転角を検出するレゾルバ３を備えている。
モータ１は、ハウジング１０、モータシャフト２、ロータ１１、ステータ１２を備えている。
ハウジング１０は、例えばアルミニウム合金によって、両端部を閉じた略円筒状に形成されている。 As shown in FIG. 1, the motor 1 of the present embodiment includes a resolver 3 that detects a rotation angle of a motor shaft 2 that is a rotating shaft.
The motor 1 includes a housing 10, a motor shaft 2, a rotor 11, and a stator 12.
The housing 10 is formed in a substantially cylindrical shape with both ends closed by, for example, an aluminum alloy.

モータシャフト２は、ハウジング１０の両端部に設けられたフロントベアリング１５及びリヤベアリング１６（支持部）によって、ハウジング１０に回転可能に支持されている。モータシャフト２の一端は、ハウジング１０の端部から突出して、モータ１の出力軸として車両のドライブシャフト等の回転駆動対象物に連結される。
ロータ１１は、モータシャフト２に固定された円柱状の磁石であり、ハウジング１０内に配置されている。 The motor shaft 2 is rotatably supported by the housing 10 by a front bearing 15 and a rear bearing 16 (support portions) provided at both ends of the housing 10. One end of the motor shaft 2 protrudes from the end of the housing 10 and is connected as an output shaft of the motor 1 to a rotationally driven object such as a vehicle drive shaft.
The rotor 11 is a columnar magnet fixed to the motor shaft 2 and is disposed in the housing 10.

ステータ１２は、ハウジング１０内にロータ１１の周囲を囲むように配置され、ステータコアに複数のコイルを巻き回して構成されている。
ステータ１２のコイルに電流が供給されることによって、ステータ１２に磁界が発生し、この磁界内で磁石からなるロータ１１が電磁力を受けて回転駆動する。
本実施形態のモータ１は、モータシャフト２の他端部にＶＲ型のレゾルバ３が配置されている。 The stator 12 is disposed in the housing 10 so as to surround the periphery of the rotor 11, and is configured by winding a plurality of coils around the stator core.
When a current is supplied to the coil of the stator 12, a magnetic field is generated in the stator 12, and the rotor 11 made of a magnet receives an electromagnetic force and rotates in the magnetic field.
In the motor 1 of this embodiment, a VR type resolver 3 is disposed at the other end of the motor shaft 2.

図２に示すように、レゾルバ３は、モータシャフト２の他端部に固定されモータシャフト２と同軸に配置される略円盤状のレゾルバロータ２０と、レゾルバロータ２０の周囲を囲むようにハウジング１０に固定されるレゾルバステータ２１とを備えている。
レゾルバステータ２１は、鋼板で形成された円環板状のステータコア２２と、コイル２３とを備えている。ステータコア２２には、径方向内方に突出する複数の突起部２５が備えられている。突起部２５は、例えば４５度ずつ周方向に間隔をおいて形成されている。夫々の突起部２５には、コイル２３が巻き回されている。コイル２３は、励磁コイル２３ａと、ｓｉｎ相検出コイル及びｃｏｓ相検出コイルの２種類の検出コイル２３ｂがある。例えば全てのコイルに励磁コイル２３ａが巻き回されているとともに、突起部２５の位置に応じてｓｉｎ相検出コイルあるいはｃｏｓ相検出コイルが巻き回されている。 As shown in FIG. 2, the resolver 3 is fixed to the other end of the motor shaft 2, and is a substantially disc-shaped resolver rotor 20 that is arranged coaxially with the motor shaft 2, and the housing 10 so as to surround the periphery of the resolver rotor 20. And a resolver stator 21 that is fixed to the rotor.
The resolver stator 21 includes an annular plate-shaped stator core 22 formed of a steel plate and a coil 23. The stator core 22 is provided with a plurality of protrusions 25 that protrude radially inward. The protrusions 25 are formed, for example, at intervals of 45 degrees in the circumferential direction. A coil 23 is wound around each protrusion 25. The coil 23 includes an excitation coil 23a and two types of detection coils 23b, a sin phase detection coil and a cos phase detection coil. For example, the excitation coil 23 a is wound around all the coils, and the sin phase detection coil or the cos phase detection coil is wound according to the position of the protrusion 25.

レゾルバロータ２０は、例えば金属を積層して形成されており、中心部がモータシャフト２の他端部に同軸に固定されている。
図３に示すように、本実施形態のレゾルバロータ２０は、モータシャフト２の他端部に固定される円板状の中央部２７(円板部)と、中央部２７から径方向外方に略半円状に突出する突出部２６を備えている。 The resolver rotor 20 is formed, for example, by laminating metals, and the center portion is coaxially fixed to the other end portion of the motor shaft 2.
As shown in FIG. 3, the resolver rotor 20 of the present embodiment includes a disc-shaped central portion 27 (disc portion) fixed to the other end portion of the motor shaft 2, and radially outward from the central portion 27. A protruding portion 26 protruding in a substantially semicircular shape is provided.

突出部２６は、中央部２７の外周に例えば９０度の間隔で４個設けられている。更に、突出部２６には、夫々磁石２８が埋め込まれるように配置されている。なお、磁石２８は、電磁石のように電力供給を必要とするものではなく、永久磁石がよい。
更に、図２に示すように、本実施形態のレゾルバ３は、突起部２５の先端とレゾルバロータ２０の突出部２６との最小距離が所定距離Ｌに設定されている。所定距離Ｌは、例えばモータシャフト２に過度な荷重がかかりフロントベアリング１５及びリヤベアリング１６の少なくとも一方が破損して、ハウジング１０に対してモータシャフト２が傾斜しても、レゾルバロータ２０の突出部２６とレゾルバステータ２１の突起部２５とが接触しないような距離とする。 Four protruding portions 26 are provided on the outer periphery of the central portion 27 at intervals of 90 degrees, for example. Furthermore, the protrusions 26 are arranged so that the magnets 28 are embedded therein. The magnet 28 does not require power supply unlike an electromagnet, and is preferably a permanent magnet.
Furthermore, as shown in FIG. 2, in the resolver 3 of the present embodiment, the minimum distance between the tip of the protrusion 25 and the protrusion 26 of the resolver rotor 20 is set to a predetermined distance L. The predetermined distance L is, for example, a protrusion of the resolver rotor 20 even if an excessive load is applied to the motor shaft 2 and at least one of the front bearing 15 and the rear bearing 16 is broken and the motor shaft 2 is inclined with respect to the housing 10. The distance is such that 26 and the protrusion 25 of the resolver stator 21 do not contact each other.

以上の構成により、レゾルバ３は、励磁コイル２３ａに所定電圧をかけて励磁した状態で、レゾルバロータ２０が回転して、突起部２５とレゾルバロータ２０との間隔が変化することで、検出コイル２３ｂの出力電圧が変化する。したがって、この検出コイル２３ｂの出力電圧に基づいて、レゾルバロータ２０の回転位置が検出可能となっている。
そして、例えばモータシャフト２に過度な荷重がかかりフロントベアリング１５及びリヤベアリング１６の少なくとも一方が破損してモータシャフト２が傾斜しても、レゾルバロータ２０の突出部２６とレゾルバステータ２１の突起部２５とが接触しないので、レゾルバ３が故障することを防止することができる。 With the above configuration, the resolver 3 is excited by applying a predetermined voltage to the excitation coil 23a, and the resolver rotor 20 rotates and the interval between the protrusion 25 and the resolver rotor 20 changes, whereby the detection coil 23b. Output voltage changes. Therefore, the rotational position of the resolver rotor 20 can be detected based on the output voltage of the detection coil 23b.
For example, even if an excessive load is applied to the motor shaft 2 and at least one of the front bearing 15 and the rear bearing 16 is damaged and the motor shaft 2 is inclined, the protruding portion 26 of the resolver rotor 20 and the protruding portion 25 of the resolver stator 21. Therefore, the resolver 3 can be prevented from malfunctioning.

ここで、レゾルバロータ２０の突出部２６とレゾルバステータ２１の突起部２５とが接触しないように、これらの間隔を大きく設定すると、通常は検出コイル２３ｂからの出力が低下し、レゾルバ３において精度良く検出することが困難となる。しかしながら、本実施形態では、更に、レゾルバロータ２０に磁石２８を備えているので、レゾルバロータ２０の回転による検出コイル２３ｂからの出力の変化が大きく確保される。したがって、レゾルバ３の検出性能を向上させることができる。 Here, if these gaps are set large so that the protruding portion 26 of the resolver rotor 20 and the protruding portion 25 of the resolver stator 21 do not come into contact with each other, the output from the detection coil 23b usually decreases, and the resolver 3 has high accuracy. It becomes difficult to detect. However, in this embodiment, since the resolver rotor 20 is further provided with the magnet 28, a large change in the output from the detection coil 23b due to the rotation of the resolver rotor 20 is ensured. Therefore, the detection performance of the resolver 3 can be improved.

また、レゾルバロータ２０に備える磁石２８は永久磁石であるので、レゾルバロータ２０に対して電流供給用の配線をする必要がなく、レゾルバロータ２０の構成を複雑化せずに、レゾルバロータ２０にコイルを有しないＶＲ型レゾルバに適した構成にすることができる。
そして、本実施形態では、フロントベアリング１５やリヤベアリング１６が破損しても、レゾルバ３が破損し難くなるので、レゾルバ３の検出値に基づくモータ等の制御不良を回避することができる。 Further, since the magnet 28 provided in the resolver rotor 20 is a permanent magnet, it is not necessary to provide current supply wiring to the resolver rotor 20, and the resolver rotor 20 can be coiled without complicating the configuration of the resolver rotor 20. It can be set as the structure suitable for VR type | mold resolver which does not have.
In the present embodiment, even if the front bearing 15 and the rear bearing 16 are damaged, the resolver 3 is not easily damaged, so that it is possible to avoid control failure of the motor or the like based on the detected value of the resolver 3.

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は以上の実施形態に限定されるものではない。例えば、レゾルバロータ２０を例えば樹脂に金属を蒸着したもので形成してもよい。また、レゾルバロータ２０やレゾルバステータ２１等の詳細な形状、磁石２８の形状や詳細な位置については適宜変更してもよい。
本発明はレゾルバを備えたモータに本発明を広く適用することができる。 The description of the embodiment is finished as above, but the aspect of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the resolver rotor 20 may be formed by depositing a metal on a resin, for example. Further, the detailed shape of the resolver rotor 20 and the resolver stator 21 and the shape and detailed position of the magnet 28 may be changed as appropriate.
The present invention can be widely applied to a motor provided with a resolver.

１モータ（レゾルバ付モータ）
３レゾルバ
１５フロントベアリング（支持部）
１６リヤベアリング（支持部）
２０レゾルバロータ
２１レゾルバステータ
２３ａ励磁コイル
２３ｂ検出コイル
２６突出部
２７中央部 (円板部)
２８磁石（永久磁石） 1 Motor (motor with resolver)
3 Resolver 15 Front bearing (support)
16 Rear bearing (support)
20 Resolver rotor 21 Resolver stator 23a Excitation coil 23b Detection coil 26 Projection part 27 Center part (disc part)
28 Magnet (permanent magnet)

Claims

A resolver rotor fixed to the rotation shaft; a resolver stator provided around the resolver rotor and having a detection coil; and the rotation shaft based on the output of the detection coil when the resolver rotor is rotated. A resolver motor equipped with a resolver for detecting the rotation angle of
The distance between the resolver rotor and the resolver stator is set to a distance at which the resolver rotor and the resolver stator do not come into contact with each other when the rotation shaft is inclined from the support position due to breakage of the support portion of the rotation shaft.
A resolver-equipped motor comprising a permanent magnet in the resolver rotor.

The resolver motor according to claim 1, wherein the resolver is a VR resolver including an excitation coil and the detection coil in the resolver stator.

The resolver rotor includes a disk portion that is coaxially fixed to the rotation shaft, and a plurality of protrusions that protrude radially outwardly,
The motor with a resolver according to claim 1, wherein the permanent magnet is provided in each of the protrusions.