JP2021158798A - Resolver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レゾルバに関する。 The present invention relates to a resolver.
従来、車両の駆動に回転電機が用いられている。回転電機の回転子は、シャフトに固定された回転子鉄心と、永久磁石とを備え、シャフトは軸受けにより回転可能に支持されている。このような回転電機の回転子の回転角度等を検出する手段として、レゾルバが知られている(例えば、特許文献1を参照)。このようなレゾルバは、ステータコアとロータコアとを備えている。レゾルバのロータコアは、回転電機のシャフトに固定され、回転電機の回転子の回転角度等を検出する。 Conventionally, a rotary electric machine has been used to drive a vehicle. The rotor of the rotary electric machine includes a rotor core fixed to the shaft and a permanent magnet, and the shaft is rotatably supported by a bearing. A resolver is known as a means for detecting the rotation angle and the like of a rotor of such a rotating electric machine (see, for example, Patent Document 1). Such a resolver includes a stator core and a rotor core. The rotor core of the resolver is fixed to the shaft of the rotary electric machine, and detects the rotation angle and the like of the rotor of the rotary electric machine.
レゾルバのステータコアは、例えば、回転電機のハウジングに固定される。例えば、外周縁から径方向外側に突出する複数の取付部が形成され、取付部に取付穴が形成されたステータコアを有するレゾルバが知られている(例えば、特許文献2を参照)。このようなステータコアは、取付穴にボルトを挿通して回転電機のハウジングに固定される。 The stator core of the resolver is fixed to, for example, the housing of a rotary electric machine. For example, there is known a resolver having a stator core in which a plurality of mounting portions projecting radially outward from the outer peripheral edge and mounting holes are formed in the mounting portions (see, for example, Patent Document 2). Such a stator core is fixed to the housing of the rotary electric machine by inserting a bolt into the mounting hole.
しかしながら、回転電機の回転子とレゾルバが接近して配置されると、回転電機の回転子の永久磁石から発生する磁束の影響を受け易い。例えば、特許文献2に記載されたような取付部や、取付穴に挿通したボルトがアンテナとなって、回転電機の回転子の永久磁石からの磁束がレゾルバのステータの内側に入り込み、レゾルバのステータの突極に巻回した巻線に鎖交し、レゾルバの出力信号にノイズとして重畳する虞がある。
However, when the rotor of the rotating electric machine and the resolver are arranged close to each other, they are easily affected by the magnetic flux generated from the permanent magnets of the rotor of the rotating electric machine. For example, the mounting portion as described in
このような、取付部は、その配置位置によってはレゾルバのステータの内側に入り込む磁束の分布がアンバランスになり、レゾルバのステータの突極(ティースに相当)に巻回した巻線に及ぼす磁束にばらつきが生じる。その結果、突極(ティースに相当)ごとにノイズ成分のばらつきが生じることからレゾルバの角度検出精度が低下する虞がある。 In such a mounting portion, the distribution of the magnetic flux entering the inside of the resolver stator becomes unbalanced depending on the arrangement position, and the magnetic flux exerted on the winding wound around the salient pole (corresponding to the teeth) of the resolver stator becomes There will be variation. As a result, the noise component varies for each salient pole (corresponding to teeth), which may reduce the angle detection accuracy of the resolver.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回転電機から漏洩する磁束による角度検出精度の低下を抑制することができるレゾルバを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a resolver capable of suppressing a decrease in angle detection accuracy due to magnetic flux leaking from a rotary electric machine.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るレゾルバは、回転電機に取り付けられるレゾルバであって、前記回転電機のシャフトに固定されるロータと、前記ロータの周囲に配置されるステータとを備える。前記ステータは複数のティースを有するステータコアを備え、前記複数のティースに励磁巻線と出力巻線とからなるステータ巻線を巻回し、前記ステータコアは、周期対称となるように周方向に均等に配置された複数の磁束誘導変化部を有し、前記複数の磁束誘導変化部の数は、前記回転電機のロータの磁極数の、1以外の約数である。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the resolver according to one aspect of the present invention is a resolver attached to a rotary electric machine, the rotor fixed to the shaft of the rotary electric machine, and the periphery of the rotor. It is provided with a stator arranged in. The stator includes a stator core having a plurality of teeth, and a stator winding composed of an exciting winding and an output winding is wound around the plurality of teeth, and the stator cores are evenly arranged in the circumferential direction so as to be periodic symmetrical. It has a plurality of magnetic flux induction changing portions, and the number of the plurality of magnetic flux induction changing portions is a divisor other than 1 of the number of magnetic poles of the rotor of the rotary electric machine.
本発明の一態様に係るレゾルバは、回転電機から漏洩する磁束による角度検出精度の低下を抑制することができる。 The resolver according to one aspect of the present invention can suppress a decrease in angle detection accuracy due to magnetic flux leaking from a rotary electric machine.
以下、実施形態に係るレゾルバについて図面を参照して説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、1つの実施形態や変形例に記載された内容は、原則として他の実施形態や変形例にも同様に適用される。 Hereinafter, the resolver according to the embodiment will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment. In addition, the relationship between the dimensions of each element in the drawing, the ratio of each element, etc. may differ from the reality. Even between drawings, there may be parts where the relationship and ratio of dimensions are different from each other. Further, in principle, the contents described in one embodiment or modification are similarly applied to other embodiments or modifications.
(実施形態)
図1は、本実施形態に係るレゾルバを備えた回転電機の断面図である。図1に示す回転電機1は、有底円筒状のハウジング2と、ハウジング2の開口側に固定されたエンドブラケット3とから構成された筐体を有する。ハウジング2の底部の中央からは、シャフト4の一端が出ている。また、エンドブラケット3の中央には円筒状の凸部が設けられ、この凸部の中央からはシャフト4の他端が出ている。凸部の内部には、レゾルバ11が取り付けられている。シャフト4は、ハウジング2に設けられた軸受6と、エンドブラケット3に設けられた軸受5とにより回動可能に支持されている。なお、図1において、シャフト4については断面を省略している。
(Embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotary electric machine provided with a resolver according to the present embodiment. The rotary
回転電機1のモータ部分は、シャフト4に固着されたロータ7と、ハウジング2の円筒部の内側に固定されたステータコア9と、ステータコア9のティース(9b)に、図示しないインシュレータを介して巻回されたモータ巻線10と、を有している。ステータコア9は、ケイ素鋼板等の軟磁性材からなるプレートからプレス加工により製作された複数の鉄心(コア)が、軸方向に回転積層されることで構成されている。
The motor portion of the rotary
モータ部分の回転子であるロータ7は、ケイ素鋼板等の軟磁性材からなるプレートからプレス加工により製作された複数の鉄心(コア)が、軸方向に積層されることで構成されている。ロータ7は、例えば、複数の鉄心(コア)を軸方向に積層してなるロータコアに形成された磁石挿入孔に永久磁石(8)が埋め込まれたIPM(Interior Permanent Magnet)型のロータである。
The
レゾルバ11は、回転電機1に取り付けられている。レゾルバ11は、回転電機1のシャフト4に固定(嵌着)されたロータ12と、ロータ12の周囲に配置され、エンドブラケット3の内側に固定されたステータとを有する。ステータは、ステータコア13と、このステータコア13のティース(13b)にインシュレータ14を介して巻回されたステータ巻線15とを有している。レゾルバ11は、例えばVR(バリアブルリラクタンス)型レゾルバであり、ステータコア13の内側にロータ12が配置されたインナーロータ型のレゾルバである。
The
図2は、図1に示すレゾルバと回転電機のロータとの位置関係を示す平面図である。図2は、レゾルバ11側の軸方向から見た平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing the positional relationship between the resolver shown in FIG. 1 and the rotor of the rotary electric machine. FIG. 2 is a plan view seen from the axial direction on the
図2に示す回転電機1のステータコア9は、環状の環状部9aから径方向内側に突出する48本のティース9bを有する。すなわち、図2に示す回転電機1のステータのスロット数は「48」である。また、図2に示す回転電機1のロータ7は、永久磁石8が埋め込まれたIPM型のロータであり、8極の磁極を有する。すなわち、図2に示す回転電機1のロータ7の磁極数は「8」であり、極対数は「4」である。
The
レゾルバ11のステータを構成するステータコア13は、環状の環状部13aから径方向内側に突出する複数のティース13b(図2では14本のティース13b)を有する。すなわち、図2に示すレゾルバ11のステータのスロット数は「14」である。ステータコア13の各ティース13bにはインシュレータ14を介してステータ巻線15が巻回されている。複数のティース13bは、同じ形状であり、周方向に均等配置されている。
The
ステータコア13は、更に、環状の環状部13aの外周縁から径方向外側に突出する複数の取付部13c(図2では14本のティース13bでは8個の取付部13c)を備える。取付部13cには取付孔が形成されており、ステータコア13は、取付孔にボルト等の締結材が挿通されて、エンドブラケット3に固定される。複数の取付部13cは、同じ形状であり、周方向に均等配置されて周期対称となっている。ステータコア13は、ケイ素鋼板等の軟磁性材からなるプレートからプレス加工により製作された複数の鉄心(コア)が軸方向に回転積層されることで構成されている。
The
ロータ12の外周面は、径方向外側に凹凸した非円形の形状となっている。図2に示すロータ12は、2箇所の凸部を有した軸倍角が2Xのロータである。すなわち、レゾルバ11のロータ12の軸倍角数は「2」である。ロータ12は、ケイ素鋼板等の軟磁性材からなるプレートからプレス加工により製作された複数のコア片が軸方向に所定枚数積層されることで構成されている。
The outer peripheral surface of the
ステータ巻線15は、励磁巻線と出力巻線とから構成されている。励磁巻線には外部から励磁電圧が印加される。出力巻線は、ロータ12の回転に伴ってsin相の信号を出力するsin相出力巻線と、sin信号と90°位相が異なったcos相の信号を出力するcos相出力巻線とから構成されている。励磁巻線及び出力巻線は、1スロットピッチで巻線されている。励磁巻線及び出力巻線は、スロット飛びせずに、全てのティース13bに巻回されている。
The stator winding 15 is composed of an exciting winding and an output winding. An exciting voltage is applied to the exciting winding from the outside. The output winding is composed of a sin phase output winding that outputs a sin phase signal as the
全てのティース13bに巻回される励磁巻線は、各ティース13bに同じ巻数で巻回される。そして、励磁巻線は、隣り合うティース13bの極性が逆になるよう、交互に巻線方向が逆方向に巻回される。
The excitation winding wound around all the
また、励磁巻線の上から重ねて巻回される出力巻線のうち、sin相出力巻線は、sin相出力巻線に誘起される電圧が正弦波信号となるよう、各ティース13bに巻回される巻数と巻線方向が調整されて巻回される。励磁巻線の上から重ねて巻回される出力巻線のうち、cos相出力巻線は、cos相出力巻線に誘起される電圧が、sin相出力巻線に誘起される正弦波信号と電気角で90°位相が異なった正弦波信号となるよう、各ティース13bに巻回される巻数と巻線方向が調整されて巻回される。そして、sin相出力巻線とcos相出力巻線とは、180度で対向する位置(換言すれば、対称となる位置)のティース13bの巻線は、巻数が同じで、互いに逆位相になるように構成されている。
Further, among the output windings that are wound over the exciting windings, the sin-phase output windings are wound around each
ここで、図1に示すように、回転電機1のロータ7とレゾルバ11とが接近して配置されると、レゾルバ11に対して回転電機1のロータ7の永久磁石8から発生する磁束による影響が生じる。永久磁石8から発生する磁束は、例えば、取付部13cや、取付部13cの取付穴に挿通したボルトがアンテナとなって、レゾルバ11のステータコア13のティース13bに入り込み、更にティース13bに巻回したステータ巻線15に鎖交し、レゾルバ11の出力信号にノイズとして重畳し、レゾルバ11の角度検出精度が低下してしまう。
Here, as shown in FIG. 1, when the
そこで、実施形態では、回転電機1から漏洩する磁束による角度検出精度の低下を抑制できるよう、以下に説明する2つの条件(第1の条件、第2の条件)に基づいてレゾルバを構成する。以下、第1の条件、第2の条件について、順に説明する。なお、図2に示すレゾルバ11は、図2に示すロータ7を備えた回転電機1から漏洩する磁束による角度検出精度の低下を抑制できるように構成された実施形態に係るレゾルバの一例であり、以下では、実施例1のレゾルバ11と称する。
Therefore, in the embodiment, the resolver is configured based on the two conditions (first condition and second condition) described below so that the decrease in the angle detection accuracy due to the magnetic flux leaking from the rotary
<第1の条件>
第1の条件は、「周方向に均等に配置される取付部の数を、回転電機のロータの磁極数の、1以外の約数とする」という条件である。この条件を満たすことで、取付部には、回転電機のロータの永久磁石から漏洩した磁束が等しく流入する。
<First condition>
The first condition is that "the number of mounting portions evenly arranged in the circumferential direction is a divisor other than 1 of the number of magnetic poles of the rotor of the rotary electric machine". By satisfying this condition, the magnetic flux leaked from the permanent magnet of the rotor of the rotary electric machine equally flows into the mounting portion.
第1の条件について、図3、図4、図5を用いて説明する。図3は、実施例1のレゾルバを示す図であり、図4は、実施例2のレゾルバを示す図であり、図5は、比較例1のレゾルバを示す図である。図3、図4、図5に示す回転電機1は、ステータのスロット数が「48」で、ロータ7の磁極数(永久磁石8の極数)が「8」である。図3、図4、図5には、かかる回転電機1に取り付けられた実施例1のレゾルバ11、実施例2のレゾルバ110、比較例1のレゾルバ111をそれぞれ示している。
The first condition will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 5. FIG. 3 is a diagram showing a resolver of Example 1, FIG. 4 is a diagram showing a resolver of Example 2, and FIG. 5 is a diagram showing a resolver of Comparative Example 1. In the rotary
図3に示す実施例1のレゾルバ11は、上述したように、ロータ12の軸倍角数が「2」であり、ステータ(ステータコア13)のスロット数(ティース13bの数)が「14」であり、取付部13cの数が「8」である。レゾルバ11の取付部13cの数「8」は、回転電機1のロータ7の磁極数「8」の約数である。
As described above, in the
また、図4に示す実施例2のレゾルバ110は、ロータ120の軸倍角数が「2」であり、ステータ(ステータコア130)のスロット数(環状部130aから径方向内側に突出するティース130bの数)が「14」であり、環状部130aから径方向外側に突出する取付部130cの数が「4」である。取付部130cは、周方向に均等配置されて周期対称となっている。レゾルバ110の取付部130cの数「4」は、回転電機1のロータ7の磁極数「8」の約数である。
Further, in the
一方、図5に示す比較例1のレゾルバ111は、ロータ121の軸倍角数が「2」であり、ステータ(ステータコア131)のスロット数(環状部131aから径方向内側に突出するからティース131bの数)が「14」であり、環状部131aから径方向外側に突出する取付部131cの数が「7」である。取付部131cは、周方向に均等配置されて周期対称となっている。レゾルバ111の取付部131cの数「7」は、回転電機1のロータ7の磁極数「8」の約数ではない。上述した回転電機1、レゾルバ11、レゾルバ110、レゾルバ111に関する数値を以下の表1にまとめて示す。
On the other hand, in the
取付部13cの数「8」が、ロータ7の磁極数「8」の約数である実施例1では、図3に示すように、取付部13cに永久磁石8から漏洩した磁束が等しく流入する。永久磁石8のN極から漏れる磁束は、取付部13cから流入し、環状部13aを経由して隣接する取付部13cから永久磁石8のS極に帰還する。このため、取付部13cから環状部13aに流入した磁束は均一化される。また、環状部13a内に流入した磁束の一部が、ティース13bを通り、ロータ12を経由して近傍のティース13bを経て帰還した場合、ティース13bに流入する磁束にバラツキが無い。すなわち、実施例1では、ティース13bに巻回された巻線に鎖交する磁束にバラツキが無い。
In the first embodiment in which the number “8” of the mounting
同様に、取付部131cの数「4」が、ロータ7の磁極数「8」の約数である実施例2では、図4に示すように、取付部130cに永久磁石8からの漏洩磁束が等しく流入する。このため、実施例2でも、取付部130cから環状部130aに流入した磁束は均一化され、ティース130bに流入する磁束(ティース130bに巻回した巻線に鎖交する磁束)にバラツキが無い。
Similarly, in the second embodiment in which the number "4" of the mounting
一方、取付部131cの数「7」が、ロータ7の磁極数「8」の約数ではない比較例1では、図5に示すように、取付部131cに永久磁石8からの漏洩磁束が等しく流入しない。永久磁石8のN極から漏れる磁束は、取付部131cから流入し、環状部131aを経由して隣接する取付部131cから永久磁石8のS極に帰還する。しかし、取付部131cの数が、ロータ7の磁極数の約数となっていないため、永久磁石8から漏洩する磁束が取付部131cから均等にステータコアの環状部131aに流入せず、また、ステータコアの環状部131aから均等に取付部131cに帰還しない。このため、ステータコア131に流入した磁束は均一化されない。また、環状部131a内に流入した磁束の一部が、環状部131aからティース131bを通り、ロータ12を経由して近傍のティース131bを経て帰還した場合、ティース131bに流入する磁束にバラツキが生じる。比較例1では、ティース131bに巻回した巻線に鎖交する磁束にバラツキが生じる。
On the other hand, in Comparative Example 1 in which the number "7" of the mounting
このように、周方向に均等配置されて周期対称となっている取付部13c、130c、131cは、回転電機1のロータ7から漏洩する磁束をレゾルバ11のステータコアに誘導し、ステータコアの内周側(ティース側)に流入する磁束に影響を及ぼす箇所として作用するため、これを磁束誘導変化部と呼ぶこととする。このため、回転電機のロータの磁極数に応じて、回転電機のロータからの漏洩磁束の流入を誘導する要因となる磁束誘導変化部(例えば取付部)の数を、第1の条件を満たすように調整することで、回転電機のロータからレゾルバのステータに流入する磁束を均一にすることができる結果、レゾルバのステータコアのティースに巻回した巻線に鎖交する磁束にバラツキが生じことを抑制できる。
In this way, the mounting
<第2の条件>
第2の条件は、第1の条件に加えて、よりレゾルバのステータに均一に流入する磁束(ノイズ)のキャンセルが可能となる条件である。具体的には、回転電機のロータの極対数(磁極数の半分の値)をA(第1の値)とし、レゾルバのロータの軸倍角数とレゾルバの励磁巻線の極対数の値をB(第2の値、以下の式1を参照)とする。第2の条件は「A及びBは、整数であり、且つ、A及びBは、一方の値が偶数であり、他方の値が奇数である」という条件である。
<Second condition>
The second condition is a condition in which, in addition to the first condition, the magnetic flux (noise) that flows more uniformly into the stator of the resolver can be canceled. Specifically, the number of pole pairs of the rotor of the rotary electric machine (half the number of magnetic poles) is set to A (first value), and the value of the axis double angle of the rotor of the resolver and the number of pole pairs of the exciting winding of the resolver is B. (The second value, see
B=|(レゾルバのロータの軸倍角数)−(レゾルバの励磁巻線の極対数)|・・・(式1) B = | (number of shaft double angles of the rotor of the resolver)-(number of pole pairs of the exciting winding of the resolver) | ... (Equation 1)
ここで、VR型レゾルバでは、出力巻線に誘導される電圧が、レゾルバのロータの凸部の位置に応じた電圧となるよう、軸倍角数と励磁巻線の極対数と出力巻線の極対数とが設定されている。具体的には、励磁巻線の極対数と出力巻線の極対数との和、又は、励磁巻線の極対数から出力巻線の極対数を引いた値が、軸倍角数となるように設定されている。すなわち、式1に示すBの値は、出力巻線の極対数となる。
Here, in the VR type resolver, the number of axial double angles, the number of pole pairs of the exciting winding, and the poles of the output winding are set so that the voltage induced in the output winding becomes a voltage corresponding to the position of the convex portion of the rotor of the resolver. Logarithm and is set. Specifically, the sum of the number of pole pairs of the exciting winding and the number of pole pairs of the output winding, or the value obtained by subtracting the number of pole pairs of the output winding from the number of pole pairs of the exciting winding is the axial double angle number. It is set. That is, the value of B shown in
第1の条件を満たしている場合、レゾルバのステータに流入する磁束(ノイズ)が均一であることから、回転電機のロータの極対数を「A」とすると、「ノイズは機械角1周期(360度)の間に、A周期現れる」ことになる。また、レゾルバの励磁巻線が1スロットピッチで巻回され、レゾルバの出力巻線が1スロットピッチで巻回されているという条件下では、「レゾルバの出力巻線は、機械角1周期(360度)の間に、B周期の正弦波が現れる形状の磁束分布となる巻線パターンで巻回されている」ことになる。 When the first condition is satisfied, the magnetic flux (noise) flowing into the stator of the resolver is uniform. Therefore, assuming that the number of pole pairs of the rotor of the rotary electric machine is "A", "noise has one mechanical angle cycle (360). During the degree), the A cycle appears. " Further, under the condition that the exciting winding of the resolver is wound at a pitch of 1 slot and the output winding of the resolver is wound at a pitch of 1 slot, "the output winding of the resolver has a mechanical angle of 1 cycle (360). In the meantime, it is wound in a winding pattern that has a magnetic flux distribution in which a sine wave of period B appears. "
そして、以下の表2に示すように、Aの値及びBの値の双方が偶数、又は、奇数である場合、ノイズキャンセルが不可の巻線パターンとなり、Aの値及びBの一方の値が偶数であり、他方の値が奇数である場合、ノイズキャンセルが可の巻線パターンとなる。 Then, as shown in Table 2 below, when both the value of A and the value of B are even numbers or odd numbers, the winding pattern is such that noise cancellation is not possible, and one of the values of A and B becomes. If it is an even number and the other value is an odd number, the winding pattern is noise cancelable.
表2について、Aの値が偶数でBの値が奇数の場合、及びAの値及びBの値の双方が偶数の場合について、図6、図7を用いて説明する。図6は、実施例3のレゾルバを示す図であり、図7は、比較例2のレゾルバを示す図である。なお、Aの値及びBの値の双方が偶数の場合、及びAの値が偶数でBの値が奇数の場合については、その作用が上述と同様であるため、その説明は省略する。 Table 2 will be described with reference to FIGS. 6 and 7 when the value of A is even and the value of B is odd, and when both the value of A and the value of B are even. FIG. 6 is a diagram showing a resolver of Example 3, and FIG. 7 is a diagram showing a resolver of Comparative Example 2. In the case where both the value of A and the value of B are even numbers, and the case where the value of A is even and the value of B is odd, the action is the same as described above, and the description thereof will be omitted.
図6及び図7に示す回転電機1は、上述したように、ステータのスロット数が「48」で、ロータ7の磁極数(永久磁石8の極数)が「8」である。図6及び図7は、かかる回転電機1に取り付けられた実施例3のレゾルバ11、比較例2のレゾルバ112をそれぞれ示している。なお、回転電機1のロータ7の磁極数が「8」であることから、ロータ7の対極数(Aの値)は「4」である。また、図6に示すレゾルバ11は、図3に示した実施例1のレゾルバ11と同じものである。
In the rotary
図6に示す実施例3のレゾルバ11は、上述したように、ロータ12の軸倍角数が「2」であり、ステータ(ステータコア13)のスロット数(ティース13bの数)が「14」である。従って、レゾルバ11の励磁巻線の対極数は「7」であり、レゾルバ11の出力巻線の対極数となるBの値は「5」である。なお、図6に示す実施例3のレゾルバ11は、磁束誘導変化部となる取付部13cの数「8」がロータ7の磁極数「8」の約数であることから、第1の条件を満たしている。
As described above, in the
実施例3において、「ノイズは機械角1周期(360度)の間に、4周期現れる」ことになり、「出力巻線は、機械角1周期(360度)の間に、5周期の正弦波が現れる形状の磁束分布となる巻線パターンで巻回されている」ことになる。 In the third embodiment, "noise appears in four cycles during one mechanical angle cycle (360 degrees)", and "the output winding is a sine wave with five cycles during one mechanical angle cycle (360 degrees)". It is wound in a winding pattern that has a magnetic flux distribution in which waves appear. "
Aの値が「4(偶数)」であり、Bの値が「5(奇数)」の場合、180度(機械角)で対向するティース13bには、同位相で同じ大きさのノイズ(磁束)が鎖交するが、180度(機械角)で対向するティース13bには、同じ巻数の出力巻線が互いに逆方向に巻回されているため、ノイズをキャンセルすることができる。
When the value of A is "4 (even number)" and the value of B is "5 (odd number)", the
図7に示す比較例2のレゾルバ112は、ロータ122の軸倍角数が「2」であり、ステータ(ステータコア132)のスロット数(環状部132aから径方向内側に突出するからティース132bの数)が「16」である。従って、レゾルバ112の励磁巻線の対極数は「8」であり、レゾルバ112の出力巻線の対極数であるBの値は「6」である。なお、磁束誘導変化部となる取付部132cの数「8」は、ロータ7の磁極数「8」の約数であることから、図7に示す比較例2のレゾルバ112は、第1の条件を満たしている。
In the
比較例2において、「ノイズは機械角1周期(360度)の間に、4周期現れる」ことになり、「出力巻線は、機械角1周期(360度)の間に、6周期の正弦波が現れる形状の磁束分布となる巻線パターンで巻回されている」ことになる。 In Comparative Example 2, "noise appears in 4 cycles during 1 cycle of mechanical angle (360 degrees)", and "the output winding is a sine wave of 6 cycles during 1 cycle of mechanical angle (360 degrees)". It is wound in a winding pattern that has a magnetic flux distribution in which waves appear. "
比較例2のように、Aの値が「4(偶数)」であり、Bの値が「6(偶数)」の場合、180度(機械角)で対向するティース132bには、同位相で同じ大きさのノイズ(磁束)が鎖交するが、180度(機械角)で対向するティース132bには、同じ巻数の出力巻線が同一方向に巻回されているため、ノイズをキャンセルすることができない。
When the value of A is "4 (even number)" and the value of B is "6 (even number)" as in Comparative Example 2, the
なお、図6〜図7では、cos相出力巻線について説明しているが、sin相出力巻線についても同様である。また、図4に示す実施例2は、実施例1と同様、Aの値が「4(偶数)」であり、Bの値が「5(奇数)」となるので、第2の条件を満たしている。図6〜図7を用いて説明したものを以下の表3にまとめる。上述した回転電機1、レゾルバ11、レゾルバ112に関する数値及びノイズキャンセルの可/不可について、以下の表3にまとめて示す。
Although the cos phase output windings are described in FIGS. 6 to 7, the same applies to the sin phase output windings. Further, in the second embodiment shown in FIG. 4, the value of A is "4 (even number)" and the value of B is "5 (odd number)" as in the first embodiment, so that the second condition is satisfied. ing. Table 3 below summarizes what has been described with reference to FIGS. 6 to 7. Table 3 below summarizes the numerical values and noise cancelability of the rotary
<シミュレーションの結果>
図8は、比較例1のレゾルバを用いた場合の角度誤差を1とした時の実施例1のレゾルバを用いた場合の角度誤差の比を示す図で、縦軸は角度誤差比(無次元)である。実施例1の角度誤差は、図2、図3、図6に示す実施例1(実施例3)のレゾルバ11を回転機器1に取り付けた場合に、90度(機械角)の範囲での出力巻線から検出した信号に基づく角度誤差をシミュレーションによって計算した結果を示す。また、比較例1の角度誤差は、図5に示す比較例1のレゾルバ111を回転機器1に取り付けた場合に、90度(機械角)の範囲での出力巻線から検出した信号に基づく角度誤差をシミュレーションによって計算した結果を示す。
<Simulation result>
FIG. 8 is a diagram showing the ratio of the angle error when the resolver of Example 1 is used when the angle error when the resolver of Comparative Example 1 is used is 1, and the vertical axis is the angle error ratio (non-dimensional). ). The angle error of Example 1 is the output in the range of 90 degrees (mechanical angle) when the
図8に示すように、実施例1(実施例3)では、比較例1に比べて、角度誤差は、略生じていない。このように、実施例のレゾルバ11は、回転電機1の永久磁石8から漏洩する磁束により受ける影響を抑制でき、その結果、角度検出精度の低下を抑制することができる。
As shown in FIG. 8, in Example 1 (Example 3), an angle error is substantially not generated as compared with Comparative Example 1. As described above, the
上述したように、実施形態では、取り付け対象となる回転電機の磁極数(極対数)に応じて、第1の条件を満たすようにレゾルバ側の取付箇所の数を調整し、好ましくは、更に、第2の条件を満たすように出力巻線の巻回パターンを調整することで、回転電機から漏洩する磁束によるノイズが出力信号に重畳することをより抑制することができる。その結果、実施形態に係るレゾルバ(11、110)は、回転電機から漏洩する磁束による角度検出精度の低下を抑制することができる。また、実施形態に係るレゾルバ(11、110)は、樹脂製の部材等、レゾルバのステータコアへの漏洩磁束を防止するための追加の部材が不要となる。 As described above, in the embodiment, the number of mounting points on the resolver side is adjusted so as to satisfy the first condition according to the number of magnetic fluxes (number of pole pairs) of the rotating electric machine to be mounted, and preferably, further. By adjusting the winding pattern of the output winding so as to satisfy the second condition, it is possible to further suppress the noise due to the magnetic flux leaking from the rotating electric machine from being superimposed on the output signal. As a result, the resolvers (11, 110) according to the embodiment can suppress a decrease in angle detection accuracy due to the magnetic flux leaking from the rotary electric machine. Further, the resolvers (11, 110) according to the embodiment do not require additional members such as resin members for preventing leakage magnetic flux to the stator core of the resolver.
(その他の実施形態)
上述した実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてもよい。
(Other embodiments)
In addition to the above-described embodiment, it may be implemented in various different forms.
上記の実施形態では、磁束誘導変化部となるレゾルバを回転電機に取り付けるための取付部が、環状部の外周縁から径方向外側に突出する形状であり、突出した箇所に穴(取付穴)が形成された形状であったが、他の形状であっても良い。図9は、変形例1のステータコアを示す図であり、図10は、変形例2のステータコアを示す図であり、図11は、変形例3のステータコアを示す図である。図9〜図11は、回転電機1に取り付けられ第1の条件及び第2の条件を満たすレゾルバ11の変形例を示している。
In the above embodiment, the mounting portion for mounting the resolver serving as the magnetic flux induction changing portion to the rotary electric machine has a shape protruding radially outward from the outer peripheral edge of the annular portion, and a hole (mounting hole) is provided at the protruding portion. The shape was formed, but other shapes may be used. 9 is a diagram showing the stator core of the modified example 1, FIG. 10 is a diagram showing the stator core of the modified example 2, and FIG. 11 is a diagram showing the stator core of the modified example 3. 9 to 11 show a modified example of the
図9に示す変形例1では、ステータコア13は、環状部13aとティース13bとを備えており、環状部13aの内部には略円弧状の長孔13dが形成され、環状部13aの外周縁には略半円の切欠13eが形成されている。長孔13dは、固定用のボルトを挿通するための孔で、切欠13eは、位置決め用のピンが係合するためのノッチである。長孔13dも切欠13eも、ボルトが挿通される取付穴が形成された取付部13cと同様、回転電機1の永久磁石8から発生する磁束がステータコア13に流入する要因となり、回転電機のロータから漏洩する磁束がレゾルバのステータコア13の内周側(ティース13b側)に流入する磁束に影響を及ぼす箇所として作用するため、磁束誘導変化部となる。このため、変形例1では、第1の条件を満たすように、磁束誘導変化部である長孔13d及び切欠13eの個数はそれぞれ「8」であり、回転電機1(ロータ7)の磁極数「8」の約数で、周方向に均等配置されて周期対称になっている。
In the first modification shown in FIG. 9, the
図10に示す変形例2のレゾルバ11は、図12に示す変形例1とは異なり、長孔13dが形成されているが、切欠13eが形成されていない環状部13aを有する。長孔13dは、実施例1と同様、回転電機のロータから漏洩する磁束がレゾルバのステータコア13の内周側(ティース13b側)に流入する磁束に影響を及ぼす箇所として作用するため、磁束誘導変化部となる。このため、磁束誘導変化部である長孔13dは、第1の条件を満たすように、回転電機のロータの極数の約数である8個形成され、周方向に均等配置されて周期対称になっている。
Unlike the modified example 1 shown in FIG. 12, the
図11に示す変形例3のレゾルバ11は、図12に示す変形例1とは異なり、切欠13eが形成されているが、長孔13dが形成されていない環状部13aを有する。切欠13eは、実施例1と同様、回転電機のロータから漏洩する磁束がレゾルバのステータコア13の内周側(ティース13b側)に流入する磁束に影響を及ぼす箇所として作用するため、磁束誘導変化部となる。このため、磁束誘導変化部である切欠13eは、第1の条件を満たすように、回転電機のロータの極数の約数である8個形成され、周方向に均等配置されて周期対称になっている。
Unlike the modified example 1 shown in FIG. 12, the
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。 Moreover, the present invention is not limited by the above-described embodiment. The present invention also includes a configuration in which the above-mentioned components are appropriately combined. Further, further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
1,1A 回転電機、2 ハウジング、3 エンドブラケット、4 シャフト、5,6 軸受、7,7A ロータ、8,8A 永久磁石、9,9A ステータコア、9a,91a 環状部、9b,91b ティース、10 モータ巻線、11,110,111,112 レゾルバ、12,120,121,122 ロータ、13,130,131,132 ステータコア、13a,130a,131a,132a 環状部、13b,130b,131b,132b ティース、13c,130c,131c,132c 取付部、13d 長孔、13e 切欠、14 インシュレータ、15 ステータ巻線 1,1A rotary electric machine, 2 housing, 3 end bracket, 4 shaft, 5,6 bearing, 7,7A rotor, 8,8A permanent magnet, 9,9A stator core, 9a, 91a annular part, 9b, 91b teeth, 10 motor Winding, 11,110,111,112 resolver, 12,120,121,122 rotor, 13,130,131,132 stator core, 13a, 130a, 131a, 132a annular part, 13b, 130b, 131b, 132b bearing, 13c , 130c, 131c, 132c Mounting part, 13d long hole, 13e notch, 14 insulator, 15 stator winding
Claims (6)
前記回転電機のシャフトに固定されるロータと、
前記ロータの周囲に配置されるステータと、
を備え、
前記ステータは複数のティースを有するステータコアを備え、前記複数のティースに励磁巻線と出力巻線とからなるステータ巻線を巻回し、
前記ステータコアは、周期対称となるように周方向に均等に配置された複数の磁束誘導変化部を有し、前記複数の磁束誘導変化部の数は、前記回転電機のロータの磁極数の、1以外の約数である、レゾルバ。 It is a resolver that can be attached to a rotary electric machine.
The rotor fixed to the shaft of the rotary electric machine and
A stator arranged around the rotor and
With
The stator includes a stator core having a plurality of teeth, and a stator winding composed of an exciting winding and an output winding is wound around the plurality of teeth.
The stator core has a plurality of magnetic flux induction changing portions evenly arranged in the circumferential direction so as to have periodic symmetry, and the number of the plurality of magnetic flux induction changing portions is 1 of the number of magnetic poles of the rotor of the rotary electric machine. Resolver, which is a divisor other than.
前記レゾルバのロータの軸倍角数と前記レゾルバの前記励磁巻線の極対数との差の絶対値を第2の値とした場合、
前記第1の値及び前記第2の値は、整数であり、且つ、前記第1の値及び前記第2の値は、一方の値が偶数であり、他方の値が奇数である、請求項1に記載のレゾルバ。 The number of pole pairs of the rotor of the rotary electric machine is set as the first value.
When the absolute value of the difference between the number of shaft double angles of the rotor of the resolver and the number of pole pairs of the exciting winding of the resolver is set as the second value,
Claim that the first value and the second value are integers, and one of the first value and the second value is an even number and the other value is an odd number. The resolver according to 1.
前記励磁巻線と前記出力巻線とは、それぞれ前記複数のティースの全てに巻回された、請求項1又は2に記載のレゾルバ。 The stator core has an annular portion in which the plurality of magnetic flux induction changing portions are arranged and the plurality of teeth protruding radially inward from the annular portion.
The resolver according to claim 1 or 2, wherein the exciting winding and the output winding are wound around all of the plurality of teeth, respectively.
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