JP5388678B2

JP5388678B2 - 回転装置

Info

Publication number: JP5388678B2
Application number: JP2009109653A
Authority: JP
Inventors: 剛森; 正哉井上; 道年東; 秀哲有田; 雅宏家澤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2029-04-28
Also published as: JP2010259290A

Description

この発明は、磁気誘導子型回転機と該磁気誘導子型回転機の回転位置を検出する回転位置検出装置とを有する回転装置に関するものである。

従来の回転装置は、回転機と、回転機の回転軸の端部に設けられた回転角度検出手段と、を備えている（例えば、特許文献１参照）。そして、回転機は、磁極ピッチが互いに半ピッチ相違するように回転軸に装着された第１回転子コアと第２回転子コアとからなる回転子と、第１回転子コアを囲繞する第１固定子コア、第２回転子コアを囲繞する第２固定子コア、第１固定子コアと第２固定子コアとの間に介装され、界磁起磁力を発生させる界磁起磁力発生手段、および第１固定子コアと第２固定子コアとに巻装されて回転子にトルクを発生させるトルク発生用巻線からなる固定子と、を備えている。また、回転角度検出手段は、ロータリエンコーダを含んで構成されている。

特許第３７１６０２８号公報

従来の回転装置では、回転角度検出手段の構成については具体的に説明されていない。例えば、一般的なブラシレスモータにおいては、回転子磁石の漏れ磁束をホールＩＣにより検出して回転軸の回転角度に応じた出力信号を発生する方法がとられている。そこで、ホールＩＣを用いて従来の回転装置の回転軸の回転位置を検出する場合、磁石が回転機の回転子に装着されていないので、漏れ磁束が少なく、固定子コイルの磁場の影響が大きくなり、検出精度が低下するという不具合がある。また、検出精度の低下の要因となる固定子コイルの磁場の影響を抑えるために、回転位置検出用の磁石を設置し、回転位置検出用の磁束を多くすることが考えられる。しかし、回転位置検出用の磁石のみならず、磁石を設置するための部品も必要となり、コストが増加するという不具合がある。さらに、磁石は高温下では減磁することから、回転装置を高温環境下で使用できなくなるという不具合がある。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、磁気誘導子型回転機に特有な回転軸を流れる磁束を利用して回転軸の回転位置を検出するようにし、固定子コイルの磁場の影響を抑え、回転位置検出用の磁石の設置を不要とし、回転位置の検出精度が高められるとともに、高温環境下で使用できる安価な回転装置を得ることを目的とする。

この発明に係る回転装置は、それぞれ、内周側に開口するスロットを画成するティースが円筒状のコアバックの内周面から径方向内方に突設されて周方向に所定のピッチで複数配設されてなる同一形状に作製され、軸方向に所定距離離反して、かつ上記ティースの周方向位置を一致させて同軸に配置されて、フレーム内に収納保持された第１固定子鉄心と第２固定子鉄心との対を有する固定子鉄心、および上記固定子鉄心に巻装された固定子コイルを有する固定子、突極が周方向に等角ピッチで配設されてなる同一形状に作製された第１回転子鉄心と第２回転子鉄心との対を、それぞれ対をなす上記第１固定子鉄心および上記第２固定子鉄心の内周側に位置させ、かつ互いに周方向に半突極ピッチずらして磁性の回転軸に同軸に固着された回転子、対をなす上記第１固定子鉄心と上記第２固定子鉄心との間に配設され、上記第１回転子鉄心の突極と上記第２回転子鉄心の突極とが異なる極性となるように界磁磁束を発生する界磁コイル、および上記第１固定子鉄心、および第２固定子鉄心の外周面を連結するように軸方向に延設された軸方向磁路形成部材を有する磁気誘導子型回転機と、上記磁気誘導子型回転機の軸方向一側に配設され、上記界磁コイルにより発生されて上記回転軸に流れる磁束を検出して上記回転軸の回転角度に応じたセンサ信号を出力する回転位置検出装置と、を備えている。上記回転位置検出装置は、上記回転子の軸方向一側に所定距離離反して上記回転軸に固着された回転位置検出用回転子鉄心と、上記固定子の軸方向一側に所定距離離反して上記回転位置検出用回転子鉄心を囲繞するように配設された回転位置検出用固定子鉄心と、上記回転位置検出用固定子鉄心の内周面に周方向に所定の間隔で配設された複数の磁気センサ素子と、を備え、上記回転位置検出用固定子鉄心の外周面が上記軸方向磁路形成部材を介して上記第１固定子鉄心、および第２固定子鉄心の外周面に連結され、上記複数の磁気センサが、上記第１固定子鉄心および上記第２固定子鉄心の軸方向他側に位置する固定子鉄心から、上記第１回転子鉄心および上記第２回転子鉄心の軸方向他側に位置する回転子鉄心、上記回転軸、上記回転位置検出用回転子鉄心、上記回転位置検出用固定子鉄心、および上記軸方向磁路形成部材を経て上記軸方向他側に位置する固定子鉄心に戻る磁気回路を流れる磁束を検出している。

この発明によれば、回転位置検出装置が界磁コイルにより発生されて回転軸に流れる磁束を検出して回転軸の回転角度に応じたセンサ信号を出力している。そこで、回転位置検出用の磁石が不要となり、安価となるとともに、高温環境下での使用が可能となる。また、磁気センサ素子の検知する磁束量が多くなり、固定子コイルの磁場の影響を受けにくくなり、回転位置の検出精度が高められる。

この発明の実施の形態１に係る回転装置の主要構成を示す一部破断斜視図である。この発明の実施の形態１に係る回転装置を示す縦断面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。この発明の実施の形態１に係る回転装置における電気回路図である。この発明の実施の形態１に係る回転装置におけるインバータ回路の構成を説明する電気回路図である。この発明の実施の形態１に係る回転装置におけるセンサ信号タイムチャートである。この発明の実施の形態１に係る回転装置におけるインバータ入力タイムチャートである。この発明の実施の形態２に係る回転装置を示す横断面図である。この発明の実施の形態３に係る回転装置を示す横断面図である。この発明の実施の形態３に係る回転装置における電気回路図である。この発明の実施の形態３に係る回転装置におけるセンサ信号タイムチャートである。この発明の実施の形態３に係る回転装置におけるインバータ回路を示す電気回路図である。この発明の実施の形態４に係る回転装置におけるインバータ回路を示す電気回路図である。

以下、本発明の回転装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る回転装置の主要構成を示す一部破断斜視図、図２はこの発明の実施の形態１に係る回転装置を示す縦断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図、図４はこの発明の実施の形態１に係る回転装置における電気回路図、図５はこの発明の実施の形態１に係る回転装置におけるインバータ回路の構成を説明する電気回路図、図６はこの発明の実施の形態１に係る回転装置におけるセンサ信号タイムチャート、図７はこの発明の実施の形態１に係る回転装置におけるインバータ入力タイムチャートである。なお、図２中、矢印は磁束の流れを示している。また、縦断面図とは、回転軸の軸心を含む平面における断面図である。

図１乃至図３において、回転装置１は、回転機２と、回転機２の軸方向一側に配設され、回転機２の回転軸３の回転位置を検出する回転位置検出装置２０と、を備えている。

回転機２は、磁気誘導子型同期回転機であり、鉄などの塊状磁性体で作製された回転軸３に同軸に固着された回転子４と、回転子４を囲繞するように配設された固定子鉄心９にトルク発生用駆動コイルとしての固定子コイル１２を巻装して構成された固定子８と、界磁手段としての界磁コイル１３と、回転子４、固定子８および界磁コイル１３を収納する円筒状のフレーム１４と、を備えている。

回転子４は、例えば所定形状に成形された多数枚の磁性薄板としての磁性鋼板を積層一体化して作製された第１および第２回転子鉄心５，６と、所定枚の磁性鋼板を積層一体化して作製され、軸心位置に回転軸挿入孔（図示せず）が穿設された円盤状の隔壁７と、を備える。第１および第２回転子鉄心５，６は、同一形状に作製され、軸心位置に回転軸挿入孔（図示せず）が穿設された円筒状の基部５ａ，６ａと、基部５ａ，５ａの外周面から径方向外方に突設され、かつ軸方向に延設されて、周方向に等角ピッチ（９０°）で４つ設けられた突極５ｂ，６ｂと、から構成されている。また、隔壁７の外径が第１および第２回転子鉄心５，６の外径に一致している。

そして、回転子４は、第１および第２回転子鉄心５，６を、周方向に半突極ピッチずらして、隔壁７を介して互いに密接して配置し、それらの回転軸挿入孔に挿通された回転軸３に固着されて構成されている。このように構成された回転子４は、回転軸３の両端を軸受（図示せず）に支持されてフレーム１４内に回転自在に配設されている。

固定子鉄心９は、所定形状に成形された多数枚の磁性鋼板を積層一体化して作製された第１および第２固定子鉄心１０，１１を備える。第１および第２固定子鉄心１０，１１は、同一形状に作製され、円筒状のコアバック１０ａ，１１ａと、コアバック１０ａ，１１ａの内周面から径方向内方に突設されて周方向に等角ピッチ（６０°）で６つ設けられたティース１０ｂ，１１ｂと、を備える。そして、内周側に開口するスロット１０ｃ，１１ｃが、コアバック１０ａ，１１ａと隣り合うティース１０ｂ，１１ｂとにより画成されている。

そして、第１および第２固定子鉄心１０，１１は、ティース１０ｂ，１１ｂの周方向位置を一致させて、かつ隔壁７の軸方向厚み分離間して、それぞれ第１および第２回転子鉄心５，６を囲繞するように、フレーム１４内に配設されている。

固定子コイル１２は、導体線をスロット１０ｃ，１１ｃを跨がないで軸方向に相対して対をなすティース１０ｂ，１１ｂに巻回した、いわゆる集中巻き方式に巻回されている。図１では、一対のティース１０ｂ、１１ｂに集中巻きに巻回された１つの相コイルのみを示しているが、実際には、固定子コイル１２は、軸方向に相対する６対のティース１０ｂ、１１ｂに対して順次Ｕ，Ｖ，Ｗの３相を２回繰り返して集中巻きに巻回された６つの相コイルから構成されている。
界磁コイル１３は、導体線を円筒状に巻回した円筒状コイルであり、第１および第２固定子鉄心１０，１１のコアバック１０ａ，１１ａ間に介装されている。

フレーム１４は、鉄等の塊状磁性体を用いて、第１および第２固定子鉄心１０，１１の外径と略等しい内径の円筒状に作製されている。そして、フレーム１４は、第１および第２固定子鉄心１０，１１のコアバック１０ａ，１１ａの外周面に密接するように、第１および第２固定子鉄心１０，１１に外嵌状態に嵌着されている。フレーム１４は、第１および第２固定子鉄心１０，１１のコアバック１０ａ，１１ａ間を磁気的に連結する軸方向磁路形成部材を構成している。

回転位置検出装置２０は、回転位置検出用回転子鉄心２１と、回転位置検出用固定子鉄心２２と、磁気センサ素子２３ａ〜２３ｃと、を備え、回転軸３の回転角度に応じたセンサ信号を出力する。
回転位置検出用回転子鉄心２１は、例えば所定形状に成形された多数枚の磁性薄板としての磁性鋼板を積層一体化して作製され、軸心位置に回転軸挿入孔（図示せず）が穿設された円筒状の基部２１ａと、基部２１ａの外周面から径方向外方に突設され、かつ軸方向に延設されて、周方向に等角ピッチ（１８０°）で２つ設けられた周方向幅が９０°の突極２１ｂと、から構成されている。また、基部２１ａの外径は、第１および第２回転子鉄心５，６の基部５ａ，６ａの外径に一致し、突極２１ｂの外径は、第１および第２回転子鉄心５，６の突極５ｂ、６ｂの外径に一致している。

回転位置検出用固定子鉄心２２は、例えば所定の径方向幅を有するリング形状に成形された多数枚の磁性薄板としての磁性鋼板を積層一体化して作製されている。そして、回転位置検出用固定子鉄心２２の外径は、第１および第２固定子鉄心１０，１１の外径に一致している。
磁気センサ素子２３ａ〜２３ｃは、例えばホール素子や磁気抵抗素子が用いられ、回転位置検出用固定子鉄心２２の内周面に、周方向に６０°のピッチで配設されている。

この回転位置検出用回転子鉄心２１が、その回転軸挿入孔に挿通された回転軸３に固着されて、回転機２の軸方向一側に、第２回転子鉄心６と所定距離離間して配設されている。そして、回転位置検出用固定子鉄心２２が、フレーム１４の内周面に密接するように、フレーム１４に内嵌状態に嵌着され、回転機２の軸方向一側に、第２固定子鉄心１１と所定距離離間して、かつ回転位置検出用回転子鉄心２１を囲繞するように配設されている。この時、回転位置検出用固定子鉄心２２の内径が、磁気センサ素子２３ａ〜２３ｃと回転位置検出用回転子鉄心２１の突極２１ｂとが近接するように形成されている。

ここで、回転装置１は、図４に示されるように、直流電源３０と、回転位置検出装置２０からのセンサ信号Ｈ１〜Ｈ３を入力してインバータ駆動信号を生成する論理回路３１と、論理回路３１で生成されたインバータ駆動信号Ｉｖ１〜Ｉｖ６を入力して回転機２の駆動信号を生成するインバータ回路３２と、をさらに備えている。
なお、固定子コイル１２は、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相の相コイルをＹ結線して構成されている。また、インバータ回路３２は、図５に示されるように、２つのスイッチング素子３３を直列に接続したものを並列に３つ接続して構成されている。そして、固定子コイル１２の各Ｙ結線端部が、直列に接続された２つのスイッチング素子３３の中間点に接続されている。

つぎに、このように構成された回転装置１の動作について説明する。

界磁コイル１３に通電されることにより発生した磁束は、図２中矢印で示されるように、第１固定子鉄心１０内を径方向内方に流れ、ティース１０ｂから空隙部を介して第１回転子鉄心５の突極５ｂに入る。第１回転子鉄心５に入った磁束は、第１回転子鉄心５内を径方向内方に流れ、回転軸３に流れ込み、回転軸３内を軸方向の一側に流れる。

そして、回転軸３内を流れる磁束のほとんどが、第２回転子鉄心６に入る。第２回転子鉄心６に入った磁束は、第２回転子鉄心６内を径方向外方に流れ、突極６ｂから空隙部を介して第２固定子鉄心１１のティース１１ｂに入る。第２固定子鉄心１１に入った磁束は、第２固定子鉄心１１内を径方向外方に流れ、フレーム１４に流れ込む。

また、回転軸３内を流れる磁束の残部が、回転軸３内を軸方向一側にさらに流れて、回転位置検出用回転子鉄心２１に入る。回転位置検出用回転子鉄心２１に入った磁束は、回転位置検出用回転子鉄心２１内を径方向外方に流れ、突極２１ｂから空隙部を介して回転位置検出用固定子鉄心２２に入る。回転位置検出用固定子鉄心２２に入った磁束は、回転位置検出用固定子鉄心２２内を径方向外方に流れ、フレーム１４に流れ込む。フレーム１４に流れ込んだ磁束は、フレーム１４内を軸方向他側に流れ、第２固定子鉄心１１内を径方向外側に流れてフレーム１４に流れ込んだ磁束と合流し、フレーム１４内を軸方向他側に流れて、第１固定子鉄心１０に戻る。

この時、回転位置検出用回転子鉄心２１が回転軸３とともに回転され、突極２１ｂの周方向幅は９０°であり、磁気センサ素子２３ａ〜２３ｃが６０°のピッチで周方向に配設されている。そこで、図６に示されるセンサ信号Ｈ１〜Ｈ３が磁気センサ素子２３ａ〜２３ｃのそれぞれから出力され、論理回路３１に入力される。論理回路３１では、入力されたセンサ信号Ｈ１〜Ｈ３に基づいて、図７に示されるインバータ駆動信号Ｉｖ１〜Ｉｖ６を生成する。インバータ回路３２は、そのスイッチング素子３３のスイッチング動作がインバータ駆動信号Ｉｖ１〜Ｉｖ６により制御され、固定子コイル１２の各コイルに流す電流を順次切り替える。

一方、第１および第２回転子鉄心５，６の突極５ｂ，６ｂが周方向に半突極ピッチずれているので、磁束は、軸方向から見ると、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に配置されたように作用する。そして、回転子４の位置に応じた交流電流がインバータ回路３２から固定子コイル１２に供給され、トルクが発生し、回転機２がバイポーラ駆動される。この回転機２は、無整流子モータであり、磁気的には、８極６スロットの集中巻き方式の永久磁石式回転機と同様に動作する。なお、界磁コイル１３により磁束を発生させているので、界磁コイル１３への通電を停止することで、逆起電力を取り去ることができる。この回転機２も、界磁制御式の回転機である。

このように、この実施の形態１によれば、界磁手段として界磁コイル１３を用いているので、自動車のエンジン部などの高温環境下で使用できる回転装置１が得られる。
また、回転位置検出装置２０は、磁気センサ素子２３ａ〜２３ｃを用いて界磁コイル１３により発生された磁束を検出するように構成されているので、回転位置検出用に永久磁石を配設する必要がなく、回転装置１の低コスト化が図られるとともに、高温環境下での使用が可能となる。

また、回転位置検出装置２０は、回転軸３の軸端に固着された回転位置検出用回転子鉄心２１と、回転位置検出用回転子鉄心２１を囲繞するように配設された回転位置検出用固定子鉄心２２と、回転位置検出用固定子鉄心２２の外周面と第２固定子鉄心１１の外周面とを磁気的に連結するフレーム１４と、回転位置検出用固定子鉄心２２の内周面に配設された磁気センサ素子２３ａ〜２３ｃと、を備えている。そして、回転軸３を流れる磁束が回転位置検出用回転子鉄心２１から磁気センサ素子２３ａ〜２３ｃ、回転位置検出用固定子鉄心２２およびフレーム１４を介して第１固定子鉄心１０に戻る磁気回路が構成される。そこで、磁気センサ素子２３ａ〜２３ｃの検出する磁束量が多くなるとともに、磁気センサ素子２３ａ〜２３ｃを固定子コイル１２から軸方向に離して配置できる。これにより、固定子コイル１２の磁場の影響が抑えられ、回転軸３の回転位置の検出精度が高められる。また、回転位置検出装置２０を流れる磁束が回転機２の磁気回路に戻されるので、回転機２の実質駆動磁束が増加し、高トルクが得られる。

実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２に係る回転装置を示す横断面図である。なお、横断面図とは回転軸の軸心と直交する平面における断面図である。

図８において、回転位置検出装置２０Ａは、それぞれ所定の周方向幅を有し、等角ピッチ（６０°）で周方向に配列された６本のティース２２ａを有する回転位置検出用固定子鉄心２２Ａを備えている。そして、磁気センサ素子２３ａ〜２３ｃが周方向に隣り合う３本のティース２２ａの先端に固着されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。

このように構成された回転位置検出装置２０Ａも、上記回転位置検出装置２０と同様に動作する。したがって、この実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様に効果が得られる。

また、この実施の形態２によれば、回転位置検出用固定子鉄心２１の突極２２ｂから磁気センサ素子２３ａ〜２３ｃを通過する磁束のみがティース２２ａを介してフレーム１４に流れるので、磁気センサ素子２３ａ〜２３ｃを通過する磁束量が増加し、回転位置の検出精度が高められる。
また、磁気センサ素子２３ａ〜２３ｃが配設されている３本のティース２２ａと、磁気センサ素子２３ａ〜２３ｃが配設されていない３本のティース２２ａとを等角ピッチに配列しているので、回転位置検出用回転子鉄心２１の回転位置による磁束の変動が抑えられ、回転子４の回転位置を安定して検出できる。

実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３に係る回転装置を示す横断面図、図１０はこの発明の実施の形態３に係る回転装置における電気回路図、図１１はこの発明の実施の形態３に係る回転装置におけるセンサ信号タイムチャート、図１２はこの発明の実施の形態３に係る回転装置におけるインバータ回路を示す電気回路図である。

図９において、回転位置検出装置２０Ｂは、突極２１ｂが円筒状の基部２１ａの外周面から径方向外方に突設され、かつ軸方向に延設されて、周方向に等角ピッチ（１８０°）で２つ設けられた回転位置検出用回転子鉄心２１Ｂと、回転位置検出用回転子鉄心２１Ｂの内周面に等角ピッチ（３０°）で周方向に配列された６つの磁気センサ素子２４ａ〜２４ｆと、を備えている。そして、磁気センサ素子２４ａ〜２４ｆには、磁気センサ素子２３ａ〜２３ｃと同様に、ホール素子や磁気抵抗素子が用いられている。また、回転位置検出用回転子鉄心２１Ｂでは、突極２１ａの周方向幅が６０°であり、非突極の周方向幅が１２０°となっている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

このように構成された回転装置１Ａでは、回転位置検出用回転子鉄心２１Ｂが回転軸３とともに回転され、突極２１ｂの周方向幅は６０°、非突極の周方向幅は１２０°であり、磁気センサ素子２４ａ〜２４ｆが３０°のピッチで周方向に配設されている。そこで、図１１に示されるセンサ信号ＩｖＡ〜ＩｖＦが磁気センサ素子２４ａ〜２４ｆのそれぞれから出力される。ここで、センサ信号ＩｖＤ，ＩｖＡ，ＩｖＦ，ＩｖＣ，ＩｖＢ，ＩｖＥが、それぞれ、図７に示されるインバータ駆動信号Ｉｖ１〜Ｉｖ６と同等となる。そして、図１０に示されるように、磁気センサ素子２４ａ〜２４ｆのセンサ信号ＩｖＡ〜ＩｖＦが直接インバータ回路３２に入力される。インバータ回路３２では、図１２に示されるように、そのスイッチング素子３３のスイッチング動作がセンサ信号ＩｖＡ〜ＩｖＦにより制御され、固定子コイル１２の各コイルに流す電流を順次切り替える。このように、回転子４の位置に応じた交流電流がインバータ回路３２から固定子コイル１２に供給され、トルクが発生し、回転機２がバイポーラ駆動される。

したがって、この実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態３によれば、磁気センサ素子２４ａ〜２４ｆのセンサ信号ＩｖＡ〜ＩｖＦが直接インバータ回路３２に入力されるように構成されているので、論理回路が不要となり、その分低コスト化が図られる。

ここで、磁気センサ素子２４ａ〜２４ｆからの信号レベルが十分でない場合には、インバータ回路３２内にプリアンプを設けることが好ましい。

実施の形態４．
図１３はこの発明の実施の形態４に係る回転装置におけるインバータ回路の構成を説明する電気回路図である。

図１３において、インバータ回路３２Ａは、３つのスイッチング素子３３を備えている。そして、直流電源３０の正極が固定子コイル１２のＹ結線中性点に接続され、固定子コイル１２の各Ｙ結線端部がスッチング素子３３のコレクタ端子に接続されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態４では、回転位置検出装置２０からのセンサ信号Ｈ１〜Ｈ３がインバータ回路３２Ａに入力され、スイッチング素子３３のスイッチ動作がセンサ信号Ｈ１〜Ｈ３により制御され、交流電流が固定子コイル１２に供給される。これにより、回転機２がユニポーラ駆動される。

この実施の形態４においても、回転位置検出装置２０が回転機２の軸方向一側に配設され、回転軸３に流れる磁束を検出して、回転軸３の回転角度に応じたセンサ信号Ｈ１〜Ｈ３を出力しているので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。

なお、上記各実施の形態では、界磁極数とスロット数との比が８：６、すなわち極スロット比が４：３であるが、極スロット比は４：３に限定されるものではなく、例えば２：３でもよい。また、上記各実施の形態では、固定子コイルが集中巻き方式で第１および第２固定子鉄心に巻回されているものとしているが、固定子コイルは分布巻き方式で第１および第２固定子鉄心に巻回されていてもよい。このような場合、必要に応じ、回転位置検出用回転子鉄心の突極の個数や配列ピッチ、磁気センサ素子の個数や配列ピッチなどを変更することになる。

また、上記実施の形態では、固定子コイルが３相巻線で構成されているものとしているが、固定子コイルは３相巻線に限定されるものではなく、例えば、２相巻線や４相巻線で構成されてもよい。この場合においても、回転位置検出用回転子鉄心の突極の個数や配列ピッチ、磁気センサ素子の個数や配列ピッチなどを変更することになる。

また、上記各実施の形態では、回転位置検出用回転子鉄心の突極幅と非突極幅とを等しくするものとしているが、突極幅と非突極幅とを変えてもよい。そして、突極幅と非突極幅との比を変えることにより、磁気センサ素子のセンサ信号の出力タイミングを調整することができる。
また、上記各実施の形態では、ホール素子や磁気抵抗素子を磁気センサ素子に用いるものとして説明しているが、高温環境下での使用を考慮すれば、磁気抵抗素子を磁気センサ素子に用いることが好ましい。

また、上記各実施の形態では、磁性薄板として磁性鋼板を用いるものとしているが、磁性薄板は磁性鋼板に限定されるものではなく、例えば電磁鋼板を用いてもよい。
また、上記各実施の形態では、第１および第２固定子鉄心、第１および第２回転子鉄心、回転位置検出用固定子鉄心、回転位置検出用回転子鉄心が磁性鋼板を積層した積層鉄心で構成されているものとしているが、これらの鉄心は、積層鉄心に限定されるものではなく、例えば圧粉鉄心で構成されてもよい。

また、上記各実施の形態では、フレームを磁性材料で作製するものとしているが、フレームを非磁性のステンレスやアルミニウムなどで作製してもよい。この場合、磁性材料からなる短冊状あるいは棒状の軸方向磁路形成部材を第１固定子鉄心、第２固定子鉄心および回転位置検出用固定子鉄心の外周面を連結するように軸方向に延設する必要がある。
また、上記各実施の形態では、第１および第２固定子鉄心の対、および第１および第２回転子鉄心の対を、それぞれ一対配設した回転機を用いるものとしているが、第１および第２固定子鉄心の対、および第１および第２回転子鉄心の対を軸方向に二対以上配列した回転機を用いてもよい。

１，１Ａ回転装置、２回転機（磁気誘導子型回転機）、３回転軸、４回転子、５第１回転子鉄心、５ｂ突極、６第２回転子鉄心、６ｂ突極、８固定子、９固定子鉄心、１０第１固定子鉄心、１０ａコアバック、１０ｂティース、１０ｃスロット、１１第２固定子鉄心、１１ａコアバック、１１ｂティース、１１ｃスロット、１２固定子コイル、１３界磁コイル、１４フレーム（軸方向磁路形成部材）、２０，２０Ａ回転位置検出装置、２１回転位置検出用回転子鉄心、２２回転位置検出用固定子鉄心、２３ａ〜２３ｃ磁気センサ素子、２４ａ〜２４ｆ磁気センサ素子、３１論理回路、３２，３２Ａインバータ回路。

Claims

それぞれ、内周側に開口するスロットを画成するティースが円筒状のコアバックの内周面から径方向内方に突設されて周方向に所定のピッチで複数配設されてなる同一形状に作製され、軸方向に所定距離離反して、かつ上記ティースの周方向位置を一致させて同軸に配置されて、フレーム内に収納保持された第１固定子鉄心と第２固定子鉄心との対を有する固定子鉄心、および上記固定子鉄心に巻装された固定子コイルを有する固定子、
突極が周方向に等角ピッチで配設されてなる同一形状に作製された第１回転子鉄心と第２回転子鉄心との対を、それぞれ対をなす上記第１固定子鉄心および上記第２固定子鉄心の内周側に位置させ、かつ互いに周方向に半突極ピッチずらして磁性の回転軸に同軸に固着された回転子、
対をなす上記第１固定子鉄心と上記第２固定子鉄心との間に配設され、上記第１回転子鉄心の突極と上記第２回転子鉄心の突極とが異なる極性となるように界磁磁束を発生する界磁コイル、および
上記第１固定子鉄心、および第２固定子鉄心の外周面を連結するように軸方向に延設された軸方向磁路形成部材を有する磁気誘導子型回転機と、
上記磁気誘導子型回転機の軸方向一側に配設され、上記界磁コイルにより発生されて上記回転軸に流れる磁束を検出して上記回転軸の回転角度に応じたセンサ信号を出力する回転位置検出装置と、を備えている回転装置において、
上記回転位置検出装置は、
上記回転子の軸方向一側に所定距離離反して上記回転軸に固着された回転位置検出用回転子鉄心と、
上記固定子の軸方向一側に所定距離離反して上記回転位置検出用回転子鉄心を囲繞するように配設された回転位置検出用固定子鉄心と、
上記回転位置検出用固定子鉄心の内周面に周方向に所定の間隔で配設された複数の磁気センサ素子と、を備え、
上記回転位置検出用固定子鉄心の外周面が上記軸方向磁路形成部材を介して上記第１固定子鉄心、および第２固定子鉄心の外周面に連結され、
上記複数の磁気センサが、上記第１固定子鉄心および上記第２固定子鉄心の軸方向他側に位置する固定子鉄心から、上記第１回転子鉄心および上記第２回転子鉄心の軸方向他側に位置する回転子鉄心、上記回転軸、上記回転位置検出用回転子鉄心、上記回転位置検出用固定子鉄心、および上記軸方向磁路形成部材を経て上記軸方向他側に位置する固定子鉄心に戻る磁気回路を流れる磁束を検出していることを特徴とする回転装置。
上記回転位置検出装置からの上記センサ信号を入力してインバータ駆動信号を出力する論理回路と、上記インバータ駆動信号により駆動されて上記固定子コイルの各コイルに流す電流を順次切り替えるインバータ回路と、をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の回転装置。
上記回転位置検出用回転子は、１８０°の角度ピッチで成形され、それぞれ周方向幅を９０°とする２つの突極を有し、
上記磁気センサ素子が６０°の角度ピッチで３つ配設されていることを特徴とする請求項２記載の回転装置。
上記回転位置検出装置からの上記センサ信号により駆動されて上記固定子コイルの各コイルに流す電流を順次切り替えるインバータ回路をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の回転装置。
上記回転位置検出用回転子は、１８０°の角度ピッチで成形され、それぞれ周方向幅を６０°とする２つの突極を有し、
上記磁気センサ素子が３０°の角度ピッチで６つ配設されていることを特徴とする請求項４記載の回転装置。