JP5388678B2 - 回転装置 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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、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。
Claims (5)
- 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。
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