JP5850262B2 - 回転電機 - Google Patents
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Description
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気センサによる回転位置検出精度を高めることができる回転電機を提供することである。
近年、希土類磁石の使用量を低減することを目的として採用されつつあるコンシクエントポール型の回転子を備える回転電機では、特に顕著に、磁極用磁石が発する磁界が磁気センサに外乱磁界として作用する。
本発明者は、上記知見に基づき検討を重ね、回転電機の特定部位の寸法と、磁気センサによる回転位置検出精度との関係を見いだし、本発明を完成させた。
特に本発明は、磁気センサの中心と特定部材との最短距離が、第1空隙距離と第2空隙距離との和の50倍以上であることを特徴とする。
このように構成すれば、磁極用磁石から発せられて軸方向へ漏れ出す漏れ磁界が磁気センサに外乱磁界として作用するのを回避することができ、回転位置検出精度を高めることができる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による「回転電機」としてのモータが適用された駆動装置を図1に示す。駆動装置5は、車両用電動パワーステアリング装置の動力源として用いられる。先ず、駆動装置5の概略構成を図1および図2に基づき説明する。駆動装置5は、モータ10と、モータ10を制御する制御装置80とが一体に設けられた機電一体型駆動装置である。
筒状ハウジング20は、低炭素圧延鋼板のプレス成形品であり、筒部21と、筒部21の一端部を塞ぐ底部22とから構成されている。底部22は、軸受30を保持する軸受保持部23を形成している。
回転子50は、モータ10の永久磁石界磁であって、回転子鉄心51、複数の磁石極52、複数の軟磁性極53、および薄肉カバー54を有している。回転子鉄心51は、筒状に形成され、筒状ハウジング20内で回転軸40に嵌めつけられている。回転子鉄心51および軟磁性極53は、同一部材からなり、電磁鋼板の積層体から構成されている。軟磁性極53は、回転子鉄心51から径方向外側に向かって放射状に突き出している。
回転子50は、磁石極52と軟磁性極53とが回転方向に交互に並ぶように設けられたコンシクエントポール型の回転子である。本実施形態では、回転子50の磁極は10個であり、磁石極52と軟磁性極53とは径方向において回転軸40を挟み対向している。
本実施形態では、固定子鉄心61のバックヨーク62と、「バックヨーク62を固定している軟磁性部材」としての筒状ハウジング20とのうち、半導体磁気センサ73に最も近い位置にある「特定部材」は、筒状ハウジング20である。磁石極52とティース63との間の空隙85の径方向最短距離を第1空隙距離δ1とし、軟磁性極53とティース63との間の空隙86の径方向最短距離を第2空隙距離δ2とすると、半導体磁気センサ73の中心と筒状ハウジング20との最短距離D1は、第1空隙距離δ1と第2空隙距離δ2との和の50倍以上に設定されている。
また、第1実施形態では、モータ10は、騒音および振動に極めて厳しいスペックが要求される車両用電動パワーステアリング装置用であり、高精度の操舵角制御が可能となる。
本発明の第2実施形態による駆動装置を図5〜図8に基づき説明する。
駆動装置90は、モータ91および制御装置92を備えている。モータ91の回転子93は、磁石埋込型の回転子であり、磁石極94を有している。磁石極94は、回転子鉄心51と同一部材から構成された突起95と、突起95の磁石収容孔96に収容されている磁極用磁石97と、から構成されている。
また、第2実施形態における最短距離D2は、第1実施形態における最短距離D1よりも小さく設定可能であることから、駆動装置90を小さく構成することができる。
本発明の第3実施形態による駆動装置を図9に基づき説明する。
駆動装置120のモータ121は筒状ハウジング122および筒状ハウジング124を備えている。筒状ハウジング122の筒部123は、第1実施形態の筒状ハウジング20の筒部21と比べると軸方向長さが短く、当該筒部123の開口側の端面がバックヨーク62の端面付近に位置している。筒状ハウジング124は、第1実施形態の板状ハウジング25に代えて設けられており、筒部125が底部126から筒状ハウジング122側に突き出すように形成されている。
制御装置80のカバー81は、筒状ハウジング124に嵌合し固定されている。
また、第3実施形態における最短距離D3は、第1実施形態における最短距離D1よりも小さく設定可能であることから、駆動装置120を小さく構成することができる。
本発明の他の実施形態では、磁気センサは、磁気抵抗素子に限らず、例えばホール素子等の他の素子から構成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、モータの磁極数は、10個以外であってもよい。また、スロット数は60個以外であってもよい。
本発明の他の実施形態では、固定子の巻線は、全節巻きに限らず、例えば短節巻き、波巻き、重ね巻きなどの他の方法で巻かれていてもよい。
本発明の他の実施形態では、磁石極を構成する磁極用磁石、および検出用磁石は、複数の永久磁石から構成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、筒状ハウジングは、低炭素圧延鋼板のプレス成形品に限らず、例えば鋳造品などであってもよい。
本発明の他の実施形態では、モータは、車両用電動パワーステアリング装置に限らず、産業用、家電用、ホビー用、教材用の他の装置に設けられてもよい。
本発明は、モータに限らず、発電機にも適用可能である。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
40・・・回転軸 41・・・端部
51・・・回転子鉄心 52、94・・・磁石極
53・・・軟磁性極 62・・・バックヨーク
63・・・ティース 64・・・固定子導体
71・・・検出用磁石 73・・・磁気センサ
85、86、98、99・・・空隙 δ1、δ3・・・第1空隙距離
δ2、δ4・・・第2空隙距離 D1、D2、D3・・・最短距離
Claims (7)
- 回転軸(40)と、
前記回転軸に固定されている回転子鉄心(51)と、
前記回転子鉄心から放射状に突き出し、磁極用磁石を含む複数の磁石極(52)と、
前記回転子鉄心のうち各前記磁石極間から放射状に突き出している複数の軟磁性極(53)と、
前記磁石極および前記軟磁性極に対し径方向外側で放射状に延びている複数のティース(63)と、
各前記ティースの径方向外側の端部同士をつなぐ筒状のバックヨーク(62)と、
各前記ティース間に装着されている固定子導体(64)と、
前記磁極用磁石とは別の磁石であって、前記回転軸の一方の端部(41)に固定され、前記回転子鉄心の回転位置検出用の磁界を発生させる検出用磁石(71)と、
前記検出用磁石に対し前記回転子鉄心とは反対側に設けられ、前記回転軸の回転に伴い変化する前記検出用磁石の磁界に応じた信号を出力する磁気センサ(73)と、
を備え、
前記磁石極と前記ティースとの間の空隙(85、98)の径方向距離を第1空隙距離(δ1、δ3)とし、
前記軟磁性極と前記ティースとの間の空隙(86、99)の径方向距離を第2空隙距離(δ2、δ4)とし、
前記バックヨークと、当該バックヨークを固定している軟磁性部材(21、123)とのうち、前記磁気センサに最も近い位置にある部材を特定部材とすると、
前記磁気センサの中心と前記特定部材との最短距離(D1、D2、D3)は、前記第1空隙距離と前記第2空隙距離との和の50倍以上であることを特徴とする回転電機(10、91、121)。 - 前記バックヨークに対し径方向外側に設けられている筒状の第1ハウジング部(21)と、前記回転子鉄心と前記磁気センサとの間で前記回転軸を支持している第2ハウジング部(25、124)と、前記回転子鉄心に対し前記第2ハウジング部とは反対側で前記回転軸を支持している第3ハウジング部(22)、をさらに備え、
前記第2ハウジング部は非磁性材料からなることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。 - 前記第1ハウジング部は前記特定部材に相当することを特徴とする請求項2に記載の回転電機(10、91)。
- 前記磁気センサは磁気抵抗素子を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転電機。
- 前記磁石極(94)は、前記回転子鉄心から径方向へ突き出し磁石収容孔(96)を有する突起(95)と、前記磁石収容孔に収容されている磁極用磁石(97)と、から構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の回転電機(91)。
- 前記回転子鉄心と前記検出用磁石との間で前記回転軸を支持している軸受(35)をさらに備え、
前記軸受と前記磁気センサとの軸方向間隔(L1、L3、L4)は、前記軸受と前記回転子鉄心との軸方向間隔(L2)よりも大きいことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の回転電機。 - 車両用電動パワーステアリングに用いられることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の回転電機。
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