JP6376987B2 - Rotating electric machine - Google Patents

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Description

この発明は回転電機に関するものであり、特に回転電機の回転角度センサの取付構造に関するものである。   The present invention relates to a rotating electrical machine, and more particularly to a mounting structure for a rotation angle sensor of the rotating electrical machine.

同期電動機においては、回転子の回転位置に基づいて固定子巻線に流れる電流を制御する必要があるため、回転子の磁極位置を検出する回転角度センサを備えている。回転角度センサとして磁気抵抗効果素子を用いたものがある。これは磁場の方向を検知するもので、回転子の径方向に磁場が形成されているセンサ磁石を回転軸の端部に取り付け、それと対面するように回転角度センサが取り付けられている。この方式のセンサは耐久性や異物が侵入しても安定性が損なわれないという観点より、一般的に用いられている。   In the synchronous motor, since it is necessary to control the current flowing through the stator winding based on the rotation position of the rotor, a rotation angle sensor that detects the magnetic pole position of the rotor is provided. Some rotation angle sensors use magnetoresistive elements. This is to detect the direction of the magnetic field, and a sensor magnet having a magnetic field formed in the radial direction of the rotor is attached to the end of the rotating shaft, and a rotation angle sensor is attached so as to face it. This type of sensor is generally used from the viewpoint that durability and stability are not impaired even if foreign matter enters.

例えば特許文献1においては、センサ磁石が回転軸の一端部に固定され、磁気センサは、軸方向においてセンサ磁石に対向するように設けられているものがあった。そしてこの磁気センサは感磁面と平行な磁界に感応する磁気抵抗素子であり、センサ磁石の回転に伴って変化する内部抵抗の大きさに応じた信号を制御基板に出力し、制御基板は、磁気センサから入力される信号に基づき回転軸の回転位置すなわち回転子の磁極位置を求め、その結果を駆動制御装置に出力するものであった(特許文献1参照)。   For example, in Patent Document 1, a sensor magnet is fixed to one end of a rotating shaft, and a magnetic sensor is provided so as to face the sensor magnet in the axial direction. This magnetic sensor is a magnetoresistive element that is sensitive to a magnetic field parallel to the magnetosensitive surface, and outputs a signal corresponding to the magnitude of the internal resistance that changes with the rotation of the sensor magnet to the control board. The rotational position of the rotating shaft, that is, the magnetic pole position of the rotor is obtained based on the signal input from the magnetic sensor, and the result is output to the drive control device (see Patent Document 1).

特開2014−107973号公報JP 2014-109773 A

回転電機の界磁部を構成する永久磁石は回転子鉄心に固定され、この回転子鉄心は回転軸に固定されている。一方、センサ磁石が回転軸の後端に固定されているとともに、センサ磁石に対して回転角度センサが対向して配置されている。このように、界磁部を形成する永久磁石とセンサ磁石との間には複数の部材が介在している。そのため各部材間の寸法誤差が積み重なることにより、回転子の永久磁石とセンサ磁石との間の高精度な位置合わせが難しくなるという問題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、センサ磁石を回転子鉄心に直接位置決めして固定することにより、回転子鉄心とセンサ磁石との位置ずれを最小限に抑えることを目的とする。
A permanent magnet constituting the field part of the rotating electrical machine is fixed to the rotor core, and this rotor core is fixed to the rotating shaft. On the other hand, the sensor magnet is fixed to the rear end of the rotation shaft, and the rotation angle sensor is arranged to face the sensor magnet. As described above, a plurality of members are interposed between the permanent magnet forming the field part and the sensor magnet. For this reason, there is a problem in that it is difficult to align the rotor magnets with the sensor magnets with high accuracy due to the accumulation of dimensional errors between the members.
The present invention has been made to solve the above-described problems. By positioning and fixing the sensor magnet directly to the rotor core, the positional deviation between the rotor core and the sensor magnet is minimized. For the purpose.

この発明に係る回転電機は、回転子とこの回転子の外周側に配置された固定子とを備え、固定子は、固定子鉄心と固定子巻線とを備え、回転子は回転子鉄心とこの回転子鉄心の外周面に固定された永久磁石を備え、回転子鉄心の中心には回転軸が挿入されたものであって、
回転軸は上記回転子鉄心の軸方向一端面のみから突出するよう構成されるとともに、センサ磁石は回転軸が回転子鉄心に対して突出していない回転子鉄心の端面であって回転子鉄心の中心位置に直接固定されるとともに、センサ磁石は回転子鉄心の回転方向に対して回転子鉄心とセンサ磁石が所定の位相になるように設置され、回転角度センサはセンサ磁石に対して軸方向において空隙を介して配置されているものである。
A rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor and a stator disposed on an outer peripheral side of the rotor, the stator includes a stator core and a stator winding, and the rotor includes a rotor core and It has a permanent magnet fixed to the outer peripheral surface of this rotor core, and a rotation shaft is inserted into the center of the rotor core,
The rotating shaft is configured to protrude only from one axial end surface of the rotor core, and the sensor magnet is an end surface of the rotor core whose rotating shaft does not protrude with respect to the rotor core, and the center of the rotor core. directly fixed to the position Rutotomoni, the sensor magnet rotor core and the sensor magnet is disposed so as to have a predetermined phase with respect to the rotational direction of the rotor core, the rotational angle sensor and the void in the axial direction relative to the sensor magnet It is arranged via.

上記のように構成された回転電機によれば、回転子鉄心に直接センサ磁石を取り付けることができるので、界磁の磁極とセンサ磁石との位置合わせを高精度かつ容易に行うことができる。   According to the rotating electric machine configured as described above, since the sensor magnet can be directly attached to the rotor core, the magnetic field magnetic pole and the sensor magnet can be aligned with high accuracy and easily.

実施の形態1による回転電機を示す側面断面図である。1 is a side cross-sectional view showing a rotating electrical machine according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1による回転電機を示す平面断面図である。FIG. 3 is a plan sectional view showing the rotating electrical machine according to the first embodiment. 実施の形態1による回転電機を示す側面断面図である。1 is a side cross-sectional view showing a rotating electrical machine according to Embodiment 1. FIG. センサ磁石と回転角度センサとの関係を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the relationship between a sensor magnet and a rotation angle sensor. 実施の形態1による回転電機を示す側面断面図である。1 is a side cross-sectional view showing a rotating electrical machine according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態2による回転電機を示す側面断面図である。5 is a side cross-sectional view showing a rotating electrical machine according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態3による回転電機を示す側面断面図である。6 is a side cross-sectional view showing a rotating electrical machine according to Embodiment 3. FIG.

実施の形態1.
図1は実施の形態1による回転電機を示す側面断面図であり、本実施形態においては、センサ磁石を回転子鉄心に直接固定することで、センサ磁石の取り付け誤差を低減するものである。回転電機1はブラシレスモータであり、3相あるいはそれ以上の相数を備えており、フレーム2、固定子3、回転子4、回転軸5、ベアリングホルダ6、軸受7、軸受8、センサ磁石9、電流制御装置10、回転角度センサ11を備えている。本実施形態による回転電機はモータ部12のリヤ側に電流制御装置10を一体として組み込んだ一体型回転電機である。なお回転電機の軸方向において、回転軸5の出力端側5aをフロント側、その反対側をリヤ側と定義する。図2は固定子、回転子を含むモータ部12の軸に対して垂直な方向に切断した場合を示す平面断面図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a side sectional view showing the rotating electrical machine according to the first embodiment. In this embodiment, the sensor magnet is directly fixed to the rotor core to reduce the mounting error of the sensor magnet. The rotating electrical machine 1 is a brushless motor and has three or more phases. The frame 2, the stator 3, the rotor 4, the rotating shaft 5, the bearing holder 6, the bearing 7, the bearing 8, and the sensor magnet 9 The current control device 10 and the rotation angle sensor 11 are provided. The rotating electrical machine according to the present embodiment is an integrated rotating electrical machine in which the current control device 10 is integrated on the rear side of the motor unit 12. In the axial direction of the rotating electrical machine, the output end side 5a of the rotating shaft 5 is defined as the front side, and the opposite side is defined as the rear side. FIG. 2 is a plan sectional view showing a case where the motor unit 12 including the stator and the rotor is cut in a direction perpendicular to the axis.

固定子3は回転電機の電機子部分を構成するものであり、回転子4の外周側に一定の空隙を介して配置され、固定子鉄心13と固定子巻線14を備えている。固定子鉄心13は略円筒形状を有し、薄板を軸方向に積層することにより構成されている。固定子鉄心13は円環状のバックヨーク15と放射状に延びた複数のティース部16から構成されており、固定子巻線14は各ティース部16の間に設けられたスロット部17に巻回されている。固定子鉄心13はアルミニウムや鉄のような金属で構成された円筒形のフレーム2内に圧入等により固定されている。   The stator 3 constitutes an armature portion of the rotating electrical machine, and is disposed on the outer peripheral side of the rotor 4 via a certain gap, and includes a stator core 13 and a stator winding 14. The stator core 13 has a substantially cylindrical shape and is configured by laminating thin plates in the axial direction. The stator core 13 is composed of an annular back yoke 15 and a plurality of radially extending tooth portions 16. The stator winding 14 is wound around a slot portion 17 provided between the tooth portions 16. ing. The stator core 13 is fixed by press fitting or the like in a cylindrical frame 2 made of a metal such as aluminum or iron.

回転子4は回転電機の界磁部を構成しており、外形が略円筒形である回転子鉄心18の外周面に偶数個の永久磁石19が等ピッチで固定されている。永久磁石19の磁極は一方の磁極が回転子4の内側に配置されるとともに、他方が外側に配置されており、その極性は隣接する永久磁石19間で逆になっている。回転子鉄心18は強磁性体より構成されており、薄板を積層することにより、あるいは鍛造や切削することにより一体に形成されている。回転子鉄心18の中心は中空になっており、そのリヤ側端部は径が小さく、その小径部に回転軸5が圧入固定されている。   The rotor 4 constitutes a field part of a rotating electric machine, and an even number of permanent magnets 19 are fixed at an equal pitch on the outer peripheral surface of a rotor core 18 whose outer shape is substantially cylindrical. One of the magnetic poles of the permanent magnet 19 is arranged inside the rotor 4 and the other is arranged outside, and the polarity is reversed between the adjacent permanent magnets 19. The rotor core 18 is made of a ferromagnetic material, and is integrally formed by laminating thin plates or by forging or cutting. The center of the rotor core 18 is hollow, the rear end portion has a small diameter, and the rotary shaft 5 is press-fitted and fixed to the small diameter portion.

回転軸5は軸受7、軸受8を介してベアリングホルダ6に回転可能な状態で保持されている。ベアリングホルダ6はアルミニウムや鉄等の金属からなり、フロント側の円環部からリヤ側に向けて筒状に形成されている。ベアリングホルダ6の筒状部の内側に回転軸5を回転可能に保持するための軸受7と軸受8が配置される。軸受7、8はフロント側からベアリングホルダ6に嵌め込むことになるので、リヤ側に配置される軸受8はフロント側に配置される軸受7より外径が小さくなっている。   The rotating shaft 5 is held in a rotatable state by a bearing holder 6 via a bearing 7 and a bearing 8. The bearing holder 6 is made of a metal such as aluminum or iron, and is formed in a cylindrical shape from an annular portion on the front side toward the rear side. A bearing 7 and a bearing 8 for rotatably holding the rotary shaft 5 are arranged inside the cylindrical portion of the bearing holder 6. Since the bearings 7 and 8 are fitted into the bearing holder 6 from the front side, the outer diameter of the bearing 8 disposed on the rear side is smaller than that of the bearing 7 disposed on the front side.

また回転軸5をフロント側から軸受8を通した後にリヤ側端部に回転子鉄心18が圧入されるため、軸受8の内径は回転子鉄心18と回転軸5との圧入部の径よりも大きくなっている。回転子鉄心18においては外周に配置された永久磁石19の近傍部だけが磁気的に必要な部分であり、中心部は磁束の経路ではないため中空形状にしても磁気特性上は問題ない。そこで回転子鉄心18に中空部18aを設け、その内部にベアリングホルダ6を配置し、回転子鉄心18とベアリングホルダ6が軸方向に重なるようにすることで回転電機全体の軸方向における長さを短くしている。そして回転軸5は回転子鉄心18の軸方向一端面(フロント側端面)のみから突出するように構成されており、他端面(リヤ側端面)からは突出しないよう構成されている。   Further, since the rotor core 18 is press-fitted into the rear end after passing the bearing 8 from the front side to the rotary shaft 5, the inner diameter of the bearing 8 is larger than the diameter of the press-fitted portion between the rotor core 18 and the rotary shaft 5. It is getting bigger. In the rotor core 18, only the vicinity of the permanent magnet 19 disposed on the outer periphery is a magnetically necessary portion, and the central portion is not a magnetic flux path. Therefore, the rotor iron core 18 is provided with a hollow portion 18a, the bearing holder 6 is disposed therein, and the rotor iron core 18 and the bearing holder 6 are overlapped in the axial direction so that the length of the entire rotating electrical machine in the axial direction is increased. It is shortened. The rotating shaft 5 is configured to protrude only from one end surface (front side end surface) in the axial direction of the rotor core 18, and is configured not to protrude from the other end surface (rear side end surface).

図1ではベアリングホルダ6とフレーム2は別部品であり、両者の間に嵌め合い部28を設けて同軸度を確保している。外周部に設けたねじ20によって、ベアリングホルダ6とフレーム2はお互いに軸方向に固定されている。図1ではねじにより固定する場合について示したが、他に接着、圧入、溶接のような方法で固定してもよい。図3は別の形態による回転電機を示す側面断面図であり、図3においては、ベアリングホルダとフレームを一体の部品61で構成したものである。   In FIG. 1, the bearing holder 6 and the frame 2 are separate parts, and a fitting portion 28 is provided between them to ensure coaxiality. The bearing holder 6 and the frame 2 are fixed to each other in the axial direction by screws 20 provided on the outer peripheral portion. Although FIG. 1 shows the case of fixing with screws, it may be fixed by other methods such as adhesion, press fitting, and welding. FIG. 3 is a side sectional view showing a rotating electrical machine according to another embodiment. In FIG. 3, the bearing holder and the frame are constituted by an integral part 61.

図4はセンサ磁石9と回転角度センサ11との関係を示す斜視図である。磁気抵抗効果素子(GMR素子)は2枚の磁性薄膜で非磁性薄膜を挟んだ構造となっており、2枚の磁性薄膜の磁化の向きが平行のときは非磁性薄膜の抵抗値が小さくなる。逆に2枚の磁性薄膜の磁化の向きが平行ではないときには大きな抵抗値となる。このような磁気抵抗効果素子を回転角度センサ11に応用した場合は、2枚の磁性薄膜の片方においては一方向に磁化の向きが固定されており、もう一方が外部磁界に追随して磁化の向きが変化するようになっている。そして外部磁界の向きの変化により抵抗値が変化し、これを用いて外部磁界の向きを求め、回転角度を検出する。回転角度センサ11は図4に示すようにパッケージ化されており、その表面から所定の距離をおいてセンサ磁石9を配置する。センサ磁石9の磁化方向は回転角度センサ11と平行な面内に設定されており、センサ磁石9が回転すると上記の磁気抵抗効果により、その回転角度を検出する。回転角度センサの素子としては上記以外にもホール素子やトンネル磁気抵抗素子(TMR素子)等があり、それぞれ検出原理は異なるが、センサ磁石9の磁化方向の変化を検出することは上記GMR素子と同じであり、更に回転角度センサとセンサ磁石との位置関係も上記GMR素子と同じである。   FIG. 4 is a perspective view showing the relationship between the sensor magnet 9 and the rotation angle sensor 11. A magnetoresistive effect element (GMR element) has a structure in which a nonmagnetic thin film is sandwiched between two magnetic thin films, and the resistance value of the nonmagnetic thin film decreases when the magnetization directions of the two magnetic thin films are parallel. . Conversely, when the magnetization directions of the two magnetic thin films are not parallel, the resistance value is large. When such a magnetoresistive effect element is applied to the rotation angle sensor 11, the direction of magnetization is fixed in one direction in one of the two magnetic thin films, and the other follows the external magnetic field and is magnetized. The direction is changing. Then, the resistance value changes due to the change in the direction of the external magnetic field, and the direction of the external magnetic field is obtained using this to detect the rotation angle. The rotation angle sensor 11 is packaged as shown in FIG. 4, and a sensor magnet 9 is arranged at a predetermined distance from the surface thereof. The magnetization direction of the sensor magnet 9 is set in a plane parallel to the rotation angle sensor 11, and when the sensor magnet 9 rotates, the rotation angle is detected by the magnetoresistive effect described above. In addition to the above, there are Hall elements, tunnel magnetoresistive elements (TMR elements), etc. as the elements of the rotation angle sensor, and the detection principles are different, but the change in the magnetization direction of the sensor magnet 9 is detected with the GMR element. Further, the positional relationship between the rotation angle sensor and the sensor magnet is the same as that of the GMR element.

そして回転子鉄心18のリヤ側端面にはセンサ磁石9が固定される。即ちセンサ磁石9は回転軸5が回転子鉄心18に対して突出していない一端面であるリヤ側端面に直接固定されるものである。図1では両者の固定方法として接着を用いた例を示している。これに対して図5に示すように、押さえ部材21を回転子鉄心18に固定して、センサ磁石9を押さえ込んで固定するようにしてもよい。いずれの固定方法においても、センサ磁石9が回転子鉄心18の中心に位置し、かつ回転子鉄心18の回転方向に対しても回転子鉄心18とセンサ磁石9が所定の位相になるように、両者の間に位置決め手段が設けられている。即ち回転子鉄心18にはその外周面に永久磁石19が取り付けられ、周方向にN→S→N→Sと交互に磁極が配置されている。この磁極の角度を把握することが回転角度センサ11の役割となるが、回転角度センサ11を配置するスペースが狭い場合、回転子外周面に取り付けられた永久磁石19の磁極方向を直接回転角度センサ11で測定することは困難となる。そこで回転子4にセンサ磁石9を取り付けておき、そのセンサ磁石9の磁極方向を回転角度センサ11で検出して回転子の磁極方向を求めている。このため、回転子4の磁極方向に対するセンサ磁石9の位置決めが重要となる。位置決めは大きく分けて2つの要素があり、1つはセンサ磁石9の中心と回転子4の軸心との位置決めであり、もう1つは回転子磁極方向に対するセンサ磁石9の回転方向の位相合わせである。本実施形態においてはこれらの位置決めを正確に行うことができる。   A sensor magnet 9 is fixed to the rear side end face of the rotor core 18. That is, the sensor magnet 9 is directly fixed to the rear side end face, which is one end face where the rotating shaft 5 does not protrude from the rotor core 18. FIG. 1 shows an example in which adhesion is used as a fixing method of both. On the other hand, as shown in FIG. 5, the pressing member 21 may be fixed to the rotor core 18 and the sensor magnet 9 may be pressed and fixed. In any fixing method, the sensor magnet 9 is positioned at the center of the rotor core 18 and the rotor core 18 and the sensor magnet 9 are in a predetermined phase with respect to the rotation direction of the rotor core 18. Positioning means is provided between the two. That is, the permanent magnet 19 is attached to the outer peripheral surface of the rotor core 18, and magnetic poles are alternately arranged in the circumferential direction from N → S → N → S. It is the role of the rotation angle sensor 11 to grasp the angle of the magnetic pole, but when the space for arranging the rotation angle sensor 11 is narrow, the direction of the magnetic pole of the permanent magnet 19 attached to the outer peripheral surface of the rotor is directly measured by the rotation angle sensor. 11 is difficult to measure. Therefore, a sensor magnet 9 is attached to the rotor 4, and the magnetic pole direction of the sensor magnet 9 is detected by the rotation angle sensor 11 to obtain the magnetic pole direction of the rotor. For this reason, the positioning of the sensor magnet 9 with respect to the magnetic pole direction of the rotor 4 is important. Positioning is roughly divided into two elements, one is positioning between the center of the sensor magnet 9 and the axis of the rotor 4, and the other is phase alignment of the rotation direction of the sensor magnet 9 with respect to the rotor magnetic pole direction. It is. In this embodiment, these positionings can be performed accurately.

回転角度センサ11はセンサ磁石9の磁極方向を検出するもので、回転軸方向に所定の空隙を介してセンサ磁石9と対向して配置されている。回転角度センサ11はセンサ基板22に固定されている。センサ基板22は回転電機の軸方向に直交するよう配置されるとともに、回転角度センサ11がセンサ基板22のフロント側に位置するように電流制御装置10に固定されている。回転角度センサ11は対向して配置されているセンサ磁石9の磁極方向を検知し、回転子4の回転位置すなわち回転子4の磁極位置を出力する。電流制御装置10は、前記磁極位置を用いて固定子巻線14に流れる電流を制御し、回転磁界を発生させる。回転子4は上記回転磁界に対応して回転する。   The rotation angle sensor 11 detects the magnetic pole direction of the sensor magnet 9 and is arranged to face the sensor magnet 9 with a predetermined gap in the rotation axis direction. The rotation angle sensor 11 is fixed to the sensor substrate 22. The sensor substrate 22 is disposed so as to be orthogonal to the axial direction of the rotating electrical machine, and is fixed to the current control device 10 so that the rotation angle sensor 11 is located on the front side of the sensor substrate 22. The rotation angle sensor 11 detects the direction of the magnetic poles of the sensor magnets 9 arranged to face each other, and outputs the rotation position of the rotor 4, that is, the magnetic pole position of the rotor 4. The current control device 10 controls the current flowing through the stator winding 14 using the magnetic pole position, and generates a rotating magnetic field. The rotor 4 rotates corresponding to the rotating magnetic field.

従来構造では回転子鉄心は回転軸に固定され、回転軸のリヤ側端部にセンサ磁石が固定されている。従って回転子鉄心と回転軸との間、および回転軸とセンサ磁石との間の2箇所に固定箇所がある。これに対し本実施形態による構造では、センサ磁石9を回転子鉄心18に直接位置決めして固定することができるため、回転子鉄心18とセンサ磁石9との位置ずれを最小限に抑えることができる。その結果回転角度センサ11での回転子磁極検出精度が向上する。回転電機を駆動するにあたっては高精度な電流制御を実現するためには回転子4の回転角度を正確に検出することが必要である。これによりトルクの向上やトルクリップルの低減といった回転電機の特性向上を図ることができる。   In the conventional structure, the rotor core is fixed to the rotating shaft, and the sensor magnet is fixed to the rear side end of the rotating shaft. Therefore, there are two fixed portions between the rotor core and the rotation shaft and between the rotation shaft and the sensor magnet. On the other hand, in the structure according to the present embodiment, since the sensor magnet 9 can be directly positioned and fixed to the rotor core 18, the positional deviation between the rotor core 18 and the sensor magnet 9 can be minimized. . As a result, the rotor magnetic pole detection accuracy in the rotation angle sensor 11 is improved. In driving the rotating electrical machine, it is necessary to accurately detect the rotation angle of the rotor 4 in order to realize highly accurate current control. As a result, it is possible to improve the characteristics of the rotating electrical machine, such as improving torque and reducing torque ripple.

実施の形態2.
図6は実施の形態2による回転電機を示す側面断面図である。本実施形態においては、回転角度センサ11が電流制御装置10の構成部品である制御基板23に直接固定されているものである。制御基板23には回転角度センサ11が出力する角度信号を用いて電流制御装置10を動作させるための演算装置24が搭載されており、演算装置24は制御基板23に組み込まれた信号配線によって回転角度センサ11に電気的に接続されている。なお、図6においては、演算装置24は制御基板23のリヤ側に配置している場合を示しているが、フロント側に配置してもよい。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a side sectional view showing a rotating electrical machine according to the second embodiment. In the present embodiment, the rotation angle sensor 11 is directly fixed to the control board 23 that is a component of the current control device 10. An arithmetic device 24 for operating the current control device 10 using an angle signal output from the rotation angle sensor 11 is mounted on the control board 23, and the arithmetic device 24 is rotated by a signal wiring incorporated in the control board 23. It is electrically connected to the angle sensor 11. Although FIG. 6 shows a case where the arithmetic unit 24 is arranged on the rear side of the control board 23, it may be arranged on the front side.

回転電機の駆動時には、回転子4の磁極位置に応じて固定子巻線14に流れる電流を順次切り替えている。固定子巻線14には大電流を流す必要があり、電流の切り替え時には電磁ノイズが発生する。回転角度センサ11から演算装置24に入力される角度信号に電磁ノイズが重畳すると、角度信号に誤差が生じ、高精度な電流制御ができなくなる。そこで本実施形態においては、回転角度センサ11から演算装置24までの電気配線を短くすることにより、電磁ノイズの重畳を抑えることができ、角度信号の誤差を低減することができる。   When the rotating electrical machine is driven, the current flowing through the stator winding 14 is sequentially switched according to the magnetic pole position of the rotor 4. A large current needs to flow through the stator winding 14, and electromagnetic noise is generated when the current is switched. If electromagnetic noise is superimposed on the angle signal input from the rotation angle sensor 11 to the arithmetic unit 24, an error occurs in the angle signal, and high-precision current control cannot be performed. Therefore, in the present embodiment, by shortening the electrical wiring from the rotation angle sensor 11 to the arithmetic device 24, it is possible to suppress the superimposition of electromagnetic noise and to reduce the angle signal error.

実施の形態3.
図7は実施の形態3による回転電機を示す側面断面図である。電流制御装置10は制御部とパワー部からなる。制御部においては、回転角度センサ11によって得られた回転子4の角度情報を基に固定子巻線14への通電パターンを算出する演算装置24と、この演算装置24が搭載された制御基板23から構成される。又パワー部は通電パターンに合わせて固定子巻線14への通電を切り替えるパワートランジスタ25で構成される。パワー部においては固定子巻線14への大電流の切り替えをおこなうためパワートランジスタ25が発熱する。そのためパワー部にはアルミニウム等の熱伝導の良好な金属素材で構成されたヒートシンク26が備えられており、パワートランジスタ25で発生した熱を外気に逃がすようになっている。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 7 is a side sectional view showing a rotating electrical machine according to the third embodiment. The current control device 10 includes a control unit and a power unit. In the control unit, an arithmetic device 24 that calculates an energization pattern to the stator winding 14 based on the angle information of the rotor 4 obtained by the rotational angle sensor 11, and a control board 23 on which the arithmetic device 24 is mounted. Consists of The power section is composed of a power transistor 25 that switches energization to the stator winding 14 in accordance with the energization pattern. In the power section, the power transistor 25 generates heat in order to switch a large current to the stator winding 14. For this reason, the power section is provided with a heat sink 26 made of a metal material having good thermal conductivity such as aluminum, and the heat generated in the power transistor 25 is released to the outside air.

パワートランジスタ25の底面(図では上面)はヒートシンク26に直接あるいはグリスを介して接触しており、パワートランジスタ25が発熱すると、熱伝導によってヒートシンク26の温度が上昇する。ヒートシンク26は外側が外気に晒されているので、ヒートシンク26から外気に放熱され、パワートランジスタ25で発生した熱は最終的に外気に放熱される。電流制御装置10においては、各部品が軸方向のフロント側から、回転角度センサ11を含む制御部、パワー部の順に並んでいる。パワー部内ではパワートランジスタ25がフロント側に、ヒートシンク26がリヤ側に配置されている。   The bottom surface (the top surface in the figure) of the power transistor 25 is in contact with the heat sink 26 directly or via grease. When the power transistor 25 generates heat, the temperature of the heat sink 26 rises due to heat conduction. Since the outside of the heat sink 26 is exposed to the outside air, heat is radiated from the heat sink 26 to the outside air, and the heat generated in the power transistor 25 is finally radiated to the outside air. In the current control device 10, the components are arranged in the order of the control unit including the rotation angle sensor 11 and the power unit from the front side in the axial direction. In the power section, the power transistor 25 is disposed on the front side, and the heat sink 26 is disposed on the rear side.

パワー部は固定子巻線14に流れる電流を切り替えるものであるから、パワー部と固定子巻線14とを結ぶ配線27が必要である。この配線27は電流制御装置10内の最外周に配置され、制御部の外周部を通過することによりパワー部と固定子巻線14とを接続している。   Since the power section switches the current flowing through the stator winding 14, a wiring 27 connecting the power section and the stator winding 14 is necessary. The wiring 27 is disposed on the outermost periphery in the current control device 10 and connects the power unit and the stator winding 14 by passing through the outer periphery of the control unit.

固定子巻線14には大きな電流を流す必要があり、その電流をパワートランジスタ25でスイッチングして通電電流を切り替えるが、大電流をスイッチングすると、パワー部において、電流の切り替え時には電磁ノイズが発生する。電磁ノイズの影響を低減するには、例えばコンデンサを接続して電磁ノイズを低減する、電磁シールドを配置して電磁ノイズを遮蔽する、スイッチングのタイミングに合わせて角度検出結果をソフトウェアで処理して電磁ノイズの影響を打ち消す、電磁ノイズ発生源から回転角度センサ11までの距離を広げる、というような方法がある。上記対策のうち、コンデンサは一般的に搭載されているが、電磁ノイズ対策としては十分ではない。そこで本実施形態においては、回転角度センサ11や、回転角度センサ11と演算装置24とをつなぐ信号線から電磁ノイズの発生源であるパワー部までの距離を大きくするようにしたものである。   A large current needs to flow through the stator winding 14, and the current is switched by the power transistor 25 to switch the energization current. However, when a large current is switched, electromagnetic noise is generated when switching the current in the power section. . To reduce the effect of electromagnetic noise, for example, connect a capacitor to reduce the electromagnetic noise, place an electromagnetic shield to shield the electromagnetic noise, and process the angle detection result with software according to the switching timing. There are methods such as canceling the influence of noise and increasing the distance from the electromagnetic noise source to the rotation angle sensor 11. Of the above measures, capacitors are generally mounted, but they are not sufficient as a measure against electromagnetic noise. Therefore, in the present embodiment, the distance from the rotation angle sensor 11 or a signal line connecting the rotation angle sensor 11 and the arithmetic unit 24 to the power unit that is the source of electromagnetic noise is increased.

電流制御装置10の構成部品は、パワートランジスタ25を含むパワー部、回転角度センサ11部、演算処理をおこなう制御基板23部に大きく分けられる。モータの軸方向長さを短くして小型化を進めていくとそれぞれを近接配置することになる。その場合でも各部の配置をモータ部12側から、回転角度センサ11、制御基板23及びパワー部と配置することで、回転角度センサ11と電磁ノイズ発生源であるパワー部との距離を大きくすることができる。   The components of the current control device 10 are roughly divided into a power unit including the power transistor 25, a rotation angle sensor 11 unit, and a control board 23 unit for performing arithmetic processing. When the motor is shortened by reducing the axial length of the motor, the motors are arranged close to each other. Even in such a case, the distance between the rotation angle sensor 11 and the power unit that is an electromagnetic noise generation source can be increased by arranging each unit from the motor unit 12 side with the rotation angle sensor 11, the control board 23, and the power unit. Can do.

本実施形態においては、回転角度センサ11や、回転角度センサ11と演算装置24とをつなぐ信号線からノイズの発生源であるパワー部までの距離を離すことができるので、角度信号への電磁ノイズの重畳を低減することができる。また、回転電機のリヤ側端面にヒートシンク26を配置しているので、ヒートシンク26と外気との接触面を大きく取ることができるため、パワー部の冷却性能が向上する。
尚本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
In the present embodiment, since the distance from the rotation angle sensor 11 or the signal line connecting the rotation angle sensor 11 and the arithmetic unit 24 to the power unit that is the source of noise can be separated, electromagnetic noise to the angle signal Can be reduced. In addition, since the heat sink 26 is arranged on the rear side end surface of the rotating electrical machine, a large contact surface between the heat sink 26 and the outside air can be taken, so that the cooling performance of the power section is improved.
It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.

1 回転電機、3 固定子、4 回転子、5 回転軸、9 センサ磁石、
11 回転角度センサ、13 固定子鉄心、14 固定子巻線、18 回転子鉄心、
19 永久磁石、24 演算装置、25 パワートランジスタ、26 ヒートシンク。
1 rotating electrical machine, 3 stator, 4 rotor, 5 rotating shaft, 9 sensor magnet,
11 Rotation angle sensor, 13 Stator core, 14 Stator winding, 18 Rotor core,
19 Permanent magnet, 24 arithmetic unit, 25 power transistor, 26 heat sink.

Claims (3)

回転子とこの回転子の外周側に配置された固定子とを備え、
上記固定子は、固定子鉄心と固定子巻線とを備え、
上記回転子は回転子鉄心とこの回転子鉄心の外周面に固定された永久磁石を備え、
上記回転子鉄心の中心には回転軸が挿入された回転電機であって、
上記回転軸は上記回転子鉄心の軸方向一端面のみから突出するよう構成されるとともに、センサ磁石は上記回転軸が上記回転子鉄心に対して突出していない上記回転子鉄心の端面であって上記回転子鉄心の中心位置に直接固定されるとともに、上記センサ磁石は上記回転子鉄心の回転方向に対して上記回転子鉄心と上記センサ磁石が所定の位相になるように設置され、
回転角度センサは上記センサ磁石に対して軸方向において空隙を介して配置されていることを特徴とする回転電機。
A rotor and a stator disposed on the outer peripheral side of the rotor;
The stator includes a stator core and a stator winding,
The rotor includes a rotor core and a permanent magnet fixed to the outer peripheral surface of the rotor core,
In the center of the rotor core is a rotating electrical machine with a rotating shaft inserted,
The rotating shaft is configured to protrude only from one axial end surface of the rotor core, and the sensor magnet is an end surface of the rotor core where the rotating shaft does not protrude with respect to the rotor core. Rutotomoni directly fixed to the central position of the rotor core, the sensor magnet is the rotor core and the sensor magnet with respect to the rotation direction of the rotor core is installed to a predetermined phase,
The rotating electrical machine is characterized in that the rotational angle sensor is disposed with a gap in the axial direction with respect to the sensor magnet.
上記回転角度センサと、上記回転角度センサが出力する角度信号を用いて上記回転電機を駆動させるための演算装置を同一基板に取り付けたことを特徴とする請求項1記載の回転電機。 2. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the rotation angle sensor and an arithmetic unit for driving the rotating electrical machine using an angle signal output from the rotation angle sensor are attached to the same substrate. 上記固定子巻線への通電電流を切り替えるパワートランジスタおよび上記パワートランジスタを冷却する金属製のヒートシンクを設け、
上記回転電機の軸方向一端側から上記回転子、上記センサ磁石、上記回転角度センサ、上記パワートランジスタ、上記ヒートシンクの順に配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回転電機。
A power transistor that switches an energization current to the stator winding and a metal heat sink that cools the power transistor;
The rotation according to claim 1 or 2, wherein the rotor, the sensor magnet, the rotation angle sensor, the power transistor, and the heat sink are arranged in this order from one axial end side of the rotating electrical machine. Electric.
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