JP7347100B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機に関する。

固定子と、永久磁石が配置されている回転子とを備えている回転電機と、回転子の回転角度位置を検出する回転位置検出装置と、が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００９－０９８０５０号公報

回転位置検出装置は、回転電機の回転軸に固定される回転子と、当該回転子と対向する固定子と、を備えている。したがって、回転電機と回転位置検出装置とからなるユニットは大型化せざるを得ない。

本発明の一つの態様は、回転子の回転角度位置が検出可能であり、かつ、大型化が抑制されている回転電機を提供することを目的とする。

一つの態様に係る回転電機は、固定子と、永久磁石が配置されている回転子と、を備えている。上記一つの態様は、コイル軸線が回転子の回転軸線方向に沿うように固定子に設けられている、第一の数の第一コイルと、コイル軸線が回転子の回転軸線方向に沿うように回転子に設けられている、第一の数と異なる第二の数の第二コイルと、を備えている。第一コイルと第二コイルとは、回転子が所定の回転角度位置にあるときに、互いに近接対向するように、それぞれ固定子と回転子とに設けられている。第一コイルは、第二コイルとの相対位置に応じて、電圧を誘起する。

上記一つの態様では、第一コイルと第二コイルとが、回転子が所定の回転角度位置にあるときに、互いに近接対向するように、それぞれ固定子と回転子とに設けられており、第一コイルは、第二コイルとの相対位置に応じて、電圧を誘起するので、第一コイルの電圧を検出することにより、回転子の回転角度位置が検出可能である。
第一コイルと第二コイルとが、コイル軸線が回転子の回転軸線方向に沿い、かつ、回転子が所定の回転角度位置にあるときに、互いに近接対向するように、それぞれ固定子と回転子とに設けられているので、回転電機は大型化しがたい。

上記一つの態様では、第一及び第二コイルが、平面視でスパイラル状を呈しているコイル導体をそれぞれ有していてもよい。
本構成では、第一コイルと第二コイルとが近接対向する際に、第一コイルと第二コイルとの磁気的な結合が高まる。したがって、本構成は、回転子の回転角度位置の検出精度を向上させる。

上記一つの態様は、回転子に設けられており、永久磁石の温度に応じて電気抵抗が変化する感温素子と、回転子に設けられており、感温素子と電気的に接続されている第三コイルと、第一コイルが誘起する電圧に対応する電気信号を出力する素子と、を備えていてもよい。
本構成では、第一コイルと第三コイルとが近接対向することによって、第一コイルが第三コイルを励起するので、第三コイルに電力が供給される。第三コイルに電気的に接続された感温素子の電気抵抗が、永久磁石の温度に応じて変化するので、感温素子の電気抵抗の変化に応じて、第一コイルに生じる電圧が変化する。素子は、第一コイルが誘起する電圧に対応する電気信号を出力する。したがって、素子から出力される電気信号は、永久磁石の温度に応じて変化する。この結果、感温素子が回転子に設けられている場合でも、本構成は、永久磁石の温度に関する温度情報を適切かつ簡易に出力する。

上記一つの態様は、第二コイルとでＬＣ共振回路を構成する容量成分を備えていてもよい。
本構成は、感温素子の電気抵抗の変化を感度よく捉える。

上記一つの態様では、第三コイルが、平面視でスパイラル状を呈しているコイル導体を有していてもよい。
本構成では、第一コイルと第三コイルとが近接対向する際に、第一コイルと第三コイルとの磁気的な結合が高まる。したがって、本構成は、永久磁石の温度に関する温度情報をより一層適切に出力する。

本発明の一つの態様によれば、回転子の回転角度位置が検出可能であり、かつ、大型化が抑制されている回転電機が提供される。

一実施形態に係る回転電機の構成を示す模式図である。 素子ユニットの一例を示す回路図である。 素子ユニットの一例を示す回路図である。 各素子ユニットが有しているコイルの位置の一例を示す模式図である。 各素子ユニットが有しているコイルの構成を示す図である。 コイルの電圧振幅の変化の一例を示す線図である。 コイルの電圧振幅を示す線図である。 各素子ユニットが有しているコイルの位置の別の一例を示す模式図である。 コイルの電圧振幅の変化の別の一例を示す線図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１～図５を参照して、本実施形態に係る回転電機ＭＴの構成を説明する。図１は、本実施形態に係る回転電機の構成を示す模式図である。図２及び図３は、素子ユニットの一例を示す回路図である。図４は、各素子ユニットが有しているコイルの位置の一例を示す模式図である。図５は、各素子ユニットが有しているコイルの構成を示す図である。
回転電機ＭＴは、たとえば、モータである。モータは、たとえば、ＩＰＭモータ又はＳＰＭモータを含む。回転電機ＭＴは、固定子１０と回転子２０とを有している。回転子２０は、固定子１０の内側に位置している。

回転子２０は、シャフト２１と、回転子コア２３と、複数の永久磁石２５とを含んでいる。シャフト２１は、円柱形状を呈している。回転子コア２３は、円筒形状を呈している。回転子コア２３には、シャフト２１が嵌め込まれる軸孔が形成されている。シャフト２１と回転子コア２３とは、シャフト２１の中心軸周りに一体的に回転する。各永久磁石２５は、その延在方向がシャフト２１の中心軸と平行になるように、回転子コア２３に配置されている。シャフト２１の中心軸は、回転子２０の回転軸線ＲＡである。回転子２０の回転軸線ＲＡが延在する方向が、回転子２０の回転軸線方向ＤＡである。複数の永久磁石２５は、回転子２０の回転軸線ＲＡに関して均等な角度間隔で配置されている。

回転電機ＭＴがＩＰＭモータである場合、複数の永久磁石２５は、回転子コア２３内に配置される。回転電機ＭＴがＳＰＭモータである場合、複数の永久磁石２５は、回転子コア２３の表面に配置される。各永久磁石２５は、希土類系永久磁石を含む。各永久磁石２５は、たとえば、ネオジム系焼結磁石である。各永久磁石２５は、希土類系永久磁石以外の焼結磁石であってもよく、焼結磁石以外の磁石（たとえば、ボンド磁石又は熱間加工磁石など）であってもよい。

固定子１０は、回転子２０の外周を囲むよう配置される円筒形状の固定子コア（不図示）と、複数のコイル１１とを含んでいる。固定子１０と回転子２０との間には、均一幅のエアギャップが設けられている。固定子コアは、複数のコイル１１を保持する。各コイル１１は、固定子コアの内周側に配置されている。複数のコイル１１は、回転子２０の回転軸線ＲＡに関して均等な角度間隔で配置されている。

回転電機ＭＴは、制御回路４１に接続されている。制御回路４１は、電源４３に接続されている。制御回路４１は、電源４３からの駆動電流を調整し、各コイル１１に３相交流電流を供給する。制御回路４１は、各コイル１１に供給される３相交流電流の値を制御する。制御回路４１は、たとえば、インバータ回路を含む。３相交流電流が各コイル１１に供給されることにより、各コイル１１は、回転子２０を回転させる回転磁界を形成する。電源４３は、たとえば、蓄電デバイス（Electrical energy storage device）を含む。蓄電デバイスは、たとえば、二次電池又はキャパシタを含む。

回転電機ＭＴに対して、複数の素子ユニットＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が設けられている。本実施形態では、回転電機ＭＴに対して、四つの素子ユニットＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が設けられている。
素子ユニットＥ１は、図２の（ａ）にも示されるように、コイル５１ａを有している。素子ユニットＥ２は、図２の（ｂ）にも示されるように、コイル５１ｂを有している。各素子ユニットＥ１，Ｅ２は、制御回路４１に接続されている。素子ユニットＥ３は、図３の（ａ）にも示されるように、コイル６１ａを有している。素子ユニットＥ４は、図３の（ｂ）にも示されるように、コイル６１ｂを有している。

素子ユニットＥ１のコイル５１ａ及び素子ユニットＥ２のコイル５１ｂは、図４の（ａ）にも示されるように、固定子１０に設けられている。各コイル５１ａ，５１ｂは、たとえば、固定子コアに設けられている。素子ユニットＥ３のコイル６１ａ及び素子ユニットＥ４のコイル６１ｂは、図４の（ｂ）にも示されるように、回転子２０に設けられている。コイル５１ａ，５１ｂとコイル６１ａ，６１ｂとは、回転子２０が所定の回転角度位置にあるときに、互いに近接対向するように、それぞれ固定子１０と回転子２０とに設けられている。本実施形態では、コイル５１ａ，５１ｂとコイル６１ａ，６１ｂとは、回転子２０が所定の回転角度位置にあるときに、回転軸線方向ＤＡと略平行な方向で互いに近接対向する。

コイル５１ａとコイル５１ｂとは、図４の（ａ）に示されるように、回転子２０の回転角度で所定の第一角度だけ互いに離れるように位置している。コイル６１ａとコイル６１ｂとは、図４の（ｂ）に示されるように、回転子２０の回転角度で所定の第二角度だけ互いに離れるように位置している。第一角度は、たとえば、約９０°（又は約２７０°）であり、第二角度は、たとえば、約１８０°である。各コイル５１ａ，５１ｂ，６１ａ，６１ｂは、回転電機ＭＴ内に配置されている。すなわち、回転電機ＭＴは、各コイル５１ａ，５１ｂ，６１ａ，６１ｂを備えている。

コイル５１ａ，５１ｂが、たとえば、第一コイルを構成する場合、コイル６１ａは、第二コイルを構成し、コイル６１ｂは、第三コイルを構成する。素子ユニットＥ１と素子ユニットＥ２とが有しているコイル５１ａ，５１ｂの数は、素子ユニットＥ３が有しているコイル６１ａの数と異なる。本実施形態では、素子ユニットＥ１と素子ユニットＥ２とが有しているコイル５１ａ，５１ｂの数は、素子ユニットＥ３が有しているコイル６１ａの数より多い。素子ユニットＥ１と素子ユニットＥ２とが有しているコイル５１ａ，５１ｂの数は、二つであり、素子ユニットＥ３が有しているコイル６１ａの数は、一つである。素子ユニットＥ１と素子ユニットＥ２とが有しているコイル５１ａ，５１ｂの数が、たとえば、第一の数である場合、素子ユニットＥ３が有しているコイル６１ａの数は、第二の数である。

素子ユニットＥ１は、図２の（ａ）に示されるように、交流電源５２、交流電源５３、抵抗素子５４、ローパスフィルタ５５、電圧モニタ５６、ハイパスフィルタ５７、及び電圧モニタ５８も有している。素子ユニットＥ２は、図２の（ｂ）に示されるように、交流電源５３、抵抗素子５４、ローパスフィルタ５５、及び電圧モニタ５６も有している。各素子ユニットＥ１，Ｅ２は、制御回路４１に接続されている。交流電源５２、交流電源５３、抵抗素子５４、ローパスフィルタ５５、電圧モニタ５６、ハイパスフィルタ５７、及び電圧モニタ５８は、回転電機ＭＴの外部に配置されている。ローパスフィルタ５５、電圧モニタ５６、ハイパスフィルタ５７、及び電圧モニタ５８は、たとえば、回転電機ＭＴ内に配置されていてもよい。

まず、素子ユニットＥ１の構成を説明する。
交流電源５２は、コイル５１ａに電気的に接続されており、所定の第一周波数の交流信号（交流電圧）をコイル５１ａに印加する。交流電源５３も、コイル５１ａに電気的に接続されており、所定の第二周波数の交流信号（交流電圧）をコイル５１ａに印加する。第一周波数と第二周波数とは、異なっている。本実施形態では、第一周波数は、第二周波数より大きい。第一周波数は、たとえば、１００ｋＨｚである。第二周波数は、たとえば、２０ｋＨｚである。素子ユニットＥ１では、第一周波数の交流信号と第二周波数の交流信号とが重畳される。重畳された第一周波数の交流信号と第二周波数の交流信号とが、コイル５１ａに印加される。第一及び第二周波数は、回転電機ＭＴの駆動周波数の１０～２００倍である。

電圧モニタ５６は、ローパスフィルタ５５を通して、コイル５１ａに電気的に接続されている。ローパスフィルタ５５は、第二周波数を含む所定周波数帯域の電圧信号を通過させる。電圧モニタ５６は、コイル５１ａが誘起する電圧が反映された電圧信号のうち、ローパスフィルタ５５を経た、第二周波数を含む所定周波数帯域の電圧信号をモニタし、当該電圧信号に応じた電気信号を制御回路４１に出力する。素子ユニットＥ１では、抵抗素子５４は、交流電源５２，５３とコイル５１ａとの間に挿入されている。

電圧モニタ５８は、ハイパスフィルタ５７を通して、コイル５１ａに電気的に接続されている。ハイパスフィルタ５７は、第一周波数を含む所定周波数帯域の電圧信号を通過させる。電圧モニタ５８は、コイル５１ａが誘起する電圧が反映された電圧信号のうち、ハイパスフィルタ５７を経た、第一周波数を含む所定周波数帯域の電圧信号をモニタし、当該電圧信号に応じた電気信号を制御回路４１に出力する。

次に、素子ユニットＥ２の構成を説明する。
交流電源５３は、コイル５１ｂに電気的に接続されており、所定の第二周波数の交流信号（交流電圧）をコイル５１ｂに印加する。上述したように、第二周波数は、たとえば、２０ｋＨｚである。素子ユニットＥ１では、第二周波数の交流信号が、コイル５１ｂに印加され、第一周波数の交流信号は、コイル５１ｂに印加されない。素子ユニットＥ２では、抵抗素子５４は、交流電源５３とコイル５１ｂとの間に挿入されている。

電圧モニタ５６は、ローパスフィルタ５５を通して、コイル５１ｂに電気的に接続されている。ローパスフィルタ５５は、第二周波数を含む所定周波数帯域の電圧信号を通過させる。電圧モニタ５６は、コイル５１ｂが誘起する電圧が反映された電圧信号のうち、ローパスフィルタ５５を経た、第二周波数を含む所定周波数帯域の電圧信号をモニタし、当該電圧信号に応じた電気信号を制御回路４１に出力する。

次に、素子ユニットＥ３の構成を説明する。
素子ユニットＥ３は、上述したように、コイル６１ａを有している。コイル６１ａの両端は、短絡している。

次に、素子ユニットＥ４の構成を説明する。
素子ユニットＥ４は、感温素子６３も有している。感温素子６３は、回転子２０に設けられている。感温素子６３は、複数の永久磁石２５のうち、少なくとも一つの永久磁石２５に設けられている。本実施形態では、感温素子６３は、一つの永久磁石２５のみに設けられている。感温素子６３は、永久磁石２５と接するように配置されている。感温素子６３は、永久磁石２５の近傍に配置されていてもよい。感温素子６３は、永久磁石２５の温度に応じて電気抵抗が変化する。感温素子６３は、永久磁石２５の温度が上昇するにつれて、電気抵抗が減少する。感温素子６３は、たとえば、サーミスタを含む。感温素子６３は、たとえば、ＮＴＣサーミスタを含む。コイル６１ｂは、感温素子６３と電気的に接続されている。コイル６１ｂの両端は、感温素子６３の両端に電気的に接続されている。

コイル５１ａ，５１ｂ，６１ａ，６１ｂは、図５に示されるように、磁性体基板ＭＳと、コイル導体ＣＣとを有している。図５の（ａ）は、コイルの平面図であり、図５の（ｂ）は、コイルの断面構成を示す図である。
磁性体基板ＭＳは、磁性体からなる、板状の部材である。磁性体基板ＭＳは、たとえば、フェライトからなる。磁性体基板ＭＳの平面形状は、円形状でもよく、多角形状でもよい。コイル導体ＣＣは、磁性体基板ＭＳ上に配置されている。コイル導体ＣＣは、平面視でスパイラル状を呈している。すなわち、コイル導体ＣＣは、磁性体基板ＭＳ上で、スパイラル状に巻回されている。本実施形態では、コイル導体ＣＣは、二層に巻回されている。コイル導体ＣＣは、たとえば、一層目で、外側から内側に巻回された後、二層目で、内側から外側に巻回されている。コイル導体ＣＣは、たとえば、絶縁被覆された導線からなる。コイル導体ＣＣは、円形ループ状に巻回されていてもよく、多角形ループ状に巻回されていてもよい。

各コイル５１ａ，５１ｂは、コイル軸線ＣＡが回転子２０の回転軸線方向ＤＡに沿うように固定子１０に設けられている。各コイル５１ａ，５１ｂは、磁性体基板ＭＳが固定子１０とコイル導体ＣＣとの間に位置するように、固定子１０に設けられている。各コイル６１ａ，６１ｂは、コイル軸線ＣＡが回転子２０の回転軸線方向ＤＡに沿うように回転子２０に設けられている。各コイル６１ａ，６１ｂは、磁性体基板ＭＳが回転子２０とコイル導体ＣＣとの間に位置するように、回転子２０に設けられている。磁性体基板ＭＳは、各コイル５１ａ，５１ｂ，６１ａ，６１ｂの近傍に位置している金属部品の影響を低減する。
コイル５１ａ，５１ｂとコイル６１ａ，６１ｂとが互いに近接対向するときに、必ずしも、対応するコイル導体ＣＣの全体が、回転軸線方向ＤＡで対向している必要はない、すなわち、回転軸線方向ＤＡから見て、対応するコイル導体ＣＣ同士の全体が重なる必要はない。たとえば、コイル５１ａ，５１ｂとコイル６１ａ，６１ｂとが互いに近接対向するときに、対応するコイル導体ＣＣの一部が、回転軸線方向ＤＡから見て、重なっていればよい。

素子ユニットＥ１のコイル５１ａには、交流電源５２，５３から印加される交流電圧に対応する磁束が発生する。素子ユニットＥ２のコイル５１ｂには、交流電源５３から印加される交流電圧に対応する磁束が発生する。
回転子２０が回転して、コイル５１ａとコイル６１ａとが近接対向すると、コイル５１ａに発生する磁束が、コイル６１ａを通る。コイル５１ａに発生する磁束が、コイル６１ａを通ると、コイル６１ａには、コイル６１ａを通る磁束に対応した電力が発生する。すなわち、コイル５１ａは、コイル６１ａを励起し、コイル６１ａに電力を供給する。
回転子２０が回転して、コイル５１ｂとコイル６１ａとが近接対向すると、コイル５１ｂに発生する磁束が、コイル６１ａを通る。コイル５１ｂに発生する磁束が、コイル６１ａを通ると、コイル６１ａには、コイル６１ａを通る磁束に対応した電力が発生する。すなわち、コイル５１ｂは、コイル６１ａを励起し、コイル６１ａに電力を供給する。

コイル６１ａの両端が短絡されているので、コイル６１ａがコイル５１ａに近接対向すると、コイル５１ａに発生する磁束が変化する。このため、コイル５１ａに生じる電圧が変化する。すなわち、コイル５１ａは、コイル６１ａとの相対位置に応じて、電圧を誘起する。コイル６１ａがコイル５１ａに近接対向すると、コイル５１ａに生じる電圧が減少する。コイル６１ａがコイル５１ａから離れると、コイル５１ａに生じる電圧が増加する。
同様に、コイル６１ａがコイル５１ｂに近接対向すると、コイル５１ｂに発生する磁束が変化する。このため、コイル５１ｂに生じる電圧が変化する。すなわち、コイル５１ｂは、コイル６１ａとの相対位置に応じて、電圧を誘起する。コイル６１ａがコイル５１ｂに近接対向すると、コイル５１ｂに生じる電圧が減少する。コイル６１ａがコイル５１ｂから離れると、コイル５１ａに生じる電圧が増加する。

図６に、各コイル５１ａ，５１ｂの電圧振幅の変化の一例を示す。図６の（ａ）は、素子ユニットＥ１のコイル５１ａでの電圧振幅の変化を示す線図である。図６の（ｂ）は、素子ユニットＥ２のコイル５１ｂでの電圧振幅の変化を示す線図である。
各コイル５１ａ，５１ｂでの電圧振幅は、上述したように、各コイル５１ａ，５１ｂとコイル６１ａとの相対位置に応じて、変化する。電圧振幅が減少するときが、各コイル５１ａ，５１ｂとコイル６１ａとが近接対向するときである。コイル５１ａでの電圧振幅の変化の位相と、コイル５１ｂでの電圧振幅の変化の位相との差は、上記第一角度に略対応する。図６では、各電圧振幅の包絡線が、破線で示されている。

各素子ユニットＥ１，Ｅ２において、電圧モニタ５６は、ローパスフィルタ５５を通して入力される電圧信号をモニタする。すなわち、電圧モニタ５６は、第二周波数を含む所定周波数帯域の電圧信号をモニタする。この電圧信号は、対応するコイル５１ａ，５１ｂが誘起する電圧が反映された信号である。電圧モニタ５６がモニタする電圧の変化は、コイル５１ａ，５１ｂとコイル６１ａとの相対位置の変化、すなわち、回転子２０の回転角度位置の変化と対応する。したがって、電圧モニタ５６から出力される電気信号、すなわち、電圧モニタ５６の出力信号は、回転子２０の回転角度位置に関する位置情報を含む。各素子ユニットＥ１，Ｅ２は、対応するコイル５１ａ，５１ｂが誘起する電圧が反映された電圧信号のうち、第二周波数を含む所定周波数帯域の電圧信号に対応する電気信号を上記位置情報として出力する。

各電圧モニタ５６から出力される電気信号は、制御回路４１に入力される。制御回路４１は、各電圧モニタ５６から出力される電気信号に基づいて、回転子２０の回転状態を算出する。回転子２０の回転状態は、たとえば、回転子２０の回転方向及び回転子２０の回転角度位置を含む。回転子２０の回転方向は、たとえば、コイル５１ａでの電圧振幅の変化の位相に対する、コイル５１ｂでの電圧振幅の変化の位相の遅れ及び進みに基づいて、算出される。回転子２０の回転角度位置は、各コイル５１ａ，５１ｂでの電圧振幅の変化、すなわち、各コイル５１ａ，５１ｂでの電圧振幅が低下するタイミングに基づいて、算出される。

素子ユニットＥ１のコイル５１ａには、交流電源５２，５３から印加される交流電圧に対応する磁束が発生する。回転子２０が回転して、素子ユニットＥ１のコイル５１ａと素子ユニットＥ４のコイル６１ｂとが近接対向すると、コイル５１ａに発生する磁束が、コイル６１ｂを通る。コイル５１ａに発生する磁束が、コイル６１ｂを通ると、コイル６１ｂには、コイル６１ｂを通る磁束に対応した電力が発生する。すなわち、コイル５１ａは、コイル６１ｂを励起し、コイル６１ｂに電力を供給する。

感温素子６３の電気抵抗が、永久磁石２５の温度に応じて変化するので、感温素子６３の電気抵抗の変化に応じて、コイル５１ａに発生する磁束が変化する。このため、コイル５１ａに生じる電圧が変化する。すなわち、コイル５１ａは、コイル６１ｂが近接対向することによって、電圧を誘起する。永久磁石２５の温度が上昇し、感温素子６３の電気抵抗が減少すると、コイル５１ａに生じる電圧が減少する。永久磁石２５の温度が下降し、感温素子６３の電気抵抗が増加すると、コイル５１ａに生じる電圧が増加する。

図７に、コイル５１ａの電圧振幅の一例を示す。図７の（ａ）は、永久磁石２５の温度が低い場合での、コイル５１ａの電圧振幅を示す線図である。図７の（ｂ）は、永久磁石２５の温度が高い場合での、コイル５１ａの電圧振幅を示す線図である。
コイル５１ａでの電圧振幅は、上述したように、永久磁石２５の温度に応じて、変化する。永久磁石２５の温度が低い場合、永久磁石２５の温度が高い場合に比して、コイル５１ａでの電圧振幅が大きい。

電圧モニタ５８は、ハイパスフィルタ５７を通して入力される電圧信号をモニタする。すなわち、電圧モニタ５８は、第一周波数を含む所定周波数帯域の電圧信号をモニタする。この電圧信号は、コイル５１ａが誘起する電圧が反映された信号である。電圧モニタ５８は、素子ユニットＥ１のコイル５１ａが誘起する電圧に対応する電気信号を出力する素子である。
電圧モニタ５８がモニタする電圧の変化は、感温素子６３の電気抵抗の変化、すなわち、永久磁石２５の温度の変化と対応する。したがって、電圧モニタ５８から出力される電気信号、すなわち、電圧モニタ５８の出力信号は、永久磁石の温度に関する温度情報を含む。素子ユニットＥ１は、コイル５１ａが誘起する電圧が反映された電圧信号のうち、第一周波数を含む所定周波数帯域の電圧信号に対応する電気信号を上記温度情報として出力する。結果的に、素子ユニットＥ１と素子ユニットＥ４との間で、永久磁石２５の温度に関する情報が無線で伝達される。

電圧モニタ５８から出力される電気信号は、制御回路４１に入力される。制御回路４１は、電圧モニタ５８から出力される電気信号に基づいて、回転電機ＭＴの駆動状態を制御する。たとえば、制御回路４１は、回転電機ＭＴの駆動状態を以下のように制御する。制御回路４１は、電圧モニタ５８から出力された電気信号が、永久磁石２５の温度が所定の第一閾値まで上昇したことを表していると判断した場合、制御回路４１は、回転電機ＭＴの回転速度を制限するよう供給電力を制御する。制御回路４１は、電圧モニタ５８から出力された電気信号が、永久磁石２５の温度が所定の第二閾値（＜第一閾値）まで下降したことを表していると判断した場合、制御回路４１は、回転電機ＭＴの回転速度の制限を解除するよう供給電力を制御する。

制御回路４１は、回転電機ＭＴの駆動状態を以下のように制御してもよい。すなわち、制御回路４１は、たとえば、回転電機ＭＴに入力する駆動周波数を制御してもよい。制御回路４１は、電圧モニタ５８から出力された電気信号が、永久磁石２５の温度が所定の第一閾値まで上昇したことを表していると判断した場合、制御回路４１は、回転電機ＭＴの回転速度を制限するよう駆動周波数を下げるように制御する。制御回路４１は、電圧モニタ５８から出力された電気信号が、永久磁石２５の温度が所定の第二閾値（＜第一閾値）まで下降したことを表していると判断した場合、制御回路４１は、回転電機ＭＴの回転速度の制限を解除するよう駆動周波数を上げるように制御する。

以上のように、本実施形態では、素子ユニットＥ１と素子ユニットＥ２とが有しているコイル５１ａ，５１ｂの数は、素子ユニットＥ３が有しているコイル６１ａの数と異なる。コイル５１ａ，５１ｂとコイル６１ａとが、回転子２０が所定の回転角度位置にあるときに、互いに近接対向するように、それぞれ固定子１０と回転子２０とに設けられている。コイル５１ａ，５１ｂは、コイル６１ａとの相対位置に応じて、電圧を誘起する。したがって、本実施形態によれば、コイル５１ａ，５１ｂの電圧を検出することにより、回転子２０の回転角度位置が検出可能である。
回転電機ＭＴでは、各素子ユニットＥ１，Ｅ２のコイル５１ａ，５１ｂと素子ユニットＥ３のコイル６１ａとが、回転子２０の回転角度位置の検出に寄与する。
各素子ユニットＥ１，Ｅ２のコイル５１ａ，５１ｂと素子ユニットＥ３のコイル６１ａとが、コイル軸線ＣＡが回転子２０の回転軸線方向ＤＡに沿い、かつ、回転子２０が所定の回転角度位置にあるときに、互いに近接対向するように、それぞれ固定子１０と回転子２０とに設けられている。したがって、回転電機ＭＴは大型化しがたい。

回転電機ＭＴでは、各素子ユニットＥ１，Ｅ２のコイル５１ａ，５１ｂと素子ユニットＥ３のコイル６１ａが、平面視でスパイラル状を呈しているコイル導体ＣＣをそれぞれ有している。
したがって、コイル５１ａ，５１ｂとコイル６１ａとが近接対向する際に、コイル５１ａ，５１ｂとコイル６１ａとの磁気的な結合が高まる。この結果、回転電機ＭＴは、回転子２０の回転角度位置の検出精度を向上させる。

回転電機ＭＴでは、素子ユニットＥ４が、コイル６１ｂと、感温素子６３とを有している。
回転電機ＭＴでは、素子ユニットＥ１のコイル５１ａと素子ユニットＥ４のコイル６１ｂとが近接対向することによって、コイル５１ａがコイル６１ｂを励起するので、コイル６１ｂに電力が供給される。コイル６１ｂに電気的に接続された感温素子６３の電気抵抗が、永久磁石２５の温度に応じて変化するので、感温素子６３の電気抵抗の変化に応じて、素子ユニットＥ１のコイル５１ａに生じる電圧が変化する。電圧モニタ５８は、コイル５１ａが誘起する電圧に対応する電気信号を出力する。したがって、電圧モニタ５８から出力される電気信号は、永久磁石２５の温度に応じて変化する。この結果、感温素子６３が回転子２０に設けられている場合でも、回転電機ＭＴは、永久磁石２５の温度に関する温度情報を適切かつ簡易に出力する。
回転電機ＭＴでは、素子ユニットＥ１のコイル５１ａと素子ユニットＥ４のコイル６１ｂとが、永久磁石２５の温度の検出に寄与する。

回転電機ＭＴでは、素子ユニットＥ４のコイル６１ｂも、平面視でスパイラル状を呈しているコイル導体ＣＣを有している。
したがって、素子ユニットＥ１のコイル５１ａと素子ユニットＥ４のコイル６１ｂとが近接対向する際に、コイル５１ａとコイル６１ｂとの磁気的な結合が高まる。この結果、回転電機ＭＴは、永久磁石２５の温度に関する温度情報をより一層適切に出力する。

素子ユニットＥ４は、図４の（ｃ）に示されるように、容量成分６５を含んでいてもよい。容量成分６５は、回転子２０に設けられている。コイル６１ｂと容量成分６５とは、ＬＣ共振回路を構成する。容量成分６５は、たとえば、コイル６１ｂに並列接続されるように挿入される。容量成分６５は、コンデンサなどの電子部品で構成されていてもよく、コイル６１ｂが有する寄生容量で構成されていてもよい。
素子ユニットＥ４が容量成分６５を含んでいる構成は、感温素子６３の変化をより一層感度よく捉える。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

回転電機ＭＴは、素子ユニットＥ４を備えていなくてもよい。この場合、素子ユニットＥ１は、交流電源５２、ハイパスフィルタ５７、及び電圧モニタ５８を有していなくてもよい。回転電機ＭＴが素子ユニットＥ４を備えていない場合でも、回転電機ＭＴでは、回転子２０の回転角度位置が検出可能である。

素子ユニットＥ２の数は、複数であってもよい。この場合、図８に示されるように、複数のコイル５１ｂが、固定子１０に設けられる。図８は、素子ユニットの位置の別の一例を示す模式図である。
図８の（ａ）に示されている構成では、回転電機ＭＴに対して、一つの素子ユニットＥ１と、三つの素子ユニットＥ２が設けられている。回転電機ＭＴは、一つのコイル５１ａと、三つのコイル５１ｂとを備えている。この場合でも、回転電機ＭＴは、図８の（ｂ）に示されているように、一つのコイル６１ａと、一つのコイル６１ｂとを備えている。
素子ユニットＥ２の数は、三つに限られない。各コイル５１ａ，５１ｂは、回転子２０の回転角度で所定の第三角度ごとに位置している。図８の（ａ）に示されている構成では、第三角度は、約９０°である。複数のコイル５１ａ，５１ｂは、略等角度間隔で、固定子１０に設けられている。
図９に、各コイル５１ａ，５１ｂの電圧振幅の変化の別の一例を示す。図８の（ａ）は、素子ユニットＥ１のコイル５１ａでの電圧振幅の変化で示す線図である。図８の（ｂ）～（ｄ）は、素子ユニットＥ２のコイル５１ｂでの電圧振幅の変化を示す線図である。
回転子２０の回転角度位置は、上述したように、各コイル５１ａ，５１ｂでの電圧振幅が低下するタイミングに基づいて、算出される。このため、素子ユニットＥ２の数が増加するにしたがって、回転子２０の回転角度位置の検出精度が向上する。

素子ユニットＥ３が有しているコイル６１ａの数は、素子ユニットＥ１と素子ユニットＥ２とが有しているコイル５１ａ，５１ｂの数より多くてもよい。この場合でも、回転電機ＭＴでは、回転子２０の回転角度位置が検出可能であり、かつ、大型化が抑制されている。

１０…固定子、２０…回転子、２５…永久磁石、５１ａ，５１ｂ…コイル、５２，５３…交流電源、５５…ローパスフィルタ、５６…電圧モニタ、５７…ハイパスフィルタ、５８…電圧モニタ、６１ａ，６１ｂ…コイル、６３…感温素子、６５…容量成分、ＣＡ…コイル軸線、ＣＣ…コイル導体、ＤＡ…回転軸線方向、ＭＴ…回転電機、ＲＡ…回転軸線。

Claims (8)

1. 固定子と、永久磁石が配置されている回転子と、を備えている回転電機であって、
   コイル軸線が前記回転子の回転軸線方向に沿うように前記固定子に設けられている、第一の数の第一コイルと、
   コイル軸線が前記回転子の前記回転軸線方向に沿うように前記回転子に設けられている、前記第一の数と異なる第二の数の第二コイルと、を備え、
   前記第二コイルの両端は、短絡しており、
   前記第一コイルと前記第二コイルとは、前記回転子が所定の回転角度位置にあるときに、互いに近接対向するように、それぞれ前記固定子と前記回転子とに設けられており、前記第一コイルは、前記第二コイルとの相対位置に応じて、電圧を誘起する、回転電機。
2. 前記第一及び第二コイルは、平面視でスパイラル状を呈しているコイル導体をそれぞれ有している、請求項１に記載の回転電機。
3. 前記回転子に設けられており、前記永久磁石の温度に応じて電気抵抗が変化する感温素子と、
   前記回転子に設けられており、前記感温素子と電気的に接続されている第三コイルと、
   前記第一コイルが誘起する電圧に対応する電気信号を出力する素子と、を更に備えている、請求項１又は２に記載の回転電機。
4. 前記第三コイルとでＬＣ共振回路を構成する容量成分を更に備えている、請求項３に記載の回転電機。
5. 前記第三コイルは、平面視でスパイラル状を呈しているコイル導体を有している、請求項３又は４に記載の回転電機。
6. 固定子と、永久磁石が配置されている回転子と、を備えている回転電機であって、
   コイル軸線が前記回転子の回転軸線方向に沿うように前記固定子に設けられている、第一の数の第一コイルと、
   コイル軸線が前記回転子の前記回転軸線方向に沿うように前記回転子に設けられている、前記第一の数と異なる第二の数の第二コイルと、
   前記回転子に設けられており、前記永久磁石の温度に応じて電気抵抗が変化する感温素子と、
   前記回転子に設けられており、前記感温素子と電気的に接続されている第三コイルと、
   前記第一コイルが誘起する電圧に対応する電気信号を出力する素子と、
   前記第三コイルとでＬＣ共振回路を構成する容量成分と、を備え、
   前記第一コイルと前記第二コイルとは、前記回転子が所定の回転角度位置にあるときに、互いに近接対向するように、それぞれ前記固定子と前記回転子とに設けられており、前記第一コイルは、前記第二コイルとの相対位置に応じて、電圧を誘起する、回転電機。
7. 前記第一及び第二コイルは、平面視でスパイラル状を呈しているコイル導体をそれぞれ有している、請求項６に記載の回転電機。
8. 前記第三コイルは、平面視でスパイラル状を呈しているコイル導体を有している、請求項６又は７に記載の回転電機。
   

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