WO2006080567A1 - レゾルバの固定構造 - Google Patents

Abstract

レゾルバステータに歪みを加えることがないレゾルバの固定構造を提供する。回転電機を構成するステータ（３０２）のコイルエンド（３０１）間に配置されたレゾルバの固定構造であって、孔（３１０）を有するベース部材としてのリング部（３０５）と、孔（３１０）に圧入されるレゾルバステータ（４１）とを備え、レゾルバステータ（４１）の外周部には、孔（３１０）に接触するシールド部材（２４２）が設けられている。

Description

明細書 レゾルバの固定構造 技術分野

この発明は、 レゾルバの固定構造に関し、 より特定的には、 回転電機の回転を 検出するレゾルバの固定構造に関するものである。 背景技術

従来、 レゾルバは、 たとえば特開平 9— 0 6 5 6 1 7号公報 （文献 1 ) および 実開平 1 _ 1 7 1 5 6 3号公報 （文献 2 ) に開示されている。

文献 1では、 レゾルバのコイルを覆うようにシールドカバーを設けたレゾルバ 付きモータが開示されている。

文献 2では、 コイルェンド間に配置されたレゾルバの外周を磁気遮蔽板で覆う 構造を開示している。

レゾルバを圧入固定する場合にレゾルバ自体を直接圧入するとレゾルバのステ ータコアに歪みが生じ、 レゾルバの検出精度が低下する。 発明の開示

そこで、 この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、 歪みの発生を防止することができるレゾルバの固定構造を提供する。

この発明に従ったレゾルバの固定構造は、 回転電機を構成するステータのコィ ルェンド間に配置されたレゾルバの固定構造であって、 孔を有するベース体と、 孔に圧入されるレゾルバとを備え、 レゾルバの外周部には、 孔に接触するシール ド部材が設けられている。

このように構成されたレゾルバの固定構造では、 シールド部材を介して孔にレ ゾルバを圧入するため、 圧入によるレゾルバステータコアへの歪みの発生を低減 することができる。 その結果、 検出精度の高いレゾルバを提供することができる。 好ましくは、 レゾルバはレゾルバステータを有し、 さらに、 レゾルバステータ に設けられた少なくとも 3つのコイルを備える。

好ましくは、 レゾルバステータは、 ステータコアのティース部と、 ステータコ ァのティース部を固定するためのステータコアのバックヨーク部とを含む。 好ましくは、 シールド部材は、 接着剤または溶接によりステータコアのバック ヨーク部に取付けられる。

好ましくは、 レゾルバステータは、 モータカバーにボルトを用いて取付けられ る。

好ましくは、 シールド部材は磁性材料により構成される。

この発明に従えば、 検出精度の高いレゾルバを提供することができる。 図面の簡単な説明

図 1は、 この発明に従ったレゾルバが用いられるモータ駆動装置のブロック図 である。

図 2は、 レゾルバの模式図である。

図 3は、 この発明の実施の形態 1に従ったレゾルバステータの斜視図である。 図 4は、 回転電機に組込まれたレゾルバの断面図である。

図 5は、 この発明の実施の形態 2に従ったレゾルバステータの斜視図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 この発明の実施の形態について、 図面を参照して説明する。 なお、 以下 の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、 そ の説明については繰返さなレ、。

(実施の形態 1 )

図 1は、 この発明に従ったレゾルバが用いられるモータ駆動装置のプロック図 である。 図 1を参照して、 この発明の実施の形態 1に従ったモータ駆動装置 1 0 0では、 直流電源 Bと、 インバータ 1 0 , 2 0と、 コンデンサ 3 0と、 レゾノレバ 4 0， 5 0と、 電流センサ 6 0， 7 0と、 制御装置 8 0とを備える。

インバータ 1 0は、 U相アーム 1 1、 V相アーム 1 2および W相アーム 1 3か らなる。 U相アーム 1 1、 V相アーム 1 2および W相アーム 1 3は、 ノード N 1 とノード N 2との間に並列に接続される。

U相アーム 1 1は、 直列接続された NPNトランジスタ Q 3， Q 4からなり、 V相アーム 12は直列接続された NPNトランジスタ Q 5, Q 6力 らなり、 W相 アーム 13は、 直列接続された NPNトランジスタ Q 7, Q 8からなる。 また、 各 NPNトランジスタ Q3〜Q8のコレクタ一ェミッタ間には、 ェミッタ側から コレクタ側へ電流を流すダイォード D 3〜D 8がそれぞれ接続されている。

インバータ 20は、 U相アーム 21、 V相アーム 22および W相アーム 23か らなる。 U相アーム 21、 V相アーム 22および W相アーム 23は、 ノード N 1 とノード N 2との間に並列に接続される。 U相アーム 21は、 直列接続された N PNトランジスタ Q 9, Q 10からなり、 V相アーム 22は、 直列接続された N PNトランジスタ Q 1 1, Q 12からなり、 W相アーム 23は、 直列接続された NPNトランジスタ Q 13， Q 14からなる。 また、 各 NPNトランジスタ Q 9 〜Q 14のコレクターェミッタ間には、 ェミッタ側からコレクタ側へ電流を流す ダイオード D9〜D 1 1がそれぞれ接続されている。

インバータ 10の各相アームの中間点は、 交流モータ Mlの各相コイルの各相 端に接続されている。 インバータ 20の各相アームの中間点は、 交流モータ M2 の各相コイルの各相端に接続されている。 すなわち、 交流モータ Ml, M2は、 3相の永久磁石モータであり、 U, V， W相の 3つのコイルの一端が中点に共通 接続されて構成されている。 そして、 交流モータ Mlの U相コイルの他端が NP Nトランジスタ Q 3， Q4の中間点に、 V相コイルの他端が NPNトランジスタ Q 5, Q 6の中間点に、 W相コイルの他端が NPNトランジスタ Q 7, Q8の中 間点にそれぞれ接続されている。 また、 交流モータ M 2の U相コイルの他端が N PNトランジスタ Q 9， Q 10の中間点に、 V相コイルの他端が NPNトランジ スタ Ql l, Q 12の中間点に、 W相コイルの他端が NPNトランジスタ Q 13: Q 14の中間点にそれぞれ接続されている。

コンデンサ 30は、 ノード N1とノード N 2との間にインバータ 10, 20に 並列に接続される。

直流電源 Bは、 ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池からなる。 ィ ンバータ 10は、 制御装置 80からの駆動信号 DRV 1に基づいて、 コンデンサ 30からの直流電圧を交流電圧に変換して交流モータ Mlを駆動する。 インバー タ 20は、 制御装置 80からの駆動信号 DRV 2に基づいて、 コンデンサ 30か らの直流電圧を交流電圧に変換して交流モータ M 2を駆動する。

コンデンサ 30は、 直流電源 Bからの直流電圧を平滑化し、 その平滑化した直 流電圧をインバータ 10, 20へ供給する。 レゾルバ 40は、 交流モータ Mlの 回転軸に取付けられており、 交流モータ M 1の回転子の回転角度 0 b n 1を検出 して制御装置 80へ出力する。 レゾルバ 50は、 交流モータ M 2の回転軸に取付 けられており、 交流モータ M 2の回転子の回転角度 0 b n 2を検出して制御装置 80へ出力する。

電流センサ 60は、 交流モータ Mlに流れるモータ電流 MCRT 1を検出し、 その検出したモータ電流 MCRT 1を制御装置 80へ出力する。 電流センサ 70 は、 交流モ^ "タ M 2に流れるモータ電流 MCRT 2を検出し、 その検出したモー タ電流 MCRT 2を制御装置 80へ出力する。

なお、 図 1においては、 電流センサ 60, 70は、 それぞれ、 3個設けられて いるが、 少なくとも 2個設けられていればよい。

制御装置 80は、 補正した回転角度 0 n 1と、 外部 ECU (電子制御装置） か らのトルク指令値 TR 1とを用いてインバータ 10の NPNトランジスタ Q 3〜 Q 8を駆動するための駆動信号 DRV 1を生成し、 その生成した駆動信号 DRV 1を NPNトランジスタ Q 3〜Q 8へ出力する。

また、 制御装置 80は、 補正した回転角度 0 n 2と、 外部 ECUからのトルク 指令値 TR 2とを用いてインパータ 20の NPNトランジスタ Q 9〜Q 14を駆 動するための駆動信号 D RV2を生成し、 その生成した駆動信号 D R V 2を N P Nトランジスタ Q 9〜Q 14へ出力する。

図 2は、 レゾルバの模式図である。 図 2を参照して、 レゾルバ 40は回転セン サであり、 モータおよびジェネレータの高効率制御のために、 磁石位置を高精度 で検出するセンサである。 レゾルバ 40は、 レゾルバステータ 41と、 レゾルバ ステータ 41の中央に設けられる回転軸 43と、 回転軸 43の外周に取付けられ た楕円形のレゾルバロータ 42とを有し、 レゾルバステータ 41には、 少なくと も 3つのコイル 44A, 44 B, 44Cが設けられる。 レゾルバロータ 4 2の形状は、 2極のレゾルバ 4 0の場合には楕円形である力 2極以上の極数のレゾルバ 4 0の場合には、 レゾルバロータ 4 2の形状は楕円形 に限られない。

コイル 4 4 Aには、 励磁用交流電流が流され、 これに基づく出力がコイル 4 4 B , 4 4 Cで検出される。

2つの出力用のコイル 4 4 B , 4 4 Cは、 電気的に 9 0 ° ずつずれて配置され る。 レゾルバロータ 4 2が楕円形であるため、 レゾルバロータ 4 2が回転すると、 レゾルバステータ 4 1とレゾルバロータ 4 2との間の距離が変化する。

コイル 4 4 Aに交流電流を流せば、 コイル 4 4 B， 4 4 Cには、 レゾルバロー タ 4 2の位置に応じた出力が発生し、 この出力の差から絶対位置を検出すること ができる。 一定時間内の位置の変化量を C P U (中央演算ユニット） にて演算す ることにより、 回転センサとしても使用されている。

図 3は、 この発明の実施の形態 1に従ったレゾルバステータの斜視図である。 図 3を参照して、 レゾルバステータ 4 1は、 ステータコアのティース部 2 4 3と、 ステータコアのティース部 2 4 3を固定するためのステータコアのバックヨーク 部 2 4 1と、 ステータコアのバックヨーク部 2 4 1の外周に設けられたシールド 部材 2 4 2とを有する。

ステータコアのティース部 2 4 3は、 磁性材料 （鉄合金） により構成され、 複 数の突出部により構成される。 ステータコアのティース部 2 4 3には図 2で示す コイル 4 4 Aから 4 4 Cが巻かれる。 ステータコアのティース部 2 4 3は互いに 距離を隔てて同心円状に配置される。

ステータコアのティース部 2 4 3の外周には、 レゾルバステータ 4 1の骨組み となるステータコアのバックヨーク部 2 4 1が設けられる。 ステータコアのバッ クヨーク部 2 4 1の内周面側にステータコアのティース部 2 4 3が固定される。 ステータコアのティース部 2 4 3とステータコアのバックヨーク部 2 4 1とは同 一材料であってもよく、 また別材料であってもよい。 ステータコアのバックョー ク部 2 4 1はレゾルバステータ 4 1のフレームであり、 ステータコアのバックョ ーク部 2 4 1には、 円周方向に延びる長孔形状の孔 2 4 4が複数個設けられる。 ステータコアのバックヨーク部 ₂ 4 1の外周側にはシーノレド部材 2 4 2が固定さ れる。 シールドリングとしてのシールド部材 2 4 2は、 接着剤または溶接により ステータコアのバックヨーク部 2 4 1に取付けられる。

シールド部材 2 4 2は磁性材料 （電磁鋼板） により構成される。 モータのコイル エンドから発生する磁界がシールド部材 2 4 2に磁束を集めるため、 本体である ステータコアのティース部 2 4 3に磁界が及ぼす影響が小さくなる。 その結果、 レゾルバ 4 0が作り出す角度信号は精度のよいものとなり、 モータ制御における トルクの低下や車両の振動を抑えることが可能となる。

図 4は、 回転電機に組込まれたレゾルバの断面図である。 図 4を参照して、 レ ゾルバステータ 4 1およびレゾルバロータ 4 2から構成されるレゾルバ 4 0が組 込まれる回転電機 （交流モータ M l ) では、 回転軸 4 3の一方を支持し、 回転電 機本体を収容するモータケース 3 0 6と、 このモータケース 3 0 6に取付けられ、 回転軸 4 3の他方端を支持するモータカバー 3 0 4とを有している。 レゾルバは、 回転電機のコィルェンド 3 0 1間に組込まれ、 レゾルバロータ 4 2は回転軸 4 3 に取付けられて、 レゾルバステータ 4 1は、 モータカバー 3 0 4にボルト 3 aな どを用いて取付けられる。

モータカバー 3 0 4はリング部 3 0 5を有し、 このフランジ形状のリング部 3 0 5内に孔 3 1 0が設けられる。 孔 3 1 0にシールド部材 2 4 2が圧入されてい る。 孔 3 1 0はテーパ形状となっていてもよい。 孔 3 1 0にシールド部材 2 4 2 およびステータコアのバックヨーク部 2 4 1が圧入されるため、 レゾルバステー タ 4 1は孔 3 1 0およびリング部 3 0 5から、 中心方向に向かって押圧されてい る。 コイルが回転電機のステータ 3 0 2に巻かれており、 その端部がコイルェン ド 3 0 1である。 向かい合うコイルエンド 3 0 1間にレゾルバステータ 4 1が配 置される。 レゾルバステータ 4 1にはコイル 4 4が巻かれている。 レゾルバステ ータ 4 1はレゾルバロータ 4 2と向かい合つている。

本発明に従ったレゾルバの固定構造では、 回転電機を構成するステータ 3 0 2 のコイルエンド 3 0 1間に配置されたレゾルバ 4 0の固定構造であって、 孔 3 1 0を有するベース体としてのリング部 3 0 5と、 孔 3 1 0に圧入されるレゾルバ 4 0とを備える。 レゾルバ 4 0を構成するレゾルバステータ 4 1の外周部には、 孔 3 1 0に接触するシールド部材 2 4 2が設けられている。 すなわち、 ステータ 3 0 2のコイルエンド 3 0 1間に配置されたレゾルバの固 定構造であって、 レゾルバステータ 4 1の外周部にシールド部材 2 4 2を介在さ せて相手材であるモータカバー 3 0 4に圧入固定される。 この場合、 シールド部 材 2 4 2を介して圧入されるため、 圧入によるレゾルバステータ 4 1への歪みを 低減することができる。

(実施の形態 2 )

図 5は、 この発明の実施の形態 2に従ったレゾルバステータの斜視図である。 図 5を参照して、 この発明の実施の形態 2に従ったレゾルバステータ 4 1では、 ボルトを挿入するための孔が設けられていない点で、 実施の形態 1に従ったレゾ ルバステータ 4 1と異なる。 従来一般的にレゾルバはレゾルバカバーと呼ばれる ナットを通した鉄板によって固定されていたために、 ボノレトを通したり、 電気的 ゼロ点位置を調整するためにステータ部に長孔を設ける必要があり、 不必要に大 きなものとなっていた。 すなわち、 長孔の大きさだけ外周径が大きくなつていた。 実施の形態 2ではシールド部材 2 4 2が設けられた形状を採用することで、 シ 一ルド部材 2 4 2を圧入してレゾルバを固定するため、 ボルト貫通用の孔が不要 となる。 またシーノレド部材 2 4 2に調整用の取手 2 4 8を取付けることで、 ステ 一タの長孔部を廃止することができる。 その結果、 レゾルバステータ 4 1の小型 化が可能となり、 モータおよびジェネレータの小型化、 あるいは低コスト化を図 ることができるというメリットがある。

以上、 この発明の実施の形態について説明したが、 ここで示した実施の形態は さまざまに変形することが可能である。

また、 本発明が適用されるレゾルバは、 モータおよびジェネレータならびにモ 一タ ジェネレータに適用することができる。 このモータ/ジェネレータは電気 自動車、 ハイブリッド自動車に用いられることができる。 また、 車両に搭載され るものに限られず、 車両に搭載されないもの、 たとえば、 車両に搭載されないよ うな発電機または駆動機として本発明を適用することも可能である。

なお、 この実施の形態ではモータカバー 3 0 4側へレゾルバステータ 4 1を圧 入したが、 これに限られるものではなく、 モータケース 3 0 6側へレゾルバステ ータ 4 1を圧入してもよい。 モータケース 3 0 6およびモータカバー 3 0 4を構 成する材質としては、 アルミニウムなどの金属だけでなく、 樹脂などの非金属、 有機物、 無機物を採用することが可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない と考えられるべきである。 本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲に よって示され、 請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすベての変更が含まれ ることが意図される。 産業上の利用可能性

この発明に従えば、 回転電機のレゾルバの分野で用いることができる。

Claims

請求の範囲

1. 回転電機を構成するステータのコイルエンド （301) 間に配置されたレ ゾルバ （40) の固定構造であって、

孔 （3 10) を有するベース体 （305) と、

前記孔 （310) に圧入されるレゾルバ （40) とを備え、

前記レゾルバ （40) の外周部には、 前記孔 （3 10) に接触するシールド部 材 （242) が設けられている、 レゾルバの固定構造。

2. 前記レゾルバ （40) はレゾルバステータ （41) を有し、 さらに、 前記 レゾルバステータ （41) に設けられた少なくとも 3つのコイル （44 A， 44

B, 44C) を備える、 請求の範囲第 1項に記載のレゾルバの固定構造。

3. 前記レゾルバステータ （41) は、 ステータコアのティース部 （243) と、 前記ステータコアのティース部 （243) を固定するためのステータコアの バックヨーク部 （241) とを含む、 請求の範囲第 2項に記載のレゾルバの固定 構造。

4. 前記シールド部材 （242) は、 接着剤または溶接により前記ステータコ ァのバックヨーク部 （241) に取付けられる、 請求の範囲第 3項に記載のレゾ ルバの固定構造。

5. 前記レゾルバステータ （41) は、 モータカバー （304) にボルト （3 a) を用いて取付けられる、 請求の範囲第 2項に記載のレゾルバの固定構造。

6. 前記シールド部材 （242) は磁性材料により構成される、 請求の範囲第 1項に記載のレゾルバの固定構造。