WO2020240616A1 - 冗長レゾルバ装置及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

冗長レゾルバ装置及び電動パワーステアリング装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2020240616A1
WO2020240616A1 PCT/JP2019/020660 JP2019020660W WO2020240616A1 WO 2020240616 A1 WO2020240616 A1 WO 2020240616A1 JP 2019020660 W JP2019020660 W JP 2019020660W WO 2020240616 A1 WO2020240616 A1 WO 2020240616A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
winding
excitation
output
stator core
teeth
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/020660
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
紘子 池田
辰也 森
研太 元吉
広大 岡崎
憲司 池田
陽介 杉野
誠晋 澤田
建太 久保
俊宏 松永
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to EP19930387.6A priority Critical patent/EP3978880B1/en
Priority to JP2021523144A priority patent/JP7142776B2/ja
Priority to PCT/JP2019/020660 priority patent/WO2020240616A1/ja
Priority to CN201980096394.6A priority patent/CN113825983B/zh
Priority to US17/442,747 priority patent/US20220224172A1/en
Publication of WO2020240616A1 publication Critical patent/WO2020240616A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/204—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
    • G01D5/2046—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by a movable ferromagnetic element, e.g. a core
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H02K1/148—Sectional cores
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/028—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
    • G01D3/036—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure on measuring arrangements themselves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/08—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for safeguarding the apparatus, e.g. against abnormal operation, against breakdown

Definitions

  • the present invention relates to a redundant resolver device in which a plurality of winding groups are provided on a stator core, and an electric power steering device provided with the redundant resolver device.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is a redundant resolver device capable of suppressing an increase in the axial dimension of the resolver main body due to redundancy and a decrease in angle detection accuracy, and a redundant resolver device thereof.
  • An object of the present invention is to obtain an electric power steering device equipped with a redundant resolver device.
  • the redundant resolver device includes a stator, a resolver body having a rotor that can rotate with respect to the stator, and a control unit having a plurality of excitation circuits.
  • the stator core has a plurality of winding groups provided on the stator core, and the stator core has a core back portion and a plurality of teeth protruding from the core back portion.
  • the winding groups of different systems are arranged at different positions in the circumferential direction of the stator core, and the winding groups of each system consist of a plurality of exciting windings and are connected to the corresponding exciting circuits.
  • each tooth has an exciting winding group, a first output winding group composed of a plurality of first output windings, and a second output winding group composed of a plurality of second output windings, and each tooth has a second output winding group.
  • the present invention it is possible to suppress an increase in the axial dimension of the resolver main body and a decrease in angle detection accuracy due to redundancy.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the state which attached the redundant resolver device by Embodiment 1 of this invention to a rotary electric machine. It is sectional drawing of the resolver main body of FIG. It is sectional drawing which shows the stator of FIG. It is a block diagram which shows the winding part and the control part of FIG. It is explanatory drawing which shows the turn number distribution of the 1st excitation winding and the 2nd excitation winding of FIG. It is sectional drawing which shows the main part of FIG. 3 enlarged. It is explanatory drawing which shows the turn number distribution of the 1st excitation winding and the 2nd excitation winding of the redundant resolver apparatus according to Embodiment 2 of this invention.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a state in which the redundant resolver device according to the first embodiment of the present invention is attached to a rotary electric machine.
  • the rotary electric machine 1 has a rotary electric machine main body 2 and a rotary shaft 3.
  • the rotating shaft 3 is rotatable with respect to the rotating electric machine main body 2.
  • the end of the rotary shaft 3 projects from the rotary electric machine main body 2.
  • the redundant resolver device 4 has a resolver main body 5 and a control unit 6.
  • the resolver main body 5 has a rotor 7 and a stator 8.
  • the rotor 7 is mechanically connected to the end of the rotating shaft 3 and rotates integrally with the rotating shaft 3. Further, the rotor 7 penetrates the stator 8 and is rotatable with respect to the stator 8.
  • the stator 8 surrounds the rotor 7. Further, the stator 8 has a stator core 9 and a winding portion 10. The winding portion 10 is provided on the stator core 9.
  • the redundant resolver device 4 detects the rotation angle of the rotation shaft 3 by utilizing the change in the permeance in the gap between the rotor 7 and the stator 8. That is, the redundant resolver device 4 functions as a rotation angle detection device that detects the rotation angle of the rotation shaft 3.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the resolver main body 5 of FIG. 1, showing a cross section perpendicular to the axial direction of the rotor 7.
  • the axial direction is a direction parallel to the rotation center of the rotor 7.
  • the radial direction is a direction orthogonal to the center of rotation of the rotor 7.
  • the circumferential direction is a direction in which the rotor 7 rotates about the center of rotation.
  • the rotor 7 When Nx is a natural number, the rotor 7 has Nx salient poles 7a. That is, the axial double angle of the rotor 7 is Nx.
  • the number Nx of the salient poles 7a in the first embodiment is 5.
  • the stator core 9 has an annular core back portion 9a and a plurality of teeth 9b protruding inward in the radial direction from the core back portion 9a.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the stator 8 of FIG.
  • the number Ns of the teeth 9b in the first embodiment is 12.
  • the teeth T1 to T6 are the teeth of the first system
  • the teeth T7 to T12 are the teeth of the second system.
  • the corresponding first exciting winding 11a, the corresponding first output winding 11b, and the corresponding second output winding 11c are wound around the teeth T1 to T6 of the first system.
  • a corresponding second exciting winding 11d, a corresponding third output winding 11e, and a corresponding fourth output winding 11f are wound around the teeth T7 to T12 of the second system.
  • the third output winding 11e is the first output winding of the second system.
  • the fourth output winding 11f is a second output winding of the second system.
  • each tooth 9b is wound with a one-phase excitation winding and a two-phase output winding. Further, in the first embodiment, a one-phase exciting winding is wound first for each tooth 9b, and a two-phase output winding is wound from above.
  • Either of the first output winding 11b and the second output winding 11c may be wound first. Further, either of the third output winding 11e and the fourth output winding 11f may be wound first. Further, a teeth 9b that does not wind any of the two-phase output windings may be provided.
  • the stator core 9 and the windings 11a to 11f are insulated by an insulator (not shown).
  • an insulator a resin holder, insulating paper, insulating coating and the like are used.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the winding unit 10 and the control unit 6 of FIG.
  • the winding unit 10 has a plurality of winding groups.
  • the winding portion 10 of the first embodiment has two winding groups. That is, in the first embodiment, the redundant resolver device 4 of the double system is shown.
  • the winding group of the first system includes the first exciting winding group 12a, the first output winding group 12b, and the second output winding group 12c.
  • the winding group of the second system includes a second exciting winding group 12d, a third output winding group 12e, and a fourth output winding group 12f.
  • the third output winding group 12e is the first output winding group of the second system.
  • the fourth output winding group 12f is the second output winding group of the second system.
  • the first excitation winding group 12a is composed of six first excitation windings 11a wound around the teeth T1 to T6.
  • the six first exciting windings 11a are connected in series.
  • the first output winding group 12b is composed of six first output windings 11b wound around the teeth T1 to T6.
  • the six first output windings 11b are connected in series.
  • the second output winding group 12c is composed of six second output windings 11c wound around the teeth T1 to T6. The six second output windings 11c are connected in series.
  • the second excitation winding group 12d is composed of six second excitation windings 11d wound around the teeth T7 to T12. The six second excitation windings 11d are connected in series.
  • the third output winding group 12e is composed of six third output windings 11e wound around the teeth T7 to T12. The six third output windings 11e are connected in series.
  • the fourth output winding group 12f is composed of six fourth output windings 11f wound around the teeth T7 to T12. The six fourth output windings 11f are connected in series.
  • the winding groups of different systems are arranged at different positions in the circumferential direction of the stator core 9. Further, in each system, the teeth that start winding the winding may be any teeth.
  • the control unit 6 has a first excitation circuit 13, a first angle calculation unit 14, a second excitation circuit 15, and a second angle calculation unit 16.
  • the first excitation circuit 13 and the second excitation circuit 15 are independent of each other.
  • the first excitation circuit 13 and the first angle calculation unit 14 belong to the first system.
  • the second excitation circuit 15 and the second angle calculation unit 16 belong to the second system.
  • the first exciting winding group 12a is electrically connected to the first exciting circuit 13 via an exciting terminal (not shown).
  • the first output winding group 12b and the second output winding group 12c are electrically connected to the first angle calculation unit 14 via an output terminal (not shown).
  • the excitation terminal and the output terminal are provided on an extension portion (not shown) of the resolver main body 5.
  • the second exciting winding group 12d is electrically connected to the second exciting circuit 15 via the exciting terminal.
  • the third output winding group 12e and the fourth output winding group 12f are electrically connected to the second angle calculation unit 16 via the output terminal.
  • the first angle calculation unit 14 calculates and outputs the first system detection angle ⁇ 1 of the rotor 7 based on the output signals from the first and second output winding groups 12b and 12c.
  • the second angle calculation unit 16 calculates and outputs the second system detection angle ⁇ 2 of the rotor 7 based on the output signals from the third and fourth output winding groups 12e and 12f.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the turns distribution of the first exciting winding 11a and the second exciting winding 11d of FIG. In FIG. 5, the number of turns of the first exciting winding 11a and the second excited winding 11d is continuously shown.
  • the absolute value of the number of turns in the winding direction "+” and the absolute value of the number of turns in the winding direction "-" are the same. That is, assuming that the number of turns in the winding direction "+” is + X times, the number of turns in the winding direction "-" is ⁇ X times.
  • the number of turns of the exciting winding is standardized by the amplitude of the number of turns.
  • first exciting winding 11a and the second exciting winding 11d which are adjacent to each other in the circumferential direction of the stator core 9, have the same winding direction. That is, in FIG. 5, the winding direction of the first exciting winding 11a of the teeth T1 and the winding direction of the second exciting winding 11d of the teeth T12 are the same. Further, the winding direction of the first exciting winding 11a of the teeth T6 and the winding direction of the second exciting winding 11d of the teeth T7 are the same.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of FIG.
  • the direction of the magnetic flux generated in the teeth T1 and the teeth T12 and interlinking with the teeth T1 and the teeth T12 is indicated by an arrow.
  • the direction of the magnetic flux generated in the teeth T1 is the same as the direction of the magnetic flux generated in the teeth T12.
  • the direction of the magnetic flux generated in the teeth T6 is the same as the direction of the magnetic flux generated in the teeth T7.
  • One of the two excitation windings 11a and 11d belonging to different systems and arranged adjacent to each other in the circumferential direction of the stator core 9 is the first end excitation winding, and the other is the second end excitation winding.
  • magnetic fluxes in the same radial direction of the stator core 9 are generated by applying an excitation signal to the first and second end exciting windings.
  • first end excitation winding and the second end excitation winding are wound in the same direction with each other.
  • the connection direction of the first end excitation winding to the corresponding excitation circuit is the same as the connection direction of the second end excitation winding to the corresponding excitation circuit.
  • magnetic fluxes in the same radial direction of the stator core 9 are generated in the first and second end exciting windings. Therefore, the influence of magnetic interference between adjacent teeth can be reduced, and a decrease in angle detection accuracy due to a deviation between the excitation signal of the first system and the excitation signal of the second system can be suppressed.
  • first end excitation winding and the second end excitation winding are wound in the same direction with each other.
  • the connection direction of the first end excitation winding to the corresponding excitation circuit is the same as the connection direction of the second end excitation winding to the corresponding excitation circuit. Therefore, magnetic fluxes in the same radial direction of the stator core 9 can be generated in the first and second end exciting windings.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the turns distribution of the first exciting winding 11a and the second exciting winding 11d of the redundant resolver device according to the second embodiment of the present invention.
  • first and second excitation windings 11a and 11d of the second embodiment three windings in the winding direction "+" and three windings in the winding direction "-" alternate in the circumferential direction of the stator core 9. Is located in.
  • the winding direction of the first exciting winding 11a of the teeth T1 is the same.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • the number of exciting windings having the same winding direction to be arranged in succession is not limited to two or three.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the turns distribution of the first exciting winding 11a and the second exciting winding 11d of the redundant resolver device according to the third embodiment of the present invention.
  • the winding in the winding direction "+" and the winding in the winding direction "-" alternate one by one in the circumferential direction of the stator core 9. It is located in.
  • the winding direction of the first excitation winding 11a of the teeth T1 and the winding direction of the second excitation winding 11d of the teeth T12 are opposite. Further, the winding direction of the first exciting winding 11a of the teeth T6 and the winding direction of the second exciting winding 11d of the teeth T7 are opposite to each other. That is, the first end excitation winding and the second end excitation winding are wound in opposite directions to each other.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a winding unit 10 and a control unit 6 of the redundant resolver device according to the third embodiment.
  • the connection direction of the first end excitation winding to the corresponding excitation circuit is opposite to the connection direction of the second end excitation winding to the corresponding excitation circuit.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • the first end excitation winding and the second end excitation winding are wound in opposite directions to each other. Further, the connection direction of the first end excitation winding to the corresponding excitation circuit is opposite to the connection direction of the second end excitation winding to the corresponding excitation circuit.
  • the exciting windings having the winding direction "+” and the exciting windings having the winding direction "-" are alternately arranged one by one, but the exciting windings having the same winding direction are used. Two or more may be arranged consecutively.
  • two windings in the winding direction "+” and two windings in the winding direction "-” are alternately arranged in the circumferential direction of the stator core 9.
  • the first end excitation winding and the second end excitation winding are wound in opposite directions to each other.
  • the connection direction of the first end exciting winding to the corresponding exciting circuit is opposite to the connecting direction of the second end exciting winding to the corresponding exciting circuit, the same effect as in the third embodiment can be obtained. Can be obtained.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a stator of the redundant resolver device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the teeth T1 to T4 are the teeth of the first system
  • the teeth T5 to T8 are the teeth of the second system
  • the teeth T9 to T12 are the teeth of the third system.
  • a corresponding first exciting winding 11a, a corresponding first output winding 11b, and a corresponding second output winding 11c are wound around the teeth T1 to T4 of the first system.
  • a corresponding second exciting winding 11d, a corresponding third output winding 11e, and a corresponding fourth output winding 11f are wound around the teeth T5 to T8 of the second system.
  • the third output winding 11e is the first output winding of the second system.
  • the fourth output winding 11f is a second output winding of the second system.
  • a corresponding third excitation winding 11g, a corresponding fifth output winding 11h, and a corresponding sixth output winding 11i are wound around each of the teeth T9 to T12 of the third system.
  • the fifth output winding 11h is the first output winding of the third system.
  • the sixth output winding 11i is a second output winding of the third system.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a winding unit 10 and a control unit 6 of the redundant resolver device according to the fourth embodiment.
  • the winding portion 10 of the fourth embodiment has three winding groups. That is, in the fourth embodiment, a triple system redundant resolver device is shown.
  • the winding group of the third system includes the third excited winding group 12g, the fifth output winding group 12h, and the sixth output winding group 12i.
  • the fifth output winding group 12h is the first output winding group of the third system.
  • the sixth output winding group 12i is a second output winding group of the third system.
  • the first exciting winding group 12a is composed of four first exciting windings 11a wound around the teeth T1 to T4. The four first exciting windings 11a are connected in series.
  • the first output winding group 12b is composed of four first output windings 11b wound around the teeth T1 to T4. The four first output windings 11b are connected in series.
  • the second output winding group 12c is composed of four second output windings 11c wound around the teeth T1 to T4. The six second output windings 11c are connected in series.
  • the second excitation winding group 12d is composed of four second excitation windings 11d wound around the teeth T5 to T8.
  • the four second excitation windings 11d are connected in series.
  • the third output winding group 12e is composed of four third output windings 11e wound around the teeth T5 to T8.
  • the four third output windings 11e are connected in series.
  • the fourth output winding group 12f is composed of four fourth output windings 11f wound around the teeth T5 to T8. The four fourth output windings 11f are connected in series.
  • the third excitation winding group 12g is composed of four third excitation windings 11g wound around the teeth T9 to T12. The four third excitation windings 11g are connected in series.
  • the fifth output winding group 12h is composed of four fifth output windings 11h wound around the teeth T9 to T12.
  • the four fifth output windings 11h are connected in series.
  • the sixth output winding group 12i is composed of four sixth output windings 11i wound around the teeth T9 to T12. The four sixth output windings 11i are connected in series.
  • the control unit 6 of the fourth embodiment includes a first excitation circuit 13, a first angle calculation unit 14, a second excitation circuit 15, a second angle calculation unit 16, a third excitation circuit 17, and a third angle calculation unit 18. Have.
  • the first exciting circuit 13, the second exciting circuit 15, and the third exciting circuit 17 are independent of each other.
  • the third excitation circuit 17 and the third angle calculation unit 18 belong to the third system.
  • the third exciting winding group 12g is electrically connected to the third exciting circuit 17 via the exciting terminal.
  • the fifth output winding group 12h and the sixth output winding group 12i are electrically connected to the third angle calculation unit 18 via the output terminal.
  • the third angle calculation unit 18 calculates and outputs the third system detection angle ⁇ 3 of the rotor 7 based on the output signals from the fifth and sixth output winding groups 12h and 12i.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing the turns distribution of the first exciting winding 11a, the second exciting winding 11d, and the third exciting winding 11g according to the fourth embodiment.
  • the number of turns of the first exciting winding 11a, the second exciting winding 11d, and the third exciting winding 11g is continuously shown.
  • two windings in the winding direction "+” and two windings in the winding direction "-" are provided in the circumferential direction of the stator core 9. They are arranged alternately one by one.
  • first exciting winding 11a and the second exciting winding 11d which are adjacent to each other in the circumferential direction of the stator core 9, have the same winding direction.
  • the second exciting winding 11d and the third exciting winding 11g which are adjacent to each other in the circumferential direction of the stator core 9, have the same winding direction.
  • the winding directions of the third exciting winding 11g and the first exciting winding 11a which are adjacent to each other in the circumferential direction of the stator core 9, are the same.
  • the winding direction of the first excitation winding 11a of the teeth T1 and the winding direction of the third excitation winding 11g of the teeth T12 are the same. Further, the winding direction of the first exciting winding 11a of the teeth T4 and the winding direction of the second exciting winding 11d of the teeth T5 are the same. Further, the winding direction of the second excitation winding 11d of the teeth T8 and the winding direction of the third excitation winding 11g of the teeth T9 are the same.
  • the direction of the magnetic flux generated in the teeth T1 is the same as the direction of the magnetic flux generated in the teeth T12. Further, the direction of the magnetic flux generated in the teeth T4 is the same as the direction of the magnetic flux generated in the teeth T5. The direction of the magnetic flux generated in the teeth T8 is the same as the direction of the magnetic flux generated in the teeth T9. Other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • the first end excitation winding and the second end excitation winding may be wound in opposite directions to each other.
  • the connection direction of the first end exciting winding to the corresponding exciting circuit may be opposite to the connecting direction of the second end exciting winding to the corresponding exciting circuit.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a stator of the redundant resolver device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the stator core 9 is divided into two in the circumferential direction. That is, the stator core 9 is configured by combining two arc-shaped divided iron cores 9A.
  • FIG. 15 is a plan view showing the divided iron core 9A of FIG. Other configurations are the same as those of any of the first to fourth embodiments.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing a stator of the redundant resolver device according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the stator core 9 is divided into four in the circumferential direction. That is, the stator core 9 is configured by combining four arc-shaped divided iron cores 9B.
  • FIG. 17 is a plan view showing the divided iron core 9B of FIG. Other configurations are the same as those of any of the first to fourth embodiments.
  • the stator core 9 as shown in the first to sixth embodiments is configured by laminating a plurality of core pieces made of electrical steel sheets in the axial direction. Therefore, in the stator cores 9 of the first to fourth embodiments, as shown in FIG. 18, an annular core piece 22 punched from the core sheet 21 is used.
  • stator core 9 of the sixth embodiment as shown in FIG. 19, an arc-shaped core piece 23 punched from the core sheet 21 is used.
  • the size of the core piece 23 of the sixth embodiment is smaller than the size of the core piece 22 of the first to fourth embodiments. Therefore, in the sixth embodiment, the roll material having a narrower width can be used as the core sheet 21 as compared with the first to fourth embodiments, and the yield can be improved.
  • the influence of the magnetic anisotropy of the electromagnetic steel sheet constituting the stator core 9 can be reduced, and the angle detection accuracy can be improved.
  • the number of divisions of the stator core 9 in the circumferential direction is not limited to 2 or 4, and may be, for example, 3 or 5 or more.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing a stator core 9 of the redundant resolver device according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the stator core 9 of the seventh embodiment is composed of the same number of core blocks 24 as the teeth 9b.
  • the core blocks 24 adjacent to each other are rotatably connected by the connecting portion 25.
  • the stator core 9 can be deformed between a state in which the core blocks 24 are arranged in an annular shape as shown in FIG. 20 and a state in which the core blocks 24 are linearly developed as shown in FIG.
  • Other configurations are the same as those of any of the first to fourth embodiments.
  • the core piece constituting the rotor core may be punched from the same electrical steel sheet as the core piece constituting the stator core.
  • the redundant resolver device of the double system and the triple system is shown, but it may be a quadruple system or more.
  • the number of slots is 12 and the axis double angle is 5, but the same effect can be obtained with other configurations.
  • the one-phase exciting winding and the two-phase output winding are wound side by side in the circumferential direction, but this is not the case.
  • the same effect can be obtained by arranging the one-phase exciting winding and the two-phase output winding in the radial direction or changing the winding order for each tooth.
  • redundant resolver devices of the first to seventh embodiments can be applied to the electric power steering device.
  • FIG. 22 is a side view showing an example of an electric power steering device to which the redundant resolver device of the present invention is applied.
  • the electric power steering device 100 includes an electric drive device 101 and a gearbox portion 102.
  • the electric drive device 101 includes a rotary electric machine 1, an ECU (Electronic Control Unit) 103, and a redundant resolver device 4 shown in any one of the first to seventh embodiments.
  • the rotary electric machine 1 in the electric power steering device 100 is an electric motor.
  • the redundant resolver device 4 is attached to the rotating shaft 3 of the rotating electric machine 1.
  • the ECU 103 is provided with a first connector 103a, a second connector 103b, and a power supply connector 103c. Power is supplied to the ECU 103 from the battery or alternator via the power connector 103c.
  • the gearbox portion 102 is attached to the housing 104.
  • a belt (not shown) and a ball screw (not shown) are built in the gearbox portion 102.
  • a rack shaft (not shown) is provided in the housing 104.
  • the gearbox portion 102 decelerates the rotation of the rotary electric machine 1 and transmits it to the rack shaft.
  • the rotary electric machine 1 is arranged parallel to the rack shaft.
  • the torque is transmitted to the input shaft 105 via a steering shaft (not shown).
  • the torque transmitted to the input shaft 105 is detected by the torque sensor 106.
  • the torque detected by the torque sensor 106 is converted into an electric signal and input to the first connector 103a via a cable (not shown).
  • the automobile information including the vehicle speed information is converted into an electric signal and input to the second connector 103b.
  • the ECU 103 calculates the required assist torque from the signal from the torque sensor 106 and the vehicle information, and supplies the current corresponding to the assist torque to the rotary electric machine 1 through the inverter.
  • the torque generated by the rotary electric machine 1 is input to the rack shaft as a thrust for moving the rack shaft in the direction of the arrow d in FIG. 22 via the gearbox portion 102.
  • the pair of tie rods 107 can move, and the pair of tires (not shown) can steer to turn the vehicle.
  • a pair of rack boots 108 are provided at both ends of the housing 104.
  • the pair of rack boots 108 suppress the intrusion of foreign matter into the housing 104.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

冗長レゾルバ装置において、異なる系統の巻線群は、固定子鉄心の周方向の異なる位置に配置されている。各系統の巻線群は、複数の励磁巻線からなり、対応する励磁回路に接続されている励磁巻線群と、第１出力巻線群と、第２出力巻線群とを有している。各ティースには、対応する励磁巻線が巻かれている。互いに異なる系統に属し、かつ固定子鉄心の周方向に互いに隣り合って配置されている２つの励磁巻線の一方を第１端部励磁巻線、他方を第２端部励磁巻線とすると、第１及び第２端部励磁巻線には、励磁信号を印加することにより、固定子鉄心の径方向の同じ向きの磁束が発生する。

Description

冗長レゾルバ装置及び電動パワーステアリング装置
　この発明は、固定子鉄心に複数系統の巻線群が設けられている冗長レゾルバ装置、及びその冗長レゾルバ装置を備えた電動パワーステアリング装置に関するものである。
　従来のレゾルバでは、磁気干渉による角度検出精度の悪化を抑制するために、２つのセンサ部が軸線方向に２段積みされている。また、一方のセンサ部には、第１出力巻線のみが巻かれ、他方のセンサ部には、第２出力巻線のみが巻かれている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２００９－２２２４３５号公報 特開２００９－２２２４３６号公報
　上記のような従来のレゾルバでは、２つのセンサ部が軸線方向に２段積みされているため、１系統のレゾルバに比べて、軸線方向寸法が２倍に増大する。また、隣接するティース間に磁気干渉が起こり、角度検出精度が低下する。
　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、冗長化によるレゾルバ本体の軸線方向寸法の増大、及び角度検出精度の低下を抑制することができる冗長レゾルバ装置、及びその冗長レゾルバ装置を備えた電動パワーステアリング装置を得ることを目的とする。
　この発明に係る冗長レゾルバ装置は、固定子と、固定子に対して回転可能な回転子とを有しているレゾルバ本体、及び複数の励磁回路を有している制御部を備え、固定子は、固定子鉄心と、固定子鉄心に設けられている複数系統の巻線群とを有しており、固定子鉄心は、コアバック部と、コアバック部から突出した複数のティースとを有しており、異なる系統の巻線群は、固定子鉄心の周方向の異なる位置に配置されており、各系統の巻線群は、複数の励磁巻線からなり、対応する励磁回路に接続されている励磁巻線群と、複数の第１出力巻線からなる第１出力巻線群と、複数の第２出力巻線からなる第２出力巻線群とを有しており、各ティースには、対応する励磁巻線が巻かれており、互いに異なる系統に属し、かつ固定子鉄心の周方向に互いに隣り合って配置されている２つの励磁巻線の一方を第１端部励磁巻線、他方を第２端部励磁巻線とすると、第１及び第２端部励磁巻線には、励磁信号を印加することにより、固定子鉄心の径方向の同じ向きの磁束が発生する。
　この発明によれば、冗長化によるレゾルバ本体の軸線方向寸法の増大、及び角度検出精度の低下を抑制することができる。
この発明の実施の形態１による冗長レゾルバ装置を回転電機に取り付けた状態を示す構成図である。 図１のレゾルバ本体の断面図である。 図２の固定子を示す断面図である。 図１の巻線部及び制御部を示すブロック図である。 図３の第１励磁巻線及び第２励磁巻線の巻数分布を示す説明図である。 図３の要部を拡大して示す断面図である。 この発明の実施の形態２による冗長レゾルバ装置の第１励磁巻線及び第２励磁巻線の巻数分布を示す説明図である。 この発明の実施の形態３による冗長レゾルバ装置の第１励磁巻線及び第２励磁巻線の巻数分布を示す説明図である。 実施の形態３による冗長レゾルバ装置の巻線部及び制御部を示すブロック図である。 図８の巻数分布の変形例を示す説明図である。 この発明の実施の形態４による冗長レゾルバ装置の固定子を示す断面図である。 実施の形態４による冗長レゾルバ装置の巻線部及び制御部を示すブロック図である。 実施の形態４による冗長レゾルバ装置の第１励磁巻線、第２励磁巻線及び第３励磁巻線の巻数分布を示す説明図である。 この発明の実施の形態５による冗長レゾルバ装置の固定子を示す断面図である。 図１４の分割鉄心を示す平面図である。 この発明の実施の形態６による冗長レゾルバ装置の固定子を示す断面図である。 図１６の分割鉄心を示す平面図である。 実施の形態１～４の固定子鉄心を構成するコア片をコアシートから打ち抜く方法を示す説明図である。 実施の形態６の分割鉄心を構成するコア片をコアシートから打ち抜く方法を示す説明図である。 この発明の実施の形態７による冗長レゾルバ装置の固定子鉄心を示す断面図である。 図２０の固定子鉄心を直線状に展開した状態を示す断面図である。 この発明の冗長レゾルバ装置が適用される電動パワーステアリング装置の一例を示す側面図である。
　以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
　実施の形態１．
　図１は、この発明の実施の形態１による冗長レゾルバ装置を回転電機に取り付けた状態を示す構成図である。図１において、回転電機１は、回転電機本体２と、回転軸３とを有している。回転軸３は、回転電機本体２に対して回転可能である。回転軸３の端部は、回転電機本体２から突出している。
　冗長レゾルバ装置４は、レゾルバ本体５と、制御部６とを有している。レゾルバ本体５は、回転子７と、固定子８とを有している。回転子７は、回転軸３の端部に機械的に接続されており、回転軸３と一体に回転する。また、回転子７は、固定子８を貫通しており、固定子８に対して回転可能である。
　固定子８は、回転子７を取り囲んでいる。また、固定子８は、固定子鉄心９と、巻線部１０とを有している。巻線部１０は、固定子鉄心９に設けられている。
　冗長レゾルバ装置４は、回転子７と固定子８との間の空隙におけるパーミアンスの変化を利用して、回転軸３の回転角度を検出する。即ち、冗長レゾルバ装置４は、回転軸３の回転角度を検出する回転角度検出装置として機能する。
　図２は、図１のレゾルバ本体５の断面図であり、回転子７の軸線方向に直角な断面を示している。軸線方向は、回転子７の回転中心と平行な方向である。また、径方向は、回転子７の回転中心に直交する方向である。また、周方向は、回転子７の回転中心を中心として回転する方向である。
　Ｎｘを自然数としたとき、回転子７は、Ｎｘ個の突極７ａを有している。即ち、回転子７の軸倍角はＮｘである。実施の形態１における突極７ａの数Ｎｘは、５である。
　固定子鉄心９は、円環状のコアバック部９ａと、コアバック部９ａから径方向内側へ突出した複数のティース９ｂとを有している。
　図３は、図２の固定子８を示す断面図である。実施の形態１におけるティース９ｂの数Ｎｓは、１２である。１２個のティース９ｂを時計回りに順にＴ１～Ｔ１２としたとき、ティースＴ１～Ｔ６が第１系統のティースであり、ティースＴ７～Ｔ１２が第２系統のティースである。
　第１系統の各ティースＴ１～Ｔ６には、対応する第１励磁巻線１１ａと、対応する第１出力巻線１１ｂと、対応する第２出力巻線１１ｃとが巻かれている。
　第２系統の各ティースＴ７～Ｔ１２には、対応する第２励磁巻線１１ｄと、対応する第３出力巻線１１ｅと、対応する第４出力巻線１１ｆとが巻かれている。第３出力巻線１１ｅは、第２系統の第１出力巻線である。第４出力巻線１１ｆは、第２系統の第２出力巻線である。
　このように、各ティース９ｂには、１相の励磁巻線と、２相の出力巻線とが巻かれている。また、実施の形態１では、各ティース９ｂに対して、１相の励磁巻線が先に巻かれ、その上から２相の出力巻線が巻かれている。
　第１出力巻線１１ｂ及び第２出力巻線１１ｃは、どちらを先に巻いてもよい。また、第３出力巻線１１ｅ及び第４出力巻線１１ｆは、どちらを先に巻いてもよい。また、２相の出力巻線のうちのいずれかを巻かないティース９ｂを設ける場合がある。
　固定子鉄心９と巻線１１ａ～１１ｆとの間は、図示しないインシュレータにより絶縁されている。インシュレータとしては、樹脂製ホルダ、絶縁紙、絶縁塗装等が用いられている。
　図４は、図１の巻線部１０及び制御部６を示すブロック図である。巻線部１０は、複数系統の巻線群を有している。実施の形態１の巻線部１０は、２系統の巻線群を有している。即ち、実施の形態１では、２重系の冗長レゾルバ装置４を示している。
　第１系統の巻線群には、第１励磁巻線群１２ａ、第１出力巻線群１２ｂ、及び第２出力巻線群１２ｃが含まれている。第２系統の巻線群には、第２励磁巻線群１２ｄ、第３出力巻線群１２ｅ、及び第４出力巻線群１２ｆが含まれている。第３出力巻線群１２ｅは、第２系統の第１出力巻線群である。第４出力巻線群１２ｆは、第２系統の第２出力巻線群である。
　第１励磁巻線群１２ａは、ティースＴ１～Ｔ６に巻かれた６個の第１励磁巻線１１ａにより構成されている。６個の第１励磁巻線１１ａは、直列に接続されている。
　第１出力巻線群１２ｂは、ティースＴ１～Ｔ６に巻かれた６個の第１出力巻線１１ｂにより構成されている。６個の第１出力巻線１１ｂは、直列に接続されている。第２出力巻線群１２ｃは、ティースＴ１～Ｔ６に巻かれた６個の第２出力巻線１１ｃにより構成されている。６個の第２出力巻線１１ｃは、直列に接続されている。
　第２励磁巻線群１２ｄは、ティースＴ７～Ｔ１２に巻かれた６個の第２励磁巻線１１ｄにより構成されている。６個の第２励磁巻線１１ｄは、直列に接続されている。
　第３出力巻線群１２ｅは、ティースＴ７～Ｔ１２に巻かれた６個の第３出力巻線１１ｅにより構成されている。６個の第３出力巻線１１ｅは、直列に接続されている。第４出力巻線群１２ｆは、ティースＴ７～Ｔ１２に巻かれた６個の第４出力巻線１１ｆにより構成されている。６個の第４出力巻線１１ｆは、直列に接続されている。
　異なる系統の巻線群は、固定子鉄心９の周方向の異なる位置に配置されている。また、各系統において、巻線を巻き始めるティースは、どのティースであってもよい。
　制御部６は、第１励磁回路１３、第１角度演算部１４、第２励磁回路１５、及び第２角度演算部１６を有している。第１励磁回路１３及び第２励磁回路１５は、互いに独立している。
　第１励磁回路１３及び第１角度演算部１４は、第１系統に属している。第２励磁回路１５及び第２角度演算部１６は、第２系統に属している。
　第１励磁巻線群１２ａは、図示しない励磁端子を介して、第１励磁回路１３に電気的に接続されている。第１出力巻線群１２ｂ及び第２出力巻線群１２ｃは、図示しない出力端子を介して、第１角度演算部１４に電気的に接続されている。励磁端子及び出力端子は、レゾルバ本体５の図示しない延出部に設けられている。
　第２励磁巻線群１２ｄは、励磁端子を介して、第２励磁回路１５に電気的に接続されている。第３出力巻線群１２ｅ及び第４出力巻線群１２ｆは、出力端子を介して、第２角度演算部１６に電気的に接続されている。
　第１角度演算部１４は、第１及び第２出力巻線群１２ｂ，１２ｃからの出力信号に基づいて、回転子７の第１系統検出角度θ１を計算し出力する。第２角度演算部１６は、第３及び第４出力巻線群１２ｅ，１２ｆからの出力信号に基づいて、回転子７の第２系統検出角度θ２を計算し出力する。
　図５は、図３の第１励磁巻線１１ａ及び第２励磁巻線１１ｄの巻数分布を示す説明図である。図５では、第１励磁巻線１１ａ及び第２励磁巻線１１ｄの巻数を連続的に示している。
　また、「＋」及び「－」は、巻線の互いに異なる巻き極性を表している。即ち、ある巻線における電線の巻き方向を「＋」で表すと、逆の巻き方向を「－」で表している。巻き方向「＋」の巻線と巻き方向「－」の巻線とに同一方向の電流が流れた場合、発生する電磁場の方向は、固定子鉄心９の径方向に互いに反対となる。
　巻き方向「＋」の巻数の絶対値と、巻き方向「－」の巻数の絶対値とは、同じである。即ち、巻き方向「＋」の巻数を＋Ｘ回とすると、巻き方向「－」の巻数は－Ｘ回である。なお、励磁巻線の巻数は、巻数の振幅で規格化されている。
　実施の形態１の第１及び第２励磁巻線１１ａ，１１ｄでは、巻き方向「＋」の巻線と巻き方向「－」の巻線とが、固定子鉄心９の周方向に２個ずつ交互に配置されている。
　また、固定子鉄心９の周方向に互いに隣り合っている第１励磁巻線１１ａと第２励磁巻線１１ｄとは、巻き方向が同一となっている。即ち、図５において、ティースＴ１の第１励磁巻線１１ａの巻き方向と、ティースＴ１２の第２励磁巻線１１ｄの巻き方向とは、同一である。また、ティースＴ６の第１励磁巻線１１ａの巻き方向と、ティースＴ７の第２励磁巻線１１ｄの巻き方向とは、同一である。
　図６は、図３の要部を拡大して示す断面図である。図６では、ティースＴ１及びティースＴ１２に発生し、ティースＴ１及びティースＴ１２に鎖交する磁束の方向を矢印で示している。ティースＴ１に発生する磁束の方向は、ティースＴ１２に発生する磁束の方向と同一である。また、ティースＴ６に発生する磁束の方向は、ティースＴ７に発生する磁束の方向と同一である。
　互いに異なる系統に属し、かつ固定子鉄心９の周方向に互いに隣り合って配置されている２つの励磁巻線１１ａ，１１ｄの一方を第１端部励磁巻線、他方を第２端部励磁巻線とすると、第１及び第２端部励磁巻線には、励磁信号を印加することにより、固定子鉄心９の径方向の同じ向きの磁束が発生する。
　また、第１端部励磁巻線と第２端部励磁巻線とは、互いに同方向に巻かれている。そして、対応する励磁回路に対する第１端部励磁巻線の接続方向は、対応する励磁回路に対する第２端部励磁巻線の接続方向と同じである。
　このような冗長レゾルバ装置では、異なる系統の巻線群が、固定子鉄心９の周方向の異なる位置に配置されている。このため、冗長化によるレゾルバ本体の軸線方向寸法の増大を抑制することができる。
　また、第１及び第２端部励磁巻線に、固定子鉄心９の径方向の同じ向きの磁束が発生する。このため、隣接するティース間の磁気干渉の影響を低減することができ、第１系統の励磁信号と第２系統の励磁信号との間のずれによる角度検出精度の低下を抑制することができる。
　また、第１端部励磁巻線と第２端部励磁巻線とは、互いに同方向に巻かれている。そして、対応する励磁回路に対する第１端部励磁巻線の接続方向は、対応する励磁回路に対する第２端部励磁巻線の接続方向と同じである。このため、第１及び第２端部励磁巻線に、固定子鉄心９の径方向の同じ向きの磁束を発生させることができる。
　実施の形態２．
　次に、図７は、この発明の実施の形態２による冗長レゾルバ装置の第１励磁巻線１１ａ及び第２励磁巻線１１ｄの巻数分布を示す説明図である。実施の形態２の第１及び第２励磁巻線１１ａ，１１ｄでは、巻き方向「＋」の巻線と巻き方向「－」の巻線とが、固定子鉄心９の周方向に３個ずつ交互に配置されている。
　ティースＴ１の第１励磁巻線１１ａの巻き方向と、ティースＴ１２の第２励磁巻線１１ｄの巻き方向と、ティースＴ６の第１励磁巻線１１ａの巻き方向と、ティースＴ７の第２励磁巻線１１ｄの巻き方向とは、同一である。他の構成は、実施の形態１と同様である。
　このような構成によっても、冗長化によるレゾルバ本体５の軸線方向寸法の増大、及び角度検出精度の低下を抑制することができる。
　なお、巻き方向が同一の励磁巻線を何個連続で配置するかは、２個又は３個に限定されない。
　実施の形態３．
　次に、図８は、この発明の実施の形態３による冗長レゾルバ装置の第１励磁巻線１１ａ及び第２励磁巻線１１ｄの巻数分布を示す説明図である。実施の形態３の第１及び第２励磁巻線１１ａ，１１ｄでは、巻き方向「＋」の巻線と巻き方向「－」の巻線とが、固定子鉄心９の周方向に１個ずつ交互に配置されている。
　このため、ティースＴ１の第１励磁巻線１１ａの巻き方向と、ティースＴ１２の第２励磁巻線１１ｄの巻き方向とは、反対である。また、ティースＴ６の第１励磁巻線１１ａの巻き方向と、ティースＴ７の第２励磁巻線１１ｄの巻き方向とは、反対である。即ち、第１端部励磁巻線と第２端部励磁巻線とは、互いに逆方向に巻かれている。
　図９は、実施の形態３による冗長レゾルバ装置の巻線部１０及び制御部６を示すブロック図である。対応する励磁回路に対する第１端部励磁巻線の接続方向は、対応する励磁回路に対する第２端部励磁巻線の接続方向と逆である。他の構成は、実施の形態１と同様である。
　このような冗長レゾルバ装置では、第１端部励磁巻線と第２端部励磁巻線とは、互いに逆方向に巻かれている。また、対応する励磁回路に対する第１端部励磁巻線の接続方向は、対応する励磁回路に対する第２端部励磁巻線の接続方向と逆である。
　このため、第１及び第２端部励磁巻線に、固定子鉄心９の径方向の同じ向きの磁束を発生させることができる。従って、冗長化によるレゾルバ本体５の軸線方向寸法の増大、及び角度検出精度の低下を抑制することができる。
　なお、実施の形態３では、巻き方向「＋」の励磁巻線と巻き方向「－」の励磁巻線とが、１個ずつ交互に配置されているが、巻き方向が同一の励磁巻線を２個以上連続で配置してもよい。
　例えば、図１０では、巻き方向「＋」の巻線と巻き方向「－」の巻線とが、固定子鉄心９の周方向に２個ずつ交互に配置されている。そして、第１端部励磁巻線と第２端部励磁巻線とは、互いに逆方向に巻かれている。この場合も、対応する励磁回路に対する第１端部励磁巻線の接続方向を、対応する励磁回路に対する第２端部励磁巻線の接続方向と逆にすれば、実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
　実施の形態４．
　次に、図１１は、この発明の実施の形態４による冗長レゾルバ装置の固定子を示す断面図である。実施の形態４では、ティースＴ１～Ｔ４が第１系統のティースであり、ティースＴ５～Ｔ８が第２系統のティースであり、ティースＴ９～Ｔ１２が第３系統のティースである。
　第１系統の各ティースＴ１～Ｔ４には、対応する第１励磁巻線１１ａと、対応する第１出力巻線１１ｂと、対応する第２出力巻線１１ｃとが巻かれている。
　第２系統の各ティースＴ５～Ｔ８には、対応する第２励磁巻線１１ｄと、対応する第３出力巻線１１ｅと、対応する第４出力巻線１１ｆとが巻かれている。第３出力巻線１１ｅは、第２系統の第１出力巻線である。第４出力巻線１１ｆは、第２系統の第２出力巻線である。
　第３系統の各ティースＴ９～Ｔ１２には、対応する第３励磁巻線１１ｇと、対応する第５出力巻線１１ｈと、対応する第６出力巻線１１ｉとが巻かれている。第５出力巻線１１ｈは、第３系統の第１出力巻線である。第６出力巻線１１ｉは、第３系統の第２出力巻線である。
　図１２は、実施の形態４による冗長レゾルバ装置の巻線部１０及び制御部６を示すブロック図である。実施の形態４の巻線部１０は、３系統の巻線群を有している。即ち、実施の形態４では、３重系の冗長レゾルバ装置を示している。
　第３系統の巻線群には、第３励磁巻線群１２ｇ、第５出力巻線群１２ｈ、及び第６出力巻線群１２ｉが含まれている。第５出力巻線群１２ｈは、第３系統の第１出力巻線群である。第６出力巻線群１２ｉは、第３系統の第２出力巻線群である。
　第１励磁巻線群１２ａは、ティースＴ１～Ｔ４に巻かれた４個の第１励磁巻線１１ａにより構成されている。４個の第１励磁巻線１１ａは、直列に接続されている。
　第１出力巻線群１２ｂは、ティースＴ１～Ｔ４に巻かれた４個の第１出力巻線１１ｂにより構成されている。４個の第１出力巻線１１ｂは、直列に接続されている。第２出力巻線群１２ｃは、ティースＴ１～Ｔ４に巻かれた４個の第２出力巻線１１ｃにより構成されている。６個の第２出力巻線１１ｃは、直列に接続されている。
　第２励磁巻線群１２ｄは、ティースＴ５～Ｔ８に巻かれた４個の第２励磁巻線１１ｄにより構成されている。４個の第２励磁巻線１１ｄは、直列に接続されている。
　第３出力巻線群１２ｅは、ティースＴ５～Ｔ８に巻かれた４個の第３出力巻線１１ｅにより構成されている。４個の第３出力巻線１１ｅは、直列に接続されている。第４出力巻線群１２ｆは、ティースＴ５～Ｔ８に巻かれた４個の第４出力巻線１１ｆにより構成されている。４個の第４出力巻線１１ｆは、直列に接続されている。
　第３励磁巻線群１２ｇは、ティースＴ９～Ｔ１２に巻かれた４個の第３励磁巻線１１ｇにより構成されている。４個の第３励磁巻線１１ｇは、直列に接続されている。
　第５出力巻線群１２ｈは、ティースＴ９～Ｔ１２に巻かれた４個の第５出力巻線１１ｈにより構成されている。４個の第５出力巻線１１ｈは、直列に接続されている。第６出力巻線群１２ｉは、ティースＴ９～Ｔ１２に巻かれた４個の第６出力巻線１１ｉにより構成されている。４個の第６出力巻線１１ｉは、直列に接続されている。
　実施の形態４の制御部６は、第１励磁回路１３、第１角度演算部１４、第２励磁回路１５、第２角度演算部１６、第３励磁回路１７、及び第３角度演算部１８を有している。第１励磁回路１３、第２励磁回路１５及び第３励磁回路１７は、互いに独立している。
　第３励磁回路１７及び第３角度演算部１８は、第３系統に属している。
　第３励磁巻線群１２ｇは、励磁端子を介して、第３励磁回路１７に電気的に接続されている。第５出力巻線群１２ｈ及び第６出力巻線群１２ｉは、出力端子を介して、第３角度演算部１８に電気的に接続されている。
　第３角度演算部１８は、第５及び第６出力巻線群１２ｈ，１２ｉからの出力信号に基づいて、回転子７の第３系統検出角度θ３を計算し出力する。
　図１３は、実施の形態４の第１励磁巻線１１ａ、第２励磁巻線１１ｄ、及び第３励磁巻線１１ｇの巻数分布を示す説明図である。図１３では、第１励磁巻線１１ａ、第２励磁巻線１１ｄ、及び第３励磁巻線１１ｇの巻数を連続的に示している。
　実施の形態４の第１～第３励磁巻線１１ａ，１１ｄ，１１ｇでは、巻き方向「＋」の巻線と巻き方向「－」の巻線とが、固定子鉄心９の周方向に２個ずつ交互に配置されている。
　また、固定子鉄心９の周方向に互いに隣り合っている第１励磁巻線１１ａと第２励磁巻線１１ｄとは、巻き方向が同一となっている。また、固定子鉄心９の周方向に互いに隣り合っている第２励磁巻線１１ｄと第３励磁巻線１１ｇとは、巻き方向が同一となっている。また、固定子鉄心９の周方向に互いに隣り合っている第３励磁巻線１１ｇと第１励磁巻線１１ａとは、巻き方向が同一となっている。
　即ち、図１３において、ティースＴ１の第１励磁巻線１１ａの巻き方向と、ティースＴ１２の第３励磁巻線１１ｇの巻き方向とは、同一である。また、ティースＴ４の第１励磁巻線１１ａの巻き方向と、ティースＴ５の第２励磁巻線１１ｄの巻き方向とは、同一である。また、ティースＴ８の第２励磁巻線１１ｄの巻き方向と、ティースＴ９の第３励磁巻線１１ｇの巻き方向とは、同一である。
　このため、ティースＴ１に発生する磁束の方向は、ティースＴ１２に発生する磁束の方向と同一である。また、ティースＴ４に発生する磁束の方向は、ティースＴ５に発生する磁束の方向と同一である。また、ティースＴ８に発生する磁束の方向は、ティースＴ９に発生する磁束の方向と同一である。他の構成は、実施の形態１と同様である。
　このように、３重系の冗長レゾルバ装置であっても、冗長化によるレゾルバ本体の軸線方向寸法の増大、及び角度検出精度の低下を抑制することができる。
　なお、実施の形態４において、第１端部励磁巻線と前記第２端部励磁巻線とを、互いに逆方向に巻いてもよい。この場合、実施の形態３と同様に、対応する励磁回路に対する第１端部励磁巻線の接続方向を、対応する励磁回路に対する第２端部励磁巻線の接続方向と逆にすればよい。
　実施の形態５．
　次に、図１４は、この発明の実施の形態５による冗長レゾルバ装置の固定子を示す断面図である。実施の形態５では、固定子鉄心９が周方向に２分割されている。即ち、固定子鉄心９は、円弧状の２個の分割鉄心９Ａを組み合わせて構成されている。図１５は、図１４の分割鉄心９Ａを示す平面図である。他の構成は、実施の形態１～４のいずれかと同様である。
　このような構成では、２個の分割鉄心９Ａを組み合わせる前に、ティース９ｂに巻線を巻き付けることで、巻き付け作業が容易になり、製造性を向上させることができる。
　実施の形態６．
　次に、図１６は、この発明の実施の形態６による冗長レゾルバ装置の固定子を示す断面図である。実施の形態６では、固定子鉄心９が周方向に４分割されている。即ち、固定子鉄心９は、円弧状の４個の分割鉄心９Ｂを組み合わせて構成されている。図１７は、図１６の分割鉄心９Ｂを示す平面図である。他の構成は、実施の形態１～４のいずれかと同様である。
　このような構成では、４個の分割鉄心９Ｂを組み合わせる前に、ティース９ｂに巻線を巻き付けることで、巻き付け作業が容易になり、製造性を向上させることができる。
　ここで、実施の形態１～６に示すような固定子鉄心９は、電磁鋼板からなる複数枚のコア片を軸方向に積層して構成される。このため、実施の形態１～４の固定子鉄心９では、図１８に示すように、コアシート２１から打ち抜かれた円環状のコア片２２が用いられる。
　一方、実施の形態６の固定子鉄心９では、図１９に示すように、コアシート２１から打ち抜かれた円弧状のコア片２３が用いられる。
　実施の形態６のコア片２３のサイズは、実施の形態１～４のコア片２２のサイズよりも小さい。このため、実施の形態６では、実施の形態１～４に比べて、幅の狭いロール材をコアシート２１として用いることができ、歩留まりを向上させることができる。
　また、実施の形態６では、固定子鉄心９を構成する電磁鋼板の磁気異方性の影響を低減でき、角度検出精度を向上させることができる。
　なお、固定子鉄心９の周方向の分割数は、２個又は４個に限定されるものではなく、例えば３個又は５個以上であってもよい。
　実施の形態７．
　次に、図２０は、この発明の実施の形態７による冗長レゾルバ装置の固定子鉄心９を示す断面図である。実施の形態７の固定子鉄心９は、ティース９ｂと同数のコアブロック２４により構成されている。
　互いに隣接するコアブロック２４は、連結部２５で回転可能に連結されている。これにより、固定子鉄心９は、図２０に示すようにコアブロック２４が円環状に並んだ状態と、図２１に示すように直線状に展開された状態との間で変形可能である。他の構成は、実施の形態１～４のいずれかと同様である。
　このような構成では、固定子鉄心９を直線状に展開することで、隣り合うティース９ｂ間の空隙が大きくなる。この状態で、巻線の巻き付け作業を行うことで、巻き付け作業が容易になり、製造性を向上させることができる。
　なお、回転子鉄心を構成するコア片は、固定子鉄心を構成するコア片と同一の電磁鋼板から打ち抜いてもよい。
　また、上記の例では、２重系及び３重系の冗長レゾルバ装置を示したが、４重系以上であってもよい。
　また、上記の例では、スロット数が１２、軸倍角が５であるとしたが、この限りではなく、他の構成であっても同様の効果を得ることができる。
　また、上記の例では、１相の励磁巻線と２相の出力巻線とを周方向に並べて巻き付けるものとしたがこの限りではない。例えば、１相の励磁巻線と２相の出力巻線とを、径方向に並べたり、ティース毎に巻き付ける順序を変更したりしても同様の効果を得ることができる。
　また、実施の形態１～７の冗長レゾルバ装置は、電動パワーステアリング装置に適用することができる。
　図２２は、この発明の冗長レゾルバ装置が適用される電動パワーステアリング装置の一例を示す側面図である。電動パワーステアリング装置１００は、電動駆動装置１０１と、ギヤボックス部１０２とを有している。
　電動駆動装置１０１は、回転電機１と、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)１０３と、実施の形態１～７のいずれかに示した冗長レゾルバ装置４とを有している。電動パワーステアリング装置１００における回転電機１は、電動機である。図２２には示されていないが、冗長レゾルバ装置４は、回転電機１の回転軸３に取り付けられている。
　ＥＣＵ１０３には、第１のコネクタ１０３ａ、第２のコネクタ１０３ｂ、及び電源コネクタ１０３ｃが設けられている。ＥＣＵ１０３への電源供給は、バッテリ又はオルタネータから、電源コネクタ１０３ｃを介して行われる。
　ギヤボックス部１０２は、ハウジング１０４に取り付けられている。ギヤボックス部１０２には、図示しないベルトと、図示しないボールネジとが内蔵されている。ハウジング１０４内には、図示しないラック軸が設けられている。
　ギヤボックス部１０２は、回転電機１の回転を減速して、ラック軸に伝達する。回転電機１は、ラック軸と平行に配置されている。
　運転者により、図示しないステアリングホイールが操舵されると、そのトルクは、図示しないステアリングシャフトを介して、入力シャフト１０５に伝達される。入力シャフト１０５に伝達されたトルクは、トルクセンサ１０６により検出される。
　トルクセンサ１０６により検出されたトルクは、電気信号に変換され、図示しないケーブルを介して第１のコネクタ１０３ａに入力される。一方、車速情報を含む自動車情報は、電気信号に変換され、第２のコネクタ１０３ｂに入力される。
　ＥＣＵ１０３は、トルクセンサ１０６からの信号と、自動車情報とから、必要なアシストトルクを演算し、アシストトルクに応じた電流を、インバータを通じて回転電機１に供給する。
　回転電機１で発生したトルクは、ギヤボックス部１０２を介して、ラック軸を図２２の矢印ｄ方向に動かす推力としてラック軸に入力される。これにより、一対のタイロッド１０７が動き、図示しない一対のタイヤが転舵して車両を旋回させることができる。
　この結果、運転者は、回転電機１のトルクによってアシストされ、少ない操舵力で車両を旋回させることができる。ハウジング１０４の両端には、一対のラックブーツ１０８が設けられている。一対のラックブーツ１０８は、ハウジング１０４への異物の侵入を抑制する。
　４　冗長レゾルバ装置、５　レゾルバ本体、６　制御部、７　回転子、８　固定子、９　固定子鉄心、９ａ　コアバック部、９ｂ　ティース、９Ａ，９Ｂ　分割鉄心、１１ａ　第１励磁巻線、１１ｂ　第１出力巻線、１１ｃ　第２出力巻線、１１ｄ　第２励磁巻線、１１ｅ　第３出力巻線（第２系統の第１出力巻線）、１１ｆ　第４出力巻線（第２系統の第２出力巻線）、１１ｇ　第３励磁巻線、１１ｈ　第５出力巻線（第３系統の第１出力巻線）、１１ｉ　第６出力巻線（第３系統の第２出力巻線）、１２ａ　第１励磁巻線群、１２ｂ　第１出力巻線群、１２ｃ　第２出力巻線群、１２ｄ　第２励磁巻線群、１２ｅ　第３出力巻線群（第２系統の第１出力巻線群）、１２ｆ　第４出力巻線群（第２系統の第２出力巻線群）、１２ｇ　第３励磁巻線群、１２ｈ　第５出力巻線群（第３系統の第１出力巻線群）、１２ｉ　第６出力巻線群（第３系統の第２出力巻線群）、１３　第１励磁回路、１５　第２励磁回路、１７　第３励磁回路、２４　コアブロック、１００　電動パワーステアリング装置。

Claims (6)

  1. 　固定子と、前記固定子に対して回転可能な回転子とを有しているレゾルバ本体、及び
    　複数の励磁回路を有している制御部
    　を備え、
    　前記固定子は、固定子鉄心と、前記固定子鉄心に設けられている複数系統の巻線群とを有しており、
    　前記固定子鉄心は、コアバック部と、前記コアバック部から突出した複数のティースとを有しており、
    　異なる系統の前記巻線群は、前記固定子鉄心の周方向の異なる位置に配置されており、
    　各系統の前記巻線群は、
    　複数の励磁巻線からなり、対応する前記励磁回路に接続されている励磁巻線群と、
    　複数の第１出力巻線からなる第１出力巻線群と、
    　複数の第２出力巻線からなる第２出力巻線群と
    　を有しており、
    　各前記ティースには、対応する前記励磁巻線が巻かれており、
    　互いに異なる系統に属し、かつ前記固定子鉄心の周方向に互いに隣り合って配置されている２つの前記励磁巻線の一方を第１端部励磁巻線、他方を第２端部励磁巻線とすると、前記第１及び第２端部励磁巻線には、励磁信号を印加することにより、前記固定子鉄心の径方向の同じ向きの磁束が発生する冗長レゾルバ装置。
  2. 　前記第１端部励磁巻線と前記第２端部励磁巻線とは、互いに同方向に巻かれており、
    　対応する前記励磁回路に対する前記第１端部励磁巻線の接続方向は、対応する前記励磁回路に対する前記第２端部励磁巻線の接続方向と同じである請求項１記載の冗長レゾルバ装置。
  3. 　前記第１端部励磁巻線と前記第２端部励磁巻線とは、互いに逆方向に巻かれており、
    　対応する前記励磁回路に対する前記第１端部励磁巻線の接続方向は、対応する前記励磁回路に対する前記第２端部励磁巻線の接続方向と逆である請求項１記載の冗長レゾルバ装置。
  4. 　前記固定子鉄心は、複数の円弧状の分割鉄心を組み合わせて構成されている請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の冗長レゾルバ装置。
  5. 　前記固定子鉄心は、前記ティースと同数のコアブロックにより構成されており、かつ、前記コアブロックが円環状に並んだ状態と、直線状に展開された状態との間で変形可能になっている請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の冗長レゾルバ装置。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の冗長レゾルバ装置
    　を備えている電動パワーステアリング装置。
PCT/JP2019/020660 2019-05-24 2019-05-24 冗長レゾルバ装置及び電動パワーステアリング装置 WO2020240616A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19930387.6A EP3978880B1 (en) 2019-05-24 2019-05-24 Redundancy resolver device and electric power steering device
JP2021523144A JP7142776B2 (ja) 2019-05-24 2019-05-24 冗長レゾルバ装置及び電動パワーステアリング装置
PCT/JP2019/020660 WO2020240616A1 (ja) 2019-05-24 2019-05-24 冗長レゾルバ装置及び電動パワーステアリング装置
CN201980096394.6A CN113825983B (zh) 2019-05-24 2019-05-24 冗余旋转变压器装置及电动助力转向装置
US17/442,747 US20220224172A1 (en) 2019-05-24 2019-05-24 Redundancy resolver device and electric power steering device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/020660 WO2020240616A1 (ja) 2019-05-24 2019-05-24 冗長レゾルバ装置及び電動パワーステアリング装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020240616A1 true WO2020240616A1 (ja) 2020-12-03

Family

ID=73552825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/020660 WO2020240616A1 (ja) 2019-05-24 2019-05-24 冗長レゾルバ装置及び電動パワーステアリング装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220224172A1 (ja)
EP (1) EP3978880B1 (ja)
JP (1) JP7142776B2 (ja)
CN (1) CN113825983B (ja)
WO (1) WO2020240616A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022219774A1 (ja) * 2021-04-15 2022-10-20 三菱電機株式会社 レゾルバ、及びそれを搭載する電動パワーステアリング装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003307436A (ja) * 2002-04-15 2003-10-31 Mitsubishi Electric Corp 回転角度検出装置およびそれを用いた回転電機
WO2016194227A1 (ja) * 2015-06-05 2016-12-08 三菱電機株式会社 レゾルバ、回転電機、及びエレベータ用巻上機
JP2018185221A (ja) * 2017-04-26 2018-11-22 三菱電機株式会社 高精度分割型回転角度検出装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5070464B2 (ja) * 2007-06-14 2012-11-14 多摩川精機株式会社 冗長系回転型有限角度検出器
JP4753976B2 (ja) * 2008-07-01 2011-08-24 三菱電機株式会社 電動パワーステアリング装置
JP5374741B2 (ja) * 2010-08-17 2013-12-25 多摩川精機株式会社 多重冗長型リニアセンサ
JP2012220406A (ja) * 2011-04-12 2012-11-12 Minebea Co Ltd 角度検出装置
JP6154310B2 (ja) * 2013-12-17 2017-06-28 トヨタ自動車株式会社 レゾルバ
CN108369112B (zh) * 2015-12-28 2020-12-29 三菱电机株式会社 旋转角度检测装置及旋转电机
WO2017179207A1 (ja) * 2016-04-15 2017-10-19 三菱電機株式会社 レゾルバ
JP2018110498A (ja) * 2017-01-05 2018-07-12 多摩川精機株式会社 回転型差動変圧器
JP6969894B2 (ja) * 2017-04-28 2021-11-24 ミネベアミツミ株式会社 ステータおよびレゾルバ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003307436A (ja) * 2002-04-15 2003-10-31 Mitsubishi Electric Corp 回転角度検出装置およびそれを用いた回転電機
WO2016194227A1 (ja) * 2015-06-05 2016-12-08 三菱電機株式会社 レゾルバ、回転電機、及びエレベータ用巻上機
JP2018185221A (ja) * 2017-04-26 2018-11-22 三菱電機株式会社 高精度分割型回転角度検出装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022219774A1 (ja) * 2021-04-15 2022-10-20 三菱電機株式会社 レゾルバ、及びそれを搭載する電動パワーステアリング装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP7142776B2 (ja) 2022-09-27
CN113825983B (zh) 2023-11-14
EP3978880B1 (en) 2023-03-22
EP3978880A1 (en) 2022-04-06
EP3978880A4 (en) 2022-06-15
CN113825983A (zh) 2021-12-21
US20220224172A1 (en) 2022-07-14
JPWO2020240616A1 (ja) 2021-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4158858B2 (ja) 回転角度検出器
US10833549B2 (en) Rotary electric machine
US6597078B2 (en) Electric power steering system including a permanent magnet motor
US7009389B2 (en) Rotation angle detection device
US20120139386A1 (en) Electric motor
CN202793310U (zh) 角度检测装置
EP3435521A1 (en) Rotary electric machine, electric power steering device, and manufacturing method for rotary electric machine
CN105009415A (zh) 多重多相绕组交流电动机及电动助力转向装置
CN109428407B (zh) 定子芯
JP4362129B2 (ja) レゾルバ
JP4575331B2 (ja) レゾルバ
WO2020240616A1 (ja) 冗長レゾルバ装置及び電動パワーステアリング装置
US7902709B2 (en) Brush-less motor and electric power steering device having brush-less motor
JP7297103B2 (ja) レゾルバおよび電動パワーステアリング装置
WO2021100076A1 (ja) 冗長レゾルバ及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置
JP5182759B2 (ja) レゾルバー及びレゾルバーの製造方法
US20240159572A1 (en) Resolver and electric power steering device equipped with same
WO2021205597A1 (ja) 多重系回転センサおよび多重系回転センサを搭載した電動パワーステアリング装置
JP5228216B2 (ja) レゾルバ及びレゾルバの製造方法
JP2013027130A (ja) レゾルバ
WO2021205596A1 (ja) 冗長レゾルバ及び冗長レゾルバを搭載した電動パワーステアリング装置
JP5467310B2 (ja) レゾルバ及びレゾルバの製造方法
JP2007327870A (ja) レゾルバ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19930387

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021523144

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019930387

Country of ref document: EP

Effective date: 20220103