JP2006014523A - Rotation angle detecting device for electric rotating machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド車両や燃料電池自動車等の車両を駆動する三相交流回転電機に適用して好適な回転電機の回転角検出装置に関する。 The present invention relates to a rotation angle detection device for a rotating electrical machine suitable for application to a three-phase AC rotating electrical machine that drives a vehicle such as a hybrid vehicle or a fuel cell vehicle.
一般に、回転電機の回転数を制御する際には、回転電機の回転角に合わせて回転電機に供給する電流の位相を制御する必要があるために、回転電機の回転角を正確に検出する必要性がある。このような背景から、爪状磁極を有するルンデル型(若しくはランデル型)回転電機には、回転電機の回転子の回転軸と同軸に配設されたセンサ回転子とセンサ固定子から成る回転角センサが配設され、この回転角センサを利用して回転電機の回転角を検出している(例えば、特許文献1を参照)。
しかしながら、従来までの回転角センサは、上述の通り、回転電機の回転子の回転軸と同軸にセンサ回転子を配設する構成となっているために、このような回転角度センサを利用した場合、回転電機の回転軸方向の寸法を小さくすることは困難である。 However, since the conventional rotation angle sensor has a configuration in which the sensor rotor is arranged coaxially with the rotation axis of the rotor of the rotating electrical machine as described above, when such a rotation angle sensor is used, It is difficult to reduce the size of the rotating electrical machine in the direction of the rotation axis.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転電機の回転軸方向の寸法を小さくすることが可能な回転電機の回転角検出装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a rotation angle detection device for a rotating electrical machine capable of reducing the size of the rotating electrical machine in the rotation axis direction.
上述の課題を解決するために、本発明に係る回転電機の回転角検出装置は、回転子の回転軸方向端面に近接配置され、回転子の回転軸を軸として巻線されたコイルを備え、回転子の爪状磁極から生じる漏れ磁束によってコイルに誘起される電圧に基づいて回転子の回転角を検出する。 In order to solve the above-mentioned problems, a rotation angle detection device for a rotating electrical machine according to the present invention includes a coil that is disposed close to the end surface in the rotation axis direction of the rotor and wound around the rotation axis of the rotor, The rotation angle of the rotor is detected based on the voltage induced in the coil by the leakage magnetic flux generated from the claw-shaped magnetic pole of the rotor.
本発明に係る回転電機の回転角検出装置は、回転電機の回転軸方向に装置を配設する必要が無いので、回転電機の回転軸方向の寸法を小さくすることができる。 Since the rotation angle detection device for a rotating electrical machine according to the present invention does not need to be provided in the direction of the rotating shaft of the rotating electrical machine, the size of the rotating electrical machine in the direction of the rotating shaft can be reduced.
本発明に係る回転角検出装置は、図1に示すような、ハイブリッド車両や燃料電池自動車等の車両を駆動する三相交流回転電機に適用することができる。以下、図面を参照して、本発明に係る回転角検出装置を適用した本発明の実施形態となる三相交流回転電機の構成について詳しく説明する。 The rotation angle detection device according to the present invention can be applied to a three-phase AC rotating electric machine that drives a vehicle such as a hybrid vehicle or a fuel cell vehicle as shown in FIG. Hereinafter, the configuration of a three-phase AC rotating electric machine that is an embodiment of the present invention to which a rotation angle detection device according to the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
〔三相交流回転電機の構成〕
本発明の実施形態となる三相交流回転電機1は、図1に示すように、界磁巻線2が巻かれた回転子コア3により構成される回転子4と、三相固定子巻線5が巻かれた固定子コア6により構成される固定子7と、回転子4と固定子7を保持するブラケット8と、軸受9を介して回転子4をブラケット8に対し回転自在に保持する回転軸10と、回転軸10の一方の端部に配設されたスリップリング11と、スリップリング11を介して界磁巻線2に界磁電流を供給する界磁端子12とを主な構成要素として備える。また、回転子コア3は、爪状磁極が交互に組み合わされた状態になるように、爪状磁極を有する二つのコア3a,3bを向かい合わせで接合することにより構成されている。
[Configuration of three-phase AC rotating electric machine]
As shown in FIG. 1, a three-phase AC rotating
このような構成を有する三相交流回転電機1には、回転子4の回転軸方向端面近傍に回転子4の回転軸を軸として巻線されたコイル13(巻数Nは任意の値)が配置され、コイル13を利用して以下のようにして回転子4の回転角を検出する。以下、回転子4の回転角を検出する際の三相交流回転電機1の動作について説明する。
In the three-phase AC rotating
〔回転角検出動作〕
一般に、三相交流回転電機1が動作している際には、回転子4の爪状磁極から図1に示す矢印A方向に漏れ磁束が発生する。より具体的には、回転子4は、回転軸方向から見ると図2に示すように、爪状磁極の位置に合わせて凹凸形状を有し、漏れ磁束はこの凹凸形状に応じて図3に示すように発生する(図3に示す例では、点P1,P2がそれぞれ凸部及び凹部に対応)。従って、回転子4の回転軸方向端面近傍に配設されたコイル8には回転子4の爪状磁極から生じる漏れ磁束が鎖交し、コイル13には以下の数式1により表される誘起電圧が発生する。そして、このようにして発生した誘起電圧の大きさは、図4に示すように回転子4の回転角(電気角)に応じて変化するために(図4に示す例では、点P3,P4がそれぞれ凸部及び凹部に対応)、この三相交流回転電機1では、コイル13が発生する誘起電圧の大きさに基づいて回転子4の回転角を検出する。なお、数式1中、V,N,φはそれぞれ、誘起電圧,コイル巻数,鎖交磁束を表す。
In general, when the three-phase AC rotating
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる三相交流回転電機1では、回転子4の回転軸方向端面近傍に回転子4の回転軸を軸として巻線されたコイル13が配置され、回転子4の爪状磁極から生じる漏れ磁束によってコイル13に発生する誘起電圧に基づいて回転子4の回転角を検出する。そして、このような構成によれば、回転子4の回転角を検出するためのコイル13は、三相交流回転電機1のデッドスペース内に設けられ、回転子4の回転軸方向に装置を配設する必要が無いので、三相交流回転電機1の薄型化が可能になると同時に、三相交流回転電機1の回転軸方向の寸法を小さくすることができる。
As is clear from the above description, in the three-phase AC rotating
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、上記実施形態では、回転電機内にコイル13を一つだけ設けたが、回転電機が三相交流回転電機である場合には、図5に示すように、回転子4の回転軸を中心としてU相用,V相用,W相用のコイル13u,13v,13vを電気角120度間隔に配設することが望ましい。このような構成によれば、各コイルに発生する誘起電圧は、図6に示すように、電気角120度の位相差を有するので、各誘起電圧を固定子巻線5のU相,V相,W相に対応させることにより、三相交流のU相,V相,W相に対応した角度信号を検出し、固定子巻線5に通電する電流の切り替えタイミングを正確に判断し、精度良く回転角制御を行うことができる。このように、この実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
As mentioned above, although the embodiment to which the invention made by the present inventor is applied has been described, the present invention is not limited by the description and the drawings that form part of the disclosure of the present invention according to this embodiment. For example, in the above embodiment, only one
1:三相交流回転電機
2:界磁巻線
3:回転子コア
4:回転子
5:三相固定子巻線
6:固定子コア
7:固定子
8:ブラケット
9:軸受
10:回転軸
11:スリップリング
12:界磁端子
13:コイル
A:漏れ磁束
1: three-phase AC rotating electric machine 2: field winding 3: rotor core 4: rotor 5: three-phase stator winding 6: stator core 7: stator 8: bracket 9: bearing 10: rotating shaft 11 : Slip ring 12: Field terminal 13: Coil A: Leakage magnetic flux
Claims (2)
回転電機の回転子の回転軸方向端面に近接配置され、当該回転子の回転軸を軸として巻線されたコイルを備え、前記爪状磁極から生じる漏れ磁束によってコイルに誘起される電圧に基づいて回転子の回転角を検出すること
を特徴とする回転電機の回転角検出装置。 A rotation angle detection device for a rotating electrical machine having a claw-shaped magnetic pole,
Based on the voltage induced in the coil by the leakage magnetic flux generated from the claw-shaped magnetic pole, comprising a coil disposed close to the end surface in the rotation axis direction of the rotor of the rotating electrical machine and wound around the rotation axis of the rotor. An apparatus for detecting a rotation angle of a rotating electrical machine, wherein the rotation angle of a rotor is detected.
前記回転電機は、三相交流回転電機であり、前記コイルは、前記回転子の回転軸を中心として120度の電気角間隔で複数配置され、前記爪状磁極から生じる漏れ磁束によって電気角120度の位相差でコイルに誘起される電圧に基づいて回転子の回転角を検出すること
を特徴とする回転電機の回転角検出装置。 A rotation angle detection device for a rotating electrical machine according to claim 1,
The rotating electrical machine is a three-phase AC rotating electrical machine, and a plurality of the coils are arranged at an electrical angle interval of 120 degrees around the rotation axis of the rotor, and an electrical angle of 120 degrees is generated by leakage magnetic flux generated from the claw-shaped magnetic poles. A rotation angle detection device for a rotating electrical machine that detects a rotation angle of a rotor based on a voltage induced in a coil with a phase difference of.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004189627A JP2006014523A (en) | 2004-06-28 | 2004-06-28 | Rotation angle detecting device for electric rotating machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004189627A JP2006014523A (en) | 2004-06-28 | 2004-06-28 | Rotation angle detecting device for electric rotating machine |
Publications (1)
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Family
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Family Applications (1)
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JP2004189627A Pending JP2006014523A (en) | 2004-06-28 | 2004-06-28 | Rotation angle detecting device for electric rotating machine |
Country Status (1)
Country | Link |
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2004
- 2004-06-28 JP JP2004189627A patent/JP2006014523A/en active Pending
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