JP2014017966A - 回転電機 - Google Patents

回転電機 Download PDF

Info

Publication number
JP2014017966A
JP2014017966A JP2012153596A JP2012153596A JP2014017966A JP 2014017966 A JP2014017966 A JP 2014017966A JP 2012153596 A JP2012153596 A JP 2012153596A JP 2012153596 A JP2012153596 A JP 2012153596A JP 2014017966 A JP2014017966 A JP 2014017966A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
magnetic
rotating electrical
electrical machine
machine according
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
JP2012153596A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5672507B2 (ja
Inventor
Makoto Taniguchi
真 谷口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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 Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2012153596A priority Critical patent/JP5672507B2/ja
Priority to US13/935,715 priority patent/US20140009044A1/en
Priority to CN201310286570.7A priority patent/CN103546011B/zh
Publication of JP2014017966A publication Critical patent/JP2014017966A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5672507B2 publication Critical patent/JP5672507B2/ja
Priority to US15/297,734 priority patent/US9929629B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • H02K21/16Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having annular armature cores with salient poles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/04Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings, prior to mounting into machines
    • H02K15/0435Wound windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14Stator cores with salient poles
    • H02K1/146Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706Inner rotors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706Inner rotors
    • H02K1/272Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2746Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets arranged with the same polarity, e.g. consequent pole type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706Inner rotors
    • H02K1/272Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/278Surface mounted magnets; Inset magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/38Control circuits or drive circuits associated with geared commutator motors of the worm-and-wheel type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/024Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies with slots
    • H02K15/026Wound cores
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/06Embedding prefabricated windings in machines
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/08Forming windings by laying conductors into or around core parts
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/18Windings for salient poles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08Structural association with bearings
    • H02K7/083Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49009Dynamoelectric machine
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49009Dynamoelectric machine
    • Y10T29/49012Rotor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

【課題】 回転子の位置を検出する精度が向上可能な回転電機を提供する。
【解決手段】 回転電機1の固定子コア21に形成されるティース部29は、周方向に15°の間隔で24個配置されている。各ティース部29間のスロット25には巻線群22が3スロットピッチで巻回される。回転子30には主磁石41、42、43、44、45、46、47、48によって磁極が8極設けられ、異種の磁極どうしから構成される1つの磁極対あたりにティース部29が6個設けられる。巻線群22への通電によりティース部292が励磁されると、ティース部292に対して電気角でπの位置にあるティース部295が反対磁性に励磁される。これにより、回転子30が固定子20に対して所望の位置に精度よく固定され、主磁石41、42、43、44、45、46、47、48に対して回転角検出用の副磁石52を精度よく取り付けることができる。
【選択図】 図2

Description

本発明は、回転電機に関する。
従来、回転電機において、固定子に対する回転子の相対回転角を半導体磁気センサによって検出する場合、半導体磁気センサに対応する位置に回転角検出用の副磁石を設ける。例えば、特許文献1には、回転子と一体に回転するシャフトの端部に副磁石を備え、巻線を流れる電流や回転子の磁極による磁界の影響を受けることなく回転子の相対回転角を半導体磁気センサが検出するブラシレスモータが記載されている。
特開2006−081283号公報
半導体磁気センサにより回転子の相対回転角を検出する場合、磁極に対する副磁石の組み付け位置が重要となっている。しかしながら、1つのティース部に対して電気角πの位置にスロットが形成される固定子の場合、当該1つのティース部に磁束が形成されても当該スロットで磁束が分散するため、磁界が弱くなり回転子の磁極を吸引する力が比較的小さくなる。このため、回転子に副磁石を組み付けるとき、不意の外力により回転子が回転するおそれがあり、磁極に対する副磁石の組み付け位置の精度が低くなる。磁極に対する副磁石の組み付け位置の精度が低くなると、半導体磁気センサによる回転子の位置を検出精度が低下する。
本発明の目的は、回転子の位置を検出する精度が向上可能な回転電機を提供することにある。
本発明は、複数のティース部を形成する固定子コア、固定子コアの径内方向でシャフトと一体となって回転する回転子、シャフトの一方の端部に設けられる磁気発生手段、および磁気発生手段が形成する磁束密度の変化に応じた信号を出力する磁気検出手段、を備える回転電機であって、ティース部は、回転子に形成される1つの磁極対あたりの数が偶数であることを特徴とする。
本発明の回転電機のティース部は、ティース部の数が、回転子に形成される異種の磁極どうし、すなわち1つの磁極対あたり偶数となるように形成されている。巻回されている巻線に電流を流すと、励磁される1つのティース部に対して電気角πの位置にあるティース部は反対磁性に励磁される。これにより、電気角πの位置にある磁極を吸引する力が比較的大きくなり、回転子を精度よく所望の位置に固定することができる。したがって、回転子の磁極に対する副磁石の組み付け位置の精度が向上し、回転子の位置を検出する精度が向上できる。
また、本発明の回転電機では、比較的少ない電流で回転子を精度よく所望の位置に固定することができる。これにより、消費電力を低減できるとともに回転電機の通電を制御する通電制御部を小型化できる。
また、本発明の回転電機では、回転子を精度よく所望の位置に固定することができるため、回転電機の組み立てにおける検出精度の調整工程を簡略化できる。これにより、回転電機の組み立て工数を低減することができる。
本発明の第1実施形態による回転電機の断面図である。 図1のII−II線断面図である。 本発明の第1実施形態による回転電機の電気回路の模式図である。 (a)1つの磁極対あたりのティース部の数が偶数のときの回転電機の参考例の断面図、(b)1つの磁極対あたりのティース部の数が奇数のときの回転電機の参考例の断面図である。 本発明の第2実施形態による回転電機の断面図である。 本発明の第3実施形態による回転電機の断面図である。 本発明の第4実施形態による回転電機の断面図である。 本発明の第5実施形態による回転電機の断面図である。 図8のIX矢視図である。
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による回転電機1は、図1に示すようにモータ部5、および制御部7から構成されている。
モータ部5は、3相ブラシレスモータであり、「支持部材」としての第1ハウジング10、固定子20、回転子30などを備えている。
第1ハウジング10は、筒部11、筒部11の一端を塞ぐ第1側部12、および、筒部11の他端を塞ぐ第2側部15から構成されている。第1側部12の中央の貫通孔13には軸受14が取り付けられ、第2側部15の中央の貫通孔16には軸受17が取り付けられる。
固定子20は、第1ハウジング10の筒部11の径内方向に位置する固定子コア21、および、固定子コア21に巻回されている巻線群22から構成されている。
固定子コア21は、第1ハウジング10の筒部11の内面に例えば圧入により固定されている環状のヨーク部28、およびヨーク部28から径内方向に突き出す複数のティース部29から一体に形成されている。第1実施形態による回転電機1では、ティース部29は24個設けられ、周方向に15°の間隔で配置される。
巻線群22は、U相巻線、V相巻線およびW相巻線から構成されている。巻線群22は、各ティース部29間のスロット25に「3スロットピッチ」で巻回される。後述するように、3スロットピッチを形成する3つのティース部29は、回転子30が有する1つの主磁石に対向するように設けられている。すなわち、巻線群22は電気角πのピッチでティース部29に巻回される。図2には、U相巻線の電流が流れる方向のみ示す。
回転子30は、回転子コア32、および主磁石41、42、43、44、45、46、47、48から構成されている。
回転子コア32は、軟磁性材から形成され、回転軸φ方向に積層された複数の鋼板からなる。回転子コア32には、径方向外側に主磁石41、42、43、44、45、46、47、48が設けられる。回転子コア32は、主磁石41、42、43、44、45、46、47、48が発する磁束を伝達するヨークとして機能する。
主磁石41、42、43、44、45、46、47、48は、回転子コア32の径方向外側を囲むように8極設けられる。第1実施形態による回転電機1では、主磁石41、43、45、47がS極を回転子コア32に形成し、主磁石42、44、46、48がN極を回転子コア32に形成する。回転電機1では、異種の磁極どうしから構成される1つの磁極対あたりにティース部29が6個設けられている。すなわち、主磁石41、42、43、44、45、46、47、48のそれぞれ1つの主磁石あたりに設けられるティース部29の数は3個となる。具体的には、回転子30が図2に示す位置にあるとき、主磁石41に対向する位置にティース部291、292、293が配置される。また、主磁石42に対向する位置にティース部294、295、296が配置される。回転電機1は、回転子30が8極を有する3相ブラシレスモータであるため、磁極の数と相の数との積は24である。また、ティース部29は24個設けられているため、毎磁極毎相のティース部の数kは、24÷24=1となる。
シャフト31は回転子コア32の中心に形成されている貫通孔に挿通され軸受14、17により回転可能に支持されている。
副磁石52は、シャフト31の軸方向に対して垂直に磁束を発生するように設けられる。「磁気発生手段」としての副磁石52は、図示しないケースに固定され、シャフト31の第2側部15側の端部に当該ケースが圧入されることでシャフト31の端部に固定される。
制御部7は、モータ部5の第2側部15側に接続される。制御部7は、第2ハウジング50、「磁気検出手段」としての磁気センサ51、「演算部」としての信号基板56、「通電制御部」としてのパワー基板61、信号基板56とパワー基板61とを接続するコネクタ58などを備える。磁気センサ51、信号基板56、パワー基板61、およびコネクタ58は、第2ハウジング50と第2側部15とにより形成される空間に収容される。
磁気センサ51は、副磁石52に対向するようにシャフト31の軸方向に設けられる。磁気センサ51は、磁気センサ51に平行な磁界を検出するMR素子から構成される。磁気センサ51は、磁気センサ51の感磁面での磁束密度の変化に応じた信号を信号基板56に出力する。
信号基板56は、磁気センサ51が出力する信号に基づいて固定子20に対する回転子30の相対回転角を算出する。信号基板56は、コネクタ58を介して算出された相対回転角に応じた信号をパワー基板61に出力する。
パワー基板61は、図3に示すようにパワートランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6などから構成される。パワー基板61は、信号基板56が出力する信号に基づいてパワートランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6を制御し、電源62の電力を巻線群22に供給する。これにより、固定子20が周方向に回転する磁界を発生させ、この磁界に応じて回転子30が回転する。
第1実施形態の回転電機1は、1つの磁極対あたりのティース部29の数が偶数であることに特徴がある。ここで、図2および図4に基づいて第1実施形態の効果について説明する。最初に図4に基づいて、1つの磁極対あたりのティース部の数が偶数の場合と奇数の場合との違いについて説明する。
図4(a)は、参考例として1つの磁極対あたりのティース部の数を偶数である2とする回転電機3の断面の模式図である。また、図4(b)は、参考例として1つの磁極対あたりのティース部の数を奇数である1とする回転電機4の断面を模式的に表す。
1つの磁極対あたりのティース部の数を2とする回転電機3において、巻線23に電流が流れると、ティース部891、およびティース部891に対して電気角πの位置にあるティース部892には、紙面の上方から下方に向かう磁束Bが形成される。回転電機3では磁束Bにより形成される磁界は分散することなく、固定子80の径内方向に設けられる回転子90に作用する。これにより、固定子80が回転子90の主磁石91、92を吸引する力が増加し、固定子80に対する回転子90の位置が図4(a)に示す所望の位置に高精度に決まる。
一方、1つの磁極対あたりのティース部の数を1とする回転電機4において、巻線24に電流が流れると、ティース部111には、紙面の上方から下方に向かって磁束Bが形成される。しかしながら、ティース部111に対して電気角πの位置にはないティース部112、113では、ティース部111に対して配置されている角度に応じた磁束Bが形成される。図4(b)に示す回転電機4では、ティース部111に対してティース部112、113は、60°、−60°に位置する。したがって、ティース部112とティース部113との間のスロット114には、ティース部111に形成される磁束Bの0.5倍の磁束Bが形成されると見なすことができる。これにより、固定子110が回転子120の主磁石を吸引する力が減少し、固定子110に対する回転子120の位置は図4(b)の点線で示すように、最初は所望の位置に固定されても不意の外力によって変化するおそれがある。
次に、図4での説明を踏まえ、図2に基づいて第1実施形態による回転電機1の効果に説明する。
回転電機1の1つの磁極対あたりのティース部29の数は偶数である6であり、図4(a)で説明した回転電機3と同じ効果を奏する。すなわち、巻線群22のU相巻線に電流を流したとき、ティース部291、292、293には径内方向に向かう磁束Bが形成され、ティース部291、292、293は励磁されるとともに、ティース部294、295、296には径外方向に向かう磁束Bが形成され、ティース部294、295、296はティース部291、292、293とは反対磁性に励磁される。また、図2における固定子20と回転子30との位置関係では、ティース部291、292、293に対向する主磁石41はS極であり、ティース部294、295、296に対向する主磁石42はN極となっている。これにより、固定子20に対する回転子30の位置は、図2の位置で確実に決定され、不意の外力によっても変化しない。なお、他のティース部と主磁石との関係も同様である。
回転電機1の組み立て時にシャフト31に副磁石52を組み付けるとき、U相巻線に電流を流すと、主磁石41がティース部292に正対するとともに主磁石42がティース部295に正対する位置に固定されるため、主磁石41、42、43、44、45、46、47、48に対して副磁石52を精度よく組み付けることができる。これにより、副磁石52の組み付け位置の精度が向上し、回転子30の位置を検出する精度が向上できる。
また、主磁石41、42、43、44、45、46、47、48に対して副磁石52を精度よく組み付けることができるため、回転子30を所望の位置に固定するとき、U相巻線に流す電流を少なくすることができる。これにより、通電の制御を行うパワー基板61を小型にすることができる。
また、主磁石41、42、43、44、45、46、47、48に対して副磁石52を精度よく組み付けることができるため、回転電機1の組み立て時における検出精度の調整工程を簡略化することができる。これにより、回転電機の組み立て工数を低減することができる。
回転電機1では、巻線群22は電気角πのピッチでティース部29に巻回される。これは、毎磁極毎相のティース部の数kを用いて表される{(2k+1)×π/3k}以上の電気角となっている。巻線の巻回ピッチを{(2k+1)×π/3k}以上の電気角とすると、固定子20は電気角πの位置に強い反対極性の磁界を形成するので、回転子30を所望の位置に高精度に固定することができる。したがって、副磁石52の組み付け位置の精度が向上し、回転子30の位置を検出する精度が向上できる。
また、回転電機1のティース部29は、主磁石41、42、43、44、45、46、47、48のそれぞれ1つの主磁石に対向するティース部29の数は3個となるように形成されている。これは、1つの主磁石に対向するティース部の数が(3k−1)以上となっている。1つの主磁石に対向するティース部の数を(3k−1)以上とすると、回転子30の主磁石41、42、43、44、45、46、47、48を吸引する十分な力を形成する。したがって、副磁石52の組み付け位置の精度が向上し、回転子30の位置を検出する精度が向上できる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態による回転電機を図5に基づいて説明する。第2実施形態は、第1実施形態と異なり、回転子の形状が異なる。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第2実施形態による回転電機は、回転子70に永久磁石を用いない突極型のリラクタンス型モータである。回転子70は、ボス部700、ボス部700より径外方向に突出する4個の凸部701、703、705、707、および各凸部に挟まれるように形成される凹部702、704、706、708を有する。凸部701、703、705、707は、特許請求の範囲に記載の「一方の磁極」に相当する。凹部702、704、706、708は、特許請求の範囲に記載の「他方の磁極」に相当する。
図5に示すように、凸部701、703、705、707の周方向の長さL1は、凹部702、704、706、708の周方向の長さL2以下となるように形成されている。
第2実施形態による回転電機では、凸部701、703、705、707とティース部29の径方向内側の先端との間の距離が、凹部702、704、706、708とティース部29の径方向内側の先端との間の距離より小さい。これにより、凸部701、703、705、707とティース部29の径方向内側の先端との間では磁気抵抗が小さくなり、回転子70は磁気的凹凸を有する。第2実施形態による回転電機の回転子70を所望の位置で固定する場合、磁束を比較的通しやすい凸部701、703、705、707とティース部29との位置関係によって位置決めされるので、第1実施形態の効果に加えて、さらに回転子70を所望の位置に高精度に固定することができる。
また、長さL1を長さL2以下とすることで回転電機内の磁気回路の最適化を図ることができる。これにより、回転電機の体格を小型にすることができる。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態による回転電機を図6に基づいて説明する。第3実施形態は、第1実施形態と異なり、回転子の形状が異なる。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第3実施形態による回転電機は、コンシクエントポール型モータである。回転子73は、ボス部730、ボス部730より径外方向に突出する4個の凸部731、733、735、737、および各凸部の間に設けられる主磁石741、742、743、744を有する。凸部731、733、735、737は、特許請求の範囲に記載の「一方の磁極」に相当する。主磁石741、742、743、744は、特許請求の範囲に記載の「他方の磁極」に相当する。
凸部731、733、735、737は、軟磁性材料から形成され、N極、S極いずれか一方の磁極を有する。また、主磁石741、742、743、744は、N極、S極いずれか他方の磁極を有する。第3実施形態による回転電機では、例えば、凸部731、733、735、737がS極を有し、主磁石741、742、743、744がN極を有する。
また、凸部731、733、735、737の周方向の長さL3は、主磁石741、742、743、744が設けられる凹部732、734、736、738の周方向の長さL4以下となるように形成されている。
第3実施形態による回転電機では、凸部731、733、735、737の方が主磁石741、742、743、744より透磁率が大きいため、凸部731、733、735、737とティース部29の径方向内側の先端との間では磁気抵抗が小さくなり、回転子73は磁気的凹凸を有する。これにより、第3実施形態による回転電機の回転子73を所望の位置に固定する場合、磁束を比較的通しやすい凸部731、733、735、737とティース部29との位置関係によって位置決めされるので、第1実施形態の効果に加えて、さらに回転子70を所望の位置に高精度に固定することができる。
また、長さL3を長さL4以下とすることで回転電機内の磁気回路の最適化を図ることができる。これにより、回転電機の体格を小型にすることができる。
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態による回転電機を図7に基づいて説明する。第4実施形態は、第3実施形態と異なり、固定子のティース部の数が異なる。なお、第3実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第4実施形態による回転電機は、8極3相ブラシレスモータであって、固定子75のティース部76は、48個形成されている。このとき、毎磁極毎相のティース部76の数kは2となる。
巻線群77は、各ティース部76間のスロット74に6スロットピッチで巻回される。6スロットピッチを形成する6つのティース部76は、回転子73が有する1つの主磁石または1つの凸部に対向するように設けられている。すなわち、巻線群77は電気角πのピッチにティース部76に巻回される。なお、図7には、U相巻線の電流が流れる方向のみ示す。
第4実施形態による回転電機では、1つの磁極対あたりにティース部76が12個設けられている。これにより、回転子73を固定子75に対して所望の位置に固定するとき、回転子73の凸部731、733、735、737がティース部76に対して正対するため、凸部731、733、735、737および主磁石741、742、743、744に対して副磁石52を精度よく組み付けることができる。これにより、副磁石52の組み付け位置の精度が向上し、回転子73の位置を検出する精度を向上することができる。したがって、第1実施形態による回転電機1と同様の効果を奏することができる。
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態による回転電機を図8および9に基づいて説明する。第5実施形態は、第1実施形態と異なり、磁気センサの組み付け位置が異なる。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第5実施形態による回転電機2は、磁気センサを3つ有している。「磁気検出手段」としての磁気センサ781、782、783は、副磁石52の径方向に位置するように設けられている。磁気センサ781、782、783は、図9に示すようにシャフト31の回転軸φを中心として30°の間隔で配置されている。磁気センサ781、782、783は、当該磁気センサに垂直な磁界を検出するホール素子から構成されている。
(他の実施形態)
(a)上述の第1〜3、5実施形態では、ティース部の数は24個であって、1つの磁極あたりのティース部の数を3であるとした。また、第4実施形態では、ティース部の数は48個であって、1つの磁極あたりのティース部の数を6であるとした。しかしながら、ティース部の数はこれに限定されない。1つの磁極対あたりの数が偶数であればよい。
(b)上述の実施形態では、回転電機は3相のブラシレスモータであるとした。しかしながら、相の数はこれに限定されない。2相であってもよい。
(c)上述の実施形態では、回転電機は8極の磁極を有するとした。しかしながら、磁極の数はこれに限定されない。8極でなくてもよい。参考例のように2極であってもよい。
(d)上述の実施形態では、巻線群が巻回されるピッチを電気角πとした。しかしながら、巻線群が巻回されるピッチの電気角はこれに限定されない。毎磁極毎相のティース部の数kを用いて表される電気角{(2k+1)×π/3k}より小さい電気角で巻回されてもよい。
(e)上述の第5実施形態では、磁気センサは副磁石の径方向に位置するように3つ設けられ、シャフトの回転軸を中心として30°の間隔で配置されているとした。しかしながら、磁気センサの数および配置される角度はこれに限定されない。1つであってもよい。また、配置される角度は30°でなくてもよい。
以上、本発明はこのような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種々の形態で実施可能である。
1、2 ・・・回転電機、
10 ・・・第1ハウジング(支持部材)、
28 ・・・ヨーク部、
29、291、292、293、294、295、296、76・・・ティース部、
21 ・・・固定子コア、
22 ・・・巻線群、
31 ・・・シャフト、
30 ・・・回転子、
52 ・・・副磁石(磁気発生手段)、
51、781、782、783・・・磁気センサ(磁気検出手段)。

Claims (9)

  1. 支持部材(10)と、
    前記支持部材の径方向内側に固定される環状のヨーク部(28)、および前記ヨーク部の径内方向に突出する複数のティース部(29)から構成される固定子コア(21)と、
    複数の前記ティース部に巻回される巻線群(22)と、
    前記固定子コアの径内方向で前記支持部材により回転可能に支持されるシャフト(31)と、
    前記固定子コアの径内方向で前記シャフトと一体となって回転する回転子(30)と、
    前記シャフトの一方の端部に設けられる磁気発生手段(52)と、
    前記磁気発生手段が形成する磁束密度の変化に応じた信号を出力する磁気検出手段(51、781、782、783)と、
    を備え、
    前記ティース部は、前記回転子に形成される1つの磁極対あたりの数が偶数であることを特徴とする回転電機。
  2. 前記巻線群は三相の巻線から構成され、
    毎磁極毎相の前記ティース部の数をk(kは自然数)とするとき、前記三相の巻線は、それぞれ{(2k+1)×π/3k}以上の電気角で前記ティース部に巻回されることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
  3. 前記ティース部は、前記回転子に形成される1つの磁極あたりの数が(3k−1)以上であることを特徴とする請求項2に記載の回転電機。
  4. 前記ヨーク部および前記ティース部は、一体に形成されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の回転電機。
  5. 前記回転子に形成される1つの磁極対を構成する一方の磁極(701、703、705、707、731、733、735、737)の磁気抵抗は、他方の磁極(702、704、706、708、732、734、736、738)の磁気抵抗より小さいことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の回転電機。
  6. 前記一方の磁極の周方向の長さ(L1、L3)は、前記他方の磁極の周方向の長さ(L2、L4)以下であることを特徴とする請求項5に記載の回転電機。
  7. 前記磁気検出手段(52)は、前記磁気発生手段の軸方向に設けられるMR素子であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の回転電機。
  8. 前記磁気検出手段(781、782、783)は、前記磁気発生手段の径外方向に設けられるホール素子であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の回転電機。
  9. 前記磁気検出手段が出力する信号に基づいて前記固定子コアに対する前記回転子の相対回転角を算出する演算部(56)と、
    前記演算部が算出する前記固定子コアに対する前記回転子の相対回転角に基づいて前記巻線群に流す電流を制御する通電制御部(61)と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の回転電機。
JP2012153596A 2012-07-09 2012-07-09 回転電機 Active JP5672507B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012153596A JP5672507B2 (ja) 2012-07-09 2012-07-09 回転電機
US13/935,715 US20140009044A1 (en) 2012-07-09 2013-07-05 Rotating electrical machine
CN201310286570.7A CN103546011B (zh) 2012-07-09 2013-07-09 旋转电气机器
US15/297,734 US9929629B2 (en) 2012-07-09 2016-10-19 Rotating electrical machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012153596A JP5672507B2 (ja) 2012-07-09 2012-07-09 回転電機

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014017966A true JP2014017966A (ja) 2014-01-30
JP5672507B2 JP5672507B2 (ja) 2015-02-18

Family

ID=49877991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012153596A Active JP5672507B2 (ja) 2012-07-09 2012-07-09 回転電機

Country Status (3)

Country Link
US (2) US20140009044A1 (ja)
JP (1) JP5672507B2 (ja)
CN (1) CN103546011B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021520182A (ja) * 2018-03-26 2021-08-12 アルモファダ,ムハンマド 機械的磁気エンジン

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6281688B2 (ja) * 2014-02-04 2018-02-21 日立オートモティブシステムズ株式会社 モータ制御装置およびパワーステアリング装置
US9979268B2 (en) * 2014-08-01 2018-05-22 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Motor
WO2018180037A1 (ja) * 2017-03-31 2018-10-04 日本電産株式会社 モータ及び電動パワーステアリング装置
JP7151105B2 (ja) * 2018-03-08 2022-10-12 Tdk株式会社 磁石構造体、回転角度検出器、及び電動パワーステアリング装置
US11015564B2 (en) * 2018-04-24 2021-05-25 GM Global Technology Operations LLC Starter for an internal combustion engine
FR3087597B1 (fr) * 2018-10-23 2021-02-26 Safran Electronics & Defense Machine electrique avec concentration de flux magnetique
CN117411248B (zh) * 2023-10-10 2024-06-07 山西省机电设计研究院有限公司 超高精度伺服电机及电气设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01180855U (ja) * 1988-05-31 1989-12-26
US4968921A (en) * 1989-10-23 1990-11-06 G & E Engineering Limited Electromagnetic motor with secondary stator coils
JPH08126279A (ja) * 1994-10-20 1996-05-17 Hitachi Metals Ltd ブラシレスdcモータ
US5982067A (en) * 1996-05-20 1999-11-09 General Motors Corporation Brushless DC motor having reduced torque ripple for electric power steering
JP2010263763A (ja) * 2008-12-17 2010-11-18 Asmo Co Ltd ブラシレスモータ
JP2012016235A (ja) * 2010-07-05 2012-01-19 Denso Corp モータ、および、それを用いた電動パワーステアリング装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2536003B2 (ja) 1988-01-13 1996-09-18 住友化学工業株式会社 ハイドロキノン系化合物およびこれを有効成分とする合成樹脂用安定剤
US5397951A (en) * 1991-11-29 1995-03-14 Fanuc Ltd. Rotor for a synchronous rotary machine
US6060809A (en) * 1995-10-19 2000-05-09 Tridelta Industries, Inc. Staggered pole switched reluctance motor
DE29906804U1 (de) * 1999-04-19 1999-07-08 Stegmann Max Antriebstech Positionier- und Stellantrieb
US7377035B2 (en) * 2004-04-23 2008-05-27 Fursystems Inc. Refrigeration device with improved DC motor
JP2006081283A (ja) 2004-09-08 2006-03-23 Asahi Kasei Electronics Co Ltd ブラシレスモータおよびその駆動回路
JP4408443B2 (ja) * 2007-08-01 2010-02-03 株式会社日立製作所 回転電機
US8179011B2 (en) 2008-12-17 2012-05-15 Asmo Co., Ltd. Brushless motor
CN102035319B (zh) * 2009-09-24 2012-07-04 张世清 双定转子倍极开关磁阻电动机
US8461739B2 (en) * 2009-09-25 2013-06-11 Ford Global Technologies, Llc Stator for an electric machine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01180855U (ja) * 1988-05-31 1989-12-26
US4968921A (en) * 1989-10-23 1990-11-06 G & E Engineering Limited Electromagnetic motor with secondary stator coils
JPH08126279A (ja) * 1994-10-20 1996-05-17 Hitachi Metals Ltd ブラシレスdcモータ
US5982067A (en) * 1996-05-20 1999-11-09 General Motors Corporation Brushless DC motor having reduced torque ripple for electric power steering
JP2010263763A (ja) * 2008-12-17 2010-11-18 Asmo Co Ltd ブラシレスモータ
JP2012016235A (ja) * 2010-07-05 2012-01-19 Denso Corp モータ、および、それを用いた電動パワーステアリング装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021520182A (ja) * 2018-03-26 2021-08-12 アルモファダ,ムハンマド 機械的磁気エンジン

Also Published As

Publication number Publication date
CN103546011A (zh) 2014-01-29
US9929629B2 (en) 2018-03-27
US20170040876A1 (en) 2017-02-09
CN103546011B (zh) 2017-08-15
JP5672507B2 (ja) 2015-02-18
US20140009044A1 (en) 2014-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5672507B2 (ja) 回転電機
JP6511137B2 (ja) ブラシレスモータ
JP2007267565A (ja) コアレスモータ
JP2014131376A (ja) 回転子、および、これを用いた回転電機
JP2010161896A (ja) 永久磁石式回転電機の回転子
JP2018082600A (ja) ダブルロータ型の回転電機
JP2007215382A (ja) モータ
JP2006230125A (ja) 回転電機
JP5869306B2 (ja) ロータ及びモータ
JP2008263738A (ja) 回転電機
JP2010183648A (ja) 永久磁石回転電機及びそれを用いた電動車両
JP2015186369A (ja) 可変リラクタンス型レゾルバ、モータ及びロボット
JP2019198224A (ja) 永久磁石を備えた同期モータ
JP6052994B2 (ja) ロータ、及びブラシレスモータ
JP5749535B2 (ja) モータ
JP6001428B2 (ja) ロータ、及びブラシレスモータ
JP2013201865A (ja) ブラシレスモータ
JP2017063594A (ja) ブラシレスモータ
JP2008141908A (ja) ブラシレスモータおよびそれを備えた電動パワーステアリング装置
JP2015186370A (ja) 可変リラクタンス型レゾルバ、モータ及びロボット
JP2010166787A (ja) 回転電機
JP2019198147A (ja) 回転電機
JP5973370B2 (ja) ロータ、及びブラシレスモータ
JP2001025212A (ja) 多極回転電機とそのセンシング方法
JP6404092B2 (ja) レゾルバを備えたモータ、モータレゾルバ構造

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131017

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140415

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140422

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140623

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141127

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141210

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5672507

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221206

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250