JP2015186370A

JP2015186370A - 可変リラクタンス型レゾルバ、モータ及びロボット

Info

Publication number: JP2015186370A
Application number: JP2014061384A
Authority: JP
Inventors: 隆宏甘利; Takahiro Amari
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-10-22

Abstract

【課題】モータロータの磁石による角度位置検出への影響を低減する。
【解決手段】周方向に均等に磁石が配置されたモータロータに同軸結合されたレゾルバロータを備える可変リラクタンス型レゾルバであって、レゾルバロータの周方向に等間隔で設けられた突起部のレゾルバロータの周方向の中心は、磁石の極のモータロータの周方向の中心と一致する。
【選択図】図２

Description

本発明は、可変リラクタンス型レゾルバ、モータ及びロボットに関する。

下記特許文献１には、レゾルバにおける巻線の巻線方法であって、追加の部品あるいは追加の作業工数を必要とせずに、漏洩する磁束がレゾルバの固定子に干渉することを低減し、角度検出精度の低下を抑制することができるレゾルバにおける巻線の巻線方法が開示されている。上記巻線方法は、固定磁極に巻回した巻線群を直列接続して得られる磁束分布が２Ｐ極の正弦波分布となるように１相分巻線群を構成し、さらに、複数の１相分巻線群を用いることによりｎ相分巻線群を構成して、２Ｐ極かつｎ相の正弦波磁束を得るように構成する検出器用巻線の巻線方法において、１相分巻線群における固定磁極間の渡り線を、全体の半分の数の渡り線と残りの半分の数の渡り線が固定子コアの円周方向に沿って互いに反対向き、かつ長さの合計が同じになるように形成する。

特開２０１０−６３３０９号公報

ところで、上記従来技術において、レゾルバがモータの回転を検出する場合、レゾルバロータがモータロータに同軸に連結されている。しかしながら、モータロータに永久磁石が埋め込まれている場合、該磁石による漏れ磁束が角度位置検出に影響を与えてしまう。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、モータロータの磁石による角度位置検出への影響を低減する、ことを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、可変リラクタンス型レゾルバに係る第１の解決手段として、周方向に均等に磁石が配置されたモータロータに同軸結合されたレゾルバロータを備える可変リラクタンス型レゾルバであって、前記レゾルバロータの周方向に等間隔で設けられた突起部の前記レゾルバロータの周方向の中心は、前記磁石の極のモータロータの周方向の中心と一致する、という手段を採用する。本発明によれば、モータロータの磁石の漏れ磁束による角度位置検出への影響を低減することができる。

本発明では、可変リラクタンス型レゾルバに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記レゾルバロータの周方向に等間隔で設けられた突起部の数と、前記モータロータの前記磁石の極対数とが同数である、という手段を採用する。本発明によれば、突起部の数と、モータロータの磁石の極対数の数を同数にすることによって、モータロータの磁石の漏れ磁束による角度位置検出への影響をさらに低減することができる。

本発明では、モータに係る解決手段として、上記第１あるいは第２の解決手段を採用する可変リラクタンス型レゾルバを備え、該可変リラクタンス型レゾルバによって回転が検出される、という手段を採用する。
本発明によれば、モータロータの磁石の漏れ磁束による角度位置検出への影響を低減することができる。

本発明では、ロボットに係る解決手段として、上記解決手段を採用するモータを備え、該モータによって駆動される、という手段を採用する。
本発明によれば、モータロータの磁石の漏れ磁束による角度位置検出への影響を低減することができる。

本発明の実施形態に係る可変リラクタンス型レゾルバの断面図である。本発明の実施形態に係る可変リラクタンス型レゾルバのロータ１と、モータのモータロータＲとの同軸結合を示す図である。本発明の実施形態に係る可変リラクタンス型レゾルバのロータ１と、モータのモータロータＲとの同軸結合を示す図である。本発明の実施形態に係るモータＭの断面図である。本発明の実施形態に係るロボットＲｂの斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る可変リラクタンス型レゾルバは、耐久性に優れ、車両内等の厳しい環境条件でも使用可能な回転センサであり、例えば、車両に搭載されたモータの回転を検出する。可変リラクタンス型レゾルバは、図１に示すように、ロータ１、ステータ２及び回転軸３から構成されている。

ロータ１は、例えばケイ素鋼板を複数枚長さ方向に積層して構成され、周方向に４つの突起部１１が等間隔に配置されている。つまり、ロータ１の周方向の外形の輪郭線は、一定の径ではなく、周期的に変化する径によって形成されている。

また、ロータ１は、図示しない軸受によって回転自在に支持された回転軸３に固定されている。つまり、ロータ１は、その中心軸に設けられた貫通孔に回転軸３が圧入され、固定されている。

また、ロータ１は、図２及び図３に示すモータのモータロータＲに同軸に結合されている。また、突起部１１のロータ１の周方向の中心は、磁石Ｇの極のモータロータＲの周方向の中心と一致するように固定されている。この際、可変リラクタンス型レゾルバの回転軸３と、モータの回転軸とには、それぞれ印Ｓが設けられ、この印Ｓを基準に連結されることによって、突起部１１のロータ１の周方向の中心が、磁石Ｇの極のモータロータＲの周方向の中心と一致するように固定されている。

上記モータは、例えば、永久磁石同期モータである。モータロータＲには、周方向に均等に磁石Ｇが配置されている。突起部１１は、モータロータＲの磁石Ｇの極対数と同数になるように設けられている。

ステータ２は、ステータコア２１、励磁コイル２２、cos相検出コイル２３、sin相検出コイル２４から構成されている。
ステータコア２１は、例えばケイ素鋼板を複数枚長さ方向に積層して構成され、ロータ１の外周面に対向するようにロータ１の周囲を覆う形状となっている。また、ステータコア２１は、円環状のヨーク２１ａから内周側に突設された１６個のティース２１ｂを等角度間隔に備えている。なお、一般的に、ステータ２は、図示しない固定部材によってケース等に固定されている。

励磁コイル２２は、入力された電力に基づいて励磁するためのコイルであり、１６個のティース２１ｂ各々に同数で巻き回されており、モールド剤によってティース２１ｂに固定されている。

cos相検出コイル２３は、検出したcos波を出力するコイルであり、ティース２１ｂに、励磁コイル２２やsin相検出コイル２４と共にモールド剤によって固定されている。

sin相検出コイル２４は、検出したsin波を出力するコイルであり、ティース２１ｂに、励磁コイル２２やcos相検出コイル２３と共にモールド剤によって固定されている。

次に、このように構成された可変リラクタンス型レゾルバの作用について説明する。
本可変リラクタンス型レゾルバは、周方向に均等に磁石Ｇが配置されたモータロータＲに同軸結合されたロータ１を備える可変リラクタンス型レゾルバであって、ロータ１の周方向に等間隔で設けられた突起部１１のロータ１の周方向の中心と磁石Ｇの極のモータロータＲの周方向の中心とが一致する（図２参照）。つまり、本可変リラクタンス型レゾルバでは、磁石Ｇの極の磁束の中心と、突起部１１のロータ１の周方向の中心とが一致するように固定されていることによって、磁石Ｇの極の漏れ磁束によるロータ１の突起部１１への影響が均等化されるので、モータロータＲの磁石Ｇの漏れ磁束による角度位置検出への影響を低減することができる。

また、本可変リラクタンス型レゾルバは、ロータ１の周方向に等間隔で設けられた突起部１１の数と、モータロータＲの磁石Ｇの極対数とが同数である。これによって、各突起部１１への磁石Ｇによる影響がさらに均等化されるので、モータロータＲの磁石Ｇの漏れ磁束による角度位置検出への影響をさらに低減することができる。

このような本実施形態によれば、周方向に均等に磁石Ｇが配置されたモータロータＲに同軸結合されたロータ１を備える可変リラクタンス型レゾルバであって、突起部１１のロータ１の周方向の中心と磁石Ｇの極のモータロータＲの周方向の中心とが一致することによって、モータロータＲの磁石の漏れ磁束による角度位置検出への影響を低減することができる。

また、このような本実施形態によれば、ロータ１の周方向に等間隔で設けられた突起部１１の数と、モータロータＲの磁石Ｇの極対数とが同数であることによって、モータロータＲの磁石Ｇの漏れ磁束による角度位置検出への影響をさらに低減することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、突起部１１が４つのロータ１を有するものであるが、ロータ１の突起部１１は４つに限定されず、いくつであってもよい。ここで、突起部１１の数は、モータロータＲの磁石Ｇの極対数が同数であってもよいし、異なっていてもよい。また、上記実施形態では、ステータ２が１６スロットのものであるが、本発明はこれに限定されず、いくつであってもよい。

（２）本発明は、上記可変リラクタンス型レゾルバＡに限定されず、該可変リラクタンス型レゾルバＡを備え、該可変リラクタンス型レゾルバＡによって回転が検出されるモータＭや、該モータＭを備え、該モータＭによって駆動されるロボットＲｂであってもよい。

上記モータＭは、モータＭの回転を検出するための可変リラクタンス型レゾルバＡを備える。また、モータＭは、図４に示すように、例えば、励磁用コイルＲｃとは独立した動作検出用コイルＤｃをモータＭの回転軸３の周囲に配置して、モータＭのモータロータＲ（磁石Ｇ）の変位による磁界の変化を検知する。また、上記モータＭの回転軸３またはこの回転軸３に追動する他の回転軸にモータＭとは独立して永久磁石を取り付け、この永久磁石回転による磁界の変化を周囲に配置する別の動作検出用コイルによって検知してもよい。

また、ロボットＲｂは、図５に示すように、例えば、基台Ｋ、第１リンクＬ１、第１モータユニットＭ１、第２リンクＬ２、第２モータユニットＭ２、コントロールボックスＣｂから構成される水平多関節ロボットであり、外部電源から供給される電力によって稼動する。
基台Ｋは、第１リンクＬ１を回動させる駆動部としての第１モータユニットＭ１などを内蔵し、床等に水平に設置される。

第１リンクＬ１は、一方の端部が基台１の上端部において第１モータユニットＭ１の駆動軸によって連結され、鉛直方向に沿う軸心を中心にして水平方向に回動する。
第２リンクＬ２は、駆動部としての第２モータユニットＭ２等を内蔵している。また、第２リンク２０の一方の端部は、第１リンクＬ１の他方の端部と第２モータユニットＭ２の駆動軸によって連結され、鉛直方向に沿う軸心を中心にして水平方向に回動する。

第１モータユニットＭ１は、モータＭを備えている。
第２モータユニットＭ２は、モータＭを備えている。
コントロールボックスＣｂには、電源及び電源制御部などを内蔵している。

１…ロータ、２…ステータ、１１…突起部、２…ステータ、２１…ステータコア、２２…励磁コイル、２３…cos相検出コイル、２４…sin相検出コイル、２１ａ…ヨーク、２１ｂ…ティース、Ｒ…モータロータ

Claims

周方向に均等に磁石が配置されたモータロータに同軸結合されたレゾルバロータを備える可変リラクタンス型レゾルバであって、
前記レゾルバロータの周方向に等間隔で設けられた突起部の前記レゾルバロータの周方向の中心は、前記磁石の極のモータロータの周方向の中心と一致することを特徴とする可変リラクタンス型レゾルバ。
前記レゾルバロータの周方向に等間隔で設けられた突起部の数と、前記モータロータの前記磁石の極対数とが同数であることを特徴とする請求項１に記載の可変リラクタンス型レゾルバ。
請求項１または２に記載の可変リラクタンス型レゾルバを備え、該可変リラクタンス型レゾルバによって回転が検出されることを特徴とするモータ。
請求項３に記載のモータを備え、該モータによって駆動されることを特徴とするロボット。