JP4558036B2 - レゾルバの固定構造 - Google Patents

Description

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

従来、レゾルバは、たとえば特開平９−０６５６１７号公報（文献１）および実開平１−１７１５６３号公報（文献２）に開示されている。
文献１では、レゾルバのコイルを覆うようにシールドカバーを設けたレゾルバ付きモータが開示されている。
文献２では、コイルエンド間に配置されたレゾルバの外周を磁気遮蔽板で覆う構造を開示している。
レゾルバを圧入固定する場合にレゾルバ自体を直接圧入するとレゾルバのステータコアに歪みが生じ、レゾルバの検出精度が低下する。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、歪みの発生を防止することができるレゾルバの固定構造を提供する。
この発明に従ったレゾルバの固定構造は、回転電機を構成するステータのコイルエンド間に配置されたレゾルバの固定構造であって、孔を有するベース体と、孔に圧入されるレゾルバとを備え、レゾルバの外周部には、孔に接触するシールド部材が設けられている。レゾルバはレゾルバステータを有し、さらに、レゾルバステータに設けられた少なくとも３つのコイルを備える。レゾルバステータは、ステータコアのティース部と、ステータコアのティース部を固定するためのステータコアのバックヨーク部とを含む。シールド部材の軸方向の長さは、バックヨーク部の軸方向長さよりも長い。
このように構成されたレゾルバの固定構造では、シールド部材を介して孔にレゾルバを圧入するため、圧入によるレゾルバステータコアへの歪みの発生を低減することができる。その結果、検出精度の高いレゾルバを提供することができる。
好ましくは、シールド部材は、接着剤または溶接によりステータコアのバックヨーク部に取付けられる。
好ましくは、レゾルバステータは、モータカバーにボルトを用いて取付けられる。
好ましくは、シールド部材は磁性材料により構成される。
この発明に従えば、検出精度の高いレゾルバを提供することができる。

図１は、この発明に従ったレゾルバが用いられるモータ駆動装置のブロック図である。
図２は、レゾルバの模式図である。
図３は、この発明の実施の形態１に従ったレゾルバステータの斜視図である。
図４は、回転電機に組込まれたレゾルバの断面図である。
図５は、この発明の実施の形態２に従ったレゾルバステータの斜視図である。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。
（実施の形態１）
図１は、この発明に従ったレゾルバが用いられるモータ駆動装置のブロック図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１に従ったモータ駆動装置１００では、直流電源Ｂと、インバータ１０，２０と、コンデンサ３０と、レゾルバ４０，５０と、電流センサ６０，７０と、制御装置８０とを備える。
インバータ１０は、Ｕ相アーム１１、Ｖ相アーム１２およびＷ相アーム１３からなる。Ｕ相アーム１１、Ｖ相アーム１２およびＷ相アーム１３は、ノードＮ１とノードＮ２との間に並列に接続される。
Ｕ相アーム１１は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４からなり、Ｖ相アーム１２は直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６からなり、Ｗ相アーム１３は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８からなる。また、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。
インバータ２０は、Ｕ相アーム２１、Ｖ相アーム２２およびＷ相アーム２３からなる。Ｕ相アーム２１、Ｖ相アーム２２およびＷ相アーム２３は、ノードＮ１とノードＮ２との間に並列に接続される。Ｕ相アーム２１は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ９，Ｑ１０からなり、Ｖ相アーム２２は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ１１，Ｑ１２からなり、Ｗ相アーム２３は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ１３，Ｑ１４からなる。また、各ＮＰＮトランジスタＱ９〜Ｑ１４のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ９〜Ｄ１４がそれぞれ接続されている。
インバータ１０の各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。インバータ２０の各相アームの中間点は、交流モータＭ２の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭ１，Ｍ２は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成されている。そして、交流モータＭ１のＵ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。また、交流モータＭ２のＵ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ９，Ｑ１０の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ１１，Ｑ１２の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ１３，Ｑ１４の中間点にそれぞれ接続されている。
コンデンサ３０は、ノードＮ１とノードＮ２との間にインバータ１０，２０に並列に接続される。
直流電源Ｂは、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池からなる。インバータ１０は、制御装置８０からの駆動信号ＤＲＶ１に基づいて、コンデンサ３０からの直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。インバータ２０は、制御装置８０からの駆動信号ＤＲＶ２に基づいて、コンデンサ３０からの直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ２を駆動する。
コンデンサ３０は、直流電源Ｂからの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１０，２０へ供給する。レゾルバ４０は、交流モータＭ１の回転軸に取付けられており、交流モータＭ１の回転子の回転角度θｂｎ１を検出して制御装置８０へ出力する。レゾルバ５０は、交流モータＭ２の回転軸に取付けられており、交流モータＭ２の回転子の回転角度θｂｎ２を検出して制御装置８０へ出力する。
電流センサ６０は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ１を制御装置８０へ出力する。電流センサ７０は、交流モータＭ２に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ２を制御装置８０へ出力する。
なお、図１においては、電流センサ６０，７０は、それぞれ、３個設けられているが、少なくとも２個設けられていればよい。
制御装置８０は、補正した回転角度θｎ１と、外部ＥＣＵ（電子制御装置）からのトルク指令値ＴＲ１とを用いてインバータ１０のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８を駆動するための駆動信号ＤＲＶ１を生成し、その生成した駆動信号ＤＲＶ１をＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
また、制御装置８０は、補正した回転角度θｎ２と、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ２とを用いてインバータ２０のＮＰＮトランジスタＱ９〜Ｑ１４を駆動するための駆動信号ＤＲＶ２を生成し、その生成した駆動信号ＤＲＶ２をＮＰＮトランジスタＱ９〜Ｑ１４へ出力する。
図２は、レゾルバの模式図である。図２を参照して、レゾルバ４０は回転センサであり、モータおよびジェネレータの高効率制御のために、磁石位置を高精度で検出するセンサである。レゾルバ４０は、レゾルバステータ４１と、レゾルバステータ４１の中央に設けられる回転軸４３と、回転軸４３の外周に取付けられた楕円形のレゾルバロータ４２とを有し、レゾルバステータ４１には、少なくとも３つのコイル４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃが設けられる。
レゾルバロータ４２の形状は、２極のレゾルバ４０の場合には楕円形であるが、２極以上の極数のレゾルバ４０の場合には、レゾルバロータ４２の形状は楕円形に限られない。
コイル４４Ａには、励磁用交流電流が流され、これに基づく出力がコイル４４Ｂ，４４Ｃで検出される。
２つの出力用のコイル４４Ｂ，４４Ｃは、電気的に９０°ずつずれて配置される。レゾルバロータ４２が楕円形であるため、レゾルバロータ４２が回転すると、レゾルバステータ４１とレゾルバロータ４２との間の距離が変化する。
コイル４４Ａに交流電流を流せば、コイル４４Ｂ，４４Ｃには、レゾルバロータ４２の位置に応じた出力が発生し、この出力の差から絶対位置を検出することができる。一定時間内の位置の変化量をＣＰＵ（中央演算ユニット）にて演算することにより、回転センサとしても使用されている。
図３は、この発明の実施の形態１に従ったレゾルバステータの斜視図である。図３を参照して、レゾルバステータ４１は、ステータコアのティース部２４３と、ステータコアのティース部２４３を固定するためのステータコアのバックヨーク部２４１と、ステータコアのバックヨーク部２４１の外周に設けられたシールド部材２４２とを有する。
ステータコアのティース部２４３は、磁性材料（鉄合金）により構成され、複数の突出部により構成される。ステータコアのティース部２４３には図２で示すコイル４４Ａから４４Ｃが巻かれる。ステータコアのティース部２４３は互いに距離を隔てて同心円状に配置される。
ステータコアのティース部２４３の外周には、レゾルバステータ４１の骨組みとなるステータコアのバックヨーク部２４１が設けられる。ステータコアのバックヨーク部２４１の内周面側にステータコアのティース部２４３が固定される。ステータコアのティース部２４３とステータコアのバックヨーク部２４１とは同一材料であってもよく、また別材料であってもよい。ステータコアのバックヨーク部２４１はレゾルバステータ４１のフレームであり、ステータコアのバックヨーク部２４１には、円周方向に延びる長孔形状の孔２４４が複数個設けられる。ステータコアのバックヨーク部２４１の外周側にはシールド部材２４２が固定される。シールドリングとしてのシールド部材２４２は、接着剤または溶接によりステータコアのバックヨーク部２４１に取付けられる。
シールド部材２４２は磁性材料（電磁鋼板）により構成される。モータのコイルエンドから発生する磁界がシールド部材２４２に磁束を集めるため、本体であるステータコアのティース部２４３に磁界が及ぼす影響が小さくなる。その結果、レゾルバ４０が作り出す角度信号は精度のよいものとなり、モータ制御におけるトルクの低下や車両の振動を抑えることが可能となる。
図４は、回転電機に組込まれたレゾルバの断面図である。図４を参照して、レゾルバステータ４１およびレゾルバロータ４２から構成されるレゾルバ４０が組込まれる回転電機（交流モータＭ１）では、回転軸４３の一方を支持し、回転電機本体を収容するモータケース３０６と、このモータケース３０６に取付けられ、回転軸４３の他方端を支持するモータカバー３０４とを有している。レゾルバは、回転電機のコイルエンド３０１間に組込まれ、レゾルバロータ４２は回転軸４３に取付けられて、レゾルバステータ４１は、モータカバー３０４にボルト３ａなどを用いて取付けられる。
モータカバー３０４はリング部３０５を有し、このフランジ形状のリング部３０５内に孔３１０が設けられる。孔３１０にシールド部材２４２が圧入されている。孔３１０はテーパ形状となっていてもよい。孔３１０にシールド部材２４２およびステータコアのバックヨーク部２４１が圧入されるため、レゾルバステータ４１は孔３１０およびリング部３０５から、中心方向に向かって押圧されている。コイルが回転電機のステータ３０２に巻かれており、その端部がコイルエンド３０１である。向かい合うコイルエンド３０１間にレゾルバステータ４１が配置される。レゾルバステータ４１にはコイル４４が巻かれている。レゾルバステータ４１はレゾルバロータ４２と向かい合っている。
本発明に従ったレゾルバの固定構造では、回転電機を構成するステータ３０２のコイルエンド３０１間に配置されたレゾルバ４０の固定構造であって、孔３１０を有するベース体としてのリング部３０５と、孔３１０に圧入されるレゾルバ４０とを備える。レゾルバ４０を構成するレゾルバステータ４１の外周部には、孔３１０に接触するシールド部材２４２が設けられている。
すなわち、ステータ３０２のコイルエンド３０１間に配置されたレゾルバの固定構造であって、レゾルバステータ４１の外周部にシールド部材２４２を介在させて相手材であるモータカバー３０４に圧入固定される。この場合、シールド部材２４２を介して圧入されるため、圧入によるレゾルバステータ４１への歪みを低減することができる。
（実施の形態２）
図５は、この発明の実施の形態２に従ったレゾルバステータの斜視図である。図５を参照して、この発明の実施の形態２に従ったレゾルバステータ４１では、ボルトを挿入するための孔が設けられていない点で、実施の形態１に従ったレゾルバステータ４１と異なる。従来一般的にレゾルバはレゾルバカバーと呼ばれるナットを通した鉄板によって固定されていたために、ボルトを通したり、電気的ゼロ点位置を調整するためにステータ部に長孔を設ける必要があり、不必要に大きなものとなっていた。すなわち、長孔の大きさだけ外周径が大きくなっていた。
実施の形態２ではシールド部材２４２が設けられた形状を採用することで、シールド部材２４２を圧入してレゾルバを固定するため、ボルト貫通用の孔が不要となる。またシールド部材２４２に調整用の取手２４８を取付けることで、ステータの長孔部を廃止することができる。その結果、レゾルバステータ４１の小型化が可能となり、モータおよびジェネレータの小型化、あるいは低コスト化を図ることができるというメリットがある。
以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。
また、本発明が適用されるレゾルバは、モータおよびジェネレータならびにモータ／ジェネレータに適用することができる。このモータ／ジェネレータは電気自動車、ハイブリッド自動車に用いられることができる。また、車両に搭載されるものに限られず、車両に搭載されないもの、たとえば、車両に搭載されないような発電機または駆動機として本発明を適用することも可能である。
なお、この実施の形態ではモータカバー３０４側へレゾルバステータ４１を圧入したが、これに限られるものではなく、モータケース３０６側へレゾルバステータ４１を圧入してもよい。モータケース３０６およびモータカバー３０４を構成する材質としては、アルミニウムなどの金属だけでなく、樹脂などの非金属、有機物、無機物を採用することが可能である。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明に従えば、回転電機のレゾルバの分野で用いることができる。

Claims (4)

1. 回転電機を構成するステータのコイルエンド（３０１）間に配置されたレゾルバ（４０）の固定構造であって、
   孔（３１０）を有するベース体（３０５）と、
   前記孔（３１０）に圧入されるレゾルバ（４０）とを備え、
   前記レゾルバ（４０）の外周部には、前記孔（３１０）に接触するシールド部材（２４２）が設けられており、
   前記レゾルバ（４０）はレゾルバステータ（４１）を有し、さらに、前記レゾルバステータ（４１）に設けられた少なくとも３つのコイル（４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ）を備え、
   前記レゾルバステータ（４１）は、ステータコアのティース部（２４３）と、前記ステータコアのティース部（２４３）を固定するためのステータコアのバックヨーク部（２４１）とを含み、前記シールド部材の軸方向の長さは、前記バックヨーク部の軸方向長さよりも長い、レゾルバの固定構造。
2. 前記シールド部材（２４２）は、接着剤または溶接により前記ステータコアのバックヨーク部（２４１）に取付けられる、請求項１に記載のレゾルバの固定構造。
3. 前記レゾルバステータ（４１）は、モータカバー（３０４）にボルト（３ａ）を用いて取付けられる、請求項１または２に記載のレゾルバの固定構造。
4. 前記シールド部材（２４２）は磁性材料により構成される、請求項１から３のいずれか１項に記載のレゾルバの固定構造。