JP5625388B2 - Rotation position detection device and permanent magnet synchronous motor provided with the same - Google Patents
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Description
本発明は、回転位置検出装置及びそれを備えた永久磁石同期モータに関する。 The present invention relates to a rotational position detecting device and a permanent magnet synchronous motor including the same.
ブラシレスＤＣモータ、ＡＣサーボモータ等の永久磁石同期モータは、Ｎ極及びＳ極の磁極が交互となるように複数の永久磁石を回転方向に沿って配列したロータと、複数の永久磁石と対向する位置に電機子コイルを設けたステータと、ロータの磁極位置を検出する磁気検出素子とを備え、磁気検出素子が検出したロータの磁極位置の信号に基づいて電機子コイルに電流を供給し、複数の永久磁石を、モータ回転トルク発生用永久磁石として回転磁界を発生させるものである（例えば、特許文献１）。 Permanent magnet synchronous motors such as brushless DC motors and AC servo motors are opposed to a rotor in which a plurality of permanent magnets are arranged along the rotation direction so that N-pole and S-pole magnetic poles are alternately arranged, and the plurality of permanent magnets. A stator provided with an armature coil at a position and a magnetic detection element for detecting the magnetic pole position of the rotor, and supplying a current to the armature coil based on a signal of the magnetic pole position of the rotor detected by the magnetic detection element. This permanent magnet is used as a permanent magnet for generating motor rotational torque to generate a rotating magnetic field (for example, Patent Document 1).
ここで、永久磁石同期モータは、ロータの回転禁止領域を認識したり、ロータの原点復帰動作を不要にするために、ロータの絶対位置を検出する機能（絶対位置検出機能）が必要となる場合がある。
特許文献１の装置は、ロータの絶対位置検出機能を備えておらず、この機能を備えた永久磁石同期モータとするには、例えばアブソリュートエンコーダなどの検出装置をモータに同軸配置する方法がある（例えば、特許文献２）。
Here, the permanent magnet synchronous motor needs a function for detecting the absolute position of the rotor (absolute position detection function) in order to recognize the rotation prohibition area of the rotor or to eliminate the origin return operation of the rotor. There is.
The device of Patent Document 1 does not have a rotor absolute position detection function, and a permanent magnet synchronous motor having this function includes a method in which a detection device such as an absolute encoder is arranged coaxially with the motor ( For example, Patent Document 2).
しかし、特許文献２の装置は、アブソリュートエンコーダなどの検出装置を永久磁石同期モータに同軸配置するために、軸長が増大した永久磁石同期モータとなるので、コンパクト化の面で問題がある。
また、外付けによる検出装置を必要とすることで部品点数が増大してしまい、永久磁石同期モータの製造コストの面でも問題がある。
また、永久磁石同期モータ用として使用される従来の回転位置検出装置には、回転部の磁極位置の検出及び絶対位置の検出を同時に行なうものが存在していない。
However, since the apparatus of Patent Document 2 is a permanent magnet synchronous motor having an increased axial length because a detection device such as an absolute encoder is coaxially disposed on the permanent magnet synchronous motor, there is a problem in terms of compactness.
In addition, the need for an externally detecting device increases the number of parts, and there is a problem in terms of manufacturing cost of the permanent magnet synchronous motor.
Further, there is no conventional rotational position detecting device used for a permanent magnet synchronous motor that simultaneously detects the magnetic pole position and the absolute position of the rotating portion.
そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、回転部の磁極位置の検出及び絶対位置の検出を同時に行なうことができる回転位置検出装置と、ロータの磁極位置の検出及び絶対位置の検出を同時に行なう機能を備えても、コンパクト化及び製造コストの低減化を図ることができる永久磁石同期モータを提供することを目的としている。 Accordingly, the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above-described conventional example, and a rotational position detecting device capable of simultaneously detecting the magnetic pole position of the rotating portion and detecting the absolute position, and the magnetic pole of the rotor An object of the present invention is to provide a permanent magnet synchronous motor that can be downsized and reduced in manufacturing cost even if it has a function of simultaneously detecting the position and the absolute position.
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載の発明は、固定部と、Ｎ極及びＳ極が交互となるように複数の永久磁石を回転方向に沿って配列した回転部と、前記複数の永久磁石と前記回転部の軸方向で対向するように前記固定部側に固定され、前記回転部の磁極位置を検出することが可能な磁気検出素子と、を備えた回転位置検出装置において、前記磁気検出素子は、前記回転部が１回転する毎に、前記複数の永久磁石から１周期の割合で変化する磁束密度の情報を検出し、前記回転部及び前記固定部の一方は筒状の部材であり、前記回転部及び前記固定部の他方は前記一方の筒状の部材の内部に同軸に配置した部材であり、前記複数の永久磁石は、複数の棒状永久磁石であり、長手方向が前記回転部の軸方向に延在し、且つ、前記回転部の回転方向に沿って平行に配列されているとともに、これら複数の棒状永久磁石は、前記回転部の回転方向に隣接するもの同士の長手方向の長さが異なる部材であり、長手方向の一端と、前記磁気検出素子との間の距離が、前記回転部の回転方向に沿って段階的に変化している。
この発明によると、回転部の磁極位置の検出及び絶対位置の検出を同時に行なう装置を提供することができる。
また、この発明によると、複数の永久磁石と磁気検出素子との間の距離を段階的に変化させるだけで、回転部が１回転する毎に、複数の永久磁石から１周期の割合で変化する磁束密度の情報を容易に得ることができる。
また、この発明によると、複数の永久磁石は、複数の棒状永久磁石であり、長手方向が回転部の軸方向に延在し、且つ、回転部の回転方向に沿って平行に配列されているとともに、これら複数の棒状永久磁石を、回転部の回転方向に隣接するもの同士の長手方向の長さが異なる部材とし、長手方向の一端と磁気検出素子との間の距離が、前記回転部の回転方向に沿って段階的に変化することで、回転部が１回転する毎に１周期の割合で変化する磁束密度の情報のパターンを複数得ることができる。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 according to the present invention includes a fixed portion and a rotating portion in which a plurality of permanent magnets are arranged along the rotation direction so that the N pole and the S pole are alternately arranged. Rotational position detection comprising: a magnetic detection element fixed to the fixed portion side so as to face the plurality of permanent magnets in the axial direction of the rotating portion and capable of detecting a magnetic pole position of the rotating portion. In the apparatus, the magnetic detection element detects information on magnetic flux density that changes at a rate of one cycle from the plurality of permanent magnets each time the rotating unit makes one rotation, and one of the rotating unit and the fixed unit is A cylindrical member, and the other of the rotating part and the fixed part is a member arranged coaxially inside the one cylindrical member, and the plurality of permanent magnets are a plurality of rod-shaped permanent magnets, The longitudinal direction extends in the axial direction of the rotating part, and the front The plurality of rod-like permanent magnets arranged in parallel along the rotation direction of the rotation part are members having different lengths in the longitudinal direction between those adjacent to the rotation direction of the rotation part. The distance between the one end and the magnetic detection element changes stepwise along the rotation direction of the rotating part.
According to the present invention, it is possible to provide an apparatus for simultaneously detecting the magnetic pole position and the absolute position of the rotating part.
In addition, according to the present invention, the distance between the plurality of permanent magnets changes from the plurality of permanent magnets at a rate of one cycle every time the rotating unit makes one rotation only by changing the distance between the plurality of permanent magnets and the magnetic detection element stepwise. Information on magnetic flux density can be easily obtained.
Further , according to the present invention, the plurality of permanent magnets are a plurality of rod-shaped permanent magnets, the longitudinal direction thereof extends in the axial direction of the rotating part, and is arranged in parallel along the rotating direction of the rotating part. In addition, the plurality of rod-like permanent magnets are members having different lengths in the longitudinal direction between those adjacent in the rotation direction of the rotating unit, and the distance between one end in the longitudinal direction and the magnetic detection element is the same as that of the rotating unit. By changing stepwise along the rotation direction, it is possible to obtain a plurality of information patterns of magnetic flux density that change at a rate of one cycle every time the rotating part makes one rotation.
また、請求項２記載の発明は、固定部と、Ｎ極及びＳ極が交互となるように複数の永久磁石を回転方向に沿って配列した回転部と、前記複数の永久磁石と前記回転部の軸方向で対向するように前記固定部側に固定され、前記回転部の磁極位置を検出することが可能な磁気検出素子と、を備えた回転位置検出装置において、前記磁気検出素子は、前記回転部が１回転する毎に、前記複数の永久磁石から１周期の割合で変化する磁束密度の情報を検出し、前記回転部及び前記固定部の一方は筒状の部材であり、前記回転部及び前記固定部の他方は前記一方の筒状の部材の内部に同軸に配置した部材であり、前記複数の永久磁石は、複数の棒状永久磁石であり、長手方向が前記回転部の軸方向に延在し、且つ、前記回転部の回転方向に沿って平行に配列されているとともに、これら複数の棒状永久磁石は、全てが長手方向の長さが同一の部材であり、長手方向の一端と前記磁気検出素子との間の距離が前記回転部の回転方向に沿って段階的に変化するように、隣接する前記棒状永久磁石同士の軸方向の位置を異なる位置としている。
この発明によると、回転部の磁極位置の検出及び絶対位置の検出を同時に行なう装置を提供することができる。
また、この発明によると、複数の永久磁石と磁気検出素子との間の距離を段階的に変化させるだけで、回転部が１回転する毎に、複数の永久磁石から１周期の割合で変化する磁束密度の情報を容易に得ることができる。
また、この発明によると、複数の永久磁石は、複数の棒状永久磁石であり、長手方向が前記回転部の軸方向に延在し、且つ、前記回転部の回転方向に沿って平行に配列されているとともに、これら複数の棒状永久磁石を、全てが長手方向の長さが同一の部材とし、長手方向の一端と前記磁気検出素子との間の距離が前記回転部の回転方向に沿って段階的に変化するように、隣接する前記棒状永久磁石同士の軸方向の位置を異なる位置とすることで、回転部が１回転する毎に１周期の割合で変化する磁束密度の情報のパターンを複数得ることができる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a fixed portion, a rotating portion in which a plurality of permanent magnets are arranged along a rotation direction so that the N pole and the S pole are alternately arranged, the plurality of permanent magnets, and the rotating portion. In the rotational position detection device, comprising: a magnetic detection element fixed to the fixed part side so as to face each other in the axial direction and capable of detecting a magnetic pole position of the rotation part. Each time the rotating part makes one rotation, information on magnetic flux density that changes at a rate of one cycle is detected from the plurality of permanent magnets, and one of the rotating part and the fixed part is a cylindrical member, and the rotating part And the other of the fixed portions is a member arranged coaxially inside the one cylindrical member, the plurality of permanent magnets are a plurality of rod-shaped permanent magnets, and the longitudinal direction is in the axial direction of the rotating portion. Extending and parallel to the direction of rotation of the rotating part The plurality of rod-like permanent magnets are all members having the same length in the longitudinal direction, and the distance between one end in the longitudinal direction and the magnetic detection element is in the rotational direction of the rotating unit. The positions of the adjacent rod-shaped permanent magnets in the axial direction are different positions so as to change stepwise along the axis.
According to the present invention, it is possible to provide an apparatus for simultaneously detecting the magnetic pole position and the absolute position of the rotating part.
In addition, according to the present invention, the distance between the plurality of permanent magnets changes from the plurality of permanent magnets at a rate of one cycle every time the rotating unit makes one rotation only by changing the distance between the plurality of permanent magnets and the magnetic detection element stepwise. Information on magnetic flux density can be easily obtained.
Further, according to the present invention, the plurality of permanent magnets are a plurality of rod-shaped permanent magnets, the longitudinal direction extends in the axial direction of the rotating part, and is arranged in parallel along the rotating direction of the rotating part. The plurality of rod-like permanent magnets are all members having the same length in the longitudinal direction, and the distance between one end in the longitudinal direction and the magnetic detection element is stepped along the rotational direction of the rotating portion. By changing the positions in the axial direction between the adjacent bar-shaped permanent magnets to be different from each other, a plurality of information patterns of magnetic flux density that change at a rate of one cycle every time the rotating part makes one rotation Can be obtained.
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の回転位置検出装置において、前記棒状永久磁石は直方体形状である。 According to a third aspect of the present invention, in the rotational position detecting device according to the first or second aspect, the rod-shaped permanent magnet has a rectangular parallelepiped shape.
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３記載の回転位置検出装置を備えた永久磁石同期モータであって、前記回転部を、前記複数の永久磁石を回転方向に沿って配列したロータとし、前記固定部を、前記複数の永久磁石と対向する位置に電機子コイルを設けたステータとし、前記複数の永久磁石を、前記電機子コイルへの制御電流の供給により回転磁界が発生するモータ回転トルク発生用の永久磁石として併用している。
The invention according to
この発明によると、軸長が増大せずにコンパクトであり、製造コストの低減化を図った永久磁石同期モータを提供することができる。また、複数の永久磁石を、モータ回転トルク発生用、磁極位置検出用及び絶対位置検出用の永久磁石として使用することができ、部品点数の減少を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to provide a permanent magnet synchronous motor that is compact without increasing its axial length and that has a reduced manufacturing cost. In addition, a plurality of permanent magnets can be used as permanent magnets for generating motor rotational torque, detecting magnetic pole positions, and detecting absolute positions, so that the number of parts can be reduced.
本発明に係る回転位置検出装置によると、回転部の磁極位置の検出及び絶対位置の検出を同時に行なう装置を提供することができる。
また、本発明に係る永久磁石同期モータによると、軸長が増大せずにコンパクトであり、製造コストの低減化を図った永久磁石同期モータを提供することができる。また、複数の永久磁石を、モータ回転トルク発生用、磁極位置検出用及び絶対位置検出用の永久磁石として使用することができ、部品点数の減少を図ることができる。
According to the rotational position detection device of the present invention, it is possible to provide a device that simultaneously detects the magnetic pole position and the absolute position of the rotating part.
In addition, according to the permanent magnet synchronous motor according to the present invention, it is possible to provide a permanent magnet synchronous motor that is compact without increasing the axial length and is reduced in manufacturing cost. In addition, a plurality of permanent magnets can be used as permanent magnets for generating motor rotational torque, detecting magnetic pole positions, and detecting absolute positions, so that the number of parts can be reduced.
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明に係る１実施形態としての永久磁石同期モータの構造を示すものである。
本実施形態の永久磁石同期モータはアウタロータ形モータであり、回転自在に配置されたロータ１と、ロータ１の内部空間に同軸に配置されたステータ２と、ステータ２から径方向外方に延在して固定されている検出素子支持部材３の自由端に配置されており、ロータ１の後述する棒状永久磁石６ａ〜６ｆの一端に対向している磁気検出素子４とを備えている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail with reference to the drawings.
1 and 2 show the structure of a permanent magnet synchronous motor as one embodiment according to the present invention.
The permanent magnet synchronous motor of the present embodiment is an outer rotor type motor, and is configured to rotate freely, the stator 2 disposed coaxially in the inner space of the rotor 1, and the radially outward from the stator 2. And a
ロータ１は、中空円筒形状のロータヨーク５と、このロータヨーク５の内周面の周方向に６０°間隔で固定されている６個の棒状永久磁石６ａ〜６ｆとで構成されている。これら棒状永久磁石６ａ〜６ｆは、回転磁界が発生するモータ回転トルク発生用の永久磁石としても併用されている。
ステータ２は、中実円筒形状のステータ本体２ａの外周から周方向に４０°間隔で９個の突極７ａ〜７ｉが形成されており、各突極７ａ〜７ｉに電機子コイル８が巻装されている。なお、図２における符号９の部材は、各突極７ａ〜７ｉの電機子コイル８から磁気検出素子４への磁束の漏れを遮蔽する電磁遮蔽板である。
The rotor 1 includes a hollow
The stator 2 has nine
次に、図３は、ロータ１のロータヨーク５に固定されている棒状永久磁石６ａ〜６ｆの配列パターンを示す周方向展開図である。なお、図３では、ロータ１の回転の１周目を左側の周方向展開図で示し、ロータ１の回転の２周目を右側の周方向展開図で示している。
各棒状永久磁石６ａ〜６ｆは直方体形状の部材であり、長手方向がロータ１の軸線に延在するように向けられ、隣接する部材同士が平行となるように配列されている。
Next, FIG. 3 is a circumferential development view showing an arrangement pattern of the rod-like
Each of the rod-like
また、各棒状永久磁石６ａ〜６ｆは、ステータ２に対向する面とロータヨーク５に固定された面とが異なる磁極となるように形成されているとともに、隣接する棒状永久磁石同士のステータ２に対向する面が異なる磁極として形成されている。すなわち、図３の一番左側の棒状永久磁石６ａのステータ２に対向する面はＮ極であり、これに隣接する棒状永久磁石６ｂのステータ２に対向する面はＳ極、同様に、棒状永久磁石６ｃ〜６ｆのステータ２に対向する面は、順にＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極に設定されている。
ここで、各棒状永久磁石６ａ〜６ｆは、ロータ１の回転方向（図５のロータヨークの左右方向）に隣接するもの同士の長手方向の長さが異なる部材である。
Further, each of the rod-shaped
Here, each rod-shaped
そして、棒状永久磁石６ａ〜６ｆの全ては、磁気検出素子４に対して離間している他端の軸方向位置を一致させ、磁気検出素子４に対向している一端の軸方向位置が、ロータ１の回転方向に沿って段階的に変化している。すなわち、図３のロータ１の回転の１周目を示す左側の周方向展開図において、長手方向の長さが短い一番左側の棒状永久磁石６ａの一端と磁気検出素子４との距離が長く、長手方向の長さが一番長い棒状永久磁石６ｄ（左から４番目）の一端と磁気検出素子４との距離が短く設定され、他の棒状永久磁石６ｂ，６ｃ（左から２番目、３番目）の一端と磁気検出素子４との距離が段階的に長く設定されている。また、長手方向の長さが一番長い棒状永久磁石６ｄ（左から４番目）より右側の棒状永久磁石６ｅ，６ｆは、長手方向の長さが徐々に短く設定され、それらの一端と磁気検出素子４との距離が段階的に短く設定されている。
このように、本実施形態の棒状永久磁石６ａ〜６ｆは、ロータ１の回転方向に沿って、磁気検出素子４との距離が段階的に変化しながらロータヨーク５に配列されている。
All of the rod-like
As described above, the rod-like
また、磁気検出素子４は、ホール素子とその出力信号をデジタル信号に変換するＩＣとがパッケージ化されたホールＩＣなどであり、ロータ１の回転に伴う各棒状永久磁石６ａ〜６ｆの一端の磁束密度を検知することにより、ロータ１の磁極の位置検出を行なう。
そして、磁気検出素子４は、各棒状永久磁石６ａ〜６ｆの磁束密度を検出して制御部（不図示）に出力する。制御部は、磁気検出素子４の検出情報に基づいて、ステータ２の突極７ａ〜７ｉに巻装されている電機子コイル８に制御電流を供給する。各電機子コイル８への制御電流の供給により、ロータ１の棒状永久磁石６ａ〜６ｆが、モータ回転トルク発生用の永久磁石として回転磁界を発生し、ロータ１が回転するようになっている。
The
And the
ここで、図４は、ロータ１の回転により棒状永久磁石６ａ〜６ｆの磁束密度を検出した磁気検出素子４の出力信号の変化を示すものである。
図４によると、回転するロータ１の磁極位置（図４の磁極信号）を検出することができる。また、本実施形態は、ロータ１が１回転する毎に、各棒状永久磁石６ａ〜６ｆと磁気検出素子４との距離が段階的に変化し、磁気検出素子４が検出する磁束密度を段階的に変化するので、ロータ１が１回転する毎に１周期の割合で変化する出力成分が得られる。この出力成分が得られることで、ロータ１の絶対位置を検出することができる（図４の絶対位置信号）。
Here, FIG. 4 shows a change in the output signal of the
According to FIG. 4, the magnetic pole position of the rotating rotor 1 (magnetic pole signal in FIG. 4) can be detected. In this embodiment, each time the rotor 1 makes one rotation, the distance between each of the rod-shaped
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態の永久磁石同期モータは、ロータ１の絶対位置を検出する方法を、磁気検出素子４が、棒状永久磁石６ａ〜６ｆからロータ１が１回転する毎に１周期の割合で変化する磁束密度の情報が得られるようにし、具体的には、ロータ１の回転方向に沿って磁気検出素子４と棒状永久磁石６ａ〜６ｆとの間の距離が段階的に変化するように配列しただけなので、簡便な方法でロータ１の絶対位置を検出することができる。
Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
The permanent magnet synchronous motor according to the present embodiment uses a method of detecting the absolute position of the rotor 1 as a magnetic flux that changes at a rate of one cycle every time the rotor 1 rotates from the rod-shaped
また、本実施形態の永久磁石同期モータは、ロータ１の磁極位置の検出及び絶対位置の検出を同時に行なうことができるので、従来のようにアブソリュートエンコーダなどの検出装置の外付けが不要となり、軸長が増大せずにコンパクトな永久磁石同期モータを提供することができる。
また、外付けの検出装置が不要となることで部品点数が増大せず、永久磁石同期モータの製造コストの低減化も図ることができる。
In addition, since the permanent magnet synchronous motor of this embodiment can detect the magnetic pole position and the absolute position of the rotor 1 at the same time, there is no need to attach an external detecting device such as an absolute encoder as in the prior art. A compact permanent magnet synchronous motor can be provided without increasing the length.
Further, since an external detection device is not required, the number of parts does not increase, and the manufacturing cost of the permanent magnet synchronous motor can be reduced.
さらに、ロータ１の回転方向に沿って磁気検出素子４と棒状永久磁石６ａ〜６ｆとの間の距離を段階的に変化させる構造は、ロータ１の回転方向に隣接する棒状永久磁石６ａ〜６ｆを長手方向の長さが異なる部材とし、棒状永久磁石６ａ〜６ｆの他端の軸方向位置を一致させ、棒状永久磁石６ａ〜６ｆの一端と磁気検出素子４との間の距離を段階的に変化させた簡便な構造としてロータ１を容易に製作することができるので、さらに永久磁石同期モータの製造コストの低減化を図ることができる。
Furthermore, the structure in which the distance between the
さらにまた、本実施形態の棒状永久磁石６ａ〜６ｆは、モータ回転トルク発生用、磁極位置検出用及び絶対位置検出用の永久磁石として使用されており、部品点数の減少を図ることができる。
ここで、本実施形態の永久磁石同期モータのロータ１、ステータ２、複数の棒状永久磁石６ａ〜６ｆ及び磁気検出素子４が、本発明に係る回転位置検出装置の複数の永久磁石（複数の棒状永久磁石６ａ〜６ｆ）、回転部（ロータ１）、固定部（ステータ２）及び磁気検出素子（磁気検出素子４）に対応しているので、本発明に係る回転位置検出装置は、回転部（ロータ１）の磁極位置の検出及び絶対位置の検出を同時に行なう装置を提供することができる。また、本発明に係る回転位置検出装置は、軸長が増大せずにコンパクトな装置であるとともに、製造コストの低減化を図ることができる。
Furthermore, the rod-shaped
Here, the rotor 1, the stator 2, the plurality of rod-shaped
次に、図５は、図３で示したものと異なるロータ１を備えた別の実施形態を示すものである。
本実施形態は、ロータ１のロータヨーク５に固定されている棒状永久磁石１０ａ〜１０ｆを、直方体形状であって長手方向の長さが同一寸法のものを使用している。
各棒状永久磁石１０ａ〜１０ｆは、長手方向がロータ１の軸線に延在するように向けられ、隣接する部材同士が平行となるように配列されている。
また、各棒状永久磁石１０ａ〜１０ｆは、図３で示した棒状永久磁石６ａ〜６ｆと同様に、ステータ２に対向する面とロータヨーク５に固定された面とが異なる磁極となるように形成されているとともに、隣接する棒状永久磁石同士のステータ２に対向する面が異なる磁極として形成されている。
Next, FIG. 5 shows another embodiment provided with a rotor 1 different from that shown in FIG.
In the present embodiment, rod-shaped
Each of the rod-shaped
Each of the rod-like
そして、棒状永久磁石１０ａ〜１０ｆは、隣接するもの同士の軸方向位置を異なる位置としてロータ１の回転方向に沿って段階的に変化している。すなわち、図５のロータ１の回転の１周目を示す左側の周方向展開図において、一番左側の棒状永久磁石１０ａを磁気検出素子４から離れるように配置し、他の棒状永久磁石１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが磁気検出素子４に徐々に近接するように配置されている。また、左から５番目の棒状永久磁石６ｅ，６ｆから磁気検出素子４に徐々に離間するように配置されている。
このように、本実施形態の棒状永久磁石１０ａ〜１０ｆは、ロータ１の回転方向に沿って、磁気検出素子４との距離が段階的に変化しながらロータヨーク５に配列されている。
本実施形態も、図１から図４で示した実施形態と同様に、コンパクトで製造コストの低減を図ることができる永久磁石同期モータを提供することができる。
And the rod-shaped
As described above, the rod-shaped
This embodiment can also provide a permanent magnet synchronous motor that is compact and can reduce the manufacturing cost, similarly to the embodiment shown in FIGS. 1 to 4.
また、磁気検出素子４が、棒状永久磁石１０ａ〜１０ｆからロータ１が１回転する毎に１周期の割合で変化する磁束密度の情報が得られるようにするために、本実施形態は、ロータ１の回転方向に沿って磁気検出素子４と棒状永久磁石１０ａ〜１０ｆとの間の距離が段階的に変化するように配列しただけなので、簡便な方法でロータ１の絶対位置を検出することができる。
In addition, in order for the
また、ロータ１の回転方向に沿って隣接する棒状永久磁石１０ａ〜１０ｆを、長手方向の長さが同一の部材とし、且つ、軸方向の位置を異なる位置として配列することで、棒状永久磁石１０ａ〜１０ｆの一端と磁気検出素子４との間の距離を段階的に変化させた簡便な構造としてロータ１を容易に製作することができるので、さらに永久磁石同期モータの製造コストの低減化を図ることができる。
Further, the rod-shaped
ここで、本実施形態の永久磁石同期モータのロータ１、ステータ２、複数の棒状永久磁石１０ａ〜１０ｆ及び磁気検出素子４が、本発明に係る回転位置検出装置の複数の永久磁石（複数の棒状永久磁石１０ａ〜１０ｆ）、回転部（ロータ１）、固定部（ステータ２）及び磁気検出素子（磁気検出素子４）に対応しているので、本発明に係る回転位置検出装置は、回転部（ロータ１）の磁極位置の検出及び絶対位置の検出を同時に行なう装置を提供することができる。また、本発明に係る回転位置検出装置は、軸長が増大せずにコンパクトな装置であるとともに、製造コストの低減化を図ることができる。
Here, the rotor 1, the stator 2, the plurality of rod-shaped
なお、上述した実施形態の永久磁石同期モータは、ステータ２のスロット数が９で、ロータ１の磁極数が６のもので構成したが、本発明の要旨がこれに限定されるものではなく、他のスロット数を備えたステータ、他の磁極数を備えたロータを備えた永久磁石同期モータであってもよい。
また、上述した実施形態の永久磁石同期モータはアウタロータ形モータとして構成したが、本発明の要旨がこれに限定されるものではなく、インナロータ形モータであってもよい。
In addition, although the permanent magnet synchronous motor of the embodiment described above is configured with the stator 2 having 9 slots and the rotor 1 having 6 magnetic poles, the gist of the present invention is not limited thereto. A permanent magnet synchronous motor including a stator having another number of slots and a rotor having another number of magnetic poles may be used.
Moreover, although the permanent magnet synchronous motor of embodiment mentioned above was comprised as an outer rotor type | mold motor, the summary of this invention is not limited to this, An inner rotor type | mold motor may be sufficient.
さらに、上述した実施形態では、磁気検出素子４が、ステータ２に固定した検出素子支持部材３の自由端に固定されている構造を示したが、本発明の要旨がこれに限定されるものではなく、例えば、モータ内部保護のために設けたカバー（不図示）に磁気検出素子４が固定され、ロータ１の棒状永久磁石６ａ〜６ｆ（或いは棒状永久磁石１０ａ〜１０ｆ）の一端に対向するようにしてもよい。
さらにまた、上述した実施形態では、ステータ２のステータ本体２ａを中実円筒形状としたが、所定の磁路厚さを設けた上で中心部を中空形状としたステータ本体２ａであってもよい。
Further, in the above-described embodiment, the structure in which the
Furthermore, in the embodiment described above, the
１…ロータ（回転部）、２…ステータ（固定部）、２ａ…ステータ本体、３…検出素子支持部材、４…磁気検出素子、５…ロータヨーク、６ａ〜６ｆ…棒状永久磁石（永久磁石）、７ａ〜７ｉ…突極、８…電機子コイル、９…遮蔽板、１０ａ〜１０ｆ…棒状永久磁石（永久磁石） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotor (rotating part), 2 ... Stator (fixed part), 2a ... Stator main body, 3 ... Detection element support member, 4 ... Magnetic detection element, 5 ... Rotor yoke, 6a-6f ... Rod-shaped permanent magnet (permanent magnet), 7a-7i ... salient poles, 8 ... armature coil, 9 ... shielding plate, 10a-10f ... rod-shaped permanent magnet (permanent magnet)
Claims (4)
前記磁気検出素子は、前記回転部が１回転する毎に、前記複数の永久磁石から１周期の割合で変化する磁束密度の情報を検出し、
前記回転部及び前記固定部の一方は筒状の部材であり、前記回転部及び前記固定部の他方は前記一方の筒状の部材の内部に同軸に配置した部材であり、
前記複数の永久磁石は、複数の棒状永久磁石であり、長手方向が前記回転部の軸方向に延在し、且つ、前記回転部の回転方向に沿って平行に配列されているとともに、
これら複数の棒状永久磁石は、前記回転部の回転方向に隣接するもの同士の長手方向の長さが異なる部材であり、長手方向の一端と、前記磁気検出素子との間の距離が、前記回転部の回転方向に沿って段階的に変化していることを特徴とする回転位置検出装置。 The fixed portion, a rotating portion in which a plurality of permanent magnets are arranged along the rotation direction so that the N pole and the S pole are alternated, and the fixing so as to face the plurality of permanent magnets in the axial direction of the rotating portion. In a rotational position detection device comprising a magnetic detection element that is fixed to the part side and capable of detecting the magnetic pole position of the rotating part,
The magnetic detection element detects information on magnetic flux density that changes at a rate of one cycle from the plurality of permanent magnets each time the rotating part makes one rotation ,
One of the rotating part and the fixed part is a cylindrical member, and the other of the rotating part and the fixed part is a member arranged coaxially inside the one cylindrical member,
The plurality of permanent magnets are a plurality of rod-shaped permanent magnets, the longitudinal direction extends in the axial direction of the rotating part, and is arranged in parallel along the rotating direction of the rotating part,
The plurality of rod-like permanent magnets are members having different lengths in the longitudinal direction between those adjacent to the rotation direction of the rotating portion, and the distance between one end in the longitudinal direction and the magnetic detection element is the rotation A rotational position detecting device that changes stepwise along the rotational direction of the part .
前記磁気検出素子は、前記回転部が１回転する毎に、前記複数の永久磁石から１周期の割合で変化する磁束密度の情報を検出し、The magnetic detection element detects information on magnetic flux density that changes at a rate of one cycle from the plurality of permanent magnets each time the rotating part makes one rotation,
前記回転部及び前記固定部の一方は筒状の部材であり、前記回転部及び前記固定部の他方は前記一方の筒状の部材の内部に同軸に配置した部材であり、One of the rotating part and the fixed part is a cylindrical member, and the other of the rotating part and the fixed part is a member arranged coaxially inside the one cylindrical member,
前記複数の永久磁石は、複数の棒状永久磁石であり、長手方向が前記回転部の軸方向に延在し、且つ、前記回転部の回転方向に沿って平行に配列されているとともに、The plurality of permanent magnets are a plurality of rod-shaped permanent magnets, the longitudinal direction extends in the axial direction of the rotating part, and is arranged in parallel along the rotating direction of the rotating part,
これら複数の棒状永久磁石は、全てが長手方向の長さが同一の部材であり、長手方向の一端と前記磁気検出素子との間の距離が前記回転部の回転方向に沿って段階的に変化するように、隣接する前記棒状永久磁石同士の軸方向の位置を異なる位置としていることを特徴とする回転位置検出装置。 These plurality of rod-like permanent magnets are all members having the same length in the longitudinal direction, and the distance between one end in the longitudinal direction and the magnetic detection element changes stepwise along the rotation direction of the rotating portion. As described above, the rotational position detecting device is characterized in that the positions in the axial direction of the adjacent bar-shaped permanent magnets are different from each other.
前記回転部を、前記複数の永久磁石を回転方向に沿って配列したロータとし、前記固定部を、前記複数の永久磁石と対向する位置に電機子コイルを設けたステータとし、前記複数の永久磁石を、前記電機子コイルへの制御電流の供給により回転磁界が発生するモータ回転トルク発生用の永久磁石として併用することを特徴とする永久磁石同期モータ。The rotating part is a rotor in which the plurality of permanent magnets are arranged in a rotation direction, and the fixed part is a stator having an armature coil provided at a position facing the plurality of permanent magnets, and the plurality of permanent magnets Is used in combination as a permanent magnet for generating a motor rotating torque in which a rotating magnetic field is generated by supplying a control current to the armature coil.
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