JP7495873B2

JP7495873B2 - Rotating Electric Machine

Info

Publication number: JP7495873B2
Application number: JP2020207789A
Authority: JP
Inventors: 智彦安中; 真力石; 雄作荒居
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2024-06-05
Anticipated expiration: 2040-12-15
Also published as: JP2022094731A

Description

本発明は、回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electric machine.

回転電機の一種として、例えばブラシレスモータ等が挙げられる。
ブラシレスモータは、ロータの回転位置を検出する検出手段を備える。ブラシレスモータは、検出手段によって検出された回転位置信号に基づいてステータ側のコイルを順次励起してロータを回転駆動する。コイルの励起のタイミングがずれると、トルクの変動が大きく不安定な挙動となるため、検出手段によるロータの回転位置を精度よく検出する必要がある。
検出手段としては、例えばロータの回転軸（ロータ軸）の端部にセンサマグネットを設け、センサマグネットに対向する位置にセンサマグネットの回転位置を検出するセンサ（位置検出センサ）を設けた構成が開示されている。 An example of a type of rotating electric machine is a brushless motor.
A brushless motor includes a detection means for detecting the rotational position of the rotor. The brushless motor rotates the rotor by sequentially exciting the coils on the stator side based on the rotational position signal detected by the detection means. If the timing of the coil excitation is shifted, torque fluctuates significantly, resulting in unstable behavior, so it is necessary to detect the rotational position of the rotor with high accuracy using the detection means.
As a detection means, for example, a configuration is disclosed in which a sensor magnet is provided at the end of the rotor's rotating shaft (rotor shaft), and a sensor (position detection sensor) that detects the rotational position of the sensor magnet is provided in a position opposite the sensor magnet.

特開平１１－２９９２０６号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-299206

しかしながら、従来技術では、ロータとセンサマグネットとは別体であるため、センサマグネットの組付け精度や着磁精度が低い場合、センサの位置検出の精度が低下する。また、センサがセンサマグネットに対して回転軸の軸方向に対向して配置されるため、モータが軸方向に大型化する傾向にある。
また、界磁マグネットをセンサマグネットとして位置検出に利用する手段も存在する。しかしながら、界磁マグネットがロータコアに埋め込まれ、軸方向から見てＶ字状に配置される場合、センサが検出する磁束の波形が複雑になり、界磁マグネットを位置検出に利用することは困難であった。 However, in the conventional technology, the rotor and the sensor magnet are separate, so if the assembly accuracy or magnetization accuracy of the sensor magnet is low, the accuracy of the sensor's position detection decreases. Also, since the sensor is disposed facing the sensor magnet in the axial direction of the rotating shaft, the motor tends to be large in the axial direction.
There is also a method of using the field magnet as a sensor magnet for position detection. However, when the field magnet is embedded in the rotor core and arranged in a V-shape when viewed from the axial direction, the waveform of the magnetic flux detected by the sensor becomes complex, making it difficult to use the field magnet for position detection.

そこで、本発明は、界磁マグネットがロータコアに埋め込まれ、軸方向から見てＶ字状に配置される場合において、センサの位置検出の精度を向上させるとともに、小型化できる回転電機を提供する。 The present invention provides a rotating electric machine that can be made smaller while improving the accuracy of sensor position detection when the field magnet is embedded in the rotor core and arranged in a V-shape when viewed from the axial direction.

上記の課題を解決するために、本発明に係る回転電機は、回転軸と、前記回転軸に固定される筒状のロータコアと、前記ロータコア内において前記回転軸の周方向に並んで複数配置されるとともに、前記周方向で隣り合う一対の組で１つの磁極を形成する界磁マグネットと、前記界磁マグネットによる磁界の磁束密度を検出するセンサと、を備え、各前記界磁マグネットは、前記回転軸の軸方向から見て長方形状に形成されており、一対の前記界磁マグネットは、前記軸方向から見て前記回転軸の径方向内側に凸のＶ字状に配置され、前記センサは、前記ロータコアのうち、前記軸方向から見て前記一対の界磁マグネットにおける前記径方向内側の側面に接する２つの直線同士の交点を通る前記回転軸の中心軸を中心とした円の前記径方向内側の前記磁界が存在する領域と前記軸方向で対向する位置に配置されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the rotating electric machine of the present invention comprises a rotating shaft, a cylindrical rotor core fixed to the rotating shaft, a plurality of field magnets arranged in a line circumferentially around the rotating shaft within the rotor core, with a pair of adjacent field magnets forming one magnetic pole in the circumferential direction, and a sensor for detecting the magnetic flux density of the magnetic field produced by the field magnets, wherein each of the field magnets is formed in a rectangular shape when viewed from the axial direction of the rotating shaft, and the pair of field magnets are arranged in a convex V-shape on the radially inner side of the rotating shaft when viewed from the axial direction, and the sensor is arranged in a position opposite in the axial direction to a region in the rotor core where the magnetic field exists on the radially inner side of a circle centered on the central axis of the rotating shaft and passing through the intersection of two straight lines tangent to the radially inner side surfaces of the pair of field magnets when viewed from the axial direction.

本発明によれば、界磁マグネットがロータコアに埋め込まれ、軸方向から見てＶ字状に配置される場合において、センサの位置検出の精度を向上させるとともに、小型化できる。 According to the present invention, when the field magnet is embedded in the rotor core and arranged in a V-shape when viewed from the axial direction, the sensor's position detection accuracy can be improved and the size can be reduced.

本発明の実施形態に係るモータの斜視図。1 is a perspective view of a motor according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係るモータの内部構造を軸方向から見た平面図。FIG. 2 is a plan view of the internal structure of the motor according to the embodiment of the present invention as viewed from the axial direction. 本発明の実施形態に係るロータとセンサ基板との位置関係を示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing the positional relationship between a rotor and a sensor board according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るロータを軸方向から見た拡大平面図。FIG. 2 is an enlarged plan view of a rotor according to an embodiment of the present invention as viewed from the axial direction. 本発明の実施形態に係る各計測点における磁束密度の変化を示すグラフ。5 is a graph showing a change in magnetic flux density at each measurement point according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る円の径方向内側の各計測点における磁束密度の変化を示すグラフ。11 is a graph showing a change in magnetic flux density at each measurement point on the radially inner side of a circle according to an embodiment of the present invention. 本発明の変形例に係るロータを軸方向から見た平面図。FIG. 11 is a plan view of a rotor according to a modified example of the present invention, as viewed from the axial direction.

（モータ）
次に、本発明の実施形態に係るモータ１（請求項の回転電機の例示）について、図１から図６を参照して説明をする。
図１は、モータ１の斜視図である。
図２は、モータ１の内部構造を軸方向から見た平面図である。
図３は、ロータ２０とセンサ基板５との位置関係を示す模式図である。
図１から図３に示すように、モータ１は、磁石埋込型のＩＰＭ（ＩｎｔｅｔｅｒｉｏｒＰａｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ）モータである。モータ１は、モータハウジング２と、モータハウジング２内に収容されたステータ１０と、ステータ１０内に回転自在に収容されたロータ２０と、モータハウジング２内に収容されたセンサ基板５と、を備えている。
以下の説明では、ロータ２０の回転軸２１の軸方向を単に「軸方向」と称し、回転軸２１の周方向を単に「周方向」と称し、回転軸２１の径方向を単に「径方向」と称して説明する場合がある。 (motor)
Next, a motor 1 (an example of a rotating electric machine in the claims) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG.
FIG. 1 is a perspective view of a motor 1.
FIG. 2 is a plan view of the internal structure of the motor 1 as viewed from the axial direction.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the positional relationship between the rotor 20 and the sensor board 5. As shown in FIG.
1 to 3, the motor 1 is an IPM (Internal Permanent Magnet) motor with embedded magnets. The motor 1 includes a motor housing 2, a stator 10 housed in the motor housing 2, a rotor 20 housed rotatably in the stator 10, and a sensor board 5 housed in the motor housing 2.
In the following description, the axial direction of the rotating shaft 21 of the rotor 20 may be referred to simply as the "axial direction," the circumferential direction of the rotating shaft 21 may be referred to simply as the "circumferential direction," and the radial direction of the rotating shaft 21 may be referred to simply as the "radial direction."

図１に示すように、モータハウジング２は、軸方向に分割自在に構成されたハウジング本体２ａと、蓋部２ｂと、を有している。ハウジング本体２ａは、有底円筒状に形成されている。蓋部２ｂは、ハウジング本体２ａの開口を閉塞する円板状の部材である。ハウジング本体２ａの外周面には、動力線接続部３が設けられている。動力線接続部３には、不図示の外部電源等が接続される。蓋部２ｂには、モータハウジング２の内部から引き出されたケーブル４が設けられている。モータハウジング２とは反対側のケーブル４の先端には、コネクタ４ａが設けられている。コネクタ４ａには、不図示のコントローラ等が接続される。 As shown in FIG. 1, the motor housing 2 has a housing body 2a that can be separated in the axial direction, and a lid portion 2b. The housing body 2a is formed in a cylindrical shape with a bottom. The lid portion 2b is a disk-shaped member that closes the opening of the housing body 2a. A power line connection portion 3 is provided on the outer circumferential surface of the housing body 2a. An external power source (not shown) is connected to the power line connection portion 3. A cable 4 that is drawn out from inside the motor housing 2 is provided on the lid portion 2b. A connector 4a is provided at the end of the cable 4 on the side opposite the motor housing 2. A controller (not shown) is connected to the connector 4a.

（ステータ）
図２に示すように、ステータ１０は、円筒状に形成されている。ステータ１０の軸方向は、モータハウジング２の軸方向と一致している。ステータ１０は、モータハウジング２に固定されている。ステータ１０は、環状に並べられた分割ステータコア１１の集合体である。環状に並べられた分割ステータコア１１は、一体化されている。分割ステータコア１１は、周方向に延びるコア本体１１ａと、コア本体１１ａにおける周方向中央から径方向内側に向かって突出するティース部１１ｂと、が一体成形されたものである。ティース部１１ｂの周囲を被覆するようにインシュレータ１２が装着されている。各ティース部１１ｂには、インシュレータ１２の上から銅線が巻回されることによりコイル１３が形成されている。すなわち、ステータ１０には、環状に並ぶ複数のコイル１３が設けられている。各コイル１３は、不図示のバスバーを介して互いに電気的に接続されるとともに、外部電源と電気的に接続されている。 (Stator)
As shown in FIG. 2, the stator 10 is formed in a cylindrical shape. The axial direction of the stator 10 coincides with the axial direction of the motor housing 2. The stator 10 is fixed to the motor housing 2. The stator 10 is an assembly of split stator cores 11 arranged in an annular shape. The split stator cores 11 arranged in an annular shape are integrated. The split stator cores 11 are formed by integrally molding a core body 11a extending in the circumferential direction and teeth portions 11b protruding radially inward from the circumferential center of the core body 11a. An insulator 12 is attached so as to cover the periphery of the teeth portions 11b. A coil 13 is formed on each tooth portion 11b by winding a copper wire from above the insulator 12. That is, the stator 10 is provided with a plurality of coils 13 arranged in an annular shape. The coils 13 are electrically connected to each other via a bus bar (not shown) and are also electrically connected to an external power source.

（ロータ）
図１及び図２に示すように、ロータ２０は、ステータ１０の径方向内側に配置されている。ロータ２０は、回転軸２１と、回転軸２１に固定されるロータコア２２と、を有している。 (Rotor)
1 and 2 , the rotor 20 is disposed radially inside the stator 10. The rotor 20 has a rotating shaft 21 and a rotor core 22 fixed to the rotating shaft 21.

回転軸２１の軸方向は、モータハウジング２の軸方向及びステータ１０の軸方向と一致している。回転軸２１の両端部は、不図示の軸受を介してモータハウジング２に回転自在に取り付けられている。回転軸２１の一端は、ケーブル４が引き出されたモータハウジング２のハウジング本体２ａの底部から不図示の軸受を介して軸方向外側へ突出している。 The axial direction of the rotating shaft 21 coincides with the axial direction of the motor housing 2 and the axial direction of the stator 10. Both ends of the rotating shaft 21 are rotatably attached to the motor housing 2 via bearings (not shown). One end of the rotating shaft 21 protrudes axially outward from the bottom of the housing body 2a of the motor housing 2, from which the cable 4 is pulled out, via a bearing (not shown).

図２に示すように、ロータコア２２は、複数の金属板を軸方向に積層することにより形成されている。なお、ロータコア２２は、複数の金属板を軸方向に積層して形成する場合に限られるものではなく、例えば、軟磁性粉を加圧成形することにより形成されてもよい。ロータコア２２の径方向中央部には、軸方向に貫通する第１貫通孔２３が形成されている。第１貫通孔２３には、回転軸２１が圧入されている。なお、第１貫通孔２３に回転軸２１を挿入し、接着剤等を用いて回転軸２１にロータコア２２を固定されてもよい。ロータコア２２内における第１貫通孔２３の径方向外側には、スリット２４が複数（本実施形態では、１６個）形成されている。 As shown in FIG. 2, the rotor core 22 is formed by stacking multiple metal plates in the axial direction. The rotor core 22 is not limited to being formed by stacking multiple metal plates in the axial direction, and may be formed, for example, by pressure molding soft magnetic powder. A first through hole 23 is formed in the radial center of the rotor core 22, penetrating the rotor core 22 in the axial direction. The rotating shaft 21 is press-fitted into the first through hole 23. The rotating shaft 21 may be inserted into the first through hole 23, and the rotor core 22 may be fixed to the rotating shaft 21 using an adhesive or the like. A plurality of slits 24 (16 in this embodiment) are formed on the radial outside of the first through hole 23 in the rotor core 22.

複数のスリット２４は、周方向に並んで形成されている。各スリット２４は、ロータコア２２を軸方向に貫通している。各スリット２４は、軸方向から見て長方形状に形成されている。複数のスリット２４のうち周方向で隣り合う一対のスリット２４は、軸方向から見て径方向内側に凸のＶ字状に形成されている。スリット２４は１６個設けられているため、一対のスリット２４は８組設けられていることになる。一対のスリット２４は、周方向に等間隔で配置されている。各スリット２４には、界磁マグネット２５が収納されている。 The multiple slits 24 are arranged in the circumferential direction. Each slit 24 penetrates the rotor core 22 in the axial direction. Each slit 24 is formed in a rectangular shape when viewed from the axial direction. Of the multiple slits 24, a pair of adjacent slits 24 in the circumferential direction is formed in a V-shape that protrudes radially inward when viewed from the axial direction. There are 16 slits 24, so there are eight pairs of slits 24. The pairs of slits 24 are arranged at equal intervals in the circumferential direction. A field magnet 25 is housed in each slit 24.

界磁マグネット２５は、スリット２４の個数に対応するように複数（本実施形態では、１６個）設けられている。複数の界磁マグネット２５は、ロータコア２２内において周方向に並んで配置されている。各界磁マグネット２５は、軸方向から見て長方形状に形成されている。界磁マグネット２５として、フェライト系マグネットと希土類系マグネット等、さまざまなマグネットを使用できる。界磁マグネット２５は、着磁前にロータコア２２に組付けられてもよいし、着磁後にロータコア２２に組付けられてもよい。以下、界磁マグネット２５を軸方向から見た場合の長手方向、短手方向を界磁マグネット２５の長手方向、短手方向という。また、界磁マグネット２５の端面のうち、長手方向に沿う端面（短手方向の両端面）を側面２５ａと称する。
複数の界磁マグネット２５のうち周方向で隣り合う一対の組で１つの磁極を形成している。界磁マグネット２５は１６個設けられているため、ロータコア２２には磁極が８極形成されている。一対の界磁マグネット２５は、軸方向から見て径方向内側に凸のＶ字状に配置されている。ロータコア２２内の１つの磁極において、界磁マグネット２５は、長手方向が短手方向よりも周方向に沿うように配置されている。 A plurality of field magnets 25 (16 in this embodiment) are provided to correspond to the number of slits 24. The plurality of field magnets 25 are arranged in a line in the circumferential direction inside the rotor core 22. Each field magnet 25 is formed in a rectangular shape when viewed from the axial direction. Various magnets such as ferrite magnets and rare earth magnets can be used as the field magnets 25. The field magnets 25 may be assembled to the rotor core 22 before magnetization, or may be assembled to the rotor core 22 after magnetization. Hereinafter, the longitudinal direction and the transverse direction of the field magnet 25 when viewed from the axial direction are referred to as the longitudinal direction and the transverse direction of the field magnet 25. Among the end faces of the field magnet 25, the end faces along the longitudinal direction (both ends in the transverse direction) are referred to as side faces 25a.
A pair of adjacent field magnets 25 in the circumferential direction among the plurality of field magnets 25 forms one magnetic pole. Since 16 field magnets 25 are provided, eight magnetic poles are formed in the rotor core 22. The pair of field magnets 25 are arranged in a V-shape that protrudes radially inward when viewed from the axial direction. In one magnetic pole in the rotor core 22, the field magnets 25 are arranged so that the longitudinal direction is aligned with the circumferential direction rather than the lateral direction.

図４は、ロータ２０を軸方向から見た拡大平面図である。
図２及び図４に示すように、各界磁マグネット２５は、対向する一対の側面２５ａ同士で異極となるように形成されている。一対の界磁マグネット２５は、径方向で同じ側にある側面２５ａ同士で同極となるように配置または着磁されている。周方向で隣り合う一対の界磁マグネット２５間において、磁極が互いに反転している。
ロータコア２２内における界磁マグネット２５の長手方向両端に隣り合う位置には、フラックスバリア２６が形成されている。 FIG. 4 is an enlarged plan view of the rotor 20 as viewed from the axial direction.
2 and 4, each field magnet 25 is formed so that a pair of opposing side surfaces 25a have different polarities. A pair of field magnets 25 are arranged or magnetized so that the side surfaces 25a on the same radial side have the same polarity. The magnetic poles of a pair of field magnets 25 adjacent to each other in the circumferential direction are reversed.
Flux barriers 26 are formed in the rotor core 22 at positions adjacent to both ends of the field magnet 25 in the longitudinal direction.

フラックスバリア２６は、ロータコア２２を軸方向に貫通する空隙である。フラックスバリア２６は、界磁マグネット２５による磁界Ｈの磁束が界磁マグネット２５の長手方向両端から漏出することを防止する。このため、界磁マグネット２５によって生じる磁界Ｈは、フラックスバリア２６を回避するように、径方向外側及び径方向内側のいずれか一方から回り込むとともに、周方向で隣り合う一対の界磁マグネット２５間を架け渡すように生じる。
フラックスバリア２６は、界磁マグネット２５における径方向外側の端部に隣り合うように設けられた外側フラックスバリア２６ａと、界磁マグネット２５における径方向内側の端部に隣り合うように設けられた内側フラックスバリア２６ｂと、を有している。 The flux barrier 26 is a gap that axially penetrates the rotor core 22. The flux barrier 26 prevents the magnetic flux of the magnetic field H generated by the field magnet 25 from leaking out from both longitudinal ends of the field magnet 25. For this reason, the magnetic field H generated by the field magnet 25 flows around from either the radially outer side or the radially inner side so as to avoid the flux barrier 26, and is generated so as to bridge between a pair of field magnets 25 adjacent to each other in the circumferential direction.
The flux barrier 26 has an outer flux barrier 26a arranged adjacent to the radially outer end of the field magnet 25, and an inner flux barrier 26b arranged adjacent to the radially inner end of the field magnet 25.

外側フラックスバリア２６ａは、界磁マグネット２５の径方向外側の端部よりも径方向外側に位置している。外側フラックスバリア２６ａは、スリット２４と連通している。
内側フラックスバリア２６ｂは、界磁マグネット２５の径方向の最内側端よりも径方向外側に配置されている。内側フラックスバリア２６ｂは、スリット２４と連通している。
ロータコア２２内における界磁マグネット２５と第１貫通孔２３との間には、第２貫通孔２７が複数（本実施形態では、８個）形成されている。 The outer flux barrier 26a is located radially outward from the radially outer end of the field magnet 25. The outer flux barrier 26a communicates with the slits 24.
The inner flux barrier 26b is disposed radially outward from the radially innermost end of the field magnet 25. The inner flux barrier 26b communicates with the slit 24.
A plurality of second through holes 27 (eight in this embodiment) are formed between the field magnet 25 and the first through holes 23 in the rotor core 22 .

複数の第２貫通孔２７は、周方向に等間隔に並んで形成されている。各第２貫通孔２７は、一対の界磁マグネット２５の周方向中間部と、径方向で隣り合う位置に設けられている。各第２貫通孔２７は、ロータコア２２を軸方向に貫通している。
図３に示すように、ロータコア２２と軸方向に対向する位置には、センサ基板５が設けられている。 The second through holes 27 are arranged at equal intervals in the circumferential direction. Each second through hole 27 is provided at a position radially adjacent to a circumferential middle portion of a pair of field magnets 25. Each second through hole 27 penetrates the rotor core 22 in the axial direction.
As shown in FIG. 3, a sensor board 5 is provided at a position axially opposed to the rotor core 22.

（センサ基板）
図３及び図４に示すようにセンサ基板５は、軸方向と直交する基板部５ａと、基板部５ａ上に設けられたセンサ５ｂと、を有している。基板部５ａは、不図示のブラケットを介してモータハウジング２に固定されている。 (sensor board)
3 and 4, the sensor board 5 has a board portion 5a that is perpendicular to the axial direction and a sensor 5b that is provided on the board portion 5a. The board portion 5a is fixed to the motor housing 2 via a bracket (not shown).

センサ５ｂは、ロータコア２２と基板部５ａとの間に設けられている。センサ５ｂは、界磁マグネット２５による磁界Ｈの磁束密度を検出することにより、ロータ２０の回転位置を検出する位置検出センサである。ここで、軸方向から見て、界磁マグネット２５における径方向内側の側面２５ａに接する直線を直線Ｌとする。さらに、ロータコア２２のうち、軸方向から見て一対の界磁マグネット２５における２つの直線Ｌ同士の交点Ｐを通り、かつ回転軸２１の中心軸Ｏを中心とした円Ｃの径方向内側の磁界Ｈが存在する領域を領域２２ａとする。センサ５ｂは、領域２２ａと軸方向で対抗する位置に配置されている。より具体的には、センサ５ｂは、円Ｃと軸方向で対向する位置に配置されている。 The sensor 5b is provided between the rotor core 22 and the substrate 5a. The sensor 5b is a position detection sensor that detects the rotational position of the rotor 20 by detecting the magnetic flux density of the magnetic field H generated by the field magnet 25. Here, a straight line tangent to the radially inner side surface 25a of the field magnet 25 as viewed from the axial direction is defined as a straight line L. Furthermore, a region of the rotor core 22 that passes through the intersection P of the two straight lines L of a pair of field magnets 25 as viewed from the axial direction and where the magnetic field H exists radially inside the circle C centered on the central axis O of the rotation shaft 21 is defined as a region 22a. The sensor 5b is disposed in a position facing the region 22a in the axial direction. More specifically, the sensor 5b is disposed in a position facing the circle C in the axial direction.

（磁束密度の変化）
センサ５ｂの位置は、ロータ２０に対して固定されている。このため、センサ５ｂによって検出される磁束密度は、ロータ２０の回転に応じて変化する。
以下、参考例として、図４に示すロータコア２２内の計測点Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８ごとに磁束密度の変化を計測した結果を示す。計測点Ａ１－Ａ８は、ロータコア２２内において、この順に径方向の外側から内側に向けて並んでいる。計測点Ａ６－Ａ８は、円Ｃ内部の領域２２ａ内に位置している。特に計測点Ａ６は、円Ｃに径方向内側から接している。 (Change in magnetic flux density)
The position of the sensor 5b is fixed with respect to the rotor 20. Therefore, the magnetic flux density detected by the sensor 5b changes in accordance with the rotation of the rotor 20.
As a reference example, the results of measuring the change in magnetic flux density at each of measurement points A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7, and A8 in rotor core 22 shown in Fig. 4 are shown below. Measurement points A1-A8 are lined up in rotor core 22 in this order from the outside to the inside in the radial direction. Measurement points A6-A8 are located within region 22a inside circle C. In particular, measurement point A6 is in contact with circle C from the inside in the radial direction.

図５は、縦軸を磁束密度［Ｔ］とし、横軸をロータ２０の回転の機械角［ｄｅｇ］としたときの各計測点Ａ１－Ａ８における磁束密度の変化を示すグラフである。
図６は、縦軸を磁束密度［Ｔ］とし、横軸をロータ２０の回転の機械角［ｄｅｇ］としたときの円Ｃの径方向内側の各計測点Ａ６－Ａ８における磁束密度の変化を示すグラフである。図６では、計測点Ａ６，Ａ７，Ａ８の計測結果を、それぞれ実線、一点鎖線、破線を用いて示している。各計測点Ａ１－Ａ８は、ロータ２０に対して固定される仮想点であり、ロータ２０の回転とともに回転移動することはない。
本実施形態では、ロータコア２２内に磁極は８つ設けられているため、ロータ２０が機械角で４５度回転することにより、各計測点Ａ１－Ａ８に対向する磁極は反転する。 FIG. 5 is a graph showing the change in magnetic flux density at each of measurement points A1-A8, with the vertical axis representing magnetic flux density [T] and the horizontal axis representing the mechanical angle of rotation of rotor 20 [deg].
6 is a graph showing the change in magnetic flux density at each of measurement points A6-A8 on the radial inside of circle C, with the vertical axis representing magnetic flux density [T] and the horizontal axis representing the mechanical angle [deg] of rotation of rotor 20. In FIG. 6, the measurement results of measurement points A6, A7, and A8 are shown using a solid line, a dashed line, and a broken line, respectively. Each of measurement points A1-A8 is a virtual point fixed with respect to rotor 20, and does not rotate with the rotation of rotor 20.
In this embodiment, eight magnetic poles are provided within the rotor core 22, so that when the rotor 20 rotates by 45 mechanical degrees, the magnetic poles facing each of the measurement points A1-A8 are reversed.

図４から図６に示すように、計測点Ａ６－Ａ８では、磁束密度がロータ２０の回転の機械角の変化に対して正弦波状に変化していることが確認できる。このため、計測点Ａ６－Ａ８で計測される磁束密度の波形において、磁極が反転する機械角４５度の範囲には、ピークが１つ存在する。すなわち、電気角で１８０度の範囲には、ピークが１つ存在する。よって、センサ５ｂが計測点Ａ６－Ａ８における磁束密度の変化をロータ２０の回転位置を把握するための回転位置信号として利用した場合、センサ５ｂは、ロータ２０の回転位置を高精度に検出できる。 As shown in Figures 4 to 6, at measurement points A6-A8, it can be seen that the magnetic flux density changes sinusoidally with respect to the change in the mechanical angle of rotation of the rotor 20. Therefore, in the magnetic flux density waveform measured at measurement points A6-A8, there is one peak in the range of 45 degrees of mechanical angle where the magnetic poles reverse. In other words, there is one peak in the range of 180 degrees of electrical angle. Therefore, when sensor 5b uses the change in magnetic flux density at measurement points A6-A8 as a rotational position signal to grasp the rotational position of the rotor 20, sensor 5b can detect the rotational position of the rotor 20 with high accuracy.

一方、計測点Ａ１－Ａ５では、磁束密度がロータ２０の回転の機械角の変化に対して正弦波とは異なる複雑な形状に変化していることが確認できる。このため、計測点Ａ１－Ａ５で計測される磁束密度の波形において、磁極が反転する機械角４５度の範囲には、ピークが複数存在する。すなわち、電気角で１８０度の範囲には、ピークが複数存在する。すなわち、ピークの数と磁極の極数とが一致しない。よって、センサ５ｂが計測点Ａ１－Ａ５における磁束密度の変化をロータ２０の回転位置を把握するための回転位置信号として利用した場合、センサ５ｂが有するロータ２０の回転位置の検出精度は、センサ５ｂが計測点Ａ６－Ａ８における磁束密度の変化を回転位置信号として利用した場合と比較して低下する。 On the other hand, at measurement points A1-A5, it can be seen that the magnetic flux density changes into a complex shape different from a sine wave in response to changes in the mechanical angle of the rotor 20 rotation. For this reason, in the magnetic flux density waveform measured at measurement points A1-A5, there are multiple peaks in the range of 45 degrees of mechanical angle where the magnetic poles reverse. In other words, there are multiple peaks in the range of 180 degrees of electrical angle. In other words, the number of peaks does not match the number of magnetic poles. Therefore, when sensor 5b uses the change in magnetic flux density at measurement points A1-A5 as a rotational position signal for grasping the rotational position of rotor 20, the detection accuracy of sensor 5b for the rotational position of rotor 20 is reduced compared to when sensor 5b uses the change in magnetic flux density at measurement points A6-A8 as a rotational position signal.

また、計測点Ａ６－Ａ８の中では、計測点Ａ６，Ａ７，Ａ８の順に磁束密度が大きくなっている。このため、円Ｃ内部の領域２２ａにおいて円Ｃに近い程磁束密度を検出し易い傾向にあると考えられる。
以上を踏まえて、センサ５ｂは、円Ｃ内部の領域２２ａの中でも円Ｃに接近した位置で磁束密度を検出している。 Among the measurement points A6-A8, the magnetic flux density increases in the order of the measurement points A6, A7, and A8. For this reason, it is considered that in the region 22a inside the circle C, the magnetic flux density tends to be easier to detect the closer to the circle C.
In consideration of the above, the sensor 5b detects the magnetic flux density in the region 22a inside the circle C, at a position close to the circle C.

（センサの作用）
次に、センサ５ｂの作用について説明する。
センサ５ｂは、円Ｃ内部の領域２２ａにおける磁束密度の変化を検出する。センサ５ｂは、検出した磁束密度の変化をロータ２０の回転位置信号として利用する。センサ５ｂは、回転位置信号に基づいてステータ１０側のコイル１３を順次励起してロータ２０を回転駆動する。 (Sensor action)
Next, the function of the sensor 5b will be described.
The sensor 5b detects a change in the magnetic flux density in the region 22a inside the circle C. The sensor 5b uses the detected change in the magnetic flux density as a rotational position signal of the rotor 20. The sensor 5b sequentially excites the coils 13 on the stator 10 side based on the rotational position signal to rotate the rotor 20.

（作用効果）
本実施形態のモータ１において、センサ５ｂは、ロータコア２２内における円Ｃの径方向内側の領域２２ａと軸方向で対向する位置に配置されている。
この構成によれば、センサ５ｂは、領域２２ａ内における磁束密度の変化を検出できる。領域２２ａ内の磁束密度は、ロータ２０の回転の機械角の変化に対して正弦波状に変化する。このため、センサ５ｂは、領域２２ａ内の磁束密度の変化を検出し、ロータ２０の回転位置信号として利用することにより、ロータ２０の回転位置を精度良く検出できる。 (Action and Effect)
In the motor 1 of this embodiment, the sensor 5b is disposed at a position axially opposite to an area 22a radially inside the circle C within the rotor core 22.
According to this configuration, the sensor 5b can detect a change in the magnetic flux density in the region 22a. The magnetic flux density in the region 22a changes sinusoidally with respect to a change in the mechanical angle of rotation of the rotor 20. Therefore, the sensor 5b can detect the change in the magnetic flux density in the region 22a and use it as a rotational position signal of the rotor 20, thereby accurately detecting the rotational position of the rotor 20.

センサ５ｂは、界磁マグネット２５による磁界Ｈの磁束密度の変化を検出し、ロータ２０の回転位置信号として利用している。このため、ロータ２０の回転位置を検出するために別途センサマグネットを設ける必要がないため、例えばセンサマグネットの組付け精度が低い場合に、センサ５ｂの位置検出の精度が低下することもない。よって、モータ１は、センサ５ｂの位置検出の精度を向上できる。
センサ５ｂは、ロータコア２２対して軸方向に対向して配置されている。このため、モータ１は、センサ５ｂを回転軸２１と軸方向に対向させることなく配置できる。したがって、モータ１を軸方向に小型できる。 The sensor 5b detects changes in the magnetic flux density of the magnetic field H produced by the field magnet 25, and uses this as a rotational position signal for the rotor 20. Therefore, there is no need to provide a separate sensor magnet to detect the rotational position of the rotor 20, and therefore the accuracy of position detection by the sensor 5b does not decrease, for example, when the sensor magnet is assembled with low accuracy. Therefore, the motor 1 can improve the accuracy of position detection by the sensor 5b.
The sensor 5b is disposed so as to face the rotor core 22 in the axial direction. Therefore, in the motor 1, the sensor 5b can be disposed without facing the rotating shaft 21 in the axial direction. Therefore, the motor 1 can be made compact in the axial direction.

本実施形態のモータ１では、センサ５ｂは、円Ｃと軸方向で対向する位置に配置されている。
この構成によれば、センサ５ｂは、円Ｃにおける磁束密度の変化を検出できる。円Ｃ内部における領域２２ａ内の磁束密度は、円Ｃに接近するほど大きくなる傾向にあるため、センサ５ｂは、磁束密度の変化をより精度良く検出できる。これにより、モータ１は、センサ５ｂの位置検出の精度をより一層向上できる。 In the motor 1 of this embodiment, the sensor 5b is disposed at a position facing the circle C in the axial direction.
With this configuration, the sensor 5b can detect changes in the magnetic flux density in the circle C. Since the magnetic flux density in the region 22a inside the circle C tends to increase the closer to the circle C, the sensor 5b can detect changes in the magnetic flux density with higher accuracy. This allows the motor 1 to further improve the accuracy of position detection by the sensor 5b.

本実施形態のモータ１では、内側フラックスバリア２６ｂは、界磁マグネット２５の径方向の最内側端よりも前記径方向外側に配置されている。
この構成によれば、モータ１は、センサ５ｂを円Ｃにより近付けて配置できる。これにより、センサ５ｂは、磁束密度の変化をより精度良く検出できる。したがって、モータ１は、センサ５ｂの位置検出の精度をより一層向上できる。 In the motor 1 of this embodiment, the inner flux barrier 26 b is disposed radially outward of the radially innermost end of the field magnet 25 .
According to this configuration, in the motor 1, the sensor 5b can be disposed closer to the circle C. This enables the sensor 5b to detect changes in the magnetic flux density with higher accuracy. Therefore, in the motor 1, the accuracy of the position detection of the sensor 5b can be further improved.

本実施形態のモータ１では、ロータコア２２を軸方向に貫通する第２貫通孔２７が設けられている。
この構成によれば、モータ１は、ロータコア２２を軸方向に肉抜きできる。これにより、モータ１は、ロータコア２２を軽量化できる。したがって、モータ１を軽量化できる。また、モータ１は、ロータコア２２の原材料の使用量を抑えることができる。したがって、モータ１の製造費を削減できる。 In the motor 1 of this embodiment, a second through hole 27 is provided which passes through the rotor core 22 in the axial direction.
According to this configuration, the rotor core 22 of the motor 1 can be hollowed out in the axial direction. This allows the rotor core 22 of the motor 1 to be lighter in weight. Therefore, the motor 1 can be made lighter in weight. Furthermore, the motor 1 can reduce the amount of raw material used for the rotor core 22. Therefore, the manufacturing cost of the motor 1 can be reduced.

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments. Addition, omission, substitution, and other modifications of the configuration are possible without departing from the spirit of the present invention. The present invention is not limited by the above description, but is limited only by the scope of the appended claims.

上述の実施形態では、界磁マグネット２５の個数が１６個、磁極の極数が８極である場合について説明したが、これに限られない。一対の界磁マグネット２５が軸方向から見てＶ字状に配置されていればよく、界磁マグネット２５の個数及び磁極の極数は適宜変更可能である。 In the above embodiment, the number of field magnets 25 is 16, and the number of magnetic poles is 8, but this is not limited to the above. As long as a pair of field magnets 25 are arranged in a V-shape when viewed from the axial direction, the number of field magnets 25 and the number of magnetic poles can be changed as appropriate.

図７は、ロータ２０Ａを軸方向から見た平面図である。
図７に示すように、ロータ２０Ａのロータコア２２には、界磁マグネット２５の径方向外側に複数（図示の例では、８個）の第２界磁マグネット２８が埋め込まれてもよい。この場合、各第２界磁マグネット２８と各一対の界磁マグネット２５とは、軸方向から見て三角形状に配置されている。第２界磁マグネット２８によるロータコア２２の径方向外側に延びる磁束は、一対の界磁マグネット２５によるロータコア２２の径方向外側に延びる磁束に重ね合わされる。これにより、ロータ２０Ａは、ロータコア２２に第２界磁マグネット２８が設けられていない場合と比較してロータコア２２の有効磁束密度を大きくできる。 FIG. 7 is a plan view of the rotor 20A as viewed from the axial direction.
7, a plurality of second field magnets 28 (eight in the illustrated example) may be embedded in the rotor core 22 of the rotor 20A radially outward of the field magnet 25. In this case, each second field magnet 28 and each pair of field magnets 25 are arranged in a triangular shape when viewed from the axial direction. The magnetic flux extending radially outward of the rotor core 22 by the second field magnet 28 is superimposed on the magnetic flux extending radially outward of the rotor core 22 by the pair of field magnets 25. This allows the rotor 20A to have a higher effective magnetic flux density in the rotor core 22 compared to a case in which the second field magnet 28 is not provided in the rotor core 22.

上述の実施形態では、フラックスバリア２６は、空隙である場合について説明したが、空隙を樹脂で埋めてもよい。 In the above embodiment, the flux barrier 26 is described as being a gap, but the gap may be filled with resin.

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各変形例を適宜組み合わせても構わない。 In addition, the components in the above-described embodiment may be replaced with well-known components as appropriate without departing from the spirit of the present invention, and the above-described variations may be combined as appropriate.

１…モータ、２…モータハウジング、２ａ…ハウジング本体、２ｂ…蓋部、３…動力線接続部、４…ケーブル、４ａ…コネクタ、５…センサ基板、５ａ…基板部、５ｂ…センサ、１０…ステータ、１１…分割ステータコア、１２…インシュレータ、１３…コイル、２０，２０Ａ…ロータ、２１…回転軸、２２…ロータコア、２２ａ…領域、２３…第１貫通孔、２４…スリット、２５…界磁マグネット、２５ａ…側面、２６…フラックスバリア、２６ａ…外側フラックスバリア、２６ｂ…内側フラックスバリア、２７…第２貫通孔、２８…第２界磁マグネット、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８…計測点、Ｃ…円、Ｈ…磁界、Ｌ…直線、Ｏ…中心軸、Ｐ…交点 1...motor, 2...motor housing, 2a...housing body, 2b...lid, 3...power line connection, 4...cable, 4a...connector, 5...sensor board, 5a...board, 5b...sensor, 10...stator, 11...split stator core, 12...insulator, 13...coil, 20, 20A...rotor, 21...rotating shaft, 22...rotor core, 22a...area, 23...first through hole, 24...slit, 25...field magnet, 25a...side, 26...flux barrier, 26a...outer flux barrier, 26b...inner flux barrier, 27...second through hole, 28...second field magnet, A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8...measurement point, C...circle, H...magnetic field, L...straight line, O...center axis, P...intersection

Claims

回転軸と、
前記回転軸に固定される筒状のロータコアと、
前記ロータコア内において前記回転軸の周方向に並んで複数配置されるとともに、前記周方向で隣り合う一対の組で１つの磁極を形成する界磁マグネットと、
前記界磁マグネットによる磁界の磁束密度を検出するセンサと、
を備え、
各前記界磁マグネットは、前記回転軸の軸方向から見て長方形状に形成されており、一対の前記界磁マグネットは、前記軸方向から見て前記回転軸の径方向内側に凸のＶ字状に配置され、
前記センサは、前記ロータコアのうち、前記軸方向から見て前記一対の界磁マグネットにおける前記径方向内側の側面に接する２つの直線同士の交点を通る前記回転軸の中心軸を中心とした円の前記径方向内側の前記磁界が存在する領域と前記軸方向で対向する位置に配置されていることを特徴とする回転電機。 A rotation axis;
A cylindrical rotor core fixed to the rotating shaft;
a plurality of field magnets arranged side by side in a circumferential direction of the rotation shaft within the rotor core, the pair of field magnets adjacent to each other in the circumferential direction forming one magnetic pole;
a sensor for detecting a magnetic flux density of a magnetic field generated by the field magnet;
Equipped with
Each of the field magnets is formed in a rectangular shape when viewed from the axial direction of the rotating shaft, and a pair of the field magnets are arranged in a V-shape that protrudes radially inward of the rotating shaft when viewed from the axial direction,
A rotating electric machine characterized in that the sensor is arranged in a position in the axial direction opposite to a region of the rotor core where the magnetic field exists on the radially inner side of a circle centered on the central axis of the rotating shaft and passing through the intersection of two straight lines that are tangent to the radially inner side surfaces of the pair of field magnets when viewed from the axial direction.

前記センサは、前記円の位置で前記ロータコアと前記軸方向で対向するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。 The rotating electric machine according to claim 1, characterized in that the sensor is arranged to face the rotor core in the axial direction at the position of the circle.

前記ロータコアは、各前記界磁マグネットにおける前記径方向内側の端部に隣り合うように形成された内側フラックスバリアを有し、
前記内側フラックスバリアは、前記界磁マグネットの前記径方向の最内側端よりも前記径方向外側に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。 the rotor core has an inner flux barrier formed adjacent to the radially inner end of each of the field magnets,
3. The rotating electric machine according to claim 1, wherein the inner flux barrier is disposed radially outward of an innermost end of the field magnet in the radial direction.