JPH11313470A - Angle detecting device having non-interfering windings for two inputs and outputs - Google Patents
Angle detecting device having non-interfering windings for two inputs and outputsInfo
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- JPH11313470A JPH11313470A JP10118168A JP11816898A JPH11313470A JP H11313470 A JPH11313470 A JP H11313470A JP 10118168 A JP10118168 A JP 10118168A JP 11816898 A JP11816898 A JP 11816898A JP H11313470 A JPH11313470 A JP H11313470A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】電気自動車等で安全対策上用
いられるデュアルシステムにおいては、モータの制御回
路を２系統にすることが行われているが、この場合のモ
ータの回転子位置の角度検出装置に関する。2. Description of the Related Art In a dual system used for safety measures in an electric vehicle or the like, a motor control circuit is divided into two systems. In this case, an angle detection device for a rotor position of the motor is used. About.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電気自動車ではＰＭモータや誘導電動機
のベクトル制御が広く行われているが、この場合回転子
位置の角度検出装置として、構造が簡単，安価で信頼性
の高いＶＲ形レゾルバが用いられている。しかし、万一
レゾルバの巻線が切断又は短絡した場合には、回転子位
置を示す信号が無くなるのでモータの制御が不能にな
る。従って、モータの制御回路を２系統とするデュアル
システムでは、回転子位置の信号を供給するレゾルバも
２個使用することが行われている。2. Description of the Related Art In an electric vehicle, vector control of a PM motor or an induction motor is widely performed. In this case, a VR type resolver having a simple structure, a low cost and a high reliability is used as an angle detection device for a rotor position. Have been. However, in the event that the winding of the resolver is cut or short-circuited, there is no signal indicating the rotor position, so that control of the motor becomes impossible. Therefore, in a dual system having two motor control circuits, two resolvers for supplying a rotor position signal are used.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、２系統
の制御回路に独立した二つの回転子位置の信号を供給す
るために、２個のレゾルバを使用することは、モータ周
辺の寸法が大きくなり、またコスト高になるという欠点
がある。本発明はこれらの課題を解決するために、１個
の固定子鉄心に巻かれた２組の巻線から、互いに独立し
た２組の回転子位置信号を供給することのできる角度検
出装置を実現しようとするものである。As described above, the use of two resolvers to supply two independent rotor position signals to the two control circuits requires a small size around the motor. There is a drawback that the size becomes large and the cost becomes high. SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve these problems, the present invention provides an angle detection device capable of supplying two sets of independent rotor position signals from two sets of windings wound around one stator core. What you want to do.
【０００４】従って本発明は、上記の問題に鑑み、互い
に独立した２組の回転子位置信号を供給することのでき
る、構造が簡単，安価でコンパクトな角度検出装置を提
供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a simple, inexpensive and compact angle detecting device capable of supplying two independent sets of rotor position signals in view of the above problems. .
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、発明者が既に
出願し、登録されている特許第2698013 号「位置検出装
置」の基本技術を利用するものである。即ち、この特許
は、励磁巻線と出力巻線とを異なった極対数としていず
れも固定子鉄心のスロットに納め、励磁巻線の極対数を
Ｐ1 ，出力巻線の極対数をＰ2 として、回転子はＮ個の
突極を有する鉄心で巻線を設けない構造において、The present invention utilizes the basic technology of Japanese Patent No. 2698013 "Position Detecting Apparatus" which has already been filed and registered by the inventor. That is, in this patent, the excitation winding and the output winding are each housed in a slot of the stator core as a different number of pole pairs, and the number of pole pairs of the excitation winding is P 1 and the number of pole pairs of the output winding is P 2. , The rotor is an iron core having N salient poles and has no winding,
【０００６】[0006]
【数２】 Ｐ1＋Ｐ2＝Ｎ …（１） またはP 1 + P 2 = N (1) or
【０００７】[0007]
【数３】 Ｐ1−Ｐ2＝±Ｎ …（２） のいずれかの関係を満足するように極対数を選定する
と、励磁巻線を単相とし、出力巻線を２相又は３相とし
た場合には、回転子の全円周の１／Ｎの動きを１周期と
する、正弦波の２相又は３相電圧が出力巻線に誘導され
ることを利用して回転子位置の角度を検出するものであ
る。## EQU3 ## When the number of pole pairs is selected so as to satisfy any one of the following relations, P 1 −P 2 = ± N (2), the excitation winding is set to a single phase, and the output winding is set to two or three phases. In this case, a two-phase or three-phase voltage of a sine wave is induced in the output winding, with one cycle of 1 / N of the entire circumference of the rotor as one cycle. Is to be detected.
【０００８】本発明は、上記の極対数Ｐ1 の励磁巻線と
極対数Ｐ2 の出力巻線で構成されるものを巻線Ａとし、
これとは異なった極対数Ｐ3 の単相励磁巻線と極対数Ｐ
4 の２相又は３相の出力巻線で構成されるもう一組を巻
線Ｂとし、極対数Ｐ3，Ｐ4と突極数Ｎとの間にはAccording to the present invention, a winding A is constituted by the above-described excitation winding having the number of pole pairs P 1 and an output winding having the number of pole pairs P 2 ,
A single-phase excitation winding having a different number of pole pairs P 3 and a different number of pole pairs P
The other set composed of the two-phase or three-phase output windings is a winding B, and the number of pole pairs P 3 , P 4 and the number N of salient poles are different.
【０００９】[0009]
【数４】 Ｐ3＋Ｐ4＝Ｎ …（３） またはP 3 + P 4 = N (3) or
【００１０】[0010]
【数５】 Ｐ3−Ｐ4＝±Ｎ …（４） のいずれかを満足するように極対数を選定して、これら
の二組の巻線を同一の固定子鉄心のスロットに納め、巻
線Ａの励磁電流が作る磁束によっては巻線Ｂには電圧が
誘導されず、また巻線Ｂの励磁電流が作る磁束によって
は巻線Ａには電圧が誘導されないように双方の極対数を
選定することによって、巻線Ａと巻線Ｂとの間に磁気的
な干渉がないようにして、二組の巻線から互いに独立し
た回転角度の信号を得ることを特徴とする。## EQU5 ## The number of pole pairs is selected so as to satisfy any one of P 3 -P 4 = ± N (4), these two sets of windings are placed in the same stator core slot, and The number of pole pairs is selected so that no voltage is induced in winding B by the magnetic flux generated by the exciting current of line A, and no voltage is induced in winding A by the magnetic flux generated by the exciting current of winding B. By doing so, there is no magnetic interference between the windings A and B, and signals of rotation angles independent of each other are obtained from the two sets of windings.
【００１１】この場合角度検出の誤差の原因となるの
は、出力巻線の誘導電圧波形に含まれる高調波成分であ
るが、本発明においては突極によるギャップパーミアン
スの回転子位置による変動を利用しているので、高調波
成分に最も影響があるのは、回転子突極の形状である。
そこで、上記のように磁気的に非干渉な二組の巻線Ａと
巻線Ｂを同一の鉄心のスロットに納めた固定子と、突極
の中央を原点として回転子外周の位置を表す空間角をθ
2 とするとき、突極によるギャップパーミアンスの変動
がcos（Ｎθ2）となるような形状の回転子とを用いて、
二組の巻線から互いに独立した回転角度の信号を得るこ
とを特徴とする。In this case, an error in angle detection is caused by a harmonic component contained in the induced voltage waveform of the output winding. In the present invention, a variation in gap permeance due to a salient pole due to a rotor position is used. Therefore, the shape of the rotor salient pole has the greatest influence on the harmonic component.
Therefore, as described above, a stator in which the two sets of windings A and B that are not magnetically non-interfering are housed in the same iron core slot, and a space representing the position of the outer periphery of the rotor with the center of the salient pole as the origin Angle to θ
When 2 , the gap permeance due to salient poles is changed to cos (Nθ 2 ) using a rotor having a shape such that
It is characterized in that signals of rotation angles independent of each other are obtained from two sets of windings.
【００１２】cos（Ｎθ2）にほぼ近いギャップパーミア
ンス変動を得る回転子形状として、突極の中央を原点と
して、回転子円周の位置を表す空間角をθ2 とすると
き、突極中央の最小エアギャップ長をδ1 とし、ｋが１
と２の間の値をとるとき、前記空間角θ2 の位置におけ
るエアギャップ長が[0012] Assuming that the center of the salient pole is the origin and the space angle representing the position of the rotor circumference is θ 2 as a rotor shape that obtains a gap permeance variation substantially close to cos (Nθ 2 ), Let the minimum air gap length be δ 1 and k be 1
When a value between 2 and 2, the air gap length at the space angle θ 2 is
【００１３】[0013]
【数６】 (Equation 6)
【００１４】となるような形状の回転子と、上記のよう
に磁気的に非干渉な二組の巻線Ａと巻線Ｂを同一の鉄心
のスロットに納めた固定子とを用いて、二組の巻線から
互いに独立した回転角度の信号を得ることを特徴とす
る。And a stator in which the two sets of windings A and B, which are magnetically non-interfering as described above, are housed in the same iron core slot. It is characterized in that signals of rotation angles independent of each other are obtained from a set of windings.
【００１５】二組の巻線Ａ及び巻線Ｂの励磁巻線を２相
とし、出力巻線を単相又は２相とした場合には、出力巻
線に誘導される電圧は、回転子が全円周の１／Ｎ動くと
きに位相が２π変化する正弦波電圧となることを利用し
て、二組の巻線から互いに独立した回転角度の信号を得
ることを特徴とする。When the excitation windings of the two sets of windings A and B are two-phase and the output winding is single-phase or two-phase, the voltage induced in the output winding is equal to that of the rotor. A signal of a rotation angle independent of each other is obtained from two sets of windings by utilizing a sine wave voltage whose phase changes by 2π when moving 1 / N of the entire circumference.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】本発明は特許第2698013 号に記載
の回転位置検出の技術を利用するものである。即ち、図
１は回転子１０及び固定子１１を示している。固定子に
はその内周全体に等間隔にスロット１１ａが形成され
（図にはスロットの一部のみが示されている）このスロ
ットには極対数Ｐ1 の励磁巻線と極対数Ｐ2 の出力巻線
が納められている。回転子にはその外周にＮ個の突極１
０ａが形成され、上記の極対数と突極の個数との間にはDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention utilizes the rotational position detecting technique described in Japanese Patent No. 2698013. That is, FIG. 1 shows the rotor 10 and the stator 11. Equally spaced slots 11a in the stator across an inner peripheral that is formed (only a portion of the slot is shown) pole logarithm P 1 excitation winding pole logarithm P 2 in the slot Contains the output winding. The rotor has N salient poles 1
0a is formed, and between the above-mentioned number of pole pairs and the number of salient poles,
【００１７】[0017]
【数７】 Ｐ1＋Ｐ2＝Ｎ …（１） またはP 1 + P 2 = N (1) or
【００１８】[0018]
【数８】 Ｐ1−Ｐ2＝±Ｎ …（２） のいずれかの関係が満足されるように選ばれている。[Expression 8] P 1 −P 2 = ± N (2)
【００１９】この場合、励磁巻線を単相とし、出力巻線
を２相又は３相とすれば、出力巻線には回転子の全円周
の１／Ｎの動きを１周期として正弦波形で振幅変化をす
る２相または３相電圧が得られる。また励磁巻線を２相
とし、出力巻線を単相又は２相とすれば、回転子が全円
周の１／Ｎ動くときに位相が２π変化する正弦波電圧が
得られる。これらの電圧を用いて回転位置の検出を行う
ことができる。In this case, if the excitation winding is of a single phase and the output winding is of two or three phases, the output winding has a sinusoidal waveform with a 1 / N movement of the entire circumference of the rotor as one cycle. To obtain a two-phase or three-phase voltage whose amplitude changes. Further, if the exciting winding has two phases and the output winding has a single phase or two phases, a sine wave voltage whose phase changes by 2π when the rotor moves 1 / N of the entire circumference can be obtained. The rotation position can be detected using these voltages.
【００２０】しかし、出力巻線の誘導電圧が完全な正弦
波でなく、高調波成分が含まれるときには、それが誤差
の原因になるので、高調波成分を最小にすることが必要
である。このため第３高調波を零にする巻線を使用する
ことも一つの方法である。出力巻線が３相巻線の場合に
は端子電圧には３の整数倍の高調波成分は誘導されな
い。単相又は２相巻線の場合でも、３相巻線の二つの相
の巻線を図２のように接続して一つの相の巻線として用
いれば、３相巻線の場合と同様に３の整数倍の高調波成
分は誘導されない。また、この巻線を励磁巻線に用いれ
ば、励磁電流による起磁力にも３の整数倍の高調波は含
まれない。However, when the induced voltage of the output winding is not a perfect sine wave but contains a harmonic component, which causes an error, it is necessary to minimize the harmonic component. For this reason, one method is to use a winding that makes the third harmonic zero. When the output winding is a three-phase winding, no harmonic component of an integral multiple of 3 is induced in the terminal voltage. In the case of a single-phase or two-phase winding, if two-phase windings of a three-phase winding are connected as shown in FIG. Harmonic components that are integral multiples of 3 are not induced. Also, if this winding is used as the exciting winding, the magnetomotive force generated by the exciting current does not include harmonics that are integral multiples of three.
【００２１】また、回転子の突極形状が出力巻線の誘導
電圧の高調波成分に大きな影響を与えることに鑑み、こ
の高調波成分を最小にする突極形状として、次に示す式
とすればよいことを理論的に明らかにした。In view of the fact that the salient pole shape of the rotor greatly affects the harmonic component of the induced voltage of the output winding, the salient pole shape that minimizes the harmonic component is given by the following equation. Theoretically made clear what to do.
【００２２】[0022]
【数９】 (Equation 9)
【００２３】ここで、Ｒθ2 は座標θ2 の位置における
回転子鉄心の外周と中心との距離、Ｒ1 は固定子鉄心の
内周の半径、δ1 は最小ギャップ長である。Ｎ＝４の場
合の突極形状の例を図３に示す。Here, R θ2 is the distance between the outer circumference and the center of the rotor core at the coordinate θ 2 , R 1 is the radius of the inner circumference of the stator core, and δ 1 is the minimum gap length. FIG. 3 shows an example of the salient pole shape when N = 4.
【００２４】本発明は、上記のような特許第2698013 号
に記載された技術を利用して、それぞれ１個の固定子及
び回転子鉄心を用いて、二つの同じ回転角度信号を相互
に干渉のない状態で得ようとするものである。このため
異なった極対数の二組の巻線を同一の固定子鉄心のスロ
ットに納め、一方の巻線Ａは極対数Ｐ1 の励磁巻線と極
対数Ｐ2 の出力巻線とから成り、他方の巻線Ｂは極対数
Ｐ3 の励磁巻線と極対数Ｐ4 の出力巻線とから成るよう
にして、極対数と回転子の突極数Ｎとの間には次のよう
な関係を有するようにする。即ち、巻線Ａに対しては
（１）式又は(２)式のいずれかが満足されるようなＰ1
及びＰ2 の値を選び、巻線Ｂに対してはThe present invention utilizes the technique described in the above-mentioned Japanese Patent No. 2698013, and uses two stators and one rotor core to transmit two identical rotation angle signals to each other. It is intended to be obtained in a state where nothing exists. Housed Therefore different of pole pairs two sets of windings in the same slots of the stator core, one winding A consists pole excitation winding of the log P 1 and electrode and the output winding of the log P 2, other winding B is as consisting of electrode output winding of the excitation winding and pole pairs P 4 of the log P 3, as follows between the salient poles number N of pole pairs and the rotor relationship To have. That is, for the winding A, P 1 satisfying either the expression (1) or the expression (2).
And the value of P 2 , and for winding B
【００２５】[0025]
【数１０】 Ｐ3＋Ｐ4＝Ｎ …（３） またはP 3 + P 4 = N (3) or
【００２６】[0026]
【数１１】 Ｐ3−Ｐ4＝±Ｎ …（４） のいずれかを満足するようにＰ3 及びＰ4 の値が選ばれ
る。P 3 −P 4 = ± N The values of P 3 and P 4 are selected so as to satisfy any one of the following expressions (4).
【００２７】いま、それぞれの励磁巻線が単相で出力巻
線が２相の場合について考える。回転子に設定され、回
転子とともに移動する座標系θ2 については既に述べた
が、この他の空間角で表した静止座標系を固定子鉄心内
周に設定し、θ1 とする。そして、巻線Ａの励磁巻線の
巻線軸から電気角でπ／２だけずれた位置、即ちこの巻
線に電流が流れたときに生ずる起磁力の基本波成分が負
から正に変わるゼロクロスの位置を、この座標θ1 の原
点とする。この原点に最も近い位置にある回転子の最小
ギャップの位置をθ1 の座標で表した値をψとする。こ
の場合、巻線Ａの出力巻線及び巻線Ｂの出力巻線には、
いずれもその振幅変化がcos(Ｎψ）及びsin(Ｎψ）に比
例した電圧が得られることは、特許第2698013 号に記載
されたとおりである。しかし、両者の電圧から同じ回転
角度の信号を得るためには、電圧の位相が合っているこ
とが必要であるが、これは巻線配置を次のようにするこ
とによって実現できる。Now, consider the case where each excitation winding has a single phase and the output winding has two phases. Is set to the rotor, has been already described for the coordinate system theta 2 which moves together with the rotor, set the static coordinate system representing the other spatial angle in the circumferential stator core, and theta 1. Then, a position shifted from the winding axis of the exciting winding of the winding A by an electrical angle of π / 2, that is, a zero-crossing where the fundamental component of the magnetomotive force generated when a current flows through this winding changes from negative to positive. positions, the origin of this coordinate theta 1. A value representing the position of the minimum gap of the rotor in the position nearest the origin theta 1 coordinates and [psi. In this case, the output winding of winding A and the output winding of winding B are:
As described in Japanese Patent No. 2698013, in each case, a voltage whose amplitude change is proportional to cos (Nψ) and sin (Nψ) is obtained. However, in order to obtain a signal of the same rotation angle from both voltages, it is necessary that the phases of the voltages match each other. This can be realized by arranging the windings as follows.
【００２８】誘導電圧の振幅変化が、cos(Ｎψ）に比例
する巻線を出力巻線１と呼び、sin(Ｎψ）に比例する巻
線を出力巻線２と呼ぶものとする。また、出力巻線１に
おいても、巻線軸からこの巻線の電気角でπ／２だけず
れた位置が座標θ1 の原点にくるような位置に巻線を配
置することによって、振幅変化がcos(Ｎψ）に比例する
誘導電圧が得られる。出力巻線２は、その巻線軸が出力
巻線１の巻線軸から電気角でπ／２だけずれた位置にく
るように配置することによって、振幅変化がsin(Ｎψ）
に比例する電圧が誘導される。巻線Ｂにおいても、励磁
巻線及び出力巻線１は、それぞれの巻線軸からそれぞれ
の巻線の電気角でπ／２だけずれた位置が、上記の巻線
Ａについて定義した座標θ1 の原点にくるような位置に
巻線を配置することによって、出力巻線１には振幅変化
がcos(Ｎψ）に比例する誘導電圧が得られ、巻線Ａの出
力巻線１の電圧とは位相が一致したものとなる。巻線Ｂ
の出力巻線２はその巻線軸が出力巻線１の巻線軸から電
気角でπ／２だけずれた位置にくるように配置すること
によって、sin(Ｎψ）に比例する電圧が誘導され、巻線
Ａの出力巻線２の電圧と位相を一致させることができ
る。A winding whose amplitude change in induced voltage is proportional to cos (Nψ) is called an output winding 1 and a winding whose amplitude change is proportional to sin (Nψ) is called an output winding 2. Also, in the output winding 1, by arranging the winding at a position shifted from the winding axis by π / 2 in electrical angle of the winding to the origin of the coordinate θ 1 , the amplitude change is reduced by cos. An induced voltage proportional to (Nψ) is obtained. The output winding 2 is arranged such that its winding axis is shifted from the winding axis of the output winding 1 by an electrical angle of π / 2, so that the amplitude change is sin (Nψ).
Is induced. In the winding B as well, the exciting winding and the output winding 1 are shifted from the respective winding axes by π / 2 in the electrical angle of the respective windings at the coordinates θ 1 defined for the winding A. By arranging the winding at a position that comes to the origin, an induced voltage whose amplitude change is proportional to cos (Nψ) is obtained in the output winding 1, and the voltage of the output A of the winding A is in phase with the voltage of the output winding 1. Are matched. Winding B
Is arranged so that its winding axis is shifted from the winding axis of the output winding 1 by an electrical angle of π / 2, so that a voltage proportional to sin (Nψ) is induced. The voltage and the phase of the output winding 2 of the line A can be matched.
【００２９】巻線Ａと巻線Ｂとの出力信号を、それぞれ
別個のＲ／Ｄ変換器で角度を示すディジタル信号に変換
する場合には、巻線Ａと巻線Ｂの出力電圧の大きさを同
一値とする必要はないが、同一値とすることは容易で、
巻線の巻数の調整、あるいは励磁電流の調整によって可
能である。When the output signals of the windings A and B are converted into digital signals indicating angles by separate R / D converters, the magnitude of the output voltage of the windings A and B Need not be the same value, but it is easy to make them the same value,
This can be achieved by adjusting the number of turns of the winding or adjusting the exciting current.
【００３０】励磁巻線が単相で、出力巻線が３相の場合
には、巻線Ａ及び巻線ＢのＵ相巻線のそれぞれの巻線軸
からそれぞれの巻線の電気角でπ／２だけずれた位置
が、上記の巻線Ａについて定義した座標θ1 の原点にく
るような位置に巻線を配置することによって、巻線Ａと
巻線Ｂの出力巻線の二つの３相電圧の位置を一致させる
ことができる。When the excitation winding is single-phase and the output winding is three-phase, the electrical angle of each winding from the winding axis of the U-phase winding of winding A and winding B is π /. 2 shifted by position, by placing the winding in a position so that the origin of the coordinate theta 1 as defined for the above winding a, two three-phase output windings of the winding a and the winding B Voltage positions can be matched.
【００３１】励磁巻線が２相で出力巻線が単相の場合
は、上記の励磁巻線が単相で出力巻線が２相の場合の巻
線Ａと巻線Ｂとにおいて、それぞれ励磁巻線と出力巻線
とを入れ替えたものと考えればよい。さらに巻線Ａと巻
線Ｂのそれぞれの単相出力巻線の巻線軸からそれぞれの
巻線の電気角でπ／２だけずれた位置にもう１個の単相
出力巻線を設ければ、２相励磁，２相出力で同一位相の
二つの信号を得ることができる。When the excitation winding is two-phase and the output winding is single-phase, the excitation A and the winding B when the excitation winding is single-phase and the output winding is two-phase are respectively excited. It can be considered that the winding and the output winding are interchanged. Further, if another single-phase output winding is provided at a position shifted by π / 2 in electrical angle of each winding from the winding axis of each single-phase output winding of winding A and winding B, Two signals of the same phase can be obtained by two-phase excitation and two-phase output.
【００３２】次に、巻線Ａと巻線Ｂとを磁気的に非干渉
とすることができることを具体的な実施例として、単相
励磁，２相出力で、回転子鉄心の突極数Ｎ＝４の場合に
ついて、図４及び図５を用いて説明する。図４は鉄心断
面図で、１２個のスロットには１１ａ−１から１１ａ−
１２までの番号をつけてある。それぞれのスロットに納
められる巻線の配置を、各スロット番号に対応して示し
たものが図５で、各コイルは同心巻である。Next, as a specific embodiment, it is possible to make the winding A and the winding B magnetically non-interfering with each other. = 4 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a sectional view of the iron core, in which twelve slots have 11a-1 to 11a-
Numbers up to 12. FIG. 5 shows the arrangement of windings accommodated in each slot corresponding to each slot number, and each coil is a concentric winding.
【００３３】巻線Ａにおいては、励磁巻線を６極とし出
力巻線を２極としている。即ち、Ｐ1 ＝３，Ｐ2 ＝１で
あるので、Ｎ＝４との間には（１）式の関係が成り立
つ。この場合Ｐ1 はＰ2 の３倍であるので、極対数３の
磁束密度による回転子位置に無関係な一定電圧が、出力
巻線に誘導されるのを防止するために、出力巻線は図２
に示すような３相巻線のＵ相とＶ相を接続した形の単相
巻線としてあるが、コイルとしては２層巻線ではなく、
同心巻としている。このため２重丸で示したコイルは１
重丸で示したコイルの２倍のターン数となっている。励
磁巻線は全節集中巻である。In the winding A, the excitation winding has six poles and the output winding has two poles. That is, since P 1 = 3 and P 2 = 1, the relationship of equation (1) holds between N 1 and N = 4. In this case, P 1 is three times P 2. Therefore, in order to prevent a constant voltage irrespective of the rotor position due to the magnetic flux density of 3 pole pairs from being induced in the output winding, the output winding is not shown. 2
Is a single-phase winding in which the U-phase and V-phase of a three-phase winding are connected, but the coil is not a two-layer winding,
Concentric winding. Therefore, the coil indicated by a double circle is 1
The number of turns is twice that of the coil indicated by the heavy circle. The excitation winding is a concentrated winding.
【００３４】巻線Ｂにおいては、励磁巻線を１２極とし
出力巻線を４極としている。即ち、Ｐ3 ＝６，Ｐ4 ＝２
であるので、Ｎ＝４との間には（４）式の関係が成り立
つ。この場合もＰ3 はＰ4 の３倍であるので、出力巻線
は図２に示すような３相巻線のＵ相とＶ相を接続した形
の単相巻線としてあるが、コイルとしては２層巻線では
なく、同心巻としている。この場合スロット数が１極当
たり３個と少ないので、図５に示すように出力巻線１と
出力巻線２ではコイルピッチ及びコイルの本数が異なっ
ている。このため出力巻線２の１コイルのターン数は出
力巻線１の１コイルのターン数の√３倍として電圧の大
きさが同一となるようにしている。励磁巻線は全節集中
巻である。In the winding B, the excitation winding has 12 poles and the output winding has 4 poles. That is, P 3 = 6, P 4 = 2
Therefore, the relationship of equation (4) holds between N = 4. In this case also P 3 is 3 times the P 4, output winding is located as a single-phase windings in the form of connecting the U phase and V phase of the three-phase winding, as shown in FIG. 2, as a coil Is not a two-layer winding but a concentric winding. In this case, since the number of slots is as small as three per pole, the coil pitch and the number of coils are different between the output winding 1 and the output winding 2 as shown in FIG. For this reason, the number of turns of one coil of the output winding 2 is set to √3 times the number of turns of one coil of the output winding 1 so that the magnitude of the voltage is the same. The excitation winding is a concentrated winding.
【００３５】なお、この実施例はスロット数が少ないの
で励磁巻線は全節集中巻であったが、１極当たりのスロ
ット数が３以上の場合には、励磁巻線も図２に示すよう
な３相巻線のＵ相とＶ相を接続した形の単相巻線と等価
な同心巻のコイルとすることによって、励磁電流による
起磁力に３の奇数倍の高調波成分を含まないようにする
ことができ、誤差の原因を減らすことができる。In this embodiment, since the number of slots is small, the exciting windings are all-section concentrated windings. However, when the number of slots per pole is three or more, the exciting windings are also as shown in FIG. By using a concentric winding coil equivalent to a single-phase winding in which the U-phase and the V-phase of the three-phase winding are connected, the magnetomotive force generated by the exciting current does not include harmonic components of odd multiples of 3. And the cause of the error can be reduced.
【００３６】前記の説明をこの実施例に当てはめると、
巻線Ａ及び巻線Ｂのいずれの出力巻線１においても、回
転子位置がψのときにcos(４ψ）に比例する振幅の電圧
が誘導され、またいずれの出力巻線２においても、回転
子位置がψのときにsin(4ψ)に比例する振幅の電圧が誘
導されることは明らかで、同一鉄心のスロットに納めら
れた二組の巻線から二つの同一位相の２相電圧が得られ
る。Applying the above description to this embodiment,
In any of the output windings 1 of the winding A and the winding B, when the rotor position is ψ, a voltage having an amplitude proportional to cos (4ψ) is induced. It is clear that a voltage with an amplitude proportional to sin (4ψ) is induced when the child position is ψ, and two two-phase voltages of the same phase are obtained from two sets of windings housed in slots of the same iron core. Can be
【００３７】次に巻線Ａと巻線Ｂとが磁気的に非干渉で
あることを説明する。巻線Ａの励磁巻線に電流を流した
ときに生ずる磁束密度分布の主要な成分は、特許第2698
013号に記載された理論によるとNext, the fact that the winding A and the winding B are magnetically non-interfering will be described. The main component of the magnetic flux density distribution generated when a current flows through the exciting winding of the winding A is disclosed in Japanese Patent No. 2698.
According to the theory described in No. 013
【００３８】[0038]
【数１２】 Ａ1sin(３θ1)−Ａ2sin(θ1−Ｎψ)＋Ａ3sin(７θ1−Ｎψ) …（５） として表される。図５から明らかなように、巻線Ｂは励
磁巻線も出力巻線も各コイルにはすべて、空間角で１８
０度離れた位置に巻方向を含めて全く同一のコイルが存
在する。（５）式のθ1 の係数はすべて奇数であるの
で、この磁束密度によって上記の二つのコイルには大き
さ等しく方向反対の電圧が誘導される。従って、この二
つのコイルを直列に接続すれば、この磁束密度による誘
導電圧は零となるので、巻線Ａの作る磁束は巻線Ｂには
電圧を誘導しない。Equation 12] is represented as A 1 sin (3θ 1) -A 2 sin (θ 1 -Nψ) + A 3 sin (7θ 1 -Nψ) ... (5). As is clear from FIG. 5, the winding B has both an exciting winding and an output winding each having a space angle of 18 mm.
Exactly the same coil including the winding direction exists at a position separated by 0 degrees. Since the coefficients of θ 1 in the equation (5) are all odd numbers, voltages of equal magnitude and opposite directions are induced in the two coils by the magnetic flux density. Therefore, if these two coils are connected in series, the induced voltage due to the magnetic flux density becomes zero, so that the magnetic flux generated by the winding A does not induce a voltage in the winding B.
【００３９】一方、巻線Ｂの励磁巻線に電流を流したと
きに生ずる磁束密度分布の主要な成分はOn the other hand, the main component of the magnetic flux density distribution generated when a current flows through the exciting winding of the winding B is
【００４０】[0040]
【数１３】 Ｂ1sin(６θ1)−Ｂ2sin(２θ1＋Ｎψ)＋Ｂ3sin(１０θ1＋Ｎψ) …（６） として表される。図５から明らかなように、巻線Ａは励
磁巻線も出力巻線も各コイルはすべて、空間角で１８０
度離れた位置に巻方向のみ異なる同一のコイルが存在す
る。（６）式のθ1 の係数はすべて偶数であるので、こ
の磁束密度によって上記の二つのコイルには大きさ等し
く方向反対の電圧が誘導される。従って、この二つのコ
イルを直列に接続すれば、この磁束密度による誘導電圧
は零となるので、巻線Ｂの作る磁束は巻線Ａには電圧を
誘導しない。Expression 13: B 1 sin (6θ 1 ) −B 2 sin (2θ 1 + Nψ) + B 3 sin (10θ 1 + Nψ) (6) As is clear from FIG. 5, the winding A is an excitation winding and an output winding.
The same coil that differs only in the winding direction exists at a position separated by degrees. Since the coefficients of θ 1 in the equation (6) are all even numbers, voltages of equal magnitude and opposite directions are induced in the two coils by the magnetic flux density. Therefore, if these two coils are connected in series, the induced voltage due to the magnetic flux density becomes zero, so that the magnetic flux generated by the winding B does not induce a voltage in the winding A.
【００４１】従って、図５に示した巻線Ａと巻線Ｂとは
磁気的に非干渉であるので、同一鉄心のスロットに納め
られていても、互いに独立した二つの同じ回転角度の信
号を供給することができる。Accordingly, since the winding A and the winding B shown in FIG. 5 are magnetically non-interfering, even if they are accommodated in the same iron core slot, two independent signals of the same rotation angle are transmitted. Can be supplied.
【００４２】この実施例ではコイルは同心巻の場合につ
いて示したが、これらの巻線と等価な巻線を、各歯ごと
にコイルを巻き付けた巻線構成、即ちコイルピッチがス
ロットピッチに等しい多数のコイルによっても構成でき
ることは当然である。In this embodiment, the case where the coils are concentrically wound is shown. However, a number of windings equivalent to these windings are formed by winding a coil for each tooth, that is, a coil pitch equal to the slot pitch. It is a matter of course that it can also be constituted by the coil of FIG.
【００４３】[0043]
【発明の効果】以上説明したように、本発明はそれぞれ
１個の固定子鉄心及び回転子鉄心を用い、固定子鉄心の
同一のスロットに二組の巻線を納め、両者が磁気的に干
渉しないようにすることによって、回転角度に関する同
じ値の二つの信号を互いに独立した形で得ることができ
る。これによって電気自動車等のモータ制御回路を２系
統とするデュアルシステムにおいて、それぞれの系統に
独立して回転角度の信号を供給する角度検出装置を、コ
ンパクトで安価なものとすることができるので、電気自
動車の信頼性の向上，コスト低減に大きな効果をあげる
ことができる。As described above, the present invention uses one stator core and one rotor core, and accommodates two sets of windings in the same slot of the stator core. By not doing so, two signals of the same value relating to the rotation angle can be obtained independently of each other. As a result, in a dual system having two motor control circuits such as an electric vehicle, an angle detection device that supplies a rotation angle signal independently to each system can be made compact and inexpensive. It can greatly improve the reliability of automobiles and reduce costs.
【図１】本発明の一実施例をなす角度検出装置の回転子
および固定子の断面図を示す。FIG. 1 is a sectional view of a rotor and a stator of an angle detection device according to an embodiment of the present invention.
【図２】３層巻線の接続の一例を示す。FIG. 2 shows an example of connection of a three-layer winding.
【図３】Ｎ＝４の場合の突極形状の一例を示す。FIG. 3 shows an example of a salient pole shape when N = 4.
【図４】本発明の一実施形態をなす角度検出装置の鉄心
断面図を示す。FIG. 4 is a sectional view of an iron core of the angle detecting device according to the embodiment of the present invention.
【図５】図４の巻線展開図を示す。FIG. 5 is a development view of the windings of FIG. 4;
１０…回転子、１１…固定子、１２，１３…巻線。 10 ... rotor, 11 ... stator, 12, 13 ... winding.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石崎 彰 神奈川県横浜市南区永田北三丁目22番５号 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Akira Ishizaki 3-22-5 Nagata Kita, Minami-ku, Yokohama-shi, Kanagawa
Claims (4)
２相又は３相出力巻線から成る巻線Ａと、極対数Ｐ3 の
単相励磁巻線と極対数Ｐ4 の２相又は３相出力巻線から
成る巻線Ｂとが、同一鉄心のスロットに納められた固定
子と、Ｎ個の突極の鉄心のみで巻線を有しない回転子と
から成り、巻線ＡにおいてはＰ1＋Ｐ2＝Ｎ又はＰ1 −Ｐ
2＝±Ｎのいずれかの関係を満足し、巻線Ｂにおいては
Ｐ3＋Ｐ4＝Ｎ又はＰ3−Ｐ4 ＝±Ｎのいずれかの関係を
満足するとともに、巻線Ａと巻線Ｂとが磁気的に干渉し
ないように、それぞれの極対数を選定することを特徴と
する角度検出装置。1. A pole and winding wiring A single-phase exciting winding of the log P 1 and pole consisting of two-phase or three-phase output winding of the log P 2, pole and pole single-phase exciting winding of the log P 3 log P 4, a winding B comprising a two-phase or three-phase output winding comprises a stator accommodated in a slot of the same iron core, and a rotor having no windings with only N salient-pole iron cores; in the winding A P 1 + P 2 = N or P 1 -P
2 = ± N, and winding B satisfies either P 3 + P 4 = N or P 3 −P 4 = ± N, and winding A and winding B The number of pole pairs is selected so that the magnetic poles do not magnetically interfere with each other.
極の中央を原点として回転子円周の位置を表す空間角を
θ2 とするとき、回転子形状によるギャップパーミアン
ス脈動がcos（Ｎθ2）となるような回転子形状としたこ
とを特徴とする角度検出装置。2. The angle detecting device according to claim 1, wherein when the space angle representing the position of the rotor circumference is θ 2 with the center of the salient pole as the origin, the gap permeance pulsation due to the rotor shape is cos (Nθ). 2 ) An angle detecting device having a rotor shape as described below.
極の中央を原点として、回転子円周の位置を表す空間角
をθ2 、突極中央の最小エアギャップ長をδ1 とし、ｋ
が１と２の間の値をとるとき、前記空間角θ2 の位置に
おけるエアギャップ長が 【数１】 となるような回転子形状としたことを特徴とする角度検
出装置。3. The angle detecting device according to claim 1, wherein the center of the salient pole is defined as the origin, a spatial angle representing the position of the rotor circumference is defined as θ 2 , the minimum air gap length at the center of the salient pole is defined as δ 1 , k
Takes a value between 1 and 2, the air gap length at the position of the space angle θ 2 becomes An angle detection device having a rotor shape such that
おいて、励磁巻線を２相とし、出力巻線を単相または２
相としたことを特徴とする角度検出装置。4. The angle detecting device according to claim 1, wherein the exciting winding has two phases and the output winding has a single phase or two phases.
An angle detection device characterized by being in a phase.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10118168A JPH11313470A (en) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | Angle detecting device having non-interfering windings for two inputs and outputs |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10118168A JPH11313470A (en) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | Angle detecting device having non-interfering windings for two inputs and outputs |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11313470A true JPH11313470A (en) | 1999-11-09 |
Family
ID=14729809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10118168A Pending JPH11313470A (en) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | Angle detecting device having non-interfering windings for two inputs and outputs |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11313470A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004033995A1 (en) * | 2002-10-10 | 2004-04-22 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Rolling bearing |
| JP2004132476A (en) * | 2002-10-10 | 2004-04-30 | Koyo Seiko Co Ltd | Rolling bearing device |
| JP2004132475A (en) * | 2002-10-10 | 2004-04-30 | Koyo Seiko Co Ltd | Rolling bearing device for axle |
| JP2004132474A (en) * | 2002-10-10 | 2004-04-30 | Koyo Seiko Co Ltd | Rolling bearing device |
| JP2004333481A (en) * | 2003-04-14 | 2004-11-25 | Nsk Ltd | Resolver device and angle position detection device |
| US7030532B2 (en) | 2003-07-28 | 2006-04-18 | Minebea Co., Ltd. | Variable reluctance resolver |
| JP2017147877A (en) * | 2016-02-18 | 2017-08-24 | 三菱電機株式会社 | Motor and method of manufacturing the same |
-
1998
- 1998-04-28 JP JP10118168A patent/JPH11313470A/en active Pending
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| JP4557591B2 (en) * | 2003-04-14 | 2010-10-06 | 日本精工株式会社 | Angular position detector |
| US7030532B2 (en) | 2003-07-28 | 2006-04-18 | Minebea Co., Ltd. | Variable reluctance resolver |
| JP2017147877A (en) * | 2016-02-18 | 2017-08-24 | 三菱電機株式会社 | Motor and method of manufacturing the same |
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