JP2019184268A - レゾルバ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】レゾルバの外部からのノイズの影響によるレゾルバ出力信号波形の歪みを抑制することが可能なレゾルバ構造を提供することである。【解決手段】レゾルバ構造は、駆動軸１２を中心に回転するレゾルバロータ２４と、レゾルバロータ２４に磁束を供給すると共に、レゾルバロータ２４の回転によって生じた磁束の変化を検出する複数のティース３０が設けられたレゾルバステータ２６とを備え、レゾルバステータ２６には、それぞれのティース３０の外周に、それぞれのティース３０に対して均等に空隙等の磁気遮蔽部４０が設けられたことを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、レゾルバの外部からの磁束（ノイズ）の影響によるレゾルバ出力信号波形の歪みを抑制するためのレゾルバ構造に関する。

車輛走行用モータを制御するための回転角センサとして、レゾルバが用いられている。レゾルバはモータの回転軸に取り付けられるが、モータの小型化のため、モータの近傍に設けられることが要望されているが、モータが発する磁界に起因するノイズの影響を受けやすい。

そのため、レゾルバステータに磁束を遮断する磁束遮断部として、空隙を設ける技術が開示されている（特許文献１）。

特開２００６−０６４４０９号公報

しかしながら、特許文献１が開示するレゾルバは、レゾルバステータに設けられたそれぞれの空隙が、レゾルバステータの周方向において、複数のティースを覆うように構成されているため、空隙の配置位置によっては、それぞれのティースに対する磁束の分布がアンバランスになり、レゾルバ信号に乱れが生ずることがあった。

また、レゾルバ信号に乱れが生ずると、レゾルバステータに混入する磁束をノイズキャンセラで容易にキャンセルすることができず、ティースが送受するレゾルバ信号が安定しなかった。

本発明は、レゾルバの外部からのノイズの影響によるレゾルバ出力信号波形の歪みを抑制することが可能なレゾルバ構造に関する。

本発明に係るレゾルバ構造は、駆動軸を中心に回転するレゾルバロータと、レゾルバロータに磁束を供給すると共に、レゾルバロータの回転によって生じた磁束の変化を検出する複数のティースが設けられたレゾルバステータと、を備え、レゾルバステータには、それぞれのティースの外周に、それぞれのティースに対して均等に磁気遮蔽部が設けられた、
ことを特徴とする。

本発明に係るレゾルバ構造は、上記のように、それぞれのティースに対して均等に磁気遮蔽部が設けられたことで、磁路遮蔽部を介してティースに至る磁束の分布が、すべてのティースにおいて均等となり、それぞれのティース近傍に生じる磁束分布のバランスが改善される。

このため、レゾルバステータに錯交する磁束のアンバランスが生じることがなく、レゾルバ信号に乱れが生じることを抑制することができる。

また、これにより、レゾルバステータに錯交する磁束をノイズキャンセラで容易にキャンセルすることができ、ティースが送受するレゾルバ信号の安定化に寄与する。

更に、レゾルバ信号がモータから受けるノイズに影響を受けにくくなることから、レゾルバをモータの励磁コイルの近傍に配置することが可能となるため、モータの小型化に寄与するという効果を奏する。

本発明の実施形態に係るレゾルバ構造を使用した車輛走行用モータを説明した図である。 本発明の実施形態に係るレゾルバ構造を示した模式図である。 本発明の第１実施形態に係るレゾルバ構造を示した模式図である。 本発明の第２実施形態に係るレゾルバ構造を示した模式図である。

（モータの構成）
以下、本発明に係る実施形態を、図を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係るレゾルバ構造を備えた車輛走行用モータを説明した図であり、車輛走行用モータをモータの駆動軸を含む面で切断した断面図である。

図１の車輛走行用モータ（以下、「モータ」と称する。）１０において、回転自在の駆動軸１２の周りにロータコア１４が設けられ、駆動軸１２の回転と共に回転する。ロータコア１４の周りにはステータコア１６が設けられている。

ステータコア１６の内周面側には、複数のティース１８が周方向に等間隔で形成されており、各ティース１８には、励磁コイル（コイルエンド）２０が巻装されている。励磁コイル２０に通電することにより磁界が発生し、磁界によって発生する電磁力により、駆動軸１２とともにロータコア１４が一体回転する。

バリアブルリラクタンスレゾルバ（以下、「レゾルバ」と称する。）２２は、モータ１０の回転位置を検出する。レゾルバ２２は、後述するレゾルバロータ２４とレゾルバステータ２６で構成されており、回転角度を２相の交流電圧(アナログ信号)として出力する角度センサである。

レゾルバ２２は、回転するレゾルバロータ２４と固定されたレゾルバステータ２６のリアクタンスの変化によって発生する電気信号を用い、電気信号として出力された電圧と位相によって、モータ１０のロータコア１４の回転角度（回転位置）を検出し、電気信号をモータ１０に送って、モータ１０の回転数を制御する。

（レゾルバの概略構成）
次に、図１で説明したレゾルバ２２の概略構成について説明する。

図２は、本発明の実施形態に係るレゾルバ構造を示した模式図であって、レゾルバ２２を上方から見た上面図である。

図２に示すように、レゾルバ２２は、レゾルバロータ（回転子）２４と、円環状のレゾルバステータ（固定子）２６を備えており、レゾルバステータ２６は、レゾルバロータ２４を外側からギャップ２８を介在させた状態で囲むように配置されている。

レゾルバロータ２４は、図２では簡略して楕円形で示されているが、外縁部に、複数の凸部と凹部とが交互に形成された変形多角形状を採用することが可能である。レゾルバロータ２４は、モータ１０のロータコア１４が回転するに伴って駆動軸１２が回転し、駆動軸１２を中心に、駆動軸１２の回転に伴って回転する。

レゾルバステータ２６には、レゾルバステータ２６の内周面側から径方向内側に向けて突出する複数のティース３０が、レゾルバステータ２６の周方向に等間隔で形成されている。ティース３０には、複数種類のコイル３２（励磁コイル、第１出力コイル及び第２出力コイル：図２においては区別せず）が巻装されている。コイル３２の励磁コイルは、通電されることにより磁束を発生し、レゾルバロータ２４に磁束を供給する。回転するレゾルバロータ２４により磁路を変えられた磁束は、コイル３２のうちの第１出力コイル及び第２出力コイルに鎖交し、レゾルバ信号として出力される。

図１のモータ１０の励磁コイル２０に電力が供給されて、電磁誘導によりロータコア１４が回転すると、それに伴って駆動軸１２が回転し、図２において、駆動軸１２の回転に伴ってレゾルバロータ２４が回転する。レゾルバロータ２４の回転に伴って、その外周面側とレゾルバステータ２６の内周面側とのギャップ２８の幅、すなわち、レゾルバロータ２４とティース３０のコイル３２との間隔が変化することにより、リラクタンス（磁気抵抗）が変化するようになっている。

そして、その結果、各コイル３２からは、ギャップ２８の幅（リラクタンス）に対応した出力信号がそれぞれ出力される。すなわち、図１のモータ１０のロータコア１４の回転角度に比例して、コイル３２の第１出力コイルからは正弦波が出力され、コイル３２の第２出力コイルからは正弦波に対して９０度位相がずれた余弦波が出力される。これらはそれぞれレゾルバ信号として処理される。

レゾルバ２２が出力するこれらの情報を用いて、モータ１０の回転速度、回転位置等が検出され、モータ１０の回転制御が行われる。

ここで、図１、図２において、レゾルバ２２は、モータ１０の励磁コイル２０に隣接するように配置されている。

これは、モータ１０を全体としてコンパクトにするため、モータ１０とレゾルバ２２とをより近接した状態としたものであり、レゾルバ２２は、モータ１０の励磁コイル２０よりも径方向内側に配置される。

そのため、モータ１０の励磁コイル２０に電流が流れると、励磁コイル２０から誘起された磁束の一部が磁束に起因するノイズとなって、レゾルバステータ２６の外周面側から内周面側に形成された各ティース３０に向けて混入し、磁束の乱れが生じることがある。

従って、レゾルバ２２がその本来の検出機能を発揮できるようにするため、励磁コイル２０から誘起された磁束のレゾルバステータ２６における混入を制御し、磁束の乱れを抑制する必要がある。

（レゾルバに設けられた磁気遮蔽部の説明）
そこで、本願では、レゾルバ２２のレゾルバステータ２６において、それぞれのティース３０の外周に、それぞれのティース３０に対して均等に、図３に示すように、磁気遮蔽部４０を設けた。以下に、それぞれのティース３０に対して均等に設けられた磁気遮蔽部４０の具体例として、第１実施形態を説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係るレゾルバ構造を示した模式図である。

なお、本願で用いられる「磁気」は、本願全般において、「界磁」、「磁界」、「磁束」、「磁路」等と同意として用いられるか、又はこれらを総称するか、若しくはこれらの何れかに置き換えられることがあるものとする。

図３において、レゾルバステータ２６上であって、レゾルバ２２の中心３４からそれぞれのティース３０の中央３６を通る点線である中央線３８の延長線上には、磁気遮蔽部４０が設けられている。磁気遮蔽部４０は、レゾルバステータ２６に混入する磁束の一部を遮蔽し、または磁束の流れを整流し、若しくは磁束を遮断する機能を有するものであり、名称として、この他に、磁気干渉部、磁気遮断部、磁気整流部などであってもよい。

磁気遮蔽部４０の具体例として、レゾルバステータ２６の表面側と裏面側とを貫通する孔その他の空隙、磁気遮蔽シート、磁気遮蔽シール等が挙げられる。

磁気遮蔽部４０の形状は、真円や楕円であってもよく、その他、レゾルバステータ２６に混入する磁束の分布に応じて、磁束の分布を均等にするために適した多種多様な形状とすることができる。

第１実施形態では、１２個のティース３０が設けられており、磁気遮蔽部４０もそれぞれのティース３０に対して均等に１つずつ形成されている。すなわち、それぞれのティース３０の外周に、それぞれのティース３０に対して均等に、磁気遮蔽部４０が設けられている。また、互いに隣り合う磁気遮蔽部４０間の間隔もすべて同じである。

円周４２は、レゾルバ２２の中心３４をその中心とした真円の円周である。

レゾルバステータ２６の磁気遮蔽部４０はすべて同一の大きさであり、一例として、磁気遮蔽部４０が真円又は楕円である場合、その中心が１つの円周４２上と中央線３８との交点上に形成されている。

以上の通り、ティース３０の数と磁気遮蔽部４０の数が同一であり、それぞれのティース３０に対して均等に磁気遮蔽部４０を設けることで、ティース３０の位置と磁気遮蔽部４０の位置との相対位置のバランスがとれるため、レゾルバステータ２６に混入する磁束のアンバランスが生じることがなく、レゾルバ信号に乱れが生じることを抑制することができる。

また、レゾルバステータ２６に混入する磁束が均一になることにより、レゾルバステータ２６に混入する磁束をノイズキャンセラで容易にキャンセルすることができ、レゾルバ信号を安定させる効果を奏する。

また、これにより、レゾルバ信号がモータ１０から受けるノイズの影響を受けにくくなることから、レゾルバ２２をモータ１０の励磁コイル２０の近傍に配置することが可能となるため、モータ１０の小型化を達成することができる。

次に、レゾルバ２２のレゾルバステータ２６に設けられた磁気遮蔽部４４及び４６に関する第２実施形態を説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係るレゾルバ構造を示した模式図である。第１実施形態と同じ事項の説明は省略する。

第２実施形態では、図４に示すように、レゾルバ２２のレゾルバステータ２６において、それぞれのティース３０の外周に、それぞれのティース３０に対して均等に、磁気遮蔽部４４及び４６を設けた。また、磁気遮蔽部４４及び４６の一群と互いに隣り合う磁気遮蔽部４４及び４６の一群との間の間隔もすべて同じである。

図４において、レゾルバステータ２６上であって、レゾルバ２２の中心３４からそれぞれのティース３０の中央３６を通る点線である中央線３８の延長線の左右には、磁気遮蔽部４４及び４６が設けられている。

磁気遮蔽部４４及び４６の具体例として、レゾルバステータ２６の表面側と裏面側とを貫通する孔その他の空隙、磁気遮蔽シート、磁気遮蔽シール等が挙げられる。

磁気遮蔽部４４または磁気遮蔽部４６の形状は真円や楕円であってもよく、その他、レゾルバステータ２６に混入する磁束の分布に応じて、磁束の分布を均等にするために適した多種多様な形状とすることができる。

第２実施形態では、１２個のティース３０が設けられており、磁気遮蔽部４４及び４６もそれぞれのティース３０に対して均等に２個ずつ形成されている。すなわち、それぞれのティース３０の外周に、それぞれのティース３０に対して均等に、磁気遮蔽部４４及び４６が設けられている。

レゾルバステータ２６の磁気遮蔽部４４及び４６はすべて同一の大きさ及び形状であってもよく、磁気遮蔽部４４と４６とが互いに異なる大きさ及び形状であってもよい。一例として、磁気遮蔽部４４及び４６の中心が真円又は楕円である場合、その重心がそれぞれ１つの円周４２と中央線３８との交点上に形成されている。

以上の通り、磁気遮蔽部４４及び４６の数がティース３０の数の倍数であり、それぞれのティース３０に対して均等に磁気遮蔽部４４及び４６を設けることで、ティース３０の位置と磁気遮蔽部４４及び４６の位置との相対位置のバランスがとれるため、レゾルバステータ２６に混入する磁束のアンバランスが生じることがなく、レゾルバ信号に乱れが生じることを抑制することができる。

また、これにより、レゾルバステータ２６に混入する磁束をノイズキャンセラで容易にキャンセルすることができ、レゾルバ信号を安定させる効果を奏する。

また、これにより、レゾルバ信号がモータ１０から受けるノイズに影響を受けにくくなることから、レゾルバ２２をモータ１０の励磁コイル２０の近傍に配置することが可能となるため、モータ１０の小型化を達成することができる。

以上の通り、本願発明に係るレゾルバ構造は、駆動軸１２を中心に回転するレゾルバロータ２４と、レゾルバロータ２４に磁束を供給すると共に、レゾルバロータ２４の回転によって生じた磁束の変化を検出する複数のティース３０が設けられたレゾルバステータ２６と、を備え、レゾルバステータ２６には、それぞれのティース３０の外周に、それぞれのティース３０に対して均等に磁気遮蔽部４０若しくは４４及び４６が設けられた、ことを特徴とする。

１０ 車輛走行用モータ（モータ）、１２ 駆動軸、１４ ロータコア、１６ ステータコア、１８ ティース、２０ 励磁コイル（コイルエンド）、２２ バリアブルリラクタンスレゾルバ（レゾルバ）、２４ レゾルバロータ（回転子）、２６ レゾルバステータ（固定子）、２８ ギャップ、３０ ティース、３２ コイル、３４ 中心、３６ 中央、３８ 中央線、４０ 磁気遮蔽部、４２ 円周、４４ 磁気遮蔽部、４６ 磁気遮蔽部。

Claims (1)

1. 駆動軸を中心に回転するレゾルバロータと、
   前記レゾルバロータに磁束を供給すると共に、前記レゾルバロータの回転によって生じた前記磁束の変化を検出する複数のティースが設けられたレゾルバステータと、を備え、
   前記レゾルバステータには、前記それぞれのティースの外周に、前記それぞれのティースに対して均等に磁気遮蔽部が設けられた、
   ことを特徴とするレゾルバ構造。