JP3783667B2 - 回転電機およびその回転位置センサーの位置決め方法および位置決め装置 - Google Patents
回転電機およびその回転位置センサーの位置決め方法および位置決め装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転位置センサーを備えた回転電機およびその回転位置センサーの位置決め方法および位置決め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、従来装置として特開２００２−１８６２３９号公報に記載された装置がある。この従来装置は、検出ロータと回転軸とが別体に構成されるとともに、検出ロータが回転軸に対して瞬間接着剤によって固定されているブラシレスモータが開示されている。また、検出ロータは回転軸に対して相対回転可能に遊嵌し、その状態で駆動コイルの一部の相に直流電流を継続的に供給して駆動ロータを所定の位置に停止させ、その状態で検出ロータの位置を、検出ロータと検出ステータとの相対位置が所定の誤差範囲内に収まるように目視により仮決めし、その状態で出力コイルの一部の相に直流電流を継続的に供給して電磁石作用を発生させ、この電磁石作用に基づく検出ロータの移動により検出ロータと検出ステータとの相対位置を所定の位置になるように修正し、その状態で検出ロータを回転軸に固定し、固定完了後に駆動コイル及び出力コイルへの直流電流の供給を停止するブラシレスモータの組立方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のブラシレスモータおよびブラシレスモータの組立方法では、検出ロータが回転軸に対して瞬間接着剤によって固定されているために、振動や熱的に過酷な車両用等の回転電機には適しているとは言えず、また、駆動コイルの一部の相に直流電流を継続的に供給して駆動ロータを所定の位置に停止させてはいるが、実際には回転軸を回転自在に支持している軸受の回転摩擦力をはじめ、例えば車両用交流発電機のように回転軸に固定されたスリップリングにブラシが摺接する構造の場合には、更にこの回転摩擦力が加わるなど、これらの回転摩擦力の影響をうけて、単に駆動コイルの一部の相に直流電流を継続的に供給しただけでは前記回転摩擦力のために、駆動ロータを精度良く本来の所定の位置に安定して停止させることができず、回転位置センサーの位置決め精度が不安定となり、回転電機の性能がばらついたり性能を充分に発揮できない問題があった。更に、位置決めのための工程が長く、また自動化に不向きであるなどの問題があった。
【０００４】
この発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、回転位置センサーの位置決め精度をより安定させ、また、より向上させて性能の良い回転電機を得ること、および回転位置センサーの位置決めがより精度良くおこなえ、生産性に優れた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法および位置決め装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機においては、固定子コイルに通電して、回転子を予め設定した所定角度以上回転させて拘束し、信号ロータまたは検出ステータの位置を調整する調整手段を備えたものである。
【０００６】
また、制御装置は、固定子コイルに所定の通電をして、回転子が予め設定した所定角度以上回転して拘束状態である時に、検出ステータからの検出結果と、予め記憶している検出データとを比較して補正値を生成し、この補正値に基づいて固定子コイルの通電を制御するものである。
【０００７】
また、固定子コイルへの通電は、固定子コイルの所定の相に直流通電した後、前記相とは異なる相に直流通電することによって、回転子を所定角度以上回転させるものである。
【０００８】
この発明に係る回転電機の回転位置センサーの位置決め方法においては、固定子コイルに通電して回転子を回転不能に拘束する工程と、回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する工程と、検出ステータの信号が所定の信号になるように、検出ステータまたは信号ロータの位置を調整する工程とを備えたものである。
【０００９】
また、磁極鉄心と信号ロータを回転方向の所定の位置関係に固定する工程と、固定子コイルおよび界磁コイルに通電して回転子を回転不能に拘束する工程と、回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する工程と、検出ステータの信号が所定の信号になるように、検出ステータの位置を調整する工程とを備えたものである。
【００１０】
また、磁極鉄心は、クローポールであることを特徴とするものである。
【００１１】
更に、磁極と信号ロータを回転方向の所定の位置関係に固定する工程と、固定子コイルに通電して回転子を回転不能に拘束する工程と、回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する工程と、検出ステータの信号が所定の信号になるように、検出ステータの位置を調整する工程とを備えたものである。
【００１２】
また、固定子コイルに通電して回転子を回転不能に拘束する工程は、所定の相に直流通電した後、前記相とは異なる相に直流通電して回転子を所定角度回転させて、回転子を回転不能に拘束することを特徴ものである。
【００１３】
また、回転位置センサーは、レゾルバであることを特徴とするものである。
【００１４】
また、回転位置センサーは、１相励磁、２相出力のレゾルバであって、その出力信号の一方が零になるように検出ステータまたは信号ロータの位置を調整するものである。
【００１５】
また、極対数がｎの回転電機であって、通電によって回転子をｎ箇所の位置で回転不能に拘束した時の、検出ステータのｎ個の出力の平均値が零になるように、検出ステータまたは信号ロータの位置を調整することを特徴とするものである。
【００１６】
更にまた、磁極鉄心と信号ロータを回転方向の所定の位置関係に固定する手段と、固定子コイルおよび界磁コイルに通電して回転子を回転不能に拘束する手段と、回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する手段と、検出ステータの信号が所定の信号になるように、検出ステータの位置を調整する手段とを備えたものである。
【００１７】
また、磁極と信号ロータを回転方向の所定の位置関係に固定する手段と、固定子コイルに通電して回転子を回転不能に拘束する手段と、回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する手段と、検出ステータの信号が所定の信号になるように、検出ステータの位置を調整する手段とを備えたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。なお図中同一または相当部分については同一符号を付して説明する。図１は、電動発電機の構成を示す断面図、図２は信号ロータの正面図、図３は検出ステータおよびセンサーコアの正面図、図４は回転位置センサーの位置調整の説明図、図５はレゾルバの位置調整の説明図である。図において、１は回転電機をなす車両用の電動発電機であって、固定子２および回転子３、回転子３を回転自在に支持するベアリング４および５、固定子２回転子３およびブラシホルダ６を収容するフロントブラケット７とリヤブラケット８、回転子２の回転位置を検出する回転位置センサー９、ならびに回転力を伝達するプーリ１０などから構成されている。
【００１９】
固定子２は、電磁鋼板を積層した固定子鉄心１１と、この固定子鉄心１１に設けられたスロット１２に固定子コイル１３が配置されて構成されている。この車両用の電動発電機１では、９６個のスロット１２を備えており、固定子コイル１３は、３相Ｙ結線されている。
【００２０】
回転子３は、回転軸１４に磁極鉄心をなすクローポール１５および１６、ならびに界磁コイル１７が固定されており、これらで１６極の磁極を構成しており、更に界磁コイル１７に給電するためのスリップリング１８並びに回転位置センサー９の信号ロータ１９が固定されて構成されている。また、ブラシホルダ６に備えたブラシ２０は、スリップリング１８の外周面にスプリング等で押圧されて摺接しており、ブラシ２０からスリップリング１８を介して界磁コイル１７に給電される。
【００２１】
リヤブラケット８に配置された検出ステータ２１と、回転軸１４に固定された信号ロータ１９とで回転位置センサー９をなすレゾルバを構成している。図２は、電磁鋼板を積層して構成した信号ロータ１９であって、回転軸１４と圧入固定される穴部１９ａを有している。信号ロータ１９は、クローポール１５および１６に対して回転方向の所定の位置関係になるように治具を用いて圧入固定される。また図３に示すように、センサーコア２２は電磁鋼板を積層して構成され、ティース２２ａおよび長穴２２ｂを備えており、このティース２２ａに１相の励磁コイル並び２相の出力コイルが巻装されて、樹脂等のカバ２１ａで覆って検出ステータ２１を構成している。検出ステータ２１は、リヤブラケット８に長穴２２ｂを調整ネジ２３で締め付けることで固定される。
【００２２】
次に検出ステータ２１の位置調整について説明する。図４において、固定子コイル１３のＷＵ間並びに界磁コイル１７に直流通電すると、両者の電磁力によって回転子３は固定子２に対して所定位置に電気的に拘束される。次に固定子コイル１３のＵＶ間並びに界磁コイル１７に直流通電すると、両者の電磁力によって回転子３は所定角度回転して、固定子２に対して所定位置に電気的に拘束される。回転子３が所定角度回転したことは、検出ステータ２１の信号から検出することができる。この状態で検出ステータ２１からの信号が所定の信号となるようにモニター２４に基づいて、検出ステータ２１の長穴２２ｂを回転方向に回転させて、調整ネジ２３で締め付けることで調整手段を構成している。
【００２３】
次にレゾルバの位置調整について説明する。図５において、レゾルバの２相の出力信号の内、２５はＳＩＮ波形、２６はＣＯＳ波形であって、２７はその両者より生成されたレゾルバ波形である。なお、レゾルバ波形２７は図５に示すような誤差範囲２８を有しており、図５中のａ点またはｂ点のように出力信号の一方が零になるように、検出ステータ２１の長穴２２ｂを回転方向に回転させて、調整ネジ２３で締め付ける。
【００２４】
次に動作について説明する。ブラシ２０からスリップリング１８を介して、界磁コイル１７に界磁電流が供給されると、回転子３のクローポール１５および１６は磁極を構成して、この状態で固定子コイル１３に回転位置センサー９に基づいた３相交流電流を供給することにより、回転子３に回転力が発生し電動機として機能する。該回転力が回転軸１４、プーリ１０及び図示しないベルトを介してエンジン側に伝達されエンジンが始動する。エンジンが始動すると、エンジンの回転力によって回転子３が駆動されて、固定子コイル１３に３相交流が発電され、これを整流してバッテリを充電するなど発電機として機能する。
【００２５】
上記のような回転電機においては、固定子コイル１３に通電して、回転子３を所定角度以上回転させて拘束し、信号ロータ１９または検出ステータ２１の位置を調整する調整手段を備えたので、拘束が容易で、回転摩擦力の影響を受けにくく安定して回転子１３が本来の所定の位置に位置決めされるとともに調整が容易であるため、安定して高い調整精度を得ることができ、性能の良い回転電機を得ることができる。
【００２６】
なお、通電する電流を大きくすると、回転子３は全体的には本来の所定の位置に拘束されやすくなるが、回転子３の位置は回転方向に任意の位置に分布しており、回転子３が本来の所定の位置から若干ずれた位置にある状態で通電しても、回転摩擦力の影響で回転子３はほとんど動かず、回転子３の位置によっては安定した精度で拘束することができないのに対して、この発明のように必ず回転子３を所定角度以上回転させて拘束することで、安定した位置に精度良く拘束することができる。実験では、同じ通電電流に対して、この発明によれば位置決め誤差を数分の一ないし数十分の一に低減できることを確認している。なお、同じ位置決め精度を確保する時には、この発明によれば通電する電流を少なくできる効果を奏する。
【００２７】
また、回転電機の仕様によって磁極数やスロット数をはじめ回転摩擦力も異なり、また固定子コイル１３や界磁コイル１７に通電する電流の大きさも任意に設定できるため、予め、通電する電流の大きさとその時の回転子３の回転角度並びに位置決め精度の関係を確認して、通電電流並びに所定角度を決定しておく。このようにして、定めた電流を通電して、回転子３を所定角度以上回転させて拘束すれば、所定の位置決め精度を確保することができる。この発明は、回転子３を所定角度以上回転させることで、安定した精度の高い位置決めをすることができる。
【００２８】
また、固定子コイル１３への通電は、固定子コイル１３の所定の相に直流通電した後、前記相とは異なる相に直流通電することによって、回転子３を所定角度以上回転させたので、簡単で確実に回転子３を所定角度以上回転させることができ位置決め精度が良く、性能や組立性の良い回転電機を得ることができる。
【００２９】
固定子コイル１３に通電して回転子３を回転不能に拘束する工程と、回転子３が所定角度以上回転したことを検出する工程と、検出ステータ２１の信号が所定の信号になるように、検出ステータ２１または信号ロータ１９の位置を調整する工程とを備えたので、工程が簡単で、位置決め精度が良い、生産性に優れた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。なお、回転軸１４に連結された回転検出機を備えて、回転子３が所定角度以上回転したことを検出しても良いが、検出ステータ２１の信号によって、回転子３が所定角度以上回転したことを検出することで簡単に構成できる。また、回転子３が所定角度以上回転したことを検出する工程は、固定子コイル１３への通電を、固定子コイル１３の所定の相に直流通電した後、前記相とは異なる相に直流通電する場合は省略しても良い。
【００３０】
磁極鉄心１５と信号ロータ１９を回転方向の所定の位置関係に固定する工程と、固定子コイル１３および界磁コイル１７に通電して回転子３を回転不能に拘束する工程と、回転子３が所定角度以上回転したことを検出する工程と、検出ステータ２１の信号が所定の信号になるように、検出ステータ２１の位置を調整する工程とを備えたので、磁極鉄心１５の極性が定まるために少ない電流で確実に拘束でき、簡単な工程で位置決め精度が良く、生産性に優れた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。なお、信号ロータ１９は、クローポール１５および１６に対して回転方向の所定の位置関係になるように予め治具を用いて圧入固定されているので、検出ステータ２１の位置の調整が容易で、長穴２２ｂを短くできて小型化が図れる。また、信号ロータ１９が圧入固定されており耐振性や耐熱性が良い。
【００３１】
クローポール１５および１６は、鍛造で作られ、組み合わせて使用するために、特有の組付け誤差等を有しているが、この発明によれば、通電によって回転子３が平均的な位置で拘束され、位置決め精度を向上させることができる。
【００３２】
固定子コイル１３に通電して回転子３を回転不能に拘束する工程は、所定の相に直流通電した後、前記相とは異なる相に直流通電して回転子３を所定角度回転させて、回転子３を回転不能に拘束したために、簡単で確実に回転子３を所定角度以上回転させることができて位置決め精度が良く、生産性に優れた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。
【００３３】
回転位置センサー９はレゾルバであるので、回転子３が拘束状態であっても分解能に優れた回転位置信号を得ることができ、更に、レゾルバは１相励磁、２相出力のレゾルバであって、その出力信号の一方が零になるように検出ステータ２１または信号ロータ１９の位置を調整したので、簡単な工程で調整精度が良く、生産性に優れた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。
【００３４】
磁極鉄心と信号ロータ１９を回転方向の所定の位置関係に固定する手段と、固定子コイル１３および界磁コイル１７に通電して回転子３を回転不能に拘束する手段と、回転子３が所定角度以上回転したことを検出する手段と、検出ステータ２１の信号が所定の信号になるように、検出ステータ２１の位置を調整する手段とを備えており、信号ロータ１９は、クローポール１５および１６に対して回転方向の所定の位置関係になるように予め治具を用いて圧入固定されているので、検出ステータ２１の位置の調整が短時間に容易に行なえ、通電して拘束するため回転子３の拘束が容易で、回転子３が所定角度以上回転したことを検出しているため位置決め精度が良く、検出ステータの位置の調整が容易であるなど、簡単な装置で位置決め精度が良く、自動化が容易で生産性に優れた回転電機の回転位置センサーの位置決め装置を得ることができる。
【００３５】
なお、固定子コイル１３および界磁コイル１７に通電して回転子３を電気的に拘束した後、その位置で回転子３を機械的に拘束する機構を装置に設けても良い。また、磁極鉄心と信号ロータ１９を回転方向の所定の位置関係に固定する手段を備えない場合は、検出ステータ２１の位置の調整に比較的長時間を要したり、長穴２２ｂが大きくなったりするが、位置決め精度については同様の効果を得ることができ、位置決めおよび位置調整の装置として一体化して構成することができる。
【００３６】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、レゾルバの出力信号の一方が零になるように検出ステータ２１または信号ロータ１９の位置を調整したが、極対数が８の電動発電機１を、通電によって回転子３を８箇所の位置で回転不能に拘束して、検出ステータ２１の８個の出力の平均値が零になるように、検出ステータ２１または信号ロータ１９の位置を調整しても良い。
【００３７】
このように調整することによって、極ピッチのばらつきによる調整誤差を平均化できて、調整精度が良く、性能の優れた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。特に、クローポール１５および１６を備えた回転電機に適用するとその効果が大きい。
【００３８】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータを示す断面図、図７はその機能ブロック図である。図において、３１は回転電機をなす電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータであって、固定子３２および回転子３３、回転子３３を回転自在に支持するベアリング３４および３５、固定子３２が内周面に圧入され、ブラケット３７と共に固定子３２および回転子３３を収容するヨーク３６、ブラシレスモータを制御する制御装置３８、回転子３２の回転位置を検出する回転位置センサー３９、ならびに回転力を伝達するボス４０などから構成されている。
【００３９】
固定子３２は、電磁鋼板を積層した固定子鉄心４１と、この固定子鉄心４１に設けられたスロット４２に固定子コイル４３が配置されて構成されている。このブラシレスモータ３１では、１２個のスロット４２を備えており、固定子コイル４３の端末は、ターミナル４４によって３相Ｙ結線とされて、コネクタ４５を介して制御装置３８に接続されている。
【００４０】
回転子３３には、回転軸４６に磁極をなす８極の永久磁石４７および回転位置センサー３９の信号ロータ４８および回転力を伝達するボス４０が固定されて構成されている。
【００４１】
ブラケット３７に配置された検出ステータ４９と、回転軸４６に固定された信号ロータ４８とで実施の形態１と同様の、回転位置センサー３９をなすレゾルバを構成している。信号ロータ４８は回転軸４６に圧入されて、信号ロータ４８の圧入位置を基準にした着磁治具を用いて、磁石４７の着磁を行なっている。検出ステータ４９は、ブラケット３７に図示しないネジで締め付けることで固定される。検出ステータ４９の検出結果は信号線５０を介して制御装置３８に接続されている。
【００４２】
次に回転位置センサー３９の位置調整について説明する。図７において、制御装置３８は、固定子コイル４３のＷＵ間に直流通電して、固定子３２と回転子３３の電磁力によって回転子３３は固定子３２に対して所定位置に電気的に拘束する。続いて、制御装置３８は、固定子コイル４３のＵＶ間に直流通電して、固定子３２と回転子３３の電磁力によって回転子３３は所定角度回転して固定子３２に対して所定位置に電気的に拘束する。この状態で制御装置３８は、検出ステータ４９からの検出結果の信号が、予め記憶している固定子コイル４３のＵＶ間に直流通電した時の検出データと比較して、補正値を生成して、この補正値に基づいて固定子コイル４３の通電を制御するように制御装置３８は構成されている。なお、制御装置３８には、バッテリからの電源線のほか、車速信号やトルクセンサー信号等が接続されている。
【００４３】
次に動作について説明する。制御装置３８は、トルクセンサー信号等に基づいてステアリングの操舵力を補助する時に、検出ステータ４９の検出結果に基づいて、固定子コイル４３に所定の通電を行い、この通電に伴って、固定子３２と永久磁石４７の電磁作用により、回転子３に回転力が発生して、回転力がボス４０を介してステアリング側に伝達されて操舵力を補助することが出来る。
【００４４】
上記のような回転電機においては、制御装置３８は、固定子コイル４３に所定の通電をして、回転子３３が所定角度以上回転して拘束状態である時に、検出ステータ４９からの検出結果と、予め記憶している検出データとを比較して補正値を生成し、この補正値に基づいて固定子コイル４３の通電を制御したので、回転位置センサー３９の位置調整が回転電機自体で行なえるとともに、回転摩擦力の影響を受けにくいため調整精度が高くまた安定して、性能の良い回転電機を得ることができる。
【００４５】
信号ロータ４８は回転軸４６に圧入されて、信号ロータ４８の圧入位置を基準にした着磁治具を用いて、磁石４７の着磁を行なっているため、耐振性や耐熱性が良いほか、信号ロータ４８と磁石４７の位置精度が良いため調整が容易で、小型で性能の良い回転電機を得ることができる。
【００４６】
なお、本実施の形態３では永久磁石４７を用いた回転電機で説明したが、実施の形態１で示したような回転電機でも良い。また、実施の形態１と同様の箇所については、同様の効果を奏することは言うまでもない。
【００４７】
実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータを示す断面図であって、図９は回転位置センサーの位置調整の説明図である。図８のブラシレスモータ５１は、図６のブラシレスモータ３１に対して制御装置３８を取り外してコネクタ４５および信号線５０を外部に導出し、また検出ステータ２１は実施の形態１と同様に、長穴２２ｂ（図示せず）を備えており、ブラケット３７に前記長穴２２ｂを調整ネジ２３（図示せず）で締め付けることで固定される。その他の構成は図６と同様であり、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４８】
次に検出ステータ２１の位置調整について説明する。図９において、固定子コイル４３のＷＵ間に直流通電すると、固定子３２と永久磁石４７との電磁力によって回転子３３は固定子３２に対して所定位置に電気的に拘束される。次に固定子コイル４３のＵＶ間に直流通電すると、前記電磁力によって回転子３３は所定角度回転して、固定子３２に対して所定位置に電気的に拘束される。回転子３３が所定角度回転したことは、検出ステータ２１の信号から検出することができる。この状態で検出ステータ２１からの信号が所定の信号となるようにモニター２４に基づいて、検出ステータ２１の長穴２２ｂを回転方向に回転させて、調整ネジ２３で締め付けることで調整手段を構成している。
【００４９】
実施の形態４は上記のように構成されており、固定子コイル４３に通電して、回転子３３を所定角度以上回転させて拘束し、信号ロータ４８または検出ステータ２１の位置を調整する調整手段を備えたので、拘束が容易で、回転摩擦力の影響を受けにくく安定して回転子３３が本来の所定の位置に位置決めされるとともに調整が容易であるため、安定して高い調整精度を得ることができ、性能の良い回転電機を得ることができる。
【００５０】
また、磁極４７と信号ロータ４８を回転方向の所定の位置関係に固定する工程と、固定子コイル４３に通電して回転子３３を回転不能に拘束する工程と、回転子３３が所定角度以上回転したことを検出する工程と、検出ステータ２１の信号が所定の信号になるように、検出ステータ２１の位置を調整する工程とを備えており、簡単な工程で位置決め精度が良く、生産性に優れた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。なお、信号ロータ４８は回転軸４６に圧入されて、信号ロータ４８の圧入位置を基準にした着磁治具を用いて、磁石４７の着磁を行なっているために、両者の位置制度が良く、検出ステータ２１の位置の調整が容易に行なえ、長穴２２ｂを短くできて装置の小型化が図れる。また、信号ロータ１９が圧入固定されており耐振性や耐熱性が良い。
【００５１】
磁極４７と信号ロータ４８を回転方向の所定の位置関係に固定する手段と、固定子コイル４３に通電して回転子３３を回転不能に拘束する手段と、回転子３３が所定角度以上回転したことを検出する手段と、検出ステータ２１の信号が所定の信号になるように、検出ステータ２１の位置を調整する手段とを備えており、信号ロータ４８は回転軸４６に圧入されて、信号ロータ４８の圧入位置を基準にした着磁治具を用いて、磁石４７の着磁を行なっているために検出ステータ２１の位置の調整が短時間に容易に行なえ、通電して拘束するため回転子３３の拘束が容易で、回転子３３が所定角度以上回転したことを検出しているため位置決め精度が良く、検出ステータ２１の位置の調整が容易であるなど、装置が簡単で位置決め精度が良く、自動化が容易で生産性に優れた回転電機の回転位置センサーの位置決め装置を得ることができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、固定子に巻装された固定子コイルと、回転子に固定された磁極および信号ロータと、前記信号ロータに対向して配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータとを備えた回転電機において、前記固定子コイルに通電して、前記回転子を予め設定した所定角度以上回転させて拘束し、前記信号ロータまたは前記検出ステータの位置を調整する調整手段を備えたので、調整が容易で、回転摩擦力の影響を受けにくく調整精度が安定しまた向上するため、安価で性能の良い回転電機を得ることができる。
【００５３】
請求項２記載の発明によれば、固定子に巻装された固定子コイルと、回転子に固定された磁極および信号ロータと、前記信号ロータに対向して配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータと、前記検出ステータの検出結果に基づいて前記固定子コイルの通電を制御する制御装置を備えた回転電機において、前記制御装置は、前記固定子コイルに所定の通電をして、前記回転子が予め設定した所定角度以上回転して拘束状態である時に、前記検出ステータからの検出結果と、予め記憶している検出データとを比較して補正値を生成し、この補正値に基づいて前記固定子コイルの通電を制御したので、位置調整が回転電機自体で行なわれ、回転摩擦力の影響を受けにくく調整精度が安定しまた向上するため、安価で性能の良い回転電機を得ることができる。
【００５４】
請求項３記載の発明によれば、固定子コイルへの直流通電は、前記固定子コイルの所定の相に直流通電した後、前記相とは異なる相に直流通電することによって、前記回転子を所定角度以上回転させたので、簡単で確実に回転子を所定角度回転させることができ位置決め精度が良く、性能や組立性の良い回転電機を得ることができる。
【００５５】
請求項４記載の発明によれば、固定子に巻装された固定子コイルと、磁極ならびに信号ロータが回転軸に共に固定された回転子と、前記信号ロータと前記信号ロータと対向配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータとからなる回転位置センサーを備えた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法において、前記固定子コイルに通電して前記回転子を回転不能に拘束する工程と、前記回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する工程と、前記検出ステータの信号が所定の信号になるように、前記検出ステータまたは前記信号ロータの位置を調整する工程とを備えたので、工程が簡単で、位置決め精度が良い、生産性に優れた回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。
【００５６】
請求項５記載の発明によれば、固定子に巻装された固定子コイルと、界磁コイルを備えた磁極鉄心ならびに信号ロータが回転軸に共に固定された回転子と、前記信号ロータに対向して配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータとからなる回転位置センサーを備えた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法において、前記磁極鉄心と前記信号ロータを回転方向の所定の位置関係に固定する工程と、前記固定子コイルおよび前記界磁コイルに通電して前記回転子を回転不能に拘束する工程と、前記回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する工程と、前記検出ステータの信号が所定の信号になるように、前記検出ステータの位置を調整する工程とを備えたので、確実に拘束でき、簡単な工程で位置決め精度が良く、生産性に優れた回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。
【００５７】
請求項６記載の発明によれば、磁極鉄心は、クローポールであるので、クローポール特有の組付け誤差等に対して、平均的な位置で回転子が拘束され、位置決め精度の高い回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。
【００５８】
請求項７記載の発明によれば、固定子に巻装された固定子コイルと、永久磁石からなる磁極ならびに信号ロータが回転軸に共に固定された回転子と、前記信号ロータに対向して配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータとからなる回転位置センサーを備えた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法において、前記磁極と前記信号ロータを回転方向の所定の位置関係に固定する工程と、前記固定子コイルに通電して前記回転子を回転不能に拘束する工程と、前記回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する工程と、前記検出ステータの信号が所定の信号になるように、前記検出ステータの位置を調整する工程とを備えたので、簡単な工程で位置決め精度が良く、生産性に優れた回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。
【００５９】
請求項８記載の発明によれば、前記固定子コイルに通電して前記回転子を回転不能に拘束する工程は、所定の相に直流通電した後、前記相とは異なる相に直流通電して前記回転子を所定角度回転させて、前記回転子を回転不能に拘束したので、簡単で確実に回転子を所定角度回転させることができる、生産性に優れた回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。
【００６０】
請求項９記載の発明によれば、回転位置センサーは、レゾルバであるため、回転子が拘束状態であっても分解能に優れた回転位置信号を得ることができ、簡単な工程で調整精度が良く、生産性に優れた回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。
【００６１】
請求項１０記載の発明によれば、回転位置センサーは、１相励磁、２相出力のレゾルバであって、その出力信号の一方が零になるように前記検出ステータまたは前記信号ロータの位置を調整したため、簡単な工程で調整精度が良く、生産性に優れた回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。
【００６２】
請求項１１記載の発明によれば、極対数がｎの回転電機であって、前記通電によって前記回転子をｎ箇所の位置で回転不能に拘束した時の、前記検出ステータのｎ個の出力の平均値が零になるように、前記検出ステータまたは前記信号ロータの位置を調整するため、極ピッチのばらつきによる調整誤差を平均化できて、調整精度が良く、性能の優れた回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。
【００６３】
請求項１２記載の発明によれば、固定子に巻装された固定子コイルと、界磁コイルを備えた磁極鉄心ならびに信号ロータが回転軸に共に固定された回転子と、前記信号ロータに対向して配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータとからなる回転位置センサーを備えた回転電機の回転位置センサーの位置決め装置において、前記磁極鉄心と前記信号ロータを回転方向の所定の位置関係に固定する手段と、前記固定子コイルおよび前記界磁コイルに通電して前記回転子を回転不能に拘束する手段と、前記回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する手段と、前記検出ステータの信号が所定の信号になるように、前記検出ステータの位置を調整する手段とを備えたので、位置調整が短時間に行なえ、装置が簡単で、位置決め精度が良く、自動化が容易で生産性に優れた回転位置センサーの位置決め装置を得ることができる。
【００６４】
請求項１３記載の発明によれば、固定子に巻装された固定子コイルと、永久磁石からなる磁極ならびに信号ロータが回転軸に共に固定された回転子と、前記信号ロータに対向して配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータとからなる回転位置センサーを備えた回転電機の回転位置センサーの位置決め装置において、前記磁極と前記信号ロータを回転方向の所定の位置関係に固定する手段と、前記固定子コイルに通電して前記回転子を回転不能に拘束する手段と、前記回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する手段と、前記検出ステータの信号が所定の信号になるように、前記検出ステータの位置を調整する手段とを備えたので、位置調整が短時間に行なえ、装置が簡単で、位置決め精度が良く、自動化が容易で生産性に優れた回転位置センサーの位置決め装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による電動発電機の構成を示す断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による信号ロータを示す正面図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による検出ステータおよびセンサーコアを示す正面図である。
【図４】 この発明の実施の形態１による回転位置センサーの位置調整の説明図である。
【図５】 この発明の実施の形態１によるレゾルバの位置調整の説明図である。
【図６】 この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータを示す断面図である。
【図７】 この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータの機能ブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータを示す断面図である。
【図９】 この発明の実施の形態４による回転位置センサーの位置調整の説明図である。
【符号の説明】
１ 電動発電機（回転電機）、 ２ 固定子、 ３ 回転子、 ９ 回転位置センサー（レゾルバ）、 １３ 固定子コイル、 １５ クローポール、 １６ クローポール、 １７ 界磁コイル、 １９ 信号ロータ、 ２１ 検出ステータ、 ３１ ブラシレスモータ（回転電機）、 ３８ 制御装置、 ４７ 永久磁石。
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転位置センサーを備えた回転電機およびその回転位置センサーの位置決め方法および位置決め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、従来装置として特開２００２−１８６２３９号公報に記載された装置がある。この従来装置は、検出ロータと回転軸とが別体に構成されるとともに、検出ロータが回転軸に対して瞬間接着剤によって固定されているブラシレスモータが開示されている。また、検出ロータは回転軸に対して相対回転可能に遊嵌し、その状態で駆動コイルの一部の相に直流電流を継続的に供給して駆動ロータを所定の位置に停止させ、その状態で検出ロータの位置を、検出ロータと検出ステータとの相対位置が所定の誤差範囲内に収まるように目視により仮決めし、その状態で出力コイルの一部の相に直流電流を継続的に供給して電磁石作用を発生させ、この電磁石作用に基づく検出ロータの移動により検出ロータと検出ステータとの相対位置を所定の位置になるように修正し、その状態で検出ロータを回転軸に固定し、固定完了後に駆動コイル及び出力コイルへの直流電流の供給を停止するブラシレスモータの組立方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のブラシレスモータおよびブラシレスモータの組立方法では、検出ロータが回転軸に対して瞬間接着剤によって固定されているために、振動や熱的に過酷な車両用等の回転電機には適しているとは言えず、また、駆動コイルの一部の相に直流電流を継続的に供給して駆動ロータを所定の位置に停止させてはいるが、実際には回転軸を回転自在に支持している軸受の回転摩擦力をはじめ、例えば車両用交流発電機のように回転軸に固定されたスリップリングにブラシが摺接する構造の場合には、更にこの回転摩擦力が加わるなど、これらの回転摩擦力の影響をうけて、単に駆動コイルの一部の相に直流電流を継続的に供給しただけでは前記回転摩擦力のために、駆動ロータを精度良く本来の所定の位置に安定して停止させることができず、回転位置センサーの位置決め精度が不安定となり、回転電機の性能がばらついたり性能を充分に発揮できない問題があった。更に、位置決めのための工程が長く、また自動化に不向きであるなどの問題があった。
【０００４】
この発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、回転位置センサーの位置決め精度をより安定させ、また、より向上させて性能の良い回転電機を得ること、および回転位置センサーの位置決めがより精度良くおこなえ、生産性に優れた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法および位置決め装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機においては、固定子コイルに通電して、回転子を予め設定した所定角度以上回転させて拘束し、信号ロータまたは検出ステータの位置を調整する調整手段を備えたものである。
【０００６】
また、制御装置は、固定子コイルに所定の通電をして、回転子が予め設定した所定角度以上回転して拘束状態である時に、検出ステータからの検出結果と、予め記憶している検出データとを比較して補正値を生成し、この補正値に基づいて固定子コイルの通電を制御するものである。
【０００７】
また、固定子コイルへの通電は、固定子コイルの所定の相に直流通電した後、前記相とは異なる相に直流通電することによって、回転子を所定角度以上回転させるものである。
【０００８】
この発明に係る回転電機の回転位置センサーの位置決め方法においては、固定子コイルに通電して回転子を回転不能に拘束する工程と、回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する工程と、検出ステータの信号が所定の信号になるように、検出ステータまたは信号ロータの位置を調整する工程とを備えたものである。
【０００９】
また、磁極鉄心と信号ロータを回転方向の所定の位置関係に固定する工程と、固定子コイルおよび界磁コイルに通電して回転子を回転不能に拘束する工程と、回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する工程と、検出ステータの信号が所定の信号になるように、検出ステータの位置を調整する工程とを備えたものである。
【００１０】
また、磁極鉄心は、クローポールであることを特徴とするものである。
【００１１】
更に、磁極と信号ロータを回転方向の所定の位置関係に固定する工程と、固定子コイルに通電して回転子を回転不能に拘束する工程と、回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する工程と、検出ステータの信号が所定の信号になるように、検出ステータの位置を調整する工程とを備えたものである。
【００１２】
また、固定子コイルに通電して回転子を回転不能に拘束する工程は、所定の相に直流通電した後、前記相とは異なる相に直流通電して回転子を所定角度回転させて、回転子を回転不能に拘束することを特徴ものである。
【００１３】
また、回転位置センサーは、レゾルバであることを特徴とするものである。
【００１４】
また、回転位置センサーは、１相励磁、２相出力のレゾルバであって、その出力信号の一方が零になるように検出ステータまたは信号ロータの位置を調整するものである。
【００１５】
また、極対数がｎの回転電機であって、通電によって回転子をｎ箇所の位置で回転不能に拘束した時の、検出ステータのｎ個の出力の平均値が零になるように、検出ステータまたは信号ロータの位置を調整することを特徴とするものである。
【００１６】
更にまた、磁極鉄心と信号ロータを回転方向の所定の位置関係に固定する手段と、固定子コイルおよび界磁コイルに通電して回転子を回転不能に拘束する手段と、回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する手段と、検出ステータの信号が所定の信号になるように、検出ステータの位置を調整する手段とを備えたものである。
【００１７】
また、磁極と信号ロータを回転方向の所定の位置関係に固定する手段と、固定子コイルに通電して回転子を回転不能に拘束する手段と、回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する手段と、検出ステータの信号が所定の信号になるように、検出ステータの位置を調整する手段とを備えたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。なお図中同一または相当部分については同一符号を付して説明する。図１は、電動発電機の構成を示す断面図、図２は信号ロータの正面図、図３は検出ステータおよびセンサーコアの正面図、図４は回転位置センサーの位置調整の説明図、図５はレゾルバの位置調整の説明図である。図において、１は回転電機をなす車両用の電動発電機であって、固定子２および回転子３、回転子３を回転自在に支持するベアリング４および５、固定子２回転子３およびブラシホルダ６を収容するフロントブラケット７とリヤブラケット８、回転子２の回転位置を検出する回転位置センサー９、ならびに回転力を伝達するプーリ１０などから構成されている。
【００１９】
固定子２は、電磁鋼板を積層した固定子鉄心１１と、この固定子鉄心１１に設けられたスロット１２に固定子コイル１３が配置されて構成されている。この車両用の電動発電機１では、９６個のスロット１２を備えており、固定子コイル１３は、３相Ｙ結線されている。
【００２０】
回転子３は、回転軸１４に磁極鉄心をなすクローポール１５および１６、ならびに界磁コイル１７が固定されており、これらで１６極の磁極を構成しており、更に界磁コイル１７に給電するためのスリップリング１８並びに回転位置センサー９の信号ロータ１９が固定されて構成されている。また、ブラシホルダ６に備えたブラシ２０は、スリップリング１８の外周面にスプリング等で押圧されて摺接しており、ブラシ２０からスリップリング１８を介して界磁コイル１７に給電される。
【００２１】
リヤブラケット８に配置された検出ステータ２１と、回転軸１４に固定された信号ロータ１９とで回転位置センサー９をなすレゾルバを構成している。図２は、電磁鋼板を積層して構成した信号ロータ１９であって、回転軸１４と圧入固定される穴部１９ａを有している。信号ロータ１９は、クローポール１５および１６に対して回転方向の所定の位置関係になるように治具を用いて圧入固定される。また図３に示すように、センサーコア２２は電磁鋼板を積層して構成され、ティース２２ａおよび長穴２２ｂを備えており、このティース２２ａに１相の励磁コイル並び２相の出力コイルが巻装されて、樹脂等のカバ２１ａで覆って検出ステータ２１を構成している。検出ステータ２１は、リヤブラケット８に長穴２２ｂを調整ネジ２３で締め付けることで固定される。
【００２２】
次に検出ステータ２１の位置調整について説明する。図４において、固定子コイル１３のＷＵ間並びに界磁コイル１７に直流通電すると、両者の電磁力によって回転子３は固定子２に対して所定位置に電気的に拘束される。次に固定子コイル１３のＵＶ間並びに界磁コイル１７に直流通電すると、両者の電磁力によって回転子３は所定角度回転して、固定子２に対して所定位置に電気的に拘束される。回転子３が所定角度回転したことは、検出ステータ２１の信号から検出することができる。この状態で検出ステータ２１からの信号が所定の信号となるようにモニター２４に基づいて、検出ステータ２１の長穴２２ｂを回転方向に回転させて、調整ネジ２３で締め付けることで調整手段を構成している。
【００２３】
次にレゾルバの位置調整について説明する。図５において、レゾルバの２相の出力信号の内、２５はＳＩＮ波形、２６はＣＯＳ波形であって、２７はその両者より生成されたレゾルバ波形である。なお、レゾルバ波形２７は図５に示すような誤差範囲２８を有しており、図５中のａ点またはｂ点のように出力信号の一方が零になるように、検出ステータ２１の長穴２２ｂを回転方向に回転させて、調整ネジ２３で締め付ける。
【００２４】
次に動作について説明する。ブラシ２０からスリップリング１８を介して、界磁コイル１７に界磁電流が供給されると、回転子３のクローポール１５および１６は磁極を構成して、この状態で固定子コイル１３に回転位置センサー９に基づいた３相交流電流を供給することにより、回転子３に回転力が発生し電動機として機能する。該回転力が回転軸１４、プーリ１０及び図示しないベルトを介してエンジン側に伝達されエンジンが始動する。エンジンが始動すると、エンジンの回転力によって回転子３が駆動されて、固定子コイル１３に３相交流が発電され、これを整流してバッテリを充電するなど発電機として機能する。
【００２５】
上記のような回転電機においては、固定子コイル１３に通電して、回転子３を所定角度以上回転させて拘束し、信号ロータ１９または検出ステータ２１の位置を調整する調整手段を備えたので、拘束が容易で、回転摩擦力の影響を受けにくく安定して回転子１３が本来の所定の位置に位置決めされるとともに調整が容易であるため、安定して高い調整精度を得ることができ、性能の良い回転電機を得ることができる。
【００２６】
なお、通電する電流を大きくすると、回転子３は全体的には本来の所定の位置に拘束されやすくなるが、回転子３の位置は回転方向に任意の位置に分布しており、回転子３が本来の所定の位置から若干ずれた位置にある状態で通電しても、回転摩擦力の影響で回転子３はほとんど動かず、回転子３の位置によっては安定した精度で拘束することができないのに対して、この発明のように必ず回転子３を所定角度以上回転させて拘束することで、安定した位置に精度良く拘束することができる。実験では、同じ通電電流に対して、この発明によれば位置決め誤差を数分の一ないし数十分の一に低減できることを確認している。なお、同じ位置決め精度を確保する時には、この発明によれば通電する電流を少なくできる効果を奏する。
【００２７】
また、回転電機の仕様によって磁極数やスロット数をはじめ回転摩擦力も異なり、また固定子コイル１３や界磁コイル１７に通電する電流の大きさも任意に設定できるため、予め、通電する電流の大きさとその時の回転子３の回転角度並びに位置決め精度の関係を確認して、通電電流並びに所定角度を決定しておく。このようにして、定めた電流を通電して、回転子３を所定角度以上回転させて拘束すれば、所定の位置決め精度を確保することができる。この発明は、回転子３を所定角度以上回転させることで、安定した精度の高い位置決めをすることができる。
【００２８】
また、固定子コイル１３への通電は、固定子コイル１３の所定の相に直流通電した後、前記相とは異なる相に直流通電することによって、回転子３を所定角度以上回転させたので、簡単で確実に回転子３を所定角度以上回転させることができ位置決め精度が良く、性能や組立性の良い回転電機を得ることができる。
【００２９】
固定子コイル１３に通電して回転子３を回転不能に拘束する工程と、回転子３が所定角度以上回転したことを検出する工程と、検出ステータ２１の信号が所定の信号になるように、検出ステータ２１または信号ロータ１９の位置を調整する工程とを備えたので、工程が簡単で、位置決め精度が良い、生産性に優れた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。なお、回転軸１４に連結された回転検出機を備えて、回転子３が所定角度以上回転したことを検出しても良いが、検出ステータ２１の信号によって、回転子３が所定角度以上回転したことを検出することで簡単に構成できる。また、回転子３が所定角度以上回転したことを検出する工程は、固定子コイル１３への通電を、固定子コイル１３の所定の相に直流通電した後、前記相とは異なる相に直流通電する場合は省略しても良い。
【００３０】
磁極鉄心１５と信号ロータ１９を回転方向の所定の位置関係に固定する工程と、固定子コイル１３および界磁コイル１７に通電して回転子３を回転不能に拘束する工程と、回転子３が所定角度以上回転したことを検出する工程と、検出ステータ２１の信号が所定の信号になるように、検出ステータ２１の位置を調整する工程とを備えたので、磁極鉄心１５の極性が定まるために少ない電流で確実に拘束でき、簡単な工程で位置決め精度が良く、生産性に優れた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。なお、信号ロータ１９は、クローポール１５および１６に対して回転方向の所定の位置関係になるように予め治具を用いて圧入固定されているので、検出ステータ２１の位置の調整が容易で、長穴２２ｂを短くできて小型化が図れる。また、信号ロータ１９が圧入固定されており耐振性や耐熱性が良い。
【００３１】
クローポール１５および１６は、鍛造で作られ、組み合わせて使用するために、特有の組付け誤差等を有しているが、この発明によれば、通電によって回転子３が平均的な位置で拘束され、位置決め精度を向上させることができる。
【００３２】
固定子コイル１３に通電して回転子３を回転不能に拘束する工程は、所定の相に直流通電した後、前記相とは異なる相に直流通電して回転子３を所定角度回転させて、回転子３を回転不能に拘束したために、簡単で確実に回転子３を所定角度以上回転させることができて位置決め精度が良く、生産性に優れた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。
【００３３】
回転位置センサー９はレゾルバであるので、回転子３が拘束状態であっても分解能に優れた回転位置信号を得ることができ、更に、レゾルバは１相励磁、２相出力のレゾルバであって、その出力信号の一方が零になるように検出ステータ２１または信号ロータ１９の位置を調整したので、簡単な工程で調整精度が良く、生産性に優れた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。
【００３４】
磁極鉄心と信号ロータ１９を回転方向の所定の位置関係に固定する手段と、固定子コイル１３および界磁コイル１７に通電して回転子３を回転不能に拘束する手段と、回転子３が所定角度以上回転したことを検出する手段と、検出ステータ２１の信号が所定の信号になるように、検出ステータ２１の位置を調整する手段とを備えており、信号ロータ１９は、クローポール１５および１６に対して回転方向の所定の位置関係になるように予め治具を用いて圧入固定されているので、検出ステータ２１の位置の調整が短時間に容易に行なえ、通電して拘束するため回転子３の拘束が容易で、回転子３が所定角度以上回転したことを検出しているため位置決め精度が良く、検出ステータの位置の調整が容易であるなど、簡単な装置で位置決め精度が良く、自動化が容易で生産性に優れた回転電機の回転位置センサーの位置決め装置を得ることができる。
【００３５】
なお、固定子コイル１３および界磁コイル１７に通電して回転子３を電気的に拘束した後、その位置で回転子３を機械的に拘束する機構を装置に設けても良い。また、磁極鉄心と信号ロータ１９を回転方向の所定の位置関係に固定する手段を備えない場合は、検出ステータ２１の位置の調整に比較的長時間を要したり、長穴２２ｂが大きくなったりするが、位置決め精度については同様の効果を得ることができ、位置決めおよび位置調整の装置として一体化して構成することができる。
【００３６】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、レゾルバの出力信号の一方が零になるように検出ステータ２１または信号ロータ１９の位置を調整したが、極対数が８の電動発電機１を、通電によって回転子３を８箇所の位置で回転不能に拘束して、検出ステータ２１の８個の出力の平均値が零になるように、検出ステータ２１または信号ロータ１９の位置を調整しても良い。
【００３７】
このように調整することによって、極ピッチのばらつきによる調整誤差を平均化できて、調整精度が良く、性能の優れた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。特に、クローポール１５および１６を備えた回転電機に適用するとその効果が大きい。
【００３８】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータを示す断面図、図７はその機能ブロック図である。図において、３１は回転電機をなす電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータであって、固定子３２および回転子３３、回転子３３を回転自在に支持するベアリング３４および３５、固定子３２が内周面に圧入され、ブラケット３７と共に固定子３２および回転子３３を収容するヨーク３６、ブラシレスモータを制御する制御装置３８、回転子３２の回転位置を検出する回転位置センサー３９、ならびに回転力を伝達するボス４０などから構成されている。
【００３９】
固定子３２は、電磁鋼板を積層した固定子鉄心４１と、この固定子鉄心４１に設けられたスロット４２に固定子コイル４３が配置されて構成されている。このブラシレスモータ３１では、１２個のスロット４２を備えており、固定子コイル４３の端末は、ターミナル４４によって３相Ｙ結線とされて、コネクタ４５を介して制御装置３８に接続されている。
【００４０】
回転子３３には、回転軸４６に磁極をなす８極の永久磁石４７および回転位置センサー３９の信号ロータ４８および回転力を伝達するボス４０が固定されて構成されている。
【００４１】
ブラケット３７に配置された検出ステータ４９と、回転軸４６に固定された信号ロータ４８とで実施の形態１と同様の、回転位置センサー３９をなすレゾルバを構成している。信号ロータ４８は回転軸４６に圧入されて、信号ロータ４８の圧入位置を基準にした着磁治具を用いて、磁石４７の着磁を行なっている。検出ステータ４９は、ブラケット３７に図示しないネジで締め付けることで固定される。検出ステータ４９の検出結果は信号線５０を介して制御装置３８に接続されている。
【００４２】
次に回転位置センサー３９の位置調整について説明する。図７において、制御装置３８は、固定子コイル４３のＷＵ間に直流通電して、固定子３２と回転子３３の電磁力によって回転子３３は固定子３２に対して所定位置に電気的に拘束する。続いて、制御装置３８は、固定子コイル４３のＵＶ間に直流通電して、固定子３２と回転子３３の電磁力によって回転子３３は所定角度回転して固定子３２に対して所定位置に電気的に拘束する。この状態で制御装置３８は、検出ステータ４９からの検出結果の信号が、予め記憶している固定子コイル４３のＵＶ間に直流通電した時の検出データと比較して、補正値を生成して、この補正値に基づいて固定子コイル４３の通電を制御するように制御装置３８は構成されている。なお、制御装置３８には、バッテリからの電源線のほか、車速信号やトルクセンサー信号等が接続されている。
【００４３】
次に動作について説明する。制御装置３８は、トルクセンサー信号等に基づいてステアリングの操舵力を補助する時に、検出ステータ４９の検出結果に基づいて、固定子コイル４３に所定の通電を行い、この通電に伴って、固定子３２と永久磁石４７の電磁作用により、回転子３に回転力が発生して、回転力がボス４０を介してステアリング側に伝達されて操舵力を補助することが出来る。
【００４４】
上記のような回転電機においては、制御装置３８は、固定子コイル４３に所定の通電をして、回転子３３が所定角度以上回転して拘束状態である時に、検出ステータ４９からの検出結果と、予め記憶している検出データとを比較して補正値を生成し、この補正値に基づいて固定子コイル４３の通電を制御したので、回転位置センサー３９の位置調整が回転電機自体で行なえるとともに、回転摩擦力の影響を受けにくいため調整精度が高くまた安定して、性能の良い回転電機を得ることができる。
【００４５】
信号ロータ４８は回転軸４６に圧入されて、信号ロータ４８の圧入位置を基準にした着磁治具を用いて、磁石４７の着磁を行なっているため、耐振性や耐熱性が良いほか、信号ロータ４８と磁石４７の位置精度が良いため調整が容易で、小型で性能の良い回転電機を得ることができる。
【００４６】
なお、本実施の形態３では永久磁石４７を用いた回転電機で説明したが、実施の形態１で示したような回転電機でも良い。また、実施の形態１と同様の箇所については、同様の効果を奏することは言うまでもない。
【００４７】
実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータを示す断面図であって、図９は回転位置センサーの位置調整の説明図である。図８のブラシレスモータ５１は、図６のブラシレスモータ３１に対して制御装置３８を取り外してコネクタ４５および信号線５０を外部に導出し、また検出ステータ２１は実施の形態１と同様に、長穴２２ｂ（図示せず）を備えており、ブラケット３７に前記長穴２２ｂを調整ネジ２３（図示せず）で締め付けることで固定される。その他の構成は図６と同様であり、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４８】
次に検出ステータ２１の位置調整について説明する。図９において、固定子コイル４３のＷＵ間に直流通電すると、固定子３２と永久磁石４７との電磁力によって回転子３３は固定子３２に対して所定位置に電気的に拘束される。次に固定子コイル４３のＵＶ間に直流通電すると、前記電磁力によって回転子３３は所定角度回転して、固定子３２に対して所定位置に電気的に拘束される。回転子３３が所定角度回転したことは、検出ステータ２１の信号から検出することができる。この状態で検出ステータ２１からの信号が所定の信号となるようにモニター２４に基づいて、検出ステータ２１の長穴２２ｂを回転方向に回転させて、調整ネジ２３で締め付けることで調整手段を構成している。
【００４９】
実施の形態４は上記のように構成されており、固定子コイル４３に通電して、回転子３３を所定角度以上回転させて拘束し、信号ロータ４８または検出ステータ２１の位置を調整する調整手段を備えたので、拘束が容易で、回転摩擦力の影響を受けにくく安定して回転子３３が本来の所定の位置に位置決めされるとともに調整が容易であるため、安定して高い調整精度を得ることができ、性能の良い回転電機を得ることができる。
【００５０】
また、磁極４７と信号ロータ４８を回転方向の所定の位置関係に固定する工程と、固定子コイル４３に通電して回転子３３を回転不能に拘束する工程と、回転子３３が所定角度以上回転したことを検出する工程と、検出ステータ２１の信号が所定の信号になるように、検出ステータ２１の位置を調整する工程とを備えており、簡単な工程で位置決め精度が良く、生産性に優れた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。なお、信号ロータ４８は回転軸４６に圧入されて、信号ロータ４８の圧入位置を基準にした着磁治具を用いて、磁石４７の着磁を行なっているために、両者の位置制度が良く、検出ステータ２１の位置の調整が容易に行なえ、長穴２２ｂを短くできて装置の小型化が図れる。また、信号ロータ１９が圧入固定されており耐振性や耐熱性が良い。
【００５１】
磁極４７と信号ロータ４８を回転方向の所定の位置関係に固定する手段と、固定子コイル４３に通電して回転子３３を回転不能に拘束する手段と、回転子３３が所定角度以上回転したことを検出する手段と、検出ステータ２１の信号が所定の信号になるように、検出ステータ２１の位置を調整する手段とを備えており、信号ロータ４８は回転軸４６に圧入されて、信号ロータ４８の圧入位置を基準にした着磁治具を用いて、磁石４７の着磁を行なっているために検出ステータ２１の位置の調整が短時間に容易に行なえ、通電して拘束するため回転子３３の拘束が容易で、回転子３３が所定角度以上回転したことを検出しているため位置決め精度が良く、検出ステータ２１の位置の調整が容易であるなど、装置が簡単で位置決め精度が良く、自動化が容易で生産性に優れた回転電機の回転位置センサーの位置決め装置を得ることができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、固定子に巻装された固定子コイルと、回転子に固定された磁極および信号ロータと、前記信号ロータに対向して配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータとを備えた回転電機において、前記固定子コイルに通電して、前記回転子を予め設定した所定角度以上回転させて拘束し、前記信号ロータまたは前記検出ステータの位置を調整する調整手段を備えたので、調整が容易で、回転摩擦力の影響を受けにくく調整精度が安定しまた向上するため、安価で性能の良い回転電機を得ることができる。
【００５３】
請求項２記載の発明によれば、固定子に巻装された固定子コイルと、回転子に固定された磁極および信号ロータと、前記信号ロータに対向して配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータと、前記検出ステータの検出結果に基づいて前記固定子コイルの通電を制御する制御装置を備えた回転電機において、前記制御装置は、前記固定子コイルに所定の通電をして、前記回転子が予め設定した所定角度以上回転して拘束状態である時に、前記検出ステータからの検出結果と、予め記憶している検出データとを比較して補正値を生成し、この補正値に基づいて前記固定子コイルの通電を制御したので、位置調整が回転電機自体で行なわれ、回転摩擦力の影響を受けにくく調整精度が安定しまた向上するため、安価で性能の良い回転電機を得ることができる。
【００５４】
請求項３記載の発明によれば、固定子コイルへの直流通電は、前記固定子コイルの所定の相に直流通電した後、前記相とは異なる相に直流通電することによって、前記回転子を所定角度以上回転させたので、簡単で確実に回転子を所定角度回転させることができ位置決め精度が良く、性能や組立性の良い回転電機を得ることができる。
【００５５】
請求項４記載の発明によれば、固定子に巻装された固定子コイルと、磁極ならびに信号ロータが回転軸に共に固定された回転子と、前記信号ロータと前記信号ロータと対向配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータとからなる回転位置センサーを備えた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法において、前記固定子コイルに通電して前記回転子を回転不能に拘束する工程と、前記回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する工程と、前記検出ステータの信号が所定の信号になるように、前記検出ステータまたは前記信号ロータの位置を調整する工程とを備えたので、工程が簡単で、位置決め精度が良い、生産性に優れた回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。
【００５６】
請求項５記載の発明によれば、固定子に巻装された固定子コイルと、界磁コイルを備えた磁極鉄心ならびに信号ロータが回転軸に共に固定された回転子と、前記信号ロータに対向して配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータとからなる回転位置センサーを備えた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法において、前記磁極鉄心と前記信号ロータを回転方向の所定の位置関係に固定する工程と、前記固定子コイルおよび前記界磁コイルに通電して前記回転子を回転不能に拘束する工程と、前記回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する工程と、前記検出ステータの信号が所定の信号になるように、前記検出ステータの位置を調整する工程とを備えたので、確実に拘束でき、簡単な工程で位置決め精度が良く、生産性に優れた回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。
【００５７】
請求項６記載の発明によれば、磁極鉄心は、クローポールであるので、クローポール特有の組付け誤差等に対して、平均的な位置で回転子が拘束され、位置決め精度の高い回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。
【００５８】
請求項７記載の発明によれば、固定子に巻装された固定子コイルと、永久磁石からなる磁極ならびに信号ロータが回転軸に共に固定された回転子と、前記信号ロータに対向して配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータとからなる回転位置センサーを備えた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法において、前記磁極と前記信号ロータを回転方向の所定の位置関係に固定する工程と、前記固定子コイルに通電して前記回転子を回転不能に拘束する工程と、前記回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する工程と、前記検出ステータの信号が所定の信号になるように、前記検出ステータの位置を調整する工程とを備えたので、簡単な工程で位置決め精度が良く、生産性に優れた回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。
【００５９】
請求項８記載の発明によれば、前記固定子コイルに通電して前記回転子を回転不能に拘束する工程は、所定の相に直流通電した後、前記相とは異なる相に直流通電して前記回転子を所定角度回転させて、前記回転子を回転不能に拘束したので、簡単で確実に回転子を所定角度回転させることができる、生産性に優れた回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。
【００６０】
請求項９記載の発明によれば、回転位置センサーは、レゾルバであるため、回転子が拘束状態であっても分解能に優れた回転位置信号を得ることができ、簡単な工程で調整精度が良く、生産性に優れた回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。
【００６１】
請求項１０記載の発明によれば、回転位置センサーは、１相励磁、２相出力のレゾルバであって、その出力信号の一方が零になるように前記検出ステータまたは前記信号ロータの位置を調整したため、簡単な工程で調整精度が良く、生産性に優れた回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。
【００６２】
請求項１１記載の発明によれば、極対数がｎの回転電機であって、前記通電によって前記回転子をｎ箇所の位置で回転不能に拘束した時の、前記検出ステータのｎ個の出力の平均値が零になるように、前記検出ステータまたは前記信号ロータの位置を調整するため、極ピッチのばらつきによる調整誤差を平均化できて、調整精度が良く、性能の優れた回転位置センサーの位置決め方法を得ることができる。
【００６３】
請求項１２記載の発明によれば、固定子に巻装された固定子コイルと、界磁コイルを備えた磁極鉄心ならびに信号ロータが回転軸に共に固定された回転子と、前記信号ロータに対向して配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータとからなる回転位置センサーを備えた回転電機の回転位置センサーの位置決め装置において、前記磁極鉄心と前記信号ロータを回転方向の所定の位置関係に固定する手段と、前記固定子コイルおよび前記界磁コイルに通電して前記回転子を回転不能に拘束する手段と、前記回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する手段と、前記検出ステータの信号が所定の信号になるように、前記検出ステータの位置を調整する手段とを備えたので、位置調整が短時間に行なえ、装置が簡単で、位置決め精度が良く、自動化が容易で生産性に優れた回転位置センサーの位置決め装置を得ることができる。
【００６４】
請求項１３記載の発明によれば、固定子に巻装された固定子コイルと、永久磁石からなる磁極ならびに信号ロータが回転軸に共に固定された回転子と、前記信号ロータに対向して配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータとからなる回転位置センサーを備えた回転電機の回転位置センサーの位置決め装置において、前記磁極と前記信号ロータを回転方向の所定の位置関係に固定する手段と、前記固定子コイルに通電して前記回転子を回転不能に拘束する手段と、前記回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する手段と、前記検出ステータの信号が所定の信号になるように、前記検出ステータの位置を調整する手段とを備えたので、位置調整が短時間に行なえ、装置が簡単で、位置決め精度が良く、自動化が容易で生産性に優れた回転位置センサーの位置決め装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による電動発電機の構成を示す断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による信号ロータを示す正面図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による検出ステータおよびセンサーコアを示す正面図である。
【図４】 この発明の実施の形態１による回転位置センサーの位置調整の説明図である。
【図５】 この発明の実施の形態１によるレゾルバの位置調整の説明図である。
【図６】 この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータを示す断面図である。
【図７】 この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータの機能ブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータを示す断面図である。
【図９】 この発明の実施の形態４による回転位置センサーの位置調整の説明図である。
【符号の説明】
１ 電動発電機（回転電機）、 ２ 固定子、 ３ 回転子、 ９ 回転位置センサー（レゾルバ）、 １３ 固定子コイル、 １５ クローポール、 １６ クローポール、 １７ 界磁コイル、 １９ 信号ロータ、 ２１ 検出ステータ、 ３１ ブラシレスモータ（回転電機）、 ３８ 制御装置、 ４７ 永久磁石。
Claims (13)
- 固定子に巻装された固定子コイルと、回転子に固定された磁極および信号ロータと、前記信号ロータに対向して配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータとを備えた回転電機において、前記固定子コイルに通電して、前記回転子を予め設定した所定角度以上回転させて拘束し、前記信号ロータまたは前記検出ステータの位置を調整する調整手段を備えたことを特徴とする回転電機。
- 固定子に巻装された固定子コイルと、回転子に固定された磁極および信号ロータと、前記信号ロータに対向して配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータと、前記検出ステータの検出結果に基づいて前記固定子コイルの通電を制御する制御装置を備えた回転電機において、前記制御装置は、前記固定子コイルに所定の通電をして、前記回転子が予め設定した所定角度以上回転して拘束状態である時に、前記検出ステータからの検出結果と、予め記憶している検出データとを比較して補正値を生成し、この補正値に基づいて前記固定子コイルの通電を制御することを特徴とする回転電機。
- 固定子コイルへの通電は、前記固定子コイルの所定の相に直流通電した後、前記相とは異なる相に直流通電することによって、前記回転子を所定角度以上回転させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回転電機。
- 固定子に巻装された固定子コイルと、磁極ならびに信号ロータが回転軸に共に固定された回転子と、前記信号ロータと前記信号ロータと対向配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータとからなる回転位置センサーを備えた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法において、前記固定子コイルに通電して前記回転子を回転不能に拘束する工程と、前記回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する工程と、前記検出ステータの信号が所定の信号になるように、前記検出ステータまたは前記信号ロータの位置を調整する工程とを備えたことを特徴とする回転電機の回転位置センサーの位置決め方法。
- 固定子に巻装された固定子コイルと、界磁コイルを備えた磁極鉄心ならびに信号ロータが回転軸に共に固定された回転子と、前記信号ロータに対向して配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータとからなる回転位置センサーを備えた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法において、前記磁極鉄心と前記信号ロータを回転方向の所定の位置関係に固定する工程と、前記固定子コイルおよび前記界磁コイルに通電して前記回転子を回転不能に拘束する工程と、前記回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する工程と、前記検出ステータの信号が所定の信号になるように、前記検出ステータの位置を調整する工程とを備えたことを特徴とする回転電機の回転位置センサーの位置決め方法。
- 磁極鉄心は、クローポールであることを特徴とする請求項５項に記載の回転電機の回転位置センサーの位置決め方法。
- 固定子に巻装された固定子コイルと、永久磁石からなる磁極ならびに信号ロータが回転軸に共に固定された回転子と、前記信号ロータに対向して配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータとからなる回転位置センサーを備えた回転電機の回転位置センサーの位置決め方法において、前記磁極と前記信号ロータを回転方向の所定の位置関係に固定する工程と、前記固定子コイルに通電して前記回転子を回転不能に拘束する工程と、前記回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する工程と、前記検出ステータの信号が所定の信号になるように、前記検出ステータの位置を調整する工程とを備えたことを特徴とする回転電機の回転位置センサーの位置決め方法。
- 前記固定子コイルに通電して前記回転子を回転不能に拘束する工程は、所定の相に直流通電した後、前記相とは異なる相に直流通電して前記回転子を所定角度回転させて、前記回転子を回転不能に拘束することを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の回転電機の回転位置センサーの位置決め方法。
- 前記回転位置センサーは、レゾルバであることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載の回転電機の回転位置センサーの位置決め方法。
- 前記回転位置センサーは、１相励磁、２相出力のレゾルバであって、その出力信号の一方が零になるように前記検出ステータまたは前記信号ロータの位置を調整することを特徴とする請求項９記載の回転電機の回転位置センサーの位置決め方法。
- 極対数がｎの回転電機であって、前記通電によって前記回転子をｎ箇所の位置で回転不能に拘束した時の、前記検出ステータのｎ個の出力の平均値が零になるように、前記検出ステータまたは前記信号ロータの位置を調整することを特徴とする請求項９記載の回転電機の回転位置センサーの位置決め方法。
- 固定子に巻装された固定子コイルと、界磁コイルを備えた磁極鉄心ならびに信号ロータが回転軸に共に固定された回転子と、前記信号ロータに対向して配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータとからなる回転位置センサーを備えた回転電機の回転位置センサーの位置決め装置において、前記磁極鉄心と前記信号ロータを回転方向の所定の位置関係に固定する手段と、前記固定子コイルおよび前記界磁コイルに通電して前記回転子を回転不能に拘束する手段と、前記回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する手段と、前記検出ステータの信号が所定の信号になるように、前記検出ステータの位置を調整する手段とを備えたことを特徴とする回転電機の回転位置センサーの位置決め装置。
- 固定子に巻装された固定子コイルと、永久磁石からなる磁極ならびに信号ロータが回転軸に共に固定された回転子と、前記信号ロータに対向して配置され前記回転子の回転位置を検出する検出ステータとからなる回転位置センサーを備えた回転電機の回転位置センサーの位置決め装置において、前記磁極と前記信号ロータを回転方向の所定の位置関係に固定する手段と、前記固定子コイルに通電して前記回転子を回転不能に拘束する手段と、前記回転子が予め設定した所定角度以上回転したことを検出する手段と、前記検出ステータの信号が所定の信号になるように、前記検出ステータの位置を調整する手段とを備えたことを特徴とする回転電機の回転位置センサーの位置決め装置。
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