JPH11313470A - ２入出力の非干渉巻線を有する角度検出装置 - Google Patents
２入出力の非干渉巻線を有する角度検出装置Info
- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- winding
- phase
- pole
- rotor
- windings
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】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。 【解決手段】極対数Ｐ1 の単相励磁巻線と極対数Ｐ2 の
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を固定子の同一鉄心のスロットに納め、Ｎ個
の突極を持つ回転子に対し、巻線ＡにおいてはＰ1＋Ｐ2
＝Ｎ又はＰ1−Ｐ2＝±Ｎのいずれかの関係、巻線Ｂにお
いてはＰ3＋Ｐ4＝Ｎ又はＰ3−Ｐ4＝±Ｎのいずれかの関
係を満足させ、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。
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。 【解決手段】極対数Ｐ1 の単相励磁巻線と極対数Ｐ2 の
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を固定子の同一鉄心のスロットに納め、Ｎ個
の突極を持つ回転子に対し、巻線ＡにおいてはＰ1＋Ｐ2
＝Ｎ又はＰ1−Ｐ2＝±Ｎのいずれかの関係、巻線Ｂにお
いてはＰ3＋Ｐ4＝Ｎ又はＰ3−Ｐ4＝±Ｎのいずれかの関
係を満足させ、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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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、
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、
【０００６】
【数２】 Ｐ1＋Ｐ2＝Ｎ …（１） または
【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。
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。
【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
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
【０００９】
【数４】 Ｐ3＋Ｐ4＝Ｎ …（３） または
【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。
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。
【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。
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。
【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
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
【００１３】
【数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。
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。
【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。
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。
【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
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
【００１７】
【数７】 Ｐ1＋Ｐ2＝Ｎ …（１） または
【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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００２２】
【数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。
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。
【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
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
【００２５】
【数１０】 Ｐ3＋Ｐ4＝Ｎ …（３） または
【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。
る。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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
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
【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。
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。
【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
きに生ずる磁束密度分布の主要な成分は
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
および固定子の断面図を示す。
【図２】３層巻線の接続の一例を示す。
【図３】Ｎ＝４の場合の突極形状の一例を示す。
【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。
断面図を示す。
【図５】図４の巻線展開図を示す。
１０…回転子、１１…固定子、１２，１３…巻線。
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (4)
- 【請求項１】極対数Ｐ1 の単相励磁巻線と極対数Ｐ2 の
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。 - 【請求項２】請求項１記載の角度検出装置において、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、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。 - 【請求項３】請求項１記載の角度検出装置において、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 、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。 - 【請求項４】請求項１，２又は３記載の角度検出装置に
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10118168A JPH11313470A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | ２入出力の非干渉巻線を有する角度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10118168A JPH11313470A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | ２入出力の非干渉巻線を有する角度検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11313470A true JPH11313470A (ja) | 1999-11-09 |
Family
ID=14729809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10118168A Pending JPH11313470A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | ２入出力の非干渉巻線を有する角度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11313470A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004033995A1 (ja) * | 2002-10-10 | 2004-04-22 | Koyo Seiko Co., Ltd. | 転がり軸受装置 |
| JP2004132474A (ja) * | 2002-10-10 | 2004-04-30 | Koyo Seiko Co Ltd | 転がり軸受装置 |
| JP2004132476A (ja) * | 2002-10-10 | 2004-04-30 | Koyo Seiko Co Ltd | 転がり軸受装置 |
| JP2004132475A (ja) * | 2002-10-10 | 2004-04-30 | Koyo Seiko Co Ltd | 車軸用転がり軸受装置 |
| JP2004333481A (ja) * | 2003-04-14 | 2004-11-25 | Nsk Ltd | レゾルバ装置及び角度位置検出装置 |
| US7030532B2 (en) | 2003-07-28 | 2006-04-18 | Minebea Co., Ltd. | Variable reluctance resolver |
| JP2017147877A (ja) * | 2016-02-18 | 2017-08-24 | 三菱電機株式会社 | モータ及びモータの製造方法 |
-
1998
- 1998-04-28 JP JP10118168A patent/JPH11313470A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004033995A1 (ja) * | 2002-10-10 | 2004-04-22 | Koyo Seiko Co., Ltd. | 転がり軸受装置 |
| JP2004132474A (ja) * | 2002-10-10 | 2004-04-30 | Koyo Seiko Co Ltd | 転がり軸受装置 |
| JP2004132476A (ja) * | 2002-10-10 | 2004-04-30 | Koyo Seiko Co Ltd | 転がり軸受装置 |
| JP2004132475A (ja) * | 2002-10-10 | 2004-04-30 | Koyo Seiko Co Ltd | 車軸用転がり軸受装置 |
| US7612556B2 (en) | 2002-10-10 | 2009-11-03 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Rolling bearing |
| JP2004333481A (ja) * | 2003-04-14 | 2004-11-25 | Nsk Ltd | レゾルバ装置及び角度位置検出装置 |
| US7030532B2 (en) | 2003-07-28 | 2006-04-18 | Minebea Co., Ltd. | Variable reluctance resolver |
| JP2017147877A (ja) * | 2016-02-18 | 2017-08-24 | 三菱電機株式会社 | モータ及びモータの製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11342826B2 (en) | Rotating electric machine | |
| JP3182493B2 (ja) | バリアブルリラクタンス型角度検出器 | |
| US4631510A (en) | Harmonically graded airgap reluctance-type rotating electric resolver | |
| JP2698013B2 (ja) | 位置検出装置 | |
| JP3254130B2 (ja) | ブラシなしアキシャルエアギャップ電動モータ | |
| CN105850014B (zh) | 旋转变压器装置、电动机以及驱动器 | |
| CN117470281B (zh) | 一种用于角度传感器的电磁结构及角度传感器 | |
| US10886807B2 (en) | Brushless motor and brushless motor control device | |
| JP7227938B2 (ja) | 回転電機 | |
| US9064630B2 (en) | Integrated high frequency rotary transformer and resolver for traction motor | |
| JP2624747B2 (ja) | レゾルバ | |
| JP4557591B2 (ja) | 角度位置検出装置 | |
| JPH01278247A (ja) | 同期電動機 | |
| JP2008216142A (ja) | 回転角検出装置 | |
| US12119719B1 (en) | Resolver and servo motor | |
| JP2003232654A (ja) | ブラシレスレゾルバ | |
| JPH0551087B2 (ja) | ||
| WO2001042743A1 (fr) | Detecteur d'angle de type a reluctance variable | |
| JP2001272204A (ja) | ねじれ量測定装置 | |
| JPS61221559A (ja) | 発電機 | |
| JPH06284615A (ja) | 回転電機 | |
| CN219658534U (zh) | 旋转变压器、旋转检测装置与电机系统 | |
| WO2018110458A1 (ja) | 界磁巻線型回転電機 | |
| CN112368920A (zh) | 旋转电机 | |
| JPH0898486A (ja) | 位置検出装置 |