(57)【要約】【課題】装置の体格の増加やコストアップを抑制しつつモータのロータの回転位置をより適正に検出可能な構成を提案する。【解決手段】モータの極数とレゾルバの極数との極数比が、モータからの漏れ磁束によってＲ／Ｄコンバータからのレゾルバ角φの誤差が周期的に変動しない比となるよう、モータとレゾルバとを構成する。これにより、Ｒ／Ｄコンバータ４０からのレゾルバ角φに対する補正をより容易且つ適正に行なうことができ、モータ２２の電気角θｅなどをより適正に計算することができる。【選択図】図４
2014185900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、前記モータのロータの回転位置を検出するレゾルバと、を備えるモータ装置であって、
前記モータのロータの極数と前記レゾルバのロータの極数との比である極数比が、前記モータからの漏れ磁束によって前記レゾルバの検出誤差が変動しない比となるよう構成されてなる、
モータ装置。
【請求項２】
請求項１記載のモータ装置であって、
前記極数比が４：１となるよう構成されてなる、
モータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のモータ装置としては、モータケースの内側に設けられてモータコイルを有するモータステータと、モータケースに軸受を介して設けられて回転軸に取り付けられたロータと、モータケースの内側に設けられてレゾルバコイルを有するレゾルバステータと、回転軸に設けられてレゾルバステータと対応するレゾルバロータと、を備え、レゾルバコイルを覆うようにシールドカバーを設けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、こうした構成とすることにより、モータコイルとロータとの間で発生する漏れ磁束のレゾルバコイルへの影響を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−６５６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のモータ装置では、モータステータとロータとを有するモータと、レゾルバステータとレゾルバロータとを有するレゾルバと、の間のスペースにシールドカバーを設けることから、装置の体格の増加やコストアップとなる、という課題があった。
【０００５】
本発明のモータ装置は、装置の体格の増加やコストアップを抑制しつつモータのロータの回転位置をより適正に検出可能な構成を提案することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のモータ装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のモータ装置は、
モータと、前記モータのロータの回転位置を検出するレゾルバと、を備えるモータ装置であって、
前記モータのロータの極数と前記レゾルバのロータの極数との比である極数比が、前記モータからの漏れ磁束によって前記レゾルバの検出誤差が変動しない比となるよう構成されてなる、
ことを特徴とする。
【０００８】
この本発明のモータ装置では、モータのロータの極数とレゾルバのロータの極数との比である極数比が、モータからの漏れ磁束によってレゾルバの検出誤差が変動しない比となるようモータとレゾルバとを構成する。これにより、モータとレゾルバとの間にシールドカバーなどを設けずに、モータの回転子の回転位置をより適正に検出することができる。
【０００９】
こうした本発明のモータ装置において、前記極数比が４：１となるよう構成されてなる、ものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例としての駆動装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】モータ２２の構成の概略を示す構成図である。
【図３】レゾルバ３２の構成の概略を示す構成図である。
【図４】実施例と比較例とのモータ２２の機械角θｍとＲ／Ｄコンバータ４０からのレゾルバ角φとモータ２２の電気角θｅとレゾルバ角φに含まれる誤差との関係を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例としての駆動装置２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、モータ２２の構成の概略を示す構成図であり、図３は、レゾルバ３２の構成の概略を示す構成図である。
【００１３】
実施例の駆動装置２０は、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載され、図１に示すように、ケース２１に収容されて走行用の動力を出力するモータ２２と、モータ２２を駆動するためのインバータ３１と、ケース２１に収容されてモータ２２のロータ２４の回転位置を検出するするためのレゾルバ３２と、レゾルバ３２からの出力信号をデジタル変換するレゾルバデジタルコンバータ（以下、Ｒ／Ｄコンバータという）４０と、Ｒ／Ｄコンバータ４０からの信号を入力してモータ２２のロータ２４の電気角θｅなどを計算したりインバータ３１のスイッチング素子をスイッチング制御したりする電子制御ユニット５０と、を備える。ここで、モータ装置としては、モータ２２とレゾルバ３２とＲ／Ｄコンバータ４０と電子制御ユニット５０とが該当する。
【００１４】
モータ２２は、図１や図２に示すように、回転軸２３に取り付けられたロータ２４と、ロータ２４の外周側に配置されると共にケース２１に固定されたステータ２７と、を備える周知の三相交流電動機として構成されている。ロータ２４は、無方向性電磁鋼板に打ち抜き加工を施して形成した複数のロータ部材を積層してなるロータコア２５と、ロータコア２５の複数（実施例では８個）のスロットにそれぞれ埋め込まれた複数（実施例では８個）の永久磁石２６と、を備える。ステータ２７は、無方向性電磁鋼板に打ち抜き加工を施して形成した複数のステータ部材を積層してなるステータコア２８と、ステータコア２８の複数のティースに巻回されたコイル２９と、を備える。
【００１５】
レゾルバ３２は、図１や図３に示すように、モータ２２の回転軸２３に取り付けられたロータ３４と、ロータ３４の外周側に配置されると共にケース２１に固定されたステータ３５と、を備える。ロータ３４は、磁性体により楕円形状（円形に対して凸部を２個有する形状）に形成されており、モータ２２の回転軸２３と一体で回転する。ステータ３５は、磁性体により中空円筒形状に形成されており、図示しない発振回路から励磁信号として一定周波数の交流電流が印加される励磁コイル３６や電気的に９０度ずれて（位相差が９０度となるよう）配置された２つの出力コイル３７，３８を内蔵する。２つの出力コイル３７，３８の出力信号は、楕円形状のロータ３４の回転によって生じるロータ３４とステータ３５との間隙の変化に伴って発生する信号であり、ピーク値を補完したときにそれぞれ正弦波状，余弦波状となる信号である（以下、それぞれＳＩＮ信号，ＣＯＳ信号と称することがある）。
【００１６】
Ｒ／Ｄコンバータ４０は、図１に示すように、レゾルバ３２からの出力信号（ＳＩＮ信号，ＣＯＳ信号）を入力し、ＳＩＮ信号とＣＯＳ信号とに基づいてレゾルバ角φを演算して電子制御ユニット５０に出力する。
【００１７】
電子制御ユニット５０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポートを備える。電子制御ユニット５０には、Ｒ／Ｄコンバータ４０からのレゾルバ角φ，図示しない電流センサからのモータ２２の各相に流れる相電流などが入力ポートを介して入力されており、電子制御ユニット５０からは、インバータ３１のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、電子制御ユニット５０は、Ｒ／Ｄコンバータ４０からのレゾルバ角φを補正して得られる値に基づいて、モータ２２のロータの回転位置としての電気角θｅや機械角θｍ，回転角速度ωｍ，回転数Ｎｍなどを演算している。なお、レゾルバ角φと電気角θｅと機械角θｍとの関係は、レゾルバ３２の極数Ｐｒとモータ２２の極数Ｐｍとに応じて次式（１）となる。実施例では、上述したように、モータ２２の極数Ｐｍを値８とすると共にレゾルバ３２の極数Ｐｒを値２とする（両者の比を値４：値１とする）ものとしたから、式（２）の関係となる。
【００１８】
φ/Pr=θe/(Pm/2)=θm                          (1)
φ/2=θe/4=θm                                (2)
【００１９】
ここで、モータ２２の極数Ｐｍを値８とすると共にレゾルバ３２の極数Ｐｒを値２とする（両者の比を値４：値１とする）理由について説明する。これまでの実験や解析などによって、次式（３）に示すように、モータ２２の漏れ磁束に起因するＲ／Ｄコンバータ４０からのレゾルバ角φの誤差の変化周波数Ｆｃｅは、モータ２２の漏れ磁束の周波数ＦｌｆとＲ／Ｄコンバータ４０からのレゾルバ角φの周波数Ｆｒの２倍との差分（一方から他方を減じた値の絶対値）に等しいことが解った。ここで、式（４）に示すように、モータ２２の漏れ磁束の周波数Ｆｌｆは、モータ２２の電気角θｅの周波数Ｆｅに略等しい。また、式（５）に示すように、モータ２２の電気角θｅの周波数Ｆｅは、モータ２２の機械角θｍの周波数Ｆｍにモータ２２の極数Ｐｍの半分を乗じた値に等しい。さらに、式（６）に示すように、Ｒ／Ｄコンバータ４０からのレゾルバ角φの周波数Ｆｒは、モータ２２の機械角θｍの周波数Ｆｍにレゾルバ３２の極数Ｐｒを乗じた値に等しい。したがって、式（３）〜式（６）をまとめると、式（７）に示すように、モータ２２の漏れ磁束に起因するＲ／Ｄコンバータ４０からのレゾルバ角φの誤差の変化周波数Ｆｃｅは、モータ２２の機械角θｍの周波数Ｆｍの半分と、モータ２２の極数Ｐｍからレゾルバ３２の極数Ｐｒの４倍を減じた値と、の積の絶対値となる。この式（７）より、モータ２２の漏れ磁束の周波数Ｆｌｆが値０とするためには、右辺の括弧内を値０とすればよいことが解る。したがって、実施例では、モータ２２の極数Ｐｍとレゾルバ３２の極数Ｐｒとの比を値４：値１とするものとした。これにより、モータ２２の漏れ磁束の周波数成分を値０に得ることができるから、電子制御ユニット５０では、Ｒ／Ｄコンバータ４０からのレゾルバ角φに対してオフセット誤差（定常的な誤差）をキャンセルするための補正を行ない、補正後のレゾルバ角φと上述の関係「φ／Ｐｒ＝θｅ／（Ｐｍ／２）」とを用いてモータ２２の電気角θｅなどを計算すればよい。なお、オフセット誤差については予め実験や解析などによって定めておけばよい。この結果、モータ２２の電気角θｅなどをより適正に計算することができる。
【００２０】
Fce=|Flf-2・Fr|                       (3)
Flf≒Fe                       (4)
Fe=Fm・Pm/2                   (5)
Fr=Fm・Pr                     (6)
Fce=|Fm/2・(Pm-4・Pr)|                (7)
【００２１】
図４は、実施例と比較例とのモータ２２の機械角θｍとＲ／Ｄコンバータ４０からのレゾルバ角φとモータ２２の電気角θｅとレゾルバ角φに含まれる誤差との関係を模式的に示す説明図である。図中、実線は実施例を示し、一点鎖線は比較例を示す。ここで、比較例としては、モータ２２の極数を値８とすると共にレゾルバ３２の極数を値４とする（両者の比を値２：値１とする）ものを考えるものとした。比較例では、図中一点鎖線に示すように、Ｒ／Ｄコンバータ４０からのレゾルバ角φに含まれる誤差は、Ｒ／Ｄコンバータ４０からのレゾルバ角φと同一周期で変動する。こうしてレゾルバ角φに含まれる誤差が周期的に変動すると、その変動が電気角θｅに現われてモータ２２のトルク変動やパワー変動を招いてしまう場合が生じ得る。一方、実施例では、Ｒ／Ｄコンバータ４０からのレゾルバ角φに含まれる誤差は、変動せず、オフセット成分だけとなる。これにより、Ｒ／Ｄコンバータ４０からのレゾルバ角φに対する補正をより容易且つ適正に行なうことができ、モータ２２のロータの電気角θｅなどをより適正に計算することができる。即ち、モータとレゾルバとの間にシールドカバーなどを設けないことによって装置の体格増加やコストアップを抑制しつつ、モータ２２のロータの電気角θｅなどをより適正に計算することができるのである。そして、Ｒ／Ｄコンバータ４０からのレゾルバ角φに含まれる誤差が変動せず、モータ２２のロータの電気角θｅなどをより適正に計算することができることにより、電気角θｅの検出誤差に基づくモータ２２のトルク変動やパワー変動を抑制することができる。
【００２２】
以上説明した実施例のモータ装置によれば、モータ２２の極数Ｐｍを値８とすると共にレゾルバ３２の極数Ｐｒを値２とする（両者の比を値４：値１とする）から、Ｒ／Ｄコンバータ４０からのレゾルバ角φに、周期的に変化する誤差が含まれるのを抑制することができる。この結果、モータ２２とレゾルバ３２との間にシールドカバーなどを設けずに、レゾルバ３２からの出力信号に基づくＲ／Ｄコンバータ４０からのレゾルバ角φに対する補正をより容易且つ適正に行なうことができ、モータ２２のロータ２４の電気角θｅなどをより適正に計算することができる。
【００２３】
実施例のモータ装置では、モータ２２の極数Ｐｍを値８とすると共にレゾルバ３２の極数Ｐｒを値２とするものとしたが、モータ２２の極数Ｐｍとレゾルバ３２の極数Ｐｒとの極数比が、モータ２２からの漏れ磁束によってＲ／Ｄコンバータ４０からのレゾルバ角φの誤差が周期的に変動しない比となればよいから、モータ２２の極数Ｐｍ，レゾルバ３２の極数Ｐｒの組み合わせを、例えば、値１６，値４の組み合わせや、値１２，値３の組み合わせなどとしてもよい。
【００２４】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ロータ２４とステータ２７とを有するモータ２２が「モータ」に相当し、ロータ３４とステータ３５とを有するレゾルバ３２が「レゾルバ」に相当する。
【００２５】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２６】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、モータ装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
２０  駆動装置、２１  ケース、２２  モータ、２３  回転軸、２４  ロータ、２５  ロータコア、２６  永久磁石、２７  ステータ、２８  ステータコア、２９  コイル、３１  インバータ、３２  レゾルバ、３４  ロータ、３５  ステータ、３６  励磁コイル、３７，３８  出力コイル、４０  Ｒ／Ｄコンバータ、５０  電子制御ユニット。
【図１】
2014185900.tif 000003
【図２】
2014185900.tif 000004
【図３】
2014185900.tif 000005
【図４】
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