(57)【要約】【課題】回転電機の回転軸方向の寸法を小さくする。【解決手段】回転子４の回転軸方向端面近傍に回転子４の回転軸を軸として巻線されたコイル１３を配置する。そして、回転子４の爪状磁極から生じる漏れ磁束によってコイル１３に発生する誘起電圧に基づいて回転子４の回転角を検出する。このような構成によれば、回転子４の回転角を検出するためのコイル１３は、三相交流回転電機１のデッドスペース内に設けられ、回転子４の回転軸方向に装置を配設する必要が無いので、三相交流回転電機１の薄型化が可能になると同時に、三相交流回転電機１の回転軸方向の寸法を小さくすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
爪状磁極を有する回転電機の回転角検出装置であって、
回転電機の回転子の回転軸方向端面に近接配置され、当該回転子の回転軸を軸として巻線されたコイルを備え、前記爪状磁極から生じる漏れ磁束によってコイルに誘起される電圧に基づいて回転子の回転角を検出すること
を特徴とする回転電機の回転角検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の回転角検出装置であって、
前記回転電機は、三相交流回転電機であり、前記コイルは、前記回転子の回転軸を中心として１２０度の電気角間隔で複数配置され、前記爪状磁極から生じる漏れ磁束によって電気角１２０度の位相差でコイルに誘起される電圧に基づいて回転子の回転角を検出すること
を特徴とする回転電機の回転角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両や燃料電池自動車等の車両を駆動する三相交流回転電機に適用して好適な回転電機の回転角検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、回転電機の回転数を制御する際には、回転電機の回転角に合わせて回転電機に供給する電流の位相を制御する必要があるために、回転電機の回転角を正確に検出する必要性がある。このような背景から、爪状磁極を有するルンデル型（若しくはランデル型）回転電機には、回転電機の回転子の回転軸と同軸に配設されたセンサ回転子とセンサ固定子から成る回転角センサが配設され、この回転角センサを利用して回転電機の回転角を検出している（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００３−６１３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来までの回転角センサは、上述の通り、回転電機の回転子の回転軸と同軸にセンサ回転子を配設する構成となっているために、このような回転角度センサを利用した場合、回転電機の回転軸方向の寸法を小さくすることは困難である。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転電機の回転軸方向の寸法を小さくすることが可能な回転電機の回転角検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の課題を解決するために、本発明に係る回転電機の回転角検出装置は、回転子の回転軸方向端面に近接配置され、回転子の回転軸を軸として巻線されたコイルを備え、回転子の爪状磁極から生じる漏れ磁束によってコイルに誘起される電圧に基づいて回転子の回転角を検出する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る回転電機の回転角検出装置は、回転電機の回転軸方向に装置を配設する必要が無いので、回転電機の回転軸方向の寸法を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明に係る回転角検出装置は、図１に示すような、ハイブリッド車両や燃料電池自動車等の車両を駆動する三相交流回転電機に適用することができる。以下、図面を参照して、本発明に係る回転角検出装置を適用した本発明の実施形態となる三相交流回転電機の構成について詳しく説明する。
【０００８】
〔三相交流回転電機の構成〕
本発明の実施形態となる三相交流回転電機１は、図１に示すように、界磁巻線２が巻かれた回転子コア３により構成される回転子４と、三相固定子巻線５が巻かれた固定子コア６により構成される固定子７と、回転子４と固定子７を保持するブラケット８と、軸受９を介して回転子４をブラケット８に対し回転自在に保持する回転軸１０と、回転軸１０の一方の端部に配設されたスリップリング１１と、スリップリング１１を介して界磁巻線２に界磁電流を供給する界磁端子１２とを主な構成要素として備える。また、回転子コア３は、爪状磁極が交互に組み合わされた状態になるように、爪状磁極を有する二つのコア３ａ，３ｂを向かい合わせで接合することにより構成されている。
【０００９】
このような構成を有する三相交流回転電機１には、回転子４の回転軸方向端面近傍に回転子４の回転軸を軸として巻線されたコイル１３（巻数Ｎは任意の値）が配置され、コイル１３を利用して以下のようにして回転子４の回転角を検出する。以下、回転子４の回転角を検出する際の三相交流回転電機１の動作について説明する。
【００１０】
〔回転角検出動作〕
一般に、三相交流回転電機１が動作している際には、回転子４の爪状磁極から図１に示す矢印Ａ方向に漏れ磁束が発生する。より具体的には、回転子４は、回転軸方向から見ると図２に示すように、爪状磁極の位置に合わせて凹凸形状を有し、漏れ磁束はこの凹凸形状に応じて図３に示すように発生する（図３に示す例では、点Ｐ１，Ｐ２がそれぞれ凸部及び凹部に対応）。従って、回転子４の回転軸方向端面近傍に配設されたコイル８には回転子４の爪状磁極から生じる漏れ磁束が鎖交し、コイル１３には以下の数式１により表される誘起電圧が発生する。そして、このようにして発生した誘起電圧の大きさは、図４に示すように回転子４の回転角（電気角）に応じて変化するために（図４に示す例では、点Ｐ３，Ｐ４がそれぞれ凸部及び凹部に対応）、この三相交流回転電機１では、コイル１３が発生する誘起電圧の大きさに基づいて回転子４の回転角を検出する。なお、数式１中、Ｖ，Ｎ，φはそれぞれ、誘起電圧，コイル巻数，鎖交磁束を表す。
【数１】
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【００１１】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる三相交流回転電機１では、回転子４の回転軸方向端面近傍に回転子４の回転軸を軸として巻線されたコイル１３が配置され、回転子４の爪状磁極から生じる漏れ磁束によってコイル１３に発生する誘起電圧に基づいて回転子４の回転角を検出する。そして、このような構成によれば、回転子４の回転角を検出するためのコイル１３は、三相交流回転電機１のデッドスペース内に設けられ、回転子４の回転軸方向に装置を配設する必要が無いので、三相交流回転電機１の薄型化が可能になると同時に、三相交流回転電機１の回転軸方向の寸法を小さくすることができる。
【００１２】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、上記実施形態では、回転電機内にコイル１３を一つだけ設けたが、回転電機が三相交流回転電機である場合には、図５に示すように、回転子４の回転軸を中心としてＵ相用，Ｖ相用，Ｗ相用のコイル１３ｕ，１３ｖ，１３ｖを電気角１２０度間隔に配設することが望ましい。このような構成によれば、各コイルに発生する誘起電圧は、図６に示すように、電気角１２０度の位相差を有するので、各誘起電圧を固定子巻線５のＵ相，Ｖ相，Ｗ相に対応させることにより、三相交流のＵ相，Ｖ相，Ｗ相に対応した角度信号を検出し、固定子巻線５に通電する電流の切り替えタイミングを正確に判断し、精度良く回転角制御を行うことができる。このように、この実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態となる三相交流回転電機の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す三相交流回転電機における回転子の回転軸方向の構成を示す模式図である。
【図３】図１に示す三相交流回転電機における回転子の爪状磁極から生じる漏れ磁束を示す波形図である。
【図４】図３に示す回転子の爪状磁極から生じる漏れ磁束によってコイルに発生する誘起電圧を示す波形図である。
【図５】本発明の実施形態となる三相交流回転電機の応用例を説明するための模式図である。
【図６】図５に示す三相交流回転電機における回転子の爪状磁極から生じる漏れ磁束によってコイルに発生する誘起電圧を示す波形図である。
【符号の説明】
【００１４】
１：三相交流回転電機
２：界磁巻線
３：回転子コア
４：回転子
５：三相固定子巻線
６：固定子コア
７：固定子
８：ブラケット
９：軸受
１０：回転軸
１１：スリップリング
１２：界磁端子
１３：コイル
Ａ：漏れ磁束
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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