(57)【要約】【課題】レゾルバの誤検出を抑制する。【解決手段】モータシャフトに固定されたレゾルバロータ２０と、レゾルバロータ２０の周囲に設けられ、突起部２５の周囲に検出コイル２３（２３ｂ、２３ｃ）を巻き回して構成されたレゾルバステータ２１とを有し、レゾルバロータ２０の回転に伴い、検出コイル２３の出力電圧の変化に基づいて、モータシャフトの回転角を検出するレゾルバ３を備えたレゾルバ付モータであって、レゾルバロータ２０は、レゾルバステータ２１の突起部２５よりも強度を低く形成される。そして、検出コイル２３の出力電圧が異常である場合にモータを停止させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に固定されたレゾルバロータと、前記レゾルバロータの周囲に設けられ、検出コイルを有するレゾルバステータとを有し、前記レゾルバロータを回転した際の前記検出コイルの出力に基づいて、前記回転軸の回転角を検出するレゾルバを備えたレゾルバ付モータであって、
前記レゾルバロータは、前記レゾルバステータよりも強度を低く形成されていることを特徴とするレゾルバ付モータ。
【請求項２】
前記レゾルバロータは、樹脂に金属を蒸着して形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレゾルバ付モータ。
【請求項３】
前記レゾルバロータは、肉抜き部を備えていることを特徴とする請求項２に記載のレゾルバ付モータ。
【請求項４】
前記レゾルバは、前記レゾルバステータに励磁コイルと前記検出コイルを備えたＶＲ型レゾルバであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のレゾルバ付モータ。
【請求項５】
回転軸に固定されたレゾルバロータと、前記レゾルバロータの周囲に設けられ、検出コイルを有するレゾルバステータとを有し、前記レゾルバロータを回転した際の前記検出コイルの出力に基づいて、前記回転軸の回転角を検出するレゾルバを備えたレゾルバ付モータの制御装置であって、
前記レゾルバステータよりも前記レゾルバロータの強度を低くするとともに、
前記レゾルバロータの回転に伴い前記検出コイルの出力に基づいて、前記レゾルバの故障を検出する故障検出部と、
前記故障検出部により前記レゾルバの故障を検出した場合に、前記レゾルバ付モータの作動を停止させるモータ制御部と、
を備えたことを特徴とするレゾルバ付モータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レゾルバ付モータにおけるレゾルバの構造及び異常検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド車等に用いられている走行駆動用の電気モータは、回転軸の回転角（位相）を検出するレゾルバを備えたブラシレスモータが多く用いられている。
レゾルバは、例えばモータの回転軸に設けられたレゾルバロータと、レゾルバロータの周囲に配置され検出用のコイルを有するレゾルバステータを備えている。レゾルバは、モータの回転軸の回転に伴って、レゾルバステータに対しレゾルバロータが近接した位置で回転することで、レゾルバステータの電磁コイルの出力が変化し、この電磁コイルの出力の変化に基づいてモータの回転軸の回転角を検出する。そして、この検出角度に基づいて、例えばモータコイルに供給する電流の位相制御が行われる。
【０００３】
特許文献１には、レゾルバ付モータが開示されている。特許文献１に開示されているレゾルバは、レゾルバロータが積層鋼板によって構成され、レゾルバステータには励磁用コイルと出力コイルを備えたＶＲ型のレゾルバである。
また、特許文献１におけるモータの回転軸は、モータのハウジング内に設けられた２つのベアリングによって支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−７０７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように、レゾルバステータとレゾルバロータとは近接して配置されているので、例えばモータの回転軸が過度な荷重を受けて回転軸を支持するベアリングが破損してしまった場合に、レゾルバ付モータの回転軸がハウジングに対してわずかにでも傾くと、レゾルバステータとレゾルバロータとが接触する虞がある。
そして、回転するレゾルバロータとレゾルバステータとが接触すると、レゾルバステータのコイル等が破損してレゾルバが回転角を検出不能になったり、誤検出をしたりする虞がある。
【０００６】
特に、レゾルバが誤検出をすると、レゾルバの検出値に基づくモータの制御が適切に行われなくなり、例えばレゾルバ付モータの回転軸が意図する回転方向に対して逆回転してしまうといった可能性がある。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、レゾルバの誤検出を抑制するレゾルバ付モータ、及びモータの誤作動を防止するレゾルバ付モータの制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明のレゾルバ付きモータは、回転軸に固定されたレゾルバロータと、前記レゾルバロータの周囲に設けられ、検出コイルを有するレゾルバステータとを有し、前記レゾルバロータを回転した際の前記検出コイルの出力に基づいて、前記回転軸の回転角を検出するレゾルバを備えたレゾルバ付モータであって、前記レゾルバロータは、前記レゾルバステータよりも強度を低く形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、好ましくは、前記レゾルバロータは、樹脂に金属を蒸着して形成されているとよい。
また、好ましくは、前記レゾルバロータは、肉抜き部を備えているとよい。
また、好ましくは、前記レゾルバは、前記レゾルバステータに励磁コイルと前記検出コイルを備えたＶＲ型レゾルバであるとよい。
【０００９】
また、本発明のレゾルバ付きモータの制御装置は、回転軸に固定されたレゾルバロータと、前記レゾルバロータの周囲に設けられ、検出コイルを有するレゾルバステータとを有し、前記レゾルバロータを回転した際の前記検出コイルの出力に基づいて、前記回転軸の回転角を検出するレゾルバを備えたレゾルバ付モータの制御装置であって、前記レゾルバステータよりも前記レゾルバロータの強度を低くするとともに、前記レゾルバロータの回転に伴い前記検出コイルの出力に基づいて、前記レゾルバの故障を検出する故障検出部と、前記故障判定部により前記レゾルバの故障が判定した場合に、前記モータの作動を停止させるモータ制御部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレゾルバ付きモータによれば、例えば回転軸を支持するベアリングが破損して回転軸が傾斜して、レゾルバロータとレゾルバステータとが接触した場合に、レゾルバロータが破損する。レゾルバロータが破損することで、レゾルバの検出コイルの出力は、正常時に対して大幅に変化するので、レゾルバの異常が検出し易くなる。したがって、レゾルバ付モータの回転軸が傾斜した場合でも、異常検出が容易に可能となり、レゾルバの誤検出を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明のレゾルバ付きモータの制御装置によれば、レゾルバの故障を検出した場合にレゾルバ付モータの作動を停止させるので、レゾルバの故障によるモータの異常作動を防止して、安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態のレゾルバ付きモータの構造を示す断面図である。
【図２】本実施形態におけるレゾルバの構造を示す正面図である。
【図３】本実施形態におけるレゾルバロータの構造を示す正面図である。
【図４】本発明の実施形態のレゾルバ付モータの制御装置の構成図である。
【図５】本実施形態におけるレゾルバの出力電圧の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化したレゾルバ付モータ及びレゾルバ付モータの制御装置の一実施形態を説明する。
図１は本発明の実施形態のレゾルバ付モータの構造を示す断面図である。図２は、本実施形態におけるレゾルバの構造を示す正面図である。図３は本実施形態におけるレゾルバロータの構造を示す正面図である。
【００１４】
本発明の実施形態のレゾルバ付きモータ（以下、モータ１という）は、電気自動車やハイブリッド車の走行駆動用として使用される三相交流式のモータである。
特に本実施形態のモータ１は、電気自動車やハイブリッド車の走行駆動用のモータであり、アクセル等の操作に基づいて出力トルクの制御が行われるとともに、車両のシフトレバーの操作により前進及び後進を切換可能にするため、モータ１の正転及び逆転の制御が可能となっている。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態のモータ１は、回転軸であるモータシャフト２の回転角を検出するレゾルバ３を備えている。
また、モータ１は、ハウジング１０、モータシャフト２、ロータ１１、ステータ１２を備えている。
ハウジング１０は、例えばアルミニウム合金によって、両端部を閉じた略円筒状に形成されている。
【００１６】
モータシャフト２は、ハウジング１０の両端部に設けられたフロントベアリング１５及びリヤベアリング１６によって、ハウジング１０に回転可能に支持されている。モータシャフト２の一端は、ハウジング１０の端部から突出して、モータ１の出力軸として車両のドライブシャフト等の回転駆動対象物に連結される。
ロータ１１は、モータシャフト２に固定された円柱状の磁石であり、ハウジング１０内に配置されている。
【００１７】
ステータ１２は、ハウジング１０内にロータ１１の周囲を囲むように配置され、ステータコアに複数のコイル２３を巻き回して構成されている。
ステータ１２のコイルに電流が供給されることによって、ステータ１２に磁界が発生し、この磁界内で磁石からなるロータ１１が電磁力を受けて回転駆動する。
レゾルバ３は、ＶＲ型のレゾルバであり、モータシャフト２の他端部に配置されている。
【００１８】
図２に示すように、レゾルバ３は、モータシャフト２の他端部に固定されモータシャフト２と同軸に配置される略円板状のレゾルバロータ２０と、レゾルバロータ２０の周囲を囲むようにハウジング１０に設けられるレゾルバステータ２１とを備えている。
レゾルバステータ２１は、鋼板で形成された円環板状のステータコア２２と、コイル２３とを備えている。ステータコア２２には、径方向内方に突出する複数の突起部２５が備えられている。突起部２５は、例えば４５度ずつ周方向に間隔をおいて形成されている。夫々の突起部２５には、コイル２３が巻き回されている。コイル２３は、励磁コイル２３ａと、ｓｉｎ相検出コイル２３ｂ及びｃｏｓ相検出コイル２３ｃの２種類の検出コイルがある。例えば全ての突起部２５に励磁コイル２３ａが巻き回されているとともに、突起部２５の位置に応じてｓｉｎ相検出コイル２３ｂあるいはｃｏｓ相検出コイル２３ｃが巻き回されている。
【００１９】
突起部２５の先端と後述するレゾルバロータ２０の突出部２６とは、径方向にわずかに離間して配置されている。
レゾルバロータ２０は、樹脂の表面に金属を蒸着して形成されており、中心部がモータシャフト２の他端部に同軸に固定されている。
図３に示すように、本実施形態のレゾルバロータ２０は、モータシャフト２の他端部に固定される円板状の中央部２７と、中央部２７から径方向外方に略半円状に突出する突出部２６を備えている。
【００２０】
突出部２６は、中央部２７の外周に例えば９０度の間隔で４個設けられている。更に、突出部２６は、その中央部が肉抜きされて肉抜き部２８を有しており、レゾルバステータ２１の突起部２５よりも強度が弱く形成されている。
以上の構成により、レゾルバ３は、励磁コイル２３ａに所定電圧をかけて励磁した状態で、レゾルバロータ２０が回転して、突起部２５とレゾルバロータ２０との間隔が変化することで、検出コイル２３ｂ、２３ｃの出力電圧が変化する。したがって、この検出コイル２３ｂ、２３ｃの出力電圧に基づいて、レゾルバロータ２０の回転位置が検出可能となっている。
【００２１】
モータ１では、例えばモータシャフト２に過度な荷重が作用しフロントベアリング１５及びリヤベアリング１６の少なくとも一方が破損してモータシャフト２が傾いてしまうと、レゾルバロータ２０の突出部２６とレゾルバステータ２１の突起部２５とが接触する。本実施形態のレゾルバロータ２０は、突出部２６に肉抜きがされており、レゾルバステータ２１の突起部２５よりも強度が弱く形成されているので、このようにレゾルバロータ２０の突出部２６とレゾルバステータ２１の突起部２５とが接触すると、レゾルバステータ２１が破損する前に、レゾルバロータ２０が破損する。
【００２２】
図４は、本発明の実施形態のレゾルバ付モータの制御装置の構成図である。図５は、本実施形態におけるレゾルバ３の出力電圧の一例を示すグラフである。図５中における実線Ａが正常時の例を示し、破線Ｂ〜Ｄが異常時の例を示す。
図４に示すように、モータ１は、バッテリ３０からインバータ３１を介して電力を供給されて作動する。
【００２３】
モータコントローラ３２は、インバータ３１を制御するモータ制御部３３と、レゾルバ３からの検出信号を入力してモータ１の回転軸の回転角を検出（演算）する回転角検出部３４と、レゾルバ３の故障を検出する故障検出部３５を備えている。
モータ制御部３３は、図示しない車両のメインコントローラからアクセル操作量等に基づくモータ１の要求出力信号を入力して、インバータ３１を制御して、モータ１を作動制御する。
【００２４】
なお、回転角検出部３４及びモータ制御部３３については、従来のレゾルバの検出信号を用いたモータコントローラと同様の構成であり、詳細な説明は省略する。
本誌実施形態の故障検出部３５は、レゾルバ３からの検出信号に基づいて、レゾルバ３の故障を検出する機能を有する。
図５に示すように、検出コイル２３ｂ、２３ｃの検出信号（出力電圧）は、図５中のＡで示すように、正常時にはモータシャフト２の回転に伴って、サインカーブあるいはコサインカーブを示す。なお、正常時における出力電圧の振幅は、励磁コイル２３ａからの出力に応じて所定範囲内となる。
【００２５】
故障検出部３５は、いずれかの検出コイル２３ｂ、２３ｃにおいて、例えば図５中のＢで示すように出力電圧の振幅が所定範囲を超えて大きい場合、または図５中のＣで示すように出力電圧の振幅が所定範囲より小さい場合、または図５中のＤで示すように出力電圧にノイズが混入した場合には、レゾルバ３に異常ありと判定する。
そして、モータ制御部３３は、故障検出部３５においてレゾルバ３に異常ありと判定した場合には、モータ１の作動を停止するように制御する。
【００２６】
したがって、上記のように本実施形態のレゾルバロータ２０の突出部２６とレゾルバステータ２１の突起部２５とが接触した際にレゾルバロータ２０が破損し易い構造になっているので、レゾルバ３の出力信号から異常であることが判定し易くなる。
レゾルバロータ２０の強度が規定されていない従来のレゾルバ３では、レゾルバロータ２０の突出部２６とレゾルバステータ２１の突起部２５とが接触した際に、レゾルバロータ２０が破損せずに、実際のモータシャフト２の回転角に対して検出値の位相がずれて出力する可能性がある。このように検出値の位相がずれて出力すると、このレゾルバ３の検出値に基づいて制御されるモータ１が、例えば誤って大きく出力してしまったり、反対方向に回転出力してしまったりする虞がある。
【００２７】
本実施形態では、レゾルバロータ２０が破損し易く、したがってレゾルバ３の異常検出がし易くなるので、この異常検出によってモータ１の作動を停止させることで、レゾルバ３の誤検出による不適切なモータ１の出力を抑制することができる。
そして、本実施形態のモータ１は、車両の走行駆動用モータであるので、上記のようにレゾルバ３の故障時にモータ１の出力を規制することで、レゾルバ３故障による意図しない走行を防止して安全性を高めることができる。
【００２８】
なお、本実施形態のレゾルバ３は、樹脂の表面に金属を蒸着して形成されているので、容易かつ安価に強度の低いレゾルバロータ２０を形成することができる。
また、本実施形態のレゾルバ３は、レゾルバステータ２１側に励磁コイル２３ａと検出コイル２３ｂ、２３ｃを備え、レゾルバロータ２０は積層鋼板で形成したＶＲ型レゾルバであるので、レゾルバロータ２０が比較的単純な構造であり、肉抜きをすることで容易に強度を低下させることができる。また、レゾルバロータ２０が破損したとしても、当該レゾルバロータ２０を容易に交換可能であり、レゾルバ３の修理が可能となる。
【００２９】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は以上の実施形態に限定されるものではない。例えば、レゾルバロータ２０を例えば金属のような樹脂以外の物質で形成してもよい。本発明は、レゾルバロータ２０をレゾルバステータ２１より強度を低く設定すればよく、レゾルバロータ２０やレゾルバステータ２１等の詳細な形状については適宜変更してもよい。
【００３０】
また、故障検出部３５においてレゾルバ３の故障を検出した場合に、モータ１を停止させるだけでなく、警告の発生等のように、その他の用途に使用してもよい。
本発明はレゾルバを備えたモータに本発明を広く適用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１    モータ（レゾルバ付モータ）
３      レゾルバ
２０    レゾルバロータ
２１    レゾルバステータ
２３ｂ、２３ｃ    検出コイル
２８    肉抜き部
３３    モータ制御部
３５    故障検出部
【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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