(57)【要約】【課題】モータの漏れ磁束による角度検出精度の低下を抑制することができる、レゾルバの提供。【解決手段】通電によって空間Ｎｐ（Ｎｐ≠Ｎ、Ｎ：レゾルバロータの突極の数）次の起磁力を生じる導体が固定された回転軸に固定されたレゾルバロータを備え、導体に接続されたロータコイルによって空間０次の起磁力がレゾルバロータの表面に発生する、レゾルバにおいて、レゾルバロータは、導体を流れる電流により生じるＮｐ次の磁束を低減する位相に配置された空間Ｎｐ次のパーミアンスを有する。【選択図】図２
2018036215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電によって空間Ｎｐ（Ｎｐ≠Ｎ、Ｎ：レゾルバロータの突極の数）次の起磁力を生じる導体が固定された回転軸に固定されたレゾルバロータを備え、
前記導体に接続されたロータコイルによって空間０次の起磁力が前記レゾルバロータの表面に発生する、レゾルバにおいて、
前記レゾルバロータは、前記導体を流れる電流により生じるＮｐ次の磁束を低減する位相に配置された空間Ｎｐ次のパーミアンスを有する、
レゾルバ。
【請求項２】
空間Ｎｐ（Ｎｐ≠Ｎ）次の起磁力を生じる前記導体により生じる空間Ｎｐ次の磁束が最大となる周方向位置と回転中心とを結んだ直線に対し、空間Ｎｐ次のパーミアンスの分布が線対称である、
請求項１のレゾルバ。
【請求項３】
出力巻線の主要成分の空間次数をＮ０、レゾルバステータのスロット数をＳ、任意の整数をｎ１、ｎ２とした場合、
少なくとも、｜Ｎ０＋ｎ１×Ｓ｜＝｜Ｎｐ｜を満たすｎ１、または｜Ｎ０−ｎ２×Ｓ｜＝｜Ｎｐ｜を満たすｎ２が存在するようにＮ０を決定している、
請求項１または２のレゾルバ。
【請求項４】
ロータのコア内に、Ｎｐ次のパーミアンスとして、フラックスバリアが配置されている、
請求項１〜３の何れか一項のレゾルバ。
【請求項５】
ギャップ長を周方向位置の関数とした場合、その関数の成分に、軸倍角と同一の空間次数と、空間Ｎｐ次を含む、
請求項１〜３の何れか一項のレゾルバ。
【請求項６】
Ｄ＝（ロータコイルの巻数）×（ギャップ長のＮｐ次の振幅）／（Ｎｐ次追加前の最小ギャップ長）とした場合、Ｄが０以上８５以下である、
請求項５のレゾルバ。
【請求項７】
ロータコイルと導体が電気的に接続され、
導体がレゾルバ内部を貫通しておらず、
ロータコイルからレゾルバに向かって軸方向に右ネジが進むように右ネジを回した場合に右ネジが回るのと同一方向にロータコイルに電流方向が流れた場合、右ネジの進行方向に電流が流れる任意の導体の位置を０度、その際の中心は回転中心とし、その際のロータコイルの電流と逆向きを正としたとき、
Ｎｐ次のギャップ長が最小となる方向が機械角をＮｐで除した値で１０度以上１７０度以下となる、
請求項５のレゾルバ。
【請求項８】
ロータコイルと導体が電気的に接続され、
導体がレゾルバ内部を貫通しており、
ロータコイルからレゾルバに向かって軸方向に右ネジが進むように右ネジを回した場合に右ネジが回るのと同一方向にロータコイルに電流方向が流れた場合、右ネジの進行方向と逆向きに電流が流れる任意の導体の位置を０度、その際の中心は回転中心とし、その際のロータコイルの電流と逆向きを正としたとき、
Ｎｐ次のギャップ長が最小となる方向が機械角をＮｐで除した値で１０度以上１７０度以下となる、
請求項５のレゾルバ。
【請求項９】
ギャップ長の逆数を周方向位置の関数とした場合、その関数の成分に、軸倍角と同一の空間Ｎ次と空間０次と空間Ｎｐ次のみを含む、
請求項１〜３の何れか一項のレゾルバ。
【請求項１０】
ロータコイルと導体が電気的に接続され、
導体がレゾルバ内部を貫通しておらず、
ロータコイルからレゾルバに向かって軸方向に右ネジが進むように右ネジを回した場合に右ネジが回るのと同一方向にロータコイルに電流方向が流れた場合、右ネジの進行方向に電流が流れる任意の導体の位置を０度、その際の中心は回転中心とし、その際のロータコイルの電流と逆向きを正としたとき、
フラックスバリアの中心が−９０度で，フラックスバリアの範囲が９０度以上２６０度以下である、
請求項１〜４の何れか一項のレゾルバ。
【請求項１１】
ロータコイルと導体が電気的に接続され、
導体がレゾルバ内部を貫通しており、
ロータコイルからレゾルバに向かって軸方向に右ネジが進むように右ネジを回した場合に右ネジが回るのと同一方向にロータコイルに電流方向が流れた場合、右ネジの進行方向と逆向きに電流が流れる任意の導体の位置を０度、その際の中心は回転中心とし、その際のロータコイルの電流と逆向きを正としたとき、
フラックスバリアの中心が−９０度で、フラックスバリアの範囲が９０度以上２６０度以下である、
請求項１〜４の何れか一項のレゾルバ。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか一項のレゾルバと、
前記導体および前記ロータコイルを有し、且つ、前記レゾルバが前記回転軸に取り付けられたロータと、
空隙を介して前記ロータに対向配置されたステータと、を備える、
回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レゾルバおよび回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用回転電機は、エンジン始動時には同期電動機として、エンジン稼働中は交流発電機または同期電動機として使用される。同期電動機として用いる場合には、ステータコアやロータコアに巻回されたコイルへの通電タイミングを制御する必要がある。そのため、ロータコアが装着されている回転軸に回転角度検出器を配置して、回転軸の回転角度を検出するようにしている。
ここで、回転角度検出器として磁気の変化を利用したもの、例えばレゾルバやホール素子を用いた場合、ロータコアに巻回されたロータコイルへの通電により発生した磁束の一部が回転軸を介して回転角度検出器に漏洩し、角度検出精度が低下してしまう恐れがある。回転角度検出器としてレゾルバを用いた場合について述べる。レゾルバはレゾルバステータとレゾルバロータとの間の磁気パーミアンス変化を利用してレゾルバロータの角度を検出するものである。そのため、漏洩磁束がレゾルバに流れると出力波形にノイズ成分が重畳してしまい回転角度検出精度が低下するという問題がある。
そこで、従来技術では、レゾルバステータに鎖交するモータの漏れ磁束を低減する目的で、ロータコアにフラックスバリアを配置する構成が特許文献１で提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２２３３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のようにロータコアにフラックスバリアを配置するだけでは、角度検出精度の向上は不十分である。角度検出精度の向上には、モータの漏れ磁束を打ち消す必要がある。先行文献１では、フラックスバリアが全周に配置されており、パーミアンスの空間次数や位相が考慮されていないため、漏れ磁束を打ち消すことは困難である。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、モータの漏れ磁束による角度検出精度の低下を抑制することができる、レゾルバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するため、本発明のレゾルバは、通電によって空間Ｎｐ（Ｎｐ≠Ｎ、Ｎ：レゾルバロータの突極の数）次の起磁力を生じる導体が固定された回転軸に固定されたレゾルバロータを備え、前記導体に接続されたロータコイルによって空間０次の起磁力が前記レゾルバロータの表面に発生する、レゾルバにおいて、前記レゾルバロータは、前記導体を流れる電流により生じるＮｐ次の磁束を低減する位相に配置された空間Ｎｐ次のパーミアンスを有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、モータの漏れ磁束を打ち消すことで、角度検出精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１におけるレゾルバを組み込んだ車両用回転電機の構成を示す側断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるレゾルバの上面図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるレゾルバ（ブリッジ有）の上面図である。
【図４】この発明の実施の形態１におけるレゾルバを組み込んだ車両用回転電機における導体に起因する磁束の流れを示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２におけるレゾルバを組み込んだ車両用回転電機の構成を示す側断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２におけるレゾルバの上面図である。
【図７】この発明の実施の形態２における励磁巻線の巻数パターンの一例である。
【図８】この発明の実施の形態２におけるｓｉｎ巻線の巻数パターンの一例である。
【図９】この発明の実施の形態２におけるｃｏｓ巻線の巻数パターンの一例である。
【図１０】この発明の実施の形態２の実施例２におけるレゾルバの上面図である。
【図１１】この発明の実施の形態２の実施例３におけるレゾルバの上面図である。
【図１２】この発明の実施の形態３の実施例１におけるレゾルバの上面図である。
【図１３】この発明の実施の形態３の実施例１におけるレゾルバのギャップ長の波形である。
【図１４】この発明の実施の形態３の実施例１におけるレゾルバの角度誤差の（ロータコイルの巻数×ギャップ長のＮｐ次の振幅／Ｎｐ次追加前の最小ギャップ長）への依存性である。
【図１５】この発明の実施の形態３の実施例１におけるレゾルバの角度誤差のＮｐ次のギャップ長が最小となる方向への依存性である。
【図１６】この発明の実施の形態３の実施例２におけるレゾルバの上面図である。
【図１７】この発明の実施の形態３の実施例２におけるレゾルバのギャップ長の波形である。
【図１８】この発明の実施の形態３の実施例３におけるレゾルバの上面図である。
【図１９】この発明の実施の形態２におけるレゾルバの角度誤差のフラックスバリアの範囲（電気角度）（フラックスバリアの中心：−９０度）への依存性である。
【図２０】この発明の実施の形態２におけるレゾルバの角度誤差の(フラックスバリアの径方向長さ)/(最小ギャップ長)への依存性である。
【図２１】この発明の実施の形態２におけるレゾルバの角度誤差のフラックスバリアの範囲（電気角度）（フラックスバリアの中心：９０度）への依存性である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。以下に示す実施の形態は、角度検出精度を高めたバリアブルリラクタンス型レゾルバおよびそのレゾルバを用いた回転電機に関するものである。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るレゾルバを組み込んだ車両用回転電機の側断面図である。図２は、この発明の実施の形態１におけるレゾルバの上面図である。図３は、この発明の実施の形態１におけるレゾルバ（ブリッジ有）の上面図である。図４は、この発明の実施の形態１におけるレゾルバを組み込んだ車両用回転電機における導体に起因する磁束の流れを示す断面図である。
【００１１】
図１において、回転電機１は、ロータ１ａと、ステータ１ｂと、ハウジング２とを備えている。ステータは、空隙を介してロータの外周を覆ってロータに対向配置されている。ハウジング２は車両用回転電機１のハウジングで、左右一対のブラケット３、４をネジ５で固定して構成されている。このときブラケット３、４間にステータコア２４を挟んで固定している。
【００１２】
参照符号７は回転軸、参照符号８、９はこの回転軸７をハウジング２に回転自在に支持する軸受けで、これらの軸受け８、９は、それぞれブラケット３、４に取り付けられている。参照符号１０は図示しないベルトが懸架されるプーリで、このプーリ１０はナット１１によって回転軸７に固定されている。
【００１３】
ロータコア１２は、一対のコア部材１６、１７を一体にして構成され、回転軸７に圧入固定されている。各々のコア部材１６、１７は、ロータコイル１３が巻回されたボビンが収納される筒状部１６ａ、１７ａからロータコイル１３の上を覆って互いに交差する位置まで爪形磁極部１６ｂ、１７ｂがそれぞれ延設してある。爪形磁極部１６ｂ、１７ｂは周方向に沿って所定の間隔をもって互いに一定ピッチで配列された形状になっている。
【００１４】
また、コア部材１６、１７の軸方向端面には、それぞれ冷却ファン１８、１９が取り付けられている。
【００１５】
ステータコア２４は、ステータコイル２５が巻回され、ステータコイル２５は図示しない３相インバータ回路に接続されている。また、２６はスリップリング２２に接触して通電経路を形成するブラシであり、スリップリング２２は回転軸７に固定されている。
【００１６】
回転軸７の一方の軸端部には、プーリ１０が取り付けてあり、その反対側の軸端部には回転軸７の回転角度検出器としてのレゾルバ３１が配置されている。
【００１７】
レゾルバ３１は、回転軸７の軸端部にレゾルバロータ３２の回転軸取り付け孔（以下「取り付け孔」という）１０２が嵌合固定され、ブラケット３にレゾルバステータ３４が固定され、レゾルバステータ３４にはレゾルバコイル３４ａが巻回され構成されている。このレゾルバコイル３４ａは励磁巻線と出力巻線から構成されている。ただし，各巻線は巻数が０となる場合もある。
【００１８】
以上の構成は既に公知であり、詳細な説明は省略する。
回転電機では、回転軸７を囲むように配置されているコイルは、ロータコイル１３のみであり、ブラシ２６、スリップリング２２を介してロータコイル１３に界磁電流を通電してロータコア１２を磁化している。ロータコイルの巻数とそれに流れる界磁電流との積は、回転軸７の軸方向に磁束を生じる起磁力源である。
【００１９】
ロータコイル１３に界磁電流を通電することによって生じる磁束のうち、そのほとんどは図１に示すようにロータからステータへ流れ込むＡの経路を辿るが、一部は強磁性体である回転軸７を通るＢの経路によってレゾルバ３１に漏洩する。漏洩磁束がレゾルバステータ３４に流れ込むと、その磁束によりレゾルバコイル３４ａにノイズ電圧成分が誘起されて信号成分に重畳してしまうため、角度検出精度が低下してしまうという問題がある。
【００２０】
また、レゾルバ付近に、スリップリングからロータコイルに電流を供給するための導体が軸方向に２本配置されている。この導体に流れる電流により、ノイズ電圧成分が誘起されて信号成分に重畳してしまうため、角度検出精度が低下してしまうという問題がある。特許文献１等にある従来のフラックスバリアを配置する方法では、レゾルバロータの磁気抵抗を高めることで、レゾルバステータに鎖交する磁束は多少低減するが、各磁束を互いに打ち消すことはできない。そのため、本実施の形態１では、角度検出精度の低下をさらに防ぐには、以下で示す方法を用いる。
【００２１】
この実施の形態１では、図２に示すように、レゾルバステータ３４の内周面とギャップをおいて対向する凹凸形状の外周面（以下「山状の凸部」を「山部３２ａ」、「山裾状の凹部」を「溝部３２ｂ」という）を有するレゾルバロータ３２に、回転軸７の外周面に沿うよう（取り付け孔１０２を取り囲むようにして）軸方向にフラックスバリア１０１（空隙）があけられている。ここで、磁束が互いに打ち消す理由について説明する。まず、レゾルバ、回転電機の相対位置、ロータコイルの巻方向、ロータコイルと導体の電気的な接続について述べる。レゾルバとレゾルバ付近の導体の断面を見る際、ロータコイルから見るとし、紙面を上から見るのと同一方向とする。ロータコイルからレゾルバに向かって軸方向に右ネジが進むように右ネジを回した場合に右ネジが回るのと同一方向にロータコイルに電流方向が流れた場合、右ネジの進行方向に電流が流れる任意の導体の位置を０度、その際の中心は回転中心とし、その際のロータコイルの電流と逆向きを正とする。つまり、図２を上から見た場合、回転中心から、電流が紙面下向きに流れる導体（図２の右方向）へ向かう方向を０度とし、左回りを正とする。２７０度の方向に、フラックスバリアの中心を配置している。
【００２２】
角度検出精度の低下の主要因となる磁束を生じるのは、２つである。磁束は、起磁力とパーミアンスの積で表すことができる。まず、起磁力は、巻数と電流の積で表すことができる。パーミアンスは磁気抵抗の逆数である。磁気抵抗は、通常電磁鋼板（鉄ならこれに限らない）で構成されるステータコアおよびロータコアに比べ、ギャップ（ステータとロータの間）とフラックスバリアの磁気抵抗が支配的であるため、ギャップとフラックスバリアのパーミアンスに着目する。起磁力やパーミアンスは通常複数の周期の成分の重ね合わせである。磁束は、起磁力、パーミアンスの各成分の積の重ね合わせで表現できる。起磁力とパーミアンスの各成分は三角関数で表現されるので、磁束の各成分は三角関数の積で表される。したがって、三角関数の積和の公式を用いて、磁束の次数は、｜起磁力の次数±パーミアンスの次数｜である。図２の導体の配置では、導体の起磁力は空間１次である。なお、次数は断りのない限り、空間次数（周方向１周で１回の脈動を１次とする）とする。角度検出に不必要な磁束で主要な磁束の１つ目は、図２の導体の起磁力（１次成分）とパーミアンス（０次成分）により生じる１次の磁束である。この磁束の方向は、図４の軸を含む断面で示すように、導体がある部分では上方向であり、レゾルバステータでは下方向となる。レゾルバを導体が貫通する場合としない場合でこの磁束の向きが異なる。２つ目は、ロータコイルの起磁力（０次成分）と図２のフラックスバリアのパーミアンス（１次成分）により生じる１次の磁束である。図２のフラックスバリアのパーミアンスの主要成分が空間１次成分であるのは、フラックスバリア（空隙）よりコアの方が透磁率が高いためパーミアンスが大きく、フラックスバリアのある部分の角度あたりの径方向のパーミアンスが小さく、フラックスバリアのない部分の角度あたりの径方向のパーミアンスが大きく、それが周方向に１回であるためである。このように、フラックスバリアにより１次のパーミアンスを従来のレゾルバに対し追加することで、上記２つ目の磁束が生じる。この磁束は１つめの磁束と同一次数であるため、フラックスバリアの径方向長さ、幅、中心位置を調整することでパーミアンス１次の振幅や位相を調整し、２つの磁束を打ち消すことができる。これにより、角度検出精度の低下を防ぐことができる。パーミアンスの主要成分が１次であるなら、図３に示されるようにフラックスバリアの一部をコアに変更（変更したコアの部分をブリッジと呼ぶ）することで、ロータコアの強度を向上することができる。パーミアンスの主要成分は、例えば、（ギャップ長＋フラックスバリアの径方向長さ）の逆数を周方向の関数として周波数分析することで把握することができる。
【００２３】
なお、径方向にギャップを持たせたレゾルバステータ３４のコアやレゾルバロータ３２のコアは、薄板鋼板の積層によって構成されるのが一般的である。これは、径方向に流れる磁束によってコア内に渦電流が発生して損失となるのを防ぐためであり、このとき、構成する各薄板はプレスによって加工されることが多い。各実施の形態におけるフラックスバリア１０１は、薄板のプレス加工時に同時に形成することができ、また鉄心素材以外の別部品を必要としないため、この発明をレゾルバに適用するにあたってコストが上昇することはない。
【００２４】
すなわち、本実施の形態１は、通電によって空間Ｎｐ（Ｎｐ≠Ｎ、Ｎ：レゾルバロータの突極の数）次の起磁力を生じる導体が固定された回転軸に固定されたレゾルバロータを備え、前記導体に接続されたロータコイルによって空間０次の起磁力が前記レゾルバロータの表面に発生する、バリアブルリラクタンス型レゾルバにおいて、前記レゾルバロータは、導体を流れる電流により生じるＮｐ次の磁束を低減する位相に配置された空間Ｎｐ次のパーミアンスを有する。これにより、導体の起磁力（Ｎｐ次成分）とパーミアンス（０次成分）により生じるＮｐ次の磁束を、ロータコイルの起磁力（０次成分）とフラックスバリアのパーミアンス（Ｎｐ次成分）により生じるＮｐ次の磁束で打ち消すことで、角度検出精度の低下を防ぐことができる。
【００２５】
加えて、空間Ｎｐ（Ｎｐ≠Ｎ）次の起磁力を生じる上記導体により生じる空間Ｎｐ次の磁束が最大となる周方向位置と回転中心を結んだ直線に対し、空間Ｎｐ次のパーミアンスの分布が線対称である場合には、線対称でない場合に比べ、導体、ロータコイルそれぞれにより生じる空間Ｎｐ次の磁束のＮｐ次のパーミアンスの振幅あたりの相殺効果が大きいため、磁束を相殺するのに必要なＮｐ次のパーミアンスの振幅が小さくてすむ。これにより、フラックスバリアがある部分のロータコアの径方向長さを厚くできるため、強度を向上できる。
【００２６】
また、ロータのコア内に、Ｎｐ次のパーミアンスとして、フラックスバリア（空隙）が配置されている場合、鉄心素材以外の別部品を必要としないため、この発明をレゾルバに適用するにあたってコストが上昇させずに、角度検出精度の低下を防ぐことができる。
【００２７】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。なお、本実施の形態２は、以下に説明する内容を除いては、上述した実施の形態１と同様であるものとする。図５は、実施の形態２におけるレゾルバを組み込んだ車両用回転電機の構成を示す側断面図である。図６は、実施の形態２におけるレゾルバの上面図である。図７は、実施の形態２における励磁巻線の巻数パターンの一例である。図８は、実施の形態２におけるｓｉｎ巻線の巻数パターンの一例である。図９は、実施の形態２におけるｃｏｓ巻線の巻数パターンの一例である。図１０は、実施の形態２の実施例２におけるレゾルバの上面図である。図１１は、実施の形態２の実施例３におけるレゾルバの上面図である。
【００２８】
まず、実施の形態１と実施の形態２におけるレゾルバ周辺の配置の差異について述べる。実施の形態１では、レゾルバロータ３２の内周付近に配置され導体は内周を貫通していない。一方、実施の形態２では、レゾルバロータ３２の内周に導体が貫通している点が異なる。しかし、実施の形態１で述べた２つの磁束が相殺する効果は実施の形態２にもあり、レゾルバの角度検出精度の低下を防ぐことができる。詳細は以下で述べる。
【００２９】
以下では回転電機の構成も含めて説明する。
図１では、レゾルバ３１を回転軸７の軸端部に配置した例を示しており、回転軸上には軸端部のレゾルバロータ３２からスリップリング２２、軸受け８、ロータコア１２という順に配置されている。これらは車両用回転電機を構成するために必要な部材であるが、その配置はこの順序に限るものではなく、例えばスリップリング、レゾルバロータ、軸受け、ロータコアという順での配置や、軸受け、スリップリング、レゾルバロータ、ロータコアといった順での配置も可能である。
【００３０】
以下、図５に基づいて実施の形態２を説明する。
図５は、回転軸７の軸端部から軸受け８、スリップリング２２、レゾルバ３１、ロータコア１２の順に配置した例である。
このとき、スリップリング２２は、ロータコア１２内に配置されたロータコイル１３に電力を供給するための部品であるから、スリップリング２２とロータコイル１３のコイル端末との間には通電するための導体３５が少なくとも２本配設される。図５では導体３５に流れる電流を矢印Ｃで示している。この図５では１本のみが見えているが、少なくとも２本の導体が配置される。ここで、実施の形態１と同様ロータコイルの巻数とそれに流れる界磁電流との積は、回転軸７の軸方向に磁束を生じる起磁力源である。
【００３１】
図５に示すようにレゾルバ３１を、スリップリング２２とロータコア１２間の回転軸上に配置した場合、導体３５は、レゾルバロータ３２の内周で回転軸７の軸方向に沿って配置されることになる。
【００３２】
図６は、この発明の実施の形態２におけるレゾルバの上面図である。図６において、レゾルバロータ３２の内周には、回転軸７と導体３５が配置されている。導体３５は回転軸心に平行に２本配置され、図６の左側の導体３５は、紙面の奥に向かって、右側は紙面の手前に向かって電流が流れる状態としている。
実施の形態１に比べ、実施の形態２では導体がレゾルバロータの内周を貫通しているため、導体の起磁力（１次成分）とパーミアンス（０次成分）により生じる１次の磁束の方向は１８０度異なる。導体の起磁力の主要な空間成分の次数であるＮｐ＝１の場合に実施の形態１と２で磁束の角度が同一となるように、実施の形態１と２で角度の基準を変更した。
【００３３】
なお、図６ではレゾルバロータ３２の内周に２本の導体３５が配置されており、図６の左側にある導体３５は紙面に向かって奥方向に、右側の導体３５は手前方向に通電するものとしているが、対となる導体であれば、その配置は、この図６の形態に限定されるものではない。２本の導体の中心角が１８０度以外の場合や、それぞれの導体が２本ずつ配置されている場合等でもこの実施の形態２の効果は同様に得られるものである。
【００３４】
ここで、レゾルバ、回転電機の相対位置、ロータコイルの巻方向、ロータコイルと導体の電気的な接続について述べる。レゾルバとレゾルバ付近の導体の断面を見る際、ロータコイルから見るとし、紙面を上から見るのと同一方向とする。ロータコイルからレゾルバに向かって軸方向に右ネジが進むように右ネジを回した場合に右ネジが回るのと同一方向にロータコイルに電流方向が流れた場合、右ネジの進行方向と逆向きに電流が流れる任意の導体の位置を０度、その際の中心は回転中心とし、その際のロータコイルの電流と逆向きを正とする。つまり、図６を上から見た場合、回転中心から、電流が紙面上向きに流れる導体（図６の右方向）へ向かう方向を０度とし、左回りを正とする。２７０度の方向に、フラックスバリアの中心を配置している。
【００３５】
なお、ロータコイルの電流方向が逆の場合は、導体の電流方向も逆になり、磁束の向きも逆になるため、フラックスバリアの配置が同一で、実施の形態２と同様の相殺効果が得られる。なお、電流方向の正負に関わらず磁束の相殺効果が同一であることは、全ての実施の形態で同様である。
【００３６】
上記では、巻線の相数は３であり、交流電圧を印加する励磁巻線と、角度検出するために必要な電圧を出力するｓｉｎ巻線およびｃｏｓ巻線（ｓｉｎ巻線およびｃｏｓ巻線はいずれも出力巻線である）がある。角度検出を可能とするため、ｓｉｎ巻線およびｃｏｓ巻線の位相差は約９０度である。
【００３７】
以下では、巻線の相数が３であることと、ｓｉｎ巻線およびｃｏｓ巻線の位相差は約９０度とすることは上記と同一であるが、出力巻線の主要成分の空間次数を以下を満たすＮ０に限定した場合について述べる。出力巻線の主要成分の空間次数をＮ０、レゾルバステータのスロット数をＳ、任意の整数をｎ１、ｎ２とした場合、少なくとも、｜Ｎ０＋ｎ１×Ｓ｜＝｜Ｎｐ｜を満たすｎ１、または｜Ｎ０−ｎ２×Ｓ｜＝｜Ｎｐ｜を満たすｎ２が存在するようにＮ０を決定している。この方法でＮ０を決定している場合の方が、他の方法でＮ０を決定している場合より出力巻線に空間Ｎｐ次の磁束がより多く鎖交するため、角度誤差の低減効果がさらに大きい。各ティースの巻数は、例えば、上記の次数となるように三角関数で計算し、四捨五入し、角度誤差が低減するように、場合によっては各ティースごとに数ターン程度以内の巻数を調整してもよい。
【００３８】
ここで、角度誤差について説明する。角度誤差は、レゾルバの検出角度から真の角度を引いた値である。角度誤差が小さいほど、角度検出精度が向上する。角度誤差は、角度検出に必要な電圧成分以外がｓｉｎ巻線、ｃｏｓ巻線の電圧に重畳することで増加する。電圧は鎖交磁束によって決まる。実施の形態１および２のＮｐ＝１の場合では、鎖交磁束が１次成分である。これが電圧になると、電圧１次成分である。ただし、電圧の次数は全て、ロータ１回転で１回の脈動を１次とする時間次数である。上記に示したように、鎖交磁束１次が生じることでｓｉｎ巻線、ｃｏｓ巻線それぞれに電圧１次が生じる。角度検出に必要な鎖交磁束は軸倍角と同一の４次成分であるため、この鎖交磁束により生じる電圧は４次である。したがって、フラックスバリアの範囲や中心の角度によって１次のパーミアンスの振幅や位相が変化するため、電圧１次の相殺する割合が変わり、角度誤差も異なる。
図１９は，この発明の実施の形態２におけるレゾルバの角度誤差のフラックスバリアの範囲（電気角度）（フラックスバリアの中心：−９０度）への依存性である。図１９〜図２１では角度の基準は図６と同一である。図６ではフラックスバリアの中心は−９０度である。（フラックスバリアの径方向長さ）／（最小ギャップ長）を１．７５とした。ここで、角度誤差の１００％は、フラックスバリアを配置する前（フラックスバリアの範囲０度と同一）の角度誤差とした。横軸が９０度以上２６０度以下の場合で角度誤差が４０％以下となる。角度誤差が１０％以下となるのは，横軸が１１０度以上２４５度以下の場合である。
図２０は，この発明の実施の形態２におけるレゾルバの角度誤差の（フラックスバリアの径方向長さ）／（最小ギャップ長）への依存性である。フラックスバリアの中心は−９０度である。フラックスバリアの範囲は１８０度である。ここで、角度誤差の１００％は、フラックスバリアを配置する前（（フラックスバリアの径方向長さ）／（最小ギャップ長）が０の場合と同一）の角度誤差とした。フラックスバリアを配置した場合の角度誤差は全て１０％以下となる。したがって，（フラックスバリアの径方向長さ）／（最小ギャップ長）に依存せず，フラックスバリアを配置すると角度誤差は低減できる。
図２１は，この発明の実施の形態２におけるレゾルバの角度誤差のフラックスバリアの範囲（電気角度）（フラックスバリアの中心：９０度）への依存性である。（フラックスバリアの径方向長さ）／（最小ギャップ長）を１．７５とした。角度誤差が３０％以下となるのは，横軸が１５０度以上２００度以下の場合である。
【００３９】
図７〜図９に、励磁巻線の巻数パターンと、上記方法でＮ０を決定した場合の出力巻線（ｓｉｎ巻線およびｃｏｓ巻線）の巻数パターンの一例を示す。ティース番号は、任意のティースを１番とし、周方向の正か負いずれか１方向に１番から順にスロット数まで１つずつ振った番号である。巻数の正負は、一方が右巻、もう一方が左巻を表す。
【００４０】
また、フラックスバリアが径方向に２層以上に分かれている場合（２層の場合を実施例３として図１１に示す）でも、径方向長さの合計が１層の径方向の長さと同一である場合と同様に角度誤差の低減効果がある。
【００４１】
上記では、導体の起磁力が１次、フラックスバリアによるパーミアンスが１次とした。しかし、これらの次数は１次に限らない。導体の起磁力が２次、フラックスバリアによるパーミアンスが２次の場合（実施例２）を図１０に示す。Ｎｐ＝２の場合もＮｐ＝１の場合と同様の効果が得られる。導体の起磁力がＮｐ次の場合、フラックスバリアによるパーミアンスをＮｐ次とすれば上記と同様に角度検出精度の低下を防ぐことができる。ただし、軸倍角がＮｐと同一の場合は角度検出精度が低下するため、Ｎｐは軸倍角と異なる値とする。
【００４２】
図６では、レゾルバロータの内側を貫通する導体により生じる空間Ｎｐ次の磁束が最大となる周方向位置と回転中心を結んだ直線に対し、空間Ｎｐ次のパーミアンスが線対称である。Ｎｐ次のパーミアンスが同一振幅であれば、線対称でない場合に比べ、線対称である方が、導体、ロータコイルそれぞれにより生じる空間Ｎｐ次の磁束の相殺効果が大きいため、磁束を相殺するのに必要なＮｐ次のパーミアンスの振幅が小さくてすむ。これにより、フラックスバリアの径方向長さを小さくできるため、強度を向上できる。また、フラックスバリアでなく実施の形態３で示すようにＮｐ次の成分をギャップ長またはパーミアンスに重畳するようにロータ外周を変更する場合、線対称でない場合より線対称の場合の方が最小ギャップ長を大きくできるため、製造時の公差を大きくでき、コストを低減できる。線対称であれば、この効果は図６に限らない。
【００４３】
本実施の形態２は、上述した実施の形態１の対応する上記の作用効果に加え、次のような作用効果も得られる。本実施の形態２では、出力巻線の主要成分の空間次数をＮ０、レゾルバステータのスロット数をＳ、任意の整数をｎ１、ｎ２とした場合、少なくとも、｜Ｎ０＋ｎ１×Ｓ｜＝｜Ｎｐ｜を満たすｎ１、または｜Ｎ０−ｎ２×Ｓ｜＝｜Ｎｐ｜を満たすｎ２が存在するようにＮ０を決定している。この方法でＮ０を決定している場合の方が、他の方法でＮ０を決定している場合より出力巻線に空間Ｎｐ次の磁束がより多く鎖交するため、角度誤差の低減効果がさらに大きい。
【００４４】
また、ギャップ長の逆数を周方向位置の関数とした場合、その関数の成分に、軸倍角と同一の空間Ｎ次と空間０次と空間Ｎｐ次のみを含むように構成すれば、Ｎｐ次のギャップ長を追加した場合、Ｎｐ次以外のパーミアンスは重畳しないため、角度検出精度は低下しない。
【００４５】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。なお、本実施の形態３は、以下に説明する内容を除いては、上述した実施の形態１または２と同様であるものとする。図１２は、実施の形態３の実施例１におけるレゾルバの上面図である。図１３は、実施の形態３の実施例１におけるレゾルバのギャップ長の波形である。図１４は、実施の形態３の実施例１におけるレゾルバの角度誤差の（ロータコイルの巻数×ギャップ長のＮｐ次の振幅／Ｎｐ次追加前の最小ギャップ長）への依存性である。図１５は、実施の形態３の実施例１におけるレゾルバの角度誤差のＮｐ次のギャップ長が最小となる方向への依存性である。図１６は、実施の形態３の実施例２におけるレゾルバの上面図である。図１７は、実施の形態３の実施例２におけるレゾルバのギャップ長の波形である。図１８は、実施の形態３の実施例３におけるレゾルバの上面図である。
【００４６】
上記では空間Ｎｐ次のパーミアンスとしてフラックスバリアを用いたが、本実施の形態では、フラックスバリアの代わりに、ロータ外周（ギャップ長もしくはギャップ長の逆数）を従来から変更することで空間Ｎｐ次のパーミアンスを有する構成について説明する。
【００４７】
従来のロータ外周は、ギャップ長の逆数の空間次数が、軸倍角と同一の次数と０次（直流成分）の次数を含んでいる。
【００４８】
図１２（実施例１）は、Ｎｐ＝１の場合である。従来のロータ外周に、Ｎｐ次のギャップ長を加えている。回転中心及び導体の中心の位置は、図２と同じである。図１３に、加えた後のギャップ長の波形を示す。つまり、Ｎｐ次のギャップ長を加えられたギャップ長の逆数を周波数分析すると、主要な空間次数は軸倍角と同一成分、０次成分およびＮｐ次成分である。フラックスバリアを配置しなくても、ロータ外周により、パーミアンス１次があるため、実施の形態２と同様に、角度検出精度の低下を防ぐことができる。
【００４９】
図１４に、角度誤差の（ロータコイルの巻数）×（ギャップ長のＮｐ次の振幅）／（ギャップ長にＮｐ次がない場合の最小ギャップ長）への依存性を示す。ここで、角度誤差の１００％は、従来のギャップ長にＮｐ次の成分を加える前の角度誤差とした。１００％の基準は以下のグラフでも同様とした。横軸が０以上８５以下の場合で角度誤差が１００％以下となる。角度誤差が５０％以下となるのは、横軸が３０以上７５以下の場合である。
【００５０】
角度誤差はモータのトルクリップルの発生や平均トルクの指令値と実際の値の差異の原因となる。横軸が０以上８５以下の場合、従来よりトルクリップルを低減でき、平均トルクを指令値に近付けることができる。さらに、横軸が３０以上７５以下の場合、角度誤差が５０％以下となるため、トルクリップルを従来の半分以下に低減でき、平均トルクを指令値に従来より大幅に近付けることができるのでより好ましい。導体がレゾルバを貫通しない場合は角度の基準が異なるだけで、上記と同様の効果が得られる。ここで、横軸にロータコイルの巻数を含んでいる理由を説明する。本実施の形態では、導体の空間Ｎｐ次の起磁力とパーミアンス空間０次により生じる磁束を、ロータコイルの空間０次の起磁力とパーミアンス空間Ｎｐ次により生じる磁束と相殺させている。前者はロータコイルの巻数に依存しないが、後者はロータコイルの巻数に依存する。そのため、横軸にロータコイルの巻数を含んでいる。
【００５１】
図１５に、角度誤差のＮｐ次のギャップ長が最小となる方向への依存性を示す。この方向が電気角（空間Ｎｐ次１周期が３６０度）で１０度以上１７０度以下の場合で角度誤差が１００％以下となる。また、この方向が７０度以上１１０度以下（望ましくは、８０度以上１００度以下、さらに望ましくは、９０度）の場合、角度誤差が最小付近となるため、この方向に対する角度誤差の変化が小さいのでより好ましい。したがって、製造ばらつきにより、製品によってこの方向が異なる場合でも、角度誤差の変化が小さいため、トルクリップルや平均トルクの指令値と実際の値の差異の製品ごとのばらつきが小さい。つまり、品質が安定する。
【００５２】
なお、方向等の角度を電気角で表す場合は、ロータ１周をＮｐで割った値を３６０度とする。Ｎｐ＝１の場合はこの角度は機械角と同一である。図１２における０度は、回転中心から右方向である。この中心の決め方は、実施の形態２と同様である。導体がレゾルバを貫通しない場合は角度の基準が異なるだけで、上記と同様の効果が得られる。
【００５３】
実施の形態２でも記載したが、Ｎｐは１に限らず、軸倍角以外の数であれば任意の数がとれる。Ｎｐ＝２の例（実施例２）を図１６に示す。図１７に、そのギャップ長の波形を示す。当然、Ｎｐ＝２でも同様の効果が得られる。
【００５４】
上記では、ギャップ長またはギャップ長の逆数に空間Ｎｐ次の成分が重畳するように従来のロータの外周を変更している。ギャップ長またはギャップ長の逆数への空間Ｎｐ次の成分の重畳の仕方はこれに限らない。Ｎｐ＝１の場合、導体やロータ外周が形状の中心から対称であるロータを動的偏心させても上記と同様の効果が得られる。ただし、動的偏心させた場合、向かい合う導体を結ぶ線分の中心が回転中心と異なるため、従来のロータの外周を変更した方が角度誤差の低減効果は大きい。
【００５５】
上記のように、フラックスバリアを配置しない場合、フラックスバリアを配置するためのプレス工程が不要となる。従来のＮｐ次の成分をギャップ長やパーミアンスに含まないレゾルバと同一のプレス工程で済むため、同一時間で生産可能である。
【００５６】
上記では、従来のロータの外周に空間Ｎｐ次のギャップ長を加えた例について説明したが、ギャップ長の代わりにパーミアンスに空間Ｎｐ次のパーミアンスが追加された構成でも、上記と同様の効果が得られる。図１８に、Ｎｐ＝１としてＮｐ次の成分をパーミアンスに重畳した場合のレゾルバ（実施例３）を示す。Ｎｐ次のパーミアンス（ギャップ長の逆数に比例）を加えられたパーミアンスを周波数分析すると、空間次数は軸倍角と同一のＮ次成分、０次成分およびＮｐ次成分のみである。一方、Ｎｐ次のギャップ長を追加した場合、パーミアンスはギャップ長の逆数に比例するため、Ｎ次成分、０次成分にＮｐ次成分だけでなくＮｐ次以外のパーミアンスも重畳する。外部磁界の条件によっては、Ｎｐ次以外の磁束となり、わずかではあるが角度検出精度を低下させる可能性がある。しかし、Ｎｐ次のパーミアンスのみをパーミアンスに追加した場合、Ｎｐ次以外のパーミアンスは重畳しないため、角度検出精度は低下しない。
【００５７】
本実施の形態３は、上述した実施の形態１および２の対応する上記の作用効果に加え、次のような作用効果も得られる。本実施の形態３では、ギャップ長を周方向位置の関数とした場合、その関数の成分に、軸倍角と同一の空間次数と、空間Ｎｐ次を含む。これによれば、フラックスバリアが不要なため、フラックスバリアを配置するためのプレス工程が不要となる。従来のＮｐ次の成分をギャップ長やパーミアンスに含まないレゾルバと同一のプレス工程で済むため、同一時間で生産可能である。
【００５８】
さらに、上記において、Ｄ＝（ロータコイルの巻数）×（ギャップ長のＮｐ次の振幅）／（Ｎｐ次追加前の最小ギャップ長）とした場合、Ｄが０以上８５以下である場合、ギャップ長にＮｐ次の成分を追加しない従来の角度誤差を１００％とすると、角度誤差が１００％以下となる。すなわち、従来よりトルクリップルを低減でき、平均トルクを指令値に近付けることができる。
【００５９】
また、上記において、ロータコイルと導体が電気的に接続され、導体がレゾルバ内部を貫通しておらず、ロータコイルからレゾルバに向かって軸方向に右ネジが進むように右ネジを回した場合に右ネジが回るのと同一方向にロータコイルに電流方向が流れた場合、右ネジの進行方向に電流が流れる任意の導体の位置を０度、その際の中心は回転中心とし、その際のロータコイルの電流と逆向きを正としたとき、Ｎｐ次のギャップ長が最小となる方向が機械角をＮｐで除した値で１０度以上１７０度以下となるように構成すれば、ギャップ長にＮｐ次の成分を追加しない従来の角度誤差を１００％とすると、角度誤差が１００％以下となり、従来よりトルクリップルを低減でき、平均トルクを指令値に近付けることができる。
【００６０】
あるいは、上記において、ロータコイルと導体が電気的に接続され、導体がレゾルバ内部を貫通しており、ロータコイルからレゾルバに向かって軸方向に右ネジが進むように右ネジを回した場合に右ネジが回るのと同一方向にロータコイルに電流方向が流れた場合、右ネジの進行方向と逆向きに電流が流れる任意の導体の位置を０度、その際の中心は回転中心とし、その際のロータコイルの電流と逆向きを正としたとき、Ｎｐ次のギャップ長が最小となる方向が機械角をＮｐで除した値で１０度以上１７０度以下となるように構成すれば、ギャップ長にＮｐ次の成分を追加しない従来の角度誤差を１００％とすると、角度誤差が１００％以下となり、従来よりトルクリップルを低減でき、平均トルクを指令値に近付けることができる。
【００６１】
また、空間Ｎｐ（Ｎｐ≠Ｎ）次の起磁力を生じる上記導体により生じる空間Ｎｐ次の磁束が最大となる周方向位置と回転中心を結んだ直線に対し、空間Ｎｐ次のパーミアンスの分布が線対称である場合、フラックスバリアでなく、Ｎｐ次の成分をギャップ長またはパーミアンスに重畳するようにロータ外周を変更する場合、線対称でない場合より線対称の場合の方が最小ギャップ長を大きくできるため、製造時の公差を大きくでき、コストを低減できる。
【００６２】
以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。
【符号の説明】
【００６３】
１  車両用回転電機、２  ハウジング、３、４  ブラケット、５  ネジ、７  回転軸、８、９  軸受け、１０  プーリ、１１  ナット、１２  ロータコア、１３  ロータコイル、１６、１７  コア部材、１６ａ  筒状部、１６ｂ  爪形磁極部、１７ａ  筒状部、１７ｂ  爪形磁極部、１８、１９  冷却ファン、２２  スリップリング、２４  ステータコア、２５  ステータコイル、２６  ブラシ、３１  レゾルバ、３２  レゾルバロータ、３２ａ  山部（  山状の凸部）、３２ｂ  溝部（山裾状の凹部）、３２ｃ  ブリッジ部、３２ｄ  連通路、３４  レゾルバステータ、３４ａ  レゾルバコイル、３５  導体、１０１  フラックスバリア（空隙）、１０２  取り付け孔（回転軸取り付け孔）。
【図１】
2018036215.tif 000003
【図２】
2018036215.tif 000004
【図３】
2018036215.tif 000005
【図４】
2018036215.tif 000006
【図５】
2018036215.tif 000007
【図６】
2018036215.tif 000008
【図７】
2018036215.tif 000009
【図８】
2018036215.tif 000010
【図９】
2018036215.tif 000011
【図１０】
2018036215.tif 000012
【図１１】
2018036215.tif 000013
【図１２】
2018036215.tif 000014
【図１３】
2018036215.tif 000015
【図１４】
2018036215.tif 000016
【図１５】
2018036215.tif 000017
【図１６】
2018036215.tif 000018
【図１７】
2018036215.tif 000019
【図１８】
2018036215.tif 000020
【図１９】
2018036215.tif 000021
【図２０】
2018036215.tif 000022
【図２１】
2018036215.tif 000023