(57)【要約】【課題】回転電機に設けられたレゾルバの耐ノイズ性を高めてロータの位置検出精度を高める。【解決手段】レゾルバステータ１６０のコイル巻線１７０の巻数分布はモータ周方向で非一様なものとされる。これに対応して、コイルエンド１３５の外形は、コイル巻線の巻数大の領域におけるコイルエンド１３５およびレゾルバステータ１６０の離間距離ｄ２が、コイル巻線の巻数小の領域での離間距離ｄ１よりも大きくなるように構成される（ｄ１＜ｄ２）。具体的には、コイルエンド１３５の径方向の外形寸法（高さ）は、コイル巻線の巻数大の領域に対向する部位において相対的に小さくされる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイル巻線が巻回されたステータと、前記ステータと径方向に対向して配置されるロータとを有する回転電機と、
前記励磁コイル巻線のコイルエンドに対して前記径方向に対向する領域に設けられた、前記ロータの回転方向の位置を検出するためのレゾルバとを備え、
前記レゾルバは、
前記ロータと同位相で回転するように前記回転電機の回転軸に取付けられたレゾルバロータと、
前記レゾルバロータと前記径方向に対向して設けられ、かつ、前記コイルエンドと前記径方向に隣接して配置されるレゾルバステータとを有し、
前記レゾルバステータには、コイル巻線が周方向で見て非一様な巻数分布にて巻回され、
前記コイルエンドは、前記周方向で見て、前記レゾルバステータのコイル巻線の巻数が相対的に多い部位と対向する領域において、前記コイル巻線との離間距離が相対的に大きくなるような外形形状で構成される、モータシステム。
【請求項２】
前記コイル巻線との対向面での前記コイルエンドの外形形状は、前記コイル巻線の巻数が相対的に多い部位と対向する領域において前記径方向の寸法が相対的に小さく、前記コイル巻線の巻数が相対的に少ない部位と対向する領域において前記径方向の寸法が相対的に大きい、請求項１記載のモータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はモータシステムに関し、より特定的には、回転電機のロータ位置検出のためのレゾルバを備えたモータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機、発電機等の回転電機の駆動制御のために、ロータの回転方向の位置検出を行なうセンサを設置することが一般的に行なわれる。回転電機の制御を適切に行なうためには、位置検出センサによる回転位置検出を正確に行なう必要があるため、センサへのノイズ影響の低減が重要な課題となる。
【０００３】
ロータの位置検出センサとしては、ホール素子を用いたホールセンサやレゾルバ等が用いられる。たとえば特許文献１（特開２００１−７８３９３号公報）には、レゾルバを備えた回転機械において、回転機械のハウジングケースの外側にレゾルバを配置することによって、回転機械が発生する電磁ノイズの影響を受け難くするとともに、組付け作業を容易化する構成が開示される。
【０００４】
また、特許文献２（特開２００６−２５５３７号公報）には、ホール素子を位置検出センサとして備えたブラシレスモータにおいて、速度検出手段の着磁部からホール素子を遠ざけて配置することにより、電磁ノイズの影響を低減して検出精度を向上させた駆動・制御用回路一体型のブラシレスモータが開示されている。
【特許文献１】特開２００１−７８３９３号公報
【特許文献２】特開２００６−２５５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハイブリッド自動車の駆動力発生用モータ等、比較的大容量・高出力の回転電機でのロータの位置検出センサとしては、耐ノイズ性の観点からレゾルバが適用されることが一般的である。一方で、このような大容量・高出力モータでは、回転電機への供給電力も大きいため、これによる電磁ノイズも大きなものとなる。
【０００６】
また、レゾルバは、回転電機のロータと同位相で回転するように構成されたロータ（以下、レゾルバロータと称する）と、コイル巻線が巻回されたステータ（以下、レゾルバステータと称する）からなるが、検出精度を高めるために、レゾルバステータのコイル巻線の巻数が一様なものとならず、周方向で見て非一様な巻数分布となる場合がある。このようなレゾルバを用いる場合には、周方向で見て、回転電機からの電磁ノイズを拾いやすい箇所と拾いにくい箇所が発生するので、この点を考慮してレゾルバのノイズ対策を講じる必要がある。
【０００７】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、回転電機に設けられたレゾルバの耐ノイズ性を高めてロータの位置検出精度を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明によるモータシステムは、回転電機および回転電機のロータの回転方向の位置を検出するレゾルバを備える。回転電機は、励磁コイル巻線が巻回されたステータと、ステータと径方向に対向して配置されるロータとを有する。レゾルバは、励磁コイル巻線のコイルエンドに対して径方向に対向する領域に設けられて、レゾルバロータおよびレゾルバステータを有する。レゾルバロータは、ロータと同位相で回転するように回転電機の回転軸に取付けられる。レゾルバステータは、レゾルバロータと径方向に対向して設けられ、かつ、コイルエンドと径方向に隣接して配置される。レゾルバステータには、コイル巻線が周方向で見て非一様な巻数分布にて巻回され、コイルエンドは、周方向で見て、レゾルバステータのコイル巻線の巻数が相対的に多い部位と対向する領域において、コイル巻線との離間距離が相対的に大きくなるような外形形状で構成される。
【０００９】
この発明のモータシステムによれば、レゾルバステータにおいてコイル巻数が相対的に多くノイズを拾い易い部位において、ノイズ発生源となるコイルエンドからの離間距離を相対的に大きく確保することができる。したがって、回転電機の励磁コイル巻線からの電磁ノイズがレゾルバによる位置検出に悪影響を及ぼすことを抑制して、ロータの位置検出精度を向上することができる。
【００１０】
好ましくは、レゾルバのコイル巻線との対向面におけるコイルエンドの外形形状は、コイル巻線の巻数が相対的に多い部位と対向する領域において径方向の寸法が相対的に小さく、コイル巻線の巻数が相対的に少ない部位と対向する領域において径方向の寸法が相対的に大きい。
【００１１】
このような構成とすることにより、コイルエンドの成形工程においてコイルエンドの径方向の寸法を周方向で作り込むことにより、レゾルバステータのコイル巻線の巻数が相対的に多い領域において、レゾルバステータに対するコイルエンドの距離を確保することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のモータシステムによれば、回転電機に設けられたレゾルバの耐ノイズ性を高めてロータの回転位置検出精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下において、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付して詳細な説明は原則的に繰返さないものとする。
【００１４】
図１は、この発明の実施の形態によるモータシステムの構成を説明する断面図である。
図１を参照して、この発明の実施の形態によるモータシステムは、回転電機１００、出力シャフト１４０およびレゾルバ１５０を備える。回転電機１００は、任意の形式の電動機、発電機あるいは発電電動機（モータジェネレータ）によって構成され得るが、本実施の形態では、一例として永久磁石型同期モータにより構成されるものとする。回転電機１００は、ロータ１２０およびステータ１３０を含む。
【００１５】
ロータ１２０は、積層鋼板で構成されるロータコアに貫通孔を設け、この貫通孔に永久磁石１２５を装着して構成される。ステータ１３０は、積層鋼板で構成されるステータコアと、このステータコアに巻回された励磁コイル巻線とで構成される。励磁コイル巻線は、モータ回転軸方向に沿ったステータコアの両端において、加圧成型されてコイルエンド１３５を形成する。
【００１６】
励磁コイル巻線は、図示しないインバータからの交流電圧（代表的には三相交流電圧）を印加されて回転磁界を発生する。この回転磁界によってロータ１２０が回転され、これにより、ロータ１２０と連結された出力シャフト１４０が回転される。また、回転電機１００の発電時には、ロータ１２０の回転により磁界が発生して、励磁コイル巻線に電流が発生する。
【００１７】
レゾルバ１５０は、レゾルバステータ１６０およびレゾルバロータ１８０を含む。
図２は、レゾルバの位置検出原理を説明する概念図である。
【００１８】
図２を参照して、レゾルバロータ１８０は、楕円形形状で構成され、図１に示した出力シャフト１４０に取付けられている。したがって、レゾルバロータ１８０は、ロータ１２０の回転に伴って同位相で回転するように構成されている。
【００１９】
レゾルバステータ１６０には、コイル巻線１７０ａ〜１７０ｃが内蔵される。コイル巻線１７０ａには励磁用交流電流１７５ａが印加される。コイル巻線１７０ｂおよび１７０ｃは電気的に９０度ずれて配置される。コイル巻線１７０ａに励磁用交流電流１７５ａが印加された状態で楕円形のレゾルバロータ１８０が回転すると、レゾルバロータ１８０およびレゾルバステータ１６０の間のギャップ長さが変化するのに伴い、コイル巻線１７０ｂおよび１７０ｃには、レゾルバロータ１８０の位置に応じた出力信号１７５ｂおよび１７５ｃがそれぞれ発生する。したがって、出力信号１７５ｂおよび１７５ｃ間の位相差に基づき、レゾルバロータ１８０の回転方向の絶対位置、すなわち回転電機１００のロータ１２０の回転方向の絶対位置を検出できる。
【００２０】
再び図１を参照して、この発明の実施の形態によるモータシステムでは、コンパクトなレゾルバ配置とするために、レゾルバ１５０は、ロータ１２０の内周側の領域、すなわち、コイルエンド１３５と径方向に隣接する領域に配置される。この結果、回転電機１００の励磁コイル巻線通電時に発生した電磁ノイズが、コイルエンド１３５およびレゾルバ１５０（特にレゾルバステータ１６０）の間のギャップ２００を介して、レゾルバステータ１６０のコイル巻線に到達し、レゾルバの出力信号に重畳される可能性がある。
【００２１】
一方、レゾルバステータ１６０におけるコイル巻線の巻数は、周方向で見て一様な分布とはならず、非一様な分布となる。これは、レゾルバ１５０による回転位置検出精度を向上するための方策としてのものである。したがって、レゾルバステータ１６０におけるコイル巻線１７０の巻数が周方向で非一様な分布となることと対応して、ノイズ対策をどのように講じるかが問題となる。
【００２２】
次に図３を用いて、この発明の実施の形態によるモータシステムにおけるコイルエンドおよびレゾルバステータ間の周方向でのギャップ分布を説明する。図３は、図１に示したギャップ２００を周方向に展開したものである。
【００２３】
図３を参照して、レゾルバステータ１６０のコイル巻線１７０の巻数分布はモータ周方向で非一様なものとされる。図３の例では、周方向展開図の両端において巻数大であり、中央部において巻数小である分布となっているものとする。この結果、巻数大の部位では、コイルエンドからの電磁ノイズを拾いやすくなる。
【００２４】
このようなレゾルバステータのコイル巻数分布に対応して、コイルエンド１３５の外形は、コイル巻数大の領域におけるコイルエンド１３５およびレゾルバステータ１６０の離間距離ｄ２が、コイル巻数小の領域での離間距離ｄ１よりも大きくなるように構成される（ｄ１＜ｄ２）。具体的には、コイルエンド１３５の径方向の外形寸法（高さ）は、コイル巻数大の領域に対向する部位において相対的に小さくされている。コイルエンド１３５の外形形状は、励磁コイル巻線を荷重印加により成形する工程における作業条件（荷重の大きさ、荷重印加部位）により作り込むことが可能である。
【００２５】
これにより、図４に示されるように、レゾルバステータのコイル巻線１７０の巻数が多く、電磁ノイズが重畳されやすい部位において、コイルエンド１３５およびレゾルバコイル巻線１７０の離間距離を大きくすることができる。
【００２６】
図５には、比較例として示されるモータシステムにおけるコイルエンドおよびレゾルバステータ間の周方向でのギャップ分布が示される。図５は、図３と同様の部位を同様に周方向に展開したものである。
【００２７】
図５を図３と対比して理解されるように、比較例のモータシステムにおいては、レゾルバのコイル巻線１７０の巻数分布が図３と同様であるのに対して、コイルエンド１３５の径方向の外形寸法（高さ）が、図３とは反対の分布となっている。
【００２８】
すなわち、コイル巻数大の領域におけるコイルエンド１３５およびレゾルバステータ１６０の離間距離ｄ２が、コイル巻数小の領域での離間距離ｄ１よりも小さくなっている（ｄ１＞ｄ２）。具体的には、コイルエンド１３５の径方向の外形寸法（高さ）は、コイル巻線の巻数大の領域に対向する部位で相対的に大きくなっている。
【００２９】
図６に示されるように、このようなギャップ分布では、電磁ノイズが重畳されやすい、レゾルバステータのコイル巻線１７０の巻数大の部位において、コイルエンド１３５との離間距離が小さくなっている。この結果、当該部位においてコイル巻線に発生した電磁ノイズがレゾルバ１５０に影響を与えやすくなっている。
【００３０】
これに対して、図３および図４に示した本発明の実施の形態によるモータシステムでは、レゾルバのコイル巻線の巻数分布（周方向）に対応させて、コイルエンドの外形寸法（径方向）を調整することにより、レゾルバのコイル巻数大であり電磁ノイズが重畳され易い領域において、コイルエンド１３５およびレゾルバステータ１６０の離間距離（ギャップ）を相対的に大きく確保できる。これにより、回転電機の励磁コイル巻線に発生した電磁ノイズがレゾルバによるロータ回転位置の検出精度に悪影響を及ぼすことを防止できる。この結果、回転電機に設けられたレゾルバの耐ノイズ性を高めてロータの回転位置検出精度が高められたモータシステムを実現することができる。
【００３１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の実施の形態によるモータシステムの構成を説明する断面図である。
【図２】図１に示したレゾルバの位置検出原理を説明する概念図である。
【図３】この発明の実施の形態によるモータシステムにおけるコイルエンドおよびレゾルバステータ間のギャップを説明する概念図である。
【図４】図３に示したモータシステムにおけるノイズ影響の周方向分布を説明する概念図である。
【図５】比較例として示されるモータシステムにおけるコイルエンドおよびレゾルバステータ間のギャップを説明する概念図である。
【図６】図５に示したモータシステムにおけるノイズ影響の周方向分布を説明する概念図である。
【符号の説明】
【００３３】
１００  回転電機、１２０  ロータ、１２５  永久磁石、１３０  ステータ、１３５  コイルエンド、１４０  出力シャフト、１５０  レゾルバ、１６０  レゾルバステータ、１７０，１７０ａ〜１７０ｃ  コイル巻線（レゾルバ）、１７５ａ  励磁用交流電流、１７５ｂ，１７５ｃ  出力信号、１８０  レゾルバロータ、２００  ギャップ、ｄ１，ｄ２  離間距離。
【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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