(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と回転子とを有し、
前記回転子に電磁誘導方式または電波方式のＲＦ−ＩＣチップ，アンテナおよび導波路を備え，
信号の読み取り発信機に接続された送受信アンテナおよび導波路を前記固定子に備え、
前記信号の読み取り発信機は前記ＲＦ−ＩＣチップより発信された信号のドップラー現象又は信号強度変化を利用して回転子の速度又は変位量を求めるとともに、
前記ＲＦ−ＩＣチップは、各種の情報を登録し、登録された情報を呼び出す機能を有することを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記固定子は、ティースとスロットとを有する固定子鉄心と、前記スロットに配置され
た固定子巻線とを有することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記回転子は、永久磁石を有することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項４】
前記固定子巻線に交流電流が流れることによって、回転トルクが発生し、前記回転子が
回転することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項５】
前記回転子が外部からの回転トルクにより回転することによって、前記固定子巻線に交
流電力が誘起され、前記固定子巻線から交流電流が出力されることを特徴とする請求項１
に記載の回転電機。
【請求項６】
前記ＲＦ−ＩＣチップが、電磁誘導方式あるいは電波方式によって、発信源からの電波
をエネルギー源として動作することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項７】
前記ＲＦ−ＩＣチップが、電池を内蔵する電源をエネルギー源として動作することを特
徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項８】
前記ＲＦ−ＩＣチップが、回転子と共に回転移動する際に、移動速度に応じてＲＦ−Ｉ
Ｃチップの信号周波数が変化する現象を利用して、回転子の回転を検出することを特徴と
する請求項１に記載の回転電機。
【請求項９】
前記ＲＦ−ＩＣチップが、回転子と共に回転移動する際に、移動距離に応じてＲＦ−Ｉ
Ｃチップの信号強度が変化する現象を利用して、回転子の回転を検出することを特徴とす
る請求項１に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記ＲＦ−ＩＣチップ，アンテナおよび導波路が、複数個設置されることを特徴とする
請求項１に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Radio Frequency（以下「ＲＦ」と称する）−ＩＣチップで、回転を検知する回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、強力な永久磁石やインバータ制御などの適用により、効率改善とともに小型軽量化が進展した。
【０００３】
しかし、回転電機本体の小型軽量化が進む一方で、回転電機の回転を検出するセンサは、依然として回転電機の外部に取り付けられる場合が多く、比較的大きなスペースを占めているため、回転電機の小型軽量化を阻害する重要な要因となっている。より小型軽量化された回転電機を提供する上で、このセンサの寸法低減が望まれている。
【０００４】
例えば、センサを回転電機のハウジング内部に設ける技術は、特許文献１〜３に記載されている。しかしながら、これら開示されている技術は、従来から回転電機に用いられて来た回転センサを、回転電機のハウジング外部からハウジング内部に移設するに留まっていた。
【０００５】
一方、ＲＦ−ＩＣチップを回転電機の回転を検出するセンサに用いる例はこれまで全くない。
【０００６】
ＲＦ波のドップラー現象や信号強度の変化を、回転電機の回転を検出するセンサに用いる例もこれまで全くない。
【０００７】
【特許文献１】特開平０２−１４６９４９号公報
【特許文献２】特開平０１−９８９２４号公報
【特許文献３】特開昭６３−２６２０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
回転電機の回転を検出するセンサには、停止時から位置検出可能で、検出精度が高く、かつ信頼性が高いなどの理由から、レゾルバやエンコーダなどが広く用いられている。
【０００９】
これらの従来のセンサは、構造が複雑で寸法も大きいなどの理由で、回転電機の固定子や回転子に直接設置されることはほとんどなく、回転電機の回転軸に別途設置される場合が多いため、回転電機の小型軽量化を阻害する要因となっていた。構造が複雑なためコストも高いという問題点もあった。
【００１０】
また、スピンドルモータのような超小型の回転電動機では、従来の回転センサではセンサのサイズや重量が大きいため設置できない場合も少なくない。このため、回転センサなし（以下、回転センサレス）もしくは精度や機能の著しく劣るホール素子しか設置できないため、一定速度運転に限定されるなど、回転電動機の機能や性能が制限される場合も少なくなかった。
【００１１】
回転センサの小型軽量化も進められて来たが、例えば、最も高精度の回転センサの一つであり、広く用いられているレゾルバの場合、レゾルバ自体が回転電機でもあり、複雑な機構を有し数多くの部品から構成されるため、小型軽量化には限界があった。
【００１２】
レゾルバと並び最も高精度の回転センサとして広く用いられているエンコーダの場合についても、光や磁気の変化を記録させたスケールやＬＥＤランプなどの光源など、複雑な機構を有し数多くの部品から構成されるため、小型軽量化には限界があった。
【００１３】
この結果、回転電機の小型軽量化が阻害されるほか、超小型の回転電機にはこれらの高精度で信頼性の高い回転センサを取り付けることができないなどという問題があった。
【００１４】
また、これらの高精度で信頼性が高い回転センサの多くは、構造が複雑で数多くの部品から構成されるため高価格であり、回転電機のコスト低減の障害となっていた。
【００１５】
そこで、本発明は、小型軽量で高性能な回転電機を低コストで提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の主たる実施態様は、固定子と回転子とを有する回転電機において、回転子にＲＦ−ＩＣチップ，アンテナおよび導波路，固定子にアンテナおよび導波路を設けることで、回転を検知することにある。
【００１７】
特に、本発明の実施態様の一つには、ＲＦ−ＩＣチップがある。
【００１８】
ＲＦ−ＩＣチップは、ＩＣカードや識別タグなどの用途を中心に、急速に実用化が進展している。同時にチップの小型化，低コスト化なども急速に進展している。
【００１９】
ＲＦ−ＩＣチップには、電磁誘導方式（主として１３５ｋＨｚ，１３.５６ＭＨｚ）あるいは電波方式（主として９００ＭＨｚ帯，２.５４ＧＨｚ）によって発信源からの電波をエネルギー源として動作するパッシブ型と、電池などの内蔵電源や外部から有線で供給される電源をエネルギー源として動作するアクティブ型の二つのタイプがある。
【００２０】
これまでのＲＦ−ＩＣチップの用途は、リーダライタと呼ばれる装置にＩＣチップを近づけることで、ＩＣチップに記録された情報の読み書きを行うという、主として情報認証の用途が中心であった。
【００２１】
一方、ＲＦ−ＩＣチップは、ＲＦ波を瞬時に送受信できるため、移動体に取り付けて超小型の位置センサや回転センサとして機能することができる可能性があるが、この点についてはこれまで全く着目されて来なかった。本発明者はこの点に着目した。
【００２２】
これまでにＲＦ波を移動体のセンサに応用した例としては、ミリ波やマイクロ波を利用した防犯用ドップラーセンサなどである。この他、気象用ドップラーレーダや、地表や海洋観測用のドップラーレーダなども知られている。
【００２３】
しかし、これらのＲＦ波を移動体のセンサとして応用する例のすべては、固定された発信源から移動体に対してミリ波やマイクロ波などを照射し、反射波を受信して移動体の速度や変位量を求めるものである。
【００２４】
ＲＦ波を含め電波の発信源を移動体に取り付けて、移動体の速度や変位量を求めるものはこれまでにない。主たる理由は、ＲＦ−ＩＣチップ以外では電波の発信源を移動体に取り付けると、電波の発信源への給電の問題と、発信源のサイズや重量が大きいため移動体への取り付けが困難であるなどの問題があったためである。
【００２５】
ＲＦ−ＩＣチップならば、電池などの内蔵電源や外部から有線での給電が不要の超小型のパッシブ型も可能であるため、ＲＦ−ＩＣチップをＲＦ波の発信源として高速の移動体に取り付けるのも容易であるだけではなく、ドップラー現象（ＲＦ−ＩＣチップが、回転子と共に回転移動する際に、移動速度に応じてＲＦ−ＩＣチップの信号周波数が変化する現象）や信号強度変化を利用して、移動体の速度や変位量を求めることが可能である。本発明はこの点に初めて着目したものである。
【００２６】
超小型のＲＦ−ＩＣチップを用いて移動体の速度や変位量を求める場合、ＲＦ−ＩＣチップの発信出力が制限されるため、信号の読取発信機（Reader-Writer以下リーダライタ）や送受信アンテナとの距離を近接させる必要がある。
【００２７】
本発明の回転電機では、回転子と固定子は常時近接して回転しているため、ＲＦ−ＩＣチップをＲＦ波の発信源として高速の移動体に取り付けて、ドップラー現象や信号強度変化を利用して速度や変位量を求める上で好適と言える。すなわち、ＲＦ波を用いた超小型の回転センサとして好適である。
【００２８】
本発明の回転電機では、一般的にＲＦ−ＩＣチップとＲＦ−ＩＣチップからのＲＦ波の送受信アンテナ、導波路は回転子に、リーダライタからのＲＦ波の送受信アンテナ、導波路は固定子にそれぞれ設置される。
【００２９】
送受信アンテナや導波路は、従来のＩＣカードや識別タグなどの用途と同様に、印刷法などによりシート状に加工された形で提供されてもよい。
【００３０】
一般に、ＲＦ−ＩＣチップは、従来の回転センサに比べ安価で非常に小型であるため、回転電機にＲＦ−ＩＣチップを送受信アンテナなどとともに複数個設置して、信号の強度や信頼性を向上させたり、故障などのトラブルに対する信頼性を向上させたりすることも可能である。
【００３１】
さらに、回転電機の固定子と回転子が金属などのＲＦ波を反射しやすい材質の場合でも、ＲＦ波を容易に導波できる導波路およびアンテナの材質，形状を最適に選ぶことで、性能を向上させることが可能である。
【００３２】
またＲＦ−ＩＣチップは、各種の情報を保持し必要に応じ呼び出し、登録（Read Write以下リードライト）が可能な機能を有するため、この機能を回転電機の運転，制御，保守，点検，維持，管理等に活用することも可能である。
【００３３】
本方式は、回転電機の固定子や回転子の表面に設置しても、内部に設置することも可能である。
【００３４】
本方式は、回転電機の固定子や回転子に直接設置することも可能であり、回転電機の回転軸に別途設けられた機構に設置することも可能である。
【００３５】
本方式によれば、構造が複雑で寸法も大きいなどの理由で、回転電機の小型軽量化を阻害する重大な要因となっていた従来の回転センサの問題点を解決することができ、回転電機の小型軽量化が実現できる。
【００３６】
同時に、低コスト化が急速に進展しているＲＦ−ＩＣチップ，送受信アンテナおよび導波路のみで構成される簡単な機構のため、低コスト化も実現できる。
【００３７】
なお、本発明の回転電機の固定子は、ティースとスロットとを有する固定子鉄心と、スロットに配置された固定子巻線とを有することを特徴とする。また、回転子は、永久磁石を有することを特徴とする。そして、固定子巻線に交流電流が流れることによって、回転トルクが発生し、回転子が回転することを特徴とする。
【００３８】
また、回転子が外部からの回転トルクにより回転することによって、固定子巻線に交流電力が誘起され、固定子巻線から交流電流が出力されることを特徴とする。
【００３９】
ＲＦ−ＩＣチップは、回転子と共に回転移動する際に、移動速度に応じてＲＦ−ＩＣチップの信号周波数が変化する現象を利用して、回転子の回転を検出してもよく、回転子と共に回転移動する際に、移動距離に応じてＲＦ−ＩＣチップの信号強度が変化する現象を利用して、回転子の回転を検出してもよい。
【００４０】
また、ＲＦ−ＩＣチップ，アンテナおよび導波路が、回転電機の回転軸に、別途設けられた回転電機に設置されてもよい。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、小型軽量で高性能な回転電機を低コストで提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
ここで説明する回転電機の一つは、固定子巻線や回転子の磁石などにより回転子が回転する回転電動機である。
【００４３】
回転電動機としては、例えば、ハイブリッド電気自動車に使用される車両走行用のモータ，自動車のパワーステアリング用のモータ，電車の走行用モータ，エレベータなどの駆動用モータ，ハードディスクに用いられるスピンドモータ，ポンプなどに用いられる汎用モータなどがある。
【００４４】
また、回転電機のもう一つは、回転子が外部からの回転トルクにより回転することによって、固定子巻線に交流電力が誘起され、固定子巻線から交流電流が出力される、いわゆる発電機がある。
【００４５】
ここで、発電機としては、固定子巻線に３相交流電力が誘起され、固定子巻線から３相交流電流が出力されることが好ましい。
【００４６】
なお、一つの回転電機を用いて、回転電動機と発電機との両方の機能を持たせて使用することも可能である。
【００４７】
本形態の回転電機の例として永久磁石を備えた同期モータがある。このモータは、固定子と回転子とを有するものであり、固定子は、ティースとスロットとを有する固定子鉄心と、スロットに配置された固定子巻線とを有する。固定子鉄心（以下「鉄心」と呼称する場合がある）は、積層された鋼板などで作られている。なお、積層される一枚一枚の鋼板をエッチング加工により形成することにより、精度の高い鋼板の形成が可能である。
【００４８】
図１は、回転電動機のうち永久磁石を使用した同期モータの構造のうち、回転軸に垂直方向の固定子および回転子の断面図を示す図である。
【００４９】
図２は、同じく永久磁石を使用した同期モータの、回転軸に沿った断面を示す図である。
【００５０】
また、図３は、図２に示す回転子の部分拡大図である。
【００５１】
エンドブラケット１３２を両側に有するハウジング１３０の内側に固定子１４０が固定されている。固定子１４０は、固定子ティース１５２と固定子スロット１５０とを有する固定子鉄心１４２と、固定子スロット１５０の内部に配置された固定子巻線１４４を有している。
【００５２】
図２に示す固定子巻線１４４は、分布巻の例である。
【００５３】
固定子鉄心１４２と空隙を介して対向するように回転子１６０が設けられており、回転子１６０は、シャフト１８０に固定されている。シャフト１８０は、両側に配置された軸受け１３６によりエンドブラケット１３２に回転可能に支持されている。
【００５４】
回転子１６０は、回転子鉄心１６２と永久磁石１６６とを有しており、この形態では、回転子鉄心１６２の内部に磁石挿入孔が設けられ、この磁石挿入孔の内部に永久磁石１６６が配置されている。
【００５５】
永久磁石１６６は、固定子１４０に対向する側の面がＮ極またはＳ極となるように磁化されており、回転子１６０の極毎に永久磁石の極性が交互に逆になるように永久磁石１６６が磁化されている。
【００５６】
図３に示す形態では、回転子１６０は８極であり、各々の極は、一個の永久磁石１６６で構成されている。永久磁石１６６は、シャフト１８０の周囲にそれぞれ等角度で配置されており、また各々の永久磁石１６６は、交互に逆極性に磁化されている。
【００５７】
回転子１６０は、８極に限定されるものではなく、１０極やそれ以上の極数が可能であり、また６極や４極なども可能である。
【００５８】
各々の極は、１個の永久磁石で構成しても良いし、２個や３個などの複数の磁石で構成しても良い。２個や３個で極を構成する場合は、２個や３個毎に磁化極性が反転するように永久磁石は配置される。
【００５９】
図１において、同期回転電機１１０は、回転子１６０の回転位置を検出するセンサ１８４を有しており、回転子１６０の極の位置を表す信号を出力する。センサ１８４は、例えばレゾルバあるいはホール素子などを備えた従来の回転センサである。
【００６０】
センサ１８４の出力に基づき、回転子１６０の極の位置に基づく３相交流電流が図示しないインバータ装置により作られ、固定子巻線１４４に供給される。
【００６１】
３相交流電流により固定子１４０は回転磁界を発生し、回転磁界に基づく磁束が回転子１６０に作用する。回転子１６０が有する永久磁石１６６と回転磁界とにより、回転子１６０には回転トルクが発生する。この回転トルクを出力することにより、同期回転電機１１０は回転電動機として動作する。
【００６２】
また、外部からの回転トルクを回転子１４０に加えることにより、固定子巻線１４４に交流電力が発生する。この交流電力を図示しないインバータまたはダイオードで構成される整流回路を介して交流あるいは直流として出力することにより、同期回転電機１１０は発電機として動作する。
【００６３】
図３は、回転子１６０の部分拡大図であり、回転子鉄心１６２の内部に永久磁石１６６が埋設されている。回転子鉄心１６２は、磁石挿入孔を内部に有しており、磁石挿入孔に永久磁石１６６が配置されている。
【００６４】
永久磁石１６６は、極毎に磁化方向が逆になっており、固定子に対向する側がＮ極の永久磁石の両隣は、固定子に対向する側がＳ極となるように永久磁石は磁化されている。
【００６５】
永久磁石１６６の固定子に対向する側の回転子鉄心１６２が、部分的に磁極片１６８として作用し、この磁極片１６８を介して回転子と固定子と間に磁気回路が形成され、永久磁石１６６の磁束は、磁極片１６８を有する磁気回路を通して固定子に供給され、あるいは、磁束が固定子から永久磁石１６６に供給される。
【００６６】
回転子の隣り合う極を構成する永久磁石の固定子に対向する側は逆極性となっている。隣り合う極の磁極片１６８の間で磁束が漏洩する恐れがあり、回転子の隣り合う極の間に磁束の漏洩を防ぐブリッジ部１７０を備えている。
【００６７】
ブリッジ部１７０では、磁束が流れる断面積が絞られ、この部分が磁気飽和状態となることにより、漏洩磁束が押さえられている。
【００６８】
この形態で説明した回転電機は、例えば５０ＫＷ級の永久磁石同期モータであり、固定子鉄心の外形が約１９０mm、軸長が１３０mmである。
【００６９】
図４は、図１，図２、及び図３で説明した同期回転電機を示すものであり、図１，図２、及び図３に示す形態との相違は、固定子巻線１４４が集中巻である点、さらに図４に示すとおり、磁石が曲線形状を成しているある点である。
【００７０】
図４において、図１，図２、及び図３と同じ符号は同じ作用をなす構成部品である。
【００７１】
図４に示す同期回転電機は、図１に示す同期回転電機と基本的には同様の構成である。固定子鉄心１４２の固定子スロットに配置されている固定子巻線１４４の配置が、図２に示す分布巻の固定子巻線１４４と異なっており、図４は集中巻となっている。
【００７２】
固定子巻線１４４は、分布巻にすることも集中巻にすることも可能であり、本形態ではどちらにも適用できる。
【００７３】
図４に示す回転子１６０は、１０極を有しているが、特に１０極に限定されるものではなく、極数が多くても少なくても良い。また、回転子１６０の各極はそれぞれ１個の永久磁石１６６を有しているが、複数個の永久磁石を有していても良い。
【００７４】
本形態では、回転子鉄心１６２には、曲線を有する形状の磁石挿入孔が形成され、その中に曲線形状を有する磁石が挿入されている。磁石は、図２で説明したものと同様に、固定子に対向する側の面から磁束が出入する。
【００７５】
図５及び図６において１９０，１９１はそれぞれ本形態のＲＦ−ＩＣチップ，アンテナおよび導波路をそれぞれ示す。他の符号は、図２と同様のものを示す。
【００７６】
ＲＦ−ＩＣチップ１９０は回転子に、アンテナおよび導波路１９１は固定子にそれぞれ最適な位置に設置される。こうしたＲＦ−ＩＣチップ１９０は、鋼板上に形成されてもよく、エッチング加工により鋼板を形成する際には、そのエッチング加工プロセスにおいて、ＲＦ−ＩＣチップ１９０の形成位置をあらかじめ鋼板内に形成することも可能である。また、固定子側及び回転子側それぞれの導波路１９１は、その先端が向き合うように形成されている。なお、アンテナ１９２は、ＲＦ−ＩＣチップ１９０に内蔵されている。
【００７７】
図７は本形態のＲＦ−ＩＣチップ，アンテナおよび導波路を複数個設置した例を示す。
【００７８】
本形態のＲＦ−ＩＣチップ１９０，アンテナ，導波路１９１は、回転センサとしての性能を発現させることができるように、設置位置に応じて性能，材質，形状などを適切に選ぶことができる。
【００７９】
図５，図６及び図７で説明した形態では、センサの占める体積を少なくできるので、図８のように回転電機の体積を減少できる。図１と比較するとその効果の差異は明確であることがわかる。
【００８０】
図９は、本形態の回転電機の例として３相誘導モータの回転軸に沿った断面図である。
【００８１】
誘導モータも固定子と回転子とを有するものであり、固定子は、ティースとスロットとを有する固定子鉄心と、スロットに配置された固定子巻線とを有する。固定子鉄心は、積層された鋼板で作られている。
【００８２】
具体的には以下の形態で説明する。
【００８３】
ここで説明する誘導モータは、固定子巻線に交流電流が流れることによって、回転トルクが発生し回転する、いわゆる回転電動機として機能する。
【００８４】
ここで、固定子巻線に３相交流電流を流すことが好ましい。
【００８５】
誘導電動機１０は、ハウジング３０と、エンドブラケット３２と、ファンを内部に有するファンカバー３４と、ハウジング３０の内側に固定された固定子４０と、固定子４０の内側に配置された回転子６０と、回転子６０を支えるシャフト８０と、を有している。
【００８６】
シャフト８０は、軸受け３６により両サイドのエンドブラケット３２に回転自在に保持されている。
【００８７】
また、ファンカバー３４の内側には、シャフト８０に固定されたファンが設けられ、ファンはシャフト８０の回転と共に回転する。なお、ファン側のエンドブラケット３２，軸受け３６、及びファンは、ファンカバー３４の内部に位置しており、これらは図１０には図示されていない。
【００８８】
固定子４０は、固定子鉄心４２と、この固定子鉄心４２に巻回された多相、本形態では３相、の固定子巻線４４を備えている。
【００８９】
また、図示されていない交流端子から固定子巻線４４にそれぞれ引き出し線４６を介して交流電流を供給し、固定子巻線４４は結線４８により、スター結線あるいはデルタ結線されている。これら引き出し線４６および結線４８は、それぞれ固定子巻線４４の外側に配置されている。
【００９０】
外部の交流電源から３相交流が、誘導電動機１０の交流端子に供給され、引き出し線４６を介して固定子巻線４４に供給されることにより、固定子４０は交流電流の周波数に基づく回転磁界を発生する。この回転磁界により回転子６０の導体に回転子電流を誘導し、この回転子電流と回転磁界との作用により回転トルクが発生する。
【００９１】
図９の固定子４０と回転子６０とを回転軸に垂直な面で切断した状態を図１０に示す。
【００９２】
図９および図１０で、固定子４０は固定子スロット５０を周方向に等間隔に多数有しており、固定子スロット５０には固定子巻線４４が配置されている。
【００９３】
回転子６０は、積層された珪素鋼板からなる回転子鉄心６２と、回転子鉄心６２に形成された回転子スロット６４に挿入された回転子導体６６と、回転子鉄心６２の両端に配置され回転子導体６６を電気的に短絡する短絡環６８と短絡環７０とを備えている。
【００９４】
本形態では、回転子スロット６４は回転子鉄心６２を貫通するように形成され、回転子スロット６４に回転子導体６６が回転軸に沿った方向に配置されている。
【００９５】
本形態のように、回転子鉄心６２の内部に回転子スロット６４が貫通する形状のように形成されていても良いし、回転子鉄心６２の内部に回転子スロット６４が完全に埋設されるのではなく、回転子スロット６４の固定子４０側が開口する形状であっても良い。
【００９６】
回転子導体６６は、その両サイドが短絡環６８と短絡環７０とで電気的に短絡されており、回転磁界により短絡環６８と短絡環７０とで短絡された回転子導体６６に電圧が誘起され電流が流れる。この電流と回転磁界との作用により回転子６０に回転トルクが発生する。
【００９７】
回転子スロット６４は、積層された珪素鋼板からなる回転子鉄心６２の外周側に等間隔に成形され、これら等間隔に配置された回転子スロット６４にそれぞれ回転子導体６６が挿入されることにより、回転子導体６６は回転子鉄心６２の周方向に等間隔で配置される。
【００９８】
回転子導体６６は、導電材料、例えば銅を主材料とする導体を回転子スロット６４の内部に挿入して、両端を短絡環で電気的に短絡する構造としても良いし、アルミダイカスト製法により導体および短絡環を作っても良い。
【００９９】
アルミダイカスト製法とは、積層された回転子鉄心６２を型に入れ、溶けたアルミニウムを流し込むことで回転子鉄心６２の回転子スロット６４の内部に回転子導体６６を成形すると共に、短絡環６８と短絡環７０とを作る方法である。
【０１００】
アルミダイカスト製法は、製造が容易であるという長所があるが、回転子導体６６がアルミニウムであるため電気的抵抗がやや大きく、このため損失が大きくなるという短所がある。
【０１０１】
この短所を補う方法として、回転子スロット６４の内部に銅線を挿入した状態で溶けたアルミニウムを流す方法がある。
【０１０２】
また、アルミダイカスト製法ではなく、銅の導体バーを回転子スロット６４に挿入し、銅からなる短絡環を溶接にて回転子導体６６と電気的に接続する方法がある。この方法によれば損失を非常に少なくできる。
【０１０３】
固定子鉄心４２および回転子鉄心６２は、渦電流の発生による鉄損を低減するため、鋼板を積層した積層構造を成している。
【０１０４】
渦電流は、磁束変化の周波数に比例するため、回転磁界の周波数の増大に比例して増大する。また、固定子４０の極数が増加するほど磁束変化の周波数が高くなるので、極数の増加に比例して渦電流は増加する。従って、渦電流損は、磁束変化の周波数または極数の増大に基づいて増大する。
【０１０５】
また、渦電流損の大きさは、板厚に基づいて増大するので、板厚を薄くするほど渦電流損は急激に減少する。
【０１０６】
図１１及び図１２において１９０，１９１はそれぞれ本形態のＲＦ−ＩＣチップ、導波路をそれぞれ示す。
【０１０７】
ＲＦ−ＩＣチップ１９０は回転子に、アンテナおよび導波路１９１は固定子にそれぞれ最適な位置に設置される。
【０１０８】
図１３は本形態のＲＦ−ＩＣチップ，アンテナおよび導波路を複数個設置した例を示す。
【０１０９】
本形態のＲＦ−ＩＣチップ，アンテナおよび導波路は、回転センサとしての性能を発現させることができるように、設置位置に応じて性能，材質，形状などを適切に選ぶことができる。
【０１１０】
図１１，図１２、及び図１３で説明した形態では、センサの占める体積を少なくできるので、図８で示した同期モータと同様に回転電機の体積を減少できる。
【０１１１】
図１４に本発明の実施例であるスピンドルモータを示す。
【０１１２】
本実施例のスピンドルモータは外転型の永久磁石モータで、１２極の回転子２０と９極の固定子１０とを有する４：３構造スピンドルモータである。回転子２０は１２個の永久磁石３と、永久磁石３を固定するハブ４を有する。固定子１０は、９個の突極部１１を有し、突極８にはステータコイル５が巻装されてある。永久磁石３と向かい合う突極端２の表面には、突極８の中央に近い２ヶ所に補正溝６が設けられている。
【０１１３】
永久磁石３の磁極位置を検出する方法は、ホール素子をハウジング１に設けたり、ステータコイル５に発生する誘起電圧を検出するなどによる回転センサレスタイプなどがあるが、レゾルバなどの停止時から位置検出可能で、検出精度が高く、かつ信頼性が高い回転センサは設けられていない。
【０１１４】
これらのセンサの大きさが大きいこと、センサコストが高いことが主な理由であるが、スピンドルモータを一定速度で駆動するということに機能を限定しているからでもある。
【０１１５】
一定速度運転に限定されると、例えばＨＤＤ装置などでは記憶媒体の内外周に周速差が常時存在するため、記憶媒体の記憶領域あたりの記憶密度が内外周で異なるという問題がある。また、回転負荷の変動に関わらず高速で一定回転しようとするため、起動の際などの低温時や何らかの原因で負荷変動があると、電力消費量が多くなったり障害が起きやすくなったりするという問題があった。
【０１１６】
このため、スピンドルモータは生産環境や製造条件などが厳密に管理された、厳しい生産管理のもとで製造されるため、製造コストの低減が困難という問題があった。
【０１１７】
超小型軽量で高精度かつ高信頼性の回転センサをスピンドルモータに設けることができれば、回転センサによる高精度で柔軟な回転制御が可能になり、上述の問題点の解消が可能となる。また、厳しい生産管理の緩和によるスピンドルモータ自体の低コスト化も可能になる。
【０１１８】
図１５に本発明の実施例であるスピンドルモータを用いたＨＤＤ装置の一例を示す。本実施例のＨＤＤ装置に用いたスピンドルモータは、図１の実施例で説明した外転形のスピンドルモータである。
【０１１９】
図１６において１９０，１９１はそれぞれ本形態のＲＦ−ＩＣチップ，アンテナおよび導波路をそれぞれ示す。
【０１２０】
ＲＦ−ＩＣチップ１９０は回転子に、アンテナおよび導波路１９１は固定子にそれぞれ最適な位置に設置される。
【０１２１】
これまでの例と同様に、ＲＦ−ＩＣチップ，アンテナおよび導波路を複数個設置しても良い。またＲＦ−ＩＣチップ，アンテナおよび導波路は、回転センサとしての性能を発現させることができるように、設置位置に応じて性能，材質，形状などを適切に選ぶことができる。
【０１２２】
なお、スピンドルモータの一例としてＨＤＤ装置を示したが、ディスクにレーザ光で情報を記録再生するＣＤ−ＲＯＭ装置やＤＶＤ装置などに応用した場合においても、同様の効果を発揮させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明は、回転電動機や発電機等の回転電機として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】永久磁石モータの固定子及び回転子の回転軸にそった断面を示す図。
【図２】永久磁石モータの固定子及び回転子の回転軸に垂直な断面を示す図
【図３】永久磁石モータの回転子の回転軸に垂直な部分拡大断面を示す図。
【図４】曲線形状の永久磁石を備えた永久磁石モータの部分断面を示す図。
【図５】永久磁石モータの固定子及び回転子の回転軸に垂直な断面で本形態を示す図。
【図６】永久磁石モータの回転子の回転軸に垂直な部分拡大断面で本形態を示す図。
【図７】永久磁石モータの固定子及び回転子の回転軸に垂直な断面で本形態を示す図。
【図８】本形態で永久磁石モータの体積が減少することを示す図。
【図９】誘導モータの回転軸にそった断面を示す図。
【図１０】誘導モータの固定子及び回転子の回転軸に垂直な断面を示す図。
【図１１】誘導モータの固定子及び回転子の回転軸に垂直な断面で本形態を示す図。
【図１２】誘導モータの回転子の回転軸に垂直な部分拡大断面で本形態を示す図。
【図１３】誘導モータの固定子及び回転子の回転軸に垂直な断面で本形態を示す図。
【図１４】スピンドルモータの固定子及び回転子の回転軸に垂直な断面を示す図。
【図１５】ＨＤＤの回転軸にそった断面を示す図。
【図１６】ＨＤＤの回転軸にそった断面で本形態を示す図。
【符号の説明】
【０１２５】
４０  固定子
４２  固定子鉄心
４４  固定子巻線
５０  固定子スロット
５２  固定子ティース
６０  回転子
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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