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図面 (5)

課題

レゾルバを備えた回転電機信頼性を向上させる。

解決手段

モータステータと、モータステータの径方向内側に形成されたモータロータと、モータロータの径方向内側に形成されたシャフトと、モータロータの回転位置を検出するレゾルバと、を備える回転電機であって、レゾルバは、レゾルバロータアダプタ、レゾルバロータ、を備え、回転電機は、非磁性体を含む部材を有し、レゾルバロータとシャフトとが非磁性体を含む部材により磁気的に隔離される回転電機。

概要

背景

電動機、発電機等の回転電機における回転軸回転位置を検出する回転センサとしてレゾルバが挙げられる。レゾルバを用いた回転電機の例として、特許文献1には、ステータ軸方向側隣接配置された固定用部材筒状ハウジングにかしめ固定することにより、ステータを筒状ハウジングに固定することを特徴とするステータの固定方法が開示されている。また、特許文献2には、レゾルバロータは、回転軸の外径よりも大きな穴部が形成される薄板形状を有し、穴部に回転軸が挿入された状態で、樹脂により回転軸に固定される、レゾルバロータの固定構造が開示されている。

概要

レゾルバを備えた回転電機の信頼性を向上させる。モータステータと、モータステータの径方向内側に形成されたモータロータと、モータロータの径方向内側に形成されたシャフトと、モータロータの回転位置を検出するレゾルバと、を備える回転電機であって、レゾルバは、レゾルバロータアダプタ、レゾルバロータ、を備え、回転電機は、非磁性体を含む部材を有し、レゾルバロータとシャフトとが非磁性体を含む部材により磁気的に隔離される回転電機。

目的

効果

実績

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請求項1

モータステータと、前記モータステータの径方向内側に形成されたモータロータと、前記モータロータの径方向内側に形成されたシャフトと、前記モータロータの回転位置を検出するレゾルバと、を備える回転電機であって、前記レゾルバは、レゾルバロータ、を備え、前記回転電機は、非磁性体を含む部材を有し、前記レゾルバロータと前記シャフトとが前記非磁性体を含む部材により磁気的に隔離される回転電機。

請求項2

請求項1において、前記レゾルバは、レゾルバロータアダプタ、レゾルバベースプレート、およびレゾルバロータ押え板を備え、前記レゾルバロータアダプタ、前記レゾルバベースプレート、および前記レゾルバロータ押え板は、前記非磁性体を含む部材である回転電機。

請求項3

請求項1乃至2のいずれかにおいて、前記回転電機は、エンドブラケットを備え、前記エンドブラケットは、前記非磁性体を含む部材である回転電機。

請求項4

請求項1乃至3のいずれかにおいて、前記回転電機は、ベアリングベアリングカバーアウターハウジング、およびインナーハウジングを備え、前記ベアリング、前記ベアリングカバー、前記アウターハウジング、および前記インナーハウジングのいずれか一つ以上は、磁性体を含む回転電機。

請求項5

請求項4において、前記レゾルバロータアダプタ、前記レゾルバベースプレート、および前記レゾルバロータ押え板は、非磁性体で構成され、前記ベアリング、前記ベアリングカバー、前記エンドブラケット、前記アウターハウジング、および前記インナーハウジングは、磁性体で構成される回転電機。

請求項6

請求項1において、前記レゾルバロータアダプタ、前記レゾルバベースプレート、および前記エンドブラケットは、非磁性体で構成され、前記レゾルバロータ押え板、前記ベアリング、前記ベアリングカバー、前記エンドブラケット、前記アウターハウジング、および前記インナーハウジングは、磁性体で構成される回転電機。

請求項7

請求項4乃至5のいずれかにおいて、前記レゾルバロータアダプタ、前記レゾルバロータ、前記レゾルバロータ押え板、および前記エンドブラケットは、非磁性体で構成され、前記ベアリング、前記ベアリングカバー、前記エンドブラケット、前記アウターハウジング、および前記インナーハウジングは、磁性体で構成される回転電機。

請求項8

請求項4乃至7のいずれかにおいて、前記エンドブラケットは、延在部を有し、前記延在部は、軸方向において、前記ベアリングおよび前記レゾルバロータアダプタの間に形成される回転電機。

請求項9

請求項2乃至8のいずれかにおいて、前記レゾルバロータは、前記レゾルバロータアダプタの階段部に嵌め合わされている回転電機。

技術分野

0001

本発明は、回転電機に関する。

背景技術

0002

電動機、発電機等の回転電機における回転軸回転位置を検出する回転センサとしてレゾルバが挙げられる。レゾルバを用いた回転電機の例として、特許文献1には、ステータ軸方向側隣接配置された固定用部材筒状ハウジングにかしめ固定することにより、ステータを筒状ハウジングに固定することを特徴とするステータの固定方法が開示されている。また、特許文献2には、レゾルバロータは、回転軸の外径よりも大きな穴部が形成される薄板形状を有し、穴部に回転軸が挿入された状態で、樹脂により回転軸に固定される、レゾルバロータの固定構造が開示されている。

先行技術

0003

特開2004−48925号公報
特開2006−158005号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1および特許文献2では、レゾルバロータがシャフトに直接固定されているために、メインモータから漏れる磁束がシャフトを介してレゾルバに流入し、レゾルバが信号を誤検知し、回転電機の制御安定性、ひいては信頼性が低下する可能性がある。本発明は、レゾルバを備えた回転電機の信頼性を向上させることを目的とする。

課題を解決するための手段

0005

上記課題を解決するための本発明の特徴は、例えば以下の通りである。

0006

モータステータと、モータステータの径方向内側に形成されたモータロータと、モータロータの径方向内側に形成されたシャフトと、モータロータの回転位置を検出するレゾルバと、を備える回転電機であって、レゾルバは、レゾルバロータアダプタ、レゾルバロータ、を備え、回転電機は、非磁性体を含む部材を有し、レゾルバロータとシャフトとが非磁性体を含む部材により磁気的に隔離される回転電機。

発明の効果

0007

本発明により、レゾルバを備えた回転電機の信頼性を向上できる。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図面の簡単な説明

0008

本発明の一実施形態に係る回転電機の斜視図である。
本発明の一実施形態に係る回転電機の分解斜視図である。
本発明の一実施形態に係る回転電機の回転軸を通る平面で切った断面図である。
本発明の一実施形態に係るレゾルバ周辺の斜視図である。

実施例

0009

以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

0010

図1は、本発明の一実施形態に係る回転電機の斜視図である。図2は、本発明の一実施形態に係る回転電機の分解斜視図である。図3は、本発明の一実施形態に係る回転電機の回転軸を通る平面で切った断面図である。図4は、本発明の一実施形態に係るレゾルバ周辺の斜視図である。以下では、シャフト300が延在している方向を軸方向、軸方向に垂直な方向を径方向、モータロータ200の回転方向周方向とする。

0011

図1に示されるように、回転電機2000は、モータステータ100、モータロータ200、シャフト300、レゾルバ400、ベアリング500、エンドブラケット600、ポンプ取付座700、アウターハウジング800、インナーハウジング900を有する。本実施例における回転電機2000は、ハイブリッドシステム電動建設機械ハイブリッド自動車などに適用できる。

0012

モータステータ100は、ステータコア110およびステータコイル130を有する。モータステータ100は、モータロータ200の径方向外側に形成される。モータステータ100は、ステータコア110にステータコイル130を巻回することにより構成される。ステータコア110は、例えば、板状の磁性部材打ち抜いて形成した複数の板状の成型部材を軸方向に積層して形成される。

0013

モータロータ200は、永久磁石210およびモータロータコア220を有する。モータロータ200は、モータステータ100の径方向内側に形成される。モータロータ200は、シャフト300の径方向外側に形成される。

0014

ステータコイル120は、通電により磁束を発生させる。ステータコア110に巻回されたステータコイル130に電流を流すことによって、モータステータ100の内部に磁界が発生する。モータステータ100の内部に発生した磁界との電磁気的な相互作用によって、モータロータ200がシャフト300を中心に回転する。

0015

モータロータコア220は、焼きバメまたは圧入により、シャフト300に固定されている。モータロータコア220には、複数の貫通孔が設けられている。図1に示されるように、複数の貫通孔、つまり、モータロータコア220内に複数の永久磁石210が埋め込まれている。図1において、永久磁石210は、角型である。永久磁石210として、フェライト磁石希土類磁石ディスプロシウム添加量を削減した希土類磁石、ボンド磁石などを用いることができる。

0016

シャフト300は、モータロータ200の径方向内側に形成される。シャフト300は、モータロータ200で発生するトルク外部負荷に伝達する。

0017

レゾルバ400は、レゾルバベースプレート410、レゾルバロータアダプタ420、レゾルバステータ430、レゾルバロータ440、およびレゾルバロータ押え板450を有する。レゾルバ400は、軸方向において、ポンプ取付座700およびベアリング500の間に形成されている。レゾルバ400は、モータロータ200の回転位置を検出する。

0018

図1図3、および図4に示されるように、レゾルバベースプレート410は、径方向において、レゾルバロータアダプタ420およびエンドブラケット600の間に形成されている。レゾルバベースプレート410は、エンドブラケット600にボルトにて固定されている。レゾルバベースプレート410は、レゾルバステータ430をエンドブラケット600に固定するための冶具である。図3に示されるように、レゾルバベースプレート410は、エンドブラケットの角部602に合致する形状を有している。レゾルバベースプレート410の軸方向における断面は、L字状である。図4に示されるように、レゾルバベースプレート410は、周方向において、切欠き412が設けられている。切欠き412にポンプ取付座700が嵌め合わされ、ポンプ取付座700の径方向への動きを抑制している。

0019

図1図3、および図4に示されるように、レゾルバロータアダプタ420は、径方向において、シャフト300およびレゾルバベースプレート410の間に形成されている。レゾルバロータアダプタ420は、レゾルバロータ440をシャフト300に固定するための冶具である。レゾルバロータアダプタ420の軸方向における断面は、階段状である。

0020

図3に示されるように、レゾルバステータ430は、レゾルバロータ440の径方向外側に形成される。レゾルバステータ430は、モータステータ100と同様に、コイルにコアが巻回されることで構成される。レゾルバステータ430の軸方向の厚みは、レゾルバロータ440の軸方向の厚みとほぼ同じになっている。レゾルバステータ430は、ねじ止め等により、レゾルバベースプレート410に固定されている。

0021

レゾルバロータ440は、軸方向において、レゾルバロータ押え板450およびレゾルバロータアダプタ420で挟持されている。レゾルバロータ440は、レゾルバロータアダプタの階段部422に嵌め合わされている。レゾルバロータ440は、板状の部材を打ち抜いて形成した複数の板状の成型部材を軸方向に積層して形成される。レゾルバロータ440は、円環形状を成している。レゾルバロータ440は、シャフト300と直接接触しておらず、レゾルバロータ440は、シャフト300と離れた位置にある。これにより、レゾルバロータ440の位置調整を容易にできる。また、レゾルバロータアダプタ420を用いてレゾルバ400の大きさを自由に変えることができる。

0022

レゾルバロータ押え板450は、軸方向において、レゾルバロータアダプタ420およびポンプ取付座700の間に形成されている。レゾルバロータ押え板450は、軸方向において、レゾルバロータアダプタ420とともにレゾルバロータ440を固定する。レゾルバロータ押え板450は、ねじ止め等により、レゾルバロータアダプタ420に固定されている。レゾルバロータ押え板450は、円環形状を成している。

0023

ベアリング500は、軸方向において、ベアリングカバー510およびレゾルバ400の間に形成されている。ベアリング500は、エンドブラケット600およびシャフト300に固定されている。ベアリング500は、軸受けとも言い、モータロータ200を正確かつ滑らかに回転させる。

0024

ベアリングカバー510は、軸方向において、ベアリング500およびモータステータ100の間に形成されている。ベアリングカバー510は、エンドブラケット600に固定されている。ベアリングカバー510は、回転電機2000の断面において、クランク状に構成されている。ベアリングカバー510は、ベアリング500に異物混入するのを防ぐ。

0025

エンドブラケット600は、軸方向において、アウターハウジング800およびポンプ取付座700の間に形成されている。エンドブラケット600は、アウターハウジング800およびインナーハウジング900で形成された円筒形状の開放端を覆う。エンドブラケット600は、突起602を有する。突起602において、エンドブラケット600およびアウターハウジング800がボルトにより固定されている。エンドブラケット600は、延在部604を有する。延在部604は、軸方向において、ベアリング500およびレゾルバロータアダプタ420の間に形成されている。延在部604は、ベアリング500への異物の混入を防ぐ。エンドブラケット600の内径部において、エンドブラケット600およびインナーハウジング900がボルトにより固定されている。

0026

ポンプ取付座700は、回転電機2000および負荷を接続させるためのものである。ポンプ取付座700は、レゾルバ400を覆うことにより、レゾルバ400を保護する。

0027

アウターハウジング800は、インナーハウジング900の径方向外側に形成される。アウターハウジング800およびインナーハウジング900で形成された間隙に水などの冷媒を通すことにより、回転電機2000を冷却する。

0028

インナーハウジング900は、モータステータ100の径方向外側に形成される。インナーハウジング900は、焼きバメまたは圧入により、モータステータ100に固定されている。

0029

本発明の一実施形態においては、レゾルバロータ440とシャフト300とが非磁性体を含む部材により磁気的に隔離されている。換言すれば、非磁性体を含む部材により、レゾルバロータ440へのシャフト300からの磁束が遮蔽されている。これにより、モータロータ200からの漏れ磁束がレゾルバ400に流入することを防止しつつ、レゾルバ400に流入しなかった漏れ磁束を、効率よくレゾルバ400周辺に逃がすことができる。

0030

非磁性体を含む部材として、レゾルバロータアダプタ420、レゾルバベースプレート410を用いた場合、非磁性体を含む部材により、レゾルバロータ440へのシャフト300からの磁束を遮蔽することは難しい。シャフト300からの漏洩磁束は、レゾルバロータアダプタ420、およびレゾルバロータ押え板450からレゾルバロータ440へ侵入し、レゾルバステータ430を通じてレゾルバベースプレート410を介してエンドブラケット600へと流入することから、レゾルバロータアダプタ420、レゾルバベースプレート410のみを非磁性体を含む部材としても、レゾルバロータ押え板450がシャフト300とレゾルバロータ440とを磁気的にバイパスする可能性がある。

0031

非磁性体を含む部材は、レゾルバ400を構成する部材またはレゾルバ400周辺の部材である。具体的には、レゾルバロータアダプタ420、レゾルバベースプレート410、およびレゾルバロータ押え板450またはエンドブラケット600が、非磁性体を含む、好ましくは非磁性体で構成されている。モータロータ200からの漏れ磁束がレゾルバ400に流入することを防止するために、レゾルバロータアダプタ420、レゾルバベースプレート410、およびレゾルバロータ押え板450またはエンドブラケット600に加えて、ベアリング500、ベアリングカバー510、レゾルバロータ押え板450またはエンドブラケット600、アウターハウジング800、およびインナーハウジング900のいずれか一つ以上が、非磁性体を含む、好ましくは非磁性体で構成されていることが望ましい。この中で、特に、レゾルバロータ押え板450およびエンドブラケット600が、非磁性体を含む、好ましくは非磁性体で構成されていることが望ましい。

0032

また、効率よくレゾルバ400周辺に漏れ磁束を逃がすために、ベアリング500、ベアリングカバー510、エンドブラケット600、ポンプ取付座700、アウターハウジング800、およびインナーハウジング900のいずれか一つ以上、望ましくは全ての部材が、磁性体を含む、好ましくは磁性体で構成されていることが望ましい。これにより、非磁性体を含む部材によってレゾルバロータ440を通らなくなった漏れ磁束が、磁性体を含む部材へ効率よく逃げる。

0033

非磁性体を含む部材として、レゾルバロータアダプタ420、レゾルバロータ押え板450、レゾルバベースプレート410を樹脂で一体成型等で構成したものを用いても良い。この場合、非磁性体を含む一体成型部材は、エンドブラケット600に固定される。

0034

レゾルバ400を構成する部材またはレゾルバ400周辺の部材の一部または全てを非磁性体にした場合の解析結果を以下の表1に示す。表1において、候補1に比べて、候補2乃至6では、レゾルバ磁束密度を低減できていることがわかる。レゾルバ磁束密度の観点でいえば、レゾルバロータアダプタ420、レゾルバベースプレート410、レゾルバロータ押え板450、およびエンドブラケット600のみを非磁性体で構成することが望ましい。非磁性化部位を抑えつつ、レゾルバ磁束密度を低減するためには、レゾルバロータアダプタ420、レゾルバベースプレート410、レゾルバロータ押え板450のみを非磁性体で構成することが望ましい。

0035

0036

上記の部材に非磁性体が含まれる場合、非磁性体の比透磁率は1以上3以下、好ましくは1以上2以下であることが望ましい。上記の部材に非磁性体が含まれる場合、非磁性体と磁性体の混合材料としてもよい。

0037

非磁性体の材料として、樹脂、金属、金属合金ステンレス等が挙げられる。樹脂として、ABS樹脂強化プラスチックエンジニアリングプラスチック)、ベークライト熱可塑性樹脂熱硬化性樹脂等が挙げられる。樹脂にこれらの材料を一種単独または二種以上用いても良い。金属の材料として、アルミニウム真鍮黄銅亜鉛、金、銀、ニッケル等が挙げられる。金属にこれらの材料を一種単独または二種以上用いても良い。

0038

磁性体の材料として、鉄、フェライトパーマロイ等が挙げられる。磁性体にこれらの材料を一種単独または二種以上用いても良い。

0039

100モータステータ
110ステータコア
120ステータコイル
200モータロータ
210永久磁石
220 モータロータコア
300シャフト
400レゾルバ
410 レゾルバベースプレート
412切欠き
420レゾルバロータアダプタ
422階段部
430レゾルバステータ
440 レゾルバロータ
450 レゾルバロータ押え板
500ベアリング
510ベアリングカバー
600エンドブラケット
602突起
ポンプ700取付座
800アウターハウジング
900インナーハウジング
2000 回転電機

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