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公開番号2025021908
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023126011
出願日2023-08-02
発明の名称回転機械および回転機械における回転子の回転軸方向変位の検出方法
出願人株式会社荏原製作所,学校法人東京電機大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01D 5/12 20060101AFI20250206BHJP(測定;試験)
要約【課題】ホールセンサのみを用いて、回転子の回転角度だけでなく回転子の回転軸方向への変位も検出する。
【解決手段】複数の磁極を有する回転子と、複数の固定子コイルを有するモータ固定子と、前記モータ固定子上に設けられ、前記回転子からの磁界に応じた電圧信号を出力する複数のホールセンサと、前記複数のホールセンサからの電圧信号に基づいて前記回転子の回転角度を決定するように構成され、さらに、前記複数のホールセンサからの電圧信号に基づいて前記回転子の回転軸方向変位に比例した電圧を算出し、前記算出した電圧に基づいて前記回転子の回転軸方向変位を決定するように構成されたコントローラと、を備える回転機械が提供される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
複数の磁極を有する回転子と、
複数の固定子コイルを有するモータ固定子と、
前記モータ固定子上に設けられ、前記回転子からの磁界に応じた電圧信号を出力する複数のホールセンサと、
前記複数のホールセンサからの電圧信号に基づいて前記回転子の回転角度を決定するように構成され、さらに、前記複数のホールセンサからの電圧信号に基づいて前記回転子の回転軸方向変位に比例した電圧を算出し、前記算出した電圧に基づいて前記回転子の回転軸方向変位を決定するように構成されたコントローラと、
を備える回転機械。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記コントローラは、前記回転子の回転軸方向変位に比例した前記電圧を、前記複数のホールセンサからの前記電圧信号の二乗和の平方根として算出するように構成される、請求項１に記載の回転機械。
【請求項３】
前記複数のホールセンサは、対向配置された複数のホールセンサ対を備え、
前記コントローラは、前記ホールセンサ対からの電圧信号を平均化するように構成される、
請求項１または２に記載の回転機械。
【請求項４】
前記コントローラは、異なるホールセンサからの電圧信号の振幅を揃えるための補正を行うように構成される、請求項１または２に記載の回転機械。
【請求項５】
前記コントローラは、異なるホールセンサからの電圧信号の位相差を揃えるための補正を行うように構成される、請求項１または２に記載の回転機械。
【請求項６】
前記複数のホールセンサからの電圧信号は三相の信号であり、
前記コントローラは、前記三相の信号を二相の信号に変換するように構成される、
請求項１または２に記載の回転機械。
【請求項７】
前記複数のホールセンサは、対向配置された複数のホールセンサ対を備え、
前記複数のホールセンサからの電圧信号は三相の信号であり、
前記コントローラは、
前記ホールセンサ対からの電圧信号を平均化し、
異なるホールセンサ対からの前記平均化された電圧信号の振幅および位相差を揃えるための補正を行い、
前記平均化および補正された三相の信号を二相の信号に変換し、
前記二相の信号の二乗和の平方根を算出し、
前記二相の信号の二乗和の平方根に所定の比例係数を乗じさらに所定の定数を加算することによって、前記回転子の回転軸方向変位を決定する、
ように構成される、請求項１に記載の回転機械。
【請求項８】
前記コントローラは、前記二相の信号に基づいて前記回転子の前記回転角度を算出するように構成される、請求項７に記載の回転機械。
【請求項９】
回転機械における回転子の回転軸方向変位の検出方法であって、
前記回転機械は、
複数の磁極を有する回転子と、
複数の固定子コイルを有するモータ固定子と、
前記モータ固定子上に設けられ、前記回転子からの磁界に応じた電圧信号を出力する複数のホールセンサと、を備え、
前記検出方法は、
前記複数のホールセンサからの電圧信号に基づいて前記回転子の回転軸方向変位に比例した電圧を算出するステップと、
前記算出した電圧に基づいて前記回転子の回転軸方向変位を決定するステップと、
を含む、検出方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械および回転機械における回転子の回転軸方向変位の検出方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータ等の回転機械において、モータの回転制御を行うために、回転子の回転角度および回転子の回転軸方向への変位を検出することが重要である。従来、回転子の回転角度の検出にはホールセンサが用いられ（例えば特許文献１参照）、回転子の回転軸方向への変位の検出には渦電流センサが用いられていた。また、回転子の回転軸方向への変位を検出する方法として、磁気回路に流れる電流の変化から変位量を求める方法が知られている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１４－２０７７７９号公報
特開２０１９－１５２５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
回転子の回転軸方向への変位の検出に関し、渦電流センサは高価であるという問題がある。また、渦電流センサや特許文献２の磁気回路は、それらを設置するためのスペースが必要となり、装置の設計レイアウトの自由度が制限されるという欠点もある。そこで、ホールセンサのみを用いて、回転子の回転角度だけでなく回転子の回転軸方向への変位も検出することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
［形態１］形態１によれば、複数の磁極を有する回転子と、複数の固定子コイルを有するモータ固定子と、前記モータ固定子上に設けられ、前記回転子からの磁界に応じた電圧信号を出力する複数のホールセンサと、前記複数のホールセンサからの電圧信号に基づいて前記回転子の回転角度を決定するように構成され、さらに、前記複数のホールセンサからの電圧信号に基づいて前記回転子の回転軸方向変位に比例した電圧を算出し、前記算出した電圧に基づいて前記回転子の回転軸方向変位を決定するように構成されたコントローラと、を備える回転機械が提供される。
【０００６】
［形態２］形態２によれば、形態１の回転機械において、前記コントローラは、前記回転子の回転軸方向変位に比例した前記電圧を、前記複数のホールセンサからの前記電圧信号の二乗和の平方根として算出するように構成される。
【０００７】
［形態３］形態３によれば、形態１または２の回転機械において、前記複数のホールセンサは、対向配置された複数のホールセンサ対を備え、前記コントローラは、前記ホールセンサ対からの電圧信号を平均化するように構成される。
【０００８】
［形態４］形態４によれば、形態１または２の回転機械において、前記コントローラは、異なるホールセンサからの電圧信号の振幅を揃えるための補正を行うように構成される。
【０００９】
［形態５］形態５によれば、形態１または２の回転機械において、前記コントローラは
、異なるホールセンサからの電圧信号の位相差を揃えるための補正を行うように構成される。
【００１０】
［形態６］形態６によれば、形態１または２の回転機械において、前記複数のホールセンサからの電圧信号は三相の信号であり、前記コントローラは、前記三相の信号を二相の信号に変換するように構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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