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公開番号2025136874
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2024035787
出願日2024-03-08
発明の名称回転電機
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02K 11/225 20160101AFI20250911BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】静電誘導により検出部が電荷を帯びることを回避し、回転角演算部でのノイズによる検出精度の悪化を抑制すること。
【解決手段】回転電機は、回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸に固定され、前記回転軸と一体に回転する回転子と、前記回転軸の第1端部に結合した絶縁体と、前記絶縁体に結合した導電性の被検出部と、前記回転軸の軸方向に前記被検出部と対向して設けられ、前記被検出部に誘導電流を発生させる磁場を送信する送信部、および前記被検出部に発生した誘導電流による磁場を受信する受信部を有する検出部と、前記受信部の出力電圧に基づいて前記回転子の回転位置を演算する回転角演算部と、を備え、前記回転軸と前記被検出部とが絶縁されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
回転可能に支持された回転軸と、
前記回転軸に固定され、前記回転軸と一体に回転する回転子と、
前記回転軸の第１端部に結合した絶縁体と、
前記絶縁体に結合した導電性の被検出部と、
前記回転軸の軸方向に前記被検出部と対向して設けられ、前記被検出部に誘導電流を発生させる磁場を送信する送信部、および前記被検出部に発生した誘導電流による磁場を受信する受信部を有する検出部と、
前記受信部の出力電圧に基づいて前記回転子の回転位置を演算する回転角演算部と、を備え、
前記回転軸と前記被検出部とが絶縁されている、回転電機。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記送信部は、高周波の交流電流が流れる送信コイルを有し、
前記受信部は、Ｎを偶数とするとき、Ｎ個のループを有し、互いに隣接する前記ループは互いに異なる方向に巻かれた第１受信コイル、および、前記第１受信コイルと同形状で、前記第１受信コイルから１８０／Ｎ°だけ周方向の角度が異なるように配置された第２受信コイルを有し、
前記回転角演算部は、前記第１受信コイルの両端部の出力電圧および前記第２受信コイルの両端部の出力電圧を計測し、前記回転軸の回転角度を演算する、
請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記被検出部は、前記絶縁体に結合した金属板である、請求項１に記載の回転電機。
【請求項４】
前記被検出部は、前記絶縁体に塗布された金属めっきである、請求項１に記載の回転電機。
【請求項５】
前記被検出部は、非磁性体である、請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項６】
前記絶縁体は、非磁性絶縁体であり、
前記回転軸と、前記被検出部とが電気的および磁性的に絶縁されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記回転軸と前記絶縁体との間に、非磁性絶縁体をさらに備え、
前記回転軸と、前記被検出部とが電気的および磁性的に絶縁されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項８】
固定子と、
前記固定子に電圧を印加するインバータ、および前記インバータの印加電圧を制御する制御部を有するインバータユニットと、をさらに備え、
前記検出部は、前記インバータユニットの前記回転軸を向く面上に設けられる、請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項９】
固定子と、
前記固定子に電圧を印加するインバータ、および前記インバータの印加電圧を制御する制御部を有するインバータユニットと、をさらに備え、
前記制御部および前記検出部は同一平面上にある、請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１０】
固定子と、
前記固定子に電圧を印加するインバータ、および前記インバータの印加電圧を制御する制御部を有するインバータユニットと、をさらに備え、
前記制御部および前記検出部は同一基板上にある、請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転電機に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１のように、回転する導電性材料からなる非円形のカプラを、回路基板に向かい合うように設置した位置センサが知られている。特許文献１の回路基板は送信コイル、第１の受信コイル、および第２の受信コイルを有する。このような位置センサのカプラを回転電機の回転軸に設置することで、回転軸の回転角度を検出することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０１３－５１８２４７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、回転軸はモータ内部の回転子と直結しているため、モータ回転時に電荷を帯びる。特許文献１の構成において、回転軸先端に取り付けられたカプラ（被検出部）と、被検出部に対向するよう配置された回路基板（検出部）は、数ｍｍ程度の近い距離で向かい合っており、静電誘導によって電荷を帯びる。この電荷により、回転角演算部にノイズが生じ、誤動作および角度誤差の要因となる場合がある。
【０００５】
本開示は、前述した事情に鑑みて、静電誘導により検出部が電荷を帯びることを回避し、回転角演算部でのノイズによる検出精度の悪化を抑制することが可能な回転電機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】
本開示における回転電機は、回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸に固定され、前記回転軸と一体に回転する回転子と、前記回転軸の第１端部に結合した絶縁体と、前記絶縁体に結合した導電性の被検出部と、前記回転軸の軸方向に前記被検出部と対向して設けられ、前記被検出部に誘導電流を発生させる磁場を送信する送信部、および前記被検出部に発生した誘導電流による磁場を受信する受信部を有する検出部と、前記受信部の出力電圧に基づいて前記回転子の回転位置を演算する回転角演算部と、を備え、前記回転軸と前記被検出部とが絶縁されている。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、静電誘導により検出部が電荷を帯びることを回避し、回転角演算部でのノイズによる検出精度の悪化を抑制することが可能な回転電機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の実施の形態１における回転電機の全体構成を示す構成図である。
本開示の実施の形態１における検出部の平面図である。
本開示の実施の形態１における被検出部（金属板）の形状を説明する図であり、図１に示す回転軸、絶縁体、および被検出部の上面図である。
図３Ａの回転軸、絶縁体、および被検出部を示す側面図である。
本開示の実施の形態１におけるその他の被検出部の形状を説明する図であり、回転軸、絶縁体、および被検出部を示す上面図である。
図３Ｃの回転軸、絶縁体、および被検出部を示す側面図である。
本開示の実施の形態１におけるその他の被検出部の形状を説明する図であり、回転軸、絶縁体、および被検出部を示す上面図である。
図３Ｅの回転軸、絶縁体、および被検出部を示す側面図である。
実施の形態１における回転軸、および絶縁体の結合方法を説明する図である。
実施の形態１における回転軸、および絶縁体のその他の結合方法を説明する図である。
実施の形態１における回転軸、および絶縁体のその他の結合方法を説明する図である。
実施の形態１における回転軸、および絶縁体のその他の結合方法を説明する図である。
実施の形態１における被検出部の形状と、回転軸、絶縁体、および被検出部の結合方法との一例を説明する図であり、回転軸、絶縁体、および被検出部の上面図である。
図５Ａに示す回転軸、絶縁体、および被検出部の側面図である。
図５Ａに示す回転軸、絶縁体、および被検出部の斜視図である。
本開示の実施の形態２における回転電機の全体構成を示す構成図である。
本開示の実施の形態２における検出部の平面図である。
本開示の実施の形態２における回転軸、絶縁体、および金属めっきの配置の一例を説明する上面図である。
図８Ａの回転軸、絶縁体、および金属めっきを示す側面図である。
本開示の実施の形態２における回転軸、絶縁体、および金属めっきの配置のその他の例を説明する上面図である。
図８Ｃの回転軸、絶縁体、および金属めっきを示す側面図である。
本開示の実施の形態２における回転軸、絶縁体、および金属めっきの配置のその他の例を説明する上面図である。
図８Ｅの回転軸、絶縁体、および金属めっきを示す側面図である。
本開示の実施の形態２における回転軸、絶縁体、および金属めっきの配置のその他の例を説明する上面図である。
図８Ｇの回転軸、絶縁体、および金属めっきを示す側面図である。
本開示の実施の形態３における回転電機の全体構成を示す構成図の一例である。
本開示の実施の形態３における回転電機のその他の例を示す図である。
本開示の実施の形態４における回転電機の全体構成を示す構成図の一例である。
本開示の実施の形態４における回転電機のその他の例を示す図である。
本開示の実施の形態５における回転電機の全体構成を示す構成図の一例である。
本開示の実施の形態５における回転電機のその他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜実施の形態１＞
以下、実施の形態１における回転電機１について、図面を参照して説明する。
図１は、回転電機１の全体図である。回転電機１は、回転子２と、回転軸３と、回転軸３の第１端部３ａに結合された絶縁体４と、絶縁体４に結合された被検出部５と、被検出部５と対向するように配置された検出部６と、回転角演算部７と、を備える。
被検出部５は、導電性を有する材料から形成されており、回転軸３の第１端部３ａの端面の一部と重なる領域に設けられる。本実施の形態においては、被検出部５は、金属の板で形成された金属板５０である。
回転軸３、絶縁体４、および金属板５０は一体となっており、回転軸３の軸心Ｏを中心として回転する。また、回転軸３の回転角度を検出するため、検出部６には回転角演算部７が搭載されている。
回転軸３に接続された回転子２は、モータ筐体の内部に設けられている。
【００１０】
本明細書では、回転軸３の軸心Ｏに沿う方向を「軸方向」という。また、軸方向から見て、回転軸３の軸心Ｏと交差する方向を「径方向」といい、回転軸３の軸心Ｏ回りに周回する方向を「周方向」という。
（【００１１】以降は省略されています）

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