专利名称：可变磁场旋转电机的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种可变磁场旋转电机。
背景技术：
在现有的可变磁场旋转电机中存在如下可变磁场旋转电机(例如参照专利文献I)，在轴向上将埋入磁铁构造的转子的磁极部分割成3个，使各自相对转动，从而改变转子的磁场强度。在专利文献I的图I中，示出有如下现有的可变磁场旋转电机，具有在轴向上分割成3个且固定在轴上的两侧磁极部；及对于所述磁极部相对转动的中央磁极部，在各个磁极部安装有永久磁铁。
在负载相反侧支架的轴承部设有油压控制部，向设置在旋转的转子内部的油压机构供给油压，能够改变磁场强度。这样，专利文献I的可变磁场旋转电机如下，能够通过改变转子的磁场强度来扩大可变速范围和实现更高效率的运转。专利文献I :日本国特开2010-074975号公报但是，为了进一步推进广范围的高效率运转，要实现可变磁场旋转电机的最大效率矢量控制，则尤其需要精细地控制负载角与电流值。因此，作为用于其中的信息，需要与转速、转矩指令一起正确地把握运转状态下的磁场强度。由于由2组磁场磁极部的相对角度决定磁场强度，因此需要正确地检测所述相对角度。上述可变磁场旋转电机如下，虽然作为检测转子的旋转位置的单元而在轴的端部安装有编码器，但是不直接检测2组磁场磁极部的相对角度。因此，难以通过油压控制来将2组磁场磁极部的相对角度精密地调整为目标值。
发明内容
于是，本发明目的在于提供一种可变磁场旋转电机，其能够通过正确地检测2组磁场磁极部的相对角度来实现更广范围的高效率运转。为了解决上述课题，根据本发明的I个观点，应用如下可变磁场旋转电机，在具有定子，设置有定子绕组与定子铁心；转子，设置有磁场用磁铁；及所述转子的旋转位置检测器的旋转电机中，其特征为，在相对转动的2组磁场磁极部分别设置有用于检测旋转位置的信号产生单元。根据本发明，能够提供如下可变磁场旋转电机，其能够通过正确地检测2组磁场磁极部的相对角度来实现更广范围的高效率运转。
图I是本发明的第I实施方式涉及的可变磁场旋转电机的轴向剖视图。图2是该实施方式涉及的中央磁场磁极部中的可变磁场旋转电机的径向剖视图。
图3是表示转子构造的分解状态下的立体图。图4是通过油压控制来使2组磁场磁极部相对转动的构造的示意图。图5是表示磁极的位置关系的示意图。图6是2组磁场磁极部的相对角度与磁场强度的特征图。图7是表示从固定传感器磁铁得到的霍尔元件的输出信号Ss与从转动传感器磁铁得到的霍尔元件的输出信号Sm对于时间轴的变化的特征图。图8是在本实施方式涉及的可变磁场旋转电机的最大效率矢量控制时的控制数值图(Map)测定例。图9是再现最大效率矢量控制的图控制(Map Control)的示意图。 符号说明10-定子；11_引线；12_定子绕组；13_定子铁心；14_螺栓；15_框架；16_负载侧支架；17_负载相反侧支架；18_负载侧轴承；19_负载相反侧轴承；20_负载侧油封件；21-接线部；22_油压控制部；23_增磁侧油导入路；24_减磁侧油导入路；25_旋转位置检测器；30_转子；31_固定传感器磁铁；32_转动传感器磁铁；33_传感器磁铁支撑物；34_轴；35-圆筒形部件；36_永久磁铁；37_树脂部件；38_转子铁心；39_受压板；40_负载侧板；41-负载相反侧板；42_螺栓；43-0型圈；44_油封件；45_中央磁场磁极部；46_负载侧磁场磁极部；47_负载相反侧磁场磁极部；48_推力垫圈。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。并且，通过对于相同结构标注相同的符号来适当地省略重复说明。第I实施方式首先，参照图I对本发明的第I实施方式涉及的可变磁场旋转电机的结构进行说明。图I是供于车辆驱动用电动机或发电机的本发明的第I实施方式涉及的可变磁场旋转电机的轴向剖视图。如图I所示，本实施方式涉及的可变磁场旋转电机具有定子10，设置有定子绕组12与定子铁心13 ;转子30，设置有磁场用磁铁；及所述转子的旋转位置检测器25。通过引线11来进行对定子绕组12的通电。用定子连结螺栓14来将定子铁心13连结在负载侧支架16上，用未图示的螺栓来将负载相反侧支架17与框架15 —起连结在负载侧支架16上。转子30如下，介由设置在转子轴34上的负载侧轴承18与负载相反侧轴承19而旋转自如地保持在负载侧支架16与负载相反侧支架17上，通过设置在负载相反侧支架17上的旋转位置检测器25来检测转子的旋转位置。转子30的磁场磁极部的构造如下，在轴向上分割成3个，对于固定在轴上的中央磁场磁极部45,通过油压来使负载侧磁场磁极部46与负载相反侧磁场磁极部47相对转动。在负载相反侧支架17与负载相反侧轴承19上设置有油压控制部22，通过由转子的轴34圆筒形部件35构成的增磁侧油导入路23与减磁侧油导入路24而向设置在负载侧板40与负载相反侧板41之间的油压室供给油压。控制油压，使受压板39在圆周方向上移动，从而能够使两侧磁场磁极部46、47对于中央磁场磁极部45进行相对转动，能够改变磁场强度，通过螺栓42来将受压板39连结在负载侧板40与负载相反侧板41上。用于控制的油的一部分用于轴承的润滑。负载侧油封件20防止油流出到外部。O型圈43防止油从油压室泄漏。推力垫圈48防止中央磁场磁极部45与两侧磁场磁极部46、47贴紧。旋转位置信号产生单元通过由与磁场磁极部相同数量的N极和S极以交互排列的方式设置的永久磁铁构成的固定传感器磁铁31与转动传感器磁铁32来进行对于旋转位置检测器25的信号产生。用于检测固定在轴上的中央磁场磁极部45的旋转位置的信号产生单元即固定传感器磁铁31，设置在固定于轴上的传感器磁铁支撑物33上。用于检测转动的两侧磁场磁极部46、47的旋转位置的信号产生单元即转动传感器磁铁32，邻接于固定传感器磁铁31的外侧而设置在负载相反侧磁场磁极部47的侧面上。
在旋转位置检测器25上,在与固定传感器磁铁31、转动传感器磁铁32相对的位置上，作为用于检测固定侧与转动侧的2组磁场磁极部的旋转位置的信号检测单元而设置有2个霍尔元件，具备将2组磁场磁极部的旋转位置作为正弦波信号而输出的简易的电路。根据使两侧磁极对于中央磁极进行转动的本实施方式，在各个相对转动的2组磁场磁极部上容易地设置用于检测旋转位置的信号产生单元。图2是本实施方式涉及的中央磁场磁极部中的可变磁场旋转电机的径向剖视图。如图2所示，定子10如下构成，在分割成12个的定子铁心13上分别安装空芯线圈即定子绕组12。在轴向上分割成3个的各个磁场磁极部如下，永久磁铁36以将磁化方向作为对面或背面的方式与邻接于永久磁铁的径向外侧的树脂部件37 —起安装在设置于转子铁心38上的大致呈V字状的永久磁铁安装孔中，构成10个磁极。中央磁场磁极部固定在轴34的外周上。在轴34上设有油压室34a，两侧磁场磁极部呈一体地连结在安装于油压室中的移动自如的受压板39上，因此通过向油压室内供给油压来使受压板在圆周方向上移动，从而能够使两侧磁极对于中央磁极进行转动。图3是表示转子构造的分解状态下的立体图。如图3所示，通过转子铁心38来将中央磁场磁极部45固定在轴34上。通过10根螺栓42来呈一体地连结安装在轴的油压室34a内的受压板39、负载侧磁场磁极部46、负载相反侧磁场磁极部47。在受压板39上安装有用于进行油封的油封件44。在负载相反侧磁场磁极部47上，安装用于检测转动磁极的旋转位置的信号产生单元即转动传感器磁铁32，在轴上介由传感器磁铁支撑物33而安装用于检测固定磁极的旋转位置的固定传感器磁铁31。图4是通过油压控制来使2组磁场磁极部相对转动的构造的示意图。在削弱磁场时，如图(a)所示地从减磁侧油导入孔34b向油压室34a导入高压的油来使受压板39在圆周方向的左旋方向上移动，从而增加2组磁场磁极部的相对角度。在增强磁场时，如图(b)所示地从增磁侧油导入孔34c向油压室34a导入高压的油来使受压板39在圆周方向的右旋方向上移动，从而削减2组磁场磁极部的相对角度。图5是表示在图4中所示的各种状态下的磁极的位置关系的示意图。
在削弱了磁场的(a)所示的状态下，负载侧磁场磁极部46与负载相反侧磁场磁极部47对于中央磁场磁极部45相对较大地转动，因此磁极彼此抵消而交链定子绕组的磁场变小。磁场的N极的位置与大小如下，与以相当于2组磁极的相对电角的内积的大小位于两侧的磁场磁极部的N极与中央的固定磁极的N极的大致中央时等同。S极也相同。在增强了磁场的(b)所示的状态下，负载侧磁场磁极部46、负载相反侧磁场磁极部47与中央磁场磁极部45对齐磁极，处于磁场最强的状态。固定传感器磁铁31与转动传感器磁铁32是与磁场磁极部相同数量的N极与S极以交互排列的方式设置的永久磁铁。根据中央磁场磁极部45而安装固定传感器磁铁31的磁极。根据两侧磁场磁极部而安装转动传感器磁铁32的磁极。由此，如果检测出固定传感器磁铁31的磁极，则能够检测出中央磁场磁极部的磁极的位置，如果检测出转动传感器磁铁32的磁极，则能够检测出两侧磁场磁极部的磁极的位置。 两侧磁场磁极部如下，在转子的旋转方向上转动，从而被设置成2组磁场磁极部的相对角度变小。要实现向车辆驱动用电动机或发电机供给的可变磁场旋转电机的最大效率矢量控制，则如后面所示，在较小转矩指令状态下需要使相对角度变大，在较大转矩指令状态下需要使相对角度变小。例如，如果将车辆驱动用旋转电机的转子在右旋方向上以电动机状态运转的状态示于图5中，则在接近于无负载的较小转矩指令状态下，2组磁场磁极部的N极与S极相吸弓丨，不需要油压而接近(a)所示的2组磁场磁极部的相对角度较大的状态。在需要加速的较大转矩指令状态下，由于由定子产生的旋转电磁力吸引两侧的可转动的磁场磁极部，因此相应地不需要油压而能够成为(b)所示的2组磁场磁极部的相对角度较小的状态。图6是2组磁场磁极部的相对角度与磁场强度的特征图。如果将2组磁场磁极部并排的磁场最强的状态下的感应电压定数的大小作为100%且将2组磁场磁极部相对转动的状态下的感应电压定数的比例称之为磁场率，则对于2组磁场磁极部的相对角度Θ的磁场率α的特性如图6所示。通过将2组磁场磁极部的相对角度Θ变化到O 120°为止，从而示出了磁场率α能够变化到100 30%为止。图7是表示从固定传感器磁铁得到的霍尔元件的输出信号Ss与从转动传感器磁铁得到的霍尔元件的输出信号Sm对于时间轴的变化的特征图。如图7所示，由于2个输出信号以成为各自的精度较高的正弦波信号的方式在具有传感器磁铁的配置等的情况下被调整，因此能够通过由旋转位置检测器检测的信号的大小来检测2组磁场磁极部的现在的旋转位置。另外，能够根据信号周期Tp来计算转速，能够根据对于信号周期Tp的延时时间Tr的比例来计算旋转中的2组磁场磁极部的相对角度，延时时间Tr是从转动传感器磁铁得到的霍尔元件的输出信号对于从固定传感器磁铁得到的霍尔元件的输出信号的延时时间。图8是在本实施方式涉及的可变磁场旋转电机的最大效率矢量控制时的控制数值图测定例。将转速与输出比例分别作为横轴与纵轴，(a)表不磁场率，(b)表不对于2组磁场磁极部综合做出的磁极位置的在定子绕组中通电的3相电流的负载角。负载角变得越大，则对于转子磁极而由定子所产生的旋转电磁力的提前角越大，同时削弱磁场力变强。
如图8所示，例如在16000转/分、70%输出时，以磁场率呈69%的方式调整2组磁场磁极部的相对角度，如果在负载角为78°时通电，则本实施例的旋转电机的效率呈最大。根据该图标清楚如下内容。要使可变磁场旋转电机效率呈最大，则进行如下控制即可，对于转速越是高速旋转、对于输出的大小越是低输出，则越减小磁场率，对于转速越是高速旋转、对于输出的大小越是高输出，则越提高负载角。为了将车辆驱动用可变磁场旋转电机的电消费率提高到以往以上，以最大效率驱动所述旋转电机显得重要，通过图控制来再现了磁场率、负载角与进一步追加电流的目标值。图9是再现最大效率矢量控制的图控制的示意图。
在车辆驱动用可变磁场旋转电机的实际的控制中，为了便利将输出替换成转矩指令而进行图控制。使加速踏板的踏入大小对应于转矩指令的大小，根据旋转电机的转速N与转矩指令T来读取磁场率α、负载角β与电流I，将这些作为目标值，通过反馈控制来实现处于设定的误差以内。具体而言，如果旋转电机的转速处于Nm至Nm+1之间、转矩指令处于Tn至Tn+1之间，贝1J从Dmn的位置读取数据。在Dmn中存储有磁场率a mn、负载角β mn与电流Imn的3个数据。如果转速下降到Nm-I至Nm之间，则从Dm-In的位置读取数据。对于旋转电机运转的全部转速与转矩指令而准备有用于控制的数据。在磁场率、负载角与电流的值当中，为了实现最大效率控制而需要进行精细控制的项目是负载角与电流值。虽然大致地实现磁场率即可，但是需要将磁场率的现状值与转速、转矩指令一起正确地进行把握，能够通过检测2个磁极的相对转动角度来实现。如以上说明，本实施方式涉及的可变磁场旋转电机如下，能够在相对进行转动的2组磁场磁极部分别设置用于检测旋转位置的信号产生单元来正确地检测2组磁场磁极部的相对角度。由此，能够实现更广范围的高效率运转，能够将车辆驱动用可变磁场旋转电机的电消费率提闻到以往以上。以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，如果是所谓的本领域的技术人员，则在不脱离本发明主旨的范围内，可根据上述实施方式进行适当变更，而且，还可以对上述实施方式和基于变更例的手法加以适当组合利用。即，不用说即使是这种施以变更等的技术，也包含在本发明的技术范围内。例如，在上述实施方式中，虽然作为用于检测旋转位置的信号产生单元而使用了由永久磁铁构成的固定传感器磁铁31与转动传感器磁铁32，但是也能够使用利用光的透射的构件、利用导磁率的变化的构件等其他的信号产生单元。另外，对于其配置，虽然示出了配置在负载相反侧磁场磁极部47的侧面上的例子，但是也存在使2个信号产生单元在轴向上邻接而设置于轴上的情况。本发明的可变磁场旋转电机如下，由于能够实现广范围的高效率运转，因此也能够不局限于车辆驱动用而应用于以机床主轴用为首的其他的一般工业用旋转电机用途中。
权利要求
1.ー种可变磁场旋转电机，在具有定子，设置有定子绕组与定子鉄心；转子，设置有磁场用磁铁；及所述转子的旋转位置检测器的旋转电机中，其特征为， 在相对转动的2组磁场磁极部分别设置有用于检测旋转位置的信号产生单元。
2.根据权利要求I所述的可变磁场旋转电机，其特征为， 所述转子的磁场磁极部呈如下构造，在轴向上分割成3个，对于固定在轴上的中央磁场磁极部使两侧磁场磁极部转动。
3.根据权利要求I所述的可变磁场旋转电机，其特征为， 所述信号产生单元是将与磁场磁极部相同数量的N极与S极以交互排列的方式设置的永久磁铁。
4.根据权利要求2所述的磁场磁极部的可变磁场旋转电机，其特征为， 在轴上固定有用于检测固定在轴上的磁场磁极部的旋转位置的信号产生单元，在两侧磁场磁极部的一方上固定有用于检测转动的磁场磁极部的旋转位置的信号产生单兀。
5.根据权利要求I所述的可变磁场旋转电机，其特征为， 在两侧磁场磁极部的一方的侧面上与内侧、外侧邻接而设置所述信号产生单元。
6.根据权利要求I所述的可变磁场旋转电机，其特征为， 所述旋转位置检测器如下，作为用于检测2组磁场磁极部的旋转位置的信号检测单元而具有使用2个霍尔元件的电路。
7.根据权利要求I所述的可变磁场旋转电机，其特征为， 根据所述旋转位置检测器的2个输出信号来检测2组磁场磁极部的相对角度。
8.根据权利要求I所述的可变磁场旋转电机，其特征为， 根据转速与转矩指令，通过图控制来再现2组磁场磁极部的相对角度、电流、负载角的目标值。
9.根据权利要求I所述的可变磁场旋转电机，其特征为， 2组磁场磁极部的相对角度如下，对于转速，越是高速旋转则越大，对于转矩指令，越是低转矩则越大，同时负载角如下，对于转速，越是高速旋转则越大，对于转矩指令，越是高转矩则越大。
10.根据权利要求I所述的可变磁场旋转电机，其特征为， 两侧磁场磁极部如下，通过向转子的旋转方向转动来使2组磁场磁极部的相对角度变小。
全文摘要
本发明能够提供一种可变磁场旋转电机，其能够通过正确地检测2组磁场磁极部的相对角度来实现更广范围的高效率运转。具体而言，其为一种可变磁场旋转电机，在具有定子，设置有定子绕组与定子铁心；转子，设置有磁场用磁铁；及所述转子的旋转位置检测器的旋转电机中，其特征为，在相对转动的2组磁场磁极部分别设置有用于检测旋转位置的信号产生单元。
文档编号H02K1/27GK102684442SQ20121002768
公开日2012年9月19日 申请日期2012年2月8日 优先权日2011年3月9日
发明者野中刚 申请人:株式会社安川电机