特許ウォッチ

公開番号2025096930
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-30
出願番号2023212932
出願日2023-12-18
発明の名称モータ、モータを備えるポンプ、およびモータにおける回転子の変位検出方法
出願人株式会社荏原製作所
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02P 6/14 20160101AFI20250623BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】1種類の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と直交する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磁気センサと、前記複数の磁気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、前記複数の磁気センサからの電圧信号に基づいて前記回転子の回転軸と直交する面内における前記回転子の変位を決定するように構成された制御ユニットと、を備えるモータが提供される。
【選択図】図5
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磁気センサと、
前記複数の磁気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、前記複数の磁気センサからの電圧信号に基づいて前記回転子の回転軸と直交する面内における前記回転子の変位を決定するように構成された制御ユニットと、
を備えるモータ。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記制御ユニットは、前記複数の磁気センサからの電圧信号の値を第１Ｃｌａｒｋｅ変換部においてＣｌａｒｋｅ変換し、さらに逆Ｐａｒｋ変換部において逆Ｐａｒｋ変換することによって、前記回転子の回転軸と直交する面内における前記回転子の前記変位を決定するように構成される、請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記制御ユニットは、前記複数の磁気センサからの電圧信号の値を第２Ｃｌａｒｋｅ変換部においてＣｌａｒｋｅ変換し、さらに逆正接演算部において当該Ｃｌａｒｋｅ変換後の値の逆正接を計算することによって、前記回転子の前記回転角度を決定するように構成される、請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記制御ユニットは、前記計算された逆正接の値を前記逆Ｐａｒｋ変換において用いるように構成される、請求項３に記載のモータ。
【請求項５】
前記複数の磁気センサは、対向配置された複数の磁気センサ対を備え、
前記制御ユニットは、前記磁気センサ対からの電圧信号の和を前記第１Ｃｌａｒｋｅ変換部への入力とし、前記磁気センサ対からの電圧信号の差を前記第２Ｃｌａｒｋｅ変換部への入力とするように構成される、
請求項３に記載のモータ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のモータと、
前記モータによって回転する羽根車と、
を備えるポンプ。
【請求項７】
モータにおける回転子の変位を検出する方法であって、
前記モータは、
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磁気センサと、を備え、
前記複数の磁気センサからの電圧信号の値を第１Ｃｌａｒｋｅ変換部においてＣｌａｒｋｅ変換するステップと、
前記第１Ｃｌａｒｋｅ変換部におけるＣｌａｒｋｅ変換後の値を逆Ｐａｒｋ変換するステップと、
によって、前記回転子の回転軸と直交する面内における前記回転子の変位を決定することを含む、方法。
【請求項８】
前記複数の磁気センサからの電圧信号の値を第２Ｃｌａｒｋｅ変換部においてＣｌａｒｋｅ変換するステップと、
前記第２Ｃｌａｒｋｅ変換部におけるＣｌａｒｋｅ変換後の値の逆正接を計算するステップと、
によって、前記回転子の回転角度を決定することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記複数の磁気センサは、対向配置された複数の磁気センサ対を備え、
前記磁気センサ対からの電圧信号の和を前記第１Ｃｌａｒｋｅ変換部へ入力するステップと、
前記磁気センサ対からの電圧信号の差を前記第２Ｃｌａｒｋｅ変換部へ入力するステップと、
を含む、請求項８に記載の方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ、モータを備えるポンプ、およびモータにおける回転子の変位検出方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
モータは通常、その回転軸を支持するための軸受とともに使用される。モータの回転軸を非接触で支持することが可能な軸受として、磁気軸受がある。また、回転軸の回転と非接触支持（磁気浮上）の機能を兼ね備えたモータとして、ベアリングレスモータが知られている。これらのモータにおける回転軸の回転と磁気浮上の制御を行うために、回転子の回転角度および回転軸と直交する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と、回転子の回転軸と直交する方向への変位の検出には、それぞれ別個のセンサが用いられていた（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００１－０１６８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されるような従来のベアリングレスモータは、回転軸の回転制御および浮上制御のために２種類のセンサを使用する。そのため、従来の制御方法では、それら２種類のセンサ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がある。そこで、１種類の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と直交する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磁気センサと、前記複数の磁気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、前記複数の磁気センサからの電圧信号に基づいて前記回転子の回転軸と直交する面内における前記回転子の変位を決定するように構成された制御ユニットと、を備えるモータが提供される。
【０００６】
［形態２］形態２によれば、形態１のモータにおいて、前記制御ユニットは、前記複数の磁気センサからの電圧信号の値を第１Ｃｌａｒｋｅ変換部においてＣｌａｒｋｅ変換し、さらに逆Ｐａｒｋ変換部において逆Ｐａｒｋ変換することによって、前記回転子の回転軸と直交する面内における前記回転子の前記変位を決定するように構成される。
【０００７】
［形態３］形態３によれば、形態２のモータにおいて、前記制御ユニットは、前記複数の磁気センサからの電圧信号の値を第２Ｃｌａｒｋｅ変換部においてＣｌａｒｋｅ変換し、さらに逆正接演算部において当該Ｃｌａｒｋｅ変換後の値の逆正接を計算することによって、前記回転子の前記回転角度を決定するように構成される。
【０００８】
［形態４］形態４によれば、形態３のモータにおいて、前記制御ユニットは、前記計算された逆正接の値を前記逆Ｐａｒｋ変換において用いるように構成される。
【０００９】
［形態５］形態５によれば、形態３のモータにおいて、前記複数の磁気センサは、対向配置された複数の磁気センサ対を備え、前記制御ユニットは、前記磁気センサ対からの電圧信号の和を前記第１Ｃｌａｒｋｅ変換部への入力とし、前記磁気センサ対からの電圧信号の差を前記第２Ｃｌａｒｋｅ変換部への入力とするように構成される。
【００１０】
［形態６］形態６によれば、形態１から５のいずれか１のモータと、前記モータによって回転する羽根車と、を備えるポンプが提供される。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許