JP2008051633A - Differential capacitance type resolver - Google Patents
Differential capacitance type resolver Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008051633A JP2008051633A JP2006227545A JP2006227545A JP2008051633A JP 2008051633 A JP2008051633 A JP 2008051633A JP 2006227545 A JP2006227545 A JP 2006227545A JP 2006227545 A JP2006227545 A JP 2006227545A JP 2008051633 A JP2008051633 A JP 2008051633A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- differential
- stator
- current probe
- current
- resolver
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 241000219793 Trifolium Species 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
【課題】本発明は、各ステータ電極間に回転自在に設けた誘電体ロータとステータ電極間に接続した電流プローブを用い、静電容量の差動検出による薄型で高精度及び高速応答の構成とした差動静電容量式レゾルバを得ることを目的とする。
【解決手段】本発明による差動静電容量式レゾルバは、電磁シールド枠(1)の内面(10)に設けたステータ電極(12)間に誘電体ロータ(6)を設けると共に、ステータ電極(12)に接続した1個又は2個の電流プローブ(23)を設け、電流プローブ(23)を介して励磁電圧(Ex)の入力及び差動電圧出力(E0)を得る構成である。
【選択図】図1The present invention provides a thin, high-accuracy and high-speed response configuration by differential detection of capacitance using a dielectric rotor rotatably provided between stator electrodes and a current probe connected between the stator electrodes. An object of the present invention is to obtain a differential capacitance type resolver.
A differential capacitive resolver according to the present invention is provided with a dielectric rotor (6) between stator electrodes (12) provided on an inner surface (10) of an electromagnetic shield frame (1), and a stator electrode (12). 1) or 2 current probes (23) connected to), and an excitation voltage (E x ) input and a differential voltage output (E 0 ) are obtained via the current probe (23).
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、差動静電容量式レゾルバに関し、特に、各ステータ電極間に回転自在に設けた誘電体ロータとステータ電極間に接続した電流プローブを用い、静電容量の差動検出による薄型で高精度及び高速応答の構成とするための新規な改良に関する。 The present invention relates to a differential capacitance type resolver, and in particular, a thin and high-capacity differential detector using a differential detection of capacitance using a dielectric rotor rotatably provided between stator electrodes and a current probe connected between the stator electrodes. The present invention relates to a novel improvement for achieving a configuration of accuracy and high-speed response.
従来、用いられていたこの種の薄型レゾルバとしては、図5及び図6で示される回転トランスを用いた構成、及び、図7で示される特許文献1のバリアブルリラクタンス型のレゾルバの構成を挙げることができる。
すなわち、図5及び図6で示される従来構成のケーシング内には、レゾルバ部2と回転トランス部3とが軸方向に沿って重合して配設されている。
Conventionally used thin resolvers of this type include the configuration using the rotary transformer shown in FIGS. 5 and 6 and the configuration of the variable reluctance resolver of Patent Document 1 shown in FIG. Can do.
That is, in the conventional casing shown in FIGS. 5 and 6, the resolver unit 2 and the
また、図7において示される他の従来構成のレゾルバ部2は、輪状でレゾルバステータコイル4を有するステータ5と、前記ステータ5内に設けられコイルを有しない輪状のロータ6が回転自在に内設されている。 In addition, a resolver portion 2 of another conventional configuration shown in FIG. 7 includes a ring-shaped stator 5 having a resolver stator coil 4 and a ring-shaped rotor 6 which is provided in the stator 5 and does not have a coil. Has been.
また、前述の図5、図6及び図7におけるレゾルバの巻線の配線図は図9で示されるように構成され、励磁巻線R1,R2は1相よりなり、検出側の出力巻線S1〜S4は2相で構成されている。
また、前記各出力巻線S1〜S4による出力電圧曲線及び出力電圧方程式は図8で示される。
Further, the wiring diagrams of the resolver windings in FIGS. 5, 6 and 7 are configured as shown in FIG. 9, and the excitation windings R1 and R2 are composed of one phase, and the output winding S1 on the detection side. ˜S4 is composed of two phases.
Further, an output voltage curve and an output voltage equation by the output windings S1 to S4 are shown in FIG.
従来の薄型のレゾルバは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、図5及び図6に開示された従来構成においては、レゾルバ部と回転トランス部とが軸方向に重合されているため、レゾルバ自体の厚さが厚く(16mmが最小)なり、より扁平な形状とすることは極めて困難であった。
また、図7の他の従来構成においては、コイルとしてはレゾルバステータコイルのみで済むが、ステータに巻回したレゾルバステータコイルがステータの両面に突出するため、このレゾルバステータコイルの絶縁用の絶縁カバー及びコイルカバー等を必要とし、これらのステータへの装置によって厚さが厚く(10mmが最小)なり、前述と同様に、扁平状に構成することが極めて困難であった。また、ロータにコイルを有していないため、検出精度には限界があった。
また、従来構成においては、ロータの外周とステータの各磁極の内周とのギャップパーミアンスの変化により回転検出を行うため、回転軸振れが発生すると空隙変動に影響していた。
また、固定子が一体構造であるため、励磁巻線により発生する磁界分布が検出用回転子極の機械的な位置により影響を受けていた。
また、前述の非特許文献1の電子技術に開示された静電型レゾルバは、静電容量変化自体を用いているため、温度等による容量変動が大きく、かつ、信号処理回路も複雑となり、実用化が困難であった。
Since the conventional thin resolver is configured as described above, the following problems exist.
That is, in the conventional configuration disclosed in FIGS. 5 and 6, since the resolver part and the rotary transformer part are superposed in the axial direction, the resolver itself is thicker (16 mm is minimum), and is flatter. It was extremely difficult to form.
In the other conventional configuration shown in FIG. 7, only a resolver stator coil is required as a coil. However, since the resolver stator coil wound around the stator protrudes on both sides of the stator, an insulating cover for insulating the resolver stator coil is used. In addition, a coil cover or the like is required, and the thickness of the stator is increased (10 mm is minimum), and it is extremely difficult to form a flat shape as described above. Further, since the rotor does not have a coil, the detection accuracy is limited.
Further, in the conventional configuration, rotation detection is performed by changing the gap permeance between the outer periphery of the rotor and the inner periphery of each magnetic pole of the stator.
In addition, since the stator has an integral structure, the magnetic field distribution generated by the excitation winding is affected by the mechanical position of the detection rotor pole.
Further, since the electrostatic resolver disclosed in the electronic technology of Non-Patent Document 1 described above uses the capacitance change itself, the capacitance variation due to temperature and the like is large, and the signal processing circuit becomes complicated, which is practical. It was difficult to convert.
本発明による差動静電容量式レゾルバは、電磁シールド枠の内面に所定角度間隔で、かつ、互いに対向して配設された複数のステータ電極と、前記各ステータ電極間でかつ前記各ステータ電極とは非接触の状態で回転自在に設けられ、前記各ステータ電極の内周縁がなす円に対して偏芯あるいは半径を回転角度の正弦波状で変化させてなる誘電体ロータと、前記各ステータ電極に接続された電流プローブと、を備え、前記電流プローブを介して励磁電圧を、互いに対向する前記各ステータ電極間に供給し、前記各ステータ電極と誘電体ロータとの結合面積の変化に比例して各ステータ電極間に流れるステータ電極間差動電流が変化し、前記差動電流の変化を前記電流プローブにより電圧に変換して差動電圧出力を出力するようにした構成であり、また、前記電流プローブは、1個より構成され、前記電流プローブから前記差動電圧出力が出力される構成であり、また、前記電流プローブは、2個より構成され、前記各電流プローブは互いに直列に接続されて前記差動電圧出力が出力される構成であり、また、前記電流プローブは、鎖交電流検出方式の磁気リングとコイルとからなる構成である。 A differential capacitance type resolver according to the present invention includes a plurality of stator electrodes disposed on the inner surface of an electromagnetic shield frame at predetermined angular intervals and opposed to each other, and between each stator electrode and each stator electrode. Is provided in a non-contact state so as to be rotatable, and a dielectric rotor formed by changing the eccentricity or radius in a sine wave shape of the rotation angle with respect to a circle formed by the inner peripheral edge of each stator electrode, and each stator electrode An excitation voltage is supplied between the stator electrodes facing each other via the current probe, and in proportion to a change in the coupling area between the stator electrodes and the dielectric rotor. The configuration is such that the differential current between the stator electrodes flowing between the stator electrodes changes, and the change in the differential current is converted into a voltage by the current probe to output a differential voltage output. Also, the current probe is composed of one piece, and the differential voltage output is outputted from the current probe, and the current probe is composed of two pieces, and the current probes are mutually connected. The differential voltage output is output in series when connected in series, and the current probe includes a linkage current detection type magnetic ring and a coil.
本発明による差動静電容量式レゾルバは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、各ステータ電極間に誘電体ロータを設け、電流プローブを介して各ステータ電極間に供給した励磁入力に基づく鎖交電流変化の検出を電流プローブで検出して差動電圧出力を得ているため、薄型であると共に、高精度かつ高速応答の回転検出信号を得ることができる。
また、従来の磁気式検出方式に比べて高周波特性に優れている。
また、鎖交電流検出方式と差動容量検出方式を併用することにより、誤差精度低減を実現することができる。
また、誘電体ロータを偏芯又はその形状を半径方向に沿って回転角度の正弦に沿って変化させることにより、1XからnXまで検出ができる。
また、鎖交電流検出を電流プローブで実現したことにより、信号処理用の電子回路の簡素化を実現することができる。
Since the differential capacitance type resolver according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
That is, a dielectric rotor is provided between each stator electrode, and the detection of the change in the linkage current based on the excitation input supplied between each stator electrode via the current probe is detected by the current probe to obtain a differential voltage output. Therefore, it is possible to obtain a rotation detection signal that is thin and has high accuracy and high speed response.
In addition, it is superior in high-frequency characteristics as compared with the conventional magnetic detection method.
Further, the error accuracy can be reduced by using the interlinkage current detection method and the differential capacitance detection method together.
Further, it is possible to detect from 1X to nX by decentering the dielectric rotor or changing its shape along the sine of the rotation angle along the radial direction.
Further, since the interlinkage current detection is realized by the current probe, the simplification of the signal processing electronic circuit can be realized.
本発明は、各ステータ電極間に回転自在に設けた誘電体ロータとステータ電極間に接続した電流プローブを用い、静電容量の差動検出による薄型で高精度および高速応答の構成とした差動静電容量式レゾルバを提供することを目的とする。 The present invention uses a current probe connected between a stator rotor electrode and a dielectric rotor rotatably provided between the stator electrodes, and has a thin, high-accuracy and high-speed response structure based on electrostatic capacitance differential detection. An object is to provide a capacitive resolver.
以下、図面と共に本発明による差動静電容量式レゾルバの好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を用いて説明する。
図1及び図2において、符号1で示されるものは全体が円(又は四角状)の箱形状をなし電磁シールド材料からなる電磁シールド枠であり、この電磁シールド枠1の互いに対向する内面10,11には、一対のステータ電極12が互いに対向すると共に離間した状態で配設されている。
Hereinafter, preferred embodiments of a differential capacitive resolver according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The same reference numerals are used for the same or equivalent parts as in the conventional example.
1 and 2, what is denoted by reference numeral 1 is an electromagnetic shielding frame made of an electromagnetic shielding material as a whole having a circular (or square) box shape, and the inner surfaces 10 of the electromagnetic shielding frame 1 facing each other. 11, a pair of
前記各ステータ電極12は、平面的にみると、例えば、90度毎の回転角度位置に配設され、各ステータ電極12にほぼ扇形をなすと共に、その内周縁12a及び外周縁12bを各々連続して結ぶ線は、図示していないが互いに直径の異なる真円となるように構成されている。
Each of the
前記各ステータ電極12間の空隙13内には、例えば、ポリエチレン等の誘電材料からなる真円状の円板からなる誘電体ロータ6が、軸6Aを偏芯させた状態で回転自在に設けられ、この誘電体ロータ6が偏芯回転することにより、図1及び図2で示されるように、そのロータ外周縁6aはステータ電極12内に出入して変化するように構成され、ステータ電極12と誘電体ロータ6とが軸方向で重合する結合面積S0,S180が変化するように構成されている。
尚、前記結合面積S180における静電容量はC180=ε・S180/dであり、結合面積S0における静電容量はC0=ε・S0/d(但し、dは各ステータ電極12間の距離)である。
In the gap 13 between the
The capacitance in the coupling area S 180 is C 180 = ε · S 180 / d, and the capacitance in the coupling area S 0 is C 0 = ε · S 0 / d (where d is each stator electrode) 12).
前記各ステータ電極12には、励磁を行うための励磁入力(励磁電圧)Ex及び一対の磁気リング20とコイル21とからなる電流プローブ23が接続されている。
Wherein each
前記各ステータ電極12に接続される電流プローブ23は、図1及び図4のように2個用いる場合、図3のように1個用いる場合がある。
まず、図3のように電流プローブ23が1個の場合、励磁入力(励磁電圧)Ex(Ex=sinωt)は、電流プローブ23を経て各ステータ電極12に供給され、この電流プローブ23からは差動電圧出力E0〔E0=m・(I180−I0)〕が出力されるように構成されている。
When two current probes 23 connected to each
First, when there is one current probe 23 as shown in FIG. 3, excitation input (excitation voltage) E x (E x = sinωt) is supplied to each
次に、差動電圧出力E0を出力する場合について説明する。
まず、図3の1個の電流プローブ23を用いて鎖交電流検出を行う差動容量検出方式レゾルバの場合、次の数1の(1)式から(6)式で示される。
Next, the case where outputting a differential voltage output E 0.
First, in the case of a differential capacitance detection type resolver that detects interlinkage current using one current probe 23 in FIG. 3, the following equations (1) to (6) are used.
ここにExは励磁電圧(励磁入力)、ωは励磁電源の角速度である。
(5),(6)式のω,ε,d,Exは定数であるからI0,I180はS0,S180に比例して変化する。
従ってS0,S180の差動面積が誘電体ロータ6の回転角度θの正弦関数で変化すればI0,I180の差動電流も回転角度θの正弦関数で変化する。
I0,I180の差動電流を得るために図3,図4のように電流プローブを用いてI0,I180の差動電流を電圧に変換して差動出力電圧を得る。
図1ではI0,I180を1個の電流プローブに互いに逆位相で挿入しI0,I180の差動電流を差動電圧に変換して出力を得ている。
図2ではI0,I180をそれぞれ直列に逆位相で接続された2個の電流部ローブを用いて電圧V0,V180に変換し、差動電圧を得ている。
Here, Ex is the excitation voltage (excitation input), and ω is the angular velocity of the excitation power supply.
(5), (6) of ω, ε, d, I 0 , I 180 from E x is a constant varies in proportion to S 0, S 180.
Therefore, if the differential area of S 0 and S 180 changes with the sine function of the rotation angle θ of the dielectric rotor 6, the differential current of I 0 and I 180 also changes with the sine function of the rotation angle θ.
I 0, the figures to obtain a differential current of I 180 3, to obtain a differential output voltage by converting the differential current of I 0, I 180 to voltage using a current probe as in FIG.
In FIG. 1, I 0 and I 180 are inserted into one current probe in opposite phases, and the differential current of I 0 and I 180 is converted into a differential voltage to obtain an output.
In FIG. 2, I 0 and I 180 are converted into voltages V 0 and V 180 using two current lobes connected in series with opposite phases, respectively, to obtain a differential voltage.
次に、前述の結合面積S0,S180が誘電体ロータ6の回転角度θの正弦関数で変化させる場合、次の二方法がある。
まず、前述のように、誘電体ロータ6の回転中心を偏芯させる構成の場合、0°と180°の位置に設置されたステータ電極12と誘電体ロータ6の結合差動面積差は回転角度の正弦波状で変化する。
従って、図1から図4の構成を用いることにより、周知の1Xのレゾルバを実現することができる。
Next, when the above-described coupling areas S 0 and S 180 are changed by a sine function of the rotation angle θ of the dielectric rotor 6, there are the following two methods.
First, as described above, in the case where the rotation center of the dielectric rotor 6 is eccentric, the difference in coupling differential area between the
Therefore, a known 1X resolver can be realized by using the configuration shown in FIGS.
また、前述のように、誘電体ロータ6の半径を回転角度の正弦波状で変化させる場合、誘電体ロータ6の半径を回転角度の正弦波状で変化させて、例えば、ハート、クローバ等の非真円の形状とし、レゾルバの0°と180°の位置に設けたステータ電極12を用い、ステータ電極12の展開角度Dtは次の7式の通りである。
Dt=π/n・・・・ (7)
但し、nはレゾルバの極数である。
前述の誘電体ロータ6と各ステータ電極12により、0°と180°の位置に設置されたステータ電極12と誘電体ロータ6の結合差動面積差は回転角度の正弦波状で変化し、1X〜nXのレゾルバを実現することができる。
Further, as described above, when the radius of the dielectric rotor 6 is changed in a sinusoidal shape of the rotation angle, the radius of the dielectric rotor 6 is changed in a sinusoidal shape of the rotation angle, for example, non-true such as a heart or a clover. A
D t = π / n (7)
Where n is the number of poles of the resolver.
Due to the above-described dielectric rotor 6 and each
1 電磁シールド枠
6 誘電体ロータ
6a ロータ外周縁
10,11 内面
12 ステータ電極
12a 内周縁
12b 外周縁
13 空隙
20 磁気リング
21 コイル
23 電流プローブ
S0,S180 結合面積
First electromagnetic shielding frame 6 dielectric rotor 6a rotor outer peripheral edge 10, 11 the
Claims (4)
前記電流プローブ(23)を介して励磁電圧(Ex)を、互いに対向する前記各ステータ電極(12)間に供給し、前記各ステータ電極(12)と誘電体ロータ(6)との結合面積(S0,S180)の変化に比例して各ステータ電極(12)間に流れるステータ電極間差動電流が変化し、前記差動電流の変化を前記電流プローブ(23)により電圧に変換して差動電圧出力(E0)を出力するように構成したことを特徴とする差動静電容量式レゾルバ。 A plurality of stator electrodes (12) disposed at predetermined angular intervals on the inner surfaces (10, 11) of the electromagnetic shield frame (1) and opposed to each other, and between the stator electrodes (12) and the respective The stator electrode (12) is rotatably provided in a non-contact state, and the eccentricity or radius is changed in a sine wave shape of the rotation angle with respect to the circle formed by the inner peripheral edge (12a) of each stator electrode (12). A dielectric rotor (6), and a current probe (23) connected to each stator electrode (12),
Excitation voltage (E x ) is supplied between the stator electrodes (12) facing each other through the current probe (23), and the coupling area between the stator electrodes (12) and the dielectric rotor (6) The differential current between the stator electrodes flowing between the stator electrodes (12) changes in proportion to the change in (S 0 , S 180 ), and the change in the differential current is converted into a voltage by the current probe (23). The differential capacitance type resolver is configured to output a differential voltage output (E 0 ).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006227545A JP2008051633A (en) | 2006-08-24 | 2006-08-24 | Differential capacitance type resolver |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006227545A JP2008051633A (en) | 2006-08-24 | 2006-08-24 | Differential capacitance type resolver |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008051633A true JP2008051633A (en) | 2008-03-06 |
Family
ID=39235830
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006227545A Withdrawn JP2008051633A (en) | 2006-08-24 | 2006-08-24 | Differential capacitance type resolver |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008051633A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013516616A (en) * | 2010-01-05 | 2013-05-13 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Rotation angle sensor |
-
2006
- 2006-08-24 JP JP2006227545A patent/JP2008051633A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013516616A (en) * | 2010-01-05 | 2013-05-13 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Rotation angle sensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6821288B2 (en) | Absolute type time grating angular displacement sensor based on alternating electric field | |
JP2988597B2 (en) | Rotational position detector | |
JP2011174743A (en) | Sine wave winding method of winding for detection device | |
CN101322014A (en) | angle detector | |
CN101322013B (en) | angle detector | |
JP2001235307A (en) | Rotary type position detecting apparatus | |
JP2004333375A (en) | Rotation angle sensor | |
GB2481406A (en) | Brushless axial flux EM resolver with asymmetric distribution of inductive material in the rotor | |
JP5098087B2 (en) | Rotation angle detector | |
Tolstykh et al. | Research and development of the 4X-variable reluctance resolver | |
US10551219B2 (en) | Electrostatic encoder | |
JP2008051633A (en) | Differential capacitance type resolver | |
JP4336070B2 (en) | Rotary position detector | |
EP3358726A1 (en) | Rotational position detection device and motor device | |
JPH11118521A (en) | VR type resolver and resolver signal processing circuit | |
JP4639281B2 (en) | Flat type resolver | |
JP2554472B2 (en) | Rotation position detector | |
JP4217423B2 (en) | Rotation position detector for bearings | |
JP7527603B2 (en) | Angle detector | |
JP7314426B2 (en) | Resolver | |
WO2022124416A1 (en) | Resolver | |
JP5135277B2 (en) | Rotary position detector | |
US12007257B2 (en) | Resolver | |
JP2001165703A (en) | Winding type rotation detector | |
JP2007114074A (en) | Variable reluctance resolver |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20090507 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Effective date: 20110606 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 |