JP3911670B2

JP3911670B2 - 回転位置検出器

Info

Publication number: JP3911670B2
Application number: JP2002089478A
Authority: JP
Inventors: 小林正弘; 鯨井裕之
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: JP2003287441A; US20040066184A1; US7009385B2; EP1349260A2; EP1349260A3

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転位置検出器に関し、特に、組立分解が容易な回転位置検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転位置の検出など多用途のあるレゾルバにおいて、該レゾルバはシンクロ発信機の一種で、その回転子の回転角度のＸ、Ｙ成分に応じた波高に変調した信号を出力巻線から出力するものであり、従来サーボ機構の検出系、三角法の演算、自動車のステアリング装置の制御などに用いられている。例えば、回転子を四角形などの形状にして回転子には巻線を巻回せず、固定子に複数個の極を設けて、固定子の同じ極に励磁巻線と出力巻線を巻回して、複数の極における出力巻線の和を一つの出力巻線の出力として得る構造のバリアブルリラクタンスレゾルバと呼ばれるものがある。
【０００３】
かかるバリアブルリラクタンスレゾルバは、回転子のＸ方向成分を出力する出力巻線の出力電圧Ｖｘは励磁巻線に加える交流電圧ＶＰをＥsinωｔとすると式１で示される。ここでωは角周波数で２πｆで表される。ただしｆは周波数、Ｋは励磁巻線、出力巻線、および回転子と固定子の特性で決まる定数である。
Ｖｘ＝Ｋsinθ・Ｅsinωｔ（式１）
同様にして、回転子のＹ方向成分を出力する出力巻線の出力は回転子に対して位相が９０度ずれているように巻回してあるので、式２のように表せる。
Ｖｙ＝Ｋｃｏｓθ・Ｅsinωｔ（式２）
【０００４】
前記バリアブルリラクタンスレゾルバは円環状のヨーク部から複数本の磁極を突出させ、これら磁極に固定子巻線を巻回した固定子の中に回転子を設ける構造であって、その構造は図４のようになっている。即ち、固定子５２は円環状をなしていて、その中に回転軸１３に結合された回転子１４が貫通されている。
【０００５】
図４において、固定子コア１の磁極歯４は、固定子５２の内側に設けられた回転子１４の外側の面と対向するようになっている。固定子巻線５０が巻回された磁極歯４は固定子コア１の全周に亘り複数個設けられている。回転子１４が固定子コア１の内側に挿入され、該回転子１４の回転角度が周知の方法で検出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、係る方法では、以下のような問題点があった。即ち、固定子５２は円環状をなしていて、その中に回転軸１３に結合された回転子１４が貫通されている。従って、固定子５２の損傷、固定子巻線５０の断線、絶縁不良などの障害で前記固定子５２を交換する場合、前記回転軸１３を抜いて、前記固定子５２を取り除く必要がある。一方、前記回転軸１３は装置に連結されているので、該回転軸１３を取り外すためには、装置の分解も必要になる場合がある。そのために固定子５２の交換には、交換時間と作業費用が多大になる。
【０００７】
本発明は係る問題を解決して、固定子の交換が容易な回転位置検出器を提供することを目的としてなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために請求項１記載の回転位置検出器では、１周に亘って複数の磁極を有する回転子と、該回転子に向かう方向に複数本の固定子磁極歯を有する固定子磁極を突出させた固定子を具備する回転位置検出器において、前記固定子は、前記回転子の周囲の一部に前記固定子磁極歯を有し、前記回転子の周囲一周に亘って閉磁路を形成しておらず、前記固定子は、前記固定子磁極の両端にそれぞれ補正磁極を具備し、前記固定子磁極と前記補正磁極には励磁巻線が、前記固定子磁極には前記回転子のｃｏｓ角度、ｓｉｎ角度に比例した出力を得る出力巻線が、それぞれ巻回されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の回転位置検出器において、前記励磁巻線は、前記固定子磁極および前記補正磁極が、交互に異なる極性の磁極となるように巻回されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明における固定子磁極組立体の実施形態を示す図であって、図１（ａ）は正面断面図、図１（ｂ）はイ−ロ断面図である。以下、図１を用いて本発明の実施形態を説明する。なお、以下においては、固定子磁極数が４、回転子磁極数が６であるレゾルバとして説明するが、固定子磁極数と回転子磁極数との関係は、これ以外であってもよい。ただし、後述するように、出力巻線の卷回されている固定子磁極の両端には補正磁極がそれぞれ設けられていて、該補正磁極には励磁巻線のみが後述するように卷回されている。
【００１２】
図１（ａ）において、固定子磁極に卷回されている励磁巻線、出力巻線は図示省略してある。回転軸１３には回転子１４が固定されていて、該回転子１４は珪素鋼鈑などを積層した回転子である。前記回転子１４の外側には珪素鋼鈑などを積層した固定子１０が設けられている。該固定子１０は、前記回転子１４に向かう方向に複数の固定子磁極歯４２、４３、４４、４５を具備する固定子磁極３２、３３、３４、３５及び補正磁極歯４１、４６を具備する補正磁極３１、３６がそれぞれ形成されていて、ヨーク部１０ａにおいてそれぞれが一体化されている。
【００１３】
前記ヨーク部１０ａの両端は、固定子１０を図示していないケースに固定する貫通孔１１ａ、１１ｂが形成されていて、図示していないネジなどによってケースに固定子１０が固定される。又、前記ヨーク部１０ａの両端は前記貫通孔１１ａ、１１ｂの孔径が大きく取れるように凸部１２ａ、１２ｂがそれぞれ形成されている。図１から明らかなように、固定子１０は、前記回転子の周囲一周に亘って閉磁路を形成しておらず、従って前記貫通孔１１ａ、１１ｂの図示していないネジを取り外すことにより、容易に固定子１０をケースから取り外すことができる。又、図１（ｂ）において、固定子磁極に卷回されている励磁巻線、出力巻線は符号１５で示してあり、それぞれ後述するように卷回されている。
【００１４】
図２は前記励磁巻線、出力巻線の説明図であって、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）は、それぞれ励磁巻線、ｓｉｎ出力巻線、ｃｏｓ出力巻線についてそれぞれ説明する図、図２（ｄ）は固定子磁極、補正磁極番号の説明図である。まず励磁巻線について説明し、その後出力巻線について説明する。励磁巻線は巻数Ｔ１で補正磁極３１、固定子磁極３２、３３、３４、３５、補正磁極３６に順次卷回されている。その巻方向は、補正磁極３１、固定子磁極３３、３５で同一（符号ＣＷで示す）、固定子磁極３２、３４、補正磁極３６で同一（符号ＣＣＷで示す）であって、補正磁極３１、固定子磁極３３、３５と固定子磁極３２、３４、補正磁極３６とではその方向が異なる。即ち補正磁極３１、固定子磁極３２、３３、３４、３５、補正磁極３６には交互に異なる極性の磁極となるように巻線が卷回されている。
【００１５】
ｓｉｎ出力巻線は、固定子磁極３２、３３、３４、３５にのみ卷回されていて、補正磁極３１、３６には卷回されていない。その巻数はＴ２であって、その巻方向は、固定子磁極３２、３５で同一（符号ＣＷで示す）、固定子磁極３３、３４で同一（符号ＣＣＷで示す）であって、固定子磁極３２、３５と固定子磁極３３、３４とではその方向が異なる。なお前記符号ＣＷ、ＣＣＷで示した巻方向は、励磁巻線の巻方向と同一である。この結果、ｓｉｎ出力巻線には回転子の回転角度のｓｉｎに比例した出力が得られる。
【００１６】
ｃｏｓ出力巻線は、固定子磁極３２、３３、３４、３５にのみ卷回されていて、補正磁極３１、３６には卷回されていない。その巻数はＴ２であって、ｓｉｎ出力巻線の巻数と同一である。その巻方向は、固定子磁極３２、３３で同一（符号ＣＷで示す）、固定子磁極３４、３５で同一（符号ＣＣＷで示す）であって、固定子磁極３２、３３と固定子磁極３４、３５とではその方向が異なる。なお前記符号ＣＷ、ＣＣＷで示した巻方向は、励磁巻線の巻方向と同一である。この結果、ｃｏｓ出力巻線には回転子の回転角度のｃｏｓに比例した出力が得られる。前記のように卷回された各巻線はリード線１６として周知の方法で外部に引き出される。
【００１７】
図３は、前記補正磁極３１、３６の作用について説明する図である。ｓｉｎ巻線とｃｏｓ巻線に誘起される電圧は式（１）、式（２）で示したように励磁巻線に印加される電圧に比例する。一方、図３より明らかなように、励磁巻線によって補正磁極３１に誘起される磁束Φ０は、補正磁極３１の一方の端には固定子磁極３２を有するが、他方の端には磁極がなく、凸部１２ａがある。そのために前記磁束Φ０は固定子磁極３２、３３、３４、３５と同一の磁束にならない。同様に、励磁巻線によって補正磁極３６に誘起される磁束Φ５は、補正磁極３６の一方の端には固定子磁極３５を有するが、他方の端には磁極がなく、凸部１２ｂがある。そのために前記磁束Φ５は固定子磁極３２、３３、３４、３５と同一の磁束にならない。
【００１８】
しかし、励磁巻線によって固定子磁極３２、３３、３４、３５に誘起される磁束Φ１、Φ２、Φ３、Φ４は、その両端には補正磁極または固定子磁極があるために、磁束の乱れは生ぜず、磁束Φ１、Φ２、Φ３、Φ４は同一になる。従って、補正磁極３１、３６の両端に挟まれた固定子磁極３２、３３、３４、３５に卷回されたｓｉｎ巻線とｃｏｓ巻線に誘起される電圧は式（１）、式（２）で示したように励磁巻線に印加される電圧に比例して得られる。
【００１９】
上記のように固定子１０は、回転子１４に向かう方向に複数の固定子磁極３２、３３、３４、３５及び補正磁極３１、３６を具備するのみであり、また、ヨーク部１０ａの両端には貫通孔１１ａ、１１ｂの孔径が大きく取れるように凸部１２ａ、１２ｂがそれぞれ形成されているのでケースへの強固な取り付けが可能である。また、全体形状が円環状でないので、不具合の時にも交換が容易である。しかも、レゾルバとしての機能は従来と同じである。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１記載の回転位置検出器によれば、１周に亘って複数の磁極を有する回転子と、該回転子に向かう方向に複数本の固定子磁極歯を有する固定子磁極を突出させた固定子を具備する回転位置検出器において、前記固定子は、前記回転子の周囲の一部に前記固定子磁極歯を有し、前記回転子の周囲一周に亘って閉磁路を形成していないことにより、固定子磁極組立体の交換が容易になる。
【００２１】
また、請求項１記載の回転位置検出器によれば、前記固定子磁極の両端にそれぞれ補正磁極を具備し、前記固定子磁極と前記補正磁極には励磁巻線が、前記固定子磁極には前記回転子のｃｏｓ角度、ｓｉｎ角度に比例した出力を得る出力巻線が、それぞれ卷回されていることにより、固定子磁極による磁束の乱れの影響をなくし、高精度の回転位置検出器が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す図であって、図１（ａ）は正面断面図、図１（ｂ）はイ−ロ断面図である。
【図２】前記励磁巻線、出力巻線の説明図であって、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）は、それぞれ励磁巻線、ｓｉｎ出力巻線、ｃｏｓ出力巻線についてそれぞれ説明する図、図２（ｄ）は固定子磁極番号の説明図である。
【図３】補正磁極の作用について説明する図である。
【図４】従来のバリアブルリラクタンスレゾルバの図である。
【符号の説明】
１０固定子
１０ａヨーク部
１１ａ、１１ｂ貫通孔
１２ａ、１２ｂ凸部
１３回転軸
１４回転子
３２、３３、３４、３５固定子磁極
４２、４３、４４、４５固定子磁極歯
３１、３６補正磁極
４１、４６補正磁極歯

Claims

１周に亘って複数の磁極を有する回転子と、該回転子に向かう方向に複数本の固定子磁極歯を有する固定子磁極を突出させた固定子とを具備する回転位置検出器において、前記固定子は、前記回転子の周囲の一部に前記固定子磁極歯を有し、前記回転子の周囲一周に亘って閉磁路を形成しておらず、前記固定子は、前記固定子磁極の両端にそれぞれ補正磁極を具備し、前記固定子磁極と前記補正磁極には励磁巻線が、前記固定子磁極には前記回転子のｃｏｓ角度、ｓｉｎ角度に比例した出力を得る出力巻線が、それぞれ巻回されていることを特徴とする回転位置検出器。
前記励磁巻線は、前記固定子磁極および前記補正磁極が交互に異なる極性の磁極となるように巻回されていることを特徴とする請求項１に記載の回転位置検出器。