CN101322013B - 角度检测器 - Google Patents

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Abstract

本发明的角度检测器构成为：使磁性转子位于分割设置于环状定子框的各磁性体定子部的一对磁性体定子片之间来旋转，由此，进行高精度检测，而与旋转轴的偏心无关。

Description

角度检测器 
技术领域
本发明涉及角度检测器，特别涉及用于通过将磁性体转子夹持于用一对磁性体定子片和磁性连接体形成的截面为コ字形的磁性体定子部，来消除由旋转轴振动所致的空隙变动的影响，并且通过分割配置定子的各磁性体定子部，来消除由磁性体转子极的机械位置所致的磁场分布的影响的新改进。 
背景技术
到目前为止，作为所使用的这种薄型的解算装置，可列举出采用了图4和图5所示的旋转变压器的结构、以及图6所示的专利文献1的可变磁阻型的解算装置的结构。 
即、在图4和图5所示的以往结构的壳体1内，沿轴向重叠配置了解算装置部2和旋转变压器部3。 
此外，图6所示的其他以往结构的解算装置部2，在其内部可自由旋转地设置有具有解算装置定子线圈4的环状的定子5、以及设置于上述定子5内且没有线圈的环状转子6。 
此外，上述图4、图5和图6的解算装置的绕组的配线图如图8所示，励磁绕组R1，R2为一相，检测方的输出绕组S1～S6为二相。 
此外，上述各输出绕组S1～S4的输出电压曲线和输出电压方程式如图7所示。 
专利文献1：美国专利第5920135号说明书。 
发明内容
以往的薄型解算装置由于以上述方式构成，因此存在下述问题。 
即，在图4和图5所公开的以往结构中，由于解算装置部与旋转变压器部在轴向是重叠的，因此解算装置本身的厚度变厚(最小16mm)，所以，要使其成为更加扁平的形状是极为困难的。
此外，在图6所示的其他以往结构中，虽然作为线圈仅使用解算装置定子线圈即可，但是，由于缠绕在定子上的解算装置定子线圈向定子的两面突出，所以需要该解算装置定子线圈的绝缘用的绝缘罩和线圈罩等，由于将它们安装到定子上导致厚度变厚(最小10mm)，所以，与上述一样，扁平状地构成解算装置是极为困难的。此外，由于在转子上没有线圈，所以检测精度是有限的。 
此外，在以往结构中，由于通过转子的外周与定子的各磁极的内周之间的间隙磁导(gap permeance)的变化来进行旋转检测，所以当发生旋转轴振动时，会影响空隙变动。 
此外，由于定子为一体结构，所以因励磁绕组而产生的磁场分布受到检测用转子极的机械位置的影响。 
本发明的角度检测器包括多个磁性体定子部、磁性连接体、以及板形状的磁性体转子；其中，多个磁性体定子部周期性地或非周期性地分割设置在由绝缘部件构成的环状定子框的圆周方向，且各由一对磁性体定子片和沿上述磁性连接体的侧部设置的环状励磁绕组以及环检测绕组构成；磁性连接体用于使上述每对磁性体定子片有间隔地连接起来；板形状的磁性体转子设置在上述环状定子框的内侧，且偏心设置或在半径方向周期性地变化，并且其周缘可自由旋转地位于上述每对磁性体定子片之间；该角度检测器具有上述每对磁性体定子片与磁性连接体连接成截面为コ字形的结构；此外，其为上述环状励磁绕组和环状检测绕组各有一部分位于比各上述磁性体定子片的外缘更靠外侧的位置的结构；另外，其构成为：上述环状定子框由一对环状定子框片构成且截面呈コ字形，各上述磁性体定子部被夹持在各上述环状定子框片之间的定子框空隙内，上述磁性体转子的周缘位于上述定子框空隙内；此外，其为上述环状励磁绕组和环状检测绕组沿上述磁性体转子的轴向相互重叠地设置的结构。 
本发明的角度检测器由于是如上述那样构成的，所以可具有如下的效果。 
即，由于其构成为板形状的磁性体转子的周缘，在利用磁性连接体连接成コ字形的一对磁性体定子片之间的空隙内进出，所以，即使在产生了旋转轴的轴振动的情况下，从定子侧观察到的空隙在机械上也是一定的，而不受轴振动影响，可进行稳定的高精度的角度检测。 
构成定子的各磁性体定子部不是一体的，而是分开且独立的，由此，可消除由其他磁性体转子极的机械位置所致的励磁磁场分布的不均，可在比以往更小的空间内进行更高精度的角度检测。 
附图说明
图1是表示本发明的角度检测器的去除了一部分后的状态的立体图。 
图2是表示图1的磁性体定子部的放大立体图。 
图3是表示图2的磁性连接体的立体图。 
图4是表示以往的解算装置的半剖视图。 
图5是图4的俯视图。 
图6是以往的VR型解算装置的剖视图。 
图7是解算装置的输出电压曲线和输出电压方程式。 
图8是表示解算装置的连线的配线图。 
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种角度检测器，通过使磁性体转子夹持于用一对磁性体定子片与磁性连接体形成的截面为コ字形的磁性体定子部，来消除旋转轴振动所导致的空隙变动的影响，并且，通过分割设置定子的各磁性体定子部，来消除由磁性体转子极的机械位置所导致的磁场分布的影响。 
以下，根据附图，对本发明的角度检测器的优选实施方式进行说明。另外，对与以往例相同或等同的部分采用同一符号进行说明。 
在图1中，用符号1表示的部分是作为壳体的环状定子框，其由绝缘部件构成，是由一对环状定子框片10、11构成的，在该环状定子框1 内，形成有环状的定子框空隙12。 
在上述环状的定子框空隙12内，在其圆周方向配置有被周期性地或非周期性地分割且各自独立配置的多个磁性定子部13。 
定子5由上述各磁性体定子部13和环状定子框1构成，上述磁性体定子部13如图2所示，由一对磁性体定子片15、16以及环状励磁绕组17和环状检测绕组18构成，其中，一对磁性体定子片15、16连接于图3的由呈弧状的板形状构成的磁性连接体14的两面，环状励磁绕组17和环状检测绕组18沿该磁性连接体14的侧部设置。此外，上述各绕组17、18的一部分17a、18a位于比各磁性体定子片15、16的外缘15a、16a更靠外侧的位置。另外，关于上述各绕组17、18的重叠关系，哪个在上哪个在下都可以。 
上述各磁性体定子片15、16因与上述磁性连接体14的厚度相当的间隔D而形成空隙G，并且，截面形状形成为コ字形。 
上述环状励磁绕组17和环状检测绕组18沿位于上述定子5的内侧的旋转轴20的轴向相互重叠。此外，上述空隙G构成为：通过一对定子片15、16固定，从而确保磁精度，且不产生误差。 
上述环状定子框1，其径向的截面形状呈コ字形，并且，在各环状定子框片10、11之间形成的定子框空隙12内，如上所述，配置有上述各磁性体定子部13。 
在上述环状定子框1的内侧，可自由旋转地设置有圆板状的磁性体转子6，该磁性体转子6由处于偏心位置的旋转轴20保持，该磁性体转子6的周缘6a在上述定子框空隙12内，与上述磁性体定子部13的一部分重叠，该周缘6a构成为通过旋转轴20的旋转，可出入上述磁性体定子部13的空隙G。 
此外，上述磁性体转子6在上述旋转轴20不是偏心的时，其周缘6a由在其半径方向大小周期性地变化的形状构成，例如，由众所周知的心型、三叶、四叶形状等具有1个或多个山部的形状构成；磁性体转子6的旋转，使得与一对磁性体定子片15、16重叠的面积发生变化，从而在环状检测绕组18上可得到由感应电压构成的解算装置信号。 
因此，上述磁性体转子6构成了没有绕组的众所周知可变磁阻型(VR型)解算装置。 
所以，根据上述本发明的结构，即使在如以往结构那样发生了轴振动时，也可固定空隙G，从而可进行高精度的角度检测。 
此外，随着磁性体转子6的旋转而得到的角度信息依赖于一对定子片15、16与转子6的重叠量，从而可防止产生由旋转轴20的振动所导致的误差。 
此外，定子5由于其各磁性体定子部13在电上成为一体，但在磁上是被分离地分割配置，所以可得到阻断来自相对的其他转子的检测信号成分的效果，从而能提高检测精度。 

Claims (4)

1.一种角度检测器，其特征在于，包括多个磁性体定子部(13)、磁性连接体(14)、以及板形状的磁性体转子(6)；其中，上述多个磁性体定子部(13)周期性地或非周期性地分割设置在由绝缘部件构成的环状定子框(1)的圆周方向，且各由一对磁性体定子片(15、16)和沿上述磁性连接体(14)的侧部设置的环状励磁绕组(17)以及环状检测绕组(18)构成；上述磁性连接体(14)使上述每对磁性体定子片(15、16)具有间隔(D)地连接起来；上述板形状的磁性体转子(6)设置在上述环状定子框(1)的内侧，且偏心设置或在半径方向周期性地变化，并且其周缘(6a)可自由旋转地位于上述每对磁性体定子片(15、16)之间；上述每对磁性体定子片(15、16)与磁性连接体(14)被连接成截面为コ字形。
2.根据权利要求1所述的角度检测器，其特征在于，上述环状励磁绕组(17)和环状检测绕组(18)各有一部分(17a、18a)位于比各上述磁性体定子片(15、16)的外缘(15a、16a)更靠外侧的位置。
3.根据权利要求1所述的角度检测器，其特征在于，上述环状定子框(1)由一对环状定子框片(10、11)构成，截面呈コ字形，各上述磁性体定子部(13)被夹持在各上述环状定子框片(10、11)之间的定子框空隙(12)内，上述磁性体转子(6)的周缘(6a)位于上述定子框空隙(12)内。
4.根据权利要求1所述的角度检测器，其特征在于，上述环状励磁绕组(17)和环状检测绕组(18)沿上述磁性体转子(6)的轴向相互重叠地设置。
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