CN202855524U - 旋转变压器装置、角度位置检测装置及其定子 - Google Patents

Abstract

提供旋转变压器装置、角度位置检测装置及其定子，能够使卷绕在定子的各相的磁极上的绕组所需的空间变小，无需使绕组间绝缘，该旋转变压器装置具备由转子和定子构成的旋转变压器(3)，转子铁芯与定子铁芯之间的空隙中的磁阻根据转子铁芯位置的变化而变化，通过检测磁阻变化来检测旋转角度位置或者转速，上述旋转变压器(3)具备转子铁芯旋转一圈则磁阻的基波分量为一个周期的结构的单极旋转变压器，定子具有以120°的间隔配置的至少三相的磁极和卷绕在各磁极上的一种绕组，并且，设置有通过对各绕组通电来对各磁极励磁的振荡器(50)和检测流经各绕组的电流值的电流电压转换器(52)，利用检测出的电流值检测旋转角度位置或者转速。

Description

旋转变压器装置、角度位置检测装置及其定子

技术领域

本实用新型涉及一种检测旋转角度位置、转速的旋转变压器(resolver)装置、角度位置检测装置以及角度位置检测装置用定子。

背景技术

作为以往的旋转变压器装置，例如已知一种双极可变磁阻型旋转变压器(参照专利文献1)，其具有如下结构的定子和转子:转子铁芯与定子齿之间的空隙中的磁阻根据转子铁芯位置的变化而变化，转子铁芯旋转一圈则磁阻变化的基波分量为一个周期，该双极可变磁阻型旋转变压器通过检测上述磁阻变化来检测旋转角度位置或者转速，以120°的间隔设置分别独立具有三相交流励磁绕组和输出绕组的三个定子齿，在各相定子齿的180°对称的位置处设置具有与励磁绕组反向的输出绕组的相同的定子齿作为A组定子齿，在相对于这六个A组定子齿分别偏移了90°的位置处设置六个具有与A组相同的绕组的B组定子齿。在该旋转变压器装置中，对合成来自各输出绕组的输出信号而得到的输出电压与施加于各励磁绕组的励磁电压之间的相位差(θ+π/4)进行检测，在-π/4的位置处设置基准点，由此能够检测转子的旋转角度位置θ。

另外，旋转变压器装置具有使用温度范围广、耐振性、耐久性优良的优点，因此能够作为角度检测器而用于各种机械。

另外，例如在用作安装于旋转定位装置等的直接驱动马达的角度检测器的情况下，这种旋转变压器装置存在以下问题:在以更高精度的绝对精度稳定地检测角度位置方面是不足的。

因此，为了解决这种问题，例如在专利文献2中公开了一种以使针对定子与转子之间的相对的推力方向的抖动的容许值变大为目的的旋转变压器结构。图16和图17是表示上述专利文献2中公开的旋转变压器结构的主要部分截面图。在图16中，旋转变压器装置200由在各磁极201上卷绕着定子绕组(线圈)202而形成的环形定子铁芯203和被旋转自如地配置在该环形定子铁芯203的内侧的层叠型或者烧结型的环形的转子204构成。

在以往的普通的旋转变压器装置中，环形定子铁芯203的厚度X₁与转子203的厚度X₂被设定为X₁=X₂的关系，但在图16所示的旋转变压器装置200中，环形定子铁芯203的厚度X₁比转子204的厚度X₂薄，环形定子铁芯203的厚度X₁与转子204的厚度X₂被设定为X₁+2α=X₂的关系。

另外，在图17所示的旋转变压器装置200′中，转子204的厚度X₂比环形定子铁芯203的厚度X₁薄，环形定子铁芯203的厚度X₁与转子204的厚度X₂被设定为X₁-2β=X₂的关系。

并且，作为旋转检测器(角度位置检测装置)，已知一种采用了可变磁阻型旋转变压器的铁芯结构的旋转检测器(参照专利文献3)。在该旋转检测器中，将定子的层叠厚度设为4mm以下0.5mm以上，从而减少了磁性的旋转方向上的偏差，因此即使将定子的层叠厚度变薄，也能够提高检测精度。

专利文献1:日本特愿平1-218344号公报

专利文献2:日本特开2004-37306号公报

专利文献3:日本特开2002-119032号公报

实用新型内容

实用新型要解决的问题

然而，在专利文献1所示的现有技术中，在三相的各定子齿上卷绕有用于形成磁场的励磁绕组和用于根据转子位置检测以旋转角度进行相位调制而得到的输出信号的输出绕组这两种绕组，因此存在以下问题:需要绕组所用的宽阔的空间，并且在上述各定子齿上需要使上述两种绕组之间绝缘。

另外，在专利文献2所示的现有技术中，在如旋转变压器装置200′那样，转子204的层叠厚度比定子203的层叠厚度薄的情况下，从定子203产生的磁通漏到转子204的齿部表面以外的部位，因此不能获得稳定的检测信号。

并且，上述旋转变压器装置200的结构在获得稳定的检测信号方面也是不足的，特别是在定子203的层叠厚度薄(3mm以下)的情况下，难以使从定子203产生的磁通充分地到达转子204的齿部表面。因此，上述旋转变压器装置200、200′难以在高精度地进行位置检测的同时实现定子203和转子204的小径化、小型化。

另外，在专利文献3所示的现有技术中，将定子的层叠厚度设为4mm以下0.5mm以上，因此即使将定子的层叠厚度变薄，虽然能够提高检测精度，但是该结构并未充分考虑耐环境温度特性。

因此，本实用新型是鉴于上述情况而完成的，本实用新型的第一目的在于提供一种能够使被卷绕在定子的各相的磁极上的绕组所需的空间变小，并且不需要使绕组间绝缘的旋转变压器装置。

另外，本实用新型的第二目的在于提供一种能够以高精度的绝对精度稳定地检测角度位置，并且实现了检测器的小型化的旋转变压器装置的转子、定子结构。

并且，本实用新型的第三目的在于使定子的层叠结构为耐环境温度特性优良的结构。

用于解决问题的方案

为了达成上述第一目的，本实用新型提供一种旋转变压器装置，其具备由转子和定子构成的旋转变压器，该旋转变压器中转子铁芯与定子铁芯之间的空隙中的磁阻根据转子铁芯位置的变化而变化，通过检测上述磁阻的变化来检测旋转角度位置或者转速，上述旋转变压器具备单极旋转变压器，该单极旋转变压器的结构是转子铁芯旋转一圈则磁阻的基波分量为一个周期，上述定子具有以120°的间隔配置的至少三相的磁极和被卷绕在各磁极上的一种绕组，并且，上述旋转变压器装置构成为，设置有通过对各上述绕组通电来对上述各磁极进行励磁的励磁单元和检测流经各上述绕组的电流值的电流检测单元，利用检测出的该电流值来检测旋转角度位置或者转速。

为了达成上述第一目的，优选的是，在本实用新型中，上述旋转变压器除了具备上述单极旋转变压器之外，还具备多极旋转变压器，该多极旋转变压器的结构为具备具有至少三相的磁极和卷绕在各磁极上的一种绕组的定子，转子铁芯旋转一圈则磁阻的基波分量为多个周期，并且上述旋转变压器装置还设置有旋转变压器数字转换器，该旋转变压器数字转换器利用检测出的上述单极旋转变压器和多极旋转变压器的各绕组的上述电流值来检测旋转角度位置或者转速。

另外，提供一种旋转变压器装置，具备：环状的转子，其由在轴向上层叠的多个薄板形成；以及环状的定子，其由在轴向上层叠的多个薄板形成，以与上述转子相向的方式进行配置，且层叠厚度为2.4mm，其中，上述转子与上述定子的层叠厚度比为2以上，由此达成本实用新型的上述第二目的。

另外，通过使上述层叠厚度比为2至2.3来有效地达成上述第二目的。

另外，为了达成上述第三目的，本实用新型提供一种角度位置检测装置，具备：形成为环状的定子；以及转子，其相对于上述定子相对地进行角度位移，使与上述定子之间的空隙中的磁阻分量发生变化，上述定子具备：定子栈，其通过层叠多片钢板而形成，该钢板的形状为环状且具备沿整个圆周方向等间隔地形成在外周侧的多个外齿状的突出部；以及线圈绕组，其被卷绕在上述定子栈的各上述突出部，其中，上述定子栈的层叠厚度被设定为2.4mm以上。

本实用新型还提供一种角度位置检测装置，具备：定子栈，其通过层叠多片钢板而形成，该钢板的形状为环状且具备在整个圆周方向上等间隔地形成在外周侧的多个外齿状的突出部；以及线圈绕组，其被卷绕在上述定子栈的各上述突出部上，其中，上述定子栈的层叠厚度被设定为2.4mm以上。

实用新型的效果。

在达成本实用新型的第一目的的旋转变压器装置中，检测流经被卷绕在定子的各相的磁极的一种绕组的电流值，利用检测到的该电流值检测旋转角度位置或者转速。因而，能够使被卷绕在定子的各相的磁极上的绕组所需的空间变小，并且不需要使绕组间绝缘，由此，能够减少制造工时和制造成本。

另外，在达成本实用新型的第一目的的旋转变压器装置中，具备转子铁芯旋转一圈则磁阻的基波分量为一个周期的结构的单极旋转变压器，因此能够检测转子与定子之间的绝对的位置关系、即旋转角位置。

并且，在达成本实用新型的第一目的的旋转变压器装置中，除了具备单极旋转变压器之外还具备多极旋转变压器，根据从两个旋转变压器获得的电流值来检测旋转角度位置、转速，因此能够检测高分辨率的旋转角度位置。

另外，根据达成本实用新型的第二目的的旋转变压器装置，使转轴的轴向上的转子层叠厚度为转轴的轴向上的定子层叠厚度的2倍以上，由此从被卷绕在定子层叠上的线圈产生的磁通不发生泄漏地到达转子层叠的齿部表面，因此能够以高精度的绝对精度稳定地检测被检测体的角度位置。由此，即使使转子和定子的径向的高度小于以往的高度，也能够保持高精度的检测精度，因此能够实现旋转变压器装置的小径化、小型化。其结果是，本实用新型所涉及的旋转变压器装置也能够作为小型机械的角度检测器来进行应用，能够实现提高安装性。

并且，根据达成本实用新型的第二目的的旋转变压器装置，能够增加转子和定子的推力方向上的布局的自由度，因此能够实现设计时的公差管理的简化，并且能够容易地进行组装、装配。

另外，根据达成本实用新型的第二目的的旋转变压器装置，通过将转子的层叠厚度设为定子层叠厚度的2倍至3倍，能够不使检测精度下降地降低材料成本。

另外，根据达成本实用新型的第三目的的角度位置检测装置，通过将定子栈的层叠厚度设定为2.4mm以上，能够以最小的层叠厚度实现优良的耐环境温度特性，即使在高温时也能够实现高精度的位置检测精度，并且能够将定子的堆栈高度抑制在3mm以下。因此，即使在高温时也能够实现高精度的位置检测精度。

附图说明

图1是表示本实用新型的第一实施方式所涉及的旋转变压器装置所使用的单极旋转变压器的截面图。

图2是卷绕在该旋转变压器的磁极上的绕组的接线图。

图3是表示本实用新型的第一实施方式所涉及的旋转变压器装置的概要结构图。

图4是表示该旋转变压器装置所使用的多极旋转变压器的截面图。

图5是卷绕在该旋转变压器的磁极上的绕组的接线图。

图6是表示将从单极旋转变压器的A相的绕组获得的电流信号转换为电压信号而得到的A相信号的波形图。

图7是表示将从单极旋转变压器的A’相的绕组获得的电流信号转换为电压信号而得到的A’相信号的波形图。

图8是表示将从单极旋转变压器获得的三相的旋转变压器信号转换为两相的信号而得到的cos信号的波形图。

图9是表示将从单极旋转变压器获得的三相的旋转变压器信号转换为两相的信号而得到的sin信号的波形图。

图10是表示旋转变压器数字转换器的概要结构图。

图11是表示进行数字转换而得到的多极旋转变压器信号的曲线图和进行数字转换而得到的单极旋转变压器信号的曲线图。

图12是表示具备第二实施方式所涉及的旋转变压器装置的电动马达的主要部分的概要截面图。

图13是表示第二实施方式所涉及的旋转变压器装置的主要部分的概要截面图。

图14是表示用于实验的旋转变压器装置的主要部分的概要截面图。

图15是示出了转子/定子的层叠厚度比与绝对精度之间的特性的实验结果的曲线图。

图16是表示以往的旋转变压器结构的主要部分的概要截面图。

图17是表示以往的其它旋转变压器结构的主要部分的概要截面图。

图18是表示本实用新型的第三实施方式的角度位置检测装置的主要部分放大截面图。

图19是角度位置检测装置的主要部分纵截面图。

图20是表示定子栈的层叠片数与高环境温度时的角度位置检测装置的绝对精度之间的关系的特性图。

附图标记说明

1：旋转变压器装置；3：单极旋转变压器(旋转变压器)；30：转子；30a：转子铁芯；31：定子；31a：定子铁芯；33₁~33₁₈：磁极；C₁~C₁₈：绕组；50：振荡器(励磁单元)；52：电流电压转换器(电流检测单元)；58：旋转变压器数字转换器；120、120A：旋转变压器装置；121、121A：转子(转子层叠)；122、122A：定子(定子层叠)；124、124A：线圈；310：角度位置检测装置；312：定子；314：转子；316：转轴；318：马达机壳；320：定子栈；322：突出部；324：绕线管；326：线圈绕组；T1：转子层叠的厚度；T2：定子层叠的厚度。

具体实施方式

以下，使用附图说明用于实施本实用新型的最佳的方式。此外，本实用新型并不限定于本实施方式。另外，下述实施方式中的构成要素包括本领域技术人员能够替换且容易想到、或者实质上相同的内容。

[第一实施方式]。

图3是表示本实用新型的第一实施方式所涉及的旋转变压器装置的概要结构图。如图3所示，在该旋转变压器装置1中设置有:单极旋转变压器3和多极旋转变压器4，它们的转子分别与Megatorque(巨型扭矩)马达2(Megatorque为注册商标)的转子相连接;伺服驱动器5，其对各旋转变压器3、4的绕组施加励磁信号，并且检测流经各旋转变压器3、4的绕组的电流值，利用检测出的该电流值来检测数字位置信号

和模拟速度信号;以及微计算机等控制单元(CPU)6，其根据从该伺服驱动器5输出的数字位置信号

计算巨型扭矩马达2的旋转角度位置并输出其位置信号。

如图1所示，上述单极旋转变压器3是具备转子30和定子31的三相可变磁阻型旋转变压器，在该单极旋转变压器中，转子铁芯30a与定子铁芯31a之间的空隙32中的磁阻根据转子铁芯30a的位置的变化而变化，转子铁芯30a旋转一圈则磁阻变化的基波分量为一个周期。即，虽然转子30的内径中心O₁与定子31的内径中心一致，但使转子铁芯30a的壁厚改变，使得转子30的外径中心O₂从该内径中心O₁偏离固定的偏心量A，由此上述磁阻如上述那样根据转子铁芯30a的位置的变化而变化。

上述定子31配置有:以120°的间隔配置的A相、B相以及C相三相的磁极，和在相对于该A相、B相以及C相分别偏离了180°的位置处配置的A’相、B’相以及C’相的磁极。在这些相中分别配置有三个磁极，在定子31中总共设置有18个磁极33₁~33₁₈。在各磁极33₁~33₁₈上卷绕着一种绕组C₁~C₁₈。并且，如图2所示，A相的三根绕组C₁、C₂、C₃串联连接，与A相同样地，其它各相的三根绕组也串联连接。另外，A相的三根绕组C₁~C₃被连接在共用端子34与电流检测用电阻R₁的一端之间。与A相同样地，其它各相的三根绕组也分别被连接在共用端子34与电流检测用电阻R₂~R₆的一端之间。R₁~R₆的另一端分别在内部接地。

在具有上述结构的单极旋转变压器3中，当将某一频率的正弦波作为励磁信号而施加于共用端子34时，在转子30旋转一圈的期间内，根据每相均偏移了120°的相位后得到的一个周期的交流信号从A相、B相以及C相的各绕组输出电流值与上述磁阻变化相应地变化的单极旋转变压器信号，从A’相、B’相以及C’相的各绕组输出相对于A相、B相以及C相的信号分别偏离了180°的相位的单极旋转变压器信号。

如图4所示，上述多极旋转变压器4具有圆筒状的转子40和定子41，该转子40的外径中心与定子41的内径中心一致。在转子40的外周面形成有多个(例如150个)凸极状的齿40a。在定子41的内周部以规定的间隔交替地配置有A相、B相以及C相的各磁极，在各相的磁极上分别卷绕着绕组C_A、C_B、C_C。在定子41的内周面，以使各相均偏移120°的电角度的方式形成多个(例如在转子40的齿40a为150个的情况下为144个)的凸极状的齿。如图5所示，各相的绕组C_A、C_B、C_C分别连接在共用端子42与电流检测用电阻R_A、R_B、R_C的一端之间。R_A、R_B、R_C的另一端接地。

在具有上述结构的多极旋转变压器4中，当将某一频率的正弦波作为励磁信号而施加于共用端子42时，在转子40旋转一圈的期间，150个周期的交流信号作为多极旋转变压器信号按三相中的每一相分别从上述各绕组C_A、C_B、C_C输出。

上述伺服驱动器5具有放大器51和输出例如6KHZ左右的正弦波的振荡器50，被该放大器51放大所得到的正弦波作为励磁信号被同时施加给上述单极旋转变压器3的共用端子34和多极旋转变压器4的共用端子42。另外，该伺服驱动器5具有:两个电流电压转换器52、53、减法器54、两个3/2相转换器55、56、模拟开关57、旋转变压器数字转换器(RDC)58以及移相器59。

电流电压转换器52具有上述电流检测用电阻R₁~R₆，利用电流检测用电阻R₁~R₆将流经单极旋转变压器3的A相、B相、C相、A’相、B’相以及C’相的各绕组的电流信号转换为电压信号。具体地说，从该转换器52向减法器54输出下述电压信号。A相信号在图6中示出，A’相信号在图7中示出。

A相信号=(A₀+A₁cosθ)·sinωt

A’相信号=(A₀-A₁cosθ·sinωt

B相信号={A₀+A₁cos(θ+2/3π)}·sinωt

B’相信号={A₀-A₁cos(θ+2/3π)}·sinωt

C相信号={A₀+A₁cos(θ+4/3π)}·sinωt

C’相信号={A₀-A₁cos(θ+4/3π)}·sinωt

在此，ω=2πf，f是载波频率。

上述减法器54进行下述减法运算，将下述式(1)~式(3)的电压信号作为三相的单极旋转变压器信号(ABS信号)输出到3/2相转换器55。

A相-A’相=2·A₁cosθ·sinωt            …(1)

B相-B’相=2·A₁cos(θ+2/3π)·sinωt    …(2)

C相-C’相=2·A₁cos(θ+4/3π)·sinωt    …(3)

电流电压转换器53具有上述电流检测用电阻R_A、R_B、R_C，利用电流检测用电阻R_A、R_B、R_C将流经多极旋转变压器4的A相、B相以及C相的各绕组的电流信号(三相的交流信号)转换为电压信号，将该电压信号作为三相的多极旋转变压器信号(INC信号)输出到3/2相转换器56。

上述3/2相转换器55将用上述式(1)~式(3)表示的三相的ABS信号转换为两相的信号(下述的cos信号和sin信号)，将该两相的信号输出到模拟开关57。cos信号在图8中示出，sin信号在图9中示出。

cos信号=K·cosθ×sinωt

sin信号=K·sinθ×sinωt

上述3/2相转换器56也与3/2相转换器55相同，将从电流电压转换器53输出的上述三相的多极旋转变压器信号(INC信号)转换为两相的信号(cos信号和sin信号)，并将该两相的信号输出到模拟开关57。

上述模拟开关57利用根据ABS/INC切换信号进行切换的开关，在接通驱动电源时从3/2相转换器55选通两相的信号，之后选通来自3/2相转换器56的两相的信号。

上述移相器59使来自上述放大器51的励磁信号的相位延迟，将与上述AB S或者INC的各cos信号和sin信号中的载波信号的相位同步的Ref信号(sinωt)输出到旋转变压器数字转换器(RDC)58。

上述旋转变压器数字转换器58将两相的信号转换为数字信号且为普通市售的转换器。例如当使用12比特规格的转换器来作为该转换器58时，上述两相的ABS信号被转换为4096(脉冲/转子旋转一圈)的数字位置信号

即，在单极旋转变压器3的转子30旋转一圈期间，该位置信号

为从0递增计数到4095的数字值(参照图11的(b))。

另一方面，在为12比特规格的转换器58的情况下，上述两相的INC信号被转换为4096×150(上述凸极状的齿40a的数量)=614400(脉冲/转子旋转一圈)的数字位置信号

即，在多极旋转变压器4的转子40旋转一圈期间，该位置信号

为进行150次从0到4095的递增计数后得到的数字值(参照图11的(a))。

具体地说，如图10所示，旋转变压器数字转换器58具有:高速sin/cos乘法器81、减法器82、误差放大器83、同步整流器84、积分器85、电压/频率转换器(V.C.O)86、计数器87以及D/A转换器88。

当将上述ABS或者INC信号的cos信号和sin信号设为cos信号=cosθ×sinωt、sin信号=sinθ×sinωt时，上述高速sin/cos乘法器81进行

的乘法运算和

的乘法运算，将前者的乘法运算值输出到减法器82的正侧输入端子，将后者的乘法运算值输出到减法器82的负侧输入端子。在此，

和

是利用D/A转换器88将计数器87的计数值转换为两相的模拟信号而得到的信号。

减法器82进行

的减法运算。

该减法运算值的信号经由误差放大器83进入同步整流器84。从上述移相器59向该同步整流器84输入了Ref信号(sinωt)，因此从该同步整流器84向积分器85输出

的信号。

积分器85对上述

的信号进行积分并将模拟速度信号输出到未图示的显示单元。

上述电压/频率转换器86将与上述模拟速度信号的电压值相应的频率的脉冲列输出到计数器87。

然后，计数器87对从电压/频率转换器86输出的脉冲进行计数。

在上述旋转变压器数字转换器58中，从上述高速sin/cos乘法器81到D/A转换器88的伺服系统采用以使

即的方式进行追踪的循迹型的信号处理部，将

时的计数器87的计数值作为数字位置信号而进行输出。

并且，当将利用旋转变压器数字转换器58对上述ABS的cos信号和sin信号进行数字转换而得到的数字位置信号

的值设为abs、并将利用转换器58对上述INC的cos信号和sin信号进行数字转换而得到的数字位置信号的值设为inc时，上述控制单元(CPU)6通过进行abs×150+(2048-inc)+offset值的运算来计算出旋转角度位置。

接着，说明上述一个实施例的动作。当巨型扭矩马达2的转子旋转到某一旋转角度位置时，与该旋转角度位置θ相应的磁阻变化被表示为电流值的变化的电流流经单极旋转变压器3的A相、B相、C相、A’相、B’相以及C’相的各绕组，利用电流电压转换器52将该六个电流信号转换为电压信号，A相、B相、C相、A’相、B’相以及C’相的上述各信号从该转换器52被输出到减法器54。该减法器54进行上述减法运算，将上述式(1)~式(3)的电压信号作为三相的ABS信号输出到3/2相转换器55。利用3/2相转换器55将该三相的ABS信号转换为两相的cos信号和sin信号，该两相的ABS信号被输出到模拟开关57。

另一方面，从多极旋转变压器4的各绕组C_A、C_B、C_C按A相、B相以及C相的三相中的每一相分别输出与上述旋转角度位置θ相应的周期的交流信号，利用电流电压转换器53将该三相的交流信号转换为电压信号，并且，利用3/2相转换器将该三相的交流信号转换为两相的cos信号和sin信号，该两相的INC信号被输出到模拟开关57。

当接通驱动电源时，该模拟开关57选通来自3/2相转换器55的两相的ABS信号，之后选通来自3/2相转换器56的两相的INC信号。

当上述两相的ABS信号被输入到旋转变压器数字转换器58时，该转换器58如上述那样对该两相的ABS信号(cos信号和sin信号)进行数字转换并将数字位置信号

输出到控制单元6。此时的

的值为abs。

另一方面，当上述两相的INC信号被输入到上述转换器58时，该转换器58如上述那样对该两相的INC信号(cos信号和sin信号)进行数字转换并将数字位置信号

输出到控制单元6。此时的

的值为inc。

然后，控制单元6利用上述abs和inc对abs×150+(2048-inc)+offset值进行运算，计算出旋转角度位置θ。

此外，上述一个实施例的旋转变压器装置1的旋转角度位置θ的检测分辨率如下那样。

在旋转变压器数字转换器58为12比特规格的情况下，当多极旋转变压器4的转子40的凸极状的齿40a为150个时，分辨率为614400(脉冲/旋转一圈);当凸极状的齿40a为120个时，分辨率为491520(脉冲/旋转一圈);当凸极状的齿40a为100个时，分辨率为409600(脉冲/旋转一圈)。另外，在旋转变压器数字转换器58为14比特规格的情况下，分辨率为12比特规格时的4倍。

根据上述第一实施方式，上述单极旋转变压器3构成为在A相、B相、C相、A’相、B’相以及C’相的各相上分别配置三个磁极，并且在相对于A相、B相以及C相分别偏离了180°的位置处配置A’相、B’相以及C’相的磁极，由此不易受到由该旋转变压器3的转子30的外径形状的制造误差等导致的不利影响，这样，旋转角度位置的检测精度得到一定的提高。此外，上述各相的磁极的数量并不限于三个，该数量例如也可以是两个。

另外，根据上述第一实施方式，在上述旋转变压器数字转换器58中，采用上述那样的循迹型的信号处理部来作为其内部的伺服系统，因此能够容易地实现数字转换的高精度化。

此外，在上述第一实施方式中，将上述单极旋转变压器3设为三相结构，但也可以将其设为六相结构。

[第二实施方式]

接着，参照图12至图15说明第二实施方式的旋转变压器装置120。图12是表示具备第二实施方式所涉及的旋转变压器装置的电动马达的主要部分的概要截面图。在该图中，在马达110的大致圆筒状的机壳111内，中空轴112以旋转自如的方式进行支承，该中空轴112的基端侧(图12的左侧)一体地安装有产生马达的旋转扭矩的磁体113。

另外，在机壳111的内周面配置有被卷绕了线圈115a的马达的定子115，利用转子114和定子115来构成马达110，其中，该转子114由中空轴112和磁体113构成。

另一方面，在该中空轴112的前端侧(图12的右侧)具备用于检测马达110的转子114的角度位置的旋转变压器装置120。该旋转变压器装置120具备被一体地安装于中空轴112的环状的转子121和以与该转子121相向的方式进行配置的环状的定子122。该转子121和定子122由在中空轴112的轴向上层叠的多个薄板构成。

图13是表示旋转变压器装置120的主要部分的概要截面图。在该图中，定子122具有从环状的基部向内径方向(图13的下方)突出的定子极123，在该定子极123上卷绕有线圈124。另外，在转子121的外周面，以与定子极123相向的方式沿圆周方向形成多个齿125。

如图13所示，在第二实施方式所涉及的旋转变压器装置120中，轴向上的转子121的层叠厚度T1是轴向上的定子122的层叠厚度T2的2倍以上(T1≥2T2)。

由此，从定子122的线圈123产生的磁通能够不发生泄漏地到达转子121的齿面125a，因此能够以高精度的绝对精度稳定地检测马达110的转子114的角度位置。其结果是，即使将转子121和定子122的径向上的高度抑制得较薄，也能够使马达110的转子114的角度位置保持高精度的检测精度，因此能够实现旋转变压器装置120的小径化、小型化。

此外，第二实施方式的旋转变压器装置120是内转子型的结构，但即使采用外转子型的结构，也能够获得同样的作用和效果。

[实施例1]

下面，参照附图对用于证明上述第二实施方式的效果的实施例进行说明。

图14是表示用于实验的旋转变压器装置的主要部分的概要截面图。在该图中，旋转变压器装置120A具备由中空环状的层叠铁芯构成的转子121A和由环状的层叠铁芯构成的定子122A。上述第二实施方式的旋转变压器装置120是内转子型的结构，但本实施例的旋转变压器装置120A是外转子型的结构。

在转子121A的内周面上，沿着圆周方向均等地形成多个凸极状的齿25A。另外，在定子122A的环状的基部126A上，沿着圆周方向均等地具备多个卷绕有线圈124A的凸极状的定子极123A。

在本实施例中，进行如下实验：在齿125A的数量为80齿，定子极123A的数量为24极，外径为100mm，并且，在轴向上的定子122A的层叠厚度T2(参照图13)为2.4mm(层叠0.2mm厚的铁板而形成的)的外转子型的旋转变压器装置120A中，测量轴向上的转子121的层叠厚度T1发生变更时的角度检测的绝对精度[秒]。图15是示出转子/定子的层叠厚度比与绝对精度之间的特性来作为该实验的结果的曲线图。

根据该图的曲线可知，随着层叠厚度比(T1/T2)变大，能够获得高精度的绝对精度。特别是，能够获得高精度的绝对精度的范围是层叠厚度比(T1/T2)在2.0以上。

因而，根据本实用新型所涉及的旋转变压器装置，即使如上述实验那样定子122A的层叠厚度T2薄的情况下(T2=2.4mm)，通过将转子121A的层叠厚度T1变为定子122A的层叠厚度T2的2倍以上(T1≥4.8mm)，能够以高精度的绝对精度获得角度位置。

另外，从层叠厚度比(T1/T2)超过2.0时起，绝对精度的提高程度变缓，特别是从层叠厚度比(T1/T2)超过2.3时起，绝对精度几乎不会提高。由此，在本实用新型所涉及的旋转变压器装置的情况下，基于旋转变压器装置的薄型化的观点，层叠厚度比(T1/T2)优选为2至3，特别优选的是2.0至2.3。由此，能够在保持高精度的绝对精度的同时，降低材料成本。

以上，对本实用新型的实施方式进行了具体地说明，但本实用新型并不限于此，能够在不脱离其宗旨的范围内进行适当地变更。

[第三实施方式]

接着，参照图18至图20说明第三实施方式的角度位置检测装置310。图18是表示本实用新型的第三实施方式的角度位置检测装置的主要部分放大截面图，图19是角度位置检测装置的主要部分纵截面图。在图18和图19中，角度位置检测装置310作为增量旋转变压器，构成为具备大致呈圆环状的定子312；转子314，其以包围定子312的周围的方式形成为圆环状，相对于定子312相对地进行角度位移，能够使与定子312之间的空隙中的磁阻分量发生变化。定子312被固定在作为检测对象的马达的中空状转轴316上，转子314被固定在圆环状的马达机壳318上。转子314为环状，具备沿整个圆周方向等间隔地形成在内周侧的多个内齿状的突出部(省略图示)。

定子312构成为具备定子栈320和线圈绕组326，其中，该定子栈320通过层叠多个电磁钢板而形成，该电磁钢板的形状为环状且具备沿整个外周侧的圆周方向等间隔地形成的外齿状的突出部322，该线圈绕组326经由绕线管324被卷绕在定子栈320的各突出部322上。由突出部322、绕线管324以及线圈绕组326构成定子极，在定子栈320的环状的基端部的外周，外齿状地突出设置3×N个(N为自然数)该定子极，使得以120°的间隔构成A相、B相、C相。

例如，为了将定子栈320的高度抑制为3mm以下，定子栈320的层叠厚度被设定为2.4mm以上。此时，作为构成定子栈320的电磁钢板，使用12片板厚为0.2mm的极薄的电磁钢板。如果层叠12片板厚为0.2mm的电磁钢板来构成定子栈320，则定子栈320的层叠厚度=12×0.2mm=2.4mm。

在此，作为角度位置检测装置，使用外径为100mm的定子312、转子314的齿数为80、定子极322的数量为24的装置，当测量定子栈320的层叠片数与高环境温度时(温度上升40℃)的角度位置检测装置的绝对精度之间的关系时，能够得到如图20所示的测量结果。

根据图20可知，直到定子栈320的层叠片数为12片为止，片数越增加，耐环境温度特性越良好。即，了解到以下情况：当层叠12片板厚为0.2mm的电磁钢板时，定子栈320的层叠厚度=2.4mm为拐点，考虑到耐环境温度特性，期望使定子栈320的层叠厚度为2.4mm以上。

根据第三实施方式，如果将定子栈320的层叠厚度设为2.4mm，则能够以最小层叠厚度使定子312的层叠结构变为耐环境温度特性优良的结构，即使在高温时，也能够实现高精度的位置检测精度。

此外，在第三实施方式中，对层叠了板厚为0.2mm的钢板的情况进行了说明，但并不限于此，在改变板厚的情况下，只要层叠厚度大约为2.4mm以上，耐环境温度特性也优良。例如，在板厚0.35mm的钢板的情况下，通过层叠7片而使层叠厚度为2.45mm，能够以最小层叠厚度获得耐环境温度特性也良好的角度位置检测装置。另外，通过使定子栈320的层叠厚度为最小层叠厚度，能够将涡电流变小，能够抑制高温时的发热。

在第三实施方式中，对增量旋转变压器进行了说明，但本实用新型能够适用于绝对旋转变压器，并且也能够适用于内转子型的旋转变压器。

Claims (4)

1.一种旋转变压器装置，具备：

环状的转子，其由在轴向上层叠的多个薄板形成；以及

环状的定子，其由在轴向上层叠的多个薄板形成，以与上述转子相向的方式进行配置，且层叠厚度为2.4mm，

该旋转变压器装置的特征在于，

上述转子与上述定子的层叠厚度比为2以上。

2.根据权利要求1所述的旋转变压器装置，其特征在于，

上述层叠厚度比为2至2.3。

3.一种角度位置检测装置，其特征在于，具备：

形成为环状的定子；以及

转子，其相对于上述定子相对地进行角度位移，能够使与上述定子之间的空隙中的磁阻分量发生变化，

上述定子具备：

定子栈，其通过层叠多片钢板而形成，该钢板的形状为环状且具备沿整个圆周方向等间隔地形成在外周侧的多个外齿状的突出部；以及

线圈绕组，其被卷绕在上述定子栈的各上述突出部上，

其中，上述定子栈的层叠厚度被设定为2.4mm以上。

4.一种角度位置检测装置用定子，其特征在于，具备：

定子栈，其通过层叠多片钢板而形成，该钢板的形状为环状且具备在整个圆周方向上等间隔地形成在外周侧的多个外齿状的突出部；以及

线圈绕组，其被卷绕在上述定子栈的各上述突出部上，

其中，上述定子栈的层叠厚度被设定为2.4mm以上。

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