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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen kleinen und niedrigen Resolver
mit einer flächigen
Spule, der zur Detektion von Geschwindigkeit und Position eines
Servomotors auf dem Gebiet von zum Beispiel Maschinenautomatisierungseinrichtungen
und Büroautomatisierungsgeräten verwendet
wird und aus einer flächigen
Spule besteht.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Ein
Resolver mit einer flächigen
Spule im Stand der Technik ist derart gestaltet, daß eine flächige Spule
einer Anregungsphase, die aus einer Phase besteht, und eine flächige Spule
einer Detektionsphase, die aus zwei Phasen besteht, mit Luftspalten angeordnet
sind, wobei die Detektionsphase eine Detektionsphase aus Wirbelstrukturen,
die aus Kupferfolie hergestellt und auf der Oberseite und Rückseite
derselben ausgebildet sind und zwischen denen eine Dünnschichtisolierschicht
plaziert ist, und eine weitere Detektionsphase mit einer Phasendifferenz
mit einem elektrischen Winkel von 90° in Bezug auf die oben beschriebene
Detektionsphase aufweist, obwohl es sich um dieselbe Struktur handelt, zwischen
denen die Dünnschichtisolierschicht
plaziert ist. Andererseits ist die Anregungsphase derart gestaltet
ist, daß dieselbe
wirbelförmige
Struktur ohne einen Phasenunterschied auf der Oberseite und Rückseite
derselben angeordnet ist, zwischen denen eine Dünnschichtisolierschicht plaziert
ist. Der Resolver mit einer flächigen
Spule ist derart gestaltet ist, daß sich die Flußverkettung
der Detektion wie Sinuswellen durch einen Drehwinkel mit hoher Präzision auf
der Grundlage einer Wirbelstruktur ändert, die durch Ätzen etc.
präzise
ausgebildet ist, und der Winkelfehler so reduziert wird, daß er gering
ist (zum Beispiel JP, 8-84449, A).
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Außerdem wird
der folgende Drehtransformator so beschrieben, daß er dieselben
Funktionen wie derjenige des Resolvers mit einer flächigen Spule aufweist.
In dem Drehtransformator ist ein Paar Sekundärseitenleiterstrukturen, die
auf der Oberseite und Rückseite
eines Dünnschichtsubstrats
ausgebildet sind, das aus einem Isolierkörper hergestellt ist, aus mehrschichtigen
Dünnschichtleitern
konzentrisch mit Abstand an einem Teil eines Kreises gesichert und
sind die Enden zwischen den Dünnschichtleitern
miteinander durch eine Jumper-Leitung verbunden, worin die Sekundärseite durch
ein Durchgangsloch und einen Abstand gegenüber der Primärseite des
Transformators und an selbiger angeordnet ist (zum Beispiel JP,
8-306562, A).
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Außerdem gibt
es im Stand der Technik bezüglich
Resolvers mit einer flächigen
Spule einen Resolver, in dem eine Struktur eines Drehtransformators
innerhalb der Resolverstruktur ausgebildet ist und die Struktur
des Drehtransformators und diejenige des Resolvers einteilig miteinander
hergestellt sind (zum Beispiel JP, 8-136211, A).
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Im
Stand der Technik bestehen jedoch die folgenden Probleme und Nachteile.
- (1) Da ein Resolver mit einem Drehtransformator gemäß JP, 8-136211
derart gestaltet ist, daß die Struktur
eines Drehtransformators mit derjenigen eines Resolvers einteilig
hergestellt ist, kann die Anzahl der Arbeitsprozesse verringert
werden und können
die Herstellkosten desselben verringert werden. Der Außendurchmesser
muß aber bei
kleinerer Ausbildung des Resolvers verringert werden und die Struktur
des Drehtransformators wird sehr klein ausgebildet, wobei eine Verringerung
des Übertragungsverhältnisses
aufgrund einer Abnahme des magnetischen Flusses und der Anzahl von
Wicklungen auftritt und eine festgesetzte Detektionsspannung nicht
erhalten werden könnte.
Da die Detektionsphasenstruktur eine Verbindung mit einem von dem
Drehtransformator erzeugten magnetischen Fluß herstellt, wird außerdem eine
große
Restspannung erzeugt, die bewirkt, daß der Winkelfehler erhöht wird.
- (2) In dem in JP, 8-84449 beschriebenen Resolver und dem in
JP, 8-306562 beschriebenen Drehtransformator ist die Mitte der Primärseite zur
Mitte der Sekundärseite
aufgrund eines Versatzes beim Anbringen einer flächigen Spule eines Leiters
versetzt, und wenn sich die flächige
Spule dreht, erschien eine Schwankungskomponente in dem mechanischen
Winkel von 360° in
der Flußverkettungsamplitude.
Wie oben beschrieben ist, besteht im Stand der Technik das Problem,
daß ein
nur schwacher Versatz beim Anbringen einer flächigen Spule einen großen Winkelfehler
verursacht. Obwohl der Winkelfehler verringert werden kann, wenn
die Präzision
des Anbringens einer flächigen
Spule und des Einbaus derselben verbessert wird, werden außerdem die
Kosten stattdessen erhöht,
wobei der ursprüngliche
Effekt des Kostengünstigerwerdens
verlorengeht.
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Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen kostengünstigen
Resolver mit einer flächigen
Spule bereitzustellen, der nur einen geringen Winkelfehler aufweist,
der in geringerer Größe ausgebildet
werden kann, ohne daß dies
zu einer Verringerung der Detektionsspannung führt, und die Variation der
Flußverkettungsamplitude
begrenzen kann, selbst wenn Versatz beim Anbringen einer flächigen Spule
auftritt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Mittel zur Lösung der obengenannten Probleme
und Nachteile dar, und ein Resolver mit einer flächigen Spule gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird in den Ansprüchen 1 bis 5 beschrieben.
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Das
heißt,
daß gemäß der Erfindung
bereitgestellt wird ein Resolver mit einem scheibenförmigen Rotor
und zwei scheibenförmigen
Statoren, zwischen denen der Rotor mit Luftspalten in dessen axialer
Richtung plaziert ist, worin der oben beschriebene Rotor derart
gestaltet ist, daß eine
flächige
Spule auf der Rotorseite an beiden Seiten eines scheibenförmigen Weichmagnetmaterials
angebracht ist, an dem eine Sekundärseitenstruktur eines Drehtransformators
und eine Anregungsphasenstruktur eines Resolvers ausgebildet sind,
und eine flächige
Spule auf der Statorseite mit einer Primärseitenstruktur des Drehtransformators,
die auf einem scheibenförmigen Weichmagnetmaterial
ausgebildet ist, an einem der Statoren gegenüber der oben beschriebenen
Sekundärseitenstruktur
des Drehtransformators angebracht ist, und eine flächige Spule
auf der Statorseite mit einer Detektionsphasenstruktur des Resolvers, die
auf einem scheibenförmigen
Weichmagnetmaterial ausgebildet ist, an dem anderen der oben beschriebenen
Statoren gegenüber
der oben beschriebenen Anregungsphasenstruktur des Resolvers angebracht
ist.
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Außerdem ist
die oben beschriebene flächige
Spule auf der Rotorseite gemäß der Erfindung
aus einer einzigen Bahn ausgebildet, die aus einer Scheibe mit der
oben beschriebenen ausgebildeten Anregungsphasenstruktur des Resolvers,
einer Scheibe mit der oben beschriebenen ausgebildeten Sekundärseitenstruktur
des Drehtransformators und einem linearen Abschnitt mit einer Querverbindung
ausgebildet ist, die die oben beschriebene Anregungsphasenstruktur
des Resolvers und die oben beschriebene Sekundärseitenstruktur des Drehtransformators miteinander
verbindet.
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Darüber hinaus
ist die oben beschriebene flächige
Spule auf der Statorseite aus einer einzigen Bahn ausgebildet, die
aus einer Scheibe mit der oben beschriebenen ausgebildeten Detektionsphasenstruktur
des Resolvers, einer Scheibe mit der oben beschriebenen ausgebildeten
Primärseitenstruktur des
Drehtransformators und einem linearen Abschnitt besteht, der die
entsprechenden beiden Scheiben miteinander verbindet.
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Ferner
ist die oben beschriebene auf beiden Seiten der Scheibe gemäß der Erfindung
ausgebildete Sekundärseitenstruktur
des Drehtransformators eine Struktur, die von der Außenseite
zur Innenseite wirbelförmig
verläuft,
und sind beide Strukturen miteinander in Reihe verbunden und ist
die oben beschriebene Anregungsphasenstruktur des Resolvers, die
auf beiden Seiten der Scheibe ausgebildet ist, eine Struktur, die
2N-mal in der Umfangsrichtung wirbelförmig verläuft, wobei N eine natürliche Zahl
ist, und ist die Mitte des Wirbels auf der Oberseite an derselben
Position des Wirbels auf der Rückseite
in der Umfangsrichtung angeordnet, und sind 4N Wirbel miteinander
in Reihe verbunden, wobei der axiale Mehrfachwinkel NX ist.
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Auch
ist die oben beschriebene Primärseitenstruktur
des Drehtransformators auf beiden Seiten der Scheibe ausgebildet
und sind beide von der Außenseite
zur Innenseite wirbelförmig
verlaufenden Strukturen miteinander in Reihe verbunden und ist die
oben beschriebene Detektionsphasenstruktur des Resolvers auf beiden
Seiten der Scheibe ausgebildet und ist eine Seite davon eine "α"-Phase und die andere davon eine "β"-Phase, worin 2N in der Umfangsrichtung
wirbelförmig
verlaufende Strukturen angeordnet sind, und sind die Mittenpositionen
der Wirbel der "α"-Phase und "β"-Phase um 90/N° voneinander in der Umfangsrichtung
versetzt. Auch sind zwei 2N Wirbel miteinander in Reihe verbunden,
wobei der axiale Winkel zu NX wird.
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Somit
kann in der in den Ansprüchen
1 bis 5 beschriebenen Erfindung die Detektionsspannung unter den
Stand der Technik gesenkt werden, da die Fläche des Drehtransformators
weiter vergrößert werden
kann als diejenige der Drehtransformatoren im Stand der Technik,
selbst wenn der Außendurchmesser
desselben verringert ist. Da sich die Strukturen des Drehtransformators
nicht auf derselben Ebene wie diejenige der Resolverstrukturen befinden, verbindet
sich auch kein von den Drehtransformatoren erzeugter Fluß mit den
Detektionsphasenstrukturen des Resolvers, wodurch das Problem der
Restspannung gelöst
werden kann, und ist es möglich,
einen Resolver mit einer flächigen
Spule bereitzustellen, dessen Winkelfehler weiter gesenkt wird derart, daß er gering
ist. Außerdem
kann der Energieverbrauch merklich gesenkt werden, wodurch er im
Betrieb durch eine Batterie im Falle einer elektrischen Störung sehr
vorteilhaft gepuffert werden kann.
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Weiterhin
sieht ein Resolver mit einer flächigen
Spule gemäß einer
zweiten besonderen Ausführungsform
der Erfindung so aus, wie dies in den Ansprüchen 6 und 7 beschrieben ist.
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Das
heißt,
daß gemäß der Erfindung
einer von entweder dem Außendurchmesser
der oben beschriebenen Sekundärseitenstruktur
des Drehtransformators und demjenigen der oben beschriebenen Primärseitenstruktur
des Drehtransformators größer als
der andere derselben ausgebildet ist.
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Außerdem sind
in der Erfindung der Radius r2 des äußersten
Leiters der oben beschriebenen Sekundärseitenstruktur des Drehtransformators
und der Radius r1 des äußersten Leiters der oben beschriebenen
Primärseitenstruktur
des Drehtransformators so festgelegt, daß 0 < r2 – r1 ≦ 4 × λ2 oder
0 < r1 – r2 ≦ 4 × λ1 sind,
wobei der Strukturabstand der Sekundärseitenstruktur des Drehtransformators λ2 ist
und der Strukturabstand der Primärseitenstruktur
des Drehtransformators λ1 ist.
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Weiterhin
sieht ein Resolver mit einer flächigen
Spule gemäß einer
dritten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung so aus, wie dies in den Ansprüchen 8 und 9 beschrieben ist.
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Das
heißt,
daß gemäß der Erfindung
der Außendurchmesser
der oben beschriebenen Anregungsphasenstruktur des Resolvers größer als
der Außendurchmesser
der Detektionsphasenstruktur des Resolvers ausgebildet ist, während der
Innendurchmesser der Anregungsphasenstruktur des Resolvers kleiner
als der Innendurchmesser der Detektionsphasenstruktur des Resolvers
ausgebildet ist, oder der Außendurchmesser
der oben beschriebenen Detektionsphasenstruktur größer als
der Außendurchmesser
der oben beschriebenen Anregungsphasenstruktur ausgebildet ist,
während
der Innendurchmesser der Detektionsphasenstruktur kleiner als der
Innendurchmesser der Anregungsphasenstruktur ausgebildet ist.
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Ferner
sind gemäß der Erfindung,
wenn der Strukturabstand der Anregungsphasenstruktur des Resolvers λθ ist
und der Strukturabstand der Detektionsphasenstruktur des Resolvers λα ist,
der Radius rθo des äußersten
Leiters der Anregungsphasenstruktur des Resolvers und der Radius
rαo des äußersten Leiters
der Primärseitenstruktur
des Drehtransformators oder der Radius rθi des
innersten Leiters der Anregungsphasenstruktur des Resolvers und
der Radius rαi des
innersten Leiters der Primärseitenstruktur des
Drehtransformators so festgelegt, daß sie zu 0 < rαo – rθo ≦ 4 × λα und
0 < rθi – rαi ≦ 4 × λα oder
0 < rθo – rαo ≦ 4 × λθ und
0 < rαi – rθi ≦ 4 × λθ werden.
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Somit
ist es mit der in den Ansprüche
6 bis 9 beschriebenen Erfindung möglich, die Variation der Flußverkettungsamplitude
zu begrenzen, selbst wenn ein Versatz beim Anbringen von flächigen Spulen
auftritt, wobei der Winkelfehler minimiert werden kann. Zusätzlich ist
es möglich,
einen kostengünstigen
Resolver bereitzustellen, da keine Notwendigkeit besteht, die Montagepräzision merklich
zu erhöhen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine Schnittansicht eines Resolvers mit einer flächigen Spule gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
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2 entwickelt
eine Draufsicht einer Struktur einer flächigen Spule auf der Statorseite,
worin (a) die Struktur auf der Oberseite derselben zeigt, und (b)
die Struktur auf der Rückseite
bei Betrachtung durch die Vorderseite von (a) zeigt;
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3 entwickelt
eine Draufsicht, die eine Struktur einer flächigen Spule auf der Rotorseite zeigt,
worin (a) die Struktur auf der Oberseite derselben zeigt und (b)
die Struktur auf der Rückseite
bei Betrachtung durch die Vorderseite von (a) zeigt;
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4 zeigt
Strukturen eines Resolvers mit einer flächigen Spule gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die jeweils in derselben Richtung betrachtet werden,
worin (a) die Primärseitenstruktur
des Drehtransformators ist, (b) die Sekundärseitenstruktur desselben ist
und in den Zeichnungen durchgezogene Linien die Struktur der Oberseite
der flächigen
Spule kennzeichnen, während
Punktlinien die Struktur der Rückseite
kennzeichnen, das durch die Oberseite gesehen wird, und (c) das
Profil der äußersten
Außenumfänge der
jeweiligen Strukturen darstellen, wenn die Primärseite des Drehtransformators
der Sekundärseite
gegenüberliegt;
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5 zeigt
eine Ansicht, die die Primärseitenstruktur
des Drehtransformators und das Profil der äußersten Außenumfänge der Primärseitenstruktur zeigt,
wenn der Rotor in Bezug auf die Mitte des Stators versetzt ist,
worin (a) einen Fall zeigt, in dem der Rotor still steht, (b) einen
Fall zeigt, in dem sich der Rotor um 90 Grad dreht, (c) den Fall
zeigt, in dem sich der Rotor um 180 Grad dreht, und (d) einen Fall zeigt,
in dem sich der Rotor um 270 Grad dreht. 6 zeigt
Strukturen des Resolvers mit einer flächigen Spule gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung, die jeweils in derselben Richtung betrachtet sind,
worin (a) eine Detektionsphasenstruktur des Resolvers zeigt, (b)
eine Anregungsphasenstruktur des Resolvers zeigt, und in der Zeichnung
durchgezogene Linien die Struktur auf der Oberseite der flächigen Spule
kennzeichnen und Punktlinien die Struktur der Rückseite kennzeichnen, die durch
die Oberseite zu sehen ist, und (c) die Profile des äußersten
Durchmessers und innersten Durchmessers der jeweiligen Strukturen
darstellt, wenn die Anregungsphase des Resolvers der Detektionsphase desselben
gegenüberliegt; 7 zeigt
eine Ansicht, die die Profile des äußersten Durchmessers und innersten
Durchmessers der Detektionsphasenstruktur und Anregungsphasenstruktur
des Resolvers zeigt, wenn der Rotor in Bezug auf die Mitte des Stators versetzt
ist, worin (a) einen Fall zeigt, wenn der Rotor still steht, (b)
einen Fall zeigt, wenn sich der Rotor um 90 Grad dreht, (c) einen
Fall zeigt, wenn sich der Rotor um 180 Grad dreht und (d) einen
Fall zeigt, wenn sich der Rotor um 270 Grad dreht; 8 zeigt
eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der Größe δ des Versatzes und dem Winkelfehler
in dem Resolver mit einer flächigen
Spule zeigt, dessen axialer Winkel 3X ist und Außendurchmesser 35mm Grad beträgt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend
erfolgt eine Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung.
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Ausführungsform 1
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1 zeigt
eine Schnittansicht eines Resolvers mit einer flächigen Spule gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung. 2 entwickelt eine Draufsicht
einer Struktur einer flächigen
Spule auf der Statorseite, worin (a) die Struktur auf der Oberseite
derselben zeigt und (b) die Struktur auf der Rückseite bei Betrachtung durch
diejenige von (a) zeigt; und 3 entwickelt
eine Draufsicht, die eine Struktur einer flächigen Spule auf der Rotorseite zeigt,
worin (a) die Struktur auf der Oberseite derselben zeigt und (b)
die Struktur auf der Rückseite
bei Betrachtung durch die Vorderseite zeigt. In diesen Zeichnungen
wird ein Resolver, dessen axialer Mehrfachwinkel 2X beträgt und der
von der Bauart mit Einphasenanregung und Zweiphasenausgabe ist,
als ein Beispiel gezeigt. 2X bedeutet, daß ein Resolver einen Pollogarithmus
von 2 aufweist, worin "X" gewöhnlich hinzugefügt wird,
wenn er in Form von axialem Mehrfachwinkel ausgedrückt wird.
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Es
folgt eine Beschreibung von Eigenschaften eines Resolvers mit einer
flächigen
Spule gemäß der Erfindung.
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In 1 besteht
der Resolver aus einem Rotor 4 und zwei Statoren 2 und 3,
die an beiden Seiten in der axialen Richtung des Rotors gesichert
sind. Der Rotor 4 weist Scheiben 61 und 62 der
flächigen Spule 6 auf
der Rotorseite auf, die an beiden Seiten eines Gegenjochs 41 angebracht
sind, das aus dünnem
scheibenförmigen
Ferrit hergestellt ist. Die flächige
Spule 6 auf der Rotorseite verwendet eine Kupferfolie als
einen Leiter, und eine Kupferstruktur ist auf beiden Seiten einer
Dünnschichtisolierschicht ausgebildet.
Außerdem
ist eine Welle 1 durch Kleben an die Mitte einer Seite
eines Gegenjochs 41 des Rotors 4 vertikal gesichert
und befestigt, und ist ein Loch in der Mitte eines Gegenjochs 21 vorgesehen,
das den Stator 2 bildet, durch den Quelle geführt wird.
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Als
erstes erfolgt eine Beschreibung einer flächigen Spule auf der Statorseite
unter Bezugnahme auf 2.
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Die
flächige
Spule 5 auf der Statorseite besteht aus zwei Scheiben 51 und 52,
einem linearen Abschnitt 53, der sie miteinander verbindet,
und einem Ansatz 54, der sich von einer Seite in der Nähe der Mitte
des linearen Abschnitts 53 zur Seite erstreckt, und eine
Primärseitenstruktur 55 des
Drehtransformators und der Detektionsphasenstrukturen 56 und 57 des
Resolvers sind jeweils auf jeder der Scheiben 51 und 52 ausgebildet.
Die Detektionsphasenstrukturen 56 und 57 des Resolvers
weisen jeweils eine "α"-Phase 56 auf
deren Oberseite und eine "β"-Phase 57 auf
deren Rückseite
auf.
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Die
Primärseitenstruktur 55 des
Drehtransformators verläuft
von der Nähe
der Mitte der Scheibe 51 zur Außenseite wirbelförmig, und
die Struktur 55 weist zwei Anschlüsse (positive und negative) 58 auf
beiden Seiten des Ansatzes 54 auf. (Positiv) auf der Oberseite
des Anschlusses 58 und (negativ) auf der Rückseite
desselben sind jeweils mit der Außenseite des Oberseitenwirbels
und der Außenseite
des Rückseitenwirbels
verbunden. Ferner sind sie durch ein Durchgangsloch 59 in
der Nähe
der Mitte miteinander verbunden. Die Oberseiten- und Rückseitenstrukturen verlaufen,
bei Betrachtung von derselben Oberseite, in derselben Richtung wirbelförmig, wodurch
sie eine einzige Spule bilden.
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Vier
Wirbelstrukturen sind auf den Detektionsphasenstrukturen 56 und 57 des
Resolvers in der Umfangsrichtung ausgebildet und um einen halben Abstand
in der Umfangsrichtung voneinander versetzt. Somit weisen sie einen
Versatz von 90 Grad bezüglich
des elektrischen Winkels und um 45 Grad bezüglich des mechanischen Winkels
auf.
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Zwei
Anschlüsse
(SA1 und SA2) 58 der Detektionsphasenstruktur 56 ("α"-Phase) des Resolvers sind auf der Rückseite
des Ansatzes 54 vorgesehen, und sie sind mit den Mitten
der Wirbelstrukturen auf der Oberseite durch die Durchgangslöcher 50 zwischen
den Wirbelspulenstrukturen auf der Rückseite verbunden. Die Außenseite
des Wirbels ist mit der Außenseite
des Wirbels benachbart dazu durch eine Querverbindung verbunden,
und deren Mitten sind durch die Durchgangslöcher 50 auf der Rückseite miteinander
verbunden.
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Zwei
Anschlüsse
(SB1 und SB2) 58 der Detektionsphasenstruktur ("β"-Phase) 57 des Resolvers sind
auf der Oberseite des Ansatzes 54 vorgesehen, wobei die
beiden Anschlüsse
mit den Mitten der Wirbelstrukturen auf der Rückseite durch die Durchgangslöcher 50 zwischen
den Wirbelspulenstrukturen auf der Oberseite verbunden sind. Die
Außenseite
des Wirbels ist mit der Außenseite
des dazu benachbarten Wirbels durch eine Querverbindung verbunden,
und die Mitten derselben sind durch die Durchgangslöcher 50 auf
der Oberseite miteinander verbunden.
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Als
nächstes
folgt eine Beschreibung der flächigen
Spule auf der Rotorseite unter Bezugnahme auf 3.
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Die
flächige
Spule 6 auf der Rotorseite besteht aus zwei Scheiben 61 und 62 und
einem linearen Abschnitt 63, der die beiden Scheiben miteinander
verbindet. Eine Sekundärseitenstruktur 64 des Drehtransformators
und eine Anregungsphasenstruktur 65 des Resolvers sind
jeweils auf den Scheiben 61 und 62 vorgesehen.
Vier Wirbelstrukturen sind auf beiden Seiten der Anregungsphasenstruktur 65 des
Resolvers in der Umfangsrichtung ausgebildet. Die Umfangspositionen
auf beiden Seiten sind dieselben. All diese Strukturen sind in Reihe
verbunden und, wie unten beschrieben, zusammengesetzt. Eine Querverbindung
ist auf beiden Seiten des linearen Abschnitts 63 ausgebildet,
die die Sekundärseitenstruktur 64 des
Drehtransformators und die Anregungsphasenstruktur 65 des
Resolvers miteinander verbindet, wobei sie mit der Außenseite
der auf beiden Seiten der Sekundärseitenstruktur 64 des
Drehtransformators ausgebildeten Wirbel verbunden sind und sie innerhalb
der Wirbel durch ein Durchgangsloch 66 miteinander verbunden
sind. Die Querverbindung auf der Oberseite des linearen Abschnitts 63 ist mit
der Außenseite
eines auf der Oberseite der Anregungsphasenstruktur 65 des
Resolvers angeordneten Wirbels verbunden und mit der Mitte des Wirbels auf
der Rückseite
durch das Durchgangsloch 67 in der Mitte verbunden.
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Die
Außenseite
des Wirbels auf der Rückseite
ist mit der Außenseite
des dazu benachbarten Wirbels verbunden. Zusätzlich ist sie mit dem Wirbel
auf der Oberseite durch das Durchgangsloch 67 in der Mitte
des Wirbels verbunden. Dieselbe Verbindung wird wiederholt und schließlich ist
sie mit der Querverbindung auf der Rückseite des linearen Abschnitts 63 verbunden.
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Die
flächige
Spule 5 auf der Statorseite und die flächige Spule 6 auf
der Rotorseite, die in der oben beschriebenen Weise ausgebildet
sind, sind an den linearen Abschnitten 53 und 63 zusammengefaltet
und an den Gegenjochs 21 und 31 der Statoren 2 und 3 und
an dem Gegenjoch 41 des Rotors angebracht. Außerdem sind
die Strukturen so angeordnet, daß die Primärseitenstruktur 55 des
Drehtransformators der flächigen
Spule 5 auf der Statorseite der Sekundärseitenstruktur 64 des
Drehtransformators der flächigen
Spule 6 auf der Rotorseite gegenüberliegt, und die Detektionsphasenstrukturen 56 und 57 des Resolvers
der flächigen
Spule 5 auf der Statorseite der Anregungsseitenstruktur 65 des
Resolvers der flächigen
Spule 6 auf der Rotorseite gegenüberliegen.
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Als
nächstes
erfolgt eine Beschreibung der Funktionen.
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In
dem Resolver mit flächigen
Spulen, der in der oben beschriebenen Weise konstruiert ist, wird durch
Anlegen einer Hochfrequenzspannung an den Anschlüssen 58 (positiv und
negativ) der Primärseitenstruktur 55 des
Drehtransformators auf der Statorseite Spannung in der Sekundärseitenstruktur 64 des Drehtransformators
auf der Rotorseite induziert. Mit der Spannung fließt ein elektrischer
Strom zur Anregungsphasenstruktur 65 des Resolvers, wodurch eine
Flußverteilung
mit Höhen
und Tälern
in der Umfangsrichtung erzeugt wird. Wenn der Fluß mit den Detektionsphasenstrukturen 56 und 57 des
Resolvers auf der Statorseite verbunden wird, ist es möglich, eine
Detektionsspannung zu erhalten, deren Amplitude sich als Antwort
auf den Drehwinkel ändert.
Da die Detektionsphasenstruktur 56 des Resolvers der "α"-Phase und die Detektionsphasenstruktur 57 des
Resolvers der "β"-Phase mit einem Phasenfehler von 90
Grad bezüglich
des elektrischen Winkels angeordnet sind, ändert sich ferner die Amplitude
der Detektionsspannung mit einem Phasenfehler von 90 Grad bezüglich des
elektrischen Winkels, wobei der Resolver als ein Resolver mit einer
Einphasenanregung und Zweiphasenausgabe fungiert.
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Die
erste Ausführungsform
gemäß der Erfindung
bildet einen Resolver, der mit einem Rotor, der eine Sekundärseitenstruktur
des Drehtransformators und eine Anregungsphasenstruktur des Resolvers auf
beiden Seiten enthält,
und Statoren versehen ist, die eine Primärseitenstruktur des Drehtransformators und
eine Detektionsphasenstruktur des Resolvers mit Luftspalten auf
beiden Seiten in der axialen Richtung des Rotors enthalten. Im Vergleich
mit einer Bauart, in der eine Struktur eines Drehtransformators im
Stand der Technik innerhalb der Resolverstruktur verwendet wird,
weist somit die Drehtransformatorstruktur gemäß der Erfindung eine Fläche auf,
die vier mal größer als
diejenige der Drehtransformatorstruktur im Stand der Technik ist,
wobei angenommen wird, daß sie
denselben Außendurchmesser aufweisen.
Als eine Folge wird die Anzahl von Wicklungen auf sowohl der Primärseite als
auf der Sekundärseite
um das Achtfache größer und
wird der Fluß, mit
dem die Sekundärseite
des Drehtransformators verbunden ist, durch einen Anstieg der Permeanz merklich
erhöht.
Das heißt,
daß in
einem Fall, in dem eine bestimmte Detektionsspannung erhalten wird, die
vorliegende Ausführungsform
den Energieverbrauch im Vergleich mit dem Stand der Technik weiter
senkt. Da, im Unterschied zum Stand der Technik, sich die Drehtransformatorstruktur
und die Detektionphasenstruktur des Resolvers nicht auf derselben Seite
befinden, wird der Fluß,
der von dem Drehtransformator erzeugt wird, nicht mit der Detektionsphasenstruktur
des Resolvers verbunden. Das heißt, daß das Problem einer Restspannung,
die im Stand der Technik aufgetreten ist, gelöst werden kann und es möglich ist,
einen sehr präzisen
Resolver mit flächigen
Spulen zu erhalten.
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Ausführungsform 2
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Als
nächstes
erfolgt eine Beschreibung der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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4 zeigt
Strukturen eines Resolvers mit einer flächigen Spule gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung, die jeweils in derselben Richtung betrachtet werden,
worin (a) die Primärseitenstruktur
des Drehtransformators ist, (b) die Sekundärseitenstruktur desselben ist
und in den Zeichnungen durchgezogene Linien die Strukturen der Oberseite
der flächigen
Spule kennzeichnen, während Punktlinien
die Rückseitenstruktur,
die durch die Oberseite zu sehen ist, kennzeichnen, und (c) das Profil
des äußersten
Umfangs der jeweiligen Strukturen darstellen, wenn die Primärseite des
Drehtransformators der Sekundärseite
gegenüberliegt.
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In
diesen Zeichnungen unterscheidet sich die zweite Ausführungsform
von der ersten Ausführungsform
darin, daß der
Radius r2 des äußersten Leiters der Sekundärseitenstruktur
größer als
der Radius r1 des äußersten Leiters der Primärseitenstruktur
ist. Der Unterschied zwischen den Radien r2 und
r2 ist so eingestellt, daß 0 < r2 – r1 ≦ 4 × λ2,
wobei der Strukturabstand der Sekundärseitenstruktur λ2 ist.
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Ferner
besteht der Grund, weshalb diese Bedingung aufgestellt wird, darin,
daß, wenn
4 × λ2 minimal
0,2mm beträgt,
da die Größe des Fehlers,
der beim Anbringen der flächigen
Spulen auftritt, ±0,2mm oder
weniger beträgt,
selbst wenn das leichte Zusammensetzen berücksichtigt wird, und der Strukturabstand
minimal 0,05mm beträgt,
r2 – r1 0,2mm beträgt. Selbst wenn die Größe des Fehlers ±0,2mm
beträgt, gelangt
somit die Primärseitenstruktur
nicht aus der Sekundärseitenstruktur.
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Als
nächstes
erfolgt eine Beschreibung der Funktionen.
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5 zeigt
eine Ansicht, die die Primärseitenstruktur
des Drehtransformators und das Profil der äußersten Umfänge der Sekundärseitenstruktur zeigt,
wenn der Rotor in Bezug auf die Mitte des Stators versetzt ist,
worin (a) einen Fall zeigt, in dem der Rotor still steht, (b) einen
Fall zeigt, wenn sich der Rotor um 90 Grad dreht, (c) einen Fall
zeigt, wenn sich der Rotor um 180 Grad dreht, und (d) einen Fall zeigt,
wenn sich der Rotor um 270 Grad dreht. In einem Resolver mit einer
flächigen
Spule in der hierin beschriebenen Form wird die flächige Spule
auf der Rotorseite, wenn der Versatz beim Anbringen einer flächigen Spule
eintritt, einem axialen Versatz in Bezug auf die flächige Spule
auf der Statorseite ausgesetzt und dreht sich die Sekundärseitenstruktur 64 des
Drehtransformators auf die Primärseitenstruktur 55 des
Drehtransformators, wie dies in 5(a) bis (d)
gezeigt ist. Der äußerste Durchmesser
der Primärseitenstruktur 55 nimmt
den äußersten
Durchmesser der Sekundärseitenstruktur 64 ein,
wobei die Variation der Flußverkettungsamplitude
verringert wird.
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Da
die zweite Ausführungsform
gemäß der Erfindung
in der oben beschriebenen Weise konstruiert ist, wird die Variation
der Amplitude der Flußverkettung
begrenzt und kein Winkelfehler erhöht, selbst wenn ein axialer
Versatz beim Anbringen einer flächigen
Spule auftritt oder der Rotor einem axialen Versatz oder einem zentralen
Schlupf ausgesetzt ist.
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Ausführungsform 3
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Als
nächstes
folgt eine Beschreibung der dritten Ausführungsform
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6 zeigt
Strukturen des Resolvers mit einer flächigen Spule gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung, die jeweils in derselben Richtung betrachtet sind,
worin (a) eine Detektionsphasenstruktur des Resolvers zeigt, (b)
eine Anregungsphasenstruktur des Resolvers zeigt und in der Zeichnung durchgezogene
Linien die Struktur auf der Oberseite der flächigen Spule kennzeichnen und
Punktlinien die Struktur der Rückseite
kennzeichnen, die durch die Oberseite zu sehen ist, und (c) die
Profile der äußersten
Durchmesser und innersten Durchmesser der jeweiligen Strukturen
darstellt, wenn die Anregungsphase des Resolvers der Detektionsphase desselben
gegenüberliegt.
In der dritten Ausführungsform
basiert die Beschreibung auf einen Resolver mit einem Pollogarithmus
von 3, der einen axialen Mehrfachwinkel von 3X aufweist, und von
der Bauart mit Einphasenanregung und Zweiphasendetektion ist und
ferner mit einer Wirbelstruktur von 360° bezüglich des elektrischen Winkels
versehen ist.
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In
diesen Zeichnungen unterscheidet sich die dritte Ausführungsform
von der ersten Ausführungsform
darin, daß der
Radius rαo des äußersten Leiters
der Detektionsphasenstruktur größer als
der Radius rθo des äußersten
Leiters der Anregungsphase ist und der Radius rαi des
innersten Leiters der Detektionsphasenstruktur kleiner als der Radius
rθi des innersten
Leiters der Anregungsphasenstruktur ist. Der Unterschied des Radius
zwischen rαo – rθi und
rθi – rαi ist
auf 0 < rαo – rθo ≦ 4 × λα und
0 < rθi – rαi ≦ 4 × λα eingestellt,
wobei der Strukturabstand der Detektionsphasenstruktur λα ist.
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Als
nächstes
erfolgt eine Beschreibung der Funktionen.
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7 zeigt
eine Ansicht, die die Profile des äußersten Durchmessers der Detektionsphasenstruktur
und Anregungsphasenstruktur des Resolvers zeigt, wenn der Rotor
in Bezug auf die Mitte des Stators versetzt ist, worin (a) einen
Fall zeigt, in dem der Rotor still steht, (b) einen Fall zeigt,
in dem sich der Rotor um 90 Grad dreht, (c) einen Fall zeigt, in dem
sich der Rotor um 180 Grad dreht, und (d) einen Fall zeigt, in dem
sich der Rotor um 270 Grad dreht. In einem Resolver mit einer flächigen Spule,
der in der oben beschrieben Weise konstruiert ist, unterliegt die
flächige
Spule auf der Rotorseite, wenn ein axialer Versatz beim Anbringen
einer flächigen
Spule auftritt, einem axialen Versatz in Bezug auf die flächige Spule
auf der Statorseite und dreht sich die Anregungsphasenstruktur 65 des
Resolvers, wie in den 7(a) bis (d)
gezeigt, auf die Detektionsphasenstrukturen 56 und 57 des
Resolvers. Der äußerste Durchmesser
der Anregungsphasenstruktur 65 nimmt den äußersten
Durchmesser der Detektionsphasenstrukturen 56 und 57 unweigerlich
ein, wobei der innerste Durchmesser der Anregungsphasenstruktur 65 den
innersten Durchmesser der Detektionsphasenstrukturen 56 und 57 einnimmt.
Somit wird die Variation der Flußverkettungsamplitude verringert.
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8 zeigt
eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der Größe δ des Versatzes und dem Winkelfehler
in dem Resolver mit einer flächigen
Spule zeigt, deren axialer Mehrfachwinkel 3X ist. Dies gibt Winkelfehler
bei rαo – rθo =
0, rαo – rθo = λα, rαo – rθo =
2 × λα, rαo – rθo =
3 × λα und
rαo – rθo =
4 × λα bei
dem minimalen Strukturabstand von 50μm an. Wie in den Zeichnungen
klargestellt worden ist, wurde im Falle des Standes der Technik
(rαo – rθo =
0) der Winkelfehler gemeinsam mit einem Anstieg der Größe δ des Versatzes
merklich erhöht.
Gemäß der Erfindung bleibt
aber, wenn rαo – rθo =
4 × λα und
rθo – rαo =
4 × λα eingestellt
sind, das heißt
der Außenradius
der Detektionsphase um vier Abstände
größer als
derjenige der Anregungsphase eingestellt ist, während der Innenradius der Detektionsphase
um vier Abstände kleiner
als derjenige der Anregungsphase eingestellt ist, selbst wenn die
Größe δ 0,2mm beträgt, der
Winkelfehler so klein wie er ist. Wenn es ausreicht, daß der Winkelfehler
in dem Resolver mit dem axialen Mehrfachwinkel von 3X 5 Grad oder
weniger beträgt, wird
rαo – rθo =
2 × λα und
rθo – rαo =
2 × λα eingestellt, das
heißt
der Außenradius
der Detektionsphase um zwei Abstände
größer als
derjenige der Anregungsphase eingestellt und der Innenradius der
Detektionsphase um zwei Abstände
kleiner eingestellt.
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Da
in der oben beschriebenen Ausführungsform
die flächige
Spule vergrößert ist,
scheint es so, als ob dies ein Mangel für Downsizing wird. Da aber die
Zunahme der Größe höchstens ±0,2mm
beträgt, stellt
dies kein Problem angesichts des Ganzen dar.
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Obwohl
die Anzahl von Wicklungen erhöht wird,
um die Strukturen zu vergrößern, können außerdem Bedenken
hinsichtlich Erhöhung
des Verlustes aufgrund einer Zunahme des elektrischen Widerstands
bleiben. Eine Erhöhung
der Anzahl von Wicklungen beträgt
jedoch gemäß der Erfindung
vier oder weniger, wobei das Verhältnis einer einzigen Wirbelstruktur
zur Anzahl der Wicklungen 5% im äußersten Fall
beträgt.
Das heißt,
daß das
Verhältnis
in Bezug auf den gesamten Verlust des Resolvers sehr gering ist,
was kein Problem darstellt.
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Da
die dritte Ausführungsform
gemäß der Erfindung
in der oben beschriebenen Weise konstruiert ist, wird, wie in der
zweiten Ausführungsform,
die Variation der Flußverkettungsamplitude
begrenzt und kein Winkelfehler erhöht, selbst wenn ein axialer
Versatz beim Anbringen einer flächigen
Spule auftritt oder der Rotor einem axialen Versatz oder einem zentralen
Schlupf ausgesetzt ist.
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Zusätzlich entsteht
in der ersten Ausführungsform,
obwohl die Dicke der Gegenjochs des Rotors oder Stators in 1 als
adäquat
ermittelt worden ist, kein Problem, selbst wenn die Dicke dieser Gegenjochs
um 2 bis 3mm dünner
gemacht wird, da der von der Drehtransformatorstruktur und den Resolverstrukturen
erzeugte Fluß sehr
gering ist. Außerdem
stört der
Fluß,
der durch die Strukturen auf beiden Seiten des Rotors erzeugt wird,
aus demselben Grund einander nicht.
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Ferner
betreffen die zweiten und dritten Ausführungsformen einen Fall, in
dem in dem Drehtransformator der Radius r2 des äußersten
Leiters auf der Sekundärseitenstruktur
größer als
der Radius r1 des äußersten Leiters der Primärseitenstruktur
ausgebildet ist und in dem Resolver der Radius rαo des äußersten
Leiters der Detektionsphasenstruktur größer als der Radius rθo des äußersten
Leiters der Anregungsphasenstruktur ausgebildet ist, während der Radius
rαi des
innersten Leiters der Detektionsphasenstruktur kleiner als der Radius
rθi des
innersten Leiters der Anregungsphasenstruktur ausgebildet ist. Natürlich ist
es akzeptierbar, daß die
Größenbeziehung
zwischen ihnen umgedreht wird. Zusätzlich können in den Ausführungsformen
der Drehtransformator und Resolver separat gehandhabt werden. Jedoch
stellt es kein Problem dar, daß sie
derart ausgebildet sind, daß sie
als eine einzige flächige
Spule gehandhabt werden, in der sie miteinander integriert sind.
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Die
obige Beschreibung basierte auf einem Fall, in dem die axialen Mehrfachwinkel
2X und 3X waren. Natürlich
können
andere Mehrfachwinkel verwendet werden, wobei dieselben Wirkungen
herbeigeführt
werden können.
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GEWERBLICHE
ANWENDBARKEIT
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Resolver, der zum Detektieren
der Geschwindigkeit und Position eines Servomotors auf den Gebieten
der Maschinenautomatisierungseinrichtungen und Büroautomatisierungsgeräte verwendet
wird, wobei der Resolver mit einer geringeren Größe ausgebildet werden kann,
ohne daß eine Absenkung
der Detektionsspannung resultiert, und es möglich ist, die Variation der
Flußverkettungsamplitude
zu begrenzen, selbst wenn axialer Versatz beim Anbringen einer flächigen Spule
auftritt. Ferner ist die Erfindung verwendbar, um einen kostengünstigen
Resolver mit einer flächigen
Spule bereitzustellen, der nur einen kleinen Winkelfehler aufweist.