JP2002027719A - リラクタンス型レゾルバ - Google Patents
リラクタンス型レゾルバInfo
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
- G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
- G01P3/488—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by variable reluctance detectors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 漏れ磁束による影響を低減し、精度を高める
ことができるリラクタンス型レゾルバを提供する。 【解決手段】 磁性体からなる回転子１１が、固定子１
の励磁歯に対向する磁性凸部を有し、入力軸１０の回転
運動に連動するように入力軸１０に固着されている。固
定子３１にはその内周に磁性体からなる励磁歯及びバイ
パス磁路歯が一定の間隔をおいて配置され、励磁歯には
回転子１１に向かって同一方向の磁束を発生するよう励
磁巻線が巻装される。
ことができるリラクタンス型レゾルバを提供する。 【解決手段】 磁性体からなる回転子１１が、固定子１
の励磁歯に対向する磁性凸部を有し、入力軸１０の回転
運動に連動するように入力軸１０に固着されている。固
定子３１にはその内周に磁性体からなる励磁歯及びバイ
パス磁路歯が一定の間隔をおいて配置され、励磁歯には
回転子１１に向かって同一方向の磁束を発生するよう励
磁巻線が巻装される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転型又は直動型
電動機の可動部の運動速度及び運動位置を検出するため
のセンサとしてのリラクタンス型レゾルバに係り、特に
電動機回転子や電磁ブレーキ等からの漏れ磁束により発
生する検出誤差の低減に関する。
電動機の可動部の運動速度及び運動位置を検出するため
のセンサとしてのリラクタンス型レゾルバに係り、特に
電動機回転子や電磁ブレーキ等からの漏れ磁束により発
生する検出誤差の低減に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来のリラクタンス型レゾルバの
一例をラジアル方向に切断した断面図である。また、図
４は図３のリラクタンス型レゾルバから回転位置を検出
するための検出装置の一例を示すブロック図である。図
３において固定子１はその内周に等間隔に配置された、
磁性体から成る８個の励磁歯２，３，４，５，６，７，
８，９を有し、各励磁歯にはそれぞれ励磁巻線１２，１
３，１４，１５，１６，１７，１８，１９が巻装されて
いる。この励磁巻線は、励磁信号の入力時に励磁歯２，
４，６，８と励磁歯３，５，７，９とにそれぞれ互いに
逆向きの磁束が発生し、各励磁歯を通る磁束の総和が０
となるように巻装されている。回転子（可動子）１１は
磁性体からなり、その外周に等間隔にそれぞれ１８個の
凸部を備え、各凸部が固定子１の励磁歯に対向するよう
に配置されている。また、この回転子１１は、入力軸１
０の回転可動に連動して回転するように入力軸１０に固
着されている。このようなリラクタンス型レゾルバで
は、回転子１１が回転運動すると回転子１１側の凸部と
固定子１の励磁歯とのギャップ変動により各励磁巻線の
パーミアンスが回転子１１の凸部ピッチの周期で変化す
る。また、隣の励磁巻線とのパーミアンスの変化の位相
は凸部ピッチの１／４ピッチ異なる位相となる。
一例をラジアル方向に切断した断面図である。また、図
４は図３のリラクタンス型レゾルバから回転位置を検出
するための検出装置の一例を示すブロック図である。図
３において固定子１はその内周に等間隔に配置された、
磁性体から成る８個の励磁歯２，３，４，５，６，７，
８，９を有し、各励磁歯にはそれぞれ励磁巻線１２，１
３，１４，１５，１６，１７，１８，１９が巻装されて
いる。この励磁巻線は、励磁信号の入力時に励磁歯２，
４，６，８と励磁歯３，５，７，９とにそれぞれ互いに
逆向きの磁束が発生し、各励磁歯を通る磁束の総和が０
となるように巻装されている。回転子（可動子）１１は
磁性体からなり、その外周に等間隔にそれぞれ１８個の
凸部を備え、各凸部が固定子１の励磁歯に対向するよう
に配置されている。また、この回転子１１は、入力軸１
０の回転可動に連動して回転するように入力軸１０に固
着されている。このようなリラクタンス型レゾルバで
は、回転子１１が回転運動すると回転子１１側の凸部と
固定子１の励磁歯とのギャップ変動により各励磁巻線の
パーミアンスが回転子１１の凸部ピッチの周期で変化す
る。また、隣の励磁巻線とのパーミアンスの変化の位相
は凸部ピッチの１／４ピッチ異なる位相となる。
【０００３】図４の検出装置では図３のリラクタンス型
レゾルバの励磁巻線１２，１６，１４，１８，１３，１
７，１５，１９を励磁信号発生器２０からの励磁信号電
流ＳＩＮ（ωｔ）により電流励磁している。また、励磁
信号発生器２０はタイミング発生器３０からの矩形波信
号ＥＸＰを波形整形して、正弦波状の励磁信号電流ＳＩ
Ｎ（ωｔ）を生成し、出力する。対向する励磁歯に巻装
され同位相でパーミアンス（磁気抵抗）変化する励磁巻
線１２と１６，１３と１７，１４と１８，１５と１９は
直列接続され、さらに電流検出抵抗２１，２２，２３，
２４が直列接続されている。これにより、各組の励磁巻
線に流れる電流をそれぞれ電圧信号ＶＣＰ，ＶＣＮ，Ｖ
ＳＰ，ＶＳＮとして検出することができる。ここで対向
する励磁歯に巻装され同位相のパーミアンス変化となる
励磁巻線を直列接続しているのは、固定子と回転子の中
心がずれた場合にも２つの励磁巻線の平均化効果によっ
て位置検出の精度への影響を少なくするためである。
レゾルバの励磁巻線１２，１６，１４，１８，１３，１
７，１５，１９を励磁信号発生器２０からの励磁信号電
流ＳＩＮ（ωｔ）により電流励磁している。また、励磁
信号発生器２０はタイミング発生器３０からの矩形波信
号ＥＸＰを波形整形して、正弦波状の励磁信号電流ＳＩ
Ｎ（ωｔ）を生成し、出力する。対向する励磁歯に巻装
され同位相でパーミアンス（磁気抵抗）変化する励磁巻
線１２と１６，１３と１７，１４と１８，１５と１９は
直列接続され、さらに電流検出抵抗２１，２２，２３，
２４が直列接続されている。これにより、各組の励磁巻
線に流れる電流をそれぞれ電圧信号ＶＣＰ，ＶＣＮ，Ｖ
ＳＰ，ＶＳＮとして検出することができる。ここで対向
する励磁歯に巻装され同位相のパーミアンス変化となる
励磁巻線を直列接続しているのは、固定子と回転子の中
心がずれた場合にも２つの励磁巻線の平均化効果によっ
て位置検出の精度への影響を少なくするためである。
【０００４】各組の励磁巻線１２と１６，１３と１７，
１４と１８，１５と１９に流れる電流は巻線パーミアン
ス変化に比例して変化するため、回転子１１の回転角を
θ，係数をα，βとすると、信号ＶＣＰ，ＶＣＮ，ＶＳ
Ｐ，ＶＳＮは次の近似式で表現できる。
１４と１８，１５と１９に流れる電流は巻線パーミアン
ス変化に比例して変化するため、回転子１１の回転角を
θ，係数をα，βとすると、信号ＶＣＰ，ＶＣＮ，ＶＳ
Ｐ，ＶＳＮは次の近似式で表現できる。
【０００５】
【数１】 ＶＣＰ＝（α＋βＣＯＳ（１４θ））ＳＩＮ（ωｔ） …（１） ＶＣＮ＝（α−βＣＯＳ（１４θ））ＳＩＮ（ωｔ） …（２） ＶＳＰ＝（α＋βＳＩＮ（１４θ））ＳＩＮ（ωｔ） …（３） ＶＳＮ＝（α−βＳＩＮ（１４θ））ＳＩＮ（ωｔ） …（４）
【０００６】信号ＶＣＰとＶＣＮ，ＶＳＰとＶＳＮは差
動増幅器２５，２６で減算処理され、それぞれ信号Ｖ
Ｃ、ＶＳに演算増幅される。信号ＶＣ，ＶＳは式
（５），（６）となる。
動増幅器２５，２６で減算処理され、それぞれ信号Ｖ
Ｃ、ＶＳに演算増幅される。信号ＶＣ，ＶＳは式
（５），（６）となる。
【０００７】
【数２】 ＶＣ＝２βＣＯＳ（１４θ）ＳＩＮ（ωｔ） …（５） ＶＳ＝２βＳＩＮ（１４θ）ＳＩＮ（ωｔ） …（６）
【０００８】信号ＶＣ，ＶＳは、タイミング発生器３０
からの励磁信号に同期した変換指令信号ＣＮＶによって
ＳＩＮ（ωｔ）＝１となるタイミングでＡＤ変換器２
７，２８によりデジタル信号ＤＣ，ＤＳに変換される。
したがって信号ＤＣ，ＤＳは式（７），（８）となる。
からの励磁信号に同期した変換指令信号ＣＮＶによって
ＳＩＮ（ωｔ）＝１となるタイミングでＡＤ変換器２
７，２８によりデジタル信号ＤＣ，ＤＳに変換される。
したがって信号ＤＣ，ＤＳは式（７），（８）となる。
【０００９】
【数３】 ＤＣ＝２βＣＯＳ（１４θ） …（７） ＤＳ＝２βＳＩＮ（１４θ） …（８）
【００１０】デジタル信号ＤＣ，ＤＳは内挿演算器２９
により２変数の逆正接演算がデジタル処理により行なわ
れ、信号ＰＯが出力される。ここで、デジタル信号Ｄ
Ｃ，ＤＳの逆正接演算結果は１４θとなり信号ＰＯは入
力軸１０の回転位置となる。
により２変数の逆正接演算がデジタル処理により行なわ
れ、信号ＰＯが出力される。ここで、デジタル信号Ｄ
Ｃ，ＤＳの逆正接演算結果は１４θとなり信号ＰＯは入
力軸１０の回転位置となる。
【００１１】以上のように、図３のリラクタンス型レゾ
ルバは固定子側の１つの歯に１つの励磁巻線を巻くだけ
の簡単な巻線構造で、入力軸の位置θを１４倍の感度で
検出することができる。なお、このような可動子の位置
を１４倍の感度で検出できるレゾルバを一般的に軸倍角
１４Ｘのレゾルバという。
ルバは固定子側の１つの歯に１つの励磁巻線を巻くだけ
の簡単な巻線構造で、入力軸の位置θを１４倍の感度で
検出することができる。なお、このような可動子の位置
を１４倍の感度で検出できるレゾルバを一般的に軸倍角
１４Ｘのレゾルバという。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３及
び図４に示した従来のリラクタンス型レゾルバを用いて
電動機回転子の運動速度や位置を検出する場合、図５の
点線で示すような電動機回転子永久磁石や制動用電磁ブ
レーキからの漏れ磁束ＮＦの影響により精密な測定が妨
げられる。すなわち、この漏れ磁束ＮＦは回転子側の凸
部と固定子側の励磁歯とのギャップ変動により変化する
ため、各励磁巻線のパーミアンス変化に比例して変化す
る。このため、回転子１１が回転すると各励磁巻線を通
過する漏れ磁束が変化し、その微分量に比例して励磁巻
線にノイズ電流が発生する。
び図４に示した従来のリラクタンス型レゾルバを用いて
電動機回転子の運動速度や位置を検出する場合、図５の
点線で示すような電動機回転子永久磁石や制動用電磁ブ
レーキからの漏れ磁束ＮＦの影響により精密な測定が妨
げられる。すなわち、この漏れ磁束ＮＦは回転子側の凸
部と固定子側の励磁歯とのギャップ変動により変化する
ため、各励磁巻線のパーミアンス変化に比例して変化す
る。このため、回転子１１が回転すると各励磁巻線を通
過する漏れ磁束が変化し、その微分量に比例して励磁巻
線にノイズ電流が発生する。
【００１３】具体的に回転子の可動時の角速度をｖと
し、係数をγとするとこのノイズ電流も考慮した信号Ｖ
ＣＰ，ＶＣＮ，ＶＳＰ，ＶＳＮは次の近似式で表現でき
る。
し、係数をγとするとこのノイズ電流も考慮した信号Ｖ
ＣＰ，ＶＣＮ，ＶＳＰ，ＶＳＮは次の近似式で表現でき
る。
【００１４】
【数４】 ＶＣＰ＝（α＋βＣＯＳ（１４θ））ＳＩＮ（ωｔ）−１４γｖＳＩＮ（１４θ ） …（７） ＶＣＮ＝（α−βＣＯＳ（１４θ））ＳＩＮ（ωｔ）＋１４γｖＳＩＮ（１４θ ） …（８） ＶＳＰ＝（α＋βＳＩＮ（１４θ））ＳＩＮ（ωｔ）−１４γｖＣＯＳ（１４θ ） …（９） ＶＳＮ＝（α−βＳＩＮ（１４θ））ＳＩＮ（ωｔ）＋１４γｖＣＯＳ（１４θ ） …（１０）
【００１５】また、信号ＶＣＰとＶＣＮ，ＶＳＰとＶＳ
Ｎの差となる信号ＶＣ，ＶＳは式（１１），（１２）と
なる。
Ｎの差となる信号ＶＣ，ＶＳは式（１１），（１２）と
なる。
【００１６】
【数５】 ＶＣ＝２βＣＯＳ（１４θ）ＳＩＮ（ωｔ）−２８γｖＳＩＮ（１４θ） …（ １１） ＶＳ＝２βＳＩＮ（１４θ）ＳＩＮ（ωｔ）−２８γｖＣＯＳ（１４θ） …（ １２）
【００１７】式（１１），（１２）からデジタル信号Ｄ
Ｃ，ＤＳは次の式であらわすことができる。
Ｃ，ＤＳは次の式であらわすことができる。
【００１８】
【数６】 ＤＣ＝２βＣＯＳ（１４θ）−２８γｖＳＩＮ（１４θ） …（１３） ＤＳ＝２βＳＩＮ（１４θ）−２８γｖＣＯＳ（１４θ） …（１４）
【００１９】式（１３），(１４)は、δ＝ＳＱＲＴ（４
β・β＋７２８γ・γ・ｖ・ｖ）とおくと、三角関数の
加法定理により次式のように変形することができる。
β・β＋７２８γ・γ・ｖ・ｖ）とおくと、三角関数の
加法定理により次式のように変形することができる。
【００２０】
【数７】 ＤＣ＝δＣＯＳ（１４θ＋ＡＴＡＮ（１４γｖ／β）） …（１５） ＤＳ＝δＳＩＮ（１４θ−ＡＴＡＮ（１４γｖ／β）） …（１６）
【００２１】式（１５），（１６）に示すデジタル信号
ＤＣ，ＤＳを内挿演算器２８により２変数の逆正接演算
を行うと信号ＰＯは次式となる。
ＤＣ，ＤＳを内挿演算器２８により２変数の逆正接演算
を行うと信号ＰＯは次式となる。
【００２２】
【数８】 ＰＯ≒１４θ−ＡＴＡＮ（１４γｖ／β）ＣＯＳ（２８θ） …（１７）
【００２３】ここで１４γｖはβよりも十分小さいた
め、
め、
【００２４】
【数９】 ＰＯ≒１４（θ＋γｖ／βＣＯＳ（２８θ）） …（１８）
【００２５】また、（１８）式を軸倍角ＮＸのレゾルバ
の一般式に変換すると
の一般式に変換すると
【００２６】
【数１０】 ＰＯ＝Ｎ（θ＋γｖ／βＣＯＳ（２Ｎθ）） …（１９）
【００２７】で表すことができる。
【００２８】以上から、電動機からの漏れ磁束による位
置検出誤差の影響は角速度ｖと軸倍角Ｎに比例して大き
くなり、一回転あたり２Ｎ回脈動する位置検出誤差を生
じる。この位置検出誤差はレゾルバ軸倍角が小さくかつ
励磁信号の周波数ωが十分高く、そして可動速度が低い
場合は式（１１），（１２）が示すように漏れ磁束によ
るノイズ成分は低域にあるため、低域カットフィルター
等で除去可能である。しかし、近年は、位置検出の分解
能を上げるため、レゾルバ軸倍角を大きくする傾向があ
る上、電動機の可動速度も高速化してきている。そのた
め、低域カットフィルターによる除去には限界がきてい
る。また、位置検出誤差だけならほとんど問題とならな
いレベルであっても、近年の電動機の速度制御では位置
検出値を微分演算により速度検出を行うため、速度誤差
レベルでみると漏れ磁束による影響は回転速度の自乗に
比例することになり、高速可動するほど漏れ磁束による
影響は深刻となる。
置検出誤差の影響は角速度ｖと軸倍角Ｎに比例して大き
くなり、一回転あたり２Ｎ回脈動する位置検出誤差を生
じる。この位置検出誤差はレゾルバ軸倍角が小さくかつ
励磁信号の周波数ωが十分高く、そして可動速度が低い
場合は式（１１），（１２）が示すように漏れ磁束によ
るノイズ成分は低域にあるため、低域カットフィルター
等で除去可能である。しかし、近年は、位置検出の分解
能を上げるため、レゾルバ軸倍角を大きくする傾向があ
る上、電動機の可動速度も高速化してきている。そのた
め、低域カットフィルターによる除去には限界がきてい
る。また、位置検出誤差だけならほとんど問題とならな
いレベルであっても、近年の電動機の速度制御では位置
検出値を微分演算により速度検出を行うため、速度誤差
レベルでみると漏れ磁束による影響は回転速度の自乗に
比例することになり、高速可動するほど漏れ磁束による
影響は深刻となる。
【００２９】本発明は上記実情に鑑みなされたもので、
製造の容易な巻線構造を持ちながら、電動機回転子の永
久磁石や制動用の電磁ブレーキからの漏れ磁束等に対し
て影響を受けづらい高精度な速度検出および位置検出を
行うことができるリラクタンス型レゾルバを提供するこ
とを目的とする。
製造の容易な巻線構造を持ちながら、電動機回転子の永
久磁石や制動用の電磁ブレーキからの漏れ磁束等に対し
て影響を受けづらい高精度な速度検出および位置検出を
行うことができるリラクタンス型レゾルバを提供するこ
とを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するための本発明は、励磁巻線を巻装した複数の励磁
歯を有し、磁性体からなる固定子と、磁性凸部を備え、
当該磁性凸部が前記励磁歯に対向するよう配置された可
動子と、前記可動子の運動に応じて、異なる位相で変化
する前記励磁巻線の電流又は電圧を検出して、前記可動
子の位置を検出するリラクタンス型レゾルバにおいて、
前記励磁巻線は、各励磁歯を通る磁束の向きが同一方向
となるよう各励磁歯に巻装され、前記固定子は、励磁歯
の磁束と逆向きの磁束を通すバイパス磁路歯を有するこ
とを特徴としている。これにより、バイパス磁路歯があ
るため、漏れ磁束の影響を受けにくい方向に励磁巻線を
巻装でき、速度の検出精度を向上できる。
決するための本発明は、励磁巻線を巻装した複数の励磁
歯を有し、磁性体からなる固定子と、磁性凸部を備え、
当該磁性凸部が前記励磁歯に対向するよう配置された可
動子と、前記可動子の運動に応じて、異なる位相で変化
する前記励磁巻線の電流又は電圧を検出して、前記可動
子の位置を検出するリラクタンス型レゾルバにおいて、
前記励磁巻線は、各励磁歯を通る磁束の向きが同一方向
となるよう各励磁歯に巻装され、前記固定子は、励磁歯
の磁束と逆向きの磁束を通すバイパス磁路歯を有するこ
とを特徴としている。これにより、バイパス磁路歯があ
るため、漏れ磁束の影響を受けにくい方向に励磁巻線を
巻装でき、速度の検出精度を向上できる。
【００３１】また、上記従来例の問題点を解決するため
の本発明は、互いに隣接し、可動子の運動による磁気抵
抗の変化が同位相になるように配置された励磁歯の組を
備え、各組の励磁歯の各々に巻回された励磁巻線を直接
接続することによって打ち消すことで、漏れ磁束の影響
を低減し、速度及び位置の検出精度を向上できる。すな
わち、本発明は、励磁巻線を巻装した複数の励磁歯を有
し、磁性体からなる固定子と、磁性凸部を備え、当該磁
性凸部が前記励磁歯に対向するよう配置された可動子
と、前記可動子の運動に応じて、異なる位相で変化する
前記励磁巻線の電流又は電圧を検出して、前記可動子の
位置を検出するリラクタンス型レゾルバにおいて、前記
励磁巻線は、互いに隣接する励磁歯の組ごとに、各励磁
歯を通る磁束の向きが互いに逆向きとなるように各励磁
歯に巻装されるとともに直列接続され、組ごとに、各励
磁歯のピッチが可動子の磁性凸部のピッチの整数倍と等
しくなるよう前記固定子上に励磁歯が配置されているこ
とを特徴としている。
の本発明は、互いに隣接し、可動子の運動による磁気抵
抗の変化が同位相になるように配置された励磁歯の組を
備え、各組の励磁歯の各々に巻回された励磁巻線を直接
接続することによって打ち消すことで、漏れ磁束の影響
を低減し、速度及び位置の検出精度を向上できる。すな
わち、本発明は、励磁巻線を巻装した複数の励磁歯を有
し、磁性体からなる固定子と、磁性凸部を備え、当該磁
性凸部が前記励磁歯に対向するよう配置された可動子
と、前記可動子の運動に応じて、異なる位相で変化する
前記励磁巻線の電流又は電圧を検出して、前記可動子の
位置を検出するリラクタンス型レゾルバにおいて、前記
励磁巻線は、互いに隣接する励磁歯の組ごとに、各励磁
歯を通る磁束の向きが互いに逆向きとなるように各励磁
歯に巻装されるとともに直列接続され、組ごとに、各励
磁歯のピッチが可動子の磁性凸部のピッチの整数倍と等
しくなるよう前記固定子上に励磁歯が配置されているこ
とを特徴としている。
【００３２】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態
に係るリラクタンス型レゾルバをラジアル方向に切断し
た断面図である。ここで、図３と同様の構成をとるもの
については同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
固定子３１は、その内周に磁性体からなる１６個の歯が
等間隔に配置され、そのうち８個の歯（励磁歯に相当す
る）４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９
には、それぞれ励磁巻線３２，３３，３４，３５，３
６，３７，３８，３９が巻装されている。また、残りの
８個の歯（バイパス磁路歯に相当する）には巻線を巻装
しない。さらに、固定子１では励磁巻線３２と３６，３
３と３７，３４と３８，３５と３９の４組の励磁巻線が
直列接続され、励磁巻線に励磁信号が入力されると歯４
２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９では回
転子１１に対して同一方向の磁束が発生するように励磁
巻線が巻装されている。これにより、励磁巻線に励磁信
号が入力されると、励磁歯間に配置され、巻線を巻装し
ていない８個のバイパス磁路歯は、励磁歯４２，４３，
４４，４５，４６，４７，４８，４９を通る磁束の向き
と回転子１１に対して逆向きの磁束が発生し、バイパス
磁路の役目を果たす。
を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態
に係るリラクタンス型レゾルバをラジアル方向に切断し
た断面図である。ここで、図３と同様の構成をとるもの
については同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
固定子３１は、その内周に磁性体からなる１６個の歯が
等間隔に配置され、そのうち８個の歯（励磁歯に相当す
る）４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９
には、それぞれ励磁巻線３２，３３，３４，３５，３
６，３７，３８，３９が巻装されている。また、残りの
８個の歯（バイパス磁路歯に相当する）には巻線を巻装
しない。さらに、固定子１では励磁巻線３２と３６，３
３と３７，３４と３８，３５と３９の４組の励磁巻線が
直列接続され、励磁巻線に励磁信号が入力されると歯４
２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９では回
転子１１に対して同一方向の磁束が発生するように励磁
巻線が巻装されている。これにより、励磁巻線に励磁信
号が入力されると、励磁歯間に配置され、巻線を巻装し
ていない８個のバイパス磁路歯は、励磁歯４２，４３，
４４，４５，４６，４７，４８，４９を通る磁束の向き
と回転子１１に対して逆向きの磁束が発生し、バイパス
磁路の役目を果たす。
【００３３】図１のリラクタンス型レゾルバを図４の位
置検出装置を用いて図３と同様に検出した場合について
説明すると、励磁巻線３２と３６，３３と３７，３４と
３８，３５と３９の４種類の巻線は、従来のリラクタン
ス型レゾルバの励磁巻線１２と１６，１３と１７，１４
と１８，１５と１９の４種類の巻線に対応し、可動子と
しての回転子１１の運動に対するパーミアンス変化は従
来のものとほぼ同等となる。すなわち、図１のリラクタ
ンス型レゾルバを図４の位置検出装置を用いた場合も図
３のレゾルバと同様に位置検出することができる。一
方、図５の点線で示すような漏れ磁束ＮＦが発生した場
合は、励磁巻線３３，３７，３５，３９と励磁巻線１
３，１７，１５，１９では、漏れ磁束によって生じるノ
イズ電流の向きが異なるため、図１のリラクタンス型レ
ゾルバを用い、図４の位置検出装置で位置等の検出をす
る場合は信号ＶＳＰ，ＶＳＮは次の近似式となる。
置検出装置を用いて図３と同様に検出した場合について
説明すると、励磁巻線３２と３６，３３と３７，３４と
３８，３５と３９の４種類の巻線は、従来のリラクタン
ス型レゾルバの励磁巻線１２と１６，１３と１７，１４
と１８，１５と１９の４種類の巻線に対応し、可動子と
しての回転子１１の運動に対するパーミアンス変化は従
来のものとほぼ同等となる。すなわち、図１のリラクタ
ンス型レゾルバを図４の位置検出装置を用いた場合も図
３のレゾルバと同様に位置検出することができる。一
方、図５の点線で示すような漏れ磁束ＮＦが発生した場
合は、励磁巻線３３，３７，３５，３９と励磁巻線１
３，１７，１５，１９では、漏れ磁束によって生じるノ
イズ電流の向きが異なるため、図１のリラクタンス型レ
ゾルバを用い、図４の位置検出装置で位置等の検出をす
る場合は信号ＶＳＰ，ＶＳＮは次の近似式となる。
【００３４】
【数１１】 ＶＳＰ＝（α＋βＳＩＮ（１４θ））ＳＩＮ（ωｔ）＋１４γｖＣＯＳ（１４θ ） …（２０） ＶＳＮ＝（α−βＳＩＮ（１４θ））ＳＩＮ（ωｔ）−１４γｖＣＯＳ（１４θ ） …（２１）
【００３５】したがって、ＶＳＰとＶＳＮの差である信
号ＶＳは式（２２）となる。
号ＶＳは式（２２）となる。
【００３６】
【数１２】 ＶＳ＝２βＳＩＮ（１４θ）ＳＩＮ（ωｔ）＋２８γｖＣＯＳ（１４θ） …（ ２２）
【００３７】式（２２）からＳＩＮ（ωｔ）＝１の時の
デジタル信号ＤＳは式（２３）となる。
デジタル信号ＤＳは式（２３）となる。
【００３８】
【数１３】 ＤＳ＝２βＳＩＮ（１４θ）＋２８γｖＣＯＳ（１４θ） …（２３）
【００３９】ここで、式(２３)は三角関数の加法定理に
より次式のように変形することができる。
より次式のように変形することができる。
【００４０】
【数１４】 ＤＳ＝δＳＩＮ（１４θ＋ＡＴＡＮ（１４γｖ／β）） …（２４）
【００４１】また信号ＤＣは式（１５）と同じであるた
め、デジタル信号ＤＣ，ＤＳを内挿演算器２８により２
変数の逆正接演算を行うと信号ＰＯは式（２５）とな
る。
め、デジタル信号ＤＣ，ＤＳを内挿演算器２８により２
変数の逆正接演算を行うと信号ＰＯは式（２５）とな
る。
【００４２】
【数１５】 ＰＯ＝１４θ＋ＡＴＡＮ（１４γｖ／β） …（２５）
【００４３】ここで１４γｖがβよりも十分小さいと考
えれば式（２６）となる。
えれば式（２６）となる。
【００４４】
【数１６】ＰＯ＝１４（θ＋γｖ／β） …（２６）
【００４５】この式（２６）で示されるように、図１の
リラクタンス型レゾルバで位置検出する場合の漏れ磁束
による影響は、回転速度に比例した位置のオフセット誤
差として生じ、脈動成分を生じることがない。したがっ
て、この位置検出値を微分して求めた速度検出値には漏
れ磁束による速度誤差の影響がない。なお、この速度に
比例した位置のオフセット誤差は位置制御等による追従
遅れと比較すれば十分小さいため、仮に１４γｖがβよ
り非常に大きな場合でもＡＴＡＮ（１４γｖ／β））は
±π／２を越えることがなく、十分な精度を達成でき
る。
リラクタンス型レゾルバで位置検出する場合の漏れ磁束
による影響は、回転速度に比例した位置のオフセット誤
差として生じ、脈動成分を生じることがない。したがっ
て、この位置検出値を微分して求めた速度検出値には漏
れ磁束による速度誤差の影響がない。なお、この速度に
比例した位置のオフセット誤差は位置制御等による追従
遅れと比較すれば十分小さいため、仮に１４γｖがβよ
り非常に大きな場合でもＡＴＡＮ（１４γｖ／β））は
±π／２を越えることがなく、十分な精度を達成でき
る。
【００４６】次に、図面に基づいて本発明の別の実施形
態を説明する。図２は本発明のもう一つの実施の形態に
係るリラクタンス型レゾルバをラジアル方向に切断した
断面図である。図２において、図３に示した従来のもの
と同様の構成をとるものについては、同じ符号を付して
詳しい説明を省略する。本実施の形態の固定子５１は、
その内周に互いに隣接する２つの励磁歯を１組とする８
組の励磁歯６２と８２，６３と８３，６４と８４，６５
と８５，６６と８６，６７と８７，６８と８８，６９と
８９を配置している。この励磁歯の組同士は等間隔に配
置され、組となった２つの励磁歯の間隔（ピッチ）は、
固定子１１の凸部のピッチの整数倍である同ピッチとな
るよう配置されている。これにより、組となった励磁歯
と固定子１１との間のパーミアンスが同位相で変化する
ようになる。８組の歯６２と８２，６３と８３，６４と
８４，６５と８５，６６と８６，６７と８７，６８と８
８，６９と８９にはそれぞれ励磁巻線５２と７２，５３
と７３，５４と７４，５５と７５，５６と７６，５７と
７７，５８と７８，５９と７９が巻装されている。また
各組の２つの励磁巻線は直列に接続され、この励磁巻線
に励磁信号が入力されると、組となった２つの励磁歯か
らは回転子側に向かって互いに逆向きの磁束が生じるよ
うになっている。以上のことから、図２のレゾルバでは
各組の２個の励磁歯は可動子としての回転子１１の運動
に対する磁気抵抗の変化が同位相となり、また組となっ
た２つの励磁歯を通る磁束の総和は０となる。このよう
なリラクタンスレゾルバにおいても励磁巻線５２と７２
と５６と７６，５３と７３と５７と７７，５４と７４と
５８と７８，５５と７５と５８と７８，５６と７６と５
９と７９の４種類の励磁巻線は従来の励磁巻線１２と１
６，１３と１７，１４と１８，１５と１９の４種類の励
磁巻線に相当し、その回転子１１の運動に対するパーミ
アンス変化は、従来のものと同様となるため、図４に示
した従来の位置検出装置を用いて位置検出を行うことが
できる。
態を説明する。図２は本発明のもう一つの実施の形態に
係るリラクタンス型レゾルバをラジアル方向に切断した
断面図である。図２において、図３に示した従来のもの
と同様の構成をとるものについては、同じ符号を付して
詳しい説明を省略する。本実施の形態の固定子５１は、
その内周に互いに隣接する２つの励磁歯を１組とする８
組の励磁歯６２と８２，６３と８３，６４と８４，６５
と８５，６６と８６，６７と８７，６８と８８，６９と
８９を配置している。この励磁歯の組同士は等間隔に配
置され、組となった２つの励磁歯の間隔（ピッチ）は、
固定子１１の凸部のピッチの整数倍である同ピッチとな
るよう配置されている。これにより、組となった励磁歯
と固定子１１との間のパーミアンスが同位相で変化する
ようになる。８組の歯６２と８２，６３と８３，６４と
８４，６５と８５，６６と８６，６７と８７，６８と８
８，６９と８９にはそれぞれ励磁巻線５２と７２，５３
と７３，５４と７４，５５と７５，５６と７６，５７と
７７，５８と７８，５９と７９が巻装されている。また
各組の２つの励磁巻線は直列に接続され、この励磁巻線
に励磁信号が入力されると、組となった２つの励磁歯か
らは回転子側に向かって互いに逆向きの磁束が生じるよ
うになっている。以上のことから、図２のレゾルバでは
各組の２個の励磁歯は可動子としての回転子１１の運動
に対する磁気抵抗の変化が同位相となり、また組となっ
た２つの励磁歯を通る磁束の総和は０となる。このよう
なリラクタンスレゾルバにおいても励磁巻線５２と７２
と５６と７６，５３と７３と５７と７７，５４と７４と
５８と７８，５５と７５と５８と７８，５６と７６と５
９と７９の４種類の励磁巻線は従来の励磁巻線１２と１
６，１３と１７，１４と１８，１５と１９の４種類の励
磁巻線に相当し、その回転子１１の運動に対するパーミ
アンス変化は、従来のものと同様となるため、図４に示
した従来の位置検出装置を用いて位置検出を行うことが
できる。
【００４７】また、図２のレゾルバにおいて漏れ磁束の
影響を考えると、各組の２つの励磁歯は回転子１１の運
動に対して同位相のパーミアンス変化となるため、各組
の励磁歯には、それぞれほぼ同じ漏れ磁束が通過する。
したがって、各組の２つの励磁巻線に生じるノイズ電流
は同レベルであり、かつ逆位相で励磁巻線が直列接続さ
れていることになる。このため、ノイズ電流は打ち消し
合って、各組の励磁巻線に流れる漏れ磁束によるノイズ
電流が除去される。
影響を考えると、各組の２つの励磁歯は回転子１１の運
動に対して同位相のパーミアンス変化となるため、各組
の励磁歯には、それぞれほぼ同じ漏れ磁束が通過する。
したがって、各組の２つの励磁巻線に生じるノイズ電流
は同レベルであり、かつ逆位相で励磁巻線が直列接続さ
れていることになる。このため、ノイズ電流は打ち消し
合って、各組の励磁巻線に流れる漏れ磁束によるノイズ
電流が除去される。
【００４８】なお、これまで４つの位相がずれた信号Ｖ
ＣＰ，ＶＣＮ，ＶＣＰ，ＶＳＮを出力するリラクタンス
型レゾルバについて説明したが、このようなレゾルバで
は２以上の位相差のある信号が得られれば位置検出を行
うことができるため、４相出力型のリラクタンス型レゾ
ルバに限らず、２つまたは３つの位相がずれた信号を出
力するリラクタンス型レゾルバとしてもよい。また、こ
こまでの説明では回転型のリラクタンス型レゾルバにつ
いて説明したが、固定子と回転子（可動子）を直線に展
開した直線型のリラクタンス型レゾルバとしてもよい。
ＣＰ，ＶＣＮ，ＶＣＰ，ＶＳＮを出力するリラクタンス
型レゾルバについて説明したが、このようなレゾルバで
は２以上の位相差のある信号が得られれば位置検出を行
うことができるため、４相出力型のリラクタンス型レゾ
ルバに限らず、２つまたは３つの位相がずれた信号を出
力するリラクタンス型レゾルバとしてもよい。また、こ
こまでの説明では回転型のリラクタンス型レゾルバにつ
いて説明したが、固定子と回転子（可動子）を直線に展
開した直線型のリラクタンス型レゾルバとしてもよい。
【００４９】
【発明の効果】本発明のリラクタンス型レゾルバによれ
ば、一つの励磁歯に１つの巻線を巻く、製造の容易な構
造を持ちながら、電動機回転子の永久磁石や制動用の電
磁ブレーキからの漏れ磁束等に対して影響を受けづらい
高精度な速度検出および位置検出を行うことができる。
ば、一つの励磁歯に１つの巻線を巻く、製造の容易な構
造を持ちながら、電動機回転子の永久磁石や制動用の電
磁ブレーキからの漏れ磁束等に対して影響を受けづらい
高精度な速度検出および位置検出を行うことができる。
【図１】 本発明の実施の形態に係るリラクタンス型レ
ゾルバのラジアル方向の断面図である。
ゾルバのラジアル方向の断面図である。
【図２】 本発明のもう一つの実施の形態に係るリラク
タンス型レゾルバのラジアル方向の断面図である。
タンス型レゾルバのラジアル方向の断面図である。
【図３】 従来のリラクタンス型レゾルバをラジアル方
向に切断した断面図である。
向に切断した断面図である。
【図４】 リラクタンス型レゾルバの検出装置の構成ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図５】 リラクタンス型レゾルバに対し軸方向から到
来する漏れ磁束の例を表す説明図である。
来する漏れ磁束の例を表す説明図である。
１，３１，５１ 固定子、１０ 入力軸、１１ 回転
子、２０ 励磁信号発生器、２５，２６ 差動増幅器、
２７，２８ ＡＤ変換器、２９ 内挿演算器、３０ タ
イミング発生器。
子、２０ 励磁信号発生器、２５，２６ 差動増幅器、
２７，２８ ＡＤ変換器、２９ 内挿演算器、３０ タ
イミング発生器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｐ 3/44 Ｇ０１Ｐ 3/44 Ｘ Ｃ
Claims (2)
- 【請求項１】 励磁巻線を巻装した複数の励磁歯を有
し、磁性体からなる固定子と、 磁性凸部を備え、当該磁性凸部が前記励磁歯に対向する
よう配置された可動子と、 前記可動子の運動に応じて、異なる位相で変化する前記
励磁巻線の電流又は電圧を検出して、前記可動子の位置
を検出するリラクタンス型レゾルバにおいて、 前記励磁巻線は、各励磁歯を通る磁束の向きが同一方向
となるよう各励磁歯に巻装され、前記固定子は、励磁歯
の磁束と逆向きの磁束を通すバイパス磁路歯を有するこ
とを特徴とするリラクタンス型レゾルバ。 - 【請求項２】 励磁巻線を巻装した複数の励磁歯を有
し、磁性体からなる固定子と、 磁性凸部を備え、当該磁性凸部が前記励磁歯に対向する
よう配置された可動子と、 前記可動子の運動に応じて、異なる位相で変化する前記
励磁巻線の電流又は電圧を検出して、前記可動子の位置
を検出するリラクタンス型レゾルバにおいて、 前記励磁巻線は、互いに隣接する励磁歯の組ごとに、各
励磁歯を通る磁束の向きが互いに逆向きとなるように各
励磁歯に巻装されるとともに直列接続され、 組ごとに、各励磁歯のピッチが可動子の磁性凸部のピッ
チの整数倍と等しくなるよう前記固定子上に励磁歯が配
置されていることを特徴とするリラクタンス型レゾル
バ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000208948A JP3754606B2 (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | リラクタンス型レゾルバ |
| US09/887,015 US20020005674A1 (en) | 2000-07-10 | 2001-06-25 | Reluctance type resolver with reduced detection error due to external magnetic flux |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000208948A JP3754606B2 (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | リラクタンス型レゾルバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002027719A true JP2002027719A (ja) | 2002-01-25 |
| JP3754606B2 JP3754606B2 (ja) | 2006-03-15 |
Family
ID=18705438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000208948A Expired - Fee Related JP3754606B2 (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | リラクタンス型レゾルバ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020005674A1 (ja) |
| JP (1) | JP3754606B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6777843B2 (en) * | 2001-10-05 | 2004-08-17 | Okuma Corporation | Resolver integrated type motor |
| JP2011174716A (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | Okuma Corp | リラクタンス型レゾルバ |
| JP2012117862A (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Mitsubishi Electric Corp | レゾルバ |
| JP2012233806A (ja) * | 2011-05-02 | 2012-11-29 | Okuma Corp | ステータおよびレゾルバ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101091302B (zh) * | 2005-01-31 | 2011-01-19 | 丰田自动车株式会社 | 分解器固定结构 |
| DE102006017024B3 (de) * | 2006-04-11 | 2007-12-06 | Hiwin Mikrosystem Corp. | Verfahren zum Demodulieren des Lagesignals eines Resolvers |
| US9796364B2 (en) * | 2009-03-30 | 2017-10-24 | General Electric Company | Apparatus and method for advanced anti-skid brake and traction controls |
| DE102009061032A1 (de) * | 2009-05-15 | 2010-11-18 | Tyco Electronics Belgium Ec Bvba | Magnetoelektronischer Winkelsensor, insbesondere Reluktanzresolver |
| KR101218563B1 (ko) * | 2010-05-20 | 2013-01-04 | 대성전기공업 주식회사 | 가변자기저항형 레졸버 |
| US9106177B2 (en) * | 2012-01-05 | 2015-08-11 | GM Global Technology Operations LLC | Method and system for sensorless control of an electric motor |
| DE112015006209T5 (de) * | 2015-02-23 | 2017-11-02 | Mitsubishi Electric Corporation | Drehelektromaschine |
| CN113794346B (zh) * | 2021-10-09 | 2022-08-05 | 上海赢双电机有限公司 | 磁阻式自整角机 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5541463A (en) * | 1993-06-15 | 1996-07-30 | Eko Technologies, Inc. | Flex path and core loss reduction assembly |
| US5777416A (en) * | 1996-12-23 | 1998-07-07 | Dana Corporation | Switched reluctance motor with low mutual inductance between phases |
-
2000
- 2000-07-10 JP JP2000208948A patent/JP3754606B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-06-25 US US09/887,015 patent/US20020005674A1/en not_active Abandoned
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6777843B2 (en) * | 2001-10-05 | 2004-08-17 | Okuma Corporation | Resolver integrated type motor |
| JP2011174716A (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | Okuma Corp | リラクタンス型レゾルバ |
| JP2012117862A (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Mitsubishi Electric Corp | レゾルバ |
| JP2012233806A (ja) * | 2011-05-02 | 2012-11-29 | Okuma Corp | ステータおよびレゾルバ |
| US9136737B2 (en) | 2011-05-02 | 2015-09-15 | Okuma Corporation | Stator and resolver |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020005674A1 (en) | 2002-01-17 |
| JP3754606B2 (ja) | 2006-03-15 |
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