JP2003207370A

JP2003207370A - リラクタンス型レゾルバ

Info

Publication number: JP2003207370A
Application number: JP2002005028A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Fukui; 憲之福井
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2003-07-25
Anticipated expiration: 2022-01-11
Also published as: JP3877594B2

Abstract

(57)【要約】【課題】対となる極歯間の距離を小さくしたリラクタ
ンス型レゾルバを提供する。【解決手段】リラクタンス型レゾルバ１００を構成す
る複数対の極歯１０４ａ〜ｐは、それぞれボビン１０５
ａ〜ｈで巻線１０６ａ〜ｈと絶縁されている。ボビン１
０５ａ〜ｈは、共通の基部フランジ１０７と、基部フラ
ンジ１０７に所定の間隙をもって並列して立設され、各
対の極歯を囲む一対の巻枠１０８と、前記各巻枠１０８
の先端に所定の間隙をもって設けられた端部フランジ１
０９とから構成され、巻枠１０８には巻線１０６ａ〜ｈ
が８の字状に巻回されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータの回転位置
を、ステータの極歯に巻装した巻線のインダクタンス変
化を検出することで出力するリラクタンス型レゾルバに
関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械や産業用ロボットなどに用いら
れるモータは、モータの回転位置を正確に把握する必要
があり、モータには位置を検出するレゾルバが設けられ
ている。近年、それらのモータ及びそのモータに搭載さ
れるレゾルバは、省スペース化の要求とともに、高精度
化及び高分解能化の要求が強くなってきている。

【０００３】図３は、従来のリラクタンス型レゾルバの
構造の一例の断面図である。六角断面を有するロータ３
０１は、回転軸３０２と一体となって回転する。ステー
タ３０３の極歯３０４ａ〜ｈの周囲にはボビン３０５ａ
〜ｈが設けられ、そのボビン３０５ａ〜ｈには巻線３０
６ａ〜ｈが同じ巻回方向に巻装されている。巻線３０６
ａ〜ｈがボビン３０５ａ〜ｈから外れることのないよう
に、ボビン３０５ａ〜ｈには極歯３０４ａ〜ｈの歯先方
向の端に端部フランジ（つば）が設けられ、また極歯３
０４ａ〜ｈの基部方向の端には基部フランジが設けられ
ている。

【０００４】図３に示すリラクタンス型レゾルバの巻線
３０６ａ〜ｈには、図４に示す回路の励磁電源２０から
励磁信号が与えられ、その励磁信号により、極歯３０４
ａ、３０４ｅは余弦正相、極歯３０４ｂ、３０４ｆは正
弦正相、極歯３０４ｃ、３０４ｇは余弦負相、極歯３０
４ｄ、３０４ｈは正弦負相の位相の信号を出力する。極
歯３０４ａ〜ｈのうち正相を出力する極歯３０４ａ、３
０４ｂ、３０４ｅ、３０４ｆに巻回された巻線の信号
と、負相を出力する極歯３０４ｃ、３０４ｄ、３０４
ｇ、３０４ｈに巻回された巻線の信号は、差動増幅器２
５，２６に入力され、正弦波信号の正相から負相が減算
され、また、同様に、余弦波信号の正相から負相が減算
される。このように処理することにより、信号振幅を大
きくすることができる。また、異なる位置に配置された
極歯に巻回された同相の信号を出力する巻線を直列に接
続すると、ロータ３０１の真円誤差や、回転振れ等の誤
差成分をキャンセルする効果を奏する。以上に説明した
ように、ステータ３０３の極歯の数を多くすれば、検出
する信号の振幅を大きくでき、また、誤差成分をキャン
セルできるので、極歯はできる限り多くすることが望ま
しい。

【０００５】また、別の従来技術として、特願２０００
−２０８９４８に示されるリラクタンス型レゾルバがあ
る。図５は上記文献のリラクタンス型レゾルバのステー
タの極歯部分を示す斜視図である。極歯４０２ａと極歯
４０２ｂは一組の対となる極歯であり、極歯はそれぞれ
ボビン４０３ａ，４０３ｂに囲まれている。図３の従来
例と同様に、巻線がボビン４０３ａ，４０３ｂから外れ
ることのないように、ボビン４０３ａ、４０３ｂには極
歯４０２ａ、４０２ｂの歯先方向の端に端部フランジ
（つば）が設けられ、また極歯４０２ａ、４０２ｂの基
部方向の端には基部フランジが設けられている。巻線
（不図示）は一方の極歯４０２ａを囲むボビン４０３ａ
には右巻きに巻回され、他方の極歯４０２ｂを囲むボビ
ン４０３ｂには左巻きに巻回される。即ち、巻線は対と
なる極歯４０２ａ，４０２ｂに、逆巻きに巻回される。
このように巻線が巻回されるので、極歯４０２ａ,４０
２ｂにはそれぞれロータ方向、ロータ方向と反対方向に
磁束が形成され、磁束は図示しないロータとのエアギャ
ップを通りロータ内部を通過して接続し、閉じた磁気回
路を形成する。これにより、漏れ磁束が減り、ロータ回
転時の巻線のインダクタンス変化を大きく検出すること
ができる。また、リラクタンス型レゾルバがモータ等の
磁束を発生する機器に取り付けられている場合に、それ
らの機器からの磁束である外来磁気ノイズに対して影響
を受けずらくする効果を奏する。これらの効果は対とな
る極歯４０２ａ、４０２ｂどうしの距離が近いほど顕著
であるため、対となる極歯４０２ａ、４０２ｂは近いほ
ど好ましい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、対とな
る極歯４０２ａ、４０２ｂを近づけようとした場合であ
っても、ボビン４０３ａ、４０３ｂの端部フランジがあ
るため、近づけることができる極歯間の距離には制約が
あった。

【０００７】したがって、上述した従来のリラクタンス
型レゾルバにあっては、対となる極歯４０２ａ、４０２
ｂを近づけて、ステータの極歯の数を維持しつつリラク
タンス型レゾルバの直径を小さくしたり、或いは、リラ
クタンス型レゾルバの大きさは変えずにステータの極歯
の数を増やして、誤差成分をキャンセルしたり、極歯間
の漏れ磁束を減らして外来磁気ノイズの影響を受けずら
くすることは、ステータの極歯に被せられたボビンの端
部フランジがあるため、大変困難であった。

【０００８】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みなされたものであり、本発明の目的とすると
ころは、リラクタンス型レゾルバのステータの磁路が形
成される極歯どうしの距離を縮め、リラクタンス型レゾ
ルバのステータの極歯の数を維持しつつリラクタンス型
レゾルバの小型化を可能にする技術、或いは、リラクタ
ンス型レゾルバのステータの極歯の数の増加を可能にす
る技術を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
発明は、ロータと対向するステータの極歯を囲むボビン
に巻回された巻線の電流又は電圧を検出し、ロータの回
転位置を検出するリラクタンス型レゾルバであって、前
記極歯は、磁気回路を形成する複数対の極歯であり、前
記巻線は、前記各対の極歯を囲むボビンに互いに逆巻き
に巻回されているリラクタンス型レゾルバにおいて、前
記各対の極歯を囲むボビンは、共通の基部フランジと、
前記基部フランジに所定の間隙をもって並列して立設さ
れ、各対の極歯を囲む一対の巻枠と、前記各巻枠の先端
に所定の間隙をもって設けられた端部フランジと、を有
し、前記巻枠に巻回された巻線のうち、少なくとも端部
フランジに最も近い位置に巻回された巻線は、前記一対
の巻枠に８の字状に巻回されていることを特徴とするも
のである。

【００１０】本発明の請求項２に係る発明は、請求項１
に記載のリラクタンス型レゾルバであって、前記各対の
極歯は、ロータの回転中心軸方向に並べて配置されてい
ることを特徴とするものである。

【００１１】本発明の請求項３に係る発明は、請求項２
に記載のリラクタンス型レゾルバであって、前記ステー
タは、前記一対の極歯の一方を含む第一の磁性材と、前
記第一の磁性材とは別部材の他方の極歯を含む第二の磁
性材を前記回転中心軸方向に積層して構成され、前記ボ
ビンの一対の巻枠は、それぞれ極歯を位置決め固定する
固定部を有し、前記磁性材間の位置決めを行うことを特
徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、以下に図
１，２を参照して説明する。

【００１３】本発明の第一の実施形態を図１を参照して
説明する。図１は、第一の実施形態に係るリラクタンス
型レゾルバ１００の構造を示す断面図である。六角断面
を有したロータ１０１は、回転軸１０２に対して回転軸
１０２の回転中心と、ロータ１０１の形状中心とが一致
するように接着固定されている。ステータ１０３は図示
しない固定側へ固定されている。ステータ１０３の極歯
１０４ａ〜ｐは、複数の対となる２つの極歯１０４ａと
１０４ｂ，１０４ｃと１０４ｄ，１０４ｅと１０４ｆ，
１０４ｇと１０４ｈ，１０４ｉと１０４ｊ，１０４ｋと
１０４ｌ，１０４ｍと１０４ｎ，１０４ｏと１０４ｐが
間隔をあけて配置されており、そのような対となる極歯
が８組ある。対となる極歯には樹脂製のボビン１０５ａ
〜ｈが被せてあり、巻線１０６ａ〜ｈと極歯１０４ａ〜
ｈを絶縁している。各巻線１０６ａ〜ｈの励磁電源との
接続方法及び検出方式は、特願２０００−２０８９４８
で示したものと同様であるので、説明を省略する。

【００１４】本実施形態の各対の極歯を囲むボビン１０
５ａ〜ｈのうち、ボビン１０５ｃを取りあげ、ボビンの
構造及びボビンに巻線を巻回する方法について説明す
る。

【００１５】ボビン１０５ｃは、極歯１０４ｅ，ｆの基
部側に備えられる共通の基部フランジ１０７と、この基
部フランジ１０７に所定の間隙をもって並列して立設し
た一対の巻枠１０８ｅ，ｆと、各巻枠１０８ｅ，ｆの先
端に所定の間隙あけて設けられた一対の端部フランジ１
０９ｅ，ｆとから構成されている。一対の巻枠１０８
ｅ，ｆが対応する各対の極歯１０４ｅ，ｆを囲み、巻線
１０６ｃと極歯１０４ｅ，ｆを絶縁している。ここで、
一対の巻枠１０８ｅ，ｆ間の間隙は、次に述べる巻回方
法で巻線１０６ｃを巻くために必要な程度の間隙であ
り、例えば自動巻線機で巻線を巻く場合は自動巻線機の
巻線１０６ｃを供給するノズルを通すことができる程度
の間隙であり、また例えば手作業で巻線１０６ｃを巻く
場合はその作業を行うのに必要な程度の間隙のことであ
る。一対の端部フランジ１０９ｅ，ｆ間の間隙もまた、
巻線１０６ｃを巻回するのに必要な程度の間隙であれば
よい。

【００１６】巻線１０６ｃは、上述したボビン１０５ｃ
に以下の方法で巻回される。ボビン１０５ｃの基部フラ
ンジ１０７から端部フランジ１０９ｅ，ｆまでの間が、
巻線１０６ｃの巻回領域となっている。巻線１０６ｃ
は、まず一方の巻枠１０８ｅの基部に一巻きされたあ
と、対となる巻枠１０８ｅ，ｆの中間の間隙を通し、他
方の巻枠１０８ｆに逆巻きに一巻きされている。そし
て、巻線１０６ｃは再度、対となる巻枠１０８ｅ，ｆの
中間の間隙を通し、初めに巻線１０６ｃを巻回した一方
の巻枠１０８ｅに、初めにこの巻枠１０８ｅに巻いたと
きと同じ巻回方向に一巻きされる。つまり、巻線１０６
ｃは対となる巻枠１０８ｅ，ｆに連続して８の字状に巻
回される。この巻き方を繰り返し、巻線１０６ｃがボビ
ン１０５ｃの基部フランジ１０７から端部フランジ１０
９ｅ，ｆまで巻かれていく。ボビン１０５ｃについて説
明したが、他のボビン１０５ａ，ｂ，ｄ〜ｈも同様な構
成であり、同様に巻線が巻回される。

【００１７】本実施形態の特徴的事項は、上述したよう
な構成のボビン１０５ａ〜ｈの巻枠１０８に巻回された
巻線１０６ａ〜ｈのうち、少なくとも端部フランジ１０
９に最も近い位置に巻回された巻線１０６ａ〜ｈが一対
の巻枠１０８ｅ，ｆに８の字状に巻回されていることで
ある。このように構成するため、対の一方の巻枠１０８
ｅに巻かれた巻線が一対の端部フランジ１０９ｅの間に
ある間隙部分で外れるのを、対の他方の巻枠１０８ｆに
巻かれた巻線がその端部フランジ１０９ｆに引っ掛かる
ことで、防止することが可能となる。したがって、両巻
枠１０８ｅ，ｆ間の端部フランジ１０９ｅ，ｆの対向部
分に設けられる凸部を削除できる分、対となる極歯１０
４ｅ，ｆを近づけることができる。そのため、対の極歯
間に経路の短い磁気回路を形成することができ、巻線１
０６ａ〜ｈのインダクタンス変化を大きく検出でき、外
来磁気ノイズに対して影響を受けずらくすることができ
る。また、回転方向に配置される極歯１０４ａ〜ｈの数
が減るので、レゾルバ１００の直径を小さくできる効果
がある。

【００１８】また、本実施形態の場合、巻枠１０８ｅ，
ｆの基部フランジ１０７の位置から端部フランジ１０９
ｅ，ｆの位置までの全巻回領域に渡って、巻線１０６ｃ
を対となる極歯１０４ｅ，ｆに交互に８の字状に巻回す
るので、巻線１０６ｃをボビン１０５ｃ上に隙間なく巻
回でき、巻線巻回領域を有効に使うことができる。巻線
１０６ｃを隙間なく巻くので巻数を大きくでき、したが
って対となる磁極１０４ｅ，ｆが形成する磁気回路に発
生する磁束を大きくすることができ、更に、各巻線１０
６ａ〜ｈからの漏れ磁束を減じ、また誤差要因たる外来
磁束ノイズに対する影響を著しく減ずることができる効
果がある。

【００１９】本発明の第二の実施形態に係るリラクタン
ス型レゾルバについて説明する。図２は、第二の実施形
態に係るリラクタンス型レゾルバを構成するステータの
極歯部を示す斜視図である。ステータ２０１ａとステー
タ２０１ｂは透磁率の高い材料で構成され、全く同一形
状である。ステータ２０１ａ，ｂはそれぞれ極歯２０２
ａ，ｃ、極歯２０２ｂ，ｄを一部に含んでいる。ステー
タ２０１ａ，ｂはロータの回転軸方向に積層され、その
間にはシムが配置されている。極歯２０２ａ，２０２ｃ
に対してそれぞれ極歯２０２ｂ，２０２ｄが、ロータの
回転軸方向に並べて配置され、ロータの回転に対して同
位相となっている。同位相となる２つの極歯が対となり
磁気回路を形成する。極歯２０２ａ〜ｄには、極歯２０
２ａ〜ｄと巻回される巻線（不図示）を絶縁するための
ボビン２０３ａ〜ｄが被せてある。

【００２０】ボビン２０３ａ〜ｄは、第一の実施形態と
同様に、極歯１０４ｅ，ｆの基部の方向に備えられる基
部フランジと、この基部フランジ１０７に所定の間隙を
もって並列して立設した一対の巻枠１０９ｅ，ｆと、各
巻枠１０９ｅ，ｆの先端に所定の間隙あけて設けられた
一対の端部フランジ１０８ｅ，ｆとから構成される。ま
た、巻線の巻回方法も第一の実施形態と同様に、ロータ
に対して同位相となる対の極歯２０２ａと２０２ｂ，２
０２ｃと２０２ｄに、巻線を極歯間に通しながら、８の
字状にコイル線を巻回するものである。即ち、対となる
同位相の極歯２０２ａと２０２ｂ，２０２ｃと２０２ｄ
の図２で上側の極歯２０２ａ，２０２ｃと、下側の極歯
２０２ｂ，２０２ｄとは、巻線の巻回方向が逆であり、
それぞれに発生する磁束の向きが逆になっている。した
がって、同位相となった極歯２０２ａと２０２ｂ，２０
２ｃと２０２ｄで磁路が閉じるように磁気回路が形成さ
れ、極歯２０２ａ〜ｄに巻装された巻線からの漏れ磁束
を減じ、また誤差要因たる外来磁束ノイズに対する影響
を著しく減じている。

【００２１】本実施形態では、対となる極歯２０２ａと
２０２ｂ，２０２ｃと２０２ｄが回転軸方向に並べて配
置されるため、対となる極歯２０２ａと２０２ｂ，２０
２ｃと２０２ｄを回転方向に並べて配置した場合に比べ
て、一対の極歯が占有するロータ回転方向の幅が小さく
なる。このため、対の極歯の数が同じ場合、レゾルバの
直径を小さくできる効果がある。また、極歯の幅を小さ
くしただけ、回転方向の極歯の数を増やせば、検出する
信号の振幅を大きくでき、漏れ磁束、外来磁束ノイズ等
の誤差成分の影響を小さくできる効果がある。リラクタ
ンス型レゾルバを、回転軸方向に大きくなるのを許し、
径方向へ大きくなるのを嫌うような要求があった場合
に、本実施形態のリラクタンス型レゾルバの構造を選択
すると効果的である。

【００２２】また、本実施形態のボビン２０３ａ〜ｄを
樹脂等で一体成形すると、ボビン２０３ａ〜ｄの巻枠に
対して極歯２０２ａ〜ｄが締まり嵌めとなっているの
で、ボビン２０３ａ〜ｄには、対となる極歯２０２ａ〜
ｄの一方の極歯を固定する固定部と、他方の極歯を固定
する固定部が備えていることになる。したがって、本実
施形態のリラクタンス型レゾルバの製造時には、ステー
タ２０１ａ，２０１ｂは別部材であるので、ステータ２
０１ａに対してステータ２０１ｂを位置決めをして、回
転方向に同位相にする必要があるが、ボビン２０３ａ〜
ｄでステータ２０１ａ，２０１ｂの位置決めができ、位
相合わせや形状中心合わせができるので、レゾルバの製
作が一層簡単となる効果がある。ボビン２０３ａ〜ｄ
は、一般的に樹脂成形で製作されるので、一体成形した
ものとそうでないものとで、コスト面で大きな違いは発
生しない。

【００２３】以上の説明では、本発明の第一、第二の実
施形態について述べたが、本発明はこれに限定されるも
のではない。分割したコの字型のステータ鉄心を対とな
る極歯として、ロータの軸方向又は回転方向に配置し、
そのステータ鉄心に８の字状に巻線を巻装しても本発明
のリラクタンス型レゾルバとすることができる。また、
本発明はリラクタンス型レゾルバに関するものである
が、本発明の技術は近接スイッチ等の変位センサにも適
用することができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明のリラクタンス型レゾルバにおい
ては、少なくとも端部フランジに最も近い位置に巻回さ
れた巻線が、一対の巻枠に８の字状に巻回されているた
め、端部フランジの対となる極歯間の部分を削除しても
巻線が外れずらいので、対となる極歯を近づけることが
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態に係るリラクタンス
型レゾルバの構造を示す断面図である。

【図２】本発明の第二の実施形態に係るリラクタンス
型レゾルバを構成するステータの極歯部を示す斜視図で
ある。

【図３】従来のリラクタンス型レゾルバの構造を示す
断面図である。

【図４】図３に示す従来のリラクタンス型レゾルバの
位置検出回路の回路図である。

【図５】従来のリラクタンス型レゾルバのステータの
極歯部分を示す斜視図である。

【符号の説明】

１００リラクタンス型レゾルバ、１０１ロータ、１
０２回転軸、１０３ステータ、１０４ａ〜ｐ極歯、
１０５ａ〜ｈボビン、１０６ａ〜ｈ巻線、１０７
基部フランジ、１０８ｅ，ｆ巻枠、１０９ｅ，ｆ短
部フランジ、２０１ａ，２０１ｂステータ、２０２ａ
〜ｄ極歯、２０３ａ〜ｄボビン、２０４シム、３
００リラクタンス型レゾルバ、３０１ロータ、３０
２回転軸、３０３ステータ、３０４ａ〜ｈ極歯、
３０５ａ〜ｈボビン、３０６ａ〜ｈ巻線、４０１
ステータ、４０２ａ，４０２ｂ極歯、４０３ａ，４０
３ｂボビン。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロータと対向するステータの極歯を囲む
ボビンに巻回された巻線の電流又は電圧を検出し、ロー
タの回転位置を検出するリラクタンス型レゾルバであっ
て、前記極歯は、磁気回路を形成する複数対の極歯であり、前記巻線は、前記各対の極歯を囲むボビンに互いに逆巻
きに巻回されているリラクタンス型レゾルバにおいて、前記各対の極歯を囲むボビンは、共通の基部フランジと、前記基部フランジに所定の間隙をもって並列して立設さ
れ、各対の極歯を囲む一対の巻枠と、前記各巻枠の先端に所定の間隙をもって設けられた端部
フランジと、を有し、前記巻枠に巻回された巻線のうち、少なくとも端部フラ
ンジに最も近い位置に巻回された巻線は、前記一対の巻
枠に８の字状に巻回されていることを特徴とするリラク
タンス型レゾルバ。
【請求項２】請求項１に記載のリラクタンス型レゾル
バであって、前記各対の極歯は、ロータの回転中心軸方向に並べて配
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。
【請求項３】請求項２に記載のリラクタンス型レゾル
バであって、前記ステータは、前記複数対の極歯の一方の極歯を含む
ステータと、前記複数対の極歯の他方の極歯を含むステ
ータを前記回転中心軸方向に積層して構成され、前記ボビンの一対の巻枠は、それぞれ極歯を位置決め固
定する固定部を有し、前記２つのステータの位置決めを
行うことを特徴とするリラクタンス型レゾルバ。