JP2004101423A

JP2004101423A - プリントレゾルバ

Info

Publication number: JP2004101423A
Application number: JP2002265687A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hara; 原　憲二
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】円板直径も大きくならず、全周検出エッチングタイプの精度の良い、簡単な回路で×１６と×１とを同時に求めることが可能な、磁気位置検出器としてのプリントレゾルバを提供する。
【解決手段】多層プリント基板を用いたレゾルバ１であって、励磁相コイルと同一ポール数の９０度位相のずれた検出相コイルと、×１の検出のための励磁相コイルと２ポールの差異のある９０度位相のずれた検出相コイルとを有して、うねり現象を利用して×１を得るものである。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＡ、ロボット等の磁気式位置検出器として用いられるプリントレゾルバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＦＡ、ロボット等の磁気式位置検出器として用いられるレゾルバは、例えば、最初は同公報の図８に示すように、回転トランス部の１次巻線、２次巻線と、励磁巻線と検出巻線等と言うような、モータのように巻線で作られていたが、精度の向上とローコスト化のために、同公報の図３、４に示すようにシートやプリント基板の構造が取上げられてきている。
同公報の図３（ａ）、（ｂ）はレゾルバの固定子シートコイルであって、検出相コイル２２とロータリートランス部の１次コイル２１からなる。検出相コイル２２は励磁相コイル４２とは同一パターン、同一ポール数で、Ａ相コイル２２ａが基板の表側に、Ｂ相コイル２２ｂを電気的に９０度ずらして裏側に配置している。
また、ロータリートランス部は、１次コイル２１ａを表側基板中央に、１次コイル２１ｂを裏側に配置してスルーホールＴを通して接続している。
一方、回転子シートコイルは同公報の図４（ａ）、（ｂ）に示すように、励磁相コイル４２とロータリートランス部の２次コイル４１からなり、励磁相コイル４２ａを基板の裏側に、励磁相コイル４２ｂを裏側に配置している。
また、励磁相コイル４２ａと４２ｂとは、１極を形成するポールとして、それぞれ逆方向に巻いた形になっている。
また、ロータリートランス部は、２次コイル４１ａを表側中央部に、２次コイル４１ｂを裏側に配置してスルーホール等によって接続している。
こうした構成で、固定子シートコイルのロータリートランス部の１次コイル２１に交流電圧を印加すると、回転子シートコイルの２次コイル４１に電圧が誘起され、２次コイル４１に接続された励磁相コイル４２が励磁され、励磁相コイル４２と検出相コイル２２の相互インダクタンスにより、検出相コイル２２に誘起電圧が発生し、ロータの回転角度に比例して正弦波状に変化する。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１３６２１１号公報（第２頁、第８図、及び、第３頁、第３図、第４図）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、検出精度を上げるためにはポール数を増加させなければならないという問題があった。
また、これを位置検出器として機能させるには、更に、一周での検出（原点信号の検出等）を行うために、×１として２ポールのものを組合わせて使用する必要があるが、特許文献１のレゾルバには×１の検出機能がついていないので、×１を加えた機能を得るためには、同一基板上に×１のパターンも含めて２つのものを組合わせた基板構成にしなければならないので、直径が大きくなるか、構造的に複雑となってしまうという問題があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、同一の励磁相を使用し、うねり現象を利用して励磁相とは１極対数（２ポール）分差異のある検出相のプリント基板を重ねる構造にして、×１を得る方式により、基板の直径が大きくならずに構造も簡単な磁気式位置検出器を構成できるプリントレゾルバを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、多層プリント基板を用いたレゾルバであって、励磁相コイルと、前記励磁相コイルと同一ポール数の９０度位相のずれた検出相コイルと、×１の検出のための前記励磁相コイルと２ポールの差異のある９０度位相のずれた検出相コイルとを有することを特徴としている。
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のレゾルバにおいて、前記×１の検出が、同一励磁相コイルを用いて前記励磁相コイルと同一ポール数の検出相コイルの信号と、前記励磁相コイルと２ポール（１極対数）分差異のある検出相コイルの信号の周波数差によって生ずるうねり現象を利用して検出することを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るプリントレゾルバの回転子の平面図である。
図２は図１に示すプリントレゾルバの固定子の平面図である。
図３は図２に示す固定子の検出相コイル基板の断面図である。
図１において、１はプリント基板上にコイルパターンを形成したレゾルバであり、２は回転子である。３はレゾルバの励磁相コイルであり、従来例と同様な両面基板や多層基板構成となっている。この励磁相コイル３は夫々巻方向が異なる２つのポール（コイルパターン）４、５で構成されていおり、レゾルバ全体では３２ポールで、３２／２＝１６極構成に極数が増加している。この場合の１６極を×１６と表す。６は軸７を回転させるロータリートランス部の２次コイルである。
図２において、１０は固定子であり、１１は検出相コイルの×１６ｓｉｎ検出コイルで、１２は×１６ｓｉｎ検出コイル１１とは９０度異なる×１６ｃｏｓ検出コイルであり、多層基板構成である。１３はロータリートランス部の１次コイルである。
図３において、２０は×１で原点位置を得るために、励磁相コイルとは１極（２ポール）分の差異を持たせた、１５極の×１５ｓｉｎ検出コイル基板であり、３０は１５ｓｉｎ検出コイルとは９０度異なる１５極の×１５ｃｏｓ検出コイル基板である。
なお、図１、図２に示した、×１６の回転子２、固定子１０は模式的に平面図を示しているが、多層基板として数層に亙り形成される構造である。
【０００７】
つぎに動作について説明する。
通常、磁気式位置検出器などの検出装置はポール数の半分が１回転での出力となる。即ち、図１のように３２ポールだと１６周期の出力で、これを１６極対数と称し、×１６と表現する。一般的に検出精度を上げるには極対数が多いほど良いが、１回転中の絶対位置を求めるには×１のデータが必要である。
ここでは、×１６の励磁に用いる励磁相コイルで更に、×１５の検出を行って、×１のデータ、つまりｆ（ｍ−ｎ）として原点信号と同等のデータを得ている。
図１は回転子２を表し、中央の斜線部分はロータリートランス部６であり、固定子１０の１次巻線１３から信号が送られる。回転子２は×１６で３６０度／１６＝２２．５度ピッチで励磁相コイルの１極対３が配置されている。この２２．５度は電気角では３６０度（１サイクル）となる。極対は図のように向きの異なるパターンでコイルとなっていて、ロータリートランス６からの信号は１６の極対に対して同じような電流の向きで与えられる。基板は多層基板で構成され、数層に渡りパターンが形成されているものである。
【０００８】
図２は固定子１０を示し、検出相コイルでは電気角で９０度ずれたｓｉｎとｃｏｓの別のパターンで信号を検出する。機械的には５．６度双方のパターンはずれる。中央部は回転子２に電気を送るロータリートランス部分１３となる。
固定子１０はこの×１６のパターンの他に、×１５のｓｉｎとｃｏｓの検出部を有している。図３に示すように、これらのパターンも数層になっている。
ここでは、×１６の回転子の励磁相コイル３から励磁信号が送られると、固定子の×１６ｓｉｎ検出コイル１１、×１６ｃｏｓ検出コイル１２によって、１回転当たり１６周期の信号を得ることができる。
【０００９】
と同時に×１５側の基板２０、３０でも、同じ励磁信号により×１５の検出が行われる。
いま、×１６の検出信号の周波数をｆｍ、×１５の検出信号の周波数をｆｎとすれば、２つの周波数の重畳によって、差の周波数ｆ（ｍ−ｎ）のビートを発生する（うねり現象と呼ぶ。）。このようなうねり現象によって、×１５側の１極分のポールが存在しない位置でのｆ（ｍ−ｎ）は最大となるので、これを利用して×１（原点位置）を簡単に確認することができる。これによって、原点位置（Ｚ）と、１６ｓｉｎ検出信号と１６ｃｏｓ検出信号の公知の信号処理により位置を特定することができる。
したがって本発明の実施例は上記の構成としたので、安価な多層基板を用いることで、円板直径も大きくならず、全周検出エッチングタイプの精度の良い、簡単な回路で×１６と×１とを同時に求めることが可能な、磁気位置検出器としてのプリントレゾルバを提供することができる。
【００１０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、安価な多層基板を用いることで、円板直径も大きくならず、全周検出エッチングタイプの精度の良い、簡単な回路で×１６と×１とを同時に求めることが可能な、磁気位置検出器としてのプリントレゾルバを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るプリントレゾルバの回転子の平面図である。
【図２】図１に示すプリントレゾルバの固定子の平面図である。
【図３】図２に示す固定子の検出相コイル基板の断面図である。
【符号の説明】
１　プリントレゾルバ
２　回転子
３　励磁相コイル
４、５　ポール
６、１３　ロータリトランス
７　軸
１０　固定子
１１　×１６ｓｉｎ検出コイル
１２　×１６ｃｏｓ検出コイル
２０　×１５ｓｉｎ検出コイル基板
３０　×１５ｃｏｓ検出コイル基板

Claims

多層プリント基板を用いたレゾルバであって、
励磁相コイルと、前記励磁相コイルと同一ポール数の９０度位相のずれた検出相コイルと、×１の検出のための前記励磁相コイルと２ポールの差異のある９０度位相のずれた検出相コイルとを有することを特徴とするプリントレゾルバ。
前記×１の検出は、同一励磁相コイルを用いて前記励磁相コイルと同一ポール数の検出相コイルの信号と、前記励磁相コイルと２ポール（１極対数）分差異のある検出相コイルの信号の周波数差によって生ずるうねり現象を利用して検出することを特徴とする請求項１記載のプリントレゾルバ。