JP2006138806A - ブラシレスレタイプ回転検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転トランスの円周方向に流れる渦電流損失を低減することのできる、ブラシレスレゾルバ等ブラシレスレタイプ回転検出器を提供すること。
【解決手段】 ブラシレスタイプ回転検出器１０は、ステータトランス１１に半径方向の溝１２が複数設けられていることを、主たる構成とする。かかる構成により、ブラシレスタイプ回転検出器１０の回転トランスをなすステータトランス１１は、磁性材料としての単一性ないし連続性が解消されて、回転トランスの円周方向の電気抵抗が増大され、円周方向に流れる渦電流損失の低減がなされる。
【選択図】 図１

Description

本発明はブラシレスレタイプ回転検出器に係り、特に、回転トランスの円周方向に流れる渦電流損失を低減することのできる、ブラシレスレゾルバ等ブラシレスレタイプ回転検出器に関する。

図８は、従来のブラシレスレゾルバの構成を示す側面方向からの半断面図（Ａ）および回転トランス側から見た端面図（Ｂ）である。図示するように従来のブラシレスレゾルバ６０は、ブラシの代わりとして、ステータトランス６１とロータトランス６３とから構成される回転トランスで信号伝達を行なう。この回転トランスに流れる磁束を妨げないようにするため、従来、ステータトランス６１およびロータトランス６３は、各々、単一の磁性材料で形成していた。従来のブラシレスレゾルバ開示例としては、特許文献１がある。

特開２００３−７５１９６号公報。「角度検出器」。

しかし、従来のブラシレスレゾルバは、単一の磁性材料による構成により、回転トランスの円周方向の電気抵抗が小さくなり、回転トランスにおける渦電流損失が大きいという問題点があった。

本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点を除き、回転トランスの円周方向に流れる渦電流損失を低減することのできる、ブラシレスレゾルバ等ブラシレスレタイプ回転検出器を提供することである。

本願発明者は上記課題について検討した結果、ステータトランスまたはロータトランスまたは両トランスに半径方向の溝を複数設けることで回転トランスの円周方向の電気抵抗を大きくすることによって上記課題の解決が可能であることを見出し、本発明に至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下のとおりである。

（１） ステータトランスに半径方向の溝が複数設けられていることを特徴とする、ブラシレスレタイプ回転検出器。
（２） ステータトランスが軸方向に対して分割されており、複数の構造要素から構成されていることを特徴とする、（１）に記載のブラシレスレタイプ回転検出器。
（３） ロータトランスに半径方向の溝が複数設けれらていることを特徴とする、ブラシレスレタイプ回転検出器。
（４） ロータトランスが単一の構造であるか、または軸方向に対して分割されており、複数の構造要素から構成されていることを特徴とする、（３）に記載のブラシレスレタイプ回転検出器。
（５） ステータトランスを構成する各構造要素は、単一の磁性材料か、または積層した磁性材料で形成されていることを特徴とする、（２）に記載のブラシレスレタイプ回転検出器。
（６） ロータトランスを構成する各構造要素は、単一の磁性材料か、または積層した磁性材料で形成されていることを特徴とする、（４）に記載のブラシレスレタイプ回転検出器。
（７） ステータトランスとロータトランスに設けられる各溝数が互いに素であることを特徴とする、（１）ないし（６）のいずれかに記載のブラシレスレタイプ回転検出器。
（８） １相励磁／２相出力、または２相励磁／１相出力、または２相励磁／２相出力のレゾルバであることを特徴とする、（１）ないし（７）のいずれかに記載のブラシレスレタイプ回転検出器。

すなわち本発明は、下記の各技術的要素に基づき、上述のように構成されたものである。
ａ．ステータトランスに半径方向の溝を複数設ける。
ｂ．あるいは、ロータトランスに半径方向の溝を複数設ける。
ｃ．ステータトランス、ロータトランスの溝数は異なっていても、あるいは同じでもよい。
ｄ．ステータトランスを複数の要素に分割することもできる。
ｅ．ロータトランスは単一要素でも複数の要素に分割してもよい。
ｆ．溝を設ける要素は、構成要素の一部でも全部でもよい。
ｇ．溝を設ける要素の形状を維持するため、溝は半径方向の一部のみに設けることとすることもできる。
ｈ．ステータトランスおよびロータトランスを構成する各要素は、単一の磁性材料でも積層した磁性材料で形成してもよい。

上記（７）の発明において、各溝の数を「互いに素であること(最大公約数が1であること)」とすることにより、特定の回転角度で磁気回路の状態が変化することが抑制され、その結果、回転角度による変圧比等の電気的特性の変化が抑制され、本発明を一層価値あらしめることができる。つまり、双方の溝の対向が多く発生するほど、ロータ側とステータ側の磁性材料で構成される磁気回路の状態は磁気的に変化するため、変圧比等の電気的特性にも変化が生じる。しかし、本発明のような構成とすることにより、一の溝がちょうど対向する場合であっても、他のすべての溝は、対向しないか、または対向する場合でもずれて対向することになり、そのような磁気回路状態の変化、それによる変圧比等の電気的特性の変化を抑制することができる。

本発明のブラシレスレタイプ回転検出器は上述のように構成されるため、これによれば、回転トランスの円周方向に流れる渦電流損失を低減することができる。また、渦電流損失は周波数の２乗にほぼ比例するため、渦電流損失低減効果によって、渦電流の影響を受ける変圧比等の電気的特性の周波数による変化を低減する効果をも得ることができる。

たとえば、ブラシレスレゾルバにおいて、そのステータトランスまたはロータトランスまたは両トランスに半径方向の溝を複数設けることにより、回転トランスの円周方向の電気抵抗を大きくし、回転トランスの円周方向に流れる渦電流損失を低減し、渦電流損失に起因する変圧比等の特性の周波数による変化を小さくすることができる。

以下、本発明を図面により詳細に説明する。以下の説明では主として、ブラシレスタイプ回転検出器としてブラシレスレゾルバを例にあげるが、ブラシレスシンクロにおいても同様の構成・作用効果を有するものである。
図１は、本発明のブラシレス回転検出器の構成例を示す側面方向からの半断面図（Ａ）および回転トランス側から見た端面図（Ｂ）である。図示するように本発明ブラシレスタイプ回転検出器１０は、ステータトランス１１に半径方向の溝１２が複数設けられていることを、主たる構成とする。

かかる構成により、本ブラシレスタイプ回転検出器１０の回転トランスをなすステータトランス１１は、磁性材料としての単一性ないし連続性が解消されて、回転トランスの円周方向の電気抵抗が増大され、円周方向に流れる渦電流損失の低減がなされる。

図２は、図１のブラシレスタイプ回転検出器のステータトランス構成例を示す説明図である。図２および図１にも例示されるように、本ブラシレス回転検出器１０は、ステータトランス１１を、軸方向に対して１１ａ、１１ｂのように分割された構造とし、すなわち複数の構造要素からなるものとして構成することができる。

かかる構成もまた、ステータトランス１１における磁性材料としての単一性ないし連続性の解消に寄与し、本発明の回転トランスの円周方向の電気抵抗増大効果および円周方向に流れる渦電流損失低減効果を妨げない。

図３は、本発明のブラシレス回転検出器の別の構成例を示す側面方向からの半断面図（Ａ）および回転トランス側から見た端面図（Ｂ）である。図示するように本ブラシレスタイプ回転検出器２０は、ロータトランス２３に半径方向の溝２４が複数設けれらていることを、主たる構成とする。図示するようにこの場合も、ステータトランス２１は、２１ａ、２１ｂ等に分割してもよい。

かかる構成により、本ブラシレスタイプ回転検出器２０の回転トランスをなすロータトランス２３は、磁性材料としての単一性ないし連続性が解消されて、回転トランスの円周方向の電気抵抗が増大され、円周方向に流れる渦電流損失の低減がなされる。

本発明のブラシレスタイプ回転検出器は、ロータトランスが単一の構造であっても、あるいはまた、上述したステータトランスのように軸方向に対して分割されて複数の構造要素からなるものであってもよい。

図４は、ステータトランス、ロータトランス双方に溝を設けた本発明ブラシレスタイプ回転検出器の構成例を示す、側面方向からの半断面図（Ａ）および回転トランス側から見た端面図（Ｂ）である。図示するように本ブラシレスタイプ回転検出器３０は、ステータトランス３１に半径方向の溝３２が複数設けられ、また、ロータトランス３３にはこれも半径方向の溝３４が複数設けれらた構成である。

かかる構成により、ステータトランス３１、ロータトランス３３の双方において、磁性材料としての単一性ないし連続性が解消されて、回転トランスの円周方向の電気抵抗が一層増大され、円周方向に流れる渦電流損失の一層の低減がなされる。

図５は、積層した磁性材料を用いた本発明ブラシレスタイプ回転検出器の構成例を示す、側面方向からの半断面図（Ａ）および回転トランス側から見た端面図（Ｂ）である。図示するように本ブラシレスタイプ回転検出器４０は、ステータトランス４１を、積層した磁性材料で形成することができる。また、同様にロータトランス４３も、積層した磁性材料で形成することができる。なお図は、ステータトランス４１、ロータトランス４３双方に、それぞれ溝４２、溝４４が設けられた例である。

かかる構成により、ステータトランス４１、ロータトランス４３双方における磁性材料としての単一性ないし連続性の解消効果がさらに得られ、本発明の回転トランスの円周方向の電気抵抗増大効果および円周方向に流れる渦電流損失低減効果が増す。

図６は、複数の構造要素を用いた回転トランスを有する本発明ブラシレスタイプ回転検出器の構成例を示す、側面方向からの半断面図（Ａ）および回転トランス側から見た端面図（Ｂ）であり、また、
図７は、図６のブラシレスタイプ回転検出器のステータトランス構成例を示す説明図である。これらに図示するように本ブラシレスタイプ回転検出器５０は、ステータトランス５１、ロータトランス５３の一方または双方を、異なる構造要素から構成するものとすることができる。図の例では、ステータトランス５１およびロータトランス５３が複数の構造要素から構成され、一部の構造要素５１ｅ、５３ｅは単一の磁性材料で形成され、他の構造要素５１ｃ、５１ｄ、５３ｃ、５３ｄは積層した磁性材料で形成されている。

かかる構成により、ステータトランス５１、ロータトランス５３双方における磁性材料としての単一性ないし連続性の解消効果がより一層得られ、本発明の回転トランスの円周方向の電気抵抗増大効果および円周方向に流れる渦電流損失低減効果がさらに増す。

図４、５、６において、ステータトランスとロータトランスの双方に溝を設ける回転検出器の場合、ステータトランス３１等に設ける溝３２等と、ロータトランス３３等に設けられる溝３４等の数は、互いに素であることとすることができる。これらの図では、ステータトランス３１等の溝３２等は全１７個、ロータトランス３３等の溝３４等は全１６個であり、互いに素である。

かかる構成とすることにより、一の溝３２等、３４等同士がちょうど対向する場合であっても、他のすべての溝３２等、３４等同士は対向せず、ロータ側とステータ側の磁性材料で構成される磁気回路状態の変化、それによる変圧比等の電気的特性の変化が抑制される。

以上説明した本発明のブラシレスタイプ回転検出器は、ブラシレスレゾルバ、ブラシレスシンクロいずれにも適用することができる。レゾルバの場合であれば、１相励磁／２相出力、２相励磁／１相出力、または２相励磁／２相出力いずれの信号処理形式のものにでも適用することができる。

本発明のブラシレスレタイプ回転検出器は上述のように構成されるため、これによれば、回転トランスの円周方向に流れる渦電流損失を低減することができる。したがって、産業上利用価値が高い発明である。

本発明のブラシレス回転検出器の構成例を示す側面方向からの半断面図（Ａ）および回転トランス側から見た端面図（Ｂ）である。 図１のブラシレスタイプ回転検出器のステータトランス構成例を示す説明図である。 本発明のブラシレス回転検出器の別の構成例を示す側面方向からの半断面図（Ａ）および回転トランス側から見た端面図（Ｂ）である。 ステータトランス、ロータトランス双方に溝を設けた本発明ブラシレスタイプ回転検出器の構成例を示す、側面方向からの半断面図（Ａ）および回転トランス側から見た端面図（Ｂ）である。 積層した磁性材料を用いた本発明ブラシレスタイプ回転検出器の構成例を示す、側面方向からの半断面図（Ａ）および回転トランス側から見た端面図（Ｂ）である。 複数の構造要素を用いた回転トランスを有する本発明ブラシレスタイプ回転検出器の構成例を示す、側面方向からの半断面図（Ａ）および回転トランス側から見た端面図（Ｂ）である。 図６のブラシレスタイプ回転検出器のステータトランス構成例を示す説明図である。 従来のブラシレスレゾルバの構成を示す側面方向からの半断面図（Ａ）および回転トランス側から見た端面図（Ｂ）である。

符号の説明

１０、２０、３０、４０、５０…ブラシレスタイプ回転検出器
１１、２１、３１、４１、５１…ステータトランス
１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、３１ａ、３１ｂ、４１ａ、４１ｂ…ステータトランスの部分構造
１２、３２、４２、５２…ステータトランスの溝
１３、２３、３３、４３、５３…ロータトランス
２４、３４、４４、５４…ロータトランスの溝
１５、２５、３５、４５、５５…ステータ鉄心
１６、２６、３６、４６、５６…ロータ鉄心
１７、２７、３７、４７、５７…軸
１８、２８、３８、４８、５８…ケース
１９、２９、３９、４９、５９…入出力信号線
５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５３ｃ、５３ｄ、５３ｅ…回転トランスの構造要素
６０…ブラシレスタイプ回転検出器
６１…ステータトランス
６３…ロータトランス
６５…ステータ鉄心
６６…ロータ鉄心
６７…軸
６８…ケース
６９…入出力信号線

Claims (8)

1. ステータトランスに半径方向の溝が複数設けられていることを特徴とする、ブラシレスレタイプ回転検出器。
2. ステータトランスが軸方向に対して分割されており、複数の構造要素から構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のブラシレスレタイプ回転検出器。
3. ロータトランスに半径方向の溝が複数設けれらていることを特徴とする、ブラシレスレタイプ回転検出器。
4. ロータトランスが単一の構造であるか、または軸方向に対して分割されており、複数の構造要素から構成されていることを特徴とする、請求項３に記載のブラシレスレタイプ回転検出器。
5. ステータトランスを構成する各構造要素は、単一の磁性材料か、または積層した磁性材料で形成されていることを特徴とする、請求項２に記載のブラシレスレタイプ回転検出器。
6. ロータトランスを構成する各構造要素は、単一の磁性材料か、または積層した磁性材料で形成されていることを特徴とする、請求項４に記載のブラシレスレタイプ回転検出器。
7. ステータトランスとロータトランスに設けられる各溝数が互いに素であることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載のブラシレスレタイプ回転検出器。
8. １相励磁／２相出力、または２相励磁／１相出力、または２相励磁／２相出力のレゾルバであることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載のブラシレスレタイプ回転検出器。
   

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