JP2008014759A - 角度検出器 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、一対の磁性体固定子片間に磁性体回転子を介挿し、各磁性体固定子部を分割配置して、回転軸振れ及び磁界分布の影響をなくし、高精度検出を得ることを目的とする。
【解決手段】本発明による角度検出器は、輪状固定子枠(1)に分割設置された各磁性体固定子部(13)の一対の磁性体固定子片(15,16)間に磁性体回転子(6)を臨ませて回転させることにより、回転軸(20)の偏芯に拘わらず高精度検出を行う構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、角度検出器に関し、特に、一対の磁性体固定子片と磁性接続体で断面コ字型に形成した磁性体固定子部に磁性体回転子を挟むことにより、回転軸振れによる空隙変動の影響をなくすと共に、固定子の各磁性体固定子部を分割配置することにより、磁性体回転子極の機械的な位置による磁界分布の影響をなくすようにするための新規な改良に関する。
従来、用いられていたこの種の薄型のレゾルバとしては、図４及び図５で示される回転トランスを用いた構成、及び、図６で示される特許文献１のバリアブルリラクタンス型のレゾルバの構成を挙げることができる。
すなわち、図４及び図５で示される従来構成のケーシング１内には、レゾルバ部２と回転トランス部３とが軸方向に沿って重合して配設されている。
また、図６において示される他の従来構成のレゾルバ部２は、輪状でレゾルバステータコイル４を有するステータ５と、前記ステータ５内に設けられコイルを有しない輪状のロータ６が回転自在に内設されている。
また、前述の図４、図５及び図６におけるレゾルバの巻線の配線図は図８で示されるように構成され、励磁巻線Ｒ１、Ｒ２は１相よりなり、検出側の出力巻線Ｓ１〜Ｓ４は２相で構成されている。
また、前記各出力巻線Ｓ１〜Ｓ４による出力電圧曲線及び出力電圧方程式は図７で示される。
米国特許第５９２０１３５号明細書
従来の薄型のレゾルバは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、図４及び図５に開示された従来構成においては、レゾルバ部と回転トランス部とが軸方向に重合されているため、レゾルバ自体の厚さが厚く（１６ｍｍが最小）なり、より扁平な形状とすることは極めて困難であった。
また、図６の他の従来構成においては、コイルとしてはレゾルバステータコイルのみで済むが、ステータに巻回したレゾルバステータコイルがステータの両面に突出するため、このレゾルバステータコイルの絶縁用の絶縁カバー及びコイルカバー等を必要とし、これらのステータへの装置によって厚さが厚く（１０ｍｍが最小）なり、前述と同様に、扁平状に構成することが極めて困難であった。また、ロータにコイルを有していないため、検出精度には限界があった。
また、従来構成においては、ロータの外周とステータの各磁極の内周とのギャップパーミアンスの変化により回転検出を行うため、回転軸振れが発生すると空隙変動に影響していた。
また、固定子が一体構造であるため、励磁巻線により発生する磁界分布が検出用回転子極の機械的な位置により影響を受けていた。
本発明による角度検出器は、絶縁部材からなる輪状固定子枠の円周方向に周期的あるいは非周期的に分割設置され、各一対の磁性体固定子片からなる複数の磁性体固定子部と、前記各磁性体固定子片を間隔を有して接続するための磁性接続体と、前記磁性接続体の側部に沿って設けられた輪状励磁巻線及び輪状検出巻線と、前記輪状固定子枠の内側に設けられ偏芯あるいは半径方向に周期的に変化させ、かつ、前記各磁性体固定子片間にその周縁が回転自在に位置する板形状の磁性体回転子と、よりなり、前記各磁性体固定子片と磁性接続体は、断面コ字型に接続されている構成であり、また、前記輪状励磁巻線及び輪状検出巻線の各一部は、前記各磁性体固定子片の外縁よりも外側へ位置している構成であり、また、前記輪状固定子枠は、一対の輪状固定子枠片からなると共に断面コ字型をなし、前記各輪状固定子枠片間の固定子枠空隙内には前記各磁性体固定子部が挟持され、前記磁性体回転子の周縁は、前記固定子枠空隙内に位置している構成であり、また、前記輪状励磁巻線及び輪状検出巻線は、前記磁性体回転子の軸方向に沿って互いに重合して設けられている構成である。
本発明による角度検出器は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、磁性接続体によりコ字型となるように接続された一対の磁性体固定子片間の空隙内に、板状の磁性体回転子の周縁が出入りする構成であるため、回転軸の軸振れが生じた場合でも、固定子側からみた空隙は機械的に一定となり、軸振れに影響されることなく、安定した高精度な角度検出ができる。
固定子を構成する各磁性体固定子部が一体ではなく分割して独立していることにより、他の磁性体回転子極の機械的な位置による励磁磁界分布のゆがみをなくすことが可能となり、従来より小空間でより高精度の角度検出が可能となった。
本発明は、一対の磁性体固定子片と磁性接続体で断面コ字型に形成した磁性体固定子部に磁性体回転子を挟むことにより、回転軸振れによる空隙変動の影響をなくすと共に、固定子の各磁性体固定子部を分割配置することにより、磁性体回転子極の機械的な位置による磁界分布の影響をなくすようにした角度検出器を提供することを目的とする。
以下、図面と共に本発明による角度検出器の好適な実施の形態について説明する。尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を用いて説明する。
図１において符号１で示されるものは絶縁部材からなり一対の輪状固定子枠片１０、１１からなるケーシングとしての輪状固定子枠であり、この輪状固定子枠１内には、輪状の固定子枠空隙１２が形成されている。
前記固定子枠空隙１２内には、その円周方向に周期的あるいは非周期的に分割して各々独立配置された複数の磁性体固定子部１３が配設されている。
前記各磁性体固定子部１３と輪状固定子枠１とにより固定子５が構成されており、前記磁性体固定子部１３は、図２に特に示されるように、図３の弧状をなす板形状よりなる磁性接続体１４の両面に接続された一対の磁性体固定子片１５、１６と、この磁性接続体１４の側部に沿って設けられた輪状励磁巻線１７及び輪状検出巻線１８と、から構成されている。また、前記各巻線１７、１８の一部１７ａ、１８ａは、各磁性体固定子片１５、１６の外縁１５ａ、１６ａよりも外側へ位置している。尚、前記各巻線１７、１８の重合位置は、上下何れの位置関係でもよい。
前記各磁性体固定子片１５、１６は、前記磁性接続体１４の厚さ分に相当する間隔Ｄによる空隙Ｇが形成されていると共に、断面形状がコ字型に形成されている。
前記輪状励磁巻線１７及び輪状検出巻線１８は、前記固定子５の内側に位置する回転軸２０の軸方向に沿って互いに重合されている。尚、前記空隙Ｇは、一対の各固定子片１５、１６によって固定され、磁気的な精度が保たれ、誤差が発生しないように構成されている。
前記輪状固定子枠１は、径方向の断面形状がコ字型をなすと共に、各輪状固定子枠片１０、１１間に形成された固定子枠空隙１２内には、前記各磁性体固定子部１３が、前述のように、配設されている。
前記輪状固定子枠１の内側には、偏心して位置する回転軸２０に保持された円板状の磁性体回転子６が回転自在に設けられ、この磁性体回転子６の周縁６ａは、前記固定子枠空隙１２内に前記磁性体固定子部１３の一部と重合して位置し、この周縁６ａは回転軸２０の回転によって前記磁性体固定子部１３の空隙Ｇに対して出入りするように構成されている。
また、前記磁性体回転子６は、前記回転軸２０が偏心していない場合、その周縁６ａは、その半径方向に周期的に大きさを変化する形状、例えば、周知のハート型、三葉、四葉形状型等の山部を１つ又は複数有する形状よりなり、磁性体回転子６の回転により、一対の磁性体固定子片１５、１６と鎖交する面積が変化し、輪状検出巻線１８に誘起電圧からなるレゾルバ信号を得ることができる。
従って、前記磁性体回転子６は、巻線を有していない周知のバリアブルリラクタンス型（ＶＲ型）レゾルバを構成している。
従って、前述の本発明の構成によれば、従来構成のように軸振れが発生した場合でも、空隙Ｇが固定され、高精度の角度検出ができる。
また、磁性体回転子６への回転に伴う角度情報は一対の固定子片１５、１６と回転子６の鎖交する量に依存し、回転軸２０の振れによる誤差の発生を防止することができる。
また、固定子５は、各磁性体固定子部１３が電気的には一体化するが磁気的には分離して分割配置されているため、対向する他の回転子から検出信号成分が遮断される効果が得られ、検出精度を向上させることができる。
本発明による角度検出器を示す一部切欠き状態の斜視図である。 図１の磁性体固定子部を示す拡大斜視図である。 図２の磁性接続体を示す斜視図である。 従来のレゾルバを示す半断面図である。 図４の平面図である。 従来のＶＲ型レゾルバの断面図である。 レゾルバの出力電圧曲線及び出力電圧方程式である。 レゾルバの結線を示す配線図である。
符号の説明
１ 輪状固定子枠
５ 固定子
６ 磁性体回転子
６ａ 周縁
１０、１１ 輪状固定子枠片
１２ 固定子枠空隙
１３ 磁性体固定子部
１５、１６ 磁性体固定子片
１４ 磁性接続体
１７ 輪状励磁巻線
１８ 輪状検出巻線
Ｄ 間隔
Ｇ 空隙

Claims (4)

  1. 絶縁部材からなる輪状固定子枠(1)の円周方向に周期的あるいは非周期的に分割設置され、各一対の磁性体固定子片(15,16)からなる複数の磁性体固定子部(13)と、前記各磁性体固定子片(15,16)を間隔(D)を有して接続するための磁性接続体(14)と、前記磁性接続体(14)の側部に沿って設けられた輪状励磁巻線(17)及び輪状検出巻線(18)と、前記輪状固定子枠(1)の内側に設けられ偏芯あるいは半径方向に周期的に変化させ、かつ、前記各磁性体固定子片(15,16)間にその周縁(6a)が回転自在に位置する板形状の磁性体回転子(6)と、よりなり、前記各磁性体固定子片(15,16)と磁性接続体(14)は、断面コ字型に接続されていることを特徴とする角度検出器。
  2. 前記輪状励磁巻線(17)及び輪状検出巻線(18)の各一部(17a,18a)は、前記各磁性体固定子片(15,16)の外縁(15a,16a)よりも外側へ位置していることを特徴とする請求項１記載の角度検出器。
  3. 前記輪状固定子枠(1)は、一対の輪状固定子枠片(10,11)からなると共に断面コ字型をなし、前記各輪状固定子枠片(10,11)間の固定子枠空隙(12)内には前記各磁性体固定子部(13)が挟持され、前記磁性体回転子(6)の周縁(6a)は、前記固定子枠空隙(12)内に位置していることを特徴とする請求項１又は２記載の角度検出器。
  4. 前記輪状励磁巻線(17)及び輪状検出巻線(18)は、前記磁性体回転子(6)の軸方向に沿って互いに重合して設けられていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の角度検出器。
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