JP2008035666A

JP2008035666A - 角度検出器

Info

Publication number: JP2008035666A
Application number: JP2006208147A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Kikuchi; 良巳菊池; Tadashi Okada; 匡史岡田; Kanji Kitazawa; 完治北沢; Hisafumi Mimura; 尚史三村
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2008-02-14

Abstract

【課題】本発明は、板状固定子枠に分割配設された各固定子の各固定子片間の空隙に輪状磁性体回転子を設け、超薄型のアウターロータ型の角度検出器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、板状固定子枠(1)に分割配設した複数の固定子(5)の各固定子片(14,15)間の空隙(16)内にアウターロータとしての輪状磁性体回転子(6)を回転自在に設け、各固定子片(14,15)に対して輪状磁性体回転子(6)が鎖交する面積変化で角度信号を得る構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、角度検出器に関し、特に、板状固定子枠に励磁巻線及び検出巻線を有する複数の固定子を分割して独立配置し、各固定子の外側に回転自在な輪状磁性体回転子を配設してアウターロータ型の超薄型の回転検出器を得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、一対の板状固定子枠間に設けられ周期的あるいは非周期的に分割配置された複数の固定子と、前記各固定子に設けられた巻線磁芯と、前記巻線磁芯に設けられ互いに重合する励磁巻線及び検出巻線と、前記巻線磁芯、励磁巻線及び検出巻線を挟持して設けられた一対の固定子片と、前記各固定子片間に形成された空隙内に位置し回転自在に設けられた輪状磁性体回転子とを備え、前記各固定子は互いに独立し、前記輪状磁性体回転子は、前記各巻線磁芯、励磁巻線及び検出巻線の外側に位置し、かつ、偏芯あるいは半径方向に周期的に内周縁が変化している構成であり、また、前記板状固定子枠には、固定軸が接続され、前記輪状磁性体回転子には輪状回転子枠が設けられている構成であり、また、前記各固定子片は、扇形をなす構成である。

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、板状固定子枠に分割配置された各固定子の一対の固定子片間の空隙に設けた輪状磁性体回転子を回転自在にすることにより、超薄型のアウターロータ型の角度検出器を得ることができる。
また、一対の固定子片間の空隙が固定されているため、輪状磁性体回転子に軸振れがある場合でも、回転に伴う角度信号は一対の固定子片と輪状磁性体回転子の鎖交する量に依存しているため、安定した高精度の回転角度信号を得ることができる。
また、各固定子が分割されているため、隣接する固定子巻線との磁気的干渉も少なく、高精度の回転角度信号を得ることができる。

本発明は、板状固定子枠に励磁巻線及び検出巻線を有する複数の固定子を分割して独立配置し、各固定子の外側に回転自在な輪状磁性体回転子を配設してアウターロータ型の超薄型の回転検出器を構成する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ついては、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、非磁性体よりなり全体形状が輪状をなす一対の互いに重合した板状固定子片１ａ、１ｂからなる板状固定子枠であり、この板状固定子枠１内には、複数（本形態では、例えば、４個）の固定子５が各々スリット１０を介して互いに独立した状態となるように分割して周期的あるいは非周期的に配設されている。

前記各固定子５は、図２及び図３で示されるように、長手板状をなす磁性材からなる巻線磁芯１１と、この巻線磁芯１１の周囲は互いに重合して配設された励磁巻線１２及び検出巻線１３と、この巻線磁芯１１と各巻線１２，１３を挟持するように設けられた一対の固定子片１４，１５とから構成されている。

前記各固定子片１４，１５は、全体形状がほぼ扇形をなすと共に、その根元部１４ａ，１５ａは前記巻線磁芯１１に磁気・機械的に結合して設けられており、各固定子片１４，１５間には所定の軸方向間隔からなる空隙１６が形成されている。尚、前記板状固定子枠１の中心の孔１ｄには、固定軸１ｃが図示していないが設けられるように構成されている。

前記各固定子５の各巻線１２，１３の外側位置には、磁性材からなり輪状板型に形成された輪状磁性体回転子６が回転自在に配設され、この輪状磁性体回転子６の内周縁は前記各固定子５の各固定子片１４，１５間の空隙１６内に位置している。

前記輪状磁性体回転子６は、磁性コアのみで構成され、巻線を有していないため、偏芯あるいはその内周縁を半径方向に周期的に変化させた三葉形状、四葉形状等のようにｎ周期の外形形状で構成されている。
前記輪状磁性体回転子６の外周縁には、輪状回転子枠２０が設けられ、この輪状回転子枠２０が図示しない回転装置の回転部材に接続されることにより、前記回転部材と連動して前記輪状磁性体回転子６が回転されるように構成されている。

次に、前述の構成において、４個の各励磁巻線４ａに励磁信号を供給した状態で、輪状磁性体回転子６を回転させると、前記各固定子５の空隙１６内で輪状磁性体回転子６の内周縁が半径方向に出入りし、各固定子片１４，１５と鎖交する面積が変化し、検出巻線１３に正弦波状に変化する誘起電圧が発生するように構成されている。

前述の場合、従来構成では回転軸が振れると、空隙（ギャップ）が変化し、精度誤差が発生したが、一対構成の固定子片１４，１５による空隙１６が固定されているため、磁気的な精度は低下せず、誤差の発生も防止される。
また、回転に伴う角度信号は、各固定子片１４，１５との鎖交する量に依存するため、軸の偏芯による振れは精度に関係がなくなる。
また、各固定子５が電気的には一体であるが、磁気的には分離しているため、精度向上に寄与できる。

尚、この固定子５の数（極数ｍ）及び輪状磁性体回転子６の内周縁の形状変化の周期の数（周期ｎ）は、角度検出器の用途等に応じて設定できる。
また、前述の図１の角度検出器の軸方向の厚さは、実験のプロトタイプにおいても４ｍｍであり、従来構成に比較すると、約１／４であり、超薄型の角度検出器を得ることができる。
また、前述の図１では、板状固定子枠１、輪状回転子枠２０等を一部断面にして示しているが、説明を容易とするためで、実際には完全な輪状に形成されている。

本発明による角度検出器を示す一部切欠きを含む斜視図である。図１の各固定子を示す拡大斜視図である。図２の固定子の要部を示す拡大斜視図である。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板状固定子枠
１ｃ固定軸
５固定子
６輪状磁性体回転子
１０スリット
１２励磁巻線
１３検出巻線
１４，１５固定子片
１６空隙
２０輪状回転子枠

Claims

一対の板状固定子枠(1)間に設けられ周期的あるいは非周期的に分割配置された複数の固定子(5)と、前記各固定子(5)に設けられた巻線磁芯(11)と、前記巻線磁芯(11)に設けられ互いに重合する励磁巻線(12)及び検出巻線(13)と、前記巻線磁芯(11)、励磁巻線(12)及び検出巻線(13)を挟持して設けられた一対の固定子片(14,15)と、前記各固定子片(14,15)間に形成された空隙(16)内に位置し回転自在に設けられた輪状磁性体回転子(6)とを備え、
前記各固定子(5)は互いに独立し、前記輪状磁性体回転子(6)は、前記各巻線磁芯(11)、励磁巻線(12)及び検出巻線(13)の外側に位置し、かつ、偏芯あるいは半径方向に周期的に内周縁が変化していることを特徴とする角度検出器。
前記板状固定子枠(1)には、固定軸(1c)が接続され、前記輪状磁性体回転子(6)には輪状回転子枠(20)が設けられていることを特徴とする請求項１記載の角度検出器。
前記各固定子片(14,15)は、扇形をなすことを特徴とする請求項１又は２記載の角度検出器。